KR20160020868A

KR20160020868A - 전원회로부, 그 전원공급방법 및 그것을 구비한 디스플레이장치

Info

Publication number: KR20160020868A
Application number: KR1020140106162A
Authority: KR
Inventors: 주성용; 이진형
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2014-08-14
Filing date: 2014-08-14
Publication date: 2016-02-24
Also published as: US20160050733A1; US9633627B2

Abstract

디스플레이부의 백라이트와 같은 광원의 광 출력을 조정하는 아날로그 디밍과 PWM 디밍을 하나의 회로를 이용하여 수행할 수 있도록 한 전원회로부, 그 전원공급방법 및 그것을 구비한 디스플레이장치가 개시된다. 전원회로부는, 전자장치의 광원에 전압을 공급하는 전원회로부에 있어서, 영상 밝기조정값과 광원 전력조정값에 따라 디밍 제어전압을 생성하는 디밍 제어전압 생성부와; 디밍 제어전압 생성부로부터 인가되는 디밍 제어전압에 따라 광원에 대한 아날로그 디밍과 PWM 디밍을 제어하는 디밍 제어신호를 출력하는 디밍 제어부와; 디밍 제어부로부터 출력되는 디밍 제어신호에 따라 광원에 대한 아날로그 디밍 및 PWM 디밍을 제어하는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전원회로부, 그 전원공급방법 및 그것을 구비한 디스플레이장치{POWER SUPPLY, POWER CONTROL METHOD THEREOF, AND DISPLAY APPARATUS HAVING THE SAME}

본 발명은 전원회로부, 그 전원공급방법 및 그것을 구비한 디스플레이장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 디스플레이부의 백라이트와 같은 광원의 광 출력을 조정하는 아날로그 디밍(analog dimming)과 PWM(Pulse Width Modualtion: PWM) 디밍을 하나의 회로를 이용하여 수행할 수 있도록 한 전원회로부, 그 전원공급방법 및 그것을 구비한 디스플레이장치에 관한 것이다.

일반적으로, TV 등과 같은 디스플레이장치는 디스플레이부 등과 같은 전원공급 대상에 동작전원의 공급을 위하여 예컨대 SMPS(Switching Mode Power Supply: SMPS)를 사용하는 전원회로부를 구비한다. 전원회로부는 상용 전원인 AC전원을 입력 받아 전원공급 대상에 필요한 레벨의 동작전압으로 변환하여 이를 전원공급 대상에 공급한다.

전원공급 대상이 광원, 특히, 백라이트의 LED 바(Light Emitting Diode Bar)인 경우, 전원회로부는 LED 바의 광 출력을 디스플레이부에 표시되는 영상에 맞추어 조정해야 한다. 이를 위해, 전원회로부는 통상 아날로그 디밍과 PWM 디밍 중 어느 하나를 사용하여 LED 바의 광 출력을 조정한다.

하지만, 아날로그 디밍과 PWM 디밍은 각각 약간의 문제점을 가지고 있다. 즉, 아날로그 디밍은 LED 바의 평균전류 세기를 조정하는 방식이므로, LED 바가 서로 다른 전류로 구동될 때 LED 색상 변화가 발생한다. PWM 디밍은 최대 전류로 LED 바를 작동하되 이 최대 전류가 적용되는 듀티 사이클을 변경하는 방식이므로, LED 바를 온 및 오프하는 동작을 짧은 시간 동안 수없이 반복한다. 따라서, PWM 디밍은 보는 사람이 깜빡임을 느끼지 못하도록 LED 바를 온 및 오프하는 사이클의 주파수를 일정 대역폭 이상, 예컨대, 약 200Hz 이상으로 유지해야 한다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 최근, 전원회로부는 두 가지 디밍 방식을 모두 적용하여 필요에 따라 아날로그 디밍과 PWM 디밍 중의 하나를 선택적으로 수행하도록 하는 복합 디밍 방식을 사용하는 것이 제안되고 있다.

그러나, 복합 디밍 방식을 사용하는 전원회로부는 아날로그 디밍을 위한 회로와 PWM 디밍을 위한 회로를 모두 구비하여야 하므로, 회로구성이 복잡하고 설계와 유지보수가 어려운 문제점이 있다. 또한, 아날로그 디밍에서 PWM 디밍 상태로 전환하는 경우 응답특성이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 디스플레이부의 백라이트와 같은 광원의 광 출력을 조정하는 아날로그 디밍과 PWM 디밍을 하나의 회로를 이용하여 수행할 수 있도록 한 전원회로부, 그 전원공급방법 및 그것을 구비한 디스플레이장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 상기한 목적을 달성하기 위한 일 실시양상에 따르면, 전원회로부는, 전자장치의 광원에 전압을 공급하는 전원회로부에 있어서, 광원 디밍과 관련된 제1 및 제2 조정값에 따라 디밍 제어전압을 생성하는 디밍 제어전압 생성부와; 디밍 제어전압 생성부로부터 인가되는 디밍 제어전압에 따라 광원에 대한 아날로그 디밍과 PWM 디밍을 제어하는 디밍 제어신호를 출력하는 디밍 제어부와; 디밍 제어부로부터 출력되는 디밍 제어신호에 따라 광원에 대한 아날로그 디밍 및 PWM 디밍을 제어하는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명의 전원회로부는 단일 포트를 이루는 하나의 회로를 구성하는 디밍 제어전압 생성부, 디밍 제어부 및 구동부를 이용하여 아날로그 디밍과 PWM 디밍을 동시에 수행할 수 있다. 그 결과, 전원회로부는 아날로그 디밍을 위한 회로와 PWM 디밍을 위한 회로를 모두 구비하는 종래의 복합 디밍 방식을 사용하는 전원회로부와 비교하여 회로구성이 간단해지고, 설계와 유지보수가 쉬워진다. 또한, 본 발명의 전원회로부는 아날로그 디밍과 PWM 디밍을 동시에 제어할 수 있으므로, 백라이트의 LED 바 등의 광원의 응답특성이 향상되어 좀 더 부드러운 발광특성을 얻을 수 있다.

제1 및 제2 조정값은 각각 영상 밝기조정값과 광원 전력조정값을 포함할 수 있다.

디밍 제어전압 생성부는 영상 밝기조정값과 광원 전력조정값을 토대로 제어펄스 신호를 생성하는 펄스신호 생성부와, 펄스 신호생성부에 의해 생성된 제어펄스 신호에 따라 디밍 제어전압을 생성하는 전압생성부를 포함할 수 있다.

펄스신호 생성부는 영상신호를 처리하는 신호처리부에 포함된 밝기 제어부 또는 광원의 밝기를 제어하는 밝기 제어부를 포함할 수 있다. 이에 의해, 본 발명의 전원회로부는 디스플레이장치뿐 아니라 조명장치에도 적용될 수 있다.

제어펄스 신호는 제1 듀티 비를 가지고 아날로그 디밍을 제어하는 제1 PWM 신호와, 제1 PWM 신호 구간을 온 구간으로 하는 제2 듀티 비를 가지고 PWM 디밍을 제어하는 제2 PWM 신호가 혼합된 복합 PWM 신호를 포함할 수 있다.

디밍 제어 전압은 제1 PWM신호의 평균 레벨 전압을 포함할 수 있다.

전압생성부는, 제어펄스 신호의 펄스에 따라 온 및 오프되는 포터 커플러와, 포터 커플러가 온될 때 출력되는 전압을 평활화시키는 캐패시터와. 포터 커플러로부터 출력되는 전압을 조절하도록 포터 커플러와 연결된 적어도 하나의 저항을 포함할 수 있다.

디밍 제어부는, 디밍 제어전압 생성부로부터 인가되는 디밍 제어전압에 따라 광원에 공급될 출력전류를 계산하여 계산된 출력전류에 따라 디밍 제어신호를 출력할 수 있다.

특히, 디밍 제어부는 디밍 제어전압이 아날로그 디밍 전압영역 내에 있을 때 광원에 대한 아날로그 디밍을 위한 제1 디밍 제어신호를 출력할 수 있다. 이때, 구동부는 디밍 제어부로부터 출력되는 제1 디밍 제어신호에 따라 광원에 공급되는 전원을 상기 인가되는 디밍 제어전압에 비례하여 변화시키도록 제어할 수 있다.

또한, 디밍 제어부는 디밍 제어전압이 설정된 전압값 아래의 PWM 디밍 전압영역 내에 있을 때 광원에 대한 PWM 디밍을 위한 제2 디밍 제어신호를 출력할 수 있다. 이때, 구동부는 디밍 제어부로부터 출력되는 제2 디밍 제어신호에 따라 광원을 오프시키도록 제어할 수 있다.

이를 위해, 디밍 제어부는 IC칩을 포함할 수 있다.

구동부는 디밍 제어신호에 따라 온 및 오프 스위칭되는 스위칭부와, 스위칭부의 온 및 오프 스위칭에 따라 광원을 아날로그 디밍 및 PWM 디밍하도록 제어하는 광원제어부를 포함할 수 있다.

광원제어부는 광원을 디밍하는 데 필요한 레벨의 전압으로 변환하는 트랜스와, 트랜스로부터 출력되는 전압을 평활시켜 광원에 공급하는 캐패시터를 포함할 수 있다.

선택적으로, 구동부는, 디밍 제어부로부터 출력되는 제1 디밍 제어신호에 따라 광원에 대한 아날로그 디밍을 제어하는 전압제어부와, 디밍 제어부로부터 출력되는 제2 디밍 제어신호에 따라 광원에 대한 PWM 디밍을 제어하는 스위칭부를 포함할 수 있다.

이 경우, 스위칭부는 제2 디밍 제어신호에 따라 온 및 오프 스위칭되는 FET(Field Effect Transitor: FET)를 포함할 수 있다.

광원은 복수의 광원을 포함할 수 있다. 이에 의해, 본 발명의 전원회로부는 복수의 광원을 구비하는 다 채널 디스플레이장치에서도 구현될 수 있다.

본 발명의 상기한 목적을 달성하기 위한 또 다른 실시양상에 따르면, 전자장치의 광원에 전원을 공급하는 전원공급방법은, 광원 디밍과 관련된 제1 및 제2 조정값에 따라 디밍 제어전압을 생성하는 단계와; 생성된 디밍 제어전압에 따라 광원에 대한 아날로그 디밍과 PWM 디밍을 제어하는 디밍 제어신호를 출력하는 단계와; 출력되는 디밍 제어신호에 따라 광원의 아날로그 디밍 및 PWM 디밍을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명의 전원회로부의 전원공급방법은 아날로그 디밍과 PWM 디밍을 동시에 수행할 수 있다. 그 결과, 아날로그 디밍을 위한 회로와 PWM 디밍을 위한 회로를 모두 구비하는 종래의 복합 디밍 방식을 사용하는 전원회로부와 비교하여 전원회로부의 회로구성이 간단해지고 설계와 유지보수가 쉬워진다.

생성 단계는 영상 밝기조정값과 광원 전력조정값을 토대로 제어펄스 신호를 생성하는 단계와, 생성된 제어펄스 신호에 따라 디밍 제어전압을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

출력 단계는 디밍 제어전압에 따라 광원에 공급될 출력전류를 계산하여 계산된 출력전류에 따라 디밍 제어신호를 출력하는 단계를 포함할 수 있다.

특히, 출력 단계는 디밍 제어전압이 아날로그 디밍 전압영역 내에 있을 때 광원에 대한 아날로그 디밍을 위한 제1 디밍 제어신호를 출력하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 제어 단계는 출력되는 제1 디밍 제어신호에 따라 광원에 공급되는 전원을 디밍 제어전압에 비례하여 변화시키도록 제어하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 출력 단계는 디밍 제어전압이 PWM 디밍 전압영역 내에 있을 때 광원에 대한 PWM 디밍을 위한 제2 디밍 제어신호를 출력하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 제어 단계는 출력되는 제2 디밍 제어신호에 따라 광원을 오프시키는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 상기한 목적을 달성하기 위한 또 다른 실시양상에 따르면, 디스플레이장치는, 영상신호를 수신하는 신호수신부와; 신호수신부에 의해 수신되는 영상신호를 처리하는 신호처리부와; 디스플레이 패널과 디스프레이 패널에 광을 조명하는 광원을 구비하고, 신호처리부에 의해 처리되는 영상신호에 기초하여 영상을 표시하는 디스플레이부와; 디스플레이부의 광원을 구동하기 위한 동작전원을 공급하는 위에서 서술한 전원회로부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 전원회로부를 구비한 디스플레이장치의 구성을 도시한 블록도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 전원회로부를 예시하는 회로도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 전원회로부에 사용되는 제어펄스 신호를 예시하는 파형도,
도 4는 제어펄스 신호의 듀티비에 따른 전압과 전류의 상관 관계를 예시하는 파형도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 제어펄스 신호에 따라 광원의 디밍을 제어하는 복합 디밍 제어영역을 예시하는 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 전원회로부의 전원공급방법을 예시하는 플로우챠트,
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 전원회로부를 예시하는 회로도,
도 8은 도 7에 도시된 전원회로부의 디밍 제어전압 생성부의 구성을 예시하는 부분 회로도, 및
도 9는 도 7에 도시한 전원회로부의 변형 예를 예시하는 회로도이다.

이하, 본 발명의 실시예들에 따른 전원회로부, 그 전원공급방법, 및 그것을 구비한 디스플레이장치를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 전원회로부를 구비한 디스플레이장치(100)의 구성을 도시한 블록도이다.

디스플레이장치(100)는 TV 등으로 구현될 수 있으며, 영상신호를 수신 및 처리하여, 이에 기초한 영상을 표시한다.

도 1에 도시된 디스플레이장치(100)는 신호수신부(111), 신호처리부(112), 디스플레이부(113), 통신부(114), 사용자입력부(115), 저장부(116) 및 제어부(117)를 포함한다.

신호수신부(111)는 외부로부터 영상신호를 수신한다. 신호수신부(111)에 의해 수신되는 영상신호는 DTV신호, 케이블방송신호 등과 같은 방송신호를 포함한다. 이 경우, 신호수신부(111)는 제어부(117)의 제어에 따라 사용자가 선택한 채널의 방송신호를 튜닝하여 수신할 수 있다.

또한, 신호수신부(111)에 의해 수신되는 영상신호는 DVD, BD등과 같은 영상기기로부터 출력되는 신호를 포함할 수 있다. 나아가, 도시되지는 않았으나, 신호수신부(111)는 음성 출력을 위한 음성신호, 데이터정보의 출력을 위한 데이터신호 등을 포함할 수 있다. 본 실시예의 영상신호, 음성신호 및 데이터신호는 하나의 신호를 통해 함께 수신될 수 있다.

신호처리부(112)는 신호수신부(111)에 의해 수신된 영상신호에 대하여 디스플레이부(113)에 영상이 표시될 수 있도록 소정의 신호처리를 수행한다. 신호처리부(112)에 의해 수행되는 영상처리는, 디코딩, 이미지 인핸싱, 스케일링 등을 포함한다. 또한, 신호처리부(112)는 신호수신부(111)를 통해 수신되는 음성신호 및 데이터신호에 대한 처리를 수행할 수도 있다.

디스플레이부(113)는 신호처리부(112)에 의해 처리된 영상신호에 기초하여 영상을 표시한다. 디스플레이부(113)가 영상을 표시하는 방식은 LED 방식일 수 있다. 이 경우, 디스플레이부(113)는 도시되지 않았으나, LED 패널, LED 패널에 광을 조명하는 백라이트 등을 포함할 수 있다. 디스플레이부(113)는 신호처리부(112)에 의해 처리된 데이터신호에 포함된 데이터정보를 표시할 수도 있다.

한편, 디스플레이장치(100)는 신호처리부(112)에 의해 처리된 음성신호에 기초한 음성을 출력할 수 있는 스피커와 같은 음성출력부를 더 포함할 수 있다.

통신부(114)는 인터넷 등과 같은 네트워크를 통해 통신장치(도시하지 않음)와 통신을 수행한다. 혹은, 통신부(114)는 블루투스 등과 같은 근거리 통신방식을 이용하여 통신장치(도시하지 않음)와 통신을 수행할 수도 있다. 통신부(114)는 제어부(117)의 제어에 따라 통신을 수행하며, 상대방 통신장치에 정보를 전달하거나, 상대방 통신장치로부터 정보를 수신할 수 있다. 통신부(114)를 통해 상대방 통신장치로부터 수신된 정보는, 영상, 음성 및 데이터 중 적어도 하나를 포함하며, 해당 정보에 맞는 처리를 거쳐 디스플레이부(113) 등을 통해 출력될 수 있다.

사용자 입력부(115)는 사용자의 입력을 수신하기 위한 것으로서, 예컨대 리모컨, 조작 패널 등으로 구현될 수 있다. 사용자 입력부(115)는 디스플레이장치(100)의 전원 온 및 오프를 선택할 수 있는 입력키를 포함할 수 있다. 사용자 입력부(115)에 의해 수신된 사용자의 입력은 제어부(117)에 전달된다.

저장부(116)는 디스플레이장치(100)에서의 데이터 내지는 정보 등을 저장하기 위한 구성으로써, 예컨대, 플래시메모리, 하드디스크 등의 비휘발성 메모리로 구현될 수 있다.

제어부(117)는 디스플레이장치(100)의 다른 구성을 전반적으로 제어하며, 제어프로그램인 펌웨어와, 이를 실행하기 위한 CPU 및 RAM을 포함할 수 있다.

디스플레이장치(100)는 디스플레이부(113) 등의 각 구성에 동작전원을 공급하기 위한 전원회로부(200)를 더 포함할 수 있다. 전원회로부(200)는 상용 전원인 AC전원(210)을 입력 받아, 이를 디스플레이부(113) 등의 각 구성의 동작에 필요한 레벨의 전원으로 변환하여 해당 구성에 공급한다. 이하에서는 편의상, 본 발명의 범위에 벗어나는 디스플레이부(113)의 광원, 예컨대, 백라이트의 LED 바(113a)를 제외한 각 구성으로 전원을 공급하는 전원회로부(200)의 구성 및 경로에 대해서는 설명을 생략한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 전원회로부(200)는 AC전원(210)으로부터 정류부(214)를 통해 출력되는 DC전압을 디스플레이부(113)의 광원, 즉, 백라이트의 LED 바(113a)에 필요한 전압으로 변환하여 LED 바(113a) 공급하기 위한 1차 제어(Primary Side Regulation: PSR) 컨버터로써, 정류부(214)와, 디밍 제어전압 생성부(215)와, 디밍 제어부(240)와, 구동부(260)를 포함한다.

정류부(214)는 입력되는 AC전원(210)으로부터 출력되는 전류를 정류함으로써, 교류를 직류로 변환한다. 정류부(214)는, 예컨대 브리지 다이오드(216)로 구현될 수 있다.

디밍 제어전압 생성부(215)는 사용자에 의해 사용자 입력부(115)를 통해 입력된 밝기 조정값과 신호처리부(112)로부터 전달되는 영상신호에 기초한 제어펄스 신호에 따라 디밍 제어전압을 생성한다.

디밍 제어전압 생성부(215)는 펄스신호 생성부(217)와 전압생성부(220)를 구비한다.

펄스신호 생성부(217)는 사용자에 의해 LED 바(113a) 디밍과 관련된 제1 및 제2 조정값으로 입력된 백라이트 전력조정값과 영상 밝기조정값을 토대로 도 3에 도시된 바와 같은 제어펄스 신호를 생성한다.

백라이트 전력조정값과 영상 밝기조정값은 제어부(117)의 제어하에 디스플레이부(113)에 표시된 조절 메뉴 화면(도시하지 않음)에서 사용자 입력부(115)를 통해 입력될 수 있다.

백라이트 전력조정값은 사용자 디스플레이(User Display: UD) 조건 설정값으로써, 백라이트의 LED 바(113a)를 디밍하는 최대 전력을 LED 바(113a)가 디밍할 수 있는 최대 전력값이 아닌 저소비 전력 조건을 충족하는 전력값으로 조정하는 적어도 하나의 제1 설정값을 포함할 수 있다. 여기서, 저소비 전력 조건은 인가 전력 대비 높은 디밍 효율을 얻을 수 있는 전력인가 조건을 의미한다. 예컨대, LED 바(113a)가 디밍하도록 인가될 수 있는 최대 전류값(최대 전압값)이 500mA (4V)일 경우, 사용자가 백라이트 전력조정값으로 450mA (3V)의 전류값(전압값)에 대응하는 제1 설정값을 설정하면, LED 바(113a)는 최대 450mA의 한도 내에서 디밍된다.

또한, 영상 밝기 조정값은 LED 바(113a)의 밝기를 복수의 레벨, 예컨대, 20개의 레벨로 조정하는 제2 설정값들을 포함할 수 있다.

이러한 백라이트 전력조정값과 영상 밝기조정값은 제조 시 기본값으로 설정될 수 있다

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제어펄스 신호의 파형을 도시한다. 제어펄스 신호는 아날로그 디밍을 제어하기 위한 제1 PWM 신호(PWM1)와 PWM 디밍을 제어하기 위한 제2 PWM 신호(PWM2)가 혼합된 단일 합성 또는 복합 PWM 신호이다. 제1 PWM 신호(PWM1)는 제1 듀티 비를 가지고, 제2 PWM 신호(PWM2)는 제1 PWM 신호 구간을 온 구간(On_P)으로 하는 제2 듀티 비를 가진다.

제1 PWM 신호(PWM1)의 제1 듀티 비와 최대 레벨의 디밍제어 전압(전류값)은 사용자에 의해 입력되는 백라이트 전력조정값의 제1 설정값에 따라 결정될 수 있다. 또한, 제2 PWM 신호(PWM2)의 제2 듀티 비는 사용자에 의해 입력되는 영상 밝기조정값의 제2 설정값에 따라 결정될 수 있다.

이러한 제어펄스 신호를 형성하는 펄스신호 생성부(217)는 영상신호를 처리하는 신호처리부(112)에 포함되는 밝기 제어부로 구현될 수 있다. 이때, 밝기 제어부는 사용자에 의해 입력되는 백라이트 전력조정값과 영상 밝기조정값을 토대로 제어펄스 신호를 생성하도록 프로그램된 제어펄스 신호생성 프로그램, 또는 이를 프로그램한 ASIC부로 형성될 수 있다.

선택적으로, 본 발명의 전원회로부(200)가 디스플레이장치(100)가 아닌 조명장치 적용될 경우, 펄스신호 생성부(도시하지 않음)는 광원의 밝기를 제어하는 밝기 제어부로 구현될 수 있다.

전압생성부(220)는 펄스신호 생성부(217)에 의해 생성된 제어펄스 신호에 따라 디밍 제어전압을 생성한다. 이를 위해, 전압생성부(220)는 포터 커플러(221)와, 제1 캐패시터(223)와, 저항부(225)을 구비한다.

포터 커플러(221)는 피드백부(221)로부터 공급되는 전류를 제어하는 저항(218)을 통해 입력되는 제어펄스 신호의 펄스에 따라 제어펄스 신호와 동일한 파형을 출력하도록 온 및 오프된다.

제1 캐패시터(223)는 포터 커플러(221)가 온될 때 출력되는 전압을 평활시켜서 디밍 제어부(240)의 디밍 제어전압 핀(Control)에 전달한다. 따라서, 디밍 제어부(240)에 입력되는 디밍 제어전압은 제1 PWM신호(PWM1)의 듀티 비를 가지는 평균 레벨의 전압이 될 수 있다. 이때, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 PWM신호(PWM1)의 평균 레벨의 전압이 높으면(좌측), 디밍 제어부(240)에 입력되는 전류는 하강한다, 반대로, 제1 PWM신호(PWM1)의 평균 레벨의 전압이 낮으면, 디밍 제어부(240)에 입력되는 전류는 상승한다(우측).

저항부(225)는 포터 커플러(221)의 콜렉터 측에서 포터 커플러(221)와 직렬 연결된 제1 저항(R1), 포터 커플러(221) 및 제1 저항(R1)과 병렬 연결된 제2 저항(R2), 및 제2 저항(R2)과 직렬 연결되고 제1 저항(R1)와 병렬 연결된 제3 저항(R3)을 구비한다. 제1 내지 제3 저항(R1, R2, R3)은 디밍 제어부(240)의 기준전압 핀(Ref)에서 포터 커플러(221)를 통해 디밍 제어부(240)로 공급되는 디밍 제어전압의 레벨을 조절하는 역할을 한다. 이때, 디밍 제어부(240)는 사용자에 의해 입력되는 백라이트 전력조정값의 제1 설정값에 따라, 기준전압 핀(Ref)을 통해 기준전압을 공급한다. 기준전압은, LED 바(113a)를 디밍하는 최대 전력을 조정하는 제1 설정값에 대응하는 범위(VS; 도 5 참조)의 최대전압 레벨을 가지는 디밍 제어전압을 얻을 수 있도록 결정된다. 예컨대, 사용자가 백라이트 전력조정값의 제1 설정값으로 450mA (3V)의 전류값(전압값)에 대응하는 값을 설정하면, 기준전압은 전압생성부(220)를 통해 최대 레벨 3V의 디밍 제어전압을 얻도록 결정된다.

디밍 제어부(240)는 전압생성부(220)로부터 인가되는 디밍 제어전압에 따라 LED 바(113)에 대한 아날로그 디밍과 PWM 디밍을 제어한다.

보다 상세히 설명하면, 디밍 제어부(240)는 전압생성부(220)로부터 인가되는 디밍 제어전압에 따라 LED 바(113a)에 공급될 출력전류를 계산하여 계산된 출력전류에 따라 구동부(260)를 제어하도록 디밍 제어신호를 출력한다.

이때, 도 5에 도시된 바와 같이, 디밍 제어부(240)는 제어 펄스신호의 제1 PWM 신호 구간에 대응하여 전압생성부(220)로부터 인가되는 디밍 제어전압이 LED 바(113a)가 아날로그 디밍할 수 있는 최대 전력값에 대응하는 최대 전압값(MAX)과 설정된 오프 전압값(Off) 사이의 아날로그 디밍 전압영역(A Dimming Area) 내에 있을 경우 구동부(260)가 LED 바(113a)에 공급되는 출력전류를 인가되는 디밍 제어전압에 비례하여 변화시키는 아날로그 디밍을 수행하도록 제1 디밍 제어신호를 출력할 수 있다. 이때, 오프 전압값(Off)은 0 V 보다 높은 값으로 설정될 수 있다. 또, 사용자에 의해 입력되는 백라이트 전력조정값의 제1 설정값에 따라 백라이트의 LED 바(113a)를 저소비 전력 조건으로 디밍할 경우, 전압생성부(220)로부터 디밍 제어부(240)로 인가되는 디밍 제어전압의 최대 전압레벨은 최대 전압값(MAX)이 아닌 제1 설정값에 대응하는 최대 전압값(MAX) 아래의 범위(VS)의 전압값으로 입력된다.

또한, 디밍 제어부(240)는 제어 펄스신호의 제2 PWM 신호(PWM2)의 오프 구간(Off_P)에 대응하여 전압생성부(220)로부터 인가되는 디밍 제어전압이 설정된 오프 전압값(Off) 아래의 PWM 디밍 전압영역(PWM Dimming Area) 내에 있을 경우 구동부(260)가 LED 바(113a)를 오프시키도록 제2 디밍 제어신호를 출력할 수 있다. 이에 의해, LED 바(113a)는 제2 PWM 신호(PWM2)의 온 구간(On_P)에서는 온되고 오프 구간(Off_P)에서는 오프되어 PWM 디밍될 수 있다.

디밍 제어부(240)는 구동부(260)의 트랜스(265)의 1차 측에 연결된 코일(271)과, 제1 다이오드(273)와, 제2 캐패시터(275)를 포함하는 전압공급부(270)에 의해 구동전압이 공급된다.

이러한 디밍 제어부(240)는 상술한 바와 같이 동작하도록 구성된 마이크로 프로세서와 같은 디지털 IC 칩(241)으로 구현될 수 있다.

구동부(260)는 디밍 제어부(240)로부터 출력되는 제1 및 제2 디밍 제어신호에 따라 상술한 바와 같이 LED 바(113a)의 아날로그 디밍 및 PWM 디밍을 제어한다. 이를 위해, 구동부(260)는 스위칭부(261)와, 광원제어부(264)를 포함한다.

스위칭부(261)는 디밍 제어부(240)의 제1 및 제2 디밍 제어신호에 따라 소정 주파수로 온/오프 스위칭되고, 제2 디밍 제어신호에 따라 오프된다. 스위칭부(261)는 소스측이 저항(263)을 통해 그라운드된 FET(Field Effect Transitor: FET)로 구현될 수 있다.

광원제어부(264)는 스위칭부(261)의 온 및 오프 스위칭에 따라 LED 바(113a)를 구동하는 데 필요한 동작전원(V₀)을 LED 바(113a)에 공급하기 위한 것으로, 트랜스(265)와, 제2 다이오드(267)와, 제3 캐패시터(269)를 구비한다.

트랜스(265)는 스위칭부(261)가 디밍 제어부(240)의 제1 및/또는 제2 디밍 제어신호에 따라 스위칭될 때, 정류부(214)에 의해 출력되는 DC전압을 LED 바(113a)를 구동하는 데 필요한 레벨의 전압으로 변환하여 다이오드(267)로 출력한다.

제3 캐패시터(269)는 스위칭부(261)가 스위칭될 때 제2 다이오드(267)로부터 출력되는 DC전압을 평활시켜 LED 바(113a)에 동작전원(V₀)으로 공급한다.

이상과 같이 구성된 디밍 제어전압 생성부(215), 디밍 제어부(240) 및 구동부(260)는 단일 포트를 가지는 하나의 회로를 구성한다. 따라서, 전원회로부(200)는 아날로그 디밍을 위한 회로와 PWM 디밍을 위한 회로를 모두 구비하는 종래의 복합 디밍 방식을 사용하는 전원회로부와 비교하여 회로구성이 간단해 진다. 그 결과, 전원회로부(200)는 설계와 유지보수가 쉬워진다.

이상에서 본 발명의 전원회로부(200)는 디스플레이장치(100)에 적용되는 것으로 예시 및 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 본 발명의 전원회로부(200)는 디스플레이장치(100) 대신 조명장치에 동일한 구성과 원리로 적용될 수 있다.

이하, 디스플레이장치(100)의 광원, 즉, LED 바(113a)에 전원을 공급하는 전원회로부(200)의 전원공급방법을 도 6을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, LED 바(113a) 디밍과 관련된 제1 및 제2 조정값으로써 백라이트 전력조정값과 영상 밝기조정값이 사용자에 의해 사용자 입력부(115)를 통해 입력되면, 디밍 제어전압 생성부(215)는 입력된 백라이트 전력조정값과 영상 밝기조정값을 토대로 도 3에 도시한 바와 같은 제어펄스 신호를 생성하고, 이를 토대로 디밍 제어전압을 생성하여 디밍 제어부(240)로 인가한다(S1).

디밍 제어부(240)는 디밍 제어전압 생성부(215)로부터 인가되는 디밍 제어전압에 따라 LED 바(113a)에 대한 아날로그 디밍과 PWM 디밍을 제어하는 제1 및 제2 디밍 제어신호를 출력한다(S2).

즉, 디밍 제어부(240)는 디밍 제어전압 생성부(215)로부터 인가되는 디밍 제어전압에 따라 LED 바(113a)에 공급될 출력전류를 계산하여 계산된 출력전류에 따라 구동부(260)를 제어하도록 디밍 제어신호를 출력한다.

이때, 도 5에 도시된 바와 같이, 디밍 제어부(250)는 제어 펄스신호의 제1 PWM 신호 구간에 대응하여 디밍 제어전압 생성부(215)로부터 인가되는 디밍 제어전압이 아날로그 디밍 전압영역(A Dimming Area) 내에 있을 경우 구동부(260)가 LED 바(113a)에 공급되는 출력전류를 디밍 제어전압에 대해 비례적으로 변화시키는 아날로그 디밍을 수행하도록 제1 디밍 제어신호를 출력할 수 있다.

또한, 디밍 제어부(250)는 제어 펄스신호의 제2 PWM 신호(PWM2)의 오프 구간(Off_P)에 대응하여 디밍 제어전압 생성부(215)로부터 인가되는 디밍 제어전압이 오프 전압(Off) 아래의 PWM 디밍 전압영역(PWM Dimming Area) 내에 있을 경우 구동부(260)가 LED 바(113a)를 오프시키는 PWM 디밍을 수행하도록 제2 디밍 제어신호를 출력할 수 있다.

이후, 구동부(260)는 디밍 제어부(260)의 제1 및 제2 디밍 제어신호에 따라 LED 바(113a)에 대한 아날로그 디밍 및 PWM 디밍을 제어하도록 LED 바(113a)에 공급되는 전원을 제어한다(S3).

즉, 구동부(260)는 디밍 제어부(240)로부터 출력되는 제1 디밍 제어신호에 따라 스위칭부(261)를 통해 정류부(214)로부터 출력되는 DC전압을 상응하는 주파수로 스위칭하여 LED 바(113a)를 구동하는 데 필요한 레벨의 전압으로 변환하고, 변환된 전압을 LED 바(113a)에 동작전원(V0)으로 공급한다. 이때, LED 바(113a)에는 디밍 제어전압에 대해 비례적으로 변화하는 출력전류가 공급된다.

또한, 구동부(260)는 디밍 제어부(240)로부터 출력되는 제2 디밍 제어신호에 따라 정류부(215)로부터 출력되는 DC전압이 LED 바(113a)에 공급되지 않도록 스위칭부(261)를 오프시킨다.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전원회로부(200')를 도시한다.

본 발명의 또 다른 실시예의 전원회로부(200')는 QR(Quasi-resonant) 컨버터, LLC 플라이백 컨버터 등의 1차 전원생성부(280)에 의해 생성된 전원을 LED 바(113a)에 필요한 레벨의 전압으로 변환하여 LED 바(113a) 공급하기 위한 2차 제어 컨버터로써, 디밍 제어전압 생성부(215)와, 디밍 제어부(240)와, LED 구동부(290)를 포함한다.

전원회로부(200')는 도 2에 도시한 전원 회로부(200)와 비교하여 디밍 제어전압 생성부(215')와 LED 구동부(290)를 제외한 디밍 제어부(240)의 구성 및 동작은 동일하다. 따라서, 이하에서는 디밍 제어전압 생성부(215')와 LED 구동부(290)만 설명한다.

디밍 제어전압 생성부(215')는 펄스신호 생성부(217)와 전압생성부(220')를 구비한다. 펄스신호 생성부(217)는 도 2에 도시한 전원 회로부(200)의 펄스신호 생성부(217)와 동일하다.

도 8에 도시된 바와 같이, 전압생성부(220')는 도 2에 도시한 전원 회로부(200)의 전압생성부(220)와 비교하여 포토커플러(221)가 FET(221')로 변경된 것을 제외하고는 동일하다.

LED 구동부(290)는 LED 전압제어부(291)와 LED 스위칭부(295)를 포함한다.

LED 전압제어부(291)는 디밍 제어부(240)로부터 출력되는 디밍 제어부(240)의 제1 디밍 제어신호에 따라 1차 전원생성부(280)로부터 코일(281)과 정류 다이오드(283)를 통해 공급되는 전원을 소정 주파수로 스위칭하여 LED 바(113a)에 공급한다. 이에 의해, LED 바(113a)는 아날로그 디밍된다.

LED 스위칭부(295)는 디밍 제어부(240)로부터 출력되는 제2 디밍 제어신호에 따라 스위칭되어 LED 바(113a)를 온 및 오프한다. 이에 의해, LED 바(113a)는 PWM 디밍된다. LED 스위칭부(295)는 게이트, 드레인, 및 소스가 각각 디밍 제어부(240), LED 바(113a) 및 그라운드(296)에 연결된 FET로 구현될 수 있다.

이러한 전원회로부(200')는 LED 전압제어부(291)와 LED 스위칭부(295)가 서로 연동하지 않고 독립적으로 각각 디밍 제어부(240)의 제1 및 제2 디밍 제어신호에 따라 LED 바(113a)를 아날로그 디밍 및 PWM 디밍하도록 동작하는 점을 제외하고는 도 2에 도시한 전원회로부(200)의 동작과 동일하다. 따라서, 전원회로부(200')의 상세한 동작설명은 생략한다.

이러한 구성의 전원회로부(200')는 하나의 LED 바(113a)을 구동하는 것으로 예시하였지만, 본 발명은 이것으로 한정되지 않는다. 예컨대, 도 9에 도시한 바와 같이, 전원회로부(200")는 복수의 LED 바(113a, 113a', 113a")를 구동하도록 구현될 수 있다. 이 경우, 전원회로부(200")는 도 7에 도시된 전원회로부(200')와 비교하여, 추가되는 LED 바(113a', 113a")에 대해 LED 전압제어부와 LED 스위칭부(296', 296')를 모두 추가할 필요없이 LED 스위칭부(296', 296')만 더 추가하면 간단히 복수의 LED 바(113a, 113a', 113a")를 구동하도록 구현될 수 있다. 따라서, 전원회로부(200")는, 다 채널을 구성할 경우 복수의 LED 바 각각에 대해 구동부(260)의 스위칭부(261)와 광원제어부(264)를 구비해야 하는 도 2에 도시된 전원회로부(200)보다 더 간단한 구조로 구현될 수 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 전원회로부(200, 200', 200")에 따르면, 단일 포트를 이루는 하나의 회로를 구성하는 디밍 제어전압 생성부(215; 215'), 디밍 제어부(240) 및 구동부(260; 290)를 이용하여 아날로그 디밍과 PWM 디밍을 동시에 수행할 수 있다. 그 결과, 본 발명의 전원회로부(200, 200', 200")는 아날로그 디밍을 위한 회로와 PWM 디밍을 위한 회로를 모두 구비하는 종래의 복합 디밍 방식을 사용하는 전원회로부와 비교하여 회로구성이 간단해지고, 설계와 유지보수가 쉬워진다. 또한, 본 발명의 전원회로부(200, 200', 200")는 아날로그 디밍과 PWM 디밍을 동시에 제어할 수 있으므로, 백라이트의 LED 바(113a; 113a', 113a") 등의 광원의 응답특성이 향상되어 좀 더 부드러운 발광특성을 얻을 수 있다.

이상과 같이 예시된 도면을 참조로 하여, 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

100: 디스플레이장치 113a,113a',113a": LED 바
200, 200', 200": 전원회로부 215, 215': 디밍 제어전압 생성부
217: 펄스신호 생성부 220: 전압생성부
221: 포토커플러 223, 269: 캐패시터
240: 디밍 제어부 260: 구동부
261, 296, 296', 296": 스위칭부 264: 광원제어부
265: 트랜스 291: 전압제어부
R1,R2,R3: 저항

Claims

전자장치의 광원에 전압을 공급하는 전원회로부에 있어서,
광원 디밍과 관련된 제1 및 제2 조정값에 따라 디밍 제어전압을 생성하는 디밍 제어전압 생성부와;
상기 디밍 제어전압 생성부로부터 인가되는 디밍 제어전압에 따라 상기 광원에 대한 아날로그 디밍과 PWM 디밍을 제어하는 디밍 제어신호를 출력하는 디밍 제어부와;
상기 디밍 제어부로부터 출력되는 디밍 제어신호에 따라 상기 광원에 대한 아날로그 디밍 및 PWM 디밍을 제어하는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 전원회로부.
제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2 조정값은 각각 영상 밝기조정값과 광원 전력조정값을 포함하는 것을 특징으로 전원회로부.
제1항에 있어서,
상기 디밍 제어전압 생성부는,
상기 영상 밝기조정값과 광원 전력조정값을 토대로 제어펄스 신호를 생성하는 펄스신호 생성부와;
상기 펄스 신호생성부에 의해 생성된 제어펄스 신호에 따라 상기 디밍 제어전압을 생성하는 전압생성부를 포함하는 것을 특징으로 전원회로부.
제3항에 있어서,
상기 펄스신호 생성부는 영상신호를 처리하는 신호처리부에 포함된 밝기 제어부와 상기 광원의 밝기를 제어하는 밝기 제어부 중의 하나를 포함하는 것을 특징으로 전원회로부.
제3항에 있어서,
상기 제어펄스 신호는 제1 듀티 비를 가지고 상기 아날로그 디밍을 제어하는 제1 PWM 신호와, 제1 PWM 신호 구간을 온 구간으로 하는 제2 듀티 비를 가지고 상기 PWM 디밍을 제어하는 제2 PWM 신호가 혼합된 복합 PWM 신호를 포함하는 것을 특징으로 전원회로부.
제5항에 있어서,
상기 디밍 제어 전압은 상기 제1 PWM신호의 평균 레벨 전압을 포함하는 것을 특징으로 전원회로부.
제3항에 있어서,
상기 전압생성부는,
상기 제어펄스 신호의 펄스에 따라 온 및 오프되는 포터 커플러와;
상기 포터 커플러가 온될 때 출력되는 전압을 평활화시키는 캐패시터와;
상기 포터 커플러로부터 출력되는 전압을 조절하도록 상기 포터 커플러와 연결된 적어도 하나의 저항을 포함하는 것을 특징으로 전원회로부.
제3항에 있어서,
상기 디밍 제어부는, 상기 디밍 제어전압 생성부로부터 인가되는 디밍 제어전압에 따라 상기 광원에 공급될 출력전류를 계산하여 상기 계산된 출력전류에 따라 디밍 제어신호를 출력하는 것을 특징으로 전원회로부.
제8항에 있어서,
상기 디밍 제어부는 상기 디밍 제어전압이 아날로그 디밍 전압영역 내에 있을 때 상기 광원에 대한 아날로그 디밍을 위한 제1 디밍 제어신호를 출력하는 것을 특징으로 전원회로부.
제9항에 있어서,
상기 구동부는 상기 디밍 제어부로부터 출력되는 제1 디밍 제어신호에 따라 상기 광원에 공급되는 전원을 상기 인가되는 디밍 제어전압에 비례하여 변화시키도록 제어하는 것을 특징으로 전원회로부.
제9항에 있어서,
상기 디밍 제어부는 상기 디밍 제어전압이 설정된 전압값 아래의 PWM 디밍 전압영역 내에 있을 때 상기 광원에 대한 PWM 디밍을 위한 제2 디밍 제어신호를 출력하는 것을 특징으로 전원회로부.
제11항에 있어서,
상기 구동부는 상기 디밍 제어부로부터 출력되는 상기 제2 디밍 제어신호에 따라 상기 광원을 오프시키도록 제어하는 것을 특징으로 전원회로부.
제8항에 있어서,
상기 구동부는,
상기 디밍 제어신호에 따라 온 및 오프 스위칭되는 스위칭부와;
상기 스위칭부의 온 및 오프 스위칭에 따라 상기 광원에 대한 아날로그 디밍 및 PWM 디밍을 제어하는 광원제어부를 포함하는 것을 특징으로 전원회로부.
제13항에 있어서,
상기 광원제어부는,
전원을 상기 광원을 디밍하는 데 필요한 레벨의 전압으로 변환하는 트랜스와;
상기 트랜스로부터 출력되는 전압을 평활시켜 상기 광원에 공급하는 캐패시터를 포함하는 것을 특징으로 전원회로부.
제8항에 있어서,
상기 구동부는,
상기 디밍 제어부로부터 출력되는 제1 디밍 제어신호에 따라 상기 광원에 대한 아날로그 디밍을 제어하는 전압제어부와;
상기 디밍 제어부로부터 출력되는 제2 디밍 제어신호에 따라 상기 광원에 대한 PWM 디밍을 제어하는 스위칭부를 포함하는 것을 특징으로 전원회로부.
제15항에 있어서,
상기 스위칭부는 제2 디밍 제어신호에 따라 온 및 오프 스위칭되는 FET를 포함하는 것을 특징으로 전원회로부.
제15항에 있어서,
상기 광원은 복수의 광원을 포함하는 것을 특징으로 전원회로부.
전자장치의 광원에 전원을 공급하는 전원회로부의 전원공급방법에 있어서,
광원 디밍과 관련되는 제1 및 제2 조정값에 따라 디밍 제어전압을 생성하는 단계와;
상기 생성된 디밍 제어전압에 따라 상기 광원에 대한 아날로그 디밍과 PWM 디밍을 제어하는 디밍 제어신호를 출력하는 단계와;
상기 출력되는 디밍 제어신호에 따라 상기 광원의 아날로그 디밍 및 PWM 디밍을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원공급방법.
제18항에 있어서,
상기 제1 및 제2 조정값은 각각 영상 밝기조정값과 광원 전력조정값을 포함하는 것을 특징으로 하는 전원공급방법.
제19항에 있어서,
상기 생성 단계는,
상기 영상 밝기조정값과 광원 전력조정값을 토대로 제어펄스 신호를 생성하는 단계와;
상기 생성된 제어펄스 신호에 따라 상기 디밍 제어전압을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원공급방법.
제18항에 있어서,
상기 출력 단계는 상기 디밍 제어전압에 따라 상기 광원에 공급될 출력전류를 계산하여 상기 계산된 출력전류에 따라 상기 디밍 제어신호를 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원공급방법.
제21항에 있어서,
상기 출력 단계는 상기 디밍 제어전압이 아날로그 디밍 전압영역 내 있을 때 상기 광원에 대한 아날로그 디밍을 위한 제1 디밍 제어신호를 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원공급방법.
제22항에 있어서,
상기 제어 단계는 상기 출력되는 제1 디밍 제어신호에 따라 상기 광원에 공급되는 전원을 상기 디밍 제어전압에 비례하여 변화시키도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원공급방법.
제21항에 있어서,
상기 출력 단계는 상기 디밍 제어전압이 PWM 디밍 전압영역 내에 있을 때 상기 광원에 대한 PWM 디밍을 위한 제2 디밍 제어신호를 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원공급방법.
제24항에 있어서,
상기 제어 단계는 상기 출력되는 제2 디밍 제어신호에 따라 상기 광원을 오프시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원공급방법.
영상신호를 수신하는 신호수신부와;
상기 신호수신부에 의해 수신되는 영상신호를 처리하는 신호처리부와;
디스플레이 패널과 상기 디스프레이 패널에 광을 조명하는 광원을 구비하고, 상기 신호처리부에 의해 처리되는 영상신호에 기초하여 영상을 표시하는 디스플레이부와;
상기 디스플레이부의 광원을 구동하기 위한 동작전원을 공급하는 제1항 내지 제 17항 중의 어느 한 항에 따른 전원회로부를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이장치.