KR20070056051A - 엘이디 기반 디스플레이를 위한 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

LED 기반 디스플레이를 위한 방법과 장치가 제시되었다.
LED 디스플레이, RGB LED

Description

엘이디 기반 디스플레이를 위한 방법 및 장치{Method and apparatus for LED based display}
[관련출원]
[0001] 본 특허 출원은, 2004년 7월 1일 "Method and Apparatus for LED Based Display"라는 제목으로 제출되었으며 참조의 형태로 본 문서에 통합된 U.S. Provisional Application Serial No.60/58490의 우선권을 소유한다. 본 특허 출원은, 2005년 6월 30일 "Method and Apparatus for LED Based Display"라는 제목으로 제출되었으며 참조의 형태로 본 문서에 통합된 U.S. Patent Application Serial No.[아직 일련 번호가 배정되지 않음]의 우선권을 소유한다. 본 특허 출원은, 2004년 3월 26일 "Method and Apparatus for Light Emitting Devices Based Display"라는 제목으로 본 출원과 동일한 발명자에 의해 제출된 U.S. Application Serial No. 10/810300과 관련되어 있다.
[0002] 본 발명은 디스플레이에 관련된 것이다. 보다 특수하게는, 본 발명은 LED(light emitting diode, 발광다이오드) 기반의 디스플레이를 위한 방법 및 장치에 관련된 것이다.
[0003] 디스플레이는 정보 전달에 있어 필수적 구성 요소이다. 전자식 컬러 디스플레이를 위한 많은 다양한 기술들이 이용되고 있다. CRT(Cathode Ray Tube, 음극선관) 기반의 디스플레이는 사무실, 공장, 상업 시설, 그리고 공항과 쇼핑몰 같은 공공 장소는 물론 가정(텔레비전과 컴퓨터 모니터)에서도 매우 흔히 사용된다. 그러나 CRT는 크고 무게에 비해 부피가 클 뿐 아니라 전력 소모량도 많아 문제가 될 수 있다.
[0004] LCD 기반의 디스플레이는 휴대전화, 휴대용 PC, 모바일 게임, 휴대용 텔레비전처럼 휴대성이 매우 높은 장치들에 널리 사용되고 있다. 최근 LCD 기반 디스플레이 스크린은 사무실 및 가정의 컴퓨터 모니터에 활용되어 디스플레이 장치로서 보다 큰 역할을 수행하고 있으며 디스플레이 분야에서 유비쿼터스 CRT를 대체하는 옵션이 되고 있다. 플라즈마 기술에 기반한 크고 얇은 평판 스크린과 후면발광 LCD 디스플레이는 현재 비교적 고가임에도 불구하고 매우 선호되고 있지만 높은 가격 때문에 문제가 될 수 있다.
[0005] 전사투영(front projection) 모드에서는 SLM(LCD, DMD(Digital Mirror Device, 디지털 거울 장치) 또는 LCOS(실리콘 액정) 장치 등의 공간 광변조기(spatial light modulator))을 이용한 프로젝션 디스플레이가 사용된다. 이 장치는 프로젝션 램프처럼 높은 출력의 광원을 요구할 수 있는데 그 점이 문제가 될 수 있다.
[0006] 초대형 스크린 텔레비전과 같은 배면 투사(rear view projection) 장치는 전력 소모가 큰 CRT를 기반으로 할 수 있는데 그 점이 문제가 될 수 있다.
[0007] LED는 현재 상업적으로 이용할 수 있으며, 많은 대형 야외 디스플레 이가 LED를 기반으로 구축된다. 이때 매우 많은 수의 적색, 녹색, 청색 LED가 필요하다. 도 3은 총 3xMxN의 LED를 가지는 고정형 LED 기반의 MxN 디스플레이를 나타낸다. 예를 들면, 1024x1024의 디스플레이 해상도를 위해서는 백만 개 이상의 적색, 백만 개 이상의 녹색, 백만 개 이상의 청색 LED가 필요할 것이다. 따라서 LED 기반의 초대형 야외 디스플레이는 복잡하며 가격도 상당히 고가인데 그 점이 문제가 될 수 있다.
[0008] 이와 같이 상기의 모든 디스플레이에서 문제점이 나타낸다.
[0009] 본 발명은 다음 첨부 도면들에 의해 제시되지만 예시의 목적일 뿐이며 그것들로 제한되지 않는다;
[0010] 도 1은 본 발명의 방법과 장치가 구현될 수 있는 네트워크 환경;
[0011] 도 2는 본 발명의 일부 실시예를 구현하는데 이용할 수 있는 컴퓨터 시스템의 블록 다이어그램;
[0012] 도 3은 선행 접근 방식;
[0013] 도 4는 직접 디스플레이(direct display)를 나타낸 본 발명의 일실시예;
[0014] 도 5는 블록 다이어그램의 형태로 나타낸 본 발명의 일실시예;
[0015] 도 6은 기판을 보다 상세하게 나타낸 본 발명의 일실시예;
[0016] 도 7은 다중의 RGB LED 칼럼을 이용해 기판의 총 왕복 운동을 최소화하는 본 발명의 일실시예;
[0017] 도 8은 정현 이동(sinusoidal motion)을 이용한 본 발명의 일실시예;
[0018] 도 9는 투사 광학계(projection optics)를 이용한 본 발명의 일실시예;
[0019] 도 10은 평판 디스플레이를 생성하는 본 발명의 두 실시예; 그리고
[0020] 도 11은 색상 범위의 증가를 나타낸 본 발명의 일실시예
[0021] 본 발명의 다양한 실시예들에서 예로 제시한 바와 같이 본 설계는 LED(발광 다이오드)를 이용해 디스플레이를 생성하는 방법을 보여준다. 다양한 발광 다이오드가 존재하는데 예를 들면, 흔히 LED로 불리는 발광 다이오드와 공진 공동 발광 다이오드(RCLED), 유기 발광 다이오드(OLED), 전계 발광 다이오드(ELD), PRS(photon recycling semiconductor) 발광 다이오드 등이 있다.
[0022] 반도체 내에 운송체를 주입함으로써 발생되는 전장 발광(electroluminescence) 현상은 1907년 Round에 의해 발견되었는데, 그는 금속 접합(metal contact)으로부터 실리콘 탄화물 내로 운송체를 주입한 후 노르스름한 빛을 목격했다. 적색 LED는 1962년 Holonyak와 Bevacqua에 의해 발명되어 곧 계산기 및 시계 등의 계기와 소비재에 널리 이용되었다. 초기 LED는 별로 밝지 않았으며 밝은 청색과 녹색 LED를 생산하는 것은 어려웠다. 생산 공정의 향상과 함께 고체상의 장치에서 빛을 생성하는 메커니즘에 대한 이해가 깊어지고 손실이 최소화 됨에 따라 장치들은 매년 더욱 밝아지고 있다. 디스플레이에 LED를 사용하면 몇 가지 장점이 있다. LED를 이용하면 매우 질이 좋은 발광형 디스플레이를 구축할 수 있다. 발광형 디스플레이는 전형적으로 후면 발광 LCD나, 또는 SLM(공간 광변조기)을 이용하는 프로젝션 디스플레이 등 비발광형 디스플레이에 비해 전력 사용량이 적다. 왜냐하면 디스플레이 되는 전형적 프레임의 경우, 최대 출력을 사용했을 때 해당 스크린의 일부 즉, 10에서 20% 사이만 디스플레이 되기 때문이다. 한편 후면 발광 디스플레이의 경우 최대의 밝기를 얻기 위해 백라이트를 계속 최대값으로 유지한다. 그렇게 하면 스크린의 일구역이 표시되지 않을 때 그 구획을 위한 광선이 생성되지 않기 때문에 발광 디스플레이의 명암대비율(contrast ratio)이 향상된다. 후면 발광 디스플레이의 경우는 명암대비율의 저하 때문에 광선을 완전 차단하는 것이 불가능하다.
[0023] 디스플레이에 밝은 적색, 녹색, 청색 LED를 이용할 때 발생하는 다른 이점은 예를 들면, 가격이 저렴하고 쉽게 구입할 수 있는 Red(626 nm, AlGaInP LED), Green(525 nm, GaInN LED), Blue(450 nm, GaInN LED)를 이용하여 NTSC 표준보다 색상 재현 범위가 넓은 컬러 디스플레이를 구축할 수 있다는 것이다. 또한 30년 이상 참으로 받아들여지고 있는 Haitz의 법칙을 통해 18에서 24개월 마다 LED의 광출력이 두 배로 증가할 것을 예측할 수 있다.
[0024] 도 4에서 제시한 본 발명의 일실시예(400)에서는 기판(402) 상에 장착된 Red(404), Green(406), Blue(408) 칼럼을 여기(勵起)(excitation)시키고 적합한 속도로 기판을 움직임으로써 컬러 디스플레이를 생성한다. 여기의 지속 시간은 기판의 위치와 이동 속도 그리고 디스플레이 할 정보 컨텐츠에 따라 달라진다. 도 4는 그러한 디스플레이를 보여주는데 예시의 목적을 위해 기판(402)을 과장된 형태 로 나타내었다. 이것은 직시형(direct view) 디스플레이인데, 본 발명의 본 실시예는 직시형 디스플레이를 목적으로 한 것이기 때문이다.
[0025] 도 5는 본 발명의 일실시예(500)를 블록 다이어그램의 형태로 표현한 것으로서 LED 기반의 디스플레이를 나타낸다. 입력(501)으로 표시한 것은 전자 시스템에 의해 제공된 영상 신호이다. 그 신호는 VESA(비디오 전자공학 표준) 등의 표준형 포맷을 따를 수 있으며 아날로그 또는 디지털의 형태를 취할 수 있다. DVI(디지털 영상 공용 영역) 표준이라는 새로운 표준이 존재한다. 만약 시스템에 입력되는 영상이 아날로그라면 입력 인터페이스와 동기화 섹션(502)에서 아날로그 RGB 신호를 디지털 버전(503)으로 변환할 것이다.
[0026] 외부로부터의 입력되는 다른 요소로는 드라이브 및 디스플레이 전자 부품을 위한 전원(533)이 있다. 디지털 영상 정보(503)가 제어기(504) 내로 공급된다. 제어기(504)에는 고주파(예를 들면 40MHz에서 200MHz)의 시계(clock)(535)가 제공된다. 제어기(504)는 (511을 거쳐서) 비휘발성 기억장치(510)와 접속하고 (513을 거쳐서) RAM(random access memory)(512)과 접속한다. RAM(512)은 정보의 완전한 프레임을 저장하는데 사용된다. 비휘발성 기억장치(510)는 시스템 구동에 필요한 다양한 매개변수들을 저장하는데 사용된다. 예를 들어, RGB LED 배열(array)이 조립되면 LED의 밝기의 균일성을 확인하기 위한 검사가 수행된다. 밝기의 근소한 차이(5-10%)는 보정이 가능하도록 플래시 메모리와 같은 비휘발성 기억장치(510)에 저장된다. 칼럼들 간의 실제 거리는 상기 검사 과정을 거치는 동안에도 발견되어 비휘발성 기억장치(510)에 저장된다.
[0027] 본 발명의 일실시예에서, 예를 들면 제어기(504) 내에서, 필요한 경우에 한해 데이터에 대한 어떤 감마 보정(gamma correction)이 수행된다. 비휘발성 기억장치(510)는, 515를 거쳐 LED 배열(506)과 교신하는 운동 장치(514)에 의해 생성된 움직임의 특성에 대한 정보를 보유한다. 그러면 제어기(504)는 특정 칼럼이 켜지는 시각과 특정 픽셀에 대한 펄스 폭을 계산할 수 있게 된다. 제어기(504)는 위치 감지기(516)로부터 위치 정보(517)를 수신한다. 본 발명의 일실시예에서, 위치를 확인하기 위한 선형 인코더(linear encoder)가 사용된다. 다른 실시예에서는 예를 들면 850 nm로 조사야가 매우 좁은 정밀 광원(이를테면 광학 신호(509))으로서 VCSEL(수직공진표면발광레이저)을 이용하는데, 이때 VCSEL은 이동식 기판(이를테면 506) 상에, 그리고 고정된 지점에서 파장 여과기(80nm에서 차단) 내에 포함된 고주파 통과 필터로 덮인 광검출기(photo-detector)(이를테면 516) 상에 장착된다. 광검출기 신호(517)는 제어기로 전송된다. 디스플레이 장치가 생산 과정에서 조립될 때, 고정된 지점에 장착된 검출기에서 정밀한 거리 정보를 얻기 위해서 측정 눈금(calibration)을 검사한다. 그 데이터는 비휘발성 기억장치(510)에 저장된다. 이러한 접근 방식의 이점은 기판으로부터 "무게가 거의 없는(weight-less)" 방식으로 위치 정보를 획득할 수 있다는 것이다. 만약 기반 상에 장착된 선형 인코더를 사용하면 기판(LED 배열(506)을 포함할 수 있는)으로부터 제어기(504)로의 연결(이를테면 505)이 훨씬 많아질 것이다. 기판(이를테면 506)으로부터 제어기(이를테면 504)로 향하는 신호의 수를 최소화하는 것이 중요하다. LED 배열(506)은 디스플레이용 스크린 등의 광학 시스템(508)으로 전달되는 광학적 출력(507)을 생산한다.
[0028] 도 6은 본 발명의 일실시예(600)로서 기판(602)을 보다 상세하게 보여준다. 기판(602) 상에는 VCSEL(604); 적색 LED 칼럼(608), 녹색 LED 칼럼(610), 청색 LED 칼럼(612)의 첫 번째 LED 배열; 적색 LED 칼럼(618), 녹색 LED 칼럼(620), 청색 LED 칼럼(622)의 두 번째 LED 배열; 첫 번째(608, 610, 612)와 두 번째(618, 620, 622) LED의 동작을 제어하기 위한 여섯 개의 드라이버 칩(614); 그리고 기판(602) 상의 구성 요소들로부터 제어기(이를테면 도 5에서 504)로 연결되는 접속부가 장착된다.
[0029] 본 발명의 일실시예에서, LED 기반 디스플레이 장치의 작동은 다음과 같다.
1. 영상 디스플레이의 일프레임이 캡쳐되어 해당 장치의 RAM에 저장된다.
2. 상기 데이터에 대해서 적색, 녹색, 청색 LED 픽셀의 밝기 강도 값에 대한 데이터의 감마 보정 및 조정 작업을 수행한 다음 저장한다.
3. 상기 RGB LED 칼럼을 보유한 기판은 좌측 최말단 위치로부터 시작할 것이다.
4. LED 여기 정보는 기판으로 전송되어 드라이버 칩 내에 존재하는 버퍼에 저장될 것이다. 다수의 칼럼(1-8)에 대한 데이터는 드라이버 칩 내에 저장된다. 칩들은 색상에 따라 조직되는데 이를테면 적색을 위한 드라이버 칩이 있다면, 녹색을 위한 다른 드라이버 칩, 그리고 청색을 위한 또 다른 드라이버 칩이 존재하는 식이다. 드라이버를 그처럼 조직하는 이유는 LED의 색상에 따라 서로 다른 제어(전압, 전류 등)가 요구되기 때문이다. 예를 들어, 적색 LED들은 다른 색상들과 구분되는 동일한 칼럼 내에 존재한다. 칼럼(적색, 녹색 또는 청색)에 대해서는 두 가지 정보가 요청된다. 첫째는 전체 칼럼에 대해 동일한 타이밍 정보가 필요하다. 둘째, 해당 칼럼에 속한 각 LED는, 전송된 영상 디스플레이 정보에 기반하며 특정 LED 및 픽셀에 대한 펄스 폭과 관련된 숫자를 필요로 한다.
5. 각 드라이버 칩에서 자유 이동 카운터(free running counter)는 0으로 재설정되고 재설정 신호가 사라지자 마자 LED의 첫 번째 칼럼에 전기가 공급된다. 그렇게 하면 모든 드라이버 칩들이 동기화 되고 동일한 시간 기반으로 시작되도록 할 수 있다.
6. LED에는 연속적으로 전기가 공급되어 적절한 시각에 적절한 신호 값들이 사용 된다. 예를 들어, LED 칼럼들이 수직으로 배열된 RGB(이때 B가 최우측 칼럼)라면 적절한 청색 칼럼 LED들이 0시에 전기를 공급 받아 가시적인 첫번째 수직 칼럼을 생성하며, 적절한 녹색 LED들은 적절한 시각(기판이 왼쪽에서 오른쪽으로 이동함에 따라 청색 LED들에 뒤이어)에 상기 첫번째 가시적 수직 칼럼에 대한 적절한 녹색 값들을 가지며 전기를 공급 받고 그 이후의 어떤 시각에 청색 칼럼에 전기가 공급된다. 따라서 일실시예에서, 각 LED 칼럼은 동일한 위치에 존재하기 때문에, 적절한 LED들이 밝혀지며 수직 방향의 가시적인 디스플레이 선(또는 칼럼)을 생성한다.
7. 제어기는 이미지 전체에 대한 스캔이 완료될 때까지 적색, 녹색, 청색 칼럼들에 대한 시간 및 여기 데이터를 파이프 라인 방식으로 계속 전송한다. 제어기는 위치 감지기들과 움직임의 특성에 대한 지식을 통해 스캔이 완료된 시점을 알 수 있을 것이다.
8. 그러면 이제 상기 시퀀스가 반복되지만 이번에는 기판이 오른쪽에서 왼쪽으로 움직인다.
상기 시퀀스는 전형적으로 초당 30회 반복된다. 그것은 좌에서 우로 또는 우에서 좌를 향하는 한번의 완전한 통과 과정이 초당 60회 발생한다는 의미이다. 인간의 시각이 가지는 시각 잔상 효과 때문에 관찰자는 만족스러운 디스플레이를 보게 된다. 이 기술은 반드시 초당 60 프레임으로 운행하도록 구속되지 않는다. 그보다 높거나 낮은 비율로 디스플레이를 운영하는 것이 가능하다. 예를 들어, 기판은 3D 디스플레이를 생성하기 위해 이를테면 LCD 전환 고글(switching goggle) 등과 동기화를 이룬 상태에서 좌안(left eye) 이미지를 디스플레이 하는 60개의 "프레임" 그리고 우안 이미지를 디스플레이 하는 60개의 "프레임"과 함께 초당 120회 이동할 수 있다. 물리적 안정성과 장치의 보호를 위해 예를 들면 플라스틱 소재의 스크린을 사용할 수 있으며, 광학 코팅(이를테면 표면 반사 방지)을 추가할 수 있다.
[0030] 본 기술분야의 기술자라면 인간의 시각으로는 적색, 녹색, 청색의 개별 LED를 구분할 수 없는 고정식 MxN 디스플레이와 비교해 상기 접근 방식이 가지는 장점을 알 수 있을 것이다. 예를 들어 고정식 디스플레이에서 백색이 디스플레이 될 때, 관찰자는 그 백색에서 적색, 녹색, 청색 점들을 발견할 수 있다. 본 발명의 본 실시예에서 적색, 녹색, 청색 LED는 칼럼들로 조직화되지만 기판이 움직이기 때문에, LED들의 여기는 칼럼들이 물리적으로 서로 떨어져서 위치함에도 불구하 고 시간적으로 순차적인 여기를 수행함으로써 색상들이 공간적으로 같은 곳에 존재할 수 있도록 설계된다.
[0031] 본 발명의 일실시예에서, 디스플레이를 형성하는데 필요한 에너지의 대부분은 LED의 불을 밝히고 기판을 움직이는데(역학 에너지) 사용된다. 질량 m(kg 단위)을 가지며 고정 속도 v(m/초)로 움직이는 이동대와 기판의 운동 에너지는 방정식 1로서 주어진다:
운동 에너지 = ½mv2 (방정식 1)
[0032] 본 발명의 일실시예에서, 에너지를 최소화 하기 위해 우리는 m과 특히 v를 최소화 한다. 전체 프레임을 스캔 하는데 필요한 시간은 일반적으로 정해져 있으며 따라서 속도 v는 이동대와 기판의 총 왕복 운동(excursion)을 줄임으로써 감소시킬 수 있다. 그것은 알려진 거리만큼 사이를 두고 떨어져서 고정되어 있는 다중의 RGB 칼럼들을 사용함으로써 달성될 수 있다. 도 7은 본 발명의 일실시예(700)로서 그러한 접근 방법을 보여준다.
[0033] 도 7은 다중의 적색, 녹색, 청색 LED 칼럼(731, 732, 733 그리고 734)을 이용해서 기판의 총 왕복 운동을 최소화하기 위한 시도(700)를 보여준다. 예를 들어, 1280x1024 디스플레이를 생성하며 서로 "A" mm의 거리만큼 공간을 두고 떨어진 4개의 RGB LED 칼럼을 사용한다면, 각 칼럼들은 총 디스플레이(320x4=1280)에서 320x1024에 해당하는 조각을 디스플레이 할 수 있다. 칼럼들(731, 732, 733 그리고 734)은 정확하게 320 칼럼을 디스플레이 하기 위해 서로 동일한 거리를 둘 필요가 없다. 즉 거리 A는 의도적으로 서로 다른 값으로 설정될 수 있다. 생산 과정 중에 칼럼들 간의 정확한 거리를 측정해 비휘발성 기억장치에 적합한 매개 변수들을 입력함으로써 제어기를 통해 보정하고 각 사분위수가 320+/-x 칼럼을 디스플레이 하도록 할 수 있는데, 이때 x는 0, 1, 2 또는 그 이상이 될 수 있다. 그렇게 하면 겹치기(overlap)를 통해 단절 없이 매끈한 이미지를 생성할 수 있다. 다중 칼럼을 사용할 때의 다른 이점은 매우 밝은 디스플레이를 생성할 수 있다는 것이다. 그것은 더 많은 LED가 이용되고 더 넓은 지역 상에 배치되어 열 제거 정도가 향상되기 때문이다. 기판(702) 상에는 VCSEL(704); 네 개의 RGB LED 칼럼(731, 732, 733, 744); 네 개의 칼럼을 제어하기 위한 여섯 개씩 두 세트의 드라이버 칩(714와 728); 그리고 기판 상의 구성 요소들을 제어기(이를테면 도 5의 504)에 연결하는 접속부(724)가 장착된다.
[0034] 본 발명의 일실시예에서는 기판의 선형 이동이 이용된다. 이제 기판의 선형 이동을 알아본다. 예를 들어, 50u 픽셀을 생성하고 있고 LED들의 피치(pitch)가 50u라면, 한 세트의 LED 칼럼을 가지는 1024 픽셀의 디스플레이를 위해서는 LED 칼럼이 1024 x 50u(51.2mm)만큼 이동해야 한다. RGB LED 칼럼의 세트가 네 개인 경우 총 이동은 51.2/4 mm(12.8 mm)이다. 그 움직임은 10 ms의 시간 기간에 걸쳐 일어난다. 칼럼 하나에 대한 평균 속도는 5.12 m/초이며 동일한 거리를 두고 배치된 4개의 칼럼에 대해서는 1.28m/초이다.
[0035] 디스플레이를 위한 이미지를 생성하기 위해서 순수하게 선형으로 움직일 필요는 없다. 움직임의 특성을 정확하게 알고 있기만 하면 특정 픽셀 칼럼에 전원을 공급하는 시각을 변화시킴으로써 정확한 이미지를 생성할 수 있다. 예를 들어, i번째 칼럼에 대한 픽셀들을 생성한 다음 동일한 크기의 픽셀들을 생성하기 위해서 di의 거리를 이동해야 한다면,
di = d, a 상수
di = ∫vdt (방정식 2)
이때 인테그랄(integral)의 상한은 ti이고 하한은 ti-1이며 di=i번째 칼럼을 생성하기 위해 이동한 거리이다.
ti = i번째 칼럼의 전원 공급이 끝나는 시각
ti-1 = (i-1)번째 칼럼의 전원 공급이 끝나는 시각
[0036] 본 발명의 일실시예에서는 정현 이동(sinusoidal motion)이 사용된다. 그것은 도 8에 제시되어 있다.
거리 x(t)(802)는 다음에 의해 주어진다:
x(t) = asin(ωt). (방정식 3)
속도 v(t)(804)는 다음에 의해 주어진다:
v(t) = dx/dt
= aωcos(ωt) (방정식 4)
시각 0에서 기판(806)은 중앙에, 이를테면 x(0)=0에 위치한다. 기판은 좌측의 최말단에 도달할 때까지 왼쪽으로, 음의 방향으로 움직이기 시작한다. 그 지점에서 속도는 0이다. 기판은 오른쪽으로 움직이기 시작하고 0 지점을 지나서 우측 최말단에 도달할 때까지 오른쪽으로 이동한다.
[0037] 본 발명의 일실시예에서 일부 숫자들은 다음과 같다:
ω = 2πf 이때 f는 주기에서의 초당 빈도
ω = 2π30 (방정식 5)
속도(양 또는 음)가 0이 아닌 움직임 부분을 이용하는 것이 바람직하다. 우측을 향한 움직임에 대해서는 ωt = 2π/3에서 4π/3인 영역을, 죄측을 향한 움직임에 대해서는 ωt = 5π/3에서 7π/3인 영역을 선택하는 것이 합리적일 것이다.
[0038] 다른 모든 양들이 이미 알려졌기 때문에 제어기는 상기 방정식들(방정식 2-5)로부터 ti와 ti-1 값을 알아낼 수 있다. 시간과 속도의 산물은 상수이고 따라서 동일한 명시적 크기의 칼럼 폭을 가지며, 속도가 최고일 때 칼럼에 전원을 공급하기 위한 시간 간격은 가장 적다. 반대로, 속도가 낮다면 시간 간격은 커진다. 그러나, 전원 공급의 시간 간격이 길수록 칼럼에는 더욱 밝은 색이 나타날 수 있다. 따라서, 칼럼 위치에 따라서 다른 보정을 적용해야 할 것이다. 도 8은 이미지의 중앙 칼럼에서 속도가 최고인 모습을 보여준다. 이는 이미지의 중앙이 좌측과 우측 말단에 비해 덜 밝게 나타날 것임을 시사한다. 그것을 보정하게 위해서 LED들의 여기 값들에 보정 요소가 적용될 수 있다.
[0039] 본 발명의 일실시예에서는 상기 접근 방식을 이용하여 도 9에서 제시한 바와 같이 프로젝션 광학기가 장착된 전자 프로젝션 디스플레이를 생성한다. 여기서는 LED 배치를 이용한 프로젝터의 단면도를 제시했다. 905에서는 이동 장 치(914)에 의해 위치가 정해지는 LED 배열 및 드라이버(906)가 장착된 기판에 디지털 LED 드라이브 데이터와 전력(905)이 공급된다. LED 배열 및 드라이버(906)가 장착된 기판의 광학적 산물은 관람을 위해 집속된 이미지를 투사하는 집속 및 투사 광학기(960)로 전달된다.
[0040] 상기 제시한 프로젝터 타입의 접근은 본 발명의 다른 실시예에서 사용되어 평판 디스플레이를 생성할 수 있다. 본 발명의 그러한 두 가지 평판 실시예(1002와 1004)를 도 10에서 제시했다. 1002는 "직선형" 쐐기모양 도파관(wedge waveguide)을, 1004는 "접은형" 쐐기모양 도파관을 나타낸다. 양쪽(1002와 1004) 모두에서 LED 디스플레이는 쐐기모양 도파관 "아래쪽"에 위치하며 쐐기모양 속으로 이미지를 투사한다.
[0041] 본 기술분야의 기술자라면 LED 프로젝션 엔진을 이를테면 스크린 도파관 기술 등의 다른 스크린 기술과 함께 이용하여 LED 기반의 평판 디스플레이를 생성할 수 있다는 점에 있어서 본 발명을 높이 평가할 것이다.
[0042] 상기 소개한 내용에서는 적색, 녹색, 청색의 세 가지 LED의 이용이 거론되었지만 본 발명은 그것으로 제한되지 않는다. 예를 들면 LED 디스플레이의 색상 재현 범위를 증가시키기 위해 세 개 이상의 LED를 이용하거나 다른 색상의 LED를 이용할 수 있다.
[0043] 예를 들어 본 발명의 일실시예에서는 본 문서에서 설명한 디스플레이 시스템에 적합한 파장에서 4개 또는 그 이상의 LED 칼럼들을 사용함으로써 색상 재현 범위를 증가시킬 수 있다. 도 11은 본 발명의 일실시예(1100)로서 660 nm(적 색)(1102), 520 nm(녹색)(1104), 490 nm(녹색2)(1106), 그리고 440 nm(청색)(1108) 파장에서 LED를 사용한 색상 재현 범위를 보여준다. 나타낸 바와 같이 색상 재현 범위는 영화와 NTSC TV 범위를 너머 인간 시각의 범주에 가깝게 증가되었다.
[0044] 추가적으로, 본 기술 분야의 기술자라면 상기 설명한 기술들이 비가시 광원과 함께 이용될 수 있다는 점을 높이 평가할 것이다. 예를 들어, 적외선 범위의 LED가 이용될 수 있다. 그러한 특징은 노광 감광 물질(exposing photoresist), 필름, 광조형(stereo lithography) 등 다른 용도를 위한 방사(radiation)의 원천에는 물론 형광 장치들에 있어 유용하게 사용될 수 있다.
[0045] 본 기술분야의 기술자라면 LED를 보유한 기판의 이동 또는 위치 지정이 레일 시스템, 캔틸레버(cantilever) 시스템, 진자 접근법, 회전형 피벗 접근법 등을 포함하지만 그것에 한정되지 않는 다양한 방법들에 의해 수행될 수 있다는 점을 높이 평가할 것이다.
[0046] 이것으로 LED 기반의 디스플레이를 위한 방법과 장치가 설명되었다.
[0047] 도 1은 상기 설명한 기술이 적용될 수 있는 네트워크 환경(100)을 나타낸다. 네트워크 환경(100)은 S개의 서버(104-1에서 104-S)와 C개의 클라이언트(108-1에서 108-C)를 접속시키는 네트워크(102)를 가진다. 보다 상세한 설명은 아래에 계속된다.
[0048] 도 2는 컴퓨터 시스템(200)을 블록 다이어그램의 형태로 제시한 것으로서, 도 1에서 제시한 어떤 클라이언트 그리고/또는 서버를 의미할 수 있으며, 또한 다른 도면들에서 제시한 장치, 클라이언트, 그리고 서버를 의미할 수 있다. 보 다 상세한 설명은 아래에 계속된다.
[0049] 도 1로 돌아가면, 도 1은 상기 설명한 기술이 적용될 수 있는 네트워크 환경(100)을 나타낸다. 네트워크 환경(100)은 S개의 서버(104-1에서 104-S)와 C개의 클라이언트(108-1에서 108-C)를 접속시키는 네트워크(102)를 가진다. 보는 바와 같이, S개의 서버(104-1에서 104-S)와 C개의 클라이언트(108-1에서 108-C)의 형태를 가지는 다수의 컴퓨터 시스템들이 이를테면 회사 기반의 네트워크일 수 있는 네트워크(102)를 경유해서 서로 연결되어 있다. 대안적으로 네트워크(102)는 인터넷, LAN(구내 통신망), WAN(광역 통신망), 위성 연결, 광섬유 네트워크, 케이블 네트워크, 또는 그것들 그리고/또는 다른 것들의 조합 그 자체이거나 또는 그것들 가운데 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다는 사실을 알아야 한다. 서버는 이를테면 디스크 저장 시스템만을 단독으로 보유하거나 또는 기억장치와 정보처리 자원(computing resource)을 함께 보유할 수 있다. 마찬가지로, 클라이언트는 정보처리, 저장, 그리고 뷰잉(viewing)의 역량을 가질 수 있다. 본 문서에서 설명한 방법과 장치는 본질적으로 LAN, WAN, 시스템 버스 등 근거리와 원거리를 막론하여 모든 형태의 영상 통신 수단 또는 장치에 적용될 수 있다. 따라서 본 발명은 S개의 서버(104-1에서 104-S)와 C개의 클라이언트(108-1에서 108-C) 양쪽에 대해 적용될 수 있다.
[0050] 도 2로 돌아가면, 도 2는 블록 다이어그램의 형태로 나타낸 컴퓨터 시스템(200)으로서 도 1에서 제시한 어떤 클라이언트 그리고/또는 서버를 의미할 수 있다. 블록 다이어그램은 고차원적인 개념적 표현의 형태로서 다양한 아키텍처 에 의해 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 버스 시스템(202)은 CPU(중앙 처리장치)(204), ROM(판독 전용 기억장치)(206), RAM(임의 추출 기억장치)(208), 기억장치(210), 디스플레이(220)(이를테면 본 발명의 실시예들), 오디오(222), 키보드(224), 포인터(226), 각종 입출력(I/O) 장치(228), 그리고 커뮤니케이션(230)과 상호 접속한다. 버스 시스템(202)은 예를 들면 시스템 버스, PCI(Peripheral Component Interconnect), AGP(Advanced Graphics Port), SCSI(Small Computer System Interface), IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 표준 번호 1394(FireWire), USB(Universal Serial Bus) 등과 같은 버스 중에서 하나 또는 그 이상이 될 수 있다. CPU(204)는 단일, 다중 또는 심지어 분산된 전산처리 리소스일 수 있다. 기억장치(210)는 CD, DVD, 하드디스크(HD), 광디스크, 테이프, 플래시, 메모리 스틱, 비디오 리코더 등이 될 수 있다. 디스플레이(220)는 예를 들면 본 발명의 일실시예가 될 수 있을 것이다. 컴퓨터 시스템의 실질적인 실행 양상에 따라 해당 컴퓨터 시스템은 블록 다이어그램 상에 나타난 구성 요소들의 일부, 전부, 그 이상이 포함하거나 또는 그것들을 재배치 할 수 있음을 알아야 한다. 예를 들면, 신 클라이언트(thin client)는 전통적인 키보드 등을 포함하지 않는 휴대형 무선 장치로 구성될 수 있다. 따라서 도 2의 시스템에 대한 많은 이형들이 가능하다.
[0051] 본 발명을 설명하고 이해하기 위해서는 본 기술분야에 대한 지식을 가진 사람들이 기술과 접근 방법을 설명하기 위해 사용하는 다양한 용어들을 이해해야만 한다. 또한 설명의 목적을 위한 명세 부분에서는 본 발명에 대한 완전한 이 해를 제공하기 위해 수많은 특정 세부 사항들이 제시되었다. 그러나 본 기술분야의 평범한 기술자라면 상기의 특정 세부 사항들이 없이도 본 발명을 실행할 수 있음은 명백하다. 일부 사례들에서, 잘 알려진 구조들과 장치들은 본 발명을 모호하게 만드는 것을 피하기 위해 세부적인 형태 보다는 오히려 블록 다이어그램의 형태로 제시되었다. 본 실시예들은 그 설명에 있어서 본 기술분야의 평범한 기술자들이 본 발명을 실행하기에 충분할 정도의 세부 사항을 제공하고 있으며, 또한 본 발명의 범주를 벗어나지 않은 범위 내에서 다른 실시예들이 사용될 수 있고 국지적, 역학적, 전기적 및 기타 다른 변화들이 가미될 수 있음을 이해해야 한다.
[0052] 명세의 일부는, 이를테면 컴퓨터 메모리 내에 위치한 데이터 비트 상의 작동에 대한 알고리즘 및 상징적 표시의 형태로서 제시될 수 있다. 그러한 알고리즘적 설명과 표시들은 데이터 처리 기술분야의 평범한 기술자들이 그 분야의 다른 평범한 기술자들에게 자신의 작업 내용을 가장 효과적으로 전달하기 위해 사용하는 수단이다. 본 문서에서 그리고 일반적으로, 알고리즘은 희망하는 결과로 이끌어주는 동작들의 일관성 있는 시퀀스가 되도록 개념화 된다. 상기 동작들은 물리적 양들의 물리적 조작을 요구한다. 필수적이지는 않지만 일반적으로 상기 양들은 저장되고 전송되고 조합되고 비교되고 달리 조작될 수 있는 전기적 또는 자성을 띤 신호의 형태를 취한다. 주로 일반적 사용의 용도에 있어서, 때때로 상기 신호들을 비트, 값, 요소, 심볼, 문자, 용어, 숫자 등등으로 지칭하는 것이 편리함이 입증되었다.
[0053] 그러나 상기 모두와 그 유사 용어들은 적합한 물리량과 연결되며, 편 의를 위해 해당 물리량에 적용된 꼬리표일 뿐임을 명심해야 한다. 문서 내에서 구체적으로 달리 언급되지 않는 한, 전체 명세 내에서 "처리" 또는 "계산" 또는 "확인" 또는 "디스플레이" 등과 같은 용어를 사용하는 내용은 컴퓨터 시스템 또는 유사한 전산 장치의 동작과 처리 공정을 의미할 수 있으며, 이때 컴퓨터 시스템의 레지스터와 메모리 내에서 물리(전자)량으로 표시된 데이터는 컴퓨터 시스템 메모리나 레지스터, 또는 기타 그러한 정보 저장, 전송 또는 디스플레이 장치 내에서 그와 유사하게 표시되는 다른 데이터로 조작되고 변형된다.
[0054] 본 문서의 작업들을 수행하기 위한 장치는 본 발명을 실행할 수 있다. 그 장치는 요구되는 목적들을 위해 특수하게 조립될 수 있으며 또는, 컴퓨터 내에 저장된 컴퓨터 프로그램에 의해 선택적으로 활성화 내지는 재구성 된 일반 용도의 컴퓨터를 포함할 수 있다. 그러한 컴퓨터 프로그램은, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광 디스크, CD-ROM, 자기 광 디스크, ROM, RAM, EP-ROM(소거 프로그램 가능 ROM), EEPROM, 플래시 메모리, 자기 카드 또는 광 카드 등을 포함하는 디스크 유형, 또는 컴퓨터 밖의 원격지 내지는 컴퓨터 내에 전자 명령어들을 저장하기에 적합한 매체 유형을 포함하지만 그것으로 한정되지 않는, 컴퓨터로 판독 가능한 기억 매체 속에 저장될 수 있다.
[0055] 본 문서에서 제시한 알고리즘 및 디스플레이들은 어떤 특정 컴퓨터나 기타 장치에 고유하게 관련되지 않는다. 프로그램과 함께 일반 용도의 다양한 시스템들을 본 문서의 가르침에 따라 사용하거나, 또는 요청되는 방법을 수행하기 위해 보다 특수화 된 장치를 조립하는 것이 편리할 것으로 판명될 수 있다. 예를 들면, 본 발명에 따른 모든 방법은 일반 용도의 처리장치를 프로그래밍 하거나 또는 하드웨어와 소프트웨어를 조합시킴으로써 하드웨어에 내장된 회로에서 실행될 수 있다. 본 기술분야의 평범한 기술자는, 본 발명이 휴대용 장치, 다중 처리 시스템, 마이크로프로세서 기반 또는 프로그램 가능한 가전제품, 디지털 신호 처리(DSP) 장치, 셋톱 박스, 네트워크 PC, 소형 컴퓨터, 메인 프레임 컴퓨터 등 상기 설명한 것과 다른 컴퓨터 시스템 구성과 함께 이용될 수 있다는 사실을 즉시 높이 평가할 것이다. 본 발명은 또한 통신 네트워크를 통해 연결된 원격 처리 장치들에 의해 업무가 수행되는 분산 처리 환경에서 실행될 수 있다.
[0056] 본 발명의 방법은 컴퓨터 소프트웨어를 사용해서 실행될 수 있다. 만약 승인된 표준을 준수하는 프로그래밍 언어로 작성된 경우, 해당 방법을 실행하도록 설계된 명령어들의 시퀀스가 다양한 하드웨어 플랫폼 상에서 수행되고 다양한 운영 시스템들에 인터페이스로 접속할 수 있도록 컴파일 될 수 있다. 또한 본 발명은 어떤 특정 프로그래밍 언어를 참조로 하여 설명되지 않았다. 본 문서에서 설명한 바에 따라 본 발명의 가르침을 실행하는데 다양한 프로그래밍 언어들을 사용할 수 있다는 점은 높이 평가될 것이다. 게다가 본 기술분야에서는 프로그램, 처리절차(procedure), 애플리케이션, 드라이버 등 이러 저러한 형태를 가지며 동작을 취하거나 결과를 발생시키는 소프트웨어를 언급하는 것이 일반적이다. 그러한 표현들은 컴퓨터로 소프트웨어를 실행함으로써 그 컴퓨터의 처리 장치가 동작을 수행하거나 결과를 산출하게끔 만든다는 것을 말하는 간단한 방식일 뿐이다.
[0057] 본 기술분야에 밝은 사람들이 통신, 프로토콜, 애플리케이션, 구현, 메커니즘 등을 설명하기 위해 다양한 용어와 기술을 이용한다는 사실을 알아야 한다. 그러한 기술은 알고리즘 또는 수학적 표현을 통해 기술의 구현을 설명한다. 말하자면, 예를 들어 컴퓨터에서 코드를 실행함으로써 구현될 수 있는 기술인 경우, 그 기술의 표현은 공식, 알고리즘, 또는 수학적 표현으로 나타낼 때 보다 적절하고 간결하게 전달 및 소통될 수 있다. 따라서 본 기술분야의 평범한 기술자는 A+B=C를 표시하는 블록을, 하드웨어 또는 소프트웨어 내에서 두 개의 입력 값(A와 B)을 취하여 합계 출력 값(C)을 생성하는 덧셈적인 기능을 구현하는 것으로 인식할 것이다. 따라서, 명세에서 사용된 공식, 알고리즘, 또는 수학적 표현은 적어도 하드웨어 그리고/또는 소프트웨어(본 발명의 기술이 일실시예로서 수행되고 구현되는 컴퓨터 시스템 등) 내에서 물리적인 실시예를 가지는 것으로써 이해되어야 한다.
[0058] 기계 판독이 가능한 매체는 컴퓨터 등의 기계에 의해 판독할 수 있는 형태로 정보를 저장하거나 전송하기 위한 어떤 메커니즘을 포함하는 것으로 이해된다. 예를 들면, 기계 판독이 가능한 매체는 ROM; RAM; 자기 디스크 저장 매체; 광학적 저장 매체; 플래시 메모리 장치; 전기적, 광학적, 음향적 또는 기타 형태의 전파된 신호들(예를 들면 반송파, 적외선 신호, 디지털 신호 등) 등을 포함한다.
[0059] 본 명세서에서 사용된 바 "일실시예" 또는 "어떤 실시예" 또는 유사한 구절들은, 해당 명세의 특징(들)이 본 발명의 적어도 일실시예에 포함됨을 의미한다. 본 명세서에서 "일실시예"라는 언급은 반드시 동일한 실시예를 의미하지는 않는다; 그러나 그러한 실시예들 중 어떤 것도 상호적으로 배타적이지 않다. 또한 "일실시예"는 본 발명의 실시예가 오직 하나만 존재한다는 것을 의미하지도 않는 다. 예를 들어, "일실시예"에서 설명된 특징, 구조, 작동 등은 또한 다른 실시예에 포함될 수 있다. 따라서, 본 발명은 본 문서에서 설명한 실시예들의 다양한 조합들 그리고/또는 통합형들을 포함할 수 있다.
[0060] 이상으로 LED 기반 디스플레이를 위한 방법 및 장치가 설명되었다.

Claims (20)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 장착된 복수의 LED 칼럼;
    상기 기판 상에 장착된 광학적 위치 표시기;
    상기 복수의 LED 칼럼 및 상기 광학적 위치 표시기와 짝을 지은 드라이버; 및
    제어기와 상기 드라이버들을 이어주는 연결부로 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판이 반복적인 패턴으로 이동되는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 LED 칼럼이 D의 거리를 두고 서로 떨어져 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 LED 칼럼이 각기 다른 정도의 거리를 두고 서로 떨어져 있는 것 을 특징으로 하는 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 LED 칼럼들이 수직, 수평 그리고 대각선으로 구성된 그룹으로부터 선택된 각을 이루도록 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 복수의 LED 칼럼과 광학적으로 통신하는 광학적 집속 및 투사 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 광학적 집속 및 투사 시스템이 생성한 광학적 출력이, 평면 스크린, 곡면 스크린, 직선형 쐐기모양 도파관, 그리고 접은형 쐐기 모양 도파관을 포함하는 그룹으로부터 선택된 객체로 전달되는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 LED 칼럼이 서로 다른 방출 파장을 가지는 네 개 또는 그 이상의 LED로 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 반복적인 패턴이, 하나 또는 그 이상의 상기 복수의 LED 칼럼들이 서로 겹치도록 허용하는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 영상 정보를 수신하는 단계;
    LED 배열을 가지는 기판을 이동시키는 단계;
    상기 기판의 일위치를 감지하는 단계;
    상기 기판의 속도에 대한 정보를 생성하는 단계; 및
    상기 기판의 상기 위치, 상기 기판의 상기 속도, 그리고 상기 수신한 영상 정보에 기반하여 상기 LED 배열에서 0개 또는 그 이상의 LED를 구동하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 영상 정보를 수신하는 단계는 상기 LED 배열의 특징들에 기반하여 상기 영상 정보를 감마 보정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 움직임은 정현 이동인 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 LED 배열에서 0개 또는 그 이상의 LED를 구동하는 단계는, 셋 또는 그 이상의 서로 다른 방출 파장을 가지는 LED를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 LED 배열에서 0개 또는 그 이상의 LED를 구동하는 단계는, 특정 LED를 위해 미리 결정된 밝기 보정 인자에 기반하여 구동하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 기판을 이동시키는 단계는 상기 LED 배열 내의 하나 또는 그 이상의 LED가 공간적으로 서로 겹치도록 상기 기판을 움직이는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 LED 배열에서 공간적으로 서로 겹치는 0개 또는 그 이상의 LED들을 구동하여 이음새 없는 디스플레이를 생성하는 것을 더 포함하는 방법.
  17. 복수의 LED를 가지는 기판의 위치를 지정하기 위한 수단;
    상기 기판의 위치를 감지하기 위한 수단;
    이미지를 나타내는 입력 신호를 수신하기 위한 수단;
    특정 LED의 특성들을 보정하기 위한 수단;
    상기 기판의 속도를 보정하기 위한 수단; 그리고
    상기 이미지를 생성하기 위해 상기 복수의 LED를 제어하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    감마 보정을 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  19. 제17항에 있어서,
    복수의 LED를 가지는 기판의 위치를 지정하기 위한 상기 수단은 하나 또는 그 이상의 LED를 공간적으로 겹치기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 이미지를 생성하기 위해 상기 복수의 LED를 제어하기 위한 수단은 각각 다른 파장에서 광학적 출력을 방출하는 능력을 가진 셋 또는 그 이상의 LED 그룹을 제어하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
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