KR20050120912A - 플라즈마 표시 장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

플라즈마 표시 장치 및 그 구동 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 계조 표현의 정확성을 향상시키는 플라즈마 표시 장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.
입력되는 영상신호에 대해 서브필드 데이터를 생성하고, 생성된 서브필드 데이터를 이용하여 각 주사 라인(또는 주사전극 그룹) 및 각 서브필드 별로 부하를 계산한다. 이때, 계산된 부하에 따라 각 주사 라인(또는 주사전극 그룹) 및 각 서브필드 별로 유지 방전 펄스 전압의 상승시간을 달리 설정한다.
이를 통해 양자화 노이즈로 인한 계조 왜곡을 보상하여 계조 표현의 정확성을 더욱 향상시킬 수 있다.

Description

플라즈마 표시 장치 및 그 구동 방법{PLASMA DISPLAY DEVICE AND DRVING METHOD THEREOF}
본 발명은 플라즈마 표시 장치 및 그 구동 방법에 관한 것으로서, 특히 계조 표현의 정확성을 향상시키는 플라즈마 표시 장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.
최근 액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD), 전계 방출 표시 장치(field emission display, FED), 플라즈마 디스플레이 패널 등의 평면 표시 장치가 활발히 개발되고 있다. 이들 평면 표시 장치 중에서 플라즈마 표시 장치는 다른 평면 표시 장치에 비해 휘도 및 발광효율이 높으며 시야각이 넓다는 장점이 있다. 따라서, 플라즈마 표시 장치가 40인치 이상의 대형 표시 장치에서 종래의 음극선관(cathode ray tube, CRT)을 대체할 표시 장치로서 각광받고 있다.
플라즈마 표시 장치는 기체 방전에 의해 생성된 플라즈마를 이용하여 문자 또는 영상을 표시하는 평면 표시 장치로서, 그 크기에 따라 수십에서 수백 만개 이상의 화소가 매트릭스 형태로 배열되어 있다. 이러한 플라즈마 표시 장치는 인가되는 구동 전압 파형의 형태와 방전 셀의 구조에 따라 직류형과 교류형으로 구분된다.
직류형 플라즈마 표시 장치는 전극이 방전 공간이 절연되지 않은 채 노출되어 있어서 전압이 인가되는 동안 전류가 방전 공간에 그대로 흐르게 되며, 이를 위해 전류 제한을 위한 저항을 만들어 주어야 하는 단점이 있다. 반면 교류형 플라즈마 표시 장치에서는 전극을 유전체층이 덮고 있어 자연스러운 커패시턴스 성분의 형성으로 전류가 제한되며 방전시 이온의 충격으로부터 전극이 보호되므로 직류형에 비해 수명이 길다는 장점이 있다.
이러한 플라즈마 표시 장치는 도 1에 나타낸 바와 같이 입력되는 한 프레임의 영상신호 데이터를 복수의 서브필드로 나누고 이 서브필드를 시분할하여 계조를 표현한다. 각 서브필드는 시간적인 동작 변화로 표현하면 리셋 기간, 어드레싱 기간 및 유지 기간으로 이루어진다. 리셋 기간은 셀에 어드레싱 동작이 원활히 수행되도록 하기 위해 각 셀의 상태를 초기화시키는 기간이며, 어드레싱 기간은 패널에서 켜지는 셀과 켜지지 않는 셀을 선택하기 위하여 켜지는 셀(어드레싱된 셀)에 어드레스 전압을 인가하여 벽전하를 쌓아두는 동작을 수행하는 기간이다. 유지 기간은 유지 방전 펄스를 인가하여 어드레싱된 셀에 실제로 화상을 표시하기 위한 방전을 수행하는 기간이다.
도 1에서는 256 계조를 구현하기 위해 1 프레임을 8개의 서브필드로 나눈 경우를 나타내었다. 각 서브필드(SF1-SF8)는 리셋 기간(도시하지 않음), 어드레스 기간(A1-A8) 및 유지 기간(S1-S8)으로 이루어지며, 유지 기간(S1-S8)은 발광 기간(1T, 2T, 4T, …, 128T)의 비가 1:2:4:8:16:32:64:128로 된다.
이때, 예를 들어 3이란 계조를 구현하기 위해서는 1T 발광 기간을 가지는 서브 필드(SF1)와 2T 발광 기간을 가지는 서브 필드(SF2)에서 방전 셀을 방전시켜 방전되는 기간의 합이 3T가 되게 한다. 이러한 방법으로 서로 다른 발광 기간을 가지는 서브필드를 조합하여 256계조의 영상을 표시한다.
그러나, 상기와 같이 각 서브필드의 온/오프 여부에 따라 계조를 표시하는 방법에서 각 라인(주사전극 라인)별 서브필드 부하(각 서브필드의 온(ON)의 개수)에 따라 계조 왜곡 현상인 양자화 현상이 발생한다. 즉, 동일한 가중치를 가지는 서브필드에서 각 서브필드의 부하에 따라 서브필드에서 발생되는 광량에 있어서 차이가 발생한다.
도 2는 플라즈마 표시 장치에서 서브필드 부하에 따라 양자화 노이즈가 발생되는 경우를 나타내는 도면이다. 여기서, 도 2의 (a)는 중앙 부분에는 N+1 계조가 표현되고 나머지 부분에서는 N계조가 표현되는 하나의 패턴 화면을 나타낸 것이고, (b)는 서브필드 구조도이고, (c)는 N이 14인 경우의 서브필드 발광 패턴 및 광출력을 나타내며, (d)는 N이 7인 경우의 서브필드 발광 패턴 및 광출력을 나타내는 도면이다.
도 2의 (a)를 참조하면, 화면의 중앙부분의 계조는 주변의 계조보다 1이 높은 계조가 표시된다. 여기서, N이 14인 경우에는 중앙부분은 계조 15가 표시되며, 주변에는 계조 14가 표시된다. 도 2의 (b) 및 (c)를 참조하면, 가중치를 1, 2, 4, 8 순으로 할당할 때, 계조 14는 가중치 2(2nd S/F), 가중치 4(3rd S/F) 및 가중치 8(4th S/F)이 켜지며(ON 됨), 계조 15는 가중치 1(LSB S/F), 가중치 2(2nd S/F), 가중치 4(3rd S/F) 및 가중치 8(4th S/F)이 켜진다. 여기서, 가중치 2 내지 가중치 8은 계조 14와 계조 15에서 모두 켜지게 되나, 가중치 1은 계조 15에서만 켜지게 되어 가중치 1은 부하가 낮게된다. 따라서, 계조 15는 원래 가중치 1(LSB S/F), 가중치 2(2nd S/F), 가중치 4(3rd S/F) 및 가중치 8(4th S/F)의 광량에 의해 표현되어야 하나, 도 2의 (c)에서 나타낸 바와 같이 가중치 1의 광량이 더욱 높게 나와 양자화 에러(e)가 발생한다.
한편, N=7인 경우 도 2의 (d)를 참조하면, 계조 7은 가중치 1, 2, 4가 켜지게 되고 계조 8은 가중치 8이 켜지게 된다. 계조 8은 중앙부분에만 켜지게 되고 계조 7은 주위부분에 켜지게 되어, 가중치 1, 2 및 4는 부하율이 높으나 가중치 8은 부하율이 낮게된다. 이에 따라 가중치 8의 광량이 원래의 광량보다 높게 나와 계조 8은 도 2의 (d)에 나타낸 'e'만큼의 양자화 에러가 발생한다.
이와 같은 양자화 에러의 원인은 1개의 주사라인에서 방전되는 셀의 수가 많을수록 라인 저항 및 방전 전류에 의해 전압감소가 커지게 되고, 전압감소가 커지게 되면 방전의 세기가 약해져서 결국 광출력의 크기가 작아지기 때문에 발생한다. 따라서, N=14인 도 2의 (c)와 같은 경우 가중치 2, 4, 8은 1개의 주사라인에서 모든 셀이 방전되므로 광크기가 작게되며, 가중치 1은 1개의 주사라인에서 일부 셀에서만 방전되므로 광크기가 크게 되는 것이다. 이와 같은 양자화 에러로 인해, 같은 계조를 표현하는 셀임에도 불구하고 광량의 크기가 차이가 발생하여 휘도 단차가 발생하게 되며, 정확한 계조 표현을 하지 못하는 문제를 발생시킨다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로 계조 표현의 정확성을 높이는 플라즈마 표시 장치 및 그 구동 방법을 제공하기 위한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 플라즈마 표시 장치의 구동 방법은
복수의 주사 전극 및 유지 전극에 의해 방전 공간이 형성되는 플라즈마 표시 장치의 구동 방법에 있어서,
(a) 상기 플라즈마 표시 장치에 입력되는 영상신호의 서브필드 데이터를 생성하는 단계;
(b) 상기 서브필드 데이터를 이용하여 상기 주사 전극의 적어도 2개의 그룹별로 각 서브필드의 부하를 계산하는 단계; 및
(c) 유지 기간에서 상기 주사 전극 및 유지 전극 사이에 유지 방전 펄스 전압이 인가되도록 상기 주사 전극에 제1 전압에서 제2 전압까지 상승하는 전압을 인가하는 단계를 포함하며,
상기 단계(b)에서 계산된 부하에 따라, 각 주사 전극의 그룹 및 각 서브필드 별로 상기 제1 전압에서 제2 전압까지 상승하는 기간이 다른 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 주사 전극 그룹 중 제1 그룹의 주사전극라인의 제1 서브필드의 부하가 제2 그룹의 주사전극라인의 제1 서브필드 부하보다 더 높은 경우, 상기 제1 그룹의 주사전극라인의 제1 서브필드의 유지 기간에서의 상기 제1 전압에서 제2 전압까지 상승하는 기간이 상기 제2 그룹의 주사전극라인의 제1 서브필드의 유지기간에서의 상기 제1 전압에서 제2 전압까지 상승하는 기간보다 더 긴 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 주사 전극 그룹은 각각 하나의 주사 전극인 것을 특징으로 한다. 한편, 상기 주사 전극 그룹은 각각 적어도 2개의 주사전극인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따른 플라즈마 표시 장치는
복수의 주사 전극 및 유지 전극을 포함하는 플라즈마 패널;
입력되는 영상신호의 서브필드 데이터를 생성하여 상기 주사 전극의 적어도 2개 그룹별로 각 서브필드의 부하를 계산하고, 계산된 부하에 따라 각 주사전극 그룹 및 각 서브필드 별로 유지 방전 펄스 전압의 상승 시간을 달리하도록 하는 제어신호를 생성하는 제어부;
상기 제어부의 제어신호에 대응하는 상승시간을 갖는 유지 방전 펄스 전압을 상기 주사 전극 또는 유지 전극에 인가하는 유지·주사 구동부를 포함한다.
여기서, 상기 제어부는, 상기 주사 전극 그룹 중 제1 그룹의 주사전극라인의 제1 서브필드의 부하가 제2 그룹의 주사전극라인의 제1 서브필드 부하보다 더 높은 경우, 상기 제1 그룹의 주사 전극라인의 제1 서브필드의 유지 기간에서의 유지 방전 펄스 전압의 상승 시간이 상기 제2 그룹의 주사전극라인의 제1 서브필드의 유지 기간에서의 유지 방전 펄스 전압의 상승시간보다 더 길도록 하는 제어신호를 생성하는 것을 특징으로 한다. 한편, 상기 제어부는, 입력 영상신호의 서브필드 데이터를 생성하는 서브필드 데이터 생성부; 상기 서브필드 데이터를 이용하여 상기 각 주사전극 그룹 및 각 서브필드 별로 부하를 계산하는 부하 계산부; 상기 각 주사전극 그룹 및 각 서브필드 별 부하에 따라 각 단계를 결정하고, 결정된 각 단계에 따라 각 주사전극 그룹 및 각 서브필드 별의 유지 방전 펄스의 상승시간을 결정하여 출력하는 패턴 검출부; 상기 패턴 검출부에서 결정된 각 주사전극 그룹 및 각 서브필드별 유지 방전 펄스의 상승시간에 대응하는 각 주사 전극 및 유지 전극을 구동시키는 제어신호를 생성하여, 상기 주사·유지 구동부에 전송하는 주사·유지 구동 제어부를 포함한다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
이제 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 표시 장치 및 그 구동 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 표시 장치의 전극 배열도를 나타낸다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 플라즈마 표시 장치의 전극은 m×n의 매트릭스 형태로 배열되며, 구체적으로 열 방향으로는 어드레스 전극(A1-Am)이 배열되어 있고 행 방향으로는 n행의 주사 전극(Y1-Yn) 및 유지 전극(X1-Xn)이 지그재그로 배열되어 있다. 여기서, 주사 전극, 유지 전극 및 어드레스 전극이 교차하는 지점에서 방전셀(12)이 형성된다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 표시 장치의 개략적인 평면도이다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 표시 장치는 플라즈마 패널(100), 어드레스 구동부(200), 주사·유지 구동부(300) 및 제어부(400)를 포함한다.
플라즈마 패널(100)은 열 방향으로 배열되어 있는 복수의 어드레스 전극(A1-Am)과 행 방향으로 지그재그로 배열되어 있는 복수의 주사 전극(Y1-Yn) 및 유지 전극(X1-Xn)을 포함한다.
어드레스 구동부(200)는 제어부(400)로부터 어드레스 구동 제어 신호를 수신하여 표시하고자 하는 방전 셀을 선택하기 위한 표시 데이터 신호를 각 어드레스 전극(A1-Am)에 인가한다.
주사·유지 구동부(300)는 제어부(400)로부터 제어 신호를 수신하여 주사 전극(Y1-Yn)과 유지 전극(X1-Xn)에 유지 방전 전압을 번갈아 입력함으로써 선택된 방전셀에 대하여 유지 방전을 수행한다. 본 발명의 실시예에 따른 주사·유지 구동부(300)는, 각 주사라인별 서브필드 부하에 따라 광량의 차이가 발생되는 것을 보상하기 위해, 에너지 회수 회로의 유지 방전 펄스 전압(Vs)을 인가하는 경우 유지 방전 펄스 전압(Vs)을 인가하는 기울기를 각 서브필드의 부하 및 각 주사라인 별 서브필드 부하에 따라 다르게 인가함으로써 유지방전에서 발생하는 광량을 조절한다. 각 서브필드 부하 및 각 주사라인(주사전극 라인을 의미함) 별 서브필드 부하에 따라 유지 방전의 광량을 조절하는 구체적 방법은 아래에서 설명하는 바와 같이 에너지 회수 회로에서 유지 방전 펄스 전압(Vs)으로 상승시키는데 사용되는 스위치의 턴온 타임을 조절함으로써 광량을 조절할 수 있다.
제어부(400)는 외부로부터 R, G, B 영상 신호와 동기 신호를 수신하여 한 프레임을 몇 개의 서브필드로 나누고, 각 서브필드를 리셋 기간, 어드레스 기간 및 유지 방전 기간(서스테인 기간)으로 나누어 플라즈마 표시 장치를 구동한다. 이때, 제어부(400)는 한 프레임에 들어가는 서브필드의 각 유지 기간에 들어가는 유지방전 펄스의 개수를 조절하여 필요한 제어 신호를 어드레스 구동부(200) 및 주사 유지 구동부(300)에 공급한다. 본 발명의 제1 실시예에 따른 제어부(400)는 입력되는 영상신호의 각 서브필드 부하 및 각 주사라인 별 서브필드 부하를 계산한 후, 이에 따라 유지 방전 펄스 전압(Vs)을 인가하는 상승 기울기를 조절하도록 하는 제어신호를 생성한다. 이러한 제어신호가 주사·유지 구동부(300)에 전송된다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 표시 장치의 제어부의 개략적인 블록도이다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 표시 장치의 제어부(400)는 역감마 보정부(410), 오차 확산부(420), 서브필드 데이터 생성부(430), 메모리 제어부(440), 부하 계산부(450), 패턴 검출부(460), 자동전력제어(Automatic Power Control, APC)부(470) 및 주사·유지 구동 제어부(480)를 포함한다.
역감마 보정부(410)는 현재 입력되는 영상 입력 데이터인 n 비트의 R, G, B 영상 입력 데이터를 역감마 곡선에 매핑시켜 m 비트(m≥n)의 영상 신호로 보정한다. 일반적인 플라즈마 디스플레이 패널에서 n은 8이 사용되고 m은 10 또는 12가 사용된다.
이때, 역감마 보정부(410)에 입력되는 영상 신호는 디지털 신호로서, 플라즈마 디스플레이 패널에 아날로그 영상 신호가 입력되는 경우에는 아날로그 디지털 변환기(도시하지 않음)로 아날로그 영상 신호를 디지털 영상 신호로 변환할 필요가 있다. 그리고 역감마 보정부(410)는 영상 신호를 매핑하기 위한 역감마 곡선에 해당하는 데이터를 저장하고 있는 룩업 테이블(도시하지 않음) 또는 역감마 곡선에 해당하는 데이터를 논리 연산으로 생성하기 위한 논리 회로(도시하지 않음)를 포함할 수 있다.
오차 확산부(420)는 역감마 보정부(410)에 의해 역감마 보정되어 확장된 비트(m)의 영상의 하위 m-n비트 영상을 주위 화소로 오차 확산하여 표시한다. 오차 확산은 오차 확산 하고자 하는 하위 비트에 대한 영상을 분리하여 인접 화소로 확산시킴으로써 하위 비트에 대한 영상을 표시하는 방법으로 이에 대한 자세한 설명은 대한민국 공개 특허공보 특2002-0014766호에 기재되어 있다.
서브필드 데이터 생성부(430)는 오차 확산된 영상신호 데이터에 대하여 서브필드 데이터를 생성한다. 즉, 서브필드 데이터 생성부(430)는 입력되는 영상신호 데이터의 각 계조에 대하여 각 서브필드의 온/오프 정보를 생성한다. 예를 들면, 서브필드 가중치가 {1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128}인 경우, 계조 3인 입력되는 경우 서브필드 가중치 1(1SF) 및 2(2SF)를 온되고 나머지 가중치(가중치 4, 8, 16, 32, 64, 128}는 오프된다는 정보를 생성한다. 이와 같이 서브필드 데이터 생성부(430)는 한 프레임의 모든 입력 영상신호의 데이터에 대해 서브필드 데이터(각 서브필드의 온/오프 정보)를 생성한다.
메모리 제어부(440)는 서브필드 데이터 생성부(430)에서 생성된 서브필드 데이터를 플라즈마 표시 장치를 구동하기 위한 어드레스 데이터로 재배열한다. 이때, 메모리 제어부(440)는 한 프레임의 모든 서브필드에 대해 각 서브필드 마다 분리하여 서브필드 별로 프레임 메모리(도 5에 나타내지 않았음)에 저장하여 각 서브필드 별로 모든 화소에 대한 어드레스 데이터를 프레임 메모리에서 읽어들여 어드레스 구동부(200)로 전송한다.
한편, 부하 계산부(450)는 서브필드 데이터 생성부(430)에서 생성된 서브필드 데이터를 이용하여, 각 서브필드의 부하(load)를 계산하며, 각 주사라인 별 서브필드 부하를 계산한다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 부하 계산부(450)는 서브필드 부하 계산부(452) 및 주사라인 부하 계산부(454)를 포함한다.
서브필드 부하 계산부(452)는 서브필드 데이터 생성부(430)에서 생성된 서브필드 데이터를 이용하여, 각 서브필드 별로 부하(load)를 계산한다. 즉, 서브필드 부하 계산부(452)는 서브필드 데이터를 이용하여, 각 서브필드 별로 켜지는(ON된)셀의 개수를 합산한다. 예를 들면, 852×480 해상도를 가지는 플라즈마 표시 장치에서 모든 계조 3의 경우, 서브필드 가중치 1 및 2가 온(ON)되므로(서브필드 가중치가 {1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128}인 것으로 가정한 경우임), 가중치 1(SF1) 및 가중치 2(SF2)의 부하는 852*480=408,960 이 되며 나머지 서브필드의 부하는 0이 된다. 이와 같은 방법 입력되는 영상신호의 각 서브필드의 부하를 계산한다.
그리고, 주사라인 부하 계산부(454)는 서브필드 데이터 생성부(430)에서 생성된 서브필드 데이터를 이용하여, 각 주사 라인 별로 각 서브필드 부하(온된셀의 개수)를 계산한다. 도 6을 참조하여 A 주사 라인에서 모든 방전셀이 계조 127이 표시되고, B 주사 라인에서 일부 방전셀(852-284=568픽셀)이 계조 127이 표시되고 나머지 방전셀(284픽셀)은 128계조가 표시되는 경우, A 주사라인과 B 주사라인의 각 서브필드 부하를 계산하는 방법에 대해서 알아본다. 서브필드 가중치가 {1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128}인 경우, 계조 127의 서브필드 데이터는 가중치 1(SF1), 2(SF2), 4(SF3), 8(SF4), 16(SF5), 32(SF6), 64(SF7)가 온(ON)되며, 계조 128의 서브필드 데이터는 가중치 128(SF8)이 온된다. 여기서, A 주사 라인은 모든 방전셀이 계조 127이므로 가중치 1(SF1), 2(SF2), 4(SF3), 8(SF4), 16(SF5), 32(SF6), 64(SF7)의 서브필드 각각의 부하는 852가 되며, 가중치 128(SF8)의 서브필드 부하는 0이 된다. 한편, B 주사 라인은 가중치 1(SF1), 2(SF2), 4(SF3), 8(SF4), 16(SF5), 32(SF6), 64(SF7)의 서브필드 각각의 부하는 852-284=568이 되며, 가중치 128(SF8)의 서브필드 부하는 284가 된다. 이와 같은 방법으로 각 주사라인 별 서브필드 부하를 계산한다. 본 발명의 실시예에서는 도 6과 같은 A 주사 라인과 B 주사라인에서 각 서브필드별 부하의 차이로 인해 계조의 왜곡이 발생하는 것을 보상한다.
패턴 검출부(460)는 상기 부하 계산부(450)에서 계산되어 전송된 각 서브필드 부하 및 각 주사 라인별 서브필드 부하 값을 이용하여, 서브필드별 단계 및 주사 라인별 단계를 계산하며, 계산된 단계를 종합하여 각 주사 라인별 서브필드에서의 에너지 회수 회로의 유지 방전 전압(Vs)의 상승 기울기 인가시간 조정 신호를 생성한다. 우선, 패턴 검출부(460)는 서브필드 부하 계산부(452)에서 계산된 각 서브필드별 부하를 이용하여 특정 서브필드의 부하가 다른 서브필드 부하와 비교함으로써, 각 서브필드 별로 부하가 큰지 작은지를 일정한 단계로 계산한다. 다음으로, 패턴 검출부(460)는 주사라인 부하 계산부(454)에서 계산된 각 주사라인별 서브필드 부하를 이용하여, 각 주사라인의 각 서브필드 별 부하를 일정한 단계로 계산한다. 또한, 패턴 검출부(460)는 상기에서 계산된 서브필드별 일정한 단계 및 각 주사라인의 각 서브필드 별 단계를 종합하여, 각 서브필드 및 각 주사라인별로 에너지 회수 회로의 유지 방전 펄스(Vs)의 상승 시간을 달리하는 정보를 생성한다.
여기서, 서브필드 부하에 따른 일정한 단계는 실험적인 데이터를 통해 테이블 형태로 미리 메모리에 저장되어 있으며, 각 주사라인별 서브필드의 부하에 따른 일정한 단계도 실험적인 데이터를 통해 테이블 형태로 미리 메모리에 저장되어 있다. 또한, 상기 두 단계를 감안하여 최종적인 에너지 회수 회로의 유지 방전 펄스(Vs)의 상승 시간에 대한 정보 또한 테이블 형태로 미리 메모리에 저장되어 있다. 이와 같이 실험적으로 미리 결정된 테이블을 이용하여, 각 주사라인 및 각 서브필드 마다 서로 다른 유지 방전 펄스(Vs)의 상승시간에 대한 정보가 패턴 검출부(460)에 의해 생성되어 전송된다.
자동 전력 제어(Automatic Power Control, 'APC')부(470)는 오차 확산부(420)에서 출력되는 영상 데이터의 평균신호레벨을 이용하여 부하율을 검출하고, 검출된 부하율에 따라 APC 레벨을 계산하며, 계산된 APC레벨에 대응되는 서스테인 펄스 수(유지 방전 펄스 수)를 산출하여 출력한다.
한편, 주사·유지 구동 제어부(480)는 APC부(440)로부터 출력되는 유지 방전 펄스수(서스테인 펄스 수)에 대응하는 제어신호를 생성하여 유지·주사 구동부(300)에 출력한다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 주사·유지 구동 제어부(480)는 패턴 검출부(460)로부터 전송되는 각 주사라인 및 각 서브필드 별 유지 방전 펄스(Vs)의 상승시간에 대한 정보에 대응하여, 각 주사라인 및 각 서브필드 별 부하에 따라 유지 방전 펄스(Vs)의 상승시간이 달리 설정되도록 하는 제어신호를 생성한다.
즉, 임의의 주사라인의 특정 서브필드에서 부하가 낮은 경우 상대적으로 광출력이 높으므로 해당 주사라인의 서브필드에서 유지 방전 펄스 전압의 상승시간을 상대적으로 길게 하여 광량을 줄이며, 임의의 주사라인의 특정 서브필드에서 부하가 높은 경우 상대적으로 광출력이 낮으므로 이때에는 해당 주사라인의 서브필드에서 유지 방전 펄스 전압의 상승시간을 상대적으로 짧게 하여 광량을 크게 한다.
여기서, 상기에서는 패턴 검출부(460)에서 각 주사 라인 및 각 주사라인 별 유지 방전 펄스 전압(Vs)의 상승시간에 대한 정보를 계산하여 주사·유지 구동 제어부(480)에 전송하는 것으로 설명하였지만, 패턴 검출부(460)는 단지 상기에서 설명한 각 서브필드 부하에 따른 일정 단계 및 각 주사라인 별 서브필드 부하에 따른 일정한 단계에 대한 정보를 주사·유지 구동 제어부(480)에 전송하며, 주사·유지 구동 제어부(480)에서 상기 각 단계를 종합하여 이에 대응하는 최종적인 각 주사라인 및 서브필드 별로 유지 방전 펄스 전압(Vs)의 상승시간을 결정할 수 있다.
이하에서는 도 7 및 도 8을 참조하여, 광량을 조절하기 위해 유지 방전 펄스 전압(Vs)의 상승 기울기(즉, 상승시간)를 조정하는 방법에 대해서 알아본다.
도 7은 유지 방전 펄스 전압(Vs)을 주사 전극 또는 유지 전극에 인가하는 에너지 회수 회로를 나타내는 도면이며, 도 8은 유지 방전 펄스의 상승 기울기에 따른 광출력을 나타내는 도면이다. 도 7에 나타낸 에너지 회수 회로는 무효 전력을 회수하여 재사용하는 에너지 회수 회로로서 L.F. Weber에 의해 제안된 회로(미국특허 제4,866,349 호 및 제5,081,400호)이다. 도 7 나타낸 회로에 대한 구체적 설명은 미국 특허 제4,866,349 호 및 제5,081,400호에 자세하게 설명되어 있는바 이하에서 구체적 설명은 생략한다.
유지 방전 펄스 전압(Vs)을 유지 전극 또는 주사 전극(도 9에 나타낸 패널 커패시터(Cp)의 제1 단자 또는 제2 단자가 이에 해당담)에 인가하기 위해 스위치(S1)를 턴온한다. 그러면, 커패시터(Cr), 인덕터(L) 및 패널 커패시터(Cp)로 공진 경로가 형성되어 패널 커패시터(Cp)의 제1 단자(이는 유지 전극 또는 주사 전극에 해당함)의 전압이 Vs 전압근처 까지 상승한다. 패널 커패시터(Cp)의 제1 단자가 Vs 전압 근처까지 상승한 상태에서 S2 스위치를 턴온시켜 패널 커패시터(Cp)의 제1 단자의 전압을 Vs 전압으로 클램핑한다. 이러한 방법으로 유지 방전 펄스 전압(Vs)을 유지 전극 또는 주사 전극에 인가한다.
이때, 도 8의 (a) 및 (b)에 나타낸 바와 같이, 스위치(S1)를 턴온한 후 스위치(S2)를 턴온시키는데 걸리는 시간(t1, t2)에 따라 광출력이 달라진다. 즉, 도 8의 (a)에 나타낸 바와 같이 스위치(S1)를 턴온 한 후 상대적으로 짧은 시간(t1)에 스위치(S3)를 턴온하는 경우에는 유지 방전 펄스가 Vs 전압으로 빠른 시간내에 급격하게 클램핑 되어 상대적으로 강한 광출력을 가지며, 도 8의 (b)에 나타낸 바와 같이 스위치(S1)를 턴온 한 후 상대적으로 긴 시간(t2)에 스위치(S3)를 턴온 하는 경우에는 공진으로 인해 Vs 전압으로 상승하는 부분이 상대적으로 길게 되어 광출력이 상대적으로 약하게 출력된다. 이때, 도 8의 (a) 및 (b)에서 알 수 있듯이 유지 방전 펄스의 상승 기울기가 서로 상이함으로 알 수 있다. 즉, 상기에서 설명한 본 발명의 실시예에서 유지 방전 펄스 전압의 상승 기울기를 달리하는 방법은 도 7 및 도 8에서와 같이 스위치(S1, S2)의 턴온 타임을 조정함으로서 가능하다.
주사·유지 구동 제어부(450)는 유지 방전 펄스 전압의 상승 기울기(상승시간)를 조정하기 위해 상기에서 설명한 바와 같이 스위치 타이밍에 대한 제어신호를 생성하여 주사·유지 구동부(300)에 전송한다.
이와 같은 본 발명의 제1 실시예에 따르면, 각 주사 전극 라인 및 각 서브필드 마다 유지 방전 펄스 전압의 상승시간을 달리 조정함으로써, 양자화 노이즈를 해결할 수 있다.
그러나, 상기에서 설명한 본 발명의 제1 실시예와 같이 각 주사 라인 및 각 서브필드 마다 다른 유지 방전 펄스 전압(Vs)의 상승시간을 달리하기 위해서는 각 주사전극 라인마다 도 7과 같은 에너지 회수 회로가 주사 전극 라인의 개수만큼 각각 연결되어야 하므로 회로설계상 많은 제약이 따른다. 이하에서는 이러한 문제점을 해결하는 본 발명의 다른 실시예에 대하여 알아본다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 플라즈마 표시 장치를 나타내는 도면이다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 플라즈마 표시 장치는 주사전극 라인을 몇 개의 그룹(도 9에서는 3개의 그룹으로 나타내었음)을 나누고, 그룹으로 나누어진 주사 전극 라인의 그룹별로 각 서브필드의 부하를 계산하고, 계산된 부하에 따라 각 그룹의 주사 전극라인 및 각 서브필드마다 다른 유지 방전 전압(Vs)의 인가시간을 인가하는 것을 제외하고는 본 발명의 제1 실시예와 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다.
도 9에 나타낸 바와 같이 본 발명의 제2 실시예에 따른 플라즈마 표시 장치는 플라즈마 패널(100), 어드레스 구동부(200), 주사·유지 구동부(300') 및 제어부(400')를 포함한다. 여기서, 본 발명의 제2 실시예에 따른 주사·유지 구동부(300')는 다수의 주사·유지 구동부 즉, 제1, 제2 및 제3 주사·유지 구동부(320, 340, 360)를 포함하며, 각 주사·유지 구동부(320)는 그룹으로 나누어진 주사전극에 각각 연결된다. 한편, 제어부(400')는 제1 실시예와 달리 주사 전극라인의 각 그룹별로 각 서브필드의 부하를 계산하여 유지 방전 펄스 전압(Vs)의 상승시간을 달리 결정한다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 플라즈마 표시 장치의 제어부(400')는 역감마 보정부(410), 오차 확산부(420), 서브필드 데이터 생성부(430), 메모리 제어부(440), 부하 계산부(450'), 패턴 검출부(460'), 자동전력제어(Automatic Power Control, APC)부(470) 및 주사·유지 구동 제어부(480')를 포함한다.
부하 계산부(450')는 제1 실시예와 달리 주사 전극의 각 그룹별로 각 서브필드의 부하를 계산한다. 예를 들어, 주사 전극을 3개의 그룹으로 나눈 경우, 서브필드 데이터 생성부(430)에서 생성된 서브필드 데이터를 통해 각 주사 그룹별로 각 서브필드의 부하(온된 셀의 개수)를 계산한다. 또한, 부하 계산부(450')는 제1 실시예와 동일하게 각 서브필드 별 부하(온된 셀의 개수)를 계산한다.
패턴 검출부(460')는 부하 계산부(450')에서 계산된 각 주사 그룹별 각 서브필드 부하 및 각 서브필드 별 부하를 이용하여, 각 단계를 결정하고 이에 대응하는 각 그룹별 각 서브필드의 유지 방전 펄스 전압(Vs)의 인가시간을 조정하도록 하는 신호(정보)를 생성한다. 즉, 패턴 검출부(460')는 각 그룹의 각 서브필드의 부하의 상대적인 값을 고려하여, 부하가 높은 그룹의 해당 서브필드의 유지 방전 펄스 전압(Vs)의 인가시간을 짧게하도록 하는 정보를 생성하며 부하가 낮은 그룹의 해당 서브필드의 유지 방전 펄스 전압(Vs)의 인가시간을 길게 하도록 하는 정보를 생성한다.
주사·유지 구동 제어부(480')는 패턴 검출부(460')로부터 전송되는 각 주사 그룹별 각 서브필드의 유지 방전 펄스 전압(Vs)의 인가시간을 조정하는 정보를 이용하여, 각 주사 그룹 및 각 서브필드 별로 유지 방전 펄스 전압(Vs)의 인가시간을 달리하도록 하는 제어신호를 생성한다. 이러한 제어신호는 각 그룹에 대응하는 주사·유지 구동부(320, 340, 260)에 전송된다.
한편, 주사·유지 구동부(300)'의 각 그룹 주사·유지 구동부(320, 340, 360)는 각각 에너지 회수 회로를 포함하고 있으며, 각각의 주사·유지 구동부(320, 340, 360)는 주사·유지 구동부(480')의 제어신호에 대응하여 각 그룹의 주사전극 라인 및 서브필드 마다 서로 다른 상승기간을 가지는 유지 방전 펄스 전압(Vs)을 인가한다.
이와 같이 본 발명의 제2 실시예에서는 주사 전극의 그룹별로 양자화 노이즈를 개선함으로써, 에너지 회수 회로의 개수를 줄일 수 있다. 그리고, 일반적으로 양자화 노이즈가 발생되는 주사전극라인은 일정한 지역에 집중되는 경우가 대부분이므로 상기의 제2 실시예와 같이 주사 전극라인의 그룹별로 이를 보상하는 방법도 양자화 노이즈를 해결하는데 탁월한 효과가 있다.
여기서, 본 발명의 제2 실시에서는 주사·유지 구동부가 3개의 주사·유지 구동부(320, 340, 360)로 나누어지는 것으로 나타내었지만, 양자화 노이즈를 더욱 개선하기 위해 더욱 많은 주사 전극라인의 그룹으로 나누는 경우 이에 대응하여 주사·유지 구동부도 더욱 많이 나눌 수 있다.
상기 본 발명의 제1 및 제2 실시예에서 서브필드 데이터 생성부(430)는 감마 보정된 데이터 및 오차 확산된 데이터를 이용하여 서브필드 데이터를 생성하는 것으로 나타내었지만 입력 영상신호 데이터(R, G, B)를 직접 이용하여 서브필드 데이터를 생성할 수 있다. 또한, APC 부(470)도 부하율을 계산할 때, 감마 보정된 데이터 및 오차 확산하지 않은 입력 영상신호(R, G, B)를 이용하여 계산할 수 있다.
또한, 본 발명의 제1 및 제2 실시예에서는 부하 계산부가 각 서브필드 부하 및 각 주사전극 라인(또는 각 주사전극 그룹)의 서브필드 부하를 이용하여 각 주사 전극 라인 및 각 서브필드의 유지 방전 펄스 전압(Vs)의 인가시간을 결정하는 것으로 나타내었지만, 곧바로 각 주사전극 라인의 서브필드 부하를 이용하여 각 주사 전극 라인 및 각 서브필드의 유지 방전 펄스 전압(Vs)의 인가시간을 결정할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따르면 각 주사전극 라인 및 각 서브필드의 부하(또는 각 주사전극 라인의 그룹 및 각 서브필드의 부하에 따라) 유지 방전 펄스 전압의 상승시간을 달리하여 광량을 조절함으로써, 양자화 노이즈로 인한 계조 왜곡을 보상할 수 있다. 이를 통해, 계조 표현의 정확성을 더욱 향상시킬 수 있다.
도 1은 플라즈마 표시 장치의 계조 표시 방법을 나타내는 도면이다.
도 2는 플라즈마 표시 장치에서 서브필드 부하에 따라 양자화 노이즈가 발생되는 경우를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 표시 장치의 전극 배열도를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 표시 장치의 개략적인 평면도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 표시 장치의 제어부의 개략적인 블록도이다.
도 6은 각 주사라인 및 서브필드 별 부하를 계산하기 위해서 플라즈마 표시 장치에 표시되는 계조의 예를 나타내는 도면이다.
도 7은 유지 방전 펄스 전압을 주사 전극 또는 유지 전극에 인가하는 에너지 회수 회로를 나타내는 도면이다.
도 8은 유지 방전 펄스의 상승 기울기에 따른 광출력을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 플라즈마 표시 장치를 나타내는 도면이다.

Claims (13)

  1. 복수의 주사 전극 및 유지 전극에 의해 방전 공간이 형성되는 플라즈마 표시 장치의 구동 방법에 있어서,
    (a) 상기 플라즈마 표시 장치에 입력되는 영상신호의 서브필드 데이터를 생성하는 단계;
    (b) 상기 서브필드 데이터를 이용하여 상기 주사 전극의 적어도 2개의 그룹별로 각 서브필드의 부하를 계산하는 단계; 및
    (c) 유지 기간에서 상기 주사 전극 및 유지 전극 사이에 유지 방전 펄스 전압이 인가되도록 상기 주사 전극에 제1 전압에서 제2 전압까지 상승하는 전압을 인가하는 단계를 포함하며,
    상기 단계(b)에서 계산된 부하에 따라, 각 주사 전극의 그룹 및 각 서브필드 별로 상기 제1 전압에서 제2 전압까지 상승하는 기간이 다른 것을 특징으로 하는 플라즈마 표시 장치의 구동 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 주사 전극 그룹 중 제1 그룹의 주사전극라인의 제1 서브필드의 부하가 제2 그룹의 주사전극라인의 제1 서브필드 부하보다 더 높은 경우, 상기 제1 그룹의 주사전극라인의 제1 서브필드의 유지 기간에서의 상기 제1 전압에서 제2 전압까지 상승하는 기간이 상기 제2 그룹의 주사전극라인의 제1 서브필드의 유지기간에서의 상기 제1 전압에서 제2 전압까지 상승하는 기간보다 더 긴 것을 특징으로 하는 플라즈마 표시 장치의 구동 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 주사 전극 그룹은 각각 하나의 주사 전극인 것을 특징으로 하는 플라즈마 표시 장치의 구동 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 주사 전극 그룹은 각각 적어도 2개의 주사전극인 것을 특징으로 하는 플라즈마 표시 장치의 구동 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 주사 전극 그룹 중 제1 그룹의 주사 전극라인의 제1 서브필드의 부하가 제2 서브필드의 부하보다 높은 경우, 상기 제1 서브필드의 유지 기간에서의 상기 제1 전압에서 제2 전압까지 상승하는 기간이 상기 제2 서브필드의 유지기간에서의 상기 제1 전압에서 제2 전압까지 상승하는 기간보다 더 긴 것을 특징으로 하는 플라즈마 표시 장치의 구동 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 단계(b)에서의 부하의 계산은 각 주사 전극 그룹 및 각 서브필드 별로 서브필드 데이터가 온된 셀의 개수의 총합을 이용하여 계산하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 표시 장치의 구동 방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 전극이 제1 전압에서 제2 전압까지 상승하는 기간의 변동은 상기 제1 전극 또는 제2 전극에 전기적으로 연결되는 에너지 회수 회로의 스위치의 타이밍에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 표시 장치의 구동 방법.
  8. 복수의 주사 전극 및 유지 전극을 포함하는 플라즈마 패널;
    입력되는 영상신호의 서브필드 데이터를 생성하여 상기 주사 전극의 적어도 2개 그룹별로 각 서브필드의 부하를 계산하고, 계산된 부하에 따라 각 주사전극 그룹 및 각 서브필드 별로 유지 방전 펄스 전압의 상승 시간을 달리하도록 하는 제어신호를 생성하는 제어부;
    상기 제어부의 제어신호에 대응하는 상승시간을 갖는 유지 방전 펄스 전압을 상기 주사 전극 또는 유지 전극에 인가하는 유지·주사 구동부를 포함하는 플라즈마 표시 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 주사 전극 그룹 중 제1 그룹의 주사전극라인의 제1 서브필드의 부하가 제2 그룹의 주사전극라인의 제1 서브필드 부하보다 더 높은 경우, 상기 제1 그룹의 주사 전극라인의 제1 서브필드의 유지 기간에서의 유지 방전 펄스 전압의 상승 시간이 상기 제2 그룹의 주사전극라인의 제1 서브필드의 유지 기간에서의 유지 방전 펄스 전압의 상승시간보다 더 길도록 하는 제어신호를 생성하는 것을 특징으로 플라즈마 표시 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는,
    입력 영상신호의 서브필드 데이터를 생성하는 서브필드 데이터 생성부;
    상기 서브필드 데이터를 이용하여 상기 각 주사전극 그룹 및 각 서브필드 별로 부하를 계산하는 부하 계산부;
    상기 각 주사전극 그룹 및 각 서브필드 별 부하에 따라 각 단계를 결정하고, 결정된 각 단계에 따라 각 주사전극 그룹 및 각 서브필드 별의 유지 방전 펄스의 상승시간을 결정하여 출력하는 패턴 검출부; 및
    상기 패턴 검출부에서 결정된 각 주사전극 그룹 및 각 서브필드별 유지 방전 펄스의 상승시간에 대응하는 각 주사 전극 및 유지 전극을 구동시키는 제어신호를 생성하여, 상기 주사·유지 구동부에 전송하는 주사·유지 구동 제어부를 포함하는 플라즈마 표시 장치.
  11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주사 전극 그룹은 각각 하나의 주사 전극인 것을 특징으로 하는 플라즈마 표시 장치.
  12. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주사 전극 그룹은 각각 적어도 2개의 주사전극인 것을 특징으로 하는 플라즈마 표시 장치.
  13. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유지 방전 펄스 전압의 상승 시간은, 유지 기간에서 유지 전극과 주사 전극사이에 유지 방전 펄스 전압을 인가하기 위해 상기 유지 전극 또는 주사 전극의 전압을 제1 전압에서 제2 전압까지 상승시키는데 걸리는 시간인 것을 특징으로 하는 플라즈마 표시 장치.
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