KR100903699B1 - 영상의 실시간 보정 방법 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 표시장치 상에 표시된 영상의 광출력 및/또는 컬러의 실시간 보정 시스템 및 방법에 관한 것으로, 영상을 표시하기 위한 액티브표시영역(6)과, 영상형성장치(2)와, 영상형성장치(2)를 구동하기 위한 전자구동시스템(4)을 포함하는 표시장치(1)와; 광에퍼쳐(광개방부)(21)와 광축을 가지고 있는 광센서(22)를 포함하는 것으로, 영상형성장치(2)의 액티브표시영역(6)의 대표 부분(representative part)으로부터의 광출력에 대한 광측정을 수행하여 광측정신호(11)를 출력하는 광센서부(10)와; 광측정신호(11)를 수신하고 이것에 기초하여 전자구동시스템(4)을 조절하는 피드백시스템(12)을 포함하여 이루어진다. 광센서부(10)의 광에퍼쳐(21)는 광센서(22)에 의해 수광된 광의 최소한 50%, 또는 60%, 또는 70%, 또는 75%가 광센서(22)의 광축의 17o 이내에서 진행하는 광으로부터 나오도록 하는 수용각(acceptance angle)을 갖는다.

Description

영상의 실시간 보정 방법 및 시스템{Method and system for real time correction of an image}
도 1a 및 도 1b는 각각 본 발명에 따른 광센서부가 제공된 LCD스크린의 일부분을 나타낸 평면도 및 정면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 광센서의 제 1실시예로서, 서로 다른 PMMA을 조립한 광가이드를 포함하는 광센서부를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 광센서의 제 2실시예로서, 광파이버를 갖는 광가이드를 포함하는 광센서부를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 광센서의 제 3실시예로서, 한개로 구성된 PMMA으로 이루어진 광가이드를 포함하는 광센서부를 나타낸 것이다.
도 5는 반사코팅이 되어 있는 도 4의 광가이드를 나타낸 것이다.
도 6은 부분적으로 반사코팅이 되어 있고, 하우징에 의해 주위광이 차단되는 도 4의 광가이드를 나타낸 것이다.
도 7은 광가이드에서의 광감쇠의 각도의존성을 측정하기 위한 측정구성을 나타낸 것이다.
도 8은 광가이드에서의 광감쇠의 수직각도의존성을 측정하는 방법을 나타낸 것이다.
도 9는 광가이드에서의 광감쇠의 수평각도의존성을 측정하는 방법을 나타낸 것이다.
도 10a 및 도 10b는 각각 도 7 ~ 도 9에서처럼 측정된 광가이드에서의 광감쇠의 수직 및 수평각도의존성에 대한 결과를 나타낸 것이다.
서로 다른 도면의 부호를 표시하는데 있어서 같거나 유사한 부분에 대해서는 같은 참조부호를 붙였다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호설명
1. 표시장치 2. 영상형성장치
4. 전자구동시스템 6. 액티브표시영역
10. 광센서부 11. 광측정신호
12. 피드백시스템 21. 광에퍼쳐
22. 광센서
본 발명은 LCD(Liquid Crystal Display)장치, 플라즈마장치, CRT, 전자표시장치, 배면프로젝션시스템 등과 같은 표시장치의 표시영역이 온도 및 에이징(ageing)에 의존하는 휘도 대 전압특성을 갖는 형태의 표시장치에 표시되는 영상의 컬러 및/또는 광출력의 실시간보정을 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
특히, 본 발명은 주어진 시야축(axis of vision)을 따라 관측되도록 의도된 투과형 액정표시장치에 적용되는 것으로 이것에 특히 한정되는 것은 아니다. 이것이 적용되는 경우는 특히 항공기 등과 같은 운송수단의 기기패널 및 컴퓨터스크린이다.
더욱 구체적으로, 예를 들어 복수의 LCD스크린이 복수의 영상 또는 하나의 영상을 형성하기 위해 구성될 경우, LCD 각각은 같은 형태를 갖는 것이 바람직하다.
현재, LCD장치는 이 장치를 사용단계의 시작시점에서 컨트라스트(contrast)를 조정하기 위한 수단을 구비하는 경우가 종종 있다. 컨트라스트는 표시장치를 사용하는 중에는 조정이 되지 않는다.
일본특허(JP-8292129)는 측정을 실시할 때에만 그 표시장치 상에 설치되는 별개의 측정장치를 기술하고 있다. 그러한 표시광의 측정센서는 표시면 상에 설치되는 광섬유, 에퍼쳐(개방부)(aperture), 및 광시스템을 모두 가지고 이다. 표시면으로부터 출사되는 광선 중에서, 최적관찰각에 대응하는 광(light)만이 센서소자에 인가되게 된다. 이러한 센서는 소형화(compactness)와 집접화가 가능하지 않다. 이 센서는 센서소자의 최적관측각에 대응하는 광만을 적용(apply)하기 위하여, 센서소자를 에퍼쳐, 즉, 스크린으로부터, 꽤 거리를 두어 설치해야하고, 센서의 높이가 높아진다. 이 센서는 또한 꽤 넓은 영역을 차지하고 있다. 이 센서는 스크린상에 표시하는 기기 적용(application)과 병행하여 실시간으로 사용하기 위한 설계가 되어 있지 않다. 따라서, 예를 들어 휴대폰표시장치 등에는 실 용적이지 못하다.
어떠한 적용에 있어서는, 항시 표시장치 상에 배치할 수 있어서, 광출력을 계속적으로 측정할 수 있음으로써, 표시된 영상의 컬러 및/또는 광출력을 계속적으로 보정할 수 있는 측정장치를 갖는 것이 바람직하다.
유럽특허(EP0313331)에는, 실제 사용 중에 액정표시장치의 휘도 및 컨트라스트를 제어하기 위한 장치가 기재되어 있다. 발광다이오드에 의해 소정 레벨의 광이 생기며 LCD패널을 통해 투과된다. 패널의 다른 편에는, 패널을 투과한 광이 센서에 의해 감지되어, 이에 대응하여 그것을 나타내는 신호가 생성된다. 이 신호는 실시간으로 감시되고, 패널의 그레이스케일 레벨을 실시간으로 조정하기 위해 이용된다. 발광다이오드와 센서는 LCD패널의 대향하는 면들의 광차단물질 아래에 위치한다. 이 광차단물질은 사용자에 대해서 화면의 그 부분에 생성된 광을 차단할 뿐만 아니라, 센서에 대해서 주위광들을 차단한다. 이러한 해결방법은 현존하는 스크린들에 대해서 이것으로 개장(改裝)(retrofit)을 할 수 없다는 단점을 가지고 있다. 또한, 그렇게 가려져 있는 시험픽셀들은 주위광이 야기하는 문제점을 가지고 있지는 않지만, LCD의 너무 많은 부분을 가리게 된다.
미국특허(US-5162785)와 독일특허(DE-4129846)도 LCD의 컨트라스트를 최적화하는 장치에 대해서 기술하고 있다. 이 LCD패널은 표시영역과 별개의 시험구역으로 이루어져 있으며, 센서는 이 시험구역을 관측한다. 센서와 시험구역 모두는 광마스크에 의해 주위광으로부터 보호된다.
미국특허(US-5490005)는 표시장치의 자체광소스(LED) 상에 배치된 광센서에 대해서 기술하고 있다. 이것의 첫 번째 단점은 상업적으로 이용가능한 LCD패널 상에서 구현될 수 없다는 것이다. 또 다른 단점은 피드백루프가 액티브영상내용을 형성하는데 이용되는 백라이트를 포함시키지 않고 있어서, 그 구조가 매우 정교하지 못하고, LCD자체, 백라이트, 필터, 온도 등과 같은 모든 영상결정소자들의 전체결과를 측정하지 않는다는 점에 있다.
본 발명은 상기한 문제점들을 해결하는 것을 목적으로 한다.
이 목적은 본 발명에 따른 방법 및 시스템에 의해 해결된다.
본 발명은 표시장치 상에 표시된 영상의 색깔 및/또는 광출력의 실시간보정을 광피드백에 의해 수행하는 시스템을 제공한다. 광출력은 백라이트, 컨트라스트 및/또는 휘도를 포함하는 것이다. 본 발명에 따른 시스템은 영상을 표시하기 위한 액티브표시영역과, LCD장치인 경우에는 투과형 혹은 반사형 LCD, CRT인 경우에는 형광체와 같은 영상형성장치와, 상기 영상형성장치를 구동하기 위한 전자구동시스템을 포함하는 표시장치와;
광에퍼쳐와 광축을 가지고 있는 광센서를 포함하는 것으로, 상기 영상형성장치의 액티브표시영역의 대표 부분(representative part)으로부터의 광출력에 대한 광측정을 수행하여 광측정신호를 출력하는 광센서부와;
상기 광측정신호를 수신하고 이것에 기초하여 상기 전자구동시스템을 조절하는 피드백시스템을 포함하여 이루어진다.
상기 광센서부의 광에퍼쳐는 광센서에 의해 수광된 광의 최소한 50%가 광센 서의 광축의 15o 이내에서 진행하는 광으로부터 나오도록 하는 수용각(acceptance angle)을 갖는다. 즉, 상기 센서의 수용각은, 30o 이하의 범위를 한정짓는 수용각(subtended acceptance angle)으로 상기 표시영역으로부터 발광되거나 반사된 제어용 광의 양에 대한, 30o 이상의 범위를 한정짓는 수용각으로 상기 표시영역으로부터 발광되거나 반사된 제어용 광의 양의 비율이 X:1이며, 상기 X는 1 이상이 되도록 되어 있다. 어떠한 환경에서는, 상기 광센서부의 광에퍼쳐는 광센서에 의해 수광된 광의 최소한 60%, 혹은 최소한 70%, 혹은 최소한 75%가 광센서의 광축의 15o 이내에서 진행하는 광으로부터 나오도록 하는 수용각을 갖는 것이 유리할 수 있다.
본 발명의 표시장치 상에 표시된 영상의 색깔 및/또는 광출력의 실시간보정을 광피드백에 의해 수행하는 시스템의 다른 형태에 의하면,
영상을 표시하기 위한 액티브표시영역과, 영상형성장치와, 상기 영상형성장치를 구동하기 위한 전자구동시스템을 포함하는 표시장치와;
광에퍼쳐와 광축을 가지고 있는 광센서를 포함하는 것으로, 상기 영상형성장치의 액티브표시영역의 대표 부분(representative part)으로부터의 광출력에 대한 광측정을 수행하여 광측정신호를 출력하는 광센서부와;
상기 광측정신호를 수신하고 이것에 기초하여 상기 전자구동시스템을 조절하는 피드백시스템을 포함하여 이루어지며,
상기 광센서부의 광에퍼쳐는, 상기 광센서의 광축에 대해서 10o 이상의 각으 로 도달된 광이 최소한 25%만큼 감쇠되고, 20o 이상의 각으로 도달된 광이 최소한 55%만큼 감쇠되고, 35o 이상의 각으로 도달된 광이 최소한 85%만큼 감쇠되도록 하는 수용각을 갖는다.
본 발명에 따른 시스템은 실시간으로, 즉, 이 장치의 주요 적용(main application)으로서의 표시동작 중에, 이용하려고 하는 것이다. 테스트패턴은 사용할 수는 있지만 불필요하다. 측정이 행해지는 동안 상기한 주요 적용은 방해받지 않는다.
광측정은 구별없이 이루어진다. 즉, 액티브표시영역에 의해 발광된 주위광 및 실제 광은 분리되어 측정되지 않는다. 직접적인 주위광은 측정되지 않고, 그 측정에 감지할 수 있는 만큼의 영향은 주지 않는다. 간접적인 주위광(즉 표시장치에 의해 반사된 주위광)은 이 전자표시장치의 전체 휘도출력에 기여를 하여 측정되게 된다.
주위광에 대해서 상대적으로 표시의 휘도를 조정하려고 할 경우에는, 본 발명은 별개의 주위광센서와의 조합이 가능하다. 이 경우에, 본 발명에 따른 시스템은 스크린에 의해 발광된 휘도를 측정하고, 주위광센서는 주위광을 측정하게 된다. 따라서 표시 휘도는 이들 양자 사이의 차이에 비례하여 조정될 수 있다.
광측정은 휘도측정인 것이 바람직하다. 그리고, 광출력보정은 휘도 및/또는 컨트라스트보정을 포함할 수 있다. 광측정은 컬러측정일 수도 있으며, 이 경우에는 컬러보정이 수행될 수 있다.
이러한 패드백시스템은 광측정신호, 측정된 휘도 또는 컬러값과 기준값을 비교하는 비교기/증폭기와; 백라이트제어 및/또는 비디오컨트라스트제어 및/또는 비디오휘도제어 및/또는 컬러온도를 조절하는 조절기를 포함하여, 기준값과 측정값 사이의 차이를 가능한 한 0에 가깝게 감소시키게 된다.
본 발명의 광센서부는 광에퍼쳐와 광센서 사이에 광가이드를 포함하는 것이 바람직하다. 이 광가이드는 예를 들어 광파이프 또는 광섬유일 수 있다.
바람직하게는, 영상형성장치의 액티브표시영역의 대표부분은 영상형성장치의 액티브표시영역의 총면적의 1% 이하이고, 0.1% 이하인 것이 바람직하며, 0.01% 이하인 것이 더욱 바람직하다.
바람직한 실시예에 의하면, 광센서부의 광에퍼쳐는 액티브표시영역의 일부분을 가리고 있고, 반면에 광센서 자신은 액티브표시영역의 어느 부분도 가리고 있지 않다. 표시장치의 액티브표시영역의 전방면으로부터 출력된 광은 보여지게 되는 영상을 최소로 가리면서 연속적으로 측정된다. 광센서는 표시영역의 후방 또는 측면쪽으로 옮겨질 수 있고, 이에 따라 스크린영역 위로 바람직하게 5mm의 높이를 필요하게 된다. 따라서, 측정 중에 주위광을 차단할 필요가 있는 광에퍼쳐와 광센서 사이의 거리는 스크린으로부터의 거리에 의해 생기지는 않는다.
스크린 상에서 측정된 영역은 액티브표시영역의 많은 수의 액티브픽셀들로 이루어진다. 스크린 상에서 측정된 액티브픽셀들의 면적은 6mm×4mm를 초과하지 않는 것이 바람직하다. 예를 들어, 휴대폰화면에 있어서는, 액티브표시영역의 전형적인 치수가 50mm×80mm이고(3세대휴대폰), 6mm×4mm의 측정구역이 액티브표시 영역의 0.6%를 구성하게 된다. 랩탑스크린의 경우 액티브표시영의 전형적인 치수는 2459mm×1844mm(12.1인치스크린)이고, 6mm×4mm의 측정구역이 액정표시영역의 0.0005%를 구성하게 된다.
전용테스트픽셀은 필요하지 않고, 액티브디스플레이영역의 모든 픽셀은 그것에 대한 광측정을 수행하는데 이용될 수 있다. 테스트패치가 생성되어 센서에 의해 감지되는 액티브픽셀에 중첩될 수 있거나, 센서가 실제액티브영상의 일부를 감지할 수 있다. 이에 따라, 이 시스템이 현존하는 모든 표시장치에 대해서 개장(改裝)(retrofit)될 수 있게 된다. 이것은 전용 광원 또는 백라이트를 필요로 하지 않으면서 AM-LCD(Active Matrix Liquid Crystal Display)와 같은 표준 표시장치와 결합될 수 있다. 또한, 스크린과 같은 표시장치의 구성요소들은 용이하게 대체될 수 있다.
광센서부의 하우징은 액티브표시영역 위로 0.5cm 이하의 거리만큼 돌출되는 것이 바람직하다.
본 발명은 표시장치 상에 표시된 영상의 광출력 및/또는 컬러의 실시간 보정을 광피드백에 의해 행하는 방법을 제공한다.
이 방법은 다음과 같은 단계, 즉,
표시장치 상의 표시영역 위에 영상을 표시하는 단계와;
상기 액티브표시영역의 대표부분으로부터 발광되는 광에 대한 광측정을 수행하여, 이것으로부터 광측정신호를 생성하는 단계와;
상기 광측정신호에 따라 상기 액티브표시영역 상의 영상의 표시를 제어하는 단계를 포함한다.
상기 광측정을 수행하는 단계는 30o 이하의 범위를 한정짓는 수용각(subtended acceptance angle)으로 상기 표시영역으로부터 발광되거나 반사된 제어용 광의 양에 대한, 30o 이상의 범위를 한정짓는 수용각으로 상기 표시영역으로부터 발광되거나 반사된 제어용 광의 양의 비율이 X:1이며, 상기 X는 1 이상이 되도록 광을 선택하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 방법은 다음과 같은 단계, 즉,
표시장치 상의 표시영역 위에 영상을 표시하는 단계와;
상기 액티브표시영역의 대표부분으로부터 발광되는 광에 대한 광측정을 수행하여, 이것으로부터 광측정신호를 생성하는 단계와;
상기 광측정신호에 따라 상기 액티브표시영역 상의 영상의 표시를 제어하는 단계를 포함한다.
상기 광측정을 수행하는 단계는 10o 이상의 상기 액티브표시영역의 직각에 대한 각으로 진행하는 광을 최소한 25%만큼 감쇠시키고, 20o 이상의 상기 액티브표시영역의 직각에 대한 각으로 진행하는 광을 최소한 55%만큼 감쇠시키고, 35o 이상의 상기 액티브표시영역의 직각에 대한 각으로 진행하는 광을 최소한 85%만큼 감쇠시키는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 방법에 의하면, 제어된 광출력 및/또는 정확한 절대 휘도 및 컬러(Y,x,y)의 독출이 표시장치에 의해 얻어질 수 있다.
이러한 영상의 보정방법은 실시간으로, 즉 실행중인 기기적용(application)과 병행하여, 이용된다. 이 방법은 간섭(intervention)으로부터 자유롭고, 사용자로부터의 입력을 필요로 하지 않는다.
바람직하게는, 수행되는 광측정은 휘도측정이다. 이 경우, 광출력보정은 휘도 및/또는 컨트라스트보정을 포함할 수 있다. 또는, 수행되는 광측정은 컬러보정이며, 이 경우 광출력보정은 표시된 영상의 컬러보정을 포함한다.
광측정신호에 따라 영상의 표시를 제어하는 것은 기준값과 측정신호를 비교하고, 백라이트제어기 및/또는 비디오컨트라스트제어 및/또는 비디오휘도제어 및/또는 컬러온도를 조정하여 행해지는 것이 바람직하며, 이에 따라 기준값과 측정신호 사이의 차이를 줄여 그 차이가 가능한 한 0에 가깝도록 하게 된다.
바람직하게는, 광측정을 행하는 단계는 액티브표시영역으로부터 발생된 광을 액티브표시영역내에서 액티브표시영역 밖으로 전달하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 특징 및 효과는 본 발명의 원리를 예로 나타낸 도면과 함께, 다음에 기재한 상세한 설명에 의해 명확해질 것이다.
(실시예)
본 발명을 특정한 실시예와 도면에 의해 설명하지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고 청구항에 의해서 한정된다. 첨부한 도면은 단지 예시에 불과하며 특정하게 한정되는 것은 아니다. 아래의 설명에서, 센서의 수용각(acceptance angle)이란 센서에 입사하는 익스트림 광선(extreme light ray)에 의해 한계가 정 해지는 각을 말하는 것이다. 따라서 광축과 익스트림 광선 사이의 각도는 일반적으로 수용각의 절반이 된다.
도 1a와 도 1b는 각각 본 발명에 의한 광센서부(10)의 실시예에 의해 제공되는 LCD표시장치(1)의 일부분을 나타내는 평면도 및 정면도이다.
LCD표시장치(1)는 영상을 생성 및 표시하기 위하여 LCD패널(2)과, LCD패널(2)을 구동하기 위한 전자구동시스템(4)을 포함하고 있다. 표시장치(1)는 영상이 표시되는 액티브표시영역(6)을 가지고 있다. LCD패널(2)은 LCD패널 배즐부(bezel)(8)에 고정유지되어 있다.
본 발명에 의하면, 표시장치(1)에는 LCD패널(2)의 각 부분으로부터의 출력광에 대한 광측정을 하기 위한 광센서부(10)이 제공된다. 광측정신호(11)는 그러한 광측정으로부터 생성되는 것이다.
피드백시스템(12)은 광측정신호(11)를 수광하여 수광된 신호에 기초하여 전자구동시스템(4)을 제어한다.
이 광센서부(10)를 구현하는 여러 가지 방법이 있다. 그러한 방법의 모든 경우에, 광센서부(10)는 액티브표시영역(6)에 영구적으로 또는 분리가능하게 고정되어 있다. 광센서부(10) 전체는 함께 치수조정이 가능하며, 교체하는 것도 가능하다.
전형적으로, 광센서부(10)는 광입사면 또는 광개구부(21) 및 광출사면(23)을 가지고 있으며, 또한 내부반사면을 가지고 있다. 광입사면(21)은 주위광에 대한 광누설방지(light-tight) 영역으로 액티브표시영역과 고정접촉부를 갖는 것이 바람 직하다. 그 접촉부가 광누설방지력이 없다면, 주위광의 레벨에 대한 보상을 하는데 이용되는 추가적인 주위광센서를 이용함으로써 주위광에 대한 보상을 할 필요가 있을 수 있다.
광센서부(10)는 액티브표시영역 위로 5mm 이하로 돌출하여 배치되는 것이 바람직하다.
본 실시예에 따라, 도 2에 나타낸 바와 같이, 광센서부(10)는 광에퍼쳐(21), 포토다이오드센서(22), 및 그들 사이에, 광가이드(34)로서, 예를 들어 대규모의 PMMA(polymethyl methacrylate) 구조(14,16,18,20)로 이루어지고, 이들 중 하나는 개구(21)를 형성하여 광을 수광하며, 다른 하나는 광출사면(23)을 형성한다. PMMA는 투명하고(90%이상을 투과함), 견고하며, 딱딱한 재질로 이루어져 있다. 당업자는 이것을 다른 물질로 예를 들어 유리를 이용할 수 있음을 알 수 있을 것이다.
대규모의 PMMA구조(14,16,18,20)는 전반사를 이용하여 광선을 안내한다. PMMA구조(14,18)는 90o 이상의 광다발을 반사한다. 두 광선(24,26)의 대략적인 경로는 도 2에 나타낸 바와 같다.
PMMA구조(14,18)의 경사진 부분은 미러(mirror) 역할을 하기 위하여 금속화부(metalized portion)(28,30)로 이루어지는 것이 바람직하다. 다른 표면들은 광이 전반사를 이용하여 PMMA구조를 통하여 진행하기 때문에 금속화될 필요는 없다.
다른 PMMA구조(14,16,18,20) 사이에서는, 공기갭(air gap)이 있다. 이들 접속부(interface)에서는, 스트레이 광(stray light)(이 표시장치에 의해 발광되지 않은 빛)이 광가이드(34)로 입사될 수 있다.
제 1실시예는 구현하기에 다소 복잡하다는 단점을 갖는다. 또한, 스트레이광 혹은 주위광이 광가이드(34)로 입사하여 측정된 광출력의 신호 대 잡음비를 감소시킬 수 있다.
도 3은 본 발명에 의한 광센서부(10)의 제 2실시예를 나타낸 것이다. 이것은 섬유광학구조(fiber-optic)를 구현한 것이다. 광센서부(10)는 광에퍼쳐(21)와 광센서(22)를 포함하고 있으며, 그들 사이에는 광섬유다발(32)이 구성되어 있다. 광섬유들은 함께 혹은 다발로, 예를 들어, 접착제로 봉해져서 고정되는 것이 바람직하고, 그 끝면(end surface)은 연마되어, 청구범위에 정의된 대로, 한정된 각에서만 광선을 수광하게 된다.
본 실시예는 광섬유 다발을 작은 각으로 구부리는 것이 일반적으로 실용적이지 못하다는 점을 보여주고 있다. 따라서, 광센서부(10)가 표시장치(1)의 표시영역(6)으로부터의 연장된 거리(D)는 매우 크게 되어 있다. 또한, 광섬유가 90o 이상 구부러진 면에서 특히 광누설이 있을 수 있다. 광차단물질을 섬유다발의 면에 직접 혹은 간접적으로 적용시킴으로써 쉽게 제한할 수는 있지만, 주위광이 광가이드(34)에 입사될 수 있다. 여기에서 "직접"이란 광차단물질과 광다발이 분리될 수 없는 경우, 예를 들어, 광다발에 위에 감쇠금속(damped metal)이 형성되는 경우를 의미하는 것이다. "간접적"이란 광차단물질과 광섬유다발이 분리될 수 있는 경우, 예를 들어, 내부 감쇠금속을 갖는 제거가능한 유연한 파이프가 광섬유 다발 주위에 배치되는 경우를 의미한다.
본 발명의 광센서의 제 3실시예 및 바람직한 실시예에 대해서 도 4 ~ 도 6에 나타내었다. 이 실시예에서는, 광센서부(10)가 한개로 구성된 PMMA로 이루어진 광가이드(34)를 포함하고 있다. 광센서부(10)는 광가이드(34)의 하나의 말단부에 에퍼쳐(21)가 형성되어 있으며, 다른 쪽 말단부에 포토다이오드센서(22) 또는 그와 동등한 장치가 형성되어 있다. 광가이드(34)는 광을 광출사면(23)에 집중시키기 위한 불균일한 단면를 가질 수도 있다.
광선은 전반사에 의해 광가이드(34)를 통하여 진행하게 된다. 90o의 각에서는, 광선이 예를 들어 미러 역할을 하도록 금속화되어 있는 반사면(28,30)에 의해 방향이 제 1실시예처럼 휘어지게 된다. 광가이드(34)의 구조는 단단하게 되어 있고 제조하기에 단순하게 되어 있다.
도 5에 나타낸 구조의 향상된 점으로서, 반사코팅(36)이, 광이 함께 들어가는 에퍼쳐(21)와, 함께 나오는 광출사면(23) 영역을 제외하고, 광가이드(34)의 외측면에 간접 혹은 직접적으로, 즉, 분리가 불가능하게 혹은 분리가 가능하게 적용되어 있다. 이 반사코팅(36)의 재질의 반사율은 0.9 이하로 되어 있다. 이 코팅은 광가이드(34)의 표면에 형성되어 있고 그것을 관통하지 않을 수도 있다.
이 경우, 주위광은 잘 반사되게 된다. 동시에, 이 구조는 좁은 수용각(acceptance angle)을 형성하고 있다. 즉, 대시선(35)에 의해 나타낸 광선처럼 액티브표시영역(6)에 직각인 넓은 각으로 광가이드(34)에 입사하는 광선이, 반사율이 0.9 이하이므로, 액티브표시영역(6)에 직각인 좁은각으로 이 구조에 입사 하는 대시선(40)으로 나타내는 광선보다, 반사 및 감쇠가 더 많이 된다.
또한, 이 구조는 도 6에 나타낸 것처럼 수용각을 변경하도록 수정될 수도 있다. 광가이드(34)의 표면 위에서 반사층(36)을 선택적으로 생략함으로써, 이 구조가 주위광에 노출되지 않는 장소, 즉, 표시하우징(42)에 의해 가려지는 부분에서, 광가이드(34)의 축에 대해서, 혹은, 액티브표시영역(6)의 직각에 대해서, 큰 각으로 진행하는 광선이 광센서부(10)로 출사되게 될 수 있으며, 반면에 주위광은 광가이드(34)에 입사될 수 없다.
이러한 방식으로, 대시선(38)으로 나타낸 광선과 같이, 액티브표시영역(6)의 직각에 대해서 넓은 각으로 광가이드(34)에 입사되는 광선은 더욱 감쇠될 것이며, 또한 광가이드(34)에 출사되는 것이 허용될 것이다. 대시선(40)으로 나타낸 광선처럼 액티브영역(6)의 직각에 대해서 작은 각으로 광가이드(34)에 입사하는 광선은 좀더 작게 감쇠될 것이며, 포토다이오드센서(22)와 광출사면(23)의 레벨에서 광가이드(34)를 탈출할 것이다. 따라서, 광가이드(34)는 광선의 입사각의 펑션(function)으로서 좀 더 선택적으로 된다. 이것은 광가이드(34)가 좁은 수용각을 구현한다는 것을 의미한다.
본 발명의 광센서부(10)의 좁은 수용각에 의해, 주위광에 인접한 픽셀들로부터 측정이 행해지는 픽셀들로 차단할 필요 없이, 주위광이 포토다이오드센서(22)에 입사하는 것을 피할 수 있게 된다. 또한, LCD스크린으로부터 그 표면에 대해 낮은 각도로 발광되는 광은 이 센서에 입사되지 않게 된다. LCD표시장치로부터 그 표면의 직각으로부터 멀리 떨어진 각으로 발광된 광은 휘도 및 색깔(컬러) 면에서 왜곡되는 경우가 종종 있다.
광센서부(10)의 수용각 특성을 측정하기 위해서, 아래에 설명하는 테스트조건 및 기기들을 사용하였다. 도 7에서처럼, 호프만광원타입(LS-65-GF/PS)과 같이 백색균일광출력을 갖는 광원(44)이 암실(46)에 배치되었다. 본 발명에 따른 광가이드(34)는 그 전방에 에퍼쳐(21)를 가지고 있고, 처음에, 광이 에퍼쳐(21)에 직각인 방향으로 에퍼쳐(21)에 입사하도록 되어 있다. 이 측정구성의 바람직한 조건은 광가이드(34)의 에퍼쳐(21)와 광원(44) 사이의 거리(d)가 광가이드(34)의 에퍼쳐면의 폭(c)의 50배이거나 그 이상이 되도록 하는 것이다. 이것은 광가이드에 입사하는 광의 퍼짐 각을 한정하기 위한 것이다. 예를 들어, 에퍼쳐(21)의 폭을 3mm로 할 수 있고, 광가이드(34)의 에퍼쳐(21)와 광원(44) 사이의 거리를 17cm로 할 수 있다. 이러한 방식으로, 실용적인 목적의 입사광선의 대부분이 광센서부(10)의 입사부에 직각이 되게 된다. 광가이드(34)로부터 광출사면(23)을 통하여 출사되는 광은 포토다이오드(22)에 의해 포착되게 되며, 측정된 광은 광-전압변환회로(47)에 의해 변환되게 되며, 이때 전압은 예를 들어 필립스의 PM2525 타입과 같은 디지털볼트미터에 의해 측정된 것이다. 평탄한 테이블이 제공되며, 그 일부분은 수직축을 중심으로 이 테이블의 평면상에서 회전할 수 있게 된다. 예를 들어 헬리오스(Helios)에 의해 공급되고 있는 도시하지 않은 프로트랙터(protractor)가 이 테이블의 회전부분의 회전을 측정하기 위해 제공된다.
광가이드(34)는 광가이드(34)의 에퍼쳐(21)와 광원(44)을 연결하는 라인에 평행한 평면 상에서 광가이드(34)의 회전이 가능하게 되도록 테이블의 회전가능부분에 고정된다. 이러한 배치 후에, 광원(44)이 이 테이블의 회전불가능 부분에 고정된다. 또는, 광가이드(34)는 이 테이블의 고정부분에 고정되고, 광원(44)은 이 테이블의 회전가능부에 고정될 수 있다.
0o로 측정된 것은 광가이드(34)에 입사되는 광이 광원(44)의 광축에 평행하게 진행함으로 의미한다. 이 위치에서, 이 광시스템의 광입력은 최대가 된다. 90o로 측정된 것은 광가이드(34)에 입사하는 광이 광원(44)의 광축에 직각임을 의미한다. 이 위치에서, 광시스템의 광입력은 최소가 된다. 여기에서, 수용각은 익스트림광선의 범위를 한정하는 각에 해당하므로, 각이 ao로 측정된 것은 수용각이 2ao임을 말한다.
적절한 측정방법은 다음과 같다. 회전테이블의 회전부분은 15o가 될 때까지 1o씩(도 8에 둘레점(around point)(e)로 나타냄) 회전한다. 이를 위해서 프로트랙터가 이용된다. 그리고 5o의 단계는 50o가 될 때까지 적용된다. 마지막으로 10o의 단계는 90o까지 적용된다. 매 단계마다, 대응하는 측정전압이 표시된다.
이 각은 이차원이기 때문에, 광시스템의 입사부의 위치는 직각방향으로도 회전이 되는 것이 바람직하다(도 9참조). 취해진 단계의 양은 광센서부(10)의 대 칭특성에 의존한다.
광가이드(34)는 일반적으로 대칭특성을 가지고 있기 때문에, 도 10a 및 도 10b와 같이 구해진 그래프는 0o 주위로 반사될 수 있다. 모든 측정은 암실에서 행해져야 하며, 그래야만 외부 광의 영향을 받지 않게 된다. 주위온도는 대표적으로 LDC의 동작과 관련된 것, 예를 들면, 25o로 선택된다.
도 10a 및 도 10b는 각각 수평 및 수직회전으로 결정된 특성들과 관련된 측정결과를 나타낸 것이다. 선형보간(linear interpolation)으로, 볼트로 된 측정값이 퍼센트로 된 값으로 변환된다. 이 그래프는 좁은 특성들을 나타내고 있다.
수평특성을 보면, V%는 0o로 수광된 광의 50%로 떨어질 때, 그 각은 대략 15o이다. 35o로 도달한 광선에 대해서는 그 광의 대략 10%만이 수광된다.
수직특성의 그래프는 수평특성들에 대한 그래프와 실질적인 차이점을 보이고 있지 않다.
이 그래프에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 광가이드의 수용각은 광축에 대해서 10o (수용각 20o) 혹은 그 이상의 각으로 도달한 광이 최소한 25%만큼 감쇠되고, 20o (수용각 40o) 혹은 그 이상으로 도달한 광은 최소한 55%만큼 감쇠하며, 35o (수용각 70o) 혹은 그 이상으로 도달한 광은 최소한 85o만큼 감쇠되게 되어 있다.
이에 따라, 광측정을 행하는 단계는, 10o 이상의 액티브표시영역에 직각인 각으로 진행하는 빛을 최소한 25%만큼 감쇠하고, 20o 이상의 액티브표시영역에 직각인 각으로 진행하는 빛을 최소한 55%만큼 감쇠하고, 35o 이상의 액티브표시영역에 직각인 각으로 진행하는 빛을 최소한 85%만큼 감쇠함으로써, 그 제어단계에서 사용할 광을 선택하는 것을 포함할 수 있음을 알게 되었다.
이들 각 사이의 수용 각의 양을 나타내는 값은 두 각 사이의 커브에 의한 범위영역으로 주어진다. 본 발명의 한 형태에 의하면, 표시영역의 직각으로부터 멀리 떨어진 각으로부터 오는 광의 영향이 감소된다(이것은 색조 및/또는 휘도면에서 왜곡될 수 있다). 따라서, 본 발명의 다른 형태에 의하면, 표시영역의 직각에 대해서 15o 이상의 각으로 진행하는 수용광의 양에 대한, 표시영역의 직각에 대해 15o 이하의 각으로 진행하는 수용광의 양의 비율은 X:1이 되며, 이때 X는 1 이상이 된다. 이러한 광가이드의 길이 및 광에퍼쳐의 물리적배열에 의해 출사각이 큰 광을 배제할 수 있게 된다.
본 발명을 바람직한 실시예에 의해 도시하고 기술하였으나, 당업자는 본 발명의 기술적 사상 및 권리범위로부터 벗어남이 없이 형태 및 구체적 구성면에서의 다양한 변경 또는 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어 광센서의 치수를 (좀더 큰 혹은 작은 광센서부로) 변경할 수 있고, 따라서 측정구역의 치수도 더 크게 혹은 더 작게 할 수 있다. 또한, 광센서부의 기하학적 구조도 변경할 수 있다. 광센서부의 기하학적 구조 및/또는 치수가 변경될 경우에도, 광센서부는 액티브표시영역 위로 0.5cm 이하의 거리만큼 돌출하는 것이 바람직하다. 또한, 약간 다른 적용들도 가능하다. 예를 들어, 휘도는 적절한 필터로 센서들의 조합에 의해 혹은 순차적으로 각 색깔마다 측정하여, 대부분의 경우 R,G,B인 주요컬러의 혼합에 의해 정의되는 컬러온도(color temperature)를 측정하거나 안정화시킬 수 있다. 다른 예로서, 본 발명의 방법 및 장치는 이 표시장치의 액티브영역을 지정하는 것이 아니고, 실내환경 혹은 표시장치의 비활성(non-active) 경계부분을 지정하는 제 2센서에 의해 측정된 주위광과, 상술한 시스템으로 측정된 휘도의 컨트라스트값을 안정시키는데 이용될 수 있다. 이 경우, 액티브표시영역 상의 영상의 표시는 광측정신호와 주위광 측정신호을 함께 이용하여 조절되게 된다.
본 발명에 따른 표시장치 상에 표시된 영상의 광출력 및/또는 컬러의 실시간 보정시스템 및 보정방법에 의하면, 상술한 종래기술의 문제점들이 해소된다. 즉, 기기의 주요한 적용, 예를 들어 표시구동과 병행하여, 실시간으로 이용될 수 있다. 또한, 소형화 및 집적화가 가능하고, 주위광의 차단효과가 뛰어나고, 구현하기 위한 장치구조가 복잡하지 않다. 또한, 백라이트 등을 피드백루프에 포함시켜 장치가 정교하게 된다. 또한, 현존하는 스크린들에 대해서 개장(改裝)(retrofit)될 수 있고, 상업적으로 이용가능한 LCD패널에 구현할 수 있다. 또한 광가이드의 길이 및 광에퍼쳐의 물리적배열을 적절히 설정함으로써 출사각이 큰 광을 배제할 수 있게 된다. 또한, 상기한 광센서부의 수용각이 매우 작게 되어 주위광에 인접한 픽셀들로부터 측정이 행해지는 픽셀들을 차단시킬 필요 없이, 주위광이 광센서들에 입사되는 것을 방지할 수 있다.

Claims (17)

  1. 영상을 표시하기 위한 액티브표시영역(6)과, 영상형성장치(2)와, 상기 영상형성장치(2)를 구동하기 위한 전자구동시스템(4)을 포함하는 표시장치(1)와;
    광에퍼쳐(21)와 광축을 가지고 있는 광센서(22)를 포함하는 것으로, 상기 영상형성장치(2)의 액티브표시영역(6)의 대표 부분(representative part)으로부터의 광출력에 대한 광측정을 수행하여 광측정신호(11)를 출력하는 광센서부(10)와;
    상기 광측정신호(11)를 수신하고, 수신된 상기 광측정신호에(11)에 기초하여 상기 전자구동시스템(4)을 조절하는 피드백시스템(12)을 포함하여 이루어지며,
    상기 광센서부(10)의 광에퍼쳐(21)는 광센서(22)에 의해 수광된 광의 최소한 50%, 또는 60%, 또는 70%, 또는 75%가 광센서(22)의 광축의 15° 이내에서 진행하는 광으로부터 나오도록 하는 수용각(acceptance angle)을 갖는 것을 특징으로 하는 표시장치(1) 상에 표시된 영상의 광출력 또는 컬러의 실시간 보정 시스템.
  2. 영상을 표시하기 위한 액티브표시영역(6)과, 영상형성장치(2)와, 상기 영상형성장치(2)를 구동하기 위한 전자구동시스템(4)을 포함하는 표시장치(1)와;
    광에퍼쳐(21)와 광축을 가지고 있는 광센서(22)를 포함하는 것으로, 상기 영상형성장치(2)의 액티브표시영역(6)의 대표 부분(representative part)으로부터의 광출력에 대한 광측정을 수행하여 광측정신호(11)를 출력하는 광센서부(10)와;
    상기 광측정신호(11)를 수신하고 이것에 기초하여 상기 전자구동시스템(4)을 조절하는 피드백시스템(12)을 포함하여 이루어지며,
    상기 광센서부(10)의 광에퍼쳐(21)는, 상기 광센서(22)의 광축에 대해서 10°이상 20°까지의 각으로 도달된 광이 최소한 25%만큼 감쇠되고, 21°이상 35°까지의 각으로 도달된 광이 최소한 55%만큼 감쇠되고, 35°보다 크고 90°까지의 각으로 도달된 광이 최소한 85%만큼 감쇠되도록 하는 수용각을 갖는 것을 특징으로 하는 표시장치(1) 상에 표시된 영상의 광출력 또는 컬러의 실시간 보정 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 광측정은 휘도측정인 것을 특징으로 하는 표시장치(1) 상에 표시된 영상의 광출력 또는 컬러의 실시간 보정 시스템.
  4. 제 3항에 있어서,
    광출력보정은 휘도 보정, 또는 컨트라스트 보정, 또는 휘도 및 컨트라스트 보정인 것을 특징으로 하는 표시장치(1)상에 표시된 영상의 광출력 또는 컬러의 실시간 보정 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 광센서부(10)는 상기 광에퍼쳐(21)와 상기 광센서(22) 사이에 광가이드(34)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치(1) 상에 표시된 영상의 광출력 또는 컬러의 실시간 보정 시스템.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 광가이드(34)는 광파이프인 것을 특징으로 하는 표시장치(1) 상에 표시된 영상의 광출력 또는 컬러의 실시간 보정 시스템.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 광파이프는 주위광을 차단하도록 코팅(36)이 되어 있는 것을 특징으로 하는 표시장치(1) 상에 표시된 영상의 광출력 또는 컬러의 실시간 보정 시스템.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 코팅(36)은 상기 광파이프의 재질을 관통하지 않는 것을 특징으로 하는 표시장치(1) 상에 표시된 영상의 광출력 또는 컬러의 실시간 보정 시스템.
  9. 제 5항에 있어서,
    상기 광가이드(34)는 광파이버(32)인 것을 특징으로 하는 표시장치(1) 상에 표시된 영상의 광출력 또는 컬러의 실시간 보정 시스템.
  10. 전술한 항들중 어느 한 항에 있어서,
    상기 영상형성장치(2)의 상기 액티브표시영역(6)의 대표부분은 상기 영상형성장치(2)의 액티브표시영역(6)의 면적의 1% 이하이고, 0.1% 이하가 바람직하고, 0.01% 이하가 더욱 바람직한 것을 특징으로 하는 표시장치(1) 상에 표시된 영상의 광출력 또는 컬러의 실시간 보정 시스템.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 광센서부(10)의 상기 광에퍼쳐(21)는 상기 액티브표시영역(6)의 일부를 가리고 있고, 상기 광센서(22)는 상기 액티브표시영역(6)의 어떠한 부분도 가리고 있지 않는 것을 특징으로 하는 표시장치(1) 상에 표시된 영상의 광출력 또는 컬러의 실시간 보정 시스템.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 광센서부는 5mm 이하의 거리만큼 상기 액티브표시영역 위로 돌출하고 있는 것을 특징으로 하는 표시장치(1) 상에 표시된 영상의 광출력 또는 컬러의 실시간 보정 시스템.
  13. 표시장치(1) 상의 표시영역(6) 위에 영상을 표시하는 단계와;
    상기 액티브표시영역(6)의 대표부분으로부터 발광되는 광에 대한 광측정을 수행하고, 상기 광측정을 통해 광측정신호(11)를 생성하는 단계와;
    상기 광측정신호(11)에 따라 상기 액티브표시영역(6) 상의 영상의 표시를 제어하는 단계를 포함하여 이루어지며,
    상기 광측정을 수행하는 단계는 30°이하의 범위를 한정짓는 수용각(subtended acceptance angle)으로 상기 표시영역으로부터 발광되거나 반사된 제어용 광의 양에 대한, 30° 이상의 범위를 한정짓는 수용각으로 상기 표시영역으로부터 발광되거나 반사된 제어용 광의 양의 비율이 X:1이며, 상기 X는 1 이상이 되도록 광을 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치(1) 상에 표시된 영상의 광출력 또는 컬러의 실시간 보정방법.
  14. 표시장치(1) 상의 표시영역(6) 위에 영상을 표시하는 단계와;
    상기 액티브표시영역(6)의 대표부분으로부터 발광되는 광에 대한 광측정을 수행하여, 상기 광측정을 통해 광측정신호(11)를 생성하는 단계와;
    상기 광측정신호(11)에 따라 상기 액티브표시영역(6) 상의 영상의 표시를 제어하는 단계를 포함하여 이루어지며,
    상기 광측정을 수행하는 단계는 10°이상 20°까지의 각에서는, 상기 액티브표시영역(6)의 직각에 대한 각으로 진행하는 광을 최소한 25%만큼 감쇠시키고, 21°이상 35°까지의 각에서는, 상기 액티브표시영역(6)의 직각에 대한 각으로 진행하는 광을 최소한 55%만큼 감쇠시키고, 35°보다 크고 90°까지의 각에서는, 상기 액티브표시영역(6)의 직각에 대한 각으로 진행하는 광을 최소한 85%만큼 감쇠시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치(1) 상에 표시된 영상의 광출력 또는 컬러의 실시간 보정방법.
  15. 제 13항 또는 제 14항에 있어서,
    상기 영상의 광출력 또는 컬러의 실시간 보정방법은 휘도측정을 수행하기 위한 것임을 특징으로 하는 표시장치(1) 상에 표시된 영상의 광출력 또는 컬러의 실시간 보정방법.
  16. 제 15항에 있어서,
    광출력보정은 휘도 보정, 또는 컨트라스트보정, 또는 휘도 및 컨트라스트보정을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치(1)상에 표시된 영상의 광출력 또는 컬러의 실시간 보정방법.
  17. 제 13항 또는 제 14항에 있어서,
    상기 광측정을 수행하는 단계는 상기 액티브표시영역(6) 내에서부터 상기 액티브표시영역(6) 밖으로 광을 전달하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치(1)상에 표시된 영상의 광출력 또는 컬러의 실시간 보정방법.
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