KR100593537B1 - 플라즈마 디스플레이 패널의 화질 개선을 위한신호처리장치 및 그 방법 - Google Patents

플라즈마 디스플레이 패널의 화질 개선을 위한신호처리장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널의 화질 개선을 위한 신호처리장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 각 프레임에 대한 전체 로드(Load)뿐 아니라 수직성분의 로드와 수평성분의 로드가 각각 차지하는 비율에 따른 영향도 함께 고려하여 서스테인 개수를 보상한다. 이에 따라, 각 프레임의 영상 형태와 관계없이 정확한 휘도를 나타낼 수 있다.
PDP, Load, 수평성분, 수직성분, 서스테인, 보상, 휘도

Description

플라즈마 디스플레이 패널의 화질 개선을 위한 신호처리장치 및 그 방법{ Apparatus of signal processing for improving image quality of a Plasma Display Panel and Method thereof }
도 1은 PDP 장치에서의 프레임 구동 방법에 관한 개요,
도 2는 종래 PDP 장치에서의 데이터 처리 과정에 관한 예,
도 3은 역감마 보정을 설명하기 위한 그래프,
도 4는 PDP에서의 Load Effect를 설명하는 그래프의 예,
도 5는 Load Effect에 따라 화질 열화가 발생하는 화면의 예,
도 6은 수평/수직성분에 따라 화질 열화가 발생하는 화면의 예,
도 7은 본 발명에 따른 신호처리장치의 일 실시예,
도 8은 본 발명의 신호처리장치가 적용되는 구체적 실시예,
도 9는 본 발명에 따라 수직/수평성분에 관계없이 보상된 화면의 예,
도 10은 본 발명에 따른 신호처리방법의 일 실시예이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
21: 역감마 보정부 22: 이득조정부
23: 하프톤 보정부 24: 서브필드 매핑부
25: 데이터 정렬부 26: 드라이빙 파트
27: 로드 보상부 28: 타이밍 제어부
70: 신호처리장치 71: 수직성분 측정부
72: 수평성분 측정부 73: 로드 보상부
본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널의 화질 개선을 위한 신호처리장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 특히 각 프레임의 전체 로드(Load)뿐만 아니라 수직성분과 수평성분의 비율도 함께 고려하여 Load Effect를 보상하도록 하여, 각 영상의 형태와 관계없이 균일한 화질을 나타낼 수 있도록 하기 위한 것이다.
도 1을 참조하자면, 플라즈마 디스플레이 패널(PDP: Plasma Display Panel)은 화상의 계조(Gray Scale)를 구현하기 위해서 한 프레임(Frame)을 발광횟수가 다른 여러 서브 필드(subfield)로 나누어 구동하고 있다.
각 서브 필드(SF1~SF8)는 방전 셀을 선택하기 위한 어드레스(Address) 구간 및 방전횟수에 따라 계조를 구현하는 서스테인(sustain) 구간 등으로 나누어진다. 이 때, 현재 디스플레이할 프레임에 대하여 전체 화면상의 어떤 셀(cell)에서 빛이 발광되도록 할 것인지는 어드레스 구간에서 정하고, 서스테인 구간에서는 원하는 밝기에 따라 서스테인 개수를 조절한다.
도 2를 참조하여 플라즈마 디스플레이 패널을 구동하기 위하여 사용되는 일반적인 데이터 처리 과정을 살펴보기로 한다.
역감마 보정부(21)는 입력되는 비디오 신호의 휘도를 보정하는 역할을 수행한다. 즉, 종래의 CRT(Cathod Ray Tube)가 비선형의 휘도 특성을 갖는데 반하여 플라즈마 디스플레이 패널은 선형의 휘도 특성을 갖을 가지므로, 저계조 영역에서 계조를 표현할 때 노이즈를 발생시킨다. 따라서 역감마 보정부(21)는 이러한 노이즈 발생 문제를 해결하기 위하여 영상 데이터를 역감마 보정한다.
도 3을 참조하자면, '목표 휘도'는 보정하고자 하는 이상적인 결과를 나타낸 것이고, '실제 휘도'는 역감마 보정후의 결과로 나타나는 측정된 휘도값이며, 'PDP 휘도'는 역감마 보정을 하지 않은 상태에서 측정된 휘도값을 나타낸 것이다. 목표 휘도는 0 ~ 60까지 61 단계의 계조값에 대하여 각각 다른 휘도값으로 표현되지만, 실제 휘도는 0 ~ 60까지 61 단계의 계조값이 단지 8가지의 휘도값으로 표현된다. 따라서 플라즈마 디스플레이 패널에서 역감마 보정이 수행될 때 어두운 영역에서는 충분한 계조 표현을 할 수 없게 되어 영상이 뭉쳐 보이는 의사윤곽(Contuor Noise)이 발생하게 된다.
역감마 보정부(21)의 출력은 이득조정부(22)에서 이득(Gain)이 조정된다.
하프톤 보정부(23)는 플라즈마 디스플레이 패널에서 적은 수의 실계조를 통해 많은 수의 계조를 표현하기 위한 각종 처리를 수행한다. 즉, 플라즈마 디스플레이 패널의 부족한 계조를 향상시키기 위하여 디더링(Dithering)이나 오차확산(Error Diffusion) 등의 하프톤(Halftone) 보정을 수행한다.
하프톤 보정에 대해 좀 더 상세히 살펴보자면, 오차확산 방법은 해당 픽셀이 양자화(Quantization)될 때 발생하는 오차를 이웃하는 픽셀에 영향을 주게 함으로써 버려지는 오차에 대한 보정을 공간적으로 해결하고자 하는 방법이다. 이러한 오차확산 방법은 이웃한 픽셀에 대한 오차 확산 계수가 일정하게 설정되어 라인마다 그리고 프레임마다 반복됨에 따라 일정한 오차 확산 계수로 인하여 균일한 계조에서 오차 확산 무늬가 발생되는 문제점이 있다.
다음으로 디더링 방법에 대하여 살펴보면 디더링 방법은 각 픽셀(pixel)의 계조값을 디더 마스크의 특정 문턱(threshold)값과 비교하여 자리 올림(carry) 발생여부를 판별하는 방법이다. 자리 올림이 발생된 픽셀에 대하여 온(on)을, 그렇지 않은 픽셀에 대하여 오프(off)를 시킴으로써 부족한 계조 표현력을 높인다.
이러한 오차확산과 디더링은 혼용하여 사용하는 것이 바람직하다.
서브필드 매핑부(24)는 하프톤 보정부(23)의 출력신호를 서브필드 매핑 데이터로 변환하고, 서브필드 매핑부(24)에서 출력되는 서브필드 매핑 데이터는 데이터 정렬부(25)로 입력되며, 데이터 정렬부(25)는 각 서브필드별 데이터를 정렬하여 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 드라이버로 이루어지는 드라이빙 파트(Driving Part,26)로 전달한다.
또한, 서브필드 매핑부(24)에서 출력되는 서브필드 매핑 데이터는 로드 보상부(27)로 입력되고, 로드 보상부(27)는 현재 프레임의 전체 로드를 계산하여 보상되어야 할 서스테인 보상 개수를 결정하고, 서스테인 개수에 관한 정보를 타이밍 제어부(28)로 전달한다.
타이밍 제어부(28)는 드라이빙 파트(26)의 각 드라이버에 대한 구동 타이밍을 제어하기 위한 타이밍 제어신호들을 생성한다. 즉, 타이밍 제어부(28)는 플라즈마 디스플레이 패널을 구동하기 위한 파형이 생성될 수 있도록 다양한 스위칭 제어신호를 생성하여 어드레스 구동부, 스캔 구동부, 및 서스테인 구동부로 공급한다.
한편, 플라즈마 디스플레이 패널의 전체 화면은 여러 셀로 구성되어 있는데 전체 셀과 빛을 발광시키기 위하여 선택된 셀의 비율을 '로드(Load)'라 하며, 발광되도록 선택된 셀의 수가 많을수록 로드는 증가한다. 또한, 밝기는 서스테인 개수로 조절하며 서스테인 개수가 동일한 경우라 할지라도 로드에 따라 그 밝기는 달라진다.
도 4는 특정 서스테인 개수에서의 로드에 따른 밝기 변화를 도시한 것으로서 로드가 클수록 더 많은 전력을 소모하게 된다. 즉, 서스테인 개수가 동일한 경우에도 로드가 클수록 밝기가 감소하는 현상이 발생하는데, 이를 Load Effect라 한다.
실제 플라즈마 디스플레이 패널을 동작시킬 때, 특정 서브필드(subfield)에서의 원하는 밝기 레벨은 그 밝기 레벨에 상응하는 서스테인 개수를 정의하여 나타낸다. 그런데 도 4에 도시한 그래프에서와 같이 현재 정의한 서스테인 개수에 의한 밝기는 로드에 따라 변하고, 이는 계조의 왜곡으로 나타나게 된다. 즉, 로드에 관계없이 동일한 서스테인 개수에 대해서는 항상 밝기 B가 나타나야 하지만, 로드 Effect 때문에 로드가 L1일 경우에는 E1 만큼의 밝기 손실이 일어나고, 로드가 L2일 경우에는 E2 만큼의 밝기 손실이 나타나게 된다.
도 5를 참조하자면, 입력 계조값이 32일 때는 입력 계조값이 31일 때보다 휘도가 더 높아야 하지만, 방전 면적에 따라 휘도가 감소하는 현상이 발생한다. 즉, 로드가 크면 방전 전류가 커지게 되고, 방전 전류가 커지면 패널 및 회로에 기생하는 저항 성분에 의해 전압 강하가 발생하여 결국에는 휘도가 역전되는 현상이 발생하게 된다. 이러한 현상으로 인하여 계조가 틀어지고 부드럽지 못한 영상이 디스플레이되는 화질 열화의 원인이 되어 왔다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 특정 서스테인 개수에서의 기준 밝기를 정해 놓고 로드에 따라 서스테인 개수를 증가시키거나 감소시켜 그 밝기를 모든 로드에 걸쳐 일정하게 유지시키는 기술이 사용되고 있다. 도 4에 도시한 예로서 설명하자면, 로드가 L1일 때는 E1 만큼의 밝기 손실을 보상하기 위하여 그 만큼의 서스테인 개수를 증가시키고, 로드가 L2일 때는 E2 만큼의 밝기 손실을 보상하기 위하여 그 만큼의 서스테인 개수를 증가시킨다.
그러나 이러한 종래의 방식으로는 로드를 단순히 전체 화면에서 온(On)되는 정도로만 계산하기 때문에 로드에 따른 휘도 차이를 정확히 보상을 못하는 문제점이 있다. 도 6을 참조하자면, 화면 A, B, C 모두 계조값 32를 갖고 있으며, B와 C는 서로 동일한 면적이 동일한 계조값 32로 방전하고 있다. 이 경우 실제 Load Effect에 의한 휘도 변화를 측정해 보면 같은 면적이라도 가로 방향으로 넓게 방전되는 경우가 세로 방향으로 방전되는 경우 보다 휘도 감소분이 더 심하게 나타난다. 즉, B가 C보다 어둡다. 그러므로, 종래 방식에 따라 전체 로드의 관점에서만 보상이 이루어지는 경우에는 화질 열화를 완전히 개선할 수 없게 된다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 플라즈마 디스플레이 패널의 온(On)되는 전체 면적만을 고려하는 것이 아니라 온되는 영역의 수직 성분과 수평 성분도 함께 고려하여, 동일한 면적일지라도 수직성분과 수평성분의 포함 상태에 따라 서스테인 개수를 정확히 보상할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 화질을 개선하기 위한 신호처리장치는, 서브필드 매핑 데이터에 대한 수직성분의 로드를 측정하는 수직성분 측정부; 상기 서브필드 매핑 데이터에 대한 수평성분의 로드를 측정하는 수평성분 측정부; 및 상기 서브필드 매핑 데이터의 전체 로드에 대한 서스테인 보상 개수를 결정하고, 상기 측정된 수평성분 로드와 수직성분 로드의 비율에 따라 상기 결정된 서스테인 보상 개수를 증감하는 로드 보상부를 포함하여 이루어진다.
또한, 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 화질을 개선하기 위한 신호처리방법은, 서브필드 매핑 데이터에 대한 전체 로드를 측정하는 단계; 상기 서브필드 매핑 데이터에 대한 수직성분의 로드와 수평성분의 로드를 측정하는 단계; 및 상기 측정된 전체 로드에 대한 서스테인 보상 개수를 결정하고, 상기 측정된 수평성분 로드와 수직성분 로드의 비율에 따라 상기 결정된 서스테인 보상 개수를 증감하는 단계를 포함하여 이루어진다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 7을 참조하자면, 본 발명에 따라 플라즈마 디스플레이 패널의 화질을 개선하기 위한 신호처리장치(70)는 서브필드 매핑부(24)가 출력하는 서브필드 매핑 데이터에 대한 수직성분의 로드를 측정하는 수직성분 측정부(71), 상기 서브필드 매핑 데이터에 대한 수평성분의 로드를 측정하는 수평성분 측정부(72), 및 로드 보상부(73)를 포함하여 구성될 수 있다.
로드 보상부(73)는 서브필드 매핑 데이터의 전체 로드를 계산하고, 계산된 전체 로드에 대한 서스테인 보상 개수를 결정한다. 또한, 수평성분 측정부(72)에서 측정된 수평성분 로드와 수직성분 측정부(71)에서 측정된 수직성분 로드의 비율에 따라 서스테인 보상 개수를 증감하여 영상의 형태와 관계없이 정확한 보상이 이루어질 수 있도록 처리한다.
이 때, 수평성분 로드와 수직성분 로드의 비율에 따라 서스테인 보상 개수를 증감하는 것은 수평성분 로드에 대한 수직성분 로드의 비율에 반비례하도록 구성할 수 있다. 즉, 도 6에 도시한 바와 같이 수평성분의 로드가 많을수록 더 어두워지는 효과가 나타나므로, 로드 보상부(73)는 플라즈마 디스플레이 패널의 특성에 따라 미리 측정된 데이터를 근거로 수직/수평 비에 따른 휘도 변화값을 저장해 놓고, 수평성분 로드가 수직성분 로드보다 크면 보상치를 더 크게 하고 반대의 경우에는 보상치를 더 작게 해 줄 수 있다.
구체적인 예로서, 종래에는 현재 로드가 60%일 경우 50%의 로드를 기준으로 하였을 때 일괄적으로 +1을 보상해 주고 40%일 경우에는 일괄적으로 -1을 보상해 주었다면, 본 발명에 따를 경우에는 현재 로드가 모두 60%일지라도 수직/수평 비율이 1보다 크면 +1보다 작은 값을 보상해 주도록 한다.
본 발명에 따른 신호처리장치(70)를 사용하여 플라즈마 디스플레이 패널의 구동을 위한 데이터가 처리되는 과정을 도 8을 참조하여 간략히 살펴보기로 한다.
도 2를 통해 설명한 바와 같이 입력되는 비디오 신호는 역감마 보정부(21), 이득조정부(22), 하프톤 보정부(23)를 거쳐 서브필드 매핑부(24)에서 서브필드 매핑 데이터로 변환된다. 서브필드 매핑부(24)에서 출력되는 서브필드 매핑 데이터는 데이터 정렬부(25)로 입력되고, 데이터 정렬부(25)는 각 서브필드별 데이터를 정렬하여 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 드라이버로 이루어지는 드라이빙 파트(Driving Part,26)로 전달한다.
또한, 서브필드 매핑부(24)에서 출력되는 서브필드 매핑 데이터는 본 발명에 따른 신호처리장치(70)로 입력되어 Load Effect에 따른 영향을 보상하게 되고, 타이밍 제어부(28)는 드라이빙 파트(26)의 각 드라이버에 대한 구동 타이밍을 제어하기 위한 타이밍 제어신호들을 생성한다.
이 때, 신호처리장치(70)의 수직성분 측정부(71)는 서브필드 매핑부(24)가 출력하는 서브필드 매핑 데이터에 대한 수직성분의 로드를 측정하고, 수평성분 측정부(72)는 서브필드 매핑부(24)가 출력하는 서브필드 매핑 데이터에 대한 수평성분의 로드를 측정한다.
또한, 로드 보상부(73)는 서브필드 매핑 데이터의 전체 로드를 계산하여 전체 로드에 대한 서스테인 보상 개수를 결정하고, 수평성분 측정부(72)에서 측정된 수평성분 로드와 수직성분 측정부(71)에서 측정된 수직성분 로드의 비율에 따라 서스테인 보상 개수를 증감하여 영상의 형태와 관계없이 정확한 보상이 이루어질 수 있도록 처리한다.
이에 따라, 도 9에 도시한 바와 같이 영상 전체가 계조값 32를 갖는 경우(A), 가로 바 형태의 영상이 계조값 32를 갖는 경우(B), 세로 바 형태의 영상이 계조값 32를 갖는 경우에 모두 동일한 휘도로 표시된다. 즉, 영상의 형태와 관계없이 동일 계조값에 대해서는 동일한 휘도가 나타나게 된다.
도 10을 참조하여 본 발명에 따른 신호처리방법의 일 실시예를 설명하기로 한다.
먼저, 현재 프레임의 서브필드 매핑 데이터에 관한 전체 로드를 측정하고(S10-1), 해당 서브필드 매핑 데이터의 수직성분 로드와 수평성분 로드를 측정한다(S10-1). 이제 단계 S10-1에서 측정된 전체 로드에 대한 서스테인 보상 개수를 결정한다(S10-3). 그리고, 단계 S10-2에서 측정된 수평성분 로드와 수직성분 로드의 비율에 따라 단계 S10-3에서 결정된 서스테인 보상 개수를 증감시킨다(S10-4).
이 때, 수평성분 로드와 수직성분 로드의 비율에 따라 서스테인 보상 개수를 증감하는 것은 수평성분 로드에 대한 상기 수직성분 로드의 비율에 반비례하도록 구성할 수 있다. 즉, 도 6에 도시한 바와 같이 수평성분의 로드가 많을수록 더 어 두워지는 효과가 나타나므로, 로드 보상부(73)는 플라즈마 디스플레이 패널의 특성에 따라 미리 측정된 데이터를 근거로 수직/수평 비에 따른 휘도 변화값을 저장해 놓고, 수평성분 로드가 수직성분 로드보다 크면 보상치를 더 크게 하고 반대의 경우에는 보상치를 더 작게 해 줄 수 있다.
구체적인 예로서, 종래에는 현재 로드가 60%일 경우 50%의 로드를 기준으로 하였을 때 일괄적으로 +1을 보상해 주고 40%일 경우에는 일괄적으로 -1을 보상해 주었다면, 본 발명에 따를 경우에는 현재 로드가 모두 60%일지라도 수직/수평 비율이 1보다 크면 +1보다 작은 값을 보상해 주도록 한다.
이에 따라, 도 9에 도시한 바와 같이 영상 전체가 계조값 32를 갖는 경우(A), 가로 바 형태의 영상이 계조값 32를 갖는 경우(B), 세로 바 형태의 영상이 계조값 32를 갖는 경우에 모두 동일한 휘도로 표시된다. 즉, 영상의 형태와 관계없이 동일 계조값에 대해서는 동일한 휘도가 나타나게 된다.
본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 당업자에 의해 다양하게 변형하여 실시할 수 있는 것이다.
본 발명에 따르면, 플라즈마 디스플레이 패널에 출력될 영상의 전체 로드뿐만 아니라 수평성분과 수직성분의 비율도 함께 반영하여 서스테인 개수를 보상하므로 플라즈마 디스플레이 패널의 일반적인 현상인 Load Effect에 의한 화질 열화를효과적으로 개선하고, 화질을 향상 시킬 수 있게 된다.

Claims (4)

  1. 서브필드 매핑 데이터에 대한 수직성분의 로드를 측정하는 수직성분 측정부;
    상기 서브필드 매핑 데이터에 대한 수평성분의 로드를 측정하는 수평성분 측정부; 및
    상기 서브필드 매핑 데이터의 전체 로드에 대한 서스테인 보상 개수를 결정하고, 상기 측정된 수평성분 로드와 수직성분 로드의 비율에 따라 상기 결정된 서스테인 보상 개수를 증감하는 로드 보상부를 포함하여 이루어지는 플라즈마 디스플레이 패널의 화질 개선을 위한 신호처리장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 로드 보상부는 상기 수평성분 로드에 대한 상기 수직성분 로드의 비율에 반비례하여 상기 서스테인 보상 개수를 증감시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 화질을 개선하기 위한 신호처리장치.
  3. 서브필드 매핑 데이터에 대한 전체 로드를 측정하는 단계;
    상기 서브필드 매핑 데이터에 대한 수직성분의 로드와 수평성분의 로드를 측정하는 단계; 및
    상기 측정된 전체 로드에 대한 서스테인 보상 개수를 결정하고, 상기 측정된 수평성분 로드와 수직성분 로드의 비율에 따라 상기 결정된 서스테인 보상 개수를 증감하는 단계를 포함하여 이루어지는 플라즈마 디스플레이 패널의 화질을 개선하기 위한 신호처리방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 결정된 서스테인 보상 개수의 증감은 상기 수평성분 로드에 대한 상기 수직성분 로드의 비율에 반비례하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 화질을 개선하기 위한 신호처리방법.
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