JP2007279417A - 画像補正システム - Google Patents

Abstract

【課題】液晶表示パネルに様々な輝度バラツキが発生しても、個々のバラツキ特性に応じた最小限の輝度測定のみで、輝度バラツキの補間補正を可能とする。これにより、液晶表示パネルに実装する回路規模を抑え、補正アルゴリズムについても柔軟に変更可能とする。
【解決手段】液晶表示装置１００の液晶表示パネル部１３０に表示されている測定用画像を撮像センサ１０１で撮像して測定装置１０２に送る。測定装置１０２では、撮像した画像に輝度バラツキが発生している場合には、その付近の基準点での輝度を基に、液晶表示パネル１４０上の未測定基準点での輝度を３次関数で補間し、これらの輝度を抑圧して階調データを生成し、この階調データ間を補間する３次関数のパラメータを予め計算しておき、このパラメータを液晶表示装置１００に送る。液晶表示装置１００では、このパラメータを基に、液晶表示パネル１４０の輝度バラツキを補間補正する。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像を表示する表示装置の表示部分における画像補正システムに関する。

従来から、液晶表示パネルなどを用いた表示装置においては、画面全体に同一輝度の画像を表示しても、画面内での各位置における輝度が、ばらつく現象（面内バラツキ）が発生する。この面内バラツキを補正するために、面内を複数の領域に分け、この複数の領域の輝度分布を測定し、この測定値から計算した補正値を、表示装置に搭載した画像補正回路に与え、画像を表示する際には、この補正値を利用して、各領域内での各画素の位置における輝度分布を補間関数で生成し、この補間値を利用して、表示装置の輝度の均一性を保つ方式が提案されている。

この方式として、下記特許文献１にアナログ信号を利用した方式と下記特許文献２にデジタル信号処理を利用した方式が存在する。さらに、下記特許文献３では、補正データを生成するための輝度測定と補正データの生成方式に関して、輝度センサを利用して画面上の点を測定する方式が提案されている。
特開２０００−２８４７７３号公報 特開２００３−４６８０９号公報 特開平１１−３１６５７７号公報

上記従来技術では、画面内に局所的なバラツキが発生し、これを補正する場合においても、補正データ作成のために、画面全体を均一に計測する必要がある。さらに、上記従来技術では、補間関数のパラメータを表示装置の制御回路に与えているが、補間演算のための補間関数用パラメータの計算なども全て表示装置の回路内で行っていたため、回路規模が増大する上、補間関数の変更を容易に実施することができない。

本発明は、面内輝度バラツキを測定する場合、常に測定する基準点と、輝度バラツキが発生した場合のみ測定する基準点の２種類を用いて、面内輝度分布を測定することを特徴とする。

また、測定した輝度を基に、測定装置内で、画面縦方向のＹ方向補間関数のパラメータ（係数）を予めソフトウェアで計算し、この計算結果を表示装置の画像処理回路へ転送する。表示装置の画像処理回路内で計算する画面横方向のＸ方向補間関数のパラメータの計算は、Ｙ方向補間関数と異なるパラメータ演算負荷が軽いＸ方向補間関数を利用することで、回路規模を抑えることを特徴とする。

さらに、表示パネルを駆動するゲートドライバとドレインドライバにＸ方向とＹ方向に対応してバイアス電圧あるいは電流を印加することで、面内輝度分布を均一化することを特徴とする。

本発明によれば、表示パネルの輝度バラツキの状態に応じた最適な補正用データの取得が可能になり、表示パネルの測定効率が向上する。また、補正アルゴリズムの一部を測定装置内のソフトウェアで実施するため、アルゴリズムの実装に柔軟性があり、表示パネルに搭載する補正回路の規模を縮小することができる。さらに、表示パネルを駆動するゲートドライバとドレインドライバへのバイアス電圧あるいは電流印加による補正を行うことで、画像処理による補正と比較して、画像補正による階調が制限されるなどの影響を抑えることができる。

以下、本発明の一実施形態について説明する。

図１は、本発明に係る画像補正システムの構成図である。図１において、液晶表示装置１００は、検査対象の表示装置であり、液晶表示パネル部１３０、バックライト部１４１、画像伝送Ｉ／Ｆ１３１、制御Ｉ／Ｆ１３２、電源回路１３４から構成される。

液晶表示パネル部１３０は、画像を表示する液晶表示パネル１４０とその制御系から構成される。画像伝送Ｉ／Ｆ１３１は、画像信号を外部から入力するＩ／Ｆである。制御Ｉ／Ｆ１３２は、液晶表示パネル部１３０の動作を制御する制御信号を入出力するために利用する。バックライト部１４１は、液晶表示パネル１４０を透過する光を生成する光源として利用する。電源回路１３４は、外部電源１２０からの電力を内部の各構成要素へ供給するため電圧変換などを行う。

液晶表示パネル部１３０の内部構成について説明する。不揮発性メモリ１３３は、画像処理回路１３６で利用するデータを保持するために利用する。画像処理回路１３６は、画像伝送Ｉ／Ｆ１３１から入力された画像信号を処理し、表示部１３７へ表示用信号を送信する。画像処理回路１３６は、面内バラツキ補正処理を行う。

表示部１３７は、ゲートドライバ１３８、ドレインドライバ１３９、液晶表示パネル１４０から構成される。ゲートドライバ１３８とドレインドライバ１３９は、液晶表示パネル１４０を駆動するオペアンプなどのアナログ回路から構成される。

液晶表示パネル１４０は、本実施例では、アクティブマトリックスＴＦＴ液晶である。また、表示部１３７は、液晶だけでなく、例えば、有機ＥＬなどの他のデバイスでもよい。この場合、バックライト部１４１は不要になる場合がある。

電源回路１３５は、液晶表示パネル部１３０内の各回路を駆動する電力を作り出す。外部電源１２０は、液晶表示装置１００へ電力を供給する一般的な外部電源であり、場合によっては、一般の電力線からコンセント経由で直接液晶表示装置１００へ電力を供給してもよい。

測定装置１０２は、液晶表示装置１００の輝度を測定する測定装置であり、測定用画像を液晶表示装置１００に表示させる制御と、測定用画像の測定結果から面内バラツキ補正値の生成を行う。

この測定装置１０２は、液晶表示パネル１４０の輝度を測定する撮像センサ１０１、センサ回路１０３、測定輝度から補正値を生成する補正値生成部１０４、液晶表示パネル１４０に表示する測定用画像を作り出す測定用画像生成部１０５、測定状態を把握するための情報を表示する表示部１０７、測定データの記録などを行う記録装置１０８、画像伝送Ｉ／Ｆ１１０、制御Ｉ／Ｆ１０９、これらの構成要素を制御する制御部１０６から構成される。なお、測定用画像生成部１０５は、別途画像信号発生器を利用してもよい。

図２は、測定装置１０２の制御部１０６が液晶表示装置１００を検査する流れ図である。図２において、まず、検査対象の液晶表示装置１００に電源を接続し、液晶表示パネル１４０を起動する(Step:200)。次に、測定装置１０２が制御Ｉ／Ｆ１０９を介して、液晶表示装置１００へ初期値を設定する(Step:201)。続いてパネル検査２０２を実施する。

パネル検査２０２において、測定装置１０２から測定用画像を液晶表示装置１００へ送信し(Step:203)、この測定用画像を液晶表示装置１００で表示する(Step:204)。表示された画像を撮像センサ１０１で撮像して、測定装置１０２へ送信する(Step:205)。

次に、予め定められた全ての基準点において、撮像された画像の輝度を測定する(Step:206)。なお、この測定の際に、基準点が判定しやすいように、格子状の模様などを液晶表示パネル１４０に表示する方法も考えられる。また、基準点は、測定する輝度によって異なる場合もある。

このパネル検査２０２での輝度の測定の結果、各基準点における輝度のバラツキが規格（所定範囲）内であるか否かを判定し（Step:207）、輝度のバラツキが規格内の場合は、パネルを良品として処理を終了する（Step:208）。一方、バラツキが規格外の場合は、補正処理２２０を実施する。

なお、輝度のバラツキが規格内であるか否かの判定は、下記式（１）で示すように、例えば、階調ｇの輝度の最小輝度ｍｉｎ（ｇ）をその階調ｇの最大輝度ｍａｘ（ｇ）で割った階調ｇの輝度均一度Ｂｕｎｉ（ｇ）の値のパーセンテージが一定値以上、例えば、８０％以上の場合は、規格内と判定する。

続いて、補正処理２２０の内容について説明する。まず、測定装置１０２から液晶表示装置１００へ測定用画像を送信して(Step:210)、この測定用画像を液晶表示装置１００に表示させる(Step:211)。ここでは、例えば、全白輝度、全中間輝度、全黒輝度など、全面で同階調の測定用画像を順次表示させる。このように表示された画像を撮像センサ１０１で撮像して、測定装置１０２へ送信する(Step:212)。

次に、撮像された画像の輝度のバラツキが規格外であるバラツキ領域を判定し、この輝度の変化が激しいバラツキ領域付近の基準点のみの輝度を測定する(Step:213)。ここでは、全ての階調、例えば、全白輝度、全中間輝度、全黒輝度の測定用画像に対して、その輝度の測定が完了すると、これらの輝度から補正値を計算する(Step:214)。この補正値を液晶表示装置１００へ設定する(Step:215)。
補正値が設定された液晶表示装置１００での補正が有効に機能しているか、再び、パネル検査２０２と同様のパネル検査２１６を実行し、輝度のバラツキが規格内であるか否かを判定し(Step:217)、規格内ならパネルを良品として処理を終了する(Step:218)。輝度のバラツキが補正し切れなった場合は、不良品として処理を完了する(Step:219)。

図３は、液晶表示パネル１４０の基準点とその一覧を示す図である。図３（ａ）において、検査時、液晶表示パネル１４０を９領域Ｐ１〜Ｐ９に分割し、分割された各領域に基準点３０１を設定する。図３（ｂ）は、輝度と基準点の一覧を示す。この一覧に示すように、白輝度、黒輝度に関しては、９点の測定を行い。中間輝度に関しては、バラツキが発生しやすい箇所Ｐ１、Ｐ５、Ｐ７のみを測定してもよい。

図４は、横ｎ画素×縦ｍ画素の液晶表示パネル１４０のバラツキ領域４０３付近の基準点を示す図である。図４において、まず、格子線４０２の交点を基準点として、全ての基準点での輝度を測定し、この基準点の輝度のバラツキが規格内であるか否かを判定する。次に、規格外である局所的なバラツキ領域４０３が発生している場合には、バラツキ領域４０３付近の格子線４０２の交点のみの輝度を測定する。例えば、液晶表示パネル１４０において、局所的なバラツキ領域４０３が発生した場合、この付近のみの基準点３０１，４０１の輝度を測定する。

図５は、図２に示す補正値計算２１４の詳細な処理の流れ図である。図５において、まず、Ｙ方向にバラツキ領域付近のみの基準点の輝度を結ぶ３次曲線を生成する(Step:501)。この３次曲線の生成として、２つの基準点間を結ぶ３次曲線を連続してつなげる方式が考えられるが、隣り合う３次曲線が、基準点でも滑らかにつながるように、３次スプライン(Sprine)曲線を採用する。

この３次スプライン曲線は、各基準点の輝度を通るだけでなく、その点の輝度の１次、２次微分まで同一になるように条件を与えることで、滑らかな曲線で補間を実現することができる。

図６は、スプライン曲線を利用した補間方式の説明である。バラツキ領域４０３付近の基準点のｙ座標をそれぞれ、ｙ₀、ｙ₁・・・ｙ_pと定義し、それぞれの座標における輝度をＢ(ｇ,ｙ₀)、Ｂ(ｇ,ｙ₁)・・・Ｂ(ｇ,ｙ_p)と定義する。ここで、ｙ_i＜ｙ＜ｙ_i+1におけるＢ(ｇ,ｙ)を求める補間式をＳ_i(ｙ)と定義すると、Ｓ_i(ｙ)は下記式（２）で表現される。

さらに、基準点ｙ_i+1おいて接する区間ｙ_i+1＜ｙ＜ｙ_i+2の補間曲線Ｓ_i+1（ｙ）と滑らかに接続する条件は、下記式（３）で表現される。

さらに、両端での境界条件として、２次微分を０と定める。これは、ｙ₀とｙ_pにおける補間曲線を求める条件を下記式（４）で定め、この関数を利用して外挿を行う際に、曲線の傾きを維持する目的がある。

また、ｙ_p−ｙ_i＝１と定義し、上記式（３），（４）から関数Ｓ_i（ｙ）の係数ａ_i，ｂ_i，ｃ_i，ｄ_iを計算すると下記式（５）で示す関係が成り立つ。この式（５）を解くことにより、式(２)に示すＳ_i（ｙ）の係数ａ_i，ｂ_i，ｃ_i，ｄ_iが定まる。

次に、この式Ｓ_i（ｙ）を用いて、図６に示す未測定基準点６０１，６０２，６０３の輝度を補間生成する(Step:502)。この補間方法として、画面端に位置する部分、例えば、未測定基準点６０１，６０３などについては、Ｓ₀（ｙ）、Ｓ_n（ｙ）を利用して外挿補間する。一方、測定済み基準点に挟まれている未測定基準点６０２の値は、内挿補間する。このような未測定基準点の輝度の補間生成について、Ｘ座標についても行い、ＸＹ座標における輝度Ｂ（ｇ，ｘ，ｙ）を求める。

こうして、補間された基準点を利用して、各階調ｇの基準輝度Ｂｒｅｆ（ｇ）を計算する(Step:503)。続いて、各基準点の輝度Ｂ（ｇ，ｘ，ｙ）を、Ｂｕｎｉ（ｇ）を基準として抑圧する(Step:504)。なお、上記Step:503,504については、図７，８を用いて詳しく説明する。次に、抑圧された輝度Ｂ（ｇ，ｘ，ｙ）から実際にデータとして与える階調データＧ（ｇ，ｘ，ｙ）を計算する(Step:505)。

階調データＧ（ｇ，ｘ，ｙ）は、液晶表示パネル１４０のγ値をγとし、階調数をＧｒａｄと表現すると、計算式は下記式（６）で表現される。

こうして計算された階調データＧ（ｇ，ｘ，ｙ）を用いて、Ｙ方向３次補間曲線の係数を生成する(Step:506)。この係数は、数式（２）（３）（４）（５）において、Ｂ（ｇ，ｘ，ｙ）をＧ（ｇ，ｘ，ｙ）に置き換えて計算することにより求め、液晶表示装置１００の不揮発性メモリ１３３へ書き込み(Step:507)、処理を完了する(Step:508)。なお、上記Step:506について、図９を用いて詳しく説明する。

図７は、上記Step:503,504において、各基準点の輝度を抑圧する方式を示している。図７において、従来の方式は、極力輝度均一度を向上させるために、白輝度、黒輝度の補正を行う場合、白輝度は、白輝度最暗点７０７の輝度に、白輝度最明点７０４の輝度を合わせるので、液晶表示パネル１４０の明るさが低下することになる。一方、黒輝度は、黒輝度最暗点７１５の輝度を、黒輝度最明点７１２に合わせるために、液晶表示パネルの黒が明るくなる。したがって、従来の方式は、液晶表示パネルのコントラストが低下することになる。

そこで、コントラストの低下を抑えつつ、輝度のバラツキを規格で定められた許容範囲７０８に近い値で収まる最低限の補正のみを行う方式が適している。この方式について説明する。

図７において、まず、白輝度補正の場合について説明する。白輝度均一度をＢｕｎｉ（Ｗ）と定義すると、白輝度基準値Ｂｒｅｆ（Ｗ）は、白輝度最暗点７０７の輝度ｍｉｎ（Ｂ（Ｗ））用いて、下記式（７）で表現される。

この白輝度基準値Ｂｒｅｆ（Ｗ）以上の輝度を持つ基準点７０４，７０５の輝度を、全てＢｒｅｆ（Ｗ）に置き換え、白輝度基準値Ｂｒｅｆ（Ｗ）以下の輝度の基準点７０６，７０７の輝度については、その輝度をそのまま利用する。ここで、Ｂｒｅｆ（Ｗ）−ｍｉｎ（Ｂ（Ｗ））が白輝度のバラツキ許容範囲７０３である。

黒輝度抑圧については、白輝度抑圧と同様に、黒輝度均一度をＢｕｎｉ（Ｂ）と定義すると、黒輝度基準値Ｂｒｅｆ（Ｂ）は、黒輝度最明点７１２の輝度ｍａｘ（Ｂ（Ｂ））を用いて、下記式（８）で表現される。

このＢｒｅｆ（Ｂ）より輝度が低い基準点７１５，７１６の輝度のみＢｒｅｆ（Ｂ）に置き換え、黒輝度基準値Ｂｒｅｆ（Ｂ）以上の輝度の基準点７１３の輝度については、その輝度をそのまま利用する。ここで、ｍａｘ（Ｂ（Ｂ））−Ｂｒｅｆ（Ｂ）が黒輝度のバラツキ許容範囲７１７である。

中間輝度の抑圧は、白黒輝度抑圧と異なる方式を実行する。図８に示すように、液晶表示パネル１４０は、通常ゲートドライバ１３８から遠い位置にある画素ほど、ゲートドライバ１３８の印加電圧の歪８０１が減少するため、適切な印加電圧−透過率特性を得られやすいという性質を持つ。これは言い換えれば、液晶表示パネル１４０において、右端ほど適切な輝度が得られるという考えになるため、中間輝度基準領域８００で示す３点の輝度を平均し、中間輝度基準値Ｂｒｅｆ（Ｍ）を生成する。

ここで、図７において、中間輝度のバラツキ許容範囲７１０の上限輝度をＢｒｅｆｍａｘ（Ｍ）、下限をＢｒｅｆｍｉｎ（Ｍ）、中間輝度均一度をＢｕｎｉ（Ｍ）と定義すると、Ｂｒｅｆｍａｘ（Ｍ）、Ｂｒｅｆｍｉｎ（Ｍ）は、それぞれ以下の式（９）（１０）が成り立つ。

図７に示す中間輝度の領域７１１の各基準点の中間輝度を下記式（１１）で示す条件で抑圧する。

次に、図５に示す階調データＧ（ｇ，ｘ，ｙ）からＹ方向３次補間曲線の係数を生成する処理(Step:506)について、図９を用いて説明する。図９において、輝度のバラツキを補正するときは、バラツキ領域４０３付近の階調データＧ（ｇ，ｘ，ｙ）を頂点とし、画素数が、横ａｘ、縦ａｙの補間領域Ａ（ｉ，ｊ）に分割する。そして、この補間領域内の点を、縦方向の補間曲線ｃｇＹｉ（ｇ，ｊ，ｙ）と横方向の補間曲線ｃｇＸｊ（ｇ，ｉ，ｘ）から生成する。このとき、縦方向の補間曲線ｃｇＹｉ（ｇ，ｊ，ｙ）は、下記式（１２）で表現される。

ここで、ｇはｇ＝０，１２８，・・・２５５などの階調、ｊはｊ＝０，１，２，・・・ｎでｘ方向の補間領域の数である。この式(１２)の係数（パラメータ）は、前述の式（２），（３），（４），（５）を用いたスプライン関数補間方式により計算する。また、この計算は、図５に示すStep506で実行し、液晶表示パネル１４０へは演算の結果、階調データＧ（ｇ，ｘ，ｙ）を生成するための係数ａ（ｇ，ｊ），ｂ（ｇ，ｊ），ｃ（ｇ，ｊ），ｄ（ｇ，ｊ）のみを不揮発性メモリ１３３へ書き込む。

液晶表示パネル１４０が起動すると、図１０に示すように、画像処理回路１３６の内部で、式（１２）を実行し、補間領域Ａ（ｉ，ｊ）のＹ方向の境界に存在する画素の輝度をＹ方向に補間するＹ方向３次補間曲線１０００を生成する。次に、ｙ座標をｙ＝０からｙ＝ｎまで変化させながらＹ方向３次補間曲線１０００を用いて、ある時点でのｙ座標を含む補間領域Ａ（ｉ，ｊ）の境界における階調データＧ（ｇ，ｘ，ｙ）を求める。ここで、ｘ＝０，ａｘ，２ａｘ，・・・ｎである。

続いて、Ｘ方向の輝度補正を行うために、階調データＧ（ｇ，ｘ，ｙ）をＸ方向に通るＸ方向３次補間曲線１１００を生成する。このＸ方向３次補間曲線ｃｇＸｊ（ｇ，ｉ，ｘ）としてラグランジュ(Lagrange)補間曲線を利用する。この曲線の方程式は、下記式（１３）で表現される。

ここで、０≦ｔ≦３である。また、ｔ＝０のときｘ＝−ａｘ、ｔ＝１のときｘ＝０、ｔ＝２のときｘ＝ａｘ、ｔ＝３のときｘ＝２ａｘと定義し、上記式（１３）が、Ｇ（ｇ，−ａｘ，ｙ）、Ｇ（ｇ，０，ｙ）、Ｇ（ｇ，ａｘ，ｙ）、Ｇ（ｇ，２ａｘ，ｙ）の４点を通過するものとする。すると、この曲線の係数ａ_j、ｂ_j、ｃ_j、ｄ_jは、下記式（１４）で求めることができる。

図１１に示すように、式（１４）の１≦ｔ＜２の範囲における値が、補間領域Ａ（ｉ，ｊ）内の特定のｙ座標における０≦ｘ＜ａｘでの階調データＧ（ｇ，ｘ，ｙ）を３次関数で補間することになる。こうして、白輝度、黒輝度、中間輝度の全ての階調における階調データを計算する。

続いて、この階調データＧ（ｇ，ｘ，ｙ）を出力階調として、折れ線近似γ補正を行う方式について、図１２を用いて説明する。図１２において、横軸が入力階調、縦軸が出力階調のグラフにおいて、例えば、入力黒階調０が与えられると、変換結果として階調値３が出力されることを示す。また、出力階調を計算していない階調は隣接する出力階調を線形補間して生成する。

以上が液晶表示装置での輝度のバラツキ補正処理の詳細である。なお、γ補正を計算するタイミングとして、Ｘ方向３次補間曲線１１００で１つの画素に対応する出力階調を求めるたびに、γ補正を逐次行う方法も考えられる。

図１３は、図１に示す液晶表示パネル部１３０における画像処理回路１３６の詳細な構成図である。図１３において、制御回路１３００は、画像処理回路１３６内の各モジュールを制御する。主な働きとしては、液晶表示パネル部１３０を起動する時の各回路の初期化、制御Ｉ／Ｆ１３２を介して入力された制御信号に応じた各種処理（表示モードの切り替え、補正機能のＯＮ／ＯＦＦなど）、画像表示時の輝度のバラツキ補正処理を初めとした表示制御がある。

Ｙカウンタ１３０１は、現在処理を行っているＹ座標を示す。すなわち、どの水平走査線（ライン）を処理しているかを示し、１ラインの処理が終わる毎に、カウントアップされ、カウンタ値がｍになると次の回で０にクリアされる。

補間階調ｇ生成回路１３２０は、階調ｇにおける補正値を前述の方式により求める回路であり、補正を行う階調分用意される。すなわち、白輝度、黒輝度、中間輝度の３階調の補正を行う場合は、この回路１３２０が３回路用意され並列動作する。この回路は、必要に応じて不揮発性メモリ１３３から情報の読み込み処理を実行する。

幅ａｙレジスタ１３０２は、図９における領域Ａ（ｉ，ｊ）の縦の画素数ａｙを保持する。このレジスタ１３０２には、画像処理回路１３６の起動時に、不揮発性メモリ１３３から値ａｙが読み込まれる。

Ｙ方向補間領域判定部１３０３は、ｙ座標から対応する補間領域Ａ（ｉ，ｊ）を判定し、不揮発性メモリ１３３から、この領域のＹ方向３次補間曲線生成用係数ａ（ｇ，ｊ），ｂ（ｇ，ｊ），ｃ（ｇ，ｊ），ｄ（ｇ，ｊ）を読み込み、Ｙ方向曲線係数レジスタ１３０４へこれらの係数を設定する。

Ｙ方向補間演算部１３０６は、Ｙ方向曲線係数レジスタ１３０４から３次補間曲線の係数を読み込み、また、現在のＹ座標をＹカウンタ１３０１から読み込んで、現在のＹ座標における補間階調を生成する。

Ｘ方向曲線係数演算部１３０７は、Ｙ方向補間演算部１３０６が計算した値を読み込んで、Ｘ方向の３次補間曲線の係数を演算し、Ｘ方向曲線係数レジスタ１３０８へ演算結果を設定する。

幅ａｘレジスタ１３０５は、幅ａｙレジスタ１３０２と同様、図９における領域Ａ（ｉ，ｊ）の横画素数ａｘを保持する。Ｘカウンタ１３１１は、現在処理を行っているＸ座標を示し、０〜ｎの値をとる。Ｙカウンタ１３０１がカウントアップされ、ラインが切り替わる毎にクリアされる。

Ｘ方向補間領域判定部１３１０は、幅ａｘレジスタ１３０５とＸカウンタ１３１１から現在の補間領域Ａ（ｉ，ｊ）を判定し、Ｘ方向補間演算部１３０９に、Ｘ方向曲線係数レジスタ１３０８から読み込む係数を指示する。

Ｘ方向補間演算部１３０９は、前述のＸ方向３次補間曲線式（１３）を用いて、Ｘ方向（水平走査線方向）に順次各画素における補間階調を計算する。この計算結果はγ補正回路１３１２に入力される。

一方、表示画像データは、画像伝送Ｉ／Ｆ１３１を介して、データバッファ１３１３に転送され保持される。Ｘカウンタ１３１１の値に対応する画素データが、このバッファ１３１３から読み出され、γ補正回路１３１２に入力される。γ補正回路１３１２は、入力された画素データを入力階調として出力階調を計算し、その結果を補正データラインバッファ１３１４へ出力する。このバッファ１３１４に１ライン分の画素データが蓄積されると、この画素データは表示部１３７へ送信され、表示される。

次に、図１に示すゲートドライバ１３８を直接制御する補正方式を説明する。図１４に、この方式で補正可能な面内輝度バラツキの一例を示す。液晶表示パネル１４０での同一階調における輝度１４００が、上端から下端にかけて連続的に減少する場合を考える。この様な場合、例えば、図１５に示すように、ゲートドライバ１３８に、上端から下端にかけて同一階調でも印加電圧が増加するように、バイアス値を変化させる方法が考えられる。これにより、前述の画像データのデジタル補正を行う際に、階調が減少するという問題(階調落ち)を防ぎつつ、輝度の変化を均一に保つ処理を行うことができる。

図１６は、この処理を実現する回路構成の一例である。液晶表示パネル１４０はＴＦＴ液晶表示パネルであり、トランジスタスイッチ１６００によって、液晶１６０１に印加する電圧を制御する。具体的には、ゲートドライバ１３８で、トランジスタスイッチ１６００のゲートを開き、ドレインドライバ１３９で、液晶１６０１の印加電圧を制御する。例えば、輝度が暗くなるラインのゲートドライバ１３８のゲート印加電圧のバイアス値を変化させることで、他のラインと比較して、単位時間当たりの電荷の移動量を上げることにより、明るさを向上するなどの方法が考えられる。

次に、この方法を実現するゲートドライバ１３８の構成を説明する。開始バイアス値レジスタ１６０２は、図１５に示すｙ＝０におけるバイアス値を保持する。終了バイアス値レジスタ１６０３は、図１５に示すｙ＝ｍにおけるバイアス値を保持する。Ｙカウンタ１６０７は、処理を行うＹ座標を指定するために利用され、１ラインの処理が終わる毎にカウントアップされる。

バイアス値演算回路１６０４は、開始バイアス値レジスタ１６０２、終了バイアス値レジスタ１６０３、Ｙカウンタ１６０７からＹ座標におけるバイアス値を計算する。この計算方法として、例えば、線形補間、曲線補間などが考えられる。

Ｄ／Ａ変換回路１６０５は、バイアス値演算回路１６０４の演算結果をＤ／Ａ変換し、実際の電圧あるいは電流に変換する。複数のゲート駆動回路１６０８は、Ｙカウンタ１６０７の値が、自身の回路に対応するＹ座標と等しい場合に、Ｄ／Ａ変換回路１６０５の出力結果を取り込み、この出力結果であるバイアス電圧あるいは電流値をゲート印加電圧にかけて、トランジスタスイッチ１６００のゲートを制御する。

次に、ドレインドライバ１３９を直接制御する補正方式を説明する。図１７に、この方式で補正可能な面内輝度バラツキの一例を示す。液晶表示パネル１４０での同一階調における輝度１７００が、左端から右端にかけて連続的に減少する場合を考える。この様な場合、例えば、図１８に示すように、ドレインドライバ１３９に、左端から右端にかけて同一階調でも印加電圧が増加するように、連続的にバイアス値を変化させる方法が考えられる。

図１９に、この方法を実現するドレインドライバ１３９の構成の一例を示す。開始バイアス値レジスタ１９００は、図１８に示すｘ＝０におけるバイアス値を保持する。終了バイアス値レジスタ１９０１は、図１８に示すｘ＝ｎにおけるバイアス値を保持する。Ｘカウンタ１９０３は、処理を行うＸ座標を指定するために利用され、１ライン毎に０からｎまでカウントアップされる。

バイアス値演算回路１９０２は、開始バイアス値レジスタ１９００、終了バイアス値レジスタ１９０１、Ｘカウンタ１９０３からＸ座標におけるバイアス値を計算する。この計算方法として、例えば、線形補間、曲線補間などが考えられる。Ｄ／Ａ変換回路１９０４は、バイアス値演算回路１９０２の演算結果をＤ／Ａ変換し、実際の電圧あるいは電流に変換する。

複数のドレイン駆動回路１９０５は、Ｘカウンタ１９０３の値が、自身の回路に対応するＸ座標と等しい場合に、Ｄ／Ａ変換回路１９０４の出力結果を取り込んで、バイアス値を保持すると共に、データ線１９０６から画像データを取り込み、書き込み電圧を生成する。こうして、１ライン分の画像データが揃うと、ゲートドライバ１３８がゲートを開き、対象となるラインの液晶１６０１に電圧が印加される。

以上、本システムの一実施形態について説明したが、表示部１３７に関しては、有機ＥＬパネルなど他の表示デバイスでもかまわない。また、面内輝度バラツキ補正時に、３次曲線としてスプライン関数、ラグランジュ関数以外を用いてもかまわない。

本発明に係る画像補正システムの構成図 液晶表示装置の検査の流れ図 液晶表示パネルの基準点とその一覧を示す図 液晶表示パネルの輝度バラツキ領域付近の基準点を示す図 測定装置内での補正値計算の流れ図 補正値計算における輝度補間処理を示す図 各位置の輝度抑圧を示す図 中間輝度の基準値を示す図 補間階調と補間領域の関係図 液晶表示装置での補間処理の概要図 Ｘ方向３次補間曲線で利用するラグランジュ曲線の概要図 γ補正方法を示す図 画像処理回路の詳細構成図 液晶表示パネルの縦方向輝度変化を示す図 ゲートドライバへのバイアス値印加方式を示す図 ゲートドライバを用いた面内輝度バラツキを補正する回路構成図 液晶表示パネルの横方向輝度変化を示す図 ドレインドライバへのバイアス値印加方式を示す図 ドレインドライバを用いた面内輝度バラツキを補正する回路構成図

符号の説明

１００…液晶表示装置、１０１…撮像センサ、１０２…測定装置，１０３…センサ回路、１０４…補正値生成部、１０５…測定用画像生成部、１０６…制御部、１０７…表示部、１０８…記録装置、１０９…制御Ｉ／Ｆ、１１０…画像伝送Ｉ／Ｆ、１２０…外部電源、１３０…液晶表示パネル部、１３１…画像伝送Ｉ／Ｆ、１３２…制御Ｉ／Ｆ、１３３…不揮発性メモリ、１３４…電源回路、１３５…電源回路、１３６…画像処理回路、１３７…表示部、１３８…ゲートドライバ、１３９…ドレインドライバ、１４０…液晶表示パネル、１４１…バックライト部

Claims (11)

1. 表示パネルの表示領域を複数領域に区切り、その領域の境界線の交点を基準点と定め、表示パネルに同一階調の輝度を表示したとき、測定装置では、輝度の変化が激しい領域付近の基準点のみの輝度を測定し、その輝度から、未測定の基準点の輝度を、３次関数を用いて補間生成し、その輝度を抑圧して階調データを生成し、この階調データ間を補間する３次関数のパラメータを計算し、表示装置では、このパラメータに基づいて、予め組み込まれた３次関数を利用して輝度の変化が激しい領域を補正して、表示パネルに均一な輝度特性を持たせることを特徴とする画像補正方法
2. 前記未測定の基準点の輝度を補間する３次関数を求める条件として、領域の境界線間を補間する３次曲線が接する場所での境界条件が、隣接する３次曲線で表される輝度が同一で、その１次微分、２次微分まで同一なスプライン関数を用いることを特徴とする請求項１に記載の画像補正方法
3. 前記パラメータが、Ｙ方向に階調データを補間するスプライン関数のパラメータを用いて、領域の境界線のＹ方向に階調補正を行い、このＹ方向の補正結果を利用して、Ｘ方向の補間曲線を生成し、Ｘ方向に階調データを補間することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像補正方法
4. 前記Ｘ方向の補間曲線の生成は、Ｘ軸上の４点に対応する輝度を通過するラグランジュ関数を用いることを特徴とする請求項３に記載の画像補正方法
5. 前記表示パネルに中間輝度を表示したとき、その中間輝度の基準値として、ゲートドライバから最も遠い点の中間輝度を測定し、その中間輝度を基準値とすることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の画像補正方法
6. 前記表示パネル内の各画素を駆動するゲートドライバにバイアス値演算回路を設けて、画面の上端でのバイアス値と画面の下端でのバイアス値とを設定し、その間を線形補間して、表示パネルに発生する縦方向の輝度変化を補正することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の画像補正方法
7. 前記表示パネル内の各画素を駆動するドレインドライバにバイアス値演算回路を設けて、画面の左端でのバイアス値と画面の右端でのバイアス値を設定し、その間を線形補間して、表示パネルに発生する横方向の輝度変化を補正することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の画像補正方法
8. 測定装置からの測定用画像を表示する表示装置と、表示装置に表示された表示画像を撮像する撮像センサと、撮像センサからの表示画像を測定する測定装置とを備えた画像補正装置において、
   前記測定装置は、表示画像の予め定められた基準点の輝度を測定し、測定した輝度のバラツキが所定範囲内であるか否かを判定し、所定範囲内である場合には、表示装置を良品として処理し、所定範囲外である場合には、輝度のバラツキ領域を判別し、バラツキ領域付近の予め定められた基準点のみの輝度を測定し、この基準点のみの輝度に基づいて、バラツキ領域の輝度を補正する補正値を計算する制御部と、この補正値を表示装置に設定するインターフェイスとを備え、
   前記表示装置は、測定装置からの補正値を入力するインターフェイスと、この補正値を記憶するメモリと、記憶された補正値に基づいて、表示画像を補正する画像処理回路と、補正された表示画像を表示する表示パネルとを備え、
   前記制御部は、補正された表示画像の予め定められた基準点の輝度を測定し、測定した輝度のバラツキが所定範囲内であるか否かを判定し、所定範囲内である場合には、表示装置を良品として処理し、所定範囲外である場合には、不良品として処理することを特徴とする画像補正装置
9. 前記測定装置の制御部での補正値計算は、バラツキ領域付近で測定した基準点の輝度をＹ方向に結ぶ３次曲線を生成し、この３次曲線から未測定の基準点の輝度を補間生成し、これらの輝度を基準輝度で抑圧し、抑圧した輝度から階調データを作成し、この階調データからＹ方向３次補間曲線の係数を生成し、この係数を補正値とすることを特徴とする請求項８に記載の画像補正装置
10. 表示装置に表示された表示画像を撮像する撮像センサと、表示画像の予め定められた基準点の輝度を測定し、測定した輝度のバラツキが所定範囲内であるか否かを判定し、所定範囲内である場合には、表示装置を良品として処理する制御部を備えた測定装置において、
    前記制御部は、測定した輝度のバラツキが所定範囲外である場合には、輝度のバラツキ領域を判別し、バラツキ領域付近の予め定められた基準点のみの輝度を測定し、この基準点のみの輝度に基づいて、バラツキ領域の輝度を補正する補正値を計算し、この補正値に基づいて表示装置で補正された表示画像の予め定められた基準点の輝度を測定し、測定した輝度のバラツキが所定範囲内であるか否かを判定し、所定範囲内である場合には、表示装置を良品として処理し、所定範囲外である場合には、不良品として処理することを特徴とする測定装置
11. 画像データを表示する表示パネルと、画像データを補正する補正値を記憶するメモリと、記憶された補正値に基づいて、画像データを補正する画像処理回路を備えた表示装置において、
    前記画像処理回路は、メモリからの補正値に基づいて、Ｙ方向３次補間曲線を演算するＹ方向補間演算部と、Ｙ方向３次補間曲線からＸ方向３次補間曲線を演算するＸ方向補間演算部を備え、画像データをＸ方向とＹ方向に補正することを特徴とする表示装置
    

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