KR102105102B1

KR102105102B1 - 디스플레이 장치 및 그 디스플레이 방법

Info

Publication number: KR102105102B1
Application number: KR1020130120588A
Authority: KR
Inventors: 성화석; 김성수
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2013-10-10
Filing date: 2013-10-10
Publication date: 2020-04-27
Also published as: KR20150041967A; CN104580828A; CN104580828B; US20150103108A1; US9613563B2

Abstract

디스플레이 장치가 개시된다. 본 디스플레이 장치는 디스플레이 패널, 디스플레이 패널에 디스플레이된 이미지 프레임을 복수의 픽셀 블럭으로 구분하고, 복수의 픽셀 블럭 각각의 픽셀 계조 값을 산출하여 누적시키는 연산부, 누적된 픽셀 계조 값을 저장하는 저장부, 복수의 픽셀 블럭 중에서 누적된 픽셀 계조 값이 임계치를 초과하는 블럭에 대해 국부적으로 휘도를 감소시키고, 휘도가 감소된 블럭과 주변 블럭 사이의 휘도차를 보상하는 보상부를 포함한다. 이에 따라, 잔상을 효과적으로 제거할 수 있다.

Description

디스플레이 장치 및 그 디스플레이 방법 {DISPLAY DEVICE AND METHOD THEREOF }

본 발명은 디스플레이 장치 및 그 디스플레이 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 디스플레이 화면의 잔상 제거를 수행하는 디스플레이 장치 및 그 디스플레이 방법에 관한 것이다.

최근, 음극선관(Cathode Ray Tube)의 단점인 무게와 부피를 줄일 수 있는 각종 자발광 디스플레이 장치들이 개발되고 있다. 자발광 디스플레이 장치의 예로는, 플라즈마 디스플레이 장치, LED(Light Emitting Display Device) 디스플레이 장치, 및 OLED(Organic Light Emitting Display Device) 디스플레이 장치 등을 들 수 있다.

대표적으로, OLED 디스플레이 장치는 LCD 디스플레이 장치와 같이 액정패널의 배면에서 빛을 제공하기 위한 별도의 백라이트를 필요로 하지 않는다. 백라이트를 사용하지 않는 만큼 OLED 디스플레이 장치의 두께가 얇아지는 장점을 갖는다. 이와 같은 OLED 표시장치는 통상적으로 전원 공급단에서 제공되는 단일 전원전압(VDD)과 전원접지단의 접지전압(VSS) 사이에 R, G, B의 OLED들을 배치하고, 각각의 OLED와 전원전압 사이에 전계 효과 트랜지스터(FET)와 같은 스위칭소자를 연결하는 구조를 사용하고 있다.

한편, 자발광 디스플레이 장치의 화면 내의 로고, 자막 등의 고정 패턴 부분은 높은 휘도 값을 갖게 된다. 오랜 시간 디스플레이하면, 자발광 디스플레이 장치의 수명이 급감하게 되고, 이미지 스티킹(Image Sticking)이 발생할 수 있다.

종래에서는, 화면을 복수의 픽셀 블럭으로 나눈 후 블럭 별로 RGB 계조를 누적하고, 블럭 별 기 설정된 계조 임계치를 넘는 계조 값을 카운팅한다. 그 후, 일정 개수의 블럭이 계조 임계치를 넘으면 화면 전체의 발광 듀티(duty)를 감소하여 이미지 스티킹 문제를 해결하였다.

그러나, 전체 화면의 휘도 값이 전체적으로 감소되어 화질이 열화되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 필요성에 따른 것으로 본 발명의 목적은 디스플레이 화면의 휘도 값이 높은 영역의 휘도만 국부적으로 조정하여 이미지 스티킹 문제를 해결하고 화질의 열화를 방지하는 디스플레이 장치 및 디스플레이 방법을 제공함에 있다.

이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치는 이미지 프레임을 디스플레이하는 디스플레이 패널, 상기 이미지 프레임을 복수의 픽셀 블럭으로 구분하고, 상기 복수의 픽셀 블럭 각각의 픽셀 계조 값을 산출하여 누적시키는 연산부, 상기 누적된 픽셀 계조 값을 저장하는 저장부, 상기 복수의 픽셀 블럭 중에서 상기 누적된 픽셀 계조 값이 임계치를 초과하는 블럭에 대해 국부적으로 휘도를 감소시키고, 상기 휘도가 감소된 블럭과 주변 블럭 사이의 휘도차를 보상하는 보상부를 포함한다.

여기서, 상기 보상부는 상기 복수의 픽셀 블럭의 누적된 픽셀 계조 값에 기초하여, 상기 복수의 픽셀 블럭 각각의 휘도를 개별적으로 조정하기 위한 게인 값을 산출하는 게인 산출부, 상기 게인 값을 필터링하여, 보상 게인 값을 산출하는 보상 게인 산출부, 상기 보상 게인 값을 기초로, 상기 복수의 픽셀 블럭의 각각의 픽셀에 대해 픽셀 게인 값을 산출하여 상기 각각의 픽셀의 계조 값에 반영한 후 상기 픽셀의 계조 값을 상기 디스플레이 패널로 제공하는 픽셀 조정부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 보상 게인 산출부는, 상기 산출된 게인 값에 대해 에지 보존적 스무딩 필터(smoothing Filter)를 적용하여, 상기 복수의 픽셀 블럭 간의 휘도 차를 보상하기 위한 제1 보상 게인 값을 산출하는 제1 보상 게인 산출부, 상기 제1 보상 게인 값에 대해 IIR(Infinite Impulse Response) 필터를 적용하여, 상기 복수의 블럭의 휘도 조정에 따른 플리커를 제거하기 위한 제2 보상 게인 값을 산출하여, 상기 제2 보상 게인 값을 상기 픽셀 블럭 조정부로 제공하는 제2 보상 게인 산출부를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 에지 보존적 스무딩 필터는 산광필터(Diffusion Filter) 또는 양방향 필터(Bilateral Filter)일 수 있다.

또한, 상기 제2 보상 게인 산출부는

와 같은 산출 함수를 이용하여 상기 제2 보상 게인 값을 산출하며, 여기서, Giir은 상기 제 2 보상 게인 값, Ga는 이전 프레임의 게인 값, Gc는 현재 프레임의 게인 값, Wa는 이전 프레임의 게인 값의 가중치 및, Wc는 현재 프레임의 게인 값의 가중치일 수 있다.

또한, 상기 게인 산출부는 상기 누적된 픽셀 계조 값이 제1 임계치 미만인 픽셀 블럭을 휘도 유지 영역으로 분류하고, 상기 누적된 픽셀 계조 값이 상기 제1 임계치 이상 제2 임계치 미만인 픽셀 블럭을 중간 영역으로 분류하며, 상기 누적된 픽셀 계조 값이 상기 제2 임계치 이상인 픽셀 블럭을 잔상 개선 영역으로 분류하고, 상기 휘도 유지 영역에 대한 게인 값을 제1 값으로 설정하고, 상기 잔상 개선 영역에 대한 게인 값을 상기 제1 값보다 작은 제2 값으로 설정하며, 상기 중간 영역에 대한 게인 값을 상기 제1 값 및 상기 제2 값 사이의 선형 함수 또는 비선형 함수에 따라 산출할 수 있다.

이 경우, 상기 선형 함수는

이며, 여기서, X는 상기 누적된 픽셀 계조 값, Y는 게인 값, THa는 상기 제1 임계치, THb는 상기 제2 임계치, a는 상기 제1 값,및 b는 상기 제2 값이다.

또한, 상기 픽셀 조정부는 상기 보상 게인 값에 대해서, 상기 복수의 픽셀 블럭 내의 각 픽셀에 대해 주변 블럭과의 거리에 따른 가중치를 적용하여 상기 각 픽셀 별 게인 값을 산출하고, 산출된 각 픽셀 별 게인 값을 각 픽셀에 반영하여, 수정된 픽셀 계조 값을 상기 디스플레이 패널로 제공할 수 있다.

한편, 디스플레이 장치의 디스플레이 방법에 있어서, 상기 디스플레이부의 화면을 복수의 픽셀 블럭으로 구분하는 단계, 상기 복수의 픽셀 블럭 각각의 픽셀 계조 값을 산출하여 누적시키는 단계, 상기 누적된 픽셀 계조 값을 저장하는 단계, 상기 복수의 픽셀 블럭 중에서 상기 누적된 픽셀 계조 값이 임계치를 초과하는 블럭에 대해 국부적으로 휘도를 감소시키고, 상기 휘도가 감소된 블럭과 주변 블럭 사이의 휘도차를 보상하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 복수의 픽셀 블럭의 누적된 픽셀 계조 값에 기초하여, 상기 복수의 픽셀 블럭 각각의 휘도를 개별적으로 조정하기 위한 게인 값을 산출하는 단계, 상기 게인 값을 필터링하여, 보상 게인 값을 산출하는 단계, 및 상기 보상 게인 값을 기초로, 상기 복수의 픽셀 블럭의 각각의 픽셀에 대해 픽셀 게인 값을 산출 및 상기 픽셀에 반영하여 패널로 제공하는 픽셀 조정단계를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 보상 게인 값을 산출하는 단계는, 상기 산출된 게인 값에 대해 에지 보존적 스무딩 필터(smoothing Filter)를 적용하여, 상기 복수의 픽셀 블럭 간의 휘도 차를 보상하기 위한 제1 보상 게인 값을 산출하는 단계,및 상기 제1 보상 게인 값에 대해 IRR(Infinite Impulse Response) 필터를 적용하여, 상기 복수의 블럭의 휘도 조정에 따른 플리커를 제거하기 위한 제2 보상 게인 값을 산출하는 단계를 더 포함할 수 잇다.

이 경우, 상기 에지 보존적 스무딩 필터는 산광필터(Diffusion Filter) 또는 양방향 필터(Bilateral Filter)일 수 있다.

또한, 상기 제2 보상 게인 산출 단계는,

와 같은 산출 함수를 이용하여 상기 제2 보상 게인 값을 산출하는 단계;를 포함하며, 여기서, Giir은 상기 제 2 보상 게인 값, Ga는 이전 프레임의 게인 값, Gc는 현재 프레임의 게인 값, Wa는 이전 프레임의 게인 값의 가중치 및, Wc는 현재 프레임의 게인 값의 가중치일 수 있다.

또한, 상기 게인 산출부는, 상기 누적된 픽셀 계조 값이 제1 임계치 미만인 픽셀 블럭을 휘도 유지 영역으로 분류하고, 상기 누적된 픽셀 계조 값이 상기 제1 임계치 이상 제2 임계치 미만인 픽셀 블럭을 중간 영역으로 분류하며, 상기 누적된 픽셀 계조 값이 상기 제2 임계치 이상인 픽셀 블럭을 잔상 개선 영역으로 분류하고, 상기 휘도 유지 영역에 대한 게인 값을 제1 값으로 설정하고, 상기 잔상 개선 영역에 대한 게인 값을 상기 제1 값보다 작은 제2 값으로 설정하며, 상기 중간 영역에 대한 게인 값을 상기 제1 값 및 상기 제2 값 사이의 선형 함수 또는 비선형 함수에 따라 산출할 수 있다.

이 경우, 상기 선형 함수는

이며, 여기서, X는 상기 누적된 픽셀 계조 값, Y는 게인 값, THa는 상기 제1 임계치, THb는 상기 제2 임계치, a는 상기 제1 값 및 b는 상기 제2 값이다.

또한, 상기 픽셀 조정단계는, 상기 보상 게인 값에 대해서, 상기 복수의 픽셀 블럭 내의 각 픽셀에 대해 주변 블럭과의 거리에 따른 가중치를 적용하여 상기 각 픽셀 별 게인 값을 산출하고, 산출된 각 픽셀 별 게인 값을 각 픽셀에 반영하여, 수정된 픽셀 계조 값을 상기 디스플레이 패널로 제공하는

이상과 같은 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 국부적으로 화면 영상의 휘도를 조절함으로 디스플레이 장치의 수명을 연장한다. 또한 이미지 스티킹을 미연에 방지함으로 장치의 효율성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치의 블럭도,
도 2는 고계조 값을 가지는 픽셀의 휘도만 조정하는 것의 장점을 설명하기 위한 도면,
도 2는 도 1에 도시된 조정부의 블럭도,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치에서 출력하는 이미지 프레임의 입력계조 및 출력계조의 상관관계를 도시한 도면,
도 4는 도 1의 디스플레이 장치에서 사용되는 조정부(100)의 세부 구성의 일 예를 나타내는 블럭도,
도 5는 누적 계조 값과 게인 값의 관계를 도시한 도면,
도 6은 스무딩 필터 적용 전, 후의 디스플레이 화면의 변화를 도시한 도면,
도 7은 픽셀 당 RGB 계조 값 산출을 위해 주변 블럭과 거리 가중치를 도시한 도면, 그리고
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이 방법을 도시한 도면이다.

이하에서, 첨부된 도면을 이용하여 본 발명에 대하여 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치의 블럭도이다.

도 1에 따르면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치는 수신부(10), 디스플레이 패널(20), 연산부(110), 저장부(120), 보상부(130)를 포함할 수 있다. 또한, 보정부(100)는 연산부(110), 저장부(120), 보상부(130)를 포함한다.

수신부(10)는 TV 방송, DVD, 블루레이 등의 소스로부터 영상데이터를 수신하고 디코딩하여, 디스플레이 패널(20)로 제공한다. 디스플레이 패널(20)은 수신된 영상 데이터에 대응되는 이미지 프레임을 디스플레이한다.

수신부(10)는 컨텐츠의 각 이미지 프레임의 영상데이터를 연산부(110)로 전송할 수 있다. 연산부(110)는 영상 데이터에 기초하여, 디스플레이 패널(20)에 디스플레이된 이미지 프레임을 복수의 픽셀 블럭으로 구분할 수 있다. 그리고, 연산부(110)는 구분된 각 픽셀 블럭의 픽셀 계조 값을 산출한다.

구체적으로는 연산부(110)는 수신부(10)에서 수신된 영상 데이터를 제공받는다. 연산부(110)로 제공되는 영상데이터는 픽셀 당 RGB 계조 값을 가진다. 이 때, 픽셀 당 RGB 계조 값은 8비트, 10비트 등의 데이터로 구현될 수 있다. 참고로, 하나의 프레임은 화면 해상도에 따라 그 크기가 다르다.

연산부(110)는 제공된 영상 데이터에 기초하여 디스플레이 패널(20)에 표시된 이미지 프레임을 복수의 픽셀 블럭으로 구분한다. 그리고 나서, 연산부(110)는 복수의 픽셀 블럭 각각에 대해 픽셀 계조 값, 즉, RGB 계조 값을 산출하고, 산출된 계조 값을 각 픽셀 블럭 별로 누적시킨다. 픽셀 당 RGB 계조 값은 8비트, 10비트 등으로 구성된다.

이하에서는, 이미지 프레임을 복수의 픽셀 블럭으로 구분하여 연산하는 과정을 상세히 설명한다. 일단, 연산부(110)는 라인카운터와 픽셀카운터를 이용하여 이미지 프레임을 복수의 픽셀 블럭으로 나눌 수 있다. 픽셀 블럭 하나는 복수의 자발광 소자를 포함하는 자발광 소자 그룹에 의해 표시될 수 있다.

구체적으로 예를 들면, 풀 HD 영상의 경우, 화면 해상도가 1920*1080이다. 하나의 픽셀 블럭을 48*36 이라고 가정하기로 한다. 그러면 픽셀 블럭은 가로로 40개, 세로로 30개가 배치된다. 픽셀 카운터는 0~47의 값을 가질 수 있고, 라인카운터는 0~35의 값을 가질 수 있다. 하나의 프레임 당 1920*1080 개의 픽셀 RGB 계조가 입력된다. 픽셀 RGB 계조 값이 입력될 때마다 픽셀 카운터는 1씩 증가한다. 48번째 픽셀 RGB 계조 값이 연산부(110)에 입력된 후 49번째 픽셀이 입력되면, 픽셀 카운터는 0으로 돌아간다. 이러한 방법으로 첫번째 행의 픽셀 블럭이 정의된다. 그 다음 행, 즉 해상도(0,1)의 경우에 라인 카운터가 1 증가한다. 라인 카운터 역시 순환한다. 이러한 방법을 이용하면 한 화면을 구성하는 프레임의 각 블럭 별로 픽셀 계조 값, 즉, RGB 계조 값을 산출할 수 있다.

저장부(120)는 연산부(110)로부터 산출된 픽셀 블럭 별 RGB 계조 값을 누적하여 저장할 수 있다. 저장부(120)는 DDR RAM, ROM, 플래쉬메모리, CD/DVD 등으로 구성될 수 있다. 또한, 저장부(120)는 휘도 조정을 위한 기준이 되는 임계치 정보도 저장할 수 있다.

보상부(130)는 이미지 프레임을 구성하는 복수의 픽셀 블럭들에 대해서 국부적으로 보상을 수행하는 구성요소를 의미한다.

보상부(130)는 저장부(120)에 저장된 픽셀 계조 값을 확인하여, 복수의 픽셀 블럭 중에서 누적된 픽셀 계조 값이 임계치를 초과하는 블럭을 찾는다. 그리고 나서, 보상부(130)는 검색된 블럭에 대해서 휘도를 조정한다. 결과적으로, 국부적인 픽셀 블럭에 대해서 휘도가 감소될 수 있으므로, 그 부분의 잔상 문제가 해소될 수 있다. 또한, 보상부(130)는 휘도가 감소된 블럭과 주변 블럭 사이의 휘도차를 보상하여, 플리커도 제거하여 줄 수도 있다.

구체적으로는, 보상부(130)는 연산부(110)에서 누적된 RGB 계조 값을 이용하여 픽셀 블럭 당 게인 값을 계산하고, 최종적으로 픽셀 당 게인 값이 반영된 픽셀 당 RGB 계조 값을 디스플레이 패널(20)로 보낸다. 픽셀 당 게인 값은 0보다 크고 1보다 작거나 같은 값으로 설정될 수 있다. 보상부(130)는 수신부(10)에서 연산부(110)로 보내진 RGB 계조 값에다 보상된 게인 값을 곱한 RGB 계조 값을 디스플레이 패널(20)로 전송한다.

디스플레이 패널(20)은 프레임을 구성하는 각각의 픽셀 RGB 계조 값에 따라 자발광 소자를 발광시킨다. 구체적으로, 디스플레이 패널(20)은 복수의 픽셀 블럭의 RGB 계조 값을 입력받아 전압을 인가하여 픽셀 당 구성된 자발광 소자를 발광시킨다. 시청자는 국부적으로 휘도가 개선된 화면을 시청하게 된다. 그럼으로써, 디스플레이 장치는 이미지 스티킹을 제거할 수 있고, 국부 휘도 조정으로 인한 플리커(Flicker) 또한 개선될 수 있다.

보상부(130)의 구체적인 동작에 대해서는 후술하는 부분에서 설명한다.

한편, 상술한 부분에서는, 연산부(110)는 각 픽셀 블럭 별로 픽셀 계조 값을 산출하는 것으로 설명하였으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 가령, 연산부(110)는 픽셀 블럭 별로 누적된 RGB 계조 값을 이용하여 각각의 블럭 별 RGB 계조 값의 평균을 구하여 저장부(120)에 저장할 수 있다. 또는, 연산부(110)는 각 픽셀 블럭 내의 픽셀들 중에서 임계치를 초과하는 RGB 계조 값을 가지는 픽셀의 수 또는 그 계조 값을 저장부(120)에 저장할 수도 있다.

이상과 같이, 연산부(110)는 각 픽셀 블럭의 계조 특성 값을 다양한 방식으로 산출할 수 있다. 보상부(130)는 각 방식으로 산출된 계조 특성 값과 임계치를 이용하여, 휘도 조정 대상을 결정하고, 그 대상 블럭의 휘도를 조정할 수 있다.

도 2는 고계조 값을 가지는 픽셀의 휘도만 조정하는 것의 장점을 설명하기 위한 도면이다. 도 2는 시간 변화에 따른 계조와 휘도 감소율의 관계를 나타낸다.

구체적으로는, 도 2는 디스플레이 화면을 5시간 동안 구동시켰을 때, 계조 값 별 휘도 복원 비율을 비교한 히스토그램이다. X축은 패턴 계조 값이고, Y축은 휘도 복원률이다.

여기서, 계조 값이 160, 176, 192 등 비교적 중계조의 경우, 휘도 복원률이 100% 인 것을 확인할 수 있다. 그러나 비교적 고계조인 경우 224, 240, 255의 경우 휘도 복원률이 90 % 중반까지 떨어지는 것을 관찰할 수 있다. 이러한 실험 결과를 토대로, 고계조의 블럭의 휘도 값만 감소시켜 준다면 해당 픽셀 블럭의 이미지 스티킹은 제거되어 디스플레이 화면의 수명을 연장시키는 효과를 기대할 수 있다. 화면 전체의 발광 듀티를 조정하여 화질을 열화시키는 것보다 효율적으로 화면의 휘도를 조정하여 이미지 스티킹을 제거할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이 장치에서 출력하는 이미지 프레임의 입력계조 및 출력계조의 상관관계를 도시한 도면이다.

도 3에 따르면, 왼편의 도(410)는 디스플레이 패널(20)에서 디스플레이되는 화면을 복수의 픽셀 블럭으로 구분한 상태를 나타낸다. 픽셀 블럭 들 중에는 밝은 휘도 값을 가지는 픽셀 블럭(420) 및 어두운 휘도 값을 가지는 픽셀 블럭(430)이 포함될 수 있다.

디스플레이 장치는, 밝은 휘도 값을 가지는 픽셀 블럭(420)이 일정 시간 동안 지속적으로 반복되는 경우 입력 계조 값에 대비하여 출력 계조 값을 감소시켜, 잔상을 방지한다. 반면, 어두운 휘도 값을 가지는 픽셀 블럭(430)의 경우 입력 계조에 대비하여 출력 계조를 감소시키지 않아도 이미지 스티킹이 발생하지 않기 때문에, 별도로 출력 계조를 조정해주지 않아도 디스플레이 장치 수명에 큰 영향은 없게 된다. 즉, 디스플레이 장치는 국부적으로 휘도를 조정하여, 전체적인 휘도는 크게 감소시키지 않으면서 잔상 제거를 수행할 수 있다.

여기서, 픽셀 블럭의 휘도 값에 따른 각각의 그래프(420-1, 430-1)의 X축은 입력 계조이고 Y축은 출력 계조를 나타낸다. 제 1 그래프(420-1)의 기울기는 1보다 작고 제 2 그래프(430-1)의 기울기는 1 또는 1에 가깝게 설정될 수 있다. 도 3를 참고하면, 밝은 휘도 값을 가지는 픽셀 블럭(420)의 출력 계조 값은 감소되는 반면, 어두운 휘도 값을 가지는 픽셀 블럭(430)의 출력 계조 값은 크게 변동 없음을 나타낸다.

도 4는 도 1의 디스플레이 장치에서 사용되는 조정부(100)의 세부 구성의 일 예를 나타내는 블럭도이다.

도 4에 따르면, 조정부(100)는 연산부(110), 저장부(120), 게인 산출부(140), 보상 게인 산출부(150), 픽셀 조정부(160)를 포함할 수 있다. 도 3의 조정부(100)는 하나의 SoC(System on Chip)로 구현될 수도 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

연산부(110), 저장부(120)에 대해서는 도 1에서 구체적으로 설명한 바 있으므로, 중복 설명은 생략한다.

보상부(130)는 게인 산출부(140), 보상 게인 산출부(150), 픽셀 조정부(160)로 구성된다.

게인 산출부(140)는 복수의 픽셀 블럭의 누적된 픽셀 계조 값에 기초하여, 상기 복수의 픽셀 블럭 각각의 휘도를 개별적으로 조정하기 위한 게인 값을 산출한다. 게인 산출부(140)를 통해 산출된 게인 값은 주변 픽셀 블럭 간의 휘도 불연속은 제거하지 않은 상태의 게인 값이다. 자세한 산출 방법은 이하의 도 5에 대한 설명 부분에서 구체적으로 기재한다.

보상 게인 산출부(150)는 게인 값을 필터링하여, 보상 게인 값을 산출한다. 자세한 설명은 도 6에서 구체적으로 기재한다.

픽셀 조정부(160)는 보상 게인 값을 기초로, 상기 복수의 픽셀 블럭의 각각의 픽셀에 대해 게인 값을 산출 및 상기 픽셀에 반영하여 디스플레이 패널로 전송한다. 픽셀 조정부(160)의 기능은 도 7에서 구체적으로 기재한다.

도 5는 누적 계조 값과 게인 값의 관계를 도시한 도면이다. 게인 산출부(140)는 도 5에 도시된 그래프의 함수를 이용하여, 게인 값을 산출할 수 있다.

구체적으로는, 게인 산출부(140)는, 누적된 픽셀 계조 값이 제1 임계치 미만인 픽셀 블럭을 휘도 유지 영역으로 분류하고, 누적된 픽셀 계조 값이 제1 임계치 이상 제2 임계치 미만인 픽셀 블럭을 중간 영역으로 분류하며, 누적된 픽셀 계조 값이 제2 임계치 이상인 픽셀 블럭을 잔상 개선 영역으로 분류할 수 있다. 게인 산출부(140)는 휘도 유지 영역에 대한 게인 값을 제1 값으로 설정하고, 잔상 개선 영역에 대한 게인 값을 상기 제1 값보다 작은 제2 값으로 설정하며, 중간 영역에 대한 게인 값은 제1 값 및 제2 값 사이의 선형 함수 또는 비선형 함수에 따라 산출할 수 있다.

도 5에 따르면, Y축은 게인 값, X축은 픽셀 블럭 별 누적 계조 값을 나타낸다. 도 5는 제1 값이 1로 설정되고, 제2 값이 S로 설정된 상태를 나타낸다. 또한, THa는 제1 임계치, THb는 제2 임계치를 의미한다.

도 5의 그래프의 Y축에서, 게인 값이 1이면 입력 계조와 출력 계조가 동일한 경우이다. 1이라는 게인 값은 미리 설정되어 레지스터(미도시) 또는 기타 메모리에 저장되어 있을 수 있다. S는 잔상 개선 게인의 기준 값으로, 미리 설정되어 저장될 수 있다. 0<게인값<=1 와 같은 식을 만족한다. S의 값은 1보다 작은 값으로 미리 설정할 수 있다. 일 예로 S 값이 0.8이라면 출력 계조 값은 입력 계조 값에 0.8을 곱한 값이다.

X축에서, THa는 제 1 임계치이다. 제 1 임계치는 휘도 유지 영역과 중간 영역을 구분하기 위하여 설정된 값이다. THb는 제 2 임계치로 중간 영역과 잔상개선 영역을 구분하게 된다. THa, THb는 임의로 설정될 수 있고, 역시 레지스터(미도시)에 저장될 수 있다. 휘도 유지 영역이란 휘도를 변경하지 않는 픽셀 블럭을 의미하고, 잔상 개선 영역이란 휘도를 조정하여 잔상을 제거하는 픽셀 블럭을 의미하며, 중간 영역이란 휘도 유지 영역 및 잔상 개선 영역에 속하지 않는 나머지 픽셀 블럭을 의미한다.

일 예로, 휘도 유지 영역을 보면, 게인 값이 1이므로 입력 계조와 출력 계조의 값이 같다. 이 때 휘도의 변화 또한 생기지 않게 된다. 픽셀 블럭의 각 RGB 계조가 화면에 반영되었을 때 대체로 저/중계조에 해당하고, 화면에서 어둡게 보이는 블럭이다.

또한, 잔상 개선 영역은 입력 계조 값이 출력 계조 값보다 크다. 잔상 개선 영역에 속한 픽셀 블럭은 휘도 조정 전에는 고휘도였다가 S 값에 따라서 휘도가 감소하게 된다. 디스플레이 화면의 수명을 연장하고 잔상을 미연에 방지할 수 있게 된다.

또한, 중간 영역에 속한 픽셀 블럭의 게인 값 산정은 제 1 좌표(THa, 1)와 제 2좌표(THb, S)를 연결하는 것이다. 게인 값을 서서히 떨어지므로 휘도 불연속이 제거를 어느정도 기대할 수 있다.

이 경우, 두 좌표를 선형으로 또는 비선형으로 연결할 수 있다.

일 예에 따르면, 게인 산출부(140)는 다음과 같은 수학식 1로 모델링되는 선형 함수(①)를 이용하여 중간 영역의 게인 값을 산출할 수 있다.

여기서, X는 누적된 픽셀 계조 값, Y는 게인 값, THa는 상기 제1 임계치, THb는 상기 제2 임계치, a는 상기 제1 값, 및 b는 상기 제2 값이다.

다른 예에 따르면, 게인 산출부(140)는 비선형 함수(②, ③)를 이용하여 중간 영역의 게인 값을 산출할 수 있다. 비선형 함수의 예로는 지수함수, 분수함수, 고차 다항함수, 로그함수등이 있을 수 있다.

이 때 비선형 매핑(511, 513)중 제 2 비선형 매핑(513)을 보면 잔상 개선 영역의 휘도를 S 값에 따라서 변경한 경우, 휘도 불연속에 있어서 유리한 면이 있다. 왜냐하면 게인 값이 선형 매핑(512), 제 1 비선형 매핑(511)에 비해서 잔상개선영역과 중간영역 사이의 게인 증가 값이 작기 때문이다.

게인 산출부(140)에 의해 상술한 바와 같이 게인 값이 산출되면, 보상 게인 산출부(150)는 게인 값을 필터링하여, 보상 게인 값을 산출할 수 있다. 필터링에는 스무딩 필터, IIR 필터 등이 사용될 수 있다.

도 6은 스무딩 필터 적용 전후의 디스플레이 화면의 변화를 도시한 도면이다. 도 6에서 필터링 이전 화면(610)은 게인 값 S를 적용하였을 때의 화면이고, 필터링 이후 화면(620)은 에지(Edge) 보존적 스무딩 필터(Smooting Filter)를 적용하여 필터링한 화면이다.

에지 보존적 스무딩 필터는 대상물의 에지부분이 보존되도록 필터하는 방법으로 휘도 불연속을 제거하기 위해 사용한다. 보상 게인 산출부(150)는 에지 보존적 스무딩 필터를 통해 게인 값을 기초로 제 1 보상 게인 값을 산출하는 제1 보상 게인 산출부(미도시)를 포함할 수 있다.

제1 보상 게인 산출부는, 에지 보존적 스무딩 효과가 있는 산광필터(Diffusion Filter) 또는 양방향필터(Bilateral Filter)를 이용할 수 있다. 이에 따라, 픽셀 블럭 사이 또는 픽셀 블럭 내부의 휘도 불연속을 제거할 수 있다. 도 6을 참고하면, 필터링 이전 화면(610)에 비해 필터링 이후 화면(620)의 픽셀 블럭들의 휘도 값들이 보다 연속적으로 이어진 상태임을 알 수 있다.

또한, 보상 게인 산출부(150)는 제1 보상 게인 값에 대해 IIR(Infinite Impulse Response) 필터를 적용하여, 복수의 블럭의 휘도 조정에 따른 플리커를 제거하기 위한 제2 보상 게인 값을 산출하고, 산출된 제2 보상 게인 값을 픽셀 조정부(160)로 제공하는 제2 보상 게인 산출부(미도시)를 더 포함할 수도 있다.

제 2 보상 게인 산출부는 픽셀 블럭 내부의 시간 변화에 따른 휘도 불연속을 제거한다. 제2 보상 게인 산출부는, 다음의 수학식 2와 같은 산출함수를 이용하여 제2 보상 게인 값을 산출할 수 있다.

여기서, Giir은 상기 제 2 보상 게인 값, Ga는 이전 프레임의 게인 값, Gc는 현재 프레임의 게인 값, Wa는 이전 프레임의 게인 값의 가중치 및, Wc는 현재 프레임의 게인 값의 가중치이다. Wa > Wc 이면 픽셀 블럭의 휘도는 천천히 변하고 Wa < Wc 이면 픽셀 블럭의 휘도는 빨리 변한다.

도 7은 픽셀 당 RGB 계조 값 산출을 위해 주변 블럭과 거리 가중치를 도시한 도면이다.

도 7에 따르면, 상술한 바와 같이 제 2 보상 게인 산출부에서 제 2 보상 게인 값을 산출하면, 픽셀 조정부(160)는 픽셀 블럭 각각의 픽셀 계조를 산출한다.

이 경우, 픽셀 조정부(160)는 각각의 픽셀 계조를 산출하기 위해 거리 가중치를 이용한 거리 보간을 수행할 수 있다. 즉, 픽셀 조정부(160)는 픽셀 블럭 내의 각 픽셀들과 주변 픽셀들간의 거리에 따라 상이한 가중치를 결정한다. 그리고, 픽셀 조정부(160)는 해당 픽셀 블럭에 대해 산출된 제2 보상 게인 값에 대하여 각 픽셀 별로 결정된 가중치를 적용하여, 제2 보상 게인 값을 픽셀 별로 수정한다. 이에 따라, 각 픽셀 별로 조정된 게인 값을 산출할 수 있다.

픽셀 조정부(160)는 조정된 게인 값을 적용하여 픽셀 계조 값을 변경하고, 변경된 픽셀 계조 값을 포함하는 영상 데이터를 디스플레이 패널(20)로 전송한다.

구체적으로, 도 7의 (a)의 P4 블럭의 한 점을 (X, Y)라고 하면 P0 ~ P8 주변 블럭에 대한 거리 가중치를 이용한 거리 보간을 수행한다. Pave(X, Y)를 픽셀 (X, Y)의 게인 값, Pig를 주변 i블럭의 게인 값, 및 Wi(X, Y)를 주변 i 블럭과 픽셀(X, Y) 사이의 거리 가중치 값이라고 할 때, 픽셀 당 게인 값 Pave는 다음 수학식에 따라 도출된다.

도 7의 (b)는 (X, Y)좌표에 따른 주변 블럭i 사이의 거리 가중치를 도시한 도면이다. X축은 픽셀의 X좌표, Y축은 픽셀의 Y좌표이고, Z축은 가중치 값이다. 수학식 3을 이용하면 픽셀 당 게인 값이 산출될 수 있다. 픽셀 조정부(160)는 이 게인 값을 RGB 계조 값에 곱하여 새로운 RGB 계조를 디스플레이 패널(20)로 전송한다.

도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 디스플레이 방법을 도시한 도면이다. 도 8에 따르면, 디스플레이 장치는, 디스플레이 패널에 표시된 이미지 프레임을 복수의 픽셀 블럭으로 구분한다(S810). 복수의 픽셀 블럭 구분 방법은 상술한바 생략한다.

그 후에, 복수의 픽셀 블럭 각각의 픽셀 계조 값을 산출하여(S820), 산출된 픽셀 계조 값을 누적 저장한다(S830). 이 경우, 누적된 픽셀 계조 값 전체를 저장할 수 있고, 픽셀 블럭 당 계조 값의 평균을 저장할 수도 있다. 또한, 픽셀 블럭 당 고계조 값의 개수를 저장할 수도 있다. 또한, 고계조를 판단하는 임계치를 설정하여 저장할 수 있다.

이러한 상태에서 디스플레이 장치는 매 이미지 프레임을 구성하는 픽셀 블럭의 누적 계조 값이 임계치를 초과하는 지 여부를 판단한다(S840). 판단 결과, 임계치를 초과하는 누적 계조 값을 가지는 픽셀 블럭에 대해서는 국부적으로 휘도를 감소(S850)시킨다. 반면, 임계치를 초과하지 않는 픽셀 블럭에 대해서는 휘도를 유지한다(S860). 그 후, 픽셀 블럭 주변의 블럭들과 휘도차를 보상한다(S870).

휘도 보상 방법 및 휘도차 보상 방법에 대해서는 상술한 도 5 내지 도 7에 대한 부분에서 구체적으로 설명한 바 있으므로, 중복 설명은 생략한다.

상술한 방법은 상술한 자발광 디스플레이 장치에 적용될 수 있을 뿐 아니라, 상술한 방법을 사용하는 다양한 장치에 적용될 수 있다.

한편, 상술한 다양한 실시 예에 따른 디스플레이 장치의 디스플레이 방법은 프로그램으로 구현되어 디스플레이 장치에 제공될 수 있다.

구체적으로, 디스플레이 장치의 디스플레이 방법에 있어서, 디스플레이 패널의 화면을 복수의 픽셀 블럭으로 구분하는 단계, 복수의 픽셀 블럭 각각의 픽셀 계조 값을 산출하여 누적시키는 단계, 누적된 픽셀 계조 값을 저장하는 단계, 복수의 픽셀 블럭 중에서 누적된 픽셀 계조 값이 임계치를 초과하는 블럭에 대해 국부적으로 휘도를 감소시키고, 상기 휘도가 감소된 블럭과 주변 블럭 사이의 휘도차를 보상하는 단계를 포함하는 프로그램이 저장된 비일시적 판독 가능 매체(non-transitory computer readable medium)가 제공될 수 있다.

비일시적 판독 가능 매체란 레지스터, 캐쉬, 메모리 등과 같이 짧은 순간 동안 데이터를 저장하는 매체가 아니라 반영구적으로 데이터를 저장하며, 기기에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미한다. 구체적으로는, 상술한 다양한 어플리케이션 또는 프로그램들은 CD, DVD, 하드 디스크, 블루레이 디스크, USB, 메모리카드, ROM 등과 같은 비일시적 판독 가능 매체에 저장되어 제공될 수 있다.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

100 : 조정부 110 : 연산부
120 : 저장부 130 : 보상부
140 : 게인 산출부 150 : 보상 게인 산출부
160 : 픽셀 조정부

Claims

디스플레이 장치에 있어서,
이미지 프레임을 디스플레이하는 디스플레이 패널;
상기 이미지 프레임을 복수의 픽셀 블럭으로 구분하고, 상기 복수의 픽셀 블럭 각각의 픽셀 계조 값을 산출하여 누적시키는 연산부;
상기 누적된 픽셀 계조 값을 저장하는 저장부;
상기 복수의 픽셀 블럭 중에서 상기 누적된 픽셀 계조 값이 임계치를 초과하는 블럭에 대해 국부적으로 휘도를 감소시키고, 상기 휘도가 감소된 블럭과 주변 블럭 사이의 휘도차를 보상하는 보상부;를 포함하며,
상기 보상부는,
상기 복수의 픽셀 블럭의 누적된 픽셀 계조 값에 기초하여, 상기 복수의 픽셀 블럭 각각의 휘도를 개별적으로 조정하기 위한 게인 값을 산출하는 게인 산출부;
상기 산출된 게인 값에 대해 에지 보존적 스무딩 필터(smoothing Filter)를 적용하여, 상기 복수의 픽셀 블럭 간의 휘도 차를 보상하기 위한 제1 보상 게인 값을 산출하는 제1 보상 게인 산출부;
상기 제1 보상 게인 값에 대해 IIR(Infinite Impulse Response) 필터를 적용하여, 상기 복수의 픽셀 블럭의 휘도 조정에 따른 플리커를 제거하기 위한 제2 보상 게인 값을 산출하는 제2 보상 게인 산출부;
상기 제2 보상 게인 값에 기초하여 상기 복수의 픽셀 블럭의 각각의 픽셀에 대해 픽셀 게인 값을 산출하여 상기 각각의 픽셀의 계조 값에 반영한 후 상기 픽셀의 계조 값을 상기 디스플레이 패널로 제공하는 픽셀 조정부;를 포함하는 디스플레이 장치.
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제1항에 있어서,
상기 에지 보존적 스무딩 필터는 산광필터(Diffusion Filter) 또는 양방향 필터(Bilateral Filter)인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
제1항에 있어서,
상기 제2 보상 게인 산출부는,

와 같은 산출 함수를 이용하여 상기 제2 보상 게인 값을 산출하며,
여기서, Giir은 상기 제 2 보상 게인 값, Ga는 이전 프레임의 게인 값, Gc는 현재 프레임의 게인 값, Wa는 이전 프레임의 게인 값의 가중치 및, Wc는 현재 프레임의 게인 값의 가중치인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
제1항에 있어서,
상기 게인 산출부는,
상기 누적된 픽셀 계조 값이 제1 임계치 미만인 픽셀 블럭을 휘도 유지 영역으로 분류하고, 상기 누적된 픽셀 계조 값이 상기 제1 임계치 이상 제2 임계치 미만인 픽셀 블럭을 중간 영역으로 분류하며, 상기 누적된 픽셀 계조 값이 상기 제2 임계치 이상인 픽셀 블럭을 잔상 개선 영역으로 분류하고,
상기 휘도 유지 영역에 대한 게인 값을 제1 값으로 설정하고, 상기 잔상 개선 영역에 대한 게인 값을 상기 제1 값보다 작은 제2 값으로 설정하며, 상기 중간 영역에 대한 게인 값을 상기 제1 값 및 상기 제2 값 사이의 선형 함수 또는 비선형 함수에 따라 산출하는 디스플레이 장치.
제6항에 있어서,
상기 선형 함수는,

이며,
여기서, X는 상기 누적된 픽셀 계조 값, Y는 게인 값, THa는 상기 제1 임계치, THb는 상기 제2 임계치, a는 상기 제1 값, 및 b는 상기 제2 값인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
제1항에 있어서,
상기 픽셀 조정부는,
상기 보상 게인 값에 대해서, 상기 복수의 픽셀 블럭 내의 각 픽셀에 대해 주변 블럭과의 거리에 따른 가중치를 적용하여 상기 각 픽셀 별 게인 값을 산출하고, 산출된 각 픽셀 별 게인 값을 각 픽셀에 반영하여, 수정된 픽셀 계조 값을 상기 디스플레이 패널로 제공하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
디스플레이 장치의 디스플레이 방법에 있어서,
디스플레이 패널에 디스플레이된 이미지 프레임을 복수의 픽셀 블럭으로 구분하는 단계;
상기 복수의 픽셀 블럭 각각의 픽셀 계조 값을 산출하는 단계;
상기 산출된 픽셀 계조 값을 누적시켜 저장하는 단계;
상기 복수의 픽셀 블럭 중에서 상기 누적된 픽셀 계조 값이 임계치를 초과하는 블럭에 대해 국부적으로 휘도를 감소시키고, 상기 휘도가 감소된 블럭과 주변 블럭 사이의 휘도차를 보상하는 보상 단계;를 포함하며,
상기 보상 단계는,
상기 복수의 픽셀 블럭의 누적된 픽셀 계조 값에 기초하여, 상기 복수의 픽셀 블럭 각각의 휘도를 개별적으로 조정하기 위한 게인 값을 산출하는 단계;
상기 산출된 게인 값에 대해 에지 보존적 스무딩 필터(smoothing Filter)를 적용하여, 상기 복수의 픽셀 블럭 간의 휘도 차를 보상하기 위한 제1 보상 게인 값을 산출하는 단계;
상기 제1 보상 게인 값에 대해 IIR(Infinite Impulse Response) 필터를 적용하여, 상기 복수의 픽셀 블럭의 휘도 조정에 따른 플리커를 제거하기 위한 제2 보상 게인 값을 산출하는 단계; 및
상기 제2 보상 게인 값에 기초하여 상기 복수의 픽셀 블럭의 각각의 픽셀에 대해 픽셀 게인 값을 산출하여 상기 각각의 픽셀의 계조 값에 반영하고, 상기 픽셀 게인 값이 반영된 픽셀 계조 값을 상기 디스플레이 패널로 제공하는 픽셀 조정단계;를 포함하는 디스플레이 방법.
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제9항에 있어서,
상기 에지 보존적 스무딩 필터는 산광필터(Diffusion Filter) 또는 양방향 필터(Bilateral Filter)인 것을 특징으로 하는 디스플레이 방법.
제9항에 있어서,
상기 제2 보상 게인 산출 단계는,

와 같은 산출 함수를 이용하여 상기 제2 보상 게인 값을 산출하는 단계;를 포함하며,
여기서, Giir은 상기 제 2 보상 게인 값, Ga는 이전 프레임의 게인 값, Gc는 현재 프레임의 게인 값, Wa는 이전 프레임의 게인 값의 가중치 및, Wc는 현재 프레임의 게인 값의 가중치인 것을 특징으로 하는 디스플레이 방법.
제9항에 있어서,
상기 게인 값을 산출하는 단계는,
상기 누적된 픽셀 계조 값이 제1 임계치 미만인 픽셀 블럭을 휘도 유지 영역으로 분류하고, 상기 누적된 픽셀 계조 값이 상기 제1 임계치 이상 제2 임계치 미만인 픽셀 블럭을 중간 영역으로 분류하며, 상기 누적된 픽셀 계조 값이 상기 제2 임계치 이상인 픽셀 블럭을 잔상 개선 영역으로 분류하는 단계;
상기 휘도 유지 영역에 대한 게인 값을 제1 값으로 설정하고, 상기 잔상 개선 영역에 대한 게인 값을 상기 제1 값보다 작은 제2 값으로 설정하며, 상기 중간 영역에 대한 게인 값을 상기 제1 값 및 상기 제2 값 사이의 선형 함수 또는 비선형 함수에 따라 산출하는 단계;를 포함하는 디스플레이 방법.
제14항에 있어서,
상기 선형 함수는,

이며,
여기서, X는 상기 누적된 픽셀 계조 값, Y는 게인 값, THa는 상기 제1 임계치, THb는 상기 제2 임계치, a는 상기 제1 값, 및 b는 상기 제2 값인 것을 특징으로 하는 디스플레이 방법.
제9항에 있어서,
상기 픽셀 조정단계는,
상기 보상 게인 값에 대해서, 상기 복수의 픽셀 블럭 내의 각 픽셀에 대해 주변 블럭과의 거리에 따른 가중치를 적용하여 상기 각 픽셀 별 게인 값을 산출하고, 산출된 각 픽셀 별 게인 값을 각 픽셀에 반영하여, 수정된 픽셀 계조 값을 상기 디스플레이 패널로 제공하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 방법.