KR20080001049A - Led를 구비한 lcd 백라이트 구동 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 복수의 적색 LED가 직렬 연결된 적어도 하나의 적색 LED 어레이와, 복수의 녹색 LED가 직렬 연결된 적어도 하나의 녹색 LED 어레이와, 복수의 청색 LED가 직렬 연결된 적어도 하나의 청색 LED 어레이를 광원으로 사용하는 LCD 백라이트의 구동 시스템에 있어서, 외부로부터 입력받은 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 교류-직류 변환부와, 상기 교류-직류 변환부에서 변환된 직류 전압을 상기 적색, 녹색, 청색 LED 어레이를 각각 구동하는데 적절한 크기의 직류 전압으로 변환하는 적색, 녹색, 청색 LED용 직류-직류 변환부를 갖는 SMPS부; 상기 적색, 녹색, 청색 LED 어레이를 배치하는 기판, 및 상기 기판상에 구현되며 상기 적색, 녹색, 청색 LED가 일정한 출력을 유지하도록 상기 적색, 녹색, 청색 LED 어레이에 흐르는 전류를 제어하는 적어도 하나의 적색, 녹색, 청색 LED용 정전류 제어부를 갖는 광원부; 및 상기 적색, 녹색, 청색 LED용 직류-직류 변환부와 상기 적색, 녹색, 청색 LED용 정전류 제어부 사이의 전기적 연기적 연결을 위한 배선구조가 형성된 브릿지 보드를 포함하는 LED를 구비한 LCD 백라이트 구동 시스템을 제공한다.
액정 표시장치(LCD), 발광 다이오드(LED), 구동회로, 정전류

Description

LED를 구비한 LCD 백라이트 구동 시스템{SYSTEM FOR DRIVING LCD BACKLIGHT COMPRISING LEDs}
도 1은 종래의 LED를 구비한 LCD 백라이트 구동 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시형태에 따른 LED를 구비한 LCD 백라이트 구동 시스템의 구성도이다.
*본 발명의 주요부분에 대한 부호의 설명*
21: SMPS부 211: 교류-직류 변환부
212, 213, 214: 적색, 녹색, 청색 LED용 직류-직류 변환부
22: 브릿지보드
23: 광원부 231: 기판
232, 233, 234: 적색, 녹색, 청색 LED용 정전류 제어부
24: 센서부 25: 마이크로 컨트롤러
본 발명은 액정 표시 장치의 백라이트의 구동 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다수의 발광 다이오드를 광원으로 사용하는 액정 표시 장치의 백라이트를 구동하기 위한 발광 다이오드를 구비한 액정 표시 장치 구동 시스템에 관한 것이다.
일반적인 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display: LCD, 이하 LCD라 함)의 백라이트의 광원으로 사용된 냉음극형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp: CCFL, 이하 CCFL이라 함)은 수은 가스를 사용하므로 환경 오염을 유발할 수 있고, 응답속도가 느리며, 색재현성이 낮을 뿐만 아니라 LCD 패널의 경박단소화에 적절하지 못한 단점을 가졌다.
이에 비해 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED, 이하 LED라 함)는 친환경적이며, 응답속도가 수 나노 초로 고속 응답이 가능하여 비디오 신호 스트림에 효과적이고, 임펄시브(Impulsive) 구동이 가능하며, 색재현성이 100% 이상이고 적색, 녹색, 청색 LED의 광량을 조정하여 휘도, 색온도 등을 임의로 변경할 수 있을 뿐만 아니라, LCD 패널의 경박단소화에 적합한 장점들을 가지므로, 최근 LCD 패널 등의 백라이트용 광원으로 적극적으로 채용되고 있는 실정이다.
이와 같이, LED를 채용한 LCD 백라이트에서 LED를 다수 개 직렬연결하여 LED 어레이를 형성하여 사용하는 경우, 상기 LED 어레이에 일정한 정전류를 제공할 수 있는 구동 시스템이 필요하다. 도 1은 종래의 LED를 구비한 LCD 백라이트 구동 시 스템을 도시한 구성도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 LCD 백라이트 구동 시스템은, 외부로부터 공급되는 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 SMPS부(11); 상기 SMPS부(11)에서 변환된 직류 전압을 각 색상의 LED 어레이를 구동하기에 적절한 직류 전압으로 변환하는 복수의 적색, 녹색, 청색 LED용 직류-직류 변환부(121, 122, 123)와 상기 적색, 녹색, 청색 LED용 직류-직류 변환부(121, 122, 123)에서 변환된 직류전압을 제어하여 각 색상의 LED 어레이에 제공되는 전류를 일정하게 유지하는 적색, 녹색, 청색 LED용 정전류 제어부(124, 125, 126)를 갖는 구동보드부(12); 및 적색, 녹색, 청색 LED 어레이 및 이로부터 방출되는 광이 혼합되어 백색광을 방출할 수 있도록 각 색상의 LED 어레이가 적절하게 배치된 기판(131)을 갖는 광원부(13)를 포함한다. 종래의 LCD 백라이트 구동 시스템은 상기 광원부(13)로부터 방출되는 광의 휘도 및/또는 색상을 검출하는 센서부(14)를 더 포함하며, 상기 구동보드부(12)는, 상기 센서부(14)로부터 검출된 광의 휘도 및/또는 색상이 기설정된 광의 휘도 및 색상과 일치하도록 상기 적색, 녹색, 청색 LED의 출력을 결정하는 마이크로 컨트롤러(127)를 더 포함한다.
이와 같은 종래의 LCD 백라이트 구동 시스템은, SMPS부(11)가 교류-직류 변환부(111)에서 교류전압을 직류전압으로 변환한 후, 직류-직류 변환부(112)에서 변환된 직류전압을 소정의 값의 직류전압으로 다시 변환하는 과정을 거친다. 이어, 상기 SMPS부(11)의 직류-직류 변환부(112)에서 출력되는 직류전압을 다시 각 색상의 LED용 직류-직류 변환부(121, 122, 123)에서 해당 색상 LED 어레이의 구동에 적 합한 전압으로 승압 또는 강압하는 과정을 거친다. 따라서, 종래의 LCD 구동 시스템에서는 직류전압을 직류전압으로 변환하는 유사한 동작이 중복됨으로써, 시스템 구성이 비효율적인 문제점이 있으며 이를 구현하기 위한 회로 부품이 많이 소모되는 문제점이 있다. 또한, 구동보드(12)에 각 LED 어레이 당 하나의 직류-직류 변환부가 구비되어야 하기 때문에 부품 소모가 증가하게 되고, 회로 구현을 위한 공간이 증가함으로써 LCD 백라이트의 소형화에 적합하지 못한 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 그 목적은 LCD 백라이트 구동 시스템의 회로 효율을 향상시키고 그에 소요되는 부품의 수를 감소시킴으로써 저비용 및 소형화가 가능한 LED를 구비한 LCD 백라이트 구동 시스템을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 기술적 구성으로서 본 발명은,
적색광을 발광하는 복수의 적색 LED가 직렬 연결된 적어도 하나의 적색 LED 어레이와, 녹색광을 발광하는 복수의 녹색 LED가 직렬 연결된 적어도 하나의 녹색 LED 어레이와, 청색광을 발광하는 복수의 청색 LED가 직렬 연결된 적어도 하나의 청색 LED 어레이를 광원으로 사용하는 LCD 백라이트의 구동 시스템에 있어서,
외부로부터 입력받은 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 교류-직류 변환부 와, 상기 교류-직류 변환부에서 변환된 직류 전압을 상기 적색 LED 어레이를 구동하는데 적절한 크기의 직류 전압으로 변환하는 적색 LED용 직류-직류 변환부와, 상기 교류-직류 변환부에서 변환된 직류 전압을 상기 녹색 LED 어레이를 구동하는데 적절한 크기의 직류 전압으로 변환하는 녹색 LED용 직류-직류 변환부와, 상기 교류-직류 변환부에서 변환된 직류 전압을 상기 청색 LED 어레이를 구동하는데 적절한 크기의 직류 전압으로 변환하는 청색 LED용 직류-직류 변환부를 갖는 SMPS부;
상기 적색, 녹색, 청색 LED 어레이를 배치하는 기판, 및 상기 기판상에 구현되며 상기 적색, 녹색, 청색 LED가 일정한 출력을 유지하도록 상기 적색, 녹색, 청색 LED 어레이에 흐르는 전류를 제어하는 적어도 하나의 적색, 녹색, 청색 LED용 정전류 제어부를 갖는 광원부; 및
상기 적색, 녹색, 청색 LED용 직류-직류 변환부와 상기 적색, 녹색, 청색 LED용 정전류 제어부 사이의 전기적 연기적 연결을 위한 배선구조가 형성된 브릿지 보드를 포함하는 LED를 구비한 LCD 백라이트 구동 시스템을 제공한다.
본 발명의 일실시형태에 따른 상기 LCD 백라이트 구동 시스템은, 상기 광원부로부터 방출되는 광의 휘도 및/또는 색상을 검출하는 센서부; 및 상기 센서부로부터 검출된 광의 휘도 및/또는 색상이 기설정된 광의 휘도 및 색상과 일치하도록 상기 적색, 녹색, 청색 LED의 출력을 결정하는 마이크로 컨트롤러를 더 포함할 수 있다. 이 실시형태에서, 상기 적어도 하나의 적색, 녹색, 청색 LED용 정전류 제어부는, 상기 적색, 녹색, 청색 LED가 상기 마이크로 컨트롤러에 의해 결정된 출력을 유지하도록 상기 적색, 녹색, 청색 LED 어레이에 흐르는 전류를 제어한다.
본 발명의 일실시형태에서, 상기 기판은 복수의 분할영역을 가지며, 상기 복수의 분할영역 당 하나의 적색, 녹색, 청색 LED 어레이 및 해당 영역의 적색, 녹색, 청색 LED 어레이에 각각 연결된 하나의 상기 적색, 녹색, 청색 정전류 제어부가 배치될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시형태에서, 상기 LCD 백라이트 구동 시스템은 복수의 적색 LED 어레이, 복수의 LED 어레이 및 복수의 청색 LED 어레이를 포함할 수 있으며, 이 경우 상기 복수의 적색 LED 어레이 각각에 포함된 적색 LED의 개수는 모두 동일하며, 상기 복수의 녹색 LED 어레이 각각에 포함된 녹색 LED의 개수는 모두 동일하며, 상기 복수의 청색 LED 어레이 각각에 포함된 청색 LED의 개수는 모두 동일한 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시형태를 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명되는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에 도시된 구성요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면 상에서 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성요소들은 동일한 참조부호를 사용할 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시형태에 따른 LED를 구비한 LCD 백라이트 구동 시스템의 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시형태에 따른 LED를 구비한 LCD 백라이트 구동 시스템은, 크게 SMPS부(21)와, 브릿지보드부(22), 및 광원부(23)를 포함하며, 추가적으로 센서부(24)와 마이크로 컨트롤러(25)를 더 포함하여 구성된다.
상기 SMPS부(21)는 외부로부터 교류 전압을 입력받아 소정 크기의 직류 전압으로 변환하는 교류-직류 변환부(211)와, 상기 교류-직류 변환부(211)에서 변환 출력되는 직류 전압을, 적색광을 발광하는 복수의 적색 LED가 직렬 연결된 적어도 하나의 적색 LED 어레이를 구동하는데 적절한 크기의 직류 전압으로 변환하는 적색 LED용 직류-직류 변환부(212)와, 상기 교류-직류 변환부(211)에서 변환 출력되는 직류 전압을, 녹색광을 발광하는 복수의 녹색 LED가 직렬 연결된 적어도 하나의 녹색 LED 어레이를 구동하는데 적절한 크기의 직류 전압으로 변환하는 녹색 LED용 직류-직류 변환부(213)와, 상기 교류-직류 변환부(211)에서 변환 출력되는 직류 전압을, 청색광을 발광하는 복수의 청색 LED가 직렬 연결된 적어도 하나의 청색 LED 어레이를 구동하는데 적절한 크기의 직류 전압으로 변환하는 청색 LED용 직류-직류 변환부(214)를 포함한다. 상기 적색, 녹색, 청색 LED용 직류-직류 변환부(212, 213, 214)는 스위칭 소자의 온-오프 듀티를 제어함으로써 입력된 직류전압을 원하는 크기의 직류전압으로 변환하는 PWM 제어방식의 승압식 또는 강압식 직류-직류 변환기를 적용할 수 있다.
상기 브릿지보드부(22)는 별도의 전기전자 부품을 탑재하지 않으며, 상기 적색, 녹색, 청색 LED용 직류-직류 변환부(212, 213, 214)와 상기 적색, 녹색, 청색 LED용 정전류 제어부(232, 233, 234) 사이의 전기적 연기적 연결을 위한 배선구조가 형성된다. 본 실시형태의 LCD 백라이트 구동 시스템이, 광원부로부터 방출되는 광의 휘도 및/또는 색상을 검출하는 센서부(24) 및 마이크로 컨트롤러(25)를 더 포함하는 경우, 상기 브릿지보드부(22)는, 상기 센서부(24)로부터 검출된 광의 휘도 및/또는 색상이 기설정된 광의 휘도 및 색상과 일치하도록 상기 적색, 녹색, 청색 LED의 출력을 결정하는 상기 마이크로 컨트롤러(25)와 상기 적색, 녹색, 청색 LED용 정전류 제어부(232, 233, 234)를 전기적으로 연결하기 위한 배선구조를 더 포함할 수 있다. 상기 브릿지보드부(22)는 전기전자 부품을 구비하지 않으며, 기판상에 외부부품과 연결을 위한 커넥터와 커넥터들을 연결하는 리드패턴만 구비하면 되므로 매우 작은 부피로 구현이 가능하다.
상기 광원부(23)는 기판(231)과, 상기 기판(231)에 배치되는 적어도 하나의 적색 LED 어레이와, 적어도 하나의 적색 LED 어레이와, 적어도 하나의 청색 LED 어레이를 포함하며, 상기 적색, 녹색, 청색 LED 어레이는, LED들에서 방출되는 광이 혼합되어 백색광을 방출할 수 있는 배치구조로 배치된다.도 2에서 도면부호 '232'는 LED를 나타내며, 도면을 더욱 간결하게 나타내기 위해 LED 어레이를 별도로 상세하게 도시하지는 않는다.
더하여 상기 광원부(23)는, 상기 적색, 녹색, 청색 LED용 직류-직류 변환부(212, 213, 214)의 출력 전압을 각각 제어하여 상기 적색, 녹색, 청색 LED 어레이에 제공되는 전류를 일정하게 유지하게 하는 적어도 하나의 적색, 녹색, 청색 LED용 정전류 제어부(232, 233, 234)를 더 포함하며, 이 적색, 녹색, 청색 LED용 정전류 제어부(232, 233, 234)는 상기 기판(231)기판 상에 배치된다. 본 실시형태의 LCD 백라이트 구동 시스템이, 광원부로부터 방출되는 광의 휘도 및/또는 색상을 검출하는 센서부(24) 및 마이크로 컨트롤러(25)를 더 포함하는 경우, 상기 적색, 녹색, 청색 LED용 정전류 제어부(232, 233, 234)는, 상기 적색, 녹색, 청색 LED가 상기 마이크로 컨트롤러(25)에 의해 결정된 출력을 유지하도록 상기 적색, 녹색, 청색 LED용 직류-직류 변환부(212, 213, 214)의 출력 전압을 각각 제어하여 상기 적색, 녹색, 청색 LED 어레이에 제공되는 전류를 일정하게 유지하게 한다.
바람직하게, 상기 광원부(23)의 기판(231)은 복수의 분할영역(231a 내지 231d)을 가지며, 상기 분할영역(231a 내지 231d) 당 하나의 적색 LED 어레이, 하나의 녹색 LED 어레이 및 하나의 청색 LED 어레이가 배치된다. 그리고, 상기 하나의 적색 LED 어레이 당 하나의 적색 LED용 정전류 제어부(232)가 기판(231)의 해당 적색 LED 어레이가 배치된 분할영역(231a 내지 231d)에 각각 하나씩 구비되며, 마찬가지로 상기 하나의 녹색 LED 어레이 당 하나의 녹색 LED용 정전류 제어부(233)가 기판(231)의 해당 녹색 LED 어레이가 배치된 분할영역에 각각 하나씩 구비되고, 상기 하나의 청색 LED 어레이 당 하나의 청색 LED용 정전류 제어부(234)가 기판(231)의 해당 녹색 LED 어레이가 배치된 분할영역에 각각 하나씩 구비된다. 즉, 상기 기판(231)의 분할영역(231a 내지 231d) 각각에는 하나의 적색, 녹색, 청색 LED 어레이와, 각 LED 어레이에 공급되는 전류를 제어하는 하나의 적색, 녹색, 청색 LED용 정전류 제어부(232, 233, 234)가 구비되는 구조로, 분할 영역(231a 내지 231d)의 개수와 적색, 녹색, 청색 LED 어레이 각각의 개수와 상기 적색, 녹색, 청색 LED용 정전류 제어부(221, 222, 223) 각각의 개수는 일치하게 된다.
도 2에서는 기판(231)이 4개의 분할영역(231a 내지 231d)을 갖는 것으로 도시하였으나 광원부가 적용되는 LCD 패널의 크기 및 응용형태에 따라 분할영역의 개수가 다양하게 변경될 수 있을 것이다.
상기 센서부(24)는 광원부(23)로부터 출력되는 광의 휘도 및/또는 색상을 검출한다. 상기 센서부(24)는 광원부(23) 전체로부터 출력되는 광의 휘도 및/또는 색상을 검출하는 하나의 센서로 이루어질 수 있으며, 상기 기판(231)의 각 분할영역(231a 내지 231d) 별로 출력되는 광의 휘도 및/또는 색상을 각각 검출하기 위한 복수의 센서로 이루어질 수도 있다. 또한, 상기 마이크로 컨트롤러(25)는 상기 센서부(24)로부터 검출된 광의 휘도 및/또는 색상이 기설정된 광의 휘도 및 색상과 일치하도록 상기 적색, 녹색, 청색 LED의 출력을 결정한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 작용 및 효과에 대해 상세하게 설명한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시형태에 따른 백라이트 구동 시스템은 광원부(23)의 LED들을 구동하기 위한 전원으로 외부의 교류 전압을 제공받는다. 외부로부터 입력되는 교류 전압은 SMPS부(21)에서 적절한 형태의 직류전압으로 변환된다.
먼저, 외부로부터 입력되는 교류 전압은 교류-직류 변환부(211)에 의해 소정 크기의 직류 전압으로 변환된다. 이 교류-직류 변환부(211)는 당업계에 알려진 바와 같이, EMI 필터, 정류기, 역률 수정기 등을 포함할 수 있다.
이어, 적색 LED용 직류-직류 변환부(212), 녹색 LED용 직류-직류 변환부(213) 및 청색 LED용 직류-직류 변환부(214) 각각은, 교류-직류 변환부(211)에서 출력되는 소정 크기의 직류 전압을 적색 LED 어레이, 녹색 LED 어레이 및 청색 LED 어레이를 구동하기에 적절한 크기의 전압으로 변환한다.
예를 들어, 상기 교류-직류 변환부(211)의 출력 직류 전압의 크기가 380V이고 적색의 LED 어레이는 직렬연결된 30개의 적색 LED로 이루어지며 적색 LED 하나의 구동 전압이 3.3V라고 하면, 상기 적색 LED용 직류-직류 변환부(212)는 380V의 직류 전압을 직렬연결된 30개의 적색 LED를 구동하기 위하여 필요한 100V의 전압으로 변환한다. 상기 녹색 및 청색 LED용 직류-직류 변환부(213, 214)도 마찬가지로 380V의 전압을 해당 LED 어레이에 포함된 LED를 모두 구동할 수 있는 크기의 전압으로 변환하여 출력한다. 상기 적색, 녹색, 청색 LED용 직류-직류 변환부(212, 213, 214)에서 변환 제공되는 구동 전압은 복수의 LED 어레이에 동일하게 적용되므로, 각 색상의 LED 어레이에 직렬연결된 LED의 개수는 각 색상별로 모두 동일하여야 한다.
본 발명은 종래에 SMPS부 내에 포함되었던 직류-직류 변환기를 생략하고 그 대신 각 색상의 LED 어레이를 구동하기 위한 복수의 직류-직류 변환기를 SMPS부 내에 포함시킴으로써 불필요한 직류-직류 변환 과정을 생략하여 구동 시스템의 효율을 향상시킬 수 있으며, 부품의 개수를 절감할 수 있게 된다. 또한, 종래에 구동보드 내에 포함되었던 각 색상의 LED용 직류-직류 변환기를 SMPS부 내에 포함시킴으로 구동보드가 차지하는 면적을 감소시키고, 각 색상별로 하나의 직류-직류 변환기만을 적용함으로써 부품의 개수를 현저하게 감소시킬 수 있게 된다.
상기 SMPS부(21) 내에 구비된 적색, 녹색, 청색 LED용 직류-직류 변환부(212, 213, 214)에서 제공되는 구동 전압은 브릿지보드(22)의 배선구조를 통해 광원부(23)의 기판(231)에 배치된 각각의 적색, 녹색, 청색 LED용 정전류 제어부(232, 233, 234)에 제공된다. 상기 적색, 녹색, 청색 LED용 정전류 제어부(232, 233, 234)는 제공받은 직류전압을 적절하게 제어하여 각각에 연결된 적색, 녹색, 청색 LED 어레이에 일정하게 유지된 전류를 공급하게 된다. 상기 적색, 녹색, 청색 LED용 정전류 제어부(232, 233, 234)는 각각 적색, 녹색, 청색 LED 어레이의 수와 동일하게 구비되며, 하나의 적색, 녹색, 청색 LED용 정전류 제어부(221, 222, 223) 당 하나의 적색, 녹색, 청색 LED 어레이가 연결되어 구동된다.
또한, 광원부(23)에서 각 색상의 LED로부터 방출되는 광이 혼합되어 방출되는 혼합광의 휘도 및/또는 색상을 센서부(24)에서 검출하는 경우, 센서부(24)에 의해 검출된 광의 휘도 및/또는 색상에 대한 정보가 마이크로 컨트롤러(25)로 전달되며, 상기 마이크로 컨트롤러(25)는 기설정된 광의 휘도 및 색상과 일치하도록 상기 적색, 녹색, 청색 LED의 출력을 결정하고 이 결정된 출력에 대한 정보를 상기 브릿지보드(22)를 통해 기판(231) 상에 구비된 적색, 녹색, 청색 LED용 정전류 제어부(232, 233, 234)로 제공한다. 상기 적색, 녹색, 청색 LED용 정전류 제어부(232, 233, 234)는 입력받는 구동 전압을 제어하여 상기 마이크로 컨트롤러(25)에 의해 결정된 출력을 제공하도록 각 색상의 LED 어레이에 일정한 크기의 전류를 제공한다.
한편, 광원부(23)의 기판(231)은 복수의 분할영역(231a 내지 231d)으로 구분되며, 각 분할영역에 각각 하나의 적색 LED 어레이, 하나의 녹색 LED 어레이, 하나의 청색 LED 어레이와, 각 색상의 LED 어레이에 일정한 크기의 전류를 제공하기 위한 적색, 녹색, 청색 LED용 정전류 제어부(232, 233, 234)가 하나씩 배치될 수 있다. 이러한 분할영역(231a 내지 231d)은 하나의 정전류 제어부(232, 233, 234)에 의해 제어되는 하나의 LED 어레이를 구분하기 위한 기능을 수행함과 동시에, 각 분할영역에서 방출되는 혼합광의 휘도 및/또는 색상을 각각 검출하기 위해 복수의 센서부가 구비된 경우, 분할영역 별로 휘도 및/또는 색상을 개별적으로 제어하는 로컬 디밍을 수행하기 위한 영역을 구분하는 기능을 담당할 수 있다.
본 발명은 종래에 별도의 구동 보드에 탑재된 형태로 구현되었던 적색, 녹색, 청색 LED용 정전류 제어부(232, 233, 234)를 광원부(23)의 기판(231) 상에 구현함으로써, 종래의 구동 보드를 배치하기 위해 필요한 공간을 절약할 수 있다. 또한 제조공정의 측면에서, 광원부(23)에 LED를 표면 실장하는 공정과 동시에 정전류 제어부(232, 233, 234)를 구성하는 부품들을 표면 실장할 수 있으므로 종래의 구동 보드를 별도로 제작하는 공정을 생략하여 제품 제조공정을 단순화할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시형태를 구체적으로 설명한다.
도 3은 본 발명의 일실시형태에 따른 LED를 구비한 LCD 백라이트 구동 시스템의 세부회로 구성도이다. 도 3은 광원부(33)의 LED 어레이(331)에 흐르는 전류를 피드백하여 SMPS부(31) 내의 LED용 직류-직류 변환부(312)의 출력전압을 제어하는 실시형태이다. 이 실시형태는 LED 어레이(331)의 전류에 따라 SMPS부(31) 내에 존재하는 하나의 LED용 직류-직류 변환부(312)의 출력을 제어하는 형태이므로, 적색, 녹색, 청색 LED 어레이가 각각 하나씩 구비된 형태의 광원만에 적용될 수 있다. 한편, 설명의 편의를 위해 도 3은 한 색상의 LED 어레이가 적용된 형태를 도시한 것이다. 따라서, 각 색상별로 동일한 구조의 LED 어레이와 정전류 제어부 및 직류-직류 변환부가 적용될 수 있다. 또한, 도 3은 단순히 연결 구조만을 형성하는 브릿지보드는 생략한 구조를 도시한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 이 실시형태는 다이오드(D)와 인덕터(L)가 연결된 벅타입(Buck type) 직류-직류 변환부(312)가 적용된다. LED 어레이(331)에서 출력되는 광이 센서부(34)에서 검출되고, 그 결과가 마이크로 컨트롤러(35)에 전달된다. 마이크로 컨트롤러(35)는 검출된 광 출력에 따라 기설정된 일정한 출력을 유지하도록 광원부(33) 내 정전류 제어부(332)의 전류증폭부(3321)로 적절한 제어전류를 전달한다. 상기 전류 증폭부(3321)는 상기 마이크로 컨트롤러(35)의 제어전류를 증폭하여, LED 어레이의 출력단에 콜렉터가 연결되고 상기 직류-직류 변환부(312)의 다이오드(D)의 애노드에 에미터가 연결된 트랜지스터(TR)의 베이스단에 제공함으로써 상기 직류-직류 변환부(312)의 출력을 제어하게 된다. 이로써 LED 어레이(331)에 대한 정전류 제어가 이루어지게 된다.
한편, 상기 정전류 제어부(332)는, 각종 검출저항(R1, R2)와 이 검출저항(R1, R2)으로부터 검출되는 전압값에 따라 스위치(S1)의 온/오프 시간을 제어하도록 듀티가 제어된 펄스신호를 출력하는 PWM IC(3322) 및 상기 검출저항(R1, R2)으로부터 검출되는 전압값에 따라 과전압을 차단하도록 상기 PWM IC(3322)를 구동하는 보호회로부(3323) 등이 더 포함될 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 LED를 구비한 LCD 백라이트 구동 시스템의 세부회로 구성도이다. 도 4는 플라이백 타입(Flyback type) 직류-직류 변환부(412)를 적용한 실시형태를 도시한 것으로, LED 어레이(431)로부터 출력되는 전류를 광원부(43) 내의 정전류 제어부(432)에서 직접 제어한다. 도 4에 도시된 실시 형태는 LED 어레이마다 정전류 제어부가 구비될 수 있으므로, 색상별로 복수의 LED 어레이를 갖는 광원에 적용될 수 있다. 한편 도 4는 설명의 편의를 위해 하나의 LED 어레이만 도시한 것으로, 각 색상별 복수의 LED 어레이마다 동일한 구조의 정전류 제어부가 구비될 수 있다. 또한, 도 3과 같이, 단순히 연결 구조만을 형성하는 브릿지보드는 생략된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 이 실시형태는 변압 코일이 적용된 플라이백 타입의 직류-직류 변환부(412)가 적용된다. LED 어레이(431)에서 출력되는 광이 센서부(44)에서 검출되고, 그 결과가 마이크로 컨트롤러(45)에 전달된다. 마이크로 컨트롤러(45)는 검출된 광 출력에 따라 기설정된 일정한 출력을 유지하기 위한 전류의 크기를 결정하고, 정전류 제어부(432)는 LED 어레이(431)에 흐르는 전류가 상기 마이크로 컨트롤러(45)에 의해 결정된 전류의 크기를 일정하게 유지하도록 제어한다.
한편, 플라이백 타입 직류-직류 변환기(412)는 그 출력전압을 기준전압(Vref)과 비교하는 비교기(4121)와, 이 비교기(4121)의 비교결과에 따라 1차측 코일의 전압을 PWM 제어하는 PWM IC(4122)를 구비할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 각 색상의 LED를 구동하기 위한 직류-직류 변환기를 SMPS 내부에 마련함으로써, 종래의 SMPS에서 이루어지는 불필요한 직류-직류 변환 과정을 생략하여 회로 효율을 향상시키는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 종래 구동보드 내에 복수개 구비되었던 각 색상 LED용 직류-직류 변환기를 하나로 통합하여 SMPS 내부에 마련함으로써, 부품의 개수 및 소모 전력을 현저하게 감소시킬 수 있으며, 구동보드의 사이즈를 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
더하여, 본 발명에 따르면, 종래에 별도의 구동 보드에 탑재된 형태로 구현되었던 정전류 제어부를 광원부의 기판 상에 구현함으로써, 종래의 구동 보드를 배치하기 위해 필요한 공간을 절약할 수 있는 효과가 있다. 또한, 제조공정의 측면에서, 광원부에 LED를 표면 실장하는 공정과 동시에 정전류 제어부를 구성하는 부품들을 표면 실장할 수 있으므로 종래의 구동 보드를 별도로 제작하는 공정을 생략하여 제품 제조공정을 단순화할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 적색광을 발광하는 복수의 적색 LED가 직렬 연결된 적어도 하나의 적색 LED 어레이와, 녹색광을 발광하는 복수의 녹색 LED가 직렬 연결된 적어도 하나의 녹색 LED 어레이와, 청색광을 발광하는 복수의 청색 LED가 직렬 연결된 적어도 하나의 청색 LED 어레이를 광원으로 사용하는 LCD 백라이트의 구동 시스템에 있어서,
    외부로부터 입력받은 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 교류-직류 변환부와, 상기 교류-직류 변환부에서 변환된 직류 전압을 상기 적색 LED 어레이를 구동하는데 적절한 크기의 직류 전압으로 변환하는 적색 LED용 직류-직류 변환부와, 상기 교류-직류 변환부에서 변환된 직류 전압을 상기 녹색 LED 어레이를 구동하는데 적절한 크기의 직류 전압으로 변환하는 녹색 LED용 직류-직류 변환부와, 상기 교류-직류 변환부에서 변환된 직류 전압을 상기 청색 LED 어레이를 구동하는데 적절한 크기의 직류 전압으로 변환하는 청색 LED용 직류-직류 변환부를 갖는 SMPS부;
    상기 적색, 녹색, 청색 LED 어레이를 배치하는 기판, 및 상기 기판상에 구현되며 상기 적색, 녹색, 청색 LED가 일정한 출력을 유지하도록 상기 적색, 녹색, 청색 LED 어레이에 흐르는 전류를 제어하는 적어도 하나의 적색, 녹색, 청색 LED용 정전류 제어부를 갖는 광원부; 및
    상기 적색, 녹색, 청색 LED용 직류-직류 변환부와 상기 적색, 녹색, 청색 LED용 정전류 제어부 사이의 전기적 연기적 연결을 위한 배선구조가 형성된 브릿지 보드를 포함하는 LED를 구비한 LCD 백라이트 구동 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 LCD 백라이트 구동 시스템은,
    상기 광원부로부터 방출되는 광의 휘도 및/또는 색상을 검출하는 센서부; 및
    상기 센서부로부터 검출된 광의 휘도 및/또는 색상이 기설정된 광의 휘도 및 색상과 일치하도록 상기 적색, 녹색, 청색 LED의 출력을 결정하는 마이크로 컨트롤러를 더 포함하며,
    상기 적어도 하나의 적색, 녹색, 청색 LED용 정전류 제어부는, 상기 적색, 녹색, 청색 LED가 상기 마이크로 컨트롤러에 의해 결정된 출력을 유지하도록 상기 적색, 녹색, 청색 LED 어레이에 흐르는 전류를 제어하는 것을 특징으로 하는 LED를 구비한 LCD 백라이트 구동 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기판은 복수의 분할영역을 가지며, 상기 복수의 분할영역 당 하나의 적색, 녹색, 청색 LED 어레이 및 해당 영역의 적색, 녹색, 청색 LED 어레이에 각각 연결된 하나의 상기 적색, 녹색, 청색 정전류 제어부가 배치되는 것을 특징으로 하는 LED를 구비한 LCD 백라이트 구동 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 LCD 백라이트 구동 시스템은 복수의 적색 LED 어레이, 복수의 LED 어레 이 및 복수의 청색 LED 어레이를 포함하며,
    상기 복수의 적색 LED 어레이 각각에 포함된 적색 LED의 개수는 모두 동일하며, 상기 복수의 녹색 LED 어레이 각각에 포함된 녹색 LED의 개수는 모두 동일하며, 상기 복수의 청색 LED 어레이 각각에 포함된 청색 LED의 개수는 모두 동일한 것을 특징으로 하는 LED를 구비한 LCD 백라이트 구동 시스템.
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