KR20150011251A - 백라이트 구동회로, 이의 동작방법 및 이를 포함하는 액정표시장치 - Google Patents

백라이트 구동회로, 이의 동작방법 및 이를 포함하는 액정표시장치 Download PDF

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Abstract

백라이트 구동회로 및 동작방법이 제공된다. 백라이트 구동회로는 외부로부터 입력되는 전류의 크기 또는 내부 온도 상승에 의한 전압 변화에 따라 기준전압의 크기를 조절함으로써, 백라이트 구동회로의 동작온도를 허용온도 이하로 제어하여 구동회로의 동작 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Description

백라이트 구동회로, 이의 동작방법 및 이를 포함하는 액정표시장치{Circuit and method for driving backlight and liquid crystal display device including the same}
본 발명은 백라이트 구동회로에 관한 것으로, 특히 구동회로의 동작온도가 상승되는 것을 방지하여 동작 신뢰성을 높일 수 있는 백라이트 구동회로, 이의 동작방법 및 이를 포함하는 액정표시장치에 관한 것이다.
액정표시장치(Liquid Crystal Display)는 소형, 경량화 및 저전력 소비의 장점을 가지는 디스플레이 장치로서 컴퓨터의 모니터뿐만 아니라 벽걸이 TV로도 사용되며 그 수요가 계속적으로 증가하고 있다.
이와 같은 액정표시장치는 외부에서 들어오는 빛의 양을 조절하여 화상을 표시하는 수광 장치이기 때문에 액정패널에 광을 조사하기 위한 별도의 광원을 구비하는 백라이트 어셈블리가 필요하다.
백라이트 어셈블리는 광원의 위치에 따라 에지형(Edge type)과 직하형(Direct type)으로 크게 구분되고, 광원으로는 CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp)과 EEFL(External Electrode Fluorescent Lamp)이 주로 사용되나, 최근에는 발광다이오드(Light Emitting Diode; LED)도 백라이트 어셈블리의 광원으로 점차 사용되고 있는 추세이다.
도 1은 종래의 직하형 액정표시장치의 분해사시도이다.
도 1을 참조하면, 액정표시장치(1)는 화상이 표시되는 액정패널(10), 액정패널(10)의 일측에 연결되어 액정패널(10)을 구동하는 구동회로부(16), 액정패널(10)의 배면에 배치되어 광을 조사하는 백라이트 어셈블리(20)로 구성된다.
액정패널(10)은 액정층(미도시)을 사이에 두고 서로 대응되어 합착된 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor: TFT) 기판(11) 및 컬러필터 기판(13)으로 구성된다.
구동회로부(16)는 액정패널(10)의 적어도 일 가장자리를 따라 형성되고, 연성회로기판(FPCB)이나 테이프 캐리어 패키지(tape carrier package: TCP)같은 연결부재(16b)를 매개로 회로기판(16a)이 연결된다. 회로기판(16a)은 액정패널(10)을 제어하기 위한 신호를 생성한다.
가이드패널(30)은 액정패널(10)의 가장자리를 둘러싸며 액정패널(10)을 지지 및 보호하고, 보텀커버(40)는 가이드패널(30)과 체결되어 내부에 백라이트 어셈블리(20)를 수납한다.
백라이트 어셈블리(20)는 광을 공급하는 광원, 광을 반사하는 반사판(23) 및 광을 확산 및 집광하는 다수의 광학시트(24)를 포함한다.
광원은 복수의 발광소자, 즉 LED로 구성된 LED 어레이(21)와 LED 어레이(21)가 실장된 인쇄회로기판(22)을 포함한다.
LED 어레이(21)의 복수의 발광소자는 인쇄회로기판(22)에 매트릭스 형상으로 배열되어 실장된다. 복수의 발광소자 각각은 적색, 녹색 및 청색의 파장의 빛을 발광하도록 형성되거나 또는 이들 색의 파장을 모두 포함하는 백색의 빛을 발광하도록 형성된다.
인쇄회로기판(22)에는 LED 어레이(21)를 구동시키기 위한 구동회로가 형성된다. 즉, 인쇄회로기판(22)의 구동회로는 LED 어레이(21)의 구동전압을 생성하고, 이를 LED 어레이(21)에 공급하여 복수의 발광소자를 구동시켜 광을 발산시킨다. 한편, 경우에 따라서는 구동회로가 별도의 인쇄회로기판(미도시)에 형성될 수 있다.
반사판(23)은 인쇄회로기판(22)의 전면에 배치되어 LED 어레이(21)가 발산하는 광을 광학시트(24) 쪽으로 반사시켜 광 손실을 줄인다. 반사판(23)에는 LED 어레이(21)가 통과할 수 있도록 LED 어레이(21)의 배치 모양대로 개구부(23h)가 형성된다.
다수의 광학시트(24)는 확산시트(24a), 프리즘시트(24b) 및 보호시트(24c)를 포함한다. 확산시트(24a)는 광을 확산시켜 액정패널(10)로 공급하고, 프리즘시트(24b)는 확산시트(24a)를 통과한 광을 액정패널(10)로 수직하게 진행시키고, 보호시트(24c)는 프리즘시트(24b) 및 확산시트(24a)에 이물질이 삽입되거나 스크래치가 발생하는 것을 방지한다.
도 2는 종래의 백라이트 구동회로의 개략적인 도면이다.
앞서 설명한 바와 같이, 백라이트 구동회로(50)는 광원의 인쇄회로기판(22)에 형성되며, 부스터(51), 기준전압생성부(52), 비교부(53)으로 구성된다.
부스터(51)는 전원전압(Vin)이 입력되면 이를 부스팅하여 LED 어레이(21)를 구동시키는 구동전압(Vout)을 출력한다.
기준전압생성부(52)는 전원전압(Vin)으로부터 기준전압(Vref)을 생성하여 출력한다. 여기서, 기준전압(Vref)은 미리 세팅된 값, 즉 미리 결정된 크기를 가지도록 생성되어 출력된다.
비교부(53)는 LED 어레이(21)의 출력전압(VLED)과 기준전압(Vref)을 비교하고, 비교결과에 따라 구동회로(50) 또는 LED 어레이(21)의 동작을 제어할 수 있는 제어신호(CNT)를 출력한다. 비교부(53)에서 출력되는 제어신호(CNT)에 따라 LED 어레이(21)가 동작되거나 또는 동작하지 않게 된다.
한편, 휴대폰 등의 기술이 발전 등으로 인하여 액정표시장치가 배터리 등에 의해 동작되고 있다. 이에 따라, 백라이트 구동회로(50)도 배터리로부터 제공되는 전압에 의해 동작하여 LED 어레이(21)를 구동시키게 된다.
그러나, 사용 시간에 따라 점점 방전되는 배터리의 특성에 의해 배터리로부터 백라이트 구동회로(50)로 항상 일정한 크기의 전압이 공급되지 않게 된다.
이렇게, 백라이트 구동회로(50)로 입력되는 전압의 변화되면, 백라이트 구동회로(50)의 효율이 떨어지거나 또는 구동 시 온도가 상승하게 되어 신뢰성이 떨어지는 문제가 발생한다.
예를 들어, 도 2에 도시된 종래의 백라이트 구동회로(50)에서, 부스터(51)는 고정된 값의 기준전압(Vref)과 동일하거나 더 큰 크기의 구동전압(Vout)을 생성하여 LED 어레이(21)로 출력해야 한다.
그러나, 배터리가 방전되어 부스터(51)에 입력되는 전원전압(Vin)의 크기가 감소되면, 백라이트 구동회로(50)는 부스터(51)가 출력하는 구동전압(Vout)의 크기를 유지하기 위하여 부스터(51)에 더 큰 전류를 공급해야 한다.
이렇게, 부스터(51)에 기존보다 더 큰 전류가 입력됨에 따라, 부스터(51)의 동작 효율이 떨어지게 되고 부스터(51)를 포함한 백라이트 구동회로(50)의 동작온도가 상승하여 동작 신뢰성이 저하된다. 더구나, 백라이트 구동회로(50)에서 소비되는 전력의 크기도 증가되어 배터리의 소모가 증가하게 된다.
본 발명은 상기한 문제점을 개선하기 위한 것으로, 일정 온도 이상으로 동작 온도가 상승되는 것을 방지할 수 있는 백라이트 구동회로, 이의 동작방법 및 이를 포함하는 액정표시장치를 제공하고자 하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 구동회로는, 외부로부터 입력되는 전원전압으로부터 LED 어레이를 구동하기 위한 구동전압을 출력하는 부스터, 상기 부스터의 전류레벨을 센싱하고, 센싱결과에 따라 센싱전류를 출력하는 전류센싱회로, 내부 동작온도 변화에 따라 가변되는 전압레벨을 센싱하고, 센싱결과에 따라 센싱전압을 출력하는 온도센싱회로, 상기 센싱전류와 상기 센싱전압 중 하나를 기준값과 비교하고, 비교결과에 따라 기준전압을 조절하여 출력하는 기준전압 조절부 및 상기 기준전압 조절부로부터 출력된 기준전압과 상기 구동전압에 의해 동작되는 상기 LED 어레이의 출력전압을 비교하고, 비교결과에 따라 상기 LED 어레이의 구동을 제어하는 구동제어부를 포함한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 백라이트 구동회로는, 외부로부터 입력된 전원전압으로부터 LED 어레이를 구동하기 위한 구동전압을 출력하는 부스터, 내부 동작온도 변화를 센싱하고, 센싱결과에 따라 가변되는 센싱전압을 출력하는 온도센싱회로, 상기 센싱전압을 기준값과 비교하고, 비교결과에 따라 기준전압의 듀티비를 조절하여 출력하는 듀티비 조절부가 구비된 기준전압 조절부 및 상기 기준전압 조절부로부터 출력된 기준전압과 상기 구동전압에 의해 동작되는 상기 LED 어레이의 출력전압을 비교하고, 비교결과에 따라 상기 LED 어레이의 구동을 제어하는 구동제어부를 포함한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 구동회로의 동작방법은, 외부로부터 입력되는 전원전압에 따른 부스터의 전류레벨을 센싱하여 센싱전류를 출력하는 단계, 내부 동작온도 변화에 따라 가변되는 전압레벨을 센싱하여 센싱전압을 출력하는 단계, 상기 센싱전류와 상시 센싱전압 중 하나를 기준값과 비교하고, 비교결과에 따라 기준전압을 조절하여 출력하는 단계 및 출력된 기준전압을 LED 어레이의 출력전압과 비교하고, 비교결과에 따라 상기 LED 어레이의 구동을 제어하는 단계를 포함한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치는, 영상을 디스플레이하는 액정패널 및 상기 액정패널에 광을 공급하는 LED 어레이와 상기 LED 어레이를 구동하기 위한 백라이트 구동회로가 구비된 백라이트 어셈블리를 포함한다.
본 발명의 백라이트 구동회로 및 이의 동작방법에 따르면, 외부로부터 입력되는 전류의 크기 또는 내부 온도 상승에 의한 전압 변화에 따라 기준전압의 크기를 조절함으로써, 백라이트 구동회로의 동작온도를 허용온도 이하로 제어하여 구동회로의 동작 신뢰성을 향상시킬 수 있으며, 소비전력을 낮출 수 있어 배터리의 사용시간을 증가시킬 수 있다.
도 1은 종래의 직하형 액정표시장치의 분해사시도이다.
도 2는 종래의 백라이트 구동회로의 개략적인 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 백라이트 구동회로의 도면이다.
도 4는 도 3의 백라이트 구동회로의 동작을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 백라이트 구동회로의 도면이다.
도 6은 도 5에 도시된 온도 센싱부의 회로도이다.
도 7은 도 5의 백라이트 구동회로의 동작을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 백라이트 구동회로의 도면이다.
도 9는 도 8의 백라이트 구동회로의 동작을 나타내는 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 백라이트 구동회로 및 이의 동작방법에 대해 설명한다. 본 발명에서는 설명의 편의를 위하여 다수의 발광다이오드가 광원으로 사용되는 백라이트 어셈블리의 구동회로에 대해 설명하나, 이에 제한되지는 않는다. 예컨대, 발광다이오드 외에 CCFL 또는 EEFL 등과 같은 램프가 광원으로 사용되는 백라이트 어셈블리의 구동회로에도 적용될 수 있다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 백라이트 구동회로의 도면이고, 도 4는 도 3의 백라이트 구동회로의 동작을 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 백라이트 구동회로(100)는 부스터(110), 평활회로(115), LED 어레이(120), 전류센싱부(130), 기준전압 조절부(140) 및 구동제어부(150)를 포함할 수 있다.
부스터(110)는 외부, 예컨대 배터리(미도시)로부터 입력되는 전원전압(Vin)을 부스팅하여 LED 어레이(120)를 구동시킬 수 있는 전압을 생성하여 출력할 수 있다. 부스터(110)는 코일(L), 스위칭소자(Qm) 및 저항(Rm)으로 구성될 수 있다.
코일(L)은 전원전압(Vin)의 입력단에 연결되며, 스위칭소자(Qm)의 동작에 따라 전원전압(Vin)으로부터 소정의 전압을 충전할 수 있다.
스위칭소자(Qm)는 코일(L)과 병렬로 연결되며, 스위칭신호(SW)에 의해 턴-온 또는 턴-오프되어 코일(L)에 전압(또는, 전류)을 충전시키거나 또는 코일(L)에 충전된 전압(또는, 전류)을 출력시킬 수 있다.
예컨대, 스위칭신호(SW)에 의해 스위칭소자(Qm)가 턴-온되면, 전원전압(Vin)의 전류는 코일(L)을 통해 턴-온된 스위칭소자(Qm)로 흐르게 되며, 이에 따라 코일(L)은 전원전압(Vin)의 전류에 의해 소정의 전압을 충전시킨다.
또한, 스위칭신호(SW)에 의해 스위칭소자(Qm)가 턴-오프되면, 코일(L)에 충전된 전압은 후단의 회로, 즉 평활회로(115)로 출력될 수 있다. 여기서, 코일(L)에는 LED 어레이(120)를 동작시킬 수 있는 정도의 전압이 충전될 수 있다.
한편, 스위칭소자(Qm)로는 도면에 도시된 바와 같이 바이폴라 접합 트랜지스터(Bipolar Junction Transistor; BJT)가 사용되거나 또는 전계효과 트랜지스터(Field Effect Transistor; FET)가 사용될 수도 있다. 또한, 저항(Rm)은 스위칭소자(Qm)와 접지(GND) 사이에 연결될 수 있다.
평활회로(115)는 부스터(110)에서 출력된 전압에 포함된 교류 성분 또는 잡음을 제거하고, LED 어레이(120)의 구동을 위한 구동전압(Vout)을 출력할 수 있다.
평활회로(115)는 다이오드(D1)와 커패시터(C1)가 병렬로 연결되어 구성될 수 있다. 즉, 부스터(110)로부터 출력된 전압에 의해 다이오드(D1)가 턴-온되면, 커패시터(C1)가 다이오드(D1)를 통과한 전압의 교류 성분을 제거할 수 있다. 이에 따라, 평활회로(115)는 교류 성분이 제거된 구동전압(Vout)을 출력할 수 있다.
LED 어레이(120)는 다수의 발광다이오드(LED)를 포함할 수 있다. 다수의 발광 다이오드(LED)는 소정 개수가 직렬로 연결되어 형성된 각각의 열(row)들이 서로 병렬로 연결되어 어레이를 형성할 수 있다. LED 어레이(120)는 평활회로(115)로부터 출력된 구동전압(Vout)에 의해 동작하여 광을 발산할 수 있다. 여기서, LED 어레이(120)의 다수의 발광다이오드(LED)는 각각이 적색, 청색, 녹색의 파장을 가지는 광을 발산하거나 또는 각각이 백색의 파장을 가지는 광을 발산할 수 있다.
구동제어부(150)는 LED 어레이(120)의 각각의 열에 접속되어 LED 어레이(120)로부터 출력되는 출력전압(VLED)과 기준전압(Vref)을 비교하고, 비교 결과에 따라 LED 어레이(120)의 동작을 제어할 수 있다.
구동제어부(150)는 LED 어레이(120)의 각각의 열에 직렬로 접속된 복수의 스위칭소자(Q1~Qn)와 저항(R1~Rn) 및 복수의 스위칭소자(Q1~Qn) 각각의 스위칭 동작을 제어하기 위해 연결된 비교기(OP1)를 포함할 수 있다.
비교기(OP1)는 외부로부터 제공된 기준전압(Vref)과 LED 어레이(120)로부터 출력된 출력전압(VLED)의 크기를 비교하고, 비교 결과에 따른 신호, 예컨대 스위칭소자(Q1~Qn)를 턴-온 또는 턴-오프시킬 수 있는 스위칭 신호를 출력할 수 있다.
다시 말하면, 기준전압(Vref)과 출력전압(VLED)이 오차범위 내에서 서로 동일하거나 또는 출력전압(VLED)이 기준전압(Vref)보다 큰 값을 가지면, 비교기(OP1)는 하이 레벨의 신호를 출력할 수 있다. 비교기(OP1)로부터 출력된 하이 레벨의 신호에 의해 스위칭소자(Q1~Qn)는 턴-온될 수 있다. 이에 따라, LED 어레이(120)는 구동전압(Vout) 입력단과 접지(GND) 사이에 패스(path)가 형성되어 정상 구동될 수 있다.
그러나, 출력전압(VLED)이 기준전압(Vref)과 동일하지 않고 더 작은 값을 가지면, 비교기(OP1)는 로우 레벨의 신호를 출력할 수 있다. 비교기(OP1)로부터 출력된 로우 레벨의 신호에 의해 스위칭소자(Q1~Qn)는 턴-오프될 수 있다. 이에 따라, LED 어레이(120)는 구동전압(Vout) 입력단과 접지(GND) 사이가 오픈(open)되어 구동되지 않는다.
즉, 구동제어부(150)는 기준전압(Vref)과 출력전압(VLED)이 동일하거나 또는 출력전압(VLED)이 기준전압(Vref)보다 큰 값을 가지는 경우에 LED 어레이(120)가 동작될 수 있도록 제어할 수 있다.
한편, 앞서 설명한 바와 같이, 외부로부터 입력되는 전원전압(Vin)의 크기가 감소하면, 평활회로(115)로부터 출력되는 구동전압(Vout)의 크기도 감소된다. 이에 따라, LED 어레이(120)로부터 출력되는 출력전압(VLED)이 감소하여 구동제어부(150)는 LED 어레이(120)가 동작되지 않도록 제어하게 된다.
이를 방지하기 위하여, 종래에는 부스터(110)에 입력되는 전류의 크기를 증가시켜 구동전압(Vout)의 크기가 감소되는 것을 방지하였으나, 이로 인하여 백라이트 구동회로(100)의 동작온도가 상승되는 문제가 있었다.
이에, 본 실시예에 따른 백라이트 구동회로(100)는 입력되는 전원전압(Vin)의 크기가 감소되더라도 이에 따른 동작온도 상승을 방지하기 위하여, 센싱회로, 예컨대 전류센싱부(130)와 기준전압 조절부(140)를 더 포함할 수 있다.
전류센싱부(130)는 부스터(110)의 전류레벨을 센싱하여 출력할 수 있다. 예컨대, 전류센싱부(130)는 스위칭신호(SW)에 의해 부스터(110)의 스위칭소자(Qm)가 턴-온되었을 때, 스위칭소자(Qm)를 통해 저항(Rm)으로 흐르는 전류를 센싱할 수 있으며, 센싱 결과에 따른 센싱전류(IM)를 출력할 수 있다.
기준전압 조절부(140)는 전류센싱부(130)에서 출력된 센싱전류(IM)를 하나 이상의 기준값(Ref1, Ref2)과 비교하고, 비교 결과에 따라 원래의 기준전압(Vref)의 크기를 조절하여 새로운 기준전압, 즉 크기가 조절된 기준전압(Vref')을 출력할 수 있다.
기준전압 조절부(140)에서 출력된 기준전압(Vref')은 구동제어부(150)의 비교기(OP1)로 입력될 수 있으며, 비교기(OP1)는 크기가 조절된 기준전압(Vref')과 LED 어레이(120)의 출력전압(VLED)을 비교하여 하이 레벨 또는 로우 레벨의 비교 결과를 출력할 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 전류센싱부(130)로부터 센싱전류(IM)가 출력되면, 기준전압 조절부(140)는 센싱전류(IM)를 기준값(Ref1, Ref2)과 비교할 수 있다. 여기서, 기준값(Ref1, Ref2)은 제1전류레벨(Ref1)과 제2전류레벨(Ref2)을 포함할 수 있다.
시간축(t)의 시간 t1 이전에, 전류센싱부(130)로부터 출력되는 센싱전류(IM)가 제1전류레벨(Ref1)과 제2전류레벨(Ref2) 사이의 값이 아니면, 즉 센싱전류(IM)가 제1전류레벨(Ref1)보다 작은 값을 가지면, 기준전압 조절부(140)는 원래의 기준전압(Vref)을 그대로 출력한다.
그러나, 시간축(t)의 시간 t1~t2 동안, 전류센싱부(130)로부터 출력되는 센싱전류(IM)가 제1전류레벨(Ref1)과 제2전류레벨(Ref2) 사이의 값을 가지면, 기준전압 조절부(140)는 원래의 기준전압(Vref)의 크기를 소정 레벨만큼 감소시켜 크기가 감소된 제1기준전압(Vref1)을 출력할 수 있다. 이에 따라, 구동제어부(150)는 원래의 기준전압(Vref)보다 크기가 감소된 제1기준전압(Vref1)과 출력전압(VLED)을 비교할 수 있다.
또한, 시간축(t)의 시간 t2에서, 전류센싱부(130)로부터 출력되는 센싱전류(IM)가 제1전류레벨(Ref1)과 제2전류레벨(Ref2) 사이의 값을 가지면, 기준전압 조절부(140)는 제1기준전압(Vref1)의 크기를 다시 한번 소정 레벨 감소시켜 크기가 감소된 제2기준전압(Vref2)을 출력할 수 있다. 이에 따라, 구동제어부(150)는 제1기준전압(Vref1)보다 크기가 감소된 제2기준전압(Vref2)과 출력전압(VLED)을 비교할 수 있다.
즉, 본 실시예의 기준전압 조절부(140)는 부스터(110)로부터 센싱한 전류에 따라 기준전압(Vref)의 크기를 감소시켜 출력함으로써, 부스터(110)에 일정한 레벨 이상의 전류가 입력되지 않도록 제어할 수 있다.
다시 말하면, 입력전압(Vin)의 크기가 감소되어 LED 어레이(120)로부터 출력되는 출력전압(VLED)의 크기가 감소되더라도, 기준전압 조절부(140)가 출력전압(VLED)보다 더 작은 크기의 기준전압(Vref')을 출력시킴으로써 LED 어레이(120)를 동작시킬 수 있다. 이에 따라, 부스터(110)에 큰 크기의 전류를 공급하지 않아도 되어 부스터(110) 또는 백라이트 구동회로(100)의 동작온도 상승을 방지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 백라이트 구동회로의 도면이고, 도 6은 도 5에 도시된 온도 센싱부의 회로도이고, 도 7은 도 5의 백라이트 구동회로의 동작을 나타내는 도면이다.
본 실시예의 백라이트 구동회로(101)는 구동회로 내부의 동작온도 변화에 따라 가변되는 전압레벨, 즉 구동회로 내부에서 사용되는 전압레벨이 가변됨을 센싱하여 센싱전압(VM)을 출력하는 온도센싱부(133)를 포함하고, 기준전압 조절부(141)가 온도센싱부(133)로부터 출력된 센싱전압(VM)에 따라 원래의 기준전압(Vref)으로부터 크기가 조절된 기준전압(Vref')을 출력하는 것을 제외하고는 앞서 도 3 및 도 4를 참조하여 설명된 백라이트 구동회로(100)와 동일하며, 이에 따라 동일부재에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 백라이트 구동회로(101)는 부스터(110), 평활회로(115), LED 어레이(120), 온도센싱부(133), 기준전압 조절부(141) 및 구동제어부(150)를 포함할 수 있다.
부스터(110)는 전원전압(Vin)을 부스팅하여 LED 어레이(120)를 구동시킬 수 있는 전압을 생성하여 출력할 수 있다.
평활회로(115)는 부스터(110)로부터 출력된 전압에 포함된 교류 성분을 제거하여 LED 어레이(120)의 구동전압(Vout)을 출력할 수 있다.
LED 어레이(120)는 다수의 발광다이오드(LED)가 열을 이루어 어레이를 형성하고, 평활회로(115)로부터 출력된 구동전압(Vout)에 의해 동작하여 광을 발산할 수 있다.
구동제어부(150)는 LED 어레이(120)로부터 출력된 출력전압(VLED)과 기준전압(Vref)을 비교하고, 비교 결과에 따라 LED 어레이(120)의 동작을 제어할 수 있다.
온도센싱부(133)는 별도의 온도센서로 구성될 수 있으며, 백라이트 구동회로(101) 내부의 동작온도 변화에 따라 가변되는 전압레벨을 센싱하여 센싱전압(VM)을 출력할 수 있다.
도 6을 참조하면, 온도센싱부(133)는 제1전류원(I1), 제2전류원(I2), 저항들(Rt1, Rt2) 및 비교기(OP2)를 포함하여 구성될 수 있다.
제1전류원(I1)은 백라이트 구동회로(101)의 내부전압(Vin')에 따라 고정된 제1전류를 생성할 수 있다.
제2전류원(I2)은 백라이트 구동회로(101)의 내부전압(Vin')에 따라 제2전류를 생성하되, 온도에 의해 가변되는 제2전류를 생성할 수 있다.
비교기(OP2)는 제1전류에 의해 제1저항(Rt1)에 인가되는 제1전압(Vi)과 제2전류에 의해 제2저항(Rt2)에 인가되는 제2전압, 즉 센싱전압(VM)의 크기를 비교하고, 비교 결과에 따른 신호(S1)를 출력할 수 있다.
한편, 온도센싱부(133)는 제2전류, 즉 온도에 의해 가변된 제2전류에 의해 생성되는 센싱전압(VM)을 기준전압 조절부(141)로 출력할 수 있다.
다시 도 5를 참조하면, 기준전압 조절부(141)는 온도센싱부(133)에서 출력된 센싱전압(VM)을 하나 이상의 기준값(Ref1, Ref2)과 비교하고, 비교 결과에 따라 원래의 기준전압(Vref)의 크기를 조절하여 크기가 조절된 기준전압(Vref')을 출력할 수 있다.
기준전압 조절부(141)에서 출력된 기준전압(Vref')은 구동제어부(150)의 비교기(OP1)로 입력될 수 있으며, 비교기(OP1)는 크기가 조절된 기준전압(Vref')과 LED 어레이(120)의 출력전압(VLED)을 비교하여 하이 레벨 또는 로우 레벨의 비교 결과를 출력할 수 있다.
도 5 및 도 7을 참조하면, 온도센싱부(133)로부터 센싱전압(VM)이 출력되면, 기준전압 조절부(141)는 센싱전압(VM)을 기준값(Ref1, Ref2)과 비교할 수 있다. 여기서, 기준값(Ref1, Ref2)은 제1전압레벨(Ref1)과 제2전압레벨(Ref2)을 포함할 수 있다.
시간축(t)의 시간 t1 이전에, 온도센싱부(133)로부터 출력되는 센싱전압(VM)이 제1전압레벨(Ref1)과 제2전압레벨(Ref2) 사이의 값이 아니면, 즉 센싱전압(VM)이 제2전압레벨(Ref2)보다 큰 값을 가지면, 기준전압 조절부(141)는 원래의 기준전압(Vref)을 그대로 출력한다.
그러나, 시간축(t)의 시간 t1~t2 동안, 온도센싱부(133)로부터 출력되는 센싱전압(VM)이 제1전압레벨(Ref1)과 제2전압레벨(Ref2) 사이의 값을 가지면, 기준전압 조절부(141)는 원래의 기준전압(Vref)의 크기를 소정 레벨 감소시켜 크기가 감소된 제1기준전압(Vref1)을 출력할 수 있다. 이에 따라, 구동제어부(150)는 원래의 기준전압(Vref)보다 크기가 감소된 제1기준전압(Vref')과 출력전압(VLED)을 비교할 수 있다.
즉, 본 실시예의 기준전압 조절부(141)는 온도센싱부(133)로부터 출력된 동작온도 변화에 따라 가변되는 센싱전압(VM)에 따라 기준전압(Vref)의 크기를 감소시켜 출력함으로써, 백라이트 구동회로(101)의 동작온도를 낮출 수 있다. 다시 말해, 부스터(110)가 생성하는 구동전압의 크기를 감소시킬 수 있어 백라이트 구동회로(101) 내부의 동작온도 상승을 방지할 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 온도센싱부(133)로부터 출력된 센싱전압(VM)에 따라 기준전압(Vref)의 크기를 조절하는 것에 대해 설명하였으나, 본 발명은 온도센싱부(133)와 앞서 도 3 및 도 4를 참조하여 설명된 전류센싱부(130)가 함께 구성될 수도 있다.
예컨대, 백라이트 구동회로에 온도센싱부(133)와 전류센싱부(130)를 함께 구성하고, 기준전압 조절부(140 또는 141)가 온도센싱부(133)로부터 출력되는 센싱전압(VM)과 전류센싱부(130)로부터 출력되는 센싱전류(IM) 중 하나를 선택하여 기준값과 비교하고, 그 결과에 따라 기준전압(Vref)의 크기를 조절하여 출력할 수 있으며, 나아가 센싱전압(VM)과 센싱전류(IM) 모두를 기준값과 비교하여 기준전압(Vref)의 크기를 조절하여 출력할 수도 있다.
이상에서와 같이, 도 3 내지 도 7을 참조하여 설명된 본 발명의 백라이트 구동회로(100, 101)는 기준전압 조절부(140, 141)가 원래의 기준전압(Vref)으로부터 크기가 감소된 기준전압(Vref')을 출력하여 백라이트 구동회로(100, 101)의 동작온도 상승을 제어하는 것을 예로 들어 설명하였다. 이하에서는, 기준전압(Vref)의 크기는 유지하고, 그 듀티비를 조절하여 백라이트 구동회로의 동작온도 상승을 제어하는 실시예에 대해 설명하기로 한다.
도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 백라이트 구동회로의 도면이고, 도 9는 도 8의 백라이트 구동회로의 동작을 나타내는 도면이다.
본 실시예의 백라이트 구동회로(102)는 기준전압 조절부(143)가 듀티비 조절부(145)를 더 포함하는 것을 제외하고는 앞서 도 5 내지 도 7을 참조하여 백라이트 구동회로(102)와 동일하며, 이에 따라 동일부재에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 백라이트 구동회로(102)는 부스터(110), 평활회로(115), LED 어레이(120), 온도센싱부(133), 기준전압 조절부(143) 및 구동제어부(150)를 포함할 수 있다. 또한, 기준전압 조절부(143)는 듀티비 조절부(145)를 더 포함할 수 있다.
부스터(110)는 전원전압(Vin)을 부스팅하여 LED 어레이(120)를 구동시킬 수 있는 전압을 생성하여 출력할 수 있다.
평활회로(115)는 부스터(110)로부터 출력된 전압에 포함된 교류 성분을 제거하여 LED 어레이(120)의 구동전압(Vout)을 출력할 수 있다.
LED 어레이(120)는 다수의 발광다이오드(LED)가 열을 이루어 어레이를 형성하고, 평활회로(115)로부터 출력된 구동전압(Vout)에 의해 동작하여 광을 발산할 수 있다.
구동제어부(150)는 LED 어레이(120)로부터 출력된 출력전압(VLED)과 기준전압(Vref)을 비교하고, 비교 결과에 따라 LED 어레이(120)의 동작을 제어할 수 있다.
온도센싱부(133)는 별도의 온도센서로 구성될 수 있으며, 백라이트 구동회로(101) 내부의 동작온도 변화에 따라 가변되는 전압레벨을 센싱하여 센싱전압(VM)을 출력할 수 있다. 이러한 온도 센싱부(133)의 구성은 앞서 도 6을 참조하여 설명한 바와 동일할 수 있다.
기준전압 조절부(143)는 온도센싱부(133)에서 출력된 센싱전압(VM)을 하나 이상의 기준값(Ref1, Ref2)과 비교할 수 있다.
듀티비 조절부(145)는 기준전압 조절부(143)의 비교 결과에 따라 기준전압(Vref)의 원래 듀티비(DD)를 조절하여 듀티비가 조절된 기준전압(Vref')을 출력할 수 있다.
이렇게, 듀티비가 조절된 기준전압(Vref')은 구동제어부(150)의 비교기(OP1)로 입력되고, 비교기(OP1)는 듀티비가 조절된 기준전압(Vref')과 LED 어레이(120)의 출력전압(VLED)을 비교하여 하이 레벨 또는 로우 레벨의 비교 결과를 출력할 수 있다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 온도센싱부(133)로부터 센싱전압(VM)이 출력되면, 기준전압 조절부(143)는 센싱전압(VM)을 기준값(Ref1, Ref2)과 비교할 수 있다. 여기서, 기준값(Ref1, Ref2)은 제1전압레벨(Ref1)과 제2전압레벨(Ref2)을 포함할 수 있다.
시간축(t)의 시간 t1 이전에, 온도센싱부(133)로부터 출력되는 센싱전압(VM)이 제1전압레벨(Ref1)과 제2전압레벨(Ref2) 사이의 값이 아니면, 즉 센싱전압(VM)이 제2전압레벨(Ref2)보다 큰 값을 가지면, 듀티비 조절부(145)는 기준전압 조절부(143)의 비교 결과에 따라 원래의 듀티비(DD)를 가지는 기준전압(Vref)을 출력할 수 있다.
그러나, 시간축(t)의 시간 t1~t2동안, 온도센싱부(133)로부터 출력되는 센싱전압(VM)이 제1전압레벨(Ref1)과 제2전압레벨(Ref2) 사이의 값을 가지면, 듀티비 조절부(145)는 기준전압 조절부(143)의 비교 결과에 따라 원래의 듀티비(DD)를 감소시켜 제1듀티비(DD1)를 생성하고, 이에 따라 듀티비가 조절된 기준전압(Vref')을 출력할 수 있다. 여기서, 기준전압 조절부(143)로부터 출력된 듀티비가 조절된 기준전압(Vref')은 원래의 기준전압(Vref)에 비해 주파수와 크기는 동일하고 듀티비만 감소된 전압이다.
즉, 본 실시예의 기준전압 조절부(143)는 온도센싱부(133)로부터 출력된 센싱전압(VM)에 따라 기준전압(Vref)의 듀티비를 감소시켜 출력함으로써, LED 어레이(120)의 디밍, 즉 다수의 발광다이오드(LED)의 턴-온 시간을 조절하여 백라이트 구동회로(102)의 동작온도가 일정온도 이상으로 상승되지 않도록 제어할 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 기준전압 조절부(143) 내부에 듀티비 조절부(145)가 위치하는 것으로 설명하였으나, 이에 제한되지는 않으며, 듀티비 조절부(145)는 별도의 유닛으로 구성될 수 있다.
전술한 설명에 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나 이것은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 따라서 발명은 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위에 균등한 것에 의하여 정하여져야 한다.
110: 부스터 115: 평활회로
120: LED 어레이 130: 전류센싱부
133: 온도센싱부 140, 141, 143: 기준전압 조절부
145: 듀티비 조절부 150: 구동제어부

Claims (15)

  1. 외부로부터 입력되는 전원전압으로부터 LED 어레이를 구동하기 위한 구동전압을 출력하는 부스터;
    상기 부스터의 전류레벨을 센싱하고, 센싱결과에 따라 센싱전류를 출력하는 전류센싱회로;
    내부 동작온도 변화에 따라 가변되는 전압레벨을 센싱하고, 센싱결과에 따라 센싱전압을 출력하는 온도센싱회로;
    상기 센싱전류와 상기 센싱전압 중 하나를 기준값과 비교하고, 비교결과에 따라 기준전압을 조절하여 출력하는 기준전압 조절부; 및
    상기 기준전압 조절부로부터 출력된 기준전압과 상기 구동전압에 의해 동작되는 상기 LED 어레이의 출력전압을 비교하고, 비교결과에 따라 상기 LED 어레이의 구동을 제어하는 구동제어부를 포함하는 백라이트 구동회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기준값은 제1전류레벨과 제2전류레벨을 포함하고,
    상기 기준전압 조절부는 상기 센싱전류가 상기 제1전류레벨과 상기 제2전류레벨 사이의 값을 가지면, 상기 기준전압의 크기를 감소시켜 출력하는 백라이트 구동회로.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기준값은 제1전압레벨과 제2전압레벨을 포함하고,
    상기 기준전압 조절부는 상기 센싱전압이 상기 제1전압레벨과 상기 제2전압레벨 사이의 값을 가지면, 상기 기준전압의 크기를 감소시켜 출력하는 백라이트 구동회로.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기준전압 조절부는 상기 센싱전압과 상기 기준값을 비교한 결과에 따라 상기 기준전압의 듀티비를 조절하여 출력하는 듀티비 조절부를 더 포함하는 백라이트 구동회로.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 기준값은 제1전압레벨과 제2전압레벨을 포함하고,
    상기 듀티비 조절부는 상기 센싱전압이 상기 제1전압레벨과 상기 제2전압레벨 사이의 값을 가지면, 상기 기준전압의 듀티비를 감소시켜 출력하는 백라이트 구동회로.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 구동제어부는 상기 출력전압이 상기 기준전압 조절부로부터 출력된 기준전압과 동일하거나 그 이상의 값을 가지는 경우에 상기 LED 어레이를 구동시키는 백라이트 구동회로.
  7. 외부로부터 입력된 전원전압으로부터 LED 어레이를 구동하기 위한 구동전압을 출력하는 부스터;
    내부 동작온도 변화를 센싱하고, 센싱결과에 따라 가변되는 센싱전압을 출력하는 온도센싱회로;
    상기 센싱전압을 기준값과 비교하고, 비교결과에 따라 기준전압의 듀티비를 조절하여 출력하는 듀티비 조절부가 구비된 기준전압 조절부; 및
    상기 기준전압 조절부로부터 출력된 기준전압과 상기 구동전압에 의해 동작되는 상기 LED 어레이의 출력전압을 비교하고, 비교결과에 따라 상기 LED 어레이의 구동을 제어하는 구동제어부를 포함하는 백라이트 구동회로.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 기준값은 제1전압레벨과 제2전압레벨을 포함하고,
    상기 듀티비 조절부는 상기 센싱전압이 상기 제1전압레벨과 상기 제2전압레벨 사이의 값을 가지면, 상기 기준전압의 듀티비를 감소시켜 출력하는 백라이트 구동회로.
  9. 외부로부터 입력되는 전원전압에 따른 부스터의 전류레벨을 센싱하여 센싱전류를 출력하는 단계;
    내부 동작온도 변화에 따라 가변되는 전압레벨을 센싱하여 센싱전압을 출력하는 단계;
    상기 센싱전류와 상시 센싱전압 중 하나를 기준값과 비교하고, 비교결과에 따라 기준전압을 조절하여 출력하는 단계; 및
    출력된 기준전압을 LED 어레이의 출력전압과 비교하고, 비교결과에 따라 상기 LED 어레이의 구동을 제어하는 단계를 포함하는 백라이트 구동회로의 동작방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 기준값은 제1전류레벨과 제2전류레벨을 포함하고,
    상기 기준전압을 조절하여 출력하는 단계는, 상기 센싱전류가 상기 제1전류레벨과 상기 제2전류레벨 사이의 값을 가지면, 상기 기준전압의 크기를 감소시켜 출력하는 백라이트 구동회로의 동작방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 기준값은 제1전압레벨과 제2전압레벨을 포함하고,
    상기 기준전압을 조절하여 출력하는 단계는, 상기 센싱전압이 상기 제1전압레벨과 상시 제2전압레벨 사이의 값을 가지면, 상기 기준전압의 크기를 감소시켜 출력하는 백라이트 구동회로의 동작방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 기준전압을 조절하여 출력하는 단계는, 상기 센싱전압과 상기 기준값을 비교한 결과에 따라 상기 기준전압의 듀티비를 조절하여 출력하는 단계를 더 포함하는 백라이트 구동회로의 동작방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 기준값은 제1전압레벨과 제2전압레벨을 포함하고,
    상기 기준전압의 듀티비를 조절하여 출력하는 단계는, 상기 센싱전압이 상기 제1전압레벨과 상기 제2전압레벨 사이의 값을 가지면, 상기 기준전압의 듀티비를 감소시켜 출력하는 백라이트 구동회로의 동작방법.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 LED 어레이의 구동을 제어하는 단계는,
    상기 출력전압이 상기 출력된 기준전압과 동일하거나 그 이상의 값을 가지는 경우에 상기 LED 어레이를 구동시키는 백라이트 구동회로의 동작방법.
  15. 영상을 디스플레이하는 액정패널; 및
    상기 액정패널에 광을 공급하는 LED 어레이와 상기 LED 어레이를 구동하기 위한 백라이트 구동회로가 구비된 백라이트 어셈블리를 포함하고,
    상기 백라이트 구동회로는,
    외부로부터 입력되는 전원전압으로부터 상기 LED 어레이를 구동하기 위한 구동전압을 출력하는 부스터;
    상기 부스터의 전류레벨을 센싱하고, 센싱결과에 따라 센싱전류를 출력하는 전류센싱회로;
    내부 동작온도 변화에 따라 가변되는 전압레벨을 센싱하고, 센싱결과에 따라 센싱전압을 출력하는 온도센싱회로;
    상기 센싱전류와 상기 센싱전압 중 하나를 기준값과 비교하고, 비교결과에 따라 기준전압을 조절하여 출력하는 기준전압 조절부; 및
    상기 기준전압 조절부로부터 출력된 기준전압과 상기 구동전압에 의해 동작되는 상기 LED 어레이의 출력전압을 비교하고, 비교결과에 따라 상기 LED 어레이의 구동을 제어하는 구동제어부를 포함하는 액정표시장치.
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