KR101742667B1 - 디스플레이 디바이스 - Google Patents

Abstract

높은 시각적 이미지 품질을 유지하고 전력을 절감하기 위해, 디스플레이 디바이스는 R 서브픽셀, G 서브픽셀, B 서브픽셀, 및 W 서브픽셀과; 기설정된 범위내에 사람이 있는지 여부를 검출하기 위한 인체감지센서(12)를 구비한다. 기설정된 범위내에 사람이 있는지 여부에 따라 W 서브픽셀의 사용율이 변경된다.

Description

디스플레이 디바이스{DISPLAY DEVICE}

본 발명은 R, G, B 및 W 서브픽셀을 포함한 디스플레이 디바이스에 관한 것으로, 보다 상세하게는 W 서브픽셀의 사용율을 결정하는 것에 관한 것이다.

도 1은 적색(R), 녹색(G), 및 청색(B)의 3개 서브픽셀들(3)이 한 픽셀(2)을 구성하는 매트릭스 타입의 유기 전계발광(EL) 패널(1)의 대표적인 도트 배열의 예를 도시한 것이다. 도 2 및 도 3은 R, G, 및 B 이외에 백색(W)을 포함한 서브픽셀(3)을 이용하는 매트릭스 타입의 유기(EL) 패널(1)의 도트 배열의 예를 도시한 것이다. 도 2에서, 서브픽셀(3)은 한 픽셀(2)을 형성하기 위해 수평방향으로 배열되어 있다. 도 3에서, 서브픽셀(3)은 한 픽셀(2)을 형성하기 위해 2×2 매트릭스로 배열되어 있다. RGBW 타입의 유기 EL패널(1)은 전력소비를 줄이고 패널의 휘도를 높이기 위해 R, G, 및 B 서브픽셀보다 발광효율이 더 높은 W 서브픽셀을 이용한다. RGBW 타입의 패널을 구현하는 방법은 서브픽셀의 각각의 컬러들을 방출하는 유기 EL소자를 이용하는 것에 관한 방법 및 W 서브픽셀과는 다른 서브픽셀을 구현하기 위해 백색 유기 EL소자에 적색, 녹색 및 청색 광학필터들을 겹치는 것에 관한 방법을 포함한다.

도 4는 백색 픽셀에 사용되는 백색(W) 이외에 적색(R), 녹색(G), 및 청색(B)의 3개의 대표적인 삼원색의 색도의 예를 나타낸 CIE 1931 색도 다이어그램이다. W의 색도는 반드시 디스플레이의 기준 백색과 일치할 필요는 없음에 유의하라.

도 5는 R=1, G=1, 및 B=1일 경우 디스플레이의 기준 백색이 디스플레이되는 적색(R), 녹색(G), 및 청색(B) 입력 신호들을 R, G, B, 및 W 이미지 신호들로의 변환 방법을 도시한 것이다. 먼저, W 서브픽셀의 방출 컬러가 디스플레이의 기준 백색과 일치하지 않을 경우, W 서브픽셀의 방출컬러로 정규화를 위해 입력 RGB 신호들에 대해 하기의 연산이 수행된다.

여기서, R, G, 및 B는 입력신호이고, Rn, Gn, 및 Bn은 정규화된 적색, 녹색, 및 청색 신호들이며, a, b, 및 c는 W=1일 때 얻은 휘도 및 색도와 같이 휘도 및 색도가 R=1/a, G=1/b, 및 B=1/c일 때 얻어지도록 선택되는 계수이다.

S, F2, 및 F3에 대해 가장 기본적인 연산 표현의 예는 다음을 포함한다:

이 경우, 디스플레이된 픽셀의 컬러가 더욱 무채색임에 따라, W 서브픽셀이 밝혀지는 비율이 높아진다. 그러므로, 디스플레이된 임지에서 근무채색(near-achromatic) 컬러의 비율이 증가함에 따라, R, G, 및 B 서브픽셀들만 이용되는 경우에 비해 패널의 전력소비는 낮아지게 된다.

기준 백색에 대한 최종 정규화는 W 서브픽셀의 방출컬러가 디스플레이의 기준 백색과 일치하지 않을 때 수행되는 처리인 W 서브픽셀의 방출 컬러에 대한 정규화와 유사하며, 하기의 연산을 수행하는 것을 포함한다:

일반적으로, 몇몇 이미지들은 단지 순순한 컬러들로 구성되며 W 서브픽셀이 대부분의 경우 사용된다. 그러므로, 전체 전력소비는 단지 R, G, 및 B 서브픽셀만 사용할 경우에 비해 평균적으로 감소된다.

하기의 수학식이 F2 및 F3에 사용되는 경우, W 서브픽셀의 사용율은 M 값에 따라 변한다.

여기서, M은 0≤M≤1의 범위에 있는 상수이다.

전력소비 면에서, 수학식 2 내지 4로 표현된 M=1, 즉, 100%의 사용율을 이용하는 것이 가장 바람직하다. 그러나, 시각적 해상도면에서, 가능한 경우 R, G, B 및 W 서브픽셀들 모두가 밝혀지는 그런 M 값을 선택하는 것이 바람직하다. 이는 하기에 상세히 설명한다.

시각적 해상도를 향상시키기 위해 R, G, 및 B 서브픽셀이 도 1에 도시된 바와 같은 매트릭스로 배열되는 패널에서, 각 컬러의 신호 위상과 패널내 각 서브픽셀의 위치이 도 6에 도시된 바와 같이 정렬되어 있다. 이 경우, 입력 이미지 신호의 수평방향의 해상도는 패널의 수평 픽셀들 개수의 3배이며 따라서 패널의 수평방향으로 서브픽셀들의 개수와 같을 필요가 있다. 하지만, 도 6에 예시된 바와 같은 타이밍에서 각 컬러에 대해 샘플링이 수행될 경우, 겉보기 해상도가 증가한다. 다시 말하면, 각 컬러 신호의 위상과 각 서브픽셀의 위치가 정렬될 경우, R, G, 및 B의 3개 서브픽셀들이 모두 동일 위상의 신호 데이터로 구동되는 경우에서 얻은 이미지보다 겉보기 해상도가 더 높아진 디스플레이 이미지를 얻을 수 있다(도 7). 이는 왜냐하면 입력 신호의 각 서브픽셀의 위치에서 휘도 정보가 각 컬러의 휘도 성분에 의해 어느 정도 재생될 수 있기 때문이다.

또한, R, G, B 및 W 서브픽셀들이 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 사용되는 경우, 각 컬러 신호의 위상과 패널의 각 서브픽셀의 위치를 정렬시킴으로써 동일한 방식으로 겉보기 해상도를 높일 수 있다. 도 8은 서브픽셀이 도 2에 도시된 바와 같이 배열된 경우에 W 서브픽셀의 사용율이 대략 50%인 경우 샘플링의 예를 도시한 것이다.

W 서브픽셀의 사용율이 100%일 때, 즉, 수학식 6 및 7에서 M=1인 경우에, 이미지는 더 무채색이되므로, R, G, 및 B 서브픽셀들에 의해 방출된 광량이 더 작아지기 때문에 그 효과는 더 낮아지게 된다. 특히, 주요 W 컬러가 기준 백색과 같은 경우, 검은색 및 백색 이미지가 디스플레이될 때 R, G, 및 B 서브픽셀들이 전혀 사용되지 않고, 그 결과 해상도는 도 9에 도시된 바와 같이 W 서브픽셀드의 개수와 같아진다.

상술한 바와 같이, M의 개수에 따르는 전력소비 및 겉보기 해상도는 상쇄관계에 있다. 그러므로, 일본특허출원 공개공보 No. 2006-003475에서, 디스플레이된 이미지의 공간 주파수 성분들이 부분적으로 검출되고 W 서브픽셀의 사용율(M)은 검출결과에 따라 맞게 변하므로 해상도 저하를 억제하고 전력소비를 줄인다.

일본특허출원 공개공보 No. 2006-003475의 방법에 따르면, M=1일 때 얻어진 평균전력소비에 상당히 가까운 평균전력소비가 도면에 따라 얻어질 수 있고 동시에 이미지 품질을 향상시키기 위해 이미지의 가장자리부에서 M 값이 줄어들 수 있다. 그러나, 이 방법으로도, 근무채색이고 공간 주파수가 낮은 부분에서의 이미지 품질은 N이 상수이고 이미지 품질을 위해 최적화된 경우에서보다 더 열악하게 나타날 수 있다. 특히, M이 상기 부분들에서 커지게 되므로 단지 W 서브픽셀들만이 도 2의 배열의 경우에서는 스트라이프로 그리고 근거리에서 도 3의 배열의 경우에서는 도트로 보여지게 밝게 밝혀지게 된다.

시력이 1.0인 사람은 1분각(arc minute)의 시야각 해상도를 가지며, 주사선의 개수가 1,100인 경우 주사선들은 시야거리가 3H(스크린의 높이의 3배) 이상일 때 보일 수 없다고 한다. 그러므로, 기설정된 거리 이상에서 볼 때, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같은 정사각형 픽셀들을 포함한 디스플레이 디바이스의 경우에는 M=1일 때에도 이미지 품질에 있어 문제가 없다. 상술한 바와 같이, 한 픽셀이 복수의 서브픽셀들로 구성되는 디스플레이 디바이스의 경우에, 이미지가 각 서브픽셀이 식별될 수 없는 이런 거리에서 보여는 것이 바람직하다. 그러나, 서브픽셀의 크기는 픽셀 개수 등의 사양에 따라 변하고 디스플레이 디바이스와 시청자 간의 거리는 사용 환경에 따라 변하기 때문에 이 조건을 항상 만족하기가 어렵다.

또한, 디지털 사이니지(digital signage)와 같은 애플리케이션에서, 사람들은 대개 디스플레이 디바이스로부터 떨어져 위치해 있으나, 디지털 사이니지의 컨텐츠에 관심있는 사람들 중 하나는 컨텐츠를 가까이 보기 위해 디지털 사이니지에 접근할 수 있다.

본 발명에 따르면, 매트릭스로 배열되고, R 서브픽셀, G 서브픽셀, B 서브픽셀, 및 W 서브픽셀을 각각 포함한 픽셀들과; 디스플레이 디바이스 주위에 사람을 검출하기 위한 인체감지센서를 구비하고, 검출 결과에 따라 W 서브픽셀의 사용율이 변경되는 디스플레이 디바이스가 제공된다.

또한, 인체감지센서는 디스플레이 디바이스로부터 기설정된 범위내에 사람이 있는지 여부를 검출하기 위한 센서를 구비하고, 디스플레이 디바이스는 기설정된 범위내에 사람이 있는지 여부에 따라 W 서브픽셀의 사용율을 변경하는 것이 바람직하다.

또한, 인체감지센서는 디스플레이 디바이스에 가장 가까이 위치된 사람의 거리를 측정하기 위한 센서를 구비하고, 디스플레이 디바이스는 측정된 거리에 따라 W 서브픽셀의 사용율을 변경하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 전력을 절감하면서 높은 시각적 이미지 품질이 유지된다.

도면에서,
도 1은 R, G, 및 B 서브픽셀들을 포함한 디스플레이 디바이스의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 R, G, B, 및 W 서브픽셀들을 포함한 디스플레이 디바이스의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 R, G, B, 및 W 서브픽셀들을 포함한 디스플레이 디바이스의 또 다른 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 CIE 1931 색도 다이어그램이다.
도 5는 RGBW로의 변환 처리를 도시한 도면이다.
도 6은 각 컬러의 신호의 위상과 패널내 각 서브픽셀의 위치를 정렬하는 처리를 도시한 도해도이다.
도 7은 각 컬러의 신호의 위상과 패널내 각 서브픽셀의 위치를 정렬하는 처리를 도시한 도해도이다.
도 8은 각 컬러의 신호의 위상과 패널내 각 서브픽셀의 위치를 정렬하는 처리를 도시한 도해도이다.
도 9는 각 컬러의 신호의 위상과 패널내 각 서브픽셀의 위치를 정렬하는 처리를 도시한 도해도이다.
도 10은 이미지 품질의 저하를 도시한 도면이다.
도 11은 실시예에 따른 구성을 도시한 도면이다.
도 12는 실시예에 따라 RGBW로 변환 처리를 도시한 도면이다.
도 13은 RGB에서 RGBW로 변환을 위한 구성을 도시한 도면이다.

이하, 첨부도면을 참조로 본 발명의 실시예를 설명한다.

도 11은 실시예에 따른 디스플레이 디바이스(모니터)(10)의 외형을 도시한 도면이다. 디스플레이 디바이스(10)는 사람의 존재를 감지하기 위한 인체감지센서(12)를 포함한다. 인체감지센서(12)는 디스플레이 디바이스(10)를 보는 사람의 존재를 검출하는데 이용된다.

52인치 풀 HD(full high-definition) 모니터(1,920×1,080 픽셀)를 예로 들면, 스크린의 높이(H)는 약 65㎝이다. 따라서, 주사선(픽셀)이 식별될 수 없는 상술한 시청거리 3H는 195㎝이므로, 픽셀은 2m내에 시청될 때 식별될 수 없다. 이 문제를 해결하기 위해, 예컨대, 수학식 6 및 7에서 M 값은 인체감지센서(12)에 의해 사람이 2m내에 검출될 때 0.5로 그리고 그렇지 않으면 용도에 따라 전력을 절감하면서 늘 충분한 이미지 품질이 유지되도록 1로 설정된다.

인체감지센서(12)는 예컨대 사람에 의해 방출되는 적외선을 캡쳐하고 사람의 미약한 움직임을 검출하기 위한 적외선 모니터 센서일 수 있으며, 이로써 기설정된 범위 내에 있는 사람을 검출한다.

일본특허출원 공개공보 No. 2006-003475에 설명된 기술을 결합해 이용하는 것이 또한 바람직하다. 예컨대, M 값은 사람이 기설정된 거리 내에 있을 때 이미지의 공간 주파수 성분에 따라 변하고, 그렇지 않으면 M은 1로 설정된다.

또한, 디스플레이 디바이스(10)와 사람 간의 거리를 측정할 수 있는 인체감지센서가 탑재될 경우, M 값은 거리에 따라 점차 변해질 수 있다. 1,080개 주사선을 가진 풀 HD 모니터를 예로 들면, M은 거리가 3H 이하일 때 0.5로 설정되고, M은 거리가 5H 이상일 때 1로 설정되며, M은 거리가 3H에서 5H 범위내에서 증가함에 따라 증가된다. 사람의 거리를 측정하는 방법은 예컨대 카메라 등을 제공하는 것과 사람의 존재와 거리를 평가하기 위해 디스플레이 디바이스 앞에 스크린이 취한 이미지를 분석하는 것을 포함할 수 있다.

앞서, F2 및 F3은 수학식 6 및 7을 기초로 설명되었다. 따라서, 디스플레이 이미지의 휘도와 색도는 입력 RGB에 따라 충실히 재생된다.

그러나, 이 실시예는 디스플레이된 이미지의 휘도 및 색도가 입력 이미지의 휘도 및 색도와 다를 경우에도 또한 적용될 수 있다. 일본특허출원 공개공보 No. 2004-280108에서, 컬러의 포화는 전력소비를 억제하기 위해 장비의 사용환경에 따라 변한다. 휘도가 시계(visibility) 면에서 컬러의 포화보다 더 중요한 관점으로부터, 방출 효율이 높은 W가 밝은 환경에서 컬러의 포화를 줄이기 위해 다소 더 밝게 방출된다. 그러므로, 휘도가 증가될 때 전력소비가 증가되는 것이 방지된다. 상술한 디지털 사이니지에 적용될 경우, 일본특허출원 공개공보 No. 2004-280108에 기술된 상기 방법이 기설정된 범위내에 사람이 없을 때 전력을 절감하면서 휘도를 높이는데 이용될 수 있고, 기설정된 범위내에 사람이 있을 때, 가까운 거리에서 볼 때 편안하게 하는 기설정된 휘도가 달성되고 W 서브픽셀의 사용율이 가시 해상도를 높이게 50%로 설정되는 방법이 이용될 수 있다.

도 12는 인체감지센서(12)를 포함한 디스플레이 디바이스(10)에서 R=1, G=1, 및 B=1일 때 디스플레이의 기준 백색이 디스플레이될 수 있는 R, G, 및 B 입력 신호들을 R, G, B 및 W 이미지 신호들로 변환하는 프로세스를 도시한 것이다. 수학식 1에 의해 표현된 연산이 주요 백색으로 정규화를 위해 R, G, 및 B 입력 신호들에 대해 수행된다(S11). 정규화 신호들은 Rn, Gn 및 Bn으로 표시된다. S11에서 정규화는 반드시 수행될 필요가 없음에 유의하라.

다음, 신호들(Rn, Gn 및 Bn)에 대해, W의 휘도에 해당하는 S가 연산 F1(Rn, Gn, Bn)에 의해 계산된다(S12). 연산(F1)은 예컨대 수학식 2에서와 같이 최소값을 선택하는 연산이다. 그런 후, S가 연산 F2(S,H)를 수행하기 위해 사용된다(S13). 가령, 사람이 기설정된 범위내에 있을 때 H=1을 그렇지 않으면 H=0을 출력하는 인체감지센서를 이용해, 수학식 6에서 M 값을 사람이 기설정된 범위내에 있을 때 0.5로 그렇지 않으면 1로 설정하도록 하기의 수학식이 적용된다:

구해진 F2(S,H)는 Rn, Gn 및 Bn에 더해지고(S14) 상기 Rn, Gn 및 Bn으로부터 W 서브픽셀의 휘도에 해당하는 휘도를 빼어 Rn', Gn' 및 Bn'을 구한다(S14). 필요하다면, 기준 백색에 대한 정규화가 각 서브픽셀에 대해 휘도(R', G', B')을 출력하도록 수행된다(S15).

한편, S는 또한 F3(S,H)를 계산하는데 사용된다(S16). F3가 S13의 수학식과는 부호만 다른 수학식인 경우, 디스플레이 이미지의 휘도와 색도는 입력 R, G, 및 B에 따라 충실히 재생된다.

그런 후, 구해진 F3(S,H)는 서브픽셀 W의 휘도(Wh)로서 출력된다.

도 13은 디스플레이 디바이스의 구성예를 도시한 것이다. 이미지 신호(R, G, 및 B)는 RGB-RGBW 변환부(20)에 입력되고 상술한 바와 같은 연산이 R', G', B' 및 W를 계산하기 위해 수행된다. 이 경우, RGB-RGBW 변환부(20)에 W 사용율 결정부(22)로부터 W 서브픽셀의 사용율에 대한 신호가 제공된다. W 사용율 결정부(22)는 인체감지센서(12)로부터의 신호에 따라 W 서브픽셀의 사용율에 대한 신호를 출력한다. W 서브픽셀의 사용율은 사람이 기설정된 범위 내에 없을 때 최대로 설정되고 W 서브픽셀의 사용율은 사람이 기설정된 범위 내에 있을 때 제한된다. RGB-RGBW 변환부(20)는 W 사용율 결정부(22)로부터의 신호에 해당하는 W 서브픽셀의 사용율을 이용해 R', G', B' 및 W를 결정하고, 결정된 R', G', B' 및 W를 유기 전계발광(EL) 패널(24)에 공급한다. 그러므로, W 서브픽셀의 사용율은 디스플레이를 위해 인식된 이미지 품질에 전혀 문제를 일으키지 않는 범위 내에서 시청자의 거리에 따라 변한다.

Claims (3)

1. 매트릭스로 배열되고, R 서브픽셀, G 서브픽셀, B 서브픽셀, 및 W 서브픽셀을 각각 포함하는 픽셀들과,
   디스플레이 디바이스 주위에 존재하는 사람과 상기 디스플레이 디바이스 사이의 거리를 검출하기 위한 인체 감지 센서를 구비하고,
   입력 RGB 데이터가 RGBW 데이터로 변환될 때, 검출된 거리에 따라, 사람이 기결정된 거리 범위 내에 존재하지 않는다면 W 서브픽셀이 점등되는 비율인 M은 최대치로 설정되고 사람이 기결정된 거리 범위 내에 존재한다면 W 서브픽셀이 점등되는 비율인 M은 제한되며,
   상기 W 서브픽셀이 점등되는 비율인 M은, RGB의 입력 신호에 대해 백원색(primary white)으로 정규화한 후 신호값의 최소치로부터 계산되는 W의 값에 적용되는 값이며, 비율 M은 0 내지 1의 범위에 있는 상수인 디스플레이 디바이스.
2. 제 1 항에 있어서,
   스크린의 높이가 H일 때,
   상기 거리가 3H 이하일 때 M은 0.5로 설정되고, 상기 거리가 5H 이상일 때 M은 1로 설정되며, 상기 거리가 3H에서 5H의 범위에서 증가함에 따라 M이 증가하는 디스플레이 디바이스.
   
3. 삭제

Images