KR100691434B1

KR100691434B1 - 액정표시장치의 휘도보정장치

Info

Publication number: KR100691434B1
Application number: KR1020050079910A
Authority: KR
Inventors: 성경
Original assignee: (주)알티에스
Priority date: 2005-08-30
Filing date: 2005-08-30
Publication date: 2007-03-09
Anticipated expiration: 2025-08-30
Also published as: KR20070027935A

Abstract

본 발명은 액정표시장치의 휘도검사장치에 관한 것이다. 본 발명의 장치는 백라이트, 및 서브픽셀(RGB)을 갖는 칼라필터를 포함하는 액정표시장치의 휘도검사장치에 있어서, 상기 칼라필터 각각의 서브픽셀(RGB)의 휘도가 서로 다르게 출력되는 감도를 갖는 촬상수단과, 촬상된 각 서브픽셀(RGB)의 휘도를 동일하게 상기 백라이트의 출사광을 필터링하기 위한 휘도보정수단을 포함하며, 액정표시장치의 백라이트 상부에 상기 휘도보정수단을 구비하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 본 발명의 장치는 액정표시장치의 서브픽셀 R, G, B 각각의 휘도를 동일하게 조절할 수 있어 액정표시장치의 휘도를 정확히 조절할 수 있는 효과를 제공한다.

휘도검사, 액정, 휘도보정

Description

액정표시장치의 휘도보정장치{Brightness compensating system of LCD device}

도 1은 일반적인 LCD모듈의 구성을 보여주기 위한 도면,

도 2는 LCD모듈에 대한 종래의 휘도조정 스킴을 보여주기 위한 블록도,

도 3은 바둑판구조를 가지는 RGB의 휘도맞춤 되기 이전상태를 보여주는 화면상태도,

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 액정표시장치의 검사장치에 있어서 휘도보정장치의 구성을 보여주기 위한 도면,

도 5는 카메라에 촬상된 R, G, B 서브픽셀 각각에 대한 휘도를 보여주는 그래프,

도 6은 도 4의 LCD모듈의 분리사시도,

도 7은 도 4의 카메라의 특성에 맞추어 R, G, B 서브픽셀 각각에 대한 휘도가 보정된 후의 그래프,

도 8은 R, G, B 서브픽셀 각각에 대한 휘도보정 후의 상태를 보여주는 화면상태도,

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시장치의 검사장치에 있어서 휘 도검사장치의 구성을 보여주기 위한 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 컴퓨터 300 : 모니터

500 : CCD카메라 700, 900 : LCD모듈

901 : 레드광LED 902 : 그린광LED

903 : 블루광LED 904 : 백색광LED

본 발명은 액정표시장치(Liquid crystal dislpay : LCD)의 휘도검사장치에 관한 것으로, 상세하게는 액정표시장치의 불량화소나 밝기가 서로 다른 화소나 각 화소의 밝기가 부분적으로 다름으로 인해 생기는 불량을 검출하기 위하여, 카메라f를 통해 액정표시장치로부터 얻은 R(Red),G(Green),B(Blue) 영상의 밝기를 동일하게 하는 휘도보정수단이 구비된 휘도검사장치에 관한 것이다.

일반적으로 검사장치에 사용되는 카메라는 우리 육안과는 달리 R, G, B에 대해 각각 다른 감도를 갖는다. 이로 인하여 동일한 밝기의 R, G, B를 카메라로 영상을 획득할 경우 각각의 색깔에 대한 감도의 차이로 인하여 획득한 영상의 R, G, B는 각각 다른 밝기로 나타난다. 그 이유는 카메라 촬상소자의 특성에 기인하는 것으로, 이와 같은 특성은 액정표시장치의 불량을 검출할 때도 마찬가지로 나타내는 데, 이러한 차이는 결국 불량을 측정할 때 측정오차로 등장하게 된다.

먼저 이해를 돕고자 본 발명에서 불량을 검출하고자 하는 액정표시장치인 TFT-LCD(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display)의 구성에 대해 설명한다.

도 1은 일반적인 TFT-LCD(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display) 모듈(100)의 구성을 보여주기 위한 도면이다.

도 1을 참조하면, LCD 모듈(100)은, 두 개의 글래스(glass)사이에 액정이 주입된 LCD 패널(10)과, LCD 패널(10)을 구동시키기 위한 구동회로들(20, 30) 및 이들 구동회로를 제어하는 제어신호들을 발생하는 타이밍 컨트롤러(timing controller ; 40)를 포함하는 구동부, 그리고 백라이트(backlight ; 60)를 포함한 섀시(chassis) 구조물로 구성된다. 이들로 구성된 조립품들은 통상적으로 TFT-LCD 모듈(또는 LCD 모듈)이라고 하며, 이 LCD 모듈(100)은 노트북 컴퓨터(notebook computer), 텔레비젼(television ; TV), 모니터(monitor)와 같은 시스템에서 디스플레이 기능을 담당하는 장치로 사용된다.

도 1에서 백라이트(60)는 인버터(62), 형광 램프(fluorescent lamp ; 64), 반사판(66) 등으로 구성되어, 광원으로 사용되는 형광 램프(64)로부터 밝기가 균일한 평면광을 만든다. 램프(64)는 크게 CCFT(Cold Cathode Fluorenscence Tube), HCFT(Hot Cathode Fluorenscence Tube)로 구분되고, 반사판(66)은 빛의 반사각을 변화시키는 역할을 수행한다.

한편, LCD 패널(10)은, 구동회로들(20, 30)로부터 입력된 각각의 화소 신호 전압에 응답하여 백라이트(60)로부터 입사된 백색 평면광이 화소에 투과되는 빛을 제어함으로써 컬러 영상을 표시한다.

이러한 LCD패널에 휘도를 조절하기 위한 장치를 도 3을 참조하여 설명한다.

도 2는 LCD모듈에 대한 종래의 휘도보정 스킴을 보여주기 위한 블록도이다.

도 2를 참고하면, LCD 모듈(100)을 휴대용 컴퓨터 또는 데스크탑 컴퓨터에서 디스플레이 장치로 사용하는 경우이다. 일반적으로, 휴대용 컴퓨터 또는 데스크탑 컴퓨터 시스템은 직류 전압으로 구동되는 반면, 백라이트(60)는 교류 전압으로 점등된다. 따라서, LCD 모듈(100)에는 도 2에 도시된 바와 같이, 직류 전압을 교류 전압으로 변환시키기 위한 인버터(62)가 필수적으로 요구된다. 이 인버터(62)는 이와 같은 직류 전압을 교류 전압으로 변환시키는 동작 외에도, 이 분야에 대한 통상의 지식을 가진 이들에게 잘 알려져 있는 바와 같이, 그 내부에 제광회로(dimming circuit ; 미도시됨)가 구비되어 있어 램프(64)의 휘도를 조절하는 기능을 수행한다.

도 2에서, 사용자가 컴퓨터 조작을 통해 휘도 조절 명령을 입력하면, 컴퓨터 본체부(200)는 휘도를 조절하기 위한 휘도조절전압(CTL_V)을 인버터(62)로 발생한다. 컴퓨터 본체부(200)로부터 휘도조절전압(CTL_V)이 발생되면, 인버터(62)에 구비된 제광회로는 휘도조절전압(CTL_V)에 응답해서 램프(64)의 전류를 제한하여 백라이트(60)의 휘도를 조절한다. 예를 들어, 컴퓨터가 휴대용 컴퓨터인 경우, 휘도조절전압(CTL_V)은 0 - 3.3V의 값을 가진다. 이 때, 휘도조절전압(CTL_V)이 0V일 때 가장 어두운 휘도(흑 ; black)가 나타나게 되고, 휘도조절전압(CTL_V)이 3.3V일 때 가장 밝은 휘도(백 ; white)가 나타나게 된다. 이처럼 화면전체에 대한 휘도를 조절하기 위해서는 우선 CD패널의 서브픽셀인 R,G,B의 휘도가 동일해야 만이 휘도검사가 가능하다.

즉, 도 1에 도시된 LCD모듈(100)에는 컬러영상을 표시하기 위한 컬러필터가 도시되지는 않았지만 LCD패널의 상부로 컬러필터를 접합하여 컬러영상을 표시할 수 있다. 이때, 칼라필터의 픽셀 단위는 R,G,B의 3개 서브픽셀로 구성되며 R,G,B는 바둑판 구조를 갖는다. 바둑판 구조인 R,G,B를 카메라를 이용해 휘도를 촬영해 보면, 도 3에 도시된 바와 같다. 이는 상기에서도 설명한 바와 같이 카메라의 특성상 R,G,B에 대한 감도가 다르므로, 화면상에 다른 휘도로 표시되는 것이다.

도 3은 바둑판구조를 가지는 R,G,B의 휘도맞춤 되기 이전상태를 보여준다.

도 3을 참고하면, R,G,B가 하나의 픽셀을 형성하고 있으며, 그 픽셀들이 이루는 한줄의 라인들이 모여 하나의 화면을 형성한다. 그리고, 하나의 픽셀들에는 컬러를 표시하기 위한 R(red), G(Green), 및 B(Blue)의 세가지 색상을 나타내는 서브픽셀로 이루어진다. 부분확대도를 보면, 서브픽셀중 G가 가장 휘도가 높은 상태이며, B가 그 다음이고, R이 가장 휘도가 낮음을 알 수 있다. 이처럼, R,G,B의 휘도가 서로 다르기 때문에 이로 인하여 정확한 불량검출이 힘들게 된다.

따라서 본 발명의 목적은 전술한 문제점을 해결할 수 있도록 액정표시장치의 불량을 검출하는 데 있어서, 주변기기(카메라)의 특성을 고려하고 R,G,B 각각의 서브픽셀에 대한 휘도를 동일하게 맞출 수 있는 휘도보정수단을 제공함으로서 액정표 시장치의 불량을 정확히 검사할 수 있는 휘도검사장치를 제공함에 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 휘도검사장치는 백라이트와, 하나의 픽셀에 R,G,B의 서브픽셀을 갖는 액정표시장치의 휘도검사장치에 있어서, 상기 액정표시장치의 각 서브픽셀(RGB)에서 발생하는 빛의 영상을 획득하는 촬상수단과, 촬상된 각 서브픽셀(RGB)의 휘도가 동일하도록 하기 위한 휘도보정수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따르면, 휘도보정수단은 촬상수단의 감도를 보상하는 필터링 특성을 갖는 필터인 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따르면, 휘도보정수단은 촬상수단의 감도를 보상하기위해 백라이트의 R,G,B를 조절하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따르면, 백라이트의 R,G,B를 보정하는 휘도보정수단은 백라이트의 출사광을 분산시키는 분산판 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 휘도검사장치는 백라이트, 및 하나의 픽셀에 R,G,B의 서브픽셀을 갖는 액정표시장치의 휘도검사장치에 있어서, 상기 서브픽셀(RGB)에서 조사되는 휘도의 영상을 획득하는 촬상수단, 및 백라이트에 설치되며, 상기 백라이트에는 사기 촬상된 각 서브픽셀(RGB)의 휘도를 동일하도록 레드광과 그린광, 및 블루광 중의 적어도 어느 하나 이상의 칼라광을 발생하는 칼라광 발생수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따르면, 칼라광 발생수단은 촬상수단의 감도를 보상하는 칼라광 LED인 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따르면, 칼라광발생수단은 백라이트의 출사광을 분산시켜 입사하기 위한 분산판을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도 4 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 기술하기로 한다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 액정표시장치의 휘도검사장치의 구성을 보여주기 위한 도면이다.

도 4를 참고하면, 테이블위에 LCD모듈(700)이 탑재되어 있으며, 그 LCD모듈(700)을 검사하기 위한 CCD카메라(500)가 상부에 위치한다. 그리고 CCD카메라(500)로부터 얻은 LCD모듈(700)의 영상을 취득하여 휘도 등의 검사를 하기 위한 컴퓨터(100)가 연결되고 그 컴퓨터(100)에는 모니터(300)가 연결된다.

도 4의 CCD카메라(500)의 감도를 이용해 기존의 LCD모듈(도 1의 참조부호 100)의 휘도를 촬영하면 도 5에 도시된 특성곡선을 얻을 수 있다.

도 5는 카메라에 촬상된 R, G, B 서브픽셀 각각에 대한 휘도를 보여주는 그래프이다.

도 5를 참고하면, CCD카메라(500)의 감도에 의해 서브픽셀의 RGB각각의 휘도를 알 수 있는데, 휘도는 도 5에서 보는바와 같이 G->B->R순임을 알 수 있다. 즉, G가 가장 높은 휘도를 보여주며 R이 가장 낮은 휘도를 갖음을 알 수 있다. 이러한 R,G,B에 대한 감도를 갖는 CCD카메라(500)에 의해 촬상된 서브픽셀(R,G,B)의 휘도를 고려하여 LCD모듈(700)의 휘도를 조절하는 예를 설명한다.

도 4에서 CCD카메라(500)는 LCD모듈(700)의 칼라필터(미도시)의 R,G,B의 서브픽셀을 촬상한다. 그리고 촬상된 서브픽셀의 휘도영상은 컴퓨터(100)에서 입력되어 출력가능 하도록 변화되어 모니터(300)상에 서브픽셀(R,G,B)의 휘도가 각각 다르게 출력된다. 여기서, LCD모듈(700)은 서브픽셀의 휘도가 동일하도록 휘도를 조절하는 휘도보정필터를 구비하는데 이는 각 주파수에 대한 투과율이 결정되면 그에 따라 각 주파수 투과 특성에 맞추어 코팅을 함으로써 제작된다. 이는 도 6을 참조하고 상세히 설명한다.

도 6은 도 4의 LCD모듈의 분리사시도이다.

도 6을 참고하면, LCD모듈(700)은 가장 하부로부터 순차적으로 백색광을 출력하는 다수개의 LED로 구성된 백라이트와 백라이트의 상부로 백라이트의 백색광을 분산시키기 위한 분산판과 분산된 광을 필터링하는 휘도보정필터, 및 칼라필터를 갖는 LCD패널을 포함한다. 여기서 휘도보정필터는 백색광으로부터의 광이 서브픽셀(R,G,B) 모두에 대해 동일한 휘도를 갖도록 필터링하는 필터이다.

보다 상세히 설명하면, 도 5에 도시된 바와 같이 각각의 서브픽셀(RGB)에 대하여 서로 다른 감도 특성을 나타냄으로써, 서로 다른 휘도로 출력하는 CCD카메라(500)의 감도특성을 보정하기 위하여 상기 감도특성과 반대되는 특성을 갖는 휘도보정필터를 제작한다. 그러면, CCD카메라(500)에 감도의 특성이 보상되어 서브픽셀(RGB)의 휘도가 동일하게 모니터(300)상에 출력가능하다. 도 7은 도 4의 카메라의 특성에 맞추어 R, G, B 서브픽셀 각각에 대한 휘도맞춤된 후의 그래프이다.

즉, 도 7을 보면, 휘도보정필터를 이용하여 서브픽셀(RGB) 각각의 휘도가 동일하도록 화면 출력된다. 즉, CCD카메라(500)는 촬상된 서브픽셀(RGB) 각각을 동일한 휘도로 출력하는 감도를 나타내므로 결과적으로 서브픽셀(RGB)의 휘도를 동일하게 화면에 출력할 수 있다. 따라서, 이때의 모니터(300)상에 디스플레이되는 서브픽셀의 영상은 도 8에 도시된 바와 같다.

도 8은 R, G, B 서브픽셀 각각에 대한 휘도맞춤 된 후의 상태를 보여주는 화면상태도이다. 이처럼 서브픽셀 RGB의 휘도가 동일해야 각 서브픽셀의 밝기의 차이에 따른 불량을 쉽게 감지해 낼 수 있게 된다.

본 실시예에서 백라이트의 백색광을 필터링하여 서브픽셀의 RGB 휘도를 동일하게 조절하는 휘도보정필터는 분산판과 LCD패널의 중간에 배치하였으나 그 위치에 한정되지는 않는다. 그리고, 휘도보정필터는 CCD카메라(500)가 서로 다른 휘도로 출력되는 감도를 갖을 때의 그래프와 상하 대칭인 그래프(미도시), 즉, 아래로 볼록한 그래프에 의해 상호 보상되어 동일한 서브픽셀(RGB)의 휘도를 얻을 수 있는 필터이다. 따라서, 백색광이 휘도보정필터를 통과하면서 필터링되어 서브픽셀(RGB)의 휘도가 동일하게 디스플레이되는 도 7의 그래프를 얻을 수 있다. 이는 CCD카메라의 감도특성이 보상되므로 가능하며 이러한 필터는 CCD카메라에 감도특성에 기인하여 제작한다. 여기서, 휘도보정필터의 필터링은 도 5와 상하대칭의 반대의 그래프(아래로 볼록)로 서브픽셀의 휘도가 출력되도록 CCD카메라의 감도를 보상하는 것을 말한다.

전술한 실시예에서는 LCD모듈(700)에 서브픽셀(RGB)의 휘도를 동일하게 하도록 CCD카메라의 감도를 보상하여 서브픽셀(RGB)의 휘도가 동일하게 필터링하는 휘도보정필터를 배치하는 예로 하였으나, 또 다른 실시예로 백라이트의 LED의 출사광의 색깔을 이용하여 휘도보정하는 예를 도 9를 참고하여 설명한다.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시장치의 휘도검사장치의 구성을 보여주기 위한 도면이다.

도 9를 참고하면, LCD모듈(900)은 가장 하부로부터 순차적으로 백색광을 출력하는 다수개의 LED로 된 백라이트와 백라이트의 상부로 백라이트의 백색광을 분산시키기 위한 분산판, 및 칼라필터를 갖는 LCD패널을 포함한다. 백라이트는 백색광LCD(904)이외에 레드광LED(901)와 그린광LED(902), 및 블루광LED(903)을 함께 구비하여 발광한다. 경우에 따라 백색광LED가 없는 경우도 가능하며, 각 색깔의 밝기는 레드광, 그린광, 블루광을 출사하는 LED의 갯수를 변경하여 휘도를 조절한다. 전술한 실시예에서 설명한 것과 같이 CCD카메라의 감도에 따른 서브픽셀의 휘도를 나타내는 그래프(도 5)를 참고하면 휘도가 밝은순으로 G->B->R 이므로 백라이트의 RGB색깔을 내는 LED의 개수를 CCD카메라의 감도를 보정할 수 있도록 휘도가 밝은순의 역순인 R->G->B가 되도록 조절하면 서브픽셀이 동일한 휘도를 얻을 수 있다. 예를 들어 R이 가장 어두우므로 백라이트에서 레드광LED(901)의 개수를 늘이고 가장 밝은 그린광LED(902)의 개수를 줄이는 방식으로 백라이트의 LED들(901, 902, 903, 904)의 개수를 조절함으로써 서브픽셀(RGB)의 휘도가 동일하도록 조절가능하다.

따라서, 본 발명의 장치는 액정표시장치의 서브픽셀 R, G, B의 영상을 CCD 카메라를 통해 획득함에 있어서, 휘도보정수단을 도입함으로써 CCD카메라에서 획득된 서브픽셀의 휘도를 동일하게 조절할 수 있어 액정표시장치의 불량여부를 정확히 판단할 수 있는 효과를 제공한다.

Claims

백라이트, 및 하나의 픽셀에 R(Red), G(Green), B(blue)의 서브픽셀을 갖는 칼라필터를 포함하는 액정표시장치의 불량화소를 검출하기 위한 휘도검사장치에 있어서,

상기 칼라필터 각각의 서브픽셀(RGB)의 휘도가 서로 다르게 출력되는 감도를 갖는 촬상수단; 및 상기 촬상된 각 서브픽셀(RGB)의 휘도를 동일하게 상기 백라이트의 출사광을 필터링하기 위한 휘도조절수단을 포함하며, 상기 액정표시장치의 백라이트 상부에 상기 휘도조절수단을 구비하는 것을 특징으로 하며,

상기 휘도조절수단은 상기 촬상수단의 감도를 보상하는 필터링 특성을 갖는 필터이며, 상기 백라이트의 출사광을 분산시켜 입사하기 위한 분산판을 포함하는 것을 특징으로 하는 휘도검사장치.
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백라이트, 및 하나의 픽셀에 R(Red), G(Green), B(blue)의 서브픽셀(RGB)을 갖는 칼라필터를 포함하는 액정표시장치의 불량화소를 검출하기 위한 휘도검사장치에 있어서,

상기 칼라필터 각각의 서브픽셀(RGB)의 휘도가 서로 다르게 출력되는 감도를 갖는 촬상수단; 및 상기 백라이트에 설치되며, 상기 촬상된 각 서브픽셀(RGB)의 휘도를 동일하도록 레드광과 그린광, 및 블루광 중의 적어도 어느 하나 이상의 칼라광을 발생하는 칼라광발생수단을 포함하며,

상기 칼라광발생수단은 상기 촬상수단의 감도를 보상하는 칼라광을 발생하는 LED인 것을 특징으로 하며, 상기 백라이트의 출사광을 분산시켜 입사하기 위한 분산판을 포함하는 것을 특징으로 하는 휘도검사장치.
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