JP2005078017A - 輝度調整装置、輝度調整方法および画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 物理的な手法だけでは補正しきれないようなきめ細かい輝度補正を可能にすると共に、画面上での画素ごとの輝度むらの改善と経年変化による輝度劣化の回避とを共に実現することができる輝度調整装置、輝度調整方法および画像表示装置を提供する。
【解決手段】 アノード電流検出部９は、表示パネル１の画素電極（カソード配線）に印加される所定の調整用輝度信号１５に呼応して共通電極（アノード電極）に流れる電流を検出し、比較部７は、検出された検出電流値１９と予め規定された基準電流値２０とを比較し、その比較結果に応じた比較結果データ１６を出力する。表示データ調整部４は、比較結果データ１６に基づき、輝度補正値を補正値テーブル６Ａに格納する。実際の画像表示に際しては、画像信号１１に輝度補正値１２を加えることにより輝度調整を行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、マトリクス状に配列された複数の表示画素素子を複数の行配線および列配線により駆動する、例えばフィールド・エミッション・ディスプレイ等の画像表示装置、ならびにそのような画像表示装置に適用される輝度調整装置および方法に関する。

複数の行配線（行ライン）と複数の列配線（列ライン）を交差させて配置し、各交差部に電子放出素子（表示素子）を配置した画像表示装置として、ＦＥＤ（Field Emission Display；電界放出型ディスプレイ）が知られている。このＦＥＤにおいては、一般に行ラインをライン単位で順次選択しながら走査する走査手段と、列ラインに対して映像信号に基づく駆動信号をライン単位で印加する駆動手段とを備えている。

しかしながら、上記の電子放出素子を単純にマトリックス配線した画像表示装置においては、この配線抵抗に起因する電圧降下のため、各素子ごとの電位に不均一な分布が生じてしまう。具体的には、各素子に印加される実効電圧は、電圧を印加している端子に近いほど電圧が高く、端子から遠い素子ほど低くなるというように、非一様に分布する。このため、画面上での輝度むらが生じていた。これを解決する方法が、例えば特許文献１および特許文献２において提案されている。
特開２００３−５６９３号公報 特開２００１−３３２２００号公報

また、例えば特許文献３〜特許文献５において、経年変化により劣化する輝度低下に対して画面全体または走査ラインごとに輝度補正する手法が提案されている。
特開２０００−２６７６２２号公報 特開２００１−３２４９５５号公報 特開２００１−３２４９５号公報

しかしながら、上記の特許文献１や特許文献２に記載の手法では、例えば、配線抵抗の影響を軽減するなどの物理な手法により、配線抵抗に起因する輝度むらに対して改善は可能であるが、そのような物理的な手法だけでは補正しきれない（すなわち、微細な輝度調整ができない）場合もあり、また、経年変化や画素ごとの輝度ばらつきを改善することはできなかった。

また、上記の特許文献３、特許文献４および特許文献５に記載の手法では、経年変化による画面全体の輝度劣化やラインごとの輝度劣化に対しては輝度補正をすることが可能ではあるが、画素単位での輝度補正を実現することができなかった。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、物理的な手法だけでは補正しきれないようなきめ細かい輝度補正を可能にすると共に、画面上での画素ごとの輝度むらの改善と経年変化による輝度劣化の回避とを共に実現することができる輝度調整装置、輝度調整方法および画像表示装置を提供することにある。

本発明の輝度調整装置は、予め規定された調整用輝度信号を画素電極に印加する信号印加手段と、調整用輝度信号に呼応して共通電極に流れる電流を検出する検出手段と、検出手段により検出された検出電流値と、調整用輝度信号に対応して予め規定された基準電流の値とを比較する比較手段と、比較手段の比較結果に応じて、画像信号に対する輝度補正を行う補正手段とを備えている。

本発明の画像表示装置は、予め規定された調整用輝度信号を画素電極に印加する信号印加手段と、調整用輝度信号に呼応して共通電極に流れる電流を検出する検出手段と、検出手段により検出された検出電流値と、調整用輝度信号に対応して予め規定された基準電流の値とを比較する比較手段と、比較手段の比較結果に応じて画像信号に対する輝度補正を行う補正手段と、補正手段により輝度補正された画像信号に基づき、画像を表示する表示手段とを備えている。表示手段として電界放出型ディスプレイを適用した場合に、特に好適に表示を行うことができる。

本発明の画像表示方法は、予め規定された調整用輝度信号を画素電極に印加するステップと、調整用輝度信号に呼応して共通電極に流れる電流を検出するステップと、検出手段により検出された検出電流値とと調整用輝度信号に対応して予め規定された基準電流の値とを比較するステップと、比較手段の比較結果に応じて、画像信号に対する輝度補正を行うステップとを含んでいる。

本発明の輝度調整装置、画像表示装置および輝度調整方法では、予め規定された調整用輝度信号が画素電極に印加され、この調整用輝度信号に呼応して共通電極に流れる電流が検出される。検出された検出電流値と基準電流の値との比較が行われ、その比較結果に応じて、画像信号に対する輝度補正が行われる。

本発明では、画素ごとに共通電極に流れる電流を検出し、画素ごとに検出電流値と基準電流とを比較し、画素ごとに画像信号に対する輝度補正を行うようにしてもよい。また、調整用輝度信号に呼応して共通電極に流れる電流を時間的に平均化することにより、検出電流値を得ることができる。調整用輝度信号が複数の階調の各々に対応した信号であるようにし、階調ごとに共通電極に流れる電流を検出し、階調ごとに検出電流値と基準電流とを比較し、階調ごとに画像信号に対する輝度補正を行うのが好ましい。１フレームが複数の水平ラインからなる場合には、１水平ライン当たり１画素分の輝度補正値を得ることにより、１フレームの期間中に複数の画素についての輝度補正値を得ることも可能である。

なお、本発明において、「画像信号」とは、各画素を表示するために供給される、少なくとも輝度レベルを含む信号である。「画素電極」とは、各画素に対応して配置される電極であり、１つの電極によって１画素を表現する場合のほか、複数の電極によって１画素を表現する場合もある。「共通電極」とは、複数の画素電極について共通な対向電極である。１画面内のすべての画素電極についてただ一つの共通電極を設ける場合のほか、１画面分の画素電極をいくつかの画素電極グループ（例えば、１水平ライン分の画素に対応する複数の画素電極からなるグループ）に分け、各画素電極グループごとに一つの共通電極を配置する場合も含む。「調整用輝度信号」とは、輝度調整を行うために用意された一種のテスト信号である。「検出手段」は、ただ一つの場合もあるし、複数の場合もある。例えば共通電極が複数配置される場合には、各共通電極ごとに検出手段を配置し、全体として複数の検出手段を設けるようにしてもよい。「基準電流」とは、調整用輝度信号に対応して予め規定された、いわば電流の期待値（または理想値）である。「輝度補正」とは、画素の輝度を所望のレベルに調整することをいう。ここで、「所望のレベル」は、通常は、適性状態あるいは本来あるべき状態を指すが、これには限られず、故意に適正な状態からはずれるように調整する場合も含む意である。「時間的に平均化」とは、ある画素に着目したときに共通電極から得られる電流の値を、時間軸方向に沿って平均化することをいう。調整用輝度信号を例えばフレーム単位（またはフィールド単位）で供給するように構成した場合には、各フレーム（またはフィールド）内の注目画素について得られる平均電流の値を、さらに複数のフレーム（またはフィールド）にわたって平均化するという方法も考えられる。「階調ごとに」とは、調整用輝度信号によって表される画素の階調（すなわち、輝度レベル）の一つ一つについて、という意味である。「ゲート電極」とは、通常、カソード電極とアノード電極との間に配置される電極であり、印加されるゲート電圧によってカソード電極からアノード電極への電子流を制御するという機能を有する。

本発明の輝度調整装置および方法または画像表示装置によれば、配線抵抗による電圧降下に基づく輝度変動のみならず、経時変化に基づく輝度変動をも補正可能である。特に、画素ごとに共通電極に流れる電流を検出し、画素ごとに検出電流値と基準電流とを比較するようにすれば、画素ごとに画像信号に対する輝度補正を行うことも可能である。

また、階調ごとに共通電極に流れる電流を検出し、階調ごとに検出電流値と基準電流とを比較するようにすれば、階調ごとに画像信号に対する輝度補正を行うことができ、デジタル−アナログ変換時等に発生する微分直線性や積分直線性の改善も可能である。

また、１水平ライン当たり１画素分の輝度補正値を得ることにより、１フレームの期間中に複数の画素についての輝度補正値を得るようにすれば、１画面分の輝度補正値の取得に要する時間を短縮できる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
［第１の実施の形態］
図１は本発明の第１の実施の形態に係る画像表示装置の概略構成を表すものである。なお、本実施の形態に係る輝度調整装置および輝度調整方法は、この画像表示装置によって具現化されるので、以下、併せて説明する。

この画像表示装置は、マトリクス状に配列された複数の表示画素を複数の行配線および列配線により駆動するように構成された表示パネル１と、表示パネル１をマトリクス駆動するドライバ部２と、ドライバ部２に表示データを供給する表示データ出力部３と、表示データの輝度レベルを画素（ドット）単位で調整する表示データ調整部４と、輝度調整用の信号１５（以下、調整用輝度信号１５という。）を生成して表示データ調整部４に供給する調整用データ生成部５とを備えている。この画像表示装置はまた、補正値テーブル６Ａ（図３参照）を保有するＲＡＭ（Random Access Memory）６と、表示データ調整部４に接続された比較部７と、比較部７に接続され、基準電流値Ｉr を保有するＲＯＭ（Read Only Memory）８と、表示パネル１および比較部７に接続されたアノード電流検出部９とを備えている。ＲＡＭ６の補正値テーブル６Ａは、後述するように（図３）、表示データの輝度調整量を示す輝度補正値を各画素ごとに記憶するものである。基準電流値Ｉr は、表示データを所定の輝度レベル（以下、基準輝度レベルＬｒという。）に設定したときに表示パネル１の共通電極であるアノード電極（図２参照）に流れる電流（アノード電流）の期待値または基準値（以下、単に基準電流値という。）である。

ここで、主として調整用データ生成部５およびドライバ部２が本発明における「信号印加手段」の一具体例に対応し、アノード電流検出部９が本発明における「検出手段」の一具体例に対応する。また、比較部７が本発明における「比較手段」の一具体例に対応し、主として表示データ調整部４およびＲＡＭ６が「補正手段」の一具体例に対応する。また、ＲＡＭ６が本発明における「記憶手段」の一具体例に対応し、表示データ調整部４が本発明における「決定手段」および「調整手段」の一具体例に対応する。

表示パネル１は、例えば、後述するような構造（図２）の電界放出型表示素子（ＦＥＤ）を用いて構成されている。本実施の形態では、ｎ×ｍ個（ｎ，ｍは正の整数）の画素が表示パネル１に表示できるようになっているものとする。ここで、ｎは行方向（水平ライン方向）の総画素数を示し、ｍは列方向（垂直方向）の総画素数を示す。表示データ出力部３は、入力されたディジタルの表示データ（画像信号１１Ａまたは調整用輝度信号１５Ａ）をアナログの表示データ（画像信号１１Ｂまたは調整用輝度信号１５Ｂ）に変換してドライバ部２に供給する等の機能を有するものである。

表示データ調整部４は、いくつかの重要な機能を備えている。第１の機能は、入力されたディジタルＲＧＢ形式の画像信号１１に対して、ＲＡＭ６の補正値テーブル６Ａから読み出した輝度補正値１２を加算することにより輝度補正を行い、この加算結果を表示データ１３として表示データ出力部３に供給する機能である。第２の機能は、ＲＡＭ６の補正値テーブル６Ａの輝度補正値を決定し、更新する機能である。この機能は、調整用データ生成部５で生成された調整用輝度信号１５に基づく表示に対応して比較部７から得られた比較結果データ１６と、その調整用輝度信号１５に対応してＲＡＭ６の補正値テーブル６Ａから読み出された輝度補正値１２とに基づいて、新たな輝度補正値を決定し、この新たな輝度補正値を更新輝度補正値１７として補正値テーブル６Ａに書き戻すという補正値更新処理を行う機能である。その詳細は後述する（図７）。なお、表示データ調整部４は、輝度補正のほかに、色補正や輪郭補正等の各種の画像処理をも行うことができるようになっていてもよい。また、表示データ調整部４は、入力された調整用輝度信号１５に基づいて表示パネル１の画面に表示が行われているときに、画面上のどの画素が点灯しているか、何画素点灯しているか、どのような輝度レベルで点灯しているか等について認識するようになっている。

アノード電流検出部９は、調整用輝度信号１５Ｂに対応して表示パネル１のアノード電極を流れるアノード電流１８を検出し、その検出したアノード電流の値（以下、検出電流値という。）１９を比較部７に供給するものである。ここにいう調整用輝度信号１５Ｂは、後述する図４および図５に示したように、表示パネル１におけるｎ×ｍ個の画素のうちのいずれか１つだけが点灯することとなるような表示データである。アノード電流検出部９は、時間範囲Ｔにおけるアノード電流１８の平均電流値を検出し、これを検出電流値１９として出力する。時間範囲Ｔは、通常、１フレーム、１フィールドまたは１水平ラインに相当する時間である。アノード電流１８の平均電流値は、例えばローパスフィルタ等の積分手段を用いて１フレーム内でのアノード電流値を積分することで求めることができる。

なお、時間範囲Ｔは、複数のフレーム、複数のフィールドまたは複数の水平ラインに相当する時間としてもよい。この場合には、複数のフレーム（フィールドまたは水平ライン）にわたって累積的に検出した検出電流値を、そのフレーム数（またはフィールド数またはライン数）で割ることによって、１フレーム、１フィールドまたは１水平ライン当たりの検出電流値（平均電流値）を得ることができる。

比較部７は、ある表示データ１４に対してアノード電流検出部９によって検出された検出電流値１９と、ＲＯＭ８から読み出した基準電流値格納部８Ａから読み出した基準電流値２０とを比較し、その比較結果（大小関係）を示す比較結果データ１６を表示データ調整部４に供給するようになっている。

図２は表示パネル１の断面構造の一例を表すものである。この表示パネル１は、互いに対向するように配置されたカソード基板５０とアノード基板５１とを備えている。カソード基板５０とアノード基板５１との間の空間５９は封止壁６０によって外界から遮断されると共に、高真空状態に保たれている。アノード基板５１はガラス等の透明基板により構成されている。

カソード基板５０の上には、例えば行方向に沿って互いに平行に一定間隔をもって延びる複数のカソード配線５２がパターン形成されている。カソード配線５２の上方は絶縁層５３により覆われ、さらにその上には、カソード配線５２に対向する位置に一定間隔で複数の円錐状のエミッタ５４が配置されている。各エミッタ５４の位置が各画素の位置に対応する。エミッタ５４とエミッタ５４との間は絶縁層５５によって隔絶されている。絶縁層５５の上には、例えば列方向に沿って互いに平行に一定間隔をもって帯状に延びる複数のゲート電極５６がパターン形成されている。各ゲート電極５６には、列方向に沿って一定間隔で開口５６Ａが複数形成されている。各開口５６Ａの位置は、各エミッタ５４の位置に対応している。

アノード基板５１の、カソード基板側に対向する面には、ほぼ矩形平面状のアノード電極５７が形成されている。このアノード電極５７は、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の導電性透明電極よりなり、すべてのエミッタ５４に対して共通に唯一設けられている。アノード電極５７のカソード基板側の面には、蛍光体層５８が形成されている。なお、図２では蛍光体層５８を単一に描いているが、実際には、ＲＧＢの各色に対応する３種類の蛍光体層が３つのエミッタ５４のそれぞれに対向させて配置され、これにより、カラー表示が可能になっている。
。

アノード電極５７は、カソード配線５２およびゲート電極５６に対して正電位に保たれている。各カソード配線５２および各ゲート電極５６は、それぞれ、ドライバ部２の各ドライブポート（図示せず）に接続されている。各ゲート電極５６には、ドライバ部２からの走査電圧が順次印加され、カソード配線５２には、カソード配線５２の走査に同期してドライバ部２から輝度信号電圧（表示信号）が印加されるようになっている。これにより、走査位置におけるゲート電極５６と輝度信号電圧印加中のカソード配線５２との交差する位置にあるエミッタ５４から電界放出電子６１が放出され、ゲート電極の開口５６Ａを通過してアノード電極５７に向かう。電界放出電子６１は蛍光体層５８に入射して可視光６２を発生させたのち、アノード電極５７に達し、アノード電流を生じさせる。蛍光体層５８で生じた可視光６２は、アノード電極５７を通過して１つの画素を表示する。これらの画素の集合体によって画像が形成される。カラー表示の場合には、ＲＧＢ用の各エミッタ５４からの電子がそれぞれＲＧＢ用の各蛍光体層５８に入射して、ＲＧＢの各々に対応する可視光を発し、これらの３色の可視光の組み合わせによって、１つのカラー画素が表示されるようになっている。

なお、本実施の形態では、上記のように、１つのエミッタ５４によって１色の画素を表現するものとしたが、これには限られず、複数のエミッタ５４によって１色の画素を表現するように構成することも可能である。この場合には、表示輝度レベルを高めることができる。

図３は、ＲＡＭ６に格納された補正値テーブル６Ａの一具体例を表すものである。この補正値テーブル６Ａには、表示パネル１のｎ×ｍ個の画素のそれぞれに対応して、輝度補正値Δ(i,j) が設定されている。但し、ｉ＝１〜ｎ，ｊ＝１〜ｍである。これらの輝度補正値Δ(i,j) は、当初は所定のディフォルト値（例えば、すべて“０”）に設定されているが、工場出荷前の段階や出荷後におけるユーザによる使用開始時等において、後述するような補正値更新処理によって最適値に書き替えられるようになっている。

図４は、調整用データ生成部５から出力されて補正値テーブル６Ａの輝度補正値１２を得るために用いられる調整用輝度信号１５のタイミングを表すものである。この図で、（Ａ）は水平同期信号を表し、（Ｂ）は垂直同期信号を表し、（Ｃ）は調整用輝度信号１５を表し、（Ｄ）は表示イネーブル信号を表す。水平同期信号はｎ×ｍ構成の画面（フレーム）における水平ラインの位置を規定し、垂直同期信号は１枚の画面の範囲を規定するものである。表示イネーブル信号は、１水平ラインのうち、実際に表示が行われる画素の範囲（水平表示期間Ｈ）を規定するための信号である。水平表示期間Ｈがｍ個分連なった期間が垂直表示期間Ｖである。

図４に示した例は、図５のように、第β番目（１≦β≦ｍ）の水平ライン上の第α番目（１≦α≦ｎ）の画素（ドット）だけを光らせるために生成された調整用輝度信号１５を示している。この場合、１フレーム分の調整用輝度信号１５は、垂直表示期間Ｖのうち第β番目の水平ラインの水平表示期間Ｈにおける第α番目のドットのみを基準輝度レベルＬｒの信号によって駆動することとなるような画像信号である。すなわち、１フレーム分の調整用輝度信号１５によって発光するのは、画面上の１ドットのみである。具体的には、調整用データ生成部５は、垂直同期信号に同期して、βを１からｍまで順次変化させるごとにαを１からｎまで順次変化させるようにして調整用輝度信号１５を生成し、出力する。結局、ｎ×ｍフレーム分の調整用輝度信号１５Ｂを表示パネル１に供給することによって、画面上の画素が左上から右下に向かって順次発光していくことになる。

次に、以上のような構成の画像表示装置の動作を説明する。

まず、図６を参照して、補正値テーブル６Ａの輝度補正値１２の取得（生成または更新）処理について説明する。この処理は、上記したように、例えば画像表示装置の工場出荷時、ユーザによる使用開始時、および画像表示装置の電源投入時に行われるが、さらに、使用中において定期的または不定期的に行われるようにしてもよい。あるいは、それらのうちのいずれか１または２以上の時期において行われるようにしてもよい。この補正値取得処理は、自動的に行われるようにしてもよいし、ユーザからの指示に応じて行われるようにしてもよい。なお、ここでは、説明を簡略化するために、表示パネル１が例えば“０”〜“２５５”までの２⁸ （＝２５６）段階の階調表示が可能なものであるとし、調整用輝度信号１５の基準輝度レベルＬｒを例えば中間輝度レベルの“１２７”に設定するものとする。この場合、ＲＡＭ６の補正値テーブル６Ａには、輝度レベル“１２７”に対する輝度補正値が格納されているものとする。

図示しない制御信号によって輝度補正指示が行われると、調整用データ生成部５は、図４に示したような調整用輝度信号１５を生成して、表示データ調整部４に供給する。通常は、ｉ＝１，ｊ＝１から開始する。なお、調整用輝度信号１５は、実際には、ＲＧＢのそれぞれについての信号である。表示データ調整部４は、調整用輝度信号１５が画面上のどの画素を発光させるためのものであるかを判定し（図６：ステップＳ１０１）、その判定された画素位置に対応する輝度補正値Δ（ｉ，ｊ）をＲＡＭ６の補正値テーブル６Ａから読み出し（ステップＳ１０２）、これを調整用輝度信号１５の輝度レベル（基準輝度レベルＬｒ）に加算し、調整用輝度信号１５Ａとして出力する（ステップＳ１０３）。仮に輝度補正値Δ（ｉ，ｊ）の初期値が“０”であったとすると、表示データ調整部４は、基準輝度レベルＬｒの調整用輝度信号１５Ａを出力することになる。

表示データ出力部３は、表示データ調整部４から入力された調整用輝度信号１５Ａをアナログの調整用輝度信号１５Ｂに変換して、ドライバ部２に供給する。ドライバ部２は、調整用輝度信号１５Ｂに基づき、図示しないクロック信号に同期して、表示パネル１の画素（ｉ，ｊ）を駆動する。具体的には、画素（ｉ，ｊ）が属するカソード配線５２（図２）に調整用輝度信号１５が印加されると共に、画素（ｉ，ｊ）が属するゲート電極５６にゲート電圧が印加される。なお、本実施の形態では、このゲート電圧は予め定められた一定値に設定されるものとする。これにより、その調整用輝度信号１５が印加されたカソード配線５２とゲート電圧が印加されたゲート電極５６との交差位置にあるエミッタ５４からアノード電極５７へと電界放出電子６１が放出される。この電界放出電子６１は、蛍光体層５８に入射して発光させると共に、さらにアノード電極５７に入射して、アノード電流を生じさせる。このアノード電流は、画素（ｉ，ｊ）のみの発光によって生じた電流である。

アノード電流検出部９は、アノード電極５７を流れるアノード電流の時間範囲Ｔにおける平均電流を検出し、その平均電流値Ｉd を検出電流値１９として比較部７に供給する。この場合のアノード電流の検出は、上記したように、１フレーム、１フィールドまたは１水平ラインに相当する時間範囲Ｔにわたって行う。

比較部７は、アノード電流の検出電流値Ｉd をアノード電流検出部９から取得する（ステップＳ１０４）。比較部７はまた、表示データ調整部４からの制御信号２１に基づき、現在どの画素が発光しているのかを認識し、その画素に対応する基準電流値２０の値Ｉr をＲＯＭ８の基準電流値格納部８Ａから取得する（ステップＳ１０５）。そして、比較部７は、アノード電流検出部９からの検出電流値Ｉd と基準電流値格納部８Ａからの基準電流値Ｉr とを比較し、その結果（大小関係）を比較結果データ１６として表示データ調整部４に供給する（ステップＳ１０６）。

表示データ調整部４は、比較部７からの比較結果データ１６に基づき、輝度補正値Δ（ｉ，ｊ）の値を微調整する。具体的には、検出電流値Ｉd が基準電流値Ｉr よりも小さいときは（ステップＳ１０７；Ｙ）、輝度補正値Δ（ｉ，ｊ）を１ステップだけインクリメントしてから（ステップＳ１０８）、ステップＳ１０３に戻る。一方、検出電流値Ｉd が基準電流値Ｉr よりも大きいときは（ステップＳ１０９；Ｙ）、輝度補正値Δ（ｉ，ｊ）を１ステップだけデクリメントしてから（ステップＳ１１０）、ステップＳ１０３に戻る。そして、ステップＳ１０３〜１０８の処理を繰り返し行い、検出電流値Ｉd が基準電流値Ｉr に等しくなった時点で（ステップＳ１０９；Ｎ）、適正値と判断し、そのときの輝度補正値Δ（ｉ，ｊ）を、更新補正値１７として、ＲＡＭ６の補正値テーブル６Ａに格納する（ステップＳ１１１）。

このようにして、画素（ｉ，ｊ）に対する輝度補正値Δ（ｉ，ｊ）が得られて補正値テーブル６Ａに上書きされる。このような処理をｎ×ｍ回繰り返すことにより、１画面のすべての画素についての輝度補正値Δ（ｉ，ｊ）が取得され、補正値テーブル６Ａが更新される。

次に、図７を参照して、通常の画像表示の際の動作を説明する。外部から画像信号１１が入力されると、表示データ調整部４は、画像信号１１の各画素の位置（ｉ，ｊ）を判定し（ステップＳ２０１）、その画素に対応する輝度補正値Δ（ｉ，ｊ）をＲＡＭ６の補正値テーブル６Ａから取得する（ステップＳ２０２）。そして、表示データ調整部４は、取得した輝度補正値Δ（ｉ，ｊ）を画像信号１１の輝度レベルに加算し、調整済の画像信号１１Ａとして出力する（ステップＳ２０３）。

表示データ出力部３は、表示データ調整部４から入力された画像信号１１Ａをアナログの画像信号１１Ｂに変換して、ドライバ部２に供給する。ドライバ部２は、画像信号１１Ｂに基づき、図示しないクロック信号に同期して、表示パネル１の各画素を駆動する。
これにより、表示パネル１上に画像信号１１に対応した映像が表示される。このとき、表示パネル１に供給される画像信号１１Ｂは、すべての画素について、補正値テーブル６Ａの輝度補正値Δ（ｉ，ｊ）を加味したものになっているため、各画素についてのアノード電流１８の値はそれぞれ適切なものになっている。したがって、たとえ表示パネル１が、配線抵抗等に起因する輝度むらの要因を有していたとしても、それらの輝度むらが適正に補正されて除去される結果、高品位の映像が表示されることとなる。また、たとえ経時的に表示パネル１の輝度特性が劣化した場合であっても、上記のような輝度補正値の更新処理（図６）を行うことにより、常に最適な輝度補正値Δ（ｉ，ｊ）を得ることができるので、これが画像信号１１に反映される結果、高品位の映像が表示されることとなる。

このように、本実施の形態の画像表示装置によれば、表示パネル１の画素電極（カソード配線５２）に印加される所定の調整用輝度信号に呼応して共通電極（アノード電極）に流れる電流を検出し、検出された検出電流値と予め規定された基準電流の値とを比較し、その比較結果に応じて画像信号に対する輝度補正を行うようにしたので、物理的な手法だけでは実現が困難であるきめ細かい輝度補正が可能になると共に、画面上での画素ごとの輝度むらの改善と経年変化による輝度劣化の回避とを共に実現することができる。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。

上記第１の実施の形態では、１フレーム期間中に１つの画素のみを発光させ、そのときのアノード電流を検出するようにしたが、１フレーム期間中に複数の水平ラインについての画素を発光させるようにしてもよい。具体的には、垂直方向の１列分の画素を水平ラインの走査に同期して時分割的に発光させるようにする。それ以外の構成は、上記第１の実施の形態の場合と同様である。

すなわち、本実施の形態では、図８および図９に示したように、１つのフレーム内において、各水平ラインごとに１つの画素（図示の例ではα番目の画素）を発光させる。そして、各水平ラインの期間ごとに、アノード電流検出部９によって検出電流値Ｉd （アノード電流）を求める。この場合、平均電流を検出する期間（時間範囲Ｔ）は、１水平表示期間Ｈである。そして、検出電流値Ｉd と基準電流値Ｉr との比較を行うごとに、図６のステップＳ１０６〜Ｓ１０９と同様の処理を行うことにより、垂直方向１列分の（ｍ個の）画素に対する輝度補正値を１フレーム期間中に求めることができる。そして、この１フレーム分の処理を、ｉ＝１からｉ＝ｎまで順次変化させてｎフレーム分繰り返し行うことにより、１画面分の画素に対する輝度補正値Δ（ｉ，ｊ）が求められる。したがって、上記第１の実施の形態の場合と比べて、１画面分の画素に対する輝度補正値Δ（ｉ，ｊ）の取得に要する時間が１／ｍとなり、処理時間を大幅に短縮させることが可能となる。

［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。

上記第１および第２の実施の形態では、固定の基準輝度レベルＬｒを持つ調整用輝度信号１５に対するものとして輝度補正値Δ（ｉ，ｊ）を求めるようにした。これに対して、本実施の形態は、調整用輝度信号１５の輝度レベルを変化させながら、すべての階調に対して輝度調整を行うようにしたものである。それ以外の構成は、上記第１の実施の形態の場合と同様である。

本実施の形態では、上記第１の実施の形態（図１）におけるＲＯＭ８の基準電流値格納部８Ａに、図１０（Ａ）に示したような基準電流値テーブル８Ｂを格納しておく。この基準電流値テーブル８Ｂには、調整用データ生成部５から出力される調整用輝度信号１５（図１）の各輝度レベルｐに対応して、基準電流値Ｉr(p)が予め設定されている。この基準電流値Ｉr(p)は、上記したように、１フレーム（画面）中でただ一つの画素を各輝度レベルｐで光らせた場合における、表示パネル１のアノード電極５７を流れるアノード電流の期待値（理想値）であり、工場出荷前の段階で予め設定されている。例えば、表示パネル１が８ビットの表示機能を有するものであるとすると、調整用輝度信号１５は、２⁸ （＝２５６）段階の階調を表現するものであり、したがって、調整用輝度信号１５の輝度レベルｐは「０」〜「２５５」のいずれかの値をとる。通常は、輝度レベルｐが大きいほど、基準電流値Ｉr(p)にも大きな値が設定される。

図１０（Ｂ）は、調整用輝度信号１５の各輝度レベルｐに応じて１フレーム（画面）中でただ一つの画素を光らせたときにアノード電流検出部９によって検出されたアノード電流の値（検出電流値１９の大きさＩd(p ）) を表すものである。この図に示したように、１つの画素について、「０」〜「２５５」の各階調ごとに検出電流値Ｉd(p)が検出されるようになっている。

図１１は、上記第１の実施の形態における補正値テーブル６Ａに代えてＲＡＭ６に格納される補正値テーブル６Ｂの一具体例を表すものである。この補正値テーブル６Ｂは、（Ａ）に示したような２次元構造のメインテーブルＭにおける要素（ｉ，ｊ）のそれぞれについて（Ｂ）に示したような構造のサブテーブルＴ（ｉ，ｊ）を有する、いわば３次元構造のテーブルである。このサブテーブルＴ（ｉ，ｊ）は、調整用輝度信号１５の各輝度レベルｐ（＝「０」〜「２５５」）のそれぞれについて、輝度補正値Δｐを対応付けたものである。

本実施の形態の画像表示装置では、輝度補正値Δｐは、調整用輝度信号１５の各輝度レベルに応じて得られる。すなわち、まず、調整用データ生成部５は、輝度レベルｐが「１」であるような調整用輝度信号１５を生成して、上記第１または第２の実施の形態の場合と同様の方法により、基準電流値テーブル８Ｂ（図１０）を参照しながら、輝度レベルｐが「１」の場合の輝度補正値Δ１を得る。この処理を１画面内のすべての画素について行う。次に、調整用データ生成部５は、輝度レベルｐが「２」であるような調整用輝度信号１５を生成して、上記と同様の方法により、輝度レベルｐが「２」の場合の輝度補正値Δ２を得る。この処理を１画面内のすべての画素について行う。このような処理を各輝度レベルｐ（＝１〜２５５）まで順次行うことにより、図１１に示したような階調ごとの（調整用輝度信号１５の輝度レベルごとの）補正値テーブル６Ｂを得ることができる。

本実施の形態では、通常の画像表示動作は次のように行われる。外部から画像信号１１が入力されると、表示データ調整部４は、画像信号１１の各画素の位置（ｉ，ｊ）と輝度レベルｐとを判定し、その画素（ｉ，ｊ）の輝度レベルに対応する輝度補正値ΔｐをＲＡＭ６の補正値テーブル６Ｂ（図１１）から取得する。そして、表示データ調整部４は、取得した輝度補正値Δｐを画像信号１１の輝度レベルｐに加算し、調整済の画像信号１１Ａとして出力する。これ以降の動作は、上記第１および第２の実施の形態の場合と同様であり、表示パネル１上に画像信号１１に対応した映像が表示される。

このとき、表示パネル１に供給される画像信号１１Ｂは、すべての画素について、階調ごとに規定された補正値テーブル６Ｂの輝度補正値Δｐを加味したものになっているため、各画素についてのアノード電流１８の値は、上記第１および第２の場合よりもさらに適切なものになっている。したがって、輝度むらや経時的輝度劣化等をより一層抑制することができ、その結果、より高品位の映像を表示することができる。

特に、画像信号の階調ごとに輝度補正を行うことができる結果、例えば表示データ出力部３においてデジタル信号からアナログ信号に変換する時に発生する積分直線性や微分直線性の悪化を補正することが可能となる。ここで、積分直線性とは、例えば図１２に破線Ｄで示したように、Ｄ／Ａ変換等の際に入力輝度信号（階調）と出力輝度（アノード電流）との関係がリニア（線形）にならず、直線性が損なわれて実線Ｓで示したような非線形を呈することをいう。また、微分直線性とは次のことを意味する。すなわち、例えばＤ／Ａ変換の場合を例にとると、変換対象のディジタル値がＬＳＢが１ビット増加したとき、本来、アナログ出力はその１ＬＳＢ分だけ増加するはずであるが、実際には誤差が発生することが多い。その出力すべきアナログ値と実際に変換により得られたアナログ値との誤差を微分直線性という。逆に、Ａ／Ｄ変換の場合の微分直線性誤差は、Ａ／Ｄ変換結果を１ビット増加させるために変化させるべきアナログ信号の誤差を示す。

この点、本実施の形態の画像表示装置では、上記したように、入力される画像信号（調整用輝度信号１５）の各輝度レベルｐごとに最適な輝度補正値Δｐを求め、これを用いて、画素ごとに、かつ輝度レベルごとに輝度補正を行うようにしているので、実線Ｓの特性が破線Ｄの特性へと変換され、この結果、入出力間の非線形性（積分直線性）に起因して生ずる画質劣化を補正することができる。また、輝度レベルごとに輝度補正が行われる結果、上記した微分直線性による変換誤差に起因する画質劣化をも補正することができる。したがって、極めて高品位な映像を提供することが可能になる。

以上、いくつかの実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらに限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上記各実施の形態では、表示データ（画像信号１１）自体に手を加えて表示パネル１の輝度調整を行うようにしたが、本願発明はこれに限定されず、さらにゲート電圧の調整を組み合わせて輝度調整を行うようにしてもよい。この場合には、例えば図１３に示したように、ドライバ部２に接続されるゲート電圧調整部１０を設け、これに比較部７からの比較結果データ１６を供給するようにすればよい。ゲート電圧調整部１０は、比較結果データ１６に応じて、表示パネル１のゲート電圧を調整する。これにより、電界放出電子６１の量を制御することができ、結果として、アノード電極５７を流れるアノード電流を制御することができる。ゲート電圧の調整値は、ゲート電圧調整部１０から表示データ調整部４に送られ、輝度補正値と共に、補正値テーブル６Ａに記憶される。実際の画像表示の際には、ゲート電圧調整値は、補正値テーブル６Ａから輝度補正値と共に読み出されてゲート電圧調整部１０に送られ、これを基に表示パネル１のゲート電圧調整が行われる。このように、ゲート電圧調整を併用するようにした場合には、表示データの補正による輝度調整だけでは補正しきれないような微妙な輝度調整も可能になり、より高品位の画像表示が実現される。

また、図２に示した表示パネル１では、１つの画素電極（エミッタ５４）が１画素に対応するものとして説明したが、複数の電極によって１画素を表現するように構成した場合にも適用可能である。さらには、複数画素ごとに電流検出、比較および輝度補正を行うようにしてもよい。

また、上記各実施の形態では、１画面内のすべての画素電極についてただ一つの共通電極を設ける場合について説明したが、１画面分の画素電極をいくつかの画素電極グループ（例えば、１水平ライン分の画素に対応する画素電極）に分け、各画素電極グループごとに一つの共通電極を配置するようにすることも可能である。

アノード電流検出部９は、ただ一つの場合もあるし、複数の場合もある。例えばラインごとにアノード電極が配置される場合には、各アノード電極共通電極ごとに検出手段を配置し、全体として複数のアノード電流検出部を設けるようにしてもよい。

また、上記各実施の形態では、表示パネルとしてＦＥＤを用いた場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、他の表示デバイス、例えば有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）ディスプレイパネルやプラズマディスプレイ（ＰＤＰ）にも適用可能である。但し、ＦＥＤの場合には、有機ＥＬやＰＤＰの場合とは異なり、水平ラインごとの発光表示（すなわち、ある水平ラインの発光と他の水平ラインの発光とが時間的に重ならないようにできること）が可能であると共に、画素単位の駆動に応じたアノード電流検出が可能であるので、平均電流（検出電流値）を検出するための時間範囲Ｔを１水平ライン期間とすることができる。

本発明の第１の実施の形態に係る画像表示装置の構成を表すブロック図である。 図１の画像表示装置における表示パネルの構造を表す断面図である。 図１の画像表示装置における補正値テーブルの一例を示す図である 図１の画像表示装置における調整用輝度信号を示すタイミング図である。 図４の調整用輝度信号によって駆動される表示パネルの表示状態の一例を示す図である。 図１の画像表示装置の動作を説明するための流れ図である。 図１の画像表示装置の動作を説明するための他の流れ図である。 本発明の第２の実施の形態に係る画像表示装置における調整用輝度信号を示すタイミング図である。 図８の調整用輝度信号によって駆動される表示パネルの表示状態の一例を示す図である。 本発明の第３の実施の形態に係る画像表示装置における基準電流値テーブルの一例を示す図である。 本発明の第３の実施の形態に係る画像表示装置における補正値テーブルの一例を示す図である 本発明の第３の実施の形態に係る画像表示装置の作用を説明するための図である。 本発明の一変形例に係る画像表示装置の構成を表すブロック図である。

符号の説明

１…表示パネル、２…ドライバ部、３…表示データ出力部、４…表示データ調整部、５…調整用データ生成部、６Ａ，６Ｂ…補正値テーブル、７…比較部、８Ａ…基準電流値格納部、８Ｂ…基準電流値テーブル、１０…ゲート電圧調整部、１１…画像信号、１２…輝度補正値、１５…調整用輝度信号、１６…比較結果データ、１７…更新補正値、１８…アノード電流、１９…検出電流値、２０…基準電流値、Δ（ｉ，ｊ）…輝度補正値、Ｉr ，Ｉr(p)…基準電流値、Ｉd …検出電流値、Ｌｒ…基準輝度レベル。

Claims (11)

1. 画像信号が印加される画素電極と複数の画素電極に対向して配置された共通電極との間に生ずる電界に応じて画素ごとに発光するように構成された画像表示装置に適用される輝度調整装置であって、
   予め規定された調整用輝度信号を前記画素電極に印加する信号印加手段と、
   前記調整用輝度信号に呼応して前記共通電極に流れる電流、を検出する検出手段と、
   前記検出手段により検出された検出電流値と、前記調整用輝度信号に対応して予め規定された基準電流値とを比較する比較手段と、
   前記比較手段の比較結果に応じて、前記画像信号に対する輝度補正を行う補正手段と
   を備えたことを特徴とする輝度調整装置。
2. 前記検出手段は、画素ごとに前記共通電極に流れる電流を検出し、
   前記比較手段は、画素ごとに前記検出電流値と前記基準電流値とを比較し
   前記補正手段は、画素ごとに前記画像信号に対する輝度補正を行う
   ことを特徴とする請求項１に記載の輝度調整装置。
3. 前記検出手段は、前記調整用輝度信号に呼応して前記共通電極に流れる電流を時間的に平均化することにより、前記検出電流値を得る
   ことを特徴とする請求項１に記載の輝度調整装置。
4. 前記調整用輝度信号は複数の階調の各々に対応した信号であり、
   前記検出手段は、階調ごとに前記共通電極に流れる電流を検出し、
   前記比較手段は、階調ごとに前記検出電流値と前記基準電流値とを比較し
   前記補正手段は、階調ごとに前記画像信号に対する輝度補正を行う
   ことを特徴とする請求項１に記載の輝度調整装置。
5. 前記補正手段は、
   前記比較手段の比較結果に応じて輝度補正値を決定する決定手段と、
   決定された輝度補正値を記憶する記憶手段と
   前記記憶手段に記憶された輝度補正値に基づき、前記画像信号に対する輝度調整を行う調整手段と
   を含むことを特徴とする請求項１に記載の輝度調整装置。
6. 前記調整用輝度信号はフレームごとに供給され、
   前記補正手段は、１フレームの期間中に、複数の画素の各々についての輝度補正値を得る
   ことを特徴とする請求項５に記載の輝度調整装置。
7. １フレームが複数の水平ラインからなり、
   前記補正手段は、１水平ライン当たり１画素分の輝度補正値を得ることにより、１フレームの期間中に複数の画素の各々についての輝度補正値を得る
   ことを特徴とする請求項６に記載の輝度調整装置。
8. 前記画像表示装置は、
   前記画素電極がカソード電極であり、前記共通電極が単一のアノード電極であり、かつ、前記共通電極を流れるアノード電流を制御するゲート電極を有するように構成された電界放出型表示装置である
   ことを特徴とする請求項１に記載の輝度調整装置。
9. 前記補正手段は、前記画像信号に対する輝度補正を行うほか、前記ゲート電極に印加するゲート電圧の制御をも行う
   ことを特徴とする請求項８に記載の輝度調整装置。
10. 画像信号が印加される画素電極と複数の画素電極に対向して配置された共通電極との間に生ずる電界に応じて画素ごとに発光するように構成された画像表示装置であって、
    予め規定された調整用輝度信号を前記画素電極に印加する信号印加手段と、
    前記調整用輝度信号に呼応して前記共通電極に流れる電流、を検出する検出手段と、
    前記検出手段により検出された検出電流値と、前記調整用輝度信号に対応して予め規定された基準電流の値とを比較する比較手段と、
    前記比較手段の比較結果に応じて、前記画像信号に対する輝度補正を行う補正手段と、 前記補正手段により輝度補正された画像信号に基づき、画像を表示する表示手段と
    を備えたことを特徴とする画像表示装置。
11. 画像信号が印加される画素電極と複数の画素電極に対向して配置された共通電極との間に生ずる電界に応じて画素ごとに発光するように構成された画像表示装置に適用される輝度調整方法であって、
    予め規定された調整用輝度信号を前記画素電極に印加するステップと、
    前記調整用輝度信号に呼応して前記共通電極に流れる電流、を検出するステップと、
    前記検出手段により検出された検出電流値と、前記調整用輝度信号に対応して予め規定された基準電流の値とを比較するステップと、
    前記比較手段の比較結果に応じて、前記画像信号に対する輝度補正を行うステップと
    を含むことを特徴とする輝度調整方法。

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