KR102025184B1

KR102025184B1 - 데이터 변환 장치 및 이를 이용한 디스플레이 장치

Info

Publication number: KR102025184B1
Application number: KR1020130091150A
Authority: KR
Inventors: 박용민; 강동우; 한태성; 김성진
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2013-07-31
Filing date: 2013-07-31
Publication date: 2019-09-25
Anticipated expiration: 2033-07-31
Also published as: KR20150015281A; US20150035847A1; US9640103B2; CN104347025A; CN104347025B

Abstract

본 발명은 영상의 화질 저하 없이 선명도를 개선할 수 있는 데이터 변환 장치 및 이를 이용한 디스플레이 장치를 제공하는 것으로, 본 발명에 따른 데이터 변환 장치는 적색, 녹색, 청색, 및 백색의 부화소로 이루어지는 복수의 단위 화소를 포함하는 디스플레이 장치의 데이터 변환 장치에 있어서, 입력 영상의 적색, 녹색, 및 청색의 3색 입력 데이터를 기반으로 상기 각 단위 화소의 적색, 녹색, 청색, 및 백색의 4색 데이터를 생성하는 4색 데이터 생성부; 및 상기 각 단위 화소의 백색 데이터에 기초하여 인접한 단위 화소들의 휘도 편차에 의한 에지 부분에 해당하는 단위 화소의 백색 데이터를 보정하여 상기 입력 영상의 선명도를 개선하는 선명도 개선부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

데이터 변환 장치 및 이를 이용한 디스플레이 장치{APPARATUS FOR CONVERTING DATA AND DISPLAY APPARATUS USING THE SAME}

본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 영상의 화질 저하 없이 선명도를 개선시킬 수 있도록 한 데이터 변환 장치 및 이를 이용한 디스플레이 장치에 관한 것이다.

최근, 텔레비전 등과 같은 디스플레이 장치는 멀티미디어의 발달과 함께 그 중요성이 증대되고 있다. 이에 부응하여 액정 디스플레이 장치, 플라즈마 디스플레이 장치, 및 유기 발광 디스플레이장치 등의 디스플레이 장치가 상용화되고 있다.

일반적인 디스플레이 장치는 설정된 해상도에 대응되는 복수의 단위 화소를 포함하며, 각 단위 화소는 적색(R), 녹색(G), 및 청색(B)의 부화소로 이루어진다.

최근에는, 각 단위 화소의 휘도를 증가시키기 위하여, 단위 화소에 백색(W)의 부화소를 추가한 디스플레이 장치가 개발되어 실용화되고 있다. 이러한, 디스플레이 장치는 적색(R), 녹색(G), 및 청색(B)의 3색 입력 데이터를 적색(R), 녹색(G), 청색(B), 및 백색(W)의 4색 데이터로 변환하여 표시하게 된다.

상기 백색(W)의 부화소를 포함하는 디스플레이 장치에는 보다 선명한 화질의 영상을 구현하기 위하여, 영상에서 에지(edge) 부분의 대비를 크게 강조하는 선명도(sharpness) 개선 기술이 적용되고 있다. 이 경우, 선명도(sharpness) 개선 기술이 적용된 디스플레이 장치는 3색 입력 데이터에 기초하여 입력 영상의 선명도를 개선하고, 선명도가 개선된 3색 입력 데이터를 4색 데이터로 변환하는 데이터 변환 장치를 포함하여 이루어진다.

상기 종래의 데이터 변환 장치는 입력되는 각 화소 단위의 3색 입력 데이터(RGB)를 휘도 성분(Y)과 색차 성분(CbCr)으로 변환(RGB to YCbCr)하고, 각 단위 화소의 휘도 성분(Y)을 분석하여 입력 영상의 에지 부분의 휘도 성분(Y)을 보정하여 에지 부분의 선명도를 개선한 다음, 휘도 성분(Y')과 색차 성분(CbCr)을 3색 데이터(R'G'B')로 변환하는 과정(YCbCr to R'G'B'), 및 변환된 3색 데이터(R'G'B')를 RGBW 4색 데이터로 변환(R'G'B' to RGBW)하여 출력하게 된다.

이와 같은, 종래의 데이터 변환 장치는 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 영상의 에지 부분의 휘도 성분(Y)의 변화가 단위 화소의 RGB 3색 데이터 모두를 변화시키기 때문에 선명도 변화의 폭이 넓어 과도한 선명도 향상으로 인해 화질이 저하되게 된다. 예컨대, 도 1의 (a)와 같은 영상에 대해, 종래의 선명도 보정을 수행할 경우, 도 1의 (b)와 같이, 영상의 에지 부분, 즉 블랙(black) 색상의 문자 주변에 하얗게 나타나는 링잉 아티팩트(ringing artifact) 현상이 발생되어 영상의 화질이 저하되게 된다.

둘째, RGB 3색 데이터를 휘도 성분(Y)으로 변환하는 과정과 휘도 성분(Y)을 RGB 3색 데이터로 재변환하는 과정이 필요하게 된다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 영상의 화질 저하 없이 선명도를 개선할 수 있는 데이터 변환 장치 및 이를 이용한 디스플레이 장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

위에서 언급된 본 발명의 기술적 과제 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술되거나, 그러한 기술 및 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 데이터 변환 장치는 적색, 녹색, 청색, 및 백색의 부화소로 이루어지는 복수의 단위 화소를 포함하는 디스플레이 장치의 데이터 변환 장치에 있어서, 입력 영상의 적색, 녹색, 및 청색의 3색 입력 데이터를 기반으로 상기 각 단위 화소의 적색, 녹색, 청색, 및 백색의 4색 데이터를 생성하는 4색 데이터 생성부; 및 상기 각 단위 화소의 백색 데이터에 기초하여 인접한 단위 화소들의 휘도 편차에 의한 에지 부분에 해당하는 단위 화소의 백색 데이터를 보정하여 상기 입력 영상의 선명도를 개선하는 선명도 개선부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 선명도 개선부는 매트릭스 형태로 이루어진 마스크를 하나의 단위 화소 단위로 쉬프트시키면서 상기 마스크의 중심부에 해당하는 각 단위 화소의 백색 데이터를 보정하여 상기 에지 부분의 선명도를 개선하는 것을 특징으로 한다.

상기 선명도 개선부는 상기 마스크의 각 마스크 셀에 설정된 에지 보정 계수와 상기 마스크 내에 포함된 각 단위 화소의 백색 데이터를 회선(convolution) 연산하여 상기 마스크 내에 포함된 각 단위 화소의 에지 보정 값을 산출하고, 상기 마스크 내에 포함된 각 단위 화소의 에지 보정 값을 합산하여 선명도 보정 값을 산출하며, 상기 산출된 선명도 보정 값에 따라 상기 마스크의 중심 마스크 셀에 해당하는 단위 화소의 백색 데이터를 보정하여 상기 에지 부분의 선명도를 개선하는 것을 특징으로 한다.

상기 데이터 변환 장치는 상기 각 단위 화소의 3색 입력 데이터에 따른 각 단위 화소의 에지 강도에 기초하여 상기 입력 영상에 대한 선명도 게인 값을 산출하는 선명도 게인 값 생성부를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 선명도 게인 값 생성부는 상기 각 단위 화소의 3색 입력 데이터에 기초하여 각 단위 화소의 에지 강도를 산출하는 에지 강도 연산부; 전체 단위 화소의 총개수와 상기 산출된 각 단위 화소의 에지 강도를 기반으로 상기 입력 영상에 대한 에지 분포 지수를 산출하는 에지 분포 지수 연산부; 및 상기 산출된 에지 분포 지수에 따라 상기 선명도 게인 값을 생성하는 게인 값 연산부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 에지 분포 지수 연산부는 기준 약한 에지 강도 이상의 에지 강도를 가지는 단위 화소의 개수와 최소 에지 강도보다 크고 상기 기준 약한 에지 강도 미만의 에지 강도를 가지는 단위 화소의 개수 간의 비율, 및 상기 전체 단위 화소의 총개수와 기준 에지 강도를 초과하는 에지 강도를 가지는 단위 화소의 개수 간의 비율을 승산 연산하여 상기 에지 분포 지수를 산출하는 것을 특징으로 한다.

상기 게인 값 연산부는 설정된 에지 분포 지수 문턱 값과 상기 에지 분포 지수를 비교하고, 비교 결과에 따라 선명도 게인 값으로 산출하되, 상기 에지 분포 지수가 상기 에지 분포 지수 문턱 값보다 클 경우, 초기 설정 게인 값을 상기 선명도 게인 값으로 산출하고, 상기 에지 분포 지수가 상기 에지 분포 지수 문턱 값과 같거나 작을 경우, 상기 에지 분포 지수를 상기 에지 분포 지수 문턱 값으로 제산 연산하고, 제산 연산 값을 설정된 지수 값으로 지수 연산하고, 상기 지수 연산 값과 상기 초기 설정 게인 값을 승산 연산하여 상기 선명도 게인 값을 산출하는 것을 특징으로 한다.

상기 선명도 개선부는 상기 마스크의 각 마스크 셀에 설정된 에지 보정 계수와 상기 마스크 내에 포함된 각 단위 화소의 백색 데이터를 회선(convolution) 연산하여 상기 마스크 내에 포함된 각 단위 화소의 에지 보정 값을 산출하고, 상기 마스크 내에 포함된 각 단위 화소의 에지 보정 값에 상기 선명도 게인 값을 승산 연산하여 적용하고, 상기 선명도 게인 값이 적용된 각 단위 화소의 에지 보정 값을 합산하여 선명도 보정 값을 산출하며, 상기 산출된 선명도 보정 값에 따라 상기 마스크의 중심 마스크 셀에 해당하는 단위 화소의 백색 데이터를 보정하여 상기 에지 부분의 선명도를 개선하는 것을 특징으로 한다.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 디스플레이 장치는 복수의 주사 라인과 복수의 데이터 라인의 교차에 의해 정의되는 화소 영역에 형성된 적색, 녹색, 청색, 및 백색의 부화소로 이루어지는 복수의 단위 화소를 포함하는 디스플레이 패널; 입력 영상의 적색, 녹색, 및 청색의 3색 입력 데이터를 기반으로 상기 각 단위 화소의 적색, 녹색, 청색, 및 백색의 4색 데이터를 생성하고, 상기 각 단위 화소의 백색 데이터에 기초하여 인접한 단위 화소들의 휘도 편차에 의한 에지 부분에 해당하는 단위 화소의 백색 데이터를 보정하여 상기 입력 영상의 선명도를 개선하는 데이터 변환부; 및 상기 주사 라인에 주사 신호를 공급하고 상기 데이터 변환부로부터 공급되는 4색 데이터를 데이터 전압으로 변환하여 데이터 라인에 공급하는 패널 구동부를 포함하며, 상기 데이터 변환부는 상기 데이터 변환 장치를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 과제의 해결 수단에 의하면, 본 발명에 따른 데이터 변환 장치 및 이를 이용한 디스플레이 장치는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, RGB 3색 데이터를 RGBW 4색 데이터로 변환하고, 백색 데이터에 기초하여 입력 영상에 대한 에지 부분의 백색 데이터를 보정함으로써 영상의 화질 저하 없이 선명도를 개선할 수 있다.

둘째, 각 단위 화소의 에지 강도에 기초한 입력 영상의 에지 분포 지수에 따른 선명도 게인 값을 적용하여 입력 영상의 선명도를 개선함으로써 국부적으로 강한 에지 성분이 많이 포함된 영상의 선명도 개선에 따른 색 틀어짐 현상 없이 선명도를 개선할 수 있다.

셋째, RGB 3색 데이터를 휘도 성분으로 변환하는 과정과 휘도 성분을 RGB 3색 데이터로 재변환하는 과정을 생략함으로써 입력 영상의 선명도 개선 과정을 단순화시킬 수 있다.

도 1은 입력 영상에 대한 종래의 데이터 변환 방법을 적용한 영상을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 데이터 변환 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 도 2에 도시된 선명도 개선부를 설명하기 위한 블록도이다.
도 4는 도 2에 도시된 선명도 개선부에서 사용되는 선명도 보정 마스크를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 선명도 개선부의 선명도 보정 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 데이터 변환 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 7은 도 6에 도시된 에지 강도 연산부에서 사용되는 에지 강도 검출 마스크를 나타내는 도면이다.
도 8은 도 6에 도시된 에지 강도 연산부에서 단위 화소의 에지 강도를 산출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 도 6에 도시된 선명도 개선부를 설명하기 위한 블록도이다.
도 10은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 선명도 개선부의 선명도 보정 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 디스플레이 장치를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 12는 동일한 입력 영상에 대한 본 발명과 종래의 데이터 변환 방법을 적용한 영상을 나타내는 도면이다.

본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 정의하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "제 1", "제 2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다.

"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

"적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제 1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제 1 항목, 제 2 항목 또는 제 3 항목 각각 뿐만 아니라 제 1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.

이하에서는 본 발명에 따른 데이터 변환 장치, 및 이를 이용한 디스플레이 장치 및 구동 방법의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 데이터 변환 장치를 설명하기 위한 블록도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 데이터 변환 장치(1)는 프레임 단위로 입력되는 입력 영상 프레임의 3색 입력 데이터(Ri, Gi, Bi)를 기반으로 적색, 녹색, 청색, 및 백색의 부화소로 이루어지는 각 단위 화소의 적색, 녹색, 청색, 및 백색의 4색 데이터(R, G, B, W)를 생성하고, 각 단위 화소의 백색 데이터(W)에 기초하여 인접한 단위 화소들의 휘도 편차에 의한 에지(edge) 부분에 해당하는 단위 화소의 백색 데이터를 보정한다. 이를 위해, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 데이터 변환 장치(1)는 4색 데이터 생성부(10), 및 선명도 개선부(30)를 포함하여 구성된다.

상기 4색 데이터 생성부(10)는 프레임 단위로 입력되는 입력 영상 프레임의 3색 입력 데이터(Ri, Gi, Bi)를 기반으로 적색, 녹색, 청색, 및 백색의 부화소로 이루어지는 각 단위 화소의 적색, 녹색, 청색, 및 백색의 4색 데이터(R, G, B, W)를 생성한다. 구체적으로, 상기 4색 데이터 생성부(10)는 단위 화소마다 적색, 녹색, 및 청색의 3색 입력 데이터(Ri, Gi, Bi)에서 백색 데이터(W)를 추출하고, 추출된 백색 데이터(W)에 기초하여 적색, 녹색, 및 청색의 데이터(R, G, B, W)를 생성함으로써 각 단위 화소의 적색, 녹색, 청색, 및 백색의 4색 데이터(R, G, B, W)를 생성한다. 일 예로서, 상기 4색 데이터 생성부(10)는 적색, 녹색, 및 청색의 3색 입력 데이터(Ri, Gi, Bi)에서 공통 계조 값(또는 최소 계조 값)을 추출하여 상기 백색 데이터(W)로 생성하고, 적색, 녹색, 및 청색의 입력 데이터(Ri, Gi, Bi) 각각에서 상기 백색 데이터(W)를 차감하여 상기 적색, 녹색, 및 청색의 데이터(R, G, B)를 생성할 수 있다. 다른 예로서, 상기 4색 데이터 생성부(10)는 각 부화소의 휘도 및/또는 구동 등의 특성에 따른 각 단위 화소의 휘도 특성에 따라 설정된 데이터 변환 방법을 기반으로 3색 입력 데이터(Ri, Gi, Bi)를 4색 데이터(R, G, B, W)로 변환할 수 있다. 이 경우, 상기 4색 데이터 생성부(10)는 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0060476호 또는 제10-2013-0030598호에 개시된 변환 방법에 따라 3색 입력 데이터(Ri, Gi, Bi)를 4색 데이터(R, G, B, W)로 변환할 수 있다.

상기 선명도 개선부(30)는 상기 4색 데이터 생성부(10)로부터 프레임 단위로 공급되는 각 단위 화소의 백색 데이터(W)에 기초하여 인접한 단위 화소들의 휘도 편차에 의한 에지 부분에 해당하는 단위 화소의 백색 데이터(W)를 보정하여 입력 영상의 선명도를 개선한다. 즉, 상기 선명도 개선부(30)는 각 단위 화소의 백색 데이터(W)에 기초하여 마스크를 하나의 단위 화소 단위로 쉬프트시키면서 마스크의 중심부에 해당하는 각 단위 화소의 백색 데이터를 보정하여 에지 부분의 선명도를 개선한다. 이러한, 상기 선명도 개선부(30)에 의해 한 프레임 단위로 에지 부분의 선명도가 개선된 각 단위 화소의 적색, 녹색, 청색, 및 백색의 4색 데이터(R, G, B, W')는 소정의 데이터 인터페이스 방식에 따라 디스플레이 장치의 패널 구동부로 전송된다.

본 발명의 제 1 실시 예에 따른 데이터 변환 장치(1)는 도시하지 않은 역감마 보정부 및 감마 보정부를 더 포함하여 구성될 수 있다.

상기 역감마 보정부는 프레임 단위로 입력되는 입력 영상 프레임의 적색과 녹색 및 청색의 3색 입력 데이터(Ri, Gi, Bi)를 디감마 보정(de-gamma correction)하여 선형화하고, 선형화된 3색 입력 데이터를 상기 4색 데이터 생성부(10)에 공급한다. 이에 따라, 상기 4색 데이터 생성부(10)는 상기 역감마 보정부로부터 프레임 단위로 공급되는 선형화된 3색 입력 데이터를 상기 4색 데이터(R, G, B, W)로 변환하게 된다.

상기 감마 보정부는 상기 선명도 개선부(30)에 의해 선명도가 개선된 4색 데이터(R, G, B, W')를 감마 보정(gamma correction)하여 비선형화한다. 이에 따라, 상기 감마 보정부에 의해 비선화된 각 단위 화소의 적색, 녹색, 청색, 및 백색의 4색 데이터(R, G, B, W')는 데이터 출력부(미도시)에 의한 소정의 데이터 인터페이스 방식에 따라 디스플레이 장치의 패널 구동부로 전송한다.

도 3은 도 2에 도시된 선명도 개선부를 설명하기 위한 블록도이고, 도 4는 도 2에 도시된 선명도 개선부에서 사용되는 선명도 보정 마스크를 나타내는 도면이며, 도 5는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 선명도 개선부의 선명도 보정 과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 선명도 개선부(30)는 메모리부(32), 및 에지 보정부(34)를 포함하여 구성된다.

상기 메모리부(32)는 상기 4색 데이터 생성부(10)로부터 공급되는 각 단위 화소의 4색 데이터(R, G, B, W)를 프레임 단위로 저장한다.

상기 에지 보정부(34)는 상기 메모리부(32)에 저장된 각 단위 화소의 백색 데이터(W)를 기반으로 선명도 보정 마스크(SM)를 하나의 단위 화소 단위로 쉬프트시키면서 선명도 보정 마스크(SM)의 중심부에 해당하는 단위 화소의 백색 데이터를 보정하여 에지 부분의 선명도를 개선한다.

상기 선명도 보정 마스크(SM)는 마스크에 포함되는 단위 화소들의 백색 데이터(W)를 이용하여 마스크의 중심부에 해당하는 단위 화소의 백색 데이터(W)를 보정하기 위해 사용된다. 이러한, 상기 선명도 보정 마스크(SM)는 3×3 매트릭스 형태의 마스크 셀들을 가지며, 마스크 셀들 각각에는 사전 실험에 따른 에지 보정 계수가 설정되어 있다. 일 예에 따른 선명도 보정 마스크(SM)의 중심 마스크 셀에 설정된 에지 보정 계수(k(i, j))는 양(+)의 값을 가지고, 상기 중심 마스크 셀을 제외한 나머지 주변 마스크 셀들에 설정된 에지 보정 계수들(-k(i-1, j-1), -k(i, j-1), -k(i+1, j-1), -k(i-1, j), -k(i+1, j), -k(i-1, j+1), -k(i, j+1), -k(i+1, j+1))은 음(-)의 값을 가질 수 있다. 여기서, 상기 주변 마스크 셀들 중 상기 중심 마스크 셀에 인접한 상하좌우 마스크 셀들에 동일하게 설정된 에지 보정 계수들(-k(i, j-1), -k(i, j+1), -k(i-1, j), -k(i+1, j))은 상기 주변 마스크 셀들 중 각 모서리 마스크 셀들에 동일하게 설정된 에지 보정 계수(-k(i-1, j-1), -k(i+1, j-1), -k(i-1, j+1), -k(i+1, j+1))보다 작은 값을 가질 수 있다.

도 4에서는 3×3 매트릭스 형태의 선명도 보정 마스크(SM)를 도시하였으나, 이에 한정되지 않고, 선명도 보정 마스크(SM)의 크기 및 마스크 셀들에 설정되는 에지 보정 계수들은 디스플레이 패널의 해상도, 로직 사이즈, 또는 선명도 보정 정밀도 등의 선명도 보정 조건에 따라 변경될 수 있다.

이와 같은 상기 선명도 보정 마스크(SM)를 이용한 상기 에지 보정부(34)의 동작을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 에지 보정부(34)는 도 4 및 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 상기 선명도 보정 마스크(SM) 내에 포함되는 각 단위 화소의 백색 데이터(W(i-1, j-1), W(i, j-1), W(i+1, j-1), W(i-1, j), W(i, j), W(i+1, j), W(i-1, j+1), W(i, j+1), W(i+1, j+1))와 일대일로 대응되는 마스크 셀의 에지 보정 계수(-k(i-1, j-1), -k(i, j-1), -k(i+1, j-1), -k(i-1, j), k(i, j), -k(i+1, j), -k(i-1, j+1), -k(i, j+1), -k(i+1, j+1))를 회선(convolution) 연산함으로써, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 선명도 보정 마스크(SM) 내에 포함된 각 단위 화소의 백색 데이터(W)에 대한 에지 보정 값(-E(i-1, j-1), -E(i, j-1), -E(i+1, j-1), -E(i-1, j), E(i, j), -E(i+1, j), -E(i-1, j+1), -E(i, j+1), -E(i+1, j+1))을 산출한다.

이어서, 상기 에지 보정부(34)는 상기 선명도 보정 마스크(SM) 내에 각 단위 화소의 에지 보정 값(-E(i-1, j-1), -E(i, j-1), -E(i+1, j-1), -E(i-1, j), E(i, j), -E(i+1, j), -E(i-1, j+1), -E(i, j+1), -E(i+1, j+1))을 합산함으로써, 도 5의 (c)에 도시된 바와 같이, 상기 선명도 보정 마스크(SM)의 중심 마스크 셀에 해당하는 단위 화소의 백색 데이터(W)에 대한 선명도 보정 값(S(i, j))을 산출한다.

이어서, 상기 에지 보정부(34)는, 도 5의 (a) 및 (c)에 도시된 상기 선명도 보정 마스크(SM)의 중심 마스크 셀에 해당하는 단위 화소의 백색 데이터(W(i, j))와 상기 선명도 보정 값(S(i, j))을 합산함으로써, 도 5의 (d)에 도시된 바와 같이, 백색 보정 데이터(W')를 산출한다.

이어서, 상기 에지 보정부(34)는 상기 메모리부(32)에서 상기 선명도 보정 마스크(SM)의 중심 마스크 셀에 해당하는 단위 화소의 백색 데이터(W(i, j))를 상기 백색 보정 데이터(W')로 갱신한다.

그런 다음, 상기 에지 보정부(34)는 상기 선명도 보정 마스크(SM)를 하나의 단위 화소 단위로 쉬프트시키면서, 쉬프트된 선명도 보정 마스크(SM)에 포함된 각 단위 화소의 백색 데이터(W)에 기초하여 전술한 에지 보정 값과 선명도 보정 값 및 백색 보정 데이터(W')를 생성한 다음, 상기 메모리부(32)에서 쉬프트된 선명도 보정 마스크(SM)의 중심 마스크 셀에 해당하는 단위 화소의 백색 데이터를 상기 백색 보정 데이터(W')로 갱신한다. 결과적으로, 상기 에지 보정부(34)는 상기 선명도 보정 마스크(SM)를 하나의 단위 화소 단위로 쉬프트시키면서 전술한 과정을 반복적으로 수행함으로써 상기 메모리부(32)에 저장되어 있는 입력 영상 프레임에 대한 에지 부분에 해당되는 단위 화소들의 백색 데이터를 보정하여 입력 영상 프레임의 선명도를 개선하게 된다.

도 6은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 데이터 변환 장치를 설명하기 위한 블록도이고, 도 7은 도 6에 도시된 에지 강도 연산부에서 사용되는 에지 강도 검출 마스크를 나타내는 도면이고, 도 8은 도 6에 도시된 에지 강도 연산부에서 단위 화소의 에지 강도를 산출하는 방법을 설명하기 위한 도면이며, 도 9는 도 6에 도시된 선명도 개선부를 설명하기 위한 블록도이다.

도 6 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 데이터 변환 장치(100)는 프레임 단위로 입력되는 입력 영상 프레임의 3색 입력 데이터(Ri, Gi, Bi)를 기반으로 적색, 녹색, 청색, 및 백색의 부화소로 이루어지는 각 단위 화소의 적색, 녹색, 청색, 및 백색의 4색 데이터(R, G, B, W)와 선명도 게인 값(S_Gain)을 생성하고, 각 단위 화소의 백색 데이터(W)와 상기 선명도 게인 값(S_Gain)에 기초하여 인접한 단위 화소들의 휘도 편차에 의한 에지 부분에 해당하는 단위 화소의 백색 데이터를 보정한다. 이를 위해, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 데이터 변환 장치(100)는 4색 데이터 생성부(110), 선명도 게인 값 생성부(120), 및 선명도 개선부(130)를 포함하여 구성된다.

상기 4색 데이터 생성부(110)는 프레임 단위로 입력되는 입력 영상 프레임의 3색 입력 데이터(Ri, Gi, Bi)를 기반으로 적색, 녹색, 청색, 및 백색의 부화소로 이루어지는 각 단위 화소의 적색, 녹색, 청색, 및 백색의 4색 데이터(R, G, B, W)를 생성한다. 이러한, 상기 4색 데이터 생성부(110)는 도 2에 도시된 4색 데이터 생성부(10)와 동일한 구성이므로 이에와 도면 부호를 제외하고는 동일한 구성이므로 이에 대한 보다 구체적인 데이터 변환 방법에 대해서는 생략하기로 한다.

상기 선명도 게인 값 생성부(120)는 프레임 단위로 입력되는 입력 영상 프레임의 3색 입력 데이터(Ri, Gi, Bi)를 기반으로 각 단위 화소의 에지 강도(edge intensity; EI)를 산출하고, 산출된 각 단위 화소의 에지 강도(EI)와 전체 단위 화소의 총개수에 기초하여 강한 에지 강도를 가지는 단위 화소의 개수와 약한 에지 강도를 가지는 단위 화소의 개수 간의 비율 및 전체 단위 화소의 총개수에 대한 기준 에지 강도를 초과하는 에지 강도(EI)를 가지는 단위 화소의 개수의 비율에 기초하여 해당 입력 영상 프레임의 에지 분포 지수(edge distribution index; EDI)를 산출하고, 산출된 에지 분포 지수(EDI)에 따라 선명도 게인 값(S_Gain)을 생성한다. 이를 위해, 상기 선명도 게인 값 설정부(120)는 에지 강도 연산부(121), 에지 분포 지수 연산부(123), 및 게인 값 연산부(125)를 포함하여 구성된다.

상기 에지 강도 연산부(121)는 프레임 단위로 입력되는 입력 영상 프레임의 3색 입력 데이터(Ri, Gi, Bi)를 저장하고, 저장된 각 단위 화소의 3색 입력 데이터(Ri, Gi, Bi)에 기초하여 각 단위 화소의 에지 강도(edge intensity; EI)를 산출한다. 구체적으로, 상기 에지 강도 연산부(121)는 각 단위 화소의 적색, 녹색, 및 청색의 입력 데이터(Ri, Gi, Bi)의 계조 값에 기초하여 각 단위 화소의 대표 값을 산출하고, 도 7에 도시된 에지 강도 검출 마스크(EIM)를 하나의 단위 화소마다 쉬프트시키면서 에지 강도 검출 마스크(EIM)에 포함된 각 단위 화소의 대표 값에 기초하여 상기 에지 강도 검출 마스크(EIM) 내에 포함된 각 단위 화소의 에지 강도 보정 값을 산출한 후, 상기 각 단위 화소의 에지 강도 보정 값을 합산하여 상기 에지 강도 검출 마스크(EIM)에 중심부에 해당하는 각 단위 화소의 에지 강도(EI)를 산출한다.

상기 각 단위 화소의 대표 값은 적색, 녹색, 및 청색의 입력 데이터(Ri, Gi, Bi)의 평균 계조 값이 될 수 있다.

상기 에지 강도 검출 마스크(EIM)는 마스크에 포함되는 단위 화소들의 평균 계조 값을 이용하여 마스크의 중심부에 해당하는 단위 화소의 에지 강도(EI)를 보정하기 위해 사용된다. 이러한, 상기 에지 강도 검출 마스크(EIM)는 3×3 매트릭스 형태의 마스크 셀들을 가지며, 마스크 셀들 각각에는 사전 실험에 따른 에지 강도 검출 계수가 설정되어 있다. 예를 들어, 상기 에지 강도 검출 마스크(EIM)의 중심 마스크 셀에 설정된 에지 강도 검출 계수는 1의 값을 가지며, 상기 중심 마스크 셀의 대각선 방향에 위치한 각 모서리 마스크 셀에 설정된 에지 강도 검출 계수는 -1/4의 값을 가지며, 상기 중심 마스크 셀에 인접한 상하좌우 마스크 셀에 설정된 에지 강도 검출 계수는 0의 값을 가질 수 있다. 이러한, 상기 에지 강도 검출 마스크(EIM)는 국부적으로 강한 에지가 많이 포함된 영상에 대한 과도한 선명도 개선으로 인한 화질 저하를 방지하기 위하여, 상하좌우 마스크 셀의 에지 강도 검출 계수를 0의 값으로 설정하고, 각 모서리 마스크 셀의 에지 강도 검출 계수를 -1/4의 값으로 설정한 것이다.

상기 에지 강도 검출 마스크(EIM)를 이용한 상기 에지 강도 연산부(121)의 동작을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 에지 강도 연산부(121)는 상기 에지 강도 검출 마스크(EIM)에 포함된 각 단위 화소의 대표 값과 일대일로 대응되는 마스크 셀의 에지 강도 검출 계수를 회선(convolution) 연산함으로써 상기 에지 강도 검출 마스크(EIM) 내에 포함된 각 단위 화소의 에지 강도 보정 값을 산출한다.

이어서, 상기 에지 강도 연산부(121)는, 아래의 수학식 1을 이용하여 도 8에 도시된 상기 에지 강도 검출 마스크(EIM) 내에 포함된 각 단위 화소의 에지 강도 보정 값을 합산함으로써 상기 에지 강도 검출 마스크(EIM)의 중심 마스크 셀에 해당하는 단위 화소의 에지 강도(EI_G _{(i, j)})를 산출한다.

즉, 상기 에지 강도 연산부(121)는 수학식 1을 통해 상기 에지 강도 검출 마스크(EIM)의 중심 마스크 셀에 해당하는 단위 화소의 에지 강도(EI_G _{(i, j)})는 에지 강도 검출 마스크(EIM)의 중심 마스크 셀에 대응되는 중심 단위 화소(G(i, j))의 에지 강도 보정 값과 상기 에지 강도 검출 마스크(EIM)의 각 모서리 마스크 셀에 대응되는 각 모서리 단위 화소들(G(i-1, j-1), G(i+1, j-1), G(i-1, j+1), G(i+1, j+1))의 에지 강조 보정 값들 간의 차이의 절대값을 합산한 값의 1/4로 산출된다.

상기 에지 분포 지수 연산부(123)는 상기 에지 강도 연산부(121)로부터 제공되는 각 단위 화소의 에지 강도(EI)에 기초하여 아래의 수학식 2를 통해 해당 입력 영상 프레임에 대한 에지 분포 지수(EDI)를 산출한다.

수학식 2에서, SUM2/SUM1은 입력 영상 프레임에서 약한 에지 강도를 가지는 단위 화소의 개수와 강한 에지 강도를 가지는 단위 화소의 개수 간의 비율을 나타내는 것으로, SUM1은 강한 에지 강도를 가지는 단위 화소의 개수로서, 한 프레임의 입력 영상 프레임에서 기준 약한 에지 강도 이상의 에지 강도(EI)를 가지는 단위 화소의 개수를 나타내며, SUM2는 약한 에지 강도를 가지는 단위 화소의 개수로서, 입력 영상 프레임에서 최소 에지 강도보다 크고 상기 기준 약한 에지 강도 미만의 에지 강도(EI)를 가지는 단위 화소의 개수를 나타낸다. 그리고, SUM3/Tpixel은 전체 단위 화소의 총개수에 대한 기준 에지 강도를 초과하는 에지 강도(EI)를 가지는 단위 화소의 개수의 비율을 나타내는 것으로, SUM3은 입력 영상 프레임에서 상기 기준 에지 강도를 초과하는 에지 강도(EI)를 가지는 단위 화소의 개수를 나타내며, Tpixel은 입력 영상 프레임을 표시하는 전체 단위 화소의 총개수를 나타낸다.

이와 같은, 상기 에지 분포 지수 연산부(123)는 상기 에지 강도 연산부(121)로부터 각 단위 화소의 에지 강도(EI)를 수신하고, 수신된 단위 화소의 에지 강도(EI)를 상기 기준 약한 에지 강도와 상기 최소 에지 강도 및 상기 기준 에지 강도 각각과 비교하여 비교 결과에 해당하는 단위 화소의 개수를 카운팅함으로써 상기 강한 에지 강도를 가지는 단위 화소의 개수(SUM1), 상기 약한 에지 강도를 가지는 단위 화소의 개수(SUM2), 및 상기 기준 에지 강도를 초과하는 에지 강도(EI)를 가지는 단위 화소의 개수(SUM3)를 산출한 후, 상기 수학식 2의 연산을 통해 해당하는 입력 영상 프레임에 대한 에지 분포 지수(EDI)를 산출한다. 상기 에지 분포 지수(EDI)는 강한 에지 강도의 단위 화소가 많을수록 낮아지는 값을 가지며, 강한 에지 강도의 단위 화소가 적을수록 높아지는 값을 갖게 된다.

상기 게인 값 연산부(125)는 상기 에지 분포 지수 연산부(123)로부터 제공되는 입력 영상 프레임의 에지 분포 지수(EDI)에 기초하여 해당하는 입력 영상 프레임의 선명도 게인 값(S_Gain)을 산출한다. 구체적으로, 상기 게인 값 연산부(125)는 설정된 에지 분포 지수 문턱 값과 상기 에지 분포 지수(EDI)를 비교하고, 비교 결과에 따라 초기 설정 게인 값을 선명도 게인 값(S_Gain)으로 산출하거나, 상기 에지 분포 지수(EDI)를 상기 에지 분포 지수 문턱 값으로 제산 연산(÷)하고 그 연산 값에 대해 설정된 지수 값(Gainexp)으로 지수 연산하고, 상기 지수 연산 값과 초기 설정 게인 값을 승산 연산(×)하여 선명도 게인 값(S_Gain)을 산출한다. 일 예로서, 상기 게인 값 연산부(125)는 상기 에지 분포 지수(EDI)가 설정된 에지 분포 지수 문턱 값보다 클 경우, 해당 입력 영상 프레임을 선명도가 약한 영상(약한 에지 성분이 많은 영상)으로 판단하여 초기 설정 게인 값을 그대로 선명도 게인 값(S_Gain)으로 산출함으로써 영상의 선명도를 많이 향상시켜 화질을 향상시킨다. 이 경우, 상기 선명도 게인 값(S_Gain)은 상기 에지 분포 지수(EDI)에 상관없이 일정한 상수 값으로 설정된 초기 설정 게인 값 그대로 산출된다. 다른 예로서, 상기 게인 값 연산부(125)는 상기 에지 분포 지수(EDI)가 설정된 에지 분포 지수 문턱 값과 같거나 작을 경우, 해당 입력 영상 프레임을 선명도가 강한 영상(강한 에지 성분이 많은 영상)으로 판단하여, 아래의 수학식 3의 연산을 통해, 선명도 게인 값(S_Gain)으로 산출함으로써 영상의 화질 저하 없이 영상의 선명도를 향상시키기 위해, 영상의 선명도를 거의 향상시키지 않고 과도한 선명도 개선에 따른 화질 저하를 방지한다. 이 경우, 상기 선명도 게인 값(S_Gain)은 상기 에지 분포 지수(EDI)가 낮아질수록 초기 설정 게인 값이 지수적으로 낮아지는 상수 값으로 산출된다.

수학식 3에서, S_Gain은 선명도 게인 값을, G_Initial은 초기 설정 게인 값을, EDI는 에지 분포 지수를, TH_EDI는 에지 분포 지수 문턱 값을 나타낸다. 그리고, 지수 값(Gainexp)은 일반 영상과 패턴 영상에 대한 사전 실험을 통해 취득된 에지 분포 지수(EDI)들에 기초한 사전 설정에 의해 상수 값으로 될 수 있다.

한편, 상기 에지 분포 지수 연산부(123)는, 상기 수학식 1에서, 한 프레임의 입력 영상에서 강한 에지 강도를 가지는 단위 화소의 개수와 약한 에지 강도를 가지는 단위 화소의 개수 간의 비율(SUM2/SUM1)만의 연산을 통해 입력 영상에 대한 에지 분포 지수(EDI)를 산출할 수도 있다. 하지만, 국부적으로 강한 에지 성분이 많이 포함된 영상의 경우에 에지 분포 지수(EDI)가 상대적으로 높게 산출될 수 있고, 이 경우 높은 에지 분포 지수(EDI)에 따라 선명도 게인 값(S_Gain)이 상승하여 선명도 개선에 따른 색 틀어짐이 발생할 수 있다. 따라서, 상기 에지 분포 지수 연산부(123)는 국부적으로 강한 에지 성분이 많이 포함된 영상의 경우에 에지 분포 지수(EDI)를 낮추고 이를 통해 선명도 게인 값(S_Gain)을 낮추어 과도한 선명도 개선에 따른 색 틀어짐이 방지될 수 있도록 상기 수학식 1의 연산을 통해 에지 분포 지수(EDI)를 산출하는 것이 바람직하다.

상기 선명도 개선부(130)는 상기 선명도 게인 값 생성부(120)로부터 프레임 단위로 공급되는 선명도 게인 값(S_Gain)과 상기 4색 데이터 생성부(110)로부터 프레임 단위로 공급되는 각 단위 화소의 백색 데이터(W)에 기초하여 인접한 단위 화소들의 휘도 편차에 의한 에지 부분에 해당하는 단위 화소의 백색 데이터(W)를 보정하여 입력 영상의 선명도를 개선한다. 즉, 상기 선명도 개선부(130)는 상기 선명도 게인 값(S_Gain)과 각 단위 화소의 백색 데이터(W)에 기초하여 마스크를 하나의 단위 화소 단위로 쉬프트시키면서 마스크의 중심부에 해당하는 각 단위 화소의 백색 데이터를 보정하여 에지 부분의 선명도를 개선한다. 이러한, 상기 선명도 개선부(30)에 의해 한 프레임 단위로 에지 부분의 선명도가 개선된 각 단위 화소의 적색, 녹색, 청색, 및 백색의 4색 데이터(R, G, B, W')는 소정의 데이터 인터페이스 방식에 따라 디스플레이 장치의 패널 구동부로 전송된다. 이를 위해, 상기 선명도 개선부(130)는, 도 9에 도시된 바와 같이, 메모리부(132), 및 에지 보정부(134)를 포함하여 구성된다.

상기 메모리부(132)는 상기 4색 데이터 생성부(110)로부터 공급되는 각 단위 화소의 4색 데이터(R, G, B, W)를 프레임 단위로 저장한다.

상기 에지 보정부(134)는 상기 선명도 게인 값 생성부(120)로부터 프레임 단위로 공급되는 선명도 게인 값(S_Gain)과 상기 메모리부(132)에 저장된 각 단위 화소의 백색 데이터(W)를 기반으로 선명도 보정 마스크(SM)를 하나의 단위 화소 단위로 쉬프트시키면서 전술한 선명도 보정 마스크(SM)의 중심부에 해당하는 단위 화소의 백색 데이터를 보정하여 에지 부분의 선명도를 개선한다. 이러한, 상기 에지 보정부(134)의 동작을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 에지 보정부(134)는 도 4 및 도 10의 (a)에 도시된 바와 같이, 상기 선명도 보정 마스크(SM) 내에 포함되는 각 단위 화소의 백색 데이터(W(i-1, j-1), W(i, j-1), W(i+1, j-1), W(i-1, j), W(i, j), W(i+1, j), W(i-1, j+1), W(i, j+1), W(i+1, j+1))와 일대일로 대응되는 마스크 셀의 에지 보정 계수(-k(i-1, j-1), -k(i, j-1), -k(i+1, j-1), -k(i-1, j), k(i, j), -k(i+1, j), -k(i-1, j+1), -k(i, j+1), -k(i+1, j+1))를 회선(convolution) 연산함으로써, 도 10의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 선명도 보정 마스크(SM) 내에 포함된 각 단위 화소의 백색 데이터(W)에 대한 에지 보정 값(-E(i-1, j-1), -E(i, j-1), -E(i+1, j-1), -E(i-1, j), E(i, j), -E(i+1, j), -E(i-1, j+1), -E(i, j+1), -E(i+1, j+1))을 산출한다.

이어서, 상기 에지 보정부(134)는 상기 선명도 보정 마스크(SM) 내에 각 단위 화소의 에지 보정 값(-E(i-1, j-1), -E(i, j-1), -E(i+1, j-1), -E(i-1, j), E(i, j), -E(i+1, j), -E(i-1, j+1), -E(i, j+1), -E(i+1, j+1)) 각각에 상기 선명도 게인 값(S_Gain)을 승산 연산(×)함으로써, 도 10의 (c)에 도시된 바와 같이, 상기 선명도 게인 값(S_Gain)이 적용된 각 단위 화소의 에지 보정 값(-E'(i-1, j-1), -E'(i, j-1), -E'(i+1, j-1), -E'(i-1, j), E'(i, j), -E'(i+1, j), -E'(i-1, j+1), -E'(i, j+1), -E'(i+1, j+1))을 산출한다.

이어서, 상기 에지 보정부(134)는 상기 선명도 게인 값(S_Gain)이 적용된 각 단위 화소의 에지 보정 값(-E'(i-1, j-1), -E'(i, j-1), -E'(i+1, j-1), -E'(i-1, j), E'(i, j), -E'(i+1, j), -E'(i-1, j+1), -E'(i, j+1), -E'(i+1, j+1))을 합산함으로써, 도 10의 (d)에 도시된 바와 같이, 상기 선명도 보정 마스크(SM)의 중심 마스크 셀에 해당하는 단위 화소의 백색 데이터(W)에 대한 선명도 보정 값(S(i, j))을 산출한다.

이어서, 상기 에지 보정부(134)는, 도 10의 (a) 및 (d)에 도시된 상기 선명도 보정 마스크(SM)의 중심 마스크 셀에 해당하는 단위 화소의 백색 데이터(W(i, j))와 상기 선명도 보정 값(S(i, j))을 합산함으로써, 도 10의 (e)에 도시된 바와 같이, 백색 보정 데이터(W')를 산출한다.

이어서, 상기 에지 보정부(134)는 상기 메모리부(132)에서 상기 선명도 보정 마스크(SM)의 중심 마스크 셀에 해당하는 단위 화소의 백색 데이터(W(i, j))를 상기 백색 보정 데이터(W')로 갱신한다.

그런 다음, 상기 에지 보정부(134)는 상기 선명도 보정 마스크(SM)를 하나의 단위 화소 단위로 쉬프트시키면서, 쉬프트된 선명도 보정 마스크(SM)에 포함된 각 단위 화소의 백색 데이터(W)에 기초하여 전술한 에지 보정 값과 상기 선명도 게인 값(S_Gain)이 적용된 에지 보정 값, 선명도 보정 값 및 백색 보정 데이터(W')를 생성한 다음, 상기 메모리부(132)에서 쉬프트된 선명도 보정 마스크(SM)의 중심 마스크 셀에 해당하는 단위 화소의 백색 데이터를 상기 백색 보정 데이터(W')로 갱신한다. 결과적으로, 상기 에지 보정부(134)는 상기 선명도 보정 마스크(SM)를 하나의 단위 화소 단위로 쉬프트시키면서 전술한 과정을 반복적으로 수행함으로써 상기 메모리부(132)에 저장되어 있는 입력 영상 프레임에 대한 에지 부분에 해당되는 단위 화소들의 백색 데이터를 보정하여 입력 영상 프레임의 선명도를 개선하게 된다.

본 발명의 제 2 실시 예에 따른 데이터 변환 장치(100)는 전술한 바와 같은 역감마 보정부 및 감마 보정부를 더 포함하여 구성될 수 있다.

이상과 같은, 본 발명의 실시 예들에 따른 데이터 변환 장치(1, 100)는 RGB 3색 데이터를 RGBW 4색 데이터로 변환하고, 백색 데이터(W)에 기초하여 입력 영상에 대한 에지 부분의 백색 데이터(W)를 보정함으로써 영상의 화질 저하 없이 선명도를 개선할 수 있다. 특히, 본 발명의 실시 예들에 따른 데이터 변환 장치(1, 100)는 RGB 3색 데이터를 휘도 성분으로 변환하는 과정과 휘도 성분을 RGB 3색 데이터로 재변환하는 과정을 생략함으로써 입력 영상의 선명도 개선 과정을 단순화시킬 수 있다.

도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 디스플레이 장치를 개략적으로 나타내는 블록도이다.

도 11을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 디스플레이 장치는 디스플레이 패널(310), 데이터 변환부(320), 및 패널 구동부(330)를 포함하여 구성된다.

상기 디스플레이 패널(310)은 패널 구동부(330)로부터 공급되는 데이터 전압(Vdata)에 따라 단위 화소를 구성하는 적색, 녹색, 청색, 및 백색의 부화소(P) 각각의 유기 발광 소자(OLED)가 발광함으로써 각 단위 화소로부터 방출되는 광을 통해 영상을 표시한다. 이를 위해, 디스플레이 패널(310)은 서로 교차하도록 형성되어 화소 영역을 정의하는 복수의 데이터 라인(DL)과 복수의 주사 라인(SL), 복수의 데이터 라인(DL)에 나란하게 형성된 복수의 제 1 전원 라인(PL1), 및 복수의 제 1 전원 라인(PL1)에 교차하도록 형성된 복수의 제 2 전원 라인(PL2)을 포함하여 구성된다.

복수의 데이터 라인(DL)은 제 1 방향을 따라 일정한 간격으로 형성되고, 복수의 주사 라인(SL)은 상기 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향을 따라 일정한 간격으로 형성된다. 그리고, 제 1 전원 라인(PL1)은 복수의 데이터 라인(DL) 각각에 인접하도록 나란하게 형성되어 외부로부터 제 1 구동 전원을 공급받는다.

복수의 제 2 전원 라인(PL2) 각각은 복수의 제 1 전원 라인(PL1)에 교차하도록 형성되어 외부로부터 제 2 구동 전원을 공급받는다. 이때, 상기 제 2 구동 전원은 제 1 구동 전원보다 낮은 저전위 전압 레벨을 가지거나, 접지(또는 그라운드) 전압 레벨을 가질 수 있다.

한편, 상기 디스플레이 패널(310)은 상기 복수의 제 2 전원 라인(PL2) 대신에 공통 캐소드 전극을 포함하여 구성될 수도 있다. 이 경우, 상기 공통 캐소드 전극은 상기 디스플레이 패널(310)의 표시 영역 전체에 형성되어 외부로부터 제 2 구동 전원을 공급받을 수 있다.

상기 부화소(P)는 유기 발광 소자(OLED), 및 화소 회로(PC)를 포함하여 구성된다.

상기 유기 발광 소자(OLED)는 상기 화소 회로(PC)와 상기 제 2 전원 라인(PL2) 사이에 접속되어 상기 화소 회로(PC)로부터 공급되는 데이터 전류 량에 비례하여 발광함으로써 소정의 컬러 광을 방출한다. 이를 위해, 상기 유기 발광 소자(OLED)는 상기 화소 회로(PC)에 접속된 애노드 전극(또는 화소 전극), 제 2 구동 전원 라인(PL2)에 접속된 캐소드 전극(또는 반사 전극), 및 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 형성되어 적색, 녹색, 청색, 및 백색 중 어느 한 색의 광을 방출하는 유기 발광셀을 포함하여 구성된다. 여기서, 유기 발광셀은 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.

상기 화소 회로(PC)는 패널 구동부(330)로부터 주사 라인(SL)에 공급되는 주사 신호(SS)에 응답하여 패널 구동부(330)로부터 데이터 라인(DL)에 공급되는 데이터 전압(Vdata)에 대응되는 데이터 전류가 유기 발광 소자(OLED)에 흐르도록 한다. 이를 위해, 상기 화소 회로(PC)는 박막 트랜지스터 형성 공정에 의해 기판 상에 형성되는 스위칭 트랜지스터, 구동 트랜지스터, 및 적어도 하나의 커패시터를 포함하여 구성된다.

상기 스위칭 트랜지스터는 주사 라인(SL)에 공급되는 주사 신호(SS)에 따라 스위칭되어 데이터 라인(DL)으로부터 공급되는 데이터 전압(Vdata)을 구동 트랜지스터에 공급한다. 상기 구동 트랜지스터는 스위칭 트랜지스터로부터 공급되는 데이터 전압(Vdata)에 따라 스위칭되어 데이터 전압(Vdata)에 기초한 데이터 전류를 생성하여 유기 발광 소자(OLED)에 공급함으로써 데이터 전류 량에 비례하도록 유기 발광 소자(OLED)를 발광시킨다. 상기 적어도 하나의 커패시터는 구동 트랜지스터에 공급되는 데이터 전압을 한 프레임 동안 유지시킨다.

각 부화소(P)의 상기 화소 회로(PC)에서는 구동 트랜지스터의 구동 시간에 따라 구동 트랜지스터의 문턱 전압 편차가 발생되고, 이로 인해 화질이 저하될 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 유기 발광 디스플레이 장치는 구동 트랜지스터의 문턱 전압을 보상하기 위한 보상 회로(미도시)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

상기 보상 회로는 상기 화소 회로(PC)의 내부에 형성된 적어도 하나의 보상 트랜지스터(미도시) 및 적어도 하나의 보상 커패시터(미도시)로 구성된다. 이러한 상기 보상 회로는 구동 트랜지스터(T2)의 문턱 전압을 검출하는 검출 구간 동안 데이터 전압과 구동 트랜지스터(T2)의 문턱 전압을 커패시터에 함께 저장하는 방식으로 각 구동 트랜지스터(T2)의 문턱 전압을 보상하게 된다.

상기 데이터 변환부(320)는 외부의 시스템 본체(미도시) 또는 그래픽 카드(미도시)로부터 프레임 단위로 입력되는 입력 영상 프레임의 3색 입력 데이터(Ri, Gi, Bi)를 기반으로 적색, 녹색, 청색, 및 백색의 부화소로 이루어지는 각 단위 화소의 적색, 녹색, 청색, 및 백색의 4색 데이터(R, G, B, W)를 생성하고, 각 단위 화소의 백색 데이터(W)에 기초하여 인접한 단위 화소들의 휘도 편차에 의한 에지(edge) 부분에 해당하는 단위 화소의 백색 데이터를 보정하여 입력 영상 프레임의 선명도를 개선한다. 이러한, 상기 데이터 변환부(320)는, 도 2 내지 도 10를 참조하여 전술한 본 발명의 제 1 또는 제 2 데이터 변환 장치(1, 100)를 포함하여 구성되는 것으로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 패널 구동부(330)는 입력되는 타이밍 동기 신호(TSS)에 기초하여 주사 제어 신호와 데이터 제어 신호를 생성하고, 주사 제어 신호에 따라 주사 신호(SS)를 생성하여 주사 라인(SL)에 순차적으로 공급함과 아울러 상기 데이터 변환부(320)로부터 공급되는 4색 데이터(R, G, B, W')를 데이터 전압(Vdata)으로 변환하여 데이터 라인(DL)에 공급한다. 이를 위해, 상기 패널 구동부(330)는 타이밍 제어부(332), 주사 구동 회로부(334), 및 데이터 구동 회로부(336)를 포함하여 구성된다.

상기 타이밍 제어부(332)는 외부의 시스템 본체(미도시) 또는 그래픽 카드(미도시)로부터 입력되는 타이밍 동기 신호(TSS)에 따라 주사 구동 회로부(334)와 데이터 구동 회로부(336) 각각의 구동 타이밍을 제어한다. 즉, 타이밍 제어부(332)는 수직 동기 신호, 수평 동기 신호, 데이터 인에이블 신호, 클럭 신호 등의 타이밍 동기 신호(TSS)에 기초하여 주사 제어 신호(SCS) 및 데이터 제어 신호(DCS)를 생성하고, 주사 제어 신호(SCS)를 통해 주사 구동 회로부(334)의 구동 타이밍을 제어함과 동기되도록 데이터 제어 신호(DCS)를 통해 데이터 구동 회로부(336)의 구동 타이밍을 제어한다.

또한, 상기 타이밍 제어부(332)는 상기 데이터 변환부(320)로부터 공급되는 4색 데이터(R, G, B, W')를 디스플레이 패널(310)의 구동에 알맞도록 정렬하고, 정렬된 적색, 녹색, 청색, 및 백색의 4색 표시 데이터(Rd, Gd, Bd, Wd)를 설정된 데이터 인터페이스 방식을 통해 데이터 구동 회로부(336)에 공급한다.

상기 타이밍 제어부(332)에는 상기 데이터 변환부(320)가 내장될 수 있으며, 이 경우, 상기 데이터 변환부(320)는 프로그램 형태로 상기 타이밍 제어부(332)에 내장될 수 있다.

상기 주사 구동 회로부(334)는 상기 타이밍 제어부(332)로부터 공급되는 주사 제어 신호(SCS)에 따라 주사 신호(SS)를 생성하여 복수의 주사 라인(SL)에 순차적으로 공급한다.

상기 데이터 구동 회로부(336)는 상기 타이밍 제어부(332)에 의해 정렬된 4색 표시 데이터(Rd, Gd, Bd, Wd)와 데이터 제어 신호(DCS)를 공급받으며, 외부의 전원 공급부(미도시)로부터 복수의 기준 감마 전압을 공급받는다. 이러한, 상기 데이터 구동 회로부(336)는 데이터 제어 신호(DCS)에 따라 복수의 기준 감마 전압을 이용하여 4색 표시 데이터(Rd, Gd, Bd, Wd)를 아날로그 형태의 데이터 전압(Vdata)으로 변환하고, 변환된 데이터 전압을 해당 데이터 라인(DL)에 공급한다.

이상과 같은, 본 발명의 실시 예들에 따른 데이터 변환 장치(1, 100) 및 이를 이용한 디스플레이 장치는 RGB 3색 데이터를 RGBW 4색 데이터로 변환하고, 백색 데이터(W)에 기초하여 입력 영상에 대한 에지 부분의 백색 데이터(W)를 보정함으로써 영상의 화질 저하 없이 선명도를 개선할 수 있다. 특히, 본 발명의 실시 예들에 따른 데이터 변환 장치(1, 100)는 RGB 3색 데이터를 휘도 성분으로 변환하는 과정과 휘도 성분을 RGB 3색 데이터로 재변환하는 과정을 생략함으로써 입력 영상의 선명도 개선 과정을 단순화시킬 수 있다.

한편, 전술한 본 발명의 실시 예에 따른 디스플레이 장치에서, 상기 각 부화소(P)가 유기 발광 소자(OLED)와 화소 회로(PC)를 포함하여 구성되는 것으로 설명하였지만, 이에 한정되지 않고, 상기 각 부화소(P)는 액정셀로 이루어질 수도 있다. 결과적으로, 전술한 본 발명의 실시 예에 따른 디스플레이 장치는 유기 발광 디스플레이 장치 또는 액정 디스플레이 장치가 될 수 있다.

도 12는 동일한 입력 영상에 대한 본 발명과 종래의 데이터 변환 방법을 적용한 영상을 나타내는 도면이다.

도 12를 참조하면, 종래의 데이터 변환 방법을 적용한 영상의 경우, RGB 3색 데이터를 휘도 성분으로 변환하고 변환된 휘도 성분을 RGB 3색 데이터로 재변환함에 따라 에지 부분의 휘도 변화가 단위 화소의 RGB 3색 데이터 모두가 변화됨으로써 영상의 에지 부분이 하얗게 나타나는 링잉 아티팩트(ringing artifact) 현상이 발생되는 것을 확인할 수 있으며, 문자 패턴 영상 또는 라인 패턴 영상의 에지 부분에 흰색 테두리가 나타나는 것을 볼 수 있다.

반면에, 본 발명의 데이터 변환 방법을 적용한 영상의 경우, RGB 3색 데이터를 휘도 성분으로 변환하지 않고, RGB 3색 데이터를 RGBW 4색 데이터로 변환하고, 백색 데이터(W)에 기초하여 입력 영상에 대한 에지 부분의 백색 데이터(W)를 보정함으로써 영상의 에지 부분에 발생되는 링잉 아티팩트(ringing artifact) 현상이 제거되어 종래의 영상에 비해 선명도가 개선된 것을 볼 수 있으며, 특히 에지 분포 지수에 따른 선명도 게인 값을 적용하여 국부적으로 강한 에지 성분이 많이 포함된 라인 패턴 영상의 경우에도 선명도 개선에 따른 색 틀어짐이 발생되지 않는 것을 볼 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사항을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1, 100: 데이터 변환 장치 10, 110: 4색 데이터 생성부
30, 130: 선명도 개선부 32, 132: 메모리부
34, 134: 에지 보정부 120: 선명도 게인 값 생성부
121: 에지 강도 연산부 123: 에지 분포 지수 연산부
125: 게인 값 연산부 310: 디스플레이 패널
320: 데이터 변환부 330: 패널 구동부
332: 타이밍 제어부 334: 주사 구동 회로부
336: 데이터 구동 회로부

Claims

적색, 녹색, 청색, 및 백색의 부화소로 이루어지는 복수의 단위 화소를 포함하는 디스플레이 장치의 데이터 변환 장치에 있어서,
입력 영상의 적색, 녹색, 및 청색의 3색 입력 데이터를 기반으로 상기 각 단위 화소의 적색, 녹색, 청색, 및 백색의 4색 데이터를 생성하는 4색 데이터 생성부; 및
상기 각 단위 화소의 백색 데이터에 기초하여 인접한 단위 화소들의 휘도 편차에 의한 에지 부분에 해당하는 단위 화소의 백색 데이터를 보정하여 상기 입력 영상의 선명도를 개선하는 선명도 개선부를 포함하며,
상기 선명도 개선부는,
매트릭스 형태로 이루어진 마스크를 하나의 단위 화소 단위로 쉬프트시키면서 상기 마스크의 각 마스크 셀에 설정된 에지 보정 계수와 상기 마스크 내에 포함된 각 단위 화소의 백색 데이터를 회선(convolution) 연산하여 상기 마스크 내에 포함된 각 단위 화소의 에지 보정 값을 산출하고,
상기 마스크 내에 포함된 각 단위 화소의 에지 보정 값을 합산하여 선명도 보정 값을 산출하며,
상기 산출된 선명도 보정 값에 따라 상기 마스크의 중심 마스크 셀에 해당하는 단위 화소의 백색 데이터를 보정하여 상기 에지 부분의 선명도를 개선하는, 데이터 변환 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 마스크의 중심 마스크 셀에 설정된 에지 보정 계수는 양(+)의 값을 가지며,
상기 마스크의 중심 마스크 셀을 제외한 나머지 주변 마스크 셀에 설정된 에지 보정 계수는 음(-)의 값을 갖는, 데이터 변환 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 마스크의 주변 마스크 셀 중 각 모서리 마스크 셀에 설정된 에지 보정 계수는 동일한 음(-)의 값을 가지고,
상기 마스크의 주변 마스크 셀 중 상기 중심 마스크 셀에 인접한 상하좌우 마스크 셀들 각각에 설정된 에지 보정 계수는 동일한 음(-)의 값을 가지되, 상기 각 모서리 마스크 셀에 설정된 에지 보정 계수보다 작은 값을 갖는, 데이터 변환 장치.
적색, 녹색, 청색, 및 백색의 부화소로 이루어지는 복수의 단위 화소를 포함하는 디스플레이 장치의 데이터 변환 장치에 있어서,
입력 영상의 적색, 녹색, 및 청색의 3색 입력 데이터를 기반으로 상기 각 단위 화소의 적색, 녹색, 청색, 및 백색의 4색 데이터를 생성하는 4색 데이터 생성부;
상기 각 단위 화소의 3색 입력 데이터에 따른 각 단위 화소의 에지 강도에 기초하여 상기 입력 영상에 대한 선명도 게인 값을 산출하는 선명도 게인 값 생성부; 및
상기 각 단위 화소의 백색 데이터에 기초하여 각 단위 화소의 에지 보정 값을 산출하고 상기 각 단위 화소의 에지 보정 값과 상기 선명도 게인 값을 기반으로 인접한 단위 화소들의 휘도 편차에 의한 에지 부분에 해당하는 단위 화소의 백색 데이터를 보정하여 상기 입력 영상의 선명도를 개선하는 선명도 개선부를 포함하며,
상기 선명도 게인 값 생성부는,
상기 각 단위 화소의 3색 입력 데이터에 기초하여 각 단위 화소의 에지 강도를 산출하는 에지 강도 연산부;
전체 단위 화소의 총개수와 상기 산출된 각 단위 화소의 에지 강도를 기반으로 상기 입력 영상에 대한 에지 분포 지수를 산출하는 에지 분포 지수 연산부; 및
상기 산출된 에지 분포 지수에 따라 상기 선명도 게인 값을 생성하는 게인 값 연산부를 포함하는, 데이터 변환 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 게인 값 연산부는 설정된 에지 분포 지수 문턱 값과 상기 에지 분포 지수를 비교하고, 비교 결과에 따라 선명도 게인 값으로 산출하되,
상기 에지 분포 지수가 상기 에지 분포 지수 문턱 값보다 클 경우, 초기 설정 게인 값을 상기 선명도 게인 값으로 산출하고,
상기 에지 분포 지수가 상기 에지 분포 지수 문턱 값과 같거나 작을 경우, 상기 에지 분포 지수를 상기 에지 분포 지수 문턱 값으로 제산 연산하고, 제산 연산 값을 설정된 지수 값으로 지수 연산하고, 상기 지수 연산 값과 상기 초기 설정 게인 값을 승산 연산하여 상기 선명도 게인 값을 산출하는, 데이터 변환 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 선명도 개선부는,
매트릭스 형태로 이루어진 마스크를 하나의 단위 화소 단위로 쉬프트시키면서 상기 마스크의 각 마스크 셀에 설정된 에지 보정 계수와 상기 마스크 내에 포함된 각 단위 화소의 백색 데이터를 회선(convolution) 연산하여 상기 마스크 내에 포함된 각 단위 화소의 에지 보정 값을 산출하고,
상기 마스크 내에 포함된 각 단위 화소의 에지 보정 값에 상기 선명도 게인 값을 승산 연산하여 적용하고,
상기 선명도 게인 값이 적용된 각 단위 화소의 에지 보정 값을 합산하여 선명도 보정 값을 산출하며,
상기 산출된 선명도 보정 값에 따라 상기 마스크의 중심 마스크 셀에 해당하는 단위 화소의 백색 데이터를 보정하여 상기 에지 부분의 선명도를 개선하는, 데이터 변환 장치.
제 6 항에 있어서,
상기 마스크의 중심 마스크 셀에 설정된 에지 보정 계수는 양(+)의 값을 가지며,
상기 마스크의 중심 마스크 셀을 제외한 나머지 주변 마스크 셀에 설정된 에지 보정 계수는 음(-)의 값을 갖는, 데이터 변환 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 마스크의 주변 마스크 셀 중 각 모서리 마스크 셀에 설정된 에지 보정 계수는 동일한 음(-)의 값을 가지고,
상기 마스크의 주변 마스크 셀 중 상기 중심 마스크 셀에 인접한 상하좌우 마스크 셀들 각각에 설정된 에지 보정 계수는 동일한 음(-)의 값을 가지되, 상기 각 모서리 마스크 셀에 설정된 에지 보정 계수보다 작은 값을 갖는, 데이터 변환 장치.
복수의 주사 라인과 복수의 데이터 라인의 교차에 의해 정의되는 화소 영역에 형성된 적색, 녹색, 청색, 및 백색의 부화소로 이루어지는 복수의 단위 화소를 포함하는 디스플레이 패널;
입력 영상의 적색, 녹색, 및 청색의 3색 입력 데이터를 기반으로 상기 각 단위 화소의 적색, 녹색, 청색, 및 백색의 4색 데이터를 생성하고, 상기 각 단위 화소의 백색 데이터에 기초하여 인접한 단위 화소들의 휘도 편차에 의한 에지 부분에 해당하는 단위 화소의 백색 데이터를 보정하여 상기 입력 영상의 선명도를 개선하는 데이터 변환부; 및
상기 주사 라인에 주사 신호를 공급하고 상기 데이터 변환부로부터 공급되는 4색 데이터를 데이터 전압으로 변환하여 데이터 라인에 공급하는 패널 구동부를 포함하며,
상기 데이터 변환부는 청구항 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 데이터 변환 장치를 포함하는, 디스플레이 장치.
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