KR102215986B1 - 소비 전력 제어 방법 및 장치와 이를 이용한 표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 표시장치에 관한 것으로 휘도 감쇠량 제어부와 선명도 강화부를 포함한다. 휘도 감쇠량 제어부는 물체의 움직임이 빠를수록 픽셀의 휘도를 낮추고, 입력 영상의 평균 휘도와 계조 복잡도를 바탕으로 픽셀의 휘도 감쇠량을 조절한다. 선명도 강화부는 픽셀의 휘도가 저하될 때 입력 영상의 경계부 이미지의 선명도를 강화한다.

Description

소비 전력 제어 방법 및 장치와 이를 이용한 표시장치{POWER CONSUMPTION CONTROL METHOD AND APPARATUS AND DISPLAY DEVICE USING THE SAME}

본 발명은 동영상의 물체 움직임 속도에 따라 픽셀의 휘도를 낮추어 소비 전력을 줄이는 소비 전력 제어 방법 및 장치와 이를 이용한 표시장치에 관한 것이다.

평판 표시장치는 액정표시장치(Liquid Crystal Display Device: LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel: PDP), 유기 발광 다이오드 표시장치(Organic Light Emitting Diode Display, 이하 "OLED 표시장치"라 함), 전기영동 표시장치(Electrophoretic Display Device: EPD) 등이 있다.

OLED 표시장치는 자발광소자이기 때문에 백라이트가 필요한 액정표시장치에 비하여 소비전력이 낮고, 더 얇게 제작될 수 있다. 또한, OLED 표시장치는 시야각이 넓고 응답속도가 빠른 장점이 있다. OLED 표시장치는 액정표시장치와 경쟁하면서 시장을 확대하고 있다.

OLED 표시장치의 픽셀들은 자발광 소자인 유기발광다이오드(Organic Light Emitting Diode: 이하, "OLED"라 함)를 포함한다. OLED는 애노드(Anode)와 캐소드(Cathode) 사이에 정공주입층(Hole Injection layer, HIL), 정공수송층(Hole transport layer, HTL), 발광층(Emission layer, EML), 전자수송층(Electron transport layer, ETL) 및 전자주입층(Electron Injection layer, EIL) 등의 유기 화합물층이 적층된다. OLED 표시장치는 형광 또는 인광 유기물 박막에 전류를 흐르게 하여 픽셀의 OLED 내에서 전자와 정공이 유기물층에서 결합할 때 발광하는 현상을 이용하여 입력 영상을 재현한다.

OLED 표시장치는 발광재료의 종류, 발광방식, 발광구조, 구동방식 등에 따라 다양하게 나뉘어질 수 있다. OLED 표시장치는 발광방식에 따라 형광발광, 인광발광으로 나뉠 있고, 발광구조에 따라 전면 발광(Top Emission) 구조와 배면 발광(Bottom Emission) 구조로 나뉘어질 수 있다. 또한, OLED 표시장치는 구동방식에 따라 PMOLED(Passive Matrix OLED)와 AMOLED(Active Matrix OLED)로 나뉘어질 수 있다.

표시장치의 소비 전력을 줄이기 위한 다양한 방법이 시도되고 있다. 특히, 화질 저하 없이 소비 전력을 줄일 수 있는 기술들이 개발되고 있다. 표시장치에서 재생되는 동영상의 경우 그 영상의 움직임이 빠를수록 관찰자는 휘도 변화에 둔감하게 된다. 이를 이용하여 표시장치의 입력 영상에서 전후 프레임을 비교하여 동영상의 움직임을 분석하여 픽셀의 휘도를 제어함으로써 소비전력을 저감하는 방법을 고려할 수 있다. 이 방법은 픽셀 데이터의 피크 휘도를 제어하는 피크 게인(peak gain)을 동영상에서 낮추어 픽셀의 휘도를 낮춘다.

이 방법은 도 1과 같이 프레임 메모리를 이용하여 전후 프레임을 비교하여야 하기 때문에 프레임 메모리가 필요하고 움직임을 정량적으로 계산하기 위한 알고리즘이 필요하다. 따라서, 이 방법은 하나 이상의 프레임 메모리이 추가되어야 하므로 표시장치의 비용 상승 요인이 된다. 또한, 이 방법은 동영상에서 픽셀의 휘도를 낮추면 도 1의 실험 영상에서 적색 원안으로 표시된 바와 같이 경계선이 불분명하게 되고 표시 영상 전체가 흐릿하게 보일 수 있으므로 결국, 동영상의 표시 품질 저하를 초래한다.

본 발명은 화질 저하 없이 소비 전력을 낮출 수 있는 소비 전력 제어 방법 및 장치와 이를 이용한 표시장치를 제공한다.

본 발명의 표시장치는 영상 분석부, 휘도 감쇠량 제어부, 및 선명도 강화부를 포함한다.

상기 영상 분석부는 입력 영상의 물체 위치를 나타내는 에지 대푯값을 바탕으로 상기 입력 영상에서 물체의 움직임을 추정하고, 상기 입력 영상의 평균 휘도와 계조 복잡도를 계산한다.

상기 휘도 감쇠량 제어부는 상기 물체의 움직임이 빠를수록 픽셀의 휘도를 낮추고, 상기 평균 휘도와 상기 계조 복잡도를 바탕으로 상기 픽셀의 휘도 감쇠량을 조절한다.

상기 선명도 강화부는 상기 픽셀의 휘도가 저하될 때 상기 입력 영상의 경계부 이미지의 선명도를 강화한다.

본 발명의 소비 전력 제어 장치는 에지 대푯값을 바탕으로 입력 영상에서 물체의 움직임을 추정하고, 입력 영상의 평균 휘도와 계조 복잡도를 계산하는 영상 분석부; 상기 물체의 움직임이 빠를수록 픽셀의 휘도를 낮추고, 상기 평균 휘도와 상기 계조 복잡도를 바탕으로 상기 픽셀의 휘도 감쇠량을 조절하는 휘도 감쇠량 제어부; 및 상기 픽셀의 휘도가 저하될 때 상기 입력 영상의 경계부 이미지의 선명도를 강화하는 선명도 강조부를 포함한다.

본 발명의 소비 전력 제어 방법은 에지 대푯값을 바탕으로 입력 영상에서 물체의 움직임을 추정하고, 입력 영상의 평균 휘도와 계조 복잡도를 계산하는 단계; 상기 물체의 움직임이 빠를수록 픽셀의 휘도를 낮추고, 상기 평균 휘도와 상기 계조 복잡도를 바탕으로 상기 픽셀의 휘도 감쇠량을 조절하는 단계; 및 상기 픽셀의 휘도가 저하될 때 상기 입력 영상의 경계부 이미지의 선명도를 강화하는 단계를 포함한다.

본 발명은 프레임 메모리 추가 없이 동영상에서 물체의 움직임을 추정하여 동영상의 픽셀의 휘도를 낮추되 평균 휘도와 계조 복잡도를 고려하여 픽셀의 휘도 감쇠량을 적응적으로 조절함으로써 관찰자가 인지하는 화질 저하 없이 소비 전력을 낮출 수 있다.

도 1은 프레임 메모리를 이용한 동영상 판단 방법과 이를 바탕으로 픽셀의 휘도를 낮추는 방법을 보여 주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 표시장치의 소비 전력 제어 방법을 보여 주는 흐름도이다.
도 3은 샤프니스 필터의 게인이 과도하게 높을 때 영상이 왜곡되는 예를 보여 주는 도면이다.
도 4는 블록별 APL 비교를 이용한 움직임 추정 방법을 보여 주는 도면이다.
도 5는 블록별 에지 좌표의 변화를 이용한 움직임 추정 방법을 보여 주는 도면이다.
도 6은 에지 대푯값이 얻어지는 영상 크기의 다양한 예를 보여 주는 도면이다.
도 7은 샤프니스 필터의 동작 원리를 보여 주는 도면이다.
도 8은 픽셀의 휘도가 낮아질 때 경계선의 선명도를 보상한 결과를 보여 주는 실험 결과 도면이다.
도 9는 히스토그램의 일 예를 보여 주는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 표시장치를 보여 주는 블록도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 소비 전력 제어 장치를 보여 주는 도면이다.
도 12는 본 발명의 적용 여부를 확인하기 위한 화질 평가 시스템을 보여 주는 도면이다.
도 13은 에지 대푯값 적용 여부를 확인하기 위한 테스트 영상의 일 예를 보여 주는 도면이다.

본 발명은 프레임 메모리를 이용하지 않고 동영상을 판단하고 사람의 인지특성을 이용하여 동영상에서 관찰자가 화질 저하를 느끼지 않고 소비 전력을 낮춘다. 관찰자는 표시장치에서 재생되는 동영상에서 움직임이 빠르고 계조 분포가 복잡할수록 픽셀의 휘도 변화를 인지하지 못한다. 본 발명은 표시장치에 입력되는 동영상을 최소의 메모리로 분석하고 동영상에서 픽셀의 휘도를 낮추고 픽셀의 휘도가 저하될 때 화질이 저하되는 부분의 영상의 선명도를 강화하여 픽셀의 휘도 저하로 인한 동영상의 화질 저하를 보상한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 실질적으로 동일한 구성요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 소비 전력 제어 방법은 입력 영상의 에지(edge) 대푯값, 히스토그램(Histogram), 평균 화상 레벨 (Average Picture level, 이하 "APL"이라 함) 등을 계산한다(S1).

입력 영상의 물체의 위치를 나타내는 에지 변화를 알 수 있다면 프레임 메모리를 이용하지 않고 물체의 움직임 여부와 그 속도를 알 수 있다. 본 발명은 매 프레임 마다 입력 영상의 에지 좌표의 평균값을 계산하여 그 결과를 에지 대푯값으로 사용하고, 그 에지 대푯값을 이전 프레임과 그 다음 프레임 간에 비교하여 동영상에서 물체의 움직임 방향과 움직임 속도를 추정한다. 에지 대푯값은 1 화면 즉, 1 프레임 단위로 계산되거나 화면을 다수의 블록들로 분할하고 1 프레임 내에서 블록 개수 만큼 계산될 수 있다. 에지 대푯값은 블록별로 적용되는 무게 중심 계산식으로 계산될 수 있다.

히스토그램은 입력 영상의 계조별 픽셀 개수의 누적 분포를 나타낸다. 본 발명은 히스토그램을 바탕으로 입력 영상의 계조 복잡도를 판단한다. 히스토그램은 1 프레임 단위로 계산되거나 화면을 다수의 블록들로 분할하여 블록 단위로 계산될 수 있다.

APL은 픽셀들의 휘도 총합을 픽셀 개수로 나눈 값으로 계산되어 1 프레임 영상의 평균 휘도를 나타낸다. APL은 1 프레임 단위로 계산되거나 다수의 블록들로 분할하여 블록 단위로 계산될 수 있다.

본 발명의 소비 전력 제어 방법은 입력 분석 결과를 바탕으로 휘도 감쇠량과 선명도 조절 정도를 판단한다(S2).

픽셀의 피크 휘도는 픽셀 데이터에 곱해지는 피크 게인(peak gain, 이하 "제1 게인"이라 함)으로 제어될 수 있다. 제1 게인은 0~1 사이의 값을 갖는다. 본 발명은 제1 게인을 입력 영상의 분석 결과를 바탕으로 조정하여 픽셀의 휘도 감쇠량을 조정한다. 제1 게인은 입력 영상에서 물체의 움직임이 빠를수록 0에 가까운 값으로 낮아져 픽셀의 휘도를 낮춘다. 반면에, 제1 게인은 입력 영상에서 물체의 움직임이 작을수록 1에 가까워지고 움직임이 없다면 1로 되어 픽셀의 휘도 저하량을 작게 하거나 픽셀의 휘도를 저하시키지 않는다.

본 발명은 제1 게인을 입력 영상의 움직임이 빠를수록 제1 게인을 낮추어 픽셀의 휘도를 더 낮추되, 그 픽셀의 휘도 감쇠량을 입력 영상의 평균 휘도와 계조 복잡도를 고려하여 적응적으로 조정한다.

어두운 영상에서, 픽셀의 휘도가 과도하게 저하되면 관찰자는 그 휘도 변화를 민감하게 느낀다. 반면에, 밝은 영상에서 관찰자는 픽셀의 휘도 저하에 상대적으로 덜 민감하다. 계조 분포가 단순하면 관찰자는 픽셀의 휘도 변화를 민감하게 느끼는 반면, 계조 분포가 복잡한 영상에서 관찰자는 픽셀의 휘도 저하에 덜 민감하다. 따라서, 본 발명은 APL이 높을수록 제1 게인을 더 낮추어 픽셀의 휘도 감쇠량을 크게 하는 반면, APL이 낮아지면 제1 게인을 높임으로써 동영상의 화질 저하를 최소화하면서 소비 전력 개선 효과를 크게 한다. 또한, 본 발명은 히스토그램 정보를 바탕으로 계조 복잡도가 높을수록 제1 게인을 더 낮추어 픽셀의 휘도 감쇠량을 크게 하는 반면, 계조 복잡도가 낮아지면 제1 게인을 높임으로써 동영상의 화질 저하를 최소화하면서 소비 전력 개선 효과를 크게 한다.

입력 영상의 선명도는 샤프니스 필터(sharpness filter)의 게인(이하, "제2 게인"이라 함)에 따라 조정될 수 있다. 제2 게인은 이웃한 픽셀 데이터에 서로 다른 값으로 곱해져 이웃한 픽셀 데이터 값들의 차이를 크게 하여 선명도를 강화한다.

본 발명은 픽셀의 휘도가 저하될 때 보일 수 있는 선명도 저하를 보상하기 위하여 샤프니스 필터를 적용하여 선명도를 강화하되, 입력 영상의 휘도와 계조 분포 등의 입력 영상 분석 결과를 바탕으로 제2 게인을 적응적으로 가변한다. 어두운 영상이나 계조 분포가 복잡한 영상에서 선명도를 강화하기 위하여 제2 게인을 과도하게 높으면, 도 3과 같이 오히려 영상에서 부자연스러워지거나 왜곡될 수 있다.

제1 게인을 통해 결정된 휘도 감소량에 따라 제2 게인이 결정되어야 선명도 강화에 따른 부자연스러움과 왜곡을 최소화할 수 있다. 제1 게인이 낮은 경우에, 제2 게인을 높게 하여 선명도를 유지하는 반면, 제1 게인이 높으면 제2 게인을 낮추어 표시 영상의 왜곡을 최소화 한다. 추가로, 영상의 계조 복잡도와 영상의 APL 값에 따라 제2 게인을 더 높일 수 있다.

관찰자는 영상의 계조 분포가 복잡하면 선명도 강화효과를 쉽게 느끼는 반면, 계조 분포가 단순하면 선명도 강화효과를 쉽게 느끼지 못한다. 관찰자는 영상의 APL이 너무 높거나 낮은 경우 선명도 강화효과를 쉽게 느끼지 못하는 반면, APL이 중간 계조 값이면 선명도 강화효과를 쉽게 느낀다. 따라서 본 발명은 영상의 계조 분포가 복잡하면 제2 게인을 높여 선명도를 강화하고 영상의 계조 복잡도가 낮아지면 제2 게인을 소정의 기준값으로 그대로 유지한다. 또한 APL이 너무 높거나 낮은 경우 제2 게인을 기준값으로 유지하고, 중간 계조인 경우 제2 게인을 높여 선명도를 강화한다. 이렇게 결정된 제2 게인이 다시 제1 게인에 영향을 미쳐 제2 게인이 높아진 경우에 제1 게인을 더 낮게 하고, 제2 게인이 변하지 않으면 제 1 게인도 그대로 유지하여 소비전력 저감효과를 최대화한다.

본 발명의 소비 전력 제어 방법은 S2 단계에서 결정된 제1 및 제2 게인으로 동영상의 휘도와 선명도를 조절한다(S3). 본 발명의 소비 전력 제어 방법은 동영상에서 움직이는 물체의 속도가 빠를수록 픽셀의 휘도를 낮추되 영상 분석 결과를 바탕으로 픽셀의 휘도 감쇠량과 선명도를 적응적으로 강화하여 관찰자가 느끼는 화질 저하 없이 소비 전력을 줄일 수 있다.

동영상의 움직임을 판단하는 방법의 일 예로서, 이전 프레임과 그 다음 프레임 데이터를 비교하여 모션 벡터를 계산하는 방법이 사용될 수 있다. 그러나 이 방법은 2 프레임 분량의 데이터를 프레임 메모리에 저장하여야 하므로 프레임 메모리가 필요하다.

본 발명은 에지의 좌표 변화를 계산함으로써 프레임 메모리 없이 동영상에서 물체의 이동량과 속도를 추정한다. 에지 정보는 화면을 다수의 블록들로 가상 분할하고, 블록 단위로 계산될 수 있다. 한편, 프레임 메모리를 사용하지 않고 움직이는 물체를 추정하는 다른 방법은 화면을 다수의 블록들로 분할하고 블록 단위로 APL을 계산하여 동일하거나 유사한 APL을 가지는 블록의 위치 변화를 바탕으로 동영상에서 물체의 움직임을 추정하는 방법을 고려할 수 있다. 그러나 이 방법은 에지의 좌표 변화를 계산하는 방법에 비하여 움직이는 물체를 오검출할 가능성이 높이 부정확하다. 이를 도 4 및 도 5를 결부하여 설명하기로 한다.

도 4는 블록별 APL 비교를 이용한 움직임 추정 방법을 보여 주는 도면이다.

도 4를 참조하면, 화면을 다수의 블록들로 가상 분할하고 블록별로 APL을 계산한다. 블록별로 이전 프레임과 현재 프레임의 APL을 비교하면, 동일하거나 유사한 APL을 갖는 블록의 위치를 비교하여 움직이는 물체의 위치 변화를 추정할 수 있다. 그러나 APL은 휘도 변화만을 나타내므로 물체의 움직임을 정확하게 표현할 수 없으므로 물체의 움직임 정보를 추정하는 지표로는 부정확하다. 블록별 APL을 계산하고, 유사한 APL의 블록 위치 변화를 바탕으로 움직임을 추정할 수 있으나 이는 움직임을 블록 크기로 제한할뿐 아니라 APL이 유사한 블록이 다수 존재할 수 있으므로 움직임을 오검출할 수 있다.

입력 영상 내에서 물체의 위치를 나타내는 대표 값을 알 수 있다면, 그 대표 값의 변화로 물체의 움직임을 비교적 정확하게 판단할 수 있다.

도 5는 블록별 에지 좌표의 변화를 이용한 움직임 추정 방법을 보여 주는 도면이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 소비 전력 제어 방법은 화면을 다수의 블록들로 가상 분할하고, 블록 내의 에지들 각각의 좌표의 평균값을 그 블록의 에지 대표 값으로서 산출하여 이를 이전 프레임과 그 다음 프레임을 블록별로 비교함으로써 프레임 메모리를 사용하지 않고 모션(motion) 정보를 얻을 수 있다. 에지 대푯값의 변화를 통해 동영상에서 물체의 경계 움직임과 그 속도를 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 소비 전력 제어 방법은 에지 대푯값의 변화를 바탕으로 동영상에서 움직이는 물체를 추정함으로써 프레임 메모리 추가 없이 모션 정보를 얻을 수 있다.

도 6은 에지 대푯값이 얻어지는 영상 크기의 다양한 예를 보여 주는 도면이다.

도 6을 참조하면, 에지 대푯값을 블록 단위로 계산하면 블록 개수 만큼 에지 대푯값을 저장하여야 하므로 프레임 메모리 보다 작지만 메모리 용량이 필요하다. 도 5에서 청색이 움직임 추정 연산이 적용되는 블록이다.

메모리 용량을 최소화하기 위하여, 도 6의 상단 좌측 도면과 같이 화면 전체에서 에지들 각각의 좌표 평균 값으로 하나의 에지 좌표값을 얻을 수 있다. 도 6의 상단 우측 도면과 같이 메트릭스 형태로 분할된 블록들에서 두 블록 당 하나의 블록에서 에지 대푯값을 얻거나, 도 6의 하단 좌측 도면과 같이 화면의 중앙 부분에 배치된 블록들에서만 에지 대푯값을 얻을 수 있다. 또한, 도 6의 하단 우측 도면과 같이 블록 크기를 적절히 조정하여 에지 대푯값의 개수를 낮출 수 있다.

도 7은 샤프니스 필터의 동작 원리를 보여 주는 도면이다.

도 7을 참조하면, 샤프니스 필터는 입력 픽셀 데이터에 제2 게인을 곱하여 도 6의 좌측 상단 메트릭스 값은 픽셀 데이터 값을 나타낸다. 샤프니스 필터는 도 6의 우측과 같은 3×3 윈도우의 제2 게인값을 픽셀 데이터에 곱하여 픽셀 데이터를 변조하고, 그 윈도우를 시프트시키면서 연산을 반복한다. 윈도우 내에서 중앙부 픽셀 데이터에 곱해질 제2 게인 값이 가장 높고 그 주변 픽셀의 제2 게인 값은 상대적으로 낮다. 도 7에서 적색의 중앙 픽셀 데이터 값이 30이라면 그 주변 픽셀 데이터값들과 함께 제2 게인 값들이 곱해져 샤프니스 필터를 통과한 중앙 픽셀 데이터 값(S)은 S = (10×-1) + (24×-1) + (30×5) + (2×-1) + (2×-1) =112 으로 변한다.

본 발명은 윈도우 내의 제2 게인 값들의 합이 1이 되는 조건 하에서 입력 영상의 분석 결과에 따라 제2 게인을 조절하여 픽셀의 휘도가 낮아질 때 선명도를 적응적으로 강화한다. 그 결과, 도 8과 같이 픽셀의 휘도가 저하될 때 경계선이 많은 부분에서 선명도가 강화되어 경계선이 강조되는 효과를 얻을 수 있다.

도 9는 히스토그램의 일 예를 나타낸다. 도 9는 x 축은 픽셀 데이터의 계조 값이고, y축은 픽셀 개수를 나타낸다.

경계선이 많고 복잡한 영상 부분은 계조 수가 많다. 반면에, 경계선이 작고 계조 값이 유사한 영상 부분은 계조 수가 작다. 따라서, 히스토그램에서 계조 수를 카운트하여 계조 분포의 복잡도를 판단할 수 있다.

본 발명의 소비 전력 제어 방법은 동영상에서 픽셀의 휘도를 낮추되 관찰자의 인지 화질 저하가 작도록 히스토그램 정보를 바탕으로 휘도 감쇠량과 선명도 강화 정도를 적응적으로 조절한다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 표시장치를 보여 주는 블록도이다. 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 소비 전력 제어 장치를 보여 주는 도면이다.

도 10 및 도 11을 참조하면, 본 발명의 표시장치는 표시패널(100), 픽셀 데이터를 표시패널(100)의 픽셀 어레이에 표시하는 표시패널 구동부를 포함한다. 표시패널 구동부는 데이터 구동부(102), 게이트 구동부(104), 타이밍 콘트롤러(Timing controller, TCON)(110) 등을 포함한다.

표시패널(10)의 픽셀 어레이에는 다수의 데이터 라인들(11)과 다수의 스캔 라인들(또는 게이트 라인들)(12)이 교차된다. 표시패널(100)의 픽셀 어레이는 매트릭스 형태로 배치되어 입력 영상을 표시하는 픽셀들을 포함한다. 픽셀들 각각은 OLED, 스위치 소자, 구동 소자, 스토리지 커패시터 등을 포함한다. 스위치 소자와 구동 소자는 TFT(Thin Film Transistor)로 구현될 수 있다. OLED는 도 1과 같이 정공주입층(HIL), 정공수송층(HTL), 발광층(EML), 전자수송층(ETL) 및 전자주입층(EIL) 등이 적층된 유기 화합물층들로 구성될 수 있다. 스위치 소자는 스캔 라인으로부터의 스캔 펄스에 응답하여 데이터 라인을 통해 입력되는 데이터 전압을 구동 소자의 게이트에 인가한다. 구동 소자는 게이트 전압에 따라 OLED에 흐르는 전류를 조절한다. 스토리지 커패시터는 구동 소자의 게이트-소스 간에 연결된다. 픽셀들 각각에는 도시하지 않은 내부 보상회로나 구동소자의 특성 변화를 센싱하기 위한 센싱 회로가 추가될 수 있다. 내부 보상회로는 구동 소자의 문턱전압과 이동도 변화를 보상하는 회로이다.

데이터 구동부(102)는 타이밍 콘트롤러(110)로부터 입력된 픽셀 데이터를 아날로그 감마보상전압으로 변환하여 데이터 전압을 발생하고 그 데이터 전압을 데이터 라인들(11)로 출력한다. 데이터 구동부(102)에 입력되는 픽셀 데이터는 입력 영상의 디지털 비디오 데이터이다.

게이트 구동부(104)는 타이밍 콘트롤러(110)의 제어 하에 데이터 구동부(102)의 출력 전압에 동기되는 스캔 펄스(또는 게이트 펄스)를 스캔 라인들(12)에 공급한다. 게이트 구동부(104)는 스캔 펄스를 순차적으로 시프트시켜 데이터가 기입되는 픽셀들을 라인 단위로 순차적으로 선택한다.

타이밍 콘트롤러(110)는 도 11과 같은 소비 전력 제어 장치를 이용하여 적응적으로 제1 및 제2 게인을 조절하여 동영상에서 픽셀 데이터의 휘도를 낮추고 휘도 감쇠량과 선명도를 조절한다. 소비 전력 제어 장치는 타이밍 콘트롤러(110)에 내장되거나 별도의 모듈로 구현되어 타이밍 콘트롤러(110)에 연결될 수 있다. 타이밍 콘트롤러(110)에 의해 변조된 픽셀 데이터는 데이터 구동부(102)로 전송된다. 타이밍 콘트롤러(110)는 입력 영상의 픽셀 데이터와 동기되어 입력되는 타이밍 신호들을 바탕으로 데이터 구동부(102)와 게이트 구동부(104)의 동작 타이밍을 제어한다. 타이밍 신호들은 수직 동기신호(Vsync), 수평 동기신호(Hsync), 클럭신호(CLK), 데이터 인에이블 신호(DE) 등을 포함한다.

소비 전력 제어 장치는 도 2 내지 도 10을 결부하여 설명된 소비 전력 제어 방법을 이용으로 동영상에서 픽셀 데이터의 휘도를 낮추고 선명도를 조절한다.

소비 전력 제어 장치는 영상 분석부(10), 휘도 감쇠량 제어부(20), 및 선명도 강화부(30)를 포함한다. 영상 분석부(10)는 입력 영상의 에지 정보를 추출하여 에지의 좌표 평균값으로 에지 대푯값을 계산하여 입력 영상에서 물체의 움직임을 추정하고,입력 영상의 평균 휘도(APL)와 계조 복잡도(Histogram)를 계산한다. 영상 분석부(10)는 에지 대푯값을 바탕으로 움직임을 추정하기 때문에 최소의 메모리 용량만 필요하여 프레임 메모리 없이 구현될 수 있다.

휘도 감쇠량 제어부(20)는 제1 게인(α)을 이용하여 입력 영상에서 물체의 움직임이 빠를수록 픽셀의 휘도를 낮추고, 평균 휘도와 계조 복잡도를 바탕으로 제1 게인(α)을 적응적으로 조절함으로써 이용하여 픽셀의 휘도 감쇠량을 조절한다. 평균 휘도는 APL로 계산될 수 있다. 계조 복잡도는 히스토그램으로 계산될 수 있다. 휘도 감쇠량 제어부(20)는 평균 휘도가 높을수록 제1 게인(α)을 더 낮추는 반면, 평균 휘도가 낮아지면 제1 게인(α)을 높인다. 휘도 감쇠량 제어부(20)는 계조 복잡도가 높을수록 제1 게인(α)을 더 낮추는 반면, 계조 복잡도가 낮아지면 제1 게인(α)을 높인다. 휘도 감쇠량 제어부(20)는 제2 게인(β)의 변하면 제1 게인(α)을 다시 조절한다. 예를 들어, 휘도 감쇠량 제어부(20)는 제2 게인(β)이 높아지면 제1 게인(α)을 더 낮춘다.

선명도 강화부(30)는 샤프니스 필터의 제2 게인(β)을 이용하여 픽셀의 휘도가 저하될 때 입력 영상의 경계부 이미지의 선명도를 강화하고 입력 영상의 평균 휘도와 계조 복잡도를 바탕으로 제2 게인(β)을 적응적으로 조절함으로써 영상의 휘도와 복잡도에 따라 선명도 강화량을 조절한다. 픽셀 데이터는 제1 게인(α)이 곱해진 후에 제2 게인(β)이 곱해진 다음 데이터 구동부(102)로 전송될 수 있다. 선명도 강화부(30)는 평균 휘도가 중간 계조 값의 휘도이면 제2 게인(β)을 높인다. 선명고 강화부(30)는 계조 복잡도가 높아지면 제2 게인(β)을 높이고, 계조 복잡도가 낮아지면 제2 게인(β)을 기준값으로 유지한다.

타이밍 콘트롤러(110)는 도시하지 않은 호스트 시스템으로부터 입력 영상의 픽셀 데이터와 타이밍 신호들을 수신할 수 있다. 호스트 시스템은 TV(Television) 시스템, 셋톱박스, 네비게이션 시스템, DVD 플레이어, 블루레이 플레이어, 개인용 컴퓨터(PC), 홈 시어터 시스템, 폰 시스템(Phone system) 중 어느 하나로 구현될 수 있다.

본 발명의 소비 전력 제어 방법은 도 12와 같은 화질 평가 시스템을 통해 확인될 수 있다.

도 12를 참조하면, 화질 평가 시스템은 컴퓨터(200)와, 컴퓨터(200)에 연결된 휘도 측정기(210)를 포함한다.

휘도 측정기(210)는 표시패널(100)의 픽셀들을 향한다. 휘도 측정기(210)에 의해 측정된 픽셀의 휘도는 컴퓨터(200)로 전송된다. 컴퓨터(200)는 미리 저장된 테스트 영상 신호를 표시장치로 전송하고, 휘도 측정기(210)로부터 수신된 픽셀들의 휘도를 측정한다. 테스트 영상 신호는 물체가 이동하고 에지 정보를 갖는 제1 테스트 영상과, 에지 대푯값 적용 여부를 확인하기 위한 제2 테스트 영상을 포함한다. 제2 테스트 영상은 에지 정보의 좌표가 변하지만 블록 내에서 에지 대푯값이 변하지 않는 영상이다. 도 13은 제2 테스트 영상의 예이다.

컴퓨터(200)는 표시장치에 제1 테스트 영상이 입력될 때 픽셀의 휘도를 측정하여 그 픽셀의 휘도가 물체의 속도에 따라 변하는지 확인한다. 이어서, 컴퓨터는 제2 테스트 영상을 표시장치에 입력하고, 데이터 구동부(13)에 입력되는 디지털 데이터를 분석하여 블록별 에지 대푯값을 계산한다. 제2 테스트 영상은 도 13과 같 에지가 변하지만 블록 내에서 무게 중심 좌표가 같기 때문에 에지 대푯값이 변하지 않는 영상이다. 데이터 구동부(13)에 입력되는 제2 테스트 영상 데이터에 대하여 블록별 에지 대푯값을 계산하면, 에지 대푯값을 바탕으로 모션 정보를 획득하는 방법인지 확인할 수 있다.

표시장치에 표시되는 제1 및 제2 테스트 영상에 대하여 샤프니스 필터의 게인을 측정하기는 어렵지만, 표시패널에 표시된 제1 및 제2 테스트 영상에 대한 육안 평가를 바탕으로 샤프니스 필터의 적용을 확인할 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 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

10 : 영상 분석부 20 : 휘도 감쇠량 제어부
30 : 선명도 강화부 100 : 표시패널
102 : 데이터 구동부 104 : 게이트 구동부
110 : 타이밍 콘트롤러

Claims (14)

1. 입력 영상의 물체 위치를 나타내는 에지 대푯값을 바탕으로 상기 입력 영상에서 물체의 움직임을 추정하고, 상기 입력 영상의 평균 휘도와 계조 복잡도를 계산하는 영상 분석부;
   상기 물체의 움직임이 빠를수록 픽셀의 휘도를 낮추고, 상기 평균 휘도와 상기 계조 복잡도를 바탕으로 상기 픽셀의 휘도 감쇠량을 조절하는 휘도 감쇠량 제어부; 및
   상기 픽셀의 휘도가 저하될 때 상기 입력 영상의 경계부 이미지의 선명도를 강화하는 선명도 강조부를 포함하는 표시장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 휘도 감쇠량 제어부는,
   화면을 다수의 블록들로 분할하고 블록별로 상기 물체의 에지를 추출하여 이전 프레임과 그 다음 프레임 사이에서 블록별로 상기 에지 대푯값을 비교하여 상기 에지 대푯값의 변화를 판단하는 표시장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 휘도 감쇠량 제어부는,
   상기 물체의 움직임이 빠를수록 낮아지는 제1 게인을 상기 입력 영상의 픽셀 데이터에 곱하여 동영상에서 픽셀의 휘도를 낮추는 표시장치.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 휘도 감쇠량 제어부는,
   상기 평균 휘도가 높을수록 상기 제1 게인을 더 낮추는 반면, 상기 평균 휘도가 낮아지면 상기 제1 게인을 높이며,
   상기 계조 복잡도가 높을수록 상기 제1 게인을 더 낮추는 반면 상기 계조 복잡도가 낮아지면 상기 제1 게인을 높이는 표시장치.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 선명도 강조부는,
   상기 제1 게인이 곱해진 픽셀 데이터에 제2 게인을 곱하여 상기 픽셀 데이터의 선명도를 강화하고,
   상기 평균 휘도가 중간 계조 값의 휘도이면 상기 제2 게인을 높이고,
   상기 계조 복잡도가 높아지면 상기 제2 게인을 높이고, 상기 계조 복잡도가 낮아지면 상기 제2 게인을 미리 설정된 기준값으로 유지하는 표시장치.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 휘도 감쇠량 제어부는,
   상기 제2 게인이 높아지면 상기 제1 게인을 낮게 조정하는 표시장치.
7. 입력 영상의 물체 위치를 나타내는 에지 대푯값을 바탕으로 상기 입력 영상에서 물체의 움직임을 추정하고, 입력 영상의 평균 휘도와 계조 복잡도를 계산하는 영상 분석부;
   상기 물체의 움직임이 빠를수록 픽셀의 휘도를 낮추고, 상기 평균 휘도와 상기 계조 복잡도를 바탕으로 상기 픽셀의 휘도 감쇠량을 조절하는 휘도 감쇠량 제어부; 및
   상기 픽셀의 휘도가 저하될 때 상기 입력 영상의 경계부 이미지의 선명도를 강화하는 선명도 강조부를 포함하는 표시장치의 소비 전력 제어 장치.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 휘도 감쇠량 제어부는,
   화면을 다수의 블록들로 분할하고 블록별로 상기 물체의 에지를 추출하여 이전 프레임과 그 다음 프레임 사이에서 블록별로 상기 에지 대푯값을 비교하여 상기 에지 대푯값의 변화를 판단하는 표시장치의 소비 전력 제어 장치.
9. 제 7 항에 있어서,
   상기 휘도 감쇠량 제어부는,
   상기 물체의 움직임이 빠를수록 낮아지는 제1 게인을 상기 입력 영상의 픽셀 데이터에 곱하여 동영상에서 픽셀의 휘도를 낮추는 표시장치의 소비 전력 제어 장치.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 휘도 감쇠량 제어부는,
    상기 평균 휘도가 높을수록 상기 제1 게인을 더 낮추는 반면, 상기 평균 휘도가 낮아지면 상기 제1 게인을 높이며,
    상기 계조 복잡도가 높을수록 상기 제1 게인을 더 낮추는 반면 상기 계조 복잡도가 낮아지면 상기 제1 게인을 높이는 표시장치의 소비 전력 제어 장치.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 선명도 강조부는,
    상기 제1 게인이 곱해진 픽셀 데이터에 제2 게인을 곱하여 상기 픽셀 데이터의 선명도를 강화하고,
    상기 평균 휘도가 중간 계조 값의 휘도이면 상기 제2 게인을 높이고,
    상기 계조 복잡도가 높아지면 상기 제2 게인을 높이고, 상기 계조 복잡도가 낮아지면 상기 제2 게인을 미리 설정된 기준값으로 유지하는 표시장치의 소비 전력 제어 장치.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 휘도 감쇠량 제어부는,
    상기 제2 게인이 높아지면 상기 제1 게인을 낮게 조정하는 표시장치의 소비 전력 제어 장치.
13. 제 7 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소비 전력 제어 장치는,
    표시패널 구동부를 제어하는 타이밍 콘트롤러에 내장되는 표시장치의 소비 전력 제어 장치.
14. 입력 영상의 물체 위치를 나타내는 에지 대푯값을 바탕으로 입력 영상에서 물체의 움직임을 추정하고, 입력 영상의 평균 휘도와 계조 복잡도를 계산하는 단계;
    상기 물체의 움직임이 빠를수록 픽셀의 휘도를 낮추고, 상기 평균 휘도와 상기 계조 복잡도를 바탕으로 상기 픽셀의 휘도 감쇠량을 조절하는 단계; 및
    상기 픽셀의 휘도가 저하될 때 상기 입력 영상의 경계부 이미지의 선명도를 강화하는 단계를 포함하는 표시장치의 소비 전력 제어 방법.

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