KR20140008998A

KR20140008998A - 광 전파 제어장치, 백라이트 유닛, 표시 장치 및 백라이트 유닛의 동작 방법

Info

Publication number: KR20140008998A
Application number: KR1020130001423A
Authority: KR
Inventors: 캔디스 헬렌 브라운 엘리어트
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2012-07-12
Filing date: 2013-01-07
Publication date: 2014-01-22
Also published as: US20140016301A1; KR102104337B1; US9494823B2

Abstract

광 전파를 효과적으로 제어하는 장치 및 방법이 개시된다. 광 전파 제어장치는 복수의 개구부들을 형성하도록 배열된 반사벽들을 갖는 격자살 및 격자살 상에 배치되는 캐비티 시트를 포함한다. 격자살은 광원들의 어레이와 조립된다. 캐비티 시트는 복수의 핀홀들을 가지며, 반사벽들이 핀홀들 사이의 영역에 배치되도록 격자살에 조립된다. 광원, 격자살 및 캐비티 시트는 광 혼합 캐비티를 형성한다. 각 광 혼합 캐비티들 내의 광원들은 개별적으로 제어된다. 광 혼합 캐비티들은 로컬화된 균일한 광을 생성한다.

Description

광 전파 제어장치, 백라이트 유닛, 표시 장치 및 백라이트 유닛의 동작 방법 {APPARATUS FOR CONTROLLING LIGHT PROPAGATION, BACKLIGHT UNIT, DISPLAY DEVICE AND METHOD OF OPERATING A BACKLIGHT UNIT}

본 발명은 광 전파 제어장치, 백라이트 유닛, 표시 장치 및 백라이트 유닛의 동작 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 영상의 표시 품질을 유지하면서 전력 소모를 감소시킬 수 있는 광 전파 제어장치, 백라이트 유닛, 표시 장치 및 백라이트 유닛의 동작 방법에 관한 것이다.

백라이트 유닛은 액정표시(liquid crystal display; LCD) 장치들과 같은 표시장치들에 대한 광원으로서 종종 사용된다. 백라이트의 조명 레벨은 낮게 또는 높게 조정될 수 있다. 높은 영상 품질을 위해서는, 조명 레벨을 높게(예컨대, 최대로) 설정하는 것이 바람직하다. 조명 레벨을 너무 낮게 설정할 경우, 가시적 결점(artifacts)이 발생하는 등 표시 품질이 저하될 수 있기 때문이다. 한편, 표시 화면의 크기가 커지고, 표시장치들이 소형화됨에 따라, 전력 유지 문제가 중요해지고 있다. 예컨대, 최대 조명 레벨의 50% 수준으로 설정하는 등, 조명 레벨을 감소시킴으로써, 상당한 전력 유지가 가능해지지만, 반면에 그렇게 낮은 조명 레벨에서는, 영상들이 가시적 에러 및 눈에 띄는 결점들(예를 들어, 밝게 포화된 색을 갖는 영역에서의 색결점)을 갖게되는 문제가 있다.

이러한 영상의 표시 품질 문제 및 전력 유지 문제가 균형을 이루도록 조명 레벨을 최적화하는 여러 방법들이 개발되어왔다. 그 중 하나는, 영상이 표시될 때 조명 레벨을 동적으로(dynamically) 조정하는 방법이다. 최근의 몇몇 표시패널 시스템들에서는 낮은 전력 사용으로도 높은 영상 품질을 구현하기 위해, 동적 백라이트 제어(dynamic backlight control; DBLC)의 형태가 사용된다.

로컬 컬러 디밍(localized color dimming)은, 백라이트 유닛이 개별적으로 제어되는 서브섹션(subsection)들로 구분되는 방법으로서, 로컬화된(localized) 균일 광 영역에서 잘 적용된다. 그러나, 종래의 백라이트 설계를 사용할 경우, 광의 로컬리티(locality)가 증가할수록 광 균일도가 감소하기 때문에, 높은 로컬리티 및 균일도를 동시에 얻기가 어렵다. 종래의 백라이트 설계의 경우, 가능한 한, 광이 넓고 멀리 분산될 수 있도록 광원들을 위치시킴으로써, 광 균일도가 증가한다. 그러나, 이러한 광의 분산은, 백라이트 유닛의 서브섹션들이 개별적으로 제어되는 경우에는 유용하지 않다. 어느 한 서브섹션으로부터 출사된 광이 다른 서브섹션의 최적화된 조명 레벨을 간섭하기 때문이다.

로컬 디밍을 보다 효과적으로 실시하기 위해서는, 높은 로컬리티 및 균일도를 동시에 얻는 장치 및 방법이 필요하다.

이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로, 본 발명의 목적은 광의 로컬리티 및 균일도를 함께 향상시키는 광 전파 제어장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 영상의 표시 품질을 유지하면서 전력 소모를 감소시킬 수 있는 백라이트 유닛의 동작 방법을 제공하는 것이다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 광 전파 제어장치는, 복수의 개구부를 형성하도록 배열된 반사벽들을 갖고, 광원들의 어레이에 조립(assemble)되는 격자살; 및 상기 격자살 상에 배치되고, 복수의 핀홀(pinhole)들을 가지며, 상기 반사벽들이 상기 핀홀들 사이의 영역에 놓이도록 상기 격자살에 조립되는 캐비티 시트를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 반사벽들은 기울어질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 반사벽들은 굴곡질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 개구부들은 직사각 형상을 가질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 개구부들은 육각 형상을 갖고, 상기 반사벽들은 폐쇄된 육각 형상을 구성할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 캐비티 시트는 상기 격자살 상에 배치되고, 상기 반사벽들은 상기 캐비티 시트에 접촉할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 핀홀들은 굴곡진 측벽들을 가질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 굴곡진 측벽들은 포물면의 반사판을 형성하고, 상기 포물면의 반사판의 정점에는 관통홀이 위치할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 격자살은 백색 플라스틱 시트로 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 캐비티 시트는 금속화된 백색 폴리스티렌(polystyrene)으로 형성될 수 있다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 백라이트 유닛은, 기판 상에 배치된 광원들을 포함하는 광원 모듈; 및 상기 광원 모듈 상에 배치되고, 상기 광원들이 배치되는 복수의 개구부들을 형성하도록 배열된 반사벽들을 포함하는 격자살을 포함한다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 격자살 상에서, 상기 격자살의 개구부들에 배치되는 복수의 핀홀들을 갖는 캐비티 시트를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 캐비티 시트는 반사성일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 반사벽들은 굴곡질 수 있다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 다른 실시예에 따른 백라이트 유닛은, 반사벽, 및 상기 반사벽 상에 배치되고 광이 출사되는 핀홀들을 갖는 천장에 의해 둘러싸인 광원을 포함하는, 복수의 광 혼합 캐비티들을 포함한다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 반사벽은 기울기를 가질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 핀홀들은 상기 천장으로 연장되는 포물면 측벽들 및 상기 포물면 측벽들의 정점에서의 관통홀을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 광 혼합 캐비티들의 각 광원은 개별적으로 제어될 수 있다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 표시 장치는, 기판 및 복수의 광원들을 갖는 광원 모듈; 상기 광원 모듈 상에 배치되고, 서로 다른 영역의 상기 광원들이 개별적으로 제어되는 이산적 영역들을 형성하도록 상기 광원들을 둘러싸는 반사벽들을 갖는 격자살; 상기 격자살 상에 배치되고, 광이 출사되는 핀홀들을 가지며 광 혼합 캐비티들을 형성하도록 상기 영역들을 커버하는 캐비티 시트; 상기 캐비티 시트 상에 배치되는 광학 시트들; 및 상기 광학 시트들 상에 배치되는 표시 패널을 포함한다.

상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 백라이트 유닛의 동작 방법은, 반사벽과, 홀들을 갖는 천장에 의해 둘러싸인 적어도 하나의 광원을 포함하는 복수의 광 혼합 캐비티들을 형성하는 단계; 영상 데이터에 기초하여 각각의 상기 광 혼합 캐비티들에 대한 예비 조명 레벨을 결정하는 단계; 및 인접한 광 혼합 캐비티의 조명 레벨을 고려하여, 각각의 상기 광 혼합 캐비티들의 상기 예비 조명 레벨을 조정하는 단계를 포함한다.

이러한 광 전파 제어장치, 백라이트 유닛, 표시 장치, 백라이트 유닛의 동작 방법에 따르면, 동적 백라이트 제어에서, 광원들로부터 출사되는 광들을 광 혼합 캐비티를 통해 영역별로 집적시킴으로써, 출사되는 광의 로컬리티 및 균일도를 모두 향상시킬 수 있다.

또한, 인접한 광 혼합 캐비티들의 조명 레벨을 고려하여 각 영역의 광 혼합 캐비티들의 조명 레벨을 조정함으로써, 영상의 표시 품질을 유지하면서도 전력 소모를 감소시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 조명에 사용되는 광원 모듈을 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛의 분해 사시도이다.
도 3은 도 2의 광원들에 의해 출사된 광이 전파되는 모습을 도시한 광원 모듈의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 격자살을 도시한 사시도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따라 기판 상에 배치된 격자살의 단면도들이다.
도 7은 도 4의 격자살이 배치된 광원 모듈을 도시한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광원 모듈 상에 배치된 격자살을 도시한 부분 평면도이다.
도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 육각 구조로 배열된 폐영역들을 갖는 격자살의 사시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 격자살 상에 배치된 캐비티 시트를 도시한 평면도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 혼합 캐비티를 포함하는 백라이트 유닛의 단면도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 캐비티 시트의 단면도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 동작 방법을 도시한 흐름도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 동적 백라이트 제어에 사용될 수 있는 피크값 방법을 도시한 그래프이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 동작 방법에서 일 영역의 조명 레벨을 결정하기 위한 히스토그램이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 동작 방법에서 일 영역의 조명 레벨을 결정하는 단계를 도시하는 히스토그램이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 최대 채널값으로부터 유도된 각 영역의 조명 레벨을 도시한 그래프이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 동작 방법에서, 각 영역의 백라이트의 개별 점확산함수로부터 유도되는 유효 조명 레벨을 도시한 그래프이다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 동작 방법의 로컬 백라이트 조정 단계를 도시한 흐름도이다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 로컬 디밍을 구현하는 표시 장치의 블록도이다.
도 21은 도 20의 로컬 조사 블록을 구체적으로 도시한 블록도이다.
도 22는 도 20의 백라이트 조명 레벨 결정 블록을 구체적으로 도시한 블록도이다.
도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 동작 방법의 백라이트 조정 단계 이후 조정된, 백라이트 구동값들을 도시한 그래프이다.
도 24는 도 20의 디지털 처리 블록을 구체적으로 도시한 블록도이다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하도록 한다.

백라이트 유닛에 관한 기술분야에서, 높은 광 로컬리티(locality) 및 광 균일도(uniformity)를 동시에 얻는 것은 큰 도전 목표 중 하나이다. 둘 중 어느 하나가 높아지면, 다른 하나는 감소하기 때문이다. 본 발명은, 백라이트 유닛에서 광 로컬리티 및 광 균일도를 향상시키기 위해, 로컬 광 혼합 캐비티(localized light-mixing cavities)를 사용한다. 일측면에서, 각각의 광 혼합 캐비티는 광학 시트에(궁극적으로는 표시 패널에) 광을 제공하는 가상적 광원으로 동작한다. 이하, 본 발명은 동적 백라이트 제어(DBLC) 및 로컬 디밍의 맥락에서 기술되지만, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니고, 본 발명은 DBLC 및 로컬 디밍에 수반되지 않는 다른 실시예들에서도 적용될 수 있다.

이하 기술되는 본 발명은, 종래의 RGB 시스템 또는 4 이상의 원색들을 갖는 다원색 시스템에서 적용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 조명에 사용되는 광원 모듈을 도시한 사시도이다.

도 1을 참조하면, 광원 모듈(10)은 표시장치를 조명하는 데에 사용된다. 상기 광원 모듈(10)은 기판(2) 및 상기 기판 상에 실장되는 복수의 광원들(1)을 포함한다. 상기 광원들(1)은 미리 설정된 형태로 상기 기판(2) 상에 배열된다. 상기 광원들(1) 사이의 상기 기판(2)의 표면은, 상기 표시장치의 전면을 향하여 광을 수직 상향시키는 반사 부재로 코팅될 수 있다. 도 1에는 광원들(1)이 하나씩 개별적으로 배열된 모습이 도시되었지만, 실시예에 따라서는, 복수의 광원들(1)이 소정의 위치에 그룹지어지도록 클러스터(cluster)로 배열될 수 있다.

이하 설명에서는, 광원들(1)이 발광다이오드(light emitting diodes; LEDs)인 것으로 기술되지만, 이는 설명의 편의를 위한 것으로서, 상기 광원들(1)은 LED에 한정되지 않는다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛의 분해 사시도이다.

도 2를 참조하면, 백라이트 유닛(5)은 도 1의 광원 모듈(10)을 포함한다. 상기 백라이트 유닛(5)은, 상기 광원들(1)에 의해 생성된 광의 광학 특성을 향상시키는 다양한 광학 시트들(60)과 함께, 상기 광원 모듈(10)을 수납하는 수납 용기(20)를 포함한다. 상기 광학 시트들(60)은, 3Mㄾ에서 판매하는 이중 휘도 향상 필름(dual brightness enhancement film; DBEF) 등과 같은 광 재순환 시트(63)를 포함할 수 있다. 상기 DBEF는 특정 편광의 광을 선택적으로 재순환시킬 수 있는 다층을 갖는 반사 편광 소자이다. 또한, 상기 광학 시트들(60)은, 확산 시트(65) 및 집광 시트(67)를 포함할 수 있다. 상기 확산 시트(65)는 전체적인 휘도 균일도를 향상시키기 위해 광을 확산시킨다. 상기 집광 시트(67)는 상기 광학 시트들(60) 상에 배치되는 표시 패널(미도시)에 대해 거의 수직으로 광이 입사되도록, 표시 패널의 전면을 향하여 전파되는 광의 경로를 조정한다. 표시 패널은, 예를 들어, 개별적으로 온/오프(turned on/off) 될 수 있는 화소들을 가진 능동 매트릭스 LCD 패널일 수 있다. 이때, 화소는 영상의 일 부분을 표시하는 유닛이다.

본 기술분야에서는, 영상의 표시 품질 문제 및 전력 유지 문제를 고려하여, 조명 레벨을 최적화시키는 다양한 방법들이 개발되어 왔다. 동적 백라이트 제어(DBLC)는, 조명 레벨이 특정한 레벨로 유지되는 것이 아니라 표시 영상에 대한 최적의 레벨에 맞추어 동적으로 조정되는 방법으로서, 조명 레벨을 최적화하는 한 가지 방법이다. DBLC가 변형된 기술로는, 로컬 디밍(local dimming)을 들 수 있다. 로컬 디밍은, 백라이트가 다중 서브섹션들로 구분되고, 각 서브섹션이 다른 서브섹션과 개별적으로 동적 제어되는 방법이다. 로컬 디밍을 적용하면, 백라이트 유닛이 여러 서브섹션들로 구분되고, 각 서브섹션의 휘도 레벨은 개별적으로 최적화된다. 예를 들어, 표시 영상으로서, 탐험가가 손전등을 들고 어두운 동굴을 걸어가는 동굴 탐험 장면이 표시되는 경우, 손전등 또는 그로부터 나오는 빛을 표현하는 서브섹션의 휘도 레벨은 다른 서브섹션들의 휘도 레벨보다 더 높게 조정될 것이다. 로컬 디밍 방법은, 영상의 일부로 표시되는, 고휘도가 필요하지 않는 지점들의 휘도를 낮춤으로써, 소비 전력을 절약시키는 장점이 있다.

그러나, 각각의 서브섹션의 최적화된 휘도 레벨을 결정하려 할 경우, (빛의 자연스런 속성에 따른 결과로서) 빛이 각각의 서브섹션 내부에 로컬하게 머무르지는 않는다는 점이 문제된다.

도 3은 도 2의 광원들(1)에 의해 출사된 광이 전파되는 모습을 도시한 광원 모듈(10)의 단면도이다. 도 3을 참조하면, 광원(1)으로부터 출사된 광은, 도 3의 화살표(12)와 같이 퍼져나간다. 이처럼, 광이 분산됨에 따라, 상기 광은, 광원 모듈(10)의 모든 경로에 도달할 수 있다. 그러므로, 어느 한 서브섹션에 대해 상기 광원(1)을 얼마나 밝게 켤 것인지(turn on) 계산함에 있어서, 인접한 서브섹션들로부터 수신되는 광량이 고려되어야 한다. 만일 인접 서브섹션들로부터 더 많은 광이 수신되는 경우, 소정의 휘도 레벨을 얻기 위해, 상기 서브섹션에서는 상기 광원으로부터 더 적은 광이 출사되어야 한다. 밝은 빛이 조명되는 서브섹션에 인접된 서브섹션은, 상기 인접 서브섹션들로부터 출사되는 광의 이득을 얻으므로, 더 적은 조명 레벨로도 소정의 휘도를 얻을 수 있다. 각각의 상기 인접 서브섹션들에서 출사되는 광량이 표시 영상의 변화에 따라 동적으로 바뀌는 점을 고려하면, 조명 레벨을 결정하는 방법은 훨씬 복잡해진다.

이하, 본 실시예에서는, 각각의 서브섹션 내의 광을 로컬하게(localized) 유지(contain)시키는 방법이 개시된다. 즉, 광 분산량을 제어함으로써, 각 서브섹션에 할당되어야 할 최적의 휘도 레벨들의 결정이 용이해진다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 격자살(muntin)을 도시한 사시도이다. 도 4를 참조하면, 상기 격자살(30)은 광원 모듈(10) 상에 배치되도록 구성된 그리드 형상을 갖는 프레임일 수 있다. 상기 격자살(30)의 반사벽들(32)은 광원 모듈(10)을, 이하 영역(zone)이라?부르는, 서브섹션들로 물리적으로 구분시킨다. 도 4의 실시예에서, 상기 영역들은 직사각 형상을 갖는다.

상기 격자살(30)은 상기 반사벽들(32)이 복수의 개구부를 형성하는 프레임이다. 상기 격자살(30)은 백색 플라스틱 시트로 형성될 수 있다. 상기 반사벽들(32)이 너무 두꺼우면, 영상에 그림자가 시인될 수 있다. 반면, 반사벽들(32)이 너무 얇으면, 광을 충분히 유지(contain)시키지 못할 수 있다. 그러므로, 상기 반사벽들(32)의 두께는, 광원 모듈(10)의 크기, 각각의 영역에서의 광원들(1)의 개수 및 밝기, 상기 영역들의 수 및 크기 등에 따라 최적화된다.

도 5 및 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따라 기판 상에 배치된 격자살의 단면도들이다. 도 5를 참조하면, 본 실시예에서, 상기 격자살(30)의 반사벽들(32)은 광을 소정의 방향으로 반사시키도록 기울어질 수 있다. 상기 반사벽들(32)의 기울기는 일정할 수 있다. 상기 반사벽들(32)의 기울기는, 예를 들어, 소정의 방향에서 광량이 최대로 반사되도록, 최적화될 수 있다. 또한, 상기 광원(1) 및 반사벽들(32) 간의 거리는 비용 효율성 및 최적의 광 혼합 등과 같은 요인들을 고려하여 최적화될 수 있다.

도 6을 참조하면, 본 실시예에서, 상기 반사벽들(32)은 일정하지 않은(non-constant) 기울기를 갖도록 굴곡질 수 있다. 도 6의 점선으로 도시된 바와 같이, 광원(1)으로부터 출사된 광은 상기 굴곡진 반사벽(32)에 반사되어, 상기 광학 시트들(60)을 향해 상향 전파된다. 상기 반사벽들(32)의 곡률은 상기 표시 패널에 도달하는 광량이 최대화 또는 최적화 되도록 설정될 수 있다. 상기 반사벽들(32)은, 영상 미러(mirror) 및 격자살 파티션(partition)들이 조합된, 램버시안(Lambertian) 반사 및 정반사(specular)가 선택적으로 혼합된 특성을 갖는 반사벽들일 수 있다. 상기 반사벽들(32)의 곡률은 포물면과 같은 영상 미러로 설계되어, 상기 광학 시트들(60)에 대해 평행광들을 출사시킬 수 있다. 상기 광원(1)으로부터 출사된 광은, 상기 반사벽(32)을 형성하는 백색 반사 부재를 투과하며, 상기 로컬 영역으로 다시, 램버시안 반사된다. 만일 상기 반사된 광이 광학 시트(60)의 첫 번째 시트인 편광 재순환 필름에 도달하는 경우, 반사된 영상이 상기 기판(2) 상으로 다시 재순환될 수 있다.

이러한 영상 광 재순환 시스템의 장점 중 하나는, 오로지 비영상(non-imaging)의 램버시안 반사 격자살 시스템에서보다, 광의 로컬리티를 높게 유지시킬 수 있는 것이다. 광의 로컬리티 및 균일도 간에 발생하는 상반관계(trade-off)에서, 최적의 상태를 결정하기 위하여, 정반사되는 광량 및 램버시안 반사되는 광량이 다양하게 결정될 수 있다. 예를 들어, 모든 변수들의 풀 매트릭스(full matrix) 또는 몬테 카를로(MonteCarlo) 시뮬레이션이 수행될 수 있다.

도 7은 도 4의 격자살(30)이 배치된 광원 모듈(10)을 도시한 사시도이다. 상기 격자살(30)은 상기 광원(10)에 견고하게 부착될 수 있다. 상기 반사벽들(32) 및 상기 기판(2)에 의해, 하나의 영역(zone)이 정의된다. 본 실시예에서, 상기 격자살(30)은 각 영역의 대략 중앙에 하나의 광원(1)이 위치하도록 배치된다. 즉, 본 실시예에서는, 각 영역에 하나의 광원(1)이 배치된다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니고, 도 8에 도시된 바와 같이, 비용 절감 및 제어의 편의를 위해, 하나의 영역에 여러 광원들(1)이 배치될 수 있다. 도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광원 모듈 상에 배치된 격자살을 도시한 부분 평면도이다. 또한, 각 영역 내에서, 여러 광원들(1)의 배열이 다르게 배치될 수 있다.

한편, 광을 로컬화하는 경우, 각 영역들 간에 대각선 방향으로 크로스토크(cross-talk)가 발생하는 문제점이 있을 수 있다. 이러한 의도치 않은 크로스토크를 감소시키기 위해서, 육각 구조를 갖는 격자살(30)을 사용할 수 있다.

도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 육각 구조로 배열된 폐영역들을 갖는 격자살의 사시도이다.

도 9를 참조하면, 상기 육각 구조의 격자살(30)은 각 영역에 하나의 광원(1)이 배치되는 실시예에 적합할 수 있다. 이 경우, 육각 영역의 중앙에 배치되는 광원(1)은, 격자살이 사각 영역들을 갖는 경우에 비해, 상기 격자살(30)의 6개의 반사벽들로부터 보다 더 등거리 만큼 배치될 수 있다. 상기 반사벽들(32)의 기울기는, 상기 격자살이 사각 영역들을 갖는 경우보다, 육각 영역들을 갖는 경우에 덜 경사질 수 있다. 도 9의 육각 격자살(30)은, 가시적 결점을 감소시키고 광의 로컬리티를 높게 유지하기 위해, 각 영역 내에 광원들의 그룹을 포함할 수 있다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 격자살 상에 배치된 캐비티 시트를 도시한 평면도이다.

도 10을 참조하면, 상기 반사벽들(32) 및 상기 기판(2)의 표면에 의해 형성되는 각 영역들은, 캐비티 시트(50)로 커버되어, 광 혼합 캐비티(light-mixing cavity)를 형성할 수 있다. 도 10에서는 상기 캐비티 시트(50)가 투명한 것으로 도시되었으나, 이는 상기 반사벽들(32) 및 핀홀(pinhole)들(52)을 도시하기 위한 것으로서, 상기 캐비티 시트(50)은 실제로는 반사면을 갖는다. 상기 핀홀들(52)은 상기 광 혼합 캐비티로부터 광이 출사되어 상기 광학 시트들(60)을 향해 전파되도록 하는 관통홀들일 수 있다. 상기 핀홀들(52)은, 상기 광학 시트들(60)을 향하여 분산되는 광이 상기 격자살 또는 광원들(1)의 낮은 공간 빈도(spatial frequency)로부터 핫스팟(hot sopt) 없이 균일하게 분포되도록, 규칙적인 폐쇄 그리드 상에 배열될 수 있다. 상기 캐비티 시트(50)가 상기 격자살(30) 상에 배치됨으로써, 상기 반사벽들(32)에 의해 생성되는 각각의 영역들은, 광이 혼합되고 균일하게 분포되게 하는, 광 집적 캐비티(light integration cavity)로 동작할 수 있다. 상기 광원 모듈(10)의 영역들에 대응하는 각각의 광 혼합 캐비티의 상기 광원들(1)은 개별적으로 제어될 수 있다.

상기 반사벽들(32)의 높이는 음영과 같은 가시적 결점들을 방지하도록 선택된다. 상기 반사벽들(32)의 높이를 선택하는 데에 있어, 상기 기판(2)의 전체 크기 및 상기 광원들(1)의 각 영역에서의 개수가 고려된다. 상기 캐비티 시트(50)를 사용함으로써, 상기 격자살(30)의 높이가 감소될 수 있다.

상기 캐비티 시트(50)는 상기 반사벽들(32)에 부착되어 일체로 형성되거나, 또는 상기 반사벽들(32) 상에 배치되도록 조립될 수 있다. 실시예에 따라, 상기 캐비티 시트(50) 및 상기 격자살(30)은 몰딩 및 금속화 공정을 통해 일체로 형성될 수 있다. 상기 반사벽들(32)은 높은 로컬리티를 갖도록, 광을 각 영역들에 유지(contain)시킨다. 상기 핀홀들(52)은 상기 광이 상기 광 집적 캐비티로부터 균일하게 출사되도록 한다. 상기 캐비티 시트(50)의 하면, 즉, 상기 광 혼합 캐비티의 안쪽 면은 반사도를 높이기 위해 티타늄 산화물 등으로 코팅될 수 있다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 혼합 캐비티를 포함하는 백라이트 유닛의 단면도이다.

도 11을 참조하면, 상기 핀홀들(52)는 상기 캐비티 시트(50)의 개구부들로 도시되었다. 광원들(1)로부터 출사된 광은, 캐비티 시트(50)의 하면, 기판(2) 및 반사벽들(32)에 의해 반사되어, 상기 핀홀들(52)을 통해 출사되기까지 상기 광 혼합 캐비티(58) 내에서 혼합된다. 상기 기판(2)의 표면은 반사 물질로 코팅될 수 있다. 도 11에서 점선(55)은 광 경로의 일 예를 도시한 것이다. 상기 핀홀들(52)을 통과하여 출사된 광은, 광학 시트들(60)에 도달한다. 상기 광학 시트들(60)은 광이 전파될 공간을 형성하도록, 상기 캐비티 시트(50)로부터 소정의 거리(d)를 갖고 이격될 수 있다. 핀홀(52)을 통하여 상기 광 혼합 캐비티(58)로부터 출사된 광은 상기 거리(d)만큼 전파되어, 광 재순한 시트(63)에 도달하며, 다시 캐비티 시트(50)를 향해 선택적으로 반사된다. 이어서, 상기 반사된 광은 상기 광 재순환 시트(63)를 향해 재반사 된다. 상기 광 재순환 시트(63)가 DBEF인 경우, 소정의 편광된 광은 상기 광학 시트들(60) 내부로 입사되고, 다른 편광 상태를 갖는 광은 상기 캐비티 시트(50)를 향해 다시 반사될 수 있다. 상기 핀홀들(52)의 개수가 많고 핀홀들 간의 간격이 좁을수록, 상기 캐비티 시트(50) 및 광학 시트들(60) 간의 상기 거리(d)가 작아질 수 있다. 상기 반사벽들(32)의 단면의 상부 폭은 상기 핀홀들(52) 간에 서로 맞추어지도록 설정될 수 있다.

도 11에서, 상기 광 재순환 시트(63)가 반드시 필요한 것은 아니다.

LED가 수 밀리미터(mm)의 높이를 갖는 경우, 상기 광 혼합 캐비티(58)의 높이는 약 10 mm 일 수 있다. 상기 핀홀들(52)은 약 0.25 내지 2 mm의 폭을 가질 수 있다. 상기 핀홀들(52)의 크기가 클수록 상기 광 혼합 캐비티(58)로부터 더 많은 광이 출사될 것이지만, 이 경우, 핀홀들(52)의 크기가 작은 경우보다 상기 광들이 덜 혼합되어 출사될 것이다. 일 실시예에서, 상기 광원 모듈(10)에는 약 200 개의 영역들(zone)이 존재할 수 있다.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 캐비티 시트의 단면도이다.

도 12를 참조하면, 핀홀들(52)은 캐비티 시트(50)의 두께 방향으로 연장될 때 일정한 폭을 갖는 원통형의 빈 공간들이 아닐 수 있다. 또한, 상기 핀홀들(52)의 측벽들은, 광이 원격의 영역들로 분산되는 것을 감소시키기 위해, 충분히 좁은 원통 내에서 상기 광이 광학 시트들(60)을 향하여 초점이 맞춰지도록 포물면 거울로 동작하는, 포물면 프로파일을 가질 수 있다. 이 경우, 광의 로컬리티를 높게 유지하기 위해서는, 각각의 핀홀(52)이 상기 측벽들에 의해 형성되는 포물면 반사경의 초점에 위치할 수 있다. 상기 반사벽들(32)은 도 11에 도시된 바와 같이, 음영을 제거하도록, 상기 핀홀들(52) 사이의 포물면 거울 어레이에 접촉할 수 있다. 실시예에 따라, 상기 격자살(30) 및 핀홀들(52)의 배열 및 모양은 예컨대, 정사각, 직사각 형태 등 달라질 수 있다.

상기 캐비티 시트(50)는 미세한 특성들(즉, 핀홀들(52)과 같은 관통홀들)을 잘 조절할 수 있는 크기, 구조적 강도를 갖고, 가볍게 형성되도록 주입-몰딩 가능한 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 캐비티 시트(50)는 금속화(metalized)된 백색 폴리스티렌(polystyrene)으로 형성될 수 있다.

도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 동작 방법을 도시한 흐름도이다.

도 13을 참조하면, 본 실시예에 따른 백라이트 동작 방법(60)은, 예컨대, 광원 모듈(10), 격자살(30) 및 캐비티 시트(50)를 조립하여, 광 혼합 캐비티들을 형성하는 단계(S62), 이어서, 예컨대, 후술할 히스토그램 기반 방법 또는 피크값 방법을 사용하여, 각각의 광 혼합 캐비티들에 대한 예비 조명 레벨을 결정하는 단계(S64)를 포함한다. 다음으로, 상기 광 혼합 캐비티(c)의 예비 조명 레벨은 인접하는 광 혼합 캐비티들의 조명 레벨을 고려하여 조정된다(S66). 예를 들어, 인접하는 광 혼합 캐비티들 중 어느 하나가, 상기 광 혼합 캐비티(c)보다 매우 높은 조명 레벨을 갖는 경우에는, 상기 인접한 광 혼합 캐비티로부터 출사되는 광의 일부가 상기 광 혼합 캐비티(c)로 누설됨에 따라, 상기 광 혼합 캐비티(c)가, 그에 포함된 광원(1)에 요구되는 예비 조명 레벨보다 더 낮은 조명 레벨을 갖더라도, 원하는 조명 레벨을 얻을 수 있다. 또는, 반사벽들(32)이 두꺼운 경우에는, 높은 광 로컬리티를 얻는 데에, 인접한 광 혼합 캐비티들로부터의 영향이 크게 중요하지 않을 수 있다. 이 경우, 상기 예비 조명 레벨은 크게 조정(adjustment)될 필요가 없을 것이다.

상기 백라이트 동작 방법(60)은, 소프트웨어 및/또는 펌웨어(firmware)에 따라, 디지털 전자 회로, 또는 프로세서와 메모리를 포함하는 컴퓨터를 사용하여, 부분적으로 또는 전부 구현될 수 있다. 컴퓨터 구현 매체는 기계 판독가능 저장 장치, 기계 판독가능 저장 기판, 메모리 장치, 기계 판독가능 전파 신호에 영향을 주는 부재들의 조합 등일 수 있다.

도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 동적 백라이트 제어에 사용될 수 있는 피크값 방법을 도시한 그래프이다.

도 14를 참조하면, 동적 백라이트 제어(DBLC)에서, 백라이트 설정은 주기적으로, 예컨대, 프레임마다 조정될 수 있다. 피크값 방법은, 일 영역에서 적절한 영상 표시를 위해 어느 화소가 가장 높은 조명 레벨을 필요로 하는지 모든 화소들을 체크하며, 상기 영역 전체의 조명 레벨을 상기 화소에서 요구되는 수준으로 설정한다. 즉, 상기 피크값 방법은 주어진 프레임에 이론적으로 요구되는 것과 동일한 조명 레벨을 선택한다. 상기 피크값 방법을 적용하면, 어느 한 프레임의 조명 레벨은, 가장 밝은 조명을 필요로 하는 화소에서 요구되는 것보다 높지 않게 설정된다. 그러므로, 가장 밝은 조명을 필요로 하는 화소에서 요구되는 조명 레벨이 낮은, 어두운 영상들이 많이 표시되어야 할 경우, 상기 피크값 방법에 의해 전력 소모가 상당히 감소할 수 있다.

도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 동작 방법에서 일 영역의 조명 레벨을 결정하기 위한 히스토그램이다.

도 15를 참조하면, 히스토그램 기반 방법은 상기 피크값 방법에 대신하여, 또는 상기 피크값 방법과 함께 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 피크값 방법으로부터 결정된 조명 레벨 및 상기 히스토그램 기반 방법으로부터 결정된 조명 레벨 중 더 적은 값이 선택될 수 있다. 도 15에서는, 16개의 빈(bin)들 (i = 0 내지 15)을 갖는 히스토그램이 도시되었다. 상기 빈(bin)들은 디지털 조명 값들의 비중첩(non-overlapping) 범위(range)를 나타낸다. 상기 히스토그램의 세로축은 각 빈에서의 화소들의 개수를 나타내고, 가로축은 조명 레벨을 나타낸다. 이때, 어느 한 프레임의 각 화소에서 어느 수준의 백라이트 조명이 요구되는지가 결정된다. 상기 요구되는 조명 레벨에 기초하여, 각 화소는, 상기 화소의 조명 레벨을 포함한 소정의 조명 레벨 범위를 갖는 히스토그램의 16개 빈 중 어느 하나에 더해진다. 그러므로, 각각의 히스토그램 요소들(hist[i])은, i-번째 백라이트 빈의 범위 내에 속하는 주어진 영역에서의 화소들의 수에 비례하는 값을 저장한다.

완전한 적색 화소 값(즉, R=255, G=B=0)의 단순한 예를 들면, 이러한 완전 적색인 화소에서는 백라이트가 전부 켜져야 한다. 그러므로, 상기 화소는 가장 높은 빈(도 15의 i=15)의 카운트를 1만큼 증가시킬 것이다.

도 15의 히스토그램에서, 원점으로부터 가로축 상에 가장 멀리 있는 빈은, 가장 높은 조명 레벨을 나타내는 빈이다. 도 15의 예에서, 백라이트는 256개의 조명 레벨들을 가지며, 가장 높은 조명 레벨을 나타내는 빈의 조명 레벨 범위는 248 내지 256에 해당한다. 도 15에는 16개의 빈들이 도시되었지만, 이는 예시적인 것으로서, 빈들의 개수는 실시예에 따라 달라질 수 있다. 실시예에 따라, 이산적인(discrete) 조명 레벨의 수 만큼 많은 빈들이 존재할 수 있다(즉, 도 15의 경우, 각각의 빈이 단 하나의 조명 레벨을 표현하는, 256개의 빈들이 존재할 수 있다). 일 영역에서, 하나의 화소가 조사(survey)되고 나면, 어느 하나의 빈의 화소 카운트가 1만큼 증가한다.

실시예에 따라, 상기 빈(bin)들에 대한 카운터들은 어느 값을 초과할 수 없는 캡(cap)을 가질 수 있고, 그에 따라 한 프레임에서 가능한 모든 영상 데이터 값들의 카운트를 전부 제공하지는 않을 수 있다.

상기 빈들을 채우기 위해, 주어진 화소값을 조명 값에 상관시키는(correlate) 계산식이 사용될 수 있다. 이러한 계산식의 예로서, 표시되는 화소에 대한 백라이트 최소 요구량(BL_req)이, 상기 화소의 백라이트를 구성하는 R, G, B, W 값들 중 가장 큰 값에 비례하는 것으로 계산할 수 있다. 즉, 가장 큰 값을 갖는 색 채널의 값이 상기 백라이트 요구량을 나타낸다.

예를 들어, 선형 RGBW 색공간에서, 백라이트 최소 요구량이 R, G, B, W 값들 중 최대값에 비례하는 것은 [식 1]과 같이 표현된다.

[식 1]

주어진 프레임의 각 화소가 처리될 때, 각 화소의 백라이트 최소 요구량은, [식 2]와 같이, 적절한 백라이트 빈을 선택하여 상기 빈의 카운트 값을 증가시키는데 사용되도록 계산될 수 있다.

[식 2]

만일 현재 화소가 백라이트 빈 i로 정의되는 카테고리에 속하는 경우, 상기 백라이트 빈의 카운트 값을 증가시키는 것은 [식 3]과 같이 나타낼 수 있다.

[식 3]

상술한 바와 같이, 주어진 빈에 대한 각각의 카운터는 캡(cap)이 없을 수도 있고, 또는 현재 표시될 영상의 백라이트 요구량의 의미 있는 측정값을 제공하는 특정 값 이하의 값들만을 나타내도록 캡을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 영상의 전체 화소들 개수 중 약 2 내지 5 %의 캡 범위(cap range)가 유의미할 수 있다. 실시예에 따라, 다른 캡 또한 가능할 수 있다.

[식 1] 내지 [식 3]은 주어진 화소에 대한 백라이트 요구량의 일 예를 제공하지만, 다른 계산식들 또한 가능할 수 있다. 다른 실시예에서는, 상기 백라이트 최소 요구량을 계산하는 단계 전후로, 색 가중(color weighting)항을 적용할 수 있다. 예를 들어, 상기 색 채널 데이터들 R, G, B, W는 예컨대, 1보다 작은 값들로 구성된, 색 가중항들, 즉, RWT, GWT 및 BWT와 개별적으로 곱해질 수 있다. 이에 따라, 순수한 색의 백라이트 요구량이 100 % 미만으로 감소될 수 있다. 이러한 방법은 의도적으로 특정 색의 휘도를 감소시킬 수 있다. 그러나, 색 가중항을 곱하는 방법은, 목적에 따라 전력 소모를 감소시키기 위하여, 동적 백라이트 제어 시스템 및 알고리즘을 조율하는 대체 특성으로 고려될 수 있다.

예를 들어, 청색이 표시될 때 발생하는 에러는, 종종 인간의 시각계에 의해 감지되기 어렵다. 따라서, 청색에 대한 색 가중항인, BWT값을 50 %로 설정하면, 필요한 것보다 50 % 더 적은 백라이트 량으로 청색 화소들을 표시할 수 있다. 물론, 상기 BWT값이 곱해진 청색 값은 다시 색역 내에 포함되도록 스케일(scaled)되거나 불포화되어야 할 수 있으나, 이 경우, 청색 에러는 크게 눈에 띄지 않을 것이다. 적색 및 녹색은 100 %에 가까운 값들과 함께, 색 에러가 눈에 띄지 않도록 아주 조금만 가중될 수 있다.

또한, 필요에 따라, 영상의 색들이 더 잘 또는 덜 보존되도록, 다른 색(예컨대, 황색, 마젠타색, 시안색 등)의 가중항들(즉, YWT, MWT, CWT)이 사용될 수도 있다. 예를 들어, 순색(pure color)들 중 가장 밝고, 휘도 에러가 가장 눈에 띄기 쉬운, 황색이 더 많이 보존되도록 색 가중항들이 사용될 수 있다. 황색 가중값은 적색 가중값을 훨씬 증가시킬 수 있는데, 그에 따라, 밝은 적색 및 밝은 녹색이 모두 존재하는 영상에서, 백라이트 요구량이 궁극적으로 증가할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 백색 가중항(WWT)이 포함될 수 있다. 백색 가중항(WWT)은 일반적으로 1로 설정될 수 있으나, 50 % 미만의 조명 레벨을 얻기 위해 백색 휘도 피크값의 일부 손실을 허용할 수 있는 설정에서는 1보다 약간 작게 조정될 수 있다. 그러므로, 일 실시예에서, 주어진 선형 RGBW 색공간에서 색 가중항들 및 백라이트 요구량을 계산하는 계산식은 [식 4] 내지 [식 7]과 같이 나타낼 수 있다.

[식 4]

[식 5]

[식 6]

[식 7]

실시예에 따라, LED 전력 레벨이 25 % 이하로 설정되지 않게 할 수 있다. 이 경우, 도 15에 도시된 바와 같이, 가장 낮은 4개의 백라이트 빈들은 구현되지 않을 수 있다.

상기 히스토그램의 카운터들은 고정된 비트수(일반적으로 14)를 가질 수 있다. 상기 카운터들이 14개의 비트수를 갖는 경우, 2¹⁴-1 즉, 16,383 개까지 카운트할 수 있다. 히스토그램 카운터가 상기 한계 카운트에 도달하는 경우, 더 이상 카운팅하지 않고, 최고값을 유지한다. 상기 최고 카운트 값은 의사코드(pseudo code) 구현에 있어서, 컷오프(cutoff)로 표현된다. 히스토그램의 경계(threshold)값(THH1)은 0과 상기 컷오프 사이의 수이다. 0에서 설정된 THH1 값은 보존적이므로, 높은 백라이트 값을 선택하게 할 것이다. 그보다 높은 THH1값은 덜 보존적이므로, 전력 소모를 감소시키기 위해 더 낮은 백라이트 값을 선택하게 할 것이다. 이로써, 빈(bin) 전체가 조사를 멈추고, 상기 전력 레벨을 설정한다.

상기 히스토그램 기반 방법에 따른 조명 레벨을 결정하기 위해, 상기 히스토그램에 백워드 운행 방법(backward traversal method)이 적용될 수 있다. 대략적으로, 상기 백워드 운행 동안에, 상기 가장 높은 조명 레벨을 표현하는 빈(i=15)은, 얼마나 많은 화소들이 해당 화소에 속하는지, 가장 먼저 조사된다. 만일 상기 가장 높은 빈(i=15)의 화소 카운트가 경계값 미만인 경우, 상기 가장 높은 빈(i=15)에 속했던 화소들의 개수가 그 다음으로 높은 빈(i=14)에 더해지고, 상기 두 번째로 높은 빈(i=14)의 전체 화소 카운트가 조사된다. 만일 상기 두 번째로 높은 빈의 전체 화소 카운트(즉, 가장 높은 빈 및 두 번째로 높은 빈의 화소들의 수가 합해진 카운트)가 여전히 상기 경계값보다 작은 경우, 상기 가장 높은 빈(i=15)의 모든 화소들은 다시 세 번째로 높은 빈(i=13)에 더해지고, 상기 세 번째로 높은 빈(1=13)이 조사된다. 이 과정은 상기 경계값에 도달할 때까지 계속된다.

도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 동작 방법에서 일 영역의 조명 레벨을 결정하는 단계를 도시하는 히스토그램이다. 도 16에서는, 인지되는 휘도 에러의 양을 누적할 때에 사용될 수 있는 에러 함수(E_sum)가 도시되었다. 상기 휘도 에러는, 예컨대 가장 높은 백라이트 전력 요구 카테고리를 표현하는 빈으로부터 시작되어, 가장 낮은 백라이트 전력 요구 카테고리를 표현하는 빈에 이르기까지 계속되는, 각각의 전력 빈들의 백라이트 전력 요구량을 대략적으로만 맞출 경우에 발생할 수 있다. 또는, 감소되는 에러의 누적은, 휘도 에러가 어느 특정 경계값 미만으로 감소될 때까지, 가장 낮은 백라이트 전력 요구량으로부터 가장 높은 백라이트 요구량에 이르기까지 계속하여 처리될 수 있다. 바람직하게는, 이러한 처리는 현재 프레임이 끝난 이후에 수행될 수 있다.

히스토그램의 가장 높은 전력 요구 빈으로부터 수행되는 백워드 운행 방법의 경우, 특정 빈에 관련된 인지된 누적 에러(E_sum[i])가, 수용 가능한 에러 경계값(TH1)을 초과하면, 상기 빈의 관련된 백라이트 요구량이 보존되고, 그에 따라, 상기 빈으로부터 백라이트의 휘도값이 결정된다.

일 실시예에서, 상기 인지되는 누적 에러 함수(E_sum[i])는, 상기 백워드 운행이 두 번째로 낮은 전력 빈에까지 계속될 경우 도달할 화소들의 수를 고려할 수 있다. 또한, 상기 인지되는 누적 에러 함수(E_sum[i])는, 더 낮은 백라이트 빈들로 백워드 운행될 때, 이렇게 인지되는 에러의 비선형적 증가를 표현하기 위한 곱 합성 인자(대개 1보다 큼)를 더 고려할 수 있다.

도 16을 참조하면, i=14 또는 i=15 의 빈(bin)에는 화소들이 존재하지 않는다. 그러므로, 본 실시예의 경우, 가시적 에러 없이, 255개의 디지털 값들 중 적어도 232개의 디지털 값들의 조명 레벨을 감소시키는 것이 바람직하다. 이제, i=13 빈에서 시작하면, 샘플링된 소수의 화소 개수는 디지털 값들 208 이상 231 이하의 백라이트 레벨을 필요로 한다. 도 16에 도시된 바와 같이, 에러 수준이 경계값 미만이므로, 백라이트 조명 레벨 결정 모듈은 더 적은 백라이트 전력을 계속 고려하며, i=12 의 빈으로 이동한다. 상기 백라이트 조명 레벨 결정 모듈은, 상기 에러 수준이 경계값(TH1)을 초과할 때까지, 즉, i=12의 빈까지 계속 이동된다. 상기 경계값(TH1)을 초과하는 빈 중 가장 높은 빈은, 이하 임계 빈(critical bin)으로 지칭한다. 그러므로, 상기 백라이트 조명 레벨은 160 이상 175 이하의 디지털 값으로 설정된다.

일단 상기 임계 빈이 식별되는 경우, 상기 임계 빈에 속하는 범위 중 정확한 백라이트 조명 값을 선택하는 여러 방법들이 존재한다. 일 실시예에서, 백라이트 전력은 상기 임계 빈의 가장 높은 값(즉, 본 실시예에서, 디지털 값 175)으로 선택될 수 있다. 이 방법은 에러의 시인성 측면에서 가장 바람직한 방법일 수 있지만, 전력 절감 면에서는 덜 바람직할 수 있다.

일 프레임의 한 영역에 대한 조명 레벨을 결정하는 다른 방법들은 예컨대, 미국 공개특허 US 2011/0025592 등에 개시되어 있다.

이하, 도 13의 흐름도의 단계 S66을 후술할 도 17 내지 도 24를 참조하여 설명하도록 한다.

도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 최대 채널값으로부터 유도된 각 영역의 조명 레벨을 도시한 그래프이다.

도 17을 참조하면, 각각의 영역들은, 해당 영역에 대응되는 영상을 적절히 표시하는데 필요한 최대 조명 레벨인, 최대 채널값(150)을 갖는다. 상기 최대 채널값은 상기 영역의 가장 밝은 조명을 필요로 하는 화소에서 요구되는 조명 레벨에 따라 결정된다. 도 17의 파선(152)은 상기 영상을 적절히 표시하기 위해, 상기 영역들을 가로지르는 조명 레벨을 도시한 그래프이다. 각각의 영역에 대해 최대 채널값으로 백라이트 구동값을 설정하는 것은, 고화질 영상을 생성하는데 필요한 것보다 더 높은 유효 조명 레벨(effective illumination level)을 발생시킨다.

조명 레벨이 필요보다 더 높게 설정되는 이유는, 광원(1)으로부터 출사된 광이, 그 자체의 표시 영역 뿐 아니라, 인접한 표시 영역들의 조명에 영향을 주면서 분산되기 때문이다. 물론, 상기 격자살(30)은 어느 정도 상기 광의 분산을 제어할 수 있지만, 완벽하게 상기 광의 분산을 제어하기는 어렵다.

도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 동작 방법에서, 각 영역의 백라이트의 개별 점확산함수로부터 유도되는 유효 조명 레벨을 도시한 그래프이다.

도 18을 참조하면, 각각의 영역에서 백라이트들의 개별 점확산함수(point-spread function; PSF)(142)로부터 유도되는 유효 조명 레벨(140)이 도시되었다. 광원(1)으로부터 출사된 광은 상기 광원(1)으로부터의 거리가 증가함에 따라 확산되어 점확산함수(PSF)를 생성한다. 각각의 영역이 최대 채널값으로 설정되고, 인접 영역들의 백라이트들로부터 과도하게 조명되는 경우, 그에 따라 필요보다 높은 조명 레벨이 얻어진다.

각각의 영역은 해당 영역의 광원(1) 및 상기 영역의 휘도에 영향을 주는 인접 영역으로부터 광을 수신한다. 인접(neighboring)영역은 바로 근접한 영역에 한정되지 않는다. 예를 들어, 상기 영역들의 크기 및 광원들(1)의 점확산함수에 따라, 멀리 이격된 여러 영역들로부터 출사되는 광이 상기 영역의 조명 레벨에 영향을 줄 수 있다.

단계 S66 에서, 로컬 디밍을 구현하는 표시 시스템에서 광원 구동값들을 최소화하는 회귀적 기술(예컨대, 미국 특허출원 13/107,745)이 사용될 수 있다. 상기 로컬 백라이트 최적화 단계는 여러 개의 동시 수행되는 단계들에 기초하여 이루어진다. 이때, 상기 동시 수행되는 단계들의 개수는 구동값들이 최적화되어야 할 영역들의 전체 개수와 같다. 상기 동시 수행되는 단계들 각각은 주어진 백라이트 영역의 하나 이상의 지점에서의 모든 확산 함수들의 현재 총합을 유지시킨다. 또한, 현재의 백라이트 조명 레벨 및 목표하는 백라이트 조명 레벨 간의 차이(Δ)를 유지시킨다.

도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 동작 방법의 로컬 백라이트 조정 단계를 도시한 흐름도이다.

도 19를 참조하면, 로컬 백라이트를 조정하여 최적화시키는 단계(S66)는 표시 패널에 제공되는 선형 데이터 값들의 조사로부터 시작된다. 상기 조사 단계 동안, 일 영역의 각각의 화소들에 요구되는 백라이트 조명 레벨이 어느 정도인지 결정된다. 이러한 결정에 기초하여, 각 영역에 대해 상기 요구되는 조명 레벨이 유도되며, 유도된 값은 need[i]로 설정된다(S162). 여기서, i는 각 영역들을 구분하기 위한 변수이다. 일 실시예에서, 상기 요구되는 조명 레벨로서, 각 영역에 대한 피크 채널값이 사용될 수 있다. 일 영역에 대한 상기 need[i] 값을 결정하는 단계에서는, 각각의 영역을 백라이트 전체 영역으로 처리함으로써, 광역 디밍(global dimming)에 사용되는 여러 방법들이 적용될 수 있다. 예를 들어, 일 영역에 대한 상기 need[i] 값을 설정하기 위해, 상술한 히스토그램 기반 조명 레벨 선택 기술이 사용될 수 있다.

다음으로, 각각의 영역에서 현재 조명 레벨이 잘 조사된 경우, have[i] 값이 설정된다(단계 S164). 즉, LED들이 특성화되고(characterized), 각 LED 구동값이 해당 LED에 관련된 점확산함수(PSF)를 갖게 된다. 그러므로, have[i] 값은 상기 구동값들에 기초한 수학적 모델링을 통해 결정될 수 있다.

이어서, 단계 S166에서, need[i] 및 have[i] 값들의 차이(Δ)가 계산되고, 단계 S167에서, 수렴 여부가 체크된다. 실시예에 따라, 수렴(convergence)은, 미리 선택된 반복(iteration) 횟수가 완료되거나, 상기 차이(Δ)가 미리 설정된 양보다 작거나, 또는 상기 차이(Δ)가 두 값들(예컨대, -1 및 +1) 사이에서 유지되는 경우, 만족되는 것으로 설정될 수 있다. 만일 상기 수렴 조건이 만족되지 않은 경우, have[i]는 다시 ?貂?되고(단계 S168), 모든 영역들(i)에 대해 원하는 유효 백라이트 값에 도달 또는 초과하는 백라이트 최적 구동값들에 수렴할 때까지, 상기 반복 단계가 계속된다.

상기 증가는 양수 또는 음수 만큼 증가될 수 있다(즉, 감소되는 것도 포함한다). 만일 need[i] 가 have[i]보다 큰 경우, 상기 백라이트 구동값은 have[i]가 need[i]에 더 가깝도록, 양수 만큼 증가된다. 반면, 만일 need[i]가 have[i]보다 작은 경우, 상기 백라이트 구동값은 음수 만큼 증가된다. 또한, 단계 S168에서, 각각의 영역에 대해 인접 영역들의 상태가 고려된다. 예를 들어, 어느 한 영역에 인접한 영역들의 백라이트 구동값이 100 %에 이르렀으나 여전히 목표하는 휘도 레벨에 도달하지 못한 경우(즉, 인접 영역들이 모두 소진된 경우), 상기 영역에서의 백라이트 구동값이 증가된다. 그러므로, 상기 영역에 대한 차이(Δ)가 이미 미리 설정된 값보다 작고, 그 영역 자체의 요구되는 조명 레벨을 만족하더라도, 상기 영역의 백라이트 구동값은 인접 영역들을 도와주도록 증가될 수 있다. 일 영역 i에　 대한 각각의 단계는 다른 모든 단계들의 데이터 값들을 고려할 수 있고, 관련된 백라이트 구동값을 증가시킬지 감소시킬지 개별적으로 결정될 수 있다. 일 실시예에서, need[i] 및 have[i] 값들은 니트(nit) 단위 또는 칸델라(candela) 단위로 표현될 수 있다.

상기 값의 증가는 미리 설정된 작은 크기만큼 이루어진다. 그러나, 상기 구동값들을 증가 또는 감소시키기 위해, 곱 이득 인자(gain factor)가 사용될 수 있다. 또는, 상기 증가량의 크기는 정적 상태(steady state)에 수렴하는 속도를 높이기 위해 동적으로 조정될 수 있다. 진동 특성을 최소화할 경우, 증가량이 작은 것이 바람직하다. 이러한 소량의 증가 크기는 회귀 단계들에서 높은 댐프닝(dampening) 인자로 동작할 수 있다.

도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 로컬 디밍을 구현하는 표시 장치의 블록도이다.

도 20을 참조하면, 로컬 디밍을 구현하는 표시 장치(1000)의 디지털 처리 블록(300)이 도시되었다. 영상 데이터(180)가 상기 디지털 처리 블록(300)에 제공되면, 다음의 두 경로를 거친다. 제1 경로는, 후술할 도 24에서 상세히 설명되는 것처럼, 표시 패널에 대해 LCD 데이터 값들(182)을 출력하는 경로이고, 제2 경로는, 백라이트에 대해 백라이트 구동값들(184)을 출력하는 경로이다. 상기 영상 데이터(180)가 선형 데이터 값들(181a)로 전환된 후, 상기 선형 데이터 값들(181a)은 로컬 조사 블록(190)으로 제공된다. 상기 로컬 조사 블록(190)은 상기 선형 데이터 값들(181a)에 기초하여 각각의 영역(i)에 대해 타겟 조명 레벨(또는 need[i])(181b)을 유도(derive)한다. 이어서, 상기 타겟 조명 레벨 값(181b)은 백라이트 조명 레벨 결정 블록(200)으로 제공된다. 상기 백라이트 조명 레벨 결정 블록(200)은 상기 차이(Δ= need[i] have[i])를 계산하고, 도 19에서 설명된 바와 같이, 각 영역(i)에 대한 백라이트 구동값을 증가시킬 것인지 결정한다.

상기 백라이트 조명 레벨 결정 블록(200)에서 결정된 유효 백라이트 값(즉, 유효 백라이트 조명 레벨)(181c)은 다시, 상기 디지털 처리 블록(300)으로 제공된다. 상기 디지털 처리 블록(300)은 표시 패널의 화소들의 밸브(셔터)를 제어하기 위해, 상기 유효 백라이트 값(181c)을 이용한다. 어느 한 화소에 표시되는 밝기의 정도는 상기 백라이트 조명 레벨 및 상기 화소의 밸브(셔터)를 통해 투과되는 광량에 따라 달라진다. 예를 들어, LCD의 경우, 액정 분자들의 배향이 상기 밸브(셔터)로서 동작하고, 상기 투과되는 광량을 결정한다. 그러므로, 동일한 밝기 정도를 얻기 위해, 상기 표시 장치(1000)는 높은 백라이트 조명 레벨 및 일부만 투과 가능한 밸브(셔터)를 사용하거나, 또는 낮은 백라이트 조명 레벨 및 더 많이 투과 가능한 밸브(셔터)를 사용할 수 있다. 상기 디지털 처리 블록(300)은 상기 유효 백라이트 조명 레벨(181c)을 고려하여, 궁극적으로 영상에서 필요로 하는 밝기를 얻기 위해, 상기 밸브(셔터)의 광투과도를 설정할 수 있다.

도 21은 도 20의 로컬 조사 블록을 구체적으로 도시한 블록도이다.

도 21을 참조하면, 조사 카운터(191) 및 위치 카운터(192)는 각각의 영역에서 어느 화소들이 영상을 표시할 것인지 추적한다. 이어서, 화소 처리 조사 블록(193)은 타겟 조명 레벨(즉, need[i])을 결정하기 위해 일 영역의 상기 화소들을 조사한다. 타겟 조명 레벨은, 피크값(즉, 가장 높은 조명을 필요로 하는 화소에 요구되는 조명 레벨), 상기 영역의 모든 화소들에 요구되는 조명 레벨의 평균값, 또는 상기 히스토그램 기반 방법을 사용하여 얻어지는 값일 수 있다. 다음으로, 그룹 대표 처리 블록(194)은, 상기 화소 처리 조사 블록(193)에서 설정된 타겟 조명 레벨 중 상기 표시 장치(1000)에서 제공할 수 없는 조명 레벨을 요구하는 영역이 있는지 확인하여, 각 영역을 스케일 한다. 이때, 상기 위치 카운터(192) 및 제2 점확산함수(PSF) 룩업 테이블(look-up table; LUT)(195)로부터 제공되는 데이터가 사용된다. 어느 특정 영역이, 인접 영역들로부터 얼마만큼의 조명 도움을 받을지는 상기 영역의 위치에 따라 달라지기 때문이다. 예를 들어, 백라이트의 중앙 또는 그 근방에 위치한 영역은, 주변으로부터 도움을 줄 수 있는 인접 영역들이 많이 존재한다. 그러나, 상기 백라이트의 모서리에 위치한 영역은 조명 도움을 받을 수 있는 인접 영역들이 더 적게 존재한다. 그러므로, 상기 화소 처리 조사 블록(193)으로부터 얻어진 예비 타겟 값은, 백라이트의 모서리에 위치한 영역에 대해서는 상향 조정될 수 있고, 백라이트의 중앙에 위치한 영역에 대해서는 하향 조정될 수 있다. 이하, 이렇게 조정된 예비 타겟 값을 상대적 휘도 요구량이라 표현한다.

상기 상대적 휘도 요구량을 사용하여, 상기 need[i]에 대한 타겟 백라이트인 제1 데이터 구조(196)가 완성된다(populated). 이 단계에서, 각각의 영역은 조명이 조정되는 정확도를 향상시키기 위해 서브영역들로 더 구분될 수 있다. 예를 들어, 6개의 영역(zone)이 있는 경우, 각각의 영역은 2개의 서브영역들로 구분될 수 있고, 그에 따라, 전체적으로 12개의 서브영역들(즉, [i]는 [i1] 및 [i2]로 구분된다)이 존재할 수 있다. 모든 서브영역들로부터 추출된 통계적 데이터가 상기 조사에 기여된다. 도 21에서, 유효 백라이트는 조명 레벨을 의미한다.

도 22는 도 20의 백라이트 조명 레벨 결정 블록을 구체적으로 도시한 블록도이다.

도 22를 참조하면, 제2 데이터 구조(202)는 모든 영역들에 대한 have[i] 값들로 구성된다. 상기 have[i] 값들은 백라이트 구동값들 및 점확산함수(PSF)에 기초하여 조명 레벨을 계산하는 유효 백라이트 계산 블록(201)로부터 제공된다. 델타 유효 백라이트 블록(203)은 제3 데이터 구조로서, 상기 제1 데이터 구조(196)로부터 수신된 need[i] 값들을 수신하여, 모든 서브영역들에 대해 차이값들(Δ[i])을 계산한다. 상기 차이값들(Δ[i])은 인접 델타 논리 블록(204)에서, 인접 영역들을 고려하여, 6개의 영역들로 다시 합성(condensed)된다. 이어서, 백라이트 증가/감소 데이터 구조(205)에서, 각 영역의 증가량이 설정된다. 이 증가량을 이용하여, 각 영역(i)에 대해 설정된 구동값들의 집합인 백라이트 구동값 데이터 구조(206)가 완성된다. 일 실시예에서, 도 22의 백라이트 조명 레벨 결정 블록(200)은 수직 백포치(back porch) 동안 다음 프레임의 시작에 앞서 수행되거나, 또는 프레임들 사이의 데드 구간(dead time)에 앞서 수행될 수 있다.

도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 동작 방법의 백라이트 조정 단계 이후 조정된, 백라이트 구동값들을 도시한 그래프이다.

도 23을 참조하면, 상기 조정 단계(S66) 이후 백라이트 구동값들의 예가 도시되었다. 도 23에는, 도 18에서 도시되었던 최대 채널값들(150)(얇은 기둥으로 도시됨) 및 전체 타겟 조명 레벨(152)과 함께, 최적화된 광원 구동값들(158)(두꺼운 기둥으로 도시됨)이 도시되었다. 상기 최적화된 광원 구동값들(158)은 상기 최대 채널값들(150)보다 더 작다. 최적화된 조명 레벨(159)은, 모든 영역들에 대해 최대 채널값들(150)로 설정할 경우 얻어지는 도 18의 유효 조명 레벨(140)에 비해, 타겟 조명 레벨(152)에 더 가깝다. 도 23은, 영상의 표시 품질을 저하시키지 않고도, 전력 소모를 감소시키는 것이 가능하다는 것을 보여준다. 도 23의 타겟 조명 레벨(152)은 인접 조명 레벨들을 고려하여 각 영역의 백라이트 구동값들을 낮춘 결과로부터 얻어지기 때문이다.

도 24는 도 20의 디지털 처리 블록을 구체적으로 도시한 블록도이다.

도 24를 참조하면, 입력된 영상 데이터(180)(즉, RGB 입력 데이터)는, 선형화되기 위해, 입력 감마 블록(181)에 제공된다. 대개, 상기 선형화 과정은 입력 감마 룩업테이블(LUT)을 사용한다. 감마 전환이 필요없는 표시 장치의 경우, 상기 입력 감마 블록(181)이 생략될 수 있다. 또한, 입력 감마 블록(181)은 상기 데이터 경로의 입력측 상에 약간의 디더링(dithering)을 발생시킬 수 있다. 상기 입력 감마 블록(181)으로부터 출력된 결과는 색역 매핑(gamut mapping; GMA) 블록(183)으로 제공된다. 상기 GMA 블록(183)은 RGB 원색으로 특정된 데이터를, 다원색 공간에서 특정된 데이터로 변환한다. 다원색 표시 장치는 4 이상의 원색들(예컨대, RGBW, RGBY, RGBC, RGBCW 등)을 사용할 수 있다. 관련 기술분야에는, 상기 GMA 블록(183)으로 사용될 수 있는 여러 색역매핑 기술들이 알려져 있다. 한편, GMA블록(183)에서 출력되어, 색역매핑 된 영상 데이터 값들은 색고정(clamping) 블록(185)에 제공된다. 예를 들어, RGBW 로 수정된 영상 데이터는 색역을 벗어나는 색(out-of-gammut color; OOG color)을 포함할 수 있다. 상기 색역을 벗어난 색은, 적색, 녹색, 또는 청색값이 최대 허용치를 초과할 수 있다. 고정(clamping)은?상기 색역을 벗어난 값을, 허용 가능한 범위로 강제로 되돌리는 기술을 의미한다. 만일, 색역 매핑 이후, 상기 적색, 녹색, 또는 청색값들이 색역을 벗어난 경우, 상기 색고정 블록(185)은 상기 색값들이 모두 색 공간 내에 위치하도록 고정(clip)시킨다. 이때, 색 고정은, 색상(hue) 변화가 최소화되도록 매우 조심스럽게 수행된다. 색 고정 기술은, 예를 들어, 미국 특허 7,893,944 등에 개시되어 있다.

상기 색 고정 단계 이후, 색 공간 내에 위치한 값들은 서브화소 렌더링(sub-pixel rendering; SPR) 블록(186)으로 제공된다. 표시 패널이 예컨대, 미국 특허 7,876,341, 미국 특허 7,701,476, 또는 미국 특허 7,583,279에 개시된 새로운 서브화소 반복 그룹을 포함하는 경우, 서브화소 렌더링은 상기 색 공간 내에 위치한 데이터를 특정한 서브픽셀 레이아웃으로 변환하는 데에 적용될 수 있다. 그 뒤, 상기 변환된 데이터는 백라이트 구동값(184)으로 출력되기 전에, 출력 감마 블록(187)에서 처리될 수 있다.

이상의 설명한, 동적 백라이트 제어 시스템 및 방법들은 특정한 실시예들을 설명하는 것으로서, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 백라이트 및 광밸브 시스템을 제어할 목적에 적절한 어느 데이터 구조든지 사용될 수 있다. 또한, 본 발명은 상술한 히스토그램 또는 특정한 히스토그램 형태에 제한되지 않는다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 동적 백라이트 제어에서, 광원들로부터 출사되는 광들을 광 혼합 캐비티를 통해 영역별로 집적시킴으로써, 출사되는 광의 로컬리티 및 균일도를 모두 향상시킬 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10: 광원 모듈 20: 수납 용기
30: 격자살 32: 반사벽
60: 광학 시트들

Claims

복수의 개구부를 형성하도록 배열된 반사벽들을 갖고, 광원들의 어레이에 조립(assemble)되는 격자살; 및
상기 격자살 상에 배치되고, 복수의 핀홀(pinhole)들을 가지며, 상기 반사벽들이 상기 핀홀들 사이의 영역에 놓이도록 상기 격자살에 조립되는 캐비티 시트를 포함하는 광 전파 제어장치.
제1항에 있어서, 상기 반사벽들은 기울어진 것을 특징으로 하는 광 전파 제어장치.
제1항에 있어서, 상기 반사벽들은 굴곡진 것을 특징으로 하는 광 전파 제어장치.
제1항에 있어서, 상기 개구부들은 직사각 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 광 전파 제어장치.
제1항에 있어서, 상기 개구부들은 육각 형상을 갖고, 상기 반사벽들은 폐쇄된 육각 형상을 구성하는 것을 특징으로 하는 광 전파 제어장치.
제1항에 있어서, 상기 캐비티 시트는 상기 격자살 상에 배치되고, 상기 반사벽들은 상기 캐비티 시트에 접촉하는 것을 특징으로 하는 광 전파 제어장치.
제1항에 있어서, 상기 핀홀들은 굴곡진 측벽들을 갖는 것을 특징으로 하는 광 전파 제어장치.
제7항에 있어서, 상기 굴곡진 측벽들은 포물면의 반사판을 형성하고, 상기 포물면의 반사판의 정점에는 관통홀이 위치하는 것을 특징으로 하는 광 전파 제어장치.
제1항에 있어서, 상기 격자살은 백색 플라스틱 시트로 형성되는 것을 특징으로 하는 광 전파 제어장치.
제1항에 있어서, 상기 캐비티 시트는 금속화된 백색 폴리스티렌(polystyrene)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 광 전파 제어장치.
기판 상에 배치된 광원들을 포함하는 광원 모듈; 및
상기 광원 모듈 상에 배치되고, 상기 광원들이 배치되는 복수의 개구부들을 형성하도록 배열된 반사벽들을 포함하는 격자살을 포함하는 백라이트 유닛.
제11항에 있어서, 상기 격자살 상에서, 상기 격자살의 개구부들에 배치되는 복수의 핀홀들을 갖는 캐비티 시트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
제12항에 있어서, 상기 핀홀들은 굴곡진 측벽들을 갖는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
제12항에 있어서, 상기 캐비티 시트는 반사성인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
제11항에 있어서, 상기 반사벽들은 기울어진 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
제11항에 있어서, 상기 반사벽들은 굴곡진 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
반사벽, 및 상기 반사벽 상에 배치되고 광이 출사되는 핀홀들을 갖는 천장에 의해 둘러싸인 광원을 포함하는, 복수의 광 혼합 캐비티들을 포함하는 백라이트 유닛.
제17항에 있어서, 상기 반사벽은 기울어진 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
제17항에 있어서, 상기 핀홀들은 상기 천장으로 연장되는 포물면 측벽들 및 상기 포물면 측벽들의 정점에서의 관통홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
제17항에 있어서, 상기 광 혼합 캐비티들의 각 광원은 개별적으로 제어되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
기판 및 복수의 광원들을 갖는 광원 모듈;
상기 광원 모듈 상에 배치되고, 서로 다른 영역의 상기 광원들이 개별적으로 제어되는 이산적 영역들을 형성하도록 상기 광원들을 둘러싸는 반사벽들을 갖는 격자살;
상기 격자살 상에 배치되고, 광이 출사되는 핀홀들을 가지며 광 혼합 캐비티들을 형성하도록 상기 영역들을 커버하는 캐비티 시트;
상기 캐비티 시트 상에 배치되는 광학 시트들; 및
상기 광학 시트들 상에 배치되는 표시 패널을 포함하는 표시 장치.
반사벽과, 홀들을 갖는 천장에 의해 둘러싸인 적어도 하나의 광원을 포함하는 복수의 광 혼합 캐비티들을 형성하는 단계;
영상 데이터에 기초하여 각각의 상기 광 혼합 캐비티들에 대한 예비 조명 레벨을 결정하는 단계; 및
인접한 광 혼합 캐비티의 조명 레벨을 고려하여, 각각의 상기 광 혼합 캐비티들의 상기 예비 조명 레벨을 조정하는 단계를 포함하는 백라이트 유닛의 동작 방법.