KR20040064619A - 디스플레이 디바이스에서의 밝기의 최적화 방법, 및 이방법을 구현하기 위한 장치 - Google Patents

디스플레이 디바이스에서의 밝기의 최적화 방법, 및 이방법을 구현하기 위한 장치 Download PDF

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세드릭 테바울트
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톰슨 라이센싱 소시에떼 아노님
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Abstract

본 발명은 화상의 픽셀에 대응하는 복수의 발광 소자를 갖는 디스플레이 디바이스에서 밝기를 최적화하는 방법에 관한 것으로, 비디오 프레임 또는 비디오 필드의 시간 지속기간은 복수의 서브 필드로 분리되고, 상기 서브 필드 동안, 발광 소자는 밝기 제어에 사용되는 서브 필드 코드에 대응하는 서스테인 펄스로 광 방출을 위해 활성화될 수 있고, 서스테인 펄스의 총수는 화상 로드의 선택된 전력 모드 함수를 고려하여 결정되는, 디스플레이 디바이스에서 밝기를 최적화하는 방법으로서,
- 화상 로드에 관련하여 임계값을 설정하는 단계와,
- 프레임에 대해, 현재 서스테인 펄스를 상기 임계값과 비교하는 단계와,
- 상기 현재 서스테인 펄스가 임계값보다 크면, 상기 서스테인 펄스가 고정된 주파수에서 생성되는 단계와,
- 상기 현재 서스테인 펄스가 임계값보다 작으면, 상기 서스테인 펄스가 전개된 주파수에서 생성되는 단계를 포함한다.
본 발명은 PWM을 사용함으로써 제어된 PDP 및 모든 디스플레이에 주로 적용된다.

Description

디스플레이 디바이스에서의 밝기의 최적화 방법, 및 이 방법을 구현하기 위한 장치{METHOD FOR OPTIMIZING BRIGHTNESS IN A DISPLAY DEVICE AND APPARATUS FOR IMPLEMENTING THE METHOD}
본 발명은 디스플레이 디바이스에서의 밝기를 최적화하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은, 플라즈마 디스플레이 패널(PDP: Plasma Display Panels)과 같은 디스플레이 및 광 방출의 듀티 사이클(duty cycle) 변조(펄스 폭 변조)의 원리에 기초한 모든 종류의 디스플레이 상에서 디스플레이되는 화상의 화질을 개선시키기 위한 일종의 비디오 처리에 관한 것이다. 본 방법 및 장치의 목적은 EMI(Electro-Magnetic Interference: 전자기 간섭) 문제를 감소시키는 것이다.
이제, 플라즈마 디스플레이 기술은 임의의 시청각(viewing angle) 제약 없이 한정된 깊이를 갖는 대형 플랫 칼라 패널을 달성할 수 있게 한다. 디스플레이의 크기는 이전에 허용된 고전적인 CRT 화상 튜브보다 훨씬 더 클 수 있다. 최신형(latest generation)의 유럽형 TV 세트를 참조하면, 화질을 개선하기 위해많은 작업이 이루어져 왔다. 따라서, 플라즈마 디스플레이 기술과 같은 신기술로 제조된 TV 세트가 이전의 표준 TV 기술보다 양호하거나 더 나은 화상을 제공해야 하는 것이 크게 요구되고 있다. 이러한 화질은 다음과 같은 상이한 파라미터로 분석된다:
패널의 우수한 응답 충실도(fidelity): 이것은, 하나의 픽셀만이 블랙 스크린 중간에 "온(ON)"될 수 있고, 더욱이, 이러한 패널이 우수한 균일성(homogeneity)을 수행해야 한다는 것을 의미한다.
스크린의 우수한 밝기: 이것은 패널의 휴지 시간(idle time), 즉 어떠한 광도 발생되지 않는 시간에 의해 한정된다.
컴컴한 방에서조차 우수한 콘트라스트 비: 이것은 블랙 레벨과 조합된 패널의 밝기에 의해 한정된다.
이러한 모든 파라미터는 함께 완전히 연결된다(linked). 그러므로, 결국 최상의 품질의 화상을 제공하기 위해 최적화된 절충안(compromise)이 선택되어야 한다. 플라즈마 디스플레이 패널은 단지 "온" 또는 "오프"될 수 있는 방전 셀의 매트릭스 어레이를 이용한다. 또한, 그레이 레벨(gray level)이 광 방출의 아날로그 제어에 의해 표현되는 CRT 또는 LCD와 달리, PDP는 프레임당 광 펄스의 수를 변조함으로써 그레이 레벨을 제어한다. 눈의 시간 응답에 대응하는 기간에 걸쳐 눈은 이러한 시간-변조를 통합할 것이다. 비디오 진폭이 일정한 주파수에서 발생하는 광 펄스의 수를 결정하기 때문에, 더 큰 진폭은 더 많은 눈의 펄스를 의미하고, 이에 따라 더 긴 "온" 시간을 의미한다. 이러한 이유로 인해, 이러한 종류의 변조는PWM(펄스 폭 변조)으로서 알려져 있다. 이러한 PWM에 대한 개념을 확립하기 위해, 각 프레임은 "서브-필드(sub-field)"라 불리는 서브-기간으로 분해될 것이다. 작은 광 펄스를 발생시키기 위해, 전기 방전은 플라즈마라 불리는 가스 충전 셀에서 나타나고, 생성된 UV 방사는 광을 방출하는 채색된(coloured) 형광체를 여기시킬 것이다.
조명되어야 하는 셀을 선택하기 위해, "어드레싱"이라 불리는 제 1 선택 동작은 조명될 셀에서 전하를 생성할 것이다. 각 플라즈마 셀은 오랜 시간 동안 전하를 유지시키는 커패시터로서 간주될 수 있다. 그 후에, 조명(lighting) 기간 동안 인가된 "서스테인(sustain)"이라 불리는 일반적인 동작은 셀에서 전하를 추가할 것이다. 제 1 선택 동작 동안 어드레싱된 셀에서만, 2개의 전하가 만들어지고, 이것은 셀의 2개의 전극 사이에 점호(firing) 전압을 야기한다. UV 방사가 생성되고, UV 방사는 광 방출을 위해 인(phosphorous)을 여기시킨다. 각 특정 서브-필드의 전체 서스테인 기간 동안, 셀은 일정한 서스테인 주파수로 작은 펄스에서 조명될 것이다. 결국, 새로운 사이클을 준비하기 위해 소거 동작은 모든 전하를 제거할 것이다. ADS(Address Display Separated: 어드레스 디스플레이 분리)로서 알려진 표준 어드레싱 방법으로, 모든 기본 사이클은 차례로 이루어진다. 이것은, 프레임의 시작에서 단지 하나의 프라이밍(priming) 펄스를 통한 8-비트 인코딩에 기초한 ADS의 일례인 도 1에 도시되어 있다. 이 경우에, 그레이 레벨은 다음의 8개의 비트의 조합으로 표시된다:
1-2-4-8-16-32-64-128
그러므로, 프레임 기간은 8개의 서브 필드로 분리되고, 각 서브 필드는 1비트에 해당한다. 비트 2에 대한 광 펄스의 수는 비트 1에 대한 것보다 2배이고, 나머지도 이와 유사하다. 그러므로, 서브 필드 조합을 통해 256 그레이 레벨을 확립하는 것이 가능해진다. 서브 필드의 수 또는 프라이밍의 수가 개선하기 위한 품질 인자를 고려하여 변형될 수 있기 때문에, 이것은 단지 예에 불과하다.
사실상, 이러한 유형의 디스플레이에 대해, 밝기가 더 밝을수록, 서스테인 펄스는 더 많아진다. 이것은 또한 피크 휘도가 더 커진다는 것을 의미한다. 서스테인 펄스가 더 많아진다는 것은 또한 전자 장치에 흐르는 전력이 더 커진다는 것에 해당한다. 그러므로, 어떠한 특정 관리도 이루어지지 않으면, 일정한 전자 장치 효능(electronic efficacy)을 위한 피크 휘도의 개선은 전력 소비의 증가를 야기할 것이다.
피크 백색 개선과 연관된 모든 종류의 전력 관리 개념 이면의 주요 아이디어는 화상 컨텐트에 따른 피크-휘도의 변동에 기초한다.
더 높은 전력 소비를 야기하는 화상은 전체-백색(full-white) 화상이다. 그러므로, 필요한 전력 소비 및 일정한 전자 장치 효능을 위해, 전체-백색의 휘도가 고정된다. 그 다음에, 모든 다른 화상 컨텐트에 대해, 피크-휘도는 도 2에 도시된 바와 같이 안정한 전력 소비를 갖도록 적응될 것이다. 이러한 도면은, 화상 로드(load)가 피크 백색 화상으로부터 전체 백색 화상으로 증가할 때 휘도의 감소를 보여준다. 더 구체적으로, PDP 스크린이 전체 백색 화상(도 2에서의 우측 스크린)을 디스플레이 할 때, 이러한 휘도가 매우 넓은 부분의 시야 상에서 디스플레이되기 때문에, 휘도의 우수한 인상(impression)을 포착하기 위해 눈에 의해 적은 휘도가 필요하다. 다른 한 편으로, PDP 스크린이 낮은 에너지를 갖는 화상(도 2에서 좌측 스크린)을 디스플레이할 때, 콘트라스트 비는 눈에 매우 중요하다. 이 경우에, 최대로 이용가능한 백색 휘도는 콘트라스트 비를 개선시키기 위해 그러한 화상에 대해 출력되어야 한다.
그러한 개념은 인간의 시각 시스템에 매우 잘 들어맞는데, 인간의 시각 시스템은 전체-백색 화상의 경우에 눈부시게 되는 반면, 어두운 화상(예를 들어 달빛이 비추는 컴컴한 밤)의 경우에 동적인 것에 실제로 민감하다. 그러므로, 어두운 화상에 대한 높은 콘트라스트의 인상을 증가시키기 위해, 피크-휘도는 매우 높은 값으로 설정되는 반면, 활동적인(energetic) 화상(전체-백색)의 경우에 감소한다. 이러한 기본 원리는 도 2에서 수평선으로 표시된 바와 같이 안정한 전력 소비를 야기할 것이다.
플라즈마 디스플레이의 경우에, 휘도 뿐 아니라 전력 소비는 프레임당 서스테인 펄스의 수에 직접 연계된다. 이것의 단점은 아날로그 시스템에 비해 감소된 수의 이산 전력 레벨만을 허용한다는 것이다.
달리 말하면, PDP에 적응된 전력 관리의 개념은, 전체 전력 소비를 일정하게 유지하기 위해 화상 컨텐트에 따라 서스테인 펄스의 총량의 변화에 기초한다. 그러한 개념은 도 3에 도시되어 있으며, 도 3은 화상 로드와 관련하여 서스테인 펄스의 수를 도시한다.
플라즈마와 같은 전체 디지털 디스플레이의 경우에, 이산 모드만이 화상 컨텐트 또는 화상 로드의 측정에 기초하여 도 3의 곡선 상에 한정될 수 있다. 주로 평균 전력 레벨, 즉 APL이라 불리는 이러한 측정은로서 연산될 수 있으며, 여기서 I(x,y)는 C개의 열 및 L개의 라인을 갖는 디스플레이된 화상을 나타낸다. 주 목적은 최적의 방법으로 모드의 이산수를 결정하는 것이다.
일단 최적의 전력 모드가 다양한 APL 값에 대한 일정한 수의 서스테인 펄스에 기초하여 한정되면, 서브-필드 시퀀스 중에 서스테인 펄스의 분배가 수행되어야 한다. 한 편으로, 감소된 이동 아티팩트(artifact)를 갖는 고품질의 디스플레이를 보장하기 위해서는 높은 수의 서브-필드가 필수적이다. 다른 한편으로, 각 서브-필드에 필요한 모든 어드레싱 동작은, 어떠한 광 펄스도 발생될 수 없는 휴지 기간에 대응한다. 더욱이, 이용가능한 서스테인 주파수는 고정되고, 일반적으로 화상 컨텐트에 따라 휘도 변동을 피하는 기능을 하는 최적의 패널에 대응한다.
달리 말하면, 과거에는, 최적의 서스테인 주파수는 모든 APL 값에 대해 고정되었고, 최적의 값(에를 들어, 본 예에서는 200kHz)으로 설정되었다. 명백하게, 이것은, 패널이 높은 수의 서브-필드에 대해 높은 피크 휘도를 디스플레이할 수 있는 성능을 감소시킬 것이다. 그러므로, 우수한 패널 균일성에서 더 높은 피크-휘도에 도달하기 위해 과거에는 새로운 접근법이 정의되었다. 몇몇 해결책은 예를 들어 본 출원인의 명의의 WO00/46782 또는 WO02/11111에 기재되어 있다. 높은 피크 휘도가, 또한 화상이 균일성 문제에 덜 민감하다는 것을 의미하는 낮은 충전을 갖는 화상에대해서만 필수적이기 때문에, 최적의 서스테인 주파수는 여기서 필요하지 않다. 그러므로, 최적화된 전력 관리에 대해 종래 기술의 실제 상태는 12개의 서브-필드 분배에 대해 도 4에 도시된 바와 같이 낮게 충전된 화상에 대한 서스테인 주파수의 변동에 기초한다.
이 예에서, 화상 로드가 20% 아래일 때, 서스테인 주파수의 증가가 수행되는 반면, 이러한 주파수는 더 많이 로딩된 화상에 대해서는 고정된다. 명백하게, 여기에 표시된 모든 값은 단지 예에 불과하고, 하나의 공급기(supplier)에 대해 다른 값(예를 들어 값 20%)으로 변경해야 한다. 실제로, 몇몇 공급기는 동일한 주파수를 유지하는 반면, 그 밖의 다른 공급기는 모든 APL 값 및 화상 충전에 대해 다른 서스테인 주파수를 갖는다. 그러나, 전술한 개념은 다음과 같은 몇몇 한계를 제공한다:
일정한 APL 값에 대해, 서스테인 주파수는 일정한 값, 예를 들어 100% 충전에서 200kHz이고 낮은 충전에 대해 320kHz로 고정된다. 서스테인 주파수 값만 변경된다. 이 경우에, 서스테인 주파수에서 관찰된 EMI(전자기 간섭) 피크는 서스테인 주파수로서 그 위치에서 또한 전개할 것이다. 그것은 강하게 유지되어 밝기를 감소시키는 강력한 필터를 항상 필요로 할 것이다.
패널의 전압 마진(margin) 뿐 아니라 패널 효능은 서스테인 주파수에 크게 의지한다. 달리 말하면, 서스테인 주파수가 최적값에서 너무 많이 떨어져 있으면, 마진 및 효율의 손실이 발생할 수 있다. 더욱이, 마진 및 효능에 대한 영향은 적은 에너지를 갖는 낮은 서브-필드(LSB) 상에서 더 강력할 것이다. 이 경우에, APL이많은 유사성을 갖는 2개의 화상 사이에서 변화할 때, 어두운 영역에서의 변화는 인식가능할 수 있다(눈은 이들 영역에서 훨씬 더 민감하다).
본 발명은 상기 문제를 해결하는 새로운 방법 및 장치를 제안한다.
본 발명은 화상의 픽셀에 대응하는 복수의 발광 소자를 갖는 디스플레이 디바이스에서 밝기를 최적화하는 방법에 관한 것으로, 비디오 프레임 또는 비디오 필드의 시간 지속기간(duration)은 복수의 서브 필드로 분리되고, 분리되는 동안 발광 소자는 밝기 제어에 사용되는 서브 필드 코드 워드에 대응하는 서스테인 펄스를 통한 광 방출을 위해 활성화될 수 있고, 서스테인 펄스의 총수는 화상 로드의 선택된 전력 모드 함수를 고려하여 결정되는, 밝기를 최적화하는 방법으로서,
- 화상 로드에 관련하여 임계값을 설정하는 단계와;
- 프레임에 대해, 현재 서스테인 펄스의 수와 상기 임계값을 비교하는 단계와;
- 현재 서스테인 펄스의 수가 임계값보다 작으면, 서스테인 펄스가 고정된 주파수에서 생성되는 단계와;
- 현재 서스테인 펄스의 수가 임계값보다 크면, 서스테인 펄스가 전개된 주파수에서 생성되는 단계를 포함한다.
본 발명에서, 임계값은 전체 백색 화상의 APL(평균 전력 레벨)의 일정한 백분율에 대응하는 서스테인 펄스의 수로 설정된다. 선택된 수는 모든 화상이 완전한 균일성을 제공하도록 이루어진다. 더욱이, 고정된 주파수는 안정한 패널 동작을 제공하는 최적의 서스테인 주파수에 대응하고, 전개된 주파수는 선형 수열, 또는 곱셈(multiplying) 인자를 이용하는 수열과 같은 다른 형태의 수열에 따라 점차 증가할 것이다.
본 발명은 또한 본 발명의 방법을 수행하기 위한 장치에 관한 것이다. 상기 장치는 적어도 하나의 평균 화상 전력 측정 회로와, 서브 필드 코딩 유닛과, 전력 레벨 모드의 테이블을 저장하는 전력 레벨 제어 유닛을 포함하며, 상기 장치는 서스테인 펄스의 실제 수를 카운팅하는 카운터와, 실제 수를 임계값과 비교하고, 사용된 수열 함수에 따라 상기 서스테인 펄스의 길이를 변경시키는 수단을 더 포함한다.
본 발명의 예시적인 실시예는 도면에 예시되어 있고, 다음 설명에서 더 구체적으로 설명된다.
도 1은 이미 설명된, PDP 포함 프라이밍을 위한 기존의 ADS 어드레싱 구성을 도시한 도면.
도 2는 이미 설명된, PDP에서 전형적인 전력 관리 제어 시스템을 도시한 도면.
도 3은 이미 설명된, PDP 상의 기존의 전력 관리 개념에 사용된 화상 로드 또는 화상 컨텐트의 서스테인 펄스 함수의 수를 제공하는 그래프.
도 4는 이미 설명된, 종래 기술에 따른 서스테인 주파수 제어 방법을 도시한 도면.
도 5는 하나의 그래프가 기존의 개념에 대한 것이고, 다른 하나의 그래프는 본 발명을 이용하는 경우인, EMI 서스테인 진폭을 보여주는 2개의 그래프를 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 서스테인 주파수 제어 방법을 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 서스테인 펄스의 전개를 도시한 그래프.
도 8은 본 발명에 따른 서스테인 주파수 제어 방법을 수행하기 위한 장치의 개략도.
<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 비디오 디감마 블록 11: 평균 전력 측정부
12: 제어 PWE 13: 서브 필드 코딩 블록
15: 직렬-병렬 변환부 16: 플라즈마 디스플레이 패널
본 발명의 방법은 12개의 서브 필드로 된 서브 필드 조직을 갖는 전술한 ADS 어드레싱 방법을 이용하는 PDP를 참조하여 설명될 것이다. 이러한 서브 필드 조직은 단지 예에 불과하고, 예를 들어 더 많은 서브 필드 및/또는 상이한 서브 필드 가중치(weight)를 갖는, 논문에서 알려진 다른 조직은 화질을 개선시키는데 사용될 수 있다. 본 발명의 방법은 예를 들어 톰슨 라이센싱 S.A.의 명의인 WO00/46782에 기재된 전력 제어 방법을 또한 사용한다. 이 방법은 평균 화상 전력의 함수로서 서스테인 펄스의 수를 결정하는데, 즉 상이한 전력 레벨을 갖는 상이한 모드 사이에서 스위칭한다. 서스테인 펄스의 총수는 일정한 화상에 대해 전력 레벨 개선(PLE)또는 평균 전력 레벨(APL)에 대한 측정에 따른다. 그러므로, 전체 백색 화상에 대해, 서스테인 펄스의 수는 낮고, 피크 백색 화상에 대해, 서스테인 펄스의 수는 동일한 전력 소비에 비해 높다.
본 방법은, 각 서스테인 펄스의 지속기간이 서스테이닝(sustaining)에 자유로운 시간에 따라 프레임 기간마다 이루어질 수 있는 서스테인 펄스의 양을 결정한다는 인식에 또한 기초한다. 이것은 또한 서스테인 펄스의 주파수를 결정한다. 일반적으로, 서스테인 펄스 지속기간은 우수한 패널 응답 충실도를 가능하게 하는 우수한 서스테인 동작을 보장하기 위한 최소값이 있다. 서스테인 지속기간의 나머지 기간은 서스테인 주파수를 패널 동작에 맞추는데 사용될 수 있는 마진을 구성한다. 사실상, 각 패널은, 그 동작이 매우 안정한 영역(domain)을 가질 것이다. 안정한 패널 동작은 특정 서스테인 주파수 또는 최적의 서스테인 주파수에 대해 얻어지는데, 상기 최적의 서스테인 주파수는 사실상 최대 피크 백색을 달성하는데 필요한 주파수보다 낮지만, 균일한 화상 렌디션(rendition)을 제공한다(높게 충전된 라인 및 낮게 충전된 라인은 동일한 휘도를 가질 것이다).
그러므로, 상기 특성에 기초하여, 본 발명의 방법은 먼저 화상 로드에 관련하여 임계값을 설정하는 것이다. 사실상, 임계값은 화상 로드의 특정 백분율에 대응하는 서스테인 펄스의 양이다. 이러한 백분율은 완전한 균일성을 갖는 화상 로드의 한계에 해당한다. 사실상, 일정한 패널 및 일정한 디스플레이 모드(즉 50Hz, 60Hz,...)에 대해, 임계값은 고정되고, PDP 제어 IC에서의 테이블에 저장될 수 있다. 실제 예는 이후에 주어질 것이다.
일단 임계값이 설정되면, 본 방법은, 프레임에 대해, 현재 서스테인 펄스의 수와 상기 임계값을 비교하는 것과, 상기 수가 임계값보다 적으면, 고정된 주파수에서 서스테인 펄스를 생성하는 것, 또는 상기 수가 임계값보다 크면, 전개된 주파수에서 서스테인 펄스를 생성하는 것으로 이루어진다. 그러므로, 높게 충전된 화상에 대한 서스테인 주파수는, 예를 들어 100%와 75% 사이의 APL에 대응하는 화상이 최적값을 유지해야 하는 한편, 75% 아래로 낮게 충전된 화상에 대해, 서스테인 주파수는 증가하여, 도 5에 도시된 바와 같이 높은 진폭을 갖는 이전의 서스테인 피크를 더 낮은 진폭에서의 더 큰 스펙트럼으로 대체하도록 이루어진다. 도 5는, 높은 피크 휘도를 갖는 화상에 대한 가변 서스테인 주파수의 이용이 EMI(전자기 간섭) 방사의 진폭의 감소를 초래한다는 것을 명백히 도시한다. 에너지 확산은 동일하지만, 더 큰 양의 주파수 상에서 확산되고; 그러므로 교란이 덜 이루어진다. 그 결과, 더 높은 밝기는 EMI 문제없이 얻어진다.
실질적으로, 상기 개념의 구현은 서스테인의 수의 카운트를 사용하여, 수행될 새로운 서스테인 동작의 길이를 결정한다. 이 목적을 위해, 실제 서스테인 수에 대응하는 변수(S)가 정의된다. 예를 들어, 제 1 서브-필드의 제 1 서스테인 펄스는 위치 1(S=1)을 갖는 반면, 최종 서브-필드의 최종 서스테인 펄스는 위치 M(S=M)을 갖는데, 여기서 M은 현재 프레임에서 디스플레이된 서스테인 펄스의 총량을 나타낸다.
그 다음에, 서스테인 펄스(주파수)의 길이는 이 값(S)에 따를 것이다. 이러한 지속기간과 값(S) 사이의 관계는 다음 정보에 기초하여 연산될 것이다:
- 높게 충전된 화상에 대한 임계값에 대응하는 C를 한정: S<C이면, 서스테인 펄스 지속기간은 최적의 지속기간으로 설정된다. 이것은 전술한 임의의 로드 문제를 한정해야 한다.
- 서스테인 동작(어드레싱 속도, 서브-필드 수 등에 따라)에 대해 얼마나 많은 시간이 이용가능한 지와, 피크-백색 화상(낮게 충전된 화상)에 대해 얼마나 많은 서스테인 펄스가 사용되어야 하는 지.
이러한 정보에 따라, 서스테인 펄스의 길이는 다음 예에 나타낸 바와 같이 연산될 수 있다.
이 예는 12개의 서브 필드의 서브 필드 조직을 갖는 ADS 방법을 이용하여 어드레싱된 패널을 참조하여 설명될 것이며, 여기서 최적의 또는 안정한 서스테인 주파수는 200kHz이다. 더욱이, 다음 값은 일례로 사용될 것이므로, 다른 값이 패널 기술에 따르기 때문에 다른 값도 또한 사용될 수 있음을 알 수 있다.
임계값(C)은 500이고, 피크 백색에 대한 서스테인 펄스의 최대수는 2000이고, 서스테인 동작에 이용가능한 시간은 4ms이다. 그 다음에, 500개의 제 1 서스테인 펄스는 200kHz의 최적의 동작(working) 주파수에 대응하는 2.5㎲의 최적의 지속기간을 가질 것이다. 이들 500개의 제 1 서스테인 펄스에 필요한 시간은 1250㎲이므로, 1750㎲은 1500개의 다른 서스테인 펄스를 위해 자유롭다.
본 발명의 방법에 따라, 다양한 수열은 전개된 주파수에 대해 정의될 수 있다:
- 선형: Sn=Sn-1-k(k>0)
- 곱셈 인자를 통해: Sn=Sn-1×k(k<1)
다양한 다른 수열이 발견될 수 있고, 그 예는 선형 수열에 한정될 것이다.
그 다음에, 다음 수학식, 즉(S1=2.5 및 Sn=Sn-1-k)이 해결되어야 한다.
그러므로,=1500ㆍS-k(1+2+3+...+1500)=1500ㆍS-kㆍ1125750=2750가 되고, 여기에 k=0.000889㎲가 주어진다. 도 7의 그래프는 이러한 결과를 나타내는 한편, 도 6은 본 예에 따라 각 서브 필드에 대한 서스테인 펄스 지속기간의 전개를 나타낸다. 이 도면에서, 4번째로 가장 낮은 서브 필드는 2.5㎲의 고정된 서스테인 펄스 지속기간을 갖고, 8번째의 다음 서브 필드는 2.5㎲에서 1.16㎲까지의 전개된 서스테인 펄스 지속기간을 갖는다.
선형 수열의 경우에, 하나의 카운터만이 필요하다. 다음 알고리즘이 사용된다:
if(currentSustainNumber<500)
{
CurrentSustainDuration=2.5㎲
}
Else
{
CurrentSustainDuration=PreviousSustainDuration - k;
PreviousSustainDuration=CurrentSustainDuration;
}
이러한 개념의 장점은 균일성을 위한 가장 중요한 화상인 높게 충전된 화상(낮은 수의 서스테인 펄스)에 대해 안정하고 최적화된 서스테인 주파수를 결정하는 것이다.
다른 한 편으로, 서스테인 펄스의 지속기간은, 200kHz(2.5㎲)에서 430kHz(1.16㎲)까지의 주파수의 넓은 확산을 가능하게 하여 2.5㎲에서 아래로 1.16㎲까지 이르게 된다.
도 8에서, 전술한 방법에 대한 회로 구현의 블록도가 도시된다. 비디오 디감마(degamma) 블록(10)으로부터의 RGB 데이터는 연산된 평균 전력 값(APL)을 PWE 제어 블록(12)에 제공하는 평균 전력 측정 블록(11)에서 분석된다. 화상의 평균 전력 값은, 다음 수학식, 즉(여기서 M은 픽셀의 총량을 나타낸다)를 사용하여, 모든 RGB 데이터 스트림에 대한 픽셀 값을 간단히 합하고, 3과 곱한 픽셀 값의 수를 통해 그 결과치를 나눔으로써 계산될 수 있다. 사용자로부터 콘트라스트 레벨 및 밝기 레벨 설정에 대한 정보는 블록(17 및 18)으로 표시된 바와 같이 블록(12)으로 또한 송신된다. 제어 블록(12)은 예를 들어 LUT(Look Up Table: 룩업 테이블)에 위치한 내부 전력 레벨 모드 테이블을 참고한다. 제어 블록(12)은 다른 처리 블록에 대한 선택된 모드 제어 신호를 직접 생성한다. 상기 제어 블록(12)은 서스테인 테이블, 및 사용될 서브 필드 인코딩 테이블을 선택한다.
서브-필드 코딩 과정은 서브-필드 코딩 유닛(13)에서 이루어진다. 여기서 서브-필드 코드 워드는 각 픽셀 값에 할당된다. 간단한 실시예에서, 각 모드에 대한 테이블이 존재할 수 있어서, 이 테이블로 할당이 이루어지게 된다. 이러한 방식으로 모호성(ambiguity)을 피할 수 있다.
PWE 제어 블록(12)은 프레임 메모리(14)로의 RGB 픽셀 데이터의 기록(WR)과, 제 2 프레임 메모리(14)로부터 RFB 서브-필드 데이터(SF-R, SF-G, SF-B)의 판독(RD)과, 제어 라인(SP)을 통해 직렬-병렬 변환 회로(15)를 또한 제어한다. 상기 PWE 제어 블록(12)은 PDP(16)를 위한 구동기 회로를 구동하는데 필요한 스캔(SCAN) 및 서스테인(SUSTAIN) 펄스를 생성한다. 이 경우에, 어드레싱 신호의 길이(어드레싱 속도)는 패널의 각 라인에 대해 LUT로부터 취해질 것이다.
2개의 프레임 메모리를 통한 구현이 이루어질 수 있음을 주의하자. 데이터는 하나의 프레임 메모리에 픽셀 방식으로 기록되지만, 다른 프레임 메모리로부터 서브-필드 방식으로 판독된다. 완전한 제 1 서브-필드를 판독할 수 있기 위해, 전체 프레임은 이전에 메모리에 존재해야 한다. 이것은 2개의 전체 프레임 메모리에 대한 필요를 요청한다. 하나의 프레임 메모리가 기록을 위해 사용될 때, 다른 프레임 메모리는 판독에 사용되어, 이러한 방식으로 잘못된 데이터를 판독하는 것을 피한다.
그 다음에, 밝기, 콘트라스트 및 APL 값의 함수로 활성화되는 서스테인 테이블에 따라, 서브 필드당 여러 수의 서스테인 펄스가 사용될 것이다. 제어 블록에 제공되고 각 프레임의 시작에서 재설정되는 내부 카운터는 서스테인 동작 동안 사용된 서스테인 펄스의 실제 수를 카운트할 것이다. 이전에 정의된 값(C 및 k)에 따라, 적절한 길이의 신호가 연산되고, 서스테인 신호를 통해 플라즈마 패널을 제어하는데 사용된다.
모든 파라미터의 전체 연산은 일정한 패널 기술에 대해 1회 이루어지고, 그 다음에 플라즈마 패널 전용 IC의 메모리 또는 LUT에 저장된다.
도 4에 도시된 블록은 하드웨어 성분보다는 적절한 컴퓨터 프로그램을 통해 구현될 수 있다.
본 발명은 개시된 실시예에 한정되지 않는다. 다양한 변형이 가능하며, 청구항의 범주 내에 있는 것으로 간주된다.
본 발명은 그레이 레벨 변동을 위해 광 방출의 PWM형 제어를 사용함으로써 제어되는 모든 종류의 디스플레이에 사용될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 디스플레이 디바이스에서의 밝기를 최적화하기 위한 방법 및 장치에 관한 것으로, 플라즈마 디스플레이 패널(PDP)과 같은 디스플레이 및 광 방출의 듀티 사이클 변조(펄스 폭 변조)의 원리에 기초한 모든 종류의 디스플레이 상에서 디스플레이되는 화상의 화질을 개선시키기 위한 일종의 비디오 처리 등에 효과적이다.

Claims (6)

  1. 화상의 픽셀에 대응하는 복수의 발광 소자를 갖는 디스플레이 디바이스에서 밝기를 최적화하는 방법으로서, 비디오 프레임 또는 비디오 필드의 시간 지속기간(duration)은 복수의 서브 필드로 분리되고, 상기 서브 필드 동안 상기 발광 소자는 밝기 제어에 사용되는 서브 필드 코드 워드에 대응하는 서스테인(sustain) 펄스로 광 방출을 위해 활성화될 수 있고, 서스테인 펄스의 총 수는 화상 로드(picture load)의 선택된 전력 모드 함수를 고려하여 결정되는, 디스플레이 디바이스에서의 밝기의 최적화 방법으로서,
    - 상기 화상 로드와 관련하여 임계값을 설정하는 단계와;
    - 프레임에 대해, 현재 서스테인 펄스의 수를 상기 임계값과 비교하는 단계와;
    - 상기 현재 서스테인 펄스의 수가 상기 임계값보다 적으면, 상기 서스테인 펄스가 고정된 주파수에서 생성되는 단계와;
    - 상기 현재 서스테인 펄스의 수가 상기 임계값보다 크면, 상기 서스테인 펄스가 전개된(evolving) 주파수에서 생성되는 단계를
    포함하는, 디스플레이 디바이스에서의 밝기의 최적화 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 임계값은 전채 백색 화상의 APL(Average Power Level: 평균 전력 레벨)의 일정한 백분율에 대응하는 서스테인 펄스의 수로 설정되는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 디바이스에서의 밝기의 최적화 방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 고정된 주파수는 안정한 패널 동작(behavior)을 제공하는 최적의 서스테인 주파수에 대응하는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 디바이스에서의 밝기의 최적화 방법.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전개된 주파수는 수열에 따라 점차 증가하는 것을 특징으로 하는, 디스플레이 디바이스에서의 밝기의 최적화 방법.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 수열은 선형 수열이거나, 곱셈 인자를 사용하는 수열과 같은 다른 유형의 수학적 수열인 것을 특징으로 하는, 디스플레이 디바이스에서의 밝기의 최적화 방법.
  6. 적어도 하나의 평균 화상 전력 측정 회로(11)와, 서브 필드 코딩 회로(13)와, 전력 레벨 모드의 테이블을 저장하는 전력 레벨 제어 유닛(12)을 포함하는, 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 기재된 방법을 수행하기 위한 장치로서,
    상기 장치는 서스테인 펄스의 실제 수를 카운팅하기 위한 카운터와, 상기 실제 수를 임계값과 비교하고, 사용된 수열 함수에 따라 상기 서스테인 펄스의 길이를 변경시키는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 장치.
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