KR20180063611A - 표시 장치 및 이의 영상 데이터 처리 방법 - Google Patents

표시 장치 및 이의 영상 데이터 처리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 영상 데이터 처리 방법은 복수의 픽셀들에 대한 제n 프레임의 게인을 산출하는 단계, 복수의 픽셀들 각각에 인접하는 인접 블록들에 대한 제n 프레임의 인접 블록 게인을 산출하는 단계, 복수의 픽셀들 각각의 제n 프레임의 게인 및 인접 블록들에 대한 제n 프레임의 인접 블록 게인으로부터 제n 프레임 영상의 색들 사이의 동시 대비에 의한 색 왜곡의 정도를 나타내는 색 왜곡 값을 산출하는 단계, 색 왜곡 값이 미리 설정된 임계 색 왜곡 값에 수렴하도록 복수의 픽셀들에 대한 제n+1 프레임의 게인을 결정하는 단계, 및 제n+1 프레임의 게인을 복수의 픽셀들에 대한 RGBW 데이터에 적용하는 단계를 포함한다(단, n은 1이상의 정수).

Description

표시 장치 및 이의 영상 데이터 처리 방법 {DISPLAY DEVICE AND IMAGE DATA PROCESSING METHOD OF THE SAME}
본 발명은 표시 장치 및 이의 영상 데이터 처리 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 우수한 색감의 영상을 제공할 수 있는 표시 장치의 영상 데이터 처리 방법 및 이를 수행하는 표시 장치에 관한 것이다.
음극선관(Cathode Ray Tube)의 단점인 무게와 부피를 줄일 수 있는 각종 평판 표시장치들이 대두되고 있다. 이러한 평판 표시 장치로는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display; LCD), 유기 발광 다이오드 (Organic Light Emitting Diode; OLED) 표시 장치, 플라즈마 표시 패널(Plasma Display Panel; PDP) 등이 있다.
이와 같은 표시 장치는 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 서브 픽셀들로부터의 적색 광, 녹색 광 및 청색 광을 혼합하여 하나의 컬러 화상을 구현하게 된다. 그러나, RGB 서브 픽셀들로 화상을 표시하는 일반적인 표시 장치에서는 광 효율이 저하되는 단점이 발생한다. 구체적으로, RGB 서브 픽셀의 적색 광, 녹색 광 및 청색 광은 백색의 광원 상에 배치된 컬러 필터를 통해 구현된다. 그러나, 컬러 필터는 입사되는 광의 1/3 정도만 투과시키기 때문에 전체적으로 광 효율을 떨어뜨린다.
이에 따라, 표시 장치의 색 재현성을 유지하면서 휘도 및 광 효율을 향상시키기 위한 방법으로 RGB 서브 픽셀 이외에 백색(W) 서브 픽셀을 더 포함하는 RGBW형 표시 장치가 제안되었다.
이러한, RGBW형 표시 장치는 RGB 데이터 중 공통 성분의 일부를 W 데이터로 변환하고, RGB 데이터에서 W 데이터에 대응되는 데이터 값을 차감하여 RGBW 영상 데이터를 생성한다. 이 경우 공통 성분 중 얼마를 W 데이터로 변환할 것인지는 변환된 RGBW 데이터의 최대값이 가장 작아지는 방향으로 이루어진다.
한편, RGBW형 표시 장치는 어두운 화면을 더욱 밝게 하기 위해 해당 프레임에 대한 RGBW 데이터에 소정의 게인 값을 곱한다. 이때 화면의 색 왜곡이 발생하지 않게 하도록 해당 프레임 전체에 동일한 게인 값을 곱하게 되는데, RGBW 데이터 변환의 특성상, 무채색의 경우는 데이터를 올릴 수 있는 마진이 크고, 유채색은 데이터를 올릴 수 있는 마진이 작다. 이 경우, 공통 마진을 기준으로 게인을 적용하면 무채색 부분으로 갈수록 데이터를 올릴 수 있는 추가 마진의 크기가 커지게 된다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 픽셀의 채도 비율에 따라 게인 값을 보정하는 방안이 제안되었다. 즉, 무채색을 표시하는 픽셀과 유채색을 표시하는 픽셀에 각각 서로 다른 게인 값을 적용하여 RGBW형 표시 장치의 최대 휘도를 확보하면서 색을 보다 선명하게 하는 방안이 제안되었다. 그러나, 이 경우, 특정 부분의 색과 다른 부분의 색의 동시 대비(simultaneous contrast)에 의해 특정 부분의 색이 왜곡되어 보이는 문제가 발생할 수 있다. 동시 대비에 의한 색 왜곡은 특정 포인트의 색이 특정 포인트 주변의 다른 포인트의 색에 의해 왜곡되어 보이는 현상으로서, 예를 들어, 밝은 백색으로 둘러싸인 노란색은 어두운 검은색으로 둘러싸인 노란색보다 상대적으로 어두운 노란색으로 시인되어 보이는 현상이다. 픽셀의 채도 비율에 따라 서로 상이한 게인 값을 적용하는 경우, 밝은 무채색에 대한 유채색의 동시 대비로, 유채색이 원래보다 더 어둡게 인지되는 색 왜곡 현상이 더욱 부각된다. 이에, 동시 대비에 의한 색 왜곡 현상을 개선할 수 있는 영상 처리 기술에 대한 개발이 요구된다.
레티넥스 이론을 이용한 영상 표시 장치 및 그 데이터 처리 방법(특허출원번호 제 10-2012-0151087 호).
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 동시 대비에 의한 색 왜곡을 감소시킬 수 있는 표시 장치의 영상 데이터 처리 방법 및 이를 수행하는 표시 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 해결하고자 하는 다른 과제는 동시 대비에 의한 색 왜곡을 보정함에 있어서, 타겟 픽셀에 인접하는 인접 블록들에 의한 영향을 반영하여 정확하게 타겟 픽셀에 대한 색 왜곡을 보정할 수 있는 표시 장치의 영상 데이터 처리 방법 및 이를 수행하는 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 영상 데이터 처리 방법은 각각 적색 서브 픽셀, 녹색 서브 픽셀, 청색 서브 픽셀 및 백색 서브 픽셀을 포함하는 복수의 픽셀들 각각에 대한 제n 프레임의 게인을 산출하는 단계, 복수의 픽셀들 각각에 인접하는 인접 블록들에 대한 제n 프레임의 인접 블록 게인을 산출하는 단계, 복수의 픽셀들 각각에 대한 제n 프레임의 게인 및 인접 블록들에 대한 제n 프레임의 인접 블록 게인으로부터 제n 프레임 영상의 색들 사이의 동시 대비(simultaneous contrast)에 의한 색 왜곡(color distortion)의 정도를 나타내는 색 왜곡 값을 산출하는 단계, 색 왜곡 값이 미리 설정된 임계 색 왜곡 값에 수렴하도록 복수의 픽셀들에 대한 제n+1 프레임의 게인을 결정하는 단계, 및 제n+1 프레임의 게인을 복수의 픽셀들에 대한 RGBW 데이터에 적용하는 단계를 포함한다(단, n은 1이상의 정수). 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 영상 데이터 처리 방법은 영상의 색들 사이의 동시 대비에 의한 색 왜곡을 보정함에 있어서, 복수의 픽셀들 각각의 색 왜곡에 실질적으로 영향을 미치는 인접 블록들의 인접 블록 게인을 고려한다. 이에, 복수의 픽셀들 각각에 대한 색 왜곡이 정확하게 보정될 수 있으며, 픽셀들 각각에 대한 색 왜곡이 정확하게 보정됨에 따라 영상의 색 왜곡을 인지되지 못하는 수준으로 유지시키면서 영상의 색을 더욱 선명하게 할 수 있다.
전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 표시 패널, 패널 구동부 및 데이터 처리부를 포함한다. 표시 패널은 각각 적색 서브 픽셀, 녹색 서브 픽셀, 청색 서브 픽셀 및 백색 서브 픽셀로 구성된 복수의 픽셀들을 포함한다. 패널 구동부는 표시 패널의 복수의 픽셀들에 구동 전압을 제공하도록 구성된다. 데이터 처리부는 패널 구동부로 복수의 픽셀들에 대한 RGBW 데이터를 제공하도록 구성되고, 복수의 픽셀들에 대한 게인을 산출하고, 복수의 픽셀들 각각에 인접하는 인접 블록들에 대한 인접 블록 게인을 산출하고, 복수의 픽셀들에 대한 게인 및 인접 블록들에 대한 인접 블록 게인으로부터 표시 패널에 표시되는 영상의 색들 사이의 동시 대비(simultaneous contrast)에 의한 색 왜곡(color distortion)의 정도를 나타내는 색 왜곡 값을 산출하고, 색 왜곡이 최소화되도록 복수의 픽셀들에 대한 게인을 조절한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 영상의 색 왜곡을 보정함에 있어서, 복수의 픽셀들 각각의 색 왜곡에 실질적으로 영향을 미치는 인접 블록들에 대한 인접 블록 게인을 산출한다. 이에, 각 픽셀에 대한 색 왜곡은 정밀하게 보정될 수 있으며, 표시 패널을 통해 표시되는 영상은 색 왜곡이 인지되지 않으면서 보다 선명한 색을 가질 수 있다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명은 동시 대비에 의한 색 왜곡이 발생되는 영상에 대해서 색 왜곡을 보정하되, 각 픽셀의 색 왜곡에 실질적으로 영향을 미치는 인접 블록의 인접 블록 게인을 사용하여 각 픽셀의 색 왜곡을 보정하여, 영상에 대한 색 왜곡 보정이 보다 정확하게 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명은 실질적으로 사람의 눈에 인지되는 색 왜곡을 정확하게 보정함으로써, 색 왜곡이 발생되지 않는 영상에 대해서 픽셀들의 게인을 조절하여, 휘도를 향상시킬 수 있으며, 이에, 동시 대비에 의한 색 왜곡을 최소화하면서 선명한 색을 갖는 영상을 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 개략적인 블록도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 픽셀 구조를 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 데이터 처리부를 설명하기 위한 개략적인 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 다른 표시 장치의 영상 데이터 처리 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 영상 데이터 처리 방법에서 게인이 산출되는 방법을 설명하기 위한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 영상 데이터 처리 방법에서 인접 블록 게인이 산출되는 방법을 설명하기 위한 개략적인 예시도이다.
도 7a 내지 도 7c는 인접 블록에 의한 타겟 픽셀의 색 왜곡 현상을 설명하기 위한 실험 예시도 및 결과 그래프이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
구성요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
소자 또는 층이 다른 소자 또는 층 위 (on)로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 도시된 것이며, 본 발명이 도시된 구성의 크기 및 두께에 반드시 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 당업자가 충분히 이해할 수 있듯이 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 개략적인 블록도이다. 도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 픽셀 구조를 설명하기 위한 개략적인 사시도이다. 도 1을 참조하면, 표시 장치(100)는 표시패널(110), 데이터 구동부(120), 게이트 구동부(130), 타이밍 컨트롤러(140) 및 데이터 처리부(150)를 포함한다.
표시 패널(110)은 복수의 픽셀(PX)들을 포함한다. 픽셀(PX)들은 로우(row) 방향 및 컬럼(column) 방향으로 배열되어 매트릭스(matrix) 형태로 배치된다. 픽셀(PX)들 각각은 복수의 서브 픽셀들을 포함한다. 예를 들어, 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 픽셀(PX)들 각각은 적색(Red; R) 광을 방출하는 적색 서브 픽셀, 녹색(Green; G) 광을 방출하는 녹색 서브 픽셀, 청색(Blue; B) 광을 방출하는 청색 서브 픽셀 및 백색(White; W) 광을 방출하는 백색 서브 픽셀을 포함한다. 이하 설명의 편의를 위해 적색은 R, 녹색은 G, 청색은 B 및 백색은 W로 표시한다. RGBW 서브 픽셀은 W 광을 방출하는 광원(111)과 광원(111) 상에 배치된 컬러 필터(112a, 112b)로 구성된다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 컬러 필터(112a)는 가로 방향으로 배열된 RGB 필터를 포함한다. RGB 필터는 특정 파장의 광을 선택적으로 투과한다. 구체적으로, R 필터는 R 광을 선택적으로 투과하며, G 필터는 G 광을 선택적으로 투과하고, B 필터는 B 광을 선택적으로 투과한다. 광원(111)에서 방출된 W 광은 RGB 필터를 통해 RGB 서브 픽셀로 구현될 수 있다. 한편, 컬러 필터(112a)는 광원(111)의 광을 모두 투과시키는 개구 영역을 포함한다. 광원(111)의 W 광이 개구 영역을 투과함으로써 W 서브 픽셀이 구현되며, 이로써, RGBW 서브 픽셀이 구현된다.
또한, 도 2b에 도시된 바와 같이, 컬러 필터(112b)는 4등분된 정사각형 형태로 구성될 수 있다. 이 경우, R 필터와 G 필터가 상단 부분에 배치되고, B 필터와 개구 영역이 하단 부분에 배치될 수 있다. 그러나, RGB 필터 및 개구 영역의 배치가 이에 한정되는 것은 아니며, RGB 필터 및 개구 영역의 배치는 다양하게 변형될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 표시 패널(110)의 픽셀(PX)들 각각은 게이트 라인(GL) 및 데이터 라인(DL)과 연결된다. 구체적으로, 픽셀(PX)을 구성하는 RGBW 서브 픽셀들은 각각 게이트 라인(GL) 및 데이터 라인(DL)과 연결된다. 이 경우, 게이트 라인(GL)은 가로 방향으로 연장되며, 데이터 라인(DL)은 세로 방향으로 연장된다. 게이트 라인(GL)과 데이터 라인(DL)이 교차하는 영역에 RGBW 서브 픽셀이 배치될 수 있다.
타이밍 컨트롤러(140)는, 데이터 구동부(120) 및 게이트 구동부(130)로 각종 제어신호(DCSs, GCSs)를 공급하여, 데이터 구동부(120) 및 게이트 구동부(130)를 제어한다.
타이밍 컨트롤러(140)는, 각 프레임에서 구현하는 타이밍에 따라 스캔을 시작하고, 외부의 데이터 처리부(150)로부터 수신되는 RGBW 데이터(RGBW')를 데이터 구동부(120)에서 처리 가능한 데이터 신호 형식에 맞게 전환하여 출력 RGBW 데이터(RGBW'')를 출력한다. 타이밍 컨트롤러(140)는 스캔에 맞춰 적당한 시간에 데이터 구동을 통제한다.
또한, 타이밍 컨트롤러(140)는, 호스트 시스템(10)으로부터 수직 동기 신호(Vsync), 수평 동기 신호(Hsync), 데이터 인에이블(DE: Data Enable) 신호, 클럭 신호(CLK) 등을 포함하는 각종 타이밍 신호들을 수신한다.
또한, 타이밍 컨트롤러(140)는, 데이터 구동부(120) 및 게이트 구동부(130)를 제어하기 위하여, 수직 동기 신호(Vsync), 수평 동기 신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(DE), 클럭 신호(CLK) 등의 타이밍 신호를 입력받아, 각종 제어 신호들(DCSs, GCSs)을 생성하여 데이터 구동부(120) 및 게이트 구동부(130)로 출력한다.
예를 들어, 타이밍 컨트롤러(140)는, 게이트 구동부(130)를 제어 하기 위하여, 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse; GSP), 게이트 쉬프트 클럭(Gate Shift Clock; GSC), 게이트 출력 인에이블 신호(Gate Output Enable; GOE) 등을 포함하는 각종 게이트 제어 신호(Gate Control Signal; GCSs)들을 출력한다.
여기서, 게이트 스타트 펄스는 게이트 구동부(130)를 구성하는 하나 이상의 게이트 구동 회로의 동작 스타트 타이밍을 제어한다. 게이트 쉬프트 클럭은 하나 이상의 게이트 구동 회로에 공통으로 입력되는 클럭 신호로서, 스캔 신호(게이트 펄스)의 쉬프트 타이밍을 제어한다. 게이트 출력 인에이블 신호는 하나 이상의 게이트 구동 회로의 타이밍 정보를 지정하고 있다.
또한, 타이밍 컨트롤러(140)는, 데이터 구동부(120)를 제어하기 위하여, 소스 스타트 펄스(Source Start Pulse; SSP), 소스 샘플링 클럭(Source Sampling Clock; SSC), 소스 출력 인에이블 신호(Souce Output Enable; SOE) 등을 포함하는 각종 데이터 제어 신호(Data Control Signal; DCSs)들을 출력한다.
여기서, 소스 스타트 펄스는 데이터 구동부(120)를 구성하는 하나 이상의 데이터 구동 회로의 데이터 샘플링 시작 타이밍을 제어한다. 소스 샘플링 클럭은 데이터 구동 회로 각각에서 데이터의 샘플링 타이밍을 제어하는 클럭 신호이다. 소스 출력 인에이블 신호는 데이터 구동부(120)의 출력 타이밍을 제어한다.
타이밍 컨트롤러(140)는, 데이터 구동부(120)가 본딩된 소스 인쇄 회로 기판과 가요성 플랫 케이블(Flexible Flat Cable; FFC) 또는 가요성 인쇄 회로(Flexible Printed Circuit; FPC) 등의 연결 매체를 통해 연결된 컨트롤 인쇄 회로 기판(Control Printed Circuit Board)에 배치될 수 있다.
컨트롤 인쇄 회로 기판에는, 표시 패널(110), 데이터 구동부(120) 및 게이트 구동부(130) 등으로 각종 전압 또는 전류를 공급해주거나 공급할 각종 전압 또는 전류를 제어하는 전원 컨트롤러가 더 배치될 수 있다. 전원 컨트롤러는 전원 관리 집적 회로(Power Management IC; PMIC)로 지칭될 수 있다.
상술한 소스 인쇄 회로 기판과 컨트롤 인쇄 회로 기판은, 하나의 인쇄 회로 기판으로 구성될 수도 있다.
게이트 구동부(130)는, 타이밍 컨트롤러(140)의 제어에 따라, 온(On) 전압 또는 오프(Off) 전압의 스캔 신호를 게이트 라인(GL)으로 순차적으로 공급한다.
게이트 구동부(130)는, 구동 방식에 따라서, 표시 패널(110)의 일 측에만 위치할 수도 있고, 경우에 따라서는, 양측에 위치할 수도 있다.
게이트 구동부(130)는 테이프 오토메티드 본딩(Tape Automated Bonding; TAB) 방식 또는 칩 온 글래스(Chip On Glass; COG) 방식으로 표시 패널(110)의 본딩 패드(Bonding Pad)에 연결되거나, GIP(Gate In Panel) 타입으로 구현되어 표시 패널(110)에 직접 배치될 수도 있으며, 경우에 따라서, 표시 패널(110)에 집적화되어 배치될 수도 있다. 게이트 구동부(130)는 쉬프트 레지스터, 레벨 쉬프터 등을 포함한다.
데이터 구동부(120)는, 특정 게이트 라인(GL)에 게이트 신호가 인가되면, 타이밍 컨트롤러(140)로부터 수신한 출력 RGBW 데이터(RGBW'')를 아날로그 형태의 데이터 전압으로 변환하여 데이터 라인(DL)으로 공급한다.
데이터 구동부(120)는, 테이프 오토메티드 본딩 방식 또는 칩 온 글래스 방식으로 표시 패널(110)의 본딩 패드에 연결되거나, 표시 패널(110)에 직접 배치될 수도 있으며, 경우에 따라서, 표시 패널(110)에 집적화되어 배치될 수도 있다.
또한, 데이터 구동부(120)는 칩 온 필름(Chip On Film; COF) 방식으로 구현될 수 있다. 이 경우, 데이터 구동부(120)의 일 단은 적어도 하나의 소스 인쇄 회로 기판(Source Printed Circuit Board)에 본딩되고, 타 단은 표시 패널(110)에 본딩된다.
데이터 구동부(120)는, 레벨 쉬프터, 래치부 등의 다양한 회로를 포함하는 로직부와, 디지털 아날로그 컨버터(DAC: Digital Analog Converter)와, 출력 버퍼 등을 포함할 수 있다.
표시 패널(110)의 픽셀(PX)들은 타이밍 컨트롤러(140), 데이터 구동부(120) 및 게이트 구동부(130)에 의해 구동되므로, 타이밍 컨트롤러(140), 데이터 구동부(120) 및 게이트 구동부(130)는 패널 구동부로 지칭될 수 있다.
데이터 처리부(150)는 호스트 시스템(10)으로부터 RGB 데이터(RGB)를 수신하며, RGB 데이터를 변환하여 RGBW 서브 픽셀에 대한 RGBW 데이터(RGBW')를 생성한다. 데이터 처리부(150)에서 생성된 RGBW 데이터(RGBW')는 패널 구동부로 제공된다. 예를 들어, 데이터 처리부(150)에서 생성된 RGBW 데이터(RGBW')는 타이밍 컨트롤러(140)로 제공되고, 타이밍 컨트롤러(140)는 RGBW 데이터(RGBW')를 데이터 구동부(120)에서 처리 가능한 데이터 신호 형식에 맞게 전환하여 출력 RGBW 데이터(RGBW'')를 데이터 구동부(120)로 제공한다. 데이터 구동부(120)는 타이밍 컨트롤러(140)로부터 수신된 출력 RGBW 데이터(RGBW'')를 아날로그 형식의 데이터 전압으로 변환하여 데이터 라인(DL)에 제공하며, 데이터 라인(DL)과 연결된 복수의 서브 픽셀들은 데이터 전압에 대응되는 휘도로 발광한다. 이를 통해 픽셀(PX)들의 색이 구현될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 데이터 처리부를 설명하기 위한 개략적인 블록도이다. 도 3을 참조하면, 데이터 처리부(150)는 데이터 변환부(151), 블록 게인 산출부(152), 색 왜곡 산출부(153) 및 게인 조절부(154)를 포함한다. 비록, 도 3에서 데이터 변환부(151), 블록 게인 산출부(152), 색 왜곡 산출부(153) 및 게인 조절부(154)는 각각 별개의 구성으로 도시되어 있으나, 데이터 처리부(150)를 구성하는 데이터 변환부(151), 블록 게인 산출부(152), 색 왜곡 산출부(153) 및 게인 조절부(154)는 하나의 프로세서로 구성될 수 있으며, 설계에 따라 적어도 하나 이상의 구성들이 하나의 모듈로 구성될 수 있다.
데이터 처리부(150)는 RGB 데이터(RGB)를 RGBW 서브 픽셀에 대한 RGBW 데이터(RGBW')로 변환하도록 구성된다. 특히, 데이터 처리부(150)는 표시 패널(110)에 표시되는 영상에 색들 사이의 동시 대비(simultaneous contrast)에 의한 색 왜곡(color distortion)이 발생되는 경우, 이를 보정하도록 구성된다.
데이터 처리부(150)는 동시 대비에 의한 색 왜곡 현상을 레티넥스 이론(Retinex theory)을 적용하여 보정한다. 레티넥스 이론은 인간이 인지하는 한 포인트에서의 색은 그 포인트 자체의 색뿐만 아니라, 주변 컬러의 영향을 받는 복합 작용(normalization)에 의해 결정된다는 것으로서, 한 포인트의 색이 주변 포인트의 색에 의해 얼마나 왜곡 되어 보이는지 정량적인 지표를 제시한다. 예를 들어, 유채색의 특정 포인트 주변에 밝은 백색이 존재한다면, 상기 특정 포인트의 유채색은 무채색인 백색에 비해 상대적으로 더 어두워 보이는 색 왜곡이 발생되며, 레티넥스 이론은 특정 포인트의 유채색이 무채색인 백색에 의해 얼마나 어두워 보이는지 그 정량적인 지표를 제시한다.
데이터 처리부(150)는 레티넥스 이론을 이용하여 복수의 픽셀(PX)들 각각의 색과 이에 인접하는 인접 픽셀들의 색을 동시 대비했을 때 사람의 눈에 인지될 수 있는 색 왜곡에 대한 정량화된 값을 산출하고, 산출된 색 왜곡 값이 미리 설정된 임계 색 왜곡 값에 수렴하도록 복수의 픽셀(PX)들에 대한 게인을 조절한다.
데이터 처리부(150)의 데이터 변환부(151)는 복수의 픽셀(PX)들 각각에 대한 RGB 데이터(RGB)를 수신하고, RGB 데이터(RGB)를 변환하여 RGBW 데이터(RGBW')를 생성한다. 또한, 데이터 변환부(151)는 RGB 데이터(RGB)를 RGBW 데이터(RGBW')로 변환하는 과정에서 복수의 픽셀(PX)들 각각에 대한 게인(Akn)을 산출한다. 또한, 데이터 처리부(151)는 복수의 픽셀(PX)들 각각에 인접하는 인접 블록들에 포함된 픽셀들에 대한 게인(Akbn)을 산출한다.
불록 게인 산출부(152)는 데이터 변환부(151)에서 산출된 인접 블록들의 픽셀들에 대한 게인(Akbn)을 평균하여 평균 블록 게인을 산출하고, 인접 블록들 각각의 중심점과 인접 블록들의 기준이되는 타겟 픽셀 사이의 거리를 가중치(weight)로 하여 평균 블록 게인을 보간(interpolation)함으로써, 인접 블록에 대한 인접 블록 게인(klocal)을 산출한다.
색 왜곡 산출부(153)는 데이터 변환부(151)를 통해 산출된 복수의 픽셀에 대한 게인(Akn)과 블록 게인 산출부(152)를 통해 산출된 인접 블록 게인(klocal)을 사용하여 표시 패널(110)에 표시되는 영상의 색들 사이의 동시 대비에 의한 색 왜곡 정도를 나타내는 색 왜곡 값(ACD)을 산출한다. 여기서, 색 왜곡 값(ACD)은 레티넥스 이론을 적용하여 산출된 지표로서, 영상의 색들이 그 주변의 색들에 의해 얼마만큼 왜곡되어 보이는지를 정량적으로 나타낸 값을 의미한다.
게인 조절부(154)는 복수의 픽셀들에 대한 게인(Akn)을 조절하여 색 왜곡 산출부(153)로부터 산출된 색 왜곡 값(ACD)이 임계 색 왜곡 값에 수렴하도록 한다. 여기서 임계 색 왜곡 값은 사용자에 의해 미리 설정된 색 왜곡 값으로서, 사람이 인지할 수 없는 색 왜곡 정도를 정량적으로 나타낸 값을 의미한다. 따라서, 영상에 대한 색 왜곡 값(ACD)이 임계 색 왜곡 값 이하인 경우, 해당 영상의 색 왜곡은 사람에게 인지되지 않을 수 있다.
게인 조절부(154)는 복수의 픽셀(PX)들에 대한 게인을 조절한다. 구체적으로, 게인 조절부(154)는 복수의 픽셀(PX)들에 대한 최대 허용 게인을 조절함으로써, 픽셀(PX)들의 게인을 조절한다. 여기서, 최대 허용 게인은 픽셀(PX)들에 적용될 수 있는 게인들 중 최대 게인을 의미한다. 예를 들어, 게인 조절부(154)는 복수의 픽셀(PX)들에 대한 특정 프레임의 최대 허용 게인을 특정 피드백 함수에 대입하여, 특정 프레임의 다음 프레임의 최대 허용 게인을 산출한다. 이후, 게인 조절부(154)는 최대 허용 게인을 최대값으로 하는 게인 직선에서 각 픽셀(PX)의 채도 비율에 대응되는 게인을 선택함으로써, 특정 프레인 다음 프레임에서의 픽셀(PX)들에 대한 게인(Akn+1)을 결정한다. 게인 조절부(154)에서 결정된 다음 프레임의 게인(Akn+1)은 데이터 변환부(151)로 제공되며, 데이터 변환부(151)는 이를 반영하여 다음 프레임에 대한 RGBW 데이터(RGBW')를 생성한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(100)는 RGB 영상 데이터(RGB)를 변환하여 RGBW 영상 데이터(RGBW')를 생성하는 데이터 변환부(150)를 포함한다. 데이터 변환부(150)는 RGBW 영상 데이터(RGBW')를 생성함에 있어서, 동시 대비에 의한 색 왜곡을 보정하도록 복수의 픽셀(PX)들 각각의 게인을 조절한다. 이하에서는 도 4 내지 도 6을 참조하여, 데이터 변환부(150)에 의해 RGBW 영상 데이터(RGBW')가 생성되는 과정을 보다 세부적으로 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 다른 표시 장치의 영상 데이터 처리 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 영상 데이터 처리 방법에서 게인이 산출되는 방법을 설명하기 위한 그래프이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 영상 데이터 처리 방법에서 인접 블록 게인을 산출하는 방법을 설명하기 위한 개략적인 예시도이다.
도 4를 참조하면, 데이터 처리부는 각각 R 서브 픽셀, G 서브 픽셀, B 서브 픽셀 및 W 서브 픽셀을 포함하는 복수의 픽셀들 각각에 대한 제n 프레임의 게인을 산출(S410)한다 (단, 여기서 n은 1이상의 정수).
구체적으로, 데이터 처리부(150)의 데이터 변환부(151)는 호스트 시스템(10)으로부터 RGB 데이터(RGB)를 수신하고, RGB 데이터(RGB)를 RGBW 데이터(RGBW')로 변환한다. 예를 들어, RGB 데이터(RGB) 중 공통 성분의 일부를 W 데이터로 변환하고, RGB 데이터(RGB)에서 W 데이터에 대응되는 데이터 값을 차감하여 RGBW 영상 데이터(RGBW')를 생성한다. 이 경우 공통 성분 중 얼마를 W 데이터로 변환할 것인지는 변환된 RGBW 데이터(RGBW')의 최대값이 가장 작아지는 방향으로 이루어 진다. 그러나, 이에 제한되지 않고, 데이터 변환부(151)는 다양한 방식으로 RGB 데이터(RGB)를 RGBW 데이터(RGBW')로 변환할 수 있다.
RGB 데이터(RGB)를 RGBW 데이터(RGBW')로 변환하는 과정에서 데이터 변환부(151)는 픽셀(PX)들 각각에 대한 게인(Akn)을 산출할 수 있다. 예를 들어, 데이터 변환부(151)는 각 픽셀(PX)에 대한 RGB 데이터(RGB)로부터 각 픽셀(PX)에 대한 RGB 데이터(RGB)의 계조 차이를 산출하여 계조 차이별 히스토그램을 생성한다. 게인 산출부(151)는 계조 차이별 히스토그램과 사용자에 의해 설정되는 계조 포화 설정 값을 이용하여 각 픽셀의 게인 값을 생성한다. 여기서, 계조 포화 설정 값은 표시 패널(110)에서 표시되는 픽셀의 계조 포화 허용 픽셀 수를 설정하는 변수이며, RGB 데이터(RGB)를 RGBW 데이터(RGBW')로 변환시 계조 포화가 발생되더라도 사람의 눈에 인식되지 못하는 정도를 나타내는 임계 값을 의미한다. 이후, 데이터 변환부(151)는 각 픽셀(PX)의 채도 비율 검출하고, 채도 비율에 따라 각 픽셀(PX)에 대한 게인 값을 보정한다.
예를 들어, 도 5를 참조하면, 데이터 변환부(151)는 각 픽셀(PX)에 대한 RGB 데이터(RGB)의 최대 계조 값과 최소 계조 값의 비율로 결정되는 채색 비율 계수(CR)를 산출하고, 미리 설정된 최소 채색 비율 계수(CR_min), 최대 채색 비율 계수(CR_max), 최대 게인값(Ak_max) 및 최소 게인값(Ak_min) 사이에서 정의된 게인 직선으로부터 각 픽셀의 채색 비율 계수(CR)에 대응되는 게인을 결정한다. 여기서, 최대 게인값(Ak_max)은 픽셀(PX)에 적용될 수 있는 게인들 중 최대로 허용되는 게인으로 최대 허용 게인(AGP)에 대응된다. 이 경우, 픽셀(PX)들에 적용되는 게인은 최대 게인값(Ak_max)와 최소 게인값(Ak_min) 사이에서 픽셀(PX)들 각각의 채색 비율 계수(CR)에 따라 결정된다. 최대 게인값(Ak_max)와 최소 게인값(Ak_min) 사이의 폭(Ak_variation)이 크면, 픽셀(PX)들의 채색 비율 계수(CR)에 따른 게인 편차는 그만큼 커진다. 즉, 채색 비율 계수(CR)가 큰 색을 표시하는 픽셀(PX)에 적용되는 게인과 채색 비율 계수(CR)가 작은 색을 표시하는 픽셀(PX)에 적용되는 게인의 차이는 커진다. 이에, 영상의 색 선명도는 더욱 증가될 수 있다.
결과적으로, 데이터 변환부(151)는 제n 프레임에서 각 픽셀(PX)에 대한 RGB 데이터(RGB)의 계조 차이 및 각 픽셀(PX)에 대한 채색 비율 계수(CR)를 고려하여 각 픽셀(PX)에 대한 게인(Akn)을 산출한다.
데이터 변환부(151)는 앞서 언급한 게인 산출 방법을 통해 복수의 픽셀(PX)들 각각에 대한 제n 프레임의 게인(Akn)을 산출하고, 복수의 픽셀(PX)들 각각에 인접하는 인접 블록들 내의 픽셀들에 대한 제n 프레임의 게인(Akbn)을 산출한다. 구체적으로, 데이터 변환부(151)는 복수의 픽셀(PX)들 중에서 선택된 임의의 타겟 픽셀에 대한 제n 프레임의 게인을 산출하고, 타겟 픽셀을 포함하는 타겟 블록에 인접하는 인접 블록 내의 픽셀들 각각에 대한 게인(Akbn)을 산출한다.
이후, 데이터 처리부는 복수의 픽셀들 각각에 인접하는 인접 블록에 대한 제n 프레임의 인접 블록 게인을 산출(S420)한다.
도 6을 참조하면, 인접 블록들(AB)은 복수의 픽셀(PX)들 중에서 임의로 선택된 타겟 픽셀(PXt)에 인접하는 블록들을 의미한다. 타겟 픽셀(PXt)은 복수의 픽셀(PX)들 중 동시 대비에 의한 색 왜곡에 대한 평가가 필요한 픽셀을 의미한다. 또한, 타겟 블록(TB)은 타겟 픽셀(PXt)을 포함하는 픽셀들의 그룹(group)을 의미한다. 인접 블록들(AB)은 타겟 블록(TB)과 동일한 크기를 갖는 픽셀들의 그룹으로서, 타겟 블록(TB)에 인접하는 블록들에 대응된다. 인접 블록들(AB)은 타겟 픽셀(PXt)을 중심점으로 하는 블록 마스크(BM)에 중첩되는 블록들로 정의된다. 블록 마스크(BM)는 타겟 픽셀(PXt)의 색 왜곡에 영향을 미치는 픽셀들을 정의하기 위한 마스크로서, 블록 마스크(BM) 내에 배치되는 픽셀들은 타겟 픽셀(PXt)의 색 왜곡에 영향을 미칠 수 있다.
블록 마스크(BM)의 크기는 사용자의 눈과 타겟 픽셀(PXt) 사이의 거리 및 사용자의 시야각 등에 의해 결정된다. 구체적으로, 블록 마스크(BM)의 크기는 국제 조명 위원회(International Commission on Illumination; CIE)에서 정의한 표준 색 관찰자를 기준으로 설정된다. 표준 색 관찰자란 색을 감지하는 원추세포의 분포범위에 기초하여 결정된 평균 시야를 갖는 관찰자로서, CIE 1931에서 정의된 2˚ 표준 색 관찰자 및 CIE 1964에서 정의된 10˚ 표준 색 관찰자가 있다. 2˚ 표준 색 관찰자는 50cm의 거리에서 1.7cm 직경의 시료를 관찰하는 시야를 가지며, 10˚ 표준 색 관찰자는 50cm의 거리에서 8.8cm 직경의 시료를 관찰하는 시야를 갖는다. CIE에서 정의된 표준 색 관찰자를 기준으로 블록 마스크(BM)의 크기를 결정하는 경우, 도 6에 도시된 바와 같이, 블록 마스크(BM)는 정사각형으로 설정될 수 있다. 이 경우, 블록 마스크(BM)의 크기는 표준 색 관찰자가 2 내지 3m의 거리에서 55 내지 65인치의 TV를 보는 경우를 가정하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 2˚ 표준 색 관찰자를 기준으로 블록 마스크(BM)의 크기를 결정하는 경우, 블록 마스크(BM)는 한변에 90 내지 160개의 픽셀(PX)들이 배치된 정사각형으로 설정될 수 있다. 또한, 10˚ 표준 색 관찰자를 기준으로 블록 마스크(BM)의 크기를 결정하는 경우, 블록 마스크(BM)는 한변에 330 내지 590개의 픽셀(PX)들이 배치된 정사각형으로 설정될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 인접 블록들(AB)은 타겟 블록(TB)에 인접하고, 블록 마스크(BM)에 적어도 부분적으로 중첩한다. 인접 블록들(AB)은 타겟 블록(TB)과 동일한 크기 및 동일한 형상을 갖는다. 예를 들어, 인접 블록들(AB) 및 타겟 블록(TB)은 정사각형으로 형성될 수 있다. 앞서 언급한 바와 같이, 블록 마스크(BM)의 크기는 색을 구별할 수 있는 원추세포의 분포범위에 기초하여 결정된 표준 색 관찰자의 시야로부터 결정되므로, 블록 마스크(BM)와 적어도 부분적으로 중첩하는 인접 블록들(AB)에 포함된 픽셀들은 타겟 픽셀(PXt)의 색 왜곡에 영향을 주는 픽셀들에 대응된다.
타겟 블록(TB)은 블록 마스크(BM)의 중심점에 배치되는 타겟 픽셀(PXt)을 포함하므로, 도 6에 도시된 바와 같이, 타겟 블록(TB)은 블록 마스크(BM)의 중심 부분에서 블록 마스크(BM)와 완전히 중첩된다. 한편, 인접 블록들(AB)은 블록 마스크(BM)와 적어도 부분적으로 중첩된다. 타겟 블록(TB) 및 인접 블록들(AB)의 크기가 작을 수록 블록 마스크(BM)에 중첩되는 타겟 블록(TB) 및 인접 블록들(AB)의 개수는 증가되며, 타겟 블록(TB) 및 인접 블록들(AB)의 크기가 클수록 타겟 블록(TB)과 인접 블록들(AB)의 개수는 감소된다. 따라서, 타겟 블록(TB) 및 인접 블록들(AB) 각각의 크기는 블록 마스크(BM)에 중첩하는 타겟 블록(TB) 및 인접 블록들(AB)의 개수에 대응된다. 데이터 처리부(150)는 타겟 픽셀(PXt)의 색 왜곡 발생 여부를 판단하기 위해, 타겟 픽셀(PXt)을 제외한 모든 픽셀들 각각의 게인을 고려하지 않으며, 타겟 픽셀(PXt)에 인접하는 인접 블록들(AB)의 인접 블록 게인(klocal)을 사용하여 타겟 픽셀(PXt)의 색 왜곡 발생 여부를 판단한다. 따라서, 타겟 블록(TB) 및 인접 블록들(AB)의 크기가 작을수록 타겟 픽셀(PXt)에 대한 색 왜곡 정도는 보다 정밀하게 측정될 수 있으나, 타겟 픽셀(PXt)에 대한 색 왜곡 정도를 측정하기 위한 연산은 많아 질 수 있다. 따라서, 타겟 블록(TB) 및 인접 블록들(AB) 각각의 크기는 적절하게 선택될 수 있다. 예를 들어, 타겟 블록(TB) 및 인접 블록들(AB) 각각의 크기는 블록 마스크(BM)에 중첩하는 타겟 블록(TB) 및 인접 블록들(AB)의 개수가 9개 또는 25개가 되도록 적절하게 결정될 수 있다. 그러나, 타겟 블록(TB) 및 인접 블록들(AB)의 크기가 이에 한정되는 것은 아니다.
데이터 처리부(150)의 데이터 변환부(151)는 타겟 픽셀(PXt)을 중심점으로 하는 블록 마스크(BM)를 사용하여 인접 블록들(AB)을 선택하고, 인접 블록들(AB) 각각에 포함된 픽셀들 각각의 게인(Akbn)을 산출한다. 블록 게인 산출부(152)는 데이터 변환부(151)에서 산출된 인접 블록들(AB) 각각에 포함된 픽셀들의 게인(Akbn)으로부터 인접 블록(AB)에 대한 인접 블록 게인(klocal)을 산출한다.
구체적으로, 블록 게인 산출부(152)는 인접 블록들(AB) 각각에 대하여 인접 블록 내에 포함된 픽셀들의 게인(Akbn)의 평균을 산출하여 인접 블록들(AB) 각각의 평균 블록 게인을 산출한다. 예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, 타겟 블록(TB)이 제3 컬럼 제3 로우에 배치된 경우, 인접 블록들(AB)은 타겟 블록(TB)을 둘러싸는 8개의 블록들로 선택될 수 있다. 블록 게인 산출부(152)는 타겟 블록(TB)을 둘러싸는 인접 블록들(AB) 중 제2 컬럼, 제2 로우에 배치된 인접 블록(AB2,2)에 대한 평균 블록 게인을 산출한다. 블록 게인 산출부(152)는 데이터 변환부(151)로부터 수신된 인접 블록(AB2,2)에 포함된 복수의 픽셀(PX)들에 대한 게인(Akbn)에 로그(log) 값을 취한 후, 그 평균 값을 인접 블록(AB2,2)에 대한 평균 블록 게인으로 산출할 수 있다. 설명의 편의를 위해 제s 컬럼 및 제t 로우에 배치된 인접 블록에 대한 평균 블록 게인을
Figure pat00001
로 정의한다(단, s 및 t는 1 이상의 정수). 블록 게인 산출부(152)는 동일한 방법으로 제3 컬럼, 제2 로우에 배치된 인접 블록(AB3,2)에 대한 평균 블록 게인 (
Figure pat00002
), 제4 컬럼, 제2 로우에 배치된 인접 블록(AB4,2)에 대한 평균 블록 게인 (
Figure pat00003
) 및 나머지 인접 블록에 대한 평균 블록 게인을 각각 산출한다.
이후, 블록 게인 산출부(152)는 타겟 픽셀(PXt)과 인접 블록들(AB) 각각의 중심점(CP) 사이의 거리(l1)를 가중치로 하여 인접 블록들(AB)에 대한 평균 블록 게인(
Figure pat00004
)들을 보간(interpolation)함으로써, 인접 블록 게인(klocal)을 산출한다. 예를 들어, 블록 게인 산출부(152)는 하기 [수학식 1]에 인접 블록들(AB)에 대한 평균 블록 게인(
Figure pat00005
)들을 적용함으로써 인접 블록 게인(klocal)을 산출한다.
Figure pat00006
여기서,
Figure pat00007
은 인접 블록 게인(klocal)의 로그 평균값을 의미하고, ωs,t 는 제s 컬럼 및 제t 로우의 인접 블록의 중심점(CP)과 타겟 픽셀(PXt) 사이의 거리(l1)를 가중치로 하여 가우시안 함수(Gaussian function)를 적용하여 산출된 스무딩(Smoothing) 값을 의미하고,
Figure pat00008
는 평균 블록 게인으로서, 제s 컬럼 및 제t 로우의 인접 블록(AB)에 포함된 복수의 픽셀(PX)들의 게인(Akbn)의 로그 평균값을 의미한다. 상기 [수학식 1]에서 알 수 있듯이 인접 블록 게인(klocal)은 타겟 픽셀(PXt)에 인접하는 인접 블록들(AB)을 기준으로 산출되며, 타겟 픽셀(PXt)에 가까운 중심점(CP)을 갖는 인접 블록일수록 인접 블록 게인(klocal)에 크게 기여한다. 이로써, 타겟 픽셀(PXt)에 색 왜곡에 영향을 주는 인접 블록들(AB)에 대한 평균적인 게인이 산출될 수 있다.
이후, 데이터 처리부는 복수의 픽셀들 각각의 제n 프레임의 게인 및 인접 블록들에 대한 제n 프레임의 인접 블록 게인으로부터 제n 프레임 영상의 색들 사이의 동시 대비에 의한 색 왜곡의 정도를 나타내는 색 왜곡 값을 산출(S430)한다.
구체적으로, 데이터 처리부(150)의 색 왜곡 산출부(153)는 데이터 변환부(151)로부터 산출된 복수의 픽셀(PX)들 각각에 대한 제n 프레임의 게인(Akn)을 수신하고, 블록 게인 산출부(152)로부터 산출된 복수의 픽셀들(PX) 각각에 인접하는 인접 블록들(AB)에 대한 인접 블록 게인(klocal)을 수신한다. 제n 프레임의 게인(Akn)으로부터 제n 프레임에서의 복수의 픽셀(PX)들의 색 정보가 도출될 수 있으며, 인접 블록 게인(klocal)으로부터 제n 프레임에서의 복수의 픽셀(PX)들 각각에 인접하는 인접 블록들(AB)에 대한 평균적인 색 정보가 도출될 수 있다. 색 왜곡 산출부(153)는 인접 블록 게인(klocal)과 픽셀(PX)들 각각에 대한 제n 프레임의 게인(Akn)으로부터 제n 프레임 영상에 대한 색들 사이의 동시 대비에 의한 색 왜곡 정도를 산출할 수 있다.
예를 들어, 색 왜곡 산출부(153)는 복수의 픽셀(PX)들에 대한 제n 프레임의 게인(-Akn) 및 인접 블록들(AB)에 대한 인접 블록 게인(klocal)을 하기 [수학식 2]에 적용함으로써, 색 왜곡 값을 산출한다.
Figure pat00009
여기서, ACD는 색 왜곡 값을 의미하며, log Akn는 타겟 픽셀(PXt)의 제n 프레임의 게인(Akn)의 로그값을 의미하고, N은 프레임에 포함된 픽셀의 총 개수를 의미한다.
상기 [수학식 2]는 레티넥스 이론에 기초하여 도출되었으며, 상기 [수학식 2]에 대한 상세한 도출과정은 본 출원인에 의한 한국 특허 출원 제10-2012-0151087호를 통해 알 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 인접 블록들(AB)은 타겟 픽셀(PXt)에 인접하는 블록들로 정의되므로, 복수의 픽셀(PX)들 각각에 대하여 상이한 인접 블록들(AB)이 결정될 수 있다. 블록 게인 산출부(152)는 복수의 픽셀(PX)들 각각에 대하여 인접 블록들(AB)에 대한 인접 블록 게인(klocal)을 산출한다. 색 왜곡 산출부(153)는 복수의 픽셀(PX)들 각각에 대하여 산출된 인접 블록들(AB)의 인접 블록 게인(klocal)을 상기 [수학식 2]에 적용하고, 복수의 픽셀(PX)들 각각의 게인(Akn)을 상기 [수학식 2]에 적용함으로써, 영상에 대한 색 왜곡 값(ACD)을 산출한다.
한편, 데이터 처리부는 색 왜곡 값이 미리 설정된 임계 색 왜곡 값에 수렴하도록 복수의 픽셀들에 대한 제n+1 프레임의 게인을 결정(S440)한다.
구체적으로, 게인 조절부(154)는 색 왜곡 산출부(153)를 통해 산출된 제n 프레임 영상에 대한 색 왜곡 값(ACD)으로부터 제n 프레임에서 동시 대비에 의한 색 왜곡이 나타나고 있는지 여부를 판단한다. 만약, 색 왜곡 값(ACD)이 충분히 크다면, 제n 프레임의 영상에서 색들 사이의 동시 대비에 의한 색 왜곡이 나타나고 있다고 볼 수 있다. 그러나, 색 왜곡 값(ACD)이 충분히 작다면, 제n 프레임의 영상에서 동시 대비에 의한 색 왜곡은 사용자에게 인지 되지 못한다고 볼 수 있다. 게인 조절부(154)는 동시 대비에 의한 색 왜곡이 인지 수준 이하로 내려갈 수 있도록 제n+1 프레임에서의 각 픽셀(PX)의 게인을 조절한다. 구체적으로, 게인 조절부(154)는 각 픽셀에 적용될 수 있는 게인들 중 최대 게인값을 의미하는 최대 허용 게인을 조절하는 방식으로 각 픽셀(PX)의 게인을 조절한다. 이 경우, 최대 허용 게인은 하기 [수학식 3]에 기초하여 조절된다.
Figure pat00010
여기서, AGPn +1은 제n+1 프레임의 최대 허용 게인을 의미하며, AGPn은 제n 프레임의 최대 허용 게인을 의미하고, ACDth는 임계 색 왜곡 값을 의미한다. 임계 색 왜곡 값(ACDth)은 평균적인 사람의 눈에 인지될 수 없는 동시 대비에 의한 색 왜곡에 대한 임계값을 의미하고, 실험적으로 결정되어 데이터 처리부(150)의 메모리에 저장될 수 있다. ACD는 색 왜곡 산출부(153)로부터 산출된 제n 프레임 영상의 색 왜곡 값으로서, 복수의 픽셀(PX)들의 색 왜곡 정도를 나타내는 값들의 평균을 의미한다. ε은 피드백 속도를 나타내는 상수를 의미하며, 사용자에 의해 설정될 수 있다. 상기 [수학식 3]을 통해 알 수 있듯이 게인 조절부(154)는 색 왜곡 산출부(153)를 통해 산출된 제n 프레임 영상에서의 색 왜곡 값(ACD)을 사용하여 픽셀(PX)들에 적용되는 게인 직선의 최대 허용 게인을 조절하고, 최대 허용 게인이 조절된 게인 직선으로부터 각 픽셀(PX) 들에 대한 제n+1 프레임의 게인을 결정할 수 있다.
예를 들어, 타겟 픽셀(PXt)을 기준으로 설명하면, 도 5에 도시된 바와 같이, 제n+1 프레임에서의 타겟 픽셀(PXt)의 게인(Akn+1)은 최대 게인값(Ak_max)와 최소 게인값(Ak_min) 사이에서 정의된 게인 직선으로부터 결정될 수 있다. 구체적으로, 타겟 픽셀(PXt)의 채색 비율 계수(CR)에 대응되는 게인 직선 상의 점의 세로축 좌표가 타겟 픽셀(PXt)의 게인(Akn+1)에 대응된다. 이 경우, 최대 허용 게인(AGP)이 변경되면, 도 5에 도시된 게인 직선의 기울기가 변하므로, 타겟 픽셀(PXt)의 게인(Akn+1)도 게인 직선의 기울기에 따라 변화될 수 있다. 만약, 타겟 픽셀(PXt)의 채색 비율 계수(CR)가 크다면, 게인 직선의 기울기가 커짐에 따라 타겟 픽셀(PXt)의 게인(Akn+1)은 크게 변할 수 있으며, 만약, 타겟 픽셀(PXt)의 채색 비율 계수(CR)가 작다면, 게인 직선의 기울기가 커짐에 따라 타겟 픽셀(PXt)의 게인(Akn+1)은 미세하게 변할 수 있다.
게인 조절부(154)에 의해 최대 허용 게인(AGP)이 조절되는 경우, 각 픽셀(PX)들의 채도에 따른 게인도 같이 변화되므로, 동시 대비에 의한 색 왜곡을 제어할 수 있다. 구체적으로, 제n 프레임 영상에 대한 색 왜곡 값(ACD)이 충분히 높아 동시 대비에 의한 색 왜곡이 사용자에게 인지되는 수준이라면, 게인 조절부(154)는 제n+1 프레임의 영상에서 색들 사이 동시 대비에 의한 색 왜곡이 인지되지 못하는 수준이 되도록 제n+1 프레임의 최대 허용 게인(AGPn+1)을 낮출 수 있다. 이 경우, 최대 허용 게인(AGP)이 낮아짐에 따라 최대 게인값(Ak_max)와 최소 게인값(Ak_min) 사이의 폭(Ak_variation)이 작아질 수 있으며, 픽셀(PX)들의 채도에 따른 게인 편차가 그만큼 감소될 수 있다. 따라서, 픽셀(PX)들의 채도에 따른 계조 편차도 작아질 수 있으며, 제n+1 프레임 영상에서 색들 사이의 동시 대비에 의한 색 왜곡은 일반적인 사람이 인지하지 못하는 수준으로 감소될 수 있다.
한편, 제n 프레임 영상에 대한 색 왜곡 값(ACD)이 충분히 작아서 동시 대비에 의한 색 왜곡이 사용자에게 인지되지 못하는 수준이라면, 게인 조절부(154)는 제n+1 프레임에서의 최대 허용 게인(AGPn+1)을 높일 수 있다. 이 경우, 최대 게인값(Ak_max)는 높아지며, 도 5에 도시된 게인 직선의 기울기는 증가된다. 이 경우, 픽셀(PX)들의 채도에 따른 게인 편차도 증가될 수 있으며, 픽셀(PX)들의 채도에 따른 계조 편차도 증가된다. 픽셀(PX)들의 채도에 따른 계조 편차가 증가됨에 따라, 제n+1 프레임의 영상의 색은 더욱 선명해 질 수 있다. 또한, 채색 비율 계수(CR)가 높은 무채색을 표시하는 픽셀(PX)에 대해서는 게인을 크게 적용할 수 있으므로, 고휘도 무채색을 표시하는 영상에 대해 큰 게인을 적용하여 영상의 휘도를 더욱 향상시킬 수 있으며, 표시 장치(100)가 액정 표시 장치인 경우, 향상된 휘도 만큼 백라이트 유닛의 밝기를 줄임으로써, 표시 장치의 소비 전력을 감소시킬 수도 있다.
결과적으로, 게인 조절부(154)는 색 왜곡 산출부(153)를 통해 산출된 제n 프레임 영상의 색 왜곡 값(ACD)이 임계 색 왜곡 값(ACDth)보다 작은 경우, 제n+1 프레임에서의 최대 허용 게인(AGPn +1) 을 제n 프레임에서의 최대 허용 게인(AGPn)보다 크게 하여 제n+1 프레임 영상의 색 왜곡 값(ACD)이 임계 색 왜곡 값(ACDth)에 수렴하도록 하고, 색 왜곡 산출부(153)를 통해 산출된 제n 프레임 영상의 색 왜곡 값(ACD)이 임계 색 왜곡 값(ACDth)보다 큰 경우, 제n+1 프레임에서의 최대 허용 게인(AGPn+1)을 제n 프레임에서의 최대 허용 게인(AGPn)보다 작게 하여 제n+1 프레임 영상의 색 왜곡 값(ACD)이 임계 색 왜곡 값(ACDth)에 수렴하도록 한다. 이에, 표시 장치(100)는 색 간의 동시 대비에 의한 색 왜곡을 인지 수준 이하로 유지하면서 영상의 색을 더욱 선명하고 밝게 할 수 있다.
특히, 색 왜곡 산출부(153)를 통해 산출된 색 왜곡 값(ACD)은 복수의 픽셀(PX) 각각의 게인(Akn)과 복수의 픽셀(PX)들 각각에 인접하는 인접 블록들(AB)에 대한 인접 블록 게인(klocal)에 기초하여 산출되며, 인접 블록들(AB)은 픽셀(PX)들 각각의 색 왜곡에 실질적으로 영향을 미치는 범위내의 블록들로 선택된다. 이에, 색 왜곡 산출부(153)를 통해 산출된 색 왜곡 값(ACD)은 사용자의 눈에 실질적으로 인지될 수 있는 동시 대비에 의한 색 왜곡이 정확하게 반영된 값에 대응될 수 있다. 이러한 색 왜곡 값(ACD)으로부터 제n+1 프레임에서의 최대 허용 게인(AGPn+1)이 결정될 수 있고, 최대 허용 게인(AGPn+1)으로부터 픽셀(PX)들의 게인은 조절될 수 있다. 조절된 게인이 적용된 영상에서는 동시 대비에 의한 색 왜곡이 인지되지 않을 수 있으며, 영상은 선명한 색을 가질 수 있다.
이후, 데이터 처리부는 타겟 픽셀에 대한 제n+1 프레임의 게인을 복수의 픽셀들에 대한 RGBW 데이터에 적용(S450)한다.
구체적으로, 데이터 변환부(151)는 복수의 픽셀(PX)들에 대한 제n+1 프레임의 게인(Akn+1)을 제n+1 프레임의 RGBW 데이터(RGBW')에 반영하여 제n+1 프레임의 게인(Akn+1)이 반영된 RGBW 데이터(RGBW')를 출력한다. 예를 들어, 데이터 변환부(151)는 복수의 픽셀(PX)들에 대한 제n+1 프레임의 RGBW 데이터(RGBW')에 게인 조절부(154)를 통해 결정된 게인(Akn+1)을 곱함으로써, 복수의 픽셀(PX)들의 게인(Akn+1)을 RGBW 데이터(RGBW')에 반영한다.
앞서 언급한 바와 같이, 게인 조절부(154)는 영상의 색 왜곡 값(ACD)이 임계 색 왜곡 값(ACDth)에 수렴하도록 제n+1 프레임의 최대 허용 게인(AGPn+1)을 조절하고, 게인 직선의 기울기는 최대 허용 게인(AGPn+1)에 의해 결정된다. 앞서 언급한 바와 같이, 영상의 색 왜곡 값(ACD)이 임계 색 왜곡 값(ACDth)보다 작은 경우, 최대 허용 게인(AGPn+1)은 증가될 수 있고, 게인 직선의 기울기는 증가될 수 있다. 이에, 게인 조절부(154)를 통해 결정되는 픽셀(PX)들의 게인(Akn+1)은 전체적으로 크게 증가될 수 있으며, 각 픽셀(PX)의 채도에 따른 게인(Akn+1)의 편차는 증가될 수 있다. 이에, 게인(Akn+1)이 적용된 RGBW 데이터(RGBW')는 선명한 색을 표현할 수 있다. 반면, 영상의 색 왜곡 값(ACD)이 임계 색 왜곡 값(ACDth)보다 큰 경우, 최대 허용 게인(AGPn+1)은 감소될 수 있고, 게인 직선의 기울기는 감소될 수 있다. 이에, 게인 조절부(154)를 통해 결정되는 픽셀(PX)들의 게인(Akn+1)은 미세하게 증가되거나 감소될 수 있으며, 각 픽셀(PX)의 채도에 따른 게인(Akn+1)의 편차는 감소될 수 있다. 이에, 게인(Akn+1)이 적용된 RGBW 데이터(RGBW')는 색 왜곡이 보정된 데이터일 수 있다.
데이터 변환부(151)에서 생성된 제n+1 프레임의 RGBW 데이터(RGBW')는 타이밍 컨트롤러(140)로 송신된다. 앞서 언급한 바와 같이, 타이밍 컨트롤러(140)로 송신된 RGBW 데이터(RGBW')는 동시 대비에 의한 색 왜곡이 인지 수준 이하로 감소된 데이터이므로, 타이밍 컨트롤러(140) 및 데이터 구동부(120)를 통해 구동되는 제n+1 프레임의 영상에서는 색 간 동시 대비에 의한 색 왜곡이 인지되지 않을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(100)의 데이터 처리부(150)는 타이밍 컨트롤러(140)와 분리되어 별도의 프로세서로 구현될 수 있다. 예를 들어, 데이터 처리부(150)는 주문형 집적회로 (ASIC) 형태로 구성되어 타이밍 컨트롤러(140) 및 데이터 구동부(120)가 본딩된 소스 인쇄 회로 기판에 배치될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며, 몇몇 실시예에서, 데이터 처리부(150)는 패널 구동부와 일체형으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 데이터 처리부(150)는 타이밍 컨트롤러(140)와 일체화되어 구성될 수 있다. 또한, 몇몇 실시예에서, 데이터 처리부(150)는 호스트 시스템(10) 내에 소프트웨어 모듈로 탑재될 수 있다. 이 경우, 소프트웨어 모듈은 호스트 시스템(10)에 탑재된 저장 매체로서, RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터, 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM 또는 당업계에 알려진 임의의 다른 형태의 저장 매체에 상주할 수 있다. 데이터 처리부(150)가 호스트 시스템(10) 또는 타이밍 컨트롤러(140)에 일체화되는 경우, 표시 장치(100)의 구성이 단순화될 수 있고, 표시 장치(100)의 소형화가 가능한 이점이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(100)는 서로 다른 색을 표시하는 픽셀(PX)들 사이의 동시 대비에 의한 색 왜곡을 픽셀(PX)들에 대한 게인(Akn+1)을 조절함으로써 최소화하는 데이터 처리부(150)를 포함한다. 이에, 표시 장치(100)의 색감이 보다 현실감있게 개선될 수 있다. 즉, 데이터 처리부(150)를 통해 어두운 무채색으로 둘러싸인 유채색 부분을 어둡게하고, 밝은 무채색으로 둘러싸인 유채색 부분을 밝게 함으로써, 현실적인 색감에 일치하는 영상이 표시될 수 있다.
특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(100)의 데이터 처리부(150)는 영상의 색 왜곡 값(ACD)을 산출함에 있어서, 복수의 픽셀(PX)들 각각에 인접하는 인접 블록들(AB)의 인접 블록 게인(klocal)을 고려한다. 즉, 데이터 처리부(150)는 영상의 색 왜곡 값(ACD)을 산출함에 있어서, 특정 타겟 픽셀(PXt)과 타겟 픽셀(PXt)을 제외한 표시 패널(110)의 모든 픽셀(PX)들의 게인을 고려하지 않고, 특정 타겟 픽셀(PXt)에 인접하는 인접 블록들(AB)의 평균화된 게인만을 고려한다. 이 경우, 인접 블록들(AB)은 사람의 평균적인 시야에 기초하여 설정된 블록 마스크(BM)를 통해 결정되므로, 특정 타겟 픽셀(PXt)의 색 왜곡에 실질적으로 영향을 미치는 영역의 색들이 고려될 수 있다. 따라서, 영상에 대한 보다 정확한 색 왜곡 값(ACD)이 산출될 수 있다. 이에 대한 상세한 설명을 위해 도 7a 내지 도 7c를 참조한다.
도 7a 내지 도 7c는 인접 블록에 의한 타겟 픽셀의 색 왜곡 현상을 설명하기 위한 실험 예시도 및 결과 그래프이다. 구체적으로, 도 7a 및 도 7b는 동시 대비에 의한 색 왜곡이 타겟 픽셀에 인접하는 인접 블록에 의해서 주로 발생됨을 확인하기 위한 실험 영상의 예시도이며, 도 7c는 도 7a 및 도 7c의 실험 영상 예시도를 사용하여 동시 대비에 의한 색 왜곡을 평가하였을 때, 그 결과 그래프이다.
도 7a 및 도 7b에서 색 왜곡의 평가 대상은 우측 상단에 위치하는 타겟 블록(TB)이며, 타겟 블록(TB)의 색은 노란색이었다. 도 7a의 왼쪽 실험 영상은 타겟 블록(TB)을 제외한 나머지 블록이 모두 검은색이었으며, 도 7a의 오른쪽 실험 영상은 타겟 블록(TB)을 제외한 나머지 블록이 모두 백색이었다. 도 7b의 왼쪽 실험 영상은 타겟 블록(TB)을 제외한 나머지 블록이 모두 검은색이었으며, 도 7b의 오른쪽 실험 영상은 타겟 블록(TB)에 인접하는 인접 블록들(AB)은 검은색이지만, 타겟 블록(TB) 및 인접 블록들(AB)을 제외한 나머지 블록들은 모두 백색이었다. 도 7c의 그래프는 도 7a 및 도 7b의 실험 영상을 사용하여 20명의 피실험자를 대상으로 수행되었으며, 도 7c의 실험 1(Experiment 1)은 도 7a의 실험 영상을 사용한 색 왜곡 평가를 의미하며, 실험 2(Experiment 2)는 도 7b의 실험 영상을 사용한 색 왜곡 평가를 의미한다. 도 7c에서 세로축은 색 왜곡의 정도를 나타내는 평가지수이며, 색 왜곡에 대한 평가지수는 하기 [표 1]과 같다.
점수 내용
5점 인지할 수 없음 (imperceptible)
4점 인지되나, 거슬리지 않음 (perceptible, but not annoying)
3점 다소 거슬림 (slightly annoying)
2점 거슬림, 그러나 견딜만 함 (annoying, but tolerable)
1점 거슬리며, 견딜 수 없음 (annoying, intolerable)
도 7c에서 원형의 점은 실험 1(Experiment 1)에서의 색 왜곡 정도에 대한 평가지수 평균값을 의미하며, 원형의 점을 지나는 직선은 평가지수의 편차를 의미한다. 또한, 사각형의 점은 실험 2(Experiment 2)에서의 색 왜곡 정도에 대한 평가지수 평균값을 의미하며, 사각형의 점을 지나는 직선은 평가지수의 편차를 의미한다.
도 7a 및 도 7b에서 실험 영상을 각각 두개씩 사용하는 이유는 타겟 블록(TB)의 원본 색과 색 왜곡이 발생된 경우의 색을 비교하여 타겟 블록(TB)의 색 왜곡을 정확하게 관찰하기 위함이다. 즉, 도 7a 및 도 7b에서 왼쪽 실험 영상은 타겟 블록(TB)의 원본 색을 표시하며, 도 7a 및 도 7b에서 오른쪽 실험 영상은 색 왜곡이 발생된 경우의 타겟 블록(TB)의 색을 표시한다.
도 7c를 참조하면, 실험 1의 경우, 어두운 검은색 블록들에 둘러싸인 타겟 블록(TB)과 비교하여 밝은 백색 블록들에 둘러싸인 노란색 타겟 블록(TB)에서 색 왜곡이 발생되었다. 실험 1의 색 왜곡 정도에 대한 평가지수 평균값은 약 3.8 정도임을 알 수 있다. 즉, 피실험자들은 어두운 검은색 블록들에 둘러싸인 타겟 블록(TB)의 색과 밝은 백색 블록들에 둘러싸인 타겟 블록(TB)의 색을 서로 다른 색으로 인지하였으나 다소 거슬리지 않다고 판단하였다.
반면, 실험 2의 경우, 색 왜곡 정도에 대한 평가지수 평균값이 약 4.8 정도로 실험 1에 비해 상승된 것을 알 수 있다. 실험 2의 실험 영상은 도 7b에 도시된 바와 같으며, 도 7b에서 왼쪽 실험 영상은 노란색 타겟 블록(TB)을 제외한 모든 블록들의 색이 검은색이지만, 오른쪽 실험 영상은 노란색 타겟 블록(TB)을 둘러싸는 인접 블록들(AB)의 색만 검은색일 뿐 나머지 블록들의 색은 백색이다. 만약, 동시 대비에 의한 색 왜곡 현상이 타겟 블록(TB)을 제외한 모든 블록들의 색에 의해 발생된다면, 실험 2의 결과는 실험 1과 거의 동일할 것이다. 즉, 도 7b의 오른쪽 영상에서 비록 타겟 블록(TB)을 둘러싸는 인접 블록들(AB)의 색이 검은색 이지만, 타겟 블록(TB) 및 인접 블록들(AB)을 제외한 나머지 모든 블록들의 색은 백색이므로, 만약, 동시 대비에 의한 색 왜곡 현상이 타겟 블록(TB)을 제외한 모든 블록들의 색에 의해 발생된다면, 피실험자들은 도 7b의 왼쪽 실험 영상의 타겟 블록(TB)의 색과 오른쪽 실험 영상의 타겟 블록(TB)의 색이 서로 다른 것으로 인지할 것이다. 그러나, 실험 2의 결과를 통해 알 수 있듯이, 피실험자들은 대부분 도 7b의 왼쪽 실험 영상의 타겟 블록(TB)의 색과 오른쪽 실험 영상의 타겟 블록(TB)의 색이 동일한 것으로 인지하였다. 이는, 도 7b의 왼쪽 실험 영상과 오른쪽 실험 영상에서, 타겟 블록(TB)에 인접하는 인접 블록들(AB)의 색은 검은 색으로 변화가 없었기 때문이다.
결과적으로, 사람의 눈에 인지되는 동시 대비에 의한 색 왜곡은 타겟 블록(TB)에 인접하는 인접 블록들(AB)의 색에 영향을 받음을 알 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치(100)의 데이터 처리부(150)는 영상의 색 왜곡을 보정함에 있어서, 타겟 픽셀(PXt)에 인접하는 인접 블록들(AB)의 인접 블록 게인(klocal)을 고려한다. 즉, 데이터 처리부(150)는 복수의 픽셀(PX)들 각각에 인접하는 특정 영역의 인접 블록들(AB)의 색을 고려하여 복수의 픽셀(PX)들 각각의 색 왜곡을 보정한다. 이에, 영상에 대한 색 왜곡은 정확하게 보정될 수 있다.
만약, 각 픽셀(PX)들에 대한 색 왜곡을 보정함에 있어서, 인접 블록(AB)을 고려하지 않고, 표시 패널(110)의 모든 픽셀(PX)들을 고려한다면, 도 7a의 오른쪽 실험 영상에 대한 색 왜곡 보정과 도 7b의 오른쪽 실험 영상에 대한 색 왜곡 보정이 동일하게 수행될 수 있다. 그러나, 도 7c의 그래프에서 알 수 있듯이, 실제 사람의 눈은 도 7b의 오른쪽 실험 영상에 대해서는 색 왜곡을 충분히 인지하지 못하므로, 도 7b의 오른쪽 실험 영상에 대해서는 색 왜곡에 대한 보정을 수행할 필요가 없다. 이 경우, 각 픽셀(PX)들에 대한 RGBW 데이터(RGBW')의 손실은 발생되지 않는다. 즉, 도 7b의 오른쪽 실험 영상의 경우, 색 왜곡 값(ACD)이 임계 색 왜곡 값(ACDth) 이하이므로, 색 왜곡이 보정되지 않을 수 있으며, 색 왜곡이 보정되지 않음에 따라 픽셀(PX)들에 대한 제n+1 프레임의 게인은 상승될 수 있다. 이에, 도 7b의 오른쪽 실험 영상의 제n+1 프레임에서의 RGBW 데이터(RGBW')의 데이터 값은 제n+1 프레임의 게인이 상승된 만큼 상승될 수 있으며, 도 7b의 오른쪽 실험 영상의 휘도는 상승될 수 있다. 한편, 제n+1 프레임의 게인은 각 픽셀(PX)의 채색 비율 계수(CR)에 따라 각 픽셀(PX) 별로 상이하게 결정되므로, 도 7b의 오늘쪽 실험 영상에서 노란색의 타겟 블록(TB)에 적용되는 게인과 검은색의 인접 블록(AB)에 적용되는 게인과 백색의 나머지 블록에 적용되는 게인은 서로 상이할 수 있다. 이 경우, 도 7b의 오른쪽 영상에 대한 최대 허용 게인을 동시 대비에 의한 색 왜곡이 인지되지 않는 수준에서 최대로 올릴 수 있으며, 이에, 노란색의 타겟 블록(TB)에 적용되는 게인과 검은색의 인접 블록(AB)에 적용되는 게인과 백색의 나머지 블록에 적용되는 게인의 편차는 더욱 증가될 수 있다. 이에, 도 7b의 오늘쪽 실험 영상의 색은 동시 대비에 의한 색 왜곡이 인지되지 않는 범위 내에서 더욱 선명해질 수 있으며, 표시 장치(100)가 액정 표시 장치인 경우, 각 픽셀(PX)에 대한 게인을 상승시킨 만큼 백라이트 유닛의 휘도를 낮춤으로써, 표시 장치(100)에 대한 소비 전력을 감소시킬 수도 있다.
본 발명의 예시적인 실시예는 다음과 같이 설명될 수 있다.
전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 영상 데이터 처리 방법은 각각 적색 서브 픽셀, 녹색 서브 픽셀, 청색 서브 픽셀 및 백색 서브 픽셀을 포함하는 복수의 픽셀들 각각에 대한 제n 프레임의 게인을 산출하는 단계, 복수의 픽셀들 각각에 인접하는 인접 블록들에 대한 제n 프레임의 인접 블록 게인을 산출하는 단계, 복수의 픽셀들 각각에 대한 제n 프레임의 게인 및 인접 블록들에 대한 제n 프레임의 인접 블록 게인으로부터 제n 프레임 영상의 색들 사이의 동시 대비(simultaneous contrast)에 의한 색 왜곡(color distortion)의 정도를 나타내는 색 왜곡 값을 산출하는 단계, 색 왜곡 값이 미리 설정된 임계 색 왜곡 값에 수렴하도록 복수의 픽셀들에 대한 제n+1 프레임의 게인을 결정하는 단계, 및 제n+1 프레임의 게인을 복수의 픽셀들에 대한 RGBW 데이터에 적용하는 단계를 포함한다(단, n은 1이상의 정수). 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 영상 데이터 처리 방법은 영상의 색들 사이의 동시 대비에 의한 색 왜곡을 보정함에 있어서, 복수의 픽셀들 각각의 색 왜곡에 실질적으로 영향을 미치는 인접 블록들의 인접 블록 게인을 고려한다. 이에, 복수의 픽셀들 각각에 대한 색 왜곡이 정확하게 보정될 수 있으며, 픽셀들 각각에 대한 색 왜곡이 정확하게 보정됨에 따라 영상의 색 왜곡을 인지되지 못하는 수준으로 유지시키면서 영상의 색을 더욱 선명하게 할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 인접 블록 게인을 산출하는 단계는, 인접 블록에 포함된 픽셀들에 대한 게인들의 평균을 산출하여 인접 블록의 평균 블록 게인을 산출하는 단계 및 인접 블록들 각각의 중심점과 인접 블록들의 기준이되는 타겟 픽셀 사이의 거리를 가중치(weight)로 하여 평균 블록 게인을 보간(interpolation)함으로써, 인접 블록 게인을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 인접 블록 게인은 하기 [수학식 1]을 사용하여 산출될 수 있다.
[수학식 1]
Figure pat00011
여기서,
Figure pat00012
은 상기 인접 블록 게인의 log 평균값을 의미하고, ωs,t는 상기 타겟 픽셀과 상기 인접 블록의 중심점까지의 거리를 가중치로 하여 가우시안 함수를 적용하여 산출된 스무딩(smoothing) 값이며,
Figure pat00013
는 상기 인접 블록에 포함된 픽셀들 각각에 대한 제n 프레임의 게인의 log 평균 값을 의미함.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 색 왜곡 값은, 타겟 픽셀에 대한 제n 프레임의 게인과 인접 블록에 대한 제n 프레임의 인접 블록 게인을 하기 [수학식 2]에 적용하여 산출될 수 있다.
[수학식 2]
Figure pat00014
여기서, ACD는 복수의 픽셀들에 대한 색 왜곡 값이고, N은 복수의 픽셀들의 총 개수이고, log Akn은 복수의 픽셀들에 대한 제n 프레임의 게인의 log 값이며,
Figure pat00015
은 상기 [수학식 1]로 산출되는 인접 블록 게인의 log 평균값을 의미함.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 인접 블록은 타겟 픽셀을 중심점으로 하는 블록 마스크에 의해 결정되며, 블록 마스크의 크기는 국제 조명 위원회(International Commission on Illumination; CIE)로부터 정의된 2˚ 표준 색 관찰자의 시야 또는 10˚ 표준 색 관찰자의 시야에 대응될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 인접 블록은 타겟 픽셀을 포함하는 타겟 블록을 둘러싸며, 인접 블록 및 타겟 블록은 서로 동일한 정사각형이며, 블록 마스크에 중첩하는 인접 블록 및 타겟 블록의 개수는 9개 또는 25개일 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 타겟 픽셀에 대한 제n+1 프레임의 게인을 결정하는 단계는, 색 왜곡 값을 하기 [수학식 3]에 적용하여 제n+1 프레임에서 픽셀들에 적용될 수 있는 게인의 최대값을 의미하는 최대 허용 게인을 결정하는 단계 및 최대 허용 게인을 기준으로 결정되는 게인 직선으로부터 복수의 필셀들에 대한 제n+1 프레임의 게인을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
[수학식 3]
Figure pat00016
여기서, AGPn + 1는 n+1 프레임의 최대 허용 게인을 의미하고, AGPn는 제n 프레임의 최대 허용 게인을 의미하고, ε는 피드백 속도를 나타내는 상수를 의미하고, ACDth는 임계 색 왜곡 값을 의미하며, ACD는 색 왜곡 값을 의미함.
전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 표시 패널, 패널 구동부 및 데이터 처리부를 포함한다. 표시 패널은 각각 적색 서브 픽셀, 녹색 서브 픽셀, 청색 서브 픽셀 및 백색 서브 픽셀로 구성된 복수의 픽셀들을 포함한다. 패널 구동부는 표시 패널의 복수의 픽셀들에 구동 전압을 제공하도록 구성된다. 데이터 처리부는 패널 구동부로 복수의 픽셀들에 대한 RGBW 데이터를 제공하도록 구성되고, 복수의 픽셀들에 대한 게인을 산출하고, 복수의 픽셀들 각각에 인접하는 인접 블록들에 대한 인접 블록 게인을 산출하고, 복수의 픽셀들에 대한 게인 및 인접 블록들에 대한 인접 블록 게인으로부터 표시 패널에 표시되는 영상의 색들 사이의 동시 대비(simultaneous contrast)에 의한 색 왜곡(color distortion)의 정도를 나타내는 색 왜곡 값을 산출하고, 색 왜곡이 최소화되도록 복수의 픽셀들에 대한 게인을 조절한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 영상의 색 왜곡을 보정함에 있어서, 복수의 픽셀들 각각의 색 왜곡에 실질적으로 영향을 미치는 인접 블록들에 대한 인접 블록 게인을 산출한다. 이에, 각 픽셀에 대한 색 왜곡은 정밀하게 보정될 수 있으며, 표시 패널을 통해 표시되는 영상은 색 왜곡이 인지되지 않으면서 보다 선명한 색을 가질 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 데이터 처리부는 데이터 변환부, 블록 게인 산출부, 색 왜곡 산출부 및 게인 조절부를 포함할 수 있다. 데이터 변환부는 복수의 픽셀들에 대한 RGB 데이터를 RGBW 데이터로 변환하고, RGB 데이터로부터 복수의 픽셀들에 대한 게인을 산출할 수 있다. 블록 게인 산출부는 복수의 픽셀들 각각에 인접하는 인접 블록들에 포함된 픽셀들에 대한 게인들의 평균 값을 의미하는 평균 블록 게인을 산출하고, 인접 블록들 각각의 중심점과 인접 블록들의 기준이되는 타겟 픽셀 사이의 거리를 가중치(weight)로 하여 평균 블록 게인을 보간(interpolation)함으로써, 인접 블록 게인을 산출하도록 구성될 수 있다. 색 왜곡 산출부는 복수의 픽셀들에 대한 게인과 인접 블록들에 대한 인접 블록 게인을 사용하여 색 왜곡 값을 산출할 수 있다. 게인 조절부는 색 왜곡 값이 미리 설정된 임계 색 왜곡 값에 수렴되도록 복수의 픽셀들에 대한 게인을 조절하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 게인 조절부는 색 왜곡 값이 임계 색 왜곡 값보다 작은 경우, 색 왜곡 값이 임계 색 왜곡 값에 수렴하도록 복수의 픽셀들에 적용할 수 있는 게인의 최대값을 의미하는 최대 허용 게인을 상승시키고, 색 왜곡 값이 임계 색 왜곡 값보다 큰 경우, 색 왜곡 값이 임계 색 왜곡 값에 수렴하도록 복수의 픽셀들에 대한 최대 허용 게인을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 데이터 처리부는 패널 구동부와 일체형으로 구성될 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 호스트 시스템
100: 표시 장치
110: 표시 패널
111: 광원
112a, 112b: 컬러 필터
120: 데이터 구동부
130: 게이트 구동부
140: 타이밍 컨트롤러
150: 데이터 처리부
151: 데이터 변환부
152: 블록 게인 산출부
153: 색 왜곡 산출부
154: 게인 조절부
DL: 데이터 라인
GL: 게이트 라인
PX: 픽셀
PXt: 타겟 픽셀
TB: 타겟 블록
AB, AB2,2, AB3,2, AB4,2: 인접 블록
BM: 블록 마스크
CP: 인접 블록의 중심점

Claims (11)

  1. 각각 적색 서브 픽셀, 녹색 서브 픽셀, 청색 서브 픽셀 및 백색 서브 픽셀을 포함하는 복수의 픽셀들 각각에 대한 제n 프레임의 게인을 산출하는 단계;
    상기 복수의 픽셀들 각각에 인접하는 인접 블록들에 대한 제n 프레임의 인접 블록 게인을 산출하는 단계;
    상기 복수의 픽셀들 각각의 상기 제n 프레임의 게인 및 상기 인접 블록들에 대한 상기 제n 프레임의 인접 블록 게인으로부터 상기 제n 프레임 영상의 색들 사이의 동시 대비(simultaneous contrast)에 의한 색 왜곡(color distortion)의 정도를 나타내는 색 왜곡 값을 산출하는 단계;
    상기 색 왜곡 값이 미리 설정된 임계 색 왜곡 값에 수렴하도록 상기 복수의 픽셀들에 대한 제n+1 프레임의 게인을 결정하는 단계; 및
    상기 제n+1 프레임의 게인을 상기 복수의 픽셀들에 대한 RGBW 데이터에 적용하는 단계를 포함하는, 표시 장치의 영상 데이터 처리 방법 (단, n은 1이상의 정수).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 인접 블록 게인을 산출하는 단계는,
    상기 인접 블록들에 포함된 픽셀들에 대한 게인들의 평균을 산출하여 상기 인접 블록들의 평균 블록 게인을 산출하는 단계; 및
    상기 인접 블록들 각각의 중심점과 상기 인접 블록들의 기준이되는 타겟 픽셀 사이의 거리를 가중치(weight)로 하여 상기 평균 블록 게인을 보간(interpolation)함으로써, 상기 인접 블록 게인을 산출하는 단계를 포함하는, 표시 장치의 영상 데이터 처리 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 인접 블록 게인은 하기 [수학식 1]을 사용하여 산출되는, 표시 장치의 영상 데이터 처리 방법.
    [수학식 1]
    Figure pat00017

    여기서,
    Figure pat00018
    은 상기 인접 블록 게인의 log 평균값을 의미하고, ωs,t는 상기 타겟 픽셀과 상기 인접 블록의 중심점 까지의 거리를 가중치로 하여 가우시안 함수를 적용하여 산출된 스무딩(smoothing) 값이며,
    Figure pat00019
    는 상기 인접 블록에 포함된 픽셀들 각각에 대한 제n 프레임의 게인의 log 평균 값을 의미함.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 색 왜곡 값은,
    상기 복수의 픽셀들에 대한 상기 제n 프레임의 게인과 상기 인접 블록들에 대한 상기 제n 프레임의 인접 블록 게인을 하기 [수학식 2]에 적용하여 산출되는, 표시 장치의 영상 데이터 처리 방법.
    [수학식 2]
    Figure pat00020

    여기서, ACD는 상기 복수의 픽셀들에 대한 색 왜곡 값이고, N은 상기 복수의 픽셀들의 총 개수이고, log Akn은 상기 복수의 픽셀들에 대한 제n 프레임의 게인의 log 값이며,
    Figure pat00021
    은 상기 [수학식 1]로 산출되는 인접 블록 게인의 log 평균값을 의미함.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 인접 블록은 상기 타겟 픽셀을 중심점으로 하는 블록 마스크에 의해 결정되며,
    상기 블록 마스크의 크기는 국제 조명 위원회(International Commission on Illumination; CIE)로부터 정의된 2˚ 표준 색 관찰자의 시야 또는 10˚ 표준 색 관찰자의 시야에 대응되는, 표시 장치의 영상 데이터 처리 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 인접 블록은 상기 타겟 픽셀을 포함하는 타겟 블록을 둘러싸며,
    상기 인접 블록 및 상기 타겟 블록은 서로 동일한 정사각형이며,
    상기 블록 마스크에 중첩하는 상기 인접 블록 및 상기 타겟 블록의 개수는 9개 또는 25개인, 영상 데이터 처리 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 픽셀들에 대한 상기 제n+1 프레임의 게인을 결정하는 단계는,
    상기 색 왜곡 값을 하기 [수학식 3]에 적용하여 상기 제n+1 프레임에서 상기 픽셀들에 적용될 수 있는 게인의 최대값을 의미하는 최대 허용 게인을 결정하는 단계; 및
    상기 최대 허용 게인을 기준으로 결정되는 게인 직선으로부터 상기 복수의 픽셀들에 대한 상기 제n+1 프레임의 게인을 결정하는 단계를 포함하는, 표시 장치의 영상 데이터 처리 방법.
    [수학식 3]
    Figure pat00022

    여기서, AGPn + 1는 상기 n+1 프레임의 최대 허용 게인을 의미하고, AGPn는 상기 상기 제n 프레임의 최대 허용 게인을 의미하고, ε는 피드백 속도를 나타내는 상수를 의미하고, ACDth는 상기 임계 색 왜곡 값을 의미하며, ACD는 상기 색 왜곡 값을 의미함.
  8. 각각 적색 서브 픽셀, 녹색 서브 픽셀, 청색 서브 픽셀 및 백색 서브 픽셀로 구성된 복수의 픽셀들을 포함하는 표시 패널;
    상기 표시 패널의 상기 복수의 픽셀들에 구동 전압을 제공하도록 구성된 패널 구동부; 및
    상기 패널 구동부로 상기 복수의 픽셀들에 대한 RGBW 데이터를 제공하도록 구성된 데이터 처리부를 포함하고,
    상기 데이터 처리부는,
    상기 복수의 픽셀들에 대한 게인을 산출하고,
    상기 복수의 픽셀들 각각에 인접하는 인접 블록들에 대한 인접 블록 게인을 산출하고,
    상기 복수의 픽셀들에 대한 게인 및 상기 인접 블록들에 대한 인접 블록 게인으로부터 상기 표시 패널에 표시되는 영상의 색들 사이의 동시 대비(simultaneous contrast)에 의한 색 왜곡(color distortion)의 정도를 나타내는 색 왜곡 값을 산출하고,
    상기 색 왜곡이 최소화되도록 상기 복수의 픽셀들에 대한 게인을 조절하는, 표시 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 데이터 처리부는,
    상기 복수의 픽셀들에 대한 RGB 데이터를 상기 RGBW 데이터로 변환하고, 상기 RGB 데이터로부터 상기 복수의 픽셀들에 대한 게인을 산출하는 데이터 변환부;
    상기 복수의 픽셀들 각각에 인접하는 상기 인접 블록들에 포함된 픽셀들에 대한 게인들의 평균 값을 의미하는 평균 블록 게인을 산출하고, 상기 인접 블록들 각각의 중심점과 상기 인접 블록들의 기준이 되는 타겟 픽셀 사이의 거리를 가중치(weight)로 하여 상기 평균 블록 게인을 보간(interpolation)함으로써, 상기 인접 블록 게인을 산출하도록 구성된 블록 게인 산출부;
    상기 복수의 픽셀들에 대한 상기 게인과 상기 인접 블록들에 대한 상기 인접 블록 게인을 사용하여 상기 색 왜곡 값을 산출하는 색 왜곡 산출부; 및
    상기 색 왜곡 값이 미리 설정된 임계 색 왜곡 값에 수렴되도록 상기 복수의 픽셀들에 대한 상기 게인을 조절하도록 구성된 게인 조절부를 포함하는, 표시 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 게인 조절부는 상기 색 왜곡 값이 상기 임계 색 왜곡 값보다 작은 경우, 상기 색 왜곡 값이 상기 임계 색 왜곡 값에 수렴하도록 상기 복수의 픽셀들에 적용할 수 있는 게인의 최대값을 의미하는 최대 허용 게인을 상승시키고, 상기 색 왜곡 값이 상기 임계 색 왜곡 값보다 큰 경우, 상기 색 왜곡 값이 상기 임계 색 왜곡 값에 수렴하도록 상기 복수의 픽셀들에 대한 상기 최대 허용 게인을 감소시키는, 표시 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 데이터 처리부는 상기 패널 구동부와 일체형으로 구성되는, 표시 장치.
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