모바일 AMOLED 디스플레이 시스템을 위한 저전력 고화질 기법 연구

Abstract

AMOLED 디스플레이는 기존의 LCD를 대체할 차세대 디스플레이로서 플렉서블, 넓은 시야각, 빠른 응답 속도, 높은 명암비로 인해 점차 그 사용성이 확대되고 있다. 하지만 여전히 모바일 기기의 전체 소모 전력 중 상당 부분이 AMOLED 디스플레이에서 소모된다. 본 논문에서는 모바일 AMOLED 디스플레이의 전력 소모를 줄이면서도 고화질을 유지할 수 있는 새로운 기법을 제안한다. 또한 기존보다 정확성을 높인 모바일 AMOLED 디스플레이의 전력 모델을 제안하여 모바일 시스템에서 보다 효율적인 디스플레이 운용을 가능하게 한다. 배터리 기반의 모바일 기기에서는 효율적인 전력 관리와 배터리 소모 예측을 위해 정확한 전력 모델이 필요하다. 하지만 기존의 모바일 AMOLED 디스플레이를 대상으로 한 전력 모델 연구에서는 디스플레이를 구동하는 회로의 영향을 전혀 고려하지 않았고 따라서 기존 모델은 큰 오차를 내포하고 있다. 본 논문에서는 모바일 AMOLED용 DC-DC 컨버터의 전력 효율 특성과 서브 픽셀들 간의 전력 종속성을 고려하여 정확한 전력 모델을 도출하였다. 공개된 이미지 데이터베이스를 사용하여 광범위한 실험을 진행한 결과, 제안하는 전력 모델은 기존의 전력 모델보다 낮은 오차율을 나타내었다. 특히 밝은 이미지에 대해서 기존의 전력 모델은 8.48%의 오차율을 보였지만 제안하는 전력 모델은 0.59% 낮은 오차율을 보였다. 다음으로 본 논문에서는 기존의 기법보다 전력 절감과 화질 측면에서 향상된 성능을 갖는 색 변환 기반의 동적 전압 가변 기법을 제안한다. 제안하는 기법에서는 입력 이미지의 평균 휘도 값에 따라 다른 시각 만족도와 saturation threshold를 설정하고 인간 시각 시스템을 고려하여 색 변환 기법과 동적 전압 가변 기법을 수행한다. 제안하는 기법의 실제 구현을 위하여 상용 모바일 AMOLED 디스플레이 모듈을 장착한 임베디드 보드를 제작하였다. 스틸 이미지를 사용하여 실험을 수행한 결과 제안하는 기법은 시각 만족도를 충족하면서도 디스플레이의 소모 전력을 평균 29.6% 절감할 수 있었다.