KR101330396B1

KR101330396B1 - 표시장치와 그의 콘트라스트 향상 방법

Info

Publication number: KR101330396B1
Application number: KR1020100060510A
Authority: KR
Inventors: 김수형; 김성균
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2010-06-25
Filing date: 2010-06-25
Publication date: 2013-11-15
Also published as: US8487968B2; KR20120000252A; CN102298894A; CN102298894B; US20110317074A1

Abstract

본 발명에 따른 표시장치는 데이터라인들과 게이트라인들이 배치된 표시패널; 상기 데이터라인들을 구동하는 데이터 구동회로; 상기 게이트라인들을 구동하는 스캔 구동회로; 상기 데이터 구동회로와 스캔 구동회로를 제어하는 타이밍 콘트롤러; 및 픽셀 APL에 따라 픽셀 단위로 선택 또는 생성된 휘도 변환커브에 입력 디지털 비디오 데이터의 휘도 성분을 맵핑시켜 입력 영상의 특정 부분에 대한 계조 분포가 확장되도록 상기 디지털 비디오 데이터를 1차 변조하는 로컬 변조회로와, 상기 입력 영상의 전체적인 콘트라스트가 향상되도록 상기 1차 변조된 디지털 비디오 데이터의 휘도 성분을 2차 변조한 후 상기 타이밍 콘트롤러에 공급하는 글로벌 변조회로를 포함한 데이터 변조회로를 구비한다.

Description

표시장치와 그의 콘트라스트 향상 방법{Display Device And Contrast Enhancement Method Thereof}

본 발명은 표시장치와 그의 콘트라스트 향상 방법에 관한 것이다.

표시장치에는 액정표시장치(Liquid Crystal Display, LCD), 전계 방출 표시장치(Field Emission Display, FED), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, PDP) 및 유기발광다이오드 표시장치(Organic Light Emitting Diode Display, OLED) 등이 있고, 이들 대부분이 가전기기나 휴대용 정보기기등에 실용화되어 시판되고 있다.

표시장치의 화질은 콘트라스트 특성에 의해 좌우된다. 콘트라스트 특성을 개선하기 위한 기술로 미국특허 US 7,102,697등이 알려져 있다. 이 기술은 전형적인 글로벌 콘트라스트 향상(global contrast enhancement) 방법에 관한 것으로, 이전 프레임의 히스토그램 분석을 통해 하나의 휘도변환커브(luminance transfer curver)를 생성하고, 이 휘도변환커브에 현재 프레임의 디지털 비디오 데이터를 맵핑하여 영상의 콘트라스트를 개선한다.

그런데, 미국특허 US 7,102,697에서 이전 프레임의 히스토그램 정보는 영상의 디테일한 정보를 포함하고 있지 않기 때문에, 일률적으로 영상의 콘트라스트를 높일 경우 불가피하게 영상의 디테일한 부분에서 손실이 발생된다. 예를 들어 콘트라스트 향상시, 한 프레임에서 아주 어두운 부분은 원본보다 더 어둡게, 아주 밝은 부분은 원본보다 더 밝게 되기 때문에 영상의 디테일한 손실이 불가피하게 되는 것이다.

따라서, 본 발명의 목적은 영상의 디테일한 손실을 최소화하면서 콘트라스트 특성을 개선할 수 있도록 한 표시장치와 그의 콘트라스트 향상 방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 표시장치는 데이터라인들과 게이트라인들이 배치된 표시패널; 상기 데이터라인들을 구동하는 데이터 구동회로; 상기 게이트라인들을 구동하는 스캔 구동회로; 상기 데이터 구동회로와 스캔 구동회로를 제어하는 타이밍 콘트롤러; 및 픽셀 APL에 따라 픽셀 단위로 선택 또는 생성된 휘도 변환커브에 입력 디지털 비디오 데이터의 휘도 성분을 맵핑시켜 입력 영상의 특정 부분에 대한 계조 분포가 확장되도록 상기 디지털 비디오 데이터를 1차 변조하는 로컬 변조회로와, 상기 입력 영상의 전체적인 콘트라스트가 향상되도록 상기 1차 변조된 디지털 비디오 데이터의 휘도 성분을 2차 변조한 후 상기 타이밍 콘트롤러에 공급하는 글로벌 변조회로를 포함한 데이터 변조회로를 구비한다.
상기 로컬 변조회로는, 상기 입력 디지털 비디오 데이터의 휘도 성분을 상기 표시패널의 표시화면에서 매트릭스 형태로 나뉘어진 가상의 블록들에 대응시켜 블록별 APL을 대표값으로 산출하는 대표값 산출부; 상기 블록별 APL을 보간하여 블록 단위로 계산된 APL을 상기 픽셀 APL로 변환하는 대표값 보간부; APL에 따라 미리 정해진 다수의 휘도 변환커브들을 생성하는 휘도변환커브 생성부; 및 상기 픽셀 APL을 기반으로 픽셀 단위로 휘도 변환커브를 선택하거나 또는, 상기 생성된 휘도 변환커브들 중 일부를 보간하여 상기 픽셀 APL에 해당되는 휘도 변환커브를 생성한 후, 픽셀 단위로 선택 또는 생성된 휘도 변환커브에 상기 입력 디지털 비디오 데이터의 휘도 성분을 맵핑시켜 상기 디지털 비디오 데이터의 휘도 성분을 1차 변조하는 데이터 변조부를 구비한다.
상기 휘도 변환커브들은 입력 휘도 - 출력 휘도 평면에서 서로 다른 기울기를 갖도록 설정된다.
상기 로컬 변조회로는, 상기 입력 디지털 비디오 데이터의 휘도 성분을 상기 표시패널의 표시화면에서 매트릭스 형태로 나뉘어진 가상의 블록들에 대응시켜 블록별 APL을 제1 대표값으로 산출하는 제1 대표값 산출부; 로우 패스 필터링 처리를 통해 상기 블록별 APL을 블록별 필터링 APL로 변환시키는 제1 대표값 필터링부; 상기 블록별 필터링 APL을 보간하여 블록 단위로 계산된 필터링 APL을 상기 픽셀 APL로 변환하는 제1 대표값 보간부; APL에 따라 미리 정해진 다수의 휘도 변환커브들을 생성하는 휘도변환커브 생성부; 상기 입력 디지털 비디오 데이터의 휘도 성분을 분석하여 상기 입력 영상 전체를 대표하는 글로벌 APL을 제2 대표값으로 산출하는 제2 대표값 산출부; 및 상기 픽셀 APL을 기반으로 픽셀 단위로 휘도 변환커브를 선택하거나 또는, 상기 생성된 휘도 변환커브들 중 일부를 보간하여 상기 픽셀 APL에 해당되는 휘도 변환커브를 생성하고, 상기 글로벌 APL을 기반으로 픽셀 단위로 선택 또는 생성된 휘도 변환커브의 기울기를 조정한 후, 상기 기울기가 조정된 휘도 변환커브에 상기 입력 디지털 비디오 데이터의 휘도 성분을 맵핑시켜 상기 디지털 비디오 데이터의 휘도 성분을 1차 변조하는 데이터 변조부를 구비한다.
상기 휘도 변환커브들은 입력 휘도 - 출력 휘도 평면에서 서로 다른 기울기를 갖도록 설정된다.
상기 특정 부분은, 상기 입력 영상에서 피크 화이트 계조 대비 40% 이하의 계조를 띠는 부분 또는, 피크 화이트 계조 대비 60% 이상의 계조를 띠는 부분을 지시한다.
본 발명의 실시예에 따라 데이터라인들과 게이트라인들이 배치된 표시패널와, 상기 데이터라인들을 구동하는 데이터 구동회로와, 상기 게이트라인들을 구동하는 스캔 구동회로와, 상기 데이터 구동회로와 스캔 구동회로를 제어하는 타이밍 콘트롤러를 갖는 표시장치의 콘트라스트 향상 방법은, 픽셀 APL에 따라 픽셀 단위로 선택 또는 생성된 휘도 변환커브에 입력 디지털 비디오 데이터의 휘도 성분을 맵핑시켜 입력 영상의 특정 부분에 대한 계조 분포가 확장되도록 상기 디지털 비디오 데이터의 휘도 성분을 1차 변조하는 단계; 및 상기 입력 영상의 전체적인 콘트라스트가 향상되도록 상기 1차 변조된 디지털 비디오 데이터의 휘도 성분을 2차 변조한 후 상기 타이밍 콘트롤러에 공급하는 단계를 포함한다.

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본 발명에 따른 표시장치와 그의 콘트라스트 향상 방법은 영상의 콘트라스트 특성 개선시 영상을 영역별로 구분하고, 영역별로 휘도변환커브를 개별적으로 적용하여 영상의 디테일한 손실을 최소화하면서 콘트라스트 특성을 개선할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 표시장치를 보여주는 도면.
도 2는 데이터 변조회로의 일 예를 보여주는 도면.
도 3은 표시패널의 표시화면에서 매트릭스 형태로 나뉘어진 가상의 블록들을 보여주는 도면.
도 4a는 입력 영상을 보여주는 도면.
도 4b는 계산된 블록별 APL에 의한 영상을 보여주는 도면.
도 4c는 보간 처리된 블록별 APL에 의한 영상을 보여주는 도면.
도 4d는 APL에 따른 휘도 변환커브들의 일 예를 보여주는 도면.
도 4e는 픽셀 APL에 대응되는 휘도 변환커브의 생성 예를 보여주는 도면.
도 4f는 로컬 콘트라스트가 향상된 영상을 보여주는 도면.
도 5는 종래 글로벌 콘트라스트만 향상시킬 때에 대비하여 로컬 및 글로벌 콘트라스트를 모두 향상시킬 때의 디테일 개선 효과를 보여주는 도면.
도 6은 헤일로 발생되는 영상의 일 예를 보여주는 도면.
도 7은 데이터 변조회로의 다른 예를 보여주는 도면.
도 8은 저역 통과 필터를 보여주는 도면.
도 9는 필터링 전후에 있어 블록별 APL을 보여주는 도면.

이하, 도 1 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 표시장치를 보여준다.

도 1을 참조하면, 이 표시장치는 액정 표시장치(Liquid Crystal Display, LCD), 전계 방출 표시장치(Field Emission Display : FED), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, PDP) 및 유기발광다이오드 표시장치(Organic Light Emitting Diode Display, OLED)등의 평판표시장치로 구현될 수 있다. 이하의 실시예에서는 액정표시장치를 일 예로 설명한다.

표시장치는 표시패널(10), 데이터 변조회로(11), 타이밍 콘트롤러(12), 데이터 구동회로(13), 및 스캔 구동회로(14)를 구비한다.

표시패널(10)은 두 장의 유리기판과 이들 사이에 형성된 액정층을 포함한다. 표시패널(10)의 하부 유리기판에는 다수의 데이터라인들(DL)과 다수의 게이트라인들(GL)이 교차된다. 데이터라인들(DL)과 게이트라인들(GL)의 교차 구조에 의해 표시패널(10)에는 액정셀(Clc)들이 매트릭스 형태로 배치된다. 액정셀(Clc)들 각각은 TFT, TFT에 접속된 화소전극(1), 화소전극(1)과 대향하는 공통전극(2), 및 스토리지 커패시터(Cst) 등을 포함한다. 표시패널(10)의 상부 유리기판 상에는 블랙매트릭스, 컬러필터 등이 형성된다. 공통전극(2)은 TN(Twisted Nematic) 모드와 VA(Vertical Alignment) 모드와 같은 수직전계 구동방식에서 상부 유리기판 상에 형성되며, IPS(In Plane Switching) 모드와 FFS(Fringe Field Switching) 모드와 같은 수평전계 구동방식에서 화소전극(1)과 함께 하부 유리기판 상에 형성된다. 액정셀(Clc)들은 적색 표시를 위한 R 액정셀들, 녹색 표시를 위한 G 액정셀들, 청색 표시를 위한 B 액정셀들을 포함한다. R 액정셀, G 액정셀, 및 B 액정셀은 하나의 단위 픽셀을 구성한다. 표시패널(10)의 상부 유리기판과 하부 유리기판 각각에는 편광판이 부착되고 액정과 접하는 내면에 액정의 프리틸트각을 설정하기 위한 배향막이 형성된다.

데이터 변조회로(11)는 글로벌 콘트라스트 향상(global contrast enhancement)과 함께 로컬 콘트라스트 향상(local contrast enhancement)을 병행하여 영상의 디테일한 손실을 최소화하면서 콘트라스트 특성을 개선한다. 데이터 변조회로(11)는 글로벌 콘트라스트 향상에 앞서 로컬 콘트라스트 향상을 실시한다. 데이터 변조회로(11)는 로컬 콘트라스트 향상 기능을 통해 영상의 디테일한 부분 예컨대, 아주 어둡거나 또는 아주 밝은 부분의 계조 분포를 미리 확장시킴으로써, 글로벌 콘트라스트 향상시 발생되는 영상의 디테일한 손실을 최소화한다. 데이터 변조회로(11)는 시스템 보드(미도시)로부터 입력되는 디지털 비디오 데이터(RGB)의 휘도 성분을 로컬 및 글로벌 콘트라스트 특성 개선에 맞게 순차 변조한 후, 이 변조된 디지털 비디오 데이터(R'G'B')를 타이밍 콘트롤러(12)에 공급한다. 또한, 데이터 변조회로(11)는 시스템 보드로부터 공급되는 타이밍신호들(Vsync, Hsync, DE, DCLK)을 타이밍 콘트롤러(12)에 공급한다. 데이터 변조회로(11)에 대해서는 도 2 내지 도 9를 참조하여 상세히 후술한다.

타이밍 콘트롤러(12)는 데이터 변조회로(11)로부터 입력되는 변조 디지털 비디오 데이터(R'G'B')를 표시패널(10)의 해상도에 맞게 정렬하여 데이터 구동회로(13)에 공급한다.

타이밍 콘트롤러(12)는 데이터 변조회로(11)로부터의 타이밍신호들(Vsync, Hsync, DE, DCLK)에 기초하여 데이터 구동회로(13)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 데이터 제어신호(DDC)와 스캔 구동회로(14)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 스캔 제어신호(GDC)를 발생한다. 데이터 제어신호(DDC)는 소스 스타트 펄스(Source Start Pulse, SSP), 소스 샘플링 클럭(Source Sampling Clock, SSC), 극성제어신호(Polarity, POL), 및 소스 출력 인에이블신호(Source Output Enable, SOE) 등을 포함하고, 스캔 제어신호(GDC)는 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse, GSP), 게이트 쉬프트 클럭(Gate Shift Clock, GSC), 게이트 출력 인에이블신호(Gate Output Enable, GOE) 등을 포함한다.

데이터 구동회로(13)는 다수의 소스 드라이브 IC(Source Integrated Circuit)들을 포함한다. 데이터 구동회로(13)는 데이터 제어신호(DDC)에 응답하여 타이밍 콘트롤러(12)로부터 입력되는 변조 디지털 비디오 데이터(R'G'B')를 래치하고, 이 변조 디지털 비디오 데이터(R'G'B')를 아날로그 정극성/부극성 감마보상전압으로 변환하여 데이터라인들(DL)에 공급한다.

스캔 구동회로(14)는 게이트 제어신호(GDC)에 응답하여 스캔펄스(또는 게이트펄스)를 발생한 후, 이 스캔펄스를 게이트라인들(GL)에 순차적으로 공급한다.

이러한 표시장치는 반사형 모드 또는 투과형 모드로 구현될 수 있다. 투과형 표시장치는 표시패널(10)에 빛을 조사하기 위한 백라이트 유닛을 더 구비할 수 있다. 백라이트 유닛은 광원이 도광판의 측면과 대향하게 배치되는 에지형 백라이트 유닛으로 구현될 수 있고 또한, 광원들이 확산판 아래에 배치되는 직하형 백라이트 유닛으로 구현될 수도 있다.

도 2는 데이터 변조회로(11)의 일 예를 보여준다.

도 2를 참조하면, 데이터 변조회로(11)는 로컬 콘트라스트 향상을 위한 로컬 변조회로(111)와, 글로벌 콘트라스트 향상을 위한 글로벌 변조회로(112)를 구비한다.

로컬 변조회로(111)는 대표값 산출부(111A), 대표값 보간부(111B), 휘도변환커브 생성부(111C), 및 데이터 변조부(111D)를 포함한다.

대표값 산출부(111A)는 데이터 변조회로(11)에 포함된 휘도/색차성분 분리부(미도시)로부터 도 4a와 같은 입력 디지털 비디오 데이터(RGB)의 휘도 성분(Y)을 입력받고, 이 휘도 성분(Y)을 도 3과 같이 표시패널(10)의 표시화면에서 매트릭스 형태로 나뉘어진 가상의 블록들(B(0,0) ~ B(n-1,m-1))에 대응시켜 블록별 대표값을 산출한다. 블록별 대표값은 블록별 APL(Average Picture Level)로 구현될 수 있다. 도 4b와 같은 블록별 APL(APL_BLK)을 산출하기 위해, 대표값 산출부(111A)는 각 블록 내에서 픽셀 단위로 최대 계조값들을 도출하고 이 최대 계조값들의 총합을 그 블록에 포함된 픽셀 개수로 나눈다.

대표값 보간부(111B)는 도 4c와 같이 블록별 APL(APL_BLK)을 보간(interpolation)하여 블록 단위로 계산된 APL(APL_BLK)을 픽셀 단위의 APL(APL_PIX)로 변환한다.

휘도변환커브 생성부(111C)는 APL에 따라 미리 정해진 다수의 휘도 변환커브(luminance transfer curve)들(LTC1~LTCk)을 생성한다. 예컨대, 휘도변환커브 생성부(111C)는 도 4d와 같이, 0 APL, 64 APL, 128 APL, 192 APL, 255 APL 각각에 대응되도록 미리 정해진 5개의 휘도 변환커브를 생성할 수 있다. 이러한 휘도변환커브들(LTC1~LTCk)은 해당 APL에 따라 입력 휘도(Input Y) - 출력 휘도(Output Y) 평면에서 서로 다른 기울기를 갖도록 설정된다. 특히, 휘도변환커브들(LTC1~LTCk)은 입력 영상의 특정 부분 예컨대, 피크 화이트 계조 대비 40% 이하의 계조를 띠는 부분 또는, 피크 화이트 계조 대비 60% 이상의 계조를 띠는 부분에서 계조 분포를 확장시킬 수 있는 기울기로 설정된다.

데이터 변조부(111D)는 대표값 보간부(111B)로부터 픽셀별로 APL(APL_PIX)을 입력받고, 휘도변환커브 생성부(111C)로부터 휘도 변환커브들(LTC1~LTCk)을 입력 받는다. 그리고, 데이터 변조부(111D)는 픽셀 APL(APL_PIX)을 기반으로 픽셀 단위로 가장 적절한 휘도 변환커브를 선택한다. 여기서, 하드웨어의 사이즈 축소를 위해 휘도 변환커브의 개수는 APL의 개수보다 작은 것이 바람직하다. 이 경우, 데이터 변조부(111D)는 도 4e와 같이 픽셀 APL(APL_PIX)을 사이에 두고 인접하는 휘도 변환커브들을 보간(interpolation)하여 픽셀 APL(APL_PIX)에 해당되는 휘도 변환커브를 생성할 수 있다. 데이터 변조부(111D)는 픽셀 단위로 선택 또는 생성된 휘도 변환커브에 입력 디지털 비디오 데이터(RGB)의 휘도 성분(Y)을 맵핑(mapping)시켜 입력 디지털 비디오 데이터(RGB)의 휘도 성분(Y)을 1차 변조한 후, 이 1차 변조된 휘도 성분(Y')을 출력한다. 도 4f는 1차 변조를 통해 로컬 콘트라스트가 향상된 영상으로서, 어두운 부분(A1)과 밝은 부분(A2) 각각에서 계조 분포가 확장되어 디테일 정도가 매우 높아지는 것을 나타낸다.

글로벌 변조회로(112)는 로컬 변조회로(111)로부터 1차 변조된 휘도 성분(Y')을 입력받는다. 글로벌 변조회로(112)는 1차 변조된 휘도 성분(Y')을 공지의 다양한 방법들을 통해 2차 변조한 후, 이 2차 변조된 휘도 성분(Y")을 출력한다. 2차 변조에 의해 영상의 전체적인 콘트라스트 즉, 글로벌 콘트라스트는 향상된다. 2차 변조된 휘도 성분(Y")은 데이터 변조회로(11)에 포함된 휘도/색차성분 병합부(미도시)에서 색차 성분들(U,V)과 병합됨으로써, 변조 디지털 비디오 데이터(R'G'B')를 생성한다.

도 5는 종래 글로벌 콘트라스트만 향상시킬 때에 대비하여 도 2와 같이 로컬 및 글로벌 콘트라스트를 모두 향상시킬 때의 디테일 개선 효과를 보여주는 실험결과 영상을 나타낸다.

종래 기술에 대응되는 도 5의 (C)는 글로벌 콘트라스트만 향상시킬 때의 영상이다. 이 종래 기술에 따르면, 도 5의 (A)에 도시된 원본 영상에 비해 콘트라스트 비(contrast ratio)는 개선되나, 일률적인 콘트라스트 향상으로 인해 영상의 특정 부분(S)에서 영상의 디테일한 손실이 심각하다.

반면, 본 발명에 대응되는 도 5의 (B)는 로컬 및 글로벌 콘트라스트를 모두 향상시킬 때의 영상이다. 본 발명에 따르면, 도 5의 (A)에 도시된 원본 영상에 비해 콘트라스트 비(contrast ratio)가 크게 개선되면서도 영상의 특정 부분(S)에서 영상의 디테일한 손실이 거의 없다. 이는 전술했듯이, 본 발명이 글로벌 콘트라스트 향상에 앞서 로컬 콘트라스트를 향상시킴으로써, 글로벌 콘트라스트의 향상시 영상의 디테일 손실이 예상되는 부분 즉, 아주 어둡거나 또는 아주 밝은 부분의 계조 분포를 미리 확장시키기 때문이다.

다만, 도 2와 같은 로컬 변조회로(111)를 통해 로컬 콘트라스트를 과도하게 향상시키게 되면 일부 영상 예컨대, 도 6과 같이 콘트라스트 비가 큰 영상들(밝은 부분과 어두운 부분)의 경계 영역에서 헤일로(halo)가 발생된다. 헤일로 현상은 한정된 개수의 블록으로는 실제 영상의 경계 영역들을 모두 대표할 수 없기 때문에 발생된다. 이하, 이러한 단점을 극복하기 위해 방안이 제시된다.

도 7은 데이터 변조회로(11)의 다른 예를 보여준다.

도 7을 참조하면, 데이터 변조회로(11)는 로컬 콘트라스트 향상을 위한 로컬 변조회로(211)와, 글로벌 콘트라스트 향상을 위한 글로벌 변조회로(212)를 구비한다.

로컬 변조회로(211)는 제1 대표값 산출부(211A), 제1 대표값 필터링부(211B), 제1 대표값 보간부(211C), 휘도변환커브 생성부(211D), 제2 대표값 산출부(211E), 및 데이터 변조부(211D)를 포함한다.

제1 대표값 산출부(211A)는 데이터 변조회로(11)에 포함된 휘도/색차성분 분리부(미도시)로부터 입력 디지털 비디오 데이터(RGB)의 휘도 성분(Y)을 입력받고, 이 휘도 성분(Y)을 도 3과 같이 표시패널(10)의 표시화면에서 매트릭스 형태로 나뉘어진 가상의 블록들(B(0,0) ~ B(n-1,m-1))에 대응시켜 제1 대표값인 블록별 대표값을 산출한다. 블록별 대표값은 블록별 APL(Average Picture Level)로 구현될 수 있다. 블록별 APL(APL_BLK)을 산출하기 위해, 대표값 산출부(211A)는 각 블록 내에서 픽셀 단위로 최대 계조값들을 도출하고 이 최대 계조값들의 총합을 그 블록에 포함된 픽셀 개수로 나눈다.

제1 대표값 필터링부(211B)는 제1 대표값 산출부(211A)로부터 블록별 APL(APL_BLK)을 입력받고, 도 8과 같은 j(블록)×j(블록)(예컨대, j는 3) 크기의 저역 통과 필터(low pass filter)를 이용하여 블록별 APL(APL_BLK)을 필터링 처리하여 인접하는 블록간 경계 영역에서 헤일로의 발생을 막는다. 도 8에서, C(y,x)는 저역 통과 필터의 인자(coefficient)를 지시하며, C(1,1)의 가중치는 서로 동일일한 값을 갖는 나머지 인자들의 가중치에 비해 크게 설정된다. 제1 대표값 필터링부(211B)는 아래의 수학식 1을 통해 블록별 APL(APL_BLK)을 필터링 처리할 수 있다.

이러한 필터링 처리에 의해 블록별 APL(APL_BLK)은 도 9와 같이 블록별 필터링 APL(APL'_BLK)로 바뀌게 된다.

제1 대표값 보간부(211C)는 블록별 필터링 APL(APL'_BLK)을 보간(interpolation)하여 블록 단위로 계산된 필터링 APL(APL'_BLK)을 픽셀 단위의 APL(APL_PIX)로 변환한다.

휘도변환커브 생성부(211D)는 APL에 따라 미리 정해진 다수의 휘도 변환커브(luminance transfer curve)들(LTC1~LTCk)을 생성한다. 예컨대, 휘도변환커브 생성부(211D)는 0 APL, 64 APL, 128 APL, 192 APL, 255 APL 각각에 대응되도록 미리 정해진 5개의 휘도 변환커브를 생성할 수 있다. 이러한 휘도변환커브들(LTC1~LTCk)은 해당 APL에 따라 입력 휘도(Input Y) - 출력 휘도(Output Y) 평면에서 서로 다른 기울기를 갖도록 설정된다.

제2 대표값 산출부(211E)는 입력 디지털 비디오 데이터(RGB)의 휘도 성분(Y)을 분석하여 제2 대표값을 산출한다. 제2 대표값은 영상 전체를 대표하는 글로벌 APL(APL_GBL)로 구현될 수 있다.

데이터 변조부(211F)는 제1 대표값 보간부(211C)로부터 픽셀별로 APL(APL_PIX)을 입력받고, 휘도변환커브 생성부(211D)로부터 휘도 변환커브들(LTC1~LTCk)을 입력 받는다. 그리고, 데이터 변조부(211F)는 픽셀 APL(APL_PIX)을 기반으로 픽셀 단위로 가장 적절한 휘도 변환커브를 선택한다. 여기서, 하드웨어의 사이즈 축소를 위해 휘도 변환커브의 개수는 APL의 개수보다 작은 것이 바람직하다. 이 경우, 데이터 변조부(211F)는 픽셀 APL(APL_PIX)을 사이에 두고 인접하는 휘도 변환커브들을 보간(interpolation)하여 픽셀 APL(APL_PIX)에 해당되는 휘도 변환커브를 생성할 수 있다.

한편, 데이터 변조부(211F)는 제2 대표값 산출부(211E)로부터 입력되는 글로벌 APL(APL_GBL)을 기반으로, 아래의 수학식 2와 같이 픽셀 단위로 선택 또는 생성된 휘도 변환커브의 기울기를 조정하여 과도한 계조 분포 확장을 미리 차단한다.

수학식 2에서, Y"는 기울기 조정후의 휘도 변환커브에 의한 휘도값을, Y'는 기울기 조정전의 휘도 변환커브에 의한 휘도값을, α는 글로벌 APL(APL_GBL)의 함수값을 각각 지시한다.

데이터 변조부(211F)는 기울기가 조정된 휘도 변환커브에 입력 디지털 비디오 데이터(RGB)의 휘도 성분(Y)을 맵핑(mapping)시켜 입력 디지털 비디오 데이터(RGB)의 휘도 성분(Y)을 1차 변조한 후, 이 1차 변조된 휘도 성분(Y")을 출력한다.

로컬 변조회로(211)로부터 1차 변조된 휘도 성분(Y")을 입력받는다. 글로벌 변조회로(112)는 1차 변조된 휘도 성분(Y")을 공지의 다양한 방법들을 통해 2차 변조한 후, 이 2차 변조된 휘도 성분(Y"')을 출력한다. 2차 변조에 의해 영상의 전체적인 콘트라스트 즉, 글로벌 콘트라스트는 향상된다. 2차 변조된 휘도 성분(Y"')은 데이터 변조회로(11)에 포함된 휘도/색차성분 병합부(미도시)에서 색차 성분들(U,V)과 병합됨으로써, 변조 디지털 비디오 데이터(R'G'B')를 생성한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 표시장치와 그의 콘트라스트 향상 방법은 영상의 콘트라스트 특성 개선시 영상을 영역별로 구분하고, 영역별로 휘도변환커브를 개별적으로 적용하여 영상의 디테일한 손실을 최소화하면서 콘트라스트 특성을 개선할 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

10 : 표시패널 11 : 데이터 변조회로
12 : 타이밍 콘트롤러 13 : 데이터 구동회로
14 : 스캔 구동회로 111,211 : 로컬 변조회로
112,212 : 글로벌 변조회로

Claims

데이터라인들과 게이트라인들이 배치된 표시패널;
상기 데이터라인들을 구동하는 데이터 구동회로;
상기 게이트라인들을 구동하는 스캔 구동회로;
상기 데이터 구동회로와 스캔 구동회로를 제어하는 타이밍 콘트롤러; 및
픽셀 APL에 따라 픽셀 단위로 선택 또는 생성된 휘도 변환커브에 입력 디지털 비디오 데이터의 휘도 성분을 맵핑시켜 입력 영상의 특정 부분에 대한 계조 분포가 확장되도록 상기 디지털 비디오 데이터를 1차 변조하는 로컬 변조회로와, 상기 입력 영상의 전체적인 콘트라스트가 향상되도록 상기 1차 변조된 디지털 비디오 데이터의 휘도 성분을 2차 변조한 후 상기 타이밍 콘트롤러에 공급하는 글로벌 변조회로를 포함한 데이터 변조회로를 구비하고,
상기 로컬 변조회로는,
상기 입력 디지털 비디오 데이터의 휘도 성분을 상기 표시패널의 표시화면에서 매트릭스 형태로 나뉘어진 가상의 블록들에 대응시켜 블록별 APL을 대표값으로 산출하는 대표값 산출부;
상기 블록별 APL을 보간하여 블록 단위로 계산된 APL을 상기 픽셀 APL로 변환하는 대표값 보간부;
APL에 따라 미리 정해진 다수의 휘도 변환커브들을 생성하는 휘도변환커브 생성부; 및
상기 픽셀 APL을 기반으로 픽셀 단위로 휘도 변환커브를 선택하거나 또는, 상기 생성된 휘도 변환커브들 중 일부를 보간하여 상기 픽셀 APL에 해당되는 휘도 변환커브를 생성한 후, 픽셀 단위로 선택 또는 생성된 휘도 변환커브에 상기 입력 디지털 비디오 데이터의 휘도 성분을 맵핑시켜 상기 디지털 비디오 데이터의 휘도 성분을 1차 변조하는 데이터 변조부를 구비하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 휘도 변환커브들은 입력 휘도 - 출력 휘도 평면에서 서로 다른 기울기를 갖도록 설정되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 로컬 변조회로는,
상기 입력 디지털 비디오 데이터의 휘도 성분을 상기 표시패널의 표시화면에서 매트릭스 형태로 나뉘어진 가상의 블록들에 대응시켜 블록별 APL을 제1 대표값으로 산출하는 제1 대표값 산출부;
로우 패스 필터링 처리를 통해 상기 블록별 APL을 블록별 필터링 APL로 변환시키는 제1 대표값 필터링부;
상기 블록별 필터링 APL을 보간하여 블록 단위로 계산된 필터링 APL을 상기 픽셀 APL로 변환하는 제1 대표값 보간부;
APL에 따라 미리 정해진 다수의 휘도 변환커브들을 생성하는 휘도변환커브 생성부;
상기 입력 디지털 비디오 데이터의 휘도 성분을 분석하여 상기 입력 영상 전체를 대표하는 글로벌 APL을 제2 대표값으로 산출하는 제2 대표값 산출부; 및
상기 픽셀 APL을 기반으로 픽셀 단위로 휘도 변환커브를 선택하거나 또는, 상기 생성된 휘도 변환커브들 중 일부를 보간하여 상기 픽셀 APL에 해당되는 휘도 변환커브를 생성하고, 상기 글로벌 APL을 기반으로 픽셀 단위로 선택 또는 생성된 휘도 변환커브의 기울기를 조정한 후, 상기 기울기가 조정된 휘도 변환커브에 상기 입력 디지털 비디오 데이터의 휘도 성분을 맵핑시켜 상기 디지털 비디오 데이터의 휘도 성분을 1차 변조하는 데이터 변조부를 구비하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제 4 항에 있어서,
상기 휘도 변환커브들은 입력 휘도 - 출력 휘도 평면에서 서로 다른 기울기를 갖도록 설정되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제 1 항에 있어서,
상기 특정 부분은, 상기 입력 영상에서 피크 화이트 계조 대비 40% 이하의 계조를 띠는 부분 또는, 피크 화이트 계조 대비 60% 이상의 계조를 띠는 부분인 것을 특징으로 하는 표시장치.
데이터라인들과 게이트라인들이 배치된 표시패널와, 상기 데이터라인들을 구동하는 데이터 구동회로와, 상기 게이트라인들을 구동하는 스캔 구동회로와, 상기 데이터 구동회로와 스캔 구동회로를 제어하는 타이밍 콘트롤러를 갖는 표시장치의 콘트라스트 향상 방법에 있어서,
픽셀 APL에 따라 픽셀 단위로 선택 또는 생성된 휘도 변환커브에 입력 디지털 비디오 데이터의 휘도 성분을 맵핑시켜 입력 영상의 특정 부분에 대한 계조 분포가 확장되도록 상기 디지털 비디오 데이터의 휘도 성분을 1차 변조하는 단계; 및
상기 입력 영상의 전체적인 콘트라스트가 향상되도록 상기 1차 변조된 디지털 비디오 데이터의 휘도 성분을 2차 변조한 후 상기 타이밍 콘트롤러에 공급하는 단계를 포함하고,
상기 1차 변조하는 단계는,
상기 입력 디지털 비디오 데이터의 휘도 성분을 상기 표시패널의 표시화면에서 매트릭스 형태로 나뉘어진 가상의 블록들에 대응시켜 블록별 APL을 대표값으로 산출하는 단계;
상기 블록별 APL을 보간하여 블록 단위로 계산된 APL을 상기 픽셀 APL로 변환하는 단계;
APL에 따라 미리 정해진 다수의 휘도 변환커브들을 생성하는 단계; 및
상기 픽셀 APL을 기반으로 픽셀 단위로 휘도 변환커브를 선택하거나 또는, 상기 생성된 휘도 변환커브들 중 일부를 보간하여 상기 픽셀 APL에 해당되는 휘도 변환커브를 생성한 후, 픽셀 단위로 선택 또는 생성된 휘도 변환커브에 상기 입력 디지털 비디오 데이터의 휘도 성분을 맵핑시켜 상기 디지털 비디오 데이터의 휘도 성분을 1차 변조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치의 콘트라스트 향상 방법.
삭제
제 7 항에 있어서,
상기 휘도 변환커브들은 입력 휘도 - 출력 휘도 평면에서 서로 다른 기울기를 갖도록 설정되는 것을 특징으로 하는 표시장치의 콘트라스트 향상 방법.
제 7 항에 있어서,
상기 1차 변조하는 단계는,
상기 입력 디지털 비디오 데이터의 휘도 성분을 상기 표시패널의 표시화면에서 매트릭스 형태로 나뉘어진 가상의 블록들에 대응시켜 블록별 APL을 제1 대표값으로 산출하는 단계;
로우 패스 필터링 처리를 통해 상기 블록별 APL을 블록별 필터링 APL로 변환시키는 단계;
상기 블록별 필터링 APL을 보간하여 블록 단위로 계산된 필터링 APL을 상기 픽셀 APL로 변환하는 단계;
APL에 따라 미리 정해진 다수의 휘도 변환커브들을 생성하는 단계;
상기 입력 디지털 비디오 데이터의 휘도 성분을 분석하여 상기 입력 영상 전체를 대표하는 글로벌 APL을 제2 대표값으로 산출하는 단계; 및
상기 픽셀 APL을 기반으로 픽셀 단위로 휘도 변환커브를 선택하거나 또는, 상기 생성된 휘도 변환커브들 중 일부를 보간하여 상기 픽셀 APL에 해당되는 휘도 변환커브를 생성하고, 상기 글로벌 APL을 기반으로 픽셀 단위로 선택 또는 생성된 휘도 변환커브의 기울기를 조정한 후, 상기 기울기가 조정된 휘도 변환커브에 상기 입력 디지털 비디오 데이터의 휘도 성분을 맵핑시켜 상기 디지털 비디오 데이터의 휘도 성분을 1차 변조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치의 콘트라스트 향상 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 휘도 변환커브들은 입력 휘도 - 출력 휘도 평면에서 서로 다른 기울기를 갖도록 설정되는 것을 특징으로 하는 표시장치의 콘트라스트 향상 방법.
제 7 항에 있어서,
상기 특정 부분은, 상기 입력 영상에서 피크 화이트 계조 대비 40% 이하의 계조를 띠는 부분 또는, 피크 화이트 계조 대비 60% 이상의 계조를 띠는 부분인 것을 특징으로 하는 표시장치의 콘트라스트 향상 방법.