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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 정의영
- 발행연도
- 2016
- 저작권
- 연세대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
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최근 LED, Laser 등 광원 기술의 발달과 디스플레이 소자의 소형화로 마이크로 프로젝터로 불리는 휴대형 프로젝션 디스플레이 장치가 개발 되고 있다. 소형 디스플레이 장치는 광원의 이용 방식에 따라 투과형과 반사형, 영상 구현 방식에 따라 Color Filter 방식과 Color Sequential 방식으로 분류된다. 이중 소형화에 유리하고 전력효율이 좋은 반사형 Color Sequential 방식이 주로 사용되고 있다.
마이크로 프로젝터의 개발로 아웃도어 환경에서 대화면 영상 시청이 가능하게 되었고, 이러한 수요로 인해 효율적 전력 관리를 통한 시청 시간 증가는 제품 선택의 중요한 요소가 되고 있다.
본 논문에서는 반사형 디스플레이 소자의 Color Sequential 구동 프로젝터에서 RGBW LED를 적용하여 전력 소모를 효과적으로 줄일 수 있는 방안에 대해 기술한다.
Color Sequential 방식의 영상은 해당 프레임의 이미지를 RGB 원색으로 분리하여 드라이버로 전송하고 RGB 영상정보와 해당 색상의 LED 출력을 동기 시켜 순차적으로 디스플레이 소자를 구동하여 출력된다. RGB 전환이 플리커 주파수보다 빠르게 되면 인간의 눈은 하나의 컬러 이미지로 인식하게 되어 프레임을 구성한다. 프로젝터 구동 전력의 대부분은 광원에서 소모되므로 출력 영상의 밝기에 따라 광원을 조정하여 전력 소비를 줄이는 방안이 제시되었다. 그러나 프로젝션 디스플레이의 특성상 전체적으로 밝은 영상이나 흰색이 포함된 프레임에서는 전력 절감 효과가 미미하거나 거의 없는 경우가 발생한다.
본 논문에서는 RGBW 서브 프레임을 사용하여 기존 RGB 서브 프레임을 사용하는 시스템보다 향상된 전력 절감 기법에 대해 제안하고자 한다.
흰색 표현을 위해 상대적으로 효율이 좋지 않은 RGB 광원을 모두 동일 밝기로 출력하는 대신, 전력 효율이 가장 좋은 백색 LED를 사용하여 밝은 영역과 흰색을 표현하고 RGB 광원의 출력은 상대적으로 낮춤으로써 전력 절감 효과를 얻을 수 있다.
백색 LED의 최대 출력은 RGB 각각의 LED가 낼 수 있는 전체 광량의 합에 맞추어야 한다.
RGB 표현을 위한 3 서브 프레임을 RGBW의 4 서브 프레임으로 변환해야 하며, 이 때 출력 영상 1 프레임의 재생 시간은 동일해야 하므로 각 서브 프레임의 시간은 1/3(sec/frame)에서 1/4(sec/frame)로 줄어들게 된다. 또한, 밝기를 동일하게 유지하기 위해 각 RGB 채널의 최대 출력은 4/3배씩 증가해야 한다.
SEMILEDS사 M63 RGBW LED의 전력 프로파일을 적용하고, RGB LED의 최대 출력은 20lumen 백색 LED의 최대 출력은 60lumen으로 설정하였다.
영상의 특성에 따른 전력 저감 효과를 시뮬레이션하기 위해 Windows7 내의 Wildlife (전체적으로 밝은 영상), 영화 Starwars EP1 (전체적으로 어두운 영상), 애니메이션 Frozen (RGB 원색의 비중이 높은 영상)을 이용하였다.
RGB LED의 광원을 조정하는 경우에 디스플레이 소자의 반사율만으로 영상을 표현할 때보다 10% 내외의 전력 절감 효과가 있었다.
그러나 본 논문에서 소개한 RGBW LED 적용 시에는 평균 30% 정도의 전력 절감 효과를 얻을 수 있음을 알 수 있다.
마이크로 프로젝터의 개발로 아웃도어 환경에서 대화면 영상 시청이 가능하게 되었고, 이러한 수요로 인해 효율적 전력 관리를 통한 시청 시간 증가는 제품 선택의 중요한 요소가 되고 있다.
본 논문에서는 반사형 디스플레이 소자의 Color Sequential 구동 프로젝터에서 RGBW LED를 적용하여 전력 소모를 효과적으로 줄일 수 있는 방안에 대해 기술한다.
Color Sequential 방식의 영상은 해당 프레임의 이미지를 RGB 원색으로 분리하여 드라이버로 전송하고 RGB 영상정보와 해당 색상의 LED 출력을 동기 시켜 순차적으로 디스플레이 소자를 구동하여 출력된다. RGB 전환이 플리커 주파수보다 빠르게 되면 인간의 눈은 하나의 컬러 이미지로 인식하게 되어 프레임을 구성한다. 프로젝터 구동 전력의 대부분은 광원에서 소모되므로 출력 영상의 밝기에 따라 광원을 조정하여 전력 소비를 줄이는 방안이 제시되었다. 그러나 프로젝션 디스플레이의 특성상 전체적으로 밝은 영상이나 흰색이 포함된 프레임에서는 전력 절감 효과가 미미하거나 거의 없는 경우가 발생한다.
본 논문에서는 RGBW 서브 프레임을 사용하여 기존 RGB 서브 프레임을 사용하는 시스템보다 향상된 전력 절감 기법에 대해 제안하고자 한다.
흰색 표현을 위해 상대적으로 효율이 좋지 않은 RGB 광원을 모두 동일 밝기로 출력하는 대신, 전력 효율이 가장 좋은 백색 LED를 사용하여 밝은 영역과 흰색을 표현하고 RGB 광원의 출력은 상대적으로 낮춤으로써 전력 절감 효과를 얻을 수 있다.
백색 LED의 최대 출력은 RGB 각각의 LED가 낼 수 있는 전체 광량의 합에 맞추어야 한다.
RGB 표현을 위한 3 서브 프레임을 RGBW의 4 서브 프레임으로 변환해야 하며, 이 때 출력 영상 1 프레임의 재생 시간은 동일해야 하므로 각 서브 프레임의 시간은 1/3(sec/frame)에서 1/4(sec/frame)로 줄어들게 된다. 또한, 밝기를 동일하게 유지하기 위해 각 RGB 채널의 최대 출력은 4/3배씩 증가해야 한다.
SEMILEDS사 M63 RGBW LED의 전력 프로파일을 적용하고, RGB LED의 최대 출력은 20lumen 백색 LED의 최대 출력은 60lumen으로 설정하였다.
영상의 특성에 따른 전력 저감 효과를 시뮬레이션하기 위해 Windows7 내의 Wildlife (전체적으로 밝은 영상), 영화 Starwars EP1 (전체적으로 어두운 영상), 애니메이션 Frozen (RGB 원색의 비중이 높은 영상)을 이용하였다.
RGB LED의 광원을 조정하는 경우에 디스플레이 소자의 반사율만으로 영상을 표현할 때보다 10% 내외의 전력 절감 효과가 있었다.
그러나 본 논문에서 소개한 RGBW LED 적용 시에는 평균 30% 정도의 전력 절감 효과를 얻을 수 있음을 알 수 있다.
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