KR101681776B1 - 화질 제어 방법과 이를 이용한 표시장치 - Google Patents

화질 제어 방법과 이를 이용한 표시장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 화질 제어 방법과 이를 이용한 표시장치에 관한 것으로, 본 발명의 화질 제어 방법은 2차원 및 3차원 영상을 표시하기 위해 다수의 픽셀들을 포함하는 표시패널에서, 제 N(N은 자연수) 수평라인 마다 제 N 수평라인의 픽셀 데이터들을 블루어 처리하는 단계, 블루어 처리된 픽셀 데이터들을 압축 처리하는 단계, 및 압축 처리된 픽셀 데이터들을 데이터 스트레칭하는 단계를 포함한다. 픽셀 데이터들을 데이터 스트레칭하는 단계는 압축 계조 범위 내에 속하는 제1 최대계조값 및 제1 최소계조값을 각각 압축 계조 범위 밖의 제2 최대 계조값 및 제2 최소계조값으로 변조한다. 이와 같이 본원발명의 화질 제어 방법은 최소값을 더 작게하고, 최대값을 더 크게 하여 계조값의 차이를 명확하게 함으로써, 콘트라스트를 향상시킬 수 있다.

Description

화질 제어 방법과 이를 이용한 표시장치{METHOD OF CONTROLLING PICTURE QUALITY AND DISPLAY DEVICE USING THE SAME}
본 발명은 화질 제어 방법과 이를 이용한 표시장치에 관한 것이다.
액티브 매트릭스(Active Matrix) 구동방식의 액정표시장치는 스위칭 소자로서 박막트랜지스터(Thin Film Transistor : 이하 "TFT"라 함)를 이용하여 동영상을 표시하고 있다. 이 액정표시장치는 음극선관(Cathode Ray Tube, CRT)에 비하여 소형화가 가능하여 휴대용 정보기기, 사무기기, 컴퓨터 등에서 표시기에 응용됨은 물론, 텔레비전에도 응용되어 빠르게 음극선관을 대체하고 있다.
액정표시장치에서 콘트라스트(Contrast)를 향상시키기 위한 방법으로, 입력되는 RGB 데이터의 계조 분포를 히스토그램(Histogram)으로 분석하고, 히스토그램을 누적분포함수(Cumulative Density Function)로 표현한 후, 누적분포함수를 데이터 스트레칭 함수를 이용하여 변조하는 방법이 알려져 있다. 하지만, 이 방법은 주변 픽셀의 계조를 고려하지 않고 RGB 데이터 전체의 계조 분포를 분석하여 계조를 변조하므로, 원본 영상과 비교할 때 이질감이 발생하기 쉽다. 특히, 이 방법은 컬러(Color) 이질감을 쉽게 느낄 수 있는 피부색 표현시 피부색이 부자연스러워지는 문제가 있다.
또한, 이 방법은 1 프레임 기간의 픽셀 데이터 값을 모두 저장해야 하므로 하드웨어(Hardware) 로드(Load)가 많아진다. 나아가, 이 방법은 콘트라스트를 향상시키는 방법으로, 선명도를 함께 향상시키기 위해서는 선명도를 향상시키는 프로세스를 개별적으로 구동하여야 하기 때문에, 더욱 하드웨어 로드가 많아지는 문제점이 존재한다.
본 발명은 비용 상승 없이 콘트라스트 및 선명도를 더욱 향상시킬 수 있는 화질 제어 방법과 이를 이용한 표시장치를 제공함에 있다.
본 발명의 화질 제어 방법은 2차원 및 3차원 영상을 표시하기 위해 다수의 픽셀들을 포함하는 표시패널에서, 제 N(N은 자연수) 수평라인 마다 상기 영상의 윤곽을 흐릿하게 하기 위해 상기 제 N 수평라인의 픽셀 데이터들을 블루어 처리하는 단계; 상기 블루어 처리된 픽셀 데이터들을 압축 처리하는 단계; 및 상기 압축 처리에 의해 압축 계조 범위 내의 계조값을 갖는 픽셀 데이터들 중 상기 압축 계조 범위의 제 1 최대계조값을 갖는 최대 픽셀 데이터를 상기 압축 계조 범위 밖의 제 2 최대계조값으로 상향 변조하고, 상기 압축 계조 범위 내의 제 1 최소계조값을 갖는 최소 픽셀 데이터를 상기 압축 계조 범위 밖의 제 2 최소계조값으로 하향 변조하며, 상기 제 1 최대계조값과 상기 제 1 최소계조값 사이의 중간 계조값을 갖는 임의의 픽셀 데이터를 중간 계조 변조값 t로 변조하는 단계를 포함하며, 상기 임의의 픽셀 데이터와 상기 제 1 최대계조값과의 차이를 a, 상기 임의의 픽셀 데이터와 상기 제 1 최소계조값과의 차이를 b, 상기 제 2 최대계조값을 Gmax, 상기 제2 최소계조값을 Gmin이라 할 때, 상기 중간 계조 변조값 t는 a : b = Gmax-t : t-Gmin를 만족하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 화질 제어 방법을 이용한 표시장치는 2차원 및 3차원 영상을 표시하기 위해 다수의 픽셀들을 포함하는 표시패널; 제 N(N은 자연수) 수평라인 마다 상기 영상의 윤곽을 흐릿하게 하기 위해 상기 제 N 수평라인의 픽셀 데이터들을 블루어 처리하는 블루어 처리부; 상기 블루어 처리된 픽셀 데이터들을 압축하는 압축 처리부; 및 상기 압축 처리부에 의해 압축 계조 범위 내의 계조값을 갖는 픽셀 데이터들 중 상기 압축 계조 범위의 제 1 최대계조값을 갖는 최대 픽셀 데이터를 상기 압축 계조 범위 밖의 제 2 최대계조값으로 상향 변조하고, 상기 압축 계조 범위 내의 제 1 최소계조값을 갖는 최소 픽셀 데이터를 상기 압축 계조 범위 밖의 제 2 최소계조값으로 하향 변조하며, 상기 제 1 최대계조값과 상기 제 1 최소계조값 사이의 중간 계조값을 갖는 임의의 픽셀 데이터를 중간 계조 변조값 t로 변조하는 데이터 스트레칭 처리부를 포함하며, 상기 임의의 픽셀 데이터와 상기 제 1 최대계조값과의 차이를 a, 상기 임의의 픽셀 데이터와 상기 제 1 최소계조값과의 차이를 b, 상기 제 2 최대계조값을 Gmax, 상기 제2 최소계조값을 Gmin이라 할 때, 상기 중간 계조 변조값 t는 a : b = Gmax-t : t-Gmin를 만족하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 주변 픽셀의 계조값을 반영하여 콘트라스트 및 선명도를 향상시킨다. 그 결과, 본 발명은 원본 영상과 비교할 때 컬러 이질감을 줄일 수 있고, 피부색도 자연스럽게 표현할 수 있다.
나아가, 본 발명은 콘트라스트 및 선명도 향상을 하나의 프로세스로 구현함으로써 하드웨어 로드를 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 화질 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 2는 1920×1080 해상도의 표시패널의 픽셀 배치를 보여주는 도면이다.
도 3은 제 N 수평라인의 픽셀 데이터들이 블루어 처리된 것을 보여주는 그래프이다.
도 4 및 도 5는 마스크를 이용한 블루어 처리 방법을 보여주는 도면이다.
도 6은 블루어 처리된 제 N 수평라인의 픽셀 데이터들이 압축 처리된 것을 보여주는 그래프이다.
도 7은 압축된 제 N 수평라인의 픽셀 데이터들을 데이터 스트레칭 처리한 것을 보여주는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 실험에 이용된 원(Original) 영상 이미지이다.
도 9는 본 발명의 화질 제어 방법으로 변조된 실험 결과 이미지이다.
도 10은 도 7에서 압축된 제 N 수평라인의 픽셀 데이터들을 변조하는 제 1 실시예를 보여주는 도면이다.
도 11은 도 7에서 압축된 제 N 수평라인의 픽셀 데이터들을 변조하는 제 2 실시예를 보여주는 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 화질 제어 방법을 이용한 표시장치의 블록도를 나타내는 도면이다.
도 13은 도 12의 화질 개선부를 상세하게 보여주는 블록도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 실질적으로 동일한 구성요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소 명칭은 명세서 작성의 용이함을 고려하여 선택된 것일 수 있는 것으로서, 실제 제품의 부품 명칭과는 상이할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 화질 제어 방법을 나타내는 흐름도이다. 이에 대하여는 도 2 내지 도 11의 도면들을 참조하여 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 화질 제어 방법은 먼저 제 N(N은 자연수) 수평라인의 RGB 데이터가 입력되는지를 판단한다. 도 2는 1920×1080 해상도의 표시패널의 픽셀 배치를 보여주는 도면이다. 도 2를 참조하면, 표시패널은 '1920×1080 해상도'의 경우 1920개의 수직라인들과 1080개의 수평라인들을 포함한다.
'1920×1080 해상도'의 경우 제 N 수평라인 각각은 1080개의 픽셀들을 포함한다. 도 2에서 제 1 수평라인은 P(1,1) 내지 P(1,1080)의 픽셀들을 포함하며, 제 2 수평라인은 P(2,1) 내지 P(2,1080)의 픽셀들을 포함한다. 제 N 수평라인에 RGB 데이터가 입력되면, 1080개의 픽셀들 각각에 픽셀 데이터가 입력된다. 픽셀 데이터는 픽셀의 계조값을 의미하며, 픽셀의 계조값은 R 데이터, G 데이터, 및 B 데이터를 변수로 포함한 휘도정보(Y)의 함수값으로 표현될 수 있다. (S101)
제 N 수평라인의 픽셀들 각각에 입력된 픽셀 데이터들은 블루어(Blur) 처리, 즉 영상의 윤곽이 흐릿하게 처리된다. 도 3은 제 N 수평라인의 픽셀 데이터들이 블루어 처리된 것을 보여주는 그래프이다. 도 3에서, x축은 제 N 수평라인의 픽셀들 각각의 위치를 나타내며, '1920×1080 해상도'의 경우 제 1 내지 제 1080 픽셀들의 위치를 나타낸다. y축은 해당 픽셀의 계조값을 나타낸다.
도 3을 참조하면, 블루어 처리된 그래프(L2)는 블루어 처리되기 전의 그래프(L1)보다 그래프의 꺾여지는 지점이 완만하게 형성된다. 이는 원본 이미지보다 블루어 처리된 그래프(L2)의 이미지가 흐릿하게 된 것을 의미한다. 이러한 블루어 처리는 필터 기능을 하는 마스크를 이용한다.
마스크는 블루어 처리를 위해 제 M(M은 자연수) 픽셀 데이터와 정해진 크기 내에 존재하는 제 M 픽셀 데이터의 주변 픽셀 데이터들에 가중치를 부여하고, 가중치를 통해 제 M 픽셀 데이터와 주변 픽셀 데이터들의 합을 산출하여 제 M 픽셀 데이터를 변조하는 연산식을 정의한다. 마스크는 주변 픽셀들의 계조값을 반영하기 위해 3×3, 또는 5×3 픽셀 크기 등으로 형성될 수 있다. 마스크의 크기가 클수록 선명도가 개선되지만, 연산식이 복잡해지는 단점이 있다.
도 2와 같이 마스크는 x축 방향을 따라 1 픽셀 데이터 단위로 시프트 된다. 따라서, 제 M 픽셀 데이터가 마스크에 의해 블루어 처리된 후, 제 M+1 픽셀 데이터가 마스크에 의해 블루어 처리된다.
도 4 및 도 5는 마스크를 이용한 블루어 처리 방법을 보여주는 도면이다. 도 4 및 도 5의 마스크는 3×3 픽셀 크기의 마스크를 나타낸다. 3×3 픽셀 크기의 마스크는 3×3 행렬로 표현되며, 행렬은 그 위치에 따라 (i-1,j-1), (i,j-1), (i+1,j-1), (i-1,j), (i,j), (i+1,j), (i-1,j+1), (i,j+1), 및 (i+1,j+1)로 표현된다. 여기서 i는 행렬의 가로 위치 값, j는 행렬의 세로 위치 값을 의미한다.
도 4는 제 12 픽셀이 블루어 처리되는 것을 보여준다. 이 경우 제 12 픽셀이 기준 위치(i,j)가 되며, 이에 따라 마스크의 가중치가 곱해질 주변 픽셀들의 위치가 정해진다. 이 경우, 제 6 픽셀(i-1,j-1), 제 7 픽셀(i,j-1), 제 8 픽셀(i+1,j-1), 제 11 픽셀(i-1,j), 제 12 픽셀(i,j), 제 13 픽셀(i+1,j), 제 16 픽셀(i-1,j+1), 제 17 픽셀(i,j+1), 및 제 18 픽셀(i+1,j+1)이 마스크의 가중치와 곱해진다. 블루어 처리되는 픽셀 데이터의 연산식은 수학식 1과 같이 행렬 연산으로 표현된다.
Figure 112010037328233-pat00001
수학식 1에서, NP(i,j)는 블루어 처리되는 픽셀 데이터를 의미하며, p(i,j)는 (i,j) 위치의 픽셀 데이터, m(i,j)는 (i,j) 위치의 마스크 가중치를 의미한다. 도 3에서, 마스크는 가중치 1인 마스크를 사용하였다. 수학식 1의 연산은 가산기와 승산기를 포함하는 로직 회로에서 이루어질 수 있다.
도 5는 제 13 픽셀이 블루어 처리되는 것을 보여준다. 마스크는 도 2와 같이 x축 방향을 따라 1 픽셀 데이터 단위로 시프트 되므로, 제 12 픽셀이 블루어 처리된 후, 제 13 픽셀이 블루어 처리된다. 이 경우 제 13 픽셀이 기준 위치(i,j)가 되며, 이에 따라 마스크의 가중치가 곱해질 주변 픽셀들의 위치가 정해진다. 따라서, 제 7 픽셀(i-1,j-1), 제 8 픽셀(i,j-1), 제 9 픽셀(i+1,j-1), 제 12 픽셀(i-1,j), 제 13 픽셀(i,j), 제 14 픽셀(i+1,j), 제 17 픽셀(i-1,j+1), 제 18 픽셀(i,j+1), 및 제 19 픽셀(i+1,j+1)이 마스크의 가중치와 곱해진다. 블루어 처리되는 픽셀 데이터의 연산식은 수학식 1과 같이 행렬 연산으로 표현된다. (S102)
블루어 처리된 제 N 수평라인의 픽셀 데이터들은 압축 처리된다. 도 6은 블루어 처리된 제 N 수평라인의 픽셀 데이터들이 압축 처리된 것을 보여주는 그래프이다. 도 6에서, x축은 제 N 수평라인의 픽셀 위치를 나타내며, '1920×1080 해상도'의 경우 제 1 내지 제 1080 픽셀들의 위치를 나타낸다. y축은 해당 픽셀의 계조값을 나타낸다. 도 6을 참조하면, 압축된 그래프(L3)는 블루어 처리된 그래프(L2)에 비해 계조값이 작아지며 압축된다.
픽셀 데이터들의 압축하기 위해 블루어 처리된 제 N 수평라인의 픽셀 데이터들을 소정의 스케일 인자(Scale Factor)로 나눈다. 스케일 인자는 콘트라스트 개선에 영향을 주는 값으로, 스케일 인자의 값이 1 보다 크면 클수록 제 N 수평라인의 픽셀 데이터들이 더욱 압축되며, 스케일 인자의 값이 1 보다 작으면 작을수록 제 N 수평라인의 픽셀 데이터들이 압축되지 않으므로 콘트라스트 개선의 효과가 미미해진다. (S103)
압축된 제 N 수평라인의 픽셀 데이터들은 콘트라스트 및 선명도가 향상될 수 있도록 데이터 스트레칭 된다. 도 7은 압축된 제 N 수평라인의 픽셀 데이터들을 데이터 스트레칭 처리한 것을 보여주는 그래프이다. 도 7에서, x축은 제 N 수평라인의 픽셀 위치를 나타내며, '1920×1080 해상도'의 경우 제 1 내지 제 1080 픽셀들의 위치를 나타낸다. y축은 해당 픽셀의 계조값을 나타낸다.
도 7을 참조하면, 데이터 스트레칭 된 그래프(L4)는 압축된 그래프(L3) 보다 최소값이 더 낮아지고, 최대값이 더 커진다. 뿐만 아니라, 데이터 스트레칭 된 그래프(L4)는 블루어 처리되기 전의 원본 RGB 데이터 그래프(L1)와 비교하여도 최소값은 더 작아지고, 최대값은 더 커져 계조값의 차이가 명확해진다. 결국, 도 7에서 볼 수 있는 바와 같이 본 발명의 화질 제어 방법을 통해 계조값의 차이가 더 명확해져, 콘트라스트가 향상됨을 알 수 있다.
도 8은 본 발명의 실험에 이용된 원(Original) 영상 이미지이고, 도 9는 본 발명의 화질 제어 방법으로 변조된 실험 결과 이미지이다. 도 8의 원 영상 이미지에 비해 도 8의 변조된 이미지의 선명도가 향상되어, 솔잎 하나하나가 뚜렷이 보이는 것을 확인할 수 있다. 결국, 도 8 및 도 9에서 볼 수 있는 바와 같이 본 발명의 화질 제어 방법을 통해 선명도가 향상됨을 알 수 있다.
상기와 같이 콘트라스트 및 선명도가 향상시키기 위해, 압축된 제 N 수평라인의 픽셀 데이터들을 스트레칭하는 방법은 도 10 및 도 11을 참조하여 자세히 설명한다.
도 10은 도 7에서 압축된 제 N 수평라인의 픽셀 데이터들을 변조하는 제 1 실시예를 보여주는 도면이다. 도 10을 참조하면, 압축된 제 N 수평라인의 픽셀 데이터들 중에서 최대 픽셀 데이터가 기준 최대값(Max Standard)로 설정되고, 최소 픽셀 데이터가 기준 최소값(Min Standard)으로 설정된다. 기준 최대값(Max Standard)은 표현가능한 최대값으로 변조되고, 기준 최소값(Min Standard)은 표현가능한 최소값으로 변조된다. 여기서 표현가능한 최대값은 픽셀 데이터의 비트 수에 의해 정해지며, 8비트 픽셀데이터의 경우 표현가능한 최대값은 G255 계조이고, 표현가능한 최소값은 G0 계조이다.
압축된 제 N 수평라인의 픽셀 데이터들 중 최대 픽셀 데이터 보다 낮고, 최소 픽셀 데이터보다 높은 중간범위의 임의의 픽셀 데이터는 수학식 2 및 3을 통해서 변조된다.
Figure 112010037328233-pat00002
Figure 112010037328233-pat00003
수학식 2 및 3에서, a는 임의의 픽셀 데이터와 기준 최대값(Max Standard)의 차, b는 임의의 픽셀 데이터와 기준 최소값(Min Standard)과의 차, t는 임의의 픽셀 데이터의 계조 변조값을 의미한다. 수학식 2 및 3은 픽셀 데이터의 비트 수가 8비트인 경우 임의의 픽셀 데이터(t)를 구하는 공식이다.
수학식 2는 '임의의 픽셀 데이터와 기준 최대값(Max Standard)의 차이(a)'와 '임의의 픽셀 데이터와 기준 최소값(Min Standard)의 차이(b)'의 비는, 'G255 계조와 임의의 픽셀 데이터의 계조 변조값의 차이(255-t)'와 '임의의 픽셀 데이터의 계조 변조값와 G0 계조의 차이(t)'의 비와 같다는 것을 이용한 식이다. 수학식 3은 수학식 2를 변조된 픽셀 데이터(t)로 정리한 식이다.
도 11은 도 7에서 압축된 제 N 수평라인의 픽셀 데이터들을 변조하는 제 2 실시예를 보여주는 도면이다. 도 11을 참조하면, 압축된 제 N 수평라인의 픽셀데이터들 중 최대 픽셀 데이터가 기준 최대값(Max Standard)로 설정되고, 최소 픽셀 데이터가 기준 최소값(Min Standard)으로 설정된다. 기준 최대값(Max Standard)은 기준 최대값(Max Standard) 보다 크고 표현가능한 최대값(픽셀 데이터가 8비트인 경우 255) 보다 작은 특정 최대계조값(Value)으로 변조되고, 기준 최소값(Min Standard)은 기준 최소값(Min Standard) 보다 작고 표현가능한 최소값(픽셀 데이터가 8비트인 경우 0) 보다 큰 특정 최소계조값(MinValue)로 변조된다. 압축된 제 N 수평라인의 픽셀 데이터들 중 최대 픽셀 데이터 보다 낮고, 최소 픽셀 데이터 보다 높은 중간범위의 임의의 픽셀 데이터는 수학식 4 및 5를 통해서 변조된다.
Figure 112010037328233-pat00004
Figure 112010037328233-pat00005
수학식 4 및 5에서, a는 임의의 픽셀 데이터와 기준 최대값(Max Standard)의 차, b는 임의의 픽셀 데이터와 기준 최소값(Min Standard)과의 차, t는 임의의 픽셀 데이터의 계조 변조값을 의미한다.
수학식 4는 '임의의 픽셀 데이터와 기준 최대값(Max Standard)의 차이(a)'와 '임의의 픽셀 데이터의 계조 변조값과 기준 최소값(Min Standard)의 차이(b)'의 비는 '특정 최대계조값(MaxValue)와 임의의 픽셀 데이터의 계조 변조값의 차이(MaxValue-t)'와 '임의의 픽셀 데이터의 계조 변조값과 특정 최소계조값(MinValue)의 차이(t-MinValue)'의 비와 같다는 것을 이용한 식이다. 수학식 5는 수학식 4를 변조된 픽셀 데이터(t)로 정리한 식이다. (S104, S105)
도 12은 본 발명의 실시예에 따른 표시장치의 블록도를 나타내는 도면이다. 본 발명의 표시장치의 표시패널(10)은 액정표시소자(Liquid Crystal Display, LCD), 전계 방출 표시소자(Field Emission Display, FED), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, PDP), 유기발광다이오드 소자(Organic Light Emitting Diode, OLED) 등의 평판 표시소자로 구현될 수 있다. 본 발명은 아래의 실시예에서 액정표시소자를 중심으로 예시하였지만, 액정표시소자에 한정되지 않는 것에 주의하여야 한다.
본 발명의 표시장치는 2차원 및 3차원 영상을 구현할 수 있다. 3차원 영상을 구현하는 입체영상 표시장치는 양안시차방식(stereoscopic technique)과 복합시차지각방식(autostereoscopic technique)으로 나뉘어진다. 양안시차방식은 입체 효과가 큰 좌우 눈의 시차 영상을 이용하며, 안경방식과 무안경방식이 있고 두 방식 모두 실용화되고 있다. 안경방식은 직시형 표시소자나 프로젝터에 좌우 시차 영상의 편광을 바꾸는 방식 또는 시분할 방식으로 표시하고, 편광 안경 또는 액정셔터 안경을 사용하여 입체영상을 구현한다. 무안경방식은 일반적으로 패럴렉스 배리어(parallax barrier) 방식과 렌티큘러(lenticular) 방식이 있다. 본 발명은 아래의 실시예에서 액정 셔터 안경을 중심으로 3차원 영상을 구현하는 방법을 예시하였지만, 액정 셔터 안경에 한정되지 않는 것에 주의하여야 한다.
도 12을 참조하면, 본 발명의 액정표시장치는 표시패널(10), 액정셔터안경(20), 표시패널 구동부(110), 액정셔터안경 제어신호 수신부(120), 액정셔터안경 제어신호 송신부(130), 타이밍 컨트롤러(140), 화질 개선부(150) 및 시스템 보드(160)를 구비한다.
표시패널(10)은 타이밍 컨트롤러(140)의 제어 하에 좌안 영상 데이터(RGBL)와 우안 영상 데이터(RGBR)를 교대로 표시한다. 표시패널(10)은 타이밍 컨트롤러(140)의 제어 하에 좌안 영상과 우안 영상의 구분이 없는 2차원 영상 데이터(RGB)를 표시할 수도 있다. 표시패널(10)은 백라이트 유닛을 필요로 하는 홀드 타입 표시소자로 선택될 수 있다. 홀드 타입 표시소자는 대표적으로 백라이트 유닛(20)으로부터의 빛을 변조하는 투과형 액정표시패널이 선택될 수 있다.
투과형 액정표시패널은 박막트랜지스터(Thin Film Transistor: 이하, "TFT"라 함) 기판과 컬러필터 기판을 포함한다. TFT 기판과 컬러필터 기판 사이에는 액정층이 형성된다. TFT 기판 상에는 하부 유리기판 상에 데이터라인들과 게이트라인들(또는 스캔라인들)이 상호 교차되도록 형성되고, 데이터라인들과 게이트라인들에 의해 정의된 셀영역들에 액정셀들이 매트릭스 형태로 배치된다. 데이터라인들과 게이트라인들의 교차부에 형성된 TFT는 게이트라인으로부터의 스캔펄스에 응답하여 데이터라인들을 경유하여 공급되는 데이터전압을 액정셀의 화소전극에 전달하게 된다. 이를 위하여, TFT의 게이트전극은 게이트라인에 접속되며, 소스전극은 데이터라인에 접속된다. TFT의 드레인전극은 액정셀의 화소전극에 접속된다. 화소전극과 대향하는 공통전극에는 공통전압이 공급된다. 컬러필터 기판은 상부 유리기판 상에 형성된 블랙매트릭스, 컬러필터를 포함한다. 공통전극은 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 화소전극과 함께 하부 유리기판 상에 형성된다. 투과형 액정표시패널의 상부 유리기판과 하부 유리기판 각각에는 편광판이 부착되고 액정의 프리틸트각(pre-tilt angle)을 설정하기 위한 배향막이 형성된다. 투과형 액정표시패널의 상부 유리기판과 하부 유리기판 사이에는 액정층의 셀갭(cell gap)을 유지하기 위한 스페이서가 형성된다. 투과형 액정표시패널의 액정모드는 전술한 TN 모드, VA 모드, IPS 모드, FFS 모드뿐 아니라 어떠한 액정모드로도 구현될 수 있다.
표시패널 구동부(110)는 데이터 구동회로와 게이트 구동회로를 포함한다. 데이터 구동회로는 3차원 영상에서 타이밍 컨트롤러(150)로부터 입력되는 좌안 영상과 우안 영상의 데이터들(RGBL, RGBR)을 정극성/부극성 감마보상전압으로 변환하여 정극성/부극성 아날로그 데이터전압들을 발생한다. 데이터 구동회로로부터 출력되는 정극성/부극성 아날로그 데이터전압들은 표시패널(10)의 데이터라인들에 공급된다. 게이트 구동회로는 데이터전압에 동기되는 게이트펄스(또는 스캔펄스)를 표시패널(10)의 게이트라인들에 순차적으로 공급한다.
액정셔터안경(20)은 전기적으로 개별 제어되는 좌안 셔터(STL)와 우안 셔터(STR)를 구비한다. 좌안 셔터(STL)와 우안 셔터(STR) 각각은 제 1 투명기판, 제 1 투명기판 상에 형성된 제 1 투명전극, 제 2 투명기판, 제 2 투명기판 상에 형성된 제 2 투명전극, 및 제 1 과 제 2 투명기판 상에 협지된 액정층을 포함한다. 제 1 투명전극에는 기준전압이 공급되고 제 2 투명전극에는 ON/OFF 전압이 공급된다. 좌안 셔터(STL)와 우안 셔터(STR) 각각은 제 2 투명전극에 ON 전압이 공급될 때 표시패널(10)로부터의 빛을 투과시키는 반면, 제 2 투명전극에 OFF 전압이 공급될 때 표시패널(10)로부터의 빛을 차단한다.
액정셔터안경 제어신호 송신부(130)는 타이밍 컨트롤러(140)에 접속되어 타이밍 컨트롤러(140)로부터 입력되는 액정셔터안경 제어신호(CST)를 유/무선 인터페이스를 통해 액정셔터안경 제어신호 수신부(120)에 전송한다. 액정셔터안경 제어신호 수신부(120)는 액정셔터안경(20)에 설치되어 유/무선 인터페이스를 통해 액정셔터 제어신호(CST)를 수신하고, 액정셔터 제어신호(CST)에 따라 액정셔터 안경(20)의 좌안 셔터(STL)와 우안 셔터(STR)를 교대로 개폐한다.
액정셔터 제어신호(CST)가 제 1 논리값으로 액정셔터 제어신호 수신부(120)에 입력될 때, 좌안 셔터(STL)의 제 2 투명전극에 ON 전압이 공급되는 반면에 우안 셔터(STR)의 제 2 투명전극에 OFF 전압이 공급된다. 액정셔터 제어신호(CST)가 제 2 논리값으로 액정셔터 제어신호 수신부(120)에 입력될 때, 좌안 셔터(STL)의 제 2 투명전극에 OFF 전압이 공급되는 반면에 우안 셔터(STR)의 제 2 투명전극에 ON 전압이 공급된다. 따라서, 액정셔터 안경(20)의 좌안 셔터(STL)는 액정셔터 제어신호(CST)가 제 1 논리값으로 발생될 때 개방되고, 액정셔터 안경(20)의 우안 셔터(STR)는 액정셔터 제어신호(CST)가 제 2 논리값으로 발생될 때 개방된다. 제 1 논리값은 하이논리전압(High logic voltage)으로, 제 2 논리값은 로우논리전압(High logic voltage)으로 설정될 수 있다.
표시패널 제어신호(CDIS)는 데이터 구동회로의 동작 타이밍을 제어하기 위한 데이터 제어신호와, 게이트 구동회로의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 제어신호를 포함한다. 데이터 제어신호는 소스 스타트 펄스(Source Start Pulse, SSP), 소스 샘플링 클럭(Source Sampling Clock, SSC), 소스 출력 인에이블신호(Source Output Enable, SOE), 극성제어신호(POL) 등을 포함한다. 소스 스타트 펄스(SSP)는 데이터 구동회로의 데이터 샘플링 시작 시점을 제어한다. 소스 샘플링 클럭은 라이징 또는 폴링 에지에 기준하여 데이터 구동회로의 샘플링 동작을 제어하는 클럭신호이다. 데이터 구동회로에 입력될 디지털 비디오 데이터가 mini LVDS(Low Voltage Differential Signaling) 인터페이스 규격으로 전송된다면, 소스 스타트 펄스(SSP)와 소스 샘플링 클럭(SSC)은 생략될 수 있다. 극성제어신호(POL)는 데이터 구동회로로부터 출력되는 데이터전압의 극성을 L(L은 양의 정수) 수평기간 주기로 반전시킨다. 소스 출력 인에이블신호(SOE)는 데이터 구동회로의 출력 타이밍을 제어한다.
게이트 제어신호는 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse, GSP), 게이트 쉬프트 클럭(Gate Shift Clock, GSC), 게이트 출력 인에이블신호(Gate Output Enable, GOE) 등을 포함한다. 게이트 스타트 펄스(GSP)는 첫 번째 게이트 펄스의 타이밍을 제어한다. 게이트 쉬프트 클럭(GSC)은 게이트 스타트 펄스(GSP)를 쉬프트시키기 위한 클럭신호이다. 게이트 출력 인에이블신호(GOE)는 게이트 구동회로의 출력 타이밍을 제어한다.
타이밍 컨트롤러(140)는 프레임 카운터(Frame Counter), 라인 카운터(Line Counter), 및 메모리(Memory) 등을 포함할 수 있다. 프레임 카운터는 수직 동기신호(Vsync), 또는 게이트 스타트 펄스(GSP)와 같이 1 프레임 기간(1 수직 기간)에 1회 펄스가 발생되는 신호를 카운트하여 프레임 카운트 신호를 발생한다. 라인 카운터는 수평 동기신호(Hsync), 또는 데이터 인에이블신호(DE)와 같이 1 수평기간에 1회 펄스가 발생되는 신호를 카운트하여 라인 카운트 신호를 발생한다.
타이밍 컨트롤러(140)는 프레임 카운터 신호, 및 라인 카운터 신호를 통해 액정셔터안경 제어신호(CST)를 판단할 수 있다. 타이밍 컨트롤러(140)는 액정셔터안경 제어신호(CST)를 액정셔터안경 제어신호 송신부(130)로 출력한다. 액정셔터안경 제어신호(CST)는 액정셔터안경 제어신호 수신부(120)에 전송되어 액정셔터안경(20)의 좌안 셔터(STL)와 우안 셔터(STR)를 교대로 개폐시킨다.
화질 개선부(150)는 시스템 보드(160)로부터 RGB 데이터(RGB)를 입력받고, RGB 데이터(RGB)의 콘트라스트 및 선명도를 개선한 RGB 데이터(RGB')를 출력한다. 화질 개선부(150)는 도 12와 같이 시스템 보드(160)와 타이밍 컨트롤러(140) 사이에 위치하거나, 타이밍 컨트롤러(140)에 내장될 수도 있다. 화질 개선부(150)에 대한 자세한 설명은 도 13을 결부하여 후술한다.
시스템 보드(160)는 외부로부터 입력되는 영상 데이터(RGB)의 해상도를 표시패널(10)의 해상도에 맞게 변환하고, 각종 타이밍 신호들(Vsync, Hsync, DE, CLK 등)을 타이밍 컨트롤러(140)에 전송한다.
도 13은 도 12의 화질 개선부(150)를 상세히 보여주는 블록도이다. 화질 개선부(150)는 블루어 처리부(151), 압축 처리부(152), 및 데이터 스트레칭 처리부(153)를 포함한다.
블루어 처리부(151)는 제 N 수평라인의 픽셀들 각각에 입력된 픽셀 데이터들을 블루어(Blur) 처리한다. 블루어 처리 방법에 대하여는 도 3을 내지 도 5를 결부하여 앞에서 이미 설명하였다.
압축 처리부(152)는 블루어 처리부(151)로부터 블루어 처리된 제 N 수평라인의 픽셀 데이터들을 입력받고, 블루어 처리된 제 N 수평라인의 픽셀 데이터들을 압축한다. 압축 처리 방법에 대하여는 도 6을 결부하여 앞에서 이미 설명하였다.
데이터 스트레칭 처리부(153)는 압축 처리부(152)로부터 압축된 제 N 수평라인의 픽셀 데이터들을 입력받고, 압축된 제 N 수평라인의 픽셀 데이터들을 스트레칭 한다. 데이터 스트레칭 방법에 대하여는 도 7 내지 도 11을 결부하여 앞에서 이미 설명하였다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
10: 표시패널 20: 액정셔터안경
110: 표시패널 구동부 120: 액정셔터안경 수신부
130: 액정셔터안경 송신부 140: 타이밍 컨트롤러
150: 화질 개선부 151: 블루어 처리부
152: 압축 처리부 153: 데이터 스트레칭 처리부
160: 시스템 보드

Claims (8)

  1. 2차원 및 3차원 영상을 표시하기 위해 다수의 픽셀들을 포함하는 표시패널에서,
    제 N(N은 자연수) 수평라인 마다 상기 제 N 수평라인의 픽셀 데이터들을 블루어 처리하는 단계;
    상기 블루어 처리된 픽셀 데이터들을 압축 처리하는 단계; 및
    상기 압축 처리에 의해 압축 계조 범위 내의 계조값을 갖는 픽셀 데이터들 중 상기 압축 계조 범위의 제 1 최대계조값을 갖는 최대 픽셀 데이터를 상기 압축 계조 범위 밖의 제 2 최대계조값으로 상향 변조하고, 상기 압축 계조 범위 내의 제 1 최소계조값을 갖는 최소 픽셀 데이터를 상기 압축 계조 범위 밖의 제 2 최소계조값으로 하향 변조하며, 상기 제 1 최대계조값과 상기 제 1 최소계조값 사이의 중간 계조값을 갖는 임의의 픽셀 데이터를 중간 계조 변조값 t로 변조하는 데이터 스트레칭 단계를 포함하며,
    상기 임의의 픽셀 데이터와 상기 제 1 최대계조값과의 차이를 a, 상기 임의의 픽셀 데이터와 상기 제 1 최소계조값과의 차이를 b, 상기 제 2 최대계조값을 Gmax, 상기 제2 최소계조값을 Gmin이라 할 때, 상기 중간 계조 변조값 t는 a : b = Gmax-t : t-Gmin를 만족하는 것을 특징으로 하는 화질 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    제 N 수평라인 마다 상기 영상의 윤곽을 흐릿하게 하기 위해 상기 제 N 수평라인의 픽셀 데이터들을 블루어 처리하는 단계는,
    제 M(M은 자연수) 픽셀 데이터를 블루어 처리할 때, 상기 제 M 픽셀 데이터와 그 주변 픽셀 데이터들 각각의 가중치를 정의하기 위해 미리 설정된 마스크를 이용하는 것을 특징으로 하는 화질 제어 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    제 N 수평라인 마다 상기 영상의 윤곽을 흐릿하게 하기 위해 상기 제 N 수평라인의 픽셀 데이터들을 블루어 처리하는 단계는,
    상기 마스크를 1 픽셀 데이터 단위로 시프트 시키면서 상기 제 M 픽셀 데이터와 그 주변 픽셀 데이터들 각각에 가중치를 곱하는 단계; 및
    상기 가중치가 곱해진 픽셀 데이터들의 총합을 상기 제 M 픽셀 데이터의 변조값으로서 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 화질 제어 방법.
  4. 삭제
  5. 2차원 및 3차원 영상을 표시하기 위해 다수의 픽셀들을 포함하는 표시패널;
    제 N(N은 자연수) 수평라인 마다 상기 제 N 수평라인의 픽셀 데이터들을 블루어 처리하는 블루어 처리부;
    상기 블루어 처리된 픽셀 데이터들을 압축하는 압축 처리부; 및
    상기 압축 처리부에 의해 압축 계조 범위 내의 계조값을 갖는 픽셀 데이터들 중 상기 압축 계조 범위의 제 1 최대계조값을 갖는 최대 픽셀 데이터를 상기 압축 계조 범위 밖의 제 2 최대계조값으로 상향 변조하고, 상기 압축 계조 범위 내의 제 1 최소계조값을 갖는 최소 픽셀 데이터를 상기 압축 계조 범위 밖의 제 2 최소계조값으로 하향 변조하며, 상기 제 1 최대계조값과 상기 제 1 최소계조값 사이의 중간 계조값을 갖는 임의의 픽셀 데이터를 중간 계조 변조값 t로 변조하는 데이터 스트레칭 처리부를 포함하며,
    상기 임의의 픽셀 데이터와 상기 제 1 최대계조값과의 차이를 a, 상기 임의의 픽셀 데이터와 상기 제 1 최소계조값과의 차이를 b, 상기 제 2 최대계조값을 Gmax, 상기 제2 최소계조값을 Gmin이라 할 때, 상기 중간 계조 변조값 t는 a : b = Gmax-t : t-Gmin를 만족하는 것을 특징으로 하는 화질 제어 방법을 이용한 표시장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 블루어 처리부는,
    제 M(M은 자연수) 픽셀 데이터를 블루어 처리할 때, 상기 제 M 픽셀 데이터와 그 주변 픽셀 데이터들 각각의 가중치를 정의하기 위해 미리 설정된 마스크를 이용하는 것을 특징으로 하는 화질 제어 방법을 이용한 표시장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 블루어 처리부는,
    상기 마스크를 1 픽셀 데이터 단위로 시프트 시키면서 상기 제 M 픽셀 데이터와 그 주변 픽셀 데이터들 각각에 가중치를 곱하고, 상기 가중치가 곱해진 픽셀 데이터들의 총합을 상기 제 M 픽셀 데이터의 변조값으로서 산출하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 화질 제어 방법을 이용한 표시장치.
  8. 삭제
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