KR20170044696A - 액정 디스플레이 장비를 위한 led 백라이트 소스 및 액정 디스플레이 장비 - Google Patents

액정 디스플레이 장비를 위한 led 백라이트 소스 및 액정 디스플레이 장비 Download PDF

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Abstract

본 발명은 액정 디스플레이 장비를 위한 LED 백라이트 소스를 개시한다. 상기 LED 백라이트 소스는, 입력 전압을 LED 스트링 동작에 필요한 동작 전압에 이르기까지 승압시키도록 구성되는 승압 회로; 상기 LED 스트링의 동작 전류를 조절하도록 상기 LED 스트링의 음극단에 연결되게 구성되는 전류 제어 모듈; 상기 입력 전압이 감소되는지의 여부를 감측하되, 상기 입력 전압이 감소되는 것을 감측하였을 경우, 제어 신호를 백라이트 구동 제어 회로에 제공하도록 구성되는 전압 감측 회로; 및 상기 승압 회로를 제어하여 승압 기능을 실현하도록 상기 승압 회로를 향해 제 1 구형파 신호를 제공하고; 상기 전류 제어 모듈을 제어하여 전류 조절 기능을 실현하도록 상기 전류 제어 모듈을 향해 제 2 구형파 신호를 제공하며; 전압 감측 회로가 제공한 제어 신호를 수신한 경우, 입력 전류를 감소하게 제어하도록 구성되는 백라이트 구동 제어 회로; 를 포함한다. 본 발명은 또한 상기 LED 백라이트 소스를 구비한 액정 디스플레이 장비를 개시한다.

Description

액정 디스플레이 장비를 위한 LED 백라이트 소스 및 액정 디스플레이 장비 {LED BACKLIGHT FOR LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
본 발명은 액정 디스플레이 기술분야에 관한 것으로, 상세하게는 액정 디스플레이 장비를 위한 LED 백라이트 소스 및 액정 디스플레이 장비에 관한 것이다.
디스플레이 기술의 끊임 없는 진보와 더불어 액정 디스플레이 장비의 백라이트 기술은 끊임 없이 발전하고 있다. 전통적인 액정 디스플레이 장비의 백라이트 소스는 냉음극 형광램프(CCFL)를 사용한다. 그러나, CCFL 백라이트 소스는 색상 복원 능력이 약하고, 발광 효율이 낮으며, 방전 전압이 높고, 저온하의 방전 특성이 차하며, 안정된 그레이 스케일에 도달하도록 가열하는 시간이 긴 등 결점이 존재하여 현재는 이미 LED(발광 다이오드; Light Emitting Diode) 백라이트 소스를 적용한 백라이트 소스 기술이 개발되었다.
도 1은 액정 디스플레이 장비를 위한 LED 백라이트 소스의 회로도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 LED 백라이트 소스는 승압 회로, 백라이트 구동 제어 회로 및 LED 스트링(LED string)을 포함한다. 상기 승압 회로는 인덕터(L), 정류 다이오드(D1), 제 1 MOS(전계 효과) 트랜지스터(Q1), 커패시터(C) 및 제 1 저항기(R1)를 포함하되, 인덕터(L)의 일단은 상기 입력된 직류 전압(Vin)을 수신하고, 인덕터(L)의 타단은 정류 다이오드(D1)의 플러스단에 연결되며 아울러 제 1 MOS 트랜지스터(Q1)의 드레인 전극에 연결되고, 제 1 MOS 트랜지스터(Q1)의 게이트 전극은 백라이트 구동 제어 회로가 제공한 제 1 구형파 신호(PWM1)에 의해 구동되며, 제 1 MOS 트랜지스터(Q1)의 소스 전극은 제 1 저항기(R1)를 통해 지면과 전기적으로 연결된다. 정류 다이오드(D1)의 음극단은 출력 전압(Vout)을 획득하여 LED 스트링에 제공해주고, 정류 다이오드(D1)의 음극단은 추가로 커패시터(C)를 통해 지면과 전기적 연결된다. LED 스트링의 음극에는 추가로 제2 MOS 트랜지스터(Q2)가 연결되어 있으며, 여기서, 제2 MOS 트랜지스터(Q2)의 드레인 전극은 LED 스트링의 음극에 연결되고, 제 2 MOS 트랜지스터(Q2)의 소스 전극은 제3 저항기(R3)를 통해 지면과 전기적 연결되며, 제 2 MOS 트랜지스터(Q2)의 게이트 전극은 백라이트 구동 제어 회로가 제공한 제2 구형파 신호(PWM2)에 의해 구동되고, 제 2 구형파 신호(PWM2)의 듀티비를 변경함으로써 LED 스트링의 동작 전류가 증가 또는 감소되도록 할 수 있다. 이밖에, 상기 LED 백라이트 소스 중, 백라이트 구동 제어 회로에는 제 2 저항기(R2)가 더 연결되어 있고, 제 1 MOS 트랜지스터(Q1)에 제공되는 게이트 전극의 제 1 구형파 신호(PWM1)의 구동 주파수를 결정하기 위해 이용된다.
상기 LED 백라이트 소스의 입력된 직류 전압(Vin)이 감소되어 0 (예를 들어, 액정 디스플레이 장비가 전원 오프되는 순간)에 도달할 경우, 입력 커패시턴스가 존재하는 한편, 백라이트 구동 제어 회로의 급전 범위가 비교적 큰 원인으로 인해 전체 LED 백라이트 소스는 즉시로 동작을 멈추는 것이 아니라, 일정하게 유지되는 전력하에서 계속 한동안 작동된다. 그러나, 이 한동안의 시간내에서, LED 스트링 상에 출력되는 출력 전압(Vout)은 변화되지 않는 한편, 입력된 직류 전압(Vin)은 감소되기에, 제 1 MOS 트랜지스터(Q1)의 게이트 전극에 제공되는 제 1 구형파 신호(PWM1)의 듀티비(D)는 백라이트 구동 제어 회로의 조절을 받아 커지게 되고, 인덕터(L)가 제 1 구형파 신호(PWM1)의 동작 주기(T) 내에서 가지는 에너지 저장 시간(D×T)의 증가를 초래하며, 인덕터(L) 상의 최대 전류는 현저하게 증가되고, 상기 LED 백라이트 소스의 입력 전류(Iin)도 커지며, 순간적으로 하나의 격심하게 증가된 입력 전류 펄스의 생성을 초래하고, 상기 LED 백라이트 소스의 회로 소자에 대해 충격을 인가하여 파손을 초래한다.
본 발명은 상술한 필요성에 따른 것으로, 본 발명의 목적은 액정 디스플레이 장비가 전원 오프되는 순간에, 입력 전류의 크기를 감소함으로써 급격하게 증가되는 입력 전류 펄스로 인해 회로 소자에 충격이 인가되어 파손을 초래하는 것을 회피하도록 하는 액정 디스플레이 장비를 위한 LED 백라이트 소스 및 액정 디스플레이 장비를 제공하기 위함이다.
본 발명은 액정 디스플레이 장비를 위한 LED 백라이트 소스를 제공하고자 한다. 상기 LED 백라이트 소스는, 입력 전압을 LED 스트링 동작에 필요한 동작 전압에 이르기까지 승압시키도록 구성되는 승압 회로; 상기 LED 스트링의 동작 전류를 조절하도록 상기 LED 스트링의 음극단에 연결되게 구성되는 전류 제어 모듈; 상기 입력 전압이 감소되는지의 여부를 감측감측하되, 상기 입력 전압이 감소되는 것을 감측감측하였을 경우, 제어 신호를 백라이트 구동 제어 회로에 제공하도록 구성되는 전압 감측감측 회로; 및 상기 승압 회로를 제어하여 승압 기능을 실현하도록 상기 승압 회로를 향해 제 1 구형파 신호를 제공하고; 상기 전류 제어 모듈을 제어하여 전류 조절 기능을 실현하도록 상기 전류 제어 모듈을 향해 제 2 구형파 신호를 제공하며; 전압 감측감측 회로가 제공한 제어 신호를 수신한 경우, 입력 전류를 감소하게 제어하도록 구성되는 백라이트 구동 제어 회로; 를 포함한다.
나아가, 상기 전압 감측 회로는, 비교 전압이 생성되도록 상기 입력 전압에 대한 분압을 수행하게 구성되는 분압 회로; 상기 비교 전압과 기준 전압을 비교하도록 구성되는 비교기; 및 상기 비교 전압이 상기 기준 전압보다 작을 경우, 상기 백라이트 구동 제어 회로가 상기 승압 회로에 제공하는 제 1 구형파 신호의 주파수를 증가시켜 상기 입력 전류가 감소하도록 하게 구성되는 주파수 조절 회로; 를 포함한다.
이에 더해, 상기 분압 회로는 제 1 저항기 및 제 2 저항기를 포함하되, 제 1 저항기의 일단은 상기 입력 전압을 수신하기 위해 이용되고, 제 1 저항기의 타단은 제 2 저항기의 일단에 연결되며, 아울러 상기 비교기의 마이너스 입력단에 연결되고, 제 2 저항기의 타단은 전기적 그라운딩된다.
나아가, 상기 주파수 조절 회로는 제 2 MOS 트랜지스터, 제 3 저항기 및 제 4 저항기를 포함하되, 제 2 MOS 트랜지스터의 게이트 전극은 상기 비교기의 출력단에 연결되고, 제 2 MOS 트랜지스터의 드레인 전극은 제 3 저항기의 일단에 연결되며, 아울러 상기 백라이트 구동 제어 회로에 연결되고, 제 2 MOS 트랜지스터의 소스 전극은 제 4 저항기의 일단에 연결되며, 제 3 저항기의 타단 및 제 4 저항기의 타단은 모두 전기적 그라운딩된다.
이에 더해, 상기 전압 감측 회로는, 비교 전압이 발생되도록 상기 입력 전압에 대한 분압을 수행하도록 구성되는 분압 회로; 및 상기 비교 전압이 감소되는지의 여부를 감측하되, 상기 비교 전압이 감소되는 것을 감측하였을 경우, 상기 백라이트 구동 제어 회로가 상기 전류 제어 모듈에 제공하는 제 2 구형파 신호의 듀티비가 감소하도록 제어하여 상기 LED 스트링의 동작 전류가 감소되게 하며, 나아가 상기 입력 전류가 감소되게 하도록 구성되는 마이크로 제어 유닛; 을 포함한다.
나아가, 상기 분압 회로는 제 1 저항기 및 제 2 저항기를 포함하되, 제 1 저항기의 일단은 상기 입력 전압을 수신하기 위해 이용되고, 제 1 저항기의 타단은 제 2 저항기의 일단에 연결되며, 아울러 상기 마이크로 제어 유닛에 연결되고, 제 2 저항기의 타단은 전기적 그라운딩된다.
이에 더해, 상기 승압 회로는 인덕터, 제 1 MOS 트랜지스터, 정류 다이오드, 커패시터를 포함하되, 인덕터의 일단은 상기 입력 전압을 수신하기 위해 이용되고, 인덕터의 타단은 정류 다이오드의 양극에 연결되며, 아울러 제 1 MOS 트랜지스터의 드레인 전극에 연결되고, 정류 다이오드의 음극은 상기 LED 스트링의 플러스단에 연결되며, 아울러 커패시터의 일단에 연결되고, 제 1 MOS 트랜지스터의 게이트 전극은 상기 백라이트 구동 제어 회로에 연결되며, 제 1 MOS 트랜지스터의 소스 전극 및 커패시터의 타단은 모두 전기적 그라운딩된다.
나아가, 상기 전류 제어 모듈은 제 3 MOS 트랜지스터 및 제 5 저항기를 포함하되, 제 3 MOS 트랜지스터의 게이트 전극은 상기 백라이트 구동 제어 회로에 연결되고, 제 3 MOS 트랜지스터의 드레인 전극은 상기 LED 스트링의 음극단에 연결되며, 제 3 MOS 트랜지스터의 소스 전극은 제 5 저항기의 일단에 연결되고, 제 5 저항기의 타단은 전기적 그라운딩된다.
이에 더해, 상기 LED 스트링은 직렬 연결된 소정 수량의 LED를 포함한다.
본 발명은 다른 한편 액정 디스플레이 장비를 제공하고자 한다. 상기 장비는, 대향 설치된 액정 디스플레이 패널과 백라이트 어셈블리를 포함하되, 상기 백라이트 어셈블리는 디스플레이 광원을 상기 액정 디스플레이 패널에 제공하여 상기 액정 디스플레이 패널이 영상을 디스플레이하도록 하고, 상기 백라이트 어셈블리는 상술한 바와 같은 LED 백라이트 소스를 포함한다.
본 발명의 액정 디스플레이 장비를 위한 LED 백라이트 소스 및 액정 디스플레이 장비는, 액정 디스플레이 장비가 전원 오프되는 순간에, 입력 전류의 크기를 감소함으로써 급격하게 증가되는 입력 전류 펄스로 인해 회로 소자에 충격이 인가되어 파손을 초래하는 것을 회피할 수 있다.
도면을 결합하여 기재된 하기 설명에 의해 본 발명의 실시예의 상술된 것 및 기타의 측면, 특징 및 우점은 더욱 명확해질 것인데, 도면들은 각각 하기와 같다.
도 1은 종래의 액정 디스플레이 장비를 위한 LED 백라이트 소스의 회로도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 디스플레이 장비를 위한 LED 백라이트 소스의 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 디스플레이 장비를 위한 LED 백라이트 소스의 회로 구조도이다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 디스플레이 장비를 위한 LED 백라이트 소스의 블럭도이다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 디스플레이 장비를 위한 LED 백라이트 소스의 회로 구조도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 액정 디스플레이 장비의 구조도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 수많은 상이한 형태로 본 발명을 실시할 수 있으며, 본 발명이 본 명세서에 기재된 구체적 실시예에만 제한되는 것으로 해석하면 안된다. 오히려, 이들 실시예를 제공하는 목적은 본 발명의 원리 및 그 실제 활용을 해석하기 위한 것으로, 해당 분야의 당업자로 하여금 본 발명의 다양한 실시예 및 특정적 예상 활용에 적합한 다양한 유형의 수정을 이해할 수 있도록 제시하기 위한 것이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 디스플레이 장비를 위한 LED 백라이트 소스의 블럭도이고, 도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정 디스플레이 장비를 위한 LED 백라이트 소스의 회로 구조도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 LED 백라이트 소스는 승압 회로(110), 전류 제어 모듈(120), 전압 감측 회로(130), 백라이트 구동 제어 회로(140) 및 LED 스트링(150)을 포함한다.
구체적으로, 승압 회로(110)는 예컨대 인덕턴스 타입의 승압 회로일 수 있으며, 입력 전압(Vin)이 LED 스트링(150)의 정상적인 동작에 요구되는 동작 전압에까지 승압되도록 한다. 승압 회로(110)는 인덕터(111), 금속 산화물 반도체(MOS) 트랜지스터(112), 정류 다이오드(113), 커패시터(114)를 포함한다. 본 실시예에 있어서, 인덕터(111)의 일단은 상기 입력 전압을 수신하기 위해 이용되고, 인덕터(111)의 타단은 정류 다이오드(113)의 양극에 연결되며, 아울러 제 1 MOS 트랜지스터(112)의 드레인 전극에 연결되고, 정류 다이오드(113)의 음극은 상기 LED 스트링(150)의 플러스단에 연결되며, 아울러 커패시터(114)의 일단에 연결되고, 제 1 MOS 트랜지스터(112)의 게이트 전극은 상기 백라이트 구동 제어 회로(140)에 연결되며, 제 1 MOS 트랜지스터(112)의 소스 전극 및 커패시터(114)의 타단은 모두 전기적 그라운딩(접지)된다. 이해되어야 할 점은, 본 발명의 승압 회로는 도 3에 도시된 승압 회로(110)의 회로 구조에 제한되지 않는다.
승압 회로(110) 중, 인덕터(111)는 전기 에너지와 자기마당 에너지의 상호 전환을 위한 에너지 전환 소자로서, 제 1 MOS 트랜지스터(112)의 게이트 전극이 백라이트 구동 제어 회로(140)에 의해 제공되는 제 1 구형파 신호(PWM1) 중의 하이 레벨 신호를 수신한 후, 인덕터(111)는 전기 에너지를 자기마당 에너지로 전환하여 저장시켜둔다. 제 1 MOS 트랜지스터(112)의 게이트 전극이 백라이트 구동 제어 회로(140)에 의해 제공되는 제 1 구형파 신호(PWM1) 중의 로우 레벨 신호를 수신한 후, 인덕터(111)는 저장된 자기마당 에너지를 전기 에너지로 전환하며, 상기 전기 에너지와 입력 전압(Vin)이 누적된 후 정류 다이오드(113) 및 커패시터(114)에 의한 파동 필터링을 통해 직류 전압이 획득되는데, 상기 직류 전압은 LED 스트링(150)의 정상 동작에 필요한 동작 전압으로서 이용되며, LED 스트링(150)에 제공된다. 상기 직류 전압은 입력 전압(Vin) 및 인덕터(111)의 자기마당 에너지가 전환되어 생성한 전기 에너지의 누적에 의해 형성된 것이므로, 상기 직류 전압은 입력 전압(Vin)보다 높아야 한다.
LED 스트링(150)은 액정 디스플레이 장비의 백라이트 소스로서 이용되는데, 여기서, LED 스트링(150)은 직렬 연결된 소정 수량의 LED를 포함한다. LED 스트링(150)은 승압 회로(110)로부터 그의 정상적인 동작에 수요되는 동작 전압을 수신한다. LED 스트링(150) 중의 LED의 수량（N; 상기 N은 0 보다 큰 정수(integer)）은 하기 방식으로 확정된다.
N×Vd ≤ Vs
여기서, Vd는 모든 각각의 LED의 정상 발광 전압이고, Vs는 LED 스트링(150)이 승압 회로(110)로부터 수신한 그의 정상적인 동작에 요구되는 동작 전압이다.
예를 들어, Vd가 6.5V이고, Vs=24V인 경우, N≤3 이다.
전류 제어 모듈(120)은 LED 스트링(150)의 동작 전류가 조절되도록 LED 스트링(150)의 음극단에 연결된다. 전류 제어 모듈(120)은 제 3 MOS 트랜지스터(121) 및 제 5 저항기(122)를 포함한다. 여기서, 제 3 MOS 트랜지스터(121)의 게이트 전극은 백라이트 구동 제어 회로(140)에 연결되고, 제 3 MOS 트랜지스터(121)의 드레인 전극은 상기 LED 스트링(150)의 음극단에 연결되며, 제 3 MOS 트랜지스터(121)의 소스 전극은 제 5 저항기(122)의 일단에 연결되고, 제 5 저항소자(122)의 타단은 전기적 그라운딩된다.
제 3 MOS 트랜지스터(121)의 게이트 전극은 백라이트 구동 제어 회로(140)에 의해 제공되는 제 2 구형파 신호(PWM2)를 수신한다. 백라이트 구동 제어 회로(140)는 제 2 구형파 신호(PWM2)의 듀티비를 변경함으로써 LED 스트링(150)의 동작 전류 크기가 증가 또는 감소되도록 한다. 통상적으로, 본 발명의 실시예에 따른 액정 디스플레이 장비는 정상적인 동작 시, LED 스트링(150)의 동작 전류가 일정하게 유지된다.
전압 감측 회로(130)는 입력 전압(Vin)이 감소되는지의 여부를 감측하기 위해 이용(예를 들어, 액정 디스플레이 장비의 전원 차단 시, LED 백라이트 소스를 향한 입력 전압(Vin)은 0 에 도달하기까지 점차적으로 감소됨)되며, 입력 전압(Vin)이 감소되는 것을 감측하였을 경우, 제어 신호를 백라이트 구동 제어 회로(140)에 제공한다. 본 실시예 중, 전압 감측 회로(130)는 분압 회로(131), 비교기(132) 및 주파수 조절 회로(133)를 포함한다.
분압 회로(131)는 비교 전압(Vc)이 생성되도록 입력 전압(Vin)에 대한 분압을 수행하기 위해 이용된다. 분압 회로(131)는 제 1 저항소자(1311) 및 제 2 저항소자(1312)를 포함하되, 제 1 저항소자(1311)의 일단은 입력 전압(Vin)을 수신하기 위해 이용되고, 제 1 저항소자(1311)의 타단은 제 2 저항소자(1312)의 일단에 연결되며, 아울러 비교기(132)의 마이너스 입력단에 연결되고, 제 2 저항소자(1312)의 타단은 전기적 그라운딩된다.
비교기(132)는 상기 비교 전압(Vc)과 기준 전압(Vref)을 비교하기 위해 이용된다. 비교기(132)의 마이너스 입력단은 제 1 저항소자(1311)의 타단에 연결되고, 비교기(132)의 플러스 입력단은 기준 전압(Vref)을 수신하기 위해 이용되며, 비교기(132)의 출력단은 주파수 조절 회로(133)의 제 2 MOS 트랜지스터(1331)의 게이트 전극에 연결된다. 설명해야 할 점은, 상기 기준 전압(Vref)과 본 발명의 실시예에 따른 액정 디스플레이 장비의 정상 동작 시의 비교 전압(Vc)은 동일하다.
주파수 조절 회로(133)는 비교 전압(Vc)이 기준 전압(Vref)보다 작은 경우에, 백라이트 구동 제어 회로(140)가 승압 회로(110)의 제 1 MOS 트랜지스터(112)의 게이트 전극에 제공하는 제 1 구형파 신호(PWM1)의 주파수를 증가되게 제어함으로써 입력 전류(Iin)가 감소되게 한다. 주파수 조절 회로(133)는 제 2 MOS 트랜지스터(1331), 제 3 저항소자(1332) 및 제 4 저항소자(1333)를 포함한다. 여기서, 제 2 MOS 트랜지스터(1331)의 게이트 전극은 상기 비교기(132)의 출력단에 연결되고, 제 2 MOS 트랜지스터(1331)의 드레인 전극은 제 3 저항소자(1332)의 일단에 연결되며, 아울러 상기 백라이트 구동 제어 회로(140)에 연결되고, 제 2 MOS 트랜지스터(1331)의 소스 전극은 제 4 저항소자(1333)의 일단에 연결되며, 제 3 저항소자(1332)의 타단 및 제 4 저항소자(1333)의 타단은 모두 전기적 그라운딩된다.
이하, 백라이트 구동 제어 회로(140)에 의해 승압 회로(110)의 제 1 MOS 트랜지스터(112)의 게이트 전극에 제공되는 제 1 구형파 신호(PWM1)의 주파수가 증가되도록 제어함으로써 입력 전류(Iin)가 감소되게 하는 동작을 어떻게 실현할 것인지에 대해 상세하게 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 액정 디스플레이 장비가 적상적으로 동작할 때, 입력 전압(Vin)은 안정적이거나 변화가 없으며, 비교 전압(Vc)=Vin×R2/(R1+R2) 도 안정적이거나 변화가 없는데, 여기서, R1는 제 1 저항소자(1311)의 저항값을 표시하고, R2는 제2저항소자(1312)의 저항값을 표시한다. 이때, 기준 전압(Vref)과 비교 전압(Vc)이 동일하므로, 비교기(132)의 출력단의 출력 전압은 0 이다. 백라이트 구동 제어 회로(140)가 승압 회로(110)의 제 1 MOS 트랜지스터(112)의 게이트 전극에 제공하는 제 1 구형파 신호(PWM1)의 주파수와 제 3 저항소자(1332)의 저항값(R3)은 반비례되며, 제 2 MOS 트랜지스터(1331)의 게이트 전극이 로우 레벨 신호를 수신하여 제 2 MOS 트랜지스터(1331)의 턴오프(Turn Off; 차단)를 야기할 경우, 제 3 저항소자(1332)의 저항값(R3)은 변화하지 않고, 제 1 구형파 신호(PWM1)의 주파수는 변화하지 않으며, 입력 전류(Iin)는 일정하게 유지된다.
본 발명의 실시예에 따른 액정 디스플레이 장비가 전원 오프되는 순간, 전체 LED 백라이트 소스는 여전히 일정한 전력을 유지한채로 작동되어야 하는데, 이때 입력 전압(Vin)은 감소되고, 비교 전압(Vc)=Vin×R2/(R1+R2) 도 감소된다. 이때, 기준 전압(Vref)이 비교 전압(Vc)보다 크기에, 비교기(132)의 출력단은 고전압을 출력한다. 제 2 MOS 트랜지스터(1331)의 게이트 전극은 하이 레벨 신호를 수신하고, 제 2 MOS 트랜지스터(1331)로 하여금 턴온(Turn On; 도통)되게 하는데, 이때 제 3 저항소자(1332)와 제 4 저항소자(1333)는 병렬 연결되고, 제 1 구형파 신호(PWM1)의 주파수는 제 3 저항소자(1332)와 제 4 저항소자(1333)가 병렬 연결된 후의 저항값(R3)×R4/(R3+R4) 과 반비례된다. 여기서, R4는 제 4 저항소자(1333)의 저항값을 표시한다. 저항값(R3)×R4/(R3+R4) 이 저항값(R3)보다 크기에, 제 1 구형파 신호(PWM1)의 주파수는 커진다. 다시말해, 제 1 구형파 신호(PWM1)의 주기(T)가 감소된다. 인덕터(111)는 제 1 구형파 신호(PWM1)의 동작 주기(T) 내의 에너지 저장 시간(D×T)에서 감소되고, 인덕터(111) 상의 최대 전류는 현저하게 감소되며, 입력 전류(Iin)도 감소됨으로써 급격하게 증가되는 입력 전류 펄스의 생성으로 인해 회로 소자에 대해 충격을 일으켜 파손을 초래하는 것을 회피하게 된다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 디스플레이 장비에 이용되는 LED 백라이트 소스의 블럭도이고; 도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정 디스플레이 장비에 이용되는 LED 백라이트 소스의 회로 구조도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 LED 백라이트 소스는 승압 회로(110), 전류 제어 모듈(120), 전압 감측 회로(130), 백라이트 구동 제어 회로(140) 및 LED 스트링(150)을 포함한다.
구체적으로, 승압 회로(110)는 예컨대 인덕턴스 타입의 승압 회로일 수 있으며, 입력 전압(Vin)을 LED 스트링(150)의 정상적인 동작에 요구되는 동작 전압에까지 승압시키기 위해 이용될 수 있다. 승압 회로(110)는 인덕터(111), 금속 산화물 반도체(MOS)트랜지스터(112), 정류 다이오드(113), 커패시터(114)를 포함한다. 본 실시예에 있어서, 인덕터(111)의 일단은 상기 입력 전압을 수신하기 위해 이용되고, 인덕터(111)의 타단은 정류 다이오드(113)의 양극에 연결되며, 아울러 제 1 MOS 트랜지스터(112)의 드레인 전극에 연결되며, 정류 다이오드(113)의 음극은 상기 LED 스트링(150)의 플러스단에 연결되고, 아울러 커패시터(114)의 일단에 연결되며, 제 1 MOS 트랜지스터(112)의 게이트 전극은 상기 백라이트 구동 제어 회로(140)에 연결되고, 제 1 MOS 트랜지스터(112)의 소스 전극 및 커패시터(114)의 타단은 모두 전기적 그라운딩된다. 이해되어야 할 점은, 본 발명의 승압 회로는 도 3에 도시된 승압 회로(110)의 회로 구조에 제한되지 않는다.
승압 회로(110) 중, 인덕터(111)는 전기 에너지와 자기마당 에너지의 상호 전환을 위한 에너지 전환 소자로서, 제 1 MOS 트랜지스터(112)의 게이트 전극이 백라이트 구동 제어 회로(140)에 의해 제공되는 제 1 구형파 신호(PWM1) 중의 하이 레벨 신호를 수신한 후, 인덕터(111)는 전기 에너지를 자기마당 에너지로 전환하여 저장시켜둔다. 제 1 MOS 트랜지스터(112)의 게이트 전극이 백라이트 구동 제어 회로(140)에 의해 제공되는 제 1 구형파 신호(PWM1) 중의 로우 레벨 신호를 수신한 후, 인덕터(111)는 저장시킨 자기마당 에너지를 전기 에너지로 전환하며, 상기 전기 에너지와 입력 전압(Vin)이 누적된 후 정류 다이오드(113) 및 커패시터(114)에 의한 파동 필터링을 통해 직류 전압이 획득되는데, 상기 직류 전압은 LED 스트링(150)의 정상 동작에 필요한 동작 전압으로서 이용되며, LED 스트링(150)에 제공된다. 상기 직류 전압은 입력 전압(Vin) 및 인덕터(111)의 자기마당 에너지가 전환되어 생성한 전기 에너지의 누적에 의해 형성된 것이므로, 상기 직류 전압은 입력 전압(Vin)보다 높아야 한다.
LED 스트링(150)은 액정 디스플레이 장비의 백라이트 소스로서 이용되는데, 여기서, LED 스트링(150)은 직렬 연결된 소정 수량의 LED를 포함한다. LED 스트링(150)은 승압 회로(110)로부터 그의 정상적인 동작에 수요되는 동작 전압을 수신한다. LED 스트링(150) 중의 LED의 수량(N; 상기 N은 0 보다 큰 정수)은 하기 방식으로 결정한다.
N×Vd ≤ Vs
여기서, Vd는 모든 각각의 LED의 정상 발광 전압이고, Vs는 LED 스트링(150)이 승압 회로(110)로부터 수신한 그의 정상적인 동작에 요구되는 동작 전압이다.
예를 들어, Vd가 6.5V이고, Vs=24V 인 경우, N≤3 이다.
전류 제어 모듈(120)은 LED 스트링(150)의 동작 전류가 조절되도록 LED 스트링(150)의 음극단에 연결된다. 전류 제어 모듈(120)은 제 3 MOS 트랜지스터(121) 및 제 5 저항소자(122)를 포함한다. 여기서, 제 3 MOS 트랜지스터(121)의 게이트 전극은 백라이트 구동 제어 회로(140)에 연결되고, 제 3 MOS 트랜지스터(121)의 드레인 전극은 상기 LED 스트링(150)의 음극단에 연결되며, 제 3 MOS 트랜지스터(121)의 소스 전극은 제 5 저항소자(122)의 일단에 연결되고, 제 5 저항소자(122)의 타단은 전기적 그라운딩된다.
제 3 MOS 트랜지스터(121)의 게이트 전극은 백라이트 구동 제어 회로(140)에 의해 제공되는 제 2 구형파 신호(PWM2)를 수신한다. 백라이트 구동 제어 회로(140)는 제 2 구형파 신호(PWM2)의 듀티비를 변경함으로써 LED 스트링(150)의 동작 전류 크기가 증가 또는 감소되도록 한다. 통상적으로, 본 발명의 실시예에 따른 액정 디스플레이 장비는 정상적인 동작 시, LED 스트링(150)의 동작 전류가 일정하게 유지된다.
전압 감측 회로(130)는 입력 전압(Vin)이 감소되는지의 여부를 감측하기 위해 이용(예를 들어, 액정 디스플레이 장비의 전원 차단 시, LED 백라이트 소스를 향한 입력 전압(Vin)은 0 에 도달하기까지 점차적으로 감소됨)되며, 입력 전압(Vin)이 감소되는 것을 감측하였을 경우, 제어 신호를 백라이트 구동 제어 회로(140)에 제공한다. 본 실시예 중, 전압 감측 회로(130)는 분압 회로(131) 및 마이크로 제어 유닛(134; MCU)을 포함한다.
분압 회로(131)는 비교 전압(Vc)이 생성되도록 입력 전압(Vin)에 대한 분압을 수행하기 위해 이용된다. 분압 회로(131)는 제 1 저항소자(1311) 및 제 2 저항소자(1312)를 포함하되, 제 1 저항소자(1311)의 일단은 입력 전압(Vin)을 수신하기 위해 이용되고, 제 1 저항소자(1311)의 타단은 제 2 저항소자(1312)의 일단에 연결되며, 아울러 마이크로 제어 유닛(134)에 연결되고, 제 2 저항소자(1312)의 타단은 전기적 그라운딩된다.
마이크로 제어 유닛(134)은 비교 전압(Vc)이 감소되는지의 여부를 감측하기 위해 이용된다. 마이크로 제어 유닛(134)은 비교 전압(Vc)의 감소를 감측하였을 경우, 백라이트 구동 제어 회로(140)가 전류 제어 모듈(120)에 제공하는 제 2 구형파 신호(PWM2)의 듀티비가 감소하도록 제어함으로써 LED 스트링(150)의 동작 전류를 감소시키며, 나아가 입력 전류(Iin)를 감소시킨다.
이하, 백라이트 구동 제어 회로(140)에 의해 전류 제어 모듈(120)에 제공되는 제 2 구형파 신호(PWM2)의 듀티비가 감소되도록 제어함으로써 입력 전류(Iin)가 감소되게 하는 동작을 어떻게 실현할 것인지에 대해 상세하게 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 액정 디스플레이 장비가 정상적으로 동작할 경우, 입력 전압(Vin)은 안정되거나 변화하지 않고, 비교 전압(Vc)=Vin×R2/(R1+R2) 은 안정되거나 변화하지 않는데, 그 중, R1은 제 1 저항소자(1311)의 저항값을 표시하고, R2는 제 2 저항소자(1312)의 저항값을 표시한다. 이때, 마이크로 제어 유닛(134)은 백라이트 구동 제어 회로(140)가 전류 제어 모듈(120)에 제공하는 제 2 구형파 신호(PWM2)의 듀티비를 변화하지 않도록 제어하고, LED 스트링(150)의 동작 전류가 변화하지 않으며, 입력 전류(Iin)가 일정하게 유지되도록 제어한다.
본 발명의 실시예에 따른 액정 디스플레이 장비가 전원 오프되는 순간, 전체 LED 백라이트 소스는 여전히 전력을 일정하게 유지하면서 운전되어야 하는데, 이때 입력 전압(Vin)은 감소되고, 비교 전압(Vc)=Vin×R2/(R1+R2) 은 감소된다. 이때, 마이크로 제어 유닛(134)은 백라이트 구동 제어 회로(140)가 전류 제어 모듈(120)에 제공하는 제 2 구형파 신호(PWM2)의 듀티비를 감소하도록 제어하고, LED 스트링(150)의 동작 전류가 감소되며, 입력 전류(Iin)도 감소되도록 제어함으로써 격심하게 증가되는 입력 전류 펄스로 인해 회로 소자에 충격이 인가되어 파손을 초래하는 것을 방지한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 액정 디스플레이 장비의 구조도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 액정 디스플레이 장비는 대향 설치된 액정 디스플레이 패널(200)과 백라이트 어셈블리(100)를 포함하되, 여기서, 백라이트 어셈블리(100)는 디스플레이 광원을 액정 디스플레이 패널(200)에 제공하여 액정 디스플레이 패널(200)로 하여금 영상을 디스플레이하게 하는데, 그 중, 백라이트 어셈블리(100)는 상술한 제 1 실시예 또는 제 2 실시예 중의 LED 백라이트 소스이다.
비록 이미 특정 실시예를 참조하여 본 발명을 도시하고 기재하였으나, 해당 분야의 당업자라면 특허 청구범위 및 그 균등물에 의해 한정된 본 발명의 사상 및 범주를 일탈하지 않는 전제하에서도 형식 및 세부 차원 상의 다양한 유형의 변경을 가할 수 있을 것이라는 점을 이해할 것이다.
110: 승압 회로
120: 전류 제어 모듈
130: 전압 탐지 회로
140: 백라이트 구동 제어 회로
150: LED 스트링

Claims (20)

  1. 액정 디스플레이 장비를 위한 LED 백라이트 소스에 있어서,
    입력 전압을 LED 스트링 동작에 필요한 동작 전압에 이르기까지 승압시키도록 구성되는 승압 회로;
    상기 LED 스트링의 동작 전류를 조절하도록 상기 LED 스트링의 음극단에 연결되게 구성되는 전류 제어 모듈;
    상기 입력 전압이 감소되는지의 여부를 감측하되, 상기 입력 전압이 감소되는 것을 감측하였을 경우, 제어 신호를 백라이트 구동 제어 회로에 제공하도록 구성되는 전압 감측 회로; 및
    상기 승압 회로를 제어하여 승압 기능을 실현하도록 상기 승압 회로를 향해 제 1 구형파 신호를 제공하고; 상기 전류 제어 모듈을 제어하여 전류 조절 기능을 실현하도록 상기 전류 제어 모듈을 향해 제 2 구형파 신호를 제공하며; 전압 감측 회로가 제공한 제어 신호를 수신한 경우, 입력 전류를 감소하도록 제어하는 백라이트 구동 제어 회로; 를 포함하는 LED 백라이트 소스.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전압 감측 회로는,
    비교 전압이 생성되도록 상기 입력 전압에 대한 분압을 수행하게 구성되는 분압 회로;
    상기 비교 전압과 기준 전압을 비교하도록 구성되는 비교기; 및
    상기 비교 전압이 상기 기준 전압보다 작을 경우, 상기 백라이트 구동 제어 회로가 상기 승압 회로에 제공하는 제 1 구형파 신호의 주파수를 증가시켜 상기 입력 전류가 감소하도록 하게 구성되는 주파수 조절 회로; 를 포함하는 LED 백라이트 소스.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 분압 회로는 제 1 저항소자 및 제 2 저항소자를 포함하되,
    제 1 저항소자의 일단은 상기 입력 전압을 수신하기 위해 이용되고, 제 1 저항소자의 타단은 제 2 저항소자의 일단에 연결되며, 아울러 상기 비교기의 마이너스 입력단에 연결되고, 제 2 저항소자의 타단은 전기적 그라운딩되는 LED 백라이트 소스.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 주파수 조절 회로는 제 2 MOS 트랜지스터, 제 3 저항소자 및 제 4 저항소자를 포함하되,
    제 2 MOS 트랜지스터의 게이트 전극은 상기 비교기의 출력단에 연결되고, 제 2 MOS 트랜지스터의 드레인 전극은 제 3 저항소자의 일단에 연결되며, 아울러 상기 백라이트 구동 제어 회로에 연결되고, 제 2 MOS 트랜지스터의 소스 전극은 제 4 저항소자의 일단에 연결되며, 제 3 저항소자의 타단 및 제 4 저항소자의 타단은 모두 전기적 그라운딩되는 LED 백라이트 소스.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 주파수 조절 회로는 제 2 MOS 트랜지스터, 제 3 저항소자 및 제 4 저항소자를 포함하되,
    제 2 MOS 트랜지스터의 게이트 전극은 상기 비교기의 출력단에 연결되고, 제 2 MOS 트랜지스터의 드레인 전극은 제 3 저항소자의 일단에 연결되며, 아울러 상기 백라이트 구동 제어 회로에 연결되고, 제 2 MOS 트랜지스터의 소스 전극은 제 4 저항소자의 일단에 연결되며, 제 3 저항소자의 타단 및 제 4 저항소자의 타단은 모두 전기적 그라운딩되는 LED 백라이트 소스.
  6. 제1항에 있어서, 상기 전압 감측 회로는,
    비교 전압이 발생되도록 상기 입력 전압에 대한 분압을 수행하도록 구성되는 분압 회로; 및
    상기 비교 전압이 감소되는지의 여부를 감측하되, 상기 비교 전압이 감소되는 것을 감측하였을 경우, 상기 백라이트 구동 제어 회로가 상기 전류 제어 모듈에 제공하는 제 2 구형파 신호의 듀티비가 감소하도록 제어하여 상기 LED 스트링의 동작 전류가 감소되게 하며, 나아가 상기 입력 전류가 감소되게 하도록 구성되는 마이크로 제어 유닛; 을 포함하는 LED 백라이트 소스.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 분압 회로는 제 1 저항소자 및 제 2 저항소자를 포함하되,
    제 1 저항소자의 일단은 상기 입력 전압을 수신하기 위해 이용되고, 제 1 저항소자의 타단은 제 2 저항소자의 일단에 연결되며, 아울러 상기 마이크로 제어 유닛에 연결되고, 제 2 저항소자의 타단은 전기적 그라운딩되는 LED 백라이트 소스.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 승압 회로는 인덕터, 제 1 MOS 트랜지스터, 정류 다이오드, 커패시터를 포함하되,
    인덕터의 일단은 상기 입력 전압을 수신하기 위해 이용되고, 인덕터의 타단은 정류 다이오드의 양극에 연결되며, 아울러 제 1 MOS 트랜지스터의 드레인 전극에 연결되고, 정류 다이오드의 음극은 상기 LED 스트링의 플러스단에 연결되며, 아울러 커패시터의 일단에 연결되고, 제 1 MOS 트랜지스터의 게이트 전극은 상기 백라이트 구동 제어 회로에 연결되며, 제 1 MOS 트랜지스터의 소스 전극 및 커패시터의 타단은 모두 전기적 그라운딩되는 LED 백라이트 소스.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 전류 제어 모듈은 제 3 MOS 트랜지스터 및 제 5 저항소자를 포함하되,
    제 3 MOS 트랜지스터의 게이트 전극은 상기 백라이트 구동 제어 회로에 연결되고, 제 3 MOS 트랜지스터의 드레인 전극은 상기 LED 스트링의 음극단에 연결되며, 제 3 MOS 트랜지스터의 소스 전극은 제 5 저항소자의 일단에 연결되고, 제 5 저항소자의 타단은 전기적 그라운딩되는 LED 백라이트 소스.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 LED 스트링은 직렬 연결된 소정 수량의 LED를 포함하는 LED 백라이트 소스.
  11. 액정 디스플레이 장비에 있어서,
    대향 설치된 액정 디스플레이 패널과 백라이트 어셈블리를 포함하되,
    상기 백라이트 어셈블리는 디스플레이 광원을 상기 액정 디스플레이 패널에 제공하여 상기 액정 디스플레이 패널이 영상을 디스플레이하도록 하고, 상기 백라이트 어셈블리는 LED 백라이트 소스를 포함하며, 상기 LED 백라이트 소스는,
    입력 전압을 LED 스트링 동작에 필요한 동작 전압에 이르기까지 승압시키도록 구성되는 승압 회로;
    상기 LED 스트링의 동작 전류를 조절하도록 상기 LED 스트링의 음극단에 연결되게 구성되는 전류 제어 모듈;
    상기 입력 전압이 감소되는지의 여부를 감측하되, 상기 입력 전압이 감소되는 것을 감측하였을 경우, 제어 신호를 백라이트 구동 제어 회로에 제공하도록 구성되는 전압 감측 회로; 및
    상기 승압 회로를 제어하여 승압 기능을 실현하도록 상기 승압 회로를 향해 제 1 구형파 신호를 제공하고; 상기 전류 제어 모듈을 제어하여 전류 조절 기능을 실현하도록 상기 전류 제어 모듈을 향해 제 2 구형파 신호를 제공하며; 전압 감측 회로가 제공한 제어 신호를 수신한 경우, 입력 전류를 감소하도록 제어는 백라이트 구동 제어 회로; 를 포함하는 액정 디스플레이 장비.
  12. 제11항에 있어서, 상기 전압 감측 회로는,
    비교 전압이 생성되도록 상기 입력 전압에 대한 분압을 수행하게 구성되는 분압 회로;
    상기 비교 전압과 기준 전압을 비교하도록 구성되는 비교기; 및
    상기 비교 전압이 상기 기준 전압보다 작을 경우, 상기 백라이트 구동 제어 회로가 상기 승압 회로에 제공하는 제 1 구형파 신호의 주파수를 증가시켜 상기 입력 전류가 감소하도록 하게 구성되는 주파수 조절 회로; 를 포함하는 액정 디스플레이 장비.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 분압 회로는 제 1 저항소자 및 제 2 저항소자를 포함하되,
    제 1 저항소자의 일단은 상기 입력 전압을 수신하기 위해 이용되고, 제 1 저항소자의 타단은 제 2 저항소자의 일단에 연결되며, 아울러 상기 비교기의 마이너스 입력단에 연결되고, 제 2 저항소자의 타단은 전기적 그라운딩되는 액정 디스플레이 장비.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 주파수 조절 회로는 제 2 MOS 트랜지스터, 제 3 저항소자 및 제 4 저항소자를 포함하되,
    제 2 MOS 트랜지스터의 게이트 전극은 상기 비교기의 출력단에 연결되고, 제 2 MOS 트랜지스터의 드레인 전극은 제 3 저항소자의 일단에 연결되며, 아울러 상기 백라이트 구동 제어 회로에 연결되고, 제 2 MOS 트랜지스터의 소스 전극은 제 4 저항소자의 일단에 연결되며, 제 3 저항소자의 타단 및 제 4 저항소자의 타단은 모두 전기적 그라운딩되는 액정 디스플레이 장비.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 주파수 조절 회로는 제 2 MOS 트랜지스터, 제 3 저항소자 및 제 4 저항소자를 포함하되,
    제 2 MOS 트랜지스터의 게이트 전극은 상기 비교기의 출력단에 연결되고, 제 2 MOS 트랜지스터의 드레인 전극은 제 3 저항소자의 일단에 연결되며, 아울러 상기 백라이트 구동 제어 회로에 연결되고, 제 2 MOS 트랜지스터의 소스 전극은 제 4 저항소자의 일단에 연결되며, 제 3 저항소자의 타단 및 제 4 저항소자의 타단은 모두 전기적 그라운딩되는 액정 디스플레이 장비.
  16. 제11항에 있어서, 상기 전압 감측 회로는,
    비교 전압이 생성되도록 상기 입력 전압에 대한 분압을 수행하게 구성되는 분압 회로; 및
    상기 비교 전압이 감소되는지의 여부를 감측하되, 상기 비교 전압이 감소된 것을 감측하였을 경우, 상기 백라이트 구동 제어 회로가 상기 전류 제어 모듈에 제공하는 제 2 구형파 신호의 듀티비가 감소되도록 제어하여 상기 LED 스트링의 동작 전류가 감소되게 하며, 나아가 상기 입력 전류가 감소되게 하도록 구성되는 마이크로 제어 유닛; 을 포함하는 액정 디스플레이 장비.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 분압 회로는 제 1 저항소자 및 제 2 저항소자를 포함하되,
    제 1 저항소자의 일단은 상기 입력 전압을 수신하기 위해 이용되고, 제 1 저항소자의 타단은 제 2 저항소자의 일단에 연결되며, 아울러 상기 마이크로 제어 유닛에 연결되고, 제 2 저항소자의 타단은 전기적 그라운딩되는 액정 디스플레이 장비.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 승압 회로는 인덕터, 제 1 MOS 트랜지스터, 정류 다이오드, 커패시터를 포함하되,
    인덕터의 일단은 상기 입력 전압을 수신하기 위해 이용되고, 인덕터의 타단은 정류 다이오드의 양극에 연결되며, 아울러 제 1 MOS 트랜지스터의 드레인 전극에 연결되고, 정류 다이오드의 음극은 상기 LED 스트링의 플러스단에 연결되며, 아울러 커패시터의 일단에 연결되고, 제 1 MOS 트랜지스터의 게이트 전극은 상기 백라이트 구동 제어 회로에 연결되며, 제 1 MOS 트랜지스터의 소스 전극 및 커패시터의 타단은 모두 전기적 그라운딩되는 액정 디스플레이 장비.
  19. 제11항에 있어서,
    상기 전류 제어 모듈은 제 3 MOS 트랜지스터 및 제 5 저항소자를 포함하되,
    제 3 MOS 트랜지스터의 게이트 전극은 상기 백라이트 구동 제어 회로에 연결되고, 제 3 MOS 트랜지스터의 드레인 전극은 상기 LED 스트링의 음극단에 연결되며, 제 3 MOS 트랜지스터의 소스 전극은 제 5 저항소자의 일단에 연결되고, 제 5 저항소자의 타단은 전기적 그라운딩되는 액정 디스플레이 장비.
  20. 제11항에 있어서,
    상기 LED 스트링은 직렬 연결된 소정 수량의 LED를 포함하는 액정 디스플레이 장비.
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