KR20050089433A - 액정 프로젝션 장치의 색불균일성 보정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정 프로젝션 장치의 색불균일성 보정 방법에 관한 것으로, 종래 방법에 의한 보정값의 오프셋(offset) 조절뿐만 아니라 이득(gain)도 지역별, 입력 비디오 데이터 구간별로 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 색불균일성 보정 방법에 관한 것이다.

본 발명의 액정 프로젝션 장치의 색불균일성 보정 방법은 패널 표시 영역을 소정 개수의 지역으로 나누는 단계; 상기 지역의 입력 비디오 데이터에 대한 보정 파라메터를 입력 비디오 데이터 구간에 따라 저장하되, 상기 보정 파라메터는 이득과 오프셋을 포함하는 단계 및 상기 보정 파라메터로부터 출력 비디오 데이터를 얻는 단계를 포함하여 이루어짐에 기술적 특징이 있다.

따라서, 본 발명의 액정 프로젝션 장치의 색불균일성 보정 방법은 비디오 입력 레벨에 따른 오프셋과 이득을 지역적, 구간별로 조절하고, 상기 값을 지역수보다 작은 개수의 대표값으로 모델링함으로써 액정 프로젝션 장치의 색불균일성 보정의 정확도를 향상시키며, 메모리 사이즈는 줄여 색불균일성 보정 정도 및 기억 소자 크기간에 적절한 타협점을 쉽게 찾을 수 있게 하는 효과가 있다.

Description

액정 프로젝션 장치의 색불균일성 보정 방법{Method for compensating color nonuniformity in LCD projection device}

본 발명은 액정 프로젝션 장치의 색불균일성 보정 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 종래의 보정 방법에 있어서 오프셋(offset) 조절뿐만 아니라 이득(gain)도 지역별, 입력 비디오 데이터 구간별로 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 색불균일성 보정 방법에 관한 것이다.

LCD TV, LCD 프로젝션 TV, LCD 프로젝터와 같은 디지털 처리방식의 디스플레이(display) 장치들은 화소 배열의 크기와 밀도, 화소간의 간섭 영향, 사용된 광원, 디스플레이 소자의 특성 및 소자간의 전압차 등으로 인해 균일한 휘도와 색의 재현이 쉽지 않다.

종래 액정 프로젝션 장치의 색불균일성 보정은 주로 지역별로 특정 오프셋 값을 저장하고, 해당 지역에 입력된 비디오 데이터에 해당 지역의 오프셋 값을 더하는 방식으로 이루어졌다. 혹은 입력 비디오 데이터의 밝기 레벨에 따라 4~8개까지 오프셋 값을 지역별로 따로 저장하고, 해당 지역에 입력된 비디오 데이터의 레벨에 따라 이미 저장된 오프셋 값을 선형(linear) 보간 연산(interpolation)을 통해 입력 비디오 데이터의 밝기 레벨에 알맞은 오프셋 값을 구하고 상기 값을 비디오 데이터와 더해 색불균일성을 보정하였다.

그러나 이러한 방법들은 정확도가 떨어지거나 실제 하드웨어를 구현함에 있어서 메모리 사이즈 및 연산의 복잡성에 기인하는 하드웨어의 오버헤드가 굉장히 큰 단점이 있다.

기존의 방법은 수학식 1과 같이 보정된 비디오 데이터 Vout을 찾기 위해 입력 비디오 신호 Vin에 보정값인 UL을 오프셋으로 더하였다.

Vout=Vin+UL

도 1은 종래의 오프셋 조절을 이용한 색불균일성 보정 방법에서의 입력 비디오 데이터와 출력 비디오 데이터의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 1을 살펴보면, 입력 비디오 데이터가 x축, 출력 비디오 데이터가 y축을 나타내고 같은 화소에 대하여 입력 비디오 데이터(20)에 관계없이 항상 같은 보정값을 더하기 때문에 출력 비디오 데이터(10, 20)는 y축 방향으로 수직 평행 이동만이 가능하였다.

이렇게 상기 종래의 방법은 입력 비디오 데이터 레벨에 따른 보정값의 조절이 불가능하기 때문에 색불균일성의 보정이 완벽하게 될 수 없다. 이를 극복하기 위해 제시되고 있는 방식이 비디오 데이터 레벨을 4~8개의 구간으로 나누어 각 구간의 경계에 해당하는 비디오 데이터 레벨에 따라 보정 파라메터 값인 UL을 따로 저장하는 것이다.

도 2는 종래의 액정 프로젝션 장치의 색불균일성 보정을 위한 분할 지역(30) 및 파라메터를 나타내는 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 보정 파라메터 값(40)을 가지고 있는 두 비디오 데이터 레벨 사이의 특정 레벨이 들어올 경우 두 레벨의 보정 파라메터를 이용하여 선형 보간 연산 등의 방법을 통해 들어온 특정 비디오 데이터 레벨에 알맞은 새로운 UL 값을 구하여 입력 비디오 데이터의 레벨에 따라 색불균일성의 보정을 수행하였다. 그리하여 입력 비디오 데이터의 레벨에 따라 분할된 구간별로 보정 데이터를 따로 적용할 수 있어 색불균일성의 보정 성능을 개선시킬 수 있다.

도 3은 종래의 입력 비디오 데이터 레벨별 오프셋 조절을 이용한 색불균일성 보정 방법에서의 입력 비디오 데이터와 출력 비디오 데이터의 관계를 나타내는 그래프로서, 상기에 설명한 방법에 따라 색불균일성을 보정할 경우 입력 비디오 데이터에 따른 출력 비디오 데이터의 예를 표시한 것이다. 즉, 도 1과 비교해 볼 때 비디오 입력 데이터에 보정값을 더한 최종 보정된 비디오 데이터는 조절능력이 상당히 개선된 것을 알 수 있다.

그러나, 표시한 A, B, C, D, E, F 점에 해당하는 비디오 레벨의 UL 값을 각각 도 2와 같이 저장하고 있어야 하므로, 상기 도 1의 방법에 비해 기억소자의 크기가 6배로 늘어나는 단점이 있다. 또한, 입력 비디오 데이터에 알맞은 UL 값을 해당 지역의 네 모서리에 대해 모두 구해야 하므로 곱셈 및 덧셈 등의 연산기 크기도 상당히 늘어나는 문제점이 있었다.

종래기술인 대한민국 등록특허 제386387호의 전기 광학 장치, 화상 처리 회로, 화상 데이터 보정 방법 및 전자기기는 복수 좌표에 대응하는 보정 데이터를 롬(ROM)에 저장하고, 상기 보정 데이터의 1차 보정 데이터 및 2차 보정 데이터를 선택 저장 후 보간 처리하여 화상 데이터의 휘도 불균일성을 보정하는 것이다. 그러나 상기 종래기술은 화상 데이터에 2차 보정 데이터를 단순 가산함으로써 최종 보정 데이터를 생성하기 때문에 정확한 색불균일성 보정을 수행할 수 없는 문제점이 있었다.

또한 종래기술인 대한민국 공개특허 제10-2002-0001176호의 선형보간을 이용한 감마 보정 장치는 작은 크기의 룩업테이블(LUT)을 이용하여 주요 위치의 보정값을 저장 후 나머지 부분의 보정값은 주변 화소의 선형 보간을 통해 생성하는 것이다. 그러나, 상기와 같은 종래의 기술은 입력 영상 데이터의 소정의 상위 비트만을 이용하여 미리 저장된 선형 보간을 수행함으로써 메모리 사용량은 줄일 수 있으나, 근접한 4개의 화소만을 이용한 한정된 선형 보간을 수행하기 때문에 정확한 색불균일성 보정을 할 수 없다는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로, 오프셋 조절뿐만 아니라 이득도 지역별, 입력 비디오 데이터 구간별로 조절할 수 있고, 상기 값들을 지역수보다 작은 개수의 대표값으로 모델링하여 액정 프로젝션 장치의 색불균일성 보정의 정확도를 향상시키며, 메모리 사이즈는 줄여 하드웨어를 간단하게 할 수 있는 색불균일성 보정 방법을 제공함에 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 상기 목적은 액정 프로젝션 장치의 색불균일성 보정 방법에 있어서, 패널 표시 영역을 소정 개수의 지역으로 나누는 단계; 상기 지역의 입력 비디오 데이터에 대한 보정 파라메터를 입력 비디오 데이터 구간에 따라 저장하되, 상기 보정 파라메터는 이득과 오프셋을 포함하는 단계 및 상기 보정 파라메터로부터 출력 비디오 데이터를 얻는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 액정 프로젝션 장치의 색불균일성 보정 방법에 의해 달성된다.

본 발명에 따른 액정 프로젝션 장치의 색불균일성 보정 방법에 의해 보정된 비디오 데이터는 다음의 수학식 2의 형태와 같이 입력 비디오 데이터에 이득 값인 Ga를 곱하고 오프셋 값인 UL을 더한 형태로 표현된다.

Vout=Ga×Vin+UL

예를 들어, 도 2와 같이 180개의 지역을 갖도록 분할된 디스플레이가 있다고 할 때, 기존의 방식은 Z₀ 지역 내의 각 화소에 해당하는 보정값을 UL₀, UL₁ , UL₁₆, UL₁₇ 코너 값을 이용하여 찾아내어 입력된 비디오 데이터에 더하여 색불균일성을 보정하였다. 그러나, 본 발명에서 제시하는 방식은 오프셋인 UL뿐만 아니라 가로 방향 및 세로 방향의 주변 이득 값인 Ga₀, Ga₁, Ga₁₆, Ga₁₇도 지역적 선형 보간(bi-directional linear interpolation) 연산 등을 사용하여 Z₀ 지역 내의 특정 화소에 알맞은 보정 이득 및 오프셋 값, Ga_z0', UL_z0'을 각각 찾아내어 해당 화소의 비디오 데이터 Vin_z0과 상기 수학식 2를 통해 최종적으로 색불균일성이 보정된 비디오 데이터 Vout_z0=Ga_z0'×Vin_z0+UL_z0'을 얻는다.

상기 방법은 비디오 입력 레벨에 따라 선형적인 보정이 가능하기 때문에 y축 방향의 평행이동뿐만 아니라 기울기도 조절이 가능하다. 그러나, 데이터 레벨에 따른 보정값의 조절이 불가능하기 때문에 색불균일성의 보정이 완벽하게 될 수 없다.

이를 극복하기 위해 비디오 데이터 레벨을 4~8개의 구간으로 나누어 해당 구간에 따라 보정 파라메터 값인 Ga 및 UL을 따로 저장하는 것이 바람직하다.

이 경우 어떠한 특정 레벨의 비디오 데이터가 들어올 경우 해당 비디오 데이터 레벨이 포함된 구간의 Ga 및 UL 값을 읽어내어 입력 비디오 데이터의 레벨에 따라 색불균일성의 보정을 수행한다. 이렇게 하여 입력 비디오 데이터의 레벨에 따라 구간별로 보정 데이터를 따로 적용할 수 있어 색불균일성의 보정 성능을 개선시킬 수 있을 뿐 아니라, 종래 기술에서 수행했던 많은 양의 곱셈 및 덧셈 연산을 줄일 수 있다.

본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 도면을 참조한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.

도 4는 본 발명의 단일 구간 적용에 의한 색불균일성 보정 방법에서의 입력 비디오 데이터와 출력 비디오 데이터의 관계를 나타내는 그래프이다. 실선은 오프셋만 적용한 경우의 보정된 비디오 데이터(50)를 나타내고 점선은 이득 값까지 적용한 경우의 보정된 비디오 데이터(60)를 나타낸다. 도 4와 같이 이득 및 오프셋 조절 방법을 적용하면, 어떠한 색불균일성이 입력 비디오 데이터에 따라 선형성을 가지고 나타날 때에 작은 양의 기억 소자 및 연산을 통해서도 우수한 보정 효과를 얻을 수 있는 장점이 있다.

도 5는 본 발명의 다중 구간 적용에 의한 색 불균일성 보정 방법에서의 구간별 입력 비디오 데이터와 보정값의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 5에 나타난 방법은 Ga 및 UL 값이 동시에 요구되므로 기억 소자의 용량이 종래기술에 비해 2배 가까이 늘어나는 단점을 갖을 수 있다.

따라서, 가로 및 세로 방향으로 취하는 선형 보간 연산을 이득과 오프셋 중 하나 이상의 파라메터에 대해 선택적으로 수행하여 상기 단점을 제거하는 것이 바람직하며, 각 비디오 신호 레벨에 따라 저장하던 보정 파라메터 값을 구간에 따라 저장할 수 있으므로, 도 3에서 6개의 비디오 레벨에서 각각 저장해야 했던 값을 5개의 구간에서 저장할 수 있다는 점과, 구간의 Ga 및 UL 값을 저장하므로 종래 기술과 같이 입력 비디오 데이터에 알맞은 UL 값을 찾기 위한 연산기가 필요없어, 입력 비디오 데이터에 상기 비디오 데이터가 포함된 구간의 Ga 값(Gaz)과 UL 값(ULz)을 수학식 2를 통해 최종 색불균일성이 보정된 출력 비디오 데이터(Vout=Gaz×Vin+ULz)를 바로 얻을 수 있다는 점을 통해 완화될 수 있다.

또한, 모델링을 이용한 대표값 선별을 통한 근사화 과정을 거쳐 기억소자의 크기를 줄일 수 있으므로 상기 단점은 해결될 수 있다. 즉, 지역수가 앞서 예를 든 도 2와 같이 180개가 있다면 실제 기억해야 할 이득 및 오프셋 개수는 각각 208(180+28)개씩, 총 5개 비디오 데이터 구간의 값을 저장해야 하므로 1040(=208×5)바이트(이득과 오프셋이 각각 8비트라는 가정하에)가 각각 필요하다. 그러나 실제적인 디스플레이에서 매 지역마다 이득과 오프셋이 모두 크게 다르지는 않다.

즉, 어느 정도 비슷한 수준의 이득과 오프셋 값을 갖는 지역이 여러 개 존재한다. 이러한 지역들에 대해서는 모델링을 통해 하나의 대표지역을 설정하여 그 대표 보정 파라메터 값만을 저장하고 나머지 대표지역과 비슷한 지역들의 보정 파라메터 값들은 모두 기억하지 않는 대신 해당 지역이 어떠한 대표지역과 같은 대표 보정 파라메터 값을 따라가는지를 기억하는 것이 바람직하다.

예를 들어 도 2와 같이 기억해야 할 이득 및 오프셋의 개수가 각각 208개씩인 디스플레이 영역에 대해 대표지역이 16개(혹은 32개)라고 하면, 필요한 기억 소자는 80(=16×5)바이트(혹은 160(=32×5)바이트)로 줄어들게 된다. 여기에 각 구간마다 어떠한 대표지역을 따라가는지를 저장하기 위해 바이트(혹은 바이트)가 필요하여, 결국 총 184(혹은 290)바이트가 필요하다.

총 6개 지역을 갖는 경우의 대표값 모델링의 실시예를 도 6에 예시하였다. 각 지역별로 보정된 비디오 데이터(100)와 보정 전의 비디오 데이터(110) 모양이 도 6과 같다고 한다면, 각 지역의 A, B, C, D, E 구간에 해당하는 Ga 및 UL 값을 5개씩 저장하는 기억소자가 필요하다. 따라서, Ga 및 UL 값이 각각 8비트라고 하면, 총 필요한 기억 소자는 60(=6×5×2)바이트가 된다.

그런데, 지역 1, 2, 3의 보정된 비디오 데이터의 그래프 모양은 서로 비슷하며, 또한 지역 4, 5, 6 역시 유사한 그래프 모양을 보이므로, 지역 1을 나머지 지역 2, 3의 대표지역으로, 그리고 지역 6을 나머지 지역 4, 5의 대표지역으로 사용하는 것이 가능하다.

도 7은 상기 방법에 의해 선정된 대표지역을 나타내고 있다. 상기의 경우 대표지역은 2개가 존재하므로 0과 1, 즉 1비트로 대표지역의 표현이 가능하므로 필요한 기억 소자의 크기는 대표지역 2개의 구간별 Ga 및 UL 값으로 20(=5×2×2)바이트가 필요하며, 6개 지역 각각마다 2개의 대표지역 중 어떤 것을 선택할지 결정하기 위해 12(=6×2)비트가 필요하여 총 기억 소자의 크기는 172(=(8×20)+12)비트가 필요하게 된다.

상기 대표지역의 개수는 임의로 정할 수 있고, 비슷한 수준의 파라메터가 많을 수록 상기 대표지역의 개수가 적더라도 좀 더 정확하게 색불균일성을 제거할 수 있으며, 또한 기억 소자의 크기도 부담되지 않는 적절한 타협점을 쉽게 결정지을 수 있을 것이다.

본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

따라서, 본 발명의 액정 프로젝션 장치의 색불균일성 보정 방법은 비디오 입력 레벨에 따른 오프셋과 이득을 지역적으로 조절하고, 상기 값을 지역수보다 작은 개수의 대표값으로 모델링함으로써 액정 프로젝션 장치의 색불균일성 보정의 정확도를 향상시키며, 메모리 사이즈는 줄여 색불균일성 보정 정도 및 기억 소자 크기간에 적절한 타협점을 쉽게 찾을 수 있게 하는 효과가 있다.

도 1은 종래의 오프셋 조절을 이용한 색불균일성 보정 방법에서의 입력 비디오 데이터와 출력 비디오 데이터의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 2는 종래의 액정 프로젝션 장치의 색불균일성 보정을 위한 분할 지역 및 파라메터를 나타내는 도면이다.

도 3은 종래의 입력 비디오 데이터 레벨별 오프셋 조절을 이용한 색불균일성 보정 방법에서의 입력 비디오 데이터와 출력 비디오 데이터의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 4는 본 발명의 단일 구간 적용에 의한 색불균일성 보정 방법에서의 입력 비디오 데이터와 출력 비디오 데이터의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 5는 본 발명의 다중 구간 적용에 의한 색불균일성 보정 방법에서의 구간별 입력 비디오 데이터와 출력 비디오 데이터의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 6은 본 발명의 다중 구간 적용에 의한 색불균일성 보정 방법에서의 지역별, 구간별 보정된 데이터의 실시예를 나타내는 그래프이다.

도 7은 본 발명에 의한 색불균일성 보정 방법에서의 대표지역 선정의 실시예를 나타내는 그래프이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

30 : 분할된 디스플레이 지역 40 : 보정 파라메터

100 : 보정 후의 출력 비디오 데이터 110 : 보정 전의 출력 비디오 데이터

Ga : 보정 이득 UL : 보정 오프셋

Claims (6)

1. 액정 프로젝션 장치의 색불균일성 보정 방법에 있어서,

   (a) 패널 표시 영역을 소정 개수의 지역으로 나누는 단계;

   (b) 상기 지역의 입력 비디오 데이터에 대한 보정 파라메터를 입력 비디오 데이터 레벨의 구간에 따라 저장하되, 상기 보정 파라메터는 이득과 오프셋을 포함하는 단계; 및

   (c) 상기 보정 파라메터로부터 출력 비디오 데이터를 얻는 단계

   를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 액정 프로젝션 장치의 색불균일성 보정 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 보정 파라메터는 해당 지역 내 화소의 값을 보정하기 위해 가로 방향 및 세로 방향으로 선형 보간 연산을 수행하여 얻는 것을 특징으로 하는 액정 프로젝션 장치의 색불균일성 보정 방법.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 가로 및 세로 방향으로 취하는 선형 보간은 이득 및 오프셋 중 적어도 하나 이상의 파라메터에 대해 수행하는 것을 특징으로 하는 액정 프로젝션 장치의 색불균일성 보정 방법.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 (b) 단계는

   나누어진 비디오 데이터 레벨 구간마다 패널 내 각각의 지역에 알맞은 이득 및 오프셋 값을 저장하고, 특정 지역에 들어온 비디오 데이터 레벨에 따라 그 레벨이 포함된 구간에 해당하는 이득 및 오프셋 값을 읽어 해당 지역의 이득 및 오프셋 값을 구하는 것을 특징으로 하는 액정 프로젝션 장치의 색불균일성 보정 방법.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 해당 지역이 위치한 곳의 이득 및 오프셋 값을 구하는 것은 선형 보간 연산을 이용하는 것을 특징으로 하는 액정 프로젝션 장치의 색불균일성 보정 방법.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 (b) 단계는

   상기 지역의 개수보다 작은 개수의 대표 보정 파라메터를 모델링을 통해 정하는 단계; 및

   각 지역의 보정 파라메터 값을 상기 대표 보정 파라메터 중 가장 유사한 값으로 정하는 단계

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 프로젝션 장치의 색불균일성 보정 방법.