KR20030062659A - 평판 디스플레이 패널의 화질 제어장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 화면 분포에 따라 적응적으로 콘트라스트를 향상시킬 수 있도록 한 평판 디스플레이 패널의 화질 제어장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 평판 디스플레이 패널의 화질 제어장치는 적녹청(RGB) 데이터를 밝기(Y) 및 색차신호(UV) 데이터 형태를 변환시키는 제1 데이터 변환부와; 화질 제어를 위한 유효 데이터 영역을 지정하게 하는 데이터 영역 선택부와; 지정된 데이터 영역에서의 프레임 내 밝기(Y) 신호에 대한 근사 평균치를 결정하여 화면 분포 함수로 사용하도록 하여 화면 분포에 따라 적응적으로 콘트라스트율을 향상시키도록 한 콘트라스트 제어수단과; 콘트라스트율이 향상된 밝기(Y) 신호와 색차신호(UV) 데이터를 표시 패널에 적합하도록 적녹청(RGB) 데이터 형태로 재변환하는 제2 데이터 변환부를 구비한다.
본 발명에 의하면, 별도의 프레임 메모리 없이 실시간으로 처리가 가능하며 화상의 최대/최소값 이외에 화소 분포의 평균치의 정보를 이용함으로써 동영상에서의 화질 향상을 화면 플리커 등과 같은 부작용 없이 수행할 수 있게 된다.

Description

평판 디스플레이 패널의 화질 제어장치 및 방법{Apparatus and Method Of Controlling Picture Quality In Flat Display Panel}
본 발명은 평판 디스플레이 패널에 관한 것으로, 특히 화면 분포에 따라 적응적으로 콘트라스트를 향상시킬 수 있도록 한 평판 디스플레이 패널의 콘트라스트 제어장치 및 방법에 관한 것이다.
고도의 정보 사회에서는 정보를 표시하기 위한 표시장치 기술에 대한 연구가 활발히 진행 중이다. 정보 전달은 문자, 음성, 동영상 등을 동시에 주고받는 시스템이 주류를 이룰 것이다. 시스템이 요구하는 디스플레이 장치의 기본적 기능은 인간중심과 환경중심, 고도화, 고기능화의 특성을 가지고 있어야 한다. 이러한 시대에 부흥하여 현재 우리나라에서는 평판 디스플레이 장치에 대한 연구가 활발히 진행중이다. 디스플레이 장치는 음극선관 장치(Cathode Ray Tube ; 이하 "CRT"라 함 )와 평판디스플레이 장치(Flat Panel Display ; 이하 "FPD"라 함)로 분류된다. 현재 평판디스플레이 분야 중 액정디스플레이장치(Liquid Crystal Display ; 이하 "LCD"라 함)에 놀라운 연구성과 결과 대부분을 형성하고 있으며 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel ; 이하 "PDP"라 함)은 대화면화의 용이함과 CRT 수준의 화질을 나타냄으로써 이에 대한 연구도 활발히 진행중이다.
FPD는 CRT에 비해서 저전력 소비, 고해상도, 박형, 경량의 특징이 있으며 디지털 구동 방식을 채택하고 있다. 이러한 디지털 처리 방식의 장점은 잡음에 강하며, 비트 수를 증가시키면 표현 가능한 수치의 범위가 넓어지기 때문에 열화가 적은 연산처리나 축적이 가능하고 고화질을 실현할 수 있다. 따라서 FPD에 표시된 영상에 대한 디지털 신호처리 기법에 대한 연구가 필요하다. 그 중 화질 향상을 위한 화상처리방식에는 콘트라스트 조정(Contrast Control), 노이즈 감소(Noise Reduction), 에지 복원(Edge Restoration), 에지 강조(Edge Enhancement), 감마 보정(γ- correction) 등이 있다. 이 중 한 분야인 콘트라스트 조정을 이용하면 별도의 정보 증가량 없이 화질 향상이 가능하다.
종래의 콘트라스트 제어 알고리즘 방식으로는 룩업 테이블(Look-up table), 히스토그램 슬라이딩(Histogram sliding), 명암 대비 스트레칭(Stretching) 방식 등이 있다.
상기 세 방식에 의한 콘트라스트 조정 방법을 살펴보면 다음과 같다.
1. 룩업 테이블 방식
룩업 테이블 방식은 현재 화소 값이 룩업테이블의 주소 부분이 되고, 룩업 테이블 주소 내용이 새로운 화소 값으로 변환되어 출력된다. 이 방식은 수학식 1로 표현되고, 도 1에 3비트 룩업 테이블을 이용한 영상을 도시한 것이다.
New pixel = DATA[ Add(Input Pixel)]
여기서, Add(*)는 * 주소의 어드레스입니다.
도 1에서 새로운 화소 값은 배열의 인덱스에 의해 지시되는 배열 데이터이고, 새로운 화소 값의 생성은 각 화소에 대해서 이런 인덱스에 의해 지시되는 일련의 작업을 수행함으로써 생성된다. 이 방식은 룩업 테이블(LUT) 계산을 위한 회로와 그 계산된 값을 저장하기 위해서는 별도의 메모리가 필요하며, 또한 처리된 데이터의 언더/오버 플로어 방지를 위해서 별도의 회로가 필요하기 때문에 회로의 구조가 복잡해진다는 단점이 있다.
2. 히스토그램 슬라이딩 방식
히스토그램 슬라이딩 방식은 입력 화소 값에 일정한 가중치를 두어 출력 화소 값을 결정하며, 수학식 2로 표현할 수 있다.
New Pixel = Input Pixel × Weight
도 2a 및 도 2b는 히스토그램 슬라이딩 방식에 따른 히스토그램 분포의 변화를 도시한 것이다.
도 2a의 회색 직선(L)은 입출력 관계의 함수를 나타낸 것으로써. 이 함수 관계는 히스토그램의 분포 영역에 의해 결정된 직선의 기울기에 따라 입력 화소의 영역이 균일한 영역으로 도 2b에서와 같이 확장된다. 즉, 63에서 127의 입력 화소의 영역이 0에서 255까지의 입력 화소의 영역으로 확장시킨다.
이 방식과 룩업 테이블 방식의 차이점은 룩업 테이블 값을 저장할 메모리가 필요하지 않고 가중치가 일정하게 된다는 점이다. 하지만 히스토그램의 분포는 일정하지 않으므로 언더/오버 플로어가 발생하지 않도록 가중치 계산을 위한 회로가 부가적으로 필요한 단점이 있다.
3. 명암 대비 스트레칭 방식
보편적으로 가장 많이 이용되는 이 방식은 특정 부분 즉, 중앙에 명암 값이 치우치는 영상에 효과적으로 적용된다. 출력 화소 값은 수학식 3으로 표현된다.
New Pixel = [(Input pixel - Low pixel)/(High pixel - Low pixel)] ×255
수학식 3에서처럼 영상에서 가장 낮은 값을 갖는 화소 값을 이용하여 현재 입력되는 화소 값과 뺄셈 연산을 수행하면 히스토그램이 왼쪽으로 이동하게 된다. 즉, 가장 낮은 화소 값을 0으로 처리한 후에 왼쪽으로 이동된 히스토그램 분포를 전체 영역을 포함하도록 확장시킨다. 이 방식은 언더/오버 플로어가 발생하지 않지만 복잡한 구조의 승산기 및 누산기로 구성되어야 하므로 LCD 구동시스템과 같은 실시간 처리를 필요로 하는 부분에서는 적용하기가 어렵다.
따라서, 본 발명의 목적은 입력 영상의 프레임 별로 최대값, 최소값 및 중간값의 정보를 이용하여 각 프레임 별로 가중치를 적응적으로 적용하고, 동영상에서 프레임간 영상변화에 따른 화면 떨림 현상을 제거하기 위하여 중간값 정보를 활용한 평판 디스플레이 패널의 화질 제어장치 및 방법을 제공하는 데 있다.
도 1은 종래의 룩업 테이블을 이용한 연산을 도시한 도면,
도 2a 및 도 2b는 종래의 히스토그램 슬라이딩 방식에 의한 히스토그램의 분포도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 평판 디스플레이 패널의 화질 제어장치를 개략적으로 나타낸 블록도.
도 4는 도 3에 도시된 제어장치를 이용한 본 발명에 따른 평판 디스플레이 패널의 화질 제어방법을 설명하는 흐름도.
도 5는 본 발명에서의 근사 평균치 검출을 위한 화소 수의 합계를 구하는 방법을 설명하는 도면.
도 6은 근사 평균치 검출을 위한 알고리즘을 나타내는 도면.
도 7a 및 도 7b는 화면의 특성에 따른 스트레칭하는 방법을 설명하는 도면.
도 8a 내지 도 8c은 64 그레이 중 32를 기준으로 할 때의 가중치의 변환을 나타낸 도면.
도 9a 내지 도 9c는 64 그레이 중 24를 기준으로 할 때의 가중치의 변환을나타내는 도면.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 실시예에 따른 평판 디스플레이 패널의 화질 제어 방법 중 백라이트 제어방법을 나타내는 도면.
도 11은 종래 기술에서의 화질 측정방법에 따른 테스트 패턴을 나타내는 도면.
도 12는 본 발명에 따른 화질 제어율을 측정하기 위한 테스트 패턴을 나타내는 도면.
도 13은 본 발명에 따른 화질 제어방법에서 디지털신호처리만을 적용할 경우의 테스트 패턴을 나타내는 도면.
도 14는 종래 및 본 발명에 따른 회질 제어방법에 있어 디지털 신호처리만을 적용할 경우의 콘트라스트율을 나타내는 도면.
도 15는 본 발명에 따른 화질 제어방법에서 디지털신호처리와 백라이트를 동시 적용할 경우 테스트 패턴을 나타내는 도면.
도 16은 종래 및 본 발명에 따른 화질 제어방법에 있어 디지털신호처리와 백라이트를 동시 적용할 경우의 콘트라스트율을 나타내는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 수직동기신호검출부12 : 데이터 영역 선택부
14 : RGB/YUV 변환부16 : 화면분포 정보 검출부
18 : 스트레칭 가중치 결정 및 적용부20 : 데이터 지연부
22 : 백라이트 제어부24 : YUV/RGB 변환부
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 평판 디스플레이 패널의 화질제어장치는 적녹청(RGB) 데이터를 밝기(Y) 및 색차신호(UV) 데이터 형태를 변환시키는 제1 데이터 변환부와; 화질 제어를 위한 유효 데이터 영역을 지정하게 하는 데이터 영역 선택부와; 상기 지정된 데이터 영역에서의 프레임 내 밝기(Y) 신호에 대한 근사 평균치를 결정하여 화면 분포 함수로 사용하도록 하여 상기 화면 분포에 따라 적응적으로 콘트라스트율을 향상시키도록 한 콘트라스트 제어수단과; 상기 콘트라스트율이 향상된 밝기(Y) 신호와 색차신호(UV) 데이터를 표시 패널에 적합하도록 적녹청(RGB) 데이터 형태로 재변환하는 제2 데이터 변환부를 구비한다.
본 발명에서의 콘트라스트 제어수단은 상기 데이터 영역 선택부에서 지정한 유효 데이터 영역에서의 밝기 성분의 화소 분포 평균치 정보를 검출하는 화면 분포정보 검출부와, 상기 밝기 성분의 화면 분포에 대한 동영상에서의 콘트라스트율을 향상하기 위한 스트레칭 가중치 결정 및 적용부를 구비한다.
본 발명에서는 화면 분포정보 검출부로부터 검출된 화면분포 정보를 이용하여 화면의 밝고 어두움에 따라 백라이트 조광량을 제어하도록 하는 백라이트 제어부를 추가로 구비한다.
본 발명의 경우 스트레칭 가중치 결정 및 적용부의 제어신호를 공급하기 위한 수직동기신호 검출부와, 화면 분포정보 검출부 및 상기 스트레칭 가중치 결정 및 적용부에서 밝기(Y) 성분이 제어되는 동안 색차신호(U,V) 성분을 홀드하기 위한 데이터 지연부를 추가로 구비한다.
본 발명에서의 데이터 지연부는 밝기 성분과 색차신호 성분의 지연을 보상하기 위한 플립플롭 등의 지연수단으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 평판 디스플레이 패널의 화질 제어방법은 한 화면 내의 입력 영상 데이터의 밝기(Y) 성분 제어를 위해 입력 RGB 영상 데이터를 밝기(Y) 및 색차신호(U,V) 데이터 형태로 변환하는 단계와, 상기 변환된 밝기 성분 데이터에 대한 근사 평균값을 이용하여 화소 분포정보를 검출하는 단계와, 상기 근사 평균값을 이용하여 화면 밝기에 따라 영상 데이터의 휘도값의 소정 가중치를 결정 및 조정하는 단계와, 상기 제어된 밝기(Y) 및 색차신호(U,V) 데이터을 패널에 적합한 RGB 영상 데이터 형태로 재변환하는 단계와, 상기 화면 밝기에 따라 백라이트를 제어하기 위한 신호를 발생하는 단계를 포함한다.
본 발명에서의 상기 화면 밝기 모드에 따라 백라이트를 제어하기 위한 신호를 발생하는 단계는 백라이트의 조광량을 제어하는 전압값을 가변하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서의 화소 분포정보를 검출하는 단계는 2n그레이 레벨 중 어느 하나를 다수의 등분으로 분할하는 단계와, 상기 분할된 구간에 있어 첫등분 및 마지막등분부터 각각 화소 수를 더하는 단계와, 상기 더해진 화소 수의 합이 한 화면 내의 소정 비율 이상이 되는 영역을 설정하는 단계와, 상기 소정 비율 이상이 되는 각 영역에서의 화소 수를 평균값을 정하는 단계를 포함한다.
본 발명에서의 영상 데이터 휘도값의 소정 가중치를 결정 및 조정하는 단계는 화면 밝기에 따라 기울기를 달리하여 히스토그램을 스트레칭하는 단계를 포함한다.
본 발명에서의 가중치를 결정 및 조정하는 단계는 0 내지 2n그레이 사이에서 히스토그램의 기준 그레이 레벨을 설정하는 단계를 포함한다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부 도면을 참조한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하, 도 3 내지 도 16을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 평판 디스플레이 패널의 콘트라스트 제어장치를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 콘트라스트 제어장치는 수직동기신호검출부(10), 데이터 영역 선택부(12), RGB/YUV 변환부(14), 화면분포 정보 검출부(16),스트레칭 가중치 결정 및 적용부(18), 데이터 지연부(20), 백라이트 제어부(22), YUV/RGB 변환부(24)를 구비한다.
수직동기신호검출부(10)는 외부로부터의 리셋신호(RST) 및 수직동기신호(Vsync)가 입력되면 수직동기신호(Vsync)가 정극성을 가지도록 변환하고, 스트레칭 가중치 결정 및 적용부(18)에 동기신호로 사용되기 위한 신호(VSON)를 생성하여 공급하는 역할을 한다.
데이터 영역 선택부(12)는 화면분포 정보 검출부(16)에 접속되고, 리셋신호(RST) 및 데이터 클럭신호(DCLK)를 이용하여 화면분포 정보 검출부(16)의 평균치 계산시 데이터 인에이블(Data Enable) 신호 대신 하이(HIGH)/로우(LOW) 신호를 사용하여 유효 데이터 영역을 지정하기 위한 제어신호를 생성하는 역할을 한다. 또한 동영상에서 자막 등의 영향을 이미지(Image) 분포에 포함시키지 않기 위하여 역할로도 사용되어진다.
RGB/YUV 변환부(14)는 RGB 데이터를 YUV, 즉 Y(밝기)와 UV(색차신호) 데이터로 변환하는 역할을 한다.
화면분포 정보 검출부(16)는 상기 데이터 영역 선택부(12)로부터 유효 데이터 영역에서의 화소 분포에 따라 생성된 중간값을 계산하는 역할을 한다.
스트레칭 가중치 결정 및 적용부(18)는 RGB/YUV 변환부(14)에서 변환된 밝기의 Y성분에 대한 화면 분포에 따른 최적화된 콘트라스트를 구현하기 위해 Y성분에 적응적 스트레칭 가중치를 결정하고, 그에 따른 가중치를 적용하는 역할을 한다.
데이터 지연부(20)는 RGB/YUV 변환부(14)로부터 출력된 Y,U,V 성분 중 밝기의 Y성분이 스트레칭 가중치 결정 및 적용부(18)을 통하여 처리되는 동안 Y성분과 U,V 성분의 지연차이를 보상하기 위해 플립플롭(Flip-Flop) 등의 지연수단을 이용하여 U,V 성분을 지연시키는 역할을 한다.
YUV/RGB 변환부(24)는 RGB/YUV 변환부(14)에 의해 변환된 신호 중 Y에 대하여 디지털 신호처리(DSP) 알고리즘으로 처리한 후 이 신호를 다시 RGB로 재변환시키는 역할을 한다.
백라이트 제어부(22)는 화면분포 정보 검출부(16)로부터 검출된 화면분포 정보를 이용하여 화면의 상태 즉, 밝고 어두움에 따라 적응적으로 백라이트의 조광량을 조절함으로서 콘트라스트를 극대화시키는 역할을 한다.
도 4는 도 3에 도시된 제어장치를 이용한 본 발명에 따른 평판 디스플레이 패널의 콘트라스트 제어방법을 설명하는 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 먼저 RGB/YUV 변환부(14)에 RGB 데이터를 입력한다. 이러한 입력된 RGB 데이터는 RGB/YUV 변환부(14)에 의해 YUV 데이터로 변환한다. (S1) 여기서 YUV는 사람의 눈이 색상보다는 밝기에 민감하다는 사실에 착안한 디스플레이 장치에 사용되는 색 표현방식으로서, 색을 밝기(Luminance)인 Y성분과 색상(Chrominance)인 U와 V 성분으로 구분되어진다. 이는 본 발명의 경우 밝기인 Y성분을 제어하여 콘트라스트를 향상시키기 위함이다.
본 발명에 있어서 RGB 데이터를 YUV 데이터로 변환하기 위한 기본 공식은 수학식 4에서와 같은 행렬식이 사용되어진다.
다음으로 화면 분포정보를 검출한다.(S2) 즉, 화면 분포정보 검출은 RGB/YUV 변환부(14)를 통하여 구해진 밝기의 Y값에 대한 근사 평균치를 결정하는 것이다. 이러한 프레임 내 화소 분포의 평균치 즉, 중간값을 실시간으로 검출하기 위해서 도 5에서와 같이 63 그레이(Gray) 레벨을 8등분하여 제1 합계는 0에서부터 63까지 구간별로 화소 수를 차례로 더하도록 하고 제2 합계는 63에서부터 0으로의 구간별 화소 수의 합을 구하도록 한다. 이러한 과정을 통해 도 6에서의 근사 평균치 검출을 위한 알고리즘을 통하여 각각의 제1 및 제2 합계가 전체 화면의 55%이상이 되는 순간의 값을 포착하여 그 두 값의 평균으로서 밝기(Luminance, Y)에 대한 근사 평균치 즉 화소 분포의 중간값을 추정하게 된다. 예를 들어 설명하면, 0에서 63까지 화소 수를 더할 경우 제5 구간(Cnt. 5)에서 55%가 넘을 경우 제5 구간(Cnt. 5) 까지의 화소 수와 63에서 0까지 화소 수를 더할 경우 제6 구간(Cnt. 6)에서 55%가 넘을 경우 제6 구간(Cnt. 6) 까지의 화소 수를 더하여 평균을 구하게 된다. 이 때 전체 화면에 대한 평균값은 사용자에 따라 제어될 수 있다. 또한 그레이 레벨은 63 그레이에 한정되는 것이 아니라 127과 255 그레이 레벨에서도 동일하게 적용되며, 2n그레이 레벨에도 동일하게 적용된다.
S2 단계를 통하여 화면 분포정보인 근사 평균치가 구해지면 화면 모드를 검출한다.(S3) 이러한 화면 모드는 근사 평균치를 이용하여 현재 디스플레이 되고 있는 화면의 밝고, 어두운 상태의 각각의 화면 모드를 검출하게 된다.
화면 모드가 검출되면 화면 분포정보에 최적화된 콘트라스트를 위하여 가중치를 결정한다.(S4) 화면 모드를 검출하게 되면 가중치에 따른 스트레칭 알고리즘을 적용하여 히스토그램을 스트레칭하게 된다.(S5) 적용된 스트레칭(Stretching) 알고리즘은 화소 분포에 따라 생성된 평균치를 적용하여 화면의 상태가 밝은지, 중간 또는 어두운지에 따라 스트레칭하기 위한 범위를 가변하게 된다.
도 7a 및 도 7b는 화면의 특성에 따른 스트레칭하는 방법을 설명하는 도면으로서, 도 7a는 종래 방식에 따른 화면일 때를 나타내고 도 7b는 본 발명에 따른 화면일 때를 나타낸다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 밝은 화면일 때는 백라이트 밝기의 정도를 더 향상시키고 DSP 알고리즘에 의한 더 많은 영상신호를 출력하여 콘트라스트가 더 향상되고, 어두운 화면일 때는 백라이트 밝기를 줄이고 DSP 알고리즘에 의한 더 많은 영상신호를 출력하여 콘트라스트가 극대화되도록 한다.
또한 본 발명에서는 이전의 0 그레이(gray)에서부터 스트레칭(stretching)하는 원리에서 벗어나 64 그레이(gray)를 32 그레이(gray), 24 그레이(gray) 및 그외의 그레이(gray)를 기준으로 나누어서, 나누어진 그레이(gray)를 기준으로 위/아래를 각각 다른 가중치로 도 8 및 도 9에서와 같이 스트레칭하게 한다.
도 8a 내지 도 8c은 64 그레이 중 32를 기준으로 할 때의 가중치의 변환을 나타낸 것이고, 도 9a 내지 도 9c는 64 그레이 중 24를 기준으로 할 때의 가중치의 변환을 나타낸 것이다. 도 8 및 도 9를 결부하여 참조하면, 32 및 24 그레이를 기준으로 중간밝기의 화면일 경우에는 전체적인 밝기의 정도가 일정한 직선 형태를 나태낸다. 어두운 화면일 경우는 A 및 B의 기준선에서 A' 및 B'와 같이 32 및 24 그레이 이후의 기울기를 크게 하여 밝기의 Y성분에 가중치를 높게 적용하여 콘트라스트를 높이도록 하는 것이고, 밝은 화면일 경우에는 A 및 B의 기준선에서 A" 및 B"와 같이 32 및 24 그레이 이전의 32 및 24 기울기를 크게 하여 밝기의 Y성분에 가중치를 낮게 적용하여 콘트라스트를 높이도록 하는 것이다.
상기와 같이 DSP 알고리즘을 이용한 스트레칭 가중치를 결정하고 적용하여 콘트라스트를 제어한 후에는 다시 YUV/RGB 변환부(24)를 통하여 다시 YUV 형태의 데이터는 디스플레이 장치에 적합한 RGB 형태의 데이터로 변환된다. 이 때 YUV 데이터를 RGB 데이터로 변환시킬 때에 수학식 5와 같이 행렬식이 적용된다.
다음으로 S3에서의 화면 분포정보를 이용한 화면의 밝고 어두운 상태의 모드 상태에 따라 적응적으로 백라이트 조광량을 제어한다.(S7) 이는 백라이트 조광량을 조절함으로서 콘트라스트를 극대화시키기 위한 것이다. 이를 도 7a 및 도 7b와 유사 개념으로 설명하면, 어두운 화면에서는 서브마린(Submarine) 현상을 제거하기 위하여 백라이트의 밝기를 도 10a와 같이 적게하며 밝은 화면에서는 밝은 이미지를 강조하기 위하여 백라이트의 밝기를 더 10b와 같이 더 크게 하도록 한다.
상기에서와 같이 백라이트 밝기를 조정하기 위하여 백라이트 밝기 조정전압을 검출한다.(S8) 백라이트 밝기 조정전압 검출을 통하여 백라이트 제어전압 조정부(도시하지 않음)에 전압을 인가하여 백라이트의 밝기를 제어함으로서 콘트라스트를 극대화 시킬수 있게 된다.
본 발명에 따른 평판 디스플레이 패널의 화질 제어장치 및 방법을 적용할 경우의 작용 및 효과를 설명하면, 먼저 측정 평가 방안으로 두 가지 테스트 패턴을 적용한다. 첫번째는 도 11에서와 같이 기존의 콘트라스트 측정 방법인 화이트(White)-블랙(Black)에서의 대비를 이용한 것이고, 두번째는 본 발명의 경우 화면의 평균 화소 분포에 따라서 콘트라스트 제어 가중치가 변하기 때문에 도 11에서와 같은 테스트 패턴을 사용시 동영상에서의 콘트라스트를 측정할 수 없게 된다.따라서, 본 발명의 측정 평가는 실제 동영상에서 테스트되어야 하나 정지화상에서 테스트 패턴 중 도 12에서와 같은 플리커 패턴을 이용하여 측정한다. 즉, 기존 콘트라스트 측정법에 의해 화이트 및 블랙에 대하여 63 그레이와 0 그레이에 대하여 측정하고, 기존 방법과 본 발명의 방법에 따른 화질 제어방법에서의 결과를 각각 비교한다. 본 발명에 따른 화질 제어방법은 동영상에서 효과를 볼 수 있는 제어방법으로, 이에 대한 평가방법의 부재로 퍼스널 컴퓨터(PC)에서의 테스트 패턴으로 평가하였다. 두 부류로 나누어 측정하는데, 이는 본 발명에 따른 화질 제어방법은 디지털신호처리(DSP)에 의한 처리과정과 백라이트 제어에 의한 처리과정의 조합으로 이루어진 것이므로 디지털신호처리(DSP)에 의한 방법와 디지털신호처리(DSP)와 백라이트 제어에 의한 방법으로 나누어 측정한 것이다. 먼저 디스플레이 장치별 편차에 의한 에러를 없애기 위해 도 13과 같이 하나의 이미지 모듈을 반으로 나누어 화면의 한쪽의 기존 데이터를 나머지 반쪽은 본 발명에 따른 콘트라스트 제어방법에 의해 처리된 데이터를 디스플레이 시켜 비교하도록 한다. 다음으로 도 15에서와 같이 하나의 모듈에 기존 데이터와 본 발명에 따라 제어된 데이터를 각각 디스플레이 시키면서 측정한다. 측정은 기존 측정방법인 화이트(White) 대 블랙(Black) 즉, 63 그레이 대 0 그레이 뿐만 아니라 표 1에서와 같이 63 그레이 대비 0/7/15/23 그레이를 각각 변화시키면서 내부 윈도우와 외부 윈도우의 밝기를 측정/비교하도록 한다. 또한 내부 윈도우로 63 그레이 뿐만 아니라 55, 47, 39 그레이를 사용하여 적용하기도 한다. 표 1은 본 발명에 따른 화질 측정을 위한 그레이 대비를 나타낸 것이다.
내부 윈도우 외부 윈도우 비 고
63 Gray 0 / 7 / 15 / 23 Gray 가변 동영상에서는 Full Gray가 거의 항상 존재하므로 32 Gray를 기준으로 나누어 측정 한다.
55 Gray 0 / 7 / 15 / 23 Gray 가변
47 Gray 0 / 7 / 15 / 23 Gray 가변
39 Gray 0 / 7 / 15 / 23 Gray 가변
특히, 그레이 대비 방법은 동영상의 경우에 정지화상과 다르게, DVD나 Video 또는 TV 화면에서의 Gray 분포는 대부분 Full Gray이므로 32 Gray를 기준으로 그 이상과 이하를 기준으로 측정한다.
상기에서와 같은 측정 대상 및 방안으로 측정한 결과를 설명하면 다음에서와 같다. 측정 장비는 미놀타 CS100을 이용하여 암실에서 측정하였다. 먼저 기존 콘트라스트 측정방법을 이용하여 기존 데이터와 본 발명에 의해 처리된 데이터를 나누어 측정하였고, 그에 따른 표 2에 나타낸 바와 같다.
그레이대비 밝기(Brightness)[cd/m2] 콘트라스트(Contrast)
기존 본 발명 기존 본 발명
종래 : 본 발명 0 : 63 0.7 : 200 0.45 : 220 286 : 1 489 : 1
종래 방법에서는 콘트라스트 측정치가 286 : 1 이었으나 본 발명에 다른 콘트라스트 제어 방법에 의한 결과는 489 : 1로 약 1.7배로 증가하였다. 이것은 본 발명에서의 DSP 알고리즘 및 백라이트 제어에 의하여 화이트(White) 모드인 63 Gray에서는 백라이트 밝기가 최대로 되며 블랙(Black) 모드인 0 Gray에서는 최소로 동작되므로 기존 대비 큰 효과를 볼 수 있었다.
위에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 화질 제어 방법에 의하여 다음과같은 결과를 얻었다. 먼저 DSP 알고리즘에 의한 측정 결과와 다음으로는 DSP & 백라이트 제어에 의한 결과를 각각 그림 도 14 및 도 16에 나타낸 바와 같다.
종래 및 본 발명에 따른 화질 제어방법 중에서 DSP 만에 의한 측정결과를 도 14와 같이 각 그레이(Gray)별 결과치를 그래프와 표시하였다. 도 14를 참조하면, 종래 제어방법과 대비하여 60% ~ 200% 정도 콘트라스트(Contrast)가 증가 되었음을 알 수 있다. 그리고 도 16에서 종래와 본 발명에 따른 콘트라스트 제어방법을 비교하여 보면, 수치적으로는 비스하지만 블랙레벨 측면에서 백라이트 제어까지 시행한 것이 그러하지 않은 것보다 50 ~ 70%정도 더 낮아지므로 서브마린 현상을 줄일 수 있으므로 보다 선명한 화질을 느낄 수 있는 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 평판 디스플레이 장치의 화질 제어장치는 별도의 프레임 메모리 없이 실시간으로 처리가 가능하며 화상의 최대/최소값 이외에 화소 분포의 평균치의 정보를 이용함으로써 동영상에서의 콘트라스트 향상을 화면 플리커 등과 같은 부작용 없이 수행할 수 있게 된다. 또한 본 발명은 2n그레이 레벨에서도 동일하게 적용된다.
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.

Claims (11)

  1. 적녹청(RGB) 데이터를 밝기(Y) 및 색차신호(UV) 데이터 형태를 변환시키는 제1 데이터 변환부와;
    화질 제어를 위한 유효 데이터 영역을 지정하게 하는 데이터 영역 선택부와;
    상기 지정된 데이터 영역에서의 프레임 내 밝기(Y) 신호에 대한 근사 평균치를 결정하여 화면 분포 함수로 사용하도록 하여 상기 화면 분포에 따라 적응적으로 콘트라스트율을 향상시키도록 한 콘트라스트 제어수단과;
    상기 콘트라스트율이 향상된 밝기(Y) 신호와 색차신호(UV) 데이터를 표시 패널에 적합하도록 적녹청(RGB) 데이터 형태로 재변환하는 제2 데이터 변환부를 구비하는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 패널의 화질 제어장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 콘트라스트 제어수단은 상기 데이터 영역 선택부에서 지정한 유효 데이터 영역에서의 밝기 성분의 화소 분포 평균치 정보를 검출하는 화면 분포정보 검출부와,
    상기 밝기 성분의 화면 분포에 대한 동영상에서의 콘트라스트율을 향상하기 위한 스트레칭 가중치 결정 및 적용부를 구비하는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 패널의 화질 제어장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 화면 분포정보 검출부로부터 검출된 화면분포 정보를 이용하여 화면의 밝고 어두움에 따라 백라이트 조광량을 제어하도록 하는 백라이트 제어부를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 패널의 화질 제어장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 스트레칭 가중치 결정 및 적용부의 제어신호를 공급하기 위한 수직동기신호 검출부와,
    상기 화면 분포정보 검출부 및 상기 스트레칭 가중치 결정 및 적용부에서 밝기(Y) 성분이 제어되는 동안 색차신호(U,V) 성분을 홀드하기 위한 데이터 지연부를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 패널의 화질 제어장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 데이터 지연부는 밝기 성분과 색차신호 성분의 지연을 보상하기 위한 플립플롭 등의 지연수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 패널의 화질 제어장치.
  6. 평판 디스플레이 패널의 동영상 화질를 향상시키기 위한 화질 제어방법에 있어서,
    한 화면 내의 입력 영상 데이터의 밝기(Y) 성분 제어를 위해 입력 RGB 영상데이터를 밝기(Y) 및 색차신호(U,V) 데이터 형태로 변환하는 단계와,
    상기 변환된 밝기 성분 데이터에 대한 근사 평균값을 이용하여 화소 분포정보를 검출하는 단계와,
    상기 근사 평균값을 이용하여 화면 밝기에 따라 영상 데이터의 휘도값의 소정 가중치를 결정 및 조정하는 단계와,
    상기 제어된 밝기(Y) 및 색차신호(U,V) 데이터을 패널에 적합한 RGB 영상 데이터 형태로 재변환하는 단계와,
    상기 화면 밝기에 따라 백라이트를 제어하기 위한 신호를 발생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 패널의 화질 제어방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 화면 밝기에 따라 백라이트를 제어하기 위한 신호를 발생하는 단계는 상기 백라이트의 조광량을 제어하는 전압값을 가변하는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 패널의 화질 제어방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 화소 분포정보를 검출하는 단계는 2n의 그레이 레벨을 다수의 등분으로 분할하는 단계와,
    상기 분할된 구간에 있어 첫등분 및 마지막등분부터 각각 화소 수를 더하는단계와,
    상기 더해진 화소 수의 합이 한 화면 내의 소정 비율 이상이 되는 영역을 설정하는 단계와,
    상기 소정 비율 이상이 되는 각 영역에서의 화소 수를 평균값을 정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 패널의 화질 제어방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 영상 데이터 휘도값의 소정 가중치를 결정 및 조정하는 단계는 화면 밝기에 따라 기울기를 달리하여 히스토그램을 스트레칭하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 패널의 화질 제어방법.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 가중치를 결정 및 조정하는 단계는 0 내지 2n그레이 사이에서 히스토그램의 기준 그레이 레벨을 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 패널의 화질 제어방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 다수의 등분은 2n등분인 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 패널의 화질 제어방법.
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