JP5214146B2

JP5214146B2 - 液晶表示装置用バックライト

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Publication number: JP5214146B2
Application number: JP2006532598A
Authority: JP
Inventors: 方紀羽場
Original assignee: Pureron Japan Co Ltd
Current assignee: Pureron Japan Co Ltd
Priority date: 2004-08-26
Filing date: 2005-08-25
Publication date: 2013-06-19
Anticipated expiration: 2025-08-25
Also published as: US20060044491A1; EP1796135A1; US20060119762A1; KR20060047377A; WO2006022352A1; JPWO2006022352A1; CN1741226B; EP1796135A4; KR101320826B1; TWI383218B; CN1741226A; TW200630701A; KR101456708B1; US7511415B2; EP1630593A1; KR20070051344A

Description

本発明は、液晶表示装置を背面側から照明する液晶表示装置用バックライトに関する。

液晶表示装置は、薄型、軽量、低消費電力であることから、近年、テレビ、携帯端末、パソコン、電子手帳、カメラ一体型ＶＴＲ、等の広範囲の電子機器の表示装置として使用されている。

液晶表示装置は、ブラウン管やプラズマディスプレイとは異なり、それ自体が発光するのではなく、外部から入射した光の量を制御して画像等を表示するのである。このような液晶表示装置においては、その背面に、該液晶表示装置を照明する液晶表示装置用バックライトが設置されている（特許文献１参照）。

上記電子機器においては低電力消費が重要視されてきている。液晶表示装置用バックライトは、上記電子機器の全電力消費量の約半分を占めていると言われている。このことから、液晶表示装置用バックライトの低電力消費を図ることは重要である。その一方で、例えば、液晶テレビ等の大型表示画面化が進むと、ますます、液晶表示装置用バックライトにおける低電力消費の要請が高くなる。このような液晶表示装置用バックライトの技術背景に鑑み、本発明者は、液晶表示装置用バックライトの低電力消費化を図る一方で、同時に液晶表示装置を高輝度で照明することができる液晶表示装置用バックライトの研究を鋭意進めていた。

ところで、液晶表示装置用バックライトには、冷陰極管が採用されてきている。代表的な液晶表示装置用バックライトでは、その要求輝度が１０，０００ｃｄ／ｍ²である。画面サイズに関わらず、この要求輝度を得るには、従来のような液晶表示装置の側面に発光管（冷陰極管）を配置し、反射板、導光板、拡散シート、プリズムシート等を用いて液晶表示装置を照明する、いわゆるエッジライト型のバックライトでは要求輝度を得られなくなっている。そのため、液晶表示装置用バックライトでは、液晶表示装置の背面部分直下に発光管を配置する、いわゆる直下型の配置形態を取らざるを得なくなってきている。

図７および図８は、それぞれ、エッジライト型と直下型のバックライトを示す。図７において、９はリフレクタ、１０は冷陰極管（発光管）、１１は反射板、１２は導光板、１３は拡散シート、１４はプリズムシートを示す。図８において、１５は冷陰極管、１６は反射板、１７は拡散板、１８は拡散シート、１９はプリズムシートを示す。

直下型の配置形態では、直管状の発光管を複数並べて配置したり、あるいは、発光管を蛇行状にして配置したりしている。

しかしながら、直下型のバックライトにおいても、発光管それ自体の発光輝度が低いために、要求輝度を得るには、依然として発光電力を多く消費するものである。

また、液晶テレビの大型化に沿う要求輝度を得るには、発光管の配置密度や配置個数を増やす必要があるなど、消費電力は急激に増大している。

エッジライト型のバックライトも直下型のバックライトも、いずれも、発光を拡散させる拡散シートや拡散板を設置する必要も生じるなど、バックライトを構成する部品点数が多いため、製造コストも増大しているという不都合があった。
特開平０６−２４２４３９号公報

本発明により解決すべき課題は、バックライトを低電力消費でありながら高発光輝度を得られる一方で、エッジライト型や直下型で要していたコストがかかる拡散シート等の部品の点数を少なくして、液晶表示装置を平面的に照明むらなく照明することが可能なフラットパネル型の液晶表示装置用バックライトを安価に提供することである。

本発明による液晶表示装置用バックライトは、液晶表示装置の背面を照明するフラットパネル形のバックライトにおいて、複数の発光エリアに区画された平面パネル部を備えるパネルケースと、前記平面パネル部の内面に各発光エリアそれぞれに対応して形成された複数の蛍光体付き陽極部と、前記パネルケース内で前記複数の蛍光体付き陽極部それぞれに対向配置された複数の線状陰極部とを備え、前記複数の線状陰極部それぞれは、前記複数の蛍光体付き陽極部それぞれとほぼ平行な方向に線状に延びて配置された導電性ワイヤと、前記導電性ワイヤの外周面に形成されたカーボン系膜を含む電界電子放出部とを備え、前記複数の線状陰極部それぞれに対して前記複数の蛍光体付き陽極部それぞれとは反対側の位置に凹状に湾曲した電子反射面が配置され、前記複数の線状陰極部それぞれが、前記複数の電子反射面それぞれの焦点位置に配置されており、前記線状陰極部の導電性ワイヤの外周面のうち蛍光体付き陽極部側に対向する半分の外周面が絶縁被覆され、残り半分の前記電子反射面に向いている外周面に前記電界電子放出部を形成し、前記各線状陰極部の前記電界電子放出部から放出される電子を、前記電子反射面にて前記蛍光体付き陽極部側に向けて前記平面パネル部の内面に対して直交する方向に反射させるものである。

本発明においては、発光管として、電界電子放出型蛍光管に着目したものである。電界電子放出型蛍光管は、冷陰極管とは異なって、管内に希ガスや水銀蒸気が無く真空ないしほぼ真空の状態であり、対環境性に優しいこと、管壁が加熱されないから薄型で設置密度を高くすることができること、高い発光効率と高い発光輝度とを有すること、長寿命で高信頼性が得られること、等の利点を備えている。

本発明者は、電界電子放出型蛍光管の優れた特徴に着目し、従来よりも低消費電力でもって高輝度発光が可能な電界電子放出型蛍光管を開発し、その開発の成果として、更にフラットパネル形のバックライトに展開応用したものである。

本発明の液晶表示装置用バックライトにおいては、従来のバックライトのように、発光管を多数並べて配置したり、あるいは、輝度むらをなくため、拡散シート等を設置する必要もなく、液晶表示装置を照明することができる。

なお、上記「線状」とは、直線状に限定されず、螺旋状や波状等の曲線状、直線状と曲線状とが混合した形状、その他の形状を含み、また、中実、中空を問うものではなく、また、その断面形状は、特に限定されず、円形に限らず、楕円形、矩形やその他の形状であってもよい。

好ましくは、前記カーボン系膜が、多数のナノオーダの炭素薄片からなる壁状部が集合連成された形態を有するカーボンナノウォールであり、上記壁状部を、電子放出させる壁状部として用いる。

図１は、液晶テレビの本体から液晶表示装置とバックライトとを分離して示す斜視図である。図２は、図１に示されるバックライトの一部破断斜視図である。図３は、図２のバックライトの側面断面図である。図４は、図３のＡ−Ａ線に沿う平面断面図である。図５は、バックライトの特性を示す図である。図６は、バックライトの他の変形例を示す図である。図７は、従来のエッジライト型バックライトの概略構成図である。図８は、従来の直下型バックライトの概略構成図である。図９は、本発明の他の実施形態に係る照明ランプの斜視図である。図１０は、図９の照明ランプを用いた本発明の実施の形態に係るバックライトの斜視図である。導電性ワイヤの外周面にカーボンナノウォールを成膜する成膜装置とその成膜装置を用いた成膜方法の説明に供する図である。導電性ワイヤの断面を拡大して示す図である。導電性ワイヤの部分拡大斜視図である。

符号の説明

２２液晶表示装置
２３バックライト
２４パネルケース
２５蛍光体付き陽極部
３３導電性ワイヤ
３５カーボン系膜（カーボンナノウォール）

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液晶表示装置用のバックライトを詳細に説明する。

図１ないし図５を参照して、２０は液晶テレビ全体を示す。２１は液晶テレビ本体、２２は液晶テレビ本体２１に組み込まれる液晶表示装置、２３は液晶表示装置２２の背面を照明する実施の形態のバックライトを示す。

バックライト２３は、フラットなパネルケース２４と、蛍光体付き陽極部２５と、線状陰極部２６とを備えている。

パネルケース２４は、一対の対向する平面パネル部２７，２８と、４つの側面パネル部２９，３０，３１、３２とで囲まれてなり、内部が真空ないしはほぼ真空状態とされている。パネルケース２４の内部を真空排気したり、真空に封じたりする技術は周知であり、その詳細な説明は省略する。一方の平面パネル部２７は、液晶表示装置２２の背面側と向き合うパネル部である。この平面パネル部２７は、液晶表示装置２２の背面を照明するべく、複数の、実施の形態では３つの、発光エリアＡ１，Ａ２，Ａ３に区画される。平面パネル部２７は、ガラス、好ましくはソーダライムガラスにより構成されている。他方の平面パネル部２８は、平面パネル部２７に対して背面側となる。この平面パネル部２８と側面パネル部２９，３０，３１，３２は、平面パネル部２７と同様のガラスにより一体に構成されている。パネルケース２４の素材はガラスに限定されない。パネルケース２４の素材は、液晶表示装置２２の背面を照明するため、発光した光を透過できる素材であればよい。パネルケース２４の素材は、光透過率に優れた素材が好ましい。

平面パネル部２７の内面には、蛍光体付き陽極部２５が形成されている。蛍光体付き陽極部２５は、蛍光体層２５ａと、陽極層２５ｂとの少なくとも２層構造となっている。蛍光体層２５ａは、平面パネル部２７の内面に塗布されている。陽極層２５ｂは、蛍光体層２５ａ上に真空蒸着法あるいはスパッタリング法により蒸着されている。陽極端子２５ｃは、蛍光体付き陽極部２５の陽極層２５ｂを外部に引き出す端子である。蛍光体層２５ａの蛍光材料は、特に限定されない。蛍光体層２５ａの蛍光材料は、白色で発光することができる材料が好ましい。陽極層２５ｂの素材はアルミニウム薄膜が好ましい。陽極層２５ｂの素材は、アルミニウムに限定されない。陽極層２５ｂの素材は、透明電極であるＩＴＯ（インジウム−スズ酸化物）でもよい。ＩＴＯは、例えばスパッタリングで形成することができる。蛍光体付き陽極部２５は、平面パネル部２７の内面に平面状に広がった状態に形成されている。蛍光体付き陽極部２５は、平面パネル部２７の内面において、複数の発光エリアＡ１−Ａ３に領域分けされる。発光エリアＡ１−Ａ３は平面視矩形形状である。

蛍光体付き陽極部２５は、上記発光エリアＡ１，Ａ２，Ａ３に対しては、複数の蛍光体付き陽極部２５Ａ１，２５Ａ２，２５Ａ３に分けることができ、これら複数の蛍光体付き陽極部２５Ａ１，２５Ａ２，２５Ａ３から構成されている。

平面パネル部２８の内面には、蛍光体付き陽極部２５Ａ１，２５Ａ２，２５Ａ３それぞれに個別に対応して線状陰極部２６Ａ１，２６Ａ２，２６Ａ３が設けられている。各線状陰極部２６Ａ１，２６Ａ２，２６Ａ３それぞれは、好ましくはニッケルからなる導電性ワイヤ３３を備える。

導電性ワイヤ３３の表面には、カーボン系膜３５として、カーボンナノウォールが形成されている。この場合、導電性ワイヤ３３の表面に凹凸がある場合、電界集中を補助することができる。この凹凸は微視的であり、図面には表していない。

また、カーボン系膜３５がカーボンナノウォールである場合とカーボンナノチューブである場合とを比較すると、カーボンナノチューブでは触媒金属が必要であり、かつ、高真空下で成膜する必要があるのに対して、カーボンナノウォールは触媒金属が不要であり比較的低真空下で成膜することができる。したがって、カーボンナノウォールでは成膜コストが安価に済む。

また、カーボンナノチューブは、アスペクト比が高く細いためにその先端にゆらぎが生じて電子放出が安定化しにくく、また微量酸素存在下では表面積が大きいので電子放出の際の熱で容易に酸化燃焼して発光にちらつきが生じるなどの欠点がある。これに対して、カーボンナノウォールは、導電性ワイヤ３３の表面に多数のナノオーダの炭素薄片からなる壁状部が平面方向に集合連成された形態であり、電圧印加により端部である壁状部の上面で高い電界集中が起こって電子を放出するものであるから、機械的強度に優れており、低真空環境下でも安定した電子放出特性を有する。

特に、平坦な基板上とは異なって、断面が円形である導電性ワイヤ３３の表面には、触媒金属を付けて高真空下でカーボンナノチューブを円周方向に均一に成長させることは難しく、そのため、カーボンナノチューブをスプレー法やディッピング法で塗布するなどしており、カーボンナノチューブそのものを直接、導電性ワイヤ３３の表面に成膜することは困難であった。

これに対してカーボンナノウォールでは、触媒金属が不要であり、低真空下であるので導電性ワイヤ３３の表面に容易に成膜させることができる。特に、壁状部が連続した成膜形態であるので、細い導電性ワイヤ３３表面でも安定した成膜形態をとることができる。

以上から、カーボンナノウォールは、電気伝導度の高いグラファイトに近い結晶構造を持ち、数十層のグラフェンシートからなり、電圧印加により端部である壁状部の上面で高い電界集中が起こって電子を放出するものである。カーボンナノウォールは熱的安定性、機械的強度に優れており、低真空環境下でも安定した電子放出特性を有する。カーボンナノウォールの壁状部は両側壁面と上壁面（端部）からなり、この上壁面に電界集中が起こって該上壁面から電子放出が行われる。カーボンナノウォールは、比較的低温でかつ１０^-1ないし１０^-2Ｐａ程度の低真空環境下でも電子放出が行われるなど、環境負荷が極めて小さい。

カーボンナノウォールは直流プラズマＣＶＤ（chemical vapor deposition）法により成膜することができる。この成膜方法としては、例えば筒状体の減圧された内部空間のほぼ中央に断面が円形である導電性ワイヤを、筒状体の内壁面に長手方向にほぼ平行に対向配置し、この内部空間に水素ガスと炭素系ガスとを導入するとともに筒状体をカソードとし導電性ワイヤをアノードとしてこれらの間に直流電源を印加して筒状体内にプラズマ柱を発生させて導電性ワイヤの表面にカーボンナノウォールを成膜する方法がある。筒状体には、導線をコイル形状に構成したもの、両端が開口した円筒体、この円筒体の周壁を網目状、柵状にしたものがある。この成膜処理においては、直流電源の電圧は３００ないし１０００Ｖ、好ましくは５００ないし８００Ｖ、内部空間の圧力は１０ないし１００００Ｐａ、好ましくは１０００ないし２０００Ｐａである。

上記成膜では、導電性ワイヤが断面円形であり、かつ、筒状体のほぼ中央に配置された状態で、カーボンナノウォールが成膜されるので、カーボンナノウォールは導電性ワイヤの外周面にほほ均一な膜厚で成膜されるとともに、そのカーボンナノウォールも導電性ワイヤの外周面全周にほぼ均等な高配向に成膜され、電子放出特性に優れた成膜となる。

なお、導電性ワイヤ３３の表面に付ける凹凸は、例えば、ネジ切り加工等により形成した可視的なサイズの凹凸から導電性ワイヤ３３を引き伸ばし加工等して形成される微視的なサイズまでの凹凸、表面粗さだけによる凹凸を含むことができる。凹凸は、導電性ワイヤ３３の円周方向に例えば螺旋状の凹凸を含む。凹凸は導電性ワイヤ３３の長さ方向に沿う凹凸を含む。導電性ワイヤ３３の長さ方向に凹凸を形成する手法として、例えば、研磨機で導電性ワイヤ３３の外周面を長さ方向に研磨して表面を粗して微視的な筋状の多数の凹凸により構成することができる。これら凹凸は、導電性ワイヤ３３の円周方向や長さ方向に対して整列することが電子放出の安定化に好ましい。凹凸はそのサイズや形状や個数等に特に限定されない。導電性ワイヤ３３は導電性を有するものであればよい。導電性ワイヤ３３は、ニッケルに限定されない。

カーボン系膜３５は例えば、スクリーン印刷、コーティング、ＣＶＤ（化学的蒸着法）、電着法等の技術により形成することができる。

線状陰極部２６Ａ１，２６Ａ２，２６Ａ３それぞれと、蛍光体付き陽極部２５Ａ１，２５Ａ２，２５Ａ３（蛍光体付き陽極部２５）それぞれとの間に直流電圧あるいは高周波パルス電圧が印加されると、線状陰極部２６Ａ１，２６Ａ２，２６Ａ３それぞれの電界電子放出部であるカーボン系膜３５からそれぞれ対応する蛍光体付き陽極部２５Ａ１，２５Ａ２，２５Ａ３に向けて放射角度θでそれぞれ放射状に広がるように電子が放出される。線状陰極部２６Ａ１，２６Ａ２，２６Ａ３それぞれは、蛍光体付き陽極部２５Ａ１，２５Ａ２，２５Ａ３それぞれに対して所定のギャップを隔てて対向配置されているが、このギャップの大きさは、線状陰極部２６Ａ１，２６Ａ２，２６Ａ３それぞれのカーボン系膜３５から放出した電子が、上記放射角度θで放出されて、蛍光体付き陽極部２５Ａ１，２５Ａ２，２５Ａ３それぞれの発光エリアＡ１，Ａ２，Ａ３をカバーできる程度あればよい。線状陰極部２６Ａ１，２６Ａ２，２６Ａ３それぞれの導電性ワイヤ３３は、実施の形態では、互いに独立した導電性ワイヤを備える。他の実施の形態として、線状陰極部２６Ａ１，２６Ａ２，２６Ａ３それぞれ導電性ワイヤ３３が直線的に互いに並べて配置されてもよい。線状陰極部２６Ａ１，２６Ａ２，２６Ａ３それぞれの導電性ワイヤ３３は、１本の導電性ワイヤをパネルケース２４内部で蛇行させたりあるいは折曲げたりして構成されたものでもよい。

蛍光体付き陽極部２５Ａ１，２５Ａ２，２５Ａ３それぞれと線状陰極部２６Ａ１，２６Ａ２，２６Ａ３それぞれとの間に直流電圧が印加されると、線状陰極部２６Ａ１，２６Ａ２，２６Ａ３それぞれの電界電子放出部であるカーボン系膜３５の尖鋭な形状部分に電界が強く集中し、量子トンネル効果により電子がエネルギ障壁を突き抜けて真空中へと放出される。放出された電子は、対応する蛍光体付き陽極部２５Ａ１，２５Ａ２，２５Ａ３に引き付けられて蛍光体に衝突し、これによって蛍光体付き陽極部２５Ａ１，２５Ａ２，２５Ａ３それぞれの発光エリアＡ１，Ａ２，Ａ３に存在する蛍光体が励起されて可視光である白色に発光する。

図５は、横軸に両平面パネル部２７，２８のギャップ（対向隙間）、縦軸に電界電子放出部であるカーボン系膜３５から放射角度θで放射される電子の広がり径（ｍｍ）との関係を示す。図５は、蛍光体付き陽極部２５Ａ１，２５Ａ２，２５Ａ３と線状陰極部２６Ａ１，２６Ａ２，２６Ａ３との間に印加される直流電圧（ｋＶ）が８ｋＶと１０ｋＶと１５ｋＶのときの関係を示す。図５は、上記直流電圧が高くなる程、同じギャップであっても、電子の広がり径が大きくなることを示している。

本発明者の実験を以下に述べる。

パネルケース２４の平面サイズを縦横共に９０ｍｍ、ケース厚さを１０ｍｍとする。各線状陰極部２６Ａ１，２６Ａ２，２６Ａ３の長さを６０ｍｍとする。蛍光体付き陽極部２５Ａ１，２５Ａ２，２５Ａ３と線状陰極部２６Ａ１，２６Ａ２，２６Ａ３それぞれの間にパルス電源により１０ｋＶ（周波数３ｋＨｚ）が印加される。この印加により、実施の形態のバックライトの発光輝度は７０，０００ｃｄ／ｍ²であり、かつ、その発光輝度の均一性は９０％以上（測定点１２点）であった。また、実施の形態のバックライトでは、長期発光（７２０時間）後の輝度劣化が無かった。また、実施の形態のバックライトでは、パネルケース表面の温度の上昇が無かった。

線状陰極部２６の断面が円形ないしは楕円形であるために、その外周面全体から電子を３６０度放射状に放出することができる。また、バックライト２３が薄型かつ大面積化し、かつ、線状陰極部の設置数が減ると、１つの線状陰極部でカバーする発光エリアが増大する。そのため、高輝度発光のバックライトを得るには、線状陰極部から高効率かつ高安定で電子放出を行う必要がある。本実施の形態では、線状陰極部を構成する導電性ワイヤの表面に成膜する電子放出材料にカーボンナノチューブではなく、カーボンナノウォールを用いたことにより、上記実験で実証したように、線状陰極部から高効率かつ高安定で電子放出を行い、高輝度発光のバックライトを得ることができるようになった。

なお、図６で示すように、線状陰極部２６Ａ１，２６Ａ２，２６Ａ３に対して蛍光体付き陽極部２５Ａ１，２５Ａ２，２５Ａ３それぞれとは反対側の位置に線状陰極部２６Ａ１，２６Ａ２，２６Ａ３に対して凹状に湾曲した電子反射面３６Ａ１，３６Ａ２，３６Ａ３を配置し、線状陰極部２６Ａ１，２６Ａ２，２６Ａ３それぞれが電子反射面３６Ａ１，３６Ａ２，３６Ａ３それぞれの焦点に配置してもよい。電子反射面３６Ａ１，３６Ａ２，３６Ａ３を配置すると、各線状陰極部２６Ａ１，２６Ａ２，２６Ａ３それぞれから電子反射面３６Ａ１，３６Ａ２，３６Ａ３それぞれの方向に放出する電子を蛍光体付き陽極部２５Ａ１，２５Ａ２，２５Ａ３側にそれぞれ平行に向けて反射するようになるから、一層高い発光輝度を得ることができる。また、線状陰極部２６Ａ１，２６Ａ２，２６Ａ３それぞれの導電性ワイヤ３３の外周面のうち蛍光体付き陽極部２５Ａ１，２５Ａ２，２５Ａ３側に対向する半分の外周面を絶縁被覆し、残り半分の外周面にカーボン系膜を形成すると、各線状陰極部２６Ａ１，２６Ａ２，２６Ａ３からは、それらの導電性ワイヤ３３の半分側からの電子を各電子反射面３６Ａ１，３６Ａ２，３６Ａ３に反射させて各蛍光体付き陽極部２５Ａ１，２５Ａ２，２５Ａ３側に向かわせることができ、パネルケースのより一層の薄型化を図ることができる。

なお、図９に管状の照明ランプ４０を示す。この照明ランプ４０は、断面略円形の真空封止管４１の内面に蛍光体層２５ａと陽極層２５ｂとからなる蛍光体付き陽極部２と、この真空封止管４１の略中央を長手方向に延びて配置された線状陰極部２６とを備える。この線状陰極部２６は、上記と同様に、線状に延びる導電性ワイヤ３３と、前記導電性ワイヤ３３の外周面に形成されたカーボンナノウォールからなる電界電子放出部３５とを備えている。

図１０に、上記照明ランプ４０を、所定間隔をあけて、複数、並べて配置した本発明の実施の形態に係る液晶表示装置用バックライト２３を示す。図１０に示すバックライト２３は、液晶表示装置２２の背面に配置されて、該液晶表示装置２２の背面を照明する。

図１１および図１２Ａ，図１２Ｂを参照して導電性ワイヤ３３の外周面にカーボンナノウォール３５を成膜する方法を説明する。カーボンナノウォール３５は、直流プラズマＣＶＤ法により成膜することができる。図１１を参照して、この成膜装置５０は、導電性または絶縁性の真空チャンバ５２を備える。真空チャンバ５２にはガス導入口５４とガス排出口５６とが設けられている。プラズマ発生用ガスは水素ガス、原料ガスは炭素系ガスである。真空チャンバ５２の内圧は１０Ｐａから１００００Ｐａの範囲である。真空チャンバ５２の内部には周壁がコイル状に構成された、導電性を有するコイル状の筒状体５８が配設されている。筒状体５８の内部空間には基板である導電性のワイヤ３３が配置されている。筒状体５８は長尺に延びている。ワイヤ３３は筒状体５８の内部空間に配置されて細長に延びた構造になっている。筒状体５８の内周面とワイヤ３３の外周面とはその延設方向に所要の空間を隔てて相対向している。筒状体５８は電圧可変型の直流電源６０の負極に接続されて直流負電位が印加され、ワイヤ３３は直流電源６０の正極に接続されて直流正電位が印加されている。

以上の構成を備えた成膜装置５０において、真空チャンバ５２の内圧を上記圧力範囲で減圧しかつガス導入口５４から図示略のガス供給ボンベから水素ガスと炭素系ガスとを導入し、直流電源６０の負電位を筒状体５８に印加すると、筒状体５８の内部空間にプラズマ柱６２が発生し、ワイヤ３３の表面にカーボンナノウォール３５が成膜される。直流電源６０の電圧は３００ないし１０００Ｖである。

以上のようにして導電性ワイヤ３３の外周面全周にカーボンナノウォール３５が成膜される。このカーボンナノウォール３５は図１２Ａ、図１２Ｂに示すように、多数のナノオーダの炭素薄片からなる壁状部３７が集合連成された形態を有している。また、導電性ワイヤ３３は筒状体５８の中央に配置されるので、壁状部３７は、導電性ワイヤ３３の外周面の全周にわたり当該導電性ワイヤ３３の中心から半径方向に立設した状態でかつ導電性ワイヤ３３の外周面から略均一な膜厚に配向されている。このカーボンナノウォール３５は、壁状部３７の上端に電界が集中する形状を有する。

以上においては、カーボンナノウォール３５の壁状部３７を、電子放出させる壁状部として用いたが、図示はしないが、その壁状部３７を、電子放出源ではなく、その壁状部に囲まれた領域内にニードル状のカーボン膜（カーボンニードル）を分散配置するための壁状部として用いることができる。これは、カーボンナノチューブ等のアスペクト比の高いニードル状のカーボンニードルはその先端に高い電界集中を起こし易いが、多数のカーボンニードルが配置されると、電界集中しなくなる。そのため、カーボンニードルを分散配置することが好ましいが、本発明ではカーボンナノウォールの壁状部を電子放出源ではなくカーボンニードルの分散配置のための壁状部として用いることができる。

本発明は、液晶表示装置の背面側に配置されて該背面を照明する液晶表示装置用バックライトに利用することができる。

Claims

液晶表示装置の背面を照明するフラットパネル形のバックライトにおいて、
複数の発光エリアに区画された平面パネル部を備えるパネルケースと、
前記平面パネル部の内面に各発光エリアそれぞれに対応して形成された複数の蛍光体付き陽極部と、
前記パネルケース内で前記複数の蛍光体付き陽極部それぞれに対向配置された複数の線状陰極部とを備え、
前記複数の線状陰極部それぞれは、前記複数の蛍光体付き陽極部それぞれとほぼ平行な方向に線状に延びて配置された導電性ワイヤと、前記導電性ワイヤの外周面に形成されたカーボン系膜を含む電界電子放出部とを備え、
前記複数の線状陰極部それぞれに対して前記複数の蛍光体付き陽極部それぞれとは反対側の位置に凹状に湾曲した電子反射面が配置され、前記複数の線状陰極部それぞれが、前記複数の電子反射面それぞれの焦点位置に配置されており、
前記線状陰極部の導電性ワイヤの外周面のうち蛍光体付き陽極部側に対向する半分の外周面が絶縁被覆され、残り半分の前記電子反射面に向いている外周面に前記電界電子放出部を形成し、
前記各線状陰極部の前記電界電子放出部から放出される電子を、前記電子反射面にて前記蛍光体付き陽極部側に向けて前記平面パネル部の内面に対して直交する方向に反射させる、液晶表示装置用バックライト。
前記カーボン系膜が、多数のナノオーダの炭素薄片からなる壁状部が集合連成された形態を有するカーボンナノウォールであり、上記壁状部を、電子放出させる壁状部として用いる、請求項１に記載の液晶表示装置用バックライト。
前記カーボン系膜が、多数のナノオーダの炭素薄片からなる壁状部が集合連成された形態を有するカーボンナノウォールであり、上記壁状部を、ニードル状のカーボン膜を分散配置するための壁状部として用いる、請求項１に記載の液晶表示装置用バックライト。