JP3893341B2 - 画像表示装置及び画像表示装置の調整方法 - Google Patents

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表示素子を備える表示パネルを用いた画像表示装置及び画像表示装置の調整方法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個の表示素子を有し、行配線に対して順次走査を行うとともに、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する画像表示装置が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１において、表示素子として表面伝導型放出素子を用いた画像表示装置が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−２４８９２０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１にも例示されているが、画像表示装置において好適な画像表示を実現するために補正を行うことがある。
【０００６】
具体的には、特許文献１では、走査配線上での電圧降下を指摘し、該電圧降下を補償する補正を行う構成が開示されている。
【０００７】
これに対し本発明者らは、更に好適な補正を行うために、後述するような補正を行うハードウェアについて鋭意検討してきた。
【０００８】
また、画像表示装置の特性の個体差、例えば配線抵抗の僅かな差、によって最適な補正条件が異なる場合もある。
【０００９】
また、画像表示装置に用いる表示素子は、長時間使用したときに特性が僅かながら劣化することがあり、これに付随して電圧降下量も変化し、最適な補正条件が僅かではあるが変化することがあった。
【００１０】
また、マトリクス配線を用いて複数の表示素子を線順次駆動する構成を有する画像表示装置においては特有の問題が発生することがある。具体的には、配線抵抗による電圧降下の影響により、画像表示装置が特有の表示特性を有する。
【００１１】
本発明は上記の従来技術の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、マトリクス配線を用いて複数の表示素子を駆動する画像表示装置において、表示特性を調整するための補正条件を好適に決定できる構成を実現する画像表示装置及び画像表示装置の調整方法を提供することにある。
【００１２】
【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、
マトリクス配線を構成する複数の行配線及び複数の列配線を介して駆動され、画像表示に用いられる画像表示素子と、
前記行配線を順次選択する走査回路と、
前記走査回路によって選択された行配線に接続される複数の前記画像表示素子をそれぞれ変調する信号を前記複数の列配線に供給する変調回路と、を備える画像表示装置であって、
予め記憶している調整用所定画像データを出力するパターン出力回路と、
通常表示を行うときには画像表示装置外部から入力された画像データを出力し、補正条件の調整を行うときには前記パターン出力回路から入力された画像データを出力する選択回路と、
該選択回路から入力された画像データを補正し、補正画像データを算出する補正画像データ算出回路と、を有し、
該補正画像データ算出回路は、前記補正のための補正条件を外部からの制御により選択し、該選択された補正条件に基づいて補正画像データを算出することを特徴とする。
【００１３】
ここで画像表示素子とは例えばＥＬ素子のような発光素子を好適に用いることができる。
【００１４】
また、それ自体発光するものではなくても電子放出素子のように蛍光体と組み合わせることで発光素子となる素子も好適に採用できる。
【００１５】
この発明の構成により、複数の調整用補正条件を反映した複数の調整用データを表示できるので、調整者は各調整用補正条件を反映して表示される調整用画像に基づいて好適な補正条件を選択することができる。
【００１６】
通常の画像表示をしている状態では何らかの違和感を感じてもどのように補正条件を変更すればどのように画像の表示状態が変化するのかが分かりづらい。
【００１７】
この発明ではパターン出力回路を有しているため調整用画像を表示することができ、補正条件の差異を長時間画像を見ることなく認識することができる。
【００１８】
補正画像データ算出回路では決定された調整用画像の補正条件をそのまま通常表示時に用いればよい。
【００１９】
また、調整時の補正条件の変更は、外部からの信号（好適には調整者によって入力される信号）によってどの補正条件に変更するのかを指定する構成や、外部からの選択信号が無くても順次複数の補正条件に基づいて補正画像データを出力する構成を採用できる。
【００２０】
また、実施の形態で詳細に述べるが、ある補正を行うときに、補正データを画像データに演算して補正画像データを生成したとき、その補正画像データを好適に変調できない場合がある。
【００２１】
例えば、補正データを画像データに加算することによって補正画像データを発生したとき、該補正画像データが変調回路が変調することができる信号の上限値を超える場合がある。補正画像データが該上限値を超えた場合には、補正画像データに直接対応する表示をすることができない。この場合調整を行って画像表示を実現することを本願発明者は発明した。
【００２２】
このような調整の強度の選択は本願で言う補正条件の選択の一例である。
【００２３】
また、所定値よりも大きい前記補正画像データが前記変調回路に入力されないように制限するリミッタを有する場合に本願発明を好適に採用できる。
【００２４】
また、前記補正画像データ算出回路は、入力される画像データに基づく補正データと前記選択された補正条件とに基づいて、入力された画像データを補正した補正画像データを算出するものである場合に本願発明を好適に採用できる。
【００２５】
また、前記補正画像データ算出回路は、前記行配線もしくは前記列配線もしくはその両方で生じる電圧降下を補償する補正データと前記選択された補正条件とに基づいて、入力された画像データを補正した補正画像データを算出するものである構成を好適に採用できる。
【００２６】
以下で詳細に示すように、マトリクス構成において、行配線を走査選択する走査回路を用いて線順次駆動（走査回路によって選択された行配線上の複数の表示素子に同時に変調機会を与える駆動）を行うときには、行配線上における電圧降下が列配線上における電圧降下に比べて大きく、また駆動条件によって変動しやすいため、行配線での電圧降下を補償する補正を行うと好適である。
【００２７】
ただし、列配線における電圧降下を補償する補正を行ってもよく、また行配線、列配線双方での電圧降下を補償する補正を行ってもよい。
【００２８】
前記補正画像データ算出回路が、前記補正データを算出する補正データ算出回路と、前記補正データと前記入力される画像データを演算する演算回路とを有する構成、また、前記選択された補正条件に基づいて前記演算回路の出力を調整する調整回路を更に有する構成を好適に採用できる。
【００２９】
なお、演算回路の出力の調整は画像データと補正データとを演算する前のデータを調整することによって行ってもよく、以下で説明する実施の形態では画像データと演算する前の補正データを調整することによって結果として演算回路の出力を調整している。
【００３０】
また、前記補正画像データ算出回路は、同一行配線に沿って設定された複数の基準点によって前記行配線を複数のブロックに分割し、各ブロック内の画像表示素子を駆動する信号に基づいて各基準点における電圧降下を算出して各基準点に対応する前記補正データを発生する構成を好適に採用でき、このとき、前記補正画像データ算出回路は、前記各基準点以外の位置に対応する前記補正データを前記複数の基準点に対応する前記補正データを補間することによって得るものであるとよい。
【００３１】
各ブロック内の画像表示素子を駆動する信号に基づいて各基準点における電圧降下を算出して各基準点に対応する前記補正データを発生する構成としては、所定時点における各ブロック内での点灯状態の画像表示素子数（この数によって各ブロックに流れる電流が決まる）に基づいて各基準点における電圧降下を予測して各基準点に対応する補正データを発生する構成を好適に採用できる。
【００３２】
また、前記変調回路は入力されるデータに応じてパルス幅変調信号を発生する回路であり、前記補正画像データ算出回路は、前記走査回路が一つの行配線を選択する期間内に離散的に設定した複数の時点においてそれぞれ用いる複数の前記補正データを発生する構成を好適に採用でき、このとき、前記補正画像データ算出回路は、前記複数の時点以外の時点に対応する前記補正データを前記複数の基準点に対応する前記補正データを補間することによって得るものであるとよい。
【００３３】
また、本願は画像表示装置の調整方法として以下の発明を含んでいる。
【００３４】
マトリクス配線を構成する複数の行配線及び複数の列配線を介して駆動され、画像表示に用いられる画像表示素子と、前記行配線を順次選択する走査回路と、前記走査回路によって選択された行配線に接続される複数の前記画像表示素子をそれぞれ変調する信号を前記複数の列配線に供給する変調回路と、を備える画像表示装置の調整方法であって、
調整用所定画像データを画像表示装置が通常表示時に用いる補正画像データ算出回路においてそれぞれ異なる複数の調整用補正条件で補正した複数の調整用データに基づく複数の調整用画像を表示し、
該表示結果に基づいて前記複数の調整用補正条件のうちのいずれかを選択し、
入力された画像データを補正した前記補正画像データ算出回路で用いる補正条件として、前記選択した調整用画像を表示するときに用いた補正条件を設定する、ことを特徴とする。
【００３５】
この発明において、前記補正は、同一行配線に沿って設定された複数の基準点によって前記行配線を複数のブロックに分割し、各ブロック内の画像表示素子を駆動する信号に基づいて各基準点における電圧降下を算出して各基準点に対応して求めた補正データを用いる補正である構成を好適に採用できる。
【００３６】
このとき、前記補正は、前記各基準点以外の位置に対応する前記補正データを前記複数の基準点に対応する前記補正データを補間することによって得て行うものである構成を好適に採用できる。
【００３７】
また、前記変調回路は、入力されるデータに応じてパルス幅変調信号を発生する回路であり、前記補正のために、前記走査回路が一つの行配線を選択する期間内に離散的に設定した複数の時点においてそれぞれ用いる複数の前記補正データを発生する構成を好適に採用できる。
【００３８】
また、このとき前記補正は、前記複数の時点以外の時点に対応する前記補正データを前記複数の基準点に対応する前記補正データを補間することによって得て行うものである構成を好適に採用できる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を以下に説明する。
【００４０】
以下では、表面伝導型放出素子を表示素子として用いている画像表示装置について説明する。ここで、補正としては、行配線（走査配線）における電圧降下による影響を補償する例について説明する。
【００４１】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施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。
【００４２】
（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態を説明する。
【００４３】
（全体概要）
冷陰極素子を単純マトリクスに配置した画像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と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、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。
【００４４】
補正のための回路は、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、表示画像の劣化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。
【００４５】
この補正のための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。
【００４６】
以下、本発明について説明するに際して、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、このような表示パネルによって画像を表示する際の走査配線の電気抵抗に起因する駆動電圧の低下の機構、及び、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。
【００４７】
（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る。なお、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、リアプレート１００５、側壁１００６、フェースプレート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。
【００４８】
リアプレート１００５には、基板１００１が固定されている。基板１００１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１００２は、図２に示すように、接続されている。
【００４９】
このように結線されている構造を単純マトリクスと呼んでいる。
【００５０】
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。冷陰極素子は、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ている。蛍光体は、冷陰極素子から放出される放出電子（放出電流）が照射される位置に、画素を形成するように構成されている。
【００５１】
蛍光膜１００８の下面にはメタルバック１００９が形成されている。
【００５２】
高圧端子Ｈｖは、メタルバック１００９に電気的に接続されている。高電圧を高圧端子Ｈｖに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との間に高電圧が印加される。
【００５３】
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。
【００５４】
（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、及び（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。
【００５５】
図３に示すグラフより、表面伝導型放出素子の放出電流Ｉｅは、以下に述べる３つの特性を有している。
【００５６】
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未満の電圧を素子に印加しても放出電流Ｉｅはほとんど検出されない。
【００５７】
すなわち、表面伝導型放出素子は、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。
【００５８】
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。
【００５９】
また第三に、表面伝導型放出素子は、冷陰極素子でもあるため、高速な応答性を有し、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。
【００６０】
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。
【００６１】
また、第二の特性を利用すれば、素子に印加する電圧Ｖｆの大きさにより蛍光体の発光輝度を制御することができ、いろいろな明るさの画像表示を行うことができる。
【００６２】
また、第三の特性を利用すれば、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、いろいろな明るさの画像表示を行うことができる。
【００６３】
本発明の画像表示装置では表示パネルの電子ビームの量を上記第三の特性を利用して変調を行った。
【００６４】
（表示パネルの駆動方法）
図４を用いて本発明の表示パネルの駆動方法を具体的に説明する。
【００６５】
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するときに、走査配線及び変調配線の電圧供給端子に印加した電圧波形の一例である。
【００６６】
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。
【００６７】
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、ただしｋ≠ｉ）は非選択状態とし、非選択電位Ｖｎｓを印加する。
【００６８】
本実施の形態では、選択電位Ｖｓを図３に記載の電圧Ｖ_SELの半分の電位である−０．５Ｖ_SELに設定し、非選択電位ＶｎｓはＧＮＤ電位とした。
【００６９】
また、変調配線の電圧供給端子Ｄｙｊには、電圧振幅Ｖｐｗｍのパルス幅変調信号（電位Ｖｐｗｍとグランド電位とのいずれかを出力する信号）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、補正を行わない従来の場合は、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され、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が供給される。
【００７０】
なお、本発明においては、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。本実施形態では、電位Ｖｐｗｍは＋０．５Ｖ_SELに設定した。
【００７１】
表面伝導型放出素子は、図３に示したように素子の両端間に電圧Ｖ_SEL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。
【００７２】
また、電圧Ｖｔｈが図３に示すように、０．５Ｖ_SELよりも大きくなるようにＶ_SELは設定される。
【００７３】
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は、電子を放出しない。
【００７４】
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に接続された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、素子は電子を放出しない。
【００７５】
選択電位Ｖｓが印加された走査配線に接続された表面伝導型放出素子は、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）に応じて電子を放出する。放出された電子により前述の蛍光体が照射されると、放出された電子ビームの量に応じて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。
【００７６】
本発明の実施形態に係る画像表示装置も、このような表示パネルを線順次走査、パルス幅変調することによって画像を表示している。
【００７７】
（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。そのため、表面伝導型放出素子から放出される電流が低減する。
【００７８】
以下、この電圧降下の機構について説明する。
【００７９】
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素子分に流れる電流は、電圧Ｖ_SELを印加した場合、数１００μＡ程度である。
【００８０】
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を発光させない場合、変調配線から選択された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。
【００８１】
しかし、ある水平走査期間において、選択された走査線上の全ピクセルを発光させる場合、全変調配線から選択された走査配線に対し、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する。
【００８２】
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放出される電流が低下してしまい、結果として発光輝度が低下する。
【００８３】
具体的に、表示画像として、図５（ａ）に示したような黒の背景に白い十字状のパターンを表示した場合を考えてみる。
【００８４】
すると同図の行Ｌを駆動する際には、点灯しているピクセルの数が少ないため、その行の走査配線上にはほとんど電圧降下が生じない。その結果各ピクセルの表面伝導型放出素子からは所望の量の電流が放出され、所望の輝度で発光させることができる。
【００８５】
一方、同図の行Ｌ’を駆動する際には、同時にすべてのピクセルが点灯するため、走査配線上に電圧降下が発生し、各ピクセルの表面伝導型放出素子から放出する電流が減少する。その結果、行Ｌ’のラインでは輝度が低下する。
【００８６】
このように、１水平ラインごとの画像データの違いにより、電圧降下によって受ける影響が変化するため、図５（ａ）のような十字パターンを表示する際には図５（ｂ）のような画像が表示されてしまっていた。
【００８７】
なお、この現象は十字パターンに限るものではなく、例えばウインドウパターンや、自然画像を表示した際にも発生することがある。
【００８８】
また、更に複雑なことに、電圧降下の大きさは、パルス幅変調によって変調を行う場合、１水平走査期間の中でも変化することがある。
【００８９】
図４に示したように、入力される画像データの大きさに応じたパルス幅で、パルスの立ち上がりが同期した、パルス幅変調信号を各列に出力する場合、入力画像データにもよるが一般的には、１水平走査期間の中では、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。
【００９０】
従って、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。
【００９１】
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。
【００９２】
以上、走査配線における電圧降下について説明した。
【００９３】
（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仕方について詳述する。
【００９４】
発明者らは、電圧降下の影響を低減するための補正量を求めるに、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ェアを開発することが必要と考えた。
【００９５】
しかし、本発明の実施形態に係る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る。そのため、すべての変調配線と選択された走査配線との交点における電圧降下を計算することは非常に困難である。また、それをリアルタイムで計算するハードウェアを作製することは現実的ではない。
【００９６】
これに対し、発明者らが電圧降下の検討を行った結果、以下のような特徴があることが分かってきた。
【００９７】
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。
【００９８】
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する。概略的には、電圧降下の大きさは、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。
【００９９】
すなわち、図４のような駆動方法では１水平走査期間の中で電圧降下の大きさが増加することはない。
【０１００】
そこで、発明者らは、上述したような特徴を鑑みて、以下のような近似モデルにより簡略化して計算を行うことによって、計算量を低減するために検討を行った。
【０１０１】
まず、ｉ）に挙げた特徴から、ある時点の電圧降下の大きさを計算するのに際して、数千本もの変調配線を数本〜数十本の変調配線に集中化した縮退モデルによって近似的に簡略化して計算するために検討を行った。
【０１０２】
なお、これについては以下の縮退モデルによる電圧降下の計算で詳細に説明する。
【０１０３】
また、ｉｉ）に挙げた特徴から、１水平走査期間の中に複数の時刻を設け、各時刻における電圧降下を計算することで電圧降下の時間変化を概略的に予測することとした。
【０１０４】
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。
【０１０５】
（縮退モデルによる電圧降下の計算）
図６（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。
【０１０６】
図６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及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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。本実施の形態では、ブロック分けを行うことで４つのブロックに分割した。
【０１１０】
また、各々のブロックの境界位置に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。
【０１１１】
本実施の形態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。
【０１１２】
図６（ｂ）は縮退モデルを説明するための図である。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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が流れ込むものとする。
【０１１５】
すなわち、ＩＦｊ（ｊ＝０，１，２，３）は、
【数１】

として表される電流である。
【０１１６】
また、走査配線の両端の電位が、図６（ａ）ではＶｓであるのに対し、図６（ｂ）ではＧＮＤ電位としている。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(各部の電位と基準電位との電位差)を算出することにより計算できるためである。つまり、ＧＮＤ電位は電圧降下を算出するための基準電位として規定した。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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、走査配線とある列配線との交差部からその隣の列配線との交差部まで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。）。
【０１１９】
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により、簡単に計算することができる。
【０１２０】
【数２】

となる。
【０１２１】
すなわち、
【数３】

が成立する。
【０１２２】
ただし、縮退モデルにおいて、ａｉｊは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（ｉ番目のノードにおける電位と、電圧降下量算出のための基準位置（ここでは走査配線の給電部）の電位（ここではグランド電位）との電位差）である（以下、これをａｉｊと定義する。）。
【０１２３】
上記のａｉｊはキルヒホフの法則により以下のように簡単に導出できる。
【０１２４】
すなわち、図６（ｂ）において、ブロックｉの電流源からみた走査配線の左側の供給端子までの配線抵抗をｒｌｉ（ｉ＝０，１，２，３），右側の供給端子までの配線抵抗をｒｒｉ（ｉ＝０，１，２，３），ブロック０と左の供給端子との間の配線抵抗及びブロック４と右の供給端子との間の配線抵抗をいずれもｒｔと定義すれば、
【数４】

が成立する。
【０１２５】
更に、
【数５】

とおく。
【０１２６】
すると、ａｉｊは、
【数６】

以上
（式６）のように簡単に導出できる。ただし式６において、Ａ／／Ｂとは、抵抗Ａと抵抗Ｂの並列の抵抗値を表す記号であって、Ａ／／Ｂ＝Ａ×Ｂ／（Ａ＋Ｂ）である。
【０１２７】
式３はブロック数が４でない場合においても、ａｉｊの定義を顧みれば、キルヒホフの法則によって簡単に算出することができる。また、本実施の形態のように走査配線の両側に給電端子を備えず片側のみに備える場合においても、ａｉｊの定義に従って計算することにより簡単に算出できる。
【０１２８】
なお、式６によって定義されるパラメータａｉｊは計算を行うたびに計算し直す必要はなく、一度計算してテーブルとして記憶しておけばよい。
【０１２９】
更に、式１で定めた各ブロックの総和電流ＩＦ０〜ＩＦ３に対し、
【数７】

に示す近似を行った。
【０１３０】
ただし、式７において、Ｃｏｕｎｔｉ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。
【０１３１】
ＩＦＳは、表面伝導型放出素子１素子の両端に電圧Ｖ_SEL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。
【０１３２】
すなわち、
【数８】

と定義した。
【０１３３】
係数αは、電圧降下の影響が生じない場合に流れる電流量と実際に流れる電流量との差を補償する係数であるので、係数αの値を変えながら、各係数αの値において、電圧降下量が異なる種々の画像（例えば平均輝度が異なる種々の画像）を表示し、最も適当なαの値を決めればよい。ここではαを０.７とした。
【０１３４】
式７では、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。このとき、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、電圧降下により走査配線の電圧が上昇することにより、素子電流の量が減少することを考慮したものである。
【０１３５】
図６（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を計算した結果のグラフである。
【０１３６】
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。
【０１３７】
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できる。
【０１３８】
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。
【０１３９】
また、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、そのときの点灯状態を求め、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。
【０１４０】
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。
【０１４１】
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対してリニアなパルス幅を出力するものとする。
【０１４２】
すなわち入力データが０の時は、出力は”Ｌ”となり、入力データが２５５の時一水平走査期間の間は”Ｈ”を出力し、入力データが１２８の時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。
【０１４３】
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。
【０１４４】
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。
【０１４５】
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。
【０１４６】
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。
【０１４７】
すなわち、タイムスロットとは、一水平走査期間の中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。
【０１４８】
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。
【０１４９】
同様にタイムスロット＝１２８とは、パルス幅変調信号の開始時刻から、１２８階調分の時間が経過した時刻を表すものと定義する。
【０１５０】
なお、本実施の形態では、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言うまでもない。
【０１５１】
（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る。
【０１５２】
図７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。）。
【０１５３】
図７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より、それぞれの時刻の電圧降下を離散的に計算した。
【０１５４】
図７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。
【０１５５】
次に、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。
【０１５６】
図８は、選択した走査配線上に図７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。
【０１５７】
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。
【０１５８】
図８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＝１９２の時の放出電流をＩｅ３
とする。
【０１５９】
なお、図８に示す放出電流Ｉｅは、図７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Ｖ_SEL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単に機械的にプロットしたものである。
【０１６０】
従って、図８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。
【０１６１】
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の説明を行う。
【０１６２】
（補正データ算出方法）
図９（ａ），（ｂ），（ｃ）は図８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。同図は入力されたデータの大きさが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。
【０１６３】
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。従って以降では、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。
【０１６４】
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の時の、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９】

として表すことができる。
【０１６５】
しかし、実際には、走査配線上の電圧降下によって、素子から放出する電流の量が低下する。
【０１６６】
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９（ｂ）の台形の面積となる。
【０１６７】
すなわち、
【数１０】

として計算できる。
【０１６８】
次に、図９（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。
【０１６９】
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９（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）では、放出電流がＩｅ１になるものとする。
【０１７０】
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。
【０１７１】
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１１】

として計算できる。
【０１７２】
これが前述のＱ０と等しいとすれば、
【数１２】

となる。
【０１７３】
これをＤＣ１について解けば、
【数１３】

となる。
【０１７４】
このようにして、画像データの大きさが６４の場合の補正データを算出した。
【０１７５】
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９に記載のように、ＣＤａｔａ＝ＤＣ１だけ補正量ＣＤａｔａを加算すればよい。
【０１７６】
図１０は計算された電圧降下量から、大きさが１２８の画像データに対する補正データを算出した例である。
【０１７７】
いま、電圧降下の影響がない場合、画像データが１２８の時に放出電流パルスによって放出されるべき放出電荷量Ｑ３は、
【数１４】

となる。
【０１７８】
一方、電圧降下の影響を受けた、実際の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することができる。
【０１７９】
すなわち、ノード２のタイムスロット＝０，６４，１２８の時の放出電流量をそれぞれＩｅ０，Ｉｅ１，Ｉｅ２とする。また、タイムスロット＝０〜６４の間の放出電流はＩｅ０とＩｅ１の間を直線で結んだ線上の値を変化し、タイムスロット＝６４〜１２８の間の放出電流は、Ｉｅ１とＩｅ２の間を直線で結んだ線上の値を変化するものと近似すれば、タイムスロット＝０〜１２８までの間の放出電荷量Ｑ４は図１０（ｂ）の２つの台形の面積の和となる。
【０１８０】
すなわち、
【数１５】

として計算できる。
【０１８１】
一方、電圧降下の補正量を以下のように計算した。
【０１８２】
タイムスロット０〜６４に相当する期間を期間１，タイムスロット６４〜１２８に相当する期間を期間２と定義する。
【０１８３】
補正を施した際に、期間１の部分がＤＣ１だけ伸びて期間１’に伸長され、期間２の部分がＤＣ２だけ伸びて、期間２’に伸長されるものと考える。
【０１８４】
この際におのおのの期間は補正されることにより、放出電荷量が前述のＱ０と同じになるものとする。
【０１８５】
また、各期間の初めと終わりの放出電流は、補正を行うことで変化することは言うまでもないが、ここでは計算を簡単化するため、変化しないものと仮定した。
【０１８６】
すなわち、期間１’の初めの放出電流はＩｅ０，期間１’の終わりの放出電流はＩｅ１，期間２’の初めの放出電流はＩｅ１、期間２’の終わりの放出電流はＩｅ２であるものとする。
【０１８７】
すると、ＤＣ１は式１３と同様にして計算することができる。
【０１８８】
また、ＤＣ２は、同様な考え方により、
【数１６】

として計算することができる。
【０１８９】
結果としてノード２の位置の大きさが１２８の画像データに対しては、
【数１７】

だけ補正量ＣＤａｔａを加算すればよい。
【０１９０】
図１１は計算された電圧降下量から、大きさが１９２の画像データに対する補正データを算出した例である。
【０１９１】
いま、画像データが１９２の時に期待される放出電流パルスによる放出電荷量Ｑ５は、
【数１８】

となる。
【０１９２】
一方、電圧降下の影響を受けた、実際の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することができる。
【０１９３】
すなわち、ノード２のタイムスロット＝０，６４，１２８，１９２の時の放出電流量をそれぞれＩｅ０，Ｉｅ１，Ｉｅ２，Ｉｅ３とする。また、タイムスロット＝０〜６４の間の放出電流はＩｅ０とＩｅ１の間を直線で結んだ線上の値を変化し、タイムスロット＝６４〜１２８の間の放出電流は、Ｉｅ１とＩｅ２の間を直線で結んだ線上の値を変化し、タイムスロット＝１２８〜１９２の間の放出電流は、Ｉｅ２とＩｅ３の間を直線で結んだ線上の値を変化するものと近似すれば、タイムスロット＝０〜１９２までの間の放出電荷量Ｑ６は図１１（ｃ）の３つの台形の面積となる。
【０１９４】
すなわち、
【数１９】

として計算できる。
【０１９５】
一方、電圧降下の補正量を以下のように計算した。
【０１９６】
タイムスロット０〜６４に相当する期間を期間１，タイムスロット６４〜１２８に相当する期間を期間２，タイムスロット１２８〜１９２に相当する期間を期間３と定義する。
【０１９７】
先ほどと同様に、補正を施した後には、期間１の部分がＤＣ１だけ伸びて期間１’に伸長され、期間２の部分がＤＣ２だけ伸びて、期間２’に伸長され、期間３の部分がＤＣ３だけ伸びて期間３’に伸長されるものと考える。
【０１９８】
この際、おのおのの期間は補正されることにより、放出電荷量が前述のＱ０と同じになるものとする。
【０１９９】
また、各期間の初めと終わりの放出電流は、補正の前後で変わらないものと仮定した。すなわち、期間１’の初めの放出電流は、Ｉｅ０，期間１’の終わりの放出電流はＩｅ１，期間２’の初めの放出電流はＩｅ１、期間２’の終わりの放出電流はＩｅ２、期間３’の初めの放出電流はＩｅ２、期間３’の終わりの放出電流はＩｅ３であるものとする。
【０２００】
すると、ＤＣ１、ＤＣ２はそれぞれ式１３，式１６と同様に計算することができる。
【０２０１】
また、ＤＣ３については、
【数２０】

として計算することができる。
【０２０２】
結果としてノード２の位置の大きさが１９２の画像データに加算する補正データＣＤａｔａとしては、
【数２１】

を加算すればよい。
【０２０３】
以上のようにしてノード２の位置に対する画像データ６４，１２８，１９２の補正データＣＤａｔａを算出した。
【０２０４】
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。
【０２０５】
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。
【０２０６】
すなわち、すべての画像データに対して同様の計算を行っては、非常に計算量が大きくなり、計算を行うためのハードウェア量が非常に大きくなってしまう。
【０２０７】
一方、あるノードの位置においては、画像データが大きいほど、補正データも大きくなる傾向がある。これにより、任意の画像データに対する補正データを算出する際には、その画像データの近傍のすでに補正データが算出されている点と点を直線近似により補間すれば、計算量を大幅に減少させることができる。なお、この補間については離散的補正データ補間手段を説明する際に詳しく説明する。
【０２０８】
また、同様な考え方をすべてのノードの位置において適用すれば、すべてのノードの位置における、画像データ＝０，６４，１２８，１９２の補正データを算出できる。
【０２０９】
なお、このように補正データが算出されている離散的な画像データのことを画像データ基準値と呼ぶ。
【０２１０】
本実施の形態ではタイムスロット＝０，６４，１２８，１９２の４つの時刻に対して縮退モデルを適用して、各時刻の電圧降下量を計算したことにより、画像データが０，６４，１２８，１９２の４つの画像データ基準値に対する補正データを求めることができた。
【０２１１】
しかし、好ましくは縮退モデルにより電圧降下を計算する時間の間隔を細かくすることで、電圧降下の時間変化をより精密に扱うことができ、離散的な画像データ基準値の個数が増加する一方、近似計算の誤差を低減することができる。
【０２１２】
具体的には、図９〜１１では、図を簡略化するためにタイムスロット０，６４，１２８，１９２の４点のみにおいて計算を行ったが、実際には、タイムスロット０〜２５５のうち１６タイムスロットおきに計算を行ったところ（すなわち画像データの基準値を画像データの大きさで１６ごとに設定した）、近似計算の誤差をより低減することができた。なお、その際には同様な考え方に立って、式９〜式２１を変形して計算を行えばよい。
【０２１３】
図１２（ａ）は、上述の方法により、ある入力画像データに対し、各々のノードの位置における、画像データ＝０，６４，１２８，１９２に対する補正データＣＤａｔａを離散的に計算した結果の一例である。なお、同図では同一の画像データに対する離散的補正データを、図を見やすくするために、点線の曲線で結んで記載した。
【０２１４】
（離散的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、離散的に算出された補正データは、各ノード位置においていくつかの予め定められた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対する補正データを与えるものではない。
【０２１５】
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。
【０２１６】
図１２（ｂ）はノードｎとノードｎ＋１の間に位置するｘという位置における、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。
【０２１７】
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。
【０２１８】
また、入力画像データＤａｔａは、すでに離散的に補正データが算出されている画像データである、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。
【０２１９】
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的補正データを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。
【０２２０】
すなわち、
【数２２】

となる。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。
【０２２１】
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。
【０２２２】
すなわち、
【数２３】

となる。
【０２２３】
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。
【０２２４】
すなわち、
【数２４】

となる。
【０２２５】
以上のように、離散的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２２〜式２４に記載した方法により簡単に計算できる。
【０２２６】
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。
【０２２７】
また、かねてからの課題であった補正のためのハードウェアも、これまで説明してきたような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。同時に、補正のためのハードウェアを非常に小規模な構成で実現することができる。
【０２２８】
（システム全体と各部分の機能説明）
次に、補正データ算出回路を内蔵した画像表示装置のハードウェアについて説明する。
【０２２９】
図１３はその回路構成の概略を示すブロック図である。回路は、図１に示された表示パネル１、表示パネルの走査配線の電圧供給端子Ｄｘ１〜ＤｘＭ及びＤｘ１’〜ＤｘＭ’、表示パネルの変調配線の電圧供給端子Ｄｙ１〜ＤｙＮ、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Ｈｖ、高圧電源Ｖａ、走査回路２、同期信号分離回路３、タイミング発生回路４、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７、逆γ処理部１７、画像データ１ライン分のシフトレジスタ５、画像データ１ライン分のラッチ回路６、表示パネル１の変調配線に変調信号を出力するパルス幅変調回路８、加算器１２、補正データ算出回路１４、遅延回路１９、から概略構成されている。補正画像データ算出回路は加算器１２、補正データ算出回路１４で構成される。
【０２３０】
また、同図において入力映像データＲ，Ｇ，Ｂは、ＲＧＢパラレルのデータである。映像データＲａ，Ｇａ，Ｂａは、入力映像データＲ，Ｇ，Ｂに逆γ処理部１７で後述する逆γ変換処理を施したＲＧＢパラレルのデータである。画像データ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データである。補正データＣＤは、補正データ算出手段により算出されたデータである。補正画像データＤｏｕｔは、加算器１２により画像データＤａｔａに補正データＣＤを加算することにより、算出されるデータである。
【０２３１】
（同期分離回路、タイミング発生回路）
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。
【０２３２】
図１３では図を簡単化するため、ＨＤＴＶ方式のみについて記載している。
【０２３３】
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が分離される。分離された同期信号Ｖｓｙｎｃ，Ｈｓｙｎｃは、タイミング発生回路４に供給される。同期分離された映像信号ＹＰｂＰｒは、ＲＧＢ変換手段７に供給される。ＲＧＢ変換手段７は、内部に映像信号ＹＰｂＰｒから入力映像データ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、映像信号ＹＰｂＰｒをディジタルＲＧＢ信号へと変換し、逆γ処理部１７へと供給する。
【０２３４】
（タイミング発生回路）
タイミング発生回路４は、ＰＬＬ回路を内蔵しており、様々な映像ソースの同期信号に同期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。
【０２３５】
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５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、変調回路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の動作を制御するタイミング信号Ｔｓｃａｎなどがある。
【０２３６】
（走査回路）
図１４に示すように、走査回路２及び２’は、表示パネル１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又は非選択電位Ｖｎｓを出力する回路である。
【０２３７】
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。
【０２３８】
なお、タイミング信号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。
【０２３９】
走査回路２及び２’は、図１４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。
【０２４０】
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２，２’は図１３に示したように、表示パネル１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。
【０２４１】
一方、本発明の実施の形態では、走査回路２，２’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６のパラメータを変更するだけで適用できる。
【０２４２】
（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特性と呼ぶ）を備えている。
【０２４３】
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、一般的に０．４５乗のγ特性にしたがって変換される。
【０２４４】
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、印加時間の長さに対しほぼリニアな発光特性を有しているため、駆動電圧の印加時間により変調を施す場合、入力映像信号を逆γ特性に基づいて変換（以降逆γ変換と呼ぶ）する必要がある。
【０２４５】
図１３に記載した逆γ処理部１７は、入力映像信号を逆γ変換するためのブロックである。
【０２４６】
本実施形態の逆γ処理部１７は、上記逆γ変換処理をメモリによって構成した。
【０２４７】
逆γ処理部１７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１５）。
【０２４８】
（選択回路）
選択回路１３０２は、逆γ処理部１７から出力された映像信号Ｒａ，Ｇａ，Ｂａ及び後述するパターン発生回路１３０３から出力された映像信号Ｒｐ，Ｇｐ，Ｂｐが入力され、映像信号Ｒａ，Ｇａ，Ｂａもしくは映像信号Ｒｐ，Ｇｐ，Ｂｐのいずれかを選択して映像信号Ｒｂ，Ｇｂ，Ｂｂとして出力する。調整モードにおいては映像信号Ｒｐ，Ｇｐ，Ｂｐを選択し、通常表示の時には映像信号Ｒａ，Ｇａ，Ｂａを選択して映像信号Ｒｂ，Ｇｂ，Ｂｂとして出力する。
【０２４９】
（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Ｒｂ，Ｇｂ，Ｂｂ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は、図１６に示したように、ＲＧＢ各色ごとのＦＩＦＯ（ＦｉｒｓｔＩｎＦｉｒｓｔＯｕｔ）メモリ２０２１Ｒ，２０２１Ｇ、２０２１Ｂとセレクタ２０２２から構成される。
【０２５０】
図１３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。
【０２５１】
ＦＩＦＯメモリから読み出されたデータは、表示パネルの画素配列にしたがって、セレクタによりパラレル・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。シリアル画像データＳＤａｔａは、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。
【０２５２】
（遅延回路１９）
データ配列変換部９により並び替えが行われた画像データＳＤａｔａは、補正データ算出回路１４と遅延回路１９に入力される。後述する補正データ算出回路１４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、各水平位置と各画像データの大きさにあった補正データＣＤを算出する。
【０２５３】
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いる。遅延回路１９は、加算器１２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。遅延回路１９は、フリップフロップを用いることにより構成できる。
【０２５４】
加算器１２は、補正データ算出回路１４からの補正データＣＤと画像データＤａｔａを加算する。加算を行うことにより画像データＤａｔａは補正され、補正画像データＤｏｕｔとして乗算器へ転送される。
【０２５５】
なお、加算器１２の出力である補正画像データＤｏｕｔ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されることが好ましい。
【０２５６】
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。このとき加算結果の最大値は、２５５＋１２０＝３７５となる。これに対して加算器１２の出力である補正画像データＤｏｕｔは、加算時のオーバーフローが起きないように、出力ビット幅として９ビット出力であることが好ましい。
【０２５７】
(オーバーフロー処理)
本実施形態では、算出した補正データＣＤを画像データＤａｔａに加算することにより補正を実現することについてはこれまで述べてきたとおりである。
【０２５８】
いま、変調回路８のビット数が８ビットであって、加算器１２の出力である補正画像データＤｏｕｔのビット数が９ビットであるとすると、補正画像データＤｏｕｔを変調回路８の入力にそのまま接続してしまうと、オーバーフローが起きる。
【０２５９】
また、補正データＣＤは、本発明の画像表示装置に入力される画像データの１フレームごとの平均輝度が高いほど大きくなり、逆に１フレームごとの平均輝度が低いほど小さな値となる傾向がある。
【０２６０】
そこで、オーバーフローを防止するに、本実施の形態に係る画像表示装置では、リミッタ１３０１を設けている。変調回路８が入力を受け付けることができる最大値よりも大きい補正画像データＤｏｕｔがリミッタ１３０１に入力されると、リミッタ１３０１は該最大値を出力する。変調回路８が入力を受け付けることができる最大値以下の補正画像データＤｏｕｔがリミッタ１３０１に入力されると、リミッタ１３０１は該データをそのまま出力する。
【０２６１】
リミッタ１３０１によって、変調回路８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５、ラッチ６を介して変調回路８へと供給される。
【０２６２】
また、オーバーフローを防止する別の構成としては、画像データを補正データに加算する前に、加算される補正データの大きさを考慮して、予め画像データに０〜１の範囲のゲインを乗算し、画像データの取り得る範囲を小さくしておいてもよい。
【０２６３】
このような構成では、ゲイン乗算後の画像データから、補正データを算出し、加算器１２で加算を行えば、オーバーフローを防止することができる。
【０２６４】
また、別の構成としては、加算器１２において画像データと補正データを加算した後に、加算結果が最大となるときの値を考慮し、該最大値が変調手段の入力範囲に収まるように予めゲインを決定しておいてもよい。
【０２６５】
また、フレームごとに、該加算結果の最大値を検出して、該最大値が変調手段の入力範囲に収まるようにゲインを決定する手段を設けてもよい。
【０２６６】
なお、ここで述べたゲインとはオーバーフローを防止するためのゲインであって、後ほど補正の強さの調整について説明を行う際にあらわれるゲインとは別のゲインである。
【０２６７】
（シフトレジスタ、ラッチ回路）
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６へ出力される。ラッチ６は、１水平期間が開始される直前にタイミング信号Ｄａｔａｌｏａｄに基づいて、シフトレジスタ５からのデータをラッチする。ラッチ６の出力は、パラレルな画像データＤ１〜ＤＮとして変調回路８へと供給される。
【０２６８】
なお、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。
【０２６９】
（変調回路の詳細）
ラッチ６の出力であるパラレル画像データＤ１〜ＤＮは変調回路８へと供給される。
【０２７０】
変調回路８は、図１７（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）とを備えたパルス幅変調回路（ＰＷＭ回路）である。
【０２７１】
図１７（ｂ）に示すように、画像データＤ１〜ＤＮと変調回路８の出力パルス幅の関係は、リニアな関係にある。
【０２７２】
図１７（ｃ）に変調回路８の出力波形の例を３つ示す。
【０２７３】
図１７（ｃ）において、上側の波形は、変調回路８への入力データが０の時の波形，中央の波形は、変調回路８への入力データが１２８の時の波形，下側の波形は、変調回路への入力データが２５５の時の波形である。
【０２７４】
なお、本実施の形態では、リミッタ１３０１が、変調回路８への入力データＤ１〜ＤＮのビット数を、８ビットに制限している。
【０２７５】
なお、前述の説明では、変調回路８へ入力データが２５５の時は、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が、詳細には図１７（ｃ）のように、パルスの立ち上がる前と、立ち下がった後の非常に短い時間、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。
【０２７６】
図１８は、本発明の変調回路８の動作を示すタイミングチャートである。
【０２７７】
図１８において、Ｈｓｙｎｃ水平同期信号、Ｄａｔａｌｏａｄはラッチ６へのロード信号、Ｄ１〜ＤＮは前述の変調回路８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は変調回路８の第１〜第Ｎ列の出力を表している。
【０２７８】
図１８にあるように、１水平走査期間が始まると、ラッチ６は画像データをラッチするとともに変調回路８へデータを転送する。
【０２７９】
ＰＷＭカウンタは、図１８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。
【０２８０】
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。
【０２８１】
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、図１８のＶＰＷＭ側のスイッチがＯＮ、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。
【０２８２】
逆にコンパレータの出力がＨｉｇｈの期間は、図１８のＶＰＷＭ側のスイッチがＯＦＦし、ＧＮＤ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。
【０２８３】
各部が以上のように動作することで、変調回路８が出力するパルス幅変調信号は、図１８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。
【０２８４】
（補正データ算出回路）
補正データ算出回路１４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。補正データ算出回路１４は、図１９に示すように、離散的補正データ算出部と補正データ補間部及び補正データを調整する調整回路の３つのブロックから構成される。
【０２８５】
離散的補正データ算出部は、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。離散的補正データ算出部は、計算量やハードウェ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。
【０２８６】
補正データ補間部は、離散的に算出された補正データを補間し、シリアル画像データＳＤａｔａ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を算出する。
【０２８７】
調整回路（乗算器）は、補正データＣＤと、コントローラ１３０４から出力された補正パラメータである０から１の間のいずれかの値を持つゲイン（係数）と、を乗算する。
【０２８８】
（離散的補正データ算出部）
図２０は本発明の離散的に補正データを算出するための離散的補正データ算出部である。
【０２８９】
離散的補正データ算出部は、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。離散的補正データ算出部は、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と、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と、及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機能と、を有する。
【０２９０】
図２０に示す離散的補正データ算出部は、点灯数カウント手段１００ａ〜１００ｄ、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１０１ａ〜１０１ｄ、ＣＰＵ１０２、式２及び３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１０３、計算結果を一時記憶するためのテンポラリレジスタ１０４、ＣＰＵのプログラムが格納されているプログラムメモリ１０５、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１１０、前述した離散的補正データの計算結果を格納するためのレジスタ群１０６、から概略構成されている。
【０２９１】
点灯数カウント手段１００ａ〜１００ｄは、図２０（ｂ）に記載したようなコンパレータ１０７ａ〜１０７ｃと加算器１０８，１０９，１１０などから構成されている。映像信号Ｒｂ，Ｇｂ，Ｂｂはそれぞれコンパレータ１０７ａ〜１０７ｃに入力され、逐次Ｃｖａｌの値と比較される。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。
【０２９２】
コンパレータ１０７ａ〜１０７ｃ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。
【０２９３】
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、更に加算器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〜１０１ｄへと格納する。
【０２９４】
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。
【０２９５】
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群１０１ａに格納する。
【０２９６】
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群１０１ｂに格納する。
【０２９７】
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群１０１ｃに格納する。
【０２９８】
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群１０１ｄに格納する。
【０２９９】
ブロックごと、時間ごとの点灯数がカウントされると、ＣＰＵ１０２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を随時読み出す。そして、ＣＰＵ１０２は、式３〜式８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。
【０３００】
本実施の形態では、ＣＰＵ１０２は、式３の計算を円滑に行うための積和演算機能を有する。
【０３０１】
式３に挙げた演算を実現する手段としては、ＣＰＵ１０２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。
【０３０２】
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。
【０３０３】
電圧降下量の計算が完了するとともに、ＣＰＵ１０２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読み出し、テーブルメモリ２（１１０）を参照して、電圧降下量を放出電流量に変換し、式９〜式２１にしたがって、離散的補正データを算出した。
【０３０４】
計算した離散的補正データは、レジスタ群１０６に格納した。
【０３０５】
（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適合した補正データを算出する。補正データ補間部は、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。
【０３０６】
図２１は補正データ補間部を説明するための図である。
【０３０７】
図２１において、デコーダ１２３は、画像データの表示位置（水平位置）ｘから、補間に用いる離散的補正データのノード番号ｎ及びｎ＋１を決定する。デコーダ１２４は、画像データの大きさから、式２２〜式２４で用いるｋ及びｋ＋１を決定する。
【０３０８】
また、セレクタ１２５〜１２８は、離散的補正データを選択して、直線近似手段に供給する。
【０３０９】
また、直線近似手段１２１〜１２３は、それぞれ式２２〜式２４の直線近似を行う。
【０３１０】
図２２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２２〜式２４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。
【０３１１】
しかし、望ましくは離散的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、離散的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ェアを非常に簡単に構成できる。列配線本数や画像データ基準値の間隔を２のべき乗に設定すれば、図２２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。
【０３１２】
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。
【０３１３】
また、これ以外の箇所でも離散的補正データを算出するノードの間隔や、画像データ基準値の間隔を２のべき乗とすることにより、例えばデコーダ１２３〜１２４を簡単に作製することが可能となる、図２２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。
【０３１４】
（各部の動作タイミング）
図２３に各部の動作タイミングのタイミングチャートを示す。
【０３１５】
なお、図２３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はリミッタ回路の出力であって、電圧降下補正を施され更に選択された補正条件による調整を受けた補正画像データ、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。
【０３１６】
１水平期間の開始とともに、入力切り替え回路からディジタル画像データＲＧＢが転送される。図２３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。画像データＲ＿Ｉ、Ｇ＿Ｉ、Ｂ＿Ｉは、データ配列変換部９で１水平期間の間、蓄えられ、水平走査期間Ｉ＋１において、表示パネル１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。
【０３１７】
画像データＲ＿Ｉ，Ｇ＿Ｉ，Ｂ＿Ｉは、水平走査期間Ｉにおいて、補正データ算出回路１４に入力される。補正データ算出回路１４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、電圧降下量を算出する。
【０３１８】
電圧降下量が算出されるのにつづいて、離散的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。
【０３１９】
水平走査期間Ｉ＋１においては、データ配列変換部９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、補正データ算出回路１４では離散的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、調整回路で選択されたゲインを乗算され、加算器１２に供給される。
【０３２０】
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５へ転送する。シフトレジスタ５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・パラレル変換を行ってパラレルな画像データＩＤ１〜ＩＤＮをラッチ６に出力する。ラッチ６はＤａｔａｌｏａｄの立ち上がりにしたがってシフトレジスタ５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をパルス幅変調回路８へと転送する。
【０３２１】
パルス幅変調回路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、変調回路８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。
【０３２２】
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。
【０３２３】
また、離散的に補正データを算出し、離散的に計算した点と点の間はそれを補間して求めることにより、補正データを非常に簡単に計算させることができ、更に非常に簡単なハードウェアでそれを実現できるなど、非常に優れた効果があった。
【０３２４】
（補正データ算出回路の適用対象等の他の例）
これまでの説明では、補正データ算出回路１４は、ＲＧＢパラレルな画像データから補正データを算出した場合を示したが、特にこれにこだわることはない。
【０３２５】
すなわち、データ配列変換部９によりＲＧＢパラレルからＲＧＢシリアルに変換された画像データを用いても補正データを求めることができることは言うまでもない。
【０３２６】
この場合、補正データを算出するのに必要な時間を確保するために、ＲＧＢシリアルな画像データを遅延するためのレジスタ、もしくはメモリが必要となるが、同様な補正を施すことができることは言うまでもない。
【０３２７】
上記構成は、画像データのデータ配列変換（パラレル・シリアル変換）を行うのに必要であったラインメモリと、そこでの遅延時間を積極的に利用し、その遅延時間中に補正データを計算するとともに、シリアルな画像データに補正を施すことにより、ハードウェア量を節減する効果があることは言うまでもない。
【０３２８】
以上のように、上述のように構成された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る。
【０３２９】
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ェ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る。
【０３３０】
以下に、本発明に特有の補正条件の選択と補正の調整について説明する。
【０３３１】
本発明の表示パネルでは、走査配線の抵抗分によって生じる電圧降下の影響によって、表示画像の劣化が生じることについてはこれまで述べてきたとおりである。
【０３３２】
この電圧降下という現象は、表示パネル１の走査配線の僅かな抵抗値のばらつき（個体差）や表示素子の特性のばらつき(個体差)などによって変化するため、補正の効果を最適に得るためには、ユーザーが簡単に調整できる調整モードを持つことが好ましかった。
【０３３３】
また、本発明の表示パネルに用いた画像表示素子は、非常に長い時間駆動を行うと、非常に僅かではあるが素子電流が減少する現象がある。
【０３３４】
本発明の調整モードではこのような素子電流の減少に対しても、後述する調整モードを用いることで、ユーザーが簡単に補正条件を選択することにより、好ましい補正の効果を得ることができる。
【０３３５】
そこで本実施の形態では補正データにゲインを乗算する手段を設け、この補正データに乗算するゲインを調整することにより、補正の強さを調整した。
【０３３６】
本実施の形態ではパターンジェネレータが調整用所定画像データを出力する。
【０３３７】
具体的には、調整者がリモートコントローラ（以下リモコンと称する）を使って調整モードに入ることを指示する。
【０３３８】
リモコン受光部１３０５がその信号を受信すると、コントローラ１３０４は、該指示に応じてセレクタ１３０２が逆γ変換部１７からの出力ではなく、パターンジェネレータ１３０３からの出力を映像信号Ｒｂ，Ｇｂ，Ｂｂとして出力するように切り替える。
【０３３９】
同時に補正データ算出回路１４で用いる補正条件（補正画像データ算出回路における調整回路が用いるゲイン）を最初の値に設定する。ここでは最初の値をゲイン０とする。
【０３４０】
調整用所定画像データについては補正の状態が分かりやすい画像データを選択するとよい。ここでは図２４に示すように、縦明線（垂直線；変調信号（列）配線と平行）と横明線（水平線；走査（行）配線と平行）とを含むものとした。
【０３４１】
なお、図２４に示すのは所定画像データの輝度信号の大きさをそのまま図示したものであり、実際の表示状態を示しているものではない。ここでは十文字状のパターンを用いたが、これに限るものではなく、例えば、背景が白の画面に、所定の大きさの黒い四角状のパターンを採用することができる。このパターンを表示して、黒い四角状のパターンの周囲の白い画面部分の輝度を比較することによって必要な補正の程度を容易に判断できるようにする構成を好適に採用できる。
【０３４２】
調整用所定画像データは以下の要件を満たすことが望ましい。
【０３４３】
すなわち、
（１）輝度を比較するための領域として、画面の垂直方向(走査配線の伸びる方向に直交する方向：Ｙ方向)に近接する第一の領域と第四の領域を、それぞれ所定幅（走査配線（Ｘ）方向の長さ）で、かつ走査配線方向の所定の位置に規定できるものであることが好適である。
【０３４４】
ここで該第一の領域と第四の領域は略同一な画像データで形成されるものである。第一の領域と第四の領域を形成する画像データはそれぞれ階調値にして最大階調値の５０パーセント以上であるデータとする。
【０３４５】
なお、第一の領域と第四の領域の間が離れすぎていると比較しにくくなるので、第一の領域と第四の領域は近接しているとよい。
【０３４６】
ここで、近接とは隣接しているかもしくはその間隔が１０走査線以内であることを言う。また比較のためには第一の領域を形成する画像データと第四の領域を形成する画像データは同一であることが特に好ましいが、階調値にして５パーセント程度の差であれば完全に同一なものでなくてもよい。
【０３４７】
なお、比較のためには第一の領域と第四の領域は或る程度の明るさを持つことが求められる。よって第一の領域と第四の領域を形成する画像データはそれぞれ階調値にして最大階調値の５０パーセント以上であるとよく、特に好適には７０パーセント以上のデータであるとよい。
【０３４８】
また、前記所定幅として走査配線上に隣接する１０画素分の幅以上の幅を取れるように設定するのが好ましい。
【０３４９】
また、第一領域が含む走査配線数は複数であると好適であり、特に５本以上が好ましく、１０本以上であると更に好ましい。
【０３５０】
また、第四領域が含む走査配線数は複数であると好適であり、特に５本以上が好ましく、１０本以上であると更に好ましい。
【０３５１】
また、電圧降下の基準位置(給電端)から近い位置では電圧降下の影響が視認しにくいので、第四の領域が給電端から十分に遠い位置に規定できるようにするとよい。具体的には、給電端から画面の走査配線方向の長さの３０パーセント以上はなれた位置から第四の領域を規定できる調整用所定画像データであることが望ましい。特に具体的には走査配線の両側から給電を行う構成においては、第四の領域を走査配線の中央近傍に設定できる調整用所定画像データであることが望ましく、走査配線の片側から給電を行う構成においては、第四の領域を走査配線の中央近傍から給電端の反対側に近い方に設定できる調整用所定画像データであることが望ましい。
【０３５２】
（２）第四の領域と走査配線を共有する領域であってかつ画面上の第四の領域を除く領域である第三の領域と、第一の領域と走査配線を共有する領域であって第三の領域と走査配線方向の位置が同じである第二の領域にそれぞれ対応する画像データを調整用所定画像データが含むことが好適である。
【０３５３】
ここで、第二の領域は第一の領域と共有する走査線上で十分に電圧降下を発生させる領域となり、第三の領域は第四の領域と共有する走査線上での電圧降下を第二の領域での電圧降下に対して相対的に抑制した領域となるように調整用所定画像データを設定する。
【０３５４】
例えば、第二の領域において調整用所定画像データによって同時に駆動状態に制御される素子の数が、第三の領域において調整用所定画像データによって同時に駆動状態に制御される素子の数よりも多くなるようにすればよい。
【０３５５】
ここで電圧降下の影響を評価しやすくするためには、特に第一の領域と重なる一走査配線（＝第二の領域と重なる一走査配線）上の全素子のうちの５５パーセント以上、特に好適には７０パーセント以上の素子(第一の領域を構成する素子を含む)を同時に駆動状態にするデータを含む調整用所定画像データが望ましい。
【０３５６】
また、特に第三の領域の一走査配線(第四の領域の一走査配線)上の全素子のうちの同時に駆動状態にされる素子(第四の領域を構成する素子を含む)が５０パーセント以下になる調整用所定画像データが好ましい。
【０３５７】
このような条件を満たす調整用所定画像データを用いて表示を行い、第一の領域と第四の領域の輝度を比較することによって、電圧降下の影響の程度を容易に認識することが可能となる。
【０３５８】
なお、図２４に示した十文字のパターンにおいては縦の明線と横の明線の交差している領域が第一の領域に相当し、横明線から、縦の明線部分を除いた領域が第二の領域に相当する。縦明線のうちの横明線との交差領域の上もしくは下もしくはその両方の領域を第四の領域として規定できる。背景の黒い部分（のうちの第四の領域の横方向に位置する領域）が、第三の領域に相当する。
【０３５９】
図２４ではいずれの明部も該明部を形成するための素子を最大階調値で駆動している。
【０３６０】
また、上述した、白の背景に黒の四角状のパターン(四角状の暗部)を表示した例では、第四の領域は、黒の四角状の領域以外であり、かつ該黒の四角状の領域と走査配線を共有する領域のうちの全部もしくは任意の一部の領域として規定できる。
【０３６１】
特に、第四の領域として中央部近傍を見ると電圧降下の影響の程度を視認しやすい。該黒の四角状のパターンを少なくとも含み、かつ第四の領域以外の領域であって、かつ第四の領域の横方向に並ぶ領域が第三の領域となる。
【０３６２】
第四の領域の上もしくは下もしくはその両方の領域を第一の領域として規定することができ、第一、第三、第四の領域以外の領域が第二の領域となる。
【０３６３】
調整者は、最初の補正条件を反映して表示された画像をみて、この条件でよいと判断した場合はリモコンで調整モードの終了を指示する。それ以降補正データ算出回路１４の調整回路ではゲイン０を補正条件として用いる。セレクタ１３０２は逆γ処理部１７からの入力を出力するように切り替えられ、以降この補正条件にしたがって補正された補正画像データ（ただしこの場合はゲインが０なので実質的な補正は無い）に基づく表示が行われる。
【０３６４】
調整者が最初の補正条件に基づいて表示された画像を見て、補正が不足していると判断したときには、補正を強めるようにリモコンを介して指示する。本実施の形態の場合、補正データに乗算するゲインの大きさがより大きいゲインの値へと変更される。
【０３６５】
以降、調整者が最も好適であると判断する調整用画像が表示されるまでこの手続を繰り返す。
【０３６６】
なお、この操作はリモコンを介したものに限らず、例えば画像表示装置に設けられた制御装置（例えばフロントパネルに設けられた操作ボタン１３０６）を介して行ってもよく、またその他のインタフェース（例えばＲＳ２３２ポート１３０８）を介して行ってもよい。
【０３６７】
また、表示パネル１の配線の抵抗値のばらつき（個体差）や表示素子の特性のばらつき（個体差）などがあり、画像表示装置の製造時に調整を行う場合には、パターンジェネレータ１３０３を画像表示装置に付随して設けておく必要はなく、調整時のみパターンジェネレータを接続して調整を行ってもよい。
【０３６８】
なお、図１３におけるフラッシュメモリ１３０７は、次回電源投入時でも、あらためて調整を行わなくてもよいように、決定された補正条件を記憶するために備えられている。
【０３６９】
なお、以上の実施形態においては、選択する補正条件として補正データに乗算するゲインを例示したが、これに限るものではない。例えば式８の右辺をＩＦ×βと置き換え、このβの値をコントローラから調整してもよい。
【０３７０】
なお、これは素子電流に乗算する係数βの値を変えているが、物理的な意味としては、実際に流れる素子電流の値を調整し、補正データを算出するための電圧降下量を調整している、と考えることもできる。
【０３７１】
このようにすれば、表示パネル製造時の画像表示素子の僅かな特性の違いや、長時間使用した後の画像表示素子の特性劣化を良好に調整することができる。
【０３７２】
また、別の構成としては、補正条件としては、電圧降下量を放出電流に変換するためのテーブルメモリ１１０（図２０）に記載されている“電圧降下量”対“放出電流量”の特性カーブの内容を設定してもよい。
【０３７３】
また、別の構成として、パターンジェネレータに記憶させておくパターンは、電圧降下量を算出する際に用いる式６の配線抵抗値を可変した際の補正画像データであってもよい。
【０３７４】
このようにすれば、表示パネル製造時の画像表示素子の僅かな配線抵抗値の違いなどがあっても、良好に調整を行うことができる。
【０３７５】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、入力画像データに対し、離散的な画像データの基準値を設定するとともに、行配線上に基準点を設定し、該基準点における、画像データ基準値の大きさの画像データに対する補正データを算出していた。
【０３７６】
更に離散的に算出された補正データを補間することにより、入力された画像データの水平表示位置と、その大きさに応じた補正データを算出し、画像データと加算することにより、補正を実現していた。
【０３７７】
一方、上述の構成とは別に下記の構成によっても同様な補正が行える。
【０３７８】
離散的な水平位置と、画像データ基準値に対する、画像データの補正結果（すなわち前記離散補正データと画像データ基準値の和）を算出し、更に離散的に算出された補正結果を補間し、入力された画像データの水平表示位置と、その大きさに応じた補正結果を算出し、その補正結果に応じて変調を行ってもよい。
【０３７９】
この構成では、離散的に補正結果を算出する際に、画像データと補正データの加算を予め行っているため、補間後に画像データと補正データの加算を行う必要はない。
【０３８０】
以上説明した実施形態の画像表示装置によれば、走査配線の抵抗によって発生する電圧降下の影響を好適に補正することができる。
【０３８１】
更に、画像表示装置の調整方法によれば、補正の状態を評価しにくい場合でも、好適な補正条件を簡単に設定することが可能となる。
【０３８２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば補正条件を好適に決定できる画像表示装置、及び画像表示装置の調整方法を実現することができる。
【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】電圧降下の影響を説明する図である。
【図６】縮退モデルを説明する図である。
【図７】離散的に算出した電圧降下量を示すグラフである。
【図８】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９】画像データの大きさが６４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１２８の場合の補正データの算出例を示す図である。
【図１１】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１２】補正データの補間方法を説明するための図である。
【図１３】補正回路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１４】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１５】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１６】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１７】画像表示装置の変調回路の構成及び動作を説明する図である。
【図１８】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１９】画像表示装置の補正データ算出回路の構成を示すブロック図である。
【図２０】画像表示装置の離散的補正データ算出部の構成を示すブロック図である。
【図２１】補正データ補間部の構成を示すブロック図である。
【図２２】直線近似手段の構成を示すブロック図である。
【図２３】画像表示装置のタイミングチャートである。
【図２４】調整用データのもととなる所定画像データの一例を示す図である。
【符号の説明】
１ 表示パネル
２ 走査回路
８ パルス幅変調回路
１２ 加算器
１４ 補正データ算出回路
１７ 逆γ処理部
１９ 遅延回路
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
１１０ テーブルメモリ
１０７ａ，１０７ｂ，１０７ｃ コンパレータ
１２３，１２４ デコーダ
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
１３０１ リミッタ
１３０２ セレクタ
１３０３ パターンジェネレータ
１３０４ コントローラ
１３０５ リモコン受光部
１３０６ フロントパネル操作ボタン
１３０７ フラッシュメモリ
１３０８ ＲＳ２３２

Claims (10)

1. マトリクス配線を構成する複数の行配線及び複数の列配線を介して駆動され、画像表示に用いられる複数の画像表示素子と、
   前記行配線を順次選択する走査回路と、
   前記走査回路によって選択された行配線に接続される複数の前記画像表示素子をそれぞれ変調する信号を前記複数の列配線に供給する変調回路と、
   を備える画像表示装置であって、
   予め記憶している調整用所定画像データを出力するパターン出力回路と、
   通常表示を行うときには画像表示装置外部から入力された画像データを出力し、補正条件の調整を行うときには前記パターン出力回路から入力された画像データを出力する選択回路と、
   該選択回路から入力された画像データを補正し補正画像データを算出する補正画像データ算出回路と、を有し、
   前記補正画像データ算出回路は、前記補正のための補正条件を外部からの制御により選択し、該選択された補正条件に基づいて補正画像データを算出するものであり、
   前記補正画像データ算出回路は、
   前記行配線で生じる電圧降下を補償できる補正データを、同一行配線に沿って設定された複数の基準点のそれぞれに対して算出するものであり、それぞれが複数の前記画像表示素子を含む複数のブロックの一つに前記複数の基準点の一つが対応しており、ブロック内の複数の前記画像表示素子の点灯状態を示す統計量をブロック毎に求め、該統計量に基づいて前記補正データを算出するものであることを特徴とする画像表示装置。
2. 前記補正画像データ算出回路は、前記選択された補正条件に基づいて電圧降下を算出する際に用いる素子に流れる電流の大きさを設定することを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
3. 前記補正画像データ算出回路は、前記選択された補正条件に基づいて電圧降下を算出する際に用いる走査配線の配線抵抗の大きさを設定することを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
4. 前記補正画像データ算出回路は、前記各基準点以外の位置に対応する前記補正データを前記複数の基準点に対応する前記補正データを補間することによって得ることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像表示装置。
5. 前記変調回路は、入力されるデータに応じてパルス幅変調信号を発生する回路であり、前記補正画像データ算出回路は、前記走査回路が一つの行配線を選択する期間内に離散的に設定した複数の時点の電圧降下量を予測計算し、パルス幅変調の開始時刻から、前記複数の時点まで駆動がなされた際に発生する電圧降下による放出電流の低下量を予測計算するとともに、該放出電流の低下量を補うための補正データを、各々の時点に対応して算出することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像表示装置。
6. 前記補正画像データ算出回路は、前記複数の時点以外の時点に対応する前記補正データを前記複数の時点に対応する前記補正データを補間することによって得ることを特徴とする請求項５に記載の画像表示装置。
7. 前記調整用所定画像データは、行配線の伸びる方向と直交する方向に近接する第一の領域及び第四の領域をそれぞれ形成する、第一の領域を形成するデータと第四の領域を形成するデータであって、それぞれが最大階調値の５０パーセント以上であり、かつ、互いに略同一の階調値を有するデータと、前記第四の領域と前記行配線方向に並んで位置する領域である第三の領域を形成するデータと、前記第一の領域と前記行配線方向に並んで位置する領域である第二の領域を形成するデータと、を含んでおり、前記第二の領域を形成するデータは、第三の領域を形成するデータよりも、行配線上での電圧降下をより多く生じさせるデータであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像表示装置。
8. 前記調整用所定画像データは、第一の領域と重なる一行配線上の全素子のうちの５５パーセント以上の素子を同時に駆動状態にするデータを含んでいることを特徴とする請求項７に記載の画像表示装置。
9. 前記調整用所定画像データは、前記行配線への給電端から、表示画面の前記行配線方向の長さの３０パーセント以上はなれた位置から始まる領域を、前記第一の領域及び第四の領域として規定するデータであることを特徴とする請求項７に記載の画像表示装置。
10. 前記画像表示素子は、冷陰極素子であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の画像表示装置。

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