KR101318246B1 - 액정표시장치의 불량 판별 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광학 시트에 발생되는 주름을 정량적으로 분석하기 위한 액정표시장치의 불량 판별 장치 및 방법에 관한 것이다.
이 액정표시장치의 불량 판별 장치는 액정표시장치의 이미지를 촬영하는 카메라; 상기 카메라의 출력신호에 혼입된 노이즈를 제거하는 필터; 상기 액정표시장치에 표시된 이미지의 육안 인식 콘트라스트 특성에 맞추어 상기 필터로부터 출력된 이미지의 콘트라스트 특성을 조절하는 콘트라스트 조절부; 상기 콘트라스트가 조절된 이미지의 계조를 휘도로 변환시키는 계조/휘도 변환부, 상기 액정표시장치의 표시화면에서 미리 설정된 가상의 측정 라인 부분의 상기 휘도를 분석하여 상기 액정표시장치의 표시 불량 수준을 분석하고 그 분석 결과를 맵핑시킨 그래프를 통해 상기 액정표시장치의 불량 여부를 판별하는 표시 불량 분석부; 상기 판별된 액정표시장치의 불량 여부를 표시하는 표시부; 및 상기 콘트라스트 조절부, 상기 계조/휘도 변환부, 상기 표시 불량 분석부, 및 상기 표시부를 제어하고 상기 표시 불량 분석부에 상기 그래프의 데이터를 공급하는 제어부를 구비한다.

Description

액정표시장치의 불량 판별 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD OF DISCRIMINATING A DEFECT OF LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
도 1은 종래 액정표시장치를 나타내는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 액정표시장치의 불량 판별 장치를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 액정표시장치의 불량 판별 방법을 나타내는 흐름도.
도 4는 카메라의 위치를 나타내는 도면.
도 5는 액정표시장치 이미지를 나타내는 도면.
도 6은 노이즈 필터링 단계에서 분할된 픽셀 영역을 나타내는 도면.
도 7은 이미지를 5×5 픽셀 영역으로 분할하여 노이즈 필터링을 실시한 그래프.
도 8은 콘트라스트 조절 방법을 나타내는 도면.
도 9a는 콘트라스트 조절 전의 액정표시장치 이미지를 나타내는 도면.
도 9b는 콘트라스트 조절 후의 액정표시장치 이미지를 나타내는 도면.
도 10은 콘트라스트가 조절되기 전 이미지와 콘트라스트가 조절된 이미지에서 측정 라인 부분의 계조를 각각 도시한 그래프.
도 11은 노이즈 필터링 및 콘트라스트 조절을 거친 액정표시장치 이미지를 나타내는 도면.
도 12는 도 11에서 b 부분의 위치에 따른 계조를 나타내는 도면.
도 13은 계조와 휘도를 매칭시킨 그래프.
도 14는 휘도 측정기를 통해 액정표시장치 이미지의 휘도를 측정한 도면.
도 15는 도 14를 통해 측정된 휘도와 수학식 1에 따라 변환시킨 휘도를 비교하는 그래프.
도 16a 내지 도 16c는 각각 다른 수준의 주름을 갖는 액정표시장치의 이미지를 나타내는 도면.
도 17은 도 16a 내지 도 16c에 도시된 액정표시장치 이미지의 계조를 나타낸 그래프.
도 18은 도 17의 계조를 휘도로 변환하여 나타낸 그래프.
도 19는 거리에 따른 사람의 시야각을 나타내는 도면.
도 20은 사람의 인지 영역을 나타내는 도면.
도 21은 카메라를 통해 촬영한 액정표시장치 이미지를 일정 영역으로 나눈 예를 나타내는 도면.
도 22a 내지 도 22c는 도 16a 내지 도 16c에 도시된 액정표시장치의 계조를 변환하여 나타내는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>
2 : 액정표시패널 5 : 광학 시트
8 : 램프 10: 탑 케이스
12 : 패널 가이드 14 : 버텀 커버
57 : 액정표시장치 59 : 카메라
61 : 카메라 시야 63 : 측정 라인
70 : 컴퓨터 72 : 필터
74 : 콘트라스트 조절부 76 : 계조/휘도 변환부
78 : 표시 불량 분석부 80 : 표시부
82 : 제어부
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 광학 시트에 발생되는 주름을 정량적으로 분석하기 위한 액정표시장치의 불량 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 액정표시장치는 경량, 박형, 저소비 전력구동 등의 특징으로 인해 그 응용범위가 점차 넓어지고 있는 추세에 있다. 이러한 추세에 따라, 액정표시장치는 사무자동화기기, 오디오/비디오 기기 등에 이용되고 있다. 이러한 액정표시장치는 매트릭스 형태로 배열된 다수의 제어용 스위치들에 인가되는 신호에 따라 광빔의 투과량이 조절되어 화면에 원하는 화상을 표시하게 된다.
이와 같은 액정표시장치는 자발광 표시장치가 아니기 때문에 백라이트(Back light)와 같은 별도의 광원이 필요하다.
백라이트는 광원의 위치에 따라 직하형 방식과 에지형 방식 등이 있다. 에지형 백라이트는 액정표시장치의 일측 가장자리에 광원을 설치하고, 그 광원으로부터 입사되는 빛을 도광판과 다수의 광학 시트를 통해 액정표시패널에 조사한다. 직하형 백라이트는 액정표시패널의 바로 아래에 다수의 광원을 배치하고, 그 광원들로부터 입사되는 빛을 확산판과 다수의 광학 시트를 통해 액정표시패널에 조사한다.
도 1은 직하형 방식의 백라이트를 적용한 액정표시장치의 예를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래의 액정표시장치는 액정표시패널(2)과, 광학 시트(5), 램프들(8), 탑 케이스(10), 패널 가이드(12) 및 버텀 커버(14)를 포함하여 액정표시패널(2)에 광을 조사하기 위한 백라이트 유닛을 구비한다.
버텀 커버(14)는 다수의 램프들(8)이 안쪽 공간에 수납되는 용기 구조로 제작되고, 그 안쪽 공간의 저면 및 측면에는 반사판이 형성된다.
램프들(8)은 도시하지 않은 인버터로부터의 교류 고전압에 의해 발광되어 확산판(13) 쪽으로 광을 발생하며 냉음극 형광램프(CCFL), 외부전극 형광램프(EEFL) 및 발광 다이오드(LED) 등이 사용된다.
패널 가이드(12)는 버텀 커버(14)의 가장자리 상에 위치하며, 몰드물로써 그 내부의 측벽면이 계단형 단턱면으로 성형되어 그 단턱면에 액정표시패널(2)과 광학 시트(5)가 장착된다.
광학 시트(5)는 제1 광학 시트(6)와 제2 광학 시트(4)를 포함한다.
제1 광학 시트(6)는 확산판을 포함한다. 확산판은 다수의 비드들(beads)을 포함하고 그 비드들을 이용하여 램프들(8)을 경유하여 입사되는 광을 산란시켜 액정표시패널(2)의 표시면에서 램프들(8)의 위치와 램프들(8) 사이의 위치에서 휘도 차이가 나지 않게 한다.
제2 광학 시트(4)는 1매 이상의 확산 시트와 1매 이상의 프리즘 시트를 포함하여 확산판으로부터 입사되는 광을 액정표시패널(2) 전체에 균일하게 조사하고 표시면에 대하여 수직인 방향으로 광의 진행경로를 꺾어 표시면 전면으로 광을 집광하는 역할을 한다.
액정표시패널(2)에는 다수의 데이터 라인들과 다수의 게이트 라인들이 교차되게 배열되고 상부기판 및 하부기판의 사이에 액정셀들이 액티브 매트릭스(Active Matrix) 형태로 배열된다. 또한, 액정표시패널에는 액정셀들 각각에 전계를 인가하기 위한 화소 전극들과 공통 전극들이 형성된다. 다수의 데이터 라인들과 다수의 게이트 라인들의 교차부에는 스캔 신호에 응답하여 화소 전극에 인가될 데이터 전압을 스위칭하기 위한 박막 트랜지스터(Thin Film Transister : TFT)들이 형성된다. 이러한 액정표시패널에는 테이프 케리어 패키지(Tape Carrier Package : TCP)를 통해 게이트 드라이브 집적회로들과 데이터 드라이브 집적회로들이 전기적으로 접속된다.
탑 케이스(10)는 직각으로 절곡된 평면부와 측면부를 가지는 사각띠 형태로 제작된다. 이러한 탑 케이스(10)는 액정표시패널(2)의 가장자리, 패널 가이드(12) 의 상면과 측면, 버텀 커버(14)의 측면 일부를 감싸도록 형성된다.
이와 같은 액정표시장치가 고온 고습 환경에서 장시간 방치되는 경우 광학 시트(5)에 주름과 같은 변형이 발생하게 된다. 이러한 주름은 액정표시장치의 표시화면 상에 얼룩 등의 표시 불량으로 나타남으로써 표시 품위를 떨어뜨려 액정표시장치 불량의 원인이 되고 있다. 특히, 액정표시장치가 노트북 컴퓨터 등의 휴대용 기기에 이용되는 경우, 고온 고습 환경에 방치될 가능성이 높기 때문에 주름이 발생하기 쉽다. 이로 인해 액정표시장치가 제조된 이후 테스트 과정에서 이러한 주름을 정확히 분석하여 액정표시장치의 불량을 판별할 수 있는 방법들이 요구되고 있다. 광학 시트(5)에 발생되는 주름을 측정하여 불량으로 판정하는 방법에는 사람이 직접 육안으로 확인하는 방법이 있으나 이 방법은 주름을 정량적으로 분석하기 어려운 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 광학 시트에 발생되는 주름을 정량적으로 분석하기 위한 액정표시장치의 불량 판별 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시 예에 따른 액정표시장치의 불량 판별 장치는 액정표시장치의 이미지를 촬영하는 카메라; 상기 카메라의 출력신호에 혼입된 노이즈를 제거하는 필터; 상기 액정표시장치에 표시된 이미지의 육안 인식 콘트라스트 특성에 맞추어 상기 필터로부터 출력된 이미지의 콘트라스트 특성을 조절하는 콘트라스트 조절부; 상기 콘트라스트가 조절된 이미지의 계조를 휘도로 변환시키는 계조/휘도 변환부, 상기 액정표시장치의 표시화면에서 미리 설정된 가상의 측정 라인 부분의 상기 휘도를 분석하여 상기 액정표시장치의 표시 불량 수준을 분석하고 그 분석 결과를 맵핑시킨 그래프를 통해 상기 액정표시장치의 불량 여부를 판별하는 표시 불량 분석부; 상기 판별된 액정표시장치의 불량 여부를 표시하는 표시부; 및 상기 콘트라스트 조절부, 상기 계조/휘도 변환부, 상기 표시 불량 분석부, 및 상기 표시부를 제어하고 상기 표시 불량 분석부에 상기 그래프의 데이터를 공급하는 제어부를 구비한다.
상기 카메라는 상기 액정표시장치의 표시화면 일측에 치우치게 배치되고, 상기 카메라의 주 시야 방향이 상기 표시화면에 대하여 0도보다 크고 90도보다 작은 각도로 경사진다.
상기 카메라는 상기 액정표시장치의 표시화면 가장자리에 치우치게 배치되고 서로의 주 시야 방향이 교차되는 다수의 카메라를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 액정표시장치의 불량 판별 방법은 액정표시장치의 이미지를 촬영하기 위해 카메라의 위치를 조정하는 단계; 필터를 통해 상기 카메라의 출력신호에 혼입된 노이즈를 제거하는 단계; 콘트라스트 조절부를 통해 상기 액정표시장치에 표시된 이미지의 육안 인식 콘트라스트 특성에 맞추어 상기 필터로부터 출력된 이미지의 콘트라스트 특성을 조절하는 단계; 계조/휘도 변환부를 통해 상기 콘트라스트가 조절된 이미지의 계조를 휘도로 변환시키는 단계; 표시 불량 분 석부를 통해 상기 액정표시장치의 표시화면에서 미리 설정된 가상의 측정 라인 부분의 상기 휘도를 분석하여 상기 액정표시장치의 표시 불량 수준을 분석하고 그 분석 결과를 맵핑시킨 그래프를 참조하여 상기 액정표시장치의 불량 여부를 판별하는 단계; 표시부를 통해 상기 판별된 액정표시장치의 불량 여부를 표시하는 단계; 및 제어부를 통해 상기 콘트라스트 조절부, 상기 계조/휘도 변환부, 상기 표시 불량 분석부, 및 상기 표시부를 제어하고 상기 표시 불량 분석부에 상기 그래프의 데이터를 공급하는 단계를 포함한다.
상기 콘트라스트 조절부를 통해 상기 액정표시장치에 표시된 이미지의 육안 인식 콘트라스트 특성에 맞추어 상기 필터로부터 출력된 이미지의 콘트라스트 특성을 조절하는 단계는 상기 필터로부터 출력된 이미지의 콘트라스트 최대값을 1이라고 정의할 때, 상기 필터로부터 출력된 이미지의 콘트라스트가 0 이상 0.1 미만인 경우 0으로 조절하는 단계, 상기 필터로부터 출력된 이미지의 콘트라스트가 0.1 이상 0.9 미만인 경우 상기 필터로부터 출력된 이미지의 콘트라스트에서 0.1을 뺀 수치로 조절하는 단계, 및 상기 필터로부터 출력된 이미지의 콘트라스트가 0.9 이상 1 이하인 경우 1로 조절하는 단계를 포함한다.
상기 계조/휘도 변환부를 통해 상기 콘트라스트가 조절된 이미지의 계조를 휘도로 변환시키는 단계는 계조를 "G", 휘도를 "Lv"이라 할 때, Lv=1.67*10-9*G5-1.29*10-6*G4+3.72*10-4*G3-4.94*10-2*G2+3.09*G-41.4의 조건에 따라 상기 계조를 상기 휘도로 변환시키는 단계를 포함한다.
상기 표시 불량 분석부를 통해 상기 액정표시장치의 표시화면에서 미리 설정된 가상의 측정 라인 부분의 상기 휘도를 분석하여 상기 액정표시장치의 표시 불량 수준을 분석하고 그 분석 결과를 맵핑시킨 그래프를 참조하여 상기 액정표시장치의 불량 여부를 판별하는 단계는 상기 측정 라인 부분의 상기 휘도를 나타내는 휘도 그래프를 마련하는 단계; 상기 휘도 그래프의 구간을 주기별로 분할하는 단계; 상기 분할된 휘도 그래프의 구간별로 공간 주파수와 콘트라스트 계산값을 파악하는 단계; 상기 공간 주파수와 상기 콘트라스트 계산값을 상기 그래프에 맵핑시키는 단계; 및 상기 그래프를 통해 소정의 판별 기준에 따라 상기 액정표시장치의 불량 여부를 판별하는 단계를 포함한다.
상기 공간 주파수는 시야각 1도 각도당 상기 휘도 그래프의 주기 수이고, 상기 콘트라스트 계산값은 최대 휘도와 최소 휘도의 차를 상기 최대 휘도와 상기 최소 휘도의 합으로 나눈 값이다.
상기 그래프는 특정 시야각에서 사람의 표준 인지 영역을 나타내는 그래프를 포함한다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 이점들은 첨부 도면을 참조한 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 도 2 내지 도 22c를 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 액정표시장치의 불량 판별 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 액정표시장치의 불량 판별 장치는 액정표시장치(57)를 촬영하는 카메라(59)와, 카메라(59)로부터 촬영된 액정표시장치 이미지를 처리하여 액정표시장치 이미지의 주름 수준, 즉 표시 불량 수준을 분석함으로써 액정표시장치의 불량 여부를 판별하는 컴퓨터(70)를 구비한다.
액정표시장치(Liquid Crystal Display Device : LCD)(57)는 액정표시패널과 백라이트 유닛을 포함한다.
액정표시패널은 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor : TFT) 기판과 컬러필터 기판을 포함한다. TFT 기판과 컬러필터 기판 사이에는 액정층이 형성된다. TFT 기판에는 하부 유리 기판 상에 데이터 라인들과 게이트 라인들이 상호 직교되도록 형성되고, 데이터 라인들과 게이트 라인들에 의해 정의된 셀 영역들에 액정셀들이 매트릭스 형태로 배치된다. 데이터 라인들과 게이트 라인들의 교차부에 형성된 TFT는 게이트 라인으로부터의 스캔 펄스에 응답하여 데이터 라인들로부터의 데이터 전압을 액정셀에 공급한다. 이를 위하여, TFT의 게이트 전극은 게이트 라인에 접속되고, 소스 전극은 데이터 라인에 접속되며, 드레인 전극은 액정셀의 화소 전극에 접속된다. 화소 전극과 대향하는 공통 전극에는 공통 전압이 공급된다. 컬러필터 기판은 상부 유리 기판 상에 형성된 블랙 매트릭스, 컬러필터를 포함한다.
공통 전극은 TN(Twisted Nematic) 모드와 VA(Vertical alignment) 모드와 같은 수직 전계 구동 방식에서는 상부 유리 기판 상에 형성되고, IPS(In Plane Switching) 모드와 FFS(Fringe Field Switching) 모드와 같은 수평 전계 구동 방식 에서는 화소 전극과 함께 하부 유리 기판 상에 형성된다.
백라이트 유닛은 램프와 광학 시트를 포함하며, 램프의 배치에 따라 직하형 방식과 에지형 방식으로 구분된다. 이 중 에지형 방식의 백라이트 유닛은 노트북과 같은 휴대용 액정표시장치에 많이 사용되는 백라이트 유닛으로서, 액정표시장치의 가장자리에 적어도 하나가 배치되며 외부 전원으로부터 전원을 공급받아 액정표시패널에 광을 조사하는 램프와, 램프와 대면되는 측면에 형성된 입광부를 통해 입사되는 광을 액정표시패널 쪽으로 진행시키는 도광판과, 램프를 감쌈과 아울러 도광판의 입광부를 감싸는 램프 하우징과, 도광판의 배면에 배치되는 반사 시트와, 도광판으로부터 출사되는 광의 효율을 향상시켜 액정표시패널에 조사하는 다수의 광학 시트들을 구비한다. 램프는 유리관 양 끝단에 형성되는 고압 전극 및 저압 전극과, 솔더링에 의해 고압 전극에 접속되는 고압 와이어와, 솔더링에 의해 저압 전극에 접속되는 저압 와이어를 구비한다. 여기서, 각각의 와이어를 솔더링한 전극들은 절연체의 홀더로 감싸진다. 또한, 고압 와이어와 저압 와이어는 와이어 고정부를 통하여 액정표시장치 외부로 취출되어 커넥터에 연결된다. 램프 하우징은 램프로부터 조사되는 광의 효율을 증가시키고 광의 손실을 방지한다. 도광판은 일정한 경사각을 가지고 램프로부터 입사되는 광을 액정표시패널 쪽으로 안내하게 된다. 이때, 반사 시트는 램프로부터 발생되는 광이 도광판 쪽으로 안내 되도록 함과 아울러 램프로부터 발생되는 광의 손실을 방지한다. 광학 시트들은 반사 시트 및 도광판의 표면으로부터 경사지게 입사되는 광이 수직하게 액정표시패널 방향으로 진행되게 한다. 다시 말하여, 광학 시트들은 광학 시트들의 표면으로부터의 광 의 진행 방향을 일으켜 세우는 역할을 한다.
카메라(59)는 LCD(57)의 이미지를 촬영한다. 카메라(59)로는 전하 결합 소자(Charge-Coupled Device : CCD) 카메라가 사용된다. CCD 카메라는 기억 매체를 포함하며, 촬영한 이미지를 디지털 데이터로 변환하여 기억 매체에 저장한다.
컴퓨터(70)는 필터(72), 콘트라스트 조절부(74), 계조/휘도 변환부(76), 표시 불량 분석부(78), 표시부(80) 및 제어부(82)를 포함한다.
필터(72)는 카메라(59)의 출력신호, 즉 카메라(59)를 통해 촬영된 LCD 이미지에 발생하는 노이즈(noise)를 제거한다. 필터(72)로는 위너 필터(Wiener filter) 등을 사용할 수 있다. 위너 필터는 선형 적응 필터(Linear adaptive filter)의 한 종류로, 입력된 이미지와 원하는 이미지의 평균 제곱 오차를 최소화하여 노이즈를 제거하는 필터이다.
콘트라스트 조절부(74)는 노이즈가 제거된 LCD 이미지의 콘트라스트를 조절한다. LCD(57)의 광학 시트에 발생되는 주름으로 인해 표시면 상에 나타나게 되는 얼룩은 그 시인성에 따라 LCD(57)의 불량 여부를 판별할 수 있도록 한다. 따라서, 콘트라스트 조절부(74)는 LCD 이미지의 콘트라스트를 실제 사람이 육안으로 인식하는 LCD 이미지의 콘트라스트와 유사하도록 조절한다.
계조/휘도 변환부(76)는 콘트라스트가 조절된 LCD 이미지의 계조를 휘도로 변환한다. 계조는 예를 들어 0~255 단계의 값을 가질 수 있으며, 상대적인 밝기의 수치이다. 즉, 계조는 밝기를 일정 단계로 구분한 값으로 명암을 구별할 수 있는 수치가 아니다. 따라서, 계조/휘도 변환부(76)는 광학 시트의 주름으로 인한 얼룩 을 정확히 측정하기 위하여 LCD 이미지의 계조를 휘도로 변환한다.
표시 불량 분석부(78)는 LCD 이미지의 휘도를 통해 얼룩의 시인성을 분석한다. 상술한 바와 같이 얼룩의 시인성은 얼룩에 대한 사람의 인식 정도를 알 수 있는 척도로, LCD(57)의 불량 판별 여부를 결정하는 요소가 된다. 표시 불량 분석부(78)는 LCD 이미지의 휘도를 그래프로 도시하고, 이를 통해 분석한 표시 불량 수준, 즉 얼룩 수준을 사람의 인지 영역을 나타내는 그래프에 맵핑시킴으로써 얼룩의 시인성을 분석한다. 또한, 표시 불량 분석부(78)는 분석된 얼룩의 시인성에 따라 소정의 판별 기준을 통해 LCD(57)의 불량 여부를 판별할 수 있다.
표시부(80)는 이러한 과정을 통해 분석된 LCD(57)의 불량 여부를 표시하며, 컴퓨터(70)의 모니터 등에 형성되거나 별도로 형성될 수 있다.
제어부(82)는 콘트라스트 조절부(74), 계조/휘도 변환부(76), 표시 불량 분석부(78) 및 표시부(80)를 제어하고, 표시 불량 분석부(78)에서 사용되는 사람의 인지 영역을 나타내는 그래프 데이터를 공급한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 액정표시장치의 불량 판별 방법을 단계적으로 나타내는 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 액정표시장치의 불량 판별 방법은 LCD의 광학 시트에 발생하는 주름으로 인한 얼룩을 촬영하기 위하여 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 카메라(59)의 위치를 조정하여 배치하는 단계(S1)를 포함한다.
도 4를 참조하면, 카메라(59)는 LCD(57)의 표시화면 일측에 치우치게 배치되 고, 카메라(59)의 주 시야 방향(84)이 LCD(57)의 표시화면에 대하여 0도보다 크고 90도보다 작은 각도(θ)로 경사지도록 배치된다. 여기서, 카메라(59)의 주 시야 방향(84)이란 카메라(59)의 렌즈 중앙부에서 수직인 방향을 나타낸다. 광학 시트에 발생하는 주름은 LCD(57)의 정면 및 배면 방향으로 굴곡지게 형성되기 때문에 LCD(57)의 정면에서는 주름으로 인한 얼룩을 정확히 촬영할 수 없다. 따라서, 카메라(59)는 얼룩을 효과적으로 촬영할 수 있도록 LCD(57)의 표시화면과 0도보다 크고 90도보다 작은 각도(θ)로 경사지도록 배치된다. 즉, 카메라(59)는 LCD(57)의 하부를 향하도록 LCD(57)의 상부에 배치되거나, LCD(57)의 상부를 향하도록 LCD(57)의 하부에 배치되거나, LCD(57)의 우측을 향하도록 LCD(57)의 좌측에 배치되거나, LCD(57)의 좌측을 향하도록 LCD(57)의 우측에 배치되며, 적어도 하나가 배치될 수 있다. 이로 인해, 카메라(59)가 두 개 이상 배치되는 경우 서로의 주 시야 방향(84)이 교차되게 된다.
또한, 카메라(59)는 LCD(57)의 크기나 종류가 바뀌어도 동일한 조건에서 주름 불량을 촬영하기 위하여, 도 5에 도시된 바와 같이 LCD(57)가 일정한 위치를 가지도록 배치된다. 도 5는 카메라(59)로 촬영한 LCD 이미지를 도시하고 있으며, 도 5의 LCD(57)는 노트북을 그 실시 예로 하고 있다. 본 발명은 LCD의 종류에 관계없이 적용되지만, 노트북을 실시 예로 설명하도록 한다.
상세히 하면, 도 5는 카메라(59)가 LCD(57)의 하부를 향하도록 LCD(57)의 상부에 배치된 후 촬영한 LCD 이미지를 도시하고 있다. 노트북의 경우, 주로 광학 시트의 하부에 주름이 발생하기 때문에 이와 같이 카메라를(59) LCD(57)의 상부 방 향에서 LCD(57)의 하부를 향하도록 배치하는 것이 효과적이다.
측정 라인(63)은 주름으로 인해 나타나는 얼룩을 측정하기 위한 가상의 부분으로, 이 측정 라인(63) 부분의 휘도를 측정하게 되면 인접한 부분끼리의 휘도차를 통해 LCD(57)의 얼룩을 파악할 수 있다. 다시 말해, 측정 라인(63) 부분의 휘도를 파악함으로써 상술한 바와 같이 LCD(57)의 정면 및 배면 방향으로 굴곡지게 형성되는 주름으로 인해 나타나는 얼룩을 측정할 수 있다. 도 5의 LCD(57)는 노트북을 예로 도시하고 있기 때문에 주름이 발생하는 하부에 측정 라인(63)이 위치한다.
도 5에서, 카메라 시야(61)의 해상도는 m×n, LCD(57)의 상부 양측 모서리에서 각각 카메라 시야(61)의 좌우 측면까지의 거리는 α, LCD(57)의 상부에서 카메라 시야(61)의 상부까지의 거리와 LCD(57)의 하부에서 카메라 시야(61)의 하부까지의 거리는 β, LCD(57)의 하부 양측 모서리에서 각각 카메라 시야(61)의 좌우 측면까지의 거리는 α', LCD(57)의 하부에서 측정 라인(63)까지의 거리는 γ로 각각 정의된다. 이러한 α, β, α' 및 γ의 수치를 균일하게 설정함으로써 LCD 이미지를 동일한 조건에서 촬영할 수 있다.
예를 들어, α, β, α' 및 γ의 수치를 각각 m/40, 5*n/24, m/8 및 m/64과 같이 설정할 수 있다.
LCD 이미지 촬영시, LCD(57)의 백라이트는 최대 밝기를 발생하도록 한다.
이와 같은 과정을 통해 촬영된 LCD 이미지는 필터를 통해 노이즈가 제거된다.(S2)
필터로는 상술한 바와 같이 위너 필터가 사용될 수 있다. 이때, 필터는 도 6과 같이 LCD 이미지를 k×l 픽셀 영역으로 분할하여 필터링을 실시한다. 도 7은 LCD 이미지를 5×5 픽셀 영역으로 분할하여 필터링을 실시한 그래프로서, 노이즈가 제거되기 전 이미지(Original image)와 노이즈가 제거된 이미지(Filtered image)에서 측정 라인(63) 부분의 계조(Gray)를 각각 도시하고 있다.
이와 같이 노이즈가 제거된 LCD 이미지는 사람이 인식할 수 있는 얼룩을 파악하기 위하여 상술한 바와 같이 실제 사람이 육안으로 보는 것과 유사하도록 콘트라스트 조절부를 통해 콘트라스트가 조절된다.(S4)
도 8을 참조하면, LCD 이미지의 콘트라스트 최대값이 1이라는 정의 하에, LCD 이미지의 콘트라스트가 0 이상 0.1 미만일 경우 0으로 조절되고, 0.1 이상 0.9 미만인 경우 해당 콘트라스트에서 0.1을 뺀 수치로 조절되고, 0.9 이상 1 이하인 경우 1로 조절된다.
도 9a는 콘트라스트 조절 전의 LCD 이미지이고, 도 9b는 콘트라스트 조절 후의 LCD 이미지이며, 도 10은 노이즈가 제거된 후 콘트라스트가 조절되기 전 이미지(Filtered image)와 콘트라스트가 조절된 이미지(CR adjusted image)에서 측정 라인 부분의 계조(Gray)를 각각 도시한 그래프이다.
이와 같이 콘트라스트가 조절된 LCD 이미지의 계조는 계조/휘도 변환부를 통해 휘도로 변환된다.(S5)
도 11은 노이즈 필터링 및 콘트라스트 조절을 거친 LCD 이미지를 나타내는 도면이고, 도 12는 도 11에서 b 부분의 위치에 따른 계조를 나타내는 도면이다.
도 11의 a 부분은 광학 시트에 주름이 발생하는 부분, 즉 도 5를 통해 설명 한 측정 라인(63)이 위치하는 부분이다. 따라서, a 부분의 계조를 휘도로 변환시키면 LCD(57)의 얼룩을 파악할 수 있다. a 부분은 LCD(57)의 상부에 비해 카메라와의 거리가 상대적으로 길기 때문에, LCD 이미지상으로는 도 12에 도시된 바와 같이 상부보다 낮은 계조를 가진다.
계조는 아래 수학식을 통해 휘도로 변환된다. 여기서, "Lv"는 휘도를 나타내고, "G"는 계조를 나타낸다.
Figure 112007015387274-pat00001
도 13은 계조와 상기 수학식에 따라 변환된 휘도를 도시한 그래프로, 실제 계조와 휘도의 매칭 커브(Original curve)와 상기 수학식에 따른 계조와 휘도의 매칭 커브(Fitted curve)가 근사함을 나타낸다.
도 14는 상기 수학식의 신뢰성을 확인하기 위하여, 카메라를 통해 LCD 이미지를 촬영할 때와 동일한 시점에서, 휘도 측정기인 CA1500 장치를 통해 LCD 이미지의 휘도를 측정한 도면이다. 그리고, 도 15는 도 14를 통해 측정된 휘도(Real Lv)와 상기 수학식에 따라 계조를 변환시킨 휘도(Expected Lv)를 비교하는 그래프이다. 이때, 측정 부분은 도 4를 통해 설명한 측정 라인(63) 부분이 된다. 도 15를 통해 알 수 있듯이, 상기 수학식에 따라 변환된 휘도는 실제 측정 휘도와 오차가 거의 없다.
이후, 표시 불량 분석부를 통해 LCD 이미지의 휘도를 분석하고 얼룩의 시인성을 조사하는 표시 불량 수준 분석 및 불량 여부 판별 단계(S6)가 실시된다. 즉, 표시 불량 수준 분석 및 불량 여부 판별 단계(S6)에서는 얼룩의 정도를 파악하여 파악된 얼룩이 사람의 인식 범위에 포함되는지를 검사하게 되며, 이를 통해 LCD의 불량 여부를 판별하게 된다.
도 16a 내지 도 16c는 각각 다른 수준의 주름을 갖는 LCD(57)를 촬영한 이미지로, 이를 통해 표시 불량 수준 분석 및 불량 여부 판별 단계(S6)를 설명하도록 한다.
도 16a는 주름 수준이 가장 심한 레벨 Ⅰ의 LCD 이미지를, 도 16b는 중간 정도의 주름 수준을 가지는 레벨 Ⅱ의 LCD 이미지를, 도 16c는 주름 수준이 가장 약한 레벨 Ⅲ의 LCD 이미지를 각각 나타낸다.
도 17은 도 16a 내지 도 16c에 도시된 LCD 이미지 각각의 계조(Gray)를 나타낸 그래프이고, 도 18은 상술한 계조/휘도 변환 단계(S5)를 통해 도 17의 계조(Gray)를 휘도(Luminance)로 변환하여 나타낸 그래프이다.
도 18의 그래프에 나타나는 굴곡은 위치에 따른 휘도차, 즉 얼룩을 지시하는 부분으로, 굴곡이 클수록 얼룩의 정도가 심함을 의미한다. 도 18을 통해 주름 수준이 심할수록 얼룩의 정도 또한 심하다는 것을 확인할 수 있다.
얼룩의 시인성을 조사하기 위하여, 도 18에 도시된 바와 같이 휘도 그래프의 구간을 주기별로 분할한다. 도 18에서는 휘도 그래프가 ①부터 ④까지 총 4개의 구간으로 분할된다.
① ② ③ ④
레벨 Ⅰ(도 15a) 1.05/0.06 1.24/0.04 1.09/0.08 1.13/0/05
레벨 Ⅱ(도 15b) 1.05/0.04 1.09/0.03 1.24/0.05 1.09/0.03
레벨 Ⅲ(도 15c) 0.94/0.02 0.15/0.02 0.94/0.01
표 1은 상기 각 구간에서의 공간 주파수(Spatial frequency)와 콘트라스트 계산값을 나타내는 표이다.(공간 주파수/콘트라스트 계산값) 여기서, 공간 주파수란 시야각 1도 각도당 휘도 그래프의 주기 수이고, 콘트라스트 계산값은 아래 식을 통해 계산된다. 이때, 아래 식에서 "CR"은 콘트라스트 계산값을, "M"은 최대 휘도를, "N"은 최소 휘도를 각각 나타낸다.
Figure 112007015387274-pat00002
도 19는 시야각을 나타내는 도면으로, 이를 참조하면, 사람의 시야각은 바라보는 대상(65)과 거리가 멀수록 좁은 시야각을 가지게 된다. 예를 들어, 사람이 대상(65)과 0.6m의 거리를 두고 있는 경우, 대상(65)을 바라보는 사람의 시야각은 10도가 되고, 사람이 대상(65)과 2.9m의 거리를 두고 있는 경우, 대상(65)을 바라보는 사람의 시야각은 2도가 된다.
도 20은 사람이 바라보는 대상(65)과 약 0.6m 가량의 거리를 두고 있을 때, 즉 대상(65)을 바라보는 사람의 시야각이 10도일 때, 사람의 인지 영역을 나타내는 도면으로, 상기 표 1을 그래프로 나타내고 있다. 도 20에 도시된 곡선은 사람이 인지할 수 한계 영역을 나타내는 것으로, 각각 연령대가 20대(20yrs), 50대(50yrs), 80대(80yrs)인 사람의 표준 인지 영역을 나타내고 있다. 여기서, 얼룩 이 각 곡선의 내부에 위치하는 경우 사람이 그 얼룩을 인지할 수 있게 되며, 그래프의 중심부에 위치할수록 더욱 인지하기 쉽고, 중심부에서 멀어질수록 인지하기가 어렵다.
도 20을 참조하면, 주름 수준이 가장 약한 레벨 Ⅲ의 LCD 이미지에서 ②, ③ 구간의 얼룩은 사람의 인지 영역에서 벗어남을 알 수 있다. 또한, 같은 LCD 이미지에서 ①, ④ 구간의 얼룩 또한 인지 한계 영역 가까이에 위치함으로써 다른 LCD 이미지의 얼룩에 비해 인지하기 어려움을 알 수 있다.
주름 수준이 가장 심한 레벨 Ⅰ의 LCD 이미지의 경우, 얼룩이 표준 인지 영역 중심부에 위치함으로써 다른 LCD 이미지의 얼룩에 비해 인지하기가 쉽다.
표시 불량 분석부는 이러한 그래프 대조를 통해 소정의 기준으로 LCD(57)의 불량 여부를 판별할 수 있다. 즉, 얼룩의 인지 정도가 큰 경우 그 LCD(57)를 불량으로 판별할 수 있고, 얼룩의 인지 정도가 적은 경우 그 LCD(57)를 정상으로 판별할 수 있다.
이때, 불량 여부의 판별 기준은 LCD(57)의 크기, 해상도 및 기능에 따라 다를 수 있다.
LCD(57)의 불량 판별 여부는 표시부를 통해 출력된다.(S7)
이와 같은 불량 판별 과정을 통해 본 발명의 실시 예에 따른 LCD의 불량 판별 장치 및 방법은 LCD의 광학 시트에 발생되는 주름을 정량적으로 분석할 수 있도록 할 뿐만 아니라, 불량 판별이 용이하므로 광학 시트의 불량 개선 여부를 검증하는데 효과적이다.
도 21 내지 도 22c는 소프트웨어적인 기법을 통해 주름 수준을 육안으로 검토할 수 있도록 하는 방법을 도시하고 있으며, 이를 통해 컴퓨터가 판별한 LCD의 불량 여부를 육안으로 검증할 수 있다. 이를 위해, 본 발명의 실시 예에 따른 LCD의 불량 판별 장치는 판별 검증부를 추가로 구비할 수 있다.
도 21은 카메라를 통해 촬영한 LCD 이미지를 일정 픽셀 단위로 나눈 예를 나타내고 있다. 이때, 임의의 제1 셀(C(x,y))을 기준으로 제1 셀(C(x,y))의 상부 셀을 제2 셀(C(x,y-1)), 제1 셀의 좌측 셀을 제3 셀(C(x-1,y))로 정의한다.
판별 검증부는 제1 셀(C(x,y)) 계조와 제2 셀(C(x,y-1)) 계조 차의 절대값이 소정 계조에 비해 크거나 같은 경우, 제1 셀(C(x,y))의 계조를 화이트(White) 값으로 변환시키고, 제1 셀(C(x,y)) 계조와 제2 셀(C(x,y-1)) 계조 차의 절대값이 소정 계조에 비해 작은 경우, 제1 셀(C(x,y))의 계조를 블랙(Black) 값으로 변환시킨다. 또한, 판별 검증부는 제1 셀(C(x,y)) 계조와 제3 셀(C(x-1,y)) 계조 차의 절대값이 소정 계조에 비해 크거나 같은 경우, 제1 셀(C(x,y))의 계조를 화이트 값으로 변환시키고, 제1 셀(C(x,y)) 계조와 제3 셀(C(x-1,y)) 계조 차의 절대값이 소정 계조에 비해 작은 경우, 제1 셀(C(x,y))의 계조를 블랙 값으로 변환시킨다.
도 22a 내지 도 22c는 계조의 범위를 0~255, 화이트 값을 255, 블랙 값을 0이라 할 때, 상기 소정 계조를 75로 설정하고, 도 16a 내지 도 16c에 도시된 LCD(57)의 계조를 화이트 값 또는 블랙 값으로 변환시켜 나타낸 도면이다.
도 22a 내지 도 22c를 참조하면, 블랙 값을 나타내는 점들이 고르게 분포될수록 광학 시트의 주름 수준이 약함을 알 수 있다.
이와 같은 방법을 통해, 본 발명의 실시 예에 따라 판별되는 LCD의 불량 여부를 사람의 육안으로도 검토할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 액정표시장치의 불량 판별 장치는 카메라, 필터, 콘트라스트 조절부, 계조/휘도 변환부, 표시 불량 분석부, 표시부 및 제어부를 구비한다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 액정표시장치의 불량 판별 방법은 카메라의 위치를 조정하여 액정표시장치 이미지를 촬영하는 단계, 노이즈 필터링 단계, 콘트라스트 조절 단계, 계조/휘도 변환 단계, 표시 불량 수준 분석 및 불량 여부 판별 단계 및 불량 판별 결과 표시 단계를 포함한다.
이를 통해 본 발명의 실시 예에 따른 액정표시장치의 불량 판별 장치 및 방법은 액정표시장치의 광학 시트에 발생되는 주름을 정량적으로 분석할 수 있으며, 이에 따라 광학 시트의 불량 개선 여부를 검증하는데도 효과적이다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니 라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

Claims (10)

  1. 액정표시장치의 이미지를 촬영하는 카메라;
    상기 카메라의 출력신호에 혼입된 노이즈를 제거하는 필터;
    상기 액정표시장치에 표시된 이미지의 육안 인식 콘트라스트 특성에 맞추어 상기 필터로부터 출력된 이미지의 콘트라스트 특성을 조절하는 콘트라스트 조절부;
    상기 콘트라스트가 조절된 이미지의 계조를 휘도로 변환시키는 계조/휘도 변환부,
    상기 액정표시장치의 표시화면에서 미리 설정된 가상의 측정 라인 부분의 상기 휘도를 분석하여 상기 액정표시장치의 표시 불량 수준을 분석하고 그 분석 결과를 맵핑시킨 그래프를 통해 상기 액정표시장치의 불량 여부를 판별하는 표시 불량 분석부;
    상기 판별된 액정표시장치의 불량 여부를 표시하는 표시부; 및
    상기 콘트라스트 조절부, 상기 계조/휘도 변환부, 상기 표시 불량 분석부, 및 상기 표시부를 제어하고 상기 표시 불량 분석부에 상기 그래프의 데이터를 공급하는 제어부를 구비하며;
    상기 표시 불량 분석부는, 상기 측정 라인 부분의 상기 휘도를 나타내는 휘도 그래프를 마련하고, 상기 휘도 그래프의 구간을 주기별로 분할하고, 상기 분할된 휘도 그래프의 구간별로 공간 주파수와 콘트라스트 계산값을 파악하고, 상기 공간 주파수와 상기 콘트라스트 계산값을 상기 그래프에 맵핑시키고, 그리고 상기 그래프를 통해 소정의 판별 기준에 따라 상기 액정표시장치의 불량 여부를 판별하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 불량 판별 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 카메라는 상기 액정표시장치의 표시화면 일측에 치우치게 배치되고, 상기 카메라의 주 시야 방향이 상기 표시화면에 대하여 0도보다 크고 90도보다 작은 각도로 경사진 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 불량 판별 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 카메라는 상기 액정표시장치의 표시화면 가장자리에 치우치게 배치되고 서로의 주 시야 방향이 교차되는 다수의 카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 불량 판별 장치.
  4. 액정표시장치의 이미지를 촬영하기 위해 카메라의 위치를 조정하는 단계;
    상기 카메라를 이용하여 상기 액정표시장치의 이미지를 촬영하는 단계;
    필터를 통해 상기 카메라의 출력신호에 혼입된 노이즈를 제거하는 단계;
    콘트라스트 조절부를 통해 상기 액정표시장치에 표시된 이미지의 육안 인식 콘트라스트 특성에 맞추어 상기 필터로부터 출력된 이미지의 콘트라스트 특성을 조절하는 단계;
    계조/휘도 변환부를 통해 상기 콘트라스트가 조절된 이미지의 계조를 휘도로 변환시키는 단계;
    표시 불량 분석부를 통해 상기 액정표시장치의 표시화면에서 미리 설정된 가상의 측정 라인 부분의 상기 휘도를 분석하여 상기 액정표시장치의 표시 불량 수준을 분석하고 그 분석 결과를 맵핑시킨 그래프를 참조하여 상기 액정표시장치의 불량 여부를 판별하는 단계;
    표시부를 통해 상기 판별된 액정표시장치의 불량 여부를 표시하는 단계; 및
    제어부를 통해 상기 콘트라스트 조절부, 상기 계조/휘도 변환부, 상기 표시 불량 분석부, 및 상기 표시부를 제어하고 상기 표시 불량 분석부에 상기 그래프의 데이터를 공급하는 단계를 포함하며;
    상기 표시 불량 분석부를 통해 상기 액정표시장치의 표시화면에서 미리 설정된 가상의 측정 라인 부분의 상기 휘도를 분석하여 상기 액정표시장치의 표시 불량 수준을 분석하고 그 분석 결과를 맵핑시킨 그래프를 참조하여 상기 액정표시장치의 불량 여부를 판별하는 단계는,
    상기 측정 라인 부분의 상기 휘도를 나타내는 휘도 그래프를 마련하는 단계;
    상기 휘도 그래프의 구간을 주기별로 분할하는 단계;
    상기 분할된 휘도 그래프의 구간별로 공간 주파수와 콘트라스트 계산값을 파악하는 단계;
    상기 공간 주파수와 상기 콘트라스트 계산값을 상기 그래프에 맵핑시키는 단계; 및
    상기 그래프를 통해 소정의 판별 기준에 따라 상기 액정표시장치의 불량 여부를 판별하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 불량 판별 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 콘트라스트 조절부를 통해 상기 액정표시장치에 표시된 이미지의 육안 인식 콘트라스트 특성에 맞추어 상기 필터로부터 출력된 이미지의 콘트라스트 특성을 조절하는 단계는,
    상기 필터로부터 출력된 이미지의 콘트라스트 최대값을 1이라고 정의할 때,
    상기 필터로부터 출력된 이미지의 콘트라스트가 0 이상 0.1 미만인 경우 0으로 조절하는 단계,
    상기 필터로부터 출력된 이미지의 콘트라스트가 0.1 이상 0.9 미만인 경우 상기 필터로부터 출력된 이미지의 콘트라스트에서 0.1을 뺀 수치로 조절하는 단계, 및
    상기 필터로부터 출력된 이미지의 콘트라스트가 0.9 이상 1 이하인 경우 1로 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 불량 판별 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 계조/휘도 변환부를 통해 상기 콘트라스트가 조절된 이미지의 계조를 휘도로 변환시키는 단계는,
    계조를 "G", 휘도를 "Lv"이라 할 때,
    Lv=1.67*10-9*G5-1.29*10-6*G4+3.72*10-4*G3-4.94*10-2*G2+3.09*G-41.4의 조건에 따라 상기 계조를 상기 휘도로 변환시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 불량 판별 방법.
  7. 삭제
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 공간 주파수는 시야각 1도 각도당 상기 휘도 그래프의 주기 수이고,
    상기 콘트라스트 계산값은 최대 휘도와 최소 휘도의 차를 상기 최대 휘도와 상기 최소 휘도의 합으로 나눈 값인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 불량 판별 방법.
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 그래프는 특정 시야각에서 사람의 표준 인지 영역을 나타내는 그래프를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 불량 판별 방법.
  10. 제 4 항에 있어서,
    상기 카메라를 이용하여 상기 액정표시장치의 이미지를 촬영하는 단계에서, 상기 액정표시장치의 백라이트는 최대 밝기를 발생하도록 설정된 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 불량 판별 방법.
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