KR20050109223A - 영상 신호 보정용 기준 데이터 생성 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 영상 신호 보정용 기준 데이터 생성 장치 및 방법에 관한 것으로, 이 방법은, (가) 복수의 이전 계조와 복수의 목표 계조를 설정하는 단계, (나) 상기 이전 계조에서 상기 목표 계조로의 계조 변화에 따라 상기 액정 표시 장치가 발생시킨 표시광을 받아 상기 표시광의 휘도에 대응하는 전기 신호를 생성하는 단계, (다) 상기 전기 신호를 디지털 신호로 변환하여 저장하는 단계, (라) 상기 디지털 신호를 처리하여 응답 계조를 추출하는 단계, (마) 상기 복수의 이전 계조와 상기 복수의 목표 계조에 대하여 상기 (나) 단계 내지 상기 (라) 단계를 반복하는 단계, 그리고 (바) 상기 추출된 응답 계조를 보간하여 응답 곡선을 생성하고 상기 응답 곡선으로부터 상기 기준 데이터를 산출하는 단계를 포함한다. 본 발명에 의하면 휘도 파형의 측정 회수 및 시간을 획기적으로 줄일 수 있고, 객관적으로 정확한 최적의 기준 데이터를 산출할 수 있으며, 측정 조건이 변경되더라도 기존에 측정된 데이터를 다시 사용할 수 있다.

Description

영상 신호 보정용 기준 데이터 생성 장치 및 방법 {APPARATUS AND METHOD FOR GENERATING REFERENCE DATA FOR IMAGE SIGNAL MODIFICATION}
본 발명은 영상 신호 보정용 기준 데이터 생성 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 액정 표시 장치에서 영상 신호를 보정하기 위하여 참조하는 기준 데이터를 생성하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적인 액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD)는 화소 전극 및 공통 전극이 구비된 두 표시판과 그 사이에 들어 있는 유전율 이방성(dielectric anisotropy)을 갖는 액정층을 포함한다. 화소 전극은 행렬의 형태로 배열되어 있고 박막 트랜지스터(TFT) 등 스위칭 소자에 연결되어 한 행씩 차례로 데이터 전압을 인가 받는다. 공통 전극은 표시판의 전면에 걸쳐 형성되어 있으며 공통 전압을 인가 받는다. 화소 전극과 공통 전극 및 그 사이의 액정층은 회로적으로 볼 때 액정 축전기를 이루며, 액정 축전기는 이에 연결된 스위칭 소자와 함께 화소를 이루는 기본 단위가 된다.
이러한 액정 표시 장치에서는 두 전극에 전압을 인가하여 액정층에 전계를 생성하고, 이 전계의 세기를 조절하여 액정층을 통과하는 빛의 투과율을 조절함으로써 원하는 화상을 얻는다. 이때, 액정층에 한 방향의 전계가 오랫동안 인가됨으로써 발생하는 열화 현상을 방지하기 위하여 프레임별로, 행별로, 또는 화소별로 공통 전압에 대한 데이터 전압의 극성을 반전시킨다.
이러한 액정 표시 장치는 컴퓨터의 표시 장치뿐만 아니라 텔레비전의 표시 화면으로도 널리 사용됨에 따라 동화상을 구현할 필요가 높아지고 있다. 그러나 종전의 액정 표시 장치는 액정의 응답 속도가 느리기 때문에 동화상을 구현하기 어렵다.
즉, 액정 분자의 응답 속도가 느리기 때문에 액정 축전기에 충전되는 전압이 목표 전압, 즉 원하는 휘도를 얻을 수 있는 전압까지 도달하는 데는 어느 정도의 시간이 소요되며, 이 시간은 액정 축전기에 이전에 충전되어 있던 전압과의 차에 따라 달라진다. 따라서 예를 들어 목표 전압과 이전 전압의 차가 큰 경우 처음부터 목표 전압만을 인가하면 한 프레임의 시간 동안 목표 전압에 도달하지 못할 수 있다.
이에 따라 액정의 물성적인 변화 없이 구동적인 방법으로 이를 개선하기 위하여 DCC(dynamic capacitance compensation) 방식이 제안되었다. 즉, DCC 방식은 액정 축전기 양단에 걸린 전압이 클수록 액정의 응답 속도가 빨라진다는 점을 이용한 것으로서 해당 화소에 인가하는 데이터 전압(실제로는 데이터 전압과 공통 전압의 차이지만 편의상 공통 전압을 0으로 가정한다)을 목표 전압보다 높게 하여 액정의 휘도 표시가 목표한 값까지 도달하는 데 걸리는 시간을 단축한다.
이와 같이 액정 반응을 빠르게 하는 데이터 전압에 해당하는 보정 영상 신호는 이전 프레임의 영상 신호와 현재 프레임의 영상 신호에 따라 결정된다. 그런데 8비트 영상 신호의 경우, 계조의 수가 256개이므로 이전 프레임 영상 신호와 현재 프레임 영상 신호의 조합은 모두 256×256=65,536개가 된다. 이렇게 많은 수의 조합 각각에 대하여 별개로 보정 영상 신호를 결정하는 것은 시간, 공간적으로 무리가 따르므로 이 신호의 조합 중, 예를 들면, 16의 배수의 계조에 해당하는 조합에 대하여만 보정 영상 신호를 측정에 의하여 생성하고 이를 보정용 기준 데이터로서 룩업 테이블에 기억시킨다. 그러고 나머지의 신호 조합에 대하여는 룩업 테이블에 기억되어 있는 기준 데이터를 사용하여 보간법에 의하여 보정 영상 신호를 산출해 낸다.
이와 같이 DCC 방식을 이용하려면 기준 데이터를 기억하는 룩업 테이블이 필요하다. 도 1에 보이는 것처럼, 룩업 테이블의 행과 열 주소는 각각 16의 배수의 계조에 해당하는 이전 프레임 영상 신호와 현재 프레임 영상 신호를 나타내고 이들 영상 신호가 행과 열에서 교차하는 곳에는 이들 영상 신호에 대한 보정용 기준 데이터가 기억되어 있다.
그런데 이러한 보정용 기준 데이터를 생성하기 위하여 종래의 시행 착오법을 사용하면 대응 휘도를 측정하고 판단하는 데 많은 시간이 소요되고, 판단 시에도 측정자의 육안에 의존하므로 객관적으로 정확한 기준 데이터를 생성하기 어려우며 측정 조건이 바뀌면 처음부터 다시 측정해야 하는 어려움이 있다.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 짧은 시간 내에 최적의 영상 신호 보정용 기준 데이터를 생성할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치의 영상 신호 보정용 기준 데이터를 생성하는 방법은,
(가) 복수의 이전 계조와 복수의 목표 계조를 설정하는 단계,
(나) 상기 이전 계조에서 상기 목표 계조로의 계조 변화에 따라 상기 액정 표시 장치가 발생시킨 표시광을 받아 상기 표시광의 휘도에 대응하는 전기 신호를 생성하는 단계,
(다) 상기 전기 신호를 디지털 신호로 변환하여 저장하는 단계,
(라) 상기 디지털 신호를 처리하여 응답 계조를 추출하는 단계,
(마) 상기 복수의 이전 계조와 상기 복수의 목표 계조에 대하여 상기 (나) 단계 내지 상기 (라) 단계를 반복하는 단계, 그리고
(바) 상기 추출된 응답 계조를 보간하여 응답 곡선을 생성하고 상기 응답 곡선으로부터 상기 기준 데이터를 산출하는 단계를 포함한다.
상기 (라) 단계는 상기 디지털 신호를 필터링하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 (라) 단계는 상기 필터링된 디지털 신호를 소정 구간 평균하여 상기 이전 계조에 대응하는 제1 계조와 상기 목표 계조에 대응하는 제2 계조를 추출하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 응답 곡선은 상기 제1 계조와 상기 제2 계조에 따라 보간될 수 있다.
상기 기준 데이터는 상기 응답 곡선 상에서 균일한 간격의 상기 보간된 응답 계조에 대응하는 계조인 것이 바람직하다.
상기 응답 계조는 상기 이전 계조에서 상기 목표 계조로 변경된 시점으로부터 한 프레임이 경과한 시점의 상기 필터링된 디지털 신호에 대응하는 계조인 것이 바람직하다.
상기 응답 계조는 상기 이전 계조에서 상기 목표 계조로 변경된 시점으로부터 소정 시간이 경과한 시점의 상기 필터링된 디지털 신호에 대응하는 계조이며, 상기 소정 시간은 상기 액정 표시 장치의 영상 신호 보정 정도에 따라 결정되는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 영상 신호 보정용 기준 데이터 생성 장치는,
이전 계조에서 목표 계조로의 계조 변화에 따라 액정 표시 장치가 발생시킨 표시광을 받아 상기 표시광의 휘도에 대응하는 전기 신호를 생성하는 휘도 측정부,
상기 휘도 측정부로부터의 상기 전기 신호를 수집하고 디지털 신호로 변환하는 데이터 수집부,
상기 데이터 수집부로부터 상기 디지털 신호를 받아 기억하며, 상기 디지털 신호를 필터링하고 소정 구간 평균하여 상기 이전 계조에 대응하는 제1 계조와 상기 목표 계조에 대응하는 제2 계조를 추출하고, 상기 제1 및 제2 계조에 따라 응답 계조를 추출하며, 상기 응답 계조를 보간하여 응답 곡선을 생성하고, 상기 응답 곡선으로부터 상기 액정 표시 장치의 영상 신호 보정용 기준 데이터를 산출하는 신호 처리부를 포함한다.
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.
우선 본 발명의 실시예에 따른 영상 신호 보정용 기준 데이터 생성 장치 및 방법이 적용되는 액정 표시 장치에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 2는 액정 표시 장치의 블록도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 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-Gn, D1-Dm)과 이에 연결되어 있으며 대략 행렬의 형태로 배열된 복수의 화소(pixel)를 포함한다.
표시 신호선(G1-Gn, D1-Dm)은 게이트 신호("주사 신호"라고도 함)를 전달하는 복수의 게이트선(G1-Gn)과 데이터 신호를 전달하는 데이터선(D1-D m)을 포함한다. 게이트선(G1-Gn)은 대략 행 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하고 데이터선(D 1-Dm)은 대략 열 방향으로 뻗어 있으며 서로가 거의 평행하다.
각 화소는 표시 신호선(G1-Gn, D1-Dm)에 연결된 스위칭 소자(Q)와 이에 연결된 액정 축전기(liquid crystal capacitor)(CLC) 및 유지 축전기(storage capacitor)(CST)를 포함한다. 유지 축전기(CST)는 필요에 따라 생략할 수 있다.
계조 전압 생성부(800)는 화소의 투과율과 관련된 두 벌의 복수 계조 전압을 생성한다. 두 벌 중 한 벌은 공통 전압(Vcom)에 대하여 양의 값을 가지고 다른 한 벌은 음의 값을 가진다.
게이트 구동부(400)는 액정 표시판 조립체(300)의 게이트선(G1-Gn)에 연결되어 외부로부터의 게이트 온 전압(Von)과 게이트 오프 전압(Voff)의 조합으로 이루어진 게이트 신호를 게이트선(G1-Gn)에 인가하며 통상 복수의 집적 회로로 이루어진다.
데이터 구동부(500)는 액정 표시판 조립체(300)의 데이터선(D1-Dm)에 연결되어 계조 전압 생성부(800)로부터의 계조 전압을 선택하여 데이터 신호로서 화소에 인가하며 통상 복수의 집적 회로로 이루어진다.
복수의 게이트 구동 집적 회로 또는 데이터 구동 집적 회로는 칩의 형태로 TCP(tape carrier package)(도시하지 않음)에 장착하여 TCP를 액정 표시판 조립체(300)에 부착할 수도 있고, TCP를 사용하지 않고 유리 기판 위에 이들 집적 회로 칩을 직접 부착할 수도 있으며(chip on glass, COG 실장 방식), 이들 집적 회로 칩과 같은 기능을 수행하는 회로를 화소의 박막 트랜지스터와 함께 액정 표시판 조립체(300)에 직접 형성할 수도 있다.
신호 제어부(600)는 게이트 구동부(400) 및 데이터 구동부(500) 등의 동작을 제어한다.
그러면 이러한 액정 표시 장치의 표시 동작에 대하여 좀더 상세하게 설명한다.
신호 제어부(600)는 외부의 그래픽 제어기(도시하지 않음)로부터 입력 영상 신호(R, G, B) 및 이의 표시를 제어하는 입력 제어 신호, 예를 들면 수직 동기 신호(Vsync)와 수평 동기 신호(Hsync), 메인 클록(MCLK), 데이터 인에이블 신호(DE) 등을 제공받는다. 신호 제어부(600)는 입력 영상 신호(R, G, B)와 입력 제어 신호를 기초로 영상 신호(R, G, B)를 액정 표시판 조립체(300)의 동작 조건에 맞게 적절히 처리하고 게이트 제어 신호(CONT1) 및 데이터 제어 신호(CONT2) 등을 생성한 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 전압(Von)의 출력 시작을 지시하는 수직 동기 시작 신호(STV), 게이트 온 전압(Von)의 출력 시기를 제어하는 게이트 클록 신호(CPV) 및 게이트 온 전압(Von)의 지속 시간을 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-Dm)에 해당 데이터 전압을 인가하라는 로드 신호(LOAD), 공통 전압(Vcom)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.
데이터 구동부(500)는 신호 제어부(600)로부터의 데이터 제어 신호(CONT2)에 따라 한 행의 화소에 대한 영상 데이터(R', G', B')를 차례로 입력받아 시프트시키고, 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 변환한 후 이를 해당 데이터선(D1-Dm)에 인가한다.
게이트 구동부(400)는 신호 제어부(600)로부터의 게이트 제어 신호(CONT1)에 따라 게이트 온 전압(Von)을 게이트선(G1-Gn)에 인가하여 이 게이트선(G 1-Gn)에 연결된 스위칭 소자(Q)를 턴온시키며, 이에 따라 데이터선(D1-Dm)에 인가된 데이터 전압이 턴온된 스위칭 소자(Q)를 통하여 해당 화소에 인가된다.
1 수평 주기(또는 "1H")[수평 동기 신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(DE), 게이트 클록(CPV)의 한 주기]가 지나면 데이터 구동부(500)와 게이트 구동부(400)는 다음 행의 화소에 대하여 동일한 동작을 반복한다. 이러한 방식으로, 한 프레임(frame) 동안 모든 게이트선(G1-Gn)에 대하여 차례로 게이트 온 전압(Von )을 인가하여 모든 화소에 데이터 전압을 인가한다. 한 프레임이 끝나면 다음 프레임이 시작되고 각 화소에 인가되는 데이터 전압의 극성이 이전 프레임에서의 극성과 반대가 되도록 데이터 구동부(500)에 인가되는 반전 신호(RVS)의 상태가 제어된다("프레임 반전"). 이때, 한 프레임 내에서도 반전 신호(RVS)의 특성에 따라 한 데이터선을 통하여 흐르는 데이터 전압의 극성이 바뀌거나("라인 반전"), 한 화소행에 인가되는 데이터 전압의 극성도 서로 다를 수 있다("도트 반전").
그러면 액정 표시 장치의 영상 신호 보정에 대하여 도 3을 참고로 하여 설명한다. 설명의 편의를 위하여, (n-1)번째 프레임의 영상 신호를 이전 영상 신호(Gn-1)라 하고, n번째 프레임의 영상 신호를 현재 영상 신호(Gn)라 정의하고, 영상 신호는 8비트 데이터라고 가정한다.
도 3은 액정 표시 장치의 신호 제어부의 블록도이다.
도 3에 보이는 것처럼, 신호 제어부(600)는 신호 수신기(signal receiver)(610), 신호 수신기(610)에 연결되어 있는 프레임 메모리(620), 신호 수신기(610)와 프레임 메모리(620)에 연결되어 있는 룩업 테이블(lookup table)(630), 이들에 연결되어 있는 연산기(calculator)(640)를 포함한다.
신호 수신기(610)는 신호원(도시하지 않음)으로부터 영상 신호(Gm)를 수신하여 신호 제어부(600)가 처리할 수 있는 영상 신호(Gn)로 변환하여 이 영상 신호(Gn )를 프레임 메모리(620), 룩업 테이블(630), 그리고 연산기(640)에 현재 영상 신호 (Gn)로서 공급한다.
프레임 메모리(620)는 기억되어 있는 이전 영상 신호(Gn-1)를 룩업 테이블 (630)과 연산기(640)에 공급하고, 신호 수신기(610)로부터 전송되는 현재 영상 신호(Gn)를 기억한다. 프레임 메모리(620)는 액정 표시 장치에 표시하는 영상 신호를 프레임 단위로 기억하며, 신호 제어부(600) 외부에 있을 수 있다.
룩업 테이블(630)은, 예를 들면, 도 1에 도시한 것처럼 17×17의 행렬로 표현된다. 행과 열 주소는 각각 16의 배수의 계조에 해당하는 이전 영상 신호(Gn-1)와 현재 영상 신호(Gn)를 나타내고 이들 영상 신호가 행과 열에서 교차하는 곳에는 이들 영상 신호에 대한 보정용 기준 데이터(Gr)가 기억되어 있다. 룩업 테이블 (630)은 이전 영상 신호(Gn-1)와 현재 영상 신호(Gn)를 받아 이에 대응하는 보정용 기준 데이터(Gr)를 연산기(640)에 공급한다.
연산기(640)는 룩업 테이블(640)로부터의 보정용 기준 데이터(Gr)와 이전 영상 신호(Gn-1) 및 현재 영상 신호(Gn)를 가지고 보간법(interpolation)을 이용하여 보정 영상 신호(Gn')를 생성한다.
그러면, 이러한 영상 신호 보정용 기준 데이터(Gr)를 생성하는 장치에 대하여 도 4를 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 영상 신호 보정용 기준 데이터 생성 장치의 블록도이다.
도 4에 보이는 것처럼, 영상 신호 보정용 기준 데이터 생성 장치(40)는 휘도 측정부(50), 데이터 수집부(60), 그리고 신호 처리부(70)를 포함한다.
휘도 측정부(50)는 측정 패턴이 표시되는 액정 표시 장치로부터 광을 받아 액정 표시 장치에서 나타나는 휘도에 해당하는 아날로그 전기 신호(LSA)를 생성한다. 액정 표시 장치에서 광을 측정하는 곳은 1곳 이상으로 할 수 있다. 휘도 측정부(50)는 광검파기(photodetector) 또는 휘도 측정 장비로 알려진 장치 "BM7" 등을 사용할 수 있다.
데이터 수집부(60)는 휘도 측정부(50)로부터 전기 신호(LSA)를 받아 소정 시간 동안 이 전기 신호(LSA)를 수집한다. 그러고 수집된 아날로그 전기 신호(LSA)를 디지털 전기 신호(LSD)로 변환하여 신호 처리부(70)로 전송한다. 데이터 수집부(60)는 오실로스코프(oscilloscope)나 데이터 수집 장치(data acquisition system) 등을 이용할 수 있다.
신호 처리부(70)는 데이터 수집부(60)로부터의 디지털 전기 신호(LSD)를 받아 소정 기억 장치에 기억시킨다. 디지털 전기 신호(LSD)는 측정 시 많은 잡음 성분을 가지고 있으므로 신호 처리부(70)는 디지털 전기 신호(LSD)를 필터링 (filtering)한다. 그러고, 평균 연산 처리와 보간 연산 처리 등을 행하여 영상 신호 보정용 기준 데이터(Gr)를 생성한다. 신호 처리부(70)는 "MATLAB"과 같은 소프트웨어를 이용하여 컴퓨터 등과 같은 전자 장치에서 구현할 수 있다.
생성된 기준 데이터(Gr)를 액정 표시 장치의 신호 제어부(600)의 룩업 테이블(630)에 기억시키면, 액정 표시 장치는 기준 데이터(Gr)를 이용하여 보정 영상 신호(Gn')를 산출하여 액정 표시판 조립체(300)에 표시한다.
그러면 영상 신호 보정용 기준 데이터(Gr)를 생성하는 방법에 대하여 도 5를 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 영상 신호 보정용 기준 데이터 생성 방법을 도시한 흐름도이다.
설명의 편의를 위하여 이전 영상 신호(Gn-1)를 이전 계조라 하고 현재 영상 신호(Gn)를 목표 계조라 한다.
우선, 이전 계조(Gn-1)와 목표 계조(Gn)를 설정한다(S10). 앞서 설명한 것처럼, 본 실시예에서는 17×17의 룩업 테이블의 기준 데이터(Gr)를 산출하는 것으로 설명한다. 이전 계조(Gn-1)와 목표 계조(Gn)는 "0, 32, 64, ..., 255"의 값을 갖도록 설정한다. 이와 같이 설정하고 나머지 "16, 48, ..., 240"에 대하여는 보간법을 이용한다. 이렇게 하면 측정 회수를 상당히 줄일 수 있다. 룩업 테이블의 크기는 이에 한정하는 것은 아니고 필요에 따라 변경될 수 있으며, 이전 계조(Gn-1)와 목표 계조(Gn)의 레벨도 필요에 따라 변경될 수 있다.
이전 계조(Gn-1)와 목표 계조(Gn)의 가능한 조합에 대하여 액정 표시 장치에 신호를 전송하여 표시하고 이에 따른 휘도 파형을 측정한다(S20).
도 6a 및 6b는 액정 표시 장치에서 측정된 휘도 응답을 보여주는 파형도이다. 도 6a에서 이전 계조(Gn-1)가 "0"이고 목표 계조(Gn)가 "255"인 경우의 휘도 응답 파형을 볼 수 있고, 도 6b에서 이전 계조(Gn-1)가 "255"이고 목표 계조(Gn )가 "160"인 경우의 휘도 응답 파형을 볼 수 있다. 이와 같이 계조를 변화시키면, 도 6a 및 6b에 보이는 것처럼, 액정의 늦은 응답 속도로 인하여 한 프레임(수직 동기 주파수가 60Hz의 경우 16ms)이 지나는 시점에서 목표 계조(Gn)에 대응하는 휘도에 도달하지 못하게 되며, 이 때 액정이 실제 표시되는 휘도는 응답 계조(Gp)에 대응한다.
이와 같이 측정된 휘도 응답 파형을 데이터로 변환하여 저장하고(S30), 저장된 데이터(LSD)에 대하여 필요한 연산을 수행하여 영상 신호 보정용 기준 데이터(Gr)를 구한다. 이러한 연산의 일례가 저장된 데이터(LSD)를 필터링하고 (S40), 필터링된 데이터의 평균을 구하는(S50) 것이다.
도 7은 휘도 응답 파형을 필터링하고 평균을 내는 것을 도시한 파형도이다. 도 7에서는 계조가 "128"에서 "160"으로 변화된 휘도 응답을 보여준다. 이처럼 계조의 변화가 작은 경우에는 휘도 응답 파형에 노이즈가 많이 포함된다. 휘도 응답 파형을 필터링하여 이러한 노이즈를 제거하면 정확한 데이터를 추출하는 데 효과적이다. 필터링된 파형으로부터 이전 계조(Gn-1)와 목표 계조(Gn)의 계조 레벨을 정확히 구하기 위하여 파형의 평균을 취한다. 도 7에서 빗금을 친 부분이 평균을 취할 영역이다.
평균을 낸 후 이전 계조(Gn-1)와 목표 계조(Gn)를 추출하고 이전 계조(Gn-1 )에 대한 휘도 레벨의 변화가 일어나는 시점으로부터 한 프레임이 경과하는 시점의 휘도 레벨을 추출하고 이에 대응하는 응답 계조(Gp)를 산출한다(S60). 측정된 휘도 레벨은 전압값이고 계조는 이 전압값에 일 대 일로 대응한다.
이전 계조(Gn-1)와 목표 계조(Gn)의 모든 조합에 대하여 단계(S20) 내지 단계(S60)를 반복한다(S70). 본 실시예에서는 이러한 과정이 9×8회 반복된다. 이전 계조(Gn-1)로부터 목표 계조(Gn)로의 계조 변화가 없는 경우에는 휘도 응답 파형도 변화가 없으므로 휘도 응답 파형을 측정하고 처리할 필요가 없다. 이 경우 기준 데이터(Gr)는 이전 계조(Gn-1) 및 목표 계조(Gn)와 같게 설정한다.
설정된 이전 계조(Gn-1)와 목표 계조(Gn)의 각 조합에 대하여 모든 측정이 완료되고 모든 데이터(Gn-1, Gn, Gp)가 추출되면 추출된 데이터를 가지고 보간을 행한다(S80). 보간 후 기준 데이터(Gr)를 산출한다(S90).
추출된 데이터로부터 기준 데이터(Gr)를 산출하기 위하여 적절한 보간이 필요한데 대표적으로 사용되는 보간법은 최근접 이웃 보간법(nearest neighbor interpolation), 선형 보간법(linear interpolation), 조각별 입방 스플라인 보간법(piecewise cubic spline interpolation), 조각별 입방 에르미트 보간법 (piecewise cubic Hermite interpolation) 등이 있다.
도 8은 추출된 데이터에 대하여 여러 가지 보간법을 적용한 결과를 도시한 도면이다. 구체적으로 도 8은 임의의 한 이전 계조(Gn-1)에 대하여 목표 계조(Gn)를 변화시켜 추출한 응답 계조(Gp)(원으로 표시함)에 대하여 위의 네 가지 보간법으로 보정한 결과를 도시한 도면이다. 도 8에 보이는 것처럼, 최근접 이웃 보간법과 선형 보간법은 정확도가 떨어지나, 조각별 입방 스플라인 보간법과 조각별 입방 에르미트 보간법은 정확도가 높다. 따라서 본 실시예에서는 조각별 입방 스플라인 보간법과 조각별 입방 에르미트 보간법을 이용하여 추출된 데이터를 보간한다.
그러면 추출된 데이터를 보간하여 기준 데이터(Gr)를 산출하는 방식에 대하여 도 9 및 도 10을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 9는 보간에 의하여 기준 데이터를 산출하는 기본 원리를 도시한 도면이고, 도 10은 추출된 데이터를 보간하여 기준 데이터를 산출하는 일례를 도시한 도면이다.
도 9의 전단에는 이전 계조(Gn-1) "64"에서 각 목표 계조(Gn) "0, 32, 96, ..., 255"로 계조 변화가 일어날 때 한 프레임이 경과하는 시점의 휘도를 측정하여 추출된 응답 계조(Gp)가 표시되어 있다. 액정의 늦은 응답 속도로 인하여 실제 도달한 응답 계조(Gp)는 목표 계조(Gn)에 못 미치므로, 도시된 응답 계조(Gp )가 분포하는 영역은 목표 계조(Gn)가 분포하는 영역보다 좁다. 또한 응답 계조(Gp) 레벨은 균일한 간격으로 분포하지 않는다. 이러한 응답 계조(Gp)의 레벨을 보간법에 의하여 도 9의 후단에 도시한 것처럼 균일한 레벨로 이동시키면 이에 따라 목표 계조(Gn) 레벨도 이동하게 되는데 이동한 레벨이 결국 기준 데이터(Gr)가 된다. 예를 들어 "64" 계조(Gn-1)에 해당하는 휘도에서 "160" 계조(Gp )에 해당하는 휘도로 변화하려면 "190" 계조(Gn)를 한 프레임 동안 인가하여야 한다.
좀더 구체적으로 설명하면, 도 10에 보이는 것처럼, 추출된 목표 계조(Gn)와 응답 계조(Gp)에 대응하는 점(원으로 표시함)을 그래프 상에 표시하고 이에 대하여 보간법을 적용하여 휘도 응답 곡선을 도시한다. 그러고 우측 종축으로부터 "32" 계조 단위의 횡선을 도시한다. 이 횡선과 휘도 응답 곡선과 만나는 점에 대응하는 횡축 계조 "-35, 8, 64, ..., 250, 290"이 기준 데이터(Gr)가 된다. 그런데 8비트로 표현할 수 있는 계조는 "0"과 "255" 사이이므로 이 범위를 벗어나는 값은 "0" 또는 "255"로 대치한다. 여기서 좌측 종축은 휘도 응답을 전압값으로 표시한 것으로서 이 전압값들은 측정 장치에 따라 변경될 수 있는 상대적인 값이고, 우측 종축은 휘도 응답에 대응하는 응답 계조(Gp)를 나타내며, 횡축은 목표 계조(Gn) 및 산출된 기준 데이터(Gr)를 나타낸다.
이와 같은 방식으로 각 이전 계조(Gn-1)에 대하여 기준 데이터(Gr)를 모두 생성한다. 그러면 9×9의 룩업 테이블에 대응하는 기준 데이터(Gr)를 산출할 수 있다. 이전 계조(Gn-1)와 목표 계조(Gn), 그리고 산출된 기준 데이터(Gr )를 가지고 한번 더 보간법을 적용하면 17×17의 룩업 테이블에 대응하는 기준 데이터(Gr)를 산출할 수 있다. 여기서 설명의 편의를 위하여 2회에 걸쳐 보간을 하는 것으로 설명하였지만 이러한 과정을 1회의 보간으로 행할 수도 있다. 또한 룩업 테이블의 크기는 임의로 설정할 수 있고 임의의 크기에 맞는 기준 데이터(Gr)를 보간된 휘도 응답 곡선으로부터 산출해 낼 수 있다.
생성된 17×17의 기준 데이터(Gr)는 도 11a 및 도 11b와 같이 도시할 수 있다. 도 11a와 도 11b는 각각 수직 동기 주파수가 60Hz와 75Hz인 경우의 기준 데이터를 도시한 도면이다. 여기서 횡축이 목표 계조(Gn)를, 종축은 기준 데이터(Gr)를 나타내고, 복수의 곡선은 이전 계조(Gn-1) 레벨에 각각 대응한다. 도 11a와 11b에서 세 번째 곡선의 점은 이전 계조(Gn-1) "32"에서 목표 계조(Gn) "96"으로 계조가 변화할 때 기준 데이터(Gr)는 각각 "145"와 "149"로 설정된다는 것을 알려준다. 수직 동기 주파수가 75Hz인 경우 60Hz에 비하여 기준 데이터(Gr)의 분포가 넓게 퍼져있는 것을 알 수 있고 이것은 영상 신호를 보상하는 정도가 크다는 것을 보여준다.
하나의 수직 동기 주파수(통상 60Hz)에 대한 휘도 응답 파형이 측정되어 기억되어 있으면, 다른 수직 동기 주파수에 대하여 별도의 휘도 응답 파형을 측정하지 않고 기억되어 있는 휘도 응답 파형을 이용하여 기준 데이터(Gr)를 계산에 의하여 산출할 수 있다. 예컨대, 60Hz의 응답 파형을 75Hz의 수직 동기 주파수에 사용하는 경우, 도 6a 및 6b에 보이는 것처럼, 한 프레임의 경과 시간을 16ms에서 13ms로 변경하고 이 시점에서 응답 계조(Gp)를 추출함으로써 가능하다. 그 후의 계산은 앞에서 설명한 것과 동일하게 처리한다.
또한 이미 휘도 응답 파형이 기억되어 있으면 별도의 휘도 응답 파형을 측정하지 않고 기억되어 있는 휘도 응답 파형을 이용하여 액정 표시 장치의 영상 신호 보정 강도를 변경할 수 있는 기준 데이터(Gr)를 생성할 수 있다. 이것은, 위에서 설명한 것과 마찬가지로, 한 프레임에 해당하는 시간 간격을 조절하여 응답 계조(Gp)를 추출함으로써 가능하다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 의하면, 기준 데이터를 생성하기 위하여 휘도 파형을 측정하는 회수가 획기적으로 줄어 많은 시간을 절약할 뿐만 아니라 측정자의 육안에 의존하지 않으므로 객관적으로 정확한 최적의 기준 데이터를 산출할 수 있다. 또한 수직 동기 주파수가 변경되는 경우나 영상 신호 보정 강도를 변경하는 경우와 같이 측정 조건이 변경되더라도 기존에 측정되어 기억되어 있는 데이터를 다시 사용할 수 있으므로 측정에 따른 노력이 저감된다. 게다가 생산라인에서 개개의 액정 표시 장치마다 적용할 수 있으므로 각 패널에 대해 최적화된 응답 속도 보정이 가능하여 액정 표시 장치의 품위를 더욱 높일 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.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 의하면, 기준 데이터를 생성하기 위하여 휘도 파형을 측정하는 회수가 획기적으로 줄어 많은 시간을 절약할 뿐만 아니라 측정자의 육안에 의존하지 않으므로 객관적으로 정확한 최적의 기준 데이터를 산출할 수 있다. 또한 수직 동기 주파수가 75Hz로 변경되는 경우나 보상 강도를 변경하는 경우와 같이 측정 조건이 변경되더라도 기존에 측정된 데이터를 다시 사용할 수 있으므로 측정에 따른 노력이 저감된다.
도 1은 룩업 테이블의 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 액정 표시 장치의 블록도이다.
도 3은 액정 표시 장치의 신호 제어부의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 영상 신호 보정용 기준 데이터 생성 장치의 블록도이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 영상 신호 보정용 기준 데이터 생성 방법을 도시한 흐름도이다.
도 6a 및 6b는 액정 표시 장치에서 측정된 휘도 응답을 보여주는 파형도이다.
도 7은 휘도 응답 파형을 필터링하고 평균을 내는 것을 도시한 파형도이다.
도 8은 추출된 데이터에 대하여 여러 가지 보간법을 적용한 결과를 도시한 도면이다.
도 9는 보간에 의하여 기준 데이터를 산출하는 기본 원리를 도시한 도면이다.
도 10은 추출된 데이터를 보간하여 기준 데이터를 산출하는 일례를 도시한 도면이다.
도 11a와 도 11b는 각각 수직 동기 주파수가 60Hz와 75Hz인 경우의 기준 데이터를 도시한 도면이다.

Claims (9)

  1. 액정 표시 장치의 영상 신호 보정용 기준 데이터를 생성하는 방법으로서,
    (가) 복수의 이전 계조와 복수의 목표 계조를 설정하는 단계,
    (나) 상기 액정 표시 장치로부터 상기 이전 계조에서 상기 목표 계조로의 계조 변화에 따른 광을 받고 상기 광의 휘도에 대응하는 전기 신호를 생성하는 단계,
    (다) 상기 전기 신호를 디지털 신호로 변환하여 저장하는 단계,
    (라) 상기 디지털 신호를 처리하여 응답 계조를 추출하는 단계,
    (마) 상기 복수의 이전 계조와 상기 복수의 목표 계조에 대하여 상기 (나) 단계 내지 상기 (라) 단계를 반복하는 단계, 그리고
    (바) 상기 추출된 응답 계조를 보간하여 응답 곡선을 생성하고 상기 응답 곡선으로부터 상기 기준 데이터를 산출하는 단계
    를 포함하는 영상 신호 보정용 기준 데이터 생성 방법.
  2. 제1항에서,
    상기 (라) 단계는 상기 디지털 신호를 필터링하는 단계를 포함하는 영상 신호 보정용 기준 데이터 생성 방법.
  3. 제2항에서,
    상기 (라) 단계는 상기 필터링된 디지털 신호를 소정 구간 평균하여 상기 이전 계조에 대응하는 제1 계조와 상기 목표 계조에 대응하는 제2 계조를 추출하는 단계를 더 포함하는 영상 신호 보정용 기준 데이터 생성 방법.
  4. 제3항에서,
    상기 응답 곡선은 상기 제1 계조와 상기 제2 계조에 따라 보간되는 영상 신호 보정용 기준 데이터 생성 방법.
  5. 제4항에서,
    상기 기준 데이터는 상기 응답 곡선 상에서 균일한 간격의 상기 보간된 응답 계조에 대응하는 계조인 영상 신호 보정용 기준 데이터 생성 방법.
  6. 제1항에서,
    상기 응답 계조는 상기 이전 계조에서 상기 목표 계조로 변경된 시점으로부터 한 프레임이 경과한 시점의 상기 필터링된 디지털 신호에 대응하는 계조인 영상 신호 보정용 기준 데이터 생성 방법.
  7. 제1항에서,
    상기 응답 계조는 상기 이전 계조에서 상기 목표 계조로 변경된 시점으로부터 소정 시간이 경과한 시점의 상기 필터링된 디지털 신호에 대응하는 계조이며, 상기 소정 시간은 상기 액정 표시 장치의 영상 신호 보정 정도에 따라 결정되는 영상 신호 보정용 기준 데이터 생성 방법.
  8. 액정 표시 장치로부터 이전 계조에서 목표 계조로의 계조 변화에 따른 광을 받고 상기 광의 휘도에 대응하는 전기 신호를 생성하는 휘도 측정부,
    상기 휘도 측정부로부터의 상기 전기 신호를 수집하고 디지털 신호로 변환하는 데이터 수집부,
    상기 데이터 수집부로부터 상기 디지털 신호를 받아 기억하며, 상기 디지털 신호를 필터링하고 소정 구간 평균하여 상기 이전 계조에 대응하는 제1 계조와 상기 목표 계조에 대응하는 제2 계조를 추출하고, 상기 제1 및 제2 계조에 따라 응답 계조를 추출하며, 상기 응답 계조를 보간하여 응답 곡선을 생성하고, 상기 응답 곡선으로부터 상기 액정 표시 장치의 영상 신호 보정용 기준 데이터를 산출하는 신호 처리부
    를 포함하는 영상 신호 보정용 기준 데이터 생성 장치.
  9. 제8항에서,
    상기 응답 계조는 상기 이전 계조에서 상기 목표 계조로 변경된 시점으로부터 소정 시간이 경과한 시점의 상기 필터링된 디지털 신호에 대응하는 계조이며, 상기 소정 시간은 상기 액정 표시 장치의 영상 신호 보정 정도에 따라 결정되는 영상 신호 보정용 기준 데이터 생성 장치.
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