KR100537233B1 - 플라즈마 디스플레이 패널의 화상 처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 화면의 시인성을 향상시킬 수 있는 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 장치에 관한 것이다.

이와 같은 본 발명은 입력되는 비디오 데이터를 감마 보정하여 영상신호의 계조값에 따른 휘도값으로 변환시키는 역감마 보정부와, 상기 역감마 보정부에서 보정된 비디오 데이터를 유효이득만큼 증폭시키는 이득 제어부와, 상기 이득 제어부의 증폭된 비디오 데이터의 오차성분을 인접한 셀로 확산시켜 휘도값을 미세하게 조정하는 오차 확산부와, 상기 오차 확산부로부터 보정된 비디오 데이터를 서브필드 패턴에 맵핑하여 데이터 정렬부에 공급하는 서브필드 맵핑부를 포함하여 화상을 처리하는 플라즈마 디스플레이 패널에 있어서, 상기 역감마 보정부는 플라즈마 디스플레이 패널 형광체의 휘도 분포 함수를 검출하고, 상기 형광체 휘도 분포 함수에 대하여 역함수 테이블을 구성하여 화상을 처리하는 플라즈마 디스플레이 패널을 제공한다.

Description

플라즈마 디스플레이 패널의 화상 처리장치{Equipment disposing Image of Plasma Display Panel}

본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 플라즈마 디스플레이 패널의 형광체 포화특성에 맞게 감마보정을 통하여 디스플레이 화질을 향상시킬 수 있는 플라즈마 디스플레이 패널의 화상처리 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel: 이하, PDP라 함.)은 소다라임(Soda-lime) 글라스로 된 전면 글라스와 후면 글라스 사이에 형성된 격벽이 하나의 단위 셀을 이루고, 각 셀 내에는 헬륨-크세논(He-Xe), 헬륨-네온(He-Ne) 등과 같은 불활성 가스가 고주파 전압에 의해 방전이 될 때, 진공자외선(Vacuum Ultraviolet rays)이 발생되어 격벽 사이에 형성된 형광체를 발광시켜 화상을 구현하는 장치이다. 이와 같은 PDP는 종래 표시수단의 주종을 이루어왔던 음극선관(CRT)에 비하여 단순구조에 의한 제작성 용이와, 외형이 박형이며 낮은 소비전력 등의 특징을 가지고 있어 차세대 디스플레이 장치로 현재 각광을 받고 있다.

도 1은 종래 PDP의 장치 구조를 개략적으로 나타낸 사시도이다. 도시된 바와 같이 PDP(100)는 화상이 디스플레이 되는 표시면 인 전면 글라스(10)와 후면을 이루는 후면 글라스(20)가 일정거리를 사이에 두고 평행하게 결합된다. 전면 글라스(10)는 하방에 하나의 화소에서 상호 방전에 의해 셀의 발광을 유지하기 위한 유지전극(11), 즉 투명한 ITO 물질로 형성된 투명전극(11a)과 금속재질로 제작된 버스전극(11b)으로 구비된 유지전극(11)이 쌍을 이뤄 형성된다. 상기 유지전극(11)은 방전전류를 제한하며 전극 쌍 간을 절연시켜주는 유전층(12)에 의해 덮혀 지고, 유전층(12) 상면에는 방전조건을 용이하게 하기 위하여 산화마그네슘(MgO)을 증착한 보호층(13)이 형성된다. 후면 글라스(20)는 복수개의 방전공간 즉, 셀을 형성시키기 위한 스트라이프 타입(또는 웰 타입)의 격벽(21)이 평행을 유지하여 배열되고 상기 유지전극(11)과 교차되는 부위에서 어드레스 방전을 수행하여 진공자외선을 발생시키게 되는 다수의 어드레스 전극(22)이 격벽(21)에 대해 평행하게 배치된다. 또한, 후면 글라스의 상측면은 어드레스 방전시 화상표시를 위한 가시광선을 방출하는 R, G, B 형광층(23)이 도포되고, 격벽 상측면에는 전면 글라스(10) 외부에서 발생하는 외부광을 흡수하여 반사를 줄여주는 광 차단의 기능과 전면 글라스(10)의 색순도(Purity) 및 콘트라스트를 향상시키는 등의 기능을 하는 블랙 매트릭스(21a)가 배열되어 구성된다. 이와 같은 구조를 갖는 PDP의 화상 계조를 구현하는 방법은 도 2와 같다.

도 2는 종래 PDP의 화상 계조를 구현하는 방법을 나타낸 것이다. 도 시된 바와 같이, PDP 화상 계조(Gray Level)는 한 프레임을 발광횟수가 다른 여러 서브필드로 나누어 구동된다. 각 서브필드는 다시 방전을 균일하게 일으키기 위한 리셋기간, 방전셀을 선택하기 위한 어드레스기간 및 방전횟수에 따라 계조를 구현하는 서스테인 기간으로 나뉘어진다. 예를 들어, 256 계조로 화상을 표시하고자 하는 경우에 1/60 초에 해당하는 프레임기간(16.7ms)은 상기 도 2와 같이 8개의 서브필드들(SF1 내지 SF8)로 나누어지고, 상기 8개의 서브 필드들(SF1 내지 SF8) 각각은 리셋기간, 어드레스기간 및 서스테인 기간으로 다시 나누어지게 된다. 각 서브필드의 리셋기간 및 어드레스기간은 각 서브필드마다 동일하다. 셀을 선택하기 위한 어드레스방전은 데이터 전극인 어드레스전극과 스캔전극인 투명전극 사이의 전압차에 의해 일어난다. 서스테인 기간은 각 서브필드에서 2n(단, n = 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7)의 비율로 증가된다. 이와 같이 각 서브필드에서 서스테인 기간의 서스테인 방전횟수를 조절하여 계조를 구현하고 되고, 다음 도 3과 같은 방법으로 PDP의 화상을 처리하게 된다.

도 3은 종래 PDP의 화상처리 방법을 개략적으로 블록화하여 나타낸 도이다. 도시된 바와 같이, PDP 화상처리 방법은 크게 역감마 보정부(210), 이득 제어부(220), 오차 확산부(230), 서브필드 맵핑부(240)를 이용하여 처리된다. 먼저, 역감마 보정부(210)는 미리 저장된 감마 데이타를 통하여 입력 데이터를 감마 보정하여 영상신호의 계조값에 따른 휘도값을 선형적으로 변환시킨다. 이후, 이득 제어부(220)는 역감마 보정부에 의해 보정된 R, G, B의 비디오 데이터에 대하여 사용자(User) 또는 세트 메이커(Set maker)에 의해 조정될 수 있는 값을 곱하여 R, G, B 별로 게인을 조정하게 된다. 상기 이득 제어부에 의해 사용자 또는 세트 메이커는 자신이 원하는 색온도를 설정할 수 있다. 이후, 오차 확산부(230)는 상기 이득 제어부로부터의 데이터에 대하여 오차성분을 인접셀들로 확산시킴으로써 휘도값을 미세하게 조정하게 된다. 이후, 상기 오차 확산부로부터 입력된 데이터를 서브필드 맵핑부(240)에서 미리 설정된 서브필드 패턴에 맵핑하여 데이터 정렬부(250)에 공급하게 된다.

한편, 음극선관과 같은 디스플레이에서는 음극선관의 전류 대비 밝기 특성이 2.2승수에 비례하고, 방송신호가 2.2 승수의 역에 해당하는 신호를 송출하기 때문에 역감마 보정부가 필요없지만, PDP와 같은 선형적인 밝기 특성을 가진 디스플레이에서는 역감마 보정을 위한 처리과정이 필수적으로 필요하다. 일반적으로 역감마 보정부에서는 다음 수학식 1에 의해 출력휘도가 2.2승수에 해당하는 계조를 출력하게 된다.

상기 수학식 1은 PDP의 특성이 선형적인 발광 특성을 가진다는 가정하에서만 성립하게 된다. 그러나 실제 PDP의 휘도 특성은 다음 도 4에서 보는 바와 같이, 선형적인 휘도특성을 가지지 않는다.

도 4는 종래 PDP 형광체의 입력계조에 따른 휘도특성을 나타낸 도이다. 먼저, 도 4의 (a)는 PDP의 R, G, B 형광체가 발광하여 풀 컬러(Full Color)가 구현 될 때, 입력계조에 따른 휘도특성을 나타낸 것이고, 도 4의 (b)는 PDP의 R, G, B 형광체 각각의 입력계조에 따른 휘도 특성을 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이, PDP의 각 형광체는 발광 횟수가 많을수록 즉, 입력계조 레벨이 높아질수록 포화되는 특성을 가지고 있어, 전체 컬러가 구현될 때의 휘도특성은 선형이 아닌 비선형적인 특성을 가지고 있다. 그럼으로, 종래 PDP가 선형적이라는 발광특성을 가정으로 해서 역감마 보정을 할 경우 실제 출력되는 PDP의 휘도특성은 의도하지 않은 방향으로 왜곡을 일으키게 된다. 이러한 문제점을 보상하기 위하여 종래에는 다음과 같은 수학식 2를 사용하여 휘도특성을 보정 하고자 하였다.

상기 수학식 2에서 보는 바와 같이, PDP 화상처리를 위한 역감마 보정부는 PDP의 형광체 포화특성을 고려하여 입력계조에 2.2 승수가 아닌 2.3, 2.4, 2.5를 사용하여 출력 휘도특성을 보정하였다.

그러나 상기와 같은 방법은 PDP 형광체의 포화특성을 하나의 곡선으로 모델링, 즉 입력계조의 승수로 된 함수이기 때문에 모든 계조 레벨에서 역감마 보정을 정밀하게 이루어지지지 못하게 된다.

따라서 본 발명은 PDP 형광체의 휘도특성에 따라 감마 보정하여 보다 정밀한 휘도 특성을 구현하고, 이에 따라 화면의 시인성을 향상 시킬 수 있는 플라즈마 디스플레이 패널 및 그의 화상 처리방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 해결수단은 입력되는 비디오 데이터를 감마 보정하여 영상신호의 계조값에 따른 휘도값으로 변환시키는 역감마 보정부와, 상기 역감마 보정부에서 보정된 비디오 데이터를 유효이득만큼 증폭시키는 이득 제어부와, 상기 이득 제어부의 증폭된 비디오 데이터의 오차성분을 인접한 셀로 확산시켜 휘도값을 미세하게 조정하는 오차 확산부와, 상기 오차 확산부로부터 보정된 비디오 데이터를 서브필드 패턴에 맵핑하여 데이터 정렬부에 공급하는 서브필드 맵핑부를 포함하여 화상을 처리하는 플라즈마 디스플레이 패널의 화상 처리장치에 있어서, 상기 역감마 보정부는(a) 플라즈마 디스플레이 패널 형광체의 휘도 분포 함수를 검출하는 수단과, (b) 상기 형광체 휘도 분포 함수에 대하여 역함수 테이블을 구성하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명에 따른 PDP의 화상 처리 장치를 개략적으로 나타낸 도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 PDP 화상 처리 장치는 역감마 보정부(310), 이득 제어부(320), 오차 확산부(330), 서브필드 맵핑부(340), 데이터 정렬부(350)와 같은 구동장치로 구성된다.

상기 PDP 화상처리를 위한 구동장치의 구동과정을 구체적으로 살펴보면, 먼저, 역감마 보정부(310)는 미리 저장된 감마 데이타를 통하여 외부에서 입력되는 비디오 데이터를 감마 보정하여 영상신호의 계조값에 따른 휘도값으로 변환시킨다. 이후, 이득 제어부(320)는 역감마 보정부에 의해 보정된 R, G, B의 비디오 데이터에 대하여 사용자(User) 또는 세트 메이커(Set maker)에 의해 조정될 수 있는 값을 곱하여 비디오 데이터의 유효이득을 증폭시키게 된다. 이후, 오차 확산부(330)는 상기 이득 제어부로부터의 증폭된 비디오 데이터의 오차 성분을 단위 셀에 인접한 셀들로 확산시킴으로써 휘도값을 미세하게 조정하게 된다. 이후, 서브필드 맵핑부(340)는 상기 오차 확산부로부터 입력된 데이터를 미리 설정된 서브필드 패턴에 맵핑한다. 이후, 데이터 정렬부(350)는 상기 서브필드 맵핑부로부터 입력되는 비디오 데이터를 PDP의 해상도 포맷에 적합하게 변환하여 PDP의 어드레스 구동 집적회로(IC)에 공급하여 PDP 화상을 처리하게 된다.

특히, 상술한 본 발명의 역감마 보정부에서의 감마 보정은 먼저 PDP 형광체의 휘도 분포 함수를 검출하는 단계를 거쳐 상기 형광체 휘도 분포 함수의 역함수 테이블을 구성하여 보정하게 된다.

상기 감마 보정에 대하여 더욱 구체적으로 살펴보면, 상기 형광체의 휘도 분포 함수 검출은 R, G, B 각각의 형광체에 대한 입력 계조 데이터에 따라 나타나는 휘도특성을 함수 값으로 검출하는 것이다. 이와 같은 형광체의 휘도 분포 함수는 다음 수학식 3과 같이 표현된다.

Y = f(X) (Y: 휘도, X: 입력 계조)

이와 같이 검출된 상기 형광체 휘도 분포 함수에 대하여 원하는 PDP 휘도 특성을 얻기 위한 정확한 계조를 얻기 위해서 다음 수학식 4와 같이 상기 형광체 휘도 분포 함수의 역함수를 구한다.

(Y) (Y: 휘도, X: 입력 계조)

상기 수학식 4를 이용하여 예를 들어, 2.2 감마의 휘도레벨을 입력하게 되면 원하는 역감마 휘도 함수 테이블을 생성할 수 있게 된다. 즉, 본 발명의 PDP 형광체 휘도 분포함수의 역함수는 도 6에서 보는 바와 같이 형광체 휘도에 따른 계조 레벨 특성으로 나타나진다.

한편, 상기 PDP 형광체의 휘도 분포함수는 특정한 형태의 함수 분포값을 갖게 되는데, 이에 대한 휘도 분포함수와 그 역함수는 도 7과 같다.

도 7은 본 발명에 따른 PDP 형광체의 입력계조에 따른 휘도 분포함수와 그 역함수를 나타낸 것이다. 도 7의 (a)에서 보는 바와 같이, PDP 형광체의 휘도 분포함수는 연속적인 함수가 아닌 불연속적인 함수로 나타나게 되는데, 이는 상기 휘도 분포함수가 PDP의 계조 레벨이 0에서부터 255에 이르는 256개의 불연속적인 데이터에 따라 나타난 함수이기 때문이다. 이러한 휘도 분포함수는 상술한 수학식 4을 이용하여 휘도 분포함수의 역함수를 구하면 도 7의 (b)와 같이 불연속적인 함수로 나타나게 된다.

그러나 PDP 전체 휘도 레벨에 맞는 계조 레벨 값을 찾기 위하여는 상기 불연속적인 휘도 분포함수의 역함수가 연속적인 함수로 변환되어야 한다. 본 발명에서는 불연속적인 함수를 선형보간법을 이용하여 연속적인 함수로 변환한다.

도 8은 본 발명에 따른 불연속적인 휘도 분포함수의 역함수를 선형보간법을 이용하여 연속적인 함수로 변환된 형태를 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이, 불연속점인 두 휘도레벨 값 사이의 계조 값은 선형보간법(interpolation)을 이용하여 연속적인 계조 값을 구하여 역함수 보정테이블을 생성한다. 이와 같은 역함수 보정테이블을 이용하여 입력 계조에 따른 출력계조를 나타낸 역감마 보정 테이블은 도 9와 같이 나타난다.

도 9는 본 발명에 따른 역감마 보정 테이블과 종래 역감마 보정테이블을 비교하여 나타낸 도이다. 도시된 바와 같이, 종래 역감마 보정테이블보다 본 발명에 따른 역감마 보정 테이블 값이 전체적으로 작아진 것을 알 수 있다. 이는 형광체에 따른 휘도 포화를 고려해서 역감마 보정테이블이 계산되어졌기 때문이다.

도 10은 본 발명의 입력계조에 따른 휘도특성을 종래 기술과 실제 이상적인 PDP 휘도특성을 비교하여 나타낸 것이다. 도 10에서 보는 바와 같이, 종래에는 PDP가 선형적인 휘도특성을 갖는다는 가정 하에 역감마 테이블이 구성되었기 때문에 실제 이상적인 PDP 휘도특성 곡선과 출력되는 휘도가 상당한 차이가 있는 반면에, 본 발명은 PDP 형광체 각각의 포화 특성을 고려하여 각 형광체 휘도 분포함수의 역함수를 이용하여 역감마 테이블을 구성하였기 때문에 이상적인 PDP 휘도특성 곡선과 거의 근접하는 휘도값을 갖게 됨을 알 수 있다.

즉, 본 발명은 PDP 휘도특성의 정밀성을 가져오고, 이에 따라 화면의 시인성을 향상시킬 수 있게 된다.

이와 같이, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 PDP 형광체의 휘도특성에 따른 감마 보정을 보다 정밀하게 하여 이상적인 휘도 특성을 구현하여 화면의 시인성을 향상 시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 PDP의 장치 구조를 개략적으로 나타낸 사시도.

도 2는 종래 PDP의 화상 계조를 구현하는 방법을 나타낸 도.

도 3은 종래 PDP의 화상처리 방법을 개략적으로 블록화하여 나타낸 도.

도 4는 종래 PDP 형광체의 입력계조에 따른 휘도특성을 나타낸 도.

도 5는 본 발명에 따른 PDP의 화상 처리 장치를 개략적으로 나타낸 도.

도 6은 본 발명의 형광체 휘도에 따른 계조 레벨 특성으로 나타낸 도.

도 7은 본 발명에 따른 PDP 형광체의 입력계조에 따른 휘도 분포함수와 그 역함수를 나타낸 도.

도 8은 본 발명에 따른 불연속적인 휘도 분포함수의 역함수를 선형보간법을 이용하여 연속적인 함수로 변환된 형태를 나타낸 도.

도 9는 본 발명에 따른 역감마 보정 테이블과 종래 역감마 보정테이블을 비교하여 나타낸 도.

도 10은 본 발명의 입력계조에 따른 휘도특성을 종래 기술과 실제 이상적인 PDP 휘도특성을 비교하여 나타낸 도.

***** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *****

100: PDP 210,310: 역감마 보정부

220,320: 이득 제어부 230,330: 오차 확산부

240,340: 서브필드 매핑부 250,350: 데이터 정렬부

Claims (4)

1. 입력되는 비디오 데이터를 감마 보정하여 영상신호의 계조값에 따른 휘도값으로 변환시키는 역감마 보정부와, 상기 역감마 보정부에서 보정된 비디오 데이터를 유효이득만큼 증폭시키는 이득 제어부와, 상기 이득 제어부의 증폭된 비디오 데이터의 오차성분을 인접한 셀로 확산시켜 휘도값을 미세하게 조정하는 오차 확산부와, 상기 오차 확산부로부터 보정된 비디오 데이터를 서브필드 패턴에 맵핑하여 데이터 정렬부에 공급하는 서브필드 맵핑부를 포함하여 화상을 처리하는 플라즈마 디스플레이 패널의 화상 처리 장치에 있어서,

   상기 역감마 보정부는,

   (a) 플라즈마 디스플레이 패널 형광체의 휘도 분포 함수를 검출하는 수단; (b) 상기 형광체 휘도 분포 함수에 대하여 역함수 테이블을 구성하는 수단

   를 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널의 화상 처리 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 휘도 분포 함수는 R, G, B 형광체의 입력 계조 데이터에 따라 검출 되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 화상 처리 장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 역함수 테이블은 형광체의 입력 계조 데이터에 따른 휘도 분포 함수의 역함수를 구하여 테이블이 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 화상 처리 장치.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 휘도 분포 함수의 역함수는 선형보간법에 의하여 연속적인 함수로 변환되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 화상 처리 장치.