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KR20120114813A - Ｄｃ-ｄｃ 변환 장치 및 이를 이용한 표시 장치용 광원의 구동 장치 - Google Patents

Ｄｃ-ｄｃ 변환 장치 및 이를 이용한 표시 장치용 광원의 구동 장치 Download PDF

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KR20120114813A
KR20120114813A KR1020110032589A KR20110032589A KR20120114813A KR 20120114813 A KR20120114813 A KR 20120114813A KR 1020110032589 A KR1020110032589 A KR 1020110032589A KR 20110032589 A KR20110032589 A KR 20110032589A KR 20120114813 A KR20120114813 A KR 20120114813A
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KR
South Korea
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inductor
terminal
switching element
output terminal
converter
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Ceased
Application number
KR1020110032589A
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English (en)
Inventor
권영섭
Original Assignee
삼성디스플레이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Priority to US13/216,419 priority patent/US8638051B2/en
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Abstract

본 발명은 듀티를 증가시키지 않고도 출력단에 흐르는 전류를 증가시킴으로써, 부품이 받는 스트레스를 감소시키고, 이로 인해 부품의 원가를 절감할 수 있으며, 전류의 리플 현상을 방지할 수 있는 DC-DC 변환 장치 및 이를 이용한 표시 장치용 광원의 구동 장치에 관한 것으로, 본 발명에 의한 DC-DC 변환 장치는 직류 전압을 입력 받아 승압시키는 복수의 승압 회로가 병렬로 연결되고, 상기 복수의 승압 회로는 50% 미만의 듀티비를 가지고, 서로 다른 위상으로 구동된다.

Description

ＤＣ-ＤＣ 변환 장치 및 이를 이용한 표시 장치용 광원의 구동 장치{DC-DC CONVERTER AND DRIVING DEVICE OF LIGHT SOURCE FOR DISPLAY DEVICE USING THE SAME}
본 발명은 DC-DC 변환 장치 및 이를 이용한 표시 장치용 광원의 구동 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 듀티비를 증가시키지 않고도 출력단에 흐르는 전류를 증가시킴으로써, 부품이 받는 스트레스를 감소시키고, 이로 인해 부품의 원가를 절감할 수 있으며, 전류의 리플 현상을 방지할 수 있는 DC-DC 변환 장치 및 이를 이용한 표시 장치용 광원의 구동 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 화소 전극과 공통 전극 등 전기장 생성 전극이 형성되어 있는 두 장의 표시판과 그 사이에 들어 있는 액정층으로 이루어지며, 전기장 생성 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전기장을 생성하고 이를 통하여 액정층의 액정 분자들의 배향을 결정하고 입사광의 편광을 제어함으로써 영상을 표시한다.
이러한 액정 표시 장치는 스스로 발광하지 못하므로 광원을 필요로 한다. 이때 광원은 별도로 구비된 인공 광원이거나 자연광일 수 있다. 액정 표시 장치에 사용되는 인공 광원으로는 발광 다이오드(LED: Light Emitting diode), 냉 음극 형광 램프(CCFL: cold cathode fluorescent lamp), 외부 전극 형광 램프(EEFL: external electrode fluorescent) 등이 있다.
형광 램프를 이용할 경우 전력 소모가 크고 발열로 인해 액정 표시 장치의 소자 특성이 나빠진다. 또한 형광 램프가 통상적으로 막대형이므로 충격에 약하여 파손의 위험이 크고, 램프 부위에 따라 온도가 일정하지 않아 부위별로 램프의 휘도가 달라져 액정 표시 장치의 화질을 떨어뜨리는 문제점이 있다.
한편, 발광 다이오드의 경우 반도체 소자이므로 수명이 길고 점등 속도가 빠르며 소비 전력이 적다. 또한 충격에 강하며 소형화 및 박막화에 유리하다. 따라서 휴대 전화기 등과 같은 소형 액정 표시 장치뿐만 아니라 모니터나 텔레비전과 같은 중대형 액정 표시 장치에도 백라이트 장치의 광원으로서 발광 다이오드를 이용하는 추세이다.
일반적으로, 형광 램프가 교류 전압(AC)으로 구동되는데 비하여 발광 다이오드는 직류 전압(DC)으로 구동된다. 따라서 발광 다이오드를 액정 표시 장치의 광원으로 이용하기 위해서는 교류 전압을 직류 전압으로 변환한 후, 직류 전압의 레벨을 조정하는 DC-DC 변환 장치가 필요하다.
이때, 입력 받은 직류 전압을 승압시키는 부스트 방식의 변환 장치를 DC-DC 변환 장치로 주로 이용하게 된다. 종래의 부스트 회로는 듀티비(duty ratio)를 증가시켜 출력단에 흐르는 전류를 증가시키는 방식을 이용한다. 그러나, 듀티비의 증가에 따라 회로 내에서 트랜지스터, 다이오드, 인덕터가 받게 되는 스트레스가 증가하고, 발열하는 등의 문제점이 발생하고, 이에 따라 각 부품의 수명이 줄어드는 문제점이 있다. 또한, 듀티비의 증가에 따라 전류의 리플(ripple) 현상이 발생하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 듀티비를 증가시키지 않고도 출력단에 흐르는 전류를 증가시킬 수 있는 DC-DC 변환 장치 및 이를 이용한 표시 장치용 광원의 구동 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 부품이 받는 스트레스를 감소시키고, 이로 인해 부품의 원가를 절감할 수 있으며, 전류의 리플 현상을 방지할 수 있는 DC-DC 변환 장치 및 이를 이용한 표시 장치용 광원의 구동 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적에 따른 본 발명에 의한 DC-DC 변환 장치는 직류 전압을 입력 받아 승압시키는 복수의 승압 회로가 병렬로 연결되고, 상기 복수의 승압 회로는 50% 미만의 듀티비를 가지고, 서로 다른 위상으로 구동된다.
상기 승압 회로는 제1 승압 회로 및 제2 승압 회로를 포함하고, 상기 제1 승압 회로 및 상기 제2 승압 회로는 180도의 위상차를 가지도록 구동될 수 있다.
상기 DC-DC 변환 장치는 직류 전압을 입력받는 입력단 및 승압된 직류 전압을 출력하는 출력단을 포함하고, 상기 제1 승압 회로는 상기 입력단에 연결되는 제1 인덕터; 상기 출력단에 일측 단자가 연결되고, 상기 제1 인덕터에 타측 단자가 연결되는 제1 다이오드; 및, 상기 제1 인덕터 및 상기 제1 다이오드 사이에 출력 단자가 연결되는 제1 스위칭 소자를 포함하고, 상기 제2 승압 회로는 상기 입력단에 연결되는 제2 인덕터; 상기 출력단에 일측 단자가 연결되고, 상기 제2 인덕터에 타측 단자가 연결되는 제2 다이오드; 및, 상기 제2 인덕터 및 상기 제2 다이오드 사이에 출력 단자가 연결되는 제2 스위칭 소자를 포함할 수 있다.
상기 제1 스위칭 소자의 제어 단자에 50% 미만의 듀티비를 가지는 제1 신호가 인가되고, 상기 제2 스위칭 소자의 제어 단자에 50% 미만의 듀티비를 가지고, 상기 제1 신호와 180도의 위상차를 가지는 제2 신호가 인가될 수 있다.
상기 DC-DC 변환 장치는 직류 전압을 입력받는 입력단 및 승압된 직류 전압을 출력하는 출력단을 포함하고, 상기 제1 승압 회로는 상기 입력단에 연결되는 제1 인덕터; 상기 제1 인덕터에 연결되는 제2 인덕터; 상기 출력단 및 상기 제2 인덕터 사이에 직렬로 연결되는 제1 다이오드; 및, 상기 제1 인덕터 및 상기 제2 인덕터 사이에 출력 단자가 연결되는 제1 스위칭 소자를 포함하고, 상기 제2 승압 회로는 상기 입력단에 연결되는 제3 인덕터; 상기 제3 인덕터에 연결되는 제4 인덕터; 상기 출력단 및 상기 제4 인덕터 사이에 직렬로 연결되는 제2 다이오드; 및, 상기 제3 인덕터 및 상기 제4 인덕터 사이에 출력 단자가 연결되는 제2 스위칭 소자를 포함할 수 있다.
상기 제1 스위칭 소자의 제어 단자에 50% 미만의 듀티비를 가지는 제1 신호가 인가되고, 상기 제2 스위칭 소자의 제어 단자에 50% 미만의 듀티비를 가지고, 상기 제1 신호와 180도의 위상차를 가지는 제2 신호가 인가될 수 있다.
상기 DC-DC 변환 장치는 직류 전압을 입력받는 입력단 및 승압된 직류 전압을 출력하는 출력단을 포함하고, 상기 제1 승압 회로는 상기 입력단에 입력 단자가 연결되는 제1 스위칭 소자; 상기 제1 스위칭 소자의 출력 단자에 일측 단자가 연결되고, 상기 출력단에 타측 단자가 연결되는 제1 인덕터; 및, 상기 제1 스위칭 소자의 출력 단자 및 상기 제1 인덕터 사이에 일측 단자가 연결되는 제1 다이오드를 포함하고, 상기 제2 승압 회로는 상기 입력단에 입력 단자가 연결되는 제2 스위칭 소자; 상기 제2 스위칭 소자의 출력 단자에 일측 단자가 연결되고, 상기 출력단에 타측 단자가 연결되는 제2 인덕터; 및, 상기 제2 스위칭 소자의 출력 단자 및 상기 제2 인덕터 사이에 일측 단자가 연결되는 제2 다이오드를 포함할 수 있다.
상기 제1 스위칭 소자의 제어 단자에 50% 미만의 듀티비를 가지는 제1 신호가 인가되고, 상기 제2 스위칭 소자의 제어 단자에 50% 미만의 듀티비를 가지고, 상기 제1 신호와 180도의 위상차를 가지는 제2 신호가 인가될 수 있다.
직류 전압을 입력 받아 승압시키는 복수의 승압 회로가 병렬로 연결되는 DC-DC 변환부; 상기 DC-DC 변환부로부터 전원을 공급 받아 표시 장치에 광을 조사하는 광원부; 및, 상기 복수의 승압 회로가 50% 미만의 듀티비를 가지고, 서로 다른 위상으로 구동되도록 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 승압 회로는 제1 승압 회로 및 제2 승압 회로를 포함하고, 상기 제어부는 상기 제1 승압 회로 및 상기 제2 승압 회로가 180도의 위상차를 가지고 구동되도록 제어할 수 있다.
상기 DC-DC 변환부는 직류 전압을 입력받는 입력단 및 승압된 직류 전압을 출력하는 출력단을 포함하고, 상기 제1 승압 회로는 상기 입력단에 연결되는 제1 인덕터; 상기 출력단에 일측 단자가 연결되고, 상기 제1 인덕터에 타측 단자가 연결되는 제1 다이오드; 및, 상기 제1 인덕터 및 상기 제1 다이오드에 출력 단자가 연결되는 제1 스위칭 소자를 포함하고, 상기 제2 승압 회로는 상기 입력단에 연결되는 제2 인덕터; 상기 출력단에 일측 단자가 연결되고, 상기 제2 인덕터에 타측 단자가 연결되는 제2 다이오드; 및, 상기 제2 인덕터 및 상기 제2 다이오드에 출력 단자가 연결되는 제2 스위칭 소자를 포함할 수 있다.
상기 제1 스위칭 소자의 제어 단자에 50% 미만의 듀티비를 가지는 제1 신호가 인가되고, 상기 제2 스위칭 소자의 제어 단자에 50% 미만의 듀티비를 가지고, 상기 제1 신호와 180도의 위상차를 가지는 제2 신호가 인가될 수 있다.
상기 DC-DC 변환부는 직류 전압을 입력받는 입력단 및 승압된 직류 전압을 출력하는 출력단을 포함하고, 상기 제1 승압 회로는 상기 입력단에 연결되는 제1 인덕터; 상기 제1 인덕터에 연결되는 제2 인덕터; 상기 출력단 및 상기 제2 인덕터 사이에 직렬로 연결되는 제1 다이오드; 및, 상기 제1 인덕터 및 상기 제2 인덕터에 출력 단자가 연결되는 제1 스위칭 소자를 포함할 수 있다.
상기 제2 승압 회로는 상기 입력단에 연결되는 제3 인덕터; 상기 제3 인덕터에 연결되는 제4 인덕터; 상기 출력단 및 상기 제4 인덕터 사이에 직렬로 연결되는 제2 다이오드; 및, 상기 제3 인덕터 및 상기 제4 인덕터에 출력 단자가 연결되는 제2 스위칭 소자를 포함할 수 있다.
상기 제1 스위칭 소자의 제어 단자에 50% 미만의 듀티비를 가지는 제1 신호가 인가되고, 상기 제2 스위칭 소자의 제어 단자에 50% 미만의 듀티비를 가지고, 상기 제1 신호와 180도의 위상차를 가지는 제2 신호가 인가될 수 있다.
상기 DC-DC 변환부는 직류 전압을 입력받는 입력단 및 승압된 직류 전압을 출력하는 출력단을 포함하고, 상기 제1 승압 회로는 상기 입력단에 입력 단자가 연결되는 제1 스위칭 소자; 상기 제1 스위칭 소자의 출력 단자에 일측 단자가 연결되고, 상기 출력단에 타측 단자가 연결되는 제1 인덕터; 및, 상기 제1 스위칭 소자의 출력 단자 및 상기 제1 인덕터에 일측 단자가 연결되는 제1 다이오드를 포함하고, 상기 제2 승압 회로는 상기 입력단에 입력 단자가 연결되는 제2 스위칭 소자; 상기 제2 스위칭 소자의 출력 단자에 일측 단자가 연결되고, 상기 출력단에 타측 단자가 연결되는 제2 인덕터; 및, 상기 제2 스위칭 소자의 출력 단자 및 상기 제2 인덕터의 일측 단자에 일측 단자가 연결되는 제2 다이오드를 포함할 수 있다.
상기 제1 스위칭 소자의 제어 단자에 50% 미만의 듀티비를 가지는 제1 신호가 인가되고, 상기 제2 스위칭 소자의 제어 단자에 50% 미만의 듀티비를 가지고, 상기 제1 신호와 180도의 위상차를 가지는 제2 신호가 인가될 수 있다.
상기한 바와 같은 DC-DC 변환 장치 및 이를 이용한 표시 장치용 광원의 구동 장치는 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명에 의한 DC-DC 변환 장치 및 이를 이용한 표시 장치용 광원의 구동 장치는 복수의 승압 회로를 병렬로 연결하여 구성함으로써, 듀티비를 증가시키지 않고도 출력단에 흐르는 전류를 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의한 DC-DC 변환 장치 및 이를 이용한 표시 장치용 광원의 구동 장치는 부품이 받는 스트레스를 감소시키고, 이로 인해 부품의 원가를 절감할 수 있으며, 전류의 리플 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 표시 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 광원 구동부의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광원의 구동 장치의 회로도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광원의 구동 장치의 각 부분에 대한 신호 파형도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광원의 구동 장치의 회로도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 광원의 구동 장치의 회로도이다.
이하에서 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
먼저, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 광원의 구동 장치가 적용되는 표시 장치에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 표시 장치의 블록도이다. 표시 장치는 액정 표시 장치(liquid crystal display)와 같이 광원을 필요로 하는 다양한 평판 표시 장치일 수 있다. 또한, 표시 장치는 3차원 입체 영상 표시 장치이거나, 2차원/3차원 겸용 영상 표시 장치일 수도 있다.
도 1을 참고하면, 표시 장치는 표시판 조립체(panel assembly)(300), 게이트 구동부(gate driver)(400), 데이터 구동부(data driver)(500), 및 광원 구동부(900)를 포함한다.
표시판 조립체(300)는 등가 회로로 볼 때 복수의 신호선(signal line)(G1-Gn, D1-Dm)과 이에 연결되어 있으며 대략 행렬의 형태로 배열된 복수의 화소(pixel)(PX)를 포함한다.
신호선(G1-Gn, D1-Dm)은 게이트 전압("게이트 신호 또는 주사 신호"라고도 함)을 전달하는 복수의 게이트선(G1-Gn)과 데이터 전압을 전달하는 복수의 데이터선(D1-Dm)을 포함한다.
각 화소(PX), 예를 들면 i번째(i=1, 2, …, n) 게이트선(Gi)과 j번째(j=1, 2, …, m) 데이터선(Dj)에 연결되는 화소(PX)는 게이트선(Gi)과 데이터선(Dj)에 전기적으로 연결되는 스위칭 소자(도시하지 않음)를 포함한다.
데이터 구동부(500)는 표시판 조립체(300)의 데이터선(D1-Dm)과 연결되어 있으며 데이터 전압을 데이터선(D1-Dm)에 인가한다.
게이트 구동부(400)는 표시판 조립체(300)의 게이트선(G1-Gn)과 연결되어 있으며 스위칭 소자를 턴 온 시킬 수 있는 게이트 온 전압(Von)과 턴 오프 시킬 수 있는 게이트 오프 전압(Voff)의 조합으로 이루어진 게이트 전압을 게이트선(G1-Gn)에 인가한다.
이어, 첨부된 도면을 참조하여 광원 구동부(900)에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 광원 구동부의 블록도이다.
광원 구동부(900)는 표시판 조립체(300)의 하부에 장착되어 있는 광원부(960), 및 광원부(960)에 필요한 전원 전압을 공급하는 전원 공급부(950)를 포함한다.
광원부(960)에는 복수의 발광 다이오드가 장착되어 있으며, 복수의 적색, 녹색 및 청색 발광 다이오드가 번갈아 배열될 수 있다. 이때, 색 표시를 구현하기 위해서는 각 화소가 삼원색 중 하나를 고유하게 표시하거나(공간 분할) 각 화소가 시간에 따라 번갈아 삼원색을 표시하게(시간 분할) 하여 이들 삼원색의 공간적, 시간적 합으로 원하는 색상이 인식되도록 한다.
전원 공급부(950)는 교류 전압(AC)이 인가되는 라인 필터부(910), 라인 필터부(910)에 연결되는 브리지 정류부(920), 브리지 정류부(920)에 연결되는 평활부(930), 평활부(930)에 연결되는 DC-DC 변환부(940)를 포함한다.
라인 필터부(910)는 외부로부터 인가되는 교류 전압(AC)에서 불필요한 노이즈 성분을 제거하여 브리지 정류부(920)에 인가한다. 이때, 라인 필터부(910)를 구성하는 1차측 코일(도시하지 않음)과 2차측 코일(도시하지 않음)의 권선비는 1이기 때문에 입력 전압에 대한 출력 전압의 손실은 발생하지 않는다.
브리지 정류부(920)는 라인 필터부(910)로부터의 교류 전압을 전파 정류하여 평활부(930)에 인가한다.
평활부(930)는 전파 정류되어 직류로 변환된 맥류의 전압을 평활화하여 일정한 전압을 갖는 직류 성분을 DC-DC 변환부(940)에 인가한다.
DC-DC 변환부(940)는 평활부(930)로부터 입력 받은 직류 전압을 광원부(960)의 동작에 필요한 크기까지 승압시킨 후 광원부(960)에 인가한다.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 광원의 구동 장치에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광원의 구동 장치의 회로도이고, 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광원의 구동 장치의 각 부분에 대한 신호 파형도이다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 광원의 구동 장치는 직류 전압을 입력 받아 승압시킨 후 출력시키는 DC-DC 변환부(940), DC-DC 변환부(940)로부터 전원을 공급 받아 표시 장치에 광을 조사하는 광원부(960), DC-DC 변환부(940) 및 광원부(960)를 제어하는 제어부(970)를 포함한다.
DC-DC 변환부(940)는 제1 승압 회로(940a) 및 제2 승압 회로(940b) 즉, 2개의 승압 회로가 병렬로 연결되어 있다. 제1 승압 회로(940a) 및 제2 승압 회로(940b)는 각각 인덕터 1개, 다이오드 1개, 스위칭 소자 1개가 T자형으로 연결되어 있다. DC-DC 변환부(940)의 입력단에는 직류 전압이 인가되고, 출력단에는 승압된 직류 전압이 출력된다. DC-DC 변환부(940)의 출력단은 광원부(960)와 연결된다.
제1 승압 회로(940a)는 DC-DC 변환부(940)의 입력단에 연결되는 제1 인덕터(L1), DC-DC 변환부(940)의 출력단에 일측 단자가 연결되고, 제1 인덕터(L1)에 타측 단자가 연결되는 제1 다이오드(D1), 제1 인덕터(L1) 및 제1 다이오드(D1) 사이에 출력 단자가 연결되는 제1 스위칭 소자(S1)를 포함한다.
제1 스위칭 소자(S1)의 제어 단자는 제어부(970)와 연결되어 제어부(970)로부터 신호를 인가받아 스위칭되고, 입력 단자는 접지되어 있다.
제2 승압 회로(940b)는 DC-DC 변환부(940)의 입력단에 연결되는 제2 인덕터(L2), DC-DC 변환부(940)의 출력단에 일측 단자가 연결되고, 제2 인덕터(L2)에 타측 단자가 연결되는 제2 다이오드(D2), 제2 인덕터(L2) 및 제2 다이오드(D2) 사이에 출력 단자가 연결되는 제2 스위칭 소자(S2)를 포함한다.
제2 스위칭 소자(S2)의 제어 단자는 제어부(970)와 연결되어 제어부(970)로부터 신호를 인가받아 스위칭되고, 입력 단자는 접지되어 있다.
광원부(960)는 직렬로 연결된 복수의 발광 다이오드가 2열로 배열되어 있고, 또한 2열의 발광 다이오드들이 병렬로 연결되어 있다. 즉, 직렬 및 병렬의 복합 구조로 되어 있다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 아니하고, 복수의 발광 다이오드가 직렬로 혹은 병렬로만 연결될 수도 있다. 또한, 직렬 및 병렬의 복합 구조는 도 3에 도시된 바와 다른 방식으로도 배열이 가능하다.
제어부(970)는 제1 승압 회로(940a) 및 제2 승압 회로(940b)가 50% 미만의 듀티비를 가지고, 서로 다른 위상으로 구동되도록 제어한다. 이때, 제어부(970)는 제1 승압 회로(940a) 및 제2 승압 회로(940b)가 180도의 위상차를 가지고 구동되도록 제어할 수 있다.
구체적으로 도 4에 도시된 신호 파형도를 참고하면, 제어부(970)는 제1 스위칭 소자(S1)의 제어 단자에 50% 미만의 듀티비를 가지는 제1 신호를 인가한다. 또한, 제어부(970)는 제2 스위칭 소자(S2)의 제어 단자에 50% 미만의 듀티비를 가지고, 제1 신호와 180도의 위상차를 가지는 제2 신호를 인가한다. 제1 신호 및 제2 신호는 50% 미만의 듀티비를 가지므로, 제1 스위칭 소자(S1) 및 제2 스위칭 소자(S2)가 온 상태인 구간은 오프 상태인 구간보다 더 짧다. 한 프레임 내에서 제1 신호 및 제2 신호는 각각 제1 스위칭 소자(S1) 및 제2 스위칭 소자(S2)의 제어 단자에 복수 회 반복되도록 입력된다.
DC-DC 변환부(940)의 출력단에 흐르는 전류(I)는 제1 승압 회로(940a)와 제2 승압 회로(940b) 각각의 출력단에 흐르는 전류의 합이 된다. 따라서, 두 개의 승압 회로를 병렬로 연결시킴으로써, 한 프레임 동안 DC-DC 변환부(940)의 출력단에 흐르는 전류(I)는 승압 회로 하나로 구동될 때와 비교하여 더 커진다. 이때, 듀티비의 증가 없이도 출력단에 흐르는 전류를 증가시킬 수 있게 되는 것이다.
이때, 제1 승압 회로(940a) 및 제2 승압 회로(940b)는 50% 미만의 듀티비를 가지고 구동되므로, DC-DC 변환부(940)의 출력단에 흐르는 전류(I)는 불연속적으로 흐르게 된다. 즉, 불연속 전류 방식(DCM, Discontinuoue Current Mode)으로 구동된다.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 광원의 구동 장치에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.
제2 실시예에 따른 광원의 구동 장치는 제1 실시예에 따른 광원의 구동 장치와 상당 부분이 동일하고, 일부분에서 차이점이 있다. 이때, 가장 큰 차이점은 제1 실시예에서는 승압 회로로 부스트(Boost) 회로를 사용하는 반면에, 제2 실시예에서는 승압 회로로 플라이백(FlyBack) 회로를 사용한다는 점이며, 이하에서 더욱 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광원의 구동 장치의 회로도이다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 광원의 구동 장치는 직류 전압을 입력 받아 승압시킨 후 출력시키는 DC-DC 변환부(940), DC-DC 변환부(940)로부터 전원을 공급 받아 표시 장치에 광을 조사하는 광원부(960), DC-DC 변환부(940) 및 광원부(960)를 제어하는 제어부(970)를 포함한다.
DC-DC 변환부(940)는 제1 승압 회로(940a) 및 제2 승압 회로(940b) 즉, 2개의 승압 회로가 병렬로 연결되어 있다. 제1 승압 회로(940a) 및 제2 승압 회로(940b)는 각각 인덕터 2개, 다이오드 1개, 스위칭 소자 1개가 T자형으로 연결되어 있다. DC-DC 변환부(940)의 입력단에는 직류 전압이 인가되고, 출력단에는 승압된 직류 전압이 출력된다. DC-DC 변환부(940)의 출력단은 광원부(960)와 연결된다.
제1 승압 회로(940a)는 DC-DC 변환부(940)의 입력단에 연결되는 제1 인덕터(L1), 제1 인덕터(L1)에 연결되는 제2 인덕터(L2), DC-DC 변환부(940)의 출력단 및 제2 인덕터(L2) 사이에 직렬로 연결되는 제1 다이오드(D1), 제1 인덕터(L1) 및 제2 인덕터(L2) 사이에 출력 단자가 연결되는 제1 스위칭 소자(S1)를 포함한다.
제1 스위칭 소자(S1)의 제어 단자는 제어부(970)와 연결되어 제어부(970)로부터 신호를 인가받아 스위칭되고, 입력 단자는 접지되어 있다.
제2 승압 회로(940b)는 DC-DC 변환부(940)의 입력단에 연결되는 제3 인덕터(L3), 제3 인덕터(L3)에 연결되는 제4 인덕터(L4), DC-DC 변환부(940)의 출력단 및 제4 인덕터(L4) 사이에 직렬로 연결되는 제2 다이오드(D2), 제3 인덕터(L3) 및 제4 인덕터(L4) 사이에 출력 단자가 연결되는 제2 스위칭 소자(S2)를 포함한다.
제2 스위칭 소자(S2)의 제어 단자는 제어부(970)와 연결되어 제어부(970)로부터 신호를 인가받아 스위칭되고, 입력 단자는 접지되어 있다.
광원부(960)는 직렬로 연결된 복수의 발광 다이오드가 2열로 배열되어 있고, 또한 2열의 발광 다이오드들이 병렬로 연결되어 있다. 즉, 직렬 및 병렬의 복합 구조로 되어 있다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 아니하고, 복수의 발광 다이오드가 직렬로 혹은 병렬로만 연결될 수도 있다. 또한, 직렬 및 병렬의 복합 구조는 도 3에 도시된 바와 다른 방식으로도 배열이 가능하다.
제어부(970)는 제1 승압 회로(940a) 및 제2 승압 회로(940b)가 50% 미만의 듀티비를 가지고, 서로 다른 위상으로 구동되도록 제어한다. 이때, 제어부(970)는 제1 승압 회로(940a) 및 제2 승압 회로(940b)가 180도의 위상차를 가지고 구동되도록 제어할 수 있다.
제어부(970)가 제1 스위칭 소자(S1) 및 제2 스위칭 소자(S2)에 인가하는 신호 및, DC-DC 변환부(940)의 출력단에 흐르는 전류(I)의 파형은 제1 실시예의 경우와 동일한 바 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 제3 실시예에 따른 광원의 구동 장치에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.
제3 실시예에 따른 광원의 구동 장치는 제1 실시예에 따른 광원의 구동 장치와 상당 부분이 동일하고, 일부분에서 차이점이 있다. 이때, 가장 큰 차이점은 제1 실시예에서는 승압 회로로 부스트(Boost) 회로를 사용하는 반면에, 제3 실시예에서는 승압 회로로 벅(Buck) 회로를 사용한다는 점이며, 이하에서 더욱 상세히 설명한다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 광원의 구동 장치의 회로도이다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 광원의 구동 장치는 직류 전압을 입력 받아 승압시킨 후 출력시키는 DC-DC 변환부(940), DC-DC 변환부(940)로부터 전원을 공급 받아 표시 장치에 광을 조사하는 광원부(960), DC-DC 변환부(940) 및 광원부(960)를 제어하는 제어부(970)를 포함한다.
DC-DC 변환부(940)는 제1 승압 회로(940a) 및 제2 승압 회로(940b) 즉, 2개의 승압 회로가 병렬로 연결되어 있다. 제1 승압 회로(940a) 및 제2 승압 회로(940b)는 각각 스위칭 소자 1개, 인덕터 1개, 다이오드 1개가 T자형으로 연결되어 있다. DC-DC 변환부(940)의 입력단에는 직류 전압이 인가되고, 출력단에는 승압된 직류 전압이 출력된다. DC-DC 변환부(940)의 출력단은 광원부(960)와 연결된다.
제1 승압 회로(940a)는 DC-DC 변환부(940)의 입력단에 입력 단자가 연결되는 제1 스위칭 소자(S1), 제1 스위칭 소자(S1)의 출력 단자에 일측 단자가 연결되고, 출력단에 타측 단자가 연결되는 제1 인덕터(L1), 제1 스위칭 소자(S1)의 출력 단자 및 제1 인덕터(L1) 사이에 일측 단자가 연결되는 제1 다이오드(D1)를 포함한다.
제1 스위칭 소자(S1)의 제어 단자는 제어부(970)와 연결되어 제어부(970)로부터 신호를 인가받아 스위칭되고, 제1 다이오드(D1)의 타측 단자는 접지되어 있다.
제2 승압 회로(940b)는 DC-DC 변환부(940)의 입력단에 입력 단자가 연결되는 제2 스위칭 소자(S2), 제2 스위칭 소자(S2)의 출력 단자에 일측 단자가 연결되고, 출력단에 타측 단자가 연결되는 제2 인덕터(L2), 제2 스위칭 소자(S2)의 출력 단자 및 제2 인덕터(L2) 사이에 일측 단자가 연결되는 제2 다이오드(D2)를 포함한다.
제2 스위칭 소자(S2)의 제어 단자는 제어부(970)와 연결되어 제어부(970)로부터 신호를 인가받아 스위칭되고, 제2 다이오드(D2)의 타측 단자는 접지되어 있다.
광원부(960)는 직렬로 연결된 복수의 발광 다이오드가 2열로 배열되어 있고, 또한 2열의 발광 다이오드들이 병렬로 연결되어 있다. 즉, 직렬 및 병렬의 복합 구조로 되어 있다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 아니하고, 복수의 발광 다이오드가 직렬로 혹은 병렬로만 연결될 수도 있다. 또한, 직렬 및 병렬의 복합 구조는 도 3에 도시된 바와 다른 방식으로도 배열이 가능하다.
제어부(970)는 제1 승압 회로(940a) 및 제2 승압 회로(940b)가 50% 미만의 듀티비를 가지고, 서로 다른 위상으로 구동되도록 제어한다. 이때, 제어부(970)는 제1 승압 회로(940a) 및 제2 승압 회로(940b)가 180도의 위상차를 가지고 구동되도록 제어할 수 있다.
제어부(970)가 제1 스위칭 소자(S1) 및 제2 스위칭 소자(S2)에 인가하는 신호 및, DC-DC 변환부(940)의 출력단에 흐르는 전류(I)의 파형은 제1 실시예의 경우와 동일한 바 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
제1 내지 제3 실시예에서는 2개의 승압 회로를 병렬로 연결하여 DC-DC 변환부를 구성하고 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고, 3개 이상의 승압 회로를 병렬로 연결하여 DC-DC 변환부를 구성할 수 있다. 이때, 예를 들어 3개의 승압 회로를 병렬로 연결하여 DC-DC 변환부를 구성하는 경우에는 각각의 승압 회로가 33% 이하의 듀티비를 가지고 120도의 위상차를 가지고 구동되도록 할 수 있다.
제1 내지 제3 실시예에서는 각각 부스트(Boost) 회로, 플라이백(Flyback) 회로, 벅(Buck) 회로를 승압 회로로 사용하여, 복수의 승압 회로를 병렬로 연결하여 DC-DC 변환부를 구성하고 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고, 부스트(Boost) 회로, 플라이백(Flyback) 회로, 벅(Buck) 회로 이외의 다른 회로를 승압 회로로 사용할 수 있다. 예를 들면, 벅-부스트(Buck-Boost) 회로, 포워드(Forward) 회로 등을 병렬로 연결하여 DC-DC 변환부를 구성할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
300: 표시판 조립체 400: 게이트 구동부
500: 데이터 구동부 900: 광원 구동부
910: 라인 필터부 920: 브리지 정류부
930: 평활부 940: DC-DC 변환부
940a: 제1 승압 회로 940b: 제2 승압 회로
950: 전원 공급부 960: 광원부
970: 제어부
L1: 제1 인덕터 L2: 제2 인덕터
L3: 제3 인덕터 L4: 제4 인덕터
D1: 제1 다이오드 D2: 제2 다이오드
S1: 제1 스위칭 소자 S2: 제2 스위칭 소자

Claims (16)

  1. 직류 전압을 입력 받아 승압시키는 복수의 승압 회로가 병렬로 연결되고,
    상기 복수의 승압 회로는,
    50% 미만의 듀티비를 가지고, 서로 다른 위상으로 구동되는,
    DC-DC 변환 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 승압 회로는 제1 승압 회로 및 제2 승압 회로를 포함하고,
    상기 제1 승압 회로 및 상기 제2 승압 회로는 180도의 위상차를 가지도록 구동되는,
    DC-DC 변환 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 DC-DC 변환 장치는 직류 전압을 입력받는 입력단 및 승압된 직류 전압을 출력하는 출력단을 포함하고,
    상기 제1 승압 회로는,
    상기 입력단에 연결되는 제1 인덕터;
    상기 출력단에 일측 단자가 연결되고, 상기 제1 인덕터에 타측 단자가 연결되는 제1 다이오드; 및,
    상기 제1 인덕터 및 상기 제1 다이오드 사이에 출력 단자가 연결되는 제1 스위칭 소자를 포함하고,
    상기 제2 승압 회로는,
    상기 입력단에 연결되는 제2 인덕터;
    상기 출력단에 일측 단자가 연결되고, 상기 제2 인덕터에 타측 단자가 연결되는 제2 다이오드; 및,
    상기 제2 인덕터 및 상기 제2 다이오드 사이에 출력 단자가 연결되는 제2 스위칭 소자를 포함하는,
    DC-DC 변환 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 스위칭 소자의 제어 단자에 50% 미만의 듀티비를 가지는 제1 신호가 인가되고,
    상기 제2 스위칭 소자의 제어 단자에 50% 미만의 듀티비를 가지고, 상기 제1 신호와 180도의 위상차를 가지는 제2 신호가 인가되는,
    DC-DC 변환 장치.
  5. 제2 항에 있어서,
    상기 DC-DC 변환 장치는 직류 전압을 입력받는 입력단 및 승압된 직류 전압을 출력하는 출력단을 포함하고,
    상기 제1 승압 회로는,
    상기 입력단에 연결되는 제1 인덕터;
    상기 제1 인덕터에 연결되는 제2 인덕터;
    상기 출력단 및 상기 제2 인덕터 사이에 직렬로 연결되는 제1 다이오드; 및,
    상기 제1 인덕터 및 상기 제2 인덕터 사이에 출력 단자가 연결되는 제1 스위칭 소자를 포함하고,
    상기 제2 승압 회로는,
    상기 입력단에 연결되는 제3 인덕터;
    상기 제3 인덕터에 연결되는 제4 인덕터;
    상기 출력단 및 상기 제4 인덕터 사이에 직렬로 연결되는 제2 다이오드; 및,
    상기 제3 인덕터 및 상기 제4 인덕터 사이에 출력 단자가 연결되는 제2 스위칭 소자를 포함하는,
    DC-DC 변환 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 스위칭 소자의 제어 단자에 50% 미만의 듀티비를 가지는 제1 신호가 인가되고,
    상기 제2 스위칭 소자의 제어 단자에 50% 미만의 듀티비를 가지고, 상기 제1 신호와 180도의 위상차를 가지는 제2 신호가 인가되는,
    DC-DC 변환 장치.
  7. 제2 항에 있어서,
    상기 DC-DC 변환 장치는 직류 전압을 입력받는 입력단 및 승압된 직류 전압을 출력하는 출력단을 포함하고,
    상기 제1 승압 회로는,
    상기 입력단에 입력 단자가 연결되는 제1 스위칭 소자;
    상기 제1 스위칭 소자의 출력 단자에 일측 단자가 연결되고, 상기 출력단에 타측 단자가 연결되는 제1 인덕터; 및,
    상기 제1 스위칭 소자의 출력 단자 및 상기 제1 인덕터 사이에 일측 단자가 연결되는 제1 다이오드를 포함하고,
    상기 제2 승압 회로는,
    상기 입력단에 입력 단자가 연결되는 제2 스위칭 소자;
    상기 제2 스위칭 소자의 출력 단자에 일측 단자가 연결되고, 상기 출력단에 타측 단자가 연결되는 제2 인덕터; 및,
    상기 제2 스위칭 소자의 출력 단자 및 상기 제2 인덕터 사이에 일측 단자가 연결되는 제2 다이오드를 포함하는,
    DC-DC 변환 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 스위칭 소자의 제어 단자에 50% 미만의 듀티비를 가지는 제1 신호가 인가되고,
    상기 제2 스위칭 소자의 제어 단자에 50% 미만의 듀티비를 가지고, 상기 제1 신호와 180도의 위상차를 가지는 제2 신호가 인가되는,
    DC-DC 변환 장치.
  9. 직류 전압을 입력 받아 승압시키는 복수의 승압 회로가 병렬로 연결되는 DC-DC 변환부;
    상기 DC-DC 변환부로부터 전원을 공급 받아 표시 장치에 광을 조사하는 광원부; 및,
    상기 복수의 승압 회로가 50% 미만의 듀티비를 가지고, 서로 다른 위상으로 구동되도록 제어하는 제어부를 포함하는,
    표시 장치용 광원의 구동 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 승압 회로는 제1 승압 회로 및 제2 승압 회로를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 제1 승압 회로 및 상기 제2 승압 회로가 180도의 위상차를 가지고 구동되도록 제어하는,
    표시 장치용 광원의 구동 장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 DC-DC 변환부는 직류 전압을 입력받는 입력단 및 승압된 직류 전압을 출력하는 출력단을 포함하고,
    상기 제1 승압 회로는,
    상기 입력단에 연결되는 제1 인덕터;
    상기 출력단에 일측 단자가 연결되고, 상기 제1 인덕터에 타측 단자가 연결되는 제1 다이오드; 및,
    상기 제1 인덕터 및 상기 제1 다이오드에 출력 단자가 연결되는 제1 스위칭 소자를 포함하고,
    상기 제2 승압 회로는,
    상기 입력단에 연결되는 제2 인덕터;
    상기 출력단에 일측 단자가 연결되고, 상기 제2 인덕터에 타측 단자가 연결되는 제2 다이오드; 및,
    상기 제2 인덕터 및 상기 제2 다이오드에 출력 단자가 연결되는 제2 스위칭 소자를 포함하는,
    표시 장치용 광원의 구동 장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 스위칭 소자의 제어 단자에 50% 미만의 듀티비를 가지는 제1 신호가 인가되고,
    상기 제2 스위칭 소자의 제어 단자에 50% 미만의 듀티비를 가지고, 상기 제1 신호와 180도의 위상차를 가지는 제2 신호가 인가되는,
    표시 장치용 광원의 구동 장치.
  13. 제10 항에 있어서,
    상기 DC-DC 변환부는 직류 전압을 입력받는 입력단 및 승압된 직류 전압을 출력하는 출력단을 포함하고,
    상기 제1 승압 회로는,
    상기 입력단에 연결되는 제1 인덕터;
    상기 제1 인덕터에 연결되는 제2 인덕터;
    상기 출력단 및 상기 제2 인덕터 사이에 직렬로 연결되는 제1 다이오드; 및,
    상기 제1 인덕터 및 상기 제2 인덕터에 출력 단자가 연결되는 제1 스위칭 소자를 포함하고,
    상기 제2 승압 회로는,
    상기 입력단에 연결되는 제3 인덕터;
    상기 제3 인덕터에 연결되는 제4 인덕터;
    상기 출력단 및 상기 제4 인덕터 사이에 직렬로 연결되는 제2 다이오드; 및,
    상기 제3 인덕터 및 상기 제4 인덕터에 출력 단자가 연결되는 제2 스위칭 소자를 포함하는,
    표시 장치용 광원의 구동 장치.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 제1 스위칭 소자의 제어 단자에 50% 미만의 듀티비를 가지는 제1 신호가 인가되고,
    상기 제2 스위칭 소자의 제어 단자에 50% 미만의 듀티비를 가지고, 상기 제1 신호와 180도의 위상차를 가지는 제2 신호가 인가되는,
    표시 장치용 광원의 구동 장치.
  15. 제10 항에 있어서,
    상기 DC-DC 변환부는 직류 전압을 입력받는 입력단 및 승압된 직류 전압을 출력하는 출력단을 포함하고,
    상기 제1 승압 회로는,
    상기 입력단에 입력 단자가 연결되는 제1 스위칭 소자;
    상기 제1 스위칭 소자의 출력 단자에 일측 단자가 연결되고, 상기 출력단에 타측 단자가 연결되는 제1 인덕터; 및,
    상기 제1 스위칭 소자의 출력 단자 및 상기 제1 인덕터에 일측 단자가 연결되는 제1 다이오드를 포함하고,
    상기 제2 승압 회로는,
    상기 입력단에 입력 단자가 연결되는 제2 스위칭 소자;
    상기 제2 스위칭 소자의 출력 단자에 일측 단자가 연결되고, 상기 출력단에 타측 단자가 연결되는 제2 인덕터; 및,
    상기 제2 스위칭 소자의 출력 단자 및 상기 제2 인덕터의 일측 단자에 일측 단자가 연결되는 제2 다이오드를 포함하는,
    표시 장치용 광원의 구동 장치.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 제1 스위칭 소자의 제어 단자에 50% 미만의 듀티비를 가지는 제1 신호가 인가되고,
    상기 제2 스위칭 소자의 제어 단자에 50% 미만의 듀티비를 가지고, 상기 제1 신호와 180도의 위상차를 가지는 제2 신호가 인가되는,
    표시 장치용 광원의 구동 장치.
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