KR101007692B1 - 액정표시장치의 램프구동장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시장치의 램프구동장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 액정표시장치의 램프구동장치는 액정패널에 광을 조사하는 램프와, 외부전원으로부터 직류전원을 공급받아 교류파형으로 전환하여 램프에 공급하는 인버터와, 상기 램프의 양단에 공급되는 교류파형을 독립적으로 승압하는 적어도 두 개의 트랜스포머와, 트랜스포머에 병렬로 결선된 적어도 4개의 스위칭소자를 구비한다.

Description

액정표시장치의 램프구동장치 및 방법 {APPARATUS AND METHOD FOR LAMP DRIVING OF LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
도 1은 종래의 액정표시장치의 램프구동부를 나타낸 도면이다.
도 2a 및 2b는 하이로우 및 하이하이 방식의 램프구동을 나타낸 도면이다.
도 3은 종래의 트랜스포머와 램프와의 결선을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 액정표시장치의 램프구동부를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 트랜스포머와 램프와의 결선을 나타낸 도면이다.
도 6a 및 6b는 냉음극관램프 및 외부전극형램프를 나타낸 도면이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
2, 102 : 램프 42, 142 : 피드백회로
44, 144 : 제어부 46, 146 : 인버터
48, 148 : 트랜스포머 61, 51, 151 : 1차 권선
52, 152 : 보조 권선 63, 53, 153 : 2차 권선
58 : 정압성 트랜스포머 68 : 부압성 트랜스포머
60, 160 : 램프구동부 180 : 고압 트랜스포머 결선부
190 : 저압 트랜스포머 결선부
본 발명은 액정표시장치의 램프구동장치 및 램프구동방법에 관한 것으로 특히, 램프구동부의 인버터회로에 발생하는 열을 저감시켜 안정적으로 램프를 구동할 수 있도록 한 액정표시장치의 램프구동장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 액정표시장치(Liquid Crystal Display ; 이하 "LCD"라 함)는 경량, 박형, 저소비 전력구동 등의 특징으로 인해 그 응용범위가 점차 넓어지고 있는 추세에 있다. 이러한 추세에 따라, LCD는 사무자동화 기기, 오디오/비디오 기기 등에 이용되고 있다. 한편, LCD는 매트릭스 형태로 배열되어진 다수의 제어용 스위치들에 인가되는 영상신호에 따라 광빔의 투과량이 조절되어 화면에 원하는 화상을 표시하게 된다.
이와 같은 LCD은 자발광 표시장치가 아니기 때문에 백 라이트(Back Light)와 같은 광원이 필요하게 된다. 이러한, LCD용 백 라이트는 직하형 방식과 에지형 방식 등이 있다. 에지형 방식은 평판 외곽에 램프를 설치한 것으로, 램프로부터 투명한 도광판을 이용하여 액정패널 전체의 면으로 빛이 입사된다. 직하형은 평면에 램프를 여러 개 배치한다. 그리고 램프와 액정패널 사이에 확산판을 설치하여 액정패널과 램프 사이를 일정하게 유지한다.
도 1은 종래의 액정표시장치의 램프구동부를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 각각의 액정표시장치의 램프구동부(60)는 광을 발생시키는 다수개의 램프(2)와, 각각의 램프(2)의 일단과 연결되어 램프(2)로 공급되거나 램프(2)로부터 출력된 전압 및 전류를 검출하는 피드백회로(42)와, 피드백회로(42)의 일단에 연결되어 피드백(Feed Back)신호를 공급받는 제어부(44)와, 제어부(44)의 타단에 연결되고 도시되지 않은 전원부로부터 직류전원을 공급받아 고압의 교류전원을 발생하는 다수개의 인버터회로회로(46)와, 인버터회로(46) 각각에 연결된 트랜스포머(48)들을 구비한다.
다수의 램프들(2) 각각은 유리관과, 유리관 내부에 있는 불활성기체들과, 유리관의 양 끝단부에 설치되는 음극 및 양극으로 구성된다. 유리관 내부에는 불활성기체들이 충진되어 있으며, 유리관 내벽에는 형광체가 도포되어 있다.
이러한, 다수의 램프들(2) 각각은 인버터회로(46)로부터 공급되는 고압의 교류파형이 고압전극 및 저압전극에 인가되면, 저압전극으로부터 전자가 방출되어 유리관 내부의 불활성기체들과 충돌하여 기하급수적으로 전자의 양이 늘어나게 된다. 이 늘어난 전자들에 의해 유리관 내부에 전류가 흐르게 됨으로써, 전자에 의해 불활성기체가 여기되면서 자외선이 방출된다. 이 자외선은 유리관 내측벽에 도포된 발광성 형광체에 충돌하여 가시광선을 방출시킨다. 이 때, 다수의 램프들(2)에는 고압의 교류파형이 지속적으로 공급되어 항상 점등된다.
피드백회로(42)는 인버터회로(46)로부터 발생되어 램프(2)로 공급되는 교류 고전압을 검출하여 피드백(Feed Back)전압을 생성한다. 이러한 피드백회로(42)는 램프(2)의 출력단에 위치할 수 있으며, 출력단에 위치할 경우에는 램프(2)로부터 출력되는 출력값을 검출한다.
제어부(44)는 피드백회로(42)로부터 생성된 피드백전압(F/B)을 입력받아 인버터회로(46)에 포함된 스위치소자를 제어하게 된다. 이를 상세히 설명하면, 피드백전압(F/B)이 미리 지정된 기준값보다 클 경우에, 제어부(44)는 스위칭소자가 기준 전압보다 더 적은 전압을 전달하게 한다. 즉 전력량이 작아지게 되어 램프(2)에 통과하는 전류는 작아지게 된다. 반대로 피드백전압(F/B)이 미리 지정된 기준값보다 작을 경우에 제어부(44)는 스위칭소자가 기준 전압보다 더 많은 전압을 전달하게 한다. 즉, 전압량이 많아지게 되어 램프(2)에 통과하는 전류는 많아지게 된다.
다수개의 인버터회로(46)는 외부전원으로부터 직류전원을 공급받아 인버터회로(46)에 포함된 스위치소자를 이용하여 스위칭함으로써 직류전원을 교류신호로 변환한다.
트랜스포머들(48) 각각은 일차권선(51)과, 보조권선(52), 그리고 인버터회로(46)에 포함된 스위치소자의 스위칭에 의해 일차권선(51)에 발생되는 교류전압에 유기되어 교류 고전압을 발생하는 이차권선(53)과, 일차권선(51)과 이차권선(53) 사이에 배치되는 보조권선(52)을 구비한다.
이러한 트랜스포머(48)와 램프(3)와의 연결에 대해서 살펴보기로 하자.
통상적으로, 트랜스포머(48)와 램프(2)의 결선은 램프(2)의 일단 및 타단에 공급되는 전압의 형태에 의해 구분되는 하이로우(High-Low)방식과 하이하이(High-High)방식에 따라 달라진다.
하이로우방식은 도 2a에 도시된 바와 같이 램프(2)의 일단에는 고전압의 교류파형이 인가되는 반면, 타단에는 기저전압(GND)이 인가된다.
한편, 하이하이방식은 도 2b에 도시된 바와 같이 램프(2)의 일단에는 고전압의 교류파형(예를 들면, +700Vac)이 인가되고, 램프(2)의 타단에는 램프(2) 일단에 공급되는 고전압의 교류파형에 대비하여 방향이 반대인 고전압의 교류파형(예를 들면, -700Vac)이 인가된다. 이러한 하이하이방식을 사용하는 램프(2)는 램프(2)의 전체길이에서 대략 중간지점 정도에 가상의 그라운드(GND)가 형성된다.
도 3은 종래의 하이하이방식을 사용하는 인버터회로(46)의 트랜스포머(48)와 램프(2)와의 결선에 관한 도면이다.
도 3을 참조하면, 종래의 하이하이방식을 사용하는 트랜스포머(48)와 램프(2)의 결선은 램프(2) 일단에 정압성 트랜스포머(58)의 이차권선(53)이 연결되고, 타단에는 부압성 트랜스포머(68)의 이차권선(63)이 연결된다. 이러한 정압성 트랜스포머(58)의 이차권선(53)에 전압을 유기시키는 일차권선(51)의 각 단들은, 부압성 트랜스포머(68)의 일차권선(61)의 각 단들과 서로 교차되어 연결되고, 정압성 트랜스포머(58)의 일차권선(51)의 일단에는 스위칭소자 S1과 S4가 병렬로 연결되며, 부압성 트랜스포머(68)의 일차권선(61)의 타단에는 스위칭소자 S3 및 S2가 병렬로 연결된다.
이러한 구조를 갖는 하이하이방식은 각각의 스위칭소자(S1 내지 S4)에 흐르는 전류의 양이 많게 되어 각각의 스위칭소자(S1 내지 S4)에서 발생하는 열이 기준값(예를 들면, 상온에서 35°)보다 높게 발생하게 된다. 이에 따라, 각각의 스위칭소자(S1 내지 S4)에서 발생하는 열을 저감시키기 위하여, 각 스위칭소자(S1 내지 S4)에는 열저감용 스위칭소자(S1' 내지 S4')를 병렬로 연결하게 된다. 그러나, 이러한 결선법에서는 S1' 내지 S4'에 분산되는 전류량이 많지 않아 각 스위칭 소자(S1 내지 S4)에서 발생하는 열에 대한 저감효과가 크지 않다. 따라서, 각 스위칭 소자(S1 내지 S4)에서 발생하는 열은 여전히 기준온도보다 높게 발생되는 문제점이 야기되어 각 스위칭 소자(S1 내지 S4)의 수명을 감소시킬 뿐만 아니라 액정표시장치를 열화시키는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 액정표시장치의 램프구동부에서 발생하는 열을 저감시켜 안정적으로 램프를 구동할 수 있도록 한 액정표시장치의 램프구동장치 및 방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시 예에 따른 액정표시장치의 램프구동장치는 액정패널에 광을 조사하는 다수개의 램프와; 외부로부터의 직류전원을 교류전원으로 전환하여 상기 각각의 램프에 공급하는 다수개의 인버터와; 상기 각 인버터로부터 상기 각 램프의 양단에 공급되는 교류전원을 독립적으로 승압하는 제 1 승압부와 제 2 승압부를 구비하고; 상기 제 1 및 제 2 승압부 중 적어도 하나는 상기 각 승압부의 일단과 전원사이에 병렬로 접속되는 적어도 2개의 스위칭 소자와, 상기 각 승압부의 타단과 기저전압사이에 병렬로 접속되는 적어도 2개의 스위칭 소자를 구비한다.
상기 램프는 냉음극관램프형태 및 외부전극램프형태 중 적어도 하나 이다.
상기 스위칭 소자는 MOS-FET 이다.
삭제
본 발명의 실시 예에 따른 액정표시장치의 램프구동방법은 외부전원으로부터 직류전원을 공급받아 교류파형으로 전환하는 단계와; 상기 교류파형을 제 1 승압부와 제 2 승압부를 통하여 각기 다른 방향을 가진 교류파형으로 승압하여 램프의 각 단에 공급하는 단계와; 상기 램프와 상기 제 1 및 제 2 승압부가 각각 독립적으로 형성한 제 1 및 제 2 결선회로에 병렬로 연결된 다수개의 스위칭 소자를 이용하여 전류를 분산하는 단계를 포함한다.
상기 교류파형을 제 1 승압부와 제 2 승압부를 통하여 각기 다른 방향을 가진 교류파형으로 승압하여 램프의 각 단에 공급하는 단계는, 상기 램프의 일단에 정압성 교류파형을 승압하여 공급하는 단계와; 상기 램프의 타단에 부압성 교류파형을 승압하여 공급하는 단계를 포함한다.
상기 램프와 상기 제 1 및 제 2 승압부가 각각 독립적으로 형성한 결선회로의 병렬로 연결된 다수개의 스위칭 소자를 이용하여 전류를 분산하는 단계는, 상기 제 1 결선회로로부터 출력된 전류를 상기 제 1 승압부의 일단과 타단에 각각 병렬 로 연결된 적어도 2개의 스위칭 소자를 이용하여 전류를 분산하는 단계와, 상기 제 2 결선회로로부터 출력된 전류를 상기 제 2 승압부의 일단과 타단에 각각 병렬로 연결된 적어도 2개의 스위칭 소자를 이용하여 전류를 분산하는 단계를 포함한다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부도면을 참조한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하, 도 4 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 액정표시장치의 램프구동부를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 액정표시장치의 램프구동부(160)는 다수개의 램프(102)와, 각각의 램프(102)의 일단과 연결되어 램프(102)로 공급되거나 램프(102)로부터 출력된 전압 및 전류를 검출하는 피드백회로(142)와, 피드백회로의 일단에 연결되어 피드백(Feed Back)신호를 공급받는 제어부(144)와, 제어부(144)의 타단에 연결되고 전원부로 직류전원을 공급받아 교류전원을 발생하는 다수개의 인버터회로(146)와, 다수개의 인버터회로(146)에 각각 연결되어 교류전원을 승압하는 트랜스포머들(148)을 구비한다.
다수개의 램프들(102) 각각은 유리관과, 유리관 내부에 있는 불활성기체들과, 유리관의 양 끝단부에 설치되는 음극 및 양극으로 구성된다. 유리관 내부에는 불활성기체들이 충진되어 있으며, 유리관 내벽에는 형광체가 도포되어 있다.
이러한, 다수의 램프들(102) 각각은 인버터회로(146)로부터의 고압의 교류파 형이 고압전극 및 저압전극에 인가되면, 저압전극으로부터 전자가 방출되어 유리관 내부의 불활성기체들과 충돌하여 기하급수적으로 전자의 양이 늘어나게 된다. 이 늘어난 전자들에 의해 유리관 내부에 전류가 흐르게 됨으로써, 전자에 의해 불활성기체가 여기되면서 자외선이 방출된다. 이 자외선은 유리관 내측벽에 도포된 발광성 형광체에 충돌하여 가시광선을 방출시킨다. 이 때, 다수의 램프들(102)에는 고압의 교류파형이 지속적으로 공급되어 항상 점등된다.
피드백회로(142)는 인버터회로(146)로부터 발생되어 램프(102)로 공급되는 교류 고전압을 검출하여 피드백(Feed Back)전압을 생성한다. 이러한 피드백회로(142)는 램프(102)의 출력단에 위치할 수 있으며, 출력단에 위치할 경우에는 램프(102)로부터 출력되는 출력값을 검출한다.
제어부(144)는 피드백회로(142)로부터 생성된 피드백전압(F/B)을 입력받아 인버터회로(146)에 포함된 스위치소자를 제어하게 된다. 이를 상세히 설명하면, 피드백전압(F/B)이 미리 지정된 기준값보다 클 경우에, 제어부(144)는 스위칭소자가 기준 전압보다 더 적은 전압을 전달하도록 제어한다. 즉 전력량이 작아지게 되어 램프(102)에 통과하는 전류는 작아지게 된다. 반대로 피드백전압(F/B)이 미리 지정된 기준값보다 작을 경우에 제어부(144)는 스위칭소자가 기준 전압보다 더 많은 전압을 전달하도록 된다. 즉, 전압량이 많아지게 되어 램프(102)에 통과하는 전류는 많아지게 된다.
다수개의 램프에 연결된 다수개의 인버터회로(146)는 외부전원으로부터 직류전원을 공급받아 인버터회로(146)에 포함된 스위치소자를 이용하여 스위칭함으로써 직류전원을 교류신호로 변환한다.
트랜스포머들(148) 각각은 일차권선(151, 161)과, 보조권선(152, 162), 그리고 인버터회로(146)에 포함된 스위치소자의 스위칭에 의해 일차권선(151, 161)에 발생되는 교류전압에 유기되어 교류 고전압을 발생하는 이차권선(153, 163)과, 일차권선(151, 161)과 이차권선(153, 163) 사이에 배치되는 보조권선(152, 162)을 구비한다.
여기서, 인버터회로(146)와 트랜스포머(148)의 구동방법을 살펴보기로 하자.
인버터회로(146)와 트랜스포머(148)의 구동은 먼저, 인버터회로(146)에 포함된 스위치소자의 스위칭에 의해 일차권선(151, 161)에 교류전압이 발생된다. 이후, 이차권선(153, 163)은 일차권선(151, 161)에 발생되는 교류전압에 유기되어 교류 고전압이 발생된다. 이러한 방법으로 발생된 교류 고전압은 이차권선(153, 163) 양측에 연결된 피드백회로(142) 및 램프(102)에 입력된다.
이와 같은 구조를 가지는 본 발명의 실시 예에 따른 트랜스포머(148)와 램프(102)와의 결선법에 대해서 상세히 살펴보기로 하자.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 트랜스포머(148)와 램프(102)와의 결선법을 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 트랜스포머(148)와 램프(102)와의 결선은 램프(102)의 고압(High)단에 연결되는 고압 트랜스포머 결선부(180)과, 램프(102)의 저압(Low)단에 연결되는 저압 트랜스포머 결선부(190)을 구비한다.
고압 트랜스포머 결선부(180)는 램프(102)의 일단과 기저전압(GND)사이에 배 치되어 램프(102)에 고압의 교류파형을 인가하는 이차권선(151)과, 인버터회로(146)로부터 공급받은 교류파형을 이차권선(153)에 유기시키는 일차권선(151)이 이차권선(153)과 마주하며 배치된다. 이러한 일차권선(151)의 일단에는 스위칭 소자 S1과 S4의 일단이 병렬로 연결되고, 일차권선(151)의 타단에도 스위칭 소자 S2와 S3의 일단이 병렬로 연결된다. 여기서, 스위칭 소자 S1과 S3의 타단은 인버터회로(146)에 접속되고, S4와 S2의 타단은 기저전압에 접속된다.
저압 트랜스포머 결선부(190) 또한, 램프(102)의 타단과 기저전압(GND)사이에 배치되어 램프(102)에 고압의 교류파형을 인가하는 이차권선(161)과, 인버터회로(146)로부터 공급받은 교류파형을 이차권선(163)에 유기시키는 일차권선(151)이 이차권선(163)과 마주하며 배치된다. 저압 트랜스포머 결선부(190)에 배치되는 각 스위칭 소자(S1' 내지 S4')는 고압 트랜스포머 결선부(190)에 배치되는 각 스위칭 소자와 동일한 위치에 배치됨으로 설명을 생략하기로 한다.
한편, 램프(102)는 도 6a에 도시된 바와 같이 램프(102)의 유리관 양 끝단에 전극을 삽입하여 전원을 공급하는 냉음극관램프("Cold Cathode Fluorescent Lamp: 이하 "CCFL")방식과, 도 6b에 도시된 바와 같이 램프(102)의 유리관 양 끝단을 메탈재질로 감싸는 전극부에 전원을 공급하는 외부전극형광램프(External Electrode Fluorescent Lighting : 이하 "EEFL")방식이 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 액정표시장치의 램프구동부 중 인버터회로의 트랜스포머와 램프의 결선법은 램프의 형태 즉, CCFL과 EEFL에 관계없이 적용될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 액정표시장치의 램프구동부 중 인버터회로의 트랜스포머는 램프의 각 단에 독립적으로 작용하게 된다. 이에 따라, 고압 및 저압의 형태로 구분되어지는 트랜스포머 결선부는 각 결선부에 배치된 스위칭소자들에 의해 열을 분산하게 되고 이에 따라 기준온도 이내의 온도를 유지하면서 동작하게 된다. 결과적으로, 램프구동부의 안정적 구동을 유지함과 아울러 열에 의한 액정표시장치의 열화를 방지할 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.

Claims (7)

  1. 액정패널에 광을 조사하는 다수개의 램프와;
    외부로부터의 직류전원을 교류전원으로 전환하여 상기 각각의 램프에 공급하는 다수개의 인버터와;
    상기 각 인버터로부터 상기 각 램프의 양단에 공급되는 교류전원을 독립적으로 승압하는 제 1 승압부와 제 2 승압부를 구비하고;
    상기 제 1 및 제 2 승압부 중 적어도 하나는
    상기 각 승압부의 일단과 전원사이에 병렬로 접속되는 적어도 2개의 스위칭 소자와,
    상기 각 승압부의 타단과 기저전압사이에 병렬로 접속되는 적어도 2개의 스위칭 소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 램프구동장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 램프는
    냉음극관램프형태 및 외부전극램프형태 중 적어도 하나 인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 램프구동장치.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위칭 소자는 MOS-FET 인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 램프구동장치.
  5. 외부전원으로부터 직류전원을 공급받아 교류파형으로 전환하는 단계와;
    상기 교류파형을 제 1 승압부와 제 2 승압부를 통하여 각기 다른 방향을 가진 교류파형으로 승압하여 램프의 각 단에 공급하는 단계와;
    상기 램프와 상기 제 1 및 제 2 승압부가 각각 독립적으로 형성한 제 1 및 제 2 결선회로에 병렬로 연결된 다수개의 스위칭 소자를 이용하여 전류를 분산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 램프구동방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 교류파형을 제 1 승압부와 제 2 승압부를 통하여 각기 다른 방향을 가진 교류파형으로 승압하여 램프의 각 단에 공급하는 단계는,
    상기 램프의 일단에 정압성 교류파형을 승압하여 공급하는 단계와;
    상기 램프의 타단에 부압성 교류파형을 승압하여 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 램프구동방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 램프와 상기 제 1 및 제 2 승압부가 각각 독립적으로 형성한 결선회로의 병렬로 연결된 다수개의 스위칭 소자를 이용하여 전류를 분산하는 단계는,
    상기 제 1 결선회로로부터 출력된 전류를 상기 제 1 승압부의 일단과 타단에 각각 병렬로 연결된 적어도 2개의 스위칭 소자를 이용하여 전류를 분산하는 단계와,
    상기 제 2 결선회로로부터 출력된 전류를 상기 제 2 승압부의 일단과 타단에 각각 병렬로 연결된 적어도 2개의 스위칭 소자를 이용하여 전류를 분산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 램프구동방법.
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