KR101354385B1 - 디스플레이를 위한 백라이트 시스템 - Google Patents

디스플레이를 위한 백라이트 시스템 Download PDF

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앤드류 피. 에이트컨
울리히 티. 반회퍼
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Abstract

액정 디스플레이(14)의 백라이트 조명 강도를 제어하기 위해 펄스폭 변조 신호를 수정하는 방법 및 시스템이 제공된다. 수정된 펄스폭 변조 신호는, 주어진 기간(즉, 프레임)을 이루는 선택된 개수의 펄스들에 걸쳐서, 적어도 하나의 펄스가 제1 듀티 사이클을 갖고, 펄스폭 변조 신호 내의 나머지 펄스들은 제2 듀티 사이클을 갖고서 동작하도록 선택될 수 있다. 주어진 프레임 동안 디스플레이(14) 내의 광원들(30)을 구동하기 위해 펄스폭 변호 신호의 펄스들에 대하여 하나보다 많은 듀티 사이클을 이용함으로써, 액정 디스플레이(14)를 위한 백라이트 조명 강도의 전체 개수가 증가될 수 있다. 프레임 내의 펄스들의 그룹 내에서 상이한 펄스 듀티 사이클들을 분포시킴으로써, 가시적인 아티팩트들이 감소될 수 있다.

Description

디스플레이를 위한 백라이트 시스템{BACKLIGHT SYSTEM FOR A DISPLAY}
본 명세서는 일반적으로 액정 디스플레이의 백라이트 조명원을 제어하는 것에 관한 것이다.
본 섹션은 이하에 설명되고/거나 청구되는 본 기술들의 다양한 양태들에 관련될 수 있는 기술의 다양한 측면들을 독자에게 소개하도록 의도된 것이다. 본 논의는 본 명세서의 다양한 양태들을 더 잘 이해하는 것을 쉽게 하기 위해, 독자에게 배경 정보를 제공하는 데에 있어서 도움이 될 것으로 생각된다. 따라서, 이 서술은 종래 기술의 인정으로서가 아니라 이러한 견지에서 읽혀져야 하는 것으로 이해되어야 한다.
전자 장치들이 장치의 사용자 인터페이스의 일부로서 디스플레이 스크린들을 포함하는 경우가 점점 더 많아지고 있다. 알 수 있는 바와 같이, 디스플레이 스크린들은 데스크탑 컴퓨터 시스템, 노트북 컴퓨터 및 핸드핼드형 컴퓨팅 장치와, 셀룰러 전화기 및 휴대용 미디어 플레이어와 같은 다양한 소비자 제품들을 포함하는 광범위한 장치들에서 이용될 수 있다. 액정 디스플레이(LCD) 패널은 디스플레이 스크린들에서의 이용에 점점 더 인기있어지고 있다. 이러한 인기는 그들의 가벼운 중량 및 얇은 프로파일과, LCD 픽셀들을 작동시키는 데에 소요되는 비교적 낮은 전력으로 인한 것일 수 있다.
LCD는 스스로 광을 방출하지 않으므로, LCD는 전형적으로 백라이트 조명을 이용한다. 전형적으로, 백라이트 조명은 음극관 형광 램프로부터, 또는 발광 다이오드(LED)로부터의 광을 LCD에 공급하는 것을 수반한다. 전력 소비를 감소시키기 위해, 하나 이상의 그룹이 주기적으로 활성화 및 비활성화되도록, 하나 이상의 LED 그룹이 이용될 수 있다. 그러나, 지금까지, 이러한 구성은 제한된 밝기 조정 범위들을 야기해왔다. 그러므로, LCD를 위한 폭넓은 조광(dimming) 범위를 허용하는 기술을 통해 LCD의 LED들을 제어할 필요가 있다.
여기에 개시된 일부 실시예들의 개요가 이하에 제공된다. 이러한 양태들은 단지 이러한 일부 실시예들의 간략한 개요를 독자에게 제공하기 위해 제시된 것일 뿐이며, 이러한 양태들은 본 명세서의 범위를 제한하도록 의도된 것이 아님을 이해해야 한다. 실제로, 본 명세서는 이하에 제시되지 않을 수 있는 다양한 양태들을 포괄할 수 있다.
본 명세서는 일반적으로 LCD 디스플레이와 같은 디스플레이 장치를 위한 백라이트 유닛에 관한 것이다. 일 실시예에서, 에지-조명형 백라이트 유닛은 LED들을 포함할 수 있고, LED들의 활성화 및 비활성화의 제어는 디스플레이의 밝기를 조정하기 위해 LED들을 활성화 및 비활성화하기 위한 펄스를 공급하는 펄스폭 변조기(펄스폭 변조 장치 또는 클럭)의 적용을 통해 달성될 수 있다. 또한, 펄스폭 변조기에 의해 생성되는 펄스폭 변조(PWM) 신호는 원하는 밝기에 기초하여 조정될 수 있다. 예를 들어, 수정된 펄스폭 변조 신호는 주어진 기간(프레임)에 걸친 소정 개수의 펄스에 대한 제1 듀티 사이클, 및 그 주어진 기간에 걸친 임의의 남아있는 개수의 펄스에 대한 제2 듀티 사이클을 포함하도록 선택될 수 있다. 주어진 프레임 동안 디스플레이 내의 광원들을 구동하기 위해 펄스폭 변조 신호의 펄스들에 대해 하나보다 많은 듀티 사이클을 이용함으로써, 액정 디스플레이에 대한 백라이트 조명 강도의 전체 개수가 증가될 수 있다.
본 명세서의 다양한 양태들은 도면들을 참조하여 이하의 상세한 설명을 읽으면 더 잘 이해될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 전자 장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 LCD의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 1의 전자 장치에서 이용될 수 있는 LCD를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1의 전자 장치의 컴포넌트들을 도시한 단순화된 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 10비트 해상도 펄스 파형을 도시한 제1 타이밍 시퀀스이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 13비트 해상도 펄스 파형을 도시한 제2 타이밍 시퀀스이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 다른 13비트 해상도 펄스 파형을 도시한 제3 타이밍 시퀀스이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 4의 컴포넌트들의 동작을 도시한 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 1의 전자 장치의 델타-시그마 비트스트림 생성기의 컴포넌트들을 도시한 단순화된 블록도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 9의 델타-시그마 비트 스트림 생성기의 입력값들에 대응하는 차트이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 다른 13비트 해상도 펄스 파형을 나타낸 제4 타이밍 시퀀스이다.
이하에서는, 하나 이상의 구체적인 실시예가 설명될 것이다. 이러한 실시예들의 간결한 설명을 제공하기 위한 노력으로, 실제 구현의 모든 특징들이 명세서 내에 설명되지는 않는다. 임의의 공학기술 또는 설계 프로젝트에서와 같이, 임의의 그러한 실제 구현의 개발에서는, 시스템 관련 및 비지니스 관련 제약들의 준수와 같은 구현마다 다를 수 있는 개발자의 구체적인 목표를 달성하기 위해, 다수의 구현 특유의 결정이 이루어져야 함을 알아야 한다. 또한, 그러한 개발 노력은 복잡하고 시간 소모적일 수 있지만, 그럼에도 불구하고 본 명세서의 혜택을 받는 통상의 지식을 가진 자들에게 있어서는 설계, 제조 및 제작의 일상적인 일일 것임을 알아야 한다.
본 출원은 일반적으로 디스플레이의 백라이트를 제어하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다. 펄스폭 변조(PWM) 신호는 디스플레이에 송신될 수 있다. PWM 신호의 듀티 사이클의 제어를 통해, 디스플레이의 밝기가 조정될 수 있다. 또한, PWM 신호는 디스플레이에 대한 원하는 밝기에 기초하여, 처음에 생성된 PWM 신호와는 다른 펄스 파형을 생성하도록 조정될 수 있다. PWM 신호의 조정은 PWM 신호의 하나 이상의 펄스가 PWM 신호의 다른 펄스들의 온 상태를 초과하여 온 상태에 남아있도록 선택하는 것을 포함할 수 있다. PWM 신호 내의 펄스들에 대하여 상이한 온 시간들을 이용함으로써, 액정 디스플레이에 대한 백라이트 조명 강도의 총 개수가 증가될 수 있다. 또한, PWM 신호 내에 확장된 온 펄스들을 선택적으로 위치시킴으로써, 디스플레이의 감소된 총 전력 소비를 유지하면서, 디스플레이 상의 시각적 아티팩트들(visual artifacts)이 감소될 수 있다. 따라서, (미리 정해진 간격에 걸쳐서) PWM이 일시적인 시퀀스없이 스스로 제공할 수 있는 것보다 더 높은 해상도로 평균내어지는 일시적인 PWM 시퀀스가 생성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치(10)가 도 1에 도시되어 있다. 현재 도시된 실시예를 포함하는 일부 실시예들에서, 장치(10)는 랩탑 컴퓨터와 같은 휴대가능한 전자 장치일 수 있다. 또한, 다른 전자 장치들은 보기가능한 미디어 플레이어, 셀룰러 폰, 개인용 데이터 오거나이저, 또는 그와 유사한 것을 포함할 수 있다. 실제로, 그러한 실시예들에서, 휴대가능한 전자 장치는 그러한 장치들의 기능성의 조합을 포함할 수 있다. 또한, 전자 장치(10)는 사용자가 인터넷, 또는 LAN 또는WAN과 같은 다른 네트워크들에 접속되고 그를 통해 통신하는 것을 허용할 수 있다. 예를 들어, 휴대가능한 전자 장치(10)는 사용자가 인터넷에 액세스하고, 이메일, 문자 메시지 또는 다른 형태의 전자 통신을 이용하여 통신하는 것을 허용할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(10)는 캘리포니아 쿠퍼티노의 Apple Inc.로부터 입수할 수 있는 MacBook®, MacBook® Pro, MacBook Air®, iMac®, Mac® mini, 또는 Mac Pro®의 한 모델일 수 있다. 다른 실시예들에서, 전자 장치는 임의의 제조사로부터 입수할 수 있는 LED 백라이트들을 이용하는 다른 모델들 및/또는 유형들의 전자 장치들을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 전자 장치(10)는 하나 이상의 재충전가능한 및/또는 교체가능한 배터리에 의해 전력을 공급받을 수 있다. 그러한 실시예들은 휴대성이 높아서, 사용자가 여행하는 동안, 일하는 동안 등에 전자 장치(10)를 지니고 있는 것을 허용한다. 본 발명의 일부 실시예들이 휴대가능한 전자 장치에 관하여 설명되지만, 현재 개시되는 기술들은 데스크탑 컴퓨터와 같이 그래픽 데이터를 렌더링하도록 구성된 광범위한 다른 전자 장치들 및 시스템들에 적용될 수 있음에 유의해야 한다.
현재 설명되는 실시예에서, 전자 장치(10)는 인클로저 또는 하우징(12), 디스플레이(14), 입력 구조물(16), 및 입력/출력(I/O) 포트 또는 커넥터(18)를 포함한다. 인클로저(12)는 플라스틱, 금속, 합성 재료 또는 다른 적합한 재료, 또는 이들의 임의의 조합으로 형성될 수 있다. 인클로저(12)는 다른 것들 중에서도, 프로세서, 회로 및 컨트롤러와 같은 전자 장치(10)의 내부 컴포넌트들을 물리적 손상으로부터 보호할 수 있고, 또한 전자기 간섭(EMI)으로부터 내부 컴포넌트들을 차폐할 수 있다.
디스플레이(14)는 액정 디스플레이(LCD)일 수 있다. LCD는 발광 다이오드(LED)계 디스플레이 또는 소정의 다른 적합한 디스플레이일 수 있다. 위에서 언급한 바와 같이, 전자 장치(10)는 입력 구조물(16)을 더 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 입력 구조물(16) 중 하나 이상은 동작 모드, 출력 레벨, 출력 유형 등을 제어하는 것 등에 의해 장치(10)를 제어하도록 구성된다. 예를 들어, 입력 구조물(16)은 장치(10)를 켜거나 끄기 위한 버튼을 포함할 수 있다. 또한, 입력 구조물(16)은 사용자가 디스플레이(14)의 밝기를 증가 또는 감소시키는 것을 허용할 수 있다. 휴대가능한 전자 장치(10)의 실시예들은 버튼, 스위치, 컨트롤 패드, 키패드, 또는 전자 장치(10)와 상호작용하기 위하여 이용될 수 있는 임의의 다른 적합한 입력 구조물을 포함하는, 임의의 개수의 입력 구조물(16)을 포함할 수 있다. 이러한 입력 구조물(16)은 전자 장치(10), 및/또는 전자 장치(10)에 의해 이용되거나 거기에 접속된 임의의 인터페이스들 또는 장치들의 기능을 제어하도록 동작할 수 있다. 예를 들어, 입력 구조물들(16)은 사용자가 그래픽 사용자 인터페이스(GUI), 및/또는 전자 장치(10) 상에서 실행되는 다른 애플리케이션들과 같은 디스플레이된 사용자 인터페이스를 네비게이트하는 것을 허용할 수 있다.
또한, 장치(10)는 추가 장치들의 접속을 허용하는 다양한 I/O 포트들(18)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 장치(10)는 헤드폰 및 헤드셋 잭, USB(universal serial bus) 포트, IEEE-1394 포트, 이더넷 및 모뎀 포트, 및 AC 및/또는 DC 전력 커넥터와 같은 임의의 개수의 입력 및/또는 출력 포트(18)를 포함할 수 있다. 또한, 전자 장치(10)는 모뎀, 네트워크화된 컴퓨터, 프린터 또는 그와 유사한 것과 같은 임의의 다른 장치에 접속하여 그와 데이터를 주고 받기 위해 I/O 포트(18)를 이용할 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 전자 장치(10)는 미디어 파일과 같은 데이터 파일들을 송신 및 수신하기 위해 USB 접속을 통해 iPod에 접속할 수 있다.
디스플레이(14)에 대한 추가의 상세는 LCD형 디스플레이(14)의 일례의 분해 사시도인 도 2를 참조하여 더 잘 이해될 수 있다. 디스플레이(14)는 상단 커버(20)를 포함한다. 상단 커버(20)는 플라스틱, 금속, 합성 재료 또는 다른 적합한 재료, 또는 그들의 임의의 조합으로 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 상단 커버(20)는 베젤이다. 또한, 상단 커버(20)는 도 2에 도시된 나머지 요소들을 위한 지지 구조물을 제공하기 위해 바닥 커버(38)와 결합되는 방식으로 형성될 수 있다. 액정 디스플레이(LCD) 패널(22)도 도시되어 있다. LCD 패널(22)은 상단 커버(20) 아래에 배치될 수 있다. LCD 패널(22)은 전형적으로 2개의 기판 사이에 배치된 액정 물질을 이용하여 이미지를 디스플레이하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 기판들 상에 또는 기판들 내에 존재하는 전극들에 전압이 인가되어, 액정들을 가로질러 전기장을 생성할 수 있다. 액정은 전기장에 응답하여 그 배향이 변화하며, 따라서 액정 물질을 통해 투과될 수 있고 지정된 픽셀에서 보여질 수 있는 광의 양을 수정할 수 있다. 그러한 방식으로, 그리고 컬러 서브-픽셀을 생성하기 위한 다양한 컬러 필터들의 이용을 통해, 픽설레이티드 방식(pixilated manner)으로 디스플레이(14)의 개별 픽셀들에 걸쳐 컬러 이미지들이 표현될 수 있다.
LCD 패널(22)은 개별적으로 어드레스가능한 화소들의 그룹을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, LCD 패널(22)은 천개의 픽셀을 각각 포함하는 픽셀 라인들로 분할되는 백만개의 픽셀을 포함할 수 있다. LCD 패널(22)은 또한 각각의 개별 픽셀에 연관된 전기장을 제어하기 위해 이용되는 수동 또는 능동 디스플레이 매트릭스 또는 그리드를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, LCD 패널(22)은 그리드의 픽셀 교차점들을 따라 배치된 박막 트랜지스터들을 이용하는 능동 매트릭스를 포함할 수 있다. 박막 트랜지스터들의 게이팅 액션(gating actions)을 통해, LCD 패널(22)의 화소들의 휘도가 제어될 수 있다. LCD 패널(22)은 편광막 및 방현막(anti-glare films)과 같은 다양한 추가의 컴포넌트들을 더 포함할 수 있다.
디스플레이(14)는 또한 광학 시트들(24)을 포함할 수 있다. 광학 시트들(24)은 LCD 패널(22) 아래에 배치될 수 있고, LCD 패널(22)에 전달되는 광을 농축시킬 수 있다. 일 실시예에서, 광학 시트들(24)은 LCD 패널(22)까지 나아가는 광을 각진 형상으로 만들도록(angularly shape) 작용할 수 있는 프리즘 시트들일 수 있다. 광학 시트들(24)은 하나 또는 그보다 많은 시트를 포함할 수 있다. 디스플레이(14)는 확산기 판 또는 시트(26)를 더 포함할 수 있다. 확산기 판(26)은 LCD 패널(22) 아래에 배치될 수 있고, 또한 광학 시트들(24) 위에 또는 아래에 배치될 수 있다. 확산기 판(26)은 LCD 패널(22)에 전달되는 광을 확산시킬 수 있다. 확산기 판(26)은 LCD 패널(22) 상의 눈부심 및 불균일한 조명을 감소시킬 수 있다. 가이드 판(28)도 LCD 패널(22) 상의 불균일한 조명을 감소시키는 것을 도울 수 있다. 일 실시예에서, 가이드 판(28)은 에지형 백라이트 어셈블리의 일부분이다. 에지형 백라이트 어셈블리에서, 광원(30)은 가이드 판(28)의 하단 에지(32)와 같은 가이드 판(28)의 일 측을 따라 배치될 수 있다. 가이드 판(28)은 광원(30)으로부터 나오는 광을 LCD 패널(22)을 향해 위쪽으로 보내는 작용을 할 수 있다.
광원(30)은 발광 다이오드(LED)들(34)을 포함할 수 있다. LED들(34)은 적색, 청색 및 녹색 LED의 조합일 수 있고, 또는 LED들(34)은 백색 LED들일 수 있다. 일 실시예에서, LED들(34)은 에지형 백라이트 어셈블리의 일부분으로서, 바닥 에지(32)와 같은 가이드 판(28)의 에지에 인접하게 인쇄 회로 보드(PCB)(36) 상에 배치될 수 있다. 다른 실시예에서, LED들(34)은 바닥 커버(38)의 내부 표면을 따라 하나 이상의 PCB(36) 상에 배열될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 PCB(36)는 바닥 커버(38)의 내부 측(40)을 따라 정렬될 수 있다. LED들(34)은 하나 이상의 스트링 내에 배열될 수 있고, 그에 의해 다수의 LED(34)가 각각의 스트링 내에서 서로 직렬로 연결된다. 예를 들어, LED들(34)은 6개의 스트링으로 그룹지어질 수 있고, 각각의 스트링은 직렬로 접속된 3개의 LED(34)를 포함한다. 그러나, 하나 또는 두개와 같이 적은 수의 LED(34)가 각각의 스트링 상에서 접속될 수도 있고, 6개의 LED와 같이, 세개보다 많은 LED(34)가 각각의 스트링 상에서 접속될 수도 있음에 유의해야 한다. 또한, 스트링들은 엔드-투-엔드(end to end) 구성, 사이드-바이-사이드(side by side) 구성, 및/또는 임의의 다른 적합한 구성으로 배치될 수 있음에 유의해야 한다.
디스플레이(14)는 또한 반사판 또는 시트(42)를 포함할 수 있다. 반사판(42)은 일반적으로 가이드 판(28) 아래에 배치된다. 반사판(42)은 가이드 판(28)을 통해 아래로 통과된 광을 다시 LCD 패널(22)을 향해 반사시키는 작용을 한다. 또한, 디스플레이는 앞에서 논의된 것과 같은 바닥 커버(38)를 포함한다. 바닥 커버(38)는 도 2에 도시된 나머지 요소들을 위한 지지 구조물을 제공하기 위해 상단 커버(20)와 결합하도록 형성될 수 있다. 바닥 커버(38)는 또한 직접 조명형 백라이트 어셈블리에서 이용되어, 하나 이상의 광원(30)이 바닥 커버(38)의 바닥 에지(43) 상에 위치되게 될 수 있다. 이러한 구성에서는, 확산기 판(26) 및/또는 가이드 판(28)에 인접하게 배치된 광원(30)을 이용하는 대신에, 반사판(42)이 생략될 수 있고, 바닥 커버(38)의 바닥 에지(43) 상의 하나 이상의 광원(도시되지 않음)은 직접 LCD 패널(22)을 향해 광을 방출할 수 있다.
도 3은 에지 조명형 백라이트를 이용하는 디스플레이(14)의 실시예를 도시한 것이다. 디스플레이(14)는 도시된 바와 같이 상단 커버(20)에 의해 제자리에 고정되는 LCD 패널(22)을 포함한다. 위에서 설명된 바와 같이, 디스플레이(14)는 광원(30)이 디스플레이(14) 내의 어레이 트레이(44) 상에 놓여진, 예를 들어 MCPCB(Metal Core Printed Circuit Board) 또는 다른 적합한 유형의 지지물 상에 실장된 LED들(34)을 포함할 수 있다. 이러한 어레이 트레이(44)는, 광원(30)이 LCD 패널(22) 상에 이미지를 생성하기 위해 이용될 수 있는 광의 생성을 위하여 디스플레이(14) 내에 위치되도록 상단 커버(20)에 고정될 수 있다.
광원(30)은 또한 입력 전압을 광원(30)의 LED들(34)에 전력을 공급하기 위해 이용될 수 있는 LED 전압으로 변환하는 데에 필요한 회로를 포함할 수 있다. 광원(30)은 휴대가능한 장치에서 이용될 수 있기 때문에, 전자 장치(10)의 배터리 수명을 증가시키기 위해 가능한 한 적은 전력을 이용하는 것이 바람직하다. 전력을 보존하기 위해, 광원(30), 즉 그 위의 LED들(34)은 온 및 오프로 토글될 수 있다. 이러한 방식으로, 광원(30)이 연속적으로 전력을 공급받을 필요가 없으므로, 시스템 내의 전력이 보존될 수 있다. 또한, 토글의 주파수가 적어도 인간 눈의 점멸 융합 주파수보다 높게, 전형적으로 60㎐ 이상으로 유지된다면, 이러한 토글은 관찰자에게 끊임없는 이미지들을 생성하는 것으로 보일 것이다.
전력을 보존하는 것에 더하여, 토글된 광원(30)의 듀티 사이클(광원(30)이 온 및 오프인 시간의 양에 대한 광원(30)이 온인 시간의 비)을 조정함으로써, LCD 패널(22)의 전체적인 밝기가 제어될 수 있다. 예를 들어, 50％의 듀티 사이클은 일정한 백라이트 조명의 밝기의 대략 절반에서 이미지가 디스플레이되게 할 것이다. 다른 예에서, 20％의 듀티 사이클은 일정한 백라이트 조명이 제공할 밝기의 약 20％에서 이미지가 디스플레이되게 한다. 따라서, 토글된 신호의 듀티 사이클을 조정함으로써, 전자 장치(10)에서 소비되는 전력을 감소시키는 추가의 혜택과 함께, 디스플레이된 이미지의 밝기가 조정될 수 있다.
전자 장치(10)의 내부 컴포넌트들은 LCD 패널(22) 내의 광원(30)의 토글을 달성하기 위해 이용될 수 있다. 도 4는 위에서 설명된 토글 프로시저를 수행하기 위해 이용될 수 있는 컴포넌트들을 도시한 블록도이다. 본 기술분야에 통상의 지식을 가진 자들은 도 4에 도시된 다양한 기능 블록들이 하드웨어 요소들(회로를 포함), 소프트웨어 요소들(머신 판독가능한 매체 상에 저장된 컴퓨터 코드를 포함), 또는 하드웨어 및 소프트웨어 요소들의 조합을 포함할 수 있음을 알 것이다. 또한, 도 4는 특정한 구현의 일례에 지나지 않으며, 다른 예들은 iPod®, MacBook®, MacBook? Pro, MacBook Air®, iMac®, Mac® mini, Mac Pro®, iPhone®과 같은 Apple 제품들 또는 LCD를 이용하는 추가의 전자 장치들에서 이용되는 컴포넌트들을 포함할 수 있다.
현재 설명되는 전자 장치(10)의 실시예에서, 컴포넌트들은 디스플레이(14), 입력 구조물(16), I/O 포트(18), 하나 이상의 프로세서(46), 메모리 장치(48), 비휘발성 저장소(50), 확장 카드(들)(52), 네트워킹 장치(54), 전원(56) 및 디스플레이 제어 로직(58), 및 펄스폭 변조기 클럭(60)을 포함할 수 있다. 먼저, 이러한 컴포넌트들 각각에 대하여, 디스플레이(14)는 장치(10)에 의해 생성되는 다양한 이미지들을 디스플레이하기 위해 이용될 수 있으며, 장치(10)의 제어 인터페이스의 일부분으로서 이용될 수 있는 터치 스크린과 같은 터치 감지 소자와 함께 제공될 수 있음에 유의해야 한다.
입력 구조물(16)은 다양한 장치, 회로 및 경로를 포함할 수 있고, 이에 의해 사용자 입력 또는 피드백이 프로세서(들)(46)에게 제공된다. 그러한 입력 구조물(16)은 전자 장치(10)의 기능, 장치(10) 상에서 실행되는 애플리케이션들, 및/또는 장치(10)에 접속되거나 그에 의해 이용되는 임의의 인터페이스들 또는 장치들을 제어하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 입력 구조물(16)은 사용자가 디스플레이된 사용자 인터페이스 또는 애플리케이션 인터페이스를 네비게이트하는 것을 허용할 수 있다. 입력 구조물들(16)의 비제한적인 예는 버튼, 슬라이더, 스위치, 제어 패드, 키, 놉, 스크롤 휠, 키보드, 마우스, 터치패드 등을 포함한다. 디스플레이(12) 상에 디스플레이되는 사용자 또는 애플리케이션 인터페이스와 상호작용하기 위한 것과 같은, 입력 구조물(16)과의 사용자 상호작용은 사용자 입력을 나타내는 전기 신호들을 발생시킬 수 있다. 이러한 입력 신호들은 추가의 처리를 위해, 입력 허브 또는 버스와 같은 적합한 경로를 통해 프로세서(들)(46)로 라우팅될 수 있다.
또한, 일부 실시예들에서, 하나 이상의 입력 구조물(16)은 터치 스크린의 경우에서와 같이 디스플레이(14)와 함께 제공될 수 있으며, 여기에서 터치 감지 메커니즘이 디스플레이(14)와 함께 제공된다. 그러한 실시예들에서, 사용자는 터치 감지 메커니즘을 통해, 디스플레이된 인터페이스 요소들을 선택하거나 그와 상호작용할 수 있다. 이러한 방식으로, 디스플레이된 인터페이스는 상호작용 기능성을 제공하여, 사용자가 디스플레이(14)를 터치함으로써 디스플레이된 인터페이스를 네비게이트하는 것을 허용할 수 있다.
위에서 언급된 바와 같이, I/O 포트들(18)은 전원, 헤드셋 또는 헤드폰, 또는 다른 전자 장치들(예를 들어, 핸드핼드형 장치들 및/또는 컴퓨터들, 프린터들, 프로젝터들, 외부 디스플레이들, 모뎀들, 도킹 스테이션들 등)과 같은 다양한 외부 장치들에 접속하도록 구성된 포트들을 포함할 수 있다. I/O 포트들(18)은 USB(universal serial bus) 포트, 비디오 포트, 직렬 접속 포트, IEEE-1394 포트, 이더넷 또는 모뎀 포트, 및/또는 AC/DC 전력 연결 포트와 같은 임의의 인터페이스 타입을 지원할 수 있다.
프로세서(들)(46)는 운영 체제, 프로그램, 사용자 및 애플리케이션 인터페이스, 및 전자 장치(10)의 임의의 다른 기능들을 실행하는 처리 능력을 제공할 수 있다. 프로세서(들)(46)는 하나 이상의 "범용" 마이크로프로세서, 하나 이상의 특수 목적 마이크로프로세서 및/또는 ASIC, 또는 그러한 처리 컴포넌트들의 소정의 조합과 같은 하나 이상의 마이크로프로세서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(들)(46)는 하나 이상의 RISC(reduced instruction set) 프로세서와, 그래픽 프로세서, 비디오 프로세서, 오디오 프로세서 등을 포함할 수 있다. 알 수 있을 바와 같이, 프로세서(들)(46)는 전자 장치(10)의 다양한 컴포넌트들 간에 데이터 및 명령어들을 전달하기 위해 하나 이상의 데이터 버스 또는 칩셋에 통신 연결될 수 있다.
프로세서(들)(46)에 의해 실행되는 프로그램들 또는 명령어들은 제한적인 것은 아니지만 이하에 설명되는 메모리 장치들 및 저장 장치들과 같이, 실행되는 명령어들 또는 루틴들을 적어도 집합적으로 저장하는 하나 이상의 유형(tangible)의 컴퓨터 판독가능한 매체를 포함하는 임의의 적합한 제품 내에 저장될 수 있다. 또한, 그러한 컴퓨터 프로그램 제품 상에 인코딩된 이러한 프로그램들(예를 들어, 운영 체제)은 장치(10)가 여기에 설명된 것들을 포함하여 다양한 기능성들을 제공할 수 있게 하기 위해 프로세서(들)(46)에 의해 실행될 수 있는 명령어들을 포함할 수 있다.
프로세서(들)(46)에 의해 처리될 명령어들 또는 데이터는 메모리(48)와 같은 컴퓨터 판독가능 매체 내에 저장될 수 있다. 메모리(48)는 RAM(random access memory)과 같은 휘발성 메모리, 및/또는 ROM(read-only memory)과 같은 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 메모리(48)는 다양한 정보를 저장할 수 있으며, 다양한 목적을 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 메모리(48)는 (BIOS(basic input/output system)와 같은) 전자 장치(10)를 위한 펌웨어, 운영 체제, 및 전자 장치(10) 상에서 실행될 수 있는 다양한 다른 프로그램, 애플리케이션 또는 루틴을 저장할 수 있다. 또한, 메모리(48)는 전자 장치(10)의 동작 동안 버퍼링 또는 캐싱을 위해 이용될 수 있다.
장치(10)의 컴포넌트들은 데이터 및/또는 명령어들의 영구적인 저장을 위한 비휘발성 저장소(50)와 같은 다른 형태의 컴퓨터 판독가능 매체를 더 포함할 수 있다. 비휘발성 저장소(50)는 예를 들어, 플래시 메모리, 하드드라이브, 또는 임의의 다른 광학적, 자기적 및/또는 고체 상태 저장 매체를 포함할 수 있다. 비휘발성 저장소(50)는 펌웨어, 데이터 파일, 소프트웨어 프로그램, 무선 접속 정보, 및 임의의 다른 적합한 데이터를 저장하기 위해 이용될 수 있다.
도 4에 도시된 실시예는 또한 하나 이상의 카드 또는 확장 슬롯을 더 포함할 수 있다. 카드 슬롯들은 추가 메모리, I/O 기능성 또는 네트워크 기능성과 같은 기능성을 전자 장치(10)에 추가하기 위해 이용될 수 있는 하나 이상의 확장 카드(52)를 받아들이도록 구성될 수 있다. 그러한 확장 카드(52)는 임의의 유형의 적합한 커넥터를 통해 장치(10)에 접속할 수 있으며, 전자 장치(10)의 하우징에 내부적으로 또는 외부적으로 액세스될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 확장 카드(52)는 SD(SecureDigital) 카드, 미니 또는 마이크로 SD, 컴팩트 플래시 카드, 멀티미디어 카드(MMC) 또는 그와 유사한 것과 같은 플래시 메모리 카드를 포함할 수 있다. 추가적으로, 확장 카드(52)는 장치(10)에 의한 그래픽 렌더링을 용이하게 하기 위해 GPU를 갖는 비디오 그래픽 카드와 같은, 장치(10)의 하나 이상의 프로세서(들)(46)를 포함할 수 있다.
또한, 도 4에 도시된 컴포넌트들은 장치(10)에 내부적인 네트워크 컨트롤러 또는 네트워크 인터페이스 카드(NIC)와 같은 네트워크 장치(54)를 포함한다. 일 실시예에서, 네트워크 장치(54)는 임의의 802.11 표준 또는 임의의 다른 적합한 무선 네트워킹 표준을 통해 무선 접속을 제공하는 무선 NIC일 수 있다. 네트워크 장치(54)는 전자 장치(10)가 PAN(personal area network), LAN(local area network), WAN(wide area network) 또는 인터넷과 같은 네트워크를 통해 통신하는 것을 허용할 수 있다. 또한, 전자 장치(10)는 네트워크 장치(54)를 통해 휴대가능한 전자 장치, 개인용 컴퓨터, 프린터 등과 같은 네트워크 상의 임의의 장치에 접속하고 그와 데이터를 주고 받을 수 있다. 대안적으로, 일부 실시예들에서, 전자 장치(10)는 내부 네트워크 장치(54)를 포함하지 않을 수 있다. 그러한 실시예에서, NIC는 위에서 설명된 것과 같은 유사한 네트워킹 기능성을 제공하기 위해 확장 카드(52)로서 추가될 수 있다.
또한, 장치(10)는 전원(56)을 더 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 전원(56)은 리튬 이온 폴리머 배터리 또는 다른 유형의 적합한 배터리와 같은 하나 이상의 배터리일 수 있다. 배터리는 사용자 분리가능한 것일 수도 있고, 또는 전자 장치(10)의 하우징 내에 고정될 수 있고 재충전가능한 것일 수도 있다. 또한, 전원(56)은 전기 콘센트에 의해 제공되는 것과 같은 AC 전력을 포함할 수 있고, 전자 장치(10)는 전력 어댑터를 통해 전원(56)에 접속될 수 있다. 이러한 전력 어댑터는 장치(10)의 하나 이상의 배터리를 재충전하기 위해서도 이용될 수 있다. 또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 전원(56)은 경로(57)로부터 디스플레이 제어 로직(58)의 백라이트 제어기(59)를 통해, 그리고 경로(61)를 가로질러 디스플레이(14)에 전력을 송신할 수 있다. 이러한 백라이트 제어기(59)는 디스플레이(14)에 제공되는 전력의 양을 조정할 수 있다.
디스플레이 제어 로직(58)은 디스플레이(14)에 연결될 수 있고, 디스플레이(14)의 광원(30)을 제어하기 위해 이용될 수 있다. 대안적으로, 디스플레이 제어 로직은 디스플레이(14) 내부에 있을 수 있다. 일 실시예에서, 디스플레이 제어 로직(58)은 광원(30)을 온 및 오프로 토글하는 작용을 할 수 있다. 이러한 토글은 예를 들어 배터리와 같은 전원(56)이 이용되고 있을 때 디스플레이(14)의 전체 밝기를 감소시키기 위해 이용될 수 있다. 추가적으로 및/또는 대안적으로, 전원(56)이 AC 전원일 때, 디스플레이(14)의 전체 밝기는 단순히 광원(30)에 공급되는 일정한 전압 레벨을 상승 및/또는 하강시킴으로써 수정될 수 있다.
일 실시예에서, 디스플레이(14)의 밝기 레벨의 제어는 광원(30)에 송신되는 활성화 신호의 듀티 사이클을 변경시키는 것을 통해 조정될 수 있다. 예를 들어, 활성화 신호의 듀티 사이클이 0％인 경우, 광원(30)은 오프로 남아있고, 디스플레이(14)는 어두워질 것이다. 반대로, 활성화 신호의 듀티 사이클이 100％인 경우, 광원(30)이 항상 활성일 것이므로, 디스플레이(14)는 최대 밝기에 있을 것이다 (그러나, 위의 AC 전원의 예에서 이용된 것만큼 많은 전력이 소비될 것이다). 다른 예에서, 활성화 신호의 듀티 사이클이 50％에 있는 경우, 디스플레이(14)는 디스플레이(14)가 항상 온일 때의 밝기의 절반에 있을 것이지만, 디스플레이(14)의 전력 소비는 광원(30)이 연속적으로 최대로 전력을 제공받는 것에 대하여 50％만큼 감소될 것이다.
추가적으로, 실시예에서, 디스플레이(14)의 밝기 레벨의 제어는 광원(30)에 송신되는 전류량의 조정과 함께, 광원(30)에 송신되는 활성화 신호의 듀티 사이클의 변경을 통해 조정될 수 있다. 예를 들어, 광원(30)의 LED들(34)에 송신되는 전류의 이러한 조정은, 활성화 신호(예를 들어, 펄스폭 변조 신호)의 듀티 사이클이 임계 레벨 미만으로 설정될 때 발생할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이(14)의 요구되는 밝기가 활성화 신호의 듀티 사이클이 예를 들어 20％ 미만일 것을 요구하는 경우, 듀티 사이클은 20％로 설정될 수 있고, 광원(30)의 활성 LED들(34)에 송신될 전류가 감소될 수 있다. 이러한 방식으로, 광원(30)에 송신되는 전류 및 활성화 신호의 듀티 사이클 둘 다의 결합된 또는 독립적인 제어를 통해 디스플레이의 밝기가 조정될 수 있다.
일 실시예에서, 펄스폭 변조기 클럭(60)은 펄스폭 변호(PWM) 신호로서 광원(30)에 활성화 신호를 제공할 수 있다. 또한, 펄스폭 변조기 클럭(60)에 의해 복수의 PWM 신호가 생성될 수 있음에 유의해야 한다. 예를 들어, PWM 신호는 광원(30) 내에 존재하는 LED들(34)의 각각의 스트링에 대해 생성될 수 있다. 또한, 펄스폭 변조기 클럭(60)에 의해 생성되는 PWM 신호의 듀티 사이클은, 예를 들어 사용자가 입력(16)을 통해 디스플레이(14)의 밝기에 대한 변경을 시작한 것에 응답하여, 디스플레이 제어 로직(58)에 의해 조정될 수 있다. 다른 실시예에서, 위에서 설명된 것과 같이, 디스플레이 제어 로직(58)은 전원(56)이 배터리일 때 PWM 신호의 듀티 사이클을 변경시킴으로써 디스플레이(14)의 밝기를 자동으로 조정하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, PWM 신호의 듀티 사이클은 배터리 내에 남아있는 내부 전력의 양에 기초하여 조정될 수 있다. 다른 실시예에서, 전자 장치(10) 주위의 주변 광이 검출될 수 있고, 검출된 주변 광의 레벨에 기초하여 PWM 신호의 듀티 사이클이 조정될 수 있다.
일 실시예에서, 디스플레이 제어 로직(58)은 펄스폭 변조기 클럭(60)에 연결되고 외부에 있을 수 있다. 대안적으로, 일 실시예에서, 펄스폭 변조기 클럭(60)은 디스플레이 제어 로직(58) 내부에 있을 수 있다. 펄스폭 변조기 클럭(60)의 위치에 무관하게, 펄스폭 변조기 클럭(60)에 의해 생성되는 PWM 신호는 광원(30)을 온 및 오프로 토글하기 위해 이용되는 발진 신호(oscillating signal)일 수 있다. 또한, PWM 신호의 듀티 사이클은 선택가능할 수 있고, 예를 들어 0-100％의 어디로든 변할 수 있다. 앞에서 설명된 바와 같이, PWM 신호의 듀티 사이클은 디스플레이(14)의 전체 밝기를 결정할 수 있다. 또한, 이러한 방식으로, PWM 신호는 임의의 기간 동안 광원(30)의 LED들(34)이 "온"인 시간의 양을 제어함으로써, 디스플레이(14)의 전체적인 전력 소비를 감소시킬 수 있다.
PWM 신호는 장치(10) 내에 높은 밝기 해상도(즉, 적어도 10비트 해상도)를 제공할 수 있다. 즉, PWM 신호는 1024개의 상이한 밝기 레벨이 광원(30)에 의해 달성되는 것을 허용할 수 있다. 그러나, 장치(10) 내에 훨씬 더 많은 밝기 해상도(즉, 적어도 13비트 해상도)(이는 8192개의 상이한 밝기 레벨이 광원(30)에 의해 달성되는 것을 허용함)를 허용하는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 13비트 밝기 해상도의 생성은 예를 들어, 아래에 더 상세하게 논의되는 바와 같이 PWM 신호의 일시적인 디더링(temporal dithering)을 통해 달성될 수 있다.
도 5는 디스플레이 제어 로직(58)을 통해 펄스폭 변조기 클럭(60)으로부터 디스플레이(14)에 의해 수신되는 PWM 신호를 나타낼 수 있는 펄스 파형(62)을 도시한 것이다. 일 실시예에서, 펄스 파형(62)은 24㎑의 주파수 및 50％의 듀티 사이클을 가질 수 있다. 또한, 펄스 파형(62)은 예를 들어 8 펄스의 그룹을 포함하는 세그먼트들로 분할될 수 있다. 하나의 그러한 세그먼트가 도 5에 프레임(64)으로서 도시되어 있다. 이 프레임(64)은 펄스 파형(62)이 달리 달성할 수 있었을 것보다 많은 추가의 3비트의 해상도를 허용하도록 각각 독립적으로 변경될 수 있는 8개의 펄스(66-80)를 포함한다. 그러나, 프레임(64)은 대안적으로, 추가의 1비트 해상도를 위한 2 펄스, 추가의 2비트 해상도를 위한 4 펄스, 또는 임의의 추가의 해상도에 대응하도록 하기 위한 프레임(64) 내의 다른 펄스 값들을 포함할 수 있다. 이하에서는, 해상도의 추가의 비트를 달성하는 것이 3비트 증가에 관하여 설명될 것이지만, 위에서 언급된 바와 같이, 프레임(64) 내의 펄스들의 수의 조정을 통해 다른 레벨들의 해상도 이득이 달성될 수 있다.
일 실시예에서, 펄스 파형(62)은 10비트 해상도 펄스폭 변조기 클럭(60)으로부터 생성될 수 있다. 즉, 각각의 펄스(예를 들어, 66)는 펄스(예를 들어, 펄스(66))가 하이(high)인 시간의 양에 대응하는 1024 레벨을 가질 수 있다. 예를 들어, 50％ 듀티 사이클에서, 펄스들(66-80) 각각은 레벨 512(즉, 총 1024 레벨의 절반)에 있을 수 있다. 펄스들(66-80) 각각에 대해 이용가능한 다음 해상도는 50.097％의 듀티 사이클에 대응하는 레벨 513일 것이다. 따라서, 10비트 해상도 펄스폭 변조기 클럭(60)을 이용하여, 사용자는 210(1024)개의 밝기 레벨들에 걸쳐서 디스플레이(14)의 밝기를 조정할 수 있다. 그러나, 펄스 파형(62)의 수정을 통해, 사용자에 의해 선택가능한 디스플레이(14)의 밝기 레벨은 213(8192) 밝기 레벨로 확장될 수 있다.
도 6은 디스플레이 제어 로직(58)으로부터 디스플레이(14)에 의해 수신되는 수정된 PWM 신호를 나타낼 수 있는 제2 펄스 파형(82)을 도시한 것이다. 펄스 파형(62)은 8 펄스의 그룹을 포함하는 세그먼트들로 분할될 수 있으며, 프레임(64)은 그러한 한 세그먼트를 도시하고 있다. 또한, 프레임(64)은 8개의 펄스(84-98)를 포함할 수 있다. 펄스 파형(62)과 마찬가지로, 펄스 파형(82)은, 펄스들(84-98) 각각이 펄스(예를 들어, 펄스(66))가 하이인 시간의 양에 대응하는 1024 레벨 중 하나에 있을 수 있도록, 10비트 해상도 펄스폭 변조기 클럭(60)으로부터 생성될 수 있다. 그러나, 더 높은 해상도(예를 들어, 펄스(예를 들어, 펄스(84))가 하이인 213 즉 8192 레벨)를 허용하기 위해, 펄스들(84-98)은 상이한 듀티 사이클들을 가질 수 있다. 예를 들어, 펄스들(84 및 86)은 1024개의 레벨 중 레벨 513(50.097％의 듀티 사이클에 대응함)에 있을 수 있는 한편, 나머지 펄스들(88-98)은 1024개의 전체 레벨 중 레벨 512(50％의 듀티 사이클에 대응함)에 있을 수 있다.
따라서, 프레임(64) 동안, 펄스 파형(82)은 1024개의 레벨 중 레벨 512(50％의 듀티 사이클에 대응)에 있는 6개의 펄스(펄스(88-98)), 및 1024개의 레벨 중 레벨 513(50.097％의 듀티 사이클에 대응)에 있는 2개의 펄스(펄스(84 및 86))를 포함한다. 이로써, 프레임(64) 전체에 걸쳐서 구할 때, 펄스 파형(82)은 1024 레벨 중 평균 레벨 512.25를 갖는다 (50.024％의 듀티 사이클에 대응). 특히, 이러한 해상도는 사용자가 13비트 해상도 펄스폭 변조기에 의해 구동되는 프레임의 각 펄스에 대해 8192개의 레벨 중 레벨 4098을 선택한 것과 동일한 듀티 사이클에 대응한다. 즉, 10비트 해상도 펄스폭 변조기 클럭(60)에 의해 구동되는 프레임(64)의 나머지 펄스들(예를 들어, 펄스들(86-98))보다 한 레벨 더 높게 구동되는 프레임(64)의 각 펄스(예를 들어, 펄스(84))는, 13비트 해상도 펄스폭 변조기에 의해 구동되는 프레임 내의 각 펄스의 특정 단일 레벨에 대응하는 평균 레벨을 허용한다.
예를 들어, 1024개의 레벨 중 레벨 512에서 구동되는 프레임(64) 내의 펄스 파형(82) 및 모든 펄스들(84-98)은 프레임(64)에 대하여 512의 평균 레벨(50％의 듀티 사이클에 대응)을 가질 것이며, 이것은 13비트 해상도 펄스폭 변조기의 8192개의 레벨 중 레벨 4096으로 구동되는 프레임과 동일하다. 그러나, 펄스 파형(82)이 프레임(64) 내에서 1024개의 레벨 중 레벨 513에서 구동되는 펄스(84)와, 1024개의 레벨 중 레벨 512에서 구동되는 나머지 펄스들(86-98)을 포함하는 경우, 프레임(64)은 512.125의 평균 레벨(50.012％의 듀티 사이클에 대응하며, 13비트 해상도 펄스폭 변조기의 8192개의 레벨 중 레벨 4097로 구동되는 프레임과 동일함)을 가질 것이다. 마찬가지로, 펄스 파형(82)이 프레임(64) 내에서 1024개의 레벨 중 레벨 513으로 구동되는 펄스들(84 및 86)을 포함하고 나머지 펄스들(88-98)은 1024개의 레벨 중 레벨 512로 구동되는 경우, 프레임(64)은 512.25의 평균 레벨(13비트 해상도 펄스폭 변조기의 8192개의 레벨 중 레벨 4098로 구동되는 프레임과 동일한 50.024％의 듀티 사이클에 대응함)을 가질 것이다. 따라서, 펄스 파형(82)을 일시적으로 디더링(dithering)하는 것(즉, 펄스 파형(82)과 같이, 펄스 파형 내의 선택된 펄스들의 펄스폭을 조정하는 것)을 통해, 10비트 펄스폭 변조기 클록(60)으로부터, 프레임(64)에 걸친 13비트의 해상도가 생성될 수 있다.
따라서, 도 6에 도시된 바와 같이, 펄스 파형(82)과 같은 펄스 파형의 일시적인 디더링은 펄스들(88-98)에 대한 펄스들(84 및 86)의 듀티 사이클을 변경할 수 있다. 그러나, 각각의 프레임(64) 동안의 2개의 인접한 펄스들(예를 들어, 84 및 86)의 조정은 디스플레이(14) 상에 사용자가 알아차릴 수 있는 가시적인 아티팩트가 생성되게 할 수 있다. 따라서, 펄스 파형의 프레임 내에서의 조정된 펄스들의 위치는 시각적인 아티팩트들을 최소화하도록 수정될 수 있다.
도 7은 디스플레이 제어 로직(58)으로부터 디스플레이(14)에 의해 수신된 수정된 PWM 신호를 표현할 수 있는 제3 펄스 파형(100)을 도시한 것이다. 펄스 파형(100)은 8개의 펄스(102-116)를 포함할 수 있는 프레임(64)을 포함할 수 있다. 펄스 파형(62 및 82)과 마찬가지로, 펄스들(102-116) 각각이 펄스(예를 들어, 펄스(102))가 하이인 시간의 양에 대응하는 1024개의 레벨 중 하나에서 구동될 수 있도록, 10비트 해상도 펄스폭 변조기 클럭(60)으로부터 펄스 파형(100)이 생성될 수 있다. 그러나, 더 큰 해상도(예를 들어, 펄스(예를 들어, 펄스(102))가 하이인 213 즉 8192 레벨)를 허용하기 위해, 펄스들(102-116)은 상이한 듀티 사이클들을 가질 수 있다. 펄스 파형(100)에서, 펄스들(102 및 110)은 1024개의 레벨 중 레벨 513(50.097％의 듀티 사이클에 대응)에서 구동될 수 있는 한편, 나머지 펄스들(104-108 및 112-116)은 1024개의 전체 레벨 중 레벨 512(50％의 듀티 사이클에 대응)에서 구동될 수 있다.
따라서, 프레임(64) 동안, 펄스 파형(100)은 1024개의 레벨 중 레벨 512(50％의 듀티 사이클에 대응)에서 구동되는 6개의 펄스(펄스(104-108 및 112-116)) 및 1024개의 레벨 중 레벨 513(50.097％의 듀티 사이클에 대응)에서 구동되는 2개의 펄스(펄스(102 및 110))를 포함한다. 이로써, 프레임(64)의 전체에 걸쳐서 구할 때, 펄스 파형(100)은 1024개의 레벨 중 512.25의 평균 레벨(50.024％의 듀티 사이클에 대응), 즉 사용자가 13비트 해상도 펄스폭 변조기를 통해 프레임을 구동하기 위해 8192개의 레벨 중 레벨 4098을 선택한 것과 동일한 듀티 사이클을 갖는다. 즉, 프레임(64)의 나머지 펄스들(예를 들어, 펄스들(104-116))보다 큰 단일 레벨에서 구동되는 프레임(64)의 각각의 펄스(예를 들어, 펄스(102))는 13비트 해상도 펄스폭 변조기에 의해 구동되는 단일 레벨에 대응하는 평균 레벨을 허용한다. 또한, 펄스들(102 및 110)이 프레임(64) 내에서 시간적으로 인접하지 않으므로, 일시적으로 더 큰 에너지 펄스들(예를 들어, 펄스(102 및 110))이 프레임(64) 전체에서 균일하게 분포된다. 따라서, 프레임(64) 전체에서 펄스들(102 및 110)을 분리함으로써, 상이한 레벨들의 펄스들(예를 들어, 펄스(102 및 110))을 포함하는 것으로 인해 디스플레이(14) 상에 생성된 임의의 시각적 영향이 적어질 수 있고, 따라서 디스플레이(14) 상의 잠재적인 시각적 아티팩트들을 감소시킨다.
위에서 논의된 바와 같이, 디스플레이 제어 로직(58)은 펄스폭 변조기 클럭(60)으로부터의 PWM 신호를 디스플레이(14)에 송신하도록 동작할 수 있다. 도 8은 디스플레이 제어 로직(58)이 PWM 신호를 특정 레벨로 조정하기 위해 착수할 수 있는 단계들의 흐름도(118)를 도시한 것이다. 흐름도(118)에 도시된 바와 같이, 디스플레이 제어 로직(58)은 단계(120)에서 밝기 요청을 수신할 수 있다. 이러한 밝기 요청은 예를 들어, 디스플레이(14)에 대해 사용자에 의해 선택되는 요구되는 밝기 레벨에 대응하는 신호를 포함할 수 있다. 대안적으로, 밝기 요청은 예를 들어 장치의 프로세서(46)에 의해 결정된 대로의, 디스플레이(14)를 위한 요구되는 밝기 레벨에 대응하는 신호를 포함할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(46)는 주변 조명 레벨에 대응하는 신호를 수신할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 프로세서(46)는 전원의 잔여 전력을 결정하기 위해 전원(56)을 모니터링할 수 있다. 전원(56)에서 이용할 수 있는 잔여 전력이 임계치 아래로 떨어지는 경우, 프로세서(46)는 디스플레이(14)의 밝기를 감소시키기 위해(예를 들어, 디스플레이(14)에 송신되는 PWM 신호의 듀티 사이클의 조정을 통해) 디스플레이 제어 로직에 밝기 요청을 송신할 수 있다.
추가적으로, 단계(120)에서, 디스플레이 제어 로직(58)은 단계(120)에서 펄스폭 변조기 클럭(60)으로부터 PWM 신호도 수신할 수 있다. 앞에서 언급된 바와 같이, 펄스폭 변조기 클럭(60)은 PWM 신호가 디스플레이(14)의 밝기를 변경하기 위해 이용될 수 있는 1024개의 레벨(즉, 단계들)을 포함할 수 있도록 10비트 해상도를 가질 수 있다.
단계(122)에서, 디스플레이 제어 로직(58)은 디스플레이(14)에 송신될 복수의 PWM 펄스들로부터, 펄스 파형(예를 들어, 펄스 파형(100))을 결정하고 생성할 수 있다. 이러한 펄스 파형(예를 들어, 펄스 파형(100))은 수신된 PWM 신호의 수정된 버전으로서 생성될 수 있다. 즉, 디스플레이 제어 로직(58)은 수신된 밝기 요청에 기초하여, 수신된 PWM 신호에 임의의 조정이 이루어져야 하는지를 결정할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 제어 로직(58)은 밝기 요청이 50.024％의 듀티 사이클을 갖는 펄스 파형에 대응할 수 있음을 결정할 수 있다. 위에서 개시된 바와 같이, 전체 프레임(64)에 걸쳐서 구할 때, 펄스 파형(예를 들어, 펄스 파형(100))은 1024개의 레벨 중 512.25의 평균 레벨(50.024％의 듀티 사이클에 대응)을 가질 수 있다. 즉, 디스플레이 제어 로직(58)은, 전체 프레임(64)에 걸쳐서 50.024％의 평균 듀티 사이클이 생성되도록(사용자가 13비트 해상도 펄스폭 변조기로부터 8192개의 레벨 중 레벨 4098을 선택한 것과 마찬가지임) 펄스 파형(예를 들어, 펄스 파형(100))을 생성하기 위해, 프레임(64) 내에서 다양한 펄스들(예를 들어, 펄스들(102 및 110))의 온 시간을 다른 펄스들(예를 들어, 펄스들(104-108 및 112-116))에 대하여 조정할 수 있다.
이러한 펄스 파형의 생성은 예를 들어 룩업 테이블을 이용하여 달성될 수 있다. 룩업 테이블은 디스플레이 제어 로직(58)이 액세스할 수 있는, 각각의 밝기 세팅에 대하여 미리 계산된 시퀀스를 저장하는 메모리 또는 다른 저장소를 포함할 수 있다. 대안적으로, 원하는 밝기 세팅에 기초하여 실시간 또는 거의 실시간으로 펄스 파형을 계산하는 알고리즘 생성기, 예를 들어 바이너리 프로그래머블 카운터가 이용될 수 있다. 이용될 수 있는 원하는 밝기 세팅에 기초하여 실시간 또는 거의 실시간으로 펄스 파형을 계산하기 위해 이용될 수 있는 추가의 알고리즘 생성기는 도 9를 참조하여 더 상세하게 설명될 것이다.
단계(122)에서의 펄스 파형(예를 들어, 펄스 파형(100))의 생성에 후속하여, 디스플레이 제어 로직(58)은 단계(124)에서, 생성된 펄스 파형을 디스플레이(14)에 송신할 수 있다. 일 실시예에서, 이러한 송신은 디스플레이에 연속적으로 송신될 수 있다. 즉, 디스플레이로의 복수의 펄스 파형의 송신 간에서 중단이 없다. 이러한 방식으로, 디스플레이 제어 로직(58)은 PWM 신호를 일시적으로 디더링하여, 더 많은 개수의 밝기 레벨이 디스플레이(14) 상에 디스플레이되는 것을 허용할 수 있다. 또한, 다른 실시예들에서, 밝기 요청 및 PWM 신호는 생성된 펄스 파형(예를 들어, 펄스 파형(100))의 결정, 생성 및 인가를 위해 디스플레이(14)에 직접 전달될 수 있다. 즉, 일부 실시예들에서, 회로, 예를 들어 처리 회로가 도 8의 단계들(122 및 124)을 수행하기 위해 디스플레이 내에서 이용될 수 있다. 다른 실시예에서, 디스플레이 제어 로직(58)은 디스플레이(14) 내에 물리적으로 위치될 수 있다. 도 8에 도시된 단계들을 수행하기 위한 회로의 위치에 무관하게, PWM 신호의 일시적인 디더링을 사용하는 것을 통해, 디스플레이(14)에 대한 큰 조광 범위와, 디스플레이(14) 상의 시각적인 아티팩트들의 제거가 동시에 달성될 수 있다.
도 9는 요구되는 밝기 세팅에 기초하여 실시간 또는 거의 실시간으로 펄스 파형을 계산하기 위해 이용될 수 있는 알고리즘 생성기의 예를 도시한 것이다. 알고리즘 생성기는, 예를 들어 결정된 펄스 파형을 계산하기 위해 이용될 수 있는 델타-시그마 비트스트림 생성기(126)일 수 있다. 델타-시그마 비트스트림 생성기(126)는 요구되는 출력 펄스 파형 값에 대응하는 입력 값들(128)을 수신할 수 있다. 델타-시그마 비트스트림 생성기(126)는 예를 들어 3개의 최하위 최상위 비트를 5비트 가산기(adder)(130)와 같은 가산기 회로로의 입력으로서 이용할 수 있다. 5비트 가산기(130)의 출력은 리셋 및 클럭 입력을 포함할 수 있는 5비트 래치(132)와 같은 래치 회로에 전달될 수 있다. 클럭 입력은 예를 들어 델타-시그마 비트스트림 생성기(126)의 출력이 생성되는 레이트를 결정할 수 있다. 5-비트 래치(132)의 출력은 5비트 가산기(130)에 입력으로서 전달될 수 있고, 5비트 래치의 최상위 비트도 AND 게이트(138) 및 5비트 가산기(130)로의 입력 둘 다에 접속된 출력을 갖는 인버터(134)에 전달될 수 있다. 추가적으로, AND 게이트(138)로의 입력은 입력값들(128)로부터의 최하위 비트들을 수신하는 OR 게이트(136)의 출력일 수 있다. 동작 시에, 델타-시그마 비트스트림 생성기(126)는 생성될 요구되는 펄스 파형으로서 도 10의 테이블(140) 내에 나타나는 입력값을 수신할 수 있다. 그 다음, 선택된 입력값에 대응하는 이진값들은 5비트 래치(132)에 전달된 클럭 신호의 사이클링에 기초하여 델타-시그마 비트스트림 생성기(126)를 통해 전달되고 출력된다. 그 다음, 이 출력은 요구되는 펄스 파형을 생성할 수 있다.
도 11은 디스플레이(14)에 의해 수신되고 디스플레이 제어 로직(58) 내의 델타-시그마 비트스트림 생성기(126)로부터 생성된 수정된 PWM 신호를 나타낼 수 있는 펄스 파형(142)의 예를 도시한 것이다. 펄스 파형(142)은 도 10의 테이블(140) 내의 4번째 값에 대응할 수 있으며, 8개의 펄스(144-158)를 갖는 프레임(64)을 포함할 수 있다. 펄스 파형(62, 82 및 100)과 마찬가지로, 펄스들(144-158) 각각이, 펄스(예를 들어, 펄스(144))가 하이인 시간의 양에 대응하는 1024개의 레벨 중 하나에서 구동될 수 있도록, 10비트 해상도 펄스폭 변조기 클럭(60)으로부터 펄스 파형(142)이 생성될 수 있다. 그러나, 더 큰 해상도(예를 들어, 펄스(예를 들어, 펄스(144))가 하이인 213 즉 8192 레벨)를 허용하기 위해, 펄스들(102-116)은 상이한 듀티 사이클들을 가질 수 있다. 펄스 파형(100)에서, 펄스들(144, 150 및 156)은 1024개의 레벨 중 레벨 513(50.097％의 듀티 사이클에 대응)에서 구동될 수 있는 한편, 나머지 펄스들(146, 148, 152, 154 및 158)은 1024개의 전체 레벨 중 레벨 512(50％의 듀티 사이클에 대응)에서 구동될 수 있다.
따라서, 프레임(64) 동안, 펄스 파형(100)은 1024개의 레벨 중 레벨 512(50％의 듀티 사이클에 대응)에서 구동되는 5개의 펄스(펄스들(146, 148, 152, 154 및 158)), 및 1024개의 레벨 중 레벨 513(50.097％의 듀티 사이클에 대응)에서 구동되는 3개의 펄스(펄스들(144, 150 및 156))를 포함한다. 이로써, 프레임(64) 전체에 걸쳐서 구할 때, 펄스 파형(100)은 1024개의 레벨 중 512.375의 평균 레벨(50.036％의 듀티 사이클에 대응), 즉 사용자가 13비트 해상도 펄스폭 변조기를 통해 프레임을 구동하기 위해 8192개의 레벨 중 레벨 4099를 선택한 것과 동일한 듀티 사이클을 갖는다. 즉, 프레임(64)의 나머지 펄스들(예를 들어, 펄스들(146, 148, 152, 154 및 158))보다 한 레벨 더 크게 구동되는 프레임(64)의 각 펄스(예를 들어, 펄스(144))는 13비트 해상도 펄스폭 변조기에 의해 구동되는 단일 레벨에 대응하는 평균 레벨을 허용한다. 또한, 펄스들(144, 150 및 156)이 프레임(64) 내에서 시간적으로 인접하지 않으므로, 일시적으로 더 큰 에너지 펄스들(예를 들어, 펄스(144, 150 및 156))은 프레임(64) 전체에서 균일하게 분포된다. 따라서, 프레임(64) 전체에서 펄스들(144, 150 및 156)을 분리함으로써, 상이한 레벨들(예를 들어, 펄스들(144, 150 및 156))의 펄스들을 포함하는 것으로 인해 디스플레이(14) 상에 생성되는 임의의 시각적 아티팩트가 적어질 수 있고, 따라서 디스플레이(14) 상의 잠재적인 시각적 아티팩트가 감소된다.
위에 설명된 구체적인 실시예들은 예로서 보여진 것이며, 이러한 실시예들은 다양한 수정들 및 대안적인 형태들을 허용할 수 있음을 이해해야 한다. 또한, 청구항들은 개시된 특정한 형태들로 한정되도록 의도된 것이 아니며, 오히려, 본 명세서의 취지 및 범위 내에 드는 모든 수정, 균등물 및 대안들을 포함하도록 의도된 것임을 이해해야 한다.

Claims (25)

  1. 전자 장치로서,
    복수의 발광 다이오드(LED)를 갖는 디스플레이 - 상기 LED는 상기 디스플레이 내의 복수의 픽셀을 조명하기 위해 광을 생성하도록 되어 있음 -;
    제1 주파수에서 제1 펄스폭 변조(PWM) 신호를 생성하도록 되어 있는 펄스폭 변조기; 및
    디스플레이 제어 로직을 포함하며,
    상기 디스플레이 제어 로직은,
    펄스 파형을 생성하기 위해 상기 제1 PWM 신호의 일련의 펄스들 중 적어도 하나의 펄스를 수정하고,
    상기 일련의 펄스들 중 다른 펄스들이 온 상태에 있는 시간량에 대하여 상기 적어도 하나의 펄스가 상기 온 상태에 있는 시간량을 증가시키며,
    상기 일련의 펄스들 중 상기 다른 펄스들이 상기 온 상태에 있는 상기 시간량에 대하여 상기 일련의 펄스들 중 제2 펄스가 상기 온 상태에 있는 시간량을 증가시키고,
    상기 디스플레이 상에 발생 가능한 시각적 아티팩트(visual artifacts)를 최소화하기 위하여, 상기 적어도 하나의 펄스와 상기 제2 펄스가 상기 일련의 펄스들 내에서 인접하지 않는 펄스들이 되도록 상기 일련의 펄스들 내에서 상기 적어도 하나의 펄스 및 상기 제2 펄스의 위치를 선택하며,
    상기 펄스 파형을 상기 디스플레이에 송신하도록 되어 있는,
    전자 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 펄스폭 변조기는 10비트 해상도 펄스폭 변조기를 포함하는 전자 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 디스플레이 제어 로직은 디스플레이 밝기 신호에 기초하여 상기 펄스 파형을 생성하도록 되어 있는 전자 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 디스플레이 밝기 신호는 사용자 입력에 기초하여 생성되는 전자 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 디스플레이 밝기 신호는 상기 전자 장치의 전원의 임계값에 기초하여 생성되는 전자 장치.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이 제어 로직은 상기 일련의 펄스들 중 상기 다른 펄스들이 상기 온 상태에 있는 상기 시간량에 대하여 상기 일련의 펄스들 중 제3 펄스가 상기 온 상태에 있는 시간량을 증가시키도록 되어 있는 전자 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 디스플레이 제어 로직은 상기 적어도 하나의 펄스, 상기 제2 펄스, 및 상기 제3 펄스가 상기 일련의 펄스들 내에서 인접하지 않는 펄스들이 되도록 상기 적어도 하나의 펄스, 상기 제2 펄스, 및 상기 제3 펄스를 선택하도록 되어 있는 전자 장치.
  9. 전자 장치로서,
    디스플레이의 밝기 레벨의 수를 제어하기 위한 펄스폭 변조(PWM) 신호를 생성하도록 되어 있는 펄스폭 변조기; 및
    디스플레이 제어 로직을 포함하고,
    상기 디스플레이 제어 로직은,
    적어도 하나의 발광 다이오드(LED)의 활성화 및 비활성화를 제어하기 위하여, 상기 PWM 신호를 수신하고, 주어진 기간 동안 상기 PWM 신호 중 적어도 하나의 펄스의 듀티 사이클을 상기 PWM 신호 중 일련의 나머지 펄스들의 듀티 사이클에 대하여 조정함으로써 상기 PWM 신호를 일시적으로 디더링(dither)하며,
    상기 PWM 신호 중 상기 적어도 하나의 펄스의 상기 듀티 사이클에 매치하도록 상기 PWM 신호 중 제2의 적어도 하나의 펄스의 듀티 사이클을 조정하며,
    상기 전자 장치 상에 발생 가능한 시각적 아티팩트를 최소화하기 위하여, 상기 주어진 기간 동안 상기 PWM 신호 중 상기 제2의 적어도 하나의 펄스를 상기 PWM 신호 중 상기 적어도 하나의 펄스에 대하여 인접하지 않는 펄스로서 분포시키도록 되어 있는,
    전자 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 디스플레이 제어 로직은 상기 디스플레이의 밝기 레벨의 수를 변경하기 위해, 상기 주어진 기간 동안 펄스의 총 개수를 조정하도록 되어 있는 전자 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 주어진 기간은 8개의 펄스를 포함하는 프레임을 포함하는 전자 장치.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 전자 장치로서,
    복수의 발광 다이오드(LED)를 갖는 디스플레이 - 상기 LED는 상기 디스플레이 내의 복수의 픽셀을 조명하기 위해 광을 생성함 -;
    펄스폭 변조(PWM) 신호를 생성하도록 되어 있는 펄스폭 변조기; 및
    디스플레이 제어 로직
    을 포함하고,
    상기 디스플레이 제어 로직은,
    상기 디스플레이의 원하는 밝기에 기초하여 상기 PWM 신호의 펄스들의 그룹의 듀티 사이클에 대하여 상기 PWM 신호의 제1 펄스의 듀티 사이클을 조정하고,
    상기 펄스들의 그룹의 해상도의 레벨에 대하여 상기 PWM 신호의 상기 제1 펄스의 상기 듀티 사이클에 매치하도록 상기 PWM 신호의 제2 펄스의 듀티 사이클을 조정하며,
    상기 디스플레이 상에 발생 가능한 시각적 아티팩트를 최소화하기 위하여, 상기 펄스들의 그룹 내에서 상기 제2 펄스가 상기 제1 펄스에 인접하지 않도록 상기 펄스들의 그룹 내에서 상기 PWM 신호의 상기 제2 펄스의 위치를 선택하도록 되어 있는,
    전자 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 펄스, 상기 제2 펄스, 및 상기 펄스들의 그룹은 주어진 기간에 걸쳐 8 펄스의 프레임을 포함하는 전자 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 디스플레이 제어 로직은 상기 펄스들의 그룹으로부터 이용가능한 밝기 해상도보다 큰 밝기 해상도를 생성하기 위해 상기 PWM 신호의 상기 제1 펄스의 상기 듀티 사이클을 조정하도록 되어 있는 전자 장치.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 디스플레이 제어 로직은 상기 펄스들의 그룹의 해상도의 레벨에 대하여 상기 PWM 신호의 상기 제1 펄스 및 상기 제2 펄스의 듀티 사이클에 매치하도록 상기 PWM 신호의 제3 펄스의 듀티 사이클을 조정하도록 되어 있는 전자 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 디스플레이 제어 로직은, 상기 펄스들의 그룹 내에서 상기 제3 펄스가 상기 제1 펄스 및 상기 제2 펄스에 인접하지 않도록 상기 PWM 신호의 상기 제3 펄스를 선택하도록 되어 있는 전자 장치.
  19. 디스플레이에 조명을 제공하는 방법으로서,
    펄스폭 변조기에서 펄스폭 변조(PWM) 신호를 생성하는 단계;
    디스플레이 제어 로직에서 상기 PWM 신호를 수신하는 단계;
    상기 PWM 신호 내의 펄스들의 그룹 중 하나의 펄스를 상기 펄스들의 그룹 내의 각각의 나머지 펄스에 대하여 수정하여, 펄스 파형을 생성하는 단계;
    상기 디스플레이 상에 발생 가능한 시각적 아티팩트를 최소화하도록 상기 펄스들의 그룹 내에서 상기 하나의 펄스의 위치를 선택하는 단계; 및
    상기 디스플레이 제어 로직으로부터 상기 펄스 파형을 송신하는 단계
    를 포함하는 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    디스플레이에서 상기 펄스 파형을 수신하는 단계를 포함하는 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 하나의 펄스의 듀티 사이클을 상기 펄스들의 그룹 내의 각각의 나머지 펄스의 듀티 사이클에 대하여 조정함으로써 상기 디스플레이의 밝기를 조정하는 단계를 포함하는 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    사용자 입력에 기초하여, 상기 하나의 펄스의 듀티 사이클을 상기 펄스들의 그룹 내의 각각의 나머지 펄스의 듀티 사이클에 대하여 조정하는 단계를 포함하는 방법.
  23. 제21항에 있어서,
    전원 내에 남아있는 전력에 관련된 임계치에 기초하여, 상기 하나의 펄스의 듀티 사이클을 상기 펄스들의 그룹 내의 각각의 나머지 펄스의 듀티 사이클에 대하여 조정하는 단계를 포함하는 방법.
  24. 삭제
  25. 제21항에 있어서,
    상기 디스플레이 주위의 주변 광의 결정된 양에 기초하여, 상기 하나의 펄스의 듀티 사이클을 상기 펄스들의 그룹 내의 각각의 나머지 펄스의 듀티 사이클에 대하여 조정하는 단계를 포함하는 방법.
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