JP4949083B2 - フィールドエミッションランプ、バックライトユニットおよび表示板 - Google Patents

Description

本発明は、フィールドエミッションランプ、液晶表示パネル用のバックライトユニットや文字等表示装置に関するものである。

液晶表示パネルのバックライトではパネルを分割し各分割エリアごとに調光制御することにより１つの映像中の暗所と明所とに合わせてバックライト光を制御し、必要なエリアは明るく不要なエリアは暗くすることにより省電力化、高コントラスト化を実現する技術が提唱されている。このバックライト光のエリア制御では例えばバックライトを複数の樹脂成形パーツからなる発光部品で構成し、これら発光部品を液晶表示パネルに合わせてタイリング（敷き詰めること）してバックライトを構成し各発光部品の発光制御でバックライトの調光を行う技術も提案されている。

しかしながら、上記の場合、隣り合うエリア同士において相手エリアのバックライト光が自身のエリア側に漏れ出てこず当該エリア内に閉じ込めるための仕切壁がブラックマトリクスとして必要であり、この仕切壁による暗所が目立つ。また、各エリアにＬＥＤ内蔵樹脂成形パーツとした場合、ＬＥＤは点光源でありエリア全体を均等に明るく照明させることはできないため、複雑な光拡散構造が必要となるうえ、隣り合うエリア境界ではやはり大きい暗所が存在する。
特開２００１−０７５１２０ 特開２００３−１５００７５ 特開２００６−１４８０３６

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、パネルを複数のエリア（単位発光エリア）に分割した場合、隣り合う単位発光エリアの境界に仕切り壁無しで暗所が目立たず、かつ境界を明瞭にして一次元または二次元でエリアを調光可能とするものである。

本発明によるフィールドエミッションランプは、対向空間を真空封止して平行に対向配置されたフロントパネルとリアパネルと、
上記フロントパネルの内表面全体に設けた蛍光体付き陽極導体と、
上記フロントパネルを一次元方向複数の単位発光エリアに分割し、当該単位発光エリアごとに上記リアパネルの内表面上に設けられ、互いに平行でかつ隣り合う単位発光エリアの境界にも平行の直線状の陰極導体と、
上記陰極導体の外表面に形成した電界電子放出膜とを備え、
各単位発光エリアの上記陰極導体の上記電界電子放出膜から上記陽極導体方向に引き出された電子同士が、隣り合う単位発光エリアの境界では反発し合うことにより電子空乏層を自己発生させる、ことを特徴とするものである。

本発明によるフィールドエミッションランプは、対向空間を真空封止して平行に対向配置されたフロントパネルとリアパネルと、
上記フロントパネルの内表面全体に設けた蛍光体付き陽極導体と、
上記フロントパネルを二次元方向複数の平面視正方形の単位発光エリアに分割し、当該単位発光エリアごとにその単位発光エリアの中央において上記リアパネルの内表面上に設けられ、その四辺が隣り合う単位発光エリアの境界に平行な直線状である平面視矩形形状の陰極導体と、
上記陰極導体の外表面に形成した電界電子放出膜とを備え、
各単位発光エリアの上記陰極導体の上記電界電子放出膜から上記陽極導体方向に引き出された電子同士が、隣り合う単位発光エリアの境界では反発し合うことにより電子空乏層を自己発生させる、ことを特徴とするものである。

上記では上記蛍光体付き陽極導体を単位発光エリアごとに区分して設け、隣り合う単位発光エリアの境界をプラス帯電領域とすることが好ましい。

本発明では、隣り合う単位発光エリアそれぞれの電界放射型光源が放出した電子同士が両単位発光エリアの境界で反発し合って電子空乏層が自己発生することにより当該境界では自己側の単位発光エリア内の蛍光体の発光が隣り合う他の単位発光エリア側に滲まず区分される結果、隣り合う単位発光エリアの境界は明瞭化し各単位発光エリアを光学的にボケずに高コントラスト比で明瞭に発光させることができるようになる。また、隣り合う単位発光エリアの境界にはブラックマトリクスが不要であり、ブラックマトリクスレス構造となる。

本発明では、各電界放射型光源の電界電子放出動作を制御して発光側パネルからの発光を単位発光エリアごとに一次元調光（線順次調光、１Ｄｉｍｍｉｎｇのこと）または二次元調光（エリア調光、２Ｄｉｍｍｉｎｇ）が可能である。この電界電子放出動作を制御して調光周波数をエリア制御することができる。また、この電界電子放出動作をＰＷＭ制御することも可能である。また、例えば、このフィールドエミッションランプを液晶表示パネルのバックライトに用いると共に該液晶表示パネルで動画を表示させるとき、その動画の画質向上のために液晶表示パネルの駆動周波数（フレーム周波数）である６０Ｈｚでバックライトを点滅させるのではなく，例えば１２０Ｈｚ程度でバックライトを点滅させると、フリッカを感じず，かつ、動画の画質を高くすることができるようになる。

本発明によるバックライトユニットは、上記フィールドエミッションランプを液晶表示パネルの背部に配置し該フィールドエミッションランプが備える各単位発光エリアそれぞれの発光を電界放射型光源により制御して当該液晶表示パネルのバックライト光を一次元または二次元調光可能としたことを特徴とするものである。

本発明のバックライトユニットでは、上記フィールドエミッションランプを液晶表示パネルのバックライトユニットに用いるので、液晶表示パネルを分割し各分割エリアごとに調光制御する場合、１つの映像中の暗所と明所とに合わせてバックライト光を制御し、必要なエリアは明るく不要なエリアは暗くすることにより低消費電力、高コントラスト比、高画質化を実現することが可能となる。また、本発明のバックライトユニットでは、シーンに応じて画面の明るさを調整するべくバックライトの調光を行う場合、表示する入力映像信号に応じて、表示画面を二次元的に調光（輝度調整）することができ、液晶表示パネルでのコントラスト感を向上させ、画質品位を向上させることができる。

特に、上記液晶表示パネルにＯＣＢモード液晶を用いた場合では、バックライト光を単位発光エリアで一次元または二次元調光する場合、液晶表示における輝度ムラの低減あるいは除去が可能となり、その画質向上に貢献することができるようになる。ＯＣＢモード液晶は、ＴＮ配向液晶表示パネルの場合と比較して、液晶分子の応答速度が著しく向上するため、動画像の表示に適した液晶である。

本発明による表示板は、上記フィールドエミッションランプが備える各単位発光エリアそれぞれの発光を電界放射型光源により調光して文字等を表示可能としたことを特徴とするものである。

文字等は文字、数値、図形、記号等を含む。

本発明の表示板は、隣り合う単位発光エリアそれぞれの電界放射型光源が放出した電子同士が両単位発光エリアの境界で反発しあうことによる電子空乏層が自動的に生成される結果、当該境界では蛍光体の発光が隣り合う単位発光エリア側に滲まず区分され、隣り合う単位発光エリアそれぞれの発光はそれらの境界で滲んだりせずボケなくなり明瞭となり、単位発光エリアの発光の組み合わせで文字等を高コントラスト比、高品位で表示することができるようになる。

本発明のフィールドエミッションランプでは、隣り合う単位発光エリアそれぞれの電界放射型光源が放出した電子同士が両単位発光エリアの境界で反発し合うことにより当該境界では蛍光体の発光が隣り合う単位発光エリア側に滲まず区分される結果、隣り合う単位発光エリアそれぞれの発光はそれらの境界で滲んだりせずボケなくなり高コントラスト比で明瞭に区分されるようになる。

したがって、上記フィールドエミッションランプをバックライトユニットに用いた場合、液晶表示パネルを分割し各分割エリアごとに調光制御する場合、１つの映像中の暗所と明所とに合わせてバックライト光を制御し、必要なエリアは明るく不要なエリアは暗くすることにより高コントラスト化を実現することが可能となる。

また、上記フィールドエミッションランプを表示板に用いた場合、二次元配置された複数の単位発光エリアの発光の組み合わせで文字等を高コントラスト比で表示することができるようになる。

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態に係るフィールドエミッションランプと、これを用いたバックライトユニットおよび文字等表示装置を説明する。

図１は、実施の形態のフィールドエミッションランプの正面構成を示し、図２は、図１のＡ−Ａ線に沿う断面を示し、図３は同フィールドエミッションランプの作用説明に供するもので電子放出状態を概念的に示す。

これらの図を参照して、このフィールドエミッションランプ１０は、平面状のフロントパネル（発光側パネル）１２と、平面状のリアパネル１４とを備える。フロントパネル１２と、リアパネル１４は一定の間隔を隔てて平行に対向配置されている。フロントパネル１２とリアパネル１４との間の間隙は図示略のスペーサ等で保持することができる。フロントパネル１２とリアパネル１４との対向空間は真空封止されている。この真空封止構造は図示を略している。フロントパネル１２は物理的には分割されないが発光領域的に平面方向から見て図３の破線で示すように、一方向２つの単位発光エリア１６に分割される。すなわちフロントパネル１２は一次元２つの単位発光エリア１６に分割される。

フロントパネル１２の内表面側に上記２分割した単位発光エリア１６ごとに個別に対応して陰極導体１８が配置される。両単位発光エリア１６の陰極導体１８は、互いに平行で、かつ隣り合う単位発光エリア１６の境界１６ａにも平行な直線状である。これら陰極導体１８の外表面には電界電子放出膜２０が形成されている。

リアパネル１４の内表面上には蛍光体２４付きの陽極導体２６が設けられている。この陽極導体２６はフロントパネル１２の内表面全体に形成されている。

電界電子放出膜２０は炭素膜からなる。この炭素膜はカーボンナノチューブ、カーボンナノウォール、カーボンナノファイバー、ダイヤモンドライクカーボン、アモルファスダイヤモンド、結晶性ダイヤモンド、グラファィト、フラーレン、針状炭素膜等、微細なｎｍオーダーの突起を有するものであり、陽極導体２６との間の高電界の印加により電界放射することができる。

以上の構成において、単位発光エリア１６それぞれには電界電子放出膜２０付き陰極導体１８と蛍光体２４付き陽極導体２６とからなる電界放射型光源２７が配置され、ランプ駆動時に両単位発光エリア１６それぞれの陰極導体１８を接地して陽極導体２６に高電位を印加すると、両陰極導体１８表面の電界電子放出膜２０から電子が図２、図３の線矢印で示すように、引き出され蛍光体２４に加速衝突し蛍光体２４は励起発光する。この場合、隣り合う単位発光エリア１６の境界１６ａでは各単位発光エリア１６内の陰極導体１８から放出した電子同士は図３の線矢印で示すように反発し合うことにより電子空乏層が自己発生し、この境界１６ａの蛍光体２４は発光されなくなり、隣り合う単位発光エリア１６の境界が明瞭化される。これにより、実施の形態では、従来のような隣り合う単位発光エリア１６間を仕切るため厚肉の光漏洩防止壁を設けなくても、隣り合う両単位発光エリア１６それぞれの発光色が相手側に滲み出さずに済み、両単位発光エリア１６それぞれを高コントラストで表示することができる。

図４は本発明の他の実施の形態に係るフィールドエミッションランプの平面構成を示し、図５は図４のＢ−Ｂ線の断面構成を示す。この図５の構成は図４のＣ−Ｃ線ないしＥ−Ｅ線に沿う断面構成と同様である。

この実施の形態のフィールドエミッションランプ１０ａにおいては、フロントパネル１２を、平面方向から見て、表示上、二次元方向複数の、実施の形態では４つの平面視正方形の単位発光エリア１６に等分割される。

各陰極導体１８は、好ましくは、単位発光エリア１６それぞれの中央に配置された平面視矩形形状をなしていて、その四辺は隣り合う単位発光エリア１６の境界６ａに平行な直線状である。各陰極導体１８はその外表面に電界電子放出膜２０が形成されている。蛍光体膜２４付き陽極導体２６はフロントパネル１２の内表面全体に形成されている。

以上の構成において、この実施の形態の電界放射型光源２７では、ランプ駆動時に二次元方向４つの単位発光エリア１６それぞれの陰極導体１８を接地して陽極導体２６に高電位を印加すると、各陰極導体１８表面の電界電子放出膜２０から電子が陽極導体２６に引き出され蛍光体２４に加速衝突し蛍光体２４は励起発光する。この場合、隣り合う単位発光エリア１６の境界１６ａでは各単位発光エリア１６内の陰極導体１８から放出した電子同士は反発し合うことにより電子空乏層が形成されて区分され、この境界１６ａの蛍光体２４は電子が衝突しないことにより励起発光されず、両単位発光エリア１６それぞれを高コントラストで発光表示することができる。

図６は本発明のさらに他の実施の形態に係るフィールドエミッションランプの平面構成を示し、図７は図６のＦ−Ｆ線の断面構成を示す。この図７の構成は図６のＧ−Ｇ線ないしＩ−Ｉ線に沿う断面構成と同様である。この実施の形態のフィールドエミッションランプ１０ｂにおいては、隣り合う単位発光エリア１６の境界１６ａをプラス帯電境界としたことを特徴とする。この境界１６ａには電極３０が形成され、この電極３０に直流電源３２のプラス側が印加される。この直流電源３２のマイナス側は接地される。一方、陰極導体１８は直流電源３４のマイナス側が印加される。直流電源３４のプラス側は接地される。

以上の構成において、この実施の形態の電界放射型光源２７では、隣り合う単位発光エリア１６の境界１６ａは電極３０によりプラス帯電境界となっているので、隣り合う単位発光エリア１６内それぞれの陰極導体１８から放出した電子はそのプラス帯電境界で反発される結果、その境界はそれぞれの単位発光エリア１６に区分される。この結果、実施の形態でも、上記と同様に両単位発光エリア１６それぞれを高コントラストで表示することができる。

以上図１ないし図７を参照して説明したフィールドエミッションランプは図８で示すようにカラーフィルタを備えた透過型、半透過型の液晶表示パネルのバックライトに用いることができる。図８において、４０は液晶表示パネルであり、実施の形態のフィールドエミッションランプ１０ｃは、この液晶表示パネル４０の背部に配置して当該液晶表示パネル４０を後方から照明することができると共に、このフィールドエミッションランプ１０ｃの各単位発光エリア１６内の電界放射型光源２７により調光制御することができる。

図９は、実施の形態の表示板の平面構成を示す。この表示板５０は単に文字等表示装置と称することができる。この表示板５０においては、フロントパネル１２を例えば６行６列のマトリクス状に単位発光エリア１６を分割している。そして、この表示板実施の形態の電界放射型光源２７では、ハッチングで示す単位発光エリア１６側の陰極導体１８と陽極導体２６とに電界を印加する一方、それ以外の単位発光エリア１６側の陰極導体１８と陽極導体２６とには電界を印加しないことにより、例えば図９のハッチングで示すように数値「２」等の文字を境界を明瞭にして表示することができる。

図１は本発明の実施の形態のフィールドエミッションランプの平面構成を示す図である。 図２は図１のＡ−Ａ線に沿う断面構成を示す図である。 図３は図２の要部を拡大して示す図である。 図４は、他の実施の形態のフィールドエミッションランプの平面構成を示す図である。 図５は、図４のＢ−Ｂ線に沿う断面構成を示す図である。 図６は、さらに他の実施の形態のフィールドエミッションランプの平面構成を示す図である。 図７は、図６のＦ−Ｆ線に沿う断面構成を示す図である。 図８は、実施の形態のフィールドエミッションランプを液晶表示パネルのバックライトに用いた例を示す図である。 図９は、実施の形態のフィールドエミッションランプを文字等表示装置に用いた例を示す図である。

符号の説明

１０，１０ａ，１０ｂ フィールドエミッションランプ
１２ フロントパネル
１４ リアパネル
１６ 導体膜
１８ 陰極導体
２０ 電界電子放出膜
２４ 蛍光体
２６ 陽極導体
４０ バックライトユニット
５０ 表示板

Claims (5)

1. 対向空間を真空封止して平行に対向配置されたフロントパネルとリアパネルと、
   上記フロントパネルの内表面全体に設けた蛍光体付き陽極導体と、
   上記フロントパネルを一次元方向複数の単位発光エリアに分割し、当該単位発光エリアごとに上記リアパネルの内表面上に設けられ、互いに平行でかつ隣り合う単位発光エリアの境界にも平行の直線状の陰極導体と、
   上記陰極導体の外表面に形成した電界電子放出膜とを備え、
   各単位発光エリアの上記陰極導体の上記電界電子放出膜から上記陽極導体方向に引き出された電子同士が、隣り合う単位発光エリアの境界では反発し合うことにより電子空乏層を自己発生させる、ことを特徴とするフィールドエミッションランプ。
2. 対向空間を真空封止して平行に対向配置されたフロントパネルとリアパネルと、
   上記フロントパネルの内表面全体に設けた蛍光体付き陽極導体と、
   上記フロントパネルを二次元方向複数の平面視正方形の単位発光エリアに分割し、当該単位発光エリアごとにその単位発光エリアの中央において上記リアパネルの内表面上に設けられ、その四辺が隣り合う単位発光エリアの境界に平行な直線状である平面視矩形形状の陰極導体と、
   上記陰極導体の外表面に形成した電界電子放出膜とを備え、
   各単位発光エリアの上記陰極導体の上記電界電子放出膜から上記陽極導体方向に引き出された電子同士が、隣り合う単位発光エリアの境界では反発し合うことにより電子空乏層を自己発生させる、ことを特徴とするフィールドエミッションランプ。
3. 上記蛍光体付き陽極導体を単位発光エリアごとに区分して設け、隣り合う単位発光エリアの境界をプラス帯電領域とした、ことを特徴とする請求項１または２に記載のフィールドエミッションランプ。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載のフィールドエミッションランプからなり、当該フィールドエミッションランプを液晶表示パネルの背部に配置し該フィールドエミッションランプが備える各単位発光エリアそれぞれの発光を電界放射型光源により制御して当該液晶表示パネルのバックライト光を一次元または二次元調光可能とした、ことを特徴とするバックライトユニット。
5. 請求項１ないし３のいずれかに記載のフィールドエミッションランプからなり、当該フィールドエミッションランプが備える各単位発光エリアを二次元配置すると共に各発光エリアそれぞれの発光を電界放射型光源により調光して文字等を表示可能とした、ことを特徴とする表示板。

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