KR101234208B1 - 비디오 이미지 디스플레이 방법 및 이를 이용한 디스플레이 패널 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 순차적 컬러 디스플레이 패널에서 컬러 비디오 이미지를 디스플레이하는 방법과 관련이 있다. 비디오 프레임은 주어진 컬러 요소에 각각 할당된 복수의 연속적인 시간 세그먼트로 나누어지며, 이 이미지 화소의 비디오 수준은 대응하는 셀의 디스플레이 시간을 변조하는 것에 의해 디스플레이된다. 본 발명은 컬러 브레이크업(break-up)을 야기하지 않고 블러링 효과(blurring effect)를 감소시키는 디스플레이 방법을 제안하는 것을 목표로 한다. 본 발명에 따라, 적어도 하나의 기준(reference) 시간 세그먼트가 상기 복수의 시간 세그먼트에서 정의되며, 이 이미지는 기준 시간 세그먼트와 이 기준 시간 세그먼트에 가장 근접한 시간 세그먼트 동안 이 셀을 조명하는 것에 우선권을 주어서 디스플레이된다.

Description

비디오 이미지 디스플레이 방법 및 이를 이용한 디스플레이 패널{VIDEO IMAGE DISPLAY METHOD AND DISPLAY PANEL USING IT}
도 1은 비디오 신호의 컬러 요소와 각각 연관된 시간 세그먼트로 나누어진 비디오 프레임을 도시하는 도면.
도 2는 종래의 LCOS 밸브 프로젝터에서 하나의 비디오 프레임 동안에 128의 수준을 위한 광 방사를 도시하는 도면.
도 3은 본 발명의 방법의 제 1실시예를 도시하는 도면.
도 4는 비디오 프레임의 각 시간 세그먼트 동안 디스플레이될 비디오 수준 수치가 어떻게 결정되는가를 도시하는 순서도.
도 5는 도 3에서 도시된 방법에 대한 향상을 도시하는 도면.
도 6은 두 개의 기준 시간 세그먼트를 사용해서 본 발명의 방법의 제 2실시예를 도시하는 도면.
<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>
R1, R2, R3: 적색 요소를 위한 시간 세그먼트
G1, G2, G3: 녹색 요소를 위한 시간 세그먼트
B1, B2, B3: 청색 요소를 위한 시간 세그먼트
프레임: 비디오 프레임
본 발명은 복수의 디스플레이 셀을 포함하는 순차적 컬러 디스플레이 패널에서 컬러 비디오 이미지를 디스플레이하는 방법과 관련이 있으며, 여기서 디스플레이될 비디오 이미지는 복수의 컬러 요소를 포함하며, 이미지 디스플레이 기간은 각각의 컬러 요소에 할당된 최소 3개의 시간 세그먼트를 갖는 복수의 연속적인 시간 세그먼트로 나누어지고, 이 이미지 화소의 비디오 수준은 대응하는 셀의 디스플레이 시간을 변조하는 것에 의해 디스플레이된다. 본 발명은 또한 이 방법을 사용하는 디스플레이 패널과 관련이 있다. 본 발명은 실리콘상 액정(liquid crystal on silicon: LCOS) 스크린, 유기 광-방사 다이오드(organic light-emitting diode:OLED) 스크린 및 마이크로미러(micromirror: DMD) 스크린에 보다 특별히 적용된다.
순차적 컬러 디스플레이는 단일 디스플레이 셀 밸브를 갖는 컬러 이미지를 디스플레이 하기 위한 프로젝터에서 현재 사용된다. 도 1은 비디오 프레임이라 불리는 비디오 이미지의 하나의 디스플레이 기간을 이 이미지의 하나의 컬러 요소로 각각 할당된 복수의 시간 세그먼트로 나누는 것을 도시한다. 이 재분할(subdivision)의 예에서, 비디오 프레임은 각 컬러 요소에 대해 3개의 시간 세그먼트, 즉, 적색 요소를 위해 3개의 세그먼트(R1, R2, R3), 녹색 요소를 위해 3개의 세그먼트(G1 G2, G3)와 청색 요소를 위해 3개의 세그먼트(B1, B2, B3)를 포함한다. 각 적색 시간 세그먼트 다음에는 녹색 시간 세그먼트가 뒤이어 지며, 청색 시간 세그먼트가 그 뒤를 따른다. 이 세그먼트는 일반적으로 실질적으로 동일한 기간을 갖는다.
이런 종류의 비디오 프레임 구조를 가지고, 이미지의 비디오 신호의 컬러 요소는 하나씩 순차적으로 디스플레이되고, 이 이미지의 화소의 컬러는 통합(integration)의 효과에 의해(인간의 눈에서) 그후 복원된다. 각 컬러 요소를 위한 복수의 시간 세그먼트의 사용은 광 방사가 이 프레임의 전체 기간에 걸쳐 분배되고, 적색, 녹색 및 청색광의 방사를 함께 밀접하게 모으는 것을 가능하게 한다. 다른 컬러의 방사가 멀리 떨어져 있으며, 즉, 예를 들면 프레임의 시작 부분에서 평균 적색 방사가 있을 때, 이 프레임의 중간에 평균 녹색 방사가 있으며, 이 프레임의 끝 부분에 평균 청색 방사가 있을 때, 이것은 인간의 눈에 의해 인식되는 컬러 브레이크업(break-up) 현상을 감소시킨다.
마이크로미러 셀을 주소 지정하기 위해 이진 평면을 사용하는 마이크로미러(DMD) 프로젝터의 경우에 있어서, 각 컬러 요소와 연관된 비디오 프레임 부분은, 일반적으로 부-스캔(sub-scan)이라 불리는 다른 기간을 갖는 부-기간(sub-period)으로 나누어지고, 상기 컬러와 연관된 다양한 시간 세그먼트에서 분배된다. 이런 타입의 프로젝터에서 컬러 브레이크업을 더욱 제한하기 위한 한 가지 해결책은 보다 긴 지속 기간의 부-스캔을 보다 짧은 지속 기간의 부-스캔으로 나누고, 광 방사를 심지어 더욱 멀리 발산(spread)시키기 위해 이 부-스캔을 이 프레임의 모든 시간 세그먼트 상에 분배하는 것이다. 이것은 주어진 컬러의 시간 세그먼트 사이에 거의 균일하게 분배된 광 방사를 유발한다.
LCOS 또는 OLED 밸브 프로젝터의 경우에 있어서, 이 밸브의 셀은 주어진 컬러의 각 세그먼트 동안 동일한 양의 광을 방사시키거나 통과시키기 위해 전압 제어 또는 전류 제어를 사용해서 한 세그먼트씩 차례로 일반적으로 주소 지정된다.
도 2는 LCOS 또는 OLED 밸브 그리고 시간 세그먼트 사이에 균일한 분배를 사용해서 디스플레이될 비디오 수준(128)을 위해 방사되는 광의 분배를 도시한다. 동일한 양의 광이 각 시간 세그먼트 동안 방사된다. 보다 의미있는 부-스캔이 이 프레임의 모든 시간 세그먼트 상에 분배될 때, 이것은 DMD 밸브 프로젝터의 분배와 거의 동일한 광 방사 분배를 초래한다.
이 광 발산의 단점은 이 발산이 디스플레이되는 이미지에서 블러링 효과를 생성한다는 것이다.
본 발명은 임의의 광 브레이크업 현상없이 이 블러링 효과를 감소시키기 위한 해결책을 제안한다.
본 발명은 복수의 디스플레이 셀을 포함하는 순차적 컬러 디스플레이 패널에서 컬러 비디오 이미지를 디스플레이하는 방법과 관련이 있으며, 여기서 디스플레이될 비디오 이미지는 복수의 컬러 요소를 포함하며, 이미지 디스플레이 기간은 각각의 컬러 요소에 할당된 최소 3개의 시간 세그먼트를 가진 복수의 연속적인 시간 세그먼트로 나누어지고, 이 이미지 화소의 비디오 수준은 대응하는 셀의 디스플레이 시간을 변조하는 것에 의해 디스플레이된다. 이 방법은:
- 상기 복수의 시간 세그먼트에서 최소 하나의 기준 시간 세그먼트를 정의하는 단계와,
- 기준 시간 세그먼트와 이 기준 시간 세그먼트와 가장 근접한 시간 세그먼트 동안 이 셀을 조명하는 것에 우선권을 주어서 이 이미지를 디스플레이하는 단계를 포함한다.
따라서, 이 셀에 의해 방사되는 광은 이 기준 시간 세그먼트 주위에서 집중되고 전체적인 비디오 프레임 상으로 발산되지 않는데, 다른 컬러 광 방사는 서로 매우 근접하여 있음으로 이것은 컬러 브레이크업 현상을 증가시키지 않고 블러링 효과를 감소시킨다.
하나의 특별한 실시예에서, 이 기준 시간 세그먼트는 비디오 이미지 디스플레이 기간의 중간 근처에 존재한다.
기준 시간 세그먼트 주위에 광 방사를 더욱 집중시키기 위해, 만약 하나의 셀이 시간 세그먼트 일부 동안 조명된다면, 셀은 기준 시간 세그먼트에 가장 가까운 시간 세그먼트의 일부동안 이롭게 조명된다.
마지막으로, 이 기준 시간 세그먼트는 선호적으로 이 비디오 신호의 녹색 요소에 할당된 시간 세그먼트이다.
본 발명은 비디오 이미지를 디스플레이하고 복수의 디스플레이 셀을 포함하기 위한 순차적 컬러 디스플레이 패널과 또한 관련이 있으며, 디스플레이될 비디오 이미지는 복수의 컬러 요소를 포함하는 신호 형태로 이 패널에 제공되며, 여기서 이미지 디스플레이 기간은 각각의 컬러 요소에 할당된 최소 3개의 시간 세그먼트를 가진 복수의 연속적인 시간 세그먼트로 나누어지고, 이 이미지 화소의 비디오 수준은 대응하는 셀의 디스플레이 시간을 변조하는 것에 의해 디스플레이된다. 본 발명에 따라, 이 패널은 상기 복수의 시간 세그먼트로부터 선택된 기준 시간 세그먼트 동안과 이 기준 시간 세그먼트에 가장 근접한 시간 세그먼트 동안에 이 셀을 조명하는 것에 우선권을 줌으로써 이 이미지를 디스플레이하기 위한 수단을 포함한다.
본 발명은 다음의 설명을 읽는 것에 의해 보다 더 잘 이해될 것인데, 이 설명은 비제한적인 예와 첨부된 도면을 참조하여 주어진다.
본 발명은 광 방사가 하나 이상의 기준 시간 세그먼트 상에서와 이 주위에서 집중되는 방법을 제안한다. 이것은 이 프레임에서 광방사의 발산을 감소시키고, 3개의 컬러 요소의 광 방사가 함께 매우 근접하여 있음으로 인간의 눈에 의해 인식되는 광 브레이크업 현상이 또한 매우 낮다.
본 발명은 도 1에서 보여진 것과 동일한, 각 컬러의 3개의 시간 세그먼트를 포함하는 비디오 프레임의 경우로 설명된다. 물론, 본 발명은 예를 들면 도 6을 참조하는 설명에서 나중에 설명될 것처럼, 보다 많은 수의 시간 세그먼트를 포함하는 비디오 프레임에 동일하게 적용 가능하다.
일반적인 경우에 있어서, 단일 기준 시간 세그먼트가 정의된다. 녹색 컬러 요소가 이 3 요소 중에 가장 밝은(luminous) 컬러이므로, 이 세그먼트는 이롭게 이 녹색 컬러 요소와 연관된 시간 세그먼트이다. 이 기준 시간 세그먼트는 일반적으로 비디오 프레임의 중앙(비디오 프레임 기간의 중간)에 위치된다. 따라서, 일반적인 경우에, 시간 세그먼트(G2)가 기준 시간 세그먼트로서 정의된다.
본 발명에 따라, 비디오 이미지는 이 기준 시간 세그먼트 동안과 이 기준 시간 세그먼트에 가장 근접한 시간 세그먼트 동안에 이 셀을 조명하는 것에 우선권을 줌으로써 디스플레이된다. 이것은 현재 예에서 기준 시간 세그먼트(R2, G2, B2)의 트리플릿(triplet)을 선택하는 것과 결국 동일한 것이 된다.
도 3의 오른 쪽 부분은 본 발명의 방법이 어떻게 5개의 비디오 수준(30, 64, 128, 191 및 255)의 디스플레이에 적용되는 가를 설명한다. 이 도면의 왼쪽 부분은 종래의 디스플레이를 표현한다.
이 도면에 도시된 대로, 디스플레이될 비디오 수준이 무엇이든지 간에, 우선권이 기준 시간 세그먼트와 이 세그먼트에 가장 근접한 시간 세그먼트 동안에 이 셀을 조명하는 것에 주어진다. 예를 들면, 30 혹은 64의 회색 수준을 디스플레이하기위해, 이 셀은 이 비디오 프레임의 중심 근처에 위치한 세그먼트(R2, G2, B2)의 시간의 일부 동안 조명된다. 이 셀은 다른 시간 세그먼트 동안에는 조명되지 않는다.
128 및 191의 회색 수준을 디스플레이하기 위해, 이 셀은 이 프레임의 중앙 시간 세그먼트(R2, G2, B2) 내내 그리고 다른 세그먼트의 시간의 일부 동안에 조명된다. 동일한 양의 광이 이 기준 세그먼트의 중앙에 위치되고 이 도면에서 일점쇄선으로 표현된 대칭축의 양쪽에 방사된다. 현재 예에서, 세그먼트(R1, R3)는 기준 시간 세그먼트(G2)의 중앙으로부터 등거리(equidistant)에 있다고 간주된다. 그러므로 이 셀은 이 두 개의 시간 세그먼트 동안에 동일한 기간 동안 조명된다.
물론, 제 3적색 세그먼트가 기준 시간 세그먼트에 시간 상 더 근접해 있으므로, 제 1적색 시간 세그먼트 이전에 제 3적색 시간 세그먼트를 조명하는 것이 구상될 수 있다. 유사하게, 제 1청색 시간 세그먼트가 제 3청색 시간 세그먼트 이전에 조명될 수 있다.
이리하여, 본 발명에 따라, 만약 기준 시간 세그먼트에 가장 근접한 동일한 컬러의 시간 세그먼트가 이미 조명되었을 때에만, 시간 세그먼트가 조명된다. 기준 시간 세그먼트에 가장 근접한 시간 세그먼트는 기준 시간 세그먼트와 시간상 가장 근접한 시간 세그먼트를 필연적으로 지정하지는 않는다. 상기에서 언급된 것처럼, 기준 시간 세그먼트를 포함하는 트리플릿에 인접하는 트리플릿(R, G, B)에 속하는 동일 컬러의 두 개의 세그먼트가 기준 시간 세그먼트로부터 등거리이고 기준 시간 세그먼트로부터 동일하게 근접되어 있다고 간주될 수 있다.
마지막으로, 수준(255)을 디스플레이 하기 위해, 이 셀은 표준적인 디스플레이에서처럼 비디오 프레임의 모든 시간 세그먼트의 시간 내내 조명된다.
도 4는 이 프레임의 각각의 시간 세그먼트 동안 디스플레이될 비디오 수준 수치를 결정하는 한 예를 도시하는 순서도이다. 입력 비디오 신호는 적색 요소를 위해 비디오 수준 수치(적색_8비트), 녹색 요소를 위해 비디오 수준 수치(녹색_8비트), 그리고 청색 요소를 위해 비디오 수준 수치(청색_8비트)를 갖는다고 여겨진다. 만약 녹색_8비트 수치가 85(=255/3)보다 작거나 같다면, 녹색_8비트 수치가 이 세그먼트(G2) 동안 전체적으로 디스플레이된다. 만약 녹색_8비트 수치가 85보다 크다면 수치(85)가 세그먼트(G2) 동안 디스플레이되고, 이 나머지의 첫 번째 절반은 세그먼트(G1) 동안 디스플레이되고, 두 번째 절반은 세그먼트(G3) 동안 디스플레이된다.
유사하게, 만약 적색_8비트(제각기 청색_8비트)값이 85보다 작거나 같다면, 적색_8비트(제각기 청색_8비트)값은 R2(제각기 B2) 세그먼트 동안 전체적으로 디스플레이된다. 만약 적색_8비트(제각기 청색_8비트)값이 85보다 크다면, 값 85가 R2(제각기 B2) 세그먼트 동안 디스플레이되고, 이 나머지의 첫 번째 절반은 R1(제각기 B1) 세그먼트 동안 디스플레이되고, 두 번째 절반은 R3(제각기 B3) 세그먼트 동안 디스플레이된다.
도 3에서 도시된 실시예에서, 만약 하나의 셀이 시간 세그먼트 일부 동안 조명된다면, 셀은 이 시간 세그먼트의 시작 부분에서 조명된다. 도 5에서 도시된 향상된 실시예에서, 기준 시간 세그먼트에 시간상 선행하는 시간 세그먼트, 즉, 현재 상황에서 세그먼트(R1, G1, B1 및 R2) 동안에, 조명이 이 시간 세그먼트의 끝 부분에서 달성된다. 이 해결책은, 기준 세그먼트 이전에 위치된 프레임의 시간 세그먼트 동안에 이 밸브의 셀에 인가되고 하강 전압 램프(ramp)(음의 램프 기울기)를 가지고 디스플레이될 비디오 수준을 표현하는 제어 전압과, 기준 세그먼트 이후에 위치된 이 프레임의 시간 세그먼트 동안의 상승 전압 램프(양의 램프 기울기)를 비교함으로써, LCOS 밸브 디스플레이 디바이스에서 구현하기가 쉽다. 음의 램프의 경우에, 제어 전압이 전압 램프의 전압 수준 이하인 한, 셀은 밸브를 통과하는 광의 경로를 차단하며, 제어 전압이 램프 전압 위로 상승하자마자, 셀은 광이 통과하는 것을 허용한다. 그러므로, 광은 세그먼트의 끝 부분에서 방사된다. 양의 램프의 경우에는, 제어 전압이 전압 램프의 전압 수준보다 높은 한, 이 셀은 광이 밸브를 통과하는 것을 허용하며, 제어 전압이 램프 전압 이하로 하강하자마자, 셀은 광이 통과하는 것을 차단한다. 그러므로, 광은 세그먼트의 시작 부분에서 방사된다.
이것의 효과는 이 기준 시간 세그먼트 부근에서 광 반사를 더욱 집중시키며, 따라서 광 브레이크업 현상을 더욱 감소시키는 것이다.
대안적으로, 셀 주소 지정 주파수를 두 배로 늘리고, 비디오 프레임을 두 개의 반쪽-프레임(half-frame)으로 나누는 것에 의해 시간 세그먼트를 두 배로 늘리는 것이 동일하게 가능하며, 각각의 반쪽-프레임은 자신의 기준 시간 세그먼트를 갖는다. 그리고 나서, 이 프레임은 두 개의 기준 시간 세그먼트를 포함한다. 도 6은 이 상황을 도시한다. 각 반쪽-프레임의 기준 시간 세그먼트는 거기로부터의 중심, 예를 들면, 녹색 시간 세그먼트의 중심에서 선택된다. 그리고 나서, 각 반쪽-프레임 동안 디스플레이가 도 3 및 도 4를 참조하여 설명된 것처럼 달성된다. 블러링 효과를 감소시키기 위해, 비디오 프레임의 제 2부분은 동작-보상된(movement-compensated) 이미지{현재 프레임의 제 1부분과 다음 프레임의 제 1부분으로부터 보간된(interpolated)}를 이롭게 디스플레이한다.
본 발명은 순차적 컬러 디스플레이 패널에서 컬러 비디오 이미지를 디스플레이하는 방법과 관련이 있으며, 컬러 브레이크업을 야기하지 않고 블러링 효과(blurring effect)를 감소시킨다.

Claims (8)

  1. 복수의 디스플레이 셀을 포함하는 순차적 컬러 디스플레이 패널에서 컬러 비디오 이미지를 디스플레이하는 방법으로서, 디스플레이될 비디오 이미지는 복수의 컬러 요소를 포함하며, 이미지 디스플레이 기간은 각각의 컬러 요소에 할당된 최소 3개의 시간 세그먼트를 가진 복수의 연속적인 시간 세그먼트로 나누어지고, 이 이미지 화소의 비디오 수준은 대응하는 셀의 디스플레이 시간을 변조하는 것에 의해 디스플레이되는, 컬러 비디오 이미지를 디스플레이하는 방법에 있어서,
    - 상기 복수의 시간 세그먼트에서 최소 하나의 기준(reference) 시간 세그먼트를 정의하는 단계와,
    - 기준 시간 세그먼트와 이 기준 시간 세그먼트에 가장 근접한 시간 세그먼트 동안 이 셀을 조명하는 것에 우선권을 주는 것에 의해 이미지를 디스플레이하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 순차적 컬러 디스플레이 패널에서 컬러 비디오 이미지를 디스플레이하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 기준 시간 세크먼트는 비디오 이미지 디스플레이 기간의 중앙 부근에 있는 것을 특징으로 하는, 순차적 컬러 디스플레이 패널에서 컬러 비디오 이미지를 디스플레이하는 방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    만약 하나의 셀이 하나의 시간 세그먼트 일부 동안 조명된다면, 셀은 기준 시간 세그먼트에 가장 근접한 시간 세그먼트의 일부 동안 조명되는 것을 특징으로 하는, 순차적 컬러 디스플레이 패널에서 컬러 비디오 이미지를 디스플레이하는 방법.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 이미지 신호는 3개의 컬러 요소, 즉, 적색 요소, 녹색 요소 및 청색요소를 포함하며, 상기 기준 시간 세그먼트는 녹색 요소로 할당되는 것을 특징으로 하는, 순차적 컬러 디스플레이 패널에서 컬러 비디오 이미지를 디스플레이하는 방법.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 복수의 셀은 실리콘 셀 상의 액정 밸브인 것을 특징으로 하는, 순차적 컬러 디스플레이 패널에서 컬러 비디오 이미지를 디스플레이하는 방법.
  6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 복수의 셀은 마이크로미러(micromirror) 셀의 밸브인 것을 특징으로 하는, 순차적 컬러 디스플레이 패널에서 컬러 비디오 이미지를 디스플레이하는 방법.
  7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 복수의 셀은 유기 광-방사 다이오드 셀의 밸브인 것을 특징으로 하는, 순차적 컬러 디스플레이 패널에서 컬러 비디오 이미지를 디스플레이하는 방법.
  8. 비디오 이미지를 디스플레이하고 복수의 디스플레이 셀을 포함하는 순차적 컬러 디스플레이 패널로서, 디스플레이될 비디오 이미지는 복수의 컬러 요소를 포함하는 신호 형태로 이 패널에 제공되며, 여기서 이미지 디스플레이 기간은 각각의 컬러 요소에 할당된 최소 3개의 시간 세그먼트를 가진 복수의 연속적인 시간 세그먼트로 나누어지고, 이 이미지 화소의 비디오 수준은 대응하는 셀의 디스플레이 시간을 변조하는 것에 의해 디스플레이되는 순차적 컬러 디스플레이 패널에 있어서, 상기 복수의 시간 세그먼트로부터 선택된 기준 시간 세그먼트 동안과 이 기준 시간 세그먼트에 가장 근접한 시간 세그먼트 동안에 이 셀을 조명하는 것에 우선권을 주는 것에 의해 이 이미지를 디스플레이하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는, 순차적 컬러 디스플레이 패널.
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