KR20220018171A - LCoS 드라이브 보드의 아날로그 편차 자동 보정 장치 - Google Patents

LCoS 드라이브 보드의 아날로그 편차 자동 보정 장치 Download PDF

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Abstract

LCoS 드라이브 보드의 아날로그 편차 자동 보정 장치가 개시된다. 본 발명에 따른 LCoS 드라이브 보드의 아날로그 편차 자동 보정 장치는 패널 외부인 LCoS 드라이브 보드에 D/A 변환기 및 앰프를 포함한 아날로그 회로를 포함하여 이루어지는 LCoS 드라이브 보드의 아날로그 편차 자동 보정 장치로서, LCos 패널의 기준 공통전압인 VCOM 전압과, 상기 LCoS 드라이브 보드(20)의 채널별 출력 전압, 및 임의의 제1 오프셋 및 제2 오프셋에 대한 출력값으로 출력 기울기 도출용 출력 전압을 측정하는 것으로 LCoS 드라이브 보드(20)와 별도로 설치되는 ADC 지그 보드(22)와, 상기 ADC 지그 보드(22)에 의하여 측정된 VCOM 전압을 사용하여 포지티브 필드와 네거티브 필드를 구분하는 중심 기준 전압을 결정하기 위한 하프 VCOM 전압과, 상기 제1 오프셋값과 제2 오프셋값 및 출력 기울기 도출용 출력 전압을 사용하여 앰프의 실제 증폭 특성에 해당하는 출력 기울기를 기반으로 실제 측정된 패널의 기준 공통 전압인 VCOM을 기준으로 포지티브 필드 구동 전압과 네거티브 필드 구동 전압을 정합하고 동일한 입력에 대하여 채널별 동일한 출력 전압 레벨을 얻기 위한 채널별 게인 및 오프셋을 도출하는 컴퓨터(24), 및 상기 컴퓨터(24)에 의하여 도출된 게인 및 오프셋값을 적용하여 각 채널별 앰프의 증폭 특성 편차를 포함한 다양한 전자 소자 특성 편차들을 보정하여 동일한 입력에 대하여 동일한 구동 전압으로 LCoS 패널(21)을 구동하는 LCoS 드라이브 보드(20);를 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기와 같은 LCoS 드라이브 보드의 아날로그 편차 자동 보정 장치는 실리콘 액정표시장치(LCoS)를 제조할 때 전자 회로를 구성하는 소자들의 특성 편차에 의하여 동일한 입력 신호가 입력되어도 채널별로 다른 출력 레벨의 구동전압이 출력되는 문제를 해결하여 각 채널별 명암 표현이 일관되고 플러커 현상과 잔상 현상을 최소화하며, 입력과 동일한 색감 및 정확한 감마(Gamma) 표현을 얻을 수 있다.

Description

LCoS 드라이브 보드의 아날로그 편차 자동 보정 장치{Automatic correction device for analog deviation of LCoS drive board}
본 발명은 LCoS 드라이브 보드의 아날로그 편차 자동 보정 장치에 관한 것으로 더 상세하게는 패널 외부인 LCoS 드라이브 보드에 D/A 변환기 및 앰프 등의 아날로그 회로를 포함하여 이루어지고, 패널 내부에 그러한 아날로그 회로를 포함하는 구동 방식에 비하여 상대적으로 높은 구동 전압 스윙폭을 가지는 구동 타입의 LCoS 드라이브 보드에서 패널의 기준 공통 전압인 VCOM을 기준으로 포지티브 필드 구동 전압과 네거티브 필드 구동 전압을 정합하고 채널별 출력 레벨 편차를 보정하는 LCoS 드라이브 보드의 아날로그 편차 자동 보정 장치에 관한 것이다.
엘코스(LCoS)는 액정(Liquid Crystal)을 실리콘(Si) 웨이퍼 위에(on) 올려 만든 마이크로디스플레이인 실리콘 액정표시장치를 약칭하는 것으로 일반적으로 유리 2장 사이에 액정을 주입한다. 기판에서 반사된 빛이 색을 내게 되고 액정의 배향에 의하여 밝기를 조절한다. 엘코스(LCoS)에서는 레드 그린 블루(RGB) 서브픽셀이 아닌 단일픽셀에서 RGB를 순차점멸하여 색을 만든다. DLP 방식은 빛을 반사해 색을 낸다는 점에서는 LCoS 방식과 동일하지만 액정이 아닌 미세전자기계시스템(MEMS)으로 명암과 색을 내는 방식이라는 것이 차이점이며, LCoS 방식은 DLP 방식에 비하여 명암비에서 강점을 보인다.
LCoS 방식은 고해상도와 고화질이 용이하고 대화면 TV를 저렴하게 제조하는데 유용하다는 평가를 받고 있다. 현재 프로젝터 등에 광범위하게 사용되고 있는 투과형의 액정 패널에서는 화소와 화소 사이에 구동 회로가 배선되므로 빛이 투과하는 비율을 나타내는 개구율을 낮추는 문제점이 있다. 하지만 LCoS 패널에서는 구동 회로를 반사막 뒤에 설계하므로 빛을 차단하는 부분이 거의 없어 부드러운 화상을 투사할 수가 있게 된다. 또한 개구율이 높으므로 고휘도를 동시에 실현하고 있다.
LCoS 패널을 구동하는 방식에는 LCOS 패널 내에 TR(transistor: 트랜지스터)의 구동 방식에 따라 아날로그 구동 방식과 디지털 구동 방식으로 구분될 수 있으며, 아날로그 구동 방식은 외부의 LCoS 드라이브 보드가 아닌 패널 내부에 D/A 변환기 및 앰프 등의 아날로그 회로를 포함하고 있는 제1 구동 타입과, 패널 외부인 LCoS 드라이브 보드에 D/A 변환기 및 앰프 등의 아날로그 회로를 포함하고 있는 제2 구동 타입으로 구분될 수 있다. 제1 구동 타입과 제2 구동 타입의 가장 대표적인 차이는 액정을 구동하는 전압레벨이 다르다는 것인데 제1 구동타입은 0 ~ 3.3V 의 구동 전압 스윙 범위를 가지고 있는데 반하여 제2 구동타입은 제1 구동 타입에 비하여 넓은 0 ~ 6V의 구동 전압 스윙 범위를 가지고 있다.
제2 구동 타입은 0 ~ 3.3V의 구동 전압 스윙 범위의 제1 구동 타입에 비하여 상대적으로 액정을 구동하는데 있어 높은 휘도와 예컨대 12 비트의 높은 색심도 및 우수한 감마 특성을 가질 수 있는 장점이 있으나, 전압 스윙폭이 크므로 VCOM 기준 채널별로 동일한 레벨의 아날로그가 신호가 출력되어야 하고, 포지티브 필드 구동 전압과 네거티브 필드 구동 전압을 정확하게 정합하여야 명확한 명암 표현이 가능하며 플리커를 최소화하며 잔상 현상을 방지할 수 있고, 입력과 동일 색감을 표현하고 정확한 감마 표현이 가능할 수 있다. 본 명세서에서 기술하는 LCoS 드라이브 보드의 아날로그 편차 자동 보정 장치는 패널 외부인 LCoS 드라이브 보드에 D/A 변환기 및 앰프 등의 아날로그 회로를 포함하여 이루어지는 제2 구동 타입의 LCoS 드라이브 보드와 관련된다는 것에 주목할 필요가 있다.
도 1에는 4K 해상도의 UHD 방식이 적용된 LCoS 드라이브 보드에 D/A 변환부와 OP 앰프가 구비되어 LCoS 패널을 구동하는 종래의 일반적인 구조를 블록도로써 나타내었다. 도 1을 참조하면, 4K 해상도의 UHD 방식이 적용된 LCoS 드라이브 보드(10)의 FPGA단(100)에서 12비트로 0 ~ 4096을 표현하는 디지털 영상 신호를 출력하면 32 채널의 D/A 변환부(102)에서 0 ~ 1.9V의 아날로그 신호로 변환하고 예컨대 각각 16 채널을 담당하는 2 개의 앰프, 제1 OP 앰프(104A)와 제2 OP 앰프(104B)에 의하여 증폭되고 증폭된 32 채널(#0 ~ #31)의 아날로그 신호가 LCoS 패널(12)로 입력되어 영상이 표현된다.
하지만, 상기와 같은 종래의 LCoS 드라이브 보드에는 아날로그 회로 (D/A 변환부 및 OP 앰프)가 포함되어 있는데 전자 회로 소자의 특성상 동일한 입력 신호가 입력되어도 채널별로 미세하게 서로 다른 레벨로 출력됨으로써 각 채널별 명암 표현이 상이하고 플러커 현상, 잔상 현상, 및 입력과 상이한 색감 및 부정확한 감마(Gamma) 표현이 발생된다는 문제점이 있으며, 특히 예컨대 12 비트의 높은 색심도를 가지는 영상인 4K UHD 영상의 경우에는 그 편차가 두드러지게 나타낸다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로 본 발명에 이루고자 하는 기술적 과제는
명확한 명암 표현과 플리커 현상의 최소화 및 잔상 (image retention) 현상을 방지하기 위해서 LCos 패널의 기준 공통전압인 VCOM을 기준으로 포지티브 필드 구동 전압과 네거티브 필드 구동 전압을 정합시킬 필요가 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 LCoS 드라이브 보드의 아날로그 편차 자동 보정 장치는,
패널 외부인 LCoS 드라이브 보드에 D/A 변환기 및 앰프를 포함한 아날로그 회로를 포함하여 이루어지는 LCoS 드라이브 보드의 아날로그 편차 자동 보정 장치로서,
LCos 패널의 기준 공통전압인 VCOM 전압과, 상기 LCoS 드라이브 보드(20)의 채널별 출력 전압, 및 임의의 제1 오프셋 및 제2 오프셋에 대한 출력값으로 출력 기울기 도출용 출력 전압을 측정하는 것으로 LCoS 드라이브 보드(20)와 별도로 설치되는 ADC 지그 보드(22)와;
상기 ADC 지그 보드(22)에 의하여 측정된 VCOM 전압을 사용하여 포지티브 필드와 네거티브 필드를 구분하는 중심 기준 전압을 결정하기 위한 하프 VCOM 전압과, 상기 제1 오프셋값과 제2 오프셋값 및 출력 기울기 도출용 출력 전압을 사용하여 앰프의 실제 증폭 특성에 해당하는 출력 기울기를 기반으로 실제 측정된 패널의 기준 공통 전압인 VCOM을 기준으로 포지티브 필드 구동 전압과 네거티브 필드 구동 전압을 정합하고 동일한 입력에 대하여 채널별 동일한 출력 전압 레벨을 얻기 위한 채널별 게인 및 오프셋을 도출하는 컴퓨터(24); 및
상기 컴퓨터(24)에 의하여 도출된 게인 및 오프셋값을 적용하여 각 채널별 앰프의 증폭 특성 편차를 포함한 다양한 전자 소자 특성 편차들을 보정하여 동일한 입력에 대하여 동일한 구동 전압으로 LCoS 패널(21)을 구동하는 LCoS 드라이브 보드(20);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 LCoS 드라이브 보드의 아날로그 편차 자동 보정 장치는 실제 측정된 패널의 기준 공통 전압인 VCOM의 1/2에 해당하는 하프 VCOM 전압을 기준으로 하여 포지티브 필드 또는 네거티브 필드를 구분하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 LCoS 드라이브 보드는 패널 외부인 LCoS 드라이브 보드에 D/A 변환기 및 앰프를 포함한 아날로그 회로를 포함하며, 패널 내부에 상기 아날로그 회로를 포함하는 구동 방식에 비하여 상대적으로 높은 구동 전압 스윙폭을 가지는 구동 타입을 기반으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 컴퓨터(24)는,
풀 스케일의 오프셋 범위를 고려할 때 풀 그레이 스케일을 적용한 것이 보다 바람직하다.
또한, 상기 컴퓨터(24)는,
풀 그레이 스케일에 해당하는 오프셋과 하프 VCOM의 그레이 스케일에 해당하는 오프셋의 차이로 정의되는 구동 오프셋 Igap을,
Figure pat00001
에 의하여 구하고,
출력 기울기 Slop를,
Figure pat00002
에 의하여 구한 후,
채널별 동일한 출력 전압 레벨을 얻기 위한 게인 및 오프셋을,
게인은,
Figure pat00003
에 의하여 도출하며,
오프셋은,
Figure pat00004
에 의하여 도출하고,
상기 LCoS 드라이브 보드(20)는,
상기 ADC 지그 보드(22)에 의하여 측정된 데이터를 사용하여 컴퓨터(24)에 의하여 도출된 것으로 채널별 동일한 출력을 얻기 위한 게인 및 오프셋값을 적용하여 편차를 보정한 구동 전압으로 LCoS 패널(21)을 구동하는 것이 보다 바람직하다.
또한, 상기 LCoS 드라이브 보드는 4K UHD를 기반으로 하고,
상기 컴퓨터(24)는 채널별 동일한 출력을 얻기 위한 게인 및 오프셋값을 을 구하기 위하여,
풀 그레이 스케일에 해당하는 오프셋과 하프 VCOM의 그레이 스케일에 해당하는 오프셋의 차이로 정의되는 구동 오프셋 Igap을,
Figure pat00005
에 의하여 구하고,
출력 기울기 Slop를,
Figure pat00006
에 의하여 구하며,
채널별 동일한 출력 전압 레벨을 얻기 위한 게인 및 오프셋을,
게인은,
Figure pat00007
에 의하여 도출하며,
오프셋은,
Figure pat00008
에 의하여 도출하고,
상기 LCoS 드라이브 보드(20)는 도출된 게인 및 오프셋을 사용하여 구동 전압을 출력하는 것도 가능하다.
상기와 같은 본 발명에 따른 LCoS 드라이브 보드의 아날로그 편차 자동 보정 장치는 패널 외부인 LCoS 드라이브 보드에 D/A 변환기 및 앰프 등의 아날로그 회로를 포함하여 이루어지고, 패널 내부에 상기 아날로그 회로를 포함하는 구동 방식에 비하여 상대적으로 높은 구동 전압 스윙폭을 가지는 구동 타입의 LCoS 드라이브 보드에서 패널의 기준 공통 전압인 VCOM을 기준으로 포지티브 필드 구동 전압과 네거티브 필드 구동 전압을 정합하고 채널별 출력 레벨 편차를 보정한다. 따라서, 실리콘 액정표시장치(LCoS)를 제조할 때 전자 회로를 구성하는 소자들의 특성 편차에 의하여 동일한 입력 신호가 입력되어도 채널별로 다른 출력 레벨의 구동전압이 출력되는 문제를 해결함으로써, 명암 표현이 일관되고 플러커 현상과 잔상 현상을 최소화하며, 입력과 동일한 색감 및 정확한 감마(Gamma) 표현을 얻을 수 있다.
도 1은 4K 해상도의 UHD 방식이 적용된 LCoS 드라이브 보드에 D/A 변환부와 OP 앰프가 구비되어 LCoS 패널을 구동하는 종래의 일반적인 구조를 나타낸 블록도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LCoS 드라이브 보드의 아날로그 편차 자동 보정 장치의 구조를 나타낸 블록도,
도 3은 도 2에 도시한 본 발명의 실시예에 따른 LCoS 드라이브 보드의 아날로그 편차 자동 보정 장치에서 수행되는 알고리즘을 설명하기 위한 흐름도.
도 4는 기준 공통전압 VCOM 범위내 풀 스케일로 채널 구동시 DAC 단에서의 오프셋에 대한 출력 전압의 비례 관계로 정의되는 출력 기울기(Slop)를 구하는 과정을 설명하기 위한 그래프,
도 5는 본 발명에 따른 LCoS 드라이브 보드의 아날로그 편차 자동 보정 장치의 작용 효과를 설명하기 위하여 동일한 입력 신호에 대하여 보정전과 보정후의 채널별 출력 레벨을 비교 설명하기 위한 도면, 및
도 6은 본 발명에 따른 LCoS 드라이브 보드의 아날로그 편차 자동 보정 장치의 작용 효과를 설명하기 위하여 실시간으로 측정된 오프셋별 출력전압, 출력 기울기, 및 하프 VCOM과, 상기 하프 VCOM에 대하여 채널별로 게인 및 오프셋을 적용함으로써 평탄한 출력을 얻는 과정을 설명하기 위한 컴퓨터 화면에 표시되는 GUI의 화면 예시.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 2에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LCoS 드라이브 보드의 아날로그 편차 자동 보정 장치의 구조를 블록도로써 나타내었다. 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 LCoS 드라이브 보드의 아날로그 편차 자동 보정 장치는 LCoS 드라이브 보드(20)와, ADC 지그 보드(22), 및 컴퓨터(24)를 구비한다.
LCoS 드라이브 보드(20)는 패널 외부인 LCoS 드라이브 보드에 D/A 변환기 및 앰프를 포함한 아날로그 회로를 포함하여 이루어지고, 패널 내부에 상기 아날로그 회로를 포함하는 구동 방식에 비하여 상대적으로 높은 구동 전압 스윙폭을 가지는 구동 타입을 기반으로 이루어진다.
ADC 지그 보드(22)는 LCoS 드라이브 보드(20)와 별도로 설치되고 LCos 패널의 기준 공통전압인 VCOM 전압과, 상기 LCoS 드라이브 보드(20)의 채널별 출력 전압, 및 임의의 제1 오프셋 및 제2 오프셋에 대한 출력값으로 출력 기울기 도출용 출력 전압을 실시간으로 측정한다. 본 실시예에서는 오프셋 512(도 4의 참조번호 310), 오프셋 2048(도 4의 참조번호 312), 및 오프셋 3,584(도 4의 참조번호 314)에 대하여 전압값을 측정하며, 이후에 설명되어지는 바와 같이 오프셋 512(도 4의 참조번호 310)와 오프셋 3,584에서의 출력 전압 측정값을 사용하여 출력기울기를 도출하게 된다. 출력 기울기는 앰프의 실제 증폭 특성에 해당하는 것으로 이해될 수 있다.
컴퓨터(24)는 상기 ADC 지그 보드(22)에 의하여 측정된 VCOM 전압을 사용하여 포지티브 필드와 네거티브 필드를 구분하는 중심 기준 전압을 결정하기 위한 하프 VCOM 전압과, 상기 제1 오프셋값과 제2 오프셋값 및 출력 기울기 도출용 출력 전압을 사용하여 앰프의 실제 증폭 특성에 해당하는 출력 기울기를 기반으로 실제 측정된 패널의 기준 공통 전압인 VCOM을 기준으로 포지티브 필드 구동 전압과 네거티브 필드 구동 전압을 정합하고 동일한 입력에 대하여 채널별 동일한 출력 전압 레벨을 얻기 위한 채널별 게인 및 오프셋을 도출한다.
LCoS 드라이브 보드(20)는 상기 컴퓨터(24)에 의하여 도출된 게인 및 오프셋값을 적용하여 각 채널별 앰프의 증폭 특성 편차를 포함한 다양한 전자 소자 특성 편차들을 보정하여 동일한 입력에 대하여 동일한 구동 전압으로 LCoS 패널(21)을 구동하게 된다.
도 3에는 도 2에 도시한 본 발명의 실시예에 따른 LCoS 드라이브 보드의 아날로그 편차 자동 보정 장치에서 수행되는 알고리즘을 설명하기 위한 흐름도를 나타내었다. 도 3의 실시예에서는 32 채널의 4K UHD 방식에 적용한 경우를 예로써 설명한다. 즉, 풀 그레이 스케일(Full Gray Scale)은 4,095이고 하프 그레이 스케일(Half Gray Scale)은 2,047이다.
먼저, 32채널 ADC 지그보드(22)는 패널의 기준 공통 전압인 VCOM 전압을 측정(단계 S300)한다. 패널의 기준 공통 전압 VCOM은 제조되는 액정 패널마다 약간의 차이가 있으므로 본 명세서에서 도 4의 '302'로 참조된 VCOM 전압은 32채널 ADC 지그보드(22)에 의하여 실제 측정된 기준 공통 전압으로 정의된다. 다음으로, 측정된 VCOM값으로부터 VCOM 전압의 중간값인 하프 VCOM값(304)이 도출(단계 S302)될 수 있다.
LCD는 액정(Liquid Crystal)의 비틀림에 의해 편광효과로 백라이트-컬러필터-액정을 통해 나오는 색상을 조절하는데 액정의 비틀림을 한 방향으로만 가하면 액정의 특성이 변하게 된다. 따라서 VCOM을 필드마다 반전시켜 액정의 비틀림 방향을 화면을 표시하는 한 필드마다 반대로 뒤집어 준다. 즉, VCOM을 하프 VCOM에 대하여 하이(High), 다음 필드는 VCOM을 하프 VCOM에 대하여 로우(Low)로 만들어 방향을 뒤집어 준다. 이러한 목적으로 본 발명에서는 네거티브 필드와 포지티브 필드를 구분하는 기준 공통 전압으로 하프(half) VCOM을 구한다.
다음으로, 32채널 ADC 지그보드(22)는 각 채널이 4,095개의 스케일로 구분되는 32 채널에 대하여 임의의 세 오프셋 지점, 본 실시예에서는 오프셋 512, 오프셋 2048, 및 오프셋 3,584 지점(310, 312, 314)에 대하여 전압값을 측정한다(단계 S310). 단계(S310)에서 측정되는 복수 개의 측정 전압값은 출력 기울기(Slop) 도출을 위한 것으로, OP 앰프에서 오프셋에 따른 출력 전압값을 결정하는 증폭 특성과 관련되므로, 출력 기울기(Slop)는 실제 측정된 전압값을 기반으로 구해진 것이다.
도 4에는 기준 공통전압 VCOM 범위내 풀 스케일로 채널 구동시 DAC 단에서의 오프셋에 대한 출력 전압의 비례 관계로 정의되는 출력 기울기(Slop)를 구하는 과정을 설명하기 위한 그래프를 나타내었다.
본 실시예에서는 오프셋 512 와 오프셋 3,584에서 측정전압값을 사용하여, 출력 기울기(Slop)를,
Figure pat00009
와 같이 구함으로써, 32 채널별 출력 기울기(Slop : 320)가 얻어지며, 채널별 출력 기울기(Slop : 320)가 구해지면 도 4에 도시한 바와 같이 오프셋별 구동전압(전력) 그래프를 얻는다.
다음으로, 풀 스케일의 그레이 스케일에 해당하는 오프셋값, 예컨대 3,939와, 위에서 얻어진 기울기(Slop) 및 그래프로부터 하프 VCOM값, 예컨대 5,500인 VCOM의 절반인 하프 VCOM 2,750(304)에 대한 오프셋값 2,248(330)로부터 구동 오프셋 Igap(340)이,
Figure pat00010
에 의하여 구해진다(단계 S320). 본 실시예에서는 그레이 스케일의 신호를 기반으로 계산한다.
이제,
Figure pat00011
을 하프 그레이스케일의 중심값인 1,024에 대한 단위 게인이라 할 때, 출력 기울기(Slop), 구동 오프셋 Igap, 및 하프 VCOM값을 사용하여 32 채널별 DAC 단에서의 동일한 출력을 얻기 위한 게인 및 오프셋값을,
Figure pat00012
Figure pat00013
와 같이 도출(단계 S330)할 수 있고, LLoS 드라이브 보드(20)의 D/A 변환부(202)와 앰프(204)는 도 2에서 "A"로써 참조되는 것으로 컴퓨터(24)에 의하여 도출된 게인 및 오프셋값을 적용하여 편차를 보정한 구동 전압(전력)으로 LCoS 패널(21)을 구동함으로써 아날로그 출력을 자동 보정(단계 S340)하게 된다.
1회의 보정으로는 소망하는 정도까지 보정되지 않을 수 있으므로, 위의 단계에서 보정된 아날로그 출력이 올바른지를 확인하기 위하여 ADC 지그 보드(20)를 통해 32 채널의 출력을 다시 측정(단계 S350)하고 올바르게 보정된 츨력 데이터가 얻어지는지를 최종 확인한다(단계 S360).
도 5에는 본 발명에 따른 LCoS 드라이브 보드의 아날로그 편차 자동 보정 장치의 작용 효과를 설명하기 위하여 동일한 입력 신호에 대하여 보정전과 보정후의 채널별 출력 레벨을 비교 설명하기 위한 도면을 나타내었다. 도 5의 (a)를 참조하면, 자동 조정전에는 동일한 입력 신호에 대하여 채널별 구동 전압에 상당한 편차가 있으며, 본 발명에 따른 LCoS 드라이브 보드의 아날로그 편차 자동 보정 장치에 의하여 자동 조정이 이루어지면 도 5의 (b)와 같이 동일한 입력 신호에 대하여 채널별 구동 전압이 편차없이 일정한 출력 레벨로 얻어진다.
도 6에는 본 발명에 따른 LCoS 드라이브 보드의 아날로그 편차 자동 보정 장치의 작용 효과를 설명하기 위하여 실시간으로 측정된 오프셋별 출력전압, 출력 기울기, 및 하프 VCOM과, 상기 하프 VCOM에 대하여 채널별로 게인 및 오프셋을 적용함으로써 평탄한 출력을 얻는 과정을 설명하기 위한 컴퓨터 화면에 표시되는 GUI의 화면 예시를 나타내었다. 도 6을 참조하면, ADC 지그 보드(22)에 의하여 오프셋 512, 2,048, 및 3,584에서의 출력 레벨이 측정되고 컴퓨터(24)에 의하여 출력 기울기와 하프 VCOM이 도출되며, 도출된 출력 기울기와 Igap 및 하프 VCOM값으로부터 게인 및 오프셋이 도출된다.
먼저, ADC 지그 보드(22)에 의하여 오프셋 512와 오프셋 3584에 대하여 이루어진 전압 측정값과 수학식 1로부터 출력 기울기 Slop = (V_3584 - V_512) / (3584 - 512)가 결정되고, 결정된 출력 기울기 Slop을 기초로 Gray scale of Full Scale = Full Scale / Slop이 결정되고, Gray scale of Half Vcom = Half Vcom / Slop이 결정된다.
이후에, Half Vcom = Vcom / 2 = 2835이라 할 때, 수학식 3 및 4에 의하여,
Igap = gray scale of full scale - gray scale of Half Vcom
Gain = (Igap) * 1Gain(1024) / Half gray scale(2048.0)
Offset = gray scale of Half Vcom - Igap
이 도출된다.
채널 1에 대하여 게인 및 오프셋을 구하는 과정을 설명하면,
Slop = (4789.4 - 734.6) / (3584 - 512) = 1.319921875
gray scale of Full Scale = 5200 / 1.319921875 = 3939.627… = 3940
gray scale of Half Scale = 2835 / 1.319921875 = 2,147.854… = 2148
Igap = gray scale of Full Scale - gray scale of Half Scale = 1792
와 같이 얻어지고,
Gain = 1992(Gap) * 1024 / 2048 = 896
Offset = 2148(gray scale of Half Scale) - 1792(Igap) = 356
와 같이 게인 및 오프셋이 도출된다.
채널 2에 대하여 게인 및 오프셋을 구하는 과정을 설명하면,
Slop = (4733.4 - 725.1) / (3584 - 512) = 1.30478515625
gray scale of Full Scale = 5200 / 1.30478515625 = 3,985.330… = 3985
gray scale of Half Scale = 2835 / 1.30478515625 = 2,172.771… = 2173
Igap = gray scale of Full Scale - gray scale of Half Scale = 1,812
와 같이 얻어지고,
Gain = 1812(Igap) * 1024 / 2048 = 906
Offset = 2148(gray scale of Half Scale) - 1812(Igap) = 361
와 같이 게인 및 오프셋이 도출된다.
LCoS 드라이브 보드(20)는 각 채널별로 도출된 것으로 평탄한 출력값을 얻기 위한 게인 및 오프셋을 적용하여 입력신호를 채널 구동 전압으로 변환하여 출력함으로써 채널별로 평탄한 출력을 얻게 됨을 알 수 있다. 즉, 도 6에서 보정전의 채널별 출력전압 V_512, V_2048, 및 V_3584가 상당한 편차가 있는데 반하여, 도출된 게인 및 오프셋을 적용하여 보정된 채널별 출력 V-output은 평탄함을 알 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따른 LCoS 드라이브 보드의 아날로그 편차 자동 보정 장치는 피드백을 통해 연속적으로 채널별 전압 레벨을 측정하고 정합을 위한 게인(Gain) 및 오프셋(offset)을 도출 및 적용하여 각 채널별로 동일한 입력 신호에 대해 채널별 편차를 보정하여 동일한 출력이 얻어지게 된다. 즉, 알고리즘 적용으로 도출한 게인(Gain)/오프셋(Offset) 값을 적용하여 VCOM 기준으로 포지티브 필드 구동 전압과 네거티브 필드 구동 전압을 정합한다.
따라서, 실리콘 액정표시장치(LCoS)를 제조할 때 전자 회로를 구성하는 소자들의 특성 편차에 의하여 동일한 입력 신호가 입력되어도 채널별로 다른 출력 레벨의 구동전압이 출력되는 문제를 해결하여 0 ~ 5.5V의 고전압으로 스윙하며 디스플레이하는 LCoS 패널에 대해서 각 채널별 명암 표현이 일관되고 플러커 현상과 잔상 현상을 최소화하며, 입력과 동일한 색감 및 정확한 감마(Gamma) 표현을 얻는 것이 가능하여 고휘도 및 고화질의 특성을 최대한 구현할 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따른 LCoS 드라이브 보드의 아날로그 편차 자동 보정 장치는 8 채널 아날로그 출력의 풀 HD(Full-HD) LCoS 드라이브 보드와 32 채널 아날로그 출력의 UHD LCoS 드라이브 보드에 모두 적용이 가능하며 특히 많은 출력 라인으로 이루어지는 32 채널 아날로그 출력의 UHD LCOS 드라이브 보드에 적용하면 보다 더 확연한 효과를 나타낼 수 있다.
20 : LCoS 드라이브 보드 21 : LCoS 패널
22 : ADC 지그 보드 24 : 컴퓨터

Claims (6)

  1. 패널 외부인 LCoS 드라이브 보드에 D/A 변환기 및 앰프를 포함한 아날로그 회로를 포함하여 이루어지는 LCoS 드라이브 보드의 아날로그 편차 자동 보정 장치에 있어서,
    LCos 패널의 기준 공통전압인 VCOM 전압과, 상기 LCoS 드라이브 보드(20)의 채널별 출력 전압, 및 임의의 제1 오프셋 및 제2 오프셋에 대한 출력값으로 출력 기울기 도출용 출력 전압을 측정하는 것으로 LCoS 드라이브 보드(20)와 별도로 설치되는 ADC 지그 보드(22);
    상기 ADC 지그 보드(22)에 의하여 측정된 VCOM 전압을 사용하여 포지티브 필드와 네거티브 필드를 구분하는 중심 기준 전압을 결정하기 위한 하프 VCOM 전압과, 상기 제1 오프셋값과 제2 오프셋값 및 출력 기울기 도출용 출력 전압을 사용하여 앰프의 실제 증폭 특성에 해당하는 출력 기울기를 기반으로 실제 측정된 패널의 기준 공통 전압인 VCOM을 기준으로 포지티브 필드 구동 전압과 네거티브 필드 구동 전압을 정합하고 동일한 입력에 대하여 채널별 동일한 출력 전압 레벨을 얻기 위한 채널별 게인 및 오프셋을 도출하는 컴퓨터(24); 및
    상기 컴퓨터(24)에 의하여 도출된 게인 및 오프셋값을 적용하여 각 채널별 앰프의 증폭 특성 편차를 포함한 다양한 전자 소자 특성 편차들을 보정하여 동일한 입력에 대하여 동일한 구동 전압으로 LCoS 패널(21)을 구동하는 LCoS 드라이브 보드(20);를 포함하는 것을 특징으로 하는 LCoS 드라이브 보드의 아날로그 편차 자동 보정 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 LCoS 드라이브 보드의 아날로그 편차 자동 보정 장치는,
    실제 측정된 패널의 기준 공통 전압인 VCOM의 1/2에 해당하는 하프 VCOM 전압을 기준으로 하여 포지티브 필드 또는 네거티브 필드를 구분하는 것을 특징으로 하는 LCoS 드라이브 보드의 아날로그 편차 자동 보정 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 LCoS 드라이브 보드는,
    패널 외부인 LCoS 드라이브 보드에 D/A 변환기 및 앰프를 포함한 아날로그 회로를 포함하며, 패널 내부에 상기 아날로그 회로를 포함하는 구동 방식에 비하여 상대적으로 높은 구동 전압 스윙폭을 가지는 구동 타입을 기반으로 하는 것을 특징으로 하는 LCoS 드라이브 보드의 아날로그 편차 자동 보정 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 컴퓨터(24)는,
    풀 스케일의 오프셋 범위를 고려할 때 풀 그레이 스케일을 적용한 것을 특징으로 하는 LCoS 드라이브 보드의 아날로그 편차 자동 보정 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 컴퓨터(24)는,
    풀 그레이 스케일에 해당하는 오프셋과 하프 VCOM의 그레이 스케일에 해당하는 오프셋의 차이로 정의되는 구동 오프셋 Igap을,
    Figure pat00014

    에 의하여 구하고,
    출력 기울기 Slop를,
    Figure pat00015

    에 의하여 구한 후,
    Figure pat00016
    을 하프 그레이스케일의 중심값인 1,024에 대한 단위 게인이라 할 때, 채널별 동일한 출력 전압 레벨을 얻기 위한 게인 및 오프셋을,
    게인은,
    Figure pat00017

    에 의하여 도출하며,
    오프셋은,
    Figure pat00018

    에 의하여 도출하고,
    상기 LCoS 드라이브 보드(20)는,
    상기 ADC 지그 보드(22)에 의하여 측정된 데이터를 사용하여 컴퓨터(24)에 의하여 도출된 것으로 채널별 동일한 출력을 얻기 위한 게인 및 오프셋값을 적용하여 편차를 보정한 구동 전압으로 LCoS 패널(21)을 구동하는 것을 특징으로 하는 LCoS 드라이브 보드의 아날로그 편차 자동 보정 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 LCoS 드라이브 보드는 4K UHD를 기반으로 하고,
    상기 컴퓨터(24)는 채널별 동일한 출력을 얻기 위한 게인 및 오프셋값을 을 구하기 위하여,
    풀 그레이 스케일에 해당하는 오프셋과 하프 VCOM의 그레이 스케일에 해당하는 오프셋의 차이로 정의되는 구동 오프셋 Igap을,
    Figure pat00019

    에 의하여 구하고,
    출력 기울기 Slop를,
    Figure pat00020

    에 의하여 구하며,
    채널별 동일한 출력 전압 레벨을 얻기 위한 게인 및 오프셋을,
    게인은,
    Figure pat00021

    에 의하여 도출하며,
    오프셋은,
    Figure pat00022

    에 의하여 도출하고,
    상기 LCoS 드라이브 보드(20)는 도출된 게인 및 오프셋을 사용하여 구동 전압을 출력하는 것을 특징으로 하는 LCoS 드라이브 보드의 아날로그 편차 자동 보정 장치.
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