표시장치용 백 라이트의 구동장치 및 구동방법 document_id A220517005101

본 발명은 표시장치용 백 라이트에 관한 것으로, 특히 저전압 상태에서도 구동이 가능한 표시장치용 백 라이트의 구동장치 및 구동방법에 관한 것이다. 일반적으로, 표시장치용 백 라이트는 화상을 표시하는 표시장치의 광을 조사하는 역할을 한다. 이때, 표시장치로는 액정 표시장치(Liquid Crystal Display) 및 도광판을 이용한 광고용 표시장치 등이 될 수 있다. 이러한, 백 라이트에 사용되는 광원으로는 할로겐 음극 형광램프(Halogen Cathode Fluorescent Lamp) 또는 냉음극관(Cold Cathode Fluorescent Tube; 이하 CCFL이라 함)이 사용된다. 광원 중 CCFL은 냉음극방출(Cold Emission; 음극표면에 강한 전계가 가해지기 때문에 일어나는 전자방출) 현상을 이용한 광원관으로써 저 발열, 고휘도, 장수명, 풀 컬러화(Full Color) 등이 용이하다. 이와 같은 광원은 방전관 내부에 전극들이 형성된 내부전극 형광램프와 방전관 외부에 전극들이 형성된 외부전극 형광램프(External Electrode Fluorescent Lamp)로 구분된다. 이러한, 형광램프들은 고압의 교류파형에 의해 구동된다. 즉, 형광램프들을 구동하기 위한 고압의 교류파형은 직류 전원부로부터 공급되는 직류전원이 인버터에 의해 교류파형으로 변환된 후, 트랜스포머에 의해 승압되어 얻어진다. 도 1을 참조하면, 관련기술에 따른 표시장치용 백 라이트의 구동장치는 제 1 및 제 2 전극을 가지는 램프(40)와, 램프(40)를 구동시키기 위한 인버터(20)와, 램프(40)에 흐르는 관전류(ilamp)에 대응되는 피드백 신호(FB)를 검출하여 인버터(20)로 피드백하는 피드백 회로(30)를 구비한다. 램프(10)는 유리관과, 유리관 내벽에 형성된 형광체과, 유리관 내부에 주입되는 수은(Hg), 아르곤(Ar)과 같은 방전가스와, 유리관 양 끝단에 설치되는 제 1 및 제 2 전극을 포함한다. 이러한, 램프(10)에서는 제 1 및 제 2 전극으로부터 인가되는 램프 구동파형에 의해 제 1 및 제 2 전극으로부터의 전자가 방전가스와 충돌함으로써 방전가스의 이온화(Ionization) 및 여기(Excitation) 등과 같은 화학 반응에 의해 자외선이 발생되고, 발생된 자외선이 유리관 내벽의 형광체를 발광시켜 가시광을 발생하게 된다. 인버터(20)는 스위칭 제어신호(SCS)에 응답하여 입력 직류전압(Vin)을 교류전압(Vac)으로 변환하는 스위칭회로(24)와, 스위칭회로(24)로부터의 교류전압(Vac)을 램프 구동파형으로 변환하는 트랜스포머(22)와, 피드백 회로(30)로부터의 피드백 신호(FB)에 응답하여 스위칭회로(24)를 제어하는 제어부(26)를 구비한다. 스위칭회로(24)는 제어부(26)로부터의 스위칭 제어신호(SCS)에 응답하여 입력 직류전압(Vin)을 교류전압(Vac)으로 변환하는 적어도 하나의 스위칭 소자를 포함한다. 트랜스포머(22)는 스위칭회로(24)에 전기적으로 접속된 일차권선(L1)과 램프(10)의 제 1 전극에 전기적으로 접속된 이차권선(L2)을 구비한다. 이차권선(L2)의 일단은 램프(10)의 제 1 전극에 접속되고, 타단은 기저 전압원(GND)에 접속된다. 이러한, 트랜스포머(22)는 일차권선(L1) 및 이차권선(L2)의 권선비에 의해 스위칭회로(24)로부터 일차권선(L1)에 공급되는 교류전압(Vac)을 램프 구동전압으로 승압하여 램프(10)의 제 1 전극에 공급한다. 이때, 이차권선(L2)의 일단과 램프(10)의 제 1 전극 사이에는 램프(10)에 공급되는 전류(ilamp)의 밸런스를 균일하게 하기 위한 커패시터(Cb)가 접속된다. 피드백 회로(30)는 램프(10)의 구동시 램프(10)에 흐르는 관전류(ilamp)에 대응되는 피드백 신호(FB)를 검출하여 제어부(26)에 공급한다. 이를 위해, 피드백 회로(30)는 램프(10)의 제 2 전극에 접속된 제 1 노드(n1)와 기저 전압원(GND)에 접속된 제 1 다이오드(D1)와, 상기 제 1 노드(n1)와 피드백 라인(FBL) 사이에 접속된 제 2 다이오드(D2)와, 제 2 다이오드(D2)와 피드백 라인(FBL) 사이에 접속된 제 1 저항(R1)과, 제 2 다이오드(D2)와 제 1 저항(R1) 사이인 제 2 노드(n2)와 기저 전압원(GND)에 접속된 제 2 저항(R2)을 구비한다. 제 1 다이오드(D1)의 애노드 전극은 기저 전압원(GND)에 전기적으로 접속되고, 캐소드 전극은 램프(10)의 제 2 전극, 즉 제 1 노드(n1)에 전기적으로 접속된다. 다시 말하여, 제 1 다이오드(D1)는 램프(10)의 제 2 전극과 기저 전압원(GND) 사이에 역방향 바이어스 형태로 접속된다. 이러한, 제 1 다이오드(D1)는 제 2 노드(n1) 상의 전류가 기저 전압원(GND)으로 흐르는 것을 차단하게 된다. 제 2 다이오드(D2)의 애노드 전극은 제 1 노드(n1)에 전기적으로 접속되고, 캐소드 전극은 제 2 노드(n2)에 전기적으로 접속된다. 이러한, 제 2 다이오드(D2)는 램프(10)로부터 제 1 노드(n1)에 공급되는 관전류에 대응되는 전압을 정류하게 된다. 제 1 및 제 2 저항(R1, R2)은 저항값에 의해 제 2 다이오드(D2)에 의해 정류된 전압을 전압분배함으로써 피드백 신호(FB)를 발생한다. 이때, 피드백 신호(FB)는 제 2 저항(R2)의 저항값에 의해 설정된다. 이러한, 피드백 신호(FB)는 피드백 라인(FBL)을 통해 제어부(26)에 공급된다. 제어부(26)는 피드백 회로(30)로부터의 피드백 신호(FB)에 응답하여 스위칭회로(24)를 제어하게 된다. 즉, 제어부(26)는 도 2에 도시된 바와 같이 피드백 신호(FB)에 응답하여 스위칭회로(24)를 구성하는 스위칭 소자의 온/오프를 제어함으로써 스위칭회로(24)로부터 트랜스포머(22)에 공급되는 교류전압(Vac)의 크기(W)를 제어하게 된다. 이와 같은, 관련기술에 따른 표시장치용 백 라이트의 구동장치는 인버터부(20)를 이용하여 입력되는 입력 직류전압(Vin)을 램프 구동전압으로 승압하여 램프(10)를 구동시킴과 동시에 피드백 회로(30)를 이용하여 램프(10)의 관전류(ilamp)를 검출하여 램프(10)에 공급되는 관전류(ilamp)의 크기를 일정하게 제어하게 된다. 이러한, 관련기술에 따른 표시장치용 백 라이트의 구동장치는 설정된 피드백 회로(30)의 제 2 저항(R2)의 저항값에 의해 트랜스포머(22)로부터 출력되는 램프 구동전압을 일정하게 유지시키게 된다. 예를 들면, 스위칭회로(24)의 규정된 관전류(ilamp)는 아래의 수학식 1과 같이 규정된다. 수학식 1에 있어서, 제 2 저항(R2)의 저항값은 약 460Ω으로 설정한다면 관전류(ilamp)를 6mA로 일정하게 구동할 수 있다. 그러나, 트랜스포머(22)의 동작은 트랜스포머(22) 자체의 한계용량 문제로 인하여 특정 범위의 입력 직류전압(Vin)에 대하여 동작이 가능하기 때문에 입력 직류전압(Vin)이 트랜스포머(22)의 구동 조건에 맞지 않는 저전압 상태일 경우 램프(10)가 구동되지 않는 문제가 발생한다. 이에 따라 트랜스포머(22) 자체의 한계용량을 넓은 범위의 동작조건을 만족하는 트랜스포머(22)을 제작할 경우 인버터(20)의 가격이 증가하는 문제점이 있다. 한편, 트랜스포머(22)의 용량치의 예를 들면, 관전류(ilamp)가 6mA이며, 램프(10)에 규정된 소비전력을 4W라고 가정하면, 트랜스포머(22)의 효율을 감안할 때 트랜스포머(22)의 소비전력은 아래의 수학식 2와 같다. 수학식 2에 있어서, 트랜스포머의 효율을 0.8이라고 하면, 트랜스포머(22)의 소비전력은 5W이며, 최저 동작 전압이 10V라면 트랜스포머(22)의 동작전류는 아래의 수학식 3과 같다. 수학식 3에 의해 트랜스포머(22)를 동작시키기 위해서는 0.5A의 동작전류가 필요하게 된다. 그러나 트랜스포머(22)는 실제 각 부품들의 편차특성을 감안할때 더 높은 전압에서 안정적인 동작을 하게 된다. 따라서, 관련기술에 따른 표시장치용 백 라이트의 구동장치는 스위칭회로(24)에 공급되는 입력 직류전압(Vin)이 도 2에 도시된 바와 같이 저전압일 경우 상술한 수학식 1 내지 3에서 보는 바와 같이 트랜스포머(22)의 동작조건에 맞지 않기 때문에 램프(10)를 구동시킬 수 없는 문제점이 있다. 특히, 관련기술에 따른 표시장치용 백 라이트의 구동장치가 차량용으로 사용되는 경우에 차량용 전원 입력장치가 충분히 충전되지 않은 상태의 저 충전 전압에서는 표시장치를 정상적으로 구동시킬 수 없으므로 표시장치의 효율 및 성능을 감소시키게 된다.