KR20160048312A

KR20160048312A - 입력 영상의 업 스케일링을 위한 데이터 변환부와 데이터 변환 방법

Info

Publication number: KR20160048312A
Application number: KR1020140144504A
Authority: KR
Inventors: 박용민
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2014-10-23
Filing date: 2014-10-23
Publication date: 2016-05-04
Also published as: CN105551455B; CN105551455A; US20160117799A1; KR102239895B1; US10650491B2; EP3012830A1; EP3012830B1

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 데이터 변환부는 (m, n) 픽셀의 레드(Red, 이하 R), 그린(Green, 이하 G) 및 블루(Blue, 이하 B) 데이터를 기초하여 신규 픽셀의 R, G, B 데이터를 생성하는 RGB 보간부; 및 상기 (m, n) 픽셀의 화이트(White, 이하 W) 데이터 및 상기 (m, n) 픽셀과 인접한 픽셀의 W 데이터를 기초하여 상기 신규 픽셀의 W 데이터를 생성하는 W 보간부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 입력 영상의 업-스케일링(Up-Scaling)을 위한 데이터 변환부를 제공한다.

Description

입력 영상의 업 스케일링을 위한 데이터 변환부와 데이터 변환 방법 {METHOD AND DATA CONVERTER FOR UPSCAILING OF INPUT DISPLAY DATA}

본 발명은 입력 영상의 업 스케일링을 위한 데이터 변환부와 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.

대게 디스플레이 장치는 고유의 최대 해상도를 가질 수 있으며, 그 고유의 최대 해상도는 디스플레이 될 수 있는 이미지 데이터의 픽셀들의 수에 의해 제한된다. 일반적으로 디스플레이 장치는 고유의 최대 해상도로 또는 고유의 최대 해상도보다 낮게 이미지 해상도의 범위를 생성할 수 있다. 그러나 이미지 데이터 또는 정보가 모든 디스플레이 픽셀들보다 적은 수의 픽셀들에 대한 값들을 정의하고 있다면, 디스플레이 장치는 이미지 데이터를 더 큰 해상도로 상향 스케일링할 수도 있다. 예를 들어 디스플레이 장치는 이미지 데이터를 더 큰 포맷으로 업 스케일링하기 위해 보간(interpolation)에 의해 추가적인 픽셀들을 생성할 수도 있다.

이러한 업 스케일링은 디스플레이 장치가 커짐에 따라 더욱 중요해진다. 이러한 업 스케일링을 달성하기 위한 많은 기술들이 존재하고 종래의 일반적인 보간 기술들로는 양선형 보간 (bilinear interpolation), 바이큐빅 보간 (bicubic interpolation), 큐빅 스플라인 보간 (cubic spline interpolation), 란조쉬 보간(Lanczos interpolation) 및 에지 방향 보간 (edge directed interpolation; EDI)이 있다. 이러한 종래의 보간 기술들은 새로운 픽셀 데이터를 얻기 위해 인접한 픽셀의 데이터를 이용하므로 라인 메모리(line memory)가 많이 요구되는 문제가 있다. 특히 바이큐빅 보간과 란조쉬 보간은 새로운 픽셀 데이터를 얻기 위하여 인접한 16개의 픽셀 데이터로부터 보간을 수행하여 이 때 총 5회의 보간 과정을 거치게 된다. 그리하여 최소 4개의 라인 메모리가 요구된다. 또한 인접 픽셀들 간의 가중치를 결정하기 위해 싱크 함수(sync function)이 사용되는데 이러한 싱크 함수는 3차 다항식으로 이루어져 있어 많은 연산량을 요구하는 문제가 있다.

본 발명에 따른 실시예는 이미지 데이터의 업 스케일링 시 연산량을 줄이고 회로의 로직 사이즈를 줄일 수 있는 입력 영상의 업 스케일링을 위한 데이터 변환부와 데이터 변환 방법을 제공할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 실시예는 RGBW 데이터신호들을 색차 성분과 명도 성분으로 분리하여 각각에 대한 보간을 진행하여 보간을 위한 연산량을 줄일 수 있는 입력 영상의 업 스케일링을 위한 데이터 변환부와 데이터 변환 방법을 제공할 수도 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 데이터 변환부에서 (m, n)은 좌표 값으로서 m은 가로축 기준의 좌표 값이고, n은 세로축 기준의 좌표 값이며, 상기 (m, n) 픽셀은 업 스케일링 전 입력 영상을 2차원 공간으로 표본화한 경우 (m, n) 좌표에 대응하는 데이터이다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 데이터 변환부에서 상기 신규 픽셀의 R, G, B 데이터는 상기 (m, n) 픽셀의 R, G, B 데이터와 동일한 것을 특징으로 하는 입력 영상의 업-스케일링을 위한 데이터 변환부도 제공한다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 데이터 변환부에서 상기 신규 픽셀의 W 데이터는 상기 (m, n) 픽셀의 W 데이터와 상기 (m, n) 픽셀과 인접한 픽셀의 W 데이터의 평균치에 해당하는 것을 특징으로 하는 입력 영상의 업-스케일링을 위한 데이터 변환부도 제공한다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 데이터 변환부에서 상기 신규 픽셀은 (m, n+1) 픽셀, (m+1, n) 픽셀, (m+1, n+1) 픽셀 중 적어도 어느 하나에 해당하는 것을 특징으로 하는 입력 영상의 업-스케일링을 위한 데이터 변환부도 제공한다.

본 발명의 실시예에 따른 데이터 변환 방법은 (m, n) 픽셀의 색차 성분을 기초하여 신규 픽셀의 색차 성분을 생성하는 단계; 상기 (m, n) 픽셀의 명도 성분을 기초하여 상기 신규 픽셀의 명도 성분을 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 입력 영상의 업-스케일링(Up-Scaling)을 위한 데이터 변환 방법을 제공한다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 데이터 변환 방법에서, 상기 신규 픽셀의 색차 성분은 상기 (m, n) 픽셀의 색차 성분과 동일한 것을 특징으로 하는 입력 영상의 업-스케일링을 위한 데이터 변환 방법을 제공한다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 데이터 변환 방법에서, 상기 신규 픽셀의 명도 성분은 상기 (m, n) 픽셀의 명도 성분과 상기 (m, n) 픽셀과 인접한 픽셀의 명도 성분의 평균치에 해당하는 것을 특징으로 하는 입력 영상의 업-스케일링을 위한 데이터 변환 방법을 제공한다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 데이터 변환 방법에서, 상기 신규 픽셀은 (m, n+1) 픽셀, (m+1, n) 픽셀, (m+1, n+1) 픽셀 중 적어도 어느 하나에 해당하는 것을 특징으로 하는 입력 영상의 업-스케일링을 위한 데이터 변환 방법을 제공한다.

본 발명에 따른 실시예는 이미지 데이터의 업 스케일링 시 연산량을 줄이고 회로의 로직 사이즈를 줄일 수 있고, RGBW 데이터신호들을 색차 성분과 명도 성분으로 분리하여 각각에 대한 보간을 진행하여 보간을 위한 연산량을 줄일 수 있는 입력 영상의 업 스케일링을 위한 데이터 변환부와 데이터 변환 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 데이터 변환부를 포함한 그래픽 장치를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 데이터 변환부를 나타낸 도면.
도 3은 데이터 변환부의 동작 원리를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 데이터 변환부의 동작 방식의 일 예를 설명한 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 표시장치를 나타낸 도면.
도 6은 서브 화소의 배치관계를 나타낸 도면.
도 7은 본 발명의 실시예의 그래픽 장치에 따른 데이터 변환의 성능과 종래의 보간 방식에 따른 데이터 변환의 성능에 관하여 정량적인 평가를 진행한 평가표.

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 포함한 그래픽 장치를 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 그래픽 장치(100)는 하나의 장치일 수도 있고 더 큰 시스템의 일부일 수도 있다. 예를 들어, 그래픽 장치(100)는 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. 그래픽 장치(100)는 또한 개인용 컴퓨터 (이를 테면 울트라 모바일 개인용 컴퓨터) 또는 랩탑 장치를 포함할 수도 있다. 그래픽 장치(100)는 또한 상기 설명된 장치들의 일부 또는 모두에 이용될 수도 있는, 하나 이상의 집적 회로들, 또는 칩들에 포함될 수도 있다. 또한 상기 그래픽 장치(100)는 다양한 어플리케이션들 이를 테면 그래픽 어플리케이션들 비디오 어플리케이션들 오디오 어플리케이션들 또는 다른 멀티미디어 어플리케이션들을 실행하는 것이 가능할 수도 있다. 예를 들어, 그래픽 장치(100)는 그래픽 애플리케이션들, 비디오 게임 애플리케이션들, 비디오 플레이백 애플리케이션들, 디지털 카메라 애플리케이션들, 인스턴트 메시징 애플리케이션들, 텔레비전 회의(video teleconferencing) 애플리케이션들, 모바일 애플리케이션들, 또는 비디오 스트리밍 애플리케이션들용으로 이용될 수도 있다.

상기 그래픽 장치(100)는 다양한 데이터 타입 및 포맷을 프로세싱하는 것이 가능할 수도 있다. 예를 들어, 그래픽 장치(100) 는 이하 더 상세하게 설명되는 바와 같이, 표시장치에 입력되는 입력 영상인 이미지 데이터를 프로세싱 할 수도 있다.

도 1에서 그래픽 장치(100)는 역 감마부(110), RGB-RGBW 변환부(120), 데이터 변환부(130), 프레임 버퍼(140) 그리고 감마부(150)를 포함할 수 있다.

상기 역 감마부(110; De-Gamma)는 입력되는 입력 영상의 RGB(Red; R, 레드, Green; G, 그린 및 Blue;B, 블루) 데이터신호들(RGB)을 프레임 별로 역-감마 처리하는 역할을 할 수 있다. 더욱 자세히 이를 설명하면, 역 감마부(110)는 RGB 데이터신호들(RGB)을 RGBW(Red; R, 레드, Green; G, 그린, Blue;B, 블루, White; W, 화이트) 데이터신호들(RGBW)로 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 RGB-RGBW 변환부(120)는 역 감마부(110)를 통해 출력된 RGB 데이터신호들(RGB)을 RGBW 데이터신호들(RGBW)로 변환하는 역할을 한다. RGB-RGBW 변환부(120)를 이용하여 RGB 데이터신호들(RGB)을 RGBW 데이터신호들(RGBW)로 변환하는 이유는 RGBW 서브 픽셀을 포함하는 표시패널을 구동하기 위함이다. RGB-RGBW 변환부(120)는 색좌표를 변경하지 않고 소비전력을 최적화하기 위해 RGB 데이터신호들(RGB)에서 W 데이터신호(W)와 동일한 휘도 및 동일한 색좌표를 갖는 실측치 또는 계산치 기반의 RGB 데이터신호들을 뺌과 동시에 W 데이터신호(W)를 추가할 수 있다. 또한 일 예로서, 상기 RGB-RGBW 변환부(120)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-RGBW 변환부(120)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.

상기 데이터 변환부(130)는 임의의 픽셀의 색차 성분을 기초하여 신규 픽셀의 색차 성분을 생성하는 단계 및 상기 임의의 픽셀의 명도 성분을 기초하여 상기 신규 픽셀의 명도 성분을 생성하는 단계를 통해 업 스케일링된 이미지 데이터를 생성할 수 있다. 이 때 업 스케일링을 위하여 RGBW 데이터에 대한 보간을 수행할 수 있다. 이에 대한 자세한 내용은 후술한다.

감마부(150)는 상기 프레임 버퍼(140)를 경유하여 입력된 RGBW 데이터신호들(RGBW)을 프레임 별로 감마 처리하여 논-리니어(Non-Linear) 형태로 변환할 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 데이터 변환부를 나타낸 도면이고, 도 3은 데이터 변환부의 동작 원리를 나타낸 도면이다.

이하에서 설명한 내용 중 (m, n)은 좌표 값으로서 m은 가로축 기준의 좌표 값이고, n은 세로축 기준의 좌표 값이며, 상기 (m, n) 픽셀은 업 스케일링 전 입력 영상을 2차원 공간으로 표본화한 경우 (m, n) 좌표에 대응하는 데이터이다. 그리고 신규 픽셀은 업 스케일링 전 원본 영상 신호 중 (m, n) 데이터와 인접한 (m, n+1) 픽셀, (m+1, n) 픽셀, (m+1, n+1) 픽셀 중 적어도 어느 하나에 해당할 수 있다.

도 2를 참조하면 실시예에 따른 데이터 변환부(130)는 2가지 특징을 기반으로 입력되는 RGBW 데이터신호들(RGBW)의 보간을 수행할 수 있다. 2가지 특징으로는 인간은 시각 인지 특성 상 명도 성분에 민감하고 색차 성분에 덜 민감하다는 것이고, 입력되는 RGBW 데이터신호들(RGBW)에서 W 데이터가 명도 성분을 반영하고 RGB 데이터가 색차 성분을 반영하는 것이다. 이러한 인간의 시감 특성을 고려하여 입력되는 RGBW 데이터신호들(RGBW)에 대한 보간을 수행할 수 있다. 구체적으로 상기 데이터 변환부(130)는 RGB 보간부(131) 및 W 보간부(132)를 포함할 수 있다.

상기 RGB 보간부(131)는 (m, n) 픽셀의 R, G, B 데이터를 기초하여 신규 픽셀의 R, G, B 데이터를 생성할 수 있고, 상기 W 보간부 (132)는 상기 (m, n) 픽셀의 W 데이터 및 상기 (m, n) 픽셀과 인접한 픽셀의 W 데이터를 기초하여 상기 신규 픽셀의 W 데이터를 생성할 수 있다. 또한 상기 신규 픽셀의 R, G, B 데이터는 상기 (m, n) 픽셀의 R, G, B 데이터와 동일할 수 있고, 상기 신규 픽셀의 W 데이터는 상기 (m, n) 픽셀의 W 데이터와 상기 (m, n) 픽셀과 인접한 픽셀의 W 데이터의 평균치에 해당할 수 있다. 이와 같이 신규 픽셀을 정의하는데 있어서 참조되는 픽셀은 새롭게 생성될 신규 픽셀의 인접 픽셀에 해당하고, 인접한 픽셀들 간의 평균치를 이용함으로써 신규 픽셀을 정의함으로써 보간에 따른 부 정확성을 크게 낮출 수 있다.

도 2 및 도 3을 참조하여 이를 구체적으로 설명하면, RGB 보간부(131)는 이하 수학식 3에 따라 신규 픽셀 데이터를 정의할 수 있다.

수학식 3

위 수학식 3에 따르면, 신규의 픽셀의 RGB 데이터는 임의의 픽셀 데이터, 예를 들어 인접한 픽셀 데이터를 참조할 수 있고, RGB 데이터는 인간이 인지적으로 덜 민감한 색차 성분이므로 I(m,n)으로부터 R, G 및 B 값을 그대로 참조하여 신규의 픽셀 데이터인 I' (m,n)을 생성 수 있다.

W 보간부(132)는 이하 수학식 4에 따라 신규 픽셀 데이터를 정의할 수 있다.

수학식 4

위 수학식 4에 따르면, 신규의 픽셀의 W 데이터는 임의의 픽셀 데이터, 예들 들어 인접한 두 개의 W 데이터들의 평균 값으로 정의할 수 있다. W 데이터는 인간이 인지적으로 민감한 명도 성분이므로 인접한 픽셀 데이터들로부터 리니어(Linear) 보간을 수행하여 신규 픽셀의 W 데이터를 정의할 수 있다. 이 때 신규 픽셀의 W 데이터를 정의할 때 가장 단순한 보간 방법으로 평균치 보간법을 이용하였으나, 이는 일 예에 불과하고, 연산의 복잡도에 따른 시스템의 복잡도의 허용 범위를 고려하여 보간법을 결정할 수 있으므로 이에 한정되는 것은 아니다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 데이터 변환부의 동작 방식의 일 예를 설명한 도면이다.

도 4를 참조하면, 입력되는 데이터 신호가 1920*1080 해상도를 가진 표시패널에 대응하는 데이터 신호이고, 실제 표시패널의 해상도가 3840*2160인 경우 입력되는 데이터 신호를 업 스케일링 해야 한다. 이 때 RGB 보간부(131)는 전술한 수학식 3을 바탕으로 정의된 수학식 5를 충족하는 동작을 수행하여 신규의 RGB 데이터를 생성 할 수 있다.

수학식 5

수학식 5를 참조하면, 신규의 3개의 픽셀의 RGB 데이터를 생성하기 위하여 (m, n) 픽셀 데이터 I(m,n)를 참조하여 (m, n) 픽셀의 오른쪽에 배치된 (right) 픽셀의 데이터 I(right)와 (m, n) 픽셀의 아래쪽에 배치된 (bottom) 픽셀의 데이터 I(bottom) 그리고 (m, n) 픽셀의 대각선에 배치된 (diagonal) 픽셀의 데이터 I(diagonal)를 정의할 수 있고, I(right), I(bottom) 및 I(diagonal)은 모두 I(m,n) 픽셀 데이터와 동일할 수 있다.

한편 W 보간부(132)는 전술한 수학식 4를 바탕으로 정의된 수학식 6을 충족하는 동작을 수행하여 신규의 W 데이터를 생성할 수 있다.

수학식 6

수학식 6을 참조하면, 신규의 3개의 픽셀의 W 데이터를 생성하기 위하여 (m, n) 픽셀 데이터 I(m,n)를 참조하여 (m, n) 픽셀의 오른쪽에 배치된 (right) 픽셀의 데이터 I(right)와 (m, n) 픽셀의 아래쪽에 배치된 (bottom) 픽셀의 데이터 I(bottom) 그리고 (m, n) 픽셀의 대각선에 배치된 (diagonal) 픽셀의 데이터 I(diagonal)를 정의할 수 있고, I(right)는 I(m, n) 및 I(m+1, n)의 평균 데이터, I(bottom)는 I(m, n) 및 I(m, n+1)의 평균 데이터 그리고 I(diagonal)은 I(m, n), I(m+1, n), I(m, n+1) 및 I(m+1, n+1)의 평균 데이터로 정의될 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 표시장치를 나타낸 도면이고, 도 6은 서브 화소의 배치관계를 나타낸 도면이다.

도 5를 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 그래픽 장치(100)를 포함할 수 있고, 상기 그래픽 장치(100)가 상기 타이밍 컨트롤러(500)와 별로도 구비될 수 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.

전술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 데이터 변환부(130)를 포함한 그래픽 장치(100)는 업 스케일링 시 RGBW 데이터신호들(RGBW)을 RGB 데이터신호(RGB)와 W 데이터신호(W)로 분리하여 신규 픽셀의 RGB 데이터와 W 데이터를 생성할 수 있다. 이와 같은 RGBW 데이터의 색차 성분과 명도 성분을 분리하여 보간을 진행함으로써 인지적으로 덜 민감한 성분에 대해서는 연산량이 적은 보간법을 진행할 수 있고, 그에 따라 연산량을 줄일 수 있는 이점이 있다. 또한 신규 픽셀의 RGB 데이터는 인접한 RGB 데이터신호(RGB)를 복사하는 방식으로 생성되고, 신규 픽셀의 W 데이터는 인접한 픽셀들의 RGB 데이터신호(RGB)의 평균치를 이용하여 생성함으로써, 인지적으로 덜 민감한 색차 성분은 복사 방식의 보간을 통해 신규 픽셀의 데이터를 생성할 수 있고 그에 따라 데이터의 연산량을 크게 줄일 수 있다. 또한 라인 메모리(line momory)의 수를 줄일 수 있고, 로직 사이즈를 줄일 수 있으며, 비용 절감 효과를 얻을 수 있다.

도 7은 본 발명의 실시예의 그래픽 장치에 따른 데이터 변환의 성능과 종래의 보간 방식에 따른 데이터 변환의 성능에 관하여 정량적인 평가를 진행한 평가표이다.

도 7의 평가는 신호 대 잡음비(SNR)를 이용하여 정량적 성능 평가를 진행한 결과로서, 그 방법으로 원본 영상을 다운 스케일링하고, 다운 스케일링된 영상을 종래의 보간법을 통해 업 스케일링한 평가군 A의 원본 영상 대비 신호 대 잡음비와 상기 평가군 A의 신호 대 잡음비와 대조군인 본 발명에 따른 그래픽 장치(100)를 이용하여 업 스케일링한 평가군 B의 원본 영상 대비 신호 대 잡음비를 측정한 것이다. 그리고 종래의 보간법은 양선형 보간 (bilinear interpolation), 바이큐빅 보간 (bicubic interpolation), 큐빅 스플라인 보간 (cubic spline interpolation), 란조쉬 보간(Lanczos interpolation) 및 에지 방향 보간 (edge directed interpolation; EDI)들 중 어느 하나가 될 수 있다. 이러한 정량적 성능 평가를 통해 평가군 A 및 B의 신호 대 잡음비를 살펴보면, 평가군 A와 평가군 B의 신호 대 잡음비는 유사한 수준으로 나타남을 알 수 있다. 따라서 색차 성분과 명도 성분을 분리하여 보간을 진행하는 본 발명은 연산의 복잡도가 높은 종래의 보간법 대비 성능이 떨어지지 않으면서도, 즉 업 스케일링 시 적절한 화상 수준을 유지하면서도 회로의 로직 사이즈와 연산 수를 줄일 수 있는 효과가 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 그래픽 장치
101 W 서브화소
102 R 서브화소
103 G 서브화소
104 B 서브화소
110 역 감마부
120 RGB-RGBW 변환부
130 데이트 변환부
131 RGB 보간부
132 W 보간부
140 프레임 버퍼
150 감마부
200 표시패널
300 데이터 드라이버
400 게이트 드라이버
500 타이밍 컨트롤러
600 표시장치

Claims

(m, n) 픽셀의 레드(Red, 이하 R), 그린(Green, 이하 G) 및 블루(Blue, 이하 B) 데이터를 기초하여 신규 픽셀의 R, G, B 데이터를 생성하는 RGB 보간부; 및
상기 (m, n) 픽셀의 화이트(White, 이하 W) 데이터 및 상기 (m, n) 픽셀과 인접한 픽셀의 W 데이터를 기초하여 상기 신규 픽셀의 W 데이터를 생성하는 W 보간부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 입력 영상의 업-스케일링(Up-Scaling)을 위한 데이터 변환부.
상기 (m, n)은 좌표 값으로서 m은 가로축 기준의 좌표 값이고, n은 세로축 기준의 좌표 값이며, 상기 (m, n) 픽셀은 업 스케일링 전 입력 영상을 2차원 공간으로 표본화한 경우 (m, n) 좌표에 대응하는 데이터이다.
제1 항에 있어서,
상기 신규 픽셀의 R, G, B 데이터는 상기 (m, n) 픽셀의 R, G, B 데이터와 동일한 것을 특징으로 하는 입력 영상의 업-스케일링을 위한 데이터 변환부.
제1 항에 있어서,
상기 신규 픽셀의 W 데이터는 상기 (m, n) 픽셀의 W 데이터와 상기 (m, n) 픽셀과 인접한 픽셀의 W 데이터의 평균치에 해당하는 것을 특징으로 하는 입력 영상의 업-스케일링을 위한 데이터 변환부.
제2 항 또는 제3 항에 있어서,
상기 신규 픽셀은 (m, n+1) 픽셀, (m+1, n) 픽셀, (m+1, n+1) 픽셀 중 적어도 어느 하나에 해당하는 것을 특징으로 하는 입력 영상의 업-스케일링을 위한 데이터 변환부.
(m, n) 픽셀의 색차 성분을 기초하여 신규 픽셀의 색차 성분을 생성하는 단계;
상기 (m, n) 픽셀의 명도 성분을 기초하여 상기 신규 픽셀의 명도 성분을 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 입력 영상의 업-스케일링(Up-Scaling)을 위한 데이터 변환 방법.
상기 (m, n)은 좌표 값으로서 m은 가로축 기준의 좌표 값이고, n은 세로축 기준의 좌표 값이며, 상기 (m, n) 픽셀은 업 스케일링 전 입력 영상을 2차원 공간으로 표본화한 경우 (m, n) 좌표에 대응하는 데이터이다.
제5 항에 있어서,
상기 신규 픽셀의 색차 성분은 상기 (m, n) 픽셀의 색차 성분과 동일한 것을 특징으로 하는 입력 영상의 업-스케일링을 위한 데이터 변환 방법.
제5 항에 있어서,
상기 신규 픽셀의 명도 성분은 상기 (m, n) 픽셀의 명도 성분과 상기 (m, n) 픽셀과 인접한 픽셀의 명도 성분의 평균치에 해당하는 것을 특징으로 하는 입력 영상의 업-스케일링을 위한 데이터 변환 방법.
제 6항 또는 제7 항에 있어서,
상기 신규 픽셀은 (m, n+1) 픽셀, (m+1, n) 픽셀, (m+1, n+1) 픽셀 중 적어도 어느 하나에 해당하는 것을 특징으로 하는 입력 영상의 업-스케일링을 위한 데이터 변환 방법.