[논문]모바일 제품의 효율적인 LCD 밝기 조절 기법에 관한 연구

김종대; 김영길

doi:10.6109/jkiice.2010.14.1.129

모바일 제품의 효율적인 LCD 밝기 조절 기법에 관한 연구
A Study of Efficient LCD Brightness Control Technique in the Mobile Embedded System 원문보기

김종대 ((주)LG전자 MC연구소) , 김영길 (아주대 전자공학과)

모바일 기기가 오디오 플레이 기능 이외에 비디오 플레이, 게임, 웹 브라우징 등 멀티미디어 기능이 강화 되면서 LCD 디스플레이 사이즈와 해상도가 점차 커지고 높아지고 있다. 그리고 LCD의 밝기도 사이즈 및 해상도와 더불어 점점 밝아지고 있는 추세이다. 그러나 모바일 기기는 LCD 구동 및 백라이트가 전체 시스템 파워 소모의 약 30% 정도를 차지하기 때문에 LCD의 밝기를 무작정 밝게 할 수 없다. 본 논문은 시스템 파워의 상당 부분을 차지하고 있는 LCD 백라이트를 배터리의 특성 및 사용자들의 기기 사용 패턴을 십분 고려하여 간단하고 효율적으로 LCD 백라이트 밝기를 조절하는 기법을 제안한다.

There are a lot of multimedia functions getting included in mobile devices recently, not only simple audio but visual functions as well, such as video playing, game and web browsing. Such the visual multimedia functions brought the strong requirement for much bigger LCD Display and high resolution. And the brightness of LCD is also one of major requirements and it is required to be more bright. However, LCD brightness is limited to increase because of power consumption. It occupies nearly 30% of the whole system power. This thesis suggests an effective and simple method of adjusting the LCD backlight brightness, considering a characteristic of battery and user pattern.

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문제 정의

이 절에서는 백라이트 최소 밝기 구현 방법과 단계 별로 소프트웨 어로 제어하는 방법에 대해 상세히 기술한다. LCD 백라이트 단계 별 밝기 설정은 사용자가 직접 설정할 수 있도록 그림 7과 같은 GUI 화면을 사용한다.

제안 방법

구현 시스템을 이용한 테스트는 단계 별 밝기에 따른 전력 차이를측정하였다. Step 별 밝기 차이와 전력 비교는 표 4에 기술하였다.
상태에서 진행해야 한다. 그리기 위해서는 DVFM(Dynamic Voltage Frequency Mmagement) 를 적 용해서 LCD 백라이트를 제외한 다른 파트는 최소의 전류를 소비할 수 있도록최적의 상태로만든 상태에서 저항값 결정을 설정을 했다.
배터 리는 완전 방전 상태에서 충전을 진행 하면서 측정 했으며 LCD 백라이트는 최대 밝기로, 그리고 스피커도 최대로 설정했다.
배터리 충전은 1A, 백라이트 밝기 최대, 스피커 최대를 동시에 동작 시켰을 때 시스템에서 아무런 문제가 없는 저항 값을 선정하도록 테스트 했다.
본 논문 구현을 위해 삼성의 S3C₂₄43을 사용한 Hardware Platform과 Windows CE 5.0 OS를 이용하여 LCD 밝기 조절 기법을 구현하였다. LCD는 LG Philips 3.
본논문을통해서 기존 적용된 상태에서 간단한 외부 회로를 추가해서 최소 밝기를 구현했으며 사용자의 입장에서 사용자가 가장 즐겨 사용하는 패턴을 십 분 고려하여 간단한 소프트웨어적인 수정을 통해 많은 효과를 볼 수 있도록Prototype에 적용했다.
이에, 본 논문은 일반적인 모바일 기기의 Step 별 LCD 밝기 패턴이 유사한 점을 개선하여 최소 밝기를 기존보다 획 기 적으로 낮게 하며, Step 별 밝기 패턴을 사용자들이 일반적으로 백라이트 밝기를 최대로 설정해서 사용하지 않고 중간 밝기 에서 가장 많이 사용 점 에 착안하여 밝기 패턴에 중점을 두어 밝기를 기존보다 낮게 설정하도록 밝기 패턴 그래프를 수정한다. 그러나 최대 밝기는 기존과 동일하게 밝게 한다.
저항 값 선정은 최대의 악조건 상태에서 테스트를 하였다. 배터 리는 완전 방전 상태에서 충전을 진행 하면서 측정 했으며 LCD 백라이트는 최대 밝기로, 그리고 스피커도 최대로 설정했다.
제안하는 LCD 밝기 조절 기 법은 기존의 구현 방법과 달리 최소 밝기를 더 낮게 하고 일반적으로 사용자들이 가장 많이 사용하는 단계의 밝기를 낮춰 배터리의 소모를 줄 일 수 있도록 한다.
최소 밝기를 구현하기 위해서는 理T의 동작을 OFF 시켜 피드백 단의 13Q 저항값 이외에 추가적인 저항이 필요 했다. 시스템 스펙으로 설정된 최소 밝기는 lOnit 이하로 했는데 보편화된 저항을 선정하는 과정에서 62Q 으로 했으며 밝기 는 7nit가 되었다.

대상 데이터

제안하는 시스템 구현은 LG전자의 N₁₀ PND (Personal Navigation Device) 제품을 가지고 진행 했다. N10 시스템은 내비 게 이션 이 주 용도이나 기타MP3 Paly 및 Photo Viewer 기 능까지 갖추고 있기 때문에 사용자는 내비게이션 이외의 용도로 들고 다니면서 MIB를 들을 수 있으며 JPEG 그림 파일을 볼 수도 있다.
가지로 구분 된다. 휘도와 색도를 결정하는 램프인 LED, LED에서 발생되는 빛을 효율적으로 모아 한 방향으로 반사시 켜 주는 램프 Reflector, 램프 Reflector로부터 받은 선형광을 영상 표시면 전체에 면광원 형태로 만들어 주기 위한 도광판 등으로 구성 된다.

이론/모형

백라이트 밝기 측정 방법은LCD 업체에서 권장하는 방식 과 장비 로 측정 했다.

성능/효과

백라이트는 최대 밝기, 그리고 MP3를 최대 볼륨으로 동작 시켰을 때 시스템 전체 전류가 1A를 초과하여 백라이트가 깜박이는 문제를 보였다.
본 논문은PWM을 통해 밝기를 조절하며 PWM이 완전히 Low가 될 경우 최소 밝기가 되며 High인 DC 상태일 경우 최대 밝기가 된다.
표 4에서 보는 바와 같이 중간 단계 인 Step5를 기 준으로 비교했을 때 밝기는 184nit에서 60.7nit로, 전류는 10.5mA에서 3.31mA로 전원은 17.6V에서 17.13V로, 그리고 중요한 전력은 184.8mW에서 56.7mW로 1/3 이 상이 줄어 든 것을 볼 수 있다. 전류, 전원, 전력은 백라이트 단만을 측정한 결과이다.

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