JP2016050983A

JP2016050983A - 階調検査装置及び階調検査方法

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Publication number: JP2016050983A
Application number: JP2014174975A
Authority: JP
Inventors: 俊介市澤; Shunsuke Ichizawa; 弘希吉永; Hiroki Yoshinaga; 義貴中宮; yoshitaka Nakamiya
Original assignee: Cybernet Systems Co Ltd
Current assignee: Cybernet Systems Co Ltd
Priority date: 2014-08-29
Filing date: 2014-08-29
Publication date: 2016-04-11
Also published as: CN105390087A; KR20160026681A; TW201626351A

Abstract

【課題】本発明は、有機ＥＬディスプレイ全体のガンマテーブルの調整を効率的に行うことの可能な階調検査方法の提供を目的とする。【解決手段】本発明の階調検査方法は、ディスプレイ１００の画素に備わるサブ画素のいずれか１つの発光色について画素の位置に応じて異なる電圧を印加した複数階調パターンをディスプレイ１００に表示した状態で、サブ画素の各発光色について、複数階調パターン全体をカメラ１０で撮像する階調撮像手順と、階調撮像手順において撮像した複数階調画像内の領域ごとの輝度を測定し、サブ画素に表示する階調と複数階調画像の輝度の関係を表すガンマカーブを、サブ画素の各発光色について求める特性算出手順と、を順に有する。【選択図】図１

Description

本発明は、ディスプレイのガンマ調整方法に関する。

ディスプレイにおける階調対輝度の関係を調整するために、階調に対する電圧値（ガンマテーブル）の調整が行われている。ガンマテーブルの調整のために、いくつかの階調での輝度をスポット型の輝度計で測定して、ガンマテーブルの調整を行う方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。このスポット型の輝度計では、ディスプレイ上のある狭い範囲（たとえば中心付近）での輝度を測定していた。

スポット型の輝度計は、１回の測定で１つの階調での輝度しか測定できない。このため、ガンマテーブルの調整に必要な階調対輝度の関係を求める際は、階調を変化させながら輝度の測定を何度も繰り返し行う必要があったため、調整に時間がかかる問題があった。

また、スポット型輝度計で測定しているディスプレイの位置がちょうどムラの部分だった場合、そのムラの影響を受けるおそれがある。その場合、ディスプレイのムラの影響を受け、ガンマテーブルの調整が正確に行えない問題があった。

特に、有機ＥＬディスプレイでは場所ごとに輝度変化が異なる。このため、１カ所での測定だけでは局所的な調整となり、全体の調整としては良くない問題があった。

特開２０１１−１７０１０６号公報

このように、スポット型の輝度計を用いてディスプレイのガンマテーブルを調整すると、時間がかかる問題があった。調整用の装置を何台も使うことで時間を短縮することもできるが、装置の台数が増える分、コストが上がってしまう問題がある。

また、スポット型の輝度計を用いて有機ＥＬディスプレイのガンマテーブルを調整すると、測定した位置は調整出来るが、ディスプレイ全体としてのガンマが最適になっているとは言えない。

そこで、本発明は、ディスプレイ全体のガンマテーブルの調整を効率的に行うことの可能な階調検査方法の提供を目的とする。

本発明の階調検査装置は、ディスプレイの画素に備わるサブ画素のいずれか１つの発光色について画素の位置に応じて異なる電圧を印加した複数階調パターンを、前記サブ画素の各発光色について、前記ディスプレイに表示させる表示制御部と、前記複数階調パターン全体を撮像した複数階調画像内の領域ごとの輝度を測定し、前記サブ画素に表示した階調と前記複数階調画像の輝度の関係を表すガンマカーブを、前記サブ画素の各発光色について求める処理部と、を備える。

本発明の階調検査装置では、前記複数階調パターンは、異なる電圧を印加する画素同士の間に、前記カメラで認識可能な黒線を有してもよい。

本発明の階調検査装置では、前記複数階調パターンは、前記ディスプレイの中心に近くなるほど印加する電圧が低く、前記ディスプレイの外縁に近くなるほど印加する電圧が高くてもよい。

本発明の階調検査装置では、前記表示制御部は、さらに、前記サブ画素のいずれか１つの発光色についてすべての画素に共通の電圧を印加した単一階調パターンを、前記サブ画素の各発光色について、前記ディスプレイに表示させ、前記処理部は、前記単一階調パターン全体を撮像した単一階調画像の輝度を測定してもよい。

本発明の階調検査方法は、ディスプレイの画素に備わるサブ画素のいずれか１つの発光色について画素の位置に応じて異なる電圧を印加した複数階調パターンを前記ディスプレイに表示した状態で、前記サブ画素の各発光色について、前記複数階調パターン全体をカメラで撮像する階調撮像手順と、前記階調撮像手順において撮像した複数階調画像内の領域ごとの輝度を測定し、前記サブ画素に表示する階調と前記複数階調画像の輝度の関係を表すガンマカーブを、前記サブ画素の各発光色について求める特性算出手順と、を順に有する。

本発明の階調検査方法では、前記階調撮像手順における前記複数階調パターンは、異なる電圧を印加する画素同士の間に、前記カメラで認識可能な黒線を有してもよい。

本発明の階調検査方法では、前記階調撮像手順における前記複数階調パターンは、前記ディスプレイの中心に近くなるほど印加する電圧が低く、前記ディスプレイの外縁に近くなるほど印加する電圧が高くてもよい。

本発明の階調検査方法では、前記階調撮像手順において、さらに、前記サブ画素のいずれか１つの発光色についてすべての画素に共通の電圧を印加した単一階調パターンを前記ディスプレイに表示した状態で、前記サブ画素の各発光色について、前記単一階調パターン全体をカメラで撮像し、前記特性算出手順において、前記単一階調パターン全体を撮像した単一階調画像の輝度を測定してもよい。

なお、上記各発明は、可能な限り組み合わせることができる。

本発明によれば、ディスプレイ全体のガンマテーブルの調整を効率化し、工程作業時間を短縮することができる。

本実施形態に係る階調調整システムの構成例を示す。ディスプレイの第１の画素の配列例を示す。ディスプレイの第２の画素の配列例を示す。ガンマテーブルの初期値の一例を示す。複数階調パターンの一例を示す。複数階調画像から得られたガンマカーブの一例を示す。調整目標のガンマカーブの一例を示す。特性算出手順で得られたガンマテーブルの一例を示す。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。これらの実施の例は例示に過ぎず、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。

図１に、本実施形態に係る階調調整システムの一例を示す。本実施形態に係る階調調整システムは、カメラ１０及び階調検査装置３０を備える。階調検査装置３０は、処理部３１、記憶部３２及び制御部３３を備える。制御部３３は、ディスプレイ１００の表示動作を制御する表示制御部として機能する。

階調検査装置３０は、コンピュータを、処理部３１及び制御部３３として機能させることで実現してもよい。この場合、階調検査装置３０内のＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）が、記憶部３２に記憶されたコンピュータプログラムを実行することで、各構成を実現する。

図２及び図３に、ディスプレイ１００の一例を示す。ディスプレイ１００は、ＬＣＤ（ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＤｉｓｐｌａｙ）や有機ＥＬディスプレイなどの任意の色を発光する画素が配列されている表示装置である。各画素は、複数のサブ画素を備え、各サブ画素は異なる色を発光する。例えば、１つの画素は、赤色のサブ画素Ｒ_１，１と、緑色のサブ画素Ｇ_１，１と、青色のサブ画素Ｂ_１，１と、を備える。１つの画素に、この他の色を発光するサブ画素が含まれていてもよい。例えば、図２に示すように、白色のサブ画素Ｗ_１，１が含まれていてもよい。また、１つの画素に、同じ色のサブ画素が複数含まれていてもよい。例えば、図２に示すサブ画素Ｗ_１，１に代えて、緑色のサブ画素Ｇ_１，１が含まれていてもよい。

カメラ１０は、ディスプレイ１００に表示されたパターンの全体を同時に撮像できるエリアセンサである。解像度は任意である。ディスプレイ１００の画面全体を撮像した画像から各画素の色の階調を検出する必要があるが、各画素が分離できない場合は表示する画素の間隔を広げることで対応する。画素を構成する色彩の異なるサブ画素ごとに発光色の階調を識別する必要があるため、カメラ１０は、サブ画素の発光色に対する感度を有している。

本実施形態に係る階調検査方法は、階調撮像手順と、特性算出手順と、を順に有する。階調撮像手順では、ディスプレイ１００の画素に備わるサブ画素の各発光色について、制御部３３がディスプレイ１００に複数階調パターン及び単一階調パターンを表示し、カメラ１０がディスプレイ１００の画面全体を撮像する。特性算出手順では、ディスプレイ１００の画素に備わるサブ画素の各発光色について、処理部３１が、複数階調画像及び単一階調画像を用いて、ディスプレイ１００のサブ画素のガンマカーブを算出する。

階調撮像手順の詳細について説明する。制御部３３は、表示制御部として機能し、ディスプレイ１００の画素に備わるサブ画素のいずれか１つの発光色について、複数階調パターンをディスプレイ１００に表示する。このとき、制御部３３は、ディスプレイ１００の画素とその画素に印加する電圧といった表示情報を記憶部３２に記憶する。カメラ１０は、ディスプレイ１００の発光領域全体を撮像する。このように、本実施形態では、カメラ１００の移動が必要な拡大撮像を行わない。このため、ディスプレイのムラの影響を受けずに、ディスプレイ１００全体で最適となるガンマ調整を行うことができる。

ここで、本実施形態では、画面全体のガンマカーブを測定するために、制御部３３は、サブ画素の発光色について画素の位置に応じて異なる電圧を印加した複数階調パターンをディスプレイ１００に表示する。例えば、サブ画素に印加する電圧と階調の関係の初期値が図４に示すようになっている場合、複数階調パターンは、ディスプレイ１００の中心付近には０．２５Ｖを印加し、ディスプレイ１００の外縁付近には５．０Ｖを印加したパターンとなる。カメラ１０は、複数階調パターンを撮像した複数階調画像を記憶部３２に記憶する。複数階調パターンは、画素の位置に応じて階調が異なる。このように、本実施形態では、一度に複数の階調の輝度を同時に測定する。このため、階調撮像手順では、階調を変えながら輝度を繰り返し測定する必要がなく、測定時間を短縮できる。

また、制御部３３は、複数階調パターンと共通の発光色についてすべての画素に共通の電圧を印加した単一階調パターンをディスプレイ１００に表示する。カメラ１０は、単一階調パターンを撮像した単一階調画像を記憶部３２に記憶する。一方で、輝度計は、単一階調パターンの輝度を測定する。記憶部３２は測定した輝度を記憶する。共通の電圧は、例えば、最高電圧や中間電圧である。特定の電圧が最高電圧の場合、複数階調パターンの最高電圧は５．０Ｖであるため、単一階調パターンは、すべての画素に５．０Ｖを印加したパターンとなる。単一階調パターンを記憶することで、スポット型輝度計を使って点灯階調での輝度を測定したり、複数階調パターン撮影画像を単一階調パターン撮影画像で割ることによってディスプレイ１００のムラの影響を減らすことができる。

図５に、複数階調パターンの一例を示す。複数階調パターンは、ディスプレイ１００のムラの影響が無くなるようなパターンであることが好ましい。例えば、複数の領域に同一の電圧を印加することが好ましい。例えば、領域ＡＲＥ１〜ＡＲＥ４の階調を同じにする。カメラ１０によっては周辺減光が生じる。その影響を避けるため、領域ＡＲＥ１〜ＡＲＥ４の配置は以下のようにすることが好ましい。領域ＡＲＥ１〜ＡＲＥ４は、ディスプレイ１００の中心に対して放射状に等分割した領域であることが好ましい。また、複数階調パターンは、グラデーションになっていることが好ましい。例えば、領域ＡＲＥ１〜ＡＲＥ４の階調は、ディスプレイ１００の中心からの距離に応じて順に輝度が上がることが好ましい。

また、複数階調パターンは、異なる電圧を印加する画素同士の間に、カメラ１０で認識可能な黒線を有することが好ましい。このように、複数階調パターンの階調間には黒線を挿入し、階調間の影響を受けないようにすることが好ましい。例えば、ディスプレイ１００の点灯画素を間引くことによって、各画素を分離できるようなパターンを表示してもよい。例えば、縦方向又は横方向或いは両方向の格子状に１つ以上の画素をあけて表示する。点灯画素を間引くことによって、カメラ１０の移動を必要とする拡大撮像を行わずに画素同士の発光を分離することができる。

通常、ディスプレイ輝度のダイナミックレンジはカメラのダイナミックレンジよりも広い。そこで、カメラ１０の階調がディスプレイ１００の階調よりも少ない場合、１つの複数階調パターンにつき、カメラ１０の露光時間を変えた撮像を複数回行い、ディスプレイ輝度のダイナミックレンジに対応する。このとき、カメラ１０のＣＣＤ内でビニング（複数画素値の合算）し、感度を上げることが好ましい。これにより、露光時間を短くすることができる。

特性算出手順では、処理部３１が、複数階調画像内の領域ごとの輝度を測定し、サブ画素に印加する電圧と複数階調画像の輝度の関係を表すガンマカーブを、サブ画素の各発光色について求める。これにより、撮像した複数階調画像を用いて、各階調の輝度をサブ画素の発光色ごとに算出する。

例えば、処理部３１は、記憶部３２から複数階調パターンを表示した際の表示情報を取得し、複数階調画像に含まれる輝度を、同じ印加電圧で表示した領域ごとに測定する。これにより、処理部３１は、サブ画素に印加する電圧と複数階調画像の輝度の関係を表すガンマカーブを導出する。ガンマカーブは、図６に示すような、ディスプレイ１００に表示した階調に対する複数階調画像の輝度との対応関係を表す関数である。処理部３１は、取得したガンマカーブを記憶部３２に記憶する。

ここで、本実施形態では、１つの階調につき、４つの異なる領域ＡＲＥ１〜ＡＲＥ４で表示している。このため、画素の個体差による発光輝度のばらつきの影響を抑えることができる。また、ディスプレイ１００に表示した階調は、ディスプレイ１００のサブ画素に印加した電圧であってもよい。処理部３１は、さらに、導出したガンマカーブの逆関数を求めてもよい。

処理部３１は、単一階調画像で測定した輝度値でスケーリングすることによって、階調対輝度を求める。スケーリングは、カメラ１０で撮影した画像のＣＣＤ画素値を、輝度に対応させる。例えば、単一階調パターンの輝度が２００ｃｄ／ｍ^２、単一階調画像のＣＣＤ画素値が１００とすると、複数階調画像のＣＣＤ画素値が５０の位置は１００ｃｄ／ｍ^２、１５０の位置は３００ｃｄ／ｍ^２というように、画像のＣＣＤ画素値が輝度に対応するようにスケーリングする。これにより、ガンマ調整前の階調対輝度の関係を求めることができる。

処理部３１は、ガンマ調整後の目標輝度を設定する。目標輝度は、ガンマ調整後に最高階調を入力したときに表示される輝度の目標値であり、任意に設定することができる。例えば、図６に示すガンマ調整後の０〜２７５の輝度のうち、輝度「２２５」を目標輝度とする。なお、目標輝度は色毎に異なり、各色の目標輝度はホワイトバランスで決まる。

処理部３１は、目標輝度及びガンマ値を用いて、次式で表される調整目標のガンマカーブを求める。
（数１）
Ｌ（ｇ）＝Ｌ_ｍａｘ（ｇ／ｇ_ｍａｘ）^γ
ここで、Ｌ_ｍａｘは目標輝度、ｇは階調、ｇ_ｍａｘは最高階調、γはガンマ値である。図７に、調整目標のガンマカーブの一例を表す。

処理部３１は、調整目標のガンマカーブを用いてガンマテーブルを生成する。図８に、特性算出手順において得られたガンマテーブルの一例を示す。図６がＬ＝ｆ_１（ｇ）、図７がＬ＝ｆ_２（ｇ）とすると、図８はｇ’＝ｆ_１ ^−１（ｆ_２（ｇ））で求められる。ここで、図４によれば、階調が１７５のときの電圧は３．５Ｖである。この場合、サブ画素に印加する電圧と階調の関係を表すガンマテーブルにおける電圧値の上限は３．５Ｖとなる。また、図８では、図６では０以上１７５以下であった階調を０以上２５５以下にし、図４では０Ｖ以上５Ｖ以下であった電圧を０Ｖ以上３．５Ｖ以下にしている。このように、特性算出手順を実行することで、サブ画素のガンマテーブルを得ることができる。

以上説明したように、本実施形態に係る発明は、一度に複数の階調の輝度を同時に測定するため、階調を変えながら輝度を繰り返し測定する必要がなく、測定時間を短縮することができる。またディスプレイ１００のムラの影響を受けずに、ディスプレイ１００全体で最適となるガンマ調整を行うことができる。したがって、本実施形態に係る発明は、ガンマ調整を効率化し、タクトを短縮することができる。

本発明はディスプレイ産業に適用することができる。

１０：カメラ
３０：階調検査装置
３１：処理部
３２：記憶部
３３：制御部
１００：ディスプレイ

Claims

ディスプレイの画素に備わるサブ画素のいずれか１つの発光色について画素の位置に応じて異なる電圧を印加した複数階調パターンを、前記サブ画素の各発光色について、前記ディスプレイに表示させる表示制御部と、
前記複数階調パターン全体を撮像した複数階調画像内の領域ごとの輝度を測定し、前記サブ画素に表示した階調と前記複数階調画像の輝度の関係を表すガンマカーブを、前記サブ画素の各発光色について求める処理部と、
を備える階調検査装置。
前記複数階調パターンは、異なる電圧を印加する画素同士の間に、前記カメラで認識可能な黒線を有する、
請求項１に記載の階調検査装置。
前記複数階調パターンは、前記ディスプレイの中心に近くなるほど印加する電圧が低く、前記ディスプレイの外縁に近くなるほど印加する電圧が高い、
請求項１又は２に記載の階調検査装置。
前記表示制御部は、さらに、前記サブ画素のいずれか１つの発光色についてすべての画素に共通の電圧を印加した単一階調パターンを、前記サブ画素の各発光色について、前記ディスプレイに表示させ、
前記処理部は、前記単一階調パターン全体を撮像した単一階調画像の輝度を測定する、
請求項１から３のいずれかに記載の階調検査装置。
ディスプレイの画素に備わるサブ画素のいずれか１つの発光色について画素の位置に応じて異なる電圧を印加した複数階調パターンを前記ディスプレイに表示した状態で、前記サブ画素の各発光色について、前記複数階調パターン全体をカメラで撮像する階調撮像手順と、
前記階調撮像手順において撮像した複数階調画像内の領域ごとの輝度を測定し、前記サブ画素に表示する階調と前記複数階調画像の輝度の関係を表すガンマカーブを、前記サブ画素の各発光色について求める特性算出手順と、
を順に有する階調検査方法。
前記階調撮像手順における前記複数階調パターンは、異なる電圧を印加する画素同士の間に、前記カメラで認識可能な黒線を有する、
請求項５に記載の階調検査方法。
前記階調撮像手順における前記複数階調パターンは、前記ディスプレイの中心に近くなるほど印加する電圧が低く、前記ディスプレイの外縁に近くなるほど印加する電圧が高い、
請求項５又は６に記載の階調検査方法。
前記階調撮像手順において、さらに、前記サブ画素のいずれか１つの発光色についてすべての画素に共通の電圧を印加した単一階調パターンを前記ディスプレイに表示した状態で、前記サブ画素の各発光色について、前記単一階調パターン全体をカメラで撮像し、
前記特性算出手順において、前記単一階調パターン全体を撮像した単一階調画像の輝度を測定する、
請求項５から７のいずれかに記載の階調検査方法。