KR102642018B1 - 투명 표시 장치 및 그 구동 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 투명 표시 장치의 영상 특성 및 후면 배경의 특성에 따라 적응적으로 영상의 선명도를 보정하여 화질을 향상시킬 수 있는 투명 표시 장치 및 그 구동 방법에 관한 것으로, 일 실시예에 따른 투명 표시 장치는 원본 영상과 배경 영상의 휘도 및 색상에 따라 선명도 개선 강도를 결정하고, 선명도 개선 강도를 적용하여 원본 영상의 선명도를 보정함으로써 화질을 향상시킬 수 있다.
Description
본 발명은 투명 표시 장치의 영상 특성 및 후면 배경의 특성에 따라 적응적으로 영상의 선명도를 보정하여 화질을 향상시킬 수 있는 투명 표시 장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.
최근 표시 장치의 발전으로 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display; LCD), 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode; OLED) 표시 장치를 이용한 투명 표시 장치가 개발되었다.
투명 표시 장치는 전후 양방향으로 광을 투과하므로 표시 장치의 양방향으로 정보를 표시할 수 있음과 아울러 표시 장치를 사이에 두고 마주하는 사용자 각각이 투명 표시 장치 너머를 볼 수 있게 한다. 투명 표시 장치는 자동차 유리, 건물 유리, 광고용 전광판, 쿨러 도어(Cooler Door), 스크린 도어(Screen Door) 등과 같은 다양한 응용 제품에 적용될 수 있으므로 사용자 환경이 다양하다.
투명 표시 장치는 투과 특성에 의해 후면 배경과 함께 영상이 인지되므로, 영상의 밝기 등과 같은 영상의 특성과, 후면 배경의 밝기 등과 같은 후면 배경의 특성에 따라 영상의 선명도 저하가 발생되어 화질이 저하되는 문제점이 있다.
예를 들면, 투명 표시 장치에 표시되는 영상의 밝기가 감소할수록 즉, 어두운 영상인 경우 배경이 영상과 함께 인지되어 영상의 에지 표현력이 저하되므로 영상의 선명도가 저하된다. 또한, 투명 표시 장치의 배경 휘도가 증가할수록, 영상과 배경 색상이 상이할수록 영상의 에지 표현력이 저하되므로 영상의 시인성이 저하된다.
본 발명은 투명 표시 장치의 영상 특성 및 후면 배경의 특성에 따라 적응적으로 영상의 선명도를 보정하여 화질을 향상시킬 수 있는 투명 표시 장치 및 그 구동 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치는 투명 표시부와, 배경 영상을 촬영하는 카메라와, 표시 구동부와, 원본 영상과 배경 영상의 휘도 및 색상에 따라 선명도 개선 강도를 결정하고, 선명도 개선 강도를 적용하여 원본 영상의 선명도를 보정하고 보정된 영상을 표시 구동부로 출력하는 영상 처리부를 포함한다.
영상 처리부는 로우 패스 필터, 마스크 생성부, 선명도 개선 강도 결정부, 선명도 개선 마스크 결정부, 영상 보정부를 구비한다. 로우 패스 필터는 원본 영상을 로우 패스 필터링하여 블러 영상을 생성하여 출력한다. 마스크 생성부는 로우 패스 필터로부터 공급된 블러 영상을, 원본 영상으로부터 차감하여 에지 마스크 영상을 생성하여 출력한다. 선명도 개선 마스크 결정부는 마스크 생성부로부터 공급된 에지 마스크 영상에, 선명도 개선 강도 결정부로부터 공급된 블록별 선명도 개선 강도를 적용하여, 선명도 개선 마스크 영상을 생성하여 출력한다. 영상 보정부는 선명도 개선 마스크 결정부로부터 공급된 선명도 개선 마스크 영상과 원본 영상을 합성하여 선명도가 보정된 영상을 패널 구동부로 출력한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치의 구동 방법은 원본 영상을 로우 패스 필터링하여 블러 영상을 생성하는 단계와, 원본 영상으로부터 블러 영상을 차감하여 에지 마스크 영상을 생성하는 단계와, 원본 영상과 배경 영상의 휘도 및 색상에 따라 선명도 개선 강도를 결정하는 단계와, 에지 마스크 영상에 선명도 개선 강도를 적용하여 선명도 개선 마스크 영상을 생성하는 단계와, 선명도 개선 마스크 영상과 원본 영상을 합성하여 선명도가 보정된 영상을 투명 표시부에 표시하는 단계를 포함한다.
일 실시예에 따른 선명도 개선 강도 결정부는 원본 영상을 분할한 각 영역의 평균 휘도와, 배경 영상을 분할한 각 영역의 평균 휘도를 합성하여, 원본 영상과 상기 배경 영상이 합성된 인지 영상의 각 영역 대한 평균 휘도를 도출한다. 선명도 개선 강도 결정부는 원본 영상의 각 영역의 평균 휘도와, 인지 영상의 각 영역의 평균 휘도를 비교 연산하여, 배경으로 인한 원본 영상의 각 영역과 인지 영상의 각 영역간의 휘도 변화 정도를 나타내는 영역별 휘도 변화 인지 정도(JND)를 도출한다. 선명도 개선 강도 결정부는 영역별 휘도 변화 인지 정도(JND)에 따른 영역별 제1 선명도 개선 강도를 결정한다.
일 실시예에 따른 선명도 개선 강도 결정부는 원본 영상의 각 영역에 대한 평균 색상과, 인지 영상의 각 영역에 대한 평균 색상을 비교 연산하여, 배경으로 인한 원본 영상의 각 영역과 인지 영상의 각 영역간의 색상 변화 정도를 나타내는 영역별 색상 변화 인지 정도(Δu'v')를 도출하고, 영역별 색상 변화 인지 정도(Δu'v')에 따른 영역별 제2 선명도 개선 강도를 결정한다. 선명도 개선 강도 결정부는 영역별 제1 선명도 개선 강도와 영역별 제2 선명도 개선 강도를 적용하여 원본 영상의 각 영역에 대한 선명도 개선 강도를 결정한다.
일 실시예에 따른 선명도 개선 강도 결정부는 RGB-to-XYZ 변환 함수를 이용하여, 원본 영상과 상기 배경 영상의 RGB 데이터를 XYZ 데이터로 변환한 후, 원본 영상의 각 영역에 대한 평균 휘도와 배경 영상의 각 영역에 대한 평균 휘도와, 인지 영상의 각 영역에 대한 평균 휘도를 계산한다.
일 실시예에 따른 선명도 개선 강도 결정부는 XYZ-to-Lu'v' 변환 함수를 이용하여, 원본 영상과 인지 영상 각각의 영역별 평균 XYZ 데이터를 영역별 평균 Lu'v' 데이터로 변환하여, 원본 영상과 인지 영상 각각의 영역별 평균 색상(u'v')을 계산한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치 및 그 구동 방법은 영상과 배경의 밝기 및 색상에 따라 변화하는 배경 인지 정도를 고려하여 적응적으로 선명도 개선 강도를 조절함으로써 영상 및 시청 환경에 맞추어 영상의 선명도를 향상시킬 수 있음과 아울러, 영상과 후면 배경 모두 의미있는 정보를 전달하는 경우 배경과 영상 사이의 경계를 강조하여 영상 및 후면 배경 양측의 시인성을 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 투명 표시부에 적용되는 어느 하나의 픽셀 구성을 예시한 등가회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리부의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 방법을 단계적으로 나타낸 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 휘도 변화 인지 정도와 그에 따른 선명도 개선 강도 결정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 색상 변화 인지 정도와 그에 따른 선명도 개선 강도 결정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치에서 선명도 개선 강도가 조절된 경우의 영상을 선행 기술의 영상과 대비하여 나타낸 것이다.
도 2는 도 1에 도시된 투명 표시부에 적용되는 어느 하나의 픽셀 구성을 예시한 등가회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리부의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 방법을 단계적으로 나타낸 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 휘도 변화 인지 정도와 그에 따른 선명도 개선 강도 결정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 색상 변화 인지 정도와 그에 따른 선명도 개선 강도 결정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치에서 선명도 개선 강도가 조절된 경우의 영상을 선행 기술의 영상과 대비하여 나타낸 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이고, 도 2는 도 1에 도시된 투명 표시부에 적용되는 어느 하나의 픽셀 구성을 예시한 나타낸 등가회로도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치는 영상 처리부(500), 타이밍 컨트롤러(400), 데이터 구동부(300) 및 게이트 구동부(200), 투명 표시부(100), 카메라(600) 등을 포함한다. 여기서, 타이밍 컨트롤러(400), 데이터 구동부(300) 및 게이트 구동부(200)는 투명 표시부(100)를 구동하는 표시 구동부로 표현될 수 있다.
투명 표시부(100)는 픽셀들이 매트릭스 형태로 배열된 픽셀 어레이를 통해 영상을 표시한다. 픽셀 어레이의 기본 픽셀은 화이트(W), 레드(R), 그린(G), 블루(B) 픽셀들(SP) 중 컬러 혼합으로 화이트 표현이 가능한 적어도 3개 이상의 픽셀들(W/R/G, B/W/R, G/B/W, R/G/B, 또는 W/R/G/B)로 구성될 수 있다.
투명 표시부(100)로는 액정 패널, 유기 발광 다이오드(OLED) 패널 등이 이용될 수 있으나, 이하에서는 OLED 패널을 예로 들어 설명하기로 한다.
투명 표시부(100)가 OLED 패널인 경우 도 2에 도시된 바와 같이, 각 픽셀(PXL)은 OLED 소자가 위치하는 발광 영역(EA)과, 전/후면으로부터의 빛을 투과시키는 투과 영역(TA)을 포함한다. OLED 소자의 발광 영역(EA)은 픽셀 회로와 오버랩하거나 오버랩하지 않을 수 있다.
도 2를 참조하면, 픽셀 회로는 고전위 전원(EVDD) 라인 및 저전위 전원(EVSS) 라인 사이에 접속된 OLED 소자와, OLED 소자를 독립적으로 구동하기 위하여 제1 및 제2 스위칭 TFT(ST1, ST2) 및 구동 TFT(DT)와 스토리지 커패시터(Cst)를 포함하며, 픽셀 회로 구성은 다양하므로 도 2의 구성으로 한정되지 않는다.
OLED 소자는 구동 TFT(DT)와 접속된 애노드와, 저전위 전압(EVSS)과 접속된 캐소드와, 애노드 및 캐소드 사이의 발광층을 구비하여, 구동 TFT(DT)로부터 공급된 전류량에 비례하는 광을 발생한다.
제1 스위칭 TFT(ST1)는 한 게이트 라인(GLn1)의 게이트 신호에 의해 구동되어 해당 데이터 라인(DL)으로부터의 데이터 전압을 구동 TFT(DT)의 게이트 노드에 공급하고, 제2 스위칭 TFT(ST2)는 다른 게이트 라인(GLn2)의 게이트 신호에 의해 구동되어 레퍼런스 라인(REF)으로부터의 레퍼런스 전압을 구동 TFT(DT)의 소스 노드에 공급한다. 제2 스위칭 TFT(ST2)는 센싱 모드에서 구동 TFT(DT)로부터의 전류를 레퍼런스 라인(REF)으로 출력하는 경로로 더 이용된다.
구동 TFT(DT)의 게이트 노드 및 소스 노드 사이에 접속된 스토리지 커패시터(Cst)는 제1 스위칭 TFT(ST1)를 통해 게이트 노드로 공급된 데이터 전압과, 제2 스위칭 TFT(ST2)를 통해 소스 노드로 공급된 레퍼런스 전압의 차전압을 충전하여 구동 TFT(DT)의 구동 전압으로 공급한다.
구동 TFT(DT)는 고전위 전원(EVDD)으로부터 공급되는 전류를 스토리지 커패시터(Cst)로부터 공급된 구동 전압에 따라 제어함으로써 구동 전압에 비례하는 전류를 OLED 소자로 공급하여 OLED 소자를 발광시킨다.
카메라(600)는 투명 표시 장치의 후면에 장착되어 투명 표시 장치의 배경을 촬영하고, 촬영된 배경 영상을 영상 처리부(500)로 공급한다.
영상 처리부(500)는 입력된 원본 영상에서 에지 성분을 추출하여 마스크 영상을 생성하고, 마스크 영상을 원본 영상에 더하여 에지 강도를 증가시키는 언샤프 마스킹(unsharp masking) 방법을 기반으로 선명도를 개선하는 영상 처리를 수행한다.
특히, 투명 표시 장치의 배경 투과 특성으로 인하여 저감되는 영상의 선명도를 개선하기 위하여, 영상 처리부(500)는 배경 인지 정도에 따라 적절한 선명도 개선 강도를 결정하여 영상의 에지 강도에 가중치로 적용함으로써 영상의 선명도를 조절한다.
투명 표시 장치의 배경 인지 정도는 영상과 배경의 밝기 및 색상에 따라 변화한다. 예를 들면, 배경으로 인한 영상의 휘도 변화를 크게 인지할수록, 영상과 배경의 색상 차이가 클수록 배경 인지 정도는 증가하고, 배경 인지 정도가 증가할수록 영상의 선명도는 감소한다.
이를 개선하기 위하여, 영상 처리부(500)는 배경 인지 정도가 증가할수록 선명도 개선 강도를 증가시킬 수 있다. 다시 말하여, 영상 처리부(500)는 배경 영향이 큰 영상 부분은 배경 인지 정도가 크므로 선명도 개선 강도를 증가시키고, 배경 영향이 작은 영상 부분은 배경 인지 정도가 작으므로 선명도 개선 강도를 낮출 수 있다.
배경 인지 정도는 영상과 배경의 밝기 및 색상에 따라 변화하므로, 영상 처리부(500)는 배경으로 인한 영상의 휘도 변화와 색상 변화 중 적어도 하나를 고려하여 선명도 개선 강도를 도출한다.
예를 들면, 영상 처리부(500)는 원본 영상과, 원본 영상 및 배경 영상을 합성한 인지 영상의 휘도를 분할 영역별로 비교 연산하여, 배경으로 인한 원본 영상과 인지 영상간의 휘도 변화 정도를 나타내는 휘도 변화 인지 정도(JND; Just Noticeable Difference)를 영역별로 계산한다. 또한, 영상 처리부는 원본 영상과 인지 영상의 색상을 분할 영역별로 비교 연산하여 배경으로 인한 원본 영상과 인지 영상 간의 색상 변화 정도를 나타내는 색상 변화 인지 정도(Δu'v')를 영역별로 계산한다. 이어서, 영상 처리부(500)는 영역별 휘도 변화 인지 정도(JND) 및 영역별 색상 변화 인지 정도(Δu'v')에 따라 영역별 선명도 개선 강도를 결정한다. 그 다음, 영상 처리부(500)는 영역별 선명도 개선 강도를 에지 강도에 가중치로 적용하여 영상을 보정한다. 영상 처리부(500)에 대한 구체적인 설명은 후술하기로 한다.
영상 처리부(500)는 전술한 영상 처리 이전 또는 이후에 통상의 RGB-to-WRGB 변환 방법을 이용하여 3색 데이터(R, G, B)를 4색 데이터(W, R, G, B)로 변환할 수 있다. 영상 처리부(500)는 전술한 영상 처리 이후에 소비 전력 감소나 화질 보상, 열화 보상 등과 같은 필요한 영상 처리를 더 수행할 수 있다. 영상 처리부(500)는 영상 처리된 영상 데이터와, 타이밍 제어 신호들을 타이밍 컨트롤러(400)로 공급한다.
영상 처리부(500)는 타이밍 컨트롤러(100) 내에 하드웨어도 구현되거나, 메모리에 저장된 소프트웨어의 영상 처리 모듈을 의미할 수 있다.
타이밍 컨트롤러(400)는 영상 처리부(500)로부터 공급된 타이밍 제어 신호들을 이용하여 데이터 구동부(300)의 구동 타이밍을 제어하는 데이터 제어 신호와 게이트 구동부(200)의 구동 타이밍을 제어하는 게이트 제어 신호를 생성하고, 데이터 구동부(300) 및 게이트 구동부(200)로 각각 출력한다. 타이밍 제어 신호들은 도트 클럭, 데이터 인에이블 신호, 수직 동기 신호, 수평 동기 신호를 포함하며, 수직 동기 신호 및 수평 동기 신호는 데이터 인에이블 신호를 카운트하여 생성할 수 있으므로 생략 가능하다.
타이밍 컨트롤러(400)는 영상 처리부(500)로부터 공급받은 영상 데이터에 대하여, 투명 표시부(100)의 픽셀별 구동 특성(구동 TFT의 문턱 전압, 이동도, OLED 문턱 전압 등) 편차를 데이터 구동부(300)를 통해 센싱하여 보상하는 외부 보상이나 열화 보상 등과 같은 필요한 영상 처리를 더 실시한 다음 데이터 구동부(300)로 출력할 수 있다.
데이터 구동부(300)는 타이밍 컨트롤러(400)로부터의 데이터 제어 신호 및 영상 데이터를 공급받는다. 데이터 구동부(300)는 데이터 제어 신호에 따라 구동되고, 감마 전압 생성부로부터 공급된 레퍼런스 감마 전압 세트를 데이터의 계조값에 각각 대응하는 계조 전압들로 세분화한 다음, 세분화된 계조 전압들을 이용하여 디지털 영상 데이터를 아날로그 데이터 신호로 변환하고, 아날로그 데이터 신호를 투명 표시부(100)의 데이터 라인들로 각각 공급한다.
데이터 구동부(300)는 투명 표시부(100)의 데이터 라인들을 분할 구동하는 다수의 데이터 구동 IC로 구성되고, 각 데이터 구동 IC는 TCP(Tape Carrier Package), COF(Chip On Film), FPC(Flexible Print Circuit) 등과 같은 회로 필름에 실장되어 투명 표시부(100)에 TAB(Tape Automatic Bonding) 방식으로 부착되거나, COG(Chip On Glass) 방식으로 투명 표시부(100) 상에 실장될 수 있다.
게이트 구동부(200)는 타이밍 컨트롤러(400)로부터 공급된 게이트 제어 신호를 이용하여 투명 표시부(100)의 다수의 게이트 라인을 각각 구동한다. 게이트 구동부(200)는 게이트 제어 신호에 응답하여 각 게이트 라인에 해당 스캔 기간에서 게이트 온 전압의 스캔 펄스를 공급하고, 나머지 기간에서는 게이트 오프 전압을 공급한다.
게이트 구동부(200)는 적어도 하나의 게이트 IC로 구성되고 TCP, COF, FPC 등과 같은 회로 필름에 실장되어 투명 표시부(100)에 TAB 방식으로 부착되거나, COG 방식으로 투명 표시부(100) 상에 실장될 수 있다. 이와 달리, 게이트 구동부(200)는 투명 표시부(100)의 픽셀 어레이를 구성하는 박막 트랜지스터 어레이와 함께 박막 트랜지스터 기판에 형성됨으로써 투명 표시부(100)의 비표시 영역에 내장된 GIP(Gate In Panel) 타입으로 구비될 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 영상 처리부(500)의 구성을 나타낸 블록도이고, 도 4는 일 실시예에 따른 영상 처리부(500)의 영상 처리 방법을 단계적으로 나타낸 흐름도이고, 도 5는 일 실시예에 따른 휘도 변화 인지 정도와 그에 따른 선명도 개선 강도 결정 방법을 설명하는 도면이고, 도 6은 일 실시예에 따른 색상 변화 인지 정도와 그에 따른 선명도 개선 강도 결정 방법을 설명하기 위한 도면이다. 이하, 도 3 내지 도 6을 참조하여 일 실시예에 따른 영상 처리부(500) 및 그 영상 처리 방법을 설명한다.
도 3을 참조하면, 영상 처리부(500)는 로우 패스 필터(510), 마스크 생성부(520), 선명도 개선 마스크 결정부(530), 영상 보정부(540)를 포함하는 언샤프 마스킹 필터(unsharp masking filter)를 구비하고, 선명도 개선 강도 결정부(550)를 더 구비한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 영상 처리부(500)의 영상 처리 방법은 선명도 개선 강도 결정부(550)를 이용하여, 원본 영상과 배경 영상의 휘도 및 색상에 따라 선명도 개선 강도(K)를 결정하는 단계(S10)를 포함한다. 영상 처리부(500)의 영상 처리 방법은 로우 패스 필터(510), 마스크 생성부(520), 선명도 개선 마스크 결정부(530), 영상 보정부(540)를 포함하는 언샤프 마스킹 필터를 이용하여, 원본 영상(FD)의 에지 강도와 선명도 개선 강도(K)에 비례하여 영상의 선명도를 개선하고 선명도가 개선된 영상(FD')을 출력하는 언샤프 마스킹 처리 단계(S20)를 포함한다.
영상 처리부(500)는 외부 시스템으로부터 원본 영상(FD)을 공급받고, 카메라(600)로부터 촬영된 배경 영상(RD)을 공급받는다.
로우 패스 필터(510)는 프레임 단위의 원본 영상(FD)을 로우 패스 필터링함으로써 픽셀간 휘도 차이가 감소된 블러 영상을 생성하고 블러 영상을 출력한다. 마스크 생성부(520)는 로우 패스 필터(510)로부터 공급된 블러 영상을, 원본 영상(FD)으로부터 차감함으로써 원본 영상(FD)의 에지 성분을 나타내는 에지 마스크 영상(MD)을 생성하고 에지 마스크 영상(MD)을 출력한다 (S21).
선명도 개선 마스크 결정부(530)는 마스크 생성부(520)로부터 공급된 에지 마스크 영상(MD)에, 선명도 개선 강도 결정부(550)에서 원본 영상과 배경 영상의 휘도 및 색상에 따라 결정된 선명도 개선 강도(K)를 적용하여 선명도 개선 마스크 영상(MD')을 결정하고 선명도 개선 마스크 영상(MD')을 출력한다 (S22). 선명도 개선 마스크 결정부(530)는 에지 마스크 영상(MD)에 선명도 개선 강도(K)를 가중치로 곱함으로써 에지 마스크 영상(MD)에서 에지 성분의 강도가 선명도 개선 강도(K)에 의해 증가된 선명도 개선 마스크 영상(MD')을 생성한다. 선명도 개선 강도 결정부(550)는 원본 영상과 배경 영상의 각 분할 영역에 대한 휘도 및 색상에 따라 결정된 선명도 개선 강도(K)를 분할 영역별로 출력한다. 따라서, 선명도 개선 마스크 결정부(530)는 에지 마스크 영상(MD)에 분할 영역별로 선명도 개선 강도(K)를 적용하여 선명도 개선 마스크 영상(MD')을 생성한다.
영상 보정부(540)는 입력 영상(FD)과, 선명도 개선 마스크 결정부(1300)로부터 공급된 선명도 개선 마스크 영상(MD')을 합성함으로써 선명도가 개선된 출력 영상(FD')을 생성하고, 출력 영상(FD')을 출력한다(S23).
선명도 개선 강도 결정부(550)는 원본 영상과, 원본 영상과 배경 영상을 합성한 인지 영상의 평균 휘도를 분할 영역별로 비교 연산하여 배경으로 인한 상기 원본 영상의 각 영역과 상기 인지 영상의 각 영역간의 휘도 변화 정도를 나타내는 휘도 변화 인지 정도(JND)를 영역별로 계산하고, 원본 영상과 인지 영상의 평균 색상을 분할 영역별로 비교 연산하여 배경으로 인한 원본 영상의 각 영역과 인지 영상의 각 영역간의 색상 변화 정도를 나타내는 색상 변화 인지 정도(Δu'v')를 영역별로 계산하고, 영역별 휘도 변화 인지 정도(JND) 및 색상 변화 인지 정도(Δu'v')에 따라 영역별 선명도 개선 강도(K)를 결정하여 출력한다. (S10)
도 4를 참조하면, 선명도 개선 강도 결정부(550)는 원본 영상과 배경 영상 각각의 RGB 데이터를 공지된 RGB-to-XYZ 색공간 변환 함수를 이용하여 삼자극치를 나타내는 XYZ 데이터로 변환한다. (S11, S12) 원본 영상에 대한 XYZ 데이터 중 Y는 디스플레이 특성이 반영된 절대 휘도값이며, 배경 영상에 대한 XYZ 데이터 중 Y은 카메라 특성이 반영된 절대 휘도값이며, 이후의 배경으로 인한 휘도 변화 인지 정도(JND)를 계산하기 위하여 원본 영상과 배경 영상 각각의 절대 휘도값을 이용한다.
선명도 개선 강도 결정부(550)는 원본 영상을 다수의 영역으로 분할하고, n1*n1 크기(n1은 픽셀수)를 갖는 각 영역에 대한 X, Y, Z 데이터 각각의 평균값을 계산한다(S13). 선명도 개선 강도 결정부(550)는 배경 영상에서 원본 영상의 각 영역에 대응하며 n2*n2 크기(n2는 픽셀수)를 갖는 영역에 대한 X, Y, Z 데이터 각각의 평균값을 계산한다(S12). 이때, 원본 영상의 각 영역에 영향을 주는 배경 영상의 영역은 더 넓으므로, 원본 영상의 각 영역의 크기(n1*n1) 보다 배경 영상의 각 영역의 크기(n2*n2)는 더 큰 것이 바람직하다. 이에 따라, 원본 영상의 인접한 영역들에 각각 대응하는 배경 영상의 인접한 영역들은 서로 일부 픽셀들이 오버랩한다.
선명도 개선 강도 결정부(550)는 원본 영상의 영역별 평균 XYZ 데이터와, 배경 영상의 영역별 평균 XYZ 데이터를 데이터별로 합성하여, 원본 영상의 해당 영역과 배경 영상의 해당 영역이 합성된 결과인 인지 영상의 영역별 평균 XYZ 데이터를 도출한다. (S15)
선명도 개선 강도 결정부(550)는 원본 영상의 영역별 평균 휘도(평균 Y 데이터)와, 인지 영상의 영역별 평균 휘도(평균 Y 데이터)를 비교 연산함으로써, 도 5에 도시된 바와 같이 영역별로 배경으로 인한 원본 영상의 각 영역과 인지 영상의 각 영역간의 휘도 변화 정도를 나타내는 각 영역의 휘도 변화 인지 정도(JND)를 도출한다. (S16)
선명도 개선 강도 결정부(550)는 원본 영상의 영역별 평균 XYZ 데이터와, 인지 영상의 영역별 평균 XYZ 데이터를, 공지된 XYZ-to-Lu'v' 색공간 변환 함수를 이용하여 명도(L)와 색도(u', v')를 나타내는 Lu'v' 데이터, 즉 평균 Lu'v' 데이터로 변환한다. 선명도 개선 강도 결정부(550)는 원본 영상의 영역별 평균 색상(평균 u'v' 데이터)와, 인지 영상의 영역별 평균 색상(평균 u'v' 데이터)를 비교 연산함으로써, 도 6에 도시된 바와 같이 영역별로 배경으로 인한 원본 영상의 각 영역과 인지 영상의 각 영역간의 색상 변화 정도를 나타내는 각 영역의 색상 변화 인지 정도(Δu'v')를 도출한다. (S17)
선명도 개선 강도 결정부(550)는 도 5에 도시된 바와 같이 미리 설정된 휘도 변화 인지 정도(JND)에 대한 선명도 개선 강도(K_JND) 함수를 이용하여, 각 영역의 휘도 변화 인지 정도(JND)에 대응하는 제1 선명도 개선 강도(K_JND)를 도출한다. 도 5를 참조하면, 휘도 변화 인지 정도(JND)가 증가할수록 제1 선명도 개선 강도(K_JND)도 점진적으로 증가한다. 휘도 변화 인지 정도(JND)가 그 임계치(1) 보다 작은 경우 제1 선명도 개선 강도(K_JND)는 미리 설정된 최소값으로 결정된다.
선명도 개선 강도 결정부(550)는 도 6에 도시된 바와 같이 미리 설정된 색상 변화 인지 정도(Δu'v')에 대한 선명도 개선 강도(K_uv) 함수를 이용하여, 각 영역의 색상 변화 인지 정도(Δu'v')에 대응하는 제2 선명도 개선 강도(K_uv)를 도출한다. 도 6을 참조하면, 색상 변화 인지 정도(Δu'v')가 증가할수록 제2 선명도 개선 강도(K_uv)도 점진적으로 증가한다. 색상 변화 인지 정도(Δu'v')가 그 임계치(0.02) 보다 작은 경우 제2 선명도 개선 강도(K_uv)는 미리 설정된 최소값으로 결정된다.
선명도 개선 강도 결정부(550)는 각 영역의 제1 선명도 개선 강도(K_JND)와 제2 선명도 개선 강도(K_uv)를 적용하여 각 영역의 선명도 개선 강도 K (K = f(K_JND, K_uv)를 결정한다. (S17)
선명도 개선 마스크 결정부(530)는 마스크 생성부(520)로부터 공급된 에지 마스크 영상(MD)에, 선명도 개선 강도 결정부(550)로부터 원본 영상과 배경 영상의 휘도 및 색상에 따라 결정된 각 영역의 선명도 개선 강도(K)를 적용하여 선명도 개선 마스크 영상(MD')을 생성한다. (S22)
영상 보정부(540)는 원본 영상(FD)과, 선명도 개선 마스크 결정부(530)로부터 공급된 선명도 개선 마스크 영상(MD')을 합성하여 영상의 선명도가 개선된 출력 영상(FD')을 출력한다. (S23)
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치 및 그 구동 방법은 영상과 배경의 밝기 및 색상에 따라 변화하는 배경 인지 정도를 고려하여 적응적으로 선명도 개선 강도를 조절함으로써 영상 및 시청 환경에 맞추어 영상의 선명도를 향상시킬 수 있음과 아울러, 영상과 후면 배경 모두 의미있는 정보를 전달하는 경우 배경과 영상 사이의 경계를 강조하여 영상 및 후면 배경 양측의 시인성을 개선할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 표시 장치에서 선명도 개선 강도를 조절하여 적용한 경우의 영상을 나타낸 것이다.
도 7을 참조하면, 영상이 어두워 배경의 영향을 많이 받는 경우 배경으로 인한 영상의 휘도 변화 인지 정도가 증가하여 선명도 개선 강도가 증가함으로써 인지 영상의 선명도가 향상되었음을 알 수 있다. 영상이 밝아 배경의 영향을 작게 받는 경우 배경으로 인한 영상의 휘도 변화 인지 정도가 감소하여 선명도 개선 강도가 감소함으로써 인지 영상에서 오버 샤프닝과 같은 화질 저하를 방지할 수 있다. 영상과 배경간의 색상 차이가 큰 경우 색상 변화 인지 정도가 증가하여 선명도 개선 강도가 증가함으로써 인지 영상의 선명도가 향상되었음을 알 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.
100: 투명 표시부 200: 게이트 구동부
300: 데이터 구동부 400: 타이밍 컨트롤러
500: 영상 처리부 600: 카메라
510: 로우 패스 필터 520: 마스크 생성부
530: 선명도 개선 마스크 결정부 540: 영상 보정부
550: 선명도 개선 강도 결정부
300: 데이터 구동부 400: 타이밍 컨트롤러
500: 영상 처리부 600: 카메라
510: 로우 패스 필터 520: 마스크 생성부
530: 선명도 개선 마스크 결정부 540: 영상 보정부
550: 선명도 개선 강도 결정부
Claims (9)
- 투과 영역과, 발광 영역을 포함하는 투명 표시부와,
투명 표시 장치의 후면에서 배경을 촬영하여 배경 영상을 출력하는 카메라와,
상기 투명 표시부에 출력 영상을 공급하는 표시 구동부와,
원본 영상과 상기 배경 영상의 휘도 및 색상에 따라 선명도 개선 강도를 결정하고, 상기 선명도 개선 강도를 적용하여 상기 원본 영상의 선명도를 보정하고 보정된 영상을 표시 구동부로 출력하는 영상 처리부를 구비하고,
상기 영상 처리부는
상기 원본 영상을 로우 패스 필터링하여 블러 영상을 생성하여 출력하는 로우 패스 필터와,
상기 로우 패스 필터로부터 공급된 상기 블러 영상을, 상기 원본 영상으로부터 차감하여 에지 마스크 영상을 생성하여 출력하는 마스크 생성부와,
상기 선명도 개선 강도를 결정하는 선명도 개선 강도 결정부와,
상기 마스크 생성부로부터 공급된 상기 에지 마스크 영상에, 상기 선명도 개선 강도 결정부로부터 공급된 상기 선명도 개선 강도를 적용하여, 선명도 개선 마스크 영상을 생성하여 출력하는 선명도 개선 마스크 결정부와,
상기 선명도 개선 마스크 결정부로부터 공급된 상기 선명도 개선 마스크 영상과 상기 원본 영상을 합성하여 상기 원본 영상의 선명도를 보정하는 영상 보정부를 구비하는 투명 표시 장치. - 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 선명도 개선 강도 결정부는
상기 원본 영상을 분할한 각 영역의 평균 휘도와, 상기 배경 영상을 분할한 각 영역의 평균 휘도를 합성하여, 상기 원본 영상과 상기 배경 영상이 합성된 인지 영상의 각 영역 대한 평균 휘도를 도출하고,
상기 원본 영상의 각 영역의 평균 휘도와, 상기 인지 영상의 각 영역의 평균 휘도를 비교 연산하여, 상기 배경으로 인한 상기 원본 영상의 각 영역과 상기 인지 영상의 각 영역간의 휘도 변화 정도를 나타내는 영역별 휘도 변화 인지 정도(JND)를 도출하고,
상기 영역별 휘도 변화 인지 정도(JND)에 따른 영역별 제1 선명도 개선 강도를 결정하며,
상기 원본 영상의 각 영역의 크기보다 상기 배경 영상의 각 영역의 크기가 큰 투명 표시 장치. - 청구항 3에 있어서,
상기 선명도 개선 강도 결정부는
상기 원본 영상의 각 영역에 대한 평균 색상과, 상기 인지 영상의 각 영역에 대한 평균 색상을 비교 연산하여, 상기 배경으로 인한 상기 원본 영상의 각 영역과 상기 인지 영상의 각 영역간의 색상 변화 정도를 나타내는 영역별 색상 변화 인지 정도(Δu'v')를 도출하고,
상기 영역별 색상 변화 인지 정도(Δu'v')에 따른 영역별 제2 선명도 개선 강도를 결정하며,
상기 영역별 제1 선명도 개선 강도와 상기 영역별 제2 선명도 개선 강도를 적용하여 상기 원본 영상의 각 영역에 대한 선명도 개선 강도를 결정하는 투명 표시 장치. - 청구항 4에 있어서,
상기 선명도 개선 강도 결정부는
RGB-to-XYZ 변환 함수를 이용하여, 상기 원본 영상과 상기 배경 영상의 RGB 데이터를 XYZ 데이터로 변환한 후, 상기 원본 영상의 각 영역에 대한 평균 휘도와 상기 배경 영상의 각 영역에 대한 평균 휘도와, 상기 인지 영상의 각 영역에 대한 평균 휘도를 계산하고,
XYZ-to-Lu'v' 변환 함수를 이용하여, 상기 원본 영상과 상기 인지 영상 각각의 영역별 평균 XYZ 데이터를 영역별 평균 Lu'v' 데이터로 변환하여, 상기 원본 영상과 상기 인지 영상 각각의 영역별 평균 색상(u'v')을 계산하는 투명 표시 장치. - 원본 영상을 로우 패스 필터링하여 블러 영상을 생성하는 단계와,
상기 원본 영상으로부터 상기 블러 영상을 차감하여 에지 마스크 영상을 생성하는 단계와,
상기 원본 영상과 투명 표시 장치의 후면에서 배경을 촬영한 배경 영상의 휘도 및 색상에 따라 선명도 개선 강도를 결정하는 단계와,
상기 에지 마스크 영상에 상기 선명도 개선 강도를 적용하여 선명도 개선 마스크 영상을 생성하는 단계와,
상기 선명도 개선 마스크 영상과 상기 원본 영상을 합성하여 선명도가 보정된 영상을 투명 표시부에 표시하는 단계를 투명 표시 장치의 구동 방법. - 청구항 6에 있어서,
상기 선명도 개선 강도를 결정하는 단계는
상기 원본 영상을 분할한 각 영역의 평균 휘도와, 상기 배경 영상을 분할한 각 영역의 평균 휘도를 합성하여, 상기 원본 영상과 상기 배경 영상이 합성된 인지 영상의 각 영역 대한 평균 휘도를 도출하는 단계와,
상기 원본 영상의 각 영역의 평균 휘도와, 상기 인지 영상의 각 영역의 평균 휘도를 비교 연산하여, 상기 배경으로 인한 상기 원본 영상의 각 영역과 상기 인지 영상의 각 영역간의 휘도 변화 정도를 나타내는 영역별 휘도 변화 인지 정도(JND)를 도출하는 단계와,
상기 영역별 휘도 변화 인지 정도(JND)에 따른 영역별 제1 선명도 개선 강도를 결정하는 단계를 포함하고,
상기 원본 영상의 각 영역의 크기보다 상기 배경 영상의 각 영역의 크기가 큰 투명 표시 장치의 구동 방법. - 청구항 7에 있어서,
상기 선명도 개선 강도를 결정하는 단계는
상기 원본 영상의 각 영역에 대한 평균 색상과, 상기 인지 영상의 각 영역에 대한 평균 색상을 비교 연산하여, 상기 배경으로 인한 상기 원본 영상의 각 영역과 상기 인지 영상의 각 영역간의 색상 변화 정도를 나타내는 영역별 색상 변화 인지 정도(Δu'v')를 도출하는 단계와,
상기 영역별 색상 변화 인지 정도(Δu'v')에 따른 영역별 제2 선명도 개선 강도를 결정하는 단계와,
상기 영역별 제1 선명도 개선 강도와 상기 영역별 제2 선명도 개선 강도를 적용하여 상기 원본 영상의 각 영역에 대한 선명도 개선 강도를 결정하는 단계를 추가로 포함하는 투명 표시 장치의 구동 방법. - 청구항 8에 있어서,
상기 평균 휘도를 도출하는 단계는
RGB-to-XYZ 변환 함수를 이용하여, 상기 원본 영상과 상기 배경 영상의 RGB 데이터를 XYZ 데이터로 변환한 후, 상기 원본 영상의 각 영역에 대한 평균 휘도와 상기 배경 영상의 각 영역에 대한 평균 휘도와, 상기 인지 영상의 각 영역에 대한 평균 휘도를 계산하는 단계를 포함하고,
상기 평균 색상을 비교 연산하는 단계는
XYZ-to-Lu'v' 변환 함수를 이용하여, 상기 원본 영상과 상기 인지 영상 각각의 영역별 평균 XYZ 데이터를 영역별 평균 Lu'v' 데이터로 변환하여, 상기 원본 영상과 상기 인지 영상 각각의 영역별 평균 색상(u'v')을 계산하는 단계를 더 포함하는 투명 표시 장치의 구동 방법.
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| E902 | Notification of reason for refusal | ||
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