KR20050094883A - 디스플레이 - Google Patents

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KR20050094883A
KR20050094883A KR1020057013796A KR20057013796A KR20050094883A KR 20050094883 A KR20050094883 A KR 20050094883A KR 1020057013796 A KR1020057013796 A KR 1020057013796A KR 20057013796 A KR20057013796 A KR 20057013796A KR 20050094883 A KR20050094883 A KR 20050094883A
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에르노 에이치 에이 랑겐디즈크
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코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

디스플레이는 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 원색을 제각각 디스플레이하도록 제어가능한 다수의 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 디스플레이 소자를 포함한다. 상기 디스플레이 소자의 다른 쌍에 비해 최대 컬러 거리를 나타내는 상기 디스플레이 소자의 특정 쌍은 상기 특정 쌍의 상기 소자 사이에 최소 공간 간격(112,113)이 존재하도록 또는 상기 특정 쌍의 상기 소자가 서로에 대해 이웃하게 위치하도록 정렬된다.

Description

디스플레이{OPTIMAL SUBPIXEL ARRANGEMENT FOR DISPLAYS WITH MORE THAN THREE PRIMARY COLORS}
본 발명은 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 원색을 제각각 디스플레이하도록 제어가능한 다수의 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 디스플레이 소자를 포함하는 디스플레이에 관한 것이다.
시각(vision)은 눈에 의해 조정되는 감각이며, 이것에 의해 물체의 겉보기를 구성하는 물체의 특색(예를 들어, 색깔, 밝기, 형상 및 크기)이 지각된다.
컬러는 시각적 지각의 속성으로서 정의되고 유채색과 무채색 컨텐츠의 임의의 조합으로 구성된다. 이 속성은 황색, 오렌지색, 갈색, 분홍색, 녹색, 청색, 자주색 등과 같은 유채색 이름, 또는 백색, 회색, 검정 등과 같은 무채색 이름에 의해 기술되고, 선명함, 흐릿함, 밝음, 어두움 등에 의해, 또는 이들 이름의 조합에 의해 특색이 주어진다.
지각된 컬러는 컬러 자극의 스펙트럼 분포와, 자극 영역에 대한 크기, 형상, 구조 및 주변과, 관찰자의 시각적 시스템의 수용 상태, 및 관찰함에 있어 보편적이고 유사한 상황에 대한 관찰자의 경험 등에 의존한다.
색깔의 비관련적 속성은 밝기(brightness), 색상(hue) 및 포화도(saturation)이다. 밝기는 하나의 영역이 광을 방출하는 양에 따라 주어지는 시각적 감각의 속성이다. 색상은 하나의 영역이 지각된 컬러, 예를 들어 적색, 황색, 녹색 및 청색 중 하나, 또는 이들의 조합과 구별되는 시각적 감각의 속성이다. 채도는 밝기에 비례하는 것으로 판단되는 영역의 선명도(colorfulness), 색질(chromaticness)이다.
컬러의 관련적 속성은 명도(lightness), 선명도 및 채도(chroma)이다. 명도는 백색 또는 매우 투과적인 것으로 보이는 유사하게 조명된 영역의 밝기에 상대적인 것으로 판단되는 영역의 밝기로서 정의된다. 선명도는 하나의 영역의 지각된 컬러의 채색성 정도에 따라 주어지는 시각적 감각의 속성이다. 채도는 백색 또는 매우 투과적인 것으로 보이는 유사하게 조명된 영역의 밝기의 비율로서 판단되는 영역의 선명도, 색질로서 정의된다.
눈의 망막에는 세 개의 상이한 유형의 광 센서가 존재한다. 이들 센서는 L,M 및 S로 지칭되고, 장(L), 중(M) 및 단(S) 파장을 갖는 제각각의 광에 반응한다. 각 유형의 센서는 뉴런을 통해 뇌에 접속된다. 광이 추상체(cone)에 부딪치게 되고 이 추상체가 광의 파장에 반응하게 되는 경우, 추상체는 뇌에 펄스를 전송하기 시작할 것이다. 도 1은 사람의 눈에서의 L,M 및 S 추상체의 스펙트럼 반응도를 도시한다. 보다 많은 광이 추상체 상에 부딪히게 되면, 이 추상체들은 보다 빠르게 뇌에 펄스("파이어 스파이크(fire spikes)")에 전송할 것이다.
눈으로 들어가는 광의 컬러는 세 개 유형의 추상체 각각이 뇌에 전송하는 펄스의 상대적 양에 의해 결정된다. 예를 들어, 청색 광(대략 400-450 nm의 파장)은 L 추상체 또는 M 추상체보다는 S 추상체으로부터 보다 많은 스파이크를 야기한다.
사람의 눈은 세 가지 유형의 추상체만을 가지고 있기 때문에, 동일한 컬러 감각을 제공하는 다수의 상이한 광 스펙트럼이 존재한다. 예를 들어, 태양광 및 형광등의 광 모두는 백색광으로서 지각되지만, 태양광은 각 파장에 대해 대략 동일한 세기를 갖는 매우 넓은 스펙트럼을 갖는 반면, 형광등은 소수의 피크만이 있는 스펙트럼을 갖는다. 동일한 컬러 감각을 제공하는 상이한 광 스펙트럼에 대한 이러한 영향은 조건등색(metamerism)이라 지칭되고, 동일한 컬러 감각을 제공하는 두 개의 스펙트럼은 동위색으로 지칭된다.
세 가지 유형의 추상체만을 가짐으로 인한 또 다른 영향은 광원의 상대적 세기를 변경하면서 두 개의 광원의 광을 함께 더함으로써 상이한 컬러가 이루어질 수 있다는 것이다. 적색 광과 녹색 광이 혼합되는 경우, 그것은 황색으로 지각될 수 있다. 적색 광을 방출하는 제 1 광원의 강도를 최대로 설정되고 녹색 광을 방출하는 제 2 광원의 강도를 0으로 설정한 다음, 적색 광의 강도를 감소시키면서 녹색 광의 강도를 증가시키는 경우, 컬러는 적색에서 오렌지 색으로, 황색으로 그리고 최종적으로 녹색으로 변하게 된다.
디스플레이는 이러한 원리를 사용하여 세 개의 원색만을, 보통 적색,녹색 및 청색을 사용하여 다수의 컬러를 구성한다.
눈으로 들어가는 광으로부터 얻는 컬러 지각을 예측하기 위해, 다수의 모델이 개발되었다. 가장 일반적으로 알려져 있고 CIE(Commission Internationale d'Eclairage-International Commission on Illumination)에 의해 표준화된 이들 모델 중 하나는 CIE 1931 모델이다. 이 모델은 표준 관찰자에 대해 세 개의 스펙트럼 매칭 함수를 정의하는데 이 함수는 소정의 스펙트럼에 대해 제각각 삼자극치 값(X,Y,Z)을 계산하는데 사용될 수 있다. 이들 삼자극치 값으로부터, 색도 좌표(x 및 y)는 다음과 같이 계산될 수 있다.
Y는 지각적 속성 밝기와 관련이 있고, x 및 y 좌표는 색도를 결정하는데, 여기서 x는 적색-녹색 축이고 y는 황색-청색 축이다.
컬러 간의 관계(강도 Y는 무시함)가 이제 도 2에서와 같이 2차원의 색도 다이아그램으로 그려질 수 있다. 이것은 스펙트럼 컬러의 색도 좌표를 곡선으로 도시하고 대응 파장을 나노미터(nm)로 나타낸다. 모든 가시적 컬러에 대한 색도 좌표는 곡선 내측의 편자형 영역 상에 존재한다. 차트의 하단의 직선(자주색 라인)은 적색 및 청색 스펙트럼 컬러를 연결하여, 적색 및 청색을 혼합함으로써 얻어진 비-스펙트럼 컬러(예를 들어, 자주색, 보라색)는 이 라인을 따라 위치한다. 대낮에서 백색 물체의 색도 좌표는 도 2의 D로 표시된다. 색도 다이아그램에서 소정의 지점에서 백색 지점까지의 방향 및 거리는 그의 색상 및 포화도를 결정한다.
앞서 설명한 바와 같이, 두 개의 컬러의 광을 혼합하면 새로운 컬러를 생성할 수 있다. 이 새로운 컬러의 색도 좌표는 두 컬러 사이의 허수축 상에 존재한다. 예를 들어 녹색(G)과 청록색(C)을 혼합하면 색도 좌표가 도 2에 주어진 바와 같이 G 및 C 사이의 점선 상에 존재하는 컬러를 제공할 것이다. 제 3의 컬러, 예를 들어 적색(R)을 더함으로써, R,G, 및 C로 이어지는 허 삼각형 내의 모든 컬러가 구성될 수 있다. 여섯 개의 상이한 원색(예를 들어, R,Y,G,C,B,M)의 광을 혼합함으로써, 패치(R,Y,G,C,B,M) 내의 색도 좌표를 갖는, 즉 코너가 R,Y,G,C,B 및 M인 다각형 내측의 모든 컬러가 구성될 수 있다.
색도 다이아그램은 삼자극치 값의 비율만을 도시하고 있고, 따라서 동일한 삼자극치 비율을 갖는 밝고 어둑한 컬러는 동일한 지점에 속한다. 이러한 이유로, 발광점(D)은 또한 회색을 나타내고, 오렌지 및 갈색은 예를 들어 서로에 대해 비슷한 위치에 그려지려 한다.
컬러 시각에 대한 주제는 예를 들어 Roy S. Berns, Fred W. Billmeyer, and Max Saltzman; Billmeyer and Saltzman's Principles of Color Technology, 3rd Edition; ISBN 0-471-19459-X에 설명되어 있으며, 이는 본 명세에서 전체가 참조로서 인용된다.
본 발명은 일반적으로 디스플레이 분야에 관한 것으로, 특히 액정 디스플레이(LCD), 음극선관(CRT) 디스플레이, 평판 지능 튜브(flat intelligent tube; FIT) 디스플레이, 발광 다이오드(LED) 디스플레이- 이들 모두는 이하에서 간단히 설명될 것임 -, 플라즈마 디스플레이 패널(PDP), 폴리LED 디스플레이, 유기 발광 디스플레이(OLED), 전계 방출 디스플레이(FED) 및 호일 디스플레이에 관한 것이다.
종래의 기술에서는, 액정 디스플레이는 소형화 및 저전력 소비를 필요로 하는 다양한 애플리케이션에 적절한 것으로 입증되었다. 액정 디스플레이(LCD)는 작은 부피, 얇은 두께 및 저전력 소비라는 장점을 갖는 평판 패널 디스플레이 장치이다.
LCD는 이동 전화기, 휴대용 컴퓨터, 전자 달력, 전자 책, 텔레비전 또는 비디오 게임 제어기와 같은 휴대용 장치 및 다양한 다른 사무 자동화 장비 및/또는 오디오/비디오 기계류 등과 접속하여 사용되었다.
LCD는 유전체 이방성을 갖는 액정 물질에 인가되는 전자장을 제어하여 광을 변조하여 그림 또는 화상을 디스플레이하며, 그 자체가 알려져 있는 모든 방식은 당업자에 의해 인식된다. 전자 조명(EL) 장치, 음극선과(CRT) 및 발광 다이오드(LED)와 같이 광을 내부에서 발생시키는 디스플레이 장치와는 달리, LCD는 외부 광원을 사용한다.
보통, LCD 디스플레이는 액정 패널로서 설계되는데, 이 디스플레이는 일반적으로 두 개의 투명한 기판 사이에 주입되는 액정 혼합의 특성에 따라 광을 투과 또는 반사시키도록 제어가능한 본질적으로 직사각형의 디스플레이 소자(픽셀)의 매트릭스를 포함하고, 또한 행 및 열 드라이버와 같은 연관된 전자장치를 통해 디스플레이의 선택된 부분에 전압을 공급하는 행 및 열 도전체를 포함하며, 이는 당업자라면 알 수 있을 것이다.
LCD 장치는 광을 사용하는 방법에 따라 크게 투과형 장치와 반사형 장치로 분류된다. 투과형 LCD는 액정 패널에 광을 공급하는 후광 유닛을 포함한다.
발광 다이오드(LED)는 거대한 TV와 같은 큰 화면의 장치를 생성하는데 사용되었다. 원하는 픽셀 크기에 따라, 다수의 적색, 녹색 및 청색의 발광 다이오드는 함께 그룹핑되어 LCD 디스플레이 내의 픽셀에 대응하는 단일 디스플레이 소자를 형성할 수 있다. 이러한 디스플레이 소자는 이어서 직사각형 매트릭스로 정렬되고 당업자라면 알 수 있는 바와 같이 필요한 전자장치에 접속된다.
도 3은 오늘날 사용되는 다수의 TV 및 다수의 다른 디스플레이 장치에 포함되는 음극선관 (CRT)의 기본 원리에 대한 개략적 예시이다. 음극(31), 예를 들어 가열된 필라멘트는 진공이 생성되는 유리관(32) 내에 정렬된다. 전자(electrons)는 가열된 음극(31)으로부터 자연적으로 방출되고 관(32)으로 이동한다. 양극(33)은 음극(31)으로부터 방출되는 전자를 끌어당겨 전자의 빔 또는 광선(34)을 형성한다. 텔레비전 세트의 음극선관(32)에서, 전자 빔(34)은 포커싱 양극(33)에 의해 조밀한 빔으로 포커싱되고 그런 다음 가속화 양극(35)에 의해 가속화된다. 전자 빔(34)은 진공을 통해 관(32) 안쪽에서 날아가 관(32)의 다른 종단에서 평판 화면(36)에 부딪치게 된다. 이 화면(36)은 전자 빔(34)에 의해 충돌되는 경우 빛을 내는 인광물질(37)으로 코팅된다. 관 내부의 도전성 코팅부는 관의 화면 끝에서 쌓여가는 전자를 흡수한다.
빔(34)을 안내하는 수단을 제공하기 위해, 전형적인 CRT 디스플레이 장치 내의 관(32)을 스티어링 코일(38,39)로 감싼다. 이 스티어링 코일(38,39)은 관 내부에 자기장을 발생시킬 수 있는 간다한 구리 권선이고, 전자 빔(34)은 이 자기장에 반응한다. 제 1 세트의 코일(34)은 전자 빔을 수직으로 이동시키는 자기장을 발생시키는 반면, 제 2 세트의 코일(39)은 빔을 수평으로 이동시킨다. 코일(38,39)에 인가되는 전압을 제어함으로써, 전자 빔(34)은 화면(36) 상의 임의의 지점에 배치될 수 있다.
컬러 CRT 디스플레이는 전형적으로 적색, 녹색 및 청색으로 표시되는, 화면을 양단을 동시에 이동하는 세 개의 전자 빔을 포함한다. 흑백 CRT 디스플레이 장치의 화면에서 배열되는 단일 시트의 인광물질 대신에, 컬러 CRT 디스플레이의 화면은 점 또는 띠형식으로 정렬되는 적색, 녹색 및 청색 인광물질으로 코팅된다. 인광물질 코팅부에 매우 근접한 관의 내측 상에, 얇은 금속 화면, 즉 섀도우 마스크가 정렬된다. 이 마스크는 화면 상의 인광물질의 점(또는 띠)을 따라 정렬되는 매우 작은 홀로 관통된다.
적색 점은 적색 인광물질에 적색 빔을 발사함으로써 생성될 수 있고, 녹색 및 청색 점은 대응하는 방식으로 생성될 수 있다. 백색 점을 생성하기 위해, 적색, 녹색 및 청색 빔이 동시에 발사되어 이 세 개의 컬러는 함께 혼합되어 백색을 생성한다. 검은 점을 생성하기 위해, 모든 세 개의 빔은 그 점을 주사하며 지나가는 경우 턴오프된다. 컬러 CRT 디스플레이 상의 다른 모든 컬러는 적색, 녹색 및 청색의 조합이다. CRT 디스플레이는 전형적으로 시간 순차적인 디스플레이이며, 이는 화상이 디스플레이되는 경우 화면 상에 빔을 반복적으로 주사함으로써 화상이 구성된다는 것을 암시하며, 그 자체가 알려져 있는 모든 방식은 당업자라면 알 수 있을 것이다.
평판 지능 관(때때로 FIT 또는 F!T로 지칭됨)은 섀도우 마스크가 없는 새로운 음극선관(CRT) 기술이다. 섀도우 마스크의 주요 기능, 즉 컬러 선택 기능은 정확한 인광물질 라인 위에 전자 빔을 안내하는 전자 제어 시스템에 의해 관리된다. 빔의 위치는 화면 상의 전용 구조체를 통해 검출된다.
도 4는 FIT에서의 트래킹 원리를 간단히 나타내는 도면이다. FIT에서, 빔(34)은 단일 빔이 수직 인광물질 라인에 수직으로 주사되는 과거에 개발된 인덱스 유형의 마스크 없는 CRT와는 대조적으로, 수평 인광물질 라인(41)을 따라 주사된다. FIT 접근 방법은 레이저 빔이 트래킹 시스템을 통해 나선형을 따라 안내되는 CD-플레이어의 접근 방법과 매우 유사하다. 빔(34)은 수평 인광물질 라인(41)을 따라 주사되고 이 라인으로부터의 임의의 이탈은 피드백 시스템을 통해 교정된다. 각 인광물질 라인(41)의 위 및 아래에 위치한 트랙 상에, 위치 검출기(42)(예를 들어, 전류를 측정하는 도전성 스트립)가 제공된다. 이들 검출기(42)로부터의 정보가 공급된 제어 시스템(43)은 교정 코일(44)을 구동하여 빔 궤도가 인광물질 라인(41)과 일치되게 한다.
CRT 및 FIT 디스플레이에 있어서, 인광물질 점 또는 띠는 사전결정된 파장(컬러)을 갖는 광을 방사하도록 제어가능한 디스플레이 소자를 구성한다.
종래의 RGB 컬러 디스플레이에서, 디스플레이가능 컬러의 전범위는 3원색, 예를 들어, 적색, 녹색 및 청색으로 연결되는 컬러 삼각형으로 제한된다(도 2에 도시되어 있음). 이 컬러 삼각형 바깥의 컬러, 예를 들어 금색 및 하늘색(원색이 적색, 녹색 및 청색인 경우)은 디스플레이될 수 없고 따라서 디스플레이될 수 있는 컬러, 예를 들어 보다 덜 포화된 황색 및 보다 푸르스름한 녹색쪽으로 클립핑된다. 대부분의 프리젠테이션 애플리케이션에 사용되는 3원색에 하나 이상의 부가적인 원색을 더하게 되면 디스플레이가능 컬러의 전범위를 확장시킬 수 있는 가능성이 제공된다는 것은 알려져 있다.
별개의 점으로서 서로 근접해 있는 두 개의 물체를 디스플레이하는 디스플레이 시스템의 능력은 공간 해상도이다. 서로의 상단에 다양한 컬러 픽셀을 투사할 수 없는 모든 디스플레이 유형에 있어서, 상이한 컬러의 원색을 갖는 서브-픽셀을 부가하게 되면 서브 픽셀의 수가 동일하게 남아 있는 경우 디스플레이의 공간적 해상도가 감소한다.
최소 크기의 스위칭 소자는 서브 픽셀이다. 서브 픽셀이 보다 더 작게 만들어지는 경우, 세 개의 서브-픽셀을 갖는 하나의 픽셀과 동일한 크기를 갖는 하나의 픽셀에 4개의 서브 픽셀이 존재할 수 있다. 그러나 이것은 비용이 많이 들며 일반적으로 말해 서브 픽섹의 양이 증가할수록 해상도는 감소한다. 달리 말해, 서브-픽셀의 크기가 일정하게 유지되고 세 개 대신 네 개의 서브 픽셀이 사용되어 픽셀을 형성하는 경우, 픽셀 해상도는 감소할 것이다.
또한, 세 개의 컬러 이상의 부가는 컬러, 휘도 및 화상 동질성에 관련된 에러를 야기할 수 있다.
따라서, 매트릭스 디스플레이에 하나 이상의 원색을 부가하게 되면 전체적인 이미지 품질의 저하를 야기한다는 것이 단점이다.
도 1은 사람의 눈에서 있어서의 L,M 및 S 추상체의 스펙트럼 반응도,
도 2는 색도에 관한 다이아그램,
도 3은 음극선관(CRT)의 기본 원리에 대한 개략적인 예시도,
도 4는 평판 지능 관(FIT)에서의 트래킹 원리를 간략히 나타내는 도면,
도 5는 종래의 컬러 디스플레이에서 서브-픽셀의 스트립 배열에 대한 개략도,
도 6은 종래의 컬러 디스플레이에서 서브-픽셀의 모자이크 배열에 대한 개략도,
도 7은 종래의 컬러 디스플레이에서 서브-픽셀의 델타-배열에 대한 개략도,
도 8은 여섯 개의 디스플레이에서 서브-픽셀의 RGBYMC 스트립 배열에 대한 개략도,
도 9는 RGB 스트립 및 YMC 스트립이 순차적인 행을 따라 교번하는, 여섯 개의 컬러 디스플레이에서의 서브-픽셀의 배열을 개략적으로 도시하는 도면,
도 10은 RGB 스트립 및 YMC 스트립이 순차적인 행 및 열을 따라 교번하는, 여섯 개의 컬러 디스플레이에서의 서브-픽셀의 배열을 개략적으로 도시하는 도면,
도 11은 RGB 스트립 및 CMY 스트립이 순차적인 행을 따라 교번하는, 본 발명의 제 1 실시예에 따라 여섯 개의 컬러 디스플레이에서의 서브-픽셀의 배열을 개략적으로 도시하는 도면,
도 12는 RGB 스트립 및 CMY 스트립이 순차적인 행 및 열을 따라 교번하는, 본 발명의 제 2 실시예에 따라 여섯 개의 컬러 디스플레이에서의 서브-픽셀의 배열을 개략적으로 도시하는 도면,
도 13은 RGBCMY 스트립 및 CMYRGB 스트립이 교번적으로 배열되는, 본 발명의 제 3 실시예에 따라 여섯 개의 컬러 디스플레이에서의 서브-픽셀의 배열을 개략적으로 도시하는 도면,
도 14는 종래의 RGB 디스플레이에서의 가장 소형의 가능한 백색 디스플레이 소자에 대한 개략도,
도 15는 본 발명의 제 1 실시예에 따라 RGB/CMY 서브-픽셀 배열을 갖는 디스플레이의 가장 소형의 가능한 백색 디스플레이 소자에 대한 개략도.
본 발명의 목적은 하나 이상의 원색 부가로 인한 전체 이미지 품질 저하, 특히 컬러 및 휘도 에러가 제한되는 디스플레이를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 디스플레이 소자의 최적의 배열을 통해 컬러 및 휘도의 동질성(homogeneity)을 증가시키는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 서브-픽셀 레벨에서 서브 픽셀 알고리즘을 사용하여 흑백 전환이 컬러 아티팩트 없이 생성될 수 있는 디스플레이를 제공하는 것이다.
본 발명은 제각각 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 원색을 디스플레이하도록 제어가능한 다수의 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 디스플레이 소자를 포함하는 디스플레이에 관한 것으로, 상기 디스플레이 소자의 다른 쌍에 비교해 최대 컬러 거리를 나타내는 상기 디스플레이 소자의 특정 쌍은 상기 특정 쌍의 소자 사이에 최소 공간 거리가 존재하도록 또는 상기 특정 쌍의 소자가 서로 인접하게 배치되도록 정렬되는 것을 특징으로 한다.
청구항 2 내지 6 항에 정의된 수단은 디스플레이 소자 간의 공간 거리를 최소화하면서 컬러 거리를 최대화하는 문제에 대해 더욱 더 최적의 해결책이라는 장점을 갖고 있다.
청구항 7 내지 12 항에 정의된 수단은 이들 컬러들이 특히 컬러 디스플레이에 사용되기에 적절하다는 장점을 갖고 있다.
청구항 13 항에 정의된 수단은 개선된 휘도 분포로 인해 이미지 품질이 증가한다는 장점을 갖고 있다.
본 발명의 이들 및 다른 측면은 이하에서 설명되는 실시예로부터 분명해질 것이고 이 실시예를 참조하면 설명될 것이다.
본질적으로 말하면, 본 발명은 네 개 이상의 원색을 갖는 매트릭스 디스플레이의 디스플레이 소자를 배열하는 새롭고 혁신적인 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 최적의 배열을 통해 컬러 및 휘도에 대해 최상의 동질성을 야기할 것이다. 또한, 본 발명에 따른 배열은 컬러 및 휘도 에러를 제한할 것이다.
본 발명의 중요한 측면은 픽셀 레벨에서의 디스플레이 해상도가 비록 낮지만, 서브-픽셀 레벨에서의 흑백 전이는 소위 서브-픽셀 알고리즘을 사용하는 경우 도 14 및 도 15에 도시되어 있는 바와 같이 컬러 아티팩트없이 이루어질 수 있다는 사실이다.
종래의 다중컬러 디스플레이는 적색, 녹색 및 청색의 원색과, 황색 또는 백색과 같은 부가적인 원색을 갖는 디스플레이를 포함한다. 네 개의 원색을 갖는 LCD에 있어서, 각 픽셀은 네 개의 "서브-픽셀"로 구성된다. 예를 들어, 적색, 녹색, 청색 및 황색의 서브-픽셀이 하나의 픽셀을 구성한다.
부가적인 원색을 선택하는 경우, 디스플레이의 휘도 및 컬러 전범위에 대한 이것의 영향이 고려되어야 한다. 휘도만을 고려하는 경우, 황색-백색-녹색이라는 삼각형 내에 있는 것과 같은 높은 휘도를 갖는 원색이 바람직하는 것으로 보인다. 가능한 컬러 전범위까지 연장시킨다는 관점에서 컬러 전범위를 고려하는 경우, 매우 포화된 황색, 청록색 또는 자홍색이 바람직할 수 있다.
또한, 황색은 매우 밝은 컬러이며, 따라서 이것의 부재는 쉽게 검출되고, 이러한 이유는 보다 포화된 황색 컬러는 일반적으로 관측의 지각 지점으로부터 가장 잘 인식되기 때문이다. 모든 요건들을 고려하면, 황색의 원색은 RGB 디스플레이에서 부가적인 원색에 대한 최선의 선택일 수 있다.
도 1은 다양한 컬러의 광에 대한 사람의 눈에서의 추상체의 반응도를 나타내는 도면이다. 눈은 황색 광(570 내지 580 nm)에 매우 민감하며, 이러한 이유로 적색, 녹색 및 청색의 원색(RGB 디스플레이)을 갖는 종래의 디스플레이에 황색의 원색을 부가하게 되면 실질적으로 디스플레이되는 이미지의 전체적인 밝기 및 이미지 품질을 개선할 수 있다.
그럼에도 불구하고 황색 이외의 컬러가 소정의 특별 유형의 이미지가 디스플레이되는 경우 적절한 제 4 원색이 될 수 있다. 의료 촬영 분야 또는 인쇄 분야에 관련된 몇몇 애플리케이션이 있는데, 여기서 부가적인 원색의 제 1 선택은 황색 이외의 컬러일 수 있다. 컬러로서 적색, 청색, 노색, 청록색, 자홍색 및 황색이 본 발명의 바람직한 실시예에서 적절한 컬러로 언급되어 있지만, 이것으로 본 발명을 제한해서는 안된다.
현재의 컬러 디스플레이(적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 원색을 가짐)에서, 서브-픽셀은 보통 도 5, 6 및 7에 도시된 세 개의 패턴 중 하나에 따라 구성된다.
도 5는 종래의 컬러 디스플레이에서의 서브 픽셀의 스트립 배열에 대한 개략도이다. 이 스트립 배열은 간단한 어레이 설계, 간단한 제조 절차 및 간단한 구동 회로를 포함하지만, 컬러 동질성은 빈약하다.
도 6은 종래의 컬러 디스플레이에 있어서의 서브 픽셀의 모자이크 배열에 대한 개략도이다. 이 모자이크 배열은 간단한 어레이 설계, 보다 나은 컬러 동질성을 포함하지만, 제조 절차가 보다 어려워지고 구동 회로가 보다 복잡해진다.
도 7은 종래의 컬러 디스플레이에 있어서의 서브 픽셀의 델타 배열에 대한 개략도이다. 이 델타 배열은 최상의 컬러 동질성과 간단한 구동 회로를 포함하지만, 제조 절차가 보다 어렵고 어레이 설계가 보다 복잡하다.
도 5의 스트립 배열이 가장 인기가 있고, 그 다음으로 도 6의 모자이크 배열 및 도 7의 델타 배열이 인기가 있다. 본 발명의 실시예는 주로 스트립 배열을 참조하여 설명되지만 이 배열에 본 발명이 제한되어서는 안되며, 그러한 이유는 본 발명은 다양한 디스플레이 배열 및 디스플레이 유형으로 구현될 수 있기 때문이다.
사람의 지각에 있어서, 동질성은 디스플레이의 전체적인 지각 품질에 영향을 미친다. 본 발명이 개선하고자 하는, 디스플레이의 지각된 동질성의 결핍과 관련된 문제는 여섯 개의 컬러, 즉 적색, 녹색, 청색, 황색, 자홍색 및 청록색을 갖는 디스플레이(RGBYMC 디스플레이)의 경우에 가장 쉽게 예시되어 있다. 도 2는 RGBYMC 디스플레이에서의 R,G,B,Y,M 및 C의 예시적인 색도 좌표를 도시한다. 도 8은 여섯 개의 컬러 디스플레이에 있어서의 서브-픽셀의 RGBYMC 스트립 배열에 대한 개략도이다. 이 디스플레이 화면은 적색(R), 녹색(G), 청색(B), 황색(Y), 자홍색(C)의 서브 픽셀을 구성하는 픽셀 매트릭스를 포함한다.
또한, 이 디스플레이는 행 및 열 드라이버와 같은 전자장치(도시되어 있지 않음)에 접속된 행 및 열 도전체(도시되어 있지 않음) 등의 몇몇 구성요소를 더 포함하며, 이들 모두는 당업자에게는 알려져 있으므로 본 발명을 불필요한 설명으로 불명료하게 하는 것을 막기 위해 본 명세서에서는 설명되지 않는다. 여섯 개의 컬러 디스플레이가 도 8에 따른 종래의 스트립 배열로 설계되는 경우, 컬러 동질성(컬러 혼합)은 매우 빈약할 것이다.
보다 나은 컬러 동질성은 RGB 스트립과 YMC 스트립이 순차적인 행으로 교번하는 도 9에서와 같이 RGB 및 YMC 스트립의 교번적인 스트립 배열을 통해 얻어질 수 있다.
보다 나은 실시예는 도 10에서와 같이 순차적인 행 및 열 사이에 RGB 스트립과 YMC 스트립을 교번시키는 것이나, 그럼에도 불구하고 컬러에 있어서 이전의 배열과 대략 동일한 동질성을 야기한다.
두 개의 컬러 사이의 거리, 즉 컬러 거리는 CIE 색도 다이아그램에서 두 개의 컬러 사이의 거리, 즉 상기 두 개의 컬러를 나타내는 지점(색도 좌표)에 걸쳐 이어지는 직선의 길이를 나타낸다. 도 2에서, 녹색과 자홍색 사이의 컬러 거리는 녹색(G)에서 자홍색(M)으로 이어지는 점선으로 도시되어 있다.
제 1 컬러가 CIE 색도 다아아그램에서 색도 좌표(x1,y1)를 갖고 제 2 컬러가 CIE 색도 다이아그램에서 색도 좌표(x2,y2)를 갖는 경우, 컬러 거리(DC)를 계산하는 하나의 방법은 수학식(3)을 따르는 것이다.
그렇지만 컬러에 대한 사람의 지각을 고려하고, 컬러 거리가 개인 또는 개인 그룹에 의해 지각되는 컬러 거리인 다른 방식, 또는 소정의 다른 방식으로도 컬러 거리를 계산할 수 있다.
컬러 거리는 예를 들어 u' 및 v'가 수학식(4)에 따라 X,Y 및 Z로부터 계산되는 CIE 1976 Yu'v' 컬러 공간에서 계산될 수 있다.
두 개의 컬러 사이의 컬러 거리는 수학식(6)에 따라 결정될 수도 있다.
본 발명에 따르면, 최상의 동질성은 원색들을 서로에 대해 최소의 공간 거리(즉, 서로에 대해 인접함)에서, 바람직하게 서로 이웃하는 거리에서 최대 컬러 거리(즉, 컬러 공간에서 서로에 대해 가장 먼 거리)를 갖도록 배열함으로써, 또한 동일한 컬러의 서브-픽셀이 수평 방향 및 수직 방향 모두에서 공간적으로 동일하게 떨어져 있도록 디스플레이 소자를 배열함으로써 얻어질 수 있다. 이러한 해결책은 적색을 청록색에 링크하고, 녹색을 자홍색에 링크하며 청색을 황색에 링크할 수 있다.
도 2에서, 녹색(G)과 임의의 다른 5원색 사이의 최대 컬러 거리, 즉 녹색(G)과 자홍색(M) 사이의 거리가 점선(21)으로 도시되어 있다. 유사하게, 청색(B)과 임의의 다른 원색과의 최대 컬러 거리, 즉 청색(B)과 황색(Y) 사이의 거리는 점선(22)으로 도시되어 있으며, 적색(R) 및 임의의 다른 원색 사이의 최대 컬러 거리, 즉 적색(R)과 청록색(C) 사이의 거리는 점선(23)으로 도시되어 있다.
본 발명의 제 1 실시예에 따르면, 디스플레이 소자는 도 11에 따라 RGB 및 CMY 스트립을 산출하는 교번적인 스트립 구성으로 배열된다.
도 11의 확대된 부분에서, 적색(R) 픽셀과 청록색(C) 픽셀 사이의 공간 거리(111), 녹색 픽셀(G)과 자홍색(M) 픽셀 사이의 공간 거리(112) 및 청색 픽셀(B)과 황색(Y) 픽셀 사이의 공간 거리(113)가 도시되어 있다.
도 11의 실시예에서, 상기 공간 거리(111,112 및 113)는 디스플레이 소자를 서로에 대해 이웃하게 배열함으로써 이상적으로 최소화된다. 이 소자는 도 11의 확대된 부분에서 예시되어 있는 바와 같이 작은 물리적 거리를 두고 분리될 수 있다. 본 발명의 제 2 실시예에 따르면, 도 12에 도시되어 있는 RGB 및 CMY 스트립의 교번적인 구성은 이전의 것만큼 우수하다.
제 3 실시예에 따르면, RGBCMY 및 CMYRGB 스트립의 교번적인 배열은 도 13과 같이 제안된다. 동일한 컬러 내의 서브 픽셀은 수평 및 수직 방향에서 동일하게 분포되어 있지 않기 때문에, 이 실시예는 바람직하지 못하다.
서브-픽셀 알고리즘을 사용하면, 디스플레이의 지각된 해상도는 실질적으로 증가될 수 있다. 이것은 종래의 RGB 디스플레이에서 이미 알려져 있지만, RGBYMC 디스플레이에 적합한 유사한 알고리즘이 개발될 수 있다. 이러한 알고리즘은 백색이 "서브 픽셀 레벨 근방"에서 생성될 수 있을 때 최적으로 수행될 것이다. 모든 가능한 배열 중에서, 도 11의 배열은 또 다시 이러한 측면과 관련하여 최상의 성능을 야기할 수 있는데, 그 이유는 백색은 수평 방향에서의 세 개의 픽셀(RGB)을 통해 또는 이미지 내의 임의의 서브-픽셀로부터 시작하는 수직 방향에서의 두 개의 픽셀(RC, GM, BY)을 통해 생성될 수 있기 때문이다. 이것은 사실 수평 및 수직 방향 모두에서 세 개의 픽셀이 요구되는 RGB 모자이크 디스플레이보다 더 낫다. 이러한 개념은 행 및 열에 대한 서브-픽셀 구성이 교환되는 경우도 동일하게 적용된다.
도 14는 종래의 RGB 디스플레이에 있어서 가능한 최소형의 백색 디스플레이 소자에 대한 개략도이다. 도 14의 디스플레이에서, 각각 5개의 픽셀을 포함하여 총 20개의 픽셀을 구성하는 4개의 행이 도시되어 있다. 각각의 픽셀은 적색, 녹색 및 청색 서브 픽셀을 구비하여, 예시되어 있는 총 60개의 서브 픽셀을 야기한다.
도 15는 본 발명의 관점에 따른 RGB/CMY 서브-픽셀 배열을 갖는 디스플레이에서의 가능한 최소형의 백색 디스플레이 소자에 대한 개략도이다. 도 15의 디스플레이에서, 각각 3개의 픽셀을 포함하여 총 9개의 픽셀을 구성하는 3개의 행이 도시되어 있다. 각각의 픽셀은 도 11의 디스플레이처럼 배열된 적색, 녹색, 청색, 청록색, 자홍색 및 황색 서브 픽셀을 구비하여, 예시되어 있는 총 54개의 서브 픽셀을 야기한다.
도 14의 종래의 RGB 디스플레이에서, 적색, 녹색 및 청색 서브 픽셀을 포함하되 화살표로 표시된 바와 같이 백색광을 생성하기 위해 수평 방향에서 총 세 개의 서브 픽셀이 구동되도록 요구되는 하나의 픽셀을 구동함으로써 백생광이 생성될 수 있다. 서브 픽셀 알고리즘을 사용하면, 도 15의 디스플레이에서 적색 서브 픽셀과 청록색 서브 픽셀, 녹색 서브 픽셀과 자홍색 서브 픽셀, 또는 청색 서브 픽셀과 황색 서브 픽셀을 화살표로 표시한 바와 같이 구동함으로써 백색광이 생성될 수 있다. 백색광은 또한 픽셀의 적색, 녹색 및 청색 서브 픽셀을 구동시킴으로써, 또는 픽셀의 청록색, 황색 및 자홍색 서브 픽셀을 구동시킴으로써 생성될 수 있다.
도 15의 RGB/CMY 디스플레이의 픽셀 수가 도 14의 RGB 디스플레이의 픽셀 수보다 3배 많지만, 도 15의 RGB/CMY 디스플레이는 흑백 이미지(예를 들어, 문자)에 대한 RGB 디스플레이의 해상도를 1.5배 가능하게 할 수 있다.
보다 나은 이미지 품질을 제공한다는 관점에서, 서로에 대해 이웃하게 정렬되는 디스플레이 소자의 배열은 서로 최대 거리를 두고 최대 조명 신호로 디스플레이 소자를 정렬하는 것을 포함한다. 원리에 대해서는 이하에서 RGBY 디스플레이를 참조하여 설명할 것이다. 그러나, 이러한 특정 디스플레이 유형은 어떠한 식으로도 본 발명을 제한하는 것으로 여겨져서는 안된다.
예시적인 RGBY 디스플레이는 동일한 픽셀의 행 및 열을 포함하는 규칙적인 매트릭스 배열이며, 각 픽셀은 2×2 서브 픽셀을 포함한다(즉, 각 픽셀은 모든 컬러를 구성하는 네 개의 상이한 서브 픽셀을 포함하되, 각 행에 2개의 서브 픽셀을 갖는 2개의 행으로 배열된다).
임의의 RGBY 매트릭스 디스플레이에서, 녹색 디스플레이 소자와 황색 디스플레이 소자의 쌍은 전형적으로 임의의 다른 디스플레이 소자 쌍, 예를 들어 적색 디스플레이 소자와 청색 디스플레이 소자 쌍보다 더 높은 휘도를 나타낸다.
동일한 행(또는 열) 대신에 픽셀의 대각선 상에 녹색 디스플레이 소자 및 황색 디스플레이 소자를 배열함으로써, 최대 휘도를 나타내는 디스플레이 소자의 특정 쌍 사이의 공간 거리는 최대화된다.
이것은 예를 들어 제 1 행 상에 적색 디스플레이 소자 및 청색 디스플레이 소자를, 제 2 행 상에 녹색 디스플레이 소자 및 황색 디스플레이 소자를 배열하는 대신, 제 1 행 상에 적색 디스플레이 소자 및 황색 디스플레이 소자를, 제 2 행 상에 녹색 디스플레이 소자 및 청색 디스플레이 소자를 배열함으로써 달성된다. 이러한 방식으로, 황색 및 녹색 디스플레이 소자의 중심 간의 거리는 임의의 다른 디스플레이 소자 쌍 간의 임의의 다른 공간 거리와 동일하거나 또는 그 이상, 즉 예를 들어 녹색 디스플레이 소자와 청색 디스플레이 소자 간의 거리의 대략 배일 수 있다.
따라서, 컬러 및 휘도에서 최상의 동질성을 나타내고 컬러 및 휘도 에러를 제한하며 흑백 문자를 포함하는 이미지의 해상도를 최대화하는 새롭고 혁신적인 디스플레이가 제안되었다.
픽셀 및 서브 픽셀이 다양한 규칙적 또는 불규칙적 형상을 가질수 있고 또한 다양한 규칙적 또는 불규칙적 패턴으로 배열될 수 있기 때문에, 디스플레이에서 픽셀에 대한 예시적인 배열에 국한되는 것으로 해석되어서는 안된다.
본 발명에 따른 디스플레이는 예를 들어 별개의, 독립형 유닛으로 구현될 수 있고, 또는 그와 달리 통신 네트워크, 예를 들어 GSM, UMTS, GPS, GPRS 또는 DAMPS용의 이동 단말기, 또는 기존 유형의 다른 휴대용 장치, 예를 들어 개인 보조 단말기(PDA), 팜탑 컴퓨터, 휴대용 컴퓨터, 전자 달력, 전자 책, 텔레비전 세트 또는 비디오 게임 제어, 및 다양한 다른 사무 자동화 장비 및 오디오/비디오 기계류 등에 포함 또는 결합될 수 있다.
본 발명은 대부분 주요 실시예를 참조하여 설명되었다. 그러나, 위에서 설명한 실시예 이외의 실시예가 첨부된 특허 청구항에 정의된 본 발명의 범주 내에서 동일하게 가능하다. 청구항에 사용되는 모든 용어는 명백히 정의되어 있지 않으면 이 기술 분야의 일상적인 의미로 해석될 것이다. "하나/그[소자, 수단, 구성요소, 부재, 유닛, 단계 등]"에 대한 모든 참조는 상기 소자, 수단, 구성요소, 부재, 유닛, 단계 등의 적어도 하나의 예를 참조하는 것으로 널리 해석되어야 한다. 본 명세서에서 설명되는 방법의 단계들은 명백히 명시되어 있지 않으면 개시되어 있는 정확한 순서로 수행될 필요는 없다.

Claims (14)

  1. 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 원색(G,B,M,Y)을 제각각 디스플레이하도록 제어가능한 다수의 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 디스플레이 소자를 포함하는 디스플레이에 있어서,
    상기 디스플레이 소자의 다른 쌍에 비해 최대 컬러 거리(21,22)를 나타내는 상기 디스플레이 소자의 특정 쌍(G,M;B,Y)은 상기 특정 쌍(G,M;B,Y)의 상기 소자 사이에 최소 공간 거리(112,113)가 존재하도록 또는 상기 특정 쌍의 상기 소자가 서로에 대해 이웃하게 위치하도록 정렬되는 것을 특징으로 하는
    디스플레이.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스플레이 소자의 다른 쌍에 비해 최대 컬러 거리(112,113)를 나타내는 상기 디스플레이 소자의 두 개의 특정 쌍(G,B;M,Y)은 상기 특정 쌍의 소자 간에 최소 공간 거리(112,113)를 두도록, 또는 상기 특정 쌍의 상기 소자가 서로에 대해 이웃하게 배열되도록 정렬되는 디스플레이.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    제 5 원색을 디스플레이하도록 제어가능한 제 5 디스플레이 소자를 더 포함하는 디스플레이.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 디스플레이 소자의 다른 쌍에 비해 최대 컬러 거리를 나타내는 상기 디스플레이 소자의 세 개의 특정 쌍은 상기 특정 쌍의 소자 간에 최소 공간 거리를 두도록, 또는 상기 특정 쌍의 상기 소자가 서로에 대해 이웃하게 배열되도록 정렬되는 디스플레이.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    제 6 원색을 디스플레이하도록 제어가능한 제 6 디스플레이 소자를 더 포함하는 디스플레이.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디스플레이는 매트릭스 디스플레이인 디스플레이.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 원색 중 하나의 원색은 적색, 녹색, 청색, 황색, 청록색 또는 자홍색 중 하나인 디스플레이.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 원색 중 두 개의 원색은 적색, 녹색, 청색, 황색, 청록색 또는 자홍색 중 두개인 디스플레이.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 원색 중 세 개의 원색은 적색, 녹색, 청색, 황색, 청록색 또는 자홍색 중 세 개인 디스플레이.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 원색 중 네 개의 원색은 적색, 녹색, 청색, 황색, 청록색 또는 자홍색 중 네 개인 디스플레이.
  11. 제 3 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 원색 중 다섯 개의 원색은 적색, 녹색, 청색, 황색, 청록색 또는 자홍색 중 다섯 개인 디스플레이.
  12. 제 5 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 원색은 적색, 녹색, 청색, 황색, 청록색 또는 자홍색인 디스플레이.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 1 디스플레이 소자 및 제 2 디스플레이 소자 모두는 제 3 디스플레이 소자에 이웃하게 배열될 것이고, 최대 휘도를 나타내는, 상기 제 1 디스플레이 소자, 상기 제 2 디스플레이 소자 및 상기 제 3 디스플레이 소자의 특정 쌍 사이의 상기 공간 거리는 상기 제 1 디스플레이 소자, 제 2 디스플레이 소자 및 제 3 디스플레이 소자의 제각각의 임의의 다른 쌍 사이의 임의의 공간 거리와 동일하거나 또는 그 이상인 디스플레이.
  14. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디스플레이는 액정 디스플레이(LCD), 음극선관(CRT) 디스플레이, 평판 지능 관(FIT) 디스플레이, 발광 다이오드(LED) 디스플레이, 플라즈마 디스플레이 판넬(PDP), 폴리LED 디스플레이, 유기 발광 다이오드 디스플레이(OLED), 전계 방출 디스플레이(FED) 또는 호일 디스플레이인 디스플레이.
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