(57)【要約】【課題】ディスプレーの各ピクセルにおける階調を画像検知装置によって測定し、入力画像に対して補正階調を付加することでディスプレー上のムラ欠陥を低減する。【解決手段】ディスプレー上のムラ欠陥の低減方法は、前記ディスプレーの複数のピクセルに対して少なくとも１つのグレーレベルを配分し、そのグレーレベルによって前記各ピクセルを照射し、人間の視覚系によって視認可能な前記ディスプレー上のムラ欠陥を低減するために前記ピクセルに対して補正値を付加し、人間の視覚系によって視認できない前記ディスプレー上のムラ欠陥を低減しないように前記ピクセルに対して補正値を付加する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスプレー上のムラ欠陥の低減方法であって、
前記ディスプレーの複数のピクセルに対して複数のグレーレベルを配分し、
前記複数のグレーレベルによって前記各ピクセルを照射し、
前記各ピクセルの前記複数のグレーレベルを、前記ディスプレーの外部に配置された画像検知装置によって撮像し、
前記ディスプレー上のムラ欠陥を低減するための前記ピクセルに対する補正値を決定し、
前記ディスプレーの受信画像を処理して前記ムラ欠陥を低減するために、前記補正値を前記ディスプレーに保存することを特徴とするムラ欠陥の低減方法。
【請求項２】
前記複数のピクセルは、前記ディスプレーの全てのピクセルを含むことを特徴とする請求項１に記載のムラ欠陥の低減方法。
【請求項３】
前記複数のグレーレベルは、前記ディスプレーの全てのグレーレベルを含むことを特徴とする請求項１に記載のムラ欠陥の低減方法。
【請求項４】
前記画像検知装置は、前記ディスプレーの解像度よりも高い解像度を有するカメラであることを特徴とする請求項１に記載のムラ欠陥の低減方法。
【請求項５】
前記画像検知装置は、少なくとも１つの画像検知部を、前記ディスプレーの前記各ピクセルに対して備えることを特徴とする請求項４に記載のムラ欠陥の低減方法。
【請求項６】
前記複数のグレーレベルは、前記ディスプレーのすべての階調よりも少ないことを特徴とする請求項１に記載のムラ欠陥の低減方法。
【請求項７】
前記階調のより高い範囲ではなく、より低い範囲におけるいくつかの階調を使用することを特徴とする請求項６に記載のムラ欠陥の低減方法。
【請求項８】
前記補正値は、前記ディスプレーの前記各ピクセルに対して与えられることを特徴とする請求項１に記載のムラ欠陥の低減方法。
【請求項９】
ディスプレー上のムラ欠陥の低減方法であって、
前記ディスプレーの複数のピクセルに対して複数のグレーレベルを配分し、
前記複数のグレーレベルによって前記各ピクセルを照射し、
前記各ピクセルの前記複数のグレーレベルを、前記ディスプレーの外部に配置された画像検知装置によって撮像し、
人間の視覚系によって視認可能な前記ディスプレー上のムラ欠陥を低減するために前記ピクセルの補正値を決定する一方で、人間の視覚系によって視認できない前記ディスプレー上のムラ欠陥は低減しないように前記ピクセルの補正値を決定し、
前記ディスプレーの受信画像を処理して前記ムラ欠陥を低減するために、前記補正値を前記ディスプレーに保存することを特徴とするムラ欠陥の低減方法。
【請求項１０】
前記決定は、前記受信画像のダイナミックレンジがより広くなるように、上レンジ及び下レンジよりも中央レンジを強調する重み付け関数に基づいて行われることを特徴とする請求項９に記載のムラ欠陥の低減方法。
【請求項１１】
前記ディスプレーに表示される前記受信画像の前記ダイナミックレンジは、前記補正値を用いることにより、人間の視覚系によって視認することができないムラ欠陥を考慮した場合に比べ、より広くなることを特徴とする請求項９に記載のムラ欠陥の低減方法。
【請求項１２】
複数のピクセルに対して少なくとも１つのグレーレベルが配分され、
前記少なくとも１つのグレーレベルによって前記各ピクセルが照らされ、
人間の視覚系によって視認可能なムラ欠陥を低減するために前記ピクセルに対して補正値を付加し、人間の視覚系によって視認できないムラ欠陥は低減しないように補正値を付加することを特徴とするディスプレー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示画像中の欠陥を検出する装置に関する。より具体的には、本発明は、表示画像中のムラ欠陥を検出し、補正する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶ディスプレー、電子発光ディスプレー、有機ＥＬディスプレー、プラズマディスプレーといった様々なディスプレーに対する需要が高まっている。その需要の高まりを受けて、高品位ディスプレーを製造する、優れた製造設備の建設に大規模な投資が行われている。
【０００３】
だが、その大規模な投資にもかからず、ディスプレー業界は、最終試験及びディスプレー検査を未だに作業員に依存することが多い。作業員は、ディスプレーの欠陥を目視で検査し、直感的に合格・不合格の判定を下している。その検査には、ピクセルベースの欠陥検査、及び領域ベースの欠陥検査などが含まれる。そして、その検査結果は、主観的で過誤が生じやすい個々の作業員に左右される。
【０００４】
“ムラ”欠陥は、コントラスト系の欠陥である。１つ以上のピクセルが、それら全てが均一な輝度を保つべきところ、周囲のピクセルよりも明るくなったり、あるいは暗くなったりする欠陥である。例えば、均一な色領域を表示しようとする場合に、ディスプレー構成部品に種々の問題が存在することにより好ましくない輝度の変調が起こる。ムラ欠陥は“Alluk”欠陥とも呼ばれ、通常は不均一な歪みのことである。一般的に、そういったコントラスト系の欠陥は、“斑点（blobs）”、“帯（bands）”、“縞筋（streaks）”等として認識される。製造過程には、ディスプレーにムラ欠陥を引き起こす種々の要因が存在する。
【０００５】
ムラ欠陥は、低周波、高周波、あるいはノイズのようなものとして、若しくはディスプレー上に構造的なパターンとして出現する。一般的に、一旦ディスプレーが製造されると、大部分のムラ欠陥には変化が起きにくい。一方で、時間依存性のムラ欠陥も存在する。その中には、ピクセルの欠陥、エージング、黄変、焼付けなど種々の欠陥が含まれる。なお、撮像ノイズ等の入力信号が原因で発生する不均一性の欠陥はムラ欠陥とはみなされない。
【０００６】
図１は、液晶デバイスとムラ欠陥の要因を示す図である。図１に示すように、ムラ欠陥は、ＬＣ１２０、デジタルアナログ変換器１３０などのディスプレーの様々な構成部品に起因して現れる。あるいは、電圧領域の不均一１４０、輝度の不均一１５０などの要因によってムラが発生することもある。光源（例えば、蛍光灯、発光ダイオードなど）とディフーザーとを組み合わせることで、得られる表示画像は均一になるものの、極低周波変調が発生する。あるいは、ガラス基板上における液晶材料の不均一１１０によって、ＬＣＤパネル自身がムラ欠陥の原因ともなりえる。この種のムラは強い歪みを伴う低周波のムラとなりやすく、筋状のムラが発生しやすい。ムラ欠陥の他の要因としては駆動回路（例えばクロックノイズ）が挙げられ、ディスプレー上にグリッドのような歪みをもたらす。さらに別のムラ欠陥の要因としてピクセルノイズがある。これは、おもに局部的な駆動回路（例えば、薄膜トランジスタ）の変化によって生ずるものであり、通常は、固定化されたパターンノイズとして現れる。
【０００７】
ここで必要とされるのは、改良されたムラ低減技術である。
【０００８】
前述の、そして本発明に係る他の目的、特徴、および利点は、添付図を参照して、以下に述べる本発明の詳細な説明によって、より深く理解することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ディスプレー構成部品の継続的な品質改良によりムラ欠陥は減少している。しかしながら、ムラ欠陥は、依然として最高品位のディスプレーにおいても存在する。図１に示すように、ムラの原因は様々な輝度領域において現れるため、ムラ欠陥の特定は容易ではない。光源に起因するムラは、線形輝度領域において発生する。線形領域におけるその影響を補正するために、ＬＣＤ輝度画像をムラによって分割した後で、再びそのＬＣＤ輝度画像を所望の最大レベルに標準化する。線形領域における上記影響は、対数領域への加法によっても補正される。だが、ＬＣＤコード値スペースにおける画像の画像領域に表示されるデータは、線形輝度でも対数輝度でもない。従って、ＬＣＤ画像データは、どちらかの領域に変換して補正する必要がある。
【００１０】
薄膜トランジスタノイズ、あるいは駆動回路に起因するムラ欠陥は、輝度領域には発生せず、むしろ電圧領域に発生する。その影響は、通常はＳ字型の輝度関数であるＬＣＤ反応曲線に現れる。
【００１１】
液晶材料の厚さが異なっている場合、あるいはディスプレー全体に渡ってアクティブ減衰特性が変化する場合など、液晶材料の変化に起因するムラ欠陥は上記領域とは別の領域に発生する。
【００１２】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、異なる領域でそれぞれのムラを補正するよりも、ディスプレーの各ピクセルで得られる階調を測定、補正するという、より直接的なムラ欠陥の削減方法を提供することにある（〔0020〕）。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係るムラ欠陥の低減方法は、前記課題を解決するために、前記ディスプレーの複数のピクセルに対して複数のグレーレベルを配分し、前記複数のグレーレベルによって前記各ピクセルを照射し、前記各ピクセルの前記複数のグレーレベルを、前記ディスプレーの外部に配置された画像検知装置によって撮像し、前記ディスプレー上のムラ欠陥を低減するための前記ピクセルに対する補正値を決定し、前記ディスプレーの受信画像を処理して前記ムラ欠陥を低減するために、前記補正値を前記ディスプレーに保存することを特徴としている。
【００１４】
本発明に係るムラ欠陥の低減方法では、前記複数のピクセルは、前記ディスプレーの全てのピクセルを含むことが好ましい。
【００１５】
本発明に係るムラ欠陥の低減方法では、前記複数のグレーレベルは、前記ディスプレーの全てのグレーレベルを含むことが好ましい。
【００１６】
本発明に係るムラ欠陥の低減方法では、前記画像検知装置は、前記ディスプレーの解像度よりも高い解像度を有するカメラであることが好ましい。
【００１７】
本発明に係るムラ欠陥の低減方法では、前記画像検知装置は、少なくとも１つの画像検知部を、前記ディスプレーの前記各ピクセルに対して備えることが好ましい。
【００１８】
本発明に係るムラ欠陥の低減方法では、前記複数のグレーレベルは、前記ディスプレーのすべての階調よりも少ないことが好ましい。
【００１９】
本発明に係るムラ欠陥の低減方法では、前記階調のより高い範囲ではなく、より低い範囲におけるいくつかの階調を使用することが好ましい。
【００２０】
本発明に係るムラ欠陥の低減方法では、前記補正値は、前記ディスプレーの前記各ピクセルに対して与えられることが好ましい。
【００２１】
本発明に係るムラ欠陥の低減方法では、前記ディスプレーの複数のピクセルに対して複数のグレーレベルを配分し、前記複数のグレーレベルによって前記各ピクセルを照射し、  前記各ピクセルの前記複数のグレーレベルを、前記ディスプレーの外部に配置された画像検知装置によって撮像し、人間の視覚系によって視認可能な前記ディスプレー上のムラ欠陥を低減するために前記ピクセルの補正値を決定する一方で、人間の視覚系によって視認できない前記ディスプレー上のムラ欠陥は低減しないように前記ピクセルの補正値を決定し、前記ディスプレーの受信画像を処理して前記ムラ欠陥を低減するために、前記補正値を前記ディスプレーに保存することが好ましい。
【００２２】
本発明に係るムラ欠陥の低減方法では、前記決定は、前記受信画像のダイナミックレンジがより広くなるように、上レンジおよび下レンジよりも中央レンジを強調する重み付け関数に基づいて行われることが好ましい。
【００２３】
本発明に係るムラ欠陥の低減方法では、前記ディスプレーに表示される前記受信画像の前記ダイナミックレンジは、前記補正値を用いることにより、人間の視覚系によって視認することができないムラ欠陥を考慮した場合に比べ、より広くなることが好ましい。
【００２４】
本発明に係るディスプレーは、前記課題を解決するために、複数のピクセルに対して少なくとも１つのグレーレベルが配分され、前記少なくとも１つのグレーレベルによって前記各ピクセルが照らされ、人間の視覚系によって視認可能なムラ欠陥を低減するために前記ピクセルに対して補正値を付加し、人間の視覚系によって視認できないムラ欠陥は低減しないように補正値を付加することを特徴としている。
【発明の効果】
【００２５】
異なる領域でそれぞれのムラを補正するよりも、ディスプレーの各ピクセルで得られる階調を測定するという、より直接的な方法がある。低周波のムラ、あるいは高周波の固定パターン化されたムラは、表示階調に歪みとして現れる。例えば、コード値領域において付加された歪みは、その歪みによって影響を受けるピクセルの階調に垂直オフセットとして現れる。光源に起因する対数領域に付加された歪みは、階調に非線形的な付加として現れる。階調はコード値から輝度への写像であり、ピクセルごとの階調を測定することにより、異なる領域で発生する問題をコード値領域に反映させる。各ピクセルの階調を同一（あるいは実質的に同一）にすることにより、全てのピクセルのグレーレベル（階調）は同一の輝度（あるいは実質的に同一の輝度）を有するようになる。その結果、ムラはゼロまで（あるいは実質的にゼロまで）低減される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
図２は、ムラの階調を撮像する様子を示す図である。図３は、ムラ補正階調を読み込む様子を示す図である。図４は、画像が入力され、ムラ補正階調が読み込まれる様子を示す図である。
【００２７】
図２に示すように、ムラ欠陥を検出・補正する工程は一連のステップとして行われる。補正階調（補正値）を取得・生成することになるが、その値は、変換テーブルとして表現される。その変換テーブルは、ディスプレーの計測を始める前に、変換テーブルの値が単一の値ｋに設定されている（２２０）（〔0023〕）。そして、階調ガンマ値変換テーブル１６０にてガンマ切り換えされる。次に、図１と同様のプロセスを経て、カメラによってムラが撮像される（２１０）。そして、ピクセルごとに階調が保存され（２３０）、各々に対して補正階調が計算される（２４０）。図３に示すように、その補正階調は、ディスプレーのフレーム・バッファメモリ上で機能するムラ変換テーブルに取り込まれる（３１０）。その後、図４に示すように、ディスプレーに入力された画像データは、ディスプレーに表示される前に、前記変換テーブル（３１０）によって補正される。
【００２８】
第１の工程では、カメラなどの画像撮像装置によって、グレーレベルの関数としてムラが撮像される。カメラ画像中の少なくとも１ピクセルがディスプレーの各ピクセルに対応するよう、カメラは、ディスプレーの解像度と同じかそれ以上の解像度を有する。ディスプレーの解像度が高い場合、あるいはカメラの解像度が低い場合、カメラは、ディスプレー全体の特性を明らかにするために、ディスプレー全体に渡って移動する。好ましいテストパターンが準備され、それがディスプレーに表示されるが、そのテストパターンは、均一領域（すべてのコード値＝ｋ）を有し、それが前記カメラに撮像される。そのテストパターンとカメラによる撮像は、ディスプレー階調のコード値すべてに対して行われる（例えば、８ビット／カラー表示に対して２５６コード値）。あるいは、階調のサブセットを利用しうるが、その場合は、通常は非サンプル階調値が内挿される。
【００２９】
ピクセルごとの階調（あるいはサブセットの階調）を生成するために、ディスプレー全体に渡って撮像画像が組み合わされる。ディスプレーにムラがない場合、ムラ補正階調はすべて同じである。補正階調と装置の非統一性とを重ね合わせることにより、結果としてディスプレー全体における実質的な均一性が得られるようにピクセルごとの補正階調が決定される。最初に、ディスプレーの計測を始める前に、ムラ補正変換テーブルの値が単一に設定される。ピクセルごとにムラ補正階調の値を決定した後に、図４に示すように、その値がディスプレー・メモリに読み込まれる。
【００３０】
図５に示すように、任意のフラット・フィールドを読み込んだムラ補正階調データは、均一に見える。そして、例えば空色のグラデーション模様のように視認できるムラも、ゼロ補正される。
【００３１】
このムラ低減技術は、ディスプレーの不均一性を軽減する方法として有効であるが、さらに輝度レベルの最大−最小の幅であるダイナミックレンジも低減する。それに加えて、低減されるダイナミックレンジは、ディスプレーごとに異なるムラの程度に左右されるため、ディスプレーのダイナミックレンジは可変となる。例えば、ディスプレーの左側にあるムラが、右側にあるムラよりも明るくないとする。これは光源の不均一性に起因する典型的なムラであり、すべてのグレーレベルにおいて起こり得る。ムラ補正は、その最大値以上にピクセルを明るくできないため、より暗い方の最大値に合わせるよう、左側の輝度を下げる。さらに、ブラックレベルの場合、より暗い右側は、より明るい左側のブラックレベルに最も適合する。その結果、補正後の最大値は、ディスプレー全体の中で最も低い最大値まで下げられる。そして、補正後の最小値は、ディスプレー全体の中で最も明るい最小値にまで上げられる。このようにして、補正されたディスプレーのダイナミックレンジ（例えば、対数最大値−対数最小値）は、左側あるいは右側のどちらかのダイナミックレンジよりも小さくなる。これにより、補正されたダイナミックレンジは、補正されていないディスプレーのダイナミックレンジよりも小さくなる。同様のダイナミックレンジの軽減が、他の不均一要因の場合においても行われる。例えば、ムラ補正によって、高増幅固定パターンノイズは、全体のダイナミックレンジが軽減される。
【００３２】
ピクセルのムラを撮像し変換テーブルを用いてムラを補正する技術は、画像撮像装置の信号対ノイズ比およびムラ補正変換テーブルのビット深さの範囲内において、相対的に正確である。しかしながら、実際にディスプレーを視認する人間の視覚系による現実の影響を考慮に入れると、ダイナミックレンジは、人間の視覚系による現実の影響を考慮しなかった場合のであろう値よりも大きくなる。
【００３３】
一例として、特定周波数におけるムラが、観察者にはその変化を視認できない程度に補正された場合を考える。その補正によって、観察者が表示画像からその違いを感知することなく、ディスプレーのダイナミックレンジが小さくなる。画像の左側が右側よりも僅かに暗い場合にムラがあると判断される場合を考える。人間の視覚系はそのような低周波のムラに対する感受性が極めて低く、そのムラを除去することにそれほどの利点を見出せない場合がある。つまり、観察者が容易に視認するには、通常は大きな振幅のムラ波形が必要とされる。ムラによる歪みが観察者にとって感知できないものであれば、たとえ物理的に測定可能であっても、それを補正する実益はない。
【００３４】
図５は、視野角に依存するコントラスト感受性関数を説明する図である（〔0014〕）。図５に示すように、人間の視覚系を測定する１つとして、人間の目のコントラスト感受性関数（ＣＳＦ）がある。ＣＳＦは、人の目に容易に感知できるムラのみを補正する際に使用される判断基準の１つである。これは、図３〜５において示される技術よりも、補正に係るダイナミックレンジがより大きく維持されるという利点を持つ。
【００３５】
人間の視覚系に係るＣＳＦは、空間周波数の関数である。従って、ムラ低減に用いるデジタル周波数に写像（マッピング）されうる。そのマッピングは、観察位置によって左右される。ＣＳＦは、その形状、最大感度が変化する。そして、帯域幅は、明順応レベル、ディスプレー・サイズ等の観察条件の関数である。結果として、ＣＳＦは、そのディスプレーとその予期した観察条件に適合する条件で選択される。
【００３６】
ＣＳＦは、点像分布関数（psf）に変換される。変換された点像分布関数（psf）は、撮像したムラ画像を畳み込みによってフィルタリングするために使用される。通常、各グレーレベルに対して異なる点像分布関数が存在する。前記フィルタリングは、ＣＳＦを周波数領域に残し、ＣＳＦとの乗算のためにムラ画像を周波数領域の画像信号に変換し、逆フーリエ変換により空間領域の画像信号に戻すことによってなされる。
【００３７】
図６は、より大きなダイナミックレンジを維持するためにムラ補正を弱めるコントラスト感度モデルの図である（〔0015〕）。図６は、ムラ画像の取得と、ムラ階調の補正計算と、ＣＳＦフィルターと、ムラ補正階調変換テーブルと、を含むシステムを説明している。図６が示すように、カメラによるムラの撮像の後に、ＣＳＦによるフィルタリング（６１０）が行われており、これにより、補正に係るダイナミックレンジがより大きく維持されるという利点が得られる（〔0028〕）。図７は、帯域幅を維持するためにＣＳＦを利用する効果を説明する図である。
【００３８】
なお、本発明に係るディスプレーでは、補正値は、受信画像のダイナミックレンジがより広くなるように、上レンジおよび下レンジよりも中央レンジを強調する重み付け機能に基づいて決定される構成でもよい。
【００３９】
また、本発明に係るディスプレーでは、受信画像のダイナミックレンジは、前記補正値を用いることにより、人間の視覚系によって視認することができないムラ欠陥を考慮した場合に比べ、より広くなるという構成でもよい。
【００４０】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、表示画像中のムラ欠陥を検出し、補正する装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】液晶デバイスとムラ欠陥の要因を示す図である。
【図２】ムラの階調を撮像する様子を示す図である。
【図３】ムラ補正階調を読み込む様子を示す図である。
【図４】画像が入力され、ムラ補正階調が読み込まれる様子を示す図である。
【図５】視野角に依存するコントラスト感受性関数を説明する図である。
【図６】より大きなダイナミックレンジを維持するためにムラ補正を弱めるコントラスト感度モデルの図である。
【図７】コントラスト感度モデルの使用／不使用時におけるムラ補正の例である。
【符号の説明】
【００４３】
１１０  液晶材料の不均一
１２０  ＬＣ
１３０  ＤＡＣ
１４０  電圧領域の不均一
１５０  輝度の不均一
１６０  階調ガンマ値変換テーブル
１７０  入力画像
２１０  カメラによるムラの撮像
２２０  入力画像のピクセル＝ｋ
２３０  ピクセルごとの階調（ｋ）保存
２４０  ピクセルごとの補正階調計算
３１０  ムラ補正階調ＬＵＴ
６１０  ＣＳＦによるフィルタリング
６２０  フィルタ後のムラ
７００、７５０  ダイナミックレンジ
７１０  補償信号
７２０、７７０  補正後最大値
７３０、７８０  補正後最小値
７４０  ダイナミックレンジの減少
７６０  ＣＳＦフィルタ後のムラに対する補償信号
【図１】
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【図２】
2008250319.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2008250319.tif 000007
【図６】
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【図７】
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