JP3592126B2

JP3592126B2 - 画像表示装置及びその制御方法

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Publication number: JP3592126B2
Application number: JP05205599A
Authority: JP
Inventors: 宗棋安藤; 直人阿部
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-02-26
Filing date: 1999-02-26
Publication date: 2004-11-24
Anticipated expiration: 2019-02-26
Also published as: JP2000250463A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像表示装置に関し、特にＡＢＬ（自動輝度制限回路）を有する画像表示装置及びその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
画像表示装置の中にはその表示輝度を制限するためのＡＢＬ（自動輝度制限回路）を有するものがある。通常、ＡＢＬは消費電力抑制等の目的で、画面の平均表示輝度が大きくなりすぎないように制御を行う。この制御の応答速度は消費電力抑制等の観点からは速いほうがよいが、あまり速くすると画面の表示輝度が不安定になってしまう。よって一般的にはある程度の時定数をもって応答を遅らせて表示輝度を制御している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように応答を遅らせると、画像の輝度が変化してから遅れて制御が行われるために、画像の輝度が大きく変化した瞬間は制御が行われず、それより遅れて徐々に画像の輝度が変化する。このような輝度の変化は、画像の観察者に対して視覚的な違和感を与える。
【０００４】
本発明は上記従来例に鑑みてなされたもので、映像信号の変化に応じて表示輝度を制御することにより消費電力の増大や表示面の発熱を抑えることができるとともに、制御による視覚的な違和感を生じない画像表示装置装置およびその制御方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【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形成装置は以下のような構成を備える。
【０００６】
表示画像の平均輝度を求める平均輝度検出手段と、前記平均輝度に応じて表示輝度を制御する制御手段とを有する画像表示装置であって、画像信号のフレーム間の相関性を検出するフレーム相関度検出手段を有し、前記制御手段は、前記フレーム相関度に応じて自動輝度制御回路のゲインを設定することにより、前記フレーム相関度が大きいときは前記表示輝度の変化を遅くし、前記フレーム相関度が小さいときは前記表示輝度の変化を速くするように制御する。あるいは、表示画像の平均輝度を求める平均輝度検出手段と、前記平均輝度に応じて表示輝度を制御する制御手段とを有する画像表示装置であって、画像信号のフレーム間の相関性を検出するフレーム相関度検出手段を有し、前記制御手段は、前記フレーム相関度を所定のしきい値と比較し、その結果に応じて設定された前記表示輝度の変化の速さで、前記表示輝度を制御する。
【０００７】
また、本発明の画像表示方法は以下のような工程を備える。すなわち、表示画像の平均輝度を求め、画像信号のフレーム間の相関性を検出し、前記平均輝度に応じて表示輝度を制御する画像表示装置の制御方法であって、前記フレーム間の相関性をフレーム相関度として数値化し、前記フレーム相関度を所定のしきい値と比較して、その結果に応じて設定された前記表示輝度の変化の速さで、前記表示輝度を制御する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の好適な実施例として画像表示装置に使用する表示パネルは、基本的には薄型の真空容器内に、基板上に多数の電子源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とを対向して備えている。冷陰極素子は、例えばフォトリソグラフィー・エッチングのような製造技術を用いれば基板上に精密に位置決めして形成できるため、微小な間隔で多数個を配列することが可能である。しかも、従来からＣＲＴ等で用いられてきた熱陰極と比較すると、陰極自身や周辺部が比較的低温な状態で駆動できるため、より微細な配列ピッチのマルチ電子源を容易に実現できる。
【０００９】
マトリクス画像表示パネルの構成と製造法については後述する。
【００１０】
図１に第１の実施例の画像表示装置の構成を示す。
【００１１】
表示パネル１は、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ッ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放出される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を得ている。Ａ／Ｄコンバータ３は、不図示のＲＧＢデコーダーによりデコードされて入力された映像信号をデジタル信号に変換する。フレームメモリ４は、１フレーム分映像信号をの映像信号を記憶する。信号処理部７は、映像信号に輝度、色度調整やガンマ処理や輪郭強調処理などの処理を施す。ＰＷＭパルス制御部８は、映像信号を表示パネル１に適応した駆動信号に変換する。Ｖｆ制御部１０は、表示パネル１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１１は、トランジスタなどのスイッチ手段により構成され、毎水平１周期（行選択期間）ごとにＶｆ制御部１０からの駆動出力をＰＷＭパルス制御部８から出力されるＰＷＭパルス期間だけパネル列電極に出力する。行選択制御部１２は、表示パネル１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１３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１２から出力される行選択パルスに応じたＶｆ制御部１０からの駆動出力を表示パネル１に出力する。高電圧発生部１４は、表示パネル１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れるために加速する加速電圧を発生する。タイミング制御部１８は各ブロックの動作のタイミングを制御する。システム制御部２１は各ブロックの動作の制御を行う。輝度・色差分離部３１は映像信号の輝度成分と色差成分の分離を行う。フレーム相関度検出部３２は映像信号のフレーム毎の相関度を計算する。平均輝度検出部３３はフレームの平均輝度Ｓ６を計算する。ＡＢＬゲイン計算部３４は、平均輝度Ｓ６とフレーム相関度Ｓ８をもとにＡＢＬのゲインＳ９を計算する。
【００１２】
信号Ｓ１は入力映像信号である。信号Ｓ２はデジタイズされた映像信号である。信号Ｓ３はフレームメモリに書き込む映像信号である。信号Ｓ４はフレームメモリから読み出された映像信号である。信号Ｓ５は輝度・色差分離部３１によって映像信号より分離された輝度信号である。信号Ｓ６は平均輝度検出部によって計算されたフレームの平均輝度である。信号Ｓ７は輝度・色差分離部３１によって映像信号より分離された色差信号である。信号Ｓ８はフレーム相関度検出部３２によって計算されたフレーム相関度である。信号Ｓ９はＡＢＬゲイン計算部３４によって計算されたＡＢＬのゲインである。信号Ｓ１０は信号処理部によって加工された映像信号である。
【００１３】
通常の画像表示動作時においては、入力された映像信号Ｓ１はＡ／Ｄ部３にて必要な階調数でデジタイズされてデジタル映像信号Ｓ２に変換され、いったんフレームメモリ４に貯えられた後、信号処理部７に送られる。信号処理部７で画像信号の輝度、色度調整やガンマ処理や輪郭強調処理などが行われた信号Ｓ１０は、ＰＷＭパルス発生部８にて水平１周期（行選択期間）毎にシリアル／パラレル変換され、各列毎にＰＷＭ変調される。ＰＷＭ変調されたパルスは列駆動出力ＳＷ部１１に出力される。
【００１４】
表示パネル１の行選択は、行選択制御部１２が、垂直有効表示期間の先頭に合せたスタートパルスを行選択期間毎に順次シフトした信号をもとに行駆動出力ＳＷ部１３に選択パルスを出力することにより行われる。
【００１５】
図２は、ＡＢＬ処理を行うときの、データの流れと対応する処理工程を示すデータフローである。以下、図１と図２に沿って処理の説明を行う。
【００１６】
入力映像信号Ｓ１はＡ／Ｄ部３にてデジタイズされ、デジタル映像信号Ｓ２に変換される。
【００１７】
デジタル映像信号Ｓ２はフレームメモリ４への書き込み（Ｓ３）が行われると同時に、輝度・色差分離部３１によって輝度信号Ｓ５と色差信号Ｓ７とに分離される。
【００１８】
輝度信号Ｓ５から、平均輝度検出部３３によってフレームの平均輝度Ｓ６が算出される。
【００１９】
前フレームと現フレームの色差信号Ｓ７の差分から、フレーム相関度検出部３２によって前フレームと現フレームとの相関度Ｓ８が算出される。
【００２０】
フレームの平均輝度Ｓ６とフレーム相関度Ｓ８から、ＡＢＬゲイン計算部３４によって、表示パネル１の発光輝度を映像の平均輝度に応じて調節するためのＡＢＬゲインＳ９が計算される。このゲインは映像の平均輝度が高ければ表示パネル１の発光輝度を落とすような関係を持つように計算される。
【００２１】
また映像輝度の急激な変化による視覚的な影響を軽減するために、ゲインはある時定数を持って徐々に変化させる。その時の時定数は、フレームの相関度に応じて変化させられる。フレームの相関度が低い場合には、輝度が大きく変化しても視覚的な影響は小さいので、時定数を小さくして輝度のゲインを速く変化させる。フレームの相関度が高い場合には、輝度が大きく変化すると視覚的な影響が大きくなるので、時定数を大きくして輝度のゲインをゆっくり変化させる。
【００２２】
ＡＢＬゲインＳ９はシステム制御部２１に送られ、信号処理部７の輝度ゲインとして設定される。信号処理部７は輝度ゲインに従ってフレームメモリから読み出された映像信号Ｓ４に演算処理を施し、表示信号Ｓ１０を生成する。
【００２３】
表示信号Ｓ１０はＰＷＭパルス制御部８によって表示パネル１を駆動する駆動信号へと変換され、表示パネル１が駆動されて画像が表示される。
【００２４】
次に、フレーム相関度の検出アルゴリズムの例を説明する。
【００２５】
表示領域全体をｍ×ｎのメッシュに分割し、各領域での正規化した色差信号の平均値を算出して、第ｉ行ｊ列の領域の平均値をＩｉｊ（ｉ＝０…ｎ，ｊ＝０…ｍ）とする。また、前フレームでのその領域における同様の平均値をＩ’ｉｊとする。このとき、各ブロックにおいてフレーム間の色差信号の差の絶対値
｜Ｉｉｊ−Ｉ’ｉｊ｜
は、そのブロックのフレーム間相関を表す。そしてその値のフレーム全体にわたる合計
Σ（ｉ＝０−ｍ）Σ（ｊ＝０−ｎ）｜Ｉｉｊ−Ｉ’ｉｊ｜
は表示領域全体のフレーム間相関を表す。なお、Σ（ｉ＝０−ｍ）Ｘｉは、Ｘ０〜Ｘｍの和を表す。
【００２６】
この値は相関が低いほど大きい値を取るので、逆数をとって相関が高いほど大きい値になるようにする。さらに相関が最大のときに１となるように正規化すると、
Ａ０＝ｍｎ／（ｍｎ＋Σ（ｉ＝０−ｍ）Σ（ｊ＝０−ｎ）｜Ｉｉｊ−Ｉ’ｉｊ｜）
となり、このＡ０をフレーム相関度とする。これは前後のフレームのブロック毎の色差信号の差を合計して逆数をとって正規化したもので、フレーム間の相関が最大、すなわち前後のフレームが同じ場合に１になり、相関度が低くなるにつれ小さい値を取る。ただし、この式では前後のフレームで同じ位置の情報しか比較していない。映像信号では、画面全体が動くといった状況も考えられ、その場合はフレームの相関度が高い場合でもＡ０の大きさは小さくなってしまう。
【００２７】
そこで、前フレームを行および列方向にそれぞれｕ，ｖだけずらして比較するように拡張して
Ａｕｖ＝（ｍ−ｕ）（ｎ−ｖ）／（ｍｎ＋Σ（ｉ＝０−ｍ）Σ（ｊ＝０−ｎ）｜Ｉｉｊ−Ｉ’（ｉ−ｕ）（ｊ−ｖ）｜）
が動きに対応したフレーム相関度となる。
【００２８】
そして、ｕ：０→ｍ，ｖ：０→ｎとしたときのＡｕｖの最大値を、フレーム相関度Ａとしてフレーム相関度検出部の出力とする。
【００２９】
次に、表示パネル１の発光輝度のゲインを決定する方法の例を説明する。
【００３０】
まず、時定数を持ったフレームの平均輝度Ｌｔを算出する。これは輝度の急激な変化に対して過敏に反応しないように、変化に時定数Ｔを持たせた輝度である。
【００３１】
Ｌｔ＝（Ｌ＋Ｔ・Ｌ０）／（１＋Ｔ）
ここで、Ｌは注目フレームの時定数を持たない単純な平均輝度であり、Ｌ０は直前のフレームのＬｔである。すなわち、平均輝度Ｌｔは、注目フレームの単純平均輝度Ｌと直前のフレームの平均輝度Ｌ０に対してそれぞれ１／（１＋Ｔ），Ｔ／（１＋Ｔ）で重み付けした平均値で与えられる。Ｔ＝０のときには、前フレームの影響を全く受けず、平均輝度Ｌｔは単純平均Ｌそのものとなり、そこからＴを大きくしていくとＬｔは直前のフレームの平均輝度Ｌ０に近づいていく。すなわち、Ｔの値が大きいほど、注目フレームの平均輝度Ｌｔと直前のフレームの平均輝度Ｌ０との差が小さくなり、フレーム間の平均輝度の差は小さくなる。逆に、Ｔの値が小さいほど、フレーム間の平均輝度の差は単純平均輝度Ｌ０の差に近づく。このため、例えば単純平均輝度がある値Ｌ１のフレームが幾つか続き、フレームＦで他の値Ｌ２に変化してその単純平均輝度のフレームが幾つか続く場合を想定する。この場合、Ｔ＝０であれば、各フレームの平均輝度Ｌｔは各フレームごとに独立して与えられるために、単純平均輝度が変化したフレームＦの時点でただちにＬ１からＬ２に変化する。しかしＴに０より大きな値を与えておけば、Ｔの値に応じて徐々にＬｔは増大してＬ２に収束する。このように、時定数Ｔによって、平均輝度Ｌｔの変化の速さを制御することができる。
【００３２】
そしてこの式を、フレーム相関度に応じて変化させるように拡張する。
【００３３】
Ｌｔ＝（Ｌ＋Ｔ・Ａ・Ｌ０）／（１＋Ｔ・Ａ）
時定数Ｔは所定値に固定されているために、こうすることによってフレーム相関度Ａが大きくなるほどＬ０の重みが大きくなって平均輝度のフレーム間の変化がゆっくりとなり、小さいほどＬの重みが大きくなって変化が速くなる。
【００３４】
そして、ゲインＧは、
Ｇ＝（１−Ｇｍ）（１−Ｌｔ）／Ｌｓ＋Ｇｍ
で与えられる。ただし、Ｇ＞１となったらＧ＝１とする。また、Ｇｍは平均輝度が最大のときのゲイン（最小ゲイン）、ＬｓはＡＢＬがかかり始める平均輝度とする。
【００３５】
以上のようにしてゲインを求め、システム制御部２１によって表示輝度を設定することで、平均輝度Ｌｔが大きければゲインＧは小さくなり、平均輝度Ｌｔが小さければゲインＧは大きくなる。この結果、ＡＢＬによって輝度は所定の値に抑制される。
【００３６】
また、注目フレームとその直前のフレームの相関度が高い場合には、フレーム間の平均輝度の変化が小さくなるために、ゲインの変化も小さくなって、ＡＢＬによる輝度の変化も小さく抑えられる。逆に、注目フレームとその直前のフレームの相関度が低い場合には、フレーム間の平均輝度の変化量は各フレームの単純な平均輝度の変化量に近づく。そのために、ＡＢＬのゲインも、各フレームの単純な平均輝度を制限するように与えられ、フレーム間の輝度の変化を小さく抑えるという機能は働かなくなる。
【００３７】
（表示パネルの構成と製造法）
次に、本発明を適用した画像表示装置の表示パネルの構成と製造法について、具体的な例を示して説明する。
【００３８】
図６は、実施例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１部を切り欠いて示している。
【００３９】
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。気密容器を組み立てるにあたっては、各部材の接合部に十分な強度と気密性を保持させるため封着する必要があるが、たとえばフリットガラスを接合部に塗布し、大気中あるいは窒素雰囲気中で、摂氏４００〜５００度で１０分以上焼成することにより封着を達成した。気密容器内部を真空に排気する方法については後述する。
【００４０】
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ＮｘＭ個形成されている。（Ｎ，Ｍは２以上の正の整数であり、目的とする表示画素数に応じて適宜設定される。たとえば、高品位テレビジョンの表示を目的とした表示装置においては、Ｎ＝３０００，Ｍ＝１０００以上の数を設定することが望ましい。本実施例においては、Ｎ＝３０７２，Ｍ＝１０２４とした。）前記ＮｘＭ個の冷陰極素子は、Ｍ本の行方向配線１００３とＮ本の列方向配線１００４により単純マトリクス配線されている。前記、１００１〜１００４によって構成される部分をマルチ電子ビーム源と呼ぶ。なお、マルチ電子ビーム源の製造方法や構造については、後で詳しく述べる。
【００４１】
本実施例においては、気密容器のリアプレート１００５にマルチ電子ビーム源の基板１００１を固定する構成としたが、マルチ電子ビーム源の基板１００１が十分な強度を有するものである場合には、気密容器のリアプレートとしてマルチ電子ビーム源の基板１００１自体を用いてもよい。
【００４２】
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。本実施例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。各色の蛍光体は、たとえば図７の（Ａ）に示すようにストライプ状に塗り分けられ、蛍光体のストライプの間には黒色の導電体１０１０が設けてある。黒色の導電体１０１０を設ける目的は、電子ビームの照射位置に多少のずれがあっても表示色にずれが生じないようにする事や、外光の反射を防止して表示コントラストの低下を防ぐ事、電子ビームによる蛍光膜のチャージアップを防止する事などである。黒色の導電体１０１０には、黒鉛を主成分として用いたが、上記の目的に適するものであればこれ以外の材料を用いても良い。
【００４３】
また、３原色の蛍光体の塗り分け方は前記図７（Ａ）に示したストライプ状の配列に限られるものではなく、たとえば図７（Ｂ）に示すようなデルタ状配列や、それ以外の配列であってもよい。
【００４４】
なお、モノクロームの表示パネルを作成する場合には、単色の蛍光体材料を蛍光膜１００８に用いればよく、また黒色導電材料は必ずしも用いなくともよい。
【００４５】
また、蛍光膜１００８のリアプレート側の面には、ＣＲＴの分野では公知のメタルバック１００９を設けてある。メタルバック１００９を設けた目的は、蛍光膜１００８が発する光の一部を鏡面反射して光利用率を向上させる事や、負イオンの衝突から蛍光膜１００８を保護する事や、電子ビーム加速電圧を印加するための電極として作用させる事や、蛍光膜１００８を励起した電子の導電路として作用させる事などである。メタルバック１００９は、蛍光膜１００８をフェースプレート基板１００７上に形成した後、蛍光膜表面を平滑化処理し、その上にＡｌを真空蒸着する方法により形成した。なお、蛍光膜１００８に低電圧用の蛍光体材料を用いた場合には、メタルバック１００９は用いない。
【００４６】
また、本実施例では用いなかったが、加速電圧の印加用や蛍光膜の導電性向上を目的として、フェースプレート基板１００７と蛍光膜１００８との間に、たとえばＩＴＯを材料とする透明電極を設けてもよい。
【００４７】
また、Ｄｘ１〜ＤｘｍおよびＤｙ１〜ＤｙｎおよびＨｖは、当該表示パネルと不図示の電気回路とを電気的に接続するために設けた気密構造の電気接続用端子である。Ｄｘ１〜Ｄｘｍはマルチ電子ビーム源の行方向配線１００３と、Ｄｙ１〜Ｄｙｎはマルチ電子ビーム源の列方向配線１００４と、Ｈｖはフェースプレートのメタルバック１００９と電気的に接続している。
【００４８】
また、気密容器内部を真空に排気するには、気密容器を組み立てた後、不図示の排気管と真空ポンプとを接続し、気密容器内を１０のマイナス７乗［Ｔｏｒｒ］程度の真空度まで排気する。その後、排気管を封止するが、気密容器内の真空度を維持するために、封止の直前あるいは封止後に気密容器内の所定の位置にゲッター膜（不図示）を形成する。ゲッター膜とは、たとえばＢａを主成分とするゲッター材料をヒーターもしくは高周波加熱により加熱し蒸着して形成した膜であり、該ゲッター膜の吸着作用により気密容器内は１ｘ１０マイナス５乗ないしは１ｘ１０マイナス７乗［Ｔｏｒｒ］の真空度に維持される。
【００４９】
以上、本発明実施例の表示パネルの基本構成と製法を説明した。
【００５０】
次に、前記実施例の表示パネルに用いたマルチ電子ビーム源の製造方法について説明する。本発明の画像表示装置に用いるマルチ電子ビーム源は、冷陰極素子を単純マトリクス配線した電子源であれば、冷陰極素子の材料や形状あるいは製法に制限はない。したがって、たとえば表面伝導型放出素子やＦＥ型、あるいはＭＩＭ型などの冷陰極素子を用いることができる。
【００５１】
ただし、表示画面が大きくてしかも安価な表示装置が求められる状況のもとでは、これらの冷陰極素子の中でも、表面伝導型放出素子が特に好ましい。すなわち、ＦＥ型ではエミッタコーンとゲート電極の相対位置や形状が電子放出特性を大きく左右するため、極めて高精度の製造技術を必要とするが、これは大面積化や製造コストの低減を達成するには不利な要因となる。また、ＭＩＭ型では、絶縁層と上電極の膜厚を薄くてしかも均一にする必要があるが、これも大面積化や製造コストの低減を達成するには不利な要因となる。その点、表面伝導型放出素子は、比較的製造方法が単純なため、大面積化や製造コストの低減が容易である。また、発明者らは、表面伝導型放出素子の中でも、電子放出部もしくはその周辺部を微粒子膜から形成したものがとりわけ電子放出特性に優れ、しかも製造が容易に行えることを見いだしている。したがって、高輝度で大画面の画像表示装置のマルチ電子ビーム源に用いるには、最も好適であると言える。そこで、上記実施例の表示パネルにおいては、電子放出部もしくはその周辺部を微粒子膜から形成した表面伝導型放出素子を用いた。そこで、まず好適な表面伝導型放出素子について基本的な構成と製法および特性を説明し、その後で多数の素子を単純マトリクス配線したマルチ電子ビーム源の構造について述べる。
（表面伝導型放出素子の好適な素子構成と製法）
電子放出部もしくはその周辺部を微粒子膜から形成する表面伝導型放出素子の代表的な構成には、平面型と垂直型の２種類があげられる。
（平面型の表面伝導型放出素子）
まず最初に、平面型の表面伝導型放出素子の素子構成と製法について説明する。図８に示すのは、平面型の表面伝導型放出素子の構成を説明するための平面図（ａ）および断面図（ｂ）である。図中、１１０１は基板、１１０２と１１０３は素子電極、１１０４は導電性薄膜、１１０５は通電フォーミング処理により形成した電子放出部、１１１３は通電活性化処理により形成した薄膜である。
【００５２】
基板１１０１としては、たとえば、石英ガラスや青板ガラスをはじめとする各種ガラス基板や、アルミナをはじめとする各種セラミクス基板、あるいは上述の各種基板上にたとえばＳｉＯ２を材料とする絶縁層を積層した基板、などを用いることができる。
【００５３】
また、基板１１０１上に基板面と平行に対向して設けられた素子電極１１０２と１１０３は、導電性を有する材料によって形成されている。たとえば、Ｎｉ，Ｃｒ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ｐｄ，Ａｇ等をはじめとする金属、あるいはこれらの金属の合金、あるいはＩｎ２Ｏ３ −ＳｎＯ２をはじめとする金属酸化物、ポリシリコンなどの半導体、などの中から適宜材料を選択して用いればよい。電極を形成するには、たとえば真空蒸着などの製膜技術とフォトリソグラフィー、エッチングなどのパターニング技術を組み合わせて用いれば容易に形成できるが、それ以外の方法（たとえば印刷技術）を用いて形成してもさしつかえない。
【００５４】
素子電極１１０２と１１０３の形状は、当該電子放出素子の応用目的に合わせて適宜設計される。一般的には、電極間隔Ｌは通常は数百オングストロームから数百マイクロメーターの範囲から適当な数値を選んで設計されるが、なかでも表示装置に応用するために好ましいのは数マイクロメーターより数十マイクロメーターの範囲である。また、素子電極の厚さｄについては、通常は数百オングストロームから数マイクロメーターの範囲から適当な数値が選ばれる。
【００５５】
また、導電性薄膜１１０４の部分には、微粒子膜を用いる。ここで述べた微粒子膜とは、構成要素として多数の微粒子を含んだ膜（島状の集合体も含む）のことをさす。微粒子膜を微視的に調べれば、通常は、個々の微粒子が離間して配置された構造か、あるいは微粒子が互いに隣接した構造か、あるいは微粒子が互いに重なり合った構造が観測される。
【００５６】
微粒子膜に用いた微粒子の粒径は、数オングストロームから数千オングストロームの範囲に含まれるものであるが、なかでも好ましいのは１０オングストロームから２００オングストロームの範囲のものである。また、微粒子膜の膜厚は、以下に述べるような諸条件を考慮して適宜設定される。すなわち、素子電極１１０２あるいは１１０３と電気的に良好に接続するのに必要な条件、後述する通電フォーミングを良好に行うのに必要な条件、微粒子膜自身の電気抵抗を後述する適宜の値にするために必要な条件、などである。
【００５７】
具体的には、数オングストロームから数千オングストロームの範囲のなかで設定するが、なかでも好ましいのは１０オングストロームから５００オングストロームの間である。
【００５８】
また、微粒子膜を形成するのに用いられうる材料としては、たとえば、Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｔｉ，Ｉｎ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｗ，Ｐｂ，などをはじめとする金属や、ＰｄＯ，ＳｎＯ２，Ｉｎ２Ｏ３，ＰｂＯ，Ｓｂ２Ｏ３，などをはじめとする酸化物や、ＨｆＢ２，ＺｒＢ２，ＬａＢ６，ＣｅＢ６，ＹＢ４，ＧｄＢ４，などをはじめとする硼化物や、ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，ＴａＣ，ＳｉＣ，ＷＣ，などをはじめとする炭化物や、ＴｉＮ，ＺｒＮ，ＨｆＮ，などをはじめとする窒化物や、Ｓｉ，Ｇｅ，などをはじめとする半導体や、カーボン、などがあげられ、これらの中から適宜選択される。
【００５９】
以上述べたように、導電性薄膜１１０４を微粒子膜で形成したが、そのシート抵抗値については、１０の３乗から１０の７乗［オーム／ｓｑ］の範囲に含まれるよう設定した。
【００６０】
なお、導電性薄膜１１０４と素子電極１１０２および１１０３とは、電気的に良好に接続されるのが望ましいため、互いの一部が重なりあうような構造をとっている。その重なり方は、図８の例においては、下から、基板、素子電極、導電性薄膜の順序で積層したが、場合によっては下から基板、導電性薄膜、素子電極、の順序で積層してもさしつかえない。
【００６１】
また、電子放出部１１０５は、導電性薄膜１１０４の一部に形成された亀裂状の部分であり、電気的には周囲の導電性薄膜よりも高抵抗な性質を有している。亀裂は、導電性薄膜１１０４に対して、後述する通電フォーミングの処理を行うことにより形成する。亀裂内には、数オングストロームから数百オングストロームの粒径の微粒子を配置する場合がある。なお、実際の電子放出部の位置や形状を精密かつ正確に図示するのは困難なため、図８においては模式的に示した。
【００６２】
また、薄膜１１１３は、炭素もしくは炭素化合物よりなる薄膜で、電子放出部１１０５およびその近傍を被覆している。薄膜１１１３は、通電フォーミング処理後に、後述する通電活性化の処理を行うことにより形成する。
【００６３】
薄膜１１１３は、単結晶グラファイト、多結晶グラファイト、非晶質カーボン、のいずれかか、もしくはその混合物であり、膜厚は５００［オングストローム］以下とするが、３００［オングストローム］以下とするのがさらに好ましい。
【００６４】
なお、実際の薄膜１１１３の位置や形状を精密に図示するのは困難なため、図８においては模式的に示した。また、平面図（ａ）においては、薄膜１１１３の一部を除去した素子を図示した。
【００６５】
以上、好ましい素子の基本構成を述べたが、実施例においては以下のような素子を用いた。
【００６６】
すなわち、基板１１０１には青板ガラスを用い、素子電極１１０２と１１０３にはＮｉ薄膜を用いた。素子電極の厚さｄは１０００［オングストローム］、電極間隔Ｌは２［マイクロメーター］とした。
【００６７】
微粒子膜の主要材料としてＰｄもしくはＰｄＯを用い、微粒子膜の厚さは約１００［オングストローム］、幅Ｗは１００［マイクロメータ］とした。
【００６８】
次に、好適な平面型の表面伝導型放出素子の製造方法について説明する。図９の（ａ）〜（ｄ）は、表面伝導型放出素子の製造工程を説明するための断面図で、各部材の表記は前記図８と同一である。
【００６９】
１）まず、図９（ａ）に示すように、基板１１０１上に素子電極１１０２および１１０３を形成する。
【００７０】
形成するにあたっては、あらかじめ基板１１０１を洗剤、純水、有機溶剤を用いて十分に洗浄後、素子電極の材料を堆積させる。（堆積する方法としては、たとえば、蒸着法やスパッタ法などの真空成膜技術を用ればよい。）その後、堆積した電極材料を、フォトリソグラフィー・エッチング技術を用いてパターニングし、（ａ）に示した一対の素子電極（１１０２と１１０３）を形成する。
【００７１】
２）次に、同図（ｂ）に示すように、導電性薄膜１１０４を形成する。
【００７２】
形成するにあたっては、まず前記（ａ）の基板に有機金属溶液を塗布して乾燥し、加熱焼成処理して微粒子膜を成膜した後、フォトリソグラフィー・エッチングにより所定の形状にパターニングする。ここで、有機金属溶液とは、導電性薄膜に用いる微粒子の材料を主要元素とする有機金属化合物の溶液である。（具体的には、本実施例では主要元素としてＰｄを用いた。また、実施例では塗布方法として、ディッピング法を用いたが、それ以外のたとえばスピンナー法やスプレー法を用いてもよい。）
また、微粒子膜で作られる導電性薄膜の成膜方法としては、本実施例で用いた有機金属溶液の塗布による方法以外の、たとえば真空蒸着法やスパッタ法、あるいは化学的気相堆積法などを用いる場合もある。
【００７３】
３）次に、同図（ｃ）に示すように、フォーミング用電源１１１０から素子電極１１０２と１１０３の間に適宜の電圧を印加し、通電フォーミング処理を行って、電子放出部１１０５を形成する。
【００７４】
通電フォーミング処理とは、微粒子膜で作られた導電性薄膜１１０４に通電を行って、その一部を適宜に破壊、変形、もしくは変質せしめ、電子放出を行うのに好適な構造に変化させる処理のことである。微粒子膜で作られた導電性薄膜のうち電子放出を行うのに好適な構造に変化した部分（すなわち電子放出部１１０５）においては、薄膜に適当な亀裂が形成されている。なお、電子放出部１１０５が形成される前と比較すると、形成された後は素子電極１１０２と１１０３の間で計測される電気抵抗は大幅に増加する。
【００７５】
通電方法をより詳しく説明するために、図１０に、フォーミング用電源１１１０から印加する適宜の電圧波形の一例を示す。微粒子膜で作られた導電性薄膜をフォーミングする場合には、パルス状の電圧が好ましく、本実施例の場合には同図に示したようにパルス幅Ｔ１の三角波パルスをパルス間隔Ｔ２で連続的に印加した。その際には、三角波パルスの波高値Ｖｐｆを、順次昇圧した。また、電子放出部１１０５の形成状況をモニターするためのモニターパルスＰｍを適宜の間隔で三角波パルスの間に挿入し、その際に流れる電流を電流計１１１１で計測した。
【００７６】
実施例においては、たとえば１０のマイナス５乗［ｔｏｒｒ］程度の真空雰囲気下において、たとえばパルス幅Ｔ１を１［ミリ秒］、パルス間隔Ｔ２を１０［ミリ秒］とし、波高値Ｖｐｆを１パルスごとに０．１［Ｖ］ずつ昇圧した。そして、三角波を５パルス印加するたびに１回の割りで、モニターパルスＰｍを挿入した。フォーミング処理に悪影響を及ぼすことがないように、モニターパルスの電圧Ｖｐｍは０．１［Ｖ］に設定した。そして、素子電極１１０２と１１０３の間の電気抵抗が１ｘ１０の６乗［オーム］になった段階、すなわちモニターパルス印加時に電流計１１１１で計測される電流が１ｘ１０のマイナス７乗［Ａ］以下になった段階で、フォーミング処理にかかわる通電を終了した。
【００７７】
なお、上記の方法は、本実施例の表面伝導型放出素子に関する好ましい方法であり、たとえば微粒子膜の材料や膜厚、あるいは素子電極間隔Ｌなど表面伝導型放出素子の設計を変更した場合には、それに応じて通電の条件を適宜変更するのが望ましい。
【００７８】
４）次に、図９の（ｄ）に示すように、活性化用電源１１１２から素子電極１１０２と１１０３の間に適宜の電圧を印加し、通電活性化処理を行って、電子放出特性の改善を行う。
【００７９】
通電活性化処理とは、前記通電フォーミング処理により形成された電子放出部１１０５に適宜の条件で通電を行って、その近傍に炭素もしくは炭素化合物を堆積せしめる処理のことである。（図においては、炭素もしくは炭素化合物よりなる堆積物を部材１１１３として模式的に示した。）なお、通電活性化処理を行うことにより、行う前と比較して、同じ印加電圧における放出電流を典型的には１００倍以上に増加させることができる。
【００８０】
具体的には、１０のマイナス４乗ないし１０のマイナス５乗［ｔｏｒｒ］の範囲内の真空雰囲気中で、電圧パルスを定期的に印加することにより、真空雰囲気中に存在する有機化合物を起源とする炭素もしくは炭素化合物を堆積させる。堆積物１１１３は、単結晶グラファイト、多結晶グラファイト、非晶質カーボン、のいずれかか、もしくはその混合物であり、膜厚は５００［オングストローム］以下、より好ましくは３００［オングストローム］以下である。
【００８１】
通電方法をより詳しく説明するために、図１１の（ａ）に、活性化用電源１１１２から印加する適宜の電圧波形の一例を示す。本実施例においては、一定電圧の矩形波を定期的に印加して通電活性化処理を行ったが、具体的には，矩形波の電圧Ｖａｃは１４［Ｖ］，パルス幅Ｔ３は１［ミリ秒］，パルス間隔Ｔ４は１０［ミリ秒］とした。なお、上述の通電条件は、本実施例の表面伝導型放出素子に関する好ましい条件であり、表面伝導型放出素子の設計を変更した場合には、それに応じて条件を適宜変更するのが望ましい。
【００８２】
図８の（ｄ）に示す１１１４は該表面伝導型放出素子から放出される放出電流Ｉｅを捕捉するためのアノード電極で、直流高電圧電源１１１５および電流計１１１６が接続されている。（なお、基板１１０１を、表示パネルの中に組み込んでから活性化処理を行う場合には、表示パネルの蛍光面をアノード電極１１１４として用いる。）活性化用電源１１１２から電圧を印加する間、電流計１１１６で放出電流Ｉｅを計測して通電活性化処理の進行状況をモニターし、活性化用電源１１１２の動作を制御する。電流計１１１６で計測された放出電流Ｉｅの一例を図１１（ｂ）に示すが、活性化電源１１１２からパルス電圧を印加しはじめると、時間の経過とともに放出電流Ｉｅは増加するが、やがて飽和してほとんど増加しなくなる。このように、放出電流Ｉｅがほぼ飽和した時点で活性化用電源１１１２からの電圧印加を停止し、通電活性化処理を終了する。
【００８３】
なお、上述の通電条件は、本実施例の表面伝導型放出素子に関する好ましい条件であり、表面伝導型放出素子の設計を変更した場合には、それに応じて条件を適宜変更するのが望ましい。
【００８４】
以上のようにして、図９（ｅ）に示す平面型の表面伝導型放出素子を製造した。
（垂直型の表面伝導型放出素子）
次に、電子放出部もしくはその周辺を微粒子膜から形成した表面伝導型放出素子のもうひとつの代表的な構成、すなわち垂直型の表面伝導型放出素子の構成について説明する。
【００８５】
図１２は、垂直型の基本構成を説明するための模式的な断面図であり、図中の１２０１は基板、１２０２と１２０３は素子電極、１２０６は段差形成部材、１２０４は微粒子膜を用いた導電性薄膜、１２０５は通電フォーミング処理により形成した電子放出部、１２１３は通電活性化処理により形成した薄膜、である。
【００８６】
垂直型が先に説明した平面型と異なる点は、素子電極のうちの片方（１２０２）が段差形成部材１２０６上に設けられており、導電性薄膜１２０４が段差形成部材１２０６の側面を被覆している点にある。したがって、前記図８の平面型における素子電極間隔Ｌは、垂直型においては段差形成部材１２０６の段差高Ｌｓとして設定される。なお、基板１２０１、素子電極１２０２および１２０３、微粒子膜を用いた導電性薄膜１２０４、については、前記平面型の説明中に列挙した材料を同様に用いることが可能である。また、段差形成部材１２０６には、たとえばＳｉＯ２のような電気的に絶縁性の材料を用いる。
【００８７】
次に、垂直型の表面伝導型放出素子の製法について説明する。図１３の（ａ）〜（ｆ）は、製造工程を説明するための断面図で、各部材の表記は前記図１２と同一である。
【００８８】
１）まず、図１３（ａ）に示すように、基板１２０１上に素子電極１２０３を形成する。
【００８９】
２）次に、同図（ｂ）に示すように、段差形成部材を形成するための絶縁層を積層する。絶縁層は、たとえばＳｉＯ２をスパッタ法で積層すればよいが、たとえば真空蒸着法や印刷法などの他の成膜方法を用いてもよい。
【００９０】
３）次に、同図（ｃ）に示すように、絶縁層の上に素子電極１２０２を形成する。
【００９１】
４）次に、同図（ｄ）に示すように、絶縁層の一部を、たとえばエッチング法を用いて除去し、素子電極１２０３を露出させる。
【００９２】
５）次に、同図（ｅ）に示すように、微粒子膜を用いた導電性薄膜１２０４を形成する。形成するには、前記平面型の場合と同じく、たとえば塗布法などの成膜技術を用いればよい。
【００９３】
６）次に、前記平面型の場合と同じく、通電フォーミング処理を行い、電子放出部を形成する。（図９（ｃ）を用いて説明した平面型の通電フォーミング処理と同様の処理を行えばよい。）
７）次に、前記平面型の場合と同じく、通電活性化処理を行い、電子放出部近傍に炭素もしくは炭素化合物を堆積させる。（図９（ｄ）を用いて説明した平面型の通電活性化処理と同様の処理を行えばよい。）
以上のようにして、図１３（ｆ）に示す垂直型の表面伝導型放出素子を製造した。
（表示装置に用いた表面伝導型放出素子の特性）
以上、平面型と垂直型の表面伝導型放出素子について素子構成と製法を説明したが、次に表示装置に用いた素子の特性について述べる。
【００９４】
図１４に、表示装置に用いた素子の、（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）特性の典型的な例を示す。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うえ、これらの特性は素子の大きさや形状等の設計パラメータを変更することにより変化するものであるため、２本のグラフは各々任意単位で図示した。
【００９５】
表示装置に用いた素子は、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。
【００９６】
第一に、ある電圧（これを閾値電圧Ｖｔｈと呼ぶ）以上の大きさ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。
【００９７】
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。
【００９８】
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で放出電流Ｉｅの大きさを制御できる。
【００９９】
第三に、素子に印加する電圧Ｖｆに対して素子から放出される電流Ｉｅの応答速度が速いため、電圧Ｖｆを印加する時間の長さによって素子から放出される電子の電荷量を制御できる。
【０１００】
以上のような特性を有するため、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た。たとえば多数の素子を表示画面の画素に対応して設けた表示装置において、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てゆくことにより、表示画面を順次走査して表示を行うことが可能である。
【０１０１】
また、第二の特性かまたは第三の特性を利用することにより、発光輝度を制御することができるため、諧調表示を行うことが可能である。
（多数素子を単純マトリクス配線したマルチ電子ビーム源の構造）
次に、上述の表面伝導型放出素子を基板上に配列して単純マトリクス配線したマルチ電子ビーム源の構造について述べる。
【０１０２】
図１５に示すのは、前記図６の表示パネルに用いたマルチ電子ビーム源の平面図である。基板上には、前記図８で示したものと同様な表面伝導型放出素子が配列され、これらの素子は行方向配線電極１００３と列方向配線電極１００４により単純マトリクス状に配線されている。行方向配線電極１００３と列方向配線電極１００４の交差する部分には、電極間に絶縁層（不図示）が形成されており、電気的な絶縁が保たれている。
【０１０３】
図１５のＡ−Ａ’に沿った断面を、図１６に示す。
【０１０４】
なお、このような構造のマルチ電子源は、あらかじめ基板上に行方向配線電極１００３、列方向配線電極１００４、電極間絶縁層（不図示）、および表面伝導型放出素子の素子電極と導電性薄膜を形成した後、行方向配線電極１００３および列方向配線電極１００４を介して各素子に給電して通電フォーミング処理と通電活性化処理を行うことにより製造した。
【０１０５】
なお、本実施形態は表面伝導型放出素子を用いた表示装置について説明したが、ＬＣＤやＣＲＴ、エレクトロルミネセンスなど、表示パネルそのものの構造には関係なく実施することができる。
【０１０６】
［第２の実施の形態］
第１の実施形態では時定数はひとつに定めていたが、フレーム相関度が所定のしきい値を超えるかどうかで時定数を切り替える場合も同じ構成で実現できる。
【０１０７】
まず、時定数を切り替えるためのフレーム相関度のしきい値Ａｓをあらかじめ設定しておく。
【０１０８】
フレーム相関度がＡｓより大きい場合の時定数をＴ１、フレーム相関度がＡｓより小さい場合の時定数をＴ２としたときに、第１の実施例で説明したゲインの計算方法の内、時定数を持ったフレームの平均輝度Ｌｔの算出方法を、
Ｌｔ＝（Ｌ＋Ｔ１・Ｌ０）／（１＋Ｔ１）：Ａ＞Ａｓ
Ｌｔ＝（Ｌ＋Ｔ２・Ｌ０）／（１＋Ｔ２）：Ａ≦Ａｓ
とする。
【０１０９】
このように平均輝度Ｌｔを与え、ゲインの計算を第１の実施形態と同様にして行うことで、ＡＢＬによる表示輝度の制限は、フレーム毎に完全に独立して行われることがなくなり、必ず徐々に変化させることができる。
【０１１０】
［第３の実施の形態］
本実施形態では、フレーム相関度と時定数との対応は、１フレーム分のフレーム相関度から決定するのではなく、過去数フレームのフレーム相関度に基づいて計算する。
【０１１１】
たとえば、時定数を持った平均輝度を求める式
Ｌｔ＝（Ｌ＋Ｔ・Ａ・Ｌ０）／（１＋Ｔ・Ａ）
のＡの値を、過去ｎフレームのフレーム相関度の最低値を使うようにすると、映像が切り替わってからｎフレームの間は時定数が短くなり、ＡＢＬの応答速度が速くなる。なお、他の計算式については第１の実施形態と同様の方法で実現できる。
【０１１２】
［第４の実施の形態］
画像表示装置の特性によっては、表示画面の平均輝度が高い場合は消費電力が大きくなって高圧発生部１４に負荷がかかるのでＡＢＬの応答速度を速くしたいが、輝度が低いときは特に応答速度が速い必要が無いという場合が考えられる。このような場合は、輝度のゲインを上げるときと下げるときで時定数を異なる値にすることも第１の実施形態と同様の構成で実現できる。
【０１１３】
ゲインを下げる場合の時定数をＴ１、ゲインを上げる場合の時定数をＴ２としたとき、
Ｌｔ＝（Ｌ＋Ｔ１・Ａ・Ｌ０）／（１＋Ｔ１・Ａ）
Ｇ＝（１−Ｇｍ）（１−Ｌｔ）／Ｌｓ＋Ｇｍ
としていったん時定数Ｔ１でゲインを計算した後、１フレーム前のゲインＧ０とＧとを比較する。そして、Ｇ＞Ｇ０の場合、すなわちゲインが上がる状況であったら、
Ｌｔ＝（Ｌ＋Ｔ２・Ａ・Ｌ０）／（１＋Ｔ２・Ａ）
Ｇ＝（１−Ｇｍ）（１−Ｌｔ）／Ｌｓ＋Ｇｍ
と時定数Ｔ２によって再計算を行う。その他の計算方法は第１の実施形態と同様にして実現できる。
【０１１４】
このようにゲインをあげる場合と下げる場合とで時定数を変え、Ｔ１＞Ｔ２とすることで、表示画面の平均輝度が高い場合はＡＢＬの応答速度を速くできる。
【０１１５】
［第５の実施の形態］
以上の実施形態では、表示パネルの発光輝度を制御する手段として、映像信号の輝度成分を変化させる場合について説明を行った。しかし、発光輝度の制御手段として、他の方法を用いることもできる。
【０１１６】
本実施形態では、Ｖｆ制御部１０から出力される、表示パネル１上の電子放出素子を駆動する電圧を制御して発光輝度を制御する。図３に本実施形態の表示装置の構成を示す。
【０１１７】
システム制御部２１は、ＡＢＬゲインＳ９をＶｆ制御部１０に対して設定する。Ｖｆ制御部１０は、ＡＢＬゲインＳ９を電子放出素子を駆動する電圧の調整値として、表示パネルを駆動する電圧を出力する。図１４に示したように、素子電圧Ｖｆに応じて放出電流Ｉｅは変化する。素子電圧の印加時間が一定であれば、画面の輝度は放出電流の値に応じて決まるため、Ｖｆを制御することで表示輝度を制御できる。
【０１１８】
このように制御することにより、選択される行に印加する電圧を変えることで輝度を制御できるため、各画素毎に輝度を調整する必要がなくなり、制御の簡単化がはかれる。
【０１１９】
［第６の実施の形態］
また、発光輝度の制御手段として、高圧発生部１４から出力される、表示パネル１上の電子放出素子から放出された電子を加速する電圧を制御する場合も同じ構成で実現できる。図４に第６の実施形態の構成を示す。
【０１２０】
システム制御部２１は、ＡＢＬゲインＳ９を高圧発生部１４に対して設定する。高圧発生部１４は、ＡＢＬゲインＳ９を電子を加速する加速電圧の調整値として、加速電圧を出力する。蛍光体に印加されるエネルギは電子の加速電圧により制御され、発光する輝度は蛍光体に与えられるエネルギで決まるために、上記方法によっても表示輝度を制御することができる。
【０１２１】
この方法は、放出電子を加速するＣＲＴを用いた表示装置に対しても用いることができる。
【０１２２】
［第７の実施の形態］
また平均輝度Ｓ６の検出には、高圧発生部１４から供給される電子放出素子の放出電流を検出するようにしてもよい。この場合の構成図を図５に示す。平均輝度検出部以外の構成および計算式は第１の実施形態と同様にして実現できる。
【０１２３】
この実施形態によれば、表示パネルにおいて実際に放出されている電流から輝度を測定するために、効果的に表示電力の増大や発熱の抑制という目的を達成することができる。
【他の実施形態】
なお、本発明は、複数の機器（例えばホストコンピュータ、インタフェイス機器、リーダ、プリンタなど）から構成されるシステムに適用しても、一つの機器からなる装置（例えば、複写機、ファクシミリ装置など）に適用してもよい。
【０１２４】
また、マトリクス上に配置された複数の電子放出素子から放出される電子ビームを蛍光体に照射させて画像を形成する、平面発光型の画像表示装置に本発明を適用した場合について説明を行ったが、ＣＲＴ、ＬＣＤ、ＰＤＰ等、他の方式の画像表示装置に対しても第１の実施例と同様の手法で本発明を適用できる。
【０１２５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、表示面全体の平均輝度がある値以上にならないように、表示する映像信号に応じて表示輝度を制御する事で、視覚的に違和感無く消費電力の増大や表示面の発熱を抑える事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施例の構成を示す図である。
【図２】処理の流れのデータフローである。
【図３】第５の実施例の構成を示す図である。
【図４】第６の実施例の構成を示す図である。
【図５】第７の実施例の構成を示す図である。
【図６】本発明の実施例である画像表示装置の、表示パネルの一部を切り欠いて示した斜視図である。
【図７】表示パネルのフェースプレートの蛍光体配列を例示した平面図である。
【図８】実施例で用いた平面型の表示伝導型放出素子の平面図（ａ），断面図（ｂ）である。
【図９】平面型の表面伝導型放出素子の製造工程を示す断面図である。
【図１０】通電フォーミング処理の際の印加電圧波形を示す図である。
【図１１】通電活性化処理の際の印加電圧波形（ａ），放出電流Ｉｅの変化（ｂ）を示す図である。
【図１２】実施例で用いた垂直型の表面伝導型放出素子の断面図である。
【図１３】垂直型の表面伝導型放出素子の製造工程を示す断面図である。
【図１４】実施例で用いた表面伝導型放出素子の典型的な特性を示すグラフである。
【図１５】実施例で用いたマルチ電子ビーム源の基板の平面図である。
【図１６】実施例で用いたマルチ電子ビーム源の基板の一部断面図である。

Claims

表示画像の平均輝度を求める平均輝度検出手段と、前記平均輝度に応じて表示輝度を制御する制御手段とを有する画像表示装置であって、
画像信号のフレーム間の相関性を検出するフレーム相関度検出手段を有し、
前記制御手段は、前記フレーム相関度に応じて自動輝度制御回路のゲインを設定することにより、前記フレーム相関度が大きいときは前記表示輝度の変化を遅くし、前記フレーム相関度が小さいときは前記表示輝度の変化を速くするように制御することを特徴とする画像表示装置。
表示画像の平均輝度を求める平均輝度検出手段と、前記平均輝度に応じて表示輝度を制御する制御手段とを有する画像表示装置であって、
画像信号のフレーム間の相関性を検出するフレーム相関度検出手段を有し、
前記制御手段は、前記フレーム相関度を所定のしきい値と比較し、その結果に応じて設定された前記表示輝度の変化の速さで、前記表示輝度を制御することを特徴とする画像表示装置。
前記制御手段は、前記平均輝度が大きいときには前記表示輝度を小さくし、前記平均輝度が小さいときには前記表示輝度を大きくするように制御することを特徴とする請求項１または２に記載の画像表示装置。
前記画像信号から輝度信号と色差信号とを分離する手段を有し、前記平均輝度検出手段は、前記輝度信号から画像信号の前記平均輝度を求め、前記フレーム相関度検出手段は、前記色差信号から前記フレーム相関度を求めることを特徴とする請求項３に記載の画像表示装置。
前記制御手段は、前記フレーム相関度検出手段により検出したフレーム相関度を複数フレーム分蓄積し、その履歴に基づいて前記表示輝度の変化の速さを設定することを特徴とする請求項３に記載の画像表示装置。
前記制御手段は、前記表示輝度を増大させる場合と減少させる場合とで、変化の速さを変えることを特徴とする請求項３乃至５のいずれかに記載の画像表示装置。
前記画像表示装置は、列配線および行配線を介してマトリクス上に配置された複数の電子放出素子を備え、前記電子放出素子から放出される電子ビームを蛍光体に照射させて画像を表示することを特徴とする請求項３に記載の画像表示装置。
前記制御手段は、前記画像信号の輝度成分を変化させることによって前記表示輝度を制御することを特徴とする請求項７に記載の画像表示装置。
前記制御手段は、前記電子放出素子から放出される電子を加速するための加速電圧を変化させることによって前記表示輝度を制御することを特徴とする請求項７に記載の画像表示装置。
前記制御手段は、前記電子放出素子の駆動電圧を変化させることによって前記表示輝度を制御することを特徴とする請求項７に記載の画像表示装置。
前記平均輝度検出手段は、前記電子放出素子から放出される放出電流を検出することによって表示画像の平均輝度を求めることを特徴とする請求項７に記載の画像表示装置。
表示画像の平均輝度を求め、画像信号のフレーム間の相関性を検出し、前記平均輝度に応じて表示輝度を制御する画像表示装置の制御方法であって、
前記フレーム間の相関性をフレーム相関度として数値化し、
前記フレーム相関度を所定のしきい値と比較して、その結果に応じて設定された前記表示輝度の変化の速さで、前記表示輝度を制御することを特徴とする画像表示装置の制御方法。