JP2003223131A - 画像表示装置 - Google Patents
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Abstract
クス配線が有する電気抵抗による駆動条件の変動を補正
できる画像表示装置を提供する。 【解決手段】 画像データに対し、少なくとも行配線の
抵抗分による電圧降下の影響を低減するための補正画像
データを算出する補正画像データ算出手段は、画像デー
タに対し複数の離散的な画像データ基準値を設定し、該
画像データ基準値に対する離散的補正画像データを算出
する離散補正画像データ算出部と、離散補正画像データ
算出部の出力を補間し、画像の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。
Description
された電子放出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に関
する。
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。
6に示す。
は概略以下の通りである。
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。
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。
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。
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。
た従来の構成においては、各列配線毎の乗算器、補正デ
ータを出力するためのメモリ、メモリにアドレス信号を
与えるための合算器など大規模なハードウエアが必要で
あった。
るためになされたものであって、その目的とするところ
は、従来よりも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
補正できる画像表示装置を提供することにある。
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、画像データに対し、少なくとも前記行配線
の抵抗分による電圧降下の影響を低減するための補正画
像データを算出する補正画像データ算出手段と、前記補
正画像データに基づいて前記列配線に印加する変調信号
を出力する変調手段とを備える画像表示装置であって、
前記補正画像データ算出手段は、画像データに対し複数
の離散的な画像データ基準値を設定し、該画像データ基
準値に対する離散的補正画像データを算出する離散補正
画像データ算出部と、離散補正画像データ算出部の出力
を補間し、画像の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。
れている行配線に沿って水平方向に複数の基準点を設定
し、前記基準点における、補正画像データを算出すると
ともに、前記補正画像データ補間部は、前記離散補正画
像データ算出部の出力を水平方向に補間して、画像デー
タの水平表示位置に応じた補正画像データを算出するこ
とも好適である。
れた行配線を複数の領域に分割し、分割された各々の領
域ごとに、前記画像データの統計量を算出し、さらに該
統計量から離散補正画像データを算出することも好適で
ある。
像データと該画像データに対して設定された離散的な画
像データ基準値とを比較した結果を、前記各領域ごとに
積算した量であることも好適である。
することも好適である。
とも好適である。
像データ基準値に対応した1水平走査期間の複数の時刻
に対し、画像データに対して変調を行った際の電圧降下
量を予測算出することも好適である。
準点における電圧降下量を予測算出することも好適であ
る。
像データ基準値に対応した1水平走査期間の複数の時刻
に対し、画像データに対して変調を行った際の画像形成
素子の発光輝度を予測算出することも好適である。
ータに対して変調を行った際の前記基準点の画像形成素
子の発光輝度量を予測算出することも好適である。
像データ基準値に対応して、1水平走査期間を複数の時
間領域に分割し、各々の時間領域に放出される発光輝度
量の総量が電圧降下の影響がない場合と同じになるよう
に各々の時間領域を伸長し、さらに各々の時間領域の伸
長された結果を積算して、前記離散補正画像データを算
出することも好適である。
間領域を伸長する際に、前記時間領域の境界における発
光輝度量が伸長を行うことにより変化しないものと近似
して、各時間領域の伸長量を算出することも好適であ
る。
像データ基準値に対応して、画像データのデータ範囲を
複数の領域に分割し、各々の領域に対して放出される発
光輝度量の総量が電圧降下の影響がない場合と同じにな
るように各々の領域を伸長し、さらに各々の領域の伸長
された結果を積算して、前記離散補正画像データを算出
することも好適である。
域を伸長する際に、前記領域の境界における発光輝度量
が伸長を行うことにより変化しないものと近似して、各
領域の伸長量を算出することも好適である。
基準点と隣接する基準点の間の水平方向の該画像形成素
子数は2の整数乗として表記できることも好適である。
ータ基準値の間隔は、2の整数乗として表記できること
も好適である。
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、画像データに対し、少なくとも前記行配線の抵抗分
による電圧降下の影響を低減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、該補正データと該画像デ
ータを演算する演算手段と、前記演算手段の出力に応じ
前記列配線に印加する変調信号を出力する変調手段とを
備える画像表示装置であって、前記補正データ算出手段
は、該画像データに対し複数の離散的な画像データ基準
値を設定し、該画像データ基準値に対する、離散的な補
正データを算出する離散補正データ算出部と、該離散補
正データ算出部の出力を補間し、該画像のデータの大き
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、を備えることを特徴とする。
行配線に沿って水平方向に複数の基準点を設定し、前記
基準点における、補正データを算出するとともに、前記
補正データ補間部は、前記離散補正データ算出部の出力
を水平方向に補間して、水平表示位置に応じた補正デー
タを算出することも好適である。
を複数の領域に分割し、分割された各々の領域ごとに、
入力画像データの統計量を算出し、さらに該統計量から
離散補正データを算出することも好適である。
に対して設定された離散的な画像データ基準値との比較
結果を各領域ごとに積算した結果であることも好適であ
る。
することも好適である。
とも好適である。
ータ基準値に対応した1水平走査期間の複数の時刻に対
し、画像データに対して変調を行った際の電圧降下量を
予測算出することも好適である。
における電圧降下量を予測算出することも好適である。
像データ基準値に対応した1水平走査期間の複数の時刻
に対し、画像データに対して変調を行った際の画像形成
素子の発光輝度を予測算出することも好適である。
に対して変調を行った際の前記基準点の画像形成素子の
発光輝度量を予測算出することも好適である。
ータ基準値に対応して、1水平走査期間を複数の時間領
域に分割し、各々の時間領域に放出される発光輝度量の
総量が電圧降下の影響がない場合と同じになるように各
々の時間領域を伸長し、さらに各々の時間領域の伸長さ
れた結果を積算して、前記離散補正データを算出するこ
とも好適である。
域を伸長する際に、前記時間領域の境界における発光輝
度量が伸長を行うことにより変化しないものと近似し
て、各時間領域の伸長量を算出することも好適である。
ータ基準値に対応して、画像データのデータ範囲を複数
の領域に分割し、各々の領域に対して放出される発光輝
度量の総量が電圧降下の影響がない場合と同じになるよ
うに各々の領域を伸長し、さらに各々の領域の伸長され
た結果を積算して、前記離散補正データを算出すること
も好適である。
伸長する際に、前記領域の境界における発光輝度量が伸
長を行うことにより変化しないものと近似して、各領域
の伸長量を算出することも好適である。
基準点と隣接する基準点の間の水平方向の該画像形成素
子数は2の整数乗として表記できることも好適である。
ータ基準値の間隔は、2の整数乗として表記できること
も好適である。
加算する加算器であることも好適である。
づいて、各列配線に印加する変調信号波形のパルス幅を
変調することも好適である。
応じて電子を放出する電子放出素子であることも好適で
ある。
であることも好適である。
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。
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
関し、特に、それを比較的小さな回路規模で実現するも
のである。
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。
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。
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
因する駆動電圧の低下の機構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。
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。
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。
んでいる。
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。
009が形成されている。
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とフェースプレートの間に高電圧が
印加される。
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。
放出素子は、図3のような(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。
て以下に述べる3つの特性を有している。
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。
閾値電圧Vthを持った非線形素子である。
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。
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。
型放出素子を表示装置に好適に用いることができる。
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。
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。
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。
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。
発明の表示パネルの駆動方法を具体的に説明する。
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。
を発光させる期間とする。
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。
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。
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。
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。
0.5VSELに設定した。
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。
0.5VSELよりも大きいという特徴がある。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
線における電圧降下について説明した。
に対する補正の仕方について詳述する。
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。
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。
た結果、以下のような特徴があることが分かってきた。
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。
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。
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。
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(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。)。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
〜ノード4の5つのノードを設定した。
図である。
含まれるn本の変調配線を1本に縮退化し、それが走査
配線のブロックの中央に位置するように接続した。
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。
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。
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。
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。)。
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。
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。)。
下のように簡単に導出できる。
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=0,1,2,3,4),右側の供給端
子までの配線抵抗をrri(i=0,1,2,3,
4),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、
/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。
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。
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。
流IF0〜IF3に対し、式4のような近似を行った。
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。
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。
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、以下の理由のよる。
圧降下による走査配線の電圧上昇とそれによる素子電流
の減少量とを繰り返し計算することが必要であるが、こ
の収束計算をハードウエアで計算するのは現実的でな
い。そこで、本発明においては、IFの収束値として近
似的にαIFを用いる。具体的には、電圧降下量が最大
となるとき(全白のとき)のIFの低下率(=α1)
と、電圧降下量が(最小=0)となるときのIFの低下
率(=α2)を予め見積もっておいて、α1とα2の平
均値または0.8×α1として求められる。
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。
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。
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。
を、縮退モデルを用いて簡単に計算した。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
ムスロットという時間量を定義する。
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。
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。
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。
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。
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。
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。)。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
圧対放出電流”のグラフから計算した。具体的には電圧
VSEL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。
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。
する補正データを算出する方法について説明する。
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。
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。
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、
によって放出電流が低下する現象が発生する。
による放出電荷量は、近似的には次のように計算でき
る。
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、すなわち、
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。
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。
(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。
出電荷量Q2は、
の補正データを算出した。
4の画像データに対しては式9に記載のように、CDa
ta =DC1だけ補正量を加算すればよい。
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。
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、
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。
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、
算した。
期間1、64〜128に相当する期間を期間2と定義す
る。
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。
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。
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。
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。
ることができる。
8の画像データに対しては
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。
れる放出電流パルスによる放出電荷量Q5は、
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。
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、すなわち、
算した。
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。
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。
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。
は、補正の前後で変わらないものと仮定した。
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。
12と同様に計算することができる。
2の画像データに加算する補正データCDataとして
は、
画像データ64、128、192の補正データCDat
aを算出した。
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。
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。
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。
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部を
説明する際に詳しく説明する。
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。
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。
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。
式6〜式16を変形して計算を行えばよい。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
の補正データCBは以下のように計算できる。
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。
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。
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。
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すぐれたメリットがあった。
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。
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
である。
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。
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。
方式のみについて記載している。
分離回路により同期信号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。
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。
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。
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(図14)。
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。
同期信号などから作られるタイミング信号群である。
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。
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。
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。
2.2乗の発光特性(以降逆γ特性とよぶ)を備えてい
る。
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。
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。
信号を逆γ変換するためのブロックである。
処理をメモリによって構成した。
数を8ビットとし、逆γ処理部の出力である映像信号R
a、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)。
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。
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
InFirstOut)メモリ2021R,2021
G、2021Bとセレクタ2022から構成される。
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。
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。
出手段からの補正データCDと画像データDatb・チ
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、画像データDoutとしてシフ
トレジスタへ転送される。
Dを加算する際に、加算器でオーバーフローが起きる可
能性があるが、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。
合、画像データがすべて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 となったため、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。
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。
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。
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(遅延手段)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SDb狽≠フ値
を参照して、それらにあった補正データCDを算出す
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。
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として変調手段へと供給さ
れる。
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。
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。
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。
ルス幅の関係は、図18(b)のようなリニアな関係に
ある。
つ示す。
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。
〜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。
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。
タイミングチャートである。
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、Pw
mstartはPWMカウンタの同期クリア信号、Pw
mclkはPWMカウンタのクロックである。また、X
D1〜XDNは変調手段の第1〜第N列の出力を表して
いる。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
カウント手段、101a〜101c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(電圧降下量記
憶手段)、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である。
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。
に対して設定した、基準値に相当する。
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。
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〜cへと格納する。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
なうための積和演算機能を設けた。
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。
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。
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6〜16に従って、離散補正データを算出した。
06に格納した。
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。
の図である。
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。
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。
〜19の直線近似を行うための直線近似手段である。
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。
するノードの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。
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。
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。
動作タイミングのタイミングチャートを示す。
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。
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。
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。
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。
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、補正データ補間部では離散補正
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。
正データCDzを順次加算し、補正された画像データD
outをシフトレジスタへ転送する。シフトレジスタは
Tsftにしたがって、一水平期間分の画像データDo
ut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。
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。
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。
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。
好ましい設定間隔について)上述の例では、説明を簡単
化する意味もあり、ブロックを4つとした例を示してき
た。電圧降下量や離散補正データを算出する位置である
ノードはブロックの境界位置の5つの点で表される。し
かし補正データを精度よく計算するためには、ブロック
やノードの数としては、多ければ多いほど前述した直線
近似による誤差が少なくなるため、好ましいが、その一
方で計算量が増加することは言うまでもない。
誤差を少なくするための手法としては、電圧降下量や補
正データの変化の大きい箇所はブロックや、ノードの間
隔を細かく設定し、逆に電圧降下量や補正データの変化
の小さい箇所は、ブロックや、ノードを設定する間隔を
荒くすることが好ましい。このようにノードやブロック
を設定すれば、前述した直線近似を行っても誤差を少な
く、かつ少ない計算量で計算ができるという点で非常に
好ましい。
を備えた場合に画面に全白を表示した際の補正画像デー
タを計算した計算結果の例である。
るような曲線として計算されることが好ましいが、本発
明では縮退化を行って計算しているため、実際には、図
中○マークで記載した、ノードの位置において離散補正
画像データが算出されており、その中間の位置に置いて
は、隣接するノードとノードの補正画像データを直線近
似して計算していることについては先に述べた。
(a)の点線の勾配の大きい、画面の左右両端に近いほ
ど、ノードの設定間隔を細かくし、画面の中央ほどノー
ドの設定間隔を荒くすれば、限られた計算量のなかで直
線補間を行うことによる計算誤差を低減することがで
き、好ましかった。
査回路を備えた場合に、画面に全白を表示した際の補正
画像データを計算した計算結果の例である。
左側(走査回路のある側)ほどノードの設定間隔を細か
くし、画面の右側(走査回路のない側)ほどブロック
や、ノードの設定間隔を荒くすることで、少ない計算量
で精度のよい計算を行うことができるなど、好ましかっ
た。
の間隔は2のべき乗に選択したほうが補間回路でのハー
ドウエア量を少なくできるため、好ましいことはいうま
でもない。
する間隔においては、画像データの大きさによって、以
下のように設定することが好ましかった。
データ自体の大きさが小さいため、補正データを算出し
た際の誤差により受ける影響が目立ちやすいという特徴
がある。またこれと逆に、画像データの大きさが大きい
箇所では、画像データの大きさ自体が大きいため、補正
データを算出した際の誤差による影響は目立ちにくい。
らすという観点では、画像データの小さい領域におい
て、画像データ基準値を設定する間隔を細かく設定し、
逆に、画像データの大きさの大きい領域においては、画
像データ基準値を設定する間隔を荒く設定することが好
ましかった。
タ基準値として、0、2、4、6、8、16、32、4
8、64、96、128、192、256を選択して計
算を行ったところ、非常に好ましかった。
との間の間隔は、2のべき乗に選択することで計算を行
うための補間回路のハードウエアを小さくできるため
(割り算器などをビットシフト回路に置き換えることが
可能。)非常に好ましかった。
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。
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。
っても同様な補正が行える。
対する、画像データの補正結果(すなわち前記離散補正
データと画像データ基準値の和:すなわち補正画像デー
タ)を算出し、さらに離散的に算出された補正結果を補
間し、入力された画像データの水平表示位置と、その大
きさに応じた補正結果を算出し、その補正結果に応じて
変調を行ってもよい。
データと補正データの加算された結果として算出される
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。
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。
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。
ることができるなどの優れた効果があった。
示す図である。
ある。
る。
フである。
明するための図である。
ータの算出例を示す図である。
ータの算出例を示す図である。
説明するための図である。
表示装置の概略構成を示すブロック図である。
回路の構成を示すブロック図である。
処理部の構成を示すブロック図である。
処理部の入出力特性を示す図である。
タ配列変換部の構成を示すブロック図である。
手段の構成及び動作を説明する図である。
手段のタイミングチャートである。
データ算出手段の構成を示すブロック図である。
補正データ算出部の構成を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
すブロック図である。
ミングチャートである。
ついて説明するための図である。
である。
Claims (36)
- 【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、 画像データに対し、少なくとも前記行配線の抵抗分によ
る電圧降下の影響を低減するための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基づいて前記列配線に印加する変
調信号を出力する変調手段とを備える画像表示装置であ
って、 前記補正画像データ算出手段は、画像データに対し複数
の離散的な画像データ基準値を設定し、該画像データ基
準値に対する離散的補正画像データを算出する離散補正
画像データ算出部と、 離散補正画像データ算出部の出力を補間し、画像のデー
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画像表示装置。 - 【請求項2】前記離散補正画像データ算出部は、選択さ
れている行配線に沿って水平方向に複数の基準点を設定
し、前記基準点における、補正画像データを算出すると
ともに、 前記補正画像データ補間部は、前記離散補正画像データ
算出部の出力を水平方向に補間して、画像データの水平
表示位置に応じた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。 - 【請求項3】前記離散補正画像データ算出部は、選択さ
れた行配線を複数の領域に分割し、分割された各々の領
域ごとに、前記画像データの統計量を算出し、さらに該
統計量から離散補正画像データを算出することを特徴と
する請求項2に記載の画像表示装置。 - 【請求項4】前記統計量は、 前記各々の領域ごとに該画像データと該画像データに対
して設定された離散的な画像データ基準値とを比較した
結果を、前記各領域ごとに積算した量であることを特徴
とする請求項3に記載の画像表示装置。 - 【請求項5】前記基準点は前記複数の領域の境界に位置
することを特徴とする請求項3に記載の画像表示装置。 - 【請求項6】前記基準点は前記領域の中央に位置するこ
とを特徴とする請求項3に記載の画像表示装置。 - 【請求項7】前記離散補正画像データ算出部は、前記画
像データ基準値に対応した1水平走査期間の複数の時刻
に対し、画像データに対して変調を行った際の電圧降下
量を予測算出することを特徴とする請求項1または2に
記載の画像表示装置。 - 【請求項8】前記離散補正画像データ算出部は、前記基
準点における電圧降下量を予測算出することを特徴とす
る請求項7に記載の画像表示装置。 - 【請求項9】前記離散補正画像データ算出部は、前記画
像データ基準値に対応した1水平走査期間の複数の時刻
に対し、画像データに対して変調を行った際の画像形成
素子の発光輝度を予測算出することを特徴とする請求項
1または2に記載の画像表示装置。 - 【請求項10】前記離散補正画像データ算出部は、画像
データに対して変調を行った際の前記基準点の画像形成
素子の発光輝度量を予測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。 - 【請求項11】前記離散補正画像データ算出部は、前記
画像データ基準値に対応して、1水平走査期間を複数の
時間領域に分割し、各々の時間領域に放出される発光輝
度量の総量が電圧降下の影響がない場合と同じになるよ
うに各々の時間領域を伸長し、さらに各々の時間領域の
伸長された結果を積算して、前記離散補正画像データを
算出することを特徴とする請求項1または2に記載の画
像表示装置。 - 【請求項12】前記離散補正画像データ算出部は、前記
時間領域を伸長する際に、前記時間領域の境界における
発光輝度量が伸長を行うことにより変化しないものと近
似して、各時間領域の伸長量を算出することを特徴とす
る請求項11に記載の画像表示装置。 - 【請求項13】前記離散補正画像データ算出部は、前記
画像データ基準値に対応して、画像データのデータ範囲
を複数の領域に分割し、各々の領域に対して放出される
発光輝度量の総量が電圧降下の影響がない場合と同じに
なるように各々の領域を伸長し、さらに各々の領域の伸
長された結果を積算して、前記離散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2に記載の画像
表示装置。 - 【請求項14】前記離散補正画像データ算出部は、前記
領域を伸長する際に、前記領域の境界における発光輝度
量が伸長を行うことにより変化しないものと近似して、
各領域の伸長量を算出す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】前記行配線に沿って水平方向に設定され
た基準点と隣接する基準点の間の水平方向の該画像形成
素子数は2の整数乗として表記できることを特徴とする
請求項2に記載の画像表示装置。 - 【請求項16】前記画像データに対して設定された画像
データ基準値の間隔は、2の整数乗として表記できるこ
とを特徴とする請求項1に記載の画像表示装置。 - 【請求項17】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、 画像データに対し、少なくとも前記行配線の抵抗分によ
る電圧降下の影響を低減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、 該補正データと該画像データを演算する演算手段と、 前記演算手段の出力に応じ前記列配線に印加する変調信
号を出力する変調手段とを備える画像表示装置であっ
て、 前記補正データ算出手段は、 該画像データに対し複数の離散的な画像データ基準値を
設定し、該画像データ基準値に対する、離散的な補正デ
ータを算出する離散補正データ算出部と、該離散補正デ
ータ算出部の出力を補間し、 該画像の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、を備えることを特徴とする画像
表示装置。 - 【請求項18】前記離散補正データ算出部は、選択され
た行配線に沿って水平方向に複数の基準点を設定し、前
記基準点における、補正データを算出するとともに、 前記補正データ補間部は、前記離散補正データ算出部の
出力を水平方向に補間して、水平表示位置に応じた補正
データを算出することを特徴とする請求項17に記載の
画像表示装置。 - 【請求項19】前記離散補正データ算出部は、前記行配
線を複数の領域に分割し、分割された各々の領域ごと
に、入力画像データの統計量を算出し、さらに該統計量
から離散補正データを算出することを特徴とする請求項
18に記載の画像表示装置。 - 【請求項20】前記統計量は、画像データと、画像デー
タに対して設定された離散的な画像データ基準値との比
較結果を各領域ごとに積算した結果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。 - 【請求項21】前記基準点は前記複数の領域の境界に位
置することを特徴とする請求項19に記載の画像表示装
置。 - 【請求項22】前記基準点は前記領域の中央に位置する
ことを特徴とする請求項19に記載の画像表示装置。 - 【請求項23】前記離散補正データ算出部は、前記画像
データ基準値に対応した1水平走査期間の複数の時刻に
対し、画像データに対して変調を行った際の電圧降下量
を予測算出することを特徴とする請求項17または18
に記載の画像表示装置。 - 【請求項24】前記離散補正データ算出部は、前記基準
点における電圧降下量を予測算出することを特徴とする
請求項23に記載の画像表示装置。 - 【請求項25】前記離散補正画像データ算出部は、前記
画像データ基準値に対応した1水平走査期間の複数の時
刻に対し、画像データに対して変調を行った際の画像形
成素子の発光輝度を予測算出することを特徴とする請求
項17または18に記載の画像表示装置。 - 【請求項26】前記離散補正データ算出部は画像データ
に対して変調を行った際の前記基準点の画像形成素子の
発光輝度量を予測算出することを特徴とする請求項25
に記載の画像表示装置。 - 【請求項27】前記離散補正データ算出部は、前記画像
データ基準値に対応して、1水平走査期間を複数の時間
領域に分割し、各々の時間領域に放出される発光輝度量
の総量が電圧降下の影響がない場合と同じになるように
各々の時間領域を伸長し、さらに各々の時間領域の伸長
された結果を積算して、前記離散補正データを算出する
ことを特徴とする請求項17または18に記載の画像表
示装置。 - 【請求項28】前記離散補正データ算出部は、前記時間
領域を伸長する際に、前記時間領域の境界における発光
輝度量が伸長を行うことにより変化しないものと近似し
て、各時間領域の伸長量を算出することを特徴とする請
求項27に記載の画像表示装置。 - 【請求項29】前記離散補正データ算出部は、前記画像
データ基準値に対応して、画像データのデータ範囲を複
数の領域に分割し、各々の領域に対して放出される発光
輝度量の総量が電圧降下の影響がない場合と同じになる
ように各々の領域を伸長し、さらに各々の領域の伸長さ
れた結果を積算して、前記離散補正データを算出するこ
とを特徴とする請求項17または18に記載の画像表示
装置。 - 【請求項30】前記離散補正データ算出部は、前記領域
を伸長する際に、前記領域の境界における発光輝度量が
伸長を行うことにより変化しないものと近似して、各領
域の伸長量を算出することを特徴とする請求項29に記
載の画像表示装置。 - 【請求項31】前記行配線に沿って水平方向に設定され
た基準点と隣接する基準点の間の水平方向の該画像形成
素子数は2の整数乗として表記できることを特徴とする
請求項18に記載の画像表示装置。 - 【請求項32】前記画像データに対して設定された画像
データ基準値の間隔は、2の整数乗として表記できるこ
とを特徴とする請求項17に記載の画像表示装置。 - 【請求項33】前記演算手段は画像データと補正データ
を加算する加算器であることを特徴とする請求項17に
記載の画像表示装置。 - 【請求項34】前記変調手段は、前記補正画像データに
基づいて、各列配線に印加する変調信号波形のパルス幅
を変調することを特徴とする請求項1乃至33のいずれ
か1項に記載の画像表示装置。 - 【請求項35】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34のいずれか1項に記載の画像表
示装置。 - 【請求項36】前記電子放出素子は、表面伝導型放出素
子であることを特徴とする請求項35に記載の画像表示
装置。
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CN101202006B (zh) * | 2006-12-13 | 2010-06-16 | 佳能株式会社 | 图像显示设备和图像显示设备的驱动方法 |
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-
2002
- 2002-06-11 JP JP2002170569A patent/JP3715948B2/ja not_active Expired - Fee Related
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