KR20210051819A

KR20210051819A - 표시 장치

Info

Publication number: KR20210051819A
Application number: KR1020190137578A
Authority: KR
Inventors: 김영태; 함정현; 이선미; 권혁준
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2019-10-31
Filing date: 2019-10-31
Publication date: 2021-05-10
Also published as: KR102633405B1

Abstract

표시 장치는, 게이트 라인과 데이터 라인에 연결되는 복수 개의 픽셀을 구비하여 이미지를 표시하기 위한 표시 패널; 게이트 라인과 데이터 라인을 구동하여 복수 개의 픽셀에 데이터 전압을 공급하기 위한 구동 회로; 및 입력되는 영상 데이터에서 제1 영역을 선택하고, 조도 값을 근거로 제1 영역의 휘도와 제1 영역에 포함된 라인의 두께를 조절하여, 구동 회로에 전달하기 위한 타이밍 컨트롤러를 포함하여 구성될 수 있다.

Description

표시 장치{DISPLAY DEVICE}

이 명세서는 표시 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량용 표시 장치에서 컨텐츠의 시인성을 올리도록 영상 처리하는 방법에 관한 것이다.

평판 표시 장치에는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display, LCD), 전계 발광 표시 장치(Electroluminescence Display), 전계 방출 표시 장치(Field Emission Display, FED), 양자점 표시 장치(Quantum Dot Display Panel: QD) 등이 있다. 전계 발광 표시 장치는 발광층의 재료에 따라 무기 발광 표시 장치와 유기 발광 표시 장치로 나뉘어진다. 유기 발광 표시 장치의 픽셀들은 자발광 소자인 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode, OLED)를 포함하여 이를 발광시켜 영상을 표시한다.

최근 디자인을 용이하게 하고 검정색을 잘 표현하여 표시 품질을 고급스럽게 할 수 있어서, 플라스틱 기판 OLED 디스플레이가 자동차용 디스플레이로 채택되고 있다. 하지만, 휘도가 낮으면 운전자가 디스플레이에 표시되는 컨텐츠를 빨리 인지하는 시인성이 낮아지고 특히 조도가 낮은 상황에서는 컨텐츠 시인성 저하가 극대화되는 문제가 있다. 또한, 디스플레이 전체의 휘도를 무리하게 높이면 잔상이 발생할 수 있고 소비 전력이 증가하는 문제가 발생한다.

이 명세서에 개시된 실시예는 이러한 상황을 감안한 것으로, 이 명세서의 목적은 표시 장치에 표시되는 컨텐츠의 시인성을 높이는 영상 처리 방법을 제공하는 데 있다.

일 실시예에 따른 표시 장치는, 게이트 라인과 데이터 라인에 연결되는 복수 개의 픽셀을 구비하여 이미지를 표시하기 위한 표시 패널; 게이트 라인과 데이터 라인을 구동하여 복수 개의 픽셀에 데이터 전압을 공급하기 위한 구동 회로; 및 입력되는 영상 데이터에서 제1 영역을 선택하고, 조도 값을 근거로 제1 영역의 휘도와 제1 영역에 포함된 라인의 두께를 조절하여, 구동 회로에 전달하기 위한 타이밍 컨트롤러를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

다른 실시예에 따른 표시 장치에서 영상 처리 방법은, 입력 영상 데이터에서 제1 영역을 선택하는 단계; 조도 값을 근거로 제1 영역의 휘도를 상향하는 단계; 조도 값을 근거로 제1 영역에 포함된 라인의 두께를 조절하는 단계; 및 제1 영역이 영상 처리된 영상 데이터를 표시하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

화질을 향상시키는 알고리즘을 표시 장치 전체가 아닌 부분적으로만 적용함으로써, 운전자의 시선이 머무는 영역의 시인성을 높이면서도, 표시 장치의 휘도를 높일 때 발생하는 소비 전력 증가와 잔상 문제를 최소화할 수 있게 된다.

또한, 조도에 맞추어 라인의 두께를 조정함으로써, 단순히 휘도를 높이는 방법에 비해 운전자가 텍스트를 정확하게 인지할 수 있게 된다.

도 1은 차량의 대시 보드에 적용되는 플라스틱 기판의 유기 발광 표시 장치를 도시한 것이고,
도 2는 운전자의 시선이 머무는 영역의 시인성을 높이기 위해 해당 영역의 영상을 처리하는 실시예를 도시한 것이고,
도 3은 표시 장치를 기능 블록으로 도시한 것이고,
도 4는 픽셀 회로의 예를 도시한 것이고,
도 5는 도 4의 픽셀 회로에서 구동과 관련된 신호들을 도시한 것이고,
도 6은 운전자의 시선이 머무는 부스팅 영역의 시인성을 높이기 위한 영상 처리 방법에 대한 동작 흐름도를 도시한 것이고,
도 7a는 시야각에 따른 사람의 인지 능력을 도시한 것이고,
도 7b는 눈으로부터 거리에 따라 영상 처리할 부스팅 영역의 크기를 결정하는 예를 도시한 것이고,
도 8a는 조도에 따른 디스플레이 적정 휘도 레벨을 그래프로 도시한 것이고,
도 8b는 운전자의 시선이 머무는 부스팅 영역의 휘도를 상향 조정한 예를 도시한 것이고,
도 9는 시인성을 높이기 위해 조도에 따라 부스팅 영역에 있는 라인의 두께를 조절하는 방법에 대한 동작 흐름도를 도시한 것이고,
도 10은 부스팅 영역의 경계를 처리한 결과를 비교한 것이고,
도 11a 내지 도 11c는 조도별 라인의 두께를 결정할 때 참조할 룩업 테이블을 생성하는 과정을 도시한 것이고,
도 12a는 라인 두께와 콘트라스트 감도의 관계를 그래프로 도시한 것이고,
도 12b는 도 11 과정으로 생성된 룩업 테이블을 참조하여 라인 두께를 결정하는 과정을 도시한 것이고,
도 13은 야간에 운전자의 시선이 머무는 영역을 도 6의 동작 흐름도에 따라 영상 처리한 결과를 도시한 것이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 실질적으로 동일한 구성 요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 이 명세서 내용과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 불필요하게 내용 이해를 흐리게 하거나 방해할 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 차량의 대시 보드에 적용되는 플라스틱 기판의 유기 발광 표시 장치를 도시한 것으로, 도 1의 차량 실내에는, 운전석의 주행 정보를 표시하는 계기판과 대시 보드 가운데 내비게이션 정보를 표시하는 부분에 표시 장치가 장착되는 것뿐만 아니라, 보조석 앞에도 표시 장치가 장착되고 있다.

운전석 앞의 계기판과 운전석과 보조석 사이 센터페시아를 포함하여, 보조석 앞의 대시 보드 전면(또는 글러브 박스 위)까지 디스플레이를 장착하고, 특히 이들을 모두 하나의 디스플레이로 장착하면, 차량 탑승자에게 개방감을 주고 차량 내부를 세련되게 보이게 할 수 있어서, 최근 차량 내부 디자인에 적용되는 추세이다.

차량의 대시 보드는 직선이 아니라 곡선 형태를 띄기 때문에, 차량 대시 보드의 전면에 디스플레이를 장착하기 위해서는, 형상의 변경이 가능한 플라스틱 기판의 유기 발광 또는 무기 발광의 표시 장치가 채택될 수 밖에 없다. 또한, 유기 발광 표시 장치는, 시야각의 제약이 거의 없고 블랙을 잘 표현하기 때문에, 운전자가 센터페시아에 표시되는 내비게이션을 확인하는 데에 유리하다.

한편, 차량 내부의 디스플레이가 너무 밝으면 운전자가 전방을 주시하기 어려워 차량 안전 운전에 방해가 되므로, 디스플레이의 휘도를 상대적으로 낮게 하는 것이 유리하다. 하지만, 운전석에서 상대적으로 먼 센터페시아의 디스플레이에 차량 운행과 관련된 내비게이션 지도가 표시되고, 운전자가 지도에서 목적지로 가는 경로의 안내를 받을 때, 디스플레이의 휘도가 낮으면, 운전자가 내비게이션이 제공하는 정보를 빨리 인지하기 어려울 수 있다.

그렇다고 디스플레이의 출력 휘도를 높이면, 대시 보드 전면이 모두 디스플레이로 장착된 상황에서 디스플레이 면적이 넓어 전력 소모가 증가하는 문제가 발생한다. 또한, 유기 발광 디스플레이에서는 출력 휘도를 높이면, 이전 프레임의 영상이 남아 있는 잔상 현상이 발생할 수 있다.

이 명세서에서 실시예는, 차량의 대시 보드 전면에 장착된 디스플레이에서 운전자의 시선의 머무는 영역의 영상 데이터만을 선택적으로 처리하되, 해당 영역의 휘도를 높이고 해당 영역에 포함된 라인의 두께를 조절함으로써, 디스플레이에 표시되는 컨텐츠의 시인성을 높일 수 있다.

도 2는 운전자의 시선이 머무는 영역의 시인성을 높이기 위해 해당 영역의 영상을 처리하는 실시예를 도시한 것으로, 도 2에서 동그라미로 경계가 된 그림은 운전자의 시선이 머문 영역을 확대한 것으로, 해당 영역의 휘도를 올리고 해당 영역에 포함된 텍스트나 라인의 두께를 조절하고 있다.

먼저, 차량의 디스플레이에서 운전자의 시선이 향하는 영역을 확인하고, 해당 영역의 크기를 정하고, 해당 영역에 표시될 영상 데이터의 휘도를 올리고, 해당 영상 데이터에 포함된 라인이나 텍스트의 두께를 상향 조절하여, 해당 영역에 표시되는 컨텐츠의 시인성을 높일 수 있다.

운전자의 시선이 향하는 영역은 차량 내부에 구비된 아이 트래킹(Eye Tracking) 센서가 제공하는 센서 신호를 통해 확인할 수 있다. 또한, 라인이나 텍스트의 두께를 조절할 때 조도를 참조하는데, 조도 정보는 차량 내부에 구비된 조도 센서가 제공할 수 있다.

도 3은 표시 장치를 기능 블록으로 도시한 것이다. 도 3의 표시 장치는, 표시 패널(10), 타이밍 컨트롤러(11), 데이터 구동 회로(12), 게이트 구동 회로(13) 및 전원부(16)를 구비할 수 있다.

도 3의 타이밍 컨트롤러(11), 데이터 구동 회로(12), 게이트 구동 회로(13) 및 전원부(16)는 전체 또는 일부가 드라이브 IC 내에 일체화될 수 있는데, 데이터 구동 회로(12)와 게이트 구동 회로(13)를 병합하여 하나의 구동 회로로 구성할 수도 있다.

표시 패널(10)에서 입력 영상이 표현되는 화면에는 열(Column) 방향(또는 수직 방향)으로 배열되는 다수의 데이터 라인들(14)과 행(Row) 방향(또는 수평 방향)으로 배열되는 다수의 게이트 라인들(15)이 교차하고, 교차 영역마다 픽셀들(PXL)이 매트릭스 형태로 배치되어 픽셀 어레이를 형성한다.

표시 패널(10)은, 플라스틱 기판 위 표시 영역에 픽셀 어레이가 형성되고 픽셀 어레이를 덮는 봉지층이 배치되고, 플라스틱 기판 위 비표시 영역에 실런트가 도포되어 외부 충격을 완충하고 습기가 픽셀 어레이에 침입하지 않도록 한다.

게이트 라인(15)은 데이터 라인(14)에 공급되는 데이터 전압을 픽셀에 인가하기 위한 스캔 신호를 공급하는 제1 게이트 라인(15_1)과 데이터 전압이 기입된 픽셀을 발광시키기 위한 발광 신호를 공급하는 제2 게이트 라인(15_2)을 포함할 수 있다.

표시 패널(10)은, 픽셀 구동 전압(또는 고전위 전원 전압)(Vdd)을 픽셀들(PXL)에 공급하기 위한 제1 전원 라인(101), 저전위 전원 전압(Vss)을 픽셀들(PXL)에 공급하기 위한 제2 전원 라인(102), 픽셀 회로를 초기화하기 위한 초기화 전압(Vini)을 공급하기 위한 초기화 전압 라인(103) 등을 더 포함할 수 있다. 제1/제2 전원 라인(101, 102)과 초기화 전압 라인(103)은 전원부(16)에 연결된다. 제2 전원 라인(102)은 다수 개의 픽셀들(PXL)을 덮는 투명 전극 형태로 형성될 수도 있다.

표시 패널(10)의 픽셀 어레이 위에 터치 센서들이 배치될 수 있다. 터치 입력은 별도의 터치 센서들을 이용하여 센싱 되거나 픽셀들을 통해 센싱 될 수 있다. 터치 센서들은 온-셀(On-cell type) 또는 애드 온 타입(Add on type)으로 표시 패널(PXL)의 화면(AA) 위에 배치되거나 픽셀 어레이에 내장되는 인-셀(In-cell type) 터치 센서들로 구현될 수 있다.

픽셀 어레이에서, 같은 수평 라인에 배치되는 픽셀(PXL)은 데이터 라인들(14) 중 어느 하나, 게이트 라인들(15) 중 어느 하나(또는 제1 게이트 라인들(15_1) 중 어느 하나와 제2 게이트 라인들(15_2) 중 어느 하나)에 접속되어 픽셀 라인을 형성한다.

픽셀(PXL)은, 게이트 라인(15)을 통해 인가되는 스캔 신호와 발광 신호에 응답하여 데이터 라인(14)과 전기적으로 연결되어 데이터 전압을 입력 받고 데이터 전압에 상응하는 전류로 OLED를 발광시킨다. 같은 픽셀 라인에 배치된 픽셀들(PXL)은 같은 게이트 라인(15)으로부터 인가되는 스캔 신호와 발광 신호에 따라 동시에 동작한다.

유기 발광 표시 장치의 픽셀(PXL)은 발광 소자인 OLED와, 게이트-소스 사이 전압(Vgs)에 따라 OLED에 전류를 공급하여 OLED를 구동하는 구동 소자를 포함한다. OLED는 애노드, 캐소드 및 이 전극들 사이에 형성된 유기 화합물층을 포함한다.

유기 화합물층은 정공 주입층(Hole Injection layer, HIL), 정공 수송층(Hole transport layer, HTL), 발광층(Emission layer, EML), 전자 수송층(Electron transport layer, ETL), 전자 주입층(Electron Injection layer, EIL) 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. OLED에 전류가 흐를 때 정공 수송층(HTL)을 통과한 정공과 전자 수송층(ETL)을 통과한 전자가 발광층(EML)으로 이동하여 여기자가 형성되고, 그 결과 발광층(EML)이 가시광을 방출할 수 있다.

하나의 픽셀 유닛은 적색 서브픽셀, 녹색 서브픽셀 및 청색 서브픽셀을 포함하는 3개의 서브 픽셀 또는 적색 서브픽셀, 녹색 서브픽셀, 청색 서브픽셀 및 백색 서브픽셀을 포함한 4개의 서브픽셀로 구성될 수 있으나, 그에 한정되지 않는다. 각 서브픽셀은 내부 보상 회로를 포함하는 픽셀 회로로 구현될 수 있다. 이하에서 픽셀은 서브픽셀을 의미한다.

픽셀(PXL)은, 전원부(16)로부터 픽셀 구동 전압(Vdd), 초기화 전압(Vini) 및 저전위 전원 전압(Vss)을 공급 받고, 구동 트랜지스터, OLED 및 내부 보상 회로를 구비할 수 있는데, 내부 보상 회로는 아래 설명하는 도 4와 같이 복수 개의 스위치 트랜지스터와 하나 이상의 커패시터로 구성될 수 있다.

타이밍 컨트롤러(11)는 외부 호스트 시스템(미도시)으로부터 전달되는 영상 데이터(RGB)에 영상 처리를 수행하여 데이터 구동 회로(12)에 공급한다. 또한, 타이밍 컨트롤러(11)는, 호스트 시스템 또는 별도의 센서로부터 아이 트래킹 정보(Eye Tracking Information, ETI)와 조도 정보(Illuminance Information, II)를 수신하고, 이를 근거로 운전자의 시선이 머무는 영역을 결정하고 결정된 영역의 영상 데이터(또는 컨텐츠)에 대해서 운전자의 시인성을 높이기 위한 영상 처리를 수행할 수 있다.

컨텐츠의 시인성을 높이기 위한 영상 처리는 데이터 변환부를 통해 구현될 수 있고, 타이밍 컨트롤러(11)에 포함되는 데이터 변환부에 대한 설명은 아래에서 상세하게 한다.

또한, 타이밍 컨트롤러(11)는, 호스트 시스템으로부터 수직 동기 신호(Vsync), 수평 동기 신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(DE), 도트 클럭(DCLK) 등의 타이밍 신호를 입력 받아, 데이터 구동 회로(12)와 게이트 구동 회로(13)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 제어 신호들을 생성한다. 제어 신호들은 게이트 구동 회로(13)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 제어 신호(GCS)와 데이터 구동 회로(12)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 데이터 제어 신호(DCS)를 포함한다.

데이터 구동 회로(12)는, 데이터 제어 신호(DCS)를 기반으로, 타이밍 컨트롤러(11)로부터 입력되는 디지털 비디오 데이터(RGW/BGW)를 샘플링 하고 래치 하여 병렬 데이터로 바꾸고, 채널들을 통해 감마 기준 전압에 따라 아날로그 데이터 전압으로 변환하고, 데이터 전압을 출력 채널과 데이터 라인들(14)을 거쳐 픽셀들(PXL)로 공급한다. 데이터 전압은 픽셀이 표현할 계조에 대응되는 값일 수 있다. 데이터 구동 회로(12)는 복수 개의 소스 드라이버 IC로 구성될 수 있다.

데이터 구동 회로(12)를 구성하는 각 소스 드라이브 IC는 시프트 레지스터(shift register), 래치, 레벨 시프터, DAC, 및 버퍼를 포함할 수 있다. 시프트 레지스터는 타이밍 컨트롤러(11)로부터 입력되는 클럭을 시프트 하여 샘플링을 위한 클럭을 순차적으로 출력하고, 래치는 시프트 레지스터로부터 순차적으로 입력되는 샘플링용 클럭 타이밍에 디지털 비디오 데이터 또는 픽셀 데이터를 샘플링 하여 래치 하고 샘플링 된 픽셀 데이터를 동시에 출력하고, 레벨 시프터는 래치로부터 입력되는 픽셀 데이터의 전압을 DAC의 입력 전압 범위 안으로 시프트 하고, DAC는 레벨 시프터로부터의 픽셀 데이터를 감마 보상 전압을 근거로 데이터 전압으로 변환하여 출력하고, DAC로부터 출력되는 데이터 전압은 버퍼를 통해 데이터 라인(14)에 공급된다.

게이트 구동 회로(13)는, 게이트 제어 신호(GCS)를 기반으로 스캔 신호와 발광 신호를 생성하되, 액티브 기간에 스캔 신호와 발광 신호를 행 순차 방식으로 생성하여 픽셀 라인마다 연결된 게이트 라인(15)에 순차적으로 제공한다. 게이트 라인(15)의 스캔 신호와 발광 신호는 데이터 라인(14)의 데이터 전압의 공급에 동기된다. 스캔 신호와 발광 신호는 게이트 온 전압(Gate On Voltage)과 게이트 오프 전압(Gate Off Voltage) 사이에서 스윙 한다.

게이트 구동 회로(13)는, 시프트 레지스터, 시프트 레지스터의 출력 신호를 픽셀의 TFT 구동에 적합한 스윙 폭으로 변환하기 위한 레벨 시프터 및 출력 버퍼 등을 각각 포함하는 다수의 게이트 드라이브 집적 회로들로 구성될 수 있다. 또는, 게이트 구동 회로(13)는 GIP(Gate Drive IC in Panel) 방식으로 표시 패널(10)의 하부 기판에 직접 형성될 수도 있다. GIP 방식의 경우, 레벨 시프터는 PCB(Printed Circuit Board) 위에 실장되고, 시프트 레지스터는 표시 패널(10)의 하부 기판에 형성될 수 있다.

전원부(16)는, 직류-직류 변환기(DC-DC Converter)를 이용하여, 호스트로부터 제공되는 직류 입력 전압을 조정하여 데이터 구동 회로(12)와 게이트 구동 회로(13)의 동작에 필요한 게이트 온 전압, 게이트 오프 전압 등을 생성하고, 또한 픽셀 어레이의 구동에 필요한 픽셀 구동 전압(Vdd), 초기화 전압(Vini) 및 저전위 전원 전압(Vss)을 생성한다.

호스트 시스템은, 차량 주행 정보, 차량 내부 정보, 엔터테인먼트 정보, 내비게이션 정보 등을 처리하는 AP(Application Processor)나 메인 보드가 될 수 있다. 호스트 시스템은 아이 트래킹 센서와 조도 센서로부터 아이 트래킹 정보(ITI)와 조도 정보(II)를 수신하여 타이밍 컨트롤러(11)에 전달할 수 있다.

도 4는 유기 발광 픽셀 회로의 예를 도시한 것이고, 도 5는 도 4의 픽셀 회로에서 구동과 관련된 신호들을 도시한 것이다. 도 4의 픽셀 회로는 일 예에 불과하고, 이 명세서의 실시예가 적용되는 픽셀 회로는 도 4에 한정되지 않는다.

도 4의 픽셀 회로는, 발광 소자(OLED), 발광 소자(OLED)에 전류를 공급하는 구동 소자(DT), 다수의 스위치 트랜지스터(T1~T6), 스토리지 커패시터(Cst)로 구성되는 내부 보상 회로를 포함하여, 구동 소자(DT)의 문턱 전압(Vth)을 샘플링 하여 구동 소자(DT)의 문턱 전압(Vth)만큼 구동 소자(DT)의 게이트 전압을 보상할 수 있다. 구동 소자(DT)와 스위치 트랜지스터(T1~T6) 각각은 P 채널 트랜지스터로 구현될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. P 채널 트랜지스터의 경우에, 게이트 온 전압은 게이트 로우 전압(VGL)이고, 게이트 오프 전압은 게이트 하이 전압(VGH)일 수 있다.

도 4의 픽셀 회로는 n번째 수평 라인(또는 픽셀 라인)에 배치된 픽셀에 대한 것이다. 도 4의 픽셀 회로의 동작은 크게 초기화 기간(t1), 샘플링 기간(t3), 데이터 기입 기간(t4) 및 발광 기간(t5)으로 나누어 이루어진다.

초기화 기간(t1)에, (n-1)번째 수평 라인의 픽셀들에 데이터 전압을 공급하기 위한 제(n-1) 스캔 신호(SCAN(n-1))가 게이트 온 전압(VGL)으로 인가되어 제5 및 제6 스위치 트랜지스터(T5, T6)가 턴-온 되고 이에 픽셀 회로가 초기화된다. 초기화 기간(t1) 이후 현재 수평 라인에 데이터 공급을 제어하기 위한 제n 스캔 신호(SCAN(n))가 게이트 온 전압(VGL)으로 인가되기 전에 제(n-1) 스캔 신호(SCAN(n-1))가 게이트 온 전압(VGL)에서 게이트 오프 전압(VGH)으로 바뀌는 홀드 기간(t2)이 배치되지만, 두 번째 기간에 해당하는 홀드 기간(t2)은 생략될 수도 있다.

샘플링 기간(t3)에, 현재 수평 라인에 데이터 공급을 제어하기 위한 제n 스캔 신호(SCAN(n))가 게이트 온 전압(VGL)으로 인가되어 제1 및 제2 스위치 트랜지스터(T1, T2)가 턴-온 되어 구동 소자(또는 구동 트랜지스터)(DT)의 문턱 전압이 샘플링 되어 스토리지 커패시터(Cst)에 저장된다.

데이터 기입 기간(t4)에, 제n 스캔 신호(SCAN(n))가 게이트 오프 전압(VGH)으로 인가되어 제1 및 제2 스위치 트랜지스터(T1, T2)가 턴-오프 되고 나머지 스위치 트랜지스터(T3 내지 T6)도 모두 턴-오프 되고, 구동 트랜지스터(DT)를 흐르는 전류에 의해 구동 트랜지스터(DT)의 게이트 전극의 전압이 상승한다.

발광 기간(t5)에, 제n 발광 신호(EM(n))가 게이트 온 전압(VGL)으로 인가되어 제3 및 제4 스위치 트랜지스터(T3, T4)가 턴-온 되어 발광 소자(OLED)가 발광한다.

낮은 계조의 휘도를 발광 신호(EM(n))의 듀티 비(duty ratio)로 정밀하게 표현하기 위하여, 발광 기간(t5) 동안 발광 신호(EM(n))가 게이트 온 전압(VGL)과 게이트 오프 전압(VGH) 사이에서 소정의 듀티 비로 스윙 하도록 하여 제3 및 제4 스위치 트랜지스터(T3, T4)가 온/오프 동작을 반복하도록 할 수 있다.

발광 소자(OLED)의 애노드 전극은 제4 및 제6 스위치 트랜지스터(T4, T6) 사이의 제4 노드(n4)에 연결된다. 제4 노드(n4)는 발광 소자(OLED)의 애노드 전극, 제4 스위치 트랜지스터(T4)의 제2 전극, 및 제6 스위치 트랜지스터(T6)의 제2 전극에 연결된다. 발광 소자(OLED)의 캐소드 전극은 저전위 전원 전압(Vss)이 인가되는 제2 전원 라인(102)에 연결된다. 발광 소자(OLED)는 구동 소자(DT)의 게이트-소스 사이 전압(Vgs)에 따라 흐르는 전류로 발광된다. 발광 소자(OLED)의 전류 흐름은 제3 및 제4 스위치 트랜지스터(T3, T4)에 의해 스위칭 된다.

스토리지 커패시터(Cst)는 제1 전원 라인(101)과 제2 노드(n2) 사이에 연결된다. 구동 소자(DT)의 문턱 전압(Vth)만큼 보상된 데이터 전압(Vdata)이 스토리지 커패시터(Cst)에 충전된다. 픽셀들 각각에서 데이터 전압(Vdata)이 구동 소자(DT)의 문턱 전압(Vth)만큼 보상되므로, 픽셀들에서 구동 소자(DT)의 특성 편차가 보상될 수 있다.

제1 스위치 트랜지스터(T1)는 제n 스캔 신호(SCAN(n))의 게이트 온 전압(VGL)에 응답하여 턴-온 되어 제2 노드(n2)와 제3 노드(n3)를 연결한다. 제2 노드(n2)는 구동 소자(DT)의 게이트 전극, 스토리지 커패시터(Cst)의 제1 전극, 및 제1 스위치 트랜지스터(T1)의 제1 전극에 연결된다. 제3 노드(n3)는 구동 소자(DT)의 제2 전극, 제1 스위치 트랜지스터(T1)의 제2 전극, 및 제4 스위치 트랜지스터(T4)의 제1 전극에 연결된다. 제1 스위치 트랜지스터(T1)의 게이트 전극은 제1 게이트 라인(15_1)에 연결되어 제n 스캔 신호(SCAN(n))를 공급 받는다. 제1 스위치 트랜지스터(T1)의 제1 전극은 제2 노드(n2)에 연결되고, 제1 스위치 트랜지스터(T1)의 제2 전극은 제3 노드(n3)에 연결된다.

제2 스위치 트랜지스터(T2)는 제n 스캔 신호(SCAN(n))의 게이트 온 전압(VGL)에 응답하여 턴-온 되어 데이터 전압(Vdata)을 제1 노드(n1)에 공급한다. 제2 스위치 트랜지스터(T2)의 게이트 전극은 제1 게이트 라인(31)에 연결되어 제n 스캔 신호(SCAN(n))를 공급 받는다. 제2 스위치 트랜지스터(T2)의 제1 전극은 데이터 전압(Vdata)이 인가되는 데이터 라인(DL)에 연결된다. 제2 스위치 트랜지스터(T2)의 제2 전극은 제1 노드(n1)에 연결된다. 제1 노드(n1)는 제2 스위치 트랜지스터(T2)의 제2 전극, 제3 스위치 트랜지스터(T3)의 제2 전극, 및 구동 소자(DT)의 제1 전극에 연결된다.

제3 스위치 트랜지스터(T3)는 발광 신호(EM(n))의 게이트 온 전압(VGL)에 응답하여 턴-온 되어 제1 전원 라인(101)을 제1 노드(n1)에 연결한다. 제3 스위치 트랜지스터(T3)의 게이트 전극은 제2 게이트 라인(15_2)에 연결되어 발광 신호(EM(n))를 공급받는다. 제3 스위치 트랜지스터(T3)의 제1 전극은 제1 전원 라인(101)에 연결된다. 제3 스위치 트랜지스터(T3)의 제2 전극은 제1 노드(n1)에 연결된다.

제4 스위치 트랜지스터(T4)는 발광 신호(EM(n))의 게이트 온 전압(VGL)에 응답하여 턴-온 되어 제3 노드(n3)를 발광 소자(OLED)의 애노드 전극에 연결한다. 제4 스위치 트랜지스터(T4)의 게이트 전극은 제2 게이트 라인(15_2)에 연결되어 발광 신호(EM(n))를 공급 받는다. 제4 스위치 트랜지스터(T4)의 제1 전극은 제3 노드(n3)에 연결되고, 제2 전극은 제4 노드(n4)에 연결된다.

발광 신호(EM(n))는 제3 및 제4 스위치 트랜지스터(T3, T4)의 온/오프(On/Off)를 제어하여 발광 소자(OLED)의 전류 흐름을 스위칭 함으로써 발광 소자(OLED)의 점등 및 소등 시간을 제어한다.

제5 스위치 트랜지스터(T5)는 제(n-1) 스캔 신호(SCAN(n-1))의 게이트 온 전압(VGL)에 응답하여 턴-온 되어 제2 노드(n2)를 초기화 전압 라인(103)에 연결한다. 제5 스위치 트랜지스터(T5)의 게이트 전극은 (n-1)번째 수평 라인의 픽셀들에 데이터 전압을 공급하는 것을 제어하는 스캔 신호를 공급하는 제1 게이트 라인(15_1)에 연결되어 제(n-1) 스캔 신호(SCAN(n-1))를 공급 받는다. 제5 스위치 트랜지스터(T5)의 제1 전극은 제2 노드(n2)에 연결되고, 제2 전극은 초기화 전압 라인(103)에 연결된다.

제6 스위치 트랜지스터(T6)는 제(n-1) 스캔 신호(SCAN(n-1))의 게이트 온 전압(VGL)에 응답하여 턴-온 되어 초기화 전압 라인(103)을 제4 노드(n4)에 연결한다. 제6 스위치 트랜지스터(T6)의 게이트 전극은 제(n-1) 수평 라인에 대한 제1 게이트 라인(15_1)에 연결되어 제(n-1) 스캔 신호(SCAN(n-1))를 공급 받는다. 제6 스위치 트랜지스터(T6)의 제1 전극은 초기화 전압 라인(103)에 연결되고, 제2 전극은 제4 노드(n4)에 연결된다.

구동 소자(DT)는 게이트-소스 사이 전압(Vgs)에 따라 발광 소자(OLED)에 흐르는 전류를 조절하여 발광 소자(OLED)를 구동한다. 구동 소자(DT)는 제2 노드(n2)에 연결된 게이트 전극, 제1 노드(n1)에 연결된 제1 전극, 및 제3 노드(n3)에 연결된 제2 전극을 포함한다.

초기화 기간(t1) 동안, 제(n-1) 스캔 신호(SCAN(n-1))는 게이트 온 전압(VGL)으로 입력된다. 제n 스캔 신호(SCAN(n))와 발광 신호(EM(n))는 초기화 기간(t1) 동안 게이트 오프 전압(VGH)을 유지한다. 따라서, 초기화 기간(t1) 동안 제5 및 제6 스위치 트랜지스터(T5, T6)가 턴-온 되어 제2 및 제4 노드(n2, n4)가 초기화 전압(Vini)으로 초기화된다. 초기화 기간(t1)과 샘플링 기간(t3) 사이에 홀드 기간(t2)이 설정될 수 있다. 홀드 기간(t2)에, 제(n-1) 스캔 신호(SCAN(n-1))는 게이트 온 전압(VGL)에서 게이트 오프 전압(VGH)으로 바뀌고, 제n 스캔 신호(SCAN(n))와 발광 신호(EM(n))는 이전 상태를 유지한다.

샘플링 기간(t3) 동안 제n 스캔 신호(SCAN(n))가 게이트 온 전압(VGL)으로 입력된다. 제n 스캔 신호(SCAN(n))의 펄스는 제n 픽셀 라인에 공급될 데이터 전압(Vdata)에 동기된다. 제(n-1) 스캔 신호(SCAN(n-1))와 발광 신호(EM(n))는 샘플링 기간(t3) 동안 게이트 오프 전압(VGH)을 유지한다. 따라서, 샘플링 기간(t3) 동안 제1 및 제2 스위치 트랜지스터(T1, T2)가 턴-온 된다.

샘플링 기간(t3) 동안 구동 소자(DT)의 게이트 단자, 즉 제2 노드(n2)의 전압이 제1 및 제2 스위치 트랜지스터(T1, T2)를 통해 흐르는 전류에 의해 상승한다. 구동 소자(DT)가 턴-오프 될 때 제2 노드(n2)의 전압(Vn2)이 (Vdata-|Vth|)이다. 이때, 제1 노드(n1)의 전압도 (Vdata-|Vth|)이다. 샘플링 기간(t3)에 구동 소자(DT)의 게이트-소스 사이 전압(Vgs)은 |Vgs|=Vdata-(Vdata-|Vth|)=|Vth|이다.

데이터 기입 기간(t4) 동안 제n 스캔 신호(SCAN(n))가 게이트 오프 전압(VGH)으로 반전된다. 제(n-1) 스캔 신호(SCAN(n-1))와 발광 신호(EM(n))는 데이터 기입 기간(t4) 동안 게이트 오프 전압(VGH)을 유지한다. 따라서, 데이터 기입 기간(t4) 동안 모든 스위치 트랜지스터(T1~T6)가 오프 상태를 유지한다.

발광 기간(t5) 동안 발광 신호(EM(n))가 게이트 온 전압(VGL)을 계속 유지하거나 또는 소정의 듀티 비로 온/오프 되어 게이트 온 전압(VGL)과 게이트 오프 전압(VGH) 사이에서 스윙 할 수 있다. 발광 기간(t5) 동안, 제(n-1) 및 제n 스캔 신호(SCAN(n-1), SCAN(n))는 게이트 오프 전압(VGH)을 유지한다. 발광 기간(t5) 동안, 제3 및 제4 스위치 트랜지스터(T3, T4)는 발광 신호(EM)의 전압에 따라 온/오프를 반복할 수 있다. 발광 신호(EM(n))가 게이트 온 전압(VGL)일 때 제3 및 제4 스위치 트랜지스터(T3, T4)가 턴-온 되어 발광 소자(OLED)에 전류가 흐른다. 이때, 구동 소자(DT)의 게이트-소스 사이 전압(Vgs)은 |Vgs|=Vdd-(Vdata-|Vth|)이고, 발광 소자(OLED)에 흐르는 전류는 K(Vdd-Vdata)²이다. K는 구동 소자(DT)의 전하 이동도, 기생 커패시턴스 및 채널 용량 등에 의해 결정되는 비례 상수이다.

발광 소자(OLED)가 방출하는 빛의 휘도는 발광 소자에 흐르는 전류에 비례하는데, 제1 전원 라인(101)을 통해 공급되는 픽셀 구동 전압(Vdd)은 부하나 입력 영상의 패턴에 따라 바뀌지만 입력되는 데이터 전압(Vdata)이 바뀌지 않고 유지되면, 같은 데이터 전압(Vdata)에 대해 픽셀 구동 전압(Vdd)에 따라 발광 소자(OLED)가 방출하는 휘도가 달라진다.

도 6은 운전자의 시선이 머무는 부스팅 영역의 시인성을 높이기 위한 영상 처리 방법에 대한 동작 흐름도를 도시한 것으로, 도 6의 동작 흐름도는 타이밍 컨트롤러(11)에 포함된 데이터 변환부에서 수행되고, 데이터 변환부는 동작 흐름도의 각 단계에 대응하는 동작 모듈 전부 또는 일부로 구성될 수 있다.

차량 내부에 구비된 아이 트래킹 센서는, 운전자의 눈동자를 추적하여 운전자의 시선이 향하는 방향이나 시선이 닿는 위치를 검출하고(Eye-Tracking), 검출되는 아이 트래킹 정보(ETI)를 타이밍 컨트롤러(11)에 소정 시간 간격으로 전송한다.

타이밍 컨트롤러(11)에 포함된 데이터 변환부는, 아이 트래킹 센서가 전달하는 아이 트래킹 정보(EIT)를 근거로 사용자의 시선이 머무는 영역, 즉 부스팅 영역을 특정할 수 있는데(Boosting Area Determination), 이러한 동작을 수행하는 모듈은 부스팅 영역 결정부라 칭할 수 있다.

데이터 변환부는, 결정된 부스팅 영역의 휘도 레벨을 얼마나 상승시킬 것인 것 결정하는데, 조도 센서가 제공하는 조도 정보(II)와 부스팅 영역의 휘도를 근거로 상승시킬 휘도 레벨을 결정할 수 있고(Luminance Boosting Level Determination), 이러한 동작을 수행하는 모듈은 부스팅 레벨 결정부라 칭할 수 있다.

또한, 데이터 변환부는, 결정된 부스팅 영역의 영상 데이터를 분석하여 라인이나 텍스트가 포함되어 있는지 확인하는데(Line Detection), 이러한 동작을 수행하는 모듈은 라인 검출부라 칭할 수 있다.

데이터 변환부는, 부스팅 영역에 포함된 라인이나 텍스트의 두께를 얼마로 변경할 것인지 결정하는데(Line Width Determination), 조도 정보(II), 라인 또는 텍스트와 배경의 휘도 정보를 근거로 해당 라인이나 텍스트를 구분하는데 필요한 라인 또는 텍스트의 폭 또는 두께를 결정할 수 있고, 이러한 동작을 수행하는 모듈을 라인 두께 결정부라 칭할 수 있다.

데이터 변환부는, 앞의 과정을 거쳐 결정된 부스팅 영역의 휘도 레벨과 라인 두께를 적용하여 부스팅 영역에 포함된 영상 데이터를 변경하고(Luminance & Line Width Boosting), 휘도 레벨이 상승된 부스팅 영역과 그 이외 영역의 경계를 부드럽게 처리하는데(Boosting Area Boundary Processing), 이러한 동작을 수행하는 모듈을 영상 처리 모듈이라 칭할 수 있다. 부스팅 영역의 경계의 휘도를 점진적으로 처리하는 과정은 부스팅 영역의 휘도 레벨을 조절한 이후 라인 두께를 조절하기 전에 수행될 수 있다.

이하에서는 도 6의 동작 흐름도의 각 단계에 대해 구체적으로 설명한다.

도 7a는 시야각에 따른 사람의 인지 능력을 도시한 것이고, 도 7b는 눈으로부터 거리에 따라 영상 처리할 부스팅 영역의 크기를 결정하는 예를 도시한 것이다.

차량용 디스플레이에 표시되는 내비게이션 관련 컨텐츠 중에서 텍스트, 화살표, 아이콘 등이 운전자에게 중요한 컨텐츠에 해당한다. 도 7a에서 보듯이, 사람의 시각적 인지 능력은 시야각이 3도 이내에서 가장 정확도가 높고, 시야각 10도 범위 내에서 텍스트를 인지할 수 있고, 시야각 20도 범위 내에서 아이콘과 같은 심볼을 인지할 수 있고, 시야각 30도 범위 내에서 색을 구별할 수 있다.

운전자는 디스플레이에 표시되는 내비게이션을 이용하여 목적지를 향해 가는 경로를 선택하기 위해 내비게이션 지도에 포함되어 표시되는 텍스트나 심볼을 식별할 수 있어야 하므로, 약 10도에서 20도의 시야각을 시인성을 향상시키기 위한 타겟 영역 또는 부스팅 영역으로 결정할 수 있다.

도 7b에서, 운전자로부터 대시 보드 전면의 디스플레이까지의 거리를 약 50cm로 가정할 때, 10도 내지 20도의 시야각에 해당하는 부스팅 영역은 직경이 약 18cm 내지 36cm인 원에 해당할 수 있다.

따라서, 데이터 변환부는, 아이 트래킹 정보(ETI)로부터 운전자의 시선이 머무는 곳의 위치를 확인하고, 확인된 위치를 중심으로, 예를 들어 직경이 약 20cm의 원을 부스팅 영역으로 결정할 수 있다.

도 8a는 조도에 따른 디스플레이 적정 휘도 레벨을 그래프로 도시한 것이고, 도 8b는 운전자의 시선이 머무는 부스팅 영역의 휘도를 상향 조정한 예를 도시한 것으로, 도 8a는 SPIE 2018 저널에 실린 논문(Optimum display luminance depends on white luminance under various ambient illuminance conditions, MinKoo Kim, etc.)에 실린 자료에서 발췌된 것이다.

도 8a는 주위 조도에 따라 디스플레이에 표시되는 컨텐츠에 대한 시인성을 확보하기 위한 적정 휘도가 달라지는 것을 그래프로 도시한 것으로, 가로 축은 주위 조도(Illuminance)이고 세로 축은 디스플레이 휘도이다. 여러 조도와 휘도 조건에서 복수의 실험자가 컨텐츠의 인지 여부를 1점에서 5점까지 점수를 매긴 결과를 반영한 것이다.

도 8a의 그래프에서, 3개의 선들이 우상향으로 이어지는데 이는 주변의 조도가 높아질수록 디스플레이 휘도를 올려야 인간의 인지 능력이 올라가는 것을 가리키고, 인지도가 높은 점수의 선이 낮은 점수의 선보다 위에 있는데 이는 같은 조도에서도 휘도가 높을수록 인지 능력이 높아지는 것을 가리킨다.

이와 같이, 부스팅 영역의 시인성을 높이기 위해서는, 주위 조도를 고려하여 부스팅 영역의 휘도를 조절해야 한다.

데이터 변환부는, 조도 센서가 차량 실내의 조도를 검출하여 출력하는 조도 정보(II)를 근거로, 도 8a의 결과에 따라 부스팅 영역의 휘도를 적정 수준으로 조절하는데, 디스플레이 장치의 사양과 소비 전력을 고려하여 도 8a 그래프에서 3점 수준에서 최대 5점 수준 중 하나 또는 그 사이 값을 선택하여 휘도 레벨을 조절할 수 있다. 도 8b에서는 부스팅 영역이 주위 영역보다 휘도가 높아지도록 휘도 레벨이 상향 조절되어 선과 화살표가 더 선명하게 표시되는 것을 도시하고 있다.

도 9는 시인성을 높이기 위해 조도에 따라 부스팅 영역에 있는 라인의 두께를 조절하는 방법에 대한 동작 흐름도를 도시한 것이다.

데이터 변환부는, 먼저 부스팅 영역의 영상 데이터를 분석하여 라인이나 텍스트를 검출한다(Line Detection).

데이터 변환부는, 검출된 라인이나 텍스트의 휘도와 해당 라인 주변 배경이나 컨텐츠의 휘도를 계산하고, 라인과 주변의 휘도 차이를 계산한다.

데이터 변환부는, 조도 센서가 제공하는 조도 정보(II)와 라인과 주변의 휘도 차이 데이터를 근거로 인간이 라인을 인지하기 위해 필요한 라인의 최소 두께(또는 문턱 두께)(W-th)를 결정하는데, 이때 조도에 따라 최소 컨트라스트 감도(Contrast Sensitivity, CS) 값을 연구한 결과를 반영한 룩업 테이블을 이용할 수 있다. 최소 CS 룩업 테이블과 관련된 내용은 도 11 내지 도 12를 참조하여 아래에서 설명한다.

부스팅 영역의 라인이나 텍스트의 두께(Line Width)가 문턱 두께(W-th)보다 크면 현재 라인이나 텍스트를 변경하지 않고 그대로 유지하고, 그렇지 않으면 라인이나 텍스트의 두께를 조절하여 문턱 두께(W-th)보다 크게 한다.

도 10은 부스팅 영역의 경계를 처리한 결과를 비교한 것이다.

부스팅 영역의 휘도 레벨을 상승시키면, 도 10의 왼쪽 그림과 같이, 부스팅 영역과 나머지 영역의 경계에서 휘도가 급격하게 변한 상태로 표시되어 경계부에서 영상의 이질감이 증가하게 된다.

도 10의 오른쪽 그림과 같이, 부스팅 영역의 경계에서 휘도 및/또는 라인의 두께를 점진적으로 변화시키면, 즉 부스팅 영역의 경계 부근에서 휘도가 점진적으로 작아지도록 부스팅 영역의 휘도를 조절하면 경계부에서 이질감을 줄일 수 있는데, 휘도를 점진적으로 변화시키는 알고리즘으로는 선형 함수나 완만한 곡선 함수를 적용할 수 있다.

도 11a 내지 도 11c는 조도별 라인의 두께를 결정할 때 참조할 룩업 테이블을 생성하는 과정을 도시한 것이다.

도 11a는 라인 두께 대비 컨트라스트 감도(CS)의 관계를 나타내는 그래프로, 가로 축은 라인 두께와 관련된 변수인 CPD(Cycles Per Degree)이고 세로 축은 컨트라스트 감도(CS)를 가리킨다. 가로 축 변수인 CPD는, 1도 각도 범위에서 검은색 라인과 흰색 라인 쌍이 몇 개 있는지를 가리키므로, 라인 두께와 반비례하는 값이다. 도 11a에서, 소정 라인 두께에서 컨트라스트 감도가 가장 높고 라인 두께가 커지거나 작아질 때 컨트라스트 감도가 낮아진다.

컨트라스트 감도가 가장 높은 라인 두께로부터 라인 두께가 가늘어질 때(CDP 값이 커질 때 또는 곡선이 오른쪽으로 이동할 때) 컨트라스트 감도는 점진적으로 작아지고, 라인 두께가 굵어질 때(CDP 값이 작아질 때 또는 곡선이 왼쪽으로 이동할 때) 컨트라스트 감도는 급격하게 작아진다. 또한, 조도가 낮을 때 조도가 높을 때보다 컨트라스트 감도가 더 높아진다.

먼저, 도 11a의 복수 개의 컨트라스트 감도 곡선으로부터 조도 센서로부터 입력되는 조도 정보(II)에 해당하는 감도 곡선을 선택하는데, 도 11a에서 조도는 100lux이므로, 조도가 100lux에 해당하는 감도 곡선, 도 11에서 가장 위의 곡선을 선택한다(①).

임의의 라인 두께를 선택하고 100lux 감도 곡선에서 컨트라스트 감도 값(CS)을 찾는다(②).

이후, 도 11b의 식을 근거로, 해당 컨트라스트 감도(CS)를 갖는 라인이 인지되기 위해 필요한 최소 휘도 차이(?Y)를 계산하는데(③), 도 11b의 식에서, CS는 라인 두께에 대응하는 컨트라스트 감도 값이고, Yref는 라인의 휘도와 라인 주위 배경의 휘도의 최소 값을 가리키고, α는 조도에 따라 바뀌는 값이다. 라인이나 텍스트가 검은 색을 띨 때는 라인의 휘도가 배경의 휘도보다 낮으므로 Yref는 라인의 휘도로 할 수 있고, 반대로 라인이 밝은 색을 띨 때는 배경의 휘도가 라인의 휘도보다 낮으므로 Yref는 배경의 휘도로 할 수 있다.

라인의 두께(CS)와 라인의 휘도(Yref)를 바꾸면서 최소 휘도 차이(?Y)를 계산하여, 100lux에 대한 최소 휘도 차이 테이블을 완성한다(④).

이후, 조도를 바꾸어서 도 11a의 감도 곡선을 선택하고, 바뀐 조도에서 라인의 두께와 라인의 휘도를 바꾸면서 최소 휘도 차이(?Y)를 계산하여, 해당 조도에 대한 최소 휘도 차이 테이블을 완성하고, 조도를 바꾸면서 앞서 설명한 과정(① 내지 ④)을 반복하여, 복수의 조도에 대해서 최소 휘도 차이 테이블을 생성한다(⑤).

완성된 테이블은, 타이밍 컨트롤러(11)에 마련된 메모리에 저장될 수 있는데, 표시 장치가 출하될 때 테이블이 기록되고 출하된 이후에는 업데이트될 수 있다.

도 12a는 라인 두께와 콘트라스트 감도의 관계를 그래프로 도시한 것이고, 도 12b는 도 11 과정으로 생성된 룩업 테이블을 참조하여 라인 두께를 결정하는 과정을 도시한 것이다.

데이터 변환부는, 메모리에 저장된 최소 휘도 차이 테이블을 참조하고, 조도 센서가 출력하는 조도 정보(II), 부스팅 영역 내의 라인(또는 텍스트)의 휘도 및 라인 주위 배경의 휘도를 근거로, 라인의 두께를 결정할 수 있다.

도 12b에서 조도 센서가 출력하는 조도 정보가 100lux이므로, 데이터 변환부는, 메모리에 저장된 복수 개의 최소 휘도 차이 테이블 중에서 100lux에 해당하는 테이블을 선택하여 참조한다.

또한, 데이터 변환부가, 부스팅 영역에 포함된 라인이나 텍스트를 분석하여, 라인의 두께, 라인의 휘도 및 라인 주변 배경의 휘도를 계산하는데, 라인의 휘도는 20nt이고 배경의 휘도는 23.5nit이다. 100lux에 해당하는 컨트라스트 감도 곡선에서 계산된 라인의 두께에 대응하는 컨트라스트 감도 값은 20CS에 해당한다.

100lux에 해당하는 최소 휘도 차이 테이블에서, CS 값이 20이고 Yref 값(라인의 휘도와 같음)이 20일 때 최소 휘도 차이 값은 7.0이어서(①), 라인의 휘도와 배경의 휘도 차이가 3.5(=(23.5-20))nit로 최소 휘도 차이 값보다 작다. 즉, 100lux 조도에서 인간이 해당 라인을 인지하기 어렵다.

라인의 휘도(Yref 값)를 바꾸지 않고 라인의 두께만 조절하기 때문에, 데이터 변환부는, 도 12b의 100lux 테이블에서, Yref가 20인 행에서 최소 휘도 차이가 라인의 휘도와 배경의 휘도 차이가 3.5보다 작은 값인 3.2를 찾고(?), 해당 최소 휘도 차이에 대응하는 CS 값인 40을 찾는다(?). 즉, 컨트라스트 감도가 40에 대응하는 라인 두께일 때, 100lux의 조도에서 라인의 휘도가 20nit이고 주변의 휘도가 23.5nit인 라인을 식별할 수 있다.

이후, 데이터 변환부는, 100lut 컨트라스트 감도 커브에서, CS 값이 40인 라인의 두께를 찾고, 해당 라인의 두께를 CS 40에 대응하는 두께로 조절한다.

도 11a에서 보듯이, CS 값을 증가시키려면 라인의 두께도 증가시켜야 한다.

데이터 변환부는, 아이 트래킹을 통해 부스팅 영역이 결정되면, 먼저 도 8a와 도 8b를 참조하여 설명한 것과 같이 부스팅 영역의 휘도를 전체적으로 상승시키므로, 부스팅 영역에 포함된 라인이나 텍스트의 휘도뿐만 아니라 그 주변 배경 휘도 또한 상승한다.

따라서, 도 12a와 도 12b를 참조하여 설명한 라인의 두께를 결정할 때, 라인의 휘도와 배경의 휘도는 부스팅 영역의 전체 휘도를 상승시킨 이후의 값을 사용해야 한다.

도 13은 야간에 운전자의 시선이 머무는 영역을 도 6의 동작 흐름도에 따라 영상 처리한 결과를 도시한 것이다.

도 13은 차량의 전방 카메라가 찍은 영상을 차량 내부 디스플레이에 표시할 때 상황을 시뮬레이션 한 것으로, 야간이기 때문에 차량 디스플레이에서 운전자의 시선이 머무는 도로 안내 표지판 자체가 어두워서 식별이 곤란한 상황이다(Original Image).

첫 번째 단계에서, 아이 트래킹을 통해 운전자 시선이 머무는 안내 표지판 부근을 부스팅 영역으로 선택하고 부스팅 영역의 휘도를 올리면(Step 1: Luminance Boosting), 도로 안내 표지판의 존재를 확인할 수 있을 정도이고, 표지판에 있는 텍스트를 식별하기는 쉽지 않은 상황이다. 또한, 부스팅 영역의 휘도를 올렸기 때문에, 주변 영역과 경계가 선명하게 드러난다.

두 번째 단계에서, 부스팅 영역과 주변 영역의 경계에서 휘도를 점진적으로 조절하여(Step 2: Gradation), 부스팅 영역의 도로 안내 표지판을 인식할 수 있으면서도 부스팅 영역과 그 주변 영역의 경계를 확인하기 어려울 정도로 휘도의 변화가 자연스럽다.

세 번째 단계에서, 부스팅 영역에 포함된 라인이나 텍스트의 두께를 조절하였더니(Step 3: Line Width Adjustment), 도포 안내 표지판에 적힌 텍스트가 선명해져서 운전자가 이를 인지할 수 있을 정도가 된다.

이와 같이, 운전자의 시선이 머무는 부스팅 영역의 휘도와 라인 두께를 조절함으로써, 부스팅 영역에 표시되는 컨텐츠의 시인성이 향상되고, 이에 따라 운전자가 부스팅 영역을 오래 지켜볼 필요가 줄어들어 차량의 안전 운행에 도움을 줄 수 있게 된다.

한편, 아이 트래킹 센서로는 조도 센서가 탑재된 카메라형 시선 추적 장비를 사용할 수 있고, 아이 트래킹 정보와 조도 정보는 AP를 거쳐 타이밍 컨트롤러(11)에 전달될 수 있다. 아이 트래킹 정보는 AP에 의해 운전자의 졸음 여부를 판단하는데 사용될 수 있다.

명세서에 기재된 표시 장치는 아래와 같이 설명될 수 있다.

일 실시예에서, 타이밍 컨트롤러는 아이 트래킹 정보를 근거로 제1 영역을 선택할 수 있다.

일 실시예에서, 타이밍 컨트롤러는 조도 값이 클수록 제1 영역의 휘도를 더 높게 조절할 수 있다.

일 실시예에서, 타이밍 컨트롤러는 제1 영역의 경계에서 휘도가 점진적으로 작아지도록 제1 영역의 휘도를 조절할 수 있다.

일 실시예에서, 타이밍 컨트롤러는 조도 값, 라인의 제1 휘도 및 라인 주위의 제2 휘도를 근거로, 제1 영역에 포함된 라인의 두께를 변경할 수 있다.

일 실시예에서, 표시 장치는 복수 개의 조도 값 각각에 대해, 라인 두께에 대응하는 복수 개의 값과 복수 개의 휘도 값의 조합 각각에 대한 휘도 차이 값을 정의하는 테이블을 저장하는 메모리를 더 포함하여 구성될 수 있다.

일 실시예에서, 타이밍 컨트롤러는, 조도 값에 상응하는 제1 테이블을 찾고, 제1 테이블에서 제1 휘도와 제2 휘도 중 작은 값과 제1 휘도와 제2 휘도의 차이 값에 대응하는 라인 두께를 결정하고, 결정된 라인 두께에 따라 제1 영역에 포함된 라인의 두께를 조절할 수 있다.

일 실시예에서, 타이밍 컨트롤러는, 제1 영역의 휘도를 조절한 이후, 제1 영역의 휘도의 조절에 따라 라인의 조절된 제1 휘도와 라인 주위의 조절된 제2 휘도를 근거로 제1 영역에 포함된 라인의 두께를 변경할 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 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.

10: 표시 패널 11: 타이밍 컨트롤러
12: 데이터 구동 회로 13: 게이트 구동 회로
14: 데이터 라인 15: 게이트 라인
16: 전원부

Claims

게이트 라인과 데이터 라인에 연결되는 복수 개의 픽셀을 구비하여 이미지를 표시하기 위한 표시 패널;
상기 게이트 라인과 데이터 라인을 구동하여 상기 복수 개의 픽셀에 데이터 전압을 공급하기 위한 구동 회로; 및
입력되는 영상 데이터에서 제1 영역을 선택하고, 조도 값을 근거로 상기 제1 영역의 휘도와 상기 제1 영역에 포함된 라인의 두께를 조절하여, 상기 구동 회로에 전달하기 위한 타이밍 컨트롤러를 포함하여 구성되는 표시 장치.
제1 항에 있어서,
상기 타이밍 컨트롤러는 아이 트래킹 정보를 근거로 상기 제1 영역을 선택하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제1 항에 있어서,
상기 타이밍 컨트롤러는 상기 조도 값이 클수록 상기 제1 영역의 휘도를 더 높게 조절하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제1 항에 있어서,
상기 타이밍 컨트롤러는 상기 제1 영역의 경계에서 휘도가 점진적으로 작아지도록 상기 제1 영역의 휘도를 조절하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제1 항에 있어서,
상기 타이밍 컨트롤러는, 상기 조도 값, 상기 라인의 제1 휘도 및 상기 라인 주위의 제2 휘도를 근거로, 상기 제1 영역에 포함된 라인의 두께를 변경하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제5 항에 있어서,
복수 개의 조도 값 각각에 대해, 라인 두께에 대응하는 복수 개의 값과 복수 개의 휘도 값의 조합 각각에 대한 휘도 차이 값을 정의하는 테이블을 저장하는 메모리를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제6 항에 있어서,
상기 타이밍 컨트롤러는, 상기 조도 값에 상응하는 제1 테이블을 찾고, 상기 제1 테이블에서 상기 제1 휘도와 상기 제2 휘도 중 작은 값과 상기 제1 휘도와 제2 휘도의 차이 값에 대응하는 라인 두께를 결정하고, 상기 결정된 라인 두께에 따라 상기 제1 영역에 포함된 라인의 두께를 조절하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제5 항에 있어서,
상기 타이밍 컨트롤러는, 상기 제1 영역의 휘도를 조절한 이후, 상기 제1 영역의 휘도의 조절에 따라 상기 라인의 조절된 제1 휘도와 상기 라인 주위의 조절된 제2 휘도를 근거로 상기 제1 영역에 포함된 라인의 두께를 변경하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
입력 영상 데이터에서 제1 영역을 선택하는 단계;
조도 값을 근거로 상기 제1 영역의 휘도를 상향하는 단계;
상기 조도 값을 근거로 상기 제1 영역에 포함된 라인의 두께를 조절하는 단계; 및
상기 제1 영역이 영상 처리된 영상 데이터를 표시하는 단계를 포함하여 이루어지는 표시 장치에서 영상 처리 방법.
제9 항에 있어서,
상기 선택하는 단계는 아이 트래킹 정보를 근거로 상기 제1 영역을 선택하는 것을 특징으로 하는 표시 장치에서 영상 처리 방법.
제9 항에 있어서,
상기 상향하는 단계는, 상기 조도 값이 클수록 상기 제1 영역의 휘도를 더 높게 조절하는 것을 특징으로 하는 표시 장치에서 영상 처리 방법.
제9 항에 있어서,
상기 상향하는 단계는 상기 제1 영역의 경계에서 휘도가 점진적으로 변하도록 상기 제1 영역의 휘도를 조절하는 것을 특징으로 하는 표시 장치에서 영상 처리 방법.
제9 항에 있어서,
상기 조절하는 단계는, 상기 조도 값, 상기 라인의 제1 휘도 및 상기 라인 주위의 제2 휘도를 근거로, 상기 제1 영역에 포함된 라인의 두께를 변경하는 것을 특징으로 하는 표시 장치에서 영상 처리 방법.
제13 항에 있어서,
상기 조절하는 단계는, 복수 개의 조도 값 각각에 대해 라인 두께에 대응하는 복수 개의 값과 복수 개의 휘도 값의 조합 각각에 대한 휘도 차이 값이 정의된 테이블 복수 개 중에서 상기 조도 값에 상응하는 제1 테이블을 찾고, 상기 제1 테이블에서 상기 제1 휘도와 상기 제2 휘도 중 작은 값과 상기 제1 휘도와 제2 휘도의 차이 값에 대응하는 라인 두께를 결정하고, 상기 결정된 라인 두께에 따라 상기 제1 영역에 포함된 라인의 두께를 조절하는 것을 특징으로 하는 표시 장치에서 영상 처리 방법.
제13 항에 있어서,
상기 조절하는 단계는, 상기 제1 영역의 휘도를 상향한 이후, 상기 제1 영역의 휘도의 조절에 따라 상기 라인의 조절된 제1 휘도와 상기 라인 주위의 조절된 제2 휘도를 근거로 상기 제1 영역에 포함된 라인의 두께를 변경하는 것을 특징으로 하는 표시 장치에서 영상 처리 방법.