KR101277207B1 - 3-성분의 4-성분 이미지로의 전환 - Google Patents

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마이클 유진 밀러
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글로벌 오엘이디 테크놀러지 엘엘씨
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Abstract

이상-컬러-성분 이미지 신호를 이미지 출력 신호로 전환하는 방법은 3 이상의 컬러 성분들을 각각 가지는 복수의 픽셀 신호들을 포함하는 입력 신호를 획득하는 단계(105); 각각의 픽셀 신호의 각각의 컬러 성분에 대한 잔여 차를 결정하는 단계(110); 잔여 차들의 한계 값을 결정하는 단계(115); 한계 값에 기초한 컬러 성분들의 각각에 대한 공통 스케일 인자를 계산하는 단계(120); 및 이미지 출력 신호를 발생하기 위해 이미지 입력 신호에 공통 스케일 인자를 적용하는 단계를 포함한다.

Description

3-성분의 4-성분 이미지로의 전환{Converting three-component to four-component image}
본 발명은 전자 디스플레이들 상에 이미지들을 표현하기 위한 이미지 처리 기술들, 더 구체적으로는 발광 소자들의 4개 이상의 컬러들을 가지는 디스플레이들 상의 증가된 밝기를 이미지들에 제공하기 위한 방법에 관한 것이다.
평패널 디스플레이 디바이스들은 휴대용 디바이스들에서, 그리고 텔레비전과 같은 엔터테이먼트 디바이스들을 위해, 컴퓨팅 디바이스들과 함께 광범위하게 사용된다. 이와 같은 디스플레이들은 이미지들을 디스플레이하기 위해 기판상에 분배된 복수의 픽셀들을 전형적으로 이용한다. 각각의 픽셀은 각각의 이미지 소자를 나타내기 위해 몇 개의, 다른 컬러를 가진, 전형적으로 적색, 녹색, 및 청색인 서브-픽셀들 또는 발광 소자들을 통합한다. 예를 들어, 플라즈마 디스플레이들, 액정 디스플레이들, 및 발광 다이오드 디스플레이들인 다양한 평패널 디스플레이 기술들이 공지되어 있다. 이들 디스플레이들 위에 이미지를 표현하기 위해, 디스플레이는 전형적으로 각각의 픽셀을 구동하기 위한 신호(즉, 픽셀 신호들)를 포함하는 3-컬러-성분 이미지 입력 신호를 수신하고, 각각의 픽셀 신호는 적색, 녹색 및 청색 서브-픽셀들을 구동하기 위한 개별 컬러-성분 이미지 신호들을 포함한다.
발광 물질들의 박막들을 통합하는 발광 다이오드(LED)들은 평패널 디스플레이 디바이스에서 많은 이점들을 가지며 광학 시스템들에서 유용하다. 탕(Tang) 등에 의한 미국 특허 제 6,384,529호는 유기 LED 발광 소자들(서브-픽셀들)의 어레이를 포함하는 유기 LED 컬러 디스플레이를 나타낸다. 대안으로는, 무기 물질들이 이용될 수 있고 다결정질 반도체 매트릭스에서 인광성(phosphorescent) 결정들 또는 양자점들을 포함할 수 있다. 유기 또는 무기 물질들의 다른 박막들이 또한 전하 주입, 전하 수송, 또는 발광-박막 물질들로의 전하 차단을 제어하는데 활용될 수 있으며, 당해 기술에 공지되어 있다. 물질들은 캡슐화 커버 층 또는 플레이트를 이용해, 전극들 사이의 기판 위에 배치된다. 광은 전류가 유기 물질로 관통되는 경우 픽셀들로부터 방출된다. 방출된 광의 주파수는 사용된 물질의 성질에 좌우된다. 이와 같은 디스플레이에서, 광은 기판(하부 에미터)를 통해 또는 캡슐화 커버(상부 에미터)를 통해 또는 둘다를 통해 방출될 수 있다.
이들 박막 LED 디바이스들은 전류가 물질을 관통하는 경우 다른 물질들이 다른 컬러의 광을 방출하기 위해 패턴에 이용되는 패터닝된 광-방출 층을 포함할 수 있다. 그러나, 물질들, 특히 소분자 유기 LED 물질들을 패터닝하는 것은 큰 기판들에서 어려우며, 이에 의해 제조 비용을 증가시킨다. 또한, 현재의 패터닝 방법들, 예를 들어 금속 섀도우 마스크(shadow mask)들을 이용하는 것은 비싸며 증착된 유기 물질들을 손상할 수 있다. 큰 기판들 상의 물질 증착 문제점들을 극복하는 하나의 접근법은 콕(Cok)에 의한 미국 특허 제 6,987,355호에 개시된 바와 같이, 풀-컬러 디스플레이를 형성하기 위한 컬러 필터들과 함께, 단일 방출층, 예를 들어 백색-광 에미터를 이용하는 것이다. 콕 등에 의한 미국 특허 제 6,919,681호에 개시된 바와 같이, 예를 들어, 컬러 필터를 포함하지 않는 백색-발광 소자를 이용하는 것이 또한 공지되어 있다. 밀러(Miller) 등에 의한 미국 특허 공개공보 제 2004/0113875호에 개시된 바와 같이 적색, 녹색 및 청색 서브-픽셀들을 형성하기 위해 적색, 녹색 및 청색 컬러 필터들 및 디바이스들의 효율성을 개선하기 위해 필터링되지 않은 백색 서브-픽셀들을 포함하는 패터닝되지 않은 백색 에미터를 이용하는 설계가 제안되어 있다.
그러나, 대부분의 이미징 시스템들이 디스플레이에 3-컬러-성분 이미지 입력 신호를 제공하기 때문에, 전술한 밀러 등에 의해 설명된 디스플레이와 같은 4 개 이상의 컬러들의 광을 방출하기 위한 서브-픽셀들을 가지는 디스플레이들을 구동하기 위한 4 이상-컬러-성분 이미지 신호로, 유입하는 3-컬러-성분 이미지 신호를 전환하는 방법을 이용하는 것이 필요하다. 그러므로, 몇 가지의 방법들이 3-컬러-성분 이미지 입력 신호를 4-컬러 디스플레이를 구동하는데 적합한 4 이상-컬러-성분 이미지 신호로 전환하기 위해 발전되어 왔다.
이 기술 내에서, 광의 4 이상의 컬러들을 방출하기 위한 서브-픽셀들을 가지는 것에 의해 제공된 리던던시(redundancy)가 존재하며 이 리던던시는 증가된 휘도를 가지는 이미지들을 발생하기 위해 동시에 4개의 서브-픽셀 컬러들을 구동하는데 사용될 수 있음을 인식하였다. 예를 들어, 모르간(Morgan) 등에 의한 미국 특허 제 6,453,067호; 리(Lee) 등에 의한 2003 Proceedings of the Society for Information Display Conference에서 공개된 "TFT-LCD with RGBW Color System"란 제목의 논문, 왕(Wang) 등에 의한, 2007 Proceedings of the Society for Information Display Conference에서 공개된 "Trade-off between Luminance and Color in RGBW Displays for Mobile-phone Usage"란 제목의 논문; 및 히긴(Higgins)에 의한 US 7,307,543은 각각의 픽셀 내의 백색 서브-픽셀이 동일한 색도(chromticity)를 형성하기 위해 RGB 발광 소자들만을 이용함으로써 발생될 수 있는 것보다 더 높은 휘도를 발생하기 위해 동일한 픽셀 안의 적색, 녹색 및 청색 서브-픽셀들을 이용해 동시에 구동될 수 있는 적색, 녹색, 청색 및 백색 서브-픽셀들을 가지는 액정 디스플레이들을 위한 이와 같은 전환 방법을 제공하기 위한 방법들을 제공한다. 그러나, 이들 처리 방법들의 각각은 색도 오류들을 도입한다. 구체적으로는, 적색, 녹색 및 청색 서브-픽셀들로부터 제거되는 것보다 더 많은 휘도가 백색 서브-픽셀에 의해 추가되기 때문에, 결과로 생긴 이미지는 포화도를 저하시킨다(desaturate). (위에서 참고된) 왕 등에 의해 설명된 바와 같이, 감소된 컬러 포화도(color saturation)를 가지는 개선된 밝기는 몇 이미지들의 이미지 품질을 개선할 수 있으나 다른 이미지들의 품질을 저하시킬 것이다.
이들 참고문헌들 중 몇몇, 가장 주목할만한 리 등은 이들 알고리즘이 컬러 오류를 도입하지 않음을 실수로 명시하고 있음을 유의해야 한다. 그러나 리 등에 의해 설명된 방법은 매우 중요한 컬러 오류들을 도입하였다. 리 등에 의해 제안된 방법은 적색, 녹색 및 청색 컬러-성분 이미지 입력 신호들의 각각으로부터 각각의 픽셀에 대한 적색, 녹색, 및 청색 컬러-성분 이미지 입력 신호들의 최소치를 결정하고 이들 디스플레이에서 백색 서브-픽셀을 구동하기 위해 이 값을 사용하는 것을 포함한다. 이 방법은 결과로 생긴 이미지 신호에 2 개의 바람직하지 않은 변화들을 제공한다. 먼저, 각각의 픽셀에 대한 적색, 녹색, 및 청색 입력 신호 값들의 최소치가 각각의 픽셀에 의해 방출되도록 중성 (백색) 광에 대응하기 때문에, 그리고 이 값이 적색, 녹색 및 청색 컬러 신호들로부터 차감되지 않고 백색 컬러 신호에 추가되기 때문에, 각각의 픽셀은 입력 신호에 요청되는 것보다 더 많은 백색 광을 방출할 것이다. 두 번째로, 입력 픽셀 컬러가 덜 포화됨에 따라(즉, 각각의 픽셀 신호 내의 적색, 녹색 및 청색 컬러-성분 이미지 신호들의 최소치가 커짐에 따라), 더 많은 백색 광이 백색 채널에 의해 추가된다. 그러므로, 각각의 픽셀에 의해 발생된 휘도 대 각각의 픽셀에 대한 최대 휘도의 비는 3-컬러-성분 이미지 입력 신호에 의해 표시된 이미지를 생성하는 데 필요한 것보다 각각의 출력 픽셀에 대해 다르다.
이들 조작들의 영향은 CIE 1976(L*a*b*) 컬러-차 메트릭(metric)에 기초하여 결정될 수 있으며, 2 개의 컬러들 사이의 인지된 차를 비교하는데 사용될 수 있다. 리 등에 의해 제안된 알고리즘의 효과를 설명하기 위해, 결과로 생긴 이미지가 생성되는 디스플레이의 몇 가지의 특성들을 가정하는 것이 중요하다. OLED 디스플레이는 백색-광 에미터 및 컬러 필터들을 가진다고 가정될 것이다. 적색, 녹색 및 청색 서브-픽셀들은 적색에 대해서는 0.64, 0.33, 녹색에 대해서는 0.30, 0.60 및 청색에 대해서는 0.15, 0.06의 CIE 1931 x,y 색도 좌표(chromaticity coordinate)들을 가지는 sRGB 프라이머리(primary)들을 구비한 광을 방출할 것이다. 백색 서브-픽셀은 D65 조명(illumination)(0.313, 0.329의 CIE 1931 x,y 색도 좌표들)을 발생할 것이다. 이들 에미터들의 휘도 출력은 200 cd/sq.m 피크 휘도를 가지는 D65 광이 적색, 녹색 및 청색 서브-픽셀들의 결합된 최대 휘도들, 또는 백색 서브-픽셀의 최대 휘도에 의해 발생되도록 정규화될 것이다. 리 등에 의해 제안된 알고리즘의 영향을 이해하기 위해, 2 개의 컬러들은 입력 RGB 신호를 수신하는 RGB 디스플레이 및 리 등에 의해 언급된 알고리즘에 의해 발생된 전환된 RGBW 신호를 수신하는 RGBW 디스플레이 모두에 디스플레이된다고 가정되어야 한다. 1의 적색 및 녹색 휘도 세기 값들 및 0의 청색 휘도 세기를 가지는, 순황색 패치가 선택될 것이다. 1의 입력 적색, 녹색 및 청색 휘도 세기를 가지는, 요구된 제 2 컬러는 기준 백색이다. 이 알고리즘을 이용하여, 황색에 대한 전환된 휘도 세기들은 적색에 대해 1, 녹색에 대해 1, 및 청색에 대해 0의 최소치를 산정(computing)함으로써 발견되고, 이는 0과 동일하다. 그러므로 결과로 생긴 출력 RGBW 값들은 적색에 대해서 1, 녹색에 대해서 1, 청색에 대해서 0, 및 백색에 대해서 0이다. 백색 컬러에 대하여, 적색, 녹색 및 청색 값들은 모두 1이고, 이들 값들의 최소치는 1이므로, 백색 컬러는 적색에 대해 1, 녹색에 대해 1, 청색에 대해 1, 및 백색에 대해 1을 이용해 렌더링될 것이다. 위에서 도시된 프라이머리들에 대한 전형적 프라이머리 매트릭스를 사용하여, 황색 패치는 RGB 및 RGBW 디스플레이들 모두 상에, 0.419, 0.505의 x,y 좌표들에서 186 cd/m2의 전체 휘도를 제공하기 위해 적색에 대해 43 cd/m2, 녹색에 대해 143 cd/m2의 서브-픽셀 휘도를 이용해 렌더링될 것이다. 백색은 RGB 및 RGBW 디스플레이들 모두에 대해, 적색에 대한 43 cd/m2, 녹색에 대한 143 cd/m2 및 청색에 대한 14 cd/m2의 휘도를 이용해 렌더링될 것이다. 그러나, 리의 알고리즘에 기초하여, RGBW 디스플레이는 휘도의 추가 200cd/m2를 가질 것이며, 이는 RGB 디스플레이에 대해 생성된 바와 같이 RGBW 디스플레이에 대해 2배 만큼 높은 백색 휘도를 제공하며, 백색 서브-픽셀에 의해 생성된다. 적응(adapting) 또는 기준 디스플레이 컬러로서 백색 값들을 사용하여, CIE 1976(L*a*b*) 컬러 차 메트릭은 RGB 및 RGBW 디스플레이 상에 도시된 황색 컬러 사이의 39의 값을 제공한다. 1의 이 메트릭 값에서의 차가 단일 패치에 대한 사용자에 의해 검출가능하고 약 3의 평균값들이 자연(natural) 이미지에 대해 검출가능하기 때문에, 이들 2 개의 디스플레이에 의해 발생된 컬러는 명백히 다르다.
3-컬러-성분 이미지 입력 신호를 4 이상-컬러-성분 이미지 입력 신호로 전환하는 대안의 방법은 또한 이미지의 컬러 정확도를 보전하도록 수행될 수 있다. 예를 들어, 머독(Murdoch) 등에 의한 미국 특허 제 6,897,876호, 프라이머라노(Primerano) 등에 의한 미국 특허 제 6,885,380호 및 밀러(Miller) 등에 의한 미국 특허 출원 공개공보 제 2005/0212728호는 이와 같은 방법들을 설명하였다. 그러나, 개시된 바와 같이, 피크 이미지 휘도는, 컬러 포화도를 감소시키지 않고, 추가 프라이머리의 색도 좌표들에서 적색, 녹색, 및 청색 발광 소자들의 결합된 피크 휘도를 초과할 수 없다. 보로슨(Boroson) 등에 의한 미국 특허 출원 공개공보 제 2007/0139437호에 설명된 것과 같은 다른 알고리즘들은 백색에 의해 발생된 휘도가 적색, 녹색 및 청색 서브-픽셀들의 결합된 휘도에 의해 발생된 것보다 더 높도록 허용하지만 높게 포화된 컬러들의 상대적 휘도를 감소시키며, 다시 한번 컬러 충실도(color fidelity)를 감소시킨다.
최근에는, 조절가능한 휘도를 구비한 백라이트를 가지는 LCD 디스플레이들을 설명하고 있다. 이와 같은 디스플레이는 미국 공개공보 2007/0279372에서 브라운 엘리오트(Brown Elliott) 등에 의해 설명된다. 이 공개공보에 설명된 바와 같이, 알고리즘은 입력 RGB 이미지 신호를 분석하고, 백라이트에 의해 발생된 휘도를 동적으로 조절하고 RGB 신호를 RGBW 신호로 전환하는데 사용되며, 백라이트의 휘도를 감소시키는 경우 이 전환 내의 스케일 값을 증가시키거나, 또는 백라이트의 휘도를 증가시키는 경우 이 전환 내의 스케일 값을 감소시킨다. 이 방법이 더 큰 컬러 오류들을 도입하지 않고 적색, 녹색 및 청색 발광 소자들의 결합된 피크 휘도보다 더 높은 피크 디스플레이 휘도를 디스플레이들에 제공하기 위한 가능성을 가지는 반면, 적어도 3가지의 문제점을 가진다. 먼저, 유기 발광 다이오드 디스플레이들과 같은, 방출형 디스플레이들에 대해 이행될 수 없으며, 이는 이들 디스플레이들이 조절하기 위한 어떠한 백라이트도 가지지 않기 때문이다. 두 번째로, 이들 투과형 디스플레이들에 대해 백라이트 휘도를 증가하는 것은 어두운 서브-픽셀들을 통해 광의 의도하지 않은 누설을 증가시키고, 이미지들의 섀도우 영역들에서 컬러 정확도를 감소시키며, 3 번째로, 이 방법은 결과로 생긴 디스플레이에 상당한 비용을 추가할 수 있는, 여분의 하드웨어를 필요로 한다.
종래 기술의 전환 방법들의 어느 것도, 중요한 컬러 오류들을 도입하지 않거나 또는 백라이트들의 휘도를 제어하는 비용을 추가하지 않고, 적색, 녹색 및 청색 발광 소자들의 결합된 휘도보다 더 높은 휘도 값을 제공하기 위해 4 개의 발광 소자들의 사용을 허용하지 않는다. 그러므로 디스플레이 디바이스들에서 이미지 장면들을 렌더링하기 위한 개선된 방법, 및 더 구체적으로는 중요한 컬러 오류들을 도입하지 않고, 적색, 녹색 및 청색 발광 소자들의 결합된 피크 휘도보다 더 높은 피크 디스플레이 휘도를 가지는 서브-픽셀들의 4 개 이상의 컬러들을 가지는, EL 디스플레이들과 같은 방출형 디스플레이들에 대한 요구가 여전히 존재한다.
본 발명의 내용에 포함되어 있음.
본 발명의 일 태양은:
(a) 3 이상의 컬러 성분들을 각각 가지는 복수의 픽셀 신호들을 포함하는 입력 신호를 획득하는 단계;
(b) 각각의 픽셀 신호의 각각의 컬러 성분에 대한 잔여 차(residual difference)를 결정하는 단계;
(c) 잔여 차들의 한계 값을 결정하는 단계;
(d) 한계 값에 기초한 컬러 성분들의 각각에 대한 공통 스케일 인자(common scale factor)를 계산하는 단계; 및
(e) 이미지 출력 신호를 발생하기 위해 이미지 입력 신호에 공통 스케일 인자를 적용하는 단계를 포함하는 3 이상-컬러-성분 이미지 신호를 이미지 출력 신호로 전환하는 방법을 포함한다.
본 발명은 대부분의 전형적 이미지들을 디스플레이하는 경우 4 이상 서브-픽셀들을 가지는 디스플레이의 동적 범위를 증가시키거나 또는 이미지들이 감소된 전력 소모를 가지며 디스플레이되도록 하는 이점을 가진다. 이는 추가 또는 특수 전자제품들을 필요로 하지 않고 달성되고, 컬러 오류를 포함하며, 현저한 아티팩트(artifact)들을 도입하지 않고 EL 디스플레이들의 전력 소모를 감소하는데 특히 유용하다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 방법의 일 실시예에 따른 흐름도들이다;
도 2는 본 발명에 유용한, 디스플레이 위에 형성된 4-컬러 픽셀들을 가지는 디스플레이를 포함하는 디스플레이 시스템의 개략도이다;
도 3은 본 발명에 유용한 EL 디스플레이에 대한 액티브-매트릭스(active-matrix) 기판의 일부에 관한 상부도이다;
도 4는 본 발명을 이해하는데 유용한 EL 디스플레이에 대한 입력 코드 값의 함수로서 적색, 녹색, 청색 및 백색 서브-픽셀들에 대한 휘도 출력의 관계를 설명하는 그래프이다;
도 5는 실시간 시스템에서 본 발명을 제공하기 위해 유용한 본 발명의 방법의 실시예에 따른 흐름도이다;
도 6은 컬러 오류 없이 전환을 달성하기 위해 도 5의 방법을 적용하는 경우 표준 비디오 입력에 대한 공통 스케일 인자에서의 변화들을 설명하는 그래프이다;
도 7은 4-컬러-성분 출력 이미지 신호의 5% 미만에서 컬러 오류를 가지는 전환을 달성하기 위해 도 5의 방법을 적용하는 경우 표준 비디오 입력에 대한 공통 스케일 인자에서의 변화들을 설명하는 그래프이다;
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 방법의 실시예에 따른 흐름도들이다;
도 9는 본 발명의 방법의 일부에 관한 실시예에 따른 흐름도이다;
도 10은 본 발명의 방법의 일부에 관한 실시예에 따름 흐름도이다;
도 11은 본 발명의 방법의 일부에 관한 실시예에 따른 흐름도이다;
도 12는 본 발명의 방법의 일부에 관한 실시예에 따른 흐름도이다;
도 13a 및 도 13b는 본 발명의 방법에 관한 실시예에 따른 흐름도들이다;
도 14는 본 발명의 몇 가지의 실시예들 내에 도입될 수 있는 컬러 오류를 제어하기 위한 방법의 흐름도이다;
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이를 제공하기 위한 방법의 흐름도이다; 그리고
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 잔여 차를 결정하기 위한 방법의 흐름도이다.
본 발명의 방법을 이용함으로써, 전형적인 입력 이미지 신호는 디스플레이의 휘도를 증가하기 위해, 적색, 녹색, 청색 및 하나의 추가적인, 컬러 서브-픽셀을 포함하는 4 이상-컬러 디스플레이 디바이스를 구동하기 위한 출력 신호로 전환될 수 있다. 구체적으로는, 본 발명의 방법은 적색, 녹색 및 청색 서브-픽셀들의 결합된 피크 휘도보다 더 높은 피크 디스플레이 휘도를 발생하도록 4 이상-컬러 디스플레이 디바이스를 구동하는데 사용될 수 있는 이미지 출력 신호로 3 이상-컬러-성분 이미지 입력 신호를 전환한다. 이 방법은 1) 컬러 오류들을 도입하지 않고 이 전환을 제공하고, 2) 제한된 크기의 컬러 오류들을 가지는 이 전환을 제공하고, 또는 3) 디스플레이된 이미지의 제한된 개수의 서브-픽셀들 내에 컬러 오류들을 허용하기 위해 이용될 수 있다.
일 실시예에서, 추가-컬러 서브-픽셀은 백색 광을 방출할 수 있고 디스플레이 디바이스는 RGBW 디스플레이 디바이스일 수 있다. 도 1a를 참고하면, 본 발명의 방법에 따라, 디스플레이가 제공될 수 있고(단계 100), 3 이상-컬러-성분 이미지 입력 신호는 3-이상 컬러 성분들을 각각 가지는, 복수의 픽셀 신호들을 포함하는 입력 신호를 획득하고(단계 105), 컬러 오류를 피하기 위해 적색, 녹색 및 청색 발광 소자들에 의해 발생되어야 하는 3 이상-컬러-성분 이미지 입력 신호의 일부를 표시하는 각각의 픽셀 신호의 각각의 컬러 성분에 대한 잔여 차를 결정하고(단계 110), 잔여 차들의 한계 값을 결정하고(단계 115), 그리고 한계 값에 기초한 컬러 성분들의 각각에 대한 공통의 스케일 인자를 계산(단계 120)함으로써 이미지 출력 신호로 전환될 수 있다. 제한 값은 잔여 차들의 최대치일 수 있거나, 또는 최대치에 근접하는 값일 수 있지만 그러나 허용가능하지 않은 컬러 오류를 예방하고 적색, 녹색 및 청색 컬러 휘도 값들만을 가지고 달성될 수 있는 것보다 더 큰 백색 휘도 값을 달성하기 위해 잔여 차들의 최대치에 충분히 근접해야 한다. 도 1b를 참고하면, 동일하거나 또는 또다른 이미지 신호가 입력될 수 있고(단계 125) 공통 스케일 인자가 스케일링된 이미지 출력 신호를 발생하기 위해 입력 신호에 적용될 수 있다(단계 130). 스케일링된 이미지 출력 신호는 적어도 하나의 추가 컬러 성분 이미지 신호(예를 들어, RGBW 디스플레이 디바이스를 구동하는데 필요한 바와 같이 4-컬러-성분 이미지 신호)를 포함하는 출력 이미지 신호로 전환될 수 있고(단계 135) 4 이상-성분 디스플레이(예를 들어, 적색, 녹색, 청색 및 백색 서브-픽셀들을 가지는 디스플레이) 위에 4-컬러-성분 이미지 신호를 디스플레이한다(단계 140). 이와 같은 방법의 더 상세한 버전은 도 8a 및 도 8b에 제공되어 있으며 이하 설명될 것이다. 본 발명의 대안의 실시예에서, 입력 신호는 4-컬러-성분 이미지 신호일 수 있으며 본 발명의 전체 방법은 4-컬러-성분 이미지 입력 신호 또는 입력 신호에 적용될 수 있다. 본 발명의 또다른 대안의 실시예에서, 입력 신호는 3-컬러-성분 이미지 입력 신호일 수 있고 이미지 출력 신호는 3-컬러-성분 이미지 신호일 수 있으며, 이 신호는 4 이상-컬러-성분 디스플레이 위에 디스플레이하기 위해 나중에 4 이상-컬러-성분 이미지 신호로 전환된다.
이미지 신호에 대한 잔여 차는 컬러 오류를 피하기 위해 적색, 녹색 및 청색 발광 소자들에 의해 발생되어야 하는 3 이상-컬러-성분 이미지 입력 신호의 일부이고, 컬러 채널의 최대 컬러 값과 함께 취해진 컬러 채널들의 모두의 최대 공통 값 사이의 차일 수 있다(컬러 성분 한계). 값 MIN(R,G,B)은 컬러 성분 한계일 수 있다. 대안으로는, 컬러 성분 한계는 허용가능하지 않는 컬러 오류를 예방하기 위해 MIN(R,G,B) 값에 충분히 가까운 임의 값일 수 있다. 예를 들어, 컬러 채널 R에 대한 잔여 차는 R-MIN(R,G,B)와 동일할 수 있고, 컬러 채널 G에 대한 잔여 차는 G-MIN(R,G,B)와 동일할 수 있고, 컬러 채널 B에 대한 잔여 차는 B-MIN(R,G,B)와 동일할 수 있다. 본질적으로는, 잔여 차는 각각의 컬러 채널에 대한 컬러 신호의 포화된 부분에 대응한다. 컬러 오류는 이미지 신호에 명시된 컬러와 전환된 신호의 컬러 사이의 임의 인지가능한 차이이다.
이 방법의 상세한 실시예에서, 도 2에 설명된 것과 같은, RGBW OLED 디스플레이가 제공될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, RGBW OLED 디스플레이(10)는 픽셀(15)의 어레이를 포함하고 각각의 픽셀은 서브-픽셀들의 반복 어레이를 포함한다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 각각의 픽셀(15)은 적색(20R), 녹색(20G), 청색(20B) 및 백색(20W) 서브-픽셀을 포함한다. 입력 신호(30)를 획득할 수 있고(도 1의 단계 105), 본 발명의 방법을 사용하여 이 입력 신호를 처리할 수 있고, 이미지를 디스플레이하기 위해(도 1의 단계 140) 디스플레이(10)에 구동 신호(35)를 제공할 수 있는 제어기(25)가 도 2에 도시되어 있다. 이 RGBW OLED 디스플레이(10)는 당해 기술에 공지된 바와 같이, 기판상으로 백색-방출 OLED를 코팅하고 적색, 녹색 및 청색 광을 발생하기 위해 OLED로부터 백색 방출을 필터링하기 위해 적색(20R), 녹색(20G), 및 청색(20B) 서브-픽셀들 상에 컬러 필터들을 적용함으로써 형성될 수 있다.
도 3은 각각, 도 2의 적색(20R), 녹색(20G), 청색(20B) 및 백색(20W) 서브-픽셀들에 대한 전극들(42R, 42G, 42B, 42W)을 가지는 OLED 디스플레이에 대한 기판의 일부(40)를 도시한다. 각각의 전극들(42R, 42G, 42B, 42W), 그러므로 도 2에서의 각각의 대응하는 서브-픽셀(20R, 20G, 20B, 20W)은 대응하는 회로(44R, 44G, 44B 및 44W)로부터 전력을 수신한다. 각각의 회로는 각각의 서브-픽셀에 의해 제공된 휘도를 제어하기 위해 전극들의 각각에 제공된 전류 또는 전압을 제어한다. 예를 들어, 구동 신호는 선택 신호가 선택 박막 트랜지스터(TFT)(50)를 활성화하는 선택 행(48) 위에 제공되는 경우 구동 라인들(46) 위의 회로(44R)에 제공된다. 선택 TFT(50)가 활성화되는 경우, 전압은 커패시터(52)를 충전하기 위해 구동 라인(46)으로부터 흐를 수 있다. 커패시터(52)가 충전된다면, 선택 신호는 선택 라인(48)으로부터 제거될 수 있고, 선택 TFT(50)을 닫고 전하가 커패시터(52) 위에 남아있도록 한다. 전압이 커패시터(52) 상에 제공되는 경우, 이 전압은 전력 TFT(54)의 게이트를 제어하고, 이는 전력이 전력 라인(56)으로부터 전극(42R)으로 그리고 전극(42R)에 평행하지만 전극(42R)으로부터 OLED의 대향하는 측면 위에 (도시되지 않은) 제 2 전극으로 OLED를 통해 흐르도록 한다. OLED를 통한 이 전류의 흐름은 서브-픽셀이 휘도를 가지는 광을 발생하게 한다. 전력 TFT(54)가 유한 크기를 가지며 그러므로 소정의 최대 전류가 각각의 서브-픽셀을 통해 흐르도록 할 수 있을 뿐임을 유의한다. 그러므로, 회로(44R)는 초과될 수 없는, 최대 휘도로 디스플레이(10)에서의 각각의 서브-픽셀의 휘도 출력을 제한하는, 최대 전류를 제공한다. 회로들이 각각 설계되고 동일한 특성들을 가지도록 제조되는 경우, 각각의 컬러 서브-픽셀은 전형적으로 동일한 회로 한계를 가질 것이다. 그러나, 도 2에 도시된 각각의 컬러 서브-픽셀(20R, 20G, 20B, 20W)이 다른 컬러 필터들을 가지기 때문에 다른 휘도 효율성을 가지므로, 이들은 전형적으로 다른 최대 휘도값들을 가질 것이다. 이러한 유형의 전형적 디스플레이에 대해, 다른 전류들에 대응하는, 서브-픽셀 코드 값에서의 변화들에 응답하는 디스플레이의 휘도 응답이 도 4에 도시되어 있다. 이들 곡선이 개별 서브-픽셀들의 휘도를 표시하지 않지만 몇 개의 픽셀들을 포함하는 디스플레이의 영역 상에 수집된 휘도값들을 나타냄을 유의한다. 이 도면이 도시한 바와 같이, 도 2에 도시된 각각의 개별 서브-픽셀(20R, 20G, 20B, 20W)에 대한 휘도 출력(60,62, 64, 66)은 도 2에 도시된 구동 신호(35) 내의 코드 값들의 함수에 따라 증가한다. 그러나, 증가의 속도(rate)는 각각의 서브-픽셀의 휘도 효율성이 다름에 따라 각각의 서브-픽셀에 대해 다르며, 범위는 청색 64로부터, 적색 60으로, 녹색 62로, 백색 66으로의 색 변화들로 가장 낮은 것으로부터 가장 높은 것에 이른다. 이 디스플레이에서, 적색, 녹색 및 청색 서브-픽셀들(20R, 20G, 20B)의 휘도 출력을 결합하는 경우 디스플레이에 의해 발생되는 가장 높은 휘도는 대략 400 cd/m2이다. 그러나, 백색 서브-픽셀(20W)의 휘도 출력(66)은 대략 600 cd/m2이며, 이는 적색(20R), 녹색(20G) 및 청색(20B) 서브-픽셀들의 최대 휘도를 추가(즉 결합)함으로써 획득한, 400 cd/m2의 결합 백색 포인트보다 상당히 더 크다. 그러므로 디스플레이는 이 디스플레이를 구동하는 데 적합한 4-컬러-성분 출력 이미지 신호로 3 이상-컬러-성분 이미지 입력 신호를 전환하는 본 발명의 상세한 방법을 이용하여 상당히 더 큰 휘도를 달성할 수 있고, 이 방법은 원하지 않은 컬러 오류들을 도입하지 않고, 서브-픽셀(20W)의 피크 휘도를 사용한다.
이 상세한 실시예에서, 도 2에 도시된 디스플레이(10)가 제공된다(도 1의 단계 100). 이 단계 내에서, 소정의 디스플레이-의존 정보는 이 실시예를 가능하게 하기 위해 확인되고 처리된다. 이 과정은 도 15에 더 상세히 도시되어 있다. 이 과정에서, 서브-픽셀들의 각각으로부터 방출된 광의 색도 좌표들을 얻는다(단계 150). 이 방법의 일 예를 제공하기 위해, 도 2에서의 디스플레이(10)는 적색에 대해 (0.64, 0.33), 녹색에 대해(0.30, 0.60), 청색에 대해(0.15, 0.06) 및 백색에 대해(0.313, 0.329)의 CIE 1931 x,y 색도 좌표들에서 광을 방출하는, 서브-픽셀들(20R, 20G, 20B, 및 20W)를 가진다고 가정될 것이다. 디스플레이 백색 포인트는 또한 정의될 것이다(단계 152). 이 예에서, (0.313, 0.329)의 디스플레이 백색 포인트가 가정될 것이다. 적색, 녹색, 청색 및 백색 서브-픽셀들에 대한 CIE 1931 색도 좌표들 및 디스플레이 백색 포인트에 대한 CIE 1931 색도 좌표들을 이용하여, 디스플레이 백색 포인트의 삼자극 값들(tristimulus values)로 적색, 녹색 및 청색 서브-픽셀들의 x,y 좌표들을 전환하기 위한 매트릭스를 산정하는 것에 의해 당해 기술에 주지된 바와 같이 인광 매트릭스(phosphor matrix)를 계산할 수 있다(단계 154). 이 인광 매트릭스는 적색, 녹색 및 청색 서브-픽셀들에 의해 방출된 광으로부터 디스플레이의 백색 포인트를 형성하기 위한 정의된 휘도비들을 포함할 것이다. 이 예에서 주어진 좌표들에 대해, 디스플레이 백색 포인트의 좌표들에서 백색-광 방출을 생성하기 위해 적색, 녹색 및 청색 서브-픽셀들로부터 생성되는 휘도의 퍼센트는 21.3 % 적색, 71.5% 녹색 및 7.2% 청색이다. 이들 비들을 이용하여, 적색, 녹색 및 청색 서브-픽셀들에 의해 발생될 수 있는 광으로부터 생성될 수 있는 가장 높은 휘도 백색 포인트는 각각의 적색, 녹색 및 청색 서브-픽셀들이 도 4에 도시된 휘도 응답 함수들을 사용하여 디스플레이 백색 포인트의 색도 좌표들을 가지는 광을 발생하기 위해 구동될 수 있는 최대 휘도를 계산하는 것에 의해 계산될 수 있다(단계 156). 이 예에서, 이들 최대 휘도 값들은 적색에 대해 81.9 cd/m2, 녹색에 대해 275.6 cd/m2, 및 청색에 대해 27.8 cd/m2 이다. 이들 휘도 값들을 결합하여, 가정된 디스플레이는 385.3 cd/m2의 휘도를 가지는 백색 포인트를 가질 것이다. 백색 서브-픽셀이 디스플레이의 백색 포인트에서 광을 방출하기 때문에, 이 동일한 백색-포인트 휘도는 적색, 녹색 및 청색 서브-픽셀들로부터 광을 합하거나 또는 385.3 cd/m2의 휘도로 백색 서브-픽셀을 구동함으로써 생성될 수 있다. 도 4에 도시된 톤스케일(tonescale)들을 사용하여, 룩업 테이블들이 형성될 수 있고(단계 158), 이는 패널 휘도 값들로부터 도 2에서의 발광 소자들(20R, 20G, 20B, 및 20W)의 각각의 출력 휘도 값들로의 매핑(mapping)을 제공한다. 이들 룩업 테이블들은 단계 156으로부터 개별 최대 휘도 세기 값들에 의해 도 4에 도시된 적색, 녹색 및 청색 휘도 값들을 정규화함으로써 형성된다. 유사하게는, 도 4에 도시된 백색 휘도 값들은 디스플레이 백색-포인트 휘도에 의해 정규화된다. 디스플레이 톤스케일 내의 15 개의 다른 포인트들에서의 도 4에 도시된 값들에 대한 룩업 테이블이 표 1에 도시되어 있다. 그러나, 이 룩업 테이블(lookup table)은 전형적으로 가능한 코드 값들만큼 많은 엔트리들을 가질 것이고 코드 값들의 룩업이 각각의 컬러 채널에 대한 패널 휘도 값의 함수로서 디스플레이를 구동하도록 할 것이다.
Figure 112011011126917-pct00001
이 표에 도시된 바와 같이, 녹색 서브-픽셀 피크 휘도의 가장 높은 패널 휘도가 1의 값을 가지기 때문에, 적색(20R), 녹색(20G), 및 청색(20B)로부터의 광의 결합에 의해 형성될 수 있는 디스플레이 백색 포인트에서 피크 휘도는 녹색 서브-픽셀(20G)의 피크 휘도에 의해 제한된다. 디스플레이 백색 포인트의 휘도를 형성하기 위해 필요한 것보다 약간 더 높은 휘도 값들이 적색 및 청색 서브-픽셀들에 대해 요구될 수 있다. 패널 휘도 오프셋들은 표 1에 도시된 발광 소자의 각각의 컬러에 대한 패널 휘도 값들의 최대치의 각각으로부터 1을 차감함으로써 적색, 녹색 및 청색 채널들의 각각에 대해 결정될 수 있고(단계 160), 그 결과 적색에 대해서는 0.121, 녹색에 대해서는 0, 그리고 청색에 대해서는 0.031의 패널 휘도 오프셋들을 가져온다. 이들 패널 휘도 오프셋들의 사용은 이하 더 상세히 설명될 것이다. 백색 서브-픽셀 휘도 값에 대한 최대 패널 휘도 값은 표 1에서의 백색 서브-픽셀에 대한 최대 값으로부터 결정될 수 있다(단계 162). 본 발명에 중요하게, 이 값은 1.5를 넘고, 백색 서브-픽셀이 적색, 녹색 및 청색 서브-픽셀들로부터의 출력을 결합함으로써 생성될 수 있는 휘도보다 1.5 배 더 많은 디스플레이 백색 포인트에서의 휘도를 생성할 수 있음을 나타낸다. 본 방법에 대한 최대 공통 스케일 인자가 결정된다(단계 164). 이 최대 공통 스케일 인자는 본 발명의 이 실시예 내의 백색 서브-픽셀에 대한 최대 휘도 값(즉, 1.542)이라고 가정될 것이다. 그러나, 백색 서브-픽셀에 최대 휘도 값에 1을 더한 것보다 적거나 또는 동일한 임의 값일 수 있다.
디스플레이 백색 포인트에서의 피크 디스플레이 휘도가 디스플레이의 픽셀 내의 서브-픽셀들의 모두를 활성화함으로써 2.542(즉, 디스플레이의 백색 포인트에서 적색, 녹색 및 청색 서브-픽셀들에 의해 제공될 수 있는 최대 휘도 값을 정의하는 것에 의해서, 백색 서브-픽셀에 대한 최대 휘도 값과 1의 합)와 동일할 수 있음은 주목할만하다. 이 값, 또는 이 값보다 적은 임의 값은 최대 공통 스케일 인자를 정의하기 위해 사용될 수 있다. 그러나, 본 발명의 하나의 EL 디스플레이 실시예 내에서, 픽셀 내의 백색 서브-픽셀만을 활성화함으로써 형성된 백색 컬러의, amp 당 칸델라(candela)로 명시된, 전력 효율성은 적색, 녹색, 청색 및 백색 서브-픽셀들이 결합을 활성화함으로써 형성된 동일한 백색 컬러의 전력 효율성보다 훨씬 더 높다. 그러므로, 낮은 전력 소모 EL 디스플레이는 최대 공통 스케일 인자가 백색 서브-픽셀에 대한 최대 패널 휘도 값으로서 정의된다면 생성될 수 있으며 컬러 전환 단계는 바람직하게는 적색(20R), 녹색(20G), 또는 청색(20B) 서브-픽셀들로부터 휘도 대신에 백색 서브-픽셀(20W)로부터의 휘도를 적용한다.
도 2에 도시된 디스플레이(10)가 제공된다면(도 1에서의 단계 100), 복수의 픽셀 신호들을 포함하는 입력 신호는 도 1에 도시된 바와 같이 획득된다(105). 각각의 픽셀 신호는 3 이상의 컬러 성분들을 가질 수 있다. 입력 신호는 단일 이미지 또는 일련의 이미지들에 대한 픽셀 신호들을 추가로 포함할 수 있다. 이 예 및 본 명세서 내의 다른 예들 내에서, 방법을 설명하기 위해 일련의 입력 이미지들 정의하는 것이 유용하다. 이들 예에서, 입력 이미지들은 표 2에 도시된 sRGB 코드 값들을 가지는 일련의 풀-스크린 컬러 이미지들일 것이다. 이 예에서, 각각의 이미지는 다른 입력 신호에 의해 나타남을 유의한다. 각각의 입력 신호에 대한 각각의 픽셀 신호들은 동일하고 표 2에 도시된 sRGB 코드 값들은 각각의 픽셀 신호에 대한 3-컬러 성분들이다.
Figure 112011011126917-pct00002
입력 이미지들을 획득하는 단계 105 동안, sRGB 코드 값들은 sRGB 코드 값들을 sRGB 컬러 프라이머리들로부터 패널 코드 값들을 형성하는, 적색, 녹색 및 청색 서브-픽셀들의 색도 좌표들로 회전하기 위해 디스플레이들에 대한 인광 매트릭스를 먼저 적용하는 것에 의해 패널 휘도 값들로 전환된다. 비선형 변환은 적색, 녹색 및 청색 서브-픽셀들만을 가지는 전통적 디스플레이 내의 적색, 녹색 및 청색 서브-픽셀들의 휘도 값들에 선형으로 관련되는 선형의 휘도 값들로 입력 톤스케일을 변환하기 위해 적용된다. sRGB 코드 값들을 선형 휘도 값들로 전환하는 경우, 비선형 관계는 다음의 식에 의해 정의된다:
CV/255 > 0.03928이라면, 패널_휘도=(CV/255+0.055)/1.055)2.4이고
그렇지 않다면:
패널_휘도=CV/(255*12.92).
여기서 CV는 패널 코드 값들로의 회전 이후 입력 코드 값이다. 이 예에서, 이들 이미지 처리 단계들 이후 결과인 패널 휘도 값들은 0에서 1로의 범위에서 인코딩될 것이고 입력 3-성분 이미지 신호로 명시된 컬러를 형성하기 위해 필수적인 적색, 녹색 및 청색 서브-픽셀들의 최대 휘도의 비율을 나타낼 것이다. 표 2에 도시된 코드 값들에 대한 패널 휘도 값들은 표 3에 도시되어 있다.
Figure 112013030690017-pct00037
입력 신호가 획득된다면(도 1에서의 단계 105), 잔여 차는 각각의 픽셀 신호의 각각의 컬러 성분에 대해 결정된다(110). 이 잔여 차를 결정하기 위한 방법은 도 16에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 각각의 픽셀(i)에 대한 적색(Ri), 녹색(Gi), 및 청색(Bi) 패널 휘도 값들부터 시작하여, 적색, 녹색 및 청색 패널 휘도 값들의 최소치(즉, min(Ri, Gi, Bi))는 입력 신호에 의해 나타난 각각의 이미지에서의 모든 픽셀에 대해 결정된다(단계 170). 이 값은 다음과 같이 계산된, 값 Ri', Gi' 및 Bi'를 제공하며, 대응하는 픽셀들에 대한 패널 휘도 값들의 각각에서 차감된다(단계 172):
Ri'= Ri - min(Ri, Gi, Bi)
Gi'= Gi - min(Ri, Gi, Bi)
Bi'= Bi - min(Ri, Gi, Bi).
결과로 생긴 값은 이 디스플레이 시스템 내의 이 이미지에 대한 적색, 녹색 및 청색 서브-픽셀들을 구동하는 데 사용될 수 있는 패널 휘도 값들을 일반적으로 나타낸다. 그러나, 앞에서 설명된 바와 같이, 적색, 녹색 또는 청색 패널들의 일부는 1보다 큰 최대 패널 휘도 값을 가질 수 있다. 이를 보상하기 위해, 단계 160에서 결정된 패널 휘도 오프셋들(R0, G0, B0)은 입력 패널 휘도 값들과 각각의 픽셀 내의 대응하는 컬러에 대한 패널 휘도 값의 최소치 사이의 차로부터 차감될 수 있고(단계 174) 0 보다 작은 임의 결과로 생긴 값들은 0과 동일하도록 설정될 수 있다(단계 176). 이들 연산들은 다음과 같이 표현될 수 있다:
Ri">=0 에 대해서는 Ri"= Ri' - R0, 그렇지 않은 경우 0
Gi">=0 에 대해서는 Gi"= Gi' - G0, 그렇지 않은 경우 0
Bi">=0 에 대해서는 Bi"= Bi' - B0, 그렇지 않은 경우 0
여기서, Ri", Gi", Bi"는 결과로 생긴 값들을 나타낸다. 이들 결과로 생긴 값들은 각각의 이미지 내의 각각의 서브-픽셀에 대한 잔여 차들이다. 표 4는 패널 휘도 오프셋들이 차감된 이후(단계 174) 최종 잔여 차들 뿐만 아니라 최소 패널 휘도 값들을 나타낸다.
Figure 112011011126917-pct00004
한계 값은 각각의 이미지에 대해 결정된다(115). 표 4에 도시된 값들의 행들의 각각이 단일 컬러의 이미지를 나타내기 때문에, 이 한계는 표 5에 도시된 값들을 달성하기 위해 적색, 녹색 및 청색 잔여 차들의 열들을 가로질러 최대치를 산정함으로써 결정될 수 있다. 대부분의 실질적 이미지들이 단일 컬러로부터 형성되지 않고 대신에 각각의 픽셀 내의 각각의 컬러에 대한 다른 코드 값들의 모자익(mosaic)을 포함하고 한계 값은 입력 이미지 신호(30) 안의 모든 픽셀들에 대한 한계 값을 나타낸다고 인식한다.
Figure 112011011126917-pct00005
공통의 스케일 인자는 한계 값에 기초한 컬러 성분들의 각각에 대해 계산된다(120). 이 계산은 최대 잔여 값의 역을 먼저 산정함으로써 수행된다. 단계 164에서 결정된 최대 공통 스케일 인자보다 더 큰 임의 결과로 생긴 값은 이 최대 공통 스케일 인자 값으로 할당된다. 이 예에 대한 결과로 생긴 값들이 표 5에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 이들 값들은 1 에서 1.542 사이에 범위가 정해지며, 이는 최대 공통 스케일 인자 값이고, 이 예에서, 최대 백색 패널 휘도 값이다.
입력-이미지 값들, 구체적으로는, 표 3에 도시된 패널 휘도 값들은 공통의 스케일 인자만큼 곱해진다. 이렇게 하여, 공통 스케일 인자는 이미지 출력 신호를 발생하기 위해 이미지 입력 신호에 적용된다. 이는 표 6에 도시된 바와 같이, 스케일링된 패널 휘도 값들을 가져온다.
Figure 112013030690017-pct00038
패널 휘도 값들은 3-컬러 입력 신호로부터 4-컬러 출력 신호, 구체적으로는 적색, 녹색, 청색 및 백색 패널 휘도 값들로 전환되고(135), 3-컬러-성분 이미지 입력 신호로부터, 입력 신호 컬러 성분들이 적색, 녹색 및 청색을 포함하고 이미지 출력 신호 컬러 성분들이 적색, 녹색, 청색 및 백색을 포함하는 4-컬러-성분 이미지 신호로의 전환을 제공한다. 이 전환(135)은 각각의 이미지에 각각의 픽셀에 대한 적색, 녹색 및 청색 패널 휘도 값들의 최소치를 산정하고, 백색 패널 휘도 값으로서 이 최소 값의 일부를 할당하고, 적색, 녹색 및 청색 패널 휘도 값들로부터 이 최소 값의 이 동일한 일부를 차감하는 것에 의해 수행된다. 이 부분은 0 보다 큰 임의 값 내지 1의 범위일 수 있다. 이 부분이 1의 값으로 할당된다면, 표 7에 도시된 적색, 녹색, 청색 및 백색 패널 휘도 값들을 얻는다. 도시된 바와 같이, 적색, 녹색 또는 청색 패널 휘도 값들 중 적어도 하나는 입력 컬러들의 각각에 대한 이 변환 이후 0이며 각각의 컬러에 대한 휘도는 이 예의 디스플레이 내의 백색 서브-픽셀에 의해 생성될 것이다. 이 서브-픽셀이 필터링되고, 포화된 컬러 서브-픽셀들의 임의 서브 픽셀보다 휘도 효율성에서 더 높기 때문에, 이 변환은 가장 높은 효율성 전환을 가져올 것이다.
Figure 112013030690017-pct00039
이미지는 구동 신호(35)를 생성하기 위해 표 1에 표시된 룩업 테이블 내의 룩업을 수행하고, 디스플레이(10)에 이 신호를 제공하고, 이미지를 디스플레이(140) 함으로써 구동 신호로 전환된다.
이 예에서, 각각의 픽셀 신호에 대한 잔여 차를 결정하기 위한 방법은 전환 단계 동안 사용된 것과 동일하다. 또다른, 대안의 실시예에서, 전환 단계가 수행될 수 있고 이 전환된 신호로부터 적색, 녹색 및 청색 값들은 각각의 픽셀 신호에 대한 잔여 차로서 사용된다. 이와 같은 대안의 실시예에서, 전환된 신호는 출력 신호를 발생하기 위해 공통의 스케일 인자에 의해 입력 이미지 신호를 곱하는 것보다는 차라리 출력 신호를 발생하기 위해 공통 스케일 인자 만큼 곱해진다.
입력 신호를 디스플레이하는 RGB 시스템과 전환된 RGBW 신호를 디스플레이하는 본 발명의 RGBW 디스플레이 사이에 발생된 컬러 차를 결정하기 위해, 각각의 시스템에 대한 CIE 1931 색도 좌표들은 표 3의 RGB 패널 휘도 값들 및 이들 개별 프라이머리 매트릭들에 의해 표 7의 RGBW 패널 휘도 값들 모두를 곱함으로써 산정될 수 있다. 결과로 생긴 XYZ 삼자극 값들은 이후 표 8에 도시된 1931 CIE 색조 좌표들로 전환될 수 있다. 도시된 바와 같이, RGB 및 RGBW 시스템들에 대한 색도 좌표들(x 및 y 모두)은 동일하다. 그러나, 대부분의 휘도 값들(Y로 표시됨)은 RGB 시스템 보다 RGBW 시스템에 대해 더 높다. 그러나, 단일-자극 디스플레이로서 이 디스플레이를 보는 경우, 사람의 시각 체계는 디스플레이의 백색 포인트에 적응할 것이다. RGB 시스템에서, 이 적응 휘도는 항상 385 cd/m2이다. 그러나, RGBW 시스템에 대해, 백색 포인트는 공통 스케일 인자의 함수에 따라 변한다. 결과로 생긴 백색-포인트 휘도 값들은 "Adapt Lum"이란 명칭이 붙은 열에 도시되어 있다. 어두운 방에서 본 디스플레이에서 전형적으로 일어나는 것과 같이, 사람의 시각 체계가 결과로 생긴 이미지들을 보는 경우 이들 휘도 값들에 적응한다고 가정된다면, RGB 시스템에 대한 적응 휘도(Yn)가 모든 이미지들에 대해 385 cd/m2인 RGB 및 RGBW 시스템들에 대한 L*a*b* 값들(ㅿEab *)에서의 차를 계산하기 위해 이들 값들을 사용할 수 있고 컬러의 휘도는 Y로 표기된다. 도시된 바와 같이, RGB 및 RGBW 시스템들에 대한 L*a*b* 값들(ㅿEab *)에서의 차는 다음의 식을 이용하여 계산된다:
Figure 112011011126917-pct00008
그리고 각각의 시스템에 대한 L*, a*, 및 b* 는 다음의 식들로부터 계산된다:
Figure 112011011126917-pct00009
그리고 X 및 Z는 다음으로부터 계산된다:
Figure 112011011126917-pct00010
결과로부터 나온 계산들은 RGB 및 RGBW 시스템들에 대한 L* a* b* 값들 사이의 차가, 어떠한 컬러 오류도 렌더링 경로 내에서 존재하지 않음을 표시하는 0이라는 것을 나타낸다. 복잡한 이미지에서의 컬러 차를 검출하는데 전형적으로 요구되는, 결과로부터 나온 오류들이 3보다 작기 때문에, 어떠한 컬러 오류도 존재하지 않는다. 그러므로, 컬러 오류를 도입하지 않고, 표 8에서 RGBW Y 및 RGB Y 열들을 비교함으로써 알 수 있는 바와 같이 이 시스템은 더 높은 평균 휘도 값을 가지는 디스플레이를 발생한다.
Figure 112011011126917-pct00011
제공된 바와 같은 특정 실시예는 하나의 또는 일련의 정지 이미지(still image)들을 디스플레이하는 경우 매우 잘 수행되며, 이들 각각은 또다른 정지 이미지들을 디스플레이하기 전에 시간의 주기 동안 보여진다. 그러나, 장면을 팬하는(pan) 경우, 장면에서 움직이고 있는 물체를 배치하는 경우, 또는 장면 내에서 조명을 점진적으로 변경하는 경우 일어나는 것과 같은, 장면에서의 상대적으로 적은 변화들을 묘사하는, 비디오 콘텐츠를 디스플레이하는 경우, 입력 시퀀스 안의 각각의 프레임은 공통 스케일 인자가 각각의 프레임에 대해 독립적으로 계산된다면 픽셀 값들의 다른 분배를 가지는 가능성을 가진다. 공통 스케일 인자가 각각의 프레임에 대해 이 실시예에서 제공된 바와 같이 계산되고(120) 각각의 비디오 프레임에 의해 나타난 이미지를 스케일링하는데 사용된다면(130), 몇 원하지 않은 아티팩트(artifact)들이 발생할 수 있다. 구체적으로는, 대부분의 물체들이 변경되고 있지 않은 단일 장면을 보는 경우, 각각의 프레임이 장면 내의 하나의 물체 또는 적은 개수의 물체들의 휘도에서의 변화 때문에 디스플레이됨에 따라 사용자는 이미지 변화들의 휘도를 볼 수 있다. 이 휘도에서의 변화는 보는데 있어 주위를 산만하게 하며 지장을 줄 수 있다. 그러므로, 비디오를 디스플레이하는 경우, 비디오의 단일 장면 내의 다음 이미지들로 공통 스케일 인자에서의 큰 변화들을 적용하는 것을 예방하는 것이 바람직하다. 그러므로, 공통 스케일 인자에서의 변화들이 시간에 걸쳐 제한될 수 있거나 또는 공통 스케일 인자는 휘도에서의 인지가능한 변화들을 제거하기 위해, 평활화(smooth)될 수 있다. 그러나, 장면의 휘도가 단지 점진적으로 변경될 수 있음에 따라, 이는 최상의 결과들을 항상 발생하지 않을 것이다. 대신에, 장면의 휘도를 조절하기 위한 빠르고 느린 방법이 비디오를 처리하는 경우 필수적임을 관찰하였다. 빠른 변화는 비디오에서 극적인 변화들의 시간에서 제공되며, 전형적으로 장면 변화들을 나타내고, 느린 변화는 전형적으로 장면 내의, 다른 시간들에서 제공된다. 공통 스케일 인자에서의 크거나 또는 작은 변화들 사이의 선택은, 장면 커트(scene cut)들에서 오직 허용된 더 큰 변화들 또는 비디오 콘텐츠 내의 다른 매우 극적인 변화들을 가지는, 장면들 사이의 차이들의 분석에 의해 일 실시예에서 가능하게 된다. 일 실시예에서, 공통 스케일 인자는 시간에 걸쳐 평활화될 수 있고 최종 공통 스케일 인자는 비디오 신호 내의 다음 플레임들 사이의 이미지 차의 크기를 검출하기 위한 몇 방법에 기초하여, 평활화된 공통 스케일 인자, 원래의 공통 스케일 인자, 또는 이들 2 개의 값들의 소정의 평균으로부터 선택될 수 있다.
비디오를 설명하는 경우, 유사한 공간 및 시간 정보를 묘사하는 2 이상의 개별 프레임 또는 이미지로서 비디오 장면들을 설명하는 것이 유용하다. 즉, 장면은 모든 플레임들로 구성될 수 있고, 이들 각각은 이미지로서 설명될 수 있으며, 이는 몇 분의 시간 간격 내에 캡쳐되거나 또는 나타내지는 중첩하는 공간 정보를 포함한다. 장면 변화는, 비디오 장면을 캡쳐하는데 사용된 카메라의 뷰포인트(viewppoint)가 극적으로 변하는 경우 또는 동일한 공간 위치의 캡쳐가 수 분의 주기 동안 중단하고 다시 시작할 때마다 일어난다. 장면 내의 다음 프레임들을 디스플레이하는 경우 이미지들을 스케일링하기 위해(130) 적용되는 스케일 인자의 큰 변화들이 불쾌할 수 있음을 유의해야 한다. 그러나, 하나의 장면에서 다른 장면으로의 비디오 전이들로서 이미지를 스케일링(130)하기 위해 적용되는 스케일 인자 안의 매우 큰 변화들은 사용자가 새로운 장면의 휘도에 적응한다고 예상하는 경우 사용자에 의해 전형적으로 검출가능하지 않다.
비디오를 처리하기 위해 구체적으로 설계된 제 2 실시예에서, 도 5에서의 방법을 적용할 수 있다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 3-이상-컬러-성분 이미지 입력 신호를 4-컬러 디스플레이 디바이스에 적합한 이미지 출력 신호로 전환하는 방법이 제공되어 있다. 이 방법은 복수의 픽셀 신호들을 포함하는 입력 신호를 획득하는 단계(205), 여기서 각각의 입력 픽셀 신호는 3 또는 그 이상의 컬러 성분들을 가지며, 입력 신호를 조절하기 위해 조절가능한 공통 스케일 인자를 설정하는 단계(200), 적절한 컬러 표현을 제공하기 위해(220) 디스플레이의 불능(inability)을 나타내는 잔여 오류들을 결정하는 단계(230), 잔여 오류들에 기초하여 공통 스케일 인자를 조절하는 단계(265, 270, 290, 305); 및 이미지 입력 신호로 공통 스케일 인자를 적용하고(215), 이미지 출력 신호를 발생하기 위해 이미지 입력 신호를 스케일링하는 단계를 포함한다.
도 5의 상세한 실시예에서, 디스플레이(10)가 또한 제공될 것이며 이 디스플레이의 특성들은 디스플레이 동작 특성들을 얻기 위해서뿐만 아니라 초기 공통 스케일 인자 및 몇 개의 초기 제어 파라미터들을 설정하는데(200) 사용될 수 있다. 디스플레이 특성들 중에는 적색(20R), 녹색(20G), 청색(20B), 및 백색(20W) 서브-픽셀들의 CIE 1931 x,y 색도 좌표들; 디스플레이 백색 포인트; 적색, 녹색, 청색 및 백색 톤스케일들; 패널 휘도 오프셋들; 및 앞선 실시예에서 결정된 바와 같은 최대 공통 스케일 인자이다. 간소화를 위해, 이 예는 종래 예와 동일한 디스플레이 및 특성들의 사용을 가정할 것이다. 추가로, 초기 공통 스케일 인자는 1이라고 가정될 것이며, 평균 장면 휘도 및 최대 잔여들의 값이 0.5라고 가정될 것이며, 클립(clip)하기 위해 허용된 픽셀들의 개수는 0과 동일하다고 가정될 것이며, 목표 잔여는 0.95라고 가정될 것이다.
신호를 클립하는 것은 신호 상의 인공적 한계를 설정하는 것이며, 이는 다른 방식으로 값이 지정되는 것보다 더 적다. 이미징 시스템들에서, 이와 같은 클리핑은, 다수의 픽셀들 상에서 수행된다면, 결과로 생긴 이미지 안의 시각적 세부사항(visual detail) 또는 윤곽형성(contouring)의 손실과 같은, 이미징 아트팩트들을 발생할 수 있다. 그러나, 적은 수의 픽셀들만을 클리핑함으로써, 이와 같은 아티팩트들은 일반적으로 평상시의 관측자에 쉽게 보이지 않는다.
이들 파리미터들의 각각은 이 예 내에서 적용될 것이다. 이들 파리마터의 정확한 값들은 중요하지 않지만, 그러나 이들은 공통 스케일 인자에 대한 중요한 결정들을 하게 하기 위해 과정에 의해 일정하게 업데이트될 수 있는 초기 초건들의 한 세트를 수립한다.
3 이상-컬러 입력 신호가 이후 획득될 수 있다(205). 이전 예에서와 같이, 이 신호는 sRGB 신호일 것이고 9 개의 비디오 프레임들을 포함할 것이며, 이의 코드 값들은 표 2에 제공되어 있다. 이들 9 개의 컬러들이 실제로 비디오 시퀀스 내의 9 프레임들을 나타낸다고 가정할 것이고, 각각의 프레임은 데이터의 픽셀들의 어레이로 구성되지만 그러나 각각의 프레임 내의 모든 픽셀은 표 2에 도시된 sRGB 코드 값들로 정의된다. 그러나 이 조건에서, 적색, 녹색 및 청색 코드 값에 의해 정의된 바와 같이, 각각의 픽셀 및 이 비디오의 각각의 프레임은 제어기(25)에 순차적으로 입력된다고 가정될 것이다. 이와 같은 실시간 비디오 시스템에서, 이 비디오 프레임을 디스플레이하기 전에 비디오 프레임들의 하나 이상을 저장하기 위한 프레임 버퍼들을 가지는 것은 바람직하지 않다. 그러므로, 입력 신호의 약간의 픽셀들의 시퀀스 또는 각각을 수신하고 이들 픽셀들을 지연하지 않고 처리하고 디스플레이하는 것이 바람직하다.
이전 실시예에서, 입력 신호는 이후 패널 휘도 값들로 전환된다(210). 이 전환 과정을 이전에 설명하였으며, 비디오의 9 프레임들의 각각에 대해 표 3에 도시된 패널 휘도 값들을 가져온다. 그러나, 위에서 표시한 바와 같이, 이 전환은 바람직하게는 실시간으로 수행되고, 각각의 픽셀은 다음 픽셀이 수신되기 전에 전환된다.
이들 입력 신호가 적색, 녹색, 및 청색 패널 휘도 값들로 전환되는(210) 경우, 이들은 공통 스케일 인자에 적색, 녹색 및 청색 패널 휘도 값들의 각각을 곱함으로써 스케일링된다(215). 앞서 말한 바와 같이, 이 공통 스케일 인자는 1의 초기 값을 가지고 그러므로, 이 동일한 공통 스케일 인자가 입력 3-성분 이미지 신호의 전체 프레임에 적용될 수 있음에 따라 이 변환은 디스플레이되는 비디오의 제 1 프레임 상에 어떠한 실질적 영향도 없다. 그러나, 도시된 바와 같이, 공통 스케일 인자는 각각의 프레임에 대해 조절될 수 있고, 그러므로, 입력 3-성분 이미지 신호 값들의 순차적 프레임들의 각각에 대해, 이 스케일 인자는 장래 프레임들의 적어도 몇 개의 프레임에 대해 1보다 클 수 있고 1보다 큰 스케일링된 적색, 녹색 및 청색 패널 휘도 값들을 발생한다. 그러므로, 이들 값은 결합 RGB 백색-포인트 휘도보다 더 높은 휘도 값들을 발생하기 위해 디스플레이를 요구할 수 있다. 백색 패널 휘도 값들이 0 내지 1의 범위 내로 표시되는 반면, 이들 값은 10- 또는 12-비트 정수 값으로 전형적으로 저장됨을 또한 유의한다. 이것이 10-비트 시스템에서 수행된다면, 0 내지 1024 사이의 정수 값들은 0 내지 1 사이의 값들을 나타내는데 사용된다. 더 큰 값들을 나타내기 위해, 이 스케일링의 결과는 전형적으로 적어도 하나의 추가 비트를 요구할 것이며 이 예에서, 11 번째 비트를 추가하는 것은 0과 2048 사이의 정수 값들의 사용을 허용할 수 있고, 0과 2 사이의 휘도 값들을 나타낸다.
스케일링된 적색, 녹색 및 청색 패널 휘도 값들은 이후 적색, 녹색, 및 청색 잔여 값들 및 백색 패널 휘도 값들로 전환된다(220). 이 전환은 각각의 픽셀에 대한 스케일링된 적색, 녹색 및 청색 패널 휘도 값들의 최소치를 먼저 결정함으로써 수행될 수 있다. 이 최소 값은 적색, 녹색 및 청색 잔여 값들을 발생하기 위해 스케일링된 적색, 녹색 및 청색 패널 휘도 값들로부터 차감될 수 있다. 이 동일한 최소 값은 백색 패널 휘도 값으로서 할당될 수 있다. 이 단계를 통해, 3 이상-컬러 성분 입력 이미지 신호는 4 이상의 다른 컬러를 가진 서브-픽셀들을 가지는 디스플레이 디바이스를 구동하는데 적합한 적어도 하나의 추가 컬러 성분 이미지 신호를 포함하는 신호로 전환된다.
제어 파라미터들은 이후 이 실시예 내에서 계산된다(225). 이들 제어 파라미터들은 입력 3-성분 이미지 신호의 한 프레임에 대한 평균 적색, 녹색 및 청색 잔여 값들 및 3-성분 이미지 신호의 프레임에 대한 적색, 녹색 및 청색 잔여 값들의 최대치를 포함한다. 1보다 큰 공통의 스케일 인자들에 대해, 임의 프레임에 대한 최대 적색, 녹색 및 청색 잔여 값들은 적당한 컬러에 대한 패널 휘도 오프셋들에 1을 더한 것보다 더 클 수 있고, 이 경우에 적절한 컬러에 대한 패널 휘도 오프셋들에 1을 더한 것보다 더 큰 적색, 녹색 및 청색 잔여 값들은 적절한 컬러에 대한 패널 휘도 오프셋들에 1을 더한 값으로 클리핑될 수 있다(230). 이 클리핑(230)은 비디오 신호의 한 프레임으로 컬러 오류를 도입할 수 있고, 이는 몇 응용들 내에서 바람직하지 않다. 그러므로, 이 조건이 존재하는 경우를 이해하고 디스플레이가 이들 응용들 내에서 사용되는 경우 이 측정 오류가 존재하지 않거나, 인지가능하지 않거나, 또는 측정가능하지 않도록 공통 스케일 인자를 빠르게 낮추는 것이 중요하다. 추가적 제어 파라미터는 또한 클리핑되는(230) 적색, 녹색, 및 청색 잔여 값들의 개수를 카운팅함으로써(235) 결정된다. 컬러 오류의 크기가 결정되는 것이 필수적이지 않으며, 오직 소정의 컬러 오류가 도입되거나, 또는 소정 개수의 잔여 값들로 도입되는 것을 주목한다.
그러나, 잔여 오류들의 크기는 각각의 픽셀 크기의 각각의 컬러 성분과 각각의 픽셀 신호에 대한 컬러 성분 한계 사이의 잔여 차를 계산하고 각각의 픽셀 신호의 각각의 컬러 성분에 대한 잔여 차에서 최대 신호를 차감하며 모든 음의 값들을 0과 동일하게 설정함으로써 결정될 수 있다. 이 예에서, 이 최대 신호 값은 비디오의 임의 이미지 또는 프레임 내에서 최대 적색, 녹색 또는 청색 패널 휘도 값이다.
제어기가 3 이상-컬러-성분 입력 신호 값들을 수신하고 클리핑된 적색, 녹색, 및 청색 잔여 값들 및 백색 패널 휘도 값들로 이를 전환하는 경우, 이들 휘도 값들은 디스플레이를 구동하기 위해(240) 적용된다. 이 단계는 표 1에서 도시된 바와 같은 표들을 사용하여 입력 패널 휘도 값들에 기초하여 코드 값들을 검색하는 것 및 적색(20R), 녹색(20G), 청색(20B), 및 백색(20W) 서브-픽셀들을 구동하기 위해 디스플레이(10)에 구동 신호(35)로서 이들 코드 값들을 제공하는 것을 포함한다. 이 과정은 실시간으로, 이미지 정보를 버퍼링하지 않고 제공된다.
데이터의 한 프레임이 디스플레이(10)를 구동하기 위해(240) 제공된다면, 프레임의 마지막이 디스플레이된다고 결정한다(245). 디스플레이 재추적(retrace)을 위해 할당된 시간(즉, 대부분의 현재 비디오 표준들 내에서 하부 우측으로부터 상부 좌측으로 이동하기 위해 CRT 빔에 할당된 비디오 프레임들 사이의 시간) 동안, 제어 파라미터들은 3 이상-성분 입력 신호 값들의 다음 프레임을 디스플레이하기 전에 공통 스케일 인자를 수정하는지를 그리고 어떻게 수정하는 지를 결정하기 위해 분석된다. 이 분석은 평균 패널 휘도들을 계산하는 것(250)을 포함할 수 있다. 클리핑된 잔여 값들의 개수는 클립하도록 허용된 필요한 개수의 잔여 값들과 비교된다(255).
이 필요한 수가 전형적으로 시스템 설계자에 의해 상수로 설정되고 펌웨어에 저장될 것임을 유의해야 한다. 0의 값이 어떠한 컬러 오류도 가지지 않는 이미지들을 가져올 수 있는 반면, 대략 몇 퍼센트 퍼센트 상의 작은 수는 약간의 퍼센트의 픽셀들의 최대치가 전형적으로 현저하지 않은, 소정의 작은 컬러 오류를 가지는 이미지들을 가져올 수 있다. 응용에 따라, 다른 사용자 그룹들은 이 값에 대한 다른 허용오차를 가질 수 있지만, 그러나, 전형적으로 디스플레이에 서브-픽셀들의 개수의 10 퍼센트 미만의 값일 것이다.
클리핑되는 적색, 녹색 및 청색 잔여 값들의 수가 요구된 수를 초과한다면, 이후 공통 스케일 인자는 클리핑되는 적색, 녹색 및 청색 잔여 값들의 수를 감소시키기 위해 다음 프레임에 대해 감소되어야 한다. 공통 스케일 인자를 감소시키기 위해, 분석은 먼저 이 오류가 장면 변화에 의해 유발되었는 지를 결정하기 위해(260) 수행되고, 이는 실질적으로 다른 공통 스케일 인자를 요구한다. 현재 실시예에서, 이 결정은 이전에 계산된 평균 패널 휘도 값과 계산된 평균 패널 휘도 값의 비교에 기초하여 이뤄질 뿐만 아니라, 최대 적색, 녹색 또는 청색 잔여 값과 이전 프레임으로부터 최대 적색, 녹색 또는 청색 잔여 값의 비교에 기초하여 이뤄진다. 이들 차들 모두가 충분히 작다면, 어떠한 장면 변화도 일어났다고 추정된다. 이 경우에, 공통 스케일 인자는 작은 양만큼 감소되고(265), 이는 디스플레이의 백색 포인트 휘도가 초당 약간의 퍼센트(약 5 퍼센트)만큼 감소되도록 한다. 이들 조건들 하에서, 이미지는 시청자가 휘도에서의 변화를 알 수 없으며 이미지가 갑자기 어두워지거나 또는 깜빡거려 보이지 않는 충분히 낮은 속도로 어두워진다. 평균 및 최대 적색, 녹색 및 청색 잔여 값들에서의 모든 변화가 충분히 크다면, 장면 변화는 발생했고 결정된다(260). 평균 및 최대치들에 대해 필요한 변화의 크기의 예로서, 장면은 평균 장면 휘도가 전체 범위의 12.5% 만큼 변하는 어느 경우에나 그리고 최대치들이 전체 범위의 12.5% 만큼 변하는 어느 경우에나 변경하는 것으로 분류될 수 있다. 이들 조건들 하에서, 공통 스케일 인자는 재산정되고, 이는 빠르게 감소하는 것을 허용한다(270). 이 산정은 (예를 들어, 적절한 컬러에 대해 패널 휘도 오프셋들 더하기 1인) 적색, 녹색 및 청색 잔여 값들에 대한 최대 값 대 적색, 녹색 및 청색 잔여 값의 최대치의 비를 공통 스케일 인자에 곱하는 것을 포함한다. 이 산정은 낮은 스케일 값을 생산하며, 이는 다음 프레임에 대한 실질적 클리핑을 예방한다. 콘텐츠가 장면에서의 변화들에 따라 상당히 변경되어 그러므로 사용자가 현재 장면의 밝기에 대한 어떠한 예상도 가지지 않기 때문에 스케일 값에서의 이 잠재적으로 빠른 변화로부터 생긴 휘도에서의 변화가 사용자에 인지가능하지 않음을 유의해야 한다.
너무 많지 않은 적색, 녹색 및 청색 잔여 값들이 클리핑된다고 결정한다면(255), 최대 적색, 녹색 및 청색 잔여 값은 목표 최대치와 비교되고(275), 이는 1보다 약간 작은 값이다(예를 들어, 0.95). 최대 잔여 값이 이 목표 최대치보다 크다면, 공통 스케일 인자는 거의 최적이라고 여겨지며 변경되지 않은 채로 남아있다. 그러나, 최대 잔여 값이 이 목표 최대 잔여 값보다 작다면, 스케일 인자는 이미지가 다음 프레임에서 더 높은 휘도로 디스플레이되도록 하기 위해 증가된다. 다시 한번, 장면 변화가 일어나는 지를 결정한다(280). 일어나지 않는다면, 스케일 값은 스케일 값이 감소되었던 경우 느린 감소(265)와 유사한, 초당 약간의 퍼센트만큼 증가된다(290). 장면 변화가 비교(280) 동안 일어났다고 결정된다면, 스케일 값은 계산되고 증가된다(305). 계산은 적색, 녹색 및 청색 잔여 값들(예를 들어, 적당한 컬러에 대한 패널 휘도 오프셋들 더하기 1) 대 적색, 녹색 및 청색 잔여 값의 최대치의 비를 결정하는 것을 포함한다. 이 계산은 스케일 인자에서 그러나 장면 변화가 장면 밝기에 대한 사용자 예상을 확립하지 않는 이후에만 다시 빠른 변화를 발생할 수 있다. 단계 290 또는 305에서 결정되는 증가에도 불구하고, 결과로 생긴 공통 스케일 인자는 최대 스케일 인자와 비교된다(295). 이 최대 스케일 인자는 백색 서브-픽셀의 최대 휘도를 결합 RGB 백색-포인트 휘도로 나눔으로써 결정된다. 공통 스케일 인자가 이 최대 스케일 인자보다 작은 경우, 공통 스케일 인자가 적용된다; 작지 않은 경우 최대 스케일 인자와 동일하게 설정된다(300).
다음 비디오 프레임에 대한 입력 이미지 신호들을 수신하기 전에, 제어 파리미터들은 다음 프레임을 분석하는 경우 비교 값들을 제공하기 위해 저장된다(310). 이는 최대 적색, 녹색, 및 청색 잔여 값들 및 평균 잔여 값을 저장하는 것을 포함한다. 그러나, 플리커(flicker)와 같은, 소정의 원하지 않은 시간 영향들을 예방하기 위해, 평균 잔여 값은 역사 값(historic value)들을 이용해 가중된 평균으로 계산될 수 있다. 즉, 다음 프레임 동안 비교를 위해 평균 잔여 값은 새로운 평균 잔여 값의 80%에 지난(old) 평균 잔여 값의 20%를 추가함으로써 계산될 수 있다. 이 시간 평균은 이 값에서 변화들을 평활화하고, 순차적 프레임들이 더 높은 그리고 더 낮은 평균 입력 3-성분 이미지 값 신호들 사이에서 교번한다면, 플리커 또는 다른 아티팩트들의 우도(likelihood)를 감소시킨다.
일단 디스플레이 재추적이 완료되고 스케일 인자가 단계 265, 270, 295 또는 300에서 결정된다면, 과정은 데이터의 다음 프레임에 대해 다시 시작한다. 그러나, 패널 휘도들이 새로운 공통 스케일 인자를 사용하여 스케일링된다(215). 이와 같이, 현재 이미지의 휘도가 이전 이미지보다 더 높거나 또는 더 낮은 값들로 스케일링된다. 설명된 바와 같이 공통 스케일 인자를 조절함으로써, 매우 밝은, 포화된 컬러들이 없는 이미지들은 이전 실시예에서 설명된 바와 같이 1보다 실질적으로 더 높은 공통 스케일 인자들로 렌더링될 수 있고, 이들 이미지들을 어떠한 컬러 오류들도 도입하지 않고 높은 휘도를 가지고 렌더링되도록 한다. 그러나, 매우 밝고, 포화된 컬러들을 포함하는 이미지들은 높은 잔여 값들을 가질 수 있고 그러므로 1과 동일하거나 또는 1에 매우 가까운 스케일 값들로 렌더링될 수 있고 낮은 피크 휘도로 렌더링될 수 있지만 그러나 다시 한번 컬러 오류 없이 렌더링될 수 있다. 어떠한 적색, 녹색 또는 청색 잔여 값들도 없다고 가정하며, 이 처리는 클리핑되ㄴ는 것이며, 입력 3-성분 컬러 이미지 신호가 탈포화도(desaturation)와 같은, 컬러 오류 없이 입력 3-성분 컬러 이미지 신호를 렌더링하지 않는 종래 기술의 방법들보다 더 높은 평균 휘도에서 렌더링되도록 하는 동안 이미지들을 어떠한 컬러 오류 없이 표현되도록 한다. 또한, 공통 스케일 인자가 이미지 데이터의 전체 프레임에 적용되기 때문에, 컬러 오류들을 발생하는 종래 기술의 몇 방법들과 같이, 장면들 내의 상대적 휘도 비들을 변경하지 않는다. 언급된 바와 같이, 현재 실시예는 잔여 값들을 클리핑(230)함으로써 소정의 컬러 오류를 도입할 수 있다. 그러나, 어떠한 잔여들도 클리핑되지 않은 조건들 하에서, 스케일 값은 몇 프레임들 내에서 전형적으로, 클리핑된 값들을 제거하기 위해 감소된다. 이들 비디오 프레임이 초당 30 내지 60 프레임들 사이의 전형적인 속도로 제공되기 때문에, 단일 또는 몇 초기 프레임들 내의 컬러 오류는 디스플레이의 사용자에 의해 검출되지 않을 수 있다.
표 2의 이미지들에 본 발명의 이 실시예를 적용하는 것은 표 9에 도시된 공통 스케일 인자 및 계산 파라미터들을 제공한다. 이 표에 도시된 바와 같이, 공통 스케일 인자는 1 보다 전형적으로 더 크고, 다시 한번 결과로 생긴 이미지들의 휘도가 컬러 오류를 발생하지 않았던 종래 기술의 방법들보다 더 높은 휘도로 렌더링되도록 한다. 도시된 이미지들에 대해, 장면 검출기는 거의 항상 장면에서의 변화로서 이미지들 사이의 변화들을 분류한다. 예외들은 연어색(salmon)에서 백색 그리고 녹색에서 청록색으로의 전이이다; 이들 경우의 각각에서, 변화는 상대적으로 작았으며 공통 스케일 인자에서의 변화는 작거나 또는 존재하지 않았다. 표 5에 제공된 것과 표 9에서의 공통 스케일 인자 결과들을 비교하면, 이 실시예에 대한 공통 스케일 인자에서의 변경들이 프레임에 의해 이미지 콘텐츠에서의 변화를 추적(trail)하려는 경향이 있음을 알 수 있으며, 이는 공통 스케일 인자가 디스플레이 재추적 간격 내에서 변경되는 동안 이미지 데이터가 처리되고 디스플레이될 수 있기 때문이다. 이는 이미지들의 이 세트에 대해 문제가 있다고 보일 수 있는 반면, 이는 단일 장면 내의 임의 2 개의 프레임들이 서로 매우 유사한 경향이 있으며 각각의 프레임이 사용자에 인지불가능한 시간의 짧은 주기 동안 디스플레이됨에 따라 더 전통적 비디오 시퀀스를 가진 문제점이 아니다. 그러므로, 이 시간 지연은 비디오 디스플레이 내에서 완전히 허용될 수 있다. 그러나, 스케일 인자에서의 빠르고 느린 변화들 모두를 허용하기 위해 장면 검출의 사용은 틀림없이 유용하고 시간적 아티팩트들 없이 높은 품질의 비디오를 달성하기 위해 필수적일 수 있다.
Figure 112011011126917-pct00012
이 실시예는 프로그래밍되었으며 텔레비전 전력 측정을 위한 표준에 대한 IEC(International Elctro-technical Commission) 62087, Ed.2의 일부로서 제공된 표준 비디오 시퀀스에 충돌하며 전형적 텔레비전 콘텐츠를 나타내도록 의도되어 있다. 어떠한 컬러 오류도 허용가능하지 않는다는 가정하여 이 콘텐츠 상에서 실행되는 경우, 평균 스케일 인자는 1.38이었다. 도 6은 이 비디오 내의 처음 4000 프레임들의 함수로서 그려진 스케일 인자(350)를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 스케일 인자는 1과 비디오의 이들 처음 4000 프레임들에 대한 1.5의 최대 스케일 인자 사이에서 변한다. 상대적으로 빠른 변화들이 장면 커트들에서 발생하였으며, 그렇지 않다면 스케일 인자가 종종 다수의 프레임들에 대해 일정하게 유지된다.
비록, 이미지들을 표현하는 경우 어떠한 컬러 오류도 발생하지 않는 것이 종종 바람직하더라도, 사용자는 임의 이미지 내의 픽셀들의 약간의 퍼센트에서 단지 존재한다면 컬러 오류를 종종 검출할 수 없다. 컬러 오류가 이미지 안의 픽셀들의 약 10 퍼센트보다 낮게 발생하는 한 컬러 오류가 허용가능함을 관찰하였다. 이 동일한 알고리즘은, 컬러 오류가 임의 이미지에서 픽셀들의 5 퍼센트까지 존재하도록 허용하는 동안 IEC 표준 콘텐츠에 반하여 수행되었다. 이 변화를 이행하는 것에 의해, 평균 스케일 인자는 1.5의 최대 값 밖에서 1.38에서 1.47로 증가되었다. 즉, 픽셀들의 오직 몇 퍼센트만이 클리핑된다면, IEC 표준 비디오에서 사실상 모든 이미지들은 최대치 가까이의 스케일 인자로 렌더링될 수 있다. 도 7은 도 6에 도시되어 있는 동일한 4000 프레임들에 대한 프레임 번호의 함수로서 그려진 스케일 인자(355)를 나타낸다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 공통 스케일 인자는 픽셀들의 오직 5퍼센트의 컬러가 클리핑된다면 프레임들의 대부분에 대해 1.5 또는 거의 1.5이다. 그러나, 몇몇 장면들에 대해, 낮은 스케일 인자들은 더 큰 이미지 영역들 내의 컬러 오류를 피하기 위해 여전히 필수적이다.
OLED 전력 및 수명의 모델은, 머독 등에 의해 설명된 것과 유사한 알고리즘이 이 IEC 표준 비디오에서의 이미지들을 렌터링하기 위해 적용되는 것에 비하여, 이 알고리즘이 적용되는 경우 초기에 설명된 것과 유사한 OLED의 전력 소모 및 수명 특성들을 이해하는데 사용되었으며, 2 개의 디스플레이들의 피크 백색 휘도는 동일하도록 교정된다. 본 발명의 알고리즘은 어떠한 허용된 클리핑 픽셀들 없이 그리고 클리핑된 임의 프레임 안의 5 퍼센트에 달하는 픽셀들을 이용해 이미지들을 렌더링하기 위해 모두 적용되었다. 결과들은 표 10에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 동일 피크 휘도에서, 본 발명의 알고리즘을 적용하는 32-인치 OLED 텔레비전은 어떠한 컬러 오류도 없는 OLED 디스플레이를 구동하기 위한 종래 기술의 방법을 적용하는 동일한 OLED 디스플레이보다 10-15%의 낮은 평균 전력을 가질 수 있고, 33% 낮은 피크 전력을 요구하며 70-80% 더 긴 수명을 가진다.
Figure 112011011126917-pct00013
각각의 이들 예에서, 약 1.5의 최대 공통 스케일 인자가 적용되고, 이는 백색 서브-픽셀들의 최대 휘도 대 원하는 백색 포인트를 발생하는 디스플레이 안의 적색, 녹색 및 청색 서브-픽셀들의 결합된 최대 휘도의 비에 기초하여 선택된다. OLED 이행 내에서, 이러한 제약은 적색, 녹색, 청색 및 백색 컬러 필터들을 가지고 백색 OLED를 이용하는 경우, 휘도의 매우 큰 퍼센트가 적색, 녹색 및 청색 서브-픽셀들보다 전력에 있어 훨씬 더 효율적일 수 있는 백색 서브-픽셀들에 의해 발생되도록 함에 따라, 백색 서브-픽셀들의 최대 휘도 대 적색, 녹색 및 청색 서브-픽셀들의 결합된 최대 휘도의 비로 또는 이하로 최대 공통 스케일 인자가 설정되도록 하는 것이 매우 바람직하다. 그러나, 이는 요구되지 않으며, 사실, 적색, 녹색, 청색 및 백색 서브-픽셀들의 휘도 출력의 결합이 유용하도록 본 발명의 방법에 대한 적색, 녹색 및 청색 서브-픽셀들이 결합된 휘도 출력보다 더 높은 것만이 필요할 뿐이다.
방법은 1보다 큰 임의 최대 공통 스케일 인자를 가지고 유용히 사용될 수 있다. 그러나, 공통 스케일 인자는 커지게 됨에 따라, 1의 스케일 인자와 최대 스케일 인자로 렌더링된 이미지들 사이의 휘도에서의 차는 점점 현저하게 될 것이다. 또한, 최대 공통 스케일 인자가 1에 매우 근접하다면, 방법은 거의 이점을 제공하지 않을 수 있다. 그러므로, 본 발명의 유리한 실시예들에서, 최대 공통 스케일 인자는 1.2에서 2.5 사이일 것이며, 훨씬 더 유리한 실시예들에서, 최대 공통 스케일 인자는 1.4 에서 2.0 사이일 것이다.
이 동일한 방법이 1보다 작은 공통의 스케일 인자들을 가지도록 설계되고 적용될 수 있음을 더 인식할 것이다. 즉, 디폴트 이미지 처리 경로는 하나 이상의 추가 발광 소자들에 의해 제공될 수 있는 최대 휘도에서 이미지들을 렌더링하도록 설계될 수 있고 알고리즘은 이후 디스플레이가 표현할 수 없는 밝고, 높게 포화된 컬러들을 이미지가 포함할 때마다 1보다 적은 공통 스케일 인자를 적용하도록 설계될 수 있다. 이와 같은 시스템에서, 최소 스케일 인자는 일반적으로 0.5에서 0.75 사이일 것이다.
본 발명의 다른 실시예들에서, 입력 신호가 3-컬러-성분 신호라면, 입력 신호는, 도 8a에 도시된 바와 같이 잔여 차가 산정되기 전에 또는 도 8b에서의 같이 공통 스케일 인자가 적용되기 전에 4-컬러-성분 이미지 신호로 전환될 수 있다(135). 또한, 공통 스케일 인자는 도 1b에 도시된 바와 같이 잔여들이 산정된 이후(110) 이미지를 스케일링하기 위해(130) 3 이상-컬러-성분 이미지 입력 신호에, 도 5에 도시된 바와 같이 잔여가 산정되기 전에(220) 신호를 스케일링하기 위해(215) 3 이상-컬러-성분 이미지 입력 신호에 적용될 수 있거나, 또는 3 이상-컬러-성분 이미지 입력 신호는 전환될 수 있고(135) 4 이상의 컬러 신호는 도 8b에 도시된 바와 같이 스케일링될 수 있다(130). 도 9를 참고하면, 잔여 차들은 각각의 컬러에 대한 각각의 컬러-성분 신호와 3 또는 4-컬러-성분 이미지 입력 신호들에 대한 이 신호 값의 컬러-성분 한계(405) 사이의 차(410)를 계산함으로써 결정될 수 있다. 한계 값이 결정되고(415) 공통 스케일 인자는 한계 값으로 기결정된(400) 피크 디스플레이 값을 나누는 것에 의해(420) 결정된다. 이미지에서의 픽셀들에 대한 한계 값이 이들의 한계 값에 있거나, 또는 최대 잔여 목표보다 적어도 크거나 또는 동일하다면, 한계 값은 0일 수 있고 공통 스케일 인자는 1의 값으로 설정될 수 있어 어떠한 변화도 입력과 출력 신호들 사이에 보이지 않는다. 입력 신호가 최대 포화도에 있지 않다면, 한계 값은 0보다 크고 공통 스케일 인자는 출력 신호가 입력 신호보다 더 큰 휘도를 가지도록 1보다 더 크다. 또한, 전술한 바와 같이, 스케일 인자가 공통으로 적용되고 피크 디스플레이 값에 의해 제한된 한계 값을 가지기 때문에, 출력 신호는 어떠한 컬러 오류도 가지지 않을 것이다.
본 발명의 다양한 실시예들에서, 이미지 입력 신호 컬러 성분들은 적색, 녹색 및 청색이거나 또는 이미지 출력 컬러 성분들은 적색, 녹색, 청색 및 백색을 포함한다. 디스플레이 디바이스는 또한 적색, 녹색, 청색 및 백색 서브-픽셀들을 가지는 4-컬러-성분 디스플레이일 수 있다. 대안으로는, 추가 컬러 서브-픽셀은 백색 서브-픽셀 대신에 또는 추가로 이용될 수 있으며, 예를 들어, 황색, 청녹색(cyan) 또는 자홍색(magenta) 서브-픽셀들이 포함될 수 있다.
본 발명이 정지 이미지들 및 공통 스케일 인자의 산정에 도움이 되도록 제어기에 이용될 수 있는 프레임-버퍼에 유용하게 적용될 수 있는 반면, 다른 실시예들에서 동일 장면의 이미지들의 시퀀스가 이용될 수 있다. 이와 같은 경우에, 공통 스케일 인자는 휘도에서의 갑작스런, 사용자-인지가능한 변화들이 일어나는 것을 예방하기 위해 시간에 걸쳐 조절될 수 있다. 앞서 도시한 바와 같이, 이미지들의 시퀀스들에 본 발명을 적용하는 경우, 프레임 버퍼를 예방할 수 있다. 그러나, 프레임 버퍼가 이용될 수 있고 공통 스케일 인자는 단일 이미지 또는 이미지들이 시퀀스 내의 프레임에 대해 산정될 수 있고 동일한 이미지에 적용될 수 있다.
도 10을 참고하면, 3 이상의-컬러-성분 이미지 입력 신호를 디스플레이 디바이스에 적합한 이미지 출력 신호로 전환하는 방법은 복수의 픽셀 신호들을 포함하는 이미지 입력 신호를 획득하는(500) 단계들을 포함하며, 각각의 픽셀 신호는 3 또는 그 이상의 컬러 성분들을 가진다. 최대 공통 스케일 인자는 예를 들어, 시퀀스의 제 1 이미지 또는 기결정된 대표적 입력 신호를 사용하여 결정될 수 있다(505). 입력 신호를 조절하기 위한 초기, 조절가능한, 공통 스케일 인자가 선택될 수 있고(510), 디스플레이를 위한 이미지 신호가 입력된다(105). 이미지 입력 신호는 이후 스케일링 되고 적당한 컬러 표현을 제공하기 위해 디스플레이의 불능을 나타내는 잔여 오류들이 결정된다(515). 조절가능한 공통 스케일 인자가 너무 큰 경우에, 잔여 오류들이 발생할 것이다. 조절가능한 공통 스케일 인자가 너무 작다면, 어떠한 잔여 오류들도 발생하지 않을 것이다. 잔여 오류들의 카운트가 검사된다(520). 허용가능하지 않은 개수의 잔여 오류들이 존재한다면, 조절가능한 공통 스케일 인자가 감소된다(525). 잔여 오류들의 수가 0이거나 또는 허용가능하다면, 스케일 인자는 최대 스케일 인자와 비교될 수 있고(530) 너무 작다면 증가된다(535). 스케일링된 이미지 신호는 스케일링 이후 또는 조절가능한 스케일 인자가 더이상 변하지 않는 이후 디스플레이될 수 있다.
이 방법을 이용함으로써, 스케일링된 이미지가 디스플레이되는 디스플레이의 시청자가 휘도 또는 포화도에서의 갑작스런 변화들을 주목하지 않도록 바람직한 밝기에 있을 때까지, 이미지 입력 신호(예를 들어, 비디오 시퀀스)는 점진적으로 조절될 수 있다.
잔여 차들은 (도 9에 도시된 바와 같이) 각각의 입력 픽셀 값과 이 픽셀 값의 컬러 성분 한계 사이의 잔여 차를 먼저 계산하고 한계 값을 산정함으로써 결정될 수 있다. 새로운 공통 스케일 인자를 계산하기 위해 조절가능한 공통 스케일 인자를 한계 값에 곱한다. 각각의 픽셀은 이후 새로운 공통 스케일 인자로 곱해지고 각각의 곱해진 픽셀은 이후 피크 디스플레이 값과 비교된다. 조절가능한 공통 스케일 인자가 각각의 입력 픽셀 값과 이 픽셀 값의 컬러 성분 한계 사이의 한계 값으로 피크 디스플레이 값을 나눔으로써 결정될 수 있다. 최대 스케일 인자는 기결정된 입력 신호로부터 결정될 수 있고, 최대 스케일 인자는 RGBW 디스플레이에 대해, 결합 RGB 백색-포인트 휘도로 나눠진 백색 서브-픽셀의 최대 휘도와 동일한 최대 휘도를 가진다.
정지 이미지 시퀀스와 움직이는 이미지 시퀀스를 구별하고 움직이는 이미지가 장면 변화를 가지는 경우를 결정하는 것이 도움이 되므로, 따라서 공통 스케일 인자가 최적화되도록 한다. 도 11을 참고하면, 이미지-신호 콘텐츠에서의 갑작스런 변화들은 제 1 이미지를 입력하고(600), 제 2 이미지를 입력하고(610), 각각의 이미지에 대한 평균 및 한계 값들을 계산하고(605, 620), 그리고 2 개의 이미지들에 대한 평균과 최대 잔여 값들 사이의 차를 비교함으로써(625) 결정될 수 있다. 하나의 이미지와 다음 이미지의 평균과 한계 값 사이의 차는 이미지 콘텐츠 변화의 크기를 나타내며 스케일 인자는 따라서 선택될 수 있다(630).
도 12를 참고하면, 감소된 공통 스케일 인자가 결정될 수 있다. 이미지가 입력되고(705) 잔여-차 값들이 결정된다(710). 기결정된(700) 최대 잔여-차 값보다 큰 잔여 차들의 수를 카운트한다(720). 감소된 공통 스케일 인자는 위에서 설명된 실시예들에서 제공된 바와 같은 방법들을 사용하여 잔여-차 값들의 수에 응답하여 결정된다(725). 도 13a를 참고하면, 본 발명에 따라, 적색, 녹색, 청색 및 백색 서브-픽셀들을 가지는 4-컬러 디스플레이 위에 입력 이미지 신호를 디스플레이하는 방법은, 디스플레이 색 영역 볼륨(color gamut volume)을 명시하는 피크 휘도 값들 및 색도 좌표들을 가지는 적색, 녹색, 및 청색 서브-픽셀들, 및 피크 휘도를 가지는 백색 서브-픽셀들을 가지는 4-커러 디스플레이를 제공하는 단계(800), 디스플레이 색 영역 볼륨 내의 최대 입력 컬러 포화도 및 휘도를 명시하는 3-컬러 입력 신호를 수신하는 단계(805), 최대 디스플레이 컬러 포화도 대 최대 입력 컬러 포화도의 비에 의해 입력 신호를 스케일링하는 단계(810), 입력 신호를 적색, 녹색, 청색 및 백색 성분들을 가지는 4-컬러 출력 신호로 전환하는 단계(815), 및 4-컬러 출력 신호를 가지는 디스플레이를 구동하는 단계(820)를 포함한다. 전술한 바와 같이, 3-컬러-성분 이미지 입력 신호를 4-컬러-성분 이미지 신호로 전환하는 단계는 스케일링 단계(810) (도 13b에서와 같이) 전에, 또는 (도 13a에서와 같이) 이후에 수행될 수 있거나, 또는 이미지 입력 신호는 (전환 단계(815)가 신호에서 변경되지 않거나 또는 포함되지 않는 경우에) 4-컬러-성분 신호일 수 있다.
예들을 통해 설명된 바와 같이, 본 발명의 실시예들은 적색, 녹색, 청색 및 백색 서브-픽셀들(20R, 20G, 20B, 20W)을 각각 가지는 복수의 픽셀들(15), 및 컬러 신호 성분들이 컬러 오류 없이 적색, 녹색 및 청색 서브-픽셀들의 결합된 디스플레이 피크 휘도보다 더 큰 피크 휘도에서 디스플레이되도록, 이미지 입력 신호(30)를 수신하고, 복수의 적색, 녹색, 청색 및 백색 컬러 신호 성분들을 각각의 서브-픽셀에 적용하는 구동 신호(35)를 형성하기 위해 입력 신호를 처리하기 위한 장치(예를 들어, 제어기(25))를 포함하는 4-컬러 디스플레이(10)를 제공할 수 있다. 4-컬러 디스플레이는 순차적 이미지들 중 하나의 최대 휘도가 다른 순차적 이미지들의 결합된 디스플레이 피크 휘도보다 더 높고 순차적 이미지들 중 하나가 컬러 오류 없이 디스플레이되도록 픽셀들에 복수의 순차적 이미지들을 순차적으로 제공하기 위한 구조를 또한 포함할 수 있다. 또한, 백색 서브-픽셀의 피크 휘도는 적색, 녹색, 및 청색 서브-픽셀들의 결합된 피크 휘도보다 더 높을 수 있다.
앞서 언급한 바와 같이, 본 발명 중 몇 가지 실시예는 도 5에 도시된 잔여 값들을 클리핑(230)함으로써 컬러 오류를 도입할 수 있다. 앞서 유의한 바와 같이, 이미지에서의 적은 퍼센트의 픽셀들만이 클리핑된다면, 이 조작은 허용가능한 이미지를 산출할 수 있다. 그러나, 결과로부터 나온 이미지의 품질은 점진적 방식으로 피크 값들을 한정하기 위해 방법을 적용함으로써 개선될 수 있다. 이 방법은 픽셀들의 일부가 의도적으로 클리핑되는 경우 특히 유용할 수 있다. 이 방법은 잔여들을 결정하기 전에 패널 휘도 값들에 대하여 실행될 수 있거나 또는 잔여들에 대하여 적용될 수 있다. 여기서 제공된 예는 패널 휘도 값들에 적용된다고 가정한다. 이와 같은 한계를 제공하는 방법이 도 14에 설명되어 있다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 역치가 정의된다(900). 이 역치는 패널 휘도 입력의 함수와 같이 패널 휘도 출력을 표시하는 함수의 기울기가 감소되는 RGB 휘도 값들의 각각의 나머지의 비율이다. 일 예를 제공하기 위해, 0.7의 값이 이 값으로 가정될 것이다.
적색, 녹색 및 청색 패널 휘도 값들에 대한 한계들(RGBlim)은 피크 값의 비율로서 계산된다(905). 이들 한계들은 각각의 컬러 성분에 대한 최대 패널 휘도 값으로 나눠진 표 1에 도시된 바와 같이 피크 패널 휘도 값들의 비를 산정함으로써 계산될 수 있다. 예 내에서, 1.4, 1 및 1.1의 최대 패널 휘도 값들은 피크 패널 휘도 값들로 가정될 것이다. 이들 값들 및 적색, 녹색 및 청색 컬러 성분들에 대한 1.121, 1.000, 및 1.031의 피크 패널 휘도 값들을 적용하여, 한계들은 0.8007, 1.00 및 0.9373으로 결정된다. 역치 값들(rgbthresh)은 0.5605, 0.7000, 및 0.6561의 값들을 제공하는 적색, 녹색 및 청색 패널 휘도 값들과 한계에 의해 단계 900에서 정의된 역치들을 곱함으로써 계산된다(910). 기울기 값 m은 다음과 같이 3 컬러 성분들의 각각에 대해 계산된다(915):
mRGB=(1-RGBlim)/(1-rgbthresh)
이 예에서, 기울기 값들은 0.4534, 0 및 0.1824이다. 4 이상 컬러 신호 내의 적색, 녹색 및 청색 패널 휘도 값들이 이후 얻어진다(920). 이 예에서, 표 11에 도시된 패널 휘도 값들은 이 예 내에서 사용될 것이다. 그러나, 이 제한 방법의 응용 동안, 이들 예시적인 휘도 값들이 3-컬러-성분 이미지 신호를 4 이상-컬러-성분 이미지 신호로 전환하는 것으로부터 생긴 RGBW 휘도 값들을 나타낸다.
Figure 112013030690017-pct00040
비 TRGB는 다음과 같이 RGB 잔여들의 각각에 대해 계산된다(925):
TRGB = 1 - mRGB*(RRGB-rgbthresh);
RGBthresh 보다 큰 모든 적색, 녹색 및 청색 패널 휘도들(Rrgb)에 대해 그리고 그렇지 않다면 1이다. 예를 들어, 이는 표 12에 도시된 값들을 가져온다.
Figure 112011011126917-pct00015
스케일링된 패널 휘도들은 다음으로부터 산정된다(930):
SRRGB = min(TRGB)*RRGB.
Figure 112013030690017-pct00041
이 곱셈은 스케일링된 패널 휘도 값들을 제공하고 min 함수의 사용은 결과로 생긴 값들에서의 색조(hue) 변화들을 생성하지 않고 발생하기 위해 이 조작을 허용한다. 이들 값은 개선된 이미지를 가지는 디스플레이를 구동하는데 사용될 수 있다. 그러나, 이 방법은 피크 RGB 값들이 휘도를 다소 감소시킬 수 있다. 휘도의 이 손실은 백색 픽셀로부터의 약간의 추가 휘도를 이들 컬러들에 추가함으로써 적어도 부분적으로 보상될 수 있다. 이러한 추가는 디스플레이가 발생할 수 있는 범위 밖에 있는 RGB 값들의 탈포화(desaturation)에 대한 RGB 휘도의 손실과 거래할 수 있다. 이를 수행하기 위해, 백색 채널에 의해 교체되는 선형 휘도의 일부, 구체적으로는 휘도 교체(Wrep) 비율이 정의된다(935). Wrep는 0 과 1 사이일 것이며 최대 이미지 품질을 달성하기 위해 시스템 설계자에 의해 최적화될 수 있다. 0.2 내지 0.5의 범위의 값들이 인지된 포화도에서의 큰 변화를 발생하지 않고 이미지 내의 세부사항을 개선하며 그러므로 높은 이미지 품질을 가져온다고 확인하였다. 현재의 예에대해, Wrep는 0.3의 값이 할당될 수 있다. 백색 채널에 추가되는 값(Wadd)은 다음의 식에 의해 계산된다(940):
Wadd=sumRGB((1-min(TRGB))*Wrep*RRGB*L).
sumRGB가 적색, 녹색 및 청색 채널들에 대한 결과로 생긴 값들의 합을 나타내고 L은 적색, 녹색, 및 청색 채널들의 각각에 의해 발생된 디스플레이의 백색 포인트의 휘도의 비율이다(예를 들어, 100으로 나눈 인광 매트릭스 내의 제 2 열 또는 이 예에서는 적색에 대해 0.2126, 녹색에 대해 0.7152 및 청색에 대해 0.7222). 백색 채널에 대한 최종 패널 휘도 값은 백색 채널에 대한 원래의 패널 휘도 값에 Wadd를 추가함으로써 산정되고 백색 패널 휘도는 업데이트된다(945). 이 업데이트된 값은 추가 발광 소자를 위한 구동 신호에 추가될 수 있다. 이 제한 함수 이후 최종 휘도 값들은 표 14에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 가장 큰 제한 값은 이 표의 마지막 행 내의 적색, 녹색 및 청색 휘도 값들에 적용되고 백색 휘도는 이 특정 값에 대해 대부분 증가된다. 몇 실시예들에서, W 서브-픽셀로부터의 휘도는 적색, 녹색 및 청색으로부터 휘도를 교체하기 위해 추가될 수 없다. 교체가 일어나는 경우, 이 교체를 수행하는데 필수적인 백색 서브-픽셀에 대한 패널 휘도는 디스플레이에 의해 달성될 수 있는 것보다 더 클 수 있고, 이 경우에 W 채널은 클리핑될 수 있거나 또는 공통 스케일 인자가 감소될 수 있다. 그러나, 이들 조건들 각각은 전형적 입력 이미지 신호들에 대한 상당히 드물다.
Figure 112013030690017-pct00042
본 발명은 발광 소자들의 4 또는 그 이상의 컬러들을 가지는 임의 디스플레이를 구동하기 위한 이미지들을 제공하도록 실행될 수 있다. 그러나, 방출형 풀컬러 정보-디스플레이 디바이스에서의 전력을 감소하는데 특히 유용하다. EL 디스플레이들, 구체적으로 전력 소모 목적을 위해 발광 소자들의 4 이상의 컬러들을 가지는 OLED 디스플레이들이 공지되어 있으며, 본 발명의 방법은 전술한 바와 같이 더욱 감소된 전력 소모를 가지는 4 또는 그 이상의 컬러 EL 디스플레이들을 제공할 수 있다. 이들 디스플레이들은 액티브- 또는 패시브-매트릭스 디바이스들일 수 있다. 바람직한 실시예에서, 본 발명은 탕 등에 의한 미국 특허 제 4,769,292호, 및 밴슬라이크 등에 의한 미국 특허 제 5,061,059호에 개시되어 있지만, 제한되지 않는 소분자 또는 고분자 OLED들로 구성된 평패널 OLED 디바이스에 이용된다. 예를 들어, (예를 들어, 카헨(Kahen)에 의한 미국 특허 출원 공개공보 제 2007/0058263에 개시된 바와 같이) 다결정 반도체 매트릭스에 형성된 양자점들을 이용하고, 유기 또는 무기 전하-제어 층들, 또는 하이브리드 유기/무기 디바이스들을 이용하는 무기 디바이스들이 이용될 수 있다. 유기 또는 무기 발광 디스플레이들의 다양한 조합들 및 변경들이 상부- 또는 하부-에미터 구조를 가지는 액티브- 및 패시브-매트릭스 디스플레이들 모두를 포함하는, 이와 같은 디바이스를 제조하는데 사용될 수 있다.
10 디스플레이
15 픽셀
20R 적색 서브-픽셀
20G 녹색 서브-픽셀
20B 청색 서브-픽셀
20W 백색 서브-픽셀
25 제어기
30 3 성분 컬러 이미지 신호
35 구동 신호
40 OLED 디스플레이의 부분
42R 적색 서브-픽셀 전극
42G 녹색 서브-픽셀 전극
42B 청색 서브-픽셀 전극
42W 백색 서브-픽셀 전극
44R 적색 서브-픽셀 회로
44G 녹색 서브-픽셀 회로
44B 청색 서브-픽셀 회로
44W 백색 서브-픽셀 회로
46 구동 라인
48 선택 열
50 선택 TFT
52 커패시터
54 전력 TFT
56 전력 라인
60 적색 서브-픽셀에 대한 휘도 출력
62 녹색 서브-픽셀에 대한 휘도 출력
64 청색 서브-픽셀에 대한 휘도 출력
66 백색 서브-픽셀에 대한 휘도 출력
100 디스플레이 제공 단계
105 이미지 입력 단계
110 잔여 차 결정 단계
115 한계 값 결정 단계
120 스케일 인자 결정 단계
125 이미지 입력 단계
130 이미지 스케일 단계
135 이미지의 RGBW로의 전환 단계
140 이미지 디스플레이 단계
150 색도 좌표들 획득 단계
152 디스플레이 백색 포인트 정의 단계
154 인광 매트릭스 계산 단계
156 백색 포인트 및 RGB 휘도 값 계산 단계
158 룩업 테이블들 형성 단계
160 패널 휘도 오프셋 결정 단계
162 최대 W 휘도 결정 단계
164 최대 스케일 인자 선택 단계
170 min 결정 단계
172 결과 차감 단계
174 패널 휘도 오프셋들 차감 단계
176 값 설정 단계
200 초기 스케일 인자 및 제어 파라미터들 설정 단계
205 입력 신호 획득 단계
210 패널 휘도들로의 전환 단계
215 패널 휘도들 스케일 단계
220 RGBW로의 전환 단계
225 제어 파라미터들 계산 단계
230 잔여들 클립 단계
235 클리핑된 잔여들의 개수 카운트 단계
240 디스플레이 구동 단계
245 프레임의 마지막 검사 단계
250 평균 패널 휘도들 계산 단계
255 클리핑된 픽셀들 카운트 검사 단계
260 장면 변화들 검사 단계
265 스케일 인자 느린 감소 단계
270 스케일 인자 빠른 감소 단계
275 최대 잔여 값 검사 단계
280 장면 변화 검사 단계
290 스케일 인자 느린 증가 단계
295 스케일 인자 검사 단계
300 스케일 인자 최대로 설정 단계
305 스케일 인자 빠른 증가 단계
310 제어 파라미터들 저장 단계
350 스케일 인자
355 스케일 인자
400 피크 디스플레이 값 결정 단계
405 픽셀 최소 결정
410 잔여 차 결정 단계
415 한계 값 결정 단계
420 최대 차로 피크 값 나누기 단계
500 기결정된 이미지 입력 단계
505 최대 스케일 인자 결정 단계
510 스케일 인자 설정 단계
515 이미지 스케일 및 잔여 오류들 계산 단계
520 잔여 오류들 검사 단계
525 스케일 인자 감소 단계
530 스케일 인자 검사 단계
535 스케일 인자 증가 단계
600 이미지 A 입력 단계
605 평균 및 max 잔여 차들 계산 단계
610 이미지 B 입력 단계
620 평균 및 max 잔여 차들 계산 단계
625 평균 및 한계 값들 비교 단계
630 스케일 인자 방법 선택 단계
700 잔여 차들 > max 카운트 단계
705 이미지 입력 단계
710 잔여 차 값들 결정 단계
720 최대보다 더 큰 잔여 차 값들의 카운트 단계
725 스케일 인자 결정 단계
800 4 컬러 디스플레이 제공 단계
805 3 컬러 입력 신호 수신 단계
810 스케일 단계
815 입력 신호 전환 단계
820 구동 단계
900 역치 정의 단계
805 한계 계산 단계
910 역치 값들 계산 단계
915 기울기 값 계산 단계
920 패널 휘도들 획득 단계
925 비 계산 단계
930 스케일링된 패널 휘도들 산정
935 백색 교체 비율 정의
940 백색 패널 휘도 증가 계산
945 백색 패널 휘도 업데이트

Claims (20)

  1. 3 이상의 컬러 성분들을 각각 포함하는 복수의 픽셀 신호들을 포함하는 이미지 입력 신호를 획득하는 단계;
    각 픽셀의 각 컬러 성분에 대한 최소 패널 휘도 값을 결정하는 단계, 각각의 컬러 성분 패널 휘도 값에서 상기 최소 패널 휘도 값을 차감하는 단계 및 해당 컬러 성분 패널 휘도 값에서 패널 휘도 오프셋 값을 차감하며 상기 패널 휘도 오프셋 값을 차감하여 얻어진 0 미만의 값은 0으로 설정되는 단계를 포함하는, 각 픽셀 신호의 각 컬러 성분에 대한 각각의 잔여 차들을 결정하는 단계;
    상기 결정된 각각의 잔여 차들 중에서 최대 값을 포함하는 잔여 차들의 한계 값을 결정하는 단계;
    상기 한계 값의 역수와 백색 컬러 성분에 대한 최대 휘도 값을 포함하는 최대 공통 스케일 인자 중에서 더 작은 것을 포함하는, 한계 값에 기초한 컬러 성분들의 각각에 대한 공통 스케일 인자를 계산하는 단계; 및
    이미지 출력 신호를 발생하기 위해 이미지 입력 신호에 공통 스케일 인자를 적용하는 단계를 포함하는, 디스플레이 디바이스를 제어하기 위해 3 이상-컬러-성분 이미지 입력 신호를 이미지 출력 신호로 전환하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    이미지 입력 신호 또는 이미지 출력 신호 중 하나는 3-컬러-성분 이미지 신호를 포함하고, 3-컬러-성분 이미지 신호를 4-컬러-성분 이미지 신호로 전환하는 단계를 더 포함하는 3 이상-컬러-성분 이미지 입력 신호를 이미지 출력 신호로 전환하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    잔여 차들은 각각의 컬러 성분에 대한 각각의 픽셀 신호 값과 각각의 픽셀 신호에 대한 컬러 성분 한계 값 사이의 차를 계산함으로써 결정되는 3 이상-컬러-성분 이미지 입력 신호를 이미지 출력 신호로 전환하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    공통 스케일 인자는 복수의 픽셀 신호들에 대한 한계 값으로 피크 디스플레이 값을 나눔으로써 결정되는 3 이상-컬러-성분 이미지 입력 신호를 이미지 출력 신호로 전환하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    이미지 입력 신호의 픽셀 신호들의 컬러 성분들은 적색, 녹색 및 청색을 포함하거나 또는 이미지 출력 신호는 적색, 녹색, 청색 및 백색을 포함하는 컬러 성분을 각각 구비하는 복수의 픽셀 신호들을 포함하는 3 이상-컬러-성분 이미지 입력 신호를 이미지 출력 신호로 전환하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    공통 스케일 인자는 1과 같거나 또는 1보다 큰 3 이상-컬러-성분 이미지 입력 신호를 이미지 출력 신호로 전환하는 방법.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 각각의 잔여 차를 결정하는 단계는 3-컬러-성분 이미지 신호를 4-컬러-성분 이미지 신호로 전환하는 단계를 포함하는 3 이상-컬러-성분 이미지 입력 신호를 이미지 출력 신호로 전환하는 방법.
  8. 적색, 녹색, 청색 및 백색 서브-픽셀들을 각각 포함하는 복수의 픽셀들; 및
    컬러 신호 성분들이 적색, 녹색 및 청색 서브-픽셀들의 결합된 디스플레이 피크 휘도보다 더 큰 피크 휘도에서 컬러 오류 없이 디스플레이되도록, 복수의 적색, 녹색, 청색 및 백색 컬러 신호 성분들을 각각의 서브-픽셀에 적용하도록 구성된 제어기를 포함하며,
    상기 제어기는:
    3 이상의 컬러 성분들을 각각 포함하는 각 서브-픽셀에 대한 픽셀 신호를 포함하는 이미지 입력 신호를 획득하고;
    각 픽셀의 각 컬러 성분에 대한 최소 패널 휘도 값을 결정하는 단계, 각각의 컬러 성분 패널 휘도 값에서 상기 최소 패널 휘도 값을 차감하는 단계 및 해당 컬러 성분 패널 휘도 값에서 패널 휘도 오프셋 값을 차감하며 상기 패널 휘도 오프셋 값을 차감하여 얻어진 0 미만의 값은 0으로 설정되는 단계를 포함하는, 각 픽셀 신호의 각 컬러 성분에 대한 각각의 잔여 차들을 결정하며;
    상기 결정된 각각의 잔여 차들 중에서 최대 값을 포함하는 잔여 차들의 한계 값을 결정하고;
    상기 한계 값의 역수와 백색 컬러 성분에 대한 최대 휘도 값을 포함하는 최대 공통 스케일 인자 중에서 더 작은 것을 포함하는, 한계 값에 기초한 컬러 성분들의 각각에 대한 공통 스케일 인자를 계산하며;
    이미지 출력 신호를 발생하기 위해 이미지 입력 신호에 공통 스케일 인자를 적용하도록 더 구성되는 4-컬러 디스플레이.
  9. 제 8 항에 있어서,
    순차적 이미지들 중 하나의 이미지의 최대 휘도가 다른 순차적 이미지들의 결합된 디스플레이 피크 휘도보다 더 높고 순차적 이미지들 중 하나의 이미지가 컬러 오류 없이 디스플레이되도록, 픽셀들에 복수의 순차적 이미지들을 순차적으로 제공하도록 구성된 회로를 더 포함하는 4-컬러 디스플레이.
  10. 제 8 항에 있어서,
    백색 서브-픽셀의 피크 휘도는 적색, 녹색 및 청색 서브-픽셀들의 결합된 피크 휘도보다 더 높은 4-컬러 디스플레이.
  11. 디스플레이 색 영역 볼륨(color gamut volume)을 명시하는 피크 휘도 값들 및 색도 좌표들을 포함하는 픽셀 신호들을 수신하는 적색, 녹색, 및 청색 서브-픽셀들, 및 피크 휘도를 포함하는 백색 서브-픽셀들을 구비하는 4-컬러 디스플레이를 제공하는 단계;
    디스플레이 색 영역 볼륨 내의 휘도 및 최대 입력 컬러 포화도를 명시하는 3-컬러 입력 신호를 수신하는 단계;
    최대 디스플레이 컬러 포화도 대 최대 입력 컬러 포화도의 비에 의해 입력 신호를 스케일링하는 단계;
    입력 신호를 적색, 녹색, 청색 및 백색 성분들을 포함하는 4-컬러 출력 신호로 전환하는 단계; 및
    4-컬러 출력 신호를 가지는 디스플레이를 구동하는 단계를 포함하며,
    상기 스케일링하는 단계는:
    각 픽셀의 각 컬러 성분에 대한 최소 패널 휘도 값을 결정하는 단계, 각각의 컬러 성분 패널 휘도 값에서 상기 최소 패널 휘도 값을 차감하는 단계 및 해당 컬러 성분 패널 휘도 값에서 패널 휘도 오프셋 값을 차감하며 상기 패널 휘도 오프셋 값을 차감하여 얻어진 0 미만의 값은 0으로 설정되는 단계를 포함하는, 각 픽셀 신호의 각 컬러 성분에 대한 각각의 잔여 차들을 결정하는 단계;
    상기 결정된 각각의 잔여 차들 중에서 최대 값을 포함하는 잔여 차들의 한계 값을 결정하는 단계; 및
    상기 한계 값의 역수와 백색 컬러 성분에 대한 최대 휘도 값을 포함하는 최대 공통 스케일 인자 중에서 더 작은 것을 포함하는, 한계 값에 기초한 컬러 성분들의 각각에 대한 공통 스케일 인자를 계산하는 단계를 포함하는, 적색, 녹색, 청색 및 백색 서브-픽셀들을 포함하는 4-컬러 디스플레이 상에 입력 이미지 신호를 디스플레이하는 방법.
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