JP5144746B2 - Ｒｇｂｗ型ディスプレイの較正 - Google Patents
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Description
本発明は、フラットパネルディスプレイの較正に関し、特に、少なくとも１つの色域内発光体を含むカラーディスプレイを較正するための方法に関する。
今日のデジタル画像情報の世界では、多くの画像が電子フラットパネルディスプレイ上でプレビューされたり、処理されたりする。新しいディスプレイの用途（すなわち、携帯電話、ＤＶＤ、パームパイロット（ｐａｌｍ ｐｉｌｏｔ）、ビデオゲーム、ＧＰＳ、ＴＶなど）では、以前使用されていた他の画像表示用ディスプレイ装置に比べて、高い設計要求および向上した画像性能が課せられている。ディスプレイは観察者にリアルな表現の画像を提供することを意図されている。したがって、ディスプレイ画像品質を高めるために、ディスプレイの色および色調応答を較正する必要性がある。その色および色調の向上が、ディスプレイの画像チェーンで実施されなくてはならない。
ＯＬＥＤディスプレイなどのフラットパネルディスプレイは、輝度および色解像度におけるより優れた性能、広視角、低電力消費およびコンパクトで強固な物理的特徴を提供する潜在能力を有する。しかし、ＣＲＴと異なり、これらのフラットパネルディスプレイは、製造プロセスに起因する固定白色点および色度の無彩色（ｎｅｕｔｒａｌ）応答を有し、調整することができない。製造プロセスにおけるばらつきにより、白色点および色の無彩色のばらつきが生じ、それゆえ、ディスプレイの色再現が不必要にばらつく。製造プロセスのばらつきとコストを下げるために歩止まりを高める必要性とで、おおむね正しく容易に実施されるカラーキャラクタリゼーションと製造のばらつきに適応したディスプレイ駆動技術とを開発することが不可欠になっている。
一般的なＯＬＥＤカラーディスプレイ装置では、画素は赤色、緑色および青色の色をしたＯＬＥＤを有する。これらのＯＬＥＤは、色域を決定する原色に対応する。これらの３つのＯＬＥＤのそれぞれからの放射を加法混色することによって、すなわち、人間の視覚システムの統合能力で様々な色を獲得することができる。所望の部分の電磁スペクトルのエネルギーを放射するためにドープされた有機材料を使用して色を直接生成するためにＯＬＥＤを使用することができ、または、その代わりに、カラーフィルターを使用して広域帯放射（見かけ上、白色）ＯＬＥＤを減衰させて赤色、緑色および青色を達成することができる。電力効率および／または経時発光安定性を改善するために、赤色、緑色および青色のＯＬＥＤと一緒に、白色もしくはほぼ白色のＯＬＥＤを使用することができる。
フラットパネルディスプレイを較正する様々な方法が提案されている。たとえば、Ｃｏｔｔｏｎｅほかは、米国特許第６，６７７，９５８号明細書でカラーフラットパネルディスプレイを較正する方法を開示している。Ｃｈｉｕほかは、米国特許出願公開第２００６／００３８７４８号明細書でプラズマディスプレイパネルのための画像処理方法を教示している。Ｅｖａｎｉｃｋｙほかは、米国特許第６，６１１，２４９号明細書で、２つの異なる白色光源を使用してＬＣＤディスプレイを較正する方法を開示している。Ｒｙｋｏｗｓｋｉほかは、米国特許出願公開第２００４／０２４６２７４号明細書で、発光ダイオードディスプレイを含むディスプレイを較正するための方法を示している。安田ほかは、欧州特許第１６８１６６８号明細書にディスプレイ、特にＬＣＤディスプレイのための較正方法を記載している。下西ほかは、米国特許出願公開第２００６／００４４２３４号明細書で、自己放射型ディスプレイ、たとえば、ＯＬＥＤもしくはプラズマディスプレイを較正および調整する方法を教示している。Ｐａｒｋは、米国特許出願公開第２００６／００１２７２４号明細書で、ＣＲＴディスプレイと同様の色を発生させるためにフラットパネルディスプレイを較正する方法を教示している。Ｂｒａｕｄａｗａｙほかは、米国特許第６，６９０，３８３号明細書で、ＣＲＴディスプレイと特性が異なるディスプレイを較正する方法を教示している。しかし、これらの方法は全て３つの色域決定発光体、たとえば、赤色、緑色および青色に関するのみであり、白色などの色域内発光体を含まない。
それゆえ、色域内発光体を有するフラットパネルディスプレイを較正および駆動する改善された方法の必要性が存在する。
一態様によれば、本発明は、３つの主要チャンネルならびに１つもしくは２つ以上の追加チャンネルを含む４つもしくは５つ以上のチャンネルを有するディスプレイ装置を較正するための方法に向けられ、
前記３つの主要チャンネルがそれらの色域内に所望のディスプレイ白色点を含み、
また、前記ディスプレイ装置が、それぞれのチャンネルについて１つもしくは２つ以上の個別調整制御を有し、
前記方法が、
（ａ）前記ディスプレイのそれぞれのチャンネルについて低いレベルのコード値を使用して、第１のターゲットを表示するステップ、
（ｂ）表示された前記第１のターゲットの輝度および色度座標を測定し記録するステップ、
（ｃ）ぞれぞれの前記追加チャンネルについての最小コード値と、前記３つの主要チャンネルのそれぞれについて１つの非最小コード値を含む非最小コード値セットとを使用して第２のターゲットを表示するステップ、
（ｄ）表示された前記第２のターゲットの輝度および色度座標を測定するステップ、
（ｅ）前記第２のターゲットの前記色度座標が所望のディスプレイ白色点の色度座標にほぼ一致するように、前記３つの主要チャンネルのそれぞれについて、前記個別調整制御を調整するステップ、
（ｆ）前記３つの主要チャンネルのそれぞれについて前記個別調整制御の結果として生じた値と、対応する輝度および色度座標の測定とを記録するステップ、
（ｇ）多数の別の選択された非最小コード値セットのそれぞれについて、ステップ（ｃ）〜（ｆ）を１回もしくは２回以上繰り返すステップ、
（ｈ）第１の主要チャンネルについては、選択された非最小コード値セットに対応する、ステップ（ｆ）で記録されたそのチャンネルに関する前記個別調整制御の値を使用して、そして他の前記チャンネルのそれぞれについては、最小コード値を使用して第３のターゲットを表示するステップ、
（ｉ）表示された前記第３のターゲットの輝度および色度座標を測定し記録するステップ、
（ｊ）残りの主要チャンネルのそれぞれについてステップ（ｈ）、（ｉ）を繰り返すステップ、
（ｋ）第１の追加チャンネルについては選択されたコード値を使用し、前記他のチャンネルのそれぞれについては最小コード値を使用して、第４のターゲットを表示するステップ、
（ｌ）表示された前記第４のターゲットの輝度および色度座標を測定し記録するステップ、
（ｍ）前記第１の追加チャンネルにおける多数の別の選択されたコード値の１つもしくは２つ以上のコード値について、ステップ（ｋ）、（ｌ）を繰り返すステップ、および、
（ｎ）残りの追加チャンネルのそれぞれについてステップ（ｋ）〜（ｍ）を繰り返すステップを含む。
前記３つの主要チャンネルがそれらの色域内に所望のディスプレイ白色点を含み、
また、前記ディスプレイ装置が、それぞれのチャンネルについて１つもしくは２つ以上の個別調整制御を有し、
前記方法が、
（ａ）前記ディスプレイのそれぞれのチャンネルについて低いレベルのコード値を使用して、第１のターゲットを表示するステップ、
（ｂ）表示された前記第１のターゲットの輝度および色度座標を測定し記録するステップ、
（ｃ）ぞれぞれの前記追加チャンネルについての最小コード値と、前記３つの主要チャンネルのそれぞれについて１つの非最小コード値を含む非最小コード値セットとを使用して第２のターゲットを表示するステップ、
（ｄ）表示された前記第２のターゲットの輝度および色度座標を測定するステップ、
（ｅ）前記第２のターゲットの前記色度座標が所望のディスプレイ白色点の色度座標にほぼ一致するように、前記３つの主要チャンネルのそれぞれについて、前記個別調整制御を調整するステップ、
（ｆ）前記３つの主要チャンネルのそれぞれについて前記個別調整制御の結果として生じた値と、対応する輝度および色度座標の測定とを記録するステップ、
（ｇ）多数の別の選択された非最小コード値セットのそれぞれについて、ステップ（ｃ）〜（ｆ）を１回もしくは２回以上繰り返すステップ、
（ｈ）第１の主要チャンネルについては、選択された非最小コード値セットに対応する、ステップ（ｆ）で記録されたそのチャンネルに関する前記個別調整制御の値を使用して、そして他の前記チャンネルのそれぞれについては、最小コード値を使用して第３のターゲットを表示するステップ、
（ｉ）表示された前記第３のターゲットの輝度および色度座標を測定し記録するステップ、
（ｊ）残りの主要チャンネルのそれぞれについてステップ（ｈ）、（ｉ）を繰り返すステップ、
（ｋ）第１の追加チャンネルについては選択されたコード値を使用し、前記他のチャンネルのそれぞれについては最小コード値を使用して、第４のターゲットを表示するステップ、
（ｌ）表示された前記第４のターゲットの輝度および色度座標を測定し記録するステップ、
（ｍ）前記第１の追加チャンネルにおける多数の別の選択されたコード値の１つもしくは２つ以上のコード値について、ステップ（ｋ）、（ｌ）を繰り返すステップ、および、
（ｎ）残りの追加チャンネルのそれぞれについてステップ（ｋ）〜（ｍ）を繰り返すステップを含む。
本発明の有利な点は、本発明が、４つもしくは５つ以上のチャンネルを有するディスプレイ装置のために較正を行い、結果として従来技術の方法に比べて実際の動作状況をより表現する無彩色スケールになることである。本発明のさらに有利な点は、本発明は、赤色、緑色および青色の主要チャンネルスケールをそれぞれ測定する必要がないので、簡単な較正方法につながり、したがって、先行技術の方法に比べて少ないステップしか必要ないことである。さらに有利な点は、無彩色スケールを得るために追加の計算が必要ないことである。さらに有利な点は、本発明の較正方法を容易に自動化できることである。本発明のさらに有利な点は、本発明は他の方法に比べてより大きく加則の不軌性によるエラーを減少させることである。
ところで、図１に目を向けると、本発明の方法で使用できる主要チャンネルおよび追加チャンネルを有するＯＬＥＤ装置などのディスプレイ装置の一態様の平面図が示されている。ディスプレイ装置は１つもしくは２つ以上の画素２０を含み、画素のそれぞれは、チャンネル、すなわち原色の同じ数に対応する少なくとも４つの発光要素を含む。３つのチャンネルは主要チャンネル、すなわち色域決定チャンネルであり、もっと正確に言うと、その発光要素は、ディスプレイが生成することができる色の範囲を決定する光を放射し、一般に、赤色（Ｒ）チャンネル３０Ｒ、緑色（Ｇ）チャンネル３０Ｇおよび青色（Ｂ）チャンネル３０Ｂである。また、ディスプレイ装置は、１つもしくは２つ以上の追加チャンネル、たとえば、３０Ｗを有し、それは、コード値で変わる色を有することができる。ＯＬＥＤシステムでは、コード値によるこの色の変化は、広域帯発光体ある追加チャンネル、すなわち、広範囲波長の光を放射し、その色が主要チャンネルによって形成される色域内である要素で一般に起こる。それは、白色発光体では最も一般的な問題であるが、本発明はそのケースに限定されない。所望のディスプレイ白色点は、主要チャンネルによって形成された色域内にさらに含まれる。所望のディスプレイ白色点は白色放射とみなされる色であり、たとえば、ＣＩＥ標準発光体Ｄ６５に対応する同等の色度を有する。また、ディスプレイ装置は、それぞれのチャンネルについて、以下にさらに十分に記載される個別調整制御を有する。
ディスプレイ較正の手順は、所望のディスプレイの白色点および黒色点の設定で一般的に開始する。所望のディスプレイ白色点は、ｘ、ｙおよびＹの表現で設定される。ここで、ｘおよびｙは１９３１ＣＩＥ色度座標であり、Ｙはｃｄ／ｍ2の単位の１９３１ＣＩＥ輝度である。また、所望のディスプレイ白色点の色度座標は、本明細書では無彩色（ｎｅｕｔｒａｌ）と呼ばれ、より低い輝度の点、たとえば、灰色および黒色も含むことができる。所望のディスプレイ黒色点はｃｄ／ｍ2の単位の１９３１ＣＩＥ輝度の表現で設定される。理想的には、所望のディスプレイ黒色点は所望のディスプレイ白色点と同じ色度座標を有する。しかし、黒色の輝度レベルは、所望のディスプレイ白色点と同じ色度座標に達するのが難しい可能性がある程、低いことが多い。また、所望の色度座標で最大の可能な輝度として本明細書で定義されるピークディスプレイ白色点が存在する。用途に応じて、所望のディスプレイ白色点およびピークディスプレイ白色点を同じにしたり、異なるようにしたりすることができる。たとえば、ディスプレイ輝度または時間経過による色度座標の変化に関していくらか余裕を残すために、ピークディスプレイ白色点よりも低い輝度で所望のディスプレイ白色点を設定するよう選択することができる。また、全ての主要チャンネルがそれらの最大のレベルに駆動されるときの輝度点としてピークディスプレイ輝度点を決定することが重要である。このピークディスプレイ輝度点を所望のディスプレイ白色点もしくはピークディスプレイ白色点と同じ色度座標にしないこともできる。
図２に図示したような、ディスプレイを較正するのに必要なハードウェアを含む一般的なカラー画像システムは、コンピューター４０、コンピューター４０と接続するＯＬＥＤディスプレイなどのカラーディスプレイ４２を含む。ディスプレイ４２はセンサー４４、たとえばフォトダイオードによって監視される。センサー４４は、輝度計４６と接続されている。輝度計４６を、スペクトルデータと計算された輝度および色度座標の情報とを提供する分光測光器、または輝度および色度座標の情報を直接提供する色彩計にすることができる。アナログ／デジタルコンバーター４８は、センサー４４によって検出され、輝度計４６によって測定された光強度をデジタル信号に変換し、コンピューター４０に出力する。センサー４４はディスプレイが放射する光のスペクトルの一部に対して感度が高いことが重要である。すなわち、センサーは、たとえば、０，０，０のディスプレイコード値と０，０，１のディスプレイコード値との間の光の違いを感知できなくてはならない。したがって、センサーおよび輝度計は、測定されるディスプレイよりも高い分解能を有することがまた必要である。もし、ディスプレイコード値が８ビットコードの場合、センサーおよび輝度計の分解能が１２ビット以上であり、好ましくは１６ビットであることが推奨される。また、センサーは、ディスプレイの暗い光を正確に特徴づけるために十分な感度を有さなければならない。また、輝度計４６は、低ノイズで光出力強度を読み取るのに十分な積分時間を有さなければならない。また、輝度計４６は、適切な較正実験の既知の光源で定期的に較正が行われるべきである。センサー４４の応答曲線を平らにするためにフィルター（不図示）を使用することができる。本明細書に記載された方法では、選択されたチャンネル（たとえば、赤色チャンネル）を作動させることは、センサー４４によって検出された領域内で、所定のチャンネルの全ての画素、またはそれらの選択された部分の画素を作動させることを意味することを理解するであろう。
ところで、図３に目を向けると、ディスプレイ装置、たとえば、図１のＯＬＥＤディスプレイを較正するための本発明における基本的な方法の一態様のブロック図が示されている。本方法は、それぞれ、作動しているディスプレイの１つもしくは２つ以上の設定であり、輝度および色度座標が測定され記録される一連のターゲットを使用する。本方法のスタートでは、ディスプレイのそれぞれのチャンネル（たとえば、Ｒ、Ｇ、ＢおよびＷ）について、一般に所望のディスプレイ黒色点に対応する低いレベルのコード値を使用して第１のターゲットが表示され、そして輝度および色度座標が測定される（ステップ１００）。その後、Ｗチャンネル（追加チャンネル）について最小のコード値と、Ｒ、ＧおよびＢのチャンネル（主要チャンネル）について非最小コード値の一連のセットとを使用して第２のターゲットが表示される。その結果、主要チャンネルに基づく無彩色スケールに関する色度座標を算出すように調整される。ディスプレイ輝度および色度座標が、それぞれのセットについて連続して測定される（ステップ２００）。また、このステップはピークディスプレイ白色点を算出する。その後、主要チャンネルのそれぞれに関してステップ２００の無彩色スケール測定の１つからのコード値を使用して、第３のターゲットが表示される。一方、他の全てのチャンネルについてコード値は最小である。それぞれのチャンネルについてディスプレイの輝度および色度座標が測定される（ステップ３００）。その後、主要チャンネルに関する最小値およびＷすなわち追加チャンネルに関する一連の非最小コード値を使用して第４のターゲットが表示される。一連のものについてディスプレイの輝度および色度座標が測定される（ステップ４００）。ステップ２００がステップ３００の先でなければならない点を除いて、図３のステップの順序を変更することができることを当業者は理解するであろう。上記ステップのそれぞれのさらに詳細は以下に記述される。
ところで、図４に目を向けると、図３のステップ１００がさらに詳細に示されている。最初に、ディスプレイのそれぞれのチャンネル、たとえば、図１のＲ、Ｇ、Ｂ、およびＷのチャンネルについて低いレベルのコード値を使用することを意図する第１のターゲットが表示される（ステップ１１０）。低いレベルのコード値は、一般にはゼロであるが、所望のディスプレイ黒色点を提供する１つもしくは２つ以上のチャンネルについてゼロでないコード値となり得る。時間の経過によるディスプレイ輝度変化について多少余裕を残すために、所望のディスプレイ黒色点についてゼロでないコード値を選択することがいくつかのディスプレイにとって望ましいとなり得る。その後、表示された第１のターゲットの輝度および色度座標は、たとえば、図２の装置によって測定され記録される（ステップ１２０）。
ところで、図５に目を向けると、図３のステップ２００がより詳細に示されている。最初に、追加チャンネル（本態様では、Ｗチャンネル）のいずれについては最小のコード値を使用し、主要チャンネルについては非最小コード値セットを使用してディスプレイが作動することを意図する第２のターゲットが表示される。そのセットは、主要チャンネル（本態様では、Ｒ、ＧおよびＢのチャンネル）のそれぞれについて１つの非最小コード値を含む（ステップ２１０）。いずれのチャンネルについて最小のコード値は、第１のターゲットを表示するときに使用した、そのチャンネルについての低いレベルのコード値で駆動したそのチャンネルの輝度に比べてせいぜい無視できるほどしか大きくない輝度を提供するために選択される。そして、最小のコード値は一般的にゼロである。その後、表示された第２のターゲットの輝度および色度座標が測定される（ステップ２２０）。理想的には、測定された色度座標は、所望のディスプレイ白色点の色度座標に一致した無彩色、たとえば、灰色もしくは白色の色度座標になる。実際は、これが、そのようなケースに必ずしもなるわけではない。したがって、所望のディスプレイ白色点色度座標に可能な限り近くに合せるために、１つもしくは２つ以上のＲ、ＧおよびＢのチャンネルの個別調整制御を調整することが必要であり得る（ステップ２３０）。１つの便利な態様は、個別調整制御としてチャンネルについてのコード値を使用することである。たとえば、非最小コード値の最初のセットをＲ＝１０、Ｇ＝１０およびＢ＝１０としてもよい。しかし、ディスプレイの輝度および色度座標を測定した後は、ディスプレイ白色点の色度座標に最も近くに合せるために、たとえば、Ｒ＝９、Ｇ＝１０およびＢ＝１２にコード値を調整しなくてはならないことがわかるであろう。したがって、個別調整制御の値は、Ｒ＝−１、Ｇ＝０およびＢ＝＋２になるであろう。ディスプレイによってもたらされた輝度および色度座標は、調整されたコード値を使用して測定され、３つの主要チャンネルのそれぞれについて個別調整制御の対応する値と一緒に記録される（ステップ２４０）。もし、第２のターゲットの一部として表示されるべきコード値セットがより多く存在する場合（ステップ２５０）、非最小コード値の別の所望のセットのそれぞれについてステップ２１０〜２４０が繰り返される。このターゲットに可能な最も高い輝度のコード値セットは、ピークディスプレイ白色点のものである。それは、所望のディスプレイ白色点の色度座標を示すセットである。そして、そのセットでは、主要チャンネルコード値の少なくとも１つが最大値である。たとえば、８ビットコード値システムでＲ＝１９６、Ｇ＝１８３およびＢ＝２５５によって生成される無彩色がピークディスプレイ白色点になる。なぜならば、Ｂチャンネルがコード値の最大であるからである。コード値のそのような一連のセットの１つのディスプレイに関する例を表１に示す。目標コード値は、所定のセットにおいて３つのチャンネルの全てについて選択された初期コード値である。一方、調整されたコード値は、上述の調整を行った後に得られるコード値である。色度座標および輝度は、調整されたコード値を使用して測定されたものであった。
ステップ２３０の調整のために他の調整制御もまた使用できることを理解するであろう。たとえば、Ｐａｒｋほかによって米国特許第６，８０６，８５３号明細書で教示されているガンマ電圧、Ｃｏｔｔｏｎｅ他によって米国特許第６，６７７，９５８号明細書で教示されているアナログゲインおよび／またはオフセットならびにＣ．Ｐｏｙｎｔｏｎによって「Ａ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｉｄｅｏ」Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，１９９６，ｃｈａｐｔｅｒｓ５＆６で記述されているデジタルゲインおよびオフセットなどの線形処理法。しかし、コード値は、便利な調整である。なぜならば、ディスプレイのチャンネル輝度および色度座標を設定するために、また同様にそれらを使用することができるからである。その結果、同じ装置（たとえば、図２のコンピューター４０）で調整を行うことができる。したがって、この方法を容易に自動化することができる。
ところで、図６に目を向けると、図３のステップ３００がより詳細に示されている。最初に、図５のステップ２１０で使用されたセットから非最小コード値セットを選択する。ディスプレイの主要チャンネルの１つについて、その非最小コード値とそれに対応する個別調整制御の値とを使用して、そのチャンネルが作動することを意図した第３のターゲットを表示する。非最小コード値は、所望のディスプレイ白色点、ピークディスプレイ白色点または別の無彩色点（たとえば、表１から）を生成するために使用されたものになり得る。他の主要チャンネルおよび追加チャンネルのそれぞれについては、最小コード値を使用する（ステップ３１０）。最小コード値はゼロであることが望ましいが、必ずしもゼロでなくてもよい。最高輝度無彩色がＲ＝１９６、Ｇ＝１８３およびＢ＝２５５で生成される上記の例では、コード値が２５５になり得る。したがって、個別調整制御はＲ＝−５９、Ｇ＝−７２およびＢ＝０になるであろう。赤色のチャンネルの場合、２５５−５９＝１９６のコード値を使用することになるであろう。表示された第３のターゲットの輝度および色度座標を測定し、記録する（ステップ３２０）。それぞれの残りの主要チャンネル、たとえば、緑色および青色について、この処理を繰り返す（ステップ３５０）。それぞれの主要チャンネルについて同じ非最小コード値セットを選択することが望ましい。表１のディスプレイに関する例を表２に示す。それぞれの主要チャンネルについて使用された非最小コード値は、ピークディスプレイ白色点のコード値、すなわち、表１の目標コード値２５５で表されるコード値である。一方、最小コード値はゼロである。色度座標および輝度は、表に示されたコード値で測定されたものである。
図５のステップ２４０からのピークディスプレイ白色点に対応する非最小コード値セットを選択することの有利な点は、最大の色域が生成されることである。しかし、較正品質が大きく低下することなければ、比較的高いコード値を有する別のセットを使用することもできるであろう。なぜならば、それぞれの主要チャンネルの色度座標は、高いコード値で大きな変化を示さないからである。
ところで、図７に目を向けると、図３のステップ４００がより詳細に示されている。最初に、追加チャンネル（本態様ではＷチャンネル）について選択されたコード値と他のチャンネルのそれぞれについて最小コード値とを使用してディスプレイが作動することを意図した第４のターゲットを表示する（ステップ４１０）。本態様では、他のチャンネルは主要（Ｒ、ＧおよびＢ）チャンネルである。別の追加チャンネルを含む他の態様では、それらの別の追加チャンネルもまたこのステップで最小のコード値を有するであろう。最小コード値はゼロであることが望ましいが、必ずしもゼロではなくてもよい。その後、表示された第４のターゲットの輝度および色度座標を測定する（ステップ４２０）。もし、第４のターゲットの一部として表示されるべき別のコード値が存在する場合（ステップ４５０）、追加チャンネルのそれぞれの別の選択されたコード値についてステップ４１０〜４２０を繰り返す。別の追加チャンネルを有する態様では、それぞれの残りの追加チャンネルについて、ステップ４１０〜４５０を繰り返すことができる。表１および表２のディスプレイに関する例を表３に示す。色度座標および輝度は、Ｗチャンネルについて示されるコード値で測定されたものである。
このタイプの測定では、全てのレベルでディスプレイの輝度を電流に正比例させるためには様々な理由で問題があり得る。理由の１つは、ディスプレイの周辺回路が抵抗を有するためである。電流についてディスプレイの高い負荷が必要である高いディスプレイ輝度では、低輝度／低負荷のときに比べて周辺回路による電圧の損失が大きくなり、表示されている画素にわたって電圧を変化させ、そして、ディスプレイの輝度−電流応答を非線形にする。この影響を最小にするためにディスプレイの負荷を一定に維持することが望ましい。また、一定のディスプレイの負荷が、ディスプレイの参照負荷状態、たとえば、ディスプレイの耐用年数にわたるディスプレイの平均負荷にほぼ一致することが望ましいことがあり得る。世の中は１８％の灰色に統合するので（ｖａｎ ｄｅｒ Ｗｅｉｊｅｒ，Ｊ．およびＧｅｖｅｒｓ，Ｔ．，「Ｃｏｌｏｒ Ｃｏｎｓｔａｎｃｙ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｇｒｅｙ−Ｅｄｇｅ Ｈｙｐｏｔｈｅｓｉｓ」，ＩＥＥＥ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｉｍａｇｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ＩＣＩＰ，２００５）、ディスプレイの耐用年数にわたる平均ディスプレイ輝度を表すために１８％の灰色を使用することができる。ところで、図８に目を向けると、ブーストパターン（ｂｏｏｓｔ ｐａｔｔｅｒｎ）またはリダクションパターン（ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｐａｔｔｅｒｎ）を表示することによって、一定のディスプレイ負荷を維持するためにディスプレイを駆動する一方法を明示するディスプレイが示されている。ディスプレイ５０では、測定領域５６が検出器、たとえば図２のセンサー４４で測定される領域に対応する。ディスプレイ５０のターゲット領域５２が、表示のために選択されたコード値で駆動された平板な領域、たとえば、第１のターゲット、第２のターゲットなどを含む領域である。それは、少なくとも測定領域５６と同じ大きさである。ターゲット領域５２の外側の追加された画素、たとえば、非測定領域５４は、ディスプレイ５０にわたり全体として一定のディスプレイ負荷を維持するために、より低いもしくはより高いコード値で駆動される。ターゲット領域５２が、低いコード値で駆動される比較的低い輝度ターゲットの場合、非測定領域５４の別の画素をよりも高いコード値で駆動することができ、それは本明細書でブーストパターンと呼ばれ、ディスプレイ負荷がディスプレイ参照負荷状態にほぼ一致するように、ディスプレイ負荷を増加させる。ターゲット領域５２が、高いコード値で駆動される比較的高い輝度ターゲットである場合、非測定領域５４の別の画素をより低いコード値で駆動することができ、それは、本明細書でリダクションパターンと呼ばれ、ディスプレイ負荷がディスプレイ参照負荷状態にほぼ一致するように、ディスプレイ負荷を減少させる。
比較的高い輝度でディスプレイ参照負荷状態とほぼ一致するディスプレイ負荷を維持する代替方法は、図９に示すように、１つもしくは２つ以上のバックパターン（ｂｕｃｋ ｐａｔｔｅｒｎ）をディスプレイに表示することによる。バックパターンでは、ターゲットにわたって、いくつかの画素を選択されたコード値で駆動する（明るい棒）。一方、他の画素を比較的低いコード値で駆動する（暗い棒）。比較的より低いコード値をゼロとすることができるが、それに限定されない。バックパターン６０では、画素の半分を１列おきにより高いコード値で駆動することができ、バックパターン６２では、画素の５分の１をより高いコード値で駆動することができる。もし、ディスプレイ参照が１８％の灰色の場合、画素の適切な部分を選択されたコード値で表示することができる。一方、ゼロもしくはほとんどゼロになり得る比較的より低いコード値で画素の残りのものを駆動する。所定のコード値におけるディスプレイの本当の全輝度を決定するために、センサーによって測定された輝度を適切な係数で乗算することができる。
これらのパターンを一緒に使用することができる。たとえば、比較的低い輝度のターゲットの場合、ディスプレイ負荷を増加させるために、ブーストパターンをディスプレイに表示することができる。比較的高い輝度の別のターゲットの場合、ディスプレイ負荷を減少させるために、リダクションパターンまたはバックパターンをディスプレイに表示することができる。したがって、様々な相対的な輝度の様々なターゲットに関して、ディスプレイ負荷を、ディスプレイ参照負荷状態にほぼ一致するようにすることができる。
ディスプレイ参照負荷状態にほぼ一致しているディスプレイ負荷もまた上述のような平板な領域のリダクションパターンで達成することができるが、バックパターンは、ディスプレイ全体にわたりディスプレイ参照負荷状態を維持できるという追加の有利な点を有する。図８のリダクションパターンは、ターゲット領域５２などのディスプレイ５０の一部が非測定領域５４などの他の部分よりも熱く、そしてディスプレイ参照負荷状態下で予想される温度よりも熱くなるようにすることができる。ディスプレイ参照負荷状態下で予想される温度を本明細書ではディスプレイ参照温度と呼ぶ。選択されたディスプレイ参照負荷状態で温度が平衡になるのに十分な時間、ディスプレイを駆動することによって、ディスプレイ参照温度を測定することができる。そして、たとえば、測定領域に、もしくはいずれの輝度および色度の測定を妨げずにできるだけ測定領域に近づけてディスプレイの表面に貼り付けられた熱電対で、ディスプレイの温度を測定する。ディスプレイの温度は、輝度に測定エラーに導くような影響を与えることができる。ブーストパターン、リダクションパターンおよびバックパターンの使用によって、ディスプレイ参照温度とほぼ一致するような方法で全てのターゲットをディスプレイに表示することができる。また、様々な方法、たとえば、ターゲットを表示する前に明るいパターンを表示することによる自己加熱、冷却するためのディスプレイの換気またはディスプレイに取り付けた熱電加熱および冷却ユニットで、ディスプレイの温度を調整することができる。
本明細書に記載された方法から得られたそれぞれのチャンネルについての測定データおよび個別調整制御値を、ディスプレイ装置を駆動するための画像処理経路で使用される値を計算するために使用することができる。画像処理経路で使用される値を計算するそのような方法が記述されている。たとえば、ＧｉｏｒｇｉａｎｎｉとＭａｄｄｅｎによって、「Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｌｏｒ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ：ｅｎｃｏｄｉｎｇ ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ」、レディング：Ａｄｄｉｓｏｎ−Ｗｅｓｌｅｙ，１９９８に記述されている。
ところで、図１０に目を向けると、４つの発光体について放射結果を表す１９３１ＣＩＥ色度図が示されている。これらの発光体は、３つの主要すなわち色域決定チャンネル（赤色チャンネル７０、緑色チャンネル７２および青色チャンネル７４）と、コード値で変わり、それゆえ輝度レベルと一緒に変わる、赤色、緑色および青色のチャンネルで形成される色域内の色度座標を有する追加チャンネル（Ｗ，７６）とを含む。また、主要チャンネルは、それらの色域内に所望のディスプレイ白色点７８を含む。図に示すように、Ｗチャンネルに関するデータは、図７に示すような一連のコード値で集められた。それぞれのコード値について、色度座標（ｘ，ｙ）および輝度（Ｙ）が色彩計を使用して測定される。オーストリア、ウィーンのＣＩＥ Ｃｅｎｔｒａｌ Ｂｕｒｅａｕによって出版された「Ｃｏｌｏｒｉｍｅｔｒｙ」，ＣＩＥ Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ １５：２００４第３版で概説された計算にしたがって、これらの値をＸＹＺ三刺激値に変換することができる。使用されたコード値の範囲にわたり追加チャンネルと同等の色を生成する赤色、緑色および青色の強度（Ｒi，Ｇi，Ｂi）を算出するために、ＸＹＺ三刺激値を式（１）で使用することができる。
式（１）で与えられた関係は、Ｗ．Ｔ．ＨａｒｔｍａｎｎとＴ．Ｅ．Ｍａｄｄｅｎとの「Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｏｆ ｄｉｓｐｌａｙ ｃｏｌｏｒｉｍｅｔｒｙ ｆｒｏｍ ｄｉｇｉｔａｌ ｖｉｄｅｏ ｓｉｎａｌｓ」，Ｊ．Ｉｍａｇｉｎｇ Ｔｅｃｈ，１３，１０３−１０８，１９８７によって導かれた。その３×３の行列は、逆原色行列として知られており、そこでは、行列の列ＸR、ＹRおよびＺRは赤色色域決定原色についての三刺激値であり、ＸG、ＹGおよびＺGは緑色色域決定原色についての三刺激値であり、そしてＸB、ＹBおよびＺBは青色色域決定原色についての三刺激値である。結果としてそれぞれの色域決定チャンネルのＸＹＺ三刺激値になる色の測定は図６で集められたデータであった。追加チャンネルのコード値と３つの主要チャンネルの強度との間の関係を決定するために、それぞれのレベルにおける追加チャンネルの強度をプロットすることができる。この関係の決定は、同時係属中の、本発明の譲受人に譲渡され、本出願と同時に提出されたＨａｍｅｒほかの米国特許出願第１１／７３４，８９９号明細書にさらに記載されている。
一度決定されると、ディスプレイの３つの主要チャンネルに対応する通常の３色入力信号（たとえば、Ｒ、ＧおよびＢ）を、Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’およびＷと表すことができるディスプレイの主要チャンネルおよび追加チャンネルに対応する４色出力信号に変換するために、追加チャンネルのコード値と３つの主要チャンネルの強度との間の関係を使用することができる。一般に、３つの要素のそれぞれが、赤色、緑色および青色の強度に関して線形であり、ディスプレイの主要チャンネルに対応する場合の３色入力信号として規定されている所望の色で始める。色入力信号が強度に関して非線形である場合、たとえば、ｓＲＧＢ（ＩＥＣ ６１９６６−２−１：１９９９，Ｓｅｃ．５．２）などの変換によって、最初にそれらを線形信号に変換することができる。４色出力信号の（コード値となり得る）駆動値Ｗおよび補正値を決定するために、３色入力信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を使用してその関係を使用することができる。Ｈａｍｅｒほかの米国特許出願第１１／７３４，８９９号明細書にさらに記載されているように、その補正値は、Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’の色出力信号を算出するために、３色入力信号のＲ，Ｇ，Ｂの要素の１つもしくは２つ以上の要素に適用される。その後、４色出力信号または４色出力信号を変換した値でディスプレイを駆動することができる（たとえば、強度の点で線形である４色出力信号のＲ’、Ｇ’およびＢ’の要素をディスプレイコード値に変換することができる。）。
それぞれのコード値は、特定の輝度にディスプレイを駆動するために使用される電圧と一般的に関連する。１つもしくは２つ以上のコード値と関連する電圧を調整することが必要となり得る。ディスプレイが、全てのチャンネルに影響する１つもしくは２つ以上の全体的調整制御を有する場合のケースでこれを達成することができる。本発明の方法を使用する前に、ディスプレイに予備調整を行うために全体的調整制御を使用するであろう。すなわち、図３のステップ１００の前で、そのような予備調整を行うであろう。そのような全体的調整制御は、たとえば、１つもしくは２つ以上の供給電圧および、米国特許第６，８０６，８５３号明細書でＰａｒｋほかによって教示されているように、１つもしくは２つ以上のガンマ電圧を含むことができる。図１１は、ディスプレイに関する全体的調整を説明する電圧対コード値のグラフを示す。供給電圧５１５は、たとえばカソード電圧である。この例では、所望のディスプレイ白色点５１０が２５５の目標コード値である。２５５の目標コード値は、所望のディスプレイ白色点５１０に関連したデータ電圧を有する。白色点電圧５４０と呼ばれている、データ電圧と供給電圧との間の差が、そのコード値におけるディスプレイの輝度を決定する。したがって、所望のディスプレイ白色点が達成される、選択された非最小コード値セットで駆動したとき、ディスプレイが所望のディスプレイ白色点を生成するように、供給電圧５１５を設定することができる。これは、図１２の方法５６０におけるステップ５７０である。十分な所望のダイナミックレンジを達成するために、ディスプレイについてディスプレイ白色点が最小電圧（それゆえ、必要な電力）を決定するので、この点を最初に設定することが望ましい。
その後、所望のディスプレイ黒色点を調整することができる。この例では、所望のディスプレイ黒色点５２０は０の目標コード値である。０の目標コード値は、所望のディスプレイ黒色点５２０に関連したデータ電圧を有する。黒色点電圧５５０と呼ばれている、データ電圧と供給電圧との間の差がそのコード値におけるディスプレイの輝度を決定する。選択された低いレベルのコード値で駆動するとき、ディスプレイが所望のディスプレイ黒色点を生成するように全体的ガンマ電圧の最も低い電圧を設定することができる（図１２のステップ５８０）。
所望のディスプレイ白色と所望のディスプレイ黒色点との間により多くの全体的ガンマ電圧、たとえば、ディスプレイ点５３０ａ，５３０ｂ，５３０ｃがあり得る。これらの点のそれぞれについて全体的ガンマ電圧を調整することができる（図１２のステップ５９０）。たとえば、コード値に対応する輝度が、参照電圧とそのコード値に対応する電圧との間の差に線形に比例するディスプレイ装置では、図１１に示すものなどの下に凸である曲線を作成するために、これらのガンマ電圧を調整することが有益であり得る。その曲線では、コード値範囲の低い側の半分（０〜１２７）が、コード値範囲の高い側の半分（１２８〜２５５）によってカバーされる副範囲に比べて、電圧範囲の、したがって輝度範囲の、小さい副範囲をカバーする。人間の目は、低輝度レベルでは、輝度の小さな変化に対して感度がより高くなり、輝度レベルが高くなると小さな変化に対して感度がより低くなる。図１１の曲線は、低い側の輝度レベルに関するコード値の低い側の半分を、コード値の高い側の半分に比べて、輝度範囲の非常に小さい副範囲に割り当てる。したがって、目が小さな変化に対してより感度が高くなる輝度範囲の分解能はより高くなり、目が小さな変化に対して感度が低くなる輝度範囲では分解能はより低くなる。すなわち、輝度分解能は、目の感度に対応する。
目の感度に対応した輝度分解能における所望の効果を達成するために、特定のディスプレイ装置の固有の特性および駆動電子回路に基づいて、ガンマ電圧曲線が異なる形状であることが必要となり得る。たとえば、駆動トランジスターによって供給される電流でＯＬＥＤなどのディスプレイ装置を駆動することができ、駆動トランジスターに印加された電圧と装置を流れる電流との間に非線形関係が存在する。この非線形性は、本質的に目の感度に対応した輝度分解能を提供するので、ガンマ電圧曲線は線形になり得る。他のケースでは、所望のディスプレイ黒色点を達成するには、残りの範囲が暗示する電流に比べて低い電流が必要となり得る。たとえば、その副閾値動作領域に駆動トランジスターを配置するので、ガンマ電圧曲線が上に凸になり得る。別の例では、当該技術分野で知られている従来のＴＮ（ｔｗｉｓｔｅｄ−ｎｅｍａｔｉｃ）ＬＣＤは、電圧の関数として様々な形状の透過率曲線を有することができる。たとえば、Ｌｅｅｎｈｏｕｔｓの米国特許第４，８９６，９４７号明細書の図３、波多野の米国特許第５，１５５，６０８号明細書の図６ａを参照。これらのケースでは、ガンマ電圧曲線は、透過率範囲の下限により多くのコード値を割り当て、透過率範囲の上限に少ないコード値を割り当てるのに必要な複雑さを有する形状を有することができ、目の感度に対応した輝度分解能を有するという目的を達成する。
２０ ＯＬＥＤ装置画素
３０Ｂ 青色チャンネル
３０Ｇ 緑色チャンネル
３０Ｒ 赤色チャンネル
３０Ｗ 追加チャンネル
４０ コンピューター
４２ カラーディスプレイ
４４ センサー
４６ 輝度計
４８ アナログ／デジタル変換器
５０ ディスプレイ
５２ ターゲット領域
５４ 非測定領域
５６ 測定領域
６０ バックパターン
６２ バックパターン
７０ 赤色チャンネル
７２ 緑色チャンネル
７４ 青色チャンネル
７６ 色域内チャンネル
７８ 所望のディスプレイ白色点
９０ 方法
１００ ステップ
１１０ ステップ
１２０ ステップ
２００ ステップ
２１０ ステップ
２２０ ステップ
２３０ ステップ
２４０ ステップ
２５０ ステップ
３００ ステップ
３１０ ステップ
３２０ ステップ
３５０ ステップ
４００ ステップ
４１０ ステップ
４２０ ステップ
４５０ ステップ
５１０ 所望のディスプレイ白色点
５１５ 供給電圧
５２０ 所望のディスプレイ黒色点
５３０ａ ディスプレイ点
５３０ｂ ディスプレイ点
５３０ｃ ディスプレイ点
５４０ 白色点電圧
５５０ 黒色点電圧
５６０ 方法
５７０ ステップ
５８０ ステップ
５９０ ステップ
３０Ｂ 青色チャンネル
３０Ｇ 緑色チャンネル
３０Ｒ 赤色チャンネル
３０Ｗ 追加チャンネル
４０ コンピューター
４２ カラーディスプレイ
４４ センサー
４６ 輝度計
４８ アナログ／デジタル変換器
５０ ディスプレイ
５２ ターゲット領域
５４ 非測定領域
５６ 測定領域
６０ バックパターン
６２ バックパターン
７０ 赤色チャンネル
７２ 緑色チャンネル
７４ 青色チャンネル
７６ 色域内チャンネル
７８ 所望のディスプレイ白色点
９０ 方法
１００ ステップ
１１０ ステップ
１２０ ステップ
２００ ステップ
２１０ ステップ
２２０ ステップ
２３０ ステップ
２４０ ステップ
２５０ ステップ
３００ ステップ
３１０ ステップ
３２０ ステップ
３５０ ステップ
４００ ステップ
４１０ ステップ
４２０ ステップ
４５０ ステップ
５１０ 所望のディスプレイ白色点
５１５ 供給電圧
５２０ 所望のディスプレイ黒色点
５３０ａ ディスプレイ点
５３０ｂ ディスプレイ点
５３０ｃ ディスプレイ点
５４０ 白色点電圧
５５０ 黒色点電圧
５６０ 方法
５７０ ステップ
５８０ ステップ
５９０ ステップ
Claims (4)
- ３つの主要チャンネルならびに１つもしくは２つ以上の追加チャンネルを含む４つもしくは５つ以上のチャンネルを有するディスプレイ装置を較正するための方法であって、
前記３つの主要チャンネルがそれらの色域内に所望のディスプレイ白色点を含み、
また、前記ディスプレイ装置が、それぞれのチャンネルについて１つもしくは２つ以上の個別調整制御を有し、
前記方法が、
（ａ）前記ディスプレイのそれぞれのチャンネルについて低いレベルのコード値を使用して、第１のターゲットを表示するステップ、
（ｂ）表示された前記第１のターゲットの輝度および色度座標を測定し記録するステップ、
（ｃ）ぞれぞれの前記追加チャンネルについての最小コード値と、前記３つの主要チャンネルのそれぞれについて１つの非最小コード値を含む非最小コード値セットとを使用して第２のターゲットを表示するステップ、
（ｄ）表示された前記第２のターゲットの輝度および色度座標を測定するステップ、
（ｅ）前記第２のターゲットの前記色度座標が所望のディスプレイ白色点の色度座標にほぼ一致するように、前記３つの主要チャンネルのそれぞれについて、前記個別調整制御を調整するステップ、
（ｆ）前記３つの主要チャンネルのそれぞれについて前記個別調整制御の結果として生じた値と、対応する輝度および色度座標の測定とを記録するステップ、
（ｇ）多数の別の選択された非最小コード値セットのそれぞれについて、ステップ（ｃ）〜（ｆ）を１回もしくは２回以上繰り返すステップ、
（ｈ）第１の主要チャンネルについては、選択された非最小コード値セットに対応する、ステップ（ｆ）で記録されたそのチャンネルに関する前記個別調整制御の値を使用して、そして他の前記チャンネルのそれぞれについては、最小コード値を使用して第３のターゲットを表示するステップ、
（ｉ）表示された前記第３のターゲットの輝度および色度座標を測定し記録するステップ、
（ｊ）それぞれの残りの主要チャンネルについてステップ（ｈ）、（ｉ）を繰り返すステップ、
（ｋ）第１の追加チャンネルについては選択されたコード値を使用し、他のチャンネルのそれぞれについては最小コード値を使用して、第４のターゲットを表示するステップ、
（ｌ）表示された前記第４のターゲットの輝度および色度座標を測定し記録するステップ、
（ｍ）前記第１の追加チャンネルにおける多数の別の選択されたコード値の１つもしくは２つ以上のコード値について、ステップ（ｋ）、（ｌ）を繰り返すステップ、および、
（ｎ）それぞれの残りの追加チャンネルについてステップ（ｋ）〜（ｍ）を繰り返すステップを含み、
前記ディスプレイ装置が、すべてのチャンネルに影響する全体的調整制御を有し、
前記全体的調整制御を使用して予備調整を行う追加のステップを、ステップ（ａ）の前にさらに含む方法。 - 少なくとも１つのターゲットについて、ブーストパターンを前記ディスプレイに表示し、
前記ブーストパターンが、ターゲット領域にわたり選択されたコード値を使用して駆動する平板な領域と、より高いコード値を使用して駆動する、前記ターゲット領域の外側の追加画素とを含む請求項１の方法。 - ディスプレイ参照負荷状態を選択することをさらに含み、
ブーストパターンが表示された前記少なくとも１つのターゲットが比較的低い輝度のターゲットであり、前記ディスプレイの負荷が前記ディスプレイ参照負荷状態とほぼ一致するように、そのターゲットを表示しているとき、前記ブーストパターンを表示することによって前記ディスプレイの負荷を増加させ、
さらに、比較的高い輝度の少なくとも１つの別のターゲットについて、前記ディスプレイの負荷が前記ディスプレイ参照負荷状態とほぼ一致するように、そのターゲットを表示しているとき、前記ディスプレイの負荷を減少させるためにバックパターンもしくはリダクションパターンを前記ディスプレイに表示し、
前記バックパターンが、前記少なくとも１つのターゲットにわたって、選択されたコード値で駆動する画素および比較的低いコード値で駆動する画素を含み、
前記リダクションパターンが、前記ターゲット領域にわたって選択されたコード値で駆動する平板な領域と、前記ターゲット領域の外側に、より低いコード値で駆動する追加画素とを含む請求項２の方法。 - ディスプレイ参照温度を選択すること、および
前記ディスプレイ参照温度にほぼ一致するように、前記ディスプレイに全てのターゲットを表示することをさらに含む請求項３の方法。
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