KR101500324B1 - 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

영상 신호 처리 속도가 향상되고 제조 원가가 절감된 표시 장치가 제공된다. 표시 장치는 제1 영상 신호의 연속되는 두 프레임을 비교하여, 모션 벡터를 추출하고, 제n-1 프레임의 모션 벡터를 이용하여 두 프레임 사이에 삽입되는 보간 프레임을 생성하여 보간 프레임을 포함하는 제2 영상 신호를 출력하는 영상 신호 처리부와, 제2 영상 신호에 대응하는 영상을 표시하는 표시 패널을 포함한다.
보간 프레임, 오프셋 모션 벡터, 모션 벡터 메모리

Description

표시 장치{Display device}
본 발명은 표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 영상 신호 처리 속도가 향상되고 제조 원가가 절감된 표시 장치에 관한 것이다.
최근 표시 장치의 표시 품질을 향상시키기 위하여, 원래의 프레임(Origianl Frames)들 사이에 물체의 움직임이 보상된 보간 프레임(Interpolated Frames)을 삽입하는 기술이 개발되고 있다. 예를 들어, 표시 장치는 초당 60장의 프레임에 해당하는 영상 정보를 제공 받아, 초당 120장의 프레임에 해당하는 영상 정보에 대응하는 영상을 표시할 수 있다. 이를 위해서 표시 장치는 연속되는 두 장의 프레임 사이에 삽입되는 보간 프레임을 생성하는 영상 신호 처리부를 포함할 수 있다.
영상 신호 처리부는 연속되는 두 장의 프레임 즉, 제n-1 프레임과 제n 프레임을 비교하여 모션 벡터를 추출하고, 추출된 모션 벡터를 이용하여 보간 프레임을 생성할 수 있다. 그런데 이와 같이 보간 프레임을 생성하는 과정에서 영상 신호 처리 속도가 저하되고 제조 원가가 증가할 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 영상 신호 처리 속도가 향상되고 제조 원가가 절감된 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 표시 장치의 일 태양(aspect)은, 제1 영상 신호의 연속되는 두 프레임을 비교하여, 모션 벡터를 추출하고, 제n-1 프레임의 모션 벡터를 이용하여 두 프레임 사이에 삽입되는 보간 프레임을 생성하여 보간 프레임을 포함하는 제2 영상 신호를 출력하는 영상 신호 처리부와, 제2 영상 신호에 대응하는 영상을 표시하는 표시 패널을 포함한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 표시 장치의 다른 태양은, 제1 영상 신호의 연속되는 두 프레임 사이에 보간 프레임을 삽입하여 제2 영상 신호를 출력하는 영상 신호 처리부와, 제2 영상 신호에 대응하는 영상을 표시하는 표시 패널을 포함한다. 영상 신호 처리부는 연속되는 두 프레임을 비교하여 모션 벡터를 추출하고, 실질적으로 일정한 크기와 방향을 가지는 층류 모션 벡터들이 추출되는 층류 영역을 도출하는 모션 측정기와, 제n-1 프레임의 모션 벡터를 오프셋하여 오프셋 모션 벡터를 산출하는 모션 벡터 오프셋부와, 층류 영역에 대한 정보와 오프셋 모 션 벡터를 이용하여 보간 프레임을 생성하는 모션 보간부를 포함한다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상 의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 설명한다. 첨부된 도면들에서 이전 프레임 즉, 제n-1 프레임은 frm1으로 표시하였고, 현재 프레임 즉, 제n 프레임은 frm2로 표시하였으며, 이전 프레임과 현재 프레임 사이에 삽입되는 보간 프레임은 frm1.5로 표시하였다(단, n은 자연수).
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 설명하기 위한 블록도이고, 도 2는 도 1의 표시 패널이 포함하는 한 화소의 등가 회로도이다.
도 1을 참조하면, 표시 장치(10)는 표시 패널(300), 신호 제어부(600), 프레임 메모리(800), 게이트 드라이버(400), 데이터 드라이버(500), 및 계조 전압 발생부(700)를 포함할 수 있다.
표시 패널(300)은 다수의 게이트 라인(G1~Gl)과 다수의 데이터 라인(D1~Dm) 및 다수의 화소(PX)를 포함한다. 게이트선(G1~Gl)은 대략 행 방향으로 연장되어 서로가 거의 평행하고, 데이터선(D1~Dm)은 대략 열 방향으로 연장되어 서로가 거의 평행하다. 각 게이트 라인(G1~Gl)과 각 데이터 라인(D1~Dm)이 교차하는 영역에 각 화소(PX)가 정의된다. 게이트 드라이버(400)으로부터 각 게이트 라인(G1~Gl)에 각 게이트 신호가 입력되고, 데이터 드라이버(500)으로부터 각 데이터 라인(D1~Dm)에 각 영상 데이터 전압이 입력된다. 각 화소(PX)는 각 영상 데이터 전압에 응답하여 영상을 표시한다.
후술하는 바와 같이, 신호 제어부(600)는 제2 영상 신호(RGB_itp)를 데이터 드라이버(500)에 출력할 수 있고, 데이터 드라이버는 제2 영상 신호(RGB_itp)에 대응하는 영상 데이터 전압을 출력할 수 있다. 각 화소(PX)는 각 영상 데이터 전압에 응답하여 영상을 표시하므로, 결국 표시 패널(300)이 포함하는 화소(PX)들은 제2 영상 신호(RGB_itp)에 대응하는 영상을 표시할 수 있다.
한편, 표시 패널(300)은 각 표시 블록(도 7의 DB 참조)이 매트릭스 형태로 배열된 다수의 픽셀(PX)들을 포함하는 표시 블록들로 이루어질 수 있다. 이에 대해서는 도 6을 참조하여 후술한다.
도 2에 한 화소에 대한 등가 회로가 도시되어 있다. 화소(PX), 예를 들면 f번째(f=1~l) 게이트 라인(Gf)과 g번째(g=1~m) 데이터 라인(Dg)에 연결된 화소(PX)는, 게이트 라인(Gf) 및 데이터 라인(Dg)에 연결된 스위칭 소자(Qp)와, 이에 연결된 액정 커패시터(liquid crystal capacitor)(Clc) 및 유지 커패시터(storage capacitor)(Cst)를 포함한다. 액정 커패시터(Clc)는 두 전극 예를 들어, 도시한 바와 같이 제1 표시판(100)의 화소 전극(PE)과, 제2 표시판(200)의 공통 전극(CE) 및 상기 두 전극 사이에 개재된 액정 분자들(150)로 이루어질 수 있다. 공통 전극(CE)의 일부에는 색필터(CF)가 형성되어 있다.
다시 도 1을 참조하면, 신호 제어부(600)는 제1 영상 신호(RGB_org) 및 이들 의 표시를 제어하는 외부 제어 신호들(DE, Hsync, Vsync, Mclk)를 입력받아, 제2 영상 신호(RGB_itp), 게이트 제어 신호(CONT1), 및 데이터 제어 신호(CONT2)를 출력한다. 여기서, 제2 영상 신호(RGB_itp)는 제1 영상 신호(RGB_org)의 연속되는 두 프레임 사이에 보간 프레임이 삽입된 영상 신호이다. 예를 들어, 제1 영상 신호(RGB_org)는 60Hz이고 제2 영상 신호(RGB_itp)는 120Hz일 수 있다.
구체적으로 신호 제어부(600)는 제1 영상 신호(RGB_org)를 입력받아 제2 영상 신호(RGB_itp)를 출력할 수 있다. 신호 제어부(600)는 또한, 외부로부터 외부 제어 신호들(Vsync, Hsync, Mclk, DE)을 입력받아 게이트 제어 신호(CONT1) 및 데이터 제어 신호(CONT2)를 생성할 수 있다. 외부 제어 신호의 예로는 수직 동기 신호(Vsync)와 수평 동기 신호(Hsync), 메인 클럭 신호(Mclk), 데이터 인에이블 신호(DE) 등이 있다. 게이트 제어 신호(CONT1)는 게이트 드라이버(400)의 동작을 제어하기 위한 신호이고, 데이터 제어 신호(CONT1)는 데이터 드라이버(500)의 동작을 제어하기 위한 신호이다. 신호 제어부(600)에 대해서는 도 3을 참조하여 더 상세히 설명한다.
프레임 메모리(800)에는 제1 영상 신호(RGB_org)의 각 프레임에 대한 영상 정보가 저장될 수 있다. 신호 제어부(600)는 프레임 메모리에 저장된 제n-1 프레임에 대한 영상 정보를 독출하여 보간 프레임을 생성하고, 보간 프레임이 삽입된 제2 영상 신호(RGB_itp)를 출력할 수 있다.
게이트 드라이버(400)는 신호 제어부(600)로부터 게이트 제어 신호(CONT1)를 제공받아 게이트 신호를 게이트 라인(G1~Gl)에 인가한다. 여기서 게이트 신호는 게 이트 온/오프 전압 발생부(미도시)로부터 제공된 게이트 온 전압(Von)과 게이트 오프 전압(Voff)의 조합으로 이루어질 수 있다.
데이터 드라이버(500)는 신호 제어부(600)로부터 데이터 제어 신호(CONT2)를 제공받아 제2 영상 신호(RGB_itp)에 대응하는 영상 데이터 전압을 데이터 라인(D1~Dm)에 인가한다. 제2 영상 신호(RGB_itp)에 대응하는 영상 데이터 전압은 계조 전압 발생부(700)로부터 제공된 전압일 수 있다.
계조 전압 발생부(700)는 제2 영상 신호(RGB_itp)가 가지는 계조에 따라서, 구동 전압(AVDD)을 분배한 영상 데이터 전압을 제공할 수 있다. 계조 전압 발생부(700)는 구동 전압(AVDD)이 인가되는 노드와 그라운드 사이에 직렬로 연결된 복수의 저항을 포함하여, 구동 전압(AVDD)의 전압 레벨을 분배하여 다수의 계조 전압을 생성할 수 있다. 계조 전압 발생부(700)의 내부 회로는 이에 한정되지 않고, 다양하게 구현될 수 있다.
도 3은 도 1의 신호 제어부를 설명하기 위한 블록도이다.
도 3을 참조하면, 신호 제어부(600)는 영상 신호 처리부(600_1)와, 제어 신호 생성부(600_2)를 포함할 수 있다.
영상 신호 처리부(600_1)는 표시 장치의 표시 품질을 향상시키기 위하여, 원래의 프레임(Origianl Frames)들 사이에 물체의 움직임이 보상된 보간 프레임(Interpolated Frames)을 삽입하여 출력할 수 있다.
도시한 바와 같이, 영상 신호 처리부(600_1)는 제1 영상 신호(RGB_org)를 제공받아, 제n-1 프레임(frm1)과 보간 프레임(frm1.5)을 포함하는 제2 영상 신 호(RGB_itp)를 출력할 수 있다. 즉, 영상 신호 처리부(600_1)는 제1 영상 신호(RGB_org)의 연속되는 두 프레임(frm1, frm2) 사이에 보간 프레임(frm1.5)을 삽입하여 제2 영상 신호(RGB_itp)를 출력할 수 있다. 한편, 영상 신호 처리부(600_1)는 도 4를 참조하여 후술하는 바와 같이 프레임 메모리(800)에 저장된 제n-1 프레임(frm1)에 대한 영상 정보를 독출하여 보간 프레임(frm1.5)을 생성할 수 있다.
영상 신호 처리부(600_1)의 세부적인 구성과 기능에 대해서는 도 4 및 도 5를 참조하여 보다 상세히 설명한다.
제어 신호 생성부(600_2)는 외부로부터 외부 제어 신호들(DE, Hsync, Vsync, Hsync, Mclk)을 입력받아 게이트 제어 신호(CONT1) 및 데이터 제어 신호(CONT2)를 생성할 수 있다. 게이트 제어 신호(CONT1)는 게이트 드라이버(400)의 동작을 제어하기 위한 신호이다. 게이트 제어 신호(CONT1)는 게이트 드라이버(400)의 동작을 개시하는 수직 시작 신호(STV), 게이트 온 전압의 출력 시기를 결정하는 게이트 클럭 신호(CPV) 및 게이트 온 전압의 펄스 폭을 결정하는 출력 인에이블 신호(OE) 등을 포함할 수 있다. 데이터 제어 신호(CONT2)는 데이터 드라이버(500)의 동작을 제어하는 신호이다. 데이터 제어 신호(CONT2)는 데이터 드라이버(500)의 동작을 개시하는 수평 개시 신호(STH) 및 영상 데이터 전압의 출력을 지시하는 출력 지시 신호(TP) 등을 포함할 수 있다.
도 4는 도 3의 영상 신호 처리부를 설명하기 위한 블록도이다.
도 4를 참조하면, 영상 신호 처리부(600_1)는 제1 영상 신호(RGB_org)의 연속되는 두 프레임(frm1, frm2)을 비교하여 모션 벡터를 추출하고, 제n-1 프레임의 모션 벡터(MV_pre)를 이용하여 보간 프레임(frm1.5)을 생성할 수 있다. 영상 신호 처리부(600_1)는 제n-1 프레임의 모션 벡터(MV_pre)를 이용하되, 제n-1 프레임의 모션 벡터(MV_pre)를 오프셋한 오프셋 모션 벡터(MV_off)를 이용하여 보간 프레임(frm1.5)을 생성할 수 있다.
영상 신호 처리부(600_1)는 또한, 표시 패널(도 1의 300 참조) 상에 표시되는 영상을 제1 영역과 제2 영역으로 나누고 각 영역에 대하여 다른 방법을 이용하여 보간 프레임을 생성할 수 있다. 구체적으로 표시 패널에 표시되는 영상은 일정한 시간 동안 모션 벡터들이 가지는 크기와 방향이 일정하게 유지되는 영역을 포함할 수 있다. 예를 들어, 표시 패널(300)의 하단에서 한 방향으로 흐르는 것으로 표시되는 자막 스크롤(ticker scroll)(도 7a 내지 도 7c의 A-TS 참조)이 표시되는 영역은 일정한 시간 동안 수평 방향으로 일정한 크기를 가지는 모션 벡터들이 추출될 수 있다. 영상 신호 처리부는 이러한 영역을 제2 영역으로 하고, 이외의 영역을 제1 영역으로 구분하여 보간 프레임을 생성할 수 있다. 본 명세서에서 제2 영역은 층류 영역으로, 제2 영역에서 추출되는 실질적으로 일정한 크기와 방향을 가지는 제2 모션 벡터는 층류 모션 벡터로, 각각 불리어질 수 있다. 이에 대해서는 도 5를 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도 4를 참조하면, 영상 신호 처리부(600_1)는 모션 측정기(610)와 모션 벡터 오프셋부(680), 및 모션 보간기(690)를 포함할 수 있다.
모션 측정기(610)는 제n 프레임(frm2)과 제n-1 프레임(frm1)을 비교하여 모션 벡터를 추출하고, 실질적으로 일정한 크기와 방향을 가지는 제2 모션 벡터들이 추출되는 제2 영역에 관한 정보(data_TS)를 도출할 수 있다. 모션 측정기(610)는 제n 프레임(frm2)과 프레임 메모리(800)로부터 독출한 제n-1 프레임(frm1)을 비교하여 제n-1 프레임의 모션 벡터(MV_pre)를 모션 벡터 오프셋부(680)에 제공할 수 있다. 모션 측정기(610)는 또한 제2 영역에 관한 정보(data_TS)를 모션 보간기(690)에 제공할 수 있다.
모션 벡터 오프셋부(680)는 제n-1 프레임의 모션 벡터(MV_pre)를 오프셋한 오프셋 모션 벡터(MV_off)를 산출할 수 있다. 모션 벡터 오프셋부(680)는 제n-1 프레임의 모션 벡터(MV_pre)를 모션 측정기(610)로부터 독출하고, 오프셋 모션 벡터(MV_off)를 산출하여 모션 보간기(690)에 제공할 수 있다. 오프셋 모션 벡터(MV_off)에 대해서는 도 7c를 참조하여 보다 상세히 설명한다.
모션 보간부(690)는 제2 영역에 대한 정보(data_TS)와 오프셋 모션 벡터(MV_off)를 이용하여 보간 프레임(frm1.5)을 생성할 수 있다. 모션 보간부(690)는 제n-1 프레임(frm1)을 프레임 메모리(800)로부터 독출하고, 모션 측정기(610)로부터 제2 영역에 대한 정보(data_TS)를 제공받고, 모션 벡터 오프셋부(680)로부터 오프셋 모션 벡터(MV_off)를 제공받을 수 있다. 그리고, 제2 영역에 대한 정보(data_TS)와 오프셋 모션 벡터(MV_off)를 이용하여 보간 프레임(frm1.5)을 생성하여 출력할 수 있다.
도 5를 참조하여 도 4의 모션 측정기와 모션 보상기를 보다 상세하게 설명한다. 도 5는 도 4의 모션 측정기와 모션 보상기를 설명하기 위한 블록도이다.
도 5를 참조하면, 모션 측정기(610)는 휘도/색차 분리부(620)와 모션 벡터 추출기(630)와 모션 벡터 메모리(640), 및 자막 스크롤 탐색기(650)를 포함할 수 있다.
휘도/색차 분리부(622)는 제n-1 프레임(frm1)의 영상 신호와 제n 프레임(frm2)의 영상 신호를 각각 휘도 성분(br1, br2)과 색차 성분으로 분리할 수 있다. 영상 신호의 휘도 성분은 밝기에 관한 정보를 가지고, 색차 성분은 색에 관한 정보를 가진다.
모션 벡터 추출기(630)는 제n-1 프레임(frm1)과 제n 프레임(frm2)을 비교하여 동일한 물체의 모션 벡터(MV)를 산출하여 제공할 수 있다. 예를 들어, 모션 벡터 추출기(630)는 제n-1 프레임(frm1)의 영상 신호의 휘도 성분(br1)과 제n 프레임(frm2)의 영상 신호의 휘도 성분(br2)을 제공받아서, 동일한 물체의 모션 벡터(MV)를 산출할 수 있다.
모션 벡터(MV)는 영상이 포함하는 어떤 물체의 움직임을 나타내는 물리량이다. 모션 벡터 추출기(630)는 예를 들어, 제n-1 프레임(frm1)의 영상 신호의 휘도 성분(br1)과 제n 프레임(frm2)의 영상 신호의 휘도 성분(br2)을 분석하여, 휘도 분포가 가장 일치하는 영역에 동일한 물체가 표시된다고 판단할 수 있다. 그리고, 제n-1 프레임(frm1)과 제n 프레임(frm2)에서의 상기 물체의 움직임으로부터 모션 벡터(MV)를 추출할 수 있다. 모션 벡터(MV)의 추출에 대해서는 도 6을 참조하여, 보다 구체적으로 후술한다.
모션 벡터 메모리(640)는 모션 벡터 추출기(630)로부터 모션 벡터(640)를 제공 받아 저장할 수 있다. 자막 스크롤 탐색기(650)와 모션 벡터 오프셋부(680)는 모션 벡터 메모리(640)로부터 이전 프레임의 모션 벡터(MV_pre)를 독출할 수 있다.
자막 스크롤 탐색기(650)는 모션 벡터 추출기(630)로부터 현재 프레임의 모션 벡터(MV_cur)를 제공받고, 모션 벡터 메모리(640)로부터 이전 프레임의 모션 벡터(MV_pre)를 독출하고, 현재 프레임의 모션 벡터(MV_cur)와 이전 프레임의 모션 벡터(MV_pre)를 비교하여 제2 영역에 대한 정보(data_TS)를 도출하여 제공할 수 있다.
전술한 바와 같이 표시 패널에 표시되는 영상은 일정한 시간 동안 모션 벡터들이 가지는 크기와 방향이 일정하게 유지되는 영역을 포함할 수 있다. 예를 들어, 표시 패널(300)의 하단에서 한 방향으로 흐르는 것으로 표시되는 자막 스크롤(ticker scroll)(도 7a 내지 도 7c의 A-TS 참조)이 표시되는 영역은 일정한 시간 동안 수평 방향으로 일정한 크기를 가지는 모션 벡터들이 추출될 수 있다. 따라서 현재 프레임의 모션 벡터(MV_cur)와 이전 프레임의 모션 벡터(MV_pre)를 비교하여 일정한 시간 동안 모션 벡터들이 가지는 크기와 방향이 일정하게 유지되는 영역을 제2 영역으로 판단할 수 있다.
모션 보상기(690)는 모션 벡터 오프셋부(680)로부터 제공받은 오프셋된 모션 벡터(MV_off)를 이용하여, 보간 프레임(frm1.5)을 생성하여 출력할 수 있다.
모션 보상기(690)는 제1 영역에 대해서는 이전 프레임(frm1)의 영상 데이터를 이용하고, 제2 영역에 대해서는 이전 프레임의 모션 벡터(MV_pre)를 오프셋한 오프셋 모션 벡터(MV_off)를 이용하여 보간 프레임을 생성할 수 있다. 제2 영역을 예를 들어, 자막 스크롤(Ticker Scroll)이 표시되는 영역과 같이, 일정한 시간 동 안 모션 벡터들이 가지는 크기와 방향이 일정하게 유지되는 영역이라 하고, 제1 영역은 제2 영역 이외의 영역이라고 하면, 제2 영역은 상대적으로 랜덤한 방향과 크기를 가지는 모션 벡터들이 추출되는 영역이라고 할 수 있다. 이런 의미에서 도 5에서 제1 영역을 A_MVrandom, 제2 영역을 A_TS라고 표시하였다.
구체적으로 모션 보상기(690)는 보간 프레임(frm1.5)의 제1 영역 (A_MVrandom)에 대해서는 이전 프레임(frm1)의 영상 데이터를 그대로 적용할 수 있다 그리고 보간 프레임(frm1.5)의 제2 영역(A_TS)에 대해서는 오프셋 모션 벡터(MV_off)를 이용하여 제2 영역에 표시되는 물체의 모션을 보간할 수 있다. 모션 보상기(690)는 이전 프레임(frm1)에 1/2 가중치를 부여한 오프셋 모션 벡터(MV_off)를 적용함으로써 제2 영역에 표시되는 물체의 모션을 보간할 수 있다. 이에 대해서는 도 7a 내지 도 7c를 참조하여 보다 상세하게 후술한다.
도 6은 도 5의 모션 벡터 추출부가 모션 벡터를 산출하는 것을 설명하기 위한 개념도이다.
도 6을 참조하면, 전술한 바와 같이, 표시 패널(300)은 각 표시 블록(DB)이 매트릭스 형태로 배열된 다수의 픽셀(PX)들을 포함하는 표시 블록들로 이루어질 수 있다. 즉, 표시 패널(300)은 도 6에서 점선으로 표시한 것과 같이 다수의 블록(DB)으로 나누어지고, 각 블록(DB)은 다수의 화소(PX)를 포함할 수 있다.
모션 벡터 추출부(도 5의 630 참조)는 각 표시 블록(DB)에 대응되는 제n-1 프레임의 원시 영상 신호와, 제n 프레임에 대응되는 원시 영상 신호를 비교하여, 동일한 물체를 인식할 수 있다. 제n-1 프레임과 제n 프레임에서 동일한 물체를 인 식해내는 방법으로는 예를 들어, SAD(Sum of Absolute Defference)를 사용할 수 있다. SAD는 매칭되는 픽셀(PX) 간의 휘도차의 절대값을 모두 더하여서 그 합이 가장 작은 표시 블록(DB)들을 일치하는 블록으로 판단하는 방법이다. SAD에 대해서는 널리 공지되어 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
또한 여기서, 제n-1 프레임과 제n 프레임에서 일치하는 블록을 판단하는 것은 서치 윈도우(Search Window)단위로 행해질 수 있다. 곧, 표시 패널(300) 상의 다수의 표시 블록(DB) 중 서치 윈도우(Search Window)가 포함하는 일부의 표시 블록(DB)만을 대상으로, 제n-1 프레임과 제n 프레임에서 동일한 물체를 감지하는 방법이다.
도 6에서는 원 모양의 물체와 OSD(on screen display) 영상(IMAGE_OSD)이 제n-1 프레임과 제n 프레임에서 동일한 물체로 인식된 것으로 도시되어 있다. 원 모양의 물체의 모션 벡터(MV)가 화살표로 도시되어 있다. 그리고, OSD 영상(IMAGE_OSD)은 정지된 물체나 정지된 문자의 일례로서 도시한 것이다. 정지된 물체나 정지된 문자는 제n-1 프레임과 제n 프레임에서 모션 벡터(MV)가 0이다. OSD 영상(IMAGE_OSD)에 대해서는 널리 공지되어 있으므로 이에 대한 상세한 설명은 편의상 생략한다.
도 7a 내지 도 7c는 도 3의 영상 신호 처리부가 보간 프레임을 생성하는 것을 설명하기 위한 도면들이다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 표시 패널 상에 표시되는 영상은 랜덤한 제1 모션 벡터(MVr)들이 추출되는 제1 영역(A_MVrandom)과, 실질적으로 일정한 크기와 방 향을 가지는 제2 모션 벡터(MVc)들이 추출되는 제2 영역(A_TS)으로 나누어질 수 있다. 여기서, 제2 모션 벡터(MVc)들은 수평 방향으로 일정한 크기를 가질 수 있다. 제2 영역(A_TS)은 예를 들어, 도시한 바와 같이, 자막 스크롤(ticker scroll)이 표시되는 영역일 수 있다.
제n-2 프레임(frm0)과 제n-1 프레임(frm1)를 비교하여 이전 프레임의 모션 벡터(MV_pre)를 산출할 수 있다. 도 7a와 도 7b를 비교하면, 제2 영역(A_TS)에 표시된 물체들은 수평 방향으로 일정한 크기를 가지는 MVc만큼 이동해 있음을 확인할 수 있다. 도시한 바와 같이, 제2 영역(A_TS)에서 추출되는 이전 프레임의 모션 벡터(MV_pre) 즉, 제2 모션 벡터(MVc)들은 위치가 (u, v)이고, 크기와 방향이 (m, n)인 것으로 표현할 수 있다. 모션 벡터의 크기와 방향 및 위치는 표시 패널을 xy 좌표 평면으로 가정하여 표현한 것이다. 이를 수학적인 표현을 사용하여 보다 구체적으로 설명하면, 제2 모션 벡터(MVc)들의 작용점은 x좌표와 y 좌표가 각각 u, v인 위치이고, 제2 모션 벡터(MVc)들을 x 성분과 y성분으로 분해하면, x 성분과 y성분이 각각 m, n인 것으로 설명할 수 있다. 여기서 제2 영역(A_TS)에서 추출되는 제2 모션 벡터(MVc)들은 크기와 방향은 실질적으로 동일하지만, 그 위치 또는 작용점은 각기 다르다.
도 7c을 참조하면, 랜덤한 제1 모션 벡터들이 추출되는 제1 영역(A_ MVrandom)에서는 제n-1 프레임(frm1)에서 표시된 것과 같은 동일한 영상이 표시된다. 반면, 실질적으로 일정한 크기와 방향을 가지는 제2 모션 벡터들이 추출되는 제2 영역(A_TS)에서는 물체의 움직임이 보상된 영상이 표시된다. 제2 영역(A_TS)에 서는 제n-2 프레임(frm0)과 제n-1 프레임(frm1)로부터 산출된 이전 프레임의 모션 벡터(MV_pre)를 오프셋하고, 오프셋된 모션 벡터(MV_off)에 가중치(1/2)를 부여하여 물체의 움직임을 보상한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 현재 프레임의 모션 벡터가 아닌 이전 프레임의 모션 벡터(MV_pre)를 사용하여 물체의 움직임을 보상한다. 그런데 오프셋된 모션 벡터(MV_off)는 다음과 같은 이유로 현재 프레임의 모션 벡터라고 가정할 수 있다.
제2 영역(A_TS)은 일정한 시간 동안 실질적으로 일정한 크기와 방향을 가지는 제2 모션 벡터들이 추출되는 영역이다. 따라서, 제2 영역(A_TS)에서는 이전 프레임의 모션 벡터(MV_pre)의 크기와 방향이 현재 프레임의 모션 벡터의 크기와 방향과 실질적으로 동일하다고 할 수 있다. 따라서, 오프셋 모션 벡터의 크기와 방향으로서, 이전 프레임의 모션 벡터(MV_pre)의 크기와 방향인 (m, n)을 그대로 사용하더라도, 오프셋된 모션 벡터(MV_off)가 현재 프레임의 모션 벡터와 실질적으로 동일한 크기와 방향을 가진다고 가정할 수 있다.
다만, 이전 프레임의 모션 벡터(MV_pre)의 작용점 또는 위치와 현재 프레임의 모션 벡터(MV_pre)의 작용점 또는 위치 사이에는 미스매치(mismatch)가 존재한다. 이러한 미스매치는 오프셋을 통하여 해결할 수 있다. 구체적으로 이전 프레임의 모션 벡터의 위치가 (u, v)라면, 오프셋 모션 벡터의 위치를 (u+m, v+n)로 설정할 수 있다. 그 이유는 다음과 같다.
제2 영역(A_TS)은 일정한 시간 동안 실질적으로 일정한 크기와 방향을 가지 는 제2 모션 벡터들이 추출되는 영역이다. 따라서 제2 모션 벡터들의 크기와 방향이 (m, n)으로 표시된다면, 현재 프레임의 모션 벡터의 위치는 이전 프레임의 모션 벡터의 위치로부터 x 좌표를 따라 m만큼, y 좌표를 따라 n만큼 각각 이동하였다고 가정할 수 있다. 결국 오프셋 모션 벡터의 위치로서, 이전 프레임의 모션 벡터의 위치인 (u, v)를 m, n 만큼 오프셋한 위치 (u+m, v+n)를 사용하면, 오프셋된 모션 벡터(MV_off)는 현재 프레임의 모션 벡터와 실질적으로 동일한 작용점 또는 위치를 가진다고 가정할 수 있다.
도 7a 내지 도 7c를 참조하여 설명한 바와 같이, 랜덤한 제1 모션 벡터(MVr)들이 추출되는 제1 영역(A_MVrandom)에서는 물체의 움직임을 보상하지 아니한다. 그런데 제1 영역(A_MVrandom)에서는 시청자의 눈이 랜덤하게 움직이는 물체들의 모든 움직임을 따라가지 못하므로, 움직임을 보상하지 않더라도 시청자는 표시 품질 불량을 인지하지 못한다. 반면, 실질적으로 일정한 크기와 방향을 가지는 제2 모션 벡터(MVc)들이 추출되는 제2 영역(A_TS)에서는 표시 품질 불량이 쉽게 인지될 수 있다. 예를 들어, 제2 영역(A_TS)이 자막 스크롤이 표시되는 영역이라면, 자막이 한 방향으로 움직이므로 시청자의 눈이 이 움직임을 따라가서 표시 품질 불량을 쉽게 인지할 수 있다. 그런데 본 발명에 일 실시예에 의하면, 제2 영역(A_TS)에 대해서는 물체의 움직임을 보상하므로, 표시 품질이 향상될 수 있다.
전술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에 의하면, 영상 신호 처리부가 현재 프레임의 모션 벡터를 이용하지 않고, 이전 프레임의 모션 벡터를 이용하여 보간 프레임을 생성할 수 있다. 따라서 현재 프레임의 모션 벡터를 제 공받기 위해 소요되는 시간을 줄일 수 있어서, 보간 프레임이 보다 빨리 출력될 수 있어 영상 신호 처리 속도가 향상될 수 있다.
구체적으로 현재 프레임의 모션 벡터를 이용하여 보간 프레임을 생성하기 위해서는, 현재 프레임과 이전 프레임을 제공 받아 현재 프레임의 모션 벡터를 추출하고, 현재 프레임의 모션 벡터가 추출될 때까지 이전 프레임을 지연시켜야 한다. 그런데 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치에 의하면, 현재 프레임의 모션 벡터를 이용하지 않고, 이전 프레임의 모션 벡터를 이용하여 보간 프레임을 생성할 수 있다. 따라서, 모션 벡터를 추출하는 것과 실질적으로 동시에 이전 프레임의 움직임을 보상한 보간 프레임을 생성하는 것을 수행할 수 있다.
또한 현재 프레임의 모션 벡터가 추출되는 시간까지 이전 프레임을 지연시키기 위해 발생하는 메모리 소요를 줄일 수 있어 제조 원가를 절감할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 도 1의 표시 패널이 포함하는 한 화소의 등가 회로도이다.
도 3은 도 1의 신호 제어부를 설명하기 위한 블록도이다.
도 4는 도 3의 영상 신호 처리부를 설명하기 위한 블록도이다.
도 5는 도 4의 모션 측정기와 모션 보상기를 설명하기 위한 블록도이다.
도 6은 도 5의 모션 벡터 추출부가 모션 벡터를 산출하는 것을 설명하기 위한 개념도이다.
도 7a 내지 도 7c는 도 3의 영상 신호 처리부가 보간 프레임을 생성하는 것을 설명하기 위한 도면들이다.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
10: 표시 장치 100: 제1 표시판
150: 액정 분자들 200: 제2 표시판
300: 표시 패널 400: 게이트 드라이버
500: 데이터 드라이버 600: 신호 제어부
600_1: 영상 신호 처리부 600_2: 제어 신호 생성부
610: 모션 측정기 620: 휘도/색차 분리부
630: 모션 벡터 추출부 640: 모션 벡터 메모리
650: 자막 스크롤 탐색기 680: 모션 벡터 오프셋부
690: 모션 보상기 700: 계조 전압 생성부
800: 프레임 메모리

Claims (20)

  1. 제1 영상 신호의 연속되는 제n-2 프레임과 제n-1 프레임을 비교하여 상기 제n-1프레임의 모션 벡터를 추출하고, 상기 제n-1 프레임의 모션 벡터를 이용하여 보간 프레임을 생성하고, 상기 보간 프레임을 상기 제n-1 프레임과 상기 제1 영상 신호의 제n 프레임 사이에 삽입하여 제2 영상 신호를 생성하고, 상기 제2 영상 신호출력하는 영상 신호 처리부; 및
    상기 제2 영상 신호에 대응하여 영상을 표시하는 표시 패널을 포함하고,
    상기 영상 신호 처리부는, 상기 보간 프레임을 생성하는 과정에서 상기 제n 프레임의 모션 벡터를 이용하지 않는 표시 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 영상 신호 처리부는, 상기 제n 프레임의 모션 벡터를 추출하기 이전에 상기 보간 프레임을 생성하는 표시 장치.
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제n-1 프레임의 모션 벡터를 오프셋한 오프셋 모션 벡터를 이용하여 상기 보간 프레임을 생성하는 표시 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제n-1 프레임의 모션 벡터의 크기와 방향이 (m, n)이고, 위치가 (u, v)이면,
    상기 오프셋 모션 벡터의 크기와 방향이 (m, n)이고, 위치는 (u+m, v+n)인 표시 장치(여기서, 모션 벡터의 크기와 방향 및 위치는 상기 표시 패널을 xy 좌표 평면으로 가정하여 표현한 것임.).
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 영상 신호 처리부는 상기 제n-1 프레임의 모션 벡터를 저장하는 모션 벡터 메모리를 포함하는 표시 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    랜덤한 제1 모션 벡터들이 추출되는 제1 영역에는 제n-1 프레임의 영상 데이터를 이용하고, 실질적으로 일정한 크기와 방향을 가지는 제2 모션 벡터들이 추출되는 제2 영역에는 상기 제n-1 프레임의 모션 벡터를 이용하여 상기 보간 프레임을 생성하는 표시 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제2 모션 벡터들은 수평 방향으로 일정한 크기를 가지고, 일정한 시간 동안 상기 제2 영역 내에서의 모션 벡터들의 크기와 방향이 일정하게 유지되는 표시 장치.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 제2 영역은 자막 스크롤(ticker scroll)이 표시되는 영역인 표시 장치.
  10. 제1 항에 있어서, 상기 영상 신호 처리부는,
    상기 제n-1 프레임의 모션 벡터를 추출하고, 실질적으로 일정한 크기와 방향을 가지는 제2 모션 벡터들이 추출되는 제2 영역을 도출하는 모션 측정기와,
    상기 제n-1 프레임의 모션 벡터를 오프셋하여 오프셋 모션 벡터를 산출하는 모션 벡터 오프셋부와,
    상기 제2 영역에 대한 정보와 상기 오프셋 모션 벡터를 이용하여 상기 보간 프레임을 생성하는 모션 보간부를 포함하는 표시 장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 영상 신호 처리부는 상기 제n-1 프레임의 모션 벡터를 저장하는 모션 벡터 메모리를 포함하고,
    상기 모션 벡터 오프셋부는 상기 모션 벡터 메모리로부터 상기 제n-1 프레임의 모션 벡터를 독출하는 표시 장치.
  12. 제1 영상 신호의 연속되는 제n-1 프레임과 제n 프레임 사이에 보간 프레임을 삽입하여 제2 영상 신호를 생성하고 상기 제2 영상 신호를 출력하는 영상 신호 처리부; 및
    상기 제2 영상 신호에 대응하는 영상을 표시하는 표시 패널을 포함하되,
    상기 영상 신호 처리부는 상기 제1 영상 신호의 제n-2 프레임과 상기 제n-1 프레임을 비교하여 상기 제n-1 프레임의 모션 벡터를 추출하고, 실질적으로 일정한 크기와 방향을 가지는 층류 모션 벡터들이 추출되는 층류 영역을 도출하는 모션 측정기와, 상기 제n-1 프레임의 모션 벡터를 오프셋하여 오프셋 모션 벡터를 산출하는 모션 벡터 오프셋부와, 상기 층류 영역에 대한 정보와 상기 오프셋 모션 벡터를 이용하여 상기 보간 프레임을 생성하는 모션 보간부를 포함하고,
    상기 영상 신호 처리부는, 상기 보간 프레임을 생성하는 과정에서 상기 제n 프레임의 모션 벡터를 이용하지 않는 표시 장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 영상 신호 처리부는, 상기 제n 프레임의 모션 벡터를 추출하기 이전에 상기 보간 프레임을 생성하는 표시 장치.
  14. 삭제
  15. 제12 항에 있어서,
    상기 제n-1 프레임의 모션 벡터를 오프셋한 오프셋 모션 벡터를 이용하여 상 기 보간 프레임을 생성하는 표시 장치.
  16. 제12 항에 있어서,
    상기 제n-1 프레임의 모션 벡터의 크기와 방향이 (m, n)이고, 위치가 (u, v)이면,
    상기 오프셋 모션 벡터의 크기와 방향이 (m, n)이고, 위치는 (u+m, v+n)인 표시 장치(여기서, 모션 벡터의 크기와 방향 및 위치는 상기 표시 패널을 xy 좌표 평면으로 가정하여 표현한 것임.).
  17. 제12 항에 있어서,
    랜덤한 모션 벡터들이 추출되는 영역에는 상기 제n-1 프레임의 영상 데이터를 이용하여, 상기 보간 프레임을 생성하는 표시 장치.
  18. 제12 항에 있어서,
    상기 층류 모션 벡터들은 수평 방향으로 일정한 크기를 가지고, 일정한 시간 동안 상기 층류 영역 내에서의 모션 벡터들의 크기와 방향이 일정하게 유지되는 표시 장치.
  19. 제12 항에 있어서,
    상기 층류 영역은 자막 스크롤(ticker scroll)이 표시되는 영역인 표시 장 치.
  20. 제12 항에 있어서,
    상기 영상 신호 처리부는 상기 제n-1 프레임의 모션 벡터를 저장하는 모션 벡터 메모리를 포함하고,
    상기 모션 벡터 오프셋부는 상기 모션 벡터 메모리로부터 상기 제n-1 프레임의 모션 벡터를 독출하는 표시 장치.
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