KR100667555B1 - 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법에 관한 것이다. 본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법은, 입력되는 영상신호를 계조 구분점에 따라 적어도 둘 이상의 서로 다른 감마 지수를 갖는 감마 곡선으로 나누어, 각각 계조값을 산출하는 단계와; 계조값을 산출하는 단계로부터 산출된 계조값을 보정하는 단계; 및 계조값을 보정하는 단계로부터의 계조값을 합치고, 계조값이 계조영역 내에 포함되도록 계조값의 영역을 보정하는 단계를 포함한다. 이와 같은 본 발명에 의하면, 세밀한 감마 곡선을 생성하고 제어할 수 있고, 사용자가 원하는 명암비로 표시되는 화상을 자유롭게 조절할 수 있는 효과가 있다.
플라즈마, 디스플레이, 패널, 계조, 감마 지수, 화상처리

Description

플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법{Image Processing Method for Plasma Display Panel}
도 1은 종래기술에 따른 플라즈마 디스플레이 패널에서 화상 계조를 구현하는 방법을 나타낸 것이다.
도 2a 및 도 2b는 종래의 CRT 및 카메라의 감마 특성을 설명하기 위한 도이다.
도 3은 플라즈마 디스플레이 패널과 CRT의 감마 특성을 비교한 그래프이다.
도 4는 종래의 플라즈마 디스플레이 패널의 감마 곡선을 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법에 있어서 감마 곡선을 설명하기 위한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일실예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법에 있어서 입력되는 영상신호에 대한 출력되는 영상신호를 구하는 과정에서의 계조값들을 표로 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법에 있어서 감마 곡선을 설명하기 위한 그래프이다.
본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 플라 즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법을 개선하여 보다 세밀한 감마 곡선을 생성하고 제어할 수 있는 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법에 관한 것이다.
일반적으로 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel: 이하, PDP라 함.)은 전면기판과 후면기판 사이에 형성된 격벽에 의해 하나의 단위 셀을 이루는 것으로, 각 셀 내에는 네온(Ne), 헬륨(He) 또는 네온 및 헬륨의 혼합기체(Ne+He)와 같은 주 방전 기체와 소량의 크세논을 함유하는 불활성 가스가 충진되어 있다. 고주파 전압에 의해 방전이 될 때, 불활성 가스는 진공자외선(Vacuum Ultraviolet rays)을 발생하고 격벽 사이에 형성된 형광체를 발광시켜 화상이 구현된다. 이와 같은 플라즈마 디스플레이 패널은 얇고 가벼운 구성이 가능하므로 차세대 표시장치로서 각광받고 있다.
도 1은 종래기술에 따른 플라즈마 디스플레이 패널에서 화상 계조를 구현하는 방법을 나타낸 것이다. 도 1을 참조하여 플라즈마 디스플레이 패널의 화상계조를 구현하는 방법을 살펴보면, 플라즈마 디스플레이 패널은 한 프레임을 발광횟수가 다른 여러 서브필드로 나누어 구동하고 있다.
각 서브필드는 다시 방전을 균일하게 일으키기 위한 리셋 기간, 방전 셀을 선택하기 위한 어드레스 기간 및 방전횟수에 따라 계조를 구현하는 서스테인 기간으로 나뉘어진다. 예를 들어, 256 계조로 화상을 표시하고자 하는 경우에 1/60 초에 해당하는 프레임 기간(16.67ms)은 8개의 서브필드들로 나누어지게 된다.
아울러, 8개의 서브 필드들 각각은 어드레스 기간과 서스테인 기간으로 다시 나누어지게 된다. 여기서, 각 서브필드의 리셋기간 및 어드레스 기간은 각 서브필 드마다 동일한 반면에 서스테인 기간은 각 서브필드에서 2n(n=0,1,2,3,4,5,6,7)의 비율로 증가된다. 이와 같이 각 서브필드에서 서스테인 기간이 달라 지게 되므로 화상의 계조를 구현할 수 있게 된다.
이와 같은, 플라즈마 디스플레이 패널은 상술한 것과 같은 방법으로 계조를 표현하므로, 계조 구현시 표시되는 영상은 선형적인 감마(gamma) 특성을 가지고 있다.
일반적인 감마(gamma)는 TV의 영상 재생에 있어서 명암의 정도로 정의된다. 방송국에서 사용되는 카메라 및 방송국에서 전송된 영상신호를 재생하는 CRT(Cathode Ray Tube) 또는 LCD(Liquid Crystal Display)와 같은 디스플레이는 다음 도 2a 및 도 2b와 같이 서로 다른 감마 특성을 가지고 있다.
도 2a 및 도 2b는 종래의 CRT 및 카메라의 감마 특성을 설명하기 위한 도이다. 도 2a는 감마 지수에 따른 화면의 밝기를 나타낸 도이고, 도 2b는 각각의 감마 지수에 따라 입력되는 계조값에 대한 출력되는 계조값을 나타낸 그래프이다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 영상의 명암 정도는 감마 지수가 1보다 작아지면 화면이 전체적으로 밝아지고, 감마 지수가 1보다 커지면 화면이 전체적으로 어두워지는 특성을 가지고 있다.
이때, 방송국에서 사용되는 카메라의 감마 지수가 1보다 작고, 방송국에서 전송된 영상신호를 재생하는 CRT는 감마 지수가 1보다 크므로 표시되는 영상은 감마 지수가 1이 된다. 즉, 종래에는 CRT의 비선형성을 갖는 감마 특성을 보정하는 방향으로 카메라의 감마 특성을 결정하였다.
도 3은 플라즈마 디스플레이 패널과 CRT의 감마 특성을 비교한 그래프이다. 도 3에 도시된 바와 같이, CRT 및 LCD는 입력되는 영상신호에 대하여, 표시되는 광을 아날로그 방식으로 제어하여 원하는 계조(Gray level)를 표현하므로, 통상적으로 비선형의 감마 특성을 갖는다. 이와 달리, 플라즈마 디스플레이 패널은 온(on)/오프(off)를 할 수 있는 방전 셀의 매트릭스 어레이를 이용하여 광 펄스의 수를 변조하여 계조를 표현하므로, 선형의 감마 특성을 갖는다.
이와 같이, 방송국에서 사용되는 카메라의 감마 지수가 1보다 작기 때문에 플라즈마 디스플레이 패널은 감마 지수가 1보다 크게 되도록 입력되는 영상신호를 역감마 보정한다.
도 4는 종래의 플라즈마 디스플레이 패널의 감마 곡선을 나타낸 그래프이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 입력되는 계조값에 대하여 출력되는 계조값은 다음 수학식1에 의해 비선형적인 감마 곡선으로 보정된다.
Figure 112004058962895-pat00001
여기서, 수학식 1의 파라미터를 정의하면 다음과 같다.
- 255는 플라즈마 디스플레이 패널에 표시될 수 있는 최고 계조값이다.
- x는 입력되는 영상신호의 계조값이다.
-
Figure 112004058962895-pat00002
는 역감마 보정을 하기 위한 감마 지수(gamma square)이다.
- y는 출력되는 영상신호의 계조값이다.
이때, 입력되는 영상신호는 수학식 1에 의해 출력되는 영상신호의 계조값으로 역감마 보정할 수 있으며, 입력되는 영상신호에 대하여 출력되는 영상신호의 계조값을 그래프로 나타내면 도 4와 같은 감마 곡선이 된다. 감마 곡선은 감마 지수
Figure 112004058962895-pat00003
에 따라 달라진다. 감마 지수는 일반적으로 2.2를 사용하나 사용자의 필요에 따라 2.8, 3.3 등 원하는 값을 사용할 수 있다.
한편, 종래의 역감마 보정 방법은 수학식 1과 같이 수식에 의한 방법이 있다. 수식에 의한 방법은 하드웨어적으로 간단하게 구현할 수 있는 장점이 있으나, 설정해 놓은 감마 지수에 비례하는 감마 곡선만이 생성되므로 사용자가 원하는 감마 곡선이 다를 때에는 사용할 수 없는 문제점이 있다.
또한, 종래에는 룩업 테이블을 이용한 역감마 보정 방법이 있다. 룩업 테이블을 이용한 방법은 사용자가 원하는 감마 곡선을 생성할 수 있는 장점은 있지만 메모리의 용량을 많이 필요로 하여 제조 단가가 증가하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법을 개선하여, 세밀한 감마 곡선을 생성하고 제어할 수 있는 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은, 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법을 개선 하여, 사용자가 원하는 명암비로 표시되는 화상을 자유롭게 조절할 수 있는 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법을 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법은 입력되는 영상신호를 계조 구분점에 따라 적어도 둘 이상의 서로 다른 감마 지수를 갖는 감마 곡선으로 나누어, 각각 계조값을 산출하는 단계와; 계조값을 산출하는 단계로부터 계조 구분점의 계조값과 계조 구분점-1의 계조값이 동일해 지도록 계조값을 보정하는 단계; 및 상기 계조 구분점-1의 계조값이 포함되는 낮은 영역의 계조값들과 상기 계조 구분점의 보정된 계조값이 포함되는 높은 영역의 보정된 계조값들을 합치고, 상기 합쳐진 각각의 계조값들이 계조영역 내에 포함되도록 계조값의 영역을 보정하는 단계 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 특징에 의하면, 상기 계조값을 산출하는 단계는 n 개의 계조 구분점에 따라 n+1 개의 감마 지수를 갖는 감마 곡선의 계조값을 산출한다.
이와 같은 특징에 의하면, 상기 계조값을 보정하는 단계는 계조 구분점의 계조값과 계조 구분점-1의 계조값이 동일해 지도록 보정한다.
이와 같은 특징에 의하면, 상기 계조값의 영역을 보정하는 단계는 출력되는 영상신호의 계조값의 영역이 0에서 m(여기서, m은 최고 계조값)까지의 영역 내에 포함되도록 보정한다.
이와 같은 특징에 의하면, 상기 계조값을 보정하는 단계는
Figure 112006057394121-pat00018
(여기서, y99는 계조 구분점-1에서의 계조값, y100은 계조 구분점에서의 계조값, yH는 높은 영역의 계조값)에 따라 높은 영역의 계조값을 보정한다.
이와 같은 특징에 의하면, 상기 계조값의 영역을 보정하는 단계는
Figure 112006057394121-pat00019
(여기서, 225는 최고 계조값, y'255는 입력영상의 최고 계조값에 대해 보정된 계조값, yu는 영역이 합쳐진 계조값)에 따라 계조값의 영역을 보정한다.
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이하에서는 본 발명에 따른 구체적인 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법에 있어서 감마 곡선을 설명하기 위한 그래프이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 서로 다른 감마 지수를 갖는 감마 곡선은 계조 구분점이 100이고, 계조값이 낮은 영역에는 감마 지수가 1.5이고, 계조값이 높은 영역에는 감마 지수가 3.0가 적용되었다.
도 6은 본 발명의 일실예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법에 있어서 입력되는 영상신호에 대한 출력되는 영상신호를 구하는 과정에서의 계조값들을 표로 나타낸 것이다. 도 6의 데이터를 그래프로 나타내면 도 5와 같은 서로 다른 감마 지수를 갖는 감마 곡선을 도출할 수있다.
입력되는 영상신호의 계조값에 따라서 적어도 둘 이상의 서로 다른 감마 지수를 갖는 감마 곡선의 생성 순서를 도 5 및 도 6을 결부하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 서로 다른 감마 지수를 적용하기 위하여 생성할 감마 곡선을 크게 2개의 부분으로 나눈다.
이후, 2개 부분으로 나누어지는 계조 구분점을 지정한다. 본 발명의 일실시예에서는 입력되는 영상신호, 즉 x축 좌표 0에서 255까지의 계조값 중에서 100을 기준으로 하여 감마 곡선을 생성할 때, 100 계조 구분점이 된다.
이후, 계조 구분점을 기준으로 계조값이 낮은 영역과 높은 영역에서의 사용자가 원하는 감마 지수를 각각 설정한다.
이후, 계조값이 낮은 영역의 감마 곡선과 계조값이 높은 영역의 감마 곡선을 아래 수학식 2 및 수학식 3에 의해서 각각 구한다.
Figure 112004058962895-pat00004
여기서, 수학식 2의 파라미터를 정의하면 다음과 같다.
- 255는 플라즈마 디스플레이 패널에 표시될 수 있는 최고 계조값이다.
- xL은 계조값이 낮은 영역의 입력되는 영상신호의 계조값이다.
-
Figure 112004058962895-pat00005
L은 계조값이 낮은 영역의 역감마 보정을 하기 위한 감마 지수(gamma square)이다.
- yL은 계조값이 낮은 영역의 출력되는 영상신호의 계조값이다.
이때, xL값은 0에서 계조 구분점-1 까지의 값이다. 즉, 본 발명의 일실시예에서는 0에서 99까지의 입력되는 영상신호의 계조값이다.
또한, 수학식 2에 의해 구한 영상신호의 계조값 yL을 저장한다.
Figure 112004058962895-pat00006
여기서, 수학식 3의 파라미터를 정의하면 다음과 같다.
- 255는 플라즈마 디스플레이 패널에 표시될 수 있는 최고 계조값이다.
- xH는 계조값이 높은 영역의 입력되는 영상신호의 계조값이다.
-
Figure 112004058962895-pat00007
H는 계조값이 높은 영역의 역감마 보정을 하기 위한 감마 지수(gamma square)이다.
- yH는 계조값이 높은 영역의 출력되는 영상신호의 계조값이다.
이때, xH값은 계조 구분점에서 255까지의 값이다. 즉, 본 발명의 일실시예에서는 100에서 255까지의 입력되는 영상신호의 계조값이다.
또한, 수학식 3에 의해 구한 영상신호의 계조값 yH를 저장한다.
이후, 다음 수학식 4에 따라 계조값이 높은 영역에서의 계조값 yH를 보정하여 y'H 를 구한다.
Figure 112004058962895-pat00008
여기서, 수학식 4의 파라미터를 정의하면 다음과 같다.
- y99는 수학식 2에 의해 구한 계조 구분점-1 (x99)에서의 출력되는 영상신호의 계조값이다.
- y100은 수학식 3에 의해 구한 계조 구분점(x100)에서의 출력되는 영상신호의 계조값이다.
- yH는 수학식 3에 의해 구한 계조값이 높은 영역의 출력되는 영상신호의 계조값이다.
- y'H는 수학식 4에 의해 보정된 계조값이 높은 영역의 출력되는 영상신호의 계조값이다.
수학식 4에 따라, 계조 구분점에서의 출력되는 영상신호의 계조값(y100)에서 계조 구분점-1 에서의 출력되는 영상신호의 계조값(y99)을 뺀 값을 계조값이 높은 영역의 보정값(y100 - y99)으로 설정한다. 도 6에서는 -46.31이 보정값(y100- y99)이 된다. 상기의 (y100 - y99 )값을 계조값이 높은 영역에서 출력되는 영상 신호 yH 값 각각에서 뺀다.
도 6의 데이터를 예를 들어 보다 상세히 설명하면, 입력되는 영상신호의 계조값이 100인 경우를 계조 구분점으로 설정한 경우, 계조 구분점-1의 계조값 y99는 61.69이고, 계조 구분점의 계조값 y100은 15.38이다. 여기서, 보정값 y100 - y99는 -46.31이 된다. 이를 높은 영역의 출력되는 영상신호의 계조값(yH) 15.38에서 빼면 보정된 계조값(y'H)은 61.69가 나온다.
이와 같이 되어 계조 구분점에서의 보정된 계조값과 계조 구분점-1에서 출력되는 영상신호의 계조값이 동일하게 된다.
참고로, 나머지 영상 신호의 출력 계조값을 구하는 일례로, 입력되는 영상신호의 계조값이 104이고 출력되는 영상신호의 계조값이 17.30인 경우도 마찬 가지로 동일한 보정값(-46.31)을 빼서 입력되는 영상신호의 계조값이 104인 경우의 보정된 계조값은 17.30-(-46.31)이므로 63.61이 나온다.
이와 같이, 계조값이 높은 영역에서 수학식 4와 같이 보정하는 이유는 계조값이 낮은 영역과 높은 영역 사이의 계조 구분점에서의 출력되는 영상신호의 계조값 y를 동일하게 하고, 곡선의 연결이 끊어지는 것을 방지하기 위해서이다.
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이후, 계조값이 낮은 영역과 보정된 높은 영역에서의 출력되는 영상신호의 계조값에 따라 서로 다른 감마 곡선을 하나로 합치는 영역 합치기를 한다.
이후, 다음 수학식 5에 의해서 최종적으로 출력되는 영상신호의 계조값과 감마 곡선을 구한다.
Figure 112004058962895-pat00009
여기서, 수학식 5의 파라미터를 정의하면 다음과 같다.
- 255는 플라즈마 디스플레이 패널에 표시될 수 있는 최고 계조값이다.
- y'255는 수학식 4에 의해 보정된 y'H 값 중에서 입력되는 영상신호의 계조값이 255일때의 출력되는 영상신호의 계조값이다.
- yu는 수학식 2 내지 수학식 4를 통해 구한 출력되는 영상신호의 계조값을 영역 합치기한 계조값이다.
- yF는 수학식 5에 의해 최종적으로 출력되는 영상신호의 계조값이다.
본 발명의 일실시예에서는 입력되는 영상신호 및 출력되는 영상신호의 계조값 영역은 0에서 m까지의 서로 동일한 영역를 갖도록 한다.
도 6의 데이터를 예를 들어 설명하면, 표시될 수 있는 최고 계조값 255에 상기 y'255 값 301.31을 나눈 값 0.85를 각각의 yu값에 곱해준다.
이로써, 입력되는 영상신호가 255 계조일때, 출력되는 영상신호도 255 계조로 동일한 값을 갖게 된다.
다른 일례로, 영역 합치기한 계조값들 중 계조값(yu)이 295.35인 경우 최종 출력되는 계조값(yF)은 295.35*0.85이므로 249.96이 나온다.
이와 같이, 출력되는 영상신호를 수학식 5를 통해 0에서 255 사이로 보정하는 이유는 출력되는 영상신호의 계조값이 255를 기준으로 미만이거나 초과할 경우, 감마 보정이 제대로 이루어지지 않기 때문이다.
이로써, 본 발명의 일실시예에 따른, 입력되는 영상신호의 계조 구분점에 따라 적어도 둘 이상의 서로 다른 감마 지수를 갖는 감마 곡선이 완성된다.
이때, 출력되는 영상신호의 계조값은 수차례의 보정을 통해 최종 영상신호로 보정되었기 때문에, 각각의 감마 지수에 대한 상대적인 비율을 갖는 계조값과 감마 곡선이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법에 있어서 감마 곡선을 설명하기 위한 그래프이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에서는 2개의 계조 구분점에 따라 3개의 영역으로 나누어 서로 다른 감마 지수를 갖는 감마 곡선이 이루어져 있다.
이때, 계조 구분점은 각각 100, 200 이다. 또한, 감마 지수는 계조값이 낮은 영역에서는 2.2 이고, 중간 영역에서는 1.5 이고, 높은 영역에서는 2.2가 적용되었다.
이와 같이, 본 발명의 역감마 보정 방법은 계조 구분점 N개로 해서 N+1개의 영역으로 나누어 각각의 감마 지수를 적용할 수 있다.
이와 같이, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
이상에서와 같이 본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법을 개선하여, 세밀한 감마 곡선을 생성하고 제어할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 사용자가 원하는 명암비로 표시되는 화상을 자유롭게 조절할 수 있는 효과가 있다.

Claims (7)

  1. 입력되는 영상신호를 계조 구분점에 따라 적어도 둘 이상의 서로 다른 감마 지수를 갖는 감마 곡선으로 나누어, 각각 계조값을 산출하는 단계와;
    상기 계조값을 산출하는 단계로부터 계조 구분점의 계조값과 계조 구분점-1의 계조값이 동일해 지도록 계조값을 보정하는 단계; 및
    상기 계조 구분점-1의 계조값이 포함되는 낮은 영역의 계조값들과 상기 계조 구분점의 보정된 계조값이 포함되는 높은 영역의 보정된 계조값들을 합치고, 상기 합쳐진 각각의 계조값들이 계조영역 내에 포함되도록 계조값의 영역을 보정하는 단계 를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 계조값을 산출하는 단계는 n 개의 계조 구분점에 따라 n+1 개의 감마 지수를 갖는 감마 곡선의 계조값을 산출하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 계조값의 영역을 보정하는 단계는 출력되는 영상신호의 계조값의 영역이 0에서 m(여기서, m은 최고 계조값)까지의 영역 내에 포함되도록 보정하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 계조값을 보정하는 단계는
    Figure 112006025831122-pat00020
    (여기서, y99는 계조 구분점-1에서의 계조값, y100은 계조 구분점에서의 계조값, yH는 높은 영역의 계조값)에 따라 높은 영역의 계조값을 보정하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 계조값의 영역을 보정하는 단계는
    Figure 112006025831122-pat00021
    (여기서, 225는 최고 계조값, y'255는 입력영상의 최고 계조값에 대해 보정된 계조값, yu는 영역이 합쳐진 계조값)에 따라 계조값의 영역을 보정하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 방법.
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