KR101410800B1 - 이미지 프로세싱 시스템들 - Google Patents

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Abstract

이미지 프로세싱 시스템들. 본 발명은 일반적으로 이미지 프로세싱 시스템들에 관한 것이다. 특히 본 발명은 멀티-라인 어드레싱(MLA) 또는 토탈 매트릭스 어드레싱(TMA) 기술들을 사용하여 이미지들을 디스플레이하는 시스템들 및 방법들에 관한 것이고 이런 기술들에 의해 생성되는 디스플레이를 위한 데이처를 후처리하는 기술들에 관한 것이다. 본 발명의 실시 예들은 특히 유기 발광 다이오드(OLED; organic light emitting diode) 디스플레이들을 구동하는데 특히 유용하다. 복수개의 일시적인(temporal) 서브프레임들을 사용하여 이미지를 디스플레이하는 전계발광 디스플레이를 구동하는 방법을 기술하는데, 이때 상기 서브프레임용 데이터는 상기 디스플레이의 각각의 제1 축 및 제2 축을 구동하기 위한 구동 값들의 제1 세트(R;C) 및 구동 값들의 제2 세트(C;R)를 포함하고, 상기 서브프레임은 연관된 서브프레임 디스플레이 시간을 갖는다. 상기 방법은 상기 서브프레임용 하나 이상의 상기 구동 값들에 응답하여 디스플레이된 서브프레임에 대해 서브프레임 디스플레이 시간을 결정하는 것; 및 각각의 상기 서브프레임 디스플레이 시간들 동안 상기 일시적인 서브프레임들을 디스플레이하도록 상기 디스플레이를 구동하는 것을 포함한다.

Description

이미지 프로세싱 시스템들 {Image processing systems}
본 발명은 일반적으로 이미지 프로세싱 시스템들에 관련된다. 특히 본 발명은 멀티-라인 어드레싱(MLA; multi-line addressing) 또는 토탈 매트릭스 어드레싱(TMA; total matrix addressing) 기술들을 이용하여 이미지들을 디스플레이하는 시스템들 및 방법들에 관련되고, 그리고 이런 기술들에 의해 생성된 디스플레이에 대해 데이터의 후처리(postprocessing)를 하기 위한 기술들에 관련된다. 본 발명의 실시 예들은 특히 유기 발광 다이오드(OLED; organic light emitting diode) 디스플레이들을 구동하는데 특히 유용하다.
어떻게 특히 비음수 매트릭스 인수분해(NMF; non-negative matrix factorization)를 사용하여서 멀티-라인 어드레싱(MLA; multi-line addressing) 및 토탈 매트릭스 어드레싱(TMA; total matrix addressing)을 위한 기술들이 OLED 디스플레이 구동방식(driving)에서 유리하게 이용될 수 있는가를 이전에 기술하였다(특히 본원에 전체로서 참조 병합된, 국제특허출원번호 PCT/GB2005/050219를 참조). 대체로, 다수의 프레임 세트들이 잡음 감소 및 향상된 이미지 품질을 위해 이용될 수 있는 이런 기술들에서의 추가적인 개선들을 이제 기술한다. 배경 기술은 GB2327798A; EP 0953956A; 및 US 6108122에 기술된다.
멀티 라인 어드레싱 및 토탈 매트릭스 어드레싱
본 발명의 실시 예들을 이해하는데 도움을 주기 위해, 먼저 멀티-라인 어드레싱(MLA) 기술들을 개관하며, 이것의 바람직한 특별 케이스는 토탈 매트릭스 어드레싱(TMA) 기술들을 포함한다. 이런 기술들은 바람직하게는 각 픽셀(또는 칼라 서브픽셀) 마다 메모리 요소를 포함하지 않기 때문에 연속하여 리프레시되어야(refreshed) 하는 디스플레이들인, 수동형 매트릭스 OLED 디스플레이들에서 이용된다. 이런 사양에서 OLED 디스플레이들은 폴리머들, 소위 소분자(Small molecule)들(예를 들어 US4,539,507), 덴드리머(dendrimer)들, 및 유기금속(organometallic) 물질들을 이용하여 제조될 수 있는 디스플레이들을 포함하고; 디스플레이들은 단색이거나 칼라 중 어느 하나일 수 있다.
종래 수동형 매트릭스 디스플레이에서 디스플레이는 라인마다(line-by-line) 구동되었으므로 디스플레이가 프레임 주기(period)의 일부분(fraction)에서만 조명이 들어오기(illuminated) 때문에 높은 구동(drive)이 각 라인에 대해 요구된다. MLA 기술들은 한 번에 하나 이상의 라인을 구동하고 TMA 기술들에서는 모든 라인들이 동시에 구동되고 이미지는 관찰자의 눈에서 통합되었을 때 소망된 이미지의 효과(impression)를 주는, 복수개의 연속하여 디스플레이되는 서브프레임들로부터 만들어진다. 각 행(row)(라인)의 요구되는 발광(luminescence) 프로파일(profile)이 단일 라인 스캔 주기 내의 임펄스(impluse)로서가 아니라 복수개의 라인 스캔 주기들에 걸쳐 형성된다. 따라서 각 라인 스캔 주기 동안에 픽셀 구동은 감소될 수 있어서, 디스플레이의 수명을 연장하고/또는 구동 전압의 감소 및 감소된 용량성 손실들(capacitive losses)에 기인하여 전력소비를 감소시킬 수 있다. 이것은 OLED의 수명이 일반적으로 픽셀 구동(발광)과 동시에 1 내지 2 사이의 지수승(power)으로 감소되지만 관찰자에게 동일한 외관 휘도(apparent brightness)를 제공하기 위해 픽셀이 구동되어야하는 시간의 길이는 픽셀 구동이 감소되는 것에 단지 사실상 선형으로만 증가되기 때문이다. 이득의 정도는 함께 구동되는 라인들의 그룹들 간의 상관관계(correlation)에 부분적으로 의존한다.
도 1a는 한 번에 한 개의 행(row)이 구동되는 통상적인 구동 구성(scheme)용 행(row) 매트릭스 G, 열(column) 매트릭스 F, 이미지 매트릭스 X를 도시한다. 도 1b는 멀티라인 어드레싱 구성용 행(row) 매트릭스, 열(column) 매트릭스 및 이미지 매트릭스를 나타낸다. 도 1c 및 도 1d는 디스플레이된 이미지의 전형적인 픽셀에 대하여, 픽셀의 휘도 또는 프레임 주기에 걸친 그 픽셀에 대한 균등한 구동을 나타내는 것으로서, 멀티라인 어드레싱을 통해 달성되는 피크 픽셀 구동에서의 감소를 보여준다.
문제는 서브프레임들의 세트가 소망된 이미지에 가까워지도록 서브프레임들용 행(row) 및 열(column) 구동 신호들의 세트들을 결정하는 것이다. 이전에 국제특허출원번호 제GB2005/050167-9호에서 이런 문제에 대한 솔루션들을 기술하였다(모든 이런 3개의 출원들이 여기에 참조로서 병합되었다). 바람직한 기술은 소망된 이미지를 기술하는 매트릭스의 비음수 매트릭스 인수분해(NMF; non-negative matrix factorization)를 사용한다. OLED 디스플레이 요소들이 양수 (또는 0)인 광 방출(light emission)을 제공하므로 요소들이 양수인, 팩터 매트릭스들은 서브프레임들용 행(row) 및 열(column) 구동 신호들을 본질적으로 정의한다. 기술들이 더 사용될 수 있더라도, 본 발명의 실시 예들이 동작할 수 있는 상황에서 바람직한 NMF 기술을 이후에 기술한다.
도 1a를 참조하면 바람직하게는 하드웨어, 소프트웨어, 또는 이 둘의 조합 중 어느 하나에서 본 발명의 실시 예들을 채용할 수 있는 디스플레이 구동 데이터 프로세서(150)를 포함하는 포괄적인 OLED 디스플레이 시스템(100)을 우선 서술한다.
도 2a에서 수동형 매트릭스 OLED 디스플레이(120)는 행(row) 구동기 회로들(112)에 의해 구동되는 행(row) 전극들(124)과 열(column) 구동기들(110)에 의해 구동되는 열(column) 전극들(128)을 갖는다. 이 행(row) 구동기 및 열(column) 구동기의 구체적인 사항이 도 1b에 도시되어 있다. 열(column) 구동기들(110)은 하나 이상의 열(column) 전극들로의 전류 구동(current drive)을 세팅하기 위한 열(column) 데이터 입력(109)을 갖고; 유사하게 행(row) 구동기들(112)은 두 개 이상의 행(row)들로의 전류 구동 비율을 세팅하기 위한 행(row) 데이터 입력(111)을 갖는다. 바람직하게 입력들(109, 111)은 인터페이싱의 용이를 위하여 디지털 입력들이며, 바람직하게는 열(column) 데이터 입력(109)은 디스플레이(120)의 모든 U 열(column)들에 대해 전류 구동을 세팅한다.
디스플레이를 위한 데이터는 직렬일 수도 있고 병렬일 수도 있는, 데이터 및 제어 버스(102) 상에 제공된다. 버스(102)는 디스플레이의 각 픽셀용 휘도 데이터를 저장하는, 또는 칼라 디스플레이의 경우 (분리된 RGB 칼라 신호로서 인코딩될 수 있는, 또는 휘도 및 색도 신호로서 인코딩될 수 있거나, 어떤 다른 방식으로 인코딩될 수 있는) 각 서브픽셀용 휘도 정보를 저장하는, 프레임 스토리지 메모리(103)에 입력을 제공한다. 프레임 메모리(103)에 저장된 데이터는 디스플레이를 위한 각 픽셀용(또는 서브픽셀)의 소망된 외관 휘도를 결정하며, 이 정보는 제2, 리드버스(105, read bus)를 이용하여 디스플레이 구동 데이터 프로세서(150)에 의해 인출될 수 있다. 디스플레이 구동 데이터 프로세서(150)는 바람직하게는 입력 데이터 전처리(pre-processing), NMF, 및 후처리(post-processing)를 수행한다.
도 2b는 인수분해된 이미지 매트릭스를 써서 디스플레이를 구동하는데 적합한 행(row) 및 열(column) 구동기들을 도시한다. 열(column) 구동기들(110)은, 함께 집단화되고(ganged) 열(column) 전극들 각각으로의 전류를 세팅하기 위한 가변 기준 전류 Iref를 구비한, 조정가능한 본질적 정전류원들의 세트를 구비한다. 이 기준 전류는 NMF 팩터 매트릭스의 행(row)으로부터 얻은 각 열(column) 마다 상이한 값에 의해, 펄스 폭 변조(PWM)된다. OLED들은 행(row) 및 열(column) 구동 변수들의 독립적인 제어를 제약하는, 이차 전류전압 의존관계(quadratic current- voltage dependence)를 갖는다. PWM은 열(column) 및 행(row) 변수(variable)들이 서로 간에 분리될 수 있도록 허용하기 때문에 유용하다.
PWM 구동방식(drive)을 이용하여, 피크 전류는 항상 PWM 사이클의 시작이 사이클의 "온" 부분을 지니기 보다는, PWM 사이클의 시작을 랜덤하게 디더 링(dithering)함으로써 감소될 수 있다. 유사한 이점이 오프-시간이 50%보다 큰 경우들에서 있어 이용가능한 주기의 끝에서 PWM 사이클들의 절반에 대해 "온" 부분 타이밍을 시작함으로써 덜 복잡하게 달성될 수 있다. 이것은 잠재적으로 피크 행(row) 구동 전류를 50% 만큼 감소시킬 수 있다.
행(row) 구동기(112)는, 바람직하게는 디스플레이의 각 행(row)에 대해 (또는 동시에 구동되는 행(row)들의 일 블록의 각 행(row)에 대해 ) 한 개의 출력을 갖는, 프로그램 가능한 전류 미러를 구비한다. 행(row) 구동 신호들은 NMF 팩터 매트릭스의 열(column)로부터 얻고 행(row) 구동기(112)는 각 행(row)에 대해 총 열(column) 전류를 분배해서 행(row)들에 대한 전류들이 비율 제어 입력(R)에 의해 세팅되는 비율 내에 있도록 한다. 적합한 구동기들의 더 구체적인 사항들이 출원인의 PCT 출원 제GB2005/010168호에서(본원에 참조 병합됨) 찾아질 수 있다. (이 배열에서) 행(row) 신호들은 행(row) 구동기에 의해 효과적으로 정규화되기(normalised) 때문에, 후처리에서 열(column) 구동 기준 전류 및/또는 서브프레임 시간이 보상을 위해 조정된다.
본 발명의 실시 예들이 이런 후처리 양상들로 지시된다. 예를 들어, 후처리는 서브프레임 내의 가장 밝은 픽셀의 휘도에 비례하는 각 서브프레임의 지속시간(duration)을 조정할 수 있어서, 높은 발광이 증가된 구동 뿐만 아니라 증가된 지속시간에 의해 이뤄질 수 있도록 한다(따라서 픽셀 수명을 연장함). 소망된 총체적인 프레임 비율(ratio)이 유지될 수 있도록 상대적인 서브프레임 지속시간들이 (비례하여) 조정될 수 있다.
제GB2005/010168호에서 얻어지는, 도 2c 및 도 2d는 예시적인 행(row) 구동기들을 도시한다.
도 2c의 예에서, 소위 베타 헬퍼(Q5, beta helper)를 구비한 양극 (bipolar) 전류 미러가 사용되었다. V1은 통상적으로 대략 3V의 전력 공급원(power supply)이고, 디지털 방식으로 제어가능한 전류원들(215, 217, I1, 및 I2)은 Q1과 Q2의 콜렉터들에서의 전류 비율을 정의한다. 두 라인들(252, 254)에서의 전류들은 I2 대 I1 비율 내에 있으며 따라서 주어진 총 열(column) 전류가 두 개의 선택된 행(row)들 사이에서 이 비율로 나뉜다. 2개의 행(row) 전극 멀티플렉서들(256a, 256b)이 기준 전류를 제공하는 하나의 행(row) 전극을 선택하고 "출력" 전류(싱크(sink))를 제공하는 다른 하나의 행(row) 전극의 선택할 수 있도록 제공된다. 이 회로는 점선(258) 내의 회로소자를 반복하여 실행하는 것을 제공함으로써 임의의 개수의 미러링된 행(row)들로 확장될 수 있다
도 2d의 대안적인 예에서 각 행(row)은 도 2c의 점선(258) 내의 회로소자에 대응하는 회로소자, 즉 전류 미러 출력 스테이지를 구비하며, 하나 이상의 행(row) 선택기들이 이 전류 미러 출력 스테이지들 중 선택된 것들을 하나 이상의 각각 프로그램가능한 기준 전류 공급부(current supply)들(전류원 또는 전류 싱크)에 연결한다. 다른 하나의 선택기는 전류 미러로의 레퍼런스 입력으로서 사용될 행(row)을 선택한다. 또한 단지 2개의 동시에 구동되는 행(row)들이 도시되었지만 회로가 주어진 전류 비율로서 동시에 임의의 개수의 행(row)들을 구동하도록 쉽게 확장될 수 있다는 것을 알 것이다.
바람직한 TMA 행(row) 구동기들에서 도시된 출력 행(row) 선택물이 사용되지 않고 대신에 분리된 전류 미러 출력(out)이 디스플레이의 각각의 동시에 구동되는 행(row)에 대해 제공된다.
이제 바람직한 NMF 계산(calculation)을 기술한다 :
입력 이미지가 요소들
Figure 112008073395739-pct00001
를 갖는 매트릭스
Figure 112008073395739-pct00002
로 주어지고,
Figure 112008073395739-pct00003
은 전류 행(row) 매트릭스를 표기하고,
Figure 112008073395739-pct00004
는 전류 열(column) 매트릭스,
Figure 112008073395739-pct00005
는
Figure 112008073395739-pct00006
와
Figure 112008073395739-pct00007
간의 잔여 오차(remaining error)를 표기하고, p는 서브프레임들의 번호, average는 평균값, gamma는 선택적인 감마 보정 함수(gamma correction function)를 표기한다.
변수들은 다음과 같이 초기화된다 ;
Figure 112008073395739-pct00008
그런 다음에 NMF 시스템의 일실시예에서 p = 1 로부터 서브프레임들의 총개수까지 다음의 계산을 수행한다:
Figure 112008073395739-pct00009
변수 bias는 0에 의해 나눠지는 것을 막고, R 및 C의 값들이 이 값으로 나아간다. bias에 대한 값은
Figure 112008073395739-pct00010
에 의해 결정될 수 있고, 이때 열(column)들의 개수는
Figure 112008073395739-pct00011
이고 weight는 예를 들어 64 에서 128 사이이다.
대체로 위의 계산은 최소 자승법(at a least squares fit)으로 볼 수 있다. 행(row)
Figure 112012022598081-pct00115
매트릭스 및 열(column)
Figure 112012022598081-pct00116
매트릭스가 그들의 모든 요소들이 동일하고 평균값
Figure 112012022598081-pct00117
과 같도록 일반적으로 초기화되므로 매트릭스
Figure 112012022598081-pct00118
는 초기에 타깃 매트릭스의 형태로 시작한다. 매트릭스
Figure 112012022598081-pct00119
는 초기에 타깃 매트릭스의 형태로서 시작한다. 그러나 그 이후부터 매트릭스
Figure 112012022598081-pct00120
는 이미지와 서브프레임들의 결합한 결과 간의 잔여 오차(residual difference)를 나타낸다-가장 이상적으로는
Figure 112012022598081-pct00121
=0이다. 따라서 대체로 프로시저는 서브프레임 p 에 대해 기여(contribution)를 더함으로써 찾는다. 그 다음에 업데이트된 행(row) 및 열(column) 값들이
Figure 112012022598081-pct00122
로부터 다시 제거되고 프로시저는 다음 서브프레임에 대해 계속된다. 통상적으로 예를 들어 1 내지 100인, 많은 반복들이 수행되어서 서브프레임들의 세트에 대한
Figure 112012022598081-pct00123
및
Figure 112012022598081-pct00124
가 베스트 피트(best fit)으로 수렴된다. 사용되는 서브프레임들의 개수 p는 경험적인 선택이지만, 예를 들어 1 내지 1000일 수 있다.
행(row) 및 열(column) 팩터 매트릭스
Figure 112008073395739-pct00022
및
Figure 112008073395739-pct00023
로의
Figure 112008073395739-pct00024
의 인수분해(factorisation)가 도 1e에 개략적으로 도시된다. 도 1f가 행(row) 및 열(column) 팩터 매트릭스
Figure 112008073395739-pct00025
및
Figure 112008073395739-pct00026
로부터의 서브프레임 데이터를 사용하여 하나의 일시적인(temporal) 서브프레임으로 디스플레이를 구동하는 것을 개략적으로 도시한다. 서브프레임들은 소망된 디스플레이되는 이미지의 인상(impression)를 주기 위해 관찰자의 눈에서 결합할 수 있도록 충분히 빠르게 디스플레이된다.
이 기술에서 당업자는 행(row)들 및 열(column)들에 대한 기준(reference)들이 상호바뀌어 사용될 수 있고, 예를 들어 위의 방정식 시스템에서 업데이트된
Figure 112008073395739-pct00027
및
Figure 112008073395739-pct00028
값들을 결정하는 프로세싱 순서가 바뀔 수 있다는 것을 이해할 것이다.
위의 방정식들의 세트에서 바람직하게는 모든 정수 산술이 사용되었지만, 바 람직하게는
Figure 112008073395739-pct00029
및
Figure 112008073395739-pct00030
값들은 8 비트 값들을 포함하고
Figure 112008073395739-pct00031
는 부호를 지닌 16 비트 값들을 포함한다. 이때
Figure 112008073395739-pct00032
및
Figure 112008073395739-pct00033
값들의 결정(determination)은 반올림을 포함하지만,
Figure 112008073395739-pct00034
는 반올림한 값들을 갖고 업데이트되기 때문에
Figure 112008073395739-pct00035
에는 반올림 오차(round-off error)가 없다(그리고
Figure 112008073395739-pct00036
값 및
Figure 112008073395739-pct00037
값의 곱(product)은
Figure 112008073395739-pct00038
내에서 조절될 수 있는 최대 값보다 클 수 없다). 위의 프로시저는 칼라 디스플레이의 픽셀들에 직접 적용될 수 있다(구체적인 사항들은 이후에 기술). 선택적으로 weight
Figure 112008073395739-pct00039
매트릭스는 눈이 불완전한 흑색들에 과잉하게 반응하므로, 낮은 휘도 값들에서의 오차들에 더 높게 가중치를 더하기 위해 사용될 수 있다. 유사한 가중치 부가(weighting)가 눈이 녹색 오차들에 과잉하게 반응하기 때문에, 녹색 칼라 채널에서의 오차들의 가중치를 증가시키기 위해 적용될 수 있다.
상기 NMF 프로시저에 기초한 디스플레이 구동기 시스템의 실제적인 채용을 위한 파라미터들의 전형적인 세트는 초 당 25 프레임들의 소망된 프레임 비율을 가질 수 있고, 각 프레임은 예를 들어 160개의 서브프레임들을 갖고, 프로시저의 20회 반복들로 구성된다. NMF 프로시저는 예를 들어 디지털 신호 프로세서(DSP; digital signal processor) 상의, 소프트웨어에 채용될 수 있으나 프로시저의 더 싸고 더 낮은 전력의 구현을 가능하게 하는 하드웨어 아키텍처도 또한 기술하였다(본원에 참조병합되고 2006년 3월 23일 출원된, UK 특허출원 제0605748.3호).
도 3은 OLED 디스플레이 구동기 시스템(300)의 추가의 예의 블록도를 도시한다. 도 3의 시스템은 DSP 상에서 또는 하드웨어 내에서, 위에서 서술된 것과 같이 NMF를 수행하는 비-음수 매트릭스 인수분해 시스템(310)을 포함한다. NMF 시스템은 타깃 이미지 데이터가 로드되어 있고 팩터 매트릭스들
Figure 112008073395739-pct00040
및
Figure 112008073395739-pct00041
를 저장하는 행(row)(306) 및 열(column)(308) 메모리 블록들에 연결된 NMF 프로세서(304)를 포함한다. 시스템(300)은 단색이거나 칼라 비디오 데이터일 수 있는, 입력 이미지 데이터를 수신하고 예를 들어 감마 보정을 위해 선택적인 후처리(302)를 수행한다. 시스템(310)으로부터의 NMF 출력은 이후에 서술될 본 발명의 실시예를 채용하는 후처리부(312)에 제공된다. 그 다음에 데이터는 디스플레이 메모리(316) 및 OLED 디스플레이(322)를 구동하는 행(row) 구동기(318) 및 열(column) 구동기(320)에 연결된 제어부(314)로 전달된다.
대체로 TMA 구동방식(driving)의 이점들을 최적화하기 위해서 개개의 서브프레임들의 디스플레이 시간 주기를 수정하는 시스템들 방법들을 기술할 것이다. 실시 예들은 감소된 피크 및 전형적인 발광들, 더 효율적인 동작, 증가된 수명 및/또는 감소된 구동 전류들을 제공한다. 더 일반적으로는 실시예들은 픽셀 발광들 및 피크 구동 전류들 간의 잘설계된 트레이드-오프(trade-off)를 용이하게 한다.
본 발명에 따라 복수개의 일시적인(temporal) 서브프레임들을 사용하여 이미지를 디스플레이하는 전계발광(electroluminescent) 디스플레이를 구동하는 방법이 제공되고, 상기 서브프레임용 데이터는 상기 디스플레이의 제1 축 및 제2 축 각각을 구동하기 위한 구동 값들의 제1 세트(R;C) 및 구동 값들의 제2 세트(C;R)를 포함하고, 상기 서브프레임은 연관된 서브프레임 디스플레이 시간을 갖고, 상기 방법은: 상기 서브프레임용 하나 이상의 상기 구동 값들에 응답하여 디스플레이되는 서브프레임에 대해 상기 서브프레임 디스플레이 시간을 결정하는 것; 및 각각의 상기 서브프레임 디스플레이 시간 동안 상기 일시적인 서브프레임들을 디스플레이하도록 상기 디스플레이를 구동하는 것을 포함한다.
이 방법의 실시 예들에서, 서브프레임용 하나 이상의 구동 값들에 의존하여 서브프레임의 디스플레이 시간을 수정함으로써, 하나 이상의 구동 파라미터들이 최적화될 수 있다. 예를 들어 서브프레임에서 가장 밝은 픽셀의 발광에 비례하여 서브프레임 디스플레이 시간을 조정(연장)함에 의해, 픽셀로의 최대 구동이 감소됨으로써(동일한 외관 발광을 주기 위해 더 긴 디스플레이 시간이 감소된 구동을 보상함) 디스플레이 수명을 증가시킨다.
몇몇 바람직한 실시 예들에서 PWM(pulse width modulation) 구동(drive)이 디스플레이의 축들 중 하나에 대해 사용된다. 이 경우에 서브프레임의 지속시간이 PWM 구동(drive)을 위한 클록의 주기를 조정함으로써 조정될 수 있고; 이것은 반올림 오차(rounding error)가 감소되는 이점을 갖는다. 특히, 예를 들어 255인, 이 축 상에서의 최대 가능한 구동 값까지 카운트하기 보다는, 클록은 대신에 상대적인 서브프레임용 이 축 상에서의 실제상의(actual) 최대 구동값까지 카운트하도록 연장될 수 있다(stretched).
다른 하나의 최적화에서 디스플레이의 하나 또는 다른 축으로의 구동이 상대적인 축 상에서의 최대 구동, 특히 디스플레이의 열(column)의 일 행(row)로의 최대 구동에 비례하여 디스플레이 시간을 조정함으로써 최소화될 수 있다. 다른 하나의 최적화에서 예를 들어 전원으로부터의 총체적인 구동 전류를 최소화하기 위하여, 서브프레임의 디스플레이 시간이 상기 서브프레임에 대한 총체적인 구동에 비례하여 조정될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로 서브프레임의 디스플레이 시간이 예를 들어 파라미터들의 선형 또는 파워 스케일링(scaling)으로, 하나 이상의 이런 디스플레이 파라미터들의 조합(combination)을 최적화하기 위해 선택될 수 있다.
기술이 완성된 이미지 상에, 실시 예들에서 이미지의 공간의 일부 또는 일구분 상에, 하나 이상의 칼라 플레인들 상에 개별적으로 또는 조합해서 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
이 기술의 애플리케이션에 관한한 슈퍼프레임들이 디스플레이되는 순서는 중요하지 않다.
바람직한 실시 예들에서 디스플레이 구동(driving)은 전류 구동을 포함한다. 따라서 예를 들어 이를테면 열(column) 축인, 디스플레이의 일축은 전류 구동(current drive)(소스 또는 싱크)을 구비할 수 있고, 이를테면 행(row) 축인, 디스플레이의 다른 축은 제2 디스플레이 축에 대한 구동 값들에 의해 결정되는 (각 행(row)에 대한) 비율에 따라 제1 축상에서의 총 구동(drive)을 분할하기 위한 비율 구동을 구비할 수 있다. 몇몇 바람직한 실시 예들에서 비율화된 구동을 구비하지 않은 축은 펄스 폭 변조 구동을 구비한다. 이것은 서로 간에 효율적으로 분리되도록(decoupled) 디스플레이의 제1 축 및 제2 축으로의 구동들을 허용하기 때문에 OLED 디스플레이들의 경우에 특히 유용하다.
여기서 위에서 서술된 것과 같이, 서브프레임에 대한 레퍼런스 구동(drive)(전류(current))이 서브프레임들의 지속시간에 반비례할 수 있는 PWM 구동이 사용된다. 바람직하게는 디스플레이로의 실제상의(actual) 구동 신호들이 일반적으로 디스플레이 및 구동기 회로소자의 응답이 상대적으로 선형이고 정확하게 제어가능한 범위인, 제어 범위내에 있도록 스케일링이 적용된다. 디스플레이의 일 축에 대해 PWM 구동을 사용하는 방법의 실시 예들에서 (클록을 일정하게 유지하고 구동을 위해 최대 가능한 값까지 카운트하기 보다는) 최대 구동 값에 따라 PWM 구동의 클록을 조정하여서, 구동 값을 타이밍할 때 카운터가 이 최대 값까지 카운트하도록 하는 것이 유리하다. 다른 축에 대한 구동 값들은 최대 값의 MSB(most significant bit)가 세팅되도록(일반적인 약속사항을 가정할 때, 논리 "1") 레프트시프팅함에 의해 바람직하게는 스케일링된다.
PWM 제어를 사용하는 방법의 몇몇 바람직한 실시 예들에서, PWM 클록 주기가 적어도 12 비트들의 해상도(resolution)로 정의된다. 바람직하게는 기준 값(전류)이 적어도 10비트들의 해상도로 정의된다.
특히 몇몇 바람직한 실시예들에서 방법은 또한 예를 들어 도입부에서 기술된 라인들을 따라, 입력 이미지 데이터에 의해 정의되는 타깃 매트릭스를 인수분해하는 것을 또한 포함한다. 전형적으로 인수분해 이전에, 예를 들어 감마 보정을 적용하고, 선택적으로 다른 조정들을 위해, 이미지 데이터는 후처리된다. 이전에 서술된 것과 같이, 바람직하게는 서로 간에 곱해질 때, 타깃 매트릭스에 가까워지는, 제1 팩터 매트릭스 및 제2 팩터 매트릭스가 생성된다. 이런 것들 중의 하나는 (제1 디스플레이 축에 대한) 구동 값들의 제1 세트 또는 서브프레임들의 각각을 기술하고, (디스플레이의 제2 축에 대한) 나머지는 각 프레임에 대한 구동 값들의 제2 세트를 기술한다.
본 발명의 실시 예들은 OLED 디스플레이들을 구동하는데 특히 적합하다. 전형적인 디스플레이는 선택적으로는 서로 다른 칼라들이고, 행(row) 전극 및 열(column) 전극에 의해 각각 어드레싱가능한, 복수개의 픽셀들을 구비한다. 바람직하게는 디스플레이는 수동형 매트릭스 디스플레이를 포함한다.
그러나 우리가 기술하는 방법, 디스플레이 구동기들 및 시스템들의 애플리케이션들은, OLED 디스플레이들에 제한되지 않고 예를 들어, 비-유기 LED 디스플레이, 플라즈마 디스플레이, VFD(vacuum fluorescent display) 및 iFire＠디스플레이들과 같은 온갖(thick and thin) 필름 전계발광 디스플레이들에 또한 적용될 수 있다. 디스플레이는 칼라이거나 단색 중 하나일 수 있다.
본 발명은 또한 본 발명에 따른 방법을 채용하기 위한 수단을 포함하여, 전계발광 디스플레이용, 특히 OLED 디스플레이용, 구동기를 제공한다.
따라서 본 발명은 복수개의 일시적인(temporal) 서브프레임들을 사용하여 이미지를 디스플레이하는 전계발광 디스플레이를 구동하기 위한 데이터를 처리하는 디스플레이 구동기 데이터 프로세싱 시스템을 또한 제공하고, 상기 서브프레임용 데이터는 상기 디스플레이의 각각의 제1 축 및 제2 축을 구동하기 위한 구동 값들의 제1 세트(R;C) 및 구동 값들의 제2 세트(C;R)를 포함하고, 상기 서브프레임은 연관된 서브프레임 디스플레이 시간을 갖고, 상기 시스템은: 상기 서브프레임용 하나 이상의 상기 구동 값들에 응답하여 디스플레이된 서브프레임에 대해 상기 서브프레임 디스플레이 시간을 결정하는 수단을 포함한다.
또한 다른 양상에서 본 발명은 이미지 데이터의 비음수 매트릭스 인수분해(NMF; non-negative matrix factorisation )로부터 유도된 복수개의 일시적인 서브프레임들을 정의하는 데이터로 전계발광 디스플레이를 구동하는 디스플레이 구동기를 제공하고, 상기 서브프레임들은 디스플레이될 때, 결합하여서(combine) 상기 이미지 데이터에 의해 정의된 이미지의 인상(impression)을 주고, 상기 디스플레이 구동기는: 데이터 입력부; 상기 디스플레이의 행(row)들을 구동하는 복수개의 행(row) 구동기들; 상기 디스플레이의 열(column)들을 구동하는 복수개의 열(column) 구동기들; 및 상기 행(row) 구동기들용 행(row) 구동 데이터 및 열(column) 구동기들용 열(column) 구동 데이터 중 하나 이상에 응답하여 상기 서브프레임 디스플레이의 타이밍을 제어하는 타이밍 제어 시스템을 포함한다.
당업자는 디스플레이의 일축을 행(row) 축이라고 하고 다른 하나의 축을 열(column) 축이라고 하는 것은 임의적이라는 것을 알 수 있을 것이며, "열(column) 구동기"가 디스플레이의 "행(row)"커넥션들을 구동하고 있다면 행(row) 구동기일 수 있고, 그 반대로도 될 수 있음을 알 것이다. 유사하게 전류 구동(current drive)의 경우에서 구동기는 전류원(current source) 또는 전류싱크(current sink) 중 하나를 채용할 수 있고 몇몇 바람직한 실시예들에서 이전에 언급된 것과 같이 구동기들 중 하나는 비율화된 전류 구동을 제공한다.
본 발명은 예를 들어 범용 목적의 컴퓨터 시스템 상에서나 디지털 신호 프로세서(DSP; digital signal processor) 상에서, 위에서 기술된 방법들을 실행하는 프로세서 제어 코드를 또한 제공한다. 코드는 디스크, CD- 또는 DVD-ROM과 같은 캐리어 상에서나, 리드-온리 메모리(펌웨어)와 같은 프로그램된 메모리상에서나, 광학 또는 전기 신호 캐리어와 같은 데이터 캐리어 상에서 제공될 수 있다. 본 발명의 실시예들을 채용하는 코드(및/또는 데이터)는 C, 또는 어셈블리 코드와 같은, (기계 번역되거나(interpreted) 또는 컴파일된) 종래의 프로그래밍 언어 내의 소스, 오브젝트 또는 실행가능한 코드를 포함할 수 있다. 위에서 기술된 방법들은 예를 들어 FPGA (field programmable gate array) 상에서, 또는 ASIC (application specific integrated circuit) 내에서 또한 채용될 수 있다. 따라서 코드는 ASIC 또는 FPGA를 셋업하거나 제어하는 코드, Verilog (Trade Mark), VHDL (Very high speed integrated circuit Hardware Description Language)와 같은 하드웨어 기술 언어용 코드, 또는 RTL 코드 또는 SystemC를 또한 포함할 수 있다. 전형적으로 전용(dedicated) 하드웨어는 RTL (register transfer level code)과 같은 코드를 사용하거나, 상위 레벨에서는 C와 같은 언어를 사용하여 기술된다. 당업자라면 이런 코드 및/또는 데이터가 서로 간에 통신하는 복수개의 커플링된 컴포넌트들 사이에서 분산될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
이제 본 발명의 이런 그리고 다른 양상들이 첨부된 도면들을 참조하여 오직 예시로서만 기술될 것이다.
도 1a 내지 도 1f는 통상적인 구동 구성용 및 멀티-라인 어드레싱 구동 구성용 각각의 행(row) 매트릭스, 열(column) 매트릭스 및 이미지 매트릭스와, 프레임 주기에 걸친 통상적인 픽셀의 대응하는 휘도 곡선들, 행(row) 팩터 매트릭스 및 열(column) 팩터 매트릭스로의 타깃 매트릭스의 인수분해, 및 행(row) 팩터 매트릭스 및 열(column) 팩터 매트릭스로부터의 서브프레임 데이터를 사용하여 일 일시적인(temporal) 서브프레임으로 디스플레이를 구동하는 것을 보여준다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 실시 예에 따른 NMF 하드웨어 가속기(accelerator)를 포함하는 OLED 디스플레이 및 구동기, 도 2a의 시스템용 행(row) 및 열(column) 구동기들, 및 제1 및 제2 예시적인 행(row) 구동기들을 각각 도시한다.
도 3은 본 발명의 일실시 예를 채용하는 OLED 디스플레이 및 구동기 시스템의 추가의 예를 도시한다.
도 4는 서브프레임 시간 할당 옵션들의 시각화를 도시한다.
서브프레임 시간 계산 방법들의 몇몇 전반적인 클래스들을 우선 기술할 것이고, 그 다음에 세부적인 예를 제공할 것이다.
실시 예들에서 후처리(post-processing)의 목적은 TMA 구동방식(driving)의 이점들을 최대한 활용하기 위해 개개의 서브프레임들의 시간 주기를 연장하는 것이다. 디스플레이된 이미지에 따르는, 시간 주기 연장(stretching) 없이, TMA로부터 어떤 이득도 얻을 수 없을 것이다. 예를 들어 전체 이미지가 오직 하나의 서브프레임에서만 생성되고 다른 것들이 비어있는, 빈(blank), 백색 스크린에서, 모든 서브프레임들이 동일한 길이로 세팅되어 있다면, 구동기들은 이용가능한 프레임 주기의 일부에서 전체 프레임 전류를 전달해야만 할 것이다.
서브프레임들이 아래에 제시되는 것과 같은, 4개의 기본 목표들 중 하나를 달성하기 위해 연장될(stretched) 수 있다. 좀더 일반적으로는 타협점(compromise point)은 이런 최적화들 중에서 선택될 수 있다. 아래에서, R은 일 서브프레임에 대한 행(row) 값들의 벡터를 표기하고 C는 상기 서브프레임에 대한 열(column) 값들의 벡터를 표기한다.
1. 픽셀 휘도(luminance)들을 최소화하라. 이 경우에 각 서브프레임의 길이(지속시간)는
Figure 112008073395739-pct00042
(이때,
Figure 112008073395739-pct00043
첨자는 서브프레임에 대한 세트 내의 최대 값을 표기)에 의해 주어진 일정한 서브프레임에서 가장 밝은 픽셀에 비례할 것이다,
2. 행(row) 전류를 최소화하라. 서브프레임 길이는 RmaxCsum 에 의해 주어진 가장 높은 행(row) 전류에 비례할 것이다. 이것은 도 2b에 도시된 것과 같이, 열(column)들이 시간 분할(PWM) 축이고, 행(row)들이 전류(비율(ratio)) 제어 축이라는 것을 가정한다. 열(column) 구동 신호들이 이전에 서술된 것과 같이, 예를 들어 "온 (on)" 펄스의 시작 시간을 디더링함(dithering)에 의해 시간에 맞추어(in time) 효과적으로 분배된다(distributed) 것을 또한 가정한다. 만약 이 경우가 아니라면 피크 전류는
Figure 112012022598081-pct00125
와 비제로 열(column) 신호들의 카운트의 곱에 의해 주어질 것이다(모든 열(column)들이 온(on)이 될 서브프레임의 시작에서와 같음). 그러나 이것을 근간으로 사용하는 것은 그것이 매우 열등한 할당들을 버릴(throw up) 수 있기 때문에 부차적인-최선책이다. 따라서 바람직하게는 시간 분할 축(PWM) 상의 시간 슬롯들이 상당히 잘 분배되는 것이 가정된다.
3. 열(column) 전류를 최소화하라. 이것은 상기 최적화 (2)와 유사하다. 축이 시간 분할(time division) 또는 PWM 구동용으로 사용됨에 따라(즉 행(row)들이 시간 분할 축이면), 시간 슬롯 분배와 유사한 이슈가 생긴다. 디스플레이의 어떤 축을 "행(row)" 축이라고 하고 어떤 축을 "열(column)" 축이라고 하는가는 임의적이라는 것이 이해될 것이다. 시간에 맞추지 않고(non-time) 분배된 경우를 무시할 때, 가장 높은 열(column) 전류가
Figure 112012022598081-pct00126
에 의해 주어질 것이다.
4 프레임 전류를 최소화하라. 이것은 총체적인 전류 공급에 대해 제한들이 존재하지 않으면 이전 최적화들보다 덜 유용할 수 있다. 그러나 이런 제한들은 디스플레이 성능(performance)의 다른 특징(aspect)들을 손상시키지(compromise) 않을 다른 수단에 의해 극복될 수 있다. 그럼에도 불구하고 프레임 전류를 최소화시키는 것이 바람직하다면, 서브프레임 시간 슬롯들은
Figure 112008073395739-pct00046
에 의해 주어질, 총 서브프레임 전류에 비례해야 할 것이다.
5. 도 4를 참조하면, 이것은 상기 서브프레임 시간 할당 옵션들(1)-(4)의 시각화(visualisation)를 도시한다. 더 일반적인 경우는 시각화될 수 있는 이런 4개의 옵션들 간의 트레이드-오프(trade-off) 및 사각형의 코너들에 의해 정의되는 영역 내의 포인트(5)를 포함할 수 있다. 이런 더 일반적인 경우에서 서프레임 시간 슬롯들이
Figure 112008073395739-pct00047
에 비례할 수 있고 여기서
Figure 112008073395739-pct00048
및
Figure 112008073395739-pct00049
는 0에서 1까지 변할 수 있다. 이런 접근방식으로 예를 들어, 선형 함수인, 다른 함수들이 상이한 극값(extreme)들(1) - (4) 사이에서 스케일링하기 위해 또한 사용될 수 있다. 파워 스케일링(power scaling)이 max 및 sum 값들이 크기(magnitude)에서 매우 다를 수 있고 그 차이가 서브프레임에 걸쳐 변할 수 있기 때문에 선택되었다. 특히 시간 슬롯들은 대략 정확한 한 매우 정밀하게 계산될 필요는 없으므로 파워 스케일링은 만약 일정하다면, 룩업 테이블로서 쉽게 구현될 수 있다. 되도록이면 정밀할 필요가 있는 것은 시간 할당에 계속되는 계산들이다.
최적화 기준이 결정되면, 프레임 시간은 기준에 비례하여, 특히 예를 들어
Figure 112012022598081-pct00127
인, 최적화 기준의 값에 비례하여 슬롯들로 하위분할될(sub-divided)된다. 일반적으로 하나의 서브프레임이 디스플레이되기 너무 무의미하다고 간주되는 기준을 구비하여, 시간 슬롯들의 길이에 최소 제한들을 존재할 것이다. 최소의 유용한 서브프레임 시간 슬롯이 정의될 수 있고(예를 들어 서브프레임들이 시스템 클록의 다수의 사이클(cycle)들에 의하여 지속시간들을 할당받을 수 있다.), 이 경우에 서브프레임은 시간 슬롯보다 적거나, 시간 슬롯의 반 보다 적은 지속시간을 갖는다면 무의미하다고 간주될 것이다.
다음에 도 2b에 도시된 것과 같은 구동기 배열에 관련해서 위의 기술들의 바람직한 구현들을 기술한다. 따라서 바람직하게는 일 구동기 축은 기준 전류에 의해 스케일링된 PWM(pulse width modulated) 전류 구동을 제공한다. 바람직하게는 다른 축은 그 축에 대한 대응하는 구동 값들의 비율들에 의해 특정되는 상대적인 비율들에 따라 이 축 상에서 전류들을 분할하는, 비율화된(ratioed) 전류 제어를 제공한다.
첫째로 PWM 기준(reference)의 결정을 서술한다.
기준 전류는 할당된 시간에 기초하여 계산된다. 이것은 주어진 서브프레임 내의 전류 제어 축의 총합에 비례하고 서브프레임 시간에 반비례할(inversely proportional) 것이다. 기준 전류가 그 제한에 대해 세팅되었던 것 보다 그 제한을 초과하면 서브프레임 시간이 재조정된다. 선택적으로 다른 서브프레임 시간들이 공간을 확보하기 위해 스케일링될 수 있다.
다음에 R 및 C 값들을 비트시프팅하는(bit-shifting) 것을 기술한다.
모든 컴포넌트들이 그 제어 범위들 내에 완전히 있는지를 확실히하는 전류 제어(비율) 축 상에서 최대 값의 MSB(most significant bit)가 세팅되도록, 주어진 서브프레임 내의 값들을 스케일링하는 것이 최선이다. 예를 들어, 데이터가 8 비트이고 최대 값이 35이면 그 축 상의 모든 데이터가 2 비트들 좌측으로 시프트되어야하고(즉 4로 곱해짐), 이는 140의 최대 값(즉 128 내지 255 사이)을 제공한다.
시간 제어(펄스-폭 변조) 축 상에서 이용가능한 시간을 채우기 위해 펄스들을 연장하는(stretch) 것이 최선이다. 따라서 PWM 구동의 "온"시간은 PWM 클록 주기와 사실상 동일하도록 효율적으로 연장될 수 있다. 이것을 하는 가장 간단한 방법은 값들을 스케일링하는 것 보다는, PWM 클록을 연장하고 최대 값까지 카운트만하는 것이다. 값들을 스트레칭하는 것은 반올림 오차(round-off error)를 가져올 것이고, 이것은 간단한 대안을 가정하면 불필요하다. 이것은 하기 주어진 세부적인 예에서 행해진다. 또한 이 예에서 PWM 클록 펄스 길이는 이후에 추가 분할을 수행하기 보다는 시간 할당 과정에서 직접적으로 계산된다.
이제 상기 최적화(1)를 근간으로 채용되었던, 바람직한 서브프레임 시간 계산 방법의 상세한 예가 주어진다.
이 예에서, 시간 제어(PWM) 축은 행(row) 축이었고 전류(비율) 제어 축은 열(column) 축이었다. 따라서, 도 2b에 도시된 것에 관련하여 행(row) 및 열(column) 구동기들의 표시가 교환된다.
후-처리 계산들의 세부적인 예(Detailed example of post-processing calculations)
사용되는 계산들을 우선 제공한 다음에 그 계산들 이면의 이론들을 제공할 것이다.
각각의 서브프레임 p에 대해 다음을 계산한다:
Figure 112008073395739-pct00051
Figure 112008073395739-pct00052
그리고 칼라 디스플레이의 경우,
Figure 112008073395739-pct00053
Figure 112012022598081-pct00128
및
Figure 112012022598081-pct00129
는 이 예에서 29인, 노미널 (nominal) 기준에 비교하여 적색, 녹색 및 청색 픽셀들(10비트의 값들)의 상대적인(기준) 구동 레벨이다.
이 예의 목적은 픽셀 발광들을 최소화하는 것이기 때문에 각 서브프레임의 지속시간은
Figure 112008073395739-pct00056
(가장 밝은 픽셀의 발광)에 비례한다. 따라서 그 합을 계산한다:
Figure 112008073395739-pct00057
일 서브프레임에 대한 PWM 클록 주기, tp가 수학식 5에 의해 주어진다.:
Figure 112008073395739-pct00058
Figure 112008073395739-pct00059
의 최소 값이 1024이고; 최대 값이
Figure 112008073395739-pct00060
이다.
Figure 112008073395739-pct00061
가 512보다 적은 경우
Figure 112008073395739-pct00062
는 0으로 깍여야 하고(rounded);
Figure 112008073395739-pct00063
가 512 내지 1024 사이인 경우
Figure 112008073395739-pct00064
는
Figure 112008073395739-pct00065
가 1024와 동일해지도록 반올림되어야 한다(서브프레임 p의 지속시간은
Figure 112008073395739-pct00066
이다).
PWM 기준 전류는 수학식 (6)에 의해 주어진다. :
Figure 112008073395739-pct00067
이때,
Figure 112008073395739-pct00068
이면 4095로 세팅되고 수학식 (7)을 계산한다.
Figure 112008073395739-pct00069
R 매트릭스는 변하지 않은채 행(row) (PWM) 제어부로 넘어간다. (전류 비율들을 정의하는) C의 각 서브프레임 벡터는 임의의 서브프레임 내의 C의 최대 값이 그것의 msb(most significant bit) 세트를 갖도록 2n에 의해 곱해져야 한다.
상기 수학식 (1) 내지 (7)는 후처리 프로시저의 바람직한 실시예를 정의한 다. 이것은 예를 들어 DSP 내의 소프트웨어 내에서 또는 몇몇 바람직한 실시 예들에서, 하드웨어 내(본사의 하드웨어 아키텍처 특허출원, ibid를 참조)에서 구현될 수 있다.
이제 위의 예시적인 프로시저 이면의 작업을 설명할 것이고, 타이밍( timing)부터 시작한다.
일반적으로 후처리를 수행하는 시작 포인트는 항상 타이밍이다. 이것은 명확한 경계(bounding), 일프레임의 길이(예를 들어, 10ms), 그리고 분배를 위한 명확한 기준을 포함한다 - 이 경우에는 픽셀들을 통해 피크 구동 레벨을 최소화시킨다. 이것을 달성하기 위해서 서프프레임들의 길이들이 피크 픽셀 전류(
Figure 112008073395739-pct00070
)가 모든 서브프레임들에 대해 사실상 일정하도록 분배되어야 하기 때문에, 각각의 서브프레임이 프레임 시간에 비례하여
Figure 112008073395739-pct00071
으로서 정의된 시간을 지속해야 한다.
서브프레임 시간의 정확도(precision)를 결정하기 위해서, 최소 이용가능한 서브프레임 디스플레이 주기가 필요하다. 시험들에서 이것은 시뮬레이션과 최소 프로그래밍 시간 모두에서 약 lOμs로 알려져 있다. 이것은 (추정된 10ms) 프레임 시간의 1/1000과 동일하고, 요청된 10 비트들(1024) 정확도를 제공한다. 여분의 2 비트들의 허용한계(tolerance)를 추가하고, 212 상수(constant)를 제공한다. 실제적으로 PWM 클록 펄스 지속시간이 지나기를 원하고, 일 서브프레임 내에
Figure 112012022598081-pct00130
클록 펄스들이 있을 것이므로, 서브프레임 시간 주기
Figure 112012022598081-pct00131
를
Figure 112012022598081-pct00132
로 나눌 필요가 있고 이는 그것을 수학식 5의 분자로부터 삭제함에 의해 수행된다. R(이 예에서, 8 비트들)의 범위를 가정할때, 212+8= 220로 tp 값의 정확도(precision)를 증가시킬 필요가 있다. 이것을 보면 분모가 수학식 (4)이고 분자가 수학식 (5)임을 알 수 있다.
tp의 최대 가능한 값은 오직 하나의 비제로 서브프레임이 있고 이 서브프레임이
Figure 112008073395739-pct00075
를 가질 때 생긴다. 이 경우에 전체 프레임 주기 ~10ms 를 지속하는 단일 PWM 클록 펄스를 나타내는 tp = 220(-1 무시)이기 때문에, 하나의 tp 값은 10ms/220 ~= 10ns = 하나의 100MHz 클록 펄스를 나타낸다. 주어진 서브프레임 p의 주어진 픽셀
Figure 112008073395739-pct00076
이 온(on)이 될 시간은 따라서 다음과 같이 주어진다:
Figure 112008073395739-pct00077
다음에 어떻게 기준 전류가 결정되는가를 설명한다. 일 서브프레임에 대한 기준 전류는 온(on)일 때 행(row)에 의해 전달되는 전류이다 (본 발명의 예에서 도 2b의 구성에 관련하여 행(row) 및 열(column) 구동(drive)들은 교환된다). 이것은 정확한 픽셀 전류들을 산출하기 위해 정확한 비율로 모든 액티브 열(column)들 사이에 할당될 필요가 있다. 따라서 이 전류는 (적절한 RGB 기준 전류 가중치들에 의해 가중된) 모든 열(column) 값들의 합에 비례할 필요가 있다. 또한 그것은 바람직 하게는 제어될 필요가 있는 픽셀을 통해 총 적분된 전하(charge)이기 때문에, 기준 전류는 수학식 (8)에서 주어진 서브프레임 길이에 반비례해야 한다(우선은 상수(constant)를 무시). 따라서 다음을 얻는다.:
Figure 112008073395739-pct00078
여기서 k는 미지의 비례 상수이다.
k를 푸는 간단한 방법은 간단한 공지 이미지(-이 경우에 백색 스크린)를 통해서이다.
모든 칼라 기준 값들이 동일하고 값
Figure 112012022598081-pct00133
이고, 백색 스크린이 오직 어떤 서브프레임서만 보여지고, 그 서브프레임에서, 모든 행(row) 및 열(column) 값들이 255와 동일하다고 가정한다. 이것으로 다음을 알 수 있다:
Figure 112008073395739-pct00080
그리고 수학식 (4) 및 수학식 (5)로부터,
Figure 112008073395739-pct00081
따라서 수학식 (9)로부터:
Figure 112008073395739-pct00082
여기서
Figure 112008073395739-pct00083
는 12 비트 값이고 4096의 최대값을 갖는다. 이 최대값은 시뮬레이션으로부터, 백색 스크린에 대해 요구되는 노미널(nominal)에 약 16배이어야 한다. 그러나 다수의 오버헤드들을 남기고 해상도(resolution)를 유지하는 것이 바람직하다(그래서 반올림 오차가 비중이 커지지않기 위해서임). 12 비트들은 소망된 퀄리티를 얻기에 충분하지 않다는 것이 알려졌다 - 이를 위해 백색 스크린 케이스의 1/64의 최소 전류와 최대 160배가 필요되었고, 총 14 비트들을 요구한다. lOμA의 스텝들에서는 41mA의 최대 기준 전류를 제공하고, 다수의 오버헤드(~57 배(times))를 갖고 백색 스크린 케이스(72 스텝들이 제공됨)를 위해 적어도 64 스텝들의 요청을 충족시키는 절충안이 선택되었다. 따라서 백색 스크린용 노미널
Figure 112008073395739-pct00084
은 720μA를 나타내는, 72로 선택되었다. 이 값을 수학식 10에 넣으면 다음과 같다:
Figure 112008073395739-pct00085
수학식(9)에서 다시 이 상수로 치환하면 이전에 상술된 수학식 (6)이 나온 다.
이제 이미지 복구(reconstruction)의 예가 주어진다.
서브프레임 p 동안, 픽셀
Figure 112008073395739-pct00086
에 의해 발광된 광
Figure 112008073395739-pct00087
은 수학식 (12)와 동일하게 주어진다.
Figure 112008073395739-pct00088
주어진 서브픽셀 칼라의 경우 특정 타깃 피크 발광이 있을 것이다. 관심 값은 타깃 피크와 비교될 때 상대적인 발광 기여(contribution)이다 :
Figure 112008073395739-pct00089
상수 a는 얻는 것이 더 소망되는 값들의 범위로 스케일링하기 위해 포함된다. 이 예에서 최대 발광이
Figure 112008073395739-pct00090
에 일치하고, 그래서
Figure 112008073395739-pct00091
이기를 원한다. 그 다음에 수학식 12에서 치환하면:
Figure 112008073395739-pct00092
첫 번째 항들은 상대적인 기준 전류가 타깃 피크 발광에 비례할 것이고 칼라의 효율(efficiency)에 반비례할 것이기 때문에 상수로서 모두 그룹핑되어서,
Figure 112008073395739-pct00093
가 항상 상수 값을 가질 것이다. 이런 상수들은 하나의 상수, b로 결합될 수 있다 :
Figure 112008073395739-pct00094
Figure 112008073395739-pct00095
이 되도록 상수 b를 선택하기를 원하므로, 치환하고 재배열하면:
Figure 112008073395739-pct00096
그 다음에 수학식 (6)에서 치환하면:
Figure 112008073395739-pct00097
그 다음에 다시 수학식 (15)으로 다시 넣으면 :
Figure 112008073395739-pct00098
비율로된 항들이 바람직하게는 1에 가까운 값을 산출해야 한다. 모두 255 값들을 갖는 단일 비제로 서브프레임의 예의 경우, 예를 들어 비율 = 1.0039이다.
마지막으로 수학식 18은 매트릭스 항들로 표현될 수 있다. 사이즈
Figure 112008073395739-pct00099
의 정방형 대각 매트릭스 D를 정의한다면, 그것의 비제로 요소들은 수학식 19와 같이 정의될 수 있다. :
Figure 112008073395739-pct00100
그 다음에, 최종 복구된 이미지
Figure 112008073395739-pct00101
의 경우:
Figure 112008073395739-pct00102
당업자는 위에서 기술된 후처리 기술들이 소프트웨어, 또는 FPGA 또는 ASIC와 같은 전용 하드웨어, 또는 이 둘의 조합 중 어느 하나에서 채용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
당업자라면 다른 효과적인 변형이 가능함은 물론이다. 본 발명은 상기와 같은 실시예들에 한정되지 않으며 청구의 범위의 범위 및 기술적 사상 내에서 당업자 에게 자명한 변형예를 포함함은 물론이다.
본 발명의 실시 예들은 특히 유기 발광 다이오드(OLED; organic light emitting diode) 디스플레이들을 구동하는데 특히 유용하다. 본 발명은 TMA 구동방식(driving)의 이점들을 최적화하기 위해서 개개의 서브프레임들의 디스플레이 시간 주기를 수정한다. 실시 예들은 감소된 피크 및 전형적인 발광들, 더 효율적인 동작, 증가된 수명 및/또는 감소된 구동 전류들을 제공한다. 더 일반적으로는 실시예들은 픽셀 발광들 및 피크 구동 전류들 간의 잘설계된 트레이드-오프(trade-off)를 용이하게 한다.

Claims (27)

  1. 복수개의 일시적인(temporal) 서브프레임들을 사용하여 이미지를 디스플레이하기 위해 멀티라인 어드레싱을 이용하여 이미지를 디스플레이하는 전계발광 디스플레이를 구동하는 방법으로서,
    상기 방법은:
    상기 이미지를 정의하는 이미지 데이터를 입력하며;
    상기 복수개의 일시적인 서브프레임들을 정의하는 데이터를 상기 이미지 데이터로부터 결정하며, 상기 서브프레임들은 디스플레이될 때, 결합되어서(combine) 상기 이미지의 인상(impression)을 주고, 상기 서브프레임용의 데이터는 상기 디스플레이의 제1 축 및 제2 축 각각을 구동하기 위한 구동 값들의 제1 세트 (R) 및 구동 값들의 제2 세트 (C)를 포함하고, 상기 제1 축은 상기 디스플레이의 복수의 행 (row)들을 포함하는 행 축을 포함하며 상기 제2 축은 상기 디스플레이의 복수의 열 (column)들을 포함하는 열 축을 포함하며, 그리고 상기 서브프레임은 연관된 서브프레임 디스플레이 시간을 갖고, 상기 시간은 지속시간 (duration)이며;
    구동 값들의 상기 제1 세트를 이용하여 상기 디스플레이의 복수의 행들을 구동하는 것과 동시에 구동 값들의 상기 제2 세트를 이용하여 상기 디스플레이의 복수의 열들을 구동하며;
    상기 서브프레임용의 복수의 상기 구동 값들에 응답하여, 디스플레이된 서브프레임에 대해 상기 서브프레임 디스플레이 시간을 결정하며, 상기 결정하는 것은 상기 복수의 구동 값들을 기반으로 하여 곱 (product)을 결정하는 것을 포함하며; 그리고
    상기 일시적인 서브프레임들의 각각을 디스플레이하기 위해 멀티라인 어드레싱을 이용하여 상기 디스플레이를 구동하는 것을 포함하며,
    상기 일시적인 서브프레임들은, 연속하여 디스플레이될 때에, 결합되어 상기 서브프레임 디스플레이 시간들 각각에 대해서 상기 이미지 데이터의 디스플레이에 가까와지며, 상기 일시적인 서브프레임의 첫 번째를 디스플레이하는 것은 상기 디스플레이의 픽셀을 구동하는 것을 포함하며 그리고 상기 일시적인 서브프레임의 두 번째를 디스플레이하는 것은 상기 픽셀을 구동하는 것을 포함하며,
    상기 방법은:
    상기 이미지에 대응하는 타깃 매트릭스를 정의하는 이미지 데이터를 입력하고, 그리고
    상기 복수개의 서브프레임들용 구동 값들의 상기 제1 세트 및 제2 세트를 각각 정의하는 제1 팩터 매트릭스 및 제2 팩터 매트릭스를 결정하기 위해 상기 타깃 매트릭스를 인수분해하는 것을 더 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 서브프레임 디스플레이 시간은 구동 값들의 상기 제1 세트의 최대 값 과 구동 값들의 상기 제2 세트의 최대 값의 곱에 응답하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 서브프레임 디스플레이 시간은 구동 값들의 상기 제1 세트의 최대 값과 구동 값들의 상기 제2 세트의 합계의 곱에 응답하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 서브프레임 디스플레이 시간은 구동 값들의 상기 제1 세트의 합계와 구동 값들의 상기 제2 세트의 최대 값의 곱에 응답하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 서브프레임 디스플레이 시간은 구동 값들의 상기 제1 세트의 합계와 구동 값들의 상기 제2 세트의 합계의 곱에 응답하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 서브프레임 디스플레이 시간은 구동 값들의 상기 제1 세트의 최대값, 구동 값들의 상기 제2 세트의 최대 값, 구동 값들의 상기 제1 세트의 합계, 및 구동 값들의 상기 제2 세트의 합계의 둘 이상의 조합에 응답하는 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구동하는 것은 펄스 폭 변조(pulse width modulated : PWM) 구동(drive)으로 상기 제1 축 및 상기 제2 축 중 하나를 구동하는 것을 포함하며,
    상기 방법은 상기 서브프레임 디스플레이 시간을 조정하기 위해 상기 PWM 구동의 클록 주기를 조정하는 것을 더 포함하는 방법.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구동하는 것은 펄스 폭 변조(PWM) 구동으로 디스플레이의 상기 제1 축 및 상기 제2 축 중 하나를 구동하는 것을 포함하며,
    상기 방법은 상기 서브프레임용 상기 디스플레이의 상기 각각의 축에 대한 최대 구동 값이 상기 PWM 구동의 클록 주기와 사실상 동일하도록 상기 PWM 구동의 구동 "온 (on)" 주기를 연장하는(stretching) 것을 더 포함하는 방법.
  9. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    구동 값들의 상기 제1 세트의 상대적인 비율들에 의해 결정되는 값들로 상기 디스플레이의 상기 제1 축을 구동하는 것; 및
    구동 값들의 상기 제2 세트에 의해 결정되는 펄스 폭 변조 값들로 상기 디스플레이의 상기 제2 축을 구동하는 것을 더 포함하는 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 구동은 PWM 구동(driving)으로 상기 디스플레이의 상기 제2 축을 구동하는 것 및 구동 값들의 상기 제2 세트를 크기조절하기(scale) 위해 구동 값들의 상기 제2 세트의 최대 하나에 응답하여 상기 PWM 클록을 조정하는 것을 포함하는 방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 PWM 구동은 펄스 폭 변조 기준 값으로 구동하는 것을 포함하고,
    상기 방법은 상기 서브프레임의 디스플레이 시간에 반비례하여, 상기 서브프레임용 상기 기준 값을 조정하는 것을 더 포함하는 방법.
  12. 제7항에 있어서,
    구동 값들의 상기 제1 세트의 값들은 디지털 표시를 갖고,
    상기 방법은 상기 디지털 표시의 최상위 비트(most significant bit)가 구동 값들의 상기 제1 세트의 최대 하나에 대해 세팅되도록 구동 값들의 상기 제1 세트의 값들을 레프트시프팅하는(left-shifting) 것을 더 포함하는 방법.
  13. 제7항에 있어서,
    적어도 12 비트들의 해상도로 상기 PWM 클록 주기를 제어하는 것을 더 포함하는 방법.
  14. 제1항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 디스플레이는 OLED 디스플레이를 포함하는 방법.
  15. 제1항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 멀티라인 어드레싱은 토탈 매트릭스 어드레싱을 포함하는 방법.
  16. 실행될 때 제1항 내지 제6항 중의 어느 한 항의 방법을 구현하는 프로세서 제어 코드를 전달하는 기록 매체.
  17. 전계발광 디스플레이를 구동하기 위한 디스플레이 구동기로서,
    상기 디스플레이 구동기는 복수개의 일시적인(temporal) 서브프레임들을 사용하여 이미지를 디스플레이하기 위해 멀티라인 어드레싱을 사용하도록 구성되며,
    상기 디스플레이 구동기는;
    상기 이미지를 정의하는 이미지 데이터를 입력하는 수단;
    상기 복수개의 일시적인 서브프레임들을 정의하는 데이터를 결정하기 위해서 상기 이미지 데이터를 프로세싱하는 수단으로서, 상기 서브프레임들은 연속하여 디스플레이될 때, 결합되어서(combine) 상기 이미지에 가까운 디스플레이를 주고, 상기 서브프레임 용의 데이터는 상기 디스플레이의 제1 축 및 제2 축의 각각을 구동하기 위한 구동 값들의 제1 세트(R;C) 및 구동 값들의 제2 세트(C;R)를 포함하고, 상기 제1 축은 상기 디스플레이의 복수의 행 (row)들을 포함하는 행 축을 포함하며 상기 제2 축은 상기 디스플레이의 복수의 열 (column)들을 포함하는 열 축을 포함하며, 그리고 상기 서브프레임은 연관된 서브프레임 디스플레이 시간을 갖고, 상기 시간은 지속시간 (duration)인, 수단;
    구동 값들의 상기 제1 세트를 이용하여 상기 디스플레이의 복수의 행들을 구동하는 것과 동시에 구동 값들의 상기 제2 세트를 이용하여 상기 디스플레이의 복수의 열들을 구동하는 수단으로, 상기 결정하는 것은 상기 복수의 구동 값들을 기반으로 하여 곱 (product)을 결정하는 것을 포함하는, 수단;
    상기 서브프레임용 복수의 상기 구동 값들에 응답하여, 디스플레이된 서브프레임에 대해 상기 서브프레임 디스플레이 시간을 결정하는 수단; 그리고
    상기 일시적인 서브프레임들의 각각을 디스플레이하기 위해 멀티라인 어드레싱을 이용하여 상기 디스플레이를 구동하는 수단을 포함하며,
    상기 일시적인 서브프레임들은, 연속하여 디스플레이될 때에, 결합되어 상기 서브프레임 디스플레이 시간들 각각에 대해서 상기 이미지 데이터의 디스플레이에 가까와지며, 상기 일시적인 서브프레임의 첫 번째를 디스플레이하는 것은 상기 디스플레이의 픽셀을 구동하는 것을 포함하며 그리고 상기 일시적인 서브프레임의 두 번째를 디스플레이하는 것은 상기 픽셀을 구동하는 것을 포함하며,
    상기 디스플레이 구동기는,
    상기 이미지에 대응하는 타깃 매트릭스를 정의하는 이미지 데이터를 입력하고 그리고 상기 복수개의 서브프레임들용 구동 값들의 상기 제1 세트 및 제2 세트를 각각 정의하는 제1 팩터 매트릭스 및 제2 팩터 매트릭스를 결정하기 위해 상기 타깃 매트릭스를 인수분해하는 수단을 더 포함하는, 디스플레이 구동기.
  18. 제17항에 있어서
    상기 서브프레임 디스플레이 시간을 조정하기 위해 PWM 클록 주기를 계산하는 수단을 더 포함하는 디스플레이 구동기.
  19. 제17항 또는 제18항에 있어서,
    상기 구동하는 수단은,
    구동 값들의 상기 제1 세트의 상대적인 비율들에 의해 결정되는 값들로 상기 디스플레이의 상기 제1 축을 구동하는 제1 축 구동기; 및
    구동 값들의 상기 제2 세트에 의해 결정되는 펄스 폭 변조 값들로 상기 디스플레이의 상기 제2 축을 구동하는 제2 축 구동기를 포함하는, 디스플레이 구동기.
  20. 제17항 또는 제18항에 있어서,
    상기 전계발광 디스플레이는 OLED 디스플레이를 포함하는 디스플레이 구동기.
  21. 제17항에 있어서,
    상기 복수개의 일시적인 서브프레임들은 상기 이미지 데이터의 비음수 매트릭스 인수분해(non-negative matrix factorisation ; NMF)로부터 유도되며,
    상기 구동하는 수단은,
    상기 디스플레이의 상기 행(row)들을 구동하는 복수개의 행(row) 구동기들; 그리고
    상기 디스플레이의 상기 열(column)들을 구동하는 복수개의 열(column) 구동기들;을 포함하며,
    구동 값들의 상기 제1 세트 및 제2 세트는 각각 행 구동 데이터 및 열 구동 데이터를 포함하며; 그리고
    상기 서브-프레임 디스플레이 시간을 결정하는 상기 수단은,
    상기 행(row) 구동기들용의 상기 행(row) 구동 데이터 및 열(column) 구동기들용의 상기 열(column) 구동 데이터 중 하나 이상에 응답하여 상기 서브프레임 디스플레이의 타이밍을 제어하는 타이밍 제어 시스템을 포함하는, 디스플레이 구동기.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 타이밍 제어 시스템은 상기 복수개의 행(row) 및 열(column) 구동기들 중 하나에 대한 PWM 구동 신호의 타이밍을 제어하는 시스템을 포함하는 디스플레이 구동기.
  23. 제21항 또는 제22항에 있어서,
    상기 데이터 입력부는 이미지 매트릭스를 정의하는 이미지 데이터를 수신하는 입력부를 포함하고, 상기 디스플레이 구동기는 상기 이미지 매트릭스를 적어도 제1 팩터 매트릭스 및 제2 팩터 매트릭스의 곱으로 인수분해하는 NMF 시스템을 포함하고, 상기 제1 팩터 매트릭스는 상기 행(row) 구동기들용 행(row) 구동 데이터를 정의하고, 상기 제2 팩터 매트릭스는 상기 열(column) 구동기들용 열(column) 구동 데이터를 정의하는 디스플레이 구동기.
  24. 제21항 또는 제22항에 있어서,
    상기 행(row) 구동기들은 상기 행(row) 구동 데이터에 따라 상기 행(row)들에 대해 전류 구동 비율을 제공하기 위한 비율화된 전류 구동기들을 포함하고,
    상기 열(column) 구동기들은 상기 열(column) 구동 데이터에 따라 상기 열(column)들에 대해 펄스 폭 변조 전류 구동(drive)을 제공하는 펄스 폭 변조 전류 구동기들을 포함하는 디스플레이 구동기.
  25. 제21항 또는 제22항에 있어서,
    상기 전계발광디스플레이는 OLED 디스플레이를 포함하는 디스플레이 구동기.
  26. 제21항 또는 제22항에 있어서,
    상기 비음수 매트릭스 인수분해(NMF)를 수행하는 NMF 하드웨어 가속기를 더 포함하는 디스플레이 구동기.
  27. 제17항, 제18항, 제21항, 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 멀티라인 어드레싱은 토탈 매트릭스 어드레싱을 포함하는, 디스플레이 구동기.
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