KR20040080232A

KR20040080232A - 액정 표시 장치의 오프셋 및 이득 조정 방법

Info

Publication number: KR20040080232A
Application number: KR1020030015129A
Authority: KR
Inventors: 장용근
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2003-03-11
Filing date: 2003-03-11
Publication date: 2004-09-18

Abstract

본 발명은 공정의 단순화를 구현하기 위한 액정 표시 장치의 오프셋 및 이득 조정 방법에 관한 것이다. 블랙 구간과 화이트 구간을 포함하는 패턴을 입력하여, 오프셋과 이득을 한 번에 조정함으로써, 공정을 단순화하고 시간을 절약하여 수율을 증대시킬 수 있다.

Description

액정 표시 장치의 오프셋 및 이득 조정 방법 {METHOD OF CALIBRATING OFFSET AND GAIN OF LIQUID CRYSTAL DISPLAY}

본 발명은 액정 표시 장치의 오프셋 및 이득 설정 방법에 관한 것이다.

일반적인 액정 표시 장치는 두 표시판과 그 사이에 들어 있는 유전율 이방성(dielectric anisotropy)을 갖는 액정층을 포함한다. 액정층에 전기장을 인가하고, 이 전기장의 세기를 조절하여 액정층을 통과하는 빛의 투과율을 조절함으로써 원하는 화상을 얻는다. 이러한 액정 표시 장치는 휴대가 간편한 평판 표시 장치(flat panel display, FPD) 중에서 대표적인 것으로서, 이 중에서도 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)를 스위칭 소자로 이용한 TFT-LCD가 주로 이용되고 있다.

한편, PC와 같은 컴퓨테 시스템 등에서 영상 신호를 처리할 경우에는 내부적으로 디지털 방식에 의하여 데이터를 처리하고, 처리한 데이터는 아날로그 방식으로 전송하게 된다. 디지털 데이터를 아날로그 방식으로 출력할 경우, 이 신호를 수신하여 처리하기 위해서는 아날로그 신호를 다시 디지털 신호로 바꾸어 주는 과정이 필요하게 되고 일반적으로 아날로그 디지털 변환기(이하에서는, "ADC"라 한다)에서 아날로그 신호를 O~FF(8비트의 경우)의 디지털 신호로 변환하는 과정이 따른다. 한편, 정확한 변환을 위해서는 ADC의 이득과 오프셋을 미리 조정하여야 한다.

LCD의 이득과 오프셋을 조정하기 위해서는, ADC로 입력되는 R, G 및 B 아날로그 영상 신호를 ADC의 기준 레벨에 맞추어 하위 레벨(bottom level) 또는 블랙 레벨(black level)과, 상위 레벨(top level) 또는 화이트 레벨(white level)을 조정하게 되는데, 이 때 블랙 레벨을 설정하는 것을 오프셋 조정이라 하고, 신호 폭을 조정하여 화이트 레벨을 설정하는 것을 이득 조정이라 한다. 화이트 레벨은 R, G 및 B 데이터의 휘도 레벨이 모두 100%일 때를 말하고, 블랙 레벨은 모두 0%일 때를 말한다.

전술한 오프셋 및 이득의 조정은 제품을 출하하기 전 검사 공정에서 이루어진다. 블랙 패턴을 입력시켜 ADC의 디지털 출력을 검사하여 블랙 레벨을 설정함으로써 오프셋을 조정하고, 이어 화이트 패턴을 입력시켜 화이트 레벨을 설정함으로써 이득을 조정한다.

한편, 현재의 오프셋 및 이득 조정 과정은 먼저 오프셋을 조정하고 이어 이득을 조정한다.

구체적으로, 오프셋 조정은 블랙 패턴을 입력하고 <right>키를 입력하여 오프셋 조정 단계로 진입하며, 오프셋 조정이 끝나면 다시 화이트 패턴을 입력하고 <right>키를 입력하여 이득 조정 단계로 진입한다.

그런데, 블랙 패턴을 입력하고 3~4초를 기다리고, 다시 화이트 패턴을 입력하여 3~4초를 기다린 후 조정 작업이 완료된다. 이는 작업자가 일일이 블랙 패턴 또는 화이트 패턴을 입력하고 <right> 키를 눌러서 조작해야 하므로, 조정 공정에는 시간이 많이 소요된다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 오프셋 및 이득 조정 공정을 단순화할 수 있는 액정 표시 장치의 오프셋 및 이득 조정 방법을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이다.

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.

도 3a는 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 오프셋 및 이득 조정 방법을 나타내는 흐름도이다.

도 3b는 도 3a에 도시한 블랙 레벨 설정 단계와 화이트 레벨 설정 단계를 상세하게 나타내는 흐름도이다.

도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 패턴의 일례이다.

이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 오프셋 및 이득의 조정 방법은 블랙 구간과 화이트 구간을 포함하는 패턴을 입력시키는 단계, 상기 패턴의 블랙 구간에 위치한 화소 중 일부에 대한 데이터를검출하여 블랙 레벨을 설정하는 단계, 그리고 상기 패턴의 화이트 구간에 위치한 화소 중 일부 데이터를 검출하여 화이트 레벨을 설정하는 단계를 포함한다.

여기서, 상기 블랙 레벨을 설정하는 단계는 상기 패턴의 블랙 구간에 위치한 화소 중 일부에 대한 데이터를 검출하는 단계, 상기 검출한 데이터의 산술 평균을 구하는 단계, 그리고 상기 구한 평균값을 블랙 레벨로 설정하는 단계를 포함하고, 상기 화이트 레벨을 설정하는 단계는 상기 패턴의 화이트 구간에 위치한 화소 중 일부에 대한 데이터를 검출하는 단계, 상기 검출한 데이터의 산술 평균을 구하는 단계, 그리고 상기 구한 평균값을 화이트 레벨로 설정하는 단계를 포함할 수 있다.

첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.

이제 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 오프셋 및 이득 설정 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 블록도이고, 도 2는본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소에 대한 등가 회로도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 액정 표시판 조립체(liquid crystal panel assembly)(300) 및 이에 연결된 게이트 구동부(400), 데이터 구동부(500), 데이터 구동부(500)에 연결된 계조 전압 생성부(800) 그리고 이들을 제어하는 신호 제어부(600)를 포함한다.

액정 표시판 조립체(300)는 등가 회로로 볼 때 복수의 표시 신호선(G₁-G_n, D₁-D_m)과 이에 연결되어 있으며 대략 행렬의 형태로 배열된 복수의 화소(pixel)를 포함한다.

표시 신호선(G₁-G_n, D₁-D_m)은 게이트 신호("주사 신호"라고도 함)를 전달하는 복수의 게이트선(G₁-G_n)과 데이터 신호를 전달하는 데이터 신호선 또는 데이터선(D₁-D_m)을 포함한다. 게이트선(G₁-G_n)은 대략 행 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하고 데이터선(D₁-D_m)은 대략 열 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하다.

각 화소는 표시 신호선(G₁-G_n, D₁-D_m)에 연결된 스위칭 소자(Q)와 이에 연결된 액정 축전기(liquid crystal capacitor)(C_lc) 및 유지 축전기(storage capacitor)(C_st)를 포함한다. 유지 축전기(C_st)는 필요에 따라 생략할 수 있다.

스위칭 소자(Q)는 하부 표시판(100)에 구비되어 있으며, 삼단자 소자로서 그제어 단자 및 입력 단자는 각각 게이트선(G₁-G_n) 및 데이터선(D₁-D_m)에 연결되어 있으며, 출력 단자는 액정 축전기(C_lc) 및 유지 축전기(C_st)에 연결되어 있다.

액정 축전기(C_lc)는 하부 표시판(100)의 화소 전극(190)과 상부 표시판(200)의 공통 전극(270)을 두 단자로 하며 두 전극(190, 270) 사이의 액정층(3)은 유전체로서 기능한다. 화소 전극(190)은 스위칭 소자(Q)에 연결되며 공통 전극(270)은 상부 표시판(200)의 전면에 형성되어 있고 공통 전압(V_com)을 인가받는다. 도 2에서와는 달리 공통 전극(270)이 하부 표시판(100)에 구비되는 경우도 있으며 이때에는 두 전극(190, 270)이 모두 선형 또는 막대형으로 만들어진다.

유지 축전기(C_st)는 하부 표시판(100)에 구비된 별개의 신호선(도시하지 않음)과 화소 전극(190)이 중첩되어 이루어지며 이 별개의 신호선에는 공통 전압(V_com) 따위의 정해진 전압이 인가된다. 그러나 유지 축전기(C_st)는 화소 전극(190)이 절연체를 매개로 바로 위의 전단 게이트선과 중첩되어 이루어질 수 있다.

한편, 색 표시를 구현하기 위해서는 각 화소가 색상을 표시할 수 있도록 하여야 하는데, 이는 화소 전극(190)에 대응하는 영역에 적색, 녹색, 또는 청색의 색 필터(230)를 구비함으로써 가능하다. 도 2에서 색 필터(230)는 상부 표시판(200)의 해당 영역에 형성되어 있지만 이와는 달리 하부 표시판(100)의 화소 전극(190) 위 또는 아래에 형성할 수도 있다.

액정 분자들은 화소 전극(190)과 공통 전극(270)이 생성하는 전기장의 변화에 따라 그 배열을 바꾸고 이에 따라 액정층(3)을 통과하는 빛의 편광이 변화한다. 이러한 편광의 변화는 표시판(100, 200)에 부착된 편광자(도시하지 않음)에 의하여 빛의 투과율 변화로 나타난다.

계조 전압 생성부(800)는 액정 표시 장치의 휘도와 관련된 복수의 정극성(+), 부극성(-)의 계조 전압(V+, V-)을 생성한다.

게이트 구동부(400)는 액정 표시판 조립체(300)의 게이트선(G₁-G_n)에 연결되어 외부로부터의 게이트 온 전압(V_on)과 게이트 오프 전압(V_off)의 조합으로 이루어진 게이트 신호를 게이트선(G₁-G_n)에 인가한다.

데이터 구동부(500)는 계조 전압 생성부(800)로부터의 계조 전압(V+, V-)을 선택하여 데이터 신호로서 화소에 인가한다.

ADC(700)는 외부에서 입력되는 아날로그 영상 신호(R, G, B)를 디지털 신호로 변환한다.

신호 제어부(600)는 게이트 구동부(400) 및 데이터 구동부(500) 등의 동작을 제어하는 제어 신호를 생성하여, 각 해당하는 제어 신호를 게이트 구동부(400) 및 데이터 구동부(500)에 제공한다.

그러면 이러한 액정 표시 장치의 표시 동작에 대하여 좀더 상세하게 설명한다.

신호 제어부(600)는 외부의 컴퓨터 시스템(도시하지 않음)과 ADC(700)로부터RGB 영상 신호(R, G, B) 및 이의 표시를 제어하는 입력 제어 신호, 예를 들면 수직 동기 신호(V_sync)와 수평 동기 신호(H_sync), 메인 클록(MCLK), 데이터 인에이블 신호(DE) 등을 제공받는다. 신호 제어부(600)는 입력 제어 신호를 기초로 게이트 제어 신호(CONT1) 및 데이터 제어 신호(CONT2) 등을 생성하고 영상 신호를 액정 표시판 조립체(300)의 동작 조건에 맞게 적절히 처리한 후, 게이트 제어 신호(CONT1)를 게이트 구동부(400)로 내보내고 데이터 제어 신호(CONT2)와 처리한 영상 신호(R', G', B')는 데이터 구동부(500)로 내보낸다.

게이트 제어 신호(CONT1)는 게이트 온 펄스(게이트 신호의 하이 구간)의 출력 시작을 지시하는 수직 동기 시작 신호(STV), 게이트 온 펄스의 출력 시기를 제어하는 게이트 클록 신호(CPV) 및 게이트 온 펄스의 폭을 한정하는 출력 인에이블 신호(OE) 등을 포함한다.

데이터 제어 신호(CONT2)는 영상 데이터(R', G', B')의 입력 시작을 지시하는 수평 동기 시작 신호(STH)와 데이터선(D₁-D_m)에 해당 데이터 전압을 인가하라는 로드 신호(LOAD), 공통 전압(V_com)에 대한 데이터 전압의 극성(이하 "공통 전압에 대한 데이터 전압의 극성"을 줄여 "데이터 전압의 극성"이라 함)을 반전시키는 반전 신호(RVS) 및 데이터 클록 신호(HCLK) 등을 포함한다.

계조 전압 생성부(800)는 액정 표시 장치의 휘도와 관련된 복수의 계조 전압을 생성하여 데이터 구동부(500)에 인가한다.

데이터 구동부(500)는 신호 제어부(600)로부터의 데이터 제어 신호(CONT2)에따라 한 행의 화소에 대응하는 영상 데이터(R', G', B')를 차례로 입력받고, 계조 전압 생성부(800)로부터의 계조 전압 중 각 영상 데이터(R', G', B')에 대응하는 계조 전압을 선택함으로써, 영상 데이터(R', G', B')를 해당 데이터 전압으로 변환한다.

게이트 구동부(400)는 신호 제어부(600)로부터의 게이트 제어 신호(CONT1)에 따라 게이트 온 전압(V_on)을 게이트선(G₁-G_n)에 인가하여 이 게이트선(G₁-G_n)에 연결된 스위칭 소자(Q)를 턴온시킨다.

하나의 게이트선(G₁-G_n)에 게이트 온 전압(V_on)이 인가되어 이에 연결된 한 행의 스위칭 소자(Q)가 턴 온되어 있는 동안[이 기간을 "1H" 또는 "1 수평 주기(horizontal period)"이라고 하며 수평 동기 신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(DE), 게이트 클록(CPV)의 한 주기와 동일함], 데이터 구동부(400)는 각 데이터 전압을 해당 데이터선(D₁-D_m)에 공급한다. 데이터선(D₁-D_m)에 공급된 데이터 전압은 턴온된 스위칭 소자(Q)를 통해 해당 화소에 인가된다.

ADC(700)는 외부의 PC와 같은 컴퓨터 시스템(도시하지 않음)으로부터 아날로그 영상 신호(R, G, B)를 입력받고 디지털 신호로 변환하여 신호 제어부(600)에 공급한다.

한편, 전술한 바와 같이, 입력되는 아날로그 신호를 ADC(700)의 기준 레벨에 맞추어 오프셋 및 이득을 조정하여 미리 설정하는데, 이에 대하여 도 3 및 도 4를 참고로 하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 오프셋 및 이득 설정 방법을 나타내는 흐름도이며, 도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 블랙 구간 및 화이트 구간을 포함하는 패턴을 나타내는 도면이다.

먼저, 도 3에 도시한 바와 같은 블랙 패턴과 화이트 패턴이 모두 존재하는 패턴을 입력시킨다(단계 S31). 이어, <exit> 키와 <right> 키를 함께 누른다(단계 S32). 한편, ADC(700)로부터의 영상 데이터를 수신하는 것이 스케일러(도시하지 않음)인데, 이 스케일러는 영상 데이터를 수신하는 핀 이외에 별도의 8개의 핀(8비트의 경우)을 두어 조정 단계로 진입하는 모드를 제어한다. 스케일러의 입력핀의 상태는 두 키를 누르기 전에는 모두 하이 상태로 있다가 앞의 두 키를 누른 후에는 하위 2개의 핀이 로우 상태로 바뀌면서 다음 단계(S33)로 진입하며, 하위 2핀 중 어느 하나라도 하이 상태인 경우에는 다시 단계(S31)로 돌아간다.

이어, 조정 모드로 진입하면 조정 모드로 진입하였음을 나타내는 화면이 뜬다(단계 S33). 다음, <right> 키를 입력하면(단계 S34) 블랙 레벨을 설정하는 오프셋 조정 모드로 진입한다(단계 S35). 그 이외의 키(<left> 키 또는 <enter> 키 등)를 누르면 다시 이전 단계로 돌아간다.

단계(S35)는 도 3b에 나타낸 바와 같이 여러 단계로 나눌 수 있다. 하지만, 이는 설명의 편의상 나눈 것뿐이며, 한 번에 실행이 이루어진다.

먼저, 1행 내지 3행의 100번째 내지 500번째 화소의 블랙 데이터를 읽어서 오프셋 조정 단계를 시작한다(단계 S351). 여기서, 본 실시예는 프레임 메모리를 이용하여 한 화면의 데이터를 모두 읽어 들이는 것이 아니라 라인 버퍼(linebuffer)를 이용하여 해당하는 화소 행의 데이터를 읽는다. 도 4에 도시한 바와 같이, 화면에 표시되는 블랙 패턴과 화이트 패턴 중 좌측의 블랙 패턴의 일부를 읽는다. 본 실시예서는 15인치 XGA급 해상도(1024×768)를 갖는 액정 표시 장치를 예로서 설명하지만, 해상도가 커지거나 작아짐에 따라 적절하게 데이터값을 읽는 범위를 정할 수 있을 것이다.

이어, 읽어 들인 값의 평균을 구한다(단계 S352). 이 평균은 산술 평균으로서, 구한 데이터값들을 모두 더하여 해당하는 화소의 개수로 나누어 구한다. 다음, 구한 평균값을 블랙 레벨로서 설정하면(단계 S353) 오프셋 조정이 끝나며, 뒤이어 이득 조정을 위한 화이트 레벨 설정 단계로 진입한다(단계 S36).

화이트 레벨 설정 단계 역시 블랙 레벨 설정 단계와 마찬가지로 세분할 수 있으며, 단계(S361)를 제외하고는 동일하다.

단계(S361)에서, 1번 내지 3번 라인의 700 내지 1000번째 화소의 화이트 데이터값을 읽어 들인다. 도 4에 도시한 화면 우측의 화이트 패턴 중 일부에 해당하는 화소의 데이터값을 읽는다. 이어, 읽은 데이터값의 산술 평균을 구하고(단계 S362), 이 평균값을 화이트 레벨로 설정하면(단계 S363), 오프셋 및 이득 조정이 끝나게 된다.

이와 같이, 본 발명에 따른 실시예는 실제로 화면에 표시되는 데이터의 값을 읽어서 평균을 구하고 그 구한 평균값으로 블랙 레벨 또는 화이트 레벨로 설정한다.

또한, 본 실시예는 한 프레임의 데이터값의 일부를 읽어 들여 그 평균을 구하는 것이지만, 한 프레임 전체에 대한 데이터값을 읽어서 평균을 구할 수도 있을 것이다.

이런 방식으로, 블랙 패턴과 화이트 패턴을 동시에 입력하여 오프셋 및 이득을 조정함으로써, 공정의 단순화에 기여할 수 있으며, 이에 따라 생산 수율을 증대시킬 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.

전술한 바와 같이, 블랙 패턴과 화이트 패턴을 동시에 입력하여 오프셋과 이득을 한번에 조정함으로써, 생산 시간을 단축시켜 수율을 증대시킬 수 있다.

Claims

블랙 구간과 화이트 구간을 포함하는 패턴을 입력시키는 단계,

상기 패턴의 블랙 구간에 위치한 화소 중 일부에 대한 데이터를 검출하여 블랙 레벨을 설정하는 단계, 그리고

상기 패턴의 화이트 구간에 위치한 화소 중 일부 데이터를 검출하여 화이트 레벨을 설정하는 단계

를 포함하는 액정 표시 장치의 오프셋 및 이득 조정 방법.
제1항에서,

상기 블랙 레벨을 설정하는 단계는

상기 패턴의 블랙 구간에 위치한 화소 중 일부에 대한 데이터를 검출하는 단계,

상기 검출한 데이터의 산술 평균을 구하는 단계, 그리고

상기 구한 평균값을 블랙 레벨로 설정하는 단계

를 포함하는

액정 표시 장치의 오프셋 및 이득 조정 방법.
제1항에서,

상기 화이트 레벨을 설정하는 단계는

상기 패턴의 화이트 구간에 위치한 화소 중 일부에 대한 데이터를 검출하는 단계,

상기 검출한 데이터의 산술 평균을 구하는 단계, 그리고

상기 구한 평균값을 화이트 레벨로 설정하는 단계

를 포함하는

액정 표시 장치의 오프셋 및 이득 조정 방법.