KR102089341B1 - 디스플레이 장치 및 그의 영상 처리 방법 - Google Patents

디스플레이 장치 및 그의 영상 처리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 디스플레이의 형태 및 시청자의 눈 위치를 고려하여 디스플레이 균일도를 개선할 수 있는 디스플레이 장치 및 그의 영상 처리 방법에 관한 것으로, 일 실시예는 디스플레이의 벤딩 각도, 벤딩 자국 등과 같은 다양한 디스플레이의 형태 정보와, 시청자의 눈 위치 정보를 이용하여 패널의 벤딩 형태에 따른 위치별 시야각을 계산하고, 계산된 위치별 시야각에 따라 발생하는 휘도 및 색감 차이를 보정함으로써 디스플레이의 형태나 디스플레이의 크기와 시청자의 눈 위치에 관계없이 시청자는 균일한 영상을 시청할 수 있다.

Description

디스플레이 장치 및 그의 영상 처리 방법{DISPLAY DEVICE AND METHOD FOR PROCESSING IMAGE THEREOF}
본 발명은 디스플레이의 형태 및 시청자의 눈 위치를 고려하여 디스플레이 균일도를 개선할 수 있는 디스플레이 장치 및 그의 영상 처리 방법에 관한 것이다.
디스플레이의 기술 발전으로 사용자가 접거나 펼쳐서 이용할 수 있는 플렉서블(Flexible) 디스플레이가 개발되고 있다. 플렉서블 디스플레이는 폴더블(Foldable), 벤더블(Bendable), 롤러블(Rollable) 디스플레이 등과 같이 형상 변형이 가능한 다양한 디스플레이를 포함할 수 있다.
플렉서블 디스플레이 장치에는 다양한 디스플레이가 이용될 수 있다. 예를 들면, 액정을 이용한 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display; LCD), 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode; 이하 OLED)를 이용한 OLED 디스플레이 등이 이용될 수 있으나, 형상 변형이 자유로운 OLED 디스플레이가 주로 이용되고 있다.
디스플레이의 성능에서 중요한 화질을 결정하는 주요 요소들 중 하나는 디스플레이의 균일도(Uniformity)이다. 플랫 패널(Flat panel) 디스플레이는 패널에 영상을 표시하고 패널에서 영역이 다른 복수의 샘플 포인트(sample point)에 대한 삼자극치(XYZ)를 측정한 후, 측정된 삼자극치 차이를 보정하는 방법으로 디스플레이 균일도를 보정하고 있다.
그러나, 플렉서블 디스플레이는 벤딩(bending) 각도나 시청자의 눈 위치에 따라 시야각이 크게 발생하여 시청자가 인지하는 휘도와 색감이 달라지기 때문에, 이들을 고려하지 않은 종래 플랫 패널 디스플레이의 균일도 보정 기술을 플렉서블 디스플레이에 그대로 적용할 수 없는 문제점이 있다.
본 발명은 디스플레이의 형태 및 시청자의 눈 위치를 고려하여 디스플레이 균일도를 개선할 수 있는 디스플레이 장치 및 그의 영상 처리 방법을 제공한다.
일 실시예에 따른 디스플레이 장치는 영상을 표시하는 패널과, 패널 구동부와, 영상 처리부를 포함한다. 일 실시예에 따른 영상 처리부 및 영상 처리 방법은 패널의 벤딩 형태 정보와, 시청자의 눈 위치 정보를 공급받아 패널의 벤딩 형태에 따른 위치별 시야각을 계산하고, 계산된 시야각에 따른 휘도 및 색감 차이를 보상하여, 균일도가 보정된 영상을 출력할 수 있다.
일 실시예에 따른 영상 처리부 및 영상 처리 방법은 벤딩 센서로부터 패널의 벤딩 각도, 벤딩 위치, 벤딩 자국의 각도 및 위치를 포함하는 벤딩 형태 정보를 공급받아 패널의 벤딩 형태에 따른 위치별로 3차원의 제1 위치 좌표를 생성하고, 시청자의 눈 위치 정보에 해당하는 3차원의 제2 위치 좌표와 제1 위치 좌표를 이용하여 전방위 시야각을 계산할 수 있다.
일 실시예에 따른 영상 처리부 및 영상 처리 방법은 룩업 테이블로부터 계산된 전방위 시야각에 해당하는 휘도 및 컬러 변화율을 선택하고, 선택된 휘도 및 컬러 변화율을 영상에 적용하여 휘도 및 컬러 변화량을 계산하며, 계산된 휘도 및 컬러 변화량과 미리 설정된 차이 인지 기준을 고려하여 타겟 휘도 및 컬러를 결정하고, 결정된 타겟 휘도 및 컬러에 대응하도록 영상의 휘도 및 컬러를 보상할 수 있다.
일 실시예에 따른 영상 처리부 및 영상 처리 방법은 휘도 및 컬러 변화량의 최소값 보다 차이 인지 기준에 해당하는 1JND 만큼 상승된 타겟값으로 타겟 휘도 및 컬러를 결정하고, 결정된 타겟 휘도 및 컬러를 기준으로 휘도 및 컬러 변화량과 상반된 비율로 위치별 보상 휘도 및 컬러를 도출함으로써 균일도가 보정된 영상을 생성한다.
일 실시예에 따른 디스플레이 장치 및 그의 영상 처리 방법은 디스플레이의 벤딩 각도, 벤딩 자국 등과 같은 다양한 디스플레이의 형태 정보와, 시청자의 눈 위치 정보를 이용하여, 패널의 위치별로 다른 시야각에 따라 발생하는 휘도 및 색감 차이를 보정함으로써 영상의 균일도를 개선할 수 있다.
일 실시예에 따른 디스플레이 장치 및 그의 영상 처리 방법은 시야각에 따른 휘도 및 컬러의 변화량과 차이 인지 기준(1JND)을 고려하여 타겟 휘도 및 컬러를 결정하고 균일도가 보정된 영상을 생성함으로써 디스플레이의 균일도를 개선하면서도 휘도 및 색역의 감소량을 줄일 수 있다.
일 실시예에 따른 디스플레이 장치 및 그의 영상 처리 방법은 디스플레이의 벤딩 형태, 벤딩 자국 등과 같은 다양한 디스플레이의 형태나 대화면 디스플레이의 크기와 시청자의 눈 위치에 관계없이 시청자는 균일한 영상을 시청할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 OLED 디스플레이에서 한 서브픽셀의 구성을 예시한 등가회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 방법을 나타낸 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이 형태를 예시한 도면들이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 시야각 계산 방법을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이의 위치별 시야각 계산을 위한 패널의 구역 설정 방법을 예시한 도면들이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치별 휘도, 컬러의 변화량과 보상량 관계를 예시한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리부의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 9 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 형태의 디스플레이에 균일도 보정 기술의 적용 결과를 예시한 도면들이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 디스플레이 장치는 패널(100), 게이트 드라이버(200), 데이터 드라이버(300), 타이밍 컨트롤러(400), 감마 전압 생성부(500), 영상 처리부(600), 눈 추적부(700), 카메라(800) 등을 포함한다. 일 실시예에 따른 디스플레이 장치가 플렉서블 디스플레이인 경우 벤딩 센서(900)를 더 포함할 수 있다.
패널(100)은 영상을 표시하는 픽셀 어레이를 포함한다. 패널(100)은 사용자의 터치 입력을 센싱하는 터치 센서 어레이를 더 포함할 수 있다. 패널(100)은 액정 디스플레이(LCD) 패널, 또는 유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이 패널이거나 다른 디스플레이 패널일 수 있다. 이하에서는 형상 변경이 자유로운 OLED 디스플레이 패널을 예를 들어 설명하기로 한다.
패널(100)의 픽셀 어레이는 복수의 픽셀을 포함하여 영상을 표시하고, 각 픽셀은 백색(W), 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 중 2색, 3색, 또는 4색 서브픽셀들로 구성될 수 있다. 서브픽셀들 각각은 게이트 드라이버(200)에 의해 구동되는 게이트 라인 및 데이터 드라이버(300)에 의해 구동되는 데이터 라인과 접속되고 적어도 하나의 박막 트랜지스터를 통해 독립적으로 구동되어 데이터 신호에 대응하는 밝기의 광을 제공한다.
도 1에 도시된 게이트 드라이버(200) 및 데이터 드라이버(300)는 패널(100)을 구동하는 패널 구동부로 정의할 수 있다.
게이트 드라이버(200)는 타이밍 컨트롤러(400)로부터 공급받은 복수의 게이트 제어 신호에 따라 제어되고, 패널(100)의 게이트 라인들을 개별적으로 구동한다. 게이트 드라이버(200)는 각 게이트 라인의 구동 기간에 게이트 온 전압의 스캔 신호를 해당 게이트 라인에 공급하고, 각 게이트 라인의 비구동 기간에는 게이트 오프 전압을 해당 게이트 라인에 공급한다.
감마 전압 생성부(500)는 전압 레벨이 서로 다른 복수의 기준 감마 전압들을 생성하여 데이터 드라이버(300)로 공급한다. 감마 전압 생성부(500)는 타이밍 컨트롤러(400)의 제어에 따라 기준 감마 전압 레벨을 조정할 수 있다.
데이터 드라이버(300)는 타이밍 컨트롤러(400)로부터 공급받은 데이터 제어 신호에 따라 제어되고, 타이밍 컨트롤러(400)로부터 공급받은 디지털 데이터를 아날로그 데이터 신호로 변환하며 패널(100)의 데이터 라인들 각각에 해당 데이터 신호를 공급한다. 이때, 데이터 드라이버(300)는 감마 전압 생성부(500)로부터 공급된 복수의 기준 감마 전압들이 세분화된 계조 전압들을 이용하여 디지털 데이터를 아날로그 데이터 신호로 변환한다.
한편, 패널(100)이 OLED 디스플레이 패널인 경우, 데이터 드라이버(300)는 타이밍 컨트롤러(400)의 제어에 따라 센싱 모드일 때, 데이터 라인으로 센싱용 데이터 전압을 공급하여 각 서브픽셀이 구동되게 하고, 구동된 서브픽셀의 전기적인 특성을 나타내는 픽셀 전류를 레퍼런스 라인을 통해 전압으로 센싱하고 디지털 센싱 데이터로 변환하여 타이밍 컨트롤러(400)에 제공할 수 있다. 데이터 드라이버(300)는 레퍼런스 라인에 레퍼런스 전압을 공급할 수 있다.
눈 추적부(700)는 카메라(800)를 통해 주기적으로 촬영된 시청자의 얼굴 영상을 분석하여 사용자의 눈 위치를 검출하고 검출한 눈 위치 정보를 타이밍 컨트롤러(400)에 공급한다.
벤딩 센서(900)는 패널(100)에 장착되어 패널(100)의 벤딩 방향, 벤딩 위치, 벤딩 각도 등을 포함하는 벤딩 형태를 센싱할 수 있다. 예를 들면, 벤딩 센서(900)는 형상 변형에 따라 전기적인 신호를 생성하는 피에조 저항(piezo resistance), 정전용량 방식 등으로 패널(100)의 벤딩 각도, 벤딩 형태, 벤딩 위치 등과 같은 벤딩 형태를 센싱할 수 있다.
타이밍 컨트롤러(400)는 외부 시스템으로부터 공급받은 타이밍 제어 신호들과 내부에 저장된 타이밍 설정 정보를 이용하여 게이트 드라이버(200) 및 데이터 드라이버(300)를 제어한다. 타이밍 제어 신호들은 도트 클럭, 데이터 인에이블 신호, 수직 동기 신호, 수평 동기 신호 등을 포함할 수 있다. 타이밍 컨트롤러(400)는 게이트 드라이버(200)의 구동 타이밍을 제어하는 복수의 게이트 제어 신호를 생성하여 게이트 드라이버(400)로 공급한다. 타이밍 컨트롤러(400)는 데이터 드라이버(300)의 구동 타이밍을 제어하는 복수의 데이터 제어 신호를 생성하여 데이터 드라이버(300)로 공급한다.
타이밍 컨트롤러(400)는 외부 시스템으로부터 공급받은 소스 영상 전체에 대한 화질 보상이나 소비 전력 감소를 위한 휘도 보정 등을 포함하는 다양한 영상 처리를 수행하도록 구성된 영상 처리부(600)를 포함한다.
특히, 영상 처리부(600)는 디스플레이의 벤딩 형태, 벤딩 자국 등과 같은 다양한 디스플레이의 형태와, 시청자의 눈 위치 정보를 공급받을 수 있고, 디스플레이 형태 정보 및 눈 위치 정보를 기초하여 패널(100)의 위치별 시야각을 계산하고, 계산된 시야각에 따라 발생하는 위치별 휘도 및 색감 차이를 보상함으로써 균일도를 보정할 수 있다.
영상 처리부(600)는 눈 추적부(700)로부터 시청자의 눈 위치 정보를 공급받을 수 있다. 영상 처리부(600)는 벤딩 센서(900)로부터 디스플레이의 벤딩 방향, 벤딩 위치, 벤딩 각도, 벤딩 자국 위치 등의 벤딩 형태를 포함하는 디스플레이 형태 정보를 공급받을 수 있다. 여기서, 벤딩 위치 정보나 벤딩 자국 위치 정보 등은 미리 설정될 수 있다.
영상 처리부(600)는 공급받은 디스플레이 형태 정보 및 시청자의 눈 위치 정보를 이용하여 패널(100)의 위치별로 시야각을 계산할 수 있고, 그 시야각에 따른 휘도 및 컬러의 변화량을 계산할 수 있다. 영상 처리부(600)는 계산된 시야각에 따른 휘도 및 컬러 변화량과, 미리 설정된 차이 인지 기준(1JND)를 고려하여 타겟 휘도 및 컬러를 결정할 수 있다. 영상 처리부(600)는 결정된 타겟 휘도 및 컬러가 인지되도록 영상의 휘도 및 컬러를 보상함으로써 균일도가 보정된 영상을 생성할 수 있다.
이에 따라, 영상 처리부(600)는 디스플레이의 벤딩 형태, 벤딩 자국 등과 같은 다양한 디스플레이의 형태와 시청자의 눈 위치에 관계없이 균일도를 개선할 수 있고, 차이 인지 기준(1JND)를 고려하여 휘도 및 색역 감소량을 줄일 수 있다.
영상 처리부(600)는 전체 입력 영상에 대하여 화질 향상 및 소비 전력 감소, 열화 보상 등을 위한 다른 영상 처리 알고리즘을 더 적용할 수 있다.
예를 들면, 영상 처리부(600)는 컨트라스트비 향상 및 소비 전력 감소를 위하여, 입력 영상을 프레임 단위로 분석하여 평균 화상 레벨(Average Picture Level; 이하 APL)을 산출하고 산출된 APL에 따라 영상의 피크 휘도를 제어함으로써 영상 전체의 휘도를 조절할 수 있다. 영상 처리부(600)는 APL이 낮을수록 영상의 피크 휘도를 증가시킴으로써 컨트라스트비를 향상시킬 수 있고, APL이 높을수록 영상의 피크 휘도를 감소시킴으로써 소비 전력을 저감할 수 있다.
타이밍 컨트롤러(400)는 영상 처리부(600)의 출력을 데이터 드라이버(300)로 공급하기 이전에 메모리에 저장된 각 서브픽셀의 특성 편차에 대한 보상값을 적용하여 더 보정할 수 있다. 이를 위하여, 센싱 모드일 때, 타이밍 컨트롤러(400)는 데이터 드라이버(300)를 통해 패널(100)의 각 서브픽셀의 전기적인 특성(구동 TFT의 임계 전압, 이동도, OLED의 임계 전압 등)을 센싱하고 센싱 결과를 이용하여 메모리에 저장된 각 서브픽셀의 보상값을 업데이트할 수 있다.
한편, 영상 처리부(600)는 타이밍 컨트롤러(400)와 분리되어 타이밍 컨트롤러(400)의 입력단에 접속하도록 위치할 수 있고, 이 경우 영상 처리부(600)의 출력은 타이밍 컨트롤러(400)를 통해 데이터 드라이버(300)로 공급될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 OLED 패널에서 한 서브픽셀의 구성을 예시한 등가회로도이다.
일 실시예에 따른 OLED 패널에서 각 서브픽셀은 발광 소자와, 그 발광 소자를 독립적으로 구동하는 픽셀 회로를 포함한다. 예를 들면, 각 서브픽셀(SP)은 고전위 구동전압(EVDD) 라인(PW1) 및 저전위 구동전압(EVSS) 라인(PW2) 사이에 접속된 발광 소자(10)와, 발광 소자(10)를 독립적으로 구동하기 위하여 제1 및 제2 스위칭 TFT(ST1, ST2) 및 구동 TFT(DT)와 스토리지 커패시터(Cst)를 적어도 포함하는 픽셀 회로를 구비한다. 한편, 픽셀 회로는 도 2의 구성 이외에도 다양한 구성이 적용될 수 있다.
스위칭 TFT(ST1, ST2) 및 구동 TFT(DT)는 아몰퍼스 실리콘 (a-Si) TFT, 폴리-실리콘(poly-Si) TFT, 산화물(Oxide) TFT, 또는 유기(Organic) TFT 등이 이용될 수 있다.
발광 소자(10)는 구동 TFT(DT)의 소스 노드(N2)와 접속된 애노드와, EVSS 라인(PW2)과 접속된 캐소드와, 애노드 및 캐소드 사이의 유기 발광층을 구비한다. 애노드는 서브픽셀별로 독립적이지만 캐소드는 전체 서브픽셀들이 공유하는 공통 전극일 수 있다. 발광 소자(10)는 구동 TFT(DT)로부터 구동 전류가 공급되면 캐소드로부터의 전자가 유기 발광층으로 주입되고, 애노드로부터의 정공이 유기 발광층으로 주입되어, 유기 발광층에서 전자 및 정공의 재결합으로 형광 또는 인광 물질을 발광시킴으로써, 구동 전류의 전류값에 비례하는 밝기의 광을 발생한다.
제1 스위칭 TFT(ST1)는 게이트 드라이버(200)로부터 한 게이트 라인(Gn1)에 공급되는 스캔 펄스(SCn)에 의해 구동되고, 데이터 드라이버(300)로부터 데이터 라인(Dm)에 공급되는 데이터 전압(Vdata)을 구동 TFT(DT)의 게이트 노드(N1)에 공급한다.
제2 스위칭 TFT(ST2)는 게이트 드라이버(200)로부터 다른 게이트 라인(Gn2)에 공급되는 센스 펄스(SEn)에 의해 구동되고, 데이터 드라이버(300)로부터 레퍼런스 라인(Rm)에 공급되는 레퍼런스 전압(Vref)을 구동 TFT(DT)의 소스 노드(N2)에 공급한다.
구동 TFT(DT)의 게이트 노드(N1) 및 소스 노드(N2) 사이에 접속된 스토리지 커패시터(Cst)는 제1 및 제2 스위칭 TFT(ST1, ST2)를 통해 게이트 노드(N1) 및 소스 노드(N2)에 각각 공급된 데이터 전압(Vdata)과 레퍼런스 전압(Vref)의 차전압을 구동 TFT(DT)의 구동 전압(Vgs)으로 충전하고, 제1 및 제2 스위칭 TFT(ST1, ST2)가 오프되는 발광 기간 동안 충전된 구동 전압(Vgs)을 홀딩한다.
구동 TFT(DT)는 EVDD 라인(PW1)으로부터 공급되는 전류를 스토리지 커패시터(Cst)로부터 공급된 구동 전압(Vgs)에 따라 제어하여 구동 전압(Vgs)에 의해 정해진 구동 전류를 발광 소자(10)로 공급함으로써 발광 소자(10)를 발광시킨다.
한편, 서브픽셀(SP)의 센싱 모드일 때, 구동 TFT(DT)는 데이터 라인(Dm) 및 제1 스위칭 TFT(ST1)를 통해 공급되는 센싱용 데이터 전압(Vdata)과, 레퍼런스 라인(Rm) 및 제2 스위칭 TFT(ST2)를 통해 공급되는 레퍼런스 전압(Vref)를 공급받아 구동한다. 구동 TFT(DT)의 전기적인 특성(Vth, 이동도)이나 발광 소자의 전기적인 특성이 반영된 픽셀 전류는 제2 스위칭 TFT(ST2)를 통해 플로팅 상태인 레퍼런스 라인(Rm)의 라인 커패시터에 전압으로 충전된다. 데이터 드라이버(300)는 레퍼런스 라인(Rm)에 충전된 전압을 샘플링하고 각 서브픽셀(SP)의 센싱 데이터로 변환하여 타이밍 컨트롤러(400)로 출력한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 방법을 나타낸 순서도이고, 도 1에 도시된 영상 처리부(600)에 의해 수행된다. 도 4는 일 실시예에 따른 플렉서블 디스플레이 장치의 벤딩 형태를 예시한 도면들이고, 도 5는 일 실시예에 따른 시야각 계산 방법을 나타낸 도면이고, 도 6은 일 실시예에 따른 디스플레이의 위치별 시야각 계산을 위한 패널의 구역 설정 방법을 예시한 도면들이며, 도 7은 일 실시예에 따른 위치별 휘도, 컬러의 변화량과 보상량 관계를 예시한 그래프이다. 이하, 도 1과 도 3 내지 도 7을 참조하여 일 실시예에 따른 영상 처리 방법을 설명한다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 영상 처리부(600)는 벤딩 센서(900)로부터 디스플레이의 벤딩 방향, 벤딩 위치, 벤딩 각도, 벤딩 자국 위치 등의 벤딩 형태를 포함하는 디스플레이 형태 정보를 공급받을 수 있고(S302), 눈 추적부(700)로부터는 시청자의 눈 위치 정보를 공급받을 수 있다(S304). 벤딩 위치나 벤딩 자국 위치 등은 미리 설정되어 메모리로부터 공급받을 수 있다.
예를 들면, 패널(100)에 장착되는 벤딩 센서(900)는 도 4(a)에 도시된 바와 같이 벤딩된 디스플레이의 벤딩 각도(402)나 벤딩 위치를 센싱하여 영상 처리부(600)에 제공할 수 있다.
한편, 플렉서블 디스플레이는 벤딩 동작의 반복에 의해 도 4(b)에 도시된 바와 같이 디스플레이를 완전히 펼친 경우에도 하나 또는 복수의 벤딩 자국(404)이 발생하여 영상이 왜곡될 수 있다. 이러한 벤딩 자국(404)에 대한 벤딩 각도 및 벤딩 위치 등은 메모리에 미리 설정되어 영상 처리부(600)에 제공될 수 있거나, 벤딩 센서(900)에 의해 센싱되어 영상 처리부(600)에 제공될 수 있다.
영상 처리부(600)는 공급받은 디스플레이의 형태 정보와 시청자의 눈 위치 정보를 이용하여 도 5에 도시된 바와 같이 패널(100)의 위치별 전방위 시야각(θ,ρ)을 계산할 수 있다(S306).
도 5를 참조하면, 영상 처리부(600)는 공급받은 벤딩 각도나 벤딩 위치 등과 같은 디스플레이 형태 정보로부터 패널(100)에서 각 픽셀이나 각 구역의 위치를 나타내는 위치 좌표(x2, y2, z2)를 생성할 수 있다. 영상 처리부(600)는 눈 추적부(700)로부터 시청자의 눈 위치 정보에 해당하는 눈 위치 좌표(x1, y1, z1)를 공급받을 수 있다. 시청자의 눈 위치 좌표(x1, y1, z1)는 단안에서의 동공 위치 정보일 수 있고, 양안에서의 좌안과 우안의 중간 위치 좌표일 수 있다.
영상 처리부(600)는 아래 수학식 1과 같이 시청자의 눈 위치 좌표(x1, y1, z1) 및 패널(100)의 위치 좌표(x2, y2, z2)를 이용하여, x,y,z축 좌표에 의해 발생하는 제1 시야각(ρ)과, x, y축 좌표에 의해 발생하는 제2 시야각(θ)을 계산할 수 있다.
<수학식1>
Figure 112018095596063-pat00001
패널(100)에서 위치별 시야각 계산을 위한 구역 설정은, 도 6(a)에 도시된 바와 같이 픽셀 단위(602)로 설정되거나, 도 6(b)에 도시된 바와 같이 사람의 주시야각(5°) 단위(604)로 설정되거나, 도 6(c)에 도시된 바와 같이 시각 실험 결과를 토대로 설계자가 임의로 결정한 단위(706)로 설정될 수 있다. 이와 달리, 시야각 변화에 따른 색차(ΔE)가 사람이 인지하는 기준인 1JND(Just Noticeable Difference) 보다 작은 각도 단위로, 패널(100)에서 위치별 시야각 계산을 위한 구역이 설정될 수 있다.
한편, 영상 처리부(600)의 메모리에는 해당 디스플레이로부터 전방위 시야각(θ,ρ)의 변화에 따른 휘도 및 컬러 변화율(예컨데, 감소율)이 미리 측정되어 전방위 시야각(θ,ρ)과 함께 룩업 테이블(Look-up table; LUT) 형태로 저장되어 있다.
영상 처리부(600)는 위치별 시야각(θ,ρ)에 따른 휘도 및 컬러 변화율을 영상에 적용함으로써 위치별 시야각(θ,ρ)에 따른 영상의 휘도 변화량(감소량), 컬러 변화량(감소량)을 계산할 수 있다(S308).
예를 들면, 도 7(a)에 도시된 바와 같이 동일 데이터(702)를 표시하는 패널(100)이 도 7(b) 도시된 바와 같이 벤딩된 상태일 때, 위치별 시야각(θ,ρ) 변화에 의해 휘도 및 컬러 변화율이 다름으로 인하여, 패널(100)에서 수평(x축) 방향으로 위치하는 픽셀들의 위치(spatial)에 따라 동일 데이터 대비 휘도 및 컬러가 변화함을 알 수 있다. 도 7(b)에 도시된 위치별 휘도 및 컬러 변화량(704)를 참조하면, 패널(100)의 중앙부에서 수평(x축) 방향의 양측부로 갈수록 휘도 및 컬러가 감소할 수 있다.
영상 처리부(600)는 패널의 위치별로 시야각에 따라 도출된 입력 영상에 대한 휘도 및 컬러 변화량, 즉 감소량(704)을 기초하여, 휘도 및 컬러를 균일화하기 위한 타겟 휘도 및 컬러를 결정한다(S310). 이때, 영상 처리부(600)는 도 7(b)와 같이 휘도 및 컬러의 차이를 사람이 인지하는 기준인 1JND를 고려하여 타겟 휘도 및 컬러를 결정할 수 있다. 휘도 및 색감 차이의 인지 기준 1JND은 미리 설정된다. 영상 처리부(600)는 도 7(b)와 같이 휘도 및 컬러 변화량의 최소값 보다 1JND 만큼 상승된 타겟 휘도 및 컬러를 결정할 수 있다. 이 결과 최소값을 타겟값으로 결정한 경우보다 균일화 보정으로 인한 휘도 및 색역 감소량을 줄일 수 있다.
영상 처리부(600)는 결정된 타겟 휘도 및 컬러를 이용하여, 영상의 휘도 및 컬러 변화량(704)과 상반되게 휘도 및 컬러를 보상으로써(S312), 균일도가 보정된 영상을 생성하여 출력할 수 있다(S314).
예를 들면, 영상 처리부(600)는 도 7(c)에 도시된 바와 같이 타겟 휘도 및 컬러를 기준으로 휘도 및 컬러 변화량(704)과 상반된 비율로 위치별 보상 휘도 및 컬러(706)를 도출함으로써 균일도가 보정된 영상을 생성할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리부의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 8을 참조하면, 일 실시예에 따른 영상 처리부(600)는 시야각 계산부(804), LUT 메모리(806), 색공간 변환부(802), 휘도/컬러 변화량 계산부(808), 타겟값 결정부(810), 보상부(812), 색공간 역변환부(814)를 포함할 수 있다.
시야각 계산부(804)는 도 3에서 설명한 바와 같이 벤딩 센서(900)나 메모리 등으로부터 디스플레이의 벤딩 위치, 벤딩 각도, 벤딩 자국 위치 등의 벤딩 형태를 포함하는 디스플레이 형태 정보를 공급받는다. 시야각 계산부(804)는 공급받은 디스플레이의 형태 정보와 시청자의 눈 위치 정보를 이용하여 도 5에 설명한 바와 같이 패널(100)의 위치별로 시청자의 전방위 시야각(θ,ρ)을 계산하고, 계산된 전방위 시야각(θ,ρ)을 메모리(806)로 출력한다.
메모리(806)는 미리 저장된 LUT로부터 전방위 시야각(θ,ρ)에 대응하는 휘도 및 컬러 변화율을 선택하여 휘도/컬러 변화량 계산부(808)로 출력한다.
색공간 변환부(802)는 입력 영상의 3원색(적, 녹, 청) 데이터인 RGB 데이터(제1 영상 데이터)를 삼자극치(XYZ) 색공간으로 변환하고, 변환된 XYZ 데이터(제2 영상 데이터)를 휘도/컬러 변화량 계산부(808)로 출력한다. XYZ 데이터는 빛의 스펙트럼에 대해 사람의 눈이 느끼는 자극을 나타낸 것으로, 휘도 및 컬러 변화를 파악하기 위해 필요하다. 색공간 변환부(802)는 RGB-to-XYZ 색공간 변환 함수 또는 LUT의 맵핑 방법을 이용하여 RGB 데이터를 XYZ 데이터로 변환할 수 있다. 한편, 색공간 변환부(802)는 RGB 데이터로부터 휘도 및 컬러 변화율을 알 수 있는 다양한 색공간 Yxy, Lab, LCH 등으로 변환할 수 있다. 이하에서는 XYZ 색공간을 예를 들어 설명한다.
휘도/컬러 변화량 계산부(808)는 메모리(806)로부터 공급받은 위치별 시야각(θ,ρ)에 따른 휘도 및 컬러 변화율을 색공간 변환부(802)로부터 공급받은 XYZ 데이터에 적용하여, 위치별 시야각(θ,ρ)에 따른 입력 영상의 휘도 및 컬러 변화량, 즉 XYZ 변화량을 계산하고, 계산된 XYZ 변화량을 타겟값 결정부(810)로 출력한다. Y 변화량은 휘도 변화량을, XYZ 변화량은 색역 변화량을 나타낸다.
타겟값 결정부(810)는 휘도/컬러 변화량 계산부(808)로부터 공급받은 XYZ 변화량과 차이 인지 기준(1JND)을 이용하여 타겟 휘도 및 컬러를 결정한다.
예를 들면, 타겟값 결정부(810)는 케이스에 따라 아래 수학식 2 내지 4와 같은 방법으로 타겟 휘도 및 컬러를 결정할 수 있다.
<수학식 2>
XYZcolor * (Rmax - Rmin) < 1JNDΔXYZ
TargetXYZ = XYZcolor * (1-Rmin)
<수학식 3>
XYZcolor * (Rmax - Rmin) > 1JNDΔXYZ
TargetXYZ = XYZcolor * (1-Rmax+ R1JND)
<수학식 4>
TargetXYZ = XYZcolor * (1-Rmax)
상기 수학식 2 내지 4에서, Rmax는 휘도 및 색역의 최대 감소율을 의미하고, Rmin은 휘도 및 색역의 최소 감소율을 의미한다. 1JNDΔXYZ는 XYZ 차이가 사람의 눈에 인지되기 위한 기준을, R1JND는 XYZ 감소율 차이가 사람의 눈에 인지되기 위한 기준을 의미한다.
상기 수학식 2와 같이 영상 데이터인 XYZcolor에 휘도 및 색역의 최대 감소율(Rmax) 및 최소 감소율(Rmin)을 각각 적용한 결과의 차이, 즉 영상 데이터 XYZcolor의 최대 감소량(XYZcolor * Rmax) 및 최소 감소량(XYZcolor * Rmin)의 차이가 1JNDΔXYZ 보다 작은 경우, 타겟 휘도 및 컬러(TargetXYZ)는 XYZcolor에서 XYZcolor의 최소 감소량(XYZcolor * Rmin)을 차감한 값으로 결정될 수 있다.
상기 수학식 3과 같이 영상 데이터 XYZcolor의 최대 감소량(XYZcolor * Rmax) 및 최소 감소량(XYZcolor * Rmin)의 차이가 1JNDΔXYZ 보다 큰 경우, 타겟 휘도 및 컬러(TargetXYZ)는 XYZcolor에서 XYZcolor의 최대 감소량(XYZcolor * Rmax)을 차감한 값에 XYZcolor의 R1JND 값(XYZcolor * R1JND)을 가산한 값으로 결정될 수 있다.
한편, 1JNDΔXYZ에 대한 정보가 없는 경우, 상기 수학식 4와 같이, 타겟 휘도 및 컬러(TargetXYZ)는 XYZcolor에서 XYZcolor의 최대 감소량(XYZcolor * Rmax)을 차감한 값으로 결정될 수 있다.
보상부(812)는 타겟값 결정부(810)로부터 결정된 타겟 휘도 및 컬러와, 휘도 및 색역 감소율을 이용하여 휘도 및 컬러의 균일도를 보상할 수 있다.
보상부(812)는 보상 휘도를 아래 수학식 5와 같이 계산할 수 있고, 보상 컬러도 동일한 방법으로 계산할 수 있다. 여기서, 보상 휘도 및 컬러는 시야각이 0°이상으로 발생하여 휘도 및 컬러가 감소하더라도, 해당 시야각에서 타겟 휘도 및 컬러로 인지되도록 보상된 휘도값 및 컬러값을 의미한다.
<수학식 5>
보상휘도 * (1-휘도 감소율) = 타겟 휘도
보상 휘도 = 타겟 휘도/(1-휘도 감소율)
색공간 역변환부(814)는 보상부(812)에서 휘도 및 컬러가 보상된 XYZ 데이터를 RGB 데이터로 역변환하여 출력함으로써 균일도가 보상된 영상을 출력할 수 있다.
도 9 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 형태의 디스플레이 장치에 전술한 균일도 보상 기술의 적용 결과를 예시한 도면들이다.
도 9를 참조하면, 플렉서블 디스플레이가 특정 각도로 벤딩된 상태인 경우 일 실시예에 따른 균일도 보정 기술을 적용하여 디스플레이 균일도를 개선할 수 있다.
도 10을 참조하면, 플렉서블 디스플레이에 벤딩 자국으로 인하여 발생하는 디스플레이 영상의 균일도 왜곡도 일 실시예에 따른 균일도 보정 기술을 적용하여 보정할 수 있다.
도 11을 참조하면, 시야각이 크게 발생하는 대화면 플랫 패널 디스플레이에서도 일 실시예에 따른 균일도 보정 기술을 적용하여 균일도를 개선할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치 및 그의 영상 처리 방법은 디스플레이의 벤딩 형태와 시청자의 눈 위치를 동시에 고려하여 시야각 차이에 따른 휘도 및 색감 차이를 모두 보정함으로써 시청자에게 디스플레이의 벤딩 형태나 대화면 디스플레이의 크기와 시청자의 눈 위치에 관계없이 항상 균일한 영상을 시청할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 디스플레이 장치 및 그의 영상 처리 방법은 시야각에 따른 휘도 및 컬러의 변화량과 차이 인지 기준(1JND)을 고려하여 타겟 휘도 및 컬러를 결정하고 균일도가 보정된 영상을 생성함으로써 디스플레이의 균일도를 개선하면서도 휘도 및 색역의 감소량을 줄일 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
100: 패널 200: 게이트 드라이버
300: 데이터 드라이버 400: 타이밍 컨트롤러
500: 감마 전압 생성부 600: 영상 처리부
700: 눈 추적부 800: 카메라
900: 벤딩 센서

Claims (10)

  1. 영상을 표시하는 패널;
    상기 패널을 구동하는 패널 구동부;
    상기 패널의 벤딩 형태 정보를 센싱하여 출력하는 벤딩 센서;
    시청자의 눈 위치 정보를 추적하여 출력하는 눈 추적부; 및
    상기 벤딩 형태 정보 및 눈 위치 정보를 공급받아 상기 패널의 벤딩 형태에 따른 위치별 시야각을 계산하고, 계산된 시야각에 따른 휘도 및 색감 차이를 보상하여, 균일도가 보정된 영상을 출력하는 영상 처리부를 포함하는 디스플레이 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 영상 처리부는
    상기 벤딩 센서로부터 상기 패널의 벤딩 각도, 벤딩 위치, 벤딩 자국의 각도 및 위치를 포함하는 상기 벤딩 형태 정보를 공급받아 상기 패널의 벤딩 형태에 따른 위치별로 3차원의 제1 위치 좌표를 생성하고, 상기 시청자의 눈 위치 정보에 해당하는 3차원의 제2 위치 좌표와 상기 제1 위치 좌표를 이용하여 전방위 시야각을 계산하는 디스플레이 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 전방위 시야각은 상기 제1 및 제2 위치 좌표의 x, y, z축 좌표에 의해 발생하는 제1 시야각과, 상기 제1 및 제2 위치 좌표의 x, y축 좌표에 의해 발생하는 제2 시야각을 포함하는 디스플레이 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 영상 처리부는
    복수의 전방위 시야각에 따라 휘도 및 컬러 변화율이 미리 설정된 룩업 테이블로부터 상기 계산된 전방위 시야각에 해당하는 휘도 및 컬러 변화율을 선택하고, 선택된 휘도 및 컬러 변화율을 영상에 적용하여 휘도 및 컬러 변화량을 계산하며,
    계산된 휘도 및 컬러 변화량과 미리 설정된 차이 인지 기준을 고려하여 타겟 휘도 및 컬러를 결정하고,
    결정된 타겟 휘도 및 컬러에 대응하도록 상기 영상의 휘도 및 컬러를 보상하는 디스플레이 장치.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 영상 처리부는
    상기 위치별 시야각 계산을 위하여 상기 패널의 구역을 픽셀 단위로 설정하거나, 사람의 주시야각 단위로 설정하거나, 시야각 변화에 따른 색차가 1JND 미만의 각도 단위로 설정하는 디스플레이 장치.
  6. 패널의 벤딩 형태 정보를 센싱하는 단계;
    시청자의 눈 위치 정보를 추적하는 단계;
    상기 벤딩 형태 정보 및 눈 위치 정보를 공급받아 상기 패널의 벤딩 형태에 따른 위치별 시야각을 계산하는 단계; 및
    상기 계산된 시야각에 따라 휘도 및 색감 차이를 보상하여 균일도가 보정된 영상을 출력하는 단계를 포함하는 디스플레이 장치의 영상 처리 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 벤딩 형태 정보는 상기 패널의 벤딩 각도, 벤딩 위치, 벤딩 자국의 각도 및 위치를 포함하고,
    상기 패널의 벤딩 형태에 따른 위치별 시야각을 계산하는 단계는
    상기 벤딩 형태 정보로부터 상기 패널의 벤딩 형태에 따른 위치별로 3차원의 제1 위치 좌표를 생성하고, 상기 시청자의 눈 위치 정보에 해당하는 3차원의 제2 위치 좌표와 상기 제1 위치 좌표를 이용하여 상기 제1 및 제2 위치 좌표의 x, y, z축 좌표에 의해 발생하는 제1 시야각과, 상기 제1 및 제2 위치 좌표의 x, y축 좌표에 의해 발생하는 제2 시야각을 포함하는 전방위 시야각을 계산하는 디스플레이 장치의 영상 처리 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 계산된 시야각에 따라 휘도 및 색감 차이를 보상하는 단계는,
    미리 설정된 룩업 테이블로부터 상기 계산된 전방위 시야각에 해당하는 휘도 및 컬러 변화율을 선택하고, 선택된 휘도 및 컬러 변화율을 영상에 적용하여 휘도 및 컬러 변화량을 계산하는 단계와,
    상기 계산된 휘도 및 컬러 변화량과 미리 설정된 차이 인지 기준을 고려하여 타겟 휘도 및 컬러를 결정하는 단계와,
    상기 결정된 타겟 휘도 및 컬러에 대응하도록 상기 영상의 휘도 및 컬러를 보상하는 단계를 포함하는 디스플레이 장치의 영상 처리 방법.
  9. 청구항 4에 있어서,
    상기 영상 처리부는
    상기 휘도 및 컬러 변화량의 최소값 보다 상기 차이 인지 기준에 해당하는 1JND 만큼 상승된 타겟값으로 상기 타겟 휘도 및 컬러를 결정하고, 결정된 타겟 휘도 및 컬러를 기준으로 상기 휘도 및 컬러 변화량과 상반된 비율로 위치별 보상 휘도 및 컬러를 도출함으로써 상기 균일도가 보정된 영상을 생성하는 디스플레이 장치.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 휘도 및 컬러 변화량의 최소값 보다 상기 차이 인지 기준에 해당하는 1JND 만큼 상승된 타겟값으로 상기 타겟 휘도 및 컬러를 결정하고, 결정된 타겟 휘도 및 컬러를 기준으로 상기 휘도 및 컬러 변화량과 상반된 비율로 위치별 보상 휘도 및 컬러를 도출함으로써 상기 균일도가 보정된 영상을 생성하는 디스플레이 장치의 영상 처리 방법.
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