KR20080084028A - Backlight driving circuit for liquid crystal display device - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래 기술에 의한 액정표시장치의 백라이트 구동 회로도.1 is a backlight driving circuit diagram of a liquid crystal display according to the prior art.
도 2는 본 발명에 의한 액정표시장치의 백라이트 구동회로도. 2 is a backlight driving circuit diagram of a liquid crystal display device according to the present invention;
도 3은 본 발명에 의한 전류평형화의 설명도.3 is an explanatory diagram of current balancing according to the present invention;
도 4는 본 발명에 의한 백라이트 구동회로의 다른 실시예시도. Figure 4 is another embodiment of a backlight driving circuit according to the present invention.
***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*** *** Description of the symbols for the main parts of the drawings ***
21 : 인버터 22 : 메인 트랜스포머21: inverter 22: main transformer
23A-23D : 전류평형화부 24A-24D : 정류부23A-23D:
25A-25D : 필터부 27 : 에러전압 검출부25A-25D: Filter part 27: Error voltage detection part
28 : 인버터 구동제어부28: inverter drive control unit
본 발명은 액정표시장치의 백라이트 제어기술에 관한 것으로, 특히 하나의 제어기를 이용하여 여러 채널에 연결된 백라이트 소자들을 구동하는데 적당하도록 한 액정표시장치의 백라이트 구동회로에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a backlight control technology of a liquid crystal display device, and more particularly, to a backlight driving circuit of a liquid crystal display device suitable for driving backlight elements connected to several channels using one controller.
최근, 정보기술(IT)의 발달에 따라 디스플레이는 시각정보 전달매체로서 그 중요성이 더 한층 강조되고 있으며, 향후 주요한 위치를 선점하기 위해서는 저소비전력화, 박형화, 경량화, 고화질화 등의 요건을 충족시켜야 한다. Recently, with the development of information technology (IT), the importance of the display as a visual information transmission medium is further emphasized, and in order to preoccupy a major position in the future, it is necessary to satisfy requirements such as low power consumption, thinning, light weight, and high quality.
평판표시장치의 대표적인 표시장치인 액정표시장치(Liquid Crystal Display)는 액정의 광학적 이방성을 이용하여 화상을 표시하는 장치로서, 박형, 소형, 저소비전력 및 고화질 등의 장점으로 인해 음극선관(Cathode Ray Tube : CRT)을 대체할 수 있는 평판 표시장치의 주요 제품으로 개발되고 있다.Liquid crystal display, which is a typical display device of flat panel display, displays an image by using optical anisotropy of liquid crystal. Cathode ray tube due to thin, small size, low power consumption and high quality It is being developed as a major product of flat panel display that can replace CRT.
일반적으로, 액정 표시장치는 매트릭스(matrix) 형태로 배열된 화소들에 화상정보를 개별적으로 공급하여, 그 화소들의 광투과율을 조절함으로써, 원하는 화상을 표시할 수 있도록 한 표시장치이다. 따라서, 액정 표시장치는 화상을 구현하는 최소 단위인 화소들이 액티브 매트릭스 형태로 배열되는 액정 패널과, 상기 액정 패널을 구동하기 위한 구동부를 구비한다. 그리고, 상기 액정표시장치는 스스로 발광하지 못하기 때문에 액정표시장치에 광을 공급하는 백라이트 유닛이 구비된다. In general, a liquid crystal display device is a display device in which image information is individually supplied to pixels arranged in a matrix, and a desired image is displayed by adjusting light transmittance of the pixels. Accordingly, the liquid crystal display includes a liquid crystal panel in which pixels, which are the smallest unit for implementing an image, are arranged in an active matrix form, and a driving unit for driving the liquid crystal panel. Since the LCD does not emit light by itself, a backlight unit is provided to supply light to the LCD.
일반적으로, 42" 액정패널에 대한 백라이트를 발광다이오드(LED)로 구현하는 경우, 수백개의 LED가 소요된다. Generally, when implementing a backlight for a 42 "liquid crystal panel with a light emitting diode (LED), hundreds of LEDs are required.
도 1은 종래 기술에 의한 액정표시장치의 백라이트 구동회로를 개략적으로 나타낸 것이다. 여러개의 LED를 한 묶음으로 하는 백라이트용 LED 어레이(10A-10N)가 순차적으로 배열된다. 그리고, 상기 각각의 백라이트용 LED 어레이(10A-10N)에는 소정 개수(예: 3개)의 정전류 제어기가 각기 설치되어 있어 소정 개수의 발광다이오드들의 밝기를 제어하게 되어 있다.1 schematically shows a backlight driving circuit of a liquid crystal display according to the prior art. The
예를 들어, 상기 백라이트용 LED 어레이(10A)에는 3개의 정전류 제어기(11A-11C)가 설치되어 있는데, 이들은 직렬연결된 각 발광다이오드(LED1-LED3),(LED4-LED6), (LED7-LED9)에 공급되는 전류량을 제어하는 방식으로 그들의 밝기를 제어하였다. For example, three constant
참고로, 상기 정전류 제어기(11A-11C)는 비교기, 전류검출소자, 발진기 및 플립플롭을 포함하여 이루어진다.For reference, the constant
이와 같이 종래 액정표시장치의 백라이트 제어회로에 있어서는 다수개의 백라이트용 LED 어레이를 구비하고, 그 각각의 백라이트용 LED 어레이에는 소정 개수의 정전류 제어기를 구비하여 복수개의 발광다이오드들의 밝기를 제어하도록 되어 있으므로, 많은 개수의 정전류 제어기를 구비해야 하는 어려움이 있고, 이로 인하여 비용이 많이 소요되는 문제점이 있었다.As described above, the backlight control circuit of the conventional liquid crystal display device includes a plurality of LED arrays for backlights, and each of the backlight LED arrays includes a predetermined number of constant current controllers to control the brightness of the plurality of light emitting diodes. There is a difficulty in having a large number of constant current controllers, and there is a problem that the cost is high.
따라서, 본 발명의 목적은 하나의 제어기로 여러 채널의 백라이트 소자들의 구동을 제어하는 방식의 백라이트 구동회로를 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a backlight driving circuit of a method of controlling the driving of backlight devices of various channels with one controller.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 입력 게이트펄스에 의해 두 스위칭부가 교번되게 구동되어 메인 트랜스포머가 구동되도록 하는 풀 브릿지 인버터와; 상기 메인 트랜스포머의 출력전류를 LED 스트링부에 균등하게 공급하기 위한 전류평형화부와; 상기 전류평형화부에서 각기 출력되는 정형파를 정류하여 출력하는 정류부와; 상기 정류부에서 출력되는 아날로그 신호중 리플 성분을 코일과 콘덴 서의 결합에 따라 공진 주파수로 필터링하는 필터부와; 상기 필터부에서 출력되는 전압에 의해 점등되는 LED 스트링부와; 상기 LED 스트링부의 전류량을 기 설정된 기준치와 비교하여 그에 따른 에러전압을 출력하는 에러전압 검출부와; 상기 에러전압 검출부에서 출력되는 에러전압과 상기 풀 브릿지 인버터의 출력 전압을 비교하여 그에 따른 듀티비의 게이트펄스를 상기 풀 브릿지 인버터의 게이트에 공급하는 인버터 구동제어부로 구성함을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object, a full bridge inverter to drive the two switching unit alternately by the input gate pulse to drive the main transformer; A current balancer for equally supplying the output current of the main transformer to the LED string portion; A rectifier for rectifying and outputting a square wave respectively output from the current balancer; A filter unit for filtering a ripple component of the analog signal output from the rectifier at a resonance frequency according to a combination of a coil and a capacitor; An LED string part lit by the voltage output from the filter part; An error voltage detector for comparing the current amount of the LED string part with a preset reference value and outputting an error voltage according thereto; And an inverter driving control unit for comparing the error voltage output from the error voltage detection unit with the output voltage of the full bridge inverter and supplying a gate pulse having a duty ratio to the gate of the full bridge inverter.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 의한 액정표시장치의 백라이트 구동회로의 일실시 구현예를 보인 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 인버터 구동제어부(28)로부터 입력되는 듀티비의 게이트펄스에 의하여, 두 스위칭부가 교번되게 구동되어 메인 트랜스포머(22)가 구동되도록 하는 풀 브릿지 인버터(21)와; 상기 풀 브릿지 인버터(21)에 의해 구동되어 권선수에 비례하는 교류전압을 출력하는 메인 트랜스포머(22)와; 상기 메인 트랜스포머(22)의 출력전류를 각각의 LED 스트링부(26A-26D)에 균등하게 공급하기 위한 전류평형화부(23A),(23B)와; 상기 전류평형화부(23A),(23B)에서 각기 출력되는 정형파를 정류하여 반파 형태로 출력하는 정류부(24A-24D)와; 상기 정류부(24A-24D)에서 각기 출력되는 아날로그 신호중 리플 성분을 코일(L)과 콘덴서(C)의 결합에 따라 공진 주파수로 필터링하여 출력하는 필터부(25A-25D)와; 상기 필터부(25A-25D)에서 각기 출력되는 전압에 의해 점등되는 각각의 LED 스트링부(26A-26D)와; 상기 LED 스트링부(26A)에 설치된 센서(SEN1)를 통해 검출되는 전 류량을 기 설정된 기준치와 비교하여 그에 따른 에러전압을 출력하는 에러전압 검출부(27)와; 상기 에러전압 검출부(27)에서 출력되는 에러전압과 상기 풀 브릿지 인버터(21)에 설치된 센서(SEN2)를 통해 검출되는 전압을 비교하여 그에 따른 듀티비의 게이트펄스를 상기 풀 브릿지 인버터(21)의 게이트에 공급하는 인버터 구동제어부(28)로 구성한 것으로, 이와 같이 구성한 본 발명의 작용을 첨부한 도 3 및 도 4를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of a backlight driving circuit of a liquid crystal display according to the present invention. As shown in FIG. 2, two switching units are connected by gate pulses of duty ratio input from the inverter
풀 브릿지 인버터(21)는 인버터 구동제어부(28)로부터 입력되는 듀티비의 게이트펄스에 의하여, 정극성전원단자와 부극성전원단자 사이에 직렬연결된 후 다시 병렬연결된 N 채널 모스트랜지스터(이하, "엔모스트랜지스터"라 칭함)(M1,M2), (M3,M4)의 스위칭부가 교번되게 구동된다. 이에 의해 메인 트랜스포머(22)가 구동된다.The
즉, 상기 인버터 구동제어부(28)에서 게이트펄스가 '로우'로 출력될 때 이는 버퍼(B1),(B2)를 통해 엔모스트랜지스터(M2),(M3)의 게이트에 인가되어 그들이 각기 턴오프되고, 인버터(I1)를 통해서는 '하이'로 반전되어 엔모스트랜지스터(M1),(M4)의 게이트에 인가되어 그들이 각기 턴온된다.That is, when the gate pulse is output as 'low' in the inverter
이에 따라, 정극성전원단자의 전압이 상기 엔모스트랜지스터(M1), 메인 트랜스포머(22)의 1차코일, 엔모스트랜지스터(M4) 및 센서(SEN2)를 통해 부극성전원단자측으로 흐르게 된다.As a result, the voltage of the positive power supply terminal flows to the negative power supply terminal side through the first coil of the NMOS transistor M1, the
이와 반대로, 상기 인버터 구동제어부(28)에서 게이트펄스가 '하이'로 출력될 때 이는 상기 버퍼(B1),(B2)를 통해 상기 엔모스트랜지스터(M2),(M3)의 게이트에 인가되어 그들이 각기 턴온되고, 상기 인버터(I1)를 통해서는 '로우'로 반전되어 엔모스트랜지스터(M1),(M4)의 게이트에 인가되어 그들이 각기 턴오프된다.On the contrary, when the gate pulse is output as 'high' in the inverter
이에 따라, 부극성전원단자의 전압이 상기 엔모스트랜지스터(M2), 메인 트랜스포머(22)의 1차코일, 엔모스트랜지스터(M3)를 통해 정극성전원단자측으로 흐르게 된다.Accordingly, the voltage of the negative power supply terminal flows to the positive power supply terminal side through the first coil of the NMOS transistor M2, the
이후에도 상기 게이트펄스가 반복적으로 출력되고, 이에 의해 상기 엔모스트랜지스터(M1-M4)가 상기와 같이 스위칭되어 상기 메인 트랜스포머(22)의 1차코일에 전류가 흐르게 된다. Thereafter, the gate pulse is repeatedly output, whereby the NMOS transistors M1-M4 are switched as described above so that a current flows in the primary coil of the
따라서, 상기 메인 트랜스포머(22)의 2차측에는 1차코일과의 권선비에 상응되는 정형파 형태의 교류전압이 출력되는데, 이 메인 트랜스포머(22)를 이용하여 입출력 듀티비를 자유롭게 설정할 수 있게 된다.(N1/N2 = V1/V2)Accordingly, an AC voltage having a square wave shape corresponding to a winding ratio with the primary coil is output to the secondary side of the
상기 메인 트랜스포머(22)의 2차코일측에는 전류평형화부(23A),(23B)가 연결되어 있는데, 이들에 의해 LED 스트링부(26A-26D)에 대한 전류평형화가 이루어진다.The
예를 들어, 전류평형화부(23A)에서의 전류 평형화 원리를 살펴본다. 상기 메인 트랜스포머(22)의 2차코일에 트랜스포머(T2),(T3)의 1차코일이 각기 연결되고, 상기 트랜스포머(T2),(T3)의 1차코일에 대응하여 2차코일이 공통연결된 구조로 구성되었다. For example, the principle of current balancing in the
따라서, 도 3에서와 같이 패러데이의 전자유도 법칙에 의하여 전류평형화부(23A)의 양단전류 I2 = (N1/N2) × I1이 된다. 그리고, 상기 전류평형화부(23A)의 2차코일측 전압 V2 = V1×(N2/N1)이 된다. 그리고, 폐루프 법칙에 의하여 동일 루프의 전류량은 동일하므로 I2 = I2'가 된다. 따라서, 상기 전류평형화부(23A)의 두 1차코일에 흐르는 전류 I1 = I1'가 된다.Accordingly, as shown in FIG. 3, the current at both ends I2 = (N1 / N2) × I1 of the
상기 전류평형화부(23A)의 두 1차코일에서 출력되는 정현파 전압은 정류부(24A),(24B)에 의해 반파 형태로 정류되고, 상기 전류평형화부(23B)의 두 1차코일에서 출력되는 정현파 전압은 또 다른 정류부(24C),(24D)에 의해 반파 형태로 정류된다.The sine wave voltage output from the two primary coils of the
필터부(25A-25D)는 상기 정류부(24A-24D)에서 각기 출력되는 아날로그 신호중 리플 성분을 코일(L)과 콘덴서(C)의 결합에 따라 공진 주파수로 필터링하여 맥류가 포함된 직류성분의 전압을 LED 스트링부(26A-26D)에 각기 출력한다. 상기 LED 스트링부(26A-26D)는 백라이트용 발광다이오드(LED)가 직렬접속된 것을 간략하게 표현한 것이다.The filter unit 25A-25D filters the ripple component among the analog signals output from the
이에 따라, LED 스트링부(26A-26D) 상의 LCD 백라이트용 LED들이 상기 필터부(25A-25D)에서 각기 출력되는 전압에 의해 점등되어 액정패널에 백라이트가 제공된다.Accordingly, the LEDs for the LCD backlights on the
이때, 에러전압 검출부(27)는 비교기(CP1)를 이용하여, 상기 LED 스트링부(26A)에 설치된 센서(SEN1)를 통해 검출되는 전류량을 기 설정된 기준치와 비교하여 그에 따른 레벨의 에러전압(직류전압)을 출력한다. At this time, the error
그리고, 인버터 구동제어부(28)의 비교기(CP2)는 상기 풀 브릿지 인버터(21)에 설치된 센서(SEN2)를 통해 검출되는 전압을 상기 에러전압과 비교하여 그에 따른 펄스를 플립플롭(FF)의 입력단자에 출력한다. 상기 플립플롭(FF)은 상기 입력펄스 에 상응되는 듀티비의 게이트펄스를 상기 풀 브릿지 인버터(21)에 출력한다.In addition, the comparator CP2 of the inverter
결국, 상기와 같은 과정을 통해 상기 LED 스트링부(26A)에 공급되는 전류량과 풀 브릿지 인버터(21)에서 출력되는 전류량을 검출하여, 그 검출된 전류량에 따라 엔모스트랜지스터(M1-M4)의 게이트에 공급되는 게이트 펄스의 듀티비를 조절함으로써, 한 개의 콘트롤러(27,28)로 여러 채널의 LED들을 동시에 제어할 수 있게 된다. As a result, the amount of current supplied to the
상기에서는 상기 LED 스트링부(26A)에 공급되는 전류량을 기준으로 상기 게이트 펄스의 듀티비를 제어하는 것으로 설명하였는데, 이와 같은 경우 상기 전류평형화부(23A),(23B)의 발란싱 코일(balancing coil)에 의하여 나머지의 LED 스트링부(26B-26D)에 공급되는 전류량도 자동적으로 조절된다.In the above description, the duty ratio of the gate pulse is controlled based on the amount of current supplied to the
한편, 도 4는 본 발명의 제2실시예를 나타낸 것이다. 본 발명의 제1실시예인 도 2와 비교해 볼 때, 전류평형화부(23A'),(23B')에서 콘덴서(C2,C12),(C3,C13),(C4, C14),(C5,C15)를 이용하여 전류 평형화를 수행하는 것이 다른 점이다. On the other hand, Figure 4 shows a second embodiment of the present invention. Compared with FIG. 2, the first embodiment of the present invention, the capacitors C2, C12, (C3, C13), (C4, C14), (C5, C15) in the
상기 전류평형화부(23A'),(23B')에서 콘덴서(C2,C12),(C3,C13),(C4,C14),(C5, C15)를 이용하여 전류 평형화를 수행하는 것이 가능한 이유는, 전류평형화부(23A'),(23B')의 콘덴서 임피던스가 LED 스트링부(26B-26D)의 해당 임피던스에 비하여 아주 크기 때문이다. The reason why it is possible to perform current equalization using the capacitors C2, C12, (C3, C13), (C4, C14) and (C5, C15) in the
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은, 하나의 제어기로 여러 채널의 백라이트용 발광소자(LED)들의 구동을 제어할 수 있도록 함으로써, 제품의 원가를 절감할 수 있는 효과가 있다. 또한 전력소비량을 저감할 수 있는 효과가 있다.As described in detail above, the present invention can control the driving of backlight LEDs of multiple channels with one controller, thereby reducing the cost of the product. In addition, there is an effect that can reduce the power consumption.
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