디스플레이 측정 평가 항목별 설명

디스플레이 측정

오늘은 디스플레이 측정에 대해서 알아보겠습니다.

디스플레이를 측정하는 표준 측정 장비로는 비디오 신호 발생기와 광학 측정 장비가 있습니다. 비디오 신호 발생기는 아날로그 비디오 신호 발생기 또는 디지털 신호 발생기를 사용합니다. 광학 측정 장비는 광학적 특성 측정을 위해 비접촉 또는 접촉식 측정 장비를 사용합니다. 비접촉식은 암실 환경 또는 조절되는 범위에서의 명실 환경에서 측정하여야 합니다. 또한, 광학식 측정기는 여러 가지 기준에 부합하는지 점검하여야 합니다. 광원의 편광에 의한 측정 민감도, 베일링 글레어, 렌즈 플레어 등에 의한 에러, 데이터 추출 타이밍, 저역 필터링과 엘리어싱 효과, 검출과 데이터 변화의 선형성 등을 반드시 점검해야 합니다.

 

디스플레이를 측정하는 평가 항목으로는 균일도, 명암비, 휘도, 계조, 색, 감마, 시야각, 무라, 모아레, 플리어, 응답속도, 화소 불량 등이 있습니다.

 

균일도는 화면의 표면에서 휘도와 색상이 얼마나 일정하게 유지되는지를 측정하는 것으로 화면에 측정할 포인트의 개수를 결정, 일반적으로 측정 거리는 3V(V:디스플레이 유효 스크린의 높이)정도 이격 하여 측정합니다. 이 측정 거리에 맞춰 화면의 측정 포인트에 휘도와 색상 좌표를 측정하며 데이터의 최대 휘도, 최소 휘도로 균일도와 불균일도를 측정합니다.

균일도와 불균일도 공식

이후, 측정된 색상 좌표 중 가장 멀리 있는 좌표로 색상의 차이를 계산합니다.

색상의 차이를 구하는 공식

 

명암비는 화면 표면에서 흰색과 검정색의 밝기의 비로 흰색 화면과 검정 화면을 균일도 측정과 동일한 포인트를 측정합니다. 이후 측정한 5개 혹은 9개의 포인트에 대해 명암비를 계산합니다.

명암비 공식

계산된 명암비의 불균일성을 계산합니다.

불균일성 공식

측정한 포인트의 개수, 최대, 최소 명암비, 균일도 등을 작성합니다.

 

시야각은 디스플레이에서 수직한 방향으로부터 수평, 수직의 시야각에 따른 휘도 및 색도 등 물리적 변수와 이미지 품질 등의 특성을 측정하는 것입니다. 먼저, 측정하는 시야의 방향은 수평, 수직, 경사도에 따라 여러 가지 범위로 설정합니다. 측정 패턴은 RGB 또는 Gray 패턴과 같은 색상 1개 이상을 설정합니다. 측정 각도는 수평, 수직으로 동일한 간격으로 설정하고 측정 시 측정 면적의 변화에 따른 휘도의 변화를 고려해줍니다. 측정거리는 중심점으로부터 3V, 또는 일정 거리 이격 하여 측정을 진행합니다. 이러한 패턴들은 화면에 나타나며 휘도와 색도 좌표를 측정합니다.

 

계조는 명도의 차이를 단계별로 표현한 정도입니다. Gray level에 따른 휘도를 측정하고 Gray scale은 9개 혹은 17개의 균일한 간격으로 나누어 level을 결정합니다. 화면의 정중앙에서 일정거리를 유지하여 검정~흰색 순서로 측정을 진행합니다.

Gray pattern

감마는 감마 디코딩시 적용하는 비선형 변화량으로, 측정된 Gray scale 데이터를 바탕으로 수식을 이용하여 계산합니다.

감마 계산

색재현율은 모니터가 표시하는 R, G, B가 표현할 수 있는 색의 범위로 색좌표계의 면적으로 계산합니다.

색재현율

무라라는 것은 액정 패널의 화면 특성이 균일하지 않고 얼룩진 상태를 총칭합니다. 디스플레이 표면에서 무라를 검사하기 위해 전체 화면을 흰색, 검정, 회색 패턴을 표시해줍니다. 일반적으로 이것은 화면의 20% 미만의 범위에서 검사를 진행합니다. 지정된 범위 내에서 얼룩진 상태나 검정, 흰색 스폿 등의 현상을 관찰합니다. 화면의 인치와 얼룩의 크기, 수량, 위치 등을 파악해주면 됩니다.

 

모아레는 두 개 이상의 주기적인 물결무늬가 겹쳐 보이는 현상입니다. 모아레 패턴을 사용하여 기준으로 일정 거리에서 육안으로 물결무늬 현상이 생기는지 확인하여 줍니다.

모아레 패턴

플리커는 같은 상태의 화면의 밝기가 일정하지 않고 변화하여 화면이 떨리는 현상을 말합니다. 디스플레이 전체 화면에 일정 패턴을 유지 시킨 후 화면의 깜빡거리는 현상을 확인합니다. 육안으로 관찰이 어려운 경우, 카메라를 사용하여 검은 줄이 생기는지 확인합니다. 이러한 플리커 현상은 사용 패턴, 색상, 시야각, 주변 환경에 민감하게 변화할 수 있습니다.

플리커 현상 발생 원인

응답속도는 디스플레이가 하나의 색에서 다른 색으로 바뀔 때 걸리는 시간입니다. 기본적인 측정은 전체 화면에 검정 패턴을 표시한 후, 흰색 패턴을 사용합니다. 이때 걸리는 시간을 측정하여 줍니다. 디스플레이의 시간에 따라 변화하는 광 출력을 측정합니다. 여기서 상승 시간은 출력이 10% ~ 90% 까지 도달하는 시간, 하강 시간은 출력이 90% ~ 10% 까지 도달하는 시간, 응답 시간은 상승 시간 + 하강 시간입니다.

 

화소 불량은 화면을 구성하는 작은 단위는 화소로 이러한 화소가 모여 화면을 이루는데, 화소에 불량이 생겨 올바른 색상을 표시할 수 없는 것이 화소 불량입니다. 일반적으로 이러한 화소 불량은 육안으로 식별이 가능하기에 불량을 확인할 수 있지만 여러 가지 무늬 패턴을 대입하면 더욱 쉽게 불량을 찾을 수 있습니다.

 

이미지 정체, 잔존이라고 하는 Image Retention은 동일한 이미지를 장시간 화면에 유지하였을 때 화면이 바뀌어도 기존 이미지가 화면에 남아있는 현상으로 스마트폰을 오래 쓰면 이러한 현상이 보이기도 합니다. 확인하는 방법은, 부분적으로 흰색이 포함된 고정 이미지를 일정 시간 전체 화면에 유지시킵니다. 이후 그레이 패턴에서 이미지 잔존 상태를 확인합니다. 일정 시간이 흐른 후, Image Retention을 확인하여 복구 상태를 확인합니다.