JP4516855B2 - 液晶パネル評価支援方法及び液晶パネル評価支援プログラム - Google Patents

Description

本発明は、カラー画像を表示する液晶パネルの色再現特性の評価の支援を行う液晶パネル評価支援方法に関する。

近年、液晶パネルの画質が向上し、ＰＣモニタや家庭向けＴＶ用途として広く利用されるようになってきている。しかしながら、液晶パネル特有の問題として、観察方向に依存して輝度変動や色味変動が起きてしまうという問題がある。このような観察方向依存性が存在すると、観察者がどの方向から液晶パネルを見るかに依存して、表示画像の表示色が異なってしまうことになる。

例えば、液晶パネルを真正面から見ているときの表示色に対し、同一色を表示していても、この液晶パネルを斜めから見たときの色の見え方は異なってしまう。また、大画面化が進んだ近年の大型ディスプレイ装置にあっては、液晶パネルの位置によって観察方向が異なるため、液晶パネルの位置が異なると色の見え方が異なってしまい、画面中央部と画面周辺部とで同一色を表示していても、異なる色に見えてしまうという問題がある。

斯かる問題に対し、新規な液晶表示方式の開発と光学補償フイルムの活用により、観察方向に依存した輝度変動や色味変動を抑えるような例が報告されている（例えば、下記の非特許文献１）。このような光学補償フイルムを開発していく上で、これらのフイルムを使用した際の色再現特性を正確に評価できることが重要となる。従来は、液晶パネルに白、黒、グレー、肌色、又は空色等の特定の色だけを含む画像を表示し、この状態で液晶パネルの任意の画素を正面から見たときの色と、その画素を正面以外の方向から見たときの色との色差を求め、この色差を基に、観察方向に依存した色味変動の度合い等を確認して色再現特性を評価するといった方法が行われている。

「液晶」Ｖｏｌ．８，Ｎｏ．２，ｐｐ８６（２００４）

上記従来の方法では、ある液晶パネルについて、白と黒については色再現特性が良好だが、グレーと肌色については色再現特性があまり良好ではないといった、特定の色毎の色再現特性の評価しかできない。しかし、液晶パネルは、一般に、複数の色が混在する画像を表示させて使用するものであるため、実際には、特定の色毎の色再現特性の評価よりも、複数の色が混在するような特定の画像を表示させたときに、その画像全体の色味が観察方向によってどのように変動するかを確認して該液晶パネルの色再現特性の評価を行うことの方が重要である。しかし、従来、このような評価の方法は提案されていなかった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数の色が混在する画像を液晶パネルに表示させたときの、その画像に対する該液晶パネルの色再現特性を評価可能にすることにある。

本発明の液晶パネル評価支援方法は、カラー画像を表示する液晶パネルの色再現特性の評価の支援を行う液晶パネル評価支援方法であって、複数の色が混在する評価用カラー画像が前記液晶パネルに表示された状態で、前記液晶パネルの表示面をその正面である第１の方向から見たときの前記液晶パネルの任意の画素の色と、前記表示面を前記正面以外の少なくとも１つの方向である第２の方向から見たときの前記任意の画素の色との違いを示す色差を、前記液晶パネルの全画素について算出する色差算出ステップと、前記全画素毎に算出された前記色差に基づいて、前記評価用カラー画像を前記液晶パネルに表示させたときの、該評価用カラー画像毎の前記液晶パネルの色再現特性の評価を行うための指標となる指標データを生成する指標データ生成ステップとを含む。

この方法によれば、全画素に表示されている色の観察方向による変化を示す色差から指標データを生成することができるため、複数の色が混在するカラー画像を表示させた際の液晶パネルの色再現特性を評価することが可能となる。

本発明の液晶パネル評価支援方法は、前記指標データ生成ステップが、前記全画素毎に算出された前記色差の前記全画素での平均を、前記第２の方向毎の平均色差として算出する平均色差算出ステップと、前記指標データとして、前記第２の方向を点として表示し、前記平均色差が同一の値となる点同士を結んだ色差等高線を表示するための表示用データを生成する表示用データ生成ステップとを含む。

この方法によれば、評価用カラー画像毎の観察方向による色味変動を視覚的に瞬時に判断することが可能となり、この判断を基に液晶パネルの色再現特性を評価することが可能となる。

本発明の液晶パネル評価支援方法は、前記指標データ生成ステップが、前記全画素毎に算出された前記色差の前記全画素での平均を、前記第２の方向毎の平均色差として算出する平均色差算出ステップと、前記指標データとして、前記第２の方向毎の平均色差を、それぞれに重み付けを行って加算した値を算出する加算値算出ステップとを含む。

この方法によれば、評価用カラー画像毎の観察方向による色味変動を具体的な数値で判断することが可能となり、この判断を基に液晶パネルの色再現特性を評価することが可能となる。

本発明の液晶パネル評価支援方法は、前記液晶パネルの任意の画素に所定階調毎の原色を単色表示して前記第１の方向及び前記第２の方向の各々から測色して得られた前記任意の画素の単色表示時の三刺激値である測色三刺激値を取得する測色三刺激値取得ステップと、前記液晶パネルに前記評価用カラー画像が表示された状態で前記液晶パネルを前記第１の方向及び前記第２の方向それぞれから見たときの各画素の三刺激値を、前記測色三刺激値に基づいて算出する三刺激値算出ステップとを含み、前記色差算出ステップは、前記算出した三刺激値を用いて前記色差を算出する。

この方法によれば、液晶パネルに評価用カラー画像を表示させた状態で該液晶パネルを第１の方向及び第２の方向それぞれから見たときの各画素の三刺激値を、実際に測色することなく算出することができるため、評価用カラー画像を別のものに変える度に各画素の三刺激値を測色する必要がなく、液晶パネルの評価に要する時間を短縮することができる。

本発明の液晶パネル評価支援方法は、前記色差の算出に用いる色空間として、ＣＩＥ１９７６Ｌ^＊ｕ^＊ｖ色空間を使用する。

本発明の液晶パネル評価支援方法は、前記色差の算出に用いる色空間として、ＣＩＥ１９７６Ｌ^＊ａ^＊ｂ色空間を使用する。

本発明の液晶パネル評価支援方法は、前記色差の算出に用いる色空間として、ＣＩＥＣＡＭ０２のＬＨＣで定義される色空間を使用する。

本発明の液晶パネル評価支援方法は、前記色差の算出に用いる基準白色点の三刺激値として、前記液晶パネル上の白色点を前記第１の方向から見たときの三刺激値である第１の白色三刺激値、前記液晶パネル上の白色点を前記第２の方向から見たときの三刺激値である第２の白色三刺激値、又は前記第１の白色三刺激値と前記第２の白色三刺激値を所定の割合で加算して得られる三刺激値である第３の白色三刺激値を使用する。

本発明の液晶パネル評価支援プログラムは、コンピュータに、前記液晶パネル評価支援方法の各ステップを実行させるためのプログラムである。

本発明によれば、複数の色が混在する画像を液晶パネルに表示させたときの、その画像に対する該液晶パネルの色再現特性を評価可能にすることができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施形態を説明するための液晶パネル評価システムの概略構成を示す図である。
図１に示す液晶パネル評価システム１００は、評価対象となる液晶パネル１０と、液晶パネル１０の表示面に表示された画像の測色を行う測色装置２０と、本発明の液晶パネル評価支援方法を実行するコンピュータ３０とを備える。

測色装置２０は、液晶パネル１０の表示面に対して様々な方向から測色が可能であり、本実施形態では、図２（ａ）に示す様に、液晶パネル１０の表示面１の方位角０°，４５°，９０°，…，３１５°の４５°間隔の計８ステップ、図２（ｂ）に示す様に、表示面１に対する極角（表示面１に立てた垂直線２に対する角度）０°，１０°，…，６０°の１０°間隔の計７ステップで、全部で８×７＝５６方向から測色を行うことが可能である。極角が０°のときは方位角が何度であっても同一方向から測色することになるため、正確には、４９方向から測色を行うことが可能である。以下では、８ステップの方位角のそれぞれに番号ｉを付し、番号ｉは、角度が小さい順に１〜８の値をとるものとする。又、７ステップの極角のそれぞれに番号ｊを付し、番号ｊは、角度が小さい順に１〜７の値をとるものとする。

液晶パネル１０は、液晶層を挟む２つの透明電極と、透明電極の上に設けられるカラーフィルタとを備えてカラー画像を表示するものである。近接するＲ（赤色），Ｇ（緑色），Ｂ（青色）の３つのカラーフィルタによって液晶パネル１０の１画素が構成される。

コンピュータ３０は、本発明の液晶パネル評価支援プログラムを含むプログラムを実行するプロセッサを主体に構成される制御部３１と、プログラムを記憶するＲＯＭ３２やワークメモリとなるＲＡＭ３３と、外部とデータのやりとりを行うための入出力インターフェース３４とを備える。

以下、コンピュータ３０が液晶パネル評価支援プログラムを実行することによって実現される液晶パネル評価支援方法について説明する。
液晶パネル評価支援方法を実行するにあたり、以下の準備を行う。
まず、液晶パネル１０の任意の画素ａをＲだけを表示させた状態にし、このＲの階調ｋ（例えばｋ＝０〜２５５とする）を順に変更して、Ｒの各階調毎に、測色装置２にて画素ａの色を測色してＸ，Ｙ，Ｚ三刺激値ｆ_Ｘ，Ｒ（ｋ），ｆ_Ｙ，Ｒ（ｋ），ｆ_Ｚ，Ｒ（ｋ）を求める。尚、階調ｋは１階調毎ではなく、例えば１０階調毎に変化させて三刺激値を求めても良い。また、Ｘ，Ｙ，Ｚ三刺激値ｆ_Ｘ，Ｒ（ｋ），ｆ_Ｙ，Ｒ（ｋ），ｆ_Ｚ，Ｒ（ｋ）は、上述した５６方向の全てについて求めておく。

次に、液晶パネル１０の画素ａをＧだけを表示させた状態にし、このＧの階調ｋ（ｋ＝０〜２５５とする）を順に変更して、Ｇの各階調毎に、測色装置２にて画素ａの色を測色してＸ，Ｙ，Ｚ三刺激値ｆ_Ｘ，Ｇ（ｋ），ｆ_Ｙ，Ｇ（ｋ），ｆ_Ｚ，Ｇ（ｋ）を求める。尚、階調ｋは１階調毎ではなく、例えば１０階調毎に変化させて三刺激値を求めても良い。また、Ｘ，Ｙ，Ｚ三刺激値ｆ_Ｘ，Ｇ（ｋ），ｆ_Ｙ，Ｇ（ｋ），ｆ_Ｚ，Ｇ（ｋ）は、上述した５６方向の全てについて求めておく。

次に、液晶パネル１０の画素ａをＢだけを表示させた状態にし、このＢの階調ｋ（ｋ＝０〜２５５とする）を順に変更して、Ｂの各階調毎に、測色装置２にて画素ａの色を測色してＸ，Ｙ，Ｚ三刺激値ｆ_Ｘ，Ｂ（ｋ），ｆ_Ｙ，Ｂ（ｋ），ｆ_Ｚ，Ｂ（ｋ）を求める。尚、階調ｋは１階調毎ではなく、例えば１０階調毎に変化させて三刺激値を求めても良い。また、Ｘ，Ｙ，Ｚ三刺激値ｆ_Ｘ，Ｂ（ｋ），ｆ_Ｙ，Ｂ（ｋ），ｆ_Ｚ，Ｂ（ｋ）は、上述した５６方向の全てについて求めておく。

尚、ｆ_Ｘ，Ｒ（ｋ），ｆ_Ｙ，Ｒ（ｋ），ｆ_Ｚ，Ｒ（ｋ）と、ｆ_Ｘ，Ｇ（ｋ），ｆ_Ｙ，Ｇ（ｋ），ｆ_Ｚ，Ｇ（ｋ）と、ｆ_Ｘ，Ｂ（ｋ），ｆ_Ｙ，Ｂ（ｋ），ｆ_Ｚ，Ｂ（ｋ）は、それぞれ、画素の色を測色して得られたものであるため、以下では、これらをまとめて測色三刺激値と呼ぶことにする。

これにより、液晶パネル１０の１つの画素に対し、階調ｋの関数で示される測色三刺激値が５６通り得られる。この測色三刺激値を入出力インターフェース３４を介してコンピュータ３のＲＯＭ３２に記憶しておき、準備を完了する。

図３は、液晶パネル評価支援プログラムを実行したコンピュータの処理手順を示すフローチャートである。
まず、ユーザは、液晶パネル評価支援プログラムを起動し、液晶パネル１０を評価するための評価用カラー画像データをコンピュータ３０に入力する。評価用カラー画像データは複数の色が混在する画像データであり、評価したい色を主に含む画像データを選択する。例えば、肌色とグレーの色再現特性を重視したい場合は肌色とグレーが多く含まれる画像データ（例えば、日本規格協会発行の標準画像データＩＳＯ／ＪＩＳ−ＳＣＩＤのＮ１）を準備することが好ましく、様々な色をまんべんなく評価したい場合には、マクベスチャート画像データを利用することが好ましい。尚、簡便な評価を実施するためには必ずしも画像データを準備する必要はなく、いくつかの色データの集合でも構わない。

評価用カラー画像データが入力されると、制御部３１は、ＲＯＭ３２から測色三刺激値を取得し（Ｓ１）、この測色三刺激値と、評価用カラー画像データを構成する色信号のうち、液晶パネル１０の各画素に表示される３つの色の元となる信号（赤色信号をｒ，緑色信号をｇ，青色信号をｂとする）とに基づいて、評価用カラー画像を表示した状態で該各画素に表示される色を５６方向から見たときのＸ，Ｙ，Ｚ三刺激値を算出する（Ｓ２）。

Ｘ，Ｙ，Ｚ三刺激値は、以下の式（１）に、画素に表示される色信号ｒ，ｇ，ｂの各階調を代入することで求める。
Ｘ＝ｆ_Ｘ，Ｒ（ｋ）＋ｆ_Ｘ，Ｇ（ｋ）＋ｆ_Ｘ，Ｂ（ｋ）
Ｙ＝ｆ_Ｙ，Ｒ（ｋ）＋ｆ_Ｙ，Ｇ（ｋ）＋ｆ_Ｙ，Ｂ（ｋ） （１）
Ｚ＝ｆ_Ｚ，Ｒ（ｋ）＋ｆ_Ｚ，Ｇ（ｋ）＋ｆ_Ｚ，Ｂ（ｋ）

次に、評価用カラー画像データに基づく評価用カラー画像が液晶パネル１０に表示された状態で、液晶パネル１０の各画素において、表示面１を第１の方向である正面（ｉ＝１〜８のいずれか，ｊ＝１）から見たときの色と、表示面１を第２の方向である正面以外（ｉ＝１〜８のいずれか，ｊ＝２〜７のいずれか）から見たときの色との違いを示す色空間における色差を、式（１）で求めた三刺激値を用いて算出する（Ｓ３）。ステップＳ３では、各画素について、正面から見たときの１パターンの色と、正面以外から見たときの４８パターンの各々の色との色差（計４８個）を算出する。ここで算出される色差は、第２の方向毎に求まるため、以下では、ここで求めた色差をｄｉｊ（ただしｊは１を除く数値）とする。

色差の算出には、ＣＩＥ１９７６Ｌ^＊ｕ^＊ｖ色空間、ＣＩＥ１９７６Ｌ^＊ａ^＊ｂ色空間、及びＣＩＥＣＡＭ０２のＬＨＣで定義される色空間等のいずれかの色空間を使用する。Ｌ^＊ｕ^＊ｖ、Ｌ^＊ａ^＊ｂ、又はＣＩＥＣＡＭ０２のＬＨＣを算出する際に必要となる基準白色点の三刺激値（Ｘｗ，Ｙｗ，Ｚｗ）は、液晶パネル１０の任意の画素に白を表示させ、その任意の画素を第１の方向から見たときの三刺激値（これは、第１の方向で測色して得られた測色三刺激値のｋの値を全て２５５にして算出することができる、以下第１の白色三刺激値という）や、その任意の画素を第２の方向から見たときの４８パターンの三刺激値（これは、第２の方向で測色して得られた測色三刺激値のｋの値を全て２５５にして算出することができる）のいずれか（以下第２の白色三刺激値という）や、第１の白色三刺激値と第２の白色三刺激値を以下の式（２）により所定の割合で加算して得られる第３の白色三刺激値等を使用する。

Ｘｗ＝α＊Ｘｗ１＋（１−α）＊Ｘｗ２
Ｙｗ＝α＊Ｙｗ１＋（１−α）＊Ｙｗ２ （２）
Ｚｗ＝α＊Ｚｗ１＋（１−α）＊Ｚｗ２
ここで、Ｘｗ１，Ｙｗ１，Ｚｗ１は第１の白色三刺激値、Ｘｗ２，Ｙｗ２，Ｚｗ２は第２の白色三刺激値である。又、０≦α≦１である。

次に、各画素に対して求めた色差ｄｉｊに基づいて、評価用カラー画像を液晶パネル１０に表示させたときの、該画像毎の液晶パネル１０の色再現特性の評価を行うための指標となる指標データを生成する（Ｓ４）。

指標データの生成には以下の２パターンが考えられる。
（第１パターン）
制御部３１は、各画素に対して求めた色差ｄｉｊを全画素について加算し、加算して得られる値を全画素数で割って平均色差Ｄｉｊ（ｊは１以外の数値）を算出する。そして、上記指標データとして、第２の方向を二次元平面上に点として表示し、平均色差Ｄｉｊが同一の値となる点同士を結んだ色差等高線を表示するための表示用データを生成する。

この表示用データを表示装置に入力することで、例えば、図４に示すように、ＸＹ平面上に方位角をとり、Ｘ軸，Ｙ軸の目盛りに極角をとったマップが表示され、平均色差Ｄｉｊが同一の値となる観察方向の点を結んだ色差等高線がマップ上に表示される。このマップを見ることで、評価用カラー画像毎の色差等高線の変化を目で見て瞬時に判断することができる。例えば、図４中の点線で示した色差等高線が表示された評価用カラー画像は、方位角０〜１８０°の方向から見たときと、方位角１８０〜３６０°の方向から見たときとで色味が異なっていると判断することができる。このように、表示用データに基づいて表示される色差等高線により、液晶パネル１０に評価用カラー画像を表示させたときの、評価用カラー画像毎の色再現特性を評価することが可能となる。

（第２パターン）
制御部３１は、各画素に対して求めた色差ｄｉｊを全画素について加算し、加算して得られる値を全画素数で割って平均色差Ｄｉｊ（ｊは１以外の数値）を算出する。そして、平均色差Ｄｉｊに重み付け定数Ｗｉｊ（ｊは１以外の数値）を乗じて得られた値の総和Ｓを式（３）により算出し、これを上記指標データとする。平均色差Ｄｉｊへの重み付けは、液晶パネル１０を利用するユーザが特に重要と感じる観察方向により比重が高くなるように設定する。例えば、重み付け定数Ｗｉｊは、観察方向から見た液晶パネル１０の表示面積に比例した定数とすれば良い。

式（３）で算出される数値Ｓにより、評価用カラー画像を液晶パネル１０に表示させたときの、観察方向による画像全体の総合的な色味の変動量を定量的に知ることができる。 このため、液晶パネル１０に評価用カラー画像を表示させたときの、評価用カラー画像毎の液晶パネル１０の色再現特性を評価することが可能となる。

以上のように本実施形態の液晶パネル評価支援方法によれば、従来、液晶パネルの評価を特定の色毎にしかできなかったのに対し、複数の色が混在するカラー画像毎に評価を行うことが可能となるため、より実用に即した評価を行うことができる。

尚、本実施形態では、液晶パネル１０に評価用カラー画像を表示させた状態で液晶パネル１０を第１の方向及び第２の方向それぞれから見たときの各画素の三刺激値を、実際に測色を行うことなく、事前に求めておいた測色三刺激値を用いて算出しているが、各画素の三刺激値を、実際に測色を行って求めても良い。この場合は、測色三刺激値を事前に求めておく必要はない。

又、色差の算出に用いる第１の白色三刺激値や第２の白色三刺激値も同様に、測色三刺激値を用いないで、実際に液晶パネル１０の任意の画素に白を表示させて、この画素の色を、測色装置２によって第１の方向及び第２の方向それぞれから測色して求めても良い。

又、本実施形態では第２の方向を複数設定したが、これは１つであっても効果を得ることができる。

本発明の実施形態を説明するための液晶パネル評価システムの概略構成を示す図 方位角と極角を説明するための図 液晶パネル評価支援プログラムを実行したコンピュータの処理手順を示すフローチャート 色差等高線マップを示す図

符号の説明

１０ 液晶パネル
２０ 測色装置
３０ コンピュータ
３１ 制御部
３２ ＲＯＭ
３３ ＲＡＭ
３４ 入出力インターフェース
１００ 液晶パネル評価システム

Claims (8)

1. カラー画像を表示する液晶パネルの色再現特性の評価の支援を行う液晶パネル評価支援方法であって、
   複数の色が混在する評価用カラー画像が前記液晶パネルに表示された状態で、前記液晶パネルの表示面をその正面である第１の方向から見たときの前記液晶パネルの任意の画素の色と、前記表示面を前記正面以外の少なくとも１つの方向である第２の方向から見たときの前記任意の画素の色との違いを示す色差を、前記液晶パネルの全画素について算出する色差算出ステップと、
   前記全画素毎に算出された前記色差に基づいて、前記評価用カラー画像を前記液晶パネルに表示させたときの、該評価用カラー画像毎の前記液晶パネルの色再現特性の評価を行うための指標となる指標データを生成する指標データ生成ステップと、
   前記液晶パネルの任意の画素に所定階調毎の原色を単色表示して前記第１の方向及び前記第２の方向の各々から測色して得られた前記任意の画素の単色表示時の三刺激値である測色三刺激値を取得する測色三刺激値取得ステップと、
   前記液晶パネルに前記評価用カラー画像が表示された状態で前記液晶パネルを前記第１の方向及び前記第２の方向それぞれから見たときの各画素の三刺激値を、前記測色三刺激値に基づいて算出する三刺激値算出ステップとを含み、
   前記色差算出ステップは、前記算出した三刺激値を用いて前記色差を算出する液晶パネル評価支援方法。
2. 請求項１記載の液晶パネル評価支援方法であって、
   前記指標データ生成ステップは、
   前記全画素毎に算出された前記色差の前記全画素での平均を、前記第２の方向毎の平均色差として算出する平均色差算出ステップと、
   前記指標データとして、前記第２の方向を点として表示し、前記平均色差が同一の値となる点同士を結んだ色差等高線を表示するための表示用データを生成する表示用データ生成ステップとを含む液晶パネル評価支援方法。
3. 請求項１記載の液晶パネル評価支援方法であって、
   前記指標データ生成ステップは、
   前記全画素毎に算出された前記色差の前記全画素での平均を、前記第２の方向毎の平均色差として算出する平均色差算出ステップと、
   前記指標データとして、前記第２の方向毎の平均色差を、それぞれに重み付けを行って加算した値を算出する加算値算出ステップとを含む液晶パネル評価支援方法。
4. 請求項１〜３のいずれか記載の液晶パネル評価支援方法であって、
   前記色差の算出に用いる色空間として、ＣＩＥ１９７６Ｌ ^＊ ｕ ^＊ ｖ色空間を使用する液晶パネル評価支援方法。
5. 請求項１〜３のいずれか記載の液晶パネル評価支援方法であって、
   前記色差の算出に用いる色空間として、ＣＩＥ１９７６Ｌ ^＊ ａ ^＊ ｂ色空間を使用する液晶パネル評価支援方法。
6. 請求項１〜３のいずれか記載の液晶パネル評価支援方法であって、
   前記色差の算出に用いる色空間として、ＣＩＥＣＡＭ０２のＬＨＣで定義される色空間を使用する液晶パネル評価支援方法。
7. 請求項４〜６のいずれか記載の液晶パネル評価支援方法であって、
   前記色差の算出に用いる基準白色点の三刺激値として、前記液晶パネル上の白色点を前記第１の方向から見たときの三刺激値である第１の白色三刺激値、前記液晶パネル上の白色点を前記第２の方向から見たときの三刺激値である第２の白色三刺激値、又は前記第１の白色三刺激値と前記第２の白色三刺激値を所定の割合で加算して得られる三刺激値である第３の白色三刺激値を使用する液晶パネル評価支援方法。
8. コンピュータに、請求項１〜７のいずれか記載の液晶パネル評価支援方法の各ステップを実行させるための液晶パネル評価支援プログラム。

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