KR102207190B1

KR102207190B1 - 영상 처리 방법 및 영상 처리 회로와, 그를 이용한 표시 장치

Info

Publication number: KR102207190B1
Application number: KR1020150074987A
Authority: KR
Inventors: 방성진
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2015-05-28
Filing date: 2015-05-28
Publication date: 2021-01-25
Also published as: CN106205485B; EP3098803B1; KR20160139678A; US10157568B2; US20160351115A1; EP3098803A1; CN106205485A

Abstract

본 발명은 고정 이미지 영역의 열화와 그로 인한 컬러 왜곡을 감소시키고 수명을 연장시킬 수 있는 영상 처리 방법 및 영상 처리 회로와, 그를 이용한 표시 장치에 관한 것으로, 본 발명의 영상 처리 방법은 제1 컬러 성분들로 표현되는 영상 데이터의 제1 영상 영역과 제2 영상 영역을 판단하는 단계와; 상기 제1 영상 영역의 제1 픽셀 데이터에 제1 변환 알고리즘을 적용하여, 상기 제1 컬러 성분들의 수보다 많은, 제2 컬러 성분들로 표현되는 제1 변환된 픽셀 데이터를 획득하는 단계와; 상기 제2 영상 영역의 제2 픽셀 데이터에 제2 변환 알고리즘을 적용하여 상기 제2 컬러 성분들로 표현되는 제2 변환된 픽셀 데이터를 획득하는 단계를 포함한다. 상기 제1 영상 영역은 불투명한 고정 영상을 포함하여 상기 제2 영상 영역보다 잔상 효과를 발생시키는 가능성이 더 크다. 상기 제1 변환 알고리즘은, 상기 제2 변환 알고리즘에 비해, 상기 제2 컬러 성분들 중 제1 성분의 사용율을 증가시키고, 상기 제2 컬러 성분들 중 제2 성분의 사용율을 감소시키며, 상기 제1 성분은 상기 제2 성분보다 높은 발광 효율을 갖는다.

Description

영상 처리 방법 및 영상 처리 회로와, 그를 이용한 표시 장치{IMAGE PROCESSING METHOD, IMAGE PROCESSING CIRCUIT AND DISPLAY DEVICE USING THE SAME}

본 발명은 표시 장치에 관한 것으로, 특히 고정 이미지 영역의 열화 및 컬러 왜곡을 감소시키고 수명을 연장시킬 수 있는 영상 처리 방법 및 영상 처리 회로와, 그를 이용한 표시 장치에 관한 것이다.

평판 표시 장치로는 액정을 이용한 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display; 이하 LCD), 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode; 이하 OLED)를 이용한 OLED 표시 장치, 전기영동 입자를 이용한 전기영동 표시 장치(ElecToPhoretic Display; EPD) 등이 대표적이다.

이들 중 OLED 표시 장치는 애노드 및 캐소드 사이의 유기 발광층이 자발광하는 OLED 소자를 각 서브픽셀로 이용하여 뛰어난 콘트라스트비 특성 등의 화질적 우수성을 보이며 소형 모바일 장치로부터 대형 TV까지 다양한 분야에서 차세대 표시 장치로 각광 받고 있다.

그런데, OLED 표시 장치는 OLED 소자의 자발광 특성상 구동 시간의 경과에 따라 열화되어 OLED 소자의 휘도가 저하되는 문제점이 있다. 특히, 로고(Logo)나, 모바일 장치 등의 메뉴나 아이콘 등과 같은 고정 이미지가 장시간 표시되는 고정 이미지 영역에서는 고계조 데이터에 의해 OLED 소자가 장시간 발광함에 따라 상대적으로 빨리 열화되어 휘도가 감소함으로써 잔상 문제가 발생된다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 종래의 OLED 표시 장치는 고정 이미지 영역의 데이터를 픽셀 단위로 휘도 보상하는 기술이 제안되었다. 그러나, 종래의 휘도 보상 방법은 단기적으로는 화질 향상을 가져올 수 있으나, 컬러가 다른 서브픽셀별 발광 효율을 고려하지 않아 발광 효율이 낮은 컬러의 OLED 소자가 상대적으로 빨리 열화됨으로써 컬러가 왜곡되는 문제점이 있다. 또한, 종래의 휘도 보상 방법은 휘도 보상으로 인하여 OLED 소자의 열화가 가속되어 표시 장치의 수명을 단축시키는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 컬러별 발광 효율과 인지적 잔상 허용 한계를 고려하여 고정 이미지 영역의 데이터를 변조함으로써 고정 이미지 영역의 열화와 그로 인한 컬러 왜곡을 감소시키고 수명을 연장시킬 수 있는 영상 처리 방법 및 영상 처리 회로와, 그를 이용한 표시 장치를 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 영상 처리 방법은 제1 컬러 성분들로 표현되는 영상 데이터의 제1 영상 영역과 제2 영상 영역을 판단하는 단계와; 상기 제1 영상 영역의 제1 픽셀 데이터에 제1 변환 알고리즘을 적용하여, 상기 제1 컬러 성분들의 수보다 많은, 제2 컬러 성분들로 표현되는 제1 변환된 픽셀 데이터를 획득하는 단계와; 상기 제2 영상 영역의 제2 픽셀 데이터에 제2 변환 알고리즘을 적용하여 상기 제2 컬러 성분들로 표현되는 제2 변환된 픽셀 데이터를 획득하는 단계를 포함한다. 상기 제1 영상 영역은 불투명한 고정 영상을 포함하여 상기 제2 영상 영역보다 잔상 효과를 발생시키는 가능성이 더 크다. 상기 제1 변환 알고리즘은, 상기 제2 변환 알고리즘에 비해, 상기 제2 컬러 성분들 중 제1 성분의 사용율을 증가시키고, 상기 제2 컬러 성분들 중 제2 성분의 사용율을 감소시키며, 상기 제1 성분은 상기 제2 성분보다 높은 발광 효율을 갖는다.

본 발명의 실시예에 따른 영상 처리 회로는 제1 컬러 성분들로 표현되는 영상 데이터의 제1 영상 영역과 제2 영상 영역을 결정하도록 구성되는 고정 영상 영역 검출부와; 상기 제1 영상 영역의 제1 픽셀 데이터에 제1 변환 알고리즘을 적용하여, 상기 제1 컬러 성분들의 수보다 많은, 제2 컬러 성분들로 표현되는 제1 변환된 픽셀 데이터를 획득하도록 구성되는 제1 데이터 변환부와; 상기 제2 영상 영역의 제2 픽셀 데이터에 제2 변환 알고리즘을 적용하여 상기 제2 컬러 성분들로 표현되는 제2 변환된 픽셀 데이터를 획득하도록 구성되는 제2 데이터 변환부를 구비한다. 상기 제1 영상 영역은 불투명한 고정 영상을 포함하여 상기 제2 영상 영역보다 잔상 효과를 발생시키는 가능성이 더 크다. 상기 제1 변환 알고리즘은, 상기 제2 변환 알고리즘에 비해, 상기 제2 컬러 성분들 중 제1 성분의 사용율을 증가시키고, 상기 제2 컬러 성분들 중 제2 성분의 사용율을 감소시키며, 상기 제1 성분은 상기 제2 성분보다 높은 발광 효율을 갖는다.
상기 제1 성분의 사용율 증가에 대한 상기 성분의 사용율 감소의 비율은 상기 제1 성분 및 제2 성분의 발광 효율의 비율에 대응한다.

상기 제2 영상 영역은 고정 영상을 포함하지 않는다.

본 발명의 실시예에 따른 영상 처리 회로는 불투명한 고정 영상을 포함하는 제3 영상 영역의 제3 픽셀 데이터에, 상기 제2 변환 알고리즘을 적용하여, 제3 변환된 픽셀 데이터를 획득하도록 구성되는 제3 데이터 변환부를 더 포함한다.

본 발명의 실시예에 따른 영상 처리 회로는 계조 분포를 이용하여 상기 제1 영상 영역과 상기 제3 영상 영역을 구별하도록 구성되는 고정 영상 판단부를 더 포함한다.

상기 제1 컬러 성분들은 적색, 녹색, 청색을 포함하고, 상기 제2 컬러 성분들은 백색, 적색, 녹색, 청색을 포함한다.
상기 제1 성분은 백색이고, 상기 제2 성분은 청색이다.
상기 제1 변환 알고리즘은, 상기 제2 변환 알고리즘에 비해, 상기 청색 사용율의 α배 및 상기 백색 사용율의 β배(여기서, β= 1 + 1/30 * (1 - α))를 생성한다.
본 발명의 실시예에 따른 영상 처리 회로는 상기 제1 픽셀 데이터 및 제2 픽셀 데이터를 변환된 영상 데이터로 합성하도록 구성되는 영상 합성부를 추가로 포함한다.

본 발명의 실시예에 따른 표시 장치는 게이트 라인들과, 상기 게이트 라인들과 교차하는 데이터 라인들과, OLED를 포함하는 OLED 표시 패널과, 게이트 신호들을 생성하여 상게 게이트 라인 상으로 전송하도록 구성되는 게이트 드라이버와, 상기 영상 처리 회로와, 상기 영상 처리 회로로부터 출력된 픽셀 데이터에 대응하는 아날로그 픽셀 데이터를 생성하여 상기 데이터 라인 상으로 전송하도록 구성되는 데이터 드라이버를 포함한다.

본 발명에 따른 영상 처리 방법 및 회로와 그를 이용한 표시 장치는 서로 다른 컬러별 발광 효율과 인지적 잔상 허용 한계를 고려하여 컬러별로 가중치를 차등 적용하여 고정 이미지 영역의 데이터를 변조함으로써 고정 이미지 영역의 열화와 그로 인한 컬러 왜곡을 감소시키고 수명을 연장시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 OLED 표시 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 각 서브픽셀의 구조를 예시한 등가 회로도이다.
도 3은 도 1에 도시된 WRGB의 발광 효율을 도식적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 로고 영역의 특징에 따른 계조 분포도를 예시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 불투명 고정 이미지 영역의 RGB-to-WRGB 데이터 변환 방법을 도식적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 적용되는 배경 휘도에 따른 로고 잔상에 대한 인지적 특성을 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 영상 처리 방법을 단계적으로 나타낸 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 영상 처리 회로의 내부 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 영상 처리 회로를 포함하는 OLED 표시 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.

도 1에 도시된 OLED 표시 장치는 타이밍 컨트롤러(100), 패널 구동부인 데이터 드라이버(200) 및 게이트 드라이버(300), 표시 패널(400), 감마 전압 생성부(500), 도시하지 않은 전원부 등을 포함한다.

타이밍 컨트롤러(100)는 외부 호스트 시스템으로부터 RGB 데이터 및 타이밍 신호 등을 공급받는다. 예를 들면, 외부 호스트 시스템은 컴퓨터, TV 시스템, 셋탑 박스, 태플릿이나 휴대폰 등과 같은 휴대 단말기의 시스템 중 어느 하나일 수 있다.

타이밍 컨트롤러(100)는 입력된 타이밍 신호들을 이용하여 데이터 드라이버(200) 및 게이트 드라이버(300)의 구동 타이밍을 각각 제어하는 데이터 제어 신호 및 게이트 제어 신호를 생성하여 데이터 드라이버(200) 및 게이트 드라이버(300)로 각각 출력한다. 호스트 시스템으로부터 타이밍 컨트롤러(100)로 공급되는 타이밍 신호는 도트 클럭, 데이터 인에이블 신호, 수직 동기 신호, 수평 동기 신호를 포함하지만, 여기서 수직 동기 신호 및 수평 동기 신호는 생략될 수 있다. 수직 동기 신호 및 수평 동기 신호가 생략되는 경우 타이밍 컨트롤러(100)는 도트 클럭에 따라 데이터 인에이블 신호를 카운트하여 수직 동기 신호 및 수평 동기 신호를 생성하여 이용할 수 있다.

타이밍 컨트롤러(100)의 영상 처리 회로(50)는 RGB 데이터를 이용하여 고정 이미지 영역을 검출하여 고정 이미지 영역의 RGB 데이터와, 고정 이미지 영역을 제외한 나머지 영역인 통상 영역의 RGB 데이터로 구분한다. 고정 이미지 영역은 로고나, 장시간 고정 자막, 모바일 장치 등의 메뉴나 아이콘 등과 같이 고계조 데이터를 유지하는 고정 이미지가 장시간 표시되는 영역을 의미한다. 또한, 영상 처리 회로(50)는 고정 이미지가 잔상 문제가 발생할 수 있는 불투명인지 잔상 영향이 미비한 반투명인지를 더 판단할 수 있다. 영상 처리 회로(50)는 불투명한 고정 이미지 영역의 RGB 데이터에 대하여, 서로 다른 컬러별 발광 효율과 인지적 잔상 허용 한계를 고려하여 컬러별로 발광 가중치를 차등 적용함으로써 고정 이미지의 컬러 변화가 인지되지 않는 수준으로 휘도를 보정하면서 WRGB 데이터로 변환한다. 영상 처리 회로(50)는 통상 영역의 RGB 데이터와, 반투명 고정 이미지 영역의 RGB 데이터는 통상의 RGB-to-WRGB 변환 방법을 이용하여 WRGB 데이터로 변환한다. 영상 처리 회로(50)는 고정 이미지 영역의 WRGB 데이터와, 통상 영역의 WRGB 데이터를 합성하여 데이터 드라이버(200)로 출력한다. 이와 관련한 영상 처리 회로(50)의 구체적인 설명은 후술하기로 한다.

추가적으로, 영상 처리 회로(50)는 소비 전력 감소나 화질 보상, 열화 보상 등과 같은 필요한 영상 처리를 더 실시한 다음 데이터 드라이버(200)로 출력할 수 있다.

예를 들면, 영상 처리 회로(50)는 WRGB 데이터를 이용하여 평균 화상 레벨(Average Picture Level; 이하 APL)을 검출하고, APL에 따라 반비례하는 피크 휘도를 룩업 테이블(LUT)을 이용하여 결정하며, 피크 휘도에 따라 감마 전압 생성부(500)의 고전위 전압을 조정함으로써 소비 전력을 감소시킬 수 있다. 추가적으로, 피크 휘도에 따라 고전압을 조정하기 이전에, WRGB 데이터 각각 대한 전류값이 미리 저장된 LUT를 이용하여 프레임별 총전류를 계산하고 총전류에 따라 피크 휘도를 더 조정할 수 있다.

이러한 영상 처리 회로(50)는 도 1에 도시된 바와 같이 타이밍 컨트롤러(100)에 내장되거나, 타이밍 컨트롤러(100)와 데이터 드라이버(200)의 사이에 위치하거나, 타이밍 컨트롤러(100)의 입력단에 위치할 수 있다.

데이터 드라이버(200)는 타이밍 컨트롤러(100)로부터의 데이터 제어 신호 및 WRGB 데이터를 공급받는다. 데이터 드라이버(200)는 데이터 제어 신호에 따라 구동되어, 감마 전압 생성부(500)로부터 공급된 레퍼런스 감마 전압 세트를 데이터의 계조값에 각각 대응하는 계조 전압들로 세분화한 다음, 세분화된 계조 전압들을 이용하여 디지털 WRGB 데이터를 아날로그 WRGB 데이터 신호로 변환하고, 아날로그 WRGB 데이터를 표시 패널(400)의 데이터 라인들 각각으로 출력한다.

데이터 드라이버(200)는 표시 패널(400)의 데이터 라인들을 분할 구동하는 다수의 데이터 드라이브 IC로 구성되고, 각 데이터 드라이브 IC는 TCP(Tape Carrier Package), COF(Chip On Film), FPC(Flexible Print Circuit) 등과 같은 회로 필름에 실장되어 표시 패널(400)에 TAB(Tape Automatic Bonding) 방식으로 부착되거나, COG(Chip On Glass) 방식으로 표시 패널(400) 상에 실장될 수 있다.

게이트 드라이버(300)는 타이밍 컨트롤러(100)로부터 공급된 게이트 제어 신호를 이용하여 표시 패널(400)의 다수의 게이트 라인을 각각 구동한다. 게이트 드라이버(300)는 게이트 제어 신호에 응답하여 각 게이트 라인에 해당 스캔 기간에서 게이트 온 전압의 스캔 펄스를 공급하고, 나머지 기간에서는 게이트 오프 전압을 공급한다. 게이트 드라이버(300)는 타이밍 컨트롤러(100)로부터 게이트 제어 신호를 공급받거나, 타이밍 컨트롤러(100)로부터 데이터 드라이버(200)를 경유하여 게이트 제어 신호를 공급받을 수 있다. 게이트 드라이버(300)는 적어도 하나의 게이트 IC로 구성되고 TCP, COF, FPC 등과 같은 회로 필름에 실장되어 표시 패널(400)에 TAB 방식으로 부착되거나, COG 방식으로 표시 패널(400) 상에 실장될 수 있다. 이와 달리, 게이트 드라이버(300)는 표시 패널(400)의 화소 어레이를 구성하는 박막 트랜지스터 어레이와 함께 박막 트랜지스터 기판에 형성됨으로써 표시 패널(400)의 비표시 영역에 내장된 GIP(Gate In Panel) 타입으로 구비될 수 있다.

표시 패널(400)은 픽셀들이 매트릭스 형태로 배열된 픽셀 어레이를 통해 영상을 표시한다. 픽셀 어레이의 각 픽셀은 WRGB 서브픽셀들로 구성된다.

WRGB 서브픽셀들 각각은 예들 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 고전위 전원(EVDD) 라인 및 저전위 전원(EVSS) 라인 사이에 접속된 OLED 소자와, 데이터 라인(DL) 및 게이트 라인(GL)과 접속되고 OLED 소자를 구동하는 픽셀 회로를 구비한다. 픽셀 회로는 적어도 스위칭 트랜지스터(ST) 및 구동 트랜지스터(DT)와 스토리지 커패시터(Cst)를 포함한다. 스위칭 트랜지스터(ST)는 게이트 라인(GL)으로부터의 스캔 펄스에 응답하여 데이터 라인(DL)으로부터의 데이터 신호에 대응하는 전압을 스토리지 커패시터(Cst)에 충전하고, 구동 트랜지스터(DT)는 스토리지 커패시터(Cst)에 충전된 전압에 따라 OLED 소자로 공급되는 전류를 제어하여 OLED 소자의 발광량을 조절한다. 각 서브픽셀의 픽셀 회로 구성은 다양하므로 도 2의 구조로 한정되지 않는다.

WRGB 서브픽셀들은 백색 OLED(이하 WOLED)와 RGB 컬러필터를 이용하여 컬러를 구현하거나, WRGB 서브픽셀들 각각의 OLED가 WRGB 발광 물질을 각각 포함함으로써 컬러를 구현할 수 있다.

예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이 WRGB 서브픽셀들 중 RGB 서브픽셀들은 WOLED와, RGB 컬러필터(CF)를 구비하고, W 서브픽셀은 WOLED와, 컬러필터가 아닌 투명 영역을 구비할 수 있다. 각 WOLED 소자는 모든 가시광선의 스펙트럼 성분이 포함된 W 광을 출력한다. RGB 서브픽셀의 RGB 칼라 필터(CF)는 각각 W 광 중에서 해당 파장의 스펙트럼 성분만 필터링하여 RGB 광을 각각 출력하고, W 서브픽셀의 투명 영역은 W 광을 그대로 출력한다. 따라서, 도 3과 같이 각 WOLED 소자가 100%의 휘도를 출력할 때 RGB 서브픽셀보다 W 서브픽셀의 발광 효율이 좋고 W>G>R>B 순서로 발광 효율이 낮아지는 특성을 갖는다.

한편, WRGB 서브픽셀들의 배열 구조는 색순도 향상이나 색표현력 향상이나 타겟 색좌표를 맞추기 위해 다양할 수 있다. 예를 들면, WRGB 배열 구조, RGBW 배열 구조, RWBG 배열 구조 등이 적용될 수 있다.

고정 이미지는 그 특징에 따라 불투명과 반투명 등으로 구분할 수 있다. 불투명 고정 이미지는 특정 고계조 이상으로 화이트를 연속하여 표시하므로 소자 열화로 인한 잔상 문제를 초래하지만, 반투명 고정 이미지는 중간 계조로 표시되므로 잔상 영향이 미비하므로, 본 발명에서는 불투명 고정 이미지 영역에 대서만 휘도 보정으로 열화를 둔화시킬 수 있다.

도 4는 불투명 고정 이미지를 예시한 불투명 로고와, 반투명 고정 이미지를 예시한 반투명 로고의 분석 결과를 서로 비교하여 나타낸 도면이다.

도 4를 참조하면, 불투명 로고 영역을 검출하여 100 프레임 정도 누적한 결과 고계조 부분에만 로고 계조가 분포하고, 반투명 로고 영역을 검출하여 100 프레임 정도 누적한 결과 중간 계조 부분에 로고 계조가 분포함을 알 수 있다.

이러한 계조 분포 결과를 이용하여 고정 이미지가 불투명인지 반투명인지를 판별하고, 잔상에 주로 영향을 미치는 불투명 고정 이미지 영역에 대한 휘도 보정을 실시하여 열화를 둔화시킬 수 있다.

도 5는 본 발명의 불투명 고정 이미지 영역의 RGB-to-WRGB 데이터 변환 방법을 도식적으로 나타낸 도면이다.

도 5를 참조하면, 불투명 고정 이미지의 화이트를 나타내는 RGB 데이터를 WRGB 데이터로 변환할 때, WRGB 중 R 또는 G 데이터는 이용하지 않고, WGB 데이터 또는 WRB 데이터를 조정하여 휘도를 감소시킬 수 있다. 예를 들면, (a)에 도시된 불투명 고정 이미지의 입력 선형 R(255), G(255), G(255) 데이터를 (b)에 도시된 W(220), R(0), G(30), B(140) 데이터로 변환하여 휘도를 낮출 수 있다.

WRGB 서브픽셀들의 발광 효율은 전술한 대로 W>>G>R>B 순이며, 예를 들면 WRGB 서브픽셀들의 발광 효율 비율은 W:G:R:B = 30:10:3:1일 수 있다. 이에 따라, 같은 휘도를 내기 위해 B 서브픽셀을 W 서브픽셀 대비 30배 정도 더 구동해야 하며, 이 경우 B 서브픽셀의 수명이 단축되어 화이트 로고가 옐로우(yellow) 방향으로 변하는 로고 잔상 문제가 발생한다.

이를 해결하기 위하여, 본 발명에서는 고정 이미지(로고) 영역에서 B 서브픽셀의 사용율을 낮추고 그 대신 나머지 WRG 중 적어도 어느 하나의 사용율을 상대적으로 증가하도록 조정함으로써 잔상 이미지 영역의 휘도는 기존 수준으로 동일하게 낮추면서 효율이 좋지 않은 B 서브픽셀의 열화를 둔화시킬 수 있다.

예를 들면, 도 5(b) 대비 도 5(c)와 같이 B 서브픽셀의 사용율을 30% 감소시키는 대신 W 서브픽셀의 사용율을 1%만 증가시킴으로써 (b)와 동일한 수준으로 휘도를 유지하면서도 B 서브픽셀의 열화를 감소시킬 수 있다. 다시 말하여, B 데이터의 가중치를 30% 감소시키고, 그 대신 W 데이터의 가중치를 1%만 증가시킨 경우 B 서브픽셀의 열화 및 그로 인한 고정 이미지 영역의 열화를 감소시킬 수 있고 B 서브픽셀의 수명을 최대 43%까지 증가시킬 수 있다.

도 6은 본 발명에 적용되는 OLED 표시 장치의 배경 휘도에 따른 옐로우 로고 잔상의 인지 한계(JND) 및 허용 한계(JAD)의 색차(Δu'v') 특성을 나타낸 그래프이다.

도 6에서 화이트 배경에서 옐로우 로고 영역 열화의 인지 및 허용 가능에 대한 응답비율 50%인 지점을 도출하면 인지 한계(JND)의 색차(Δu'v')는 0.002이고, 허용 한계(JND)의 색차(Δu'v')는 0.011임을 알 수 있다. 본 발명에서는 옐로우 로고 잔상의 허용 한계(JND)의 색차(Δu'v')인 0.011를 기준으로 로고 영역의 휘도를 보정함으로써 로고 영역에서 열화로 인한 컬러 변화가 인지되는 것을 방지할 수 있다.

도 5에서 전술한 WRGB 서브픽셀들의 발광 효율과, 도 6에서 전술한 인지 실험 결과를 토대로 고정 이미지 영역에 대한 열화 보상 기준을 설정할 수 있다.

고정 이미지 영역에 대한 휘도 보정시, 발광 효율이 낮은 B 서브픽셀의 구동량은 감소시키고, 그로 인하여 감소한 휘도는 발광 효율이 높은 W 서브픽셀의 구동량을 보충한다. WRGB 서브픽셀의 총 휘도는 원본 고정 이미지와의 색차(Δu'v') 허용 한계(0.011), 즉 열화 인지 허용 한계 내의 수준을 유지하도록 조절된다.

이러한 컬러별 서브픽셀의 구동량은 컬러별 데이터에 차등적 가중치(게인)를 적용함으로써 조절할 수 있다.

WRGB 서브픽셀들의 발광 효율 비율은 전술한 대로 W:G:R:B = 30:10:3:1이므로, B 서브픽셀 대비 W 서브픽셀은 30배의 발광 효율을 보인다. 컬러별 가중치 중 B 가중치는 1보다 작은 값으로 감소시키고, B 가중치 감소분의 1/30배의 가중치를 W 가중치에 더해줌으로써 휘도를 보정할 수 있다. 이때, 휘도 보상 및 열화 인지 허용 한계에 맞추어 컬러별 가중치를 설정한다.

예를 들면, 아래 수학식 1과 같이 로고 영역에서 WRGB 서브픽셀의 총 휘도 Ytotal(logo)를 유지하면서 B 가중치(α) 및 W 가중치(β)를 설정할 수 있다.

<수학식 1>

Ytotal(logo) = Y(R) + Y(G) + Y(B) + Y(W) = Y(R) + Y(G) + α*Y(B) + β*Y(W)

α = 0/8 (<1), β = 1.007 (>1) = 1 + 1/30*(1 - α)

상기 수학식 1을 보면, B 휘도 Y(B)는 1보다 작은 가중치(α)에 의해 감소되었으나, 그 감소분의 1/30배가 W 가중치(β)에 부가된다. 이러한 가중치(α, β)는 표시 장치의 설계자에 의해 미리 설정되어 메모리에 저장될 수 있다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 영상 처리 방법을 단계적으로 나타낸 흐름도이고, 도 8은 도 1에 도시된 영상 처리 회로(50)에 적용되는 본 발명의 실시예에 따른 영상 처리 회로의 내부 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다. 도 7의 영상 처리 방법은 도 8에 도시된 영상 처리 회로에 수행되는 것이므로, 도 7 및 도 8을 결부하여 설명한다.

도 8에 도시된 영상 처리 회로(50)는 도 4에 도시된 영상 처리 회로(50)는 영상 입력부(2), 고정 이미지 영역 검출부(4), 고정 이미지 판단부(6), 제1 내지 제3 데이터 변환부(8, 10, 12), 영상 합성부(14), 영상 출력부(16)를 구비한다. 영상 입력부(2) 및 영상 출력부(16)는 생략 가능하다.

고정 이미지 영역 검출부(4)는 영상 입력부(2)를 통해 입력 영상인 RGB 데이터를 입력한다(S2).

고정 이미지 영역 검출부(4)는 입력받은 RGB 데이터를 분석하여 입력 영상에 고정 이미지 영역이 존재하는지 여부를 판단하고, 고정 이미지 영역이 존재하면 고정 이미지 영역의 RGB 데이터를 고정 이미지 판단부(6)로 출력하고, 고정 이미지 영역이 존재하지 않거나, 고정 이미지 영역을 제외한 통상 영역의 RGB 데이터를 제2 데이터 변환부(10)로 출력한다(S4). 다시 말하여, 고정 이미지 영역 검출부(4)는 입력받은 RGB 데이터를 고정 이미지 영역의 RGB 데이터와, 통상 영역의 RGB 데이터로 구분하고, 고정 이미지 영역의 RGB 데이터는 고정 이미지 판단부(6)로 출력하고, 통상 영역의 RGB 데이터는 제2 데이터 변환부(10)로 출력한다.

고정 이미지 영역은 로고나, 장시간 고정 자막, 모바일 장치 등의 메뉴나 아이콘 등과 같이 고계조 데이터를 유지하는 고정 이미지가 장시간 표시되는 영역을 의미한다.

예를 들면, 고정 이미지 영역 검출부(4)는 다수 프레임동안 인접한 프레임간의 RGB 데이터를 각각 비교하여 미리 설정된 다수의 프레임 이상 동일하거나 유사한 데이터를 유지하는 영역을 고정 이미지 영역으로 검출할 수 있다. 이와 달리, 외부로부터 고정 이미지 영역에 대한 좌표 정보가 입력됨으로써 그 좌표 정보에 해당하는 고정 이미지 영역을 검출할 수 있으며, 이외에도 고정 이미지 영역 또는 로고 영역을 검출하는 다양한 공지 기술이 적용될 수 있다. 고정 이미지 영역 검출부(4)는 검출된 고정 이미지 영역에 속하는 RGB 데이터는 고정 이미지 판단부(6)로 출력하고, 고정 이미지 영역에 속하지 않는, 즉 통상 영역에 속하는 RGB 데이터는 제2 데이터 변환부(10)로 출력한다.

고정 이미지 판단부(6)는 고정 이미지 영역 검출부(4)로부터 공급된 고정 이미지 영역의 RGB 데이터를 이용하여 고정 이미지가 불투명인지 반투명인지를 판단하고, 불투명 영역인 경우 제1 데이터 변환부(8)로 RGB 데이터를 출력하고, 반투명 영역인 경우 제3 데이터 변환부(12)로 RGB 데이터를 출력한다(S6).

예를 들면, 고정 이미지 판단부(6)는 고정 이미지 영역 검출부(4)로부터 공급된 고정 이미지를 다수의 프레임동안 누적하여 평균한 계조값이 특정 고계조 이상, 예컨데 200계조 이상이면 불투명 고정 이미지로 판단하여 RGB 데이터를 제1 데이터 변환부(8)로 출력하고, 200계조 보다 작은 중간 계조값이면 반투명 고정 이미지로 판단하여 RGB 데이터를 제3 데이터 변환부(12)로 출력한다.

제1 데이터 변환부(8)는 고정 이미지 판단부(6)로부터 입력된 불투명한 고정 이미지 영역의 RGB 데이터에 대하여, 서로 다른 컬러별 발광 효율과 인지적 잔상 허용 한계를 고려하여 컬러별로 미리 설정된 발광 가중치를 차등 적용하여 휘도를 보정하고 W'R'G'B' 데이터로 변환한다(S8).

예를 들면, 고정 이미지 영역의 열화를 감소시키기 위하여 시간 경과에 따라 WRGB 데이터의 총휘도가 원본 RGB 데이터의 총휘도보다 감소하도록 조정할 수 있다. 이때, 인지 허용 한계내에서 1보다 작게 설정된 B 가중치(α)를 적용하여 B 데이터를 감소시키고, B 가중치 감소분의 1/30배의 가중치가 부가된 W 가중치(β)를 W 데이터에 적용하여 휘도를 보정할 수 있다.

제3 데이터 변환부(12)는 고정 이미지 판단부(6)로부터 입력된 반투명한 고정 이미지 영역의 RGB 데이터를 통상의 RGB-to-WRGB 변환 방법을 이용하여 WRGB 데이터로 변환한다(S10).

제2 데이터 변환부(10)는 고정 이미지 검출부(4)로부터 입력된 통상 영역의 RGB 데이터를 통상의 RGB-to-WRGB 변환 방법을 이용하여 WRGB 데이터로 변환한다. (S12)

제1 내지 제3 데이터 변환부(8, 10, 12) 각각은 인버스 감마(Inverse Gamma)를 디-감마 처리하여 리니어(Linear) 형태의 컬러별 휘도 데이터로 바꾼 후 컬러별로 휘도를 조정한 다음 감마 처리하여 WRGB 데이터로 변환할 수 있다.

영상 합성부(14)는 제1 데이터 변환부(8)로부터의 고정 이미지 영역의 W'R'G'B' 데이터 또는 제3 데이터 변환부(12)로부터의 고정 이미지 영역의 WRGB 데이터와, 제2 데이터 변환부(10)로부터의 통상 영역의 WRGB 데이터를 합성하여 영상 출력부(16)를 통해 데이터 드라이버(200)로 합성 WRGB 데이터를 출력한다(S14, S16). 이때, 영상 합성부(14)는 고정 이미지 영역의 W'R'G'B' 데이터 또는 WRGB 데이터와, 통상 영역의 WRGB 데이터를 합성함으로써 고정 이미지 영역에서 B 데이터의 급격한 감소를 최소화할 수 있는 보상 영상을 생성하여 출력할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 OLED 표시 장치는 다양한 전자 장치에 모두 적용될 수 있다. 예를 들면, 비디오 카메라, 디지털 카메라, 헤드 마운트 디스플레이(고글형 디스플레이), 카 네비게이션, 프로젝터, 카스테레오, 퍼스널 컴퓨터, 휴대 정보 단말기(모바일 컴퓨터, 휴대 전화 또는 전자 서적 등)와, TV 세트 등을 들 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따른 영상 처리 방법 및 회로와 그를 이용한 표시 장치는 서로 다른 컬러별 발광 효율과 인지적 잔상 허용 한계를 고려하여 컬러별로 가중치를 차등 적용하여 고정 이미지 영역의 데이터를 변조함으로써 고정 이미지 영역의 열화와 그로 인한 컬러 왜곡을 감소시키고 수명을 연장시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 다른 영상 처리 방법은 입력 영상의 3색 데이터를 분석하여 고정 이미지 영역을 검출하는 단계와, 고정 이미지 영역의 3색 데이터를 4색 데이터로 변환하면서 미리 설정된 컬러별 차등 가중치를 적용하여 휘도를 조정하는 단계와, 고정 이미지 영역을 제외한 통상 영역의 3색 데이터를 4색 데이터로 변환하는 단계와, 고정 이미지 영역의 4색 데이터와, 상기 통상 영역의 4색 데이터를 합성하여 출력하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 영상 처리 회로는 입력 영상의 3색 데이터를 분석하여 고정 이미지 영역을 검출하는 고정 이미지 영역 검출부와, 고정 이미지 영역의 3색 데이터를 4색 데이터로 변환하면서 미리 설정된 컬러별 차등 가중치를 적용하여 휘도를 조정하는 제1 데이터 변환부와, 고정 이미지 영역을 제외한 통상 영역의 3색 데이터를 4색 데이터로 변환하는 제2 데이터 변환부와, 고정 이미지 영역의 4색 데이터와, 상기 통상 영역의 4색 데이터를 합성하여 출력하는 영상 합성부를 구비할 수 있다.
고정 이미지 영역의 휘도는 차등 가중치가 적용되기 이전과 동등한 수준을 유지하고, 미리 설정된 고정 이미지 영역의 잔상 인지 한계 내로 유지하면서, 고정 이미지 영역의 WRGB 서브픽셀들 중 B 서브픽셀의 구동율을 상대적으로 낮추고, 나머지 WRG 서브픽셀들 중 적어도 하나의 서브픽셀의 구동율을 상대적으로 높이도록, 컬러별 차등 가중치가 설정될 수 있다.
컬러별 차등 가중치는 고정 이미지 영역의 4색 데이터인 WRGB 데이터 중 B 데이터 적용되는 B 가중치(α)를 1보다 작게 설정되고, B 서브픽셀과 W 서브픽셀의 발광 효율 비율과, B 가중치(α)가 1보다 감소한 감소분(1-α)을 곱한 결과를 1에 부가하여 상기 W 데이터에 적용되는 W 가중치(β)는 1보다 크게 설정될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 영상 처리 회로는 고정 이미지 영역 검출부와 제1 데이터 변환부 사이에 연결되어, 고정 이미지 영역의 계조 평균치가 특정 고계조 이상인 불투명 고정 이미지 영역인지 아닌지를 판단하여 불투명 고정 이미지 영역이면 제1 데이터 변환부로 불투명 고정 이미지 영역의 3색 데이터를 출력하는 고정 이미지 판단부와, 고정 이미지 판단부에서 불투명 고정 이미지 영역이 아닌 다른 고정 이미지 영역의 3색 데이터를 입력받아 4색 데이터로 변환하여 영상 합성부로 출력하는 제3 데이터 변환부를 추가로 구비할 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.

2: 영상 입력부 4: 고정 이미지 영역 검출부
6: 고정 이미지 판단부 8: 제1 데이터 변환부
10: 제2 데이터 변환부 12: 제3 데이터 변환부
14: 영상 합성부 16: 영상 출력부
100: 타이밍 컨트롤러 200: 데이터 드라이버
300: 게이트 드라이버 400: 액정 패널
500: 감마 전압 생성부 50: 영상 처리 회로

Claims

제1 컬러 성분들로 표현되는 영상 데이터의 제1 영상 영역과 제2 영상 영역을 판단하는 단계와,
상기 제1 영상 영역의 제1 픽셀 데이터에 제1 변환 알고리즘을 적용하여, 상기 제1 컬러 성분들의 수보다 많은, 제2 컬러 성분들로 표현되는 제1 변환된 픽셀 데이터를 획득하는 단계와,
상기 제2 영상 영역의 제2 픽셀 데이터에 제2 변환 알고리즘을 적용하여 상기 제2 컬러 성분들로 표현되는 제2 변환된 픽셀 데이터를 획득하는 단계를 포함하고,
상기 제1 영상 영역은 불투명한 고정 영상을 포함하여 상기 제2 영상 영역보다 잔상 효과를 발생시키는 가능성이 더 크고,
상기 제1 변환 알고리즘은, 상기 제2 변환 알고리즘에 비해, 상기 제2 컬러 성분들 중 제1 성분의 사용율을 증가시키고, 상기 제2 컬러 성분들 중 제2 성분의 사용율을 감소시키며, 상기 제1 성분은 상기 제2 성분보다 높은 발광 효율을 갖는 영상 처리 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 성분의 사용율 증가에 대한 상기 제2 성분의 사용율 감소의 비율은 상기 제1 성분 및 제2 성분의 발광 효율의 비율에 대응하는 영상 처리 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 제2 영상 영역은 고정 영상을 포함하지 않는 영상 처리 방법.
청구항 3에 있어서,
상기 영상 데이터는 불투명한 고정 영상을 포함하는 제3 영상 영역을 포함하고,
상기 제2 변환 알고리즘이 상기 제3 영상 영역의 제3 픽셀 데이터에 적용되어 제3 변환된 픽셀 데이터를 획득하는 영상 처리 방법.
청구항 4에 있어서,
상기 제1 영상 영역과 상기 제3 영상 영역을 구별하기 위하여 계조 분포가 이용되는 영상 처리 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 컬러 성분들은 적색, 녹색, 청색을 포함하고,
상기 제2 컬러 성분들은 백색, 적색, 녹색, 청색을 포함하는 영상 처리 방법.
청구항 6에 있어서,
상기 제1 성분은 백색이고, 상기 제2 성분은 청색인 영상 처리 방법.
청구항 7에 있어서,
상기 제1 변환 알고리즘은, 상기 제2 변환 알고리즘에 비해, 상기 청색의 사용율을 α배하고 상기 백색의 사용율을 β배(여기서, β = 1 + 1/30 * (1 - α))하는 영상 처리 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 픽셀 데이터 및 제2 픽셀 데이터를 변환된 영상 데이터로 합성하는 단계를 더 포함하는 영상 처리 방법.
제1 컬러 성분들로 표현되는 영상 데이터의 제1 영상 영역과 제2 영상 영역을 결정하도록 구성되는 고정 영상 영역 검출부와;
상기 제1 영상 영역의 제1 픽셀 데이터에 제1 변환 알고리즘을 적용하여, 상기 제1 컬러 성분들의 수보다 많은, 제2 컬러 성분들로 표현되는 제1 변환된 픽셀 데이터를 획득하도록 구성되는 제1 데이터 변환부와;
상기 제2 영상 영역의 제2 픽셀 데이터에 제2 변환 알고리즘을 적용하여 상기 제2 컬러 성분들로 표현되는 제2 변환된 픽셀 데이터를 획득하도록 구성되는 제2 데이터 변환부를 구비하고;
상기 제1 영상 영역은 불투명한 고정 영상을 포함하여 상기 제2 영상 영역보다 잔상 효과를 발생시키는 가능성이 더 크고,
상기 제1 변환 알고리즘은, 상기 제2 변환 알고리즘에 비해, 상기 제2 컬러 성분들 중 제1 성분의 사용율을 증가시키고, 상기 제2 컬러 성분들 중 제2 성분의 사용율을 감소시키며, 상기 제1 성분은 상기 제2 성분보다 높은 발광 효율을 갖는 영상 처리 회로.
청구항 10에 있어서,
상기 제1 성분의 사용율 증가에 대한 상기 제2 성분의 사용율 감소의 비율은 상기 제1 성분 및 제2 성분의 발광 효율의 비율에 대응하는 영상 처리 회로.
청구항 10에 있어서,
상기 제2 영상 영역은 고정 영상을 포함하지 않는 영상 처리 회로.
청구항 12에 있어서,
불투명한 고정 영상을 포함하는 제3 영상 영역의 제3 픽셀 데이터에, 상기 제2 변환 알고리즘을 적용하여, 제3 변환된 픽셀 데이터를 획득하도록 구성되는 제3 데이터 변환부를 더 포함하는 영상 처리 회로.
청구항 13에 있어서,
계조 분포를 이용하여 상기 제1 영상 영역과 상기 제3 영상 영역을 구별하도록 구성되는 고정 영상 판단부를 더 포함하는 영상 처리 회로.
청구항 10에 있어서,
상기 제1 컬러 성분들은 적색, 녹색, 청색을 포함하고,
상기 제2 컬러 성분들은 백색, 적색, 녹색, 청색을 포함하는 영상 처리 회로.
청구항 15에 있어서,
상기 제1 성분은 백색이고, 상기 제2 성분은 청색인 영상 처리 회로.
청구항 16에 있어서,
상기 제1 변환 알고리즘은, 상기 제2 변환 알고리즘에 비해, 상기 청색의 사용율을 α배하고 상기 백색의 사용율을 β배(여기서, β = 1 + 1/30 * (1 - α))하는 영상 처리 회로.
청구항 10에 있어서,
상기 제1 픽셀 데이터 및 제2 픽셀 데이터를 변환된 영상 데이터로 합성하도록 구성되는 영상 합성부를 더 포함하는 영상 처리 회로.
게이트 라인들과, 상기 게이트 라인들과 교차하는 데이터 라인들과, 유기 발광 다이오드(OLED)를 포함하는 OLED 표시 패널과,
게이트 신호들을 생성하여 상게 게이트 라인 상으로 전송하도록 구성되는 게이트 드라이버와,
청구항 10 내지 18 중 어느 한 청구항에 기재된 영상 처리 회로와,
상기 영상 처리 회로로부터 출력된 픽셀 데이터에 대응하는 아날로그 픽셀 데이터를 생성하여 상기 데이터 라인 상으로 전송하도록 구성되는 데이터 드라이버를 포함하는 표시 장치.