KR102385633B1 - 표시장치와 표시장치의 화질 보상 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 표시 패널, 메모리, 및 데이터 보상부를 포함하는 표시장치를 제공한다. 표시 패널은 영상을 표시한다. 메모리는 데이터를 읽고 쓴다. 데이터 보상부는 다양한 계조를 포함하는 멀티 패턴의 영상이 공급되면 멀티 패턴에 포함된 다양한 계조를 각각 계조별로 분리하여 보상값을 도출하기 위한 영상 처리를 수행한다.

Description

표시장치와 표시장치의 화질 보상 장치{Display Device and Image Quality Compensation Device of the same}

본 발명은 표시장치와 표시장치의 화질 보상 장치에 관한 것이다.

정보화 기술이 발달함에 따라 사용자와 정보 간의 연결 매체인 표시장치의 시장이 커지고 있다. 이에 따라, 액정 표시소자(Liquid Crystal Display, LCD), 전계방출 표시소자(Field Emission Display : FED), 전계발광 표시소자(Light Emitting Display, LED), 전기영동 표시소자(Electrophoresis, EPD) 등의 표시소자를 기반으로한 표시장치의 사용이 증가하고 있다.

표시장치에는 복수의 서브 픽셀을 포함하는 표시 패널과 표시 패널을 구동하는 구동부가 포함된다. 구동부에는 표시 패널에 스캔신호(또는 게이트신호)를 공급하는 스캔구동부 및 표시 패널에 데이터신호를 공급하는 데이터 구동부 등이 포함된다. 표시장치는 서브 픽셀들에 스캔신호 및 데이터신호 등이 공급되면, 선택된 서브 픽셀이 발광을 하게 됨으로써 영상을 표시할 수 있게 된다.

이러한 표시장치는 고품질의 영상을 표시 패널에 표시하기 위한 방법의 하나로서 제품의 출하 전에 화질 보상(또는 Mura 보상)을 수행한다. 통상 화질 보상은 표시 패널에 특정 계조의 패턴을 표시하고, 표시된 영상을 촬영한 후 화질 차이가 존재하는 부분을 보상하기 위한 데이터를 마련하는 방식이 일반적이다. 그런데 종래에 제안된 화질 보상 방식은 카메라를 이용한 영상의 획득은 물론이고 계조별 보상값을 쓰고 읽는 과정 등 많은 부분에서 개선의 여지가 있다.

상술한 배경기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 표시 패널의 얼룩을 정의하고 보상값을 실시간으로 생성 및 보상하여 표시품질을 향상하는 것이다. 또한, 본 발명은 1회의 촬영으로 저계조부터 고계조까지 다양한 계조의 패턴을 획득 및 보상할 수 있는 장치를 기반으로 택트 타임 개선, 표시장치의 생산성 증대, 메모리의 사용 개수 절감 및 표시장치의 제조비용을 절감하는 것이다.

상술한 과제 해결 수단으로 본 발명은 표시 패널, 메모리, 및 데이터 보상부를 포함하는 표시장치를 제공한다. 표시 패널은 영상을 표시한다. 메모리는 데이터를 읽고 쓴다. 데이터 보상부는 다양한 계조를 포함하는 멀티 패턴의 영상이 공급되면 멀티 패턴에 포함된 다양한 계조를 각각 계조별로 분리하여 보상값을 도출하기 위한 영상 처리를 수행한다.

데이터 보상부는 멀티 패턴에 포함된 다양한 계조를 각각 계조별로 분리하여 계조별 풀 영상 크기의 프로파일을 생성할 수 있다.

데이터 보상부는 계조별 풀 영상 크기의 프로파일에서 화질 보상이 필요한 얼룩 프로파일을 계조별로 구분하여 계산하고, 얼룩 프로파일을 보상하기 위한 목표 프로파일을 생성하고 목표 프로파일로부터 계조별로 보상값을 도출하고 도출된 보상값들을 메모리에 쓸 수 있다.

데이터 보상부는 메모리에 저장된 보상값들을 기반으로 표시 패널에 공급할 영상을 실시간 보상할 수 있다.

데이터 보상부는 보상 계조별 패턴 인가 영역에 대한 프로파일을 계산하고 보상 계조별 패턴 인가 영역에 대한 프로파일을 기반으로 보상 계조별 패턴 미인가 영역에 대한 프로파일을 생성하는 프로파일 계산 및 생성부와, 보상 계조별 패턴 인가 영역에 대한 프로파일과 보상 계조별 패턴 미인가 영역에 대한 프로파일을 합성하여 계조별 풀 영상 크기의 프로파일을 생성하는 프로파일 합성부와, 계조별 풀 영상 크기의 프로파일에서 얼룩 프로파일을 보상하기 위한 목표 프로파일을 생성하고 이로부터 계조별로 보상값을 도출하고 보상값을 메모리에 쓰는 목표 프로파일 생성 및 보상값 도출부를 포함할 수 있다.

데이터 보상부는 메모리에 저장된 보상값을 읽어오고 보상 계조별 패턴 인가 영역에 대한 보상값과 보상 계조별 패턴 인가 영역에 대한 보상값을 기반으로 보상 계조별 패턴 미인가 영역에 대한 보상값을 생성하는 보상값 추출 및 생성부와, 보상 계조별 패턴 인가 영역에 대한 보상값과 보상 계조별 패턴 미인가 영역에 대한 보상값을 합성하여 계조별 풀 영상 크기의 보상값을 생성하는 보상값 합성부와, 계조별 풀 영상 크기의 보상값을 기반으로 보상값을 실시간 생성하여 표시 패널에 공급할 데이터신호에 적용하기 위해 출력하는 보상값 실시간 생성 및 출력부를 포함할 수 있다.

데이터 보상부는 표시 패널을 구동하는 구동부를 제어하는 타이밍 제어부의 내부에 포함될 수 있다.

표시 패널은 다양한 계조를 포함하는 멀티 패턴의 영상을 표시할 수 있다.

다른 측면에서 본 발명은 카메라 몸체의 전방에 배치된 렌즈와, 카메라 몸체의 내부에 배치된 센서들과, 렌즈와 센서들 사이에 배치되고 렌즈를 통해 입력된 영상을 분리하는 광학구조물을 포함하는 영상획득장치를 포함하는 표시장치의 화질 보상 장치를 제공한다. 센서들은 다중 노출 영상을 획득하도록 개별적인 노출 시간을 갖는다.

영상획득장치는 1회의 촬영으로 표시 패널 상의 다양한 계조를 포함하는 멀티 패턴의 영상을 계조별로 분리하여 획득하고 데이터화할 수 있다.

본 발명은 하나의 메모리에 저장된 다양한 계조의 데이터에 기초하여 표시 패널의 얼룩을 정의하고 보상값을 실시간으로 생성 및 보상하여 표시품질을 향상할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 1회의 촬영으로 저계조부터 고계조까지 다양한 계조의 패턴을 획득할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 보상 장치의 택트 타임 개선을 통해 표시장치의 생산성을 증대할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 메모리 사용 개수의 절감은 물론이고 표시장치의 제조비용 또한 절감할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 유기전계발광표시장치의 개략적인 블록도.
도 2는 서브 픽셀의 개략적인 회로 구성도.
도 3은 도 2의 일부를 구체화한 회로 구성 예시도.
도 4는 표시 패널의 단면 예시도.
도 5는 실험예에 따른 화질 보상 방식에 필요한 장치의 구성 예시도.
도 6은 실험예에 따라 카메라를 이용한 계조별 영상 획득 방법을 설명하기 위한 도면.
도 7은 실험예에 따른 보상 방식을 설명하기 위한 도면.
도 8은 실험예에 따른 문제를 설명하기 위한 도면.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 화질 보상 방식에 필요한 장치의 구성 예시도.
도 10은 렌즈와 센서 사이에 배치된 광학구조물의 기능을 설명하기 위한 도면.
도 11은 프리즘의 구조에 따른 입사광 분리 기능을 보여주는 그림.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 화질 보상 방식에서 사용할 수 있는 모자이크 패턴의 예시도.
도 13은 표시 패널 상에 멀티 패턴을 표시하고 이를 획득한 후 영상 처리를 통해 계조별로 패턴을 분리하는 예를 보여주는 도면.
도 14는 도 13에서 설명된 영상 처리를 수행하기 위한 장치의 구성을 간략히 나타낸 도면.
도 15는 도 14의 데이터 보상부를 더욱 상세히 나타낸 도면.
도 16은 데이터 보상부를 기반으로 영상 처리를 수행하는 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 17은 실험예에 따른 보상 방식의 메모리 사용 실태를 설명하기 위한 도면.
도 18은 본 발명의 실시예에 따른 보상 방식의 메모리 사용 실태를 설명하기 위한 도면.
도 19는 실험예의 보상값 저장 상태와 본 발명의 실시예에 따른 보상값 저장 상태를 알기 쉽게 표현한 도면.

이하, 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

이하에서 설명되는 표시장치는 텔레비젼, 영상 플레이어, 개인용 컴퓨터(PC), 홈시어터, 스마트폰, 증강/가상현실기기(AR/VR) 등으로 구현될 수 있다. 그리고 이하에서 설명되는 표시장치는 액정 표시소자(Liquid Crystal Display, LCD), 전계방출 표시소자(Field Emission Display : FED), 전계발광 표시소자(Light Emitting Display, LED), 전기영동 표시소자(Electrophoresis, EPD) 등의 표시소자를 기반으로 구현될 수 있다. 그러나 이하에서는 유기발광다이오드(발광소자)를 기반으로 구현된 유기전계발광표시장치(Organic Light Emitting Display Device)를 일례로 설명한다. 그러나 이하에서 설명되는 표시장치는 무기발광다이오드를 기반으로 구현될 수도 있다.

도 1은 유기전계발광표시장치의 개략적인 블록도이고, 도 2는 서브 픽셀의 개략적인 회로 구성도이고, 도 3은 도 2의 일부를 구체화한 회로 구성 예시도이며, 도 4는 표시 패널의 단면 예시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 유기전계발광표시장치는 타이밍 제어부(180), 데이터 구동부(130), 스캔 구동부(140), 표시 패널(110) 및 전원 공급부(160)를 포함한다.

타이밍 제어부(180)는 영상 처리부(미도시)로부터 데이터신호(DATA)와 더불어 데이터 인에이블 신호, 수직 동기신호, 수평 동기신호 및 클럭신호 등을 포함하는 구동신호 등을 공급받는다. 타이밍 제어부(180)는 구동신호에 기초하여 스캔 구동부(140)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 게이트 타이밍 제어신호(GDC)와 데이터 구동부(130)의 동작 타이밍을 제어하기 위한 데이터 타이밍 제어신호(DDC)를 출력한다.

데이터 구동부(130)는 타이밍 제어부(180)로부터 공급된 데이터 타이밍 제어신호(DDC)에 응답하여 타이밍 제어부(180)로부터 공급되는 데이터신호(DATA)를 샘플링하고 래치하여 감마 기준전압으로 디지털 데이터신호를 아날로그 데이터신호(또는 데이터전압)로 변환하여 출력한다. 데이터 구동부(130)는 데이터라인들(DL1 ~ DLn)을 통해 데이터신호(DATA)를 출력한다. 데이터 구동부(130)는 IC(Integrated Circuit) 형태로 형성될 수 있다.

스캔 구동부(140)는 타이밍 제어부(180)로부터 공급된 게이트 타이밍 제어신호(GDC)에 응답하여 스캔신호를 출력한다. 스캔 구동부(140)는 스캔라인들(GL1 ~ GLm)을 통해 스캔신호를 출력한다. 스캔 구동부(140)는 IC(Integrated Circuit) 형태로 형성되거나 표시 패널(110)에 게이트인패널(Gate In Panel) 방식(박막 공정으로 트랜지스터를 형성하는 방식)으로 형성된다.

전원 공급부(160)는 고전위전압과 저전위전압 등을 출력한다. 전원 공급부(160)로부터 출력된 고전위전압과 저전위전압 등은 표시 패널(110)에 공급된다. 고전위전압은 제1전원라인(EVDD)을 통해 표시 패널(110)에 공급되고 저전위전압은 제2전원라인(EVSS)을 통해 표시 패널(110)에 공급된다.

표시 패널(110)은 데이터 구동부(130)로부터 공급된 데이터신호(DATA), 스캔 구동부(140)로부터 공급된 스캔신호 그리고 전원 공급부(160)로부터 공급된 전원을 기반으로 영상을 표시한다. 표시 패널(110)은 영상을 표시할 수 있도록 동작하며 빛을 발광하는 서브 픽셀들(SP)을 포함한다.

서브 픽셀들(SP)은 적색 서브 픽셀, 녹색 서브 픽셀 및 청색 서브 픽셀을 포함하거나 백색 서브 픽셀, 적색 서브 픽셀, 녹색 서브 픽셀 및 청색 서브 픽셀을 포함한다. 서브 픽셀들(SP)은 발광 특성에 따라 하나 이상 다른 발광 면적을 가질 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 하나의 서브 픽셀은 데이터라인(DL1), 스캔라인(GL1)의 교차영역에 위치하며, 구동 트랜지스터(DR)의 게이트-소스간 전압을 셋팅하기 위한 프로그래밍부(SC)와 유기 발광다이오드(OLED)를 포함한다. 유기발광 다이오드(OLED)는 애노드(ANO), 캐소드(CAT), 및 애노드(ANO)와 캐소드(CAT) 사이에 개재된 유기 발광층을 포함한다. 애노드(ANO)는 구동 트랜지스터(DR)와 접속된다.

프로그래밍부(SC)는 적어도 하나 이상의 스위칭 트랜지스터와, 적어도 하나 이상의 커패시터를 포함하는 트랜지스터부(트랜지스터 어레이)로 구현될 수 있다. 트랜지스터부는 CMOS 반도체, PMOS 반도체 또는 NMOS 반도체를 기반으로 구현된다. 트랜지스터부에 포함된 트랜지스터들은 p 타입 또는 n 타입 등으로 구현될 수 있다. 또한, 서브 픽셀의 트랜지스터부에 포함된 트랜지스터들의 반도체층은, 아몰포스 실리콘 또는, 폴리 실리콘 또는, 산화물을 포함할 수 있다.

스위칭 트랜지스터는 스캔라인(GL1)으로부터의 스캔신호에 응답하여 턴 온 됨으로써, 데이터라인(DL1)으로부터의 데이터전압을 커패시터의 일측 전극에 인가한다. 구동 트랜지스터(DR)는 커패시터에 충전된 전압의 크기에 따라 전류량을 제어하여 유기 발광다이오드(OLED)의 발광량을 조절한다. 유기 발광다이오드(OLED)의 발광량은 구동 트랜지스터(DR)로부터 공급되는 전류량에 비례한다. 또한, 서브 픽셀은 제1전원라인(EVDD)과 제2전원라인(EVSS)에 연결되며, 이들로부터 고전위전압과 저전위전압을 공급받는다.

도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 서브 픽셀은 앞서 설명한 스위칭 트랜지스터(SW), 구동 트랜지스터(DR), 커패시터(Cst) 및 유기 발광다이오드(OLED) 뿐만 아니라 내부보상회로(CC)를 포함할 수 있다. 내부보상회로(CC)는 보상신호라인(INIT)에 연결된 하나 이상의 트랜지스터들을 포함할 수 있다. 내부보상회로(CC)는 구동 트랜지스터(DR)의 게이트-소스전압을 문턱전압이 반영된 전압으로 세팅하여, 유기발광 다이오드(OLED)가 발광할 때에 구동 트랜지스터(DR)의 문턱전압에 의한 휘도 변화를 배제시킨다. 이 경우, 스캔라인(GL1)은 스위칭 트랜지스터(SW)와 내부보상회로(CC)의 트랜지스터들을 제어하기 위해 적어도 2개의 스캔라인(GL1a, GL1b)을 포함하게 된다.

도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 서브 픽셀은 스위칭 트랜지스터(SW1), 구동 트랜지스터(DR), 센싱 트랜지스터(SW2), 커패시터(Cst) 및 유기 발광다이오드(OLED)를 포함할 수 있다. 센싱 트랜지스터(SW2)는 내부보상회로(CC)에 포함될 수 있는 트랜지스터로서, 서브 픽셀의 보상 구동을 위해 센싱 동작을 수행한다.

스위칭 트랜지스터(SW1)는 제1스캔라인(GL1a)을 통해 공급된 스캔신호에 응답하여, 데이터라인(DL1)을 통해 공급되는 데이터전압을 제1노드(N1)에 공급하는 역할을 한다. 그리고 센싱 트랜지스터(SW2)는 제2스캔라인(GL1b)을 통해 공급된 센싱신호에 응답하여, 구동 트랜지스터(DR)와 유기 발광다이오드(OLED) 사이에 위치하는 제2노드(N2)를 초기화하거나 센싱하는 역할을 한다.

한편, 앞서 도 3에서 소개된 서브 픽셀의 회로 구성은 이해를 돕기 위한 것일 뿐이다. 즉, 본 발명의 서브 픽셀의 회로 구성은 이에 한정되지 않고, 2T(Transistor)1C(Capacitor), 3T1C, 4T2C, 5T2C, 6T2C, 7T2C 등으로 다양하게 구성될 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 표시 패널(110)은 제1기판(110a), 제2기판(110b), 표시영역(AA), 패드부(PAD), 밀봉부재(ENC) 등을 포함한다. 제1기판(110a)과 제2기판(110b)은 빛을 투과시킬 수 있는 투명 수지나 유리 등으로 선택된다. 표시영역(AA)은 빛을 발광하는 서브 픽셀들로 이루어진다. 패드부(PAD)는 외부 기판과의 전기적인 연결을 도모하기 위한 패드들로 이루어진다.

표시영역(AA)은 제1기판(110a)의 거의 모든 면을 차지하도록 배치되고, 패드부(PAD)는 제1기판(110a)의 일측 외곽에 배치된다. 표시영역(AA)은 제1기판(110a)과 제2기판(110b) 사이에 존재하는 밀봉부재(ENC)에 의해 밀봉되어 수분이나 산소 등으로부터 보호된다. 반면 패드부(PAD)는 외부로 노출된다. 그러나 표시 패널(110)의 밀봉 구조는 다양하게 구현될 수 있으므로 이에 한정되지 않는다.

앞서 설명된 유기전계발광표시장치 등은 고품질의 영상을 표시 패널에 표시하기 위한 방법의 하나로서 화질 보상(또는 Mura 보상)을 한다. 통상 화질 보상은 표시 패널에 특정 계조의 패턴을 표시하고, 표시된 영상을 촬영한 후 화질 차이가 존재하는 부분을 보상하기 위한 데이터를 마련하는 방식이 일반적이다.

그런데 종래에 제안된 화질 보상 방식은 카메라를 이용한 영상의 획득은 물론이고 계조별 보상값을 쓰고 읽는 과정 등 많은 부분에서 개선의 여지가 있다. 그러므로 이하에서는 실험예에 따른 화질 보상 방식을 하나 채택하고 실험예와 대비되는 실시예를 설명한다.

<실험예>

도 5는 실험예에 따른 화질 보상 방식에 필요한 장치의 구성 예시도이고, 도 6은 실험예에 따라 카메라를 이용한 계조별 영상 획득 방법을 설명하기 위한 도면이며, 도 7은 실험예에 따른 보상 방식을 설명하기 위한 도면이고, 도 8은 실험예에 따른 문제를 설명하기 위한 도면이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 실험예에 따른 화질 보상 방식을 수행하기 위해서는 표시 패널(110)에 표시된 패턴이나 영상을 획득할 수 있는 영상획득장치(CMP) 등이 필요하다. 영상획득장치(CMP)는 카메라 몸체(CAM)의 전방에 배치된 렌즈(LEN)와 카메라 몸체(CAM)의 내부에 배치된 센서(SEN)를 포함한다.

도 6에 도시된 바와 같이, 영상획득장치(CMP)는 표시 패널(110)에 표시된 계조별 패턴이나 영상을 획득한다. 그리고 영상획득장치(CMP)에 포함된 컴퓨터 등을 기반으로 표시 패널(110)로부터 획득한 패턴이나 영상을 데이터화한다.

도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 실험예에 따른 영상획득장치(CMP)는 하나의 센서(SEN)를 가지고 있는바 표시 패널(110)에 하나의 계조씩 패턴이나 영상을 표시하면서 획득한 패턴이나 영상을 데이터화할 수밖에 없다. 이 때문에, 실험예를 따르면 도 7과 같은 흐름으로 표시 패널을 보상하게 된다.

도 7에 도시된 바와 같이, 표시 패널을 촬영하고(S110), 영상 내의 화질 보상(Mura) 대상을 검출하고(S120), 검출된 화질 보상(Mura) 대상의 프로파일을 분석하고(S130), 표시 패널에 공급할 보상값(보상 Data)를 산출하고(S140), 표시 패널을 보상하는 단계(S150)로 이루어질 수 있다. 이때, 촬영된 영상 내의 화질 보상(Mura) 대상을 검출하기 위한 데이터화하는 과정은 물론이고 프로파일 분석, 보상값 산출 등의 작업은 영상획득장치에 포함된 컴퓨터 등에 의해 이루어질 수 있다.

실험예는 표시 패널을 촬영할 때 예컨대, 표시 패널에 제32계조(G32), 제64계조(G64), 제128계조(G128), 제192계조(G192) 등 4개의 탭(4tab)에 해당하는 패턴(Pattern)을 각각 표시하면서 영상 획득을 위한 촬영을 하게 된다. 도 7의 S110 단계에 기재된 "Cal. Pattern"은 영상획득장치의 교정(예: Camera 교정)을 위한 촬영분이다.

실험예는 영상획득장치의 구조적 특성에 따른 한계(하나의 센서로 하나의 영상만 취득) 때문에 표시 패널(110)에 하나의 계조씩 패턴이나 영상을 표시하면서 영상을 촬영 및 획득하고 데이터화할 수밖에 없어 이로부터 파생되는 문제를 해결할 필요가 있는 것으로 나타났다.

또한, 실험예는 동일한 노출 시간(Exposure Time)을 가지고 있어 서로 다른 밝기의 패턴을 촬영할 경우 다이나믹 레인지(dynamic range)의 한계로 인하여 획득한 영상이 세츄레이션(saturation)(예: 획득된 영상이 검정색이 됨) 되어 영상 처리에 제약을 받게 되는 것으로 나타났다. 이와 관련된 정보는 도 8의 제16계조(G16), 제64계조(G64), 제128계조(G128)의 영상 품질(Image Quality)의 좋고 나쁨의 정도를 보면 알 수 있다.

이 밖에, 실험예에서 나타나고 있는 문제는 종래에 제안된 화질 보상 방식에서도 나타나고 있는 것으로 확인되는바, 현존하는 화질 보상 방식은 많은 부분에서 개선의 여지가 있을 것이다.

<실시예>

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 화질 보상 방식에 필요한 장치의 구성 예시도이고, 도 10은 렌즈와 센서 사이에 배치된 광학구조물의 기능을 설명하기 위한 도면이며, 도 11은 프리즘의 구조에 따른 입사광 분리 기능을 보여주는 그림이고, 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 화질 보상 방식에서 사용할 수 있는 모자이크 패턴의 예시도이다.

도 9 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 화질 보상 방식을 수행하기 위해서는 표시 패널(110)에 표시된 패턴이나 영상을 획득할 수 있는 영상획득장치(CMP) 등이 필요하다. 영상획득장치(CMP)는 카메라 몸체(CAM)의 전방에 배치된 렌즈(LEN), 카메라 몸체(CAM)의 내부에 배치된 센서들(SEN), 렌즈(LEN)와 센서들(SEN) 사이에 배치된 프리즘(PRM)을 포함한다.

영상획득장치(CMP)의 센서들(SEN)은 제1센서(SEN1), 제2센서(SEN2) 및 제3센서(SEN3)와 같이 적어도 3개로 구성된다. 제1센서(SEN1), 제2센서(SEN2) 및 제3센서(SEN3)는 개별적인 노출 시간(Exposure Time)을 갖도록 제어된다. 예컨대, 제1센서(SEN1)의 노출 시간은 100㎳, 제2센서(SEN2)의 노출 시간은 200㎳, 제3센서(SEN3)의 노출 시간은 300㎳로 설정된다. 위의 예와 같이, 제1센서(SEN1), 제2센서(SEN2) 및 제3센서(SEN3)의 노출 시간을 달리하면 단일 센서의 다이나믹 레인지의 한계를 극복할 수 있어 다중 노출 영상을 획득할 수 있게 된다.

영상획득장치(CMP)의 렌즈(LEN)와 센서들(SEN) 사이에 배치된 광학구조물은 다중 노출 영상의 효율적 분리 및 획득이 가능하게 한다. 광학구조물은 도 10 및 도 11과 같이 렌즈(LEN)를 통해 입력된 영상이나 입사광을 분리할 수 있는 프리즘(PRM) 등의 구조로 구현된다. 프리즘(PRM)은 입사된 광을 제1센서(SEN1)로 보내는 부분(B), 입사된 광을 제2센서(SEN2)로 보내는 부분(C) 그리고 입사된 광을 제3센서(SEN3)로 보내는 부분(A)을 포함한다.

본 발명의 실시예에 따른 영상획득장치(CMP)는 다중 노출 영상을 획득할 수 있는 카메라 등의 장치를 기반으로 구현된다. 다중 노출 영상을 획득할 수 있는 장치의 구성으로는 ① 3-CCD 카메라(Camera)와 ② 카메라 멀티 프로세싱(Camera Multi processing)를 예로 들 수 있으나 이에 한정되지 않는다.

본 발명의 실시예에 따른 영상획득장치(CMP)를 이용하면 도 12의 예시와 같이 표시 패널(110) 상에 멀티 패턴(Multi-Pattern)(또는 모자이크 패턴; Mosaic Pattern)(MPTN)과 같이 적어도 2개 이상의 다양한 계조(제32계조, 제64계조, 제128계조, 제192계조 등)의 영상을 동시에 표시하면서 영상을 촬영 및 획득하고 데이터화할 수 있다. 그 결과 본 발명의 실시예를 따르면 실험예에서 발생하는 문제로서 개별 패턴에 대한 순차적 촬영 및 처리로 인한 택트 타임 손실(Tact-Time Loss) 등을 해소할 수 있는 효과가 있다.

이하, 표시 패널 상에 표시된 멀티 패턴을 계조별로 분리한 후 화질 보상을 수행하기 위한 영상 처리 그리고 이를 수행하는 장치와 관련된 부분을 설명한다.

도 13은 표시 패널 상에 멀티 패턴을 표시하고 이를 획득한 후 영상 처리를 통해 계조별로 패턴을 분리하는 예를 보여주는 도면이고, 도 14는 도 13에서 설명된 영상 처리를 수행하기 위한 장치의 구성을 간략히 나타낸 도면이며, 도 15는 도 14의 데이터 보상부를 더욱 상세히 나타낸 도면이고, 도 16은 데이터 보상부를 기반으로 영상 처리를 수행하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예를 따르면 표시 패널 상에 표시된 멀티 패턴을 획득 및 데이터화하고 영상의 프로파일을 분석 및 예측할 수 있음은 물론 멀티 패턴으로부터 계조별 패턴을 분리할 수 있는데 그 예를 설명하면 다음과 같다.

도 13 (a)와 같이, 표시 패널 상에 표시된 제32계조(G32)와 제64계조(G64)를 포함하는 멀티 패턴(Multi-Pattern)은 도 9 내지 도 11에서 설명된 영상획득장치(CMP)의 다중 노출 기능을 기반으로 획득 및 데이터화된다.

도 13 (b)와 같이, 데이터화된 영상은 프로파일을 분석 및 예측할 수 있는 영상 처리를 진행하게 된다. 입력된 영상의 프로파일을 분석하면 영상 내의 화질 보상(Mura) 대상을 용이하게 검출할 수 있게 된다. 또한, 영상 내에 혼재하고 있는 계조 중 하나로 다른 계조의 생략 데이터(계조 패턴의 혼재로 인하여 데이터가 연속되지 않고 생략되는 구간이 있음-예를 들면 바둑판과 같이 블랙이 연속되지 않고 흰색이 끼어 있는데 흰색과 같은 부분이 생략 데이터에 해당함)를 예측할 수 있게 된다. 예컨대, 제32계조(G32)의 프로파일로 제64계조(G64)의 생략 데이터 분에 해당하는 프로파일을 예측한다든가 그 반대로 제64계조(G64)의 프로파일로 제32계조(G32)의 생략 데이터 분에 해당하는 프로파일을 예측할 수 있다.

도 13 (a) 및 (b)와 같이, 영상 내에 혼재하고 있는 계조별 레벨 특성에 기초하여 멀티 패턴으로부터 계조별 패턴을 분리하고, 멀티 패턴 사용으로 인하여 특정 위치의 생략 데이터 분(생략된 계조분)을 예측 및 복원할 수 있게 된다. 예컨대, 하나의 영상이 제32계조(G32)와 제64계조(G64)를 포함하는 멀티 패턴(Multi-Pattern) 형태로 입력되더라도 제32계조(G32)와 제64계조(G64)를 각각 분리할 수 있게 됨은 물론이고 예측을 통한 데이터 복원을 할 수 있다.

도 13에서 설명된 영상 처리는 도 9 내지 도 11에서 설명된 영상획득장치에 포함된 컴퓨터 등에서 수행될 수 있다. 그러나 본 발명에서는 도 14에 도시된 데이터 보상부(170)에서 도 13에서 설명된 영상 처리 등이 이루어지는 것을 일례로 한다. 데이터 보상부(170)는 입력된 영상의 프로파일을 분석 및 예측하고, 멀티 패턴으로부터 계조별 패턴을 분리할 수 있음은 물론 보상값을 생성할 수 있는 기능을 수행한다.

데이터 보상부(170)가 수행하는 기능은 표시장치를 구성하는 모듈 단에서 이루어지도록 구현될 수 있다. 이를 가능하게 하기 위해, 데이터 보상부(170)는 타이밍 제어부(180)의 내부에 포함될 수 있으나 이에 한정되지 않고 별도의 IC 형태로 구현될 수도 있다. 이와 같이, 표시장치를 구성하는 모듈 단에 데이터 보상부(170)를 추가하면, 표시장치의 자체적으로 다양한 계조가 혼재된 멀티 패턴을 기반으로 영상 처리는 물론이고 보상값을 생성할 수 있다.

데이터 보상부(170)는 다양한 계조가 혼재된 멀티 패턴을 기반으로 영상 처리는 물론이고 보상값을 생성할 수 있는바 하나의 단일 메모리(190)를 기반으로 보상값을 쓰거나 읽어들일 수 있다. 그 결과, 실시예의 보상 장치를 이용하면 메모리 사용량 또한 절감할 수 있는 효과가 있는데 이와 관련된 설명은 이하에서 다시 다루기로 하고 데이터 보상부(170)의 구체적인 구성과 기능을 먼저 설명한다. 다만, 이하의 설명에서는 멀티 패턴으로부터 계조별 패턴을 분리한 이후 보상이 필요한 계조별 프로파일을 분석하기 위한 계산단계부터 설명한다. 또한, 이하에서는 화질 보상 방식 중 하나인 얼룩 보상을 하나의 예로 설명한다.

도 15에 도시된 바와 같이, 데이터 보상부(170)는 외부로부터 입력된 영상을 기반으로 보상값을 사전 생성하기 위한 영상 처리를 수행하는 보상값 생성부(170a)와 표시 패널에 공급할 데이터신호에 사전 생성된 보상값을 실시간 적용하기 위한 영상 처리를 수행하는 보상값 출력부(170b)로 구분된다. 보상값 생성부(170a)는 프로파일 계산 및 생성부(171), 프로파일 합성부(172), 목표 프로파일 생성 및 보상값 도출부(173)를 포함한다. 보상값 출력부(170b)는 보상값 추출 및 생성부(174), 보상값 합성부(175) 및 보상값 실시간 생성 및 출력부(176)를 포함한다.

도 15 및 도 16에 도시된 바와 같이, 프로파일 계산 및 생성부(171)는 보상 계조(Gray)별 패턴(PTN) 인가 영역에 대한 프로파일(Profile)을 계산(S210)하는 기능을 수행한다. 프로파일 계산 및 생성부(171)는 촬영으로 획득 및 데이터화한 영상의 얼룩 프로파일을 계조별로 구분하여 계산한다. 예컨대, 멀티 패턴에 제32계조, 제64계조, 제128계조, 제192계조 등의 계조가 포함되어 있다면, 이들 계조 각각에 대한 얼룩 프로파일을 계산한다. 얼룩 프로파일은 보상이 필요한 부분이다.

또한, 프로파일 계산 및 생성부(171)는 보상 계조(Gray)별 패턴(PTN) 미인가 영역(생략 데이터에 해당)에 대한 프로파일(Profile)을 생성(S220)하는 기능을 수행한다. 예컨대, 프로파일 계산 및 생성부(171)는 멀티 패턴에 제32계조, 제64계조, 제128계조, 제192계조 등의 계조가 포함되어 있다면, 이들 계조들 중 하나를 이용하여 각 계조의 생략 데이터를 예측하기 위한 프로파일을 계산한다. 즉, 프로파일 계산 및 생성부(171)는 보상 계조(Gray)별 패턴(PTN) 인가 영역에 대한 프로파일(Profile)을 기반으로 보상 계조(Gray)별 패턴(PTN) 미인가 영역(생략 데이터에 해당)에 대한 프로파일(Profile)을 생성한다.

프로파일 합성부(172)는 보상 계조(Gray)별 패턴(PTN) 인가 영역과 패턴(PTN) 미인가 영역에 대한 프로파일(Profile)을 합성(S230)하는 기능을 수행한다. 프로파일 합성부(172)는 예측을 통해 마련된 각 계조의 생략 데이터 분을 각 계조에 부가하여 계조별 풀(FULL) 영상 크기의 프로파일을 생성한다.

이처럼, 실시예는 계조별 풀 영상 크기의 프로파일 생성에 따른 정확도를 높이기 위해 공간적 보간법을 활용한다. 계조별 풀(FULL) 영상 크기의 프로파일을 생성하면, 계조별로 보상값 도출 및 보상값 생성이 가능해 진다.

목표 프로파일 생성 및 보상값 도출부(173)는 보상 계조(Gray)별 패턴(PTN)의 목표 프로파일을 생성하고 보상값을 도출(S240)하는 기능을 수행한다. 목표 프로파일 생성 및 보상값 도출부(173)는 계조별로 마련된 풀 영상 프로파일에서 얼룩 프로파일을 보상하기 위한 목표 프로파일을 생성하고 이로부터 계조별 보상값을 도출한다.

또한, 목표 프로파일 생성 및 보상값 도출부(173)는 도출된 보상값을 메모리(190)에 쓰는(S250) 기능을 수행한다. 예컨대, 목표 프로파일 생성 및 보상값 도출부(173)는 최초 영상 획득 시와 마찬가지로 제32계조, 제64계조, 제128계조, 제192계조에 대한 보상값을 각각 촬영 영역별로 할당한 후 메모리(190)에 저장하기 위한 쓰기(Writing)를 수행할 수 있다.

보상값 추출 및 생성부(174)는 메모리(190)에 저장된 보상값을 표시 패널에 공급할 데이터신호에 대한 실시간 얼룩 보상용으로 활용하기 위해 읽는(S260) 기능을 수행한다. 예컨대, 보상값 추출 및 생성부(174)는 메모리(190)에 저장된 제32계조, 제64계조, 제128계조, 제192계조에 대한 보상값을 영역별로 구분하여 읽기(Reading)를 수행할 수 있다.

또한, 보상값 추출 및 생성부(174)는 보상 계조(Gray)별 패턴(PTN) 인가 영역에 대한 보상값을 추출(S270)하는 기능을 수행한다. 보상값 추출 및 생성부(174)는 실시간 얼룩 보상을 하기 위해 제32계조, 제64계조, 제128계조, 제192계조에 대한 보상값을 각각 구분하여 추출할 수 있다.

또한, 보상값 추출 및 생성부(174)는 보상 계조(Gray)별 패턴(PTN) 미인가 영역에 대한 보상값을 생성(S280)하는 기능을 수행한다. 보상값 추출 및 생성부(174)는 보상 계조(Gray)별 패턴(PTN) 인가 영역을 기반으로 패턴(PTN) 미인가 영역으로 인한 생략 데이터 분을 예측하는 방식으로 보상값을 생성할 수 있다.

보상값 합성부(175)는 보상 계조(Gray)별 패턴(PTN) 인가 영역에 대한 보상값과 패턴(PTN) 미인가 영역에 대한 보상값을 합성(S290)하는 기능을 수행한다. 보상값 합성부(175)는 예측을 통해 마련된 각 계조의 생략 데이터 분에 대한 보상값을 해당 계조에 각각 부가하여 계조별 풀(FULL) 영상 크기의 보상값을 생성한다. 이처럼 계조별 풀(FULL) 영상 크기의 보상값을 실시간으로 생성하면, 이후 계조별로 보상값을 실시간으로 생성 및 보상이 가능해 진다.

보상값 실시간 생성 및 출력부(176)는 보상 계조(Gray)별 패턴(PTN) 보상값을 실시간으로 생성하고 표시 패널에 공급할 데이터신호에 적용 및 보상 화면이 출력(S300)되도록 하는 기능을 수행한다. 보상값 실시간 생성 및 출력부(176)는 계조별 풀(FULL) 영상 크기의 보상값을 기반으로 실시간 보상값을 생성하고 표시 패널에 공급할 데이터신호에 적용하기 위해 출력한다. 예컨대, 보상값 실시간 생성 및 출력부(176)는 제32계조, 제64계조, 제128계조, 제192계조에 대한 풀(FULL) 영상 크기의 보상값을 기반으로 보상값을 적용하여 보상 화면(보상된 데이터 기반의 화면)을 출력할 수 있다.

이상 데이터 보상부(170)는 다중 노출 영상에 대하여 동시 촬영 가능한 영상획득장치로부터 데이터화된 영상를 입력받고, 이를 기반으로 계조별로 영상을 재구성할 수 있다. 또한, 데이터 보상부(170)는 타이밍 제어부(180) 그리고 메모리(190)와 연동하여 계조별로 재구성된 영상에 기초한 멀티 패턴(또는 Multi-tab)을 표시 패널 상에 동시에 표시할 수도 있다. 또한, 데이터 보상부(170)는 멀티 패턴을 분석 및 계조별 획득 영상을 예측하여 계조별 풀 영상을 실시간으로 보상할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 보상 방식과 실험예에 따른 보상 방식(종래 방식 포함) 대비 차이점을 설명하면 다음과 같다.

도 17은 실험예에 따른 보상 방식의 메모리 사용 실태를 설명하기 위한 도면이고, 도 18은 본 발명의 실시예에 따른 보상 방식의 메모리 사용 실태를 설명하기 위한 도면이며, 도 19는 실험예의 보상값 저장 상태와 본 발명의 실시예에 따른 보상값 저장 상태를 알기 쉽게 표현한 도면이다.

도 17 내지 도 19에 도시된 바와 같이, 실험예에 따른 보상 방식은 표시 패널(110)의 얼룩 보상을 위한 보상 패턴(보상용 촬영 패턴)(PTN)을 계조별로 촬영해야 한다. 예컨대, 4개의 계조 구간에 대한 얼룩 보상이 이루어진다면 제32계조(32G), 제64계조(64G), 제128계조(128G), 제192계조(192G) 이상 적어도 4회에 걸친 영상 촬영 작업이 필요하다. 이 경우, 개별 패턴에 대한 순차적 촬영 및 처리로 인하여 택트 타임 손실(Tact-Time Loss)이 유발된다.

또한, 보상값을 저장하기 위한 메모리(191 ~ 194)를 계조별로 각각 구비해야 한다. 예컨대, 제32계조(32G), 제64계조(64G), 제128계조(128G), 제192계조(192G) 이상 4개의 계조 구간에 대한 보상값들(Cdata 1 ~ Cdata 4)을 각각 구분하여 저장해야 하므로 적어도 4개의 메모리(191 ~ 194)가 필요하다. 이 경우, 메모리의 사용 개수와 사용량의 증가로 표시장치의 제조비용 상승이 유발된다.

반면, 실시예에 따른 보상 방식은 표시 패널(110)의 얼룩 보상을 위한 보상 패턴(보상용 촬영 패턴)을 멀티 패턴(MPTN) 등의 형태로 구성할 수 있어 1회만 촬영해도 된다. 예컨대, 실험예와 같이 4개의 계조 구간에 대한 얼룩 보상이 이루어지더라도 제32계조(32G), 제64계조(64G), 제128계조(128G), 제192계조(192G)를 포함하는 멀티 패턴(MPTN)을 이용하므로 1회의 영상 촬영 작업만 필요하다. 이 경우, 멀티 패턴(MPTN)에 대한 1회 촬영 및 처리로 인하여 실험예 대비 대략 62.5%로 택트 타임을 낮출 수 있는 효과가 있다.

또한, 보상값을 저장하기 위한 메모리를 하나만 구비해도 된다. 예컨대, 실험예와 같이 4개의 계조 구간에 대한 보상값들(Cdata 1 ~ Cdata 4)의 저장이 필요하더라도 제32계조(32G), 제64계조(64G), 제128계조(128G), 제192계조(192G)를 포함하는 멀티 패턴(MPTN)과 유사하게 구획(촬영 영상의 배치)된 형태로 보상값들을 일괄 저장할 수 있어 1개의 메모리(190)만 필요하다. 이 경우, 하나의 메모리만으로도 모든 계조별 보상값의 구분 저장이 가능하므로 실험예 대비 메모리 사용 개수의 절감은 물론이고 표시장치의 제조비용 또한 절감할 수 있다.

이상 본 발명은 하나의 메모리에 저장된 다양한 계조의 데이터에 기초하여 표시 패널의 얼룩을 정의하고 보상값을 실시간으로 생성 및 보상하여 표시품질을 향상할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 1회의 촬영으로 저계조부터 고계조까지 다양한 계조의 패턴을 획득할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 보상 장치의 택트 타임 개선을 통해 표시장치의 생산성을 증대할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 메모리 사용 개수의 절감은 물론이고 표시장치의 제조비용 또한 절감할 수 있는 효과가 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 한다. 아울러, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어진다. 또한, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

180: 타이밍 제어부 130: 데이터 구동부
140: 스캔 구동부 110: 표시 패널
160: 전원 공급부 170: 데이터 보상부
170a: 보상값 생성부 170b: 보상값 출력부
171: 프로파일 계산 및 생성부 172:프로파일 합성부
174: 보상값 추출 및 생성부 175: 보상값 합성부
173: 목표 프로파일 생성 및 보상값 도출부
176: 보상값 실시간 생성 및 출력부

Claims (11)

1. 영상을 표시하는 표시 패널;
   데이터를 읽고 쓰기 위한 메모리; 및
   다양한 계조를 포함하는 멀티 패턴의 영상이 공급되면 상기 멀티 패턴에 포함된 다양한 계조를 각각 계조별로 분리하여 보상값을 도출하기 위한 영상 처리를 수행하는 데이터 보상부를 포함하고,
   상기 데이터 보상부는
   보상 계조별 패턴 인가 영역에 대한 프로파일을 계산하고 상기 보상 계조별 패턴 인가 영역에 대한 프로파일을 기반으로 상기 보상 계조별 패턴 미인가 영역에 대한 프로파일을 생성하는 프로파일 계산 및 생성부와,
   상기 보상 계조별 패턴 인가 영역에 대한 프로파일과 상기 보상 계조별 패턴 미인가 영역에 대한 프로파일을 합성하여 계조별 풀 영상 크기의 프로파일을 생성하는 프로파일 합성부와,
   상기 계조별 풀 영상 크기의 프로파일에서 얼룩 프로파일을 보상하기 위한 목표 프로파일을 생성하고 이로부터 계조별로 보상값을 도출하고 상기 보상값을 상기 메모리에 쓰는 목표 프로파일 생성 및 보상값 도출부를 포함하는 표시장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 데이터 보상부는
   상기 메모리에 저장된 보상값들을 기반으로 상기 표시 패널에 공급할 영상을 실시간 보상하는 표시장치.
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 데이터 보상부는
   상기 메모리에 저장된 상기 보상값을 읽어오고 상기 보상 계조별 패턴 인가 영역에 대한 보상값과 상기 보상 계조별 패턴 인가 영역에 대한 보상값을 기반으로 상기 보상 계조별 패턴 미인가 영역에 대한 보상값을 생성하는 보상값 추출 및 생성부와,
   상기 보상 계조별 패턴 인가 영역에 대한 보상값과 상기 보상 계조별 패턴 미인가 영역에 대한 보상값을 합성하여 계조별 풀 영상 크기의 보상값을 생성하는 보상값 합성부와,
   상기 계조별 풀 영상 크기의 보상값을 기반으로 보상값을 실시간 생성하여 상기 표시 패널에 공급할 데이터신호에 적용하기 위해 출력하는 보상값 실시간 생성 및 출력부를 포함하는 표시장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 데이터 보상부는
   상기 표시 패널을 구동하는 구동부를 제어하는 타이밍 제어부의 내부에 포함된 표시장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 표시 패널은
   다양한 계조를 포함하는 멀티 패턴의 영상을 표시하는 표시장치.
9. 카메라 몸체의 전방에 배치된 렌즈와, 상기 카메라 몸체의 내부에 배치된 센서들과, 상기 렌즈와 상기 센서들 사이에 배치되고 상기 렌즈를 통해 입력된 영상을 분리하는 광학구조물을 포함하는 영상획득장치를 포함하는 표시장치의 화질 보상 장치에 있어서,
   상기 센서들은 다중 노출 영상을 획득하도록 개별적인 노출 시간을 가지며,
   상기 영상획득장치는
   1회의 촬영으로 표시 패널 상의 다양한 계조를 포함하는 멀티 패턴의 영상을 계조별로 분리하여 획득하고 데이터화하는 표시장치의 화질 보상 장치.
10. 삭제
11. 제1항에 있어서,
    상기 보상 계조별 패턴 미인가 영역은
    상기 멀티 패턴 사용으로 인하여 특정 위치의 생략 데이터 분에 해당하며,
    상기 프로파일 계산 및 생성부는 계조들 중 하나를 기반으로 상기 생략 데이터 분을 예측 및 복원하는 표시장치.

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