KR20220008717A

KR20220008717A - 광원 장치 및 발광의 제어 방법

Info

Publication number: KR20220008717A
Application number: KR1020200178675A
Authority: KR
Inventors: 카츠토시 사사키; 오사무 코누마; 민태홍; 타카유키 사사오카
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2020-07-14
Filing date: 2020-12-18
Publication date: 2022-01-21
Also published as: JP7473411B2; JP2022017636A

Abstract

깜박거림 현상을 줄이는 것이 가능한 광원 장치, 발광의 제어 방법 및 프로그램이 제공된다. 광원 장치(10)는 복수의 광원(11a, 11b)과, 복수의 광원(11a, 11b)을 개별적으로 제어하여 발광시키는 제어부(13)을 포함한다. 제어부(13)는 복수의 광원(11a, 11b) 중 하나 이상의 광원이 시간 도메인에서 랜덤하게 발광하도록 광원을 제어한다.

Description

광원 장치 및 발광의 제어 방법{LIGHT SOURCE DEVICE AND LIGHT EMISSION CONTROL}

아래의 개시는 광원 장치 및 발광의 제어 방법에 관한 것이다.

디스플레이의 분야에서는 디스플레이의 발광(예를 들면, 휘도)을 적절히 제어함으로써, 표시 화상을 보다 세밀하게 하는 것이 요구된다.

예를 들면, 일본공개특허공보 제2008-268642호는 액정표시장치(LED)의 발광소자의 휘도(luminance)를 보정(correct)하는 기술을 개시하고 있다. 이것은, 보정의 대상이 되는 블록들에 관한 휘도를 높은 정밀도로 측정하기 위한 것이다. 이를 위하여, 이것은, 액정표시장치에 있어서, 어떠한 영역 내의 블록 발광 휘도(block luminance)를 보정하는 경우, 보정의 대상이 되는 블록들만을 이 영역 내에서 점등시키고, 그 이외의 블록들에 대해서는 모두 소등시킨 상태에서, 수광 소자(light receiving element)로 수광(receive light)하는 방법을 개시하고 있다.

디스플레이 장치(예를 들어 LED(light emitting diode) 디스플레이 장치)의 다이나믹 레인지(dynamic range)를 확대하는 것에 있어서, 광원이 미소한 발광량(light emission amount)으로 발광하는 경우 어려움이 있다. 구체적으로는, LED 소자를 미소한 발광량으로 발광시키는 경우, LED 구동 펄스의 폭은 좁고, LED 구동 펄스들의 발광 간격은 넓기 때문에, 미소한 발광량에서 LED 발광을 본 사람은 깜박거림 현상(flicker)을 인식해 버린다. 본 개시의 몇몇 실시예들에 따르면, 미소한 발광량에서의 깜빡거림 현상을 줄일(mitigate) 수 있다.

일 실시예에 따른 LED 디스플레이 장치(LED display device)는, 복수의 LED 소자들(LED elements) 및 복수의 LED 소자들을 제어하는 하나 이상의 제어부(controller)를 포함한다. 이 하나 이상의 제어부는, 복수의 LED 소자들 중 하나 이상의 LED 소자가 시간 도메인(time domain)에서 랜덤(random)하게 발광하도록 복수의 LED 소자들 중 하나 이상의 LED 소자를 제어할 수 있다. 또는, 이 하나 이상의 제어부는, 복수의 LED 소자들의 발광 타이밍(light emission timing)이 오버랩(overlap)되지 않도록 복수의 LED 소자들을 제어할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 이 제어부는, 복수의 LED 소자 중 하나 이상의 LED 소자가 제1 임계 발광량 이하로 발광하도록 제어하는 경우, 소정 시간 내의 구동 펄스(driving pulses)의 개수를 변화시킴으로써, 하나 이상의 LED 소자의 발광을 제어할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 이 제어부는, 복수의 LED 소자 중 하나 이상의 LED 소자가 제1 임계 발광량 이하로 발광하도록 제어하는 경우, 복수의 LED 소자 중 하나 이상의 LED 소자의 발광 제어(control of light emission)에 이용되는 구동 펄스(driving pulses) 중 일부를 마스크 하는 제어를 실행할 수 있다.

일 실시예에 따르면, LED 디스플레이 장치는 복수의 광 검출부(light detectors)를 더 포함할 수 있다. 복수의 광 검출부의 각각은, 복수의 LED 소자 중 대응하는 LED 소자의 발광(light emission)을 검출(detect)할 수 있다. 하나 이상의 제어부는, 제1 시간 구간에서, 복수의 광 검출부의 각각에 의한 검출 값(detection results)에 기초하여, 복수의 광 검출부의 각각에 대응하는 LED 소자의 휘도 값과 구동 펄스 간의 관계를 획득하고, 제2 시간 구간에서, 이 획득된 관계에 기초하여 대응하는 LED를 제어할 수 있다.

일 실시예에 따른 광원 장치(light source device)는, 복수의 광원들(a plurality of light sources) 및 복수의 광원들을 제어하는 하나 이상의 제어부(controller)를 포함한다. 이 하나 이상의 제어부는, 복수의 광원들 중 하나 이상의 광원이 시간 도메인에서 랜덤(random)하게 발광하도록 복수의 광원들 중 하나 이상의 광원을 제어할 수 있다. 또는, 이 제어부는, 복수의 광원들의 발광 타이밍이 오버랩되지 않도록 복수의 광원들을 제어할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 이 제어부는, 복수의 광원들 중 하나 이상의 광원이 소정의 임계 발광량 이하로 발광하도록 제어하는 경우, 복수의 광원들 중 하나 이상의 광원의 발광 제어(control of light emission)에 이용되는 구동 펄스(driving pulses) 중 일부를 마스크 하는 제어를 실행할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 이 제어부는, 구동 펄스의 펄스 폭을 PWM에 의하여 줄일 수 없는 경우, 구동 펄스(driving pulses) 중 일부를 마스크 하는 제어를 실행할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 광원 장치는, 복수의 광 검출부(light detectors)를 더 포함할 수 있다. 복수의 광 검출부의 각각은, 복수의 광원들 중 대응하는 광원의 발광(light emission)을 검출(detect)할 수 있다. 이 제어부는, 복수의 광 검출부 중 하나의 광 검출부에 의한 검출 값(detection results)에 기초하여, 대응하는 광원을 제어할 수 있다.

일 실시예에 따른 광원 장치는, 복수의 광원들과, 복수의 광원들이 발광(emit light)하도록 복수의 광원들을 개별적으로(individually) 제어하는 제어부를 포함한다. 이 제어부는, 복수의 광원들 중 적어도 하나를 경시적(經時的)으로 랜덤하게 발광시키도록 제어한다.

일 실시예에 따른 발광의 제어 방법은, 복수의 광원들 중 하나 이상의 광원이 시간 도메인에서 랜덤(random)하게 발광하도록 복수의 광원들 중 하나 이상의 광원을 제어하는 동작을 포함할 수 있다. 또는, 이 제어 방법은 복수의 광원들의 발광 타이밍이 오버랩(overlap)되지 않도록 복수의 광원들을 제어하는 동작을 포함할 수 있다.

일 실시예에 따른 컴퓨터 판독 가능 저장매체에 저장된 컴퓨터 프로그램은, 실행시, 발광의 제어 방법을 실행시킬 수 있다. 이 제어 방법은, 복수의 광원들 중 하나 이상의 광원이 시간 도메인에서 랜덤(random)하게 발광하도록 복수의 광원들 중 하나 이상의 광원을 제어하는 동작을 포함할 수 있다. 또는, 이 제어 방법은 복수의 광원들의 발광 타이밍이 오버랩되지 않도록 복수의 광원들을 제어하는 동작을 포함할 수 있다.

몇몇 실시예에 따른 LED 디스플레이 장치, 광원 장치, 발광의 제어 방법 및 프로그램의 경우, 복수의 광원들 중 적어도 하나가 랜덤하게 발광되므로, 광원들이 주기적으로 발광되는 경우와 비교하여, 사용자가 인식하는 깜박거림 현상을 줄일(mitigate) 수 있다.

몇몇 실시예에 따르면, 깜박거림 현상을 줄이는 것이 가능한 LED 디스플레이 장치, 광원 장치, 발광의 제어 방법 및 프로그램이 제공될 수 있다.

도 1은, 일 실시예에 따른 LED 디스플레이 장치(90)의 단면도이다.
도 2는, 일 실시예에 따른 LED기판(91)의 예를 도시한 도면이다.
도 3은, 일 실시예에 따라 도 2의 LED 소자(92)에 대한 구동 펄스(driving pulses)의 예를 도시한 도면이다.
도 4는, 일 실시예에 따른 광원 장치(10)의 블록도다.
도 5는, 일 실시예에 따른 발광부(14)의 배치 예를 도시한 도면이다.
도 6은, 일 실시예에 따른 구동 펄스를 도시한 도면이다.
도 7은, 일 실시예에 따른 발광부(14)의 다른 배치 예를 도시한 도면이다.
도 8은, 일 실시예에 따른 발광부(14)의 다른 배치 예를 도시한 도면이다.
도 9는, 일 실시예에 따른 광원 장치(20)의 블록도다.
도 10은, 일 실시예에 따른 LED기판(24)을 도시한 도면이다.
도 11은, 일 실시예에 따른 구동 펄스의 예를 도시한 도면이다.
도 12는, 일 실시예에 따른 구동 펄스의 예를 도시한 도면이다.
도 13은, 일 실시예에 따른 LED기판(24)을 도시한 도면이다.
도 14는, 일 실시예에 따른 구동 펄스의 예를 도시한 도면이다.
도 15는, 일 실시예에 따른 발광 제어를 설명하기 위한 도면이다.
도 16은, 일 실시예에 따른 수광 소자의 모니터 파형의 예를 도시한 도면이다.
도 17은, 일 실시예에 따른 구동 펄스의 예를 도시한 도면이다.
도 18은, 일 실시예에 따른 LED기판(34)을 도시한 도면이다.
도 19는, 일 실시예에 따른 LED기판(44)을 도시한 도면이다.
도 20은, 일 실시예에 따른 LED 디스플레이 장치(50)의 단면도이다.
도 21은, 일 실시예에 따른 광원 장치의 내부회로(60)를 도시한 블록도다.
도 22는, 일 실시예에 따른 컴퓨터의 하드웨어 구성 예를 도시한 블록도다.

실시예들에 대한 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 예시를 위한 목적으로 개시된 것으로서, 다양한 형태로 변경되어 구현될 수 있다. 따라서, 실제 구현되는 형태는 개시된 특정 실시예로만 한정되는 것이 아니며, 본 개시의 범위는 실시예들로 설명한 기술적 사상에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.

제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이런 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 해석되어야 한다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 개시에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설명된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 개시에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 실시예들을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은, 일 실시예에 따른 LED 디스플레이 장치(90)의 단면도이다. 일 실시예에 따르면, LED 디스플레이 장치(LED display device)(90)는 LED기판(LED substrate)(91), 렌즈(lens)(L), 휘도 상승 필름(brightness enhancement film)(F) 및 액정 패널(liquid crystal panel)(P)을 포함한다.

일 실시예에 따르면, LED기판(91)은 그 기판 상에 복수의 LED 소자들(LED elements)(92)을 제공한다. LED 기판(91)은 광원 장치(light source device)로 기능(function)할 수 있다. 복수의 LED 소자들(92)은 광을 조사(emit light)한다. 조사된 광은 렌즈(L)에 입사되고, 굴절되어 휘도 상승 필름(F)에 도달한다. 휘도 상승 필름(F)은 입사광 중, 소정 방향으로 편광된(코히런트인) 광만을 액정 패널(P)로 통과시키고, 그 이외의 입사광은 반사하여 렌즈(L) 측으로 돌려보낸다. 휘도 상승 필름(F)은, 예를 들면, DBEF(dual brightness enhancement film)일 수 있다.

휘도 상승 필름(F)에 의하여 반사되어 렌즈 측으로 돌아온 입사광은, 렌즈, LED기판(91)으로 차례로 도달한 후, LED기판(91)에 의해 반사되고, 휘도 상승 필름(F)에 다시 도달한다. 이 때, 휘도 상승 필름(F)으로 다시 도달한 입사광 중에서 소정 방향으로 편광된 광은 액정 패널(P)로 통과되고, 그 외의 광은 휘도 상승 필름(F)에 의하여 반사되어 렌즈 측으로 되돌아온다. 이 메커니즘은 소정 방향으로 편광된 광이 낭비 없이 액정 패널(P)로 입사되도록 한다. 사용자는 액정 패널(P)을 바라봄으로써 LED 디스플레이 장치(90)에 의하여 제공되는 화상(image)을 볼 수 있다.

도 2는, 일 실시예에 따른 LED기판(91)의 예를 도시한 도면이다. 일 실시예에 따르면, LED 기판(91)은 기판 본체(substrate body)(91)와 복수의 LED 소자들(92)을 포함한다. 복수의 LED 소자들(92)의 각각은 LED 칩(LED chip)을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 LED 소자들(92)은 정방격자(square lattice) 형상으로 LED 기판(91) 상에 배치된다.

LED 소자들(92)은 하나 이상의 제어부(미도시)에 의하여 그 발광(light emission)이 제어된다. 예를 들어, 제어부는 PWM(pulse width modulation)에 의하여 복수의 LED 소자들(92)의 각각을 개별적으로(individually) 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부는, LED 소자들(92)을 큰 발광량으로 발광시키기 위하여 발광 제어(control of light emission)에 이용되는 구동 펄스(driving pulse)의 펄스 폭을 길게 하고, LED 소자들(92)을 작은 발광량으로 발광시키기 위하여 발광 제어(control of light emission)에 이용되는 구동 펄스(driving pulse)의 펄스 폭을 짧게 하는 제어를 실행할 수 있다.

본 개시에 있어서, "휘도(luminance)" 또는 "휘도(brightness)"는 광원(light source)이 방출하는 광 펄스(light pulse)의 피크값(peak value) 또는 광 펄스의 높이(height)를 의미한다. "휘도"의 단위로는 "nit"가 사용된다. "발광량(light emission amount)"은 광 펄스가 계속되는 소정 시간 내 발광의 양(amount of light emission)을 의미한다. 광 펄스의 계속시간은 광 펄스의 펄스 폭이고, 휘도는 광 펄스의 피크값이므로, "발광량"은, 광 펄스의 펄스 폭에 광 펄스의 피크값을 곱한 값으로 표현될 될 수 있다. "듀티 비(duty ratio)"는 광 펄스의 한 주기 중 광 펄스가 ON 상태인 시간의 비율로, "온 듀티 비(ON duty ratio)"라고도 한다.

도 3은, 일 실시예에 따라 도 2의 LED 소자들(92)에 대한 구동 펄스(driving pulses)의 예를 도시한 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, LED 소자들(92)의 발광 제어에 이용되는 구동 신호들(driving signals)(도 3의 (1), (2), (3))의 각각은 일련의 구동 펄스들(a series of driving pulses)을 포함한다. 구동 신호의 구동 펄스들은, 동기 신호(synchronizing signal)(SYNC)의 동기 펄스들(synchronizing pulses)과 연관되어 생성될 수 있다. 도 3에 도시된 예에서는, 복수의 구동 신호들(도 3의 (1) 내지 (3))이 동기 신호(SYNC)에 연관된다. 동기 신호(SYNC)는 주기적으로 동기 펄스들을 생성한다. 도 3에서, 동기 신호는 t1, t2, t3 시간에 동기 펄스들을 생성한다. 여기서, t1과 t2의 시간 간격(time interval)과 t2와 t3의 시간 간격은 동일하다. LED 소자들(92)은 수신된 구동 펄스들에 따라 발광(emit light)한다.

복수의 구동 신호들의 각각(예를 들어, 도 3의 (1))은 일련의 구동 펄스들(a series of driving pulses)를 포함한다. 도 3의 실시예에서는, 하나의 동기 펄스에 대하여, 3개의 구동 펄스들이 생성되지만, 이는 실시예에 따라 변경될 수 있다. 예를 들어, 하나의 동기 펄스에 대하여 하나의 구동 펄스만을 생성할 수도 있고, 하나의 동기 펄스에 대하여 5개의 구동 펄스들을 생성할 수도 있다.

도 3의 실시예에서, 복수의 구동 신호들은 모두 동일한 타이밍에서 구동 펄스들를 생성하지만, 이는 실시예에 따라서 변경될 수 있다. 도 3의 실시예에서, 복수의 구동 신호들의 구동 펄스들은 모두 동일한 펄스 폭(Tw)을 가지지만, 이는 실시예에 따라서 변경될 수 있다. 예를 들어, 도 2의 LED 소자들(92)이 PWM에 의하여 제어되는 경우, 구동 펄스들의 펄스 폭(pulse width)(Tw)은 가변될 수 있다. 또한, 도 3의 실시예에서, 복수의 구동 신호들의 구동 펄스들은 모두 동일한 구동 펄스들 간의 간격, 즉 펄스 간격(pulse interval)을 가지지만, 이는 실시예에 따라서 변경될 수 있다. 예를 들어, 구동 신호 (1)과 구동 신호 (2)는 서로 다른 펄스 간격을 가질 수 있다. 또한, 하나의 구동 신호 내에서도 펄스 간격은 가변될 수 있다(동일하지 않을 수 있다).

시간 경과에 따른 LED 소자들(92) 간의 품질 열화의 차이는 LED 소자들(92) 간에 휘도 차를 발생시킨다. 이 때문에, LED 디스플레이 장치(90)의 영상의 균일성(uniformity)이 나빠진다. 도 3에 도시된 예에서는, 모든 LED 소자들(92)의 발광 타이밍이 동일하기 때문에, 수광 소자들(light receiving element)은 개별의 LED 소자(92)의 휘도 값을 검출할 수 없다. LED 소자들(92) 각각의 휘도 값을 검출할 수 없으면, LED 소자들(92) 간의 휘도 차를 획득할 수 없다. LED 소자들(92) 간의 휘도 차를 획득하지 못하면, 결국 LED 소자들(92) 간의 휘도 차를 조정(adjust)할 수 없고, LED 디스플레이 장치(90)에 표시되는 영상의 균일성(uniformity)은 나빠져 버린다. 또한, 같은 타이밍에 모든 LED 소자들(92)에 전류가 공급되므로, 소비 전류의 변화가 커진다. 따라서, 이에 대응할 수 있는 전원 회로가 필요하게 되고, 이는 비용을 상승시킨다.

게다가, LED 소자들(92)의 발광량이 작아질수록, LED 소자들(92)의 발광 제어(control of light emission)에 이용되는 구동 펄스(driving pulses)의 펄스 폭은 좁아지며, 구동 펄스들 간의 펄스 간격은 길어진다. 마찬가지로, LED 소자들(92)의 발광량이 작아질수록, 광 펄스(light pulse)의 발광 시간폭(광 펄스의 펄스 폭)이 좁아지며, 광 펄스 간의 펄스 간격(발광 ON으로부터 다음 발광 ON까지의 시간)도 길어진다. 이 발광의 ON-OFF가 사용자에게 있어서 깜박거림 현상(flicker)으로서 인식되어 버린다. 특히, 발광이 주기적인 경우에는 사용자는 깜박거림 현상을 인식하기 더 쉽게 된다.

또한, LED 소자들(92)은 발광하면서 열(heat)을 발생시킨다. 이에 의하여 LED 소자들(92)의 휘도가 변하고, LED 소자들(92) 간에 휘도 불균일(non-uniform luminance distribution)이 발생할 수 있다. 특히, 저휘도에서의 발광에 있어서는, LED 소자들(92)의 발광이 안정적이지 않으므로, 온도에 따른 LED 소자들(92)의 휘도 변화가 커진다. 이 휘도 불균일은 LED 소자들(92)에 흐르는 전류량을 제어하는 것만으로는 줄이(mitigate)는데 한계가 있다고 알려져 있다.

몇몇 실시예들은, 사용자가 깜박거림 현상을 인식하지 않도록, LED 소자들과 같은 광원을 제어하는 기술을 제공한다.

도 4는, 일 실시예에 따른 광원 장치(light source device)(10)의 블록도다. 앞에서 설명한 LED 디스플레이 장치(90)는 광원 장치(10)의 일례가 될 수 있다. 도 4의 광원 장치(10)는, 복수의 광원들(a plurality of light sources)(11a, 11b), 하나 이상의 광 검출부(light detector)(12) 및 하나 이상의 제어부(controller)(13)를 포함한다. 광원들(11a, 11b) 및 광 검출부(12)는 발광부(light emission part)(14)에 포함된다.

광원(제1 광원) (11a) 및 광원(제2 광원)(11b)은 빛을 조사하는 소자(element)이다. 광원들(11a, 11b)은, 예를 들어, LED 소자와 같은, 발광 소자(light emission element)일 수 있다. 광원들(11a, 11b)은 제어부(13)에 의하여 제어될 수 있다.

광 검출부(12)는 광을 검출(detect)하는 소자(element)이다. 광 검출부는, 예를 들어, 포토다이오드(photo diode), 포토 트랜지스터(photo transistor), 포토 레지스터(photo register), 조도 센서(light sensor)와 같은, 수광 소자(light receiving element)일 수 있다. 광 검출부(12)는 광원들(11a, 11b)이 조사하는 광을 검출할 수 있다. 도 4에는 하나의 광 검출부(12)가 도시되었지만, 복수의 광 검출부가 광원 장치(10)에 제공될 수 있다. 복수의 광 검출부의 각각은, 복수의 광원들(11a, 11b) 중 대응하는 광원의 발광(light emission)을 검출(detect)한다. 하나의 광 검출부가 대응하는 하나의 광원의 광을 검출할 수도 있고, 하나의 광 검출부가 복수의 광원의 광을 검출할 수도 있다. 하나의 광원의 광은 하나의 광 검출부에 의하여 검출될 수도 있고, 복수의 광 검출부에 의하여 검출될 수도 있다. 광 검출부는 검출된 광에 대응하는 검출 결과(detection results)(예를 들어, 검출된 광에 대응하는 신호)를 제어부(13)에 제공한다.

제어부(13)는, 광 검출부(12)로부터 수신한 검출 결과(광 검출부로부터의 신호)에 기초하여, 대응하는 광원들(11a, 11b)을 제어한다. 제어부(13)는 광 검출부(12)로부터 수신한 검출 결과에 기초하여 광원들(11a, 11b)의 각각에 대응하는 제어 신호를 생성한다. 이 제어 신호는 광원들(11a, 11b)로 출력된다. 실시예에 따라서, 제어 신호는 광원을 구동하는 구동 신호일 수 있다. 제어부(13)는 이 제어 신호에 의하여 광원들(11a, 11b)이 개별적으로(individually)으로 발광하도록, 광원들(11a, 11b)을 개별적으로 제어한다. 예를 들어, 제어부(13)는 광원들(11a, 11b) 중 하나 이상의 광원의 휘도(광 펄스의 높이), 광 펄스의 폭, 또는 광 펄스들 간의 간격(듀티 비(duty ratio)) 중 적어도 하나를 변경함으로써, 대응하는 광원의 발광량을 변경할 수 있다.

제어부(13)는 구동부(driver)(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 구동부는 구동 신호(driving signal)을 생성하여 광원들(11a, 11b)로 출력한다. 구동 신호는 일련의 구동 펄스들을 포함한다. 광원들(11a, 11b)은 구동 신호에 기초하여 발광한다. 구동부는 제어부(13)와 물리적으로 분리되어 구현될 수도 있다.

제어부(13)는 복수의 광원들(11a, 11b) 중 하나 이상의 광원이 시간 도메인(time domain)에서 랜덤(random)하게 발광하도록 복수의 광원들(11a, 11b) 중 하나 이상의 광원을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(13)는 복수의 광원들(11a, 11b)을 경시적으로 랜덤하게 발광시킬 수 있다. 또한, 제어부(13)는 복수의 광원들(11a, 11b)의 발광 타이밍이 오버랩(overlap)되지 않도록 복수의 광원들(11a, 11b)을 제어할 수 있다.

여기서, "광원을 시간 도메인에서 랜덤하게 발광시킨다"(이후, 단순히 "랜덤하게 발광시킨다"라고 기재한다)란, 광원의 발광이 주기적으로 이루어지지 않는 것을 의미한다. 여기서, "주기적으로 이루어지지 않는다"는 것은, 소정의 시간 내에서 발광 간격들에 있어서 오차가 아닌 유의(有意)한 시간 차이가 있는 것을 의미한다. 몇몇 실시예에서는 복수의 광원들 중 하나 이상의 광원이 시간 도메인에서 랜덤(random)하게 발광하도록 복수의 광원들 중 하나 이상의 광원을 제어하거나 또는 복수의 광원들의 발광 타이밍이 오버랩되지 않도록 복수의 광원들을 제어함으로써, 광원이 주기적으로 발광하는 경우보다, 사용자가 인식하는 깜빡거림 현상(flicer)을 더 줄일 수 있다.

제어부(13)는 복수의 광원들(11a, 11b) 중 어느 하나만이 랜덤하게 발광하도록 제어하여도 좋고, 복수의 광원들(11a, 11b) 중 모두를 랜덤하게 발광하도록 제어하여도 좋고, 복수의 광원들(11a, 11b) 중 일부를 랜덤하게 발광하도록 제어하여도 좋다. 본 실시예에서는 복수의 광원들(11a, 11b)은 2개의 광원들(11a, 11b)을 포함하지만, 3개 이상의 광원들을 포함하여도 된다. 이 경우, 제어부(13)는 복수의 광원들 중 하나의 광원만이 랜덤하게 발광하도록 제어하여도 좋고, 복수의 광원들 중 모두가 랜덤하게 발광하도록 제어하여도 좋고, 복수의 광원들 중 몇 개의 광원들이 랜덤하게 발광하도록 제어하여도 좋다. 랜덤하게 발광하는 광원들의 수가 많을수록 사용자가 인식하는 깜빡거림 현상은 더 많이 줄어든다.

비슷하게, 제어부(13)는 복수의 광원들(11a, 11b)의 발광 타이밍이 오버랩되지 않도록 복수의 광원들(11a, 11b)을 제어할 수 있다. 본 실시예에서는 복수의 광원들(11a, 11b)은 2개의 광원들(11a, 11b)을 포함하지만, 3개 이상의 광원들을 포함하여도 된다. 이 경우, 제어부(13)는 복수의 광원들 중 모든 광원들의 발광 타이밍이 오버랩되지 않도록 복수의 광원들을 제어하여도 좋고, 복수의 광원들 중 몇 개의 광원들의 발광 타이밍이 오버랩되지 않도록 복수의 광원들을 제어하여도 좋다. 오버랩되지 않게 발광하는 광원들의 수가 많을수록 사용자가 인식하는 깜빡거림 현상은 더 많이 줄어든다.

일 실시예에 따르면, 광원 장치(10)는 광 검출부(12)를 더 포함할 수 있다. 광 검출부(12)는 광원들(11a, 11b)의 발광을 개별적으로 검출한다. 제어부(13)는 광 검출부(12)의 검출 결과에 기초하여 광원들(11a, 11b)을 개별적으로 제어하여 광원들(11a, 11b)을 발광시킨다. 광원들(11a, 11b)의 온도 변화에 의하여 광원들에 휘도 변화가 발생하더라도, 광 검출부(12)는 광원들(11a, 11b)의 휘도 변화를 검출하여 제어부(13)로 피드백함으로써 제어부(13)는 광원들(11a, 11b)의 휘도 변화를 억제하는 제어를 할 수 있다. 몇몇 실시예에 따르면, 광원의 온도 변화에 의한 광원의 휘도 변화를 억제할 수 있다.

또한, 광원들(11a, 11b)의 발광을 광 검출부(12)가 검출하는 타이밍이 겹치지 않도록 제어함으로써, 광 검출부(12)는 제1 광원(11a)의 발광과 제2 광원(11b)의 발광을 구별하여(분리하여) 검출할 수 있다. 이 때문에, 제어부(13)는 검출된 제1 광원(11a)의 발광에 기초하여 제1 광원(11a)의 발광을 제어하고, 검출된 제2 광원(11b)의 발광상태에 기초하여 제2 광원(11b)의 발광을 제어함으로써, 광원들(11a, 11b)의 발광을 개별적으로 제어할 수 있다.

광 검출부(12)가 광원들(11a, 11b)의 발광을 검출하는 타이밍이 겹치지 않도록 하는 구체적인 예는 뒤에서 설명한다.

도 5, 도 7 및 도 8은 몇몇 실시예에 따른 발광부(light emission part)(14)의 배치 예를 도시한 도면이다. 도 5, 도 7 및 도 8에 도시된 발광부(14)는 하나의 광 검출부(12)와 2개의 광원들(11a, 11b)을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다. 예를 들어, 발광부(14)는 복수의 광 검출부와 3개 이상의 광원들을 포함할 수 있다.

도 5는, 일 실시예에 따른 발광부(14)의 배치 예를 도시한 도면이다. 본 실시예에서, 광 검출부(12)와 제1 광원(11a) 간의 거리 및 광 검출부(12)와 제2 광원(11b) 간의 거리는 실질적으로 동일하다. 다시 말하면, 광 검출부(12)는 제1 광원(11a)과 제2 광원(11b)으로부터 실질적으로 동일한 거리에 위치한다.

도 6은, 일 실시예에 따라, 도 5에 도시된 발광부(14)에 있어서, 제어부(13)가 광원들(11a, 11b)을 구동하기 위한 구동 펄스를 도시한 도면이다. 도 6의 위쪽에 도시된 구동 펄스는 제1 광원(11a)의 발광 제어에 이용되는 구동 펄스이고, 도 6의 아래쪽에 도시된 구동 펄스는 제2 광원(11b)의 발광 제어에 이용되는 구동 펄스이다.

도 6에서 제어부(13)는 제2 광원(11b)을 위한 구동 펄스의 펄스 타이밍을 제1 광원(11a)을 위한 구동 펄스의 펄스 타이밍보다 tx만큼 늦추어 광원들(11a, 11b)을 위한 구동 펄스들을 생성한다. 도 6의 구동 펄스들에 의하면, 제2 광원(11b)의 발광 타이밍은 제1 광원(11a)의 발광 타이밍보다 tx만큼 뒤로 늦추어진다. 제2 광원(11b)의 발광 타이밍이 제1 광원(11a)의 발광 타이밍보다 tx 만큼 늦어짐으로써, 광원들(11a, 11b)의 발광 타이밍이 겹치지 않게 된다. 광원들(11a, 11b)의 발광 타이밍이 오버랩되지 않기 때문에, 광 검출부(12)가 광원들(11a, 11b)의 발광을 검출하는 타이밍도 겹치지 않게 된다.

일 실시예에 따르면, 제어부(13)는, 제2 광원(11b)의 발광 타이밍은 제1 광원(11a)의 발광 타이밍보다 제1 시간(tx)만큼 늦어지고, 제1 시간(tx)은 제1 광원(11a)의 발광 시간(tp)보다 커지도록 제어함으로써, 복수의 광원들(11a, 11b)의 발광 타이밍이 오버랩되지 않도록 복수의 광원들(11a, 11b)을 제어할 수 있다. 제1 광원(11a)과 제2 광원(11b)의 발광 타이밍의 시간 차이(tx)가 제1 광원(11a)의 발광 시간(tp)보다 크게 함으로써, 광원들(11a, 11b)의 발광 검출 타이밍이 겹치지 않는 것이 확실하도록 할 수 있다.

또한, 광 검출부(12)는 복수의 광원들(11a, 11b)의 각각으로부터 실질적으로 같은 거리에 위치하지 않아도 좋다. 예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 광원(11a)이 제2 광원(11b)보다 광 검출부(12)에 더 가깝게 배치될 수도 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 제2 광원(11b)이 제1 광원(11a)보다 광 검출부(12)에 더 가깝게 배치될 수도 있다. 이렇게 하더라도, 각 광원으로부터 광 검출부(12)까지의 거리차에 따라 발생하는 검출 타이밍의 차는 근소하므로, 도 6에 도시된 구동 펄스들과 동일한 방법에 의한 제어가 가능하다. 또 다른 실시예에 따르면, 도 7 및 도 8과 같이, 제1 광원(11a) 및 제2 광원(11b)으로부터 광 검출부(12)까지의 거리가 실질적으로 동일하지 않은 경우, 제어부(11)는 제1 광원(11a) 및 제2 광원(11b)으로부터 광 검출부(12)까지의 거리를 고려하여, 광원들(11a, 11b)을 제어할 수 있다.

이상의 실시예에서는 제2 광원(11b)의 발광 타이밍을 제1 광원(11a)의 발광 타이밍보다 뒤로 늦추는 방법에 대해서 설명하였지만, 또 다른 실시예에 따르면, 제1 광원(11a)의 발광 타이밍을 제2 광원(11b)의 발광 타이밍보다 뒤로 늦추는 제어를 실행할 수 있다.

또한, 발광부(14)는 2개의 광원들(11a, 11b)을 포함하는 복수의 광원들을 포함할 수 있다. 실시예에 따라서 발광부(14)는 3개 이상의 광원들을 포함할 수 있다. 발광부(14)에 제공되는 복수의 광원들은 격자형상으로 배치될 수 있다. 이 경우, 광원들(11a, 11b)은 격자형상으로 배치된 복수의 광원들 중 인접하거나 최근접한 광원일 수도 있고, 서로 떨어져 있는 광원일 수도 있다.

일 실시예에 따르면, 발광부(14)는 복수의 광 검출부를 포함한다. 복수의 광 검출부의 각각은 복수의 광원들(11a, 11b)의 각각에 대응할 수 있다. 복수의 광 검출부의 각각은 대응하는 광원의 발광을 검출한다. 예를 들어, 발광부(14)는, 제1 광원(11a)에 대응한 제1 광 검출부 및 제2 광원(11b)에 대응한 제2 광 검출부를 제공할 수 있다. 제1 광 검출부는 제1 광원(11a)의 발광을 검출하고, 제2 광 검출부는 제2 광원(11b)의 발광을 검출한다. 이 경우, 광원들(11a, 11b)의 발광 타이밍이 오버랩되더라도, 각 광 검출부는 대응하는 광원의 발광을 개별적으로 획득할 수 있다. 개별적으로 획득된 광원의 발광에 대한 광 검출부의 검출 결과에 기초하여, 제어부(13)는 광원들(11a, 11b)을 개별적으로 제어할 수 있다. 또한, 이 경우에서도, 복수의 광원들(11a, 11b) 중 하나 이상의 광원이 시간 도메인에서 랜덤(random)하게 발광하도록 복수의 광원들(11a, 11b) 중 상기 하나 이상의 광원을 제어하거나, 또는 상기 복수의 광원들(11a, 11b)의 발광 타이밍이 오버랩되지 않도록 복수의 광원들(11a, 11b)을 제어함으로써, 깜빡거림 현상을 줄일 수 있다.

이와 같이, 광 검출부(12)를 각 광원에 개별적으로 제공함으로써, 제어를 보다 용이하게 할 수 있다. 한편, 도 5, 도 7 및 도 8에 도시된 구성과 같이, 하나의 광 검출부(12)가 복수의 광원의 발광(light emission)을 검출하는 구성은, 광원 장치에 제공되는 광 검출부(12)의 개수를 줄일 수 있다.

일 실시예에 따르면, 광원 장치(10)는 광 검출부(12)를 포함하지 않고 구성될 수 있다. 제어부(13)는 광 검출부(12)의 검출 결과를 이용하지 않고, 미리 설정된 광원의 휘도와 제어 신호의 대응관계에 기초하여, 광원들(11a, 11b)이 소망하는 휘도를 가지도록 광원들(11a, 11b)을 제어할 수 있다. 이 구성에 있어서도, 복수의 광원들(11a, 11b) 중 하나 이상의 광원이 시간 도메인에서 랜덤(random)하게 발광하도록 복수의 광원들(11a, 11b) 중 상기 하나 이상의 광원을 제어하거나, 또는 상기 복수의 광원들(11a, 11b)의 발광 타이밍이 오버랩되지 않도록 복수의 광원들(11a, 11b)을 제어함으로써, 깜빡거림 현상을 줄일 수 있다.

이상에서 설명된 광원 장치(10)는 헤드 업 디스플레이(HUD: head up display)의 백 라이트 광원에 적용할 수 있다. 적용되는 HUD는, 예를 들면, TFT(Thin Film Transistor) 방식에 의해서 구현될 수 있다. HUD는 이상에서 설명된 광원 장치(10)에 추가하여, 도 1에 도시된 렌즈(L), 휘도 상승 필름(F) 및 액정 패널(P)을 더 포함할 수 있다.

HUD는 비행기의 조종, 자동차의 운전, 의료, 컴퓨터 게임 등의 다양한 분야에 이용된다. 예를 들어, 자동차의 분야에서, HUD는 자동차의 스피드를 표시하거나 자동차의 진행방향을 나타내는 화살표 등을 표시하는 것과 같이, 자동차의 안전운전을 지원하기 위해 이용된다. 최근에는 실주행의 풍경에 표시(display)를 매칭하여 투영하는 증강현실(AR： Augmented Reality) HUD의 기술도 주목받고 있다.

HUD는 시야각의 확대, 고 휘도화 및 고정밀화에 의해 표시되는 컨텐츠의 시인성(visibility)을 향상시키는 것, 및/또는 화상의 표시형태 및 표시위치를 사용자 친화적(user-friendly)인 것으로 하는 것이 요구된다. 게다가, HUD에는 포스트 카드 효과의 억제, 화면 밝기(brightness)의 균일성(uniformity), 더욱이 고 콘트라스트화라는 과제도 있다.

더욱이, HUD가 비추는(project) 영상의 휘도는 자동차의 주행 상황(driving situation)에 맞출 필요가 있다. 예를 들면, 맑은 하늘의 눈(snow)이 쌓인 길에서의 주행 중에는 HUD의 표시에 높은 밝기(예를 들면, 1만 nit 이상)가 요구된다. 이 상태에서, HUD의 표시가 어두워지면, 운전자는 HUD의 표시를 인식하지 못할 가능성이 있다. 한편, 어두운 곳에서의 주행 중에는 HUD의 표시에 꽤 낮은 밝기(예를 들면, 수nit 정도)가 요구된다. 이 상태에서, HUD가 높은 밝기로 표시하면, 운전자는 HUD의 표시는 인식할 수 있으나, 운전 시 차 밖의 경치를 충분히 인식할 수 없게 될 가능성이 있다. 이와 같이, HUD에 사용하는 광원은 넓은 다이나믹 레인지(dynamic range)를 제공할 필요가 있다.

이러한 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 복수의 LED 소자의 휘도 또는 발광량을 개별적으로 제어하는 광원의 로컬 디밍 기술(local dimming technology)이 상정된다. 특히, 다수의 LED 소자를 고정밀도로 제어할 수 있으면, 상술한 과제의 해결에 큰 공헌을 하게 된다.

HUD가 이용하는 LED 소자의 특성 상, 넓은 다이나믹 레인지에서 안정된 LED 소자의 발광 제어를 수행하기 위해서는, 큰 발광량을 실현하기 위하여 LED 소자로의 인가 전압을 제어하는 DC 조광 제어뿐 아니라, 미소한 발광량을 실현하기 위한 PWM도 필요하다. 그러나, 상술한 바와 같이, 미소한 발광 상태에서는 광 펄스의 발광 시간폭이 좁아지고, 또한 광 펄스들 간의 간격도 길어지므로, 깜박거림 현상이 발생하기 쉽다. 이 때문에, 운전자가 어두운 곳을 주행하는 중에 HUD의 표시를 깜박거림 현상으로 인식함으로써, 표시를 정확하게 인식하지 못할 가능성이 있다. 운전자가 HUD의 표시의 깜빡거림 현상을 인식하게 되면, 운전자의 피로가 증가할 수 있다.

상술한 바와 같이, 몇몇 실시예에 따른 광원 장치(10)는 복수의 광원들 중 하나 이상의 광원이 시간 도메인에서 랜덤(random)하게 발광하도록 복수의 광원들 중 상기 하나 이상의 광원을 제어하거나, 또는 상기 복수의 광원들의 발광 타이밍이 오버랩되지 않도록 복수의 광원들을 제어함으로써, 깜빡거림 현상을 줄일 수 있다. 따라서, 미소한 발광상태에서도 깜박거림 현상이 억제된 HUD의 표시가 가능하다. 이 때문에, 자동차에 있어서 최대 과제인 안전운전을 보다 확실히 실현할 수 있다. 이는 종래의 디스플레이에서는 상도(想到)할 수 없는 효과라고 할 수 있다.

몇몇 실시예에 따르면, 복수의 광원(예를 들면, LED 소자)의 발광을 광원 별로 구별하여 검출 가능하게 함으로써, 각 광원의 발광을 정확하게 제어할 수 있다. 그리고, 광원 장치 내부에서 온도 변화가 발생하여 광원의 휘도에 변화가 생긴 경우에도, 제어부는 광원의 휘도를 차 밖의 경치 등의 상황에 따라 제어할 수 있다. 이에 의하여, 온도 변화에 대한 내성이 제공될 수 있으며, 또한, 고정밀의 로컬 디밍과 콘트라스트의 향상(넓은 다이나믹 레인지)이 제공될 수 있다.

여기에 설명된 광원 장치(10)는 HUD뿐 아니라 일반적인 디스플레이의 광원 장치로도 제공될 수 있다.

도 9는, 일 실시예에 따른 광원 장치(20)의 블록도다. 광원 장치(20)는 디스플레이의 백 라이트(backlight) 광원으로 제공될 수 있다. 광원 장치(20)는, 복수의 LED 소자들(LED elements)(21) 및 하나 이상의 제어부(controller)(23)를 포함한다. 또한, 광원 장치(20)는 복수의 수광 소자들(light receiving elements)(22)을 더 포함할 수 있다. LED 소자들(21)과 수광 소자들(22)은 LED 기판(LED substrate)(24)에 포함될 수 있다. 수광 소자들(22)은 광 검출부로서 동작한다. 수광 소자들(22)은, 예를 들어, 포토다이오드(photo diode), 포토 트랜지스터(photo transistor), 포토 레지스터(photo register), 조도 센서(light sensor)일 수 있다. 복수의 수광 소자들(22)의 각각은 복수의 LED 소자들(21) 중 대응하는 LED 소자의 발광(light emission)을 검출(detect)한다. 제어부(23)는 복수의 LED 소자들(21)을 제어한다. 제어부(23)는, 복수의 수광 소자들(22) 중 하나의 수광 소자에 의한 검출 결과(detection results)에 기초하여, 복수의 LED 소자들(22) 중 대응하는 LED 소자(21)를 제어할 수 있다.

도 10은, 일 실시예에 따른 LED기판(24)을 도시한 도면이다. LED 기판(24)은 복수의 광원들(21)과 복수의 광 검출부들(22)을 포함한다. 복수의 광원들(21)은 LED 소자들일 수 있다. LED 소자들(21)의 각각은 LED 칩(LED chip)(26)을 포함한다. 도 10에 도시된 배치에 따르면, 복수의 광원들(21)은 정방격자(square lattice) 형상으로 배치되고, 복수의 광 검출부들(22)의 각각은, 정방격자 형상으로 배치된 4개의 광원들의 중앙(center)에 배치된다. 복수의 광 검출부들(22)도 정방격자 형상으로 배치된다. 하나의 광 검출부(22)와 이 광 검출부(22) 주위의 4개의 LED 소자들(21) 간의 거리는 실질적으로 등거리이다. 4개의 광원들(21)의 중앙(center)에 배치된 광 검출부(22)는, 4개의 광원들(22)로부터의 발광을 순차적으로 검출하고, 이 4개의 광원들로부터 검출된 발광의 검출 결과를 제어부로 제공한다. 4개의 광원들(22)로부터의 발광은 서로 오버랩되지 않으므로, 광 검출부(22)는 이 4개의 광원들(22)로부터의 발광을 개별적으로 검출할 수 있다.

LED기판(24)의 상방에는 도 1에 도시된 바와 같은 렌즈(L), 휘도 상승 필름(F) 및 액정 패널(P)이 제공된다. 광원 장치(20), 렌즈(L), 휘도 상승 필름(F) 및 액정 패널(P)은 디스플레이(표시장치)를 구성한다.

제어부(23)는 각 광 검출부(22)로부터의 신호(발광의 검출 결과)에 기초하여, 각 LED 소자(21)에 DC(Direct Current) 조광 제어 또는 PWM을 위한 구동 신호(driving signal)를 출력함으로써, 각 LED 소자(21)를 개별적으로 제어하여 발광시킨다. 여기서, 제어부(23)는 각 LED 소자(21)를 각각 랜덤하게 발광시키며, 또한, 각 광 검출부(22)가 LED 소자(21)의 발광을 검출하는 타이밍이 겹치지 않도록, 각 LED 소자(21)를 발광시키도록 제어한다. 이하에서 구체적인 제어 예에 대해서 설명한다.

도 11은, 일 실시예에 따른 구동 펄스의 예를 도시한 도면이다. 도 11은, 도 10에 도시된 복수의 LED 소자들(21) 중 4개의 LED 소자들(도 10의 (a) 내지 (d))을 위한 구동 신호(도 11의 (a) 내지 (d))를 도시한다. 도 11에 도시된 동기 신호(synchronizing signal)(SYNC)는 3개의 동기 펄스들(synchronizing pulses)을 포함하는 것으로 도시되었지만, 이는 동기 신호의 일부분이며, 더 많은 동기 펄스들이 동기 신호(SYNC)에 포함되는 것임을 당업자는 용이하게 이해할 것이다.

도 11에 도시된 바와 같이, 복수의 LED 소자들(도 10의 (a) 내지 (d))의 각각에 대응하는 복수의 구동 신호(도 11의 (a) 내지 (d))에 포함되는 구동 펄스들은 주기적이지 않고 랜덤(random)이다. 이에 따르면, 복수의 LED 소자들(도 10의 (a) 내지 (d))의 발광 타이밍도 주기적이지 않고 랜덤(random)하게 된다.

일 실시예에 따르면, 제어부(23)는, 복수의 광원들(예를 들어, 복수의 LED 소자들) 중 하나 이상의 광원의 발광 제어에 이용되는 일련의 구동 펄스들(a series of driving pulses)의 펄스 간의 간격이 시간 도메인에서 랜덤이 되도록 생성할 수 있다. 이 일련의 구동 펄스들을 이용하여, 제어부(23)는 복수의 광원들 중 하나 이상의 광원이 시간 도메인에서 랜덤하게 발광(emit light)하도록 할 수 있다.

또 다른 실시예에 따르면, 복수의 LED 소자들(도 10의 (a) 내지 (d))의 각각에 대응하는 복수의 구동 신호(도 11의 (a) 내지 (d))에 포함되는 구동 펄스들은 다른 구동 신호들의 구동 펄스들과 오버랩되지 않는다. 이에 따르면, 복수의 LED 소자들(도 10의 (a) 내지 (d))의 발광 타이밍도 오버랩되지 않는다.

제어부(23)가 이와 같은 방법으로 LED 소자들에 대한 구동 신호들을 생성함으로써, 제어부(23)는, 복수의 LED 소자들 중 하나 이상의 LED 소자가 시간 도메인에서 랜덤(random)하게 발광하도록 복수의 LED 소자들 중 상기 하나 이상의 LED 소자를 제어하거나, 또는 복수의 LED 소자들의 발광 타이밍이 오버랩되지 않도록 복수의 LED 소자들을 제어할 수 있다.

도 11에서 (a) 및 (b)는 도 10의 LED 소자들 (a) 및 (b)에 제공되는 구동 신호를 도시한다. 도 11에 도시된 바와 같이, 서로 최근접인(또는 인접하는) LED 소자들(도 10의 (a) 및 (b))에 대한 구동 신호들의 구동 펄스들(도 11의 (a) 및 (b))은 서로 오버랩되지 않는다. 따라서, 도 10에 있어서, LED 소자들 (a) 및 (b)로부터 실질적으로 동일한 거리에 위치하는 광 검출부(도 10의 (e))는, LED 소자들 (a) 및 (b)로부터의 발광을 수신하더라도, LED 소자들 (a) 및 (b)로부터의 발광을 구별하여 검출할 수 있다. 도 10에서 서로 인접하는 LED 소자들 (b)와 (c)로부터 실질적으로 동일한 거리에 위치하는 광 검출부(도 10의 (f))는, LED 소자들 (b) 및 (c)로부터의 발광을 구별하여 검출할 수 있다. 도 10에서 서로 인접하는 LED 소자들 (c)와 (d)로부터 실질적으로 동일한 거리에 위치하는 광 검출부(도 10의 (g))는, LED 소자들 (c) 및 (d)로부터의 발광을 구별하여 검출할 수 있다.

상술한 바와 같이, LED 소자의 발광량이 미소해질수록, 광 펄스의 발광 시간폭이 좁아지고, 또한 광 펄스의 간격(발광 ON에서 다음의 발광 ON까지의 시간)도 길어진다. 이 발광의 ON-OFF가 사용자에게 있어서 깜박거림 현상으로 인식되어 버린다. 그러나, 도 11에 나타낸 바와 같이, 제어부(23)가 각 LED 소자의 광 펄스의 주기성을 없애고, 광 펄스의 간격을 랜덤하도록 생성함으로써, 사용자는 깜박거림 현상을 인식하기 어려워진다.

도 12는, 일 실시예에 따른 구동 펄스의 예를 도시한 도면이다. 도 12에 있어서, 제어부(23)는, 복수의 광원들(예를 들어, 도 10의 LED 소자들(21)) 중 하나 이상의 광원의 발광 제어(control of light emission)에 이용되는 구동 펄스들(driving pulses) 중 일부를 마스크 하는 제어를 실행한다.

도 12에 도시된 예는, 도 11에 도시된 발광 타이밍의 제어 예에서, 더욱 발광량을 작게 하는 경우(소정의 임계값 이하의 발광량인, 이른바 초저휘도의 경우)에 적용될 수 있다. 예를 들어, 제어부(23)는, 복수의 광원들(예를 들어, 도 10의 LED 소자들(21)) 중 하나 이상의 광원이 소정의 임계 발광량 이하로 발광하도록 제어하는 경우, 복수의 광원들 중 하나 이상의 광원의 발광 제어(control of light emission)에 이용되는 구동 펄스들(driving pulses) 중 일부를 마스크 하는 제어를 실행할 수 있다.

제어부(23)는, 복수의 광원들 중 하나 이상의 광원의 발광 제어에 이용되는 일련의 구동 펄스들(a series of driving pulses) 중 일부를 랜덤하게 선택하고, 선택된 일부의 구동 펄스들을 마스크 하는 제어를 실행할 수 있다. LED 소자(예를 들어, 도 10의 (a))의 발광 제어에 이용되는 구동 신호는 도 12의 (a)의 신호일 수 있다. 구동 신호(예를 들어, 도 12의 (a))는 일련의 구동 펄스들을 포함한다. 구동 신호에 포함된 복수의 구동 펄스들 중 일부가 랜덤하게 선택된다. 예를 들어, 도 12에서 구동 신호 (a)에 포함된 구동 펄스들 중 2개의 구동 펄스가 랜덤하게 선택된다. 선택된 구동 펄스들은 마스크된다. 도 12에서 구동 신호 (a)에 포함된 2개의 구동 펄스가 마스크된 것이 도시되어 있다. 비슷하게, 도 12의 구동 신호들 (b), (c), (d)에서도 일부의 구동 펄스들이 랜덤하게 선택되고, 선택된 구동 펄스들이 마스크(mask)된다. 마스크된 구동 펄스는 OFF 상태가 되므로, 이 타이밍에서 대응하는 광원은 발광하지 않게 된다.

도 12에서는 구동 신호 (a) 내지 (d)에 있어서, 구동 신호에 포함된 구동 펄스들 중 일부가 마스크되고, 따라서 대응하는 광원이 마스크된 펄스의 타이밍에서 발광하지 않게 되므로, 전체의 발광량이 감소한다. 또한, 마스크를 수행하는 타이밍이 시간 도메인에서 랜덤이므로, 깜빡거림 현상을 줄일 수 있다.

도 12에서는 도 10의 복수의 광원들 (a) 내지 (d)에 대한 구동 펄스들 (a) 내지 (d) 모두에 대하여 구동 펄스들 중 일부에 대한 마스크 동작을 수행하였으나, 일 실시예에 따르면, 구동 펄스들 (a) 내지 (d) 중 일부에 대해서만 구동 펄스들에 대한 마스크 동작을 수행할 수도 있다. 예를 들어, 도 12의 예에서, 구동 펄스 (a)와 (b)에 대해서만 일련의 구동 펄스들 중 일부에 대한 마스크 동작을 수행하고, 구동 펄스 (c)와 (d)에 대해서는 마스크 동작을 수행하지 않을 수 있다.

이상의 예에서는, 도 10에서의 LED 소자들(21) 중 (a) 내지 (d)의 발광 제어를 예시하였으나, (a) 내지 (d)를 포함한 모든 LED 소자들(21)에 대해서도 동일한 발광 제어가 가능하다. 구체적으로, LED 디스플레이 장치에 포함되는 모든 LED 소자들(21)을 위한 모든 구동 신호들에 대하여, 각 구동 신호에 포함되는 일부의 구동 펄스들을 마스크하는 동작을 수행할 수 있다.

또한, 실시예에 따라서, 발광 타이밍을 랜덤으로 할 수도 있고, 주기적으로 할 수도 있으며, 마스크를 하는 구성을 추가로 할 수도 있다.

예를 들어, 일 실시예에 따르면, 발광 타이밍은 시간 도메인에서 랜덤이면서 구동 펄스에 대한 마스크는 수행하지 않을 수 있다.

또 다른 실시예에 따르면, 발광 타이밍은 시간 도메인에서 주기적이면서 구동 펄스에 대한 랜덤 마스크를 수행할 수 있다. 이 경우, 제어부(23)는, 복수의 광원들 중 하나 이상의 광원의 발광 제어에 이용되는 일련의 구동 펄스들(a series of driving pulses)의 펄스 간의 간격이 시간 도메인에서 실질적으로 일정하도록 생성한다. 제어부(23)는, 복수의 광원들 중 하나 이상의 광원의 발광 제어에 이용되는 일련의 구동 펄스들 중 일부를 랜덤하게 선택하고, 선택된 일부의 구동 펄스들을 마스크 하는 제어를 실행한다.

또 다른 실시예에 따르면, 발광 타이밍은 시간 도메인에서 랜덤이면서 구동 펄스에 대한 랜덤 마스크를 수행할 수 있다. 이 경우, 제어부(23)는, 복수의 광원들 중 하나 이상의 광원의 발광 제어에 이용되는 일련의 구동 펄스들(a series of driving pulses)의 펄스 간의 간격이 시간 도메인에서 랜덤이 되도록 생성하여, 복수의 광원들 중 상기 하나 이상의 광원이 시간 도메인에서 랜덤하게 발광(emit light)하도록 한다. 제어부(23)는, 복수의 광원들 중 하나 이상의 광원의 발광 제어에 이용되는 일련의 구동 펄스들 중 일부를 랜덤하게 선택하고, 선택된 일부의 구동 펄스들을 마스크 하는 제어를 실행한다.

또한, 이러한 제어가 수행되는 광원 또는 LED 소자는 전체 광원 또는 전체 LED 소자 모두여도 좋고, 그 중 일부여도 좋다. 이러한 제어를 통하여 깜박거림 현상은 한층 더 줄어든다.

도 13은, 일 실시예에 따른 LED기판(24)을 도시한 도면이다. LED 기판(24)은 기판 본체(25), 복수의 광원들(21), 및 복수의 광 검출부들(22)을 포함한다. 복수의 광원들(21)은 LED 소자들일 수 있다. LED 소자들(21)의 각각은 LED 칩(26)을 포함한다. 도 13에 도시된 배치에 따르면, 복수의 광원들(21)은 정방격자(square lattice) 형상으로 배치되고, 복수의 광 검출부들(22)의 각각은, 정방격자 형상으로 배치된 4개의 광원들의 중앙(center)에 배치된다. 복수의 광 검출부들(22)도 정방격자 형상으로 배치된다. 하나의 광 검출부(22)와 이 광 검출부(22) 주위의 4개의 LED 소자들(21) 간의 거리는 실질적으로 등거리이다. 도 13에서 LED 소자들(21)은 (p) 내지 (s)의 4 그룹으로 구분된다.

도 14는, 일 실시예에 따른 구동 펄스의 예를 도시한 도면이다. 도 14는 도 13에 도시된 LED 소자들(21)의 (p) 내지 (s)의 4 그룹의 각각에 대한 구동 신호들 (p) 내지 (s)를 도시한다. 도 14에서 구동 신호들 (p) 내지 (s)의 마스크 동작 전 구동 펄스들은 주기적이지만, 서로 오버랩되지 않는다. 구체적으로, 구동 신호 (p)는 동기 신호(SYNC)의 상승에 동기화(synchronize)되고, 시각 t1, t2, t3에서 구동 펄스를 포함한다. 구동 신호 (q)는 구동 신호 (p)보다 발광 펄스의 타이밍이 늦으며, 구동 신호 (r)은 구동 신호 (q)보다 발광 펄스의 타이밍이 늦고, 구동 신호 (s)는 구동 신호 (r)보다 발광 펄스의 타이밍이 늦다. 이 구동 신호들에 의하여 LED 소자들(21)의 (p) 내지 (s)의 4 그룹의 발광 타이밍은 서로 오버랩되지 않도록 제어된다.

이 구동 신호들에 의하여, 광 검출부(22)는 4개의 광원 (p) 내지 (s)으로부터 개별적으로 순차적으로 광을 수신할 수 있다. 광 검출부(22)는 4개의 광원 (p) 내지 (s)의 중앙에 배치되고, 4개의 광원 (p) 내지 (s)로부터 실질적으로 등거리에 위치한다.

본 실시예에 의하면, 하나의 광 검출부(22)에서 4개의 광원 (p) 내지 (s)의 발광을 개별적으로 검출할 수 있으므로, 광 검출부(22)의 개수를 줄이면서, 모든 광원들의 휘도를 모니터(monitor)할 수 있다.

또한, 도 14에 도시된 구동 신호 (p) 내지 (s)의 구동 펄스 타이밍은 주기적이다. 구동 신호 (p) 내지 (s)의 각각의 구동 펄스들 중 일부를 랜덤하게 마스크하는 제어를 실행함으로써, 도 13의 광원 (p) 내지 (s)는 랜덤하게 발광하게 된다. 이 마스크 제어에 의하여 깜박거림 현상이 줄어들게 된다. 이 제어는 광원의 발광량이 소정의 임계값 이하인 경우 수행될 수 있다.

도 14의 실시예에 따르면, 광원 장치의 모든 광원들에 대하여 4가지의 구동 신호들 중 하나로 제어하면 충분하므로, 도 12의 실시예와 비교하여, 광원 장치를 제어하기 위한 구동 신호들의 종류를 줄일 수 있다.

앞에서 설명한 실시예들에 있어서, 광 검출부(22)가 검출한 광원의 발광 피크값과, 광원의 광 펄스의 발광 시간과, 광 검출부(22)와 최근접하는 4개의 광원들(21)의 각각과의 거리를 이용하여, 각 광원(21)의 휘도 값을 개별적으로 획득할 수 있다. 이렇게 획득한 휘도 값을 각 광원(21)의 목표 휘도 값으로 맞추는 제어를 수행함으로써, 각 광원(21)의 개별적 휘도 제어가 가능해진다. 이러한 휘도 제어를 통하여, 광원 장치(20) 전체의 표시 휘도의 균일성(uniformity)을 높이고, 또한 온도 변화에 따른 휘도 변화를 억제할 수 있다.

또한, 이 휘도 제어에 있어서, 광 검출부(22)는 그 광 검출부(22)에 최근접하지 않은 광원(21)의 발광도 검출할 가능성이 있다. 그러나, 그 검출값을 무시할 수 있는 레벨이 되도록 발광 휘도를 조정(adjust)하는 것, 또는 미리 그 검출값을 노이즈(noise)로 처리하는 것은 당업자에게 있어서 용이하다.

일 실시예에 따르면, 복수의 광 검출부들(22) 간의 감도(sensitivity)의 차이를 캘리브레이트(calibrate)할 수 있다. 동일한 광원으로부터의 동일한 광에 대한 광 검출부들(22)의 광 검출 결과는 차이가 있을 수 있으며, 본 실시예는 이를 캘리브레이션하는 구성을 제공한다.

도 13에 있어서, LED기판(24)의 네 모서리(four corners)에 제공된 광원들(21)를 제외한 임의의 광원(21)으로부터 대략 등거리(그리고 최근접거리)에는 2개의 광 검출부들((22)(제1 광 검출부 및 제2 광 검출부)이 존재한다. 광원(21)이 발광했을 때, 이들 2개의 광 검출부들(22)은 대응하는 광원(21)의 발광(light emission)을 검출한다. 대응하는 광원(21)을 제1 광원이라고 하면, 제1 광 검출부 및 제2 광 검출부는 복수의 광원들 중 제1 광원의 발광을 검출(detect)한다. 제1 광 검출부와 상기 제1 광원 간의 거리 및 상기 제2 광 검출부와 상기 제1 광원 간의 거리는, 실질적으로 동일하다. 제어부는 제1 광 검출부에 의한 제1 광원의 발광의 검출 결과, 및 제2 광 검출부에 의한 제1 광원의 발광의 검출 결과에 기초하여 제1 광 검출부와 제2 광 검출부 사이의 감도(sensitivity)의 차이를 캘리브레이트(calibrate)할 수 있다.

제1 광 검출부와 제2 광 검출부의 감도가 동일한 경우, 제1 광 검출부와 제2 광 검출부가 제1 광원의 발광을 검출하여 제공하는 검출 결과는 실질적으로 동일한 값이 된다. 그러나, 제1 광 검출부와 제2 광 검출부의 감도가 동일하지 않은 경우, 제1 광 검출부와 제2 광 검출부가 제1 광원의 발광을 검출하여 제공하는 검출 결과는 서로 다른 값이 된다. 즉, 제1 광 검출부와 제2 광 검출부 간에 감도 편차(sensitivity difference)가 존재한다. 이 경우, 제1 광 검출부에 의한 제1 광원의 발광의 검출 결과, 및 제2 광 검출부에 의한 제1 광원의 발광의 검출 결과에 기초하여, 제1 광 검출부와 제2 광 검출부 간의 감도 편차에 대한 캘리브레이션을 수행할 수 있다.

또한, LED 기판(24)의 네 모서리에 제공된 광원들(21)의 발광을 검출할 수 있는 광 검출부(22)는 하나이므로, 이 광원들(21)에 대해서는 캘리브레이션을 실행할 필요가 없다. 또한, 캘리브레이션과 관련된 2개의 광 검출부들(22)은 발광 대상이 되는 특정 LED 소자(21)로부터 대략 등거리에 있는 것이 아니어도 좋다. 단, 대략 등거리에 있는 쪽이 광 검출부들(22)에 의한 2개의 검출 결과의 비교를 보다 용이하게 실행할 수 있다는 이점이 있다.

이상에서 설명한 실시예들에 따르면, 광원 장치(20)의 제어에 의해 미소 발광상태에서도 깜박거림 현상을 억제하여, 좋은 시인성(visibility)으로 디스플레이에 영상을 표시할 수 있다. 또한, 각 광원(21)(예를 들어, LED 소자)의 휘도를 검출하고 정확한 제어(고정밀의 로컬 디밍)를 할 수 있다. 이 때문에, 광원(21)이나 다른 부품에 있어서 동작에 수반하는 온도 변화가 있더라도, 광원(21)의 휘도 불균일(non-uniform luminance distribution)을 억제하고, 및/또는 영상의 콘트라스트(contrast)를 향상시킬 수 있다.

특히, 이상에서 설명한 실시예들에 따르면, 이하의 효과를 가진다.

(1) 인접하는 광원들(21)(예를 들어, LED 소자)의 광 펄스가 겹치지 않도록(오버랩 하지 않도록) 발광을 제어하므로, 광원(21)과 광 검출부(22)를 1대 1 대응으로 제공할 필요가 없다. 보다 적은 수의 광 검출부들(22)로 각 LED 소자(21)의 휘도 값을 획득할 수 있다. 이에 의하여, 영상의 균일성(uniformity)이 향상된다.

(2) 광 검출부들(22) 간의 감도 편차를 캘리브레이션할 수 있으므로, 영상의 균일성(uniformity)이 더욱 향상된다.

(3) 광원들(21)에게 다른 타이밍으로 전류를 공급함으로써, 소비 전류의 변화를 줄일 수 있다. 이는, 구동 전원(driving power)의 부하를 경감시킬 수 있을 뿐 아니라, 광원 장치(20)가 발하는 전자파를 억제할 수 있다. 이는, EMC(electromagnetic compatibility) 관점에서도 유리하다.

이상에서 설명한 실시예들의 광원 장치(10, 20)는 일반적인 디스플레이의 광원 장치로 제공될 수 있을 뿐 아니라, HUD의 백 라이트 광원으로도 사용될 수 있다. 또한, 광원 장치(10, 20)를 이용함에 있어서, 동일한 광원의 발광에 대한 광 검출부들(22) 간의 감도 차를 캘리브레이션하는 경우, 화면 전체의 균일성은 더욱 향상된다.

이하에서는, 이상의 실시예들에 더하여, 광 검출부들(22)의 분해능(resolution)이 낮은 경우에도, 광 검출부들(22)이 광원들(22)의 발광량을 정밀도 높게 검출할 수 있는 방법을 기재한다.

디스플레이에 적용되는 광원 장치에 있어서, 영상의 다이나믹 레인지를 향상시키는 것은 중요한 과제이다. 예를 들면, HUD가 표시하는 영상에서의 휘도 비율은 약 1：3000 내지 1:4000이다. 이렇게 큰 다이나믹 레인지의 광을 광 검출부로 정확하게 검출하기 위해서는, 12bit(4096step)의 분해능에서는 부족하고, 13 내지 14bit의 분해능을 가지는 회로가 필요하다. 광 검출부들(22)의 분해능(resolution)이 낮은 경우에도, 광 검출부들(22)이 광원들(22)의 발광량을 정밀도 높게 검출할 수 있으면, 광원 장치를 위한 회로는 간소화되고, 광원 장치의 비용은 낮아진다.

도 15는, 일 실시예에 따른 발광 제어를 설명하기 위한 도면이다. 도 15는, 예를 들면, HUD에서 원하는 휘도 요구를 맞추는(meet) 광원(예를 들어, LED 소자)의 발광 제어 방법을 설명하기 위한 그래프이다. 도 15의 종축은 발광량, 횡축은 LED 소자에 흐르는 DC 전류 값이다.

도 15에 있어서, DC 전류 값이 I1 이상이고 발광량이 N1 이상인 영역을 영역 (i), DC 전류 값이 I1 미만 I2 이상이고 발광량이 N1 미만 N2 이상인 영역을 영역 (ii), DC 전류 값이 I2 미만이고 발광량이 N2 미만인 영역을 영역 (iii)이라고 정의한다. 광원에 입력되는 DC 전류 값과 광원의 휘도 값은 선형 관계이며, I1＞I2, N1＞N2이다. 또한, 상술한 바와 같이, 발광량(light emission amount)은 광 펄스가 계속되는 소정 시간 내 발광의 양(amount of light emission)을 의미한다. 발광량은, 광 펄스의 펄스 폭에 광 펄스의 피크값을 곱한 값으로 계산된다. 광 펄스의 피크값은 휘도 값에 대응한다.

일 실시예에 따르면, 도 15의 영역 (i)에서는 DC 조광 제어(DC lighting control), 영역 (ii)에서는 PWM에 의한 제어, 영역 (iii)에서는 PWM에 의한 제어 및 구동 펄스를 마스크하는 제어가 수행된다. 이러한 제어에 의하여, 광원들의 휘도가 개별적으로 제어된다. 구동 펄스 중 일부를 마스크하는 제어는, 발광량이 큰 경우에도 깜박거림 현상을 제거하는데 효과적이다. 본 실시예에서는 발광량이 큰 경우에는 광원들의 휘도를 개별적으로 제어하기 위하여 PWM 또는 DC 조광 제어가 이용된다. 다른 실시예에 따르면, 구동 펄스들 중 일부를 마스크하는 제어는, 발광량이 큰 경우에도, 광원들의 휘도를 제어하기 위하여 이용될 수 있다. DC 조광 제어는 광원에 흐르는 전류 값을 변화시킴으로써, 광원의 발광량 또는 휘도를 제어하는 방법이다. PWM 제어는 광원이 방출하는 광 펄스의 펄스 폭을 변화시킴으로써, 광원의 발광량 또는 휘도를 제어하는 방법이다.

제어부는, 복수의 광원들(예를 들어, LED 소자들) 중 하나 이상의 광원이 제1 임계 발광량 미만(예를 들어, N2 미만)으로 발광하도록 제어하는 경우, 복수의 광원들 중 하나 이상의 광원의 발광 제어(control of light emission)에 이용되는 구동 펄스들(driving pulses) 중 일부를 마스크 하는 제어를 실행할 수 있다. 예를 들어, 도 15의 영역 (iii)에서는 광원의 발광 제어에 이용되는 구동 펄스들 중 일부를 마스크 하는 제어를 실행할 수 있다. 구동 펄스를 마스크하는 방법에 대해서는 앞에서 설명하였다.

제어부는, 복수의 광원들(예를 들어, LED 소자들) 중 하나 이상의 광원이 제1 임계 발광량 미만(예를 들어, N2 미만)로 발광하도록 제어하는 경우, 소정 시간 내의 구동 펄스들(driving pulses)의 개수를 변화시킴으로써, 상기 하나 이상의 LED 소자의 발광을 제어할 수 있다. 제어부는 구동 펄스들 중 일부를 마스크하거나 또는 다른 방법을 이용하여 소정 시간 내의 구동 펄스들의 개수를 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 도 14의 t1부터 t2까지의 시간 내의 구동 펄스들 3개 중 하나를 마스크함으로써, 이 시간 내의 구동 펄스들의 개수를 3개로부터 2개로 변화시킬 수 있다. 이렇게 소정 시간 내의 구동 펄스들의 개수가 변화됨으로써, 대응하는 광원의 휘도도 변화된다. 제어부는, 마스크하는 방법을 사용하지 않고, 다른 방법을 이용하여 소정 시간 내의 구동 펄스들의 개수를 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 제어부는 소정 시간 내의 구동 펄스들을 더 많이 생성함으로써, 소정 시간 내의 구동 펄스들의 개수를 증가시킬 수 있다.

제어부는, 복수의 광원들(예를 들어, LED 소자들) 중 하나 이상의 광원이 제2 임계 발광량 이상(예를 들어, N1 이상)으로 발광하도록 제어하는 경우, 복수의 광원들 중 하나 이상의 광원에 흐르는 전류 값을 변화시킴으로써, 이 광원의 발광을 제어할 수 있다. 즉, 도 15의 영역 (i)에서는 DC 조광 제어에 의한 제어를 통하여 광원의 휘도를 조정할 수 있다.

제어부는, 복수의 광원들(예를 들어, LED 소자들) 중 하나 이상의 광원이 제1 임계 발광량 이상(예를 들어, N2 이상)이고 상기 제2 임계 발광량 미만(예를 들어, N1 미만)으로 발광하도록 제어하는 경우, PWM에 의하여 이 광원의 발광을 제어할 수 있다. 즉, 도 15의 영역 (ii)에서는 PWM에 의하여 광원의 휘도를 제어할 수 있다.

발광 제어에 있어서, 도 15의 영역 (i)에서의 광원의 발광량(휘도 값)과 DC 전류 값의 관계, 영역 (ii)에서의 광원의 발광량과 PWM 제어 시의 듀티 비 관계, 및 영역 (iii)에서의 광원의 발광량과 구동 펄스를 마스크하는 양과의 관계는, 사전 실험을 통해 획득할 수 있다. 또한, 영역 (i)에 있어서, DC 조광 시, 광 검출부에서 검출되는 휘도 값과 실제 광원의 휘도 값과의 관계도 사전 실험을 통해서 획득할 수 있다.

도 16은, 일 실시예에 따른 수광 소자(예를 들어, 광 검출부)의 모니터된 파형(monitored waveform)의 예를 도시한 도면이다. 도 16은 도 15의 영역 (i) 내지 (iii)에 대하여 앞에서 설명한 각각의 제어 방법을 실행한 경우에 있어서의 수광 소자가 수신하는 광의 파형의 예를 도시한다.

도 16을 참조하면, 발광량이 N1 이상의 큰 발광량인 영역 (i)에서는, DC 조광에 의해 광원(예를 들어, LED 소자)에 흐르는 전류를 가변시킴으로써, 광원의 휘도의 피크값(도 16의 그래프에서의 높이)이 가변된다. 이 피크값은 최대 휘도에 대응한 피크값까지 올릴 수 있다. 영역 (i)에서는 광원에 흐르는 전류를 변화시킴으로써 광원의 휘도의 피크값을 변화시키고, 이에 따라 광원의 발광량을 변화시킨다.

도 16에 있어서, 발광량이 N1미만인 영역 (ii), (iii)에서는 어떠한 경우에 대해서도, 광원의 1회의 광 펄스에서의 피크값은 변하지 않는다. 이 때문에, 수광 소자가 모니터하는 파형 피크값도 영역 (ii), (iii)에서는 변화하지 않는다. 영역 (ii), (iii)에서는 광원에 흐르는 전류를 동일하게 유지하기 때문에, 광원의 휘도의 피크값도 동일하게 유지된다.

도 16의 영역 (ii)에 있어서는, PWM에 의해 1회의 광 펄스의 펄스폭(발광 시간)이 변화된다. 따라서, 듀티 비가 변화한다. 이로 인해, 수광 소자가 모니터하는 발광량도 변화한다. 영역 (ii)에서는 광원에 대한 구동 펄스의 펄스폭을 변화시킴으로써 광원이 방출하는 광 펄스의 펄스폭을 변화시키고, 이에 따라 광원의 발광량을 변화시킨다.

도 16의 영역 (iii)에 있어서는, 1회의 구동 펄스 또는 광 펄스의 펄스폭이 최소가 되고, 펄스폭을 더 이상 좁힐 수 없다. 영역 (iii)에서는 PWM을 이용하여 광원의 발광량을 변화시킬 수 없다. 제어부는, 구동 펄스의 펄스 폭을 PWM에 의하여 줄일 수 없는 경우, 구동 펄스들(driving pulses) 중 일부를 마스크 하는 제어를 실행한다. 일부의 구동 펄스들을 마스크함으로써, 소정 시간 내의 구동 펄스의 회수를 변화시키고, 이에 따라 광원의 발광량을 변화시킨다.

제어부는, 복수의 광원들 중 하나 이상의 광원이 제1 임계 발광량 미만로 발광하도록 제어하는 경우(영역 (iii)), 소정 시간 내의 구동 펄스들(driving pulses)의 개수를 변화시킴으로써, 상기 하나 이상의 LED 소자의 발광을 제어할 수 있다. 도 16에서는 구동 펄스들 중 일부의 구동 펄스들을 마스크함으로써, 소정 시간 내의 구동 펄스의 개수를 줄이는 예가 도시되었지만, 다른 방법을 사용하여 소정 시간 내의 구동 펄스들의 개수를 변경할 수 있다. 또 다른 실시예에 따르면, 영역 (iii)에서는 광원에 대한 구동 펄스들 중 일부의 구동 펄스를 마스크함으로써, 소정 시간 내의 광 펄스의 회수를 변화시키고, 이에 따라 광원의 발광량을 변화시킨다.

도 16의 영역 (ii), (iii)에서는, 수광 소자에서 검출한 광 펄스의 피크값에 발광 기간(펄스 폭)을 곱하고, 단위 시간당 환산함으로써 발광량을 계산할 수 있다. 따라서, 이하에서 설명하는 바와 같이, 수광 소자의 검출 다이나믹 레인지를 저하시킬 수 있다.

예를 들면, DC 조광 제어에서의 최대 휘도를 A(nit), 그 최대 휘도에서의 최대 전류값을 B(mA), DC 조광 제어에서의 발광 제어의 한계가 되는 전류값을 1(mA)로 한다. 이 때, DC 조광 제어에서의 전류값 1(mA)에서의 휘도는 A/B(nit)가 된다. 따라서, 휘도 A 내지 A/B(nit)까지는 DC 조광 제어에 의한 제어가 이루어진다. 그리고, 휘도 A/B(nit) 미만에서는 영역 (ii) 또는 (iii)에 따른 제어가 이루어진다.

이 때문에, 최대 휘도와 제어의 임계값이 되는 휘도와의 비율은 A：A/B = B：1이 된다. 예를 들면, B가 수십 내지 수백 정도이면, 상술한 발광 제어를 실현하기 위해서 수광 소자에 필요한 분해능은 8 ~ 9bit(256 ~ 512Step)정도이며, 13 ~ 14bit의 분해능은 불필요하다. 즉, 수광 소자에 필요한 검출 다이나믹 레인지가 작아진다. 이 때문에, 수광 소자의 회로를 상당히 낮은 가격의 것으로 할 수 있다.

HUD에서는 다수의 LED 소자를 이용한 넓은 다이나믹 레인지의 휘도 제어가 바람직하다. 이 때문에, 몇몇 실시예에 따라서 수광 소자에 필요한 검출 다이나믹 레인지를 작게 하는 것은 HUD의 분야에 있어서 특히 큰 효과를 가진다.

도 17은, 일 실시예에 따른 구동 펄스의 예를 도시한 도면이다. 도 17은 도 13에 도시된 LED 소자들(21)의 (p) 내지 (s)의 4 그룹의 각각에 대한 구동 신호들 (p) 내지 (s)를 도시한다.

도 17에서, 시간 t1 이전에 휘도 값 검출 구간(brightness/luminance detection period)이 존재하고, 시간 t1과 t2 사이는 조광 구간(lighting period)이 존재한다. 그리고, 시간 t2에 다시 휘도 값 검출 구간이 시작된다.

복수의 광 검출부들(예를 들어, 도 13의 광 검출부들(22))의 각각은, 복수의 LED 소자들(예를 들어, 도 13의 LED 소자들(21)) 중 대응하는 LED 소자의 발광(light emission)을 검출(detect)한다.

제어부(예를 들어, 도 9의 제어부(23))는, 제1 시간 구간(예를 들어, 도 17의 휘도 값 검출 구간)에서, i)복수의 광 검출부들 중 하나의 광 검출부에 의하여 검출된 대응하는 광원의 발광 피크값, ii)하나의 광 검출부와 대응하는 광원 간의 거리, 및 iii)대응하는 광원의 하나의 발광의 발광 시간에 기초하여 대응하는 광원의 휘도 값을 결정할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 제어부(예를 들어, 도 9의 제어부(23))는, 제1 시간 구간(예를 들어, 도 17의 휘도 값 검출 구간)에서 결정된 광원의 휘도 값에 기초하여 이 광원을 제어하여 이 광원의 휘도 값을 조정(adjust)할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 제어부(예를 들어, 도 9의 제어부(23))는, 제1 시간 구간(예를 들어, 도 17의 휘도 값 검출 구간)에서의 복수의 광 검출부들의 각각에 의한 검출 결과(detection results)에 기초하여, 복수의 광 검출부들의 각각에 대응하는 LED 소자의 휘도 값과 구동 펄스 간의 관계를 획득한다. 제어부는, 제2 시간 구간(예를 들어, 도 17의 조광 구간)에서, 상기 획득된 관계에 기초하여 대응하는 LED를 제어한다.

도 17에 있어서, 시간 t1 이전의 구간은 휘도 값 검출 구간이다. 휘도 값 검출 구간은, 광원의 휘도 값을 검출하는 구간이다. 일 실시예에 따르면, 구동 펄스의 피크값, 펄스 폭 및 펄스 간 간격(듀티 비)을 일정하게 한 구동 펄스에 의해 각 LED 소자를 발광시키고, 각 LED 소자의 휘도를 검출한다. 휘도 값 검출 구간에서는 기준이 되는 구동 펄스의 피크값 및 듀티 비를 결정하고, 그 구동 펄스에 의해 획득된다고 예측되는 휘도 값과, 실제로 검출한 휘도 값을 비교함으로써, 소망하는 휘도 값을 획득하기 위한 휘도 값과 구동 펄스 간의 관계를 획득한다.

도 17에 도시된 바와 같이, 휘도 값 검출구간에서는, 구동 신호 (a) 내지 (d)의 구동 펄스의 타이밍은 겹치지 않고 서로 어긋나 있다. 휘도 값 검출 구간에서는 앞에서 설명한 실시예들에 따라 광원들의 발광 타이밍이 오버랩되지 않도록 제어할 수 있으므로, 수광 소자가 광원들의 휘도를 개별적으로 검출할 수 있다. 이에 따라, 각 광원에 대한 휘도 값과 구동 펄스 간의 관계를 획득할 수 있으며, 이 관계를 이용하여, 광원들의 휘도를 개별적으로 제어할 수 있다.

시간 t1과 t2 사이는 조광 구간이다. 조광 구간에서는 광원들에 대한 발광량 제어가 수행된다. 이 조광 구간에서는, 휘도 값 검출 구간에서 획득된 휘도 값과 구동 펄스 간의 관계를 이용하여, 광원을 소망하는 발광량으로 발광시키는 조광이 수행된다. 조광 구간에서는 도 15의 영역 (i) 내지 (iii)에 대하여 설명된 DC 조광 제어(DC lighting control), PWM에 의한 제어 및 구동 펄스를 마스크하는 제어가 수행될 수 있다. 또한, 조광구간에서는 수광 소자는 LED 소자의 발광을 검출하지 않는다.

시각 t2 이후는 다시 휘도 값 검출 구간이 된다. 시간 t1 내지 t2 동안의 조광 구간에서, 온도 변화 등에 의하여 광원의 휘도 값과 구동 펄스 간의 관계에 변화가 생길 수 있다. 이 경우, 이전의 휘도 값과 구동 펄스 간의 관계에 기초하여 LED 소자를 제어하는 경우, 잘못된 제어를 할 수 있다. 따라서, 조광 구간 이후에 다시 광원들 각각의 휘도 값을 검출하고, 광원의 휘도 값과 구동 펄스 간의 관계를 산출한다.

도 17에서는 3개의 동기 신호 동안 조광 구간이 제공되고, 그 후 1개의 동기 신호 동안 휘도 값 검출 구간이 제공되지만, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 조광 구간은 N개의 동기 신호(N은 자연수) 동안 제공되고, 그 후 휘도 값 검출 구간이 제공될 수 있다. 이와 같이, 조광 구간 후 휘도 값 검출 구간이 주기적으로 제공되고, 휘도 값 검출 구간에서 LED 소자의 휘도 값-구동 펄스의 관계를 획득함으로써, LED 소자의 휘도 값을 보다 정밀하게 제어할 수 있다.

도 18은, 일 실시예에 따른 LED기판(34)을 도시한 도면이다. 도 18은 LED 기판(34)의 실질적으로 중심(center)에 광 검출부(32)를 하나 배치한 예를 도시한다. LED 기판(34)은 기판 본체(25), 복수의 광원들(21), 및 광 검출부(32)을 포함한다. 복수의 광원들(21)은 LED 소자들일 수 있다. LED 소자들(21)의 각각은 LED 칩(26)을 포함한다. 도 18에 도시된 배치에 따르면, 복수의 LED 소자들(21)은 정방격자(square lattice) 형상으로 배치되고, 하나의 광 검출부(32)가 LED 기판의 대략 중심에 배치된다. 이 경우, 도 18에 도시된 LED 소자들(21)의 발광 타이밍이 오버랩되지 않도록 개별적으로(individually) 발광시킴으로써, 광 검출부(32)는 LED 기판(34)에 포함된 모든 LED 소자들(21)의 광 펄스를 개별적으로 검출할 수 있다. 예를 들어, 광 검출부(32)는, LED 소자들(21)을 미리 정해진 순서로 순차적으로 발광시키면서, LED 소자들(21)의 발광 타이밍이 오버랩되지 않도록 제어할 수 있다. 또한, 도 17에 도시된 휘도 값 검출 구간에서, 제어부는 도 18에 도시된 LED 소자들(21)의 발광 타이밍이 오버랩되지 않도록 개별적으로(individually) 발광시킬 수 있다.

또한, 일 실시예에 따르면, 수광 소자(32)로부터 거리가 먼 LED 소자(21)일수록, 휘도 값이 높아지도록 발광킬 수 있다. 예를 들면, 도 18에 있어서는, LED 소자(21)(t)가 광 검출부(32)에 최근접하고, LED 소자(21)(u), LED 소자(21)(v), LED 소자(21)(w) 순으로 광 검출부(32)에 가까운 위치에 제공된다. 이 때, 발광 제어에서의 휘도 값은 LED 소자(21)(w), LED 소자(21)(v), LED 소자(21)(u), LED 소자(21)(t) 순으로 높아지도록 제어할 수 있다. 이로 인해, 광 검출부(32)는 먼 LED 소자(21)라도 가까운 LED 소자(21)와 다르지 않는 정밀도로 발광을 검출할 수 있다.

도 19는, 일 실시예에 따른 LED기판(44)을 도시한 도면이다. 도 19는 각 광원(21)의 근방에 그 광원(21)의 휘도를 측정하는 광 검출부(42)를 1개씩 배치한 예를 도시한다. LED 기판(44)은 기판 본체(25), 복수의 광원들(21), 및 복수의 광 검출부들(42)을 포함한다. 복수의 광원들(21)은 LED 소자들일 수 있다. LED 소자들(21)의 각각은 LED 칩(26)을 포함한다. 도 19에 도시된 배치에 따르면, 복수의 LED 소자들(21)은 정방격자(square lattice) 형상으로 배치되고, 각 LED 소자(21)의 근방에 1개씩의 광 검출부(42)가 배치된다. 이 배치 예에서는, LED 소자들(21) 간의 간격이 넓고, 광 검출부(42)에 있어서 검출 대상이 되는 근방의 LED 소자(21) 이외의 LED 소자들로부터의 발광이, 광 검출부(42)의 검출 대상이 되는 LED 소자의 휘도 측정에 실질적인 영향을 미치지 않는 경우를 상정한다.

또한, 광 검출부(42)에 있어서, 검출 대상이 되는 LED 소자(21)로부터의 리턴 광(직접 광 검출부(42)에 입사하지 않고, 다른 부품 표면으로부터 반사하여 광 검출부(42)로 입사하는 광)도 광 검출부(42)의 휘도 측정에 실질적인 영향을 미치지 않는다.

도 19에 도시된 배치에 따르면, 검출 대상이 되는 LED 소자 이외의 LED 소자들의 발광은, 검출 대상이 되는 LED 소자의 광을 검출하는 광 검출부에 영향을 미치지 않는다. 이 경우, LED 소자들이 시간 도메인에서 오버랩되어 발광되어도, 광 검출부는 검출 대상이 되는 LED 소자의 광을 검출할 수 있다. 따라서, LED 소자의 발광 제어에 이용되는 일련의 구동 펄스들(a series of driving pulses)의 펄스 간의 간격이 시간 도메인에서 실질적으로 일정하도록 생성될 수 있다. 또 다른 실시예에 따르면, 도 19에 도시된 배치에 있어서도, LED 소자들(21)의 발광 타이밍이 오버랩되지 않도록 개별적으로(individually) 발광시키고, 광 검출부들(32)은 자신의 검출 대상이 되는 LED 소자(21)의 광을 검출할 수 있다.

도 20은, 일 실시예에 따른 LED 디스플레이 장치(50)의 단면도이다. 도 20의 LED 디스플레이 장치(50)는 도 19에 도시된 LED 기판(44)을 포함한다. LED 디스플레이 장치(50)는 LED 기판(44), 렌즈(L) 및 액정 패널(P)을 포함한다. 디스플레이 장치(50)는 휘도 상승 필름(도시되지 않음)을 더 포함할 수 있다. 렌즈(L) 및 액정 패널(P)은 도 1과 관련하여 설명한 것과 동일하므로, 그 설명을 생략한다. 광 검출부(42)는 그 수광면이, 검출 대상이 되는 LED 소자(21) 측을 향하도록 배치된다. 이에 따라, 광 검출부(42)는 LED소자(21)로부터의 직접 입사광을 보다 강력하게 검출할 수 있다.

도 20은, LED 소자(21)으로부터의 광이 액정 패널(P)에서 반사되고, 광 검출부(42)로의 입사광(도 20에서의 파선)이 되는 것을 도시하고 있다. 그러나, 이 입사광은 광 검출부(42)에 직접 입사하는 광과 비교하여 강도가 상당히 낮으므로, 광 검출부(42)의 휘도 측정에 실질적으로 영향을 미치지 않는다.

또한, 검출대상이 되는 LED 소자(21)로부터의 직접 입사광 이외의 성분은, 그 검출값을 무시할 수 있는 레벨이 되도록 발광 휘도를 설정(establish)하는 것, 또는 미리 그 검출값을 노이즈(noise)로 처리하는 것에 의하여 보정(correct)될 수 있다.

도 19 및/또는 도 20의 실시예에 있어서, 각 LED 소자(21)는 그 발광 타이밍을 동일한 타이밍으로 할 수 있다. 이 점이 각 LED 소자(21)의 발광 타이밍을 바꿀 필요가 있는 앞의 실시예들과 상이하다. 이로 인해, LED 디스플레이 장치에서 LED 소자(21) 용 제어 신호의 수를 삭감하는 것이 가능해진다. 따라서, LED 디스플레이 장치에서 제어회로 규모를 줄이는 것이 가능해진다. 더욱이, 검출대상이 되는 LED 소자(21) 이외의 LED 소자들로부터의 발광이, 광 검출부(42)의 휘도 측정에 실질적인 영향을 미치지 않으므로, PWM에 의한 제어 시의 듀티 비에 대한 제한이 없어진다. 즉, 앞의 실시예들과 비교하여 발광 시 발광량을 크게 할 수 있으므로, 발광의 검출 및 제어가 보다 용이해진다.

단, 도 19및/또는 도 20의 실시예에 있어서, LED 소자들(21)의 모든 발광 타이밍을 동일한 타이밍으로 하지 않아도 좋다. 예를 들면, 도 19에 있어서, 최근접의 LED 소자들(21) 간의 발광 타이밍은 다른 타이밍으로 하고, 2번째에 근접하는 LED 소자들(21) 간의 발광 타이밍은 동일하게 하는 제어를 할 수도 있다.

또한, 이상의 모든 실시예들에 있어서, 모두 각 LED 소자(21)를 랜덤하게 발광시킴으로써, 깜박거림 현상을 줄일 수 있다.

도 10, 11 및 도 13, 14의 실시예에서는, 구동 펄스들 (a) 내지 (d) 또는 구동 펄스들 (p) 내지 (s)와 같이, 복수의 종류의 구동 신호가 필요하다. 이러한 구동 신호들은 광 검출기가 대응하는 광원의 발광을 검출할 때 사용될 수 있다. 아래에서는 이러한 구동 신호의 개수를 줄이기 위한 실시예가 기재된다.

도 21은, 일 실시예에 따른 광원 장치의 내부회로(60)를 도시한 블록도다. 내부회로(60)는 수광 소자(light receiving element)(61), 전류-전압 변환 앰프(current-voltage converting amplifier)(62)(이하, 앰프(amplifier)(62)로 기재), LPF(low-pass filter)(63) 및 A/D컨버터(A/D converter)(64)를 포함한다. 수광 소자(61)는 LED 소자일 수 있다.

앰프(62)는 수광 소자(61)로부터 수신한 출력한 전류를 전압으로 변환한다. 앰프(62)는 이 전압을 LPF(63)로 출력한다. 앰프(62)는 수광 소자(61)가 검출하는 다이나믹 레인지를 완화하기 위해서, 게인(gain)을 변경하는 회로를 포함할 수 있다. 예를 들면, 앰프(62)의 출력단자와 저항(도시되지 않음)이 스위치를 통해 접속되고, 그 스위치의 온 오프를 전환함으로써, 게인의 제어를 수행할 수 있다. 앰프(62)로는 일반적인 포토 다이오드용 I/V앰프를 사용할 수 있다.

예를 들면, 도 15의 영역 (i)에서는 DC 조광이 수행되는데, 앰프(62)에서 제1 게인(A)을 사용하고, PWM 또는 구동 펄스에 대한 마스크 제어가 이루어지는 영역 (ii), (iii)에서는 제2 게인(B)을 사용할 수 있다. 제2 게인(B)은 제1 게인(A)과 다른 값이다. 사용 가능한 게인은 이 2개의 패턴에 국한되지 않고, 추가의 게인 패턴을 추가할 수 있다. 게인 패턴을 늘림으로써, 발광의 검출 정밀도 향상, 및 A/D컨버터의 저분해능화를 도모할 수 있다.

상술의 제1 게인(A) 및 제2 게인(B) 각각에서의 I-Vamp 출력은 아래와 같다.

제1 게인(A): X₁(nit) - Y₁ (mV) ~ X₂(nit) - Y₂(mV)

제2 게인(B): X₁ (nit) - Y₁ (mV) ~ X₃(nit) - Y₃(mV)

여기서, X₂＞X₁＞X₃, Y₂＞Y₁＞Y₃이다.

이 때, A/D컨버터(64)에 필요하게 되는 분해능은 비율 X₂/X₁(또는 Y₂/Y₁) 및 X₁/X₃(또는 Y₁/Y₃)의 양쪽을 식별할 수 있는 것이면 된다. 만일 게인이 하나밖에 없는 경우, 필요로 하게 되는 분해능은 비율X₂/X₃(또는 Y₂/Y₃)을 식별할 수 있어야 하며, 분해능을 높게 할 필요가 있으나, 2종류의 게인을 이용하는 경우에는 분해능을 높게 할 필요는 없다. 예를 들면, X₂/X₁ 및 X₁/X₃의 값에 따라 A/D 컨버터(64)는 12bit 정도의 분해능 능력을 가지고 있으면 된다.

도 21로 돌아와 설명을 계속한다. LPF(63)는 PWM 제어 시 앰프(62)에서 전압으로 변환된 펄스상의 검출 결과를 평활화(smoothing)함으로써 A/D 컨버터(64)에서의 독출 정도를 향상시킨다. 또한, LPF(63)의 차수(order) 및 컷오프 주파수(cut off frequency)라고 하는 파라미터는 임의의 특성을 가지는 시스템에 적용 가능하도록 하기 위해 자유롭게 조정 가능하다.

A/D 컨버터(64)는 마이크로 콘트롤러로 구성된다. A/D 컨버터(64)는 LPF(63)로부터의 출력값을 A/D 변환한다. 상술한 바와 같이, 앰프(62)의 게인을 변경할 수 있도록 함으로써, A/D 변환에 필요한 분해능을 높은 값으로 할 필요는 없어진다.

이상과 같은 회로구성에 의해 수광 소자의 검출값을 모니터하기 위한 샘플링 신호를 생성하지 않아도 분해능을 높게 하지 않고 A/D 변환이 가능해진다. 이 때문에, 광원 장치에서의 내부회로 구성을 단순화할 수 있다. 또한, HUD에 있어서 다이나믹 레인지를 확대한 경우에도 다이나믹 레인지에 맞추어 분해능을 높게 할 필요가 없어진다.

이상의 실시예들에 있어서, 광원 장치는 복수의 광 검출부들 중 하나 이상의 광 검출부에 대응하는 적어도 하나의 온도 센서(temperature sensor)를 더 포함할 수 있다. 제어부는, 온도 센서에 의하여 측정된 온도에 기초하여, 온도 센서에 대응하는 광 검출부에 의한 검출 결과를 보정(correct)할 수 있다. 제어부는 온도 센서가 측정한 온도에 기초하여 광 검출부(수광 소자)의 온도 특성에 따라 광 검출부의 검출값을 보정한다. 광 검출부의 검출 결과는 그 주변 온도에 의해 영향을 받을 수 있으므로, 광 검출부의 검출 결과에 대해 보정 처리를 함으로써 더욱 정확한 휘도를 검출할 수 있다. 이 보정 처리에 대해서는 공지의 기술을 적절히 이용할 수 있다.

또한, 온도 센서가 광 검출부의 근방에 제공되어 있으면, 온도 센서가 검출한 온도가 광 검출부의 주변 온도라고 볼 수 있다. 또한, 온도 센서가 광 검출부로부터 소정 거리만큼 이격되어 있으면, 온도 센서가 검출한 온도에 소정의 보정을 가한 온도를 광 검출부의 주변 온도이라고 간주할 수도 있다.

도 2, 도 10, 도 13, 도 18, 도 19의 실시예에서는, 광원 장치에 있어서 복수의 광원들(LED 소자들)은 정방격자 형상으로 배치되었다. 그러나, 광원들을 배치하는 방법은 이에 한정되지 않고, 정방 격자 이외의 사각격자, 또는 그 외의 종류의 다각형 격자에 따른 배치 등일 수 있다.

또한, 상기한 실시예들을 위한 발광 제어의 처리는 컴퓨터에 의하여 실행될 수 있다. 앞에서 설명한 제어부의 처리가 컴퓨터에 의하여 처리될 수 있다. 예를 들면, 광원 장치가 HUD에 탑재되는 경우, 자동차의 컴퓨터가 실시예들에 따른 제어 처리를 실행할 수 있다. 도 22는 이러한 컴퓨터의 하드웨어 구성예를 나타내는 블록도다. 도 22를 참조하면, 컴퓨터(100)는 프로세서(101) 및 메모리(102)를 포함한다.

프로세서(101)는 메모리(102)로부터 소프트웨어(컴퓨터 프로그램)를 독출하여 실행함으로써, 앞의 실시예들에 따른 발광 제어의 처리를 수행한다. 프로세서(101)로서 CPU(Central Processing Unit), MPU(Microprocessor), MCU(Micro-Control Unit), FPGA(Field-Programmable Gate Array), DSP(Demand-Side Platform), ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 중 하나를 이용해도 좋고, 복수를 병렬로 이용해도 좋다.

메모리(102)는 휘발성 메모리 혹은 비휘발성 메모리, 또는 이러한 조합에 의해 구성된다. 메모리(102)는 프로세서(101)로부터 떨어져 배치된 스토리지를 포함할 수 있다. 이 경우, 프로세서(101)는 도시되어 있지 않은 I/O (Input/Output) 인터페이스를 통해 메모리(102)에 액세스할 수 있다.

도 22에서, 메모리(102)는 프로그램을 저장하기 위해서 사용된다. 프로세서(101)는 이러한 프로그램을 메모리(102)로부터 독출하여 실행함으로써, 실시예들에 따른 제어를 수행할 수 있다.

이상에서 설명된 실시예들은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치, 방법 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 컨트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 컨트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있으며 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.

위에서 설명한 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 또는 복수의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims

LED 디스플레이 장치에 있어서,
복수의 LED 소자들(LED elements); 및
상기 복수의 LED 소자들을 제어하는 하나 이상의 제어부(controller)
를 포함하고,
상기 하나 이상의 제어부는,
상기 복수의 LED 소자들 중 하나 이상의 LED 소자가 시간 도메인에서 랜덤(random)하게 발광하도록 상기 복수의 LED 소자들 중 상기 하나 이상의 LED 소자를 제어하거나, 또는
상기 복수의 LED 소자들의 발광 타이밍이 오버랩되지 않도록 상기 복수의 LED 소자들을 제어하는
LED 디스플레이 장치.
제1항에 있어서,
상기 하나 이상의 제어부는,
상기 복수의 LED 소자들 중 상기 하나 이상의 LED 소자의 발광 제어(control of light emission)에 이용되는 구동 펄스들(driving pulses) 중 일부를 마스크 하는 제어를 실행하는
LED 디스플레이 장치.
제2항에 있어서,
상기 하나 이상의 제어부는,
상기 복수의 LED 소자들 중 하나 이상의 LED 소자가 제1 임계 발광량 미만으로 발광하도록 제어하는 경우,
소정 시간 내의 상기 구동 펄스들(driving pulses)의 개수를 변화시킴으로써, 상기 하나 이상의 LED 소자의 발광을 제어하는
LED 디스플레이 장치.
제2항에 있어서,
상기 하나 이상의 제어부는,
상기 복수의 LED 소자들 중 하나 이상의 LED 소자가 제1 임계 발광량 미만으로 발광하도록 제어하는 경우,
상기 복수의 LED 소자들 중 상기 하나 이상의 LED 소자의 발광 제어(control of light emission)에 이용되는 구동 펄스들(driving pulses) 중 일부를 마스크 하는 제어를 실행하는
LED 디스플레이 장치.
제4항에 있어서,
상기 하나 이상의 제어부는,
상기 복수의 LED 소자들 중 하나 이상의 LED 소자가 제2 임계 발광량 이상으로 발광하도록 제어하는 경우,
상기 복수의 LED 소자들 중 상기 하나 이상의 LED 소자에 흐르는 전류 값을 변화시킴으로써, 상기 하나 이상의 LED 소자의 발광을 제어하는
LED 디스플레이 장치.
제5항에 있어서,
상기 하나 이상의 제어부는,
상기 복수의 LED 소자들 중 하나 이상의 LED 소자가 상기 제1 임계 발광량 이상이고 상기 제2 임계 발광량 미만으로 발광하도록 제어하는 경우,
PWM에 의하여 상기 하나 이상의 LED 소자의 발광을 제어하는
LED 디스플레이 장치.
제1항에 있어서,
복수의 광 검출부들(light detectors)
를 더 포함하고,
상기 복수의 광 검출부들의 각각은,
상기 복수의 LED 소자들 중 대응하는 LED 소자의 발광(light emission)을 검출(detect)하고,
상기 하나 이상의 제어부는,
제1 시간 구간에서, 상기 복수의 광 검출부들의 각각에 의한 검출 결과(detection results)에 기초하여, 상기 복수의 광 검출부들의 각각에 대응하는 LED 소자의 휘도 값과 구동 펄스 간의 관계를 획득하고,
제2 시간 구간에서, 상기 획득된 관계에 기초하여 상기 대응하는 LED 소자를 제어하는
LED 디스플레이 장치.
광원 장치(light source device)에 있어서,
복수의 광원들(a plurality of light sources); 및
상기 복수의 광원들을 제어하는 하나 이상의 제어부(controller)
를 포함하고,
상기 하나 이상의 제어부는,
상기 복수의 광원들 중 하나 이상의 광원이 시간 도메인에서 랜덤(random)하게 발광하도록 상기 복수의 광원들 중 상기 하나 이상의 광원을 제어하거나, 또는
상기 복수의 광원들의 발광 타이밍이 오버랩되지 않도록 상기 복수의 광원들을 제어하는
광원 장치.
제8항에 있어서,
상기 하나 이상의 제어부는,
상기 복수의 광원들 중 상기 하나 이상의 광원의 발광 제어(control of light emission)에 이용되는 구동 펄스들(driving pulses) 중 일부를 마스크 하는 제어를 실행하는
광원 장치.
제9항에 있어서,
상기 하나 이상의 제어부는,
상기 복수의 광원들 중 하나 이상의 광원이 소정의 임계 발광량 이하로 발광하도록 제어하는 경우,
상기 복수의 광원들 중 상기 하나 이상의 광원의 발광 제어(control of light emission)에 이용되는 구동 펄스들(driving pulses) 중 일부를 마스크 하는 제어를 실행하는
광원 장치.
제9항에 있어서,
상기 하나 이상의 제어부는,
상기 구동 펄스의 펄스 폭을 PWM에 의하여 줄일 수 없는 경우,
상기 구동 펄스들(driving pulses) 중 일부를 마스크 하는 제어를 실행하는
광원 장치.
제9항에 있어서,
상기 하나 이상의 제어부는,
상기 복수의 광원들 중 상기 하나 이상의 광원의 발광 제어에 이용되는 일련의 구동 펄스들(a series of driving pulses) 중 일부를 랜덤하게 선택하고,
상기 선택된 일부의 구동 펄스들을 마스크 하는 제어를 실행하는
광원 장치.
제12항에 있어서,
상기 하나 이상의 제어부는,
상기 복수의 광원들 중 상기 하나 이상의 광원의 발광 제어에 이용되는 상기 일련의 구동 펄스들(a series of driving pulses)의 펄스 간의 간격이 시간 도메인에서 랜덤이 되도록 생성하여, 상기 복수의 광원들 중 상기 하나 이상의 광원이 시간 도메인에서 랜덤하게 발광(emit light)하도록 하는
광원 장치.
제12항에 있어서,
상기 하나 이상의 제어부는,
상기 복수의 광원들 중 상기 하나 이상의 광원의 발광 제어에 이용되는 상기 일련의 구동 펄스들(a series of driving pulses)의 펄스 간의 간격이 시간 도메인에서 실질적으로 일정하도록 생성하는
광원 장치.
제8항에 있어서,
복수의 광 검출부들(light detectors)
을 더 포함하고,
상기 복수의 광 검출부들의 각각은,
상기 복수의 광원들 중 대응하는 광원의 발광(light emission)을 검출(detect)하고,
상기 하나 이상의 제어부는,
상기 복수의 광 검출부들 중 하나의 광 검출부에 의한 검출 결과(detection results)에 기초하여, 상기 대응하는 광원을 제어하는
광원 장치.
제15항에 있어서,
상기 하나 이상의 제어부는,
상기 복수의 광 검출부들 중 하나의 광 검출부에 의하여 검출된 상기 대응하는 광원의 발광 피크값,
상기 하나의 광 검출부와 상기 대응하는 광원 간의 거리, 및
상기 대응하는 광원의 하나의 발광의 발광 시간
에 기초하여 상기 대응하는 광원의 휘도 값을 결정하는
광원 장치.
제16항에 있어서,
상기 결정된 휘도 값에 기초하여 상기 대응하는 광원을 제어하여 상기 대응하는 광원의 휘도 값을 조정하는
광원 장치.
제15항에 있어서,
상기 복수의 광 검출부들은,
제1 광 검출부, 및
제2 광 검출부
를 포함하고,
상기 제1 광 검출부 및 상기 제2 광 검출부는
상기 복수의 광원들 중 제1 광원의 발광(light emission)을 검출(detect)하고,
상기 제1 광 검출부와 상기 제1 광원 간의 거리 및 상기 제2 광 검출부와 상기 제1 광원 간의 거리는,
실질적으로 동일하고,
상기 하나 이상의 제어부는,
상기 제1 광 검출부에 의한 상기 제1 광원의 발광의 검출 결과, 및
상기 제2 광 검출부에 의한 상기 제1 광원의 발광의 검출 결과
에 기초하여 상기 제1 광 검출부와 상기 제2 광 검출부 사이의 감도(sensitivity)의 차이를 캘리브레이트(calibrate)하는
광원 장치.
제15항에 있어서,
상기 복수의 광 검출부들 중 하나 이상의 광 검출부에 대응하는 적어도 하나의 온도 센서
를 더 포함하고,
상기 하나 이상의 제어부는,
상기 온도 센서에 의하여 측정된 온도에 기초하여 상기 온도 센서에 대응하는 광 검출부에 의한 검출 결과를 보정(correct)하는
광원 장치.
제8항에 있어서,
상기 복수의 광원들은,
제1 광원, 및
제2 광원
을 포함하고,
상기 하나 이상의 제어부는,
상기 제2 광원의 발광 타이밍은 상기 제1 광원의 발광 타이밍보다 제1 시간(tx)만큼 늦어지고,
상기 제1 시간(tx)은 상기 제1 광원의 발광 시간(tp)보다 커지도록 제어함으로써,
상기 복수의 광원들의 발광 타이밍이 오버랩되지 않도록 상기 복수의 광원들을 제어하는
광원 장치.
제8항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 광원들은,
정방격자(square lattice) 형상으로 배치되고,
상기 복수의 광 검출부들의 각각은,
정방격자 형상으로 배치된 4개의 광원의 중앙(center)에 배치되는
광원 장치.
제21항에 있어서,
상기 하나 이상의 제어부는,
정방격자 형상으로 배치된 상기 4개의 광원들의 발광 타이밍이 오버랩되지 않도록 상기 4개의 광원들을 제어하고,
상기 4개의 광원들의 중앙(center)에 배치된 광 검출부는,
상기 4개의 광원들로부터의 발광을 순차적으로 검출하고,
상기 4개의 광원들로부터 검출된 발광의 검출 결과를 상기 하나 이상의 제어부로 제공하는
광원 장치.
제8항 내지 제20항 중 어느 한 항의 광원 장치를 포함하는 헤드 업 디스플레이.