JP4369953B2 - 画像補正方法及び画像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、表示パネルの表示輝度を補正する画像補正方法及び画像表示装置に関する。

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処理回路に与え、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法が提案されている。

この方法として、下記特許文献１にアナログ信号を利用した方法と下記特許文献２にデジタル信号処理を利用した方法が存在する。さらに、下記特許文献３と４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法に関して、輝度センサを利用して画面上の点を測定する方法が提案されている。
特開２０００−２８４７７３号公報 特開２００３−４６８０９号公報 特開平１１−３１６５７７号公報 特開２００６−８４７２９号公報

上記従来技術では、最大階調の輝度は、輝度を下げることしかできないため、パネル内の最大階調に対する最小の輝度に合わせている。また、最小階調の輝度は、輝度を下げることしかできないため、パネル内の最小階調に対する最大の輝度に合わせている。このように補正を行うと、コントラストが低下するという問題がある。一方、コントラストは、パネルの中心での最大輝度と最小輝度の比と定義されている。

本発明は、補正後の輝度が最大階調では、パネルの中心で最大輝度となり、パネルの端で低くなる曲面になるように補正を行うことを特徴とする。さらに、補正後の輝度が最小階調では、パネルの中心で最小輝度となり、パネルの端で高くなる曲面になるように補正を行うことを特徴とする。

本発明によれば、補正後のパネルにおいて、コントラストを良好に保つことができるとともに、補正データによる筋や色むらなどのない、滑らかで良好な表示品質を得ることができる。

以下、図面を用いて、本発明の実施例を説明する。

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。補正処理２２０では、Ｓｔｅｐ２０６における輝度測定結果から補正値を計算する（Ｓｔｅｐ：２０９）。この補正値を液晶表示装置１００へ設定する（Ｓｔｅｐ：２１０）。

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２１１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：２１２）、規格内ならパネルを良品として処理を終了する（Ｓｔｅｐ：２１３）。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：２１４）。

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、全点（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の基準点を示す図である。図４において、まず、白丸３０１で表現される格子線４０２の交点を基準点３０１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、規格外であるバラツキが発生している場合には、基準点３０１の輝度から黒丸４０１で示す詳細基準点の輝度を補間計算により求める。

図５は、図２に示す補正値計算２０９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法が考えられるが、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法の説明である。Ｙ方向の基準点３０１を含むｙ座標をそれぞれ、ｙ０、ｙ１・・・ｙｐ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，ｙｐ）と定義する。本実施例においては、ｐ＝２である。ここで、ｙｉ＜ｙ＜ｙｉ＋１におけるＢ（ｇ，ｙ）を求める補間式をＳｉ（ｙ）と定義すると、Ｓｉ（ｙ）は下記式（２）で表現される。本実施例においては、ｉ＝０又は１である。

さらに、ｙ座標ｙｉ＋１おいて接する区間ｙｉ＋１＜ｙ＜ｙｉ＋２の補間曲線Ｓｉ＋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ｙｐ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、ｙｐ−ｙｉ＝１と定義し、上記式（３），（４）から関数Ｓｉ（ｙ）の係数ａｉ，ｂｉ，ｃｉ，ｄｉ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Ｓｉ（ｙ）の係数ａｉ，ｂｉ，ｃｉ，ｄｉが定まる。

次に、式（２）に示すＳｉ（ｙ）を用いて、図６に示す詳細基準点６０１，６０２，６０３の輝度を、図５に示すように補間生成する（Ｓｔｅｐ：５０２）。この補間方法として、画面端に位置する部分、例えば、詳細基準点６０１については、Ｓ₀（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詳細基準点６０２、６０３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。次に、各階調ｇの目標輝度曲面Ｂｐ（ｇ，ｘ，ｙ）を、図５に示すように計算して求める（Ｓｔｅｐ：５０３）。

以下、図５に示すＳｔｅｐ５０３の動作について説明する。例えば、図２に示すＳｔｅｐ２０６において測定された最大階調ｇ_maxの輝度分布が、図１２（ａ）に示すような分布であったとする。

以後、図１２、図１４において、Ｘ軸、Ｙ軸はパネルの横方向、縦方向の位置を示し、（ｘ，ｙ）＝（０，０）はパネルの中心を示す。Ｚ軸は、パネルの輝度を示す。

図１２（ａ）中の輝度の最小値をＬｇ_maxｍｉｎとすると、中央が一番高く、周辺輝度がＬｇ_maxｍｉｎとなる目標輝度曲面Ｂｐ（ｇ_max，ｘ，ｙ）は、例えば、下記式（６）で求めることができる。
式（６）において、Ａｇ_maxは、一定の定数であり、下記式（７）に示す制約がある。
ｘ_max，ｙ_maxはそれぞれ、位置ｘ、ｙの最大値である。

式（７）の条件により、最大階調の目標輝度の最小値と最大値の輝度の比は、Ｂｕｎｉ（ｇ_max）以上１以下になる。現在の規格では、Ｂｕｎｉ（ｇ_max）＝０．８５である。

式（６）を用いて求めた輝度曲面を図１２（ｂ）に示す。なお、パネルの中央の輝度が最も高く、パネルの周辺輝度が低くなる目標輝度曲面の求め方は、式（６）に限定されない。

次に、最小階調ｇ_minの輝度が図１４（ａ）に示す値であったとする。図１４（ａ）中の輝度の最大値をＬｇ_minｍａｘとすると、中央が一番低く、周辺輝度がＬｇ_minｍａｘとなる目標輝度曲面Ｂｐ（ｇ_min，ｘ，ｙ）は、例えば、下記式（８）で求めることができる。
式（８）において、Ａｇ_minは、一定の定数であり、下記式（９）に示す制約を持つ。
ｘ_max，ｙ_maxはそれぞれ、位置ｘ、ｙの最大値である。

式（９）を用いて求めることにより、最大階調の目標輝度の最小値と最大値の輝度の比は、Ｂｕｎｉ（ｇ_min）以上１以下になる。現在の規格では、Ｂｕｎｉ（ｇ_min）＝０．６である。

式（８）を用いて求めた輝度曲面を図１４（ｂ）に示す。なお、パネルの中央の輝度が最も低く、パネルの周辺輝度が高くなる目標輝度曲面の求め方は、式（８）に限定されない。

このように、最大階調ｇ_max及び最小輝度ｇ_minの目標輝度曲面を定めることにより、コントラストは、Ｂｐ（ｇ_max，０，０）／Ｂｐ（ｇ_min，０，０）となり、平面状に補正した場合のＬｇ_maxｍｉｎ／Ｌｇ_minｍａｘと比べ、大幅に改善される。また、補正後の輝度が滑らかに変化するため、補正後の表示に筋などの不具合が発生することなどを防ぐことができる。

次に、図５に示すＳｔｅｐ５０３の動作について説明する。一例として、図１２、図１４の場合のパネルの中央の階調データＧ（ｇ_max，０，０）及びＧ（ｇ_min，０，０）の求め方について説明する。図１２をｘｚ平面で切った図を図１３に示す。横軸は、ｘ方向の位置を示す。曲線２２０１は図２に示すＳｔｅｐ２０６において測定された最大階調ｇ_maxの輝度、曲線２２０２は最大階調の目標輝度曲面Ｂｐ（ｇ_max，ｘ，ｙ）である。図１４をｘｚ平面で切った図を図１５に示す。横軸はｘ方向の位置を示す。曲線２４０１は図２に示すＳｔｅｐ２０６において測定された最小階調ｇ_minの輝度、曲線２４０２は最小階調の目標輝度曲面Ｂｐ（ｇ_min，ｘ，ｙ）である。

一般に、ディスプレイでは、階調−輝度特性が一定の関数に従うように調整されている。一般に、最も多く用いられているのは、下記式（１０）の関数に従うように調整する方法である。

式（１０）の逆関数を下記式（１１）に示す。式（１１）を用いて、ＸＹ座標上の階調データＧ（ｇ，ｘ，ｙ）を算出できる。

図１３、図１５に示される特性を持つパネルの場合、階調−輝度特性が式（１０）の関数に従うように調整されているならば、図１３に示されるように位置（０，０）では、最大輝度Ｌｇ_max＝２２５ｃｄ、図１５に示されるように位置（０，０）では、最小輝度Ｌｇ_min＝０．４ｃｄであるので、最大階調２５５のときの輝度を、図１３に示すように２１３ｃｄまで下げたい場合には、下記式（１２）を解くことにより、最大階調の階調データＧ（ｇ_max，０，０）＝２４９を得る。同様に、パネル上の他の基準点に関しても階調データを求めることができる。
また最小階調０のときの輝度を、図１５に示すように０．５９ｃｄまで上げたい場合には、下記式（１３）を解くことにより、最小階調の階調データＧ（ｇ_min，０，０）＝１０を得る。同様に、パネル上の他の基準点に関しても階調データを求めることができる。

ここでは、階調−輝度特性が式（１０）に従うものを一例として取り上げたが、本発明はこれに限定されず、どのような階調−輝度特性に対しても、その逆関数を求めることで適用できる。

こうして計算された階調データＧ（ｇ，ｘ，ｙ）を用いて、図５に示すＹ方向３次補間曲線の係数を生成する（Ｓｔｅｐ：５０５）。この係数は、式（２）（３）（４）（５）を用いてＸＹ座標に関して求めた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：５０６）、補正値計算のＳｔｅｐ２０９の処理を完了する。

次に、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：５０５）について、図７を用いて説明する。図７において、輝度のバラツキを補正するときは、詳細基準点４０１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（１４）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（１４）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法により計算する。また、この計算は、図５に示すＳｔｅｐ５０１で実行し、液晶表示パネル１００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。

次に、液晶表示装置１００における補正処理動作について説明を行う。液晶表示パネル１４０が起動すると、画像処理回路１３６の内部で、式（１４）を実行し、図８に示すように、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（１５）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（１５）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ａｊ、ｂｊ、ｃｊ、ｄｊは、下記式（１６）で求めることができる。

図９に示すように、式（１６）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補正を行う方法について、図１０を用いて説明する。図１０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１１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１１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法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７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７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（１５）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。

実施例１においては、コントラストを改善するためにパネルの中央の輝度を最大階調では周辺輝度より高く、最小階調では周辺輝度より低くする処理を、測定装置１０２で行っていたが、本実施例では、コントラストを改善するための、前記処理を液晶表示装置１００で行う。

以下、実施例１と異なるところのみ説明を行う。

図１６は、図２に示す補正値計算２０９の詳細な処理の流れ図である。実施例１では図５に対応するものである。図５のＳｔｅｐ５０３と５０４が本実施例では、Ｓｔｅｐ１６０３と１６０４になっている。実施例１では、詳細基準点４０１の補間輝度を生成した後、最高階調ではパネルの中央部で輝度を高く、最低階調ではパネルの中央部で輝度を低くする目標輝度曲面を生成したが、

本実施例では、図１７に示すように、最大階調の目標輝度値は、最大階調の測定輝度値７０４から７０７の中で最低の測定輝度値７０７の輝度値ｍｉｎ（Ｂ（Ｗ））に一様にそろえ、また、最小階調の目標輝度値は、最小階調の測定輝度値７１２から７１５の中で最大の測定輝度値７１２の輝度値ｍａｘ（Ｂ（Ｂ））に一様にそろえる。すなわち、Ｂ（ｇ_max）＝ｍｉｎ（Ｂ（Ｗ））、Ｂ（ｇ_min）＝ｍａｘ（Ｂ（Ｂ））とする（Ｓｔｅｐ１６０３，１６０４）。したがって、測定装置１０２から液晶表示装置１００に与えられる補正値は、最終的な表示輝度値が最大階調で一面一様にｍｉｎ（Ｂ（Ｗ））となり、表示輝度値が最小階調で一面一様にｍａｘ（Ｂ（Ｂ））となる補正値を与える。なお、中間階調の目標輝度値７１０をＢｒｅｆ（Ｍ）として、中間階調の測定輝度値７１１を輝度値Ｂｒｅｆ（Ｍ）に一様にそろえてもよい。

図１８は、本実施例の液晶表示パネル部１３０における画像処理回路１３６の詳細な構成図である。本実施例では、コントラスト補正データ生成部１８０１及び加算回路１８０２が追加されている点が実施例１と異なる。コントラスト補正データ生成部１８０１は、各階調と、現在処理中のパネル上のｘ座標、ｙ座標に対応したコントラスト補正データＧ
ｃ（ｇ，ｘ，ｙ）を生成し、出力する。このとき、コントラスト補正データは、最小階調
では、パネルの中心部で最小の負の値となるように生成される。最大階調では、パネルの中心部で最大の正の値となるように生成される。このような値を与える関数には、例えば、下記式（１７）がある。
ここで、ｘ、ｙはパネルの中心を原点（０，０）とした時のパネルの位置であり、ｘｍａｘ，ｙｍａｘはパネルの中心を原点（０，０）とした時のｘ，ｙの最大値である。Ａｃ（ｇ）は、階調ｇの関数であり、最小階調では負の値、最大階調では正の値となる関数である。

このようにして生成されたコントラスト補正値を加算器１８０２で加算することにより、パネルの中心部では、最小階調では目標輝度値より低い値を与えることができ、最大階調では目標輝度値より高い値を与えることができる。この場合も、補正後の最大階調の最小輝度値Ｂ_min（ｇ_max）と最大輝度値Ｂ_max（ｇ_max）の比は、Ｂｕｎｉ（ｇ_max）以上になるように、また、補正後の最小階調の最小輝度値Ｂ_min（ｇ_min）と最大輝度値Ｂ_max（ｇ_min）との比は、Ｂｕｎｉ（ｇ_min）以上になるように、Ａｃ（ｇ）は設定される。本実施例においても、良好なコントラストを得ることができ、また滑らかな輝度変化により、補正後の画質を筋などが発生しない良好な状態に保つことができる。

以上、２つの実施例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。このように、構成することにより、コントラストを良好に保て、補正後の画質に筋などが発生しない良好な状態に保つことができる。

なお、本補正を行なうタイミングであるが、液晶表示パネルは、パネルメーカーでの工場出荷時と、ディスプレイメーカーでの筐体の組み込み時、また、ユーザの使用時による経年劣化など、さらには、そのときの室温や、使用によるバックライトの熱による温度変化等で、輝度むらは、時々刻々と変化する。

実施例１，２において、測定装置１０２と撮像センサ１０１は、色々な状況で使用されると考えられる。例えば、液晶表示パネルの工場出荷時は、パネルメーカーが独自に用意した測定装置１０２と撮像センサ１０１であってもよく、ディスプレイメーカーで筐体に組み込まれた後出荷前のテストにおいては、ディスプレイメーカーのテストシステムに、パネルメーカーからソフトウエアの一部を提供したようなものでもよい。また、ユーザの使用時においては、測定装置１０２と撮像センサ１０１は、ユーザのパソコン（ＰＣ）の標準入出力手段によって接続できる輝度計などでもよく、液晶表示パネルに添付されたＣＤに格納されたソフトウエアにより、ユーザのＰＣ上で、測定装置１０２の機能を実現し、液晶表示パネルの起動時などに設定値を計算し、不揮発性メモリ１３３を書き換えてもよい。

また、一定時刻毎に、ＰＣ上のソフトウエアが自動的に測定、補正演算を行い、制御インターフェイス１０９、１３２を通して不揮発性メモリ１３３を書き換えてもよい。このように動作することにより、本発明は、ディスプレイメーカーでの筐体封入による特性変動や、経年劣化などによる色変化、温度による輝度変化などに対応できる。

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 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 液晶表示パネルの最大階調の補正前と補正後の輝度分布を示す３次元図 液晶表示パネルの最大階調の補正前と補正後の輝度分布を示す２次元図 液晶表示パネルの最小階調の補正前と補正後の輝度分布を示す３次元図 液晶表示パネルの最小階調の補正前と補正後の輝度分布を示す２次元図 測定装置内での他の補正値計算の流れ図 各位置の輝度抑圧を示す図 画像処理回路の他の詳細構成図

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 (2)

1. 表示パネルの表示領域を複数領域に区切り、その複数領域の境界線の交点を基準点と定め、
   表示パネルに最大階調の輝度を表示して、基準点のみの輝度を測定し、その基準点のみの輝度から未測定点の輝度を補間生成し、その未測定点の輝度と基準点の輝度に基づいて、表示パネルに最大階調の輝度データが入力された場合に、表示パネルの表示輝度を補正すると共に、
   表示パネルに最小階調の輝度を表示して、基準点のみの輝度を測定し、その基準点のみの輝度から未測定点の輝度を補間生成し、その未測定点の輝度と基準点の輝度に基づいて、表示パネルに最小階調の輝度データが入力された場合に、表示パネルの表示輝度を補正する画像補正方法であって、
   前記表示パネルの表示輝度の補正は、前記最大階調の輝度を表示して、当該表示輝度が表示パネルの中心で一番高い場合には表示パネルの端で低くなる曲面に、
   前記最小階調の輝度を表示して、前記表示輝度が前記表示パネルの中心領域で低い場合には当該表示パネルの端部領域で高くなる曲面になるよう補正することを特徴とする画像補正方法。
2. 表示領域を複数領域に区切り、その複数領域の境界線の交点を基準点と定めた表示パネルと、測定した前記基準点のみの表示輝度とその輝度から補間生成した未測定点の表示輝度とに基づいてそれらの表示輝度を補正する画像処理回路とを備えた画像表示装置であって、
   前記画像処理回路は、前記最大階調の輝度を表示して、前記表示輝度が前記表示パネルの中心領域で一番高い場合には当該表示パネルの端部領域で低く、かつ前記最小階調の輝度を表示して、前記表示輝度が前記表示パネルの中心領域で低い場合には当該表示パネルの端部領域で高くなるよう、前記表示パネルの中心から表示パネルの端に亘って滑らかに補正することを特徴とする画像表示装置。