KR101761415B1 - 평판표시장치 및 그의 화질 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 평판표시장치의 화질 제어방법은 이미지 신호를 하이 패스 필터링하여, 이미지 신호에서 에지 영역을 검출하는 단계, 검출된 에지 영역을 기준으로 인접 영역들을 설정하는 단계 및 인접 영역들의 픽셀 인텐시티를 조정함과 동시에, 인접 영역들 이외의 영역들에 대해서는 원래의 이미지 정보를 모두 유지시키는 단계를 포함한다.

Description

평판표시장치 및 그의 화질 제어방법{Flat Panel Diaplay And Image Quality Control Method Thereof}
본 발명은 평판표시장치 및 그의 화질 제어방법에 관한 것이다.
평판표시장치에는 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 정보기기 등에 다양하게 응용되고 있다.
이러한 평판표시장치에서는 물리적 해상도가 높을수록 더욱 선명한 화질을 보여줄 수 있지만, 이는 많은 비용을 초래하기 때문에 제한된 물리적 해상도에서 화질을 개선하려는 시도가 계속적으로 이뤄지고 있다. 화질 개선을 위해, 종래 평판표시장치에서는 입력 비디오 데이터를 로우 패스 필터링(low pass filtering) 한 후, 언 샤프 마스킹(un-sharp masking) 기술을 이용하여 원본 비디오 데이터에서 필터링 된 데이터를 부분적으로 빼주는 기술이 제안된 바 있다.
종래 기술에서는 일반적인 로우 패스 필터(low pass filter)를 적용하기 때문에, 필터링하고자 하는 대역을 설정하는 데 어려움이 있어, 필터링 대역을 임의로 설정하도록 설계되어 진다. 따라서, 종래 기술에서는 로우 패스 필터링 후의 이미지가 휘도 정보만을 샤프닝(sharpening)하는 단점이 있어, 도 1과 같이 고주파 영역에서 컬러 정보의 손실이 불가피하다. 종래 기술에 의하는 경우 화질을 향상시키기 어렵다.
따라서, 본 발명의 목적은 컬러 정보의 손실을 최소화하면서 화질 향상을 극대화할 수 있도록 한 평판표시장치 및 그의 화질 제어방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 평판표시장치의 화질 제어방법은 이미지 신호를 하이 패스 필터링하여, 상기 이미지 신호에서 에지 영역을 검출하는 단계; 상기 검출된 에지 영역을 기준으로 인접 영역들을 설정하는 단계; 및 상기 인접 영역들의 픽셀 인텐시티를 조정함과 동시에, 인접 영역들 이외의 영역들에 대해서는 원래의 이미지 정보를 모두 유지시키는 단계를 포함한다.
상기 인접 영역들의 픽셀 인텐시티는 상기 에지 영역에서 멀어질수록 점진적으로 낮아진다.
상기 인접 영역들은, 상기 에지 영역의 바깥에 배치되어 에지 영역을 좌우 또는 상하에서 감싸는 제1 인접 영역들; 및 상기 제1 인접 영역들의 바깥에 배치되어 상기 제1 인접 영역들을 좌우 또는 상하에서 감싸는 제2 인접 영역들을 포함한다.
상기 제1 인접 영역들의 픽셀 인텐시티는 상기 에지 영역의 픽셀 인텐시티의 1/2 수준으로 조정되고; 상기 제2 인접 영역들의 픽셀 인텐시티는 상기 에지 영역의 픽셀 인텐시티의 1/4 수준으로 조정된다.
상기 원래의 이미지 정보는 휘도 정보와 컬러 정보를 모두 포함한다.
이 화질 제어방법은 상기 하이 패스 필터링에 앞서 상기 입력 이미지 신호를 공간 영역에서 주파수 영역으로 주파수 변환하는 단계; 상기 픽셀 인텐시티가 조정된 이미지 신호를 주파수 영역에서 공간 영역으로 주파수 역변환하는 단계; 및 상기 주파수 역변환된 이미지 신호를 강화하여 컬러 정보의 손실없이 샤프니스 성능이 강화된 이미지 신호를 출력하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 평판 표시장치는 이미지 신호가 인가되는 표시패널; 및 상기 이미지 신호를 하이 패스 필터링하여, 상기 이미지 신호에서 에지 영역을 검출하고, 상기 검출된 에지 영역을 기준으로 인접 영역들을 설정한 후, 상기 인접 영역들의 픽셀 인텐시티를 조정함과 동시에, 인접 영역들 이외의 영역들에 대해서는 원래의 이미지 정보를 모두 유지시키는 화질 제어회로를 구비한다.
본 발명에 따른 평판표시장치 및 그의 화질 제어방법은 입력 이미지 신호에 하이 패스 필터링을 적용하여 에지 영역을 검출하고, 검출된 에지 영역을 중심으로 이웃하는 픽셀 영역에 대해 순차적으로 픽셀 인텐시티를 감쇄시킴과 동시에 그 외의 픽셀 영역에 대해서는 원래의 이미지 정보를 유지시킨다. 이를 통해 본 발명은 컬러 정보의 손실을 최소화하면서 영상의 샤프니스 성능을 크게 확보하여 화질 향상을 극대화할 수 있게 된다.
도 1은 종래 로우 패스 필터링 기술에서 고주파 영역의 컬러 정보가 손실되는 것을 보여주는 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 평판표시장치의 화질 제어방법을 순차적으로 보여주는 도면.
도 3은 인접 영역들의 설정 예를 보여주는 도면.
도 4는 인접 영역들에 대한 픽셀 인텐시티의 조정 예를 보여주는 도면.
도 5는 본 발명의 평판표시장치의 화질 제어방법에 따른 효과를 보여주는 도면.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 평판표시장치를 보여주는 도면.
도 7은 화질 제어회로의 상세 구성을 보여주는 도면.
이하, 도 2 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 평판표시장치의 화질 제어방법을 순차적으로 보여준다. 도 3은 인접 영역들의 설정 예를 보여준다. 도 4는 인접 영역들에 대한 픽셀 인텐시티의 조정 예를 보여준다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 평판표시장치의 화질 제어방법(이하, "화질 제어방법")은 입력 이미지 신호(F(x,y))를 공간 영역에서 주파수 영역으로 주파수 변환한다.(S21,S22)
이 화질 제어방법은 주파수 변환된 이미지 신호(f(x,y))를 하이 패스 필터(high pass filter)를 통해 하이 패스 필터링(high pass filtering)하여, 도 3과 같이 주파수 변환된 이미지 신호(f(x,y))에서 에지 영역을 검출한다.(S23)
이 화질 제어방법은 도 3과 같이 검출된 에지 영역을 기준으로 인접 영역들을 설정한다.(S24) 인접 영역들은 제1 인접 영역들과 제2 인접 영역들을 포함한다. 제1 인접 영역들은 에지 영역의 바깥에 배치되어 에지 영역을 좌우 또는 상하에서 감싼다. 제2 인접 영역들은 제1 인접 영역들의 바깥에 배치되어 제1 인접 영역들을 좌우 또는 상하에서 감싼다.
이 화질 제어방법은 인접 영역들의 픽셀 인텐시티(pixel intensity)를 조정함과 동시에, 인접 영역들 이외의 영역들에 대해서는 원래의 이미지 정보(휘도, 컬러)를 모두 유지시킨다.(S25)
인접 영역들의 픽셀 인텐시티는 도 4와 같이 에지 영역에서 멀어질수록 점차 낮아지는 방향으로 조정된다. 이는 영상의 에지 영역 부근에 그라데이션(gradation) 효과를 주어 영상의 샤프니스(sharpness) 성능을 크게 확보하기 위함이다.
예컨대, 제1 인접 영역들의 픽셀 인텐시티 즉, 휘도(L)는 아래의 수학식 1과 같은 수준으로 조정될 수 있다.
Figure 112010077048023-pat00001
수학식 1에서, L(i,j)는 에지 영역의 픽셀 휘도를 지시하고, L(i±1,j±1)은 제1 인접 영역들의 픽셀 휘도를 지시한다. 이에 따르면, 제1 인접 영역들의 픽셀 인텐시티는 에지 영역의 픽셀 인텐시티의 1/2 수준으로 조정된다.
제2 인접 영역들의 픽셀 인텐시티 즉, 휘도(L)는 아래의 수학식 2와 같은 수준으로 조정될 수 있다.
Figure 112010077048023-pat00002
수학식 2에서, L(i,j)는 에지 영역의 픽셀 휘도를 지시하고, L(i±2,j±2)은 제2 인접 영역들의 픽셀 휘도를 지시한다. 이에 따르면, 제2 인접 영역들의 픽셀 인텐시티는 에지 영역의 픽셀 인텐시티의 1/4 수준으로 조정된다.
한편, 이 화질 제어방법은 인접 영역들 이외의 영역들에 대해서는 원래의 이미지 정보(휘도, 컬러)를 모두 유지시킴으로써, 컬러 정보의 손실을 최소화한다.
이 화질 제어방법은 픽셀 인텐시티가 조정된 이미지 신호(f(x,y))를 고속 푸리에 역변환(Inverse Fast Fourier Transform) 알고리즘을 이용하여 주파수 영역에서 공간 영역으로 주파수 역변환한다.(S26)
이 화질 제어방법은 주파수 역변환된 이미지 신호(f'(x,y))를 강화하여 컬러 정보의 손실없이 샤프니스 성능이 강화된 이미지 신호(F'(x,y))를 출력한다.(S27)
도 5는 본 발명의 평판표시장치의 화질 제어방법에 따른 효과를 보여주는 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 적용 후의 표시 이미지는 본 발명의 적용전에 비해 컬러 정보의 손실이 최소화되면서도 높은 샤프니스 성능을 발휘하고 있음을 알 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 평판표시장치를 보여준다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 평판표시장치는 표시패널(10), 타이밍 콘트롤러(11), 데이터 구동회로(12), 게이트 구동회로(13) 및 화질 제어회로(15)를 구비한다.
표시패널(10)은 액정표시패널, 전계방출 표시패널, 플라즈마 디스플레이 패널, 유기발광다이오드 표시패널 중 어느 하나로 선택될 수 있다. 이하에서는 표시패널(10)이 액정표시패널로 구현되는 예를 중심으로 설명한다.
표시패널(10)은 액정층을 사이에 두고 대향하는 상부 유리기판과 하부 유리기판을 포함한다. 표시패널(10)의 하부 유리기판 상에는 비디오 데이터를 표시하는 화소 어레이를 포함한다. 화소 어레이는 데이터라인들(D1~Dm)과 게이트라인들(G1~Gn)의 교차부마다 형성되는 TFT들과, TFT에 접속된 화소전극(1)을 포함한다. 화소 어레이는 R 서브 픽셀, G 서브 픽셀, 및 B 서브 픽셀을 각각 포함하는 다수의 픽셀들을 구비한다. 각 서브 픽셀은 액정셀(Clc)로 구현된다. 액정셀(Clc)은 TFT를 통해 데이터전압을 충전하는 화소전극(1)과 공통전압(Vcom)이 인가되는 공통전극(2)의 전압차에 의해 구동되어 액정층을 통과하는 빛의 투과량을 조정한다. 표시패널(10)의 상부 유리기판 상에는 블랙매트릭스, 컬러필터 및 공통전극이 형성된다. 공통전극(2)은 TN 모드와 VA 모드와 같은 수직전계 구동방식에서 상부 유리기판 상에 형성되며, IPS 모드와 FFS 모드와 같은 수평전계 구동방식에서 화소전극(1)과 함께 하부 유리기판 상에 형성된다.
표시패널(10)의 상부 유리기판과 하부 유리기판 각각에는 편광판이 부착되고 액정의 프리틸트각(pre-tilt angle)을 설정하기 위한 배향막이 형성된다.
본 발명에서 적용 가능한 표시패널(10)의 액정모드는 TN 모드, VA 모드, IPS 모드, FFS 모드뿐 아니라 어떠한 액정모드로도 구현될 수 있다. 또한, 본 발명의 액정표시장치는 투과형 액정표시장치, 반투과형 액정표시장치, 반사형 액정표시장치 등 어떠한 형태로도 구현될 수 있다. 투과형 액정표장치와 반투과형 액정표시장치에서는 백라이트 유닛(14)이 필요하다. 백라이트 유닛(14)은 직하형(direct type) 백라이트 유닛 또는, 에지형(edge type) 백라이트 유닛으로 구현될 수 있다.
타이밍 콘트롤러(11)는 시스템 보드(미도시)로부터 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(Data Enable, DE), 도트 클럭(CLK) 등의 타이밍 신호들을 입력받는다. 타이밍 콘트롤러(11)는 타이밍 신호들(Vsync, Hsync, DE, CLK)를 이용하여 데이터 구동회로(12)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 데이터 제어신호(SDC)와, 게이트 구동회로(13)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 제어신호(GDC)를 발생한다. 타이밍 콘트롤러(11)는 60Hz의 프레임 주파수로 입력되는 데이터가 60×i(i는 2 이상의 양의 정수) Hz의 프레임 주파수로 표시패널(10)의 화소 어레이에서 표시될 수 있도록 게이트 제어신호(GDC)와 데이터 제어신호(SDC)의 주파수를 60×i Hz로 체배할 수 있다.
타이밍 콘트롤러(11)는 화질 제어회로(15)를 포함한다. 화질 제어회로(15)는 시스템 보드로부터 이미지 신호(F(x,y))을 입력받고, 입력 이미지 신호(F(x,y))에 하이 패스 필터링을 적용하여 에지 영역을 검출하고, 검출된 에지 영역을 중심으로 이웃하는 픽셀 영역에 대해 순차적으로 픽셀 인텐시티를 감쇄시킴과 동시에 그 외의 픽셀 영역에 대해서는 원래의 이미지 정보를 유지시킨다. 그리고, 픽셀 인텐시티가 조정된 이미지 신호를 강화하여 컬러 정보의 손실없이 샤프니스 성능이 강화된 이미지 신호(F'(x,y))를 데이터 구동회로(12)로 출력한다. 화질 제어회로(15)에 대해서는 도 7을 통해 상세히 설명한다.
데이터 구동회로(12)는 다수의 소스 드라이브 IC들을 포함한다. 소스 드라이브 IC들 각각은 데이터 제어신호(SDC)에 응답하여 이미지 신호(F'(x,y))를 래치한 후, 래치된 데이터를 정극성/부극성 감마기준전압들을 이용하여 아날로그 감마보상전압으로 변환하여 액정셀들에 충전될 정극성/부극성 아날로그 비디오 데이터전압으로 발생한다. 소스 드라이브 IC들 각각은 타이밍 콘트롤러(11)의 제어 하에 정극성/부극성 아날로그 비디오 데이터전압의 극성을 반전시키면서 데이터라인들(D1~Dm)에 공급한다.
게이트 구동회로(13)는 다수의 게이트 드라이브 IC들을 포함한다. 게이트 드라이브 IC들 각각은 게이트 제어신호(GDC)에 응답하여 게이트 구동전압을 순차적으로 쉬프트시키는 쉬프트 레지스터를 포함하여, 게이트라인들(G1~Gn)에 게이트펄스(또는 스캔펄스)를 순차적으로 공급한다.
도 7은 화질 제어회로(15)의 세부 구성을 보여준다.
도 7을 참조하면, 화질 제어회로(15)는 주파수 변환부(111), 필터링부(112), 영역 설정부(113), 휘도 조정부(114), 주파수 역변환부(115) 및 이미지 강화부(116)를 포함한다.
주파수 변환부(111)는 입력 이미지 신호(F(x,y))를 공간 영역에서 주파수 영역으로 주파수 변환한다.
필터링부(112)는 주파수 변환된 이미지 신호(f(x,y))를 하이 패스 필터(high pass filter)를 통해 하이 패스 필터링(high pass filtering)하여, 주파수 변환된 이미지 신호(f(x,y))에서 에지 영역을 검출한다.
영역 설정부(113)는 검출된 에지 영역을 기준으로 인접 영역들을 설정한다. 인접 영역들은 제1 인접 영역들과 제2 인접 영역들을 포함한다. 제1 인접 영역들은 에지 영역의 바깥에 배치되어 에지 영역을 좌우 또는 상하에서 감싼다. 제2 인접 영역들은 제1 인접 영역들의 바깥에 배치되어 제1 인접 영역들을 좌우 또는 상하에서 감싼다.
휘도 조정부(114)는 인접 영역들의 픽셀 인텐시티(pixel intensity)를 조정함과 동시에, 인접 영역들 이외의 영역들에 대해서는 원래의 이미지 정보(휘도, 컬러)를 모두 유지시킨다. 인접 영역들의 픽셀 인텐시티는 에지 영역에서 멀어질수록 점차 낮아지는 방향으로 조정된다. 제1 인접 영역들의 픽셀 인텐시티는 에지 영역의 픽셀 인텐시티의 1/2 수준으로 조정될 수 있으며, 제2 인접 영역들의 픽셀 인텐시티는 에지 영역의 픽셀 인텐시티의 1/4 수준으로 조정될 수 있다. 이렇게 픽셀 인텐시티를 조정하는 이유는 영상의 에지 영역 부근에 그라데이션(gradation) 효과를 주어 영상의 샤프니스(sharpness) 성능을 크게 확보하기 위함이다. 한편, 휘도 조정부(114)는 인접 영역들 이외의 영역들에 대해서는 원래의 이미지 정보(휘도, 컬러)를 모두 유지시킴으로써, 컬러 정보의 손실을 최소화한다.
주파수 역변환부(115)는 픽셀 인텐시티가 조정된 이미지 신호(f(x,y))를 고속 푸리에 역변환(Inverse Fast Fourier Transform) 알고리즘을 이용하여 주파수 영역에서 공간 영역으로 주파수 역변환한다.
이미지 강화부(116)는 주파수 역변환된 이미지 신호(f'(x,y))를 강화하여 컬러 정보의 손실없이 샤프니스 성능이 강화된 이미지 신호(F'(x,y))를 출력한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 평판표시장치 및 그의 화질 제어방법은 입력 이미지 신호에 하이 패스 필터링을 적용하여 에지 영역을 검출하고, 검출된 에지 영역을 중심으로 이웃하는 픽셀 영역에 대해 순차적으로 픽셀 인텐시티를 감쇄시킴과 동시에 그 외의 픽셀 영역에 대해서는 원래의 이미지 정보를 유지시킨다. 이를 통해 본 발명은 컬러 정보의 손실을 최소화하면서 영상의 샤프니스 성능을 크게 확보하여 화질 향상을 극대화할 수 있게 된다.
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 : 타이밍 콘트롤러
12 : 데이터 구동회로 13 : 게이트 구동회로
15 : 화질 제어회로 111 : 주파수 변환부
112 : 필터링부 113 : 영역 설정부
114 : 휘도 조정부 115 : 주파수 역변환부
116 : 이미지 강화부

Claims (12)

  1. 이미지 신호를 하이 패스 필터링하여, 상기 이미지 신호에서 에지 영역을 검출하는 단계;
    상기 검출된 에지 영역을 기준으로 인접 영역들을 설정하는 단계; 및
    상기 인접 영역들의 픽셀 인텐시티를 조정함과 동시에, 인접 영역들 이외의 영역들에 대해서는 원래의 이미지 정보를 모두 유지시키는 단계를 포함하고,
    상기 인접 영역들은,
    상기 에지 영역의 바깥에 배치되어 에지 영역을 좌우 또는 상하에서 감싸는 제1 인접 영역들; 및
    상기 제1 인접 영역들의 바깥에 배치되어 상기 제1 인접 영역들을 좌우 또는 상하에서 감싸는 제2 인접 영역들을 포함하고,
    상기 제1 인접 영역들의 픽셀 인텐시티는 상기 에지 영역의 픽셀 인텐시티의 1/2 수준으로 조정되고,
    상기 제2 인접 영역들의 픽셀 인텐시티는 상기 에지 영역의 픽셀 인텐시티의 1/4 수준으로 조정되는 평판표시장치의 화질 제어방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 인접 영역들의 픽셀 인텐시티는 상기 에지 영역에서 멀어질수록 점진적으로 낮아지는 평판표시장치의 화질 제어방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 원래의 이미지 정보는 휘도 정보와 컬러 정보를 모두 포함하는 평판표시장치의 화질 제어방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 하이 패스 필터링에 앞서 상기 이미지 신호를 공간 영역에서 주파수 영역으로 주파수 변환하는 단계;
    상기 픽셀 인텐시티가 조정된 이미지 신호를 주파수 영역에서 공간 영역으로 주파수 역변환하는 단계; 및
    상기 주파수 역변환된 이미지 신호를 강화하여 컬러 정보의 손실없이 샤프니스 성능이 강화된 이미지 신호를 출력하는 단계를 더 포함하는 평판표시장치의 화질 제어방법.
  7. 이미지 신호가 인가되는 표시패널; 및
    상기 이미지 신호를 하이 패스 필터링하여, 상기 이미지 신호에서 에지 영역을 검출하고, 상기 검출된 에지 영역을 기준으로 인접 영역들을 설정한 후, 상기 인접 영역들의 픽셀 인텐시티를 조정함과 동시에, 인접 영역들 이외의 영역들에 대해서는 원래의 이미지 정보를 모두 유지시키는 화질 제어회로를 구비하고,
    상기 인접 영역들은,
    상기 에지 영역의 바깥에 배치되어 에지 영역을 좌우 또는 상하에서 감싸는 제1 인접 영역들 및
    상기 제1 인접 영역들의 바깥에 배치되어 상기 제1 인접 영역들을 좌우 또는 상하에서 감싸는 제2 인접 영역들을 포함하고,
    상기 제1 인접 영역들의 픽셀 인텐시티는 상기 에지 영역의 픽셀 인텐시티의 1/2 수준으로 조정되고,
    상기 제2 인접 영역들의 픽셀 인텐시티는 상기 에지 영역의 픽셀 인텐시티의 1/4 수준으로 조정되는 평판표시장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 인접 영역들의 픽셀 인텐시티는 상기 에지 영역에서 멀어질수록 점진적으로 낮아지는 평판표시장치.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 원래의 이미지 정보는 휘도 정보와 컬러 정보를 모두 포함하는 평판표시장치.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 화질 제어회로는,
    상기 하이 패스 필터링에 앞서 상기 이미지 신호를 공간 영역에서 주파수 영역으로 주파수 변환하고;
    상기 픽셀 인텐시티가 조정된 이미지 신호를 주파수 영역에서 공간 영역으로 주파수 역변환하며;
    상기 주파수 역변환된 이미지 신호를 강화하여 컬러 정보의 손실없이 샤프니스 성능이 강화된 이미지 신호를 출력하는 기능을 더 구비하는 평판표시장치.
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