JP4110102B2

JP4110102B2 - 画像表示装置の駆動方法

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Publication number: JP4110102B2
Application number: JP2004019679A
Authority: JP
Inventors: 宗棋安藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2004-01-28
Filing date: 2004-01-28
Publication date: 2008-07-02
Anticipated expiration: 2024-01-28
Also published as: JP2005215140A

Description

本発明は、平面上に画像を形成する画像表示装置の駆動方法に関するものである。

固定画素構造の画像表示装置では、画素毎の発光効率などのばらつきにより輝度均一性が悪くなる場合がある。この問題に対処するために、例えば特許文献１や特許文献２などのように各画素に対しての駆動量を補正することによって輝度均一性を改善する手法が知られている。

図２に従来の表示装置の構成を示す。１は表面伝導型電子放出素子を用いた表示パネルである。行方向の走査配線Dx1〜Dxmと列方向の変調配線Dy1〜Dynがマトリックス状に配置され、各交点上には不図示の電子放出素子が配置されており、ｍ行ｎ列の電子放出素子を備える。

この素子に電流を流すと電子が放出されるが、図５に示したような非線形特性を有する。例えば素子に１６Ｖの電圧を印加すると電子が放出されるが、８Ｖを印加した場合には電子はほとんど放出されない。また、放出された電子は不図示の加速手段によって加速され、不図示の蛍光体面に衝突して発光する。すなわち１６Ｖの電圧を印加した素子は発光するが、その半分の８Ｖの電圧を印加しても素子は発光しない。よって図６に示すような単純マトリックス駆動が可能である。

図２における２は走査駆動部である。走査駆動部２はさらに切り替えスイッチ２２、選択電位発生部２３、非選択電位発生部２４から構成される。

３は変調駆動部である。変調駆動部３はさらにシフトレジスタ３１、ラッチ３２、パルス幅変調回路３３、駆動アンプ３４から構成される。

４は同期分離部である。５はＡＤコンバータである。６は駆動制御信号を生成する制御回路部である。７は解像度変換等を行う画像処理部である。８は補正データによって表示データを補正する乗算器である。１１は補正データを格納する補正メモリである。

Ｓ１は装置に入力されたアナログ映像信号である。Ｓ２はアナログ映像信号Ｓ１より分離された同期信号である。Ｓ３はＳ１をＡＤコンバータ５でサンプリングしたデジタル映像信号である。Ｓ４はデジタル映像信号に画像処理を施した表示信号である。Ｓ５はＡＤコンバータ５に供給される変換タイミング信号である。Ｓ６は画像処理部７の動作を制御する画像処理制御信号である。Ｓ７はシフトレジスタ３１の動作を制御する映像クロック信号である。Ｓ８は変調駆動部３の動作を制御する変調制御信号である。Ｓ９はパルス幅変調回路の動作基準となるＰＷＭクロックである。Ｓ１０は走査駆動部の動作を制御する走査制御信号である。Ｓ１１は補正を施された補正表示信号である。Ｓ１３は補正メモリからのデータ出力タイミングを制御する補正メモリ制御信号である。Ｓ１５は補正メモリから読み出された補正信号である。

装置に入力されたアナログ映像信号Ｓ１から同期分離部４によって抽出された同期信号Ｓ２は制御回路部６に入力される。

制御回路部６は同期信号Ｓ２を元に各種駆動制御信号Ｓ５〜Ｓ１０、Ｓ１３を生成する。

ＡＤコンバータ５は変換タイミング信号Ｓ５に従ってアナログ映像信号Ｓ１を入力し、サンプリングしてデジタル映像信号Ｓ３を出力する。

画像処理部７はデジタル映像信号Ｓ３を入力し、画像調整や解像度変換などの画像処理を行い、表示信号Ｓ４を出力する。

補正メモリ１１は補正メモリ制御信号Ｓ１３に従って補正信号Ｓ１５を出力する。乗算器８は表示信号Ｓ４および補正信号Ｓ１５を入力し、両信号を乗じて補正表示信号Ｓ１１を出力する。

走査駆動部２および変調駆動部３が表示パネル１を駆動する動作を説明する。このときのタイミングを図３に示す。

変調駆動部３は映像クロック信号Ｓ７に同期して表示信号Ｓ４をシフトレジスタ３１に順次入力し、変調制御信号Ｓ８のLOAD信号に従いラッチ３２に表示データを保持する。そして変調制御信号Ｓ８のSTART信号によりＰＷＭクロックＳ９を基準にして、ラッチ３２
に保持されたデータに従った長さのパルス信号をパルス幅変調回路３３で生成し、駆動アンプ３４にて電圧をＶｍに増幅して表示パネル１の変調配線を駆動する。

補正メモリ１１には表示パネル１の各画素に対応する補正データが格納されている。

表示パネル１の各画素を構成するそれぞれの素子に対応する表示信号Ｓ４をD(x,y) [ 1≦x≦n, 1≦y≦m 以下同じ ]、１フレーム中にそれぞれの発光素子に対して表示信号Ｓ４あるいは補正表示信号Ｓ１１に基づいて素子に印加された電力の総和を駆動量V(x,y)、各素子の発光量をP(x,y)、各素子の相対発光効率（全素子の発光効率の平均で正規化した個々の発光効率。平均的な素子は１、効率の悪いすなわち暗い素子は１以下となる）をK(x,y)とする。

表示素子の発光量はそれぞれに印加された駆動量に比例するので、
P(x,y)∝V(x,y) ‥‥[式１]
である。

補正を行わない場合には表示しようとする画像に対して素子の発光効率のばらつきが影響し、表示パネルには、
P(x,y)∝D(x,y)・K(x,y) ‥‥[式２]
からなる画像が形成され、これが画像のざらつきや斑となって見える。

ここで、各素子の発光効率K(x,y)の逆数を補正値Q(x,y)として補正メモリに格納しておく。乗算器８によって表示信号に補正値Ｓ１５としてのQ(x,y)を乗じ、補正表示信号Ｓ１１としてのD(x,y)・Q(x,y)にて表示パネル１を駆動すると、素子の発光効率が影響し、表示パネルには、
P(x,y)∝D(x,y)・Q(x,y)・K(x,y) ‥‥[式３]
なる画像が形成される。QはKの逆数であるから、すなわち各素子の発行効率ばらつきがキャンセルされたP(x,y)∝D(x,y)による画像が形成され、均一な画像が得られる。
特開平８−２３４６９０号公報特開平９−２５１２７６号公報

画像表示装置、特に民生用機器においては一般的には明るい画面が好まれる傾向にある。しかしながら民生用機器では同時にコストに対する要求も常に厳しく、コストダウンは常に求められる課題である。一方で画像表示装置の性能の指標として表示画像の画質、特に画素の輝度均一性は重要な要素である。

本発明は以上の事柄を鑑み、明るく高画質な画像表示装置を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために本発明にあっては、複数の表示素子と、前記複数の表示素子に接続されマトリクス状に配置された複数の走査配線および複数の変調配線とを有し、該走査配線を線順次に選択して選択信号を印加し、これと同期して表示信号に基づいた変調信号を該変調配線に並列的に印加して該表示素子を駆動する画像表示装置の駆動方法において、１つの選択期間において、複数の走査配線を同時に選択し、続く選択期間において、前の選択期間において選択された走査配線の組から１走査配線分シフトさせた複数の走査配線を選択するように駆動する複数本同時選択駆動方法であって、前記複数本同時選択駆動を行わず、1本づつ該走査配線を選択する駆動方法において生じる画素毎の発光効率
のばらつきを補償する補正値を予めメモリに記憶し、前記複数本同時選択駆動において生じる画素毎の発光効率のばらつきを補償するように、該補正値を所定周期で更新した補正値を用いて補正された補正表示信号に基づいて該変調信号を出力することを特徴とする。

総数ｎ本のうちｘ番目の前記変調配線と、総数ｍ本のうちｙ番目の前記走査配線の交点(x,y)に位置する表示素子に対する、該表示信号をD(x,y)、前記補正値をQ(x,y)、とした
ときに、前記更新した補正値q(x,y)を、q(x,y) = Q(x,y) { y=1 }、q(x,y) = { ( D(x,y-1)+D(x,y) )・Q(x,y) - D(x,y-1)・q(x,y-1) } / D(x,y) { 2≦y≦m }と定めることが好
適である。

複数の表示素子と、前記複数の表示素子に接続されマトリクス状に配置された複数の走
査配線および複数の変調配線とを有し、該走査配線を線順次に選択して選択信号を印加し、これと同期して表示信号に基づいた変調信号を該変調配線に並列的に印加して該表示素子を駆動する画像表示装置の駆動方法において、１つの選択期間において、複数の走査配線を同時に選択し、続く選択期間において、前の選択期間において選択された走査配線の組から１走査配線分シフトさせた複数の走査配線を選択するように駆動する複数本同時選択駆動方法であって、前記複数本同時選択駆動を行わず、1本づつ該走査配線を選択する
駆動方法において生じる画素毎の発光効率のばらつきを補償する補正値を予めメモリに記憶し、前記複数本同時選択駆動において同じ変調信号にて駆動される表示素子に対応する該補正値の平均値で更新した補正値を用いて補正された補正表示信号に基づいて該変調信号を出力することを特徴とする。

総数ｎ本のうちｘ番目の前記変調配線と、総数ｍ本のうちｙ番目の前記走査配線の交点(x,y)に位置する表示素子に対する、表示信号をD(x,y)、前記補正値をQ(x,y)、としたと
きに、前記更新した補正値q(x,y)を、q(x,y) = ( Q(x,y) + Q(x,y+1) )/2と定めることが好適である。

複数の表示素子と、前記複数の表示素子に接続されマトリクス状に配置された複数の走査配線および複数の変調配線とを有し、該走査配線を線順次に選択して選択信号を印加し、これと同期して表示信号に基づいた変調信号を該変調配線に並列的に印加して該表示素子を駆動する画像表示装置の駆動方法において、１つの選択期間において、複数の走査配線を同時に選択し、続く選択期間において、前の選択期間において選択された走査配線の組から１走査配線分シフトさせた複数の走査配線を選択するように駆動する複数本同時選択駆動方法であって、前記複数本同時選択駆動を行わず、1本づつ該走査配線を選択する
駆動方法において生じる画素毎の発光効率のばらつきを補償する補正値を基に、前記複数本同時選択駆動において同じ変調信号にて駆動される表示素子に対応する該補正値の平均値で更新した補正値を予めメモリに記憶し、該更新した補正値を用いて補正された補正表示信号に基づいて該変調信号を出力することを特徴とする。

本発明は、重複走査モード時における表示パネルの輝度ばらつきを良好に補正することが可能となり、明るく、しかも輝度均一性の高い画像表示装置をローコストに提供することが可能となる。

以下に図面を参照して、この発明の最良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。また、背景技術で説明した事項については同符号を付して説明を省略する。

（第１の実施の形態）
表示パネル１の駆動方法の応用として、２ライン以上の走査配線Dx1〜Dxmを同時にアクティブにすることによって表示パネル１に表示される画像の輝度を大きくすることが可能である。このときのタイミングを図４に示す。

各走査配線Dxmを、連続した２水平走査期間でアクティブになるように駆動を行い、各
水平走査期間では同時に２ラインの走査配線が選択されるように駆動を行う。このようにすることによって表示パネル１に表示される映像の輝度をほぼ２倍にすることが可能となる。この駆動方法を、以下「重複走査モード」と表記する。

このように重複走査モードは通常の画像表示装置とほぼ同様の構成で実現が可能であり、ローコストにて画像表示装置の表示輝度を大幅に向上させることが可能である。

図１に第１の実施の形態における表示装置の構成を示す。１４は重複走査モードにおける補正演算を行う補正演算部である。

重複走査モードにおいて、表示信号Ｓ４としてのD(x,y) [ 1≦x≦n, 1≦y≦m 以下同じ
]は対応する位置(x,y)の素子とともにすぐ下の走査線の(x,y+1)の素子にも駆動される。同様に表示信号 D(x,y+1)は(x,y+1)の素子とともに(x,y+2)にも駆動される。

すなわち、
V(x,y)=D(x,y-1)+D(x,y) ‥‥[式４]
と駆動されることがわかる。

また、(x,y)の素子の画素発光効率はK(x,y)であるので、各画素は
P(x,y)∝K(x,y)・( D(x,y-1)+D(x,y) ) ‥‥[式５]
なる発光量で点灯することになる。

これを補正するためにはK(x,y)の逆数である補正値Q(x,y)を用いて、
V(x,y)=( D(x,y-1)+D(x,y) )・Q(x,y) ‥‥[式６]
と駆動できれば良い。

図７に示すような補正回路による重複走査モード用の補正係数が存在すると仮定して、補正値q(x,y)とする。補正された表示信号Ｓ１１としてのD(x,y)・q(x,y) によって、(x,
y)および(x,y+1)の素子が同時に駆動される。同様にD(x,y+1)・q(x,y+1)によって(x,y+1)および(x,y+2)の素子が駆動される。

すなわち、
V(x,y)=D(x,y-1)・q(x,y-1) + D(x,y)・q(x,y) ‥‥[式７]
と駆動されることになる。

ここで［式６］、［式７］を用いて、
( D(x,y-1)+D(x,y) )・Q(x,y) = D(x,y-1)・q(x,y-1) + D(x,y)・q(x,y) ‥‥[式８]
を解くことによって重複モード用の補正値q(x,y)が求められることがわかる。

ここで(x,0)は表示領域外の実際には存在せず駆動も行わない素子であることから D(x,0)=0 とおくと、
q(x,y) = Q(x,y) { y=1 }、
q(x,y) = { ( D(x,y-1)+D(x,y) )・Q(x,y) - D(x,y-1)・q(x,y-1) } / D(x,y) { 2≦y≦m
} ‥‥[式９]
なる更新された補正値が得られる。

［式９］からわかるように、重複走査モードにおける補正信号の算出にあたっては、前ラインの表示信号および補正信号が参照される。これは表示する映像によって補正信号の値が変化するということであり、あらかじめ決まった固定の補正値をテーブルによって参照することはできないことを意味する。すなわち、重複走査モードにおいては、表示内容と通常走査モード時の補正信号とに応じて、その都度補正信号を新たに算出する必要がある。

補正信号の算出式を変形すると補正表示信号Ｓ１１が、
D(x,y)・q(x,y) = D(x,y)・Q(x,y) { y=1 }
D(x,y)・q(x,y) = ( D(x,y-1)+D(x,y) )・Q(x,y) - D(x,y-1)・q(x,y-1) { 2≦y≦m } ‥‥[式１０]
として求まるので、実際の装置では補正演算部１４を図８に示す構成のハードウェアとすることによって実現できる。
図中の[1L-Delay]はFIFOなどを用いた１走査線分のディレイメモリであり、たとえばD(x,y)を入力するとD(x,y-1)が取り出される。

その他は図２に示す従来の装置とほぼ同様の構成にて、重複走査モードで良好な輝度補正を行う表示装置が実現可能である。

（第２の実施の形態）
簡略化した補正方法を用いて、重複走査モードで補正を行う表示装置をローコストに実施することも可能である。

第２の実施の形態における補正演算部１４の構成を図９に示す。この構成の表示装置では、重複走査によって同時に点灯する表示素子の発光効率の逆数の平均値、すなわち、
q’(x,y) = ( Q(x,y) + Q(x,y+1) )/2 ‥‥[式１１]
を更新された補正信号として用いる。

結果、
D(x,y)・q(x,y) = D(x,y)・( Q(x,y) + Q(x,y+1) )/2
を補正表示信号Ｓ１１とする。

その他の装置の構成や動作タイミングなどは図１に示す第１の実施の形態における表示装置とほぼ同様である。

この方式では重複走査に起因するフィルタリング効果によって補正信号の垂直分解能がやや低下するが、画面全域にわたる輝度むら等に関しては依然良好な補正効果を得ることができる。

本実施の形態は補正の効果よりも装置のコストが重要となる用途や、隣接した素子の特性ばらつきが小さく画面全域の輝度むらを重点的に補正する場合などに用いると好適である。

（第３の実施の形態）
第２の実施の形態にて示したような簡略化した構成の表示装置において、q’(x,y)に相当する補正信号をあらかじめテーブルに格納しておくことも可能である。

第３の実施例における表示装置の構成を従来同様の図２に示す。第２の実施の形態に基づいて計算された補正値q’(x,y)を補正メモリ１１に予め格納する。

重複走査モード時において、補正メモリ１１より補正信号Ｓ１５として補正値q’(x,y)が出力される。乗算器８では表示信号Ｓ４および補正信号Ｓ１５としてのq’(x,y)を乗じ、
D(x,y)・q(x,y) = D(x,y)・( Q(x,y) + Q(x,y+1) )/2
を補正表示信号Ｓ１１とする。

本実施の形態も第２の実施の形態と同様に、補正の効果よりも装置のコストが重要となる用途や、隣接した素子の特性ばらつきが小さく画面全域の輝度むらを重点的に補正する場合などに用いると好適である。

表示装置の構成図である。表示装置の構成図である。従来のタイミング図である。重複走査のタイミング図である。電子放出素子の特性を示す図である。単純マトリクス駆動の概念図である。仮想補正回路を示す図である。実際の補正演算部を示す図である。実際の補正演算部を示す図である。

符号の説明

１表示パネル
２走査駆動部
３変調駆動部
４同期分離部
５ＡＤコンバータ
６制御回路部
７画像処理部
８乗算器
１１補正メモリ
１４補正演算部
２２切り替えスイッチ
２３選択電位発生部
２４非選択電位発生部
３１シフトレジスタ
３２ラッチ
３３パルス幅変調回路
３４駆動アンプ

Claims

複数の表示素子と、前記複数の表示素子に接続されマトリクス状に配置された複数の走査配線および複数の変調配線とを有し、該走査配線を線順次に選択して選択信号を印加し、これと同期して表示信号に基づいた変調信号を該変調配線に並列的に印加して該表示素子を駆動する画像表示装置の駆動方法において、
１つの選択期間において、複数の走査配線を同時に選択し、続く選択期間において、前の選択期間において選択された走査配線の組から１走査配線分シフトさせた複数の走査配線を選択するように駆動する複数本同時選択駆動方法であって、
前記複数本同時選択駆動を行わず、1本づつ該走査配線を選択する駆動方法において生
じる画素毎の発光効率のばらつきを補償する補正値を予めメモリに記憶し、前記複数本同時選択駆動において生じる画素毎の発光効率のばらつきを補償するように、該補正値を所定周期で更新した補正値を用いて補正された補正表示信号に基づいて該変調信号を出力することを特徴とする画像表示装置の駆動方法。
総数ｎ本のうちｘ番目の前記変調配線と、総数ｍ本のうちｙ番目の前記走査配線の交点(x,y)に位置する表示素子に対する、該表示信号をD(x,y)、前記補正値をQ(x,y)、とした
ときに、前記更新した補正値q(x,y)を、
q(x,y) = Q(x,y) { y=1 }、
q(x,y) = { ( D(x,y-1)+D(x,y) )・Q(x,y) - D(x,y-1)・q(x,y-1) } / D(x,y) { 2≦y≦m
}
と定めることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置の駆動方法。
複数の表示素子と、前記複数の表示素子に接続されマトリクス状に配置された複数の走査配線および複数の変調配線とを有し、該走査配線を線順次に選択して選択信号を印加し、これと同期して表示信号に基づいた変調信号を該変調配線に並列的に印加して該表示素子を駆動する画像表示装置の駆動方法において、
１つの選択期間において、複数の走査配線を同時に選択し、続く選択期間において、前の選択期間において選択された走査配線の組から１走査配線分シフトさせた複数の走査配線を選択するように駆動する複数本同時選択駆動方法であって、
前記複数本同時選択駆動を行わず、1本づつ該走査配線を選択する駆動方法において生
じる画素毎の発光効率のばらつきを補償する補正値を予めメモリに記憶し、前記複数本同時選択駆動において同じ変調信号にて駆動される表示素子に対応する該補正値の平均値で更新した補正値を用いて補正された補正表示信号に基づいて該変調信号を出力することを特徴とする画像表示装置の駆動方法。
総数ｎ本のうちｘ番目の前記変調配線と、総数ｍ本のうちｙ番目の前記走査配線の交点(x,y)に位置する表示素子に対する、表示信号をD(x,y)、前記補正値をQ(x,y)、としたと
きに、前記更新した補正値q(x,y)を、
q(x,y) = ( Q(x,y) + Q(x,y+1) )/2
と定めることを特徴とする請求項３に記載の画像表示装置の駆動方法。
複数の表示素子と、前記複数の表示素子に接続されマトリクス状に配置された複数の走査配線および複数の変調配線とを有し、該走査配線を線順次に選択して選択信号を印加し、これと同期して表示信号に基づいた変調信号を該変調配線に並列的に印加して該表示素子を駆動する画像表示装置の駆動方法において、
１つの選択期間において、複数の走査配線を同時に選択し、続く選択期間において、前の選択期間において選択された走査配線の組から１走査配線分シフトさせた複数の走査配線を選択するように駆動する複数本同時選択駆動方法であって、
前記複数本同時選択駆動を行わず、1本づつ該走査配線を選択する駆動方法において生
じる画素毎の発光効率のばらつきを補償する補正値を基に、前記複数本同時選択駆動において同じ変調信号にて駆動される表示素子に対応する該補正値の平均値で更新した補正値を予めメモリに記憶し、該更新した補正値を用いて補正された補正表示信号に基づいて該変調信号を出力することを特徴とする画像表示装置の駆動方法。