KR100772567B1 - 백색 및 휘도 균일도를 만족하는 ｌｅｄ 백라이트의 ｌｅｄ분류 및 배열방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 균일한 백색 및 휘도 분포를 형성하는 LED 백라이트 유닛에 관한 것으로서, LED 백라이트를 생산함에 있어서 휘도 및 분광특성의 편차가 다양한 LED 소자를 이용하여 백라이트 전체 표면영역에 걸쳐 균일한 백색과 휘도분포를 가지도록 LED 소자의 배열과 조합을 최적화하기 위한 방법에 관한 것이다.

이를 위하여 본 발명은, 소자특성이 다양한 LED의 조합으로부터 목표백색광이 생성될 수 있도록 하기 위해, CIE 균일색 공간에서 목표백색의 정해진 색차범위를 만족하는 모든 LED의 색좌표 공간을 형성하는 단계와, 각 프라이머리색 LED의 조합들이 목표백색과의 기준색차를 만족하는, 최소 개수의 세부 군집(이하 Rank)들로 분할하는 단계, 상기 결정된 LED Rank 조합들에 대하여 특정 LED 배열의 배광분포를 시뮬레이터를 이용하여 예측하는 단계, 백라이트 표면의 휘도 균일화를 위해 휘도가 큰 영역의 LED Rank 조합과 휘도가 작은 영역의 LED Rank 조합간의 교환연산(swapping operation)을 수행하여 전체적인 휘도의 균일화를 수행하는 단계로 이루어진 것에 특징이 있다.

LCD 디스플레이 장치, LED 백라이트, 광선추적시뮬레이터, Lloyd 알고리즘

Description

백색 및 휘도 균일도를 만족하는 ＬＥＤ 백라이트의 ＬＥＤ 분류 및 배열방법{LED Grouping And Arranging Method For Uniform White And Luminance Distribution Of LED Backlight Unit}

도 1a는 종래 실시예에 따른 투과홀을 형성한 두꺼운 상부 반사 시트를 사용한 직하형 LED 백라이트 유닛을 도시한 개략도;

도 1b는 종래 실시예에 따른 LED 렌즈의 입광부에 원뿔모양의 홈을 형성한 직하형 LED 렌즈를 사용한 백라이트 유닛을 도시한 단면도;

도 2는 동일색 LED 에서의 스펙트럼 특성과 휘도 특성의 산포를 도시한 도면;

도 3은 특성이 다양한 LED를 임으로 배치한 경우 나타날 수 있는 휘도의 비균일성을 도시한 도면;

도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 백색 균일도를 만족하는 LED 최적분류 과정을 도시한 흐름도;

도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 휘도 균일도를 만족하는 LED 최적배열을 계산하는 과정을 도시한 흐름도;

도 5는 LED들의 색도값을 CIE 균일색 공간에 나타내었을 때의 성능산포를 도시한 도면;

도 6은 최적분류기법을 이용하여 LED 군집을 분류하는 예를 도시한 도면;

도 7은 분류된 각 Rank들의 조합으로 계산한 백색과 백라이트의 기준백색의 예를 도시한 도면;

도 8은 본 발명을 통하여 최종 분류한 LED Rank들의 예를 도시한 도면;

도 9a는 임의로 LED를 배치했을 경우 나타날 수 있는 휘도 비균일성의 예를 도시한 도면;

도 9b는 밝은 영역의 LED조합들과 어두운 영역의 LED조합들을 교환하는 연산의 예를 도시한 도면;

도 9c는 상기의 교환연산을 수행한 후 예상되는 백라이트 하나의 모듈에 대한 균일화된 휘도분포의 예를 도시한 도면; 및

도 10은 백라이트 하부 패널에서 본 발명의 과정을 통하여 산출된 최종 LED 의 Rank 및 최적배열을 도시한 도면이다.

본 발명은 균일한 백색 및 휘도 분포를 형성하는 액정표시장치(liquid crystal display; LCD)용 백라이트 유닛(back light unit; BLU)의 LED 분류 및 배열기법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 휘도 및 색도의 성능산포가 큰 다수의 LED 소자를 성능 산포별로 최적으로 분류하고 백라이트의 백색 및 휘도 균일도를 만족하는 LED의 최적배열을 예측하여 다양한 성능산포의 LED를 사용할 수 있도록 하는 조합기법에 관한 것이다.

일반적으로, LED(light emitting diode)는 비 발광성인 수동소자이기 때문에 백라이트유닛을 이용하여 면광원을 액정표시패널의 후면에서 전면으로 균일하게 조사하고 두 유리 기판 사이의 화소별 액정의 분자배열을 인가전압으로 변화시키며 투과율을 조절하는 방식으로 영상을 얻는 장치이다.

최근에는 냉음극형광램프(CCFL)에 이은 차세대 LCD 백라이트 광원으로 수명이 길고 전력 소모량이 적으면서 색상 구현능력이 뛰어난 LED 소자를 이용하는 방식이 개발됨에 따라 광도와 효율이 높은 LED 광원에 관한 연구가 활발히 진행 중이다. LED 방식의 램프는 적색, 녹색, 청색의 LED를 배치하여 이들 3색을 합한 흰색의 빛을 액정표시패널에 제공하는 방식을 사용한다,

백라이트 유닛은 램프, 도광판, 반사시트, 및 광학 시트류 등을 포함하여 이루어지며, 이러한 LED를 사용한 백라이트에서는 LCD Panel 표면의 전체 위치에서의 광휘도와 기준 백색의 균일성이 매우 중요한 위치를 차지한다.

이러한 LED 백라이트의 균일성에 대한 연구로서, 첨부 도면 중, 도 1a는 종래 공개특허 제 10-2005-0121578호의 'LED 백라이트 유닛'에 관한 실시예를 나타내며, 투과홀(11)을 형성한 두꺼운 상부 반사시트(10)를 사용함으로써 직하형 LED(20)의 빛을 고르게 전달하고자 하였다.

또한, 도 1b는 종래 공개특허 제 10-2006-0004717은 '백라이트 유닛 및 직하형 LED 렌즈'에 관한 것으로, LED 렌즈 상부에서 강한 휘도가 방출되는 부분을 줄이기 위해 렌즈 상부에 정확하게 정렬된 반사판을 사용하던 방법을 보완하기 위해 LED 렌즈의 입광부에 원뿔모양의 홈(31)을 형성한 직하형 LED 렌즈(30)를 사용함으로써 휘도나 색균일도가 민감하게 변하는 단점을 보완하였다.

그러나 종래의 이러한 구조적인 해결에도 불구하고, LED의 특성상 동일한 색의 고휘도 LED라 하더라도 분광에너지 특성과 휘도 특성의 산포가 매우 큰 단점이 있어 균일한 백라이트 광원 배열을 구현하더라도 최종 액정표시패널의 기준 백색재현성과 공간적으로 균일한 휘도의 재현성능이 저하되는 단점이 있다.

첨부 도면 중, 도 2는 종래 동일색 LED 에서의 스펙트럼 특성과 휘도 특성의 산포를 도시한 도면이고, 도 3은 종래 특성이 다양한 LED를 임의로 배치한 경우 나타날 수 있는 휘도의 비균일성을 도시한 도면이다.

도 2의 그래프의 가로축은 파장(스펙트럼)을 나타내고 세로축은 상대적인 에너지 세기를 나타내는데, 먼저 좌측 세 개의 그래프는 위에서부터 차례로 Red, Green, Blue LED의 특성을 나타내며, 동일한 휘도를 갖는 LED라 할지라도 그래프의 화살표가 나타내는 바와 같이 스펙트럼의 편차가 있어 LED의 색 산포가 있음을 알 수 있다.

또한, 도 2의 우측 세 개의 그래프 역시, Red, Green, Blue LED의 특성을 나타내며, 동일한 스펙트럼을 갖는 LED라 할지라도 그래프의 화살표가 나타내는 바와 같이 스펙트럼 에너지의 편차가 있어 LED의 휘도 산포가 있음을 알 수 있다.

즉, 동일한 색의 고휘도 LED라 하더라도 분광에너지 특성이 피크파장을 기준으로 Red LED는 대략 629[nm] ~ 641[nm] 정도 편차가 존재하며, Green LED는 514[nm] ~ 529[nm], Blue LED는 452[nm] ~ 461[nm] 까지 산포가 존재한다.

또한, 휘도 역시 Red LED는 1161[lm] ~ 1639[lm], Green LED는 2732[lm] ~ 4098[lm], Blue LED는 478[lm] ~ 819[lm] 정도 산포가 존재한다.

따라서 LED 소자의 생산에서부터 많은 편차가 존재하는데, 기준성능을 만족하는 LED를 선별하여 사용할 경우 수율이 매우 낮아지고 LED 생산 단가가 상승하여 전체적인 백라이트 유닛의 생산 비용이 증가하는 문제점이 발생한다.

따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 LED의 특성상 휘도 및 분광특성의 편차가 다양하여 백라이트 유닛(BLU)을 구성함에 있어서 목표특성을 만족하는 LED만을 선별하여 사용할 수밖에 없는 기존의 문제점을 보완하기 위하여 LED의 산포 특성을 최적으로 분류하는 Rank 최적화 단계와 백라이트 유닛의 전체 표면영역에 걸쳐서 균일한 백색과 휘도분포를 가지도록 LED 소자의 배열과 조합을 최적화하는 단계를 통해 다양한 특성의 LED를 최대한 많이 사용하여 수율을 높이는 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명인 백색 및 휘도 균일도를 만족하는 LED 백라이트의 LED 분류 및 배열방법은, CIE(Commission Internationale de I'Eclairage) 균일색 공간(CIEL'u'v' 공간)에서 각 채널별로 모든 LED의 산포를 표시하여 전체 모집단을 형성하는 제 1단계; CIEL'u'v' 공간에서 상기 전체 모집단의 프라이머리(primary color)별 모집단에 대해 Lloyd 알고리즘(K-means clustering)을 이용하여 세분화하여 Rank를 할당하는 제 2단계(Rank 최적화 단계); 상기 제 2 단계에서 분할된 Rank의 평균값의 조합과 그 Gain값의 조정으로 기준백색을 만족하는지를 평가하는 제 3단계; 상기 제 3단계에서 Rank 내 개별 LED의 조합으로도 기준백색과의 색차가 목표값 이내에 존재하는지를 평가하여 최종 Rank 조합을 결정하는 제 4단계; 상기 제 4단계에서 결정한 Rank 조합을 기반으로 백라이트의 한 라인(모듈)에 걸쳐 임의로 LED들을 배치하여 포톤트레이싱(photon tracing)기법이 적용된 배광시뮬레이터를 이용하여 배광분포를 예측하는 제 5단계; 상기 제 5단계에서의 예측된 결과에 대해 휘도마스킹을 통해 국부적인 휘도값을 계산하는 제 6단계; 상기 제 6단계에서 계산된 휘도값을 이용하여 균일한 휘도분포를 위한 LED의 최적배열을 위해 교환연산을 수행하여 최종 LED 배열을 산출하는 제 7단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하고자 한다.

첨부 도면 중, 도 4a와 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 백색 및 휘도 균일도를 만족하는 LED-BLU 생산을 위한 LED Rank 조합기법을 도시한 흐름도이고, 도 5는 LED들의 색도값을 CIE 균일색 공간에 나타내었을 때의 성능산포를 도시한 도면이고, 도 6은 최적분류기법을 이용하여 LED 군집을 분류하는 예를 도시한 도면이고, 도 7은 각 프라이머리별 분할된 영역의 조합으로 기준백색을 만족하는지를 검사하는 과정을 도시하는 도면이며, 도 8은 본 발명을 통하여 최종 분류한 LED Rank 들의 예를 도시한 도면이다.

도 4a는 색도 균일화를 위해 기준백색을 나타내는 LED의 최적 Rank 분류 알고리즘을 도시하고 있고, 도 4b는 도 4a에서 나타내는 과정을 통해 얻어지는 백색 Rank 조합들을 사용하여 휘도 균일화를 위한 LED의 최적배열을 결정하는 과정을 도시하고 있다.

먼저, 도 4a, 도 5, 도 6, 도 7, 및 도 8을 참조하여 LED의 최적 Rank 분류 과정을 설명하고자 한다.

CIE(Commission Internationale de I'Eclairage) 균일색 공간, 즉 CIEL'u'v' 공간(이하, "L'u'v'공간"이라 한다)에서 각 채널별로{R(Red),G(Greeen),B(Blue) 각각} 모든 LED의 산포를 표시한다(S110).

도 5에서는 상기의 L'u'v'공간에서 각 채널별 산포와 각 프라이머리(Primary) 색좌표를 예를 들어 도시하고 있다.

그런 다음, 균일한 색도 분포를 형성하기 위해 기준백색을 이루는 프라이머리의 조합이 정해진 산포조건을 만족하도록 각 프라이머리의 산포를 세부 영역(Rank)으로 나누는데 있다(S120).

다음의 [표 1]은 상기 프라이머리(Primary) 색의 Dominant spectrum 편차와 이에 따른 랭크(Rank) 분류를 보여준다.

Red : 629[nm] ~ 641[nm]
629 ~ 630	631 ~ 632	633 ~ 634	635 ~ 636	637 ~ 639	640 ~ 641
Rank 1	Rank 2	Rank 3	Rank 4	Rank 5	Rank 6
Green : 514[nm] ~ 529[nm]
514 ~ 515	516 ~ 517	518 ~ 519	520 ~ 522	523 ~ 524	525 ~ 527	528 ~ 529
Rank 1	Rank 2	Rank 3	Rank 4	Rank 5	Rank 6	Rank 7
Blue : 452[nm] ~ 461[nm]
452 ~ 453	454 ~ 455	456 ~ 457	458 ~ 459	460 ~ 461
Rank 1	Rank 2	Rank 3	Rank 4	Rank 5

한편, 도 6에서는 각 프라이머리(Primary)의 산포를 세부 영역(Rank)으로 나누는 예를 보여주고 있는데, 영역별로 나누는 방법은 L'u'v' 3차원 공간에서 기준거리를 이용하여 분할을 한다.

K-means 클러스터링의 일종인 Lloyd iteration 기법을 이용하여 임의로 설정된 K 개의 중심으로 각 색좌표들은 가까운 K 번째 영역으로 속하게 되고 최종적으로 새로운 평균을 계산하게 된다(S130).

그런 다음, 새로운 평균을 중심으로 또다시 각 색좌표들은 K 번째 영역을 생성하고, 더 이상 평균이 바뀌지 않을 때까지 영역할당을 계속하게 된다(S160).

첨부 도면 중, 도 7은 각 프라이머리별 분할된 영역의 조합으로 기준백색을 만족하는지를 검사하는 과정을 도시하는 도면으로, 상기 과정에 의해 각 영역별로 Rank를 설정한 후, 각 채널별 분할된 영역의 평균에 대하여 Gain 조절을 통해 백색을 이루는 Rank 조합을 생성하고(S140), 해당 영역의 개별 LED의 조합이 기준백색과의 목표거리 이하, 즉 목표색차 값을 만족하는지를 검사한다(S150).

이 경우, 그 거리가 목표거리 값보다 클 경우에 해당 채널의 각 영역을 다시 나눈 후 주어진 조건을 만족하는 최소한의 산포로 이루어진 영역으로 분할한다.

여기서, 목표색차는 최종 기준백색과의 허용산포에 의해 결정된다.

상기 기준백색과의 색차가 목표값 이내에 존재하는지의 여부는 다음의 수식을 사용하여 평가한다.

여기서,

는 임의의 LED 조합이 표현하는 CIE 표준색 좌표이며,

는 생산하고자 하는 디스플레이의 기준백색을 나타낸다.

첨부 도면 중, 도 8은 상기 과정들을 통해 형성된 최적의 LED Rank 분류의 한 예를 도시한 도면으로, 각 채널별 분할된 영역의 평균에 대하여 Gain 조절을 통해 기준백색과 기준거리를 만족시키는 조합을 생성한다.

다음의 [표 2]는 최종 결정된 Rank 조합의 예를 보여주고 있다.

{R1, G2, B3, G2, R1} {R2, G4, B6, G4, R2} {R3, G6, B1, G6, R3} {R4, G5, B2, G5, R4} {R5, G1, B5, G1, R5} {R6, G3, B4, G3, R6} : :

이하, 도 4b를 참조하여 백라이트의 휘도 균일화를 위한 LED의 최적배열을 결정하는 과정을 설명하고자 한다.

도 4a를 참조하여 상술한 바와 같은 과정을 통해 결정된 기준백색 재현을 위한 LED 최적 Rank 조합을 사용하여, 먼저 백라이트 유닛(BLU) 한 라인(모듈)을 구성하는 LED조합들을 임의로 배치함으로써 초기화한다(S210).

여기서, 전체 백라이트는 균일한 색도 및 휘도분포를 가지는 하나의 모듈이 동일하게 전체 라인에 적용된다고 가정한다.

다음으로, 아래에서 설명할 포톤트레이싱(Photon Tracing) 기법을 적용한 배광시뮬레이터를 이용하여 상기의 초기 LED 배치에 대한 최종 패널의 배광분포를 예측한다(S220).

상기 배광시뮬레이터를 위하여, 백라이트를 구성하는 시트들의 광학적 특성을 모델링하고 광원에서 빛의 진행과정을 추적하여 백라이트의 라이팅 결과를 예측하는 상용배광시뮬레이터나 본 발명의 실시예를 위하여 개발된 소프트웨어가 사용될 수 있다.

일반적으로 빛의 투과 및 굴절을 모델링하기 위한 방법의 하나로 컴퓨터 그래픽에서 많이 사용되는 방법으로 광선추적 기법을 사용하는데, 상기 포톤트레이싱 기법은 정방향 광선추적기법 중의 하나로서 광원에서 방사되는 빛에너지를 단위광자로 시작하여 3차원 공간을 추적하여 모델상의 모든 면 또는 목적면에 기여하는 광자의 정보를 표면의 기하정보와 함께 저장하는 포톤맵(Photon Map)을 형성하고, 특성 시각(Viewing Angle)에 대한 광선추적기법이나 목적면에서의 방사휘도(Radiance)를 영상화하는 방법으로 랜더링 하게 되는데, 이 영상 랜더링을 위한 포톤맵의 형성은 포톤방사, 포톤추적, 포톤저장의 세 단계로 진행된다.

상기 배광시뮬레이터(Lighting Simulator)는 상술한 바와 같은 포톤트레이싱 기법을 이용하여 특정 LED의 배열과 BLU 시트환경에 대해 LED 광원에서 방사되는 광선을 추적하여 최종 패널에서의 빛에너지 분포를 영상화함으로써, 최종 패널(Panel)의 색도 및 휘도의 분포를 예측할 수 있도록 한 알고리즘을 말한다.

한편, 균일한 휘도분포의 LED 최적배열을 생성하기 위해, 상기 배광분포시트를 국부적인 휘도마스크를 사용하여 백라이트의 “국부적인 휘도”를 계산한다(S230).

상기 휘도마스크는 디스플레이 화면에서 국부적인 영역의 평균밝기를 계산하기 위한 마스크로서, 그 크기는 백라이트의 크기를 LED 백색조합의 개수로 나누어서 정의된다.

다음, 상기의 국부적인 휘도정보를 바탕으로 기준휘도에 대한 공간적 휘도산포가 목표산포를 만족하는지를 평가한다(S240).

이 과정에서 전체 영역에 대한 휘도의 편차에 대한 계산은 다음의 식,

을 이용하여 계산한다.

여기서,

는 임의의 국부적인 영역의 평균 휘도이며,

는 생산하고자 하는 디스플레이의 기준휘도를 나타낸다.

첨부 도면 중, 도 9a는 하나의 모듈에 대해서 공간적 휘도산포가 목표산포를 만족하지 못할 때의 한 예를 도시한 것으로, 이처럼 공간적 휘도산포가 목표산포를 만족하지 못한다면, 도 9b와 같이 국부적으로 휘도가 큰 LED 조합과 휘도가 작은 LED 조합의 공간적 위치를 바꾸는 교환연산(swapping bright_LED and dark_LED)을 수행함으로써 전체 모듈영역에 대하여 휘도의 균일화를 얻는다(S250).

첨부 도면 중, 도 9c에서는 상기 교환연산을 수행한 후 예상되는 결과의 한 예를 도시한 것이다.

첨부 도면 중, 도 10은 상기의 과정들을 통하여 수행한 LED Rank 분류의 최적화 및 LED 배열 최적화를 통하여 얻어진 최종 백라이트 패널의 LED 구조를 한 예로 도시한 것이다.

이와 같이, 본 발명에 따른 백색 및 휘도 균일도를 만족하는 LED-BLU 생산을 위한 LED 분류 및 배열방법에 의하면, 다양한 범위의 편차를 가지는 LED 소자를 이용하여 백라이트를 생산할 때, 기준백색을 생성하는 LED 조건을 최적 Rank 조합으로 산출하고, 휘도의 균일화를 위한 효과적인 최종 LED 배열패턴을 형성할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 백색 및 휘도 균일도를 만족하는 LED 백라이트의 LED 분류 및 배열방법은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, LED의 특성상 동일한 색의 고휘도 LED라 하더라도 분광에너지 특성과휘도특성의 산포가 매우 큰 경우, 기준성능을 만족하는 LED만을 선별하여 사용할 수밖에 없는 기존의 단점을 보완하기 위해 특성이 서로 다른 LED를 최적으로 분류하여 목표 스펙을 만족하는 백라이트를 위한 LED조합과 배열을 산출함으로써 LED 의 수율을 향상시켜 전체 생산비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

둘째, LED의 최적 Rank 분류가 생산에 직접 적용할 수 없을 만큼 세분화되지 않도록 알고리즘 조작만으로 트레이드 오프(trade-off)할 수 있으므로 생산설비와 백라이트의 목표편차를 고려한 최적의 조합 및 배열을 산출할 수 있고, LED의 산포특성이 바뀔 때마다 시뮬레이션만으로 목표 스펙을 만족하기 위한 LED 조합과 백라이트 산포를 예측할 수 있어, 소자환경의 변화에 대한 대처 및 새로운 조합 패턴의 생성이 용이한 장점이 있다.

Claims (7)

1. CIEL'u'v' 공간에서 각 채널별로 모든 LED의 산포를 표시하여 전체 모집단을 형성하는 제 1단계;

   CIEL'u'v' 공간에서 상기 전체 모집단의 프라이머리별 모집단에 대해 Lloyd 알고리즘(K-means clustering)을 이용하여 세분화하여 Rank를 할당하는 제 2단계;

   상기 제 2단계에서 분할된 Rank의 평균값의 조합과 그 Gain값의 조정으로 기준백색을 만족하는지를 평가하는 제 3단계;

   상기 제 3단계에서 Rank 내 개별 LED의 조합으로도 기준백색과의 색차가 목표값 이내에 존재하는지를 평가하여 최종 Rank 조합을 결정하는 제 4단계;

   상기 제 4단계에서 결정한 Rank 조합을 기반으로 백라이트의 한 라인(모듈)에 걸쳐 임의로 LED들을 배치하여 포톤트레이싱(photon tracing)기법이 적용된 배광시뮬레이터를 이용하여 배광분포를 예측하는 제 5단계;

   상기 제 5단계에서의 예측된 결과에 대해 휘도마스킹을 통해 국부적인 휘도값을 계산하는 제 6단계;

   상기 제 6단계에서 계산된 휘도값을 이용하여 균일한 휘도분포를 위한 LED의 최적배열을 위해 교환연산을 수행하여 최종 LED 배열을 산출하는 제 7단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 백색 및 휘도 균일도를 만족하는 LED 백라이트의 LED 분류 및 배열방법
2. 제 1항에 있어서,

   상기 제 2단계는 K-means 클러스터링인 Lloyd iteration 기법을 이용하여 임의로 설정된 K 개의 중심으로 각 색좌표들이 가까운 K 번째 영역으로 속하는 단계;

   각 K 개 영역에 대해 새로운 평균을 계산하는 단계; 및

   새로운 평균을 중심으로 또다시 각 색좌표들은 K 번째 영역을 생성하고, 더 이상 평균이 바뀌지 않을 때까지 영역할당을 반복하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 백색 및 휘도 균일도를 만족하는 LED 백라이트의 LED 분류 및 배열방법.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 제 3단계는 각 Rank의 조합으로 기준백색과 일정한 색차 내에 존재하는 특정 Rank들의 조합을 산출하는 단계; 및

   일정한 색차를 벗어날 경우, 그 Gain 조절을 통해 목표색차 이내에 존재하는지를 평가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 백색 및 휘도 균일도를 만족하는 LED 백라이트의 LED 분류 및 배열방법.
4. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,

   최종 Rank 조합을 결정하는 단계는 다음의 수식을 이용하여 Rank 내 개별 LED의 조합으로도 기준백색과의 색차가 목표값 이내에 존재하는지를 평가하는 단계;

   

   (여기서,

   

   는 임의의 LED 조합이 표현하는 CIE 표준색 좌표이며,

   

   는 생산하고자 하는 디스플레이의 기준백색을 나타낸다.)

   상기 단계에서 목표색차를 만족하지 못하는 경우, 제 2항의 Rank의 개수를 증가시켜 Lloyd iteration 기법을 통한 새로운 영역분할을 수행하는 단계; 및

   상기의 평가단계를 통한 최종 Rank 조합을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 백색 및 휘도 균일도를 만족하는 LED 백라이트의 LED 분류 및 배열방법.
5. 제 1항에 있어서,

   제 5단계는 한 라인(모듈)에 걸쳐 임의로 LED들을 배치하는 단계;

   각 LED들의 기하학적 발광특성과 분광에너지특성을 모델링하는 단계;

   백라이트 유닛을 구성하는 각 반사판, 시트들의 광학적 반사/투과 특성을 모델링하는 단계; 및

   상기한 정보들을 이용하여 포톤트레이싱 기법이 적용된 배광시뮬레이터를 이용하여 배광분포를 예측하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 백색 및 휘도 균일도를 만족하는 LED 백라이트의 LED 분류 및 배열방법.
6. 제 1항에 있어서,

   제 6단계는 한 라인(모듈)이 이루는 백라이트의 크기를 LED 백색조합의 개수에 비례하는 영역으로 세분화하는 단계;

   각 영역에 대한 마스크연산을 통해 평균휘도를 계산하는 단계; 및

   다음의 식

   

   (여기서,

   

   는 임의의 국부적인 영역의 평균 휘도이며,

   

   는 생산하고자 하는 디스플레이의 기준휘도를 나타낸다.)

   을 이용하여 전체 영역에 대한 휘도의 편차를 구하여 목표색차 이내에 존재하는지를 평가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 백색 및 휘도 균일도를 만족하는 LED 백라이트의 LED 분류 및 배열방법.
7. 제 1항에 있어서,

   제 7단계는 국부적으로 휘도가 큰 영역에 기여하는 LED 조합과 휘도가 작은 영역에 기여하는 LED 조합을 결정하는 단계;

   상기의 단계에서 결정된 조합들에 대해 공간적인 위치교환연산(swapping light_LED and dark_LED)을 수행하는 단계; 및

   제 6항의 휘도의 편차를 계산하는 과정을 통해 기준색차를 만족할 때까지 상기 위치교환연산을 반복하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 백색 및 휘도 균일도를 만족하는 LED 백라이트의 LED 분류 및 배열방법.

Images