KR102364081B1 - Data conveter device and display device including thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시예에 따른 데이터 변환 장치 및 이를 포함하는 표시장치는, 영상의 레드(Red, 이하 R), 그린(Green, 이하 G), 블루(Blue, 이하 B) 및 화이트(White, 이하 W) 데이터 신호를 기초하여, 상기 영상의 평균휘도밝기를 검출하고, 검출된 평균휘도밝기에 따라 상기 W 데이터의 히스토그램을 스트레치 하A data conversion device and a display device including the same according to an embodiment of the present invention are red (Red, hereinafter R), green (Green, hereinafter G), blue (Blue, hereinafter B) and white (hereinafter W) of an image. ) based on the data signal, detecting the average luminance brightness of the image, and stretching the histogram of the W data according to the detected average luminance brightness.
Description
본 발명은 데이터 변환장치와 이를 포함하는 표시장치에 관한 것이다.The present invention relates to a data conversion device and a display device including the same.
최근 디스플레이 장치의 휘도 상승을 통한 고화질 구현 및 소비 전력 저감에 관한 관심이 높아지고 있다. 특히 기존에 멀티 프레임 고 명암비 (Multi-Frame HDR) 기술을 통한 고 명암비의 영상을 구현하고 있고, 추가적으로 영상을 강조하기 위하여 히스토그램 확장(Histogram Stretch) 기법을 추가적으로 적용하고 있다. 그러나 종래에는 입력 영상을 출력하는 과정에서 평균영상밝기(Average Picture Level)과 최대 휘도 및 계조에 대한 전반적인 고려 없이 단지 RGB(R: Red, G: Green, B: Blue) 영상 데이터의 계조를 다양하게 사용하여 화질의 디테일한 정보를 살리는 데에 집중하였다. Recently, interest in realizing high-definition image quality and reducing power consumption by increasing the luminance of a display device is increasing. In particular, a high-contrast image is implemented through the existing multi-frame high-contrast technology, and the histogram stretch method is additionally applied to further emphasize the image. However, in the prior art, in the process of outputting an input image, only the gradation of RGB (R: Red, G: Green, B: Blue) image data is varied without consideration of the average image brightness (average picture level), maximum luminance, and gradation. Concentrated on saving detailed information of image quality.
도 9는 RGB 입력 영상 데이터를 히스토그램화하고 이를 확장하여 히스토그램의 변화를 나타낸 것이고, 도 10은 그에 따른 화면의 변화를 촬영한 도면이다. 도 9 및 도 10을 참조하면, HDR은 약 1000nit 이상의 고 휘도 디스플레이를 의미하는데 일반 디스플레이에 대비하여 경우 저계조 영역은 노이즈가 더 잘 보이고 고계조 영역은 높은 휘도로 인해 눈 부심 문제가 발생하였다. 이와 같이 종래의 RGB 영상 데이터의 히스토그램의 확장 기법은 영상의 눈부심 및 윤곽선(Contour) 발생 등의 문제가 있는 고 휘도 디스플레이에는 최적화 되지 않은 문제가 있었다. 9 is a histogram of RGB input image data and expanded to show changes in the histogram, and FIG. 10 is a view showing changes in the screen accordingly. Referring to FIGS. 9 and 10 , HDR refers to a high-luminance display of about 1000 nits or more. Compared to a general display, noise is more visible in the low-grayscale region, and glare problem occurs in the high-gradation region due to the high luminance. As described above, the conventional histogram expansion technique of RGB image data has a problem in that it is not optimized for a high-brightness display, which has problems such as glare and contour generation of the image.
본 발명에 따른 실시예는 화이트 픽셀을 추가로 구비하여 휘도를 상승시킨 데이터 변환장치와 이를 포함하는 표시장치를 제공할 수 있다.An embodiment according to the present invention may provide a data conversion device having a luminance increased by additionally including a white pixel, and a display device including the same.
또한 본 발명에 따른 실시예는 화이트 데이터 신호의 평균영상밝기 및 입력 영상의 최대 휘도 그리고 영상 계조를 고려하여 히스토그램의 확장치를 달리함으로써 영상 강조 기법을 최적화 할 수 있는 데이터 변환장치와 이를 포함하는 표시장치를 제공할 수도 있다.In addition, an embodiment according to the present invention provides a data conversion device capable of optimizing an image enhancement technique by varying an extension value of a histogram in consideration of an average image brightness of a white data signal, a maximum brightness of an input image, and an image grayscale, and a display device including the same may also provide
본 발명의 실시예에 따른 데이터 변환 장치 및 이를 포함하는 표시장치는, 영상의 레드(Red, 이하 R), 그린(Green, 이하 G), 블루(Blue, 이하 B) 및 화이트(White, 이하 W) 데이터 신호를 기초하여, 상기 영상의 평균휘도밝기를 검출하고, 검출된 평균휘도밝기에 따라 상기 W 데이터의 히스토그램을 스트레치 하여 휘도 표현 범위가 증가되었을 때 HDR의 장점인 명암대비 비의 증대와 고 휘도 영역의 표현은 그대로 유지되면서 저계조의 노이즈와 고 휘도 영상의 눈부심을 방지하고 나아가 소비전력의 저감효과를 가질 수 있다.A data conversion device and a display device including the same according to an embodiment of the present invention are red (Red, hereinafter R), green (Green, hereinafter G), blue (Blue, hereinafter B) and white (hereinafter W) of an image. ) Based on the data signal, the average luminance brightness of the image is detected, and when the luminance expression range is increased by stretching the histogram of the W data according to the detected average luminance brightness, the increase in contrast ratio, which is an advantage of HDR, and high While the expression of the luminance region is maintained as it is, it is possible to prevent low-grayscale noise and glare of a high-luminance image, and further reduce power consumption.
또한 본 발명의 실시예에 따른 및 이를 포함하는 표시장치는, 상기 RGBW 데이터를 기초하여 최대휘도픽셀을 검출하고 이를 최대휘도기준치와 비교하며 상기 최대휘도기준치 이상의 최대휘도픽셀의 휘도를 상기 최대휘도기준치로 낮추는 최대휘도픽셀검출부를 포함하여 영상의 눈부심 방지 및 소비전력의 급격한 증가를 방지할 수 있다.In addition, the display device according to and including the embodiment of the present invention detects a maximum luminance pixel based on the RGBW data, compares it with a maximum luminance reference value, and sets the luminance of the maximum luminance pixel equal to or greater than the maximum luminance reference value to the maximum luminance reference value. By including a maximum luminance pixel detector that is lowered to , it is possible to prevent glare of an image and to prevent a sudden increase in power consumption.
본 발명에 따른 실시예는 화이트 픽셀을 추가로 구비하여 휘도를 상승시키고, 화이트 데이터 신호의 평균영상밝기 및 최대 휘도 그리고 영상 계조를 고려하여 히스토그램의 확장치를 달리함으로써 영상 강조 기법을 최적화 할 수 있는 데이터 변환장치와 이를 포함하는 표시장치를 제공할 수 있다.Data capable of optimizing the image enhancement technique by increasing the luminance by additionally including a white pixel, and varying the extension value of the histogram in consideration of the average image brightness and maximum luminance of the white data signal and the image grayscale It is possible to provide a converter and a display device including the same.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 데이터 변환부를 나타낸 도면이다.
도 2는 제1 실시예에 따른 W 데이터 변환부의 동작 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 제1 실시예에 따른 W 데이터 변환부의 세부 블록도와 이의 동작 관계를 나타낸 도면이다.
도 4는 제2 실시예에 따른 W 데이터 변환부의 동작 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 5는 제2 실시예에 따른 W 데이터 변환부의 세부 블록도와 이의 동작 관계를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 다른 데이터 변환부를 거친 영상 데이터가 화상으로 표시된 경우 화질 개선 및 소비 전력 저감 효과를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 데이터 변환부를 포함하는 표시장치를 나타낸 도면.
도 8은 서브 화소의 배치관계를 나타낸 도면.
도 9는 종래의 히스토그램 스트레치 방식을 나타낸 도면.
도 10은 종래의 히스토그램 스트레치에 따른 화면의 변환를 나타낸 도면.1 is a diagram illustrating a data conversion unit according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating an operation process of the W data converter according to the first embodiment.
3 is a detailed block diagram of the W data conversion unit according to the first embodiment and a diagram illustrating an operation relationship thereof.
4 is a flowchart illustrating an operation process of the W data converter according to the second embodiment.
5 is a detailed block diagram of a W data conversion unit according to the second embodiment and a diagram illustrating an operation relationship thereof.
6 is a diagram illustrating the effect of improving image quality and reducing power consumption when image data that has passed through a data converter according to an embodiment of the present invention is displayed as an image.
7 is a view showing a display device including a data conversion unit according to an embodiment of the present invention.
Fig. 8 is a diagram showing an arrangement relationship of sub-pixels;
9 is a view showing a conventional histogram stretch method.
10 is a view showing a screen transformation according to a conventional histogram stretch.
이하, 본 발명의 실시예에 의한 데이터 변환장치와 이를 포함하는 표시장치를의 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시 예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 장치의 크기 및 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, a data conversion apparatus according to an embodiment of the present invention and a display apparatus including the same will be described in detail with reference to the drawings. The embodiments introduced below are provided as examples so that the spirit of the present invention can be sufficiently conveyed to those skilled in the art. Accordingly, the present invention is not limited to the embodiments described below and may be embodied in other forms. And, in the drawings, the size and thickness of the device may be exaggerated for convenience. Like reference numbers refer to like elements throughout.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 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 구성요소를 지칭한다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장될 수 있다.Advantages and features of the present invention, and a method for achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in a variety of different forms, only these embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and common knowledge in the technical field to which the present invention pertains It is provided to fully inform the possessor of the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout. The sizes and relative sizes of layers and regions in the drawings may be exaggerated for clarity of description.
소자(element) 또는 층이 다른 소자 또는 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않는 것을 나타낸다.Reference to an element or layer to another element or “on” or “on” includes not only directly on the other element or layer, but also with other layers or other elements interposed therebetween. do. On the other hand, reference to an element "directly on" or "directly on" indicates that there are no intervening elements or layers.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below, beneath)", "하부 (lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해 되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함 할 수 있다.Spatially relative terms "below, beneath", "lower", "above", "upper", etc. are one element or component as shown in the drawings. and can be used to easily describe the correlation with other devices or components. The spatially relative term should be understood as a term including different directions of the device during use or operation in addition to the directions shown in the drawings. For example, when an element shown in the figures is turned over, an element described as "beneath" or "beneath" another element may be placed "above" the other element. Accordingly, the exemplary term “below” may include both directions below and above.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며, 따라서 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다 (comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/ 또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for the purpose of describing the embodiments, and thus is not intended to limit the present invention. In this specification, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase. As used herein, “comprise” and/or “comprising” refers to the presence of one or more other components, steps, operations, and/or elements mentioned. or addition is not excluded.
<데이터 변환부><Data conversion unit>
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 데이터 변환부를 나타낸 도면이다.1 is a diagram illustrating a data conversion unit according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 데이터 변환장치(100)는 입력되는 레드(Red; 이하 R), 그린(Green; 이하 G), 블루(Blue; 이하 B) 데이터 신호를 RGB 및 화이트(White; 이하 W) 데이터 신호로 변환하고 RGB 데이터 신호에 대해 채도를 보강하고 W 신호에 대해 명도를 보강하여 출력하는 기능을 할 수 있다. 상기 데이터 변환장치(100)는 역-감마부(110), RGB to RGBW 변환부(130), W 데이터 변환부(150), 색온도 보상부(170) 및 렌더링부(190)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , the
상기 역 감마부(110; De-Gamma)는 입력되는 입력 영상의 RGB 데이터신호들을 프레임 별로 역-감마 처리하는 역할을 할 수 있다. 더욱 자세히 이를 설명하면, 역 감마부(110)는 RGB 데이터신호들을 RGBW 데이터신호들로 변환하는 연산 중 일어나는 비트 오버플로우(bit overflow) 등을 막기 위해 수신된 인버스 감마(Inverse Gamma)를 역-감마 처리하여 리니어(Linear) 형태로 바꾼 후 비트 스트레칭(bit stretching)을 한다. 역 감마부(110)는 역-감마 룩업테이블(DE-Gamma LUT)을 이용하여 비트 스트레칭(bit stretching)을 수행할 수 있다. 그 결과, RGB 데이터신호들(RGB)은 역 감마부(110)에 의한 비트 스트레칭에 의해 비트 수를 상향 변경하여 출력할 수 있다.The inverse gamma unit 110 (De-Gamma) may perform inverse-gamma processing on the RGB data signals of the input image for each frame. To explain this in more detail, the
상기 RGB to RGBW 변환부(130)는 역 감마부(110)를 통해 출력된 RGB 데이터신호들을 RGBW 데이터신호들로 변환하는 역할을 한다. RGB to RGBW 변환부(130)를 이용하여 RGB 데이터신호들을 RGBW 데이터신호들로 변환하는 이유는 RGBW 서브 픽셀을 포함하는 표시패널을 구동하기 위함이다. RGB to RGBW 변환부(130)는 색 좌표를 변경하지 않고 소비전력을 최적화하기 위해 RGB 데이터신호들에서 W 데이터신호와 동일한 휘도 및 동일한 색 좌표를 갖는 실측치 또는 계산치 기반의 RGB 데이터신호들을 뺌과 동시에 W 데이터신호를 추가할 수 있다. 또한 일 예로서, 상기 RGB to RGBW 변환부(130)는 R, G, B 데이터에서 수학식 1과 같은 공통 계조 값 또는 수학식 2와 같은 최소 계조 값을 추출하여 상기 W 데이터로 생성하고, R, G, B의 입력 데이터 각각에서 상기 W 데이터를 차감하여 상기 R, G, B 데이터를 생성할 수 있다. The RGB to
수학식 1
수학식 2
다른 예로서, 상기 RGB to RGBW 변환부(130)는 각 서브화소(또는 서브픽셀)의 휘도 및/또는 구동 등의 특성에 따른 각 서브 화소의 휘도 특성에 따라 설정된 데이터 변환 방법을 기반으로 R, G, B 데이터를 4색인 R 데이터, G 데이터 B 데이터로부터 W 데이터로 변환할 수 있다.As another example, the RGB to
이 경우는 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0060476호 또는 제10-2013-0030598호에 개시된 변환 방법에 따라 RGB 계조에서 WRGB 계조로의 매핑할 수 있다.In this case, according to the conversion method disclosed in Korean Patent Application Laid-Open No. 10-2013-0060476 or 10-2013-0030598, mapping from RGB grayscale to WRGB grayscale can be performed.
이하 RGB to RGBW 변환부(130)에 입력되는 RGB 데이터신호들은 RGB 데이터신호들이라고 지칭하고, 상기 RGB to RGBW 변환부(130)로부터 출력되는 RGBW 데이터신호들 중에서 RGB 데이터신호들을 변환된 RGB 데이터신호들이라고 지칭한다.Hereinafter, the RGB data signals input to the RGB to
상기 W 데이터 변환부(150)는 입력되는 RGBW 데이터를 기초하여 한 화면 단위로 평균 휘도, 즉 영상의 평균영상밝기(APL)을 계산하고 계산된 평균영상밝기에 근거하여 히스토그램 스트레치의 게인을 조절하여 조절된 히스토그램 스트레치 게인을 기초하여 W 데이터의 새로운 히스토그램을 생성할 수 있다.The W
상기 색온도 보상부(170)는 RGB 데이터의 색온도를 보상할 수 있다. 이를 구현하는 색온도 보상의 일 예로 상기 W 데이터 변환부(150)로부터 출력되는 RGB 데이터 신호와 히스토그램의 스트레치가 변환된 W를 입력 받아 표시패널(200)의 광원을 감지하여 RGB 데이터를 보상할 수 있다. 이 때 상기 색온도 보상부(170)는 광 센서를 포함할 수 있고 상기 광 센서로부터 측정된 표시패널(200)의 주변 광이 블루(Blue)가 강한 경우는 입력 영상의 레드(Red) 색상 과 그린(Green) 색상 중 어느 하나 또는 둘 다 보상할 수 있고, 측정된 주변 광이 레드(Red)가 강한 경우는 입력 영상의 블루(Blue) 색상과 그린(Green) 색상 중 어느 하나 또는 둘 다 보상할 수 있다. 그리고 측정된 주변 광이 그린(Green)이 강한 경우 입력 영상의 레드(Red)와 블루(Blue) 색상 중 어느 하나 또는 둘 다 보상할 수 있다.The
상기 렌더링부(190)는 입력되는 RGBW 데이터신호들을 기초하고, 두 개 이상의 픽셀을 이용하여 하나의 픽셀을 재현하여 해상도를 향상시킬 수 있다. The
<제1 실시예에 따른 W 데이터 변환부><W data conversion unit according to the first embodiment>
도 2는 제1 실시예에 따른 W 데이터 변환부의 동작 과정을 나타낸 흐름도이다. 그리고 도 3은 제1 실시예에 따른 W 데이터 변환부의 세부 블록도와 이의 동작 관계를 나타낸 도면이다.2 is a flowchart illustrating an operation process of the W data converter according to the first embodiment. 3 is a detailed block diagram of the W data conversion unit according to the first embodiment and a diagram illustrating an operation relationship thereof.
도 2를 참조하면, RGB to RGBW 변환부(130)는 입력되는 RGB 데이터를 기초하여 RGBW 데이터 신호를 생성하고, 제1 실시예에 다른 W 데이터 변환부(150)는 입력되는 RGBW 데이터를 기초하여 평균영상밝기(APL)을 계산하고, 계산 결과에 따라 스트레치 게인을 조정하여 조정된 스트레치 게인을 기초하여 W 데이터의 히스토그램 스트레치를 변경할 수 있다. 이를 구현하는 구체적인 구성에 대해서 도 3을 참조하여 설명하면, W 데이터 변환부(150)는 평균영상밝기 검출부(151)와 스트레치 게인 조절부(152) 및 히스토그램 스트레치 적용부(153)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2 , the RGB to
상기 평균영상밝기 검출부(151)는 RGB 데이터 신호를 기초하여 한 프레임 단위로 평균 휘도, 즉 영상의 평균영상밝기(APL)를 검출하고 검출된 평균영상밝기를 0 내지 100의 산술 값으로 수치화하여 밝기 기준치와 비교할 수 있다. 상기 밝기 기준치(a, b)는 하측 밝기 기준치(a)와 상측 밝기 기준치(b)를 포함할 수 있고, 상기 평균영상밝기 값이 0보다는 크고 하측 밝기 기준치(a) 미만인 경우에는 제1 레벨의 평균영상밝기로 판단하고, 상기 평균영상밝기 값이 하측 밝기 기준치(a)보다는 크거나 같으나 상측 밝기 기준치(b) 미만인 경우에는 제2 레벨의 평균영상밝기로 판단하며, 상기 평균영상밝기 값이 상측 밝기 기준치(b)보다는 크거나 같으나 100 이하인 경우에는 제3 레벨의 평균영상밝기로 판단할 수 있다. 한편 상기 밝기 기준치는 하측 및 상측 밝기 기준치(a, b) 외에도 추가적인 기준치를 더 포함할 수 있고, 그에 따라 검출된 영상의 평균영상밝기의 분류를 더 세분화할 수 있다.The average image
상기 스트레치 게인 조절부(152)는 상기 평균영상밝기를 기초하여 W 데이터의 스트레치 정도인 스트레치 게인을 조절할 수 있다. 구체적으로 제1 단계로 RGB 데이터 신호를 기초로 생성된 RGBW 데이터 중 W 데이터를 히스토그램화 할 수 있다. 상기 히스토그램은 W 데이터 내 특정 명암도를 갖는 픽셀의 발생 빈도를 나타내는 수의 집합으로 정의할 수 있다. 그리고 제2 단계로 W 데이터의 히스토그램을 스트레치하여 특정 계조를 강조하기 위한 저계조 게인치와 고계조 게인치를 검출된 평균영상밝기를 기초로 각각 설정할 수 있다.The stretch
일 예로 입력 영상의 평균영상밝기가 저 레벨인 제1 레벨의 평균영상밝기로 검출된 경우, 저계조 게인치를 0.2로 하고 고계조 게인치를 0.8로 하여 저계조 보다는 고계조를 상대적으로 더 강조하는 영상으로 변환하고, 입력 영상의 평균영상밝기가 중간 레벨인 제2 레벨의 평균영상밝기로 검출된 경우, 저계조 게인치를 0.4로 하고 고계조 게인치를 0.6로 하여 저계조와 고계조를 균형있게 강조하되 고계조를 약간 더 강조하는 영상으로 변환하며, 입력 영상의 평균영상밝기가 고 레벨인 제3 레벨의 평균영상밝기로 검출된 경우, 저계조 게인치를 0.5로 하고 고계조 게인치를 0.5로 하여 저계조와 고계조를 균형있게 강조하는 영상으로 변환할 수 있다.For example, when the average image brightness of the input image is detected as the average image brightness of the first level, which is a low level, the low gray scale gain is 0.2 and the high gray scale gain is 0.8, and the high gray scale is relatively more emphasized than the low gray scale. When the average image brightness of the input image is detected as the average image brightness of the second level, which is an intermediate level, the low gray scale gain value is set to 0.4 and the high gray scale gain value is set to 0.6 to separate the low gray scale and the high gray scale. It is converted to an image that emphasizes the balance in a balanced way but emphasizes the high gradation slightly more. If the average image brightness of the input image is detected as the average image brightness of the third level, which is a high level, the low gradation gain is set to 0.5 and the high gradation gain is set to 0.5. It is possible to convert the image to an image emphasizing the low and high grays in a balanced way by setting to 0.5.
상기 히스토그램 스트레치 적용부(153)는 상기 스트레치 게인 조절부(152)로부터 입력 받은 저계조 및 고계조 게인치를 이용하여 W 데이터의 히스토그램을 스트레치 하여 출력할 수 있다. 즉 상기 저계조 및 고계조 게인치를 이용하여 모든 W 데이터의 계조별 분포 상태를 변화시킬 수 있다.The histogram
<제2 실시예에 따른 W 데이터 변환부><W data conversion unit according to the second embodiment>
도 4는 제2 실시예에 따른 W 데이터 변환부의 동작 과정을 나타낸 흐름도이다. 그리고 도 5는 제2 실시예에 따른 W 데이터 변환부의 세부 블록도와 이의 동작 관계를 나타낸 도면이다.4 is a flowchart illustrating an operation process of the W data converter according to the second embodiment. 5 is a detailed block diagram of the W data conversion unit according to the second embodiment and a diagram illustrating an operation relationship thereof.
도 4를 참조하면, RGB to RGBW 변환부(130)는 입력되는 RGB 데이터를 기초하여 RGBW 데이터 신호를 생성하고, 제2 실시예에 다른 W 데이터 변환부(150)는 입력되는 RGBW 데이터를 기초하여 평균영상밝기(APL)을 계산하고, 계산 결과에 따라 W 데이터의 스트레치 게인을 조정하여 조정된 스트레치 게인을 기초하여 W 데이터의 히스토그램 스트레치를 변경할 수 있다. 또한 외부로부터 입력되는 제어신호로써 최대 휘도 제한 신호에 기초하여 RGBW 데이터를 기초하여 최대 휘도 픽셀을 검출하고 이를 기 설정된 최대휘도기준치와 비교하고, 최대 휘도 픽셀이 최대휘도기준치 이상인 경우 이를 기 설정된 레벨만큼 휘도를 하향시킬 수 있다. 이를 구현하는 구체적인 구성에 대해서 도 5를 참조하여 설명하면, 제2 실시예에 따른 W 데이터 변환부(150)는 평균영상밝기 검출부(151)와 스트레치 게인 조절부(152), 히스토그램 스트레치 적용부(153) 및 최대휘도픽셀검출부(154)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4 , the RGB to
상기 평균영상밝기 검출부(151)는 RGB 데이터 신호를 기초하여 한 프레임 단위로 평균 휘도, 즉 영상의 평균영상밝기(APL)를 검출하고 검출된 평균영상밝기를 0 내지 100의 산술 값으로 수치화하여 밝기 기준치와 비교할 수 있다. 상기 밝기 기준치(a, b)는 하측 밝기 기준치(a)와 상측 밝기 기준치(b)를 포함할 수 있고, 상기 평균영상밝기 값이 0보다는 크고 하측 밝기 기준치(a) 미만인 경우에는 제1 레벨의 평균영상밝기로 판단하고, 상기 평균영상밝기 값이 하측 밝기 기준치(a)보다는 크거나 같으나 상측 밝기 기준치(b) 미만인 경우에는 제2 레벨의 평균영상밝기로 판단하며, 상기 평균영상밝기 값이 상측 밝기 기준치(b)보다는 크거나 같으나 100 이하인 경우에는 제3 레벨의 평균영상밝기로 판단할 수 있다. 한편 상기 밝기 기준치는 하측 및 상측 밝기 기준치(a, b) 외에도 추가적인 기준치를 더 포함할 수 있고, 그에 따라 검출된 영상의 평균영상밝기의 분류를 더 세분화할 수 있다.The average image
상기 스트레치 게인 조절부(152)는 제1 단계로 W 데이터 신호를 히스토그램화 할 수 있다. 그리고 제2 단계로 히스토그램을 스트레치하여 특정 계조를 강조하기 위한 저계조 게인치와 고계조 게인치를 상기 평균영상밝기를 기초하여 각각 설정할 수 있다. 상기 저계조와 고계조는 절대적인 수치가 아니고, 특정 기준 예를들러 150계조를 기준으로 0 계조에서 149계조는 저계조로 설정하고 150 계조에서 255 계조는 고계조로 설정할 수 있다.The stretch
또한 상기 최대휘도픽셀검출부(154)는 입력되는 RGBW 데이터 신호를 기초하여 최대휘도픽셀이 기 설정된 최대휘도기준치 이상인 경우 이를 히스토그램 스트레치 적용부(153)로 출력할 수 있다. 상기 최대휘도픽셀검출부(154)는 영상의 눈부심 방지 및 소비전력의 급격한 증가를 방지할 수 있다. 이 때 상기 최대휘도픽셀검출부(154)는 후술할 타이밍 컨트롤러(500)로부터 제공되는 제어 신호인 최대 휘도 제한 신호가 입력되는 경우 동작하여 입력되는 RGBW 데이터 신호를 기초하여 최대휘도픽셀이 기 설정된 최대휘도기준치 이상인지 판단할 수 있다. 그리고 상기 타이밍 컨트롤러(500)가 최대 휘도 제한 신호를 출력할지 여부는 사용자의 모드 설정 또는 디스플레이되는 화상의 종류에 따라서 달라질 수 있다. 따라서 태양빛과 같이 매우 밝은 밝기를 표현하여 현실감 있는 영상을 표시하고자 하는 경우 상기 최대 휘도 제한 신호는 로우 논리 레벨이 되어 상기 최대휘도픽셀검출부(154)를 비 활성화 시키고, 태양빛과 같이 매우 밝은 밝기를 제한하여 편안한 영상을 표시하고자 하는 경우에는 상기 최대 휘도 제한 신호는 하이 논리 레벨이 되어 상기 최대휘도픽셀검출부(154)를 활성화 시킬 수 있다.Also, the maximum
상기 히스토그램 스트레치 적용부(153)는 상기 스트레치 게인 조절부(152)로부터 입력 받은 저계조 및 고계조 게인치를 이용하여 W 데이터의 히스토그램을 스트레치하고, 상기 최대휘도픽셀검출부(154)로부터 입력되는 최대휘도픽셀의 휘도를 상기 최대휘도기준치로 낮추어 RGBW 데이터를 출력할 수 있다.The histogram
한편 상기 최대휘도픽셀검출부(154)는 W 데이터 변환부(150)와 별로도 데이터 변환 장치(100) 내에 구비될 수 있다.Meanwhile, the maximum luminance
도 6은 본 발명의 실시예에 다른 데이터 변환부를 거친 영상 데이터가 화상으로 표시된 경우 화질 개선 및 소비 전력 저감 효과를 나타낸 도면이다.6 is a diagram illustrating the effect of improving image quality and reducing power consumption when image data passed through a data converter according to an embodiment of the present invention is displayed as an image.
도 6에서 나타난 바와 같이 휘도 표현 범위가 증가되었을 때 HDR의 장점인 명암대비 비의 증대와 고 휘도 영역의 표현은 그대로 유지되면서 저계조의 노이즈와 고 휘도 영상의 눈부심을 방지하고 나아가 소비전력의 저감효과를 가짐을 알 수 있다. 그리고 화이트 데이터 신호의 평균영상밝기 및 입력 영상의 최대 휘도 그리고 영상 계조를 고려하여 히스토그램의 확장치를 달리함으로써 영상 강조 기법을 최적화할 수 있다.As shown in FIG. 6 , when the luminance expression range is increased, the increase in the contrast ratio and the expression of the high luminance region, which are advantages of HDR, are maintained, while preventing low grayscale noise and glare of the high luminance image, and further reducing power consumption. It can be seen that it has an effect. In addition, the image enhancement technique can be optimized by varying the extension value of the histogram in consideration of the average image brightness of the white data signal, the maximum luminance of the input image, and the image gradation.
<데이터 변환부를 포함하는 표시장치><Display device including data conversion unit>
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 데이터 변환부를 포함하는 표시장치를 나타낸 도면이고, 도 8은 서브 화소의 배치관계를 나타낸 도면이다.7 is a diagram illustrating a display device including a data converter according to an embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a diagram illustrating an arrangement relationship of sub-pixels.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 표시장치(600)는 표시패널(200), 데이터 드라이버(300), 게이트 드라이버(400) 그리고 타이밍 컨트롤러(500)를 포함할 수 있다. 상기 타이밍 컨트롤러(500)는 데이터 변환장치(100)를 포함할 수 있고, 상기 데이터 변환장치(100)가 상기 타이밍 컨트롤러(500)와 별로도 구비될 수 있다.Referring to FIG. 7 , a
상기 데이터 변환장치(100)는 상기 타이밍 컨트롤러(500)의 일부일 수 있고, 상기 타이밍 컨트롤러(500)와는 별도의 하나의 장치일 수 있다. 또한 상기 데이터 변환장치(100)는 표시장치(600)에 포함되는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니고 무선 통신 장치 (이를테면 무선 모바일 핸드셋) 를 포함할 수도 있고, 또는 디지털 카메라, 비디오 카메라, 디지털 멀티미디어 플레이어, 개인 휴대 정보 단말기 (PDA), 비디오 게임 콘솔, 다른 비디오 장치 또는 전용 뷰잉 스테이션 (이를테면 텔레비전) 의 일부일 수도 있다.The
또한 상기 표시장치(600)는 예로 디지털 비디오 또는 스틸 포토 카메라에 의해 캡쳐된 이미지 데이터, 비디오 또는 스틸 포트 아카이브로부터 획득된 이미지 데이터, 소프트웨어 어플리케이션이 의해 생성된 이미지 데이터 또는 브로드캐스트와 스트리밍 미디어로부터 획득된 이미지 데이터를 포함하는 다양한 타입의 이미지 데이터를 디스플레이 할 수 있다. 이러한 표시장치(600)는 데스크탑 컴퓨터 또는 랩탑 컴퓨터, 컴퓨터 워크스테이션, 개인 휴대 정보 단말기, 모바일 전화기와 같은 모바일 장치, 무선 통신 장치, 멀티 미디어 장치, 카메라 및 텔레비전과 같은 전용 뷰잉 스테이션과 같은 다양한 장치들과 통합될 수도 있고, 그 다양한 장치들에 커플링될 수도 있으며 다양한 장치들과 관련될 수도 있다. 상기 표시장치(600)는 액정 디스플레이 (LCD), 음극선관 (CRT) 디스플레이, 플라즈마 디스플레이, 프로젝션 디스플레이 및 유기발광다이오드 표시장치 등을 포함할 수도 있다.The
상기 표시패널(200)에는 다수의 게이트라인(GL1 ~ GLn)과 다수의 데이터라인(DL1 ~ DLm)이 형성되고, 상기 다수의 게이트라인(GL1 ~ GLn)과 다수의 데이터라인(DL1 ~ DLm)의 교차부에는 서브 화소(Pix)가 형성될 수 있다.A plurality of gate lines GL1 to GLn and a plurality of data lines DL1 to DLm are formed on the
상기 게이트 드라이버(400)는 상기 타이밍 컨트롤러(500)로부터의 게이트 제어신호(GCS)에 응답하여, 다수의 게이트라인(GL1 ~ GLn)에 다수의 스캔신호(SP)들을 대응되게 공급한다. 이들 다수의 스캔신호(SP)들은 다수의 게이트라인(GL1 ~ GLn)이 순차적으로 1 수평동기신호의 기간씩 인에이블 되게 할 수 있다. 상기 게이트 드라이버(400)는 다수의 게이트 집적회로를 포함할 수 있다.The
상기 데이터 드라이버(300)는 상기 타이밍 컨트롤러(500)로부터의 데이터 제어신호(DCS)들에 응답하여, 다수의 게이트라인(GL1 ~ GLn) 중 어느 하나가 인에이블 될 때마다 데이터 전압을 발생하여 상기 표시패널(200)의 다수의 데이터라인(DL1 ~ DLm)에 각각 공급할 수 있다.The
상기 타이밍 컨트롤러(500)는 외부의 시스템(예를 들면, 컴퓨터의 시스템의 그래픽 모듈 또는 텔레비전 수신 시스템의 영상 복조 모듈, 도시하지 않음)으로부터 공급된 각종 제어신호들(O_CS)을 이용하여 상기 게이트 드라이버(300)를 제어하는 게이트 제어신호(GCS)와 상기 데이터 드라이버(300)를 제어하는 데이터 제어신호(DCS)를 생성할 수 있다.The
상기 표시패널(200)의 서브 화소(Pix; Pixel)는 R, G, B 및 W 컬러에 대응하는 서브 화소(픽셀)들을 포함할 수 있다. 또한 상기 컬러 별 서브 화소들은 도 6과 같이 배치될 수 있다. 구체적으로 이를 설명하면, 기수번째 수평라인(n)에서 각 컬러별 서브 화소는 W 서브화소(101), R 서브화소(102), G 서브화소(103) 및 B 서브화소(104) 순으로 연속하도록 배치되고, 우수번째 수평라인(n+1)에서 각 컬러별 서브 화소는 G 서브화소(103), B 서브화소(104), W 서브화소(101) 및 R 서브화소(102) 순으로 연속하도록 배치될 수 있다. 즉 기수번째 수평라인(n)에서의 각 컬러별 서브화소와 우수번째 수평라인(n+1)에서 각 컬러별 서브화소는 수직 방향으로 동일한 컬러대로 배열되지 않고 지그재그(zigzag) 형태로 배열될 수 있다. 일 예로 m번째 수직 라인과 기수번째 수평라인(n)이 교차하는 지점과 m+2번째 수직 라인과 우수번째 수평라인(n+1)이 교차하는 지점에서 W 서브화소(101)가 배치될 수 있다. 즉, 임의의 수직 라인에서 기수번째 수평라인(n)의 W, R, G, B 중 어느 하나의 서브화소는 우수번째 수평라인(n+1)에서 상기 임의의 수직 라인으로부터 두 칸 이동한 수직 라인 상에 동일하게 배치될 수 있다. (서브화소 단위로 두 칸 이동) 이와 같이 기수번째 수평라인(n)과 우수번째 수평라인(n+1)에서 동일한 서브화소가 서브화소 단위로 두 칸 이동하여 반복되는 지그재그 구조는, 수직방향으로 동일한 서브화소가 나타나는 구조와 비교하여 라인이 시인되는 현상을 방지할 수 있다.A sub-pixel (Pixel) of the
한편 상기 표시패널(200)이 액정표시패널인 경우 서브 화소(Pix)는 상기 게이트라인(GL)과 데이터라인(DL)에 접속된 박막트랜지스터(TFT) 및 상기 박막트랜지스터(TFT)에 접속된 화소전극을 포함한다. 그리고 상기 박막트랜지스터(TFT)는 상기 게이트라인(GL1 ~ GLn)으로부터의 스캔신호(SP)에 응답하여 데이터라인(DL1 ~ DLm)으로부터의 데이터를 액정셀에 공급한다. 이를 위하여, 상기 박막트랜지스터(TFT)의 게이트 전극은 게이트라인(GL1 ~ GLn)에 접속되며, 소스 전극은 데이터라인(DL1 ~ DLm)에 접속되고, 드레인 전극은 액정셀의 화소전극에 접속된다. 또한, 상기 표시패널(200)의 하부 유리기판에는 액정셀의 전압을 유지시키기 위한 스토리지 캐패시터가 형성된다. 또한 상기 표시패널(200)의 상부 유리기판에는 상기 박막트랜지스터(TFT)가 형성된 각 화소 영역에 대응되는 컬러필터와, 이들 각각을 테두리하여 상기 게이트라인(GL1 ~ GLn)과, 데이터라인(DL1 ~ DLm) 및 박막트랜지스터(TFT) 등을 가리는 블랙 매트릭스를 추가적으로 포함할 수 있다. 또한 R, G, B, W 서브화소 각각에 포함된 액정셀은 R, G, B 및 W 컬러를 위한 액정셀일 수 있다.Meanwhile, when the
또한 상기 상기 표시패널(200)이 유기발광다이오드 표시패널인 경우 R, G, B, W 서브화소 각각은 유기발광다이오드를 포함할 수 있고, 상기 유기발광다이오드가 발광함으로써 각 서브화소로부터 방출되는 광을 통해 영상을 표시할 수 있다. 상기 유기발광다이오드는 정공 수송층/유기 발광층/전자 수송층의 구조 또는 정공 주입층/정공 수송층/유기 발광층/전자 수송층/전자 주입층의 구조를 가지도록 형성될 수 있다. 나아가, 상기 유기 발광셀에는 상기 유기 발광층의 발광 효율 및/또는 수명 등을 향상시키기 위한 기능층이 추가로 형성될 수 있다.In addition, when the
이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술할 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.In the detailed description of the present invention described above, although it has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art or those having ordinary knowledge in the technical field of the present invention described in the claims to be described later It will be understood that various modifications and variations of the present invention can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. Accordingly, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification, but should be defined by the claims.
100 데이터 변환장치
101 W 서브화소
102 R 서브화소
103 G 서브화소
104 B 서브화소
110 역감마부
130 RGB to RGBW 변환부
150 W 데이터 변환부
151 평균영상밝기 검출부
152 스트레치 게인 조절부
153 히스토그램 스트레치 적용부
154 최대휘도픽셀검출부
170 색온도 보상부
190 렌더링부
200 표시패널
300 데이터 드라이버
400 게이트 드라이버
500 타이밍 컨트롤러
600 표시장치100 data converter
101 W sub-pixel
102 R sub-pixel
103 G sub-pixel
104 B sub-pixel
110 inverse gamma
130 RGB to RGBW converter
150 W data converter
151 Average image brightness detector
152 Stretch Gain Control
153 Histogram stretch application part
154 Maximum luminance pixel detection unit
170 color temperature compensation unit
190 rendering unit
200 display panel
300 data driver
400 gate driver
500 Timing Controller
600 display
Claims (11)
상기 W 데이터 변환부는,
상기 검출된 평균휘도 밝기에 따라, 기설정된 제1 계조 범위를 갖는 저계조에 대한 히스토그램 스트레치 게인과 기설정된 제2 계조 범위를 갖는 고계조에 대한 히스토그램 스트레치 게인을 각각 설정하고,
상기 저계조 및 고계조 각각의 게인치를 적용하여 상기 W 데이터의 계조 별 분포 상태를 변화시키는 것인, 데이터 변환 장치.Based on the red (Red, hereinafter R), green (hereinafter G), blue (Blue, hereinafter B) and white (White, hereinafter W) data signals of the image, the average luminance brightness of the image is detected and detected It includes a W data conversion unit that stretches the histogram of the W data according to the average luminance brightness,
The W data conversion unit,
According to the detected average luminance brightness, a histogram stretch gain for a low gradation having a first preset gradation range and a histogram stretch gain for a high gradation having a second preset gradation range are respectively set,
The data conversion apparatus of claim 1, wherein the distribution state of the W data for each gray level is changed by applying the respective gain values of the low gray level and the high gray level.
상기 W 데이터 변환부는,
상기 영상을 한 프레임 단위로 평균 휘도를 계산하여 상기 평균휘도밝기를 검출하는 평균휘도밝기 검출부;를 포함하는 데이터 변환장치.According to claim 1,
The W data conversion unit,
and an average luminance and luminance detector configured to calculate the average luminance of the image in units of one frame and detect the average luminance and luminance.
상기 W 데이터 변환부는,
상기 W 데이터를 히스토그램화하고, 검출된 평균휘도밝기를 기초하여 W 데이터의 히스토그램 스트레치 게인을 조절하는 스트레치 게인 조절부;를 더 포함하는 데이터 변환 장치.3. The method of claim 2,
The W data conversion unit,
The data conversion apparatus further comprising a; a stretch gain adjusting unit for histogram the W data, and to adjust the histogram stretch gain of the W data based on the detected average luminance brightness.
상기 R, G, B, W 데이터에 기초하여 검출된 최대휘도픽셀을 최대휘도기준치와 비교한 결과를 상기 W 데이터 변환부로 출력하는 최대휘도픽셀검출부;를 더 포함하고,
상기 W 데이터 변환부는,
상기 비교한 결과에 따라 상기 최대휘도기준치 이상인 최대휘도픽셀의 휘도를 상기 최대휘도기준치로 낮추는 것인, 데이터 변환 장치.3. The method of claim 2,
a maximum luminance pixel detection unit that compares the maximum luminance pixel detected based on the R, G, B, and W data with a maximum luminance reference value to the W data conversion unit;
The W data conversion unit,
and lowering the luminance of the maximum luminance pixel equal to or greater than the maximum luminance reference value to the maximum luminance reference value according to the comparison result.
상기 R, G, B, W 데이터 각각에 대응하는 서브 픽셀을 포함하는 표시패널; 및
상기 데이터 변환 장치로부터 출력되는 R, G, B, W 데이터를 상기 서브 픽셀에 맞게 정렬하는 타이밍 컨트롤러;를 포함하는 표시장치.The data conversion device according to claim 1;
a display panel including sub-pixels corresponding to each of the R, G, B, and W data; and
and a timing controller aligning the R, G, B, and W data output from the data conversion device to match the sub-pixels.
상기 W 데이터 변환부는,
상기 영상을 한 프레임 단위로 평균 휘도를 계산하여 상기 평균휘도밝기를 검출하는 평균휘도밝기 검출부;를 포함하는 표시장치.7. The method of claim 6,
The W data conversion unit,
and an average luminance and brightness detector configured to detect the average luminance and brightness by calculating the average luminance of the image in units of one frame.
상기 W 데이터 변환부는,
상기 W 데이터를 히스토그램화하고, 검출된 평균휘도밝기를 기초하여 W 데이터의 히스토그램 스트레치 게인을 조절하는 스트레치 게인 조절부;를 더 포함하는 표시장치.8. The method of claim 7,
The W data conversion unit,
and a stretch gain control unit to histogram the W data and adjust the histogram stretch gain of the W data based on the detected average luminance brightness.
상기 R, G, B, W 데이터에 기초하여 검출된 최대휘도픽셀을 최대휘도기준치와 비교한 결과를 상기 W 데이터 변환부로 출력하는 최대휘도픽셀검출부;를 더 포함하고,
상기 W 데이터 변환부는,
상기 비교한 결과에 따라 상기 최대휘도기준치 이상인 최대휘도픽셀의 휘도를 상기 최대휘도기준치로 낮추는 것인, 표시장치.9. The method of claim 8,
a maximum luminance pixel detection unit that compares the maximum luminance pixel detected based on the R, G, B, and W data with a maximum luminance reference value to the W data conversion unit;
The W data conversion unit,
and lowering the luminance of the maximum luminance pixel equal to or greater than the maximum luminance reference value to the maximum luminance reference value according to the comparison result.
상기 최대휘도픽셀검출부는, 상기 타이밍 컨트롤러로부터 제공되는 최대 휘도 제한 신호에 의해 구동하는 표시장치.10. The method of claim 9,
The maximum luminance pixel detector is driven by the maximum luminance limit signal provided from the timing controller.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E90F | Notification of reason for final refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |