KR100423136B1 - 액정 표시 장치의 배경색 색좌표 결정 방법 - Google Patents

Abstract

임의의 백라이트 유닛의 스펙트럼에서 적, 녹, 청의 피크의 비를 조절하면서 패널의 투과 스펙트럼을 곱한 다음 삼자극 함수를 적용하여 패널에 표시되는 색좌표를 구하는 과정을 반복하여 패널 상에서 원하는 스펙트럼과 색좌표를 얻는다. 그리고, 백라이트 유닛의 스펙트럼과 투과 스펙트럼을 곱하여 패널 상에 표시되는 스펙트럼을 얻을 수 있는 관계를 이용하여 변환된 백라이트 유닛의 스펙트럼을 얻을 수 있고, 이 스펙트럼과 삼자극 함수를 이용하여 백라이트 유닛의 색좌표를 얻을 수 있다.

Description

액정 표시 장치의 배경색 색좌표 결정 방법

이 발명은 액정 표시 장치의 배경색 색좌표를 결정하는 방법에 관한 것으로서, 특히 임의의 백라이트 유닛의 분광 스펙트럼과 액정 패널의 투과율 스펙트럼을 이용하여 원하는 배경색의 색좌표를 갖는 백라이트 램프를 결정할 수 있는 시뮬레이션 도구에 관한 것이다.

액정 표시 장치(LCD ; liquid crystal display)는 노트북 컴퓨터의 모니터용으로의 사용되면서 많은 양의 정보를 표시하는 멀티미디어 제품에 주로 사용되고 있다. 최근 멀티미디어 제품에서 사용되는 윈도즈(Windows) 환경은 도스(DOS) 환경과는 달리 바탕색이 흰색이어서 장시간 컴퓨터를 사용할 때 모니터의 바탕색은 사람이 느끼는 피로도나 시인성에 중요한 영향을 미치게 된다.

이 때 바탕색으로 사용되는 흰색은 한 가지로 결정되는 것이 아니라 상당히 넓은 범위의 색좌표를 가질 수 있는데, 이에 대한 개인적인 선호도에서 차이가 있으며, 지역 및 민족성에 따라서도 선호하는 색이 다르다. 일반적으로 태평양 연안의 민족들은 색온도가 낮은 붉은 색을 띠는 흰색을 선호하는 반면에, 대서양 연안의 민족들은 색온도가 높은 푸른색을 띠는 흰색을 선호한다. 이러한 요구를 충족시키기 위해 CRT 모니터의 경우 흰색의 색온도를 가변할 수 있도록 제작하고 있다. 따라서 액정 표시 장치에서도 배경색인 흰색을 사용자가 원하는 임의의 색으로 맞출 수 있는 기술이 요구된다.

액정 표시 장치에서의 배경색의 색좌표를 결정하는 여러 요인 중 가장 중요한 변수는 백라이트 램프의 색좌표이다. 그러나, 램프에서 나온 빛이 도광판, 프리즘, 편광판, 배향막, 투명 전극, 액정, 컬러 필터 등 여러 층을 거치면서 파장별 투과율에 차이가 발생하여 최종적으로 패널에 표시되는 색은 램프의 고유색과는 다르게 된다.

종래에는 패널에서의 색좌표를 결정하기 위해서 여러 종류의 서로 다른 색좌표를 갖는 램프를 조합하여 패널 상에서의 색좌표를 측정하여, 패널에서 원하는 색좌표가 나오는 램프의 색좌표를 결정하는 방법을 사용하고 있었다. 그러나, 이 방법은 여러 종류의 색좌표를 갖는 램프를 구입해서 테스트하는 과정을 거치게 되므로 가격과 시간 면에서의 낭비를 가져온다.

본 발명의 과제는 액정 표시 장치의 배경색을 결정하기 위한 백라이트 램프 선정에 있어서 시간과 비용을 절감할 수 있는 시뮬레이션 도구를 제공하고자 하는 것이다.

도 1은 적, 녹, 청의 삼자극 함수를 나타낸 것이고,

도 2는 백라이트 유닛의 스펙트럼과 패널의 투과율 스펙트럼 및 이 두 스펙트럼을 이용해 시뮬레이션한 패널의 스펙트럼을 나타낸 것이고,

도 3은 백라이트 유닛의 제조 조건에 따른 스펙트럼의 변화를 나타낸 것이고,

도 4는 각사의 백라이트 유닛의 스펙트럼을 비교하여 나타낸 것이고,

도 5는 장치에 따른 투과율 스펙트럼을 나타낸 것이고,

도 6은 임의의 백라이트 유닛의 스펙트럼과 패널의 투과율 스펙트럼 및 이를 이용해 시뮬레이션한 패널의 스펙트럼과 백라이트 유닛의 스펙트럼을 나타낸 것이다.

이와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에서는 백라이트 유닛의 분광 스펙트럼과 패널의 투과율 스펙트럼을 통하여 최종적으로 패널에서 표시되는 색좌표를 예측할 수 있고, 역으로 패널의 투과율 스펙트럼을 이용하여 패널 상에서 원하는 색좌표를 얻을 수 있는 백라이트 유닛의 스펙트럼과 색좌표를 결정하는 시뮬레이션 도구를 제공한다.

액정 표시 장치 패널의 색좌표는 1931년 국제조명위원회(CIE ; Commission Internationale de l'Eclairage)에서 제정한 xy-색좌표계를 사용한다.

색채의 계산은 각 파장별로 백라이트 유닛의 분광 스펙트럼과 패널의 파장에 따른 투과율, 삼자극 함수를 각각 적분하여 한다.

X = INT _{380 }^{780 }S( lambda )T(lambda) barx ( lambda )d lambda

Y= INT _{ 380}^{780 } S( lambda )T( lambda )bary ( lambda )d lambda

Z= INT _{ 380}^{780 }S( lambda )T( lambda )barz( lambda )d lambda

S(lambda) : 백라이트 유닛의 분광 스펙트럼

T(lambda) : 액정 패널의 파장에 따른 투과율

MATRIX { {barx}&{,}& {bary}&{,}& {barz}} : 적, 녹, 청의 삼자극 함수.

도 1과 같은 분포를 갖는다.

이렇게 하면, 색채는 세 가지 자극치의 값으로 나타내는 입체적인 색채 공간을 형성하게 된다. 이 때 Y값은 명도값을 나타내고, X는 빨강의 자극치에 Z는 파랑의 자극치에 대체로 일치한다. 광원색의 경우 Y값은 색좌표로서의 의미를 잃고 색상과 채도만으로 색채를 표시할 수 있으며, 이때의 변환식은 아래와 같다.

x= { X} over {X+Y+Z }

y= { Y} over {X+Y+Z }

액정 표시 장치에서 사용하는 백라이트 유닛의 스펙트럼은 도 2에 굵은 실선으로 나타나 있다. 이 백라이트 유닛의 스펙트럼에 도 2에 가는 실선으로 나타나 있는 패널의 투과 스펙트럼을 곱하면 패널을 통과한 스펙트럼을 얻을 수 있다.

panel(lambda)=BL(lambda) TIMES T(lambda)

panel(lambda) : 패널을 통과한 분광 스펙트럼

BL(lambda) : 백라이트 유닛의 분광 스펙트럼

T(lambda) : 패널의 투과 스펙트럼

패널을 통과한 스펙트럼은 도 2에 점선으로 나타나 있다. 이렇게 얻은 스펙트럼은 백라이트 유닛에 패널을 직접 올려놓고 측정한 경우의 스펙트럼과 일치하고, 색좌표 (x, y)를 비교하면, 1% 이하의 오차로 일치한다. 이렇게 얻은 스펙트럼과 색좌표계를 결정하는 삼자극 함수를 이용하여 패널에서의 색좌표를 구할 수 있다. 따라서 백라이트 유닛의 스펙트럼을 측정할 경우 패널의 배경색의 색좌표를 쉽게 시뮬레이션할 수 있다.

역으로 패널에서 원하는 색좌표에 맞는 백라이트 유닛의 색좌표를 시뮬레이션을 통해 구할 수 있다. 패널상에서 원하는 색좌표에 해당하는 스펙트럼이 있는 경우, 이 스펙트럼과 패널의 투과 스펙트럼을 이용하여,

BL(lambda)=Panel(lambda) TIMES { 1} over {T(lambda) }

의 식으로 변환된 백라이트 유닛의 스펙트럼을 구하고, 삼자극 함수를 이용하여 백라이트 유닛의 색좌표를 구하게 된다.

또한 패널상에서 원하는 색좌표에 해당하는 스펙트럼이 없는 경우에는 임의의 백라이트 유닛의 스펙트럼에서 적, 녹, 청의 피크의 비를 조절하면서 패널의 투과 스펙트럼을 곱해 주어 원하는 색좌표에 해당하는 스펙트럼을 구하고, 이를 이용해 원하는 색좌표를 얻을 수 있는 변환된 백라이트 유닛의 스펙트럼과 색좌표를 구할 수 있다.

액정 표시 장치에 사용되는 백라이트 유닛의 분광 분포는 도 3에서와 같이 램프내의 수은, 아르곤 등의 가스압, 적, 녹, 청 형광체의 조성비 등에 의해 스펙트럼이 서로 달라질 수 있고, 도 4에서와 같이 패널의 제조 회사에 따라 백라이트 유닛의 스펙트럼을 자사 패널의 원하는 색좌표에 맞게 서로 다르게 만든다. 그러나 도 3과 4를 보게 되면 적, 녹, 청의 피크의 위치는 항상 일정하고, 그 비만이서로 다르다는 것을 알 수 있다. 따라서 적, 녹, 청의 피크의 비를 적당히 조절할 경우 원하는 색좌표를 얻을 수 있다.

한편, 패널의 투과율은 도 5에 나타난 바와 같이 컬러 필터의 두께, 셀 간격, 액정 물질 등의 차이로 인해 각 장치마다 가시광 영역에서의 투과율 스펙트럼에 차이가 있다. 따라서 각각 다른 장치를 사용하여 패널상에서 동일한 색좌표를 구현하기 위해서는 백라이트 유닛의 스펙트럼과 색좌표가 서로 달라야만 한다.

도 6은 임의의 백라이트 유닛의 스펙트럼과 패널의 투과 스펙트럼을 이용하여 패널상의 원하는 색좌표를 만족시키는 백라이트 유닛의 스펙트럼을 시뮬레이션한 결과를 나타낸 것이다. 임의의 백라이트 유닛의 스펙트럼은 도 6에서 가는 점선으로 나타나 있고, 패널의 투과 스펙트럼은 가는 실선, 패널에서 원하는 색좌표를 갖는 스펙트럼은 굵은 실선, 시뮬레이션한 백라이트 유닛의 분광 스펙트럼은 굵은 점선으로 나타나 있다.

이 경우 임의의 백라이트 유닛의 분광 스펙트럼의 적, 녹, 청의 피크를 적당히 조절하면서 패널의 투과 스펙트럼을 곱해준 다음 도 1의 삼자극 함수를 적용하여 패널에 표시되는 색좌표를 구한다. 이와 같은 과정을 반복하여 패널상에서 원하는 색좌표와 스펙트럼을 얻게 되면,

BL(lambda)=Panel(lambda) TIMES { 1} over {T(lambda) }

인 관계를 이용하여 변환된 백라이트 유닛의 스펙트럼을 얻을 수 있고, 이 스펙트럼과 색좌표계를 결정하는 삼자극 함수를 이용하여 백라이트 유닛의 색좌표를 얻을 수 있다.

이와 같이 본 발명에서는 임의의 백라이트 유닛의 스펙트럼과 패널의 투과 스펙트럼을 이용하여 백라이트 램프의 스펙트럼과 색좌표를 시뮬레이션함으로써 백라이트 램프의 선정에 있어서 시간과 비용을 절감할 수 있게 된다.

Claims (2)

1. 임의의 패널상의 색좌표를 갖는 스펙트럼과 패널의 투과 스펙트럼을 이용하여, 패널을 통과한 분광 스펙트럼을 panel(lambda)로, 백라이트 유닛의 분광 스펙트럼을 BL(lambda)로, 패널의 투과 스펙트럼을 T(lambda)로 나타낼 때,

   BL(lambda)=Panel(lambda) TIMES { 1} over {T(lambda) }

   의 식으로 변환된 백라이트 유닛의 스펙트럼을 구하는 단계,

   상기 변환된 백라이트 유닛의 스펙트럼과 삼자극 함수를 이용하여, 백라이트 유닛의 분광 스펙트럼을 S(lambda), 액정 패널의 파장에 따른 투과율을 T(lambda),적, 녹, 청의 삼자극 함수를 MATRIX { {barx}&{,}& {bary}&{,}& {barz}} 라고 할 때,

   X = INT _{380 }^{780 }S( lambda )T(lambda) barx ( lambda )d lambda

   Y= INT _{ 380}^{780 } S( lambda )T( lambda )bary ( lambda )d lambda

   Z= INT _{ 380}^{780 }S( lambda )T( lambda )barz( lambda )d lambda

   x= { X} over {X+Y+Z }

   y= { Y} over {X+Y+Z }

   의 식으로 백라이트 유닛의 색좌표(x, y)를 구하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치의 배경색 색좌표 결정 방법.
2. 제1항에서,

   상기 변환된 백라이트 유닛의 스펙트럼을 구하는 단계는,

   패널에 표시되는 얻고자 하는 색좌표를 설정하는 단계,

   임의의 백라이트 유닛의 스펙트럼에 패널의 투과 스펙트럼을 곱해 패널에 표시되는 스펙트럼을 구하는 단계,

   상기 패널 상에 표시되는 스펙트럼에 삼자극 함수를 적용하여 패널에 표시되는 색좌표를 구하는 단계,

   상기 임의의 백라이트 유닛의 분광 스펙트럼의 적, 녹, 청의 피크를 조절하면서 상기 패널에 표시되는 스펙트럼과 색좌표를 반복해서 구하는 단계,

   상기 패널에 표시되는 색좌표가 상기 얻고자 하는 색좌표와 일치하는 경우, 패널을 통과한 분광 스펙트럼을 panel(lambda)로, 백라이트 유닛의 분광 스펙트럼을 BL(lambda)로, 패널의 투과 스펙트럼을 T(lambda)로 나타낼 때,

   BL(lambda)=Panel(lambda) TIMES { 1} over {T(lambda) }

   의 식으로 변환된 백라이트 유닛의 스펙트럼을 구하는 단계인 액정 표시 장치의 배경색 색좌표 결정 방법.

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