KR20090113376A - 디스플레이 장치용 조명 부재의 2ｄ-디밍 - Google Patents

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KR20090113376A
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진 피. 제이콥스
로엘 반 우덴베르그
에르노 에이치. 에이. 란겐디크
마틴 에이치. 알. 란코스트
제라드 하버스
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코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

어떤 이미지 콘텐트와도 관계없이, 중앙 영역(5) 및 인클로징 영역(6)을 포함하는 조명 부재(4)가 개시되고, 상기 인클로징 영역(6)은 상기 중앙 영역(5)에 의해 방사되는 광보다 낮은 품질의 광을 방사하도록 적응된다. 조명 부재는 디스플레이 장치의 디스플레이 패널(2)을 조명하도록 적응된다. 인클로징 영역이 보다 낮은 휘도(디밍)의 광을 방사하게 함으로써, 지각된 이미지 품질을 충분히 유지하면서 광범위의 전형적인 이미지들에 대하여 상당한 전력 감소가 달성될 수 있다. 또한, 인클로징 영역에 대하여 보다 낮은 품질의 발광 소자들을 이용함으로써, 지각된 이미지 품질을 충분히 유지하면서 제조 비용이 감소될 수 있다.
Figure P1020097019242
디스플레이 장치, 조명 부재, 디밍

Description

디스플레이 장치용 조명 부재의 2Ｄ-디밍{2D-DIMMING OF ILLUMINATING MEMBER FOR DISPLAY DEVICE}
본 발명은 이미지를 생성하기 위해 디스플레이 패널을 조명하기 위한 조명 부재에 관한 것이다.
디스플레이 패널 조명의 디밍(dimming)은 현재 MP3 플레이어, 이동 전화기, 휴대용 컴퓨터, 및 TV 응용과 같은 전자 장치들에서 널리 적용되고 있다. 고성능을 요구하는 디스플레이의 경우, 디스플레이의 패널의 조명을 다수의 세그먼트들로 분할하고, 각 세그먼트에 대하여, 대응하는 이미지 콘텐트에 기초하여 디밍을 제어함으로써 동적 대비(dynamic contrast)의 증가 및 전력 소비의 감소가 달성될 수 있다. 그러나 이것은 상당한 비용 불이익(cost penalty)과 관련되는데, 그 이유는 각 세그먼트가 그 자신의 드라이버 회로를 필요로 하고 더욱이 이웃의 디밍된 세그먼트들의 손실된 휘도 기여를 보상하기 위해 LED들을 부스트(boost)할 수 있도록 여분의 LED 전력이 설치되어야 하기 때문이다. 따라서 이런 종류의 시스템은 종종, 예를 들면, 소비자 TV에 사용하기에는 너무 비용이 많이 든다.
백라이트 디스플레이의 전력 소비를 감소시키기 위한 보다 비용 효율적인 방법이 EP 1 653 435에 개시되어 있다. 설명된 그 기술은 CD, MP3 플레이어 및 이동 전화기와 같은 전자 장비의 백라이트 디스플레이에 대하여 의도된 것으로, 백라이트 유닛의 영역을 세그먼트들로 분할하고, 각각의 그러한 세그먼트를 백라이팅하는 광의 강도가 개별적으로 제어될 수 있다. 따라서, 디스플레이의 다양한 세그먼트들의 조명은 예를 들면 전자 장비의 모드 또는 응용에 의존하여 조정될 수 있어, 전체로서의 디스플레이 유닛의 에너지 소비를 감소시킬 수 있다.
그러나, EP 1 653 435의 방법들은 현재 활성이 아닌 디스플레이의 부분을 디밍하는 경향이 있다. 활성인 디스플레이의 부분을 디밍하기 위하여, 디밍은 전형적으로 이미지 콘텐트에 의존하여 이루어지고 조명은 만족스러운 이미지 품질을 달성하기 위해 다수의 세그먼트들로 분할되어, 상당한 추가 비용을 초래하게 된다. 따라서 디밍을 위한 비용 효율적인 스킴(scheme)을 갖는 것은 가치 있을 것이다.
[발명의 개요]
상기에 비추어, 본 발명의 목적은 전술한 문제점들을 해결하거나 적어도 감소시키는 데 있다.
본 발명의 제1 양태에 따르면, 이미지 콘텐트와 관계없이, 중앙 영역 및 그 중앙 영역을 에워싸는 인클로징 영역(enclosing area) ― 상기 인클로징 영역은 상기 중앙 영역에 의해 방사된 광보다 낮은 품질의 광을 방사하도록 적응되어 있음 ― 을 포함하는 조명 부재가 개시된다.
"보다 낮은 품질의 광"이라는 표현은 디스플레이 패널을 조명하기 위해 사용될 때 디스플레이된 이미지의 높은 지각된 이미지 품질에 더 적게 기여할 수 있는 광, 예를 들면, 보다 낮은 휘도 또는 보다 낮은 컬러 품질을 갖는 광과 같은 광을 나타내기 위해 의도된 것이다.
높은 품질로 이미지를 디스플레이하는 것과, 비용 효율성 사이에 트레이드-오프(trade-off)가 항상 존재한다. 또한, 관찰자에 의해 지각된 이미지 품질은 절대적이지 않고, 오히려 직관적(perceptive)이다. 이미지의 주요 주제는 종종 이미지의 중앙에 배치되기 때문에, 예를 들어 TV-프로그램을 시청하는 관찰자는 전형적으로 이미지의 중앙 영역의 감소된 이미지 품질에 더 많이 민감하다.
따라서, 본 발명은 광범위의 전형적인 이미지들에 대한 지각된 이미지 품질을 충분히 유지하면서, 비용을 감소시키는 효과적인 방법은, 디스플레이를 중앙 영역 및 인클로징 영역으로 분할하고, 인클로징 영역은 보다 낮은 이미지 품질을 갖게 하는 것이다.
인클로징 영역이 이미지 콘텐트에 관계없이 보다 낮은 품질의 광을 방사하도록 적응된다는 사실은 인클로징 영역에 의해 방사된 광의 품질이, 이미지 콘텐트에 관계없이, 중앙 영역의 전체 광 품질보다 대체로 낮다는 것을 나타내기 위해 의도된 것일 뿐이다. 그러나, "디밍"의 상세는 반드시 이미지 콘텐트에 관계없는 것은 아니다.
그에 반하여, 중앙 영역과 인클로징 영역 사이의 광 품질의 비율은 이미지 콘텐트에 잘 의존할 수 있고, 실제로 동작 동안에 적응될 수 있다(이에 대해서는 아래에서 더 설명될 것이다). 또한, 중앙 영역 및/또는 인클로징 영역 내의 광의 품질은 이미지 콘텐트에 의존할 수도 있다.
인클로징 영역이 보다 낮은 휘도(디밍)의 광을 방사하게 함으로써, 지각된 이미지 품질을 충분히 유지하면서 광범위의 전형적인 이미지들에 대하여 상당한 전력 감소가 달성될 수 있다.
또한, 인클로징 영역에 대하여 보다 낮은 품질의 발광 소자들을 이용함으로써, 지각된 이미지 품질을 충분히 유지하면서 제조 비용이 감소될 수 있다.
LED와 같은 발광 소자들은 전형적으로 광 특성에서 큰 변화를 갖는다. 하나의 예는 동일한 구동 조건에서의 광속 출력(optical flux output)의 변화이다. 또 하나의 예는, 백색광의 정확한 색 좌표뿐만 아니라 전체 백색 광속(total white flux)이 변화하게 하는, (원격) 인광 시스템들에 존재하는 펌핑 청색 LED의 파장 변화이다.
이러한 이유로, LED 시스템의 제조업자들은 전형적으로 광 품질(예를 들면, 컬러 및 광속) 일관성을 유지하기 위해, LED들이 분류되는, 진보된 제조 비닝 프로세스(production binning process)를 이용한다. 조명 부재의 다양한 영역들에서 다양한 부류들로부터의 발광 소자들을 이용함으로써, 지각된 이미지 품질을 충분히 유지하면서 최대 분포의 LED들(full distribution of LEDs)이 이용될 수 있다. 따라서, LED 폐기(rejection)가 제한되고, 제조 비용이 감소된다.
조명 부재를 적은 수의 영역들로 분할하는 것은, 필요한 추가의 조명 구동 회로들의 수가 제한되고 추가의 비용 증가가 회피되므로 비용 효율적인 조명 부재, 및 따라서 디스플레이가 달성될 수 있다는 추가의 이점을 갖는다. (이것은 TV 응용을 위한 전형적인 디스플레이는 배경 디밍을 이용하지 않는 디스플레이에 대해서도 50개 이상의 발광 소자들 및 2개 내지 4개의 조명 구동 회로들을 갖기 때문에 이해된다.)
적은 수의 영역들은, 다르게 채색된 LED들이 떨어져 배치되어 있는, 분리된 R-, G- 및 B-패키지들을 갖는 RGB-백라이트와 같은 특정한 유형의 조명 부재들에 특히 유익하다. 이것을 더 잘 이해하기 위해, 컨텍스트에 의존하여, 단일 세그먼트의 조명 패턴, 또는 전체 백라이트의 조명 패턴을 기술하는, 조명 전달 함수(illumination transfer function)라는 용어가 도입된다. 전형적인 백라이트에서, 광학은 다수의 세그먼트들 또는 발광 소자들의 광이 백라이트 케이싱에서 혼합되도록 작용한다. 이것은 작은 컬러 및 휘도 차이를 스무드하게 하고, 구동되는 소스들 자체에 날카로운 경계들이 있는 경우에도 스무드한 휘도 감소(smooth luminance drop-off)를 초래한다. 그러한 스무드한 휘도 감소는 스무드한 또는 넓은 조명 전달 함수라고 칭해진다. 스무드한 조명 전달 함수는 전형적으로 분리된 R-, G- 및 B-패키지들에 대하여 요구되고, 여기서 컬러들은 백라이트 유닛에서 공간에서 분리되어 있으므로, 조명이 "백색"일 필요가 있을 때, 그것들이 뒤로부터 디스플레이 패널을 조명하기 전에 잘 혼합될 필요가 있다. 스무드한 조명 전달 함수는 고해상도 2D-디밍 스킴들과 상충되는 경향이 있는 반면에, 그것은 작은 수의 영역들과 매우 호환성이 있다. 스무드한 전달 함수는 영역들 사이의 경계들의 가시성을 방지하기 때문에 실제로 유익할 수 있다.
인클로징 영역은 중앙 영역에 의해 방사된 광보다 낮은 휘도를 갖는 광을 방사하도록 적응될 수 있다. 관찰자는 전형적으로 인클로징 영역보다 중앙 영역에 대한 이미지 품질의 감소에 더 많이 민감하기 때문에, 중앙 영역의 휘도보다 인클 로징 영역의 휘도를 디밍하는 것이 바람직할 것이다. 이것은 광범위의 전형적인 이미지들에 대한 지각된 이미지 품질을 충분히 유지하면서, 상당한 전력 감소를 허용한다.
중앙 영역의 면적은 인클로징 영역의 면적과 본질적으로 동일한 크기를 가질 수 있다. 이것은 비용 효율성과 지각된 이미지 품질 사이에 적당한 트레이드-오프를 제공할 것이다. 그 이유는 이러한 상황에서 전형적인 이미지의 주요 주제는 통상적으로 중앙 영역 내에서 캡처되기 때문이다.
또한, 양쪽 영역들이 발광 소자들의 수에 관하여 크기가 동등한 경우, 동일한 구동 전압(모든 발광 소자들이 직렬로 된 경우)이 양쪽 영역들에 인가될 수 있다. 따라서, 양쪽 영역들에 대하여 동일한 조명 구동 회로들의 사용이 용이해진다. 또한 인클로징 영역의 크기가 중앙 영역의 크기의 2배인 경우, 3개의 조명 구동 회로, 즉 중앙 영역을 위한 하나의 조명 구동 회로 및 인클로징 영역을 위한 2개의 조명 구동 회로를 갖는 것이 매우 적당할 것이다.
인클로징 영역은 중앙 영역에 의해 방사되는 광의 휘도의 70% 미만이고 바람직하게는 대략 50%인 휘도를 갖는 광을 방사하도록 적응될 수 있다. 이것은 전력 감소와 지각된 이미지 품질 사이에 적당한 트레이드-오프를 제공할 것이다.
중앙 영역과 인클로징 영역 중 적어도 하나는, 각각이 상이한 품질을 갖는 광을 방사하는, 하부 부영역(lower sub-region) 및 상부 부영역(upper sub-region)으로 더 분할될 수 있다. 이것은, 예를 들면, 밝은 하늘과 보다 어두운 전경을 갖는 자연 풍경들에서 일반적으로 있는 경우로서 특히 이미지 콘텐트가 이미지의 상 부 절반과 하부 절반에서 상이한 휘도를 나타내는 경우에 지각된 이미지 품질을 충분히 유지하면서, 전력 감소 및/또는 감소된 제조 비용과 같은, 비용 효율성을 허용한다.
조명 부재는 중앙 영역 및/또는 인클로징 영역에 의해 방사되는 광의 품질을 조정하는 컨트롤러를 구비할 수 있다. 컨트롤러에게 디밍을 조정하게 하는 것은, 예를 들면, 중앙 영역과 인클로징 영역 사이의 딤 비율(dim ratio)이 응용에 의존하여 적응할 수 있는 이점을 갖는다. 예로서, 분할된 디밍은, 디스플레이가 (거의) 균일한(flat) 휘도 분포를 얻기 위해 PC 모니터로서 사용될 때, 비활성화(inactivate)될 수 있다. 다르게는, 상이한 세그먼트들 사이의 휘도 차이는 그 경우에 감소될 수 있다.
컨트롤러는 수신된 이미지 데이터에 기초하여 중앙 영역 및/또는 인클로징 영역에 의해 방사되는 광의 품질을 조정할 수 있다. 이것은 중앙 영역과 인클로징 영역 사이의 비율뿐만 아니라 절대값을 포함할 수 있다. 이미지의 주요 주제는 종종 이미지의 중앙에 배치되기 때문에, 이 방법은 일반적으로 조명 부재가 중앙 영역과 인클로징 영역으로 분할되는 경우에 매우 효과적일 것이다. 그것은 이미지 내의 대비를 증가시키고, 지각된 이미지 품질을 개선하는 데 도움될 수 있다. 그것은 또한 추가의 전력 감소를 제공할 수 있다.
중앙 영역 및 인클로징 영역 각각은 복수의 발광 소자들을 포함할 수 있다. 따라서, 그 영역들 사이에 발광 소자들의 표면 밀도가 변화할 수 있다.
발광 소자들의 표면 밀도는 중앙 영역에서보다 인클로징 영역에서 더 낮을 수 있다. 이 경우, 중앙 영역에서보다 인클로징 영역에서 단위 면적당 더 적은 수의 발광 소자들이 있기 때문에, 각각의 개별 발광 소자가 동일한 광 특성으로 구동된다 할지라도 디밍이 달성될 수 있다. 이것은 필요한 발광 소자들의 수를 감소시키고 단순화된 구동 전자 공학을 허용하여, 비용을 더 감소시킬 수 있다.
발광 소자들은 광 품질에 기초하여 분류될 수 있고, 제1 부류에 속하는 발광 소자들은 조명 부재의 제1 영역에 배치될 수 있고 제2 부류에 속하는 발광 소자들은 조명 부재의 제2 영역에 배치될 수 있다.
조명 부재의 다양한 영역들에서 다양한 부류들로부터의 발광 소자들을 이용함으로써, 지각된 이미지 품질을 충분히 유지하면서 최대 분포의 LED들이 이용될 수 있다. 따라서, LED 폐기가 제한되고, 제조 비용이 감소된다. 지각된 이미지 품질을 높이기 위해 다양한 부류들 사이의 컬러 변화들이 활용될 수도 있다. 예를 들면, 보다 깊은 청색 LED들은 인클로징 영역의 상부 부영역에 배치될 수 있고(하늘의 보다 높은 색 온도를 위하여), 반면에 보다 긴 파장 청색은 인클로징 영역의 하부 부영역에 배치될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 조명 부재는 유리하게는 디스플레이 장치를 형성하기 위해 디스플레이 패널과 함께 맞추어진다(fitted). 조명 부재는 프런트라이트(frontlight) 또는 백라이트와 같은, 디스플레이 패널의 조명을 위한 임의의 장치일 수 있다.
디스플레이는 또한 주위 광 레벨에 기초하여 중앙 영역 및/또는 인클로징 영역에 의해 방사되는 광의 품질을 조정하는 컨트롤러에 연결된 광 센서를 구비할 수 있다. 이것은, 특히 어두운 환경에서, 지각된 이미지 품질을 충분히 유지하면서 추가의 전력 감소를 허용한다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 이미지를 생성하기 위해 디스플레이 패널을 조명하도록 배열된 조명 부재를 구동하는 방법이 제공된다. 이 방법은 제1 품질의 광을 방사하도록 중앙 영역을 제어하는 단계, 상기 제1 품질보다 낮은 품질의 광을 방사하도록 상기 중앙 영역을 에워싸는 인클로징 영역을 제어하는 단계를 포함하고, 상기 중앙 영역 및 상기 인클로징 영역은 어떤 이미지 콘텐트와도 관계없이 정의된다.
이 방법은 지각된 이미지 품질을 충분히 유지하면서 광범위의 전형적인 이미지들에 대한 상당한 전력 감소를 허용한다. 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 다음의 상세한 개시로부터, 첨부된 종속 청구항들로부터, 및 도면들로부터 명백할 것이다.
본 발명의 상기한 것들, 및 추가의 목적들, 특징들 및 이점들은, 첨부된 도면들에 관련하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 다음의 설명적이고 비제한적인 상세한 설명을 통하여 더 잘 이해될 것이다. 도면들에서 유사한 요소들에 대해서는 동일한 참조 번호들이 사용될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치의 개략 분해도이다.
도 2는 도 1의 디스플레이 장치의 개략 블록도를 도시한다.
도 3은 도 2의 조명 부재를 영역들 및 부영역들로 분할한 예를 도시한다.
도 4는 시뮬레이션에서 사용되는 백라이트의 분할의 개략도를 도시한다.
도 1-2는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이(1)의 개략도들이다. 디스플레이(1)는 조명 부재(4) 및 디스플레이 패널(2)을 포함한다. 본 예에서 조명 부재(4)는 디스플레이 패널(2)의 뒤에 배치되고, 따라서 백라이트라고 칭해진다. 백라이트(4)는 복수의 발광 소자들(11)을 가질 수 있다. 발광 소자들(11)은 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 발광 다이오드들(LED들)일 수 있지만, 다른 실시예들은 (다이 상의 또는 렌즈 상의) LED에서의 인광 변환으로부터, 또는 원격으로 배치된 플레이트에서의 인광 변환으로부터의, 인광 변환된 희끄무레한 광(phosphor-converted whitish light)을 이용할 수 있다. 백라이트(4)는 조명 구동 회로들(8)을 통하여 컨트롤러(9)에 연결될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 디스플레이(1)는 또한 백라이트(4)와 디스플레이 패널(2) 사이에 배치된 광학 시스템(3)을 포함할 수 있다. 광학 시스템(3)은, 예를 들면, 확산 플레이트(diffuser plate) 및/또는 휘도 강화 포일(brightness enhancing foils) 및/또는, 광을 고르게 그리고 효율적으로 분포시키도록 기능하는, 다른 광학 플레이트 또는 시트를 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 디스플레이 패널(2)에 관해서는, 그것은 복수의 픽셀들에 의해 형성된다. 디스플레이 패널(2)은, 예를 들면, 서로 대향하여 배치되고 그 사이에 액정이 삽입된 투명 기판들로 형성된 용기(vessel)를 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 각 픽셀은 디스플레이 패널 구동 회로들(7)을 통하여 컨트롤러(9)에 연결될 수 있다. 도시된 예에서, 디스플레이 패널 및 조명 부재는 동일한 컨트롤러(9)에 연결된다. 물론, 패널 및 조명 부재에 대하여 독립적인 컨트롤러들을 갖는 것도 가능하다.
도 2를 참조하면, 백라이트(2)는 중앙 영역(5) 및 인클로징 영역(6)으로 분할되고, 그 각각은 그 자신의 조명 구동 회로(8', 8")를 갖는다.
중앙 영역(5)은 인클로징 영역(6)과 실질적으로 동일한 크기를 갖는 표면 면적을 가질 수 있다.
중앙 영역(5)의 형상은 다양한 팩터들에 기초하여 선택될 수 있다. 도 2에서와 같이, 타원 형상은 가파른(steep) 전달 함수들에 대해서도, 이미지의 컬러 및 휘도 균일성과 같은, 지각된 이미지 품질을 더 잘 보존하는 경향이 있다. 그러나, 제조 관점에서 직사각형 형상이 유리할 수 있다.
이 실시예에서 발광 소자들(11)의 수는 바람직하게는 중앙 영역(5)에서 및 인클로징 영역(6)에서 동일하다.
동작시에, 광은 백라이트(4)의 발광 소자들(11)에 의해 방사될 수 있지만, 휘도 및 컬러 포인트와 같은, 광 품질은, 요망되는 디밍 스킴에 따라서, 조명 구동 회로들(8', 8")을 통하여, 컨트롤러(9)에 의해 조정될 수 있다. 이렇게 하여, PC 스크린 상의 색 온도 설정들(전형적으로 "D65", 즉, 6500K 흑체 포인트에 가까운 표준 광원 D65)뿐만 아니라, TV 응용들에서 발견되는 "온"(warm), "냉"(cold)" 및 "중립"(neutral) 설정들(전형적으로 9000 K 또는 11000 K CCT까지)이 구현될 수 있다.
발광 소자들로부터의 광은 광을 고르게 및 효율적으로 분포시키도록 기능하는 광학 시스템(3)에 도달하기 전에, 백라이트(4)의 백라이트 케이싱에서 혼합될 수 있다. 광은 관찰자의 눈에 도달하도록 액정을 통하여 전송되기 때문에, 디스플레이 패널(2) 상에 이미지가 나타난다. 이 이미지는, 컨트롤러(9)가, 디스플레이 패널 구동 회로들(7)을 통하여, 디스플레이 패널(2)의 개개의 픽셀들의 액정들의 광 전송을 제어할 때 (디스플레이(1)의 외부로부터 컨트롤러(9)에 의해 수신된) 수신된 이미지 데이터를 반영하도록 조정될 수 있다.
디스플레이 패널(12)의 픽셀들은 전형적으로 이미지 콘텐트에 기초하여 조정되는 반면에, 백라이트(4)에 의해 방사되는 광 특성은, 이미지 콘텐트와 관계없을 수 있는, 디밍 스킴에 의존할 수 있다. 예를 들면, 도 2에 도시된 실시예에 대한 하나의 디밍 스킴에 따르면, 컨트롤러(9)는 중앙 영역(5)에 대한 휘도 레벨을 100%로 설정하는 반면에, 인클로징 영역(6)에 대한 휘도 레벨은, 이미지 콘텐트에 관계없이, 50%로 설정된다. 이 결과는 (50%*100%+50%*50%)=75% 전력 사용, 즉 25%의 전력 감소이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 중앙 영역(5) 및/또는 인클로징 영역(6)은, 상이한 품질을 갖는 광을 각각 방사하는, 부영역들로 더 분할될 수 있다. 여기서는, 중앙 영역(5) 및 인클로징 영역(6) 양쪽 모두가 하부 부영역(5a, 6a) 및 상부 부영역(5b, 6b)으로 분할되었고, 각 부영역(5a, 5b, 6a, 6b)은 개별 조명 구동 회로들(8a', 8b', 8a", 8b")을 갖는다.
디스플레이는, 도 2에 도시된 바와 같이, 컨트롤러(9)에 연결된 광 센서(10)를 구비할 수 있다. 광 센서(10)는 주위 광 레벨에 관한 정보를 컨트롤러(9)에 제공한다. 따라서, 컨트롤러(9)는 주위 광 레벨에 의존하는 디밍 스킴을 이용할 수 있다. 전형적으로, 어두운 환경에서 중앙 영역의 휘도는 100%로부터 50% 휘도로 감소되는 반면에, 중앙 영역(5)과 인클로징 영역(6)의 휘도 사이의 비율은 50%에 고정된 대로이다. 이는 50%*(50%*100%+50%*50%)=37.5%의 전력 사용, 즉 디밍이 없는(non-dimming) 디스플레이에 비하여 62.5%의 전력 감소를 초래한다.
중앙 영역(5) 및/또는 인클로징 영역(6)의 휘도는 또한, N. Raman 및 G.Hekstra, Dynamic Contrast Enhancement of Liquid Crystal Displays with Backlight Modulation , Digest of technical paper of ICCE 2005의 참조에 의해 본 명세서와 통합된, 이미지 콘텐트로부터 결정되는 0D-디밍 레벨에 의해 설정될 수도 있다.
그 아이디어는 디밍 팩터의 역수로 디스플레이 패널 내의 픽셀들을 오픈하면서, 전체 팩터에 의해 백라이트를 디밍하는 것이다. 이렇게 하여 스크린 정면 휘도(front-of-screen brightness)가 유지된다. 딤 팩터(dim factor)는 전체 패널에 적용되는 라만-헥스트라(Raman-Hekstra) 알고리즘으로부터 획득될 수 있다. 그 이유는 그것은 어떤 픽셀도 그의 최대 전송을 넘어서 구동될 필요가 없다는 것을 보증하기 때문이다.
0D-디밍은 전체로서의 패널에 대하여 적용될 때 약 25%의 전력 소비에 도달하기 때문에, 이는, 중앙 영역과 인클로징 영역의 휘도 사이의 비율이 전형적으로 50%에 여전히 고정되어 있다고 가정할 때, 75%*(50%*100%+50%*50%)=56%의 전력 레벨, 즉 44%만큼의 전력 소비의 감소를 초래한다. 따라서, 어떤 상당한 추가 비용 없이 0D-디밍에 비하여 추가 19% 절약이 있다.
0D-디밍 또는 0D-부스팅은 이 휘도-보존 없이 이용될 수도 있다는 점에 주목한다: 예를 들면, 백라이트는 (이미지 대비(image contrast)를 희생하여) 짧은 시간의 플래시(short temporal flash)를 만들기 위해 픽셀 전송을 감소시키지 않고 부스팅될 수 있다. 또한, 얼마간의 추가의 전력 절약을 얻기 위해, 감소된 백라이트 휘도는 디밍할 때 부분적으로만 보상될 수 있다. 따라서, 예를 들면, 10-20% 휘도 손실을 받아들임으로써, 엄격히 허용되는 것보다 조금 더 깊게 디밍하는 것이 가능하다.
다양한 백라이트 영역들의 디밍은 각각의 영역들에 대한 대응하는 이미지 콘텐트에 의존할 수 있다. 예로서, 도 2의 컨트롤러(9)는 디스플레이(1)의 외부로부터 이미지 데이터를 수신하여 처리할 수 있다. 중앙 영역(5) 및 인클로징 영역(6)에 대응하는 이미지 콘텐트에 관하여 여기에 포함된 정보에 기초하여, 컨트롤러(9)는 각각의 영역의 조명을 조정한다. 이것은 각 영역의 절대값뿐만 아니라 중앙 영역과 인클로징 영역 사이의 비율도 포함할 수 있다.
전형적인 응용에서, 중앙 영역(5)은 75% 휘도까지 디밍될 수 있고 인클로징 영역(6)은 완전히 디밍될 수 있다. 따라서, 전력은 37.5%까지 감소하고 62.5%의 전력 감소가 달성된다.
디밍은 또한 조명 부재(4)의 물리적 배열을 통하여 달성될 수 있다. 중앙 영역(5) 내의 발광 소자들(11)보다 낮은 표면 밀도(즉, 단위 면적당 보다 적은 수의 발광 소자들)로 인클로징 영역(6)에 발광 소자들(11)을 배열함으로써, 인클로징 영역(6)으로부터의 조명은 중앙 영역(5)으로부터의 조명보다 낮은 휘도를 달성할 수 있다. 따라서, 인클로징 영역은 디밍되고 전력 소비가 감소된다.
제조 비닝의 결과로 생기는 발광 소자들의 분류는, 예를 들면, 다음과 같이 이용될 수 있다. 도 3을 참조하면, 최저 광속을 갖는 발광 소자들(11)은 전형적으로 인클로징 영역(6)에, 특히 인클로징 영역의 하부 부영역(6a)에 배치된다. 최고 광속을 갖는 발광 소자들(11)은 전형적으로 중앙 영역(5)에 배치된다. 옵션으로, 평균 효율을 갖는 발광 소자들은 인클로징 영역의 상부 부영역(6b)에 배치될 수 있다.
LED 백라이트들이 (원격) 인광 시스템들인 경우에, 분류는 다음과 같이 이용될 수 있다. 도 3을 참조하면, 보다 깊은 청색 LED들은 인클로징 영역의 상부 부영역(6b)에 배치될 수 있고(하늘의 보다 높은 색 온도를 위하여), 반면에 보다 긴 파장 청색은 인클로징 영역의 하부 부영역(6a)에 배치될 수 있다.
시뮬레이션에서 백라이트는, 도 4에 도시된 바와 같이, 9개의 동등한 크기의 직사각형 세그먼트들(12, 13)로 분할된다. 백라이트에 대한 목표 휘도는 이미지에 대한 최대 휘도의 제곱근으로서 추정될 수 있다고 가정한다. 백라이트의 목표 휘도를 알면, 조명 구동 회로들에 대한 구동 값들도 알려진다. 따라서, 각 세그먼트(12, 13) 내의 모든 픽셀들에 대하여, 휘도의 최대값의 제곱근이 취해진다. 주위의 세그먼트들(13)에 대하여, 그 값들은 평균되어 그것들이 모두 동일한 구동 값을 얻도록 한다. 중앙 세그먼트(12)는 또한 중앙 LED를 피크로 만들기 위해
Figure 112009056621542-PCT00001
을 이용해 필터링될 수 있다.
시뮬레이션에서, 모든 세그먼트들(12, 13)의 구동 값들에 대한 최종 결과는 다음과 같다:
Figure 112009056621542-PCT00002
(중앙 세그먼트(12)가 중앙 영역을 형성하고, 8개의 나머지 주위 세그먼트들(13)은 인클로징 영역을 형성하는) 중앙 영역 및 인클로징 영역을 갖는 시스템의 경우에, 구동 값들은 다음과 같다:
중앙 영역 = 0.9111
인클로징 영역 = 0.6050
특정 응용에서 중앙 영역의 표면은 바람직하게는 인클로징 영역의 표면과 같을 것이라는 점에 유의한다(시뮬레이션에서 중앙 영역:인클로징 영역의 비율은 1:8이다).
대비 개선의 제1 시뮬레이션은 다음과 같이 수행되었다. 시뮬레이션은 그 효과를 명확히 보여주기 위해 직사각형 중앙 세그먼트(12) 및 매우 가파른 전달 함수를 이용한다. 중앙 세그먼트(12)는 조금만 디밍되는 반면, 주위 세그먼트들(13)은 상당히 디밍된다. 그 결과, 대비가 개선되고 전력 소비가 감소된다. 주위의 어두운 영역은 LED 누출(leakage)이 감소되므로 더 어두워지는 반면, 중앙 휘도는 본질적으로 유지된다.
보다 넓은 전달 함수들을 갖는 진짜 백라이트에서와 같이, 전이(transition)가 스무드하게 이루어지는 경우, 대비 개선 및 전력 감소는 충분히 유지되면서 분할은 보이지 않을 것이다. 이것이 100% 스크린 정면 휘도를 요구하고 주위 세그먼트들(13)이 완전히 디밍되는 상황에서는, 주위 세그먼트들(13)로부터 중앙 세그먼트(12)로의 광의 기여가 없기 때문에, 중앙 세그먼트(12)의 휘도에 작은 불이익이 있을 것이다. 그러나 이것은 그러한 높은 동적 범위 이미지들(high-dynamic-range images)에 대하여 성가시지 않고, 요구되는 중앙 스크린 정면 휘도가 조금 더 낮아지자마자 완전히 회복될 수 있다: 그 후 중앙 세그먼트(12)는 주위 세그먼트들(13)의 이러한 손실을 보상하기 위해 최대 휘도로 구동된다.
위에 설명한 디밍 전략들 및 실시예들은 컨트롤러가 디밍을 조정하는 접근법들뿐만 아니라 디밍이 조명 부재의 물리적 배열과 관련이 있는 접근법들도 커버하였다. 이 기술 분야의 숙련자라면 이해하는 바와 같이, 이들 접근법들은 조합될 수 있다. 또한, 중앙 영역 및/또는 인클로징 영역에 대하여 여기에 설명된 기법들 및 디밍 전력들은 가능한 부영역들에 대해서도 적용될 수 있음은 물론이다.
본 발명은 주로 소수의 실시예들에 관련하여 설명되었다. 그러나, 이 기술 분야의 숙련자라면 쉽사리 인식하는 바와 같이, 위에 개시된 것들과는 다른 실시예들이, 첨부된 특허 청구항들에 의해 정의되는, 발명의 범위 내에서 동등하게 가능하다. 예를 들면, 조명 부재는 디스플레이를 통과하여 관찰자를 향하여 다시 반사되도록 관찰자로부터 떨어져 광을 방사하도록 배열된 프런트라이트일 수 있다.
전술한 실시예들은 발명을 제한하기보다는 설명하는 것이고, 이 기술 분야의 숙련자는 첨부된 청구항들의 범위에서 벗어나지 않고 다수의 대안 실시예들을 설계할 수 있을 것이라는 점에 유의해야 한다. 청구항들에서, 괄호들 사이에 있는 임의의 첨부 부호들은 청구항을 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다. 단어 "포함하는"(comprising)은 청구항들에 기재된 것들 이외의 구성 요소들 또는 단계들의 존재를 배제하지 않는다. 구성 요소에 선행하는 단어 "a" 또는 "an"은 복수의 그러한 구성 요소들의 존재를 배제하지 않는다. 몇 개의 수단을 열거하는 장치 청구항에서, 이들 수단 중 몇 개는 하나 및 동일한 항목의 하드웨어에 의해 구현될 수 있다. 특정한 수단들이 서로 다른 종속 청구항들에서 기재되어 있는 단순한 사실이 이들 수단들의 조합이 유리하게 사용될 수 없다는 것을 나타내는 것은 아니다.

Claims (16)

  1. 이미지를 생성하기 위해 디스플레이 패널(2)을 조명하는 조명 부재(4)로서, 어떤 이미지 콘텐트와도 관계없이,
    중앙 영역(5) 및 상기 중앙 영역을 에워싸는 인클로징 영역(enclosing area)(6)
    을 포함하고,
    상기 인클로징 영역은 상기 중앙 영역(5)에 의해 방사되는 광보다 낮은 품질의 광을 방사하도록 적응되어 있는 것을 특징으로 하는 조명 부재(4).
  2. 제1항에 있어서, 상기 인클로징 영역(6)은 상기 중앙 영역(5)에 의해 방사되는 광보다 낮은 휘도(brightness)를 갖는 광을 방사하도록 적응되는 조명 부재(4).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 중앙 영역(5)의 면적은 상기 인클로징 영역(6)의 면적과 본질적으로 동일한 크기를 갖는 조명 부재(4).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 인클로징 영역(6)은 상기 중앙 영역(5)에 의해 방사되는 광의 휘도의 70% 미만이고, 바람직하게는 대략 50%인 휘도를 갖는 광을 방사하도록 적응되는 조명 부재(4).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중앙 영역(5)과 상기 인클로징 영역(6) 중 적어도 하나는, 각각이 상이한 품질의 광을 방사하는, 하부 부영역(lower sub-region)(5a, 6a) 및 상부 부영역(upper sub-region)(5b, 6b)으로 더 분할되는 조명 부재(4).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중앙 영역(5) 및/또는 상기 인클로징 영역(6)에 의해 방사되는 광의 품질을 조정하는 컨트롤러(9)를 구비하는 조명 부재(4).
  7. 제6항에 있어서, 상기 컨트롤러(9)는 수신된 이미지 데이터에 기초하여 상기 중앙 영역(5) 및/또는 상기 인클로징 영역(6)에 의해 방사되는 광의 품질을 조정하는 조명 부재(4).
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중앙 영역(5) 및 상기 인클로징 영역(6) 각각은 복수의 발광 소자들(11)을 포함하는 조명 부재(4).
  9. 제8항에 있어서, 발광 소자들(11)의 표면 밀도는 상기 중앙 영역(5)에서보다 상기 인클로징 영역(6)에서 더 낮은 조명 부재(4).
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 발광 소자들(11)은 광 품질에 기초하여 분 류(categorize)될 수 있고, 제1 부류(category)에 속하는 발광 소자들(11)은 상기 조명 부재의 제1 영역에 배치되고, 제2 부류에 속하는 발광 소자들은 상기 조명 부재의 제2 영역에 배치되는 조명 부재(4).
  11. 디스플레이 패널(2), 및 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 조명 부재(4)를 포함하는 디스플레이(1).
  12. 제11항에 있어서, 주위 광 레벨에 기초하여 상기 중앙 영역(5) 및/또는 상기 인클로징 영역(6)에 의해 방사되는 광의 품질을 조정하는 상기 컨트롤러(9)에 연결된 광 센서(10)를 구비하는 디스플레이(1).
  13. 이미지를 생성하기 위해 디스플레이 패널(2)을 조명하도록 배열된 조명 부재(4)를 구동하는 방법으로서,
    제1 품질의 광을 방사하도록 중앙 영역을 제어하는 단계; 및
    상기 제1 품질보다 낮은 품질의 광을 방사하도록 상기 중앙 영역을 에워싸는 인클로징 영역(6)을 제어하는 단계
    를 포함하고,
    상기 중앙 영역 및 상기 인클로징 영역은 어떤 이미지 콘텐트와도 관계없이 정의되는 것을 특징으로 하는, 조명 부재(4)의 구동 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 인클로징 영역(6)은 상기 중앙 영역(5)에 의해 방사되는 광보다 낮은 휘도를 갖는 광을 방사하도록 제어되는, 조명 부재(4)의 구동 방법.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 중앙 영역(5) 및/또는 상기 인클로징 영역(6)에 의해 방사되는 광의 품질은 수신된 이미지 데이터에 기초하여 조정되는, 조명 부재(4)의 구동 방법.
  16. 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중앙 영역(5) 및/또는 상기 인클로징 영역(6)에 의해 방사되는 광의 품질은 주위 광 레벨에 기초하여 조정되는, 조명 부재(4)의 구동 방법.
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