JP5919370B2 - 表示デバイスの表示むら検出方法及びその装置 - Google Patents

Description

本発明は、表示デバイスの表示むらを検出する方法と装置に関する。

表示デバイスが表示した画像を撮影し、撮影した画像データと表示用の画像データとの比較により表示デバイスの表示むらを検出することは、それを基に割り出した補正内容で表示用の画像データを補正することにより表示むらを解消する上で有用である。関連する技術は、日本国特許庁公開特許公報特開２０１０−５７１４９号公報や同特開２００５−１５０３４９号公報に開示されている。

特開２０１０−５７１４９号公報 特開２００５−１５０３４９号公報

表示デバイスの表示むらを検出する上で、本発明者らは、検出精度のさらなる向上を図るべく、表示デバイスが表示した画像を撮影して得た画像データの具体的な解析方法を検討した。その過程で、画像データの具体的な解析の仕方が表示むらの検出精度に影響を及ぼすことが判明した。本発明は係る問題に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、表示デバイスの表示むらをより高い精度で検出する方法と装置を提供することにある。

本発明の側面は、
表示デバイスが表示した画像を撮影して得た出力画像データに基づいて、前記表示デバイスの各画素の画素値を取得する画素値取得ステップと、
前記表示デバイスの表示むらの形状及び大きさに対応したカーネルサイズの空間フィルタを用いて前記表示デバイスの各画素値を周辺画素の画素値と平均化することで積分し、前記表示デバイスの各画素の積分画素値を取得する積分ステップと、
前記表示デバイスの各画素における前記画素値と前記積分画素値との差分により、前記表示デバイスの各画素の微分画素値を取得する微分ステップと、
前記表示デバイスの前記微分画素値が所定のむら判定閾値を超える画素の分布に基づいて、前記表示デバイスにおける前記表示むらの発生エリアを検出するむらエリア検出ステップと、
を含む表示デバイスの表示むら検出方法にある。

また、本発明の他の側面は、
表示デバイスが表示した画像を撮影して得た出力画像データの各画素値を前記表示デバイスの各画素に割り当てて、前記表示デバイスの各画素の画素値を取得する画素値取得手段と、
前記表示デバイスの表示むらの形状及び大きさに対応したカーネルサイズの空間フィルタを用いて前記表示デバイスの各画素値を周辺画素の画素値と平均化することで積分し、前記表示デバイスの各画素の積分画素値を取得する積分手段と、
前記表示デバイスの各画素における前記画素値と前記積分画素値との差分により、前記表示デバイスの各画素の微分画素値を取得する微分手段と、
前記表示デバイスの各画素の前記微分画素値を所定のむら判定閾値と比較する画素値比較手段と、
前記微分画素値が前記むら判定閾値を超えた画素の分布に基づいて、前記表示デバイスにおける前記表示むらの発生エリアを検出するむらエリア検出手段と、
を備える表示デバイスの表示むら検出装置にある。

本発明の側面によれば、表示デバイスの各画素値とその積分値である積分画素値との差分によって各画素の微分画素値を取得する。このため、隣接画素との画素値変化の低周波成分がカットされて、画素値変化の高周波成分が取得される。これにより、表示デバイスの画素全体に亘って画素値のオフセットが生じても、画素値変化の低周波成分に該当するこのオフセット成分を排除することができる。よって、表示デバイスが画像を表示する元となった入力画像データと表示デバイスの出力画像データとの差分によって取得した微分画素値から表示むらを検出するのに比べて、表示デバイスの表示むらをより高い精度で検出することができる。

本発明の第１の実施形態に係る表示むら検出装置を用いて表示デバイスの表示むらを検出する状態を示す説明図である。 図１の表示むら検出装置が行う表示むら検出手順を示すフローチャートである。 図２の微分処理の具体的な手順を示すフローチャートである。 図３の積分処理における積分画素値の取得原理を液晶パネルディスプレイの左辺近傍エリアの画素について示す説明図である。 図３の積分処理における積分画素値の取得原理を液晶パネルディスプレイの上辺近傍エリアの画素について示す説明図である。 図３の積分処理における積分画素値の取得原理を液晶パネルディスプレイの左上隅近傍エリアの画素について示す説明図である。 図２の微分処理の具体的な手順を示すフローチャートである。 図７の強調処理の原理を示す説明図である。 （ａ），（ｂ）は図１の液晶パネルディスプレイの微分処理前における出力画像データのイメージ及び各画素値を部分的に示す説明図である。 （ａ），（ｂ）は図１の液晶パネルディスプレイの微分処理後における出力画像データのイメージ及び各画素値を部分的に示す説明図である。 図１０（ｂ）に示す微分画素値がむら判定閾値を超えた画素にラベル値を付与した状態を示す説明図である。 ＳＥＭＵ値を求めるのに必要な表示むらの発生エリアにおけるフォアグラウンド（ＦＧ）とバックグラウンド（ＢＧ）との位置関係を示す説明図である。 図１の表示むら検出装置による表示むらの検出結果を利用する液晶パネルディスプレイの検査手順を示すフローチャートである。

以下、本発明の表示むら検出方法を適用した表示むら検出装置の実施形態について説明する。本発明の表示むら検出装置は、表示デバイスの製造工程における検査ライン（図示せず）等に組み込むインライン形式で構成してもよく、検査ライン等から切り離して独立させたスタンドアローン形式で構成してもよい。

また、本発明の表示むら検出装置で表示むらを検出することができる表示デバイスとしては、例えば、液晶パネルディスプレイやプラズマパネルディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ等がある。以下の実施形態では、表示デバイスが液晶パネルディスプレイである場合を例に取って説明する。

図１に示すように、本実施形態の表示むら検出装置１は、スタンドアローン形式で構成されており、液晶パネルディスプレイ３（表示デバイスに相当）が表示するテストパターン等の画像をＣＣＤカメラ５で撮影して得た出力画像データから、液晶パネルディスプレイ３の表示むらを検出する。表示むら検出装置１は、処理能力上支障がなければ、例えばパーソナルコンピュータ等によって構成することができる。

表示むら検出装置１は、ＣＰＵ（中央処理装置）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、ＲＯＭ（リードオンリーメモリ）、ハードディスク等を有している。ＣＰＵは、ＲＯＭ又はハードディスクに格納されたプログラムを実行することで、液晶パネルディスプレイ３の表示むらの検出処理を実行する。

表示むら検出装置１が行う液晶パネルディスプレイ３の表示むらの検出処理は、図２に示すように、出力画像データ取得処理（ステップＳ１）、アドレッシング及びモアレ除去処理（ステップＳ３）、微分処理（ステップＳ５）、微分閾値判定（一次閾値判定、二値化）処理（ステップＳ７）、むら強度計算処理（ステップＳ９）、むら強度閾値判定（二次閾値判定）処理（ステップＳ１１）、及び、結果出力処理（ステップＳ１３）を含んでいる。

ステップＳ１の出力画像データ取得処理では、例えば表示むら検出装置１から液晶パネルディスプレイ３に供給した入力画像データにより液晶パネルディスプレイ３にテストパターン等の画像を表示させ、その表示画面を撮影したＣＣＤカメラ５からの映像信号を、液晶パネルディスプレイ３の出力画像データとして表示むら検出装置１が取得する。

ここで、液晶パネルディスプレイ３に発生する表示むらには、輝度むらと色むらとがあり、本実施形態の表示むら検出装置１では、輝度むらと色むらをいずれも検出することができる。そのために、液晶パネルディスプレイ３には、ＲＧＢ値パターンを適宜変えて、輝度むらの検出に適した画像や色むらの検出に適した画像を表示させる。そして、各画像について表示むら検出装置１は、以下の手順による表示むらの検出動作を行う。

ステップＳ３のアドレッシング処理では、ＣＣＤカメラ５のＣＣＤセンサの各画素を液晶パネルディスプレイ３の各画素に割り付けて、出力画像データを構成するＣＣＤセンサの各画素の画素値から、液晶パネルディスプレイ３の各画素の画素値を割り出す。

なお、表示デバイスが有機ＥＬパネルディスプレイやプラズマパネルディスプレイである場合にも、１つの発光素子を１つの画素としてアドレッシング処理を行う。

ところで、液晶パネルディスプレイ３とＣＣＤセンサは、それぞれ画素をマトリクス状に配置した格子パターンを有している。そして、ＣＣＤカメラ５は液晶パネルディスプレイ３よりも多くの画素を有しているので、液晶パネルディスプレイ３の１つの画素からの画像光はＣＣＤカメラ５の複数の画素によって受光されることになる。そこで、液晶パネルディスプレイ３の各画素の画素値は、例えば、その画素に対応するＣＣＤカメラ５の複数の画素のうち最も画素値の高い画素に基づいて決定することになる。

このとき、ＣＣＤカメラ５が液晶パネルディスプレイ３の整数倍の画素を有していれば、ＣＣＤカメラ５の画素周期と液晶パネルディスプレイ３の画素周期との間に位相差が生じない。そのため、液晶パネルディスプレイ３の各画素が同じ画素値で発光した場合、各画素に対応するＣＣＤカメラ５の画素のうち最も画素値が高い画素は、互いに同じ画素値となる。したがって、液晶パネルディスプレイ３の表示画像を撮影したＣＣＤカメラ５の撮影画像中にはモアレ縞が発生しない。

しかし、ＣＣＤカメラ５が液晶パネルディスプレイ３の整数倍でない数の画素を有していると、ＣＣＤカメラ５の画素周期と液晶パネルディスプレイ３の画素周期との間に位相差が生じる。そのため、液晶パネルディスプレイ３の各画素が同じ画素値で発光した場合でも、各画素に対応するＣＣＤカメラ５の画素のうち最も画素値が高い画素は、互いに同じ画素値にはならなくなる。これが原因となって、液晶パネルディスプレイ３の表示画像を撮影したＣＣＤカメラ５の撮影画像中にモアレ縞が発生する。

このモアレ縞を含んだ状態のままＣＣＤカメラ５からの出力画像データを液晶パネルディスプレイ３の表示むらの検出に使用すると、表示むらの誤検出につながる可能性がある。

そこで、ステップＳ３では、アドレッシング処理と共にモアレ除去処理を行う。モアレ除去処理では、例えば、本出願人が特開２００４−３１７３２９号公報に係る出願で提案した、ＣＣＤセンサの各画素とその周辺画素の画素値を加算又は平均化する手法を利用して、出力画像データ中のモアレ成分を除去する。

なお、表示デバイスが有機ＥＬパネルディスプレイやプラズマパネルディスプレイである場合にも、発光素子がマトリクス状の格子パターンで配置されているので、同様のモアレ除去処理をアドレッシング処理と共に行うのが有効である。但し、モアレ除去処理は必須ではなく、表示むらの検出に際してモアレ縞の発生が支障にならない程度である場合等には、モアレ除去処理を省略してもよい。

ステップＳ５の微分処理では、図３に示すように、液晶パネルディスプレイ３の各画素の画素値の強調処理（ステップＳ５１）、積分処理（ステップＳ５１）と、液晶パネルディスプレイ３の各画素の画素値と積分画素値の差分処理（ステップＳ５３）とを行う。

ステップＳ５１の積分処理では、図２のステップＳ３で行ったアドレッシング処理及びモアレ除去処理後の液晶パネルディスプレイ３の各画素の画素値を、空間フィルタを用いて周辺画素の画素値と平均化して積分し、積分画素値を取得する。

ここで使用する空間フィルタは、液晶パネルディスプレイ３に発生し得る表示むらをカバーするマトリクス形状を有する必要がある。そのため、空間フィルタは、液晶パネルディスプレイ３に発生し得る表示むらに対応したカーネルサイズを有している。例えば、表示むらが最大で液晶パネルディスプレイ３の１００×１００画素分の大きさを有する可能性があれば、積分に使用する空間フィルタも１００×１００のカーネルサイズのものとする。ちなみに、各カーネルの値は「１」、係数はカーネル数の逆数（＝１／（１００×１００））である。

なお、空間フィルタを用いてステップＳ５１の積分処理を行う際、積分する対象画素（積分画素値の取得対象画素）が液晶パネルディスプレイ３の上下左右の外周辺のいずれかに近づくと、空間フィルタの一部のカーネル列が液晶パネルディスプレイ３の外側にはみ出るようになる。

ここで、図４及び図５を参照して、液晶パネルディスプレイ３の各画素の画素値を積分用の空間フィルタ４０（表示デバイスの表示むらの形状及び大きさに対応したカーネルサイズの空間フィルタ）を用いて積分する場合を例に取って説明する。なお、ここで説明する例では、図４の一番右や図５の一番下にそれぞれ示すサンプルのように、模式的に空間フィルタ４０のカーネルサイズを７×７とする。この空間フィルタ４０は、各カーネル値を「１」とし、各カーネルの係数を全カーネル数の逆数（＝１／（７×７））としている。

まず、図４では、液晶パネルディスプレイ３の左辺３１に対する空間フィルタ４０の位置関係と、有効カーネル列との関係を示している。この例では、左辺３１から３画素目までの画素を空間フィルタ４０で積分する際に（図４の上から３番目までの例を参照）、空間フィルタ４０の左側のカーネル列（１列〜３列）が液晶パネルディスプレイ３の左辺３１を越えて外側にはみ出る。

液晶パネルディスプレイ３の外側にはみ出るカーネル列には対応する画素列が存在しないので、このカーネル列を積分処理の際に無効とする必要がある。そこで、左辺３１の外側にはみ出る空間フィルタ４０のカーネル列については、カーネルを無効（カーネル値＝「０」）とする。

また、左辺３１から４画素目以降の画素を空間フィルタ４０で積分する際には（図４の上から４番目以降の例を参照）、空間フィルタ４０の全体が液晶パネルディスプレイ３の内側に収まる。この場合には、全カーネルについて対応する画素がそれぞれ存在するので、原則的には、無効とするカーネル（列）は必要ない。

なお、液晶パネルディスプレイ３の右辺の近傍エリア内に存在する積分対象画素については、図４を左右反転した内容の空間フィルタ４０を用いて、積分処理を行えばよい。

図５に示すように、液晶パネルディスプレイ３の上辺３５に空間フィルタ４０が近接する場合も、同様にすることができる。即ち、積分対象画素が上辺３５から３画素目までにある場合は（図５の右から３番目までの例を参照）、空間フィルタ４０の上側のカーネル列（１列〜３列）が液晶パネルディスプレイ３の上辺３５を越えて外側にはみ出る。そこで、上辺３５の外側にはみ出る空間フィルタ４０のカーネル列については、カーネルを無効（カーネル値＝「０」）とする。

また、積分対象画素が上辺３５から４画素目以降である場合は（図５の右から４番目〜一番左の例を参照）、空間フィルタ４０の全体が液晶パネルディスプレイ３の内側に収まるので、原則的には空間フィルタ４０に無効とするカーネル（列）を設定する必要はない。

なお、液晶パネルディスプレイ３の下辺の近傍エリア内に存在する積分対象画素については、図５を上下反転した内容の空間フィルタ４０を用いて、積分処理を行えばよい。

ところで、バックライトを用いる液晶パネルディスプレイ３では、特に、画面の外周縁部に光源を配置して画面中央まで導光板を用いて導光する場合、導光板における光の減衰によって、画面の外周辺付近の輝度に比べて画面中央の輝度が相対的に低くなるシェーディングが発生しやすい。このシェーディングは、プラズマパネルディスプレイや有機ＥＬパネルディスプレイ等の、バックライトを使用しない表示デバイスにおいても発生することがある。

そこで、本実施形態では、積分対象画素が液晶パネルディスプレイ３の外周辺の近くにあるときに、近くの辺の延在方向と同じ方向の方向性を空間フィルタ４０に持たせ、その辺の延在方向と直交する方向の感度を落として、積分画素値に対してシェーディング補正を行うようにしている。

例えば、図４に示す液晶パネルディスプレイ３の左辺３１の付近では、左辺３１から感度補正ライン３２までの７画素幅に亘る、左辺３１の近傍エリア３３でシェーディングが発生しやすいものとする。その場合は、空間フィルタ４０により積分する対象画素が近傍エリア３３内に存在するときに、空間フィルタ４０に左辺３１の延在方向への方向性を持たせる。そして、左辺３１と直交する方向（横方向）の有効なカーネル列を原則として３列とし、カーネルサイズを縦×横＝７×３とする。

但し、図４の一番上の例では、空間フィルタ４０の中央積分対象画素の左隣の画素に重なる有効としたいカーネル列が空間フィルタ４０の左辺３１から外側にはみ出てしまうので、例外的に、有効なカーネルサイズを縦×横＝７×２とする。

同様に、図５に示す液晶パネルディスプレイ３の上辺３５の付近では、上辺３５から感度補正ライン３６までの７画素幅に亘る、上辺３５の近傍エリア３７でシェーディングが発生しやすいものとする。その場合は、空間フィルタ４０により積分する対象画素が近傍エリア３７内に存在するときに、空間フィルタ４０に上辺３５の延在方向への方向性を持たせる。そして、上辺３５と直交する方向（縦方向）の有効なカーネル列を原則として３列とし、カーネルサイズを縦×横＝３×７とする。

但し、図５の一番右の例では、積分対象画素の上隣の画素に重なる有効としたいカーネル列が空間フィルタ４０の上辺３５から外側にはみ出てしまうので、例外的に、有効なカーネルサイズを縦×横＝２×７とする。

また、液晶パネルディスプレイ３の右辺から感度補正ライン（図示せず）までの７画素幅に亘る、右辺の近傍エリア内に存在する積分対象画素にシェーディングが発生しやすい場合は、図４を左右反転した内容の空間フィルタ４０を用いて積分処理を行えばよい。同様に、液晶パネルディスプレイ３の下辺から感度補正ライン（図示せず）までの７画素幅に亘る、下辺の近傍エリア内に存在する積分対象画素にシェーディングが発生しやすい場合は、図５を上下反転した内容の空間フィルタ４０を用いて、積分処理を行えばよい。

このように、液晶パネルディスプレイ３の外周辺の付近の積分対象画素については、使用する空間フィルタ４０に近くの辺の延在方向への方向性を持たせて、有効なカーネルサイズを縦×横＝７×２又は２×７や、７×３又は３×７とした空間フィルタ４０を用いることで、積分対象画素の画素値を積分する際にシェーディング補正を同時に行うことができる。

なお、積分対象画素が感度補正ライン３２，３６よりも液晶パネルディスプレイ３の内側に存在するとき、その画素の積分に用いる空間フィルタ４０の有効なカーネルサイズは、原則的に７×７とすることができる。但し、積分対象画素が近傍エリア３３，３７内から感度補正ライン３２，３６を越えて液晶パネルディスプレイ３の内側に移った途端に、空間フィルタ４０の有効なカーネルサイズが縦×横＝７×３又は３×７から７×７に変わるのは、積分特性が急に変化するので好ましくない。

そこで、近傍エリア３３，３７よりも内側にある積分対象画素が感度補正ライン３２，３６の近くにあるうちは、近傍エリア３３，３７から遠ざかるにつれて、空間フィルタ４０の有効なカーネルサイズを、縦×横＝７×５又は５×７、７×７と徐々に変化させるようにしてもよい。

ところで、上述した縦×横＝７×７のカーネルサイズはあくまで説明上の一例であり、空間フィルタのカーネルサイズは、液晶パネルディスプレイ３に発生し得る表示むらに対応するサイズである限り任意である。そして、液晶パネルディスプレイ３の外周辺に近い積分対象画素の積分に用いる空間フィルタについては、図４及び図５に示した空間フィルタ４０のように、近くの辺の延在方向と直交する方向の有効カーネル列数を可変とし、感度に方向性を持たせる。

例えば、空間フィルタが１５×１５のカーネルサイズを有している場合は、積分対象画素が近傍エリア３３，３７から遠ざかるにつれて、空間フィルタの有効なカーネルサイズを、縦×横＝１５×３又は３×１５から順次、１５×５又は５×１５、１５×７又は７×１５、１５×９又は９×１５、１５×１１又は１１×１５、１５×１３又は１３×１５、１５×１５へと、多くの段階を経て変化させることができる。

なお、上述したシェーディング補正を考慮する必要がない場合でも、図４及び図５に示した空間フィルタ４０のように、無効カーネルとした液晶パネルディスプレイ３の外周辺側のカーネル列と同じかそれに近い列数のカーネルを、液晶パネルディスプレイ３の中央側のカーネル列においても無効化してもよい。そのようにすれば、液晶パネルディスプレイ３の左辺３１や上辺３５（あるいは、右辺や下辺）と直交する方向における空間フィルタ４０の方向性（感度）を、積分対象画素に対して均等にすることができる。即ち、シェーディング補正を考慮する必要がないときに、液晶パネルディスプレイ３の中央側にも無効のカーネル列を設定するか否かは任意である。

また、液晶パネルディスプレイ３の四隅においては、例えば図６に示すように、左辺３１と上辺３５の２つの近傍エリア３３，３７が重複する。そこで、近傍エリア３３，３７が重複する領域３９内に積分対象画素があるときには、図４及び図５に示した空間フィルタ４０でそれぞれ無効化したカーネル列を合計して、空間フィルタ４０の左右及び上下の２〜３列ずつのカーネルを無効とすればよい。この場合にも、シェーディング補正を考慮する必要がないときに、液晶パネルディスプレイ３の中央側にも無効のカーネル列を縦方向及び横方向にそれぞれ設定するか否かは任意である。

ところで、液晶パネルディスプレイ３の表示むらには、縦横両方向にそれぞれある程度のサイズを有するものもあれば、縦方向又は横方向のサイズが小さい線状のむらもある。縦横両方向にある程度のサイズを有する表示むらに比べると線状のむらは、むらの範囲（面積）が小さいため、積分処理を行うと周辺画素の画素値に引っ張られて積分画素値が低くなり、表示むらとして検出しづらくなる傾向がある。

そこで、縦方向又は横方向にサイズが小さい線状むらを検出する際に行う、図２のステップＳ５の微分処理では、図７に示すように、図３のステップＳ５１の積分処理及びステップＳ５３の差分処理を同じように実行する前に、強調処理（ステップＳ５０）を前処理として行ってもよい。

ステップＳ５０の強調処理では、縦方向又は横方向の線状むらの画素値を線状むらの延在方向において平均化しノイズ成分を低減させる。図８は、縦方向に延在する線状むらの強調処理を行う場合を示している。この場合は、線状むらと同じく縦方向に方向性がある（有効カーネルが配列された）強調処理用の空間フィルタ５０（強調用空間フィルタ）を用いる。この空間フィルタ５０は、ｎ×ｎのカーネルサイズでその横方向中央の縦１列のみ、有効カーネル（カーネル値＝「１」）とし、その他を無効カーネル（カーネル値＝「０」）とする。有効カーネルの係数は、有効カーネル数ｎの逆数（＝１／ｎ）である。なお、図８ではｎ＝９の場合を示している。

この空間フィルタ５０を用いた図７のステップＳ５０における線状むらの強調処理では、線状むら部分の画素値が縦方向の有効カーネル数ｎと同じ周辺画素の画素値と平均化される。これにより、線状むらの縦方向の境界が明確化され、表示むらとして検出されやすいようになる。

なお、横方向に延在する線状むらの強調処理には、横方向に方向性がある強調処理用の空間フィルタ（図示せず）を用いればよい。また、ドット状に密集した点状欠陥については、この強調処理を行うことで画素値が周辺画素の画素値に合わせて下がるので、表示むらとして誤検出されにくくなる。

以上に説明したステップＳ５０の強調処理を行う場合は、強調処理後の液晶パネルディスプレイ３の各画素の画素値を用いて図７のステップＳ５１の積分処理を行い、積分画素値を取得することになる。この積分処理の際に、図４及び図５を参照して説明したように、積分対象画素と液晶パネルディスプレイ３の外周辺との位置関係に応じて、空間フィルタ５０の一部のカーネル列を無効化するようにしてもよい。

次に、図３や図７のステップＳ５３の差分処理では、ステップＳ５１の積分処理を行う前の液晶パネルディスプレイ３の各画素の画素値と、ステップＳ５１の積分処理後の積分画素値の差分を求めて、これを液晶パネルディスプレイ３の各画素の微分画素値として取得する。以上で、図２のステップＳ５の微分処理が終了する。

なお、図３のステップＳ５１の脇に示す２つのグラフは、ステップＳ５１の積分処理前と処理後の、液晶パネルディスプレイ３のある横方向の１ラインにおける画素値分布を示している。この２つのグラフを比較すると分かるように、図３や図７のステップＳ５１の積分処理を行うと、液晶パネルディスプレイ３の画素値変化の低周波成分が抽出される。液晶パネルディスプレイ３の画素全体に亘って画素値のオフセットが発生している場合は、抽出した低周波成分にこのオフセット分が含まれる。

また、図３のステップＳ５３の脇に示すグラフは、ステップＳ５３の差分処理後の、液晶パネルディスプレイ３のある横方向の１ラインにおける画素値分布を示している。このグラフを見ると分かるように、上述した図３や図７のステップＳ５３による差分処理を行うと、液晶パネルディスプレイ３の画素値変化から低周波成分を除去した、高周波成分のみが抽出される。液晶パネルディスプレイ３の画素全体に亘って画素値のオフセットが発生している場合にも、オフセット分は低周波成分として排除される。

したがって、図２のステップＳ５の微分処理において、上述した図３や図７のステップＳ５１やステップＳ５３の積分処理や差分処理を行うことで、対象画素とその周辺画素との画素値の差分を求める一般的な微分処理を行うのに比べて、表示むらに起因して周辺画素との間に画素値のギャップがある液晶パネルディスプレイ３の画素のエリアを、高い精度で検出することができる。

ところで、図３のステップＳ５１の積分処理では、図２のステップＳ３で行ったアドレッシング処理及びモアレ除去処理後の液晶パネルディスプレイ３の各画素の画素値を積分する。これに対し、図７のステップＳ５１の積分処理では、ステップＳ５０の強調処理後の液晶パネルディスプレイ３の各画素の画素値を積分する。即ち、同じ積分処理であっても、積分処理に用いる液晶パネルディスプレイ３の各画素の画素値が、図３のステップＳ５１の積分処理と図７のステップＳ５１の積分処理とでは異なる。

そのため、縦横両方向にある程度のサイズを有するむらと、縦方向又は横方向の線状むらとを、共に表示むらとして検出する場合は、図３の手順による微分処理と図７の手順による微分処理とをそれぞれ行う必要がある。その場合は、図３の手順による微分処理と、図７の手順による微分処理とを、シリアル又はパラレルに行えばよい。

ここで、図２のステップＳ５による微分処理前後の液晶パネルディスプレイ３の出力画像データのイメージと画素値を、図９及び図１０を参照して説明する。

まず、図２のステップＳ５による微分処理前の液晶パネルディスプレイ３の出力画像データ中に、図９（ａ）に示すイメージの表示むらが存在しているものとする。このときの、液晶パネルディスプレイ３の対応する画素の画素値は、図９（ｂ）のような値となっている。なお、説明を容易にするため、図９（ｂ）では、各画素の画素値をＲＧＢの各値ではなく画面の濃淡を示す輝度を正規化した値（平均値＝１００）で示している。

そこで、図９（ｂ）に示す画素値に対して図２のステップＳ５による微分処理を施すと、図１０（ｂ）に示すように、平均よりも画素値が高い画素だけ画素値が１０００となり、その他の画素は画素値が０になる。これをイメージで表すと、図１０（ａ）に示すように、表示むらとその周辺とのコントラスト差が、図９（ａ）に示す微分処理前のコントラスト差よりも大きくなって、表示むらが明確になっている。

次に、図２のステップＳ７の微分閾値判定（一次閾値判定）処理では、図１０（ｂ）に示す画素値、つまり、液晶パネルディスプレイ３の各画素の微分画素値を、むら判定閾値と比較して二値化する。むら判定閾値は、液晶パネルディスプレイ３の表示むらが発生している可能性のあるエリア（表示むらの発生エリア）の画素であるかどうかを、微分画素値によって判断するための閾値である。

そして、図１１に示すように、微分画素値がむら判定閾値を超える画素にはラベル値を割り当て、微分画素値がむら判定閾値以下の画素には「０」を割り当てる。ラベル値は、むら判定閾値を超えた画素が隣接する集合体を１つの表示むらの発生エリアとして、各表示むらの発生エリアに対してユニークに付与される値である。したがって、同じ表示むらの発生エリア内の画素には同じラベル値が割り当てられる。なお、ラベル値には「１」以上の整数が使用される。

続いて、図２のステップＳ９のむら強度計算処理では、表示むらの発生エリア毎に表示むらの強度を計算する。表示むらの強度には、例えば、Semiconductor Equipment and Materials International （ＳＥＭＩ、登録商標）が規格化したＳＥＭＵ（ＳＥＭＩ ＭＵＲＡ）値を用いることができる。ここで、ＳＥＭＵ値の計算方法について説明する。

ＳＥＭＵ値の計算には、表示むらの発生エリアの平均コントラストＣｘと、表示むらの発生エリアの面積Ｓｘと、人間による感知限界の表示むらの濃さＣｊｎｄとが必要である。平均コントラストＣｘは、表示むらの発生エリアの周辺画素の輝度を１００％とした場合の、パーセンテージで表した表示むらの発生エリアの輝度（エリア内画素の輝度平均値）である。面積Ｓｘはｍｍ² で表す。感知限界の表示むらの濃さＣｊｎｄは、表示むらの発生エリアの面積Ｓｘの関数Ｆ（Ｓｘ）によって表される。

上述した平均コントラストＣｘを表示むらの各発生エリアについて求めるには、各発生エリアについて、フォアグラウンド（Ｆｏｒｅ Ｇｒｏｕｎｄ：ＦＧ）とバックグラウンド（Ｂａｃｋ Ｇｒｏｕｎｄ：ＢＧ）とを設定する必要がある。例えば、図９（ａ）及び図１０（ａ）に示した形状の表示むらの発生エリアの場合は、図１２に示すように、表示むらの発生エリアがＦＧとなり、ＦＧから２画素隔てた周辺２画素幅の環状エリアがＢＧとなる。そこで、ＦＧに属する各画素とＢＧに属する各画素について、それぞれ平均輝度値を求めて、ＦＧ値及びＢＧ値とする。

次に、下式（１）
Ｃｘ＝（ＦＧ値−ＢＧ値）／ＢＧ値・・・（１）
を用いて、ＦＧ値及びＢＧ値から平均コントラストＣｘを求める。

また、下式（２）を用いて、
Ｃｊｎｄ＝Ｆ（Ｓｘ）＝１．９７×（１／Ｓｘ^0.33）＋０．７２・・・（２）
感知限界の表示むらの濃さＣｊｎｄを求める。

そして、下式（３）を用いて、
ＳＥＭＵ値＝｜Ｃｘ｜／Ｃｊｎｄ・・・（３）
ＳＥＭＵ値を求める。

以上のように、ＳＥＭＵ値の計算には平均コントラストＣｘや面積Ｓｘを用いるので、表示むらの発生エリアの正確な形状が分かっていることが必要である。その点からすると、図７のステップＳ５０の強調処理を行って表示むらの発生エリアを特定する線状むらについては、ＳＥＭＵ値によってむら強度を計算する対象から除外してもよい。その理由は、線状むらの場合、表示むらの発生エリアとして認識される形状が、前段の強調処理によって、本来の線状むらの形状から多少変化する可能性があるからである。

さらに、図２のステップＳ１１のむら強度閾値判定（二次閾値判定）処理では、ステップＳ９で計算した表示むらの発生エリアのむら強度の値（ＳＥＭＵ値）を、強度閾値と比較する。強度閾値は、最終的に表示むらとして検出する表示むらの発生エリアをむら強度の値によって判定するための閾値である。この強度閾値は、表示むらとして検出する表示むらの発生エリアの最低のむら強度値に設定される。

そして、むら強度値が強度閾値を超える表示むらの発生エリアは、表示むらとして検出する。一方、むら強度値が強度閾値を超えない表示むらの発生エリアは、表示むらとして検出しない。検出した表示むらは、最後に、ステップＳ１３の結果出力処理において、液晶パネルディスプレイ３における画素位置とむら強度値とを関連付けて、表示むらの検出結果情報として、表示むら検出装置１の外部に出力する。

以上が、表示むら検出装置１が行う液晶パネルディスプレイ３の表示むら検出処理の全容である。そして、本実施形態では、図２のフローチャートにおけるステップＳ３が、請求項中の画素値取得手段（画素値取得ステップ）に対応する処理となっている。また、本実施形態では、図３及び図７のフローチャートにおけるステップＳ５１が、請求項中の積分手段（積分ステップ）に対応する処理となっており、図３及び図７中のステップＳ５３が、請求項中の微分手段（微分ステップ）に対応する処理となっている。

さらに、本実施形態では、図２中のステップＳ７が、請求項中の画素値比較手段及びむらエリア検出手段（エリア検出ステップ）に対応する処理となっており、図７中のステップＳ５０が、請求項中の強調手段（強調ステップ）に対応する処理となっている。

また、本実施形態では、図２中のステップＳ９が、強度値取得手段（強度値取得ステップ）に対応する処理となっており、図２中のステップＳ１１が、請求項中の強度値比較手段及び表示むら検出手段（表示むら検出ステップ）に対応する処理となっている。

なお、表示むら検出装置１が出力する表示むらの検出結果情報は、例えば、液晶パネルディスプレイ３が個々の表示むらの有無やその内容に応じて記憶保持する、表示むら解消用の入力画像データに対する補正データを生成するのに、利用することができる。特に、液晶パネルディスプレイ３の出荷検査ライン等に表示むら検出装置１をインラインで設ければ、表示むら検出工程を前後の工程と連携させることができる。

その場合は、出荷検査ラインを統括管理するコントローラ（図示せず）や、ライン上の各工程を個別管理するユニットコントローラ（図示せず、表示むら検出工程に関しては、表示むら検出装置１がこれに相当）が、以下の手順を実行することになる。

即ち、図１３に示すように、ステップＳ１０１において、図２のフローチャートを参照して説明した、表示むら検出装置１による表示むらの検出処理を行い、続いて、表示むら検出装置１が出力する表示むらの検出結果情報から、表示むらの有無を検出する（ステップＳ１０３）。表示むらが存在しない場合は（ステップＳ１０３でＮＯ）、良品と判定して、検査対象の液晶パネルディスプレイ３に関する検査工程を終了する。

一方、表示むらが存在する場合は（ステップＳ１０３でＹＥＳ）、その液晶パネルディスプレイ３について表示むら検出装置１が、表示むらを検出した旨の検査結果情報を出力した回数を、設定回数と比較する（ステップＳ１０５）。そして、出力回数が設定回数を超えた場合は（ステップＳ１０５でＹＥＳ）、不良品と判定して、検査対象の液晶パネルディスプレイ３に関する検査工程を終了する。

一方、表示むらを検出したとの検出結果情報の出力回数が設定回数を超えていない場合は（ステップＳ１０５でＮＯ）、表示むら検出装置１が検出した表示むらを解消するための入力画像データに対する補正データの生成処理を行う（ステップＳ１０７）。

補正データの生成処理は、出荷検査ラインの補正データ生成ユニット（図示せず）が有しているユニットコントローラが実行する。生成した補正データは、液晶パネルディスプレイ３が内蔵するドライバ回路のフラッシュメモリ（図示せず）に、ユニットコントローラによって新規に書き込まれるか、上書き更新される。この補正データが適切な内容であれば、ドライバ回路に入力画像データが入力された際に、フラッシュメモリから読み出した補正データによって、表示むらを相殺する補正が入力画像データに施され、液晶パネルディスプレイ３の表示画面から表示むらがなくなることになる。

そして、ステップＳ１０７の補正データの生成処理後に、再度、ステップＳ１０１にリターンし、図２のフローチャートを参照して説明した、表示むら検出装置１による表示むらの検出処理を行う。したがって、表示むらの検出処理と液晶パネルディスプレイ３の補正データの更新を設定回数繰り返しても、表示むら検出装置１によって表示むらが検出され続ける場合は、その液晶パネルディスプレイ３は不良品と判定されることになる。

以上に説明したように、本実施形態の表示むら検出装置１によれば、ＣＣＤカメラ５から取得した液晶パネルディスプレイ３の表示画像の出力画像データから液晶パネルディスプレイ３の各画素の画素値を取得し、液晶パネルディスプレイ３の表示むらを検出するために各画素の微分画素値を取得する際に、次の手順を行うようにした。

まず、各画素の画素値を周辺画素の画素値と平均化することで積分画素値を取得し、次に、積分画素値を元の対応する画素の画素値から差し引いて、各画素の微分画素値を得るようにした。

この積分及び差分によって微分画素値を取得することで、隣接画素の画素値分布からオフセット等の低周波成分を除去し、表示むらと同じ高周波成分を残すことができる。これにより、出力画像データと入力画像データとの差分によって各画素の微分画素値を取得するよりも、液晶パネルディスプレイ３の表示むらをより高い精度で検出することができる。

なお、線状むらの検出のために、強調処理を含む図７のフローチャートの微分処理を、図３のフローチャートの微分処理と共に行う構成は、省略してもよい。また、図３や図７のステップＳ５１の積分処理の際に、図４及び図５を参照して説明したように、積分対象画素と液晶パネルディスプレイ３の外周辺との位置関係に応じて、空間フィルタ５０の一部のカーネル列を無効化する構成は、省略してもよい。さらに、表示むらの強度は、ＳＥＭＵ値以外の値で評価してもよい。

そして、本実施形態の表示むら検出装置１では、図２のステップＳ９のむら強度計算処理やステップＳ１１のむら強度閾値判定（二次閾値判定）処理を、表示むらの検出の一環として全て行うものとした。

しかし、液晶パネルディスプレイ３の表示むらの発生エリアを検出するために液晶パネルディスプレイ３の各画素の微分画素値を取得する際に、図３や図７のフローチャートに示す微分処理を行うのであれば、ステップＳ９及びステップＳ１１の手順を省略してもよい。その場合は、図２のステップＳ７の微分閾値判定処理で検出した表示むらの発生エリアを、液晶パネルディスプレイ３における画素位置と関連付けて、表示むらの検出結果情報として、図２のステップＳ１３の結果出力処理において、表示むら検出装置１の外部に出力する。

また、冒頭においても述べたように、本発明の表示むら検出方法とこの方法を適用した表示むら検出装置は、上述した実施形態で説明した液晶パネルディスプレイ３の他、プラズマパネルディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等の表示デバイスにおける表示むらの検出にも利用可能である。

表示デバイスの表示むらを画像処理により検出する際に広く適用可能である。

１ 表示むら検出装置
３ 液晶パネルディスプレイ
５ ＣＣＤカメラ
３１ 左辺
３２，３６ 感度補正ライン
３３，３７ 近傍エリア
３５ 上辺
３９ 領域
４０，５０ 空間フィルタ

Claims (4)

1. 表示デバイスが表示した画像を撮影して得た出力画像データに基づいて、前記表示デバイスの各画素の画素値を取得する画素値取得ステップと、
   前記表示デバイスの表示むらの形状及び大きさに対応したカーネルサイズの空間フィルタを用いて前記表示デバイスの各画素値を周辺画素の画素値と平均化することで積分し、前記表示デバイスの各画素の積分画素値を取得する積分ステップと、
   前記表示デバイスの各画素における前記画素値と前記積分画素値との差分により、前記表示デバイスの各画素の微分画素値を取得する微分ステップと、
   前記表示デバイスの前記微分画素値が所定のむら判定閾値を超える画素の分布に基づいて、前記表示デバイスにおける前記表示むらの発生エリアを検出するむらエリア検出ステップとを含み、
   前記積分画素値の取得対象画素が前記表示デバイスの各外周辺からシェーディングが発生しやすい感度補正ラインまでの近傍エリアのいずれかに属する場合に、前記積分ステップにおいて、前記取得対象画素が属する近傍エリアに対応する辺の延在方向への方向性を持たせるように前記延在方向と直交する方向の光の感度を下げた前記空間フィルタを用いて、前記取得対象画素の画素値を積分するようにした
   表示デバイスの表示むら検出方法。
2. 前記表示デバイスの各画素値を、検出対象とする前記表示むらの延在方向に方向性を有する強調用空間フィルタを用いて、前記延在方向の周辺画素の画素値と平均化する強調ステップをさらに含み、前記積分ステップにおいて、前記強調ステップにより平均化した前記表示デバイスの各画素の画素値について、前記積分画素値を取得するようにした請求項１記載の表示デバイスの表示むら検出方法。
3. 表示デバイスが表示した画像を撮影して得た出力画像データの各画素値を前記表示デバイスの各画素に割り当てて、前記表示デバイスの各画素の画素値を取得する画素値取得手段と、
   前記表示デバイスの表示むらの形状及び大きさに対応したカーネルサイズの空間フィルタを用いて前記表示デバイスの各画素値を周辺画素の画素値と平均化することで積分し、前記表示デバイスの各画素の積分画素値を取得する積分手段と、
   前記表示デバイスの各画素における前記画素値と前記積分画素値との差分により、前記表示デバイスの各画素の微分画素値を取得する微分手段と、
   前記表示デバイスの各画素の前記微分画素値を所定のむら判定閾値と比較する画素値比較手段と、
   前記微分画素値が前記むら判定閾値を超えた画素の分布に基づいて、前記表示デバイスにおける前記表示むらの発生エリアを検出するむらエリア検出手段とを備え、
   前記積分手段は、前記積分画素値の取得対象画素が前記表示デバイスの各外周辺からシェーディングが発生しやすい感度補正ラインまでの近傍エリアのいずれかに属する場合に、前記取得対象画素が属する近傍エリアに対応する辺の延在方向への方向性を持たせるように前記延在方向と直交する方向の光の感度を下げた前記空間フィルタを用いて、前記取得対象画素の画素値を積分する、
   表示デバイスの表示むら検出装置。
4. 前記表示デバイスの各画素値を、検出対象とする前記表示むらの延在方向に方向性を有する強調用空間フィルタを用いて、前記延在方向の周辺画素の画素値と平均化する強調手段をさらに備えており、
   前記積分手段は、前記強調手段により平均化した前記表示デバイスの各画素の画素値について、前記積分画素値を取得する請求項３記載の表示デバイスの表示むら検出装置。