KR20160058669A - 주변 광 순응형 디스플레이 - Google Patents

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Abstract

전자 디바이스는 디스플레이 픽셀들의 어레이를 갖고 디스플레이의 동작을 제어하는 디스플레이 제어 회로를 갖는 디스플레이를 포함할 수 있다. 디스플레이 제어 회로는 주변 조명 조건들에 기초하여 디스플레이 출력을 순응적으로 조절할 수 있다. 예를 들어, 주광에 의해 지배되는 것과 같은 더 차가운 주변 조명 조건들에서, 디스플레이는 비교적 차가운 백색을 이용하여 중성 색들을 디스플레이할 수 있다. 디스플레이가 실내 광원들에 의해 지배되는 것과 같은 더 따뜻한 주변 조명 조건들에서 동작될 때, 디스플레이는 비교적 따뜻한 백색을 이용하여 중성 색들을 디스플레이할 수 있다. 주변 조명 조건들에의 순응은, 사용자의 시각이 상이한 주변 조명 조건들에 색채적으로 순응할 때, 사용자가 디스플레이 상에서의 컬러 시프트를 지각하지 않을 것을 보장할 수 있다. 이러한 방식으로 이미지들을 순응적으로 조절하면, 저녁에는 더 따뜻한 색상들을 디스플레이함으로써 인간의 24시간 주기 리듬에 이로운 영향을 줄 수도 있다.

Description

주변 광 순응형 디스플레이{AMBIENT LIGHT ADAPTIVE DISPLAYS}
<관련 출원>
본 출원은 2015년 3월 30일에 출원된 미국 특허 출원 제14/673,685호, 및 2014년 11월 17일에 출원된 미국 특허 가출원 제62/080,934호의 우선권을 주장하며, 이들은 그 전체 내용이 참조에 의해 여기에 포함된다.
<기술분야>
본 발명은 일반적으로 디스플레이를 갖는 전자 디바이스에 관한 것이고, 더 구체적으로는, 상이한 주변 조명 조건들에 순응(adapt)하는 디스플레이를 갖는 전자 디바이스에 관한 것이다.
인간의 시각 체계의 색 순응 기능(chromatic adaptation function)은 인간이 상이한 조변 조명 조건들 하에서 일정한 지각 색(perceived color)을 대체로 유지하게 해 준다. 예를 들어, 일광으로 조명될 때 적색으로 보이는 물체는 실내의 전기 조명에 의해 조명될 때에도 적색으로 지각될 것이다.
통상적으로, 종래의 디스플레이는 인간의 시각 체계의 색 순응 또는 상이한 주변 조명 조건들을 처리하지 않는다. 그 결과, 사용자는 상이한 주변 조명 조건들 하에서, 바람직하지 않은 컬러 시프트(color shift)를 디스플레이에서 지각할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이의 백색 점은 실외 주변 조명 조건에 있는 사용자에게는 백색으로 보일 수 있지만, 사용자의 눈이 실내 광원에 의해 생성되는 더 따뜻한 광(warmer light)에 순응되어 있을 때에는 실내 환경에서 사용자에게 푸르스름하게 보일 수 있다.
그러므로, 디스플레이로 이미지를 표시하는 개선된 방식을 제공할 수 있으면 바람직할 것이다.
전자 디바이스는 디스플레이 픽셀들의 어레이를 갖고 디스플레이의 동작을 제어하는 디스플레이 제어 회로를 갖는 디스플레이를 포함할 수 있다. 디스플레이 제어 회로는 주변 조명 조건들에 기초하여 디스플레이로부터의 출력을 순응적으로 조절할 수 있다.
전자 디바이스는 디스플레이 픽셀들의 어레이를 갖고 디스플레이의 동작을 제어하는 디스플레이 제어 회로를 갖는 디스플레이를 포함할 수 있다. 디스플레이 제어 회로는 주변 조명 조건들에 기초하여 디스플레이 출력을 순응적으로 조절할 수 있다. 예를 들어, 주광(daylight)에 의해 지배(dominate)되는 것과 같은 더 차가운 주변 조명 조건들(cooler ambient lighting conditions)에서, 디스플레이는 비교적 차가운 백색을 이용하여 중성 색들(neutral colors)을 디스플레이할 수 있다. 디스플레이가 실내 광원들에 의해 지배되는 것과 같은 더 따뜻한 주변 조명 조건들에서 동작하고 있을 때, 디스플레이는 비교적 따뜻한 백색을 이용하여 중성 색들을 디스플레이할 수 있다.
디스플레이 제어 회로는 디스플레이의 중성 점(neutral point)을 조절함으로써, 디스플레이로부터의 출력을 조절할 수 있다. 디스플레이의 중성 점은 백색과 같은 중성 색을 디스플레이할 때 디스플레이에 의해 방출되는 색으로서 정의될 수 있다. 디스플레이 제어 회로는 광 센서에 의해 수집되는 주변 광 정보에 기초하여 디스플레이의 중성 점을 조절할 수 있다.
주변 조명 조건들에의 순응은, 사용자의 시각이 상이한 주변 조명 조건들에 색채적으로(chromatically) 순응할 때, 사용자가 디스플레이 상에서의 컬러 시프트를 지각하지 않을 것을 보장할 수 있다. 이러한 방식으로 이미지들을 순응적으로 조절하면, 저녁에는 더 따뜻한 색상들을 표시함으로써 인간의 24시간 주기 리듬(human circadian rhythm)에 이로운 영향을 줄 수도 있다.
사용자의 시각 체계는 사용자 부근의 주변 광(예를 들어, 디스플레이에 의해 방출되는 광, 태양 또는 전구와 같은 기타 광원들에 의해 방출되는 광 등)에 색채적으로 순응할 수 있다. 디스플레이 제어 회로는 사용자가 어떤 조명에 순응되어 있는지를 결정하는 데에 있어서 다른 광원들로부터의 주변 광에 대하여 디스플레이 광을 얼마나 무겁게(heavily) 가중(weight)해야 하는지를 나타내는 순응 계수(adaptation factor)에 기초하여, 순응된 중성 점을 결정할 수 있다.
원한다면, 사용자는 순응 계수를 수동으로 선택 및/또는 조절할 수 있을 것이다. 예를 들어, 전자 디바이스(10)는 종이 모드, 하이브리드 모드, 및 정상 모드와 같은 상이한 사용자 선택가능한 모드들에서 동작할 수 있다. 정상 모드에서, 디스플레이의 중성 점이 목표 백색 점에서 유지되도록, 순응 계수가 1로 설정될 수 있다. 종이 모드에서, 디스플레이 상의 이미지들의 종이 같은 겉보기(paper-like appearance)를 유지하기 위해, 디스플레이의 중성 점이 주변 조명 조건들에 순응적으로 맞춰지도록, 순응 계수는 0으로 설정될 수 있다. 하이브리드 모드에서, 디스플레이의 중성 점이 디스플레이의 백색 점 및 주변 조명 조건들 둘 다에 의존하도록, 순응 계수가 0과 1 사이의 소정 값으로 설정될 수 있다.
원한다면, 사용자와 디스플레이 사이의 거리를 결정하기 위해 근접 센서 데이터가 이용될 수 있으며, 이는 사용자의 색 순응에 대한 디스플레이 광의 기여를 결정하는 데에 이용될 수 있다.
본 발명의 다른 특징, 본질 및 다양한 이점은 첨부 도면들 및 바람직한 실시예들에 대한 이하의 상세한 설명으로부터 더 분명해질 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 주변 광 순응형 디스플레이를 갖는 휴대용 컴퓨터와 같은 예시적인 전자 디바이스의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 주변 광 순응형 디스플레이를 갖는 셀룰러 전화기 또는 다른 핸드헬드 디바이스와 같은 예시적인 전자 디바이스의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 주변 광 순응형 디스플레이를 갖는 태블릿 컴퓨터와 같은 예시적인 전자 디바이스의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 주변 광 순응형 디스플레이를 갖는 빌트인 컴퓨터를 구비하는 컴퓨터 모니터와 같은 예시적인 전자 디바이스의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 주변 광 순응형 디스플레이를 구비할 수 있는 유형의 전자 디바이스를 포함하는 예시적인 시스템의 개략도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 및 디스플레이 제어 회로를 갖는 예시적인 전자 디바이스의 개략도이다.
도 7은 상이한 주변 조명 조건들에 대한 인간의 시각 체계의 색 순응을 처리하지 않는 종래의 디스플레이를 이용할 때에, 어떻게 사용자가 바람직하지 않은 컬러 시프트를 지각할 수 있는지를 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따라, 어떻게 디스플레이가 현재의 주변 조명 조건에 기초하는 순응된 중성 점을 가질 수 있는지를 보여주는 색도 도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따라, 주변 조명 조건들에 대해 보상된 이미지들을 표시하는 데에 수반되는 예시적인 단계들의 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따라, 순응적 중성 점을 결정하는 데에 수반되는 예시적인 단계들의 흐름도이다.
셀룰러 전화기, 미디어 플레이어, 컴퓨터, 셋탑 박스, 무선 액세스 포인트, 및 다른 전자 장비와 같은 전자 디바이스들은 디스플레이들을 포함할 수 있다. 디스플레이들은 시각 정보 및 상태 데이터를 제시하기 위해 이용될 수 있고/있거나 사용자 입력 데이터를 수집하기 위해 이용될 수 있다.
주변 광 순응형 디스플레이를 구비할 수 있는 유형의 예시적인 전자 디바이스가 도 1에 도시되어 있다. 전자 디바이스(10)는 컴퓨터 모니터와 같은 디스플레이에 통합된 컴퓨터와 같은 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 손목 시계 디바이스, 펜던트 디바이스 또는 다른 착용가능하거나 소형인 디바이스와 같이 다소 작은 휴대용 디바이스, 셀룰러 전화기, 미디어 플레이어, 태블릿 컴퓨터, 게임 디바이스, 네비게이션 디바이스, 컴퓨터 모니터, 텔레비전 또는 다른 전자 장비일 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 디바이스(10)는 디스플레이(14)와 같은 디스플레이를 포함할 수 있다. 디스플레이(14)는 용량성 터치 전극들 또는 다른 터치 센서 컴포넌트들을 포함하는 터치 스크린일 수 있거나, 터치 감지형(touch-sensitive)이 아닌 디스플레이일 수 있다. 디스플레이(14)는 발광 다이오드(LED), 유기 발광 다이오드(OLED), 플라즈마 셀, 전기영동 디스플레이 소자(electrophoretic display element), 전기습윤 디스플레이 소자(electrowetting display element), 액정 디스플레이(LCD) 컴포넌트, 또는 다른 적절한 이미지 픽셀 구조물들로 형성된 이미지 픽셀들을 포함할 수 있다. 유기 발광 다이오드 픽셀들을 이용하여 디스플레이(14)가 형성되는 배열이 여기에서 때때로 예로서 기술된다. 그러나, 이것은 예시에 지나지 않는다. 원한다면, 디스플레이(14)를 형성하는 데에 있어서, 어떠한 적절한 유형의 디스플레이 기술이라도 이용될 수 있다.
디바이스(10)는 하우징(12)과 같은 하우징을 가질 수 있다. 때로는 케이스라고도 지칭될 수 있는 하우징(12)은 플라스틱, 유리, 세라믹, 섬유 복합물(fiber composites), 금속(예를 들어, 스테인레스 스틸, 알루미늄 등), 다른 적절한 재료 또는 이들 재료 중 임의의 둘 이상의 조합으로 형성될 수 있다.
하우징(12)은 하우징(12)의 일부 또는 전부가 단일의 구조물로서 머시닝 또는 몰딩되는 단일체 구성을 이용하여 형성될 수도 있거나, 복수의 구조물(예를 들어, 내부 프레임 구조물, 외부 하우징 표면들을 형성하는 하나 이상의 구조물 등)을 이용하여 형성될 수도 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 하우징(12)은 복수의 부분을 가질 수 있다. 예를 들어, 하우징(12)은 상측 부분(12A) 및 하측 부분(12B)을 가질 수 있다. 상측 부분(12A)은 부분(12A)이 부분(12B)에 대하여 회전축(16)을 중심으로 회전하게 해 주는 힌지를 이용하여 하측 부분(12B)에 연결될 수 있다. 키보드(18)와 같은 키보드, 및 터치 패드(20)와 같은 터치 패드는 하우징 부분(12B) 내에 탑재될 수 있다.
도 2의 예에서, 디바이스(10)는 사용자의 손에 맞을 정도로 충분히 작은 하우징을 이용하여 구현되었다(예를 들어, 도 2의 디바이스(10)는 셀룰러 전화기와 같은 핸드헬드 전자 디바이스일 수 있음). 도 2에 도시된 바와 같이, 디바이스(10)는 하우징(12)의 정면에 탑재된 디스플레이(14)와 같은 디스플레이를 포함할 수 있다. 디스플레이(14)는 활성 디스플레이 픽셀들로 실질적으로 채워질 수 있거나, 활성 부분 및 비활성 부분을 가질 수 있다. 디스플레이(14)는 버튼(22)을 수용하기 위한 개구 및 스피커 포트(24)를 수용하기 위한 개구와 같은 개구들(예를 들어, 디스플레이(14)의 비활성 또는 활성 부분 내의 개구들)을 가질 수 있다.
도 3은 전자 디바이스(10)가 태블릿 컴퓨터의 형태로 구현된 구성의 전자 디바이스(10)의 사시도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 디스플레이(14)는 하우징(12)의 상부(정면) 표면에 탑재될 수 있다. 개구는 버튼(22)을 수용하기 위해 디스플레이(14) 내에 형성될 수 있다.
도 4는 전자 디바이스(10)가 컴퓨터 모니터에 통합된 컴퓨터의 형태로 구현된 구성의 전자 디바이스(10)의 사시도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 디스플레이(14)는 하우징(12)의 정면 표면에 탑재될 수 있다. 스탠드(stand)(26)는 하우징(12)을 지지하기 위해 이용될 수 있다.
디바이스(10)의 개략도가 도 5에 도시되어 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 전자 디바이스(10)는 저장 및 처리 회로(40)와 같은 제어 회로를 포함할 수 있다. 저장 및 처리 회로(40)는 하드 디스크 드라이브 저장소, 비휘발성 메모리(예를 들어, 플래시 메모리, 또는 다른 전기적으로 프로그래밍가능한 판독 전용 메모리), 휘발성 메모리(예를 들면, 정적 또는 동적 랜덤 액세스 메모리) 등과 같은 하나 이상의 상이한 유형의 저장소를 포함할 수 있다. 저장 및 처리 회로(40) 내의 처리 회로는 디바이스(10)의 동작을 제어하는 데에 이용될 수 있다. 처리 회로는 하나 이상의 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러, 디지털 신호 프로세서, 기저대역 프로세서 집적 회로(baseband processor integrated circuit), 응용 특정 집적 회로(application specific integrated circuit) 등에 기반을 둘 수 있다.
하나의 적절한 배열을 이용하면, 저장 및 처리 회로(40)는 인터넷 브라우징 애플리케이션, 이메일 애플리케이션, 미디어 재생 애플리케이션, 운영 체제 기능, 이미지를 캡쳐하고 처리하기 위한 소프트웨어, 센서 데이터의 수집 및 처리에 관련된 기능들을 구현하는 소프트웨어, 디스플레이 휘도 및 터치 센서 기능성에 대한 조절을 하는 소프트웨어 등과 같은 디바이스(10) 상의 소프트웨어를 실행하는 데에 이용될 수 있다.
외부 장비와의 상호작용을 지원하기 위해, 저장 및 처리 회로(40)는 통신 프로토콜들을 구현하는 데에 이용될 수 있다. 저장 및 처리 회로(40)를 이용하여 구현될 수 있는 통신 프로토콜들은 인터넷 프로토콜, 무선 근거리 네트워크 프로토콜(예를 들어, IEEE 802.11 프로토콜, 때로는 WiFi®로 지칭됨), 블루투스® 프로토콜과 같은 다른 단거리 무선 통신 링크를 위한 프로토콜 등을 포함한다.
입출력 회로(32)는 사용자 또는 외부 디바이스들로부터의 입력이 디바이스(10)에 공급되는 것을 허용하고, 디바이스(10)로부터의 출력이 사용자 또는 외부 디바이스들에 제공되는 것을 허용하기 위해 이용될 수 있다.
입출력 회로(32)는 유선 및 무선 통신 회로(34)를 포함할 수 있다. 통신 회로(34)는 하나 이상의 집적 회로, 전력 증폭기 회로, 저잡음 입력 증폭기, 수동 RF 컴포넌트, 하나 이상의 안테나, 및 RF 무선 신호를 다루기 위한 다른 회로로 형성된 무선 주파수(RF) 송수신기 회로를 포함할 수 있다. 무선 신호들은 또한 광을 이용하여(예를 들어, 적외선 통신을 이용하여) 송신될 수 있다.
입출력 회로(32)는 도 2의 버튼(22), 조이스틱, 클릭 휠, 스크롤 휠, 터치 스크린(예를 들어, 도 1, 2, 3 또는 4의 디스플레이(14)가 터치 스크린 디스플레이일 수 있음), 트랙 패드 또는 터치 센서 기반 버튼과 같은 기타 터치 센서, 진동기, 마이크로폰 및 스피커와 같은 오디오 컴포넌트, 이미지 센서 및 대응하는 렌즈 시스템을 갖는 카메라 모듈과 같은 이미지 캡쳐 디바이스, 키보드, 상태 표시기 등(status-indicator lights), 톤 발생기, 키패드, 및 사용자 또는 다른 외부 소스로부터의 입력을 수집하고/거나 사용자 또는 외부 장비를 위해 출력을 발생시킬 수 있는 다른 장비와 같은 입출력 디바이스들(36)을 포함할 수 있다.
도 5의 센서들(38)과 같은 센서 회로는 주변 광에 대한 정보를 수집하기 위한 주변 광 센서, 근접 센서 컴포넌트(예를 들어, 광 기반 근접 센서 및/또는 다른 구조에 기반을 두는 근접 센서), 가속도계, 자이로스코프, 자기 센서, 및 다른 센서 구조물을 포함할 수 있다. 도 5의 센서들(38)은 예를 들어 하나 이상의 MEMS(microelectromechanical systems) 센서(예를 들어, 가속도계, 자이로스코프, 마이크로폰, 힘 센서, 압력 센서, 용량성 센서, 또는 MEMS 디바이스를 이용하여 형성된 임의의 다른 적절한 유형의 센서)를 포함할 수 있다.
도 6은 디스플레이(14)의 픽셀 어레이(92) 상에 디바이스(10)의 사용자를 위한 이미지들을 표시하는 데에 이용될 수 있는 예시적인 회로를 보여주는 디바이스(10)의 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 디스플레이(14)는 데이터 신호들(아날로그 전압들)을 어레이(92)의 데이터 라인들 D 상으로 구동하는 컬럼 드라이버 회로(120)를 가질 수 있다. 게이트 드라이버 회로(118)는 어레이(92)의 게이트 라인들 G 상으로 게이트 라인 신호들을 구동한다. 데이터 라인들 및 게이트 라인들을 이용하여, 디스플레이 픽셀들(52)은 사용자를 위해 디스플레이(14) 상에 이미지들을 표시하도록 구성될 수 있다. 게이트 드라이버 회로(118)는 유리 또는 플라스틱 디스플레이 기판과 같은 디스플레이 기판 상에 박막 트랜지스터 회로를 이용하여 구현될 수 있거나, 가요성 인쇄 회로 또는 다른 접속 층에 의해 디스플레이 기판에 부착되거나 디스플레이 기판 상에 탑재된 집적 회로들을 이용하여 구현될 수 있다. 컬럼 드라이버 회로(120)는 디스플레이 기판 상에 탑재된 하나 이상의 컬럼 드라이버 집적 회로를 이용하여, 또는 다른 기판들 상에 탑재된 컬럼 드라이버 회로들을 이용하여 구현될 수 있다.
디바이스(10)의 동작 동안, 저장 및 처리 회로(40)는 디스플레이(14) 상에 디스플레이될 데이터를 생성할 수 있다. 이러한 디스플레이 데이터는 그래픽 처리 유닛(124)을 이용하여 타이밍 제어기 집적 회로(126)와 같은 디스플레이 제어 회로에 제공될 수 있다.
타이밍 제어기(126)는 경로들(128)을 이용하여 디지털 디스플레이 데이터를 컬럼 드라이버 회로(120)에 제공할 수 있다. 컬럼 드라이버 회로(120)는 타이밍 제어기(126)로부터 디지털 디스플레이 데이터를 수신할 수 있다. 컬럼 드라이버 회로(120) 내의 디지털-대-아날로그 변환기 회로를 이용하여, 컬럼 드라이버 회로(120)는 어레이(92)의 디스플레이 픽셀들(52)의 컬럼들을 따라 이어지는 데이터 라인들(D) 상으로 대응하는 아날로그 출력 신호들을 제공할 수 있다.
저장 및 처리 회로(40), 그래픽 처리 유닛(124) 및 타이밍 제어기(126)는 여기에서 때로는 총괄하여 디스플레이 제어 회로(30)라고 지칭될 수 있다. 디스플레이 제어 회로(30)는 디스플레이(14)의 동작을 제어하는 데에 이용될 수 있다.
원한다면, 각각의 픽셀(52)은 적색(R) 픽셀, 녹색(G) 픽셀, 청색(B) 픽셀, 백색(W) 픽셀, 또는 다른 색상의 픽셀과 같은 컬러 픽셀일 수 있다. 컬러 픽셀들은 특정 색상들의 광을 투과시키는 컬러 필터 소자들을 포함할 수 있고, 또는 컬러 픽셀들은 주어진 색상의 광을 방출하는 방출 소자들로 형성될 수 있다. 픽셀들(52)은 임의의 적절한 색상의 픽셀들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 픽셀들(52)은 시안색(cyan), 마젠타색(magenta) 및 황색 픽셀들의 패턴을 포함할 수 있거나, 임의의 다른 적절한 색상들의 패턴을 포함할 수 있다. 픽셀들(52)이 적색, 녹색 및 청색 픽셀들의 패턴을 포함하는 배열들이 여기에서 때때로 예로서 기술된다.
디스플레이(14)에 연관된 디스플레이 제어 회로(30) 및 관련 박막 트랜지스터 회로는 픽셀들(52)을 작동시키기 위한(예를 들어, 픽셀들(52)을 턴 온 및 오프(turn on and off)하는 것, 픽셀들(52)의 강도를 조절하는 것 등을 위한) 데이터 신호들 및 게이트 라인 신호들과 같은 신호들을 생성하기 위해 이용될 수 있다. 동작 동안, 디스플레이 제어 회로(30)는 디스플레이 픽셀들 각각에 연관된 광 강도를 제어하고, 그에 의해 디스플레이(14) 상에 이미지들을 표시하기 위해, 데이터 신호들 및 게이트 신호들의 값들을 제어할 수 있다.
디스플레이 제어 회로(30)는 주어진 픽셀에 의해 표시될 색상에 대응하는 적색, 녹색 및 청색 픽셀 값들(때로는 RGB 값들 또는 디지털 디스플레이 제어 값들이라고 지칭됨)을 획득할 수 있다. RGB 값들은 각각의 픽셀의 휘도를 제어하기 위해 아날로그 디스플레이 신호들로 변환될 수 있다. RGB 값들(예를 들어, 0 내지 255 범위의 값들을 갖는 정수들)은 각각의 픽셀의 원하는 픽셀 강도에 대응할 수 있다. 예를 들어, 디지털 디스플레이 제어 값 0은 "오프" 픽셀을 야기할 수 있는 반면, 디지털 디스플레이 제어 값 255는 최대 가용 전력에서 작동하는 픽셀을 야기할 수 있다.
이들은 각각의 컬러 채널이 8 비트를 전용으로 갖는 예시임을 알아야 한다. 대안적인 실시예들은 컬러 채널마다 더 많거나 더 적은 비트를 이용할 수 있다. 예를 들어, 원한다면, 각각의 컬러는 6 비트를 전용으로 가질 수 있다. 이러한 유형의 구성으로, RGB 값들은 0 내지 64 범위의 정수들의 집합일 수 있다. 각각의 컬러 채널이 8 비트를 전용으로 갖는 배열이 여기에서 때때로 예로서 설명된다.
도 6에 도시된 바와 같이, 디스플레이 제어 회로(30)는 주변 조명 조건들에 기초하여 디스플레이 광을 어떻게 조절할지를 순응적으로 결정하기 위해, 입출력 회로(32)로부터의 정보를 수집할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 제어 회로(30)는 하나 이상의 광 센서(예를 들어, 주변 광 센서, 광 계측기, 색상 계측기, 색온도 계측기, 및/또는 다른 광 센서)로부터의 광 정보, 시계, 달력 및/또는 다른 시간 소스로부터의 시간 정보, 위치 검출 회로(예를 들어, GPS(Global Positioning System) 수신기 회로, IEEE 802.11 송수신기 회로, 또는 다른 위치 검출 회로)로부터의 위치 정보, 터치스크린(예를 들어, 터치스크린 디스플레이(14)) 또는 키보드와 같은 사용자 입력 디바이스로부터의 사용자 입력 정보 등을 수집할 수 있다. 디스플레이 제어 회로(30)는 입출력 회로(32)로부터의 정보에 기초하여 디스플레이(14)로부터 방출되는 디스플레이 광을 조절할 수 있다.
컬러 광 센서들과 같은 광 센서들 및 카메라들은 원한다면 전자 디바이스(10) 상의 상이한 위치들에 분산되어 상이한 방향들로부터의 광을 검출할 수 있다. 상이한 광 센서들로부터의 센서 데이터를 어떻게 가중할지를 결정하기 위해, 가속도계 및/또는 자이로스코프와 같은 기타 센서들이 이용될 수 있다. 예를 들어, 자이로스코프 센서 데이터가 전자 디바이스(10)가 디스플레이(14)를 위로 향하게 하여 테이블 위에 평평하게 놓여 있음을 나타내는 경우, 전자 디바이스(10)는 (예를 들어, 전자 디바이스(10)의 뒷면 상의) 후방 광 센서들에 의해 수집되는 광 센서 데이터는 이용되지 않아야 한다고 결정할 수 있다.
디스플레이 제어 회로(30)는 주변 조명 조건들에 기초하여 디스플레이(14)로부터의 출력을 순응적으로 조절하도록 구성될 수 있다. 디스플레이(14)로부터의 출력을 조절하는 데에 있어서, 디스플레이 제어 회로(30)는 인간의 시각 체계의 색 순응 기능을 고려할 수 있다. 이것은 예를 들어 사용자의 눈이 노출되는 광의 특성을 결정하는 것을 포함할 수 있다.
도 7은 인간의 시각의 색 순응을 고려하지 않는 종래의 디스플레이를 이용하는 것의 효과를 보여주는 도면이다. 시나리오(46A)에서, 사용자(44)는 발광체(42)(예를 들어, 따뜻한 광을 생성하는 실내 광원) 하에서 외부 물체들(48)을 관찰한다. 사용자(44)의 시각은 주변 조명 조건들의 색상 및 휘도에 순응한다. 시나리오(46B)는 사용자가 발광체(42)의 주변 조명에 순응한 후에 디바이스(100)의 디스플레이(140)로부터의 광을 어떻게 지각하는지를 나타낸다. 디바이스(100)는 인간 시각의 색 순응을 처리하지 않으므로, 디스플레이(140)는 사용자(44)에게 푸르스름하고 눈에 거슬리게 보인다.
디스플레이(14)의 지각되는 변색(discoloration)을 방지하기 위해, 도 6의 디스플레이 제어 회로(30)는 주변 조명 조건들에 기초하여 디스플레이(14)로부터의 출력을 조절할 수 있고, 그에 의해, 사용자의 시각이 상이한 주변 조명 조건들에 순응할 때, 디스플레이(14)는 원하는 지각되는 겉보기를 균일하게 유지한다.
사용자의 시각 체계의 색 순응은 사용자 부근의 광원들에 의해 결정될 수 있다. 그러나, 전구 및 태양과 같은 광원들은 색 순응에 대한 유일한 기여자(contributor)가 아니다. 디스플레이(14) 자체가 발광체이기 때문에, 디스플레이(14)로부터 방출된 광도 사용자의 시각의 색 순응에 기여할 수 있다. 사용자의 시각이 (예를 들어, 디스플레이(14) 외의 광원들에 의해 생성되는) 주위 환경의 주변 광에 순응되는 양에 비교하여, 사용자의 시각이 디스플레이 광에 순응되는 양은 다양한 인자들에 의존할 수 있다. 예를 들어, 사용자의 눈과 디스플레이 간의 거리가 감소함에 따라, 디스플레이 광이 사용자의 색 순응에 미치는 효과는 주변 광의 효과에 비하여 증가한다. 사용자의 주위 환경에서의 주변 광의 휘도가 증가함에 따라, 주변 광이 사용자의 색 순응에 미치는 효과는 디스플레이 광의 효과에 비하여 증가한다.
디스플레이 제어 회로(30)는 사용자가 순응되어 있는 광을 특징지을 때, 디스플레이 광이 다른 주변 광원들에 비해 얼마나 무겁게 가중되어야 하는지를 결정하기 위해 "순응 계수" Radp를 이용할 수 있다. 사용자의 시각이 주위 환경의 광원들로부터의 주변 광에는 순응되지 않고 디스플레이 광에 완전하게 순응된다고 가정할 때(예를 들어, 사용자가 암실에서 디스플레이(14)를 보고 있을 때), 순응 계수는 1과 동일할 수 있다. 반대로, 사용자의 시각이 디스플레이 광에는 순응되지 않고 주위 환경의 주변 광에 완전하게 순응된다고 가정할 때, 순응 계수는 0과 동일할 수 있다.
제어 회로(30)는 사용자의 색 순응을 수용하기 위해 디스플레이 광이 어떻게 조절되어야 하는지를 결정하기 위해 순응 계수를 이용할 수 있다. 순응 계수는 사용자 선호도(preference), 사용자 입력, 근접 센서 데이터(예를 들어, 사용자의 눈이 디스플레이(14)로부터 얼마나 멀리 떨어져 있는지를 나타내는 근접 데이터), 주변 광 센서 데이터(예를 들어, 디바이스(10) 부근의 주변 광의 휘도를 나타내는 주변 광 센서 데이터), 및/또는 다른 인자들에 기초하여 결정될 수 있다.
순응 계수는 온-더-플라이(on-the-fly)로(예를 들어, 디스플레이(10)의 동작 동안) 결정될 수 있거나, 제조 동안 (예를 들어, 주관적인 사용자 연구(subjective user studies)를 이용하여) 결정되어 전자 디바이스(10) 내에 저장될 수 있다. 원한다면, 주변 광 조건들 및 디스플레이 조건들의 특정 집합에 각각 연관지어진 순응 계수들의 미리 결정된 집합이 전자 디바이스(10) 내에 저장될 수 있고, 디스플레이 제어 회로(30)는 현재의 주변 조명 조건들 및 디스플레이 조건들에 기초하여, 어느 순응 계수를 사용할지를 온-더-플라이로 결정할 수 있다. 이것은 예를 들어 전자 디바이스(10) 내에 저장된 미리 결정된 순응 계수들에 기초하여 순응 계수를 보간하는 것을 포함할 수 있다.
제어 회로(30)는 디스플레이(14)를 위한 눈-순응된 중성 점(eye-adapted neutral point)을 결정하고, 눈-순응된 중성 점에 기초하여 디스플레이 광을 조절하기 위해, 순응 계수를 이용할 수 있다. 디스플레이의 중성 점은 픽셀에 대한 입력 RGB 값들이 동일할 때(즉, R=B=G일 때, 여기에서 R, G 및 B는 주어진 픽셀에 제공되는 디지털 디스플레이 제어 값들을 나타냄) 그 픽셀에 의해 생성될 목표 색상을 지칭할 수 있다.
종래의 디스플레이에서, 디스플레이의 중성 점은 고정되고, 전형적으로는 디스플레이의 백색 점이라고 지칭된다. 사용자의 시각이 상이한 주변 조명 조건들에 순응할 때, 고정된 중성 점을 갖는 디스플레이들은 일부 시나리오들에서는 만족스러운 색상들을 생성할 수 있지만, 다른 시나리오들에서는 만족스럽지 않은 색상들을 생성할 수 있다.
디스플레이(14)가 주변 조명 조건들에 적어도 부분적으로 기초하여 결정된 순응적 중성 점을 어떻게 가질 수 있는지를 예시하는 색도 도가 도 8에 도시되어 있다. 도 8의 색도 도는 3차원 색 공간의 2차원 투영(projection)을 도시한다. 디스플레이(14)와 같은 디스플레이에 의해 생성된 색상은 색도 값 x 및 y에 의해 표현될 수 있다. 색도 값들은 예를 들어 적색, 녹색 및 청색 광의 강도들과 같은 3개의 색상 강도(예를 들어, 디스플레이에 의해 방출된 색상 광(colored light)의 강도들)를 3개의 삼자극 값(tristimulus value) X, Y 및 Z로 변환하고, 처음 2개의 삼자극 값 X 및 Y를 (예를 들어 x = X/(X + Y + Z) 및 y = Y/(X + Y + Z)를 계산하여 정규화된 x 및 y 값을 구하는 것에 의해) 정규화함으로써 계산될 수 있다. 색상 강도들을 삼자극 값들로 변환하는 것은 CIE(International Commission on Illumination)에 의해 정의된 변환들을 이용하여, 또는 삼자극 값들을 계산하기 위한 임의의 다른 적절한 색상 변환을 이용하여 수행될 수 있다.
그러므로, 디스플레이에 의해 생성된 임의의 색상은 도 8에 도시된 도면과 같은 색도 도 상의 점에 의해(예를 들어, 색도 값 x 및 y에 의해) 표현될 수 있다.
디스플레이(14)는 백색 점과 같은 색상 성능 통계(color performance statics)에 의해 특징지어질 수 있다. 주어진 디스플레이의 백색 점은, 디스플레이가 이용가능한 디스플레이 색상들 전부를 전출력으로(at full power) 생성하고 있을 때 디스플레이에 의해 생성되는 색상을 나타내는 색도 값들의 집합에 의해 통상적으로 정의된다. 캘리브레이션(calibration) 동안의 임의의 보정 전에, 디스플레이의 백색 점은 그 디스플레이의 "고유 백색 점(native white point)"이라고 지칭될 수 있다. 예를 들어, 도 8의 점(54)은 디스플레이(14)의 고유 백색 점을 나타낼 수 있다.
디스플레이들 간의 제조 차이로 인해, 디스플레이의 캘리브레이션 전의 디스플레이의 고유 백색 점은 디스플레이의 원하는(목표) 백색 점과 다를 수 있다. 목표 백색 점은 기준 백색(예를 들어, 표준 디스플레이에 의해 생성되는 백색, CIE(International Commission on Illumination)의 D65 발광체와 같은 표준 발광체에 연관된 백색, 디스플레이의 중심에서 생성되는 백색)에 연관된 색도 값들의 집합에 의해 정의될 수 있다. 일반적으로, 임의의 적합한 백색 점이 디스플레이를 위한 목표 백색 점으로서 이용될 수 있다. 도 8의 점(68)은 디스플레이(14)를 위한 목표 또는 기준 백색 점을 나타낼 수 있다.
일부 시나리오들에서, 디스플레이 제어 회로(30)는 기준 백색 점(68)을 디스플레이(14)의 중성 점으로서 이용할 수 있다. 다른 시나리오들에서, 디스플레이 제어 회로(30)는 인간의 시각 체계의 색 순응과 주변 조명 조건들을 처리하는 눈-순응된 중성 점을 결정할 수 있다. 눈-순응된 중성 점을 결정하는 것은 디스플레이 제어 회로(30)가 부분 순응된 중성 점(예를 들어, 도 8의 점(56))을 결정하는 제1 프로세스, 및 디스플레이 제어 회로(30)가 최종 순응된 중성 점(예를 들어, 도 8의 점(58) 또는 점(60))을 결정하는 제2 프로세스를 포함할 수 있다.
부분 순응된 중성 점(56)은 디스플레이(14)로부터의 디스플레이 광에 대한 인간의 시각 체계의 색 순응에 기초하여(예를 들어, 사용자 부근의 다른 광원들의 효과는 무시하여) 결정될 수 있다. 중성 점(56)은 디스플레이 광에 대한 색 순응을 보상하지만, 다른 광원들의 효과들은 아직 고려하지 않으므로, 중성 점(56)은 때로는 "부분 순응된" 중성 점이라고 지칭된다.
부분 순응된 중성 점(56)을 결정한 후, 디스플레이 제어 회로(30)는 혼합된 주변 광(예를 들어, 디스플레이(14)에 의해 생성된 광과, 태양, 램프 등과 같은 기타 광원들에 의해 생성된 광)의 효과들을 고려함으로써 최종 눈-순응된 중성 점을 결정할 수 있다. 예를 들어, (도 8의 점(64)에 의해 표현되는) 제1 주변 발광체 하에서, 제어 회로(30)는 (도 8의 점(58)에 의해 표현되는) 제1 눈-순응된 중성 점을 결정할 수 있다. (도 8의 점(62)에 의해 표현되는) 제2 주변 발광체 하에서, 제어 회로(30)는 (도 8의 점(60)에 의해 표현되는) 제2 눈-순응된 중성 점을 결정할 수 있다. 최종 눈-순응된 중성 점은 부분 순응된 중성 점(56), 순응 계수 Radp, 및 주변 광에 기초하여 결정될 수 있다.
주변 조명 조건들에 기초하여 디스플레이(14)의 중성 점을 조절함으로써, 사용자의 시각이 상이한 주변 조명 조건들에 색채적으로 순응하는 것과 마찬가지로, 사용자가 지각하는 색상들이 상이한 주변 조명 조건들에 순응할 것이다. 예를 들어, 발광체 2는 실내 광원에 대응할 수 있는 한편, 발광체 1은 주광에 대응할 수 있다. 발광체 2는 발광체 1보다 낮은 색온도를 가질 수 있고, 따라서 더 따뜻한 광을 방출할 수 있다. 더 따뜻한 주변 광에서(예를 들어, 발광체 2 하에서), 디스플레이 제어 회로(30)는 디스플레이의 중성 점을 순응된 중성 점(60)으로 조절하여, 기준 백색 점(68)이 목표 중성 점으로 유지되는 경우에 생성되는 것보다 더 따뜻한 광(즉, 더 낮은 색온도를 갖는 광)을 생성할 수 있다.
상이한 주변 조명 조건들에서 지각되는 컬러 시프트를 방지하는 데에 도움을 주는 것에 더하여, 이러한 유형의 순응적 이미지 조절은 인간의 24시간 주기 리듬에도 이로운 영향을 줄 수 있다. 인간의 24시간 주기 체계(human circadian system)는 상이한 파장들의 광에 대해 상이하게 반응할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 특정 범위 내의 피크 파장을 갖는 청색 광에 노출될 때, 사용자의 24시간 주기 체계가 활성화될 수 있고, 멜라토닌 생성이 억제될 수 있다. 반면에, 사용자가 이러한 파장 범위 밖의 광에 노출될 때, 또는 청색 광이 (예를 들어, 적색 광에 비해) 억제될 때, 사용자의 멜라토닌 생성이 증가되어, 야간임을 신체에 알릴 수 있다.
종래의 디스플레이들은 인간의 24시간 주기 리듬의 스펙트럼 민감도(spectral sensitivity)를 고려하지 않는다. 예를 들어, 일부 디스플레이들은 하루 중의 시간(time of day)에 무관하게 24시간 주기 체계를 트리거하는 스펙트럼 특성을 갖는 광을 방출하며, 이는 결국 수면의 질에 부정적인 영향을 미칠 수 있다.
반대로, 도 8과 관련하여 설명된 이미지 조절 방법을 이용함으로써, 더 따뜻한 주변 조명 조건들에서, 디스플레이(14)의 중성 점은 더 따뜻하게 될 수 있다(예를 들어, 스펙트럼의 황색 부분을 향해 갈 수 있음). 따라서, 사용자가 저녁에 집에 있을 때(예를 들어, 따뜻한 주변 광에서 독서를 하고 있을 때), 디스플레이(14)가 주변 조명 조건들에 순응함에 따라, 디스플레이(14)로부터 방출되는 청색 광이 억제될 수 있다. 청색 광의 감소는 결국에는 사용자의 멜라토닌 생성의 억제를 감소시켜(또는 일부 시나리오에서는 사용자의 멜라토닌 생성을 증가시켜), 더 양질의 수면을 촉진할 수 있다.
도 9는 인간의 시각 체계의 색 순응에 기초하여, 그리고 주변 조명 조건들에 기초하여, 디스플레이(14)로부터의 출력을 조절하는 데에 수반되는 예시적인 단계들의 흐름도이다.
단계(200)에서, 디스플레이 제어 회로(30)는 알려진 변환 행렬(예를 들어, 표준 3×3 변환 행렬)을 이용하여, 들어오는 RGB 디지털 디스플레이 제어 값들을 XYZ 삼자극 값들로 변환할 수 있다.
단계(202)에서, 디스플레이 제어 회로(30)는 알려진 변환 행렬(예를 들어, Bradford 변환 행렬, CIECAM02 색상 겉보기 모델(color appearance model)로부터의 색도 순응 행렬, 또는 다른 적합한 변환 행렬과 같은 표준 3×3 변환 행렬)을 이용하여, XYZ 삼자극 값들을 LMS 원추 값들(LMS cone values)로 변환할 수 있다. LMS 색 공간은 인간의 눈의 3가지 유형의 원추체의 응답에 의해 나타내어진다. 제1 유형의 원추체는 긴 파장의 광에 민감하고, 제2 유형의 원추체는 중간 파장의 광에 민감하고, 제3 유형의 원추체는 짧은 파장의 광에 민감하다. 인간의 시각 체계가 컬러 이미지를 처리할 때, 이미지는 눈에서 긴 원추형 광수용체, 중간 원추형 광수용체, 및 짧은 원추형 광수용체에 의해 등록된다. 그러므로, 이미지의 중성 표현은 3개의 구별되는 이미지 평면에 의해 표현될 수 있다. 디스플레이 제어 회로(30)는 들어오는 디스플레이 데이터를 LMS 색 공간으로 변환함으로써, 각각의 이미지 평면에 대한 주변 광의 효과들을 따로따로 특징짓고 보상할 수 있다.
단계(204)에서, 디스플레이 제어 회로(30)는 눈-순응된 중성점을 결정하고, 이하의 수학식을 이용하여 눈-순응된 중성 점을 LMS 원추 신호들에 적용할 수 있다.
Figure pat00001
여기에서, CL, CM 및 CS는 LMS 색 공간 내의 눈-순응된 중성 점을 나타내고, L, M 및 S는 LMS 색 공간 내의 입력 픽셀 값들을 나타내고; L', M' 및 S'은 LMS 색 공간 내의 순응된 픽셀 값들을 나타낸다. 눈-순응된 중성 점은 도 10에 관련하여 더 상세하게 논의된다.
단계(206)에서, 디스플레이 제어 회로(30)는 단계(202)에서 설명된 표준 행렬(예를 들어, XYZ 삼자극 값들을 LMS 원추 값들로 변환하는 데에 이용되는 변환 행렬의 역)을 이용하여, 순응된 LMS 값들 L', M' 및 S'을 순응된 XYZ 삼자극 값들 X', Y' 및 Z'로 변환할 수 있다.
원한다면, 단계(206)는 이하의 수학식을 이용하여, 주변 광의 반사율이 순응된 XYZ 삼자극 값들로부터 감산되는 콘트라스트 보상 단계를 선택적으로 포함할 수 있다.
Figure pat00002
여기에서, X', Y' 및 Z'은 콘트라스트 보상 이전의 순응된 XYZ 삼자극 값들이고; Xa, Ya 및 Za는 콘트라스트 변동에 대해 보상된 순응된 XYZ 삼자극 값들이고; RX, RY 및 RZ는 (예를 들어, 디스플레이 상에서의 주변 광의 반사의 양을 나타내는) 반사율(reflectance factor)을 나타내고; X(ambient), Y(ambient) 및 Z(ambient)는 주변 광에 연관된 (예를 들어, 전자 디바이스(10) 내의 광 센서에 의해 측정되는) 삼자극 값들을 나타낸다.
단계(208)에서, 디스플레이 제어 회로(30)는 단계(200)에서 설명된 표준 행렬(예를 들어, RGB 픽셀 값들을 XYZ 삼자극 값들로 변환하는 데에 이용되는 변환 행렬의 역)을 이용하여, 순응된 XYZ 삼자극 값들을 순응된 RGB 값들로 변환할 수 있다.
선택적인 단계(210)에서, 디스플레이 제어 회로(30)는, 이미지들의 조절이 사용자가 상이한 조명 조건들에 순응하는 속도에 비해 지나치게 빠르거나 지나치게 느리게 발생하지 않을 것을 보장하기 위해, 순응된 RGB 값들에 시간 필터(temporal filter)를 적용할 수 있다. 색도 순응의 타이밍에 따른 제어된 간격들에서 디스플레이 이미지들을 조절하는 것은, 사용자가 주변 조명 조건들이 변화함에 따라 디스플레이 광의 급격한 변화를 지각하지 않을 것을 보장할 수 있다.
단계(212)에서, 디스플레이 제어 회로(30)는 순응된 RGB 값들을 디스플레이(14)의 픽셀 어레이(예를 들어, 도 6의 픽셀 어레이(92))에 출력하고, 그에 의해 디스플레이(14) 상에 이미지들을 표시할 수 있다.
일부 시나리오들에서, 눈-순응된 중성 점은 디스플레이의 본래의 백색 점으로부터 벗어나 있을 수 있다. 주의가 기울여지지 않고, 눈-순응된 중성 점이 디스플레이 백색 점으로부터 상당히 벗어나 있으면, 주어진 색상을 나타내는 데에 불충분한 비트로 인해, 컬러 밴딩(color banding)과 같은 아티팩트들이 발생할 수 있다. 그러한 아티팩트들을 방지하기 위해, 디스플레이 제어 회로(30)는 RGB 픽셀 값들의 절단 레벨(truncation level)에 관하여 제약을 부과할 수 있다. 예를 들어, 적색, 녹색 또는 청색 픽셀 값이 절단될 수 있는 최소의 디지털 디스플레이 제어 값은 240, 230, 220 또는 다른 적절한 값으로 설정될 수 있다.
디스플레이(14)로부터의 출력이 디지털 영역에서 조절되는 도 9에 관련하여 설명된 예는 실례에 지나지 않는다. 원한다면, 디스플레이(14)로부터의 출력은 각각의 색상에 대한 구동 전압을 조정함으로써 아날로그 영역에서 조절될 수 있다. 이는 결국 색상들의 비트 깊이(bit depth)가 유지되는 것을 허용한다.
원한다면, 전자 디바이스(10) 내의 다른 출력 소스들은 디스플레이(14) 상의 이미지들의 원하는 겉보기를 달성하도록 조절될 수 있다. 예를 들어, 사용자의 시각 체계의 색 순응에 대한 원하는 효과를 달성하기 위해, 및/또는 디스플레이(14)의 색상들이 사용자에게 보이는 방식을 조절하기 위해, 전자 디바이스(10) 내의 다른 광원들(예를 들어, 카메라 플래시에 연관된 광원 또는 다른 적절한 광원)이 켜질 수 있다. 어두운 주변 조명 조건들에서, 전자 디바이스(10) 및 사용자 주위의 공간을 조명하여, 그에 의해 디스플레이(14) 상의 이미지들의 지각되는 품질을 개선하기 위해, 카메라 플래시에 연관된 광원이 이용될 수 있다. 보조 광원의 색상 및 휘도는 센서 입력들에 기초하여 및/또는 사용자로부터의 입력에 기초하여 조절될 수 있다.
도 10은 인간의 시각 체계의 색 순응, 및 주변 조명 조건들에 기초하여, 디스플레이(14)를 위한 눈-순응된 중성 점이 결정되는 도 9의 단계(204)에 수반되는 예시적인 단계들의 흐름도이다.
단계(300)에서, 디스플레이 제어 회로(30)는 디바이스(10) 내의 다양한 소스들로부터 사용자 컨텍스트 정보(user context information)를 수집할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 제어 회로(30)는 하나 이상의 광 센서(예를 들어, 주변 광 센서, 광 계측기, 색상 계측기, 색온도 계측기, 및/또는 다른 광 센서)로부터의 광 정보, 근접 센서로부터의 근접 정보, 디바이스(10) 상의 시계 또는 달력 애플리케이션으로부터의 시간, 날짜 및/또는 계절 정보, 디바이스(10) 내의 GPS(Global Positioning System) 수신기 회로, IEEE 802.11 송수신기 회로, 또는 다른 위치 검출 회로로부터의 위치 정보, 터치스크린(예를 들어, 터치스크린 디스플레이(14)) 또는 키보드와 같은 사용자 입력 디바이스로부터의 사용자 입력 정보, 전자 디바이스(10) 내에 저장된 사용자 선호도 정보, 및/또는 전자 디바이스(10) 내의 다른 소스들로부터의 정보를 수집할 수 있다.
단계(302)에서, 디스플레이 제어 회로(30)는 사용자 컨텍스트 정보에 기초하여 순응 계수 Radp를 결정할 수 있다. Radp는 0 내지 1 범위의 계수일 수 있는데, 여기에서 순응 계수 1은 (예를 들어, 디스플레이(14)가 암실에 있을 때) 사용자가 임의의 다른 광원들에의 순응 없이 디스플레이 광에 완전하게 순응된다고 가정한 것이다. 순응 계수 0은 사용자가 디스플레이(14)에 의해 방출되는 광에의 순응 없이 주변 광에 완전하게 순응된다고 가정한 것이다.
순응 계수는 온-더-플라이로(예를 들어, 디스플레이(10)의 동작 동안) 결정될 수 있거나, 제조 동안 (예를 들어, 주관적인 사용자 연구를 이용하여) 결정되어 전자 디바이스(10) 내에 저장될 수 있다. 예를 들어, 연구에 따르면, 사용자의 눈과 디스플레이 사이의 거리가 약 5 인치일 때, 사용자가 선호하는 평균 순응 계수 Radp는 0.6인 것으로 나타날 수 있다. 원한다면, 주변 광 조건들 및 디스플레이 조건들의 특정 집합에 각각 연관지어진 순응 계수들의 미리 결정된 집합이 전자 디바이스(10) 내에 저장될 수 있고, 디스플레이 제어 회로(30)는 현재의 주변 조명 조건들 및 디스플레이 조건들에 기초하여, 어느 순응 계수를 사용할지를 온-더-플라이로 결정할 수 있다. 이것은 예를 들어 전자 디바이스(10) 내에 저장된 미리 결정된 순응 계수들에 기초하여 순응 계수를 보간하는 것을 포함할 수 있다.
원한다면, 사용자는 순응 계수를 수동으로 선택 및/또는 조절할 수 있을 것이다. 예를 들어, 전자 디바이스(10)는 종이 모드, 하이브리드 모드, 및 정상 모드와 같은 상이한 사용자 선택가능한 모드들에서 동작할 수 있다. 정상 모드에서, 디스플레이의 중성 점이 목표 백색 점에서 유지되도록, 순응 계수가 1로 설정될 수 있다. 종이 모드에서, 디스플레이의 중성 점이 주변 조명 조건들에 대해 순응적으로 조절되도록, 순응 계수는 0으로 설정될 수 있다. 하이브리드 모드에서, 디스플레이의 중성 점이 디스플레이의 백색 점 및 주변 조명 조건들 둘 다에 의존하도록, 순응 계수가 0과 1 사이의 소정 값(예를 들어, 0.6, 0.5, 0.4 등)으로 설정될 수 있다. 사용자가 3개의 모드 중 임의의 모드, 또는 3개의 지정된 모드들 간의 임의의 모드를 선택할 수 있도록, 사용자 선택가능한 모드들은 예를 들어 디스플레이 상에 슬라이딩 바로서 제시될 수 있다.
순응 계수는 예를 들어 단계(300)에서 수집되는 근접 센서 데이터 및 광 센서 데이터에 기초할 수 있다. 예를 들어, 사용자의 눈과 디스플레이(14) 사이의 거리를 결정하기 위해 근접 센서 데이터가 이용될 수 있으며, 그러한 거리는 결국 사용자의 색 순응에 대한 디스플레이 광의 상대적인 효과를 결정하는 데에 이용될 수 있다. 광 센서 데이터는 사용자의 주위 환경에서의 주변 광의 휘도를 결정하기 위해 이용될 수 있고, 그러한 휘도는 결국 사용자의 색 순응에 대한 주변 광의 상대적 효과를 결정하기 위해 이용될 수 있다.
단계(304)에서, 디스플레이 제어 회로(30)는 디스플레이의 고유 백색 점 및 기준 백색 점에 기초하여, 부분 순응된 중성 점을 결정할 수 있다. 도 8과 관련하여 설명된 바와 같이, 이것은 디스플레이 백색 점(54) 및 기준 백색 점(68)에 기초하여, 부분 순응된 중성 점(56)을 결정하는 것을 포함할 수 있다. 이하의 식은 부분 순응된 중성 점 L'n, M'n, S'n이 어떻게 결정될 수 있는지의 예를 보여준다.
Figure pat00003
여기에서, L'n, M'n 및 S'n은 부분 순응된 중성 점(도 8의 점(56))에 연관된 LMS 원추 값들에 대응하고; Ln, Mn 및 Sn은 디스플레이의 백색 점(도 8의 점(54))에 연관된 LMS 원추 값들에 대응하고, PL, PM 및 PS는 LMS 색 공간 내의 부분 순응 계수들에 대응한다. PL, PM 및 PS는 디스플레이(14)를 위한 기준 백색 점(예를 들어, 도 8의 점(68))에 기초하여 결정될 수 있다. 단계(304)에서 결정된 부분 순응된 중성 점은 디스플레이 광에 대한 사용자의 시각 체계의 색 순응을 보상하기 위해 이용될 수 있다. 이러한 보상은 사용자 부근의 다른 광원들에 대한 색 순응을 아직 처리하지 않기 때문에, 이 단계는 때로는 "불완전한" 순응 보상이라고 지칭될 수 있다.
단계(306)에서, 디스플레이 제어 회로(30)는 단계(304)에서 결정된 부분 순응된 중성 점, 단계(302)에서 결정된 순응 계수, 및 단계(300)에서 수집된 주변 광 정보에 기초하여 최종 순응된 중성 점을 결정할 수 있다. 이하의 식들은 최종 순응된 중성 점 L"n, M"n, S"n이 어떻게 결정될 수 있는지의 예를 보여준다.
Figure pat00004
여기에서, L"n, M"n, S"n은 최종 순응된 중성 점(예를 들어, 도 8의 점(58 또는 60))에 연관된 LMS 원추 값들에 대응하고; L'n, M'n 및 S'n은 부분 순응된 중성 점(도 8의 점(56))에 연관된 LMS 원추 값들에 대응하고; Radp는 단계(302)에서 결정된 순응 계수이고; Ln (Ambient), Mn(Ambient), Sn (Ambient) 및 Yn(Ambient)은 (예를 들어, 단계(300)에서 결정된) 측정된 주변 광에 연관된 휘도 값 및 LMS 원추 값들에 대응하고; Y'n은 디스플레이 상에서의 주변 광의 반사에 대해 조절된 디스플레이(14)의 최대 휘도에 대응한다.
원한다면, 최종 순응된 중성 점은 또한 사용자의 24시간 주기 리듬에 대한 원하는 효과를 달성하기 위해, 하루 중의 시간에 적어도 부분적으로 기초할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 제어 회로(30)는 하루 중의 시간(또는 단계(300) 동안 수집된 다른 정보)에 기초하여, 최종 순응된 중성 점이 (예를 들어, 사용자의 멜라토닌 생성이 억제되어야 하는 낮 동안) 스펙트럼의 청색 부분을 향해 가야 한다고, 또는 (예를 들어, 사용자의 멜라토닌 레벨이 억제되지 않아야 하는 저녁 동안) 스펙트럼의 황색 부분을 향해 가야 한다고 결정할 수 있다. 저녁 동안의 청색 광의 감소는 결국에는 사용자의 멜라토닌 생성의 억제를 감소시켜(또는 일부 시나리오들에서는 사용자의 멜라토닌 생성을 증가시켜), 더 양질의 수면을 촉진할 수 있다.
실시예에 따르면, 디스플레이 광을 방출하는 디스플레이 내의 디스플레이 픽셀들의 어레이 상에서 이미지들을 디스플레이하기 위한 방법으로서, 디스플레이 제어 회로로, 광 센서로부터의 주변 광 정보를 수집하는 단계; 주변 광 정보에 기초하여, 주변 광에 대한 사용자의 색 순응(user's chromatic adaptation to ambient light)에 대하여 디스플레이 광에 대한 사용자의 색 순응(user's chromatic adaptation to the display light)을 가중하는 순응 계수를 결정하는 단계; 순응 계수에 기초하여 중성 색(neutral color)을 결정하는 단계; 및 중성 색에 기초하여 입력 픽셀 값들을 조절하여, 순응된 입력 픽셀 값들을 구하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.
다른 실시예에 따르면, 순응 계수를 결정하는 단계는 디스플레이 광의 휘도에 기초하여 순응 계수를 결정하는 단계를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 순응 계수는 0 내지 1의 범위의 값이다.
다른 실시예에 따르면, 방법은 사용자와 디스플레이 화면 사이의 거리를 나타내는 근접 센서로부터의 근접 센서 데이터를 수집하는 단계를 포함하고, 순응 계수는 그 거리에 기초한다.
다른 실시예에 따르면, 주변 광 정보는 주변 광의 측정된 휘도 레벨을 나타내고, 순응 계수는 측정된 휘도 레벨에 기초한다.
다른 실시예에 따르면, 디스플레이는 사용자 선택가능한 제1 모드 및 제2 모드에서 동작가능하고, 순응 계수는 디스플레이가 제1 모드에서 동작하고 있는지 제2 모드에서 동작하고 있는지에 기초한다.
다른 실시예에 따르면, 방법은 하루 중의 시간을 결정하는 단계를 포함하고, 중성 색을 결정하는 단계는 그 하루 중의 시간에 기초하여 중성 색을 결정하는 단계를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 방법은 순응된 입력 픽셀 값들에 시간 필터(temporal filter)를 적용하는 단계를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 주변 광 정보는 주변 광의 색상을 나타내고, 중성 색을 결정하는 단계는 주변 광의 색상에 기초하여 중성 색을 결정하는 단계를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 입력 픽셀 값들을 조절하는 단계는 LMS 색 공간 내에서 입력 픽셀 값들을 조절하는 단계를 포함한다.
실시예에 따르면, 전자 디바이스로서, 주변 광을 검출하는 적어도 하나의 광 센서; 적어도, 사용자 선택가능한 제1 모드 및 제2 모드에서 동작가능한 디스플레이 - 제1 모드에서 디스플레이에 의해 디스플레이되는 색상들은 주변 광에 기초하여 결정되고, 제2 모드에서 디스플레이에 의해 디스플레이되는 색상들은 주변 광에 독립하여 결정됨 - ; 및 디스플레이가 제1 모드에서 동작될 때, 주변 광에 기초하여 입력 픽셀 값들을 조절하는 디스플레이 제어 회로를 포함하는 전자 디바이스가 제공된다.
다른 실시예에 따르면, 디스플레이는 제1 모드에서 동작될 때 제1 특성 집합을 갖는 중성 색들을 디스플레이하고, 제2 모드에서 동작될 때 제2 특성 집합을 갖는 중성 색들을 디스플레이하며, 제1 특성 집합은 제2 특성 집합과 상이하다.
다른 실시예에 따르면, 광 센서는 주변 광이 차가운지 따뜻한지를 검출하는 컬러 광 센서(color light sensor)를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 제1 모드에서 동작하는 디스플레이는 주변 광이 따뜻할 때에는 더 따뜻한 광을 갖는 중성 색들을 디스플레이하고, 주변 광이 차가울 때는 더 차가운 광을 갖는 중성 색들을 디스플레이한다.
다른 실시예에 따르면, 전자 디바이스는 자이로스코프를 포함하고, 적어도 하나의 광 센서는 주변 광 센서 데이터를 수집하는 복수의 광 센서를 포함하고, 디스플레이 제어 회로는 자이로스코프를 이용하여 복수의 광 센서로부터의 주변 광 센서 데이터를 어떻게 가중할지를 결정한다.
실시예에 따르면, 디스플레이 내의 디스플레이 픽셀들의 어레이 상에서 이미지들을 디스플레이하기 위한 방법으로서, 디스플레이 제어 회로로, 광 센서로부터 주변 광 정보를 수집하는 단계 - 주변 광 정보는 주변 광이 제1 색온도를 갖는 광을 방출하는 제1 광원에 의해 지배되는지, 아니면 제2 색온도를 갖는 광을 방출하는 제2 광원에 의해 지배되는지를 나타내고, 제1 색온도는 제2 색온도보다 낮음 - ; 및 디스플레이 제어 회로로, 주변 광 정보가 주변 광이 제1 광원에 의해 지배됨을 나타낼 때에는 제1 색상의 광을 이용하고, 주변 광 정보가 주변 광이 제2 광원에 의해 지배됨을 나타낼 때에는 제2 색상의 광을 이용하여 중성 색들을 디스플레이하도록 디스플레이를 동작시키는 단계 - 제1 색상의 광은 제2 색상의 광보다 낮은 색온도를 가짐 - 를 포함하는 방법이 제공된다.
다른 실시예에 따르면, 제1 광원은 실내 광원이고, 제2 광원은 주광(daylight)이다.
다른 실시예에 따르면, 중성 색들을 디스플레이하는 데에 이용되는 제2 색상의 광은 미리 결정된 목표 백색 점에 기초한다.
다른 실시예에 따르면, 중성 색들을 디스플레이하는 데에 이용되는 제1 색상의 광은 주변 광 정보를 이용하여 온-더-플라이로 결정된 순응적 중성 점에 기초한다.
다른 실시예에 따르면, 방법은 근접 센서로, 디스플레이에 대한 사용자의 근접성(proximity)을 검출하는 단계를 포함하고, 중성 색들을 디스플레이하는 데에 이용되는 제1 색상의 광은 디스플레이에 대한 사용자의 근접성에 기초하여 결정된다.
전술한 것은 본 발명의 원리를 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 기술분야의 숙련된 자들은 본 발명의 범위 및 취지를 벗어나지 않고서 다양한 수정을 만들어낼 수 있다. 전술한 실시예들은 개별적으로 또는 임의의 조합으로 구현될 수 있다.

Claims (20)

  1. 디스플레이 광을 방출하는 디스플레이 내의 디스플레이 픽셀들의 어레이 상에 이미지들을 디스플레이하기 위한 방법으로서,
    디스플레이 제어 회로로, 주변 광 정보를 광 센서로부터 수집하는 단계;
    상기 주변 광 정보에 기초하여, 주변 광에 대한 사용자의 색 순응(user's chromatic adaptation to ambient light)에 대하여 상기 디스플레이 광에 대한 사용자의 색 순응(user's chromatic adaptation to the display light)을 가중하는 순응 계수(adaptation factor)를 결정하는 단계;
    상기 순응 계수에 기초하여 중성 색(neutral color)을 결정하는 단계; 및
    순응된 입력 픽셀 값들을 획득하기 위하여, 상기 중성 색에 기초하여 입력 픽셀 값들을 조절하는 단계
    를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 순응 계수를 결정하는 단계는 상기 디스플레이 광의 휘도(brightness)에 기초하여 상기 순응 계수를 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 순응 계수는 0 내지 1의 범위의 값인, 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 사용자와 디스플레이 화면 사이의 거리를 나타내는 근접 센서(proximity sensor)로부터의 근접 센서 데이터를 수집하는 단계를 더 포함하고, 상기 순응 계수는 상기 거리에 기초하는, 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 주변 광 정보는 상기 주변 광의 측정된 휘도 레벨을 나타내고, 상기 순응 계수는 상기 측정된 휘도 레벨에 기초하는, 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 디스플레이는 사용자가 선택가능한 제1 모드 및 제2 모드에서 동작가능하고, 상기 순응 계수는 상기 디스플레이가 상기 제1 모드에서 동작하고 있는지 또는 상기 제2 모드에서 동작하고 있는지 여부에 기초하는, 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    하루 중의 시간(time of day)을 결정하는 단계를 더 포함하고, 상기 중성 색을 결정하는 단계는 상기 하루 중의 시간에 기초하여 상기 중성 색을 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 순응된 입력 픽셀 값들에 시간 필터(temporal filter)를 적용하는 단계를 더 포함하는 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 주변 광 정보는 상기 주변 광의 색상을 나타내고, 상기 중성 색을 결정하는 단계는 상기 주변 광의 색상에 기초하여 상기 중성 색을 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 입력 픽셀 값들을 조절하는 단계는 LMS 색 공간 내에서 상기 입력 픽셀 값들을 조절하는 단계를 포함하는, 방법.
  11. 전자 디바이스로서,
    주변 광을 검출하는 적어도 하나의 광 센서;
    적어도, 사용자가 선택가능한 제1 모드 및 제2 모드에서 동작가능한 디스플레이 - 상기 제1 모드에서 상기 디스플레이에 의해 디스플레이되는 색상들은 상기 주변 광에 기초하여 결정되고, 상기 제2 모드에서 상기 디스플레이에 의해 디스플레이되는 색상들은 상기 주변 광에 독립하여 결정됨 - ; 및
    상기 디스플레이가 상기 제1 모드에서 동작하는 경우, 상기 주변 광에 기초하여 입력 픽셀 값들을 조절하는 디스플레이 제어 회로
    를 포함하는 전자 디바이스.
  12. 제11항에 있어서, 상기 디스플레이는 상기 제1 모드에서 동작하는 경우 제1 특성 집합을 갖는 중성 색들을 디스플레이하고, 상기 제2 모드에서 동작하는 경우 제2 특성 집합을 갖는 중성 색들을 디스플레이하며, 상기 제1 특성 집합은 상기 제2 특성 집합과 상이한, 전자 디바이스.
  13. 제11항에 있어서, 상기 광 센서는 상기 주변 광이 차가운지 또는 따뜻한지를 검출하는 컬러 광 센서(color light sensor)를 포함하는, 전자 디바이스.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제1 모드에서 동작하는 디스플레이는 상기 주변 광이 따뜻한 경우 보다 따뜻한 광을 갖는 중성 색들을 디스플레이하고, 상기 주변 광이 차가운 경우 보다 차가운 광을 갖는 중성 색들을 디스플레이하는, 전자 디바이스.
  15. 제11항에 있어서, 자이로스코프를 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 광 센서는 주변 광 센서 데이터를 수집하는 복수의 광 센서를 포함하고, 상기 디스플레이 제어 회로는 상기 자이로스코프를 이용하여 상기 복수의 광 센서로부터의 상기 주변 광 센서 데이터를 어떻게 가중할지를 결정하는, 전자 디바이스.
  16. 디스플레이 내의 디스플레이 픽셀들의 어레이 상에 이미지들을 디스플레이하기 위한 방법으로서,
    디스플레이 제어 회로로, 주변 광 정보를 광 센서로부터 수집하는 단계 - 상기 주변 광 정보는 주변 광이 제1 색온도를 갖는 광을 방출하는 제1 광원에 의해 지배되는지, 아니면 제2 색온도를 갖는 광을 방출하는 제2 광원에 의해 지배되는지를 나타내고, 상기 제1 색온도는 상기 제2 색온도보다 낮음 - ; 및
    상기 디스플레이 제어 회로로, 상기 주변 광 정보가 상기 주변 광이 상기 제1 광원에 의해 지배됨을 나타내는 경우 제1 색상의 광을 이용하여 중성 색들을 디스플레이하도록 상기 디스플레이를 동작시키고, 상기 주변 광 정보가 상기 주변 광이 상기 제2 광원에 의해 지배됨을 나타내는 경우 제2 색상의 광을 이용하여 중성 색들을 디스플레이하도록 상기 디스플레이를 동작시키는 단계 - 상기 제1 색상의 광은 상기 제2 색상의 광보다 낮은 색온도를 가짐 -
    를 포함하는 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 제1 광원은 실내 광원이고, 상기 제2 광원은 주광(daylight)인, 방법.
  18. 제16항에 있어서, 중성 색들을 디스플레이하는 데에 이용되는 상기 제2 색상의 광은 미리 결정된 목표 백색 점에 기초하는, 방법.
  19. 제18항에 있어서, 중성 색들을 디스플레이하는 데에 이용되는 상기 제1 색상의 광은 상기 주변 광 정보를 이용하여 온-더-플라이(on-the-fly)로 결정되는 순응적 중성 점(adaptive neutral point)에 기초하는, 방법.
  20. 제16항에 있어서,
    근접 센서로, 상기 디스플레이에 대한 상기 사용자의 근접성(proximity)을 검출하는 단계를 더 포함하고, 중성 색들을 디스플레이하는 데에 이용되는 상기 제1 색상의 광은 상기 디스플레이에 대한 상기 사용자의 상기 근접성에 기초하여 결정되는, 방법.
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