KR100228279B1

KR100228279B1 - 플리커 평가 장치

Info

Publication number: KR100228279B1
Application number: KR1019960059945A
Authority: KR
Inventors: 남석현
Original assignee: 윤종용; 삼성전자주식회사
Priority date: 1996-11-29
Filing date: 1996-11-29
Publication date: 1999-11-01
Also published as: KR19980040720A

Abstract

본 발명은 플리커 평가 장치에 관한 것으로서, 플리커 레벨 측정 수단을 갖는 액정 표시 장치 패널과, 상기 플리커 레벨 측정 수단을 통해 측정된 광신호를 전기적인 아날로그 신호로 전환시키기 위한 계측기와, 상기 계측기로부터 출력되는 아날로그 신호를 주파수 영역의 데이터로 전환시켜 주파수 대비 플리커 이득으로 표시하기 위한 신호 분석기를 포함하여 이루어져 있으며, 계측기를 통한 물리량에 의해 액정 화면의 플리커 레벨을 측정함으로써 정확하고 일관성 있는 플리커의 측정이 가능하게 한 플리커 평가 장치에 관한 것이다.

Description

플리커 평가 장치

본 발명은 플리커 평가 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세히 말하자면 계측기를 통한 물리량에 의해 액정 화면의 플리커 레벨을 측정할 수 있는 플리커 평가 장치에 관한 것이다.

표시 장치의 일종으로서 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display)는, 경박단소하다는 외형적인 장점과 고해상도를 실현하면서 저소비전력이라는 특성을 갖고 있기 때문에, 그 사용 영역이 크게 증가하고 있다.

그러나, 이러한 액정 표시 장치에도 해결해야 할 몇가지 문제점이 있는데, 그 중 하나가 플리커이다.

플리커란 일종의 화면 떨림 현상인데, 입력되는 데이터 전압의 왜곡으로 인해 발행하는 광학적인 30Hz의 비대칭 성분 때문에 사용자의 눈에는 화면이 떨리는 현상으로 나타나게 된다. 이러한 비대칭 성분의 발생 과정을 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 구동 원리를 참조로 하여 좀 더 상세히 설명하기로 한다.

먼저, 액정 표시 장치에서 떨림없는 화면을 볼 수 있으려면 1초에 60회 이상의 주사(Scanning)가 수행되어야 한다. 그리고, 액정 표시 장치를 구동하는 데에 있어서, 액정의 열화를 방지하기 위해 제1도에 도시된 바와 같이 공통 전압(Vcom)을 기준으로 데이터 전압(Vs)을 프레임(Frame)마다 반전시키는 교류 구동 방법을 사용한다. 여기서, 프레임이란 첫 번째 게이트 전극에서 마지막 게이트 적극까지 주사하는 시간을 말하며, 일반적으로 한 프레임의 주기는 1/60초이다. 그러므로, 액정 표시 장치를 구동하기 위한 데이터 전압(Vs)의 주파수는 두 개의 프레임을 한 주기로 했을 때 30Hz가 된다.

그러나, 액정 표시 장치가 구동되는 과정에 있어서, 박막 트랜지스터의 소스(source)에 인가되는 데이터 전압(Vs)과 액정 커패시터에 실제로 인가되는 화소 전압(Vp)과는 ΔV 만큼의 차이가 발생한다. 그리고 이러한 차이 전압을 킥-백(Kick-back) 전압이라 한다.

이러한 킥-백 전압은 박막 트랜지스터의 게이트(gate)와 드레인(drain) 사이에 존재하는 기생 커패시턴스(Cgd) 때문에 발생하는데, 이러한 킥-백 전압으로 인해 데이터 전압(Vs)이 왜곡되어 액정의 투과율이 변화되므로 결국 30Hz 성분의 플리커가 발생하게 된다.

표시 장치에 있어서 이러한 플리커는 사용자의 시각 장애 및 눈의 피로를 가져오며 심리적 불안감을 안겨주는 원인이 되므로, 좋은 화질을 얻기 위해서 플리커는 반드시 제거되어야 한다.

플리커를 제거하기 위한 방법으로, 현재까지는 플리커를 목시검사(目視檢査)에 의해 평가하여 조절한다. 그러나, 이 방법은 측정자에 따라서 다르게 측정될 수 있으므로 정확성이 떨어지고 측정 결과의 일관성이 없다는 문제점이 있다.

따라서 본 발명의 과제는 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 계측기를 통한 물리량에 의해 액정 화면의 플리커 레벨을 측정할 수 있는 플리커 평가 장치를 제공하는 데에 있다.

제1도는 박막 트랜지스터 액정 표시 장치(TFT LCD)의 구동 원리를 나타낸 구동 신호의 파형도이고,

제2도는 본 발명의 실시예에 따른 플리커(Flicker) 평가 장치의 구성도이고,

제3도는 플리커가 있을 때, 본 발명에 따른 신호 분석기(Signal Analyzer)로 부터 출력되는 주파수 대비 플리커 이득의 그래프이고,

제4도는 플리커가 없을 때, 본 발명에 따른 신호 분석기로부터 출력되는 주파수 대비 플리커 이득의 그래프이고,

제5도는 계조(Gray) 대비 플리커 이득의 그래프이고,

제6도는 온도에 따른 계조 대비 플리커 이득의 그래프이다.

상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명은, 플리커 레벨 측정 수단을 갖는 액정 표시 장치 패널; 상기 플리커 레벨 측정 수단을 통해 측정된 광신호를 전기적인 아날로그 신호로 전화시키는 계측기; 그리고 상기 계측기로부터 출력되는 아날로그 신호를 주파수 영역의 데이터로 전환시켜, 주파수 대비 플리커 이득의 측정 결과를 정량적으로 표시하기 위하여 다음의 수학식

FLICKER = 10LOG(Px/Po)[dB] (이때 FLICKER는 플리커 이득, Px는 30Hz의 파워 스펙트럼, 그리고 Po는 0Hz의 파워 스펙트럼이다.)

을 적용한 신호분석기를 포함하여 이루어져 있다.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위해 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 설명하기로 한다.

제2도는 본 발명의 실시예에 따른 플리커 평가 장치의 구성도이다.

제2도에 도시되어 있듯이, 본 발명의 실시예에 따른 플리커 평가 장치에서, 액정 표시 장치 패널(10)의 화면에는 플리커 레벨 측정용으로 수직 또는 수평 라인 패턴 마스크(11)를 씌운 다음, 계조 전압을 변화시키면서 플리커 레벨을 측정한다. 이러한 패턴 마스크(11)는 배경(Background)이 블랙(black) 상태인 것과 화이트(white) 상태인 것이 있다.

계측기(20)로는 포토메타(Photometer)인 BM-7(TOPCON社)을 사용한다. BM-7은 상기 수직 또는 수평 라인 패턴 마스크(11)를 통해 측정된 광신호를 전기적인 아날로그 신호(Y-output)로 전환시켜 출력한다.

신호 분석기(30)는, 상기 계측기(20)로부터 아날로그 신호(Y-putput)를 입력받아 FFT(Fast Fourier Transform) 분석 기법을 이용하여 0Hz~100Hz 주파수대의 플리커 레벨을 측정하여 표시한다. FFT 분석 기법은 시간 영역의 데이터를 주파수 영역의 데이터로 전환시키는 기법으로서, 이 기법을 통해 주파수 대비 플리커 이득을 표시할 수 있다.

상기와 같이 구성되어 있는 본 발명의 실시예에 따른 플리커 평가 장치의 동작은 다음과 같다.

본 발명의 실시예에 따른 플리커 평가 장치는, 단순한 목시검사에 의존하지 않고 계측기를 통한 물리량에 의해 액정 화면의 플리커 레벨을 측정할 수 있도록 한 것이다.

제3도에서 제6도는 본 발명의 실시예에 따른 신호 분석기(30)를 이용하여 플리커 레벨을 측정한 결과를 보여준다.

먼저, 제3도와 제4도는 FFT 기법을 이용한 것으로서, 그래프의 X축은 0Hz에서 100Hz까지의 주파수를 나타내며, Y축은 플리커 이득(단위:dB)으로서 해당 주파수대의 플리커 신호 크기를 나타낸다.

이때, 0Hz에서 나타나는 이득은 입력된 신호가 왜곡없이 나타난 정도를 의미하는 것으로서, 화면의 떨림이 없으면 0Hz에서의 이득은 크게 나타난다. 또한 60Hz에서 나타나는 이득 역시 시각적으로 떨림의 현상을 느낄 수 없는 양이므로 무시할 수 있다.

그러나, 30Hz에서의 이득은 표시 장치가 30Hz 성분의 플리커를 가지고 있음을 의미하는데, 이는 데이터 전압이 30Hz마다 주기적으로 반복하기 때문이다.

따라서, 제3도는 플리커를 많이 느낄 수 있는 화면인 경우 주파수 대비 이득을 나타낸 그래프이고, 제4도는 시각적으로 플리커를 느낄 수 없는 60Hz이외에 30Hz나 90Hz대에서는 플리커 이득이 미미한 것을 볼 때 플리커를 느낄 수 없는 화면인 경우를 나타낸 그래프이다.

위의 측정 결과를 정량적으로 나타내기 위하여 아래의 수학식 1과 같은 공식을 사용한다.

[수학식 1]

FLICKER = 10LOG(Px/Po)[dB]

여기서 FLICKER는 플리커 이득, Px는 30Hz의 파워 스펙트럼(power spectrum), Po는 0Hz의 파워 스펙트럼을 의미한다.

상기 수학식 1을 적용시키게 되면, 계산된 플리커 이득(FLICKER)이 적을수록 실제 플리커는 많이 나타나는 것을 의미하게 되고, 플리커 이득(FLICKER)이 클수록 실제 플리커는 적게 나타나는 것을 의미하게 된다.

위 수학식 1을 적용시켜, 플리커가 많이 나타나는 화면과 적게 나타나는 화면은 계조 레벨에 따라 측정한 결과가 제5도에 도시되어 있다.

제5도의 (a)는 플리커가 적게 나타나는 화면의 플리커 레벨을 측정한 것으로서 플리커 레벨이 6[dB]보다 높게 측정되고, (b)는 플리커가 많이 나타나는 화면의 플리커 레벨을 측정한 것으로서 플리커 레벨이 3[dB]정도로 측정된다. 이때 플리커 레벨이 13계조 근처에서 급격하게 변하는 이유는 일정한 휘도가 되면 계측기(20)의 필터(filter)가 바뀌기 때문이다.

액정 표시 장치 패널의 온도에 따른 플리커 레벨의 변화는 제6도와 같이 측정된다. 제6도의 (a)는 상온 25도에서의 계조 대비 플리커 이득의 그래프이고, (b)는 30도에서, (c)는 50도에서의 그래프이다.

제6도의 측정 결과를 통해서, 온도가 상온 25도에서 50도로 증가함에 따라 전계조 영역에서 플리커가 증가함을 알 수 있다. 이는 온도가 올라가면 액정의 유전율이 변하여 플리커의 발생 원인인 킥-백 전압에 영향을 미쳐 플리커가 증가하기 때문이다.

따라서 본 발명의 실시예에 따른 플리커 평가 장치의 효과는, 정확하고 일관성 있는 플리커의 측정이 가능하다는 것이다.

Claims

플리커 레벨 측정 수단을 갖는 액정 표시 장치 패널; 상기 플리커 레벨 측정 수단을 통해 측정된 광신호를 전기적인 아날로그 신호로 전환시키는 계측기; 그리고 상기 계측기로부터 출력되는 아날로그 신호를 주파수 영역의 데이터로 전환시켜, 주파수 대비 플리커 이득의 측정 결과를 정량적으로 표시하기 위하여 다음의 수학식

FLICKER = 10LOG(Px/Po)[dB]

(이때 FLICKER는 플리커 이득, Px는 30Hz의 파워 스펙트럼, 그리고 Po는 0Hz의 파워 스펙트럼이다.)을 적용한 신호분석기를 포함하는 것을 특징으로 하는 플리커 측정 장치.
제1항에 있어서, 상기 플리커 레벨 측정 수단은, 배경이 블랙(black)인 수직 라인 패턴 마스크인 것을 특징으로 하는 플리커 평가 장치.
제1항에 있어서, 상기 플리커 레벨 측정 수단은, 배경이 화이트(white)인 수직 라인 패턴 마스크인 것을 특징으로 하는 플리커 평가 장치.
제1항에 있어서, 상기 주파수느 0Hz에서 100Hz까지인 것을 특징으로 하는 플리커 평가 장치.
제1항에 있어서, 상기 플리커 레벨 측정 수단은, 배경이 블랙(black)인 수평 라인 패턴 마스크인 것을 특징으로 하는 플리커 평가 장치.
제1항에 있어서, 상기 플리커 레벨 측정 수단은, 배경이 화이트(white)인 수평 라인 패턴 마스크인 것을 특징으로 하는 플리커 평가 장치.