JP4072426B2 - 画像表示装置 - Google Patents
画像表示装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4072426B2 JP4072426B2 JP2002361282A JP2002361282A JP4072426B2 JP 4072426 B2 JP4072426 B2 JP 4072426B2 JP 2002361282 A JP2002361282 A JP 2002361282A JP 2002361282 A JP2002361282 A JP 2002361282A JP 4072426 B2 JP4072426 B2 JP 4072426B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- image data
- gain
- data
- voltage drop
- modulation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マトリクス配線された複数の画像形成素子を備える表示パネルを用いてテレビジョン信号やコンピュータなどの表示信号を受信し画像を表示するテレビジョン受信機やディスプレイ装置などの画像表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ｍ本の行配線及びｎ本の列配線に配線されてマトリクス状に配列されたｎ×ｍ個の画像形成素子を有し、行配線に対して順次走査を行うと共に、列方向に変調を行うことによって、１行分の素子群を同時に駆動していた。
【０００３】
このように駆動する場合には、行配線において、配線の電気抵抗により発生する電圧降下によって、表示素子の両端に印加される電圧の低下による不具合が問題となっている。
【０００４】
そこで、このような表示素子への電気的な接続配線などの配線抵抗による電圧降下に起因する輝度低下を補正するために、統計演算によりその補正データを算出し、電子線要求値と補正値を合成する構成を有する画像表示装置に関する技術が、特開平８−２４８９２０号公報に開示されている。
【０００５】
この公報記載の画像表示装置の構成を図３８に示す。本装置におけるデータの補正に係わる構成は概略以下の通りである。まず、ディジタル画像信号の１ライン分の輝度データを合算器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。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。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。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。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の構成においては、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。
【０００７】
本発明の目的とするところは、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による輝度変動および色度変動を好適に補正できる画像表示装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の画像表示装置にあっては、
複数の走査配線と、
複数の変調配線と、
該走査配線と変調配線によってマトリクス接続される複数の電子放出素子と、該電子放出素子が放出する電子によって発光する蛍光体と、
前記走査配線に接続される走査回路と、
前記変調配線に接続される変調回路と、
入力される画像データに対して、前記蛍光体の発光特性の非線形性を補正する変換を施す階調変換手段と、
該階調変換手段から出力される画像データに対応して、前記走査配線における電圧降下の影響を補正した画像データを出力する補正画像データ算出手段と、
前記変調回路の入力範囲を超える値が前記変調回路に入力されることを抑制するための係数であって、前記補正した画像データ、もしくは、前記階調変換手段から出力された画像データであって前記補正が施される前の画像データ、に乗算される係数を算出する算出手段と、を有しており、
前記階調変換手段は、前記係数に応じた変換を行うことを特徴とする。
【００１４】
【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、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１５】
（第１の実施の形態）
（全体概要）
冷陰極素子を単純マトリクスに配置した表示装置においては、走査配線に流れ込む電流と、走査配線の配線抵抗により電圧降下が発生し、表示画像が劣化するという現象がある。そこで、本発明の実施形態に係る画像表示装置では、このような走査配線における電圧降下が表示画像に与える影響を好適に補正する処理回路を設け、それを比較的小さな回路規模で実現するように構成した。
【００１６】
補正回路は、入力画像データに応じて電圧降下のために生じる表示画像の劣化を予測計算し、それを補正する補正データを求め、入力された画像データに補正を施すものである。
【００１７】
このような補正回路を内蔵した画像表示装置として、発明者らは以下に示すような方式の画像表示装置について鋭意検討を行ってきた。
【００１８】
以下、まず、本発明の実施形態に係る画像表示装置の表示パネルの概観、表示パネルの電気的接続、表面伝導型放出素子の特性、表示パネルの駆動方法、走査配線の電気抵抗に起因する電圧降下のメカニズム、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。
【００１９】
（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。
【００２０】
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）１００３，列配線（変調配線）１００４及び冷陰極素子は図２のように接続されている。
【００２１】
このような結線構造を単純マトリクスと呼んでいる。
【００２２】
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１００８の部分にはＣＲＴの分野で用いられる赤、緑、青、の３原色の蛍光体が塗り分けられている。蛍光体は、リアプレート１００５の各画素（絵素）に対応してマトリクス状に形成された、冷陰極素子からの放出電子（放出電流）の照射される位置に対して、画素を形成するように構成されている。
【００２３】
蛍光膜１００８の下面にはメタルバック１００９が形成されている。
【００２４】
Ｈｖは高圧端子でありメタルバック１００９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。
【００２５】
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。
【００２６】
（表面伝導型放出素子の特性）
表面伝導型放出素子は、図３に示すような（放出電流Ｉｅ）対（素子印加電圧Ｖｆ）特性、および（素子電流Ｉｆ）対（素子印加電圧Ｖｆ）特性を有する。なお、放出電流Ｉｅは素子電流Ｉｆに比べて著しく小さく、同一尺度で図示するのが困難であるため、２本のグラフは各々異なる尺度で図示した。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
また第二に、放出電流Ｉｅは素子に印加する電圧Ｖｆに依存して変化するため、電圧Ｖｆを可変することにより、放出電流Ｉｅの大きさを制御できる。
【００３１】
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Ｉｅの放出時間を制御できる。
【００３２】
以上のような特性の利用により、表面伝導型放出素子を表示装置に好適に用いることができる。例えば、図１に示した表示パネルを用いた画像表示装置において、第一の特性を利用すれば、表示画面を順次走査して表示を行うことが可能である。すなわち、駆動中の素子には所望の発光輝度に応じて閾値電圧Ｖｔｈ以上の電圧を適宜印加し、非選択状態の素子には閾値電圧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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
本発明の実施の形態に係る画像表示装置では上記第三の特性を用いて変調を行った。
【００３６】
（表示パネルの駆動方法）
図４は本発明の実施の形態に係る画像表示装置の表示パネルを駆動した際に走査配線及び変調配線の電圧供給端子に印加した電圧の一例である。
【００３７】
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。
【００３８】
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Ｄｘｉ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。
【００３９】
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ＶｎｓはＧＮＤ電位とした。
【００４０】
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。
【００４１】
なお、本発明の実施の形態においては、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。
【００４２】
本実施形態では、電圧Ｖｐｗｍの電圧は＋０．５ＶSELに設定した。
【００４３】
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全く電子を放出しない。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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Ｖｐｗｍ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。
【００４８】
本発明の実施形態に係る画像表示装置は、上述したような線順次走査、パルス幅変調することによって画像を表示している。
【００４９】
（走査配線での電圧降下について）
上述したように、画像表示装置の抱える根本的な課題は、表示パネルの走査配線における電圧降下によって、走査配線上の電位が上昇することにより、表面伝導型放出素子に印加される電圧が減少するため、表面伝導型放出素子からの放出電流が低下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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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を考えてみる。このような場合、入力画像データにもよるが一般的には、１水平走査期間内では、パルスの立ち上がり直後ほど点灯しているピクセルの数が多く、その後輝度の低い箇所から順に消灯していくため、点灯するピクセルの数は一水平走査期間の中では、時間を追って減少する。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
以上、走査配線における電圧降下について説明した。
【００５９】
（電圧降下の計算方法）
次に、電圧降下の影響に対する補正の方法について詳述する。
【００６０】
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されるが、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に計算するハードウエアを作製することはあまり現実的ではない。
【００６１】
そこで、同一行の位置に関して、ブロック化するとともに、画像データの振幅方向へもブロック化することにより、電圧降下量を求める。
【００６２】
このようなブロック化は電圧降下における以下の特徴に基づくものである。
【００６３】
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。
【００６４】
ｉｉ）電圧降下の大きさは表示画像によっても異なるが、パルス幅変調の１階調に相当する時間毎に変化し、概略的にはパルスの立ち上がり部分ほど大きく、時間的には次第に小さくなるか、もしくはその大きさを維持するかのどちらかである。
【００６５】
すなわち、図４のような駆動方法では１水平走査期間内で電圧降下の大きさが増加することはない。
【００６６】
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。
【００６７】
（縮退モデルによる電圧降下の計算）
図５（ａ）は、縮退を行う際のブロック及びノードを説明するための図である。
【００６８】
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。
【００６９】
いま一水平走査期間の中のある時刻であって、選択された走査配線上の各ピクセルの点灯状態（すなわち変調手段の出力が”Ｈ”であるか、”Ｌ”であるか）が分かっているものとする。
【００７０】
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。
【００７１】
また、同図に示すように、ｎ本の変調配線と選択された走査配線のそれと交差する部分及び、その交点に配置される表面伝導型放出素子を１つのグループとしてブロックを定義する。本例では、ブロック分けを行うことで４つのブロックに分割した。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
図５（ｂ）は縮退モデルを説明するための図である。
【００７５】
縮退モデルでは同図（ａ）の１ブロックに含まれるｎ本の変調配線を１本に縮退化し、縮退化された１本の変調配線が、走査配線のブロックの中央に位置するように接続した。
【００７６】
また、縮退化された各々のブロックの変調配線には電流源が接続されており、各電流源から各々のブロック内の電流の総和ＩＦ０〜ＩＦ３が流れ込むものとした。
【００７７】
即ち、ＩＦｊ（ｊ＝０，１，…３）は、
【数１】
として表される電流である。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。）。
【００８２】
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〜ＤＶ４は以下のような積和形式の式、
【数２】
により簡単に計算することができる。
【００８３】
すなわち、
【数３】
が成立する。
【００８４】
ただし、ａｉｊは縮退モデルにおいてｊ番目のブロックだけに単位電流を注入したときに、ｉ番目のノードに発生する電圧である（以下、これをａｉｊと定義する。）。
【００８５】
上記のａｉｊはキルヒホフの法則により導出され、一度計算した結果をテーブルとして記憶しておけばよい。
【００８６】
さらに、式１で定めた各ブロックの総和電流ＩＦ０〜ＩＦ３に対し、式３に示すような近似を行う。
【００８７】
【数４】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
すなわち、
【数５】
と定義した。
【００９０】
式３は選択された走査配線に対し各ブロックの列配線から該ブロック内の点灯数に比例した素子電流が流れ込むものとしている。この際１素子の素子電流ＩＦに係数αをかけたものを１素子の素子電流ＩＦＳとしたのは以下の理由による。本来、電圧降下量を計算するためには、電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。
【００９１】
図５（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。
【００９２】
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。
【００９３】
このように、本縮退モデルを用いれば、入力された画像データに対し所望の時点でのノードの位置での電圧降下を計算することが可能である。
【００９４】
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。
【００９５】
選択された走査配線上に発生する電圧降下は一水平走査期間内で時間的に変化するが、これについては前述したように一水平走査期間中のいくつかの時刻に対して、その時の点灯状態を求め、その点灯状態に対し縮退モデルを用いて電圧降下を計算することにより予測した。
【００９６】
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。
【００９７】
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応じたパルス幅を出力する。
【００９８】
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。
【００９９】
このような場合、パルス幅変調信号の開始時刻（本例の変調信号の例では立ち上がりの時刻）の点灯数は、パルス幅変調回路への入力データが０よりも大きいものの数をカウントすれば簡単に検出できる。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
すなわち、タイムスロットとは、一水平走査期間のなかのパルス幅変調信号の立ち上がりからの時間を表しており、タイムスロット＝０とは、パルス幅変調信号の開始時刻直後の時刻を表すものと定義する。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
（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。
【０１０７】
図６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。）。
【０１０８】
同図ではタイムスロット＝０，６４，１２８，１９２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。
【０１０９】
図６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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
図７は、選択した走査配線上に図６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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
図７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。
【０１１４】
図７は図６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機械的にプロットしたものである。
【０１１５】
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。
【０１１６】
以下に、電圧降下量から画像データを補正する補正データを算出する方法として、以下に説明を行う。
【０１１７】
（補正データ算出方法）
図８（ａ），（ｂ），（ｃ）は図７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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
いま、電圧降下の影響がない場合の放出電流をＩＥとし、パルス幅変調の１階調に相当する時間をΔｔとするならば、画像データが６４のときの、放出電流パルスによって放出されるべき放出電荷量Ｑ０は放出電流パルスの振幅ＩＥにパルス幅（６４×Δｔ）をかけて、
【数６】
として表すことができる。
【０１２０】
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。
【０１２１】
電圧降下の影響を考慮した放出電流パルスによる放出電荷量は、近似的には次のように計算できる。すなわち、ノード２のタイムスロット＝０，６４の放出電流をそれぞれＩｅ０，Ｉｅ１とし、０〜６４の間の放出電流はＩｅ０とＩｅ１の間を直線的に変化するものと近似すれば、この間の放出電荷量Ｑ１は図８（ｂ）の台形の面積となる。
【０１２２】
すなわち、
【数７】
として計算できる。
【０１２３】
次に、図８（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。
【０１２４】
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８（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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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８】
として計算できる。
【０１２７】
これが前述のＱ０と等しいとすれば、
【数９】
となる。
【０１２８】
これをＤＣ１について解けば、
【数１０】
となる。
【０１２９】
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。
【０１３０】
すなわち、ノード２の位置の大きさが６４の画像データに対しては式８に記載のように、ＣＤａｔａ＝ＤＣ１だけ補正量ＣＤａｔａを加算すればよい。
【０１３１】
同様に、大きさが１２８の画像データに対しては図９のように２つの期間に対して、また大きさが１９２の画像データに対しては、図１０のように、３つの期間の各々に対して補正量を求めることができる。
【０１３２】
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。
【０１３３】
なお、このように０，６４，１２８，１９２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。
【０１３４】
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１１（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。
【０１３５】
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）に対して計算されているものである。
【０１３６】
（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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
図１１（ｂ）はノードｎとノードｎ＋１の間に位置するｘにおける、画像データＤａｔａ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。
【０１３９】
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。
【０１４０】
また、入力画像データであるＤａｔａは画像データ基準値のＤｋとＤｋ＋１の間の値をとるものとする。
【０１４１】
いま、ノードｎのｋ番目の画像データの基準値に対する離散補正データをＣＤａｔａ［ｋ］［ｎ］と表記するならば、位置ｘにおけるパルス幅Ｄｋの補正データＣＡは、ＣＤａｔａ［ｋ］［ｎ］とＣＤａｔａ［ｋ］［ｎ＋１］の値を用いて、直線近似により、以下のように計算できる。
【０１４２】
すなわち、
【数１１】
となる。
【０１４３】
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。
【０１４４】
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。
【０１４５】
すなわち、
【数１２】
となる。
【０１４６】
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。
【０１４７】
すなわち、
【数１３】
となる。
【０１４８】
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９〜式１１に記載した方法により簡単に計算できる。
【０１４９】
図１１（ａ）のノード間を結ぶ破線は以上の計算により、離散的補正データが補間された結果である。図からわかるように、本発明の電圧降下補正法においては、画像データが０のときは電圧降下が起こらないので、位置ｘについて同じ補正データを算出するが（もちろん補正データが０であることも含む）、画像データが０でない同一の画像データに対しては、位置ｘ、即ち画面の水平方向について、なだらかな分布をもつ補正データを算出する。但し、走査線の方向が画面の垂直方向である場合は、画面の垂直方向について、なだらかな分布をもつ補正データとなる。
【０１５０】
このようにして算出した補正データを画像データに加算して画像データを補正し、補正後の画像データ（補正画像データと呼ぶ）に応じてパルス幅変調を行えば、従来からの課題であった表示画像における、電圧降下による影響を低減することができ、画質を向上させることができる。
【０１５１】
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縮退化などの近似を導入することにより、計算量を低減化することができるため非常に小規模なハードウエアで構成することができるという優れたメリットがあった。
【０１５２】
（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。
【０１５３】
図１２はその回路構成の概略を示すブロック図である。図において１は図１の表示パネル、Ｄｘ１〜ＤｘＭ及びＤｘ１’〜ＤｘＭ’は表示パネルの走査配線の電圧供給端子、Ｄｙ１〜ＤｙＮは表示パネルの変調配線の電圧供給端子、Ｈｖはフェースプレートとリアプレートの間に加速電圧を印加するための高圧供給端子、Ｖａは高圧電源、２は走査回路、３は同期信号分離回路、４はタイミング発生回路、７は同期分離回路３によりＹＰｂＰｒ信号をＲＧＢに変換するための変換回路、２３はテレビジョンの映像信号とコンピュータの映像信号を切り替えるためのセレクタ、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、１２は加算器、１４は補正データ算出手段、２０は最大値検出手段、２１はゲイン算出手段、２００は階調変換部である。
【０１５４】
階調変換部２００の説明は後述するので、以下の説明では階調変換部２００が無いものとして説明していく。
【０１５５】
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、Ｄａｔａはデータ配列変換部によりパラレル・シリアル変換された画像データ、ＣＤは補正データ算出手段により算出された補正データ、Ｄｏｕｔは加算器により画像データに補正データを加算することにより、補正された画像データ（補正画像データ）である。
【０１５６】
（同期分離回路、セレクタ）
本実施形態の画像表示装置は、ＮＴＳＣや、ＰＡＬ、ＳＥＣＡＭ、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。
【０１５７】
ＨＤＴＶ方式の映像信号は、まず同期分離回路３により同期信号Ｖｓｙｎｃ，Ｈｓｙｎｃを分離し、タイミング発生回路に供給する。同期分離された映像信号は、ＲＧＢ変換手段に供給される。ＲＧＢ変換手段の内部には、ＹＰｂＰｒからＲＧＢへの変換回路の他に、不図示のローパスフィルタやＡ／Ｄ変換器などが設けられており、ＹＰｂＰｒをディジタルＲＧＢ信号へと変換し、セレクタ２３へと供給されている。
【０１５８】
ＶＧＡなどのコンピュータの出力する映像信号は、不図示のＡ／Ｄ変換器によりＡ／Ｄ変換され、セレクタ２３へと供給される。
【０１５９】
セレクタ２３はユーザが表示したい映像信号がいずれであるかに基づいて、テレビジョン信号と、コンピュータ信号を適宜切り替えて出力する。
【０１６０】
（タイミング発生回路）
タイミング発生回路は、ＰＬＬ回路を内蔵しており、様々な映像フォーマットに対応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。
【０１６１】
タイミング発生回路４が発生するタイミング信号としては、シフトレジスタ５の動作タイミングを制御するＴｓｆｔ、シフトレジスタから、ラッチ回路６へデータをラッチするための制御信号Ｄａｔａｌｏａｄ、変調手段８のパルス幅変調開始信号Ｐｗｍｓｔａｒｔ，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。
【０１６２】
（走査回路）
図１３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。
【０１６３】
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。
【０１６４】
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。
【０１６５】
走査回路２及び２’は、図１３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。
【０１６６】
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１２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。
【０１６７】
一方、本発明の実施の形態では、走査回路が走査配線の両端に接続されていない場合でも有効であり、式２のパラメータを変更するだけで適用できる。
【０１６８】
（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。
【０１６９】
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。
【０１７０】
一方、本発明の実施の形態に係る画像表示装置の表示パネルは駆動電圧の印加時間により変調を施す場合、印加時間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。
【０１７１】
図１２に記載した逆γ処理部は、入力映像信号を逆γ変換するためのブロックである。
【０１７２】
本実施形態の逆γ処理部は、上記逆γ変換処理をメモリによって構成した。
【０１７３】
逆γ処理部は、映像信号Ｒ，Ｇ，Ｂのビット数を８ビットとし、逆γ処理部の出力である映像信号Ｒａ，Ｇａ，Ｂａのビット数を同じく８ビットとして、アドレス８ビット、データ８ビットのメモリを各色ごと用いることにより構成した（図１４）。
【０１７４】
（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１５に示したようにＲＧＢ各色ごとのＦＩＦＯ（Ｆｉｒｓｔ Ｉｎ Ｆｉｒｓｔ Ｏｕｔ）メモリ２０２１Ｒ，２０２１Ｇ、２０２１Ｂとセレクタ２０２２から構成される。
【０１７５】
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。
【０１７６】
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。
【０１７７】
（遅延回路１９）
データ配列変換部により並び替えが行われた画像データＳＤａｔａは補正データ算出手段と遅延回路１９に入力される。後述する補正データ算出手段の補正データ補間部はタイミング制御回路からの水平位置情報ｘと画像データＳＤａｔａの値を参照して、それらにあった補正データＣＤを算出する。
【０１７８】
遅延回路１９は、補正データ算出（前述の補正データの補間処理）にかかる時間を吸収するために設けられており、加算器で画像データに補正データが加算される際に、画像データにそれに対応した補正データが正しく加算されるよう遅延を行う手段である。同手段はフリップフロップを用いることにより構成できる。
【０１７９】
（加算器１２）
加算器１２は補正データ算出手段からの補正データＣＤと画像データＤａｔａを加算する手段である。加算を行うことにより画像データＤａｔａは補正が施され、補正画像データＤｏｕｔとして最大値検出回路及び乗算器へ転送される。
【０１８０】
なお加算器の出力である補正画像データのビット数は画像データに補正データを加算した際にオーバーフローが起きないように決定することが好ましい。
【０１８１】
より具体的には、画像データＤａｔａが８ビットのデータ幅であって、最大値が２５５、補正データＣＤは７ビットのデータ幅を持っていて、最大値が１２０であったとする。
【０１８２】
このとき加算結果の最大値は、２５５＋１２０＝３７５になった。
【０１８３】
（オーバーフロー処理）
本発明の実施の形態では、算出した補正データを画像データに加算した補正画像データによって補正を実現することについてはすでに述べたとおりである。
【０１８４】
いま、変調手段のビット数が８ビットであって、加算器の出力である補正画像データＤｏｕｔのビット数が１０ビットであるものとする。
【０１８５】
すると、補正画像データを変調手段の入力にそのまま接続してしまうと、オーバーフローがおきることになる。
【０１８６】
そこで変調手段に入力される前に、補正画像データの振幅を調整する必要がある。
【０１８７】
オーバーフローを防止するための構成として、入力画像データが最大である全白パターン（画像データのビット数を８ビットとすると、（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（ＦＦｈ，ＦＦｈ，ＦＦｈ））を入力した際の、補正画像データの最大値を予め見積もり、それが変調手段の入力範囲に収まるようなゲインを補正画像データに乗算してもよい。
【０１８８】
以下、本方法を固定ゲイン法と呼ぶ。
【０１８９】
固定ゲイン法では、オーバーフローは発生しないが、平均輝度が低い画像については、より大きなゲインで表示ができるのにもかかわらず、小さなゲインが乗算されてしまうため、表示画像の輝度が暗くなることがある。
【０１９０】
これに対し、フレームごとの補正画像データの最大値を検出し、この最大値が変調手段の入力範囲におさまるようなゲインを算出し、ゲインと補正画像データを乗算してオーバーフローを防止してもよい。
【０１９１】
以下、本方法を適応型ゲイン法と呼ぶ。
【０１９２】
適応型ゲイン法では、補正画像データＤｏｕｔのフレームごとの最大値ＭＡＸを検出するための最大値検出手段２０と、最大値から補正画像データに乗算するためのゲインＧ１を算出するためのゲイン算出手段２１、及び補正画像データＤｏｕｔとゲインＧ１を乗算するための乗算器などが必要である。
【０１９３】
なお、適応型ゲイン法では、オーバーフローを防止するためのゲインを算出するのは、フレームを単位として算出することが好ましい。
【０１９４】
たとえば１水平ラインごとにゲインを算出してオーバーフローを防止することもできるが、その場合１水平ラインごとのゲインの違いにより、表示画像に違和感が発生するため好ましくない。
【０１９５】
以上、固定ゲイン法、および適応型ゲイン法の概略について説明した。
【０１９６】
発明者らは、いずれの方法でゲインを算出しても好適に補正画像データの振幅を調整できることを確認している。
【０１９７】
そこで本実施形態では、適応型ゲイン法により振幅調整を行うこととした。
【０１９８】
以降、本実施形態では適応型ゲイン法により補正画像データの振幅調整を行うための、回路構成について詳しく説明する。
【０１９９】
（最大値検出手段２０）
本発明の最大値検出手段２０は図１２に示すように、各部と接続されている。
【０２００】
同手段は、コンパレータとレジスタなどによって簡単に構成できる回路である。同手段は、レジスタに記憶されている値と、順次転送されてくる補正画像データの大きさを比較し、補正画像データの方がレジスタの値よりも大きければ、レジスタの値をそのデータ値で更新する回路である。
【０２０１】
レジスタの値は、フレームの先頭で０にクリアすれば、フレームの終了時には、そのフレーム中の補正画像データの最大値がレジスタに格納される。
【０２０２】
このようにして検出された補正画像データの最大値は、ゲイン算出手段２１へと転送される。
【０２０３】
（ゲイン算出手段）
ゲイン算出手段２１は、適応型ゲイン法に基づいて補正画像データＤｏｕｔが変調手段の入力範囲におさまるように振幅調整を行うためのゲインを算出する手段である。
【０２０４】
ゲインは、最大値検出手段２０の検出した最大値をＭＡＸ、変調手段の入力範囲の最大値をＩＮＭＡＸとすると、
【数１４】
となるように決定すればよい（第１の方法）。
【０２０５】
ゲイン算出手段２１では、垂直帰線期間においてゲインを更新して１フレーム毎にゲインの値が変更される。
【０２０６】
なお、本発明の実施の形態に係る画像表示装置の構成では、１フレーム前の補正画像データの最大値を用いて、現在のフレームの補正画像データに乗算するゲインを算出する構成となっている。
【０２０７】
したがって、厳密には、フレームごとの補正画像データの違いから、オーバーフローがおきることある。
【０２０８】
このような課題に対し、補正画像データとゲインを乗算する乗算器の出力に対し後述するリミッタ手段を設け、乗算器の出力が変調手段の入力範囲に収まるように回路を設計したところ好ましかった。
【０２０９】
上記のオーバーフロー処理は、隣接するフレーム間の補正画像データ（画像データ）の相関を利用してオーバーフロー処理を行っていると考えることができる。
【０２１０】
なお、最大値検出回路と、乗算器の間にフレームメモリを設ければ、時間的な遅延のない構成でオーバーフローを防止することができる。
【０２１１】
また、本発明者らは、適応型ゲイン法のゲイン決定方法は、以下のような方法によってゲインを算出してもよいことを確認している。
【０２１２】
すなわち、現在のフレームの補正画像データに施すゲインとしては、現在のフレームよりも以前のフレームで検出された補正画像データの最大値をフレーム方向に平滑化（平均化）し、その平均値ＡＭＡＸに対し、
【数１５】
となるように決定すればよい（第２の方法）。
【０２１３】
また、３番目の方法は、式１２により各々のフレームごとのゲインＧ１を算出し、それを平均化して現在のゲインを算出してもよい。
【０２１４】
発明者らは、これら３つの方法のうち、どの方法も好ましいことを確認しているが、その一方で第１の方法よりも、第２，第３の方法の方が、表示画像におけるフリッカが大きく減少されるという別の効果があり非常に好適である（これについては後で図１６を用いて説明する。）。
【０２１５】
発明者らは、第２の方法，第３の方法に対して、平均化するフレームの枚数について検討を行ったが、たとえば１６フレーム〜６４フレームを平均化したところフリッカの少ない、好ましい画像が得られた。
【０２１６】
なお、第２，第３の方法の場合においても、第１の方法と同様に（補正）画像データにフレーム間の相関があることにより、オーバーフローが発生する確率を減少させることができるが、完全にオーバーフローを防止することができない。
【０２１７】
このための対策としては、上述の方法で概略的にオーバーフローを防止するとともに、乗算器の出力にリミッタを設けて完全にオーバーフローを防止したところ、さらに好ましかった。
【０２１８】
図１６は、第１の方法と、第２の方法を例に挙げて、フリッカについて説明するための図である。
【０２１９】
同図は、グレーの背景のなかで、白い棒が反時計周りに回転する動画像の例である。このような画像を表示する場合、棒が回転するのに合わせて、フレーム毎に補正データＣＤの大きさが変化する。
【０２２０】
図１７はこのような動画像を補正した際の補正画像データを説明するための図である。同図では各々の補正画像データのうち、各々のフレームで最大となったものを抜き出してグラフ化したものである。
【０２２１】
なお、同図の白の部分は元々の画像データ、灰色の部分は補正を行うことによって伸長された部分に相当する。
【０２２２】
図１６のような画像を表示した場合、連続するフレームの補正画像データの最大値が図１７に示すように変動する。
【０２２３】
したがって、式１２に示したようにフレームごとにゲインを設定すると、図１８（ａ）に示すようにフレーム毎のゲインの変動が激しくなるため、結果として表示画像の輝度変動が激しくなり、フリッカ感が発生する。
【０２２４】
これに対し式１３によってゲインを決定した場合は、ゲインが平均化されるため、図１８（ｂ）に示したように、ゲインの変動が小さくなり、輝度の変動が少なくなるためフリッカ感が減少するという優れた効果があった。
【０２２５】
なお、同図（ｂ）では白丸のグラフが式１２によるゲイン、黒丸のグラフが式１３による平均化されたゲインである。
【０２２６】
第３の方法についてはここでは詳しく考察しなかったが、第２の方法と同様にゲインの変動が小さくなるためフリッカが減少することを発明者らは確認している。
【０２２７】
また、ゲイン算出手段２１は、上述のような連続的なシーンの画面に対しては、ゲインを平均化するが、一方、画像のシーンが変わった際には、シーンが変わったあとのゲインに速やかに変化させることが好ましかった。
【０２２８】
これに対しゲイン算出手段２１は、シーン切り替えしきい値Ｇｔｈなる、あらかじめ設定された閾値を設けておき、式１２によって計算した１つ前のフレームのゲインをＧＢ、前のフレームの最大値検出手段２０の検出した前記補正画像データの最大値から式１２によって計算されるゲインをＧＮ、ＧＮ−ＧＢの差の絶対値をΔＧとすると、
ΔＧ＝｜ＧＮ−ＧＢ｜＞Ｇｔｈならば、
ゲインＧ１＝（ＧＮ−ＧＢ）×Ａ＋ＧＢとして演算する一方、
ΔＧ＝｜ＧＮ−ＧＢ｜≦Ｇｔｈならば、
ゲインＧ１＝（ＧＮ−ＧＢ）×Ｂ＋ＧＢ
（ただしＡ，Ｂは、１≧Ａ≧Ｂ＞０なる値を持つ実数）として次のフレームのゲインを平滑化して算出したところ好ましかった。
【０２２９】
特にＡ，及びＢの値としては、Ａ＝１、Ｂ＝１／１６〜１／６４程度に設定したところ好ましかった。
【０２３０】
（乗算器）
ゲイン算出手段で算出されたゲインＧ１と加算器の出力である補正画像データＤｏｕｔは、図１２の乗算器によって乗算され、振幅が調整された補正画像データＤｍｕｌｔとしてリミッタ回路へ転送される。
【０２３１】
（リミッタ手段）
以上のようにして、オーバーフローがおきないようにゲインを決定できれば問題ないが、上述したいくつかのゲイン決定方法によれば、必ずオーバーフローがおきないようにゲインを決定することは困難であるので、リミッタ（Ｌｉｍｉｔｅｒ）を設けておくこともできる。
【０２３２】
リミッタは、予め設定されたリミット値を有し、リミッタに入力される出力データＤｍｕｌｔとリミット値を比較し、出力データよりもリミット値が小さければ、リミット値を出力し、出力データよりもリミット値が大きければ、出力データを出力する（図１２における信号名は補正画像データＤｌｉｍ）。
【０２３３】
リミッタ手段によって、変調手段の入力範囲に完全に制限された補正画像データＤｌｉｍは、シフトレジスタ、ラッチを介して変調手段へと供給される。
【０２３４】
（階調変換手段）
図１２の階調変換部２００の動作の詳細を示す前に、電圧降下の影響の補正を行わず階調変換部２００を使わない画像表示装置を実現した場合について説明する。
【０２３５】
本発明者らは、電圧降下の影響の補正を行わず階調変換部２００が無い構成の画像表示装置では、以下の現象を確認した。
【０２３６】
すなわち、
Ａ．画像データの階調数（駆動するパルス幅）が２５５（８ビットデータ幅において）で微小領域を表示させた場合に比べ、階調数が少ない画像データ（暗い絵）は、赤みがかって表示される
Ｂ．画像データの階調数（駆動するパルス幅）が２５５（８ビットデータ幅において）で微小領域を表示させた場合に比べ、画面全体を画像データの階調数が２５５で表示させた場合に赤みがかって表示されるという現象である。
【０２３７】
本発明者らは、これらの現象を以下のような理由であると解析した。
【０２３８】
すなわち、赤の蛍光体は投入電荷量が多いとき発光効率が飽和する傾向があった。そのため画像データの階調数が２５５で微小領域を表示させた場合、飽和が大きくなった。つまり走査配線の電圧降下が少ないため放出電流が大きく、相対的に長い時間にわたって蛍光体に電子が衝突しているため、投入電荷量が多く赤の蛍光体は飽和している。そのため、画像データの階調数が２５５で微小領域を表示させた場合を基準にすると、上記Ａ．Ｂ．の場合は、赤の蛍光体に投入する電荷量は小さいため、赤の蛍光体の飽和が少なく、相対的に赤の発光強度が大きくなり、その結果、表示画像が赤みがかって表示されていた。
【０２３９】
図１９に、電圧降下の補正を行わず、階調変換部が無い時の階調特性を模式的な図を示す。
【０２４０】
図１９において、横軸は変調手段が変調配線を駆動するパルス幅、縦軸は画像データの階調数が２５５で微小領域を表示させた場合（走査配線の電圧降下がほとんど無い場合）の各色の輝度で正規化した正規化輝度である。図１９において、ａ１ｇｂは、走査配線の電圧降下がほとんど無い場合の緑と青の階調特性、ａ１ｒは、走査配線の電圧降下がほとんど無い場合の赤の階調特性である。
【０２４１】
また、図１９において、ｃ１ｇｂは、走査配線上の全表示素子が点灯した場合の最大の電圧降下が発生した時の緑と青の階調特性、ｃ１ｒは、走査配線上の全表示素子が点灯した場合の最大の電圧降下が発生した時の赤の階調特性である。
【０２４２】
ｃ１ｇｂ、ｃ１ｒは、画像データの階調数が２５５で微小領域を表示させた場合の輝度で正規化した。同図では、駆動パルス幅が２５５の時に緑と青の正規化輝度が１／４になったとして図示してある。
【０２４３】
図１９において、ｂ１ｇｂは、ａ１ｇｂの輝度とｃ１ｇｂの輝度の中間の輝度が出る電圧降下が発生した時の緑と青の階調特性、ｂ１ｒは、同電圧における赤の階調特性である。同様に、画像データの階調数が２５５で微小領域を表示させた場合の輝度で正規化した。
【０２４４】
図１９に示す輝度と駆動パルス幅（補正画像データの値）の特性は、電圧降下量で変化し、実際の画像を表示している時の電子放出素子の駆動電圧は、画像・素子の位置により変化し、上記特性を完全に打ち消す変換を実現するのは難しかった。
【０２４５】
本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、表面伝導型電子放出素子を用いた表示パネルの電圧降下の影響を補正した駆動において以下のことが分かった。
【０２４６】
（１）電圧降下の影響を補正する本発明の実施の形態に係る方法は、入力される画像データに対して、電圧降下が無い場合の放出電流量ＩＥに画像データで決まるパルス幅を乗じた放出電荷量になるように、パルス幅を調整したデータ（補正画像データ）を算出し、前記パルス幅で変調手段は表示パネルを駆動する。
【０２４７】
（２）そして、前記補正画像データの最大値が変調手段の入力範囲を超える時、オーバーフロー処理を行い、ゲインが補正画像データに乗じられる。そして、補正画像データを変調手段の入力範囲に収める。
【０２４８】
（３）蛍光体の飽和特性（特に赤の蛍光体の特性）は、実際に表示パネルを駆動する条件のパルス幅や電子放出素子の放出電流値においては、ほぼ放出電荷量により決まる特性であった。
【０２４９】
すなわち、（１）は、「電圧降下の影響を補正した場合、実際の表示パネルで発生している電圧降下や、実際の駆動しているパルス幅にかかわらず、電圧降下が無い場合の放出電流ＩＥに画像データで決まるパルス幅を乗じた放出電荷量が蛍光体に入射する。」ことを示している（すなわち画像データに対応した電荷量になるように放出電荷量の変動を補正する放出電荷量補正を行うことを示している）。
【０２５０】
（２）は、「オーバーフロー処理した場合、電圧降下が無い場合の放出電流ＩＥに画像データのゲイン倍した値で決まるパルス幅を乗じた放出電荷量が蛍光体に入射する。」ことを示している。
【０２５１】
さらに、（３）は、蛍光体の飽和特性（特に赤の蛍光体の特性）は放出電荷量のみにより決定できることを示している。
【０２５２】
以上、（１），（２），（３）の特徴を熟考し、階調変換部２００を持つ構成の画像表示装置を発明した。
【０２５３】
実際の階調変換部２００の構成を説明する前に、階調変換部２００の階調変換特性の概略を説明する。
【０２５４】
図２０に、横軸は表面伝導型電子放出素子が放出する放出電荷量、縦軸は各色の輝度を示す。図２０において説明を簡略化するために、電圧降下が無い場合の放出電流量ＩＥをパルス幅変調の１階調分の時間Δｔだけ投入した電荷量を１として、横軸の放出電荷量を正規化して示している。正規化した結果、放出電荷量の最大値は２５５となる。すなわち、変調手段の駆動パルス幅が２５５（最大）で微小領域を表示させた場合（走査配線の電圧降下がほとんど無い場合）の放出電荷量（最大放出電荷量）は２５５である。
【０２５５】
また、縦軸は電圧降下が無い場合の放出電流量ＩＥでパルス幅が２５５階調（２５５×Δｔ）の時の各色の輝度が１になるように正規化して示した。
【０２５６】
本発明の実施の形態における電圧降下の影響を補正することによって、電圧降下が無い場合の放出電流量ＩＥに画像データで決まるパルス幅を乗じた放出電荷量が蛍光体に入射される様にパルス幅が調整される（（１）の特徴）。
【０２５７】
そのため、電圧降下の影響を補正した場合、横軸は画像データの０から２５５に対応する。
【０２５８】
図２０でｑｇｂは緑・青の階調特性であり、ｑｒは赤の階調特性である。図２０は、例えばパルス幅や、放出電流（駆動電圧）を変化させ実測し求めると良い。
【０２５９】
オーバーフロー処理を行わない場合は、放出電荷量と画像データが等価なため、図２０の特性を打ち消す階調変換を画像データに対して行えばよいことがわかる。そこで、階調変換部２００の特性として図２０の階調特性を打ち消す変換特性を持つことにより、前述した赤みがかって表示される不具合を打ち消すことが可能となる。
【０２６０】
実際の図２０の特性を打ち消すための階調変換特性を図２１に示す。同図は入出力が８ビットのデータの場合を示している。図２１において、ＱＧＢは、緑・青の蛍光体の飽和特性を打ち消す特性曲線（本例では飽和していないとし直線で示してある）、ＱＲは、図２０のｑｒで示した赤の蛍光体の飽和特性を打ち消す特性曲線である。
【０２６１】
そして、前述したように、画像データは放出電荷量に対応しているので（（１）の特徴）、放出電荷量に依存する飽和特性を持つ赤の蛍光体の特性を打ち消すことが、画像データの階調変換によって実現することができた。
【０２６２】
すなわち、前記画像データの階調変換は、輝度要求値である画像データに対し、蛍光体の発光特性を考慮した放出電荷量要求値に変換することを意味する。
【０２６３】
そして、前記放出電荷量要求値になるように放出電荷量の変動を補正する放出電荷量の補正を行うことを示している。
【０２６４】
次に、オーバーフロー処理を行っている場合を説明する。前述した（２）の特徴により、電圧降下が無い場合の放出電流量ＩＥに画像データのゲイン（係数）倍した値で決まるパルス幅を乗じた放出電荷量が蛍光体に入射する。
【０２６５】
すなわち、入力される画像データが同じであっても、オーバーフロー処理が行われた場合は行われなかった場合に比べ放出電荷量がゲイン倍されることになる。
【０２６６】
詳細を説明するために、正規化電荷量対輝度の特性を図２２に示す。図２２も図２０同様に、電圧降下が無い場合の放出電流量ＩＥをパルス幅変調の１階調分の時間Δｔだけ投入した電荷量を１として、横軸の放出電荷量を正規化して示している。また、縦軸は電圧降下が無い場合の放出電流量ＩＥでパルス幅が２５５階調（２５５×Δｔ）の時の各色の輝度が１になるように正規化して示した。
【０２６７】
図２２のｑｇｂ、ｑｒの特性は、前述した図２０の特性と同じであり、ｑｇｂは緑と青の階調特性、ｑｒは赤の階調特性である。図２２においてＧＡで示した正方形の領域は、ゲインが１の時の放出電荷量対輝度を示す領域であり、横軸の正規化電荷量の０から２５５が、画像データの０から２５５に対応する（前述したオーバーフロー処理を行わない場合に相当）。
【０２６８】
また、ゲインが１／２の時は、蛍光体に放出される電荷量は画像データをゲイン倍（１／２倍）した電荷量となるので、画像データ０から２５５は正規化電荷量０から１２７に対応する。図２２においてＧＢで示した正方形の領域は、ゲインが１／２の時の実際に放出される放出電荷量対輝度を示す領域になる。
【０２６９】
同様にゲインが１／４の時は、蛍光体に放出される電荷量は画像データをゲイン倍（１／４倍）した電荷量となるので、画像データ０から２５５は正規化電荷量０から６３に対応する。図２２においてＧＣで示した正方形の領域は、ゲインが１／４の時の実際に放出される放出電荷量対輝度を示す領域になる。
【０２７０】
ゲインがＧ１の時は、蛍光体に放出される電荷量は画像データをゲイン倍（Ｇ１倍）した電荷量となるので、画像データ０から２５５は正規化電荷量０から（２５５×Ｇ１）に対応する。図２２においてＧＧで示した正方形の領域は、ゲインがＧ１の時の実際に放出される放出電荷量対輝度を示す領域になる。
【０２７１】
前述したように、実際に放出される放出電荷量は、画像データにゲインを乗じた値に対応する（ゲインによって決まる動作点）。
【０２７２】
そのため、画像データを以下のように階調変換することにより、蛍光体の飽和特性を打ち消すことが実現できる。
【０２７３】
ゲインが１の時は、正規化電荷量の０から２５５が、画像データの０から２５５に対応しているので、図２３に示す変換特性をもつγ補正テーブルにより、赤の蛍光体の飽和特性を打ち消すことができる。
【０２７４】
図２３において、ＱＧＢは、緑と青の蛍光体の飽和特性を打ち消す特性曲線（本例では飽和していないとし直線で示してある）、ＱＲ（×１）は、図２２のｑｒで示した赤の蛍光体の飽和特性を打ち消す特性曲線である。
【０２７５】
同様に、ゲインが１／２の時は、正規化電荷量の０から１２７が、画像データの０から２５５に対応しているので、図２４に示す変換特性をもつγ補正テーブルにより、赤の蛍光体の飽和特性を打ち消すことができる。
【０２７６】
図２４において、ＱＧＢは、緑と青の蛍光体の飽和特性を打ち消す特性曲線（本例では飽和していないとし直線で示してある）、ＱＲ（×１／２）は、図２２のｑｒのＧＢ領域で示した赤の蛍光体の飽和特性を打ち消す特性曲線である。
【０２７７】
画像データによる階調変換は、ＱＧＢのような飽和していない場合を基準にすれば、画像データ（入力データ）の０から２５５を出力データの０から２５５のレンジで変換する（以降、ＱＧＢのような飽和していない場合を基準にレンジを記述する。）。
【０２７８】
０から２５５のレンジの出力データは、電圧降下の影響を補正後、ゲインが乗じられ、蛍光体に放出する正規化電荷量が０から１２７の範囲となる。
【０２７９】
このようにして、ゲインに対応する動作点の蛍光体の飽和特性を打ち消す変換が行われる。
【０２８０】
言い換えれば、蛍光体の飽和特性を打ち消す変換特性はゲインにかかわらず、画像データ（入力データ）の０から２５５を出力データの０から２５５のレンジで変換することによって行える。
【０２８１】
同様に、ゲインが１／４の時は、正規化電荷量の０から６３が、画像データの０から２５５に対応しているので、図２５に示す変換特性をもつγ補正テーブルにより、赤の蛍光体の飽和特性を打ち消すことができる。
【０２８２】
図２５において、ＱＧＢは、緑と青の蛍光体の飽和特性を打ち消す特性曲線（本例では飽和していないとし直線で示してある）、ＱＲ（×１／４）は、図２２のｑｒのＧＣ領域で示した赤の蛍光体の飽和特性を打ち消す特性曲線である。
【０２８３】
同様に、ゲインがＧ１の時は、正規化電荷量の０から（２５５×Ｇ１）が、画像データの０から２５５に対応しているので、画像データをゲイン倍（Ｇ１倍）し、図２３のＱＧＲ、ＱＲ（×１）で示した特性をもつγ補正テーブルにより変換し、蛍光体の飽和の影響を補正する。さらにγ補正テーブルによって変換された出力を１／ゲイン倍（１／Ｇ１倍）し、電圧降下の補正を行うための０から２５５のレンジの出力データとする。
【０２８４】
上述した特性はゲインにより決まる動作点での階調変換特性を選んでいるともいえる。
【０２８５】
上述した階調変換手段２００の特性によって、オーバーフロー処理を行った場合であっても、前述した赤みがかって表示される不具合を打ち消すことができた。
【０２８６】
次に、実際の階調変換部２００の構成を説明する。
【０２８７】
図２６に階調変換部２００の構成を示した。図２６において２０１，２０３は乗算器、２０２はメモリ等で実現されるγ補正テーブル、２０４は逆数器である。この構成によって前述した機能を実現する。図２６では、簡便化のため、ひとつの色に対応する構成を示した。当然、赤・緑・青毎に同一構成を三組で階調変換部２００は構成される。この時、γ補正テーブルの内容は各色ごとに蛍光体の飽和特性に応じて対応する。
【０２８８】
入力される画像データは乗算器２０１によりゲイン（Ｇ１）倍される。前述したように、入力画像データをゲイン倍した放出電荷量に変換し、最大放出電荷量で正規化（１から２５５レンジ、）した蛍光体の飽和特性を打ち消す階調変換をγ補正テーブル２０２で行う。
【０２８９】
実際に放出される放出電荷量で蛍光体の飽和特性を打ち消す階調変換をγ補正テーブル２０２で行う。
【０２９０】
このままであると、γ補正テーブルの出力がゲイン倍されたままであるので実際の電圧降下補正を行うデータに戻すため、乗算器２０３により１／ゲイン倍（１／Ｇ１倍）する。逆数器２０４はゲインの逆数を出力する。
【０２９１】
ゲインは一般に１より小さいため、ゲイン倍された画像データがγ補正テーブル２０２に入力されるので、有効桁数が落ちないように、γ補正テーブル２０２のビット数を画像データのビット数より多くする必要があった。
【０２９２】
上記、構成により、前述した機能を実現し、ハードウエアによって前述した赤みがかって表示される不具合を打ち消すことができた。さらに、前述したゲインの算出法（式１２）を満たすＧ＝Ｋｇ×ＩＮＭＡＸ／ＭＡＸＫｇ≦１の定数の関係があるとき、１／Ｇ＝ＭＡＸ／（Ｋｇ×ＩＮＭＡＸ）である。Ｋｇ×ＩＮＭＡＸは定数であるのでＫｇ’＝１／（Ｋｇ×ＩＮＭＡＸ）とＫｇ’を新たな定数とすると、１／Ｇ＝Ｋｇ’×ＭＡＸとなる。
【０２９３】
すなわち、ゲインの逆数を求める逆数器２０４は補正画像データの最大値ＭＡＸに定数Ｋｇ’を乗算し求めることができる。このことはＲＯＭなどで構成される逆数器を乗算器に置き換えができ、ハードウエア量を少なくすることを可能にする。
【０２９４】
さらに、２番目のゲインの算出法（式１３）に対しても同様に、前述したゲインの算出法（式１３）を満たすＧ１＝Ｋｇ１×ＩＮＭＡＸ／ＡＭＡＸＫｇ１≦１の定数の関係があるとき、１／Ｇ＝ＡＭＡＸ／（Ｋｇ１×ＩＮＭＡＸ）である。
【０２９５】
Ｋｇ１×ＩＮＭＡＸは定数であるのでＫｇ１’＝１／（Ｋｇ１×ＩＮＭＡＸ）とＫｇ１’を新たな定数とすると、１／Ｇ＝Ｋｇ１’×ＡＭＡＸとなる。
【０２９６】
すなわち、ゲインの逆数を求める逆数器２０４は現在のフレームよりも以前のフレームで検出された補正画像データの最大値をフレーム方向に平滑化（平均化）したＡＭＡＸに定数Ｋｇ１’を乗算し求めることができる。このことはＲＯＭなどで構成される逆数器を乗算器に置き換えができ、ハードウエア量を少なくするこを可能にする。
【０２９７】
さらに、３番目のゲインの算出法では、ゲインを式１２で求めさらに平均化する方法である、この場合、第２の方法と同じ計算で逆数器を乗算器に置き換えができる。ただし平均化はゲイン及び補正画像データの最大値の両方に対して別々に行う必要がある。そのため平均化処理のためのハードウエアは増加する、しかしながらこの増加を考慮しても逆数器を使用する方法よりも全体のハードウエア量は少なくなる。
【０２９８】
次に、蛍光体の飽和を打ち消すγ補正テーブル２０２は、以下のような構成であっても良い。γ補正テーブル２０２の特性を、要求輝度Ｌｒ、蛍光体に投入すべき電荷量ｑｒとすると、要求輝度Ｌｒ、電荷量ｑｒを共に正規化すれば、ｑｒ＝ｆｒ（Ｌｒ）ここでｆｒ（Ｌｒ）は蛍光体の飽和を補正するγ補正テーブル２０２に記憶されている特性である。
【０２９９】
ここで、ｇｒ（Ｌｒ）＝Ｌｒ−ｆｒ（Ｌｒ）となる関数ｇｒ（Ｌｒ）を定義する。すなわちｇｒ（Ｌｘ）は輝度と電荷量が比例する特性からの差分の関数である。このとき、蛍光体の飽和を打ち消すためにはｑｒ＝Ｌｒ−ｇｒ（Ｌｒ）の関係が必要となる。
【０３００】
前述した実施の形態のγ補正テーブル２０２はｇｒ（Ｌｒ）の特性をもつテーブルと、Ｌｒからｇｒ（Ｌｒ）の特性をもつテーブルの出力を減算する減算器から構成するとよい。このとき、ハードウエア構成として減算器が増えるが、同一の容量のメモリにおいてはｇｒ（Ｌｒ）の特性をもつテーブルを使用する場合に、階調数が増加し、処理精度が向上する利点がある。
【０３０１】
図２７に他の階調変換部の実施形態を示す。図２７でも、簡便化のため、ひとつの色に対応する構成を示した。当然、赤・緑・青毎に同一構成を三組で階調変換部２００は構成される。この時、γ補正テーブルのそれぞれの内容は各色ごとに蛍光体の飽和特性に応じて対応する。
【０３０２】
図２７において、２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃはγ補正テーブルであり、それぞれゲインが１倍、１／２倍、１／４倍の時に、実際に放出される放出電荷量に相当する蛍光体の飽和特性を打ち消す変換テーブルが記憶されている。実際には、前述した図２３，図２４，図２５に示した特性である。２０５は直線補間手段であり、ゲインＧ１を入力し、各γ補正テーブル２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃのゲインＧ１を挟む２つのテーブルの出力から直線補間によってゲインＧ１に対する補間値を求める手段である。
【０３０３】
ゲインにより決まる蛍光体の飽和特性を打ち消す特性は、単調に変化するので、上記構成によって、各γ補正テーブル２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃの特性を直線補間し求めることで任意のゲインＧ１に対する変換特性を得ることができる。
【０３０４】
当然、γ補正テーブルの数を多くすることで精度は上がるが、ハードウエアコストは上昇する。γ補正テーブルは３以上で表示画質の明らかな劣化を防ぐことができた。
【０３０５】
上記、構成によっても、前述した機能を実現し、ハードウエアによって前述した赤みがかって表示される不具合を打ち消すことができた。
【０３０６】
さらに、本実施形態の説明では、緑と青の蛍光体の階調特性はリニアリティーが高く飽和特性を持たないとして説明したが、実際には赤の蛍光体に比べ非常に小さいが、輝度は電荷量に対して飽和する飽和特性を持つ。この場合、各色の中で飽和が少ないもので上述した正規化階調特性を求めこの特性を打ち消すテーブルを色毎に作成することによって、各色の蛍光体の飽和特性を補正することができる。さらに、蛍光体の飽和特性は、フェースプレートとリアプレートの間の加速電圧（高圧電源の電位）や蛍光体に投入される最大電荷量によって変化する。パネルを駆動する場合、各電子放出素子の駆動する時間は決まっているため、蛍光体に投入される最大電荷量は電子放出素子の放出電流ＩＥ、すなわち走査手段の電位（Ｖｓ）、変調手段の電位（Ｖｐｗｍ）に依存する。蛍光体の飽和特性は、高圧電源の電位や、走査手段の電位（Ｖｓ）、変調手段の電位（Ｖｐｗｍ）により変化する。表示装置の個体差を吸収するための初期調整や、ユーザが行う調整などのために、高圧電源の電位、走査手段の電位（Ｖｓ）、変調手段の電位（Ｖｐｗｍ）を可変する場合、対応する電位における蛍光体の飽和特性を打ち消すγ補正テーブルに変更すると良い。
【０３０７】
（シフトレジスタ、ラッチ回路）
リミッタ回路の出力である補正画像データＤｌｉｍは、シフトレジスタ５により、シリアルなデータフォーマットから、各変調配線毎のパラレルな画像データＩＤ１〜ＩＤＮへとシリアル／パラレル変換されラッチ回路へ出力される。ラッチ回路では１水平期間が開始される直前にタイミング信号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。
【０３０８】
本実施形態では画像データＩＤ１〜ＩＤＮ、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１２）からのタイミング制御信号ＴＳＦＴ及びＤａｔａｌｏａｄに基づいて動作する。
【０３０９】
（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。
【０３１０】
変調手段は、図２８（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。
【０３１１】
画像データＤ１〜ＤＮと変調手段の出力パルス幅の関係は、図２８（ｂ）のようなリニアな関係にある。
【０３１２】
同図（ｃ）に変調手段の出力波形の例を３つ示す。
【０３１３】
同図において上側の波形は、変調手段への入力データが０の時の波形，中央の波形は、変調手段への入力データが１２８の時の波形，下側の波形は、変調手段への入力データが２５５の時の波形である。
【０３１４】
なお、本例では変調手段への入力データＤ１〜ＤＮのビット数は８ビットとした。
【０３１５】
なお、前述の説明では、変調手段の入力データが２５５のときは、一水平走査期間に相当するパルス幅の変調信号が出力されると記載した箇所があるが、詳細には同図（ｃ）のように非常に短い時間ではあるがパルスの立ち上がる前と、立ち下がった後にわずかではあるが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。
【０３１６】
図２９は、本発明の実施の形態における変調手段の動作を示すタイミングチャートである。
【０３１７】
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。
【０３１８】
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。
【０３１９】
ＰＷＭカウンタは、同図に示したように、Ｐｗｍｓｔａｒｔ、Ｐｗｍｃｌｋに基づいてカウントを開始し、カウント値が２５５になるとカウンタをストップしカウント値２５５を保持する。
【０３２０】
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Ｈｉｇｈを出力し、それ以外の期間はＬｏｗを出力する。
【０３２１】
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。
【０３２２】
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。
【０３２３】
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２９のＤ１、Ｄ２、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。
【０３２４】
（補正データ算出手段）
補正データ算出手段は前述した補正データ算出方法により、電圧降下の補正データを算出する回路である。補正データ算出手段は図３０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。
【０３２５】
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。同算出部は計算量やハードウエア量を減少させるために、前述の縮退モデルの概念を導入して、補正データを離散的に算出する。
【０３２６】
離散的に算出された補正データは補正データ補間部により補間され、画像データの大きさやその水平表示位置ｘに適合した補正データＣＤが算出される。
【０３２７】
（離散補正データ算出部）
図３１は本発明の実施の形態における離散的に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。
【０３２８】
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。
【０３２９】
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、１０２はＣＰＵ、１０３は式２で記載したパラメータａｉｊを記憶するためのテーブルメモリ、１０４は計算結果を一時記憶するためのテンポラリレジスタ、１０５はＣＰＵのプログラムが格納されているプログラムメモリ、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。
【０３３０】
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Ｃｖａｌの値と比較される。
【０３３１】
なお、Ｃｖａｌは前述してきた画像データに対して設定した、画像データ基準値に相当する。
【０３３２】
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Ｈｉｇｈを出力し小さければＬｏｗを出力する。
【０３３３】
コンパレータの出力は加算器１０８及び１０９により互いに足し算され、さらに加算器１１０によりブロックごとに加算を行い、ブロックごとの加算結果を各々のブロックごとの点灯数としてレジスタ群１０１ａ〜ｃへと格納する。
【０３３４】
点灯数カウント手段１００ａ〜ｄにはコンパレータの比較値Ｃｖａｌとしてそれぞれ０、６４、１２８、１９２が入力されている。
【０３３５】
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。
【０３３６】
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。
【０３３７】
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１０１ｃに格納する。
【０３３８】
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１０１ｄ格納する。
【０３３９】
ブロックごと、時間ごとの点灯数カウントされると、ＣＰＵはテーブルメモリ１０３に格納されたパラメータテーブルａｉｊを随時読み出して、式２〜４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。
【０３４０】
本例ではＣＰＵに式２の計算を円滑におこなうための積和演算機能を設けた。
【０３４１】
式２に挙げた演算を実現する手段としては、ＣＰＵで積和演算を行わないでもよく、例えば、その計算結果をメモリに入れておいてもよい。
【０３４２】
すなわち、各ブロックの点灯数を入力とし、考えられるすべての入力パターンに対し、各ノード位置の電圧降下量をメモリに記憶させておいても構わない。
【０３４３】
電圧降下量の計算が完了するとともに、ＣＰＵ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６〜８に従って、離散補正データを算出した。
【０３４４】
計算した離散補正データは、レジスタ群１０６に格納した。
【０３４５】
（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対応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。
【０３４６】
図３２は補正データ補間部を説明するための図である。
【０３４７】
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９〜式１１のｋおよびｋ＋１を決定するためのデコーダである。
【０３４８】
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。
【０３４９】
また、１２１〜１２３は、それぞれ式９〜式１１の直線近似を行うための直線近似手段である。
【０３５０】
図３３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９〜１１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。
【０３５１】
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３３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。
【０３５２】
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。
【０３５３】
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３３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。
【０３５４】
（各部の動作タイミング）
図３４に各部の動作タイミングのタイミングチャートを示す。
【０３５５】
なお、同図においてＨｓｙｎｃは水平同期信号、ＤｏｔＣＬＫはタイミング発生回路の中のＰＬＬ回路により水平同期信号Ｈｓｙｎｃから作成したクロック、Ｒ、Ｇ、Ｂは入力切り替え回路からのディジタル画像データ、Ｄａｔａはデータ配列変換後の画像データ、Ｄｌｉｍはリミッタ手段の出力であって、電圧降下補正を施された補正画像データ、ＴＳＦＴはシフトレジスタ５へ補正画像データＤｌｉｍを転送するためのシフトクロック、Ｄａｔａｌｏａｄはラッチ回路６へデータをラッチするためのロードパルス、Ｐｗｍｓｔａｒｔは前述のパルス幅変調の開始信号、変調信号ＸＤ１は変調配線１へ供給されるパルス幅変調信号の一例である。
【０３５６】
１水平期間の開始とともに、セレクタ２３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。
【０３５７】
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。
【０３５８】
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。
【０３５９】
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、加算器１２に供給される。
【０３６０】
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、補正された補正画像データＤｌｉｍ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、一水平期間分の補正画像データＤｌｉｍ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。
【０３６１】
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。
【０３６２】
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。
【０３６３】
また、いくつかの近似を導入したことにより、電圧降下を補正するための、画像データの補正量を簡単に好適に計算することができ、非常に簡単なハードウエアでそれを実現することができるなど、非常に優れた効果があった。
【０３６４】
（第２の実施形態）
補正画像データＤｏｕｔは、画像データＤａｔａと補正データＣＤを加算した結果である。
【０３６５】
この加算の結果が、変調手段の入力範囲におさまらないと、補正を施したことにより、オーバーフローが起きてしまい、表示画像において別の違和感が発生することが懸念されていた。
【０３６６】
このような課題に対し、上記第１の実施形態では、補正画像データの最大値を検出し、該最大値が，変調手段の入力範囲の最大値に対応するように、ゲインを算出し、該ゲインと補正画像データを乗算し、オーバーフローを防止していた。
【０３６７】
これに対し本実施形態では、補正画像データの最大値を検出するのは同様であるが、該最大値が変調手段の入力範囲の最大値に対応するように、補正を施す前の画像データの大きさを制限することとした。
【０３６８】
すなわち、オーバーフローがおきないように、予め入力された画像データにゲインを乗算してその振幅範囲を小さくしておき、オーバーフローを防止する。
【０３６９】
以降、図３５を用いて、本実施形態のオーバーフロー処理について説明する。
【０３７０】
図において２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂは乗算器、９はデータ配列変換部、５は画像データ１ライン分のシフトレジスタ、６は画像データ１ライン分のラッチ回路、８は表示パネルの変調配線に変調信号を出力するパルス幅変調手段、１２は加算器、１４は補正データ算出手段、２０はフレーム内の補正画像データＤｏｕｔの最大値を検出するための最大値検出回路（手段）、２１はゲイン算出手段、２００は階調変換部である。階調変換部２００の説明は後述するので、以下の説明では階調変換部２００が無いものとして説明していく。
【０３７１】
また、Ｒ、Ｇ、ＢはＲＧＢパラレルの入力映像データ、Ｒａ，Ｇａ，Ｂａは逆γ変換処理を施したＲＧＢパラレルの映像データ、Ｒｘ、Ｇｘ、Ｂｘは乗算器により、ゲインＧ２が乗算された画像データ、ゲインＧ２は、ゲイン算出部が算出したゲイン、Ｄａｔａはデータ配列変換部によりパラレル・シリアル変換された画像データ、ＣＤは補正データ算出手段により算出された補正データ、Ｄｏｕｔは加算器により画像データに補正データを加算することにより、補正された画像データ（補正画像データ）、ＤｌｉｍはリミッタによってＤｏｕｔを変調手段の入力範囲の上限以下に制限した補正画像データである。
【０３７２】
（乗算器２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂ）
乗算器２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂは逆γ変換後の画像データＲａ，Ｇａ，Ｂａに対し、ゲインＧ２を乗算するための手段である。
【０３７３】
より詳しくは、乗算器はゲイン算出手段が決定したゲインに従って画像データにゲインＧ２を乗算し、乗算後の画像データＲｘ，Ｇｘ、Ｂｘを出力する。
【０３７４】
ゲインＧ２は、ゲイン算出手段が算出する値であって、後述する加算器での画像データＤａｔａと補正データの加算結果である補正画像データＤｏｕｔが、変調手段の入力範囲におさまるように決定される値である。
【０３７５】
（最大値検出手段２０）
最大値検出回路２０について説明を行う。
【０３７６】
本発明の実施の形態における最大値検出手段は図３５に示すように、各部と接続されている。
【０３７７】
最大値検出手段は、１フレーム分の補正画像データＤｏｕｔのなかで、最大となる値を検出する手段である。
【０３７８】
同手段は、コンパレータとレジスタなどによって簡単に構成できる回路である。同手段は、レジスタに記憶されている値と、順次転送されてくる補正画像データＤｏｕｔの大きさを比較し、補正画像データＤｏｕｔの方がレジスタの値よりも大きければ、レジスタの値をそのデータ値で更新する回路である。
【０３７９】
レジスタの値は、フレームの先頭で０にクリアすれば、フレームの終了時には、そのフレーム内の補正画像データの最大値ＭＡＸがレジスタに格納される。
【０３８０】
このようにして検出された補正画像データの最大値ＭＡＸは、ゲイン算出手段へと転送される。
【０３８１】
（ゲイン算出手段）
ゲイン算出手段は、最大値検出手段の検出値ＭＡＸを参照して、補正画像データＤｏｕｔが変調手段の入力範囲におさまるようにゲインを算出する手段である。本実施形態においても、ゲイン算出手段は適応型ゲイン法に基づいて補正画像データの振幅を調整するためのゲインを算出する。
【０３８２】
一方、本実施形態（図３５）の構成において補正画像データのオーバーフローを防止する上では、ゲインは固定ゲイン法によって算出しても良い。
【０３８３】
ゲインの決定方法は、１フレーム内の補正画像データＤｏｕｔの最大値をＭＡＸ、変調手段の入力範囲の最大値をＩＮＭＡＸ、前のフレームに対してゲイン算出手段が算出したゲインＧ２をＧＢとすると、
【数１６】
となるように決定すればよい。
【０３８４】
このゲイン算出手段では、垂直帰線期間においてゲインを更新して１フレーム毎にゲインの値が変更される。
【０３８５】
なお、本発明の実施の形態に係る画像表示装置の構成では、１フレーム前の補正画像データの最大値を用いて、現在のフレームの補正画像データに乗算するゲインを算出する構成となっている。
【０３８６】
すなわち、フレーム間の補正画像データ（画像データ）の相関を利用して、オーバーフローを防止する構成になっている。
【０３８７】
したがって、厳密には、フレームごとの補正画像データの違いから、オーバーフローがおきることある。
【０３８８】
このような課題に対し、補正画像データとゲインを乗算する乗算器の出力に対しリミッタ手段を設け、乗算器の出力が必ず変調手段の入力範囲に収まるように回路を設計したところ、さらに好ましかった。
【０３８９】
また、本発明者らは、上述したゲインの決定方法のほかに、以下のような別の方法によってゲインを算出してもよいことを確認している。
【０３９０】
すなわち、現在のフレームの補正画像データに施すゲインとしては、現在のフレームよりも以前のフレームで検出された補正画像データの最大値を平均し、その平均値ＡＭＡＸに対し、
【数１７】
となるように決定すればよい。
【０３９１】
ただしＧＢは、前のフレームに対してゲイン算出手段が算出したゲインＧ２である。
【０３９２】
また、別の方法は、式１４により各々のフレームごとのゲインＧ２を算出し、それを平均化して現在のゲインを算出してもよい。
【０３９３】
発明者らは、これら３つの方法のうち、どの方法でもオーバーフローを防止する意味では好ましいことを確認しているが、第１の実施形態で述べたようにフリッカが発生することを考慮すれば、式１５の方法で算出することが好ましい。
【０３９４】
発明者らは、式１５のゲイン算出法において、補正画像データの最大値を平均化するフレームの枚数について検討をおこなったが、現在のフレームから１６〜６４フレーム前までの補正画像データの最大値を平均化したところ、好ましかった。
【０３９５】
なお、本方法でも、より好ましくは図３５に示したように、加算器の出力を制限するリミッタを設けて完全にオーバーフローを防止することが好ましいことはいうまでもない。
【０３９６】
また、第１の実施形態と同様にシーンチェンジの検出を行って、ゲインの算出の方法を変更してもよい。
【０３９７】
（階調変換手段）
第２の実施形態においても、階調変換部２００が無い時、第１の実施形態同様の現象を確認した。
【０３９８】
第２の実施形態はオーバーフロー処理におけるゲインを乗じる場所が異なるだけであるので、第１の実施形態と同様な構成の階調変換部２００を設けた。階調変換部の特性、構成は第１の実施形態と同様に図２６または図２７の構成、図２１、図２３、図２４、図２５の特性である。この構成によって、蛍光体の飽和の影響を打ち消すことができ、前述した赤みがかって表示される不具合を打ち消すことができた。階調変換手段２００の構成が図２６に示す構成の時、第１の実施例で示したように、輝度と電荷量が比例する特性からの差分の関数であるｇｒ（Ｌｒ）の特性をもつテーブルと、Ｌｒからｇｒ（Ｌｒ）の特性をもつテーブルの出力を減算する減算器から構成してもよい。
【０３９９】
また、第２の実施形態で階調変換手段２００の構成が図２６に示す構成の時、図３５の乗算器２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂと図２６の乗算器２０３、逆数器２０４は、省略することができる。なぜならば乗算器２０３に入力されるでデータは乗算器２０３により１／ゲイン倍され、さらに乗算器２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂでゲイン倍されるため、乗算器２０３に入力されるデータと乗算器２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂの出力データは同じになるためである。
【０４００】
この時の構成を図３６，図３７に示す。構成及び動作は同じなので説明は省略する。
【０４０１】
さらに、第１の実施形態と同様に、第２の実施形態でも、緑と青の蛍光体の階調特性はリニアリティーが高く飽和特性を持たないとして説明したが、実際には赤の蛍光体に比べ非常に小さいが、輝度は電荷量に対して飽和する飽和特性を持つ。この場合、各色の中で飽和が少ないもので上述した正規化階調特性を求めこの特性を打ち消すテーブルを色毎に作成することによって、各色の蛍光体の飽和特性を補正することができる。
【０４０２】
また、逆γ処理部１７の特性を考慮して、図２７のγテーブル２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃの特性を決定し逆γ処理部１７を削除し、ハードウエア量を少なくすることも可能である。第１の実施の形態で示したように、蛍光体の飽和特性は、フェースプレートとリアプレートの間の加速電圧（高圧電源の電位）や蛍光体に投入される最大電荷量によって変化する。パネルを駆動する場合、各電子放出素子の駆動する時間は決まっているため、蛍光体に投入される最大電荷量は電子放出素子の放出電流ＩＥ、すなわち走査手段の電位（Ｖｓ）、変調手段の電位（Ｖｐｗｍ）に依存する。
【０４０３】
蛍光体の飽和特性は、高圧電源の電位や、走査手段の電位（Ｖｓ）、変調手段の電位（Ｖｐｗｍ）により変化する。表示装置の個体差を吸収するための初期調整や、ユーザが行う調整などのために、高圧電源の電位、走査手段の電位（Ｖｓ）、変調手段の電位（Ｖｐｗｍ）を可変する場合、対応する電位における蛍光体の飽和特性を打ち消すγ補正テーブルに変更すると良い。
【０４０４】
更に、本発明の実施の形態に係る画像表示装置において、０でない、均一な各色同一の画像データを入力した場合に、電圧降下の影響を打ち消す処理によって、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、短くなる様に駆動される。
【０４０５】
更に、電子放出素子の放出電荷量に依存した蛍光体の飽和特性を打ち消す結果、均一な各色同一のどのような画像データであっても、表示される色の輝度バランスがずれない、言い換えれば白色の色温度がほぼ均一に駆動される。
【０４０６】
また、本発明の実施の形態では、蛍光体の飽和特性を打ち消す補正する例を示したが、本発明の実施の形態と同じ構成で、電子放出素子の駆動電圧波形の劣化（波形なまり）等の影響によって、電子放出量が異なり階調特性が変化することに対しても、補正可能である。
【０４０７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の画像表示装置によれば、従来からの課題であった、走査配線上の電圧降下による表示画像の劣化を好適に改善することができた。
【０４０８】
また、いくつかの近似を導入したことにより、電圧降下の影響を補正した、補正画像データを簡単に好適に計算することができ、非常に簡単なハードウエアでそれを実現することができるなど、非常に優れた効果があった。
【０４０９】
さらに、補正後の画像データが変調手段の入力範囲をオーバーフローしないように、オーバーフロー処理回路を備えゲインにより、オーバーフローを防止することができた。
【０４１０】
そして、ゲインによって階調変換特性を変化させる階調変換部を電圧降下の影響を補正する構成の前段に構成することによって、蛍光体の飽和特性を打ち消すことができ、それにより高品位に画像を表示することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る画像表示装置の概観を示す図である。
【図２】表示パネルの電気的な接続を示す図である。
【図３】表面伝導型放出素子の特性を示す図である。
【図４】表示パネルの駆動方法を示す図である。
【図５】縮退モデルを説明する図である。
【図６】離散的に算出した電圧降下量を示すグラフである。
【図７】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８】補正データの他の算出方法を説明するための図である。
【図９】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１０】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１１】補正データの補間方法を説明するための図である。
【図１２】第１の実施形態の階調変換部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１３】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１４】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１５】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１６】連続するフレームの例を示す図である。
【図１７】連続するフレームでの画像データの大きさを示すグラフである。
【図１８】連続するフレームでのゲインを示すグラフである。
【図１９】電圧降下の補正を行わず、階調変換部が無い時の階調特性を示す図である。
【図２０】電荷量対輝度の特性を示す図である。
【図２１】オーバーフロー処理を行わない場合の、蛍光体の飽和を打ち消す特性を示す図である。
【図２２】電荷量対輝度の特性とゲインとの関係を示す図である。
【図２３】ゲインが１の場合の、蛍光体の飽和を打ち消す特性を示す図である。
【図２４】ゲインが１／２の場合の、蛍光体の飽和を打ち消す特性を示す図である。
【図２５】ゲインが１／４の場合の、蛍光体の飽和を打ち消す特性を示す図である。
【図２６】階調変換部の構成例１を示すブロック図である。
【図２７】階調変換部の構成例２を示すブロック図である。
【図２８】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２９】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３０】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３１】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３２】補正データ補間部の構成を示すブロック図である。
【図３３】直線近似手段の構成を示すブロック図である。
【図３４】画像表示装置のタイミングチャートである。
【図３５】第２の実施形態の画像表示装置の概略構成を示すブロック図である。
【図３６】ハードウエアを少なくした第２の実施形態の画像表示装置の構成を示すブロック図である。
【図３７】第２の実施形態のハードウエアを少なくした階調変換部の構成例を示すブロック図である。
【図３８】従来の画像表示装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 表示パネル
２ 走査回路
８ パルス幅変調手段
１２ 加算器
１４ 補正データ算出手段
１７ 逆γ処理部
１９ 遅延回路
２０ 最大値検出手段
２１ ゲイン算出手段
２２、２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂ 乗算器
２３ セレクタ
１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ 点灯数カウント手段
１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄ レジスタ群
１０３ テーブルメモリ
１１１ テーブルメモリ
１０７ａ，１０７ｂ，１０７ｃ コンパレータ
１２３，１２４ デコーダ
２００ 階調変換部
２０１，２０３ 乗算器
２０２，２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃ γ補正テーブル
２０４ 逆数器
２０５ 直線補間器
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
【発明の属する技術分野】
本発明は、マトリクス配線された複数の画像形成素子を備える表示パネルを用いてテレビジョン信号やコンピュータなどの表示信号を受信し画像を表示するテレビジョン受信機やディスプレイ装置などの画像表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ｍ本の行配線及びｎ本の列配線に配線されてマトリクス状に配列されたｎ×ｍ個の画像形成素子を有し、行配線に対して順次走査を行うと共に、列方向に変調を行うことによって、１行分の素子群を同時に駆動していた。
【０００３】
このように駆動する場合には、行配線において、配線の電気抵抗により発生する電圧降下によって、表示素子の両端に印加される電圧の低下による不具合が問題となっている。
【０００４】
そこで、このような表示素子への電気的な接続配線などの配線抵抗による電圧降下に起因する輝度低下を補正するために、統計演算によりその補正データを算出し、電子線要求値と補正値を合成する構成を有する画像表示装置に関する技術が、特開平８−２４８９２０号公報に開示されている。
【０００５】
この公報記載の画像表示装置の構成を図３８に示す。本装置におけるデータの補正に係わる構成は概略以下の通りである。まず、ディジタル画像信号の１ライン分の輝度データを合算器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。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。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。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。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の構成においては、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。
【０００７】
本発明の目的とするところは、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による輝度変動および色度変動を好適に補正できる画像表示装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の画像表示装置にあっては、
複数の走査配線と、
複数の変調配線と、
該走査配線と変調配線によってマトリクス接続される複数の電子放出素子と、該電子放出素子が放出する電子によって発光する蛍光体と、
前記走査配線に接続される走査回路と、
前記変調配線に接続される変調回路と、
入力される画像データに対して、前記蛍光体の発光特性の非線形性を補正する変換を施す階調変換手段と、
該階調変換手段から出力される画像データに対応して、前記走査配線における電圧降下の影響を補正した画像データを出力する補正画像データ算出手段と、
前記変調回路の入力範囲を超える値が前記変調回路に入力されることを抑制するための係数であって、前記補正した画像データ、もしくは、前記階調変換手段から出力された画像データであって前記補正が施される前の画像データ、に乗算される係数を算出する算出手段と、を有しており、
前記階調変換手段は、前記係数に応じた変換を行うことを特徴とする。
【００１４】
【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、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１５】
（第１の実施の形態）
（全体概要）
冷陰極素子を単純マトリクスに配置した表示装置においては、走査配線に流れ込む電流と、走査配線の配線抵抗により電圧降下が発生し、表示画像が劣化するという現象がある。そこで、本発明の実施形態に係る画像表示装置では、このような走査配線における電圧降下が表示画像に与える影響を好適に補正する処理回路を設け、それを比較的小さな回路規模で実現するように構成した。
【００１６】
補正回路は、入力画像データに応じて電圧降下のために生じる表示画像の劣化を予測計算し、それを補正する補正データを求め、入力された画像データに補正を施すものである。
【００１７】
このような補正回路を内蔵した画像表示装置として、発明者らは以下に示すような方式の画像表示装置について鋭意検討を行ってきた。
【００１８】
以下、まず、本発明の実施形態に係る画像表示装置の表示パネルの概観、表示パネルの電気的接続、表面伝導型放出素子の特性、表示パネルの駆動方法、走査配線の電気抵抗に起因する電圧降下のメカニズム、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。
【００１９】
（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。
【００２０】
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）１００３，列配線（変調配線）１００４及び冷陰極素子は図２のように接続されている。
【００２１】
このような結線構造を単純マトリクスと呼んでいる。
【００２２】
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１００８の部分にはＣＲＴの分野で用いられる赤、緑、青、の３原色の蛍光体が塗り分けられている。蛍光体は、リアプレート１００５の各画素（絵素）に対応してマトリクス状に形成された、冷陰極素子からの放出電子（放出電流）の照射される位置に対して、画素を形成するように構成されている。
【００２３】
蛍光膜１００８の下面にはメタルバック１００９が形成されている。
【００２４】
Ｈｖは高圧端子でありメタルバック１００９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。
【００２５】
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。
【００２６】
（表面伝導型放出素子の特性）
表面伝導型放出素子は、図３に示すような（放出電流Ｉｅ）対（素子印加電圧Ｖｆ）特性、および（素子電流Ｉｆ）対（素子印加電圧Ｖｆ）特性を有する。なお、放出電流Ｉｅは素子電流Ｉｆに比べて著しく小さく、同一尺度で図示するのが困難であるため、２本のグラフは各々異なる尺度で図示した。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
また第二に、放出電流Ｉｅは素子に印加する電圧Ｖｆに依存して変化するため、電圧Ｖｆを可変することにより、放出電流Ｉｅの大きさを制御できる。
【００３１】
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Ｉｅの放出時間を制御できる。
【００３２】
以上のような特性の利用により、表面伝導型放出素子を表示装置に好適に用いることができる。例えば、図１に示した表示パネルを用いた画像表示装置において、第一の特性を利用すれば、表示画面を順次走査して表示を行うことが可能である。すなわち、駆動中の素子には所望の発光輝度に応じて閾値電圧Ｖｔｈ以上の電圧を適宜印加し、非選択状態の素子には閾値電圧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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
本発明の実施の形態に係る画像表示装置では上記第三の特性を用いて変調を行った。
【００３６】
（表示パネルの駆動方法）
図４は本発明の実施の形態に係る画像表示装置の表示パネルを駆動した際に走査配線及び変調配線の電圧供給端子に印加した電圧の一例である。
【００３７】
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。
【００３８】
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Ｄｘｉ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。
【００３９】
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ＶｎｓはＧＮＤ電位とした。
【００４０】
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。
【００４１】
なお、本発明の実施の形態においては、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。
【００４２】
本実施形態では、電圧Ｖｐｗｍの電圧は＋０．５ＶSELに設定した。
【００４３】
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全く電子を放出しない。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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Ｖｐｗｍ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。
【００４８】
本発明の実施形態に係る画像表示装置は、上述したような線順次走査、パルス幅変調することによって画像を表示している。
【００４９】
（走査配線での電圧降下について）
上述したように、画像表示装置の抱える根本的な課題は、表示パネルの走査配線における電圧降下によって、走査配線上の電位が上昇することにより、表面伝導型放出素子に印加される電圧が減少するため、表面伝導型放出素子からの放出電流が低下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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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を考えてみる。このような場合、入力画像データにもよるが一般的には、１水平走査期間内では、パルスの立ち上がり直後ほど点灯しているピクセルの数が多く、その後輝度の低い箇所から順に消灯していくため、点灯するピクセルの数は一水平走査期間の中では、時間を追って減少する。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
以上、走査配線における電圧降下について説明した。
【００５９】
（電圧降下の計算方法）
次に、電圧降下の影響に対する補正の方法について詳述する。
【００６０】
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されるが、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に計算するハードウエアを作製することはあまり現実的ではない。
【００６１】
そこで、同一行の位置に関して、ブロック化するとともに、画像データの振幅方向へもブロック化することにより、電圧降下量を求める。
【００６２】
このようなブロック化は電圧降下における以下の特徴に基づくものである。
【００６３】
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。
【００６４】
ｉｉ）電圧降下の大きさは表示画像によっても異なるが、パルス幅変調の１階調に相当する時間毎に変化し、概略的にはパルスの立ち上がり部分ほど大きく、時間的には次第に小さくなるか、もしくはその大きさを維持するかのどちらかである。
【００６５】
すなわち、図４のような駆動方法では１水平走査期間内で電圧降下の大きさが増加することはない。
【００６６】
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。
【００６７】
（縮退モデルによる電圧降下の計算）
図５（ａ）は、縮退を行う際のブロック及びノードを説明するための図である。
【００６８】
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。
【００６９】
いま一水平走査期間の中のある時刻であって、選択された走査配線上の各ピクセルの点灯状態（すなわち変調手段の出力が”Ｈ”であるか、”Ｌ”であるか）が分かっているものとする。
【００７０】
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。
【００７１】
また、同図に示すように、ｎ本の変調配線と選択された走査配線のそれと交差する部分及び、その交点に配置される表面伝導型放出素子を１つのグループとしてブロックを定義する。本例では、ブロック分けを行うことで４つのブロックに分割した。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
図５（ｂ）は縮退モデルを説明するための図である。
【００７５】
縮退モデルでは同図（ａ）の１ブロックに含まれるｎ本の変調配線を１本に縮退化し、縮退化された１本の変調配線が、走査配線のブロックの中央に位置するように接続した。
【００７６】
また、縮退化された各々のブロックの変調配線には電流源が接続されており、各電流源から各々のブロック内の電流の総和ＩＦ０〜ＩＦ３が流れ込むものとした。
【００７７】
即ち、ＩＦｊ（ｊ＝０，１，…３）は、
【数１】
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。）。
【００８２】
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〜ＤＶ４は以下のような積和形式の式、
【数２】
【００８３】
すなわち、
【数３】
【００８４】
ただし、ａｉｊは縮退モデルにおいてｊ番目のブロックだけに単位電流を注入したときに、ｉ番目のノードに発生する電圧である（以下、これをａｉｊと定義する。）。
【００８５】
上記のａｉｊはキルヒホフの法則により導出され、一度計算した結果をテーブルとして記憶しておけばよい。
【００８６】
さらに、式１で定めた各ブロックの総和電流ＩＦ０〜ＩＦ３に対し、式３に示すような近似を行う。
【００８７】
【数４】
【００８８】
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。
【００８９】
すなわち、
【数５】
【００９０】
式３は選択された走査配線に対し各ブロックの列配線から該ブロック内の点灯数に比例した素子電流が流れ込むものとしている。この際１素子の素子電流ＩＦに係数αをかけたものを１素子の素子電流ＩＦＳとしたのは以下の理由による。本来、電圧降下量を計算するためには、電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。
【００９１】
図５（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。
【００９２】
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。
【００９３】
このように、本縮退モデルを用いれば、入力された画像データに対し所望の時点でのノードの位置での電圧降下を計算することが可能である。
【００９４】
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。
【００９５】
選択された走査配線上に発生する電圧降下は一水平走査期間内で時間的に変化するが、これについては前述したように一水平走査期間中のいくつかの時刻に対して、その時の点灯状態を求め、その点灯状態に対し縮退モデルを用いて電圧降下を計算することにより予測した。
【００９６】
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。
【００９７】
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応じたパルス幅を出力する。
【００９８】
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。
【００９９】
このような場合、パルス幅変調信号の開始時刻（本例の変調信号の例では立ち上がりの時刻）の点灯数は、パルス幅変調回路への入力データが０よりも大きいものの数をカウントすれば簡単に検出できる。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
すなわち、タイムスロットとは、一水平走査期間のなかのパルス幅変調信号の立ち上がりからの時間を表しており、タイムスロット＝０とは、パルス幅変調信号の開始時刻直後の時刻を表すものと定義する。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
（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。
【０１０７】
図６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。）。
【０１０８】
同図ではタイムスロット＝０，６４，１２８，１９２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。
【０１０９】
図６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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
図７は、選択した走査配線上に図６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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
図７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。
【０１１４】
図７は図６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機械的にプロットしたものである。
【０１１５】
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。
【０１１６】
以下に、電圧降下量から画像データを補正する補正データを算出する方法として、以下に説明を行う。
【０１１７】
（補正データ算出方法）
図８（ａ），（ｂ），（ｃ）は図７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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
いま、電圧降下の影響がない場合の放出電流をＩＥとし、パルス幅変調の１階調に相当する時間をΔｔとするならば、画像データが６４のときの、放出電流パルスによって放出されるべき放出電荷量Ｑ０は放出電流パルスの振幅ＩＥにパルス幅（６４×Δｔ）をかけて、
【数６】
【０１２０】
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。
【０１２１】
電圧降下の影響を考慮した放出電流パルスによる放出電荷量は、近似的には次のように計算できる。すなわち、ノード２のタイムスロット＝０，６４の放出電流をそれぞれＩｅ０，Ｉｅ１とし、０〜６４の間の放出電流はＩｅ０とＩｅ１の間を直線的に変化するものと近似すれば、この間の放出電荷量Ｑ１は図８（ｂ）の台形の面積となる。
【０１２２】
すなわち、
【数７】
【０１２３】
次に、図８（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。
【０１２４】
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８（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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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８】
【０１２７】
これが前述のＱ０と等しいとすれば、
【数９】
【０１２８】
これをＤＣ１について解けば、
【数１０】
【０１２９】
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。
【０１３０】
すなわち、ノード２の位置の大きさが６４の画像データに対しては式８に記載のように、ＣＤａｔａ＝ＤＣ１だけ補正量ＣＤａｔａを加算すればよい。
【０１３１】
同様に、大きさが１２８の画像データに対しては図９のように２つの期間に対して、また大きさが１９２の画像データに対しては、図１０のように、３つの期間の各々に対して補正量を求めることができる。
【０１３２】
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。
【０１３３】
なお、このように０，６４，１２８，１９２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。
【０１３４】
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１１（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。
【０１３５】
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）に対して計算されているものである。
【０１３６】
（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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
図１１（ｂ）はノードｎとノードｎ＋１の間に位置するｘにおける、画像データＤａｔａ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。
【０１３９】
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。
【０１４０】
また、入力画像データであるＤａｔａは画像データ基準値のＤｋとＤｋ＋１の間の値をとるものとする。
【０１４１】
いま、ノードｎのｋ番目の画像データの基準値に対する離散補正データをＣＤａｔａ［ｋ］［ｎ］と表記するならば、位置ｘにおけるパルス幅Ｄｋの補正データＣＡは、ＣＤａｔａ［ｋ］［ｎ］とＣＤａｔａ［ｋ］［ｎ＋１］の値を用いて、直線近似により、以下のように計算できる。
【０１４２】
すなわち、
【数１１】
【０１４３】
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。
【０１４４】
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。
【０１４５】
すなわち、
【数１２】
【０１４６】
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。
【０１４７】
すなわち、
【数１３】
【０１４８】
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９〜式１１に記載した方法により簡単に計算できる。
【０１４９】
図１１（ａ）のノード間を結ぶ破線は以上の計算により、離散的補正データが補間された結果である。図からわかるように、本発明の電圧降下補正法においては、画像データが０のときは電圧降下が起こらないので、位置ｘについて同じ補正データを算出するが（もちろん補正データが０であることも含む）、画像データが０でない同一の画像データに対しては、位置ｘ、即ち画面の水平方向について、なだらかな分布をもつ補正データを算出する。但し、走査線の方向が画面の垂直方向である場合は、画面の垂直方向について、なだらかな分布をもつ補正データとなる。
【０１５０】
このようにして算出した補正データを画像データに加算して画像データを補正し、補正後の画像データ（補正画像データと呼ぶ）に応じてパルス幅変調を行えば、従来からの課題であった表示画像における、電圧降下による影響を低減することができ、画質を向上させることができる。
【０１５１】
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縮退化などの近似を導入することにより、計算量を低減化することができるため非常に小規模なハードウエアで構成することができるという優れたメリットがあった。
【０１５２】
（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。
【０１５３】
図１２はその回路構成の概略を示すブロック図である。図において１は図１の表示パネル、Ｄｘ１〜ＤｘＭ及びＤｘ１’〜ＤｘＭ’は表示パネルの走査配線の電圧供給端子、Ｄｙ１〜ＤｙＮは表示パネルの変調配線の電圧供給端子、Ｈｖはフェースプレートとリアプレートの間に加速電圧を印加するための高圧供給端子、Ｖａは高圧電源、２は走査回路、３は同期信号分離回路、４はタイミング発生回路、７は同期分離回路３によりＹＰｂＰｒ信号をＲＧＢに変換するための変換回路、２３はテレビジョンの映像信号とコンピュータの映像信号を切り替えるためのセレクタ、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、１２は加算器、１４は補正データ算出手段、２０は最大値検出手段、２１はゲイン算出手段、２００は階調変換部である。
【０１５４】
階調変換部２００の説明は後述するので、以下の説明では階調変換部２００が無いものとして説明していく。
【０１５５】
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、Ｄａｔａはデータ配列変換部によりパラレル・シリアル変換された画像データ、ＣＤは補正データ算出手段により算出された補正データ、Ｄｏｕｔは加算器により画像データに補正データを加算することにより、補正された画像データ（補正画像データ）である。
【０１５６】
（同期分離回路、セレクタ）
本実施形態の画像表示装置は、ＮＴＳＣや、ＰＡＬ、ＳＥＣＡＭ、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。
【０１５７】
ＨＤＴＶ方式の映像信号は、まず同期分離回路３により同期信号Ｖｓｙｎｃ，Ｈｓｙｎｃを分離し、タイミング発生回路に供給する。同期分離された映像信号は、ＲＧＢ変換手段に供給される。ＲＧＢ変換手段の内部には、ＹＰｂＰｒからＲＧＢへの変換回路の他に、不図示のローパスフィルタやＡ／Ｄ変換器などが設けられており、ＹＰｂＰｒをディジタルＲＧＢ信号へと変換し、セレクタ２３へと供給されている。
【０１５８】
ＶＧＡなどのコンピュータの出力する映像信号は、不図示のＡ／Ｄ変換器によりＡ／Ｄ変換され、セレクタ２３へと供給される。
【０１５９】
セレクタ２３はユーザが表示したい映像信号がいずれであるかに基づいて、テレビジョン信号と、コンピュータ信号を適宜切り替えて出力する。
【０１６０】
（タイミング発生回路）
タイミング発生回路は、ＰＬＬ回路を内蔵しており、様々な映像フォーマットに対応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。
【０１６１】
タイミング発生回路４が発生するタイミング信号としては、シフトレジスタ５の動作タイミングを制御するＴｓｆｔ、シフトレジスタから、ラッチ回路６へデータをラッチするための制御信号Ｄａｔａｌｏａｄ、変調手段８のパルス幅変調開始信号Ｐｗｍｓｔａｒｔ，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。
【０１６２】
（走査回路）
図１３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。
【０１６３】
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。
【０１６４】
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。
【０１６５】
走査回路２及び２’は、図１３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。
【０１６６】
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１２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。
【０１６７】
一方、本発明の実施の形態では、走査回路が走査配線の両端に接続されていない場合でも有効であり、式２のパラメータを変更するだけで適用できる。
【０１６８】
（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。
【０１６９】
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。
【０１７０】
一方、本発明の実施の形態に係る画像表示装置の表示パネルは駆動電圧の印加時間により変調を施す場合、印加時間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。
【０１７１】
図１２に記載した逆γ処理部は、入力映像信号を逆γ変換するためのブロックである。
【０１７２】
本実施形態の逆γ処理部は、上記逆γ変換処理をメモリによって構成した。
【０１７３】
逆γ処理部は、映像信号Ｒ，Ｇ，Ｂのビット数を８ビットとし、逆γ処理部の出力である映像信号Ｒａ，Ｇａ，Ｂａのビット数を同じく８ビットとして、アドレス８ビット、データ８ビットのメモリを各色ごと用いることにより構成した（図１４）。
【０１７４】
（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１５に示したようにＲＧＢ各色ごとのＦＩＦＯ（Ｆｉｒｓｔ Ｉｎ Ｆｉｒｓｔ Ｏｕｔ）メモリ２０２１Ｒ，２０２１Ｇ、２０２１Ｂとセレクタ２０２２から構成される。
【０１７５】
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。
【０１７６】
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。
【０１７７】
（遅延回路１９）
データ配列変換部により並び替えが行われた画像データＳＤａｔａは補正データ算出手段と遅延回路１９に入力される。後述する補正データ算出手段の補正データ補間部はタイミング制御回路からの水平位置情報ｘと画像データＳＤａｔａの値を参照して、それらにあった補正データＣＤを算出する。
【０１７８】
遅延回路１９は、補正データ算出（前述の補正データの補間処理）にかかる時間を吸収するために設けられており、加算器で画像データに補正データが加算される際に、画像データにそれに対応した補正データが正しく加算されるよう遅延を行う手段である。同手段はフリップフロップを用いることにより構成できる。
【０１７９】
（加算器１２）
加算器１２は補正データ算出手段からの補正データＣＤと画像データＤａｔａを加算する手段である。加算を行うことにより画像データＤａｔａは補正が施され、補正画像データＤｏｕｔとして最大値検出回路及び乗算器へ転送される。
【０１８０】
なお加算器の出力である補正画像データのビット数は画像データに補正データを加算した際にオーバーフローが起きないように決定することが好ましい。
【０１８１】
より具体的には、画像データＤａｔａが８ビットのデータ幅であって、最大値が２５５、補正データＣＤは７ビットのデータ幅を持っていて、最大値が１２０であったとする。
【０１８２】
このとき加算結果の最大値は、２５５＋１２０＝３７５になった。
【０１８３】
（オーバーフロー処理）
本発明の実施の形態では、算出した補正データを画像データに加算した補正画像データによって補正を実現することについてはすでに述べたとおりである。
【０１８４】
いま、変調手段のビット数が８ビットであって、加算器の出力である補正画像データＤｏｕｔのビット数が１０ビットであるものとする。
【０１８５】
すると、補正画像データを変調手段の入力にそのまま接続してしまうと、オーバーフローがおきることになる。
【０１８６】
そこで変調手段に入力される前に、補正画像データの振幅を調整する必要がある。
【０１８７】
オーバーフローを防止するための構成として、入力画像データが最大である全白パターン（画像データのビット数を８ビットとすると、（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（ＦＦｈ，ＦＦｈ，ＦＦｈ））を入力した際の、補正画像データの最大値を予め見積もり、それが変調手段の入力範囲に収まるようなゲインを補正画像データに乗算してもよい。
【０１８８】
以下、本方法を固定ゲイン法と呼ぶ。
【０１８９】
固定ゲイン法では、オーバーフローは発生しないが、平均輝度が低い画像については、より大きなゲインで表示ができるのにもかかわらず、小さなゲインが乗算されてしまうため、表示画像の輝度が暗くなることがある。
【０１９０】
これに対し、フレームごとの補正画像データの最大値を検出し、この最大値が変調手段の入力範囲におさまるようなゲインを算出し、ゲインと補正画像データを乗算してオーバーフローを防止してもよい。
【０１９１】
以下、本方法を適応型ゲイン法と呼ぶ。
【０１９２】
適応型ゲイン法では、補正画像データＤｏｕｔのフレームごとの最大値ＭＡＸを検出するための最大値検出手段２０と、最大値から補正画像データに乗算するためのゲインＧ１を算出するためのゲイン算出手段２１、及び補正画像データＤｏｕｔとゲインＧ１を乗算するための乗算器などが必要である。
【０１９３】
なお、適応型ゲイン法では、オーバーフローを防止するためのゲインを算出するのは、フレームを単位として算出することが好ましい。
【０１９４】
たとえば１水平ラインごとにゲインを算出してオーバーフローを防止することもできるが、その場合１水平ラインごとのゲインの違いにより、表示画像に違和感が発生するため好ましくない。
【０１９５】
以上、固定ゲイン法、および適応型ゲイン法の概略について説明した。
【０１９６】
発明者らは、いずれの方法でゲインを算出しても好適に補正画像データの振幅を調整できることを確認している。
【０１９７】
そこで本実施形態では、適応型ゲイン法により振幅調整を行うこととした。
【０１９８】
以降、本実施形態では適応型ゲイン法により補正画像データの振幅調整を行うための、回路構成について詳しく説明する。
【０１９９】
（最大値検出手段２０）
本発明の最大値検出手段２０は図１２に示すように、各部と接続されている。
【０２００】
同手段は、コンパレータとレジスタなどによって簡単に構成できる回路である。同手段は、レジスタに記憶されている値と、順次転送されてくる補正画像データの大きさを比較し、補正画像データの方がレジスタの値よりも大きければ、レジスタの値をそのデータ値で更新する回路である。
【０２０１】
レジスタの値は、フレームの先頭で０にクリアすれば、フレームの終了時には、そのフレーム中の補正画像データの最大値がレジスタに格納される。
【０２０２】
このようにして検出された補正画像データの最大値は、ゲイン算出手段２１へと転送される。
【０２０３】
（ゲイン算出手段）
ゲイン算出手段２１は、適応型ゲイン法に基づいて補正画像データＤｏｕｔが変調手段の入力範囲におさまるように振幅調整を行うためのゲインを算出する手段である。
【０２０４】
ゲインは、最大値検出手段２０の検出した最大値をＭＡＸ、変調手段の入力範囲の最大値をＩＮＭＡＸとすると、
【数１４】
【０２０５】
ゲイン算出手段２１では、垂直帰線期間においてゲインを更新して１フレーム毎にゲインの値が変更される。
【０２０６】
なお、本発明の実施の形態に係る画像表示装置の構成では、１フレーム前の補正画像データの最大値を用いて、現在のフレームの補正画像データに乗算するゲインを算出する構成となっている。
【０２０７】
したがって、厳密には、フレームごとの補正画像データの違いから、オーバーフローがおきることある。
【０２０８】
このような課題に対し、補正画像データとゲインを乗算する乗算器の出力に対し後述するリミッタ手段を設け、乗算器の出力が変調手段の入力範囲に収まるように回路を設計したところ好ましかった。
【０２０９】
上記のオーバーフロー処理は、隣接するフレーム間の補正画像データ（画像データ）の相関を利用してオーバーフロー処理を行っていると考えることができる。
【０２１０】
なお、最大値検出回路と、乗算器の間にフレームメモリを設ければ、時間的な遅延のない構成でオーバーフローを防止することができる。
【０２１１】
また、本発明者らは、適応型ゲイン法のゲイン決定方法は、以下のような方法によってゲインを算出してもよいことを確認している。
【０２１２】
すなわち、現在のフレームの補正画像データに施すゲインとしては、現在のフレームよりも以前のフレームで検出された補正画像データの最大値をフレーム方向に平滑化（平均化）し、その平均値ＡＭＡＸに対し、
【数１５】
【０２１３】
また、３番目の方法は、式１２により各々のフレームごとのゲインＧ１を算出し、それを平均化して現在のゲインを算出してもよい。
【０２１４】
発明者らは、これら３つの方法のうち、どの方法も好ましいことを確認しているが、その一方で第１の方法よりも、第２，第３の方法の方が、表示画像におけるフリッカが大きく減少されるという別の効果があり非常に好適である（これについては後で図１６を用いて説明する。）。
【０２１５】
発明者らは、第２の方法，第３の方法に対して、平均化するフレームの枚数について検討を行ったが、たとえば１６フレーム〜６４フレームを平均化したところフリッカの少ない、好ましい画像が得られた。
【０２１６】
なお、第２，第３の方法の場合においても、第１の方法と同様に（補正）画像データにフレーム間の相関があることにより、オーバーフローが発生する確率を減少させることができるが、完全にオーバーフローを防止することができない。
【０２１７】
このための対策としては、上述の方法で概略的にオーバーフローを防止するとともに、乗算器の出力にリミッタを設けて完全にオーバーフローを防止したところ、さらに好ましかった。
【０２１８】
図１６は、第１の方法と、第２の方法を例に挙げて、フリッカについて説明するための図である。
【０２１９】
同図は、グレーの背景のなかで、白い棒が反時計周りに回転する動画像の例である。このような画像を表示する場合、棒が回転するのに合わせて、フレーム毎に補正データＣＤの大きさが変化する。
【０２２０】
図１７はこのような動画像を補正した際の補正画像データを説明するための図である。同図では各々の補正画像データのうち、各々のフレームで最大となったものを抜き出してグラフ化したものである。
【０２２１】
なお、同図の白の部分は元々の画像データ、灰色の部分は補正を行うことによって伸長された部分に相当する。
【０２２２】
図１６のような画像を表示した場合、連続するフレームの補正画像データの最大値が図１７に示すように変動する。
【０２２３】
したがって、式１２に示したようにフレームごとにゲインを設定すると、図１８（ａ）に示すようにフレーム毎のゲインの変動が激しくなるため、結果として表示画像の輝度変動が激しくなり、フリッカ感が発生する。
【０２２４】
これに対し式１３によってゲインを決定した場合は、ゲインが平均化されるため、図１８（ｂ）に示したように、ゲインの変動が小さくなり、輝度の変動が少なくなるためフリッカ感が減少するという優れた効果があった。
【０２２５】
なお、同図（ｂ）では白丸のグラフが式１２によるゲイン、黒丸のグラフが式１３による平均化されたゲインである。
【０２２６】
第３の方法についてはここでは詳しく考察しなかったが、第２の方法と同様にゲインの変動が小さくなるためフリッカが減少することを発明者らは確認している。
【０２２７】
また、ゲイン算出手段２１は、上述のような連続的なシーンの画面に対しては、ゲインを平均化するが、一方、画像のシーンが変わった際には、シーンが変わったあとのゲインに速やかに変化させることが好ましかった。
【０２２８】
これに対しゲイン算出手段２１は、シーン切り替えしきい値Ｇｔｈなる、あらかじめ設定された閾値を設けておき、式１２によって計算した１つ前のフレームのゲインをＧＢ、前のフレームの最大値検出手段２０の検出した前記補正画像データの最大値から式１２によって計算されるゲインをＧＮ、ＧＮ−ＧＢの差の絶対値をΔＧとすると、
ΔＧ＝｜ＧＮ−ＧＢ｜＞Ｇｔｈならば、
ゲインＧ１＝（ＧＮ−ＧＢ）×Ａ＋ＧＢとして演算する一方、
ΔＧ＝｜ＧＮ−ＧＢ｜≦Ｇｔｈならば、
ゲインＧ１＝（ＧＮ−ＧＢ）×Ｂ＋ＧＢ
（ただしＡ，Ｂは、１≧Ａ≧Ｂ＞０なる値を持つ実数）として次のフレームのゲインを平滑化して算出したところ好ましかった。
【０２２９】
特にＡ，及びＢの値としては、Ａ＝１、Ｂ＝１／１６〜１／６４程度に設定したところ好ましかった。
【０２３０】
（乗算器）
ゲイン算出手段で算出されたゲインＧ１と加算器の出力である補正画像データＤｏｕｔは、図１２の乗算器によって乗算され、振幅が調整された補正画像データＤｍｕｌｔとしてリミッタ回路へ転送される。
【０２３１】
（リミッタ手段）
以上のようにして、オーバーフローがおきないようにゲインを決定できれば問題ないが、上述したいくつかのゲイン決定方法によれば、必ずオーバーフローがおきないようにゲインを決定することは困難であるので、リミッタ（Ｌｉｍｉｔｅｒ）を設けておくこともできる。
【０２３２】
リミッタは、予め設定されたリミット値を有し、リミッタに入力される出力データＤｍｕｌｔとリミット値を比較し、出力データよりもリミット値が小さければ、リミット値を出力し、出力データよりもリミット値が大きければ、出力データを出力する（図１２における信号名は補正画像データＤｌｉｍ）。
【０２３３】
リミッタ手段によって、変調手段の入力範囲に完全に制限された補正画像データＤｌｉｍは、シフトレジスタ、ラッチを介して変調手段へと供給される。
【０２３４】
（階調変換手段）
図１２の階調変換部２００の動作の詳細を示す前に、電圧降下の影響の補正を行わず階調変換部２００を使わない画像表示装置を実現した場合について説明する。
【０２３５】
本発明者らは、電圧降下の影響の補正を行わず階調変換部２００が無い構成の画像表示装置では、以下の現象を確認した。
【０２３６】
すなわち、
Ａ．画像データの階調数（駆動するパルス幅）が２５５（８ビットデータ幅において）で微小領域を表示させた場合に比べ、階調数が少ない画像データ（暗い絵）は、赤みがかって表示される
Ｂ．画像データの階調数（駆動するパルス幅）が２５５（８ビットデータ幅において）で微小領域を表示させた場合に比べ、画面全体を画像データの階調数が２５５で表示させた場合に赤みがかって表示されるという現象である。
【０２３７】
本発明者らは、これらの現象を以下のような理由であると解析した。
【０２３８】
すなわち、赤の蛍光体は投入電荷量が多いとき発光効率が飽和する傾向があった。そのため画像データの階調数が２５５で微小領域を表示させた場合、飽和が大きくなった。つまり走査配線の電圧降下が少ないため放出電流が大きく、相対的に長い時間にわたって蛍光体に電子が衝突しているため、投入電荷量が多く赤の蛍光体は飽和している。そのため、画像データの階調数が２５５で微小領域を表示させた場合を基準にすると、上記Ａ．Ｂ．の場合は、赤の蛍光体に投入する電荷量は小さいため、赤の蛍光体の飽和が少なく、相対的に赤の発光強度が大きくなり、その結果、表示画像が赤みがかって表示されていた。
【０２３９】
図１９に、電圧降下の補正を行わず、階調変換部が無い時の階調特性を模式的な図を示す。
【０２４０】
図１９において、横軸は変調手段が変調配線を駆動するパルス幅、縦軸は画像データの階調数が２５５で微小領域を表示させた場合（走査配線の電圧降下がほとんど無い場合）の各色の輝度で正規化した正規化輝度である。図１９において、ａ１ｇｂは、走査配線の電圧降下がほとんど無い場合の緑と青の階調特性、ａ１ｒは、走査配線の電圧降下がほとんど無い場合の赤の階調特性である。
【０２４１】
また、図１９において、ｃ１ｇｂは、走査配線上の全表示素子が点灯した場合の最大の電圧降下が発生した時の緑と青の階調特性、ｃ１ｒは、走査配線上の全表示素子が点灯した場合の最大の電圧降下が発生した時の赤の階調特性である。
【０２４２】
ｃ１ｇｂ、ｃ１ｒは、画像データの階調数が２５５で微小領域を表示させた場合の輝度で正規化した。同図では、駆動パルス幅が２５５の時に緑と青の正規化輝度が１／４になったとして図示してある。
【０２４３】
図１９において、ｂ１ｇｂは、ａ１ｇｂの輝度とｃ１ｇｂの輝度の中間の輝度が出る電圧降下が発生した時の緑と青の階調特性、ｂ１ｒは、同電圧における赤の階調特性である。同様に、画像データの階調数が２５５で微小領域を表示させた場合の輝度で正規化した。
【０２４４】
図１９に示す輝度と駆動パルス幅（補正画像データの値）の特性は、電圧降下量で変化し、実際の画像を表示している時の電子放出素子の駆動電圧は、画像・素子の位置により変化し、上記特性を完全に打ち消す変換を実現するのは難しかった。
【０２４５】
本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、表面伝導型電子放出素子を用いた表示パネルの電圧降下の影響を補正した駆動において以下のことが分かった。
【０２４６】
（１）電圧降下の影響を補正する本発明の実施の形態に係る方法は、入力される画像データに対して、電圧降下が無い場合の放出電流量ＩＥに画像データで決まるパルス幅を乗じた放出電荷量になるように、パルス幅を調整したデータ（補正画像データ）を算出し、前記パルス幅で変調手段は表示パネルを駆動する。
【０２４７】
（２）そして、前記補正画像データの最大値が変調手段の入力範囲を超える時、オーバーフロー処理を行い、ゲインが補正画像データに乗じられる。そして、補正画像データを変調手段の入力範囲に収める。
【０２４８】
（３）蛍光体の飽和特性（特に赤の蛍光体の特性）は、実際に表示パネルを駆動する条件のパルス幅や電子放出素子の放出電流値においては、ほぼ放出電荷量により決まる特性であった。
【０２４９】
すなわち、（１）は、「電圧降下の影響を補正した場合、実際の表示パネルで発生している電圧降下や、実際の駆動しているパルス幅にかかわらず、電圧降下が無い場合の放出電流ＩＥに画像データで決まるパルス幅を乗じた放出電荷量が蛍光体に入射する。」ことを示している（すなわち画像データに対応した電荷量になるように放出電荷量の変動を補正する放出電荷量補正を行うことを示している）。
【０２５０】
（２）は、「オーバーフロー処理した場合、電圧降下が無い場合の放出電流ＩＥに画像データのゲイン倍した値で決まるパルス幅を乗じた放出電荷量が蛍光体に入射する。」ことを示している。
【０２５１】
さらに、（３）は、蛍光体の飽和特性（特に赤の蛍光体の特性）は放出電荷量のみにより決定できることを示している。
【０２５２】
以上、（１），（２），（３）の特徴を熟考し、階調変換部２００を持つ構成の画像表示装置を発明した。
【０２５３】
実際の階調変換部２００の構成を説明する前に、階調変換部２００の階調変換特性の概略を説明する。
【０２５４】
図２０に、横軸は表面伝導型電子放出素子が放出する放出電荷量、縦軸は各色の輝度を示す。図２０において説明を簡略化するために、電圧降下が無い場合の放出電流量ＩＥをパルス幅変調の１階調分の時間Δｔだけ投入した電荷量を１として、横軸の放出電荷量を正規化して示している。正規化した結果、放出電荷量の最大値は２５５となる。すなわち、変調手段の駆動パルス幅が２５５（最大）で微小領域を表示させた場合（走査配線の電圧降下がほとんど無い場合）の放出電荷量（最大放出電荷量）は２５５である。
【０２５５】
また、縦軸は電圧降下が無い場合の放出電流量ＩＥでパルス幅が２５５階調（２５５×Δｔ）の時の各色の輝度が１になるように正規化して示した。
【０２５６】
本発明の実施の形態における電圧降下の影響を補正することによって、電圧降下が無い場合の放出電流量ＩＥに画像データで決まるパルス幅を乗じた放出電荷量が蛍光体に入射される様にパルス幅が調整される（（１）の特徴）。
【０２５７】
そのため、電圧降下の影響を補正した場合、横軸は画像データの０から２５５に対応する。
【０２５８】
図２０でｑｇｂは緑・青の階調特性であり、ｑｒは赤の階調特性である。図２０は、例えばパルス幅や、放出電流（駆動電圧）を変化させ実測し求めると良い。
【０２５９】
オーバーフロー処理を行わない場合は、放出電荷量と画像データが等価なため、図２０の特性を打ち消す階調変換を画像データに対して行えばよいことがわかる。そこで、階調変換部２００の特性として図２０の階調特性を打ち消す変換特性を持つことにより、前述した赤みがかって表示される不具合を打ち消すことが可能となる。
【０２６０】
実際の図２０の特性を打ち消すための階調変換特性を図２１に示す。同図は入出力が８ビットのデータの場合を示している。図２１において、ＱＧＢは、緑・青の蛍光体の飽和特性を打ち消す特性曲線（本例では飽和していないとし直線で示してある）、ＱＲは、図２０のｑｒで示した赤の蛍光体の飽和特性を打ち消す特性曲線である。
【０２６１】
そして、前述したように、画像データは放出電荷量に対応しているので（（１）の特徴）、放出電荷量に依存する飽和特性を持つ赤の蛍光体の特性を打ち消すことが、画像データの階調変換によって実現することができた。
【０２６２】
すなわち、前記画像データの階調変換は、輝度要求値である画像データに対し、蛍光体の発光特性を考慮した放出電荷量要求値に変換することを意味する。
【０２６３】
そして、前記放出電荷量要求値になるように放出電荷量の変動を補正する放出電荷量の補正を行うことを示している。
【０２６４】
次に、オーバーフロー処理を行っている場合を説明する。前述した（２）の特徴により、電圧降下が無い場合の放出電流量ＩＥに画像データのゲイン（係数）倍した値で決まるパルス幅を乗じた放出電荷量が蛍光体に入射する。
【０２６５】
すなわち、入力される画像データが同じであっても、オーバーフロー処理が行われた場合は行われなかった場合に比べ放出電荷量がゲイン倍されることになる。
【０２６６】
詳細を説明するために、正規化電荷量対輝度の特性を図２２に示す。図２２も図２０同様に、電圧降下が無い場合の放出電流量ＩＥをパルス幅変調の１階調分の時間Δｔだけ投入した電荷量を１として、横軸の放出電荷量を正規化して示している。また、縦軸は電圧降下が無い場合の放出電流量ＩＥでパルス幅が２５５階調（２５５×Δｔ）の時の各色の輝度が１になるように正規化して示した。
【０２６７】
図２２のｑｇｂ、ｑｒの特性は、前述した図２０の特性と同じであり、ｑｇｂは緑と青の階調特性、ｑｒは赤の階調特性である。図２２においてＧＡで示した正方形の領域は、ゲインが１の時の放出電荷量対輝度を示す領域であり、横軸の正規化電荷量の０から２５５が、画像データの０から２５５に対応する（前述したオーバーフロー処理を行わない場合に相当）。
【０２６８】
また、ゲインが１／２の時は、蛍光体に放出される電荷量は画像データをゲイン倍（１／２倍）した電荷量となるので、画像データ０から２５５は正規化電荷量０から１２７に対応する。図２２においてＧＢで示した正方形の領域は、ゲインが１／２の時の実際に放出される放出電荷量対輝度を示す領域になる。
【０２６９】
同様にゲインが１／４の時は、蛍光体に放出される電荷量は画像データをゲイン倍（１／４倍）した電荷量となるので、画像データ０から２５５は正規化電荷量０から６３に対応する。図２２においてＧＣで示した正方形の領域は、ゲインが１／４の時の実際に放出される放出電荷量対輝度を示す領域になる。
【０２７０】
ゲインがＧ１の時は、蛍光体に放出される電荷量は画像データをゲイン倍（Ｇ１倍）した電荷量となるので、画像データ０から２５５は正規化電荷量０から（２５５×Ｇ１）に対応する。図２２においてＧＧで示した正方形の領域は、ゲインがＧ１の時の実際に放出される放出電荷量対輝度を示す領域になる。
【０２７１】
前述したように、実際に放出される放出電荷量は、画像データにゲインを乗じた値に対応する（ゲインによって決まる動作点）。
【０２７２】
そのため、画像データを以下のように階調変換することにより、蛍光体の飽和特性を打ち消すことが実現できる。
【０２７３】
ゲインが１の時は、正規化電荷量の０から２５５が、画像データの０から２５５に対応しているので、図２３に示す変換特性をもつγ補正テーブルにより、赤の蛍光体の飽和特性を打ち消すことができる。
【０２７４】
図２３において、ＱＧＢは、緑と青の蛍光体の飽和特性を打ち消す特性曲線（本例では飽和していないとし直線で示してある）、ＱＲ（×１）は、図２２のｑｒで示した赤の蛍光体の飽和特性を打ち消す特性曲線である。
【０２７５】
同様に、ゲインが１／２の時は、正規化電荷量の０から１２７が、画像データの０から２５５に対応しているので、図２４に示す変換特性をもつγ補正テーブルにより、赤の蛍光体の飽和特性を打ち消すことができる。
【０２７６】
図２４において、ＱＧＢは、緑と青の蛍光体の飽和特性を打ち消す特性曲線（本例では飽和していないとし直線で示してある）、ＱＲ（×１／２）は、図２２のｑｒのＧＢ領域で示した赤の蛍光体の飽和特性を打ち消す特性曲線である。
【０２７７】
画像データによる階調変換は、ＱＧＢのような飽和していない場合を基準にすれば、画像データ（入力データ）の０から２５５を出力データの０から２５５のレンジで変換する（以降、ＱＧＢのような飽和していない場合を基準にレンジを記述する。）。
【０２７８】
０から２５５のレンジの出力データは、電圧降下の影響を補正後、ゲインが乗じられ、蛍光体に放出する正規化電荷量が０から１２７の範囲となる。
【０２７９】
このようにして、ゲインに対応する動作点の蛍光体の飽和特性を打ち消す変換が行われる。
【０２８０】
言い換えれば、蛍光体の飽和特性を打ち消す変換特性はゲインにかかわらず、画像データ（入力データ）の０から２５５を出力データの０から２５５のレンジで変換することによって行える。
【０２８１】
同様に、ゲインが１／４の時は、正規化電荷量の０から６３が、画像データの０から２５５に対応しているので、図２５に示す変換特性をもつγ補正テーブルにより、赤の蛍光体の飽和特性を打ち消すことができる。
【０２８２】
図２５において、ＱＧＢは、緑と青の蛍光体の飽和特性を打ち消す特性曲線（本例では飽和していないとし直線で示してある）、ＱＲ（×１／４）は、図２２のｑｒのＧＣ領域で示した赤の蛍光体の飽和特性を打ち消す特性曲線である。
【０２８３】
同様に、ゲインがＧ１の時は、正規化電荷量の０から（２５５×Ｇ１）が、画像データの０から２５５に対応しているので、画像データをゲイン倍（Ｇ１倍）し、図２３のＱＧＲ、ＱＲ（×１）で示した特性をもつγ補正テーブルにより変換し、蛍光体の飽和の影響を補正する。さらにγ補正テーブルによって変換された出力を１／ゲイン倍（１／Ｇ１倍）し、電圧降下の補正を行うための０から２５５のレンジの出力データとする。
【０２８４】
上述した特性はゲインにより決まる動作点での階調変換特性を選んでいるともいえる。
【０２８５】
上述した階調変換手段２００の特性によって、オーバーフロー処理を行った場合であっても、前述した赤みがかって表示される不具合を打ち消すことができた。
【０２８６】
次に、実際の階調変換部２００の構成を説明する。
【０２８７】
図２６に階調変換部２００の構成を示した。図２６において２０１，２０３は乗算器、２０２はメモリ等で実現されるγ補正テーブル、２０４は逆数器である。この構成によって前述した機能を実現する。図２６では、簡便化のため、ひとつの色に対応する構成を示した。当然、赤・緑・青毎に同一構成を三組で階調変換部２００は構成される。この時、γ補正テーブルの内容は各色ごとに蛍光体の飽和特性に応じて対応する。
【０２８８】
入力される画像データは乗算器２０１によりゲイン（Ｇ１）倍される。前述したように、入力画像データをゲイン倍した放出電荷量に変換し、最大放出電荷量で正規化（１から２５５レンジ、）した蛍光体の飽和特性を打ち消す階調変換をγ補正テーブル２０２で行う。
【０２８９】
実際に放出される放出電荷量で蛍光体の飽和特性を打ち消す階調変換をγ補正テーブル２０２で行う。
【０２９０】
このままであると、γ補正テーブルの出力がゲイン倍されたままであるので実際の電圧降下補正を行うデータに戻すため、乗算器２０３により１／ゲイン倍（１／Ｇ１倍）する。逆数器２０４はゲインの逆数を出力する。
【０２９１】
ゲインは一般に１より小さいため、ゲイン倍された画像データがγ補正テーブル２０２に入力されるので、有効桁数が落ちないように、γ補正テーブル２０２のビット数を画像データのビット数より多くする必要があった。
【０２９２】
上記、構成により、前述した機能を実現し、ハードウエアによって前述した赤みがかって表示される不具合を打ち消すことができた。さらに、前述したゲインの算出法（式１２）を満たすＧ＝Ｋｇ×ＩＮＭＡＸ／ＭＡＸＫｇ≦１の定数の関係があるとき、１／Ｇ＝ＭＡＸ／（Ｋｇ×ＩＮＭＡＸ）である。Ｋｇ×ＩＮＭＡＸは定数であるのでＫｇ’＝１／（Ｋｇ×ＩＮＭＡＸ）とＫｇ’を新たな定数とすると、１／Ｇ＝Ｋｇ’×ＭＡＸとなる。
【０２９３】
すなわち、ゲインの逆数を求める逆数器２０４は補正画像データの最大値ＭＡＸに定数Ｋｇ’を乗算し求めることができる。このことはＲＯＭなどで構成される逆数器を乗算器に置き換えができ、ハードウエア量を少なくすることを可能にする。
【０２９４】
さらに、２番目のゲインの算出法（式１３）に対しても同様に、前述したゲインの算出法（式１３）を満たすＧ１＝Ｋｇ１×ＩＮＭＡＸ／ＡＭＡＸＫｇ１≦１の定数の関係があるとき、１／Ｇ＝ＡＭＡＸ／（Ｋｇ１×ＩＮＭＡＸ）である。
【０２９５】
Ｋｇ１×ＩＮＭＡＸは定数であるのでＫｇ１’＝１／（Ｋｇ１×ＩＮＭＡＸ）とＫｇ１’を新たな定数とすると、１／Ｇ＝Ｋｇ１’×ＡＭＡＸとなる。
【０２９６】
すなわち、ゲインの逆数を求める逆数器２０４は現在のフレームよりも以前のフレームで検出された補正画像データの最大値をフレーム方向に平滑化（平均化）したＡＭＡＸに定数Ｋｇ１’を乗算し求めることができる。このことはＲＯＭなどで構成される逆数器を乗算器に置き換えができ、ハードウエア量を少なくするこを可能にする。
【０２９７】
さらに、３番目のゲインの算出法では、ゲインを式１２で求めさらに平均化する方法である、この場合、第２の方法と同じ計算で逆数器を乗算器に置き換えができる。ただし平均化はゲイン及び補正画像データの最大値の両方に対して別々に行う必要がある。そのため平均化処理のためのハードウエアは増加する、しかしながらこの増加を考慮しても逆数器を使用する方法よりも全体のハードウエア量は少なくなる。
【０２９８】
次に、蛍光体の飽和を打ち消すγ補正テーブル２０２は、以下のような構成であっても良い。γ補正テーブル２０２の特性を、要求輝度Ｌｒ、蛍光体に投入すべき電荷量ｑｒとすると、要求輝度Ｌｒ、電荷量ｑｒを共に正規化すれば、ｑｒ＝ｆｒ（Ｌｒ）ここでｆｒ（Ｌｒ）は蛍光体の飽和を補正するγ補正テーブル２０２に記憶されている特性である。
【０２９９】
ここで、ｇｒ（Ｌｒ）＝Ｌｒ−ｆｒ（Ｌｒ）となる関数ｇｒ（Ｌｒ）を定義する。すなわちｇｒ（Ｌｘ）は輝度と電荷量が比例する特性からの差分の関数である。このとき、蛍光体の飽和を打ち消すためにはｑｒ＝Ｌｒ−ｇｒ（Ｌｒ）の関係が必要となる。
【０３００】
前述した実施の形態のγ補正テーブル２０２はｇｒ（Ｌｒ）の特性をもつテーブルと、Ｌｒからｇｒ（Ｌｒ）の特性をもつテーブルの出力を減算する減算器から構成するとよい。このとき、ハードウエア構成として減算器が増えるが、同一の容量のメモリにおいてはｇｒ（Ｌｒ）の特性をもつテーブルを使用する場合に、階調数が増加し、処理精度が向上する利点がある。
【０３０１】
図２７に他の階調変換部の実施形態を示す。図２７でも、簡便化のため、ひとつの色に対応する構成を示した。当然、赤・緑・青毎に同一構成を三組で階調変換部２００は構成される。この時、γ補正テーブルのそれぞれの内容は各色ごとに蛍光体の飽和特性に応じて対応する。
【０３０２】
図２７において、２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃはγ補正テーブルであり、それぞれゲインが１倍、１／２倍、１／４倍の時に、実際に放出される放出電荷量に相当する蛍光体の飽和特性を打ち消す変換テーブルが記憶されている。実際には、前述した図２３，図２４，図２５に示した特性である。２０５は直線補間手段であり、ゲインＧ１を入力し、各γ補正テーブル２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃのゲインＧ１を挟む２つのテーブルの出力から直線補間によってゲインＧ１に対する補間値を求める手段である。
【０３０３】
ゲインにより決まる蛍光体の飽和特性を打ち消す特性は、単調に変化するので、上記構成によって、各γ補正テーブル２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃの特性を直線補間し求めることで任意のゲインＧ１に対する変換特性を得ることができる。
【０３０４】
当然、γ補正テーブルの数を多くすることで精度は上がるが、ハードウエアコストは上昇する。γ補正テーブルは３以上で表示画質の明らかな劣化を防ぐことができた。
【０３０５】
上記、構成によっても、前述した機能を実現し、ハードウエアによって前述した赤みがかって表示される不具合を打ち消すことができた。
【０３０６】
さらに、本実施形態の説明では、緑と青の蛍光体の階調特性はリニアリティーが高く飽和特性を持たないとして説明したが、実際には赤の蛍光体に比べ非常に小さいが、輝度は電荷量に対して飽和する飽和特性を持つ。この場合、各色の中で飽和が少ないもので上述した正規化階調特性を求めこの特性を打ち消すテーブルを色毎に作成することによって、各色の蛍光体の飽和特性を補正することができる。さらに、蛍光体の飽和特性は、フェースプレートとリアプレートの間の加速電圧（高圧電源の電位）や蛍光体に投入される最大電荷量によって変化する。パネルを駆動する場合、各電子放出素子の駆動する時間は決まっているため、蛍光体に投入される最大電荷量は電子放出素子の放出電流ＩＥ、すなわち走査手段の電位（Ｖｓ）、変調手段の電位（Ｖｐｗｍ）に依存する。蛍光体の飽和特性は、高圧電源の電位や、走査手段の電位（Ｖｓ）、変調手段の電位（Ｖｐｗｍ）により変化する。表示装置の個体差を吸収するための初期調整や、ユーザが行う調整などのために、高圧電源の電位、走査手段の電位（Ｖｓ）、変調手段の電位（Ｖｐｗｍ）を可変する場合、対応する電位における蛍光体の飽和特性を打ち消すγ補正テーブルに変更すると良い。
【０３０７】
（シフトレジスタ、ラッチ回路）
リミッタ回路の出力である補正画像データＤｌｉｍは、シフトレジスタ５により、シリアルなデータフォーマットから、各変調配線毎のパラレルな画像データＩＤ１〜ＩＤＮへとシリアル／パラレル変換されラッチ回路へ出力される。ラッチ回路では１水平期間が開始される直前にタイミング信号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。
【０３０８】
本実施形態では画像データＩＤ１〜ＩＤＮ、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１２）からのタイミング制御信号ＴＳＦＴ及びＤａｔａｌｏａｄに基づいて動作する。
【０３０９】
（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。
【０３１０】
変調手段は、図２８（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。
【０３１１】
画像データＤ１〜ＤＮと変調手段の出力パルス幅の関係は、図２８（ｂ）のようなリニアな関係にある。
【０３１２】
同図（ｃ）に変調手段の出力波形の例を３つ示す。
【０３１３】
同図において上側の波形は、変調手段への入力データが０の時の波形，中央の波形は、変調手段への入力データが１２８の時の波形，下側の波形は、変調手段への入力データが２５５の時の波形である。
【０３１４】
なお、本例では変調手段への入力データＤ１〜ＤＮのビット数は８ビットとした。
【０３１５】
なお、前述の説明では、変調手段の入力データが２５５のときは、一水平走査期間に相当するパルス幅の変調信号が出力されると記載した箇所があるが、詳細には同図（ｃ）のように非常に短い時間ではあるがパルスの立ち上がる前と、立ち下がった後にわずかではあるが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。
【０３１６】
図２９は、本発明の実施の形態における変調手段の動作を示すタイミングチャートである。
【０３１７】
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。
【０３１８】
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。
【０３１９】
ＰＷＭカウンタは、同図に示したように、Ｐｗｍｓｔａｒｔ、Ｐｗｍｃｌｋに基づいてカウントを開始し、カウント値が２５５になるとカウンタをストップしカウント値２５５を保持する。
【０３２０】
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Ｈｉｇｈを出力し、それ以外の期間はＬｏｗを出力する。
【０３２１】
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。
【０３２２】
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。
【０３２３】
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２９のＤ１、Ｄ２、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。
【０３２４】
（補正データ算出手段）
補正データ算出手段は前述した補正データ算出方法により、電圧降下の補正データを算出する回路である。補正データ算出手段は図３０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。
【０３２５】
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。同算出部は計算量やハードウエア量を減少させるために、前述の縮退モデルの概念を導入して、補正データを離散的に算出する。
【０３２６】
離散的に算出された補正データは補正データ補間部により補間され、画像データの大きさやその水平表示位置ｘに適合した補正データＣＤが算出される。
【０３２７】
（離散補正データ算出部）
図３１は本発明の実施の形態における離散的に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。
【０３２８】
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。
【０３２９】
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、１０２はＣＰＵ、１０３は式２で記載したパラメータａｉｊを記憶するためのテーブルメモリ、１０４は計算結果を一時記憶するためのテンポラリレジスタ、１０５はＣＰＵのプログラムが格納されているプログラムメモリ、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。
【０３３０】
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Ｃｖａｌの値と比較される。
【０３３１】
なお、Ｃｖａｌは前述してきた画像データに対して設定した、画像データ基準値に相当する。
【０３３２】
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Ｈｉｇｈを出力し小さければＬｏｗを出力する。
【０３３３】
コンパレータの出力は加算器１０８及び１０９により互いに足し算され、さらに加算器１１０によりブロックごとに加算を行い、ブロックごとの加算結果を各々のブロックごとの点灯数としてレジスタ群１０１ａ〜ｃへと格納する。
【０３３４】
点灯数カウント手段１００ａ〜ｄにはコンパレータの比較値Ｃｖａｌとしてそれぞれ０、６４、１２８、１９２が入力されている。
【０３３５】
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。
【０３３６】
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。
【０３３７】
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１０１ｃに格納する。
【０３３８】
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１０１ｄ格納する。
【０３３９】
ブロックごと、時間ごとの点灯数カウントされると、ＣＰＵはテーブルメモリ１０３に格納されたパラメータテーブルａｉｊを随時読み出して、式２〜４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。
【０３４０】
本例ではＣＰＵに式２の計算を円滑におこなうための積和演算機能を設けた。
【０３４１】
式２に挙げた演算を実現する手段としては、ＣＰＵで積和演算を行わないでもよく、例えば、その計算結果をメモリに入れておいてもよい。
【０３４２】
すなわち、各ブロックの点灯数を入力とし、考えられるすべての入力パターンに対し、各ノード位置の電圧降下量をメモリに記憶させておいても構わない。
【０３４３】
電圧降下量の計算が完了するとともに、ＣＰＵ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６〜８に従って、離散補正データを算出した。
【０３４４】
計算した離散補正データは、レジスタ群１０６に格納した。
【０３４５】
（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対応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。
【０３４６】
図３２は補正データ補間部を説明するための図である。
【０３４７】
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９〜式１１のｋおよびｋ＋１を決定するためのデコーダである。
【０３４８】
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。
【０３４９】
また、１２１〜１２３は、それぞれ式９〜式１１の直線近似を行うための直線近似手段である。
【０３５０】
図３３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９〜１１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。
【０３５１】
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３３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。
【０３５２】
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。
【０３５３】
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３３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。
【０３５４】
（各部の動作タイミング）
図３４に各部の動作タイミングのタイミングチャートを示す。
【０３５５】
なお、同図においてＨｓｙｎｃは水平同期信号、ＤｏｔＣＬＫはタイミング発生回路の中のＰＬＬ回路により水平同期信号Ｈｓｙｎｃから作成したクロック、Ｒ、Ｇ、Ｂは入力切り替え回路からのディジタル画像データ、Ｄａｔａはデータ配列変換後の画像データ、Ｄｌｉｍはリミッタ手段の出力であって、電圧降下補正を施された補正画像データ、ＴＳＦＴはシフトレジスタ５へ補正画像データＤｌｉｍを転送するためのシフトクロック、Ｄａｔａｌｏａｄはラッチ回路６へデータをラッチするためのロードパルス、Ｐｗｍｓｔａｒｔは前述のパルス幅変調の開始信号、変調信号ＸＤ１は変調配線１へ供給されるパルス幅変調信号の一例である。
【０３５６】
１水平期間の開始とともに、セレクタ２３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。
【０３５７】
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。
【０３５８】
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。
【０３５９】
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、加算器１２に供給される。
【０３６０】
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、補正された補正画像データＤｌｉｍ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、一水平期間分の補正画像データＤｌｉｍ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。
【０３６１】
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。
【０３６２】
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。
【０３６３】
また、いくつかの近似を導入したことにより、電圧降下を補正するための、画像データの補正量を簡単に好適に計算することができ、非常に簡単なハードウエアでそれを実現することができるなど、非常に優れた効果があった。
【０３６４】
（第２の実施形態）
補正画像データＤｏｕｔは、画像データＤａｔａと補正データＣＤを加算した結果である。
【０３６５】
この加算の結果が、変調手段の入力範囲におさまらないと、補正を施したことにより、オーバーフローが起きてしまい、表示画像において別の違和感が発生することが懸念されていた。
【０３６６】
このような課題に対し、上記第１の実施形態では、補正画像データの最大値を検出し、該最大値が，変調手段の入力範囲の最大値に対応するように、ゲインを算出し、該ゲインと補正画像データを乗算し、オーバーフローを防止していた。
【０３６７】
これに対し本実施形態では、補正画像データの最大値を検出するのは同様であるが、該最大値が変調手段の入力範囲の最大値に対応するように、補正を施す前の画像データの大きさを制限することとした。
【０３６８】
すなわち、オーバーフローがおきないように、予め入力された画像データにゲインを乗算してその振幅範囲を小さくしておき、オーバーフローを防止する。
【０３６９】
以降、図３５を用いて、本実施形態のオーバーフロー処理について説明する。
【０３７０】
図において２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂは乗算器、９はデータ配列変換部、５は画像データ１ライン分のシフトレジスタ、６は画像データ１ライン分のラッチ回路、８は表示パネルの変調配線に変調信号を出力するパルス幅変調手段、１２は加算器、１４は補正データ算出手段、２０はフレーム内の補正画像データＤｏｕｔの最大値を検出するための最大値検出回路（手段）、２１はゲイン算出手段、２００は階調変換部である。階調変換部２００の説明は後述するので、以下の説明では階調変換部２００が無いものとして説明していく。
【０３７１】
また、Ｒ、Ｇ、ＢはＲＧＢパラレルの入力映像データ、Ｒａ，Ｇａ，Ｂａは逆γ変換処理を施したＲＧＢパラレルの映像データ、Ｒｘ、Ｇｘ、Ｂｘは乗算器により、ゲインＧ２が乗算された画像データ、ゲインＧ２は、ゲイン算出部が算出したゲイン、Ｄａｔａはデータ配列変換部によりパラレル・シリアル変換された画像データ、ＣＤは補正データ算出手段により算出された補正データ、Ｄｏｕｔは加算器により画像データに補正データを加算することにより、補正された画像データ（補正画像データ）、ＤｌｉｍはリミッタによってＤｏｕｔを変調手段の入力範囲の上限以下に制限した補正画像データである。
【０３７２】
（乗算器２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂ）
乗算器２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂは逆γ変換後の画像データＲａ，Ｇａ，Ｂａに対し、ゲインＧ２を乗算するための手段である。
【０３７３】
より詳しくは、乗算器はゲイン算出手段が決定したゲインに従って画像データにゲインＧ２を乗算し、乗算後の画像データＲｘ，Ｇｘ、Ｂｘを出力する。
【０３７４】
ゲインＧ２は、ゲイン算出手段が算出する値であって、後述する加算器での画像データＤａｔａと補正データの加算結果である補正画像データＤｏｕｔが、変調手段の入力範囲におさまるように決定される値である。
【０３７５】
（最大値検出手段２０）
最大値検出回路２０について説明を行う。
【０３７６】
本発明の実施の形態における最大値検出手段は図３５に示すように、各部と接続されている。
【０３７７】
最大値検出手段は、１フレーム分の補正画像データＤｏｕｔのなかで、最大となる値を検出する手段である。
【０３７８】
同手段は、コンパレータとレジスタなどによって簡単に構成できる回路である。同手段は、レジスタに記憶されている値と、順次転送されてくる補正画像データＤｏｕｔの大きさを比較し、補正画像データＤｏｕｔの方がレジスタの値よりも大きければ、レジスタの値をそのデータ値で更新する回路である。
【０３７９】
レジスタの値は、フレームの先頭で０にクリアすれば、フレームの終了時には、そのフレーム内の補正画像データの最大値ＭＡＸがレジスタに格納される。
【０３８０】
このようにして検出された補正画像データの最大値ＭＡＸは、ゲイン算出手段へと転送される。
【０３８１】
（ゲイン算出手段）
ゲイン算出手段は、最大値検出手段の検出値ＭＡＸを参照して、補正画像データＤｏｕｔが変調手段の入力範囲におさまるようにゲインを算出する手段である。本実施形態においても、ゲイン算出手段は適応型ゲイン法に基づいて補正画像データの振幅を調整するためのゲインを算出する。
【０３８２】
一方、本実施形態（図３５）の構成において補正画像データのオーバーフローを防止する上では、ゲインは固定ゲイン法によって算出しても良い。
【０３８３】
ゲインの決定方法は、１フレーム内の補正画像データＤｏｕｔの最大値をＭＡＸ、変調手段の入力範囲の最大値をＩＮＭＡＸ、前のフレームに対してゲイン算出手段が算出したゲインＧ２をＧＢとすると、
【数１６】
【０３８４】
このゲイン算出手段では、垂直帰線期間においてゲインを更新して１フレーム毎にゲインの値が変更される。
【０３８５】
なお、本発明の実施の形態に係る画像表示装置の構成では、１フレーム前の補正画像データの最大値を用いて、現在のフレームの補正画像データに乗算するゲインを算出する構成となっている。
【０３８６】
すなわち、フレーム間の補正画像データ（画像データ）の相関を利用して、オーバーフローを防止する構成になっている。
【０３８７】
したがって、厳密には、フレームごとの補正画像データの違いから、オーバーフローがおきることある。
【０３８８】
このような課題に対し、補正画像データとゲインを乗算する乗算器の出力に対しリミッタ手段を設け、乗算器の出力が必ず変調手段の入力範囲に収まるように回路を設計したところ、さらに好ましかった。
【０３８９】
また、本発明者らは、上述したゲインの決定方法のほかに、以下のような別の方法によってゲインを算出してもよいことを確認している。
【０３９０】
すなわち、現在のフレームの補正画像データに施すゲインとしては、現在のフレームよりも以前のフレームで検出された補正画像データの最大値を平均し、その平均値ＡＭＡＸに対し、
【数１７】
【０３９１】
ただしＧＢは、前のフレームに対してゲイン算出手段が算出したゲインＧ２である。
【０３９２】
また、別の方法は、式１４により各々のフレームごとのゲインＧ２を算出し、それを平均化して現在のゲインを算出してもよい。
【０３９３】
発明者らは、これら３つの方法のうち、どの方法でもオーバーフローを防止する意味では好ましいことを確認しているが、第１の実施形態で述べたようにフリッカが発生することを考慮すれば、式１５の方法で算出することが好ましい。
【０３９４】
発明者らは、式１５のゲイン算出法において、補正画像データの最大値を平均化するフレームの枚数について検討をおこなったが、現在のフレームから１６〜６４フレーム前までの補正画像データの最大値を平均化したところ、好ましかった。
【０３９５】
なお、本方法でも、より好ましくは図３５に示したように、加算器の出力を制限するリミッタを設けて完全にオーバーフローを防止することが好ましいことはいうまでもない。
【０３９６】
また、第１の実施形態と同様にシーンチェンジの検出を行って、ゲインの算出の方法を変更してもよい。
【０３９７】
（階調変換手段）
第２の実施形態においても、階調変換部２００が無い時、第１の実施形態同様の現象を確認した。
【０３９８】
第２の実施形態はオーバーフロー処理におけるゲインを乗じる場所が異なるだけであるので、第１の実施形態と同様な構成の階調変換部２００を設けた。階調変換部の特性、構成は第１の実施形態と同様に図２６または図２７の構成、図２１、図２３、図２４、図２５の特性である。この構成によって、蛍光体の飽和の影響を打ち消すことができ、前述した赤みがかって表示される不具合を打ち消すことができた。階調変換手段２００の構成が図２６に示す構成の時、第１の実施例で示したように、輝度と電荷量が比例する特性からの差分の関数であるｇｒ（Ｌｒ）の特性をもつテーブルと、Ｌｒからｇｒ（Ｌｒ）の特性をもつテーブルの出力を減算する減算器から構成してもよい。
【０３９９】
また、第２の実施形態で階調変換手段２００の構成が図２６に示す構成の時、図３５の乗算器２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂと図２６の乗算器２０３、逆数器２０４は、省略することができる。なぜならば乗算器２０３に入力されるでデータは乗算器２０３により１／ゲイン倍され、さらに乗算器２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂでゲイン倍されるため、乗算器２０３に入力されるデータと乗算器２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂの出力データは同じになるためである。
【０４００】
この時の構成を図３６，図３７に示す。構成及び動作は同じなので説明は省略する。
【０４０１】
さらに、第１の実施形態と同様に、第２の実施形態でも、緑と青の蛍光体の階調特性はリニアリティーが高く飽和特性を持たないとして説明したが、実際には赤の蛍光体に比べ非常に小さいが、輝度は電荷量に対して飽和する飽和特性を持つ。この場合、各色の中で飽和が少ないもので上述した正規化階調特性を求めこの特性を打ち消すテーブルを色毎に作成することによって、各色の蛍光体の飽和特性を補正することができる。
【０４０２】
また、逆γ処理部１７の特性を考慮して、図２７のγテーブル２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃの特性を決定し逆γ処理部１７を削除し、ハードウエア量を少なくすることも可能である。第１の実施の形態で示したように、蛍光体の飽和特性は、フェースプレートとリアプレートの間の加速電圧（高圧電源の電位）や蛍光体に投入される最大電荷量によって変化する。パネルを駆動する場合、各電子放出素子の駆動する時間は決まっているため、蛍光体に投入される最大電荷量は電子放出素子の放出電流ＩＥ、すなわち走査手段の電位（Ｖｓ）、変調手段の電位（Ｖｐｗｍ）に依存する。
【０４０３】
蛍光体の飽和特性は、高圧電源の電位や、走査手段の電位（Ｖｓ）、変調手段の電位（Ｖｐｗｍ）により変化する。表示装置の個体差を吸収するための初期調整や、ユーザが行う調整などのために、高圧電源の電位、走査手段の電位（Ｖｓ）、変調手段の電位（Ｖｐｗｍ）を可変する場合、対応する電位における蛍光体の飽和特性を打ち消すγ補正テーブルに変更すると良い。
【０４０４】
更に、本発明の実施の形態に係る画像表示装置において、０でない、均一な各色同一の画像データを入力した場合に、電圧降下の影響を打ち消す処理によって、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、短くなる様に駆動される。
【０４０５】
更に、電子放出素子の放出電荷量に依存した蛍光体の飽和特性を打ち消す結果、均一な各色同一のどのような画像データであっても、表示される色の輝度バランスがずれない、言い換えれば白色の色温度がほぼ均一に駆動される。
【０４０６】
また、本発明の実施の形態では、蛍光体の飽和特性を打ち消す補正する例を示したが、本発明の実施の形態と同じ構成で、電子放出素子の駆動電圧波形の劣化（波形なまり）等の影響によって、電子放出量が異なり階調特性が変化することに対しても、補正可能である。
【０４０７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の画像表示装置によれば、従来からの課題であった、走査配線上の電圧降下による表示画像の劣化を好適に改善することができた。
【０４０８】
また、いくつかの近似を導入したことにより、電圧降下の影響を補正した、補正画像データを簡単に好適に計算することができ、非常に簡単なハードウエアでそれを実現することができるなど、非常に優れた効果があった。
【０４０９】
さらに、補正後の画像データが変調手段の入力範囲をオーバーフローしないように、オーバーフロー処理回路を備えゲインにより、オーバーフローを防止することができた。
【０４１０】
そして、ゲインによって階調変換特性を変化させる階調変換部を電圧降下の影響を補正する構成の前段に構成することによって、蛍光体の飽和特性を打ち消すことができ、それにより高品位に画像を表示することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る画像表示装置の概観を示す図である。
【図２】表示パネルの電気的な接続を示す図である。
【図３】表面伝導型放出素子の特性を示す図である。
【図４】表示パネルの駆動方法を示す図である。
【図５】縮退モデルを説明する図である。
【図６】離散的に算出した電圧降下量を示すグラフである。
【図７】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８】補正データの他の算出方法を説明するための図である。
【図９】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１０】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１１】補正データの補間方法を説明するための図である。
【図１２】第１の実施形態の階調変換部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１３】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１４】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１５】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１６】連続するフレームの例を示す図である。
【図１７】連続するフレームでの画像データの大きさを示すグラフである。
【図１８】連続するフレームでのゲインを示すグラフである。
【図１９】電圧降下の補正を行わず、階調変換部が無い時の階調特性を示す図である。
【図２０】電荷量対輝度の特性を示す図である。
【図２１】オーバーフロー処理を行わない場合の、蛍光体の飽和を打ち消す特性を示す図である。
【図２２】電荷量対輝度の特性とゲインとの関係を示す図である。
【図２３】ゲインが１の場合の、蛍光体の飽和を打ち消す特性を示す図である。
【図２４】ゲインが１／２の場合の、蛍光体の飽和を打ち消す特性を示す図である。
【図２５】ゲインが１／４の場合の、蛍光体の飽和を打ち消す特性を示す図である。
【図２６】階調変換部の構成例１を示すブロック図である。
【図２７】階調変換部の構成例２を示すブロック図である。
【図２８】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２９】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３０】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３１】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３２】補正データ補間部の構成を示すブロック図である。
【図３３】直線近似手段の構成を示すブロック図である。
【図３４】画像表示装置のタイミングチャートである。
【図３５】第２の実施形態の画像表示装置の概略構成を示すブロック図である。
【図３６】ハードウエアを少なくした第２の実施形態の画像表示装置の構成を示すブロック図である。
【図３７】第２の実施形態のハードウエアを少なくした階調変換部の構成例を示すブロック図である。
【図３８】従来の画像表示装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 表示パネル
２ 走査回路
８ パルス幅変調手段
１２ 加算器
１４ 補正データ算出手段
１７ 逆γ処理部
１９ 遅延回路
２０ 最大値検出手段
２１ ゲイン算出手段
２２、２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂ 乗算器
２３ セレクタ
１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ 点灯数カウント手段
１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄ レジスタ群
１０３ テーブルメモリ
１１１ テーブルメモリ
１０７ａ，１０７ｂ，１０７ｃ コンパレータ
１２３，１２４ デコーダ
２００ 階調変換部
２０１，２０３ 乗算器
２０２，２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃ γ補正テーブル
２０４ 逆数器
２０５ 直線補間器
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
Claims (8)
- 複数の走査配線と、
複数の変調配線と、
該走査配線と変調配線によってマトリクス接続される複数の電子放出素子と、該電子放出素子が放出する電子によって発光する蛍光体と、
前記走査配線に接続される走査回路と、
前記変調配線に接続される変調回路と、
入力される画像データに対して、前記蛍光体の発光特性の非線形性を補正する変換を施す階調変換手段と、
該階調変換手段から出力される画像データに対応して、前記走査配線における電圧降下の影響を補正した画像データを出力する補正画像データ算出手段と、
前記変調回路の入力範囲を超える値が前記変調回路に入力されることを抑制するための係数であって、前記補正した画像データ、もしくは、前記階調変換手段から出力された画像データであって前記補正が施される前の画像データ、に乗算される係数を算出する算出手段と、
を有しており、
前記階調変換手段は、前記係数に応じた変換を行うことを特徴とする画像表示装置。 - 前記階調変換手段は、入力される画像データに対して前記係数を乗算する乗算器を有する請求項１に記載の画像表示装置。
- 前記階調変換手段は、入力される画像データに対して、異なる値を有する複数の前記係数に対応した異なる値を出力する補正テーブルを有する請求項１に記載の画像表示装置。
- 前記階調変換手段は、前記補正テーブルから出力される複数の異なる値を補間して出力する請求項３に記載の画像表示装置。
- 前記算出手段は、前記補正画像データ算出手段によって補正された画像データの値に基づいて前記係数を算出する請求項１に記載の画像表示装置。
- 前記階調変換手段は、前記係数によって定まる動作範囲における該蛍光体の飽和特性を打ち消すように、前記係数に応じて階調変換特性を変更する機能を有することを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
- 前記算出手段は、フレームごとに前記補正画像データ算出手段の出力の最大値を検出し、該最大値が前記変調回路の入力範囲の上限に対応するように適応的に前記係数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。
- 更に、前記変調回路の入力範囲を超える値が前記変調回路に入力されないようにするリミッタを有することを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002361282A JP4072426B2 (ja) | 2001-12-12 | 2002-12-12 | 画像表示装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001-379276 | 2001-12-12 | ||
| JP2001379276 | 2001-12-12 | ||
| JP2002361282A JP4072426B2 (ja) | 2001-12-12 | 2002-12-12 | 画像表示装置 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003241707A JP2003241707A (ja) | 2003-08-29 |
| JP2003241707A5 JP2003241707A5 (ja) | 2007-07-12 |
| JP4072426B2 true JP4072426B2 (ja) | 2008-04-09 |
Family
ID=27790759
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002361282A Expired - Fee Related JP4072426B2 (ja) | 2001-12-12 | 2002-12-12 | 画像表示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4072426B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005221701A (ja) * | 2004-02-05 | 2005-08-18 | Tohoku Pioneer Corp | 発光表示パネルの駆動装置および駆動方法 |
| JP2006259663A (ja) | 2004-06-30 | 2006-09-28 | Canon Inc | 画像処理方法、画像表示装置、映像受信表示装置および画像処理装置 |
| JP2007163555A (ja) * | 2005-12-09 | 2007-06-28 | Sharp Corp | 液晶表示装置及び液晶表示方法 |
-
2002
- 2002-12-12 JP JP2002361282A patent/JP4072426B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2003241707A (ja) | 2003-08-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3893341B2 (ja) | 画像表示装置及び画像表示装置の調整方法 | |
| US6952193B2 (en) | Image display apparatus and image display methods | |
| US7292236B2 (en) | Display driving method and display apparatus utilizing the same | |
| US7009627B2 (en) | Display apparatus, and image signal processing apparatus and drive control apparatus for the same | |
| US6873308B2 (en) | Image display apparatus | |
| US7755579B2 (en) | Image display apparatus | |
| US7315314B2 (en) | Image display apparatus | |
| JP4072445B2 (ja) | 画像表示装置 | |
| JP3927900B2 (ja) | 表示装置 | |
| JP3715950B2 (ja) | 画像表示装置 | |
| JP3715947B2 (ja) | 画像表示装置 | |
| JP4072426B2 (ja) | 画像表示装置 | |
| JP3715948B2 (ja) | 画像表示装置 | |
| JP3793073B2 (ja) | 表示装置 | |
| JP2003022044A (ja) | 画像表示装置 | |
| JP2003167542A (ja) | 画像表示装置及び画像表示方法 | |
| JP2003195798A (ja) | 画像表示装置及び画像表示方法 | |
| JP2003029689A (ja) | 画像表示装置及びその表示方法 | |
| JP2003029693A (ja) | 画像表示装置及びその表示方法 | |
| JP2003029695A (ja) | 画像表示装置及びその表示方法 | |
| JP2002229506A (ja) | 画像表示装置及び画像表示装置の駆動方法 | |
| JP2003162249A (ja) | 画像表示装置及び画像表示方法 | |
| JP2003195797A (ja) | 画像表示装置及び画像表示方法 | |
| JP2003167546A (ja) | 画像表示装置及び画像表示方法 | |
| JP2003157040A (ja) | 画像表示装置及び画像表示方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20051124 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20051124 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070529 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070815 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070821 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20071022 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080115 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080121 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110125 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120125 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130125 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140125 Year of fee payment: 6 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |