KR100909451B1 - Ｌｅｄ 백라이트 시스템 및 그 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 LED 백라이트 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 종래의 LED 백라이트의 분할 영역(Local Zone)을 적, 녹, 청 3색 LED로 색좌표 제어 (Color Control) 함에 있어 센서에서 측정한 값을 바탕으로 LED 밝기를 제어함으로서 보다 상세하게는 소자의 온도 특성이나 시간변화에 따른 특성 변화를 보정 제거하여 출력 밝기가 일정하게 유지하도록 하는 LED 백라이트 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
본 발명에 의한 LED 백라이트 시스템은, 화상 자료 데이터를 전달하는 비디오 시스템(10); 상기 비디오 시스템(10)으로부터 전달받은 화상 자료 데이터를 사용하여 밝기를 계산하는 조도 계산기(20); 상기 조도 계산기(20)로부터 계산된 밝기를 내기 위한 PWM 듀티 값을 계산하는 색 제어기(30); 상기 색 제어기(30)로부터 계산된 PWM 듀티 값을 전달받아 R LED(51), G LED(52), B LED(53)로 이루어지는 LED(50)들을 구동하는 LED 구동기(40); 를 포함하여 이루어지는 LED 백라이트 시스템에 있어서, 상기 LED(50)에 출력된 빛을 감지하는 색 센서(60); 및 상기 색 제어기(30)와 연결되어 색 센서의 값을 보정하는데 사용되는 교정매개변수를 추출하고 상기 교정매개변수를 상기 색 제어기(30)에 저장하는 교정기(70); 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
LED, 백라이트, 밝기, 명암비, 색 보정, 센서, 감쇄 팩터, 간섭 팩터

Description

ＬＥＤ 백라이트 시스템 및 그 제어 방법 {A LED Backlight System and a Control Method for the System}
본 발명은 LED 백라이트 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 종래의 LED 백라이트의 분할 영역(Local Zone)을 적, 녹, 청 3색 LED로 색좌표 제어 (Color Control) 함에 있어 센서에서 측정한 값을 바탕으로 LED 밝기를 제어함으로서 보다 상세하게는 소자의 온도 특성이나 시간변화에 따른 특성 변화를 보정 제거하여 출력 밝기가 일정하게 유지하도록 하는 LED 백라이트 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
각종 디스플레이 장치에 있어서, 경량, 박형 및 대형의 디스플레이 장치에 대한 요구가 갈수록 높아지고 있다. 종래에 일반적으로 많이 사용되던 CRT(Cathode-Ray Tube) 방식의 모니터나 TV 등은, 오랜 기간 동안 주요 디스플레이 기술로 사용되어 온 만큼 축적되어 있는 기술이 많고, 제품 자체의 성능에 있어서도 발색 능력이 뛰어나 색 표현이 정확하고 용이하게 이루어진다는 등의 장점이 있 기는 하지만, 무겁고 많은 부피를 차지할 뿐만 아니라, 화면이 커질수록 부피도 훨씬 커져야 한다는 문제점을 가지고 있었다. 따라서 CRT 방식을 대체할 새로운 디스플레이 기술에 대한 연구가 꾸준히 이루어져 왔다.
TFT-LCD(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display)는 이와 같은 차세대 첨단 디스플레이 소자 중 하나로, CRT에 비하여 소비 전력이 낮고, 경량 및 박형화가 용이하며 유해 전자파를 방출하지 않는다는 커다란 장점이 있어, 컴퓨터 모니터로서의 용도를 중심으로 최근 수년간 관련 기술이 크게 진보해 왔다. 더불어, 최근 고화질 디지털 방송 시대를 맞이하여 40인치급 이상의 대화면 디스플레이 장치로서 RPTV(Rear Projector TV), PDP(Plasma Display Panel)와 함께 TFT-LCD가 주목을 받고 있다.
TFT-LCD는 액정의 변화와 편광판을 통과하는 빛의 양을 조절하는 방식으로 영상정보를 표시하는 디지털 디스플레이로서, 노트북 컴퓨터와 데스크톱 컴퓨터의 모니터, 휴대폰이나 텔레비전, 디지털카메라 등의 다양한 분야에서 디스플레이로 사용되고 있다. 상술한 바와 같이 TFT-LCD는 전기소비량이 적을 뿐 아니라 가볍고 얇으면서도 해상도가 높다는 이점이 있다. 반면 광학적 이방성 때문에 볼 수 있는 화면의 각도가 좁고 색깔을 바꾸기 어려우며 액정의 응답속도가 느려 자연스러운 동화상 재현이 어렵다는 단점이 있어 아직 많은 발전이 필요한 시점에 있다.
TFT-LCD의 구조는 일반적으로, 컬러 필터, 박막 트랜지스터가 형성된 2장의 유리 기판, 유리 기판 사이에 채워 넣은 액정, 광원인 백라이트 유니트(Back Light Unit: BLU)로 이루어진다. 매우 얇은 유리 기판 위에 반도체 막을 형성한 회로인 박막 트랜지스터는 액정을 조절하며 화면을 구성하는 최소 단위인 화소를 제어한다. 컬러 필터는 빨강, 초록, 파랑 등 3개 색깔을 가진 화소를 유리판 위에 코팅한 것으로 영상을 구현하는 기능을 한다.
현재까지 LCD의 백라이트는 CCFL(Cold Cathode Florescent Lamp: 냉음극 형광램프)이 주로 사용되어 왔다. CCFL은 형광등과 같은 원리로 작동하는 램프인데, 형광물질과 수은과 같은 환경유해 물질을 포함하여 이루어진다는 커다란 문제점을 가지고 있고, 또한 광원이 백색광원이기 때문에 색 재현성이 필터에 의하여 결정된다는 단점이 있어, 상술한 바와 같은 LCD의 색 재현 능력의 한계의 근본적인 원인이 된다.
또한, LCD에 표현되는 화면의 명암은 LCD의 셔터를 이용하여 구현된다. 즉, 광원이 되는 백라이트를 켜 놓은 상태에서 어두운 부분은 셔터를 닫아 빛이 나가지 못하게 하고, 밝은 부분은 셔터를 열어 빛이 나가게 함으로써 명암을 표현하는 것이다. 그러나 셔터가 완전히 빛을 차단하지 못하기 때문에, 일반적으로 LCD의 명암비는 수천~수만 : 1 정도의 수준에 머무르게 된다는 사실이 잘 알려져 있다.
LED 백라이트는 이러한 종래 LCD 백라이트의 문제점을 해결할 수 있는 장치로 크게 각광을 받고 있다. LED 백라이트는 R(빨강), G(초록), B(파랑)의 세 가지 색상 광원을 사용하여 색상별 셔터의 열림 조절을 이용하여 색 표현을 함으로 색 재현성이 뛰어날 뿐만 아니라, 종래의 CCFL과는 달리 형광물질이나 수은과 같은 유해 물질이 없는 환경 친화적인 소자이며, 반영구적으로 사용이 가능하다는 여러 가지 장점을 가지고 있다.
또한 명암 표현에 있어서도, LED 백라이트를 사용하게 되면 화면 전체가 아닌 블록 별로 컨트롤이 가능해지므로, 어두운 부분은 백라이트를 더욱 어둡게, 밝은 부분은 밝기에 비례하게 LED를 구동함으로써 이론적으로는 명암비를 무한 : 1로 구현할 수 있어 실사와 동일한 화질을 획득할 수 있다. 이와 같은 방식의 기술을 로컬 디밍(Local Dimming)이라 한다.
그러나 LED는 반도체 소자로서 시간뿐만 아니라 특히 온도에 따라 그 특성이 변하는 문제점이 있고, 전류에 대하여 밝기가 선형적이지 않기 때문에, 상술한 바와 같은 다양한 장점에도 불구하고 실제로 LCD의 백라이트로서 도입되기에는 복잡한 색 제어를 해야 하는 어려움이 있는 것이 사실이다.
이와 같은 LED 백라이트의 문제점을 해결하기 위하여 여러 종래 기술들이 개시되어 있다. 국내특허공개 제2006-0073742호("액정표시장치와 그 제어 방법", 삼성전자주식회사, 이하 선행기술1)에서는 프레임을 복수 구역으로 분할(local dimming)하여 명암 대비비를 향상시키는 기술을 개시하고 있으며, 국내특허등록 제0653070호("액정표시장치", 삼성전자주식회사, 이하 선행기술2)에서는 로컬 디밍 시 한 블록의 빛이 다른 블록에 영향을 끼치는 문제점을 제거하기 위하여 광가이드부를 설치하여 간섭을 줄이는 기술을 개시하고 있다. 또한 국내특허공개 제2006- 0128554호("액정표시장치와 그 구동방법", 엘지. 필립스. 엘시디 주식회사, 이하 선행기술3)에서는 R, G, B의 색좌표를 보정할 수 있는 테이블(table)을 미리 작성하여 두고, 이를 이용하여 색을 보정하는 방법을 개시하고 있다.
그러나 이와 같은 종래 기술들에서의 명암 및 색 보정 방법 역시, 명암 보정 능력은 발전하되 색 보정 능력의 향상은 거의 이루어지지 않거나(선행기술1), 새로운 구조를 도입해야만 하여 제작 및 설계가 난해해져 생산 비용이 상승하고 제어가 어려워지는 문제점이 있거나(선행기술2), 특정 조건을 벗어난 조건에서의 구동이 안정적이지 못하여 다양한 환경에 대한 적응 능력이 부족한(선행기술3) 등과 같은 여러 가지 문제점을 가지고 있다.
따라서 본 발명은, LED가 시간 및 온도에 따라 밝기가 달라진다는 문제점, 센서로 감지하고자 하는 대상 값이 독립적으로 존재하지 않고 대상 이외의 값에 영향을 받는다는 문제점, 센서로 감지하고자 하는 색이 다른 LED의 영향을 받는다는 문제점과 같은 종래 LED 백라이트의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 출력 밝기가 일정하게 유지되면서 또한 색 보정 능력이 우수한 LED 백라이트 시스템 및 그 제어 방법을 제공함에 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 LED 백라이트 시스템은, 화상 자료 데이터를 전달하는 비디오 시스템(10); 상기 비디오 시스템(10)으로부터 전달받은 화상 자료 데이터를 사용하여 밝기를 계산하는 조도 계산기(20); 상기 조도 계산기(20)로부터 계산된 밝기를 내기 위한 PWM 듀티 값을 계산하는 색 제어기(30); 상기 색 제어기(30)로부터 계산된 PWM 듀티 값을 전달받아 R LED(51), G LED(52), B LED(53)로 이루어지는 LED(50)들을 구동하는 LED 구동기(40); 를 포함하여 이루어지는 LED 백라이트 시스템에 있어서, 상기 LED(50)에 출력된 빛을 감지하는 색 센서(60); 및 상기 색 제어기(30)와 연결되어 색 센서의 값을 보정하는데 사용되는 교정매개변수를 추출하고 상기 교정매개변수를 상기 색 제어기(30)에 저장하는 교정기(70); 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 교정기(70)는 상기 교정매개변수 추출 및 저장 작업을 수행하는 소프트웨어가 PC를 포함하는 연산처리수단에 내장되어 작동함으로써 구현되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 교정기(70)는 상기 LED 백라이트 시스템과 분리 가능하게 독립적으로 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 LED 백라이트 시스템의 제어 방법은, 상술한 바와 같은 LED 백라이트 시스템의 제어 방법에 있어서, 설정 단계(calibration step) 및 운영 단계(operation step)가 순차적으로 이루어지되, 상기 설정 단계는 1) 상기 교정기(70)가 감쇄 팩터(A), 상관행렬(I) 및 간섭 팩터(K)를 포함하는 교정매개변수를 산출하는 단계(SC01); 2) 상기 교정기(70)가 상기 산출된 교정매개변수를 상기 색 제어기(30)에 저장하는 단계( S4 , SC02); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 설정 단계는 감쇄 팩터(attenuation factor) 산출을 위하여 A1) 상기 색 제어기(30)가 상기 LED 구동기(40)를 제어하여 상기 LED(50)에 각 분할 구간의 색상 별로 최대 밝기를 내는 PWM 듀티 값을 구동하는 단계(SCA01); A2) 상기 색 센서(60)가 상기 LED(50)에서 내는 빛의 밝기를 측정하는 단계(SCA02); A3) 상기 교정기(70)가 하기의 수학식을 사용하여 감쇄 팩터를 산출하는 단계(하기의 식에서 A는 감쇄 팩터, 센서 측정값은 상기 A2) 단계에서 측정된 값, PWM duty는 상기 A1) 단계에서 상기 색 제어기(30)에 의하여 최대 밝기를 내기 위하여 인가된 PWM 듀티 값, zone은 분할 구간)(SCA03);
Figure 112007082621314-pat00001
A4) 상기 교정기(70)가 상기 산출된 감쇄 팩터를 상기 색 제어기(30)에 전달하여 저장하는 단계( S4 , SCA04); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 설정 단계는 상관 행렬 산출을 위하여 B1) 상기 색 제어기(30)가 상기 LED 구동기(40)를 제어하여 상기 LED(50)에 각각 R, G, B에 대해 미리 결정된 특정 PWM 듀티 값을 각각 구동하는 단계(SCT01); B2) 상기 색 센서(60)가 상기 LED(50)에서 내는 빛의 밝기를 측정하는 단계(SCT02); B3) 상기 교정기(70) 또는 상기 색 제어기(30)가 하기의 수학식을 사용하여 색 센서(60)간에 상관 행렬을 산출하는 단계(SCT03);
Figure 112007082621314-pat00002
(XR, YR, ZR: R LED를 구동했을 때 측정된 색 센서의 값과 색 좌표의 상관 관계, 나머지 하첨자에 대해서도 마찬가지임)
B4) 상기 교정기(70)가 상기 산출된 상관 행렬을 상기 색 제어기(30)에 전달하여 저장하는 단계( S4 , SCT04); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 설정 단계는 간섭 팩터(interference factor) 산출을 위하여 C1) 상기 색 제어기(30)가 상기 LED 구동기(40)를 제어하여 상기 LED(50)에 미리 결정 된 특정 PWM 듀티 값을 구동하는 단계(SCI01); C2) 상기 색 센서(60)가 상기 LED(50)에서 내는 빛의 밝기를 측정하는 단계(SCI02); C3) 상기 교정기(70) 또는 상기 색 제어기(30)가 하기의 수학식을 사용하여 간섭 팩터를 산출하는 단계(SCI03);
Figure 112007082621314-pat00003
(K: 간섭 팩터, Sr, Sg, Sb: 상기 C2) 단계에서 각 색깔별로 측정된 값, Pr, Pg, Pb: 상기 C1) 단계에서 상기 색 제어기(30)에 의하여 특정 밝기를 내기 위하여 인가된 PWM 듀티 값)
C4) 상기 교정기(70)가 상기 산출된 간섭 팩터를 상기 색 제어기(30)에 전달하여 저장하는 단계( S4 , SCI04); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
더불어, 상기 교정기(70)는 감쇄 팩터를 먼저 산출한 후 간섭 팩터를 산출하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 운영 단계는 a) 상기 비디오 시스템(10)이 상기 조도 계산기(20)로 화상 자료 데이터를 전달하는 단계(SO01); b) 상기 조도 계산기(20)가 화상 자 료 데이터를 사용하여 상기 LED(50)의 분할 구간별 평균 밝기를 계산하여 상기 색 제어기(30)로 전달하는 단계( S1 , SO02); c) 상기 색 제어기(30)가 상기 LED(50)를 구동하기 위한 PWM 듀티 값(Pci)을 상기 LED 구동기(40)로 전달하는 단계( S2 , SO03); d) 상기 LED 구동기(40)에 의해 상기 LED(50)의 상기 R LED(51), G LED(52), B LED(53)가 상기 색 제어기(30)에 의해 계산된 PWM 듀티 값에 해당하는 밝기로 구동되는 단계(SO04); e) 상기 색 센서(60)가 상기 LED(50)의 밝기를 감지하여 상기 색 제어기(30)로 전달하는 단계( S3 , SO05); f) 상기 색 제어기(30)가 상기 측정된 LED(50)의 밝기로부터 환산되는 PWM 듀티값(Ps) 및 상기 c) 단계에서 계산된 PWM 듀티 값(Pci)을 비교하는 단계(SO06); g) 상기 색 제어기(30)가 상기 측정된 LED(50)의 밝기로부터 환산되는 PWM 듀티값(Ps) 및 상기 c) 단계에서 계산된 PWM 듀티 값(Pci)이 일치하지 않음을 감지하면, 상기 색 제어기(30)가 상기 교정기(70)에 의하여 산출되어 미리 저장된 교정매개변수 및 하기의 식을 사용하여 보정값을 산출하는 단계(SO07);
Figure 112007082621314-pat00004
(S: 센서에서 측정된 값, K: 간섭 행렬, Ps: 간섭 행렬을 사용하여 센서 측정값에서 센서 간 간섭을 제거한 PWM 값, Ts: 센서에 감지되어야 할 목표 PWM 값, Lvs: 현재 각 구간이 표현하고 있는 밝기)
h) 상기 색 제어기(30)가 상기 보정값 및 하기의 식을 사용하여 상기 LED 구동기(40)로 귀환 보정 제어(feedback control)하는 단계( S2/S3반복 , SO08);
Figure 112007082621314-pat00005
(i: 각 분할 구간, Pdi: 귀환 보정된 값, KP: 비례제어 계수, KI: 적분제어 계수, MAX: PWM 값으로 표현할 수 있는 최대값)
를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 c) 단계에서 상기 색 제어기(30)는 하기의 식을 사용하여 PWM 듀티 값(Pci)을 계산하는 것을 특징으로 한다.
Figure 112007082621314-pat00006
(Pci: PWM 듀티 값, I: 상관 행렬, FXYZ: 색 좌표 변환함수, Lvi: 시간에 따라 밝기가 달라지는 동영상의 경우 구간 별 밝기, COEF: 밝기의 조도에 따른 계수)
또한, 상기 f) 단계에서 상기 색 제어기(30)는 하기의 식을 사용하여, 상기 색 센서(60)에서 감지된 값(S) 및 설정 단계에서 추출한 간섭 팩터(K)를 사용하여 각 색의 크기를 분리하여 PWM 듀티값(Ps)을 산출하는 것을 특징으로 한다.
Figure 112007082621314-pat00007
(Ps: PWM 듀티 값, K: 간섭 팩터, S: 색 센서(60)에서의 측정값)
또한, 상기 f) 단계에서 상기 색 제어기(30)는 하기의 식을 사용하여, 상기 설정 단계에서 추출한 감쇄 팩터(A) 및 상관 행렬(I)를 사용하여 색 보정을 위한 목표값(Ts)을 산출하는 것을 특징으로 한다.
Figure 112007082621314-pat00008
(Ts: 목표 PWM 듀티 값, I: 상관 행렬, FXYZ: 색 좌표 변환함수, Lvi: 구간 별 밝기, COEF: 밝기의 조도에 따른 계수)
더불어, 상기 h) 단계에서 상기 색 제어기(30)는 하기의 식을 사용하여 구간 별 보정계수(Mi)를 산출하는 것을 특징으로 한다.
Figure 112007082621314-pat00009
(Pi: 각 분할 구간에 최종적으로 인가되는 PWM 듀티 값, Mi: 구간별 보정 계수)
또는, 상기 h) 단계에서 상기 색 제어기(30)는 구간 별 보정계수(Mi)를 산출하기 위하여 대상 구간의 밝기의 변화가 있을 시 수행함을 특징으로 하되 그 빈도가 낮을 경우, 온도 센서와 같은 다른 센서를 사용하여 수행하는 것도 무방하다.
본 발명에 의하면, LED 백라이트가 가지고 있던 종래의 문제점인 대상의 밝기가 다른 영역에 의해 영향을 받고 또한 그 밝기가 소자의 특성 및 시간에 따라 변화는 밝기 변화 문제를 해결하여 대상에 알맞은 밝기를 일정한 밝기를 유지할 수 있게 해 주는 효과가 있으며, 따라서 LED 백라이트를 사용한 TFT-LCD에 있어서 명암 표현 능력이 훨씬 우수해지게 되는 큰 효과가 있다. 따라서 다수의 분할 구역을 가지는 LED 백라이트를 사용한 TFT-LCD에 있어서 색 표현 능력 역시 비약적으로 향상되는 큰 효과 또한 있다.
더불어, 본 발명에 의하면 특별히 새로운 구조를 필요로 하지 않고 LED 소자의 구동 및 제어 알고리즘을 변화시킴으로써 종래의 문제점들을 해결하기 때문에, 실제 제품의 제작에 있어 제작비용의 상승이 전혀 이루어지지 않아 경제적으로 제품의 품질을 크게 향상시킬 수 있게 되는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면 종래의 LED 백라이트가 TFT-LCD에 사용되어 실용화되기에 어려웠던 모든 문제점들을 해결할 수 있게 되기 때문에, TFT-LCD에 LED 백라이트를 실제로 도입하는 것이 매우 용이해지게 해 주는 효과가 있다. 물론 이에 따라, LED는 형광물질, 수은 등과 같은 유해물질을 포함하지 않는 환경 친화적인 소자이기 때문에, 결과적으로는 종래에 LCD의 백라이트로 사용되던 CCFL이 가지고 있던 환경 유해성 문제가 원천적으로 제거되는 효과 또한 있다.
이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 LED 백라이트 시스템 및 그 제어 방법을 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 의한 LED 백라이트 시스템을 개략적으로 도시한 것이다. 본 발명에 의한 LED 백라이트 시스템은 화상 자료 데이터를 전달하는 비디오 시스템(10); 상기 비디오 시스템(10)으로부터 전달받은 화상 자료 데이터를 사용하여 밝기를 계산하는 조도 계산기(20); 상기 조도 계산기(20)로부터 계산된 밝기를 내기 위한 PWM 듀티 값을 보정 및 계산하는 색 제어기(30); 상기 색 제어기(30)로부터 계산된 PWM 듀티 값을 전달받아 R LED(51), G LED(52), B LED(53)로 이루어지는 LED(50)들을 구동하는 LED 구동기(40); 를 포함하여 이루어지는 LED 백라이트 시스템에 있어서, 상기 LED(50)에 출력된 빛을 감지하는 색 센서(60); 및 상기 색 제어기(30)와 연결되어 색 센서의 값을 보정하는데 사용되는 교정매개변수를 추출하고 상기 교정매개변수를 상기 색 제어기(30)에 저장하는 교정기(70); 를 더 포함하여 이루어진다. 상기 교정기(70)는, 상술한 바와 같은 작업만을 전담하는 보드 또는 칩 등으로 구현될 수도 있고, 또는 상술한 바와 같은 작업을 하는 소프트웨어가 PC 등과 같은 일반적인 연산처리수단에 내장되어 동작함으로써 구현될 수 있는 등 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 범위 내에서 어떤 형태로 형성되어도 무방하다.
하기에 상기 본 발명에 의한 LED 백라이트 시스템의 제어 방법을 운영 단계(operation step) 및 설정 단계(calibration step)로 구분하여 설명한다. 도 6은 본 발명의 제어 방법의 흐름도이며 도 7은 본 발명의 설정 단계의 상세 흐름도이다.
도 6에 도시된 바와 같이 본 발명의 시스템 제어 방법은 설정 단 계(SC01~SC02) 및 운영 단계(SO01~SO08)로 크게 나뉜다. 설정 단계란 상기 교정기(70)에 의하여 상기 교정매개변수가 추출되는 단계이며, 운영 단계란 상기 LED 백라이트 시스템이 실제로 사용되는 단계로서, 구체적으로 설명하자면, 생산 공장 등에서 제품을 출고하기 전에 설정 단계를 거치면서 상기 교정기(70)가 상기 교정매개변수를 추출하여 상기 색 제어기(30)에 저장하며, 출고된 후 사용자가 제품을 사용할 때, 즉 운영 단계에서는 상기 설정 단계에서 미리 저장된 교정매개변수를 사용하여 상기 색 제어기(30)가 LED 백라이트 시스템의 색을 제어하게 된다. 즉 상기 교정기(70)는 상기 설정 단계에서만 동작하는 것으로, 상기 운영 단계에서는 상기 교정기(70)가 사용되지 않는다. 따라서 상기 교정기(70)는 본 발명의 시스템의 다른 구성 부품들과 반드시 일체형으로 구비될 필요는 없으며, 설정 단계, 즉 출고 전에 상기 교정매개변수를 설정한 후 분리가 가능하도록 독립적으로 구비되는 것이 바람직하다.
먼저 출고 이후 사용자가 실제로 사용하는 단계, 즉 운영 단계를 도 1에 도시된 본 발명의 LED 시스템의 각 구성 부품들의 세부 동작 및 도 6에 도시된 운영 단계의 흐름도와 함께 설명한다.
먼저, 도 6에 도시된 바와 같이 비디오 시스템이 조도 계산기로 화상 데이터를 전달한다(SO01). 대형 HD 텔레비전의 경우 일반적으로 LED 백라이트 시스템은 1366
Figure 112007082621314-pat00010
768 픽셀, 60Hz로 동작한다. 768i(interlaced) 방식인지 또는 768p(progressive) 방식인지에 따라 약간의 차이는 있지만, 예를 들어 768p의 경우 비디오 시스템(video system, 1)을 통해 LCD 패널에 넘어오는 데이터의 양은 가로 픽셀 수(1366)
Figure 112007082621314-pat00011
세로 픽셀 수(768)
Figure 112007082621314-pat00012
초당 프레임 수(Frame/sec)(60)
Figure 112007082621314-pat00013
R, G, B의 3색(3)
Figure 112007082621314-pat00014
해상도(resolution)(8)로서, 이를 계산하면 대략 1.5Gbps가된다. MCU(Micro Controller Unit)로 구현되는 색 제어기(color controller, 30)에서 이 데이터를 받아들여 처리해야 하는데, 색 제어를 위해서는 각 분할 구간 별로 평균 밝기를 구해야 하나, 상술한 바와 같이 엄청난 대량의 데이터를 상기 색 제어기(30)에서 한꺼번에 처리하는 것은 거의 불가능하다. 따라서 일반적으로 이러한 작업을 전담하여 처리하는 FPGA(Field-Programmable Gate Array) 또는 ASIC(Application Specific Integrated Cricuit)과 같은 조도 계산기(20)를 사용하여 분할 구간별 평균 밝기를 계산하여 상기 색 제어기(30)로 전달(도 1의 S1 , 도 6의 SO02)한다. 이 때, 상기 조도 계산기(20)에서 평균 밝기를 계산함에 있어서 하기의 수학식 1을 사용하는 것이 바람직하다. 하기 수학식 1에서 Lvi는 분할 구간 i의 밝기 정도, R, G, B는 각각 빨강, 초록, 파랑 값, Z는 전체 평면, z는 평면상의 한 픽셀 위치, f()는 R, G, B로 표현된 값을 LED의 밝기로 표현하는 함수를 나타낸다.
Figure 112007082621314-pat00015
상기 색 제어기(30)에서는, 해당 분할 구간에 밝기를 내는 LED(50)에 포함된 R LED(51), G LED(52), B LED(53) 각각을 드라이브하기 위하여, 밝기에 해당하는 PWM 듀티(Piece Wise Modulation duty)를 계산하여 PWM 발생기 또는 LED 전류 드라 이버로 구현되는 LED 구동기(40)로 전달(도 1의 S2 , 도 6의 SO03)한다. 이 때, 상기 색 제어기(30)에서 조도 계산기(20)로부터 받은 구간별 밝기 정보 Lvi를 LED 구동기(40)로 전달하기 위하여, Lvi를 각각의 R LED(51), G LED(52), B LED(53)의 PWM 듀티 값으로 표현하기 위해 하기 수학식 2를 이용한다.
Figure 112007082621314-pat00016
Pci(t)는 각각 R LED(51), G LED(52), B LED(53)로 인가되는 PWM 듀티 값을 나타내는 벡터로, I-1는 하기의 수학식 3을 이용하여 구하고 (I-1는 I의 역함수) FXYZ 함수는 하기의 수학식 4를 이용하여 구한다. COEF는 밝기의 조도에 따른 계수로 한 구간의 최대 밝기를 사용하는 것이 적절하다. 하기의 수학식 3 및 수학식 4에서, XR, YR, ZR는 R LED를 구동 했을 때 측정된 색 센서의 값과 색 좌표의 상관 관계이며, 나머지 하첨자에 대해서도 마찬가지이다. 특히 하기의 수학식 3 및 수학식 4는 LED의 컬러 컨트롤 분야에 있어서 당업자들에게 널리 알려져 공지된 수식이다.
Figure 112007082621314-pat00017
Figure 112007082621314-pat00018
상기 LED 구동기(40)에 의해 각 LED(50)들이 구동될 때(SO04), 상술한 바와 같이 LED의 밝기가 온도나 시간에 따라 변화하기 때문에, 이와 같이 계산된 PWM 듀티 값에 의해서는 원하는 색을 정확하게 표현하지 못하게 된다. 따라서 이를 보정하기 위하여 색 센서(60)가 상기 LED(50)가 내는 빛을 감지하고 이를 상기 색 제어기(30)로 전달(도 1의 S3 , 도 6의 SO05)하여, 정상적인 밝기를 내고 있는지 확인(SO06)한다. 상기 색 제어기(30)에 의하여 상기 LED(50)가 정상적인 밝기를 내고 있지 못함이 확인되면, 상기 색 제어기(30)는 상기 교정기(70)에 의하여 미리 설정되어 저장된 교정매개변수를 사용하여 보정값을 산출(SO07)한 후 상기 보정된 값으로 상기 LED(50)를 귀환 보정하여 제어(도 1의 S2/S3반복 , 도 6의 SO08)하게 된다. 귀환 보정 방법에 대해서는 이하에 보다 상세히 설명한다.
본 발명의 시스템은, 운영 단계에서 상술한 바와 같이 상기 교정기(70)에 의하여 미리 설정되어 저장된 교정매개변수를 사용하여 상기 LED(50)를 제어함으로써, 종래에 상기 LED(50)의 밝기가 온도나 시간에 따라 변화하여 올바른 색을 표현할 수 없었던 문제점을 해결할 수 있다.
하기에 본 발명의 상기 교정기(70)가 교정매개변수를 산출하는 과정, 즉 설 정 단계에 관하여 설명한다. 설정 단계에서의 교정매개변수 산출이 없이 상기 운영 단계로만 색을 제어하는 경우, 상기 색 센서(60)가 빛을 감지함에 있어서 여전히 다음과 같은 문제점이 발생하는 것을 피할 수 없다.
1. 센서로 감지하고자 하는 대상 값이 독립적으로 존재하지 않고 대상 이외의 값에 영향을 받는다.
2. 센서로 감지하고자 하는 색은 다른 색 LED에 영향을 받는다.
이하, 상기 1, 2의 두 가지 문제점에 대한 본 발명의 해결 방안, 즉 설정 단계에서 교정매개변수를 산출하는 과정을 보다 상세히 설명한다.
도 2는 상기 1의 문제점, 즉 다른 분할 구간(zone)으로부터 영향을 받는 경우를 도시한 것이며, 도 3은 이에 대한 본 발명의 해결 방안 원리를 도시한 것이다. 도 2에 도시된 바와 같이 센서에서 어떤 한 분할 구간의 밝기를 감지하려고 할 때, 다른 분할 구간의 밝기에 의해 영향을 받게 된다.
하나의 센서에 감지되는 빛의 세기는 M개의 분할 구간 각각이 내는 빛의 세기 합으로 나타낼 수 있다. 그러나 각 분할 구간이 내는 빛이 센서로 전달될 과정에서 감쇄가 일어나기 때문에, 이를 고려하면 하나의 센서에 감지되는 빛의 세기는 M개의 각 분할 구간에 인가되는 PWM 듀티 값 Pi에 각 분할 구간에서의 감쇄 팩터(attenuation factor) Ai를 곱한 값들의 합으로 나타나게 된다. 이를 식으로 표현하면 하기의 수학식 5과 같다.
Figure 112007082621314-pat00019
또한, 각 분할 구간(zone)의 색상 별로 최대 밝기를 구동하고, 이 때 센서에서 감지되는 값을 측정하는 작업을 각 분할 구간 별로 독립적으로 수행하고, 이 때 최대 밝기 구동을 위한 PWM 듀티 값 및 이 때의 센서 측정값을 하기의 수학식 6에 대입하여 각 분할 구간 별 Ai를 구할 수 있다.
Figure 112007082621314-pat00020
그런데, 상술한 바와 같이 LED의 밝기는 시간에 따라 변화한다는 사실이 잘 알려져 있으므로, 각 분할 구간에 인가되는 PWM 듀티 값 Pi 역시 시간에 따라 변화하는 값이라는 것을 잘 알 수 있다. 시간에 따라 변화하는 정도를 T(t)라는 함수로 나타내면, 하나의 센서에서 감지하는 빛의 밝기 S(t)는 최종적으로 하기의 수학식 7와 같은 형태로 나타나게 된다.
Figure 112007082621314-pat00021
여기에서, S(t)는 실제 측정값으로서 측정에 의해 구해져 알려지는 값이며, Pi는 각 분할 구간에 인가되는 PWM 듀티 값으로 역시 알려져 있는 값이다. 또한 Ai 즉 감쇄 팩터 값도, 미리 수행되는 감쇄 팩터 측정 작업에서 얻어진 데이터 및 이를 상기 수학식 6에 대입하여 구한 값으로서, 역시 미리 구해져 알려지는 상수값이다. 따라서 상기 수학식 7로부터, 각 분할 구간에서 시간에 따라 LED 밝기가 변화하는 정도인 Ti(t)를 하기의 수학식 8로 구할 수 있게 된다.
Figure 112007082621314-pat00022
따라서 상기 수학식 8에 의하여, 센서에서의 측정값 S(t)가 다른 분할 구간으로부터 받는 영향을 고려한, 각 분할 구간에서 LED 밝기가 시간에 따라 변화하는 정도 Ti(t)를 정확하게 구할 수 있게 된다.
도 7(A)는 상술한 바와 같은 감쇄 팩터 산출 과정을 실제로 구현하는 상세 흐름도이다. 먼저 상기 색 제어기(30)가 상기 LED 구동기(40)를 제어하여 상기 LED(50)에 각 분할 구간의 색상 별로 최대 밝기를 내는 PWM 듀티 값을 구동(SCA01)한 후, 상기 색 센서(60)가 상기 LED(50)에서 내는 빛의 밝기를 측정(SCA02)한다. 그러면 상기 교정기(70)가 상기 수학식 4를 사용하여 감쇄 팩터를 산출(SCA03)하고, 상기 산출된 감쇄 팩터를 상기 색 제어기(30)에 전달하여 저장(SCA04)하게 된다. 상기 색 제어기(30)는 이와 같이 저장된 감쇄 팩터 및 Ti(t)를 사용하여 운영 단계(도 6의 SO01~SO08)에서 보정값을 산출할 수 있게 된다.
도 4 및 도 5는 상기 2의 문제점, 즉 다른 색 LED로부터 영향을 받는 경우를 도시한 것이다. 도 4에 도시된 바와 같이 센서에서 어떤 하나의 색을 감지하려고 할 때, 다른 색의 LED에 의해 영향을 받게 된다.
도 5에서의 좁은 곡선은 각 색깔(R, G, B)의 LED가 내는 빛의 파장이며, 넓은 곡선은 각 색깔(R, G, B)의 필터를 통과한 빛의 파장이다. 필터를 통과한 빛은 센서에 전기 신호로 바뀌어 감지된다. 그런데, 도 5에 도시된 바와 같이 파란색(B)을 감지하는 센서에 초록색(G) LED에서 나오는 빛이 영향을 주게 된다. (물론 도 5에 따로 표시하지는 않았으나, 다른 색들끼리도 서로 영향을 준다.) 이는 각 센서가 감지하는 색깔이 목표값 이외의 값에 영향을 받음을 의미하며, 즉 센서에서 측정된 값은 실제 LED가 내고 있는 색이 아님을 알 수 있다. 본 발명에서는 센서에서 측정된 값을 이용하여 LED에서 내고 있는 실제 색을 정확히 알아내도록 한다. 이하 이 방법에 대해 보다 상세히 설명한다.
R을 감지하는 센서에서의 측정값 Sr은 실제로는 R, G, B LED 각각이 낸 빛으로부터 모두 영향을 받은 값이다. 각 색 센서 간의 간섭 팩터(interference factor)를 K라 하면(이 때 K 행렬의 물리적 의미는 R/G/B LED에 PWM 값을 넣었을 때 센서에 잡히는 주파수(Frequency) 값이다), R을 감지하는 센서에서의 측정값 Sr, G를 감지하는 센서에서의 측정값 Sg, B을 감지하는 센서에서의 측정값 Sb는 하기의 수학식 9과 같이 나타난다. 하기 수학식 9에서 Lr, Lg, Lb는 각각 R, G, B LED 각각이 내는 빛의 세기이며, KY X는 X 색깔(X는 R, G, B 중에서 선택되는 값) 및 Y 색깔(Y는 R, G, B 중에서 선택되는 값) 간의 간섭 팩터이다.
Figure 112007082621314-pat00023
상기 수학식 9을 행렬식으로 표현하면 하기의 수학식 10 및 수학식 11와 같다. 하기의 수학식 10에서, fr(t), fg(t), fb(t)는 R, G, B 각각의 LED가 시간에 따라 밝기가 변화하는 정도를 나타내는 함수이고, Pr, Pg, Pb는 R, G, B 각각의 LED에 인가되는 PWM 듀티 값이다.
Figure 112007082621314-pat00024
Figure 112007082621314-pat00025
상기 K 행렬, 즉 간섭 팩터는 하기의 수학식 12을 이용하여 구할 수 있다. 이 때, 설정 단계는 제품이 제작된 직후, 즉 출고되어 실제로 사용되는 운영 단계 이전에 이루어지는 단계로서, 설정 단계에서는 시간에 따른 변화량이 무시 가능할 만큼 작으므로 상기 수학식 10 및 수학식 11에서 F(t)를 상수 1로 놓을 수 있으며, 따라서 센서에서의 측정값 S와 LED에 인가되는 PWM 듀티 값 P만 알면 되는데, 이 값들은 모두 알려져 있는 값들이기 때문에 K를 구할 수 있게 된다.
Figure 112007082621314-pat00026
따라서 상기 수학식 11에서, S는 센서에서의 측정값으로서 알려진 값이며, K는 설정 단계에서의 작업에서 얻은 데이터를 상기 수학식 12에 대입하여 구할 수 있으므로 역시 알려진 값이므로, 각 LED에 인가해 주어야 하는 PWM 듀티 값 Ps는 하기의 수학식 13과 같이 구할 수 있다.
Figure 112007082621314-pat00027
상기 수학식 11에서의 F(t)는 시간에 따라 달라지는 LED의 밝기를 나타내는 함수로서, 이는 상기 수학식 7 및 수학식 8의 T(t)와 같은 값을 갖는다. 즉, 이 경우 1. 다른 분할 구간 간의 영향을 없애는 방법(도 2 및 도 3, 수학식 3 내지 수학식 8과 관련) 및 2. 다른 색 간의 영향을 없애는 방법(도 4 및 도 5, 수학식 9 내지 수학식 13과 관련)을 동시에 수행할 경우, 1의 방법을 수행하는 과정에서 이미 T(t)가 구해지므로, 2의 방법을 수행할 때에는 S 대신 (T(t)=F(t)이므로) S/T(t)를 사용할 수 있고, 따라서 상기 Ps는 하기의 수학식 14와 같이 간략하게 표시할 수 있다.
Figure 112007082621314-pat00028
도 7(B)는 상관 행렬 산출 과정을, 도 7(C)는 간섭 팩터 산출 과정을 실제로 구현하는 상세 흐름도이다. 도 7(C)를 참조하여 간섭 팩터 산출 과정을 먼저 설명하면, 먼저 상기 색 제어기(30)가 상기 LED 구동기(40)를 제어하여 상기 LED(50)에 미리 결정된 특정 PWM 듀티 값을 구동(SCI01)한 후, 상기 색 센서(60)가 상기 LED(50)에서 내는 빛의 밝기를 측정(SCI02)한다. 그러면 상기 교정기(70)가 상기 수학식 12를 사용하여 간섭 팩터를 산출(SCI03)하고, 상기 산출된 간섭 팩터를 상기 색 제어기(30)에 전달하여 저장(SCI04)하게 된다. 상기 색 제어기(30)는 이와 같이 저장된 간섭 팩터를 사용하여 운영 단계(도 6의 SO01~SO08)에서 보정값을 산출할 수 있게 된다.
상관 행렬의 산출 과정도 도 7(B)에 도시되어 있는 바와 같이 간섭 팩터 산출 과정과 마찬가지의 방법으로 수행된다.
상술한 바와 같이 도 7(A)의 감쇄 팩터 산출 단계를 먼저 수행한 후 도 7(C)의 간섭 팩터 산출 단계를 수행하는 경우에는 T(t)=F(t)를 사용할 수 있어 계산이 용이해지므로, 감쇄 팩터를 먼저 산출한 후 간섭 팩터를 산출하는 것이 바람직하다. 물론, 상기 상관 행렬 I는 순서에 상관없이 어느 시점에 구하게 하여도 무방하다.
하기에 상술한 바와 같은 설정 단계에서 얻은 감쇄 팩터, 상관 행렬, 간섭 팩터를 포함하는 교정매개변수를 운영 단계에서 사용하여 귀환 보정하는 과정을 보다 상세히 설명한다.
실제 운영 단계에서 설정 단계에서 얻어진 교정매개변수를 활용, 시간 및 소자의 특성에 따라 변화한 값을 보정하기 위해 상기 색 제어기(30)가 상기 LED(50)를 구동(수학식 2를 이용하여 계산된 PWM 듀티 값, 수학식 15에서 Pc로 표현)한 값과 색 센서(60)에서 측정된 값(수학식 18에서 S로 표현)을 비교하여 귀환 보정 제어(feedback control)를 수행한다. 하기의 수학식 15에서 Pd는 귀환 보정된 값이며, KP, KI는 각각 비례제어 계수 및 적분제어 계수이다.
Figure 112007082621314-pat00029
수학식 15는 일반적인 제어이론으로 PI (Proportion/Integration) 제어를 하는 방법으로 MAX값은 PWM 값으로 표현할 수 있는 최대값을 의미한다. e(t)는 목표가 되는 값(Ts)과 색 센서(60)를 통하여 측정한 값(Ps)과의 오차로 하기의 수학식 16과 같이 표현된다.
Figure 112007082621314-pat00030
수학식 16은 오차를 구하기 위하여 목표값(Ts, 수학식 17을 통하여 계산한 값)과 측정값(Ps, 색 센서(60)를 통하여 측정한 값을 수학식 14를 이용하여 계산한 값)의 차인 오차값 e(t)를 구하는 식이다.
Figure 112007082621314-pat00031
수학식 17은 목표값(Ts)을 계산하기 위해서 각 구간별 밝기 정보(Lvi)를 감쇄 팩터(Ai)를 이용하여 색 센서(60)에 감지되는 값(Lvs)을 계산하고, 수학식 2와 같은 수식을 사용하여 목표 PWM 값(Ts)으로 변환하는 과정을 보인 식이다.
이 때, 상기 색 센서(60)의 개수는 상기 분할 구간 개수보다 적을 것이 자명하다. 따라서 상기 색 제어기(30)는, 분할 구간 개수보다 수가 적은 색 센서(60)를 이용하여 각 구간별 보정 계수 Mi(수학식 8에서 Ti의 역수)를 얻기 위해, 이전 구간 밝기의 변화가 일어나는 구간 i에 대해 수학식 18을 통하여 보정 계수 Mi(수학식 8에서 Ti의 역수)를 얻는다. 상술한 바와 같이 색 센서(60)의 개수가 분할 구간의 개수보다 적기 때문에 미지수의 개수가 방정식의 수보다 적어져 해를 얻을 수 없게 되어 이와 같은 방법을 사용하는 것으로, 예를 들어 한 개의 센서로 여러 구간에 각각의 보정 계수를 얻기 위해서는 편미분을 통하여 얻을 수 있다.
Figure 112007082621314-pat00032
그러나 각 구간별 보정 계수 Mi는 각 구간별 변화가 한 개 구간에서만 발생할 때 계산되는 값으로 발생빈도가 낮을 수 있으므로, 대상 구간의 밝기의 변화가 있을 시에는 상술한 바와 같은 방법을 사용하고, 대상 구간의 밝기 빈도가 낮을 경우 온도 센서와 같은 다른 방법으로 대체하여 실시할 수 있다.
상기와 같은 실시예를 통한 방법으로 각 구간별 보정 계수 Mi가 업데이트되면, 색 제어기(30)가 귀환 보정 및 색 보정을 위해 하기의 수학식 19로 표현되는 최종적인 PWM 값(Pi)으로 LED 구동기(40)를 구동하게 된다. 이 때, 구간별 보정 계수(Mi)는, 이는 상기 구간별 보정 계수가 LED 밝기가 시간 및 온도에 따라 변화하는 특성을 반영한 것으로, 초기에는 이러한 특성 변화가 없다는 가정에서 초기값을 1로 잡을 수 있다.
Figure 112007082621314-pat00033
본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
도 1은 본 발명에 의한 LED 백라이트 시스템.
도 2는 센싱 값이 다른 분할 구간에 영향을 받는 문제점의 원리.
도 3은 도 2의 문제점에 대한 본 발명의 해결 방안의 원리.
도 4는 센싱 값이 다른 색에 영향을 받는 문제점의 원리.
도 5는 도 4의 문제점에 대한 본 발명의 해결 방안의 원리.
도 6은 본 발명의 제어 방법의 흐름도.
도 7은 본 발명의 설정 단계의 상세 흐름도.
**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**
10: 비디오 시스템 20: 조도 계산기
30: 색 제어기 40: LED 구동기
50: LED 51: R LED
52: G LED 53: B LED
60: 색 센서 70: 교정기

Claims (14)

  1. 화상 자료 데이터를 전달하는 비디오 시스템(10); 상기 비디오 시스템(10)으로부터 전달받은 화상 자료 데이터를 사용하여 밝기를 계산하는 조도 계산기(20); 상기 조도 계산기(20)로부터 계산된 밝기를 내기 위한 PWM 듀티 값을 계산하는 색 제어기(30); 상기 색 제어기(30)로부터 계산된 PWM 듀티 값을 전달받아 R LED(51), G LED(52), B LED(53)로 이루어지는 LED(50)들을 구동하는 LED 구동기(40); 를 포함하여 이루어지는 LED 백라이트 시스템에 있어서,
    상기 LED(50)에 출력된 빛을 감지하는 색 센서(60); 및
    상기 색 제어기(30)와 연결되어 색 센서의 값을 보정하는데 사용되며 감쇄 팩터(A), 상관행렬(I) 및 간섭 팩터(K)를 포함하는 교정매개변수를 추출하고 상기 교정매개변수를 상기 색 제어기(30)에 저장하는 교정기(70);
    를 포함하여 이루어지며, 상기 교정기(70)는 감쇄 팩터를 먼저 산출한 후 간섭 팩터를 산출하는 것을 특징으로 하는 LED 백라이트 시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 교정기(70)는
    상기 교정매개변수 추출 및 저장 작업을 수행하는 소프트웨어가 PC를 포함하는 연산처리수단에 내장되어 작동함으로써 구현되는 것을 특징으로 하는 LED 백라이트 시스템.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 교정기(70)는
    상기 LED 백라이트 시스템과 분리 가능하게 독립적으로 구비되는 것을 특징으로 하는 LED 백라이트 시스템.
  4. 제 1항에 의한 LED 백라이트 시스템의 제어 방법에 있어서,
    설정 단계(calibration step) 및 운영 단계(operation step)가 순차적으로 이루어지되,
    상기 설정 단계는
    1) 상기 교정기(70)가 감쇄 팩터(A), 상관행렬(I) 및 간섭 팩터(K)를 포함하는 교정매개변수를 산출하는 단계(SC01);
    2) 상기 교정기(70)가 상기 산출된 교정매개변수를 상기 색 제어기(30)에 저장하는 단계(SC02);
    를 포함하여 이루어지며, 상기 교정기(70)는 감쇄 팩터를 먼저 산출한 후 간섭 팩터를 산출하는 것을 특징으로 하는 LED 백라이트 시스템의 제어 방법.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 설정 단계는
    감쇄 팩터(attenuation factor) 산출을 위하여
    A1) 상기 색 제어기(30)가 상기 LED 구동기(40)를 제어하여 상기 LED(50)에 각 분할 구간의 색상 별로 최대 밝기를 내는 PWM 듀티 값을 구동하는 단계(SCA01);
    A2) 상기 색 센서(60)가 상기 LED(50)에서 내는 빛의 밝기를 측정하는 단계(SCA02);
    A3) 상기 교정기(70)가 하기의 수학식을 사용하여 감쇄 팩터를 산출하는 단계(하기의 식에서 A는 감쇄 팩터, 센서 측정값은 상기 A2) 단계에서 측정된 값, PWM duty는 상기 A1) 단계에서 상기 색 제어기(30)에 의하여 최대 밝기를 내기 위하여 인가된 PWM 듀티 값, zone은 분할 구간)(SCA03);
    Figure 112009014365563-pat00034
    A4) 상기 교정기(70)가 상기 산출된 감쇄 팩터를 상기 색 제어기(30)에 전달하여 저장하는 단계(SCA04);
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 LED 백라이트 시스템의 제어 방법.
  6. 제 4항에 있어서, 상기 설정 단계는
    상관 행렬 산출을 위하여
    B1) 상기 색 제어기(30)가 상기 LED 구동기(40)를 제어하여 상기 LED(50)에 각각 R, G, B에 대해 미리 결정된 특정 PWM 듀티 값을 각각 구동하는 단계(SCT01);
    B2) 상기 색 센서(60)가 상기 LED(50)에서 내는 빛의 밝기를 측정하는 단계(SCT02);
    B3) 상기 교정기(70) 또는 상기 색 제어기(30)가 하기의 수학식을 사용하여 색 센서(60)간에 상관 행렬을 산출하는 단계(SCT03);
    Figure 112009014365563-pat00035
    (XR, YR, ZR: R LED를 구동했을 때 측정된 색 센서의 값과 색 좌표의 상관 관계, 나머지 하첨자에 대해서도 마찬가지임)
    B4) 상기 교정기(70)가 상기 산출된 상관 행렬을 상기 색 제어기(30)에 전달하여 저장하는 단계(SCT04);
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 LED 백라이트 시스템의 제어 방법.
  7. 제 4항에 있어서, 상기 설정 단계는
    간섭 팩터(interference factor) 산출을 위하여
    C1) 상기 색 제어기(30)가 상기 LED 구동기(40)를 제어하여 상기 LED(50)에 미리 결정된 특정 PWM 듀티 값을 구동하는 단계(SCI01);
    C2) 상기 색 센서(60)가 상기 LED(50)에서 내는 빛의 밝기를 측정하는 단계(SCI02);
    C3) 상기 교정기(70) 또는 상기 색 제어기(30)가 하기의 수학식을 사용하여 간섭 팩터를 산출하는 단계(SCI03);
    Figure 112009014365563-pat00036
    (K: 간섭 팩터, Sr, Sg, Sb: 상기 C2) 단계에서 각 색깔별로 측정된 값, Pr, Pg, Pb: 상기 C1) 단계에서 상기 색 제어기(30)에 의하여 특정 밝기를 내기 위하여 인가된 PWM 듀티 값)
    C4) 상기 교정기(70)가 상기 산출된 간섭 팩터를 상기 색 제어기(30)에 전달하여 저장하는 단계(SCI04);
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 LED 백라이트 시스템의 제어 방법.
  8. 삭제
  9. 제 4항에 있어서,
    상기 운영 단계는
    a) 상기 비디오 시스템(10)이 상기 조도 계산기(20)로 화상 자료 데이터를 전달하는 단계(SO01);
    b) 상기 조도 계산기(20)가 화상 자료 데이터를 사용하여 상기 LED(50)의 분할 구간별 평균 밝기를 계산하여 상기 색 제어기(30)로 전달하는 단계( S1 , SO02);
    c) 상기 색 제어기(30)가 상기 LED(50)를 구동하기 위한 PWM 듀티 값(Pci)을 상기 LED 구동기(40)로 전달하는 단계( S2 , SO03);
    d) 상기 LED 구동기(40)에 의해 상기 LED(50)의 상기 R LED(51), G LED(52), B LED(53)가 상기 색 제어기(30)에 의해 계산된 PWM 듀티 값에 해당하는 밝기로 구동되는 단계(SO04);
    e) 상기 색 센서(60)가 상기 LED(50)의 밝기를 감지하여 상기 색 제어기(30)로 전달하는 단계( S3 , SO05);
    f) 상기 색 제어기(30)가 상기 측정된 LED(50)의 밝기로부터 환산되는 PWM 듀티값(Ps) 및 상기 c) 단계에서 계산된 PWM 듀티 값(Pci)을 비교하는 단계(SO06);
    g) 상기 색 제어기(30)가 상기 측정된 LED(50)의 밝기로부터 환산되는 PWM 듀티값(Ps) 및 상기 c) 단계에서 계산된 PWM 듀티 값(Pci)이 일치하지 않음을 감지하면, 상기 색 제어기(30)가 상기 교정기(70)에 의하여 산출되어 미리 저장된 교정매개변수 및 하기의 식을 사용하여 보정값을 산출하는 단계(SO07);
    Figure 112007082621314-pat00037
    (S: 센서에서 측정된 값, K: 간섭 행렬, Ps: 간섭 행렬을 사용하여 센서 측정값에서 센서 간 간섭을 제거한 PWM 값, Ts: 센서에 감지되어야 할 목표 PWM 값, Lvs: 현재 각 구간이 표현하고 있는 밝기)
    h) 상기 색 제어기(30)가 상기 보정값 및 하기의 식을 사용하여 상기 LED 구동기(40)로 귀환 보정 제어(feedback control)하는 단계( S2/S3반복 , SO08);
    Figure 112007082621314-pat00038
    (i: 각 분할 구간, Pdi: 귀환 보정된 값, KP: 비례제어 계수, KI: 적분제어 계수, MAX: PWM 값으로 표현할 수 있는 최대값)
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 LED 백라이트 시스템의 제어 방법.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 c) 단계에서 상기 색 제어기(30)는
    하기의 식을 사용하여 PWM 듀티값을 계산하는 것을 특징으로 하는 LED 백라이트 시스템의 제어 방법.
    Figure 112007082621314-pat00039
    (Pci: PWM 듀티 값, I: 상관 행렬, FXYZ: 색 좌표 변환함수, Lvi: 시간에 따라 밝기가 달라지는 동영상의 경우 구간 별 밝기, COEF: 밝기의 조도에 따른 계수)
  11. 제 9항에 있어서, 상기 f) 단계에서 상기 색 제어기(30)는
    하기의 식을 사용하여, 상기 색 센서(60)에서 감지된 값(S) 및 설정 단계에서 추출한 간섭 팩터(K)를 사용하여 각 색의 크기를 분리하여 PWM 듀티값(Ps)을 산출하는 것을 특징으로 하는 LED 백라이트 시스템의 제어 방법.
    Figure 112007082621314-pat00040
    (Ps: PWM 듀티 값, K: 간섭 팩터, S: 색 센서(60)에서의 측정값)
  12. 제 9항에 있어서, 상기 f) 단계에서 상기 색 제어기(30)는
    하기의 식을 사용하여, 상기 설정 단계에서 추출한 감쇄 팩터(A) 및 상관 행렬(I)를 사용하여 색 보정을 위한 목표값(Ts)을 산출하는 것을 특징으로 하는 LED 백라이트 시스템의 제어 방법.
    Figure 112007082621314-pat00041
    (Ts: 목표 PWM 듀티 값, I: 상관 행렬, FXYZ: 색 좌표 변환함수, Lvi: 구간 별 밝기, COEF: 밝기의 조도에 따른 계수)
  13. 제 9항에 있어서, 상기 h) 단계에서 상기 색 제어기(30)는
    하기의 식을 사용하여 구간 별 보정계수(Mi)를 산출하는 것을 특징으로 하는 LED 백라이트 시스템의 제어 방법.
    Figure 112007082621314-pat00042
    (Pi: 각 분할 구간에 최종적으로 인가되는 PWM 듀티 값, Mi: 구간별 보정 계수)
  14. 제 9항에 있어서, 상기 h) 단계에서 상기 색 제어기(30)는
    대상 구간의 밝기 변화 빈도가 낮을 경우 구간 별 보정계수(Mi)를 산출하기 위하여 온도 센서를 사용하는 것을 특징으로 하는 LED 백라이트 시스템의 제어 방 법.
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