KR20080065160A

KR20080065160A - 백라이트 구동장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR20080065160A
Application number: KR1020070002204A
Authority: KR
Inventors: 신만수
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2007-01-08
Filing date: 2007-01-08
Publication date: 2008-07-11
Also published as: KR101360201B1

Abstract

본 발명은 백라이트 구동장치 및 그 방법에 관한 것으로, 주변조도를 감지하여 그에 따라 백라이트에 공급되는 전원을 조절하여 백라이트의 조도를 제어한다. 이때, 상기 백라이트의 조도가 최대로 되면 주제어부는 PWM(pulse width modulation) 제어부를 동작시켜 상기 백라이트로의 전원 공급로를 생성하는 스위치를 PWM 제어한다. 상기 PWM 제어부의 제어에 따라 상기 스위치는 온/오프 동작을 반복하고 상기 스위치의 동작에 의해 상기 백라이트로 전원이 공급된다. 이와 같이, 본 발명에서는 백라이트의 조도가 최대일 때 백라이트로 공급되는 전원을 PWM 제어하여 백라이트의 소모전력을 줄일 수 있다.

백색 LED, 백라이트, 구동장치

Description

백라이트 구동장치 및 그 방법{BACKLIGHT DRIVING DEVICE AND METHOD}

도 1은 본 발명에 따른 백라이트 구동장치의 블록구성도.

도 2는 본 발명에 따른 PWM 제어부의 구성도.

도 3은 본 발명에 따른 ALC의 구성도.

도 4는 주변조도에 따른 백라이트 전류를 나타내는 그래프.

도 5는 본 발명에서 히스테리시스 설정방법을 설명하기 위한 예시도.

도 6은 본 발명에 따른 백라이트 구동방법을 설명하기 위한 흐름도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100: 전압조절부 110: 스위치

120: PWM 제어부 130: 주제어부

140: 백라이트 150: 감지부

160: ALC 170: 레지스터

180: 밝기조절부 190: 전류싱크

본 발명은 백라이트 구동장치에 관한 것으로, 특히 백라이트 조도가 최대인 상태에 서 백라이트의 조도를 유지하며 전력소모를 줄이는 백라이트 구동장치 및 그 방법에 관한 것이다.

반도체 기술이 발전하면서 기존에 전자회로 부품으로 사용되던 LED(Light Emitting Diode)는 차세대 조명용 광원으로 적용되고 있다. 특히, 백색 LED(white LED)는 조명효율이 백열전구를 능가하게 되어 조명광원으로서의 사용가능성을 보여줌에 따라 발광효율이 높고 수명이 긴 반도체 LED는 전력소모를 줄이므로 배터리를 이용하는 휴대기기의 LCD 백라이트로 사용된다.

최근 LCD 백라이트에 일반적으로 사용되는 백색 LED의 구동회로로는 직류-직류 컨버터(DC-DC Converter) 또는 전하펌프(charge pump)를 일반적으로 사용하고, 배터리(battery)를 사용하는 휴대폰과 같은 휴대장치에는 작은 면적을 사용하면서 효율이 우수한 전하펌프가 주로 사용된다. 그러나, 전하펌프는 배터리 전압이 감소하면 효율이 급격히 감소하게 되어 배터리의 사용시간이 줄어들게 된다.

종래에는 배터리 사용시간을 증가시키기 위해 주변조도를 감지하여 주변조도에 따라 백라이트에 흐르는 전류량을 조절하여 백라이트에 의해 소비되는 전력을 감소시켰다.

예를 들면, 주변조도가 높을 때는 백라이트 전류를 증가시켜 백라이트의 조도를 높이고, 주변조도가 낮을 때는 백라이트 전류를 감소시켜 백라이트의 조도를 낮췄다.

그러나, 상기한 종래기술에서는 주변조도가 높아짐에 따라 백라이트 조도를 높이기 위해 백라이트에 흐르는 전류량을 증가시킨다. 이렇게 증가시킨 백라이트 전류가 발광소자에 흘릴 수 있는 최대전류에 도달하면 백라이트 조도를 유지하기 위해 백 라이트에 흐르는 전류량을 최대로 유지해야 한다. 따라서, 백라이트 조도가 최대인 상태에서 백라이트에 의해 소비되는 전력을 줄일 수 없기 때문에 배터리의 사용시간이 감소하게 된다.

따라서, 본 발명의 목적은 백라이트의 조도가 최대인 경우 PWM 제어에 의해 백라이트의 소비전력을 줄이는 백라이트 구동장치 및 그 방법을 제공하는 데 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 백라이트 구동장치는 발광소자로 구성된 백라이트; 상기 백라이트로 공급되는 전원 공급로를 생성하는 스위치; 상기 스위치를 펄스폭변조(pulse width modulation: 이하, PWM) 제어하는 PWM 제어부; 그리고 상기 백라이트 조도가 최대인 상태에서 상기 PWM 제어부가 동작하도록 제어하는 주제어부를 포함한다.

바람직하게, 상기 PWM 제어부는, 타이머를 이용하여 듀티비(duty rate)를 설정하는 PWM 신호를 발생시키는 신호 발생기와; 상기 주제어부의 제어신호 및 상기 PWM 신호를 참조하여 PWM 제어신호를 출력하는 논리곱회로(AND circuit)를 포함한다.

바람직하게, 상기 발광소자로 공급되는 전원을 일정하게 유지시키는 조정기(regulator)를 더 포함한다.

바람직하게, 상기 조정기는 전하펌프(charge pump) 및 직류-직류 변환기(DC-DC converter) 중 하나로 구현된다.

바람직하게, 상기 주제어부는 상기 백라이트의 조도가 최대가 아닌 경우 주변조도에 따라 백라이트 조도를 조절하도록 제어한다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 본 발명에 따른 백라이트 구동방법은 주변조도에 따라 백라이트 밝기정보를 설정하는 단계; 상기 설정된 백라이트 조도가 최대인지를 확인하는 단계; 그리고 상기 확인결과에 따라 백라이트로 공급되는 전원을 PWM 제어하는 단계를 포함한다.

바람직하게, 상기 백라이트 조도는 백라이트에 흐르는 전류를 이용하여 확인한다.

바람직하게, 상기 확인결과 백라이트 조도가 최대인 경우 백라이트로 공급되는 전원을 PWM 제어한다.

바람직하게, 상기 확인결과 백라이트 조도가 최대가 아닌 경우 백라이트로 공급되는 전원은 상기 주변조도에 따라 조절된다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 백라이트 구동장치의 구성도이다. 도 2는 본 발명에 따른 PWM 제어부의 구성도이고, 도 3은 본 발명에 따른 ALC(automatic level controller)의 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 백라이트 구동장치는 전압조절부(100), 스위치(110), 펄스폭변조(Pulse Width Modulation: 이하, PWM) 제어부(120), 주제어부(130), 백라이트(140)를 구비한다.

상기 전압조절부(100)는 외부로부터 공급되는 전압(Vin)을 일정한 출력전압으로 유지시켜 출력하며, 전하펌프(charge pump) 또는 직류-직류 컨버터(DC-DC converter: 이하, DC-DC 컨버터)로 구성될 수 있다. 일반적으로, 배터리(battery)를 사용하는 휴대폰과 같은 휴대기기에는 작은 면적에 사용 가능하며 효율이 높은 전하펌프가 주로 사용된다

상기 스위치(110)는 상기 전압조절부(100)로부터 출력되는 전압이 상기 백라이트(140)로 공급될 수 있도록 전원 공급로를 생성하며, 상기 PWM 제어부(120)에 제어 하에 온/오프(On/Off)를 수행한다. 여기서, 상기 스위치(110)는 전계 효과 트랜지스터(field effect transistor: 이하, FET)로 구성된다.

상기 PWM 제어부(120)는 타이머(timer)에 의해 설정된 듀티비(duty rate)에 따라 PWM 신호를 발생시키는 PWM 신호 발생기(122)를 구비한다. 그리고, 상기 PWM 제어부(120)는 상기 PWM 신호와 상기 주제어부(130)로부터 출력되는 제어신호에 근거하여 상기 스위치(110)를 제어하기 위한 PWM 제어신호를 출력하는 논리곱회로(AND gate)(124)를 구비한다. 여기서, 상기 주제어부(130)의 제어신호는 상기 PWM 제어부(120)가 작동하게 한다.

상기 주제어부(130)는 상기 주변조도가 한계값 이상인 경우 즉, 백라이트 전류가 최대일 때 상기 PWM 제어부(120)를 동작시켜 백라이트(140)에 의해 소비되는 전력을 감소시킨다. 그리고, 상기 주변조도가 한계값 미만이면 상기 주제어부(130)는 상기 주변조도에 따라 백라이트 전류를 제어하여 밝기를 조절하도록 제어한다. 여기서, 상기 한계값은 백라이트 전류가 최대로 될 때의 주변조도이다.

상기 백라이트(140)는 발광소자인 백색 LED로 구성되며, LCD 백라이트(142), 키패드(key pad) 백라이트(144), 플래시 램프(flash lamp)(146)를 포함한다. 여기서, 상기 LCD 백라이트(142)의 전류량은 도 4에 도시된 바와 같이 주변조도가 증가하면 함께 증가하고, 상기 키패드 백라이트(144)의 전류량은 상기 주변조도가 증가하면 감소한다.

본 발명에 따른 백라이트 구동장치는 감지부(150), 자동레벨조절부(Automatic Level Controller: 이하, ALC)(160), 레지스터(register)(170), 밝기조절부(180), 전류싱크(current sink)(190)를 더 구비한다.

상기 감지부(150)는 주변조도를 감지하는 기능을 수행하며, 빛 에너지를 입력으로 받아 전기신호 즉, 전류로 변환하는 광센서(152)와 상기 광센서(152)로부터 출력되는 전류를 전압으로 변환하기 위한 저항(R)으로 구성된다.

상기 ALC(160)는 상기 감지부(150)로부터 출력되는 전압을 증폭시키는 전압증폭기(162)와 아날로그 형태의 상기 증폭전압을 디지털신호로 변환하는 아날로그-디지털 변환기(Analog-Digital Converter: 이하, ADC)(164)를 구비한다. 그리고, 상기 ALC(160)는 필터링(filtering) 계수를 이용하여 상기 디지털신호에 포함된 플리커(flicker)를 제거하는 필터부(filter)(166)와 상기 플리커가 제거된 디지털신호 즉, 주변조도에 대응되는 밝기레벨을 설정하여 그 밝기설정정보를 출력하는 밝기설정부(168)를 구비한다. 여기서, 상기 밝기설정정보는 주변조도에 대응되는 전류값 및 주변조도 변화에 따른 응답속도를 포함한다. 예를 들어, 어두운 곳에서 밝은 곳으로 이동할 때 백라이트의 밝기가 느리게 변화하면 사용자가 답답하게 느낄 수 있으므로 응답속도(Tup)를 빠르게 설정한다. 반대로, 밝은 곳에서 어두운 곳으로 이동할 때 백라이트의 밝기가 빠르게 변화하면 사용자가 불쾌감을 느낄 수 있기 때문 에 응답속도(Tdn)를 느리게 설정한다.

상기 레지스터(170)는 상기 백라이트에 흐를 수 있는 최대 전류값, 상기 주변조도에 따른 백라이트 전류 및 주변조도 변화에 따른 응답속도를 포함하는 히스테리시스 테이블(hysteresis table), 상기 플리커 제거를 위한 필터링 계수, 이전에 감지된 주변조도 정보를 저장하고 있다.

상기 밝기조절부(180)는 상기 밝기설정정보에 따라 백라이트에 흐르는 전류량을 조절하도록 제어신호를 출력하는 전류제어부(182)와 상기 전류제어부(182)의 제어신호에 해당하는 아날로그 신호로 변환하여 출력하는 디지털-아날로그 변환부(Digital-Analog Converter: 이하, DAC)(184)로 구성된다. 상기 전류제어부(182)는 상기 ALC(160)에 의해 설정된 응답속도로 상기 설정된 백라이트 전류까지 소정 스텝(step)에 의해 도달하도록 제어한다. 도 5에 도시된 바와 같이 백라이트 전류는 응답속도(Tup 또는 Tdn)에 따라 소정 전류(Imax/255)만큼씩 증가/감소시켜 설정된 백라이트 전류까지 도달하게 된다.

상기 전류싱크(190)는 트랜지스터(transistor)로 구성되며 밝기조절부(180)의 제어신호에 따라 상기 트랜지스터의 채널저항이 가변되어 백라이트에 흐르는 전류량을 조절한다.

도 6는 본 발명에 따른 백라이트 구동방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 6에 도시된 바에 따르면, 감지부(150)는 주변조도를 감지하여 그 결과를 전기신호로 출력한다(S100). 이때, 광센서(152)가 외부의 빛 에너지를 전기에너지인 전류로 변환하여 출력하면 저항(R)에 의해 상기 전류는 전압으로 변환되어 출력된다.

상기 감지부(150)에 의해 감지된 주변조도를 입력으로 받은 ALC(160)는 레지스터(170)에 저장된 히스테리시스 테이블을 참조하여 상기 감지된 주변조도에 대응되는 밝기정보 즉, 백라이트 전류 및 응답속도로 설정한다(S102).

상기 밝기정보가 설정되면, 주제어부(130)는 상기 ALC(160)에 의해 설정된 백라이트 전류가 상기 레지스터(170)에 저장된 한계 값인지 아닌지를 확인한다(S104). 여기서, 상기 한계 값은 백라이트(140)에 흘릴 수 있는 최대전류이고 또는, 주변조도가 증가함에 따라 백라이트 전류가 가변되지 않고 일정하게 유지되지 시작하는 시점의 주변조도이다.

상기 설정된 백라이트 전류가 한계 값이면 밝기조절부(180)는 상기 ALC(160)의 밝기설정정보에 따라 백라이트(140)에 흐르는 전류량이 최대가 되도록 제어한다(S106). 상기 밝기조절부(180)의 제어에 따라 전류싱크(190)는 상기 백라이트(140)에 흐르는 전류량을 최대로 조절한다.

그리고, 상기 주제어부(130)는 PWM 제어부(120)를 동작시켜 상기 PWM 제어부(120)의 PWM 제어에 의해 스위치(110)가 온/오프 동작을 수행하게 한다(S108). 상기 스위치(110)의 동작에 따라 생성되는 전원 공급로를 통해 전압조절부(100)로부터 출력되는 정전압이 백라이트(140)로 공급된다.

상기 단계(S104)에서 주변조도가 한계조도 미만이면 상기 밝기조절부(180)는 상기 ALC(160)에 의해 설정된 밝기정보에 근거하여 백라이트에 흐르는 전류량을 조절한다(S110).

이와 같이, 본 발명에서는 발광소자가 빛 에너지만을 발생시켜 발광효율이 최대인 시간을 이용하여 백라이트로 공급되는 전원을 PWM 제어하므로 백라이트의 조도 저하없이 백라이트에 의해 소모되는 전류를 개선할 수 있다.

위에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명에서는 백라이트의 조도가 최대일 때 발광소자로 공급되는 전원의 PWM 제어를 통해 백라이트의 소모전력을 줄이므로 배터리의 사용시간을 증가시킬 수 있다.

Claims

발광소자로 구성된 백라이트;

상기 백라이트로 공급되는 전원 공급로를 생성하는 스위치;

상기 스위치를 펄스폭변조 제어하는 펄스폭변조 제어부; 그리고

상기 백라이트 조도가 최대인 상태에서 상기 펄스폭변조 제어부가 동작하도록 제어하는 주제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 구동장치.
제 1항에 있어서, 상기 펄스폭변조 제어부는,

타이머를 이용하여 듀티비를 설정하는 펄스폭변조 신호를 발생시키는 신호 발생기와;

상기 주제어부의 제어신호 및 상기 펄스폭변조 신호를 참조하여 펄스폭변조 제어신호를 출력하는 논리곱회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 구동장치.
제 1항에 있어서,

상기 발광소자로 공급되는 전원을 일정하게 유지시키는 조정기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 구동장치.
제 3항에 있어서,

상기 조정기는 전하펌프 및 직류-직류 변환기 중 하나로 구현되는 것을 특징으로 하는 백라이트 구동장치.
제 1항에 있어서,

상기 주제어부는 상기 백라이트의 조도가 최대가 아닌 경우 주변조도에 따라 백라이트 조도를 조절하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 백라이트 구동장치.
주변조도에 따라 백라이트 밝기정보를 설정하는 단계;

상기 설정된 백라이트 조도가 최대인지를 확인하는 단계; 그리고

상기 확인결과에 따라 백라이트로 공급되는 전원을 펄스폭변조 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 구동방법.
제 6항에 있어서,

상기 백라이트 조도는 백라이트에 흐르는 전류를 이용하여 확인하는 것을 특징으로 하는 백라이트 구동방법.
제 6항에 있어서,

상기 확인결과 백라이트 조도가 최대인 경우 백라이트로 공급되는 전원을 펄스폭변조 제어하는 것을 특징으로 하는 백라이트 구동방법.
제 6항에 있어서,

상기 확인결과 백라이트 조도가 최대가 아닌 경우 백라이트로 공급되는 전원은 상기 주변조도에 따라 조절되는 것을 특징으로 하는 백라이트 구동방법.