KR20070003937A - 낮은 휘도 레벨에서 픽셀간 비균일성이 개선된 능동매트릭스 디스플레이 - Google Patents

낮은 휘도 레벨에서 픽셀간 비균일성이 개선된 능동매트릭스 디스플레이 Download PDF

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랄프 쿠르트
잉그리드 엠. 엘. 세. 보겔스
데이비드 에이. 피쉬
잉그리드 이. 제이. 알. 헤인데릭스
니예이스. 세. 반 데르 바아트
안드레아 지랄도
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코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

능동 매트릭스 디스플레이는 하위 픽셀(10)을 포함하는 픽셀(P)과,
픽셀(P)의 원하는 휘도(BR)와 원하는 컬러(AC)를 결정하는 입력 신호(IV)를 수신하는 구동 회로를 포함한다. 이 구동 회로(6)는 원하는 휘도(BR)가 미리 결정된 레벨(VT) 아래에 있는지를 결정하는 레벨 검출기(3)와, 원하는 휘도(BR)가 미리 결정된 레벨(VT) 아래에 있을 때, (ⅰ) 원하는 휘도(BR)에 기여하는 하위 픽셀(10)의 개수를, 원하는 컬러(AC)를 얻기 위해 최적으로 필요로 하는 것보다 더 적은 수로 변경하고, (ⅱ) 원하는 컬러(AC)를 얻기 위해 최적으로 필요로 하는 모든 하위 픽셀이 원하는 휘도(BR)에 기여하게 되는 것보다 상기 기여하는 하위 픽셀(10) 중 더 높은 휘도를 가진 것을 얻도록 상기 기여하는 하위 픽셀(10) 중 적어도 하나의 레벨을 증가시키는 제어기(4)를 포함한다.

Description

낮은 휘도 레벨에서 픽셀간 비균일성이 개선된 능동 매트릭스 디스플레이{ACTIVE MATRIX DISPLAY WITH PIXEL TO PIXEL NON-UNIFORMITY IMPROVEMENT AT LOW LUMINANCE LEVEL}
본 발명은 능동 매트릭스 디스플레이와, 능동 매트릭스 디스플레이 상에 이미지를 디스플레이하는 방법에 관한 것이다.
JP-A-11-015437호는 적색, 녹색 및 청색 LED 요소의 디스플레이 데이터에 휘도 정정을 수행함으로써, LED 요소 사이의 휘도 특성차이를 정정하는 LED 디스플레이 디바이스를 개시한다. 휘도 정정 인자는 각각의 LED 요소에 관해 저장되어야 한다.
본 발명의 목적은 각각의 LED 요소에 관한 정정 인자를 저장할 필요 없이, 낮은 휘도 레벨에서 픽셀간 비균일성이 개선되는 능동 매트릭스 디스플레이를 제공하는 것이다.
본 발명의 제 1 양상은 청구범위 제1항에 청구된 능동 매트릭스 디스플레이를 제공한다. 본 발명의 제 2 양상은 청구범위 제10항에 청구된 능동 매트릭스 디스플레이 상에 이미지를 디스플레이하는 방법을 제공한다. 유리한 실시예는 종속 청구항에서 한정된다.
능동 매트릭스 디스플레이는 하위 픽셀을 포함하는 픽셀을 포함한다. 이 하위 픽셀 각각은 픽셀의 휘도에 기여하는 원하는 양만큼의 광을 생성하도록 구동된다. 보통, 한 픽셀의 상이한 하위 픽셀은 상이한 컬러를 가진다. 예컨대 풀(full) 컬러 디스플레이에서 픽셀은 각각 청색, 적색 및 녹색을 생성하는 3개의 하위 픽셀을 포함할 수 있다. 대안적으로, 픽셀은 청색, 적색, 녹색 및 흰색 광을 생성하는 4개의 하위 픽셀을 포함할 수 있다. 또한 적색, 녹색, 청색 하위 픽셀을 노란색, 청록색 및 자홍색 픽셀로 대체하거나 노란색, 청록색 및 자홍색 픽셀을 추가하는 것이 가능하다.
구동 회로는 원하는 휘도 및 원하는 컬러의 픽셀을 결정하는 입력 신호를 수신한다. 더 상세하게는, 구동 회로가 픽셀의 원하는 휘도와 컬러가 하위 픽셀에 의해 방출된 광의 결합으로 얻어지도록, 픽셀의 하위 픽셀을 구동한다. 하위 픽셀의 구동은 사용된 하위 픽셀의 개수와 유형에 따라 달라진다.
픽셀의 원하는 휘도가 미리 결정된 레벨 아래에 있는지가 결정된다. 보통, 픽셀의 휘도는 디스플레이되어야 할 비디오 입력 신호로부터 계산될 수 있다. 비디오 입력 신호는 복합 신호일 수 있고, YUV 신호이거나 RGB 신호일 수 있다. 만약 비디오 입력 신호가 YUV 신호(Y=휘도, U와 V는 컬러 정보를 나타낸다)라면, 휘도 신호가 사용될 수 있다. 만약 비디오 입력 신호가 RGB 신호(적색, 녹색, 청색)라면, 대응하는 휘도 값을 얻기 위해 적절한 가중치 인자를 사용하여 R, G 및 B 성분이 더해질 수 있다. 또한 픽셀의 휘도를 결정하기 위해 하위 픽셀의 구동 신호를 사용하는 것이 가능하다. 픽셀의 원하는 휘도가 미리 결정된 레벨 아래에 있다면, 이러한 픽셀의 원하는 컬러를 얻기 위해 필요한 하위 픽셀의 하위 세트만을 구동하기 위해 구동 회로가 제어된다. 또는 상기와는 다르게, 픽셀의 휘도에 기여하는 하위 픽셀의 개수는, 픽셀의 원하는 컬러를 얻기 위해 기여해야 할 하위 픽셀의 개수보다 낮다. 픽셀의 원하는 컬러는 디스플레이될 이미지에 의해 결정된다. 그러므로 픽셀의 휘도가 미리 결정된 레벨 아래에 있다면 더 적은 개수의 하위 픽셀이 구동된다. 동일한 휘도를 생성하기 위해 하위 픽셀을 덜 사용하는 것은 사용된 하위 픽셀에서의 전류 밀도를 증가시키고 따라서 비균일성을 감소시킨다. 비록 올바른 휘도가 얻어지지만, 픽셀의 컬러는 원하는 컬러로부터 벗어나게 된다. 하지만, 낮은 휘도에서는 사람의 눈이 디스플레이된 실제 컬러에 덜 민감하지만 여전히 그 휘도에는 매우 민감하다. 만약 컬러 에러가 낮은 휘도에서 만들어진다면 보통 덜 눈에 띄게 된다. 그 아래에서는 원하는 컬러를 얻기 위해 요구되는 것보다 적은 개수의 하위 픽셀이 구동되는 미리 결정된 휘도의 레벨은 픽셀의 이미지 콘텐츠와 구성에 따라 달라진다. 픽셀의 특별한 구성의 실제 구현예에서는, 이러한 미리 결정된 레벨이 최대 휘도의 0.5%와 6% 사이에서 최적으로 선택된다. 만약 그 휘도가 미리 결정된 레벨(또한 임계치 픽셀이라고도 한다) 아래에 있는 픽셀의 컬러가 흰색 광(흰색 하위 픽셀만이 구동되는)으로 대체되면, 특별한 레벨이 포화된 컬러 중 하나(오직 적색, 녹색 또는 청색 하위 픽셀만이 구동되는)만이 사용되는 경우보다 높게 선택될 수 있다. 후자의 경우, 원하는 컬러가 포화된 컬러 중 하나에 더 가깝다면 미리 결정된 레벨이 더 높게 선택될 수 있다.
다수의 1차(multi-primary) 디스플레이에 있어서는, 원하는 픽셀의 컬러, 예컨대 흰색을 얻기 위해 최적으로 요구되는 컬러의 개수는 RGB나 CMY 또는 오직 GM 등과 같은 최소로 요구되는 컬러의 개수보다 높을 수 있다(예컨대, RGBCMY).
청구범위 제2항에서 청구된 일 실시예에서는, 픽셀이 상이한 컬러를 가지는 광을 생성하는 3개의 하위 픽셀을 포함한다. 바람직하게는 컬러가 각각 원색인 적색, 녹색 및 청색이다. 픽셀의 휘도가 미리 결정된 레벨 아래에 있는 것으로 검출된다면, 3개의 하위 픽셀 중 오직 하나 또는 2개만이 구동된다. 하위 픽셀은 올바른 원하는 휘도를 얻기 위해 구동된다. 이는 만약 더 많은 하위 픽셀이 원하는 컬러를 얻기 위해 요구된다면 원하는 컬러로부터 벗어나는 것을 야기할 것이다. 예컨대, 모든 3개의 하위 픽셀이 올바른 원하는 휘도와 컬러를 얻기 위해 구동되어야 한다면, 픽셀의 휘도가 미리 결정된 레벨 아래에 있다면, 원하는 휘도가 잘못된 컬러로 디스플레이되도록 오직 하나 또는 2개의 하위 픽셀만이 구동된다. 대안적으로, 2개의 하위 픽셀이 올바른 원하는 휘도와 컬러를 얻기 위해 구동되어야만 한다면, 픽셀의 휘도가 미리 결정된 레벨 아래에 있다면, 원하는 휘도가 잘못된 컬러로 디스플레이되도록 오직 하나의 하위 픽셀이 구동된다. 오직 하나의 하위 픽셀이 올바른 원하는 휘도 및 컬러를 얻기 위해 구동되어야만 한다면, 휘도 균일성의 개선은 불가능하다. 또한 미리 결정된 레벨 아래에 있는 픽셀의 휘도에서는 여전히 하나의 하위 컬러가 구동된다.
청구범위 제4항에서 청구된 바와 같은 일 실시예에서는, 제어를 위한 수단이 배치되어, 원하는 휘도가 미리 결정된 레벨 아래에 있는 경우 하위 픽셀 중 오직 하나의 픽셀을 구동하도록 구동 회로를 제어하게 된다. 오직 하나의 하위 픽셀이 구동된다면, 최대 전류가 이러한 하위 픽셀에서 얻어지고, 휘도의 균일성이 개선된다.
청구범위 제5항에서 청구된 바와 같은 일 실시예에서는, 원하는 휘도에 기여하기 위해 선택된 하위 픽셀의 개수는, 그 픽셀의 휘도의 레벨에 따라 점차 감소하게 된다.
청구범위 제6항에서 청구된 바와 같은 일 실시예에서는, 제어를 위한 수단이 원하는 컬러에 가장 가까운 적어도 하나의 픽셀의 컬러를 얻기 위해 이용 가능한 하위 픽셀 컬러로부터 구동될 하위 픽셀을 결정하기 위한 수단을 포함한다. 예컨대, 원하는 컬러의 컬러 좌표가 결정되고, 원하는 컬러의 컬러 좌표와 가장 적은 차이를 갖는 컬러 좌표를 갖는 원색이 선택된다.
청구범위 제7항에서 청구된 바와 같은 일 실시예에서는, 픽셀이 그 중 하나가 흰색 광을 생성하는 하위 픽셀들을 포함한다. 바람직하게, 나머지 하위 픽셀은 각각 적색, 녹색, 청색인 광을 생성한다. 그러한 매트릭스 디스플레이에서, 여분의 흰색 픽셀은 흰색의 휘도 레벨을 높이는 것을 허용한다.
청구범위 제8항에서 청구된 바와 같은 일 실시예에서는, 제어를 위한 수단이 흰색 광을 생성하는 하위 픽셀만을 구동하도록 구동 회로를 제어하기 위해 배치된다. 이는 눈의 감도가 낮은 휘도에 관해서는 검은색/흰색으로 이동하기 때문에 덜 눈에 띄는 교란을 제공한다. 그러므로 낮은 휘도 레벨에서는, 원색을 가지는 광 대신 흰색 광을 생성하는 것이 가능하다.
청구범위 제9항에서 청구된 바와 같은 일 실시예에서는, 능동 매트릭스 디스플레이가 추가 하위 픽셀을 포함하는 추가 픽셀을 더 포함한다. 이러한 추가 픽셀은 처음에 언급된 픽셀에 인접하게 배치된다. 구동 회로는 처음에 언급된 하위 픽셀의 하위 세트와 추가 하위 픽셀의 하위 세트만을 구동하도록 제어된다. 적어도 하나의 처음에 언급된 픽셀이나 추가 픽셀의 원하는 휘도가 미리 결정된 레벨 아래에 있다면, 처음에 언급된 하위 픽셀의 하위 세트와 추가 하위 픽셀의 하위 세트는, 실질적으로 처음에 언급된 픽셀의 원하는 컬러와 추가 픽셀의 원하는 컬러의 평균인 컬러를 얻기 위해 선택된다. 이러한 접근은 올바른 컬러를 생성하는 것이 가능하다는 장점을 가지지만, 이 컬러는 더 낮은 해상도를 가진다.
청구범위 제11항에서 청구된 바와 같은 일 실시예에서는, 능동 매트릭스 디스플레이가 3개의 인접한 픽셀을 포함한다. 3개의 픽셀의 각각은 적색, 녹색 및 청색 하위 픽셀을 포함한다. 원하는 휘도의 픽셀이나 하위 픽셀이 미리 결정된 레벨 아래에 있게 되면, 제어기는 3개의 픽셀 중 첫 번째 것의 적색 하위 픽셀, 3개의 픽셀 중 두 번째 것의 녹색 하위 픽셀 및 3개의 픽셀 중 세 번째 것의 청색 하위 픽셀만을 드라이버가 구동하도록 제어한다. 다시, 올바른 휘도 외에, 원하는 컬러는 구동된 하위 픽셀의 더 높은 전류에서 얻어질 수 있다. 결합하여 올바른 원하는 컬러와 올바른 원하는 휘도를 만들어내는 픽셀들은 4개 이상의 하위 픽셀을 포함할 수 있다. 이러한 픽셀의 결합은 4개 이상의 픽셀을 포함할 수 있다.
청구범위 제13항에서 청구된 바와 같은 일 실시예에서는, 픽셀이 적색, 녹색, 청색, 자홍색, 노란색 및 청록색 하위 픽셀을 포함한다. 제어기는 이러한 하위 픽셀의 휘도가 연관된 미리 결정된 레벨 위에 있다면, 오직 픽셀의 하위 픽셀을 드라이버가 구동하도록 제어한다.
본 발명의 이들 및 다른 양상은 이후 설명된 실시예를 참조하여 분명해지고, 상세히 설명된다.
도 1은 능동 매트릭스 디스플레이 디바이스의 상세한 부분도.
도 2는 픽셀 구동 회로의 일 실시예를 도시하는 도면.
도 3은 픽셀의 휘도가 균일하지 않음을 예시하는 일 예를 도시하는 도면.
도 4a와 도 4b는 더 낮은 비균일성을 가지고 동일한 휘도에 도달하기 위해 바라는 컬러를 디스플레이하기 위해 필요로 하는 것보다 적은 개수의 컬러를 선택하는 예를 도시하는 도면.
도 5는 비균일성에 대해 필요로 하는 것보다 적은 개수의 컬러를 선택하는 효과의 일 예를 도시하는 도면.
도 6은 컬러 공간에서 컬러 삼각형을 도시하는 도면.
도 7은 능동 매트릭스 디스플레이의 일 실시예를 도시하는 도면.
도 8a 내지 도 8c는 픽셀 구성의 실시예를 도시하는 도면.
도 1은 매트릭스 디스플레이 디바이스의 상세한 부분도를 도시한다. 4개의 하위 픽셀(10)을 포함하는 하나의 픽셀(P)만이 도시된다. 실제 구현예에서, 매트릭스 디스플레이 디바이스는 보통 행과 열로 배치되는 많은 다수의 픽셀(P)을 가진 다. 보통, 4개의 하위 픽셀(10)을 가지는 픽셀(P)에서, 하위 픽셀(10)은 각각 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 및 흰색(W)을 가지는 광을 생성한다. 대안적으로, 픽셀(P)은 또한 각각 적색(R), 녹색(G), 청색(B)을 가진 광을 생성하는 3개의 하위 픽셀을 포함할 수 있다. 실제로, 픽셀(P)은 바라는 컬러를 재생할 수 있게 하기 위해 적합한 컬러를 가지는 임의의 개수의 하위 픽셀을 포함할 수 있다.
각각의 하위 픽셀(10)은 LED(L1, L2, L3, L4)(또한 총체적으로 L이라고 부름)와 픽셀 구동 회로(PD)를 포함한다. LED의 L은, 예컨대 무기 전계 발광(EL) 디바이스, 유기 EL 디바이스, 냉음극(cold cathode), 또는 폴리머 또는 소분자 LED와 같은 유기 LED일 수 있다. 특히, 폴리머와 소분자 OLED는 고품질의 디스플레이를 만들기 위한 새로운 경로를 열었다. 이들 디스플레이의 장점은, 자가 방출 기술, 높은 휘도, 완벽에 가까운 시야각 및 빠른 응답 시간이다. 이들 장점은 OLED 기술이 LCD 디스플레이보다 스크린 실행의 더 나은 전면을 제공한다는 보장을 유지한다는 것을 나타낸다. 상이한 LED들이 상이한 컬러를 생성할 수 있거나 LED들은 예컨대 흰색 광을 생성할 수 있고, 적절한 컬러 필터가 구현된다. 도 1에서, LED(L1, L2, L3, L4)는 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 및 흰색(W) 광을 생성한다. 특정 LED(L)의 휘도는 그것을 통과해 흐르는 전류(Id)에 의해 결정된다.
수동 매트릭스와 능동 매트릭스 어드레스 지정을 사용하는 것이 가능하다. 현재 사용이 늘고 있는 상대적으로 큰 디스플레이(>7")의 경우, 능동 매트릭스 어드레스 지정이 전력 소비를 감소시키기 위해 요구된다.
도 1의 예를 참조하면, 능동 매트릭스 디스플레이는 행 방향으로 연장하는 선택 전극(SE)과 열 방향으로 연장하는 데이터 전극(DE)을 포함한다. 선택 전극(SE)이 열 방향으로 연장하고, 데이터 전극(DE)이 행 방향으로 연장하는 것도 가능하다. 다시 예를 들면, 전류(Id)를 하위 픽셀(10)에 공급하는 전력 공급 전극(PE)은 열 방향으로 연장한다. 전력 공급 전극(PE)은 행 방향으로 또한 연장할 수 있거나 격자를 형성할 수 있다.
각각의 픽셀 구동 회로(PD)는 그것의 연관된 선택 전극(SE)으로부터 선택 신호를 수신하고, 그것의 연관된 데이터 전극(DE)으로부터 데이터 신호(D)를 수신하며, 그것의 연관된 전력 공급 전극(PE)으로부터 전력 공급 전압(VB)을 수신하고, 그것의 연관된 LED(L)에 전압(Vd)과 전류(Id)를 공급한다. 비록 각 픽셀(10)에 있어서, 동일한 요소를 표시하기 위해 동일한 참조 번호가 사용되지만, 신호, 전압 및 데이터의 값은 상이할 수 있다.
전류(Id)는 픽셀 구동 회로(PD)와 전력 공급 전극(PE)을 거쳐 LED(L)를 통해 구동된다. LED의 휘도는 LED를 통해 흐르는 전류(Id)의 레벨에 의해 결정된다. 전류(Id)는 데이터 전극(DE) 상의 데이터 신호 레벨(D)에 의해 결정된다. 선택 전극(또한 어드레스 라인이라고도 부르는)(SE)이 하나씩 픽셀(10)의 행을 선택(또는 어드레스 지정)하기 위해 사용된다. 실제로는, 예컨대 LED(L)에 공급된 전류(Id)의 듀티 사이클을 제어하기 위해, 디스플레이 라인마다 더 많은 어드레스 라인이 사용될 수 있다. 한번에 한 행의 픽셀(10)보다 많이 선택하는 것이 가능하다.
도 2는 픽셀 구동 회로의 일 실시예를 도시한다. 픽셀 구동 회로(PD)는 트랜지스터(T2)와 LED(L)의 주 전류 경로의 일련의 배치를 포함한다. 트랜지스터(T2)는 박막 트랜지스터(TFT)인 것으로 도시되어 있지만 또 다른 트랜지스터 유형일 수 있고, LED(L)는 다이오드로서 도시되어 있지만 또 다른 전류 구동 발광 요소일 수 있다. 일련의 장치가 전력 공급 전극(PE)과 접지(절대 접지이거나 국부 접지, 즉 공통 전압) 사이에 배치된다. 트랜지스터(T2)의 제어 전극은 커패시터(C)와 트랜지스터(T1)의 주 전류 경로의 단자의 접합부에 연결된다. 트랜지스터(T1)의 주 전류 경로의 다른 단자는 데이터 전극(DE)에 연결되고, 트랜지스터(T1)의 제어 전극은 선택 전극(SE)에 연결된다. 트랜지스터(T1)는 TFT인 것으로 도시되어 있지만 또 다른 트랜지스터 유형일 수 있다. 커패시터(C)의 여전히 자유로운(still free) 단부(end)는 전력 공급 전극(PE)에 연결된다.
이제 회로의 작동을 상세히 설명한다. 픽셀의 한 행이 그것과 연관된 선택 전극(SE) 상의 적절한 전압에 의해 선택되면, 트랜지스터(T1)는 도통하게 된다. LED(L)의 요구되는 휘도를 나타내는 레벨을 가지는 데이터 신호(D)는, 트랜지스터(T2)의 제어 전극에 공급된다. 데이터 신호(D)는 트랜지스터(T2)의 게이트-소스 전압(Vgs)을 한정하고, 따라서 전력 공급 전극(PE)으로부터 LED(L)로 흐르는 원하는 전류(Id)를 결정한다. 픽셀의 행의 선택 기간 후, 선택 전극(SE) 상의 전압은, 트랜지스터(T1)가 높은 저항을 가지게 되도록 변경된다. LED(L)를 통해 흐르는 원하는 전류(Id)를 얻기 위해, 커패시터(C)에 저장되는 데이터 전압(D)이 여전히 트랜지스터(T2)를 구동한다. 전류(Id)는 선택 전극(SE)이 다시 선택되고 데이터 전압(D)이 변경될 때 바뀌게 된다.
전류(Id)는 저항(Rt)을 거쳐 전력 공급 전압(VB)을 수신하는 전력 공급 전극(PE)에 의해 공급된다. 저항(Rt)은 도시된 하위 픽셀(10) 쪽으로의 전력 공급 전극의 저항을 나타낸다. 동일한 전력 공급 전극(PE)과 연관된 다른 하위 픽셀(10)은 또한 전류를 운반할 수 있다는 점을 주목해야 하고, 이 전류는 IO로 표시된다. 전류(Id, IO)는 둘 다 저항(Rt)을 통과하여 흐르고, 따라서 전력 공급 전극(PE)에서 전압 강하를 야기한다. 픽셀 구동 회로(PD)는 트랜지스터(T2)의 주 전류 경로와 LED(L)의 직렬 배치 양단에 걸리는 전압(Vp)이 전류(Id)를 얻기 위해 충분히 높은 경우에만 올바르게 기능을 한다. 저항(Rt)과 그것의 영향은 본 발명과 아무것도 관련되지 않는다.
보통 픽셀의 하위 픽셀(10)을 어떻게 구동하여 디스플레이(1) 상에 이미지를 디스플레이하는지 알려져 있다. 요약하면, 디스플레이될 이미지를 나타내는 입력 신호(Ⅳ)(도 7 참조)가 프레임 메모리(FB)에 저장된다. 입력 신호(Ⅳ)로부터, 픽셀들(P)의 각 픽셀의 각각의 하위 픽셀(10)에 관한 데이터(D)는 픽셀(P)의 원하는 휘도를 얻기 위해 결정된다. 픽셀(P) 중 특정 픽셀의 원하는 휘도와 원하는 컬러는 연관된 하위 픽셀(10)에 의해 생성된 광을 혼합함으로써 얻어진다. 예컨대, 하위 픽셀(10)이 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 광을 방출하게 되면, 하위 픽셀(10)의 컬러 좌표에 의해 펼쳐진 컬러 삼각형(CT)(도 6 참조) 내의 모든 컬러는, 하위 픽셀(10)의 적절한 휘도 비(ratio)를 선택함으로써 실현될 수 있다. 픽셀(P)의 휘도는 하위 픽셀(10)의 휘도의 합에 의해 결정된다.
픽셀 구동 회로(PD)의 구성은 본 발명의 필수 사항은 아니다. 예컨대, 일부 또 다른 픽셀 구동 회로(PD)가 SID 02 Digest 페이지 968 내지 971에 실린 D. Fish 등의 "능동 매트릭스 폴리머/유기 LED 디스플레이용 픽셀 회로"라는 제목의 간행물에 개시되어 있다.
이제 다음 도면에 관해 상세히 설명되는 바와 같이, 본 발명은 각 픽셀(P)에 관해 픽셀(P)의 휘도가 미리 결정된 임계치 아래에 있는지가 결정된다는 점에서, 픽셀(P)의 알려진 구동과는 상이하다. 만약 이것이 사실이라면, 이러한 픽셀(P)의 원하는 컬러를 얻기 위해 요구되는 것보다 픽셀(P)의 휘도에 기여하도록 이러한 픽셀(P)의 더 적은 개수의 하위 픽셀(10)이 선택된다. 바람직하게, 구동된 하위 픽셀(10)의 하위 세트를 가지고, 여전히 픽셀(P)의 원하는 휘도가 얻어진다. 그러므로 기여하기 위해 사용된 적어도 하나의 하위 픽셀(들)(10)의 휘도는 여전히 실질적으로 원하는 휘도를 만들 수 있도록 증가되어야 한다. 픽셀(P)의 컬러는 원하는 컬러로부터 벗어나게 된다. 낮은 휘도 레벨에서 원하는 컬러로부터 벗어나는 것은 눈에 덜 띈다. 하지만 원하는 휘도로부터의 벗어남은 더 많이 눈에 보이게 된다. 사용된 하위 픽셀(들)(10)의 더 높은 휘도는, 하위 픽셀(들)(10)을 통과하는 더 높은 전류(Id)에 의해 실현되고, 따라서 다음에 상세히 설명되는 바와 같이, 픽셀(p)의 휘도의 비균일성은 감소한다. 그러므로, 휘도의 균일성은 컬러를 손상시켜 개선되지만, 이는 수반된 낮은 휘도 레벨에서는 그렇게 가시적이지는 않게 된다. 휘도 레벨을 원하는 휘도와 실질적으로 같게 유지하는 것이 더 중요하다.
도 3은 픽셀의 휘도의 비균일성을 예시하기 위한 일 예를 보여준다. 그래프 의 수직 축은 비균일성(NU)을 백분율로 나타낸 것을 보여주고, 그래프의 수평 축은 볼트로 나타낸 TFT(T2)의 게이트-소스 전압(Vgs)을 보여준다. 라인(ME)은 이동도 에러를 보여주고, 라인(VE)은 임계 전압 에러를 보여주며, 라인(TE)은 총 에러를 보여준다. 도 3은 특히 낮은 휘도 레벨에서 이미지 비균일성을 겪는 소분자 및 폴리머 유기 LED에 관해 예를 들어 이들 에러를 보여준다. 도 3에서, 비균일성은 약 3.5V 아래의 게이트 소스 전압(Vgs)에서 가파르게 상승한다. 상대적으로 낮은 게이트 소스 전압(Vgs)에서, TFT(T2)의 임피던스는 상대적으로 높고, LED(L)를 통과하는 전류(Id)는 상대적으로 낮으며, 따라서 하위 픽셀(10)의 휘도는 상대적으로 낮다.
그러므로 전압 프로그래밍된 전류 구동 픽셀(P)의 비균일성은, 트랜지스터(T2)의 임계 전압과 이동도에서의 변화로 인해 야기된다. 보통 사용된 낮은 온도의 폴리-실리콘 TFT는, 어닐링시 형성된 실리콘 입자의 임의의 변동으로 인해, 본질적으로 그것들의 임계 전압과 이동도의 점대점(point to point) 변동을 겪게 된다. 이들 파라미터의 변동은 트랜지스터(T2)의 동일한 주어진 게이트 소스 전압에서 상이한 하위 픽셀(10)에서의 상이한 전류(Id)를 일으킨다.
하위 픽셀(10)의 전류(Id)는, 수학식 1에 따라 TFT 이동도(μ)와 TFT 임계값(Vt)에 따라 달라진다.
Id ~ μ(Vgs - Vt)2
따라서, 하위 픽셀의 휘도는 비록 동일한 게이트 소스 전압이 인가되지만 서로에 관해 임의의 변동을 보여준다. 이들 임의의 휘도 변동이나 휘도 비균일성은 임의의 잡음으로서 디스플레이된 이미지에서 보일 수 있다. TFT(T2)의 임계 전압 및 이동도에 관한 TFT(T2)를 통과하는 전류(Id)의 백분율 변동은 안 보일 수 있게 약 2% 미만이어야 한다. 도 3은 균일한 이미지에 있어서, 백분율 값으로 표현된 이미지의 평균 휘도로 나누어진 하위 픽셀(10)의 휘도의 표준 변동을 보여준다. 임계 전압 비균일성으로부터 생기는 에러는 데이터 전압이 감소함에 따라 급속히 증가한다. 따라서, 이미지의 휘도는 낮은 휘도에서는 크게 균일하지 않게 된다. 높은 휘도에서는, 이동도 비균일성이 뚜렷하게 된다.
이들 휘도 비균일성을 완화시키기 위해 여러 개의 개선된 픽셀 설계가 제안되었다. 이들 설계 중 디지털 디스플레이, 임계 전압 이동 디스플레이, 전류 미러 디스플레이 및 온(on) 광학 피드백 회로라고 부르는 해결책이 있고, 이들은 모두 비균일성을 보상하기 위해 회로를 추가한다. 이와는 대조적으로 본 발명은 임의의 구동 회로와 도 2에 도시된 간단한 구동 회로도 사용할 수 있다. 하위 픽셀(10)의 구동만이 적응되어 더 적은 개수의 하위 픽셀(10)이 구동되고 이에 따라서 픽셀(P)의 원하는 컬러를 만드는데 요구된 것보다 더 적은 광을 생성한다. 구동된 하위 픽셀(10)에서의 더 높은 전류는 임계 전압 비균일성을 감소시킨다.
도 4는 비균일성이 더 낮은 상태에서 실질적으로 동일한 휘도에 도달하기 위해 원하는 컬러를 디스플레이하기 위해 요구된 것보다 적은 개수의 컬러를 선택하는 예를 보여준다. 도 4a와 도 4b는 모두 수직 축을 따라서는 휘도(BR)를, 수평 축 을 따라서는 픽셀(P)의 하위 픽셀(10)의 컬러를 보여준다. 도 4a에서, 픽셀(P)은 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 및 흰색(W)의 컬러를 가진 4개의 하위 픽셀(10)을 포함한다. 도 4b에서, 픽셀(P)은 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)을 가진 3개의 하위 픽셀(10)을 포함한다. 빗금친 영역은 어느 하위 픽셀이 픽셀(P) 휘도와 컬러에 기여하는지를 나타낸다.
사람의 눈은 낮은 휘도 레벨에서 컬러에 덜 민감하다는 것이 알려져 있다. 지각력 연구로부터, 이미지 콘텐츠에 따라 컬러 에러가 최대 휘도의 0.5 내지 6%의 휘도 레벨 아래에서 받아들여질 수 있음을 알았다. 그러므로 이러한 임계값 아래에서, 픽셀 컬러 정보(x-y 평면에서의 컬러 좌표, 도 6 참조)는 덜 관련된다. 하지만 전술한 바와 같이 픽셀 강도의 변동은 여전히 눈에 띈다. RGBW 하위 픽셀(10)을 가지는 픽셀(P)을 구비한 폴리 LED를 가지는 능동 매트릭스 디스플레이의 실제 구현에 있어서는, RGB 하위 픽셀(10)의 구동 대신, 픽셀(P)의 가장 어두운 20 내지 40 레벨에 있어서, 동일한 광 강도를 만들기 위해 오직 흰색(W) 하위 픽셀(10)을 구동하는 것이 가능하다는 것이 발견되었다. 즉 픽셀(P)의 휘도가 미리 결정된 임계값 아래에 있다면 이 픽셀(P)의 광을 생성하기 위해 감소된 개수의 하위 픽셀(10)을 사용하는 것이 가능하다. 바람직하게, 흰색 하위 픽셀(10)이 이용 가능하다면, RGB 하위 픽셀(10)이 하는 역할이 흰색 하위 픽셀로 대체된다. 대안적으로, 원하는 컬러를 생성하기 위해 요구되는 RGB 하위 픽셀의 하위 세트를 구동하는 것이 가능하다. 예컨대, 모든 3개의 하위 픽셀 RGB가 원하는 컬러를 얻기 위해 픽셀 휘도에 기여해야 한다면, 오직 2개 또는 1개의 하위 픽셀(10)이 실제로 동일한 픽셀 휘도를 실질적으로 얻기 위해 기여하게 된다. 이는 원하는 컬러로부터 벗어나게 한다. 바람직하게, 픽셀 휘도에 기여하도록 선택된 하위 픽셀(들)(10)의 컬러(들)는 최소한의 컬러 벗어남을 얻도록 선택된다.
보통의 정확한 컬러 재생 모드에서는, 원하는 컬러를 얻기 위해 요구된 모든 하위 픽셀(10)은, 픽셀(P)의 휘도에 기여하도록 구동된다. 낮은 휘도의 모드에서는, 이들 하위 픽셀(10)의 하위 세트만이 픽셀(P)의 휘도에 기여하도록 구동된다. 낮은 휘도 모드 동안에 활성화된 하위 픽셀(10)의 개수는 픽셀(P)의 휘도에 따라 달라질 수 있다. 정확한 컬러 재생 모드로부터 낮은 휘도 모드로의 전이는 단일 단계 또는, 다르게는 휘도가 감소함에 따라 더 적은 개수의 하위 픽셀(10)이 픽셀(P)의 휘도에 기여하게 되는 다수의 연속 단계에서 실현될 수 있다.
도 4a는 RGBW 디스플레이에서의 다단(multi-step) 전이의 일 예를 보여준다. 휘도 레벨(VT10) 위에서는 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 및 흰색(W)을 가진 모든 하위 픽셀(10)이 원하는 휘도를 구비한 올바른 원하는 컬러를 디스플레이할 수 있도록 픽셀(P)의 휘도에 기여한다. 휘도 레벨(VT10)과 휘도 레벨(VT11) 사이에서는, 적색(R), 녹색(G) 및 흰색(W)을 가진 하위 픽셀(10)만이 픽셀(P)의 휘도에 기여하게 된다. 픽셀(P)의 원하는 컬러에 따라, 적색(R)과 녹색(G)을 구비한 하위 픽셀(10) 외의 다른 하위 픽셀(10)이, 원하는 컬러가 최상에 가깝게 되도록 구동된다. 동일한 휘도를 만들기 위해, 적색(R), 녹색(G) 또는 흰색(W)을 가진 하위 픽셀(10) 중 적어도 하나의 휘도가 전이 전보다는 전이 후에 더 높다. 적색(R)과 녹색(G)의 컬러를 가진 하위 픽셀(10)에 의해 만들어진 휘도의 최적의 비는, 실현된 컬러의 컬러 좌표는 픽셀(P)의 원하는 컬러에 가장 가깝게 되도록 컬러 삼각형으로부터 결정될 수 있다. 휘도 레벨(VT11)과 휘도 레벨(VT12) 사이에서는, 적색(R)과 흰색(W)을 가진 하위 픽셀(10)만이 픽셀(P)의 휘도에 기여한다. 동일한 휘도를 만들기 위해, 적색(R)이나 흰색(W)의 컬러를 가진 하위 픽셀(10)의 적어도 하나의 휘도가 전이 전보다는 전이 후에 더 높다. 휘도 레벨(VT12) 아래에서는, 흰색(W)의 컬러를 가진 하위 픽셀(10)만이 픽셀(P)의 휘도에 기여한다. 그러므로, 상대적으로 작은 전류(Id)를 가진 4개의 하위 픽셀(10)을 구동함으로써 올바른 원하는 컬러를 만드는 대신, 이제는 하위 픽셀(10) 중 오직 하나만이 비균일성을 최소화하기 위해 상대적으로 높은 전류로 구동된다. 올바른 휘도가 실현되지만 틀린 컬러를 가지게 된다.
도 4a에 도시된 3개의 휘도 레벨 전이는 단지 예일 뿐이다. 대안적으로 예컨대, 미리 결정된 휘도 레벨 아래에서는 하나의 전이만이 구현될 수 있어, 흰색(W) 하위 픽셀(10)만 또는 원색(R, G, B)을 가진 하위 픽셀 중 하나가 픽셀(P)의 휘도에 기여하게 된다. 어느 하위 픽셀(10)이 선택되는가는 디스플레이될 실제 컬러에 따라 달라질 수 있다. 예컨대, 실제 컬러가 1차 적색(R)에 매우 가깝다면, 적색 하위 픽셀(10)만이 픽셀(P)의 휘도에 기여하도록 선택된다. 더 일반적으로는 원하는 컬러의 컬러 좌표가 알려져 있기 때문에, 하위 픽셀(10) 중 하나만을 활성화함으로써 디스플레이될 수 있는 도 6의 컬러 삼각형에서 가장 가까운 컬러를 찾는 것이 가능하다.
도 4b는 RGB 디스플레이에서의 다단 전이의 일 예를 보여준다. 휘도 레 벨(VT1) 위에서는 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)을 가진 모든 하위 픽셀(10)이 픽셀(P)의 휘도에 기여하여 원하는 휘도를 가진 올바른 원하는 컬러를 디스플레이할 수 있게 된다. 휘도 레벨(VT1)과 휘도 레벨(VT2) 사이에서는 적색(R)과 녹색(G)을 가진 하위 픽셀(10)만이 픽셀(P)의 휘도에 기여한다. 바람직하게, 원하는 컬러에 최상으로 근접한 적절한 컬러를 가진 하위 픽셀(10)이 선택되어 픽셀(P)의 휘도에 기여하게 된다. 도시된 예에서, 적색(R)과 녹색(G) 하위 픽셀(10)은 원하는 컬러에 최상으로 근접하도록, 그리고, 그렇게 얻어진 휘도는 원하는 휘도와 실질적으로 같게 되도록 구동되어야 한다. 원하는 휘도를 만들기 위해서는, 적색(R) 또는 녹색(G)의 컬러를 가진 하위 픽셀(10) 중 적어도 하나의 휘도가 전이 전보다는 전이 후에 더 높다. 적색(R)과 녹색(G)의 컬러를 가진 하위 픽셀(10)에 의해 만들어진 휘도의 최적의 비는 컬러 삼각형으로부터 결정될 수 있다. 이는 도 6에 관해 더 상세히 설명된다. 휘도 레벨(VT2) 아래에서는, 적색(R) 컬러를 가진 하위 픽셀(10)만이 픽셀(P)의 휘도에 기여한다. 그러므로 상대적으로 작은 전류(Id)를 가진 3개의 하위 픽셀(10)을 구동함으로써, 올바른 원하는 컬러를 만드는 대신, 이제는 하위 픽셀(10) 중 하나만이 비균일성을 최소화하기 위해 상대적으로 더 높은 전류를 가지고 구동된다. 다시, 실질적으로 올바른 휘도가 실현되지만 틀린 컬러를 가지게 된다. 물론 연관된 컬러가 원하는 컬러에 더 양호하게 가까울 경우, 나머지 하위 픽셀(10) 중 하나만이 구동될 수 있다. 많은 다른 전이가 가능한데, 예컨대 픽셀(P)의 휘도에 기여하는 3개의 하위 픽셀(10)로부터 레벨(VT1)과 레벨(VT2) 사이에 있는 휘도 레벨에서 기여하는 하나의 하위 픽셀(10)로의 단일 전이를 그 예로 들 수 있다.
입력 신호(Ⅳ)의 각 프레임 기간 동안, 휘도가 가장 높거나 단일의 임계 레벨(VT1 또는 VT10) 아래에 있는 각 픽셀(P)에 관해 계산되어야한다. 일반적으로, 특히 OLED 디스플레이의 경우, 다양한 하위 픽셀(10)의 개구와 TFT(T2)의 크기가 하위 픽셀(10)의 상이한 컬러의 발광 물질의 효율과 수명에 관해 최적화된다. 가장 알맞은 임계값(들)과 전이 단계 전략은, 이들 모든 파라미터를 고려하여 디스플레이 상에 미치는 영향을 찾음으로써 실험적으로 결정될 수 있다.
도 5는 원하는 컬러를 얻기 위해 요구되는 것보다 적은 개수의 컬러를 선택하는 비 균일성에 대한 영향의 일 예를 보여준다. 수직 축은 백분율로 나타낸 비균일성을 보여주고, 수평 축은 Cd/㎡로 나타낸 휘도(BR)를 보여준다. 도 5에 도시된 예에서, 단일 임계 레벨(VT)은 10Cd/㎡의 휘도에서 구현된다. 이 임계 레벨(VT) 위에서는 픽셀(P)의 모든 하위 픽셀(10)이 픽셀(P)의 휘도에 기여하도록 구동된다. 이 임계 레벨(VT) 아래에서는, 하위 픽셀(10) 중 하나만이 픽셀(P)의 휘도에 기여하도록 구성되고, 나머지 하위 픽셀(10)은 기여하지 않는다. 실질적으로 임계 레벨(VT) 바로 아래의 동일한 휘도에 도달하기 위해서는, 단일 하위 픽셀(10)에서의 전류가 임계 레벨(VT) 바로 위에 있는 구동된 하위 픽셀(10) 중 각각의 것에서의 전류보다 훨씬 더 커야 한다. 그러므로 단일 구동 하위 픽셀(10)의 게이트 소스 전압(Vgs)은 훨씬 더 높고 따라서 상대적인 휘도 에러는 도 3에 도시된 것처럼 감소한다. 따라서, 이미지 균일성은 임계 레벨(VT) 아래에 있는 낮은 휘도 레벨에서 개선된다.
이러한 영향은 도 5에 예시되어 있고, 도 5에서는 픽셀(P)의 원하는 휘도를 생성하기 위해 모든 하위 픽셀(10) 대신 오직 하나의 하위 픽셀만을 사용하는 것으로 인해, 10Cd/㎡의 휘도 임계 레벨에서 비균일성(NU)이 계단식으로 감소한다.
도 6은 컬러 공간에서의 컬러 삼각형을 보여준다. 일반적으로 알려져 있는 것처럼, 음극선관과 매트릭스 디스플레이와 같은 광 발생 시스템에서는, 제한된 양의 기본 또는 원색을 혼합함으로써 상이한 컬러가 생성될 수 있다. 도 6은 고정된 휘도에서의 컬러 공간의 2차원 디스플레이인 (xy) 컬러 공간을 보여준다. 이러한 (xy) 컬러 공간에서의 자취(VC)는 사람이 볼 수 있는 모든 컬러를 보여주는 영역의 경계선이다. 100% 포화된 컬러가 이 자취(VC) 위에 위치한다. 이 자취(VC)에 인접한 숫자는 연관된 컬러의 나노미터 단위의 파장을 나타낸다. 알 수 있는 바와 같이, 약 450㎚의 파장은 완전히 포화된 청색(BL)에 대응하고, 520㎚의 파장은 완전히 포화된 녹색(GR)에 대응하며, 700㎚의 파장은 완전히 포화된 적색(RE)에 대응한다. 포화되지 않는 컬러는 자취(VC) 내에 위치한다. 완전히 포화된 컬러를 원색으로서 사용하는 것은 상업적으로 비실용적이다. 실제 구현시에는, 원색(R, G, B)이 도 6의 예에 의해 도시된 것처럼 선택된다. 이들 원색(R, G, B)을 사용하여 표현될 수 있는 모든 컬러는 삼각형(CT)으로 표시된다. 삼각형 위 및 내부의 모든 컬러는 이들 원색(R, G, B)을 사용하는 디스플레이 디바이스에 의해 표현될 수 있다.
모든 컬러는 그것의 x와 y 좌표에 의해 완벽하게 결정되는데, 이는 이들 좌표가 컬러의 색조와 포화를 결정하기 때문이다. 원색(R, G, B){원색(R, G, B)의 컬러 좌표에 따라, 이 비는 예컨대 NTSC 표준에서 30:59:11이 될 수 있다}의 특정 비 에서 흰색(W)이 얻어진다. 컬러 삼각형(CT)에서의 포인트(AC)의 컬러의 색조는 포인트(AC), 흰색 포인트(W) 및 자취(VC)를 통과하는 라인의 교차부(SC)로서 발견된다. 이 포인트(AC)의 컬러의 포화는, 한편으로는 포인트(AC와 W) 사이, 다른 한편으로는 포인트(AC와 SC) 사이의 거리의 비에 의해 결정된다.
도시된 3개의 원색(R, G, B)을 사용하는 대신, 예컨대 삼각형(CT)이 그러한 것보다 자취(VC)의 더 넓은 면적을 커버하는 다각형을 얻기 위해, 더 많은 원색을 사용하는 것이 가능하다. 원색인 흰색(W)을 추가하는 것도 가능하다. 논의된 매트릭스 디스플레이에서, 하위 픽셀(10)은 어느 컬러가 디스플레이될 수 있는지를 나타내는 다각형을 결정하는 상이한 컬러를 가진다.
도 7은 능동 매트릭스 디스플레이의 일 실시예를 도시한다. 이 능동 매트릭스 디스플레이는 선택 전극(SE)과 데이터 전극(DE)의 교차부와 연관된 픽셀(10)(도 1과 도 8 참조)을 포함하는 능동 매트릭스 디스플레이 디바이스(1)를 포함한다. 선택 구동기(SD)는 선택 전압이나 선택 데이터를 선택 전극(SE)에 공급하여 선택 전극(SE)을 하나씩 선택한다. 이는 선택된 선택 전극(SE)과 연관된 픽셀(10)이 데이터 드라이버(DD)에 의해 데이터 전극(DE)에 공급된 데이터(D)에 의해 결정된 일정한 양의 광을 만들어낸다는 것을 의미한다. 다음 선택 전극(SE)이 선택될 때, 이전에 선택된 선택 전극(SE)과 연관된 픽셀(10)의 상태가 유지된다. 다시 현재 선택된 선택 전극(SE)과 연관된 픽셀(10)의 상태가 데이터 전극(DE) 상의 데이터(D)에 의해 결정된다. 모든 선택 전극(SE)은 완전한 이미지를 디스플레이하기 위한 한 프레임 기간 후에 한번 선택되었다. 다음 이미지는 다음 프레임 기간 동안에 디스플레 이된다. 전원 장치(PS)는 전력 공급 전압(VB)을 디스플레이 디바이스(1)의 전력 공급 전극(PE)(도 1 참조)에 공급한다.
도 7은 단일 휘도 임계값(VT)을 인가할 구동 회로를 구비한 능동 매트릭스 디스플레이의 일 실시예를 도시한다. 변환 회로(2)는 입력 비디오(Ⅳ)의 NTSC 또는 PAL R, G, B 신호를 잘 알려진 Y, U, V 신호로 변환한다. Y는 휘도를 결정하는 휘도 신호이고, U와 V는 컬러를 결정하는 크로미넌스(chrominance) 신호라고 부른다. 임계 회로(3)는 휘도(Y)가 임계 레벨(VT) 아래에 있는 픽셀(P)을 검출하기 위해, 휘도 신호(Y)와 임계 레벨(VT)을 수신한다. 임계 회로(3)는 픽셀(P)의 휘도가 임계 레벨(VT) 아래에 있는지 아닌지를 적응 회로(4)에 나타내는 제어 신호(CA)를 공급한다.
적응 회로(4)는 또한 Y, U, V 신호를 수신하여 수신된 Y, U, V 신호와 제어 신호(CA)에 따라 달라지는 적응된 Y', U', V' 신호를 공급한다. 적응된 Y' 신호는, 휘도가 픽셀(P)의 휘도에 기여하는 하위 픽셀(10)의 개수에 실질적으로 독립적이 되도록, 수신된 Y 신호와 실질적으로 같게 된다. 제어 신호(CA)가 픽셀(P)의 휘도가 임계 레벨(VT)의 아래에 있음을 나타낸다면, 적응된 U', V' 신호는, 심지어 현재 더 적은 개수의 하위 픽셀(10)이 픽셀(P)의 휘도에 기여하여, 그 결과 컬러가 원하는 컬러에 가능한 가깝게 되도록, 바람직하게 수신된 U, V 신호로부터 결정된다. 예컨대, 적응 회로(4)는 디스플레이의 원색(R, G, B)에 관한 U'값과 V'값을 포함하는 룩업 테이블을 포함할 수 있고, 원색(R, G, B) 중 어느 것이 원하는 컬러의 U'값과 V'값에 가장 가까운 U'값과 V'값을 가지는지를 결정하는 결정 회로를 포함 한다. 휘도(Y)가 임계 레벨(VT) 위에 있는 픽셀(P)의 경우, 적응 회로(4)는 수신된 Y, U, V 신호를 적응시키지 않고, Y, U, V 신호와 동일한 적응된 Y', U', V' 신호를 공급한다. U'값과 V'값의 결정은, 예컨대 U 신호와 V 신호의 이득을 제어하기 위해 사용되는 이득 인자를 계산하는, 예컨대 프로세서를 가지고 수행될 수 있다. Y, U, V 신호의 레벨 적응은 이후 이득 제어된 증폭기를 가지고 수행될 수 있다. 변환 회로(5)는 Y', U', V' 신호를 프레임 메모리(FB)에 저장되고 디스플레이(1) 상에 디스플레이될 알려진 방식으로 처리되는 R', G', B' 신호로 변환한다.
대안적으로, 디스플레이의 RGB 원색의 컬러 좌표로의 NTSC 표준으로부터의 정정 후, R, G, B 신호는 그것들을 Y, U, V 신호로 변환하지 않고 직접 처리될 수 있다. 보통 디스플레이의 RGB 컬러는 NTSC RGB와는 상이한데, 즉 컬러 정정이 어쨌든 요구된다. R, G, B 신호의 휘도는 가중치가 매겨진 합으로서 계산될 수 있다. 가중치가 매겨진 합이 임계 레벨 위에 있다면, R, G, B 신호는 적응되지 않는다. 가중치가 매겨진 합이 임계 레벨 아래에 있다면, R, G, B 신호의 레벨은 적어도 하나의 신호가 0의 레벨이 되고 적어도 하나의 다른 신호는 휘도가 실질적으로 동일하게 유지되도록 증가된 레벨이 되도록 적응된다. 0이 아닌 신호(들)의 증가된 레벨은, 원하는 컬러에 가장 가까운 컬러를 얻기 위해 선택된다. R, G, B에서부터 Y, U, V로의 변환과 그 반대로의 변환은 이제 요구되지 않지만, 여분의 계산 전력이 R, G 및 B 레벨로부터의 휘도(Y)와 컬러 좌표를 계산하기 위해 요구된다. 가중치가 매겨진 합을 결정하고, 가중치가 매겨진 합이 임계 레벨 아래에 있는지를 검출하며, 적응된 레벨(R', G', B')이나 R, G, B 신호에 인가될 정정 인자를 룩업 테이블 에서 계산하거나 찾기 위해 프로세서가 사용될 수 있다. 그러므로 이러한 프로세서는 적응된 레벨(R', G', B')을 직접 계산할 수 있거나 이득 제어된 증폭기에 공급되는 정정 인자를 계산할 수 있다. 이득 제어된 증폭기는 R, G, B 신호를 수신하고 정정 인자에 따라 각각 R', G', B' 신호를 공급한다.
제어기(CO)는, 제어 신호(CPR)를 입력 프로세서에, 제어 신호(CR)를 선택 드라이버(SD)에, 제어 신호(CC)를 데이터 드라이버(DD)에, 제어 신호(CP)를 전원(PS)에 공급하기 위해, 입력 비디오(Ⅳ)의 선 동기화 신호(Hs)와 프레임 동기화 신호(Vs)를 수신한다.
입력 프로세서는 변환 회로(2), 임계 회로(3), 적응 회로(4) 및 변환 회로(5)를 포함한다. 완전한 드라이버 회로(6)는 입력 프로세서, 프레임 메모리(FB), 선택 드라이버(SD), 데이터 드라이버(DD), 전원(PS) 및 제어기(CO)를 포함한다. 제어 신호(CPR)는 변환 회로가 수평 동기화 신호(Hs)와 수직 동기화 신호(Vs)와 동기하여 입력 신호(Ⅳ)의 R, B, G 신호나 값을 검색, 처리 및 저장하도록 제어한다. 제어 신호(CR, CC, CP)는 픽셀(10)의 행의 선택, 픽셀(10)의 선택된 행으로의 데이터(D)의 공급 및 전원 전압(VB)의 공급을 동기화한다. 전원 전압(VB)은 제어 신호(CP)가 남게 되도록 고정될 수 있다.
수용 가능한 임계값(VT)은 이미지 콘텐츠와 사용된 알고리즘에 따라 달라진다는 것이 발견되었다. 수용 가능한 임계값(VT)은 최대 휘도의 0.5%와 6% 사이에서 변한다. 소위 임계치 아래에 있는 픽셀(P)의 컬러가 흰색으로 대체되면, 임계값(VT)은 컬러가 적색(R), 녹색(G) 또는 청색(B)으로 대체될 때보다 높게 선택될 수 있다. 후자의 경우, 임계값(VT)은 픽셀(P)의 컬러의 포화에 따라 달라질 수 있는데, 즉 임계값(VT)은 더 포화된 컬러에서 더 높게 선택된다.
도 8은 픽셀 구성의 실시예를 도시한다. 도 8a는 나블라(nabla) 구성으로 배열되고 그 컬러가 적색(R), 녹색(G), 청색(B)인 3개의 정사각형 하위 픽셀(Lj)(L10 내지 L21)을 각각 포함하는 픽셀(Pi)(P1 내지 P4)의 픽셀 구성을 보여준다. 도 8b는 각각 적색(R), 녹색(G), 청색(B)을 가지는 3개의 연장된 하위 픽셀(Lj)(L100 내지 L117)을 각각 포함하는 정사각형 픽셀(Pi)(P10 내지 P15)의 픽셀 구성을 보여준다. 도 8c는 적색(R), 녹색(G), 청색(B), 청록색(C), 자홍색(M), 노란색(Y) 및 흰색(W)을 각각 구비한 7개의 연장된 하위 픽셀을 포함하는 정사각형 픽셀(P100)의 픽셀 구성을 보여준다.
본 발명에 따른 일 실시예는 다수의 이웃하는 픽셀(Pi)이 임계 값(VT) 아래에 있는 휘도를 가지는 상황에 관한 것이다. 이는 이미지의 어두운 영역에서 발생한다. 이제, 이웃하는 픽셀(Pi) 그룹의 평균 휘도와 컬러가 결정된다. 예컨대, 그러한 그룹은 3개의 이웃하는 픽셀(Pi)을 포함한다. 평균 휘도 및 컬러는 그룹의 이웃하는 픽셀(Pi)의 각 픽셀을 사용하여 오직 하나의 하위 픽셀(Lj)에 의해 나타난다. 사용된 하위 픽셀(Lj)은 상이한 컬러를 가진다. 예컨대, 도 8a와 도 8b에 도시된 바와 같이, 픽셀(Pi)의 각 픽셀이 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 하위 픽셀(Lj)을 가지고, 픽셀(Pi)의 각 그룹이 3개의 픽셀(Pi)을 포함한다면, 그 그룹의 픽셀(Pi) 중 한 픽셀의 적색(R)의 하위 픽셀만이 사용되고, 그 그룹의 픽셀(Pi) 중 또 다른 픽셀의 녹색(G)의 하위 픽셀이 사용되며, 그 그룹의 픽셀(Pi) 중 나머지 픽셀의 청색(B) 하위 픽셀이 사용된다. 이제, 기여하는 하위 픽셀(Lj)에서 더 높은 전류를 가지지만 더 낮은 공간 해상도로 올바른 휘도와 올바른 컬러를 만드는 것이 가능하다. 하지만 이는 문제가 되지 않을 수 있는데, 이는 사람의 눈이 낮은 휘도 레벨에서는 공간적인 상세한 부분에는 덜 민감하기 때문이다.
균일성에 있어서의 추가 개선이 도 2에 도시된 것 외의 더 복잡한 구동 회로를 구현함으로써 얻어질 수 있다. 예컨대, 임계 전압 정정 회로가 흰색 하위 픽셀에 대해 작용하지만, R, G, B 하위 픽셀(10)은 도 2의 2개의 표준 트랜지스터 회로에 의해 구동된다. 이는 더 낮은 성분 카운트에서 각 하위 픽셀에 관한 임계 보상을 가지고, RGB 픽셀(P)과 동일한 균일성 실행을 제공한다.
본 발명에 따른 또 다른 실시예에서, 심지어 멀티 1차 디스플레이는 균일성을 개선하기 위해, 픽셀(P)의 낮은 휘도 레벨에서 하위 픽셀(10)의 하위 세트를 선택하도록 더 큰 자유도가 존재하는 7개의 하위 픽셀(R, G, B, C, M, Y, W)을 포함하는 픽셀(P100)을 포함한다. 예컨대, 명확하게 보이도록 비균일성을 회피하기 위해 임계 휘도 아래로 임의의 하위 픽셀(10)을 구동하는 것이 방지될 수 있다. 그러므로 휘도가 임계값 위에 있는 하위 픽셀(10)이 광을 생성하고, 휘도가 임계값 아래에 있는 하위 픽셀(10)은 스위칭 오프된다.
전술한 실시예는 본 발명을 한정하기보다는 예시하기 위한 것이고, 당업자라면 첨부된 청구항의 범위를 벗어나지 않고 많은 대안적인 실시예를 설계할 수 있을 것이라는 점을 주목해야 한다.
청구항에서, 괄호 사이에 위치한 각종 참조 부호는 청구항을 제한하는 것으 로 해석되지 않는다. "포함한다"라는 동사와 그것의 활용은 청구항에 나열된 것 외의 다른 요소 또는 단계의 존재를 배제하지 않는다. 요소 앞에 있는 단수 표현은 다수의 그러한 요소의 존재를 배제하지 않는다. 본 발명은 몇 가지 개별 소자를 포함하는 하드웨어와 적절히 프로그램된 컴퓨터를 통해 구현될 수 있다. 몇 가지 수단을 열거하는 장치 청구항에서, 이들 몇 가지 수단은 1개의 동일한 하드웨어로 구현될 수 있다. 서로 상이한 종속 청구항들에서 특정 수단이 인용된다는 단순한 사실은 이들 수단들의 조합이 유리하게 사용될 수 없다는 것을 나타내지 않는다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 능동 매트릭스 디스플레이와, 능동 매트릭스 디스플레이 상에 이미지를 디스플레이하는 방법에 이용 가능하다.

Claims (15)

  1. 하위 픽셀(10)을 포함하는 픽셀(P)과,
    픽셀(P)의 원하는 휘도(BR)와 원하는 컬러(AC)를 결정하는 입력 신호(IV)를 수신하는 구동 회로를 포함하는 능동 매트릭스 디스플레이(1)로서, 상기 구동 회로(6)는
    원하는 휘도(BR)가 미리 결정된 레벨(VT) 아래에 있는지를 결정하기 위한 수단(3)과,
    상기 원하는 휘도(BR)가 상기 미리 결정된 레벨(VT) 아래에 있을 때,
    원하는 휘도(BR)에 기여하는 하위 픽셀(10)의 개수를 원하는 컬러(AC)를 얻기 위해 최적으로 필요로 하는 것보다 더 적은 수로 변경하고,
    원하는 컬러(AC)를 얻기 위해 필요로 하는 모든 하위 픽셀이 원하는 휘도(BR)에 기여하게 되는 것보다 상기 기여하는 하위 픽셀(10) 중 적어도 하나의 더 높은 휘도를 얻도록 상기 기여하는 하위 픽셀(10) 중 적어도 하나의 레벨을 증가시키는 수단(4)을 포함하는, 능동 매트릭스 디스플레이.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 픽셀(P)은 상이한 컬러를 가지는 광을 생성하는 3개의 하위 픽셀(10)을 포함하는, 능동 매트릭스 디스플레이.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 픽셀(P)은 상이한 컬러를 가지는 광을 생성하는 4개 이상의 하위 픽셀(10)을 포함하는, 능동 매트릭스 디스플레이.
  4. 제 1항에 있어서, 하위 픽셀(10)의 개수를 변경하기 위한 수단(4)은, 원하는 휘도(BR)가 미리 결정된 레벨(VT) 아래에 있을 때, 원하는 휘도(BR)에 기여하는 하위 픽셀(10) 중 오직 하나의 픽셀을 선택하기 위해 배치되는, 능동 매트릭스 디스플레이.
  5. 제 1항에 있어서, 원하는 휘도(BR)가 미리 결정된 레벨(VT1) 아래에 있는지를 결정하기 위한 수단(3)은 상기 원하는 휘도(BR)가 또 다른 미리 결정된 레벨(VT2) 아래에 있는지를 더 결정하기 위해 배치되고, 원하는 휘도(BR)에 기여하는 하위 픽셀(10)의 개수를 원하는 컬러(AC)를 얻기 위해 최적으로 필요로 하는 것보다 더 적은 수로 변경하기 위한 상기 수단(4)은 추가로 미리 결정된 레벨(VT2) 아래의 더 적은 수가 제 1 언급된 미리 결정된 레벨(VT1) 아래보다 더 낮게 되도록 선택하는, 능동 매트릭스 디스플레이.
  6. 제 1항에 있어서, 하위 픽셀(10)의 개수를 변경하기 위한 수단(4)은, 원하는 컬러(AC)에 가장 가까운 컬러를 얻기 위해 이용 가능한 하위 픽셀 컬러(R, G, B)로부터 기여하는 하위 픽셀(10)을 결정하도록 배치되는, 능동 매트릭스 디스플레이.
  7. 제 3항에 있어서, 상기 하위 픽셀(10) 중 하나는 흰색(W) 광을 생성하도록 배치되는, 능동 매트릭스 디스플레이.
  8. 제 7항에 있어서, 하위 픽셀(10)의 개수를 변경하기 위한 수단(4)은, 원하는 휘도(BR)가 미리 결정된 레벨(VT) 아래에 있을 때 흰색 광을 생성하는 하위 픽셀(10)만을 선택하여 기여하도록 배치되는, 능동 매트릭스 디스플레이.
  9. 제 1항에 있어서, 추가 하위 픽셀(10)을 포함하고 제 1 언급된 픽셀(P)에 인접하게 배치되는 추가 픽셀(P)을 더 포함하고,
    하위 픽셀(10)의 개수를 변경하기 위한 수단(4)은 제 1 언급된 하위 픽셀의 하위 세트와 추가 하위 픽셀(10)의 하위 세트만을 구동하도록 배치되고, 제 1 언급된 하위 픽셀(10)의 하위 세트와 추가 하위 픽셀(10)의 하위 세트는, 제 1 언급된 픽셀(10)의 원하는 컬러(AC)와 추가 픽셀(10)의 원하는 컬러(AC)의 실질적으로 평균인 인식된 결합된 컬러를 얻고, 제 1 언급된 픽셀(10)이나 추가 픽셀(10) 중 적어도 하나의 원하는 휘도(BR)가 미리 결정된 레벨(VT) 아래에 있을 때, 실질적으로 원하는 휘도(BR)를 얻기 위해, 선택되는, 능동 매트릭스 디스플레이.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 제 1 언급된 하위 픽셀(10)의 하위 세트와 추가 하위 픽셀(10)의 하위 세트는 상이한 컬러를 가지는, 능동 매트릭스 디스플레이.
  11. 제 9항에 있어서, 상기 능동 매트릭스 디스플레이는 제 1 언급된 픽셀(P)에 인접한 제 3의 픽셀(P)을 더 포함하고, 제 1 언급된 픽셀(P), 추가 픽셀(P) 및 제 3 픽셀(P)은 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 하위 픽셀(10)을 포함하며, 하위 픽셀(10)의 개수를 변경하기 위한 수단(4)은, 원하는 휘도(BR)가 미리 결정된 레벨(VT) 아래에 있을 때, 제 1 언급된 적어도 하나의 픽셀(P)의 적색(R) 하위 픽셀(10), 추가 픽셀(P)의 녹색(G) 하위 픽셀(10) 및 제 3 픽셀(P)의 청색(B) 하위 픽셀(10)만을 구동하기 위해 배치되는, 능동 매트릭스 디스플레이.
  12. 제 11항에 있어서, 제 1 언급된 적어도 하나의 픽셀(P)의 적색(R) 하위 픽셀(10), 추가 픽셀(P)의 녹색(G) 하위 픽셀(10) 및 제 3 픽셀(P)의 청색(B) 하위 픽셀(10)은 흰색 광을 얻도록 구동되는, 능동 매트릭스 디스플레이.
  13. 제 1항에 있어서, 상기 픽셀(P)은 적색(R), 녹색(G), 청색(B), 자홍색, 노란색 및 청록색 하위 픽셀(10)을 포함하고, 하위 픽셀(10)의 개수를 변경하기 위한 수단(4)은 그것의 휘도가 연관된 미리 결정된 레벨(VT) 위에 있다면 기여할 하위 픽셀(10) 중 하나만을 선택하도록 배치되는, 능동 매트릭스 디스플레이.
  14. 제 1항에 있어서, 상기 매트릭스 디스플레이는 폴리머 발광 디스플레이, 유기 발광 디스플레이, 액정 디스플레이, 플라즈마 디스플레이 또는 필드 방출 디스플레이 중 하나를 포함하는, 능동 매트릭스 디스플레이.
  15. 하위 픽셀(10)을 포함하는 픽셀(P)을 포함하는 능동 매트릭스 디스플레이 상에 이미지를 디스플레이하는 방법으로서, 상기 방법은 픽셀(P)의 원하는 휘도(BR)와 원하는 컬러(AC)를 결정하는 입력 신호(IV)를 수신하는 단계(6)를 포함하고, 상기 수신 단계(6)는
    상기 원하는 휘도(BR)가 미리 결정된 레벨(VT) 아래에 있는지를 결정하는 단계(3)를 포함하고, 상기 원하는 휘도(BR)가 미리 결정된 레벨(VT) 아래에 있을 때:
    원하는 휘도(BR)에 기여하는 하위 픽셀(10)의 개수를 원하는 컬러(AC)를 얻기 위해 최적으로 필요로 하는 것보다 더 적은 수로 변경하는 단계(4)와,
    원하는 컬러(AC)를 얻기 위해 필요로 하는 모든 하위 픽셀이 원하는 휘도(BR)에 기여하게 되는 경우보다 상기 기여하는 하위 픽셀(10) 중 적어도 하나의 더 높은 휘도를 얻도록 상기 기여하는 하위 픽셀(10) 중 적어도 하나의 레벨을 증가시키는 단계(4)를 포함하는, 능동 매트릭스 디스플레이 상에 이미지를 디스플레이하는 방법.
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