KR20130004365A - 콘트라스트 및 해상도를 증가시키기 위해 무필터 ｌｃｄ(들)를 사용하는 고 동적 범위 디스플레이들 - Google Patents

콘트라스트 및 해상도를 증가시키기 위해 무필터 ｌｃｄ(들)를 사용하는 고 동적 범위 디스플레이들 Download PDF

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Abstract

디스플레이는 이미지를 생성하기 위해 활성화되는 제 1 LDC 패널 및 이미지의 콘트라스트를 증가시키도록 구성된 제 2 LCD 패널을 통해 증가된 콘트라스트 및 해상도를 제공한다. 상기 제 2 패널은 컬러 필터들이 없는 LCD 패널이며 편광 회전 및 필터링을 사용하여 이미지들의 어두운 부분들의 블랙 레벨들을 감소(그것들을 더 검게 또는 더 어둡게 만드는)시킴으로써 콘트라스트를 증가시키도록 구성된다. 바람직하게는, 상기 제 2 LCD 패널은 상기 제 1 LCD 패널보다 해상도가 더 높다. 상기 패널들은 직접 조사되거나 또는 에지 조명일 수 있으며, 또한 디스플레이된 프레임 또는 각각의 이미지에 대한 컬러 강도들의 개개의 제어를 포함할 수 있는 전역으로 또는 국소적으로 디밍된 단색 또는 다수의 원색광들일 수 있다. 상기 패널들은 임의의 순서로 위치될 수 있지만, 바람직하게는 각각의 패널에서의 활성 층들이 가능한 한 밀접해 있도록 배열된다.

Description

콘트라스트 및 해상도를 증가시키기 위해 무필터 ＬＣＤ(들)를 사용하는 고 동적 범위 디스플레이들{HIGH DYNAMIC RANGE DISPLAYS USING FILTERLESS LCD(S) FOR INCREASING CONTRAST AND RESOLUTION}
관련 출원들에 대한 상호-참조
본 출원은 그 전체가 참조로서 여기에 통합된, 2010년 5월 14일에 출원된 미국 실용실안 출원 번호 제12/780,749호에 대한 우선권을 주장한다.
본 발명은 고 동적 범위 디스플레이들(High Dynamic Range Displays; HDR)에 관한 것으로, 보다 구체적으로 이중 변조를 사용하는 HDR 디스플레이들에 관한 것이다.
고 동적 범위(HDR) 디스플레이들은 일반적으로 800 대 1보다 큰 동적 범위를 갖는 것으로서 정의된다. 기술에서의 최근의 진보들은 1,000,000 대 1 이상의 콘트라스트들을 주장하는 디스플레이들을 제조하여 왔다.
일반적으로 말하면, 이들의 더 높은 콘트라스트의 HDR 디스플레이들은 LCD 패널을 조사하는 백라이트의 국소적 디밍(local dimming)을 이용한다. 이러한 영역에서의 이전 특허, 즉 발명의 명칭이 "고 동적 범위 디스플레이 디바이스들(HIGH DYNAMIC RANGE DISPLAY DEVICES)"이고, Whitehead, Ward, Stuerzlinger, 및 Seetzen에 의한, US6891672가 기본적인 기술들을 설명한다. 이러한 기술들은 원하는 이미지의 근사치를 갖고 LCD 패널을 조사하고, 그 후 원하는 이미지에 도달하도록 LCD 패널을 갖고 근사치를 변조하는 것을 포함한다.
LCD 패널의 사용(베르만(Berman)), 및 다수의 정합된 변조 층들 또는 예비 변조기들의 사용(예로서, 블랙햄(Blackham)의 US5978142, 지본(Gibbon)의 US7050122, 등)을 통해 LCoS 투영 이미지의 "다크닝(darkening)"을 포함하여, 콘트라스트(contrast)를 향상시키는 다른 형태들이 또한 제공된다. 그러나, 상업적으로 이용가능한 HDR 디스플레이들은 주로 시차, 백라이트 누설, 및 다른 문제들로 인해 스타필드(starfield)들 및 다른 도전적인 이미지들을 재생하는데 결함들, 및 그로부터 야기되는 아티팩트들을 가진다.
본 발명자들은 기존의 시도들을 넘어 LCD 패널들 및 다른 디스플레이들에서의 공간적으로 국소화된 콘트라스트를 향상시키기 위한 요구를 실현하여 왔다. 다양한 실시예들에서, 본 명세서에 설명된 디스플레이들은 저 비용 소비자/프로슈머 등급의 고 동적 범위 디스플레이 모니터를 개발하고 상업화하기 위해 사용될 수 있다. 본 명세서에 설명된 하드웨어 요소들 및 알고리즘적 구성요소들은 관련 태스크들을 수행하여, 기존의 디스플레이들(변화하는 기존의 디자인들 및/또는 재조절들)을 고 동적 범위 디스플레이들로 바꾸도록 기존의 그래픽 카드들에서의 소프트웨어 모듈로서 또는 소프트웨어 플러그-인들로 개발될 수 있다.
일 실시예에서, 본 발명은 이미지를 생성하기 위한 컬러 LCD 패널(이미지-생성 패널) 및 생성된 이미지에서 콘트라스트를 증가시키고 블랙 레벨들을 향상시키도록(그것들을 보다 어둡게 만들거나 또는 완전히 검은 색으로 의도되지 않는 어두운 영역들의 컬러 및 밝기 충실도를 증가시키도록) 배열된 컬러 필터들이 없는 LCD 패널(콘트라스트-향상 패널)을 포함한 고 동적 범위 디스플레이를 제공한다.
또 다른 실시예에서, 본 발명은 이미지-생성 패널 및 콘트라스트-향상 패널을 포함한 디스플레이를 제공하며, 콘트라스트-향상 패널은 컬러 필터들이 없는 LCD 패널을 포함한다. 콘트라스트-향상 패널은 분석 편광기와 결합하여 동작할 수 있다. 콘트라스트-향상 패널은 이미지-생성 패널의 다운스트림에 위치될 수 있다. 콘트라스트-향상 패널의 해상도는 이미지-생성 패널보다 높거나 또는 낮을 수 있다. 이미지-생성 패널은 예를 들면, 콘트라스트-향상 패널과 동일한 편광 회전 설계를 가진 컬러 필터 기반 LCD 패널을 포함할 수 있다. 콘트라스트-향상 패널은 예를 들면, 이미지-생성 패널에 인접될 수 있다.
본 발명은 이미지-생성 패널 활성화 모듈(예로서, 컬러 모듈 및/또는 컬러 정정 모듈) 및 콘트라스트-향상 패널 활성화 모듈(예로서, 콘트라스트-향상 제어 모듈)로 구성된 제어기를 포함한다. 제어기는 예를 들면, 대응하는 활성화 모듈(들)에 의해 생성된 제어 데이터를 통해 이미지-생성 LCD 및 콘트라스트-향상 LCD 둘 모두를 활성화하도록 연결될 수 있다. 이미지-생성 패널의 활성화는 콘트라스트-향상 패널 활성화 모듈로부터 이미지-생성 패널 활성화 모듈로의 피드백에 부분적으로 기초할 수 있다.
상기 제어기는, 예를 들면, 표준화된 고 해상도 및 콘트라스트, 또는 보다 높은(예로서, 고화질 VDR), 또는 다른 이미지 유형들의 매체소스로부터 데이터를 입력하도록 구성될 수 있다. 이미지-생성 패널은 표준화된 고(또는 다른) 해상도의 이미지를 생성할 수 있도록 선택될 수 있다. 콘트라스트-향상 층은 예를 들면, 이미지-생성 패널과 상이한 해상도를 사용하여 콘트라스트를 증가시키도록 구성된다. 바람직하게는, 콘트라스트 향상 패널의 해상도는 이미지 생성 패널보다 높다(그러나, 동일하거나 또는 낮을 수 있다).
본 발명은 콘트라스트-향상 패널을 포함한 디스플레이를 포함하며, 콘트라스트-향상 패널은 예를 들면, 컬러 필터들이 없는 LCD 패널을 포함할 수 있다. 디스플레이는 컬러-패널과 같은 또 다른 변조기들을 포함할 수 있으며, 콘트라스트-향상 패널은 다른 변조기 또는 변조기들보다 높은 해상도를 가질 수 있다. 디스플레이는 예를 들면, 디스플레이의 백라이트로부터 광을 확산시키도록 구성된 비교적 거친 확산기(coarse diffuser), 및 콘트라스트-향상 패널에 의해 변조된 광에서의 고 주파수 세목들 또는 제어되지 않는 특징들을 마스킹하도록 구성된 비교적 미세 확산기(fine diffuser)를 포함하는, 확산기들의 세트를 포함할 수 있다. 콘트라스트-향상 패널은 확산기들의 세트 및 다른 변조기(들)의 업스트림 사이에 위치될 수 있다.
본 발명은 이미지-생성 패널이 컬러 필터층, 활성층, 및 편광 필터층을 포함하며, 콘트라스트-향상 패널이 활성층 및 편광 필터층을 포함하는 디스플레이들을 포함한다. 이미지-생성 패널 및 콘트라스트-향상 패널의 층들은 바람직하게는, 예를 들면, 이미지-생성 패널 및 콘트라스트-향상 패널의 활성층들을 가능한 한 서로 밀접하게 위치시키도록 배열될 수 있다.
이미지-생성층은 적어도 하나의 유형의 광원에 의해 백라이트된다(backlit). 광원들은 예를 들면, CCFL들, LED들, 및 OLED들로 구성될 수 있다. 이것들은 직접 조사할 수 있거나 또는 에지-조명 구성의 경우에, 광은 광 파이프를 통해 전달될 수 있다. 일 실시예에서, 광원들의 어레이는, 백색 또는 광범위 스펙트럼 광원들, RGB 광원들, RGBW 광원들, RGB 플러스 하나 이상의 부가적인 원색 광원들, 또는 다른 다수-원색 광원 컬러 조합들, 중 적어도 하나를 포함한다. 광원들의 어레이(예로서, 에지-조명 광원들)는 국소적으로 디밍될 수 있다. 일 실시예에서, 광원들은 상이한 컬러들을 포함하며 각각의 컬러의 밝기는 개별적으로 제어가능하다.
일 실시예에서, 디스플레이는 광원들의 어레이에 의해 백라이트되는 콘트라스트-향상층(예로서, 콘트라스트-향상 패널)을 포함하며, 백라이트 및 콘트라스트-향상 패널들은 백라이트로부터 콘트라스트-향상 패널을 통과하는 광이 이미지-생성 패널을 조사하도록 배열된다. 콘트라스트-향상 패널은 예를 들면, 디스플레이에 의해 디스플레이될 이미지의 기초 버전을 생성할 수 있으며, 이미지-생성 패널은 또한 디스플레이될 이미지를 생성하기 위해 기초 이미지를 변조한다. 기초 이미지는 예를 들면, 디스플레이될 이미지의 밝기 강도들에 비례하는 밝기 강도를 포함한다. 기초 이미지의 밝기 강도는 디스플레이될 이미지보다 선명한 이미지일 수 있다. 일 실시예에서, 기초 이미지는 디스플레이될 이미지의 밝기 레벨들에 비례하는 밝기 레벨들의 블러링된(blurred) 근사치이다.
유사한 그리고 다른 실시예들에서, 본 발명은 이미지-생성 패널 및 밝기-향상 패널에 연결된 제어기를 포함하며, 이미지-생성 패널에 제 1-처리된 이미지 데이터 및 밝기-향상 패널에 제 2-처리된 이미지를 제공하도록 구성되고, 제 1-처리된 이미지 데이터는 매체소스로부터의 입력된 이미지 데이터 및 제 2-처리된 이미지 데이터의 생성으로부터의 피드백에 부분적으로 기초하여 생성된다. 제 1-처리된 이미지 데이터는 입력 이미지 데이터의 풀-컬러 고-해상도 버전을 포함할 수 있으며, 제 2-처리된 이미지 데이터는 입력 이미지 데이터에 비례하는 밝기 레벨들의 매핑을 포함할 수 있다.
본 발명은 디스플레이로서 또는 시스템으로서 구현될 수 있고, 본 발명의 부분들은 예를 들면, 범용 컴퓨터 또는 네트워킹된 컴퓨터들 상에서 프로그램할 때 방법으로서 편리하게 구현될 수 있으며, 그 결과들은 범용의, 네트워킹된 컴퓨터들 중 임의의 것에 연결되거나 또는 출력 또는 디스플레이를 위해 원격 디바이스에 송신된 출력 디바이스 상에 디스플레이될 수 있다. 또한, 컴퓨터 프로그램, 데이터 시퀀스들, 및/또는 제어 신호들로 표현된 본 발명의 임의의 구성요소들은, 무선 브로드캐스트들 및 구리 선(들), 광섬유 케이블(들), 및 동축 케이블(들) 등을 통한 송신들을 포함한 임의의 매체에서 임의의 주파수로 방송된(또는 송신된) 전자 신호로서 구현될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 보다 완전한 이해 및 본 발명의 수반되는 많은 이점들은, 본 발명이 첨부한 도면들과 관련하여 고려될 때, 그리고 다음의 상세한 설명을 참조하여 보다 양호하게 이해될 수 있을 때, 쉽게 획득될 것이다.
본 발명은 LCD 패널들 및 다른 디스플레이들에서의 공간적으로 국소화된 콘트라스트를 향상시키며, 본 발명자들은 패널들의 특정 구성이 콘트라스트-향상 패널 및 이미지-생성 패널을 더 가까이 묶어서, 시차 효과들을 추가로 감소시키는 것을 실현하였다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고 동적 범위 디스플레이의 개략도.
도 2a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 고 동적 범위 디스플레이의 개략도.
도 2b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 고 동적 범위 디스플레이의 개략도.
도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 고 주파수 특징들 및 확산을 도시한 그래프.
도 3a는 통상적인 LCD 패널에서의 층들의 배열을 도시한 도면.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 LCD 패널 및 밝기-향상 패널에서의 층들의 배열을 도시한 도면.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 LCD 패널들 및 콘트라스트-향상 패널들을 위한 활성화 신호들을 생성하는 전자 디바이스의 아키텍처 및 대안적인 아키텍처의 도면.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 LCD 패널들 및 콘트라스트-향상 패널들을 위한 활성화 신호들을 생성하는 또 다른 전자 디바이스의 아키텍처의 도면.
도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 LCD 패널들 및 콘트라스트-향상 패널들을 위한 활성화 신호들을 생성하는 또 다른 전자 디바이스의 아키텍처의 도면.
도 4d는 본 발명의 일 실시예에 따른 LCD 패널들 및 콘트라스트-향상 패널들을 위한 활성화 신호들을 생성하는 또 다른 전자 디바이스의 아키텍처의 도면.
도 5는 본 발명의 다양한 실시예들에 따라 고 동적 범위 디스플레이를 활성화하기 위한 프로세스의 흐름도.
도 6은 본 발명의 다양한 실시예들의 양상들을 설명한 컬러 다이어그램의 도면.
도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어가능한 패널들 배열의 도면.
도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 패널들 상에서의 픽셀들 배열의 도면.
도 8은 본 발명의 동시성 2D 및 3D 디스플레이들을 포함한, 다양한 실시예들에 따른 제어가능한 패널들 배열의 도면.
도 9는 본 발명에 따른 동시성 2D 및 3D 디스플레이의 하나의 가능한 실시예의 도면.
유사한 참조 부호들은 동일하거나 또는 대응하는 부분들을 지시하는, 도면들, 보다 특히 도 1을 이제 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 고 동적 범위 디스플레이(100)에 대한 새로운 구성이 도시되어 있다. 디스플레이(100)는 표준 CCFL 또는 다른 광대역 조명 소스(예로서, LED들, OLED들 등)일 수 있는 백라이트(110)를 포함한다. 또한, 백라이트는 직접-조명(다운스트림 변조 패널들을 직접 조사하는 광원(들)) 또는 에지-조명(많은 얇은 스크린 LCD 디스플레이 설계들에서 보편적인 것처럼)일 수 있다. 또한, 백라이트는 일정할 수 있고, 전역으로 디밍되거나 또는 국소적으로 디밍될 수 있다. 이러한 디스플레이를 위한 광원은 백색의, 제어가능한 휘도, 또는 다수의 컬러 구동일 수 있다.
백라이트(110)는 이 예에서 강도 및 컬러에서 백라이트를 변조하는 LCD 패널(120)을 포함하여 다운스트림 변조기들을 조사한다. 제어가능한 편광기(또는 콘트라스트-향상 패널)(130)는 또한 극성(polarity)에 대해 광을 변조한다(그리고 상기 광은 그 후 편광 층에 의해 감쇠되어, 상기 출력 광의 강도 변조를 실행할 수 있다).
LCD 패널(120)은 예를 들면, 반사 편광기, 흡수 편광기, 또는 편광 변환기 중 임의의 것일 수 있는 초기 편광층(122), 또는 다운스트림 변조기들이 기초하는 초기의 균일한 편광 배향을 제공하는 또 다른 디바이스를 포함하도록 구성된다. 바람직하게는, 초기 편광층(122)은 반사 편광기이어서, 반사된 광이 백라이트(110)의 광 공동(optical cavity) 안으로 및 그 후 다시 밖으로의 반사에 의해 "리사이클링"될 수 있다. 활성층(124)은 액정들(예로서, 트위스티드 네마틱(twisted nematic)) 및 컬러 필터들(예로서, 통상적으로 RGB)을 포함한다. 액정들은 필터들을 통과하는 광의 편광을 회전시키거나 또는 변경하도록 의도된 활성층의 활성화에 기초하여 배향된다. 수동 편광 분석기(126)는 예를 들면, 액정들에 의해 변경된, 미리 정의된 편광의 광을 제거하는(또는 전달하는) 흡수 편광층일 수 있다.
제어가능한 편광기(콘트라스트-향상 패널)(130)는 예를 들면, 수동 편광기(예로서, 활성층 또는 활성 요소들(134) 및 수동 편광기(136))와 결합된 LCD 패널(예로서, TN 층)의 활성 요소들일 수 있다. 제어가능한 편광기(130)는 예를 들면 컬러 필터들이 없는 LCD 패널일 수 있다. 도시된 바와 같이, 이러한 제 2 LCD 패널의 초기 편광기는 이러한 특정 경우에서, 초기 균일한 편광을 위한 수동 편광 분석기(126)에 의존하여 제거될 수 있다.
일정한 백라이트의 경우에, 백라이트(110)는 일정하거나 또는 균일한 초기 광(112)을 생성한다. 다른 실시예들에서, 초기 광(112)은 변조될 수 있다, 예를 들면, 공간적으로 변조된 광, 사전-변조된 광, 전역으로 디밍된 광, 개개의 RGB 디밍되고, 일시적으로 변조된 광, 또는 기타, 및/또는 이들의 조합 중 임의의 것이 될 수 있다. 초기 광(112)은 제 1 다운스트림 변조기(부가적인 광학 요소들은 확산기들, 시준기들, DEV, 밝기 향상 필름들(BEF들) 등 중 임의의 것을 포함하여, 광/이미지 체인에서의 가상의 임의의 포인트에 위치될 수 있다는 것을 주의하자)를 조사한다. 반사기들을 포함한 다른 광학 요소들은 또한 디자인(예로서, 측면 조명 디스플레이 디자인들은 예를 들면, 주로 디스플레이 스크린에 평행한 측면 광 경로로부터 디스플레이 스크린에 주로 수직인 광 경로로 광을 재방향설정 및 확산시키기 위해 반사기/확산기 조합을 이용할 수 있다)에 따라 이용될 수 있다.
이미지-생성 패널(120)은 표준 LCD 디스플레이와 물리적으로 유사한 방식으로 초기 광(112)을 변조한다. 이미지-생성 패널(120)의 활성화는 제어가능한 편광기(130)의 설계 및 사용을 조절하도록 계산되며 이하에 추가로 보다 상세히 논의된다. 제 1 변조된 광(128)은 이미지-생성 패널(120)로부터 방출되며 콘트라스트-향상 패널(130)을 조사한다.
콘트라스트-향상 패널(130)은 또한 콘트라스트 및 예를 들면 변조된 광의 해상도를 증가시키는 방식으로 제 1 변조된 광(128)을 변조하여, 제 2 변조된 광, 또는 이 경우에 최종 이미지 광(138)으로서 보다 양호하게 설명되는 광을 초래한다. 증가된 해상도는 예를 들면, 콘트라스트-향상 패널(130)이 이미지-생성 패널(120)보다 주어진 영역에 대해 보다 많은 픽셀들을 가질 때 발생한다.
증가된 공간 해상도는 능동 요소들(134)이 이미지-생성 패널(120)의 능동 요소들과 유사한/동일한 구성일 때 초래될 수 있다(예로서, LCD 패널(120) 및 콘트라스트-향상 패널(130)은 콘트라스트-향상 패널(130)이 컬러 필터들을 제거한 것을 제외하고 동일하다). 콘트라스트-향상 패널의 픽셀들이 이미지-생성 패널과 비교하여 상이한 형상, 오프셋, 크기(예로서, 보다 작거나 또는 보다 큰), 배향(예로서, 0, 45, 또는 90도), 또는 배치일 때 이득들이 또한 획득될 수 있다.
능동 요소들(134)은 원하는 국소적 디밍 효과에 기초하여 제 1 변조된 광(128)의 개개의 "픽셀들"의 편광을 회전시킨다. 제 1 변조된 광(128)의 픽셀들이 능동 요소들(134)의 픽셀들과 상이할 수 있기 때문에 픽셀들을 따옴표로 표시하였다. 설계가 능동 요소들(134)과 동일한 능동 요소들을 갖는 LCD 패널(예로서, LCD 패널(120))을 이용하는 경우에, 능동 요소들(134)의 픽셀들은, 상기 LCD 패널(120)의 픽셀들 각각이 3개의 능동 요소들(각 LCD 화소를 형성하는 적색, 녹색 및 청색 필터 각각에 하나씩)을 포함하기 때문에, LCD 패널(120)의 픽셀들과 여전히 상이하며, 여기서 상기 능동 요소들(134)의 각 요소는 단일 픽셀로서 정의될 수 있다.
능동 요소들(134)은 또한 규정된 양의 편광 회전을 시행함으로써 상기 능동 요소들(134)의 픽셀들을 통해 픽셀 기반으로 상기 제 1 변조 광(128)을 변조한다. 변조는 그 후 수동 편광기(136)에 의해 이루어지는데, 수동 편광기(136)는 변조된 업스트림으로서 편광에서의 광의 차이에 비례하여 광의 양들을 흡수한다. 콘트라스트-향상 패널(130)은 이미지-생성 패널(115)로부터 다운스트림에 도시되지만, 이미지-생성 패널(115)의 업스트림에 위치될 수 있다.
도 2a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 고 동적 범위 디스플레이(200)의 개략도이다. 도 2a에서, 콘트라스트-향상 패널(240)(예로서, 제어가능한 편광기 또는 변경된 제어가능한 편광기)은 이미지-생성 패널(250)의 업스트림에 위치된다. 백라이트(210)는 광(218)을 통해 콘트라스트-향상 패널을 조사한다. 콘트라스트-향상 패널(240)은 변조된 광(248)을 생성하며, 변조된 광(248)은 백라이트 광(218)의 국소적으로 디밍된 버전이다. 변조된 광(248)은 또한 최종 이미지 광(258)을 생성하는, 컬러 패널(250)(예로서, LCD 패널)에 의해 컬러 및 밝기에 대해 변조된다.
도시된 바와 같이, 콘트라스트-향상 패널(240)은 초기 편광기(242), 및 능동 요소들 패널(242)(예로서, 컬러 필터들이 없는 TN 층)을 포함한다. 컬러 패널(250)은 컬러 패널을 위한 초기 편광기 및 능동 요소들 패널(242)을 위한 분석기 둘 모두로서 동작하는 편광기(246)(예로서, 흡수 편광기)를 갖고 구성된다. 컬러 활성층(254)(예로서, TN 층 + 컬러 필터들)은 강도 및 컬러에 대해 광을 변조하며, 수동 편광기(256)는 편광 기반 필터링에 의해 변조를 실시한다.
도 2b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 고 동적 범위 디스플레이(260)의 개략도이다. 디스플레이(260)는 적절히 설계된 확산기들의 부가에 의해 성능을 향상시킨다. 부가적인 확산기들은 업스트림 확산기(272) 및 미드-스트림 확산기(274)를 포함한다. 업스트림 확산기는 백라이트를 균일하게 분포된 광원으로 확산시키도록 설계되는 "거친(rough)" 확산기이다. 국소적으로 디밍된 백라이트 실시예의 경우에서, 업스트림 확산기는 백라이트가 업스트림 변조기(예로서, 이 예에서 콘트라스트-향상 패널(244))의 픽셀들에 걸쳐 고르게 변하게 하도록 설계된다.
미드스트림 확산기는 구체적으로 업스트림 변조기(예로서, 이 예에서 콘트라스트-향상 패널(244))로부터 방출된 광을 평활시키도록 설계된다. 바람직하게는, 미드스트림 확산기는 업스트림 변조기의 각각의 픽셀로부터 방출된 광들의 거친 에지들을 제거하고 매끄럽게 하도록 동작한다. 이렇게 하기 위해, 미드스트림 확산기는 예를 들면, 업스트림 확산기보다 높은 확산 해상도(예로서, 보다 작은 특징들을 확산한다)이고 업스트림 변조기로부터 방출된 광의 변조된 해상도를 유지할 수 있는 확산기이다. 예를 들면, 도 2c는 콘트라스트-향상 패널 또는 다른 업스트림 변조기로부터 방출될 수 있는 온-오프 패턴에서 변조된 광(280)의 근사 해상도를 도시하는 그래프들을 제공한다. 미드스트림 확산기는 그 후 바람직하게는 확산된 광(285)에 의해 도시된 바와 같이 가능한 높은 피크 밝기 및 낮은 어두움을 유지하면서 샤프 에지들을 제거하고 방출된 광을 평활시키도록 동작한다.
확산된 광(285)은 업스트림-변조된 광의 샤프 에지들(예로서, 보다 높은 주파수들)을 없애고, 통상적으로 그리드 형 패널들 및/또는 다른 광학 요소들의 다양한 조합들을 통해 디스플레이들에서의 아티팩트들로서 진개되는 모아레(moire) 패턴들의 형성을 "분해(break-up)"하거나 또는 방지하기에 충분하다. 또한 미드-스트림(274)으로부터 방출된 확산된 광(285)은 바람직하게는 업스트림 확산기(272)로부터 방출된 확산된 광과 비교하여 완전히 상이한 레벨의 확산에 있다는 것을 추가로 논의하는 것은 가치 있는 일이다. 업스트림 확산기는 예를 들면, 백라이트로 하여금 백라이트에서의 하나의 조명 요소로부터 다음의 조명요소로 평탄하게 변화하게 할 수 있다. 반대로, 미드-스트림은 예를 들면, 단일 픽셀 내에서의 조명의 평활 분산들을 제공하며 단지 직접 인접한 픽셀들로부터만 광을 혼합할 수 있다. 일 실시예에서, 업스트림 및 미드-스트림 확산기들은 예를 들면, 한 자리 수 이상만큼 확산 조악함에서 상이하다. 사실, 최상의 결과들은 업스트림 및 미드스트림 확산기들 사이의 해상도에서 훨씬 더 큰 차이를 갖고 발생할 수 있다.
일 실시예에서, 업스트림 확산기는 백라이트에서의 다수의 광원들로부터 광을 혼합하고 평활시키는 반면, 미드스트림 확산기는 대략 단일의 콘트라스트-향상 크기 픽셀들의 정도로 광을 평활시킨다. 또 다른 실시예에서, 업스트림 확산기는 업스트림 확산기의 단일 픽셀이 백라이트에서의 복수의 광원들에 의해 조사되도록 광을 혼합하는 것으로 설명될 수 있으며, 미드-스트림 확산기는 서브-픽셀 레벨( 업스트림 변조기의 서브-픽셀들) 상에서 광을 혼합하는 것으로 설명될 수 있다. 일 실시예에서, 업스트림 확산기는 비교적 미세한 미드-스트림 확산기와 비교하여 거친 확산기이다. 일 실시예에서, 미드-스트림 확산기는 서브-픽셀 해상도 이하의 확산을 제공한다. 또 다른 실시예에서, 미드-스트림 확산기는 공간 전달 함수를 가진 확산기를 포함하는데, 공간 전달 함수를 가진 확산기는 이러한 확산기가 없을 경우 방출될 광의 높은 주파수 요소들을 컷-오프하고, 제거하고, 재배치하거나 또는 제거한다. 또 다른 실시예에서, 미드-스트림 확산기는 업스트림 픽셀들의 비-직각도를 보상하기 위해 다른 것에서보다 하나의 방향에서 광을 더 확산시키는 물질로 이루어질 수 있다.
또 다른 실시예에서, 미드-스트림 확산기는 변조된 광의 해상도가 변경되지 않도록(예로서, 해상도는 변경되지 않지만, 보다 높은 주파수 세목들이 더 이상 존재하지 않는다) 충분한 상세를 보존하는 확산기를 포함한다. 미드-스트림 확산기는 콘트라스트-향상 패널에 의해 변조된 광에서의 고 주파수 세목들을 마스킹하도록 설계될 수 있다. 예를 들면, 미드-스트림 확산기는 최저 4개의 고조파들(예로서, 도 2c를 참조, 대략 285를 재생하는 280의 4개의 최저 고조파들)을 전달하지만, 예를 들면, 기본 주파수의 2-8개의 고조파들 사이에 있을 수 있는 광학적 저역-통과 필터를 포함할 수 있다. 미드-스트림 확산기는 예를 들면, 콘트라스트-향상 패널에 의해 광 스트림으로 배치된 서브-픽셀 레벨 특징들을 제거한다. 대부분의 실시예들에서, 콘트라스트-향상 패널에서의 픽셀의 크기는 능동 패널들 사이의 거리(예로서, 콘트라스트-향상 패널 및 이미지-생성 패널 간의 거리)보다 작다.
미드-스트림 확산기의 조악함은 예를 들면, 콘트라스트-향상 패널의 주변 영역들 및 셀들의 기하학적 형태에 의해 부분적으로 결정될 수 있다. 예를 들면, 콘트라스트-향상 패널이 모든 크기들 상에서 동등한 양들의 하드웨어(배선들, 셀 벽들 등)를 갖는 사각형인 셀들을 포함하면, 미드스트림 확산기의 조악함은 일반적으로 모든 방향들에서 균일할 것이다. 콘트라스트-향상 패널의 셀들이 직사각형이라면, 미드스트림 확산기의 조악함은 모든 다른 인자들이 동일하다고 가정할 때, 직사각형의 보다 긴 측에 대응하는 방향에서 더 조악할 것이며 직사각형의 보다 짧은 측에 대응하는 방향에서 더 미세할 것이다.
미드-스트림 확산기의 조악함은 또한 크기 및/또는 물리적 또는 다른 측정가능한 제어되지 않은 특징들 및/또는 콘트라스트-향상 패널의 셀들에서의 결함들에 의해 결정될 수 있다. 조악함은 제어가능하지 않은 특징들을 마스킹하는 해상도로 결정되지만, 여전히 패널의 해상도(변조된 광의 형태로)가 주로 변경되지 않게 전달하도록 허용한다. 예를 들면, 콘트라스트-향상 패널의 셀들 간의 공간은 예를 들면, 광을 차단하거나 또는 변조되지 않은 광의 일부 양을 전달할 수 있다. 콘트라스트-향상 패널에 의해 차단된 광 또는 전달된 변조되지 않은 광은 형성되는 이미지에서 제어되지 않거나 또는 제어가능하지 않음을 초래한다.
다른 제어가능하지 않은 특징들은 예를 들면, 셀 내의 비-균일성 및/또는 그것의 활성화 레벨에 기인할 수 없는 셀에서의 변조에서의 차이들을 포함할 수 있고, 그 중 임의의 것은 예를 들면, 제조 또는 구성요소 품질 변화들에 기인할 수 있다. 일 실시예에서, 미드-스트림 변조기의 조악함은 제어가능하지 않은 특징들 중 하나 이상이 제거되고, 마스킹되거나 또는 그렇지 않다면 확산을 통해 최소화되는 것 중 적어도 하나이도록 선택된다. 일 실시예에서, 제어가능하지 않은 특징들은 방향(예로서, 수평 및 수직), 및 이들 방향들에서 발견된 상이한 양들의 제어가능하지 않은 특징들에 관련된 상이한 확산 특징들을 가진 각각의 방향(단일 확산기에서 적어도 두 개의 방향들)에 의존하여 상이하다.
상기, 편광기(246)는 업-스트림 변조기(244)를 위한 분석기 및 다운스트림 변조기(254)를 위한 초기 배향 편광기 둘 모두로서 사용되어 왔다는 것을 주의하자. 미드-스트림 확산기(274)는 특별히 편광을 포함하거나 또는 기존의 편광을 유지하도록 구성될 수 있다. 미드-스트림 확산기(274)가 편광(예로서, 확산되고 있는 광의 편광을 실질적으로 변경하지 않는 확산기)을 유지하는 경우에, 편광기(246)는 상술된 바와 같이 분석기 및 초기 배향 편광기 둘 모두로서 동작한다. 그러나, 확산기들은 통상적으로 바람직한 것보다 더 많은 편광 변경을 부여할 것이며 그러므로 광이 확산 및 수반하는 편광 변화들 이전에 분석될 수 있도록 확산층(274)에 편광기의 부가가 바람직하다. 이러한 부가적인 편광기는 밝기를 희생하여 콘트라스트를 증가시킬 것이다. 본 발명은 활성층들 사이에 부가적인 편광기를 각각 포함하거나 또는 포기함으로써 증가된 콘트라스트 또는 밝기를 위한 디스플레이를 설계하는 것을 포함한다.
도 1, 도 2a, 및 도 2b의 실시예들은 변조기들(예로서, 콘트라스트-향상 패널(240) 및 이미지-생성 패널(250))이 서로에 아주 근접하도록 구성되며, 이것은 하나의 이득으로서, 패널들 간의 분리에 의해 야기된 시차를 감소시킨다. 본 발명에서, 변조기들은 직접 함께 샌드위치되거나, 박막들, 공극들, 또는 유리 및 LCD 패널의 다른 층들에 비교하여 비교적 얇은 확산기들, 시준기들, 또는 다른 광학 요소들과 같은 광학 스택 아이템들에 의해 분리되어 샌드위치된다. 심지어 패널들에 아주 근접하여, 시차가 특히 어려운 이미지들 또는 패턴들이 직각에서 벗어난 각도들로 디스플레이되고 보여질 때 발생할 수 있다. 본 발명자들은 패널들의 특정 구성이 콘트라스트-향상 패널 및 이미지-생성 패널을 더 가까이 근접하게 하여, 시차 효과들을 추가로 감소시키는 것을 실현하였다.
통상적인 LCD 패널(310)의 구성이 도 3a에 도시된다. 시청 측으로부터의 제 1 층은 편광(분석) 층(312)이다. 다음으로, 비교적 두꺼운 투명 기판(314)(예로서, 유리)이 도시된다. 예를 들면, 액정층(316)을 제어하기 위한 배선들 및/또는 전자 장치들이 유리의 비-시청 측 상에 에칭된다. 컬러 필터층(318) 및 초기 편광층(320)은 기판 및 액정층(들)과 함께 적층된다. 동작시, 백라이트는 패널(310)을 조사하고, 편광층(320)은 초기 편광을 설정하고, 컬러 필터들(318)은 원색들(적색, 녹색, 및 청색)을 제공하며, 액정층(316)은 각각의 광이 감쇠되는 양만큼 각각의 R, G, 및 B의 편광을 회전시킨다. 분석층은 그 후 액정층에 의해 부여된 그것들 각각의 편광들에 기초하여 R, G, 및 B 광들의 양들을 흡수한다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지-생성 패널 및 콘트라스트-향상 패널에서의 층들의 배열을 도시한 도면이다. 배열은 구체적으로 이미지-생성 패널(370)의 활성층에 가능한 한 가깝게 콘트라스트-향상 패널(350)의 활성층을 배치하도록 설계된다.
콘트라스트-향상 패널(350)의 층들은 (백라이트 측으로부터) 투명 기판(352), 초기 편광층(354), 및 활성층(356)(예로서, 제어가능한 편광층)을 포함한다. 편광기(360)(별개의 구성요소일 수 있거나 또는 콘트라스트-향상 패널(350) 또는 이미지-생성 패널(370)과 함께 적층될 수 있는)는 콘트라스트-향상 패널(350)을 위한 분석 편광기 및 이미지-생성 패널(370)을 위한 초기 편광층 둘 모두로서 이중 임무를 수행한다.
백라이트 측으로부터 계속해서, 이미지-생성 패널(370)의 층들은 컬러 필터층(372), 활성층(374), 기판(376), 및 편광(분석층)(378)을 포함한다. 예를 들면, 기판(376)의 백라이트 측 상에 편광(분석) 층(378)을 배치하는 것을 포함하여 층들의 다른 배열들이 이용될 수 있다. 편광(분석) 층(378)은 또한 컬러 필터층(372)의 백라이트 측 상에 배치될 수 있으며 활성층(374)은 이미지-생성 패널(370)의 백라이트 측 상에서 제 1 층으로서 배치될 수 있다(예로서, 활성층 - 컬러 필터층 - 편광(분석층)).
본 발명의 일 실시예에서, 콘트라스트-향상 패널 및 이미지-생성 패널은 유사하게 구성된 LCD 패널들로부터 제공된다. 콘트라스트-향상 패널은 예를 들면, LCD 패널에 대하여 뒤쪽으로 또는 거꾸로(플립되거나 또는 반전된) 배향될 수 있다. 이러한 배열은 통상적인 상업적으로 이용가능한 구성의 유사하게 배향된 패널들의 경우에 있는 것보다 콘트라스트-향상 패널 및 이미지-생성 패널의 활성층들을 서로 더 가깝게 배치한다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지-생성 패널들 및 콘트라스트-향상 패널들을 위한 활성화 신호들을 생성하는 전자 디바이스(400)의 아키텍처(예로서, 전자 회로, 소프트웨어 아키텍처, 프로그램가능한 디바이스 아키텍처, 플러그-인 등, 또는 그것들의 조합들)를 제공한다. 예를 들면, RinGinBin을 포함한 신호가 이미지 또는 비디오 소스(예로서, DVD, 케이블, 브로드캐스트, 위성, 스트리밍 비디오, 인터넷, 착탈가능한 미디어, 썸 드라이브 등)으로부터 LCD 컬러 정정 모듈(410) 및 편광 제어 모듈(420)에 제공되고 및/또는 추출된다. 편광 제어 모듈은 콘트라스트-향상 패널(예로서, 제어가능한 편광 패널)에 연결되는 Pout 신호(425)를 준비한다. 본질적으로, Pout 신호(425)는 콘트라스트-향상 패널의 어떤 픽셀들이 감소되어야 하는지 및 감쇠 양을 나타낸다. 콘트라스트-향상 패널로서 제어가능한 편광기를 사용할 때, 이것은 예를 들면, 픽셀에 대한 원하는 감쇠의 양에 비례하는 양만큼 감쇠될 픽셀들의 편광을 회전시킴으로써 수행된다. Pout 신호(425)는 예를 들면, RinGinBin 데이터에 의해 정의된 원하는 이미지로부터의 휘도 산출일 수 있다.
편광 제어 모듈에서의 프로세싱은 예를 들면, 정정된 응답 곡선(예로서, 주어진 휘도에 대한 RGB 값들을 정정하는)을 생성하는 특징화 및 국소적 콘트라스트를 증가시키거나 또는 감소시키는(픽셀들을 더 어둡게 또는 더 밝게 만드는) 비-선형 함수(예로서, 전달 함수) 둘 모두를 포함할 수 있다. 비-선형 함수는 예를 들면, 이웃하는 픽셀들의 상대적 밝기를 고려하는 방식으로 픽셀들을 밝게 하거나 또는 어둡게 할 수 있다. 도시된 바와 같이, Pout은 그 후 LCD 컬러 정정 모듈(410)(라인(422)을 통해)로 포워딩된다(공급된다). 대안적으로, 중간 데이터는 배타적으로 또는 부가적으로 LCD 컬러 정정 모듈(424를 통해)로 포워딩될 수 있다. 중간 데이터는, 예를 들면, Pout(예로서, 비-성형 함수를 적용하지 않는 특징화)를 생성하기 위해 수행된 임의의 하나 이상의 단계들을 포함한 부분적으로 처리된 데이터일 수 있다.
RinGinBin 데이터와 함께, LCD 컬러 정정 모듈은 이미지-생성 패널(예로서, LCD 패널)을 제어하기 위해 연결되는 RoutGoutBout을 준비한다. 이미지-생성 패널은 LCD 디스플레이, 플라즈마 디스플레이, 또는 다른 유형의 디스플레이 디바이스일 수 있다.
또 다른 실시예에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지-생성 패널들 및 콘트라스트-향상 패널들을 위한 활성화 신호들을 생성하는 전자 디바이스(440)(예로서, 전자 회로, 소프트웨어 아키텍처, 프로그램가능한 디바이스 아키텍처, 플러그-인 등, 또는 그 조합들). 예를 들면, RinGinBin를 포함한 신호는 이미지 또는 비디오 소스(예로서, DVD, 케이블, 브로드캐스트, 위성, 스트리밍 비디오, 인터넷, 착탈가능한 미디어, 썸 드라이브 등)로부터 편광 제어 모듈(442) 및 LCD 컬러 정정 모듈(446)로 제공된다. 편광 제어 모듈(442)은 예를 들면, 디스플레이에 및 대응하는 컬러 패널의 업스트림에 물리적으로 위치되는 편광기를 제어한다. 편광 제어 모듈(442)은 컬러 패널의 해상도보다 높은 해상도(예로서, 제어가능한 픽셀들의 수에서의 보다 높은 해상도 및 대응하는 패널들의 주어진 면적에서의 총 수의 제어가능한 요소들에서의 보다 높은 해상도)를 위한 변조 신호들을 준비하도록 구성될 수 있다. 편광 제어 모듈은 1680×1050 능동 요소 패널의 능동 요소들을 제어하도록 구성될 수 있다.
출력 휘도(Pout)(442)가 생성된다. 차례로, LCD 컬러 정정 모듈(446)은, 예를 들면 1920×1080 패널일 수 있는, 대응하는 컬러 패널을 제어하기 위해 신호들을 제공한다. LCD 컬러 정정 모듈(446)은 편광 제어 모듈로부터의 결과들(예로서, 업스트림 패널들에 의해 제어된 휘도) 플러스 비디오-인(RGB) 신호를 이용한다.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지-생성 패널들 및 콘트라스트-향상 패널들을 위한 활성화 신호들을 생성하는 전자 디바이스(450)(예로서, 전자 회로, 소프트웨어 아키텍처, 프로그램가능한 디바이스 아키텍처, 플러그-인 등, 또는 그 조합들)의 아키텍처이다. 예를 들면, RinGinBin을 포함한 소스 이미지/비디오 신호가 이미지 또는 비디오 소스(예로서, DVD, 케이블, 브로드캐스트, 위성, 스트리밍 비디오, 인터넷, 착탈가능한 미디어, 썸 드라이브 등)로부터 전역 밝기 계산 모듈(452)로 제공되며, 모듈(452)은 광을 그것의 원색 구성요소들(예로서, R, G, 및 B)로 분리하고 정보를 백라이트 제어기(454)에 제공한다. 백라이트 제어 신호가 생성되며, 이것은 예를 들면, 산출되는(예로서, 각각의 원색 값에 대해) 전역으로 디밍된 백라이트 값일 수 있고, 이것은 예를 들면, 백라이트(456)에서의 개개의 원색 광들의 활성화 양(또는 강도)을 포함한다. 백라이트는 그 후 각각의 원색에 대한 산출된 백라이트 값들에 따라 활성화된다.
일 실시예에서, 국소적으로 디밍가능한 백라이트(예를 들면, 국소적으로 디밍된(또는 디밍가능한) 광원들을 포함하는 백라이트)의 경우에, 백라이트 제어기는 이미지의 면적들(예로서, 예를 들면 각각의 백라이트 픽셀을 포함한 면적들)에서의 상대적 밝기에 따라 다운스트림 패널들을 조사하는 공간적으로 변조된 백라이트를 생성할 수 있다. 상대적 밝기는 예를 들면, 대응하는 백라이트 픽셀에서의 각각의 원색의 상대적 강도들에 기초하여 계산될 수 있다. 공간적으로 변조된 백라이트의 생성은 또한, 예를 들면, 이웃하는 또는 가까운 백라이트 픽셀들의 밝기, 및/또는 비디오의 경우에, 선행하는 및/또는 후속하는 이미지 프레임들에서의 픽셀들의 밝기에 대한 고려를 포함할 수 있다.
디밍/편광 제어기(458)는 백라이트 제어 신호 및 입력 비디오/이미지 신호를 수신하며, 이것은 콘트라스트-향상 제어 신호를 생성하기 위해 이용된다. 콘트라스트-향상 제어 신호는 콘트라스트-향상 패널(460)에 의해 생성된 디밍의 양을 특정한다. 다양한 실시예들에서, 콘트라스트-향상 패널은 이미지-생성 패널(예로서, LCD 패널)보다 해상도가 높으며, 예를 들면, 매우 정확한 조명 프로파일을 생성할 수 있다.
일 실시예에서, 이미지-생성 패널은 콘트라스트-향상 패널로부터의 다운스트림이며 보다 높은 해상도 콘트라스트-향상 패널은 의도적으로 블러링되는( 콘트라스트-향상 패널이 해상도가 낮기 때문에 블러링되는 것과는 대조적으로 콘트라스트-향상 패널의 더 높은 해상도 능력들을 사용하여 블러링되는) 조명 프로파일을 생성하기 위해 이용된다. 의도적으로 블러링된 이미지는 점 확산 함수들 또는 백라이트의 다른 품질들/배향들 또는 백라이트에서의 개개의 광들로 인한 백라이트들의 혼합 중에서 또는 그로 인해 발생하는 임의의 블러링으로부터 분리되고 떨어진 디스플레이의 고 해상도 능력들을 사용하여 블러링된다. 비록 전술된 블러링은 백라이트 블러링 또는 혼합으로부터 분리되고 떨어져 있지만, 본 발명의 실시예들은 그럼에도 불구하고 백라이트의 개개의 요소들의 혼합 또는 블러링의 양들을 포함할 수 있다.
컬러 LCD 제어기(462)는 콘트라스트-향상 제어 신호, 백라이트 제어 신호, 및 이미지/비디오 신호를 수신하고, 이들 신호는 컬러 패널(464)에 제공된 업스트림 조명(예로서, 다양한 실시예들에서, 조합된 백라이트 및 콘트라스트-향상 패널은 업스트림 조명을 생성한다)에 대한 컬러 패널(485)의 활성화를 특정하는 이미지-생성 제어 신호를 생성하기 위해 이용된다.
도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어기들의 아키텍처이다. RGBin 신호는 편광 제어 모듈(466) 및 LCD 컬러 정정 모듈(468) 둘 모두에 제공된다. LCD 컬러 정정 모듈은 RGB 픽셀들의 1920×1080 어레이에 대한 출력을 정정 및 생성하기 위해 구성될 수 있다. 편광 제어 모듈은 다른 해상도들, 예를 들면 1680×1050 편광 셀들을 제어하기 위해 구성될 수 있다.
편광 제어 모듈은, LCD 컬러 정정 모듈, 서브-픽셀 보간 및 정합 모듈, 및 필터링 모듈의 각각에 출력한다. 서브-픽셀 보간 모듈은 편광 제어 패널의 각각의 픽셀(예로서, 각각의 픽셀은 이미지-생성 패널의 보다 큰 픽셀들에 대한 서브-픽셀로서 고려될 수 있다)에 대한 값들을 보간한다. 보간 및 정합 모듈은 본 실시예가 상이한 제어 해상도들 및 크기들을 가진 다수의 패널들을 처리하도록 허용한다. 공간 및 범위 필터링 모듈은 우리가 이미지에서 에지들을 유지하고, 고 주파수 세목들을 보존하면서, 보다 양호한 시야각 성능을 얻기 위해 콘트라스트-향상 패널 상에서의 활성화를 평탄화하도록 허용한다. 이러한 모듈은 또한 이 실시예의 국소적 콘트라스트를 향상시킨다.
필터링은 편광 제어 및 선행하는 서브-픽셀 동작들에 기초하여 수행된다. 그 결과는 제어가능한 편광기를 위한 P1, P2, 및 P3 출력 및 컬러 패널을 제어하기 위한 출력이다.
도 4d는 고 동적 범위(HDR) 신호의 이용을 위해 프레임워크를 제공하는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어기들의 아키텍처이다. HDR 신호는 평균하여 인간 시각 시스템(human visual system; HVS)의 동적 범위에 등가인 동적 범위를 가진 이미지 및/또는 이미지들(예로서, 비디오)을 포함할 수 있다. 평균하여, HVS는 대부분의 디스플레이들보다 더 큰 동적 범위를 갖기 때문에, 톤 매핑 알고리즘이 이미지(들) 또는 이미지들의 부분들의 동적 범위를 변경하기 위해 이용되어, 이들 이미지가 제안된 디스플레이 시스템의 휘도 범위 내에 있게 된다. HDR 프레임 시퀀스{XinYinZin}는 전역 톤 매핑 모듈(482)에 제공되며, 이것은 그 후 편광 제어 및 LCD 컬러 정정 모듈들에 공급되는 RGB 신호를 출력한다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 고 동적 범위 디스플레이를 활성화하기 위한 프로세스의 흐름도이다. 단계(510)에서, 이미지 및/또는 비디오 데이터(각각의 프레임에 대해 실시간으로 반복된 방법)가 수신된다. 휘도 값들은 이미지 데이터로부터 추출되며 콘트라스트-향상 패널을 구동하기 위해 사용된다(단계(520) 참조). 콘트라스트-향상 패널과 광학적으로 함께-연결된 이미지-생성 패널은 이미지 데이터 및 전역 또는 국소적 디밍 레벨들(단계(530)), 또는 백라이트 컬러를 나타내는 일정한 값들에 기초하여 구동된다.
콘트라스트-향상 및 이미지-생성 패널들을 구동하기 위한 특정 알고리즘에 대한 보다 많은 상세들이 이제 픽셀 정밀 이중 변조 디스플레이들을 생성하기 위해 논의된다. 아마도 유사한 구성의 두 개의 변조기들의 아키텍처는 서브-픽셀(또는 고 해상도) 방식으로 국소적 디밍의 성능을 허용한다. 부가적으로, 변조기들 중 하나는 두 차원 중 하나의 차원에서 다른 차원과 상이하거나 또는 동일한 해상도를 가질 수 있다.
콘트라스트-향상 패널에서의 픽셀들은 대응하는(또는 관련된) 입력 픽셀의 휘도에 기초하여 구동될 수 있다. 콘트라스트-향상 픽셀은 입력 픽셀의 서브-픽셀, 입력 픽셀의 일부, 또는 입력 픽셀에 광학적으로 및 정확하게 대응하는 픽셀일 수 있다. 국소적 디밍 패널의 출력 휘도 응답의 정밀한 특징화가 입력 RGB 픽셀 값들을 특정 구동 레벨(예로서, 이 예에서 특정 편광 회전)에 매핑하기 위해 사용될 수 있다.
구동 값들은 예를 들면, 다음을 통해 제공될 수 있다.
Figure pct00001
함수(f1)는, RGB 컬러 LCD 드라이브를 통한 국소적 디밍 패널들(편광기들)의 제어를 선형적으로 변경하는 것이 완전한 백색(최대 코드워드들)으로 설정되는 동안, 조합된 이중 변조 시스템의 휘도 응답을 특징화하는 다항식이다.
함수(f2)는 드라이브의 비선형 특성을 나타내는 휘도를 통한 코드워드들의 스큐(skew)를 나타낼 수 있는 비선형 전달 함수이다. 함수는 단순한 감마 곡선 또는 다항식 함수를 통해 근사될 수 있다. 이러한 드라이브 계산은 콘트라스트-향상 패널의 픽셀들(콘트라스트-향상 패널의 픽셀들이 이미지-생성 패널과 유사한 구성 및 배향을 가지는 경우에서의 입력 픽셀들의 서브-픽셀들(P1, P2, P3))에 대한 드라이브를 산출하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 함수는 또한 어두운 영역들을 더 어둡게 및 밝은 영역들을 더 밝게 만드는 비선형 입력-출력 관계를 사용하여 디스플레이의 국소적 콘트라스트를 향상시키기 위해 사용될 수 있다.
이미지-생성 패널 및 콘트라스트-향상 패널(예로서, 제어가능한 편광기) 간의 상호작용은 컬러 정정 함수로 표현된다. 이러한 함수는 예를 들면, 콘트라스트-향상 패널로부터의 대응하는 양의 국소적 디밍(예로서, 편광)을 갖는 이미지-생성 패널의 컬러 원색들의 특징화로부터 매핑된 표면들을 이용할 수 있다.
결과적인 RGB 드라이브는 예를 들면, 다음과 같이 산출될 수 있다:
Figure pct00002
여기에서, f4, f6, 및 f8은 입력 원색 픽셀 값들 및 계산된 Yout에 대한 출력 원색을 정의하는 특징화 함수들을 정의한다. f3, f5, 및 f7은 특징화 함수들로부터의 출력 및 입력 원색을 조합하기 위한 비선형 조합 함수들을 정의한다.
편광 제어는 디밍 평면 드라이브에서 계산된 편광 제어 신호들과 관계 없이 LCD 제어 평면을 구동하기 위해 LCD 정정 시스템에서 사전-계산될 수 있다.
콘트라스트-향상 패널의 서브-픽셀 제어는 그것의 사용에 의해 발생되는 임의의 시차 에러들을 제거하기 위해 사용될 수 있다. 서브-픽셀 제어는 국소적 디밍 패널(예로서, 편광기)의 내포된 해상도를 증가시키기 때문에, 평활화/디더링(smoothing/dithering) 동작들은 보다 개선되고 정확해질 것이다. 예로서, 다음과 같은 변조 편광기에 대해 드라이브 이미지상에서 평활화 마스크를 사용함으로써 이루어진다.
Figure pct00003
여기서 fint는 R개의 서브-픽셀들의 공간 반경에 적용된 평활화 연산자이다. 컬러 RGB LCD 상에서의 모든 픽셀에 대응하는 편광기 상에서의 4개의 서브-픽셀들을 가진 구성에서, 적용된 쿼드 설계는 폭 및 높이 방향들 모두에 따라 이미지-생성 패널의 것의 두 배로 콘트라스트-향상 패널의 해상도를 증가시킬 것이다.
일 실시예에서, 소스 이미지는 콘트라스트-향상 패널을 변조시키기 위해 비선형 함수를 통해 처리될 수 있다. 이것은 콘트라스트 스트레칭의 인지된 효과를 생성할 수 있다. 기존의 톤 매핑 알고리즘들은 콘트라스트를 스트레칭하기 위해 전적으로 소프트웨어 알고리즘들에 의존한다. 예를 들면, 도 1에 도시된 것과 같은 설계를 사용함으로써, 상술된 알고리즘 요소들을 통해, 톤 매핑 또는 다른 콘트라스트 합성이 없는 콘트라스트 스트레칭이 달성될 수 있다.
본 발명은 또한 광범위한 휘도 값들에 걸쳐 일정한 색영역(gamut)을 유지하기 위해 이용될 수 있다. 상이한 휘도 값들에 대한 색도(x,y)의 예상된 표현은 제 1 도면에 개략된 표면을 따른다. 그러나, 원색들에 대한 최대 코드워드들에서 표준 디스플레이의 측정된 휘도는 제 1 도면에서 개략된 바와 같이 경사진 상부 삼각형을 생성한다.
그러나, 몇몇 디스플레이 시스템들은 하부 도면에 의해 설명된 바와 같이 색영역 제한 효과를 보여준다. 색도 축들(x, y)로의 컬러 색영역의 투영은, 개개의 컬러 원색들에 대한 최대 드라이브 값들(정상화된 드라이브 값들에서 R=G=B=1.0)에서 단일 포인트로 감소할 때까지, 더 높은 휘도 값들에 대한 영역에서 감소된다. 이러한 포인트는 보통 시스템의 백색 포인트이다.
3 원색들에 대한 균일하지 않은 현재 드라이브를 사용함으로써, 개개의 원색들에 대한 최대 입력 코드워드들은, 컬러 색영역을 증가시키고 시스템이 보다 높은 휘도 값들(도 6을 참조하자, 현재 시스템(610) 및 "이상적" 시스템(620)의 비교)로 색도 평면상에서 더 균일한 투영을 보여주게 함으로써 거기에서 보다 높은 휘도 레벨들로 상부가-평평한 삼각형을 제공할 수 있다.
본 발명은 RGB가 개별적으로 제어된 삼자극값(tristimulus)에 기반한 백라이트들(예로서, 예를 들면 에지 조명 구성, 직접 발광 어레이, 또는 다른 배열로 배열된 LED들)의 사용을 포함한다. 현재 드라이브들을 RGB가 개별적으로 제어된 삼자극값 LED 백라이트로 스케일링함으로써, 표현된 컬러들의 색도 대 휘도의 3D 표면이 조정될 수 있다. 휘도 제어는 주로 디밍 평면 및 LED 백라이트 및 디밍 평면의 조합으로부터 초래되며, 컬러 드라이브들을 LED들로 스케일링하는 것은 보다 높은 휘도 값들에서의 보다 넓은 컬러 색영역을 허용한다. 타겟 디스플레이 휘도에 대해, 휘도 대 현재 특징화 곡선은 타겟 휘도에서 컬러 색영역의 보다 양호한 제어를 위해 설계된 현재 드라이브에 대한 올바른 스케일링 파라미터들을 결정/생성하기 위해 사용될 수 있다. 이것은 전역 백라이트 제어기 실시예를 위한 기초를 형성한다.
전역 백라이트 제어기 실시예는 예를 들면, 컬러 LCD 및 디밍 평면과의 결합 상에서 에지 조명 영역의 디밍 백라이트(edge lit zonal dimming backlight)를 생성하기 위해 밀접 배치되는 복수의 LED들 상에서 사용될 수 있다. 한 번에 복수의 LED들 상에서 작동함으로써, 전역 백라이트 제어기 실시예는 또한 휘도를 가진 구역으로부터 광의 출력 파장에서 드리프트들을 정정하기 위해 사용될 수 있으며 보다 높은 파장들에서 보다 정확한 컬러 특성들을 유지할 수 있다.
본 발명은 희소 데이터 세트로부터 컬러 원색 회전 행렬의 계산을 포함한다. 디스플레이 시스템에 대한 입력 이미지들 및 그것들의 대응하는 휘도(Y) 및 색도 좌표들(x, y)로서 삼자극값 원색들(R, G, B)의 희소 세트가 주어질 때, 다음의 방식으로 RGB 값들을 연관된 디스플레이 상에서 그것들의 대응하는 XYZ 값들로 변환하기 위한 최적의 컬러 회전 행렬에 도달할 수 있다.
A = [P1 P2 P3 ..... Pn] T
여기서, x 입력 샘플 원색들에 대해 Px = [R G B]x
B = [M1 M2 M3 ..... Mn] T
여기서 x 출력 휘도/색도에 대해 Mx = [X Y Z].
예를 들면, 컬러 회전 행렬은 다음과 같다.
Figure pct00004
이것은 다음 형태의 방정식들의 선형 시스템으로서 표현될 수 있다.
Ax = B
및 다음과 같은 의사-역을 사용하여 회전 행렬(x)을 계산한다.
x = (ATA)-1ATB
이러한 계산된 컬러 회전 행렬은, 캡처한 샘플 데이터 포인트들의 수가 주어질 때, XYZ 공간에서의 최소의 최소 제곱 컬러 왜곡을 위해 최적화될 것이다. 보다 균일하게 이격된 공간 포인트들이 주어질 때, 계산된 컬러 회전 행렬은 디스플레이에 의한 실제 회전 동작의 보다 정확한 표현일 것이다.
본 발명은 다중-변조된 디스플레이 시스템들에서 시야각들을 확장하는 것을 포함한다. 적색, 녹색, 또는 청색 컬러 필터들이 없는 기존의 LCD 패널들의 사용은 다른 패널을 가진 배경 또는 전경 패널로서 사용된 것보다 콘트라스트 향상의 훨씬 더 큰 해상도를 허용한다. 이러한 여분의 해상도는, 이들 디밍 패널들이 상이한 해상도 컬러 LCD 패널들과 또는 유사하게 스케일링된 컬러 LCD 패널들과 결합될 때 훨씬 더 중요해지는데, 그것이 최소화된 시각적 아티팩트들을 가진 디스플레이에 걸쳐 조정가능한 시야각들을 허용하기 때문이다.
기본 패널이 정사각형 구성(2×2)에서 4의 클러스터들의 픽셀들(예로서, 동일한 이미지 체인에서 다른 변조기들과 비교하여 서브-픽셀들)을 가지는 경우에, 훨씬 큰 제어가 가능해지는데, 왜냐하면 이것이 수직 및 수평 방향들 모두에서 픽셀/서브-픽셀 해상도를 두 배로 만들기 때문이다. 이미지 스케일링을 위한 기존의 이미지 프로세싱 기술들은, 이들이 개개의 제어 포인트로서 처리된다면, 이들 서브-픽셀 디밍 영역들에 적용될 수 있어서, 가변적인 시야각들 및 거리들을 허용한다. 다수의 동시 뷰어들을 수용하는 것에 관해 시야각들을 넓히기 위해, 가우시안 또는 유사한 저역 통과 필터가 도 4d에서의 공간 및 범위 필터링 실시예에 의해 표시된 바와 같이 적용될 수 있다.
본 발명은 일정한 컬러에 대한 백라이트들을 제어하는 것을 포함한다. 디스플레이 백라이트 광 레벨들 및 컬러를 설정하기 위한 종래의 방법들은 광을 구동하는 전압 또는 전류 레벨들의 세트로부터 선택하는 것을 수반한다. 이것들은 구성요소 또는 환경 온도들, 구성요소 나이, 또는 다른 인자들로 인해 컬러 또는 휘도에 대한 변화들을 고려하지 않는다. 백라이트 제어에 대한 우리의 방법은 (보통 스케일링된 RGB 타겟 값을 갖는) 타겟 컬러 및 휘도를 디스플레이에 전송하는 것을 수반하는데, 타겟 컬러 및 휘도는 이후 교정된 광 및 컬러 센서로부터 오는 값들과 비교되고, 컬러 센서는 피드백 루프를 사용하여 이루어진 정정을 통해 백라이트와 직접 결합된다. 이것은 디스플레이가 에 대해 특정 컬러로 안착하는 웜-업 시간, 및 시간에 걸친 임의의 컬러 또는 밝기 드리프트를 제거한다. 이러한 피드백 프로세스는 피드백-전방향 피드백 하이브리드 드라이버(실시간 백라이트 변화들을 위해)를 사용함으로써 가속될 수 있다. 이것은 백라이트로 하여금 컬러 및 광 센서들에 의해 유지된 정밀도를 여전히 유지하면서 제어 변경들에 즉시 응답하도록 허용한다.
본 발명은 여기 및 상기에 설명된 하드웨어 및 프로세스들의 조합들을 포함한 다수의 형태들로 구현될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 디바이스의 또 다른 대표적인 실시예가 도 7a에 도시된다. 백라이트(705)는 백라이트(715)를 생성하는 반사 편광기(710)를 포함한다. 반사 편광기는 백라이트의 반사 편광 표면(들)로 향해지는 광을 반사하고 편광한다. 이러한 반사들은 광이 디스플레이에 의한 추가 다운스트림 프로세싱을 위해 원하는 배향이 아니기 때문에 반사 편광기(725)로부터의 백라이트로 다시 되돌아가는 광을 포함한다. 반사 편광기에 의한 추가 반사는 반사된 광들의 편광을 변경하여, 반사광이 반사 편광기(725)를 통과하고 원하는 이미지의 생성시 이용될 또 다른 기회를 제공한다. 확산 스택(720)은 백라이트(715)를 평활화하고 확산시키며, 반사 또는 다른 유형의 편광기는 추가 다운스트림 프로세싱을 위해 원하는 초기 편광의 광을 전달한다. 콘트라스트-향상 패널(730)(예로서, 제어가능한 "서브-픽셀" 편광기 - 콘트라스트-향상 패널의 픽셀들인 그것의 대응하는(예로서, 다운스트림) 이미지-생성 패널보다 해상도가 더 높기 때문에 다시 "서브-픽셀")은 백라이트로부터 뷰어로 이미지/광 체인에서의 광을 국소적으로 디밍하거나 또는 추가 국소적으로 디밍한다(백라이트(710)가 스스로 국소적으로 디밍되는 경우에 추가 국소적으로 디밍한다). 확산 스택(735)은 국소적으로 디밍된 광을 확산시키며, 이미지-생성 패널(740)(예로서, LCD 패널)은 최종 변조(예로서, 컬러, 밝기, 및 공간 해상도)를 광에 부여하고, 이것은 그 후 디스플레이를 위해 뷰어에 방출된다. 편광기(보통 흡수형)는 컬러 패널에 의해 부여된 변조를 실현하기 위해 이미지-생성 패널의 앞에 포함된다. 부가적인 눈부심-방지 또는 다른 광 프로세싱 층들은 이미지-생성 패널의 앞에 제공될 수 있다.
픽셀들에 대한 논의가 이제 이미지-생성 패널의 픽셀들 및 콘트라스트-향상 패널의 픽셀들 사이에서의 가능한 관계를 도시한 다이어그램을 제공하는 도 7b를 참조하여 상술된다. 이미지-생성 패널(750)은 각각 컬러 패널의 픽셀을 포함한 적색, 녹색, 및 청색(RGB) 제어가능한 요소들의 세트들을 포함한다. 예를 들면, 하나의 픽셀은 컬러LCD(i,j)로서 정의되며, 여기서 I 및 j는 예를 들면 픽셀 또는 픽셀을 포함한 RGB 3벌의 로우 및 컬럼 위치를 식별한다. 이 경우에, 유사한 위치가 콘트라스트-향상 패널(780)에서 식별될 수 있으며, 여기서 3개의 픽셀들의 세트는 편광기(i,j)로서 식별되는 국소적 디밍 픽셀들의 그룹의 컬러LCD(i,j), P1, P2, 및 P3의 RGB 트라이어드에 대응한다(그러나, P1, P2, 및 P3는 또한 그것들이 컬러LCD 픽셀들의 서브-픽셀 영역들에 광학적으로 대응(또는 변조)하기 때문에 서브-픽셀들로서 적절히 불리울 수 있다).
본 발명은 상이한 해상도들을 갖는 변조기들의 사용을 포함한다. 이러한 경우들에서, 도 7b에 도시된 바와 같이 컬러 및 디밍 패널들의 픽셀들을 정렬하는 것은 가능하지 않을 수 있다(그러나, 정렬은 국소적 디밍 패널의 픽셀들 및 컬러 패널의 픽셀들 간의 크기 및 배열 간의 직접 관련성이 존재할 때조차 반드시 필요한 것은 아니다). 그럼에도 불구하고, 콘트라스트-향상 패널의 픽셀들은, 그것들이 이미지를 생성하기 위해 공동으로 변조하는 컬러 패널 픽셀들보다 크기가 더 작거나 또는 해상도가 더 클 때, 콘트라스트-향상 패널의 픽셀들로서 또는 컬러 패널의 서브-픽셀들로서 불리울 수 있다.
본 발명은 부가적인 변조기들을 가진 디스플레이들로 추가 확장될 수 있다. 예를 들면, 디스플레이는 3개의 변조 패널들 및 패널들을 구동하기 위한 기술들을 가진다. 도 7a 및 도 7b에 논의되고 도시된 설계의 앞에 부가적인 제어가능한 편광기를 위치시킴으로써, 디스플레이의 출력에서의 광은 선형 또는 원형 방식을 통해상이한 편광 각들로 조정될 수 있다. 3D 편광 안경들과 함께 이 시스템을 사용함으로써, 우리는 제 3 편광 패널을 위한 변조 드라이브에 기초하여 디스플레이 상에서 물체들을 왼쪽 또는 오른쪽 눈들 중 하나로 조정할 수 있다. 이러한 입체영상-구동 층은 측면의 종래의 2-차원 콘텐트를 따라 단독으로 또는 동시에 공간, 시간, 또는 컬러 기반 입체영상 방법들을 사용하여 다양한 수단들로 구동될 수 있다.
도 8에서, 디스플레이(800)는 부가적인 제어가능한 패널(810)에 대해, 도 7a 및 도 7b의 실시예와 연관된 제안된 부분들의 모두를 포함한다. 부가적인 제어가능한 패널은 예를 들면, 국소적 디밍 패널(730)에 대하여 설명된 대표적인 제어가능한 편광기에 대한 구성에서와 유사한 제어가능한 편광기일 수 있다. 그러나, 여기에서 패널은 각각의 채널들에 대한 이미지들을 출력하도록 제어된다. 채널들은 예를 들면, 좌측 눈 및 우측 눈을 위한 상이한 필터들을 포함하는 시청 안경(815)에 의한 시청을 위해 분리될 수 있는 좌측 눈 시청 채널 또는 우측 눈 시청 채널일 수 있다.
예를 들면, 디스플레이(800)는 3D 이미지의 좌측 뷰 및 우측 뷰를 교번하여 디스플레이하도록 활성화될 수 있다. 이미지들은 그 후 그것의 시청 채널과 일치하는 이미지의 각각을 편광하기 위해 부가적인 제어가능한 편광기를 활성화함으로써 대응하는 상이한 시청 채널들로 분리될 것이다. 예를 들면, 좌측 및 우측 편광 시청 시스템에서, 안경들(815)은 좌측 눈 렌즈 상에서의 P 편광 필터 및 우측 눈 렌즈 상에서의 S 편광 필터를 포함하도록 구성될 수 있다. 이러한 경우에, 제어가능한 패널(810)은 좌측 이미지 데이터를 갖고 변조된 광을 P 편광으로 전달/변환하고 우측 이미지 데이터를 갖고 변조된 광을 S 편광으로 전달/변환하도록 활성화된다. 또 다른 예에서, 광은 섹션들에서 좌측 또는 우측 이미지 데이터를 갖고 변조될 수 있으며(예로서, 임의의 주어진 시간에서 디스플레이로부터 방출되는 광은 좌측 및 우측 채널 이미지 둘 모두의 부분들을 포함한다), 제어가능한 편광기 패널은 또한 섹션들에서 활성화되고 디스플레이된 이미지 섹션들과 동기화되어, 이들 섹션 이미지들을 좌측 및 우측 시청 채널들에 의해 편광된 필터들을 통해 적절한 편광 및 후속하는 시청으로 변환한다.
3D를 너머, 도 8의 구성은 설계가 보다 컬러 정밀한 HDR 또는 3D HDR 디스플레이 시스템으로 확장되도록 허용한다. 2D 및 3D 모드들에서의 컬러 성능에 대한 정확한 보상을 구동하기 위한 방법과 함께, 수동 3D 디스플레이가 초래된다. 또한, 하이브리드 2D/3D 디스플레이가 구현될 수 있다(3D 채널 분리에 대한 부가적인 변조기를 구동하거나 또는 2D 이미지를 추가 개선하기 위해). 품질 이미지를 생성하기 위해, 컬러 및 밝기 정정이 총 이미지 영역들에 걸쳐 수행될 수 있다. 디스플레이는 2D 및 3D 동작들 사이에서 스위칭 가능할 수 있으며, 동일한 스크린상에서 3D 및 2D를 동시에 구동하도록 구성될 수 있다. 3D 이미지들이 두 개의 눈들 사이에서 분리되기 때문에, 그것들은 덜 밝은 경향이 있다. 부가적인 컬러 필터들은 3D 및 2D 영역들 둘 모두가 동일한 밝기인 것처럼 보이도록 2D 이미지 영역들에 적용될 수 있다. 가능한 컬러 정정이 또한 적용될 수 있다.
일 실시예에서, 부가적인 제어가능한 패널(810)은 2D 및 3D 디스플레이들 둘 모두를 위해, 및 동시에 디스플레이된 2D 및 3D 이미지들 주변에 완전히 검은 경계를 제공하기 위해 이용된다. 도 9에 도시된 바와 같이, 디스플레이(900)는 2D 디스플레이 영역(902) 및 3D 디스플레이 영역(903)을 제공하기 위해 활성화된다. 2D 디스플레이 영역(902)에서, 부가적인 제어가능한 패널(810)은 2D 디스플레이의 동적 범위 및 검은 레벨들을 향상시키기 위해 이용된다. 동시에, 3D 디스플레이 영역(903)에서, 부가적인 제어가능한 패널(810)은 대응하는 좌측 또는 우측 시청 채널과 일치하는 편광에 디스플레이되는 좌측 또는 우측 채널 이미지의 편광을 조정하기 위해 이용된다. 마지막으로, 2D 및 3D 디스플레이 영역들을 둘러싸는 경계 영역들에서, 부가적인 제어가능한 패널(810)은 검음(예로서, 검은색 경계를 더 어둡게 만드는)을 증가시키기 위해 이용되거나 또는 경계 영역을 향상시킨다.
임의의 특정 3D 구현에서의 변화들은 예를 들면, 또한 2D 이미지들과 함께, 셔터 스타일들, 픽셀 단위 조정, 및 가장 밝은 영역 채도-기반 기술들의 혼합을 포함할 수 있다. 예를 들면, 셔터 스타일에 대해, 하나의 실시예는 편광층(비록 감소된 또는 1/2 프레임 레이트일지라도)을 이용하여 전체 이미지의 좌측 또는 우측 눈조정을 통해 좌측 및 우측 이미지들을 교번하여 디스플레이한다. 좌측 및 우측 이미지들이 상이한 픽셀 조정 실시예에 대해, 조정은 하나의 눈 또는 다른 눈(비록 이미지당 감소된 1/2 해상도일지라도)에 교번하는 픽셀들로 수행될 수 있다. 가장 밝은 영역의 실시예에서, 최고 휘도를 찾을 수 있는 양쪽 눈들의 이미지들로부터의 각각의 픽셀에서, 두 개의 이미지들 간의 델타 휘도를 사용하는 것은 양쪽 눈들(비록 디머 채널에서 컬러 해상도의 감소에 있을지라도)에 비례하여 올바른 광을 조정한다.
본 발명은 소프트웨어를 사용하여 HDR 디스플레이 상에서의 고 동적 범위 특징들을 인에이블하고 및/또는 디스에이블하는 것을 포함한다. 예를 들면, 본 발명은 그래픽 드라이버에서 플러그-인을 인에이블하거나 또는 모드를 활성화할 때 HDR 비디오/디스플레이 능력을 인에이블하는 소프트웨어 시스템을 팩킹하는 것을 포함한다. 이것은 사용자로 하여금 그래픽 드라이버 UI의 버튼 클릭으로 LDR(저 동적 범위) 모드 및 HDR(고 동적 범위) 모드 사이에서 스위칭하도록 허용할 것이며 및 본 개시에 설명되어온 하드웨어 설계들 중 임의의 것을 가진 디스플레이 상에서 HDR 능력을 인에이블하고 디스에이블할 것이다. 유사하게는, 2D 및 3D 모드들의 인에이블링은 설명된 디스플레이들을 이용하는 시스템상에서 소프트웨어 또는 플러그-인들을 통해 수행될 수 있다.
부분적으로, 본 발명은 용어 이미지-생성 패널 및 콘트라스트-향상 패널을 사용하여 설명되어왔다. 그러나, 그것은 양쪽 패널들 모두가 이미지들을 생성하며, 양쪽 패널들 모두가 디스플레이를 위한 최종 이미지로 콘트라스트를 부여한다는 것이 이해되어야 한다. 이미지-생성 패널은 대부분 설명된 실시예들에서, 필터링 및 밝기 변조의 조합을 통해 컬러 및 콘트라스트를 부여하며, 콘트라스트-향상 패널은 밝기 변조를 통해 콘트라스트를 부여하거나 또는 콘트라스트를 향상시킨다. 콘트라스트-향상 패널은 또한 콘트라스트-향상 패널 및/또는 이미지-생성 패널 중 하나 이상에서 컬러 필터링 또는 함수의 다른 변형들을 포함할 수 있다는 것이 또한 이해되어야 한다.
도면들에 도시된 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명할 때, 특정 전문용어가 명료함을 위해 이용된다. 그러나, 본 발명은 그렇게 선택된 특정 전문용어에 제한되도록 의도되지 않으며, 각각의 특정 요소는 유사한 방식으로 동작하는 모든 기술적인 등가물들을 포함한다는 것이 이해된다. 더욱이, 본 발명자들은 이제 알려지지 않은 새롭게 개발된 기술들이 또한 설명된 부분들을 위해 대체될 수 있으며 여전히 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않는다는 것을 인식한다. 이에 제한되지 않지만, 패널들, LCD들, 편광기들, 제어가능한 패널들, 디스플레이들, 필터들, 안경들, 소프트웨어, 및/또는 알고리즘들 등을 포함한 모든 다른 설명된 아이템들이 또한 임의의 및 모든 이용가능한 등가물들에 비추어 고려되어야 한다.
본 발명의 부분들은 컴퓨터 기술에서의 숙련자들에게 명백할 바와 같이, 본 개시의 교시들에 따라 프로그램된 종래의 범용 또는 전문화된 디지털 컴퓨터 또는 마이크로프로세서를 사용하여 편리하게 구현될 수 있다.
적절한 소프트웨어 코딩은 소프트웨어 기술에서의 숙련자들에게 명백할 바와 같이, 본 개시의 교시들에 기초하여 숙련된 프로그래머들에 의해 쉽게 준비될 수 있다. 본 발명은 또한 본 개시에 기초한 이 기술분야의 숙련자들에게 쉽게 명백할 바와 같이, 애플리케이션 특정 집적 회로들의 준비에 의해 또는 종래의 구성요소 회로들의 적절한 네트워크를 상호연결함으로써 구현될 수 있다.
본 발명은 컴퓨터로 하여금 본 발명의 프로세스들 중 임의의 것을 수행하게 하거나 또는 이를 제어하기 위해 사용될 수 있는 명령들을 저장한 저장 매체(미디어)인 컴퓨터 프로그램 제품을 포함한다. 저장 매체는 이에 제한되지는 않지만, 플로피 디스크들, 미니 디스크들(MD들), 광 디스크들, DVD, HD-DVD, 블루-레이, CD-ROM들, CD 또는 DVD RW+/-, 마이크로-드라이브, 및 자기-광학 디스크들, ROM들, RAM들, EPROM들, EEPROM들, DRAM들, VRAM들, 프래시 메모리 디바이스들(플래시 카드들, 메모리 스틱들을 포함하는), 자기 또는 광학 카드들, SIM 카드들, MEMS, 나노시스템들(분자 메모리 IC들을 포함한), RAID 디바이스들, 원격 데이터 저장장치/아카이브/웨어하우징을 포함한 임의의 유형의 디스크, 또는 명령들 및/또는 데이터를 저장하기에 적합한 임의의 유형의 미디어 또는 디바이스를 포함할 수 있다.
컴퓨터 판독가능한 매체(미디어) 중 임의의 것이 저장될 때, 본 발명은 범용/전문화된 컴퓨터 또는 마이크로프로세서의 하드웨어 둘 모두를 제어하기 위한, 및 컴퓨터 또는 마이크로프로세서가 본 발명의 결과들을 이용한 인간 사용자 또는 다른 메커니즘과 상호작용할 수 있게 하기 위한 소프트웨어를 포함한다. 이러한 소프트웨어는, 이에 제한되지 않지만, 디바이스 드라이버들, 운영 시스템들, 및 사용자 애플리케이션들을 포함할 수 있다. 궁극적으로, 이러한 컴퓨터 판독가능한 미디어는 상술된 바와 같이, 본 발명을 수행하기 위한 소프트웨어를 더 포함한다.
이에 제한되지 않지만, 국소적 디밍 패널의 픽셀/서브-픽셀 블러링을 산출하는 것, 컬러 정정 또는 특징화들을 산출하는 것, 이미지 신호들을 준비하는 것 및 그것들을 백라이트들, 패널들, 디스플레이에서의 다른 디바이스들을 활성화하기 위해 드라이버 및/또는 다른 전자 장치들에 적용하는 것, 휘도 값들을 산출하는 것, 디스플레이될 이미지의 픽셀 또는 영역에 대한 원하는 휘도, 및 본 발명의 프로세스들에 따른 결과들의 디스플레이, 저장, 또는 통신을 포함한 여기에 설명된 인자들 중 임의의 것에 기초하여 휘도를 보간, 평균, 또는 조정하는 것을 포함하는, 본 발명의 교시들을 구현하기 위한 소프트웨어 모듈들이 범용/전문화된 컴퓨터 또는 마이크로프로세서의 프로그래밍(소프트웨어)에 포함된다.
본 발명은 여기에 설명된 바와 같이 요소(본 발명의 다양한 부분들 또는 특징들) 및 그것들의 등가물들 중 임의의 것을 적절히 포함하고, 그것으로 이루어지거나 또는 필수적으로 그것으로 이루어질 수 있다. 또한, 여기에 예시적으로 개시된 본 발명은 여기에 구체적으로 개시되었는지에 상관없이, 임의의 요소의 부재시 실시될 수 있다. 그러므로, 첨부된 청구항들의 범위 내에서, 본 발명은 여기에 구체적으로 설명된 바와 다르게 실시될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
따라서, 본 발명은 이에 제한되지 않지만, 본 발명의 몇몇 부분들의 구조, 특징들, 및 기능을 설명하는 다음의 열거된 예시적 실시예들(EEE들)을 포함하여, 여기에 설명된 형태들 중 임의의 것으로 구체화될 수 있다.
EEE1. 이미지-생성 패널 및 콘트라스트-향상 패널을 포함한 디스플레이로서, 상기 콘트라스트-향상 패널이 컬러 필터들이 없는 LCD 패널을 포함하는, 상기 디스플레이.
EEE2. EEE1에 따른 디스플레이로서, 상기 콘트라스트-향상 패널은 상기 이미지-생성 패널의 다운스트림에 위치된다.
EEE3. EEE1에 따른 디스플레이로서, 상기 콘트라스트-향상 패널의 해상도는 상기 이미지-생성 패널보다 높다.
EEE4. EEE1에 따른 디스플레이로서, 상기 이미지-생성 패널은 상기 콘트라스트-향상 패널과 동일한 편광 회전 설계를 갖는 컬러-필터 기반 LCD 패널을 포함한다.
EEE5. EEE1에 따른 디스플레이로서, 상기 콘트라스트-향상 패널은 상기 이미지-생성 패널에 인접된다.
EEE6. EEE1에 따른 디스플레이로서, 이미지-생성 패널 활성화 모듈 및 콘트라스트-향상 패널 활성화 모듈을 포함한 제어기를 더 포함하며, 상기 제어기는 대응하는 활성화 모듈에 의해 생성된 제어 데이터를 통해 상기 이미지-생성 패널 및 상기 콘트라스트-향상 패널 둘 모두를 활성화시키기 위해 연결된다.
EEE7. EEE6에 따른 디스플레이로서, 상기 이미지-생성 패널의 활성화는 상기 콘트라스트-향상 패널 활성화 모듈로부터 상기 이미지-생성 패널 활성화 모듈로의 피드백에 부분적으로 기초한다.
EEE8. EEE6의 디스플레이로서, 상기 제어기는 표준화된 고 해상도의 미디어 소스로부터 데이터를 입력하도록 구성되며, 상기 이미지-생성 패널은 상기 표준화된 고 해상도의 이미지를 생성할 수 있도록 선택되며, 상기 콘트라스트-향상 패널은 상기 이미지 생성 패널과 상이한 해상도를 사용하여 콘트라스트를 증가시키도록 구성된다.
EEE9. EEE8의 디스플레이로서, 상기 콘트라스트-향상 패널의 해상도는 상기 이미지-생성 패널보다 높다.
EEE10. EEE8의 디스플레이로서, 상기 콘트라스트-향상 패널의 해상도는 상기 이미지-생성 패널의 해상도와 등가이다.
EEE11. EEE8의 디스플레이로서, 상기 콘트라스트-향상 패널의 해상도는 상기 이미지-생성 패널의 해상도보다 작다.
EEE12. EEE1의 디스플레이로서, 상기 이미지-생성 패널은 컬러 필터층, 활성층, 및 편광 필터층을 포함하며, 상기 콘트라스트-향상 패널은 활성층 및 편광 필터층을 포함한다.
EEE13. EEE12에 따른 디스플레이로서, 상기 이미지-생성 패널 및 상기 콘트라스트-향상 패널의 층들은 상기 이미지-생성 패널 및 상기 콘트라스트-향상 패널의 활성층들을 가능한 한 서로 밀접하게 위치시키도록 배열된다.
EEE14. EEE1에 따른 디스플레이로서, 상기 이미지 생성층은 광원들의 적어도 하나의 에지 조명 어레이에 의한 백라이트이다.
EEE15. EEE14에 따른 디스플레이로서, 단지 상기 콘트라스트 향상 패널의 고주파수 세목들만을 마스킹하는 해상도를 갖는 콘트라스트 층 확산기를 더 포함한다.
EEE16. EEE14에 따른 디스플레이로서, 광원들의 어레이는 RGB 광원들, RGBW 광원들, RGB 플러스 적어도 하나의 부가적인 원색 광원, 및 다른 다수의-원색 광원 컬러 조합들 중 적어도 하나를 포함한다.
EEE17. EEE14에 따른 디스플레이로서, 광원들의 상기 적어도 하나의 에지 조명 어레이는 국소적으로 디밍된다.
EEE18. EEE14에 따른 디스플레이로서, 상기 광원은 상이한 컬러를 포함하며 각각의 컬러의 밝기는 개별적으로 제어가능하다.
EEE19. EEE1에 따른 디스플레이로서, 업스트림 확산기 및 다운스트림 확산기를 더 포함하며, 상기 업스트림 확산기는 비교적 거친 확산 해상도를 갖고 상기 콘트라스트 향상 패널을 조사하도록 구성된 백라이트를 확산시키도록 구성되며, 상기 다운스트림 확산기는 상기 콘트라스트-향상 패널의 고 주파수 세목들 및 제어가능하지 않은 특징들 중 적어도 하나를 마스킹하도록 구성된 비교적 미세 확산 해상도를 갖는다.
EEE20. EEE19에 따른 디스플레이로서, 상기 다운스트림 확산기는 상기 콘트라스트-향상 패널에 의해 방출된 최대 및 최소 밝기 레벨들을 유지하면서 상기 콘트라스트-향상 패널의 고 주파수 세목들을 마스킹한다.
EEE21. EEE1에 따른 디스플레이로서, 광원들의 어레이를 더 포함하며, 상기 콘트라스트-향상 층은 광원들의 어레이에 의한 백라이트되도록 위치되며 상기 광원들의 어레이 및 상기 콘트라스트-향상 패널은 상기 광원들의 어레이로부터 상기 콘트라스트-향상 패널을 통과하는 광이 이미지-생성 패널을 조사하도록 배열된다.
EEE22. EEE21에 따른 디스플레이로서, 상기 콘트라스트-향상 패널의 해상도는 상기 이미지-생성 패널의 해상도보다 크다.
EEE23. EEE21에 따른 디스플레이로서, 상기 콘트라스트-향상 패널은 상기 디스플레이에 의해 디스플레이될 이미지의 기본 버전을 생성하며 상기 이미지-생성 패널은 디스플레이될 상기 이미지를 생성하기 위해 상기 기본 이미지를 추가 변조한다.
EEE24. EEE23에 따른 디스플레이로서, 상기 기본 이미지는 디스플레이될 상기 이미지의 밝기 강도들에 비례하는 밝기 강도를 포함한다.
EEE25. EEE24에 따른 디스플레이로서, 상기 밝기 강도 기본 이미지는 디스플레이될 이미지보다 선명한 이미지이다.
EEE26. EEE24에 따른 디스플레이로서, 상기 기본 이미지는 디스플레이될 상기 이미지의 밝기 레벨들에 비례하여 밝기 레벨들의 블러링된 근사치이다.
EEE27. EEE1에 따른 디스플레이로서, 상기 이미지-생성 패널 및 상기 콘트라스트-향상 패널에 연결되고 상기 이미지-생성 패널에 제 1 처리된 이미지 데이터 및 상기 콘트라스트-향상 패널에 제 2 처리된 이미지 데이터를 제공하도록 구성된 제어기를 더 포함하며, 상기 제 1 처리된 이미지 데이터는 미디어 소스로부터 입력된 이미지 데이터 및 상기 제 2 처리 이미지 데이터의 생성으로부터의 피드백에 부분적으로 기초하여 생성된다.
EEE28. EEE27에 따른 디스플레이로서, 상기 제 1 처리된 이미지 데이터는 상기 입력 이미지 데이터의 풀 컬러 고 해상도 버전을 포함하며, 상기 제 2 처리된 이미지 데이터는 상기 입력 이미지 데이터에 비례하는 밝기 레벨들의 매핑을 포함한다.
EEE29. EEE1에 따른 디스플레이로서, 백라이트를 더 포함하며, 상기 이미지-생성 패널은 상기 백라이트 및 상기 콘트라스트-향상 패널 사이에 위치된다.
EEE30. EEE29에 따른 디스플레이로서, 백라이트를 더 포함하며, 상기 콘트라스트-향상 패널은 상기 백라이트 및 상기 이미지-생성 패널 사이에 위치된다.
100: 높은 동적 범위 디스플레이 110: 백라이트
112: 초기 광 115: 이미지-생성 패널
120: LCD 패널 122: 초기 편광층
124: 활성층 126: 수동 편광 분석기
128: 제 1 변조된 광 130: 제어가능한 편광기
134: 능동 요소 136: 수동 편광기
138: 최종 이미지 광 136: 수동 편광기
200: 높은 동적 범위 디스플레이 210: 백라이트
218: 광 240: 콘트라스트-향상 패널
242: 초기 편광기 244: 콘트라스트-향상 패널
246: 편광기 248: 광
250: 이미지-생성 패널 254: 컬러 활성층
256: 수동 편광기 258: 최종 이미지 광
260: 높은 동적 범위 디스플레이 272: 업스트림 확산기
274: 미드-스트림 확산기 280: 변조된 광
285: 확산된 광 310: LCD 패널
312: 편광층 314: 투명 기판
316: 액정층 318: 컬러 필터층
320: 초기 편광층 350: 콘트라스트-향상 패널
352: 투명 기판 354: 초기 편광층
356: 활성층 370: 이미지-생성 패널
372: 컬러 필터층 374: 활성층
376: 기판 378: 편광층
400: 전자 디바이스 410: LCD 컬러 정정 모듈
420: 편광 제어 모듈 422: 라인
425: Pout 신호 440: 전자 디바이스
442: 편광 제어 모듈 446: LCD 컬러 정정 모듈
450: 전자 디바이스 452: 전역 밝기 계산 모듈
454: 백라이트 제어기 458: 디밍/편광 제어기
460: 콘트라스트-향상 패널 462: 컬러 LCD 제어기
464: 컬러 패널 466: 편광 제어 모듈
468: LCD 컬러 정정 모듈 482: 전역 톤 매핑 모듈
485: 컬러 패널 610: 현재 시스템
620: 이상적 시스템 705: 백라이트
710: 반사 편광기 715: 백라이트
720: 확산 스택 725: 반사 편광기
730: 콘트라스트-향상 패널 735: 확산 스택
740: 이미지-생성 패널 750: 이미지-생성 패널
780: 명암-대비 향상 패널 800: 디스플레이
810: 제어가능한 패널 815: 시청 안경
900: 디스플레이 902: 2D 디스플레이 영역
903: 3D 디스플레이 영역

Claims (16)

  1. 디스플레이에 있어서,
    이미지-생성 패널 및 콘트라스트-향상 패널을 포함하며, 상기 콘트라스트-향상 패널은 컬러 필터들이 없는 LCD 패널을 포함하는, 디스플레이.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 콘트라스트-향상 패널은 상기 이미지-생성 패널의 다운스트림에 위치되는, 디스플레이.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 콘트라스트-향상 패널의 해상도는 상기 이미지-생성 패널보다 높은, 디스플레이.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 이미지-생성 패널은 상기 콘트라스트-향상 패널과 동일한 편광 회전 설계를 갖는 컬러-필터 기반 LCD 패널을 포함하는, 디스플레이.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 콘트라스트-향상 패널은 상기 이미지-생성 패널에 인접되는, 디스플레이.
  6. 제 1 항에 있어서,
    이미지-생성 패널 활성화 모듈 및 콘트라스트-향상 패널 활성화 모듈을 포함한 제어기를 더 포함하며, 상기 제어기는 대응하는 활성화 모듈에 의해 생성된 제어 데이터를 통해 상기 이미지-생성 패널 및 상기 콘트라스트-향상 패널 둘 모두를 활성화시키도록 연결되는, 디스플레이.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 이미지-생성 패널의 활성화는 상기 콘트라스트-향상 패널 활성화 모듈로부터 상기 이미지-생성 패널 활성화 모듈로의 피드백에 부분적으로 기초하는, 디스플레이.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어기는 표준화된 고 해상도의 미디어 소스로부터 데이터를 입력하도록 구성되고, 상기 이미지-생성 패널은 상기 표준화된 고 해상도의 이미지를 생성할 수 있도록 선택되며, 상기 콘트라스트-향상 패널은 상기 이미지 생성 패널과 상이한 해상도를 사용하여 콘트라스트를 증가시키도록 구성되는, 디스플레이.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 콘트라스트-향상 패널의 상기 해상도는 상기 이미지-생성 패널보다 높은, 디스플레이.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 콘트라스트-향상 패널의 상기 해상도는 상기 이미지-생성 패널의 해상도와 등가인, 디스플레이.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 콘트라스트-향상 패널의 상기 해상도는 상기 이미지-생성 패널의 해상도보다 낮은, 디스플레이.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 이미지-생성 패널은 컬러 필터층, 활성층, 및 편광 필터층을 포함하며, 상기 콘트라스트-향상 패널은 활성층 및 편광 필터층을 포함하는, 디스플레이.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 이미지-생성 패널 및 상기 콘트라스트-향상 패널의 층들은 상기 이미지-생성 패널 및 상기 콘트라스트-향상 패널의 상기 활성층들이 가능한 한 서로 밀접하게 위치시키도록 배열되는, 디스플레이.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 이미지 생성층은 광원들의 적어도 하나의 에지 조명 어레이에 의한 백라이트인, 디스플레이.
  15. 제 14 항에 있어서,
    단지 상기 콘트라스트 향상 패널의 고 주파수 세목들만을 마스킹하는 해상도를 갖는 콘트라스트 층 확산기를 더 포함하는, 디스플레이.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 광원들의 어레이는 RGB 광원들, RGBW 광원들, RGV 플러스 적어도 하나의 부가적인 원색 광원, 및 다른 다수의-원색 광원 컬러 조합들 중 적어도 하나를 포함하는, 디스플레이.
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