KR101020324B1 - 컬러 행렬 디스플레이의 인지 해상도 개선 방법 및 컬러 행렬 디스플레이 장치 - Google Patents

컬러 행렬 디스플레이의 인지 해상도 개선 방법 및 컬러 행렬 디스플레이 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 적어도 하나의 픽셀을 가진 컬러 행렬 디스플레이의 인지 해상도를 개선하는 방법에 관한 것으로서, 상기 픽셀로의 입사 컬러 채널 신호(R)를 제 1 및 제 2 신호 성분(R1, R2)으로 분할하는 단계와, 상기 신호 성분(R1, R2) 중 하나에 이득 계수(CR)를 인가하는 단계와, 상기 제 1 및 제 2 신호 성분(R1, R2)을 출사의 변경된 컬러 채널 신호(R')로 재조합하는 단계를 포함한다.

Description

컬러 행렬 디스플레이의 인지 해상도 개선 방법 및 컬러 행렬 디스플레이 장치{METHOD FOR IMPROVING THE PERCEIVED RESOLUTION OF A COLOUR MATRIX DISPLAY}
본 발명은 컬러 행렬 디스플레이의 인지 해상도를 개선하는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이러한 컬러 행렬 디스플레이에 관한 것이다.
컬러 행렬 디스플레이는 점차 시장에 출시되고 있으며, 광범위한 애플리케이션에, 즉, 텔레비젼과 퍼스널 컴퓨터 모니터에 그리고 휴대용 시스템 모두에 사용된다. 이러한 컬러 행렬 디스플레이 기술의 예에는, 플라즈마 디스플레이 패널, 액정 디스플레이, 폴리머 발광 디스플레이, 유기 발광 디스플레이 및 소위 FIT 디스플레이가 있다. 컬러 행렬 디스플레이는 일반적으로 가시 픽셀과 디지털 구동 신호 사이에 고정된 관계를 가지고 있다. 이러한 행렬 디스플레이를 제조하는 한 가지 방법은 디스플레이 표면 상에 복수의 컬럼을 배열하는 것이며, 여기서, 각각의 컬럼은 하나의 컬러를 디스플레이하도록 배열되어 있다. 적, 녹, 청의 상이한 컬러의 컬럼을 군데 군데 배열함으로써, 컬럼 기반의 RGB 디스플레이가 이루어진다. 그러나, 이러한 종래 기술의 컬러 행렬 디스플레이의 문제점은, 디스플레이의 컬럼의 총 개수가 라인당 픽셀의 총 개수보다 3배 많다는 것이다. 따라서, 모든 컬럼은 휘도 정보를 생성하는데 사용되지 않지만, 선명도는 휘도 묘사에 의해 결정된다. 또한, 종래 기술의 컬러 행렬 디스플레이의 문제점은, 디스플레이되는 신호의 처리에 있어서 컬러 서브 픽셀의 위치가 고려되지 않는다는 것이다. 서브 픽셀의 위치를 고려하지 않음으로써, 휘도간의 에일리어싱(aliasing)이 발생하며, 또한 베이스밴드 신호의 필터링이 발생할 것이다.
이러한 문제점을 해소하려는 하나의 방법이, 문헌 M.A.Klompenhouver, G. de Haan, R.A.Beuker, 'Sub-pixel image scaling for color matrix displays' SID2002, pp 176 - 179에 기술되어 있다. 이러한 문헌에 따르면, 스케일링은 스크린 상에서의 서브픽셀의 위치를 고려하여 컬러 신호의 적절한 위상 시프트/지연을 이용하여 수행될 것이다.
그러나, 이러한 종래 기술의 문제점은 베이스밴드 신호의 필터링이 존재하지 않는 경우에도 에일리어싱을 피할 수 없다는 것이다. 따라서, 휘도간 에일리어싱을 피하기 위한 다른 방법이 필요하다.
따라서, 본 발명의 목적은 상술한 에일리어싱 문제점을 피하고 디스플레이의 인지 해상도가 개선되는 컬러 행렬 디스플레이와 그 방법을 제공하는 것이다.
이러한 목적 및 다른 목적은 도입할 셈으로 기술된 방법에 의해 최소한 부분적으로 달성되며, 이러한 방법은, 상술한 픽셀로의 입사의 컬러 채널 신호를 제 1 및 제 2 신호 성분으로 분할하는 단계와, 상술한 신호 성분 중 하나에 이득 계수를 적용하는 단계와, 상술한 제 1 및 제 2 신호 성분을 출사하는 변경된 컬러 채널 신호로 재조합하는 단계를 포함한다. 이로써, 이하에 상세히 설명되는 가장 가시적인 항(visible term)인 휘도 에일리어싱을 피하게 되며, 인지 해상도가 개선된다. 적절하게, 상술한 제 1 및 제 2 신호 성분은 각각 저역 통과 성분과 고역 통과 성분이며, 가장 바람직하게는, 상술한 이득 계수가 상술한 고역 통과 성분에 인가된다.
또한, 저역 통과 성분은 저역 통과 필터에 의해 적절히 실현되며, 상술한 고역 통과 성분은 고역 통과 필터에 의해 실현되며, 상술한 저역 통과 및 고역 통과 필터는 상보적이다. 바람직하게, 이득 계수가 제공되며, 그 결과, 이득 계수는 컬러 행렬 디스플레이의 총 휘도에 대한 컬러 채널의 기여도에 역 비례한다. 또한, 본 방법은 바람직하게, 변경된 컬러 채널 신호에 적절한 지연 및 스케일링을 제공하기 위해서, 상술한 출사하는 변경된 컬러 채널 신호를 지연 및 업샘플링 또는 다운샘플링 블록에 전송하는 단계를 더 포함한다. 지연 및 업 또는 다운샘플링 블록은 예를 들어, (R, G, B) 신호 세트와 같은 신호 세트에 적합한 지연을 제공하도록 배열된다.
상술한 목적 및 다른 목적은 적어도 하나의 픽셀을 포함한 컬러 행렬 디스플레이 장치에 의해 또한 달성되며, 상술한 픽셀은 인가된 컬러 채널 신호에 의해 제어되도록 배열되며, 제어 유닛을 포함한 디스플레이 장치는 입사의 컬러 신호를 제 1 및 제 2 신호 성분으로 분할하는 분할 유닛과, 이득 계수를 상술한 성분 중 하나에 인가하는 이득 계수 적용 유닛과, 상술한 제 1 및 제 2 신호 성분을 상술한 픽셀을 제어하는데 사용되는 출사의 변경된 컬러 채널 신호로 재조합하는 재조합 유닛을 포함한다. 또한, 이러한 경우에, 이하에 상세히 설명되는 가장 가시적인 항인 휘도 에일리어싱을 피하게 되고, 이로 인해 인지 해상도가 개선된다.
이하에서, 본 발명은 첨부 도면을 기준으로 바람직한 실시예에 의해 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 서브 픽셀 시프트를 포함할 수 있는 RGB 디스플레이 픽셀 구동 회로의 기본 모델을 도시하는 도면,
도 2는 본 발명이 포함된, 도 1에 도시된 모델의 일부를 도시하는 도면,
도 3은 본 발명에 따른 방법의 기본적인 흐름도,
도 4는 도 2에 도시된 부분의 하나의 단일 컬러 신호(현재의 경우는 R)를 보다 상세히 도시하는 도면.
본 발명의 일실시예는 이하에 보다 상세히 설명될 것이다. 이러한 실시예는 문제점을 간단히 분석하는 것이 선택되며, 이는 본 발명의 범위에 있어서의 제한으로서 간주되지 않는다.
본 발명의 이러한 실시예에 있어서, 다음을 가정한다.
● 디스플레이는 컬럼 기반의 RGB 컬러 행렬 디스플레이, 즉, 각각의 컬럼이 하나의 컬러(이 경우에, 적, 녹 또는 청)를 포함하는 디스플레이이다.
● 디스플레이 컬러는 FCC RGB의 기본적인 컬러이다. 이러한 가정에 의해 분석을 보다 많이 판독할 수 있다.
● 컬러는 컬럼 기반이다. 이러한 이유로, 필터링과 에일리어싱을 분석함에 있어서, 단지 수평 축, 즉, 하나의 라인을 고려할 필요가 있다.
● 각각의 라인은 N개의 RGB 샘플을 가지며, 그 결과 디스플레이는 3N개의 컬럼을 갖는다.
● 디스플레이에서 사용되는 RGB 신호는 종래 기술에 따라서 적절히 전처리되고, 그 결과, 신호의 위상은 디스플레이 위치, 즉, 디스플레이 표면 상의 서브픽셀 위치에 대응한다.
● 디스플레이는 선형, 즉, 감마를 나타내지 않는다. 디스플레이가 감마를 가지고 있으면, 이하의 분석은 근사치로서 볼 수 있다.
● 입력 신호는 3N개의 RGB 샘플로 구성된다. 이러한 이유로, 입력 신호는 디스플레이 해상도를 얻기 위해서 3만큼 다운샘플링될 필요가 있다. 이로써 수학식을 보다 많이 판독할 수 있지만, 다른 다운샘플링 계수는 필수적으로 동일한 결과를 낳는다. 그러나, 다른 업 또는 다운샘플링 계수에 또한 방법이 적용가능하다. 정수 또는 비정수 샘플링 계수에 대한 효율적인 구현은 소위 다상(polyphase) 필터에 의해 주어질 수 있다.
● FCC YUV는 지각적 관련 공간이며, 이들 신호는 분석의 기본으로서 사용될 수 있다.
본 발명의 기본적인 생각은, 프로세싱에 의해 소스 신호의 서브 픽셀을 우측 위치에 배치하는 것이며, 본 발명에 따르면, 이는 서브픽셀 시프트에 의해 구현된다.
본 발명의 서브픽셀 시프트를 포함하도록 변경될 수 있는 기본적인 종래 기술의 모델이 도 1에 기술되어 있다. 모델은 3개의 컬럼 세트, 즉, 적, 청, 녹 컬럼을 모델링하도록 형성된다. 모델은 기본적으로 3개의 브랜치를 포함하며, 하나의 브랜치 각각은 기본적인 컬러 R, G, B를 갖는다. 신호 패키지 {Yi, Ui, Vi}는 반에일리어스 필터링 블록(F)에서 모델링 시스템에 입력되며, 여기서, Yi는 디지털 휘도 신호이며, Ui 및 Vi는 디지털 컬러차 신호이다. 반에일리어스 필터링 블록(F)은 3의 계수만큼의 다운샘플링으로 인해 에일리어싱을 제한한다(상술한 가정의 리스트를 참조). 반에일리어스 필터링 블록(F)으로부터, 신호 {Y, U, V}가 출력된 후에, 공통의 행렬 블록(M)으로 입력된다. 행렬 블록은 입력 신호 {Y, U, V}를 RGB 신호 패키지 {R, G, B}로 변환하도록 배열되며, 변환 행렬(M)은 아래의 수학식 1로 주어진다.
Figure 112005029330589-pct00001
상술한 변환에 의해 생성되는 {R, G, B} 신호는 지연 블록을 포함하는 지연 및 다운샘플링 블록으로 입력되며, 이러한 경우에, 신호 R은 지연 계수(D)와 비교되며, 신호 B는 지연 계수(-D)와 비교되며, 신호 G는 변하지 않는다. 이러한 지연 은 디스플레이 위치를 보상, 즉, 서브픽셀 시프트를 제공하도록 배열된다. 이후에, {R, G, B} 신호는 다운샘플링 블록에 입력되며, 여기서, 3개의 신호 모두는 3의 계수로 다운샘플링되며, 디스플레이의 입력 해상도를 감소시킨다. 다음에, 신호 패키지가 디스플레이 모델 블록에 입력되며, 이 블록은 3의 계수로 패키지 각각의 신호를 업샘플링하도록 배열된 업샘플링 블록과 지연 블록을 필수적으로 포함하며, 이러한 경우에, 신호 R는 지연 계수(-D)와 비교되며, 신호 B는 지연 계수(D)와 비교되며, 신호 G는 변하지 않는다. 디스플레이 모델 블록은, 각각의 컬럼이 반복 패턴으로 하나의 컬러(적, 녹, 청)를 단순히 디스플레이할 수 있다는 사실을 모델링하도록 배열된다. 디스플레이 모델 블록 다음에, 신호가 수학식 2에 주어진 공통의 역행렬 블록(M-1)에 입력된다.
Figure 112005029330589-pct00002
역행렬 블록(M-1)은 지각적 모델 블록을 형성한다고 할 수 있으며, 상술한 블록으로부터 출력된 신호 패키지는 {Y0, U0, V0}로 표시된다.
본 발명으로 되는 이하의 분석에 있어서, 신호 패키지 {Y, U, V}가 기본적으로 사용될 수 있으며, 여기서,
Figure 112005029330589-pct00003
상술한 모델로부터 생성되는 디지털 휘도 신호(Y0)는 다음과 같음을 알 수 있다.
Figure 112005029330589-pct00004
이러한 이유로, 최종 휘도 신호(Y0)는 베이스밴드 입력 휘도(Y) + 에일리어스 항(term)과 같다. 에일리어스 항은 신호(Y, U, V) 및 합성 상수(ci)에 의존한다. 수학식 4에 표시된 바와 같은 대응 방식으로, 최종 디지털 컬러차 신호(U0, V0)는 각각 베이스밴드 신호(U, V) + 에일리어스 항과 같다. 에일리어스 항은, 수학식 4에서와 같은 대응 방식으로, 0이 아닌 합성 상수가 곱해진 신호(Y, U, V)의 에일리어싱 버전의 합이다. 또한, 합성 상수(ci)의 값은 상술한 수학식 (1) 및 (2)에 정의된 바와 같이, 행렬(M) 및 행렬(M-1)에 의존함을 알 수 있다.
그러나, 사람의 눈이 휘도 에일리어싱, 즉, 디지털 휘도 신호(Y)의 에일리어싱에 가장 민감하다는 것을 보여주고 있다. 특히, 에일리어싱 항
Figure 112005029330589-pct00005
으로 인한 신호(Y0)의 에일리어싱이 가장 가시적임을 보여주고 있다.
이러한 이유로, 본 발명은 상술한 행렬(M)의 효과가 에일리어싱 항
Figure 112010060287705-pct00006
의 상수가 0으로 되는 방식으로 효과적으로 변경될 수 있으며, 이로써, 가장 가시적 에일리어싱 항이 삭제되어, 디스플레이의 인지된 선명도를 개선한다는 사실을 기초로 하고 있다. 본 발명에 따르면, 이는 이득 계수를 R, G, B 채널 각각에 가산함으로써 달성된다. 이에 대해 도 2에 상세히 도시되고, 보다 상세하게는 도 4에 도시되어 있다(채널 중 하나(R)만을 개시하고 있지만, 남은 채널(G, B)은 유사함). 도 2는 도 1의 모델에서 A로 표시된 부분의 변경예만을 단순히 도시하고 있다. 모델의 나머지는 도 1에 도시된 바와 같이 변경되지 않는다. 도 2에 도시된 서브 시스템에서, 신호 패키지 {Y, U, V}는 상술하고 수학식 1에 정의된 바와 같이 행렬(M)로 입력된다. 행렬(M)로부터, {R, G, B} 신호가 출력된다. 이후에, 본 발명에 따르면, 각각의 신호(R, G, B)는 제 1 및 제 2 성분, 즉, 고역 통과 및 저역 통과 성분으로 분할된다. 이는 스플리터(도시 생략)와, 고역 통과 및 저역 통과 필터(1, 2) 각각을 배열함으로써 달성되며, 스플리터와 필터는 함께 하위 분할 유닛(4)을 형성한다. 저역 통과 및 고역 통과 필터는 상보적, 즉, lp(z) + hp(z) = 1이다. 컬러 순도의 변경, 즉, 대규모 영역에 있어서의 컬러 연출을 피하기 위해서, 각각의 신호(R, G, B)에 있어서, 상술한 이득 계수(Ci)는 고역 통과 성분(2r, 2g, 2b)에만 인가된다. 이는 채널 하나에 대해서 도 4에 도시된 바와 같이(나머지 채널은 유사함), 이득 계수 적용 유닛(5)에 의해 달성된다. 최종적인 고역 통과 성분과 저역 통과 성분은 가산 블록 또는 재조합 유닛(6)에 의해 재조합되며, 이후에, 최종적인 신호는 상술한 바와 같이, 지연 및 다운샘플링 블록(7, 8)에 출력된다. 대응 처리는 도 2에 도시된 바와 같이, 각각의 신호(R, G, B)에 대해서 병렬로 행해진다. 저역 통과 및 고역 통과 필터를 포함하는 블록, 이득 가산 요소 및 가산 블록은 Y->Y 에일리어스 차단 블록 또는 제어 유닛(3)이라 할 수 있다. 각각의 브랜치(R, G, B)의 이득 계수(Ci)는, 이득 계수(CR, CG, CB)가 총 휘도에 대한 그들의 역비례 기여도의 1/3인 것이 선택된다. 이러한 경우(수학식 1 참조)에, 그 결과는 다음과 같다.
Figure 112005029330589-pct00007
도 1에 도시된 모델에서, 선형적인 시불변 블록의 순서는 변경될 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 반에일리어스 필터링 블록(F)은 다운 샘플링 블록의 바로 전 위치로 이동될 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 다른 실시예에서, 도 2에 도시된 바와 같이, 결합 이득(Ci) 및 가산 블록과 함께, 필터(F), 필터(LP), 필터(HP)는, 컬러 당 하나의 필터 블록, 즉, Filter_R, Filter_G 및 Filter_B를 포함하는 단일의 필터 블록(F)으로 조합될 수 있다. 필터 계수는 Filter_R에 대한 LP, HO 및 Cr에 의해 결정된다. 고역 통과 및 저역 통과 필터는 반에일리어싱 필터, 샘플링 계수 또는 샘플링 구조와는 관계가 없다는 것을 알 수 있다. 에일리어싱은, 디스플레이 상에서의 각각의 픽셀의 위치가 다운샘플링 전에 지연에 의해 적절히 보상된다. 이러한 문맥에서, 상술한 샘플링 계수는 상술한 다운샘플링 계수와 동일함을 알 수 있다. 이러한 예에서, 다운샘플링 계수는 3이다. 그러나, 예를 들어, 2, 5, 6(정수 스케일링) 또는 2.5, 3.6, 4.6(비정수 스케일링)과 같은, 다른 샘플링 계수가 가능하다.
본 발명이 본 발명의 바람직한 실시예를 기준으로 상세히 설명되어 있지만, 본 발명은 상술한 유형의 디스플레이에서의 이용으로만 제한되지 않으며, 이득 계수 뿐만 아니라 분리 필터(고역 통과 및 저역 통과)는 디스플레이의 샘플링 구조에 의존하지 않는다. 따라서, 총 지연이 브랜치 또는 채널 각각의 지연과 동일하다면, 본 발명의 방법이 샘플링 구조에 적용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 예를 들어, 델타-나블라 구조를 가진 소위 2D 샘플링 디스플레이에 동일하게 적용할 수 있다.
또한, 본 발명은 RGB 디스플레이로 제한되지 않지만, R, G, B 이외의 다른 컬러 조합을 이용하는 4 컬러 시스템 또는 3 컬러 시스템에 또한 적용될 수 있다. 어느 경우든, 이득 계수는, 총 디스플레이 휘도에 대한 각각의 브랜치 또는 채널의 기여도에 역비례하는 것이 선택된다.
또한, 본 발명은 선형 디스플레이에 적용될 수 있을 뿐만 아니라, 입력 전압과 최종 광 강도(감마) 사이에 비선형 관계를 가진 디스플레이에 또한 사용될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 상술한 바와 같이 정수 스케일링과 비정수 스케일링 모두에 적용가능함을 또한 알 수 있다. 예를 들어, 2.5 만큼의 다운 스케일링은 이하의 단계, 즉, 계수 2 만큼 업샘플링하는 단계와, 신호를 필터링하여 적절한 지연을 부여하는 단계와, 계수 5 만큼 다운샘플링하는 단계를 실행할 수 있다. 필터링은 본 발명에 따른 고역 통과/저역 통과 아이디어에 따라 또한 수정될 수 있다. 이러한 업샘플링/필터링/다운샘플링은 예를 들어, 다상 필터링에 의해 효율적으로 실행될 수 있다.

Claims (8)

  1. 적어도 하나의 픽셀을 가진 컬러 행렬 디스플레이의 인지 해상도를 개선하는 방법에 있어서,
    상기 픽셀로의 입사 컬러 채널 신호(R)를 제 1 및 제 2 신호 성분(R1, R2)으로 분할하는 단계와,
    상기 제 1 및 제 2 신호 성분(R1, R2) 중 하나에 이득 계수(CR)를 적용하는 단계-상기 이득 계수(CR)는 상기 컬러 행렬 디스플레이의 총 휘도에 대한 상기 컬러 채널의 기여도에 역 비례함-와,
    상기 제 1 및 제 2 신호 성분(R1, R2)을 출사하는, 변경된 컬러 채널 신호(R')로 재조합하는 단계를 포함하는
    컬러 행렬 디스플레이의 인지 해상도 개선 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 신호 성분은 각각 저역 통과 성분과 고역 통과 성분인
    컬러 행렬 디스플레이의 인지 해상도 개선 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 이득 계수(GR)는 상기 고역 통과 성분에 인가되는
    컬러 행렬 디스플레이의 인지 해상도 개선 방법.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 저역 통과 성분은 저역 통과 필터(1r)에 의해 실현되며, 상기 고역 통과 성분은 고역 통과 필터(2r)에 의해 실현되며, 상기 저역 통과 및 고역 통과 필터(1r, 2r)는 상보적인
    컬러 행렬 디스플레이의 인지 해상도 개선 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이득 계수가 상기 컬러 행렬 디스플레이의 총 휘도에 대한 상기 컬러 채널의 기여도에 역비례하도록, 상기 이득 계수(CR)를 제공하는 단계를 더 포함하는
    컬러 행렬 디스플레이의 인지 해상도 개선 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 출사하는 변경된 컬러 채널 신호(R')에 지연 및 스케일링을 제공하기 위해서, 지연 및 업 또는 다운샘플링 블록(7, 8)에 상기 출사하는 변경된 컬러 채널 신호(R')를 전송하는 단계를 더 포함하는
    컬러 행렬 디스플레이의 인지 해상도 개선 방법.
  7. 하나의 인가된 컬러 채널 신호에 의해 제어되도록 배열된 적어도 하나의 픽셀과 제어 유닛(3)을 가진 컬러 행렬 디스플레이 장치에 있어서,
    입사 컬러 신호(R)를 제 1 및 제 2 신호 성분(R1, R2)으로 분할하는 분할 유닛(4)과,
    상기 제 1 및 제 2 신호 성분(R1, R2)으 중 하나에 이득 계수를 적용하는 이득 계수 적용 유닛(5)-상기 이득 계수(CR)는 상기 컬러 행렬 디스플레이의 총 휘도에 대한 상기 컬러 채널의 기여도에 역 비례함-과,
    상기 제 1 및 제 2 신호 성분(R1, R2)을, 상기 픽셀을 제어하는데 사용되는 출사하는, 변경된 컬러 채널 신호(R')로 재조합하는 재조합 유닛(6)을 포함하는
    컬러 행렬 디스플레이 장치.
  8. 삭제
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