KR102589724B1

KR102589724B1 - 컬러 오류 보정된 세그먼트화된 led 어레이

Info

Publication number: KR102589724B1
Application number: KR1020227045345A
Authority: KR
Inventors: 니콜라 베티나 페퍼; 아르옌 게르벤 반 데르 지데; 브렌단 모란
Original assignee: 루미레즈 엘엘씨
Priority date: 2017-11-21
Filing date: 2018-11-21
Publication date: 2023-10-17
Also published as: CN111630449A; EP3714324B1; KR102553496B1; CN111630449B; JP7105884B2; KR20230005433A; JP2021504892A; WO2019104182A1; KR20200100080A; EP3714324A1

Abstract

세그먼트화된 LED 어레이에 대한 컬러 오류 보정의 방법이 개시된다. 방법은 초기 휘도 패턴에 기초하여 세그먼트화된 LED 어레이 내의 LED 세그먼트들에 대한 타깃 휘도를 계산하는 단계, 타깃 휘도에 기초하여 휘도 비율을 결정하는 단계- 휘도 비율은 적어도 하나의 인접한 LED 세그먼트의 2차 휘도 값에 대한 주 LED 세그먼트의 1차 휘도 값의 비율로서 정의됨 -; 및 휘도 비율을 미리 정의된 임계 비율과 비교하는 단계를 포함한다. 휘도 비율이 미리 정의된 비율보다 크거나 같으면, 적어도 하나의 인접한 LED 세그먼트의 2차 휘도 값이 유지된다. 휘도 비율이 미리 정의된 비율보다 작은 경우, 적어도 하나의 인접한 LED 세그먼트의 2차 휘도 값이 증가된다.

Description

컬러 오류 보정된 세그먼트화된 LED 어레이{COLOR ERROR CORRECTED SEGMENTED LED ARRAY}

관련 출원들에 대한 상호 참조

본 출원은 2017년 11월 21일자로 출원된 미국 가출원 제15/819,413호 및 2018년 1월 31일자로 출원된 유럽 특허 출원 제18154342.2호의 이익을 주장하며, 그 내용들은 본 명세서에 참조로 포함된다.

발명의 분야

본 발명은 일반적으로 발광 다이오드(LED)들에 관한 것이며, 보다 구체적으로 LED들의 어레이에 대한 컬러 오류 보정에 관한 것이다.

사진 기법에서, LED 어레이로부터의 카메라 플래시들은 바람직하지 않은 컬러 온도 방해들을 야기할 수 있다. 컬러 조정가능 플래시 유닛들을 갖는 종래의 카메라 플래시 시스템들이 알려져 있다. 예를 들어, 참조로 포함되는 미국 특허 제8,817,128호는 카메라 플래시 시스템에서 컬러 온도를 제어하기 위해 일루미네이션을 조정하는 것을 개시한다. 물리적 환경의 주변 광에 대응하는 데이터는 예컨대 카메라에 포함된 컬러 온도 계측기에 의해 수집된다. 주변 광은 고정된 시간 기간에 걸쳐 해당 사이클의 컬러 온도들의 분포를 갖는다. 플래시 요청이 수신될 때, 플래시 유닛이 플래싱할 때를 결정하기 위해 시간 사이클이 계산된다. 컬러 온도는 컬러 온도들의 분포로부터 식별되고, 컬러 온도는 플래시 유닛이 플래싱할 때 물리적 환경에 존재하는 주변 광에 대해 예측된다. 그 후 플래시 유닛의 컬러 온도는 식별된 컬러 온도로 설정된다.

LED들의 어레이에 대한 컬러 온도 선택이 또한 알려져 있다. 예를 들어,

참조로 포함되는 미국 공개 제2005/0168965호는 플래시 디바이스에서 사용되는 LED들의 어레이를 설명한다. 본 개시내용에서, 광은, 개별 조명 필드들이 서로 상이하도록, LED 행렬 어레이를 사용하여 사진 장면에서 피사체를 향해 플래싱한다. 선택적 여기 회로는 강도가 상이한 투사된 플래시 광을 생성하기 위해 LED들을 선택적으로 조명하기 위해 사용된다.

적응형 플래시 피처들을 갖는 세그먼트화된 LED 어레이들이 또한 알려져 있다. 이러한 LED 어레이들은, 불균일한 밝고 어두운 영역들 없이, 플래시 시스템들이 장면을 더 균질하게 조명하는 것을 허용한다. 적응형 플래시 LED들은 LED 어레이 내의 특정 LED 세그먼트들의 선택적 디밍(dimming) 및/또는 강화에 의한 과노출을 회피하기 위해 사용될 수 있다. 장면 일루미네이션에서 만족스런 콘트라스트를 보장하기 위해, 광학계는 선택된 장면 상에 LED 어레이를 효과적으로 이미징할 수 있다. 그러나, 백색 LED들에 대해, 광의 국부적인 과변환(over-conversion)으로 인한 컬러 변동들이 여전히 존재한다. 이 과변환은 LED 어레이에서 국소적으로 더 두꺼운 인광체 층들로 인해 황색 광을 생성할 수 있다. 세그먼트화된 LED들에서, 선택적 일루미네이션 동안 LED 어레이의 단일 LED는 바로 인접하거나 이웃하는 LED가 조명되지 않는 동안 조명된다. 모놀리식 행렬 LED 어레이들에서, 사파이어 또는 인광체 층은 단일 피스 또는 층으로서의 활성 광 방출 사이트들을 커버한다. 이러한 배열은 행렬 블록들 내에서 광 편향을 초래한다. 상이한 추출 효율들(즉, 얼마나 많은 청색 또는 인광체 변환형 광이 LED로부터 투사되는지)로 인해, 단일 조명된 LED 세그먼트는 일반적으로 인접 스위치 오프된 LED 세그먼트들 내의 황색 림(yellow rim)을 야기할 수 있다.

LED 어레이에서 바람직하지 않은 컬러 오류를 감소시키거나 제거하는 LED 어레이를 제공하는 것이 바람직할 것이다.

간략히 언급된 바와 같이, 주 조명된(primary illuminated) LED 세그먼트를 둘러싸는 이웃하는 LED 세그먼트들을 선택적으로 조명하여, 밀접하게 패킹된 LED 어레이들에서 달리 발생하는 컬러 오류들을 효과적으로 감소시키는 개선된 LED 어레이 시스템이 제공된다.

일 실시예에서, 주 조명된 LED 세그먼트 주위의 이웃하는 LED 세그먼트들을 선택적으로 조명하는 LED 어레이 시스템에서의 컬러 오류들을 보정하기 위한 방법이 제공된다. 주 조명된 LED 세그먼트 주위의 이웃하는 LED 세그먼트들의 선택적인 일루미네이션은, LED 어레이 내의 과변환된 광 및 누설된 광으로 인해 이웃하는 LED 세그먼트들에 의해 달리 도입되는 컬러 오류들을 보정한다.

이웃하는 LED 세그먼트의 일루미네이션은 비교적 낮다. 예를 들어, 일 실시예에서, 이웃하는 LED 세그먼트들의 일루미네이션은, LED 세그먼트들 사이의 콘트라스트가 감소되거나 부정적으로 영향을 받지 않도록, 주 조명된 LED 세그먼트의 일루미네이션의 10%보다 작다. 이웃하는 LED 세그먼트들의 일루미네이션 레벨은 다이 구조, 층 두께, 층 조성 등과 같은 LED 어레이의 물리적 특성들에 기초하여 교정된다.

전술한 요약뿐만 아니라 다음의 상세한 설명은 첨부된 도면들과 함께 읽을 때 가장 잘 이해될 것이다. 도면들에서:
도 1은 세그먼트화된 LED 어레이의 측면도이다.
도 2는 조명된 특정 LED 세그먼트를 갖는 세그먼트화된 LED 어레이의 측면도이다.
도 3은 전형적인 LED 어레이에 대한 전력 대 파장의 그래프이다.
도 4는 조명된 단일 LED 세그먼트를 갖는 세그먼트화된 LED 어레이의 평면도이다.
도 5는 일 실시예에 따라, 조명된 주 LED 세그먼트 및 선택적으로 조명된 이웃하는 LED 세그먼트들을 갖는 세그먼트화된 LED 어레이의 평면도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 LED 어레이 시스템의 개략도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 세그먼트화된 LED 어레이에 대한 컬러 오류 보정을 위한 방법의 흐름도이다.
도 8은 LED 어레이에 대한 휘도 임계값 대 상대 휘도 값을 나타내는 그래프이다.
도 9는 변화하는 이웃 상대 플럭스 값들에서의 컬러 변동 및 콘트라스트를 나타내는 그래프이다.

LED 어레이 시스템에 대한 컬러 오류를 보정하기 위한 LED 어레이 시스템 및 방법에 대한 도면들 및 설명들은 명료성을 위해, 통상적인 전자 장치 패키징에서 발견되는 많은 다른 요소들을 제거하면서, 명확한 이해에 관련된 요소들을 예시하기 위해 단순화되었다는 것이 이해되어야 한다. 본 기술분야의 통상의 기술자들은 다른 요소들 및/또는 단계들이 본 발명을 구현하는 데 바람직하고 및/또는 요구되는 것을 인식할 수 있다. 그러나, 이러한 요소들 및 단계들은 본 기술분야에 잘 알려져 있기 때문에, 그리고 이들이 본 발명의 더 양호한 이해를 용이하게 하지 않기 때문에, 이러한 요소들 및 단계들의 논의는 본 명세서에서 제공되지 않는다.

도 1 및 도 2는 다이 층(12, 22), 사파이어 층(14, 24) 및 인광체 층(16, 26)을 포함하는 LED 어레이들(10, 20)을 도시한다. 본 기술분야의 통상의 기술자는 LED 어레이(10, 20)를 위한 대안적인 재료들이 사용될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 도 2에 개략적으로 도시된 바와 같이, 인광체에서 변환될 확률이 이동되는 경로 길이에 따라 증가하기 때문에, 청색 광(직선 경로에서 이동하는 2개의 화살표 라인으로 표시됨)은 인광체 층(26)에서 매우 멀리 전파하지 않는다. 그러나, 인광체 변환형 광은 다수의 각이 있는 라인에 의해 도 2에 개략적으로 도시된 바와 같이 인광체 층(26)에서 전파될 수 있으며, 이는 바람직하지 않은 컬러 오류를 야기할 수 있다. 층들의 전파 특성들의 차이들은 LED 어레이(10, 20) 위의 컬러 변동을 초래한다. 사파이어 층(14, 24)의 두께, 인광체 층(16, 26)의 두께, LED 어레이(10, 20)에 층들을 추가하는 것, 형광체 농도, 및 다른 특성들과 같은 LED 어레이(10, 20)의 특성들은 LED 어레이들(10, 20)에 대한 휘도 및 컬러 특성들을 변화하는 것을 초래한다. 이러한 변형들로 인해, LED 어레이들은 바람직하지 않은 컬러 오류들 및 변동들을 경험하여, 촬영된 장면에서 컬러 쉐이딩을 초래한다. 도 3은 백색 LED에 대한 방출된 스펙트럼 전력 밀도 대 파장의 예시적인 특성들을 도시하는 그래프이고, 인광체 변환형 광의 황색 스펙트럼 및 청색 다이(즉, 펌프)의 각각의 위치들을 도시한다.

도 4는 LED 어레이(30)에 대한 하나의 타입의 휘도 패턴을 나타낸다. 이 휘도 패턴은 하나의 타입의 적응형 플래시에 대응한다. 적응형 플래시는 주변 광에 의해 충분히 조명되는 다른 영역들에 비해 더 많은 조도를 필요로 하는 장면의 그러한 부분들만을 선택적으로 조명한다. 하나의 그러한 적응형 플래시 구성은 WO 2017/080875에 개시되어 있으며, 이는 본 명세서에 완전히 제시된 것처럼 참조로 포함된다.

적응형 플래시를 실현하기 위한 방법들 중 하나는 공통 렌즈 하에서 LED 어레이를 사용하는 것이다. LED 어레이의 세그먼트들은 선택적으로 스위치 온될 수 있고 장면의 상관된 부분만을 조명할 것이다. 이 휘도 패턴에서, 주 LED 세그먼트(32)가 조명되는 반면, 이웃하는 보조 LED 세그먼트들(34a-34h) 모두는 조명되지 않는다. 이 휘도 패턴에서, 누설된 광은 단일 주 LED 세그먼트(32) 주위에서 바람직하지 않은 헤일로 또는 림 효과를 야기할 더 높은 확률을 갖는다.

도 5는 LED 어레이(40)의 실시예를 도시한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 주 LED 세그먼트(42)가 조명된다. 이 모드에서, 바로 인접한 보조 LED 세그먼트들(44a-44d)이 또한 조명되지만, 주 LED 세그먼트(42)보다 훨씬 더 낮은 정도로 조명된다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 바로 인접하는 보조 LED 세그먼트라는 용어는 전체 측벽을 주 LED 세그먼트와 공유하는 LED 세그먼트를 지칭한다. 바람직한 실시예에서, 바로 인접한 보조 LED 세그먼트들(44a-44d)은 일루미네이션 강도 "X"로 조명된다. 이 일루미네이션 강도는 컬러 변동 및 콘트라스트의 절충에 기초하여 결정된다.

이 실시예에서, 대각선으로 인접한 보조 LED 세그먼트들(46a-46d)은 바로 인접한 보조 LED 세그먼트들(44a-44d)보다 하위 레벨로 조명된다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 대각선으로 인접한 보조 LED 세그먼트라는 용어는 지점 또는 코너에서 주 LED 세그먼트에만 접촉하는 LED 세그먼트를 지칭한다. 일 실시예에서, 대각선으로 인접한 보조 LED 세그먼트들(46a-46d)은 일루미네이션 강도 "X/2"로 조명되는데, 즉 바로 인접한 보조 LED 세그먼트들(44a-44d)의 강도 레벨의 절반으로 조명된다. 본 기술분야의 통상의 기술자는, 대각선으로 인접한 보조 LED 세그먼트들(46a-46d)의 강도 레벨이 X/2보다 더 많거나 작을 수 있다는 것을 본 출원으로부터 인식할 것이다. 예를 들어, 일 실시예에서, 적어도 하나의 대각선으로 인접한 LED 세그먼트의 휘도 값은 적어도 하나의 바로 인접한 LED 세그먼트의 휘도 값의 40-60% 사이이다.

도 5에서 조명되는 단일 주 LED 세그먼트만이 있지만, 본 기술분야의 통상의 기술자는 이웃하는 LED 세그먼트들의 선택적인 비교적 낮은 일루미네이션의 개념이 다양한 일루미네이션 프로파일들에서 사용될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 예를 들어, 각각이 비교적 낮은 레벨의 일루미네이션 강도들을 갖는 인접한 보조 LED 세그먼트들을 포함하는 다수의 주 LED 세그먼트들이 있을 수 있다.

도 6은 LED 어레이의 컬러 오류 보정을 위한 시스템(100)을 도시한다. 시스템(100)은 디지털 이미지 캡처 디바이스(110)를 포함한다. 본 기술분야의 통상의 기술자는 디지털 이미지 캡처 디바이스(110)가 스마트폰 카메라, 비디오 카메라, 콤팩트 카메라, dSLR(digital single lens reflex) 카메라, 또는 임의의 다른 타입의 이미지 캡처링 디바이스일 수 있다는 것을 본 개시내용로부터 인식할 것이다.

일 실시예에서, 디바이스(110)는 센서(120), CPU(130), 및 LED 어레이(160)를 포함한다. 일 실시예에서, 센서(120)는 사용자 인터페이스이다. 일 실시예에서, 센서(120)는 또한 키보드 또는 터치스크린을 포함한다. 사용자는 사용자 인터페이스 상의 모드를 선택함으로써 적응형 조명에 대한 특정 설정을 선택할 수 있다. 대안적인 실시예에서, 센서(120)는 본 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이해되는 바와 같이 임의의 타입의 광학 센서를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 센서(120)는 광학 이미지들을, 센서(120)에 의해 캡처된 주변 광의 강도 및 휘도를 나타내는 전기 신호들로 변환할 수 있다. 센서(120)는 추가의 처리 및 분석을 위해 이러한 신호들을 CPU(130)에 제공할 수 있다.

LED 어레이(160)는 LED 어레이들과 관련하여 전술한 특징들 중 임의의 것을 포함할 수 있다. LED 어레이(160)가 도 6에서 3 x 4 어레이로서 도시되지만, 본 기술분야의 통상의 기술자는 LED 어레이(160)의 크기 및 구성이 변경될 수 있다는 것을 본 개시내용으로부터 인식할 것이다.

CPU(130)는 바람직하게는, 프로세서(140) 및 드라이버(150)를 포함한다. 프로세서(140)는, 예를 들어, 그리고 제한 없이, 마이크로프로세서 또는 복수의 마이크로프로세서, 단일-코어 또는 멀티-코어 프로세서, 범용 프로세서, 특수 목적 프로세서, 종래의 프로세서, 그래픽 처리 유닛(GPU), 디지털 신호 프로세서(DSP), DSP 코어와 연관된 하나 이상의 마이크로프로세서, 컨트롤러, 마이크로컨트롤러, 또는 명령어들의 시퀀스를 실행할 수 있는 임의의 다른 임의의 유닛, 모듈, 또는 머신일 수 있다. 드라이버(150)는 임의의 공지된 선택적 여기/일루미네이션 요소들, 예컨대 미국 공개 제2005/0168965호에 개시된 선택적 여기 회로, 여기 제어 회로, 전력 공급 회로, 및 입력/출력 회로를 포함할 수 있으며, 이들은 본 명세서에 완전히 제시된 것처럼 참조로 포함되는 미국 공개 제2005/0168965호의 도 2에 구체적으로 도시된다. 드라이버(150)는 LED 어레이(160)의 특정한 LED 세그먼트들(162)을 조명하기 위해 변화하는 입력 신호들을 LED 어레이(160)에 제공하도록 구성된다. 드라이버(150)는 또한 LED 어레이(160)의 특정 LED 세그먼트들(162)의 일루미네이션 값들에 관한 변화하는 입력 신호들을 LED 어레이(160)에 제공하도록 구성된다. 변화하는 휘도 패턴들은 메모리 유닛 또는 다른 데이터 저장 유닛을 통해 CPU(130)에 저장될 수 있다.

센서(120)는 장면의 밝기 프로파일 및 광학 특성들을 검출하도록 구성된다. 밝기 프로파일은 특정 장면에서의 상대적 입사 광을 나타낸다. CPU(130)는 장면의 밝기 프로파일 및 특성들에 관한, 센서(120)로부터의 입력을 수신한다. CPU(130)는 장면의 밝기 프로파일에 관한, 센서(120)로부터 수신된 입력에 대해 이미지 처리 및 알고리즘들을 수행한다. 이 정보에 기초하여, CPU(130)는 LED 어레이(160) 내의 LED 세그먼트들(162)에 대한 타깃 휘도를 계산한다.

CPU(130)는 또한 미리 정의된 임계 비율을 제공받는다. 미리 정의된 임계 비율은 인접한 LED 세그먼트의 휘도에 비교한 LED 어레이 내의 단일 LED 세그먼트의 상대 휘도에 의해 정의된다. 미리 정의된 임계 비율은 광범위한 LED 어레이들에 대한 검사 및 데이터에 기초하여 선택된다. 미리 정의된 임계 비율은 컬러 오류들을 최소화하도록 선택된다. 이하에서 더 상세히 논의되는 도 8 및 도 9는 최적의 미리 정의된 임계 비율을 결정하는 것에 관한 광학 시뮬레이션 데이터를 제공한다. 일 실시예에 따르면, 미리 정의된 임계 비율은 적어도 3%이고 5%보다 작다. 더 바람직한 실시예에서, 미리 정의된 임계 비율은 4%이다.

CPU(130)는 미리 정의된 임계 비율을 제공받고, 이 미리 정의된 임계 비율을 사용하여, 검출된 밝기 프로파일의 미리 정의된 임계 비율과의 비교에 기초하여 LED 어레이(160) 내의 특정한 LED 세그먼트들(162)이 조명되어야 하는지를 결정한다. CPU(130)는 LED 어레이(160) 내의 각각의 개별 LED 세그먼트(162)에 제공되는 전류를 조절한다. 드라이버(150)는 어느 LED 세그먼트들(162)이 조명되는지 및 LED 어레이(160) 내의 LED 세그먼트들(162) 각각의 상대적 명도에 관한 입력 신호를 LED 어레이(160)에 제공한다.

일 실시예에서, CPU(130)는 외부 소스, 즉 디바이스(110)로부터 외부에 있는 소스로부터 미리 정의된 임계 비율을 제공받는다. 예를 들어, 일 실시예에서, 복수의 LED 어레이를 나타내는 특정 타입의 LED 어레이가 검사되고 교정된 후에 제조 동안 복수의 CPU가 프로그래밍된다. 복수의 LED 어레이의 특성들은 복수의 CPU의 각각의 CPU에 접속된 메모리에 저장된다. LED 어레이에 대한 특성들이 실험적으로 결정되고, 그 후 메모리에 저장될 수 있어, 그것들이 CPU들에 의해 사용되어 LED 어레이가 그 특정한 LED 어레이의 특성들에 기초하여 특정한 미리 정의된 임계 비율로 구동되게 할 수 있다.

입력 디바이스(170)는 특정한 미리 정의된 임계 비율로 디바이스(110)를 인코딩 또는 프로그래밍할 수 있다. 일 실시예에서, 미리 정의된 임계 비율은 특정한 LED 어레이, LED 어레이의 특정한 모델, LED 어레이들의 특정한 로트, 또는 LED 어레이들의 다른 클래스 또는 서브세트에 고유하다. 본 기술분야의 통상의 기술자는 LED 어레이의 특성들이 LED 어레이 내의 층들의 다이 구조, 두께 및 함유량, 및 다른 인자들에 의존한다는 것을 인식할 것이다. 본 기술분야의 통상의 기술자는 장면에서의 광학계 및 수용가능한 컬러 오류가 임계 비율들을 변화시킬 수 있다는 것을 또한 인식할 것이다. 복수의 디바이스(110)의 조립 동안, 복수의 디바이스(110)의 각각의 디바이스에 설치되고 있는 복수의 LED 어레이(160)에 대해 단일의 미리 정의된 임계 비율이 선택될 수 있다. 입력 디바이스(170)는 이어서 미리 정의된 임계 비율로 디바이스들(110)에서의 CPU들(130)의 각각의 CPU를 프로그래밍하거나 인코딩할 수 있다.

다른 실시예에서, 디바이스(110)는 미리 정의된 임계 비율을 동적으로 결정할 수 있다. 일 실시예에서, CPU(130)에는 미리 정의된 임계 비율을 결정하도록 구성된 통합 입력 디바이스(170)가 제공된다. 이 실시예에서의 입력 디바이스(170)는, 인 시튜(in situ)로, 즉 사용자가 디바이스(110)를 조작하고 있는 동안 미리 정의된 임계 비율을 결정한다. 일 실시예에서, 알고리즘은 각각의 LED 세그먼트에 의해 경험되는 컬러 오류를 결정하고 이웃하는 LED 세그먼트들에 대한 강도를 반복적으로 추가한다. 컬러 오류가 미리 결정된 타깃에 따라 충분히 낮아진 후에, 이어서 임계값이 결정된다. 이 알고리즘은 다수의 디바이스의 사용자들에게 제공될 수 있거나 디바이스들의 제조 동안 구현될 수 있다.

일 실시예에서, 미리 정의된 임계 비율의 동적 결정은 LED 어레이 내의 각각의 LED 세그먼트에 의한 컬러 오류 경험을 결정하고 이웃하는 LED 세그먼트들에 대한 턴온을 반복적으로 토글링하는 것을 요구한다. 컬러 오류가 충분히 낮으면, 임계값이 알려진다. 이 알고리즘은 디바이스들(110)의 사용자에게 주어질 수 있거나, 공장 캘리브레이션으로서 수행될 수 있다.

미리 정의된 휘도 임계값은 허용가능한 컬러 오류를 결정하기 위해 특정 LED 어레이에 대해 검사될 수 있다. 도 8은 조명되는 이웃하는 LED 세그먼트들을 갖는 일루미네이션에 대한 컬러 오류뿐만 아니라, 조명되고 있는 주 LED 세그먼트(p)를 갖는 특정 LED 어레이에 의해 제공되는 일루미네이션에 대한 컬러 오류를 예시한다. 도 8에 도시된 바와 같이, 거짓 컬러(false color) 플롯들에서, 비교적 수용가능한 컬러 오류는 청색(b) 영역에 의해 표시되는 반면, 적당히 수용가능한 컬러 오류는 녹색(g)으로 표시되고, 수용불가능한 컬러 오류는 적색(r) 영역에 의해 표시된다. 도 8에서의 범례는 일반적으로 값들 0.095-0.1을 갖는 컬러 오류에 대한 적색, 값들 0.085-0.09를 갖는 컬러 오류에 대한 오렌지색, 값들 0.075-0.08을 갖는 컬러 오류에 대한 황색, 값들 0.055-0.06을 갖는 컬러 오류에 대한 옅은 녹색, 값들 0.04-0.045를 갖는 컬러 오류들에 대한 녹색, 오류 값들 0.025-0.03에 대한 청록색, 값들 0.015-0.02를 갖는 컬러 오류에 대한 옅은 청색, 값들 0.01-0.015를 갖는 컬러 오류에 대한 청색, 및 값들 0-0.005를 갖는 컬러 오류들에 대한 어두운 청색을 표시한다. 색들의 중간 음영들은 본 명세서에서 명시적으로 식별되지 않은 값들로 표현된다. 컬러 오류들을 정의하기 위해 몇몇 메트릭들이 사용될 수 있다. 여기에 적용되는 하나의 그러한 메트릭은 u', v' 공간에서의 컬러 차이이다. 일 실시예에서, 색차는 다음의 계산에 의해 정의될 수 있다: sqrt(( u'- u'_reference)² + ( v'- v'_reference)²), 여기서 u', v'는 컬러 공간 (L*, u*, v*)에서 소스 위의 컬러 좌표들이고, u'_reference 및 v'_reference는 타깃팅된 색점이다. 이 값들은 CIE(International Commission on Illumination)에 의해 설명된 바와 같이, 본 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이해된다.

도 8에 도시된 바와 같이, 이웃 세그먼트들의 0% 상대 휘도 값 및 0% 휘도 임계값에 대해, 이미지의 대부분은 녹색(g)인 반면, 플롯의 외측 에지는 적색(r)이고, 주 LED 세그먼트(p)는 청색(b)이다. 휘도 임계값이 Y축에서 1%로 증가됨에 따라, 녹색(g) 영역의 상대적 크기는 감소하고, 플롯의 더 큰 부분은 청색(b)이다. 휘도 임계값이 5%로 증가됨에 따라, 플롯의 대부분은 청색(b)이고, 녹색(g)의 더 작은 헤일로는 주 LED 세그먼트(p) 주위에 남는다. 마지막으로, 휘도 임계값이 10%로 증가됨에 따라, 주 LED 세그먼트(p) 주위에 밴드를 형성하는 작은 녹색(g) 헤일로만이 있고, 플롯의 거의 대부분은 청색(b)이다. 이 도면은 가장 높은 컬러 오류들이 이 경우에 작은 휘도에 대해서만 존재하지만, 주의적인 관찰자에게 여전히 존재하고 가시적이라는 것(즉, 0% 휘도 임계값에서 녹색 영역)을 나타낸다. 본 개시내용은 낮은 전류로 이웃하는 세그먼트를 스위칭함으로써 컬러 오류를 중화시킨다. 이 효과는 X축을 따른 결과들에 의해 도시된다. 이웃 세그먼트들의 상대 휘도 값이 2%로 증가됨에 따라, 녹색(g)의 패치는 이미지의 좌측에 남아 있는 반면, 주 LED 세그먼트(p) 주위의 녹색(g) 원은 그 주변 주위의 일부 청색(b) 부분들을 포함한다. 상대 휘도 4%에서, 이미지의 좌측 상의 녹색(g) 밴드는 남아 있지만, 주 LED 세그먼트(p) 주위의 녹색(g) 원은 사라지고, 주 LED 세그먼트(p)를 둘러싸는 영역의 대부분은 청색(b)이다. 마지막으로, 8% 상대 휘도에서 녹색(g) 밴드는 이미지의 좌측 상에 남아 있고, 주 LED 세그먼트(p) 주위의 청색(b)은 옅은 청색으로부터 옅은 청-녹색으로 변하게 된다. 도 8에 도시된 바와 같이, 4% 상대 휘도는 가장 낮은 전체 컬러 오류를 갖는다. 휘도의 상대값들은 도 8의 그래프로부터의 데이터에 기초하여 변경될 수 있다. 본 기술분야의 통상의 기술자는 이 그래프가 특정 휘도 패턴을 갖는 하나의 타입의 LED 어레이에 대한 것임을 인식한다. 다른 타입들의 LED 어레이들 및 휘도 패턴들에 대해 대안적인 그래프들이 생성될 수 있으며, 이는 LED 어레이 구조의 특성들에 기초하여 변할 것이다.

도 9는 변화하는 이웃 상대 플럭스 값에 기초한 이미지의 컬러 변동 및 콘트라스트의 그래프를 도시한다. 이웃 상대 플럭스 값은 본 명세서에서 사용되는 바와 같은 휘도 비율에 대응한다. 이웃 상대 플럭스는 LED 어레이의 하나의 LED 세그먼트의 휘도 값을 LED 어레이의 제2 이웃하는 LED 세그먼트의 휘도 값에 대해 비교한다. 도 9에 도시된 바와 같이, 0% 이웃 상대 플럭스에서, 컬러 변동은 0.072-0.075 사이이고 콘트라스트는 약 92%-94%이다. 이웃 상대 플럭스가 2%로 증가함에 따라, 컬러 변동은 약 0.050-0.052로 떨어지고, 콘트라스트는 약 88%로 떨어진다. 이웃 상대 플럭스가 4%로 증가할 때, 컬러 변동은 계속해서 떨어지지만, 더 낮은 레이트로 약 0.045-0.047로 떨어지고, 콘트라스트는 약 85%로 꾸준히 감소한다. 이웃 플럭스가 6%로 증가할 때, 컬러 변동은 약 0.048-0.050로 증가하기 시작하고 콘트라스트는 약 81%로 감소한다. 마지막으로, 8% 이웃 상대 플럭스에서, 컬러 변동은 약 0.056-0.058로 증가하고 콘트라스트는 약 77%-78%로 감소한다. 도 9에 도시된 바와 같이, 컬러 오류가 이웃 세그먼트들에 전력을 공급함으로써 감소되는 동안, 콘트라스트는 감소한다. 도 8에 도시된 바와 같이, 컬러 오류는 4%에서 최소를 나타내는 반면, 콘트라스트 비율은 연속적으로 감소한다. 특정한 애플리케이션이 콘트라스트 비율 또는 컬러 오류에 할당하는 특정한 가중치 인자에 따라, 이웃들에 대한 최상의 상대적인 플럭스가 선택될 수 있다.

일 실시예에서, 도 7을 참조하면, 세그먼트화된 LED 어레이에 대한 컬러 오류 보정의 방법(200)이 제공된다. 방법(200)에 따르면, 초기 조도 패턴이 측정되거나 캡처된다(210). 이 단계는 일반적으로 사진을 촬영하는 것을 필요로 한다. 이어서, 사진은 장면의 밝기 프로파일로서 사용된다. 픽처의 타깃팅된 밝기 아래의 밝기 레벨들을 갖는 장면 내의 영역들은 적응형 플래시 밝기 프로파일에 의해 채워진다. 일 실시예에서, 이 프로파일은 기존의 픽처 밝기의(즉, 플래시로부터의 가용한 플럭스에 기초하여 가능한 범위에 대해) 역일 수 있다. 다음으로, 세그먼트화된 LED 어레이의 LED 세그먼트당 타깃 휘도가 계산되고(220), 이는 생성될 장면 내의 전술한 타깃 밝기 프로파일에 대응한다. 이 값은 본 명세서에 설명된 바와 같이 적응형 플래시 알고리즘에 따라 결정된다.

방법(200)은 세그먼트화된 LED 어레이의 인접한 LED 세그먼트들 사이의 휘도 비율(230)을 결정하는 단계를 포함한다. 휘도 비율은 적어도 하나의 인접한 LED 세그먼트의 2차 휘도 값에 비교한 주 LED 세그먼트의 1차 휘도 값의 비율로서 정의된다. 방법(200)은 휘도 비율을 미리 정의된 임계 비율과 비교하는 단계(240)를 포함한다. 이러한 비교의 결과에 기초하여, 적어도 하나의 인접한 LED 세그먼트의 휘도가 유지되거나(250) 변경된다(260). 바람직한 실시예에서, 적어도 하나의 인접한 LED 세그먼트의 휘도는 유지되거나 증가된다. 휘도 비율이 미리 정의된 비율보다 크거나 같으면, 적어도 하나의 인접한 LED 세그먼트의 2차 휘도 값이 유지된다(250). 휘도 비율이 미리 정의된 비율보다 작은 경우, 적어도 하나의 인접한 LED 세그먼트의 2차 휘도 값이 증가된다(260). 일 실시예에서, 적어도 하나의 인접한 LED 세그먼트의 2차 휘도 값은 휘도 비율이 미리 정의된 임계 비율과 동일할 때까지 증가된다.

일 실시예에서, 복수의 LED 세그먼트를 포함하는 세그먼트화된 LED 어레이에 대한 컬러 오류 보정의 방법- 각각의 LED 세그먼트는 장면의 상관된 부분을 조명하도록 선택적으로 제어될 수 있음 -이 개시된다. 방법은: (a) 초기 휘도 패턴을 검출하는 단계- 초기 휘도 패턴은 장면의 밝기 프로파일을 포함함 -; (b) 세그먼트화된 LED 어레이의 LED 세그먼트들당 타깃 휘도를 계산하는 단계- 타깃 휘도는 장면에서 생성되는 타깃 밝기 프로파일에 대응함 -; (c) 타깃 휘도에 기초하여 휘도 비율을 결정하는 단계- 휘도 비율은 주 LED 세그먼트에 인접한 적어도 하나의 인접한 LED 세그먼트의 2차 휘도 값에 대한 주 LED 세그먼트의 1차 휘도 값의 비율로서 정의됨 -; (d) 휘도 비율을 미리 정의된 임계 비율과 비교하는 단계를 포함하고, (i) 휘도 비율이 미리 정의된 비율보다 크거나 같은 경우, 적어도 하나의 인접한 LED 세그먼트의 2차 휘도 값이 유지되거나, 또는 (ii) 휘도 비율이 미리 정의된 비율보다 작은 경우, 적어도 하나의 인접한 LED 세그먼트의 2차 휘도 값이 증가된다.

일 실시예에서, 세그먼트화된 LED 어레이의 컬러 오류 보정을 위한 시스템이 개시된다. 시스템은 다음을 포함한다: 휘도 패턴을 검출하도록 구성된 사용자 인터페이스; 장면의 상관된 부분을 조명하기 위해 개별적으로 제어가능한 LED 세그먼트들을 포함하는 세그먼트화된 LED 어레이; 휘도 패턴 및 미리 정의된 임계 비율을 수신하도록 구성된 CPU- CPU는 미리 정의된 임계 비율을 휘도 비율과 비교하도록 구성되고, 휘도 비율은 휘도 패턴에 기초하고, 주 LED 세그먼트에 인접한 적어도 하나의 인접한 LED 세그먼트의 2차 휘도 값과 비교한 주 LED 세그먼트의 1차 휘도 값의 비율로서 정의됨 -; 및 세그먼트화된 LED 어레이 내의 개별 LED 세그먼트들이 선택적으로 조명하게 하도록 구성되고, 휘도 비율에 대한 미리 정의된 임계 비율의 비교에 기초하여 세그먼트화된 LED 어레이 내의 개별 LED 세그먼트들에 변화하는 입력 신호들을 제공하도록 구성된 드라이버- CPU는 휘도 비율이 미리 정의된 임계 비율과 동일할 때까지 적어도 하나의 인접한 LED 세그먼트의 2차 휘도 값을 증가시키기 위해 입력 신호들을 드라이버에 전송함 -.

LED 어레이 시스템에 대해 본 명세서에 설명된 비제한적인 방법들 및 실시예들 및 LED 어레이 시스템에 대한 컬러 오류를 보정하는 방법은 다양한 응용들 및 사용들을 위해 수정될 수 있으면서, 청구항들의 사상 및 범위 내에 남아 있다. 본 명세서에 설명되고 및/또는 도면들에 도시된 구현들 및 변형들은 단지 예로서 제시되며, 범위 및 사상을 제한하지 않고 있다. 본 명세서에서 설명들은 그것이 특정 구현에 대해 설명될 수 있지만, 본 명세서에 설명된 방법 및 시스템의 모든 구현들에 적용가능할 수 있다.

본 명세서에 설명된 바와 같이, 본 명세서에 설명된 방법들은 임의 특정 기능(들)을 수행하는 임의 특정 요소(들)에 한정되지 않으며 제시된 방법들의 일부 단계들은 반드시 도시된 순서대로 진행될 필요가 있는 것은 아니다. 예를 들어, 일부 경우에 2개 이상의 방법 단계가 상이한 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 게다가, 설명된 방법들의 일부 단계들은 (임의적인 것으로 분명히 진술되지 않더라도) 임의적일 수 있고, 따라서 생략될 수 있다. 본 명세서에서 개시되는 방법들의 이러한 및 다른 변형들은 본 명세서에서 설명되는 발광 디바이스들 내의 층들을 성장시키기 위해 스퍼터링 퇴적을 사용하기 위한 방법의 설명을 특히 고려하여 용이하게 분명할 것이고, 발명의 전체 범위 내에 있는 것으로 간주된다.

일부 구현들의 일부 특징들은 다른 구현들과 함께 구현되거나 생략될 수 있다. 본 명세서에 설명된 디바이스 요소들 및 방법 요소들은 교환가능하고, 본 명세서에 설명된 예들 또는 구현들 중 임의의 것에서 사용되거나 그로부터 생략될 수 있다.

특징들 및 요소들이 특정 결합으로 전술되어 있을지라도, 각 특징 또는 요소는 다른 특징들 및 요소들 없이 단독으로 사용될 수 있거나 다른 특징들 및 요소들과 함께 또는 이들 없이 다양한 결합으로 사용될 수 있다.

Claims

복수의 LED 세그먼트들을 포함하는 세그먼트화된 LED 어레이에 대한 컬러 오류 보정의 방법으로서,
각각의 LED 세그먼트는 장면의 상관된 부분을 조명하도록 선택적으로 제어될 수 있고, 상기 방법은:
(a) 초기 휘도 패턴을 검출하는 단계 - 상기 초기 휘도 패턴은 장면의 밝기 프로파일을 포함함 -;
(b) 상기 세그먼트화된 LED 어레이의 LED 세그먼트들당 타깃 휘도를 계산하는 단계 - 상기 타깃 휘도는 상기 장면에서 생성되는 타깃 밝기 프로파일에 대응함 -;
(c) 상기 타깃 휘도에 기초하여 휘도 비율을 결정하는 단계 - 상기 휘도 비율은 주 LED 세그먼트에 인접한 적어도 하나의 인접한 LED 세그먼트의 2차 휘도 값에 대한 상기 주 LED 세그먼트의 1차 휘도 값의 비율로서 정의됨 -;
(d) 상기 휘도 비율을 미리 정의된 임계 비율과 비교하는 단계를 포함하고,
(i) 상기 휘도 비율이 상기 미리 정의된 비율보다 크거나 같은 경우, 상기 적어도 하나의 인접한 LED 세그먼트의 상기 2차 휘도 값이 유지되거나, 또는
(ii) 상기 휘도 비율이 상기 미리 정의된 비율보다 작은 경우, 상기 적어도 하나의 인접한 LED 세그먼트의 상기 2차 휘도 값이 증가되는 방법.
제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 인접한 LED 세그먼트의 상기 2차 휘도 값은 (ii) 상기 휘도 비율이 상기 미리 정의된 임계 비율과 동일할 때까지 단계 (d)에서 증가되는 방법.
제1항에 있어서,
상기 미리 정의된 임계 비율은 적어도 3%이고 5%보다 작은 방법.
제1항에 있어서,
상기 미리 정의된 임계 비율은 4%인 방법.
제1항에 있어서,
상기 세그먼트화된 LED 어레이는 인광체 층 및 사파이어 층을 포함하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 세그먼트화된 LED 어레이는 2 x 1 LED 어레이인 방법.
제1항에 있어서,
상기 세그먼트화된 LED 어레이는 3 x 3 LED 어레이인 방법.
제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 인접한 LED 세그먼트는 적어도 하나의 바로 인접한 LED 세그먼트 및 적어도 하나의 대각선으로 인접한 LED 세그먼트를 포함하고, 상기 적어도 하나의 대각선으로 인접한 LED 세그먼트의 상기 2차 휘도 값은 상기 적어도 하나의 바로 인접한 LED 세그먼트의 상기 2차 휘도 값의 40-60%인 방법.
제1항에 있어서,
적응형 플래시 프로세스는 단계 (b) 동안 수행되는 방법.
세그먼트화된 LED 어레이의 컬러 오류 보정을 위한 시스템으로서,
휘도 패턴을 검출하도록 구성된 사용자 인터페이스;
장면의 상관된 부분을 조명하기 위해 개별적으로 제어가능한 LED 세그먼트들을 포함하는 세그먼트화된 LED 어레이;
상기 휘도 패턴 및 미리 정의된 임계 비율을 수신하도록 구성된 CPU - 상기 CPU는 상기 미리 정의된 임계 비율을 휘도 비율과 비교하도록 구성되고, 상기 휘도 비율은 상기 휘도 패턴에 기초하고, 주 LED 세그먼트에 인접한 적어도 하나의 인접한 LED 세그먼트의 2차 휘도 값과 비교한 상기 주 LED 세그먼트의 1차 휘도 값의 비율로서 정의됨 -; 및
상기 세그먼트화된 LED 어레이 내의 개별 LED 세그먼트들이 선택적으로 조명하게 하도록 구성되고, 상기 휘도 비율에 대한 상기 미리 정의된 임계 비율의 비교에 기초하여 상기 세그먼트화된 LED 어레이 내의 상기 개별 LED 세그먼트들에 변화하는 입력 신호들을 제공하도록 구성된 드라이버를 포함하고,
상기 CPU는 상기 휘도 비율이 상기 미리 정의된 임계 비율과 동일할 때까지 상기 적어도 하나의 인접한 LED 세그먼트의 상기 2차 휘도 값을 증가시키기 위해 입력 신호들을 상기 드라이버에 전송하는 시스템.
제10항에 있어서,
상기 시스템은 상기 미리 정의된 임계 비율을 동적으로 결정하는 시스템.
제10항에 있어서,
상기 시스템은 상기 미리 정의된 임계 비율로 미리 프로그래밍되고, 상기 미리 정의된 임계 비율은 상기 세그먼트화된 LED 어레이의 적어도 하나의 특성에 기초하여 선택되는 시스템.
제10항에 있어서,
상기 적어도 하나의 인접한 LED 세그먼트의 상기 2차 휘도 값은 상기 주 LED 세그먼트의 상기 1차 휘도 값의 적어도 3%이고, 상기 적어도 하나의 인접한 LED 세그먼트의 상기 2차 휘도 값은 상기 주 LED 세그먼트의 상기 1차 휘도 값의 5%보다 작은 시스템.
제10항에 있어서,
상기 적어도 하나의 인접한 LED 세그먼트는 적어도 하나의 바로 인접한 LED 세그먼트 및 적어도 하나의 대각선으로 인접한 LED 세그먼트를 포함하고, 상기 적어도 하나의 대각선으로 인접한 LED 세그먼트의 상기 2차 휘도 값은 상기 적어도 하나의 바로 인접한 LED 세그먼트의 상기 2차 휘도 값의 40-60%인 시스템.
제10항에 있어서,
상기 세그먼트화된 LED 어레이는 인광체 층 및 사파이어 층을 포함하는 시스템.