KR100687080B1 - 발광 다이오드 도트 매트릭스 표시 장치의 계조수 확대 및감마 보정을 위한 신호 처리 장치 및 그 방법 - Google Patents

발광 다이오드 도트 매트릭스 표시 장치의 계조수 확대 및감마 보정을 위한 신호 처리 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 영상 표시 장치의 계조수 확대 및 감마 보정을 위한 신호 처리 장치 및 그 방법에 관한 것이다. 영상 표시 장치는 LED 모듈을 구동하는 모듈 구동부 내부에 데이터 확장 회로와 계조클럭 가변발생회로를 구비한다. 데이터 확장 회로는 표시 데이터의 일부 데이터를 지수화하여 계산하고, 감마 보정 계수용 데이터를 이용하여 계조 클럭 신호의 가변될 계조폭을 계산한다. 그리고 계조클럭 가변발생회로는 지수화 계산을 통해 확대된 계조수 및 계조폭에 대응하여 가변된 계조 클럭 신호를 발생시킨다. 그러므로 모듈 구동부는 확대된 계조수의 낮은 레벨에서는 미세의 클럭폭으로 가변된 계조 클럭 신호를 발생하고, 높은 레벨에서는 클럭폭이 확대된 계조 클럭 신호를 발생시킨다. 따라서 모듈 구동부는 가변된 계조 클럭 신호 및 표시 데이터의 나머지 데이터를 이용하여 계조수 확대 및 감마 보정을 위한 LED 모듈을 구동한다. 본 발명에 의하면, 적은 메모리와 낮은 주파수의 클럭 신호를 이용하여 계조수 확대 및 감마 보정이 가능하다.
영상 표시 장치, 발광다이오드 도트매트릭스 모듈, 계조수 확대, 감마 보정

Description

발광 다이오드 도트 매트릭스 표시 장치의 계조수 확대 및 감마 보정을 위한 신호 처리 장치 및 그 방법{SIGNAL PROCESSING DEVICE FOR DISPLAY APPARATUS INCLUDING LIGHT EMITTING DIODE DOT MATRIX MODULES AND METHOD OF THE SAME}
도 1은 일반적인 LED 도트 매트릭스 표시 장치의 개략적인 구성을 도시한 블럭도;
도 2는 종래 기술의 다른 실시예에 따른 LED 도트 매트릭스 표시 장치의 개략적인 구성을 도시한 블럭도;
도 3은 도 1 또는 도 2에 도시된 제어 장치와 LED 모듈의 연결 구성을 도시한 블럭도;
도 4는 본 발명에 따른 LED 도트 매트릭스 표시 장치의 구성을 도시한 블럭도;
도 5는 도 4에 도시된 LED 모듈 구동부의 구성을 도시한 블럭도;
도 6은 도 5에 도시된 데이터 확장 회로의 구성을 도시한 블럭도;
도 7은 도 5에 도시된 계조클럭 가변 발생회로의 구성을 도시한 블럭도; 그리고
도 8은 본 발명에 따른 LED 도트 매트릭스 표시 장치의 감마 보정 곡선을 나타내는 파형도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *
100 : LED 표시 장치 102 : 제어부
104 : 표시부 110 : LED 표시 모듈
112 : 모듈 구동부 114 : LED
120 : 데이터 확장 회로 128 : 지수 연산부
130 : 계조데이터 카운트회로 140 : 계조클럭 가변발생회로
144 : 계조클럭 카운터 146 : 계조클럭폭 계산기
148 : 미세 클럭 발생기 150 : 샘플링 클럭 발생기
152 : 클럭폭 가변확대 생성기
본 발명은 영상 표시 장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 발광 다이오드 도트 매트릭스 표시 장치의 감마 보정 및 계조 확대를 위한 신호 처리 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode : LED)들을 사용하는 영상 표시 장치(이하 LED 표시 장치라 한다)는 표시 화면의 크기 및 해상도 등에 대응하여 복수개의 LED 도트 메트릭스 모듈(LED dot matrix module, 이하 LED 모듈이라 한다)들을 구비한다. 그리고 하나의 LED 모듈은 복수개의 LED들과, LED들을 구동 및 제어하는 적어도 하나의 구동 IC 회로를 포함한다.
일반적으로 LED 표시 장치는 화질을 향상하기 위해서 감마 보정 기능을 구비하거나, 표시 색상의 휘도 단계인 계조수를 충분히 증가시키는 계조수 확대 기능을 구비할 수 있다.
이러한 기능을 구현하기 위해서 LED 표시 장치는 두가지 방식이 사용되고 있다. 하나는 도 1에 도시된 바와 같이, 전체 표시부를 총괄 제어하는 제어 장치에서 감마 보정 및 계조수 확대를 처리하기 위한 기능을 구비하는 방식이다. 다른 하나는 도 2에 도시된 바와 같이, 제어 장치에서의 메인 기능들을 처리하고, 제어 장치를 보조하여 LED 표시 장치의 표시부를 구성하고 있는 LED 모듈들에 각각 구동 IC 회로를 구비하여, 구동 IC 회로에 감마 보정 기능과 계조수 확대 기능을 구비하는 방식이다. 이는 처음 것보다 좀더 발전된 개념의 방식이라 할 수 있다.
일반적인 LED 표시 장치는 적색(Red : R), 녹색(Green : G), 청색(Blue : B)의 빛을 사용하여 영상을 표현한다. 예를 들어, 각 색별로 8 비트(bit)의 색 데이터를 사용한다고 가정하면, 8 비트로 표현할 수 있는 색의 종류는 2의 8제곱 즉, 256 가지이므로, 각 색별로 256 단계의 색을 표현할 수 있으며, 3 원의 색을 혼합하면 256 * 256 * 256 = 16,777,216 가지의 색을 조합해 낼 수 있다. 그러나 여기에 감마 보정을 하게 되면, 낮은 단계의 데이터 값들은 출력 데이터로 변환시 0 이나 1정도의 낮은 값으로 바뀌게 되어 어두운 색의 표현이 어려워져서 화질이 낮아지게 된다.
이를 해결하기 위해서는 색 계조수를 보다 높여서 낮은 데이터값에 대해서도 색계조의 분해능을 높이기 위해 색 데이터를 증가시켜 처리한다. 예를 들어, 10 비 트의 색 데이터 즉, 2의 10제곱인 1,024 계조를 사용하는 경우가 늘고 있으며, 더 나아가 12 비트로 4,096 단계, 14 비트로 16,384 단계까지 계조수를 늘리는 경우도 있다.
일반적으로 계조수를 늘리는 방법은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 두 가지 방식을 이용한다.
즉, 도 1을 참조하면, LED 표시 장치(2)는 영상 소스(4)와 다수의 LED 모듈(10)들을 구비하는 LED 표시부(8) 및 제어 장치(6)를 포함한다.
LED 표시 장치(2)는 영상 신호를 출력하는 영상 소스(4)로부터 제어 장치(6)로 비트수가 확대되어 입력되는 방식을 이용한다. 제어 장치(6)는 영상 소스(4)로부터 8/10/12 비트의 데이터(12)를 받아서 동일한 크기의 8/10/12 비트의 데이터(14)를 LED 표시부(8)로 출력한다. 이 때, 감마 보정 기능은 동일한 비트수의 계조수로 확대된다. 예를 들어, 8 비트의 입력 데이타의 경우 출력 계조수는 256 단계, 10 비트의 입력 데이타의 경우 출력 계조수는 1,024 단계로 결정된다.
따라서 이 방식의 LED 표시 장치(2)는 LED 표시부(8)의 제어 장치(6) 뿐만 아니라 영상 소스(4)의 규격 및 성능에 큰 영향을 받는다. 그러나 비트수를 높이는데는 한계가 있으며, 이를 위해 제조 비용이 상승하는 문제점이 있다. 그러므로 LED 표시 장치(2)에서의 화질은 입력 데이터의 비트수보다는 LED 표시부(8)의 출력 계조수에 의해 좌우되므로 이 방식은 비효율적이라 할 수 있다.
도 2를 참조하면, 다른 방식의 계조수 확대 방법을 이용하는 LED 표시 장치(20)는 영상 소스(22)로부터의 비트수는 그대로 둔 채, 제어 장치(24)의 데이터 변 환을 위해 룩업 테이블(Look Up Table)(미도시됨)을 구비하여 제어 장치(24)로부터 LED 표시부(30)로 출력하는 비트수 만을 확대하는 방식을 사용한다.
예를 들어, 제어 장치(24)는 8 비트의 입력 데이타를 받아들이고 룩업 테이블을 이용하여 10 비트, 12 비트 또는 14 비트 등 원하는 비트수의 출력 데이터로 변환하여 LED 표시부(32)로 출력한다. 이 때, 다수의 분배 장치(26 ~ 30)들을 이용하여 각각의 LED 모듈(34)들로 출력한다. 이 방식은 영상 소스(22) 사양의 고급화가 필요없으며, 보다 자유롭게 출력 데이타의 비트수를 확대 가능하므로 현재 널리 채택되고 있다.
그러나 상술한 방식들은 계조수를 확대하기 위한 회로의 구성 및 동작에 있어서 기술적 및 경제적 측면에서 상당히 어려움이 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제어 장치(6 또는 24)의 메모리(12)로부터 비트수가 확대된 출력 데이타가 LED 모듈(10 또는 34)로 입력되면, LED 모듈(10 또는 34)에서는 데이터 저장을 위해 확대된 비트 만큼의 메모리(14)가 추가로 필요하다. 또 그 데이터의 계조 처리를 위해 제어 장치(6 또는 24) 및 LED 모듈(10 또는 34)의 구동 IC 회로(미도시됨)는 더욱 빠른 처리 속도가 요구된다.
그러므로 상술한 LED 표시 장치의 화질을 높이기 위해서는 제어 장치의 하드웨어적인 추가와, LED 표시부의 LED 모듈들에서의 메모리 용량 추가 및 고속 신호 처리를 위한 전체 시스템에 걸친 회로의 보완 내지 추가 등으로 인해 기술적인 한계와 극복 노력에 따른 비용이 증가되는 등의 여러가지 문제점들이 있다.
본 발명의 목적은 적은 비트수의 데이터를 이용하여 계조수를 확대하고 감마를 보정하기 위한 영상 표시 장치의 신호 처리 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 낮은 클럭 주파수를 이용하여 계조수 확대 및 감마 보정 기능을 처리하는 신호 처리 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 영상 표시 장치의 단순화, 원가 절감 및 동작의 안정성을 얻기 위한 감마 보정 및 계조수 확대 기능을 구비하는 신호 처리 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적들을 달성하기 위한, 본 발명의 신호 처리 장치는 적은 데이터와 낮은 주파수를 이용하여 발광 다이오드 도트 매트릭스 모듈 표시 장치의 계조수 확장 및 감마 보정을 처리하는데 그 한 특징이 있다. 이와 같이 신호 처리 장치는 적은 메모리와 낮은 주파수의 클럭 신호를 이용하여 계조수 확대 및 감마 보정을 가능하게 한다.
본 발명에 따른 발광 다이오드 도트 매트릭스 표시 장치의 신호 처리 장치는, 다수의 상기 발광 다이오드 도트 매트릭스를 구비하는 복수 개의 표시 모듈과; 외부로부터 표시 데이터를 받아서 상기 표시 모듈들에 상기 표시 데이터를 디스플레이되도록 제어하는 제어부 및; 상기 제어부로부터 상기 표시 데이터를 받아서 상기 표시 데이터의 일부를 이용하여 계조수를 확대하고, 또는/그리고 계조 클럭을 가변적으로 발생시켜서 자동으로 감마 보정하도록 상기 표시 모듈들 구동하는 모듈 구동부를 포함한다.
한 실시예에 있어서, 상기 모듈 구동부는; 상기 계조수 확대를 위한 상기 표시 데이터에 대한 가변적 클럭폭을 갖는 계조 클럭 신호를 발생하는 계조클럭 가변발생회로 및; 상기 계조클럭 발생회로로부터 상기 가변된 계조 클럭 신호를 받아서 상기 표시 모듈들의 구동 신호를 출력하는 데이터 확장 회로를 포함한다.
이 실시예에 있어서, 상기 계조클럭 가변발생회로는; 상기 표시 데이터의 낮은 레벨의 계조에서 미세의 클럭폭으로 가변된 계조 클럭 신호를 발생하고, 상기 표시 데이터의 높은 레벨의 계조에서 클럭폭이 확대된 계조 클럭 신호를 발생한다.
이 실시예에 있어서, 상기 계조 클럭 가변발생회로는; 외부로부터 상기 표시 데이터의 감마 보정을 위한 감마보정계수 데이터를 설정하여 저장하는 메모리와, 상기 가변된 계조 클럭 신호를 받아들여서 클럭수를 카운트하는 계조클럭 카운터와, 상기 메모리로부터 상기 감마보정계수 데이터를 받아들이고, 상기 계조클럭 카운터로부터 카운트된 상기 가변된 계조 클럭 신호의 클럭수를 받아서, 상기 감마보정계수 데이터에 대응하는 계조 레벨에 따른 계조 클럭폭을 계산하는 계조 클럭폭 계산기와, 외부로부터 고정폭의 계조 클럭 신호를 받아서 상기 낮은 레벨의 계조에 대응하여 미세폭의 계조 클럭 신호를 발생하는 미세클럭 발생기와, 상기 미세클럭 발생기로부터 상기 미세폭의 계조 클럭 신호를 받아들이고, 상기 계조 클럭폭 계산기로부터 상기 감마보정계수 데이터에 대응하는 상기 계산된 계조 클럭폭을 받아서, 상기 낮은 레벨의 계조에 대한 샘플링 클럭 신호를 출력하는 샘플링 클럭 발생기와, 상기 계조 클럭폭 계산기로부터 상기 감마보정계수 데이터에 대응하여 상기 계산된 계조 클럭폭을 받아서, 상기 높은 레벨의 계조에 대한 상기 확대된 계조 클럭 신호를 출력하는 클럭폭 가변확대 생성기 및, 상기 샘플링 클럭 발생기와 상기 클럭폭 가변확대 생성기로부터 상기 샘플링 클럭 신호 및 상기 확대된 계조 클럭 신호를 받아들여서 상기 계조클럭 카운터로 상기 가변된 계조 클럭 신호를 출력하는 선택기를 포함한다.
다른 실시예에 있어서, 상기 데이터 확장 회로는; 외부로부터 상기 표시 데이터를 받아서 저장하는 메모리와, 상기 메모리로부터 일부 데이터를 받아서 지수화하여 계산하고, 상기 계산 결과를 표시 가능한 계조수 데이터를 상기 계조클럭 가변발생회로로 출력하는 지수 연산부 및, 상기 계조클럭 가변발생회로로부터 상기 가변된 계조 클럭 신호를 받아들이고, 상기 메모리로부터 나머지 데이터를 받아서 상기 표시 모듈을 구동하는 구동 신호를 출력하는 계조데이터 카운트회로를 포함한다.
이 실시예에 있어서, 상기 데이터 확장 회로는; 상기 계조클럭 가변발생회로로부터 상기 지수화 계산된 상기 계조수 데이터로부터 상기 계조수를 확대하고, 상기 확대된 계조수에 대응하는 상기 가변된 클럭 신호를 받아서 상기 표시 모듈을 구동한다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 발광 다이오드 도트 매트릭스 표시 장치의 계조수 확대 및 감마 보정을 위한 신호 처리 방법이 제공된다.
이 신호 처리 방법에 의하면, 감마 보정 계수용 데이터를 설정, 저장한다. 표시 데이터를 받아서 저장한다. 상기 표시 데이터 중 일부 데이터를 이용하여 계 조수를 확대한다. 상기 감마 보정 계수용 데이터를 이용하여 계조 클럭 신호의 계조폭을 계산한다. 이어서 상기 확대된 계조수 및 상기 계조폭에 대응하여 가변된 계조 클럭 신호를 발생한다.
한 실시예에 있어서, 상기 계조수를 확대하는 것은, 상기 표시 데이터 중 일부 데이터를 지수화하여 계산하고, 상기 지수화된 데이터를 이용하여 상기 계조수를 확대한다.
다른 실시예에 있어서, 상기 가변된 계조 클럭 신호를 발생하는 것은, 상기 확대된 계조수의 낮은 레벨에서는 미세의 클럭폭으로 가변된 계조 클럭 신호를 발생하고, 높은 레벨에서는 클럭폭이 확대된 계조 클럭 신호를 발생한다.
또 다른 실시예에 있어서, 가변된 계조 클럭 신호가 발생되면, 상기 가변된 계조 클럭 신호 및 상기 표시 데이터의 나머지 데이터를 이용하여 상기 표시 모듈을 구동하여 감마 보정한다.
본 발명의 실시예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 서술하는 실시예들로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 구성 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.
이하 첨부된 도 4 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 영상 표시 장치의 일부 구성을 도시한 블럭도이다.
도 4를 참조하면, 영상 표시 장치(100)는 제어부(102)와, 다수의 LED 모듈(110)들을 포함하는 표시부(104)를 구비한다. LED 모듈(110)들은 각각 모듈 구동부(112)(예컨대, 구동 IC 회로)를 구비하여, 제어부(102)로부터 데이터를 받아서 다수의 LED(114)들을 구동한다. 이 때, 제어부(102)는 데이터 입출력, LED 모듈 제어 등 영상 표시 장치(100)의 제반 동작을 제어하며, 도 1 또는 도 2에 도시된 전형적인 구성의 제어 장치 또는, 제어 장치 및 분배 장치를 포함할 수 있다.
따라서 본 발명의 영상 표시 장치(100)는 제반 동작을 제어부(102)를 통해 제어하고, 모듈 구동부(112)를 통해 계조수 확대 및/또는 감마 보정 기능을 처리한다.
모듈 구동부(112)는 도 5에 도시된 바와 같이, 전형적인 LED 구동 및 제어를 위한 구동 IC 회로로서, 본 발명에 따른 데이터 확장 회로(120) 및 계조클럭 가변발생회로(140)를 포함한다.
계조클럭 가변발생회로(140)는 제어부(102)로부터 클럭 신호(도 7의 CLK)를 받아서 계조수 확대를 위한 클럭폭을 가변시킨 계조 클럭(CLK_VAR)을 발생한다.
그리고 데이터 확장 회로(120)는 제어부(102)로부터 표시 데이터를 받아들이고, 계조클럭 가변발생회로(140)로부터 가변된 계조 클럭(CLK_VAR)을 받아들여서 표시 데이터의 계조수 확대를 위한 제어 신호(CONTROL_LED)를 모듈 구동부(112) 내부로 출력한다.
그러므로 본 발명의 모듈 구동부(112)는 외부 예를 들어, 제어부(102)로부터 감마 보정 계수용 데이터를 설정, 저장하고, 표시 데이터를 받아서 저장한다. 저장 된 표시 데이터 중 상위 비트 데이터를 이용하여 계조수를 확대한다. 모듈 구동부(112)는 감마 보정 계수용 데이터를 이용하여 계조 클럭 신호의 가변될 계조폭을 계산한다. 모듈 구동부는 확대된 계조수 및 계조폭에 대응하여 가변된 계조 클럭 신호를 발생시킨다. 이 때, 모듈 구동부(112)는 확대된 계조수의 낮은 레벨에서는 미세의 클럭폭으로 가변된 계조 클럭 신호를 발생하고, 높은 레벨에서는 클럭폭이 확대된 계조 클럭 신호를 발생시킨다. 이어서 모듈 구동부(112)는 가변된 계조 클럭 신호 및 상기 표시 데이터의 나머지 데이터를 이용하여 계조수 확대 및 감마 보정을 위한 LED 모듈(110)을 구동한다.
구체적으로 도 6을 참조하면, 데이터 확장 회로(120)는 표시 데이터를 받아서 저장하는 메모리(122)와, 저장된 메모리(122)의 일부 데이터(124)를 지수화하여 계산하는 지수 연산부(128)와, 계조클럭 가변발생회로(140) 및 계조데이터 카운트회로(130)를 포함한다.
여기서는 10 비트의 입력 데이터를 이용하여 데이터 확장 회로(120)의 동작을 상세히 설명한다.
즉, 메모리(122)는 10 비트의 입력 데이터를 제어부(102)로부터 받아서 저장하고, 계조수를 확대하기 위하여 10 비트의 입력 데이터 중 상위 2 비트(bit9 ~ bit10)(124)를 지수 데이터로 이용하고, 하위 8 비트(bit2 ~ bit8)(126)를 색 데이터로 이용한다.
지수 연산부(128)는 특정 수(예컨대, 양의 정수)를 밑으로 하고 상위 2 비트(bit9 ~ bit10)(124)를 지수로 하여 데이터의 표현 가능한 계수를 계산하여 계조클 럭 가변발생회로(140)로 출력한다.
계조클럭 가변발생회로(140)는 구체적으로 도 7에 도시된 바와 같이, 감마보정계수 저장용 메모리(142)와, 계조클럭 카운터(144)와, 감마보정계수를 적용한 계조 레벨에 따라 계조 클럭폭을 계산하는 계조 클럭폭 계산기(146)와, 미세클럭 발생기(148)와, 클럭폭 가변확대 생성기(152)와, 샘플링 클럭 발생기(150) 및 선택기(154)를 포함한다.
감마보정계수 저장용 메모리(142)는 예컨대, 4 비트(bit1 ~ bit4)의 레지스터로 구비되어, 외부로부터 감마 보정을 위한 데이터 즉, 감마보정계수 데이터를 설정하여 저장한다.
계조클럭 카운터(144)는 제어부(102)로부터 새 프레임을 시작할 때, 리셋(RESET)되고, 선택기(154)로부터 출력되는 가변폭 계조클럭신호(CLK_VAR)를 받아들여서 가변폭 계조클럭신호(CLK_VAR)의 클럭수를 카운트하여 계조 클럭폭 계산기(146)로 출력한다.
계조 클럭폭 계산기(146)는 메모리(142)로부터 감마보정계수 데이터를 받아들이고, 계조클럭 카운터(144)로부터 카운트된 가변폭 계조클럭신호(CLK_VAR)의 클럭수를 받아서, 감마보정계수 데이터에 대응하는 데이터를 클럭폭 가변확대 생성기(152)와 샘플링 클럭 발생기(150)로 출력한다.
미세클럭 발생기(148)는 외부(예컨대, 제어부)로부터 고정폭의 계조 클럭 신호(CLK)를 받아서 낮은 레벨의 클럭 신호 구간(도 8의 160)에 대하여 미세폭의 클럭 신호(CLK_MIN)를 발생하여 샘플링 클럭 발생기(150)로 출력한다.
샘플링 클럭 발생기(150)는 계조 클럭폭 계산기(146)로부터 감마보정계수 데이터에 대응하는 데이터와 미세클럭 발생기(148)로부터 미세폭의 클럭 신호(CLK_MIN)를 받아서 샘플링 클럭 신호(CLK_SAM)를 선택기(154)로 출력한다.
클럭폭 가변확대 생성기(162)는 계조 클럭폭 계산기(146)로부터 감마보정계수 데이터에 대응하는 데이터를 받아서 클럭폭이 가변확대된 클럭 신호(CLK_MAG)를 선택기(154)로 출력한다.
그리고 선택기(154)는 클럭폭 가변확대 생성기(152)와 샘플링 클럭 발생기(150)로부터 가변 확대된 클럭 신호(CLK_MAG) 및 샘플링 클럭 신호(CLK_SAM)를 받아들여서 계조클럭 카운터(144) 및 데이터 확장 회로(120)의 계조데이터 카운트회로(130)로 가변폭 계조클럭신호(CLK_VAR)를 출력한다.
따라서 계조클럭 가변발생회로(140)는 계조 레벨에 대응하여 계조 클럭폭을 가변시켜서 출력한다. 즉, 낮은 계조 레벨(도 8의 160, 164)에서 외부로부터 공급되는 계조 클럭을 가변적으로 샘플링하여 미세폭의 계조 신호(CLK_MIN)를 출력하고, 높은 계조 레벨(도 8의 162, 166)에서는 계조 클럭의 계조폭을 점차 증가시켜서 출력함으로써, 실제 계조 클럭의 폭보다 좁은 폭을 갖는 즉, 낮은 주파수의 계조 클럭 신호를 이용할 수 있다.
다시 도 6을 참조하면, 데이터 확장 회로(120)는 색 데이터가 입력되면, 계조클럭 가변발생회로(140)로부터 가변된 계조클럭신호(CLK_VAR)를 받아서 지수 연산부(128)에 의해 상위 비트(124)들을 지수 계산하고 하위 비트(126)들을 계조 데이터로 출력한다. 이 때, 계조 데이터의 낮은 레벨에서는 미세폭의 가변된 계조클 럭신호(CLK_VAR)를 이용하여 계조수를 확대하고, 계조 데이터의 높은 레벨에서는 증가된 계조폭의 가변된 계조클럭신호(CLK_VAR)를 이용하여 계조수를 확대한다.
따라서 본 발명의 영상 처리 장치(100)는 적은 데이터 비트수와 낮은 주파수의 계조 클럭 신호를 이용하여, 많은 데이터 수와 확대된 계조를 처리한다. 이는 비트수를 증가시키면 계조 클럭 신호의 주파수가 높아지기 때문에, 함께 해결되므로 하나의 구동 IC 회로 내부에 구현 가능하다.
첫째로, 적은 비트수를 이용하여 큰 데이터 수를 표현하기 위한 방법은 다음과 같다.
아래의 [표 1]은 서로 다른 비트수의 데이터가 가질 수 있는 데이터 수의 크기를 나타내고 있다. 바로 이 데이터가 표현할 수 있는 수의 종류가 그대로 표현 가능한 계조수가 된다.
데이터 비트수 표현 가능 최대수 최대 색 계조수
8 256 256
10 1,024 1,024
12 4,096 4,096
14 16,384 16,384
여기서 비트들을 분할하여 일부 비트는 지수로서 사용하고, 나머지 비트들은 유효 숫자로서 사용하면, 아래의 [표 2]와 같이, 표현할 수 있는 수의 크기가 훨씬 커지게 된다. 예를 들어, 지수 비트를 상위 2 비트로 하고 그 밑을 특정 수 '4'로 할 경우, 지수부에서는 4의 0 승(40)부터 4의 3 승(43)까지 즉, 1 배, 4 배, 16 배 및 64 배의 배율을 가질 수 있으며, 유효 숫자부에서는 6 비트의 경우 최소 '0'부터 최대 '63'을 표현할 수 있다. 그러므로 지수와 유효 숫자를 결합한 결과치를 보면, 최소치로는 '1*0 = 0', 최대치는 '64 * 63 = 4,032' 이라는 큰 값을 갖게 된다. 그 결과, [표 1]의 8 비트 값에 비해 약 16 배까지 표현이 확대됨을 알 수 있다. 이는 종래기술에 의한 12 비트의 경우 '4,096'을 표현할 수 있는 것과 거의 같으므로, 본 발명에서는 12 비트의 데이터를 대신하여 8 비트의 데이터를 사용하여 표현 가능하다. 따라서 4 비트만큼의 메모리 공간과 자료 전송량을 줄일 수 있다.
총데이터 비트수 지수 비트수 유효숫자 비트 숫자표현범위 표현확대비율
8 2 6 0 ~ 4,032 약 16배
10 2 8 0 ~ 16,320 약 16배
12 2 10 0 ~ 65,472 약 16배
14 2 12 0 ~262,080 약 16배
여기서 한가지 고려할 사항으로, 최대 표현 가능한 숫자 범위 내의 수라 하더라도 지수와 유효 숫자의 결합으로 표현될 수 없는 수들이 있다는 사실이다.
이는 일반적인 LED 감마 보정의 특성상 낮은 레벨에서는 매우 섬세한 숫자 표현이 필요한 반면, 높은 숫자로 갈수록 유효 숫자 이하의 값은 의미가 없다는 점 때문에, 실질적으로는 아무런 손실이 없다. 예를 들어, 그램(g) 단위에서는 0.01 g도 구분되어야 하지만, 킬로그램(kg) 단위에서는 몇 그램(g) 정도는 무시할 수 있는 것과도 유사하다고 할 수 있다.
둘째로, 낮은 클럭 주파수로 많은 계조를 처리하는 방법은 다음과 같다.
즉, 계조 처리를 위한 클럭 신호의 주파수를 계산해 보면, 하나의 프레임 화면을 표시하기 위해서, 계조수 만큼의 클럭 신호가 필요하다. 예컨대, 1 초당 약 200 프레임(frame)을 표시한다면, 1 초에 '200 * 계조수' 만큼의 클럭 신호가 필요하게 된다. 그러므로 계조수를 '4,032'로 할 경우 1 초에 '200 * 4,032 = 약 800 KHz'의 클럭 주파수가 필요하고, 또 계조수를 14 비트 즉, 약 26 만 계조로 할 경우에는 '200 * 26 만= 52 MHz'의 클럭 주파수가 요구된다.
따라서 프레임 수와 계조수를 높여서 화질을 개선하고자 할 때에는 매우 높은 주파수의 계조 클럭이 필요하게 된다. 이는 구동 IC 회로의 발열 증가, 전자파 및 노이즈 등을 발생시키는 원인이되므로 안정적인 동작을 위해서는 구동 IC 회로의 외부에서 공급하는 계조 클럭 신호의 주파수를 낮추는 방법이 필요하다.
따라서 도 5에 도시된 계조클럭 가변발생회로(140)는, 도 8에 도시된 감마 보정 곡선의 낮은 레벨(160)에서 하나의 클럭을 이용하여 다수의 미세 클럭을 발생시켜서 다수의 계조(164)를 처리하고, 높은 레벨(162)로 올라갈수록 여러 클럭에 대해 한 계조(166)씩 상승하는 계조 클럭으로 변환한다. 이로써 주파수를 낮추는 효과를 얻는 것과 동시에 외부에서 감마 보정값으로 변환하는 룩업 테이블(Look Up Table)이 없이도 설정된 감마 보정치에 근사한 보정 결과를 얻도록 자동 생성시키는 효과도 얻을 수 있다.
이상에서, 본 발명에 따른 LED 도트 매트릭스 모듈의 계조수 확대 및 감마 보정을 위한 신호 처리 장치의 구성 및 작용을 도면을 이용하여 상세히 설명하였지만, 이는 실시예를 들어 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 발광 다이오드 도트 매트릭스 표시 장치의 신 호 처리 장치는 표시 데이터의 일부 비트를 지수적 숫자로 활용하여 계조 레벨에 따라 상이한 폭의 계조 처리를 통해 동일 개수의 데이터 비트로 표현할 수 있는 수보다 더 확대된 수를 표현할 수 있게 함으로써 계조수의 증가, 즉 데이터 비트수의 증가의 효과를 얻을 수 있다.
이는 적은 수의 메모리를 사용하여 보다 많은 계조수를 표현할 수 있으므로, 데이터 저장 용량과 전송량의 증가를 줄일수 있다.
또, 모듈 구동 IC 회로에 계조 레벨에 따라 계조 클럭의 폭이 가변되도록 함으로써, 계조수 확대를 통하여 LED 표시 모듈 스스로 감마 보정 효과를 얻을 수 있다.
또, 낮은 계조 레벨에서는 외부에서 공급되는 계조 클럭을 가변적으로 샘플링하고, 높은 계조 레벨에서는 외부로부터 공급되는 계조 클럭을 점차 계조폭을 키워 사용함으로써, 실제 계조 클럭의 폭보다 좁은 계조 클럭을 이용하여 계조수 확대 및 감마 보정의 효과를 얻을 수 있다.
또한, 색 계조수의 확대에 따른 계조 클럭 신호의 주파수 증가 문제를 완화시키며, 외부에서의 감마 보정이 불필요해지므로 기술적 난이도 극복 및 원가 절감 효과를 얻을 수 있다.

Claims (10)

  1. 발광 다이오드 도트 매트릭스 표시 장치의 신호 처리 장치에 있어서:
    다수의 상기 발광 다이오드 도트 매트릭스를 구비하는 복수 개의 표시 모듈과;
    외부로부터 표시 데이터를 받아서 상기 표시 모듈들에 상기 표시 데이터를 디스플레이되도록 제어하는 제어부 및;
    상기 제어부로부터 상기 표시 데이터를 받아서 상기 표시 데이터의 일부 데이터를 이용하여 계조수를 확대하고, 또는/그리고 계조 클럭을 가변적으로 발생시켜서 자동으로 감마 보정하도록 상기 표시 모듈들 구동하는 모듈 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 모듈 구동부는;
    상기 계조수 확대를 위한 상기 표시 데이터에 대한 가변적 클럭폭을 갖는 계조 클럭 신호를 발생하는 계조클럭 가변발생회로 및;
    상기 계조클럭 발생회로로부터 상기 가변된 계조 클럭 신호를 받아서 상기 표시 모듈들의 구동 신호를 출력하는 데이터 확장 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 처리 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 계조클럭 가변발생회로는;
    상기 표시 데이터의 낮은 레벨의 계조에서 미세의 클럭폭으로 가변된 계조 클럭 신호를 발생하고, 상기 표시 데이터의 높은 레벨의 계조에서 클럭폭이 확대된 계조 클럭 신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 신호 처리 장치.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 계조 클럭 가변발생회로는;
    외부로부터 상기 표시 데이터의 감마 보정을 위한 감마보정계수 데이터를 설정하여 저장하는 메모리와,
    상기 가변된 계조 클럭 신호를 받아들여서 클럭수를 카운트하는 계조클럭 카운터와,
    상기 메모리로부터 상기 감마보정계수 데이터를 받아들이고, 상기 계조클럭 카운터로부터 카운트된 상기 가변된 계조 클럭 신호의 클럭수를 받아서, 상기 감마보정계수 데이터에 대응하는 계조 레벨에 따른 계조 클럭폭을 계산하는 계조 클럭폭 계산기와,
    외부로부터 고정폭의 계조 클럭 신호를 받아서 상기 낮은 레벨의 계조에 대응하여 미세폭의 계조 클럭 신호를 발생하는 미세클럭 발생기와,
    상기 미세클럭 발생기로부터 상기 미세폭의 계조 클럭 신호를 받아들이고, 상기 계조 클럭폭 계산기로부터 상기 감마보정계수 데이터에 대응하는 상기 계산된 계조 클럭폭을 받아서, 상기 낮은 레벨의 계조에 대한 샘플링 클럭 신호를 출력하는 샘플링 클럭 발생기와
    상기 계조 클럭폭 계산기로부터 상기 감마보정계수 데이터에 대응하여 상기 계산된 계조 클럭폭을 받아서, 상기 높은 레벨의 계조에 대한 상기 확대된 계조 클럭 신호를 출력하는 클럭폭 가변확대 생성기 및,
    상기 샘플링 클럭 발생기와 상기 클럭폭 가변확대 생성기로부터 상기 샘플링 클럭 신호 및 상기 확대된 계조 클럭 신호를 받아들여서 상기 계조클럭 카운터로 상기 가변된 계조 클럭 신호를 출력하는 선택기를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 처리 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 데이터 확장 회로는;
    외부로부터 상기 표시 데이터를 받아서 저장하는 메모리와,
    상기 메모리로부터 일부 데이터를 받아서 지수화하여 계산하고, 상기 계산 결과를 표시 가능한 계조수 데이터를 상기 계조클럭 가변발생회로로 출력하는 지수 연산부 및,
    상기 계조클럭 가변발생회로로부터 상기 가변된 계조 클럭 신호를 받아들이고, 상기 메모리로부터 나머지 데이터를 받아서 상기 표시 모듈을 구동하는 구동 신호를 출력하는 계조데이터 카운트회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 처리 장치.
  6. 제 2 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 데이터 확장 회로는;
    상기 계조클럭 가변발생회로로부터 상기 지수화 계산된 상기 계조수 데이터로부터 상기 계조수를 확대하고, 상기 확대된 계조수에 대응하는 상기 가변된 클럭 신호를 받아서 상기 표시 모듈을 구동하는 것을 특징으로 하는 신호 처리 장치.
  7. 발광 다이오드 도트 매트릭스 표시 장치의 계조수 확대 및 감마 보정을 위한 신호 처리 방법에 있어서:
    감마 보정 계수용 데이터를 설정, 저장하는 단계와;
    표시 데이터를 받아서 저장하는 단계와;
    상기 표시 데이터 중 일부 데이터를 이용하여 계조수를 확대하는 단계와;
    상기 감마 보정 계수용 데이터를 이용하여 계조 클럭 신호의 계조폭을 계산하는 단계 및;
    상기 확대된 계조수 및 상기 계조폭에 대응하여 가변된 계조 클럭 신호를 발생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 처리 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 계조수를 확대하는 단계는;
    상기 표시 데이터 중 일부 데이터를 지수화하여 계산하고, 상기 지수화된 데 이터를 이용하여 상기 계조수를 확대하는 것을 특징으로 하는 신호 처리 방법.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 가변된 계조 클럭 신호를 발생하는 단계는;
    상기 확대된 계조수의 낮은 레벨에서는 미세의 클럭폭으로 가변된 계조 클럭 신호를 발생하고, 높은 레벨에서는 클럭폭이 확대된 계조 클럭 신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 신호 처리 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 가변된 계조 클럭 신호 및 상기 표시 데이터의 나머지 데이터를 이용하여 상기 표시 모듈을 구동하여 감마 보정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 처리 방법.
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