KR20020041401A - 조명 시스템, 디스플레이 장치, 어셈블리 - Google Patents

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호엘렌크리스토프지에이
하버스제라드
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루미리즈 라이팅 더 네덜란즈 비.브이.
롤페스 요하네스 게라투스 알베르투스
코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

본 발명은 제어 회로(8)에 의해 제어되는 픽셀(3)의 패턴을 갖는 디스플레이 장치와 디스플레이 장츠를 조명하기 위한 백라이트 시스템을 포함하는 시스템에 관항 것으로서, 이러한 백라이트 시스템은 발광 패널 및 이러한 발광 패널과 연관된 광원(16, 16', 16", ...)을 포함한다. 광원은 적어도 2 개의 상이한 컬러를 갖는 복수개의 발광 다이오드(LED)를 포함한다. 또한, 제어 회로(8)는 LED의 광 플럭스를 제어한다. 바람직하게, LED(16, 16', 16", ...)에 의해 방출된 광의 강도는 디스플레이 장치에 의해 디스플레이되는 이미지의 광 레벨에 따라 변한다. 바람직하게, 백라이트 시스템에 의해 방출된 광의 강도는 프레임 대 프레임에 기초하여 제어될 수 있고, 바람직하게 각각의 컬러에 대해서도 제어될 수 있다. 바람직하게, LED는 복수개의 적색, 녹색, 청색 (및 황색) LED를 포함하는데, 바람직하게 그 각각은 적어도 5 루멘의 광플럭스를 갖는다. 디스플레이 장치의 디스플레이 스크린 상에 디스플레이되는 이미지의 컬러 포인트는 백라이트 시스템에 의해 설정되는데, 이는 디스플레이 장치에 의해 디스플레이되는 이미지에 대해 최적의 콘트라스트가 획득되게 한다.

Description

조명 시스템, 디스플레이 장치, 어셈블리{ASSEMBLY OF A DISPLAY DEVICE AND AN ILLUMINATION SYSTEM}
유럽 특허 제 915 363 호는 LCD 디스플레이 장치 및 조명 시스템의 어셈블리를 개시하는데, 조명 시스템은 상이한 컬러 온도(color temperatures)의 광을 생성하기 위해 2 개 이상의 광원을 포함한다. 이런 방식으로, LCD 디스플레이 장치는 원하는 컬러 온도에 따라 조명된다. 동작 중에 상이한, 비교적 높은 컬러 온도의 광을 방출하는 상이한 유형의 형광 램프가 광원으로 사용된다.
전술한 유형의 어셈블리는, 디스플레이 장치에 의해 디스플레이되는 이미지의 컬러 포인트(color point)가 디스플레이 장치의 픽셀의 투과율(transmission factor)을 상호 제어함으로써 조정될 수 있도록, 공지된 어셈블리의 조명 시스템 내의 광원이 고정 칼러 온도( a fixed color temperature)를 갖는 이점을 갖는다. 이는 디스플레이 장치의 콘트라스트(contrast)를 감소시킨다.
발명의 개요
본 발명의 목적은 전술한 결함을 완전히 또는 부분적으로 극복하는 것이다.더욱 구체적으로, 본 발명은 전문에 언급된 유형의 어셈블리를 제공하여 디스플레이 장치의 콘트라스트를 개선하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따르면, 이러한 목적은 광원이 상이한 발광 파장을 갖는 적어도 두 개의 발광 다이오드를 포함하고, 제어 회로도 디스플레이 장치에 의한 이미지에 따라 발광 다이오드의 광 플럭스(luminous fluxes)를 유도하기 때문에 달성된다.
상이한 발광 파장을 갖는 LED를 사용하고 상이한 컬러의 LED의 상대적 강도를 제어함으로써, 디스플레이 장치에 의해 디스플레이되는 이미지의 컬러 포인트가 디스플레이 장치의 픽셀의 투과율(transmission factors)을 제어하지 않고도 조정될 수 있다. 달리 말하면, 디스플레이 장치에 의해 디스플레이되는 컬러 포인트를 변화시키는 것은 조명 시스템에 의해 제어되는 것이지 디스플레이 장치에 의해 제어되는 것은 아니다. 디스플레이되는 이미지의 컬러 포인트를 제어하기 위해 디스플레이 장치의 실질적인 기여가 요구된다면, 디스플레이되는 이미지 콘트라스트는 감소할 것이다.
발명자는 어셈블리 내의 조명 시스템과 디스플레이 장치의 기능을 적절히 분리함으로써, 디스플레이 장치에 의해 디스플레이되는 이미지의 콘트라스트가 증가된다는 것을 알게되었다. 디스플레이 장치에 의해 디스플레이되는 이미지의 컬러 포인트가 주로 조명 시스템에 의해 제어된다면, 디스플레이 장치의 픽셀의 투과율은 고 콘트라스트 이미지(a high-contrast image)를 디스플레이하는 데 최적으로 사용될 수 있다.
본 발명에 따라, LED의 광 플럭스(luminous fluxes)는 제어 회로에 의해 제어된다. 특히, 이러한 제어 회로가 가령, 주변의 광의 컬러 온도를 측정하는 센서, 예를 들어, (개인용) 컴퓨터의 비디오 카드 및/또는 컴퓨터 프로그램의 드라이브 소프트웨어를 통해 어셈블리의 사용자에 의해 지배될 수 있다면 아주 적합하다.
LED에 의해 방충되는 광의 양은 연관 발광 다이오드의 광 플럭스를 변화시킴으로써 조정될 수 있다. 이러한 광 플럭스 제어 동작은 일반적으로 매우 에너지 효율적인 방식으로 발생한다. 가령, LED는 광 출력의 상당한 손실 없이도 어두워질 수 있다.
본 발명에 따른 어셈블리의 바람직한 실시예는 제어 회로가 디스플레이 장치에 의해 디스플레이되는 이미지의 조명 레벨에 응답하여 발광 다이오드에 의해 방출되는 광의 강도를 변화시키는 것을 특징으로 한다.
예에 의하면, 가령, 비디오 필름의 어두운 상태의 장면의 경우, 디스플레이 장치에 의해 디스플레이되는 이미지의 조명 레벨이 비교적 낮다면, 본 발명에 따른 제어 회로가 조명 시스템으로 하여금 LED의 광 출력의 대응하는 감소를 가져오게 한다. 그러한 경우, 조명 시스템은 조명 장치를 조명하기 위해 비교적 적은 양의 광을 결합시킨다. 디스플레이 장치의 픽셀은 조명 시스템으로부터의 광을 줄이기 위해 "핀치(pinch)"될 필요가 없다. 따라서, 디스플레이 장치의 픽셀의 투과는 고 콘트라스트 이미지를 디스플레이하는 데 최선으로 사용될 수 있다. 이러한 방식으로, 디스플레이 장치에 의해 디스플레이되는 이미지의 비교적 낮은 조명 레벨에서도 고 콘트라스트 이미지를 얻을 수 있다.
비교적 낮은 조명 레벨을 갖는 이미지가 디스플레이될 때, 공지된 어셈블리에서는 원하는 낮은 광 레벨을 얻기 위해 픽셀의 투과를 감소시킨다. 이는 저 콘트라스트 이미지를 초래하므로 유리하지도 바람직하지도 못하다.
저압 수은 기상 방전 램프(low-pressure mercury-vapor discharge lamps)가 조명 시스템 내의 광원으로 사용된다면, 이들 방전 램프들이 어두워질 수도 있지만, 비교적 시간이 많이 걸리고 에너지 효율성이 떨어진다.
조명 기능과 디스플레이 장치의 디스플레이 기능을 분리시킴으로써, 조명 기능은 조명 시스템에만 한정되게 되어, 본 발명에 따른 동적 콘트라스트를 가능하게하는 어셈블리가 획득된다. 본 발명에 따른 어셈블리는, 말하자면, 디스플레이 장치에 의해 디스플레이되는 이미지에 따라 (이미지) 디스플레이 장치를 조명하는 지능형 백라이트(an intelligent backlight)를 제공한다.
본 발명에 따른 어셈블리의 특히 우수한 실시예는 발광 다이오드에 의해 방출된 광의 강도가 프레임 대 프레임을 기반으로(on a frame-to-frame basis) 조정될 수 있다는 것을 특징으로 한다. LED의 광 플럭스는 프레임에서 프레임으로 원하는 광 강도를 제공하기에 충분히 빨리 조정될 수 있다. LED는 광 출력의 상당한 손실 없이도 어두워질 수 있다.
본 발명에 따른 어셈블리의 또 다른 바람직한 실시예는 발광 다이오드에 의해 방출되는 광 강도가 프레임 대 프레임 기반으로 개개의 컬러에 대해 조정될 수 있다는 것을 특징으로 한다. 상이한 컬러의 LED의 각각의 광 플럭스는 프레임으로부터 프레임으로 원하는 광 강도를 제공하기에 충분히 빨리 조정될 수 있다. 각각의 컬러에 대한 LED의 조정가능의 이점은 비디오 프레임(의 세트)에 임의의 컬러의"펀치(punch)" 또는 "부스트(boost)"가 제공될 수 있다는 점이다. 이는 컬러 LED의 하나의 유형의 광 강도가 "오버드라이브(overdrive)" 모드에서 일시적으로 동작된다는 의미이다. 컬러 LED의 다른 유형을 통해서는 마음대로 광 플럭스가 동시에 감소되거나 스위치 오프될 수도 있다.
바람직하게, 광원은 상이한 발광 파장을 갖는 적어도 세 개의 광 방출 다이오드를 포함한다. 본래 잘 알려져 있다시피, 특히, 적색, 녹색 및 청색 LED의 조합이 아주 적합하다. 또 다른 실시예에서, 광원은 상이한 컬러의 4 개의 LED, 즉 적색, 녹색, 청색 및 황색(amber) LED의 조합을 포함한다. 전술한 상이한 컬러의 3 개 이상의 LED의 조합은 넓은 영역이 당업자에게 알려진 1931 C.I.E 컬러 삼각형 내에 포함되게 한다. LED의 컬러 좌표 및 여러 가지 컬러들 사이의 비의 적절한 선택은 조명 시스템이 매우 다양한 컬러 온도 및 컬러 포인트를 갖는 광을 생성하게 한다. 예를 들어, 발광 패널에 의해 결합된 광의 원하는 컬러 온도가 정해진다면, 광의 컬러 포인트는 블랙 바디 로커스(black body locus) 상에 존재하도록 선택될 수 있다. 한편, 블랙 바디 로커스 상의 컬러 포인트는 (소정의 컬러 온도에서) "백색 포인트(white point)"라 지칭되기도 한다.
바람직하게, 발광 다이오드 각각은 적어도 5 lm의 광 플럭스를 갖는다. 이와 달리, 그러한 고출력을 갖는 LED는 LED 파워 패키지(LED power packages)라 지칭된다. 이들 고효율, 고출력 LED의 응용은 원하는 비교적 높은 광출력에서 LED의 수가 비교적 작다는 특정 이점을 갖는다. 이는 제조될 조명 시스템의 소형화 및 효율에 좋은 영향을 준다. LED 사용의 또 다른 이점은 LED를 포함하는 조명 시스템의 비교적 긴 수명, 비교적 낮은 에너지 비용 및 비교적 낮은 유지비이다. LED의 사용은 동적 조명을 가능하게 한다.
본 발명의 이러한 특성 및 다른 특성들은 이후 기술될 실시예로부터 명백해지고 그 실시예를 참조하여 설명될 것이다.
본 발명은 제어 회로에 의해 구동되는 픽셀의 패턴(a pattern of pixels)이 제공되는 디스플레이 장치와, 디스플레이 장치를 조명하는 조명 시스템(an illumination system)과, 발광 패널(a light-emitting panel) 및 적어도 하나의 광원 - 전술한 광원은 발광 패널과 결합됨 - 을 포함하는 전술한 조명 시스템을 포함하는 어셈블리에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 전술한 어셈블리에 사용하기 위한 디스플레이 장치(a display device)에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 전술한 어셈블리에 사용하기 위한 조명 시스템(an illumination system)에 관한 것이다.
그러한 어셈블리들은 본래 잘 알려져 있다. 어셈블리들은 특히, 텔레비젼 수신기 및 모니터에 사용된다. 그러한 어셈블리는 예를 들어, 에지 발광 조명 시스템(edge lighting illumination system)과 같은 소위 백라이트(backlight)와 결합하여 특히, LCD 패널이라고도 지칭되는 액정 디스플레이 장치(liquid crystal display devices)와 같은 비방출 디스플레이(non-emissive display)에 사용된다.그러한 조명 시스템은 특히, (휴대용) 컴퓨터의 디스플레이 스크린, 가령, (무선) 전화기와 같은 데이터그래픽 디스플레이(datagraghic display), 네비게이션 시스템, 운송 수단 또는 (프로세스) 제어 룸((process) control room)과 같은 데에 사용된다.
일반적으로, 전문에 언급된 디스플레이 장치는 픽셀의 정규 패턴(a regular pattern of pixels)이 제공된 기판을 포함하는데, 이는 각각 적어도 하나의 전극에 의해 구동된다. (이미지) 디스플레이 장치의 (디스플레이) 스크린의 연관 영역에 이미지 또는 데이터그래픽 표시를 형성하기 위해, 디스플레이 장치는 제어 회로(a control circuit)를 사용한다. LCD 장치에서, 백라이트로부터 기원하는 광은 스위치 또는 변조기에 의해 변조되고, 다양한 유형의 액정 효과(liquid crystal effects)가 사용된다. 게다가, 디스플레이는 전기 영동적 또는 전자 기계적 효과(electrophoretic or electromechanical effects)에 기초할 수 있다.
전문에서 언급된 조명 시스템에서, 일반적으로 광원은 예를 들어, 하나 이상의 소형 형광 램프와 같은 관 모양의 저압 수은 증기 방전 램프(a tubular low-pressure mercury vapor)로서, 동작 중에 광원에 의해 방출된 광이 광 도파관으로서 작용하는 발광 패널 내에서 결합된다. 일반적으로, 이러한 광 도파관은 예를 들어, 합성 수지 또는 유리로 제조되는 비교적 얇고 편평한 패널을 형성하는데, 광은 (전체) 내부 반사의 영향으로 전술한 광 도파관을 통해 유도된다.
이와 달리, 그러한 조명 시스템에는 광원이 전자 광학 소자(electro-optical elements)라고도 지칭되는, 예를 들어, 발광 다이오드(light-emitting diodes :LED)와 같은 전계 발광 소자(electroluminescent elements)인 복수개의 광전자 소자(optoelectronic elements)의 형태로 제공된다. 일반적으로, 이들 광원에는 동작 시 광원으로부터 기원하는 광이 광 투과 (에지) 영역 상에 입사하고 패널 내에서 확산하도록, 광 방출 패널의 광 투과 (에지) 영역에 근접하거나 접촉하여 제공된다.
도 1은 본 발명에 따른 디스플레이 장치 및 조명 시스템을 포함하는 어셈블리의 블록도,
도 2는 본 발명에 따른 어셈블리의 실시예의 단면도,
도 3a은 본 발명에 따른 디스플레이 장치 및 조명 시스템을 포함하는 어셈블리의 블록도,
도 3b는 디스플레이 장치와 조명 시스템 사이의 드라이버 인터페이스의 블록도.
도면은 도식적이지만 실제 축척대로 도시된 것은 아니다. 특히, 명료히 하기 위해, 몇몇 치수가 매우 확대되었다. 도면에서, 동일한 참조 번호는 가능한 한 동일한 부분을 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 디스플레이 장치와 조명 시스템을 포함하는 어셈블리의 블록도를 도시한다. (화상) 디스플레이 장치는 픽셀(3)의 패턴이 제공되는 표면(2)을 갖는 기판(1)을 갖는데, 이는 종방향 및 횡방향으로 (사전결정된 표면 사이의 거리만큼) 상호 분리된다. 개개의 픽셀(3)은 스위칭 요소를 통한 선택 동안 전극의 제 1 그룹의 전극(5)에 의해 활성화되고, 데이터 전극에서의 전압이 화상 내용을 결정한다. 이와 달리, 전극의 제 1 그룹의 전극(5)은 칼럼 전극(column electrodes)이라 지칭되고, 전극의 제 2 그룹의 전극들(4)은 로우 전극(row electrodes)이라 지칭된다.
소위 능동 구동형 디스플레이 장치(actively driven display device)에서, 전극(4)은 평행 도전체(parallel conductors)(6)를 통해 제어 회로(9)로부터 (아날로그) 제어 신호를 수신하고, 전극(5)은 평행 도전체(7)를 통해 제어 회로(9')로부터 (아날로그) 제어 신호를 수신한다. 디스플레이 장치의 또 다른 실시예에서, 전극은 소위 수동 구동(passive drive)을 통해 구동된다.
디스플레이 장치의 기판(1)의 표면(2)의 연관 영역에 화면 또는 데이터그래픽 표면을 형성하기 위해, 디스플레이 장치는 제어 회로(8)를 사용하는데, 이는 제어회로(9, 9')를 구동한다. 디스플레이 장치에서, 여러 가지 유형의 전자 광학 재료가 사용될 수 있다. 전자 광학 재료의 예는 (꼬인) 네마틱((twisted) nematic) 또는 강자성(ferroelectric) 액정 재료이다. 일반적으로, 전자 광학 재료는 재료를 양단에 인가되는 전압에 따라, 통과되거나 반사되는 광을 감소시킨다.
도 1에서 매우 개략적으로 도시된 조명 시스템은 상이한 발광 파장을 갖는 복수개의 발광 다이오드(LED)(16, 16', 16", ...)를 포함한다. LED(16, 16', 16")는 증폭기(25, 25', 25")를 통해 제어 회로(8)에 의해 구동된다. 본 발명의 방식에 따라, 제어 회로(8)는 디스플레이 장치와 디스플레이 장치에 의해 디스플레이 되는 이미지에 따라 LED의 광 플럭스를 구동한다. 도 1에 도시된 예에서, 참조 번호 16은 복수개의 적색 LED에 대응하고, 참조 번호 16'는 복수개의 녹색 LED에 대응하며, 참조 번호 16"은 복수개의 청색 LED에 대응한다. 바람직하게, LED는 적색, 녹색 및 청색 LED의 선형 어레이 내에 번갈아 배치된다. 도 1에 도시된 예에서, 제어 회로(8)는 컬러 대 컬러 기반으로 LED(16, 16', 16")를 구동한다. 또 다른 실시예에서, 제어 회로는 LED의 개개의 하나는 개별적으로 구동한다. LED의 개개의 하나를 개별적으로 구동하는 이점은 예를 들어, LED 중 하나가 오동작할 경우, 가령, 대응 컬러의 근접 LED의 광 플럭스를 증가시킴으로써 이러한 오동작의 효과를 보상하기 위해 적절한 조치가 조명 시스템에서 취해질 수 있다는 것이다.
LED의 소스 휘도는 형광 튜브의 소스 밝기의 수 배이다. 게다가, LED가 사용될 때, 광이 페널에 결합되는 효율은 형광 튜브의 경우보다 더 높다. 광원으로서 LED를 사용하는 것은 LED가 합성 수지(synthetic resin)로 만들어진 패널과 접촉될 수 있는 이점을 갖는다. LED는 발광 패널의 방향으로 열을 방출하지 않고, 해로운 (UV) 방사선도 방출하지 않는다. LED는 LED로부터 기원하는 광을 페널로 결합시키는 수단이 반드시 필요하지 않게 되는 부가적인 이점이 있다. LED의 사용하면 더 많은 소형 조명 시스템을 만들 수 있다.
LED(16, 16', 16")는 바람직하게 5 lm보다 높은 광 플럭스를 갖는 LED이다. 한편, 그러한 높은 광 출력을 갖는 LED는 LED 파워 패키지라 지칭된다. 파워 LED의 예는 "바라쿠다(Barracuda)" 형 LED(루미리즈사(Limileds))이다. LED 당 광 플럭스는 적색 LED에 경우에는 15 lm이고, 녹색 LED의 경우는 13 lm이며, 청색 LED의 경우는 5이고, 황색 LED의 경우는 20 lm이다. 또 다른 실시예에서, "프로메테우스(Prometheus)"형 LED(루미리즈사)가 사용되는데, 광 플럭스는 적색 LED에 경우에는 35 lm이고, 녹색 LED의 경우는 20 lm이며, 청색 LED의 경우는 8 lm이고, 황색 LED의 경우는 40 lm이다.
바람직하게, LED(16, 16', 16")는 (금속 코어) 인쇄 회로 보드((metal-core) printed circuit board : PCB) 상에 장착된다. 파워 LED에는 그러한 PCB가 제공되고 LED에 의해 생성된 열은 PCB를 통한 열 전도의 수단에 의해 쉽게 방산될 수 있다. 조명 시스템의 흥미로운 실시예에서, (금속 코어) 인쇄 회로 보드는 열 전도 접촉을 통해 디스플레이의 하우징(housing)과 접촉된다.
도 2는 본 발명에 따른 어셈블리의 실시예의 도식적 단면도이다. 조명 시스템은 광 투과 재료의 발광 패널(11)을 포함하는데, 이는 예를 들어, 합성 수지, 아크릴(acryl), 폴리카보네이트(polycarbonate), 퍼스펙스(Perspex)와 같은 PMMA 또는 유리를 포함한다. 총 내부 반사의 영향하에서, 광은 동작 중에 패널(11)을 통해 투과된다. 패널(11)은 전방의 벽(12) 및 전술한 전방의 벽의 맞은 편의 후방의 벽(13)을 갖는다. 전방의 벽(12)과 후방의 벽 사이에는 에지 영역(14, 15)이 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 에지 영역(14)은 광을 투과하는데, 상이한 컬러(도 2에는 단 하나의 LED만 도시됨)의 복수개의 LED(16)는 그와 연관된다.
본 발명에 따라, LED(16)은 제어 회로(8)(도 2에 도시하지 않음)에 의해 구동된다. 동작 중, LED(16)으로부터 기원하는 광은 광 투과 에지 영역(14) 상에 입사하고 패널(11) 내로 확산한다. 총 내부 반사의 원칙에 따라, 예를 들어, 광이 의도적으로 제공된 변형부에 의해 패널(11)에서 결합되지 않는다면, 광은 패널 내에서 전후로 계속해서 이동한다. 광 투과 에지 영역(14)과 마주하는 에지 영역은 LED에 의해 동작 중에 방출된 광의 광학 특성을 측정하는 센서(10)가 위치하는 곳만 제외하고는 참조 번호 15로 표시되고 제공되는데, 광원(16, 16', 16")으로부터 기원하는 광이 패널 내에 유지시키는 반사 코팅(도 2에 도시하지 않음)을 갖는다. 전술한 센서(10)는 LED(16, 16', 16")을 통해 광 플럭스를 적절히 적용하고 변화시키는 제어 회로(도 2에 도시하지 않음)에 결합된다. 센서(10) 및 제어 회로(8)에 의해, 패널(11)에서 결합되는 광의 질 및 양에 영향을 주는 피드백 메카니즘이 형성될 수 있다.
광을 결합시키는 결합 수단은 발광 패널(11)의 후방 벽(13)의 표면(18) 상에 제공된다. 이들 결합 수단은 보조 광 소스(a secondary light source)로서 역할을 한다. 특정 광학 시스템은 이러한 부 광 소스와 연관될 수 있는데, 이는 광학 시스템이 가령, 전방 벽(12)(도 2에 도시하지 않음) 상에 제공된다. 광학 시스템은 넓은 광 빔을 형성하기 위해 사용될 수 있다.
전술한 결합 수단은 변형의 패턴으로 구성되고 예를 들어, 스크린 인쇄돈 도트, 웨지(wedges) 및/또는 리지(ridge)를 포함한다. 결합 수단은 예를 들어, 에칭, 스크라이빙 또는 샌드블래스팅(sandblasting)의 수단에 의해 패널(11)의 후방 벽(13) 내에 형성된다. 또 다른 실시예에서, 변형은 패널(11)의 전방 벽(12) 내에 형성된다. 광은 반사, 산란 및/또는 반사에 의해 LCD 디스플레이(도 2의 수평 화살표 참조)의 방향으로 조명 시스템에서 결합된다.
도 2는 광학 (편광) 산광기(28) 및 반사 산광기(29)를 도시하는데, 이는 발광 패널(11)로부터 기원하는 광의 혼합을 더욱 일으키고 광이 (LCD) (화면) 디스플레이 장치의 편광의 원하는 방향을 갖게 한다.
또한, 도 2는 액정 디스플레이(LCD) 패널(34) 및 컬러 필터(35)를 포함하는 LCD 디스플레이 장치의 예를 도식적으로 도시한다. 도 2에서, LC 요소(34A, 34A')는 광의 통과를 허용하도록 접속된다. 그러나, LC 요소(34B, 34B')(X자로 표시됨)는 광의 통과를 허용하지 않는다(도 2의 수평 화살표 참조). 이러한 예에서, 컬러 필터(35)는 R(적색), G(녹색), 및 B(청색)에 의해 표시된 3 개의 기본 컬러를 포함한다. 컬러 필터(35) 내의 R, G, B 필터 요소는 LCD 패널(34)의 LC 요소에 대응한다. R, G, B 필터 요소는 필터 요소의 컬러에 대응하는 광만 통과시킨다.
발광 요소(11), LED(16) 및 LCD 패널(34) 및 컬러 필터(35)를 하우징(20) 내에 포함하는 디스플레이 장치를 포함하는 조명 시스템 어셈블리는 특히, (비디오) 이미지 또는 데이터 그래픽 정보를 디스플레이 하는 데 사용된다.
알려진 어셈블리에서, 백색 포인트는 대응하는 R, G, B 필터 요소에 대한 LC 요소를 통해 고정 컬러 온도를 갖는 형광 램프로부터 기원하는 백색 광을 유도함으로써 디스플레이 장치 상에 형성된다. 이는 3 개의 LCD 요소가 광의 통과를 허용하는 위치 내에 있도록 3 개의 LC 요소를 제어함으로써 야기된다. 디스플레이 장치에 의해 디스플레이되는 이미지의 원하는 컬러 온도가 형광 램프에 의해 방출되는 광에 대응하는 컬러 온도와 상이하다면, 컬러 온도의 원하는 이동이 달성되도록LC 요소의 투과율이 제어된다. 일반적으로, 컬러 온도를 변화시키기 위해 가시 스펙트럼 내의 청색 또는 적색 광의 상당 부분이 포획되어야하기 때문에, 이를 달성하기 위해서는 LC 요소에 의해 통과되는 광의 상당 부분을 막아야 한다. LC요소가 광의 상당 부분을 막아야 하기 때문에, 디스플레이된 이미지의 콘트라스트가 상당히 감소하게 된다.
예에 의하면, 표 Ⅰ은 3 개의 LED, 즉, 610 nm에서 최대 스펙트럼 방출을 갖는 적색 LED, 533 nm에서 최대 스펙트럼 방출을 갖는 녹색 LED 및 465 nm에서 최대 그펙트럼 방출을 갖는 청색 LED의 조합에 대해 LED를 통해 광 플럭스를 변경함이 없이 6500 K 또는 9500 K의 컬러 온도에서 백색 광을 생성하는데 필요한 루멘(lumen) 비율을 나타낸다.
표 Ⅰ은 제어되는 LED의 광 플럭스 없이 6500 K의 컬러 온도뿐만 아니라 9500 K의 컬러 온도에서 백색 광을 만들기 위해, 6500 K에서의 LC 요소의 투과율이 적색에 대해 100 %, 녹색에 대해 100 %, 청색에 대해 74.5 %인 투과율과, 9500 K에서 LC 요소의 투과율이 적색에 대해 90 %, 녹색에 대해 99.5 %, 청색에 대해 100 %여야 한다. 결과적으로, 디스플레이 장치가 컬러 온도의 변화를 야기해야 한다면,이는 디스플레이 장치에 의해 디스플레이 되는 이미지의 콘트라스트의 상당한 감소를 초래할 것이다.
본 발명에 따른 어셈블리에서, 컬러 온도의 변화는 디스플레이 장치(내의 LC 요소)로부터 분리되고 조명 시스템에 위임된다. 디스플레이 장치에 의해 디스플레이된 이미지의 상이한 컬러가 필요하다면, 조명 시스템에 의해 방출되는 광의 컬러 온도가 디스플레이 장치에 의해 디스플레이된 이미지의 원하는 컬러 포인트에 적합하게 되는 방식으로 상이한 색상의 LED가 제어회로에 의해 조명 시스템 내에서 구동된다. LED를 통한 광 플럭스는 에너지 효율적 방식으로 제어될 수 있다. 게다가, 상이한 색상의 LED에 의해 방출되는 광의 강도는 조명 시스템에 의해 디스플레이될 광의 컬러 온도가 각각의 이미지를 위해 디스플레이 장치 상에서 조정될 수 있을 만큼 매우 급속하게 제어될 수 있다. 디스플레이 장치가 LCD 패널이라면, LED를 통한 광 플럭스의 적용은 일반적으로 디스플레이 장치 내에서의 프레임 대 프레임 시프팅보다 낮은 주파수에서 발생할 수 있다. 이는 (완전한) 개방으로부터 (완전한) 폐쇄로 변경하도록 LCD 요소를 제어하기 위해 복수개의 단계가 LCD 패널 내에 필요하다는 사실때문이다 . 제어 회로는 프레임 대 프레임에 기초하여 연관 LC 요소의 투과율을 적합하게 한다.
본 발명에 따른 방식에 따르면, LC 요소는 더 이상 디스플레이 장치에 의해 디스플레이될 이미지의 컬러 온도를 제동할 필요가 없다. 따라서, LC 요소는 고콘트라스트 이미지를 디스플레이하는 데 매우 효과적으로 사용될 수 있다. 결과적으로, LC 요소를 통해 조명 시스템으로부터이원하는 광을 대응하는 R, G, B 필터 요소로 유도함으로써, 적색, 녹색 및 청색의 원하는 혼합 컬러가 디스플레이 장치 상에 형성될 수 있는데, LC 요소 중 개개의 하나의 투과율은 원하는 컬러에 대응한다. 이러한 상황에서, 디스플레이 장치에 의해 디스플레이될 이미지의 원하는 컬러 온도를 동시에 야기하기 위한 LC 요소의 부가적인 핀칭(pinching)은 반드시 필요하지 않게 된다.
본 발명에 따라, LED의 광 플럭스는 제어 회로에 의해 제어된다. 특히, 이러한 제어 회로가 주변 광의 컬러 온도를 측정하는 센서, 예를 들어, (개인용) 컴퓨터의 비디오 카드 및/또는 컴퓨터 프로그램의 드라이브 소프트웨어를 통해 어셈블리의 사용자에 의해 영향을 받을 수 있다면, 아주 적절하다. 데이터그래픽 정보를 디스플레이하는 디스플레이 장치를 포함하는 어셈블리의 경우, 조명 시스템 내에 상이한 광 방출 파장을 갖는 2 개의 LED를 사용하는 것은 일반적으로 충분하다. 적색 및 시안(cyan)/청색 LED의 조합은 매우 적합하다. 예를 들어, 610 nm에서 최대 스펙트럽 방출을 갖는 적색 LED는 491 nm에서 최대 스펙트럽 방출을 갖는 시안/청색 LED와 결합되고, 6500 K의 백색 포인트는 37.7 %의 루멘 비율과 62.3의 시안/청색 루멘 비율을 적용함으로써 획득된다. 또 다른 실시예에서, 610 nm에서 최대 스펙트럼 방출을 갖는 LED는 497 nm에서 최대 스펙트럼 방출을 갖는 시안 LED와 결합되어, 32.67 %의 황색 루멘 비율 및 57.4%의 시안 루멘 비율을 적용함으로써 획득되는 4000 K의 백색 포인트를 초래한다. 두 가지 유형의 LED의 다른 적절한 조합은 황색 및 시안/청색이다. 예를 들어, 591 nm에서 최대 스펙트럽 방출을 갖는 황색 LED가 488 nm에서 최대 스펙트럽 방출을 갖는 시안/청색 LED와 결합된다면,6500 K의 백색 포인트는 50.7 %의 황색 루멘 비율와 49.3 %의 시안/청색 루멘 비율을 적용함으로써 획득된다. 그러한 애플리케이션에서, 옐로 또는 청색 광을 방출하는 광원은 일반적으로, 콘트라스트와 연관된 이유로 사용되지 않는다. 일반적으로, 그러한 조명 시스템에서, 소위 2 픽셀 LCD(two-pixel LCD) 디스플레이 장치가 사용되는데, 이는 두 개의 상이한 컬러 필터만 포함한다. 그러한 디스플레이 장치는 더 높은 해상도 및 더 높은 휘도를 갖는다.
예를 들어, 비디오 필름을 플레이하는 디스플레이 장치를 포함하는 어셈블리에서, 디스플레이 장치에서와 동일한 세 개의 기본 컬러, 즉 적색, 녹색 및 청색를 포함하는 조명 시스템이 사용된다. 또 다른 실시예에서, 조명 시스템은 상이한 4 개의 컬러, 즉, 적색, 녹색, 청색 및 황색의 LED를 포함한다.
도 3a는 본 발명에 따른 디스플레이 장치 및 조명 시스템을 포함하는 어셈블리의 블록 다이아그램을 도식적으로 도시한다. 이러한 예에서, 디스플레이 장치(134)는 소위 TFT 컬러 LCD 모듈이다. 디스플레이 장치(134)에는 특히, 사용자가 디스플레이 장치에 의해 디스플레이되는 이미지의 휘도, 콘트라스트 및 컬러를 조정하는 것을 가능하게 하는 모니터 제어기(131)가 제공된다. 디스플레이 장치(134)는 이 예에서는 LCD 드라이버(108)과 같은 제어 회로에 의해 구동되는데, 이는 모니터 제어기(131)의 세팅에 의해 죄우된다. LCD 드라이버(108)는 그 인스트럭션을 비디오 프로세서(도 3a에 도시하자 않음)로부터 수신한다.
조명 시스템은 발광 패널(111)을 포함하는데, 이는 2 개의 모듈(106, 106')에 복수개의 LED가 제공된다. 명료히 하기 위해, 발광 패널(111)이 디스플레이 장치(134)로부터 분리되어 도시되고 그 장치에 대해 이동된다. 모듈(106, 106')의 각각의 하나에는 동작 중에 LED에 의해 방출되는 광의 광학 특성을 측정하는 센서(110, 110')가 제공된다. 모듈(106, 106')은 드라이버(108')에 의해 구동되는데, 이도 센서(110, 110')로부터 기원하는 신호를 수신한다. 동작 중에, 전원(120)은 어셉블리에 전력을 제공한다. 본 발명에 따라, (화면) 디스플레이 장치와 조명 시스템 사이의 통신을 담당하는 소위 드라이버 인터페이스 DI는 LCD 드라이버 와 LED 드라이버(108') 사이에 위치한다.
도 3b는 디스플레이 장치와 조명 시스템(도 3a의 세부) 사이의 드라이버 DI의 블록도를 도식적으로 도시한다. 드라이버 인터페이스 DI는 수많은 신호, 예를 들어, 동기 신호(a) 및 가령, 적색(b), 녹색(c) 및 청색(d)와 같은 다양한 컬러의 원하는 레벨에 관한 정보를 전송한다. LCD 드라이버(108)는 다양한 컬러의 원하는 레벨에 관한 정보에 부가하여 또는 그러한 정보 대신에 원하는 컬러 포인트(e)를 드라이버 인터페이스 DI를 통해 LED 드라이버(108')에 전송한다. 또한, LED 드라이버(108')는 드라이버 인터페이스 DI를 통해 가령, LED를 통해 광 플럭스의 최대로 허용되는 값에 관한 정보의 신호(7)를 LCD 드라이버(108)로 전송할 수 있다. 이는 임의의 컬러의 "펀치" 또는 "부스트"가 임의의 시간의 주기에 대해 LCD 드라이버(108)에 의해 디스플레이 장치(134) 상에서 발생되는 상황에서 중요할 수 있다. LED 드라이버(108')는 연관 LED 또는 LED들에 허용되는 광 플럭스에 관한 정보를 피드백하여 연관 LED 또는 LED들의 온도가 매우 높게 되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 도 3b에 도시된 예에서, LCD 드라이버(108) 및 LED 드라이버(108')는신호를 처리하는 제어기(107, 107')를 각각 포함한다.
본 발명의 범주 내에서 많은 변형이 당업자에게 가능하다는 것이 명백할 것이다.
본 발명의 보호의 범위는 명세서에 제시된 예에 한정하지 않는다. 본 발명은 각각의 신규의 특성 및 각각의 특성의 조함으로 구현된다. 청구항의 참조 번호는 청구항의 보허 범위를 한정하지 않는다. "포함한다"는 동사의 사용 및 그 활용형은 청구항 내에서 언급된 요소이외의 요소의 존재를 배제하지 않는다는 의미이다. 요소 앞에 위치한 관사는 그러한 복수개의 요소의 존재를 배제하지 않는다는 의미이다.

Claims (9)

  1. 제어 회로(8)에 의해 구동되는 픽셀(3)의 패턴이 제공되는 디스플레이 장치와,
    상기 디스플레이 장치를 조명하는 조명 시스템과,
    발광 패널(11) 및 적어도 하나의 광원(16, 16', 16", ...) - 상기 광원(16, 16', 16", ...)은 상기 발광 패널과 연관됨 - 을 포함하는 상기 조명 시스템을 포함하되,
    상기 광원은 상이한 발광 파장을 갖는 적어도 2 개의 발광 패널(16, 16', 16", ...)을 포함하는 것과,
    상기 제어 회로(8)는 상기 디스플레이 장치에 의해 드스플레이되는 이미지에 따라 상기 발광 다이오드(16, 16', 16", ...)의 상기 광 플럭스도 구동하는 것
    을 특징으로 하는 어셈블리.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제오 회로(8)는 상기 디스플레이 장치에 의해 디스플레이되는 상기 이미지의 상기 조명 레벨에 응답하여 상기 발광 다이오드(16, 16', 16")에 의해 방출되는 광의 강도를 변화시키는 것을 특징으로 하는
    어셈블리.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 발광 다이오드(16, 16', 16", ...)에 의해 방출된 상기 광의 상기 강도는 프레임 대 프레임 기반으로 조정될 수 있는 것을 특징으로 하는
    어셈블리.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 발광 다이오드(16, 16', 16", ...)에 의해 방출된 상기 광의 상기 강도는 프레임 대 프레임 기반으로 각각의 컬러에 대해 조정될 수 있는 것을 특징으로 하는
    어셈블리.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 광원은 상이한 발광 파장을 갖는 적어도 3 개의 발광 다이오드(16, 16', 16")를 포함하는 것을 특징으로 하는
    어셈블리.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 발광 다이오드(16, 16', 16") 각각은 적어도 5 lm의 광 플럭스를 포함하는 것을 특징으로 하는
    조명 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 발광 다이오드(16, 16', 16")는 프린트 회로 보드 상에 장착되는 것을 특징으로 하는
    조명 시스템.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 어셈블리에 사용하기 위한 디스플레이 장치.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 어셈블리에 사용하기 위한 조명 시스템.
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