KR20080078478A - 액정표시장치의 램프구동장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 저온 환경에서 액정표시장치의 초기 구동시 빠른 시간내에 램프를 균일하게 점등하여 그 신뢰성을 확보하려는 액정표시장치의 램프구동장치에 관련된 것으로서, 그 하나의 실시예에 따른 구성은 액정패널에 광을 제공하는 다수개의 램프; 및 상기 램프로 인가되는 전압을 검지(sensing)하여 정류 및 평활하고 그 평활전압과 램프 기준전압과의 오차전압에 따라 스위칭 회로의 스위치 듀티-비(duty rate)를 조절하여 램프로 유입되는 관전류 제어에 의해 램프구동전압을 보상하는 램프구동수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. 또한 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시장치의 램프구동장치는 액정패널에 광을 제공하는 다수개의 램프; 및 상기 램프로 인가되는 전압을 검지하여 정류 및 평활하고 그 평활전압과 램프 기준전압과의 오차전압에 따라 초기 구동주파수를 가변하여 램프의 구동전압을 보상하는 램프구동수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
Figure P1020070018698
온도보상, 램프구동, 관전류 제어, 주파수변조

Description

액정표시장치의 램프구동장치{LAMP DRIVING DEVICE IN LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
도 1은 종래기술에 따른 액정표시장치의 구동전압시스템을 나타내는 블럭다이어그램
도 2는 도 1의 램프구동부를 세 부적으로 나타내는 블럭다이어그램
도 3은 도 2의 램프의 온도에 따른 부하특성을 나타내는 그래프
도 4는 본 발명에 따른 액정표시장치의 구동전압시스템을 나타내는 블럭다이어그램
도 5는 본 발명의 하나의 실시예로서, 도 4의 온도보상부 및 이에 연동하는 램프 구동부를 보다 세부적으로 나타내는 블럭다이어그램
도 6은 도 5의 온도보상부를 세부적으로 나타내는 회로도
도 7은 도 6에 나타낸 오차증폭기의 시간에 따른 관전압 드리프트 특성을 나타내는 그래프
도 8은 본 발명의 다른 실시예로서, 도 4의 온도보상부 및 이에 연동하는 램프 구동부를 보다 세부적으로 나타내는 블록다이어그램
도 9는 도 8의 온도보상부를 세부적으로 나타내는 회로도
도 10은 도 9에 나타낸 'RT'단 저항값 및 램프 온도에 따른 구동주파수의 특 성 그래프
※※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※※
120: 스위칭회로 123: 트랜스포머
130a, 230a: 램프 140a, 240a: 전압검지회로
140b, 240b: 정류회로 140c, 240c: 평활회로
140d, 240d: 오차증폭회로 140e, 240e: 트랜지스터구동회로
200: PWM IC
본 발명은 액정표시장치의 램프구동장치에 관한 것으로서, 더 자세하게는 저온 환경에서 액정표시장치의 초기 구동시 빠른 시간내에 램프를 균일하게 점등하여 그 신뢰성을 확보하려는 것에 관련된다.
최근 들어 데이터를 시각 정보로 표현하는 액정표시장치는 모바일 기기, 노트북 및 TV 등에 이르기까지 다양한 장치에 널리 채택되고 있다. 특히 그러한 액정표시장치는 액정의 광학적 이방성과 분극 성질을 이용하여 액정에 일정한 전계를 가함으로써 광 투과율을 조절하고, 또한 자연 그대로의 색채인 다양한 계조를 화상에 구현할 수 있을 뿐만 아니라 박형·소형·저소비전력 등의 장점으로 인해 브라운관(Cathode Ray Tube; CRT)을 대체하고 있는 평판표시장치(Flat Panel Display; FPD)의 주요 제품으로 자리매김하고 있다.
그러나 이와 같은 액정표시장치의 유일한 단점이라면 다름 아닌 액정의 비발광성에 있다. 다시 말해, 자체적으로 발광하는 물질이 아닌 이유로 인해 외부로부터 공급되는 광을 투과시켜 화상이 표시되도록 하기 위하여 광을 액정패널로 공급하기 위한 별도의 백라이트장치를 요구하게 된다.
이와 관련해 종래에는 대형화 추세에 발맞추어 액정패널의 배면에 다수개의 램프를 배치하는 직하형(direct type)이 많이 사용되어 왔는데, 이는 액정패널에 높은 휘도를 제공할 수 있는 것으로 알려져 왔다.
그러면 도 1을 참조하여 종래기술에 따른 액정표시장치의 구동전압 시스템에 대하여 간략하게 살펴보고자 한다. 도면에서 볼 때 타이밍 컨트롤러(30)는 외부로부터 적(R), 녹(G), 청(B) 데이터 및 수직/수평 동기신호를 입력받아 그 R, G, B 데이터를 재정렬하고 액정패널(50)을 제어하기 위한 새로운 제어신호를 생성하여 액정패널(50)에 인가한다. 이때, 타이밍 컨트롤러(30)에서 재정렬되는 R, G, B 데이터는 전원전압생성부(10)로부터 생성되어 보내온 3.3~ 5V가량의 논리전압을 이용하여 R, G, B 데이터의 계조 정보를 표현하게 된다.
물론 전원전압생성부(10)는 외부로부터 110V 혹은 220V의 상용전압을 인가받아 DC 12V 가량의 전압을 생성하는 AC-DC 정류부와 그 DC 전압을 이용하여 다양한 종류의 DC 전압을 생성하는 DC-DC 컨버터를 포함하여 구성된다. 여기에서 DC-DC 컨버터는 실질적으로 PWM IC(Pulse Width Modulation Integrated Circuit)로 구성되며, PWM IC를 둘러싼 주변회로와의 결합에 의하여 전원전압(Vdd), 게이트 온/오프 전압(Vgl, Vgh) 등을 생성하여 액정패널(50)에 인가하게 된다.
이와 더불어 램프 구동부(20)는 전원전압생성부(10)로부터 DC 24V 가량의 전압을 인가받아 교류파형으로 변환하고 그 교류파형을 고전압의 교류전압으로 변환하여 백라이트(40)로 인가한다.
이때 백라이트(40)를 구성하는 다수개의 램프는 그 교류 고전압을 인가받아 점등하고, 그 빛을 전면으로 위치하는 액정패널(50)로 보내게 된다. 물론 여기에서의 램프는 CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp) 혹은 EEFL(External Electrode Fluorescent Lamp) 중 어느 하나로 구성될 것이다.
도 2는 도 1의 램프 구동부(20)를 보다 세부적으로 나타내는 블럭다이어그램이다. 도면에서 볼 때, 스위칭회로(26)는 전원전압생성부(10)로부터 DC 전원을 공급받아 PWM 제어부(24)로부터 발생되는 펄스에 의해 스위칭되는 스위칭소자를 이용하여 교류파형으로 변환하게 된다. 이렇게 생성된 교류전압은 트랜스포머(28)로 전달된다.
또한 트랜스포머(28)는 스위칭회로(26)와 램프(40) 사이에 배치되어 스위칭회로(26)로부터 발생된 교류파형을 승압하게 된다. 이를 위해 트랜스포머(28)의 일차권선(28a)은 스위칭회로(26)에 접속하고, 이차권선(28c)은 램프(40)의 일단과 피드백회로(22) 사이에 접속하게 된다. 이러한 트랜스포머(28)의 이차권선(28b)에는 일차권선(28a)과 이차권선(28c)간의 권선비에 의해 스위칭회로(26)로부터 공급되는 교류파형이 고압의 교류파형으로 승압되어 유기된다. 이렇게 승압된 고압의 교류파형은 램프(40)로 공급된다.
피드백회로(22)는 이차권선(28c)에 유기된 교류 고전압에 의해 램프에 전달 되는 전류를 검출하여 피드백 전압을 생성한다. 그러나 여기에서의 피드백회로(22)는 램프(40)의 출력단에도 얼마든지 위치할 수 있으며, 이의 경우에는 램프(40)로부터 출력되는 출력값을 검출한다.
PWM 제어부(24)는 램프(40)에 흐르는 관전류를 피드백받아 스위칭회로(26)의 스위칭소자를 제어하게 된다. 이러한 PWM 제어부(24)는 스위칭회로(26)의 스위칭소자를 각각 제어하여 교류파형을 가변하게 된다.
그러나 종래의 이와 같은 인버터는 타려식, 즉 고정 주파수로 램프를 구동하는 방식으로서 부하의 특성이 외부 환경요인에 영향을 받지 않고 고정된 경우에는 문제가 되지 않지만, 실질적으로 모든 램프의 부하특성은 온도특성이 존재하기 마련이다.
예컨대, 일반적인 온도에 따른 부하특성은 도 3의 (a) 및 도 3의 (b)에 나타낸 바와 같이 램프의 온도가 높을수록 램프의 임피던스 및 임피던스 산포는 각각 감소하는 경향을 갖게 된다.
또한 도 3의 (c) 및 도 3의 (d)에서와 같이 램프의 관전류를 얼마로 구동하느냐에 따라 램프의 임피던스 및 임피던스 산포 특성 또한 위의 램프 온도와 유사한 특성을 보이게 된다. 즉, 램프의 관전류가 증가할수록 램프의 임피던스 및 임피던스 산포는 감소한다.
이와 같은 실례로서 램프는 상온에서 양호한 휘도 특성을 유지하지만, 저온 환경에서는 램프 온도가 낮아짐으로 인해 램프의 임피던스가 커지면서 산포도 커지게 되고 이로 인해 램프가 불균일하게 점등함으로써 백라이트가 부분적으로 어둡게 점등되는 현상이 발생하게 된다.
따라서 본 발명은 저온 환경에서 액정표시장치의 초기 구동시 램프의 온도보상을 위한 온도보상부를 구성하여 빠른 시간내에 램프의 관전류를 부스팅(boosting)시켜 램프의 균일한 점등 신뢰성을 확보하거나, 혹은 초기 구동주파수를 가변하여 램프의 균일한 점등 신뢰성을 확보함으로써 위와 같은 백라이트의 휘도 불균일성을 개선하려는데 그 목적이 있다.
그리고 이와 같은 목적 달성은 본 발명에 의하여 더욱더 구체화될 수 있다. 즉 본 발명의 하나의 실시예에 따른 액정표시장치의 램프구동장치는 액정패널에 광을 제공하는 다수개의 램프; 및 상기 램프로 인가되는 전압을 검지(sensing)하여 정류 및 평활하고 그 평활전압과 램프 기준전압과의 오차전압에 따라 스위칭 회로의 스위치 듀티-비(duty rate)를 조절하여 램프로 유입되는 관전류 제어에 의해 램프구동전압을 보상하는 램프구동수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시장치의 램프구동장치는 액정패널에 광을 제공하는 다수개의 램프; 및 상기 램프로 인가되는 전압을 검지(sensing)하여 정류 및 평활하고 그 평활전압과 램프 기준전압과의 오차전압에 따라 초기 구동주파수를 가변하여 램프의 구동전압을 보상하는 램프구동수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
그러면 위의 구성들과 관련해 도면을 참조하여 구체적으로 살펴보고자 한다. 도 4는 본 발명에 따른 액정표시장치의 구동전압시스템을 나타내는 블럭다이어그램이다.
도면에서 볼 때, 타이밍 컨트롤러(150)는 외부로부터 적(R), 녹(G), 청(B) 데이터 및 수직/수평 동기신호를 입력받아 그 R, G, B 데이터를 재정렬하고 액정패널(160)을 제어하기 위한 새로운 제어신호를 생성하여 액정패널(160)에 인가한다. 이때, 타이밍 컨트롤러(150)에서 재정렬되는 R, G, B 데이터는 전원전압생성부(110)로부터 생성되어 보내온 3.3~ 5V가량의 논리전압을 이용하여 R, G, B 데이터의 계조 정보에 상응하게 설정된다.
물론 전원전압생성부(110)는 외부로부터 110V 혹은 220V의 상용전압을 인가받아 DC 12V 가량의 전압을 생성하는 AC-DC 정류부와 그 DC 전압을 이용하여 다양한 종류의 DC 전압을 생성하는 DC-DC 컨버터를 포함하여 구성된다. 여기에서 DC-DC 컨버터는 실질적으로 PWM IC(Pulse Width Modulation Integrated Circuit)에 집적화되어 구성되며 PWM IC를 둘러싼 주변회로와의 결합에 의하여 공통전압(Vom) 및 감마기준전압(Vref) 등을 생성하기 위한 전원전압(Vdd), 그리고 게이트 온/오프 전압(Vgl, Vgh) 등을 생성하여 액정패널(160)에 인가하게 된다.
이와 더불어 램프 구동부(120)는 외부 혹은 전원전압생성부(110)로부터 24V 가량의 DC전압을 인가받아 교류파형으로 변환하고 그 교류파형을 고전압의 교류전압으로 변환하여 백라이트(130)로 인가한다.
이때 백라이트(130)를 구성하는 다수개의 램프는 그 교류 고전압에 의해 점등되고, 그 빛을 전면으로 위치하는 액정패널(160)로 보내게 된다. 물론 여기에서 의 램프는 CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp) 혹은 EEFL(External Electrode Fluorescent Lamp) 중 어느 하나로 구성될 것이다.
그리고 온도보상부(140)는 위의 램프들에 인가되는 교류 고전압을 검지(檢知)하여 저온 환경에 놓여 있던 램프들이 액정표시장치의 초기 구동시 빠르게 균일한 휘도를 유지할 수 있도록 램프로 유입되는 관전류를 조절하여 램프의 점등신뢰성을 확보하게 된다.
도 5는 도 4의 온도보상부(140) 및 이에 연동하는 램프 구동부(120)를 보다 세부적으로 나타내는 블럭다이어그램이다. 도면에서 볼 때, 스위칭회로(121)는 초기 전원전압생성부(110)로부터의 DC 전원을 공급받아 교류파형으로 변환하고, 이렇게 생성된 교류전압은 트랜스포머(123)로 전달된다. 물론 여기에서의 스위칭회로(121)는 풀-브리지(full bridge) 회로가 적합할 수 있다.
또한 트랜스포머(123)는 스위칭회로(121)와 램프(130a) 사이에 배치되어 스위칭회로(121)로부터 발생된 교류파형을 승압하게 된다. 이를 위해 트랜스포머(123)의 일차권선(123a)은 스위칭회로(121)에 접속하고, 이차권선(123c)은 램프(130a)의 일단과 피드백회로(127) 사이에 접속한다. 이러한 트랜스포머(123)의 이차권선(123c)에는 일차권선(123a)과 이차권선(128c)간의 권선비에 의해 스위칭회로(121)로부터 공급되는 교류파형이 고압의 교류파형으로 승압되어 유기된다. 이렇게 승압된 고압의 교류파형은 램프(130a)로 공급된다.
이때 온도보상부(140)는 저온 환경에서 액정표시장치의 초기 구동시 램프(130a)들로 인가되는 교류 고전압을 이용하여 피드백회로(127)로 피드백되는 전 류를 분류(分流)시키게 된다. 바꾸어 말해서, 피드백회로(127)는 온도보상부(140)의 가동 여부에 따라 트랜스포머(123)의 이차권선(123c)에 유기된 교류 고전압에 의해 램프(130a)로 전달되는 전류를 검출하여 피드백 전압을 생성하고, 이를 이용하여 램프(130a)로 유입되는 관전류를 제어하게 된다.
PWM 제어부(129)는 온도보상부(140)의 가동 여부에 따라 변화하는 입력단의 인가전압, 즉 피드백 전압을 이용하여 스위칭회로(121)의 스위칭 제어를 위한 펄스를 생성하게 된다. 그리고 PWM 제어부(129)는 그 펄스를 이용하여 스위칭회로(121)를 구성하는 스위칭소자를 제어하여 펄스를 교류파형으로 변환하게 되면, 그 변환된 전압에 따라 램프(130a)로 유입되는 관전류가 변조하게 된다.
도 6은 도 5의 온도 보상부(140)를 나타내는 세부 회로도이다. 도면에서 볼 때 스위칭회로(121)는 외부로부터의 DC 전원전압(Vcc)을 인가받아 교류파형으로 변환하고, 그 교류파형을 트랜스포머(123)에 인가하기 위하여 트랜스포머(123)의 일차권선(123a)과 접속하게 된다. 물론 여기에서의 스위칭회로(121)는 풀 브리지(full-bridge) 회로로 구성될 수 있으며, 이는 적어도 4개의 스위칭 소자를 포함하게 된다.
그리고, 램프(130a)로 하이(High) 전압을 인가하는 트랜스포머(123)의 이차권선(123c) 출력단과 접속하는 램프(130a)의 일측 사이의 접속 노드에는 그 전압을 검지하기 위하여 제1커패시터(C1)와, 그 제1커패시터(C1)에 직렬 접속하는 제2커패시터(C2)를 연결하여 접지함으로써 전압검지부(140a)를 구성한다.
물론 이와 같은 전압검지부(140a)는 저온 환경에서 액정표시장치의 초기 구 동시 임피던스 특성에 따라 램프(130a)로 인가되는 전압이 다르게 되므로, 이를 검지하기 위한 것이라 할 수 있다.
또한 위의 전압검지부(140a)를 구성하는 제2커패시터(C2)의 양단을 출력으로 하여서는 제2커패시터(C2)와 서로 병렬 접속하여 제1다이오드(D1)을 구성하되, 제1다이오드(D1)의 애노드 단자를 접지(ground)시킨다. 또한, 제2커패시터(C2)의 일측과 접속하는 제1다이오드(D1)의 캐소드 단자와 제2다이오드(D2)의 애노드 단자를 접속하고, 제2다이오드(D2)의 캐소드 단자와 접지를 출력으로 하여 정류회로(140b)를 구성한다.
물론 이와 같은 정류회로(140b)는 전압검지부(140a)에 검지된 전압 중 부극성(-)의 전압은 제1다이오드(D1)에 의해 차단되고, 정극성(+)의 전압만이 제2다이오드(D2)에 의해 통과하여 출력된다.
그리고 정류회로(140b)의 출력단인 제2다이오드(D2)의 캐소드 단자에 제1저항(R1)을 직렬 연결하고, 제1저항(R1)의 타측과 접지 사이에 제2저항((R2) 및 제3커패시터(C3)를 각각 병렬 연결함으로써 평활회로(140c)를 구성한다.
여기에서 평활회로(140c)는 정류회로(140b)로부터 출력되는 전압이 맥동적이므로 이를 안정적인 DC 전압으로 생성하기 위한 것이다.
이와 같이 생성된 DC 전압은 연산증폭기(Operational Amplifier)(OP1)의 입력전압이 되는데, 연산증폭기(OP1)로 입력되는 입력 임피던스 특성을 고려한 제3저항(R3)의 일측은 연산증폭기(OP1)의 비반전 단자에 연결하고, 그 타측은 평활회로(140c)의 제1저항(R1)과 접속하는 제2저항(R2) 및 제3커패시터(C3)의 접속 노드 에 직렬 연결한다. 또한, 전원전압(Vcc) 단자에 제4저항(R4) 및 제5저항(R5)을 각각 직렬 연결하여 접지시키고, 그 제4저항(R4)과 제5저항(R5)의 접속 노드를 연산증폭기(OP1)의 반전 단자에 접속하며, 연산증폭기(OP1)의 출력단자와 제4저항(R4) 및 제5저항(R5)의 접속 노드 사이에 제6저항(R6)을 연결하여 연산증폭기(OP1)의 반전 단자에 접속함으로써 오차증폭기(140d)를 구성하게 된다.
이를 통해, 오차 증폭기(140d)는 연산증폭기(OP1)의 반전단자에 입력되는 입력전압, 즉 램프 관전압 검출값과 비반전 단자에 입력되는 기(旣)설정된 전원전압에 의한 기준전압(Vref) 사이의 차만큼 증폭하여 출력하게 된다.
이와 같이 출력된 오차전압은 연산증폭기(OP1)의 출력단자에 애노드를 접속하여 순방향으로 직렬 연결되는 제3다이오드(D3)와 그 제3다이오드(D3)에 연결되는 제1트랜지스터(TR1)에 의해 구성된 트랜지스터 구동부(140e)를 구동한다. 그 구성은 좀더 정확히 말해 제1트랜지스터(TR1)의 베이스(base)가 제3다이오드(D3)의 캐소드 단자에 연결되고, 이미터(emitter)는 접지된다. 또한, 컬렉터(collector)는 제7저항(R7)을 직렬 연결하여 PWM IC(200)의 IS단에 접속된다.
여기에서 트랜지스터 구동부(140e)는 오차 증폭기(140d)의 오차전압에 따라 선형적으로 구동하여 제1트랜지스터(TR1)를 턴-온/오프시키고, 제1트랜지스터(TR1)의 턴-온 구동시 트랜스포머(123)의 이차권선으로부터 피드백회로로 피드백되는 전류를 분류하여 제1트랜지스터(TR1)의 컬렉터에서 이미터로 전류를 흘려주게 된다. 그 결과 PWM IC(200)의 IS단으로 입력되는 전류가 작게 되고, 이로 인해 PWM IC(200)의 FB단의 인가전압이 하강하게 된다.
그리고 PWM IC(200)는 이와 같이 변환된 피드백 전압을 이용하여 스위칭회로(121)의 스위치 제어를 위한 듀티-비(duty rate)가 다른 펄스를 생성하게 된다. 그리고 PWM IC(200)는 그 펄스를 이용하여 스위칭회로(121)를 구성하는 스위칭소자를 제어하여 펄스를 교류파형으로 변환하게 하고, 그 변환된 전압에 의해 램프(130a)로 유입되는 관전류를 증가시키게 된다.
한편, 램프(130a)로 하이(High) 전압을 인가하는 트랜스포머(123)의 이차권선(123c)의 출력단과 대응하는 접지단에는 전류 피드백 회로(Current Feed Back)가 구성되는데, 이는 램프(130a)로 유입되는 전류를 검지하기 위하여 제8저항(R8)으로 이루어진 전류검지부(미표기)와, 그 전류검지부(미표기)의 출력측에 다시 제4다이오드(D4) 및 제5다이오드(D5)로 구성되는 정류회로(미표기)를 구성하고, 그 제4다이오드(D4)의 출력단에는 제9저항(R9) 및 제4커패시터(C4)로 이루어진 평활회로(미표기)를 구성한다. 이와 같이 평활회로(미표기)를 통하여 평활된 직류전류는 PWM IC(200)의 IS단으로 입력된다.
따라서, 위의 구성에 근거해 볼 때 온도 보상부(140)의 트랜지스터 구동부(140e)와 전류 피드백 회로(미표기)의 평활회로(미표기)가 PWM IC(200)의 IS단에서 서로 접속하게 된다.
이는 다시 말해, 도 7에 나타낸 바와 같이 저온 환경에서의 액정표시장치의 구동시 램프에 인가되는 전압과 기준전압 사이에 오차전압이 발생하게 되면, 그 오차전압에 의하여 온도보상부(140)를 구성하는 트랜지스터 구동부(140d)의 제1트랜지스터(TR1)가 턴-온(Turn-On)되어 PWM IC(200)의 IS단으로 피드백되는 전류를 분 류함으로써 IS단의 전위를 낮추게 된다. 그 결과 스위칭회로의 스위치 제어를 위한 듀티-비가 증가하여 램프로 유입되는 관전류가 증가하게 되고, 따라서 관전압도 증가하게 된다.
그러다가 점차 램프에 인가되는 전압과 기준전압 사이에 오차전압이 작아지게 되면, 그 오차전압에 의하여 온도보상부(140)를 구성하는 트랜지스터 구동부(140d)의 제1트랜지스터(TR1)가 턴-오프(Turn-Off)되어 트랜스포머의 2차권선으로부터 PWM IC(200)의 IS단으로 모든 전류가 피드백됨으로써 IS단의 전위는 다시 상승하여 안정화 상태를 유지하게 된다. 그 결과 스위칭회로의 스위치 제어를 위한 듀티-비가 하강하여 램프로 유입되는 관전류가 안정화 상태를 유지하게 된다.
실질적으로 이와 같이 피드백되는 전류에 따라 변화하는 IS단의 전위는 PWM IC(200)의 내부에 구성되는 삼각파 발생기와 같은 회로를 통하여 앞서 언급한 바 있는 스위칭회로(120)의 스위칭소자를 제어하기 위한 펄스 생성에 이용되고, 이때 펄스신호는 스위칭소자의 듀티-비를 조절하게 된다.
본 발명에서는 예컨대 온도보상부(140)가 턴-오프되어 PWM IC(200)의 IS단 전위가 높아지게 되는 경우에는 스위칭소자의 듀티-비를 작게 하여 램프로 유입되는 관전류를 작게 하는 반면, 온도보상부(140)가 턴-온되어 PWM IC(200)의 IS단 전위가 작아지게 되는 경우에는 스위칭소자의 듀티-비를 크게 하여 램프로 유입되는 관전류를 늘리게 된다.
그 결과, 저온 환경에서 액정표시장치의 초기구동시 온도보상부(140)가 턴-온되어 PWM IC(200)의 IS단 전위가 작아지게 되는 경우에는 스위칭소자의 듀티-비 를 크게 하여 램프로 유입되는 관전류를 증가시켜 빠른 시간내에 백라이트의 휘도를 균일하게 유지할 수 있게 되고, 램프가 어느 정도 안정화(혹은 포화) 상태에 이르게 되면 온도보상부(140)가 턴-오프되어 램프로 유입되는 관전류가 다시 감소하다가 안정화 상태를 유지하게 된다.
실질적으로 앞서 언급한 PWM IC(200)는 미국 ROHM社의 BD9897FS가 적합할 수 있다. 이때 BD9897FS는 위의 전류 피드백 회로를 내부에 포함하여 구성될 수 있다. 그 이외에 BD9897FS의 IS단에 입력되는 전압의 크기에 따라 스위칭회로(120)를 구성하는 스위칭소자의 듀티-비를 결정하는 펄스신호를 생성하여 인가하게 된다. 이때 그 제어신호의 출력단자는 LN1, HN1 및 LN2, HN2가 될 것이다. 여기에서 LN 핀은 스위칭소자의 로우측(Low Side) 외부 N-MOS의 게이트 구동 출력 단자이고, HN 핀은 스위칭소자의 하이측(High Side) 외부 N-MOS의 게이트 구동 출력단자이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시장치의 램프구동부를 보다 세부적으로 블럭다이어그램이다. 도면에서 볼 때, 스위칭회로(221)는 초기 전원전압생성부(210)로부터의 DC 전원을 공급받아 교류 파형으로 변환하고, 이렇게 생성된 교류전압은 트랜스포머(223)로 전달된다. 물론 여기에서의 스위칭회로(221)은 풀-브리지 회로가 적합할 수 있다.
또한 트랜스포머(223)는 스위칭회로(223)와 램프(230a) 사이에 배치되어 스위칭회로(223)로부터 발생된 교류파형을 승압하게 된다. 이를 위해 트랜스포머(223)의 일차권선(223a)은 스위칭회로(223)에 접속하고, 이차권선(223c)은 램프(230a)의 일단과 피드백 회로(227) 사이에 접속한다. 이러한 트랜스포머(223)의 이차권선(223c)에는 일차권선(223a)과 이차권선(228c)간의 권선비에 의해 스위칭회로(221)로부터 공급되는 교류파형이 고압의 교류파형으로 승압되어 유기된다. 이렇게 승압된 고압의 교류파형은 램프(230a)로 공급된다.
이때 온도보상부(240)는 저온 환경에서 액정표시장치의 초기 구동시 램프(230a)들로 인가되는 교류 고전압을 커패시터 등에 검지하여 정류 및 평활하고, 그 전압을 램프(130a)의 기준전압과 비교하여 그 오차전압에 선형적으로 트랜지스터를 구동함으로써 PWM IC의 내부 발진회로와 연동하는 RT단 외부 저항값을 변화시키게 되고, 이를 통해 램프(130a)의 새로운 구동주파수를 생성한다. 이와 관련해서는 이후에 좀더 다루기로 한다.
PWM 제어부(224)는 온도보상부(240)의 가동 여부에 따라 변화하는 PWM IC의 외부 RT단 저항값을 이용하여 구동주파수를 가변하여 생성하게 되고, 이와 같이 가변된 구동주파수는 펄스 신호로 변환되어 스위칭회로(221)의 스위칭소자를 제어하게 된다. 즉, PWM 제어부(224)에서는 초기 설정된 램프(230a)의 구동주파수를 변환하여 램프(230a)로 인가하게 된다.
도 9는 도 8의 온도보상부를 보다 세부적으로 나타내는 회로도이다. 도면에서 볼 때, 스위칭회로(221)는 외부로부터의 DC 전원전압(Vcc)을 인가받아 교류파형으로 변환하고, 그 교류파형을 트랜스포머(223)에 인가하기 위하여 트랜스포머(223)의 일차권선(223a)과 접속하게 된다. 물론 여기에서의 스위칭회로(221)는 풀 브리지 회로로 구성되며, 이는 적어도 4개의 스위칭 소자를 포함하게 된다.
그리고, 램프(230a)로 하이(High) 전압을 인가하는 트랜스포머(223)의 이차 권선(223c) 출력단과 램프(230a)의 일측 사이의 접속 노드에는 그 전압을 검지하기 위하여 제1커패시터(C1)와, 그 제1커패시터(C1)에 직렬 접속되는 제2커패시터(C2)를 연결하여 접지함으로써 전압검지부(240a)를 구성한다.
물론 이와 같은 전압검지부(240a)는 저온 환경에서의 액정표시장치의 초기 구동시 램프(230a)로 인가되는 전압이 다르게 되므로, 이를 검지하기 위한 것이라 할 수 있다.
또한 위의 전압검지부(240a)를 구성하는 제2커패시터(C2)의 양단을 출력으로 하여서는 제2커패시터(C2)와 서로 병렬접속하여 제1다이오드(D1)을 구성하되, 제1다이오드(D1)의 애노드 단자를 접지시킨다. 또한, 제2커패시터(C2)의 일측과 접속하는 제1다이오드(D1)의 캐소드 단자와 제2다이오드(D2)의 애노드 단자를 접속하고, 그 제2다이오드(D2)의 캐소드 단자와 접지를 출력으로 하여 정류회로(240b)를 구성한다.
물론 이와 같은 정류회로(240b)는 전압검지부(240a)에 검지된 전압 중 부극성(-)의 전압은 제1다이오드(D1)에 의해 차단되고, 정극성(+)의 전압만이 제2다이오드(D2)에 의해 통과하여 출력된다.
그리고 정류회로(240b)의 출력단인 제2다이오드(D2)의 캐소드 단자에 제1저항(R1)을 직렬 연결하고, 제1저항(R1)의 타측과 접지 사이에 제2저항((R2) 및 제3커패시터(C3)를 각각 병렬 연결함으로써 평활회로(240c)를 구성한다.
여기에서 평활회로(240c)는 정류회로(240b)로부터 출력되는 전압이 맥동적이므로 이를 안정적인 DC 전압으로 생성하기 위한 것이다.
이와 같이 생성된 DC 전압은 연산증폭기(OP1)의 입력전압이 되는데, 연산증폭기(OP1)로 입력되는 입력 임피던스 특성을 고려한 제3저항(R3)의 일측은 연산증폭기(OP1)의 비반전 단자에 연결하고, 그 타측은 평활회로(140c)의 제1저항(R1)과 접속하는 제2저항(R2) 및 제3커패시터(C3)의 접속 노드에 직렬 연결한다. 또한, 전원전압(Vcc) 단자에 제4저항(R4) 및 제5저항(R5)을 각각 직렬 연결하여 접지시키고, 그 제4저항(R4)과 제5저항(R5)의 접속 노드를 연산증폭기(OP1)의 반전 단자에 접속하며, 연산증폭기(OP1)의 출력단자와 제4저항(R4) 및 제5저항(R5)의 접속 노드 사이에 제6저항(R6)을 연결하여 연산증폭기(OP1)의 반전 단자에 접속함으로써 오차증폭기(240d)를 구성하게 된다.
이를 통해, 오차 증폭기(240d)는 연산증폭기(OP1)의 반전단자에 입력되는 입력전압, 즉 램프 관전압 검출값과 비반전 단자에 입력되는 기(旣)설정된 전원전압에 의한 기준전압(Vref) 사이의 차만큼 증폭하여 출력하게 된다.
이와 같이 출력된 오차전압은 연산증폭기(OP1)의 출력단자에 애노드를 접속하여 순방향으로 직렬 연결되는 제3다이오드(D3)와 그 제3다이오드(D3)에 연결되는 제1트랜지스터(TR1)에 의하여 구성된 트랜지스터 구동부(240e)를 구동하게 된다.
그리고 제1트랜지스터(TR1)의 컬렉터와 접지 사이에 제7저항(R7) 및 제8저항(R8)을 직렬 연결하고, 그 제7저항(R7)과 제8저항(R8)의 접속 노드를 PWM IC(300)의 RT단에 접속하게 된다.
또한 PWM IC(300)의 RT단 내부에는 예를 들어 구형파 발생기 혹은 삼각파 발생기를 이용한 발진회로 및 피드백회로가 구성되어 램프(230a)의 구동을 위한 구동 주파수를 생성할 수 있다.
이때 저온 환경에서 액정표시장치의 구동시 위의 트랜지스터 구동부(240e)가 턴-온 되면, PWM IC(300)의 RT단에서 바라본 저항값은 두 저항의 병렬 값(R7·R8/R7+R8)으로 작아지게 되고, 그 작아진 저항값에 의하여 PWM IC(300)의 내부 발진회로의 구동주파수를 낮추게 된다. 이는 스위칭회로의 스위칭소자를 구동하기 위한 구형파 펄스의 주파수를 낮추게 됨으로써 예를 들어 EEFL과 같은 용량성 부하의 경우 그 구동전압을 상승시키게 되고, 이로 인하여 램프의 초기 점등시 램프의 휘도 불균일 현상을 개선시킬 수 있다.
그리고 가변된 주파수는 다시 램프의 구동시간이 경과 하면서 트랜지스터 구동부(240e)가 턴-오프 상태에 이르게 되면 PWM IC(300)의 RT단에서 바라본 저항값은 제8저항(R8)과 동일 값으로서 변화하게 되고, 이로 인해 PWM IC(300)의 내부 발진회로의 구동주파수를 다시 상승시켜 초기 설정된 구동주파수를 유지하게 된다. 이는 다시 말해 스위칭회로의 스위칭소자를 구동하기 위한 구형파 펄스의 주파수를 다시 높이게 됨으로써 예를 들어 EEFL과 같은 용량성 부하의 경우 그 구동전압을 하강시키게 되고, 이로 인하여 램프의 휘도 균일 현상을 유지하게 된다.
이를 통해, 도 10a에서 볼 수 있는 바와 같이 저온 환경에서 액정표시장치의 구동시 위의 트랜지스터 구동부(240e)가 턴-온 되고, PWM IC(300)의 RT단에서 바라본 저항값은 두 저항의 병렬 값(R7·R8/R7+R8)이 되므로, 예컨대 초기 구동주파수는 PWM IC(300)의 외부 저항의 설정값에 따라 구동주파수가 가변하게 된다. 이는 물론 위의 저항 대신 커패시터로 구성하여도 동일 효과를 얻을 수 있다.
실질적으로, 도 10b에서 볼 수 있는 바와 같이 본 발명에 따른 램프구동장치는 램프가 저온 상태일 때 램프의 구동주파수를 낮추어 램프를 구동시키고, 램프가 에이징됨에 따라 온도가 서서히 증가하게 되면 주파수가 다시 상승함으로써 저온에서의 균일한 점등 신뢰성을 확보할 수 있게 된다.
지금까지 기술한 바 있는 액정표시장치의 램프구동장치는 램프의 전압 인가방식을 하이-로우 타입으로 설정한 경우를 예로 든 것이다. 그러나 본 발명에 따른 액정표시장치의 램프구동장치는 이와 같은 하이-로우 타입의 전압인가방식에만 한정하는 것은 아니며, 예컨대 하이-하이 타입의 전압인가방식에도 얼마든지 적용될 수 있을 것이다. 이때 램프의 양측으로 구성되는 온도 보상부 및 전류피드백회로와 관련해서는 위와 동일한 방식으로 구성될 것이므로 앞서서의 내용들로 대체하고자 한다.
더 나아가서 본 발명에 따른 온도 보상부는 실질적으로 램프구동부를 구성하는 PWM IC와 함께 집적화하여 얼마든지 형성할 수 있다. 따라서, 온도 보상부를 PWM IC와 별도로 회로를 구성하든, 혹은 PWM IC에 집적화하든 이에 크게 구속되지는 않을 것이다.
지금까지의 구성 결과, 본 발명에 따른 액정표시장치의 램프구동장치는 액정표시장치의 저온 환경에서의 구동시 램프의 내부 저항 특성이 다르게 됨에 따라 나타나게 되는 램프의 휘도 불균일 현상을 개선할 수 있을 것이다.

Claims (22)

  1. 액정패널에 광을 제공하는 다수개의 램프; 및
    상기 램프로 인가되는 전압을 검지(sensing)하여 정류 및 평활하고 그 평활전압과 램프 기준전압과의 오차전압에 따라 스위칭회로의 스위치 듀티-비(duty rate)를 조절하여 램프로 유입되는 관전류 제어에 의해 램프구동전압을 보상하는 램프구동수단을 포함하여 구성되는 액정표시장치의 램프구동장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 램프구동수단은 외부의 전원공급원으로부터 DC 전압을 공급받아 교류 파형으로 변환하는 스위칭회로와;
    상기 스위칭회로로부터 교류 파형의 전압을 인가받아 교류전압을 생성하는 트랜스포머와;
    상기 트랜스포머의 이차권선에 유기된 교류 고전압에 의해 램프에 전달되는 전압을 검지하여 정류 및 평활하고, 그 전압과 램프 기준전압과의 오차전압에 따라 트랜지스터를 구동하여 피드백되는 전류량을 제어하는 온도보상수단과;
    상기 온도보상수단의 온/오프 구동에 따라 상기 트랜스포머의 이차권선에 유기된 교류 고전압에 의해 램프에 전달되는 전류를 검출하여 피드백 전압을 생성하는 피드백 회로; 및
    상기 피드백 전압에 따라 상기 스위칭회로의 스위치 듀티-비를 조절하여 제어된 전류를 램프로 유입시키는 PWM 제어수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 램프구동장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 온도보상수단은 상기 트랜스포머의 이차권선에 유기되어 램프에 인가되는 교류 고전압을 검지하는 전압검지회로와;
    상기 전압검지수단의 전압을 정류하는 정류회로와;
    상기 정류회로부터의 전압을 평활하는 평활회로와;
    상기 평활회로의 전압과 기(旣)설정된 기준전압을 비교하여 그 전압차를 증폭하는 오차증폭기와;
    상기 오차증폭기의 전압차에 따라 온/오프되는 트랜지스터 구동회로를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 램프구동장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 전압검지회로는 상기 트랜스포머의 이차권선과 램프가 접속하는 노드에 제1커패시터 및 제2커패시터를 직렬로 연결하여 접지하고, 상기 제2커패시터의 양단을 출력으로 하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 램프구동장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 정류회로는 상기 제2커패시터 양단에 제1다이오드의 애노드 단자를 접지로 하여 병렬 연결하고, 상기 제2커패시터와 접속하는 상기 제1다이오드의 캐소드 단자에 제2다이오드의 애노드 단자를 접속하여 상기 제2다이오드의 캐소드 단자와 접지를 출력으로 하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 램 프구동장치.
  6. 제3항에 있어서, 상기 평활회로는 상기 제2다이오드의 캐소드 단자와 접지 사이에 제1저항 및 제2저항을 직렬 연결하고, 상기 제1저항 및 제2저항의 접속 노드와 접시 사이에 제3커패시터를 병렬 연결하여 상기 제3커패시터의 양단을 출력으로 하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 램프구동장치.
  7. 제3항에 있어서, 상기 오차증폭기는 상기 제1저항 및 제2저항의 접속 노드와 연산증폭기의 반전단자 사이에 제3저항을 연결하고, 상기 연산증폭기의 전원전압(Vcc) 단자와 접지 사이에 제4저항 및 제6저항을 직렬 연결하여 그 접속 노드는 상기 연산증폭기의 비반전 단자에 연결하며, 상기 연산증폭기의 비반전 단자와 출력단자 사이에 제6저항을 직렬 연결하여 상기 연산증폭기의 출력단자와 접지를 출력으로 하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 램프구동장치.
  8. 제3항에 있어서, 상기 트랜지스터 구동회로는 상기 연산증폭기의 출력단자에 제3다이오드의 애노드를 접속하여 그 캐소드 단자는 제1트랜지스터의 베이스에 접속하고, 상기 제1트랜지스터의 이미터는 접지하며, 상기 제1트랜지스터의 컬렉터에 제7저항을 직렬 연결하여 상기 피드백 회로에 접속하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 램프구동장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 트랜지스터 구동회로의 제7저항은 상기 피드백 회로가 구성되는 PWM IC의 IS단자에 접속하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 램프구동장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 PWM IC는 미국 ROHM社의 BD9897FS인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 램프구동장치.
  11. 제2항에 있어서, 상기 피드백 회로는 상기 트랜스포머의 이차권선에 유기된 교류 고전압에 의해 램프에 전달되는 전류를 검출하는 전류검출수단과;
    상기 전류검출수단의 전류를 정류 및 평활하는 정류, 평활회로를 포함하여 구성되는 액정표시장치의 램프구동장치.
  12. 액정패널에 광을 제공하는 다수개의 램프; 및
    상기 램프로 인가되는 전압을 검지(sensing)하여 정류 및 평활하고 그 평활전압과 램프 기준전압과의 오차전압에 따라 초기 구동주파수를 가변하여 램프의 구동전압을 보상하는 램프구동수단을 포함하여 구성되는 액정표시장치의 램프구동장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 램프구동수단은 외부의 전원공급원으로부터 DC 전압을 공급받아 교류 파형으로 변환하는 스위칭회로와;
    상기 스위칭회로로부터 교류 파형의 전압을 인가받아 교류전압을 생성하는 트랜스포머와;
    상기 트랜스포머의 이차권선에 유기된 교류 고전압에 의해 램프에 전달되는 전압을 검지하여 정류 및 평활하고, 그 전압과 램프 기준전압과의 오차전압에 따라 트랜지스터를 구동하여 초기 구동주파수를 설정한 저항값을 변화시키는 온도보상수단; 및
    상기 온도보상수단의 변화된 저항값에 따라 초기 구동주파수를 가변하는 PWM 제어수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 램프구동장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 온도보상수단은 상기 트랜스포머의 이차권선에 유기되어 램프에 인가되는 교류 고전압을 검지하는 전압검지회로와;
    상기 전압검지회로의 전압을 정류하는 정류회로와;
    상기 정류회로부터의 전압을 평활하는 평활회로와;
    상기 평활회로의 전압과 기(旣)설정된 기준전압을 비교하여 그 전압차를 증폭하는 오차증폭기와;
    상기 오차증폭기의 전압차에 따라 온/오프되는 트랜지스터 구동회로; 및
    상기 트랜지스터 구동회로의 온/오프에 따라 초기 구동주파수를 설정한 저항과 접속하여 저항값이 변화하는 저항회로를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 램프구동장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 전압검지회로는 상기 트랜스포머의 이차권선과 램프가 접속하는 노드에 제1커패시터 및 제2커패시터를 직렬로 연결하여 접지하고, 상기 제2커패시터의 양단을 출력으로 하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 램프구동장치.
  16. 제14항에 있어서, 상기 정류회로는 상기 제2커패시터 양단에 제1다이오드의 애노드 단자를 접지로 하여 병렬 연결하고, 상기 제2커패시터와 접속하는 상기 제1다이오드의 캐소드 단자에 제2다이오드의 애노드 단자를 접속하여 상기 제2다이오드의 캐소드 단자와 접지를 출력으로 하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 램프구동장치.
  17. 제14항에 있어서, 상기 평활회로는 상기 제2다이오드의 캐소드 단자와 접지 사이에 제1저항 및 제2저항을 직렬 연결하고, 상기 제1저항 및 제2저항의 접속 노드와 접시 사이에 제3커패시터를 병렬 연결하여 상기 제3커패시터의 양단을 출력으로 하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 램프구동장치.
  18. 제14항에 있어서, 상기 오차증폭기는 상기 제1저항 및 제2저항의 접속 노드와 연산증폭기의 반전단자 사이에 제3저항을 연결하고, 상기 연산증폭기의 전원전압(Vcc) 단자와 접지 사이에 제4저항 및 제6저항을 직렬 연결하여 그 접속 노드는 상기 연산증폭기의 비반전 단자에 연결하며, 상기 연산증폭기의 비반전 단자와 출 력단자 사이에 제6저항을 직렬 연결하여 상기 연산증폭기의 출력단자와 접지를 출력으로 하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 램프구동장치.
  19. 제14항에 있어서, 상기 트랜지스터 구동회로는 상기 연산증폭기의 출력단자에 제3다이오드의 애노드를 접속하여 그 캐소드 단자는 제1트랜지스터의 베이스에 접속하고, 상기 제1트랜지스터의 이미터는 접지하며, 상기 제1트랜지스터의 컬렉터와 접지를 출력으로 하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 램프구동장치.
  20. 제14항에 있어서, 상기 저항회로는 상기 제1트랜지스터의 컬렉터와 접지 사이에 제7저항 및 제8저항을 직렬 연결하고, 그 제7저항 및 제8저항의 접속 노드는 PWM 제어수단의 RT단자에 접속하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 램프구동장치.
  21. 제20항에 있어서, 상기 PWM 제어수단은 미국 ROHM社의 BD9897FS인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 램프구동장치.
  22. 제14항에 있어서, 상기 피드백 회로는 상기 트랜스포머의 이차권선에 유기된 교류 고전압에 의해 램프에 전달되는 전류를 검출하는 전류검출수단과;
    상기 전류검출수단의 전류를 정류 및 평활하는 정류, 평활회로를 포함하여 구성되는 액정표시장치의 램프구동장치.
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