JP4154422B2 - 画像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像表示装置に関する。

特許文献１には、電界放出ディスプレイにおけるスペーサの可視性を制御する方法として、スペーサ近傍の第１領域と、スペーサ非近傍の第２領域を定義し、スペーサを視者に対して見えなくするために、スペーサ近傍の第１領域の複数画素によって発生する光の強度レベルに応じて第１領域に伝送する画素データを修正するという画素データ補正方法の記載がされている。

この方法では、スペーサ近傍の第１領域のデータを補正し、スペーサ非近傍の第２領域のデータを補正していない。
米国特許公報6,307,327

本発明の目的は、補正ずれの軽減を図ることのできる画像表示装置を提供することにある。

具体的な目的の一例は、後述するハレーションの補正のようにｎ画素×ｎラインの複数画素に及ぶ影響範囲を考慮しなくてはならない補正におけるスペーサの可視性制御を好適に行うこと、である。このようなハレーション補正については、上述の複数画素に及ぶ影響範囲を考慮するために大規模なハードウェアが必要となる。映像データの相関性を利用することにより、遅延させた補正データを元の映像データに加算する補正方法は、ハードウェアの削減に有効である。しかしながら、補正された映像データにおける補正ずれが生じる可能性があり、この補正を好適に行うことが望まれる。

本発明の第１態様の画像表示装置は、
複数の電子放出素子が配置されているリアプレートと、
前記複数の電子放出素子のそれぞれに対応付けられた複数の発光領域が配置されているフェースプレートと、
前記リアプレートと前記フェースプレートの間に配置されるスペーサと、
第１フレームの画像信号から求めた補正値を用いて前記第１フレームよりも後の第２フレームの画像信号を補正する補正回路を備え、該補正回路により補正された画像信号に基
づいて前記電子放出素子を駆動する駆動回路と、を有し、
前記発光領域の発光量が、対応する電子放出素子から照射される電子の量と周囲の発光領域から入射する電子の量の影響を受ける画像表示装置において、
前記補正回路は、前記周囲の発光領域から入射する電子の一部が前記スペーサによって遮られることにより、注目する電子放出素子に対応する発光領域の発光量が減少する場合に、その発光量の減少分に相当する補正値を前記第１フレームの画像信号から求めて、前記補正値を前記第２フレームにおける前記注目する電子放出素子の画像信号に加算する補正を行うものであり、
前記補正回路は、前記第１フレームの画像信号から求めた補正値である第１の値と第１の閾値とを比較し、かつ、前記第２フレームにおける前記注目する電子放出素子の画像信号である第２の値と第２の閾値とを比較する判定手段を有し、前記第１の値が前記第１の閾値より大きく前記第２の値が前記第２の閾値より小さい場合に、前記第１の値に１より小さい調整ゲインを乗じた値を前記第２フレームにおける前記注目する電子放出素子の画像信号に加算するための補正値として用いることを特徴とする画像表示装置である。

本発明の第２態様の画像表示装置は、
複数の電子放出素子が配置されているリアプレートと、
前記複数の電子放出素子のそれぞれに対応付けられた複数の発光領域が配置されているフェースプレートと、
前記リアプレートと前記フェースプレートの間に配置されるスペーサと、
第１フレームの画像信号から求めた補正値を用いて前記第１フレームよりも後の第２フレームの画像信号を補正する補正回路を備え、該補正回路により補正された画像信号に基づいて前記電子放出素子を駆動する駆動回路と、を有し、
前記発光領域の発光量が、対応する電子放出素子から照射される電子の量と周囲の発光領域から入射する電子の量の影響を受ける画像表示装置において、
前記補正回路は、前記周囲の発光領域から入射する電子の一部が前記スペーサによって遮られることにより、注目する電子放出素子に対応する発光領域の発光量が減少する場合に、その発光量の減少分に相当する補正値を前記第１フレームの画像信号から求めて、前記補正値を前記第２フレームにおける前記注目する電子放出素子の画像信号に加算する補正を行うものであり、
前記補正回路は、前記第１フレームの画像信号から求めた補正値である第１の補正値と第１の閾値とを比較し、かつ、前記第２フレームの画像信号から求めた補正値である第２の補正値と第２の閾値とを比較する判定手段を有し、前記第１の補正値が前記第１の閾値より大きく前記第２の補正値が前記第２の閾値より小さい場合に、前記第１の補正値に１より小さい調整ゲインを乗じた値を前記第２フレームにおける前記注目する電子放出素子の画像信号に加算するための補正値として用いることを特徴とする画像表示装置である。

本発明の第３態様の画像表示装置は、
複数の電子放出素子が配置されているリアプレートと、
前記複数の電子放出素子のそれぞれに対応付けられた複数の発光領域が配置されているフェースプレートと、
前記リアプレートと前記フェースプレートの間に配置されるスペーサと、
第１フレームの画像信号から求めた補正値を用いて前記第１フレームよりも後の第２フレームの画像信号を補正する補正回路を備え、該補正回路により補正された画像信号に基づいて前記電子放出素子を駆動する駆動回路と、を有し、
前記発光領域の発光量が、対応する電子放出素子から照射される電子の量と周囲の発光領域から入射する電子の量の影響を受ける画像表示装置において、
前記補正回路は、前記周囲の発光領域から入射する電子の一部が前記スペーサによって遮られることにより、注目する電子放出素子に対応する発光領域の発光量が減少する場合に、その発光量の減少分に相当する補正値を前記第１フレームの画像信号から求めて、前記補正値を前記第２フレームにおける前記注目する電子放出素子の画像信号に加算する補正を行うものであり、
前記補正回路は、前記第１フレームの画像信号から求めた補正値である第１の補正値と
前記第２フレームの画像信号から求めた補正値である第２の補正値との差の絶対値と、閾値と、を比較する判定手段を有し、前記差の絶対値が前記閾値よりも大きい場合に、前記第１の補正値に１より小さい調整ゲインを乗じた値を前記第２フレームにおける前記注目する電子放出素子の画像信号に加算するための補正値として用いることを特徴とする画像表示装置である。

本発明によれば、コスト低減と補正ずれによる弊害の軽減の両立を図ることができる。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について説明する。

本発明は、表面伝導型放出素子を用いた表示装置、電界放出型表示装置（ＦＥＤ）などに適用できる。表面伝導型放出素子を用いた表示装置やＦＥＤなどの電子線表示装置では、自発光した輝点輝度によって周辺画素でハレーション発光が生じる可能性がある点から
、電子線表示装置は本発明が適用される好ましい形態である。

まず、図２を用いて実施形態の画像表示装置の構成を示す。表示パネル２０は、薄型の真空容器内に、対向して配置された、基板上に多数の電子放出素子（例えば冷陰極素子）を配列してなるマルチ電子源と、電子の照射により画像を形成する画像形成部材（例えば蛍光体）とを備える。電子放出素子が行方向配線電極と列方向配線電極により単純マトリクス状に配線されており、列／行電極バイアスにより選択された素子から電子が放出される。この電子を高圧電圧により加速し蛍光体に衝突させることで発光が得られる。本実施形態では、電子放出素子として、表面伝導型放出素子が用いられる。表面伝導型放出素子を用いた表示パネルの構成と製造法については、特開２０００-２５０４６３号公報に詳しく開示されている。

この表示パネル２０に映像信号を入力し表示するまでの動作を説明する。信号Ｓ１は入力映像信号である。信号処理部１００は、信号Ｓ１に対して、表示に好適な信号処理を施し、表示信号Ｓ２を出力する。図２において信号処理部１００の機能については、本実施形態を説明する上で必要最小限な機能ブロックについてのみ記載している。１１は逆γ補正部である。一般的に、入力映像信号Ｓ１は、ＣＲＴディスプレイ装置で表示することを前提として、ＣＲＴディスプレイの入力−発光特性に合わせたガンマ変換と呼ばれる0.45乗などの非線形変換が施されて伝送あるいは記録されている。その映像信号を、表面伝導型放出素子を用いた表示装置、ＦＥＤ、ＰＤＰなどの入力−発光特性が線形な表示デバイスに表示する場合には、入力信号に対して、2.2乗などの逆ガンマ変換を施す必要がある。また、逆γ補正部１１への入力信号Ｓ１は各色8〜10ビットで入力されることが多いが、非線形な逆ガンマ変換による低階調部の黒つぶれなどを避ける為に、入力信号Ｓ１には、一般的に10ビット（好適には、12ビット〜14ビット）にデータ量を増やす変換がされている。逆γ補正部１１の出力データは、表示パネルの輝度とデータが線形な関係になるように変換されている。その出力データは、ハレーション補正部１２に入力される。ハレーション補正部１２に関しては以降で詳しく説明する。ハレーション補正部１２からは、表示パネル２０にとって好適な映像を表示させるための表示信号Ｓ２が出力される。タイミング制御部１３は、入力映像信号Ｓ１と共に受け渡された同期信号を元に、各ブロックの動作のための各種タイミング信号を生成し出力する。

ＰＷＭパルス制御部１４は、水平１周期（行選択期間）毎に表示信号Ｓ２を表示パネル２０に適応した駆動信号に変換する（本実施形態では、ＰＷＭ変調）。駆動電圧制御部１５は、表示パネル２０に配置されている素子を駆動する電圧を制御する。列配線スイッチ
部１６は、トランジスタなどのスイッチ手段により構成され、水平１周期（行選択期間）ごとに駆動電圧制御部１５からの駆動出力をＰＷＭパルス制御部１４から出力されるＰＷＭパルス期間だけパネル列電極に印加する。行選択制御部１７は、表示パネル２０上の素子を駆動する行選択パルスを発生する。行配線スイッチ部１８は、トランジスタなどのスイッチ手段により構成され、行選択制御部１７から出力される行選択パルスに応じた駆動電圧制御部１５の出力を表示パネル２０に出力する。高電圧発生部１９は、表示パネル２０に配置されている電子放出素子から放出された電子を蛍光体に衝突させるために加速する加速電圧を発生する。以上により、表示パネル２０が駆動されて映像が表示される。

なお、本実施形態では、信号処理部１００、ＰＷＭパルス制御部１４、駆動電圧制御部１５、列配線スイッチ部１６、行選択制御部１７、行配線スイッチ部１８によって、本発明の駆動回路が構成される。また、ハレーション補正部１２によって、本発明の補正回路が構成される。

次に、ハレーション補正部１２について図１を用いて説明する。

ここで、図１の説明に入る前にハレーションとは何かについて以下に説明する。

図３（ａ）に、リアプレートに形成した電子放出素子と、該電子放出素子と間隔を空けてフェースプレートに配置される発光体（本例では、赤、青、緑の各色の蛍光体）とを用い、電子放出素子から放出される電子ビーム（１次電子）を前記発光体に照射して前記発光体を発光させる画像表示装置を示す。本発明者は、このような画像表示装置において色再現性が所望の状態とは異なるという特有の課題が生じることを見出した。具体的な例を挙げると、青の蛍光体にのみ電子を照射して青色の発光を得ようとした場合に、純粋な青ではなく、わずかに他の色すなわち、緑と赤の発光が混ざった発光状態、すなわち、彩度が良くない発光状態になることがわかった。本発明者は研究を重ねた結果、彩度の低下は、電子放出素子から放出される１次電子が、該電子放出素子に対応する発光体に入射することで、対応する発光体が輝点発光するだけでなく、上記発光体で反射することで近接(隣接も含む)の異なる色の発光領域に反射電子（２次電子）として入射することで周辺の発光体も発光させることが原因で生じていることを確認した。この反射電子による発光の様に、表示素子が近接する表示素子の駆動による影響を受けて発光する現象を本明細書では“ハレーション”と呼んでいる。表面伝導型放出素子を用いた表示装置においては、図３（ｂ）に示すように、ある蛍光体に電子が照射されるとその画素を中心にハレーションによる円形発光（発光量としての輝度で表現すると輝点を中心とした円柱形に分布）が起きることが分かった。このハレーションの及ぶ円形領域の半径がｎ画素であれば、後ほど詳しく説明するハレーション補正処理のための画素参照範囲として２ｎ＋１タップのフィルタが必要になる。更に、ハレーションの及ぶ領域の半径は、蛍光体が配置されているフェースプレートと電子源が配置されているリアプレートとの間隔、画素サイズなどによって一意に決めても実用上差支えないことが分かった。したがって、フェースプレートとリアプレートの間隔がわかっていれば、フィルタタップ数は一意に決まる。本実施形態ではｎ＝５画素であったために、１１タップフィルタ、つまり、ハレーションの影響度を考慮する為には、図５に示したように１１画素×１１ラインのデータ参照を行えばよいことが分かる。

図３（ａ）及び図３（ｂ）は反射電子の軌道にスペーサのような遮蔽部材がない場合（スペーサ非近傍）である一方、スペーサのような電子遮蔽部材がある場合（スペーサ近傍）は、反射電子（２次電子）が図４（ａ）に示すようにスペーサにより遮断されてしまうためハレーション強度が軽減する。よって、スペーサの最近接の電子放出素子から電子ビーム（１次電子）が放出された場合のハレーションの影響範囲は図４（ｂ）のように半円発光となってしまうことが分かった。以上の動作は、１素子の駆動を例にして説明したハ
レーションの発生メカニズムである。

本実施形態で用いた表示パネルにはライン方向に複数のスペーサが数十ラインおきに配置されている。スペーサを全ラインに対応させて配置するのはコスト上の問題があるため、スペーサとスペーサとの間に１５ライン（１５素子）分以上の間隔を設けるのが好適である。スペーサとしては種々の形状のものを用いることができる。ここでは表示パネル内で水平方向のラインに沿って配置されており、表示パネルの水平方向の一端近傍から他端近傍に至る長さを持つ板状のスペーサを採用した。本願発明者はスペーサ間に複数の素子分の間隔を設けた構成において全面同色点灯をした場合について検討した。この構成においては、上述したハレーションによりスペーサ近傍とスペーサ非近傍の領域間でハレーション量の違いが生じることがわかった。このハレーション量の違いによりスペーサ近傍で色純度が変化するスペーサむらという特有の課題が生じてしまうことが確認された。スペーサむらの程度は表示画像の点灯パターンにより異なる。例えば、全面青を点灯した場合、図７（ａ）に示したように、青の発光輝度にハレーション輝度が付加される。このハレーション輝度は、入力された画像データによる所定の発光領域の発光に対して、その所定の発光領域以外の発光領域を有する表示素子の駆動が与える変化量を意味する。スペーサ近傍はスペーサからの距離に依存して、反射電子の遮断量が段階的に変わるため、１０ライン程度の幅の段階的なくさび状の色純度の変化が視認される。このくさび上の輝度の落ち込みが、ハレーション輝度のうちスペーサによって減じられる量である。

なお所定の発光領域の発光の量としては、輝度を用いることができる。ただし、所定の水平ラインの発光領域に対して、異なる水平ラインの素子からのハレーションも考慮するのが望ましい。従って、所定の発光領域の発光の量としては、具体的には、所定期間（１フレーム期間、１垂直走査期間）における該発光領域の輝度の積分値を採用すればよい。

本発明者は鋭意努力の末、以上の問題を改善できる新規な画像表示装置の構成及び駆動信号の補正方法を見出した。以下では画像表示装置及び駆動信号の補正方法の具体的な例について図１を用いて説明する。

ハレーション補正部１２に入力される元画像データは、逆γ補正部１１からの出力である。この元画像データは、ＲＧＢ各ｎビットで入力されるとする。上述したようにハレーションの影響範囲を考慮した補正を行うためには、本実施形態で用いる表示パネルの構成では１１×１１タップフィルタが必要であり、演算処理を行うためには、最低限１１ラインメモリが必要となる。この例で補正に必要なラインメモリ量Ｍを見積ると、以下の式で表される。

ラインメモリ容量Ｍ ＝ 水平画素数×ｎビット×ＲＧＢ×１１ライン （式１）

水平画素数＝１９２０画素、ｎ＝１４ビットのフルＨＤ、高階調性の表示を行う場合は、補正用ラインメモリ容量＝１９２０×１４×３×１１＝８８７Ｋbitと膨大な量に膨れ上がることが分かる。このような量の演算用メモリを信号処理用のＬＳＩにそのまま実装すると大幅にチップコストが上がることは、当業者であれば容易に理解できるところである。

そこで、上記補正用ラインメモリ容量を削減可能な構成について図１を用いて説明する。間引き処理部１は元データを減じて第１のメモリ２に受け渡す。この実施形態では元データを減じる２つの方法を採用した。

１つ目は、元データのｎビットの上位ｍビット（ｎ＞ｍ）のみを参照することで、参照
ビット数を削減する方法である。ここで、ｍ値はハレーション補正の演算精度が低下しない誤差率に収まるように決定される。前述した逆γ補正部１１の出力がｎ＝１２ビット〜１４ビットの場合は、ｍ＝８ビットまで削減できることが実験で明らかになっている。この理由は、ハレーション量は、参照画素の総点灯量に対してある所定のの微小な係数を掛ける事で算出されるためである。微少な係数を掛ける為、元データの下位ビットの値は無視しても、算出結果への影響は小さい。

２つ目は、上述したハレーションの影響範囲をＲＧＢサブピクセル単位ではなくピクセル単位として近似する方法である。具体的には、Pixel（ｍ＋２ビット） ＝ Ｒ（ｍビット）＋Ｇ（ｍビット）＋Ｂ（ｍビット） のように各ＲＧＢサブピクセルの点灯量を加算し、この和をピクセルの総点灯量として代表させる。

この元データを減じる二つの方法によって、ラインメモリ容量は、

ラインメモリ容量Ｍ’ ＝ 水平画素数×ｍビット×（（ｍ＋２）／３ｍ）ＲＧＢ×１１ライン
＝ （ｍ／ｎ）×（（ｍ＋２）／３ｍ）×Ｍ
＝ （８／１４）×（１０／２４）×Ｍ
＝ ０．２４×Ｍ （式２）

となる。補正精度を低下させることなく、２１３Ｋbit（８８７Ｋbitの２４％）まで第１のメモリ２の容量を削減することができる。

間引き処理部１からの出力は１１ラインメモリで構成された第１のメモリ２にライン単位で順次書き込まれる。１１ライン分のデータが格納された時点で、演算参照のために１１ラインメモリから同時に１１画素×１１ラインのデータが読み出されていく。第１のメモリ２は、このように同時読み出しができる構成が望まれるため、ＳＲＡＭによってラインメモリを構成することが好適である。そのためには、ＡＳＩＣ、或いは、ＦＰＧＡなどのＬＳＩ内部のＲＡＭを用いることが好ましい。補間部３は、間引き部で減じられた情報を補間するため、同時に読み出された１１画素×１１ラインデータを２^ｎ−ｍ倍にする。選択的加算部４で、まず、１１画素×１１ラインデータを、図５に示した反射電子が影響を及ぼす周辺画素の情報を示すハレーションマスクパターンでマスクする（マスク領域の画素量は０となる）。選択的加算部４は、次に、スペーサ近傍の注目画素に対して、周囲の画素からの反射電子のうちスペーサにより遮断された分のみを選択的に加算する。スペーサ位置情報生成部５は、タイミング制御部１３より受け取ったタイミング制御信号とスペーサ位置情報を元に生成された注目画素とスペーサとの位置関係を示す値であるSPD値（Spacer Distance）により、注目画素とスペーサとの位置関係を判断する。スペーサ近傍の注目画素に関し、反射電子が遮断される画素は図６のように１０パターンある。各パターンに、１〜１０のSPD値が割り当てられている。遮断量に関係する総点灯量は、SPD値に応じてグレーで示した画素を選択し、これらの画素の値をすべて加算することで求めることができる。スペーサの非近傍の画素では、反射電子のスペーサによる遮断は起きないため、加算結果は0とすればよい。係数乗算部６は、加算結果のうち何％が遮断されたハレーション分になるかを示す係数（ハレーションゲイン値）を、加算結果に乗算する。係数は通常０と１の間の値を取り、本実施形態のパネルにおいては１．５％程度の値である。係数乗算部６により算出された補正値は、第２のメモリ７に格納される。第２のメモリ７の役割は、算出された補正値を、第１のメモリ２を経由していない元画像データ（補正対象となる画像データ）の所定の画素位置（算出した補正値と対応する画素位置）に対応させるべくタイミング調整をすることである。本実施形態では１フレーム遅延が行われるため、第２のメモリ７は、補正値を格納するフレームバッファとなる。第２のメモリ７はタイミング調整バッファとして機能するので、外付けのＤＲＡＭなどの安価なデバイスを用いることが好ましい。１フレーム後に第２のメモリ７から読み出された補正値は、補正演算部８で元画像データに次式で示されるように加算演算され、補正データとして出力される（但し、説明の順序の都合で、ここでは図１に示してある補正量調整乗算部１０はないものとして説明する）。

Ｒｏｕｔ＝Ｒｉｎ＋補正値
Ｇｏｕｔ＝Ｇｉｎ＋補正値 （式３）
Ｂｏｕｔ＝Ｂｉｎ＋補正値

これにより、図７（ａ）に示す補正前でのスペーサ近傍の色純度の段階的な変化は、図７（ｂ）に示したようにスペーサ近傍における輝度に、スペーサによって遮断された反射電子分によるハレーションが加算されることで補正される。したがって、画面全体としてスペーサ非近傍と近傍の色純度の違いが低減され、ハレーションによるスペーサむらが補正される。

以上に説明したように、ハレーション補正回路を分離した第１のメモリと第２のメモリとを有する構成とし、これら分離したメモリを用いて補正演算を行う。これにより、回路規模を削減し、補正精度を落とさずにコスト低減を図ることが可能になる。以上のような方法を用いて補正データを１フレーム遅延後に反映させることにより、良好な補正結果を得ることができる。この理由は、通常の映像はフレーム間に強い相関性があり、１フレーム遅延での相違は検知できないケースが多いためである。なお所定のフレームに対応する画像信号から求めた補正値を、該所定のフレームよりも２フレーム以上遅延した画像信号の補正に用いる構成も採用できる。ただし、遅延量が多くなるとフレーム間の相関が期待しにくくなるので、１フレーム遅延で補正する構成が好適である。

ここで、補正値を求めた画像信号のフレームと、その補正値によって補正する画像信号のフレームとがある程度の相関を持っている場合であっても、問題が発生しうることを本発明者は見出した。高輝度な映像が暗い背景に高速移動するような映像では、補正ずれによる弊害が問題となる場合がある。例えば、図８に示したような暗い背景に明るい白文字が高速にスクロールするような映像では、スペーサ近傍の補正領域に尾引きに似た誤補正パターンが出現し、画質が劣化する。この画質劣化は、十分に視認できる妨害感として現れることが分かった（ここで、“高速”の具体的な数値は、表示パネルの条件により異なるが、１垂直走査で数１０ドット移動するスピードを意味している）。図８（ａ）はスクロール停止時の表示例である。この場合は当然のことながら補正ずれは発生しない。ところが、図８（ｂ）のように高速に文字を左スクロールした場合は、文字の右側に誤補正パターンが出現する。また、図８（ｃ）のように高速に文字を右スクロールした場合は、文字の左側に誤補正パターンが出現する。

以下に、上記画質劣化を低減する方法について説明する。

まず、図８に現象として示した誤補正パターンの発生メカニズムについて、図９を用いて説明する。図９（ａ）は輝度０％の背景に１００％の白パッチが静止した状態のスクロール停止時の表示例を示す。ハレーション補正をしない場合、スペーサ近傍の領域Ａはスペーサでの反射電子遮断により平均して２％程暗くなっている（実際には、図７（ａ）に示したように段階的に暗くなっているが、説明を分かりやすくするために均等に暗くなっているものとした）。これに、ハレーション補正をすると、図９（ｂ）に示すように領域Ａは輝度１００％になるように補正される。次に、図９（ｃ）に示すように、１００％の白パッチが左に高速にスクロールすると、スペーサの近傍領域はフレーム間の移動差により、大きく分けて領域Ｂ（輝度９８％）と領域Ｃ（輝度１００％）と領域Ｄ（輝度２％）の３つの領域に分割される。領域Ｂは図９（ｂ）の前フレームの輝度が０％だった領域である。したがって、領域Ｂでは補正量０として補正され、領域Ｂでの補正後の輝度は図９（ａ）のハレーション補正をしない輝度と同じ（９８％）になる。領域Ｃは前フレームと現フレームのデータ領域が重なる部分で、スクロール前後の補正量は同じになるので、輝度１００％になるように補正される。そして、領域Ｄは図９（ｂ）の前フレームの輝度が１００％だった領域である。したがって、領域Ｄでは、輝度２％の補正量が輝度０％の現フレームの黒背景に加算される。このように領域Ｄでは、補正する必要がない領域に輝度２％が上乗せされるため過補正となる。

このようなメカニズムにより領域Ｂと領域Ｄが誤補正になるが、領域Ｄの誤補正パターンは特に視認され易い。その理由は、明るい領域と暗い領域の同量の輝度変化に関して、一般的に人間の目は暗い領域の輝度変化に敏感であるためと思われる。

以上の事例により、本実施形態では過補正となった図９（ｃ）の領域Ｄの画質劣化を低減することで、高速スクロール時の問題に対応できると本発明者は考えた。そして、過補正になりやすい条件を満たすか満たさないか、もしくはその条件をどの程度満たすか、を判定し、その判定結果に基づいて補正値を調整する発明に想到した。更に具体的にいえば、過補正になりやすい条件としては、補正する対象画素の位置において画像に動き（変化）があるか否か、もしくはどの程度の動き(変化)があるかを挙げることができる。画像の動きの有無やその動きの程度を検出する方法としては、画像処理の分野における動き検出方法が知られている。例えば動画像データの圧縮を行う際に、動きベクトルを検出し、その検出結果に基づいてデータの圧縮を行う構成が知られている。本発明においても動きを検出する様々な手法を採用することができる。ただし、動画像データの圧縮を行う場合のように厳密な動き検出の必要はなく、簡易的に行う構成を好適に採用できる。

以下に、その具体的な方法について説明する。図１の調整ゲイン決定部９ａは、第２のメモリ７から読み出された補正値と元画像データ（Rin、Gin、Ｂin）を参照できるように構成されている。上記説明のように補正値と元画像データは１フレームの時間遅延がある。このような構成において、２種類の判定を行う。具体的には次式で表される２種類の判定しきい値を設定する。

補正値＞判定しきい値１ （式４）
Ｒｉｎ＜判定しきい値２ （式５）
Ｇｉｎ＜判定しきい値２ （式６）
Ｂｉｎ＜判定しきい値２ （式７）

（式４）は、補正されるハレーション量が大きければ大きいほど図９（ｃ）の領域Ｄの画質劣化が顕著になるため、補正値の大きさを検出するために設定された条件である。

（式５）、（式６）、（式７）は、補正先の元画像データ(補正対象信号)のレベルが小さければ小さいほど図９（ｃ）の領域Ｄの画質劣化が顕著になるため、元画像データのレベルを検出するために設定された条件である。

なお判定しきい値１、判定しきい値２の値は、表示装置の構成に応じて適宜設定すればよい。それぞれいくつかの値を試みて最適な値を選択するのが望ましい。補正値が充分に小さいにもかかわらず、補正がオフになること、もしくは補正が充分になされなくなること、は回避するのが望ましい。従って、好ましくは、判定しきい値１は、補正対象信号の総階調数の２パーセント以上の値に設定するとよい。例えば補正対象信号（Ｒｉｎ、Ｇｉｎ、Ｂｉｎ）が8ビットの信号であれば総階調数は２５６なので、６以上の値を好適に採
用できる。また補正値が充分に大きいにもかかわらず（かつ補正対象信号が充分に小さいにもかかわらず）、補正値が調整されずにそのまま適用されてしまうのは回避するのが望ましい。従って、好ましくは、判定しきい値１は補正対象信号の総階調数の２０パーセント以下の値にするとよい。本実施形態では判定しきい値１を１０とした。

また補正対象信号が充分に大きいにもかかわらず、補正がオフになること、もしくは補正が充分になされなくなること、は回避するのが望ましい。従って、好ましくは、判定しきい値２は、補正対象信号の総階調数の１０パーセント以下にするとよい。また補正対象信号が充分に小さいにもかかわらず（かつ補正値が充分に大きいにもかかわらず）、補正値が調整されずにそのまま適用されてしまうのは回避するのが望ましい。従って、好ましくは、判定しきい値２は補正対象信号の総階調数の２パーセント以上の値にするとよい。本実施形態では判定しきい値２を１６とした。

そして、（式４）、（式５）、（式６）、（式７）の条件が、同時に成り立つ場合には、調整ゲイン決定部９ａは補正量調整乗算部１０へ受け渡す調整ゲインを0.0とし、そう
でない場合は、調整ゲインを1.0とすることによって、動的なハレーション補正のオン、
オフ制御がなされる。この制御により図９（ｃ）の領域Ｄにおける過補正はなくなり、図９（ｄ）のような表示になる。つまり、図８のような高速文字スクロールで発生した誤補正パターンによる画質劣化を低減することが可能になる。すなわち、上記のように補正量を調整する処理を行うことにより、コストの低減と補正ずれによる弊害の軽減の両立を図ることができる。また、調整ゲイン決定部９ａと補正量調整乗算部１０とによって構成される調整回路による補正量の調整処理は、補正値を算出する回路に簡単な比較演算回路を追加するだけで済むために、回路規模が大きく増えることなく安価に実現できる。

ここでは、2種類の判定条件、すなわち、補正値としきい値との関係の判定(式４)、及
び、補正対象データとしきい値との関係の判定(式５、６、７)の双方を行う。すなわち、補正値を求めるのに用いた画像データと、補正対象データである画像データとは、時間的にずれた（本実施形態では1フレーム遅延）画像データである。ここで補正値は、あるフ
レームの画像から求められる値であり、補正対象データはそのフレームよりも後の画像の値である。判定条件のパラメータとして異なるフレームの画像に関連する値が用いられるのである。

ここで、（式５）、（式６）、（式７）の条件を満たす判定しきい値は同一としたが、別々のパラメータであっても良い。更に、（式５）、（式６）、（式７）にように元画像データを別々に参照するのではなく、平均化して、例えば、次式のように変更しても同一の効果が期待できる。

補正値＞判定しきい値１ （式４）
Ｒｉｎ＋Ｂｉｎ＋Ｇｉｎ＜判定しきい値３ （式８）

上記の条件が成り立つ場合に、調整ゲインを0.0にしハレーション補正をオフにする例を説明したが、上記の条件が成り立つ場合に、調整ゲインを0.0＜調整ゲイン＜1.0の範囲の中から、図９（ｃ）の領域Ｄの画質劣化が目立たないような値を選択し、補正量調整乗算部１０を用いて、補正値を小さくするようにしても構わない。また調整としては、特に好適な構成として補正値を調整する構成について説明したが、補正値によって補正された後のデータを調整する構成にすることも可能である。

以上のように、元データからハレーション演算時の参照データを間引いて補正演算を行うと共に、演算後の補正データを１フレーム遅延させた後に、映像のフレーム相関性を利用し元データに加算する方式をとることで、ハードウェア量の大幅な削減が可能になる。そして、更に、上述したハレーション補正を用いることにより、フレーム遅延の弊害である、高輝度な映像が暗い背景に高速移動するような映像における誤補正パターンを低減することが可能になる。

（第２の実施形態）
第１の実施形態では、ハレーション補正として、“補正値”と“元画像データ”に基づいて元画像データに対する補正値を調整する方法について説明した。本実施形態では、“それぞれ異なるフレームにて算出された複数の補正値”を用いてハレーション補正を行う。本実施形態における補正値調整方法を、図１０を用いて以下に説明する。図１０と図１の違いは、動き適応制御部９によるデータ参照先が、ｎフレーム補正値とｎ−１フレーム補正値のみで元画像データを用いない点と、遅延部１１が追加された点である。ハレーション補正方法については第１の実施形態と同じである。

図１０において、元画像データは、図１１のタイミングチャート（図中の数字はフレーム番号を示す。）に示すように、Ｔ１のように入力垂直同期信号に同期して入力される。そして、算出されたハレーション補正値は、Ｔ１から第１のメモリ２での遅延分のΔＴ分だけ遅れたＴ２のタイミングで第２のメモリに書き込まれる。これをｎフレーム補正値とする。第２のメモリ７からの読み出しデータはＴ２のタイミングから１フレーム遅れたＴ３のタイミングで出力される。これをｎ−１フレーム補正値とする。

次に、図１０の動き適応制御部９について説明する。このブロックは、ｎフレーム補正値とｎ−１フレーム補正値を参照する構成になっており、上記説明のように補正値と元画像データは１フレームの時間遅延がある。このような構成において、２種類の判定条件を設定する。具体的には次式で表される２種類の判定しきい値を設定する。

ｎ−１フレーム補正値＞判定しきい値１ （式９）
ｎフレーム補正値＜判定しきい値２ （式１０）

（式９）は、前フレームで算出されたハレーション量が大きければ大きいほど、図９（ｃ）の領域Ｄの画質劣化が顕著になるために設定された条件である。（式１０）は、現フレームで算出されたハレーション量が小さければ小さいほど、図９（ｃ）の領域Ｄの画質劣化が顕著になるために設定された条件である。そして、（式９）、（式１０）の条件が、同時に成り立つ場合には、動き適応制御部９は補正量調整乗算部１０へ受け渡す調整ゲインを0.0とし、そうでない場合は、調整ゲインを1.0とすることによって、動的なハレーション補正のオン、オフ制御がなされる。この制御により図９（ｃ）の領域Ｄにおける過補正はなくなり、図９（ｄ）のような表示なる。つまり、図８のような高速文字スクロールで発生した誤補正パターンによる画質劣化を低減することが可能になる。

また、（式９）、（式１０）の条件ではなく、算出されたハレーション補正値のフレーム間の相違が動き情報と関連付けられる点を考慮して判定条件を設定することができる。すなわち、（ｎフレーム補正値）と（ｎ−１フレーム補正値）とは同じ条件で得られる特徴値であるので特別の処理を行うことなく、直接対比することが可能である。したがって
、両補正値（特徴値）を対比した結果に対して判定条件を設定することもできる。具体的には、(式９)、(式10)を、

｜（ｎフレーム補正値）―（ｎ−１フレーム補正値）｜＞判定しきい値３ （式１１）

のように変更しても同一の効果が得られる。
上記実施形態の条件が成り立つ場合に、調整ゲインを0.0にしハレーション補正をオフにする例を説明したが、上記の条件が成り立つ場合に調整ゲインを0.0＜調整ゲイン＜1.0の範囲の中から、図９（ｃ）の領域Ｄの画質劣化が目立たないような値を選択し、補正量調整乗算部１０を用いて、補正値を小さくするようにしても構わない。

いずれかの方法によって調整された補正データは、補正演算部８で補正される。ここで、元画像データはＴ１のタイミングではなく遅延部１１にてΔＴだけ遅らせたタイミングＴ５に調整する必要がある。

以上のような、動き適応型のハレーション補正を用いることにより、第１の実施形態と同様に、フレーム遅延の弊害となる高輝度な映像が暗い背景に高速移動するような映像においても誤補正パターンを低減することが可能になる。

また、本実施形態のようにハレーションの影響を受ける領域から計算された補正値のフレーム間の相違を利用するため、第１の実施形態と比較して、遅延部１１に必要なメモリ分のコストアップが生じるが、動きに適応する精度は向上する効果が得られる。その理由は、第１の実施形態では、前フレームはハレーションの影響を受ける領域から計算された補正値を参照しているのに対して、現フレームは元画像データの１画素しか参照していない。このような場合、広く明るい領域に狭い暗い領域がある場合（例えば、白い背景の黒抜き文字など）、静止状態でも動きと判別される（式４、式５、式６、式７の条件が成り立ってしまう）可能性がある。しかし、本実施形態では、前フレームと現フレームとも、ハレーションの影響を受ける領域から計算された補正値を参照しているため、上記のような間違った判別がされにくいためである。

但し、実際には第１の実施形態でも、第２の実施形態でもどちらの方法でも良好なハレーション補正が可能である。なお以上述べた実施形態では、画像の変化（画像の動き）を判別する構成として補正回路の出力を利用する構成を述べた。これは特に好適な実施形態であるが、他の動き検出の方法を利用することもできる。また補正値を調整回路によって調整する構成を特に好適な実施形態として説明したが、補正値によって補正される補正対象データもしくは補正値によって補正されたデータを調整する構成も採用できる。

(参考形態)
以上述べた実施形態では、補正対象画素の近傍に位置する画素が補正対象画素の明るさに対して与え得る明るさの増分のうち、スペーサによって遮蔽される分に相当する補正値を演算する構成を示した。該演算により得られた補正値は補正対象データを大きくするように補正対象データに対して演算される。

一方本参考形態では、補正対象画素の近傍に位置する画素が補正対象画素の明るさに対して与える明るさの増分に相当する補正値を演算する構成とする。ここでは、得られた補正値によって、補正対象画像の明るさを、近傍に位置する画素によって補正対象画素に与えられる明るさの分減少させるように補正を行う。

本参考形態のハレーション補正部の構成は図１と同じである。ただし、選択的加算部４及び補正演算部８及び動き適応制御部９の動作が第１、第２の実施形態とは異なる。

補正対象画素がスペーサから充分に離れている場合、スペーサ近傍に位置する場合とでそれぞれ以下のように制御する。

・スペーサから充分にはなれている場合
補正対象画素に対してハレーションによる影響を及ぼし得る画素(近傍画素)と、補正対象画素との間にスペーサがなければ、その補正対象画素に対してはスペーサによるハレーションを遮蔽する作用は影響しない。従って、選択的加算部４において近傍画素（１１画素×１１画素）のデータをすべて積算して出力する。

・スペーサ近傍
スペーサ近傍では、近傍画素のうち、スペーサに対して補正対象画素と同じ側に位置する近傍画素のデータのみを加算する。すなわち、第１、第２の実施形態においては、図６においてグレーで示された位置の画素のデータを積算するものとしたが、本参考形態ではハレーション半径の円内のうちの、白丸で示された位置の画素のデータを積算する。

以上のようにして得られた積算値を用いて第１、第２の実施形態と同様に補正値を算出する。

この参考形態は、ハレーションによって生じる輝度増分を、補正によって減少させる構成であるため、補正演算部８では補正対象データから補正量調整乗算部１０から出力される補正値を減算する処理を行う。

この構成においては、過補正が目立つ表示パターンは第１の実施形態、第２の実施形態とは異なる。ただし、２つのフレームの画像の特徴値を、それぞれ判定条件を満たすか否か判別する、もしくは該２つの特徴値を直接対比することで、適切な判定ができる点では共通する。従って、動き適応制御部９における判定条件は、種々の条件でパターン表示を行い、適当な判定条件（判定しきい値の大きさや、判定しきい値と補正値との大小関係、補正対象データ判定しきい値との大小関係等）を設定すればよい。

なお以上から明らかなようにこの形態はスペーサを用いない構成においても適用できる。スペーサもしくはスペーサに相当する部材を用いない表示パネルであれば上述のスペーサから充分に離れている場合の処理を全領域で行えばよい。

ここでは表面伝導型放出素子を用いた表示装置の例を挙げているが、その他の表示装置においてもここでハレーションとして説明しているようなクロストークが発生しうる。例えばプラズマ表示装置においては、一つの素子が発生したプラズマが近接した素子の明るさに影響を与え得る。また液晶表示装置や有機EL表示装置の場合には、一つの素子に与えられた駆動電圧が、近接した素子の駆動電圧に影響を与え得る。これらの表示装置においても以上で詳細に示した実施形態と同様にクロストークを補正することができる。なおバックライトやプロジェクション用光源と合わせて用いる透過型の液晶表示装置においては、発光領域は光を透過する領域を意味する。また反射型の液晶表示装置においては、発光領域は光を反射する領域を意味する。

本発明の第１の実施形態に係る画像表示装置のハレーション補正部のブロック図。 本発明の実施形態に係る画像表示装置のブロック図。 スペーサ非近傍でのハレーション発生メカニズムの説明図。 スペーサ近傍でのハレーション発生メカニズムの説明図。 １１×１１のハレーションマスクパターン図。 注目画素とスペーサとの距離に応じて反射電子が遮断される画素領域の対応図。 加算によるハレーション補正のイメージ図。 高速文字スクロール時の誤補正表示のイメージ図。 誤補正パターンの発生メカニズムの説明図。 本発明の第２の実施形態に係る画像表示装置のハレーション補正部のブロック図。 図１０のブロック図に係わるタイミングチャート。

符号の説明

１ 間引き処理部
２ 第１のメモリ
３ 補間部
４ 選択的加算部
５ スペーサ位置情報生成部
６ 係数乗算部
７ 第２のメモリ
８ 補正演算部
９ 動き適応制御部
１０ 補正量調整乗算部
１２ ハレーション補正部
１４ ＰＷＭパルス制御部
１５ 駆動電圧制御部
１６ 列配線スイッチ部
１７ 行選択制御部
１８ 行配線スイッチ部
１００ 信号処理部

Claims (4)

1. 複数の電子放出素子が配置されているリアプレートと、
   前記複数の電子放出素子のそれぞれに対応付けられた複数の発光領域が配置されているフェースプレートと、
   前記リアプレートと前記フェースプレートの間に配置されるスペーサと、
   第１フレームの画像信号から求めた補正値を用いて前記第１フレームよりも後の第２フレームの画像信号を補正する補正回路を備え、該補正回路により補正された画像信号に基づいて前記電子放出素子を駆動する駆動回路と、を有し、
   前記発光領域の発光量が、対応する電子放出素子から照射される電子の量と周囲の発光領域から入射する電子の量の影響を受ける画像表示装置において、
   前記補正回路は、前記周囲の発光領域から入射する電子の一部が前記スペーサによって遮られることにより、注目する電子放出素子に対応する発光領域の発光量が減少する場合に、その発光量の減少分に相当する補正値を前記第１フレームの画像信号から求めて、前記補正値を前記第２フレームにおける前記注目する電子放出素子の画像信号に加算する補正を行うものであり、
   前記補正回路は、前記第１フレームの画像信号から求めた補正値である第１の値と第１の閾値とを比較し、かつ、前記第２フレームにおける前記注目する電子放出素子の画像信号である第２の値と第２の閾値とを比較する判定手段を有し、前記第１の値が前記第１の閾値より大きく前記第２の値が前記第２の閾値より小さい場合に、前記第１の値に１より小さい調整ゲインを乗じた値を前記第２フレームにおける前記注目する電子放出素子の画像信号に加算するための補正値として用いることを特徴とする画像表示装置。
2. 複数の電子放出素子が配置されているリアプレートと、
   前記複数の電子放出素子のそれぞれに対応付けられた複数の発光領域が配置されているフェースプレートと、
   前記リアプレートと前記フェースプレートの間に配置されるスペーサと、
   第１フレームの画像信号から求めた補正値を用いて前記第１フレームよりも後の第２フレームの画像信号を補正する補正回路を備え、該補正回路により補正された画像信号に基づいて前記電子放出素子を駆動する駆動回路と、を有し、
   前記発光領域の発光量が、対応する電子放出素子から照射される電子の量と周囲の発光
   領域から入射する電子の量の影響を受ける画像表示装置において、
   前記補正回路は、前記周囲の発光領域から入射する電子の一部が前記スペーサによって遮られることにより、注目する電子放出素子に対応する発光領域の発光量が減少する場合に、その発光量の減少分に相当する補正値を前記第１フレームの画像信号から求めて、前記補正値を前記第２フレームにおける前記注目する電子放出素子の画像信号に加算する補正を行うものであり、
   前記補正回路は、前記第１フレームの画像信号から求めた補正値である第１の補正値と第１の閾値とを比較し、かつ、前記第２フレームの画像信号から求めた補正値である第２の補正値と第２の閾値とを比較する判定手段を有し、前記第１の補正値が前記第１の閾値より大きく前記第２の補正値が前記第２の閾値より小さい場合に、前記第１の補正値に１より小さい調整ゲインを乗じた値を前記第２フレームにおける前記注目する電子放出素子の画像信号に加算するための補正値として用いることを特徴とする画像表示装置。
3. 複数の電子放出素子が配置されているリアプレートと、
   前記複数の電子放出素子のそれぞれに対応付けられた複数の発光領域が配置されているフェースプレートと、
   前記リアプレートと前記フェースプレートの間に配置されるスペーサと、
   第１フレームの画像信号から求めた補正値を用いて前記第１フレームよりも後の第２フレームの画像信号を補正する補正回路を備え、該補正回路により補正された画像信号に基づいて前記電子放出素子を駆動する駆動回路と、を有し、
   前記発光領域の発光量が、対応する電子放出素子から照射される電子の量と周囲の発光領域から入射する電子の量の影響を受ける画像表示装置において、
   前記補正回路は、前記周囲の発光領域から入射する電子の一部が前記スペーサによって遮られることにより、注目する電子放出素子に対応する発光領域の発光量が減少する場合に、その発光量の減少分に相当する補正値を前記第１フレームの画像信号から求めて、前記補正値を前記第２フレームにおける前記注目する電子放出素子の画像信号に加算する補正を行うものであり、
   前記補正回路は、前記第１フレームの画像信号から求めた補正値である第１の補正値と前記第２フレームの画像信号から求めた補正値である第２の補正値との差の絶対値と、閾値と、を比較する判定手段を有し、前記差の絶対値が前記閾値よりも大きい場合に、前記第１の補正値に１より小さい調整ゲインを乗じた値を前記第２フレームにおける前記注目する電子放出素子の画像信号に加算するための補正値として用いることを特徴とする画像表示装置。
4. 前記調整ゲインは０であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の画像表示装置。

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