JP3055718B2 - 表示装置およびそれに用いる背面光源 - Google Patents

表示装置およびそれに用いる背面光源

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JP3055718B2
JP3055718B2 JP3250319A JP25031991A JP3055718B2 JP 3055718 B2 JP3055718 B2 JP 3055718B2 JP 3250319 A JP3250319 A JP 3250319A JP 25031991 A JP25031991 A JP 25031991A JP 3055718 B2 JP3055718 B2 JP 3055718B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、背面光源を備えた表
装置およびそれに用いる背面光源に関する。
【0002】
【従来の技術】図4は、液晶パネルのような薄形の透過
型表示パネルに対する従来の照明方法を例示する斜視図
である。図中、41は螢光灯のような光源、42は横断
面が凹形状の反射板、43は拡散板、44は透過型表示
パネルである。光源41より照射される光が、反射板4
2において表示パネル44に向けて反射し、拡散板43
を介して、透過型表示パネル44を照射するようになっ
ている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の照明方法においては、以下のような問題がある。す
なわち、第1に、反射板42が凹面形状のため、照明系
の厚みが大きくなり、表示パネル自体は薄形であるにも
かかわらず、表示装置全体として大型化してしまう。第
2に光源41の配光特性や反射板42の反射面形状に工
夫をこらしても、液晶表示パネル44の表示面全体を均
一な強度の光で照射するのは困難であり、照明光の強度
が一様でない。第3に、十分に高い強度の照明光を得よ
うとすると大型の光源41を用いる必要があり、表示装
置がますます大型化してしまう。
【0004】また、背面光源が表示パネルの動作に悪影
響を与える場合があった。 本発明は、上述の従来技術に
鑑みてなされたものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係る表示装置は、平板状光源と、この光源を
背面光源とする透過型表示パネルとを具備しており、
記平板状光源は、複数の冷陰極電子放出素子とこれら電
子放出素子からの電子ビームの照射により可視光を発す
る蛍光体を同一真空容器中に含んでおり、前記複数の電
子放出素子は、前記透過型表示パネルの画素の配置の方
向の一つであるX軸と平行な方向に沿って間隔を空けて
配置されており、かつ前記透過型表示パネルの画素の配
置の方向の一つであるY軸と平行な方向に沿っても間隔
を空けて配置されており、各電子放出素子から放出され
る電子ビームが前記蛍光体に衝突して生じる発光点が前
記透過型表示パネルの画素の真下に位置するように配置
されていることを特徴とする表示装置、である。この表
示装置においては、上記の光源を用いることにより、表
示装置全体の大型化を抑制することができる。また、透
過型表示パネルの全画素に対して、各電子ビームによる
蛍光体の各発光点が均等に配置されるように構成するこ
とができ、その時には、表示パネルは蛍光体により全画
面にわたり均一な強度で照明される。また、電子放出素
子の配置の密度を高くしておくことによって高い強度で
照明が行われる。また、電子放出素子と蛍光体を同一真
空容器中に含む光源は、平板状に極めて薄く、例えば8
mm以下の厚さとすることができるため、奥行が短く極
めて薄型表示装置が構成されうる。
【0006】た、前記蛍光体の発する光を拡撤する拡
散手段を設けるのも好ましい。また、電子放出素子は透
過型表示パネルの表示面とほぼ同じ面積にわたり基板上
に複数配置されるのも好ましい。また、電子放出素子
は、隙間を空けて配置された電極対と、該電極対の隙間
に形成された電子放出部とを備えるものであることが望
ましい。また、電子放出素子の配置の間隔は、少なくと
も一方向に関して、透過型表示パネルの画素の配置の間
隔と等しいか、または整数倍か、または整数分の1とす
ることが画質上望ましいが、これに限らなくともよい。
【0007】透過型表示パネルは、画素毎に透過光量を
制御できるものであればよく、たとえば、TN−LCパ
ネルや散乱モードLCをはじめとする液晶パネルやある
いは液晶以外の光学材料を用いたパネルであってもよ
い。また、透過型表示パネルの駆動方法は、単純マトリ
クスであっても、能動素子を備えるアクティブマトリク
スであっても差し支えない。
【0008】電子放出素子としては、基板上に容易に配
列形成が出来て、電子放出効率が高いものが望ましく、
例えば、0.01〜100μmの隙間を有して基板上に
対向して設けられた薄膜電極対と、この薄膜電極対の隙
間に形成された、超微粒子を含む電子放出部とを備える
表面伝導形の放出素子が好適である。また、表面伝導形
放出素子以外であっても、例えばSRI研究所のスピン
トの報告(J.Appl.Phys,39(1968)
3504)で公知にされているような針状エミッタを用
いた冷陰極やMIM型の冷陰極、もしくは特公昭56−
15529において公知にされているような、Pn接合
を含む冷陰極を用いてもよい。
【0009】また、光源と透過型表示パネルとの間に、
透光性の電極を備えること、また該透光性の電極は接
地されていることが望ましい
【0010】このようにして、背面光源が透過型表示パ
ネルの駆動に与える影響を、透光性の電極を設けること
により低減することができる。
【0011】透光性の電極はシールドとして機能する
が、特には接地させると好適である。より具体的には、
例えば透過型表示パネルの駆動電源のグランドレベルと
電気的に接続するようにすればよい。
【0012】
【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。図1は、本発明の一実施例に係る表示装置の断面図
であり、電気的な結線の一部をも示している。図中、1
は照明光源の背板であるガラス基板、2は基板1上に間
隔L1(ここでは600μm)で配列形成され電子線を
放出する表面伝導形の電子放出素子、3は基板1に対向
して設けられた照明光源の上板であるガラス基板、4は
基板3上に設けられ電子放出素子2からの電子線の照射
により可視光を発する螢光体、5は透光性のITOのよ
うな導電材料で構成され、電子線を加速するために基板
3下面に設けられた加速電極、6は基板3上の透過型液
晶表示パネル側に設けられ、透過型液晶表示パネルに電
気的ノイズが印加されるのを防止するため透光性のシー
ルド電極、7は螢光体4が発する照明光を散乱させる役
割を有する光拡散板、8は照明光源の側板であるガラス
板、9は電子放出素子2へ給電するための配線電極、1
0は電子放出素子2を駆動する電子放出素子駆動用電
源、11は加速電極5に電圧Vaを供給する加速電圧印
加用電源である。基本的にはこれら基板1〜電源11に
より照明光源14が構成される。ガラス基板1、ガラス
基板3およびガラス板8によって真空容器が形成され、
容器内部は10-5torr以上の真空度が維持されてい
る。
【0013】12は透過型液晶表示パネル、13はその
液晶セルの模式的に示した1画素の部分である。各画素
は距離L1を置いて並んでいる。液晶表示パネル12の
グランドにシールド電極6が接続されている。
【0014】図2は基板1の平面図である。このA−A
´線断面図が図1で示した基板1の図に相当する。図
中、楕円25で囲まれた部分が1つの表面伝導形電子放
出素子2であり、楕円27中に拡大して示すように、正
極21、負極22およびこれらの間に位置する電子放出
部23から成っている。また、20は配線電極であり、
各表面伝導形放出素子2を電気的に並列に接続してい
る。尚、図に於ては説明を容易にするため、表面伝導形
放出素子2を模式的に示しているが、素子の形状は必ず
しも、図2に示すような平面形状である必要はない。正
極21と負極22とを隔てる間隔は、0.01〜100
μm程度であり、電子放出部23の部分は、超微粒子を
含み103 〜109 Ω/□の電気抵抗を有する薄膜によ
り形成してある。素子2の数は、図示の都合上、12×
6=72素子としているが、実際にはこれよりもはるか
に多数の素子を容易に配列形成することが可能である。
【0015】図1に示すように、各電子放出素子2には
配線電極9を介して給電され、直流電源10を電極9
に電気的に接続することにより電子放出素子2を駆動す
ることができる。電源10により、例えば14〔V〕の
電圧を印加すると、図2に示すようにすべての電子放出
素子2は電気的に並列に接続されているため、すべての
電子放出素子2から一斉に電子ビームが放出される。ま
たこのとき、加速電圧印加用電源11によって加速電極
5に電圧Vaが供給され、それにより電子ビームが蛍光
体4へ向けて加速され、蛍光体4に衝突する。電圧Va
は、螢光体4に用いる材料により決められるが、例えば
螢光体として良く知られているP−22を用いた場合に
は、電圧Vaとして例えば4〔KV〕程度を印加すれば
良い。
【0016】電子ビームは、電子放出素子2の微小な領
域から放出されるため、電子ビームの衝突により生じる
螢光体4上の発光点は微小なスポットとなる。しかし、
そこから放出される光は拡散板7の作用により適宜拡散
され、発光点のサイズは、液晶表示パネル12の1画素
のサイズよりも実質上大きくなり、それにより液晶表示
パネル12は全面にわたって均一に照明される。図1に
おいては、図が複雑になるのを防止するため、照明光源
14と透過型液晶表示パネル12とを離間して示してい
るが、実際には一体に密接しており、発光点が液晶表示
パネル12の各画素13の直下に位置するよう調整して
組み立てられている。したがって、各電子放出素子2、
螢光体の各発光点、および液晶パネルの各画素13は鉛
直線上に並ぶことになる。
【0017】また、ガラス基板3上に設けられた透光性
のシールド電極6は透過型液晶表示パネル12のグラン
ド電位と接続されるているが、これにより、電子放出素
子2の駆動電圧や加速電圧が液晶表示パネル12の動作
に悪影響を与えることが防止されている。
【0018】なお、本実施例に於ては、ガラス基板3上
にシールド電極6、光拡散板7の順で積層したが、場合
によっては逆の順序に積層しても良い。あるいはこれら
を透過型液晶表示パネルの底板に設けても良い。要は、
光拡散手段と、透光性の電気シールド手段とが、螢光体
と液晶表示セルの間に設けられれば良いと言える。
【0019】以上のような構成により、照明光源14部
分の厚み(ガラス基板1から光拡散板7まで)を8mm
以下とすることが可能で、かつ拡散板面に於いて、50
00cd/m2 以上の平均輝度が得られ、また輝度の均
一性(均斉度)も90%以上を容易に達成することがで
きる。
【0020】図3は、本発明の参考例に係る表示装置の
内部構造を説明するためにその一部を切り欠いて示した
平面図である。図の上部は、透過型液晶パネルおよび照
明光源の上板ガラスを切り欠いて、ガラス基板とその上
面に形成された電子放出素子が見える状態を示してお
り、下部は、透過型液晶表示パネルの表示面を示してい
る。図に於て、1は電子放出素子の設けられたガラス基
板、12は透過型液晶表示パネル、13は前記透過型液
晶表示パネルの各画素である。本参考例に於ては、電子
放出素子として表面伝導型放出素子を用いているが、上
述実施例とは異なり、1方向に線状に長い電子放出部3
3を有する素子形状のものを用いている。すなわち、3
1及び32は互違いに設けられたくし歯状電極で、両者
にはさまれた部分に、電子放出材料の超微粒子を含む薄
膜が形成されており、この部分が実質的に電子放出部3
3を形成している。
【0021】図に示すように、液晶パネルの画素13
は、X軸方向及びY軸方向に2次元的に配列されている
が、ライン状の電子放出素子を、その電子放出部33が
X軸と平行になるように、Y軸方向に複数配置してい
る。液晶パネルの画素13は、Y軸方向にL3のピッチ
で配列されているが、これに対してライン状電子放出素
子はY軸方向にL2のピッチで配列されている。本参考
例に於ては、L3=2×L2とすることにより、各液晶
画素に2つのライン状電子放出素子を対応させる構成と
してる。その結果、極めて高い輝度の照明光を液晶パネ
ルに照射することができる。
【0022】他の構成は上述実施例と同様であり、装置
全体の断面は、電子放出素子の配列を除けば、図1と同
様である。
【0023】尚、本参考例に於ては、Y軸方向に関して
配列間隔をL3=n×L2、n=2となる構成にした
が、必ずしも、n=2に限定されるものではなく、要
は、液晶画素13と電子放出素子とが、全画面にわたり
一定の比率で配列されればよく、それによって輝度むら
の発生を防止することができる。したがって、nは3以
上の整数か、あるいは1/P(Pは正の整数)のような
分数であってもよい。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、極
めて高い輝度を有しながら、背面光源を極めて薄い平板
形とすることができるため、この背面光源と透過型液晶
パネルとの組合せにより、高輝度で薄形の表示装置を提
供することができる。
【0025】また、液晶パネルの画素に対して一定の割
合で電子放出素子を配置することにより、表示画素の輝
度むらを著しく低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例に係る表示装置の断面図で
ある。
【図2】 図1の装置の基板の平面図である。
【図3】 本発明の参考例に係る表示装置の内部構造を
説明するためにその一部を切り欠いて示した平面図であ
る。
【図4】 従来例に係る液晶表示装置を示す斜視図であ
る。
【符号の説明】
1:ガラス基板、2:電子放出素子、4:螢光体、5:
透光性の加速電極、6:透明電極、7:光拡散板、1
2:透過形液晶表示パネル、14:照明光源、21:正
極、22:負極、23,33:電子放出部、31,3
2:くし歯状電極、
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金子 哲也 東京都大田区下丸子3丁目30番2号キヤ ノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭57−205778(JP,A) 特開 平2−297522(JP,A) 特開 平4−123093(JP,A) 特開 平4−123094(JP,A) 特開 平2−247962(JP,A) 実開 昭63−160532(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/13357 G09F 9/00 336 G09F 9/00 337 G09F 9/30 362

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】板状光源と、この光源を背面光源とす
    る透過型表示パネルとを具備しており、前記平板状光源
    は、複数の冷陰極電子放出素子とこれら電子放出素子か
    らの電子ビームの照射により可視光を発する蛍光体を同
    一真空容器中に含んでおり、前記複数の電子放出素子
    は、前記透過型表示パネルの画素の配置の方向の一つで
    あるX軸と平行な方向に沿って間隔を空けて配置されて
    おり、かつ前記透過型表示パネルの画素の配置の方向の
    一つであるY軸と平行な方向に沿っても間隔を空けて配
    置されており、各電子放出素子から放出される電子ビー
    ムが前記蛍光体に衝突して生じる発光点が前記透過型表
    示パネルの画素の真下に位置するように配置されている
    ことを特徴とする表示装置。
  2. 【請求項2】 前記蛍光体の発する光を拡散する拡散手
    段を有する請求項1に記載の表示装置。
  3. 【請求項3】 前記電子放出素子は、隙間を空けて配置
    された電極対と、該電極対の隙間に形成された電子放出
    部とを備えるものである請求項1または2に記載の表示
    装置。
  4. 【請求項4】 前記複数の電子放出素子が配置される少
    なくとも一方向に関して、前記電子放出素子の間隔と前
    記透過型表示パネルの画素の間隔との間には、一方が他
    方の整数倍であるという関係がある、請求項1乃至
    ずれかに記載の表示装置。
  5. 【請求項5】 前記光源と前記透過型表示パネルとの間
    に、透光性の電極を備える請求項1乃至いずれかに記
    載の表示装置。
  6. 【請求項6】 前記透光性の電極は接地されている請求
    に記載の表示装置。
  7. 【請求項7】 前記透過型表示パネルは液晶パネルであ
    る請求項1乃至いずれかに記載の表示装置。
  8. 【請求項8】 請求項1乃至いずれかに記載の表示装
    置において用いる背面光源であって、複数の冷陰極電子
    放出素子これら電子放出素子からの電子ビームの照射
    により可視光を発する蛍光体を同一真空容器中に含んで
    おり、前記複数の電子放出素子は、前記透過型表示パネ
    ルの画素の配置の方向の一つであ るX軸と平行な方向に
    沿って間隔を空けて配置されており、かつ前記透過型表
    示パネルの画素の配置の方向の一つであるY軸と平行な
    方向に沿っても間隔を空けて配置されており、各電子放
    出素子から放出される電子ビームが前記蛍光体に衝突し
    て生じる発光点がそれぞれ前記透過型表示パネルの対応
    する画素の真下に位置するように配置されていることを
    特徴とする背面光源。
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