KR102053618B1 - 전자 디바이스, 디스플레이 제어 장치 및 방법 - Google Patents

전자 디바이스, 디스플레이 제어 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102053618B1
KR102053618B1 KR1020130040145A KR20130040145A KR102053618B1 KR 102053618 B1 KR102053618 B1 KR 102053618B1 KR 1020130040145 A KR1020130040145 A KR 1020130040145A KR 20130040145 A KR20130040145 A KR 20130040145A KR 102053618 B1 KR102053618 B1 KR 102053618B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
image
value
backlight
brightness
paper mode
Prior art date
Application number
KR1020130040145A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20140122982A (ko
Inventor
박상재
조병철
Original Assignee
엘지디스플레이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지디스플레이 주식회사 filed Critical 엘지디스플레이 주식회사
Priority to KR1020130040145A priority Critical patent/KR102053618B1/ko
Priority to US14/249,112 priority patent/US9336725B2/en
Priority to CN201480007387.1A priority patent/CN104969285B/zh
Priority to PCT/KR2014/003158 priority patent/WO2014168454A1/en
Priority to EP14783234.9A priority patent/EP2984645A4/en
Publication of KR20140122982A publication Critical patent/KR20140122982A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102053618B1 publication Critical patent/KR102053618B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/20—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
    • G09G3/34—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source
    • G09G3/3406—Control of illumination source
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/20—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
    • G09G3/34—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source
    • G09G3/36—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source using liquid crystals
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/20—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
    • G09G3/34—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source
    • G09G3/36—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source using liquid crystals
    • G09G3/3611—Control of matrices with row and column drivers
    • G09G3/3648—Control of matrices with row and column drivers using an active matrix
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2320/00—Control of display operating conditions
    • G09G2320/06—Adjustment of display parameters
    • G09G2320/0613—The adjustment depending on the type of the information to be displayed
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2320/00—Control of display operating conditions
    • G09G2320/06—Adjustment of display parameters
    • G09G2320/0626—Adjustment of display parameters for control of overall brightness
    • G09G2320/064—Adjustment of display parameters for control of overall brightness by time modulation of the brightness of the illumination source
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2320/00—Control of display operating conditions
    • G09G2320/06—Adjustment of display parameters
    • G09G2320/0626—Adjustment of display parameters for control of overall brightness
    • G09G2320/0646—Modulation of illumination source brightness and image signal correlated to each other
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2320/00—Control of display operating conditions
    • G09G2320/06—Adjustment of display parameters
    • G09G2320/0666—Adjustment of display parameters for control of colour parameters, e.g. colour temperature
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2360/00—Aspects of the architecture of display systems
    • G09G2360/14—Detecting light within display terminals, e.g. using a single or a plurality of photosensors
    • G09G2360/144—Detecting light within display terminals, e.g. using a single or a plurality of photosensors the light being ambient light
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2360/00—Aspects of the architecture of display systems
    • G09G2360/16—Calculation or use of calculated indices related to luminance levels in display data
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2380/00—Specific applications
    • G09G2380/14—Electronic books and readers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Control Of Indicators Other Than Cathode Ray Tubes (AREA)

Abstract

본 발명은 전자 디바이스, 디스플레이 제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 페이퍼 모드를 포함한 다양한 화면 모드로 구동 시 소비 전력이 저감된 전자 디바이스, 디스플레이 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 제어 장치는 눈이 편안한 화질 구현이 가능한 페이퍼 모드로 구동가능하고 백라이트를 포함한 디스플레이를 제어하는 장치로서, 페이퍼 모드의 영상 특성을 갖도록 입력 영상의 계조 값을 제1 변환하고, 구현가능한 최대 계조 값을 갖도록 제1 변환된 영상의 계조 값을 제2 변환하는 영상 처리부 및 계조 값의 제2 변환에 대응하여 백라이트가 조사하는 광의 밝기를 낮추도록 결정하는 백라이트 밝기 결정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 액정 표시 장치의 휘도를 낮추지 않고 동일한 화질을 유지하면서도 소비 전력을 저감할 수 있는 전자 디바이스, 디스플레이 장치 및 방법을 제공할 수 있다.

Description

전자 디바이스, 디스플레이 제어 장치 및 방법{ELECTRONIC DEVICE, DISPLAY CONTROLLING APPARATUS AND METHOD THERE OF}
본 발명은 전자 디바이스, 디스플레이 제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 페이퍼 모드를 포함한 다양한 화면 모드로 구동 시 소비 전력이 저감된 전자 디바이스, 디스플레이 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 정보 디스플레이에 관심이 고조되고, 휴대가 가능한 전자 장치에 대한 요구가 높아지면서 경량 박막형 평판 표시 장치에 대한 연구 및 상업화가 널리 이루어지고 있다. 이러한 평판 표시 장치 중 특히, 액정 표시 장치 (Liquid Crystal Display; LCD) 는 고유의 광학 특성을 가지고 있으며, 특히 상이한 휘도, 명암비 (Contrast ratio) 및 색재현 영역 (Color Gamut) 을 가진다. LCD 평판 표시 장치는 휘도, 명암비 및 색 재현 영역 내에서 사용자의 취향에 맞추어 원하는 화면을 선택할 수 있도록 다양한 화면 모드를 제공하고 있다.
화면 모드는 예컨대 표준 모드, 다이나믹 모드, 내츄럴 모드, 시네마 모드 등이 있으며, 화면 모드 각각에서는 입력 영상이 목표하는 영상 특성을 갖도록 변환된다. 그러나, 기존의 화면 모드는 액정 표시 장치의 화질을 향상시키기 위한 방법이었을 뿐, 액정 표시 장치의 소비 전력을 절감하는데 있어서는 고려대상이 아니었다.
액정 표시 장치에서 소비 전력은 크게 백라이트 구동 전력과 패널 구동 전력에 의해 결정되고, 백라이트 구동 전력은 백라이트의 밝기에 따라 결정된다. 그러나, 백라이트의 밝기를 조절하는 것은 액정 표시 장치의 휘도 및 화질에 직접적인 영향을 주기 때문에, 백라이트의 밝기를 조절하여 백라이트의 구동 전력을 낮추는 것은 지양되어 왔다. 또한, 화면 모드가 적용된 영상의 경우, 화면 모드의 적용 여부는 소비 전력의 절감에 있어서 고려 요소가 아니었다.
[관련기술문헌]
1. 디밍 제어회로 및 방법, 이를 적용한 액정표시장치 (한국 공개특허공보 제2013-001648호)
2. 액정표시장치 및 그 구동방법 (한국 등록특허공보 제0927012호)
최근의 디스플레이는 영상을 표시하는 것에 더하여 텍스트를 읽을 수 있는 이북 (eBook) 으로의 활용도가 높아지고 있다. 액정 표시 장치가 이북으로 활용되는 경우에는 보다 눈이 편안한 화면 모드일 것이 요구되고 있으며, 눈이 편하기 위한 화면 모드의 영상 특성은 표준 화면 모드 등의 영상 특성과는 상이할 수 있다.
또한, 본 발명의 발명자들은 액정 표시 장치에서 소비 전력을 낮추기 위한 방법들을 강구하였으며, 화면 모드 변환에 의해 영상 데이터를 변환하는 경우에는 특히 액정 표시 장치의 휘도를 낮추지 않고 동일한 화질을 유지하면서도 소비 전력을 저감할 수 있다는 것을 인식하였다.
또한, 본 발명의 발명자들은 눈이 편안한 화면 모드를 적용하기 위한 영상 데이터 변환을 수행한 후에 액정 표시 장치의 백라이트 밝기 값을 조정하는 경우 동일한 화질을 유지하면서도 소비 전력을 저감할 수 있다는 것을 인식하였다.
이에, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 액정 표시 장치의 휘도를 낮추지 않고 동일한 화질을 유지하면서도 소비 전력을 저감할 수 있는 전자 디바이스, 디스플레이 제어 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 눈이 편안한 화면 모드를 적용하기 위한 영상 데이터 변환을 수행한 후에 액정 표시 장치의 백라이트 밝기 값을 조정함으로써, 액정 표시 장치의 소비 전력 저감 효과를 최대화하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 제어 장치는 눈이 편안한 화질 구현이 가능한 페이퍼 모드로 구동가능하고 백라이트를 포함한 디스플레이를 제어하는 장치로서, 페이퍼 모드의 영상 특성을 갖도록 입력 영상의 계조 값을 제1 변환하고, 구현가능한 최대 계조 값을 갖도록 제1 변환된 영상의 계조 값을 제2 변환하는 영상 처리부 및 계조 값의 제2 변환에 대응하여 백라이트가 조사하는 광의 밝기를 낮추도록 결정하는 백라이트 밝기 결정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 영상 처리부는 입력 영상의 계조 값을 룩업 테이블에 대응시킴으로써, 입력 영상의 계조 값을 제1 변환하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 영상 처리부는 페이퍼 모드의 영상 특성으로 변환시키기 위한 파라미터를 획득하고, 파라미터를 이용하여 입력 영상의 계조를 제1 변환하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 영상 특성으로 제1 변환시키기 위한 파라미터는 목표 최대 계조 값, 및 목표 최소 계조 값을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 영상 처리부에서 계조의 제2 변환은 제1 변환된 영상의 계조 값에 변환값을 적용함으로써 수행되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 변환값은 제1 변환된 영상의 하나의 프레임으로부터 획득된 최대 계조 값과 구현가능한 최대 계조 값의 비 (ratio) 인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 백라이트 밝기 결정부부는 입력 영상에 대한 백라이트의 밝기에 변환값을 적용함으로써 백라이트의 밝기를 낮추도록 결정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 페이퍼 모드의 영상 특성은 색 온도, 휘도, 및 명암비 중 적어도 하나인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 입력 영상의 계조 값은 R, G, B 컬러 각각의 계조 값을 포함하고, 영상 처리부는 입력 영상의 계조 값에 대한 제1 변환, 및 제1 변환된 영상의 계조 값에 대한 제2 변환은 R, G, B 컬러 각각의 계조 값에 대한 것인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, R, G, B 컬러 계조 값에 대한 제2 변환은 R, G, B 컬러 각각의 최대 계조 값을 증가시키는 것을 포함하고, 백라이트 밝기 결정부는 R, G, B 컬러의 최대 계조 값의 평균 증가량에 대응하여 백라이트가 조사하는 광의 밝기를 낮추도록 결정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 영상 처리부는, 입력 영상과 제2 변환된 영상 사이의 플리커 (flicker) 를 저감하도록 필터링하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 페이퍼 모드의 영상 특성은 복수의 상이한 종류의 페이퍼에 대한 영상 특성인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 영상 처리부는, 입력 영상의 일부 영역에 대해 계조 값을 변환하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 영상 처리부의 제2 변환은 히스토그램 (histogram) 분석에 기초하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 영상 처리부의 제2 변환은 히스토그램 스트레칭 (stretching) 에 의해 구현되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 백라이트 밝기 결정부는 히스토그램 스트레칭된 정도에 따라 백라이트의 밝기를 낮추도록 결정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 디스플레이는 변환된 페이퍼 모드 영상을 디스플레이하고, 백라이트는 낮춰진 밝기로 디스플레이를 조사하는 것을 특징으로 한다.
전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자 디바이스는 페이퍼 모드의 영상 특성을 가지며, 구현가능한 최대 계조 값을 갖는 영상을 디스플레이하는 액정 디스플레이 패널, 액정 디스플레이 패널에 광을 조사하는 백라이트, 페이퍼 모드의 영상 특성을 가지며, 구현가능한 최대 계조 값을 갖도록 입력 영상의 계조를 변환하는 영상 처리부 및 구현가능한 최대 계조 값을 갖도록 하는 입력 영상의 계조 변환에 대응하여, 백라이트가 조사하는 광의 밝기를 낮추도록 제어하는 백라이트 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치는 백라이트를 포함하는 디스플레이 장치로서, 페이퍼 모드가 적용된 영상이 최대 계조 값을 갖도록 처리하고, 최대 계조 값을 갖도록 처리된 페이퍼 모드 영상이 처리 전 영상과 실질적으로 동일한 휘도를 갖도록, 백라이트의 밝기를 결정하는 디밍 제어 수단 및 최대 계조 값을 갖도록 처리된 페이퍼 모드 영상을 출력하는 디스플레이 수단을 포함하고, 백라이트는 결정된 백라이트 밝기로 디스플레이 수단을 조사하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 디밍 제어 수단은 페이퍼 모드가 적용된 영상의 평균 화소 값에 의해 이득 값을 결정하고, 이득 값을 페이퍼 모드 영상에 승산함으로써, 최대 계조 값을 갖도록 페이퍼 모드가 적용된 영상을 처리하고, 이득 값으로 백라이트의 밝기를 제산함으로써 백라이트의 밝기를 결정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 디밍 제어 수단은 IMF (Inverse Mapping Function) 을 이용하여 페이퍼 모드가 적용된 영상이 최대 계조 값을 갖도록 처리하고, 백라이트의 밝기를 결정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 디밍 제어 수단은 색의 뭉침 현상을 최소화하도록 제한된 에러 레이트를 이용하여 페이퍼 모드가 적용된 영상이 최대 계조 값을 갖도록 처리하고, 백라이트의 밝기를 결정하는 것을 특징으로 한다.
전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 방법은 백라이트를 포함하는 디스플레이 장치에서 영상을 디스플레이하는 방법으로서, 페이퍼 모드의 영상 특성을 갖도록 입력 영상의 계조를 제1 변환하는 단계, 구현가능한 최대 계조 값을 갖도록 제1 변환된 영상의 계조 값을 제2 변환하는 단계, 제2 변환에 대응하여 백라이트의 밝기를 제어하는 단계 및 제2 변환된 계조의 영상을 디스플레이 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 페이퍼 모드로 구동되는 영상을 디스플레이 하기 위해, 백라이트의 밝기를 제어하는 단계 및 제2 변환된 계조의 영상을 디스플레이 하는 단계는 동시에 수행되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 제1 변환하는 단계는 입력 영상의 계조 값을 룩업 테이블에 대응시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 제1 변환하는 단계는, 페이퍼 모드의 영상 특성으로 변환시키기 위한 파라미터를 획득하는 단계, 및 획득된 파라미터를 이용하여 입력 영상의 계조 값을 변환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 영상 특성으로 변환시키기 위한 파라미터는 목표 최대 계조 값, 및 목표 최소 계조 값을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 제2 변환하는 단계는 제1 변환된 영상의 계조 값에 변환값을 적용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 변환값은 제1 변환된 영상의 최대 계조 값과 구현가능한 최대 계조 값의 비 (ratio) 인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 제2 변환에 대응하여 백라이트의 밝기를 제어하는 단계는 입력 영상에 대한 백라이트의 밝기에 변환값을 적용함으로써 백라이트의 밝기를 낮추는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 입력 영상의 계조는 R, G, B 컬러 각각의 계조 값을 포함하고, 제1 변환하는 단계, 및 제2 변환하는 단계는 R, G, B 컬러 각각의 계조 값에 대한 것인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 제2 변환하는 단계는 R, G, B 컬러 각각의 최대 계조 값을 증가시키는 단계를 포함하고, 백라이트의 밝기를 제어하는 단계는 R, G, B 컬러의 최대 계조 값의 평균 증가량에 대응하여 백라이트가 조사하는 광의 밝기를 낮추도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 입력 영상과 제2 변환된 영상 사이의 플리커 (flicker) 를 저감하도록 필터링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 페이퍼 모드의 영상 특성은 복수의 상이한 종류의 페이퍼에 대한 영상 특성인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명은 액정 표시 장치의 휘도를 낮추지 않고 동일한 화질을 유지하면서도 소비 전력을 저감할 수 있는 전자 디바이스, 디스플레이 제어 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 페이퍼 모드를 적용하기 위한 영상 데이터 변환을 수행한 후에 액정 표시 장치의 백라이트 밝기 값을 조정함으로써, 액정 표시 장치의 소비 전력 저감 효과를 최대화할 수 있다.
또한, 본 발명은 페이퍼 모드의 영상 특성, 페이퍼 모드를 구현하는 영상 처리 방법 및 페이퍼 모드의 백라이트 제어 방법에 따라 일반 표시 장치의 일반 화질보다 의도적으로 감소한 색 재현 능력, 최대 휘도, 명암비 및 색온도를 구현함으로써 눈이 편안한 영상 특성을 구현하여 최적의 소비 전력 효율을 달성할 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 디바이스의 블록도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 장치의 블록도이다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 디바이스의 영상 처리부가 입력 영상을 변환하는 실시 양태를 설명하기 위한 룩업 테이블이다.
도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 디바이스의 영상 처리부가 입력 영상을 변환하는 실시 양태를 설명하기 위한 수식들이다.
도 2d는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 결과를 설명하기 위한 그래프이다.
도 2e는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 디바이스의 영상 표시부에 대한 개념도이다.
도 2f는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 디바이스의 소비전력 절감을 측정하기 위한 테스트 영상 및 PWM (Pulse Width Modulation) 듀티 (duty) 그래프이다.
도 3a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이다.
도 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 디밍 제어부에 대한 블록도이다.
도 3c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치를 설명하기 위한 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구동을 설명하기 위한 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치가 적용될 수 있는 장치들에 대한 개략도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 디스플레이 방법에 대한 흐름도이다.
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 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 영상이란 시각적인 이미지를 의미하는 것으로서 스크린 또는 표시 장치에 나타나는 모든 요소를 의미한다. 영상은 동영상, 정지 영상, 스틸컷 등을 포함할 수 있으며, 동영상인 경우 복수의 프레임으로 구성될 수 있으며, 프레임 각각은 복수의 레이어 또는 영역을 포함할 수 있다. 영상은 2차원 영상 또는 3차원 영상일 수 있다. 본 명세서에서 영상은 2차원인 경우 및 3차원인 경우 모두에 대하여 영상 처리되므로, 이하에서는 특별히 언급하는 경우를 제외하고는 2차원 영상 및 3차원 영상 모두를 영상으로 지칭한다.
본 명세서에서 영상 신호란 영상이 스크린 또는 표시 장치의 패널 상에 표시될 수 있도록 전기 신호로 변환되어 출력되는 것을 의미하는 것으로서, 영상 데이터를 송수신하도록 하는 신호를 의미한다.
본 명세서에서 컬러 정보는 입사되는 광 또는 표시되는 화면의 컬러 특성으로써, YUV, CMYK, HSV, RGB 등과 같은 다양한 색 좌표로 표현될 수 있으나, 본 명세서에서는 설명의 편의상 컬러 정보가 RGB 색 좌표인 것으로 상정하고 설명한다. 또한, 각각의 색 좌표는 필요에 따라 이용 목적이나 연산량을 고려하여, RGB로부터 HSV로 전환 또는 HSV로부터 RGB로 전환될 수 있다.
첨부된 블록도의 각 블록과 흐름도의 각 단계의 조합들은 펌웨어 (firmware), 소프트웨어 (software) 또는 하드웨어 (hardware) 로 구성된, 알고리즘 또는 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수도 있다. 이들 알고리즘 또는 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 디지털 신호 처리 디바이스 (Digital Signal Processing Device) 의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 알고리즘 또는 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 또는 흐름도 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 및 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.
또한, 각 블록 또는 각 단계는 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또한, 몇 가지 대체 실시예들에서는 블록들 또는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들 또는 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들 또는 단계들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다. 이러한 블록들 또는 단계들은 그 기능의 목적과 효과로써 이해되어야 할 것이고 이들 구성요소들은 하나의 블록 또는 모듈 내에 하드웨어 또는 소프트웨어 또는 펌웨어(firmware)의 형태로 분할 또는 통합되어 구성 될 수 있음은 물론이다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 당업자가 충분히 이해할 수 있듯이 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다. 이하에서는, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 디바이스의 블록도이다.
본 발명의 실시예에 따른 전자 디바이스 (100) 는 영상 처리 장치 (110) 및 표시 장치 (120) 를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자 디바이스 (100) 는 표시 장치 (120) 를 통해 영상을 표시하며, 영상은 페이퍼 모드를 포함한 다수의 화면 모드를 통해 제공될 수 있다. 화면 모드는 디스플레이 모드, 화질 모드 등으로 지칭될 수 있으며 예컨대, 선명 모드, 표준 모드, 자연색 (Natural) 모드, 시네마 모드, 페이퍼 (Paper) 모드, 자동 조절 모드, 야외 모드, 저전력 모드 등을 포함할 수 있다.
표시 장치 (120) 의 화면 모드는 화면 색감 조절로 보다 사용자가 원하는 색감을 찾아 최적화하기 위해 제공된다. 화면 모드는 표시 장치 (120) 가 표시하는 영상이 특정 색 온도, 최대 휘도, 명도대비, 선명도, 색 재현 범위 등을 갖도록 하는 복수의 영상 특성을 나타낼 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 디바이스 (100) 에서의 화면 모드는 적어도 하나의 영상 특성이 조정 가능한 화면 모드일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자 디바이스 (100) 의 화면 모드는 페이퍼 모드를 포함한다. 페이퍼 모드란 표시 영상이 텍스트 (Text) 를 포함하는 환경에서 또는 사용자의 필요에 의해 실제 종이를 보는 것과 같은 눈의 편안함을 제공하기 위한 화면 모드일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 디바이스 (100) 의 페이퍼 모드는 종이의 광학적 특성을 재현한 특성을 가지는 화면 모드일 수 있다. 종이의 광학적 특성이란, 전자 디바이스 (100) 에서의 휘도, 색 온도, 명도대비, 선명도, 색 재현 범위에 더하여, 종이 표면의 종이의 반사율 (Reflectance, %), 투과율 (Transmittance, %), 불투명도 (Opacity, %), 백감도 (Whitness), 표면 부드러움 (Texturing) 등의 물리적 특성을 더 포함하도록 의도된다.
또한, 페이퍼 모드는 이북과 같이 활자가 다수 포함된 영상을 보는 환경을 위한 모드일 수 있다. 페이퍼 모드는 활자에 집중함으로써 발생되는 집중력의 저하와 눈의 피로를 최소화하고, 실제 종이에서 활자를 읽는 듯한 감성을 제공하기 위한 모드일 수 있다. 페이퍼 모드는 종이의 특성을 반영할 수 있도록 다양한 종이 재질을 더 선택할 수 있다. 예를 들어, 페이퍼 모드는 미색 모조지, 복사용지, 신문지, 한지, 기름 종이 등이 가지는 물리적 특성을 분석하여 파장별 표면 반사율, 표면 질감 (Texture), 투과율 특성 등이 반영될 수 있다.
즉, 페이퍼 모드에서는 컬러 센서, 색 온도 센서, 근접 센서, 이미지 센서, 카메라, 조도 센서, GPS모듈, 어플리케이션 정보 또는 디지털 시계 등에서 수집된 정보를 이용하여, 외광이 종이에 반사되는 특성이 연산되고, 다양한 종이의 질감을 재현하여 종이 같은 (Paper like) 화질이 구현될 수 있다.
종이의 광학적 특성을 구현하기 위해, 페이퍼 모드에서는 공지된 다양한 시험 방법에 따라 실제 종이와 유사한 특성을 갖도록 영상의 특성이 결정될 수 있다. 시험 방법으로는 한국 산업 표준 “KS M 7038, 종이의 불투명도 시험 방법 (Testing method for opacity of paper)”, “KS M ISO 11475, 종이 및 판지 ― CIE 백색도 측정(옥외 광원 D65/10°) (Paper and board - Determination of CIE whiteness, D65/10 degrees(outdoor daylight))“, “KS M ISO 11476, 종이 및 판지 ― CIE 백감도 측정, C/2°(옥내광원) (Paper and board - Determination of CIE whiteness, C/2 degrees(indoor illumination conditions))” 또는 위에 서술한 측정 방법에 대응되는 국제 표준 ISO (International Organization for Standardization) 가 이용될 수도 있다.
이하의 도표 1은 종이의 반사율이 80% 인 경우, 외광의 조도에 따른 페이퍼 모드의 목표 휘도를 나타낸 것이다.
Figure 112013031749372-pat00001
[도표 1]
도표 1을 참조하면, x축은 외광의 조도 (lux) 를 나타내며, y축은 페이퍼 모드 영상의 최대 발광 휘도 (nit) 를 나타낸다. 페이퍼 모드의 휘도는 외광의 조도에 따라 종이의 반사율이 적용되어 도시된다. 페이퍼 모드의 목표 휘도는 사용자의 시인을 위해 오프셋으로 최소 발광 휘도를 가질 수 있다. 도표 1에서는 외광의 조도가 0인 경우 18 nit의 최소 발광 휘도를 표시한다. 페이퍼 모드의 휘도는 종이의 반사율과 외광의 조도를 기초로 결정될 수 있다.
페이퍼 모드의 색 온도는 종이의 반사율과 외광의 색 온도를 기초로 결정될 수 있다. 종이는 약 3000k~5000k의 색 온도를 가진다. 이하의 도표 2를 참조하면, x축은 가시광선의 파장 (nm) 을 나타내며, y축은 반사율 (%) 을 나타낸다. 종이의 파장별 반사율은 440nm이하에서 급격히 저하가 발생되기 때문에, 종이는 청색 파장 반사율이 낮아져서 액정 표시 장치나 유기 발광 표시 장치 보다 낮은 색 온도를 가지는 특성이 있다.
Figure 112013031749372-pat00002
[도표 2] 종이의 파장별 반사율
예컨대, 외광의 조도가 1150 lux이고, 외광의 색 온도가 4500k로 측정되는 경우, 400nit 의 최대 휘도, 300 : 1의 C/R, 7800k의 입력 영상은 페이퍼 모드가 적용되는 경우, 110nit의 최대 휘도, 30 : 1의 C/R, 3800k의 색 온도를 갖도록 변환될 수 있다. 페이퍼 모드가 적용된 영상은 입력 영상 보다 낮은 최대 휘도, C/R, 색 온도를 가질 수 있다.
영상 처리 장치 (110) 는 입력 영상을 수신하고, 입력된 영상이 선택된 화면 모드로 동작하도록 영상을 변환하고, 변환된 영상이 구현가능한 최대 계조 값을 갖도록 변환하고, 최대 계조 값을 갖도록 하는 변환에 대응하여 표시 장치 (120) 의 백라이트 밝기를 결정한다. 또한, 영상 처리 장치 (110) 는 변환된 영상 및 결정된 백라이트 밝기를 표시 장치 (120) 에 전송한다. 영상 처리 장치 (110) 의 구체적인 영상 처리 방법에 대해서는 도 2a를 참조하여 후술한다.
영상 처리 장치 (110) 는 휴대폰, 스마트 폰, 노트북 컴퓨터, 디지털 방송용 단말기, PDA (Personal Digital Assistants), PMP (Portable Multimedia Player), 이북 (eBook), 네비게이션, 텔레비전 등과 같은 전자 디바이스 (100) 에서 다양한 연산을 수행할 수 있는 프로세서를 의미할 수 있다. 또는 영상 처리 장치 (110) 는 표시 장치 (120) 에 포함된 타이밍 컨트롤러 (Timing Controller), MAP (Multimedia Application Processor), ISP (Image Signal Processor) 등과 같은 연산 장치일 수도 있다.
본 발명의 여러 실시예들에서 영상 처리 장치 (110) 가 수행하도록 의도되는 다양한 연산 동작, 영상 처리, 영상 변환들은 프로세서에 의해서 모두 수행될 수도 있으며, 일부가 타이밍 컨트롤러에 의해 수행될 수도 있다. 또는 본 발명의 실시예들에서 영상 처리 장치 (110) 가 수행하도록 의도되는 다양한 동작들은 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 당업자가 충분히 이해할 수 있듯이 필요에 따라 프로세서 또는 타이밍 컨트롤러에서 수행될 수도 있다. 또한, 영상 처리 장치 (110) 에서의 동작은 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.
이하에서는 설명의 편의를 위해 영상 처리 장치 (110) 가 전자 디바이스 (100) 의 프로세서인 것으로 상정하고 설명한다.
영상 처리 장치 (110) 는 외부기기, 외부의 메모리, 유/무선 수신장치로부터 입력 영상을 수신할 수 있다. 영상 처리 장치 (110) 는 입력 영상에 대해 디코딩, 노이즈 제거, 명암 대비 조절, 영상 스케일링 (scaling) 등의 신호 처리를 수행 할 수 있으며, 영상이 3차원 영상인 경우에는, 좌안용 영상과 우안용 영상 각각에 신호 처리를 수행할 수 있다.
도 1을 참조하면 표시 장치 (120) 는 타이밍 제어부 (122), LCD 패널 (124) 및 백라이트 제어부 (126) 를 포함한다. 표시 장치 (120) 의 타이밍 제어부 (122) 는 영상 처리 장치 (110) 로부터 변환된 영상 및 결정된 백라이트 밝기를 수신하고, 영상을 LCD 패널 (124) 에 출력하고, 백라이트 밝기를 백라이트 제어부 (126) 에 출력한다. 표시 장치 (120) 는 영상 처리 장치 (110) 가 변환 또는 영상 처리한 결과를 시각적으로 표시하는 기능을 수행한다. 본 명세서에서 표시 장치 (120) 는 표시부 또는 디스플레이부 등과 동일한 의미로 사용될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 디바이스 (100) 는 다양한 표시 장치 (120) 로 구성될 수 있다.
표시 장치 (120) 는 액정 표시 장치일 수 있다. 액정 표시 장치는 하부 기판, 상부 기판, 화소 전극, 공통 전극, 컬러 필터, 편광 필름 및 상부 기판과 하부 기판 사이에 개재된 액정층을 포함한다. 액정 표시 장치는 액정 표시 장치의 화소 영역에 위치하는 화소 전극과 하부 기판 또는 상부 기판에 형성되는 공통 전극 사이에서 형성되는 전기장에 의해 액정을 제어 하며, 액정의 제어 정도에 따라 편광필름을 통하여 투과하는 별도의 광원에서부터 입사된 광을 선택적으로 투과시킨다. 이렇게 선택적으로 투과된 광은 상부 기판에 위치한 컬러 필터를 통과하여, 영상이 표시되게 된다. 액정 표시 장치는 별도의 광원이 액정 표시 장치의 후면이 아닌 측면 등에 형성되어 표시 장치로써 구동될 수 있다.
액정 표시 장치는 패시브 매트릭스 (passive matrix) 및 액티브 매트릭스 (active matrix) 로 구동될 수 있으며, 액정 표시 장치의 구동에 대해서는 도 4와 관련하여, 구체적으로 설명한다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 장치의 블록도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 장치 (200) 는 페이퍼 모드 변환부 (210), 변환값 산출부 (220), 백라이트 밝기 결정부 (230), 영상 데이터 보정부 (240) 를 포함한다.
도 2a에서는, 설명의 편의를 위해 영상 처리 장치 (200) 내에 복수의 모듈이 포함된 것으로 도시하였으나, 이하에서 설명될 영상 처리 장치 (200) 의 다양한 기능은 하나의 모듈에서 실행되는 형태로 구현될 수 있다.
영상 처리 장치 (200) 는 입력된 영상을 수신하여 화면 모드가 적용되도록 제1 변환하고, 제1 변환된 영상을 표시 장치가 표현 가능한 최대의 계조 값을 갖도록 제2 변환하고, 제2 변환된 영상을 표시 장치에 제공한다. 또한, 영상 처리 장치 (200) 는 제2 변환에 대응하여 백라이트 밝기를 결정하여 표시 장치에 제공한다.
입력 영상은 R, G, B 각각에 대응되는 n비트 즉 0 내지 2n-1 사이의 계조 값을 표현하는 디지털 이미지로 구성된다. 예를 들어 R, G, B 각각 8-bit 계조를 가지는 24-bit 입력 영상은 16,777,216개의 색상을 표현할 수 있다. 입력 영상은 DAC (Digital to Analogue Converter) 를 통하여 아날로그 전압으로 변환되어 표시 장치 (120) 의 화소 전극에 입력되어 입력 영상을 표시 장치 (120) 에 표시한다. 입력 영상에 화면 모드가 적용되는 경우, 입력 영상은 영상 특성에 따라서 계조 값이 변환되는 영상 처리 과정을 거쳐서 변환된 계조 값을 가진다. 변환된 영상은 입력 영상의 계조 범위 내에서 일부 계조 범위 영역만 선택하여 사용한다. 예를 들어 입력 영상의 계조 범위의 최소 수준 (Minimum level) 과 최대 수준 (Maximum level) 을 설정할 수 있다. 즉 선택된 계조 범위 영역은 최소 수준과 최대 수준을 반영하여 0 내지 2n-1 보다 더 좁은 범위의 계조 범위 내의 값을 가질 수 있다. 예를 들어, 입력 영상의 계조 범위는 0 내지 255 이고, 변환된 영상의 계조 범위는 22 내지 250 일 수 있다. 한편, 변환된 영상이 더 좁은 범위의 계조 범위를 가질 경우 DAC에 입력되는 계조의 범위가 좁아지기 때문에 DAC의 출력인 아날로그 전압의 계조 표현 능력이 저하되어 출력 영상의 계조 표현 능력 및 색상 표현 능력이 저하 될 수 있다. 예를 들어 R 의 변환된 영상의 계조 범위가 22 내지 250 이고, G 의 변환된 영상의 계조 범위가 30 내지 240 이고, B 의 변환된 영상의 계조 범위가 40 내지 230 일 경우, 총 표현 가능한 색은 (250-22) X (240-30) X (230-40) 즉 9,097,200 개의 색상을 표현할 수 있다. 따라서 계조 표현 능력 저하 문제를 개선하도록, 입력 영상의 계조에 하나 또는 m개의 디지털 비트 (bits)를 추가로 더함으로써, 계조 수를 가변할 수 있다. 계조 수가 가변되면, 영상을 0 내지 2n+m-1 사이의 계조 범위 내의 값으로 변환하여 출력 영상의 계조 표현 능력을 유지할 수 있다. 예를 들어 n은 8 이고 m은 1 이면 변환된 영상의 계조 범위는 0 내지 511 이다. 입력 영상의 계조 범위는 0 내지 255이고 변환된 영상 특성의 최소 수준은 44이고 최대 수준은 500일 경우 변환된 영상의 계조 범위는 44 내지 500의 계조 범위를 가지게 되어, 화면 모드 적용 시 입력 영상 대비 변환 영상의 계조 표현 능력이 저하되지 않도록 구성될 수 있다.
페이퍼 모드는 텍스트를 장시간 읽을 경우 발생할 수 있는 눈의 피로를 줄이기 위해, 일반 영상을 보다 낮은 휘도 값을 갖도록 변환하는 화면 모드일 수 있다. 페이퍼 모드와 같이 보다 낮은 휘도 값을 갖도록 하는 화면 모드로 입력 영상이 변환되는 경우, 영상은 보다 낮은 계조 값을 갖도록 변환된다.
백라이트 밝기는 액정 표시 장치의 소비 전력에 높은 비중을 차지하는바, 백라이트 밝기를 낮추는 것은 소비 전력 절감에 큰 요소일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 장치 (200) 는 입력 영상을 페이퍼 모드가 적용되도록 변환하고, 변환된 영상이 표시 가능한 최대 계조 값을 갖도록 다시 변환한다. 최대 계조 값을 갖도록 다시 변환하는 과정은 입력 영상의 최소 한 프레임 이상을 분석하여 실시 될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 장치 (200) 가 페이퍼 모드가 적용되도록 하는 변환과 최대 계조 값을 갖도록 변환은 순서대로 진행되도록 구성된다. 최대 계조 값을 갖도록 영상을 먼저 변환하고 그 후에 페이퍼 모드가 적용되도록 변환하는 것은 백라이트 밝기 조절에 의한 소비 전력 절감 차원에서 효율이 떨어진다. 페이퍼 모드가 적용되도록 하는 변환 이후에 최대 계조 값을 갖도록 변환하는 것이 백라이트 밝기를 최대로 낮출 수 있다. 따라서 동일 페이퍼 모드 화상을 유지하면서 동시에 최대의 소비 전력 효과를 가져올 수 있다.
페이퍼 모드 변환부 (210) 는 영상 및 목표 영상 특성을 입력 받고, 목표 영상 특성을 달성하도록 영상을 변환한다. 영상의 변환은 영상 처리를 통해 수행될 수 있다.
본 명세서에서 영상 처리란 입력된 영상 신호를 영상 처리부 또는 프로세서를 통해 신호 처리하여 목적에 맞게 가공하는 것을 의미하는 것으로서, 아날로그 신호 처리 및 디지털 신호 처리를 모두 포함한다. 이하에서 설명의 편의상 영상 처리가 영상에 대한 디지털 영상 처리를 의미하나 이에 제한되지 않고 폭넓게 해석될 수 있다. 또한, 본 명세서에서의 영상 처리는 포인트 처리, 영역 처리, 기하학적 처리, 그리고 프레임 처리의 4가지를 적어도 포함할 수 있다. 포인트 처리는 화소의 위치를 기반으로 화소 단위로 처리한다. 영역 처리는 화소의 원래 값과 이웃하는 화소의 값을 기반으로 하여 화소값을 변경할 수 있으며, 기하학적 처리는 화소들의 위치나 배열을 변화시킬 수 있다. 프레임 처리는 두 개 이상의 영상들에 대한 연산을 기반으로 하여 화소 값들을 변경할 수 있다. 본 명세서에서는 특별히 언급하지 않는 이상, 영상 처리는 포인트 처리에 의한 영상 처리를 의미한다.
종이는 외광 또는 다양한 광원에 의해 노출되며, 종이는 주위의 광원의 고유 색 온도에 따라 사용자가 체감하는 영상 특성이 상이해질 수 있다. 또한, 주위 광 조도에 따라 표시되는 영상의 시인성이 영향을 받을 수 있다. 한편, 기술 발전에 따라 표시 장치의 표면 반사율은 무반사 (anti-reflection) 코팅 기술로 감소하였고, 이에 따라 표시 장치의 영상은 주변 환경에 영향을 덜 받게 되었다. 하지만 이러한 표시 장치의 특성으로 인하여 표시 영상과 주변환경의 이질감이 발생할 수 있기 때문에, 주변 환경에 따라 능동적으로 변하는 페이퍼 모드는 종이 같은 느낌을 구현해야 한다. 또한 다양한 페이퍼 모드가 존재할 수 있으며, 예컨대 신문지와 같은 페이퍼 모드, 복사지와 같은 페이퍼 모드, 사진이 포함된 광택지나 잡지와 같은 페이퍼 모드 등이 있을 수 있다. 다양한 외광 조건에서 페이퍼 모드의 영상 특성이 유지되기 위해서는 외광에 대응하여 페이퍼 모드의 영상 특성이 결정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 장치 (200) 에서의 목표 영상 특성은 다양한 경험을 통하여 다수의 사용자들이 종이와 같은 느낌으로 사용자의 눈을 편하게 하기 위한 페이퍼 모드의 영상 특성일 수 있다. 예컨대, 광원 500 lux, 색온도 6500 k 의 고주파 삼파장 형광등에서 반사율 80%, 백감도 (Whiteness Index) 60.6 % 의 미색 모조지와 같은 느낌을 주기 위한 영상 특성은 최대 휘도 182~192 nit, 색 온도 5560~5660 k, 명암비 32 : 1 일 수 있다. 표시 장치가 표현할 수 있는 최대 휘도가 약 300~400 nit 인 경우, 페이퍼 모드 변환 부 (210) 는 입력 영상에 페이퍼 모드를 적용 시, 최대 휘도보다 4~50 % 낮은 최대 휘도를 갖도록 입력 영상을 변환될 수 있다.
또한, 페이퍼 모드 변환부 (210) 는 입력 영상의 계조 뭉침을 최소화하도록 히스토그램 (histogram) 분석에 의한 계조 값의 스트레칭 (stretching) 후 페이퍼 모드를 적용할 수도 있다. 예컨대, 페이퍼 모드 변환부 (210) 는 프레임에서 가장 높은 계조 값을 검출하고 검출된 가장 높은 계조 값이 표현 가능한 최대 계조를 갖도록 변환하고, 나머지 계조 값들도 동일한 비율로 승산할 수 있다. 페이퍼 모드 적용 전에, 계조 값의 스트레칭을 거치는 경우, 페이퍼 모드 적용시 계조의 뭉침이 완화될 수 있다.
영상 처리 장치 (200) 의 페이퍼 모드 변환부 (210) 가 목표 영상 특성을 달성하도록 입력 영상을 변환하는 것은 룩업 테이블에 의한 방법 또는 식을 이용한 방법이 있을 수 있다. 룩업 테이블을 이용하는 방법과 식을 이용한 방법 각각에 대해서는 도 2b 및 도 2c 를 참조하여 후술한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 장치 (200) 의 변환값 산출부 (220) 는 목표 영상 특성을 갖도록 변환된 영상이 최대 계조 값을 갖도록 변환하기 위한 변환 값을 산출한다.
변환 값은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 장치 (200) 의 영상 데이터 보정부 (240) 에서 페이퍼 모드가 적용된 영상을 보정하는데 사용되며, 또한 백라이트 밝기 결정부 (230) 에서 백라이트 밝기를 보정하는데 사용된다.
변환 값을 산출하기 위해 영상 처리 장치 (200) 의 변환값 산출부 (220) 는 변환된 영상의 각 프레임의 최대 화소 값을 획득한다. 영상은 각 프레임 마다 특정 계조 범위 내에서 화소 값을 갖는다. 본 명세서에서 화소 값은 계조 값, 영상 데이터 등으로 지칭될 수도 있다. n비트의 계조에서 0 내지 2n의 표현 계조 범위를 가지나, 페이퍼 모드가 적용된 영상의 최대 화소 값은 2n보다는 낮을 수 있다.
변환값 산출부 (220) 는 최대 계조 표현 값을 획득된 프레임의 최대 값으로 나눔으로써 변환 값을 산출한다. 최대 계조 표현 값은 n비트의 계조에서 2n일 수 있다. 즉, 변환 값은 아래와 같이 표현될 수 있다.
Figure 112013031749372-pat00003
본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 장치 (200) 의 변환값 산출부 (220) 는 변환 값을 백라이트 결정부 및 영상 데이터 보정부 (240) 각각에 출력한다.
나아가, 변환값 산출부 (220) 는 변환 값에 가중치를 승산하도록 구성될 수도 있다. 변환 값에 적용되는 가중치는 예컨대, 사용자의 입력 또는 외부 센서로부터 결정된 값 등일 수 있다. 변환 값에 적용되는 가중치는 디밍 비율 (ratio) 로 지칭될 수도 있다.
Figure 112013031749372-pat00004
변환 값이 RGB 컬러 각각에 동일하게 승산되고, RGB 컬러 중 일부가 최대 계조 표현 값을 넘어 계조 포화가 예측되는 경우, 변환값 산출부 (220) 는 계조의 포화가 일어나지 않도록 변환 값에 가중치를 적용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 장치 (200) 의 영상 데이터 보정부 (240) 는 변환값 산출부 (220) 로부터 변환 값을 입력 받아 페이퍼 모드가 적용된 영상을 보정한다. 영상 데이터 보정부 (240) 는 변환 값에 기초하여 페이퍼 모드가 적용된 영상을 보정한다. 영상 데이터 보정부 (240) 는 변환 값을 영상의 RGB 값에 승산함으로써 페이퍼 모드가 적용된 영상을 보정할 수 있다.
변환 값이 변환된 영상의 RGB 값에 승산되면, 영상은 구현가능한 최대 계조 표현 값을 최대 화소 값으로 갖도록 보정된다. 예컨대, 8비트 영상에서 프레임의 최대 화소 값이 200인 경우, 최대 계조 표현 값을 최대 화소 값으로 갖도록 보정되면, 프레임의 최대 화소 값은 255로 보정된다. 영상 데이터 보정부 (240) 는 프레임의 모든 화소 값 각각에 변환 값을 승산함으로써 영상을 보정한다.
변환 값을 산출하고, 변환 값을 화소 값에 승산함으로써 영상을 보정하는 것은 히스토그램 (histogram) 을 분석하여 히스토그램을 스트래칭 (histogram stretching) 하는 것일 수 있다.
히스토그램이란 영상 데이터가 존재하는 범위를, 2n, 예컨대 256개의 휘도 구간으로 나누어 각 구간에 들어가는 데이터의 출연도수를 검출하여 작성된 데이터를 의미한다. 히스토그램의 x축은 0 내지 255의 입력값으로 표시되며, 영상의 가장 어두운 입력값부터 가장 밝은 입력값의 값에 대한 축이다. y축은 각 입력값에 대한 화소의 빈도수이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 장치 (200) 의 데이터 보정부는 프레임 각각의 히스토그램을 추출하고, 히스토그램에 나타난 가장 밝은 입력 값을 최대 계조 값을 갖도록 변환하고 나머지 입력 값들을 동일한 비율로 변환하는 것일 수 있다.
프레임의 모든 화소 값 각각에 변환 값을 승산하는 경우, 승산된 RGB 값은 최대 계조 표현 값을 넘을 수 있으며, 승산된 RGB의 값 중 일부는 최대 계조 표현 값에서 포화될 수 있다.
영상 데이터 보정부 (240) 는 최대 계조 표현 값에서의 포화, 및 계조 뭉침 현상을 저감하도록, 높은 계조 표현 값에 대해서는 변환 값 적용 후 오프셋을 적용할 수도 있으며, 일정 영역의 계조 표현 값에 대해서는 가중치가 적용된 변환 값을 이용하여 보정할 수도 있다. 즉, 영상 데이터 보정부 (240) 는 최대 계조 표현 값에서의 포화를 최소화 하도록 다양한 방법을 사용하여 영상 데이터의 보정을 변형할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 장치 (200) 의 백라이트 밝기 결정부 (230) 는 변환값 산출부 (220) 로부터 변환 값을 입력 받아 백라이트 밝기 값을 결정한다. 백라이트 밝기 결정부 (230) 는 변환 값에 기초하여 기준 백라이트 밝기 값을 조정한다. 백라이트 밝기 결정부 (230) 는 기준 백라이트 밝기 값을 변환 값으로 제산하고, 제산된 값을 백라이트 밝기 값으로 결정할 수 있다.
변환 값으로 기준 백라이트 밝기 값을 제산하면, 백라이트의 밝기는 영상 데이터 보정부 (240) 에서 상승한 영상의 화소 값에 대응하여 낮아질 수 있다. 낮아진 백라이트의 밝기는 높아진 영상의 화소 값에 대응되므로, 표시 장치에서 표현되는 휘도에는 변화가 최소화된다.
기준 백라이트 밝기는 PWM (Pulse width modulation) 제어기로부터의 백라이트 밝기 값일 수 있으며 또는 페이퍼 모드 변환부 (210) 에서 산출된 백라이트 밝기 값일 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 장치 (200) 는 영상을 페이퍼 모드가 적용되도록 변환하고, 변환 값을 산출하고 산출된 변환 값에 기초하여 백라이트 밝기 및 변환된 영상을 보정한다. 보정된 영상은 표시 장치의 LCD 패널에 제공될 수 있으며, 백라이트 밝기는 표시 장치의 백라이트 제어부에 제공될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 장치 (200) 는 페이퍼 모드 적용 시, 휘도를 유지하며 백라이트에 의한 전력 소모를 최소화할 수 있다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 디바이스의 영상 처리부가 입력 영상을 변환하는 실시 양태를 설명하기 위한 룩업 테이블이다.
도 2b를 참조하면, 영상은 2n의 계조 값을 가질 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 입력 영상 및 변환된 영상은 256개의 계조 값을 가지는 것으로 설명하나, 이에 제한되지 않고 영상은 n이 자연수인 2n의 계조 값을 가질 수 있다. 도 2b 행 각각은 입력 영상의 계조와 대응되는 변환 영상의 계조 값을 나타내며, 열 각각은 지정된 영상 특성에 따른 일련의 입력 값에 대한 출력 값을 나타낸다. 도 2b에서 결정된 영상 특성으로 휘도, C/R (Contrast Ratio) 및 색 온도를 도시하나, 이에 제한되지 않으며, 다양한 영상 특성을 포함할 수도 있다.
입력 영상의 계조에 대응된 특정 영상 특성에 대한 출력 값을 정의하는 룩업 테이블은 예컨대 메모리에 저장될 수 있다. 영상 처리 장치는 복수 개의 영상 특성에 따라 입력 영상을 변환할 수 있는 룩업 테이블을 이용할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 장치의 페이퍼 모드 변환부는 결정된 영상 특성에 따라 입력 영상을 룩업 테이블에 대응시킴으로써 입력 영상을 변환할 수 있다. 도 2b를 참조하면, 입력 영상이 페이퍼 모드로 110 nit 휘도, 22 : 1 C/R, 3800k 색 온도를 갖도록 입력 값 0, 1, 2, 3…255 는 3, 4, 5, 7, 240 으로 변환될 수 있다. 도 2b에 도시되진 않았지만 영상 특성을 달성하기 위한 계조 값 변환은 R, G, B 컬러 각각에 대해 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 장치의 페이퍼 모드 변환부가 결정된 영상 특성을 달성하도록 입력 영상을 변환하는 경우에, 영상 특성의 급격한 변화가 예상되거나 사용자의 시청 연속성을 저감시킬 우려가 있는 경우, 페이퍼 모드 변환부는 처리된 영상이 자연스럽게 트랜지션 (transition) 되도록 영상을 처리할 수 있다.
도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 장치가 입력 영상을 변환하는 실시 양태를 설명하기 위한 수식들이다.
입력 영상을 변환하기 위한 식은 영상 특성 각각을 변수로 하여 정의될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 장치의 페이퍼 모드 변환부는 결정된 영상 특성으로부터 R, G, B 컬러 각각에 대한 풀 화이트 (full white) 에서의 R 최대값 (Rmax), G 최대값 (Gmax), B 최대값 (Bmax) 및 풀 블랙 (full black) 에서의 R 최소값 (Rmin), G 최소값 (Gmin), B 최소값 (Bmin) 을 결정할 수 있다. R, G, B 컬러 각각의 최대값과 최소값을 적용하여 영상 특성에서 결정된 색온도와 C/R 을 표시 장치에 구현할 수 있다. 또는, 페이퍼 모드 변환부는 R 최대값 (Rmax), G 최대값 (Gmax), B 최대값 (Bmax) 및 R 최소값 (Rmin), G 최소값 (Gmin), B 최소값 (Bmin) 각각을 수신 받을 수 있다.
도 2c를 참조하면 예시로서 결정된 영상 특성인 휘도, C/R, 색 온도를 변수로 하여 Gmax를 결정하는 식 1, Gmin을 결정하는 식 2이 도시된다. 또한, Gmax 및 Gmin을 이용하여 입력 계조 (Gmin) 를 출력 계조 (Gout) 로 변환하는 식 3이 도시된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 장치의 영상 처리부는 입력 영상의 계조를 Gin을 결정된 Gmin 및 Gmax값을 포함하는 식 3에 대입함으로써 Gout을 구할 수 있다. 영성 처리부는 R, G, B 컬러 각각의 최대값 최소값과 변환 식만으로 입력 영상을 페이퍼 모드가 적용되도록 변환할 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 식 4, 식 5 및 식 6은 최대 계조 데이터 및 최소 계조 데이터를 이용한 R, G, B 계조 데이터 산출식을 나타낸다.
Figure 112013031749372-pat00005
입력 영상의 R, G, B 값은 Rinput, Ginput, Binput이며, 입력 영상은 2-n개의 디지털 비트수 (bits) 를 가진다. Rmin, Gmin, Bmin은 영상 특성으로부터 결정된 R, G, B 컬러의 최소 값이며, Rmax, Gmax, Bmax는 영상 특성으로부터 결정된 R, G, B 컬러의 최대 값이다. Routput, Goutput, Boutput은 식 4, 5, 6으로부터 산출된 변환된 영상의 R, G, B 값이다. Routput, Goutput, Boutput 값은 오프셋 (offset) 값과 K 가중치 값을 가진다. R, G, B 각각의 칼라의 가중치는 R, G, B 각각의 max 및 min값에 따라서 다르다. max값은 영상 특성이 가지는 색온도에 따라서 설정될 수 있다. min값은 영상 특성이 가지는 C/R값에 따라서 설정될 수 있다.
예컨대, 결정된 영상 특성이 100 nit 휘도, 50 : 1 C/R, 5000 k 색 온도인 경우, 결정된 영상 특성의 R, G, B 컬러의 최대 값 또는 풀 화이트 화소 값은 [245, 250, 230] (256 휘도 기준) 일 수 있으며, R, G, B 컬러의 최소 값 또는 풀 블랙 화소 값은 [45, 51, 52]일 수 있다. 식 4, 5, 6을 사용하면, R, G, B 컬러의 최소 값 및 최대 값만 결정 또는 수신 후, 입력 영상을 페이퍼 모드가 적용되도록 영상 처리할 수 있다. 즉, R, G, B 컬러의 최소 값과 최대 값만 결정되면 그 사이의 값은 식 4, 5, 6을 통해 별도의 룩업 테이블이나 수식 없이 산출될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 장치는 다양한 화면 모드가 선택될 수 있으며, 전술한 바와 같이 영상 특성을 입력 받을 수도 있으며 또는 화면 모드의 최대 R, G, B 값 및 최소 R, G, B 값을 입력 받을 수 있다. 식 4, 5 6을 이용하여 입력 영상을 변환하는 구성은 R, G, B의 최소 값과 최대 값만을 결정하면 되므로, 영상 특성 각각 마다 상이한 함수를 적용하여 입력 영상을 처리하는 것에 대한 리소스를 절약할 수 있다. R, G, B의 최소 값과 최대 값은 영상 처리 장치에 의해 결정된 것일 수 있으며 또는 제조 시에 결정된 것일 수도 있다.
한편, 입력 영상의 변환이 하드웨어로 구현되는 경우에는 이하의 식 7, 식 8, 식 9이 이용될 수 있다.
Figure 112013031749372-pat00006
입력 영상의 변환 구성을 식 7, 8, 9를 이용하여 하드웨어로 구현하면, 파이프라인 디바이더 (pipeline divider) 를 포함하지 않고 시프트 연산을 통해 R, G, B 값을 구할 수 있기 때문에 큰 리소스 절감을 이룰 수 있다.
도 2d는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 결과를 설명하기 위한 그래프이다. x축은 영상 처리 단계 각각에서의 영상을 나타내며, y 축은 계조 범위이다. 계조는 예시적으로 8비트인 것을 도시한다.
x축에서 A는 페이퍼 모드 변환 전의 입력 영상이다. 입력 영상 a는 프레임의 최소 화소 값이 0, 최대 화소 값이 255인 것으로 도시되며, 입력 영상 b는 프레임의 최소 화소 값이 20, 최대 화소 값이 220인 것으로 도시된다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 (최소 화소 값, 최대 화소값) 으로 표시한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 장치는 입력 영상 a, b를 페이퍼 모드가 적용되도록 변환할 수 있다. x축의 B는 페이퍼 모드 변환 후의 영상을 도시한다. B의 변환된 영상 a, b는 A와 비교하여 축소된 계조 범위를 갖는다. B의 변환된 영상 a는 (10, 210) 을 가지며, 영상 b는 (25, 180) 을 갖는다. 영상이 페이퍼 모드를 갖도록 변환되면, 최대 화소 값이 255인 영상도 210으로 변환되어 프레임은 최대 계조인 255를 갖는 화소가 없게 된다. 즉, 영상 a에서는 211 내지 255, 영상 b에서는 181 내지 255 범위의 화소 영역이 사용되지 않게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 장치는 B의 영상을 변환 값에 기초하여 보정한다. x축의 C는 보정된 후의 영상을 도시한다. C의 변환된 영상 a, b는 B와 비교하여 최대 화소 값이 255인 것으로 도시된다. C의 보정된 영상 a는 (12, 255) 를 가지며, 영상 b는 (35, 255) 를 갖는다. 변환 값에 기초하여 영상이 보정되면, 최대 화소 값이 최대 표현 값을 가질 수 있다. 영상 a에서의 변환 값은 255/210 = 약 1.2이고, B에서 영상 a의 (10, 210) 에 승산하면 C의 영상 a는 (12, 255) 으로 보정된다. 영상 b에서의 변환 값은 255/180 = 약 1.4 이고, B에서 영상 b의 (25, 180) 에 승산하면 C의 영상 b는 (35, 255) 로 보정된다. 영상이 C로 보정됨으로써, 프레임은 최대 표현 값을 가지며, 동시에 페이퍼 모드의 영상 특성을 갖도록 영상 처리된다. 즉 매 프레임마다 최종 처리된 화소 값이 최대 표현 값을 가지게 되므로 매 프레임마다 액정 패널의 투과율을 최대치로 설정할 수 있으므로 매 프레임마다 페이퍼 모드의 영상 특성을 구현하면서 최적의 소비전력을 달성할 수 있다.
이하에서는 도 2e를 참조하여 B에서 C로의 보정에 대응한 백라이트 밝기의 조정에 대해서 설명한다.
도 2e는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 디바이스의 영상 표시 장치에 대한 개념도이다. 영상 표시 장치는 LCD 패널 (250) 과 백라이트 (260) 를 포함한다.
도 2e의 (a) 를 참조하면, 백라이트 (260) 는 100%의 빛을 LCD 패널 (250) 로 발광한다. LCD 패널 (250) 은 128의 화소 값을 가지며, 110 nit 휘도의 빛을 투과시킨다. 도 e의 (a) 는 페이퍼 모드가 적용되도록 변환된 영상을 표시하는 액정 표시 장치를 도시한다. 또한, 도 2e의 (a) 는 도 2d의 B 단계 영상을 표시하는 것과 대응된다.
LCD 패널 (250) 은 백라이트 (260) 가 발광하는 빛이 투과되는 정도를 조절함으로써 영상을 표시한다. LCD 패널 (250) 에 표시 가능한 최대 화소 값이 입력되면 LCD 패널 (250) 은 최대한의 빛을 투과한다. 이와 반대로 LCD 패널 (250) 에 표시 가능한 최소 화소 값으로 입력되면 LCD 패널 (250) 은 차단 가능한 최대한의 빛을 차단하거나 또는 최소한의 빛을 투과한다. 이러한 투과율 특성은 패널의 화소 구조, 액정 특성 또는 편광판의 빛 차단 특성에 따라서 가변 될 수 있다. 영상을 페이퍼 모드로 전환하게 되면, 영상의 최대 화소 값은 표시 가능한 최대 화소 값을 갖지 않게 되므로, LCD 패널 (250) 은 100% 의 빛을 투과하는 일이 없게 될 수 있다. 이 때, 백라이트 (260) 에 별도의 제어 신호를 공급하지 않는 경우, 백라이트 (260) 는 LCD 패널이 100% 의 빛을 투과시키지 않더라도 기존과 동일한 양의 빛을 발광한다. 따라서, lcd 패널의 투과율을 증가시키고, 증가된 투과율에 대응 되도록 백라이트 (260) 의 밝기를 감소시키면, 페이퍼 모드의 영상과 동일한 휘도를 유지할 수 있고, 소비전력을 낮출 수 있게 된다. 도 2e의 (b) 를 참조하면, 출력 영상은 페이퍼 모드의 영상 특성을 가지며 백라이트 (260) 는 50%의 빛을 LCD 패널 (250) 로 발광한다. LCD 패널 (250) 은 255의 화소 값을 가지며, (a) 와 동일한 110 nit 휘도의 빛을 투과시킨다. 도 2e의 (b) 는 페이퍼 모드가 적용 영상이 최대 표현 값을 갖도록 보정된 영상을 표시하는 액정 표시 장치를 도시한다. 또한 도 2e의 (a) 는 도 2d의 B 단계 영상을 표시하는 것과 대응되며, 도 2e의 (b) 는 도 2d의 C 단계 영상을 표시하는 것과 대응된다.
영상이 표시 가능한 최대 화소 값을 갖도록 보정되면, LCD 패널 (250) 은 변환된 최대 계조 값이 100%의 빛을 투과하도록 조정되고, 백라이트 (260) 는 보정에 대응되는 만큼 밝기를 보다 낮게 조정할 수 있므로, 표시되는 영상은 동일하게 유지되면서, 액정 표시 장치의 소비 전력이 감소한다.
페이퍼 모드를 적용하지 않은 입력 영상을 보정하고, 이에 대응하여 백라이트 (260) 밝기를 조정되는 경우와 비교하여, 페이퍼 모드 적용 후에 백라이트 (260) 밝기를 보정한 것이 소비 전력 감축 효과가 향상된다.
도 2f의 (a) 는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 디바이스를 소비전력 절감을 측정하기 위한 테스트 영상이다.
실시예 1
영상 처리 장치가 최대 휘도 110 nit, 색 온도 4300 k를 갖도록 테스트 영상을 변환하고, 변환 후 영상이 표시할 수 있는 최대 화소 값을 갖도록 보정하고, 백라이트 밝기를 보정에 대응하도록 조절한 후 보정된 영상을 액정 표시 장치에 표시하였다. 그리고, 백라이트의 소비전력을 IEC62087 측정 방법에 따라 측정하였다. 최대 휘도 110 nit, 색 온도 4300 k는 액정 표시 장치가 실제 종이를 보는 것과 같이 눈에 편안함을 주기 위한 페이퍼 모드 중 하나의 모드이다.
비교예 1
테스트 영상을 보정이나 변환없이 액정 표시 장치에 표시하고, 백라이트에 별도의 제어 신호는 공급하지 않았다. 실시예 1과 동일한 방법에 따라 백라이트의 소비전력을 측정하였다.
비교예 2
영상 처리 장치가 최대 휘도 110 nit, 색 온도 4300 k를 갖도록 테스트 영상을 변환하고, 변환된 영상을 액정 표시 장치에 표시하였다. 백라이트에 별도의 제어 신호는 공급하지 않았으며, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 백라이트의 소비전력을 측정하였다.
비교예 3
테스트 영상이 표시할 수 있는 최대 화소 값을 갖도록 보정하고, 백라이트 밝기를 보정에 대응하도록 조절하였다. 그 후, 보정된 영상이 최대 휘도 110 nit, 색온도 4300 k 를 갖도록 영상을 변환하고, 변환된 영상을 액정 표시 장치에 표시하였다. 그 외에 별도의 백라이트 제어 신호를 공급하지 않았다. 실시예 1과 동일한 방법에 따라 백라이트의 소비전력을 측정하였다.
실시예 및 비교예들에 대한 최대 휘도, 색 온도 및 백라이트의 소비 전력을 하기의 표 1 에 정리하였다.
Figure 112013031749372-pat00007
표 1을 참조하면, 실시예 1은 비교예 1과 비교하여 최대 휘도가 감소함과 동시에 백라이트 소비전력도 감소한 것이 도시된다. 또한, 테스트 영상에 페이퍼 모드를 적용하고, 백라이트에 별도의 제어 신호는 공급하지 않은 비교예 2는 실시예 1과 비교할 때 최대 휘도는 유사하나 백라이트 소비 전력은 감소하지 않았다. 또한, 비교예 2의 경우 영상의 변환에 의한 계조 뭉침 현상이 발생할 수 있으나, 실시예 1은 페이퍼 모드 적용 후 최대 화소 값 보정을 통해 계조의 범위가 최대 화소 값까지 실질적으로 스트레칭되므로, 계조 뭉침 현상이 완화된다.
최대 화소 값 보정 및 백라이트 밝기 보정 후 페이퍼 모드를 적용한 비교예 3은 비교예 2와 비교할 때 백라이트의 소비 전력이 소폭 감소하였으나, 페이퍼 모드 적용은 백라이트의 소비 전력에 영향을 주지 못하므로 큰 폭의 감소는 나타나지 않았다.
실시예 1에서는 비교예 3에 비하여 화소 값이 스트레칭되는 정도가 더 크며, 백라이트의 밝기는 화소 값이 스트레칭된 정도에 대응하여 감소하므로, 소비전력의 감소 폭에도 큰 차이가 있다.
또한, 비교예 3은 테스트 영상이 표시할 수 있는 최대 화소 값을 갖도록 보정 시, 하나의 화소라도 높은 화소 값을 갖는 경우, 백라이트 밝기 감소 폭이 낮을 수 있다. 반면, 실시예 1은 페이퍼 모드 적용에 의해 영상 전체의 평균 화소 값이 감소하므로, 백라이트 밝기의 감소 폭이 높고, 백라이트 소비전력이 보다 큰 폭으로 감소된다. 비교예 2와 동일하게 비교예 3의 경우에도 영상의 변환에 의한 계조 뭉침 현상이 발생한다.
실시예 1과 비교예 3을 비교하면, 페이퍼 모드 적용 후 영상 보정 및 백라이트 밝기 보정한 경우가 보정 및 백라이트 밝기 보정 후 페이퍼 모드 적용한 경우보다 백라이트의 소비 전력이 감소된다는 것이 확인된다.
도 2f의 (b) 는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 디바이스의 영상 처리 결과를 설명하기 위한 PWM 듀티 그래프이다. x 축은 시간을 나타내며, y 축은 PWM 제어 듀티비 (duty ratio) 를 나타낸다.
도 2f의 (b) 그래프에서 선 A는 페이퍼 모드가 적용되었으나 별도의 백라이트 제어가 적용되지 않은 PWM 제어 듀티비를 나타낸다. 선 B는 영상이 표시할 수 있는 최대 화소 값을 갖도록 보정하고, 백라이트 밝기를 보정에 대응하도록 PWM 제어 듀티비가 조절된 후, 페이퍼 모드를 적용한 경우의 PWM 제어 듀티비를 나타낸다. 선 C는 페이퍼 모드를 적용한 후, 영상이 표시할 수 있는 최대 화소 값을 갖도록 보정하고, 백라이트 밝기를 보정에 대응하도록 조절한 PWM 제어 듀티비를 나타낸다.
선 A를 참조하면, PWM 제어 듀티비는 변하지 않고, 100%를 유지한다. 페이퍼 모드가 적용되더라도, 별도의 백라이트 제어가 없는 경우, PWM 제어 듀티비가 100%로 유지되므로, 소비전력에도 변화가 없다.
선 B를 참조하면, 영상은 프레임 별로 변환 값이 산출되고, 변환 값에 따라 영상의 계조 값 및 PWM 제어 듀티비가 변동된다. 페이퍼 모드의 적용에 따른 계조의 변화는 PWM 제어 듀티비에 영향을 미칠 수 없다. 또한, 선 B는 프레임의 최대 계조 값이 표현 가능한 최대 계조 값인 경우, 최대 PWM 듀티비가 100%에 도달하게 된다.
선 C를 참조하면, 페이퍼 모드가 적용된 영상에 대해 프레임 별로 변환 값이 산출되고 변환 값에 따라 영상의 계조 값이 변하고, 변환 값에 따라 PWM 제어 듀티비가 변동된다. 선 C에서와 같이 페이퍼 모드 적용 후 영상 보정 및 백라이트를 제어하면, 최대 PWM 듀티비가 100%에 도달하지 않고, 5~60%에서 형성된다. 제어된 듀티비는 소비 전력을 감소시킨다.
도 3a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이다. 액정 표시 장치 (300) 는 디밍 (dimming) 제어부 (310), LCD 패널 (320), 백라이트 제어부 (330) 를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치 (300) 의 디밍 제어부 (310) 는 페이퍼 모드가 적용된 영상을 입력받는다. 디밍 제어부 (310) 는 페이퍼 모드 적용 영상에 대해서 백라이트 디밍 제어를 수행한다. 백라이트 디밍 제어는 페이퍼 모드 적용된 영상의 화소 값을 변환하는 것과 백라이트 밝기를 조정하는 것을 포함한다.
디밍 제어부 (310) 는 페이퍼 모드 적용된 영상을 입력 받고, 히스토그램 분석을 통해 화소 값을 변환하고, 백라이트 밝기를 제어한다. 디밍 제어부 (310) 는 히스토그램 분석을 통해 이득 값을 결정한다. 디밍 제어부 (310) 는 페이퍼 모드 적용된 영상의 최대 화소 값에 의해 결정될 수 있으며 또는 페이퍼 모드 적용된 영상의 평균 화소 값 (Average Pixel Level, APL) 에 의해 결정될 수도 있다. 디밍 제어부 (310) 는 페이퍼 모드 적용된 영상의 최대 화소 값과 평균 화소 값의 차이에 따라 이득 값을 결정할 수도 있다.
영상의 평균 화소 값은 한 프레임의 평균 밝기를 나타내는 정보이며, 사용 목적에 따라 여러 가지 방법으로 계산될 수 있다. 영상의 평균 화소 값은 RGB 값의 평균일 수 있으며, XYZ 좌표를 기준으로 Y 값이 사용될 수도 있으며, RGB에서 G 값을 기준으로 결정될 수도 있다. 디밍 제어부 (310) 가 평균 화소 값 및 최대 화소 값을 이용하여 페이퍼 모드를 적용하는 것은 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.
디밍 제어부 (310) 는 IMF (Inverse Mapping Function) 방법에 의해 백라이트 휘도를 결정할 수도 있다. 디밍 제어부 (310) 는 페이퍼 모드가 적용된 영상의 히스토그램에 의해 CDF (Cumulative distribution function) 을 획득하고, 획득된 CDF의 y=x 에 따라 반전하여 IMF를 획득한다. 디밍 제어부 (310) 는 획득된 IMF로부터 백라이트의 휘도를 결정할 수 있다.
디밍 제어부 (310) 가 최대 화소 값에 기초하여 이득 값을 결정하는 경우 에러 레이트 (error rate) 의 이용을 최소화하도록 구성될 수 있다. 디밍 제어부 (310) 는 영상에서 마우스 커서와 같이 소량의 최대 값을 갖는 부분이 있는 경우 소비 전력 절감을 최대화 하기 위해 상위 계조의 일부를 제외하고 영상의 최대 값을 획득할 수 있다. 그러나, 페이퍼 모드가 적용된 영상의 경우, 영상의 최대 값을 획득하는데 있어 일정 이상의 에러 레이트가 적용된다면, 영상의 왜곡이 커질 수 있다. 페이퍼 모드가 적용되는 영상은 종이와 같이 밝은 색의 분포가 높을 확률이 높으며, 밝은 색의 분포가 높은 경우 높은 에러 레이트를 적용하여 디밍을 수행하면, 색의 뭉침 현상이 높아질 수 있다.
디밍 제어부 (310) 는 액정 표시 장치 (300) 의 타이밍 제어부의 기능 또한 수행할 수도 있다. 디밍 제어부 (310) 는 수평 동기 신호, 수직 동기 신호, 데이터 인에이블 신호 및 클럭 신호를 바탕으로 데이터 제어 신호 및 스캔 제어 신호를 생성할 수 있다. 디밍 제어부 (310) 는 액정 디스플레이 패널을 제어하기 위한 게이트 제어 신호를 LCD 패널 (320) 의 게이트 구동부에, 데이터 제어 신호를 LCD 패널 (320) 의 데이터 구동부에 제공할 수 있다. 또한, 디밍 제어부 (310) 는 페이퍼 모드가 적용되고 디밍 변환이 수행된 영상을 R, G, B 컬러 별로 재정렬하여 내장된 라인 메모리 각각에 저장하고, 저장된 R, G, B 데이터를 LCD 패널 (320) 의 데이터 구동부에 입력할 수 있다.
LCD 패널 (320) 은 입력된 R, G, B 데이터, 게이트 제어 신호, 데이트 제어 신호를 이용하여, LCD 패널 (320) 의 화소 영역에 위치하는 화소 전극과 공통 전극 사이에서 형성되는 전기장에 의해 액정을 배향시킨다.
백라이트 제어부 (330) 는 디밍 제어부 (310) 로부터 백라이트의 휘도를 입력받는다. 백라이트 제어부 (330) 는 다양한 방법에 의해 구현될 수 있으나, 이하에서는 설명의 편의상 PWM (Pulse Width Modulation) 제어를 이용하는 것으로 설명한다. 백라이트 제어부 (330) 는 입력된 백라이트 밝기 값에 따라 듀티 비를 조절하여 백라이트의 밝기를 변경한다. 백라이트 제어부 (330) 는 변경된 밝기로 백라이트를 발광시키고, LCD 패널 (320) 의 배향된 액정은 백라이트에서부터 입사된 광을 선택적으로 투과시킨다. 이렇게 선택적으로 투과된 광은 컬러 필터를 통과하여, 영상이 표시된다.
도 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 디밍 제어부에 대한 블록도이다. 도 3b를 참조하면, 디밍 제어부 (310) 는 영상 수신부 (311), 최대값 산출부 (312), 이득 값 산출부 (313), 영상 변환부 (314) 및 백라이트 밝기 결정부 (315) 를 포함한다. 도 3b에서의 디밍 제어부 (310) 는 도 3a에서 전술한 최대값을 이용하여 디밍을 수행하는 방법을 예시적으로 도시하기 위한 것이다.
영상 수신부 (311) 는 페이퍼 모드가 적용된 영상을 수신한다. 페이퍼 모드가 적용된 영상은 예컨대 외부의 그래픽 프로세서로부터 수신될 수 있으며, 다양한 인터페이스를 통해 수신될 수도 있다.
최대값 산출부 (312) 는 수신된 페이퍼 모드가 적용된 영상의 일 프레임에서 최대 그레이 레벨의 값을 획득한다. 최대값 산출부 (312) 는 페이퍼 모드가 적용된 영상의 히스토그램을 획득하고, 히스토그램을 분석하여 프레임에서 최대 그레이 레벨의 값 (max) 을 획득할 수 있다. 최대값 산출부 (312) 는 제한된 에러 레이트를 이용하여 히스토그램에서 프레임의 최대 그레이 레벨의 값 (max) 을 획득할 수도 있다.
이득 값 산출부 (313) 는 획득된 프레임의 최대 그레이 레벨의 값 (max) 으로 최대 그레이 레벨 표현값을 제산함으로써 이득 값 (gain) 을 산출한다. 이득 값 산출부 (313) 는 산출된 이득 값을 영상 변환부 (314) 및 백라이트 밝기 결정부 (315) 로 출력한다.
영상 변환부 (314) 는 산출된 이득 값 (gain) 을 프레임의 모든 값에 승산하여 페이퍼 모드가 적용된 영상을 변환한다. 영상 변환부 (314) 는 변환된 영상을 LCD 패널로 출력한다.
백라이트 제어부는 사용자에 의해 선택된 또는 설정된 백라이트 밝기를 산출된 이득 값 (gain) 으로 제산하여 백라이트 밝기를 결정한다. 백라이트 제어부는 결정된 백라이트 밝기를 백라이트 제어부로 출력한다.
도 3c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치를 설명하기 위한 개략도이다.
도 3c의 (a), (b), (c) 는 영상 1, 2, 3에 대해 (a), (b), (c) 블록들에 대응하는 백라이트 휘도값을 결정하여 시각적으로 도시한 것이다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치는 전술한 페이퍼 모드의 적용 및 백라이트 밝기 제어 후, 추가적으로 도 3c의 (a), (b), (c) 에서의 백라이트 밝기를 추가적으로 조정할 수 있다.
도 3c의 (a)를 참조하면, 액정 표시 장치는 영상 1, 2, 3을 분석하여 백라이트 밝기를 결정하고, 페이퍼 모드 적용으로 인한 영상의 휘도 저하 정도를 산출하고, 이를 고려하여 영상을 변환한다. 도 3c의 (a)의 디밍 구동에 따라 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치는 추가적인 소비 전력 저감을 얻을 수 있다.
도 3c의 (b) 및 (c)를 참조하면, 액정 표시 장치는 영상 1, 2, 3을 분석하여, 각 블록에 대한 백라이트 밝기를 결정하고, 페이퍼 모드 적용으로 인한 영상의 휘도 저하 정도를 산출하고, 이를 고려하여 영상을 변환한다. 전술한 영상의 변환은 블록 별 디밍 구동에 따른 휘도 저하를 백라이트측이 아닌 패널측에서 보상하기 위한 것으로, 하나의 블록 내의 화소들은 각기 다른 계조를 표시할 수 있다. 페이퍼 모드 적용, 영상 데이터 변환과 백라이트 밝기 결정 후, 블록 별로 상이한 백라이트 밝기를 결정하는 것을 통해 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치는 추가적인 소비 전력 절감이 가능하고, 시인성의 향상을 위해 C/R이 제어될 수 있다.
도 3c의 (b) 및 (c)를 구현하기 위한 액정 표시 장치의 백라이트는 백라이트의 램프 등의 엘리먼트들이 복수의 블록을 형성하도록 설계될 수 있으며, 복수의 블록을 각각 제어하도록 백라이트의 제어부도 복수의 블록 각각에 제어 신호를 전달하도록 설계될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구동을 설명하기 위한 개념도이다. 액정 표시 장치 (400) 는 영상 처리 장치, 타이밍 제어부 (421), 디스플레이부 패널, 데이터 구동부 (422), 스캔 구동부 (423) 를 포함한다.
영상 처리 장치 (410) 는 입력 영상을 수신하고, 입력된 영상이 선택된 화면 모드로 동작하도록 영상을 변환하고, 변환된 영상이 구현가능한 최대 계조 값을 갖도록 변환하고, 최대 계조 값을 갖도록 하는 변환에 대응하여 표시 장치의 백라이트 밝기를 결정한다. 결정된 백라이트 밝기 및 변환된 입력 영상을 타이밍 제어부 (421) 에 전송한다.
타이밍 제어부 (421) 는 디스플레이 구동부로 지칭될 수 있으며, 타이밍 제어부 (421) 는 조정된 영상 특성을 갖는 영상에 기초하여 스캔 제어 신호 (Source Driver Control Signal, SDC) 를 생성하여 스캔 구동부 (423) 를 제어하고, 데이터 제어 신호 (Data Driver Control Signal, DDC) 를 생성하여 표시부 데이터 구동부 (422) 를 제어한다. 입력 영상은 LVDS (Low-Voltage Differential Signaling), MIPI (Mobile Industry Processor Interface), RGB 등의 다양한 신호 포맷을 포함하는 영상 신호로 전송될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치 (400) 에서는 영상 처리 장치 (410) 가 영상의 처리 및 백라이트의 밝기를 결정하나 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치에서는 영상 처리 장치 (410) 는 페이퍼 모드의 변환만을 수행하고 디밍 변환은 타이밍 제어부 (421) 에 의해 수행될 수도 있다.
데이터 구동부 (422) 는 표시부 타이밍 제어부 (421) 로부터 데이터 제어 신호 (DDC) 를 입력 받는다. 표시부 데이터 구동부 (422) 는 데이터 제어 신호 (DDC) 에 따라 데이터를 셈플링한 후, 셈플링된 데이터를 수평 기간 마다 1 라인씩 래치하고, 래치된 데이터를 데이터 라인들 (DL1, DL2 … DLm) 에 공급한다. 또한, 수신된 디지털 영상 신호를 감마 전압 (GMA) 을 이용하여 아날로그 영상 신호로 변환하여 데이터 라인들 (DL1, DL2 … DLm) 에 공급한다.
스캔 구동부 (423) 는 스캔 라인을 구동하여 각 주사 선에 대응되는 서브 화소에 데이터 신호가 입력될 수 있도록 동작한다. 게이트 구동부는 타이밍 제어부 (421) 로부터의 스캔 제어 신호 (SDC) 에 대응하여 스캔 펄스를 순차적으로 발생시키는 쉬프트 레지스터와 스캔 펄스의 전압을 액정셀 (clc) 의 구동에 적합한 전압 레벨로 쉬프트시키기 위한 레벨 쉬프터를 포함한다. 스캔 구동부 (423) 는 스캔 제어 신호 (SDC) 에 응답하여 스캔 라인들 (SL1, SL2 … SLn) 에 순차적으로 스캔 전압을 공급한다.
스캔 구동부 (423) 는 서브 화소의 구성 방법에 따라 그 구조가 다양할 수 있다. 예를 들어, 서브 화소 내부에 밝기 보상 회로가 더 포함되는 경우, 스캔 구동부 (423) 는 트랜지스터의 편차를 보상하기 위한 편차 샘플링 스캔 구동부 (423), 샘플링이 진행 된 후 해당 화소를 발광 시키기 위한 발광 구동부, 화소의 방전을 위한 방전 구동부를 포함할 수 있다. 또한, 스캔 구동부 (423) 에 연결된 스캔 라인은 샘플링 주사선, 발광 주사선, 방전 주사선을 중 하나 이상의 라인을 더 포함할 수 있다.
스캔 구동부 (423) 는 전술한 복수의 스캔 라인들 (SL1, SL2 … SLn) 중 적어도 하나를 선택하기 위한 복수의 스캔 라인 신호를 디스플레이 패널로 제공할 수 있다.
전원 공급부 (424) 는 데이터 구동부 (422) 와 스캔 구동부 (423) 및 디스플레이부 패널의 액정층에 필요한 전압을 각각의 화소 전극을 통하여 공급한다. 전원 공급부 (424) 는 공통 전극 전압 (Vcom), 데이터 구동부 (422) 에 감마 전압 (GMA), 백라이트 제어부 (425) 에 BL 구동 전압 (Vbl) 를 공급한다. 전원 공급부 (424) 는 별도의 IC 형태로 형성될 수 있다. 필요 전압을 공급하도록 DC/DC 컨버터, PWM (Pulse Width Modulation) 구동부를 더 포함할 수도 있다. . PWM 구동부는 duty를 가지며 해당 duty로 밝기를 조절할 수 있다.
감마 전압 (GMA) 은 별도의 감마 전압 생성부에 의해 생성될 수도 있다. 영상의 계조 값은 감마 전압 생성부가 표현할 수 있는 감마 전압 값 (GMA) 에 따라 표시 장치의 영상을 표현할 수 있다. 감마 전압 생성부의 감마 전압의 총 개수는 입력 영상 계조의 총 개수보다 적거나 많을 수 있다. 예를 들어 입력 영상의 계조는 28개이고 감마 전압 생성부의 감마 전압은 26 일 수 있다. 이러한 경우 입력 영상의 계조는 디더링 (Dithering), 인터폴레이션 (Interpolation) 또는 FRC (Frame Rate Conversion) 등의 연산을 통하여 표시 장치의 감마 전압 생성부의 감마 전압에 대응되도록 구성된다. 표시 장치의 감마 전압 생성부의 감마 전압 커브는 레지스터 (register) 세팅 또는 P-Gamma (Programmable Gamma) 를 통하여 설정할 수 있다. 감마 전압 생성부는 2n 개수의 감마 전압을 가진다. 예를 들어 감마 전압이 26 개수를 가지고 출력 영상의 RGB 각각의 계조가 28 개 일 경우 RGB 각각의 4 계조는 1개의 감마 전압에 대응하게 된다. 각각의 감마 전압은 가장 어두운 밝기에서 가장 밝은 밝기를 감마 커브에 따라서 나타낼 수 있도록 2n 개의 감마 전압들이 생성된다. 밝기 단계별 감마 전압의 전압 차는 감마 커브의 특성에 따라서 결정된다.
백라이트 제어부 (425) 는 타이밍 제어부 (421) 의 제어 하에 광원의 종류에 따라 직류 또는 교류 전압으로 백라이트 (426) 에 공급하기 위한 적절한 전압 및 duty 또는 주파수로 변환한다. 백라이트 제어부 (425) 는 화면 모드의 조정에 따라 타이밍 제어부 (421) 로부터 입력되는 백라이트 (426) 제어 전압에 따라 백라이트 (426) 의 밝기를 조절하는 전압을 출력한다. 타이밍 제어부 (421)로부터 입력되는 PWM 듀티 신호를 조절하여 밝기를 조절할 수 있다.
백라이트 (426) 는 액정 디스플레이 패널에 광을 조사하기 위한 형광 램프 또는 LED를 포함한다. 백라이트 (426) 는 전원 발생부로부터 발광소자 구동 전압 (Vbl) 을 입력 받아 된다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치 (400) 에서 액정 디스플레이 패널의 구동에 대해서 설명한다. 액정 디스플레이 패널은 복수의 스캔 라인들 (SL1, SL2 … SLn), 복수의 데이터 라인들 (DL1, DL2 … DLm) 및 복수의 서브 화소들을 포함한다. 도 6에서는 설명의 편의상 하나의 서브 화소를 도시하여 설명한다. 스캔 라인들 (SL1, SL2 … SLn) 은 일 방향으로 연장되며, 또는 일 방향으로 평행하는 방향으로 데이터 라인들 (DL1, DL2 … DLm) 은 일 방향과 교차하는 방향으로 연장된다. 서브 화소들 각각은 각 스캔 라인과 각 데이터 라인에 연결된 박막 트랜지스터 (TFT) 를 포함한다. 액정 디스플레이 패널은 하부 기판과 전면 기판 사이에 액정이 주입된다. 액정 디스플레이 패널의 하부 기판 상에는 액정 셀 (Clc) 의 전압을 유지시키기 위한 스토리지 커패시터 (Cst) 가 형성된다.
타이밍 제어부 (421) 는 입력된 수평 동기 신호 (Hsync), 수직 동기 신호 (Vsync), 데이터 인에이블 신호 (DE) 및 클럭 신호 (CLK) 를 바탕으로 데이터 제어 신호 (DDC) 및 스캔 제어 신호 (SDC) 를 생성한다. 타이밍 제어부 (421) 는 액정 디스플레이 패널을 제어하기 위한 스캔 제어 신호 (SDC) 를 스캔 구동부 (423) 에, 데이터 제어 신호 (DDC) 를 데이터 구동부 (422) 에 제공한다.
또한, 타이밍 제어부 (421) 는 처리부 (410) 로부터 입력되는 입력 신호를 R, G, B 컬러 별로 재정렬 또는 R, G, B, W 컬러 별로 재정렬하여 내장된 라인 메모리 각각에 저장하고, 저장된 R, G, B 또는 R, G, B, W 데이터는 데이터 구동부 (422) 에 입력된다.
스캔 구동부 (423) 는 스캔 라인들 (SL1, SL2 … SLn) 의 일 단부 또는 양 단부와 연결된다. 스캔 구동부 (423) 는 타이밍 제어부 (421) 로부터 제공되는 스캔 제어 신호 (SDC) 및 전압 생성부로부터 제공되는 게이트 온/오프 전압들을 이용하여 복수의 스캔 신호들을 생성하고, 스캔 신호들을 디스플레이 패널 상에 배열된 스캔 라인들 (SL1, SL2 … SLn) 에 인가한다.
스캔 구동부 (423) 는 복수의 게이트 드라이브 IC를 포함할 수 있다. 게이트 드라이브 IC는 서브 화소의 스위칭 소자와 동일한 공정에 의해 디스플레이 패널의 주변영역에 직접 형성된 복수의 스위칭 소자들로 구성된 쉬프트 레지스터부 (Shift register)을 포함할 수 있다.
데이터 구동부 (422) 는 데이터 라인들 (DL1, DL2 … DLm) 의 일 단부와 연결된다. 데이터 구동부 (422) 는 타이밍 제어부 (421) 로부터 제공되는 데이터 신호 (RGB) 와 감마 전압 (GMA) 을 수신한다. 감마 전압 (GMA) 은 전압 생성부로부터 제공될 수 있다. 데이터 구동부 (422) 는 감마 전압 (GMA) 을 바탕으로 데이터 신호를 아날로그 형태의 데이터 전압으로 변환하여 디스플레이 패널 상에 배열된 데이터 라인들 (DL1, DL2 … DLm) 에 각각 인가한다. 데이터 구동부 (422) 는 타이밍 제어부 (421) 와 하나의 IC로 통합할 수 있다. 데이터 구동부 (422) 는 감마 전압 생성부를 내장할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치가 적용될 수 있는 장치들에 대한 개략도이다.
도 5에서 (a) 는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 표시 장치가 표시 디바이스 (510) 으로 사용되는 경우를 도시한다. 표시 디바이스 (510) 는 표시 장치 (512) 를 통해 영상을 표시한다. 도 5에서 (a) 의 표시 장치 (512) 는 모니터와 같은 표시 디바이스 (510) 뿐만 아니라, 텔레비전, 전광판 등과 같은 대형화 장치 또는 고정 장치에 부착되어 설치될 수 있다. 외부 전원이 공급되므로 안정적인 공급 전원 하에서 표시 장치 (512) 가 보다 고화질을 구현할 수 있도록 표시 장치 (512) 의 엘리먼트들이 설계될 수 있다.
전술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 처리부는 구동 회로부에 포함되어 OSD로 화면 모드가 조절될 수 있다. OSD를 통해 화면 모드가 조정되는 경우에는 표시 디바이스 (510) 가 별도의 입력부 (514) 를 포함하고, 입력부 (514) 를 통해 화면 모드를 선택하거나 환경 요소를 제어할 수도 있다.
도 5에서 (b) 는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 표시 장치 (522) 가 모바일 통신 디바이스 (520) 인 경우를 도시한다. 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 표시 장치 (522) 는 (c) 에서 모바일 통신 디바이스 (520) 에 포함되도록 도시되었으나, 스마트폰, 핸드폰, PDA 등과 같은 소형화 장치 또는 모바일 장치에 설치될 수 있다. 소형화 장치에 설치되는 경우, 외부 전원이 공급되지 않고 자체 배터리를 사용하게 되므로, 한정된 배터리 용량에 알맞도록 표시 장치 (522) 의 엘리먼트들이 설계되고, 다양한 화면 모드 각각이 별도의 저전력 서브 (sub) 화면 모드를 포함하도록 설계될 수 있다. 또한, 표시 장치 (522) 가 모바일 디바이스 (520) 의 표시 장치 (522) 로 사용되는 경우 모바일 디바이스 (520) 의 사용자 입력을 위한 터치 스크린이 포함될 수 있다. 터치 스크린은 표시 장치 (522) 상에 형성될 수도 있으며, 인 셀 (in-cell) 타입으로 형성될 수도 있다. 또한, 표시 장치 (522) 가 모바일 통신 디바이스 (520) 인 경우, 본 발명의 구성과 관련하여 소비전력에 보다 민감하므로, 소비전력의 절감을 최대화 하도록 구성될 수도 있다.
또한, 모바일 통신 디바이스 (520) 는 핸드 헬드 (hand-held) 디바이스인바, 외부에서 많은 사용이 되므로, 조정되는 화면 모드가 외광에 보다 민감하도록 구성될 수 있다. 또한, 사용 환경이 실외 환경인지 실내 환경인지를 보다 명확히 판단할 수 있도록 구성되는 경우, 보다 정밀하게 화면 모드가 조정될 수 있다.
또한, 모바일 통신 디바이스 (520) 는 외광에 민감하여 급격한 시인성 악화가 발생할 수 있으므로, 표시 장치 (522) 상의 터치 입력이 아닌 외부 입력부 (524) 를 통해 화면 모드를 변경할 수 있도록 구성될 수도 있다.
도 5에서 (c) 는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 표시 장치 (532) 가 테블릿 PC (530) 로 사용되는 경우를 도시한다. 테블릿 PC (530) 로 사용되는 경우에는 모바일 디바이스 보다 멀티미디어와 같은 동영상 정보나 높은 해상도를 이용한 다양한 문서 편집, 이미지 편집, 이미지 드로잉 작업 등이 가능하므로, 각 작업에 맞는 화면 모드를 선택하고, 선택된 화면 모드가 각종 환경 요소에 의해 조절될 수 있도록 구성되고, 각 화면 모드가 최대의 전력 절감을 하도록 본 발명의 엘리먼트들이 구성될 수도 있다.
도 5에서 (d) 는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 표시 장치 (542) 가 노트북 (540) 으로 사용되는 경우를 도시한다. 노트북 (540) 으로 사용되는 경우에는 사용자는 펑션키 (function key) 를 포함하는 입력부 (544) 를 이용하여 화면 모드를 선택하고 선택된 화면 모드의 영상 특성이나 화면 모드를 조절하기 위한 요소들을 제어할 수 있다. 노트북 (540) 을 이용하는 경우에는 제조사에 의해 설치된 어플리케이션에 의해 다양한 화면 모드 제어를 동작할 수 있다. 제조사에 의해 설치된 어플리케이션은 출고 시에 설치되어 있어 별도의 설치가 필요 없을 수 있다. 제조사에 의해 설치된 어플리케이션은 디스플레이 등에 대한 자체 구동 드라이버를 포함하므로, 보다 세부적인 화질 조정이 가능하도록 구성될 수 있다.
도 5에서 (e) 는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 표시 장치가 플랙시블 표시 장치 (550) 로 사용되는 경우를 도시한다. 플랙시블 표시 장치 (550) 는 디스플레이의 유연성에 기인하는 영상 특성을 최대화하거나 최소화하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 플랙시블 표시 장치 (550) 에 의해 굽은 표면에 의해 스트래칭되는 화소의 이질감을 최소화하기 위한 화면 모드가 구현될 수도 있으며, 굽은 부분을 부각시키기 위한 화면 모드가 구현될 수도 있다. 또한 환경 요소로서 굽은 부분의 곡률을 측정하고 곡률에 따라 화면 모드를 조정하도록 구현될 수도 있다.
플랙시블 표시 장치 (550) 인 경우에는 플랙시블의 한계를 설정하기 위한지지체를 포함할 수 있으며, 플랙시블 디스플레이에 적합한 필름, 보호막, 보호필름 등을 포함할 수 있다. 플랙시블 표시 장치 (550) 는 플랙시블 표시 장치 (550) 상에 화면 모드 변경을 위한 유저 인터페이스 (554) 가 표시될 수 있다.
도 5에서 (f) 는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 표시 장치 (562) 가 이북 장치 (560) 로 사용되는 경우를 도시한다. 사용자는 이북 장치 (560) 를 이용하여 장시간 동안 집중하여 활자를 읽을 수 있으므로, 표시 장치 (562) 는 사용자의 눈이 피로하지 않도록 하는 화면 모드를 적용할 수 있다. 이북 장치 (560) 는 다양한 페이퍼 모드를 포함하도록 구현될 수 있다. 서적은 다양한 재질의 종이로 구성될 수 있다. 다양한 재질의 종이는 신문지, 복사용지, 한지 등 다양한 색감, 촉감을 가질 수 있다. 이북 장치 (560) 는 다양한 재질의 종이로 느끼도록 다양한 페이퍼 모드를 화면 모드로 구현할 수 있으며, 외부 환경이 가변적이라도 페이퍼 모드의 감성이 유지되도록 구성될 수 있다. 예컨대, 이북 장치 (560) 는 높은 레벨의 안티 글레어 (antiglare) 필름이 부착될 수 있으며, 이북 장치 (560) 의 페이퍼 모드는 안티 글레어 필름을 고려하도록 설정될 수도 있다. 이북 장치 (560) 는 페이지를 넘기기위한 입력부 (564) 를 포함할 수 있다.
도 5에서 (g) 는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 표시 장치 (572) 가 디지털 카메라 (570) 로 사용되는 경우를 도시한다. 디지털 카메라 (570) 는 촬영된 이미지를 정확하게 표현하도록 하는 화면 모드를 포함하고, 환경 요소들은 보다 정확하게 이미지를 표현하도록 처리할 수도 있다. 또는, 디지털 카메라 (570) 는 촬영된 이미지를 보정할 수 있도록 구성되고, 표시 장치 (572) 에 설정된 화면 모드 설정에 의해 이미지 보정 효과를 미리보기 하도록 구성될 수도 있다. 또는, 디지털 카메라 (570) 는 촬영된 사진이 보다 사용자의 취향으로 보이도록 화면 모드가 설정될 수도 있다. 디지털 카메라 (570) 는 제어부 (574) 에 의해 다양한 옵션이 제어될 수 있다.
도 5에서 (h) 는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 표시 장치 (582) 가 차량의 네비게이션 디바이스 (580) 로 사용되는 경우를 도시한다. 네비게이션 디바이스 (580) 는 대체로 외광 하에서 구동되므로 태양광에 의해 시인성이 저하되지 않도록 화면 모드가 구성될 수 있다. 또한, 차량 내부는 계절에 따라 온도의 변화가 심하므로, 네비게이션 장치는 온도의 변화를 견디도록 설계될 수 있다. 또한, 네비게이션 장치는 외부 환경에 따라 높은 습기에 노출될 수 있으므로, 습기에 강한 엘리먼트들로 설계될 수 있다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 당업자가 충분히 이해할 수 있듯이 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 디스플레이 방법에 대한 흐름도이다.
설명의 편의를 위해, 이하에서는 도 3b의 최대값 산출부, 이득 값 산출부, 영상 변환부 및 백라이트 밝기 결정부를 참조하여 설명한다. 또한, 모든 단계는 독립적으로 수행될 수 있으나 아래에서는 설명의 편의상 하나의 과정으로 설명한다.
먼저, 입력 영상이 페이퍼 모드가 적용되도록 변환된다 (S100). 페이퍼 모드로 입력 영상을 변환하는 것은 룩업 테이블에 의한 방법 또는 식을 이용한 방법이 있을 수 있다. 룩업 테이블을 이용하는 방법과 식을 이용한 방법은 도 2b 및 도 2c 에서 설명한 것과 실질적으로 동일하므로 중복 설명을 생략한다.
최대값 산출부는 수신된 페이퍼 모드가 적용된 영상의 일 프레임에서 최대 그레이 레벨의 값을 획득한다 (S200). 최대값 산출부는 페이퍼 모드가 적용된 영상의 히스토그램을 획득하고, 히스토그램을 분석하여 프레임에서 최대 그레이 레벨의 값 (max) 을 획득할 수 있다. 최대값 산출부는 제한된 에러 레이트를 이용하여 히스토그램에서 프레임의 최대 그레이 레벨의 값 (max) 을 획득할 수도 있다.
이득 값 산출부는 획득된 프레임의 최대 그레이 레벨의 값 (max) 으로 최대 그레이 레벨 표현값을 제산함으로써 이득 값 (gain) 을 산출한다 (S300). 이득 값 산출부는 산출된 이득 값을 영상 변환부 및 백라이트 밝기 결정부로 출력한다.
영상 변환부는 산출된 이득 값 (gain) 을 프레임의 모든 값에 승산하여 페이퍼 모드가 적용된 영상을 변환한다 (S400). 영상 변환부는 변환된 영상을 LCD 패널로 출력한다.
백라이트 제어부는 사용자에 의해 선택된 또는 설정된 백라이트 밝기를 산출된 이득 값 (gain) 으로 제산하여 백라이트 밝기를 결정한다 (S400). 백라이트 제어부는 결정된 백라이트 밝기를 백라이트 제어부로 출력한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구동 방법에서는 입력 영상이 페이퍼 모드가 적용되도록 변환되는 S100의 단계가 산출된 이득 값 (gain) 을 프레임의 모든 값에 승산하여 페이퍼 모드가 적용된 영상을 변환하는 S400의 단계 보다 선행된다. 전술한 바와 같이 입력 영상이 페이퍼 모드가 적용되기 전에 이득 값에 의한 변환이 수행되면, 동일 휘도를 가지면서 최대한의 전력 소모를 절감 효과를 이룰 수 없다. 페이퍼 모드를 선 적용함으로써, 동일 휘도를 유지하며 최대한의 전력 소모를 이룰 수 있다.
본 명세서에 개시된 실시예들과 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계는 프로세서에 의해 실행되는 하드웨어, 소프트웨어 모듈 또는 그 2 개의 결합으로 직접 구현될 수도 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터, 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM 또는 당업계에 알려진 임의의 다른 형태의 저장 매체에 상주할 수도 있다. 예시적인 저장 매체는 프로세서에 커플링되며, 그 프로세서는 저장 매체로부터 정보를 판독할 수 있고 저장 매체에 정보를 기입할 수 있다. 다른 방법으로, 저장 매체는 프로세서와 일체형일 수도 있다. 프로세서 및 저장 매체는 주문형 집적회로 (ASIC) 내에 상주할 수도 있다. ASIC는 사용자 단말기 내에 상주할 수도 있다. 다른 방법으로, 프로세서 및 저장 매체는 사용자 단말기 내에 개별 컴포넌트로서 상주할 수도 있다.
이상으로 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 전자 디바이스
110 : 영상 처리 장치
120 : 표시 장치
122, 421 : 타이밍 제어부
124, 250, 320 : LCD 패널
126, 330 : 백라이트 제어부
200 : 영상 처리 장치
210 : 페이퍼 모드 변환부
220 : 변환값 산출부
230, 315 : 백라이트 밝기 결정부
240 : 영상 데이터 보정부
250 : LCD 패널
260 : 백라이트
300, 400 : 액정 표시 장치
310 : 디밍 제어부
311 : 영상 수신부
312 : 최대값 산출부
313 : 이득값 산출부
314 : 영상 변환부
410 : 영상 처리 장치
422 : 데이터 구동부
423 : 스캔 구동부
424 : 전원 공급부
425 : 백라이트 제어부
426 : 백라이트
510 : 표시 디바이스
512, 522, 532, 542, 552, 562, 572, 582 : 표시 장치
514, 522, 524, 544, 564 : 입력부
520 : 모바일 통신 디바이스
530 : 테블릿 PC
540 : 노트북
550 : 플랙시블 디바이스
554 : 유저 인터페이스
560 : 이북 디바이스
570 : 디지털 카메라
574 : 제어부
580 : 네비게이션 디바이스

Claims (34)

  1. 페이퍼 모드로 구동가능하고 백라이트를 포함한 디스플레이를 제어하는 장치로서,
    상기 페이퍼 모드의 영상 특성을 갖도록 입력 영상의 계조 값을 제1 변환하고, 구현가능한 최대 계조 값을 갖도록 상기 제1 변환된 영상의 계조 값을 제2 변환하는 영상 처리부; 및
    상기 계조 값의 제2 변환에 대응하여 상기 백라이트가 조사하는 광의 밝기를 낮추도록 결정하는 백라이트 밝기 결정부를 포함하고,
    상기 페이퍼 모드의 상기 영상 특성은 복수의 상이한 종류의 페이퍼에 대한 영상 특성인 것을 특징으로 하는, 디스플레이 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 영상 처리부는 상기 입력 영상의 계조 값을 룩업 테이블에 대응시킴으로써, 상기 입력 영상의 계조 값을 제1 변환하는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 제어 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 영상 처리부는 상기 페이퍼 모드의 상기 영상 특성으로 변환시키기 위한 파라미터를 획득하고, 상기 파라미터를 이용하여 상기 입력 영상의 계조를 제1 변환하도록 구성된 것을 특징으로 하는, 디스플레이 제어 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 영상 특성으로 제1 변환시키기 위한 파라미터는 목표 최대 계조 값, 및 목표 최소 계조 값을 포함하는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 제어 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 영상 처리부에서 상기 계조의 제2 변환은 상기 제1 변환된 영상의 계조 값에 변환값을 적용함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 제어 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 변환값은 상기 제1 변환된 영상의 하나의 프레임으로부터 획득된 최대 계조 값과 구현가능한 최대 계조 값의 비 (ratio) 인 것을 특징으로 하는, 디스플레이 제어 장치.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 백라이트 밝기 결정부는 상기 입력 영상에 대한 상기 백라이트의 밝기에 상기 변환값을 적용함으로써 상기 백라이트의 밝기를 낮추도록 결정하는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 제어 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 페이퍼 모드의 상기 영상 특성은 색 온도, 휘도, 및 명암비 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는, 디스플레이 제어 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 입력 영상의 계조 값은 R, G, B 컬러 각각의 계조 값을 포함하고,
    상기 영상 처리부는 상기 입력 영상의 계조 값에 대한 제1 변환, 및 상기 제1 변환된 영상의 계조 값에 대한 제2 변환은 R, G, B 컬러 각각의 계조 값에 대한 것인 것을 특징으로 하는, 디스플레이 제어 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 R, G, B 컬러 계조 값에 대한 제2 변환은 상기 R, G, B 컬러 각각의 최대 계조 값을 증가시키는 것을 포함하고,
    상기 백라이트 밝기 결정부는 상기 R, G, B 컬러의 최대 계조 값의 평균 증가량에 대응하여 상기 백라이트가 조사하는 광의 밝기를 결정하는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 제어 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 영상 처리부는, 상기 입력 영상과 상기 제2 변환된 영상 사이의 플리커 (flicker) 를 저감하도록 필터링하는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 제어 장치.
  12. 삭제
  13. 제1항에 있어서,
    상기 영상 처리부는, 상기 입력 영상의 일부 영역에 대해 계조 값을 변환하는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 제어 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 영상 처리부의 상기 제2 변환은 히스토그램 (histogram) 분석에 기초하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 제어 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 영상 처리부의 상기 제2 변환은 히스토그램 스트레칭 (stretching) 에 의해 구현되는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 제어 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 백라이트 밝기 결정부는 상기 히스토그램 스트레칭된 정도에 따라 상기 백라이트의 밝기를 낮추도록 결정하는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 제어 장치.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이는 상기 변환된 페이퍼 모드 영상을 디스플레이하고,
    상기 백라이트는 상기 낮춰진 밝기로 상기 디스플레이를 조사하는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 제어 장치.
  18. 페이퍼 모드의 영상 특성을 가지며, 구현가능한 최대 계조 값을 갖는 영상을 디스플레이하는 액정 디스플레이 패널;
    상기 액정 디스플레이 패널에 광을 조사하는 백라이트;
    상기 페이퍼 모드의 영상 특성을 가지며, 상기 구현가능한 최대 계조 값을 갖도록 입력 영상의 계조를 변환하는 영상 처리부; 및
    상기 구현가능한 최대 계조 값을 갖도록 하는 상기 입력 영상의 계조 변환에 대응하여, 상기 백라이트가 조사하는 광의 밝기를 낮추도록 제어하는 백라이트 제어부를 포함하고,
    상기 페이퍼 모드의 상기 영상 특성은 복수의 상이한 종류의 페이퍼에 대한 영상 특성인 것을 특징으로 하는, 전자 디바이스.
  19. 백라이트를 포함하는 디스플레이 장치로서,
    페이퍼 모드가 적용된 영상이 최대 계조 값을 갖도록 처리하고, 상기 최대 계조 값을 갖도록 처리된 페이퍼 모드 영상이 히스토그램 (histogram) 분석에 기초하여 히스토그램 스트레칭 (stretching) 에 의해 구현되며, 상기 처리 전 영상과 실질적으로 동일한 휘도를 갖도록, 상기 백라이트의 밝기를 결정하는 디밍 제어 수단; 및
    상기 최대 계조 값을 갖도록 처리된 페이퍼 모드 영상을 출력하는 디스플레이 수단을 포함하고,
    상기 백라이트는 상기 결정된 백라이트 밝기로 상기 디스플레이 수단을 조사하는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 디밍 제어 수단은 상기 페이퍼 모드가 적용된 영상의 평균 화소 값에 의해 이득 값을 결정하고, 상기 이득 값을 페이퍼 모드 영상에 승산함으로써, 상기 최대 계조 값을 갖도록 상기 페이퍼 모드가 적용된 영상을 처리하고, 상기 이득 값으로 상기 백라이트의 밝기를 제산함으로써 상기 백라이트의 밝기를 결정하는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 장치.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 디밍 제어 수단은 IMF (Inverse Mapping Function) 을 이용하여 상기 페이퍼 모드가 적용된 영상이 최대 계조 값을 갖도록 처리하고, 상기 백라이트의 밝기를 결정하는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 장치.
  22. 제19항에 있어서,
    상기 디밍 제어 수단은 색의 뭉침 현상을 최소화하도록 제한된 에러 레이트를 이용하여 상기 페이퍼 모드가 적용된 영상이 최대 계조 값을 갖도록 처리하고, 상기 백라이트의 밝기를 결정하는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 장치.
  23. 삭제
  24. 삭제
  25. 삭제
  26. 삭제
  27. 삭제
  28. 삭제
  29. 삭제
  30. 삭제
  31. 삭제
  32. 삭제
  33. 삭제
  34. 삭제
KR1020130040145A 2013-04-11 2013-04-11 전자 디바이스, 디스플레이 제어 장치 및 방법 KR102053618B1 (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130040145A KR102053618B1 (ko) 2013-04-11 2013-04-11 전자 디바이스, 디스플레이 제어 장치 및 방법
US14/249,112 US9336725B2 (en) 2013-04-11 2014-04-09 Electronic device, display controlling apparatus and method thereof
CN201480007387.1A CN104969285B (zh) 2013-04-11 2014-04-11 电子设备、显示控制装置及其方法
PCT/KR2014/003158 WO2014168454A1 (en) 2013-04-11 2014-04-11 Electronic device, display controlling apparatus and method thereof
EP14783234.9A EP2984645A4 (en) 2013-04-11 2014-04-11 ELECTRONIC DEVICE, DISPLAY CONTROL APPARATUS, AND METHOD OF DISPLAY

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130040145A KR102053618B1 (ko) 2013-04-11 2013-04-11 전자 디바이스, 디스플레이 제어 장치 및 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140122982A KR20140122982A (ko) 2014-10-21
KR102053618B1 true KR102053618B1 (ko) 2019-12-09

Family

ID=51686501

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130040145A KR102053618B1 (ko) 2013-04-11 2013-04-11 전자 디바이스, 디스플레이 제어 장치 및 방법

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9336725B2 (ko)
EP (1) EP2984645A4 (ko)
KR (1) KR102053618B1 (ko)
CN (1) CN104969285B (ko)
WO (1) WO2014168454A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180050125A (ko) * 2016-11-04 2018-05-14 삼성전자주식회사 Led 디스플레이 장치 및 그 동작 방법

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5769751B2 (ja) * 2013-03-29 2015-08-26 キヤノン株式会社 画像処理装置、画像処理方法及びプログラム
JP6350069B2 (ja) * 2014-07-22 2018-07-04 富士ゼロックス株式会社 情報処理システム、情報処理装置およびプログラム
US9478157B2 (en) 2014-11-17 2016-10-25 Apple Inc. Ambient light adaptive displays
US9530362B2 (en) * 2014-12-23 2016-12-27 Apple Inc. Ambient light adaptive displays with paper-like appearance
US9805662B2 (en) * 2015-03-23 2017-10-31 Intel Corporation Content adaptive backlight power saving technology
KR102366230B1 (ko) 2015-03-30 2022-02-23 삼성전자 주식회사 디스플레이장치 및 그 제어방법
JP6779695B2 (ja) * 2016-07-28 2020-11-04 キヤノン株式会社 画像処理装置及びその制御方法、表示装置
KR20180092330A (ko) * 2017-02-08 2018-08-20 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치 및 이의 구동 방법
WO2020118925A1 (zh) * 2018-12-11 2020-06-18 惠科股份有限公司 显示模组的驱动方法、驱动系统和显示装置
CN112735353B (zh) * 2019-10-28 2022-05-13 瑞昱半导体股份有限公司 屏幕亮度均匀性校正装置与方法
KR20220045592A (ko) * 2020-10-05 2022-04-13 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치 및 이의 구동 방법
CN113077399B (zh) * 2021-04-09 2023-03-14 烟台艾睿光电科技有限公司 一种图像处理方法、装置、系统及计算机可读存储介质

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040113906A1 (en) * 2002-12-11 2004-06-17 Nvidia Corporation Backlight dimming and LCD amplitude boost
US20110149180A1 (en) * 2008-08-26 2011-06-23 Sharp Kabushiki Kaisha Television receiver and method for driving television receiver
US20120212520A1 (en) * 2009-10-07 2012-08-23 Yoshitaka Matsui Liquid crystal display device
US20130050165A1 (en) * 2011-08-24 2013-02-28 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Device and method for light source correction for reflective displays

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI246048B (en) * 2003-06-17 2005-12-21 Au Optronics Corp Driving method of liquid crystal display
EP2096623A1 (en) * 2008-02-29 2009-09-02 Research In Motion Limited System and method for adjusting a backlight level for a display on an electronic device
JP2011059177A (ja) * 2009-09-07 2011-03-24 Hitachi Consumer Electronics Co Ltd 液晶表示装置及びバックライト制御方法
JPWO2011033669A1 (ja) * 2009-09-18 2013-02-07 株式会社東芝 画像表示装置
JP5305490B2 (ja) * 2009-09-30 2013-10-02 Ｎｅｃディスプレイソリューションズ株式会社 画像表示装置、画像表示方法
WO2011061966A1 (ja) 2009-11-20 2011-05-26 シャープ株式会社 液晶表示装置及びその制御方法
US8884939B2 (en) 2010-07-26 2014-11-11 Apple Inc. Display brightness control based on ambient light levels
JP2012128407A (ja) 2010-11-24 2012-07-05 Canon Inc 有機ｅｌ表示装置
JP5699681B2 (ja) 2011-02-25 2015-04-15 セイコーエプソン株式会社 表示制御方法、表示装置および電子機器

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040113906A1 (en) * 2002-12-11 2004-06-17 Nvidia Corporation Backlight dimming and LCD amplitude boost
US20110149180A1 (en) * 2008-08-26 2011-06-23 Sharp Kabushiki Kaisha Television receiver and method for driving television receiver
US20120212520A1 (en) * 2009-10-07 2012-08-23 Yoshitaka Matsui Liquid crystal display device
US20130050165A1 (en) * 2011-08-24 2013-02-28 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Device and method for light source correction for reflective displays

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180050125A (ko) * 2016-11-04 2018-05-14 삼성전자주식회사 Led 디스플레이 장치 및 그 동작 방법
KR102568899B1 (ko) 2016-11-04 2023-08-21 삼성전자주식회사 Led 디스플레이 장치 및 그 동작 방법
US11735097B2 (en) 2016-11-04 2023-08-22 Samsung Electronics Co., Ltd. Light-emitting diode display device and method of operating the same

Also Published As

Publication number Publication date
EP2984645A4 (en) 2016-12-21
EP2984645A1 (en) 2016-02-17
KR20140122982A (ko) 2014-10-21
CN104969285A (zh) 2015-10-07
US9336725B2 (en) 2016-05-10
US20140307007A1 (en) 2014-10-16
WO2014168454A1 (en) 2014-10-16
CN104969285B (zh) 2018-04-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102053618B1 (ko) 전자 디바이스, 디스플레이 제어 장치 및 방법
KR102031580B1 (ko) 표시 장치, 표시 장치 제어 방법
KR101992310B1 (ko) 표시 장치의 영상 처리 방법 및 장치
US9378689B2 (en) Liquid crystal display and method of driving the same
US7339565B2 (en) Method and apparatus for driving liquid crystal display device
JP4668342B2 (ja) 液晶表示装置
US8294738B2 (en) Liquid crystal display
US8212764B2 (en) Liquid crystal display and driving method thereof
US8890900B2 (en) Liquid crystal display and method of local dimming thereof
US8520032B2 (en) Liquid crystal display and method of driving the same
KR101318444B1 (ko) 픽셀 데이터 보상 방법과 이를 이용한 액정표시장치
KR101356370B1 (ko) 데이터 보정방법 및 이를 이용한 액정표시장치
KR20160055629A (ko) 표시장치의 동적 범위 확장 방법 및 장치
KR102208322B1 (ko) 디스플레이 장치 및 그 구동 방법
KR20130090211A (ko) 표시 패널의 얼룩 보상 방법, 이를 포함하는 표시 패널의 구동 방법 및 이를 수행하기 위한 표시 장치
JP5197698B2 (ja) 映像表示装置および情報処理装置
KR20100073648A (ko) 표시 장치의 색 보정 방법 및 장치
US9311886B2 (en) Display device including signal processing unit that converts an input signal for an input HSV color space, electronic apparatus including the display device, and drive method for the display device
US8004489B2 (en) Image processing method of backlight illumination control and device using the same
US11335276B2 (en) Display driving device and driving method of adjusting brightness of image based on ambient illumination
KR102438248B1 (ko) 디밍 제어회로, 및 이를 포함한 액정표시장치와 그 디밍 제어방법
KR20110061947A (ko) 색역 맵핑 방법과 이를 이용한 표시장치
JP2015219327A (ja) 表示装置
KR101202583B1 (ko) 액정표시장치와 그 구동방법
KR20050059522A (ko) 영상표시장치의 색보정방법 및 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant