KR20050109000A - 플라즈마 디스플레이 패널의 계조 표현 장치 및 방법 - Google Patents

플라즈마 디스플레이 패널의 계조 표현 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 플라즈마 디스플레이 패널의 계조 표현 장치 및 방법을 개선함으로써, 계조 선형성 및 계조 표현력을 향상시킬 수 있는 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것이다.
본 발명에 따른 감마 곡선 LUT(Look Up Table)를 저장하는 감마 곡선 LUT 저장부 및 계조값에 따른 휘도값이 역감마 곡선을 갖도록 보정하는 역감마 보정부를 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널의 계조 표현 장치에 있어서, 상기 감마 곡선 LUT 저장부에는 상기 계조값에 따른 기준 휘도값과 패널에 표시되는 실제 휘도값에 해당하는 감마 곡선 데이터를 저장하는 것을 특징으로 한다.

Description

플라즈마 디스플레이 패널의 계조 표현 장치 및 방법{Expressing Method and Apparatus for Gray level of Plasma Display Panel}
본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 플라즈마 디스플레이 패널의 계조 표현 장치 및 방법을 개선함으로써, 계조 선형성 및 계조 표현력을 향상시킬 수 있는 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것이다.
일반적으로, 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel: 이하, 'PDP'라 함.)은 소다라임(Soda-lime) 글라스로 된 전면 글라스와 배면 글라스 사이에 형성된 격벽이 하나의 단위 셀을 이룬다. 각 셀 내에는 네온(Ne), 헬륨(He) 또는 네온 및 헬륨의 혼합기체(Ne+He)와 같은 주 방전 기체와 소량의 크세논을 함유하는 불활성 가스가 충진된다. 고주파 전압에 의해 방전이 될 때, 불활성 가스는 진공자외선(Vacuum Ultraviolet rays)을 발생하고 격벽 사이에 형성된 형광체를 발광시켜 화상이 구현된다.
이와 같은 PDP는 종래 표시수단의 주종을 이루어왔던 음극선관(CRT)에 비하여 구조가 단순하기 때문에 제작이 용이하다. 또한, PDP는 음극선관에 비하여 박형이며 대형화가 가능한 특징을 가지고 있어 차세대 디스플레이 장치로 현재 각광을 받고 있다.
도 1은 종래의 플라즈마 디스플레이 패널의 계조 표현을 설명하기 위한 도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 3전극 교류 면방전형 PDP는 화상의 계조(Gray Level)를 구현하기 위하여 한 프레임을 발광횟수가 다른 여러 서브필드로 나누어 구동하고 있다.
각 서브필드는 다시 방전을 균일하게 일으키기 위한 리셋 기간, 방전셀을 선택하기 위한 어드레스 기간 및 서스테인 펄스의 방전횟수에 따라 계조를 구현하는 서스테인 기간으로 나뉘어진다. 256 계조로 화상을 표시하고자 하는 경우에 1/60 초에 해당하는 프레임 기간(16.67ms)은 도 1과 같이, 8개의 서브필드들(SF1내지 SF8)로 나누어지게 된다.
8개의 서브 필드들(SF1내지SF8) 각각은 리셋기간, 어드레스 기간 및 서스테인 기간으로 다시 나누어지게 된다. 각 서브필드의 리셋기간 및 어드레스 기간은 각 서브필드마다 동일한 반면에, 서스테인 기간 및 그 서스테인 펄스의 방전횟수는 각 서브필드에서 2n(단, n=0,1,2,3,4,5,6,7)의 비율로 증가된다. 이와 같이, 각 서브필드에서 서스테인 기간이 달라지게 되므로 화상의 계조를 표현할 수 있게 된다.
도 2는 플라즈마 디스플레이 패널과 CRT의 휘도 특성을 비교한 그래프이다. 도 2에 도시된 바와 같이, CRT(음극선관) 및 LCD는 입력되는 비디오 신호에 대하여, 표시되는 광을 아날로그 방식으로 제어하여 원하는 계조(Gray level)를 표현하므로, 통상적으로 비선형의 휘도 특성을 갖는다. 이와 달리, PDP는 온(on)/오프(off)를 할 수 있는 방전 셀의 매트릭스 어레이를 이용하여 광 펄스의 수를 변조하여 계조를 표현하므로, 선형의 휘도 특성을 갖는다.
이러한 PDP의 계조 표현방법을 PWM(Pulse Width Modulation) 방법이라 한다. PDP의 휘도는 펄스 수에 선형으로 변화하지만 우리의 시각이 인지하는 정도는 비선형적이기 때문에 저계조 영역에서 계조를 표현할때 노이즈를 발생시킨다. 따라서, 상기 문제를 해결하기 위해 종래 PDP에서는 입력되는 비디오 데이터를 역감마 보정한다. 즉, 도 2의 CRT 휘도 곡선과 같은 기준 휘도값을 설정한 후, 상기 기준 휘도값에 해당하는 감마 곡선 데이터 LUT(Look Up Table)가 저장된 감마 곡선 데이터 LUT 저장부를 구비하여 입력되는 계조값을 역감마 보정하도록 한다.
한편, 상기 역감마 보정 전 계조값에 따른 실제 휘도값을 측정하면 다음 도 3과 같이 나타난다.
도 3a는 종래 플라즈마 디스플레이 패널의 계조값에 따른 서브 필드의 맵핑 상태를 나타낸 표이고, 도 3b는 종래의 플라즈마 디스플레이 패널의 계조값에 따른 실제 휘도값의 관계를 나타낸 그래프이다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 서브 필드를 온/오프시켜 계조를 표현할 때, 계조를 표현하기 위한 서브 필드 가중치에 따른 서스테인 방전(s)뿐만 아니라 각 서브 필드를 개별적으로 제어하기 위하여 추가적으로 필요한 어드레스 방전(a)의 횟수도 서로 다름을 알 수 있다. 즉, 각 서브 필드를 개별적으로 제어하기 위하여 추가적으로 필요한 리셋 방전(r) 및 어드레스 방전(a)에 의한 광이 화면에 나타나기 때문에 도 3b에 도시된 바와 같이, 역감마 보정 전의 계조값에 따른 실제 휘도값은 선형적으로 증가하지 않는다.
이와 같이, 이웃하는 계조들 사이에서 더 낮은 계조값을 갖는 계조가 더 많은 리셋 방전 및 어드레스 방전 횟수를 포함함으로써, 더 높은 휘도값을 갖는 현상을 계조의 역전 현상이라 한다. 이때, 역전 현상으로 상기 역감마 보정을 위한 계조의 선형성을 확보하지 못하는 문제가 발생하게 된다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 플라즈마 디스플레이 패널의 계조 표현 장치 및 방법을 개선함으로써, 계조 선형성을 향상시킬 수 있는 플라즈마 디스플레이 패널을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 플라즈마 디스플레이 패널의 계조 표현 장치 및 방법을 개선함으로써, 계조 표현력을 향상시킬 수 있는 플라즈마 디스플레이 패널을 제공하는 것이다.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여, 감마 곡선 LUT(Look Up Table)를 저장하는 감마 곡선 LUT 저장부 및 계조값에 따른 휘도값이 역감마 곡선을 갖도록 보정하는 역감마 보정부를 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널의 계조 표현 장치에 있어서, 상기 감마 곡선 LUT 저장부에는 상기 계조값에 따른 기준 휘도값과 패널에 표시되는 실제 휘도값에 해당하는 감마 곡선 데이터를 저장하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 특징에 따르면, 감마 곡선 데이터를 상기 LUT 저장부에 저장하되, 종래에 상기 기준 휘도값에 해당하는 감마 곡선 데이터를 저장한 것과 달리, 본 발명에서는 상기 기준 휘도값과 실제 휘도값에 해당하는 감마 곡선 데이터를 저장하도록 한다. 즉, 상기 데이터가 저장된 감마 곡선 데이터 LUT 저장부를 이용하여 계조의 역전 현상에 의한 계조의 비선형성을 개선할 수 있다. 또한, 하프토닝 장치에서 계조값에 따른 실제 휘도값을 사용함으로써, 계조의 표현력을 향상시킬 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 구체적인 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 각 서브 필드에 해당하는 실제 휘도값의 테이블이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 측정된 값을 통해 각 서브 필드에 해당하는 리셋 방전, 어드레스 방전 및 서스테인 방전의 휘도값을 알 수 있다. 즉, 본 발명의 일실시예에서는 각 서브 필드에 해당하는 리셋 기간 및 어드레스 기간의 휘도값을 측정하고, 각 서브 필드에 해당하는 서스테인 기간의 하나의 펄스에 해당하는 휘도값을 측정한다. 이후, 상기 측정값들을 계산하여 계조값이 역감마 보정후 패널에 표시되는 실제 휘도값을 구할 수 있다.
이때, 상기 실제 휘도값은 상기 측정값을 다음 수학식 1에 대입하여 구할 수 있다.
여기서, 상기 수학식 1에 사용된 파라미터들을 정의하면 다음과 같다.
SFM(a)는 상기 각각의 서브 필드를 말한다.
RA(a)는 상기 각 서브 필드에 해당하는 리셋 기간 및 어드레스 기간의 휘도값을 말한다.
S(a)는 상기 각 서브 필드에 해당하는 서스테인 기간의 하나의 펄스에 해당하는 휘도값을 말한다.
Sη(a)는 상기 각 서브 필드의 서스테인 기간의 차이에 따른 서스테인 가중치를 말한다. 즉, 각 서브 필드의 서스테인 펄스 수에 따른 표현하고자 하는 계조값이다.
도 5는 본 발명의 일실시에에 따른 계조값에 따른 실제 휘도값의 관계를 나타낸 그래프이다. (a)는 도 4의 값들을 상기 수학식 1에 대입하여 구한 계조값에 따른 실제 휘도값의 관계를 나타낸 그래프이고, (b)는 상기 계조값이 패널에 표시될 때, 휘도 측정 장치를 이용하여 직접 측정한 휘도값의 관계를 나타낸 그래프이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 두가지 방법에 의해 실제 휘도값을 구하여 계조값에 따른 실제 휘도 곡선을 구할 수 있다.
상기 실제 휘도값를 따른 본 발명의 감마 곡선 데이터에 대하여 더욱 상세히 살펴보면 다음 도 6 및 수학식 2와 같다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 감마 곡선 데이터를 설명하기 위한 도이다. (a)는 휘도 측정 장치를 이용하여 직접 측정한 실제 휘도값의 그래프이고, (b)는 도 2에서 상술한 기준 휘도값의 그래프이며, (c)는 실제 휘도값과 기준 휘도값을 이용하여 구한 감마 곡선 데이터의 그래프이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 도 2에서 상술한 기준 휘도값과 도 5에서 구한 실제 휘도값을 다음 수학식 2에 대입하여 감마 곡선 데이터를 구할 수 있다.
여기서, 수학식 2에서 사용되는 파라미터를 정의하면 다음과 같다.
n은 임의의 계조값을 말한다.
Real(n)은 상기 계조값 n에 따른 실제 휘도값을 말한다.
Ref(n)은 상기 계조값 n에 따른 기준 휘도값을 말한다.
이때, 계조 표현 장치는 상기 감마 곡선 데이터를 LUT로 저장시키는 감마 곡선 데이터 LUT 저장부를 구비하며, 역감마 보정 시 상기 감마 곡선 데이터 LUT의 데이터를 이용한다. 이와같이, 본발명에서는 상기 실제 휘도값을 사용하여 감마 곡선 데이터를 생성함으로써, 계조의 선형성을 향상시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에서는 상기 실제 휘도값을 이용하여 계조의 표현력을 향상시킬 수 있다. 이에 대한 더욱 상세한 설명은 다음 도 7에서 살펴보기로 한다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 계조 생성을 설명하기 위한 도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 계조 표현 장치는 역감 보정 장치(10)를 통해 역감마 보정된 비디오 데이터를 오차 확산(error diffusion)(21) 또는 디더링(dithering)(22)을 이용하여 계조의 표현력을 높이는 하프토닝(half toning) 장치(20)를 더 포함한다. 여기서, 디더링 또는 오차 확산 중 하나를 사용할 수 있고, 둘다 사용할 수도 있다.
디더링은 디더 마스크를 통해 각 픽셀(pixel)마다 특정한 문턱(threshold) 값보다 크거나 같을 때, 자리 올림(carry)의 발생여부를 판별하는데, 자리 올림이 발생된 픽셀에 대하여 온(on)을, 그렇지 않은 픽셀에 대하여 오프(off)를 시킴으로써 부족한 계조 표현력을 높이는 방법이다.
오차 확산은 해당 픽셀이 양자화(Quantization)될 때 발생하는 오차를 이웃하는 픽셀에 영향을 주게 함으로써, 버려지는 오차에 대한 보정을 공간적으로 해결하는 방법이다.
이때, 하프토닝 장치(20)는 도 5에서 실제 휘도값을 갖는 n 및 n+m번째 계조를 추출한 후, 디더링 또는 오차 확산를 이용하여 상기 계조의 중간값인 n+1,..,n+m-1의 계조를 생성하도록 한다. 이로써, 상기 실제 휘도값을 사용함으로써 계조 표현력을 향상시킬 수 있다.
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.
이상에서와 같이 본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널의 계조 표현 장치 및 방법을 개선함으로써, 계조 선형성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 플라즈마 디스플레이 패널의 계조 표현 장치 및 방법을 개선함으로써, 계조 표현력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 플라즈마 디스플레이 패널의 계조 표현을 설명하기 위한 도이다.
도 2는 플라즈마 디스플레이 패널과 CRT의 휘도 특성을 비교한 그래프이다.
도 3a는 종래 플라즈마 디스플레이 패널의 계조값에 따른 서브 필드의 맵핑 상태를 나타낸 표이다.
도 3b는 종래의 플라즈마 디스플레이 패널의 계조값에 따른 실제 휘도값의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 각 서브 필드에 해당하는 실제 휘도값의 테이블이다.
도 5는 본 발명의 일실시에에 따른 계조값에 따른 실제 휘도값의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 감마 곡선 데이터를 설명하기 위한 도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 계조 생성을 설명하기 위한 도이다.
***** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*****
10: 역감마 보정 장치 20: 하프토닝 장치
21: 디더링 22: 오차 확산

Claims (9)

  1. 감마 곡선 LUT(Look Up Table)를 저장하는 감마 곡선 LUT 저장부 및 계조값에 따른 휘도값이 역감마 곡선을 갖도록 보정하는 역감마 보정부를 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널의 계조 표현 장치에 있어서,
    상기 감마 곡선 LUT 저장부에는
    상기 계조값에 따른 기준 휘도값과 패널에 표시되는 실제 휘도값에 해당하는 감마 곡선 데이터를 저장하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 계조 표현 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 임의의 계조값을 n이라 하고, 상기 계조값에 따른 실제 휘도값을 Real(n)이라 하며, 상기 계조값에 따른 기준 휘도값을 Ref(n)이라 할 때,
    상기 감마 곡선 데이터는 다음 식,
    을 만족하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 계조 표현 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 계조 표현 장치는 디더링 또는 오차 확산를 이용하여 계조의 표현력을 높이는 하프토닝 장치를 더 포함하며,
    상기 실제 휘도값을 갖는 n 및 n+m번째 계조를 추출하고, 상기 계조의 중간값인 n+1,..,n+m-1의 계조는 하프토닝 장치를 이용하여 생성하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 계조 표현 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 계조값에 따른 상기 실제 휘도값은
    상기 계조값이 패널에 표시될 때, 휘도 측정 장치를 이용하여 직접 측정된 값인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 계조 표현 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 계조 표현 장치는 한 프레임 동안 리셋 기간, 어드레스 기간 및 서스테인 기간으로 이루어진 다수개의 서브 필드들을 선택적으로 온/오프시켜 계조를 표현하며,
    상기 계조값에 따른 상기 실제 휘도값은
    상기 각 서브 필드에 해당하는 리셋 기간 및 어드레스 기간의 휘도값을 측정하고, 상기 각 서브 필드에 해당하는 서스테인 기간의 하나의 펄스에 해당하는 휘도값을 측정한 후,
    상기 측정값들을 이용하여 구하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 계조 표현 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 각 서브 필드를 SFM(a)라 하고, 상기 각 서브 필드에 해당하는 리셋 기간 및 어드레스 기간의 휘도값을 RA(a)라 하고, 상기 각 서브 필드에 해당하는 서스테인 기간의 하나의 펄스에 해당하는 휘도값을 S(a)라 하며, 상기 각 서브 필드의 서스테인 기간의 차이에 따른 서스테인 가중치를 Sη(a)라 할 때,
    상기 실제 휘도값은 다음 식,
    을 만족하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 계조 표현 장치.
  7. 감마 곡선 LUT(Look Up Table)를 저장하는 감마 곡선 LUT 저장 단계 및 계조값에 따른 휘도값이 역감마 곡선을 갖도록 보정하는 역감마 보정 단계를 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널의 계조 표현 방법에 있어서,
    상기 감마 곡선 LUT 저장 단계는
    상기 계조값에 따른 기준 휘도값을 구하는 단계;
    패널에 표시되는 실제 휘도값을 구하는 단계; 및
    상기 기준 휘도값 및 실제 휘도값에 해당하는 감마 곡선 데이터를 저장하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 계조 표현 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 임의의 계조값을 n이라 하고, 상기 계조값에 따른 실제 휘도값을 Real(n)이라 하며, 상기 계조값에 따른 기준 휘도값을 Ref(n)이라 할 때,
    상기 감마 곡선 데이터는 다음 식,
    을 만족하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 계조 표현 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 계조 표현 방법은
    상기 실제 휘도값을 갖는 n 및 n+m번째 계조를 추출하는 실제 휘도값 추출 단계 및
    디더링 또는 오차 확산를 이용하여 상기 계조의 중간값인 n+1,..,n+m-1의 계조를 생성하는 하프토닝 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 계조 표현 방법.
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