KR20200084504A - 오엘이디 패널의 불균일 특성보상을 위한 데이터의 검출 및 생성 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 오엘이디 패널을 제작, 생산하는 과정에서 발생하는 화소간의 불균일성을 보상하기위한 방안으로 보상데이터의 정확한 검출 및 생성하는 방안에 대한 것이다. 보상데이터를 검출하기 위해서 카메라를 이용하여 패널의 표면을 촬영할 때 패널의 각 발광화소와 카메라의 센서소자의 해상도의 차이 및 촬영 위치에 따른 불일치로 정확한 보상 데이타를 얻기가 어렵다. 카메라의 센서화소로 측정한 값만을 가지고 패널의 상,하, 좌, 우 모서리에 위치한 패널 발광화소를 검출한 다음 상대적으로 내부의 정확한 각 화소의 절대 위치를 연산하고, 이를 이용하여 카메라 센서화소의 측정값을 가우시안 함수를 이용하여 패널 발광화소의 중심점에 해당하는 위치의 밝기값을 계산함으로써 패널과 카메라간의 해상도 및 위치 차이에 따른 측정값의 오류를 최소화 시킬 수 있도록 하고자 한다. 따라서 결과적으로 이를 이용한 보상데이터를 가지고 역보상을 함으로써 패널의 불균일성을 상쇄시키고 패널의 특성을 향상시킬 수 있다.

Description

오엘이디 패널의 불균일 특성보상을 위한 데이터의 검출 및 생성 방법 {The data's detection and generation method for non-uniform characteric compensation of OLED panel}

본 발명은 오엘이디 패널을 제작, 생산하는 과정에서 패널을 구성하는 물질들의 증착 과정과 같은 물리적인 과정에서 화소간의 차이에 의한 화질 불균일성이 발생하며, 이런 불균일성을 보상하기 위한 보상 데이터의 검출 방안에 대한 것이다.

보다 상세하게는, 카메라를 이용하여 패널의 표면을 촬영할때 패널의 각 발광화소와 카메라의 센서소자의 해상도의 차이 및 촬영상의 위치에 따른 불일치로 정확한 보상 데이타를 검출하지 못함으로써 발생하는 보상 데이타의 오류를 최소화 하고자 한다.

OLED 패널은 최근에 소형부터 대형까지 다양한 디스플레이 장치로 사용되고 있다. 자체 발광소자이기 때문에 패널의 두께를 매우 줄일 수 있으며, 회어지는 플렉서블 패널 형태로 제작 가능하다. 하지만 기존의 LCD 패널보다도 공정 및 제작 과정이 복잡하여 화질을 결정하는 중요한 요소인 화소간의 불균일성이 매우커서 시각적으로 균일하지 않은 불량 현상이 발생한다. 이런 불균일한 현상을 보상하기 위해서는 먼저 고해상도 카메라를 이용하여 불균일한 형태를 화소 단위 이하로 촬영하고 이를 이용하여 보상 데이터를 생성하여야 하지만 패널의 각 발광화소와 카메라의 센싱소자간의 위치 및 해상도의 차이로 인해서 정확한 보상 데이터의 검출이 어렵기 때문에 오류를 최소화 하고자 하는 측정 방법 및 공간 필터처리 방법이 필요하다.

오엘이디 패널의 불균일성을 보상하기 위해서는 먼저 불균일한 패널의 정확한 정보를 얻어야 한다. 이를 얻기 위한 방법으로 고해상도 카메라를 이용하여 고정 패턴과 같은 이미 알고있는 영상을 촬영하고 이를 분석함으로써 불균일성에 대한 보상이 가능하다. 하지만 불균일성을 측정하기 위해서는 통상적으로 테스트 영상을 보여주는 패널의 발광화소의 해상도 보다 측정하고자 하는 카메라 센서 화소의 해상도가 최소 2배 이상 커야만 의미있는 측정이 가능하다. 하지만 패널의 화소 위치 및 해상도가 카메라의 센서 화소 위치 및 해상도와 다르기 때문에 패널의 각 발광화소의 정확한 밝기값을 얻어내는 것은 매우 어렵다. 이와 같이 패널과 카메라의 기구적인 편차, 해상도 차이에 따른 문제로 각 화소의 정확한 밝기값을 측정하는 방법을 제시하고 해결하고자 한다.

과제의 해결 수단으로 패널의 발광화소를 촬영한 카메라의 센싱 화소수는 패널의 발광 화소수보다 최소 2배이상 커야된다. 즉, 카메라 센싱 데이터의 2차원 공간 주파수가 2배이상 되어야 되며, 촬영된 센싱 데이터로 부터 패널 발광 화소의 4면의 모서리 발광화소 위치를 검출한다. 그리고 이를 이용하여 화소간의 간격 및 정확한 화소의 중심점에 대한 절대 위치를 연산하고, 해당하는 절대 위치에서 가우시안 2차원 공간 함수를 이용하여, 발광화소에 근접한 센싱화소의 값을 통해서 발광화소의 중심점의 밝기값을 얻어냄으로써 패널과 카메라간의 해상도 및 위치 차이에 따른 측정값의 오류가 최소화된 보상 데이터를 얻고자 한다.

상기 과제의 해결 수단에 따라서 패널과 카메라간의 측정 위치 및 해상도차이에 따른 보상 데이터의 오차를 최소화 시키고, 따라서 이를 적용하여 보상의 효과를 최대화 시킬 수 있다. 따라서 제조과정에서 발생한 불균일 특성을 상쇄시키고 디스플레이 특성을 향상시킬 수 있으며, 결과적으로 제품의 생산 수율 및 제품의 경쟁력을 높이는 효과를 얻을 수 있다.

대표도 : 불균일 특성 보상을 위한 보상 테이터를 얻어내기 위한 절차
도면 1 : 패널 및 발광화소, 카메라 및 센서소자의 상대적인 공간 배치도의 예
도면 2 : 패널의 발광화소와 카메라의 센서소자의 촬영 관계의 예
도면 3 : 패널의 발광화소와 카메라의 센서소자의 촬영 위치에 따른 관계 예
도면 4 : 도면 2 및 도면 3의 특정 수평위치에서의 패널 발광화소와 카메라 센서소자와의 위치에 따른 패널 발광소자의 밝기 측정의 예
도면 5 : 도면 2의 특정 수평위치에서의 패널 발광화소 값의 측정 결과의 예
도면 6 : 패널 발광화소의 4면 모서리의 화소위치를 추출하는 예
, 도면 7 : 측정된 발광화소의 2개값을 이용한 중심점의 밝기값의 추정 예
도면 8 : 측정된 발광화소의 가우시안 변환을 이용한 밝기값의 추정 예
도면 9 : 패널의 발광화소의 중심점에 해당하는 최대 밝기값의 추정 예

상기의 해결수단과 같이 보상 데이터를 추출하기 위한 구체적인 절차 또는 방법은 다음과 같다.

도면 1 은 패널의 발광 화소의 위치 및 카메라의 센서 화소의 위치를 표시한 것으로 통상적으로 패널의 발광 화소의 해상도 및 카메라의 센서 화소의 해상도는 서로 다르며, 특히 패널과 카메라의 상대적인 화소의 위치는 매번 측정시에 기구적인 편차에 의해서 달라지게 된다.

도면 2 및 도면 3은 실제 촬영을 진행할 때의 패널의 발광화소 위치와 카메라의 센서화소 위치를 표시한 것으로 각각 촬영 위치에 따른 상대적인 위치 편차가 다르게 될 수 있음을 보여주고 있다.

도면 4 는 도면 2 및 도면 3의 각각에 대해서 특정 위치의 수평방향에서 보았을 때, 패널의 발광소자의 밝기값과 카메라의 센서소자의 위치에 따른 측정값이 차이가 있음을 예를 보여주고 있다. 예로 도면 4의 상단부의 그림 경우는 패널 발광화소 최근접 위치의 측정값을 순서대로 1-1, 1-2, 1-3, 1-4 로 표시할 때, 실제 측정값은 정확한 발광소자의 최대 밝기값을 100% 라고 하면, 각각 95%, 100%, 93%, 96% 로 측정값을 표현할 수 있다. 그리고 도면 4의 하단부 경우는 최근접 패널 발광화소의 측정값을 각각 2-1, 2-2, 2-3, 2-4 로 표시할 때 99%, 96%, 95%, 100% 로 측정값을 표현할 수 있다. 결과적으로 카메라의 센서 화소 측정값을 이용하여 패널 발광화소의 밝기 값을 검출할 때 해상도에 따라서 정확한 패널 발광화소의 정확한 위치에 해당하는 최대값을 측정하기 어려우며, 더욱이 매번 측정할 때마다 패널과 카메라의 기구적인 위치가 변하기 때문에 동일하지 않은 결과를 얻게 된다.

즉, 도면 2 의 패널과 카메라의 기구적 위치에 대한 경우를 생각하면, 카메라의 센서 화소의 측정값은 도면 5 의 첫번째 그림과 같이 카메라의 센서위치에 해당하는 발광화소의 빛 분포 곡선상에 존재하는 측정값을 얻을 수 있으며, 결과적으로 세번째 그림과 같은 발광소자의 측정값을 얻게 된다.

따라서 결과적으로 도면 4 와 같이 각 패널 발광화소의 정확한 위치에서의 100% 밝기값을 측정하지 못하고 95%, 100%, 93%, 96% 와 같은 오류를 가지는 밝기값을 측정하게 되어 불균일 측정을 위한 측정 데이터 자체가 오류를 가지게 된다. 그리고 이를 이용한 불균일 특성에 대한 보상 결과도 그대로 오류가 반영되어 정확한 보상이 이루어 질 수 없다.

본 특허의 목적은 도면 8 과 같이 기구적으로 패널의 발광화소에 정확한 위치에서의 밝기값을 얻어내는 것이다. 만약 카메라에서 센싱한 측정 데이터를 기반으로, 패널 발광화소의 간격 및 상대적인 발광화소의 중심부의 위치를 추정하여 알 수 있고 밝기값을 계산하여 예측이 가능하다면 불균일 특성을 보상하기 위한 정확성이 높은 보상 데이터를 추출할 수 있다. 이를 위해서,

첫째, 패널 발광소자 중심부의 정확한 위치를 알기 위해서는 도면 6과 같이 패널 4개 모서리의 각 화소의 위치를 측정하고 각각 수평 화소수 및 수직 화소수의 해상도로 나누어 주면 각 화소간의 수평, 수직 간격을 얻게 된다. 물론 4개 모서리의 정확한 위치값에 대해서 측정 오류가 존재할수 있지만 평균적으로 그 오류는 패널의 발광화소의 해상도가 높으면 상대적으로 그 비율로 나누기 때문에 그 오류는 매우 작고 무시할 수 있다. 즉 통상적으로 사용되는 패널의 경우 수평방향은 1080, 수직방향은 1920 정도이기 때문에 실제 4개 모서리에서 발생할수 있는 측정의 오류는 최대 0.5 화소 간격이기 때문에 각 화소간의 간격값에 대한 오차는 수평방향의 경우는 0.5/1080, 수직방향의 경우는 0.5/1920 으로 수치적으로 각각 0.046%, 0.026% 이기 때문에 무시할 수 있다.

둘째, 만약 발광화소의 중심부에 해당하는 위치를 추정된다면, 해당 위치의 밝기값은 주변 발광화소의 밝기값을 이용하여 예측한다. 가장 간단하게 예측하는 방법으로는 도면 7 과 같이 추정된 중심점에서 좌,우의 가까운 위치의 밝기값을 이용하여 각각의 상대적인 위치에 따른 가중치를 이용하여 중심점의 밝기값 계산이 가능하다. 하지만 이 방법은 도면 7 의 왼쪽 그림과 같이 좌,우에 존재하는 측정된 발광화소의 밝기 값이 점점 커지거나 작아지는 경우에는 어느 정도 정확도를 가지고 예측이 가능하지만, 만약 도면 7 의 오른쪽과 같이 패널발광 화소의 위치가 변곡점이 존재하는 경우에는 상대적으로 큰 오차를 가지게 되어서 결과적으로 부정확한 측정값을 얻게 된다. 상기의 계산은 다음과 같다. 부호 a,b 는 카메라의 센서화소 측정값이며, m,n 은 최대 밝기로 예측되는 발광화소의 중심점과 거리라고 한다면 중심점 밝기 c 는 (a*n + b*m)/(m+n) 의 값으로 예측이 된다.

따라서 본 특허에서는 발광 화소 중심점의 밝기값을 예측하는 방법으로,

가우시안 함수를 적용함으로써 도면 5 의 세번째 그림과 같이 카메라의 센서화소측정값을 이용하여 도면 8 과 같이 패널 발광화소의 발광에 따른 밝기 분포를 예측할 수 있다.

가우시안 함수는 대부분의 자연계에 존재하는 현상과 일치하거나 유사하며 대표적으로 빛의 분산 분포나 파동등의 모델링에 사용된다.

가우시안 함수는 수식 1과 같이 표시되며, 함수의 값, 즉 임의 위치의 밝기 f(a)은 중심점의 최대 밝기 Ic 와 중심점으로 부터의 거리 a 에 따라서 결정된다. 즉 임의의 1개의 밝기값을 알고 중심점의 상대적인 위치를 알수 있으면 Ic 중심점의 밝기값을 역으로 계산할 수 있다.

수식 1 : f(a) = Ic * exp((c-a)*(c-a))

그리고 상기의 가우시안 함수를 사용할 수 있는 전제조건은 카메라 센서화소의 공간주파가 패널 발광화소의 공간 주파수보다 2배 이상 커야만 된다. 이는 나이퀴스트 이론에 따라서 2배 이상의 카메라 센서 화소 공간주파수로 패널의 발광화소를 측정하면 카메라 센서화소로 측정된 값으로 원래의 발광화소 밝기의 모든 분포를 재현할 수 있다. 참고로 공간주파수의 계산은 다음과 같다. 패널과 카메라를 기구적으로 측정한 수평 및 수직의 거리를 h-length, v-length 라고 하고, 수평 및 수직 해상도를 각각 h-number,v-number 로 정의하면, 수평, 수직방향의 공간 주파수는 단일 거리내에 있는 빈도수에 비례함으로 각각의 공간 주파수는

h-frequency(panel) = k * (h-length(panel)/h-number(panel)),

v-frequency(panel) = k * (v-length(panel)/v-number(panel))

h-frequency(camera) = k * (h-length(camera)/h-number(camera)),

v-frequency(camera) = k * (v-length(camera)/v-number(camera))

와 같으며, 하기와 같은 조건을 만족하여야 한다. 단 k 는 임의 비례 상수이다.

h-frequency(camera) >= 2 * h-frequency(panel)

v-frequency(camera) >= 2 * v-frequency(panel)

상기의 이론은 본 특허와 관련된 영상처리분야를 공부한 사람이라면 통상적으로 이해할 수 있는 이론이다.

Claims (3)

1. 패널의 발광화소의 밝기 분포를 카메라의 센서화소로 측정하여 보상데이터를 생성하는 절차에서, 카메라에서 얻어진 센서화소의 값을 이용하여 패널의 좌,우, 상,하 4개 모서리이 부분의 화소를 검출하고 거리를 측정함으로써 개별 화소간의 거리를 예측하며, 센서화소의 값을 가우시안 함수를 통해서 1차 연산된 결과값을 얻고, 이를 이용하여 개별화소간의 거리를 이용하여 패널 발광화소의 중심점의 밝기값을 측정하여 보상데이터를 생성하는 절차 및 방안,
2. 제 1항에 있어서, 개별 화소간의 거리를 예측하에 있어서 패널의 좌,우,상,하 4개 모서리의 화소를 검출하여 좌측상단 및 우측 상단간의 거리, 좌측상단 및 좌측하단의 거리를 각각 수평 화수수, 및 수직 화소수로 나눈값을 각각 개별화소의 수평, 수직 간격으로 설정하여 간격 오차를 최소화 하는 방안,
3. 제 1항에 있어서 카메라의 센서화소의 측정값을 가우시안 함수를 적용하고, 제 2항에서 얻은 개별 화소의 절대 위치값을 이용하여 발광화소의 중심점에 해당하는 위치의 화소 밝기값을 계산하고 이를 패널 전체에 대해서 적용하여 보상데이터를 생성하는 방안,

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