KR102369669B1 - 디스플레이 장치와 그 휘도 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 디스플레이 장치와 그 휘도 제어방법에 관한 것으로, 휘도 변경 신호(DBV)의 게인을 증가시켜 휘도를 증가시키고 노멀 휘도 영역의 데이터 게인을 피크 휘도 영역의 데이터 게인보다 작게 설정하는 HDR(High Dynamic Range) 모드를 실행하는 단계; 사용자가 선택한 DBV를 입력 받는 단계; 및 현재 DBV가 최대값인 경우, 상기 사용자가 선택한 DBV에 따라 상기 노멀 휘도 영역의 데이터 게인을 증가시키는 단계;를 포함한다.

Description

디스플레이 장치와 그 휘도 제어방법{DISPLAY DEVICE AND METHOD FOR CONTROLLING BRIGHTNESS THEREOF}
본 발명은 디스플레이 장치와 그 휘도 제어방법에 관한 것이다.
멀티미디어 산업의 발달과 디지털 카메라의 영상 획득 기술의 급속한 발달로 인하여 인간이 눈으로 보는 실세계 장면을 영상 정보로 표현하고 있다. 높은 동적 범위(high dynamic range, HDR) 영상은 실세계에 가까운 휘도(Luminance, 밝기) 정보를 표현 가능한 것으로 그 휘도의 실제 범위는 10-4 ~ 10-5 cd/m에 이른다. 그러나 HDR 영상의 실제 휘도는 일반적으로 사용되는 디스플레이 장치에서 구현하기 어렵기 때문에 제한된 LDR(Low Dynamic Range) 내에서 표현되어야 한다.
따라서, 디스플레이 장치에서 HDR 영상을 나타내기 위해서는 고명암 대비 영상을 저명암 대비 영상으로 변환하는 방법이 필요하며, 이 방법을 톤 매핑(Tone Mapping) 또는 톤 재생(Tone Reproduction)이라 한다. 톤 매핑 과정은 고명암 대비 영상에서 동적 범위가 줄어든 영상으로 변환이므로 고명암 대비 정보를 최대한 보존하는 전제하에 원 영상과의 시각적 매칭이 이루어진다.
모바일 디바이스의 디스플레이 장치에서 제공하는 HDR 모드는 휘도 변경 신호(DBV)의 게인을 증가시켜 전체 휘도를 증가시키고, 노멀(normal) 영역의 데이터 게인(data gain)은 감소시킴으로써, 노멀 영역 대비 피크(peak) 부분의 휘도가 올라가는 형태로 구현되었다.
따라서, HDR 모드로 동작 중인 경우 사용자가 휘도 조절을 위해 직접 DBV를 입력하거나 HBM(High Brightness Mode)을 실행하면 휘도가 갑자기 높아지는 현상이 발생한다.
또한, HDR 모드에 따른 게인을 DBV에 곱한 값이 일정 이상 되면 휘도가 HBM 모드의 최대(max)값으로 고정되어, 사용자가 DBV를 입력하여도 더 이상 휘도가 증가하지 않는 오류가 발생하였다.
본 발명은 HDR 모드가 실행중인 상태에서 사용자가 휘도 조절 메뉴 등의 사용자 인터페이스(UI)를 통해 DBV 입력을 수행할 시 휘도가 변하지 않는 오류를 개선하여, 사용자가 입력한 DBV에 따라 휘도 변화를 인식할 수 있도록 하는 디스플레이 장치와 그 휘도 제어방법을 제공한다.
본 발명의 디스플레이 장치의 휘도 제어방법은, 휘도 변경 신호(DBV)의 게인을 증가시켜 휘도를 증가시키고 노멀 휘도 영역의 데이터 게인을 피크 휘도 영역의 데이터 게인보다 작게 설정하는 HDR(High Dynamic Range) 모드를 실행하는 단계; 사용자가 선택한 DBV를 입력 받는 단계; 및 현재 DBV가 최대값인 경우, 상기 사용자가 선택한 DBV에 따라 상기 노멀 휘도 영역의 데이터 게인을 증가시키는 단계;를 포함한다.
상기 현재 DBV가 최대값이 아닌 경우, 상기 사용자가 선택한 DBV에 따라 휘도를 증가시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 현재 DBV가 최대값인 경우, DBV 출력값과 노멀 휘도 영역의 데이터 게인은 다음의 수식으로 산출될 수 있다.
Figure 112017077427515-pat00001
ALPHA는 0 < ALPHA < 1 사이의 수
상기 현재 DBV가 최대값이 아닌 경우, DBV 출력값과 노멀 휘도 영역의 데이터 게인은 다음의 수식으로 산출될 수 있다.
Figure 112017077427515-pat00002
상기 현재 DBV가 최대값인 경우, 상기 사용자가 선택한 DBV에 따라 상기 노멀 휘도 영역의 데이터 게인을 증가시키는 단계는, 입력 영상 데이터를 디감마(de-gamma) 처리하여 디감마 영상 데이터를 획득하는 단계; 상기 디감마 영상 데이터로부터 DBV가 최대값으로 고정되는 세츄레이션 포인트를 획득하는 단계; 상기 세츄레이션 포인트에 기초하여 상기 노멀 휘도 영역의 데이터 게인을 조절하기 위한 알파(ALPHA)를 산출하는 단계; 상기 알파(ALPHA)를 이전 노멀 휘도 영역의 데이터 게인에 반영하여 새로운 노멀 휘도 영역의 데이터 게인을 획득하는 단계; 및 상기 디감마 영상 데이터에 적용할 DBV 값 및 상기 새로운 노멀 휘도 영역의 데이터 게인에 기초하여 상기 입력 영상 데이터의 휘도를 설정하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 알파(ALPHA)는 상기 세츄레이션 포인트에서 상기 DBV 최대값에 가까울 수록 0에 가깝게 산출될 수 있다.
HBM(High Brightness Mode)가 선택된 경우 상기 HBM 모드 시 적용되는 DBV에 기초하여 DBV 최대값을 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 디스플레이 장치는, 휘도 변경 신호(DBV)의 게인을 증가시켜 휘도를 증가시키고 노멀 휘도 영역의 데이터 게인을 피크 휘도 영역의 데이터 게인보다 작게 설정하는 HDR(High Dynamic Range) 모드를 실행하는 디스플레이 장치에 있어서, 사용자가 선택한 DBV에 따라 휘도를 결정하는 휘도 결정부; 및 현재 DBV가 최대값인 경우 상기 사용자가 선택한 DBV에 따라 상기 노멀 휘도 영역의 데이터 게인을 증가시키는 휘도 조절부;를 포함한다.
상기 휘도 조절부는, 상기 현재 DBV가 최대값이 아닌 경우, 상기 사용자가 선택한 DBV에 따라 휘도를 증가시킬 수 있다.
상기 휘도 조절부는, 상기 현재 DBV가 최대값인 경우, DBV 출력값과 노멀 휘도 영역의 데이터 게인을 다음의 수식으로 산출할 수 있다.
Figure 112017077427515-pat00003
ALPHA는 0 < ALPHA < 1 사이의 수
상기 휘도 조절부는, 현재 DBV가 최대값이 아닌 경우, DBV 출력값과 노멀 휘도 영역의 데이터 게인을 다음의 수식으로 산출하여 출력할 수 있다.
Figure 112017077427515-pat00004
상기 휘도 결정부는, 입력 영상 데이터를 디감마(de-gamma) 처리하여 디감마 영상 데이터를 획득하고, 상기 디감마 영상 데이터로부터 DBV가 최대값으로 고정되는 세츄레이션 포인트를 획득한 후, 상기 세츄레이션 포인트에 기초하여 상기 노멀 휘도 영역의 데이터 게인을 조절하기 위한 알파(ALPHA)를 산출할 수 있다.
본 발명은 DBV값이 최대값(max)에 도달한 상태에서 사용자가 휘도 조절 메뉴 등의 사용자 인터페이스(UI)를 통해 DBV 입력을 수행할 경우 데이터 게인을 증가시켜 사용자가 입력한 DBV에 따라 휘도 변화를 인식할 수 있도록 함으로써, UI를 통한 DBV 입력을 수행할 시 휘도가 변하지 않는 오류를 개선하여, 사용자가 입력한 DBV에 따라 휘도 변화를 인식할 수 있도록 하는 디스플레이 장치와 그 휘도 제어방법을 제공한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치의 제어 블럭도이다.
도 2는 도 1의 서브 픽셀들을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치의 휘도 조절을 위한 구성을 도시한 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 HDR 모드 실행에 따른 데이터 게인 및 휘도 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 HDR 모드 실행 시 영상 표시 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 6 및 도 7은 비교 예에 따른 휘도 제어 시 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 휘도 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 휘도 제어 방법을 설명하기 위한 신호 흐름도이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 휘도 제어 시 영상 표시 상태를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 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.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 ' ~ 만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, ' ~ 상에', ' ~ 상부에', ' ~ 하부에', ' ~ 옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용될 수 있으나, 이 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.
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 1은 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치의 제어 블럭도이고, 도 2는 도 1의 서브 픽셀들을 나타내는 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치는, 표시패널(10), 표시패널 구동회로, 타이밍 콘트롤러(Timing controller, TCON)(11), 호스트 시스템(Host system)(100) 및 유저 인터페이스(User Interface, UI)(110), 등을 포함한다.
표시패널(10)에는 다수의 데이터 라인들(14)과 다수의 게이트 라인들(15)이 교차된다. 표시패널(10)의 픽셀 어레이는 매트릭스 형태로 배치되어 입력 영상을 표시하는 픽셀들(P)을 포함한다. 픽셀들(P) 각각은 컬러 구현을 위하여 적색 서브 픽셀(R), 녹색 서브 픽셀(G), 청색 서브 픽셀(B)로 나누어질 수 있고, 도 2과 같이 데이터 라인(DL, 14)과 스캔 라인(SL, 15)에 연결될 수 있다.
표시패널 구동회로는 데이터 구동회로(12)와 게이트 구동회로(13)를 포함한다. 표시패널 구동회로는 타이밍 콘트롤러(11)에 의해 변조된 입력 영상의 데이터를 표시패널(10)에 기입하여 표시패널(10)에 입력 영상을 재현한다.
데이터 구동회로(12)는 하나 이상의 소스 드라이브 IC(integrated circuit)를 포함한다. 데이터 구동회로(12)는 타이밍 콘트롤러(11)로부터 입력된 입력 영상의 픽셀 데이터(DATA)를 아날로그 감마보상전압으로 변환하여 데이터 전압을 발생하고 그 데이터 전압을 데이터 라인들(14)로 출력한다. 데이터 구동회로(12)에 입력되는 픽셀 데이터는 입력 영상의 디지털 비디오 데이터이다. 픽셀 데이터 각각은 적색 데이터, 녹색 데이터 및 청색 데이터를 포함한다.
게이트 구동회로(13)는 타이밍 콘트롤러(11)의 제어 하에 데이터 구동회로(12)의 출력 전압에 동기되는 게이트펄스(또는 스캔펄스)를 게이트 라인(15)에 공급한다. 이 게이트 구동회로(13)는 게이트펄스를 순차적으로 시프트시켜 데이터가 기입되는 픽셀들을 라인 단위로 순차적으로 선택한다.
호스트 시스템(100)은 TV(Television) 시스템, 셋톱박스, 네비게이션 시스템, DVD 플레이어, 블루레이플레이어, 개인용 컴퓨터(PC), 홈 시어터 시스템, 폰 시스템(Phone system) 중 어느 하나로 구현될 수 있다.
호스트 시스템(100)은 입력 영상의 픽셀 데이터(DATA)와 타이밍 신호를 타이밍 콘트롤러(11)로 입력한다. 호스트 시스템(100)은 유저 인터페이스(User Interface, UI)(100)를 통해 입력되는 사용자의 휘도 조절 입력에 따라, DBV 입력 신호를 타이밍 콘트롤러(11)에 제공한다.
타이밍 콘트롤러(11)는 호스트 시스템(host system)으로부터 수신된 타이밍 신호를 바탕으로 데이터 구동회로(12)와 게이트 구동회로(13)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 타이밍 제어신호(DDC, GDC)를 발생하여, 입력 영상의 픽셀 데이터(DATA)가 표시 패널(10)에 표시되도록 제어한다. 이러한 타이밍 콘트롤러(11)는 표시패널(10)에 표시되는 표시 영상의 휘도나 색온도를 조정할 수 있다.
UI(110)에는 HDR(High Dynamic Range) 모드, HBM(High Brightness Mode) 모드 등의 영상 표시 모드를 선택하거나, 영상의 휘도를 조절할 수 있는 사용자 메뉴가 제공될 수 있다. 이러한 UI(110)는 키패드, 키보드, 마우스, 온스크린 디스플레이(On Screen Display, OSD), 적외선 통신 혹은 고주파(RF) 통신 기능을 갖는 원격 제어기(Remote controller), 터치 UI, 음성 인식 UI, 3D UI 등으로 구현될 수 있다.
호스트 시스템(100)은 UI(110)로 선택된 기능을 제어하기 위한 제어 신호를 타이밍 컨트롤러(11)로 출력한다. 호스트 시스템(100)은 HDR 모드, HBM 모드를 제어하기 위한 제어 신호를 타이밍 컨트롤러(11)로 출력할 수 있으며, 사용자의 휘도 조정 입력에 따라, DVB 제어신호를 타이밍 컨트롤러(11)로 전달할 수 있다. 이러한 호스트 시스템(100)의 기능은 타이밍 콘트롤러(11)에서 구현되도록 설계하는 것도 가능하다.
본 발명의 디스플레이 장치는 HDR 모드 시 휘도 변경 신호(DBV)를 증가시켜 전체 휘도를 증가시키고, 노멀 영역의 데이터 게인(data gain)은 감소시킴으로써 노멀 영역 대비 피크 부분의 휘도가 올라가도록 제어할 수 있다. HDR 모드 실행으로 DBV가 최대값(max)에 도달한 상태에서 UI를 통해 DBV 조절 신호가 입력되는 경우에는 DBV는 증가시킬 수 없으므로 노멀 영역의 데이터 게인을 증가시켜 노멀 영역의 휘도가 증가하도록 함으로써, 사용자가 입력한 DBV에 따라 휘도 변화를 인식할 수 있도록 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치의 휘도 조절을 위한 구성을 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면 디스플레이 장치는, 영상 표시 모드와 사용자가 입력한 DBV에 따라 설정할 휘도를 결정하는 휘도 결정부와, 결정된 휘도가 구현되도록 감마 설정신호와 픽셀 게인 설정 신호를 출력하는 휘도 조절부를 포함한다.
휘도 결정부는 입력 영상 데이터를 디감마(de-gamma) 처리한 디감마 영상 데이터를 이용하여 DBV 입력에 따라 DBV가 변화할 수 있는 범위(margin)을 산출하고, 산출 결과에 따라 새로운 픽셀 게인을 산출한다.
휘도 제어부는 휘도 결정부의 산출결과에 따라 감마 설정 신호를 출력하는 감마 설정부(322) 및 새로 설정된 게인 신호를 출력하는 픽셀 게인 설정부(324)를 포함한다.
이러한 구성에 따라 본 발명의 디스플레이 장치는 HDR 모드의 실행으로 DBV가 최대값(max)로 클리핑 되는 경우 데이터 게인을 증가시켜 휘도에 변화를 줄 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 비교 예에 따른 휘도 제어 방법을 설명하기 위한 도면으로서, 도 4a는 영역별 데이터 게인(Data Gain)을 표시한 그래프이고 도 4b는 영역별 휘도를 표시한 그래프이다.
HDR 모드가 오프 상태일 경우에는 도 4a에 도시된 바와 같이 노멀 휘도 영역과 피크 휘도 영역의 데이터 게인은 1로 동일하다. 따라서, HDR 모드가 오프 상태일 경우 최종 휘도는 도 4b에 도시된 바와 같이, 노멀 휘도 영역과 피크 휘도 영역의 휘도가 모두 노멀 휘도로 동일하다.
HDR 모드가 온 상태일 경우에는 전체 휘도가 증가되도록 DBV가 증가된다. 그리고, 도 4a에 도시된 바와 같이 노멀 휘도 영역의 데이터 게인만 감소하는 형태로 설정된다. 따라서, HDR 모드가 온 상태일 경우 최종 휘도는 도 4b에 도시된 바와 같이, 노멀 휘도 영역은 노멀 휘도로 표시되고 피크 휘도 영역의 휘도가 증가된 것으로 인식된다.
도 5는 HDR 모드 실행 시 영상 표시 상태를 설명하기 위한 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, HDR 모드가 온 되면, DBV를 증가시켜 전체 휘도를 높이지만 노멀 영역의 데이터 게인은 감소되면서 피크 휘도 영역의 휘도만 올라가는 형태로 표시된다.
이러한 HDR 모드 실행 시, 종래 기술인 비교 예에 따르면 휘도에 변곡점이 있을 경우 휘도가 갑자기 변하는 것으로 보이는 문제점이 있다. 또한, HDR 모드 실행에 따른 게인을 DBV에 곱한 값이 일정 이상이 되면 DBV가 맥스(max)값으로 클리핑(clipping) 되어 UI를 통한 사용자의 DBV 제어가 반영되지 못하는 문제점이 있다.
도 6 및 도 7은 비교 예에 따른 문제점을 설명하기 위한 그래프이다.
도 6은 HDR 모드가 실행 중인 상태에서 HBM 모드가 실행되는 경우 휘도 변화를 예시한 그래프이다. HDR 모드가 실행 중이면 DBV를 증가시켜 전체 휘도를 높이지만 노멀 영역의 데이터 게인은 감소되면서 피크 휘도 영역의 휘도만 올라가는 형태로 표시된다. HDR 모드가 실행중인 상태에서 HBM 모드가 실행되면 DBV가 HBM 모드로 진입하여 휘도가 갑자기 튀는 문제점이 발생할 수 있다.
도 7a, 도 7b, 도 7c는 휘도 변화에 변곡점이 존재하는 HBM 모드를 구현하는 경우 표시되는 휘도를 그래프로 도시한 것이다.
도 7a는 DBV에 따른 휘도 변화를 매핑한 그래프이다. HBM 모드가 실행되기 이전, 253 DBV까지는 휘도가 점진적으로 증가한다. HBM 모드가 실행되면 휘도가 변곡점을 가지고 증가하게 된다.
도 7b는 HDR 모드가 온되는 경우 인지되는 노멀 영역의 휘도 변화를 도시한 그래프이고, 도 7c는 HDR 모드가 온되는 경우 인지되는 피크 영역의 휘도 변화를 도시한 그래프이다. 도 7a 내지 도 7c에 도시된 바와 같이, 휘도 영역에 변곡점이 존재하는 휘도가 갑자기 변화하는 것으로 보일 수 있다.
또한, HDR 모드가 온됨에 따라 게인을 DBV에 곱한 값이 일정 이상이 되면, DBV값이 최대값에 도달하게 된다. 이와 같이, DBV값이 최대값(max)에 도달한 상태에서 사용자가 휘도 조절 메뉴 등의 UI를 통해 DBV 입력을 수행할 경우 휘도가 변하지 않는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에서는 입력 DBV와 사용자 입력 모드/ HBM 모드의 최대 DBV(max DBV) 값을 이용하여 HDR 모드를 분리하고, 각 모드에 따라 독립적인 max DBV을 클리핑 포인트(clipping point)로 설정한다.
각 모드 별로 출력 DVB 값이 max DBV로 클리핑 되지 아니하면 기존 방법에 따라 제어하고, max DBV로 클리핑될 경우 데이터 게인의 노멀 게인 포인트를 증가시켜 DBV 제어에 따른 휘도를 변경한다. max DBV로 클리핑 되지 아니한 경우, DBV 출력 값과, 데이터 게인은 다음과 같은 수식으로 산출될 수 있다.
Figure 112017077427515-pat00005
반면, DBV값이 max값으로 클리핑될 경우, 데이터 게인의 노멀 게인 값을 증가시켜 사용자의 DBV 조정에 따른 휘도 변화를 표현할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 휘도 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
HDR 모드가 오프 상태일 경우에는 도 8에 도시된 바와 같이 노멀 휘도 영역과 피크 휘도 영역의 데이터 게인은 1로 동일하다. 따라서, HDR 모드가 오프 상태일 경우 노멀 휘도 영역과 피크 휘도 영역의 휘도가 모두 노멀 휘도로 동일하다.
HDR 모드가 온 상태일 경우에는 전체 휘도가 증가되도록 DBV가 증가된다. 그리고, 노멀 휘도 영역의 데이터 게인(Gain normal)만 감소하는 형태로 설정된다. 여기서, DBV값이 max값으로 클리핑 되는 경우, DBV 출력 값과 데이터 게인은 다음과 같은 수식을 산출될 수 있다.
Figure 112017077427515-pat00006
ALPHA : 0 ~ 1(0일수록 DEFAULT_GAIN 사용)
SAT. point에서 DBV max에 가까울수록 0
상기 수식 및 도 8의 그래프에 도시된 바와 같이, DBV값이 max값으로 클리핑 되는 경우, 노멀 휘도 영역의 데이터 게인(Gain normal)을 증가시켜 사용자의 DBV 조정에 따른 휘도 변화를 표현할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 휘도 제어 방법을 설명하기 위한 신호 흐름도이다.
휘도 조절을 위해서는 먼저, 입력 영상 데이터를 디감마(de-gamma) 처리하여 디감마 영상 데이터를 획득한다(S110). 디감마 처리를 통해 입력 영상 데이터의 휘도를 구할 수 있다(DBV_luminance = DBV_degamma / BOOST_POINT_Y1 =>기존 DBV out(단, DBV는 휘도 domain), DBV_luminance_plus = DBV_luminance-DBV_LIMIT(SAT. point를 찾기 위해 필요)).
디감마 영상 데이터를 이용하여 DBV 감마 값을 결정한 후 출력할 수 있다(S116).
또한, 디감마 영상 데이터를 이용하여 DBV 값이 더 이상 증가하지 않게 되는 지점, 즉, 세츄레이션 포인트를 판단하고(S110), 판단된 세츄레이션 포인트에 따라 노멀 휘도 영역의 데이터 게인(Gain normal)을 재설정하기 위한 ALPHA값을 산출한다(S120). 이러한 일련의 과정은 다음의 수식, DBV_luminance_diff = (DBV_LIMIT+DBV_luminance_plus)-DBV_degamma(SAT. point = max) 및 ALPHA = (DBV_LIMIT-DBV_degamma)/DBV_luminance_diff를 이용하여 진행될 수 있다.
ALPHA값이 산출되면, 이전에 설정된 픽셀 게인을 획득하여(S140) ALPHA값을 반영함으로써, 새로운 픽셀 데이터 게인을 산출할 수 있다(S120). 이를 수식으로 나타내면 다음과 같다. New_pixel_gain = DEFAULT_GAIN - ((DEFAULT_GAIN - pixel_gain) * ALPHA). 여기서, ALPHA는 0 ~ 1(0일수록 DEFAULT_GAIN 사용)이고, 세츄레이션 포인트(SAT. point)에서 DBV max에 가까울수록 0에 가깝다.
이상의 과정을 통해 DBV값이 max값으로 클리핑 되는 경우 노멀 휘도 영역의 데이터 게인(Gain normal)을 증가시킴으로써 사용자의 DBV 조정에 따른 휘도 변화를 표현할 수 있다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 휘도 제어 시 영상 표시 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 10a는 원본 영상(Original), 도 10b는 제1 출력(Output 1, User DBV 100, Output DBV - 203), 도 10c는 제2 출력(Output 2, User DBV 180, Output DBV - 255), 도 10d는 제3 출력(Output 3, User DBV 230, Output DBV 255) 영상을 도시한 것이다.
도 10b의 제1 출력(Output1) 결과를 보면 입력 DBV에 HDR 알고리즘이 적용되어 출력 DBV값이 커지고 픽셀 데이터 게인은 줄어드는 것을 확인할 수 있다. 즉, DBV의 증가와 픽셀 데이터 게인의 감소로 도 10a의 원본 영상(original)에 비해 휘도가 증가한다.
도 10c의 제2 출력(Output2) 결과를 보면 입력 DBV에 HDR 알고리즘이 적용되어 출력 DBV가 255로 세츄레이션(saturation)되면서 도 10b의 제1 출력(Output1)에 비해 픽셀 데이터 게인 역시 증가하는 것을 확인할 수 있다.
도 10d의 제3 출력(Output3) 결과를 보면 도 10c의 제2 출력(Output2)과 동일하게 출력 DBV가 255로 세츄레이션(saturation)되지만, 픽셀 데이터 게인이 증가하여 휘도 변화를 확인할 수 있다.
즉, 본 발명에 따르면 입력 DBV에 적응적으로 출력 DBV 및 픽셀 데이터 게인이 연산되어 출력 DBV가 세츄레이션(saturation)되더라도 휘도 변화를 인지할 수 있게 된다. 또한, 출력 DBV가 세츄레이션(saturation)되는 순간부터 최대 DBV까지 부드럽게 휘도 변화가 가능하여 입력 DBV가 어떤 값이라도 HDR에 따른 휘도 변화를 인지할 수 있게 된다.
도 11a는 원본 영상(Original), 도 11b는 제1 출력(Output 1, User DBV 100, Output DBV - 238), 도 11c는 제2 출력(Output 2, User DBV 180, Output DBV - 255), 도 11d는 제3 출력(Output 3, User DBV 230, Output DBV 255) 영상을 도시한 것이다.
도 11b의 제1 출력(Output1) 결과를 보면 입력 DBV에 HDR 알고리즘이 적용되어 출력 DBV값이 커지고 픽셀 데이터 게인은 줄어드는 것을 확인할 수 있다. 즉, DBV의 증가와 픽셀 데이터 게인의 감소로 도 11a의 원본 영상(original)에 비해 휘도가 증가한다.
도 11c의 제2 출력(Output2) 결과를 보면 입력 DBV에 HDR 알고리즘이 적용되어 출력 DBV가 255로 세츄레이션(saturation)되면서 도 11b의 제1 출력(Output1)에 비해 픽셀 데이터 게인 역시 증가하는 것을 확인할 수 있다.
도 11d의 제3 출력(Output3) 결과를 보면 도 11c의 제2 출력(Output2)과 동일하게 출력 DBV가 255로 세츄레이션(saturation)되지만, 픽셀 데이터 게인이 증가하여 휘도 변화를 확인할 수 있다.
즉, 본 발명에 따르면 입력 DBV에 적응적으로 출력 DBV 및 픽셀 데이터 게인이 연산되어 출력 DBV가 세츄레이션(saturation)되더라도 휘도 변화를 인지할 수 있게 된다. 또한, 출력 DBV가 세츄레이션(saturation)되는 순간부터 최대 DBV까지 부드럽게 휘도 변화가 가능하여 입력 DBV가 어떤 값이라도 HDR에 따른 휘도 변화를 인지할 수 있게 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 사용자 입력 모드/ HBM 모드에 적응적으로 HDR을 사용할 수 있고, 각각 모드가 독립적으로 구현됨으로써, 휘도가 급격히 변하는 계단현상을 개선할 수 있다.
또한, HDR 모드 실행에 따라 DBV값이 최대값(max)에 도달한 상태에서 사용자가 휘도 조절 메뉴 등의 UI를 통해 DBV 입력을 수행할 경우 데이터 게인을 증가시켜 사용자가 입력한 DBV에 따라 휘도 변화를 인식할 수 있도록 함으로써, UI를 통한 DBV 입력을 수행할 시 휘도가 변하지 않는 오류를 개선하여, 사용자가 입력한 DBV에 따라 휘도 변화를 인식할 수 있도록 한다.
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 : 표시패널 11 : 타이밍 콘트롤러
12 : 데이터 구동회로 13 : 게이트 구동회로
100: 호스트 시스템 110: 유저 인터페이스

Claims (12)

  1. 휘도 변경 신호(DBV)의 게인을 증가시켜 휘도를 증가시키고 노멀 휘도 영역의 데이터 게인을 피크 휘도 영역의 데이터 게인보다 작게 설정하는 HDR(High Dynamic Range) 모드를 실행하는 단계;
    사용자가 선택한 DBV를 입력 받는 단계; 및
    현재 DBV가 최대값인 경우, 상기 사용자가 선택한 DBV에 따라 상기 노멀 휘도 영역의 데이터 게인을 증가시키는 단계;
    를 포함하는 디스플레이 장치의 휘도 제어방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 현재 DBV가 최대값이 아닌 경우, 상기 사용자가 선택한 DBV에 따라 상기 노멀 휘도 영역 및 상기 피크 휘도 영역의 휘도를 증가시키는 단계를 더 포함하는 디스플레이 장치의 휘도 제어방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 현재 DBV가 최대값인 경우, DBV 출력값과 노멀 휘도 영역의 데이터 게인은 다음의 수식으로 산출되는 디스플레이 장치의 휘도 제어방법.
    Figure 112017077427515-pat00007

    ALPHA는 0 < ALPHA < 1 사이의 수
  4. 제2항에 있어서,
    상기 현재 DBV가 최대값이 아닌 경우, DBV 출력값과 노멀 휘도 영역의 데이터 게인은 다음의 수식으로 산출되는 디스플레이 장치의 휘도 제어방법.
    Figure 112017077427515-pat00008
  5. 제1항에 있어서,
    상기 현재 DBV가 최대값인 경우, 상기 사용자가 선택한 DBV에 따라 상기 노멀 휘도 영역의 데이터 게인을 증가시키는 단계는,
    입력 영상 데이터를 디감마(de-gamma) 처리하여 디감마 영상 데이터를 획득하는 단계;
    상기 디감마 영상 데이터로부터 DBV가 최대값으로 고정되는 세츄레이션 포인트를 획득하는 단계;
    상기 세츄레이션 포인트에 기초하여 상기 노멀 휘도 영역의 데이터 게인을 조절하기 위한 알파(ALPHA)를 산출하는 단계;
    상기 알파(ALPHA)를 이전 노멀 휘도 영역의 데이터 게인에 반영하여 새로운 노멀 휘도 영역의 데이터 게인을 획득하는 단계; 및
    상기 디감마 영상 데이터에 적용할 DBV 값 및 상기 새로운 노멀 휘도 영역의 데이터 게인에 기초하여 상기 입력 영상 데이터의 휘도를 설정하는 단계;
    를 포함하는 디스플레이 장치의 휘도 제어방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 알파(ALPHA)는 상기 세츄레이션 포인트에서 상기 DBV 최대값에 가까울수록 0에 가까운 디스플레이 장치의 휘도 제어방법.
  7. 제1항에 있어서,
    HBM(High Brightness Mode)가 선택된 경우 상기 HBM 모드 시 적용되는 DBV에 기초하여 DBV 최대값을 설정하는 단계를 더 포함하는 디스플레이 장치의 휘도 제어방법.
  8. 휘도 변경 신호(DBV)의 게인을 증가시켜 휘도를 증가시키고 노멀 휘도 영역의 데이터 게인을 피크 휘도 영역의 데이터 게인보다 작게 설정하는 HDR(High Dynamic Range) 모드를 실행하는 디스플레이 장치에 있어서,
    사용자가 선택한 DBV에 따라 휘도를 결정하는 휘도 결정부; 및
    현재 DBV가 최대값인 경우 상기 사용자가 선택한 DBV에 따라 상기 노멀 휘도 영역의 데이터 게인을 증가시키는 휘도 조절부;
    를 포함하는 디스플레이 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 휘도 조절부는,
    상기 현재 DBV가 최대값이 아닌 경우, 상기 사용자가 선택한 DBV에 따라 상기 노멀 휘도 영역 및 상기 피크 휘도 영역의 휘도를 증가시키는 디스플레이 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 휘도 조절부는,
    상기 현재 DBV가 최대값인 경우, DBV 출력값과 노멀 휘도 영역의 데이터 게인을 다음의 수식으로 산출하여 출력하는 디스플레이 장치.
    Figure 112017077427515-pat00009

    ALPHA는 0 < ALPHA < 1 사이의 수
  11. 제8항에 있어서,
    상기 휘도 조절부는,
    현재 DBV가 최대값이 아닌 경우, DBV 출력값과 노멀 휘도 영역의 데이터 게인을 다음의 수식으로 산출하여 출력하는 디스플레이 장치.
    Figure 112017077427515-pat00010
  12. 제8항에 있어서,
    상기 휘도 결정부는,
    입력 영상 데이터를 디감마(de-gamma) 처리하여 디감마 영상 데이터를 획득하고, 상기 디감마 영상 데이터로부터 DBV가 최대값으로 고정되는 세츄레이션 포인트를 획득한 후, 상기 세츄레이션 포인트에 기초하여 상기 노멀 휘도 영역의 데이터 게인을 조절하기 위한 알파(ALPHA)를 산출하는 디스플레이 장치.
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