一种显示屏的校准方法及设备

技术领域

本发明涉及大尺寸显示屏的测量和校准领域，具体涉及一种显示屏的校准方法及设备。

背景技术

随着显示技术的快速发展，显示屏的应用已经不再局限于手机、平板、电脑等小面积屏，几十甚至几百平米的超大面积显示屏已慢慢走入市场，用于室内展示、户外广告等等。

超大面积显示屏通常由多个大单元屏拼接而成，而每个大单元屏又经多块更小的单元屏拼接组成，每个单元屏均由各自的FPGA（Field Programmable Gate Array，现场可编程逻辑门阵列）独立控制。由于超大面积显示屏在使用时人眼工作距离较大，因此对缺陷检测与补偿的精度要求不如小面积屏高，但为保证整块屏的质量和均匀性，仍需进行AOI（Automated Optical Inspection，自动光学检测）、Demura（Mura缺陷补偿的过程）等技术操作。显示屏的视角特性是指显示屏的亮度随视角变化的特性，不同种类显示屏的视角特性差异很大，如OLED（OrganicLight-Emitting Diode，有机发光二极管）、LCD（LiquidCrystal Display，液晶显示器）屏的亮度随视角的分布近似朗博分布，而miniLED、microLED却因其独特且复杂的像元结构有着与OLED、LCD截然不同的视角特性。当相机对面积较大的显示屏取像时，使用较大屏占比取像，那么相机边缘成像的视角将会很大，从相机视野中心至边缘视角逐渐增大，取像数据受视角的影响也逐渐增大，那么相机取像数据除包含镜头导致的暗角影响外，还会受显示屏视角特性影响额外导致一个衰减。虽然对相机常规取像的校准仅校正镜头导致的暗角即可，这部分已有成熟方法，但是对大面积显示屏取像则需另外校准显示屏的视角特性的影响。

另外，针对需要进行大尺寸需要进行分区域取像的显示屏，通常是固定相机的取像条件，如相机的工作距离、聚焦程度、曝光时间、相机与显示屏的相对位置等，要求相机对每个区域显示屏的拍摄条件需严格一致，通过制作显示屏的导轨来平移单元屏的方式实现对各单元屏的依次取像，取像后直接将各单元屏的取像数据拼接至一起得到相机拍摄整块大屏的数据，而后进行Demura等处理。该方法要求相机对各单元屏取像条件严格一致，是为了便于将各单元屏的取像数据直接拼接，但实现成本很高且做到完全一致的难度较大，拼接精度受对各单元屏取像条件的一致性影响。对各单元屏取像条件不一致也会导致各单元屏的取像数据受视角特性的影响程度不一致，如果视角特性不做校正会严重影响显示屏的亮度测量精度，进而影响后续Demura效果以及AOI检测、色度亮度测量等精度。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明第一方面提供一种能消除显示屏视角特性对取像数据精度的影响，且能降低对显示屏分块取像的成本和难度的显示屏的校准方法。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种显示屏的校准方法，该方法包括以下步骤：

测量参考显示屏的视角特性，以建立视角与校正系数对应关系的视角校正模型；

对目标显示屏进行取像，获得目标显示屏的亮度和/或色度相关数据，并基于取像条件获取相机各像元对应的视角；

基于所述视角校正模型和所述各像元对应的视角，对所述目标显示屏的亮度和/或色度相关数据进行视角校正，得到视角校正后的相关数据；

基于所述视角校正后的相关数据得到目标显示屏的亮度和/或色度数据。

一些实施例中，所述测量参考显示屏的视角特性，以建立视角与校正系数对应关系的视角校正模型包括：

分别测量参考显示屏在各待测画面下的视角特性，以获得每个所述待测画面下每个像元在每个视角下的校正系数。

一些实施例中，所述待测画面为RGBW画面。

一些实施例中，所述对目标显示屏进行取像，获得显示屏亮度和/或色度相关数据，包括：

将目标显示屏划分为多个取像区域，利用多个相机分别获取对应取像区域的亮度和/或色度相关数据，或者利用一个相机分时获取对应取像区域的亮度和/或色度相关数据。

一些实施例中，基于取像条件获取相机各像元对应的视角，包括：

根据取像区域已知实际尺寸及对应成像尺寸计算真实像距；

基于所述真实像距和取像的相机像元尺寸计算每个像元对应的视角。

一些实施例中，基于取像条件获取相机各像元对应的视角，包括：

通过棋盘格画面，以棋盘格一边的实际尺寸与成像尺寸计算真实像距；

基于所述真实像距和取像的相机像元尺寸计算每个像元对应的视角。

一些实施例中，基于所述视角校正后的相关数据得到目标显示屏的亮度和/或色度数据，还包括：

对所述视角校正后的相关数据至少进行平场校准以及标定。

一些实施例中，得到目标显示屏的亮度和/或色度数据后，利用所述显示屏的亮度和/或色度数据进行Demura和/或AOI处理。

一些实施例中，所述相机为面阵色度计，所述亮度和/或色度相关数据为CIE XYZ值。

本发明第二方面提供一种能消除显示屏视角特性对取像数据精度的影响，且能降低对超大显示屏分块取像的成本和难度的显示屏的校准设备。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种显示屏的校准设备，包括：

视角测量装置，其用于测量参考显示屏的视角特性，以建立视角与校正系数对应关系的视角校正模型；

相机，其用于对目标显示屏进行取像，获得目标显示屏的亮度和/或色度相关数据，并基于取像条件获取相机各像元对应的视角取像区域；

所述相机还用于基于所述视角校正模型和所述各像元对应的视角，对所述目标显示屏的亮度和/或色度相关数据进行视角校正，得到视角校正后的相关数据，并基于所述视角校正后的相关数据得到目标显示屏的亮度和/或色度数据。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明中的显示屏的校准方法，通过测量显示屏的亮度随视角的分布，即测量显示屏的视角特性以得到显示屏的视角校正模型，基于相机取像时各像元对应的视角选择对应的视角校正系数，进而消除显示屏视角特性对相机取像数据精度的影响。取像后的数据最终标定至显示屏的实际亮度，因此对各区域的取像条件并不严格要求一致，解决了分块取像后数据拼接精度受取像条件限制的问题，降低了对显示屏分块取像的成本和难度。

附图说明

图1为本发明实施例中显示屏的校准方法的流程图；

图2为本发明实施例中相机进行取像的示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

参见图1所示，本发明实施例提供一种显示屏的校准方法，该方法包括以下步骤：

S1．测量参考显示屏的视角特性，以建立视角与校正系数对应关系的视角校正模型。

在本实施例中，是通过分别测量显示屏在各待测画面下的视角特性，从而以获得每个所述待测画面下每个像元在每个视角下的校正系数的。其中，待测画面指的是RGBW画面，像元指的是相机的一个像素点。

值得说明的是，显示屏的视角特性是显示屏像元的结构引起的，是固有属性。显示屏的典型画面，如红（R）、绿（G）、蓝（B）、白（W）等画面，其视角特性是不一致的，因此需分别测量显示屏RGBW画面的视角特性，对此可选成熟的视角测量装置进行测量，常见的视角测量装置有Radiant的色度计或者是亮度计搭配锥光镜头、或者是EZcontrast的视角测量系统。

基于视角特性测量结果生成对应的视角校正模型，即每一个视角都有对应的校正系数，相机取像后便可基于每个像元所在视角选择对应的视角校正系数进行视角特性校正。值得说明的是，若取像不是纯R、G、B，而是由三者形成的混色，则需要提前测混色的视角特性，从而计算出混色的视角校正模型。

S2．对显示屏进行取像，获得目标显示屏的亮度和/或色度相关数据，并基于取像条件获取相机各像元对应的视角取像区域。

在本实施例中，可以将目标显示屏划分为多个取像区域，利用多个相机分别获取对应取像区域的亮度和/或色度相关数据，或者利用一个相机分时获取对应取像区域的亮度和/或色度相关数据。

值得说明的是，视角测量装置的特点是可以同时测出一个像元在各个角度下的亮度和/或色度信息，但是视角测量装置仅能对直径3mm左右的区域进行取像，其取像输出的结果为该被测区域在各个视角的亮度和/或色度分布情况，然后基于视角测量装置测量的视角分布来建立视角校正模型，其并非常规相机的成像。

基于视角测量装置的上述特点，对同一批次大量生产的显示屏，通常是利用视角测量装置对一块参考显示屏进行取像，对于该批次的显示屏（目标显示屏）就可以以参考显示屏作为基准来进行校正，也就是说为了校正该批次的显示屏，只需要利用视角测量装置建立一次视角校正模型，对于目标显示屏可以利用取像直径更大的相机来处理，通过视角测量装置和相机的搭配使用，以提高显示屏的校准效率。可以理解的是，因为超大面积显示屏通常由多个单元屏拼接而成，参见图2所示，在图2中将整个显示屏分成了12个单元屏。步骤S2中的取像区域可以是其中的一个单元屏，也可以是几个单元屏组成的一个整体（比如两个单元屏），在满足取像要求的情况下，取决于相机的取像能力，本实施例在此不做限制。

在取像时，可以采用一个相机逐次对目标显示屏的取像区域单独取像，比如图2中利用相机1逐次对12个单元屏进行取像。也可以采用至少两个相机同时对不同取像区域单独取像，比如可以采用12个相机同时对12个单元屏进行取像。

应当说明的是，对超大显示屏取像时必须多次分区域取像以保证取像分辨率，这便引入两个问题，一是如何保证整块大屏在Demura修复后的均匀性，二是如何校正对每个区域取像时屏体视角特性的影响。针对第一个问题，如前，现有做法是对每个区域在同样取像条件下取像，然后再把各区域的取像数据拼接得到整块屏的数据，基于此拼接后的数据进行后续的Demura修复以保证最终整块屏的均匀性。这种做法是理想情况，实际很难做到对各区域的取像条件完全一致，而只有取像条件一致时得到的相机灰阶数据才能代表显示屏的亮度，因此最终的修复或检测结果精度不高，并且实现成本也较高。

针对第一个问题，本实施例给出的方案是对目标显示屏进行取像时，获得的是显示屏亮度和/或色度相关数据，取像条件主要包括工作距离、镜头焦距、相机像元尺寸。在具体的实现中，可以对每个取像区域均用面阵色度计取像，将取像数据标定为CIE XYZ值，即亮度和/或色度相关数据为CIE XYZ值。因为该CIE XYZ值与取像条件无关，仅与显示屏本身的色度亮度相关，因此不要求对各区域取像条件完全一致，实现起来基本无难度，成本也可大大降低。

S3．基于所述视角校正模型和所述各像元对应的视角，对所述目标显示屏的亮度和/或色度相关数据进行视角校正，得到视角校正后的相关数据。

因为视角校正模型记录了每个视角及其对应的校正系数，相机取像后便可基于每个像元所在视角选择对应的视角校正系数进行视角特性校正。从而便可以解决上述描述中的第二个问题：如何校正对每个区域取像时屏体视角特性的影响。比如0°视角测量亮度为I0，30°视角测量亮度为I30，那么30°视角对应的视角校正系数为k= I0/I30。后面对相机取像数据进行视角校正时，30°视角对应的相机像元的响应乘以k就可以得到视角校正后的响应。值得说明的是，因为亮度和/或色度相关数据为CIE XYZ值，校正是指对X、Y、Z三个值都进行校正。

在具体的实现中，可以根据取像区域已知实际尺寸及对应成像尺寸计算真实像距；然后基于真实像距和取像的相机像元尺寸计算每个像元对应的视角；最后根据视角与校正系数对应关系，对该视角进行校正。

具体而言，在获得了镜头焦距f，取像区域已知实际尺寸L1，对应的成像尺寸L2后，那么便可基于方程组：1/f=1/u+1/v；L1/L2=u/v；计算出真实像距v和物距u，从而每个相机像元对应的视角θ=arctan(n*d0/v)，其中n为该像元偏离中心像元的个数，d0为每个像元尺寸。

在另一些实施例中，若显示屏过大，还可以通过棋盘格画面，以棋盘格一边的实际尺寸与成像尺寸计算真实像距；然后基于真实像距和取像的相机像元尺寸计算每个像元对应的视角；最后根据视角与校正系数对应关系，对该视角进行校正。也就是说，在无法获得L1和L2的情况下，若能计算出镜头取像时的放大倍率β，根据β=L2/L1也可以计算出真实像距v，从而计算每个相机像元对应的视角θ。

S4．基于所述视角校正后的相关数据得到目标显示屏的亮度和/或色度数据。

值得说明的是，基于所述视角校正后的相关数据得到目标显示屏的亮度和/或色度数据，还包括对所述视角校正后的相关数据至少进行平场校准以及标定。标定后的亮度和/或色度数据代表显示屏的实际亮度。除了平场校准，还可以包括其他的一些常规校准步骤。

可以理解的是，在得到目标显示屏的亮度和/或色度数据后，便可利用目标显示屏的亮度和/或色度数据进行Demura和/或AOI处理。在具体实现中，可以对各显示屏进行分区取像，则可以将各取像区域的亮度和/或色度数据直接拼接到一起以得到整个显示屏的亮度和/或色度数据。或者是，直接利用各取像区域的亮度和/或色度数据单独进行Demura和/或AOI处理。

综上所述，本发明中的显示屏的校准方法，通过测量参考显示屏的亮度和/或色度随视角的分布，即测量显示屏的视角特性以得到显示屏的视角校正模型，基于相机取像时各像元对应的视角选择对应的视角校正系数，进而消除显示屏视角特性对相机取像数据精度的影响。取像后的数据最终标定至显示屏的实际亮度，因此对各区域的取像条件并不严格要求一致，解决了分块取像后数据拼接精度受取像条件限制的问题，降低了对显示屏分块取像的成本和难度。

与此同时，本发明实施例还提供一种显示屏的校准设备，其包括视角测量装置和相机。

其中，视角测量装置用于测量参考显示屏的视角特性，以建立视角与校正系数对应关系的视角校正模型。相机用于对目标显示屏进行取像，获得目标显示屏的亮度和/或色度相关数据，并基于取像条件获取相机各像元对应的视角。

此外，相机还基于所述视角校正模型和所述各像元对应的视角，对所述目标显示屏的亮度和/或色度相关数据进行视角校正，得到视角校正后的相关数据，并基于所述视角校正后的相关数据得到目标显示屏的亮度和/或色度数据。

一些实施例中，视角测量装置测量参考显示屏的视角特性，以建立视角与校正系数对应关系的视角校正模型，包括：

分别测量参考显示屏在各待测画面下的视角特性，以获得每个待测画面下每个像元在每个视角下的校正系数。优选地，待测画面为RGBW画面。

一些实施例中，相机对目标显示屏进行取像，获得目标显示屏的亮度和/或色度相关数据，包括：

将目标显示屏划分为多个取像区域，利用多个相机分别获取对应取像区域的亮度和/或色度相关数据，或者利用一个相机分时获取对应取像区域的亮度和/或色度相关数据。进一步地，为了获得显示屏亮度和/或色度相关数据，相机为面阵色度计，亮度和/或色度相关数据为CIE XYZ值。

一些实施例中，相机基于取像条件获取相机各像元对应的视角，包括：

根据取像区域已知实际尺寸及对应成像尺寸计算真实像距；基于真实像距和取像的相机像元尺寸计算每个像元对应的视角。

另一些实施例中，若显示屏过大，相机基于取像条件获取相机各像元对应的视角，包括：

通过棋盘格画面，以棋盘格一边的实际尺寸与成像尺寸计算真实像距；基于真实像距和取像的相机像元尺寸计算每个像元对应的视角。

进一步地，基于所述视角校正后的相关数据得到目标显示屏的亮度和/或色度数据的过程中，还包括：

对所述视角校正后的相关数据至少进行平场校准以及标定。

一些实施例中，在得到目标显示屏的亮度和/或色度数据后，利用目标显示屏的亮度和/或色度数据进行Demura和/或AOI处理。在具体实现中，可以将各取像区域的亮度和/或色度数据直接拼接到一起以得到整个显示屏的亮度和/或色度数据。或者是，直接利用各取像区域的亮度和/或色度数据单独进行进行Demura和/或AOI处理。

综上所述，本发明中的显示屏的校准设备，通过测量参考显示屏的亮度和/或色度随视角的分布，即测量显示屏的视角特性以得到显示屏的视角校正模型，基于相机取像时各像元对应的视角选择对应的视角校正系数，进而消除显示屏视角特性对相机取像数据精度的影响。取像后的数据最终标定至显示屏的实际亮度，因此对各区域的取像条件并不严格要求一致，解决了分块取像后数据拼接精度受取像条件限制的问题，降低了对显示屏分块取像的成本和难度。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。