KR19990049187A - 피디피(pdp)의 스캔구간 내에서의 안정화 파형 구현방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 PDP 텔레비전 시스템에 관한 것으로서, 특히 PDP 계조처리를 위한 스캔 안정화 방법에 관한 것이다. 일반적으로 PDP 계조처리를 효율적으로 하기 위해서는 1프레임을 복수개의 서브필드로 나누고 하나의 서브필드에서는 전 화면 기입 및 소거, 데이터 주사 및 방전유지를 반복적으로 행하고 있다. 종래 기술은 기입방전이 끝난 후 곧바로 첫 번째 스캔 펄스로 데이터기입 및 소거를 시작하고 마지막 스캔 펄스가 끝난 후 시간적 여유없이 유지방전을 시작함으로써 셀 내의 전하가 연속적으로 이동하는 상태이므로 데이터를 기입 및 소거하기에는 불안정한 상태이므로 정확한 데이터 기입이 이루어지지 않는다. 이에, 본 발명에서는 서브필드의 구간으로부터 기입방전 후 셀 내의 전하가 안정화되기 위한 제1 안정화 시간을 갖고, 스캔 종료 후 유지 방전을 시작하기 전까지 제2 안정화 시간을 두어 데이터 기록이 정확하게 이루어지도록 하는 피디피의 스캔구간 내에서의 안정화 파형 구현방법을 제시한다.

Description

피디피(ＰＤＰ)의 스캔구간 내에서의 안정화 파형 구현방법

본 발명은 PDP텔레비전의 플라즈마 패널에 화상표시를 하기 위한 PDP의 계조처리 방법에 관한 것으로, 특히 전면기입 및 소거구간, 스캔구간 및 서스테인구간으로 나뉘어지는 서브필드의 특징으로부터 최초 기입 방전후 몇 회의 유지 방전으로 셀내의 전하가 불안정한 상태에서의 데이터 기입 및 소거를 방지하고 스캔 종료후의 데이터 기입 및 소거 상태를 안정화시키기 위한 파형을 구현하는 피디피의 스캔구간 내에서의 안정화 파형 구현방법에 관한 것이다.

평판 디스플레이기인 PDP의 구동방법은 일반 CRT의 구동방법과는 다르다. 특히 계조처리에 관한 방법에 있어서, CRT의 경우는 전자총이 한 화소씩 순차적으로 주사하는방식을 채용하며 계조처리는 아날로그 방식에 의해 구동되는 간단한 구동회로로 이루어져 있으며, 구동 속도가 수십 나노초(㎱)로서 매우 빠른 편이나 HDTV와 같이 화소수가 수백만개로 늘어날 경우 수백만 화소의 구동을 한 화소씩 주사하는 방식으로 구현하기는 매우 어렵다. 그러나 PDP의 경우에는 한 화소씩 주사하는 방식이 아니라 기체 방전의 강한 비선형적인 특성을 이용한 행구동(Matrix Driving)방식을 이용한다. 비선형성이란 기체 방전의 한 특징으로서, 기체 방전 현상이 기체의 이온화 과정을 통한 전리에 의한 것이므로 이러한 이온화 반응이 충분히 일어날 수 있는 방전 전압 이상의 전압이 인가될 때만 방전이 일어나며, 그 이하의 전압에 대해서는 방전이 일어나지 않는 기체 방전의 한 특성이다.

PDP는 일반적으로 일정한 전압을 갖는 연속적인 펄스에 의해 구동되며, 계조 표시는 아날로그 방식이 아니라 디지털 방식에 의해 구현된다.

PDP의 계조처리를 위한 구동방법은 메모리에 저장되는 1필드의 영상데이터를 1라인 분량의 홀수(Odd) 라인 데이터의 독취후 짝수(Even) 라인 데이터의 독취가 반복적으로 수행되는 것이 일반적이다. 이 경우 1 필드를 여러개의 서브필드로 나누고 각 서브필드에 해당하는 영상 데이터를 차례로 독취하여 데이터 인터페이스부로 제공하는 방법으로 이루어져 있다.

시각계가 느끼는 휘도에 대한 자극은 광원의 세기에도 비례하지만, 시간에 따른 연속적인 자극의 시간에 대해서도 비례한다. 따라서, PDP의 계조 표시 방식은 방전의 온 타임(ON TIME)을 조절하는 일종의 방전 시간 변조(Time Width Modulation)방식을 채용하고 있다. 이 방식에서의 256 계조 표시를 예를 들면, 256에 대응하는 255개의 펄스를 8개의 서브필드(도 1a에 도시된 바와같이 각 서브필드는 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128에 대응)로 나누어서 원하는 계조에 대응하는 각 서브필드를 켜 줌으로써 계조를 달성한다. 그리고, 상기 각각의 서브필드는 전 화면 기입 및 소거 구간, 스캔 구간 및 서스테인 구간으로 이루어진다.

상기와 같이 소거 구간, 스캔 구간 및 서스테인 구간으로 이루어지는 1개의 서브필드의 구동방법은 다음과 같은 구동순서로 행하고 있다.

먼저, 소거 구간은 방전 소거를 위한 동작 모드로서 AC PDP의 경우 벽전하를 중화시키는 주기에서 낮은 전압으로 방전을 형성시켜 벽전하가 충분히 형성되지 않게 하거나, 짧은 펄스폭을 갖는 소거펄스를 인가하여 벽전하가 정상 상태에 도달하지 못하도록 하여 벽전하를 제거한다. 즉, 이전 서브필드의 방전 유지 후에 선택된(방전한) 화소에 남아있는 벽전하(Wall charge)를 소거하기 위해, 가시적이지 않을 만큼의 짧은 시간동안에 전 화소에 벽전하를 기입시키고, 다음에 전 화소를 소거하여 남아있는 벽전하를 모두 소거시킴으로써 PDP를 초기화 하는 전 화면 소거동작(Erasing mode)을 하며, 스캔 구간(12)은 라인 주사 전극에 순차적으로 주사 펄스를 쉬프트시키면서 데이터 기입 전극을 통해 해당 데이터를 라인 단위로 기입하여 방전시키고자 하는 화소에 선택적으로 벽전하를 형성시키며, 서스테인 구간(14)은 초기 방전 형성을 위하여 필요한 데이터 기입 및 주사동작(Data writing and scan mode) 및, 기체방전의 기억 기능 특성을 이용하여 선택 펄스 보다 낮은 전압의 유지펄스에 의해 방전이 유지되는 방전유지 동작(Discharge sustain)을 한다. 또한, 상기와 같은 하나의 서브필드의 구동방법에 있어서, 상기의 전 화면 소거구간과 데이터 기입 및 주사구간의 신호처리 상태는 각 서브필드에 따라 변동하지 않고 고정되어 있다. 그러나 상기의 방전유지 구간은 화상표시 구간에 해당되므로 입력 데이터의 길이에 따라 각 서브필드별로 상이하게 작용을 한다. 즉, 방전유지 구간은 계조처리를 위해 각 디지털 데이터의 가중치별로 방전유지 구간을 달리하여 반복적인 파형을 주는 가변적인 구간이다.

도 1은 종래 서브필드의 계조처리를 위한 파형도를 나타내며, 상기 파형도는 기입방전 구간(10)과, 스캔 구간(12) 및 유지 방전 구간(14)의 파형도로 되어있다.

즉, 기입 방전이 끝난 후 곧바로 첫 번째 스캔 펄스(12a)로 데이터 기입 및 소거를 시작하고, 마지막 스캔 펄스(12b)가 끝난 후 시간적 여유없이 유지 방전을 시작한다.

따라서, 기입 방전 및 유지 방전 상태는 고압의 펄스가 교번으로 인가되어 셀 내의 전하가 연속적으로 이동하는 상태이므로 데이터를 기입 및 소거하기에는 불안정한 상태이다. 이 상태에서 곧바로 데이터를 기입 및 소거동작을 실행하면 정확한 데이터의 기입이 이루어지지 않는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해소하고자 발명한 것으로써, 본 발명의 목적은 서브필드를 구동시킬 때 기입방전 후 셀 내의 전하가 안정화되기 위한 일정한 시간을 두고 스캔 종료 후 유지 방전을 시작하기 전까지 일정한 안정화 시간을 두어 데이터의 기록이 정확하게 이루어 지도록 하는 피디피의 스캔구간 내에서의 안정화 파형 구현방법을 제공하는 것이다.

도 1은 종래의 서브필드 방식에 의한 계조처리의 파형도

도 2는 PDP텔레비전 시스템의 전체 구성 블록도

도 3은 본 발명에 따른 피디피의 스캔구간 내에서의 안정화 파형도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10, 100 : 기입방전 구간 12, 110 : 스캔 구간

14, 120 : 유지방전 구간 12a, 12b : 스캔 펄스

110a : 제1 안정화 시간 110b : 제2 안정화 시간

1 : AV부 2 : ADC부

3 : 메모리부 4 : 데이터 인터페이스부

5 : 타이밍 콘트롤러부 6 : 어드레스 구동IC

7 : 유지/주사 구동IC 8 : 고전압 구동회로

9 : AC/DC 변환부 20 : 복합영상신호처리부

30 : 디지털 데이터 처리부 40 : PDP구동부

이하, 첨부된 도면을 참고로 하면서 본 발명의 실시예를 상세히 설명하고자 한다. 첨부도면 도 2는 AC형 PDP-TV 시스템의 전체 구동에 대하여 설명하기 위한 것이다. PDP-TV는 일반적으로 안테나를 통해 수신되는 복합영상신호를 아날로그 처리하여 ADC부에 제공하는 AV부(1)로 구성된 복합영상신호처리부(20)와, 상기의 입력된 아날로그 복합영상신호를 디지털처리를 하는 ADC부(2)와, 상기의 복합영상신호부(20)로부터 입력된 디지털 영상 데이터를 재배열하기 위한 메모리부(3)와, 재배열한 디지털 영상 데이터를 입력 받아 PDP 계조처리에 적당한 데이터 스트림으로 만들기 위한 데이터 인터페이스부(4)와, 상기의 메모리부(3), 데이터 인터페이스부(4) 그리고 전체 시스템을 제어하기 위한 메인클럭을 생성하여 공급하는 타이밍 콘트롤러부(5)로 된 디지털 데이터 처리부(90)와, 상기의 데이터 인터페이스부(4)로부터 데이터 스트림을 입력받아 플라즈마 패널에 계조처리를 위해 데이터를 공급하는 어드레스 구동 IC(6)와 유지/주사 구동 IC(7)로 된 PDP 구동부(40)로 구성된다. 상기의 AV부(1)에서는 NTSC 복합신호를 입력받아 아날로그 R, G, B와 수평 및 수직동기신호를 분리하고, 휘도신호(Y)의 평균값에 해당하는 APL(Average Picture Level)을 구해 ADC부(2)에 공급한다. 이 APL은 PDP-TV 시스템의 밝기 개선을 위해 사용된다. NTSC 복합영상신호는 비월주사(Interlaced scanning) 방식으로 1프레임이 Odd/Even의 2필드로 구성되어 있고, 수평동기신호는 약 15.73KHZ, 수직동기신호는 약 60Hz의 주파수를 갖는다. 복합영상신호로부터 분리한 음성신호는 음성증폭기를 거쳐 직접 스피커로 출력한다. ADC부(2)는 아날로그 R, G, B신호를 입력으로 받아 디지털 테이타로 변환하여 메모리부(3)로 출력해 주며, 이때 이 디지털 데이타는 PDP-TV시스템의 밝기 개선을 위해 변환된 형상의 영상데이타이다. ADC부(2)는 증폭부, 클럭생성부, 샘플링 영역 설정부, 그리고 데이터 맵핑부로 나뉜다. 상기의 ADC부(2)에서 증폭부는 아날로그 R, G, B 및 APL 신호를 양자화시키기에 적당한 신호레벨로 증폭하고, 수평 및 수직동기신호를 일정한 위상으로 변환하여 출력한다. 그리고 클럭 생성부는 샘플링 클럭은 반드시 입력동기신호에 동기된 클럭을 사용하여야 하는데, 이를 위해서는 PLL(Phase Locked Loops)을 사용하여 클럭을 생성한다. PLL은 입력동기신호의 위상과 Loop에서 출력된 가변펄스의 위상을 비교하는 PD(Phase Detector), VCXO(Voltage Controlled Crystal Oscillator)의 콘트롤전압을 출력하는 LF(Loop Filter), 콘트롤전압에 의해 발진하는 VCXO, 그리고 VCXO의 출력을 분주하여 위상비교펄스를 출력하는 PC(Programmable Counter)로 구성되어, 입력동기신호에 동기된 클럭을 출력한다. 만약 입력동기신호에 동기된 클럭을 사용하지 않을 경우에는 디스플레이되는 영상의 수직 직선성이 보장되지 않는다. 또한 샘플링 영역은 수직위치와 수평위치로 설정된다. 수직위치구간은 입력신호중 영상정보가 있는 라인만을 설정하는 펄스이고, 수평위치구간은 수직위치로 설정된 라인중 영상정보가 있는 시간만을 설정하는 펄스이다. 수직위치구간과 수평위치구간은 샘플링을 하는 기준이 된다. 이때에 Odd/Even 필드 각각 240 라인씩, 총 480 라인이 선택된다. 수평위치구간은 선택된 라인마다, 최소 853개의 샘플링 클럭이 존재할 수 있는 시간이 되어야 한다. 상기의 ADC부(2)의 데이터 맵핑부는 A/D 컨버터에서 출력된 R, G, B 데이터를 PDP의 밝기 특성에 부합하는 데이터로 맵핑하여 출력한다. 즉, ROM에 몇가지 벡터테이블을 마련해놓고 디지털화된 APL데이타에 따라 최적의 벡터테이블을 선택하여, ADC부(2)에서 출력된 R,G,B데이터를 1:1 맵핑하여 개선된 R,G,B 데이터 형태로 메모리부(3)에 제공한다.

메모리부(3)에서는 PDP 계조처리를 위해서는 1필드의 영상데이터를 복수개의 서브필드로 재구성한 다음, 최상위 비트(MSB)부터 최하위 비트(LSB)까지 재배열 할 필요가 있다. 또한, 비월주사(Interlaced scanning)방식으로 입력되는 영상데이터를 순차주사(Progresive scanning)방식으로 변환하여 디스플레이하므로 1프레임 분량의 영상데이터를 저장할 영역이 필요하게 된다. 즉, 한 장의 영상 데이터(853×3(RGB)×480×8Bits≒10Mbit)를 저장할 수 있는 프레임 메모리 2개를 마련하여 이들이 프레임 단위로 기입(Write), 독취(Read)동작을 교번으로 수행함으로써, 연속적으로 영상 데이터를 저장, 디스플레이할 수 있도록 한다. 또한, 메모리에 저장된 1필드의 영상 데이터는 1라인 분량의 Odd 라인 데이터 독취후 Even 라인 데이터 독취를 반복 수행하게 된다. 그리고, PDP 계조처리상 1필드를 몇 개의 서브필드로 나누고, 각 서브필드에 해당하는 영상 데이터를 차례로 독취하여 데이터 인터페이스부(4)로 제공하여야 하므로, 기입순서와는 구조적으로 아주 다른 독취순서를 갖게된다. 그러므로 설계한 메모리맵 구성에 따른 기입 어드레스 생성기와 독취 어드레스 생성기가 필요하며, 어드레스 선택기는 프레임 메모리 A, B의 각 동작모드(기입, 독취모드)에 따라 해당 어드레스를 제공해주는 역할을 한다.

데이터 인터페이스부(4)는 메모리부(3)로부터 넘어오는 R, G, B 데이터를 임시 저장하였다가 어드레스 구동 IC(6)에서 요구하는 데이터 형태로 맞추어 제공하는 역할을 한다. 메모리부(3)에서 출력되는 R, G, B 화소 배치에 맞게 배열되어 어드레스 구동 IC(6)에 공급되어야 하며, 이 때문에 데이터 인터페이스부(4)가 필요하다.

상기의 PDP-TV 시스템에서 표시사이즈(display size)가 853×3(R,G,B)×480 모드인 경우에 대해서 설명하면, 데이터 인터페이스부(4)에서는 1라인 분량(853×3=2559 bits)의 데이터를 임시 저장하여야 하는데 데이터의 연속성을 보장(입력과 출력을 동시에 수행)하여야 하므로 2 라인 분량(2559×2=5118 bits)의 임시 저장장소가 필요하다. 즉, 메모리부(3)로부터 R, G, B 각각 8비트씩 총 24비트의 데이터가 차례로(107회) 제1 임시 저장영역에 입력되면서(24bits×107=2598bits), 이와 동일한 시간 간격으로 제2 임시 저장영역의 이전 1라인 분량의 데이터가 어드레스 구동 IC(6)에서 요구하는 데이터 스트림의 형태로 출력된다. 이와 같은 입출력 동작은 제1, 제2 임시 저장영역에서 교대로 일어나게 된다. 즉, 제1 임시 저장영역이 입력모드, 제2 임시 저장영역이 출력모드로 동작한 후, 그 다음에는 그 역으로의 동작을 반복한다. 데이터 인터페이스부(4)는 임시저장된 영상 데이터를 어드레스 구동 IC(6)로 출력할 때, 각 드라이버 IC에 1비트의 데이터, 총 48비트의 영상 데이터를 스트림 형태로 제공한다. 이와 같이 데이터가 드라이버 IC에 차례로(75회) 입력되면서, 병렬로 쉬프트되면 1라인 분량(48bits×75=3600 bits)의 영상 데이터가 어드레스 구동 IC(6)에 모두 로드되게 된다. 이 과정은 다른 임시 저장영역의 입력 모드 동작시간과 동일해야 하므로 입력모드는 출력모드에 비해 2배의 주파수로 동작되어야 한다. 고전압구동회로(8)는 타이밍 콘트롤러부(5)에서 출력되는 각종 로직레벨의 콘트롤 펄스에 따라, AC/DC 변환부(9)에서 공급되는 DC 고압을 조합하여 어드레스, 주사 및 유지 드라이버 IC에서 필요로 하는 콘트롤 펄스를 생성하여 PDP를 구동할 수 있도록 한다. 또한 데이터 인터페이스부(4)로부터 어드레스 구동 IC(6)로 제공되는 데이터 스트림도 적당한 전압레벨로 높여 패널에 선택적 기입이 가능하도록 한다. PDP 계조처리를 위한 구동방법은 전술한 바와 같이 우선 1필드(60Hz)를 몇 개의 서브필드(64계조 : 6 서브필드, 256계조 : 8 서브필드)로 나누고, 각 서브필드에 해당하는 영상 데이터를 어드레스 구동 IC(6)를 통하여 라인 단위로 패널에 기입한다. MSB(최상위비트) 데이터가 기입되는 서브필드에서 LSB(최하위비트) 서브필드 순으로 방전유지 펄스의 갯수를 적게하여, 이들의 조합에 따른 총 방전 유지 기간으로 계조처리를 하는 것이 일반적이다. 또한 모든 서브필드의 구동 순서는 ①전화면 기입 및 소거, ②데이터 기입, ③방전유지(화면표시)의 동작을 반복한다. 이 과정을 개략적으로 설명하면 다음과 같다.

① 방전 소거를 위한 동작 모드로서 AC PDP의 경우 변전하를 중화시키는 주기에서 낮은 전압으로 방전을 형성시켜 벽전하가 충분히 형성되지 않게 하거나, 짧은 펄스폭을 갖는 소거펄스를 인가하여 벽전하가 정상 상태에 도달하지 못하도록 하여 벽전하를 제거하는, 즉 이전 서브필드의 방전 유지 후에 선택된(방전한) 화소에 남아있는 벽전하(Wall charge)를 소거하기 위해, 가시적이지 않을 만큼의 짧은 시간동안에 전 화소에 벽전하를 기입시키고, 다음에 전 화소를 소거하여 남아있는 벽전하를 모두 소거시킴으로써 PDP를 초기화하는 전 화면 소거과정,

② PDP에서 일반적으로 사용되는 He+Xe, Ne+Xe의 페닝혼합기체의 경우 240V~280V의 전위를 인가해 준다. AC의 경우 제3전극을 도입하여 면 방전 형태에서의 유지전극과 유전체에 의한 기생 커패시터에 의해 야기되는 고전류를 감소시키며, 선택 동작과 유지동작을 분리시키는 구동 방식을 채용하고 있다. 실제의 적용에 있어서는 라인 주사 전극에 순차적(1~480)으로 주사 펄스를 쉬프트시키면서 데이터 기입 전극을 통해 해당 데이터를 라인 단위로 기입하여 방전시키고자 하는 화소에 선택적으로 벽전하를 형성시키는 선택동작이라 하기도 하며, 초기 방전 형성을 위해서 필요한 구동 동작인 데이터 기입 및 주사과정과,

③ AC PDP의 경우 벽전하(wall charge)에 의한 기억 기능 효과를 이용하여 선택동작과 유지동작을 분리할 수 있는 기억형 구동방식의 경우 고화질 표시소자를 구현하기 위한 고계조 표시의 경우에 PDP가 대형의 표시소자에 대해서도 휘도의 저하 없이 동작할 수 있는 구동방식을 제공한다. 실제에 있어서는 방전 유지 구동부전극과 라인 주사 전극사이에 교번으로 유지 펄스를 인가하여 벽전하가 형성된 화소의 방전을 개시, 유지시킨다. 이 때, 기입되지 않은 화소가 기입된 주변 화소에 의해 영향을 받아, 오류방전을 일으킬 가능성이 있으므로, 유지 펄스 인가 후 마다 소폭소거를 행하여 정확한 방전이 이루어지도록 하는 방전유지과정으로 이루어진다.

AC/DC 변환부(9)에서는 교류전원(220V, 60Hz)을 입력으로 하여 도 8에서 나타낸 각 전극 구동펄스를 조합하는데 필요한 고압과 그 밖의 PDP-TV 시스템을 구성하는 각 부에서 요구하는 DC전압을 생성, 공급한다.

도 3은 본 발명에 따른 서브필드의 동작 파형도이며, 서스테인 전극에 대한 파형도와 스캔 전극의 파형도를 나타내었다.

즉, 도 3의 참조기호 A는 서스테인 전극에 대한 파형도이며, 참조기호 B는 스캔 전극의 파형도이다. 그리고, 상기 서스테인 전극 및 스캔 전극은 기입방전 구간(100), 스캔 구간(110) 및 유지방전 구간(120)으로 이루어진다. 본 발명에서는 상기 스캔 구간(110)에 기입 방전 후 셀내의 전하가 안정화되기 위한 제1 안정화 시간(110a)을 두고 스캔 종료 후에 유지방전을 시작하기 전까지 제2 안정화 시간(110b)을 두어 데이터의 기록이 정확하게 이루어지도록 한다. 안정화 시간이 적을 경우 원하지 않는 셀이 켜지거나 원하지 않는 색이 노이즈처럼 나타나므로 충분한 제1, 2 안정화 시간(110a, 110b)을 갖게 한다.

상기 설명한 바와 같이 서브필드의 계조처리 동작시 기입방전 후 제1 안정화 시간을 갖고, 또다시 스캔 종료 후 제2 안정화 시간을 두어 화면의 데이터 기록을 원하는 대로 할 수 있는 효과가 있으며, 부정확한 데이터 기록으로 인한 화질의 열화를 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. PDP 계조처리를 위한 서브필드의 구동방법에 있어서,

   이전 서브필드의 방전 유지 후에 방전한 화소에 남아있는 벽전하를 소거하기 위해 가시적이지 않을 만큼의 짧은 시간 동안에 전 화소에 벽전하를 기입시키는 기입방전 과정과,

   스캔 전극에 순차적으로 스캔 펄스를 쉬프트시키면서 어드레스 전극을 통해 해당 데이터를 라인 단위로 기입하고 안정화 시간을 두어 선택적으로 벽전하를 형성하는 스캔 과정과,

   서스테인 전극과 스캔 전극 사이에 교번으로 유지 펄스를 인가하여 벽전하가 형성된 화소의 방전을 개시·유지시키는 유지방전 과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 피디피의 스캔구간 내에서의 안정화 파형 구현방법.