JP2003195798A - 画像表示装置及び画像表示方法 - Google Patents

画像表示装置及び画像表示方法

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JP2003195798A
JP2003195798A JP2001390599A JP2001390599A JP2003195798A JP 2003195798 A JP2003195798 A JP 2003195798A JP 2001390599 A JP2001390599 A JP 2001390599A JP 2001390599 A JP2001390599 A JP 2001390599A JP 2003195798 A JP2003195798 A JP 2003195798A
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JP2001390599A
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Osamu Sagano
治 嵯峨野
Kohei Inamura
浩平 稲村
Naoto Abe
直人 阿部
Yutaka Saito
裕 齋藤
Takeshi Ikeda
武 池田
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Canon Inc
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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】 1水平走査期間の入力画像データに対し
て、行配線の電気抵抗によって生じる電圧降下の影響を
緩和させるための補正を施した画像データである補正画
像データを生成する補正画像データ算出手段14を備
え、補正画像データ算出手段14は、入力画像データに
対応して、1水平走査期間中に行配線上に発生するべ
き、電圧降下量を空間方向及び時間方向に離散的に予測
算出する手段と、算出された電圧降下量から、前記画像
データに補正を施した補正画像データを算出する手段
と、を備える。さらに配線抵抗の製造上のばらつきや温
度特性に対しても、補正画像データ算出に用いる配線抵
抗値を変更することにより、好適に補正を行うことがで
きる。

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状に配線
された冷陰極素子等の画像を形成するための素子を備え
た画像表示装置であり、特に、画像形成素子から放出さ
れる電子線の照射を受け発光する蛍光面を備え、または
自ら発光することによって、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等の画像表示装置及び画
像表示方法に関する。
【0002】
【従来の技術】冷陰極素子を備え、冷陰極素子への電気
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。
【0003】この公報記載の画像表示装置の構成を図2
6に示す。
【0004】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。
【0005】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206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。
【0006】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205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。
【0007】乗算器208において各列配線毎に輝度デ
ータとメモリ207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。
【0008】ここでは、合算器206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。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来技術の場合には、下記のような問題が生じて
いた。
【0010】具体的には、これまで発明者らが検討を行
ってきたところ、表示パネルに用いられる行配線及び列
配線の特性を計測してみたところ、温度の変化に対する
抵抗値の変化が顕著であった。また設計及び作製上の問
題から、すべての行配線及び列配線の配線抵抗を同じ抵
抗値に作製することは難しかった。
【0011】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、簡易
な構成のハードウェアで、表示パネル内の配線の電気抵
抗に起因する駆動条件の変動を好適に補正できる画像表
示装置及び画像表示方法を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係る画像表示装置にあっては、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、入力された画像デー
タに対し、前記行配線および前記走査手段の電気抵抗に
よって発生する電圧降下の影響を補正した補正画像デー
タを算出する補正画像データ算出手段と、前記補正画像
データに応じて前記列配線に変調信号を出力する変調手
段と、を備え、前記補正画像データ算出手段は、前記電
気抵抗の変化に対応して前記補正画像データを算出する
際に用いる前記電気抵抗の値を更新する更新手段を有す
ることを特徴とする。
【0013】前記補正画像データ算出手段は、温度が変
化することによる前記電気抵抗の値の変化を検出し、該
電気抵抗の値を基準に前記補正画像データを算出すると
よい。
【0014】前記補正画像データ算出手段は、温度を計
測する温度計測手段と、前記温度から、前記配線の温度
特性を参照して、前記電気抵抗の値を算定する算定手段
と、を備えるとよい。
【0015】前記補正画像データ算出手段は、前記電気
抵抗を計測する電気抵抗計測手段を備えるとよい。
【0016】また、本発明に係る他の画像表示装置にあ
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、
入力された画像データに対し、前記行配線および前記走
査手段の電気抵抗によって発生する電圧降下の影響を補
正した補正画像データを算出する補正画像データ算出手
段と、前記補正画像データに応じて前記列配線に変調信
号を出力する変調手段と、を備え、前記補正画像データ
算出手段は、各行ごとの前記電気抵抗のばらつきに応じ
て前記補正画像データを算出する際に用いる前記電気抵
抗の値を変更する変更手段を有することを特徴とする。
【0017】前記補正画像データ算出手段は、行配線ご
とに前記電気抵抗の大きさを記憶する記憶手段を備える
とよい。
【0018】前記補正画像データ算出手段は、複数の前
記電気抵抗の代表値を格納した第一の記憶手段と、各々
の行配線の電気抵抗値がいずれの代表値に近いかを格納
する第2の記憶手段と、を備えるとよい。
【0019】前記変調手段は、前記補正画像データに基
づいて、変調電圧波形のパルス幅を変調するパルス幅変
調手段であるとよい。
【0020】前記補正画像データ算出手段は、前記電気
抵抗の大きさを参照して、入力画像データに対し前記行
配線上に発生するべき電圧降下量を算出するとともに、
電圧降下量から補正画像データを算出するとよい。
【0021】前記補正画像データ算出手段は、前記行配
線上に発生するべき電圧降下量を、行配線に沿った離散
的な位置である基準点において算出するとよい。
【0022】前記補正画像データ算出手段は、前記行配
線上に発生するべき電圧降下量を、1水平走査期間内の
複数の離散的な時刻に対して算出するとよい。
【0023】前記補正画像データ算出手段は、前記電圧
降下量を算出した位置である基準点に対応して該基準点
における、補正画像データを離散的に算出する離散的補
正画像データ算出手段と、前記離散的補正画像データ算
出手段の出力を補間し、入力された画像データの水平表
示位置に対応した、補正画像データを算出する補正画像
データ補間部と、を備えるとよい。
【0024】前記補正画像データ算出手段は、入力画像
データに対し、前記電圧降下量を算出した時刻に対応し
て設定された、複数の画像データ基準値に対応して、補
正画像データを離散的に算出する離散的補正画像データ
算出手段と、該離散的補正画像データ算出手段の出力を
補間し、入力画像データの大きさに対応した補正画像デ
ータを算出する補正画像データ補間部と、を備えるとよ
い。
【0025】前記補正画像データ算出手段は、前記電圧
降下量を算出した空間位置である基準点に対応して、該
基準点における、補正データを離散的に算出する離散的
補正データ算出手段と、離散的補正データ算出手段の出
力を補間し、入力された画像データの水平表示位置に対
応した、補正データを算出する補正データ補間部と、補
正データ補間部の出力である補正データと入力画像デー
タを演算する演算手段と、を備えるとよい。
【0026】前記補正画像データ算出手段は、入力画像
データに対し、前記電圧降下量を算出した時刻に対応し
て設定された、複数の画像データ基準値に対応して、補
正データを離散的に算出する離散的補正データ算出手段
と、離散的補正データ算出手段の出力を補間し、入力画
像データの大きさに対応した補正データを算出する補正
データ補間部と、補正データ補間部の出力である補正デ
ータと入力画像データを演算する演算手段と、を備える
とよい。
【0027】前記演算手段は、加算器であってもよい。
【0028】前記離散的補正画像データ算出手段は、前
記電圧降下量を、画像形成素子によって形成されるべき
発光輝度量に変換する変換手段を備え、前記発光輝度量
に基づいて離散的に補正画像データを算出する機能を有
するとよい。
【0029】前記離散的補正データ算出手段は、前記電
圧降下量を、画像形成素子によって形成されるべき発光
輝度量に変換する変換手段を備え、前記発光輝度量に基
づいて離散的に補正データを算出する機能を有するとよ
い。
【0030】前記画像形成素子は、印加される変調信号
に応じて電子を放出する電子放出素子であるとよい。
【0031】前記電子放出素子は、冷陰極素子であると
よい。
【0032】前記冷陰極素子は、表面伝導型放出素子で
あるとよい。
【0033】前記画像形成素子から放出された電子が衝
突して蛍光を発する蛍光部材を備えるとよい。
【0034】前記画像形成素子は、EL素子であっても
よい。
【0035】前記画像表示装置は、0でない、均一な画
像データを入力した場合に、前記走査手段の出力端子に
近い変調手段の出力するパルスのパルス幅が、同走査手
段の出力端子から遠い変調手段の出力するパルスのパル
ス幅よりも、短くなる構成であっても構わない。
【0036】更には、本発明に係る画像表示方法にあっ
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、入
力された画像データに対し、前記行配線および前記走査
手段の電気抵抗によって発生する電圧降下の影響を補正
した補正画像データを算出する補正画像データ算出手段
と、前記補正画像データに応じて前記列配線に変調信号
を出力する変調手段と、を画像表示装置に設け、前記補
正画像データ算出手段が、前記電気抵抗の変化に対応し
て前記補正画像データを算出する際に用いる前記電気抵
抗の値を更新することを特徴とする。
【0037】また、他の画像表示方法にあっては、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、入力された画
像データに対し、前記行配線および前記走査手段の電気
抵抗によって発生する電圧降下の影響を補正した補正画
像データを算出する補正画像データ算出手段と、前記補
正画像データに応じて前記列配線に変調信号を出力する
変調手段と、を画像表示装置に設け、前記補正画像デー
タ算出手段が、各行ごとの前記電気抵抗のばらつきに応
じて前記補正画像データを算出する際に用いる前記電気
抵抗の値を変更することを特徴とする。
【0038】
【発明の実施の形態】以下に図面を参照して、この発明
の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただ
し、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、
材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される
装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきもので
あり、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣
旨のものではない。
【0039】(第1の実施形態)本発明は、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、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に鑑み、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
影響を補正する処理回路を備えた画像表示装置に関す
る。
【0040】とくに、走査配線の特性(例えば電気抵
抗)が温度の変動に対して顕著な場合にも好適に補正を
行い、良好に画像を表示することを目的としている。
【0041】本実施の形態の補正回路は、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計
算し、それを補正する補正データを求め、画像データに
補正を施すものである。
【0042】このような補正回路を内蔵した画像表示装
置として、本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。
【0043】以下、本発明について説明するに際して、
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、及び、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
因する電圧降下のメカニズムについて説明した後に、本
発明の特徴である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。
【0044】(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。
【0045】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(画像
形成素子)は図2のように接続されている。
【0046】このような結線構造を単純マトリクスと呼
んでいる。
【0047】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。
【0048】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。
【0049】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。
【0050】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。
【0051】(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、及び(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。
【0052】すなわち、表面伝導型放出素子は放出電流
Ieに関して以下に述べる3つの特性を有している。
【0053】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。
【0054】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I
eの大きさを制御できる。
【0055】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。
【0056】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。
【0057】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Vth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。
【0058】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。
【0059】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。
【0060】本実施形態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。
【0061】(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。
【0062】図4は本発明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。
【0063】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。
【0064】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。
【0065】本例では、選択電位Vsを図3に記載の電
圧VSELの半分の−0.5VSELに設定し、非選択電位V
nsはGND電位とした。
【0066】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。
【0067】なお、本実施形態においては、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。
【0068】本実施形態では、電圧Vpwmの電圧は+
0.5VSELに設定した。
【0069】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VSEL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まった
く電子を放出しない。
【0070】また、電圧Vthは図3に示すように、
0.5VSELよりも大きいという特徴がある。
【0071】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。
【0072】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。
【0073】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。
【0074】本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。
【0075】(走査配線での電圧降下について)上述し
たように、本発明の根本的な課題は、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。
【0076】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VSELを印加した場合に数100μA程度で
ある。
【0077】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。
【0078】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。
【0079】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。
【0080】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。
【0081】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。
【0082】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。
【0083】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。
【0084】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。
【0085】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。
【0086】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水平走査期間の初めほど点灯し
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。
【0087】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。
【0088】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。
【0089】以上、本発明の根本的な課題である走査配
線における電圧降下について説明した。
【0090】次に、本発明の特徴である電圧降下の影響
に対する補正の仕方について詳述する。
【0091】(電圧降下の計算方法)本発明者らは、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。
【0092】しかし、本発明のような画像表示装置の表
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。
【0093】一方、本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。
【0094】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。
【0095】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
に変化するが、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。
【0096】そこで本発明者らは、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。
【0097】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。
【0098】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。
【0099】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。
【0100】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。
【0101】(縮退モデルによる電圧降下の計算)図6
(a)は、本発明の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。
【0102】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。
【0103】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)がわかっているものとする。
【0104】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。
【0105】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された。
【0106】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。ここで、分割
されたブロックはノード(基準点)によって分割された
走査配線の領域に接続される表面伝導型放出素子によっ
て構成されている。
【0107】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。
【0108】図6(b)は縮退モデルを説明するための
図である。
【0109】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
た一本の変調配線が、走査配線のブロックの中央に位置
するように接続した。
【0110】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(統計量)IF0〜IF3が流
れ込むものとした。
【0111】即ち、IFj(j=0,1,…3)は、
【数1】 として表される電流である。
【0112】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(GND)電位として各部の電圧
(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。
【0113】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。
【0114】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。)。
【0115】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。
【0116】
【数2】 すなわち、
【数3】 が成立する。
【0117】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の
定義とする。)。
【0118】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。
【0119】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3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】 さらに、
【数5】 とおく。
【0120】すると、aijは、
【数6】 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。
【0121】(式2)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。
【0122】この配線抵抗rt及びrの値としては、そ
の画像データに対応する行アドレスにより応じて、配線
抵抗rt及びrの値を変えることにより、行ごとの配線
抵抗の値に、ばらつきがあっても好適に補正を行うこと
ができる。
【0123】また、配線抵抗rtや、rの値が温度特性
により変化した場合には(式3)のrt、rの値を以下
のように更新すればよい。
【0124】一般にある箇所がT0(℃)の時の抵抗値
をr0、その温度係数αとすれば、任意の温度T(℃)
における配線抵抗r(T)の値は、
【数7】 として概算することができる。
【0125】従って、例えば(式20)の関係を有する
変換テーブルにより、温度が変化したときにその時点に
おける新たな配線抵抗を算出し、算出した新たな配線抵
抗の値によりそれまで用いられていた配線抵抗の値を更
新することで、常に電圧降下量を正確に求めることがで
きる。これにより、温度の変化に対する配線抵抗の値の
変化が顕著であっても、常に駆動条件の変動を最適に補
正することができ、良好な画像を表示する画像表示装置
を提供することができる。
【0126】なお、配線抵抗の値を更新する更新手段と
しては、電気的、磁気的信号により情報を保持、書き換
え可能な手段であればよく、例えば、フラッシュメモリ
ー、磁気ディスク、EPROM、メモリー機能を有する
CPU、を後述する補正画像データ算出手段に備えても
よい。
【0127】次に、(式1)で定めた各ブロックの総和
電流IF0〜IF3に対し、
【数8】 (式4)に示すような近似を行った。
【0128】ただし、上式においてCount i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。
【0129】IFSは表面伝導型放出素子1素子の両端
に電圧VSEL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。
【0130】すなわち、
【数9】 と定義した。
【0131】(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IF
S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。
【0132】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。
【0133】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。
【0134】このように本縮退モデルを用いれば、任意
の画像データに対し所望の時点でのノードごとの電圧降
下を計算することが可能である。
【0135】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。
【0136】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
(基準時刻)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。
【0137】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。
【0138】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。
【0139】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。
【0140】このような場合、パルス幅変調信号の立ち
上がった時刻(開始時刻)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。
【0141】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。
【0142】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。
【0143】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。
【0144】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(この場合は立ち上がり)直後の時刻を表
すものと定義する。
【0145】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。
【0146】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。
【0147】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。
【0148】(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。
【0149】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。)。
【0150】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。
【0151】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。
【0152】本発明者らは、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。
【0153】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。
【0154】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。
【0155】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、 タイムスロットが192の時の放出電流をIe3 とする。
【0156】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
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。
【0157】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。
【0158】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について説明する。
【0159】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。
【0160】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。
【0161】いま、電圧降下の影響がない場合の放出電
流をIE、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10】 としてあらわすことができる。
【0162】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。
【0163】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。
【0164】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。
【0165】すなわち、
【数11】 として計算できる。
【0166】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。
【0167】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。
【0168】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。
【0169】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12】 として計算できる。
【0170】これが前述のQ0と等しいとすれば、
【数13】 これをDC1について解けば、
【数14】 となる。
【0171】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。
【0172】すなわち、ノード2の位置の、大きさが6
4の画像データに対しては(式9)に記載のように、C
Data =DC1だけ補正量を加算すればよい。
【0173】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。
【0174】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
る放出電荷量Q3は、
【数15】 となる。
【0175】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。
【0176】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、すなわち、
【数16】 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と定義す
る。
【0179】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。
【0180】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。
【0181】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。
【0182】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。
【0183】すると、DC1は式9と同様にして計算す
ることができる。
【0184】また、DC2は、同様な考え方により、
【数17】 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12
8の画像データに対しては
【数18】 だけ補正量CDataを加算すればよい。
【0186】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。
【0187】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19】 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。
【0188】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(c)の3つの台形
の面積となる。
【0189】すなわち、
【数20】 として計算できる。
【0190】一方、電圧降下の補正量を以下のように計
算した。
【0191】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。
【0192】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。
【0193】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。
【0194】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。
【0195】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
2、期間3’の終わりの放出電流はIe3であるものと
する。
【0196】すると、DC1、DC2はそれぞれ(式
9),(式12)と同様に計算することができる。
【0197】また、DC3については、
【数21】 として計算することができる。
【0198】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22】 を加算すればよい。
【0199】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。
【0200】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。
【0201】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。
【0202】すなわち任意の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。
【0203】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補正データ補間手段
を説明する際に詳しく説明する。
【0204】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。
【0205】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、0、64,12
8,192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。
【0206】しかし、好ましくは前述したように、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、
画像データの基準値をさらに多くとることで、電圧降下
の時間変化をより精密に扱うことができ、近似計算の誤
差を低減することができる。
【0207】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。
【0208】上述の方法により、ある入力データに対
し、各々のノードの位置における、画像データ=0,6
4,128,192に対する補正データを離散的に計算
した。
【0209】本方法により求めた、ある入力画像データ
に対する離散補正データの例を図12(a)に示す。同
図において横軸は水平表示位置に対応しており、各ノー
ドの位置が記載されている。また、縦軸は補正データの
大きさである。
【0210】離散補正データは図の□、○、●、△で記
載したノードの位置と画像データDataの大きさ(画
像データ基準値=0,64,128,192)に対して
計算がされているものである。
【0211】(離散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も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補
正データをあたえるものではない。
【0212】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。
【0213】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に相当する補正データを算出する方法を示した図であ
る。
【0214】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。
【0215】また、入力画像データであるDataは、
すでに離散的に補正データが算出されている2つの画像
データ基準値DkとDk+1の間の値をとるものとす
る。
【0216】いま、ノードnのk番目の画像データの基
準値Dkに対する補正データをCData[k][n]
と表記するならば、位置xにおける画像データDkに対
する補正データCAは、CData[k][n]とCD
ata[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。
【0217】
【数23】 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。
【0218】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。
【0219】すなわち、
【数24】 となる。
【0220】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。
【0221】すなわち、
【数25】 となる。
【0222】以上のように、離散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。
【0223】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電圧降下による画質の
低下を低減することができ、画質を向上させることがで
きる。
【0224】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、非常に簡易なハードウエアで構成す
ることができるというすぐれたメリットがあった。
【0225】(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。
【0226】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(走査手段)、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、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(変調手段)、12は加算器(演算
処理手段,加算処理手段)、14は補正データ算出手
段、25は温度センサである。
【0227】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
像データである。
【0228】(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。
【0229】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。
【0230】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4に供給する。同期分離された
映像信号は、RGB変換手段7に供給される。RGB変
換手段7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17へと供給する。
【0231】(タイミング発生回路)タイミング発生回
路4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。
【0232】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5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。
【0233】(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。
【0234】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。
【0235】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。
【0236】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。
【0237】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。
【0238】一方、本発明は、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。
【0239】(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。
【0240】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。
【0241】一方、本実施形態の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。
【0242】図13に記載した逆γ処理部17は、入力
映像信号を逆γ変換するためのブロックである。
【0243】本実施形態の逆γ処理部17は、上記逆γ
変換処理をメモリによって構成した。
【0244】逆γ処理部17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17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)。
【0245】各メモリには図16に記載した逆γ特性を
記憶させた。なお同図(a)は本変換テーブルの入力映
像信号が0〜255の範囲の該テーブルに記載したデー
タである。また、同図(b)は入力画像データが0〜4
8の範囲を拡大して表示したものである。
【0246】(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17
に示したようにRGB各色ごとのFIFO(First
In First Out)メモリ2021R,20
21G、2021Bとセレクタ2022から構成され
る。
【0247】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。
【0248】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。
【0249】(加算器12)加算器12は、補正データ
算出手段14からの補正データCDと画像データDat
a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Dataは補正が施され、画像データDoutとし
てシフトレジスタへ転送される。
【0250】なお、画像データDataと補正データC
Dを加算する際に、加算器12でオーバーフローが起き
る可能性がある。
【0251】これに対し、本例ではオーバーフローを起
こさないための構成として、画像データDataと補正
データCDを加算した際の最大値に応じて、加算器のビ
ット幅と、その後の変調手段のビット幅を決定した。
【0252】より具体的には、本例の画像表示装置の場
合、画像データDataがすべて255の画面の際に補
正データが最大120になったため、 加算器の出力の最大値= 255+120 = 375 となり、加算器の出力ビット数を9ビット、変調手段の
ビット数も9ビットとして各部のビット数を決定した。
【0253】また、オーバーフローがおきないようにす
るための別の構成としては、加算される補正データの最
大値をあらかじめ見積もり、該最大値が加算されたとき
にオーバーフローがおきないように、画像データの取り
える範囲を予め小さくしておいてもよい。
【0254】画像データの取りえる大きさを小さくする
ためには、たとえば、入力画像データをA/D変換する
際に制限してもよいし、乗算器を設けて、入力された画
像データに0以上1以下のゲインを乗算し、その大きさ
を制限してもよい。
【0255】(遅延回路19)データ配列変換部9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14と遅延回路(遅延手段)19に入力され
る。補正データ算出手段14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SD
ata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。
【0256】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12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。
【0257】(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Dout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6へ出力され
る。ラッチ回路6では1水平期間が開始される直前にタ
イミング信号Dataload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8へと供
給される。
【0258】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。
【0259】(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。
【0260】変調手段は、図18(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。
【0261】画像データD1〜DNと変調手段の出力パ
ルス幅の関係は、図18(b)のようなリニアな関係に
ある。
【0262】同図(c)に変調手段の出力波形の例を3
つ示す。
【0263】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256の時の波形、下側の波形は、変調
手段への入力データが511の時の波形である。
【0264】なお本例では変調手段への入力データD1
〜DNのビット数は前述のように、オーバーフローしな
いことを考慮して、9ビットとした。
【0265】なお、前述の説明では、変調手段の入力デ
ータが511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。
【0266】図19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。
【0267】同図において、Hsync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PWM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。
【0268】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。
【0269】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511になるとカウンタをストッ
プしカウント値511を保持する。
【0270】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。
【0271】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。
【0272】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。
【0273】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19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。
【0274】(温度センサ)図14に示す、温度センサ
25は本発明に係る画像表示装置の表示パネルの温度を
計測するためのものである。前述したように本発明の表
示パネルに作製した走査配線の電気抵抗は温度特性が顕
著(温度係数〜0.0055Ω/℃)であって、該配線
での電圧降下の影響を好適に補正するためには、配線の
温度特性を考慮して、補正画像データを算出することが
好ましかった。
【0275】本実施の形態における温度センサ25は、
このような目的のために設けられたもので、図13には
図示しなかったが、表示パネルの裏面(映像を表示する
側ではないほうの面)の温度を計測するものである。
【0276】計測された温度Tmeasは、補正データ算出
手段14へと供給されて、補正データを算出する際の計
算条件として用いられる。
【0277】(補正データ算出手段)補正データ算出手
段14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14は図20に示すように離散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。
【0278】離散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手段である。同手段は計算量やハ
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。
【0279】離散補正データ算出部は1水平走査期間ご
とにテーブルメモリ103から配線抵抗r、rtの値を
読み出し、現在の行配線の配線抵抗に対するパラメータ
テーブルaijを算出する機能を有している。
【0280】また補正データを算出する段階で、前述の
温度センサからの温度Tmeasにしたがって、補正データ
を算出する際の計算条件を更新する機能も有している。
【0281】離散的に算出された補正データは補正デー
タ補間部(補正データ補間手段)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。
【0282】(離散補正データ算出部)図21は本発明
の離散補正データを算出するための離散補正データ算出
部である。
【0283】離散補正データ算出部は、以下に述べるよ
うに、画像データをブロックわけし、ブロックごとの統
計量(点灯数)を算出するとともに、統計量から各ノー
ドの位置における、電圧降下量の時間変化を計算する電
圧降下量算出部としての機能と、各時間ごとの電圧降下
量を発光輝度量に変換する機能、および発光輝度量を時
間方向に積分して、発光輝度総量を算出する機能、およ
びそれらから離散的な基準点における、画像データの基
準値に対する補正データを算出する手段である。
【0284】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は各行ごとの配線抵抗のr及びrt
を記憶するためのテーブルメモリ、113は、配線抵抗
r、rtの値から(式20)、数4〜数6を用いて算出
した現在の温度における行列aij(式3)の算出結果を
格納するためのメモリ、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、111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は前述した離散補正データの計
算結果を格納するためのレジスタ群、112は温度セン
サからの温度Tmeasを格納するためのレジスタである。
【0285】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。
【0286】なお、Cvalは前述してきた画像データ
に対して設定した、基準値に相当する。
【0287】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。
【0288】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おこない、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1
01a〜101dへと格納する。
【0289】点灯数カウント手段100a〜100dに
はコンパレータの比較値Cvalとしてそれぞれ0、6
4、128、192が入力されている。
【0290】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。
【0291】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。
【0292】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。
【0293】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に格納する。
【0294】なお、CPUは、温度センサによって計測
された温度Tmeasにしたがって計算に用いる配線抵抗
r、rtの値を更新する機能を有している。
【0295】配線抵抗r、rtの値を更新する際には、
計測された温度から(式20)にしたがって更新を行っ
た。
【0296】なお温度を計測するタイミングは、1垂直
走査期間ごとに行った。
【0297】温度センサから供給された温度Tmeasは、
温度用レジスタ112に格納される。
【0298】CPUは1垂直帰線期間ごとに、温度用レ
ジスタ112を参照するとともに、測定されたTmeasに
したがって、各行配線ごとの配線抵抗r、rtを算出す
る(式20)。
【0299】配線抵抗を算出する際には、103のテー
ブルメモリに格納されている各行ごとのr、rt(at
T0℃)の値を参照して、(式25)により、現在の
温度Tmeasにおける配線抵抗r、rtの値を算出する。
【0300】さらに、温度Tmeasにおける配線抵抗r、
rtから数4〜数6にしたがって、パラメータテーブル
aijを再計算し、メモリ103に格納する。
【0301】ブロックごと、時間ごとの点灯数がカウン
トされ、現在の温度Tmeasにおけるパラメータテーブル
aijが算出されると、CPUはメモリ113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)〜(式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。
【0302】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
(111)を参照して、電圧降下量を放出電流量に変換
し、(式6)〜(式16)に従って、離散補正データを
算出した。
【0303】計算した離散補正データは、レジスタ群1
06に格納した。
【0304】(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応じた補正データを算出す
る。
【0305】図22は補正データ補間部を説明するため
の図である。
【0306】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19)のkおよびk+1を決定するためのデコーダ
である。
【0307】また、セレクタ125〜128は、離散補
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。
【0308】また、121〜123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。
【0309】図23に直線近似手段121の構成例を示
す。一般に直線近似手段は(式17)〜(式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。
【0310】しかし、望ましくは離散補正データを算出
するノードとノードの間の列配線本数や、離散補正デー
タを算出する画像データ基準値の間隔(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2
3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。
【0311】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。
【0312】またこれ以外の箇所でも離散補正データを
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123〜124
を簡単に作製することが可能となるとともに、図23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。
【0313】(各部の動作タイミング)図24に各部の
動作タイミングのタイミングチャートを示す。
【0314】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、
Doutは電圧降下補正を施された画像データ、TSF
Tはシフトレジスタ5へ画像データDout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、Pwms
tartは前述のパルス幅変調の開始信号、変調信号X
D1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。
【0315】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。
【0316】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。
【0317】電圧降下量が算出されるのにつづいて、離
散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。
【0318】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。
【0319】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Do
utをシフトレジスタ5へ転送する。シフトレジスタ5
はTsftにしたがって、一水平期間分の画像データD
out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。
【0320】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。
【0321】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。
【0322】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。
【0323】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。
【0324】また表示パネルの配線抵抗の温度特性によ
る抵抗値の変化に対しても、計算に用いる配線抵抗の値
を更新する機能を有することで、電圧降下の影響を好適
に補正することができ、非常に好ましかった。
【0325】(第2の実施形態)第1の実施形態では、
表示パネルの裏面に温度センサを設け、これにより温度
を計測し、さらに配線抵抗の温度特性を参照すること
で、補正データを算出するための配線抵抗値を更新し、
好適に補正を実現した。
【0326】一方、本発明の主旨は、配線抵抗の変化を
検知し、それに応じて補正データを算出するための配線
抵抗値を更新すればよく、必ずしも温度を計測すること
に限るものではない。
【0327】たとえば走査手段を改良して、該手段に接
続されている走査配線の抵抗値を実際に計測する機能を
設けてもよい。
【0328】抵抗値を計測する配線は、画像の表示に用
いるものであっても、画像の表示に用いないダミーの配
線であってもよい。
【0329】画像の表示に用いる配線である場合には、
かならずしも画像を表示している期間に行う必要はな
く、水平および垂直の帰線期間において配線抵抗値を計
測するルーチンを追加してもよい。
【0330】(第3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。
【0331】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、加算器
によって画像データと加算することにより、補正を実現
していた。
【0332】一方、図25の構成によっても同様な補正
が行うことができる。
【0333】同図において、図13との差異は、14の
補正データ算出手段、加算器12を削除し、その代わり
に14aは離散補正画像データ算出部、14bは補正画
像データ補間回路(手段)を新たに設けた。
【0334】下記に図25の画像表示装置の補正画像デ
ータを算出する流れを説明する。
【0335】(1)離散的な水平位置と、画像データ基
準値に対する、離散補正画像データCDA(すなわち前
記離散補正データと画像データ基準値の和である補正の
結果)を算出する(離散補正画像データ算出部)。
【0336】この際に温度センサにより計測した温度Tm
easにしたがって離散補正画像データを算出する際の配
線抵抗値を更新する。
【0337】(2)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Dataの大きさと、
その水平表示位置xに応じた補正画像データを算出す
る。(補正画像データ補間回路) (3)補間された補正画像データの最大値を検出し(最
大値検出手段)、これが変調手段の入力範囲におさまる
ように、ゲインG1を算出する(ゲイン算出手段)。算
出されたゲインG1と補正画像データを乗算し(乗算
器)、さらにリミッタで補正画像データの振幅を完全に
制限して、シフトレジスタ、ラッチ、変調手段へと入力
する。
【0338】なお、(1)で述べた離散補正画像データ
CDAの算出方法は、これまでの離散補正データ算出の
方法(式12)〜(式22)を変形すれば簡単に計算で
きる。
【0339】すなわち、同式は画像データ基準値=0,
64,128,192に対する離散補正データを算出す
るための式であったが、この離散補正データにそれぞれ
の画像データ基準値を加算した値を離散補正画像データ
CDAとすればよい。
【0340】このような構成では、離散的に計算を行う
段階で、画像データと補正データが加算された補正画像
データを算出しているため、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。このため、図13の加
算器12は不要となった。
【0341】また、補正画像データ補間回路の構成は、
第一の実施形態で説明した図22の補正データ補間部と
同じ構成で構成できる。
【0342】以上、このような構成によっても、電圧降
下の影響を好適に補正することができ、非常に好ましか
った。
【0343】(第4の実施形態)第1の実施形態では、
表示パネルの行配線の配線抵抗のばらつきに対してすべ
ての行配線に対し、各々の配線抵抗値をテーブル103
に格納しておき、それに基づいて電圧降下量を算出し
て、補正を行っていた。
【0344】一方好適な補正を行う上では、必ずしもす
べての行配線の配線抵抗値を記憶しなくてもよく、配線
抵抗値の典型的な代表値を複数記憶しておいて、さらに
各々の行配線がいずれの代表値に近いかを記憶してお
き、各々の行配線の配線抵抗値を算出してもよい。
【0345】(第5の実施形態)更に、本発明の根本的
な原因である走査配線上で発生する電圧降下は、走査回
路から遠くなるほど大きくなる傾向を有している。この
傾向は、走査回路を走査配線の片側のみに設けた場合で
も、両側に設けた場合でも同様である。
【0346】すなわち、走査回路を走査配線の片側に設
けた場合には、走査配線上で発生する電圧降下の大きさ
は、選択された走査配線の、走査回路のない側の端部で
最大となる特徴をもっている。
【0347】また、走査回路を走査配線の両側に設けた
場合には、走査配線上で発生する電圧降下の大きさは、
選択されている走査配線の中央付近で最大となる特徴を
もっている。
【0348】したがってこのような電圧降下の影響を画
像データ(変調データ)により補正する本発明の画像表
示装置は、その特徴としてすべての列(画素)を同じ輝
度で発光させるべく、1水平走査期間の画像データとし
て、0でない同一の画像データを入力した際には、電圧
降下の影響で実質上の駆動電圧が低下している箇所ほ
ど、補正画像データの大きさを大きくし、駆動電圧の低
下が相対的に小さい箇所ほど、補正画像データの大きさ
を小さくする。
【0349】さらに変調手段は、このようにして作成さ
れた補正画像データの大きさに対し、出力するパルス波
形のパルス幅を決定するため、変調手段が出力するパル
ス波形のパルス幅は、走査手段の出力端子に近い列ほど
短く、同走査手段の出力端子から遠い列ほど長くなる特
徴を有している。
【0350】
【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改善することができ
た。
【0351】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。
【0352】また表示パネルの配線抵抗の温度特性によ
る抵抗値の変化や、設計上や作製上の問題から発生する
配線抵抗値のばらつきに対しても、それに対応して補正
画像データを算出する際に用いる配線抵抗の値を更新す
る機能を有することで、電圧降下の影響を好適に補正す
ることができ、非常に好ましかった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施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】本発明の実施形態の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】本発明の実施形態の補正データの算出方法を説
明するための図である。
【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】本発明の実施形態の補正データの補間方法を
説明するための図である。
【図13】本発明の第1の実施形態の補正回路を内蔵し
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】本発明の実施形態に係る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】本発明の実施形態に係る画像表示装置の逆γ
処理部の構成を示すブロック図である。
【図16】本発明の実施形態に係る画像表示装置の逆γ
処理部の入出力特性を示す図である。
【図17】本発明の実施形態に係る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18】本発明の実施形態に係る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19】本発明の実施形態に係る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20】本発明の実施形態に係る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21】本発明の実施形態に係る画像表示装置の離散
補正データ算出部の構成を示すブロック図である。
【図22】本発明の実施形態の補正データ補間部の構成
を示すブロック図である。
【図23】本発明の実施形態の直線近似手段の構成を示
すブロック図である。
【図24】本発明の実施形態に係る画像表示装置のタイ
ミングチャートである。
【図25】本発明の第3の実施形態の補正回路を内蔵し
た画像表示装置の概略構成を示すブロック図である。
【図26】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 25 温度センサ 100a〜100d 点灯数カウント手段 101a〜101d レジスタ群 103 テーブルメモリ 111 テーブルメモリ2 112 温度用レジスタ 113 メモリ 107a〜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) G09G 3/20 642 G09G 3/20 642A 642P 3/30 3/30 K 301 301 (72)発明者 阿部 直人 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 (72)発明者 齋藤 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 (72)発明者 池田 武 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) 5C080 AA06 AA08 BB05 CC03 DD05 DD27 EE29 FF12 GG08 GG12 JJ02 JJ04 JJ06

Claims (26)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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、 入力された画像データに対し、前記行配線および前記走
    査手段の電気抵抗によって発生する電圧降下の影響を補
    正した補正画像データを算出する補正画像データ算出手
    段と、 前記補正画像データに応じて前記列配線に変調信号を出
    力する変調手段と、を備え、 前記補正画像データ算出手段は、前記電気抵抗の変化に
    対応して前記補正画像データを算出する際に用いる前記
    電気抵抗の値を更新する更新手段を有することを特徴と
    する画像表示装置。
  2. 【請求項2】前記補正画像データ算出手段は、 温度が変化することによる前記電気抵抗の値の変化を検
    出し、該電気抵抗の値を基準に前記補正画像データを算
    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。
  3. 【請求項3】前記補正画像データ算出手段は、 温度を計測する温度計測手段と、 前記温度から、前記配線の温度特性を参照して、前記電
    気抵抗の値を算定する算定手段と、を備えることを特徴
    とする請求項1に記載の画像表示装置。
  4. 【請求項4】前記補正画像データ算出手段は、 前記電気抵抗を計測する電気抵抗計測手段を備えること
    を特徴とする請求項1に記載の画像表示装置。
  5. 【請求項5】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、 入力された画像データに対し、前記行配線および前記走
    査手段の電気抵抗によって発生する電圧降下の影響を補
    正した補正画像データを算出する補正画像データ算出手
    段と、 前記補正画像データに応じて前記列配線に変調信号を出
    力する変調手段と、を備え、 前記補正画像データ算出手段は、各行ごとの前記電気抵
    抗のばらつきに応じて前記補正画像データを算出する際
    に用いる前記電気抵抗の値を変更する変更手段を有する
    ことを特徴とする画像表示装置。
  6. 【請求項6】前記補正画像データ算出手段は、 行配線ごとに前記電気抵抗の大きさを記憶する記憶手段
    を備えることを特徴とする請求項5に記載の画像表示装
    置。
  7. 【請求項7】前記補正画像データ算出手段は、 複数の前記電気抵抗の代表値を格納した第一の記憶手段
    と、各々の行配線の電気抵抗値がいずれの代表値に近い
    かを格納する第2の記憶手段と、を備えることを特徴と
    する請求項5に記載の画像表示装置。
  8. 【請求項8】前記変調手段は、前記補正画像データに基
    づいて、変調電圧波形のパルス幅を変調するパルス幅変
    調手段であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれ
    か1項に記載の画像表示装置。
  9. 【請求項9】前記補正画像データ算出手段は、前記電気
    抵抗の大きさを参照して、入力画像データに対し前記行
    配線上に発生するべき電圧降下量を算出するとともに、
    電圧降下量から補正画像データを算出することを特徴と
    する請求項1または5に記載の画像表示装置。
  10. 【請求項10】前記補正画像データ算出手段は、前記行
    配線上に発生するべき電圧降下量を、行配線に沿った離
    散的な位置である基準点において算出することを特徴と
    する請求項9に記載の画像表示装置。
  11. 【請求項11】前記補正画像データ算出手段は、前記行
    配線上に発生するべき電圧降下量を、1水平走査期間内
    の複数の離散的な時刻に対して算出することを特徴とす
    る請求項9に記載の画像表示装置。
  12. 【請求項12】前記補正画像データ算出手段は、 前記電圧降下量を算出した位置である基準点に対応して
    該基準点における、補正画像データを離散的に算出する
    離散的補正画像データ算出手段と、 前記離散的補正画像データ算出手段の出力を補間し、入
    力された画像データの水平表示位置に対応した、補正画
    像データを算出する補正画像データ補間部と、を備える
    ことを特徴とする請求項10に記載の画像表示装置。
  13. 【請求項13】前記補正画像データ算出手段は、 入力画像データに対し、前記電圧降下量を算出した時刻
    に対応して設定された、複数の画像データ基準値に対応
    して、補正画像データを離散的に算出する離散的補正画
    像データ算出手段と、 該離散的補正画像データ算出手段の出力を補間し、入力
    画像データの大きさに対応した補正画像データを算出す
    る補正画像データ補間部と、を備えることを特徴とする
    請求項11に記載の画像表示装置。
  14. 【請求項14】前記補正画像データ算出手段は、 前記電圧降下量を算出した空間位置である基準点に対応
    して、該基準点における、補正データを離散的に算出す
    る離散的補正データ算出手段と、 離散的補正データ算出手段の出力を補間し、入力された
    画像データの水平表示位置に対応した、補正データを算
    出する補正データ補間部と、 補正データ補間部の出力である補正データと入力画像デ
    ータを演算する演算手段と、を備えることを特徴とする
    請求項10に記載の画像表示装置。
  15. 【請求項15】前記補正画像データ算出手段は、 入力画像データに対し、前記電圧降下量を算出した時刻
    に対応して設定された、複数の画像データ基準値に対応
    して、補正データを離散的に算出する離散的補正データ
    算出手段と、 離散的補正データ算出手段の出力を補間し、入力画像デ
    ータの大きさに対応した補正データを算出する補正デー
    タ補間部と、 補正データ補間部の出力である補正データと入力画像デ
    ータを演算する演算手段と、を備えることを特徴とする
    請求項11に記載の画像表示装置。
  16. 【請求項16】前記演算手段は、加算器であることを特
    徴とする請求項14または15に記載の画像表示装置。
  17. 【請求項17】前記離散的補正画像データ算出手段は、 前記電圧降下量を、画像形成素子によって形成されるべ
    き発光輝度量に変換する変換手段を備え、前記発光輝度
    量に基づいて離散的に補正画像データを算出する機能を
    有することを特徴とする請求項12または13に記載の
    画像表示装置。
  18. 【請求項18】前記離散的補正データ算出手段は、 前記電圧降下量を、画像形成素子によって形成されるべ
    き発光輝度量に変換する変換手段を備え、前記発光輝度
    量に基づいて離散的に補正データを算出する機能を有す
    ることを特徴とする請求項14または15に記載の画像
    表示装置。
  19. 【請求項19】前記画像形成素子は、印加される変調信
    号に応じて電子を放出する電子放出素子であることを特
    徴とする請求項1乃至18のいずれか1項に記載の画像
    表示装置。
  20. 【請求項20】前記電子放出素子は、冷陰極素子である
    ことを特徴とする請求項19に記載の画像表示装置。
  21. 【請求項21】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20に記載の画像表示装
    置。
  22. 【請求項22】前記画像形成素子から放出された電子が
    衝突して蛍光を発する蛍光部材を備えたことを特徴とす
    る請求項19乃至21のいずれか1項に記載の画像表示
    装置。
  23. 【請求項23】前記画像形成素子は、EL素子であるこ
    とを特徴とする請求項1乃至22のいずれか1項に記載
    の画像表示装置。
  24. 【請求項24】前記画像表示装置は、 0でない、均一な画像データを入力した場合に、 前記走査手段の出力端子に近い変調手段の出力するパル
    スのパルス幅が、同走査手段の出力端子から遠い変調手
    段の出力するパルスのパルス幅よりも、短くなることを
    特徴とする請求項1または5に記載の画像表示装置。
  25. 【請求項25】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、 入力された画像データに対し、前記行配線および前記走
    査手段の電気抵抗によって発生する電圧降下の影響を補
    正した補正画像データを算出する補正画像データ算出手
    段と、 前記補正画像データに応じて前記列配線に変調信号を出
    力する変調手段と、を画像表示装置に設け、 前記補正画像データ算出手段が、前記電気抵抗の変化に
    対応して前記補正画像データを算出する際に用いる前記
    電気抵抗の値を更新することを特徴とする画像表示方
    法。
  26. 【請求項26】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、 入力された画像データに対し、前記行配線および前記走
    査手段の電気抵抗によって発生する電圧降下の影響を補
    正した補正画像データを算出する補正画像データ算出手
    段と、 前記補正画像データに応じて前記列配線に変調信号を出
    力する変調手段と、を画像表示装置に設け、 前記補正画像データ算出手段が、各行ごとの前記電気抵
    抗のばらつきに応じて前記補正画像データを算出する際
    に用いる前記電気抵抗の値を変更することを特徴とする
    画像表示方法。
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