[논문]동적 후면조명 밝기 조정 (DLS)을 이용한 저전력 LCD시스템 구현 기법

최인석; 장래혁

동적 후면조명 밝기 조정 (DLS)을 이용한 저전력 LCD시스템 구현 기법
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최인석 (서울대학교 전기, 컴퓨터공학부) , 장래혁 (서울대학교 전기, 컴퓨터공학부)

최근의 휴대용 시스템에서는 디스플레이로 투과형 LCD를 주로 채택하고 있다. 투과형 LCD는 후면조명이 광원이 되는데, 후면조명(Backlight)의 소비전력이 시스템 전체 소비 전력에서 큰 비중을 차지한다. 우리는 화질의 큰 저하 없이 후면조명의 소비 전력을 줄이는 방법인 DLS를 소개한다. 본 논문에서는 DLS 구현과 구현한 플랫폼에서의 실험결과를 간단히 언급한다.

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문제 정의

투과형 LCD는 후면조명에서 나오는 빛을 액정을 통과시키면서 빛의 강도를 조절하고, 그 빛들이 컬러 필터를 통과하면서 3원색의 조합이 이루어져서 원하는 이미지를 만들어 낸다 [5]. 투과형 LCD에서 후면조명이 소비하는 에너지의 양이 시스템 전체의 에너지의 40%를 초과하기 때문에, 이를 줄이는 것이 우리의 목표이다. 이를 위하여 DLS는 후면조명의 밝기를 줄여 소비전력을 줄이는 한편, 액정에서 빛을 더 많이 통과시켜 결국 우리가 보게 되는 이미지는 비슷하게 유지될 수 있도록 하는 것이다.

제안 방법

그림 3 은 실험에 사용한 플랫폼을 보여준다. DLS 지원이 가능한 플렛폼 제작을 위하여, 3장에서 언급한 피드백 제어 회로를 Microchip 사의 PIC을 사용하여 구현하였다. 또한 LP064V1 LCD 를 구동하기 위하여 PCI 인터페이스를 가지는 LCD 컨트롤러를 구현하였다.
DLS 지원이 가능한 플렛폼 제작을 위하여, 3장에서 언급한 피드백 제어 회로를 Microchip 사의 PIC을 사용하여 구현하였다. 또한 LP064V1 LCD 를 구동하기 위하여 PCI 인터페이스를 가지는 LCD 컨트롤러를 구현하였다. PC는 Pentium III 866Mhz CPU, 512MB 메모리로 구성되었으며, OS는 리눅스 커널 2.
실험은 5개의 영화를 재생하면서 MOS 테스트를 하였다.
후 면조명의 소비전력은 시스템 전체 소비전력의 40% 이상을 차지하기 때문에, 배터리로 작동되고 긴 작업시간이 필요한 시스템에서는 후면조명에서의 소비전력을 줄이는 것이 필요하다. 이를 위하여 우리는 DLS이라는 후면조명의 밝기를 줄여서, 소비전력을 줄일 수 있는 방법을 소개하였다. DLS는 화질 보상과 함께 이루어지며 동적 조절을 하기 때문에, 눈에 띄는 화질 저하 없이 소비 전력 절감을 기대할 수 있다.

대상 데이터

그림 1 에서 대상으로 삼는 PDA는 200Mhz의 동작속도를 가지는 32비트 RISC 프로세서, 8KB의 2-way set associative 명령어 그리고 데이터 캐쉬, 64MB의 메인 메모리, 그리고 4인치 크기의 640 X 480 해상도를 가지는 투과형 LCD로 구성된 것이다. LCD의 에너지 모델은 Toshiba 사의 LTM04C380K [1] 이고, CCFL 후면0조명은 LG-Philips 사의 LP064V1 [2] 모델의 것으로 실측 데이터룔 바탕으로 했다. LCD를 제외한 부분의 에너지 모델은 싸이클 별 전력 측정 도구 [3]를 이용한 에너지 모델 [4]을 참조하였다.
그림 1은 고급 PDA에서 소비하는 전력의 구성 요소를 보여 준다. 그림 1 에서 대상으로 삼는 PDA는 200Mhz의 동작속도를 가지는 32비트 RISC 프로세서, 8KB의 2-way set associative 명령어 그리고 데이터 캐쉬, 64MB의 메인 메모리, 그리고 4인치 크기의 640 X 480 해상도를 가지는 투과형 LCD로 구성된 것이다. LCD의 에너지 모델은 Toshiba 사의 LTM04C380K [1] 이고, CCFL 후면0조명은 LG-Philips 사의 LP064V1 [2] 모델의 것으로 실측 데이터룔 바탕으로 했다.

이론/모형

LCD의 에너지 모델은 Toshiba 사의 LTM04C380K [1] 이고, CCFL 후면0조명은 LG-Philips 사의 LP064V1 [2] 모델의 것으로 실측 데이터룔 바탕으로 했다. LCD를 제외한 부분의 에너지 모델은 싸이클 별 전력 측정 도구 [3]를 이용한 에너지 모델 [4]을 참조하였다. 그림 1은 사용자 인터페이스를 가지는 응용 프로그램이 실행되고 있을 때의 소비전력을 도시하는 것으로 99.

성능/효과

DLS는 화질 보상과 함께 이루어지며 동적 조절을 하기 때문에, 눈에 띄는 화질 저하 없이 소비 전력 절감을 기대할 수 있다. 실험에서는 5 ~ 50% 까지의 후면 조명 시스템 소비전력 절감 효과가 있었다.

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