JP2000039854A

JP2000039854A - 平面表示装置

Info

Publication number: JP2000039854A
Application number: JP20676098A
Authority: JP
Inventors: Koichi Kimura; 宏一木村
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1998-07-22
Filing date: 1998-07-22
Publication date: 2000-02-08

Abstract

(57)【要約】【課題】低コストで大面積化を図ることができるもの
でありながら、装置全体の堅牢性及び製作容易性を確保
することができ、信頼性の高い平面表示装置を提供す
る。【解決手段】電気機械動作により平面光源の光を光変
調する光変調部５を、透明基板１上に設けると共に、光
変調部５から前面板３に向けて出射される光に励起され
る蛍光体４ａ，４ｂ，４ｃを、光変調部５に対向して配
置された前面板３の光変調部５側に設ける。各蛍光体４
ａ，４ｂ，４ｃ間に設けられたブラックマトリクス１５
と光変調部５との間に、透明基板１と前面板３との間隔
を均一に所定の間隙で保持する連結支持部材６を配設す
る。連結支持部材６はブラックマトリクスを兼用しても
良い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、平面光源からの光
を光変調して蛍光体を励起させる平面表示装置及びその
製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、薄型の平面表示装置としては、種
々のものが提案されており、代表的なものに、例えば液
晶表示装置、プラズマ表示装置、フィールドエミッショ
ンディスプレイ（ＦＥＤ）等がある。

【０００３】液晶表示装置は、一対の導電性透明膜を形
成した基板間に、基板と平行に且つ両基板間で９０°ね
じれた状態にするように配向したネマティック液晶を入
れて封止し、これを直交した偏光板で挟んだ構造を有す
る。この液晶表示装置による表示は、導電性透明膜に電
圧を印加することで、液晶分子の長軸方向が基板に対し
て垂直に配向され、バックライトからの光の透過率が変
化することを利用して行われる。フルカラー表示や、動
画像対応性を持たせるためには、ＴＦＴ（薄膜トランジ
スタ）を用いたアクティブマトリクス液晶パネルが使用
される。

【０００４】プラズマ表示装置は、ネオン、ヘリウム、
キセノン等の希ガスを封入した二枚のガラス板の間に、
放電電極に相当する規則的に配列した直交方向の電極を
多数配置し、それぞれの対向電極の交点部を単位画素と
した構造を有する。このプラズマ表示装置による表示
は、画像情報に基づき、それぞれの交点部を特定する対
向電極に、選択的に電圧を印加することにより、交点部
を放電発光させ、発生した紫外線により蛍光体を励起発
光させて行われる。

【０００５】ＦＥＤは、微小間隔を介して一対のパネル
を対向配置し、これらパネルの周囲を封止する平板状の
表示管としての構造を有する。表示面側のパネルの内面
には、蛍光膜が設けられ、背面パネル上には個々の単位
発光領域毎に電界放出陰極が配列される。代表的な電界
放出陰極は、微小サイズのエミッタティプと称される錐
状突起状の電界放出型マイクロカソードを有している。
このＦＥＤによる表示は、エミッタティプを用いて電子
を取り出し、これを蛍光体に加速照射することで、蛍光
体を励起させて行われる。

【０００６】しかしながら、上述した従来の平面表示装
置には、以下に述べる種々の問題があった。即ち、液晶
表示装置では、バックライトからの光を、偏光板、透明
電極、カラーフィルターの多数層に透過させるため、光
利用効率が低下する問題があった。また、高品位型には
ＴＦＴが必要とされ、且つ二枚の基板間に液晶を封入
し、配向させなければならないことも相まって、大面積
化が困難とある欠点があった。更に、配向した液晶分子
に光を透過させるため、視野角度が狭くなる欠点があっ
た。

【０００７】プラズマ表示装置では、画素毎にプラズマ
を発生させるための隔壁形成により製造コストが高くな
ると共に、大重量となる欠点があった。また、放電電極
に相当する多数の電極を、単位画素毎に規則的に配列し
なければならない。このため、高精細になると放電効率
が低下し、また真空紫外線励起による蛍光体の発光効率
が低いために、高電力効率で高精細、高輝度の画像が得
難い欠点があった。更に、駆動電圧が高く、駆動ＩＣが
高価な欠点もあった。

【０００８】ＦＥＤでは、放電を高効率且つ安定化させ
るために、パネル内を超高真空にする必要があり、プラ
ズマ表示装置と同様に製造コストが高くなる欠点があっ
た。また、電界放出した電子を加速して蛍光体へ照射す
るため、高電圧が必要となる不利もあった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】そこで本出願人は、上
記問題を解決する平面表示装置を提案している。この平
面表示装置は、紫外線等の平面光源からの光が導入され
る基板上に、可撓薄膜を静電気により撓ませたり、移動
させる電気機械動作により、該平面光源からの光を光変
調する光変調部を一次元又は二次元のマトリクス状に形
成すると共に、光変調部を通して出射される光に励起さ
れる蛍光体を、該光変調部に対して対向配置される基板
上に形成したものである。

【００１０】しかしながら、この平面表示装置にあって
は、光変調部側の基板と蛍光体側の基板とを対向させて
貼り合わせる製作過程において、両基板の間隔を均一に
保持するためには両基板の撓みや微小な凹凸が問題であ
り、また、装置全体に十分な剛性を持たせることが困難
な場合があった。さらに、光変調時に機械振動弾性波に
よって共鳴音が発生する虞れがあった。

【００１１】本発明は上記状況に鑑みてなされたもの
で、低コストで大面積化を図ることができるものであり
ながら、装置全体の堅牢性及び製作容易性を確保するこ
とができ、信頼性の高い平面表示装置を提供することを
目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る請求項１の平面表示装置は、光透過性を
有し、光源からの光を導入する第１透明基板と、該第１
透明基板上に設けられ、前記光源からの光を電気機械動
作により光変調する光変調部と、前記第１透明基板の光
変調部側の面に対面して配設され、光透過性を有する第
２透明基板と、該第２透明基板の前記光変調部側の面に
形成され、光変調部からの光に励起して発光する蛍光体
と、前記第１透明基板と第２透明基板との間で所定の基
板間隙を保持する連結支持部材と、を備えたことを特徴
としている。

【００１３】この平面表示装置では、第１透明基板上の
光変調部を電気機械動作させることにより、光変調部の
通過光強度が制御される。そして、光変調部から出射さ
れた光は第２透明基板上の蛍光体に照射され、蛍光体が
発光することで所望の画像が表示される。また、第１透
明基板と第２透明基板とは連結支持部材により一定の間
隔で連結されている。このため、表示装置全体の堅牢性
が向上し、表示品質や信頼性が向上する。また、表示装
置の組立行程が簡略化される。そして、光変調部の動作
の際、動作周波数と構造体の共振周波数をずらしたり、
振動周波数を可聴域以上に設定することで、機械振動弾
性波による音の発生が防止される。

【００１４】請求項２の平面表示装置は、前記連結支持
部材が、隣接する光変調部の間に配設されていることを
特徴としている。

【００１５】この平面表示装置では、隣接する光変調部
の間に連結支持部材をそれぞれ孤立させて形成したり、
光変調部の並びに沿って連続的に形成することにより、
第１透明基板と第２透明基板とが均一に所定の間隔を保
持して連結される。また、このような構成とすることで
連結支持部材の配置密度が高まり、より安定した連結状
態が得られる。

【００１６】請求項３の平面表示装置は、前記連結支持
部材が、複数の光変調素子から構成された１画素に相当
する光変調ブロックの、隣接ブロック間に配設されてい
ることを特徴としている。

【００１７】この平面表示装置では、隣接する光変調ブ
ロックの間に連結支持部材をそれぞれ孤立させて形成し
たり、光変調ブロックの並びに沿って連続的に形成する
ことにより、第１透明基板と第２透明基板とが均一に所
定の間隔を保持して連結される。また、このような構成
とすることで、連結支持部材を無駄なく効率良く配置す
ることができると共に、連結支持部材を形成する際の位
置合わせ精度が緩和して、製造工程をより簡便化するこ
とができる。

【００１８】請求項４の平面表示装置は、前記連結支持
部材が、所定間隔毎に間引きして配設されていることを
特徴としている。

【００１９】この平面表示装置では、十分な堅牢性を保
ちつつ連結支持部材の数を大幅に低減することができ、
高効率な連結支持部材の配列が得られると共に、製造工
程をより簡略化することができる。

【００２０】請求項５の平面表示装置は、隣接する前記
蛍光体の間にブラックマトリクスを設けると共に、前記
連結支持部材を、前記ブラックマトリクスと前記第１透
明電極との間に設けることを特徴としている。

【００２１】この平面表示装置では、蛍光体間にブラッ
クマトリクスを設けることで、蛍光体のコントラスト比
が向上される。また、ブラックマトリクスに連結支持部
材を接合するため、連結支持部材自体の高さが低減して
部材材料を節減できると共に、蛍光体からの光を遮るこ
となく有効にスペースを活用することができる。

【００２２】請求項６の平面表示装置は、前記連結支持
部材が、前記ブラックマトリクスを兼用して配設されて
いることを特徴としている。

【００２３】この表示装置では、連結支持部材をブラッ
クマトリクスとしても機能させることで、製造工程を簡
略化でき、以て、コスト低減を図ることができる。

【００２４】請求項７の平面表示装置は、前記連結支持
部材が、第１透明基板側に形成されていることを特徴と
している。

【００２５】この平面表示装置では、連結支持部材を第
１透明基板側に形成することで、第２透明基板側には光
変調部を形成するだけよく、第２透明基板側の製法を容
易にすることができる。

【００２６】請求項８の平面表示装置は、前記連結支持
部材が、第２透明基板側に形成されていることを特徴と
している。

【００２７】この平面表示装置では、第１透明基板に連
結支持部材と光変調部が設けられ、第２透明基板を第１
透明基板に貼り合わせる際に、光変調部との位置整合が
容易となる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る平面表示装置
の好適な実施の形態を、図面を参照して詳細に説明す
る。図１は本発明に係る平面表示装置の第１実施形態の
概略平面図であり、後述する蛍光体側の前面板を除去し
た状態を示している。また、図２は図１のＡ−Ａ断面を
示す断面図で、図３は平面表示装置の電極配線を示す説
明図で、図４は平面表示装置の動作時の状態を示す断面
図である。

【００２９】図１〜図４を参照すると、平面表示装置１
００は、第１透明基板としての透明基板（導光板）１上
に１画素分に相当する光変調素子を備えた光変調ブロッ
ク２をアレイ状に配列することで光変調部５を形成する
一方、第２透明基板としての前面板３の光変調部５側
に、各光変調素子に対応してＲ，Ｇ，Ｂ３色の蛍光体４
ａ，４ｂ，４ｃを形成している。また、隣接する光変調
ブロック２間には、透明基板１と前面板３とを所定の間
隔で連結する連結支持部材６が配設されている。

【００３０】具体的には、透明基板１上には帯状の透明
な一方の電極（信号電極）７を、所定間隔を有して平行
に複数並設し、透明基板１上には隣接する信号電極３同
士を仕切る支柱８を形成してある。透明基板１の側面に
は、光源となる紫外線ランプ（低圧水銀ランプ）９を配
設してあり、低圧水銀ランプ９からの光は、透明基板１
の表面（図２の上面）へ導かれる。この低圧水銀ランプ
９からの出射光は、光学部材の低コスト化のため、３０
０〜４００ｎｍの近紫外線とすることが好ましい。

【００３１】支柱８の上端面には、信号電極７から離れ
た位置で透明な可撓薄膜１０を形成してある。このた
め、信号電極７と可撓薄膜１０との間には、空隙１１が
形成されている。この可撓薄膜１０は、光散乱性又は光
拡散性を有することが好ましい。可撓薄膜１０の上面に
は、信号電極７と直交する方向に長い透明な帯状の他方
の電極（走査電極）１２を、間隔を有して平行に複数並
設してある。即ち、信号電極７と走査電極１２とは、図
３に示すように、相互に直交する方向に並んだ格子状に
配設されている。信号電極７と走査電極１２とは、所定
のものを選択することで、特定の対向電極部を指定でき
るマトリクス電極となっている。透明基板１上の信号電
極７、支柱８、可撓薄膜１０、走査電極１２は、光変調
部５を構成する。

【００３２】それぞれの信号電極７と走査電極１２には
電源１３がそれぞれ接続されており、電源１３は入力さ
れる画像情報に基づいて、それぞれ所定のものに選択的
に電圧が印加できるようになっている。

【００３３】更に、走査電極１２の上方には、三原色
（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の帯状の蛍光体４ａ、４ｂ、４ｃを、信
号電極７に対向させて設けてある。また、この蛍光体４
ａ、４ｂ、４ｃの間には、蛍光体のコントラスト比を向
上させるブラックマトリクス１４を配置している。

【００３４】前面板３は蛍光体４ａ、４ｂ、４ｃ、及び
ブラックマトリクスを支持する表示側の基板であり、蛍
光体発光波長を透過するガラス等の材料が使用される。
また、蛍光体の光変調部側に、励起用紫外線を透過さ
せ、蛍光体発光波長を反射する材料、又は光学特性を有
するものを配置すると効果的である。

【００３５】このように構成される平面表示装置１００
は、透明基板１を透明ガラス板の他、ポリエチレンテレ
フタレート、ポリカーボネート等の光透過性を有する樹
脂フィルムにより形成することができる。

【００３６】信号電極７、走査電極１２は、導入される
光に対して透明な導電性材料で構成される。透明基板１
側に配置される信号電極７は、励起用紫外線を透過させ
る材料又は光学特性を有するものであることが好まし
い。

【００３７】この透明電極は、一般的には微粒子化によ
り透明になされた金属或いは導電性を有する金属酸化物
で構成される。この金属としては、金、銀、パラジウ
ム、亜鉛、アルミニウム等を用いることができ、金属化
合物としては、酸化イリジウム、酸化亜鉛等を用いるこ
とができる。具体的には、ＳｎＯ₂膜（ネサ膜）、ＩＴ
Ｏ膜等を挙げることができる。

【００３８】信号電極７、走査電極１２は、透明基板１
又は可撓薄膜１０の表面に上述した導電性材料の薄膜
を、スパッタリング法、真空蒸着法等により積層し、こ
の薄膜の表面にレジストを塗布して、露光、現像を行う
ことで形成できる。

【００３９】図４は本発明に係る平面表示装置の動作時
の状態を示す断面図である。この平面表示装置１００で
は、信号電極７と走査電極１２との間に電源１３により
電圧を印加すると、電極間に働く静電気力によって可撓
薄膜１０が吸引され、可撓薄膜１０は空隙１１側に撓
む。

【００４０】ここにおいて、光変調部５は導光板１を基
板として一体形成するもの、又は別体で形成するものの
いずれであっても良い。また、光変調部５は、全体を封
止して脱気した後、希ガスを封入することにより、外乱
の影響を防止して安定化を図るものであっても良い。

【００４１】次に、連結支持部材６について説明する。
図５に簡略化して示すように、光変調部５が形成された
透明基板１と、前面板３に形成されたブラックマトリク
ス１４との間には、連結支持部材６が光変調ブロック２
毎にそれぞれ設けられる。この連結支持部材６により透
明基板１と前面板３との間は、所定の間隙で均一に保持
される。

【００４２】ここで、本実施形態の平面表示装置の製造
方法を説明する。まず、図６(a)に示すように、前面板
となる透明基板３の内側面に、蛍光体４ａ，４ｂ，４
ｃ、ブラックマスク１４、及び連結支持部材６を形成す
る。また、図６(b)に示すように、透明基板１の内側面
に光変調素子５ａのアレイを形成する。この連結支持部
材は、例えばガラス材等の無機絶縁材、有機レジスト
材、接着性樹脂、金属等が適用可能である。連結支持部
材の形成方法としては、フォトリソパターンニングと部
材のエッチングによる方法、感光性材料（感光性レジス
ト、連結材を分散した感光性樹脂等）のフォトリソ法、
凸版印刷、スクリーン印刷等の印刷法、連結支持部材の
転写法、若しくは接着法、メッキ法等の種々の方法が考
えられる。

【００４３】そして、図６(c)に示すように、これらの
基板１，３を対向させて位置整合させながら貼り合わせ
る。具体的には、各基板を圧着して脱気し、周辺を封止
する。連結支持部材６が粘着性を有している場合は、圧
着して封止する。また、透明基板側に接着材料をパター
ニング形成しておき、貼り合わせて熱硬化させる等の手
法により固定しても良い。上記方法により形成すること
で、光変調素子側の製法を容易なものにすることがで
き、歩留まりを向上させてコストダウンを図ることがで
きる。

【００４４】また、この他の作製方法として、図７(a)
に示すように、透明基板１の光変調部５側の面に連結支
持部材６を形成する方法であっても良い。この場合、図
７(b)に示すように、透明基板１と前面板３とを対向さ
せ、位置整合させながら貼り合わせる際に、蛍光体と光
変調素子５ａとの位置整合を容易にすることができる。
また、図８に示すように、透明基板にブラックマスク及
び連結支持部材を形成した後に蛍光体を形成することも
できる。このときの蛍光体形成方法としては、スクリー
ン印刷、スラリー液塗布、インクジェット法、フィルム
転写法等の種々の方法を用いることができる。

【００４５】このような製造方法によれば、透明基板表
面における各蛍光体の形成領域が予め決められているた
め、蛍光体形成時の位置合わせ精度を緩和することがで
き、簡便な手法によっても精度良く安定した蛍光体形成
が可能となる。また、蛍光体の境界がより明確となり、
高精度に蛍光体を形成することができ、以て、平面表示
装置の表示品質をより向上させることができる。

【００４６】ところで、連結支持部材６の高さ方向の寸
法は、好ましくは画素サイズに対して１／２０〜１倍程
度に設定し、更に好ましくは１／１０〜１／２０倍に設
定する。例えば画面サイズ１０インチのＶＧＡディスプ
レイの場合、画素サイズは１００×３００μｍ程度とな
るため、連結支持部材６の高さを５〜３０μｍに設定す
る。連結支持部材６の高さが２０〜３０μｍを超える場
合は、連結支持部材６を印刷法により形成することが好
ましい。また、その他周知の方法によって連結支持部材
６を形成しても良い。

【００４７】次に、本実施形態の平面表示装置１００の
動作を説明する。図２に示す光変調部５において、信号
電極７及び走査電極１２間に電圧を印加しないときは、
透明基板１と可撓薄膜１０との間に空隙１１が形成され
たままの状態となり、透明基板に導光される光は上方に
進むことができず、光強度透過率が低く抑えられて光が
殆ど透過しない。一方、上記電極間に電源１３からの電
圧が印加されると、可撓薄膜１０が静電気力によって吸
引され、図３に示すように可撓薄膜１０が下側に撓む。
これにより、透明基板１と可撓薄膜１０との間の空隙１
１が短くなり、透明基板に導光される光は可撓薄膜側に
進み、さらに可撓薄膜の拡散性により蛍光体側に出射し
て光強度透過率が高くなる。このようにして、透明基板
１から可撓薄膜１０に導入される光が光変調される。

【００４８】このことから、画像情報に基づいて電源１
３からの電圧を各信号電極７及び走査電極１２間に選択
的に印加することにより、各画素に対して所望の光変調
制御が可能となり、光変調制御された光が各蛍光体１３
を励起することで、所望の画像を形成することができ
る。また、連結支持部材６を設けることにより、透明基
板１上の光変調部５と前面板３側の蛍光体４ａ，４ｂ，
４ｃとの間隔を均一に且つ一定に保持できると共に、平
面表示装置が堅牢化し、表示品質や信頼性を向上させる
ことができる。また、光変調部が作動する際の機械振動
弾性波による音の発生を防止することができる。

【００４９】次に、本発明に係る平面表示装置の第２実
施形態を説明する。図９は本実施形態の平面表示装置２
００を示す概略断面図である。本実施形態の平面表示装
置２００では、各蛍光体４ａ，４ｂ，４ｃ間にブラック
マトリクスを設けずに、連結支持部材６ａにより透明基
板１側の光変調部５と前面板３とを直接的に連結してい
る。このような構成とすることで、平面表示装置の製造
工程を簡略化でき、コスト低減を図ることができる。そ
して、連結支持部材６ａを黒色体とすることで、連結支
持部材６ａをブラックマトリクスとして機能させること
ができる。尚、その他の構成及び作用は上記第１実施形
態と同様である。

【００５０】次に、本発明に係る平面表示装置の第３実
施形態を説明する。図１０は本実施形態の平面表示装置
３００を示す概略断面図である。本実施形態の平面表示
装置３００では、連結支持部材６ａがそれぞれブラック
マトリクスに取り代わり設けられている構成であり、平
面格子状に配置されている。このような構成とすること
で、コントラストを低減させることなく装置全体を堅牢
化することができる。尚、その他の他の構成及び作用は
上記第１実施形態と同様である。ここで、本実施形態の
平面表示装置の製造方法を説明する。まず、図１１(a)
に示す前面板３の片面に、蛍光体４ａ，４ｂ，４ｃと、
ブラックマスクとして兼用される連結支持部材６ａを形
成する。また、図１１(b)に示す透明基板１の前面板３
に対面する面に、光変調素子５ａのアレイを形成する。
この場合、連結支持部材６ａ（ブラックマスク）は、カ
ーボン分散樹脂、クロム等の金属で形成することができ
る。また、第１実施形態の図８に示すように、前面板３
に連結支持部材６ａ（ブラックマスク）を形成した後
に、蛍光体をスクリーン印刷、スラリー液塗布、インク
ジェット法、フィルム転写法等の種々の方法により形成
することができる。これにより、同様な作用効果を奏す
ることができる。

【００５１】次に、本発明に係る平面表示装置の第４実
施形態を説明する。図１２は本実施形態の平面表示装置
４００を示す平面図である。本実施形態の平面表示装置
４００では、連結支持部材６ｂを隣接する光変調ブロッ
ク２の各辺（一方の対辺だけであっても良い）の中央部
付近に設けている。このような構成とすることで、光変
調ブロック２の角部で配線等が折り重なって集中してい
る場合に、意図的に配線密度の低い位置へ連結支持部材
６ｂを逃すことができる。以て、配線が損傷を受けるこ
とを防止し、設計の自由度を損なうことのないバランス
の良い構成にすることができる。

【００５２】次に、本発明に係る平面表示装置の第５実
施形態を説明する。図１３，図１４は本実施形態の平面
表示装置５００を示す平面図である。まず、図１３(a)
を参照すると、帯状の連結支持部材６ｃが２次元のマト
リクス状に配列された光変調部５の水平方向に複数並設
されている。また、図１３(b)には、同じく帯状の連結
支持部材６ｄが２次元のマトリクス状に配列された光変
調部５の垂直方向に複数並設されている。このような構
成とすることで、連結支持部材の位置合わせ精度を連結
支持部材６ｃ，６ｄの長手方向に対して高める必要がな
くなり、比較的位置合わせ精度の低い方法によっても連
結支持部材６ｃ，６ｄを容易に形成することができる。
また、図１４に示す連結支持部材６ｅのように、前述の
連結支持部材６ｃ，６ｄを組み合わせた構成としても良
い。これにより、表示装置の堅牢性をより高めることが
できる。

【００５３】次に、本発明に係る平面表示装置の第６実
施形態を説明する。図１５は本実施形態の平面表示装置
６００を示す平面図である。本実施形態では、連結支持
部材６ｆを光変調ブロック２の角部に千鳥状に配設して
いる。図では１つ毎に連結支持部材６ｆが配設されてい
るが、これに限定されることなく、任意の数（間隔）毎
に配設しても良い。これにより、連結支持部材６の数を
必要最小限に抑えることができ、高効率で透明基板１側
の光変調部と前面板３側の蛍光体とを均一に一定の間隙
で連結することができる。

【００５４】次に、本発明に係る平面表示装置の第７実
施形態を説明する。図１６は本実施形態の平面表示装置
７００における光変調ブロックの拡大平面図である。本
実施形態においては、各光変調ブロック２内部の隣接す
る光変調部５との間隙に連結支持部材６ｇをそれぞれ孤
立させて設けている。これにより図１０に示す格子状の
連結支持部材に設ける構成と比較して、連結支持部材６
ｇの占有面積が小さくなりコスト低減を図ることができ
る。

【００５５】次に、本発明に係る平面表示装置の第８実
施形態を説明する。本実施形態は、前述の各実施形態の
連結支持部材の構成とは異なり、例えば液晶パネルに用
いられるスペーサを光変調部と蛍光体との間に介在さ
せ、このスペーサを連結支持部材とするものである。具
体的なスペーサの配設方法としては、基板上に予め接着
剤をパターニング形成しておき、該パターニング形成さ
れた部分にスペーサを散布し、その後、接着されていな
いスペーサを吹き飛ばす等して除去する方法が一例とし
て挙げられる。このスペーサの材料としては、弾性体と
しての挙動を示すプラスチックや、無アルカリガラス等
のガラスを用いることができる。特にプラスチックスペ
ーサの場合は、蛍光体への損傷が少ないため好ましい。
尚、スペーサの形状は、真球形であってもよく棒状であ
っても良いが、上記スペーサの配設方法では、特に球形
のものが好ましい。また、例えばホットメルト樹脂コー
トスペーサを用いてスペーサの移動を防止する構成とし
ても良い。本実施形態によれば、連結支持部材の配設工
程が大幅に簡略化され、コスト低減を図ることができ
る。

【００５６】次に、上述した各実施形態における平面表
示装置の光変調部５及び平面光源の他の各構成例を、図
１７〜図２４を参照して以下に説明する。まず、可撓薄
膜を電気機械動作させて光変調させる動作原理として、
ファブリペロー干渉を利用した例を説明する。ファブリ
ペロー干渉では、二枚の平面が向かい合わせに平行に配
置された状態において、入射光線は、反射と透過を繰り
返して多数の光線に分割され、これらは互いに平行とな
る。透過光線は、無限遠におうて重なり合い干渉する。
面の垂線入射光線とのなす角をｉとすれば、相隣るに光
線間の光路差はｘ＝ｎｔ・ｃｏｓｉで与えられる。但
し、ｎは二面間の屈折率、ｔは間隔である。光路差ｘが
波長λの整数倍であれば透過線は互いに強め合い、半波
長の奇数倍であれば互いに打ち消し合う。即ち、反射の
際の位相変化がなければ、２ｎｔ・ｃｏｓｉ＝ｍλ
で透過光最大となり、２ｎｔ・ｃｏｓｉ
＝（２ｍ＋１）λ／２で透過光最小となる。但し、
ｍは正整数である。

【００５７】即ち、光路差ｘが所定の値となるように、
可撓薄膜を移動させることにより、透明基板から出射さ
れる光を、光変調して可撓薄膜から出射させることが可
能となる。

【００５８】このようなファブリペロー干渉を利用した
光変調部の具体的な構成を以下に説明する。図１７は光
変調部及び平面光源の概略断面図である。光変調部２０
は、紫外線に対して透明な基板２１上に設けられた図示
しない基板上電極及びダイヤフラム２２上に設けられた
図示しないダイヤフラム上電極への電圧印加によってダ
イヤフラム２２を変位させ、多層膜干渉効果を生じさせ
ることにより、平面光源２３からの紫外線を光変調す
る。

【００５９】平面光源２３は、平板状の平面光源ユニッ
ト２３ａ、及び平面光源ユニット２３ａの側方に設けら
れたブラックライト用紫外線ランプ（低圧水銀ランプ）
２３ｂからなる。平面光源２３は、ブラックライト用低
圧水銀ランプ２３ｂからの紫外線を、平面光源ユニット
２３ａの側面から入射させて上面から出射させる。低圧
水銀ランプ２３ｂの内壁にブラックライト用の蛍光物質
（例えば、ＢａＳｉ₂Ｏ₅：Ｐｂ²⁺) を塗布した場合、
発光紫外線の分光特性としては、図１８に示すように、
３６０ｎｍ付近に中心波長λ₀を有する。この紫外線を
バックライト光として使用する。

【００６０】基板上電極は、紫外線に対して透明な基板
２１上に、図９の紙面垂直方向に所定の間隔をあけて一
対設けられる。基板２１上における各基板上電極５２の
間には、誘電体多層膜ミラー５８が設けられる。

【００６１】ダイヤフラム２２は、両端部が基板２１上
に形成された支持部２４に懸架され、基板２１と所定の
間隔をあけて設けられる。ダイヤフラム２２の下面に
は、誘電体多層膜ミラー２５が、基板２１上の誘電体多
層膜ミラー２６と所定の間隙ｔをあけて対向して設けら
れる。

【００６２】このように構成される光変調部２０におい
て、各電極への印加電圧ＯＦＦのときの空隙２７の間隔
をｔoffとする（図１７の左側の状態）。また電圧を印
加したとき静電気力により空隙２７の間隔が短くなるが
これをｔonとする（図１７の右側に示す状態）。ｔon
は、各電極への電圧印加に伴ってダイヤフラム５３に作
用する静電気力と、ダイヤフラム５３の変形に伴って生
じる復元力をバランスさせることで適切に設定する。

【００６３】より安定な制御を行うには、スペーサ（図
示しない）を電極上に設け、スペーサによってダイヤフ
ラム２２の変位を物理的に規制することにより、ダイヤ
フラム２２の変位量が一定となるように構成する。スペ
ーサを絶縁体とした場合は、その比誘電率（１以上）に
より各電極への印加電圧を低減する効果を生じる。ま
た、スペーサが導電性の場合は更にこの効果は大きくな
る。尚、スペーサは各電極と同一材料で形成しても良
い。

【００６４】ここで、ｔon、ｔoff を下記のように設定
する。（ｍ＝１）ｔon ＝１／２×λ₀＝１８０ｎｍ（λ₀：紫外線の中
心波長）ｔoff ＝３／４×λ₀＝２７０ｎｍ

【００６５】また、各誘電体多層膜ミラー２５，２６は
それぞれ、光強度反射率をＲ＝０．８５とする。また、
空隙２７は空気又は希ガスとし、その屈折率はｎ＝１と
する。紫外線はコリメートされているので、光変調部２
０に入射する入射角ｉ（誘電体多層膜ミラー面の垂線と
入射光線のなす角）は略ゼロである。このときの光変調
部２０の光強度透過率は図１９に示すようになる。

【００６６】従って、各電極に電圧を印加しないときは
ｔoff ＝２７０ｎｍであり、光変調部２０は紫外線を殆
ど透過させない。一方、各電極に電圧を印加してｔon＝
１８０ｎｍとすると、光変調部２０は紫外線を透過させ
る。

【００６７】尚、干渉の条件を満たせば、空隙２７の間
隔ｔ、屈折率ｎ、各誘電体多層膜ミラー２５，２６の光
強度反射率Ｒ等はいずれの組合せでも良い。また電圧値
により、間隙ｔを連続的に変化させると、透過スペクト
ルの中心波長を任意に変化させることが可能である。こ
れにより、透過光量を連続的に制御することも可能であ
る。つまり、各電極間の印加電圧の変更による階調制御
が可能である。

【００６８】また、上記光変調部２０の変形例として、
ブラックライト用水銀ランプ２３ｂに代えて、低圧水銀
ランプによるバックライトを用いることもできる。即
ち、２５４ｎｍの線スペクトルを主成分とする低圧水銀
ランプを光源とし、石英ガラス等からなる透明基板と組
み合わせることにより、バックライトユニットを構成す
る。他の波長は、フィルター等によりカットする。この
ときの紫外線バックライトの分光特性は図２０に示すよ
うになる。また、この光変調部においては、有効画素エ
リアの構成材料（ダイヤフラム、誘電体多層膜ミラー、
基板等）は、２５４ｎｍの紫外線を透過する材料とす
る。

【００６９】ここで、ｔon、ｔoff を下記のように設定
する。（ｍ＝１）。ｔon ＝１／２×λ₀＝１２７ｎｍ（λ₀：紫外線の中
心波長）ｔoff ＝３／４×λ₀＝１９１ｎｍ

【００７０】その他の条件は、上述の例と同様に、Ｒ＝
０．８５、ｎ＝１、ｉ＝０とする。このときの光変調部
の光強度透過率は図２１に示すようになる。従って、各
電極に電圧を印加しないときはｔoff ＝１９１ｎｍであ
り、光変調部は紫外線を殆ど透過させず、電圧を印加し
たときはｔon＝１２７ｎｍになり、光変調部は紫外線を
透過させる。

【００７１】特にこの変形例の場合、紫外線が線スペク
トルなので、非常に高いエネルギー透過率を示し、高効
率でコントラストの高い変調が可能となる。また、この
変形例においても、干渉の条件を満たせば、空隙２７の
間隔ｔ、屈折率ｎ、各誘電体多層膜ミラー２５，２６の
光強度反射率Ｒ等はいずれの組合せでも良い。

【００７２】さらに、各電極に印加する電圧値を変更す
ることにより、間隙ｔを連続的に変化させると、透過ス
ペクトルの中心波長を任意に変化させることが可能であ
る。これにより透過光量を連続的に制御することも可能
である。つまり、各電極への印加電圧の変更による階調
制御が可能となる。

【００７３】次に、光変調部の他の変形例を図２２を用
いて説明する。図２２は光変調部及び平面光源の概略断
面図である。光変調部３０は、遮光板３１及び透明電極
３２への電圧印加に伴う静電気応力によって遮光板３１
を変位させ、平面光源３３からの紫外線の進路を変更す
ることにより光変調を行う。平面光源３３の構成は、図
１７に示す平面光源２３と同様である。

【００７４】透明電極３２は、紫外線を透過する基板３
４上に設けられており、紫外線を透過させる。基板３４
上の透明電極３２以外の部位には、絶縁性の遮光膜３５
が設けられる。透明電極３２及び遮光膜３５の上面に
は、絶縁膜３６が積層される。

【００７５】遮光板３１は、基板３４上に立設された支
柱３７を介して、基板３４の上方に基板３４と所定の間
隔をあけて片持ち梁構造として設けられる。遮光板３１
の形状は、対向する基板３４上の透明電極３２の形状に
対応しており、透明電極３２よりも若干大きくしてあ
る。

【００７６】遮光板３１は、導電性を有する可撓薄膜か
らなり、例えば紫外線を吸収、若しくは反射する材料か
らなる単一の導電性薄膜、又は複数の導電性薄膜で構成
される。具体的には、紫外線を反射するアルミ、クロム
などの金属薄膜、紫外線を吸収するポリシリコンなどの
半導体による単体構成が挙げられる。また、シリコン酸
化物、シリコン窒化物などの絶縁膜、ポリシリコンなど
の半導体薄膜に金属を蒸着した構成、又は誘電体多層膜
などのフィルターを蒸着した複合構成とすることもでき
る。

【００７７】このように構成された光変調部３０は、次
のように動作する。即ち、光変調部３０において、遮光
板３１及び透明電極３２間に電圧を印加しない状態で
は、遮光板３１は透明電極３２と対向しており、透明電
極３２と透過した紫外線は遮光板３１によって吸収又は
反射される（図１５の左側の状態）。

【００７８】一方、遮光板３１及び透明電極３２間に電
圧を印加すると、両者間に作用する静電気力により、遮
光板３１が捩じれながら透明電極３２側に変位する（図
１５の右側の状態）。これにより、平面光源３３から透
明電極３２を透過した紫外線は、遮光板３１に遮蔽され
ることなく、上方に出射される。そして、再び遮光板３
１及び透明電極３２間への印加電圧をゼロにすると、遮
光板３１は、遮光板３１自体及び支柱３７の弾性によっ
て初期位置に戻る。

【００７９】尚、遮光板３１及び透明電極３２間に印加
する電圧値を変更することにより、遮光板３１の傾き度
合いを連続的に変更し、透過光量を連続的に変化させる
ことが可能である。これにより印加電圧による階調制御
が可能となる。

【００８０】次に、光変調部の他の変形例を図２３，２
４を用いて説明する。図２３は光変調部４０の概略構成
図であり、図２３(a)は平面図、図２３(b)は図２３(a)
のＢ−Ｂ断面図である。

【００８１】光変調部４０は、対向電極４１，４２及び
電極遮光板４３への電圧印加に伴う静電気力によって、
電極遮光板４３を図２３で右方向に変位させることによ
り、図示しない平面光源からの光を透過させ、又は遮光
する。

【００８２】この対向電極４１，４２は、紫外線を透過
する基板４４上で所定の間隔をあけて対向して対をな
し、図２３(a)において並列に計２対設けられる。ま
た、基板４４上における図２３右側の対向電極４２間に
は、遮光膜４５が設けられる。

【００８３】電極遮光板４３は、対向電極４１，４２間
で基板４４から図１６(b)の上方に所定の間隔をあけた
位置に、左右方向に変位可能に設けられる。即ち、電極
遮光板４３の左右両側は、折れ線バネ４６等の可撓部材
を介して支持部４７に支持されている。電極遮光板４３
は、対向電極４１，４２への電圧印加に伴う静電気力に
よって、折れ線バネ４６を弾性変形させつつ、図２３の
左右方向に変位する。電極遮光板４３の左右方向の寸法
は、支持部４７間の左右方向に沿う距離の略半分であ
る。

【００８４】このように構成された光変調部４０は、次
のように動作する。即ち、光変調部４０において、電極
遮光板４３に電圧ゼロを印加した状態で、図１９の左側
の対向電極４１のみに電圧を印加すると、電極遮光板４
３は、静電気力によって図２３の左側の対向電極４１間
に移動する（図２３に示す状態）。これにより、平面光
源から出射され、遮光膜４５で遮光されずに基板４４を
透過した光は、電極遮光板４３によって遮光される。

【００８５】一方、電極遮光板４３に＋Ｖの電圧を印加
した状態で、図２３の左側の対向電極４１のみに電圧を
印加すると、電極遮光板４３は、静電気力によって図２
３の右側の対向電極４２間に移動する（図２４に示す状
態）。これにより、平面光源から出射され、遮光膜４５
で遮光されずに基板４４を透過した光は、電極遮光板４
３によっても遮光されることなく、図２４の上方に出射
される。そして、再び印加電圧をゼロにすると、電極遮
光板４３は、折れ線バネ４６の弾性力及び静電気力によ
って初期位置に戻る。このように、各種光変調部の構成
が考えられるが、本発明は前述の各構成に限定されるも
のではなく、同等の機能を有するものであれば他の如何
なる構成のものであっても良い。

【００８６】以上説明したように、上記各実施形態によ
れば、電気機械動作により平面光源１１の光を光変調す
る光変調部を、透明基板（又は導光板）上に設けると共
に、光変調部から前面板に向けて出射される光に励起さ
れる蛍光体を、前面板の光変調部側に複数設けると共
に、透明基板と前面板とを連結支持部材により連結して
いる。これにより、平面表示装置の製造過程において、
光変調部を設けた透明基板と、蛍光体を設けた前面板と
を貼り合わせる際に、両者を精度良く所定の間隔に保つ
ことができ、これにより平面表示装置の堅牢性を高める
ことができる。また、製作容易性を確保することがで
き、更に、表示装置自体の固有振動数を適切にシフトす
ることができるため、光変調部作動時の機械振動弾性波
による共鳴音等の発生を防止することができる。

【００８７】また、上記各光変調部においては、各電極
間への電圧印加に伴う可撓薄膜や遮光板の電気機械動作
によって、透明基板からの光を低電圧駆動でありなが
ら、高速に且つ安定して光変調することができる。加え
て、光変調部と蛍光体はエッチングやフォトリソグラフ
ィ法等によりアレイ化が容易であるので、製造コストを
低減しつつ大画面の表示装置を構成することができる。

【００８８】尚、光変調部は、導光板を基板として一体
形成するものであってもよく、別体で形成するものであ
っても良い。また、光変調部は、基板間内部の脱気を行
った後、希ガスを封入して全体を封止しても良い。これ
によると、外乱の影響を防止して動作の安定化を図るこ
とができる。

【００８９】

【発明の効果】本発明によれば、面光源と、電気機械動
作により平面光源からの光を光変調する光変調部と、光
透過性を有する基板と、光変調部からの光に励起されて
発光する蛍光体と、光変調部と基板との間に所定の間隙
を確保する連結支持部材と、を備えて構成することによ
り、光変調部と蛍光体側の基板との間隙を均一に一定に
保つことができ、装置全体の堅牢性が向上すると共に、
表示品質や信頼性を向上させることができる。また、光
変調部の動作の際、機械振動弾性波による音の発生を防
止でき、且つ、装置の製作容易性を確保することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る平面表示装置の第１実施形態の概
略平面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ断面を示す図である。

【図３】図１の平面表示装置の電極配線を示す説明図で
ある。

【図４】平面表示装置の動作時の状態を示す断面図であ
る。

【図５】第１実施形態の平面表示装置を簡略化して表示
した断面図てある。

【図６】第１実施形態の平面表示装置の作製方法を説明
する図である。

【図７】第１実施形態の平面表示装置の他の作製方法を
説明する図である。

【図８】ブラックマスクと連結支持部材の形成順序を示
す図である。

【図９】本発明に係る平面表示装置の第２実施形態の概
略断面図である。

【図１０】本発明に係る平面表示装置の第３実施形態の
概略断面図である。

【図１１】ブラックマトリクスを兼用した連結支持部材
による表面表示装置の作製方法を説明する図である。

【図１２】本発明に係る平面表示装置の第４実施形態の
平面図である。

【図１３】本発明に係る平面表示装置の第５実施形態の
平面図である。

【図１４】図９の連結支持部材を縦横組み合わせた構成
を示す図である。

【図１５】本発明に係る平面表示装置の第６実施形態の
平面図である。

【図１６】本発明に係る平面表示装置の第７実施形態の
拡大平面図である。

【図１７】光変調部及び平面光源の他の変形例を示す要
部断面図である。

【図１８】低圧水銀ランプによるバックライトの分光特
性を示すグラフである。

【図１９】図１４に示す特性のバックライトを用いた場
合の光変調部の光強度透過率を示すグラフである。

【図２０】紫外線バックライトの分光特性を示すグラフ
である。

【図２１】光変調部の光強度透過率を示すグラフであ
る。

【図２２】光変調部及び平面光源の他の変形例の概略断
面図である。

【図２３】光変調部の他の変形例における動作を説明す
る図である。

【図２４】図１９の光変調部の他の状態を示す図であ
る。

【符号の説明】

１透明基板（又は導光板）２光変調ブロック３前面板４ａ，４ｂ，４ｃ蛍光体５，２０，３０，４０，５光変調部５ａ光変調素子６，６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅ，６ｆ，６ｇ連結
支持部材１４ブラックマトリクス１００，２００，３００，４００，５００平面表示装
置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光透過性を有し、光源からの光を導入す
る第１透明基板と、該第１透明基板上に設けられ、前記光源からの光を電気
機械動作により光変調する光変調部と、前記第１透明基板の光変調部側の面に対面して配設さ
れ、光透過性を有する第２透明基板と、該第２透明基板の前記光変調部側の面に形成され、光変
調部からの光に励起して発光する蛍光体と、前記第１透明基板と第２透明基板との間で所定の基板間
隙を保持する連結支持部材と、を備えたことを特徴とす
る平面表示装置。
【請求項２】前記連結支持部材は、隣接する光変調部
の間に配設されていることを特徴とする請求項１記載の
平面表示装置。
【請求項３】前記連結支持部材は、複数の光変調素子
から構成された１画素に相当する光変調ブロックの、隣
接ブロック間に配設されていることを特徴とする請求項
１記載の平面表示装置。
【請求項４】前記連結支持部材は、所定間隔毎に間引
きして配設されていることを特徴とする請求項２又は請
求項３記載の平面表示装置。
【請求項５】隣接する前記蛍光体の間にブラックマト
リクスを設けると共に、前記連結支持部材を、前記ブラ
ックマトリクスと前記第１透明電極との間に設けること
を特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項記載の
平面表示装置。
【請求項６】前記連結支持部材は、前記ブラックマト
リクスを兼用して配設されていることを特徴とする請求
項５記載の平面表示装置。
【請求項７】前記連結支持部材は、第１透明基板側に
形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項６の
いずれか１項記載の平面表示装置。
【請求項８】前記連結支持部材は、第２透明基板側に
形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項６の
いずれか１項記載の平面表示装置。