JP2007286549A - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＦＥＤは電子源の電流と配線抵抗に起因する電圧降下を補正しているが、製造工程に依存する電子源の電流量のばらつきにより、補正精度が悪くなる。本発明は、この補正精度を補償するものである。
【解決手段】複数の電子源の異なる信号線電流量を測定してメモリに保存し、これを参照して補正量を演算する。これにより精度よく補正することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は例えば薄膜電子源等の電子放出素子を用いたマトリクス型画像表示装置であるField Emission Display（以下、ＦＥＤと略す）の画質補正技術に関するものである。

ＦＥＤは、水平方向に延びる複数の走査線と垂直方向に延びる複数の信号線との各交点に電子源を配置し、走査線に印加される走査電圧と信号線に印加される（映像信号に応じた）信号電圧とにより該電子源を駆動するように構成される。

このようなＦＥＤにおいては、走査線に流れる走査線電流と配線抵抗によって電圧降下が生じるため、輝度むら等の画質劣化が生じる。この画質劣化を補正するための従来技術としては、例えば特許文献１に記載のものが知られている。

特許文献１には、走査線を流れる走査線電流を測定し、その走査線電流に基づいて電圧降下量を算出し、これに対応した補正を行う技術が開示されている。

また、特許文献２には、ＦＥＤ等の表示装置において、上記スキャン線の各列における配線抵抗での電圧降下を補償するように、上記各データ線に供給される駆動信号を個別に補正する信号補正回路（３０）を設けることが記載され、特許文献３には、入力される画像データに対し、複数の離散的な基準値を設定し、該画像データ基準値における、補正データを算出する離散的補正データ算出部と、該離散的な基準値に対する補正データを補間して、入力された画像データの大きさに応じた補正データを算出する補正データ補間手段と、補正データ補間手段が算出する補正データと、画像データを演算する演算手段とを備えることが記載され、特許文献４には、初期設定値の電流値で電圧降下演算を行い、それによってＶｆ−Ｉｆ特性から電流値演算を行い、この演算によって得られた電流値と前回の電流値とを比較しその差が所定値以下になるまで、再度得た電流値を用いて電圧降下演算を繰り返し、電流値を収束させて真の電圧降下に対応した好適な電流値を求めることが記載されている。
特開２００３−１６７５４２号公報 特開２００５−１０３１９号公報 特開２００３−２９６９３号公報 特開２００３−２６９４号公報

しかしながら、このような構成のＦＥＤにおいて、その製造工程に依存して、電子源個々の電気的特性が異なる場合があり、各電子源からの走査線電流量にばらつきが生じ、これにより特許文献１のように一定の走査線電流量から演算した補正量では、補正量が正確ではなくなり輝度が不均一となる。なお、特許文献１では経時変化による走査線電流量の対応には一部言及しているが、電子源個々の電気的特性のばらつきには考慮されていない。

本発明は、上記の課題に鑑みて為されたものであり、その目的は、電子源個々の電気的特性のばらつきを計測し、それを基に電子源の電圧降下を良好に補正して、輝度むらが低減された高画質な映像を表示可能な技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明に係る画像表示装置は、改良された補正回路を備える。この本発明に係る補正回路は、電流特性の異なる複数の電子源の異なる信号線電流量を測定してメモリに保存し、これを参照して補正量を演算する。

本発明によれば、良好な画質補正が可能となり高画質な画像が表示可能となる。

以下、図面を参照しつつ、本発明を実施するための最良の形態について説明する。

図１は、本発明に係る、電子放出素子型画像表示装置の第一の実施形態を示すものである。尚、本実施形態では、電子源としてＭＩＭ（Metal-Insulator-Metal）型の電子源を有するパッシブマトリクス駆動方式の電子放出素子型画像表示装置を例にして説明する。しかしながら、本発明は、ＭＩＭ以外の電子源、例えばＳＣＥ（Surface Conduction Electron Emitter）型やカーボンナノチューブ型、ＢＳＤ（Ballistic electron Surface-emitting Device）型、スピント（Spindt）型でも同様に適用できる。また本実施形態では走査線の片側に走査線制御回路５を設けたものを例にして説明する。しかしながら、走査線制御回路５を走査線の両端に設けた場合でも本発明を適用できることは言うまでも無い。

映像信号は映像信号入力端子３に入力され、信号処理回路７に供給される。信号処理回路７では映像信号を表示パネル６の解像度に合わせる解像度変換が行われる他、コントラストやブライト、ガンマ補正など、ユーザの好みに合わせた画質調整が行われる。次に走査線電圧補正回路８に供給され、表示パネル６面内の走査線電圧降下を補正を行う。この補正回路８の詳細については別途説明する。

上記映像信号に対応する同期信号は同期信号入力端子１に入力され、タイミングコントローラ２に供給される。タイミングコントローラ２では、同期信号に同期したタイミングパルスを生成し、走査線制御回路５、信号線制御回路４、及び走査線電圧補正回路８に供給する。

一方、表示パネル６は複数の走査線５１〜５３が画面垂直方向に並んで配置され、更に複数の信号線４１〜４３が画面水平方向に並んで配置されている。これら走査線５１〜５３と信号線４１〜４３は互いに直交しており、これらの各交点部には各走査線及び各信号線と接続される電子源（電子放出素子）が配置されている。

走査線５１〜５３の左端には走査線制御回路５が接続されている。この走査線制御回路５は、タイミングコントローラ２からの水平周期の信号に同期して、走査線５１〜５３を１本もしくは２本ずつ選択するための走査電圧を走査線５１〜５３に対し供給する。即ち、走査線制御回路５は水平周期で１行または２行の電子源を上から順に選択して垂直走査を行う。

信号線４１〜４３の上端には、信号電圧供給回路である信号線制御回路４が接続されている。信号線制御回路４は、走査線電圧補正回路８から供給された映像信号に基づいて、各信号線（電子源）に対応する信号電圧を供給する。

走査電圧によって選択された走査線に接続される各電子源に対し、信号線制御回路４からの信号電圧が供給されると、各電子源には走査電圧と信号電圧との電位差（以降駆動電圧）が生じる。この駆動電圧が所定の閾値を超えると、電子源は電子を放出する。この電子源からの電子の放出量は、電位差が閾値以上の場合、この電位差に略比例する。尚、信号電圧が正極性の場合は、走査電圧は負極性となり、信号電圧が負極性の場合は、走査電圧は正極性となる。各電子源の対向する位置には図示しない蛍光体及び加速電極が設けられている。また電子源と蛍光体との間の空間は真空雰囲気とされる。そして電子源から放出された電子は、高電圧制御回路９から加速電極に供給された高圧によって加速され、真空内を進行して蛍光体を励起し発光させる。その光は図示しない透明ガラス基板を通して外部に放出され、表示パネル６に画像が形成される。

ここで走査線に流れる走査線電流と、走査線の配線抵抗により電圧降下が発生する。すなわち、走査電圧Ｖｓｃａｎと信号電圧Ｖｄａｔａの電位差が所定の閾値を超えると信号線から走査線へ電流が流れ、この電流と走査線の配線抵抗により電圧降下が生じてしまう。また横線表示など、１水平周期に表示する情報量が多いほど走査線への電流も多くなり、電圧降下量も多くなる。

以下、このような電圧降下を補償するための、本発明に係る補正回路の詳細について図２を用いて説明する。図２は、当該補正回路８の一具体例を説明するためのブロック図である。

図２において、入力端子３１にはデジタル映像信号が入力される。次に階調電流変換ブロック８０１は、入力端子３１に入力されたデジタル映像信号の階調を信号線電流値（図中のｉ）に変換する。信号線電流とは信号線からひとつの電子源に流れる電流である（走査線電流は全ての信号線電流が積算されて走査線に流れる電流）。映像信号と信号線電流には例えば図３（ａ）のような関係があり、映像信号が所定の閾値を超えると走査線電流が流れ出し、以降信号線電流は指数的に増加する。階調電流変換ブロック８０１では図３（ａ）のような変換を行うため、ルックアップテーブル型メモリ（以後ＬＵＴ）や折れ点近似回路などを利用して映像信号値を信号線電流値に変換する。

走査線電流計算ブロック８０３では、キルヒホッフの定理を元に、前記階調電流変換ブロック８０１で計算される１水平期間の信号線電流ｉの積和演算、すなわち１本の走査線に接続された全信号線４１〜４３より流れる全信号線電流を積和演算し、１つの走査線抵抗Ｒに流れる走査線電流Ｉを計算する。次に電圧降下計算ブロック８０４では走査線電流計算ブロック８０３で計算された走査線電流Ｉに走査線抵抗Ｒを掛算して電圧降下量ΔＶを計算する。一方、階調電流変換ブロック８０１の電流値は走査線電流計算ブロック８０３へ送られると同時に遅延回路８０２へも入力される。遅延回路８０２はＦＩＦＯメモリで構成され、電流値を１水平期間分記憶し、次の水平期間に記憶した電流値を出力することで、電流値を１水平期間分だけ遅延させる。これは走査線電流計算ブロック８０３にて１水平期間の全信号線電流を計算する際、走査線電流計算ブロック８０３の計算結果は１水平期間後になり、その走査線電流計算ブロック８０３の計算結果に同期させるため、遅延回路８０２で電流値も１水平期間分遅延させる。電流電圧変換ブロック８０５では１水平期間分遅延した電流値を電子源の駆動電圧Ｖに変換する。信号線電流と駆動電圧には例えば図３（ｂ）のような関係があり、信号線電流に対し駆動電圧は対数的に増加する。電流電圧変換ブロック８０５では図３（ｂ）のような変換を行うため、ＬＵＴや折れ点近似回路などを利用して信号線電流値を駆動電圧値に変換する。

加算演算ブロック８０６では上記駆動電圧Ｖに電圧降下量ΔＶを加算する。電圧降下量ΔＶを駆動電圧に加算することで、電圧降下を補正することができる。最後に電圧階調変換ブロック８０７にてデジタル映像信号に戻す。駆動電圧と映像信号には例えば図３（ｃ）のような関係があり、駆動電圧と映像信号はほぼ比例する。電圧階調変換ブロック８０７では図３（ｃ）のような変換を行うため、ＬＵＴや折れ点近似回路などを利用して駆動電圧値を映像信号値に変換する。なお、表示パネル６のガンマ特性を逆補正するため、この電圧階調変換ブロック８０７の駆動電圧対映像信号に逆ガンマ特性を掛けてもよい。

以上は補正回路８での電圧降下補正量を演算するための基本動作である。次に電子源個々の電気的特性の差異を計測し、それを基に各電子源の電圧降下を良好に補正する方式を説明する。

まずＦＥＤの電子源個々の電気的特性ばらつきに関して説明する。前述したように、ＦＥＤの製造工程において、電子源の素子の厚膜や抵抗値などの素子特性にばらつきが生じ、これに起因して電気的特性にもばらつきが生じる。図４は、異なる位置にある３つの電子源の、映像信号レベルに対する信号線電流量の特性を示している。図４のように素子特性のばらつきによって、３つの電子源間において各々閾値や電流増加曲線が異なる場合がある。この信号線電流と発光輝度は比例するため、同じ映像信号電圧を３つの電子源に加えても輝度が異なるという現象が起きる。また前記階調電流変換ブロック８０１ではこの電流増加曲線を基に電流値を計算しているが、この階調電流変換ブロック８０１内の電流増加曲線データはひとつであるため、このデータを固定のまま補正演算を行うと誤った補正量となってしまう。そこで画素毎に信号線電流量を測定し、その各データに基づいて補正演算を行うことで正確な補正量を演算することができる。

図２のメモリ８０９は画素毎の信号線電流量を保持しておくメモリで、図２では補正回路８に内蔵されているが容量が大きい場合、例えばＳＤＲＡＭやＳＲＡＭなどの揮発性メモリを外付けすればよい。画素毎の信号線電流量の測定方法は別途説明する。各画素に対応してメモリ８０９より信号線電流量を前記階調電流変換ブロック８０１に読み込ませるには、アドレス発生回路８１１によりタイミングコントローラ２からの同期信号に従いメモリアドレスを順次発生させる。

画像表示装置のシステム電源がＯＦＦされても信号線電流量を保持させておくために測定した信号線電流量は不揮発メモリ１３に保存されている。メモリ８０９への信号線電流量の書込みは例えばシステム電源がＯＮされた直後に制御回路１２からメモリＩＦ回路８０８を介して行われる。

なお、上記説明では信号線電流量を各画素単位で保持していたが、保存データが多くなりメモリ容量が大きくなる場合があるため、ブロック単位やライン単位で信号線電流量を持っておくのが有効である。ブロック単位とは例えば図５（ａ）のように表示パネルを８×８のブロックに分割し、その各ブロックの交点毎に測定した信号線電流量を持つことを言い、その交点間は図示しない補間演算回路にて信号線電流量を演算させる。補間演算方法は直線補間やスプラインなどの非線形補間でよい。ライン単位とは例えば表示パネルがＷＸＧＡで垂直７２０ラインあった場合、ライン毎に測定した７２０個の信号線電流量を持ち、同じライン上では同じ信号線電流量にて計算する。もしくは図５（ｂ）のようにラインも例えば８ブロックに分割し、その各ブロックの境界線ごとに測定した信号線電流量を持ち、その境界線間は上記同様図示しない補間演算回路にて信号線電流量を演算させる。

次に各電子源の信号線電流量の測定方法を図１、図２及び図６を参照しつつ説明する。電子源の信号線電流量は走査線制御回路５内の電流検知回路１０にて検出する。図６は走査線制御回路５の詳細構成例である。走査ドライバ５０２は走査電圧を発生させる駆動回路であり、走査線電流の供給源である。この走査ドライバ５０２の回路電源が電源５０１であり、走査ドライバ５０２からの走査線電流は電源５０１から供給される電流である。よって電源５０１と走査ドライバ５０２の間にシャント抵抗１０２を挿入し、この電流量を電圧値に変換することで走査線電流を検出する。この電圧値は微小電圧であるためアンプ１０１にて増幅させる。この走査線電流は全信号線電流の積和値であるが、たとえばひとつの電子源しか発光していない場合、走査線に流れる電流はその電子源の信号線電流のみであるため、走査線電流＝信号線電流である。よって上記電流検知回路１０で検出した走査線電流は信号線電流となる。なお、複数の電子源が発光している場合でも、積和演算からひとつの電子源の信号線電流を逆算することは可能である。また、図６では回路電源の電流量を計測したが、その他の方式で計測しても良く、例えば各走査線５１，５２，５３にシリアルにシャント抵抗を挿入して走査線電流を直接計測してもよい。

次に電流検知回路１０の出力電圧値を図１のＡＤ変換器１１でデジタル値に変換し制御回路１２に供給する。制御回路１２はマイコンなどのＣＰＵであり、取り込んだデジタル値を信号線電流量に変換する。この信号線電流量の測定を全ての画素について行う。なお、ブロック単位やライン単位で信号線電流量を保持させる場合は、そのブロックの全交点もしくはラインの全境界で測定する。これら測定した信号線電流量はフラッシュＲＯＭなどの不揮発性メモリ１３に保存し、記憶する。尚、本実施例では、ＡＤ変換器１１は制御回路１２の外部に配置しているが、ＡＤ変換器を制御回路１２に内蔵し、この内蔵されたＡＤ変換器を使用してもよい。

上記走査線電流量を測定する際に、本実施例では、図２の測定パターン発生器８１３によってＦＥＤパネル６の表示面上に所定のパターンを発生させる。信号線電流量の測定を全ての画素について行う場合は、測定パターン発生器８１３で各画素ごとにドットパターンを表示させ、その際の信号線電流量を測定する。なお、ブロック単位やライン単位で信号線電流量を測定する場合は、ブロックの各交点もしくはラインの各境界でドットパターン（もしくは横線）を表示させ、その際の信号線電流量を測定する。信号線電流量の測定中はスイッチ８１２を測定パターン発生器８１３側にして測定用パターンを表示させる。それ以外の通常動作時はスイッチ８１２を電圧階調変換ブロック８０７側にする。上述した測定パターンの発生及び信号線電流量の測定は、基本的にＦＥＤの製造時に行われるが、出荷後において、ユーザの指示によりこれらの動作を行うようにしてもよい。また通常動作時において、一定時間毎にこれらの動作を行って経時変化による各電子源の特性ばらつきを補償するようにしてもよい。

本発明の実施例１の画像表示装置のブロック図である。 図１に示された走査線電圧補正回路８の一具体例を示すブロック図である。 図２に示された走査線電圧補正回路８の動作を説明する図である。 電子源の映像信号−信号線電流量特性の一例を示す図である。 図２に示された走査線電圧補正回路８の動作を説明する図である。 図１に示された走査線制御回路５の一具体例を示すブロック図である。

符号の説明

１ 同期信号入力端子
２ タイミングコントローラ
３ 映像信号入力端子
４ 信号線制御回路
５ 走査線制御回路
６ 表示パネル
７ 信号処理回路
８ 走査線電圧補正回路
９ 高電圧制御回路
１０ 電流検知回路
１１ ＡＤ変換回路
１２ 制御回路
１３ 不揮発性メモリ
４１〜４３ 信号線
５１〜５３ 走査線
８０１ 階調電流変換ブロック
８０２ 遅延回路
８０３ 走査線電流計算ブロック
８０４ 電圧降下計算ブロック
８０５ 電流電圧変換ブロック
８０６ 加算演算ブロック
８０７ 電圧階調変換ブロック
８０８ メモリＩＦ回路
８０９ メモリ
８１１ アドレス発生回路
８１２ スイッチ
８１３ 測定パターン発生回路
１０１ アンプ
１０２ シャント抵抗
５０１ 電源
５０２ 走査ドライバ

Claims (10)

1. 画像表示装置において、
   複数の走査線と、
   該複数の走査線の少なくとも左右のいずれか一端に接続され、該複数の走査線に対し、走査電圧を順次印加する走査線制御回路と、
   複数の信号線と、
   該複数の信号線と接続され、該複数の信号線に対し、入力された映像信号に応じた駆動電圧を印加する信号線制御回路と、
   前記複数の走査線と前記複数の信号線との交点部にそれぞれ接続され、前記走査電圧と前記駆動電圧との電位差に応じて電子を放出する電子源と、
   電子源から走査線へ又は走査線から電子源へ流れ込む信号線電流と走査線に含まれる配線抵抗とによって生じる電圧降下を補償するように映像信号を補正する補正回路と、
   を備え、
   前記補正回路は、電流特性の異なる複数の電子源の異なる信号線電流量を参照して補正量を演算することを特徴とする画像表示装置。
2. 請求項１に記載の画像表示装置において、前記補正回路は、前記電流特性の異なる複数の電子源の異なる信号線電流量を記憶するメモリ部を含み、前記補正回路は前記メモリ部に記憶された電流特性の異なる複数の電子源の異なる信号線電流量を参照して補正量を演算することを特徴とする画像表示装置。
3. 請求項２に記載の画像表示装置において、電子源から走査線へ又は走査線から電子源へ流れ込む信号線電流量を検出する電流検出回路を含み、前記電流検出回路にて電流特性の異なる複数の電子源の異なる信号線電流量を測定し、前記複数の信号線電流量を前記メモリ部に記憶することを特徴とする画像表示装置。
4. 請求項３に記載の画像表示装置において、電流特性の異なる複数の電子源の全ての電子源の信号線電流量を測定し、前記全ての信号線電流量を前記メモリ部に記憶し、それらを参照して補正量を演算することを特徴とする画像表示装置。
5. 請求項３に記載の画像表示装置において、電流特性の異なる複数の電子源の全ての電子源の内、所望の個数の電子源の信号線電流量を測定し、前記信号線電流量を前記メモリ部に記憶し、それらを参照して補正量を演算することを特徴とする画像表示装置。
6. 請求項３に記載の画像表示装置において、前記画像表示装置の表示領域をＮ×Ｍ（Ｎ≧２、Ｍ≧２）の複数のブロックに分け、該各ブロックの交点の電流特性の異なる各電子源の信号線電流量を測定し、前記信号線電流量を前記メモリ部に記憶し、それらを参照して補正量を演算することを特徴とする画像表示装置。
7. 請求項３に記載の画像表示装置において、前記画像表示装置の表示領域を垂直方向にＮ（Ｎ≧２）のブロックに分け、該各ブロックの境界の電流特性の異なる各電子源の信号線電流量を測定し、前記信号線電流量を前記メモリ部に記憶し、それらを参照して補正量を演算することを特徴とする画像表示装置。
8. 請求項３に記載の画像表示装置において、測定されていない電流特性の異なる電子源の信号線電流量は、測定した各ブロックの交点もしくは境界の電流特性の異なる各電子源の信号線電流量を元に補間して生成し、それらを参照して補正量を演算することを特徴とする画像表示装置。
9. 請求項８に記載の画像表示装置において、線形補間又は非線形補間により信号線電流量を補間することを特徴とする画像表示装置。
10. 画像表示装置の複数の走査線と前記複数の信号線との交点部にそれぞれ接続され、前記走査電圧と前記駆動電圧との電位差に応じて電子を放出する電流特性の異なる複数の電子源から走査線へ又は走査線から前記電流特性の異なる複数の電子源へ流れ込む信号線電流と走査線に含まれる配線抵抗とによって生じる電圧降下を補償するように映像信号を補正する補正方法において、
    １水平期間の信号線電流の積和演算により走査線電流値を計算するステップと、前記走査線電流値に走査線抵抗を掛算して電圧降下量を計算するステップと、を備え、電流特性の異なる複数の電子源の異なる信号線電流量を参照して補正量を演算することを特徴とする補正方法。

Images