KR20160048311A

KR20160048311A - 데이터 변환부와 데이터 변환부의 데이터 변환 방법

Info

Publication number: KR20160048311A
Application number: KR1020140144503A
Authority: KR
Inventors: 강동우
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2014-10-23
Filing date: 2014-10-23
Publication date: 2016-05-04
Also published as: CN105551452A; EP3013029B1; KR102194571B1; US20160117975A1; EP3013029A1; US10176745B2; CN105551452B

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 데이터 변환부는, 입력 영상의 레드(Red, 이하 R), 그린(Green, 이하 G) 및 블루(Blue, 이하 B) 데이터 신호를 RGB 및 화이트(White, 이하 W) 데이터신호로 변환하여, 상기 입력 영상에 대한 명암도에 따른 픽셀의 분포도에 따라 상기 W 데이터신호의 명도를 조절하는 W 변환부;를 포함하는 데이터 변환부를 제공할 수 있다.

Description

데이터 변환부와 데이터 변환부의 데이터 변환 방법 {METHOD OF DATA CONVERSION AND DATA CONVERTER}

본 발명은 데이터 변환부와 데이터 변환부의 데이터 변환 방법에 관한 것이다.

디스플레이 장치는 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 디스플레이 장치는 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. 디스플레이 장치는 액정 디스플레이 (LCD), 음극선관 (CRT) 디스플레이, 플라즈마 디스플레이, 프로젝션 디스플레이 및 유기발광다이오드 표시장치 등을 포함할 수도 있다.

최근 디스플레이 장치의 휘도 상승을 통한 고화질 구현 및 소비 전력 저감에 관한 관심이 높아지고 있다. 그러나 디스플레이 장치에 사용되는 전형적인 컬러 영상은 레드, 그린 및 블루의 3 개의 채널로 구성된 RGB 컬러 영상이고, 이들 RGB 컬러를 모두 활용하여 피크(Peak) 휘도를 구현하고 있다. 즉, RGB 컬러를 이용하여 화이트 컬러를 구현한다. 그러나 화이트 컬러의 휘도를 조절하기 위하여 RGB 컬러의 휘도 각각을 조절하는데 한계가 있고, 특히 액정 디스플레이의 경우 액정의 투과율에 따른 휘도 상향 방법에 제한이 있었다. 또한 기존에 멀티 프레임 고 명암비 (Multi-Frame HDR) 기술을 통한 고 명암비를 구현하기 위한 시도가 있으나 이러한 기술은 연산의 복잡도가 높고 그에 따라 메모리의 비용이 증가하는 문제가 있다.

본 발명에 따른 실시예는 화이트 픽셀을 추가로 구비하여 휘도를 상승시킨 데이터 변환부와 데이터 변환부의 데이터 변환 방법을 제공할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 실시예는 화이트 데이터 신호의 명도를 독립적으로 제어할 수 있는 데이터 변환부와 데이터 변환부의 데이터 변환 방법을 제공할 수도 있다.

또한 본 발명에 따른 실시예는 백라이트의 휘도를 상향할 필요 없이 고 명암비를 구현할 수 있는 데이터 변환부와 데이터 변환부의 데이터 변환 방법을 제공할 수도 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 데이터 변환부에서, 상기 입력 영상의 색 속성에 따라 상기 변환된 RGB 데이터신호의 채도를 조절하는 RGB 변환부;를 더 포함하는 데이터 변환부를 제공할 수도 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 데이터 변환부에서, 상기 W 변환부는, 입력 영상의 RGB 데이터신호를 기초하여 상기 입력 영상에 대한 명암도에 따른 픽셀의 분포도를 판단하는 명암도 분포 판단부; 상기 명암도 분포 판단부의 판단 결과에 따라 톤 매핑 커브(Tone mapping curve)를 생성하는 톤 매핑 커브 생성부; 및 상기 톤 매핑 커브 생성부로부터 생성된 상기 톤 매핑 커브에 따라 상기 W 데이터신호의 명암을 조절하는 명암비 조절부;를 포함하는 데이터 변환부를 제공할 수도 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 데이터 변환부에서, 상기 명암도 분포 판단부는, 상기 입력 영상에 대한 명암도에 따른 픽셀의 분포도로부터 제1 내지 제n(n은 2 이상의 자연수) 계조 범위의 명암을 가진 픽셀로 이루어진 제1 내지 제n 픽셀 군을 설정하고, 상기 제1 내지 제n 픽셀 군 중에서 픽셀의 수가 가장 많은 최대 픽셀 군을 판단하는 데이터 변환부를 제공할 수도 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 데이터 변환부에서, 상기 톤 매핑 커브에 의해 상기 최대 픽셀 군에 대응하는 계조 범위의 명암이 조절되는 데이터 변환부를 제공할 수도 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 데이터 변환부에서, 상기 RGB 변환부는, 상기 입력 영상의 색 속성을 판단하는 색 속성 판단부,; 및 상기 색 속성 판단부의 판단 결과에 따라 상기 입력 영상의 채도를 조절하는 채도 강조부;를 포함하는 데이터 변환부를 제공할 수도 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 데이터 변환부에서, 상기 RGB 변환부는, 상기 색 속성 판단부의 결과에 따라, 상기 입력 영상이 무채색 대비 유채색 픽셀을 더 포함하는 제1 영상인 경우 상기 제1 영상의 채도를 조절하는 제1 영상 강조부; 및 상기 입력 영상이 유채색 대비 무채색 픽셀을 더 포함하는 제2 영상인 경우 상기 제2 영상의 채도를 조절하는 제2 영상 강보부;를 더 포함하는 데이터 변환부를 제공할 수도 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 데이터 변환부의 데이터 변환 방법은, 입력 영상의 RGB 데이터신호를 RGBW 데이터신호로 변환하는 단계; 상기 입력 영상의 RGB 데이터신호에 기초하여 특정 명암도를 갖는 픽셀의 발생 빈도를 분석하여 히스토그램화하는 단계; 및 상기 히스토그램에 기초하여 상기 W 데이터신호의 명도를 조절하는 단계;를 포함하는 데이터 변환부의 데이터 변환 방법을 제공할 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 데이터 변환부의 데이터 변환 방법에 있어서, 상기 히스토그램에 기초하여 제1 내지 제n(n은 2 이상의 자연수) 계조 범위의 명암을 가진 픽셀로 이루어진 제1 내지 제n 픽셀 군을 설정하는 단계; 상기 제1 내지 제n 픽셀 군 중에서 픽셀의 수가 가장 많은 최대 픽셀 군을 설정하는 단계; 및 상기 최대 픽셀 군에 대응하는 계조 범위의 명암을 조절하기 위한 톤 매핑 커브를 설정하고 상기 톤 매핑 커브에 따라 상기 W 데이터신호의 명도를 조절하는 단계;를 더 포함하는 데이터 변환부의 데이터 변환부의 데이터 변환 방법을 제공할 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 데이터 변환부의 데이터 변환 방법에 있어서, 상기 데이터 변환부의 데이터 변환 방법은, 상기 입력 영상의 RGB 데이터신호에 기초하여 상기 입력 영상의 색 속성을 판단하고, 판단된 색 속성에 따라 변환된 RGB 데이터신호의 채도를 조절하는 단계를 더 포함하는 데이터 변환부의 데이터 변환 방법.

본 발명에 따른 실시예는 화이트 픽셀을 추가로 구비하여 휘도를 상승시킬 수 있고, 화이트 데이터 신호의 명도를 독립적으로 제어할 수 있으며, 백라이트의 휘도를 상향할 필요 없이 고 명암비를 구현할 수 있는 데이터 변환부와 데이터 변환부의 데이터 변환 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 데이터 변환부를 나타낸 도면.
도 2는 W 변환부의 동작 방식을 나타낸 도면.
도 3a 내지 도 3c는 톤 매핑 커브의 일 예를 도시한 도면.
도 4는 W 변환부의 동작을 구현하기 위한 서브 시스템을 블록도로 나타낸 도면.
도 5는 RGB 변환부의 동작 방식을 나타낸 도면.
도 6은 RGB 변환부의 동작을 구현하기 위한 서브 시스템의 블록도를 나타낸 도면.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 데이터 변환부를 포함하는 표시장치를 나타낸 도면.
도 8은 서브 화소의 배치관계를 나타낸 도면.

이하, 본 발명의 실시예에 의한 입력 영상의 업 스케일링을 위한 데이터 변환부와 데이터 변환 방법의 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.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 데이터 변환부를 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 데이터 변환부(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 변환부(100)는 역-감마부(110), 히스토그램분석부(120), RGB to RGBW 변환부(130), RGB 변환부(140), W 변환부(150) 그리고 렌더링부(160)을 포함할 수 있다.

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.

상기 히스토그램분석부(120)는 상기 역 감마부(110)의 출력 신호인 RGB 데이터신호들을 입력 받아, RGB 데이터신호들에 내포된 정보를 분석할 수 있다. W 데이터신호의 명도 보강을 위하여 영상에 내포된 정보 분석이 필요하고, 이와 같은 분석은 해당 영상의 명암 대비 또는 밝기값 분포 등의 정도를 제공하는 히스토그램을 통해 가능하다. 히스토그램은 영상 내 특정 명암도를 갖는 픽셀의 발생 빈도를 나타내는 수의 집합으로 정의할 수 있다. 상기 히스토그램분석부(120)는 0 내지 255 계조에 대응하는 픽셀의 분포를 분석할 수 있다. 즉, 입력되는 RGB 데이터신호들 기초하여 영상 내의 명암도에 따른 픽셀의 분포를 분석할 수 있다. 또한 히스토그램분석부(120)는 입력되는 RGB 성분 각각의 히스토그램을 분석하는 R, G 및 B 히스토그램을 가질 수 있다.

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.

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.

이 경우는 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0060476호 또는 제10-2013-0030598호에 개시된 변환 방법에 따라 RGB 계조에서 WRGB 계조로의 매핑할 수 있다.

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.

상기 RGB 변환부(140)는 상기 역 감마부(110)의 출력 신호인 RGB 데이터신호들을 입력 받아, RGB 데이터신호 각각에 대한 채도 성분을 분석할 수 있고, RGB to RGBW 변환부(130)로부터의 RGBW 데이터신호들 중에서 변환된 RGB(t) 데이터신호를 입력 받아 분석된 채도 성분을 기초하여 변환된 RGB(t) 데이터신호의 채도를 보강할 수 있다. 채도(saturation)란 어떤 색에 있어서 색상의 양 또는 흰색에서 회색에 이르는 단계에 따라 다르게 나타나는 색의 깨끗한 정도를 의미하고 흰색이나 검은색이 섞이지 않은 빛 스펙트럼에 가장 가까운 색일수록 채도가 높다고 할 수 있다. 상기 RGB 변환부(140)는 상기 RGB 데이터신호들을 기초하여 영상이 무채색에 가까운지 또는 유채색에 가까운지 구분하여 유채색에 가까운 경우 변환된 RGB(t) 데이터신호의 채도를 보강할 수 있다. 여기서 무채색(achromatic color)이란 색이 완전히 제거되고 단지 명도만이 존재하는 상태를 의미하고, 유채색(chromatic color)이란 무채색 이외의 모든 색을 의미한다. 한편 상기 변환된 RGB(t) 데이터신호들의 채도를 보강하는 경우 상기 변환된 RGB(t) 데이터신호들을 HIS(Hue Saturation Intensity) 색 모델로 변환하여 채도 성분을 보강할 수 있다. 상기 HIS 색 모델은 인간의 색 인지 방식과 관련된 색 모델로서 색상(Hue), 채도(Saturation) 및 명도(Intensity)를 분하는 것이 가능하게 한다.

상기 W 변환부(150)는 RGB to RGBW 변환부(130)로부터 출력되는 RGBW 데이터신호들 중에서 W 데이터신호를 입력 받아, 히스토그램분석부(120)의 분석을 기초하여 W 데이터신호의 명도를 보강할 수 있다.

상기 렌더링부(160)는 상기 RGB 변환부(140) 및 W 변환부(150) 각각으로부터 입력되는 RGBW 데이터신호들을 기초하고, 두 개 이상의 픽셀을 이용하여 하나의 픽셀을 재현하여 해상도를 향상시킬 수 있다.

도 2는 W 변환부의 동작 방식을 나타낸 도면이다. 그리고 도 3a 내지 도 3c는 톤 매핑 커브의 일 예를 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, W 변환부(150)는 제1 단계로서 히스토그램분석부(120)의 입력 RGB 영상에 대한 명암도에 따른 픽셀의 분포도의 분석 정보를 기초하여 저, 중, 고 명암도 히스토그램 중 가장 큰 히스토그램을 판단한다. 그리고 제2 단계로서 가장 큰 히스토그램에 따른 톤 매핑 커브(Tone Mapping Curve)를 결정하고, 제3 단계로서 상기 톤 매핑 커브에 따라 RGB to RGBW 변환부(130)로부터 출력된 W 데이터신호의 명암비를 조절할 수 있다.

상기 제1 단계에서, 저, 중, 고 명암도 히스토그램 중 가장 큰 히스토그램이란, 입력 영상에 따라서 어두운 명암도를 가진 픽셀 수, 즉 0 계조 근방의 픽셀의 빈도가 가장 높을 수 있고 이를 저 명암도 히스토그램으로 지칭할 수 있고, 밝은 명암도를 가진 픽셀 수, 즉 255 계조 근방의 픽셀의 빈도가 가장 높을 수 있고, 이를 고 명암도 히스토그램으로 지칭할 수 있으며, 중간 정도 밝기의 명암도를 가진 픽셀 수의 빈도가 가장 높을 수 있고, 이를 중 명암도 히스토그램으로 지칭할 수 있다.

도 3a 내지 도 3c를 참조하면, 상기 제2 단계에서, 예를 들어 입력 영상이 저 명암도 히스토그램으로 분석된 경우, 저 명암도를 보강하여 명암비를 높이기 위한 도 3a와 같은 톤 매핑 커브를 결정할 수 있고, 입력 영상이 중 명암도 히스토그램으로 분석된 경우, 도 3b와 같은 중 명암도를 보강하여 명암비를 높이기 위한 톤 매핑 커브를 결정할 수 있으며, 입력 영상이 고 명암도 히스토그램으로 분석된 경우, 도 3c와 같은 고 명암도를 보강하여 명암비를 높이기 위한 톤 매핑 커브를 결정할 수 있다. 이 경우 상기 도 3a 내지 도 3c에 따른 톤 매핑 커브는 도시된바에 한정되는 것은 아니고, 명암비의 조절 정도에 따라 다양한 형태를 가질 수 있다.

상기 제3 단계에서는 RGB to RGBW 변환부(130)로부터 출력된 W 데이터신호를 결정된 톤 매핑 커브에 따라서 명암을 조절하여 입력 영상의 명암비를 조절할 수 있다.

도 4는 W 변환부의 동작을 구현하기 위한 서브 시스템을 블록도로 나타낸 도면이다.

도 4를 참조하면, W 변환부(150)는 명암도 분포 판단부(151), 톤 매핑 커브 생성부(152) 및 명암비 조절부(153)을 포함할 수 있다.

상기 명암도 분포 판단부(151)는 히스토그램분석부(120)의 분석 정보를 기초하여, 픽셀의 빈도가 높은 명암도를 판단할 수 있다. 즉, 입력 영상에 대한 명암도에 따른 픽셀의 분포도로부터 제1 내지 제n(n은 2 이상의 자연수) 계조 범위의 명암을 가진 픽셀로 이루어진 제1 내지 제n 픽셀 군을 설정할 수 있다. 그리고 상기 n이 3인 경우에, 제1 계조 범위의 명암을 가진 제1 픽셀 군, 제2 계조 범위의 명암을 가진 제2 픽셀 군 및 제3 계조 범위의 명암을 가진 제3 픽셀 군을 설정할 수 있고, 상기 제1 내지 제3 계조 범위 각각은 0 내지 255 계조 범위 중 임의의 계조 범위를 가질 수 있고, 서로의 범위가 중첩되지 않을 수 있다. 구체적인 일 예로 0 내지 제1 계조의 명암을 가진 제1 픽셀 군, 상기 제1 계조 내지 제2 계로의 명암을 가진 제2 픽셀 군 및 상기 제2 계조 내지 255계조의 명암을 가진 제3 픽셀 군을 분류하고, 상기 제1 내지 제3 픽셀 군 중에서 픽셀의 수가 가장 많은 최대 픽셀 군을 판단할 수 있다. 그리고 상기 제1 계조는 0 계조 보다는 높고 상기 제2 계조 낮은 계조 값이고, 상기 제2 계조는 255계조 보다는 ?은 계조 값이다. 그리고 톤 매핑 커브 생성부(130)는 상기 명암도 분포 판단부(151)의 판단 결과에 따른 톤 매핑 커브를 생성할 수 있고, 상기 톤 매핑 커브에 의해 상기 최대 픽셀 군에 대응하는 계조 범위의 명암이 조절될 수 있다. 그리고 이 때 상기 W 변환부(150)는 메모리(154)를 추가로 구비할 수 있고, 상기 톤 매핑 커브 생성부(130)가 메모리(154)를 참조하여, 상기 메모리(154)에 저장된 톤 매핑 커브를 읽어 드리도록 할 수 있다. 즉 상기 톤 매핑 커브 생성부(130)는 명암도 분포 판단부(151)의 판단 결과에 따라 그에 대응하는 톤 매핑 커브를 상기 메모리(154)로부터 읽어 드릴 수 도 있다.

상기 명암비 조절부(153)는 상기 톤 매핑 커브 생성부(130)에 따라 생성된 톤 매핑 커브를 기초하여 입력되는 W 데이터의 명암을 조절하여 명암이 조절된 W '데이터를 출력할 수 있다. 그리고 상기 톤 매핑 커브는 입력 영상의 명암도 분포에 따라 즉, 저 명암도, 중 명암도 및 고 명암도에 따른 픽셀 분포 정도에 따라 달리 설정될 수 있으므로 고 명암비를 실현할 수 있다.

또한 데이터 변환부(100)가 액정표시장치에 이용되는 경우, 백라이트의 휘도 상향 없이 명도 성분인 W 데이터의 명암비를 조절함으로써 고 명암비 영상을 구현할 수 있어 소비 전력이 저감된다.

도 5는 RGB 변환부의 동작 방식을 나타낸 도면이다.

도 5를 참조하면, RGB 변환부(140)는 제1 단계로서 RGB 입력 영상의 모든 픽셀에서 R, G 및 B의 계조 값을 분석하고, 이들 중 최대값과 최소값을 구분한다. 그리고 최소값에 색 속성 계수 a를 곱한 후 최대값이 최소값과 색 속성 계수 a의 곱 보다 큰지 또는 작은지 판단한다. 그리고 제2 단계로서 최대값이 최소값과 색 속성 계수 a의 곱 보다 큰 경우에는 +1를 카운트하고, 최대값이 최소값과 색 속성 계수 a의 곱 보다 작은 경우 -1을 카운트한다. 그리하여 최종 값이 0보다 큰 경우에는 유채색으로 판단하고, 최종 값이 0보다 작은 경우에는 무채색으로 판단한다. 한편 상기 a 값은 기 설정된 값으로 일 예로 1.5가 될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니고 유채색 및 무채색의 구분 기준에 따라서 달라질 수 있다.

제3 단계로 무채색으로 판단한 경우에는 각 픽셀의 R, G 및 B의 게인 값을 1로한다.

또 다른 제3 단계로 유채색으로 판단한 경우에는 RGB 데이터 신호로부터 RGB 색상 정보를 HIS 색상 정보로 변환하고, HIS 색상 정보에서 채도 성분에 채도 보강 계수 b를 곱하여 채도를 보강한다. 그리고 채도 성분이 보강된 HIS'색상 정보를 다시 RGB' 색상 정보로 역변환한다. 그리고 R의 게인 값을 R'/R로 하고, G의 게인 값을 G'/G로 하고, B의 게인 값을 B'/B로 한다. 한편 상기 보강 계수 b는 기 설정된 값으로 일 예로 1.1이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고 채도 성분의 보강 정도에 따라서 달라질 수 있다.

제4 단계는 제3 단계에서 결정된 R, G, B의 게인 값을 바탕으로 RGB(t) 데이터 신호를 보강하여 새로운 RGB'' 데이터 신호로 변환할 수 있다.

이와 같이 RGB 변환부는 입력 영상을 유채색 영상과 무채색 영상으로 구분하여 유채색 영상에 대해서만 채도 성분을 보강할 수 있도록 하여 채도 보강 효과를 높일 수 있다.

도 6은 RGB 변환부의 동작을 구현하기 위한 서브 시스템의 블록도를 나타낸 도면이다.

도 6을 참조하면, RGB 변환부(130)는 색 속성 판단부(152), 채도 조절 제어부(153), 제1 영상 강조부(151), 제2 영상 강조부(158) 및 채도 강조부(159)를 포함할 수 있고 상기 제1 영상 강조부(151)는 RGB to HIS 변환부(154), 채도 보강비 설정부(155), HIS to RGB 변환부(156) 및 게인 설정부(157)를 포함할 수 있다.

상기 색 속성 판단부(152)는 입력되는 RGB 영상 신호를 기초하여 RGB 입력 영상의 모든 픽셀에서 R, G 및 B의 계조 값을 분석하고, 각 픽셀의 R, G, B의 계조 값 중 최대값과 최소값을 구별할 수 있다. 그리고 최대값을 최소값과 색 속성 계수 a를 곱한 값과 비교한다. 그리고 그 비교 결과에 따라서 +1 또는 -1을 카운트할 수 있다. 예를 들어 m개의 픽셀 각각의 각 픽셀의 R, G, B의 계조 값 중 최대값과 최소값을 구분하여, 최대값과 최소값*색 속성 계수 a의 크기를 비교하고, 크기에 따라서 +1 또는 -1을 카운트 한 경우 최종 결과 값을 채도 조절 제어부(153)로 출력할 수 있다.

상기 채도 조절 제어부(153)는 상기 색 속성 판단부(152)의 최종 값에 기초하여 최종 값이 0보다 큰, 즉 양수인 경우, 입력 영상은 무채색 대비 유채색 픽셀을 더 많이 포함하는 제1 영상으로 판단하고, 최종 값이 0보다 작은, 즉 음의 값인 경우 입력 영상은 유채색 대비 무채색 픽셀을 더 많이 포함하는 제2 영상으로 판단할 수 있다.

상기 채도 조절 제어부(153)는 입력 영상이 제1 영상에 해당하는 경우 제1 영상 강조부(151)를 구동하고, 입력 영상이 제2 영상에 해당하는 경우 제2 영상 강조부(158)를 구동할 수 있다.

상기 제1 영상 강조부(151)가 구동하는 경우, RGB to HIS 변환부(154)는 입력되는 RGB 영상을 HIS 영상으로 변환하고, 채도 보강비 설정부(155)는 HIS 영상에서 채도 성분에 기 설정된 채도 보강 계수를 곱한 결과를 출력할 수 있다. 그리고 HIS to RGB 변환부(156)는 채도가 보강된 HIS 영상을 R'G'B' 영상으로 변환하고, 제1 게인 설정부(157)는 R, G 및 B의 게인 값을 설정할 수 있다.

또한 채도 강조부(159)는 상기 제1 게인 설정부(157)로부터 출력되는 R, G 및 B의 게인 값을 기초하여 RGB 데이터 신호를 보강할 수 있다.

또한 제2 영상 강조부(158)가 구동하는 경우, 기 설정된 R, G 및 B의 게인 값을 채도 강조부(159)로 출력하고 상기 채도 강조부(159)는 상기 제2 영상 강조부(158)로부터 출력되는 R, G 및 B의 게인 값을 기초하여 RGB 데이터 신호를 보강할 수 있다. 이 때 상기 제2 영상 강조부(158)에 기 설정된 R, G 및 B의 게인 값은 1이 될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

이와 같은 본 발명의 실시예에 따른 데이터 변환부(100) 및 이의 데이터 변환 방법은 W 데이터신호 만을 독립적으로 제어함으로써 입력 영상의 명암비를 조절할 수 있으므로, 연산의 복잡도와 메모리 비용을 줄일 수 있다. 또한 입력 영상을 기초하여 명암도에 따른 픽셀의 분포도를 분석하고 그에 따른 톤 매핑 커브를 생성하여 이를 W 데이터신호에 적용함으로써 고 명압비를 실현할 수 있다. 또한 입력 영상의 채도 저하를 방지하기 위하여 입력 영상의 RGB 데이터신호의 색 속성을 판단하고 그에 따라 서로 다른 보강비를 설정하고 설정된 보강비를 바탕으로 채도를 조절할 수 있으므로 화상 수준을 향상시킬 수 있다. 또한 본 발명의 실시예에 따른 데이터 변환부(100)를 액정표시장치에 적용하는 경우에, 액정의 투과율에 따른 휘도 상향 방법의 제한에 따른 문제를 해결할 수 있고, 액정표시장치에 사용되는 백라이트의 휘도를 이용함이 없이 데이터 변환부(100)의 W 데이터신호의 명암비의 조절을 통해 고 휘도 화상 수준을 구현할 수 있다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 데이터 변환부를 포함하는 표시장치를 나타낸 도면이고, 도 8은 서브 화소의 배치관계를 나타낸 도면이다.

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 변환부(100)를 포함할 수 있고, 상기 데이터 변환부(100)가 상기 타이밍 컨트롤러(500)와 별로도 구비될 수 있다.

상기 데이터 변환부(100)는 상기 타이밍 컨트롤러(500)의 일부일 수 있고, 상기 타이밍 컨트롤러(500)와는 별도의 하나의 장치일 수 있다. 또한 상기 데이터 변환부(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.

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.

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.

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.

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.

상기 표시패널(200)의 서브 화소(Pix)는 R, G, B 및 W 컬러에 대응하는 서브 화소들을 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.

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.

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.

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.

100 데이터 변환부
101 W 서브화소
102 R 서브화소
103 G 서브화소
104 B 서브화소
200 표시패널
300 데이터 드라이버
400 게이트 드라이버
500 타이밍 컨트롤러
600 표시장치

Claims

입력 영상의 레드(Red, 이하 R), 그린(Green, 이하 G) 및 블루(Blue, 이하 B) 데이터 신호를 RGB 및 화이트(White, 이하 W) 데이터신호로 변환하여, 상기 입력 영상에 대한 명암도에 따른 픽셀의 분포도에 따라 상기 W 데이터신호의 명도를 조절하는 W 변환부;를 포함하는
데이터 변환부.
제1 항에 있어서,
상기 입력 영상의 색 속성에 따라 상기 변환된 RGB 데이터신호의 채도를 조절하는 RGB 변환부;를 더 포함하는
데이터 변환부;
제1 항에 있어서,
상기 W 변환부는,
입력 영상의 RGB 데이터신호를 기초하여 상기 입력 영상에 대한 명암도에 따른 픽셀의 분포도를 판단하는 명암도 분포 판단부;
상기 명암도 분포 판단부의 판단 결과에 따라 톤 매핑 커브(Tone mapping curve)를 생성하는 톤 매핑 커브 생성부; 및
상기 톤 매핑 커브 생성부로부터 생성된 상기 톤 매핑 커브에 따라 상기 W 데이터신호의 명암을 조절하는 명암비 조절부;를 포함하는
데이터 변환부.
제3 항에 있어서,
상기 명암도 분포 판단부는,
상기 입력 영상에 대한 명암도에 따른 픽셀의 분포도로부터
제1 내지 제n(n은 2 이상의 자연수) 계조 범위의 명암을 가진 픽셀로 이루어진 제1 내지 제n 픽셀 군을 설정하고,
상기 제1 내지 제n 픽셀 군 중에서 픽셀의 수가 가장 많은 최대 픽셀 군을 판단하는
데이터 변환부.
제4 항에 있어서,
상기 톤 매핑 커브에 의해 상기 최대 픽셀 군에 대응하는 계조 범위의 명암이 조절되는
데이터 변환부.
제2 항에 있어서,
상기 RGB 변환부는,
상기 입력 영상의 색 속성을 판단하는 색 속성 판단부,; 및
상기 색 속성 판단부의 판단 결과에 따라 상기 입력 영상의 채도를 조절하는 채도 강조부;를 포함하는
데이터 변환부.
제6 항에 있어서,
상기 RGB 변환부는,
상기 색 속성 판단부의 결과에 따라,
상기 입력 영상이 무채색 대비 유채색 픽셀을 더 포함하는 제1 영상인 경우 상기 제1 영상의 채도를 조절하는 제1 영상 강조부; 및
상기 입력 영상이 유채색 대비 무채색 픽셀을 더 포함하는 제2 영상인 경우 상기 제2 영상의 채도를 조절하는 제2 영상 강보부;를 더 포함하는
데이터 변환부.
입력 영상의 RGB 데이터신호를 RGBW 데이터신호로 변환하는 단계;
상기 입력 영상의 RGB 데이터신호에 기초하여 특정 명암도를 갖는 픽셀의 발생 빈도를 분석하여 히스토그램화하는 단계; 및
상기 히스토그램에 기초하여 상기 W 데이터신호의 명도를 조절하는 단계;를 포함하는 데이터 변환부의 데이터 변환 방법.
제8 항에 있어서,
상기 히스토그램에 기초하여 제1 내지 제n(n은 2 이상의 자연수) 계조 범위의 명암을 가진 픽셀로 이루어진 제1 내지 제n 픽셀 군을 설정하는 단계; 상기 제1 내지 제n 픽셀 군 중에서 픽셀의 수가 가장 많은 최대 픽셀 군을 설정하는 단계; 및 상기 최대 픽셀 군에 대응하는 계조 범위의 명암을 조절하기 위한 톤 매핑 커브를 설정하고 상기 톤 매핑 커브에 따라 상기 W 데이터신호의 명도를 조절하는 단계;를 더 포함하는 데이터 변환부의 데이터 변환 방법.
제9 항에 있어서,
상기 데이터 변환부의 데이터 변환 방법은,
상기 입력 영상의 RGB 데이터신호에 기초하여 상기 입력 영상의 색 속성을 판단하고, 판단된 색 속성에 따라 변환된 RGB 데이터신호의 채도를 조절하는 단계를 더 포함하는 데이터 변환부의 데이터 변환 방법.