KR20000031425A - 플라즈마 디스플레이 패널 티브이의 영상처리회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널의 영상처리회로에 관한 것으로, 아날로그 휘도신호에서 동기신호를 분리하는 동기분리부와, 아날로그 휘도신호를 디지털 휘도데이터로 변환하는 제 1 변환기와, 하나의 필드에 해당하는 분량의 디지털 휘도데이터를 저장하는 필드 메모리와, 필드 메모리에 저장된 하나의 필드 분량의 디지털 휘도데이터의 평균값과 분포특성을 감지하고 소정의 제어신호를 출력하여 제 2 변환기 및 필드메모리와 전체 시스템의 동작을 제어하는 제어부와, 제어부에서 감지된 평균값과 분포특성에 따라 디지털 휘도데이터 각각의 데이터값을 보정하여 디지털 계조신호를 출력하는 휘도보정부와, 아날로그 C 신호를 디지털 UV 신호로 변환하는 제 2 변환기와, 휘도보정부에서 출력된 디지털 계조신호와 디지털 UV 신호를 RGB 신호로 변환하는 컬러신호변환기를 포함하여 구성된 것이 특징으로 종래의 피디피 영상처리회로에 비해 입력되는 영상의 특성에 합당한 화상을 구현할 수 있으며, 전원의 과도한 소비를 방지하는 효과가 있다.

Description

플라즈마 디스플레이 패널 티브이의 영상처리회로

본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널(이하 피디피 : Plasma Display Panel) 티브이에 관한 것으로, 특히 피디피 티브이의 입력영상신호의 평균값과 분포 특성에 따라 휘도 데이터를 보정하고 APL(Autimatic Picture Limit)을 실행하는 방법에 관한 것이다.

도 1은 종래의 피디피 티브이에서 티브이 영상을 구현하는 방법을 개략적으로 도시한 블록도이다. 도 1에 도시된 것과 같이 피디피 티브이는 티브이 영상신호를 입력받아 피디피의 구조에 맞는 피디피 영상신호로 변환하는 영상신호처리부(21)와, 피디피 영상신호를 입력받아 피디피를 구동하는 제어신호로 변환하는 패널제어부(22), 그리고 패널(23)로 구성되어 있다. 특히, 패널제어부(22)는 에이피엘(APL : Automatic Picture Limt)이 적용되는 블록으로서, 패널(23)을 구동시킨다.

피디피 티브이는 CRT(Cathode Ray Tube) 디스플레이와 달리 계조가 디지털적으로 나타내어진다. 즉, 영상신호는 RGB의 8비트 신호로 나타내어지고, 8비트 신호는 256 계조로 변환된다. 피디피의 각 화소는 이러한 256 계조를 나타내기 위하여 계조에 따라 구동회로에 의해 설정되어 있다. 예를 들어, 화소가 10의 계조를 나타내려면, 피디피 화소는 10번의 방전을 실시하고, 200의 계조가 표현되려면 화소가 200회의 방전이 실시되는 것이다.

피디피 티브이의 패널제어부(22)가 적용하는 에이피엘은 영상의 계조에 따라 방전회수를 조절하는 방법이다. 즉, 에이피엘은 영상이 소정의 레벨 이상의 계조를 가지게 되면, 전력이 과도하게 소비되지 않도록 피디피 방전셀의 방전회수를 조정하는 것이다.

피디피의 방전은 다음과 같은 원리로 이루어진다.

도 2은 일반적인 피디피의 단면구조를 도시한 것으로, 전면 유리기판(1)의 동일면 상에 Y 전극과 Z 전극으로 구성된 상부전극(4)을 형성하고, 그 상부전극 위에 유전층을 인쇄기법으로 형성하며, 유전층(2) 위에 보호층을 증착방식으로 형성하고, 그 전면 유리기판(1)의 배면 유리기판(11) 위에 X 전극(12)을 형성하고, X 전극(12) 간에 인접한 셀(cell)과의 누화(crosstalk) 현상을 방지하기 위해 격벽(6)을 형성하며, 격벽(6)과 X 전극(12) 주위에 형광체(8, 9, 10)를 형성하고, 전면 유리기판(1)과 배면 유리기판(11) 사이 공간에 불활성 가스를 봉입하여 방전영역(5)을 가지도록 구성된다.

이와 같은 구조에서 먼저, X 전극과 상부전극 사이에 대향방전이 일어나서 상부전극 위의 보호층 표면에 벽전하가 발생한다. 그 후, 두 상부전극(4)에 서로 극성이 반대인 방전전압이 지속적으로 인가되면, 벽전하에 의해 상부전극(4) 사이에서 상호간에 소정의 전위차가 유지되어 유전층(2)과 보호층(3) 표면의 방전영역에서 면방전이 일어난다. 그 결과, 방전영역의 불활성 가스로부터 자외선(7)이 발생된다. 이 자외선(7)에 의해 형광체(8, 9, 10)를 여기시키고, 발광된 형광체(8, 9, 10)에 의해 칼라(color) 표시가 이루어진다.

즉, 방전셀(cell) 내부에 존재하는 전자들이 인가된 구동전압에 의해 음극(-)으로 가속하면서, 상기 방전셀 안에 400∼500 torr 정도의 압력으로 채워진 불활성 혼합가스 즉, 헬륨(He)을 주성분으로 하여 크세논(Xe), 네온(Ne) 가스 등을 첨가한 페닝(Penning) 혼합가스와 충돌하여 불활성 가스가 여기되면서 147nm의 파장을 갖는 자외선이 발생한다. 이러한 자외선(7)이 하부전극(12)과 격벽(6) 주위를 둘러싸고 있는 형광체(8, 9, 10)와 충돌하여 가시광선 영역에 발광이 된다.

이러한 피디피는 X 전극과 Y 전극 그리고, Z 전극에 전압의 인가를 제어하여 화소(pixel)를 구성하는 셀(cell)을 방전시키며, 이 방전에 의해 발광된 빛의 양은 셀의 방전시간을 변화시켜 조절한다. 즉, 영상표시를 위해 필요한 계조(grey scale)는 전체영상을 표시하기 위해 필요한 시간(NTSC TV 신호의 경우, 1/30초) 내에서 개개의 셀이 방전되는 시간의 길이를 서로 다르게 하여 구현시킨다. 이 때, 화면의 휘도는 각각의 셀을 최대로 방전되었을 때의 밝기에 의해 결정된다. 또, 피디피 화면의 휘도를 최대로 높이려면, 한 화면을 구성시키기 위해 필요한 시간 내에서 셀의 방전시간을 최대로 길게 유지되어야 한다.

그런데, 종래의 피디피 티브이에서 영상을 구현하는 방법은 다음과 같은 문제점이 있다.

종래의 방법은 영상신호에 포함된 휘도신호의 평균값을 감지하여 방전회수를 조정하므로, 어두운 화면 즉, 휘도신호가 낮은 영상이 시청자에게 잘 구분되지 않았다. 그 이유는 휘도신호에 따른 실제 화면의 밝기 변화는 도 3에 도시된 것과 같이 낮은 휘도신호에서 밝기 변화가 완만하기 때문이다. 따라서, 휘도신호에 따라 화면의 밝기 변화가 일정하려면, 카메라의 입력영상신호에 도 3에 도시된 것과 같은 밝기 변화 그래프에 비해 역커브 형태의 그래프를 이루는 휘도신호가 포함되어야 한다. 이러한 입력영상신호를 처리하는 피디피는 소비전력이 커지는 문제점이 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 휘도신호에 따라 화면의 밝기 변화를 일정하게 조절하고, 소비전력을 낮추기 위한 피디피 티브이의 영상구현방법을 제공하기 위한 것이다.

도 1은 종래의 피디피 티브이에서 티브이 영상을 구현하는 방법을 개략적으로 도시한 블록도

도 2은 일반적인 피디피의 단면구조를 도시한 단면도

도 3은 본 발명의 피디피 영상처리회로를 도시한 블록도

도 4는 상기 도 3의 영상처리회로에 의해 평균값과 분포특성이 분석된 입력영상신호의 휘도데이터의 한 예를 도시한 그래프

도 5는 상기 도 3의 영상처리회로에 의해 평균값과 분포특성이 분석된 입력영상신호의 휘도데이터의 다른 예를 도시한 그래프

도 6은 상기 도 3의 영상처리회로에 의해 평균값과 분포특성이 분석된 입력영상신호의 휘도데이터의 또다른 예를 도시한 그래프

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 동기분리부 200 : 클록발생부

300 : 제어부 400 : 필드메모리

500 : 제 1 AD변환기 600 : 필드보정부

700 : 제 2 AD변환기 800 : RGB변환기

본 발명에 의한 피디피의 영상처리회로는 하나의 필드(field) 동안 입력되는 휘도신호의 평균값과 분포특성을 감지하여 휘도 데이터를 보정하는 것이 특징이다.

본 발명의 영상처리회로는 도 3에 도시된 것과 같이 동기신호를 추출하는 동기분리부(100)와, 아날로그 휘도신호를 디지털 휘도데이터로 변환하는 AD변환기(500), 한 필드에 해당하는 분량의 디지털 휘도데이터를 저장하는 필드메모리(400)와, 필드메모리(400)에 저장된 휘도데이터의 평균값과 분포특성을 감지하는 제어부(300), 평균값과 분포특성에 따라 휘도데이터 각각을 보정하여 디지털 계조신호를 출력하는 휘도보정부(600)와, 아날로그 컬러신호를 디지털 편차신호로 변환하는 컬러신호변환기(700), 그리고 디지털 계조신호와 디지털 편차신호를 입력받아 RGB 신호로 변환하는 RGB변환기(800)를 포함하여 구성되어 있다.

동기분리부(100)는 아날로그 휘도신호에서 동기신호를 추출하여 제어부(300)에 인가한다. 그리고, AD변환기(500)는 아날로그 휘도신호를 디지털 휘도데이터로 변환하며, 필드메모리(400)는 AD변환기(500)에서 변환된 한 필드(field) 분량의 디지털 휘도데이터를 저장한다.

제어부(300)는 클록발생부(200)에서 발생된 클록신호를 이용하여 시스템의 각종 제어신호를 생성하며, 동기신호를 인가받아 한 필드동안에 입력되는 휘도신호의 평균값과 분포특성을 감지한다. 이 때, 제어부(300)는 필드메모리(400)에 저장된 디지털 휘도데이터를 동기신호에 따라 유효영상구간을 생성하여 그 유효영상구간의 휘도신호를 분석하여 평균값과 각 휘도신호의 분포도를 감지한다.

휘도보정부(600)는 제어부(300)에서 감지된 디지털 휘도데이터의 평균값과 분포특성에 따라 각각의 디지털 휘도데이터를 보정하여 디지털 계조신호로 출력한다. 이 휘도보정부(600)는 휘도보정 알고리즘이 저장된 메모리로 구성되는데, EEPROM(Electronic Erased Program ROM)으로 구성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 휘도보정부(600)에 저장된 휘도보정 알고리즘은 다음과 같은 단계로 디지털 휘도데이터를 보정한다.

먼저, 휘도보정부(600)는 제어부(300)에서 감지된 휘도데이터의 평균값과 분포도를 입력받는다. 그리고, 휘도보정 알고리즘은 도 4에 도시된 것과 같이 휘도데이터의 평균값이 최대값의 중간치 이하이고, 각 화소의 휘도데이터값이 모두 평균값 내외에 분포되어 있으면, 각 화소의 휘도데이터를 소정의 제 1 가산치만큼 상승시킨다.

또, 휘도보정 알고리즘은 도 5에 도시된 것과 같이 휘도데이터의 평균값이 최대값의 중간치 이하이고, 일부 화소의 휘도데이터값은 평균값 내외에 분포되며 일부 화소의 휘도데이터값은 최대값의 중간치 이상이면, 평균값 내외의 데이터값은 소정의 제 2 가산치만큼 상승시키고, 중간치 이상의 데이터값은 제 3 가산치만큼 상승시킨다. 이 때, 제 3 가산치는 제 2 가산치보다 적은 값이다. 즉, 본 발명의 휘도보정 알고리즘에 의해 보정된 중간치 이하의 휘도데이터값은 동일한 휘도보정 알고리즘에 의해 보정된 중간치 이상의 휘도데이터값보다 상승폭이 크다.

또한, 본 발명의 휘도보정 알고리즘은 도 6에 도시된 것과 같이 휘도데이터의 평균값이 최대값의 중간치 이상이고, 각 화소의 휘도데이터값이 모두 평균값 내외에 분포되어 있으면, 각 화소의 휘도데이터값을 소정의 감산치만큼 하강시킨다.

그리고, 컬러신호변환기(700)는 아날로그 컬러신호를 디지털 편차신호로 변환하고, RGB변환기(800)는 디지털 계조신호와 디지털 편차신호를 인가받아 컬러영상신호 즉, RGB신호로 변환한다.

이하, 본 발명의 동작원리를 첨부된 도 3 내지 도 6을 참조하여 설명하도록 한다.

휘도신호(Y)와 컬러신호(C)가 각각 동기분리부(100)와 AD변환기(500) 및 컬러신호변환기(700)에 입력된다. 그러면, 동기분리부(100)에 의해 휘도신호에서 동기신호가 추출되어 제어부(300)에 인가된다. 또, AD변환기(500)에 의해 아날로그 휘도신호가 디지털 휘도데이터로 변환되고, 컬러신호변환기(700)에 의해 아날로그 컬러신호가 디지털 편차신호로 변환된다.

또, AD변환기(500)에 의해 변환된 한 필드(field) 분량의 디지털 휘도데이터가 필드메모리(400)에 저장된다. 그러면, 클록발생부(200)에서 인가받은 클록신호를 이용하여 제어부(300)에서 각종 제어신호가 생성되고, 이러한 제어신호와 동기분리부(100)에서 인가받은 동기신호에 의해 필드메모리(400)에 저장된 디지털 휘도데이터의 평균값과 분포특성이 검출된다.

평균값과 분포특성이 검출된 휘도데이터는 휘도보정부(600)의 휘도보정 알고리즘에 의해 보정된다.

만약, 도 4에 나타낸 것과 같이 휘도데이터의 평균값이 45 정도이고, 대부분의 화소가 평균값 내외의 휘도데이터를 가지고 있다면, 도 4에 도시된 그래프에 해당하는 영상은 상당히 어두운 화상이다. 피디피는 어두운 영상에서 색조대비(contrast)가 다른 표시장치에 비해 약하므로, 본 발명의 휘도보정 방법은 모든 화소의 휘도데이터를 소정치만큼 상승시킨다.

또, 도 5에 도시된 것과 같이 휘도데이터의 평균값이 45 정도이고, 일부분의 화소가 평균값 내외의 휘도데이터를 가지고 있으며, 일부분의 화소가 평균값에 비해 상당히 높은 수준의 휘도데이터를 가지고 있다면, 도 5에 도시된 그래프에 해당하는 영상은 대체적으로 어두우면서 일부분이 밝은 화상이다. 도 5에 도시된 것과 같은 휘도데이터가 입력되면, 본 발명의 휘도보정 방법은 어두운 영역, 즉 평균값 내외의 휘도데이터는 입력신호보다 30 정도 상승시켜 보정하고, 밝은 영역, 즉 평균값 이상의 휘도데이터는 입력신호보다 10 정도 상승시켜 보정한다. 즉, 본 발명의 휘도보정 방법은 어두운 영상의 휘도를 많이 상승시키고, 밝은 영상의 휘도를 조금 상승시키는 것이다.

그리고, 도 6에 도시된 것과 같이 휘도데이터의 평균값이 220 정도이고, 대부분의 화소가 평균값 내외의 휘도데이터를 가지고 있다면, 도 6에 도시된 그래프에 해당하는 영상은 대체적으로 매우 밝은 화상이다. 피디피는 밝은 화상을 구현하려면, 어두운 화상을 구현하는 때보다 훨씬 많은 방전이 실시되어야 하므로, 소비전력이 크다. 따라서, 본 발명의 휘도보정방법은 도 6에 도시된 것과 같은 휘도데이터가 입력되면, 모든 휘도데이터를 20 정도 하강시켜 보정한다. 즉, 너무 밝은 영상이 입력되면, 본 발명의 휘도보정방법은 모든 화소의 휘도를 낮추어 전력소비를 줄이는 것이다.

휘도보정부(600)에 의해 보정된 휘도데이터와 디지털 편차신호는 RGB변환기(800)에 의해 컬러영상신호 즉, RGB신호로 변환되고, 수직-수평 처리부에 의해 RGB신호가 피디피에 구현될 수 있는 영상신호로 변환된다.

본 발명의 피디피 휘도보정방법 및 영상처리회로는 종래의 피디피 영상처리회로에 비해 입력되는 영상의 특성에 합당한 화상을 구현할 수 있으며, 전원의 과도한 소비를 방지하는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 아날로그 휘도신호에서 동기신호를 분리하는 동기분리부;

   상기 아날로그 휘도신호를 디지털 휘도데이터로 변환하는 제 1 변환기;

   하나의 필드에 해당하는 분량의 상기 디지털 휘도데이터를 저장하는 필드 메모리;

   상기 필드 메모리에 저장된 하나의 필드 분량의 디지털 휘도데이터의 평균값과 분포특성을 감지하고 소정의 제어신호를 출력하여 상기 제 2 변환기 및 필드메모리와 전체 시스템의 동작을 제어하는 제어부;

   상기 제어부에서 감지된 상기 평균값과 분포특성에 따라 상기 디지털 휘도데이터 각각의 데이터값을 보정하여 디지털 계조신호를 출력하는 휘도보정부;

   아날로그 C 신호를 디지털 UV 신호로 변환하는 제 2 변환기;

   상기 휘도보정부에서 출력된 디지털 계조신호와 상기 디지털 UV 신호를 RGB 신호로 변환하는 컬러신호변환기를 포함하여 구성된 플라즈마 디스플레이 패널의 영상처리회로.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 휘도보정부는 휘도보정 알고리즘이 저장된 EEPROM 으로 구성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 영상처리회로.
3. 하나의 필드 분량에 해당하는 각 화소의 휘도신호의 평균값과 휘도신호의 분포도를 감지하는 단계;

   상기 휘도신호의 평균값이 최대값의 중간치 이하이고, 상기 각 화소의 휘도신호의 데이터값이 모두 상기 평균값 내외에 분포되어 있으면 상기 각 화소의 휘도신호 데이터값을 소정의 제 1 가산치만큼 상승시키는 단계;

   상기 휘도신호의 평균값이 최대값의 중간치 이하이고, 상기 일부 화소의 휘도신호 데이터값은 평균값 내외에 분포되며 일부 화소의 휘도신호 데이터값은 최대값의 중간치 이상이면, 상기 평균값 내외의 데이터값은 소정의 제 2 가산치만큼 상승시키고 상기 중간치 이상의 데이터값은 상기 제 2 가산치보다 적은 제 3 가산치만큼 상승시키는 단계;

   상기 휘도신호의 평균값이 최대값의 중간치 이상이고, 상기 각 화소의 휘도신호의 데이터값이 모두 상기 평균값 내외에 분포되어 있으면 상기 각 화소의 휘도신호 데이터값을 소정의 제 4 가산치만큼 하강시키는 단계를 포함하여 이루어진 휘도신호 보정방법.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 휘도신호의 평균값이 최대값의 중간치 이하이면, 상기 휘도신호에 의한 영상은 어두운 영상임을 특징으로 하는 휘도신호 보정방법.
5. 제 3 항에 있어서, 상기 휘도신호의 평균값이 최대값의 중간치 이상이면, 상기 휘도신호에 의한 영상은 밝은 영상임을 특징으로 하는 휘도신호 보정방법.