KR101953325B1 - 액정표시장치의 플리커 조정방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 플리커 조정방법은 초기 공통전압을 인가하여 액정패널에 화상을 띄우는 단계, 상기 화상을 복수의 영역으로 구획하여, 상기 각 영역에 해당하는 휘도 레벨을 카메라로 측정하는 단계 및 상기 측정된 휘도 레벨을 연산하여, 상기 각 영역 별 휘도 레벨의 차이를 줄이도록 컴퓨터를 통해 공통전압을 조정하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

액정표시장치의 플리커 조정방법{METHOD FOR CONTROLLING A FLICKER OF LIQUID CRYSTALL DISPLAY DEVICE}
본 발명은 공통전압의 전압값을 산출 및 조정하여 플리커를 제거할 수 있는 액정표시장치의 플리커 조정방법에 관한 것이다.
액정표시장치는 박막트랜지스터가 형성되어 있는 박막트랜지스터 기판과 컬러필터층이 형성되어 있는 컬러필터 기판으로 구성된 액정패널을 포함하며, 박막트랜지스터 기판과 컬러필터 기판 사이에는 액정층이 위치하고 있다.
박막트랜지스터 기판에 마련된 게이트 라인과 데이터 라인은 서로 교차하면서 화소 영역을 형성하며 각 화소 영역에 위치한 화소전극은 박막트랜지스터에 연결되어 있다. 게이트 라인에 게이트 온 전압(Von)이 인가되어 박막트랜지스터가 턴 온 되면 데이터 라인을 통해 인가된 데이터 전압(Vd)이 화소전극에 충전된다. 화소전극에 충전된 화소 전압(Vp)과 공통전극에 형성된 공통전압(Vcom) 사이에 형성된 전계에 따라 액정층의 배열상태가 결정된다. 데이터 전압(Vd)은 프레임 별로 극성을 달리하여 인가된다.
현재 액정표시장치는 다양한 극성 반전(polarity inversion)의 구동방법을 제시하고 있다. 하지만 특정 테스트 도형을 디스플레이할 때 여전히 플리커 현상이 나타난다. 예를 들면 도트 반전(dot inversion)의 구동방법은 부화소(sub-pixel) 설계의 테스트 도형을 나타낼 때 반짝거리는 점을 생성하고, 또한 행반전(line inversion)의 구동방법은 수평선의 테스트 도형을 나타낼 때 플리커 현상이 쉽게 나타나는 결함이 있다. 즉, 이러한 구동방법은 테스트 도형을 디스플레이할 때 플리커 현상을 나타내게 되며, 시각이 민감한 사용자가 검사할 때 위와 같은 결함을 발견하게 된다.
액정표시장치는 생산 단계에서 공통전압을 가변시켜 플리커를 최소화 시키는 검사 공정을 거치게 된다. 현재는 검사자가 플리커 패턴을 관찰하면서 드라이버와 같은 플리커 조절봉을 이용하거나 버튼을 조작하여 공통전압을 수동으로 조정하고 있다. 이처럼, 검사자의 육안을 이용한 공통전압의 조정 방법은 일관성 있는 플리커 관찰이 어렵기 때문에 정확한 공통전압의 보정에 한계가 있고, 액정패널이 대형화됨에 따라 조정 범위 한계 등이 문제점이 발생한다.
본 발명은 공통전압의 전압값을 산출 및 조정하여 플리커를 제거할 수 있는 액정표시장치의 플리커 조정방법을 제공한다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 플리커 조정방법은 초기 공통전압을 인가하여 액정패널에 화상을 띄우는 단계, 상기 화상을 복수의 영역으로 구획하여, 상기 각 영역에 해당하는 휘도 레벨을 카메라로 측정하는 단계 및 상기 측정된 휘도 레벨을 연산하여, 상기 각 영역 별 휘도 레벨의 차이를 줄이도록 컴퓨터를 통해 공통전압을 조정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 각 영역에 해당하는 휘도 레벨을 카메라로 측정하는 단계는 상기 휘도 레벨을 각 프레임 별로 취득할 수 있다.
상기 카메라는 에어리어(area) 카메라를 이용할 수 있다.
상기 카메라는 라인 스캔 카메라를 이용할 수 있다.
상기 컴퓨터를 통해 공통전압을 조정하는 단계는 하기 수학식을 통해 공통전압의 보정 값을 구할 수 있다.
[수학식]
Figure 112012025246129-pat00001
여기서, VCOM-COMPENSATE는 공통전압의 보정값이고, VCOM은 초기 공통전압이며, L+는 초기 공통전압보다 높은 공통전압을 인가한 휘도레벨이고, L-는 초기 공통전압보다 낮은 공통전압을 인가한 휘도레벨이며, K는 L+와 L-의 공통전압 변화에 대한 휘도 변화 계수이다.
상기 휘도 레벨을 연산하는 단계는 상기 각 영역 별 휘도 레벨의 평균값을 구한 뒤, 상기 평균값들의 편차를 계산할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 플리커 조정방법은 라인 스캔 카메라 또는 에어리어 카메라를 통해 액정패널의 영역별 휘도값을 측정할 수 있다. 이에 따라, 액정패널의 영역별 휘도값을 통해 공통전압의 보정값을 산출하여 플리커를 제거할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치를 나타낸 도면.
도 2는 공통전압 생성부를 나타낸 회로도.
도 3은 데이터 라인에 공급되는 비디오 신호를 나타낸 모식도.
도 4는 본 발명은 일 실시예에 따른 액정표시장치의 플리커 조정방법을 나타낸 흐름도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 플리커 조정방법을 나타낸 모식도.
도 6은 본 발명의 라인 스캔 카메라를 이용한 플리커 검출 방법을 나타낸 도면.
도 7은 라인 스캔 카메라로 측정한 픽셀 위치별 휘도 레벨을 나타낸 그래프.
도 8 및 도 9는 본 발명의 에어리어 카메라를 이용한 플리커 검출 방법을 나타낸 도면.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치를 나타낸 도면이고, 도 2는 공통전압 생성부를 나타낸 회로도이며, 도 3은 데이터 라인에 공급되는 비디오 신호를 나타낸 모식도이다.
도 1을 참조하면, 액정표시장치는 액정패널(2)과, 액정패널(2)의 데이터라인들(DL1 내지 DLm)을 구동하기 위한 데이터 드라이버(4)와, 액정패널(2)의 게이트라인들(GL0 내지 GLn)을 구동하기 위한 게이트 드라이버(6)와, 데이터 및 게 이트 드라이버(4,6)의 구동 타이밍을 제어하기 위한 타이밍 제어부(8)와, 액정셀에 공통전압(Vcom)을 공급하기 위한 공통전압 공급부(10)를 구비한다.
타이밍 제어부(8)는 외부 시스템으로부터 데이터 클럭(DCLK), 수평동기신호(Hsync), 수직동기신호(Vsync), 데이터인에이블(Data Enable ; DE) 및 데이터(Data) 등을 입력받는다. 데이터를 입력받은 타이밍 제어부(8)는 데이터를 중계하여 데이터 드라이버(4)로 공급한다. 데이터 클럭, 수평동기신호, 수직동기신호 및 데이터 인에이블를 입력받은 타이밍 제어부(8)는 데이터 및 게이트 드라이버(4,6)의 타이밍을 제어하기 위한 타이밍 신호들과 극성반전신호 등과 같은 제어신호들을 발생하게 된다.
액정패널(2)은 n개의 게이트라인들(GL1 내지 GLn)과 m개의 데이터라인들(DL1 내지 DLm)의 교차부에 각각 형성된 박막 트랜지스터(TFT)와, 박막 트랜지스터(TFT)에 접속되고 매트릭스 형태로 배열되어진 액정셀들을 구비한다. 박막 트랜지스터(TFT)는 게이트라인(GL1 내지 GLn)으로부터의 게이트신호에 응답하여 데이터라인(DL1 내지 DLm)으로부터의 데이터를 액정셀로 공급한다. 액정셀은 공통전극과, 박막 트랜지스터(TFT)에 접속된 화소전극으로 구성되므로 등가적으로 액정 캐패시터(Clc)로 표시될 수 있다. 이러한 액정셀은 액정 캐패시터(Clc)에 충전된 데이터전압을 다음 데이터전압이 충전될 때 까지 유지시키기 위하여 이전단 게이트라인에 접속된 스토리지 캐패시터(Cst)를 포함한다.
게이트 드라이버(6)는 타이밍 제어부(8)로부터의 제어신호에 따라 게이트 라 인들(GL1 내지 GLn)에 순차적으로 게이트신호를 공급한다. 데이터 드라이버(4)는 타이밍 제어부(8)로부터 공급되는 데이터(R,G,B)를 아날로그 신호인 비디오신호로 변환하여 게이트라인들(GL1 내지 GLn)에 게이트신호가 공급되는 1수평주기마다 1수평라인분의 비디오신호를 데이터라인들(DL1 내지 DLm)로 공급한다.
데이터 드라이버(4)는 데이터(R,G,B)의 휘도값에 따라 소정 직류레벨을 가지는 감마전압을 선택하고, 선택된 감마전압을 데이터라인들(DL1 내지 DLm)로 공급한다. 공통전압 생성부(10)는 공통전압(Vcom)을 생성하고, 생성된 공통전압(Vcom)을 액정 캐패시터(Clc)의 일측전극인 공통전극으로 공급한다. 이와 같은 공통전압 생성부(14)는 도 2와 같이 외부로부터 공급되는 공통전압원(Vc)의 전압을 분압하기 위한 제 3 및 제 4저항(R3,R4)과, 제 3저항(R3)과 공통전압원(Vc) 사이에 설치되는 가변저항(Rv)을 구비한다. 공통전압(Vcom)은 제 3 및 제 4저항(R3,R4) 사이의 출력단에서 추출된다. 가변저항(Rv)의 저항값은 원하는 공통전압(Vcom)이 제 4저항(R4)에 인가될 수 있도록 설정된다.
이와 같은 액정표시장치는 일반적으로 인버젼 방식으로 구동되기 때문에 데이터 라인들(DL1 내지 DLm)에 공급되는 비디오신호는 정 비디오신호 및 부 비디오신호로 나뉘어진다. 즉, 도 3과 같이 게이트라인들(GL1 내지 GLn)에 순차적으로 게이트신호(Gate Signal)가 공급될 때, 데이터라인들(DL1 내지 DLm)에는 공통적으로 정 또는 부 비디오신호(Video Signal)가 공급된다. 이와 같이 데이터라인들(DL1 내지 DLm)에 공급된 비디오신호들은 다음 비디 오신호들이 공급될 때까지 액정셀에 충전된다. 이때, 액정셀에 충전된 비디오신호들에 대응되어 액정패널(2)에 소정의 화상이 표시되게 된다. 이때, 실제로 액정패널(2)에 표시되는 화상은 충전된 비디오신호와 공통전압(Vcom)의 차값에 의하여 표시된다. 따라서, 공통전압(Vcom)의 전압값에 따라 액정패널(2)에 표시되는 화상의 품질이 결정되었다.
다시 말하여, 공통전압(Vcom)이 낮게(또는 높게) 설정되면 액정패널(2)에 플리커 현상이 발생되게 된다. 이에 따라 도 2에 도시된 가변저항(Rv)의 저항값을 이용하여 공통전압(Vcom)의 전압값을 최적값으로 조정해야 한다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따라 플리커를 제어하기 위한 액정표시장치의 공통전압의 전압값을 조정하는 방법에 대해 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명은 일 실시예에 따른 액정표시장치의 플리커 조정방법을 나타낸 흐름도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 플리커 조정방법을 나타낸 모식도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 먼저, 제조된 액정패널(200)을 준비한다. 액정패널(200)은 셀(cell)단위가 아닌 구동회로가 구비된 모듈(module) 단위의 액정패널이 준비된다. 그리고, 액정패널(200)에 화상을 띄운다.(S100) 이때, 액정패널(200)에 구현되는 화상은 일반 R, G, B 화상이나 플리커 패턴을 띄울 수 있다. 종래에는 검사자가 직접 눈으로 플리커를 검출하기 위해, 시인성 측면에서 플리커 패턴을 띄웠지만, 본 발명에서는 카메라를 이용하기 때문에 플리커 패턴 외의 화상을 띄울 수 있다.
다음, 카메라(210)를 이용하여 액정패널(200)의 화상을 찍어, 화상의 휘도 레벨을 측정한다.(S110) 보다 자세하게는, 화상이 구현되는 액정패널(200)을 카메라(210)를 이용하여 각 픽셀의 휘도 레벨을 획득한다. 이때 사용할 수 있는 카메라로(210)는 라인 스캔 카메라와 에어리어(area) 카메라를 들 수 있다. 라인 스캔 카메라는 액정패널을 선형으로 찍으면서 스캔하는 것으로, 시간의 흐름에 따라 액정패널의 화상을 얻을 수 있고, 에어리어 카메라는 라인 스캔 카메라에 비해 넓은 영역의 화상을 얻을 수 있다.
다음, 카메라(210)를 통해 획득된 화상의 휘도 레벨을 컴퓨터(220)로 분석하여 공통전압 보상값을 결정한다.(S120) 이 단계에서는 앞서 획득된 휘도 레벨을 액정패널의 각 영역 별로 픽셀들의 휘도 변화 곡선을 구하고, 휘도 레벨의 평균값을 구한 뒤, 평균값들의 편차를 계산하여 플리커가 발생하는지 여부를 판단한다.
그리고, 플리커가 발생되었다고 판단되었을 때에는 다음과 같은 방법으로 공통전압의 보정값을 구하여 플리커를 조정한다. 예를 들어, 박막트랜지스터의 드레인(drain)단에 걸린 전압이 공통전압(Vcom)보다 높을 때의 밝기를 L+, 낮을 때의 밝기를 L-라고 하면, L+와 L-는 Vcom에 의한 함수이다. 이 함수는 일반적으로 선형(linear)으로 기대할 수 있으며, 선형이 아니더라도 그 형태는 실험적으로 구할 수 있다. 이 함수를 각각 f+, f- 라고 하면 Vcom과 L+와L-의 관계는 아래 수학식 1과 같이 표현할 수 있다.
Figure 112012025246129-pat00002
Figure 112012025246129-pat00003
플리커를 제거하기 위해서는 L+와 L-의 차이가 0이 되는 것이므로, L+와 L-의 차이에 대한 함수를 새로 구하여 fdiff라 하면 아래 수학식 2와 같이 된다.
Figure 112012025246129-pat00004
예를 들어, fdiff가 선형적이라면 아래 수학식 3과 같이 Vcom에 의한 L+와 L-의의 차이를 실험적으로 구할 수 있다. Lexp1은 실험을 해본 Vcom1에 의한 밝기이고, Lexp2는 실험해 본 Vcom2에 의한 밝기이다. K는 Vcom 변화에 대한 L의 밝기 변화 계수이다.
Figure 112012025246129-pat00005
Figure 112012025246129-pat00006
Figure 112012025246129-pat00007
따라서, 초기에 L+와 L-의의 차이가 0이 아니면, Vcom의 보정 값은 아래 수학식 4와 같이 구할 수 있다.
Figure 112012025246129-pat00008
위와 같은 수학식들을 통해 구해진 공통전압의 보정 값이 결정되면, 이어서 플리커 조정 작업을 진행한다. 일반적으로 대부분 액정표시장치는 공통전압을 조정하는 가변저항(230)을 구비하고 있다. 공통전압이 최적화의 수치로 조정되면, 휘도 레벨의 진폭도 최소치에 도달하게 된다. 공통전압을 조정한 후에는 다시 카메라(210)로 액정패널(200)의 화상을 측정하여, 플리커의 발생을 검사한다. 플리커가 제거되었다고 판단되면 이 액정표시장치는 합격품으로 되는 것이며, 플리커가 제거되지 않았다고 판단되면, 이 액정표시장치는 조정을 거쳤을지라도 여전히 불합격품이 되는 것이다.
이하, 전술한 본 발명의 액정표시장치의 플리커 조정방법을 적용한 실시예를 개시하기로 한다. 하기에서는 라인 스캔 카메라와 에어리어 카메라를 이용한 화상 측정을 설명한다.
도 6은 본 발명의 라인 스캔 카메라를 이용한 플리커 검출 방법을 나타낸 도면이고, 도 7은 라인 스캔 카메라로 측정한 픽셀 위치별 휘도 레벨을 나타낸 그래프이다.
도 6을 참조하면, 제조된 모듈 상태의 액정패널(200)을 준비하고, 액정패널(200) 상에 라인 스캔 카메라(210)를 배열한다. 그리고, 액정패널(200)을 구동하여 일정 화상을 띄운다. 이때, 액정패널(200)은 예를 들어 60Hz, 120Hz, 240Hz 등으로 구동할 수 있으며 특별히 한정되지 않는다. 다음, 라인 스캔 카메라(210)를 일 방향으로 이동시키면서 액정패널(200)의 화상의 휘도를 측정한다.
예를 들어, 액정패널(200)이 120Hz 구동을 할 경우, 화상의 각 프레임 별로 라인 스캔 카메라(210)가 휘도를 측정하게 된다. 즉, 라인 스캔 카메라(210)는 N번째 프레임에 정극성 구동 화상을 측정하고 N+1번째 프레임에 부극성 구동 화상을 측정한다. 이때, 액정패널(200)이 120Hz 구동을 하기 때문에 60회의 정극성 구동하게 되고 60회의 부극성 구동을 한다.
위와 같이, 라인 스캔 카메라(210)로 측정된 액정패널의 각 픽셀별 휘도는 도 7에 도시된 바와 같이 나타난다. 라인 스캔 카메라(210)가 이동한 방향을 따라 픽셀의 위치에 따른 휘도값이 오르락 내리락하는 것을 알 수 있다. 즉, 젤 왼쪽의 정극성 구동에서 약 46의 휘도값이 나타나고, 그 다음 부극성 구동에서 약 40의 휘도값이 나타나, 이들의 휘도값의 차이가 약 6으로 큰 것을 확인할 수 있다. 이에 따라 액정패널의 플리커를 검출하게 된다.
위와 같이, 검출된 액정패널의 플리커는 앞서 설명한 공통전압의 보정값을 산출하여, 플리커를 제거한다. 한편, 액정패널의 플리커 조정방법에서는 액정패널을 그레이(gray), 그린(green), 블루(blue), 레드(red) 패턴으로 구동하여, 정형 또는 비정형 결함 검사도 수행할 수 있다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 에어리어 카메라를 이용한 플리커 검출 방법을 나타낸 도면이다.
본 실시예에서는 전술한 라인 스캔 카메라와는 달리, 에어리어 카메라를 이용하여 액정패널의 화상의 휘도를 측정한다. 도 8에 도시된 바와 같이, 정극성 구동과 부극성 구동에 의한 액정패널의 화상 구현 시, 에어리어 카메라로 측정된 영역의 픽셀들의 휘도가 불균일한 것을 알 수 있다. 에어리어 카메라의 경우, 라인 스캔 카메라와는 달리 넓은 영역을 프레임 별로 획득할 수 있어, 동일 프레임에서 복수의 픽셀들의 휘도를 각각 취득할 수 있다.
에어리어 카메라에 의해 픽셀의 휘도가 불균일한 플리커를 검출한 후에, 전술한 공통전압의 보정값을 산출하여 플리커를 제거한다. 플리커의 제거 후에는 도 9에 도시된 바와 같이, 정극성 구동과 부극성 구동의 중심에 공통전압(Vcom) 레벨이 조정될 수 있다. 그리고, 에어리어 카메라로 측정된 영역의 픽셀들의 휘도가 균일해진 것을 확인할 수 있다.
상기와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정표시장치의 플리커 조정방법은 라인 스캔 카메라 또는 에어리어 카메라를 통해 액정패널의 영역별 휘도값을 측정할 수 있다. 이에 따라, 액정패널의 영역별 휘도값을 통해 공통전압의 보정값을 산출하여 플리커를 제거할 수 있는 이점이 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 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.
200 : 액정패널 210 : 카메라
220 : 컴퓨터 230 : 가변저항

Claims (6)

  1. 초기 공통전압을 인가하여 액정패널에 화상을 띄우는 단계;
    상기 화상을 복수의 영역으로 구획하여, 상기 각 영역에 해당하는 휘도 레벨을 카메라로 측정하는 단계; 및
    상기 측정된 휘도 레벨을 연산하여, 상기 각 영역 별 휘도 레벨의 차이를 줄이도록 컴퓨터를 통해 공통전압을 조정하는 단계를 포함하며,
    상기 컴퓨터를 통해 공통전압을 조정하는 단계는 하기 수학식을 통해 공통전압의 보정 값을 구하는 액정표시장치의 플리커 조정방법.
    [수학식]
    Figure 112018100309062-pat00019

    여기서, VCOM-COMPENSATE는 공통전압의 보정값이고, VCOM은 초기 공통전압이며, L+는 초기 공통전압보다 높은 공통전압을 인가한 휘도레벨이고, L-는 초기 공통전압보다 낮은 공통전압을 인가한 휘도레벨이며, K는 L+와 L-의 공통전압 변화에 대한 휘도 변화 계수이다.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 각 영역에 해당하는 휘도 레벨을 카메라로 측정하는 단계는,
    상기 휘도 레벨을 각 프레임 별로 취득하는 액정표시장치의 플리커 조정방법.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 카메라는 에어리어(area) 카메라를 이용하는 액정표시장치의 플리커 조정방법.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 카메라는 라인 스캔 카메라를 이용하는 액정표시장치의 플리커 조정방법.
  5. 삭제
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 휘도 레벨을 연산하는 단계는,
    상기 각 영역 별 휘도 레벨의 평균값을 구한 뒤, 상기 평균값들의 편차를 계산하는 액정표시장치의 플리커 조정방법.
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