JP2003022044A

JP2003022044A - 画像表示装置

Info

Publication number: JP2003022044A
Application number: JP2001208358A
Authority: JP
Inventors: Osamu Sagano; 治嵯峨野; Naoto Abe; 直人阿部; Yutaka Saito; 裕斎藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-07-09
Filing date: 2001-07-09
Publication date: 2003-01-24

Abstract

(57)【要約】【課題】少ないハードウエアで、表示パネルのマトリ
クス配線が有する電気抵抗による駆動条件の変動を好適
に補正できる画像表示装置を提供する。【解決手段】入力される画像データに対し、複数の離
散的な基準値を設定し、該画像データ基準値における、
補正データを算出する離散的補正データ算出部と、該離
散的な基準値に対する補正データを補間して、入力され
た画像データの大きさに応じた補正データを算出する補
正データ補間手段と、補正データ補間手段が算出する補
正データと、画像データを演算する演算手段と、を備え
る。また画像データと補正データを演算した際にオーバ
ーフローが起きないように、オーバーフロー処理回路を
備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マトリクス配線さ
れた複数の表示素子を備える表示パネルを用いてテレビ
ジョン信号やコンピュータなどの表示信号を受信し画像
を表示するテレビジョン受信機やディスプレイ装置など
の画像表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来は、ｍ本の行配線及びｎ本の列配線
に配線されてマトリクス状に配列されたｎ×ｍ個の表示
素子を有し、行配線に対して順次走査を行うと共に、列
方向に変調を行うことによって、１行分の素子群を同時
に駆動していた。

【０００３】このように駆動する場合には、行配線にお
いて、配線による電気抵抗によって両端の給電部間の電
圧低下による不具合が問題となっている。

【０００４】そこで、このような表示素子への電気的な
接続配線などの配線抵抗による電圧降下に起因する輝度
低下を補正するために、統計演算によりその補正データ
を算出し、電子線要求値と補正値を合成する構成を有す
る画像表示装置が、特開平８−２４８９２０号公報に開
示されている。

【０００５】この公報記載の画像表示装置の構成を図３
０に示す。本装置におけるデータの補正に係わる構成は
概略以下の通りである。まず、ディジタル画像信号の１
ライン分の輝度データを合算器２０８で合算し、この合
算値に対応する補正率データをメモリ２０７から読み出
す。一方、ディジタル画像信号はシフトレジスタ２０４
においてシリアル／パラレル変換され、ラッチ回路２０
５において所定時間保持された後、所定のタイミングで
各列配線毎に備えられる乗算器２０８に入力される。乗
算器２０８において各列配線毎に輝度データとメモリ２
０７から読み出された補正データを乗算し、得られた補
正後のデータは変調信号発生器２０９に転送され、補正
後のデータに対応する変調信号が変調信号発生器２０９
において生成され、この変調信号に基づいて表示パネル
に画像が表示される。ここでは、合算器２０８における
ディジタル画像信号の１ライン分の輝度データの合算処
理のように、ディジタル画像信号に対して総和や平均を
算出するというような統計的な演算処理を行い、この値
に基づいて補正を行っている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の構成においては、走査配線上に走査配線の電気
抵抗分により発生する電圧降下によって、表示画像が劣
化するという現象が生じていた。

【０００７】また、このような電圧降下による表示画像
の劣化を防止する補正を行うために、各走査配線毎に画
像データの補正量を計算する場合には、大規模なハード
ウエアが必要であった。

【０００８】本発明は上記の従来技術の課題を解決する
ためになされたもので、その目的とするところは、少な
いハードウエアで、マトリクス配線が有する電気抵抗に
よる駆動条件の変動を好適に補正できる画像表示装置を
提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明にあっては、マトリクス状に配置され、複数の
行配線及び列配線を介して駆動され、画像形成に用いら
れる画像形成素子と、前記行配線を順次選択し走査する
走査手段と、前記列配線に接続された変調手段とを備え
る画像表示装置であって、入力された画像データに対
し、各水平走査ラインの平均輝度レベルを算出するライ
ン平均輝度レベル算出手段と、前記各水平走査ラインの
平均輝度レベルから平均輝度レベルが最大の水平走査ラ
インを検出する最大平均輝度レベルライン検出手段と、
該最大平均輝度レベルライン検出手段の出力に応じてゲ
インを算出するゲイン算出手段と、前記ゲインと前記画
像データとを演算して変調画像データを算出する第１演
算手段と、電圧降下による輝度低下を前記変調画像デー
タに応じて補正するための補正データを算出する補正デ
ータ算出手段と、前記補正データと前記変調画像データ
とを演算して補正画像データを算出する第２演算手段
と、を有し、前記変調手段は、前記補正画像データに従
って前記列配線に各々印加する信号を発生することを特
徴とする。

【００１０】前記第１演算手段は、前記ゲインと前記画
像データとを乗算する乗算器であることが好適である。

【００１１】前記第２演算手段は、前記補正データと前
記変調画像データとを加算する加算器であることが好適
である。

【００１２】入力された画像データの１フレームごとの
平均輝度レベルを算出するフレーム平均輝度レベル算出
手段を有し、前記１フレームごとの平均輝度レベルが所
定値を超えた時に前記ゲインを補正することが好適であ
る。

【００１３】前記ゲイン算出手段は、垂直帰線期間にお
いて前記ゲインを更新することが好適である。

【００１４】前記ゲイン算出手段は、前フレームの前記
最大平均輝度レベルライン検出手段の出力に応じてゲイ
ンを算出することが好適である。

【００１５】前記ゲイン算出手段は、現在のフレームよ
り前の複数フレームの前記最大平均輝度レベルライン検
出手段の検出した最大値の平均値に基づいてゲインを算
出することが好適である。

【００１６】前記ゲイン算出手段は、現在のフレームよ
り前の複数フレームの前記最大平均輝度レベルライン検
出手段の検出した最大値に基づいて算出された各フレー
ムごとのゲインの平均値によりゲインを算出することが
好適である。

【００１７】前記第２演算手段と前記変調手段との間
に、前記変調手段へ入力される前記補正画像データの最
大値を制限するリミッタを備えることが好適である。

【００１８】前記リミッタは、予め設定されたリミット
値を有し、前記リミッタに入力される前記補正画像デー
タと前記リミット値を比較するコンパレータを備え、前
記補正画像データよりも前記リミット値が小さければ、
前記リミット値を出力し、前記補正画像よりも前記リミ
ット値が大きければ、前記補正画像データを出力するこ
とが好適である。

【００１９】前記リミッタは、予め設定されたリミット
値を有し、前記リミッタに入力される前記出力データと
前記リミット値を比較するテーブルメモリを備えること
が好適である。

【００２０】前記ゲイン算出手段は、シーン切り替え閾
値Ｇｔｈなる、あらかじめ設定された閾値を有し、現在
のフレームより前の複数のフレームに対して、各々算出
されたゲインの差の絶対値をΔＧとすると、ΔＧ＞Ｇｔ
ｈならば、シーン切り替えがあったものと判断して、シ
ーン切り替え後のフレームに対して算出されたゲインの
平均値により現在のフレームに対するゲインを算出する
ことが好適である。

【００２１】前記補正データ算出手段は、同一配線に沿
って設定された基準点（ノード）によって該行配線を複
数のブロックに分割し、さらに前記変調画像データを複
数の領域に分割する複数の画像データ基準値を設定し、
各前記画像データ基準値に対して、１水平走査期間の入
力された変調画像データに基づいて各前記ブロックの電
圧降下量に対応した入力変調画像データの統計量を算出
する画像データ統計量算出手段と、前記算出された入力
変調画像統計量に基づいて前記画像データ基準値におけ
る前記基準点に接続された画像形成素子によって形成さ
れるべき画像に対応する入力変調画像データに対応する
離散的補正データを算出する離散的補正データ算出手段
と、前記離散的に算出された補正データの間を補間し、
任意の水平表示位置と、任意の画像データに対する前記
補正データを算出する補正データ補間手段と、を備える
ことが好適である。

【００２２】前記離散的補正データ算出手段は、走査配
線上の電圧降下量を算出する電圧降下量算出部と、前記
電圧降下量を、輝度低下量に変換する変換部と、前記輝
度低下量に基づいて、前記離散的補正データを算出する
算出部と、からなることが好適である。

【００２３】前記変調手段は、変調手段の入力に応じ
て、各列配線に印加する電圧パルス波形のパルス幅を可
変することにより変調を行うパルス幅変調手段であるこ
とが好適である。

【００２４】前記画像形成素子は、冷陰極素子であるこ
とが好適である。

【００２５】前記冷陰極素子は、表面伝導型放出素子で
あることが好適である。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して、この発明
の好適な実施形態を例示的に詳しく説明する。ただし、
この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、
形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限
りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のも
のではない。

【００２７】（第１の実施形態）（全体概要）冷陰極素子を単純マトリクスに配置した表
示装置においては、走査配線に流れ込む電流と、走査配
線の配線抵抗により電圧降下が発生し、表示画像が劣化
するという現象がある。そこで、本発明の実施形態に係
る画像表示装置では、このような走査配線における電圧
降下が表示画像に与える影響を好適に補正する処理回路
を設け、それを比較的小さな回路規模で実現するように
構成した。

【００２８】補正回路は、入力画像データに応じて電圧
降下のために生じる表示画像の劣化を予測計算し、それ
を補正する補正データを求め、入力された画像データに
補正を施すものである。

【００２９】このような補正回路を内蔵した画像表示装
置として、発明者らは以下に示すような方式の画像表示
装置について鋭意検討を行ってきた。

【００３０】以下、本発明について説明するに際して、
まず、本発明の実施形態に係る画像表示装置の表示パネ
ルの概観、表示パネルの電気的接続、表面伝導型放出素
子の特性、表示パネルの駆動方法、このような表示パネ
ルによって画像を表示する際の走査配線の電気抵抗に起
因する駆動電圧の低下の機構、及び、電圧降下の影響に
対する補正方法及び装置について説明する。

【００３１】（画像表示装置の概観）図１は、本実施形
態に係る画像表示装置に用いた表示パネルの斜視図であ
り、内部構造を示すためにパネルの一部を切り欠いて示
している。図中、１００５はリアプレート、１００６は
側壁、１００７はフェースプレートであり、１００５〜
１００７により表示パネルの内部を真空に維持するため
の気密容器を形成している。

【００３２】リアプレート１００５には、基板１００１
が固定されているが、該基板上には冷陰極素子１００２
がＮ×Ｍ個形成されている。行配線（走査配線）１００
３，列配線（変調配線）１００４及び冷陰極素子は図２
のように接続されている。

【００３３】このような結線構造を単純マトリクスと呼
んでいる。

【００３４】また、フェースプレート１００７の下面に
は、蛍光膜１００８が形成されている。本実施形態に係
る画像表示装置はカラー表示装置であるため、蛍光膜１
００８の部分にはＣＲＴの分野で用いられる赤、緑、
青、の３原色の蛍光体が塗り分けられている。蛍光体
は、リアプレート１００５の各画素（絵素）に対応して
マトリクス状に形成された、冷陰極素子からの放出電子
（放出電流）の照射される位置に対して、画素を形成す
るように構成されている。

【００３５】蛍光膜１００８の下面にはメタルバック１
００９が形成されている。

【００３６】Ｈｖは高圧端子でありメタルバック１００
９に電気的に接続されている。Ｈｖ端子に高電圧を印加
することによりリアプレート１００５とフェースプレー
ト１００７の間に高電圧が印加される。

【００３７】本実施形態では、以上のような表示パネル
の中に冷陰極素子として表面伝導型放出素子を作製し
た。冷陰極素子としては電界放出型の素子を用いること
もできる。また、冷陰極素子以外のＥＬ素子のような自
ら発光する素子をマトリクス状配線に接続して駆動する
画像表示装置にも本発明を適用することができる。

【００３８】（表面伝導型放出素子の特性）表面伝導型
放出素子は、図３に示すような（放出電流Ｉｅ）対（素
子印加電圧Ｖｆ）特性、および（素子電流Ｉｆ）対（素
子印加電圧Ｖｆ）特性を有する。なお、放出電流Ｉｅは
素子電流Ｉｆに比べて著しく小さく、同一尺度で図示す
るのが困難であるため、２本のグラフは各々異なる尺度
で図示した。

【００３９】すなわち、放出電流Ｉｅに関して以下に述
べる３つの特性を有している。

【００４０】第一に、ある電圧（これを閾値電圧Ｖｔｈ
と呼ぶ）以上の電圧を素子に印加すると急激に放出電流
Ｉｅが増加するが、一方、閾値電圧Ｖｔｈ未満の電圧で
は放出電流Ｉｅはほとんど検出されない。

【００４１】すなわち、放出電流Ｉｅに関して、明確な
閾値電圧Ｖｔｈを持った非線形素子である。

【００４２】また第二に、放出電流Ｉｅは素子に印加す
る電圧Ｖｆに依存して変化するため、電圧Ｖｆを可変す
ることにより、放出電流Ｉｅの大きさを制御できる。

【００４３】また第三に、冷陰極素子は高速な応答性を
有しているため、電圧Ｖｆの印加時間により放出電流Ｉ
ｅの放出時間を制御できる。

【００４４】以上のような特性の利用により、表面伝導
型放出素子を表示装置に好適に用いることができる。例
えば、図１に示した表示パネルを用いた画像表示装置に
おいて、第一の特性を利用すれば、表示画面を順次走査
して表示を行うことが可能である。すなわち、駆動中の
素子には所望の発光輝度に応じて閾値電圧Ｖｔｈ以上の
電圧を適宜印加し、非選択状態の素子には閾値電圧Ｖｔ
ｈ未満の電圧を印加する。駆動する素子を順次切り替え
ることにより、表示画面を順次走査して表示を行うこと
が可能である。

【００４５】また、第二の特性を利用することにより、
素子に印加する電圧Ｖｆにより、蛍光体の発光輝度を制
御することができ、画像表示を行うことが可能である。

【００４６】また、第三の特性を利用することにより、
素子に電圧Ｖｆを印加する時間により、蛍光体の発光時
間を制御することができ、画像の表示を行うことができ
る。

【００４７】本発明の画像表示装置では表示パネルの電
子ビームの量を上記第三の特性を用いて変調を行った。

【００４８】（表示パネルの駆動方法）図４を用いて本
発明の表示パネルの駆動方法を具体的に説明する。

【００４９】図４は本発明の実施形態に係る画像表示装
置の表示パネルを駆動した際に走査配線及び変調配線の
電圧供給端子に印加した電圧の一例である。

【００５０】いま、水平走査期間Ｉはｉ行目のピクセル
を発光させる期間とする。

【００５１】ｉ行目のピクセルを発光させるためには、
ｉ行目の走査配線を選択状態とし、その電圧供給端子Ｄ
ｘｉに選択電位Ｖｓを印加する。また、それ以外の走査
配線の電圧供給端子Ｄｘｋ（ｋ＝１，２，．．．Ｎ、但
しｋ≠ｉ）は非選択状態とし、非選択電位Ｖｎｓを印加
する。

【００５２】本例では、選択電位Ｖｓを図３に記載の電
圧Ｖ_SELの半分の−０．５Ｖ_SELに設定し、非選択電位Ｖ
ｎｓはＧＮＤ電位とした。

【００５３】また変調配線の電圧供給端子には、電圧振
幅Ｖｐｗｍのパルス幅変調信号を供給した。ｊ番目の変
調配線に供給するパルス幅変調信号のパルス幅は、従
来、補正を行わない場合は、表示する画像の第ｉ行第ｊ
列のピクセルの画像データの大きさに応じて決定し、す
べての変調配線に各々のピクセルの画像データの大きさ
に応じたパルス幅変調信号を供給していた。

【００５４】なお、本発明においては、後述するよう
に、電圧降下の影響による、輝度の低下を補正するため
に、ｊ番目の変調配線に供給するパルス幅変調信号のパ
ルス幅は、表示する画像の第ｉ行第ｊ列のピクセルの画
像データの大きさと、その補正量に応じて決定し、すべ
ての変調配線にパルス幅変調信号を供給する。

【００５５】本実施形態では、電圧Ｖｐｗｍの電圧は＋
０．５Ｖ_SELに設定した。

【００５６】表面伝導型放出素子は、図３に示したよう
に素子の両端に電圧Ｖ_SELが印加されると電子を放出さ
せるが、印加電圧がＶｔｈよりも小さい電圧では全く電
子を放出しない。

【００５７】また、電圧Ｖｔｈは図３に示すように、
０．５Ｖ_SELよりも大きいという特徴がある。

【００５８】このため、非選択電位Ｖｎｓが印加されて
いる走査配線に接続された表面伝導型放出素子からは電
子は放出されない。

【００５９】また、同じように、パルス幅変調手段の出
力がグランド電位である期間（以降、出力が”Ｌ”の期
間と呼ぶ）は、選択された走査配線上の表面伝導型放出
素子の両端に印加される電圧はＶｓであるため、電子は
放出されない。

【００６０】選択電位Ｖｓが印加された走査配線上の表
面伝導型放出素子からは、パルス幅変調手段の出力がＶ
ｐｗｍである期間（以降、出力が”Ｈ”の期間と呼ぶ）
に応じて電子が放出される。電子が放出されれば放出さ
れた電子ビームの量に応じて前述の蛍光体が発光するた
め、放出された時間に応じた輝度を発光させることがで
きる。

【００６１】本発明の実施形態に係る画像表示装置も、
このような表示パネルを線順次走査、パルス幅変調する
ことによって画像を表示している。

【００６２】（走査配線での電圧降下について）上述し
たように、画像表示装置の抱える根本的な課題は、表示
パネルの走査配線における電圧降下によって、走査配線
上の電位が上昇することにより、表面伝導型放出素子に
印加される電圧が減少するため、表面伝導型放出素子か
らの放出電流が低減してしまうことである。以下、この
電圧降下の機構について説明する。

【００６３】表面伝導型放出素子の設計仕様や製法によ
っても異なるが、表面伝導型放出素子の１素子分の素子
電流は電圧Ｖ_SELを印加した場合に数１００μＡ程度で
ある。

【００６４】このため、ある水平走査期間において選択
された走査線上の１ピクセルのみを発光させ、それ以外
のピクセルは発光させない場合には、変調配線から選択
行の走査配線に流入する素子電流は１ピクセル分の電流
（すなわち上述の数１００μＡ）だけであるため、電圧
降下はほとんど生じることはなく、発光輝度が低下する
ことはない。

【００６５】しかし、ある水平走査期間において、選択
された行の全ピクセルを発光させる場合には、全変調配
線から選択状態としている走査配線に対し、全ピクセル
分の電流が流入するため、電流の総和は数１００ｍＡ〜
数Ａとなり、走査配線の配線抵抗によって走査配線上に
電圧降下が発生していた。

【００６６】走査配線上に電圧降下が発生すれば、表面
伝導型放出素子の両端に印加される電圧が低下する。こ
のため表面伝導型放出素子から発光される放出電流が低
下してしまい、結果として発光輝度が低下していた。

【００６７】具体的に、表示画像として、図５（ａ）に
示したような黒の背景に白い十字状のパターンを表示し
た場合を考えてみる。

【００６８】すると同図の行Ｌを駆動する際には、点灯
しているピクセルの数が少ないため、その行の走査配線
上にはほとんど電圧降下が生じない。その結果各ピクセ
ルの表面伝導型放出素子からは所望の量の放出電流が放
出され、所望の輝度で発光させることができる。

【００６９】一方、同図の行Ｌ’を駆動する際には、同
時にすべてのピクセルが点灯するため、走査配線上に電
圧降下が発生し、各ピクセルの表面伝導型放出素子から
の放出電流が減少する。その結果、行Ｌ’のラインでは
輝度が低下することとなる。

【００７０】このように、１水平ラインごとの画像デー
タの違いにより、電圧降下によって受ける影響が変化す
るため、図５（ａ）のような十字パターンを表示する際
には同図（ｂ）のような画像が表示されてしまってい
た。

【００７１】なおこの現象は十字パターンに限るもので
はなく、たとえばウインドウパターンや、自然画像を表
示した際にも発生するものである。

【００７２】また、さらに複雑なことに、電圧降下の大
きさはパルス幅変調によって変調を行うことにより１水
平走査期間の中でも変化する性質を持っている。

【００７３】各列に供給するパルス幅変調信号が、図４
に示したように入力されるデータに対し、そのデータの
大きさに依存したパルス幅の、立ち上がりが同期したパ
ルス幅変調信号を出力する場合には、入力画像データに
もよるが一般的には、１水平走査期間のなかでは、パル
スの立ち上がり直後ほど点灯しているピクセルの数が多
く、その後輝度の低い箇所から順に消灯していくため、
点灯するピクセルの数は一水平走査期間の中では、時間
を追って減少する。

【００７４】したがって、走査配線上に発生する電圧降
下の大きさも、１水平走査期間の初めほど大きく次第に
減少していく傾向がある。

【００７５】パルス幅変調信号は変調の１階調に相当す
る時間ごとに出力が変化するため、電圧降下の時間的な
変化もパルス幅変調信号の１階調に相当する時間毎に変
化する。

【００７６】以上、走査配線における電圧降下について
説明した。

【００７７】（電圧降下の計算方法）次に、電圧降下の
影響に対する補正の仕方について詳述する。

【００７８】発明者らは、電圧降下の影響を低減するた
めの補正量を求めるには、まずその第一段階として、電
圧降下の大きさとその時間変化を予想する、リアルタイ
ムに予測するハードウエアを開発することが必要と考え
た。

【００７９】しかし、本発明の実施形態に係る画像表示
装置の表示パネルとしては、数千本もの変調配線を備え
ることが一般的であり、変調配線のすべてと走査配線と
の交点の電圧降下を計算することは非常に困難であると
ともに、それをリアルタイムで計算するハードウエアを
作製することは現実的ではなかった。

【００８０】一方、発明者らが電圧降下の検討を行った
結果、以下のような特徴があることが分かってきた。

【００８１】ｉ）一水平走査期間のある時点において
は、走査配線上に発生する電圧降下は走査配線上で空間
的に連続的な量であり非常に滑らかなカーブである。

【００８２】ｉｉ）電圧降下の大きさは表示画像によっ
ても異なるが、パルス幅変調の１階調に相当する時間毎
に変化し、概略的には、パルスの立ち上がり部分ほど大
きく、時間的には次第に小さくなるか、もしくはその大
きさを維持するかのどちらかである。すなわち、図４の
ような駆動方法では１水平走査期間の中で電圧降下の大
きさが増加することはない。

【００８３】そこで、発明者らは、上述したような特徴
を鑑みて、以下のような近似モデルにより簡略化して計
算を行うことによって、計算量を低減できないか検討を
行った。

【００８４】まず、ｉ）の特徴から、ある時点の電圧降
下の大きさを計算するのに際して、数千本もの変調配線
を数本〜数十本の変調配線に集中化した縮退モデルによ
って近似的に簡略化して計算することができないか検討
を行った。

【００８５】なお、これについては以下の縮退モデルに
よる電圧降下の計算で詳細に説明する。

【００８６】また、ｉｉ）に挙げた特徴から、１水平走
査期間のなかに複数の時刻を設け、各時刻に対し電圧降
下を計算することで電圧降下の時間変化を概略的に予測
することとした。

【００８７】具体的には以下で説明する縮退モデルによ
る電圧降下の計算を複数の時刻に対して計算することに
よって、電圧降下の時間変化を概略的に予測した。

【００８８】（縮退モデルによる電圧降下の計算）図６
（ａ）は、縮退を行う際のブロック及びノードを説明す
るための図である。

【００８９】同図では図を簡略化するため、選択された
走査配線と各変調配線およびその交差部に接続される表
面伝導型放出素子のみを記載した。

【００９０】いま一水平走査期間の中のある時刻であっ
て、選択された走査配線上の各ピクセルの点灯状態（す
なわち変調手段の出力が”Ｈ”であるか、”Ｌ”である
か）が分かっているものとする。

【００９１】この点灯状態において、各変調配線から選
択された走査配線へ流れ込む素子電流をＩｆｉ（ｉ＝
１，２，．．．Ｎ，ｉは列番号）と定義する。

【００９２】また、同図に示すように、ｎ本の変調配線
と選択された走査配線のそれと交差する部分及び、その
交点に配置される表面伝導型放出素子を１つのグループ
としてブロックを定義する。本例では、ブロック分けを
行うことで４つのブロックに分割した。

【００９３】また、各々のブロックの境界位置において
ノードという位置を設定した。ノードとは、縮退モデル
において走査配線上に発生する電圧降下量を離散的に計
算するための水平位置（基準点）である。

【００９４】本例ではブロックの境界位置に、ノード０
〜ノード４の５つのノードを設定した。

【００９５】図６（ｂ）は縮退モデルを説明するための
図である。

【００９６】縮退モデルでは同図（ａ）の１ブロックに
含まれるｎ本の変調配線を１本に縮退化し、縮退化され
た１本の変調配線が、走査配線のブロックの中央に位置
するように接続した。

【００９７】また、縮退化された各々のブロックの変調
配線には電流源が接続されており、各電流源から各々の
ブロック内の電流の総和ＩＦ０〜ＩＦ３が流れ込むもの
とした。

【００９８】即ち、ＩＦｊ（ｊ＝０，１，…３）は、

【数１】として表される電流である（式１）。

【００９９】また、走査配線の両端の電位が同図（ａ）
の例ではＶｓであるのに対し、同図（ｂ）ではＧＮＤ電
位としているのは、縮退モデルでは、変調配線から選択
した走査配線に流れ込む電流を上記電流源によりモデリ
ングしたことにより、走査配線上の各部の電圧降下量
は、その給電部を基準電位（ＧＮＤ）として各部の電圧
（電位差）を算出することにより計算できるためであ
る。つまり、電圧降下を算出する上での基準電位として
規定した。

【０１００】また、表面伝導型放出素子を省略している
のは、選択された走査配線から見た場合に、列配線から
同等の電流が流れ込めば、表面伝導型放出素子の有無に
よらず、発生する電圧降下自体は変わらないためであ
る。従って、ここでは、各ブロックの電流源から流れ込
む電流値を各ブロック内の素子電流の総和の電流値（式
１）に設定することで表面伝導型放出素子を省略した。

【０１０１】また、各ブロックの走査配線の配線抵抗は
一区間の走査配線の配線抵抗ｒのｎ倍とした（ここで一
区間とは走査配線の、ある列配線との交差部とその隣の
列配線との交差部の間のことを指している。また本例で
は、一区間の走査配線の配線抵抗は均一であるものとし
た。）。

【０１０２】このような縮退モデルにおいて、走査配線
上の各ノードにおいて発生する電圧降下量ＤＶ０〜ＤＶ
４は以下のような積和形式の式により、簡単に計算する
ことができる。

【０１０３】

【数２】となる。

【０１０４】すなわち、

【数３】が成立する。

【０１０５】ただし、ａｉｊは縮退モデルにおいてｊ番
目のブロックだけに単位電流を注入したときに、ｉ番目
のノードに発生する電圧である（以下、これをａｉｊと
定義する。）。

【０１０６】上記のａｉｊはキルヒホフの法則により以
下のように簡単に導出できる。

【０１０７】即ち、図６（ｂ）において、ブロックｉの
電流源からみた走査配線の左側の供給端子までの配線抵
抗をｒｌｉ（ｉ＝０，１，２，３），右側の供給端子ま
での配線抵抗をｒｒｉ（ｉ＝０，１，２，３），ブロッ
ク０と左の供給端子との間の配線抵抗及びブロック４と
右の供給端子との間の配線抵抗をいずれもｒｔと定義す
れば、

【数４】が成立する。

【０１０８】さらに、

【数５】とおく。

【０１０９】すると、ａｉｊは、

【数６】以上のように簡単に導出できる。ただし式３において、
Ａ／／Ｂは、抵抗Ａと抵抗Ｂの並列の抵抗値を表す記号
であって、Ａ／／Ｂ＝Ａ×Ｂ／（Ａ＋Ｂ）である。

【０１１０】式２、式３はブロック数が４でない場合に
おいても、ａｉｊの定義を顧みれば、キルヒホフの法則
によって簡単に算出することができる。また、本例のよ
うに走査配線の両側に給電端子を備えず片側のみに備え
る場合においても、ａｉｊの定義に従って計算すること
により簡単に算出できる。

【０１１１】なお、式３によって定義されるパラメータ
ａｉｊは計算を行うたびに計算し直す必要はなく、一度
計算してテーブルとして記憶しておけばよい。

【０１１２】さらに、式１で定めた各ブロックの総和電
流ＩＦ０〜ＩＦ３に対し、

【数７】に示す（式４）のような近似を行った。

【０１１３】ただし、上式においてＣｏｕｎｔｉは選
択された走査線上のｉ番目のピクセルが点灯状態である
場合には１をとり、消灯状態である場合には０をとる変
数である。

【０１１４】ＩＦＳは表面伝導型放出素子１素子の両端
に電圧Ｖ_SELを印加したときに流れる素子電流ＩＦに対
し、０〜１の間の値をとる係数αをかけた量である。

【０１１５】すなわち、

【数８】と定義した。

【０１１６】式４は選択された走査配線に対し各ブロッ
クの列配線から該ブロック内の点灯数に比例した素子電
流が流れ込むものとしている。この際１素子の素子電流
ＩＦに係数αをかけたものを１素子の素子電流ＩＦＳと
したのは、電圧降下により走査配線の電圧が上昇するこ
とにより、素子電流の量が減少することを考慮したもの
である。

【０１１７】図６（ｃ）は、ある点灯状態において、縮
退モデルにより各ノードの電圧降下量ＤＶ０〜ＤＶ４を
計算した結果の一例である。

【０１１８】電圧降下は非常に滑らかなカーブとなるた
め、ノードとノードの間の電圧降下は近似的には図の点
線に示したような値をとると想定される。

【０１１９】このように、本縮退モデルを用いれば、入
力された画像データに対し所望の時点でのノードの位置
での電圧降下を計算することが可能である。

【０１２０】以上、ある点灯状態における電圧降下量
を、縮退モデルを用いて簡単に計算した。

【０１２１】選択された走査配線上に発生する電圧降下
は一水平走査期間内で時間的に変化するが、これについ
ては前述したように一水平走査期間中のいくつかの時刻
に対して、その時の点灯状態を求め、その点灯状態に対
し縮退モデルを用いて電圧降下を計算することにより予
測した。

【０１２２】なお、一水平走査期間のある時点での各ブ
ロック内の点灯数は各ブロックの画像データを参照すれ
ば簡単に求めることができる。

【０１２３】いま、１つの例としてパルス幅変調回路へ
の入力データのビット数が８ビットであるものとし、パ
ルス幅変調回路は、入力データの大きさに対してリニア
なパルス幅を出力するものとする。

【０１２４】すなわち入力データが０のときは、出力
は”Ｌ”となり、入力データが２５５のとき一水平走査
期間の間は”Ｈ”を出力し、入力データが１２８のとき
には一水平走査期間のうち初めの半分の期間は”Ｈ”を
出力し、後の半分の期間は”Ｌ”を出力するものとす
る。

【０１２５】このような場合、パルス幅変調信号の開始
時刻（本例の変調信号の例では立ち上がりの時刻）の点
灯数は、パルス幅変調回路への入力データが０よりも大
きいものの数をカウントすれば簡単に検出できる。

【０１２６】同様に一水平走査期間の中央の時刻の点灯
数は、パルス幅変調回路への入力データが１２８よりも
大きいものの数をカウントすれば簡単に検出できる。

【０１２７】このように画像データをある閾値に対して
コンパレートし、コンパレータの出力が真である数をカ
ウントすれば、任意の時間における点灯数が簡単に計算
することができる。

【０１２８】ここで以降の説明を簡単化するため、タイ
ムスロットという時間量を定義する。

【０１２９】すなわち、タイムスロットとは、一水平走
査期間のなかのパルス幅変調信号の立ち上がりからの時
間を表しており、タイムスロット＝０とは、パルス幅変
調信号の開始時刻直後の時刻を表すものと定義する。

【０１３０】タイムスロット＝６４とは、パルス幅変調
信号の開始時刻から、６４階調分の時間が経過した時刻
を表すものと定義する。

【０１３１】同様にタイムスロット＝１２８とは、パル
ス幅変調信号の開始時刻から、１２８階調分の時間が経
過した時刻を表すものと定義する。

【０１３２】なお、本例ではパルス幅変調は立ち上がり
時刻を基準として、そこからのパルス幅を変調した例を
示したが、同様に、パルスの立ち下がり時刻を基準とし
て、パルス幅を変調する場合でも、時間軸の進む方向と
タイムスロットの進む方向が逆となるが、同様に適用す
ることができることはいうまでもない。

【０１３３】（電圧降下量から補正データの計算）上述
したように、縮退モデルを用いて繰り返し計算を行うこ
とで一水平走査期間中の電圧降下の時間変化を近似的か
つ離散的に計算することができた。

【０１３４】図７は、ある画像データに対して、電圧降
下を繰り返し計算し、走査配線での電圧降下の時間変化
を計算した例である（ここに示されている電圧降下及び
その時間変化は、ある画像データに対する一例であっ
て、別の画像データに対する電圧降下は、また別の変化
をすることは当然である。）。

【０１３５】同図ではタイムスロット＝０，６４，１２
８，１９２の４つの時点に対して、各々縮退モデルを適
用して計算を行うことに、それぞれの時刻の電圧降下を
離散的に計算した。

【０１３６】図７では各ノードにおける電圧降下量を点
線で結んでいるが、点線は図を見やすくするために記載
したものであって、本縮退モデルにより計算された電圧
降下は□、○、●、△で示した各ノードの位置において
離散的に計算した。

【０１３７】発明者らは、電圧降下の大きさとその時間
変化を計算可能となった次の段階として、電圧降下量か
ら画像データを補正する補正データを算出する方法につ
いて検討を行った。

【０１３８】図８は、選択した走査配線上に図７に示し
た電圧降下が発生した際に、点灯状態にある表面伝導型
放出素子から放出される放出電流を見積もったグラフで
ある。

【０１３９】縦軸は電圧降下がないときに放出される放
出電流の大きさを１００％として、各時間、各位置の放
出電流の量を百分率で表しており、横軸は水平位置を表
している。

【０１４０】図８に示すように、ノード２の水平位置
（基準点）において、タイムスロット＝０の時の放出電
流をＩｅ０，タイムスロット＝６４の時の放出電流をＩ
ｅ１，タイムスロット＝１２８の時の放出電流をＩｅ
２，タイムスロットが１９２の時の放出電流をＩｅ３と
する。

【０１４１】同図は図７の電圧降下量と図３の“駆動電
圧対放出電流”のグラフから計算した。具体的には電圧
Ｖ_SELから電圧降下量を引いた電圧が印加された際の放
出電流の値を単に機械的にプロットしたものである。

【０１４２】したがって、同図はあくまで点灯状態にあ
る表面伝導型放出素子から放出される電流を意味してお
り、消灯状態にある表面伝導型放出素子が電流を放出す
ることはない。

【０１４３】以下に、電圧降下量から画像データを補正
する補正データを算出する方法として、以下に説明を行
う。

【０１４４】（離散的補正データ算出方法）図９
（ａ），（ｂ），（ｃ）は図８の放出電流の時間変化か
ら、電圧降下量の補正データを計算する第２の方法を説
明するための図である。同図は大きさが６４の画像デー
タに対する補正データを算出した例である。

【０１４５】輝度の発光量は、放出電流パルスによる放
出電流を時間的に積分した、放出電荷量に他ならない。
したがって以降では、電圧降下による輝度の変動を考え
るのにあたって、放出電荷量をもとに説明を行う。

【０１４６】いま、電圧降下の影響がない場合の放出電
流をＩＥとし、パルス幅変調の１階調に相当する時間を
Δｔとするならば、画像データが６４のときの、放出電
流パルスによって放出されるべき放出電荷量Ｑ０は放出
電流パルスの振幅ＩＥにパルス幅（６４×Δｔ）をかけ
て、

【数９】として表すことができる。

【０１４７】しかし、実際には、走査配線上の電圧降下
によって放出電流が低下する現象が発生する。

【０１４８】電圧降下の影響を考慮した放出電流パルス
による放出電荷量は、近似的には次のように計算でき
る。すなわち、ノード２のタイムスロット＝０，６４の
放出電流をそれぞれＩｅ０，Ｉｅ１とし、０〜６４の間
の放出電流はＩｅ０とＩｅ１の間を直線的に変化するも
のと近似すれば、この間の放出電荷量Ｑ１は図９（ｂ）
の台形の面積となる。

【０１４９】すなわち、

【数１０】として計算できる。

【０１５０】次に、図９（ｃ）に示すように、電圧降下
による放出電流の低下分を補正するために、パルス幅を
ＤＣ１だけ伸ばしたとき、電圧降下の影響を除去できた
とする。

【０１５１】また、電圧降下の補正を行い、パルス幅を
伸ばした場合には、各タイムスロットにおける放出電流
量は変化すると考えられるが、ここでは簡単化のため、
図９（ｃ）のように、タイムスロット＝０では、放出電
流がＩｅ０、タイムスロット＝（６４＋ＤＣ１）におけ
る放出電流がＩｅ１になるものとする。

【０１５２】また、タイムスロット０とタイムスロット
（６４＋ＤＣ１）の間の放出電流は、２点の放出電流を
直線で結んだ線上の値をとるものと近似する。

【０１５３】すると、補正後の放出電流パルスによる放
出電荷量Ｑ２は、

【数１１】として計算できる。

【０１５４】これが前述のＱ０と等しいとすれば、

【数１２】となる。

【０１５５】これをＤＣ１について解けば、

【数１３】となる。

【０１５６】このようにして、画像データが６４の場合
の補正データを算出した。

【０１５７】すなわち、ノード２の位置の大きさが６４
の画像データに対しては式９に記載のように、ＣＤａｔ
ａ＝ＤＣ１だけ補正量ＣＤａｔａを加算すればよい。

【０１５８】図１０は計算された電圧降下量から、大き
さが１２８の画像データに対する補正データを算出した
例である。

【０１５９】いま、電圧降下の影響がない場合、画像デ
ータが１２８のときに放出電流パルスによって放出され
るべき放出電荷量Ｑ３は、

【数１４】となる。

【０１６０】一方、電圧降下の影響を受けた、実際の放
出電流パルスによる投入電荷量は、近似的には次のよう
に計算することができる。

【０１６１】すなわち、ノード２のタイムスロット＝
０，６４，１２８の放出電流量をそれぞれＩｅ０，Ｉｅ
１，Ｉｅ２とする。また、０〜６４の間の放出電流はＩ
ｅ０とＩｅ１の間を直線的に変化し、６４〜１２８の間
はＩｅ１とＩｅ２の間を直線で結んだ線上を変化するも
のと近似すれば、０〜１２８までのタイムスロットの間
の放出電荷量Ｑ４は図１０（ｂ）の２つの台形の面積の
和となる。

【０１６２】すなわち、

【数１５】として計算できる。

【０１６３】一方、電圧降下の補正量を以下のように計
算した。

【０１６４】タイムスロット０〜６４に相当する期間を
期間１，６４〜１２８に相当する期間を期間２と定義す
る。

【０１６５】補正を施した際に、期間１の部分がＤＣ１
だけ伸びて期間１’に伸長され、期間２の部分がＤＣ２
だけ伸びて、期間２’に伸長されるものと考える。

【０１６６】この際におのおのの期間は補正を施される
ことにより、放出電荷量が前述のＱ０と同じになるもの
とする。

【０１６７】また、各期間の初めと終わりの放出電流
は、補正を行うことで変化することは言うまでもない
が、ここでは計算を簡単化するため、変化しないものと
仮定した。

【０１６８】すなわち、期間１’の初めの放出電流はＩ
ｅ０，期間１’の終わりの放出電流はＩｅ１，期間２’
の初めの放出電流はＩｅ１、期間２’の終わりの放出電
流はＩｅ２であるものとする。

【０１６９】すると、ＤＣ１は式９と同様にして計算す
ることができる。

【０１７０】また、ＤＣ２は、同様な考え方により、

【数１６】として計算することができる。

【０１７１】結果としてノード２の位置の大きさが１２
８の画像データに対しては、

【数１７】だけ補正量ＣＤａｔａを加算すればよい。

【０１７２】図１１は計算された電圧降下量から、大き
さが１９２の画像データに対する補正データを算出した
例である。

【０１７３】いま、画像データが１９２のときに期待さ
れる放出電流パルスによる放出電荷量Ｑ５は、

【数１８】となる。

【０１７４】一方、電圧降下の影響を受けた、実際の放
出電流パルスによる放出電荷量は、近似的には次のよう
に計算することができる。

【０１７５】すなわち、ノード２のタイムスロット＝０
の時の放出電流をＩｅ０，タイムスロット＝６４のとき
の放出電流をＩｅ１，タイムスロット＝１２８の時の放
出電流をＩｅ２，タイムスロット＝１９２の時の放出電
流をＩｅ３とし、０〜６４の間の放出電流はＩｅ０とＩ
ｅ１の間を直線的に変化し、６４〜１２８の間はＩｅ１
とＩｅ２の間を直線で結んだ線上を変化し、１２８〜１
９２の間はＩｅ２とＩｅ３の間を直線で結んだ線上を変
化するものと近似すれば、０〜１９２までのタイムスロ
ットの間の投入電荷量Ｑ６は図１１（ｂ）の３つの台形
の面積となる。

【０１７６】すなわち、

【数１９】として計算できる。

【０１７７】一方、電圧降下の補正量を以下のように計
算した。

【０１７８】タイムスロット０〜６４に相当する期間を
期間１，６４〜１２８に相当する期間を期間２，１２８
〜１９２に相当する期間を期間３と定義する。

【０１７９】先ほどと同様に、補正を施した後には、期
間１の部分がＤＣ１だけ伸びて期間１’に伸長され、期
間２の部分がＤＣ２だけ伸びて、期間２’に伸長され、
期間３の部分がＤＣ３だけ伸びて期間３’に伸張される
ものと考える。

【０１８０】この際、おのおのの期間は補正を施される
ことにより、放出電荷量が前述のＱ０と同じになるもの
とする。

【０１８１】また、各期間の初めと終わりの放出電流
は、補正の前後で変わらないものと仮定した。

【０１８２】すなわち、期間１’の初めの放出電流は、
Ｉｅ０，期間１’の終わりの放出電流はＩｅ１，期間
２’の初めの放出電流はＩｅ１、期間２’の終わりの放
出電流は、Ｉｅ２、期間３’の初めの放出電流はＩｅ
３、期間３’の終わりの放出電流はＩｅ４であるものと
する。

【０１８３】すると、ＤＣ１、ＤＣ２はそれぞれ式９，
１２と同様に計算することができる。

【０１８４】また、ＤＣ３については、

【数２０】として計算することができる。

【０１８５】結果としてノード２の位置の大きさが１９
２の画像データに加算する補正データＣＤａｔａとして
は、

【数２１】を加算すればよい。

【０１８６】以上のようにしてノード２の位置に対する
画像データ６４，１２８，１９２の補正データＣＤａｔ
ａを算出した。

【０１８７】また、パルス幅が０の時には、当然ながら
放出電流に対する電圧降下の影響はないため、補正デー
タは０とし画像データに加算する補正データＣＤａｔａ
も０とした。

【０１８８】なお、このように０，６４，１２８，１９
２というように、とびとびの画像データに対して補正デ
ータを計算しているのは、計算量を減らすことを狙った
ものである。

【０１８９】すなわちすべての画像データに対して同様
の計算を行っては、非常に計算量が大きくなり、計算を
行うためのハードウエア量が非常に大きくなってしま
う。

【０１９０】一方、あるノードの位置においては、画像
データが大きいほど、補正データも大きくなる傾向があ
る。これにより、任意の画像データに対する補正データ
を算出する際には、その画像データの近傍のすでに補正
データが算出されている点と点を直線近似により補間す
れば、計算量を大幅に減少させることができるためであ
る。なお、この補間については離散的補正データ補間手
段を説明する際に詳しく説明する。

【０１９１】また、同様な考え方をすべてのノードの位
置において適用すれば、すべてのノードの位置におけ
る、画像データ＝０，６４，１２８，１９２の補正デー
タを算出できる。

【０１９２】なお、このように補正データを算出されて
いる離散的な画像データのことを画像データ基準値と呼
ぶ。

【０１９３】本例ではタイムスロットを０，６４，１２
８，１９２の４点に対して縮退モデルを適用して、各時
刻の電圧降下量を計算したことにより、補正データも画
像データが０，６４，１２８，１９２の４つの画像デー
タ基準値に対する補正データを求めることができた。

【０１９４】しかし、好ましくは縮退モデルにより電圧
降下を計算する時間の間隔を細かくすることで、電圧降
下の時間変化をより精密に扱うことができ、離散的な画
像データ基準値の個数が増加する一方、近似計算の誤差
を低減することができる。

【０１９５】具体的には、図９〜１１では、図を簡略化
するためにタイムスロット０，６４，１２８，１９２の
４点のみにおいて計算を行ったが、実際には、タイムス
ロット０〜２５５のうち１６タイムスロットおきに計算
を行ったところ（すなわち画像データの基準値を画像デ
ータの大きさで１６ごとに設定した）、好ましかった。

【０１９６】なお、その際には同様な考え方に立って、
式６〜式１６を変形して計算を行えばよい。

【０１９７】図１２（ａ）は、上述の方法により、ある
入力画像データに対し、各々のノードの位置における、
画像データ＝０，６４，１２８，１９２に対する補正デ
ータＣＤａｔａを離散的に計算した結果の一例である。

【０１９８】なお、同図では同一の画像データに対する
離散的補正データを、図を見やすくするために、点線の
曲線で結んで記載した。

【０１９９】（離散的補正データの補間方法）離散的に
算出された補正データは、各ノードの位置に対する離散
的なものであって、任意の水平位置（列配線番号）にお
ける補正データを与えるものではない。またそれと同時
に、各ノード位置においていくつかの予め定められた画
像データの基準値の大きさを持つ画像データに対する補
正データであって実際の画像データの大きさに応じたに
対する補正データをあたえるものではない。

【０２００】そこで、発明者らは、各列配線における入
力画像データの大きさに適合した補正データを、離散的
に算出した補正データを補間することにより算出した。

【０２０１】図１２（ｂ）はノードｎとノードｎ＋１の
間に位置するｘという位置における、画像データＤａｔ
ａに対する補正データＣＤを算出する方法を示した図で
ある。

【０２０２】なお前提として、補正データはすでにノー
ドｎ及びノードｎ＋１の位置Ｘｎ及びＸｎ＋１において
離散的に計算されているものとする。

【０２０３】また、入力画像データはすでに離散的に補
正データが算出されている画像データである、画像デー
タ基準値のＤｋとＤｋ＋１の間の値をとるものとする。

【０２０４】いま、ノードｎのｋ番目の画像データの基
準値に対するパルス幅Ｄｋの離散的補正データをＣＤａ
ｔａ［ｋ］［ｎ］と表記するならば、位置ｘにおけるパ
ルス幅Ｄｋの補正データＣＡは、ＣＤａｔａ［ｋ］
［ｎ］とＣＤａｔａ［ｋ］［ｎ＋１］の値を用いて、直
線近似により、以下のように計算できる。

【０２０５】すなわち、

【数２２】となる。

【０２０６】ただし、Ｘｎ、Ｘｎ＋１はそれぞれノード
ｎ、（ｎ＋１）の水平表示位置であって、前述したブロ
ックを決定するときに定められる定数である。

【０２０７】また、位置ｘにおける画像データＤｋ＋１
の補正データＣＢは以下のように計算できる。

【０２０８】すなわち、

【数２３】となる。

【０２０９】ＣＡとＣＢの補正データを直線近似するこ
とにより、位置ｘにおける画像データＤａｔａに対する
補正データＣＤは、以下のように計算できる。

【０２１０】すなわち、

【数２４】となる。

【０２１１】以上のように、離散的補正データから実際
の位置や画像データの大きさに適合した補正データを算
出するためには、式１７〜式１９に記載した方法により
簡単に計算できる。

【０２１２】このようにして算出した補正データを画像
データに加算して画像データを補正し、補正後の画像デ
ータ（補正画像データと呼ぶ）に応じてパルス幅変調を
行えば、従来からの課題であった表示画像における、電
圧降下による影響を低減することができ、画質を向上さ
せることができる。

【０２１３】また、予てからの課題であった補正のため
のハードウエアも、これまで説明してきたような縮退化
などの近似を導入することにより、計算量を低減化する
ことができるため非常に小規模なハードウエアで構成す
ることができるという優れたメリットがあった。

【０２１４】（システム全体と各部分の機能説明）次
に、補正データ算出手段を内蔵した画像表示装置のハー
ドウエアについて説明する。

【０２１５】図１３はその回路構成の概略を示すブロッ
ク図である。図において１は図１の表示パネル、Ｄｘ１
〜ＤｘＭ及びＤｘ１’〜ＤｘＭ’は表示パネルの走査配
線の電圧供給端子、Ｄｙ１〜ＤｙＮは表示パネルの変調
配線の電圧供給端子、Ｈｖはフェースプレートとリアプ
レートの間に加速電圧を印加するための高圧供給端子、
Ｖａは高圧電源、２は走査回路、３は同期信号分離回
路、４はタイミング発生回路、７は同期分離回路３によ
りＹＰｂＰｒ信号をＲＧＢに変換するための変換回路、
１７は逆γ処理部、２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂは乗算器、
９はデータ配列変換部、５は画像データ１ライン分のシ
フトレジスタ、６は画像データ１ライン分のラッチ回
路、８は表示パネルの変調配線に変調信号を出力するパ
ルス幅変調手段、１２は加算器、１４は補正データ算出
手段である。

【０２１６】また、同図においてＲ、Ｇ、ＢはＲＧＢパ
ラレルの入力映像データ、Ｒａ，Ｇａ，Ｂａは後述する
逆γ変換処理を施したＲＧＢパラレルの映像データ、Ｄ
ａｔａはデータ配列変換部によりパラレル・シリアル変
換された画像データ、ＣＤは補正データ算出手段により
算出された補正データ、Ｄｏｕｔは加算器により画像デ
ータに補正データを加算することにより、補正された画
像データ（補正画像データ）である。

【０２１７】（同期分離回路、タイミング発生回路）本
実施形態の画像表示装置は、ＮＴＳＣや、ＰＡＬ、ＳＥ
ＣＡＭ、ＨＤＴＶなどのテレビジョン信号や、コンピュ
ータの出力であるＶＧＡなどをともに表示することがで
きる。

【０２１８】図１３では図を簡単化するため、ＨＤＴＶ
方式のみについて記載している。

【０２１９】ＨＤＴＶ方式の映像信号は、まず同期分離
回路３により同期信号Ｖｓｙｎｃ，Ｈｓｙｎｃを分離
し、タイミング発生回路に供給する。同期分離された映
像信号は、ＲＧＢ変換手段に供給される。ＲＧＢ変換手
段の内部には、ＹＰｂＰｒからＲＧＢへの変換回路の他
に、不図示のローパスフィルタやＡ／Ｄ変換器などが設
けられており、ＹＰｂＰｒをディジタルＲＧＢ信号へと
変換し、逆γ処理部へと供給する。

【０２２０】（タイミング発生回路）タイミング発生回
路は、ＰＬＬ回路を内蔵しており、様々な映像ソースの
同期信号に同期したタイミング信号を発生し、各部の動
作タイミング信号を発生する回路である。

【０２２１】タイミング発生回路４が発生するタイミン
グ信号としては、シフトレジスタ５の動作タイミングを
制御するＴｓｆｔ、シフトレジスタから、ラッチ回路６
へデータをラッチするための制御信号Ｄａｔａｌｏａ
ｄ、変調手段８のパルス幅変調開始信号Ｐｗｍｓｔａｒ
ｔ，パルス幅変調のためのクロックＰｗｍｃｌｋ、走査
回路２の動作を制御するＴｓｃａｎなどがある。

【０２２２】（走査回路）図１４に示すように、走査回
路２及び２’は、表示パネルを一水平走査期間に１行ず
つ順次走査するために、接続端子Ｄｘ１〜ＤｘＭに対し
て選択電位Ｖｓまたは非選択電位Ｖｎｓを出力する回路
である。

【０２２３】走査回路２及び２’はタイミング発生回路
４からのタイミング信号Ｔｓｃａｎに同期して、一水平
期間ごとに、選択している走査配線を順次切り替え、走
査を行う回路である。

【０２２４】なお、Ｔｓｃａｎは垂直同期信号及び水平
同期信号などから作られるタイミング信号群である。

【０２２５】走査回路２及び２’は、図１４に示すよう
にそれぞれＭ個のスイッチとシフトレジスタなどから構
成される。これらのスイッチはトランジスタやＦＥＴに
より構成するのが好ましい。

【０２２６】なお、走査配線での電圧降下を低減するた
めには、走査回路は図１３に示したように、表示パネル
の走査配線の両端に接続され、両端からドライブされる
ことが好ましい。

【０２２７】一方、本発明の実施の形態では、走査回路
が走査配線の両端に接続されていない場合でも有効であ
り、式３のパラメータを変更するだけで適用できる。

【０２２８】（逆γ処理部）ＣＲＴは入力に対しほぼ
２．２乗の発光特性（以降逆γ特性とよぶ）を備えてい
る。

【０２２９】入力映像信号はＣＲＴのこのような特性が
考慮されており、ＣＲＴに表示した際にリニアな発光特
性となるように一般に０．４５乗のγ特性にしたがって
変換される。

【０２３０】一方、本発明の実施の形態に係る画像表示
装置の表示パネルは駆動電圧の印加時間により変調を施
す場合、印加時間の長さに対しほぼリニアな発光特性を
有しているため、入力映像信号を逆γ特性にもとづいて
変換（以降逆γ変換とよぶ）する必要がある。

【０２３１】図１３に記載した逆γ処理部は、入力映像
信号を逆γ変換するためのブロックである。

【０２３２】本実施形態の逆γ処理部は、上記逆γ変換
処理をメモリによって構成した。

【０２３３】逆γ処理部は、映像信号Ｒ，Ｇ，Ｂのビッ
ト数を８ビットとし、逆γ処理部の出力である映像信号
Ｒａ，Ｇａ，Ｂａのビット数を同じく８ビットとして、
アドレス８ビット、データ８ビットのメモリを各色ごと
用いることにより構成した（図１５）。

【０２３４】（データ配列変換部）データ配列変換部９
はＲＧＢパラレルな映像信号であるＲａ，Ｇａ，Ｂａを
表示パネルの画素配列に合わせてパラレル・シリアル変
換する回路である。データ配列変換部９の構成は図１６
に示したようにＲＧＢ各色ごとのＦＩＦＯ（Ｆｉｒｓｔ
ＩｎＦｉｒｓｔＯｕｔ）メモリ２０２１Ｒ，２０
２１Ｇ、２０２１Ｂとセレクタ２０２２から構成され
る。

【０２３５】同図では図示していないが、ＦＩＦＯメモ
リは水平画素数ワードのメモリを奇数ライン用と偶数ラ
イン用の２本備えている。奇数行目の映像データが入力
された際には、奇数ライン用のＦＩＦＯにデータが書き
込まれる一方、偶数ライン用のＦＩＦＯメモリから一つ
前の水平走査期間に蓄積された画像データが読み出され
る。偶数行目の映像データが入力された際には偶数ライ
ン用のＦＩＦＯにデータが書き込まれる一方、奇数ライ
ン用ＦＩＦＯメモリから一つ前の水平期間に蓄積された
画像データが読み出される。

【０２３６】ＦＩＦＯメモリから読み出されたデータ
は、セレクタにより表示パネルの画素配列にしたがっ
て、パラレル・シリアル変換され、ＲＧＢのシリアル画
像データＳＤａｔａとして出力される。詳細については
記載しないが、タイミング発生回路４からのタイミング
制御信号に基づいて動作する。

【０２３７】（加算器１２）加算器１２は補正データ算
出手段からの補正データＣＤと画像データＤａｔａを加
算する手段である。加算を行うことにより画像データＤ
ａｔａは補正が施され、補正画像データＤｏｕｔとして
乗算器２２へと転送される。

【０２３８】（乗算器２２）乗算器２２は補正画像デー
タＤｏｕｔとゲイン算出手段の出力するゲインＧとを乗
算する回路である。

【０２３９】ゲインＧは、ゲイン算出手段が算出する値
であって、ゲインを乗算した補正画像データＤｍｕｌｔ
が変調手段の入力範囲におさまるようにゲインを乗算す
る。

【０２４０】（平均輝度算出手段）本発明の平均輝度算
出手段は図１３に示すように、各部と接続されている。
平均輝度算出手段は、入力された画像データに対し、各
々の水平走査ラインの平均輝度を検出する手段である。

【０２４１】同手段は、加算器とレジスタなどによって
簡単に構成できる回路である。こうして検出された各水
平走査期間の平均輝度データＬＡＰＬは、ゲイン算出手
段へと転送される。

【０２４２】（ゲイン算出手段）ゲイン算出手段は、平
均輝度算出手段の検出値ＬＡＰＬを参照して、補正画像
データＤｏｕｔが変調手段の入力範囲におさまるように
ゲインを算出する手段である。

【０２４３】入力画像データの各々の水平走査ラインの
平均輝度の、フレーム内の最大値と、補正画像データＤ
ｏｕｔのフレーム内の最大値のあいだには、おおよそ図
１７（ａ）のような関係がある。

【０２４４】なお同図（ａ）は、横軸を入力画像データ
の水平走査ラインごとの平均輝度の、フレーム内最大値
ＭＡＸを、また縦軸には補正画像データＤｏｕｔのフレ
ーム内の最大値のプロットをとり、いくつかの画像デー
タのサンプルに対して、その水平走査ラインごとの平均
輝度のフレーム内最大値と、補正画像データのフレーム
内最大値をプロットしたものである。

【０２４５】なお同図（ａ）は、入力画像データのビッ
ト数は８ビット（０〜２５５）とし、補正画像データＤ
ｏｕｔのビット数は１０ビット（０〜１０２３）とし
た。

【０２４６】この水平走査ラインごとの平均輝度のフレ
ーム内の最大値ＭＡＸが、変調手段の入力範囲に入れ
ば、オーバーフローは発生しない。

【０２４７】ゲイン算出手段は、この関係を利用して、
平均輝度算出手段のフレーム内の最大値ＭＡＸを検出
し、ＭＡＸが変調手段の入力範囲内に収まるように、図
１７（ｂ）の直線からゲインＧを算出し、乗算器２２に
おいて補正画像データＤｏｕｔとの乗算を行った。なお
同図（ｂ）は変調手段の入力ビット数が８ビット（０−
２５５）の例である。

【０２４８】このゲイン算出手段では、垂直帰線期間に
おいてゲインを更新して１フレーム毎にゲインの値が変
更されるようにハードウエアを作製した。

【０２４９】また、上述したゲインの制御では、乗算器
の出力Ｄｍｕｌｔが変調手段の入力範囲に完全におさめ
ることは難しかった。

【０２５０】これに対し、発明者らは、出力Ｄｍｕｌｔ
の値をリミットするリミッタ手段を設け、乗算器の出力
が完全に変調手段の入力範囲に収まるように回路を設計
した。

【０２５１】また、本発明者らは、上述したゲインの決
定方法のほかに、以下のような別の方法によってゲイン
を算出してもよいことを確認している。

【０２５２】すなわち、現在のフレームの補正画像デー
タＤｏｕｔに施すゲインＧとしては、現在のフレームよ
りも以前のフレームで検出されたゲインＧを平均化して
用いてもよい。

【０２５３】発明者らは、このような平均化を行ったほ
うが、表示画像におけるフリッカが大きく減少されると
いう別の効果があることを確認している。

【０２５４】発明者らは、ゲインＧを平均化するフレー
ム数について検討をおこなったが、たとえば１６フレー
ム〜６４フレームを平均化したところフリッカの少な
い、好ましい画像が得られた。

【０２５５】図１８は、フリッカについて説明するため
の図である。

【０２５６】同図は、背景をグレーとして、白い棒が半
時計周りに回転する動画像の例である。このような画像
を表示する場合、棒が回転するのに合わせて、フレーム
毎に補正画像データＤｏｕｔの大きさが変化する。

【０２５７】このような映像の場合には、連続するフレ
ームごとの補正データＣＤの最大値が図１９に示すよう
に変動する。したがって、数１００に示したようにフレ
ームごとにゲインを設定すると、図２０（ａ）に示すよ
うにフレーム毎のゲインの変動が激しくなるため、結果
として表示画像の輝度変動が激しくなり、フリッカ感が
発生する。

【０２５８】これに対し、ゲインが平均化した場合にお
いては、図２０（ｂ）に示したように、ゲインの変動が
小さくなり、輝度の変動が少なくなるためフリッカ感が
大幅に減少する点で好ましかった。なお同図（ｂ）では
白丸のグラフが、平均化を行わなかった場合のゲインＧ
の時間変動、黒丸のグラフが平均化を行った場合のゲイ
ンＧの時間変動である。

【０２５９】（リミッタ手段）以上のようにして、オー
バーフローがおきないようにゲインを決定できれば問題
ないが、上述したいくつかのゲイン決定方法によれば、
必ずオーバーフローがおきないようにゲインを決定する
ことは困難であるので、リミッタを設けておくこともで
きる。

【０２６０】リミッタは、予め設定されたリミット値を
有し、リミッタに入力される補正画像データＤｍｕｌｔ
とリミット値を比較し、補正画像データよりもリミット
値が小さければ、リミット値を出力し、補正画像データ
Ｄｍｕｌｔよりもリミット値が大きければ、補正画像デ
ータＤｍｕｌｔを出力する（図１３における信号名は補
正画像データＤｌｉｍ）。

【０２６１】リミッタは、図２１（ａ）に示すようにリ
ミット値まで一定の傾きの直線である折れ線の特性を示
すものでも良いし、図２１（ｂ）に示すように最大値で
飽和する飽和特性のような曲線の特性を示すものでも良
い。図２１（ａ）の特性のリミッタはコンパレータによ
って実現することができ、図２１（ｂ）の特性のリミッ
タはテーブルメモリなどにより実現することができる。

【０２６２】リミッタ手段によって、変調手段の入力範
囲に完全に制限された補正画像データＤｌｉｍは、シフ
トレジスタ、ラッチを介して変調手段へと供給される。

【０２６３】（遅延回路１９）データ配列変換部により
並び替えが行われた画像データＳＤａｔａは補正データ
算出手段と遅延回路１９に入力される。補正データ算出
手段の補正データ補間部はタイミング制御回路からの水
平位置情報ｘと画像データＳＤａｔａの値を参照して、
それらにあった補正データＣＤを算出する。

【０２６４】遅延回路１９は、補正データ算出にかかる
時間を吸収するために設けられており、加算器で画像デ
ータに補正データが加算される際に、画像データにそれ
に対応した補正データが正しく加算されるよう遅延を行
う手段である。同手段はフリップフロップを用いること
により構成できる。

【０２６５】（シフトレジスタ、ラッチ回路）補正デー
タ補間部の出力である画像データリミッタ回路の出力で
ある補正画像データＤｌｉｍは、シフトレジスタ５によ
り、シリアルなデータフォーマットから、各変調配線毎
のパラレルな画像データＩＤ１〜ＩＤＮへとシリアル／
パラレル変換されラッチ回路へ出力される。ラッチ回路
では１水平期間が開始される直前にタイミング信号Ｄａ
ｔａｌｏａｄにより、シフトレジスタからのデータをラ
ッチする。ラッチ回路６の出力は、パラレルな画像デー
タＤ１〜ＤＮとして変調手段へと供給される。

【０２６６】なお本実施形態では画像データＩＤ１〜Ｉ
ＤＮ、Ｄ１〜ＤＮはそれぞれ８ビットの画像データとし
た。これらの動作タイミングはタイミング発生回路４
（図１３）からのタイミング制御信号ＴＳＦＴ及びＤａ
ｔａｌｏａｄに基づいて動作する。

【０２６７】（変調手段の詳細）ラッチ回路６の出力で
あるパラレル画像データＤ１〜ＤＮは変調手段８へと供
給される。

【０２６８】変調手段は、図２２（ａ）に示したよう
に、ＰＷＭカウンタと、各変調配線ごとにコンパレータ
とスイッチ（同図ではＦＥＴ）を備えたパルス幅変調回
路（ＰＷＭ回路）である。

【０２６９】画像データＤ１〜ＤＮと変調手段の出力パ
ルス幅の関係は、図２２（ｂ）のようなリニアな関係に
ある。

【０２７０】同図（ｃ）に変調手段の出力波形の例を３
つ示す。

【０２７１】同図において上側の波形は、変調手段への
入力データが０の時の波形，中央の波形は、変調手段へ
の入力データが１２８の時の波形，下側の波形は、変調
手段への入力データが２５５の時の波形である。

【０２７２】なお本例では変調手段への入力データＤ１
〜ＤＮのビット数は８ビットとした。

【０２７３】なお、前述の説明では、変調手段の入力デ
ータが２５５のときは、一水平走査期間に相当するパル
ス幅の変調信号が出力されると記載した箇所があるが、
詳細には同図（ｃ）のように非常に短い時間ではあるが
パルスの立ち上がる前と、立ち下がった後に駆動しない
期間を設けタイミング的な余裕を持たせている。

【０２７４】図２３は、本発明の変調手段の動作を示す
タイミングチャートである。

【０２７５】同図において、Ｈｓｙｎｃ（図面も同様に
変更して下さい。）は水平同期信号、Ｄａｔａｌｏａｄ
はラッチ回路６へのロード信号、Ｄ１〜ＤＮは前述の変
調手段の列１〜Ｎへの入力信号、ＰｗｍｓｔａｒｔはＰ
ＷＭカウンタの同期クリア信号、ＰｗｍｃｌｋはＰＷＭ
カウンタのクロックである。また、ＸＤ１〜ＸＤＮは変
調手段の第１〜第Ｎ列の出力を表している。

【０２７６】同図にあるように１水平走査期間が始まる
と、ラッチ回路６は画像データをラッチするとともに変
調手段へデータを転送する。

【０２７７】ＰＷＭカウンタは、同図に示したように、
Ｐｗｍｓｔａｒｔ、Ｐｗｍｃｌｋに基づいてカウントを
開始し、カウント値が２５５になるとカウンタをストッ
プしカウント値２５５を保持する。

【０２７８】各列毎に設けられているコンパレータは、
ＰＷＭカウンタのカウント値と各列の画像データを比較
し、ＰＷＭカウンタの値が画像データ以上のときＨｉｇ
ｈを出力し、それ以外の期間はＬｏｗを出力する。

【０２７９】コンパレータの出力は、各列のスイッチの
ゲートに接続されており、コンパレータの出力がＬｏｗ
の期間は同図の上側（ＶＰＷＭ側）のスイッチがＯＮ、
下側（ＧＮＤ側）のスイッチがＯＦＦとなり、変調配線
を電圧ＶＰＷＭに接続する。

【０２８０】逆にコンパレータの出力がＨｉｇｈの期間
は、同図の上側のスイッチがＯＦＦし、下側のスイッチ
がＯＮするとともに、変調配線の電圧をＧＮＤ電位に接
続する。

【０２８１】各部が以上のように動作することで、変調
手段が出力するパルス幅変調信号は、図２３のＤ１、Ｄ
２、ＤＮに示したような、パルスの立ち上がりが同期し
た波形となる。

【０２８２】（補正データ算出手段）補正データ算出手
段は前述した補正データ算出方法により、電圧降下の補
正データを算出する回路である。補正データ算出手段は
図２４に示すように離散的補正データ算出部と補正デー
タ補間部の２つのブロックから構成される。

【０２８３】離散的補正データ算出部では入力された映
像信号から電圧降下量を算出し、電圧降下量から補正デ
ータを離散的に計算する。同算出部は計算量やハードウ
エア量を減少させるために、前述の縮退モデルの概念を
導入して、補正データを離散的に算出する。

【０２８４】離散的に算出された補正データは補正デー
タ補間部により補間され、画像データの大きさやその水
平表示位置ｘに適合した補正データＣＤが算出される。

【０２８５】（離散的補正データ算出部）図２５は本発
明の離散的補正データを算出するための離散的補正デー
タ算出部である。

【０２８６】同図において１００ａ〜１００ｄは点灯数
カウント手段、１０１ａ〜１０１ｄは各ブロックごと
の、各時刻における点灯数を格納するレジスタ群、１０
２はＣＰＵ、１０３は式２及び３で記載したパラメータ
ａｉｊを記憶するためのテーブルメモリ、１０４は計算
結果を一時記憶するためのテンポラリレジスタ、１０５
はＣＰＵのプログラムが格納されているプログラムメモ
リ、１１０は電圧降下量を放出電流量に変換する変換デ
ータが記載されたテーブルメモリ、１０６は前述した離
散的補正データの計算結果を格納するためのレジスタ群
である。

【０２８７】点灯数カウント手段１００ａ〜１００ｄ
は、同図（ｂ）に記載したようなコンパレータと加算器
などから構成されている。映像信号Ｒａ、Ｇａ、Ｂａは
それぞれコンパレータ１０７ａ〜ｃに入力され、逐次Ｃ
ｖａｌの値と比較される。

【０２８８】コンパレータ１０７ａ〜ｃはＣｖａｌと画
像データの比較を行い画像データの方が大きければＨｉ
ｇｈを出力し小さければＬｏｗを出力する。

【０２８９】コンパレータの出力は加算器１０８及び１
０９により互いに足し算され、さらに加算器１１０によ
りブロックごとに加算を行い、ブロックごとの加算結果
を各々のブロックごとの点灯数としてレジスタ群１０１
ａ〜ｄへと格納する。

【０２９０】点灯数カウント手段１００ａ〜ｄにはコン
パレータの比較値Ｃｖａｌとしてそれぞれ０、６４、１
２８、１９２が入力されている。

【０２９１】結果として、点灯数カウント手段１００ａ
は画像データのうち、０より大きい画像データの個数を
カウントしそのブロックごとの総計をレジスタ１０１ａ
に格納する。

【０２９２】同様に、点灯数カウント手段１００ｂは画
像データのうち、６４より大きい画像データの個数をカ
ウントし、そのブロックごとの総計をレジスタ１０１ｂ
に格納する。

【０２９３】同様に、点灯数カウント手段１００ｃは画
像データのうち、１２８より大きい画像データの個数を
カウントし、そのブロックごとの総計をレジスタ１０１
ｃに格納する。

【０２９４】同様に、点灯数カウント手段１００ｄは画
像データのうち、１９２より大きい画像データの個数を
カウントし、そのブロックごとの総計をレジスタ１０１
ｄ格納する。

【０２９５】ブロックごと、時間ごとの点灯数カウント
されると、ＣＰＵはテーブルメモリ１０３に格納された
パラメータテーブルａｉｊを随時読み出して、式２〜５
に従い、電圧降下量を計算し、計算結果をテンポラリレ
ジスタ１０４に格納する。

【０２９６】本例ではＣＰＵに式２の計算を円滑におこ
なうための積和演算機能を設けた。

【０２９７】式２に挙げた演算を実現する手段として
は、ＣＰＵで積和演算を行わないでもよく、例えば、そ
の計算結果をメモリに入れておいてもよい。

【０２９８】すなわち、各ブロックの点灯数を入力と
し、考えられるすべての入力パターンに対し、各ノード
位置の電圧降下量をメモリに記憶させておいても構わな
い。

【０２９９】電圧降下量の計算が完了するとともに、Ｃ
ＰＵはテンポラリレジスタ１０４から、各時間、各ブロ
ックごとの電圧降下量をよみだし、テーブルメモリ２
（１１０）を参照して、電圧降下量を放出電流量に変換
し、式６〜１６に従って、離散的補正データを算出し
た。

【０３００】計算した離散的補正データは、レジスタ群
１０６に格納した。

【０３０１】（補正データ補間部）補正データ補間部は
画像データの表示される位置（水平位置）及び、画像デ
ータの大きさに適合した補正データを算出するための手
段である。同手段は離散的に算出された補正データを補
間することにより、画像データの表示位置（水平位置）
及び、画像データの大きさに合致した補正データを算出
する。

【０３０２】図２６は補正データ補間部を説明するため
の図である。

【０３０３】同図において１２３は画像データの表示位
置（水平位置）ｘから、補間に用いる離散的補正データ
のノード番号ｎ及びｎ＋１を決定するためのデコーダで
あり、１２４は画像データの大きさから、式１７〜式１
９のｋおよびｋ＋１を決定するためのデコーダである。

【０３０４】また、セレクタ１２５〜１２８は、離散的
補正データを選択して、直線近似手段に供給するための
セレクタである。

【０３０５】また、１２０〜１２２は、それぞれ式１７
〜１９の直線近似を行うための直線近似手段である。

【０３０６】図２７に直線近似手段１２０の構成例を示
す。一般に直線近似手段は式１７〜１９の演算子にあら
わされるように、減算器，積算器，加算器，割り算器な
どによって構成可能である。

【０３０７】しかし、望ましくは離散的補正データを算
出するノードとノードの間の列配線本数や、離散的補正
データを算出する画像データの間隔（すなわち電圧降下
を算出する時間間隔）が２のべき乗になるように構成す
るとハードウエアを非常に簡単に構成できるというメリ
ットがある。それらを２のべき乗に設定すれば、図２７
に示した割り算器において、Ｘｎ＋１−Ｘｎは２のべき
乗の値となり、ビットシフトすればよい。

【０３０８】Ｘｎ＋１−Ｘｎの値がいつも一定の値であ
って、２のべき乗で表される値であるならば、加算器の
加算結果をべき乗の乗数分だけシフトして出力すればよ
く、あえて割り算器を作製する必要がない。

【０３０９】また、これ以外の箇所でも離散的補正デー
タを算出するノードの間隔や、画像データの間隔を２の
べき乗とすることにより、たとえばデコーダ１２３〜１
２４を簡単に作製することが可能となるとともに、図２
７の減算器で行っている演算を簡単なビット演算に置き
換えることができるなど、非常にメリットが多い。

【０３１０】（各部の動作タイミング）図２８に各部の
動作タイミングのタイミングチャートを示す。

【０３１１】なお、同図においてＨｓｙｎｃは水平同期
信号、ＤｏｔＣＬＫはタイミング発生回路の中のＰＬＬ
回路により水平同期信号Ｈｓｙｎｃから作成したクロッ
ク、Ｒ、Ｇ、Ｂは入力切り替え回路からのディジタル画
像データ、Ｄａｔａはデータ配列変換後の画像データ、
Ｄｌｉｍはリミッタ手段の出力であって電圧降下補正を
施された補正画像データ、ＴＳＦＴはシフトレジスタ５
へ補正画像データＤｌｉｍを転送するためのシフトクロ
ック、Ｄａｔａｌｏａｄはラッチ回路６へデータをラッ
チするためのロードパルス、Ｐｗｍｓｔａｒｔは前述の
パルス幅変調の開始信号、変調信号ＸＤ１は変調配線１
へ供給されるパルス幅変調信号の一例である。

【０３１２】１水平期間の開始とともに、入力切り替え
回路からディジタル画像データＲＧＢが転送される。同
図では水平走査期間Ｉにおいて、入力される画像データ
をＲ＿Ｉ、Ｇ＿Ｉ、Ｂ＿Ｉで表すと、それらは、データ
配列変換回路９では１水平期間の間、画像データを蓄え
られ、水平走査期間Ｉ＋１において、表示パネルの画素
配置に合わせてディジタル画像データＤａｔａ＿Ｉとし
て出力される。

【０３１３】Ｒ＿Ｉ，Ｇ＿Ｉ，Ｂ＿Ｉは、水平走査期間
Ｉにおいて補正データ算出手段に入力される。同手段で
は、前述した点灯数をカウントし、カウントの終了とと
もに、電圧降下量が算出される。

【０３１４】電圧降下量が算出されるのにつづいて、離
散的補正データが算出され、算出結果がレジスタに格納
される。

【０３１５】走査期間Ｉ＋１に移り、データ配列変換部
から、１水平走査期間前の画像データＤａｔａ＿Ｉが出
力されるのに同期して、補正データ補間手段では離散的
補正データが補間され、補正データが算出される。補間
された補正データは、階調数変換部１５で直ちに階調数
変換を施され、加算器１２に供給される。

【０３１６】加算器１２では、画像データＤａｔａと補
正データＣＤを順次加算し、補正された画像データＤｌ
ｉｍをシフトレジスタへ転送する。シフトレジスタはＴ
ｓｆｔにしたがって、一水平期間分の補正画像データＤ
ｌｉｍを記憶するとともにシリアル・パラレル変換をお
こなってパラレルな画像データＩＤ１〜ＩＤＮをラッチ
回路６に出力する。ラッチ回路６はＤａｔａｌｏａｄの
立ち上がりにしたがってシフトレジスタからのパラレル
画像データＩＤ１〜ＩＤＮをラッチし、ラッチされた画
像データＤ１〜ＤＮをパルス幅変調手段８へと転送す
る。

【０３１７】パルス幅変調手段８は、ラッチされた画像
データに応じたパルス幅のパルス幅変調信号を出力す
る。本実施形態の画像表示装置では、結果として、変調
手段が出力するパルス幅は、入力された画像データに対
し、２水平走査期間分おくれて表示される。

【０３１８】このような画像表示装置により画像の表示
を行ったところ、従来からの課題であった走査配線にお
ける電圧降下量を補正することができ、それに起因する
表示画像の劣化を好適に改善することができ、非常に良
好な画像を表示することができた。

【０３１９】また、離散的に補正データを算出し、離散
的に計算した点と点の間はそれを補間して求めることに
より、補正データを非常に簡単に計算させることがで
き、さらに非常に簡単なハードウエアでそれを実現でき
るなど、非常に優れた効果があった。

【０３２０】（補正データ算出手段の適用対象等の他の
例）これまでの説明では、補正データ算出手段は、ＲＧ
Ｂパラレルな画像データから補正データを算出した場合
を示したが、特にこれにこだわることはない。

【０３２１】すなわち、データ配列変換部によりＲＧＢ
パラレルからＲＧＢシリアルに変換された画像データを
用いても補正データを求めることができることは言うま
でもない。

【０３２２】この場合、補正データを算出するのに必要
な時間を確保するために、ＲＧＢシリアルな画像データ
を遅延するためのレジスタ、もしくはメモリが必要とな
るが、同様な補正を施すことができることは言うまでも
ない。

【０３２３】また、これまでの説明では、補正データ算
出手段した結果をデータ配列変換された、ＲＧＢシリア
ルな画像データに施した例を示したが、特にこれにこだ
わることはない。

【０３２４】すなわち、データ配列変換部を単なるライ
ンメモリで置き換え、パラレルな画像データを入力し、
パラレルな画像データを出力するものとしても、ハード
ウエアの簡単な修正によって補正を施すことができるこ
とは言うまでもない。

【０３２５】もちろん、上記構成は、画像データのデー
タ配列変換（パラレル・シリアル変換）を行うのに必要
であったラインメモリと、そこでの遅延時間を積極的に
利用し、その遅延時間中に補正データを計算するととも
に、シリアルな画像データに補正を施すことにより、ハ
ードウエア量を節減する効果があることは言うまでもな
い。

【０３２６】以上のように、上述のように構成された画
像表示装置によれば、従来からの課題であった、走査配
線上の電圧降下による表示画像の劣化を好適に改善する
ことができた。

【０３２７】また、いくつかの近似を導入したことによ
り、電圧降下を補正するための、画像データの補正量を
簡単に好適に計算することができ、非常に簡単なハード
ウエアでそれを実現することができるなど、非常に優れ
た効果があった。

【０３２８】（第２の実施形態）第１の実施形態では、
入力画像データに対し、離散的な画像データの基準値を
設定するとともに、行配線上に基準点を設定し、該基準
点における、画像データ基準値の大きさの画像データに
対する補正データを算出していた。

【０３２９】さらに離散的に算出された補正データを補
間することにより、入力された画像データの水平表示位
置と、その大きさに応じた補正データを算出し、画像デ
ータと加算することにより、補正を実現していた。

【０３３０】一方、上述の構成とは別に下記の構成によ
っても同様な補正が行える。

【０３３１】離散的な水平位置と、画像データ基準値に
対する、補正画像データ（すなわち前記離散的補正デー
タと画像データ基準値の和である補正の結果）を算出
し、さらに離散的に算出された補正画像データを補間
し、入力された画像データの水平表示位置と、その大き
さに応じた補正画像データを算出する。

【０３３２】補正画像データは、オーバーフローがおき
ないように、最大値検出手段および乗算器、およびゲイ
ン算出手段に入力され、リミッタ、シフトレジスタ、ラ
ッチ回路を介して変調手段に入力される。変調手段は入
力データに従って変調をおこなってもよい。

【０３３３】このような構成では、離散的に補正結果を
算出する際に、画像データと補正データの加算を行って
いるため、補間後に画像データと補正データの加算を行
う必要はない。

【０３３４】（第３の実施形態）第１の実施形態では、
図１３に示すように、水平走査ラインごとの平均輝度レ
ベルＬＡＰＬを算出し、そのフレーム内の最大値ＭＡＸ
を用いて、ゲインＧを算出し、補正画像データＤｏｕｔ
と乗算を行って、補正画像データが変調手段の入力範囲
におさまるように制御を行っていた。

【０３３５】なお、発明者らは別の制御方法でも同様な
効果が得られることを確認している。

【０３３６】図２９は、本実施形態を説明するための図
である。

【０３３７】本実施形態でも、平均輝度算出手段によ
り、水平走査ラインごとの平均輝度レベルＬＡＰＬを算
出する。

【０３３８】ゲイン算出手段は、ＬＡＰＬのフレーム内
最大値ＭＡＸを算出するとともに、それに応じて、乗算
器２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂに供給するゲインＧを算出す
る。

【０３３９】乗算器２３Ｒ，２３Ｇ、２３Ｂは、のちほ
ど画像データに補正データを加算する際に、その加算結
果Ｄｏｕｔが変調手段の入力範囲に収まるように、予め
入力された画像データに０〜１の範囲をとるゲインを乗
算し、その大きさを制限するために設けられている。

【０３４０】なお、ＬＡＰＬのフレーム内最大値とゲイ
ンＧの間には図１７（ｂ）と類似した相関関係があるこ
とを発明者らは確認している。

【０３４１】このような構成によっても、第１の実施形
態と同様な優れた効果がある。

【０３４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の画像表示
装置によれば、従来からの課題であった、走査配線上の
電圧降下による表示画像の劣化を好適に改善することが
できた。

【０３４３】また、いくつかの近似を導入したことによ
り、電圧降下を補正するための、画像データの補正量を
簡単に好適に計算することができ、非常に簡単なハード
ウエアでそれを実現することができるなど、非常に優れ
た効果があった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る画像表示装置の概観
を示す図である。

【図２】表示パネルの電気的な接続を示す図である。

【図３】表面伝導型放出素子の特性を示す図である。

【図４】表示パネルの駆動方法を示す図である。

【図５】電圧降下の影響を説明する図である。

【図６】縮退モデルを説明する図である。

【図７】離散的に算出した電圧降下量を示すグラフであ
る。

【図８】離散的に算出した放出電流の変化量を示すグラ
フである。

【図９】画像データの大きさが６４の場合の補正データ
の算出例を示す図である。

【図１０】画像データの大きさが１２８の場合の補正デ
ータの算出例を示す図である。

【図１１】画像データの大きさが１９２の場合の補正デ
ータの算出例を示す図である。

【図１２】補正データの補間方法を説明するための図で
ある。

【図１３】補正回路を内蔵した画像表示装置の概略構成
を示すブロック図である。

【図１４】画像表示装置の走査回路の構成を示すブロッ
ク図である。

【図１５】画像表示装置の逆γ処理部の構成を示すブロ
ック図である。

【図１６】画像表示装置のデータ配列変換部の構成を示
すブロック図である。

【図１７】本発明の実施の形態のゲインの決定方法を示
すグラフである。

【図１８】連続するフレームの例を示す図である。

【図１９】連続するフレームでの補正画像データの最大
値を示すグラフである。

【図２０】連続するフレームでのゲインを示すグラフで
ある。

【図２１】本発明の実施の形態に係るリミッタの特性を
示す図である。

【図２２】画像表示装置の変調手段の構成及び動作を説
明する図である。

【図２３】画像表示装置の変調手段のタイミングチャー
トである。

【図２４】画像表示装置の補正データ算出手段の構成を
示すブロック図である。

【図２５】画像表示装置の離散的補正データ算出部の構
成を示すブロック図である。

【図２６】補正データ補間部の構成を示すブロック図で
ある。

【図２７】直線近似手段の構成を示すブロック図であ
る。

【図２８】画像表示装置のタイミングチャートである。

【図２９】本発明の実施の形態の画像表示装置の構成を
示すブロック図である。

【図３０】従来の画像表示装置の構成を示すブロック図
である。

【符号の説明】

１表示パネル２走査回路８パルス幅変調手段１２加算器１４補正データ算出手段１７逆γ処理部１９遅延回路２０平均輝度算出手段２１ゲイン算出手段２２乗算器２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂ乗算器１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ点灯数カウ
ント手段１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄレジスタ群１０３テーブルメモリ１１０テーブルメモリ１０７ａ，１０７ｂ，１０７ｃコンパレータ１２３，１２４デコーダ１００１基板１００２冷陰極素子１００３行配線（走査配線）１００４列配線（変調配線）１００７フェースプレート１００８蛍光膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０４Ｎ 5/66 Ｈ０４Ｎ 5/66 Ａ (72)発明者斎藤裕東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内Ｆターム(参考） 5C058 AA05 BA05 BA35 BB25 5C080 AA08 AA18 BB05 DD30 EE29 EE32 GG08 JJ01 JJ02 JJ04 JJ05 JJ06 KK43

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マトリクス状に配置され、複数の行配線及
び列配線を介して駆動され、画像形成に用いられる画像
形成素子と、前記行配線を順次選択し走査する走査手段
と、前記列配線に接続された変調手段とを備える画像表
示装置であって、入力された画像データに対し、各水平走査ラインの平均
輝度レベルを算出するライン平均輝度レベル算出手段
と、前記各水平走査ラインの平均輝度レベルから平均輝度レ
ベルが最大の水平走査ラインを検出する最大平均輝度レ
ベルライン検出手段と、該最大平均輝度レベルライン検出手段の出力に応じてゲ
インを算出するゲイン算出手段と、前記ゲインと前記画像データとを演算して変調画像デー
タを算出する第１演算手段と、電圧降下による輝度低下を前記変調画像データに応じて
補正するための補正データを算出する補正データ算出手
段と、前記補正データと前記変調画像データとを演算して補正
画像データを算出する第２演算手段と、を有し、前記変調手段は、前記補正画像データに従って前記列配
線に各々印加する信号を発生することを特徴とする画像
表示装置。
【請求項２】前記第１演算手段は、前記ゲインと前記画
像データとを乗算する乗算器であることを特徴とする請
求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】前記第２演算手段は、前記補正データと前
記変調画像データとを加算する加算器であることを特徴
とする請求項１又は２に記載の画像表示装置。
【請求項４】入力された画像データの１フレームごとの
平均輝度レベルを算出するフレーム平均輝度レベル算出
手段を有し、前記１フレームごとの平均輝度レベルが所
定値を超えた時に前記ゲインを補正することを特徴とす
る請求項１、２又は３に記載の画像表示装置。
【請求項５】前記ゲイン算出手段は、垂直帰線期間にお
いて前記ゲインを更新することを特徴とする請求項１乃
至４のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項６】前記ゲイン算出手段は、前フレームの前記
最大平均輝度レベルライン検出手段の出力に応じてゲイ
ンを算出することを特徴とする請求項１乃至５のいずれ
か１項に記載の画像表示装置。
【請求項７】前記ゲイン算出手段は、現在のフレームよ
り前の複数フレームの前記最大平均輝度レベルライン検
出手段の検出した最大値の平均値に基づいてゲインを算
出することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項
に記載の画像表示装置。
【請求項８】前記ゲイン算出手段は、現在のフレームよ
り前の複数フレームの前記最大平均輝度レベルライン検
出手段の検出した最大値に基づいて算出された各フレー
ムごとのゲインの平均値によりゲインを算出することを
特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像
表示装置。
【請求項９】前記第２演算手段と前記変調手段との間
に、前記変調手段へ入力される前記補正画像データの最
大値を制限するリミッタを備えることを特徴とする請求
項１乃至８のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項１０】前記リミッタは、予め設定されたリミッ
ト値を有し、前記リミッタに入力される前記補正画像データと前記リ
ミット値を比較するコンパレータを備え、前記補正画像データよりも前記リミット値が小さけれ
ば、前記リミット値を出力し、前記補正画像よりも前記リミット値が大きければ、前記
補正画像データを出力することを特徴とする請求項９に
記載の画像表示装置。
【請求項１１】前記リミッタは、予め設定されたリミッ
ト値を有し、前記リミッタに入力される前記出力データと前記リミッ
ト値を比較するテーブルメモリを備えることを特徴とす
る請求項９に記載の画像表示装置。
【請求項１２】前記ゲイン算出手段は、シーン切り替え
閾値Ｇｔｈなる、あらかじめ設定された閾値を有し、現在のフレームより前の複数のフレームに対して、各々
算出されたゲインの差の絶対値をΔＧとすると、 ΔＧ＞Ｇｔｈならば、シーン切り替えがあったものと判
断して、シーン切り替え後のフレームに対して算出され
たゲインの平均値により現在のフレームに対するゲイン
を算出することを特徴とする請求項１に記載の画像表示
装置。
【請求項１３】前記補正データ算出手段は、同一配線に
沿って設定された基準点（ノード）によって該行配線を
複数のブロックに分割し、さらに前記変調画像データを複数の領域に分割する複数
の画像データ基準値を設定し、各前記画像データ基準値に対して、１水平走査期間の入
力された変調画像データに基づいて各前記ブロックの電
圧降下量に対応した入力変調画像データの統計量を算出
する画像データ統計量算出手段と、前記算出された入力変調画像統計量に基づいて前記画像
データ基準値における前記基準点に接続された画像形成
素子によって形成されるべき画像に対応する入力変調画
像データに対応する離散的補正データを算出する離散的
補正データ算出手段と、前記離散的に算出された補正データの間を補間し、任意
の水平表示位置と、任意の画像データに対する前記補正
データを算出する補正データ補間手段と、を備えること
を特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の
画像表示装置。
【請求項１４】前記離散的補正データ算出手段は、走査
配線上の電圧降下量を算出する電圧降下量算出部と、前
記電圧降下量を、輝度低下量に変換する変換部と、前記
輝度低下量に基づいて、前記離散的補正データを算出す
る算出部と、からなることを特徴とする請求項１３に記
載の画像表示装置。
【請求項１５】前記変調手段は、変調手段の入力に応じ
て、各列配線に印加する電圧パルス波形のパルス幅を可
変することにより変調を行うパルス幅変調手段であるこ
とを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載
の画像表示装置。
【請求項１６】前記画像形成素子は、冷陰極素子である
ことを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記
載の画像表示装置。
【請求項１７】前記冷陰極素子は、表面伝導型放出素子
であることを特徴とする請求項１６に記載の画像表示装
置。