수은의 방전을 이용하는 CCFL, EEFL, FFL은 그 특성상 상온에서의 구동 특성과 저온에서의 구동 특성이 매우 다르며, 그 결과 수은 증기압이 충분하지 않은 저온에서 구동 시 완전 점등하지 못하고 램프별로 또는 방전 채널별로 불 균일 점등이 발생할 수 있다. 이러한 저온 시동의 어려움을 해결하기 위해, 본 논문에서는 Level Control Block (LCB) 를 포함하는 인버터를 이용하여 저온 $-20^{\circ}C$에서 최대 130 Watt로 제한된 입력전력을 이용하여 외부 전극형 면광원 램프를 이용한 LCD 백라이트가 안정되게 동작될 수 있음을 확인하였다.
본 논문은 LED 백라이트 구동을 위한 전력변환 제어기 설계 및 동특성에 대해 설명한다. 또한 근래 산업계에서 널리 사용하는 operational transconductance amplifier(OTA)와 operational amplifier(op-amp)의 상관관계를 분석하여 각각의 소자를 이용한 최적 제어기를 설계하였다. 설계와 해석을 위해 PSIM 시뮬레이션을 사용하였으며 구현한 PSIM 모델은 실험을 통하여 타당성을 증명하였다.
간단한 회로구조의 소형 LED 백라이트 제어기의 구현을 위하여 2.5W LED 4개를 각 섹터로 구분지어서 섹터별로 제어를 하는데 목적을 두었다. LED의 전류를 제어하기 위한 스위칭 구동회로 부분을 설계, 구현하고 스위칭을 구동하기 위한 PWM(Pulse Width Modulation)을 마이크로컨트롤러를 이용하여 제어하였다. 섹터제어 회로 부분을 구현하기 위하여 저가의 8비트 마이크로컨트롤러인 PIC16C73B를 사용하였다. 또한, RS-232 통신을 이용하여 각 섹터의 LED 제어 및 휘도를 제어하였다. 이러한 구성을 바탕으로 제어기를 제작 및 실험을 하였으며, 본 논문을 통하여 실험의 타당성을 증명하도록 한다.
기존의 LED(Light Emitting Diode)를 이용한 LCD(Liquid Crystal Display) 백라이트 유닛은 무부하시 불필요한 전력소모가 발생하는 경우가 있어 보호회로가 필요하였다. 그래서 본 논문은 보호회로를 이용한 LCD 백라이트 유닛용의 LED 구동회로를 제안한다. 제안된 보호회로는 실험 결과 무부하시 피드백 제어부 IC(Integrated Circuit)의 전원전압 VCC를 UVLO(Under Voltage Lock Out)전압 이하로 강하시켜 무부하시 소비되는 전력을 줄일 수 있었다. 또, 무부하시 부스트 컨버터 출력부의 전압스트레스를 줄일 수 있었고, 유부하시 보호회로가 있는 컨버터와 보호회로가 없는 컨버터의 효율비교에서 거의 같은 효율이 측정되었다.
차량용 LED 백라이트 구동회로는 시스템의 성능 향상을 위해 고밀도/고효율의 DC-DC컨버터가 요구되며 이를 위해 WBG(Wide Band Gap) 소자인 GaN HEMT가 기반의 동기 정류 부스트 컨버터의 설계 가이드를 제시하고 500kHz 스위칭 주파수의 30W급 동기 정류 부스트 컨버터를 구현한다.
기존 LCD 백라이트 인버터 시스템은 램프 관전류 제어를 위해 인버터 구동 펄스 폭의 크기를 변조하는 PWM(Pulse Width Modulation) 방식이다. 이 경우 시비율의 폭을 가변함에 따라 효율 저감 및 회로 발열 등의 단점이 있다. 본 논문에서는 인버터를 고정 주파수 및 50% 고정 시비율로 구동하고 램프 관전류 제어를 위해 링크전압을 제어하는 새로운 방식을 제안한다. 이를 통해 효율 증대, EMI 성능의 향상 및 전체 시스템의 원가저감 효과를 획득 할 수 있다.
LGP(Light-Guide Panel) of LCD backlight is one of the major componets which affect on the product quality of LCD. The optical relation between brightness and pattern has been investigated for LGP with the uniform distribution of brightness. When given the brightness distribution as target, the solutions of pattern distribution is not unique. Each solution of pattern designs shows the different brightness intensity even though they have the same brightness distribution with target's one. The manufacturing condition of pattern has an influence on the possibly-maximum-brightness intensity among the solutions of pattern design. The present study has examined the effects of LGP thickness, pattern shape errors, and reflection film on the optical characteristics of LGP.
본 연구는 사출성형공정상에서 발생할 수 있는 문제점을 설계시에 미리 예측하여 좋은 설계를 얻기 위한 시도이다. 사출성형 관련 설계는 사출금형설계전문가의 축적된 지식과 경험을 활용하여 수행되어 왔으며, 설계에 필요한 설계자의 경험이 전무한 경우 많은 시행오치를 유발하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 백라이트 패널을 설계함에 있어 설계초기에 성형시 발생할 수 있는 성형성, 기계적 강도 등의 문제를 수치해석을 통하여 시뮬레이션 함으로써 시행오차를 최소화하고 성형성을 고려한 설계를 구현하고자 시도하였다.
LED 기술의 발전을 통해 이를 이용한 LCD 에서의 local-dimming 기술이 명암 비 향상, 소비 전력 절감을 위해 많이 연구되었다. 이러한 local-dimming 을 구현할 때 기존의 방법들은 주변(인접) 블록들로부터의 밝기 영향을 고려하지 않아 과도한 밝기 제어가 됨으로써 부정확하다. 하지만 local-dimming 을 이용하더라도 백라이트 유닛(BLU)의 제어 가능 범위의 제한으로 인해 제어의 효율은 개선할 여지가 많이 남아있다. 본 연구에서는 정확한 백라이트 제어를 위하여 주변 밝기를 고려하는 Cooperative Dimming 방법을 제안하며 본 제안 기술을 통해 픽셀의 최대 밝기를 최대한 만족하여 오류를 최소화 가능한 최소전력 소비를 하는 제어방법을 보인다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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