In this paper, a light-emitting diode (LED) backlight driver integrated circuit (IC) for medium-sized liquid crystal displays (LCDs) is proposed. In the proposed IC, a linear current regulator with matched internal resistors and an adaptive phase-shifted pulse-width modulation (PWM) dimming controller are also proposed to improve LED current uniformity and reliability. The double feedback loop control boost converter is used to achieve high power efficiency, fast transient characteristic, and high dimming frequency and resolution. The proposed IC was fabricated using the 0.35 ${\mu}m$ bipolar-CMOS-DMOS (BCD) process. The LED current uniformity and LED fault immunity of the proposed IC were verified through experiments. The measured power efficiency was 90%; the measured LED current uniformity, 97%; and the measured rising and falling times of the LED current, 86 and 7 ns, respectively. Due to the fast rising and falling characteristics, the proposed IC operates up to 39 kHz PWM dimming frequency, with an 8-bit dimming resolution. It was verified that the phase difference between the PWM dimming signals is changed adaptively when LED fault occurs. The experiment results showed that the proposed IC meets the requirements for the LED backlight driver IC for medium-sized LCDs.
The polycarbonate (PC)-based optical diffusers for direct-lit LED backlight unit were prepared by using extrusion compounding followed by compression molding process. The application of inorganic porous silica particles as a diffusing agent in addition to conventional poly(methyl methacrylate) (PMMA) beads was attempted, and the optical, thermal, and mechanical properties of the prepared diffusers were investigated. The morphological observations revealed that the diffusing agents could be uniformly dispersed in the PC matrix without agglomeration by high shear stress generated during extrusion process. The incorporation of the porous silica particles mixed with PMMA beads remarkably enhanced the luminance uniformity with respect to both location and view angle for the diffuser, while minimizing the reduction in the absolute luminance, as compared with the diffuser containing only PMMA beads. In addition, thermal and mechanical properties of the diffusers were shown to be improved upon addition of the porous silica particles.
Backlight has a major factor in power consumption of TFT-LCDs which are most popular in portable devices. There have been a lot of attempts to achieve power savings by backlight dimming. At the same time, the researches have shown image compensation due to decreased brightness of a displayed image. However, existing image compensation methods such as histogram equalization have some limits in completely satisfying the human visual system (HVS)-awareness. This paper proposes an enhanced dimming technique to obtain both power saving and HVS-awareness by combining pixel compensation and histogram specification for TFT-LCDs. This method executes a search algorithm and an automation algorithm employing simplified calculations for fast image processing. Experimental results showed that the proposed method achieved significant improvement in visual satisfaction per power saving over existing backlight dimming.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.13
no.7
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pp.3146-3151
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2012
For using them as a optical source of inspections equipment for LCD panel, the design ofexcellent backlight system, brightness uniformity and high power and good protection against heat is essential.In this paper, backlight system which is built in the 45 inch side emitting LCD backlight by LED arraystructure and driving circuit were designed and developed. After that, their performances were measured. Itshowed the luminance from 3,000 to 25,000[$cd/m^2$], the mean value x:0.3144, y:0.3076 of x-y chromaticity,dimming range of 27~515[$cd/m^2$], free flicker noise in the 80kHz and black level of 0.7~0.1[$cd/m^2$], thermaltest of cooling system in 20,000[$cd/m^2$] over values.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.11
no.12
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pp.5998-6016
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2017
In thin-film transistor liquid-crystal displays (TFT-LCDs), which are most commonly used in mobile devices, the backlight accounts for about 70% of the power consumption. Therefore, most low-power-related studies focus on realizing power savings through backlight dimming. Image compensation is performed to mitigate the visual distortion caused by the backlight dimming. Therefore, popular techniques include pixel compensation for brightness recovery and contrast enhancement, such as histogram equalization. However, existing pixel compensation techniques often have limitations with respect to blur owing to the pixel saturation phenomenon, or because contrast enhancement cannot adequately satisfy the human visual system (HVS). To overcome these, in this study, we propose a novel dimming technique to achieve both power saving and HVS-awareness by combining the pixel compensation and histogram specifications, which convert the original cumulative density function (CDF) by designing and using the desired CDF of an image. Because the process of obtaining the desired CDF is customized to consider image characteristics, histogram specification is found to achieve better HVS-awareness than histogram equalization. For the experiments, we employ the LIVE image database, and we use the structural similarity (SSIM) index to measure the degree of visual satisfaction. The experimental results show that the proposed technique achieves up to 15.9% increase in the SSIM index compared with existing dimming techniques that use pixel compensation and histogram equalization in the case of the same low-power ratio. Further, the results indicate that it achieves improved HVS-awareness and increased power saving concurrently compared with previous techniques.
Nowadays, TFT-LCD is widely used as display unit of many digital devices. And, the backlight unit(BLU) is used as a light source of TFT-LCD module. In the backlight unit, the most important component is a light guide, which guides the input light to the TFT-LCD module uniformly. Recently, many researchers have focused on improving the efficiency of BLU by changing the design and structure of a light guide. In the present paper, a series of simulation was performed to find the optimal luminance distribution of emanated light from the given geometry as the first step. From the results of simulations for the light guide with given V-groove pattern, the emanated light from it is mostly affected by the groove angle. In the case of acute angle, about 74 degrees was found as optimal angle to satisfy the restrictions of angular luminance distribution, FWHM, the maximum luminance, etc. However, as far as the average luminance value was concerned, the case of 120 degrees(abtuse angle) was found to be the best while prism films were added to the BLU. As a next step the light guide samples of 74 and 120 degrees were manufactured by DSF method, which was recently proposed by the authors. Of course, most of design parameters were chosen by the aid of simulation results. Finally, the results of average luminance values were compared between the simulation and DSF molded samples.
The dependence of optical performances of collimating films such as prism films and pyramid films on the reflecting properties of reflection films were investigated by using a ray tracing technique. The angular distribution of the luminance and the on-axis luminance gain were obtained by using a simple backlight model composed of a reflection film, a virtual flat light source, and a collimating film. Three kinds of reflecting properties were used, which were a perfect Lambertian reflector, a perfect mirror reflector, and a reflector having both diffuse and specular properties. It was found that the on-axis luminance gain was the highest in the simulation where a mirror reflector was used, while the viewing angle was the widest where the Lambertian reflector was used. This result indicates that it is necessary to optimize the simulation condition such as the reflecting properties in order to predict the optical performances of collimating films accurately. Quantitative correlation between the optical characteristics of collimating films and the reflecting properties of reflection films can be used to improve simulation technique for the development and the optimization of collimating films for LCD backlight applications.
The optical performance of LLF(Lenticular Lens Film)-based backlight was studied by using optical simulation as functions of the aspect ratio and the refractive index of lenticular lenses. In order to perform reliable simulation, the BSDF(bi-directional scattering distribution function) of the scattering dots on the bottom surface of the light guide plate was obtained as a superposition of the Lambertian and the elliptic Gaussian distribution components by comparing the experimental results and the simulation for the luminance distribution on the light guide. Based on this approach, an appropriate BSDF of the scattering dots of the light guide was constructed. The resultant values of the optimized aspect ratio and the refractive were found to be 1.25 and 1.65, respectively. In spite of the hybrid aspects of LLF incorporating both diffusing and collimating functions, the optical performance, in particular the on-axis luminance of LLF-based backlight was inferior by about 20% compared to that of conventional backlights adopting one prism film. However, the combination of two lenticular lens films resulted in comparable luminance gain as well as smooth decrease in the luminance with the viewing angle without exhibiting any side lobes.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.14
no.1
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pp.8-14
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2009
A lamp which is currently employed to LCD(Liquid Crystal Display) Backlight is almost CCFL(Cold Cathod Fluorescent Lamp) and EEFL(External Electrode Fluorescent Lamp). However, the use of these lamps is being restricted as RoHS(the Restriction of the use of certain Hazardous Substances in electrical and electronic equipment) regulation is gradually reinforced. According to this situation, the manufacturing of a lamp which doesn't use mercury is unescapable. Moreover, LCD TV has a defect which take place Motion Blur phenomenon due to response time of LC(Liquid Crystal), and Hold-type characteristic which only exists in LCD differently to CRT, PDP. In this paper, an inverter is proposed to drive a plane light source lamp which is not containing mercury. Driving circuit of proposed inverter is simple because the number of semiconductor device and magnetic device is reduced by using forward topology. Also, Motion Blur phenomenon is decreased by dividing the plane light source lamp to six block along vertical direction, and scanning. Finally, we proved usefulness of proposed inverter through experiment.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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