JP2673348B2 - Planar light emitting device - Google Patents

Planar light emitting device

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JP2673348B2
JP2673348B2 JP62119068A JP11906887A JP2673348B2 JP 2673348 B2 JP2673348 B2 JP 2673348B2 JP 62119068 A JP62119068 A JP 62119068A JP 11906887 A JP11906887 A JP 11906887A JP 2673348 B2 JP2673348 B2 JP 2673348B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、文字、画像表示に好適な面状発光装置に関
する。 〔従来の技術〕 従来例として薄形の発光装置(ディスプレイ)例とし
て、液晶ディスプレイ,プラズマディスプレイ,電場発
光デイスプレイ,発光ダイオードディスプレイ等があ
る。 〔発明が解決しようとする問題点〕 文字、画像ディスプレイは情報化時代を迎えて一段と
重要なマンマシンインターフェイスとなり、高品位化,
多種化が進んでいる。情報処理装置端末用としてディス
プレイに要求される特性のひとつに高精細化および視認
性の向上があげられる。前者は高密度情報表示に対応
し、後者は人間工学的視点(容易識別,眼精疲労防止)
から重要である。端末装置として用いられる20インチ以
下の小型ディスプレイには、これら要求される特性をも
っとも確実に満たす装置として陰極線管ディスプレイが
ある。陰極線管ディスプレイは、従来から動画用表示装
置(テレビジョン)として広く一般家庭に普及してきた
が、情報処理端末用(静止画用)として一段と高精細
化,フリッカー防止,高コントラスト化などの改善がは
かられている。しかし陰極線管は高速電子線による蛍光
体励起現象を利用するため、電子線加速に要する高電圧
(−10KV)、奥行き(数十cm)が「使い易さ」のネック
になっている。加えて装置重量も昇圧トランス、偏向ヨ
ークなどを含めて数kg以上になるため、軽薄短小を特長
とする電子デバイス群との整合性が次第に悪くなりつつ
ある。そこで、この欠点を補うディスプレイ装置とし
て、いわゆる平面ディスプレイが各種開発されており、
液晶ディスプレイ,プラズマディスプレイ,蛍光表示管
ディスプレイ,電場発光ディスプレイ,発光ダイオード
ディスプレイなどが一部実用化されている。このうち液
晶ディスプレイ以外は自己発光性デバイスであるが、発
光効率(電気→光エネルギー変換効率)が0.01〜0.1%
程度で陰極線管ディスプレイの2〜3%より1桁以上低
いという大きな問題点がある。一方、液晶ディスプレイ
は非発光性のため駆動電圧が低く電力消費量もきわめて
少ないとか眼精疲労が少ないという利点をもつが、暗所
では利用できないとか視角依存性がありコントラスト比
も小さいという視認性に問題をもつ。そこで近年はバッ
クライト付液晶ディスプレイが開発され、色フイルター
と組合せたカラーテレビが市販されるに至った。前述の
平面ディスプレイは陰極線管ディスプレイに比べて、薄
くて軽いという特徴の他に、情報がXYマトリクス表示さ
れるため特に静止画像の場合ぶれやちらつきがなく見や
すいという特長がある。 上述した情報処理端末用ディスプレイに対する特性上
のニーズと電子ディスプレイデバイスの現状から、陰極
線管ディスプレイ並に高コントラスト,高演色性をもつ
高発光効率の自己発光性デバイスであり、カラー液晶デ
ィスプレイ並に薄くて軽くみやすい新規なディスプレイ
デバイスが求められている。 本発明は上記した現行ディスプレイ装置の欠点を解消
し、陰極線管ディスプレイと平面ディスプレイの利点を
併せもつ新規なデバイスを開示するのが目的である。 〔問題点を解決するための手段〕 この目的を達成するために本発明では、下面側から照
射する一定強度の紫外線で励起する光励起用蛍光体層の
上面又は下面に近接して光シャッター層を設け、該光シ
ャッター層を所定の情報信号によって駆動して上記光励
起用蛍光体層からの発光の強度を制御し、光像として外
部に表示する面状発光装置を開示する。該面状発光装置
をバックライト付液晶ディスプレイ並びに薄型とするに
は、前記光励起用蛍光体層の下面側に厚みの薄い光散乱
室を設け該面状発光装置側面に配置した直管紫外線ラン
プから放出した励起光を一旦上記光散乱室に導いて均一
密度の散乱光とし該散乱光が上方に位置した前記蛍光体
層を励起するような装置構造とすればよい。上記光シャ
ッター層は、電気→光エネルギー変換効率向上の観点か
ら透過光の全偏波面(これは、偏光板を利用していない
実施例1が相当)を利用するタイプであることが好まし
い。また、上記光励起用蛍光体層の発光部位である蛍光
体領域は、長期に亘って安定に高効率発光を維持する観
点から真空状態に封止されることが好ましい。 〔作用〕 本発明では、光シャッタ層の制御により蛍光体層から
の発光強度の制御がなされる。 〔実施例〕 第1図は、本発明の面状発光装置の外観図を示す。面
状発光装置は、面状発光層1と、光照射部2とを積層し
た構成をなす。光照射部2は、励起光散乱室11と直管状
紫外線励起光源3,4とより成る。励起光散乱室11の面状
発光層1側にはブラックマトリクスで仕切られたR.G.B
の蛍光体層が配置しており、励起光源3,4からの放射紫
外線は、このR.G.Bの蛍光体層に衝突し、蛍光体層全面
を蛍光させる。 面状発光層1は、上記蛍光体層上のすべてのR.G.B層
に一対一に対応した光シャッタ層を有す。例えば、R.G.
Bの数がn×mであれば、光シャッタ層は、n×mの個
別光シャッタ層を有する。個別光シャッタ層は、水平、
垂直同期信号Sによって次々に切換えられ、且つビデオ
信号(階調信号)の大きさに応じた光量を透過させる。
従って、蛍光体層のR.G.Bドットすべてからの蛍光は、
個別シャッタ層で次々に選択され、面状発光層1の上面
からは、面状発光がなされる。 ここで、ビデオ信号は、ビデオ画面を構成する画像信
号である。ビデオ画面の一画面の大きさは面状発光層1
の大きさをなす。しかし、面状発光層1よりも小さくて
もよい。ビデオ画面の大きさと面状発光層1の大きさと
は、何を表示し、且つどのような表示形態にするかによ
って定まる。 光照射部2のみを図面上取出して描いた外観図を第2
図に示す。励起光散乱室2は、中空をなし、両側に励起
光源3,4を取りつける。励起光源3,4は、ソケット7,8か
らの電圧印加のもとに紫外光源5,6を励起し、紫外光を
発生させる。この紫外光は、集光レンズ9,11で集光さ
れ、散乱室11内に入射する。散乱室11内では、紫外光が
散乱し、蛍光体層に衝突し、R.G.Bの各ドットから蛍光
を発生させる。この蛍光は、面状発光層1内のシャッタ
機能により、選択され、面状発光源となる。 面状発光層1は、内部に液晶層を持ち、この液晶層へ
の電圧の印加状態に応じて透明と不透明とを選択する。
透明と不透明との間にあっては、多数の階調状態を持
つ。かかる選択がシャッタ機能となる。 第3図は、面状発光層1の個別面状発光層の動作原理
図を示す。個別面状発光層1Aは、R.G.Bのいずれかの1
ドット2Aに対応しており、同期信号Sによってスイッチ
12をONとし、その時のビデオ信号Vinを個別面状発光層1
Aに印加する。ビデオ信号Vinは1ドットビデオ信号であ
り、多階調をなす。 なお、面状発光層1は、n×m個の個別面状発光層を
有し、これらはマトリックス状に形成され、同期信号S
によって次々に走査切換えがなされる。 以下、具体的な実施例を示す。 〔実施例1〕 5インチの画像表示用発光ディスプレイ装置を以下の
ようにして構成した。すなわち、本ディスプレイ装置は
第4図で示すように、励起光散乱室11,カラー蛍光体層3
0,液晶光シャッター層(面状発光層)1をこの順に積層
した構造の矩形表示面板と、前記励起光散乱室の一対の
相対する平行側面壁に密着して設けられた線状励起光源
3,4とから成る。矩形表示面板は外周がガラスより成
り、大きさは3.5(インチ)×4.5(インチ)×0.8(イ
ンチ厚み)である。このうち表示面積は3(インチ)×
4(インチ)となっている。励起光散乱室は線状励起光
源3,4の密着した壁面が集光レンズ9,10で、また上面が
内側にカラー蛍光体層30を塗布したガラス基板19で被わ
れており、他の三壁面(二側面と底面)は内側にアルミ
ニウム反射薄膜16を蒸着したガラス板15で被われた中空
直方体で構成されており、内部は真空状態になってい
る。一方、カラー蛍光体層30は、前記透明ガラス基板19
上に塗布された島状蛍光体領域18と各蛍光体島を仕切る
非発光性黒色トマリクス領域17とから成る。非発光性黒
色マトリクスの幅は縦方向(長さ3インチ)50μm,横方
向(長さ4インチ)40μmであり、カーボンペーストの
スクリーン印刷によって形成される。該黒色マトリクス
形成後マスクパターンを用いて島状蛍光体領域18を形成
するが、フルカラー表示のためR(赤色),G(緑色),B
(青色)各色蛍光体を第5図のパターンで配置する。R.
G.B各蛍光体にはそれぞれ周知の蛍光材料,たとえば赤
色にはY2O2S:Eu,緑色にはZn2SiO4:Mn,青色にはBaMg2Al
16O27:Euが用いられる。各蛍光体島(セグメント)の面
積は200μm(縦方向)×250μm(横方向)である。ガ
ラス基板19は表示面(3インチ×4インチ)からはみ出
した部分が第4図に示す如く厚さ約5mmの折れまがり状
となっており、折れまがった部分の内面はサンドブラス
トによって不透明になっている。この部分は上記した中
空励起光散乱室11の天井支持部位となり、励起光散乱室
11の外壁ガラスと溶接される。したがって、島状蛍光体
層18は真空中に下垂した状態にある。第5図でR.G.Bは
規則正しく配置されており、R.G.Bの表示のない空白部
も同様に、R.G.Bのいずれかが配置されている。 さて、液晶光シャッタ領域1は上記透明ガラス基板19
の裏面に形成されたITO膜20とその上に形成された液晶
配向膜26,液晶層28,上部液晶配向膜22,スペーサ21,上部
液晶配向膜22が密着している上部ITO膜23,およびTFT
(薄膜トランジスタ)駆動表示電極領域25から成る。こ
の領域が液晶を透明−不透明に反転させるシャッター機
能をもつ。すなわち、シャッターは液晶層28を挟む2枚
のITO膜20,23のうち上部ITO膜(表示電極)23のみを第
5図に示す如く島状にマトリクス配置し、信号にあわせ
て各島状電極を駆動し、「開」状態の時間を制御するこ
とによって下方より蛍光を透過せしめフルカラー表示す
るのである。「開」状態の時間を制御するのであるから
勿論中間調表示は可能である。島状表示電極23の面積は
210μm(横方向)×160μm(縦方向)であり、間隔は
横方向40μm,縦方向35μmとなっている。表示電極23に
信号に見合った時間だけ電圧を印加するにはTFTが用い
られる。たとえばON/OFF比が大きく、可視光に対して透
明な非晶質水素化シリコン(a−Si:H)を用いることが
できる。上部ITO膜(表示電極)23とTFT34の配置は第6
図で示す如くマトリックス状であり、更に、縦方向には
られたドレイン電極線31,横方向にはられたゲート電極
線32を有する。TFT34とITO膜23との詳細を第7図に示
す。各島状表示電極23は左下隅に配置したTFT34とソー
ス電極33を介して接続する。島状表示電極23の間隔部に
は図示したように縦方向にTFT34のドレイン電極線31(1
5μm幅)が、また横方向にTFTのゲート電極線32(15μ
m幅)が走っている。このようなTFT駆動表示電極領域2
5は第8図に示す如く、ガラス基板24上にまずAu−Crの
ゲート電極線32を形成し、この上にマスク法によってSi
3N4絶縁膜35,TFT34(a−Si:H)を気相形成し、エッチ
ング後Alのドレイン電極線31,ソース電極33を蒸着法に
より、そして最後に上記サイズの島状表示電極(上部IT
O膜)23をマスク法で形成すれば完成する。この上に上
部液晶配向膜22を塗布し、下向きにしてスペーサー21を
介して下部液晶配向膜26との間に液晶層28を配置する。
島状表示電極23のパターンは前記島状カラー蛍光体領域
18のパターンと同じであるから、両者が上下方向で一致
するように(光シャッターと蛍光体領域が重なるよう
に)調整すれば矩形表示面板が完成する。この面板(5
インチ)ディスプレイは500×666の絵素をもち、開口率
約80%である。液晶としては動的散乱モードをもつ例え
ばEBBA(p−エトキシベンジリデン−p′−n−ブチル
アニリン)とMBBA(p−メトキシベンジリデン−p′−
n−ブチルアニリン)の2:3混合物を用いることができ
る。 次に蛍光体層の線状励起光源3,4は集光レンズ9,10に
密着した金属製光反射外蓋とその内側に配置した紫外光
ランプ,ソケット,リード線,電源,スイッチ(第2図
で一部図示)などから成る。光反射外蓋の内面ガラス板
15は光反射率を高めるため、Al蒸着膜16で被覆されてい
る。紫外光ランプは低圧水銀ランプ(主発光波長254n
m)である。ソケットは紫外光ランプに電圧を印加する
ためと、固定保持し外部に紫外光が洩れないようにする
ために用いる。したがって紫外光ランプを点灯時、放出
紫外光(蛍光体の励起光)は殆んどすべてが集光レンズ
9,10を経由して励起光散乱室11に導入される。 今、この面発光ディスプレイ装置を画像表示用電源装
置(図示せず)に接続し、スイッチを入れると前記矩形
表示面板の液晶光シャッター領域に信号電圧が印加され
る。信号電圧は前記TFTのゲート電極線32にテレビの水
平ラインに同期したゲート信号Sを加え、線順次走査を
繰返す。また、ドレイン電極線31には各点に対応した反
転ビデオ信号電圧Vin(強いビデオ信号が弱いビデオ信
号に反転したネガティブ信号電圧)を加える。これは動
的散乱モード液晶が電圧印加時不透明になる(シャッタ
ー作用を示す)ためである。各TFT34はソース/ドレイ
ン電圧が2.8Vの時、ゲート電圧を0Vから15Vにスイッチ
するとドレイン電流が10-12Aから10-6Aまで6桁変化
し、充分なON/OFF特性を示すためきわめて鮮やかなテレ
ビ画像(フレーム周波数60Hz)が得られる。この等価回
路を第9図に示す。 この面発光ディスプレイ装置の発光効率(電気→光エ
ネルギー変換効率)は全面を光らせた場合(像表示な
し)12〜20%に達し(像表示の場合0.1〜0.3%)、カラ
ー陰極線管の2〜3%,カラー液晶テレビ(像表示なし
の場合)の0.5〜1.5%(像表示の場合0.01%程度)を大
きく凌ぐ特性を示す。また、画像の美しさ、鮮やかさは
カラー陰極線並であり、重さ・薄さ・見やすさはカラー
液晶テレビ並みであることが示された、本実施例の液晶
光シャッター層1は、外部表示のため透過する光の強度
制御を透過光の全偏波面について行っている。本発明の
面発光ディスプレイ装置の電気→光変換エネルギー効率
の高さを比較するために、基本的に同じ素子構成から成
る特定偏波面制御の液晶光シャッターを有する面発光デ
ィスプレイ装置を作成し、効率を測定した。 〔実施例2〕 表示部面積224×98mm2の単色文字表示パネル(80文字
×25行)を時分割駆動液晶マトリクス光シャッターの採
用によって構成した。すなわち本装置は、第10図の如く
矩形基板の長辺形端面に沿って一対の直管状紫外線励起
光源3,4を配した真空領域(励起光散乱室)11の上部ガ
ラス基板19上に時分割駆動液晶マトリクス光シャッター
1Aを配し、更にその上部に単色蛍光体層43と上部保護ガ
ラス基板48を積層した構造となっている。前実施例同様
励起光散乱室11は直管状紫外線励起光源3,4に密着した
集光レンズ9,10,上部ガラス基板19以外の部分は、内面
にAl光反射膜16を蒸着したガラス板15から構成されてお
り、紫外線の吸収をさけるために内部は真空になってい
る。上部ガラス基板19の下面には、光偏向板45が密着さ
れている。一方、上部ガラス基板19の上面にはストライ
プ状ITO膜50,同配向膜51が被着しており、スペーサ52を
介して厚さ約10μmの正の誘電異方性をもつツイステッ
ドネマチック液晶53が封入されている。上部液晶電極54
はストライプ状ITO膜50と直交するストライプ状ITO膜か
ら成る。該ITO膜54には液晶配向膜55が塗布されてい
る。ストライプ状ITO膜54は透明ガラス板40裏面に形成
されているが、該透明ガラス板40表面とその上部の透明
ガラス板42の間には、下部光偏向板45と偏光面が同じ方
向の上部光偏向板41が密着配置されている。透明ガラス
板42の上面には単色蛍光体層43として厚さ約20μmのY2
SiO4:Ce,Tbが塗布されている。単色蛍光体層43の上面に
は、上部保護ガラス層48が配置されているが、蛍光体層
43を長期に亘って安定に保つためには、該層が真空状態
で密封されることが望ましい。 液晶層53を挟み込んだ上下のストライプ状ITO膜50,54
は互いに直交するXYマトリクスを構成し、X軸方向スト
ライプ電極54に走査信号電圧を、Y軸方向ストライプ電
極50に表示信号電圧をそれぞれ交流パルス状に印加する
ことによって、各表示点に光シャッター機能をもたせる
ものである。すなわち、励起光散乱室11から基板ガラス
19を経て偏光板45を通過した直線偏向励起光は液晶53に
侵入するが、XYストライプ電極交点にしきい値電圧が印
加されていない場合は進行するにしたがって偏波面が液
晶分子のねじれにしたがって回転し、上部配向膜55に至
って90゜回転するので、ガラス板40を通過した光は上部
偏光板41に妨げられて蛍光体層43に侵入することは出来
ない。したがってこの場合、発光は観測されない。しか
るに、XYストライプ電極交点にしきい値以上の電圧が印
加されると液晶が電極面に対して垂直方向に配向するの
で、偏光板45を通過した励起光は液晶53→配向膜55→IT
O膜54→ガラス板40→上部偏光板41を透過してその上部
に配置された蛍光体層43の該当個所を点状に励起する。
したがってこの場合、緑色体が外部に表示される。本実
施例ではX軸ストライプ電極数を100本(0.5mm幅),す
なわちデューティ比1/100で時分割し、コントラスト比2
0:1という良好な結果を得た。同一サイズの文字表示パ
ネルを、本実施例の如き蛍光体層を用いず、液晶光シャ
ッターのみ(非発光表示)で構成した場合(デューティ
比1/100)、コントラスト比は8:1であり、明らかに本実
施例の装置が「みやすさ」の点ですぐれていることが示
された。 一方、電気→光エネルギー変換効率の点で比較するた
めに、前記同一サイズの非発光文字表示パネルの裏面か
ら白色光を照射した。すなわち、第10図において単色蛍
光体層43,上部保護ガラス層48を除き、紫外線励起光源
3,4の位置に演色性にすぐれた白色蛍光ランプを配した
表示デバイス(いわゆるバックライト付液晶デバイス)
を構成した。第10図の表示デバイスと同じ表示パターン
をディスプレイして電気→光エネルギー変換効率を比較
すると、本発明の第10図表示デバイスは上記バックライ
ト付液晶デバイスより約40%高いことがわかった。これ
は主に、両デバイス蛍光体の紫外線励起効率の差(高演
色白色蛍光体励起効率と緑色蛍光体励起効率の差)に原
因するものと考えられる。 しかし、本実施例の単色表示デバイスを前実施例の本
発明カラー表示デバイスと効率の点で比較すると、前実
施例の場合が約1桁高いことがわかった。これは本実施
例の場合、液晶光シャッターの前後に偏光板を設けて直
線偏波光のみを通過せしめるようにしたためである。す
なわち高効率駆動のためには非偏光光シャッターの採用
が重要である。 〔参考例〕 5×7セグメントマトリクス表示で表示面積50×100m
m2の数字・文字表示装置を作った。この場合光シャッタ
ーはペプチルビオロゲン系エレクトロクロミックディス
プレイ(ECD)である。ECD材料として用いたペプチルビ
オロゲン水溶液は有機物であるが、電圧印加により還元
反応を起すと紫色に着色する。書込み時間は対向電極
(陽極)との間隔約1mmとして1V印加で約20msec,消去は
逆電圧を1V印加して約25msecである。また、着色時254n
m紫外線に対する吸光率は約90%となる。第11図に示し
た如く表示装置の長手方向に三本の紫外線ランプ(直管
10W)60を並べて蛍光体層励起光源とした、その背面に
は反射金属膜16が、ガラス基板15に蒸着配置されてい
る。該励起光源上方の透明ガラス基板19の上面にはドッ
トパターン化されたNESA膜61が形成され、該NESA膜61上
には表示点対応ドット(直径2mmφ,ピッチ0.5mm)を貫
通孔としてもつ不透明絶縁膜62がスクリーン印刷で形成
される。この貫通孔(深さ約1mm)にペプチルビオロゲ
ン水溶液63を充填する。次に透明ガラス板64の下面に対
向電極として透明なIrO2膜65を蒸着して該IrO2膜がペプ
チルビオロゲン水溶液に接触するようにして固定すれ
ば、該水溶液63はガラス板19と64,およびスペーサー52
によって密封される。透明ガラス板64の上面には蛍光体
層70としてY2O3:Euを約30μmの厚さに塗布し、その上
面を保護ガラス板48で封止した。 該数字、文字表示装置の駆動は次のようにして行な
う。まずIrO2膜65をプラス,NESA膜61をマイナスとして
約1.2Vの直流電圧をペプチルビオロゲン水溶液に印加す
ると、還元反応によって該水溶液が紫色に着色する。こ
の着色はそのまま放置すると約1ケ月“記憶”させるこ
とが可能である。この状態で蛍光体層励起光源(紫外線
ランプ)60を点灯しても、紫外光は高々数%しかECD層
を通過しないので、Y2O3:Eu層70の励起発光強度はきわ
めて弱く、ECD光シャッターは「OFF」の状態にある。次
に、数字・文字として表示すべきNESA膜ドット電極61の
みをプラスとし、IrO2膜65全体をマイナスとして約1.1V
の直流電圧を印加すると、該ドット電極61に対応したペ
プチルビオロゲン水溶液領域のみで酸化反応が生じ約25
msecで該水溶液領域は透明になる。この結果、励起光源
60から放射された254nm紫外線は該透明領域を通過して
効率よくY2O3:Eu蛍光体層70の該当領域を励起すること
ができ、表示ドットに対応した赤色光(λ=611nm)が
外部に放出される。すなわち、この状態はECD光シャッ
ターの「ON」状態である。これらペプチルビオロゲン水
溶液の「ON」「OFF」対応電圧印加は30msec程度の単発
矩形波パルスで行なうことが出来るので、表示内容を必
要に応じて次々かえることが出来る。本表示装置による
数字・文字表示は、黒紫色背景に赤色発光パターンとな
るためコントラストが高く(コントラスト比30:1)、表
示効果はきわめて大きい、原理的にはこのECD光シャッ
ターの「ON」電圧値又はパルス幅を制御することによっ
て中間調表示も可能であるが、前実施例の液晶光シャッ
ターほど明確な階調表示は難しい。しかし、上述の如く
ペプチルビオロゲン水溶液の着色記憶が1ケ月にも及ぶ
ことから、固定型の数字・文字ディスプレイとしても利
用可能である。 〔発明の効果〕 以上詳細に説明したように、本発明では光励起蛍光
(ホトルミネツセンス)と電子式光シャッターの組合せ
により、表示点のアクセス及び階調調節を光シャッター
に行なわしめ、高コントラスト,高演色性を柱とする視
認性の高さを光励起用蛍光体に分担させた高効率面状表
示装置を開示した。本発明の面状発光装置の特長をまと
めると、 (1)薄型軽量の高精細表示デバイスであり、(2)コ
ントラスト比が高く視認性にすぐれ、(3)発光効率が
高くしたがって低消費電力であり、(4)低電圧駆動が
可能なためポータブル化可能であり、(5)コスト的に
みても他の発光性平面ディスプレイ(発光ダイオード,
電場発光デバイス,プラズマ表示デバイス,蛍光表示管
デバイスなど)より安く製造できる(大容量表示デバイ
スの場合)、(6)また可視表示を行う光励起用蛍光体
が真空状態で封止されているため、長期に亘って安定に
高効率発光を維持することができる。真空封止は、散乱
室内での空気吸収による紫外線減衰を防ぐ点でも高効率
発光に資することができる(即ち、オゾンが生成される
と、このオゾンに紫外線が吸収されて、結果として紫外
線が減衰される。然るに真空にするとオゾンが生成され
ないため紫外線の吸収がなく減衰はない)。直管紫外線
ランプは消耗した場合、真空を破らずに簡単に交換可能
である。 という点にあり、ブラウン管並の高性能表示と液晶表
示デバイス並の軽量性を備えた情報処理端末用表示装置
であることがわかる。 本実施例では、光シャッターとして液晶およびECDを
用いた場合を述べたが、これ以外に例えば電気泳動効果
や誘電体の電気光学効果を利用することも原理的に可能
なことは自明である。
The present invention relates to a planar light emitting device suitable for displaying characters and images. [Prior Art] Examples of conventional thin light emitting devices (displays) include liquid crystal displays, plasma displays, electroluminescent displays, light emitting diode displays, and the like. [Problems to be solved by the invention] Character and image displays have become more important man-machine interfaces in the information age, and high quality,
Diversification is progressing. One of the characteristics required for a display for an information processing device terminal is high definition and improved visibility. The former corresponds to high-density information display, and the latter corresponds to an ergonomic viewpoint (easy identification, eye strain prevention).
Is important from. Among small displays of 20 inches or less used as terminal devices, there is a cathode ray tube display as a device that most surely satisfies these required characteristics. Cathode ray tube displays have long been widely used in moving homes as moving picture display devices (televisions), but improvements in high definition, flicker prevention, high contrast, etc. for information processing terminals (for still images) have been improved. It's peeled off. However, since the cathode ray tube utilizes the phosphor excitation phenomenon by a high-speed electron beam, the high voltage (-10KV) and depth (several tens of centimeters) required for electron beam acceleration are the obstacles to "usability". In addition, the weight of the device, including the step-up transformer and deflection yoke, is more than several kilograms, so the compatibility with electronic devices that are light, thin, short, and small is gradually deteriorating. Therefore, various so-called flat displays have been developed as display devices that compensate for this drawback.
Some liquid crystal displays, plasma displays, fluorescent display displays, electroluminescent displays, light emitting diode displays, etc. have been put to practical use. Of these, the devices other than liquid crystal displays are self-luminous devices, but the luminous efficiency (electricity to light energy conversion efficiency) is 0.01-0.1%
There is a big problem that it is lower than 2-3% of cathode ray tube display by one digit or more. On the other hand, liquid crystal displays have the advantages of low driving voltage, extremely low power consumption, and little eye strain because they do not emit light, but they cannot be used in the dark, have a visual angle dependency, and have a low contrast ratio. Have a problem with. Therefore, in recent years, a liquid crystal display with a back light has been developed, and a color television in combination with a color filter has come on the market. Compared with the cathode ray tube display, the above-mentioned flat panel display is thin and light, and in addition to the fact that information is displayed in an XY matrix, it is easy to see without blurring or flickering especially in the case of a still image. From the above-mentioned characteristic needs for displays for information processing terminals and the current state of electronic display devices, it is a self-luminous device with high luminous efficiency and high contrast and high color rendering properties as in a cathode ray tube display, and as thin as a color liquid crystal display. There is a demand for new display devices that are light and easy to see. It is an object of the present invention to overcome the drawbacks of the current display devices described above and to disclose a new device that combines the advantages of cathode ray tube displays and flat panel displays. [Means for Solving the Problems] In order to achieve this object, in the present invention, an optical shutter layer is provided in the vicinity of the upper surface or the lower surface of the photoexcitation phosphor layer that is excited by ultraviolet rays of a constant intensity irradiated from the lower surface side. Disclosed is a planar light emitting device in which the optical shutter layer is driven by a predetermined information signal to control the intensity of light emitted from the photoexcitation phosphor layer and is externally displayed as a light image. In order to make the planar light emitting device a liquid crystal display with a backlight and a thin type, a thin light scattering chamber is provided on the lower surface side of the photoexcitation phosphor layer, and a straight tube ultraviolet lamp disposed on the side surface of the planar light emitting device is used. The device structure may be such that the emitted excitation light is once guided to the light scattering chamber to be scattered light of uniform density, and the scattered light excites the phosphor layer located above. The optical shutter layer is preferably of a type that uses the entire plane of polarization of transmitted light (this corresponds to Example 1 in which a polarizing plate is not used) from the viewpoint of improving the efficiency of electricity-to-light energy conversion. Further, the phosphor region, which is a light emitting portion of the photoexcitation phosphor layer, is preferably sealed in a vacuum state from the viewpoint of stably maintaining highly efficient light emission for a long period of time. [Operation] In the present invention, the emission intensity from the phosphor layer is controlled by controlling the optical shutter layer. [Examples] FIG. 1 is an external view of a planar light emitting device of the present invention. The planar light emitting device has a structure in which a planar light emitting layer 1 and a light irradiation unit 2 are stacked. The light irradiation unit 2 includes an excitation light scattering chamber 11 and straight tubular ultraviolet excitation light sources 3 and 4. RGB separated by a black matrix on the planar light emitting layer 1 side of the excitation light scattering chamber 11
The phosphor layers are arranged, and the ultraviolet rays emitted from the excitation light sources 3 and 4 collide with the RGB phosphor layers to fluoresce the entire phosphor layer. The planar light emitting layer 1 has an optical shutter layer corresponding to all the RGB layers on the phosphor layer in a one-to-one correspondence. For example, RG
If the number of B is n × m, the optical shutter layer has n × m individual optical shutter layers. The individual optical shutter layers are horizontal,
The vertical synchronizing signal S is used to switch over one after another, and the amount of light corresponding to the size of the video signal (gradation signal) is transmitted.
Therefore, the fluorescence from all the RGB dots in the phosphor layer is
The individual shutter layers are selected one after another, and planar light emission is performed from the upper surface of the planar light emitting layer 1. Here, the video signal is an image signal forming a video screen. The size of one screen of the video screen is the planar light emitting layer 1
The size of. However, it may be smaller than the planar light emitting layer 1. The size of the video screen and the size of the planar light emitting layer 1 are determined by what is displayed and what display form is used. The second is an external view in which only the light irradiation part 2 is extracted from the drawing.
Shown in the figure. The excitation light scattering chamber 2 is hollow and has excitation light sources 3 and 4 on both sides. The excitation light sources 3 and 4 excite the ultraviolet light sources 5 and 6 under the voltage application from the sockets 7 and 8 to generate ultraviolet light. This ultraviolet light is condensed by the condenser lenses 9 and 11 and enters the scattering chamber 11. In the scattering chamber 11, ultraviolet light is scattered and collides with the phosphor layer to generate fluorescence from each RGB dot. This fluorescence is selected by the shutter function in the planar light emitting layer 1 and becomes a planar light emitting source. The planar light emitting layer 1 has a liquid crystal layer inside and selects transparent or opaque depending on the state of voltage application to the liquid crystal layer.
There are many gradation states between transparent and opaque. This selection becomes the shutter function. FIG. 3 shows the principle of operation of the individual planar light emitting layers of the planar light emitting layer 1. The individual planar light emitting layer 1A is one of RGB
It corresponds to dot 2A and is switched by the synchronization signal S.
12 is turned on, and the video signal Vin at that time is supplied to the individual planar light emitting layer 1
Apply to A. The video signal Vin is a 1-dot video signal and has multiple gradations. Note that the planar light emitting layer 1 has n × m individual planar light emitting layers, which are formed in a matrix and have a synchronization signal S
The scanning is switched one after another by. Specific examples will be described below. Example 1 A 5-inch light emitting display device for image display was constructed as follows. That is, as shown in FIG. 4, the display device includes the excitation light scattering chamber 11, the color phosphor layer 3
0, a rectangular display face plate having a structure in which a liquid crystal light shutter layer (planar light emitting layer) 1 is laminated in this order, and a linear excitation light source provided in close contact with a pair of parallel side walls facing each other of the excitation light scattering chamber.
It consists of 3 and 4. The rectangular display face plate has an outer periphery made of glass, and has a size of 3.5 (inch) × 4.5 (inch) × 0.8 (inch thickness). Of these, the display area is 3 (inch) ×
It is 4 (inch). In the excitation light scattering chamber, the walls of the linear excitation light sources 3 and 4 in close contact are covered with the condenser lenses 9 and 10, and the upper surface is covered with the glass substrate 19 coated with the color phosphor layer 30 on the inside. The wall surface (two side surfaces and the bottom surface) is composed of a hollow rectangular parallelepiped covered with a glass plate 15 on which an aluminum reflective thin film 16 is vapor-deposited, and the inside is in a vacuum state. On the other hand, the color phosphor layer 30 includes the transparent glass substrate 19
It is composed of an island-shaped phosphor region 18 coated on the above and a non-emissive black tomalix region 17 separating each phosphor island. The width of the non-emissive black matrix is 50 μm in the vertical direction (3 inches in length) and 40 μm in the horizontal direction (4 inches in length), and is formed by screen printing of carbon paste. After forming the black matrix, the island-shaped phosphor regions 18 are formed using a mask pattern, but for full-color display, R (red), G (green), B
Phosphors of respective colors (blue) are arranged in the pattern shown in FIG. R.
GB Each phosphor has a well-known phosphor material, such as Y 2 O 2 S: Eu for red, Zn 2 SiO 4 : Mn for green, and BaMg 2 Al for blue.
16 O 27 : Eu is used. The area of each phosphor island (segment) is 200 μm (vertical direction) × 250 μm (horizontal direction). The portion of the glass substrate 19 protruding from the display surface (3 inches x 4 inches) has a folded shape with a thickness of about 5 mm as shown in Fig. 4, and the inner surface of the folded portion becomes opaque by sandblasting. There is. This part serves as the ceiling support part of the hollow excitation light scattering chamber 11 described above, and serves as the excitation light scattering chamber.
Welded with 11 exterior walls. Therefore, the island-shaped phosphor layer 18 is in a state of hanging in a vacuum. In FIG. 5, RGB are regularly arranged, and any of RGB is similarly arranged in a blank portion where RGB is not displayed. Now, the liquid crystal optical shutter area 1 is the transparent glass substrate 19 described above.
The ITO film 20 formed on the back surface of the liquid crystal and the liquid crystal alignment film 26, the liquid crystal layer 28, the upper liquid crystal alignment film 22, the spacer 21, the upper ITO film 23 to which the upper liquid crystal alignment film 22 is adhered, and TFT
(Thin film transistor) Drive display electrode region 25. This area has a shutter function to reverse the liquid crystal to transparent-opaque. That is, in the shutter, only the upper ITO film (display electrode) 23 of the two ITO films 20 and 23 sandwiching the liquid crystal layer 28 is matrix-arranged in an island shape as shown in FIG. Is driven and the time in the “open” state is controlled to allow fluorescence to pass through from below, thereby displaying a full color image. Since the time of the "open" state is controlled, halftone display is possible, of course. The area of the island-shaped display electrode 23 is
It is 210 μm (horizontal direction) × 160 μm (vertical direction), and the intervals are 40 μm in the horizontal direction and 35 μm in the vertical direction. A TFT is used to apply a voltage to the display electrode 23 for a time commensurate with the signal. For example, amorphous hydrogenated silicon (a-Si: H) having a large ON / OFF ratio and transparent to visible light can be used. The upper ITO film (display electrode) 23 and the TFT 34 are arranged in the sixth position.
As shown in the figure, it has a matrix shape, and further has drain electrode lines 31 extending in the vertical direction and gate electrode lines 32 extending in the horizontal direction. Details of the TFT 34 and the ITO film 23 are shown in FIG. Each island-shaped display electrode 23 is connected to the TFT 34 arranged at the lower left corner via the source electrode 33. In the gap between the island-shaped display electrodes 23, as shown in the drawing, the drain electrode lines 31 (1
5μm width), but also the gate electrode line 32 (15μ
m width) is running. Such TFT drive display electrode area 2
As shown in FIG. 8, reference numeral 5 indicates that a gate electrode wire 32 of Au-Cr is first formed on the glass substrate 24, and Si is formed on the gate electrode wire 32 by a mask method.
3 N 4 Insulating film 35, TFT 34 (a-Si: H) is formed in a vapor phase, and after etching Al drain electrode line 31 and source electrode 33 are formed by a vapor deposition method, and finally, an island-shaped display electrode (upper part) of the above size. IT
This is completed when the O film) 23 is formed by a mask method. An upper liquid crystal alignment film 22 is applied on this, and the liquid crystal layer 28 is arranged facing downward with the spacer 21 interposed therebetween.
The pattern of the island-shaped display electrode 23 is the island-shaped color phosphor region.
Since it is the same as the pattern of 18, the rectangular display face plate is completed by adjusting so that they match in the vertical direction (the optical shutter and the phosphor region overlap). This face plate (5
The display has 500 x 666 picture elements and an aperture ratio of about 80%. Liquid crystals having a dynamic scattering mode such as EBBA (p-ethoxybenzylidene-p'-n-butylaniline) and MBBA (p-methoxybenzylidene-p'-).
A 2: 3 mixture of n-butylaniline) can be used. Next, the linear excitation light sources 3 and 4 of the phosphor layer are the metallic light-reflecting outer lid in close contact with the condenser lenses 9 and 10 and the ultraviolet light lamp, socket, lead wire, power source, switch (second Partly shown in the figure) and the like. Inner glass plate of light-reflecting outer cover
15 is covered with an Al vapor deposition film 16 in order to increase the light reflectance. The UV lamp is a low-pressure mercury lamp (main emission wavelength 254n
m). The socket is used to apply a voltage to the UV lamp and to hold it in place to prevent UV light from leaking to the outside. Therefore, when the UV lamp is turned on, almost all emitted UV light (excitation light of the phosphor) is a condenser lens.
It is introduced into the excitation light scattering chamber 11 via 9, 10. Now, when this surface emitting display device is connected to an image display power supply device (not shown) and the switch is turned on, a signal voltage is applied to the liquid crystal optical shutter region of the rectangular display face plate. As the signal voltage, a gate signal S synchronized with the horizontal line of the television is applied to the gate electrode line 32 of the TFT, and line-sequential scanning is repeated. Further, an inverted video signal voltage Vin (a negative signal voltage obtained by inverting a strong video signal into a weak video signal) corresponding to each point is applied to the drain electrode line 31. This is because the dynamic scattering mode liquid crystal becomes opaque when a voltage is applied (it exhibits a shutter action). When the gate voltage is switched from 0V to 15V when the source / drain voltage is 2.8V, each TFT34 has a 6-digit change in drain current from 10 -12 A to 10 -6 A, and exhibits sufficient ON / OFF characteristics. Vivid TV images (frame frequency 60Hz) can be obtained. This equivalent circuit is shown in FIG. The luminous efficiency (electricity → light energy conversion efficiency) of this surface emitting display device reaches 12 to 20% when the entire surface is illuminated (no image display) (0.1 to 0.3% in the case of image display), 3%, 0.5-1.5% of the color liquid crystal TV (without image display) (about 0.01% with image display), which is a characteristic that greatly exceeds. In addition, the liquid crystal optical shutter layer 1 of this embodiment was shown to be as beautiful and vivid as a color cathode-ray, and to be as light, thin and easy to see as a color liquid crystal television. Therefore, the intensity of transmitted light is controlled for all polarization planes of transmitted light. In order to compare the high efficiency of electricity-to-light conversion energy of the surface emitting display device of the present invention, a surface emitting display device having a liquid crystal optical shutter of a specific polarization plane control basically composed of the same element configuration was prepared, and the efficiency was improved. Was measured. Example 2 A monochromatic character display panel (80 characters × 25 lines) having a display area of 224 × 98 mm 2 was constructed by employing a time-division drive liquid crystal matrix optical shutter. That is, as shown in FIG. 10, the present apparatus is arranged on the upper glass substrate 19 of the vacuum region (excitation light scattering chamber) 11 in which a pair of straight tubular ultraviolet excitation light sources 3 and 4 are arranged along the long end face of the rectangular substrate. Split drive liquid crystal matrix optical shutter
1A is arranged, and a monochromatic phosphor layer 43 and an upper protective glass substrate 48 are further laminated on the 1A. Similar to the previous example, the excitation light scattering chamber 11 is a straight tube ultraviolet excitation light sources 3, 4 condensing lenses 9 and 10 in close contact, except the upper glass substrate 19, the glass plate 15 Al light reflection film 16 is vapor-deposited on the inner surface. It has a vacuum inside to prevent the absorption of ultraviolet rays. A light deflection plate 45 is in close contact with the lower surface of the upper glass substrate 19. On the other hand, a striped ITO film 50 and the same alignment film 51 are deposited on the upper surface of the upper glass substrate 19, and a twisted nematic liquid crystal 53 having a positive dielectric anisotropy of about 10 μm in thickness is formed via a spacer 52. It is enclosed. Upper liquid crystal electrode 54
Consists of a striped ITO film orthogonal to the striped ITO film 50. A liquid crystal alignment film 55 is applied to the ITO film 54. The striped ITO film 54 is formed on the back surface of the transparent glass plate 40, and between the front surface of the transparent glass plate 40 and the upper transparent glass plate 42, the lower light deflection plate 45 and the upper portion in the same plane of polarization are formed. The light deflection plate 41 is closely arranged. On the upper surface of the transparent glass plate 42, Y 2 having a thickness of about 20 μm is formed as the monochromatic phosphor layer 43.
SiO 4 : Ce, Tb is applied. Although the upper protective glass layer 48 is disposed on the upper surface of the monochromatic phosphor layer 43, the phosphor layer
In order to keep 43 stable over time, it is desirable that the layer be sealed in a vacuum. The upper and lower ITO films 50 and 54 that sandwich the liquid crystal layer 53
Constitute an XY matrix orthogonal to each other, and a scanning signal voltage is applied to the X-axis direction stripe electrode 54 and a display signal voltage is applied to the Y-axis direction stripe electrode 50 in the form of alternating pulses, thereby providing an optical shutter function at each display point. It is something to have. That is, the substrate glass from the excitation light scattering chamber 11
The linearly polarized excitation light that has passed through the polarizing plate 45 via 19 enters the liquid crystal 53, but as the threshold voltage is not applied to the intersection of the XY stripe electrodes, the polarization plane rotates according to the twist of the liquid crystal molecules as it advances. Since it reaches the upper alignment film 55 and rotates 90 °, the light passing through the glass plate 40 is blocked by the upper polarizing plate 41 and cannot enter the phosphor layer 43. Therefore, in this case, no light emission is observed. However, when a voltage above the threshold value is applied to the intersection of the XY stripe electrodes, the liquid crystal is aligned in the direction perpendicular to the electrode surface, so the excitation light that has passed through the polarizing plate 45 is the liquid crystal 53 → the alignment film 55 → IT.
The light passes through the O film 54 → the glass plate 40 → the upper polarizing plate 41 and excites the corresponding part of the phosphor layer 43 arranged on the upper part thereof in a dot shape.
Therefore, in this case, the green body is displayed outside. In this embodiment, the number of X-axis stripe electrodes is 100 (0.5 mm width), that is, time division is performed at a duty ratio of 1/100, and a contrast ratio of 2 is obtained.
A good result of 0: 1 was obtained. When the character display panels of the same size are configured with only the liquid crystal optical shutter (non-emissive display) without using the phosphor layer as in this embodiment (duty ratio 1/100), the contrast ratio is 8: 1, It was clearly shown that the device of this example was excellent in terms of "easiness of viewing". On the other hand, in order to compare in terms of efficiency of conversion of electricity to light energy, white light was irradiated from the back surface of the non-emissive character display panel of the same size. That is, in FIG. 10, except for the monochromatic phosphor layer 43 and the upper protective glass layer 48, the ultraviolet excitation light source
A display device with white fluorescent lamps with excellent color rendering at the 3 and 4 positions (so-called backlit liquid crystal device)
Was configured. Comparing the electricity-to-light energy conversion efficiency by displaying the same display pattern as that of the display device of FIG. 10, it was found that the display device of FIG. 10 of the present invention was higher than the liquid crystal device with a backlight by about 40%. It is considered that this is mainly due to the difference in ultraviolet excitation efficiency between the two device phosphors (difference between high color rendering white phosphor excitation efficiency and green phosphor excitation efficiency). However, when comparing the monochromatic display device of this example with the color display device of the present invention of the previous example in terms of efficiency, it was found that the case of the previous example was about one digit higher. This is because, in the case of this embodiment, polarizing plates are provided in front of and behind the liquid crystal optical shutter so that only linearly polarized light can pass therethrough. That is, it is important to adopt a non-polarized light shutter for high efficiency driving. [Reference example] Display area of 5 x 7 segment matrix display 50 x 100 m
I made a number and character display device of m 2 . In this case, the optical shutter is a peptyl viologen-based electrochromic display (ECD). The peptylviologen aqueous solution used as the ECD material is an organic substance, but it turns purple when a reduction reaction occurs by applying a voltage. The writing time is about 20 mm when 1 V is applied with a gap of about 1 mm from the counter electrode (anode), and about 25 msec when erasing the reverse voltage for erasing. Also, when coloring 254n
m Absorbance for ultraviolet rays is about 90%. As shown in Fig. 11, three ultraviolet lamps (straight tube) are installed in the longitudinal direction of the display device.
10 W) 60 are arranged to form a phosphor layer excitation light source, and a reflective metal film 16 is disposed on the glass substrate 15 by vapor deposition on the back surface thereof. A dot-patterned NESA film 61 is formed on the upper surface of the transparent glass substrate 19 above the excitation light source, and an opaque dot corresponding to a display point (diameter 2 mmφ, pitch 0.5 mm) is formed on the NESA film 61 as a through hole. The insulating film 62 is formed by screen printing. The through hole (depth of about 1 mm) is filled with the peptyl viologen aqueous solution 63. Next, a transparent IrO 2 film 65 is vapor-deposited on the lower surface of the transparent glass plate 64 as a counter electrode and fixed so that the IrO 2 film is in contact with the peptyl viologen aqueous solution. , And spacer 52
Sealed by. Y 2 O 3 : Eu was applied as a phosphor layer 70 on the upper surface of the transparent glass plate 64 to a thickness of about 30 μm, and the upper surface was sealed with a protective glass plate 48. The number and character display device is driven as follows. First, when a DC voltage of about 1.2 V is applied to the aqueous peptylviologen solution with the IrO 2 film 65 as the plus and the NESA film 61 as the minus, the aqueous solution is colored purple due to the reduction reaction. If this coloring is left as it is, it can be "remembered" for about one month. Even if the phosphor layer excitation light source (ultraviolet lamp) 60 is turned on in this state, only a few percent of ultraviolet light passes through the ECD layer at most, so that the excited emission intensity of the Y 2 O 3 : Eu layer 70 is extremely weak. The optical shutter is in the "OFF" state. Next, only the NESA film dot electrode 61, which should be displayed as numbers / letters, is positive and the entire IrO 2 film 65 is negative, and the voltage is about 1.1V.
When a direct current voltage of about 25 is applied, an oxidation reaction occurs only in the peptyl viologen aqueous solution region corresponding to the dot electrode 61, and the oxidation reaction occurs for about 25
The aqueous solution region becomes transparent in msec. As a result, the excitation light source
The 254 nm ultraviolet light emitted from 60 can pass through the transparent region to efficiently excite the corresponding region of the Y 2 O 3 : Eu phosphor layer 70, and the red light (λ = 611 nm) corresponding to the display dot can be emitted. It is released to the outside. That is, this state is the “ON” state of the ECD optical shutter. "ON" and "OFF" corresponding voltage application of these peptyl viologen aqueous solutions can be performed with a single square wave pulse of about 30 msec, so that the displayed contents can be changed one after another as needed. The display of numbers and characters on this display device has a high contrast (contrast ratio 30: 1) due to the red light emission pattern on the black-purple background, and the display effect is extremely large. In principle, the "ON" voltage of this ECD optical shutter is used. Halftone display is possible by controlling the value or pulse width, but it is more difficult to display gradation as clearly as the liquid crystal optical shutter of the previous embodiment. However, since the colored memory of the peptyl viologen aqueous solution lasts for one month as described above, the peptyl viologen aqueous solution can also be used as a fixed type numeric / character display. [Effects of the Invention] As described in detail above, according to the present invention, a combination of photoexcited fluorescence (photoluminescence) and an electronic optical shutter allows access to a display point and gradation adjustment to be performed on the optical shutter, thereby achieving high contrast. , A high-efficiency planar display device in which high visibility with a high color rendering property being shared by the photoexcitation phosphor has been disclosed. The features of the planar light-emitting device of the present invention can be summarized as follows: (1) a thin and lightweight high-definition display device, (2) a high contrast ratio and excellent visibility, and (3) a high luminous efficiency and therefore low power consumption. Yes, (4) it can be made portable because it can be driven at a low voltage, and (5) other light-emitting flat displays (light-emitting diodes,
Electroluminescent devices, plasma display devices, fluorescent display tube devices, etc.) can be manufactured at a lower cost (in the case of large-capacity display devices), (6) Also, because the photoexciting phosphor for performing visible display is sealed in a vacuum state, Highly efficient light emission can be stably maintained over a long period of time. The vacuum sealing can also contribute to high-efficiency light emission in terms of preventing ultraviolet ray attenuation due to air absorption in the scattering chamber (that is, when ozone is generated, this ozone absorbs the ultraviolet ray, and as a result, the ultraviolet ray is attenuated. However, when vacuum is applied, ozone is not generated, so there is no absorption of ultraviolet rays and there is no attenuation). If the straight tube UV lamp is exhausted, it can be easily replaced without breaking the vacuum. Therefore, it can be seen that the display device for an information processing terminal has a high-performance display comparable to that of a cathode ray tube and a light weight comparable to a liquid crystal display device. In this embodiment, the case where the liquid crystal and the ECD are used as the optical shutter has been described. However, it is obvious that the electrophoretic effect and the electro-optical effect of the dielectric can be used in principle other than this.

【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の面発光装置の外観図,第2図は光照射
部の外観図,第3図は個別光シャッターの動作説明図,
第4図は本発明の一実施例におけるデバイス構造図,第
5図は蛍光体層の配置列図、第6図,第7図,第8図は
第4図に示したデバイスにおける液晶駆動部位の主要構
造を示す図、第9図は等価回路図、第10図は本発明の別
の一実施例におけるデバイス構造主要部位図,第11図は
本発明の参考例におけるデバイス構造主要部位図であ
る。 図において15は励起光散乱室の下面側ガラス板,16は金
属反射膜,9,10は励起光集光用レンズ,19は励起光散乱室
の上面側ガラス板,18は島状蛍光体領域,20は下部ITO膜
(下部透明電極),26は下部液晶配向膜,28は液晶,22は
上部液晶配向膜,21はスペーサ,23は上部ITO膜(上部透
明電極),25はTFT駆動表示電極領域,3,4は直管状紫外線
励起光源,43は単色蛍光体層,24,48は表示デバイスの上
部保護ガラス板,45は下部光偏向板,41は上部光偏向光
板,42は透明ガラス板,62は不透明絶縁膜,63はペプチル
ビオロゲン水溶液,65はIrO2対向電極,17は非発光黒色マ
トリクス領域を示す。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an external view of a surface emitting device according to the present invention, FIG. 2 is an external view of a light irradiation section, and FIG. 3 is an operation explanatory view of an individual optical shutter,
FIG. 4 is a device structure diagram in one embodiment of the present invention, FIG. 5 is an array diagram of phosphor layers, and FIGS. 6, 7, and 8 are liquid crystal driving parts in the device shown in FIG. 9 is an equivalent circuit diagram, FIG. 10 is a device structure main part view in another embodiment of the present invention, and FIG. 11 is a device structure main part view in a reference example of the present invention. is there. In the figure, 15 is the lower glass plate of the excitation light scattering chamber, 16 is a metal reflective film, 9 and 10 are lenses for collecting the excitation light, 19 is the upper glass plate of the excitation light scattering chamber, and 18 is an island-shaped phosphor region. , 20 is lower ITO film (lower transparent electrode), 26 is lower liquid crystal alignment film, 28 is liquid crystal, 22 is upper liquid crystal alignment film, 21 is spacer, 23 is upper ITO film (upper transparent electrode), 25 is TFT drive display Electrode areas, 3 and 4 are straight tubular ultraviolet excitation light sources, 43 is a monochromatic phosphor layer, 24 and 48 are upper protective glass plates of the display device, 45 is a lower light deflection plate, 41 is an upper light deflection light plate, and 42 is transparent glass. A plate, 62 an opaque insulating film, 63 an aqueous solution of peptyl viologen, 65 an IrO 2 counter electrode, and 17 a non-emissive black matrix region.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 1.励起光散乱室、光励起用蛍光体層、光シャッター層
がこの順序で積載され、前記励起光散乱室から照射され
た一定強度の紫外線によって前記光励起用蛍光体層が励
起されて輻射された可視光を前記光シャッター層の所定
の情報信号によって強度制御して前記光シャッター層外
部に光像として表示する面状発光装置において、 前記励起光散乱室は直方体形状の中空領域を存し、該中
空領域の相対する一組の平行二側面はそれぞれ紫外線光
導入用の集光レンズを含んで成り且つ該中空領域の前記
光励起用蛍光体層積載面及び前記集光レンズ配置の前記
平行二側面以外の内壁面は光散乱面で構成されており且
つ中空領域内部は前記光励起用蛍光体層の蛍光体領域を
含んで真空封止されており、前記集光レンズの前記励起
光散乱室外部側にはそれぞれ直管紫外線ランプが配置さ
れていることを特徴とする面状発光装置。 2.励起光散乱室、光シャッター層、光励起用蛍光体層
がこの順序で積載され、前記励起光散乱室から照射され
た一定強度の紫外線を前記光シャッター層の所定の情報
信号によって強度制御し、しかる後前記光励起用蛍光体
層に照射して輻射された可視光外部に光像として表示す
る面状発光装置において、 前記励起光散乱室は直方体形状の中空領域を有し、該中
空領域の相対する一組の平行二側面はそれぞれ紫外線光
導入用の集光レンズを含んで成り且つ該中空領域の前記
光シャッター層積載面及び前記集光レンズ配置の前記平
行二側面以外の内壁面は光散乱面で構成されており且つ
該中空領域内部及び前記光励起用蛍光体層の蛍光体領域
は真空封止されており、前記集光レンズの前記励起光散
乱室外部側にはそれぞれ直管紫外線ランプが配置されて
いることを特徴とする面状発光装置。
(57) [Claims] Excitation light scattering chamber, photoexcitation phosphor layer, optical shutter layer is loaded in this order, visible light emitted by exciting the photoexcitation phosphor layer by ultraviolet rays of a constant intensity irradiated from the excitation light scattering chamber In the planar light-emitting device that controls the intensity by a predetermined information signal of the optical shutter layer and displays it as an optical image outside the optical shutter layer, the excitation light scattering chamber has a rectangular parallelepiped hollow region, and the hollow region Of the pair of parallel parallel side surfaces each including a condenser lens for introducing ultraviolet light, and the inside of the hollow area other than the parallel side surfaces of the photoexciting phosphor layer mounting surface and the condenser lens arrangement. The wall surface is composed of a light scattering surface, and the inside of the hollow region is vacuum-sealed to include the phosphor region of the phosphor layer for photoexcitation, and the outside of the excitation light scattering chamber of the condensing lens, respectively. A planar light emitting device in which a straight tube ultraviolet lamp is arranged. 2. The excitation light scattering chamber, the optical shutter layer, and the photoexcitation phosphor layer are stacked in this order, and the intensity of the ultraviolet light having a constant intensity emitted from the excitation light scattering chamber is controlled by a predetermined information signal of the optical shutter layer. After that, in the planar light emitting device that displays as a light image outside the visible light radiated by irradiating the phosphor layer for photoexcitation, the excitation light scattering chamber has a rectangular parallelepiped hollow region, and the hollow region faces each other. The pair of parallel two side surfaces each include a condenser lens for introducing ultraviolet light, and the inner wall surfaces of the hollow region other than the parallel two side surfaces of the optical shutter layer mounting surface and the condenser lens arrangement are light scattering surfaces. And the inside of the hollow region and the phosphor region of the photoexcitation phosphor layer are vacuum-sealed, and a straight tube ultraviolet lamp is arranged outside the excitation light scattering chamber of the condenser lens. It A planar light emitting device characterized in that
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