(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フラットパネルディスプレイの較正方法であって、
ａ）少なくとも３つの色成分の光を出力してカラー画像を表示する、各色成分についてコード値に応じた輝度レベルの光を出力するフラットパネルディスプレイであって、全体および個々の色成分のゲインおよびオフセットの双方を調整する機能を有すると共に、色温度、色度、および輝度レベルを含む白色点を前記フラットパネルディスプレイに与える調整機能を有するようなフラットパネルディスプレイを設けるステップと、
ｂ）前記フラットパネルディスプレイの各色成分について低レベルコード値を用いて第１のターゲット画像を表示するステップと、
ｃ）表示された前記第１のターゲット画像の輝度レベルを感知するステップと、
ｄ）感知された前記輝度レベルが、最大輝度レベルよりも少なくとも３０ｃｄ/ｍ2低い輝度レベルを表す第１の所定の目標値に一致するように、前記フラットパネルディスプレイのゲインおよびオフセットを調整するステップと、
ｅ）前記フラットパネルディスプレイの各色成分について中間コード値を用いて第２のターゲット画像を表示するステップと、
ｆ）表示された前記第２のターゲット画像の輝度レベルおよび色度を感知するステップと、
ｇ）前記輝度レベルが、中間輝度レベルを表す第２の所定の目標値に一致すると共に、前記色度が所望の白色点を表す第１の所定の色度群と一致するように、個々の色成分のゲインおよびオフセットを調整するステップと、
ｈ）前記フラットパネルディスプレイの各色成分について最大コード値を用いて第３のターゲット画像を表示するステップと、
ｉ）表示された前記第３のターゲット画像の輝度レベルおよび色度を感知するステップと、
ｊ）前記輝度レベルが、最大輝度レベルを表す第３の所定の目標値に一致すると共に、前記色度が前記第１の所定の色度群と一致するように、個々の色成分のゲインおよびオフセットを調整するステップと、
ｋ）ステップｊにおいて、個々の色成分のゲインおよびオフセットを調整しなくとも、前記輝度レベルが前記第３の所定の目標値に一致すると共に、前記色度が前記第１の所定の色度群と一致するようになるまで、前記ステップｅからｊを繰り返すステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、
前記少なくとも３つの色成分は、赤、緑、および青の色成分を含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般に、画像表示技術の分野に関し、特に有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイ等のフラットパネルディスプレイのキャラクタリゼーションおよび駆動のためのプロセスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
今日のデジタルインフォイメージング(infoimaging)の世界では、低電力、ハンドヘルドポータブル電子フラットパネルディスプレイ上で多くの画像がプレビューされ、操作されている。新しいディスプレイのアプリケーション（すなわち、携帯電話、DVD、パームパイロット、ビデオゲーム、GPS等）では、これまで使用されてきた他のイメージング表示装置と比較して、設計上の要件がより大きいとともに、イメージング性能の改良が求められている。ディスプレイは見る者にリアルな画像表現を提供することを意図するため、ディスプレイの色およびトーンの応答を補正して、表示画像の品質を高める必要がある。ディスプレイのイメージングチェーンにおいて色およびトーンのエンハンスメントを行わなくてはならない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
OLEDディスプレイのようなフラットパネルディスプレイは、明るさおよびカラー解像度、広い視野角、低電力消費、小型で頑強な物理特性といった面で、より優れた性能を提供する可能性を有している。しかし、CRTとは異なり、これらのフラットパネルディスプレイには、製造プロセスによる固定の白色点と色のニュートラルな応答があり、調整することができない。製造プロセスにおけるばらつきは、白色点および色のニュートラルさのばらつきにつながり、従ってディスプレイの色再現に望ましくないばらつきが生じる。製造プロセスのばらつきと、歩留まりを上げてコストを下げる必要性に鑑み、製造上のばらつきに適応する、頑強で簡単に実現可能なカラーキャラクタリゼーションおよびディスプレイ駆動技術を開発することが急務となっている。
【０００４】
従って、改良されたフラットパネルディスプレイの較正および駆動方法が必要とされている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この必要性は、本発明によって以下のようなフラットパネルの較正方法を提供することで応じられる。すなわち、この方法は、
ａ）フラットパネルディスプレイであって、ゲインおよびオフセットの双方について全体および個々のチャネル調整を有すると共に、色温度、色度、および輝度レベルを含む白色点を前記ディスプレイに与える調整を有するようなディスプレイを設けるステップと、
ｂ）前記ディスプレイの各チャネルについて低レベルコード値を用いて第１のターゲットを表示するステップと、
ｃ）表示された前記第１のターゲットの輝度レベルを感知するステップと、
ｄ）感知された前記輝度レベルが、最大輝度レベルよりも少なくとも３ディケード低い輝度レベルを表す第１の所定の目標値に一致するように、前記ディスプレイのゲインを調整するステップと、
ｅ）前記ディスプレイ装置の各チャネルについて中間コード値を用いて第２のターゲットを表示するステップと、
ｆ）表示された前記第2のターゲットの輝度レベルおよび色度を感知するステップと、
ｇ）前記輝度レベルが、中間輝度レベルを表す第２の所定の目標値に一致するとともに、色度が所望の白色点を表す第１の所定の色度群と一致するように、個々のチャネルのオフセットを調整するステップと、
ｈ）前記ディスプレイの各チャネルについて最大コード値を用いて第３のターゲットを表示するステップと、
ｉ）表示された前記第３のターゲットの輝度レベルおよび色度を感知するステップと、
ｊ）前記輝度レベルが、最大輝度レベルを表す第３の所定の目標値に一致するとともに、色度が前記第１の所定の色度群と一致するように、個々のチャネルのゲインを調整するステップと、
ｋ）ステップｊにおいてそれ以上の調整が必要なくなるまで、前記ステップｅからｊを繰り返すステップと、
を含む。
【０００６】
本発明の別の局面によると、フラットパネルディスプレイは、ディスプレイ装置の各チャネルについて中間コード値を用いてさらにターゲットを表示し、表示されたさらなるターゲットの輝度レベルおよび色度を感知し、輝度レベルが中間輝度レベルを表す第２の所定の目標値に一致すると共に、色度が所望の白色点を表す第１の所定の色度群と一致するように、個々のチャネルのオフセットを調整することによって、キャラクタリゼーションが行われる。
【０００７】
本発明のさらに別の局面によると、ＲＧＢコード値を用いたカラーフラットパネルディスプレイの駆動方法は、
ａ）ＲＧＢコード値を目標ＲＧＢ強度に変換するステップと、
ｂ）目標ＲＧＢ強度を規定された目標白色点でＣＩＥ  ＸＹＺ値に変換するステップと、
ｃ）フラットパネルディスプレイの白色点に対して対応のＸＹＺ三刺激値にＣＩＥ  ＸＹＺ値を変換するステップと、
ｄ）対応のＸＹＺ三刺激値をディスプレイＲＧＢ強度に変換するステップと、
ｅ）ディスプレイＲＧＢ強度をディスプレイ駆動ＲＧＢコード値に変換するステップと、
ｆ）ディスプレイ駆動ＲＧＢコード値をフラットパネルディスプレイに適用するステップと、
を含む。
【０００８】
本発明は、マルチチャネルフラットパネルディスプレイのニュートラル特性応答を無彩色に補正する利点を有する。たとえば、任意の白色点について無彩色応答を得ることが可能である。本発明はさらに、フラットパネルディスプレイ駆動アルゴリズムがソフトウェアＬＵＴを用いて、またはデジタル信号処理集積回路技術を用いて簡単に実現できる利点を有する。フラットパネルディスプレイキャラクタリゼーションデータはボード上で記憶され、必要であれば変更が可能であるため、エージングまたはカスタマイズという理由で駆動アルゴリズムを更新することができる。本発明はさらに、目標を達成するために、マルチチャネルフラットパネルディスプレイの色再現を修正する利点を有する。本発明を利用して、任意の白色点について目標の色再現を得ることができる。ニュートラル補正および色再現データを用いて、フラットパネルディスプレイの外観を向上するように、将来のアプリケーションでも利点を得ることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明によるフラットパネルディスプレイの較正、キャラクタリゼーション、および駆動は3つの要素を含む。第1に、フラットパネルディスプレイを所望の白色点に較正する。次に、フラットパネルディスプレイを、色および輝度についてキャラクタリゼーションする。最後に、ディスプレイを駆動するための画像処理パスを提供する。
【００１０】
図１を参照すると、本発明によるカラーフラットパネルディスプレイ１０の光学キャラクタリゼーションを行うのに有用なシステムが図示されている。本発明によると、フラットパネルディスプレイ１０は電子増幅器を備え、個々のチャネルのゲインおよびオフセットをそれぞれ調整し、ゲインおよびオフセットのマスター調整制御を行う。マスター制御は個々のチャネルをまとめ、全チャネルの同時制御を可能にする。これらの制御は、色および輝度に関してディスプレイの白色点を設定するのに利用する。システムの要素として、表示スペクトルを測定するのに十分な感度および精度を備えたスペクトル放射計１２を含む。好適なスペクトル放射計１２は、カリフォルニア州、Chatsworth、Photo  Research社のＰＲ−７０５であり、中央処理装置１６を介して、またはその内蔵ディスプレイを用いて手動で、測定された光出力を読みとることができる。
【００１１】
システムは、フラットパネルディスプレイ上に表示するターゲットを生成するための適切なタイミングパラメータを有する映像信号を生成する手段を含む。ターゲットは、そのレベルを表すコード値を有する一連のパッチである。ターゲットは、プログラマブル信号ジェネレータ１８（たとえばＡＳＴＲＯモデル８１９プログラマブル信号ジェネレータなど）によって生成されても良いし、または中央処理装置１６内のグラフィックカード１７によって生成されても良い。ターゲットは、そのタイミングおよびレベルがフラットパネルディスプレイ１０の入力仕様に一致するように形成される。
【００１２】
信号ジェネレータ１８または中央処理装置１６からの信号を選択するのにＲＧＢビデオスイッチャ１４を用いても良い。ターゲットは、Adobeのフォトショップ等の市販のソフトウェアパッケージを用いて中央処理装置１６内で生成しても良いし、カスタムソフトウェアプログラムを作成してグラフィックカード１７に対するコマンド構造を用いてターゲットを生成してもよい。別の手法としては、フォトCD等のディスク上にターゲットを記憶し、中央処理表示ユーティリティを用いてターゲットの画像を表示することも可能である。
【００１３】
図２を参照して、本発明による所望の白色点の較正は以下のように達成される。各チャネルについて低レベルコード値を用いて第１のターゲットを表示する（３０）。表示された第１のターゲットの輝度レベルをスペクトル放射計１２を用いて感知し（３２）、測定されたRGB値を、最大輝度レベルよりも少なくとも３ディケード低い輝度レベルを表す第１の目標値と比較する（３４）。次に、感知された輝度レベルが第１の所定の目標値と一致するように、ディスプレイのゲインおよびオフセットを調整する（３６）。
【００１４】
表示装置の各チャネルについて中間コード値を用いて第２のターゲットを表示する（３８）。表示された第２のターゲットの輝度レベルおよび色度を感知し（４０）、中間輝度レベルを表す第２の目標値と比較する（４２）。次に、輝度レベルが第２の所定の目標値に一致すると共に、色度が所望の白色点を表す第１の所定の色度群に一致するように、個々のチャネルのゲインおよびオフセットを調整する（４４）。
【００１５】
ディスプレイの各チャネルについて最大コード値を用いた第３のターゲットを表示する（４６）。表示された第３のターゲットの輝度レベルおよび色度を感知し（４８）、最大輝度レベルを表す第３の目標値と比較する（５０）。次に、輝度レベルが第３の所定の目標値に一致すると共に、色度が第１の所定の色度群に一致するように、個々のチャネルのゲインおよびオフセットを調整する（５２）。３つの目標値すべてが達成されるまで、上述のステップを繰り返す。
【００１６】
マルチチャネルフラットパネルディスプレイの色度および輝度キャラクタリゼーションは、すべてのチャネルに対して等しい信号を用いて、一連のテストパターン（ニュートラルターゲット）を測定することから始める。輝度および色度データは測定された各ニュートラルターゲットのスペクトルから計算される。OLEDについて測定したニュートラルターゲットのスペクトルの一例が図３に示される。１９３１CIE表色系、従ってｘ，ｙ，Ｙが表１に示すように報告、表示された。
【表１】
0004721610.tif 000002
【００１７】
次に、原色をその最大レベルに設定し、測定した。図４はOLEDフラットパネルディスプレイで測定したRGBスペクトルの一例である。色度および輝度は測定した各原色のスペクトルから計算され、表２に示す通りである。
【表２】
0004721610.tif 000003
【００１８】
表２の原色応答データを、各原色、赤、緑、青について１９３１CIE XYZ三刺激値に変換する。これらの原色XYZ値は以下の数１で、原色強度（たとえばRi, Gi, Bi）を任意の色刺激について１９３１CIE三刺激値（XYZ）に関連づけるのに用いる。三原色系についてのこの式の一般的な形は以下の通りである。
【数１】
0004721610.tif 000004
【００１９】
係数XR, YR,およびZRは、上の表２のｘｙY原色赤データから得られる。同様に、緑および青の係数も、表２の原色緑および青データから得られる。一般に、フル駆動したホワイトの赤、緑および青のフル強度を正規化し、目標のイルミナントについて所望の三刺激値を生成する。実際には、９つの係数で３×３行列を形成し、これがこの関係には非常に一般的に用いられる。さらに、三刺激値をRGB強度に変換するのに、上述の式の逆関数２２も必要である。この逆転の関係の一般的な形は以下の行列式によってより簡単に表される。
【００２０】
【数２】
0004721610.tif 000005
行列式に代わる手法として、ｎ次元ルックアップテーブル（ｎ−ｄＬＵＴ）を使用してもよく、ここでｎは通常３以上である。これらを逆転しても良い。
【００２１】
図５を参照して、上述のキャラクタリゼーションデータを用いて、フラットパネルディスプレイの特性カーブ２０を計算する。実際のディスプレイで測定された輝度特性カーブの一例が図６に示される。ディスプレイ特性カーブ２０はＲＧＢニュートラルターゲットコード値（表１）と計算されたRGB原色光強度の関係を表す。これらのディスプレイ特性カーブ２０を得るために、表１のｘｙYデータを用いてニュートラルターゲットについてのXYZ三刺激値を計算する。原色の逆関係２２を用いて、ニュートラルターゲットについての赤、緑、青の強度を計算する。各チャネルがフルホワイトで強度１．０となるようにデータを正規化する。その結果、図７に示されるような、赤、緑、および青のフラットパネルディスプレイ特性カーブ２０が得られる。
【００２２】
次のステップで、図５に示される画像処理チェーンにおいて、原色逆行列２２およびフラットパネルディスプレイ特性カーブ２０を使用する。このチェーンは、図８に示されるsRGBカーブ２４等の目標カーブ群に画素ごとに赤、緑および青の画像コード値をマッピングすることから始まる。このマッピングでsRGB画像コード値を各画素についての赤、緑および青強度に変換する。赤、緑および青強度データを、白色点が特定された、対象とするアプリケーションを表す目標原色行列２６を用いて目標のCIE XYZ三刺激値に変換する。目標原色行列の形式は、通常、目標白色点に正規化されたｎ×ｎ行列である。RGB３原色系ではｎは３である。目標行列の例としては、所望の白色点の目標のために得ようとする特定のガモットを表す特定の目標またはCIE D６５白色点で設定されたEBU蛍光体であろう。フラットパネルディスプレイ１０が目標の白色点三刺激値を達成できない場合には、色順応変換２８を行って、フラットパネルディスプレイ１０の白色点に対して対応するXYZ値を得ても良い。色順応変換２８は、対応する三刺激値を計算し、目標とディスプレイとの間で色が等しく見えるようにする。一般的な色順応変換はvon Kries（Mark D. Fairchild によるテキスト "Color Appearance Models" (Addison-Wesley, １９９７年１１月)を参照）およびBradfordの式（Luoらによる "the LLAB(1:c) colour model" Color Res. Appl. 21, 412-429 (1996)を参照）である。または、白色点が色度空間における目標点から非常に離れている場合には、色順応変換を行わないのが望ましいかもしれない。この場合には、色順応変換ステップを行わなくても良い。これにより、輝度ダイナミックレンジは小さくなるが、目標のニュートラルな色度を得ることができる。
【００２３】
次に、数２の原色逆行列２２を用いて、各画像ピクセルについてこれらの対応する三刺激値をフラットパネルディスプレイの赤、緑および青強度に変換する必要がある。図５の最後のステップで、これらの赤、緑および青強度をフラットパネルディスプレイ特性カーブ２０（図７）にマッピングして、フラットパネルディスプレイ１０を駆動するのに用いる赤、緑および青コード値を生成する。
【００２４】
要約すると、図５は、上述のステップによる処理の後、画像はカラーエンハンスメントが施された位置を達成できることを示している。図９および図１０は、OLEDディスプレイ上に画像化されるカラーターゲットに適用されたカラーエンハンスメントアルゴリズムのCIELAB空間における結果を示す。図９は、ターゲットの色についてカラーエンハンスメントの前後での色相および彩度の変化を示すｂ*対ａ*ベクトルのプロットである。図１０は、ターゲットの色についてカラーエンハンスメントの前後での明度および彩度の変化を示すＬ*対Ｃ*ベクトルのプロットである。カラーエンハンスメントの後、ニュートラルスケールが無彩色になっていることに注目されたい（すなわちａ*およびｂ*がすべてのニュートラルターゲットの色についてゼロに近い）。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明によるフラットパネルディスプレイの較正およびキャラクタリゼーションに有用なシステムの概略図である。
【図２】  フラットパネルの白色点の較正プロセスを示すフロー図である。
【図３】  測定されたニュートラルターゲットのスペクトルのプロットの例を示す図である。
【図４】  測定されたRGB原色スペクトルの例を示す図である。
【図５】  本発明によるフラットパネルディスプレイの駆動のための画像処理パスを示すフロー図である。
【図６】  測定されたOLED特性カーブのプロットの例を示す図である。
【図７】  赤、緑および青のOLED特性カーブのプロットの例を示す図である。
【図８】  目標sRGB特性カーブのプロットの例を示す図である。
【図９】  カラーエンハンスメントの前後のｂ*対ａ*ベクトルのプロットを示す図である。
【図１０】  カラーエンハンスメントの前後のL*対C*ベクトルのプロットを示す図である。
【符号の説明】
１０  フラットパネルディスプレイ、１２  スペクトル放射計、１４  ビデオスイッチャ、１６  中央処理装置、１７  グラフィックカード、１８  プログラマブル信号ジェネレータ、２０  ディスプレイ特性カーブ、２２  原色逆行列  ２４  sRGB特性カーブ、２６  目標原色行列、２８  色順応変換。
【図１】
0004721610.tif 000006
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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