KR101364076B1

KR101364076B1 - 디스플레이를 구동하기 위한 픽셀 신호를 처리하는 방법 및장치와 이를 이용한 디스플레이

Info

Publication number: KR101364076B1
Application number: KR1020087013816A
Authority: KR
Inventors: 마티어스 에이치. 지. 피터스; 마이클 에이. 크롬펜하워
Original assignee: 코닌클리케 필립스 엔.브이.
Priority date: 2005-11-09
Filing date: 2006-10-30
Publication date: 2014-02-26
Also published as: EP1949352B1; US20080266318A1; TWI413414B; JP5063607B2; JP2009515224A; KR20080069675A; WO2007054852A3; CN101305408B; EP1949352A2; TW200727707A; WO2007054852A2; US8184126B2; CN101305408A

Abstract

영상 데이터를 처리하는 방법은 디스플레이의 픽셀의 적색, 녹색 및 청색 컬러들을 지정하는 입력 신호를 수신하는 단계, 입력 신호의 픽셀당 저역 통과 필터링(40)을 수행하는 단계로서, 상기 저역 통과 필터링 기능은 인접 픽셀들 사이의 크로미넌스 변화량(chrominance variation)에 따르는, 상기 저역 통과 필터링을 수행하는 단계; 및 디스플레이의 픽셀을 구동할 때 사용할 필터링된 출력 신호들을 제공하는 단계를 포함한다. 이 방법은 본질적으로 컬러 변경 주파수의 형태로 인입 신호의 크로미넌스 변화량을 측정하며, 이 변화에 따라서 인입 신호를 적응적으로 저역 통과 필터링한다. 이는 인출 신호의 크로미넌스 해상도가 작은 픽셀 그룹의 평균 컬러에서 오류 없이 의도된 디스플레이의 최대 크로미넌스 해상도 이하가 되도록 하는 방식으로 이루어질 수 있다.

픽셀, 크로미넌스 변화량, 컬러 변경 주파수, 저역 통과 필터링, 크로미넌스 해상도

Description

디스플레이를 구동하기 위한 픽셀 신호를 처리하는 방법 및 장치와 이를 이용한 디스플레이{A METHOD AND APPARATUS PROCESSING PIXEL SIGNALS FOR DRIVING A DISPLAY AND A DISPLAY USING THE SAME}

본 발명은 픽셀들의 어레이들을 포함하는 디스플레이를 구동하기 위한 방법, 장치 및 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.

현재 픽셀화된 컬러 디스플레이의 가장 일반적인 형태는 컬러 액정 디스플레이(LCD)이다. 전형적으로 컬러 LCD는 디스플레이 소자의 2차원 어레이를 포함하는데, 각 소자는 관련된 컬러 필터를 이용하는 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 서브-픽셀을 포함한다. 각 소자의 컬러 필터는 자신들을 통과하는 광(light)의 대략 2/3을 흡수한다. 광학적 투과율을 높이기 위하여, 도 1에 도시된 바와 같은 방식으로 각 소자에 백색의 서브-픽셀(W)를 부가하는 것이 종래에 실시되어 왔는데, 세개의 서브-픽셀 RGB 소자는 10으로 표시되고, 백색(W) 서브-픽셀을 포함하는 네개의 서브-픽셀 RGBW 소자는 12로 표시된다.

소자(12)에서, 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 서브-픽셀들 각각은 소자(10)에 포함된 대응되는 컬러-서브-픽셀 영역의 75%의 영역을 갖는다. 그러나, 소자(12)의 백색(W) 서브-픽셀은 컬러 필터를 포함하지 않으며 동작시 소자(12)의 적색(R), 녹 색(G) 및 청색(B) 서브-픽셀을 통한 광 투과율의 합에 거의 상응하는 광량을 투과시킬 수 있다. 따라서 소자(12)는 소자(10) 보다 실질적으로 1.5배 더 많은 광을 투과시킬 수 있다. 이러한 높은 투과율은 텔레비전을 구현하는데 사용되는 LCD, 증가된 디스플레이 밝기가 요구되는 랩탑 컴퓨터, 프로젝션 텔레비전(배면 및 전면 뷰(rear and front view), LCD, 및 DLP), 전력을 보존하여 가용 배터리 수명을 연장하기 위해 고 에너지 효율 백-리트 디스플레이(hightly energy-efficent back-lit display)가 요구되는 이동 전화/이동 장치, 및 LCD/DLP 그래픽 프로젝터(비머(beamers))에서 유용하다.

이동 디스플레이의 해상도를 계속해서 증가함으로써, 픽셀의 크기(픽셀 피치(pixel pitch))는 감소한다. 배선 및 박막 트랜지스터(TFT)와 같은 각 서브-픽셀 내의 전자장치들이 픽셀의 크기에 따라 스케일링되지 않기 때문에, 서브-픽셀의 조리개(aperture)는 서브-픽셀의 크기보다 훨씬 빠르게 감소한다. 이것은 디스플레이 밖에서도 충분한 광을 얻기 위하여 백라이트의 밝기와 이에 따른 전력 소모가 증가될 필요가 있다는 것을 의미한다. 밝기와 전력 소모 둘 다 이동 디스플레이들에 대하여 매우 중요함으로, 다른 해결책이 필요하다.

이 문제를 처리하기 위하여 백색 서브-픽셀이 도입되었다. 그러나, 조리개가 보다 작을 경우, 부가적인 (백색) 서브-픽셀이 부가적인 전자장치에 또한 필요하기 때문에 각 픽셀에 백색 서브-픽셀을 부가하는 것의 이득 또한 보다 작다. 매우 작은 픽셀 피치 및 이에 따른 매우 작은 조리개를 가지는 초고해상도 디스플레이에 대하여, 각 픽셀에 백색 서브-픽셀을 부가하면 디스플레이의 광 출력을 더욱 감소시킬 수 있다.

ClairVoyante(상표) Laboratories에서 개발된 또 다른 접근방법은 보다 작은 수의 서브-픽셀을 사용하며, 종래의 RGB 스트라이프 기술과 동일한 인식된 해상도를 주기 위하여 적절한 서브-픽셀 렌더링을 사용한다. 한 가지 접근방법은 단지 컬럼(column)의 2/3만을 사용함으로써, 각 픽셀에 대하여 평균 두 개의 서브-픽셀들이 존재하게 되고 이는 종래의 RGB 스트라이프 기술보다 더 큰 픽셀 조리개를 주게 하는 것이다.

도 2는 종래의 RGB 입력으로부터 이 유형의 디스플레이에 대하여 서브-픽셀 구동 신호를 도출하는, 본 출원인에 의해 제안된 한 가지 시스템을 도시한다.

상기 시스템은 색영역 맵핑(gamut mapping) 또는 클리핑(20)으로 시작한다. RGBW 픽셀은 더 많은 광을 투과시킬 수 있지만 출력 색영역은 달라져서, 증가된 밝기를 얻을 수 없는 RGB 색공간의 영역들이 존재하게 된다. 그러므로, 색영역 맵핑은 RGB 값들을 RGBW 픽셀을 갖는 디스플레이에 적합한 값들로 변환시킨다.

다중-1차 변환(multi-primary conversion;22)은 상기 값들을 RGBW 픽셀에 적합한 구동값들로 변환시킨다. 임의의 재분배 기능(optional redistribution function;24)은 상이한 디스플레이 특성들을 제공하기 위하여 RGBW 값들을 변경할 수 있으며, 이 재분배는 외부 제어 신호 "제어"를 따른다.

이는 감소된 서브-픽셀 카운트로 RGBW 디스플레이에 대한 서브-픽셀 샘플링(26)보다 앞서 행해진다. 이 샘플링은 동일하게 인지되는 해상도를 유지하면서 입력 픽셀당 서브-픽셀의 수를 반감시킬 수 있다.

제안된 하나의 서브-픽셀 샘플링 방법은 필터링 없이 백색에 대한 구동 값(RGB 서브-픽셀 트리플릿(triplet)상에 RGBW 픽셀을 맵핑)을 폐기하거나 적색, 녹색 및 청색에 대한 구동 값(백색 서브-픽셀 상에 RGBW 픽셀을 맵핑)을 폐기한다.

이는 인지된 해상도를 주로 결정하는 휘도 해상도에 영향을 미치지 않는데, 그 이유는 RGB 트리플릿 및 백색 서브-픽셀이 휘도 픽셀로써 사용되기 때문이다.

도 3은 제안된 서브-픽셀 샘플링 방법의 예를 도시하며, 4개의 인접한 입력 픽셀들(2*2)의 블록에 대한 처리를 도시한다. RGB 입력 신호(I11, I12, I21, I22)는 RGB 데이터로서 각 픽셀을 표현한다. 상기 방법은 4개의 입력 RGB 픽셀들의 세트를 도면에 도시된 바와 같이 디스플레이 상의 서브-픽셀들에 상응하는 8개의 서브-픽셀 구동 값들(2*RGBW)로 변환시킨다.

다중-1차 변환(MPC)은 (RI11, GI11, BI11, WI11, ..., BI22, WI22)로서 표시되는 RGBW 데이터로서 각 픽셀의 표시를 제공한다.

그 후, 맵핑 기능(MAP)은 픽셀들 중 두 개(픽셀들 S11 및 S22)에 대한 RGB 값들을 선택하고 다른 두 개의 픽셀들(픽셀들 S12 및 S21)에 대한 W 데이터를 선택하며, 이 데이터는 디스플레이의 구동(DR)에서 사용된다. 구동 방식의 일례가 도시되어 진다. 이 맵핑은 픽셀 구동 데이터의 감소에도 불구하고 인지된 해상도를 계속 유지한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 디스플레이는 픽셀당 4개의 서브-픽셀의 로우들(rows)로 배열된 픽셀들을 갖는다. 두 개의 물리적 디스플레이 픽셀들은 픽셀(1,1)에 대한 서브-픽셀들(RP11,GP11,BP11,WP11) 및 픽셀(2,1)에 대한 서브-픽셀들(RP21,GP21,BP21,WP21)로 도시된다. 서브-픽셀의 로우들은 비틀리고(staggered), 백색 서브-픽셀은 도시된 바와 같이 이격되어 배열된다. 물리적 디스플레이 픽셀을 8개의 서브-픽셀들(2*RGBW)의 직사각형 블록으로서 취하면, 배열을 특징짓는 다른 방법은 각각의 물리적 픽셀이 RGBW/BWRG 형태의 레이아웃을 갖는 것이다. 그 다음, 각 디스플레이 픽셀은 8개의 값들, 즉, MAP 알고리즘으로 얻은 두 개의 RGBW 입력 픽셀들로 구동된다. 도 3은 8개의 서브-픽셀들 각각에 대한 서브-픽셀 값을 도시한다.

단지 RGB 픽셀만 컬러 정보를 표시할 수 있는 반면 W 픽셀은 표시할 수 없기 때문에, 상기 변환 알고리즘을 가지는 디스플레이의 크로미넌스 해상도(chrominance resolution)는 디스플레이의 휘도 해상도의 절반이다. 이는 디스플레이의 (인지된) 해상도 절반으로 디스프레이될 영상의 크로미넌스 해상도를 제한한다. 일반적으로, 이는 이와 같은 높은 크로미넌스 주파수를 포함하지 않은 본래 컨텐츠에 대한 문제는 아니지만, 그래픽에 대한 문제이다.

포화된 컬러에서 영상이 픽셀-와이드 디테일(pixel-wide details), 예를 들어, 작은 텍스트 또는 얇은 선들을 가질 경우, 이들 디테일들은 서브-픽셀 샘플링에서 상실될 수 있다. 특히, 입력 픽셀이 서브-픽셀 샘플링에 의하여 백색 서브-픽셀 위에 맵핑 되는 경우, 이 픽셀에서 어떤 컬러도 디스플레이하지 못한다.

입력 데이터의 크로미넌스 해상도가 기껏해야 디스플레이의 해상도의 단지 절반(이는 YUA 4;2:0와 같은 낮은 컬러 서브-샘플링 포맷들 및 YUA 4:2:2 포맷에서의 데이터에 대한 경우일 것이다)일 때, 일반적으로 본래 컨텐츠를 위해 사용되는데 문제가 전혀 없는데, 그 이유는 RGB 서브-픽셀 트리플릿 상에 맵핑되는 이웃하는 픽셀들이 정확한 평균 컬러에 기여할 것이기 때문이다. 하지만 그래픽과 같은 더욱 높은 크로미넌스 해상도를 가지는 물질에 대해서, 이웃하는 픽셀들은 서로다른 컬러를 가질 수 있으며 디테일은 잃어버릴 수 있고 상기 컬러는 잘못된 것일 수도 있다.

이 문제에 대한 가능한 해결책은 인입 영상들에 필터링을 적용하는 것이다. 간단하게 RGB 신호의 저역-통과 필터링은 휘도 및 크로미넌스 구성 요소 둘 모두의 해상도를 감소시키며, 감소된 선명도 및 보다 낮은 인지된 해상도를 초래한다.

다른 해결책으로 인입 신호의 크로미넌스 구성요소에만 저역-통과 필터링을 적용할 수 있다(YUV 색공간에서 U 및 V 데이터). 이것은 인지된 해상도의 손실 없이 영상의 크로미넌스 해상도를 감소시킨다. 본질적으로 저역 통과 필터링은 인접한 픽셀들의 세트에 걸친 값들을 평균화하는 것을 수반한다. 매우 낮거나 혹은 매우 높은 밝기를 가지는 영상들에 대해서, 이는 컬러 오류들을 야기하는데, 그 이유는 부가적인 크로미넌스 정보에 대하여 인접한 픽셀들에 룸(room)이 없기 때문이다. 예를 들어, 하나의 픽셀이 적색이며 이웃하는 픽셀이 백색일 때, 두개의 픽셀들에 걸쳐서 크로미넌스를 분할할 수 없는데, 그 이유는 백색 픽셀이 이미 최대의 값에 있기 때문이다.

본 발명에 따라, 영상 데이터를 처리하는 방법이 제공되며, 이 방법은 (i) 디스플레이의 픽셀들의 컬러를 지정하는 입력 신호들을 수신하는 단계; (ii) 입력 신호의 저역 통과 필터링(40)을 수행하는 단계로서, 상기 저역 통과 필터링 기능은 각 픽셀에서 크로미넌스 변화량에 따르는, 상기 저역 통과 필터링을 수행하는 단계; 및, (iii) 디스플레이의 픽셀을 도출할 때 사용할 필터링된 출력 신호들을 제공하는 단계를 포함한다.

상기 방법은 본질적으로, 인입 신호의 크로미넌스 변화량을 측정하며, 상기 변화량에 따라서, 인입 신호를 적응적으로 저역 통과 필터링한다. 이는 작은 픽셀그룹의 평균 컬러에서 오류 없이, 인출 신호의 크로미넌스 해상도가 의도된 디스플레이의 최대 크로미넌스 해상도 미만이 되도록 하는 방식으로 이루어질 수 있다. 게다가, 적응형 필터링 알고리즘은 이미 의도된 디스플레이의 최대 크로미넌스 해상도 미만의 크로미넌스 해상도를 가지는 인입 신호들을 저역 통과 필터링하지 않도록 배열될 수 있다.

입력 신호는 RGB 공간 내의 컬러를 지정할 수 있지만, (YUV) 및 이외 다른 것을 포함하는 다른 색공간에서도 컬러를 지정할 수 있다.

크로미넌스 변화량은 국부적으로 (픽셀마다) 측정되고 적응됨으로써, 너무 높은 크로미넌스 해상도를 가지는 영상의 부분들만 필터링되도록 하는 반면, 같은 영상의 다른 부분들은 원래의 선명도를 유지한다.

컬러 변경 주파수를 결정하기 위하여, 상기 방법은 입력 신호에 저역 통과 필터링 동작을 수행함으로써 인접한 픽셀들 사이의 컬러 변경 주파수를 표현하는 측정값을 얻는 단계; 및 고 주파수 성분을 기초하여 고역 통과 신호를 도출하기 위해 입력 신호로부터 저역 통과 필터링된 신호를 감산하는 단계를 더 포함할 수도 있다.

고역 통과 신호의 YUV 표현의 U 및 V 요소들은 컬러 변경 주파수를 표현하는 측정값을 얻는데 사용될 수 있다.

동일한 저역 통과 필터링은 인접한 픽셀들 사이에 컬러 변경 주파수를 표현하는 측정값을 얻거나 컬러 변경 주파수를 표현하는 측정값에 따르는 저역 통과 필터링에 사용될 수 있다. 이렇게 하여, 저역 통과 필터링은 단 한 번만 실행되고 상기 저역 통과 필터링된 신호는 컬러 변경 주파수의 측정값을 제공하거나 필요할 경우 픽셀 데이터를 변경하는 것 둘 다에 사용된다.

픽셀당 저역 통과 필터링은 제1 감쇠 인자(1-k)와 입력 신호들을 승산하는 것을 포함하고 제2 감쇠 인자(k)와 승산된 입력 신호의 저역 통과 필터링된 버전을 부가하는 것을 포함할 수 있으며, 상기 제1 및 제2 감쇠 인자들은 1에 부가되고 컬러 변경 주파수에 따른다. 이는 가변 저역 통과 필터링 기능을 제공하는데, 상기 변화량은 저역 통과 필터링된 버전으로 대체되는 입력 신호의 가변 프랙션(variable fraction)으로써 구현되고 있다.

픽셀당 저역 통과 필터링은 동일한 로우 내의 인접한 픽셀들에 필터링 프로세스를 적용하는 것을 포함할 수 있는데, 예를 들어, 양측 픽셀에 대하여 픽셀 RGB 값들로 픽셀 RGB 값을 평균화하는 것을 포함할 수 있는데, 상기 픽셀은 양측 픽셀들에 두 배의 가중을 갖는다.

대안적으로, 픽셀당 저역 통과 필터링은 픽셀의 로우들 및 컬럼들을 포함하는 블록 내의 인접한 픽셀들에 필터링 프로세스를 적용하는 것을 포함할 수 있는데, 예를 들어, 양측과 위, 아래의 픽셀들에 대한 픽셀 RGB 값들로 픽셀 RGB 값들을 평균화하는 것을 포함하는데, 상기 픽셀은 양측과 위, 아래의 픽셀들에 대해 4배 가중을 갖는다.

선택적으로, 상기 필터링은 좀 더 인접한 로우들 및 픽셀들과 고 정밀 부호화된 값들을 포함한 다른 가중 인자들을 포함할 수 있다.

바람직하게, 상기 방법은 각 픽셀에 대하여 RGW 픽셀 값들을 도출하기 위해 저역 통과 필터링된 신호들을 처리하는 것과, RGBW 픽셀 값들로부터 디스플레이 상의 서브-픽셀들에 대응하는 서브-픽셀 구동 값들의 세트에 맵핑하는 것을 더 포함한다(예를 들면 픽셀 값들의 절반의 수를 포함한다). 이 맵핑은, 사각형의 구성에서 4개의 인접한 입력 픽셀들의 각 세트에 대하여, 8개의 서브-픽셀 값들을 도출하기 위해 2개의 픽셀에 대한 RGB 값 및 다른 2개의 픽셀에 대한 W 값을 취하는 것을 포함할 수 있다.

본 발명은 또한 디스플레이 장치, 예를 들어 LCD를 구동하는 방법을 제공하는데, 상기 방법은,

입력 신호를 수신하는 단계;

상기 발명의 처리 방법을 적용하는 단계; 및,

상기 출력 신호들로부터 도출된 서브-픽셀 값들을 갖는 디스플레이를 구동하는 단계를 포함한다.

본 발명은 또한, 처리 수단을 포함하는, 디스플레이 픽셀의 어레이를 포함하는 디스플레이를 구동하기 위한 장치를 제공하는데, 상기 처리 수단은:

디스플레이의 픽셀의 적색, 녹색, 및 청색 컬러를 지정하기 위한 입력 신호들을 수신하고;

인접한 픽셀들 사이의 크로미넌스 변화량에 따라서 상기 입력 신호들의 픽셀 당 저역 통과 필터링을 수행하고;

디스플레이의 픽셀들을 구동할 때 사용할 필터링된 출력 신호를 제공하도록 동작될 수 있다.

바람직하게, 상기 처리 수단은 적색, 녹색, 청색 및 백색 서브-픽셀을 지닌 디스플레이를 구동시키기 위하여 RGBW 픽셀 값들을 도출하도록 필터링된 출력 신호를 처리하도록 더욱 동작될 수 있다.

바람직하게, 상기 처리 수단은 RGBW 픽셀 값들로부터 픽셀 값들의 절반의 수를 포함하는 픽셀 값들의 세트로 맵핑하도록 더욱 동작될 수 있다.

본 발명은 또한 디스플레이 픽셀들의 어레이를 포함하는 디스플레이 장치 및 본 발명의 구동 장치를 포함하는 디스플레이 드라이버를 제공한다.

본 발명은 또한 상기 프로그램이 컴퓨터에서 실행되는 경우, 본 발명의 방법의 모든 단계들을 수행하도록 적응되는 컴퓨터 코드 수단을 포함한 컴퓨터 프로그램을 제공한다.

본 발명의 실시예들은 지금부터 첨부한 도면을 참고하여 단지 예로서만 설명될 것이다.

도 1은 공지된 RGB 픽셀 레이아웃 및 RGBW 픽셀 레이아웃을 도시한 도면.

도 2는 감소된 서브-픽셀 카운트를 가진 RGBW 픽셀들을 도출하기 위하여 제안된 픽셀 도출 방법/시스템을 도시한 도면.

도 3은 도 2에 사용된 서브-픽셀 맵핑을 좀더 상세히 도시한 도면.

도 4는 감소된 서브-픽셀 카운트를 가진 RGBW 픽셀들을 구동하기 위한 본 발명의 픽셀 구동 방법/시스템을 도시한 도면.

도 5는 도 4에서 사용하기 위한 하나의 전치-필터링을 좀더 상세히 도시한 도면.

도 6은 도 4에서 사용하기 위한 대안적인 전치-필터링을 도시한 도면.

도 7은 본 발명의 디스플레이 장치를 도시한 도면.

도 4는 부가적인 전치-필터링 단계(40)가 도 2의 시스템/방법에 추가된 본 발명의 방법/시스템을 도시한다.

국부적 크로미넌스 변화량이 크면 필터링이 수행되도록, 상기 전치-필터링 단계는 인입 영상들을 적응적으로 저역 통과 필터링한다. 이것은 작은 픽셀 그룹의 평균 컬러에의 오류 없이, 의도된 (RGBW) 디스플레이의 최대 크로미넌스 해상도 이하로 인출 신호의 크로미넌스 해상도를 감소시킬 수 있다. 높은 크로미넌스 변화량을 갖지 않는 영상 부분(또는 전체 영상)에 대하여, 저역 통과 필터링이 사용될 필요가 없다.

도 5는 필터링 처리의 구현 예를 도시한다.

RGB 데이터는 입력(50)에서 수신되며, 저역 통과 필터(52)에 공급된다.

도시된 예에서, 저역 통과 필터는 1/4·[1 2 1] 필터이다. 따라서, 상기 필터는 양측 픽셀에 대한 픽셀 RGB 값으로 픽셀 RGB 값을 평균화하는 것을 수행하는데, 상기 픽셀은 양측 픽셀에 2배의 가중을 갖는다. 상기 필터링은 수평(로우) 방향에서만 평균으로써 실행된다.

그 결과의 저역 통과 필터링된 RGB 신호(LP)는 가산기(54)에서 RGB 입력 신호로부터 감산되어 RGB 신호(HP)의 고역 통과 필터링된 버전을 생성한다.

고역 통과 필터링된 신호의 크로미넌스 요소들(즉, YUV 포맷에서 U 및 V 값들)은 블록(55)에서 U=R-G 및 V=B-G로 근사화되며 최대 절대값은 크로미넌스 변화량을 나타낸다.

따라서, 각 픽셀에 대하여, 필터(52)는 픽셀 및 (이 예에서 양측에의) 인접한 픽셀을 기반으로 크로미넌스 변화량을 얻을 수 있게 하고 이 크로미넌스 변화량은 (있다면) 얼마나 많은 필터링이 필요로 되는지를 결정한다.

출력 신호 RGB 아웃(RGB out)은 입력 RGB 신호 및 저역-통과 필터링된 RGB 신호 LP의 가중된 평균인데, 이 가중은 크로미넌스 변화량(또는 U 및 V의 또 다른 함수)로 결정된다.

상기 가중된 평균은 가산기(56)로부터 출력된다.

크로미넌스 변화량이 높을 경우, 출력 신호는 저역-통과 필터링된 입력 신호를 좀 더 포함하며, 크로미넌스 변화량이 낮을 경우, 출력 신호는 원래의 입력 신호를 좀 더 포함한다.

도 5의 예에서, 블록(58)에서, 가중값 k는 U 및 V의 최대 절대값으로부터 도 출되며, 상기 값의 두 배로 설정된다. 물론 승산기(본 예의 2)는 U 및 V 신호의 크기를 고려하고, 0 및 1 사이에서 개략적으로 가변하는 k의 값을 얻는다.

바람직하게, 가중 인자는 RGB 출력 신호가 디스플레이의 최대 크로미넌스 해상도에 대응하는 최대 크로미넌스 변화량을 갖도록 선택되는데, 이는 상술된 바와 같이 최대 크로미넌스 해상도보다 낮을 수 있다.

RGB로부터 RGBW로의 변환 및 서브-픽셀 샘플링 전에, 전치-필터링 방법이 인입 RGB 신호에 적용된다. 이렇게 하여, 전치-필터링 방법은 유연한 방법으로 다른 알고리즘과 함께 사용될 수 있으며 알고리즘에 변경 없이 기존 처리 체인(chain)에 부가될 수 있다.

상기 예는 3개의 로우-와이즈 픽셀(row-wise pixles)의 그룹들을 기반으로 한 간단한 필터링 동작을 사용한다.

도 3에서와 같은 픽셀 구성을 가지는 RGBW 패널에 대한 가장 문제가 있는 패턴은 높은 크로미넌스 변화량 및 낮거나 높은 휘도, 예를 들어, 적색과 백색의 체커보드(checkerboard)를 갖는 체커보드이다. 이러한 패턴들은 2차원의 필터, 예를 들어,

와 함께 좀 더 효과적으로 필터링될 수 있다.

이 필터는 양측과 위, 아래의 픽셀들에 대한 픽셀 RGB 값들로 픽셀 RGB 값들을 평균화하는데, 이 픽셀은 양측과 위, 아래의 픽셀들에 4배의 가중을 갖는다.

이러한 2차원의 필터링은 비록 높은 구현 비용이 들지만 개선된 응답을 가질 수 있다. 실제로, 간단한 1차원의 필터를 사용하여 얻은 응답은 적절한 것으로 밝혀졌다.

본 발명의 전치-필터링 방법은 간단한 서브-픽셀 샘플링을 사용될 수 있게 하며(도 2 및 4 내의 블록(26)), 높은 크로미넌스 해상도 없는 컨텐츠를 필터링 없이 디스플레이될 수 있게 하는 반면 높은 크로미넌스 해상도를 가지는 컨텐츠는 컬러 오류를 방지하기 위하여 국부적으로 저역 통과 필터링된다.

도 5의 예에서, U 및 V 값들은 고역 통과 신호의 크로미넌스 값들을 결정하는 데 사용된다. 도 6은 RGB 값들이 사용되는 대안적인 배열을 도시한다.

블록(55')에서, 채도 S가 결정되는데, 이는 최대 RGB 값과 최소 RGB 값 사이의 차이다. 또한 채도 값인 max(|U|,|V|) 값에 본질적으로 대응한다. 그 다음 이 함수는 k=f(S)(예를 들어, K=2S)가 된다. 크로미넌스 변화량이 높을 경우, 채도 변화 또한 높다.

도 7은 본 발명의 디스플레이 장치를 도시하며, 로우 도출기(62) 및 컬럼 도출기(64)에 의해 도출된 픽셀들의 어레이(60)를 포함한다. 입력 RGB 입력 데이터 신호들은 디스플레이 제어기(66)에 공급되며, 이들은 본 발명의 전치-필터 시스템을 포함하는 맵핑부(68)에 의해 요구되는 서브-픽셀 형태로 맵핑된다. 맵핑부(68)는 도 4에서 도시된 시스템을 포함하며 신호 처리 기능을 실행하기 위한 프로세서를 포함한다.

서브-픽셀 샘플링 문제는 RGBW 디스플레이에 대하여 기술되지만 그것은 또한 다른 디스플레이에 대한 서브-픽셀 샘플링과도 함께 존재한다. 몇몇의 예가 RGBx인 데, 여기서 x는 임의의 부가적인 서브-픽셀, 예를 들어, 부가적으로 노란색 서브-픽셀을 가진 RGBY일 수 있다. 동일한 문제가 서브-픽셀 샘플링을 가지는 종래의 RGB 디스플레이와 함께 발생할 수도 있다. RGB 입력 신호 상에서 전치-필터링을 수행하는 것으로서, 그것의 휘도 해상도보다 낮은 크로미넌스 해상도를 갖는 임의의 디스플레이에 대해서도 사용될 수 있다.

4개의 픽셀이 8개의 서브-픽셀들로 표현되는, 서브-픽셀 레이아웃의 한가지 특정한 예가 나타나있다. 표준 수(N개의 픽셀에 대하여 3N)보다 적은 수의 서브-픽셀들이 사용되는 다른 구현들이 있다. 다양한 서브-픽셀화 기술은 효과적인 해상도의 증가를 얻는데 사용될 수 있으며, 이들은 백색 서브-픽셀들의 사용을 수반하거나 수반하지 않을 수도 있다.

상기 기술된 사전-필터링은 소프트웨어로 구현될 수 있으며, 그러므로 도 5 및 6 내의 기능적 블록들은 물리적인 하드웨어 구성요소로 고려되어서는 안된다.

본 발명은 액정 디스플레이(LCD)에 제한되지 않지만, 영상들을 비추는데 사용되는 마이크로-미러 어레이(micro-mirror array)를 구동하는데에도 적용될 수 있으며; 이러한 어레이들은 디지털 마이크로-미러 장치(DMD)로서 참조 된다.

본 발명은 또한 구성 요소의 어레이로부터 제작된 디스플레이에 적용될 수 있는데 여기서 각 구성 요소는 개별적으로 어드레스싱(addressing)가능하며 적색, 청색, 녹색 및 백색 컬러의 발광 다이오드를 포함한다. 또 다른 관련된 예에서, 상기 발명은 선택적으로 개별적으로 어드레싱가능한 수직-공동 표면-발광 레이저(vertical-cavity surface-emitting lasers(VCSEL))와 함께 실행되는 구성 요소 의 어레이로부터 제작된 디스플레이에 적용가능하다.

게다가, 본 발명은 또한 유기 전계 발광 장치(OLED) 디스플레이와의 결합으로 구현될 수 있다.

상기 발명의 방법은 임의의 포맷으로 픽셀 컬러를 지정하는 컬러 데이터에 적용될 수 있다. 컬러 처리는 초기에 컬러 데이터를 더 나은 처리를 위해 바랐던 포맷(예를 들어, RGB)으로 변환시키도록 적용될 수 있다.

크로미넌스 변화량은 컬러가 변화하는 주파수로서 고려될 수 있다.

상기 발명은 특히 낮은 크로미넌스 해상도를 가지는 디스플레이에 대해 이로우며, 이것은 일반적으로 RGBW 디스플레이에 대한 경우이며, 특히 디스플레이가 서브-픽셀 값들의 서브-샘플링된 세트과 함께 구동되는 디스플레이에 대한 경우이다.

전술한 실시예는 단순히 예로써 표현되며 많은 수정들 및 변경들이 본 발명의 교시를 유지하면서 당업자에 의해 용이하게 실현될 수 있다는 점에 유의하여야 한다.

Claims

영상 데이터를 처리하는 방법에 있어서,

(i) 제1 색공간 내의 디스플레이 영상의 픽셀들의 컬러들을 지정하는 입력 신호들을 수신하는 단계;

(ii) 상기 입력 신호들의 저역 통과 필터링(40)을 수행하는 단계로서, 상기 저역 통과 필터링 기능은 각 픽셀의 크로미넌스 변화량(chrominance variation)에 따르는, 상기 저역 통과 필터링(40)을 수행하는 단계; 및

(iii) 상기 제1 색공간에 의해 정의된 상이한 출력 색영역(gamut)을 갖는 픽셀 레이아웃을 갖고 상기 입력 신호들의 크로미넌스 해상도보다 낮은 최대 크로미넌스 해상도를 갖는 디스플레이의 상기 픽셀들을 구동할 때 사용하기 위한 상기 필터링된 출력 신호들을 제공하는 단계를 포함하고,

상기 저역 통과 필터링(40)은 상기 디스플레이의 상기 최대 크로미넌스 해상도보다 큰 크로미넌스 해상도를 갖는 상기 영상의 부분들에 대응하는 입력 신호들만을 필터링하고,

상기 픽셀 당 저역 통과 필터링은 동일한 로우(row) 내의 인접한 픽셀들에 필터링 처리를 적용하는 것을 포함하며,

상기 픽셀 당 저역 통과 필터링은, 각 픽셀에 대하여, 상기 각 픽셀의 양측에 인접한 픽셀에 대한 픽셀 RGB 값들로 픽셀 RGB 값들을 평균화하는 것을 포함하고, 상기 픽셀은 상기 각 픽셀의 상기 양측에 인접한 픽셀들에 두 배의 가중을 갖는, 영상 데이터를 처리하는 방법.
제1항에 있어서,

인접 픽셀들 사이의 상기 크로미넌스 변화량을 표현하는 측정값을 얻는 단계를 포함하고, 상기 측정값을 얻는 단계는,

상기 입력 신호들에 저역 통과 필터링 동작(52)을 수행하는 단계; 및

고 주파수 성분들에 기초한 고역 통과 신호(HP)를 도출하기 위해 상기 입력 신호로부터 상기 저역 통과 필터링된 신호를 감산(54)하는 단계에 의한 것인, 영상 데이터를 처리하는 방법.
제2항에 있어서,

상기 고역 통과 신호의 YUV 표현의 U 및 V 요소들은 상기 크로미넌스 변화량을 표현하는 측정값을 얻는데 사용되는, 영상 데이터를 처리하는 방법.
제2항에 있어서,

상기 고역 통과 신호의 RGB 값들의 최소보다 작은 RGB 값들의 최대값은 상기 크로미넌스 변화량을 표현하는 측정값으로서 사용되는, 영상 데이터를 처리하는 방법.
제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 저역 통과 필터링 동작 (52)이 인접한 픽셀들 사이의 상기 크로미넌스 변화량을 표현하는 측정값을 얻기 위해 및 상기 크로미넌스 변화량을 표현하는 측정값에 따르는 상기 저역 통과 필터링을 위해 사용되는, 영상 데이터를 처리하는 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 픽셀 당 저역 통과 필터링은 제1 감쇠 인자(1-k)와 상기 입력 신호들을 승산시키고 제2 감쇠 인자(k)와 승산된 상기 입력 신호의 저역 통과 필터링된 버전을 부가하는 것을 포함하는데, 상기 제1 및 제2 감쇠 인자들은 1이 부가되고 상기 크러미넌스 변화량에 따르는, 영상 데이터를 처리하는 방법.
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제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 디스플레이의 각 픽셀에 대한 RGBW 픽셀 값들을 도출하도록 상기 저역 통과 필터링된 신호들을 처리(22)하는 단계를 더 포함하는, 영상 데이터를 처리하는 방법.
제11항에 있어서,

RGBW 출력 신호들로부터 디스플레이 구동에 사용하기 위한 RGBW 서브 픽셀 값들로 맵핑하는 단계를 더 포함하는, 영상 데이터를 처리하는 방법.
제11항에 있어서,

상기 영상 데이터를 처리하는 방법은 RGBW 픽셀 값들로부터 더 작은 픽셀 값들의 세트로 맵핑(26)을 수행하는 단계를 더 포함하는, 영상 데이터를 처리하는 방법.
제13항에 있어서,

상기 맵핑하는 단계는 사각형 구성 내의 4개의 인접한 픽셀들의 각 세트에 대하여, 8개의 서브 픽셀 값들을 도출하기 위해 2개의 픽셀들에 대한 RGB 값들 및 다른 2개의 픽셀들에 대한 W 값들을 취하는 단계를 포함하는, 영상 데이터를 처리하는 방법.
디스플레이 장치를 구동하는 방법에 있어서,

입력 신호들을 수신하는 단계;

제1항 내지 제4항 중 어느 항에 청구된 바와 같은 방법을 적용하는 단계; 및

상기 출력 신호들로부터 도출된 서브-픽셀 값들을 갖는 상기 디스플레이를 구동하는 단계를 포함하는, 디스플레이 장치를 구동하는 방법.
제15항에 있어서,

상기 디스플레이를 구동하는 단계는 서브-픽셀 값들의 서브-샘플링된 세트를 갖는 상기 디스플레이를 구동하는 단계를 포함하는, 디스플레이 장치를 구동하는 방법.
제15항에 있어서,

상기 디스플레이 장치는 액정 디스플레이인, 디스플레이 장치를 구동하는 방법.
제15항에 있어서,

휘도 해상도보다 낮은 크로미넌스 해상도를 갖는 디스플레이 장치를 구동하는 단계를 포함하는, 디스플레이 장치를 구동하는 방법.
처리 수단(68)을 포함하고, 디스플레이 픽셀들의 어레이를 포함하는 디스플레이를 구동하는 장치에 있어서, 상기 처리 수단(68)은:

제1 색공간 내의 디스플레이 영상의 상기 픽셀들의 적색, 녹색, 및 청색 컬러들을 지정하는 입력 신호들을 수신하고,

상기 입력 신호들의 픽셀 당 저역 통과 필터링을 수행하고- 상기 저역 통과 필터링 기능은 인접한 픽셀들 사이의 크로미넌스 변화량에 따름 -,

상기 제1 색공간에 의해 정의된 상이한 출력 색영역을 갖는 픽셀 레이아웃을 갖고 상기 입력 신호들의 크로미넌스 해상도보다 낮은 최대 크로미넌스 해상도를 갖는 디스플레이의 상기 픽셀들을 구동할 때 사용하기 위한 상기 필터링된 출력 신호를 제공하도록 동작될 수 있고,

상기 저역 통과 필터링(40) 기능은 상기 디스플레이의 상기 최대 크로미넌스 해상도보다 큰 크로미넌스 해상도를 갖는 상기 영상의 부분들에 대응하는 입력 신호들만을 필터링하고,

상기 처리 수단(68)은 적색, 녹색, 청색 및 백색 서브-픽셀들을 갖는 디스플레이를 구동하기 위해 RGBW 픽셀 값들을 도출하도록 상기 필터링된 출력 신호들을 처리하도록 더욱 동작될 수 있고,

상기 처리 수단(68)은 상기 RGBW 픽셀 값들로부터 픽셀 값들의 절반의 수를 포함하는 픽셀 값들의 세트로 맵핑하도록 더욱 동작될 수 있고,

상기 처리 수단(68)은 사각형 구성 내의 4개의 인접한 픽셀들의 각 세트에 대하여, 8개의 서브-픽셀 값들을 도출하기 위하여 2개의 픽셀들에 대한 RGB 값들 및 다른 2개의 픽셀들에 대한 W 값들을 취하도록 더욱 동작될 수 있는, 디스플레이 구동 장치.
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제19항에 청구된 바와 같은 장치(68)를 포함하는 디스플레이 드라이버 및 디스플레이 픽셀들의 어레이(60)를 포함하는, 디스플레이 장치.
영상 데이터를 처리하기 위한 컴퓨터 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독 가능 매체로서, 상기 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터 상에서 실행될 때 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 모든 단계들을 수행하도록 적응되는 컴퓨터 코드 수단을 포함하는, 컴퓨터 판독 가능 매체.
영상 데이터를 처리하는 방법에 있어서,

(i) 제1 색공간 내의 디스플레이 영상의 픽셀들의 컬러들을 지정하는 입력 신호들을 수신하는 단계;

(ii) 상기 입력 신호들의 저역 통과 필터링(40)을 수행하는 단계로서, 상기 저역 통과 필터링 기능은 각 픽셀의 크로미넌스 변화량(chrominance variation)에 따르는, 상기 저역 통과 필터링(40)을 수행하는 단계; 및

(iii) 상기 제1 색공간에 의해 정의된 상이한 출력 색영역(gamut)을 갖는 픽셀 레이아웃을 갖고 상기 입력 신호들의 크로미넌스 해상도보다 낮은 최대 크로미넌스 해상도를 갖는 디스플레이의 상기 픽셀들을 구동할 때 사용하기 위한 상기 필터링된 출력 신호들을 제공하는 단계를 포함하고,

상기 저역 통과 필터링(40)은 상기 디스플레이의 상기 최대 크로미넌스 해상도보다 큰 크로미넌스 해상도를 갖는 상기 영상의 부분들에 대응하는 입력 신호들만을 필터링하고,

상기 픽셀 당 저역 통과 필터링은 픽셀들의 로우들 및 컬럼들을 포함하는 블록 내의 인접한 픽셀들에 필터링 처리를 적용하는 것을 포함하고,

상기 픽셀 당 저역 통과 필터링은, 각 픽셀에 대하여, 양측과 위, 아래의 픽셀들에 대한 픽셀 RGB 값들로 픽셀 RGB 값들을 평균화하는 것을 포함하고, 상기 픽셀은 상기 양측과 위, 아래의 픽셀들에 대해 4배 가중을 갖는, 영상 데이터를 처리하는 방법.