JP2000250463A - 画像表示装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】自動輝度制限回路による輝度の変化をなめらか
に行わせる。 【解決手段】平均輝度検出部３３は、注目フレームの平
均輝度Ｌtを、そのフレームの単純な平均輝度Ｌと、そ
の直前のフレームの平均輝度Ｌ0との加重平均で算出す
る。その際の重みは、フレーム相関度検出部３２により
検出されたフレーム間の相関度が含まれる。ＡＢＬゲイ
ン計算部３４は、輝度制限のためのＡＢＬゲインを、前
のフレームの成分を含む平均輝度Ｌtを基に計算する。
これにより、計算されるゲインひいては表示輝度は、輝
度の変化がフレーム相関度に応じた速さとなるように設
定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【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】画像信号を入力する手段と表示画像の平均
輝度を求める手段と画像信号のフレーム相関性を検出す
る手段と一平均輝度とフレーム相関度に応じて表示輝度
を制御する制御手段。

【０００７】また、本発明の画像表示方法は以下のよう
な工程を備える画像信号を入力する工程と入力した画像
信号から画像の平均輝度を求める工程と画像信号のフレ
ーム相関性を検出する工程と画像の平均輝度とフレーム
相関度に応じて表示輝度を制御する制御工程。

【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Ａ
ＢＬ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１
２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、Ａ
ＢＬ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１００
１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１００
１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ＣＲ
Ｔ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１
０１０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１００
８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１０
０３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１
００９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［Ｔ
ｏｒｒ］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Ｍ
ＩＭ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、Ｎ
ｉ，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Ｉｎ2 Ｏ3 −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１１
０２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，Ｔ
ａ，Ｗ，Ｐｂ，などをはじめとする金属や、ＰｄＯ，Ｓ
ｎＯ2 ，Ｉｎ2 Ｏ3 ，ＰｂＯ，Ｓｂ2 Ｏ3 ，などをはじ
めとする酸化物や、ＨｆＢ2 ，ＺｒＢ2 ，ＬａＢ6 ，Ｃ
ｅＢ6 ，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，Ｈｆ
Ｎ，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１１
０２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１１１
３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Ｐ
ｄＯ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１
１０１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１１０
３）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１１０
３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１１０
５）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１
１１１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１
０［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１
０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１１
１２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、１
２０２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、１
２１３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Ｌ
ｓとして設定される。なお、基板１２０１、素子電極１
２０２および１２０３、微粒子膜を用いた導電性薄膜１
２０４、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１
２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Ｉ
ｅ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Ｖｔ
ｈ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ＡＢ
Ｌ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、Ｌ
ＣＤ、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。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０９Ｇ 5/10 Ｇ０９Ｇ 5/10 Ｂ ５Ｃ０９４ Ｈ０４Ｎ 5/14 Ｈ０４Ｎ 5/14 Ｚ 5/57 5/57 5/66 5/66 Ａ Ｆターム(参考） 5C021 PA02 PA52 PA83 RA07 RA16 RB03 XA13 YC00 5C026 CA03 CA06 5C058 AA18 BA05 BA13 BB03 BB13 BB20 BB25 5C080 AA08 AA18 BB05 CC03 DD04 DD24 EE29 EE30 FF12 GG02 GG08 GG09 GG12 JJ01 JJ02 JJ04 JJ05 JJ06 5C082 AA02 BA12 BA34 BA35 BA41 BB03 BB25 CA11 CA81 DA51 MM02 MM10 5C094 AA01 AA22 BA32 BA34 CA19 FB20 GA10

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像信号に応じて画像を表示手段により
   表示する画像表示装置であって、 表示画像の平均輝度を求める平均手段と、 画像信号のフレーム間の相関性を検出する検出手段と、 平均輝度とフレーム相関度に応じて表示輝度を制御する
   制御手段とを有することを特徴とする画像表示装置。
2. 【請求項２】 画像信号から輝度信号を分離する手段を
   さらに有し、前記平均手段は、画像信号から分離された
   輝度信号から画像信号の平均輝度を求めることを特徴と
   する請求項１に記載の画像表示装置。
3. 【請求項３】 前記制御手段は、画像の平均輝度が大き
   ければ表示輝度を小さくし、画像の平均輝度が小さけれ
   ば表示輝度を大きくするように、表示輝度を変化させる
   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。
4. 【請求項４】 前記制御手段は、フレーム相関度が大き
   ければ変化を遅く、フレーム相関度が小さければ変化を
   速くするように表示輝度を変化させ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。
5. 【請求項５】 前記制御手段は、前記検出手段により検
   出したフレーム相関度を所定のしきい値と比較し、その
   結果に応じて前記表示輝度の変化を速さを設定すること
   を特徴とする請求項４に記載の画像表示装置。
6. 【請求項６】 前記制御手段は、前記検出手段により検
   出したフレーム相関度を蓄積し、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４に記載の画像表示装置。
7. 【請求項７】 前記制御手段は、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４乃至６のいずれかに記載の画像表
   示装置。
8. 【請求項８】 画像信号から色差信号を分離する手段を
   さらに備え、前記検出手段は、色差信号からフレーム相
   関度を計算することを特徴とする請求項１に記載の画像
   表示装置。
9. 【請求項９】 前記平均手段及び前記検出手段は、表示
   前の画像信号から平均輝度及びフレーム相関度を求め、
   前記制御手段は、フレームの表示と略同時に該フレーム
   の表示輝度を制御することを特徴とする請求項１に記載
   の画像表示装置。
10. 【請求項１０】 前記表示手段は、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１に記載の画像表示装置。
11. 【請求項１１】 前記制御手段は、画像信号の輝度成分
    を変化させることによって輝度を制御することを特徴と
    する請求項１０に記載の画像表示装置。
12. 【請求項１２】 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
    ることによって制御することを特徴とする請求項１０に
    記載の画像表示装置。
13. 【請求項１３】 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制御することを特徴
    とする請求項１０に記載の画像表示装置。
14. 【請求項１４】 前記平均手段は、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１０に記載
    の画像表示装置。
15. 【請求項１５】 前記電子放出素子は表面伝導型放出素
    子であることを特徴とする請求項１０乃至１４のいずれ
    かに記載の画像表示装置。
16. 【請求項１６】 画像信号に応じて画像を表示する画像
    表示装置の制御方法であって、 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、 平均輝度とフレーム相関度に応じて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。