JPH10148829A - Plane type display device - Google Patents

Plane type display device

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Publication number
JPH10148829A
JPH10148829A JP9253345A JP25334597A JPH10148829A JP H10148829 A JPH10148829 A JP H10148829A JP 9253345 A JP9253345 A JP 9253345A JP 25334597 A JP25334597 A JP 25334597A JP H10148829 A JPH10148829 A JP H10148829A
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JP
Japan
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light
polarization plane
light source
display device
flat panel
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Application number
JP9253345A
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Japanese (ja)
Inventor
Masayuki Nakamoto
正幸 中本
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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  • Liquid Crystal Display Device Control (AREA)
  • Cathode-Ray Tubes And Fluorescent Screens For Display (AREA)
  • Control Of Indicators Other Than Cathode Ray Tubes (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plane type display device which is high in fineness, luminance and contrast and is low in electric power consumption. SOLUTION: Plural rows of cathode electrodes 34 are arranged on a glass substrate 32 and very small cold cathodes 38 are arranged on these cathode electrodes 34 in a matrix form. Insulation layers 40 having the bores to enclose the cold cathodes are formed on the cathode electrodes 34 and plural columns of gate electrodes 36 orthogonal with the cathode electrodes 34 are formed on these insulation layers 40. The intersection points of the cathode electrodes 34 and the gate electrodes 36 are made to pixels. A glass plate 42 is disposed apart from the gate electrodes 36 and an anode electrode 44 is formed over the entire surface of the cold cathode side front surface of this glass plate 42. Phosphors 46 are formed by every pixel on the cold cathode side front surface of this anode electrode 44. Liquid panel parts 60 for controlling the transmission quantity of the light emitted by each of the respective pixels are arranged thereon.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は電子線により励起さ
れる蛍光体からの発光を利用する平板型表示装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a flat panel display device utilizing light emission from a phosphor excited by an electron beam.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の平板型表示装置の代表的なものと
しては液晶表示装置がある。これは、ノートブック型パ
ーソナルコンピュータの表示装置として、現在、多く使
われている。しかし、液晶表示装置は、自らは発光せず
に、光の透過量を変調(制御)することにより画像を表
示する表示装置であるため、裏面に光源(バックライ
ト)が必要である。このバックライト光源を必要とする
ため、消費電力大、コントラスト低、ピーク輝度小等の
種々の欠点がある。
2. Description of the Related Art A typical flat panel display device is a liquid crystal display device. This is currently widely used as a display device of a notebook personal computer. However, the liquid crystal display device is a display device that displays an image by modulating (controlling) the amount of transmitted light without emitting light by itself, and therefore requires a light source (backlight) on the back surface. Since this backlight light source is required, there are various disadvantages such as high power consumption, low contrast, and low peak luminance.

【0003】従来のバックライト付液晶表示装置の一例
を図1に示す。液晶表示パネル10の下に拡散板12、
導光板14が設けられる。導光板14の一端に蛍光ラン
プ16が配置されている。蛍光ランプ16からの直接
光、および反射板18で反射された光は、導光板14に
入射され、導光板14の下側の反射板20で上方へ反射
され、導光板14の上部の拡散板12を経由してパネル
10の全面に入射される。光変調器としての液晶表示パ
ネル10は公知であるので、その詳細な説明は省略する
が、透明な画素電極を有し、画素毎に光の透過量をオン
/オフ制御する。
FIG. 1 shows an example of a conventional liquid crystal display device with a backlight. A diffusion plate 12 under the liquid crystal display panel 10;
A light guide plate 14 is provided. A fluorescent lamp 16 is arranged at one end of the light guide plate 14. The direct light from the fluorescent lamp 16 and the light reflected by the reflection plate 18 are incident on the light guide plate 14, are reflected upward by the reflection plate 20 below the light guide plate 14, and are diffused above the light guide plate 14. The light is incident on the entire surface of the panel 10 through the panel 12. Since the liquid crystal display panel 10 as an optical modulator is publicly known, a detailed description thereof is omitted. However, the liquid crystal display panel 10 has a transparent pixel electrode and controls on / off of a light transmission amount for each pixel.

【0004】蛍光ランプ12は、内部に不活性ガスが密
封された管であり、電圧が印加されると、管内でプラズ
マが起こり紫外線が発生される。この紫外線が管内壁に
塗布された蛍光体に衝突し蛍光体が励起されることによ
って発光が行われる。
[0004] The fluorescent lamp 12 is a tube in which an inert gas is sealed, and when a voltage is applied, plasma is generated in the tube to generate ultraviolet rays. The ultraviolet rays collide with the phosphor applied on the inner wall of the tube, and the phosphor is excited to emit light.

【0005】このように、従来の液晶表示装置のバック
ライトとしての蛍光ランプは、蛍光体を励起させる紫外
線をプラズマを発生させて生成しているために、発光効
率が大変低く、消費電力が高いという問題があった。ま
た、液晶表示パネルの全面に対して光を入射させる全面
発光のため、表示を行っていない画素にまで光を入射さ
せていることになり、さらに効率が悪いという問題があ
った。また、液晶全面に対して、一様な明るさの光を入
射させているため、コントラスト比が低く、特定の場所
の画素の輝度を非常に明るくしようとしても、バックラ
イトの一様な輝度に制限され、高いピーク輝度がとれな
いという問題があった。
As described above, a conventional fluorescent lamp as a backlight of a liquid crystal display device has a very low luminous efficiency and high power consumption because ultraviolet rays for exciting a phosphor are generated by generating plasma. There was a problem. In addition, since the entire surface of the liquid crystal display panel emits light so that light is incident on the entire surface of the liquid crystal display panel, the light is incident even on a pixel that is not performing display. In addition, since light of uniform brightness is incident on the entire surface of the liquid crystal, the contrast ratio is low, and even if the brightness of a pixel at a specific location is made extremely bright, the brightness of the backlight becomes uniform. There is a problem in that it is limited and high peak luminance cannot be obtained.

【0006】一方、液晶表示パネルの欠点を解決する平
面型表示装置として、フィールドエミッション表示(F
ED)装置が、近年、開発されている。この一例がMicr
otips Fluorescent Display, IEDM 91, pp 197-200に記
載されている。この装置に用いられるフィールドエミッ
ション冷陰極電子源とは、従来の真空管と同じ3極管で
はあるが、熱陰極を用いず、先鋭な陰極( エミッタ) に
高電界を集中して量子力学的なトンネル効果により電子
を引き出す冷陰極を用いる点が異なる。そして、冷陰極
から引き出された電子を陽極/陰極間電圧により加速
し、陽極に形成した蛍光体膜に衝突させ、蛍光体膜を励
起させて蛍光を発光させるものである。このように、こ
の表示装置は、陰極線による蛍光体の励起発光という点
では従来のCRTと同じであり、原理的には180°の
広視野角が得られる。しかし、CRTは点電子源を用い
ているが、FEDはミクロンサイズ(1〜2μm)の微
小冷陰極アレイから構成される面状のマトリクス電子源
を各画素毎に用いている。そして、カラー表示のための
蛍光体の構造としては、RGB3色の蛍光体層をガラス
基板上のアノードとなる一様なITO層上に塗布するUn
switched Anodeと、RGB3色の蛍光体毎にアノード電
極層を分離形成し、RGBの蛍光体をシーケンシャルに
選択的に励起するSwitched Anodeの2種類がある。後者
には、RGBの画素毎にカソードを形成する必要が無
い;アノードとカソードの位置あわせが簡単である等の
利点がある。
On the other hand, a field emission display (F) has been proposed as a flat display device for solving the drawbacks of the liquid crystal display panel.
ED) devices have recently been developed. One example is Micr
otips Fluorescent Display, IEDM 91, pp 197-200. The field emission cold cathode electron source used in this device is the same triode as a conventional vacuum tube, but without using a hot cathode, it concentrates a high electric field on a sharp cathode (emitter) and performs quantum mechanical tunneling. The difference is that a cold cathode that extracts electrons due to the effect is used. Then, electrons extracted from the cold cathode are accelerated by the voltage between the anode and the cathode and collide with the phosphor film formed on the anode to excite the phosphor film to emit fluorescence. As described above, this display device is the same as a conventional CRT in terms of excitation and emission of a phosphor by a cathode ray, and can obtain a wide viewing angle of 180 ° in principle. However, while the CRT uses a point electron source, the FED uses a planar matrix electron source composed of a micron-sized (1-2 μm) micro cold cathode array for each pixel. As a structure of a phosphor for color display, a phosphor layer of three colors of RGB is applied on a uniform ITO layer serving as an anode on a glass substrate.
There are two types: a switched anode and a switched anode that separately forms an anode electrode layer for each of the three RGB phosphors and sequentially and selectively excites the RGB phosphors. The latter has the advantage that there is no need to form a cathode for each of the RGB pixels; the alignment between the anode and the cathode is simple.

【0007】しかし、この冷陰極自体は微細化が進み、
微小なものができるが、蛍光体の超微細化(写真なみの
解像度を実現する)は困難であった。その理由は、蛍光
体の粒径の制約からRGBの3色蛍光体を微小な画素毎
に分離形成することが困難である;コントラストを向上
させるために、蛍光体画素をカーボンで縁取りする所謂
ブラックマトリクスを形成するため、高精細化が困難で
ある,ことがあげられる。
However, the cold cathode itself has been miniaturized,
Although it is possible to make a minute one, it has been difficult to make the phosphor ultra-fine (to achieve a resolution comparable to a photograph). The reason is that it is difficult to separately form RGB three-color phosphors for each minute pixel due to the restriction on the particle size of the phosphor; in order to improve the contrast, the phosphor pixels are bordered with carbon, so-called black. It is difficult to achieve high definition because a matrix is formed.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述した事情
に対処すべくなされたもので、その目的は高精細、高輝
度、高コントラストで低消費電力の平板型表示装置を提
供することである。本発明の他の目的は、発光効率が高
いバックライトを用い、かつバックライトからの光の利
用効率を高めて全体としての消費電力の低下を図るとと
もに、コントラスト比、ピーク輝度が高い液晶表示装置
を提供することにある。本発明の別の目的は、CRTの
特性を受け継ぐとともに、超高精細化が可能なフィール
ドエミッション表示(FED)装置を提供することにあ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a flat-panel display device having high definition, high brightness, high contrast and low power consumption. . Another object of the present invention is to provide a liquid crystal display device which uses a backlight having a high luminous efficiency, enhances the use efficiency of light from the backlight to reduce overall power consumption, and has a high contrast ratio and a high peak luminance. Is to provide. Another object of the present invention is to provide a field emission display (FED) device that inherits the characteristics of a CRT and enables ultra-high definition.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決し目的を
達成するために、本発明は以下に示す手段を用いてい
る。本発明による表示装置は複数の光源素子からなる光
源と、各光源素子からの光が入射され光を選択的に透過
する複数の光変調素子からなる光変調器と、前記光変調
素子と光源素子とを連動して駆動する手段を具備し、こ
こで、各光源素子は電界放出型の冷陰極と、前記冷陰極
に対向して配置されたアノード電極と、前記アノード電
極の冷陰極側の面に形成され、前記冷陰極からアノード
電極に向かって放出された電子により発光する蛍光体と
を具備する。
In order to solve the above problems and achieve the object, the present invention uses the following means. A display device according to the present invention includes a light source including a plurality of light source elements, a light modulator including a plurality of light modulation elements into which light from each light source element is incident and selectively transmitting light, the light modulation element and the light source element Wherein each light source element has a field emission type cold cathode, an anode electrode arranged opposite to the cold cathode, and a cold cathode side surface of the anode electrode. And a phosphor that emits light by electrons emitted from the cold cathode toward the anode electrode.

【0010】本発明による表示装置によれば、量子力学
的なトンネル現象により冷陰極から放出された電子を蛍
光体に衝突させて生じた光を、画像表示装置の光源とし
て用いるので、従来の液晶表示装置のバックライトのよ
うにプラズマを生成してから蛍光体を励起させる紫外線
を生成するのではなく、電子を蛍光体に直接衝突させて
発光を高効率で行っている。また、表示を行う画素に対
応した部位の冷陰極のみから電子を放出させて発光を行
うので、光の利用効率が高く、消費電力が低くなる。さ
らに、冷陰極を用いているため、電子ビームの電流量が
きわめて大きくとれ、また微小な電子ビームを形成でき
るため画面の所望の点や領域のみを選択的に明るく発光
させることができ、ピーク輝度、コントラスト比を高く
することが可能である。
According to the display device of the present invention, the light generated by colliding electrons emitted from the cold cathode by the quantum mechanical tunneling phenomenon with the phosphor is used as the light source of the image display device. Instead of generating plasma and then generating ultraviolet light to excite the phosphor as in a backlight of a display device, electrons are directly collided with the phosphor to emit light with high efficiency. In addition, since light is emitted by emitting electrons only from the cold cathode at a portion corresponding to a pixel to be displayed, light use efficiency is high and power consumption is low. Furthermore, since the cold cathode is used, the amount of current of the electron beam can be extremely large. Also, since a minute electron beam can be formed, only a desired point or area of the screen can be selectively and brightly emitted, and the peak luminance can be obtained. It is possible to increase the contrast ratio.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明によ
る平面型表示装置の実施形態を説明する。 (第1実施形態)図2は本発明の第1実施形態に係わる
液晶表示装置の構成を示す斜視図である。この液晶表示
装置は、光源部(バックライト)30と液晶パネル部6
0とから構成されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of a flat panel display according to the present invention will be described with reference to the drawings. (First Embodiment) FIG. 2 is a perspective view showing a configuration of a liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention. This liquid crystal display device includes a light source unit (backlight) 30 and a liquid crystal panel unit 6.
0.

【0012】先ず、光源部30の構成について説明を行
う。ガラス基板32上に、複数本のカソード電極34−
1,34−2,…が行方向に沿って配置されている。1
本のカソード電極34が一行の画素列に対応する。な
お、本実施形態では、カラー表示のために、R、G、B
の3画素から1つの表示画素が形成されており、以下、
単に画素という時は、前者を指す。カソード電極34−
1、34−2、…の上に、絶縁層40を介してカソード
電極と直交する方向に複数本のゲート電極36−1、3
6−2、36−3、…が列方向に沿って配置される。カ
ソード電極34とゲート電極36の交点が1画素に対応
する。カソード電極34−1、34−2、…の上に位置
するゲート電極36−1、36−2、36−3、…、絶
縁層40には多数の微小なくり貫き、例えば円筒状のく
り貫きが、エッチング等により形成される。カソード電
極34−1、34−2、…の上には、このくり貫きの中
に入るように微小な錐体状、例えば円錐状の冷陰極38
が形成されている。冷陰極は、液晶表示パネルの光源と
なるものであり、原理的には、画素毎に1つあれば充分
であるが、劣化、破壊、不安定動作のため、複数の(図
示は、4つしか描いていないが、実際には通常数百から
数千個ある)冷陰極38を1画素の光源とし設け、冗長
性を持たせている。
First, the configuration of the light source unit 30 will be described. On a glass substrate 32, a plurality of cathode electrodes 34-
Are arranged along the row direction. 1
The cathode electrodes 34 correspond to one row of pixel columns. In the present embodiment, for color display, R, G, B
One display pixel is formed from these three pixels.
The term “pixel” simply refers to the former. Cathode electrode 34-
, 34-2,..., A plurality of gate electrodes 36-1, 3-2 in a direction orthogonal to the cathode electrode via the insulating layer 40.
6-2, 36-3,... Are arranged along the column direction. The intersection of the cathode electrode 34 and the gate electrode 36 corresponds to one pixel. The gate electrodes 36-1, 36-2, 36-3,... Located on the cathode electrodes 34-1, 34-2,. Is formed by etching or the like. On the cathode electrodes 34-1, 34-2,..., A small conical cold cathode 38, for example, a conical cold cathode 38 is inserted so as to enter this hollow.
Are formed. The cold cathode serves as a light source of the liquid crystal display panel. In principle, one cold cathode is sufficient for each pixel. (In practice, there are usually several hundreds to thousands of cold cathodes.) A cold cathode 38 is provided as a light source for one pixel to provide redundancy.

【0013】上記構造と対向して、ガラス板42が離間
配置されている。ガラス板42の冷陰極38側の表面
(下側表面)には、例えば透光性のITO膜からなるア
ノード電極44が全面に形成されている。アノード電極
44の冷陰極に対向する表面(下側表面)には、蛍光体
46が画素毎に設けられている。すなわち、多数の蛍光
体46−1−1、46−1−2、46−2−1、…がカ
ソード電極34とゲート電極36が交差する位置の上方
にマトリクス状に形成されている。
A glass plate 42 is spaced apart from the above structure. An anode electrode 44 made of, for example, a light-transmitting ITO film is formed on the entire surface (lower surface) of the glass plate 42 on the side of the cold cathode 38. On the surface (lower surface) of the anode electrode 44 facing the cold cathode, a phosphor 46 is provided for each pixel. That is, a large number of phosphors 46-1-1, 46-1-2, 46-2-1,... Are formed in a matrix above the position where the cathode electrode 34 and the gate electrode 36 intersect.

【0014】図示してはいないが、カソード電極34、
ゲート電極36、アノード電極44は光源駆動回路に接
続され、光源駆動回路から電圧が印加される。蛍光体4
6は、電子が衝突すると全体として白色の発光を行う複
数種類の蛍光物質からなる混合蛍光物質から形成されて
いる。なお、白色の光を発光を行う一種類の蛍光物質か
ら形成されていても良い。例えば、蛍光体46は、球状
微粒子の蛍光物質から形成されている。
Although not shown, the cathode electrode 34,
The gate electrode 36 and the anode electrode 44 are connected to a light source driving circuit, and a voltage is applied from the light source driving circuit. Phosphor 4
Numeral 6 is formed of a mixed fluorescent material including a plurality of types of fluorescent materials that emit white light as a whole when electrons collide. In addition, it may be formed of one kind of fluorescent substance that emits white light. For example, the phosphor 46 is formed of a spherical fine particle phosphor.

【0015】また、高精細のカラーの画像表示装置を得
たい場合には、発光色の異なった2種以上の蛍光体を多
層に重ねた蛍光表面を持ち、電子ビームの加速電圧の大
きさを変化させることによって、電子ビームの蛍光体粒
子内部への浸透深さを変えて発光色を変化するいわゆる
ペネトレーション蛍光体を用いても良い。さらに、同様
な考え方で発光色の異なる2種以上の蛍光体を多層に重
ねた蛍光面や、非発光面の誘電体層をこれら蛍光体層の
間に挟んだいわゆるペネトレーション蛍光面を形成して
もよい。
In order to obtain a high-definition color image display device, a fluorescent surface in which two or more kinds of phosphors having different emission colors are superposed in a multilayer is provided, and the magnitude of the acceleration voltage of the electron beam is reduced. A so-called penetration phosphor, which changes the emission color by changing the penetration depth of the electron beam into the phosphor particles by changing it, may be used. Further, a similar concept is used to form a phosphor screen in which two or more phosphors having different emission colors are stacked in a multilayer, or a so-called penetration phosphor screen in which a dielectric layer of a non-light emitting surface is sandwiched between these phosphor layers. Is also good.

【0016】冷陰極38の製造方法を説明する。本実施
例は転写モールド法を採用している。図3、図4を参照
して転写モールド法を説明する。図3(a)に示すよう
に、(100)Si基板200が30%のKOH水溶液
を用いる熱酸化SiO2マスクを用いて異方性エッチン
グされ、非常に先鋭な角の三角錐、すなわちモールドが
形成される。Si異方性エッチングによる従来の製造方
法と違い、このエッチングプロセスは自動的に停止す
る。そのため、多数のモールドを均一に、しかも再現性
よく形成することができる。開口の幅は通常、1.0〜
3.0μmである。SiO2マスクを取り除いた後、S
iモールドは熱酸化され、ほとんど漏れの無い高品質の
エミッタ−ゲート絶縁層202が形成される。熱酸化S
iO2層203の抵抗は堆積されたSiO2層の2〜3倍
ある。熱酸化SiO2層203成長の過程で、モールド
の側壁のSiO2層の形状は凸状になる。LaB6、Ti
N等のエミッタ層204がスパッタリングによりSiO
2層の上に堆積され、モールドに充填される。モールド
の底面のエミッタチップの形状は図3(b)に示すよう
に鋭利な形状とされる。さらに、ITO層206がスパ
ッタリングにより形成される。そして、図3(c)に示
すように、エミッタ層はDC数百ボルトを印加すること
によりAl背面電極210を有するガラス基板208に
結合される。
A method for manufacturing the cold cathode 38 will be described. This embodiment employs a transfer molding method. The transfer molding method will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 3A, the (100) Si substrate 200 is anisotropically etched using a thermally oxidized SiO 2 mask using a 30% KOH aqueous solution, and a very sharp triangular pyramid, that is, a mold is formed. It is formed. Unlike the conventional manufacturing method using Si anisotropic etching, this etching process stops automatically. Therefore, many molds can be formed uniformly and with good reproducibility. The width of the opening is usually 1.0 to
3.0 μm. After removing the SiO 2 mask, S
The i-mold is thermally oxidized to form a high quality emitter-gate insulating layer 202 with little leakage. Thermal oxidation S
resistance iO 2 layer 203 is 2 to 3 times the SiO 2 layer was deposited. In the process of growing the thermally oxidized SiO 2 layer 203, the shape of the SiO 2 layer on the side wall of the mold becomes convex. LaB 6 , Ti
The emitter layer 204 such as N
Deposited on two layers and filled into the mold. The shape of the emitter chip on the bottom surface of the mold is sharp as shown in FIG. Further, an ITO layer 206 is formed by sputtering. Then, as shown in FIG. 3C, the emitter layer is bonded to the glass substrate 208 having the Al back electrode 210 by applying several hundred volts of DC.

【0017】Siモールド基板、SiO2層を取り除く
ために、図3(d)に示すように、テトラメチルアンモ
ニウム水酸化(TMAH)溶液を用いる異方性Siエッ
チング、バッファドHF溶液を用いるSiO2エッチン
グが行われる。SiO2層202はTMAH溶液に対し
てエッチング停止層として働く。このため、エミッタア
レイがSi基板からガラス基板に転写される。エミッタ
チップは、プロセス中に本質的に鋭利にされるので、形
成後に鋭利にする必要が無い。
In order to remove the Si mold substrate and the SiO 2 layer, as shown in FIG. 3D, anisotropic Si etching using a tetramethylammonium hydroxide (TMAH) solution and SiO 2 etching using a buffered HF solution. Is performed. The SiO 2 layer 202 acts as an etch stop for the TMAH solution. Therefore, the emitter array is transferred from the Si substrate to the glass substrate. The emitter tip is essentially sharpened during the process and does not need to be sharpened after formation.

【0018】ゲートエミッタアレイを形成するために、
次のプロセスが必要である。図4(a)に示すように、
ゲートアレイ212とレジスト層214はゲート製造プ
ロセス中に取り除かれなかったSiO2層202の上に
塗布される。図4(b)に示すように、薄レジスト層2
14が酸化プラズマ中でドライエッチングされ、塗布さ
れたレジスト層214はエミッタ部分の先端のみが現れ
るようにされる。熱酸化SiO2層202の一部を露出
するようにウェットエッチングすることによりゲート電
極212を開口し(図4(c))、次に熱酸化膜SiO
2層をエミッタ204の先端が露出するようにウェット
エッチングする(図4(d))。これにより、エミッタ
のゲート中心部にサブミクロンの開口が開けられる。
To form a gate-emitter array,
The following process is required. As shown in FIG.
Gate array 212 and resist layer 214 are applied over SiO 2 layer 202 that was not removed during the gate fabrication process. As shown in FIG. 4B, the thin resist layer 2
14 is dry-etched in an oxidizing plasma, and the applied resist layer 214 is exposed only at the tip of the emitter portion. The gate electrode 212 is opened by wet etching so as to expose a part of the thermally oxidized SiO 2 layer 202 (FIG. 4C).
The two layers are wet-etched so that the tip of the emitter 204 is exposed (FIG. 4D). As a result, a submicron opening is formed in the center of the gate of the emitter.

【0019】次に、光源部30上に形成された液晶パネ
ル部60の構成について説明する。この液晶パネル部6
0はアクティブ・マトリクス駆動によって駆動される公
知の液晶表示パネルである。アクティブ・マトリクス駆
動を行うためのスイッチング素子は、薄膜ダイオード
(TFD:Thin Film Diode )型でも、薄膜トランジス
タ(TFT:Thin Film Transistor)型でもよい。な
お、駆動方法は、アクティブ・マトリクス駆動ではな
く、単純マトリクス駆動でもよい。
Next, the configuration of the liquid crystal panel section 60 formed on the light source section 30 will be described. This liquid crystal panel section 6
Reference numeral 0 denotes a known liquid crystal display panel driven by active matrix driving. The switching element for performing the active matrix driving may be a thin film diode (TFD) type or a thin film transistor (TFT) type. The driving method may be simple matrix driving instead of active matrix driving.

【0020】光源部30のすぐ上に、直線偏光成分のみ
を通過する第1の偏光子62が配置され、偏光子62の
上方にガラス基板64が配置されている。ガラス基板6
4上に、光源部30の多数の蛍光体46−1−1、46
−1−2、46−2−1、…と対応する位置に多数の透
明な画素電極66−1−1、66−1−2、66−2−
1、…がマトリクス状に配置されている。なお、図面が
煩雑になり、理解が困難になるとともに、公知の事項で
あるので、図示してはいないが、画素電極66には、通
常のアクティブ・マトリクス方式の液晶表示素子と同様
に、信号電極、信号電極と画素電極66とを接続するた
めのスイッチング素子、スイッチング素子のオン・オフ
を制御する走査電極、および信号電極、走査電極に接続
され、両電極に電圧を印加する液晶駆動回路が設けられ
ている。すなわち、画素電極66毎にスイッチング素子
がそれぞれ設けられ、スイッチング素子のオン・オフを
制御するための複数行の走査電極が行方向に配置され、
それぞれの画素電極66に電圧を印加するための複数列
の信号電極が走査電極の延びる方向と直交した方向、す
なわち、列方向に配置されている。
A first polarizer 62 that passes only a linearly polarized light component is disposed immediately above the light source unit 30, and a glass substrate 64 is disposed above the polarizer 62. Glass substrate 6
4, a large number of phosphors 46-1-1, 46 of the light source unit 30
, A large number of transparent pixel electrodes 66-1-1, 66-1-2, 66-2- at positions corresponding to -1-2, 46-2-1,...
Are arranged in a matrix. Although the drawing is complicated and difficult to understand, and is a well-known matter, although not shown, a pixel signal 66 is provided on the pixel electrode 66 similarly to a normal active matrix type liquid crystal display element. A switching element for connecting the electrode, the signal electrode and the pixel electrode 66, a scanning electrode for controlling ON / OFF of the switching element, and a liquid crystal driving circuit connected to the signal electrode and the scanning electrode and applying a voltage to both electrodes are provided. Is provided. That is, a switching element is provided for each pixel electrode 66, and a plurality of rows of scanning electrodes for controlling on / off of the switching element are arranged in the row direction.
A plurality of columns of signal electrodes for applying a voltage to each pixel electrode 66 are arranged in a direction orthogonal to the direction in which the scanning electrodes extend, that is, in the column direction.

【0021】ガラス基板64の上部にガラス基板68が
離間配置されている。ガラス基板68のガラス基板64
側の表面( 下側表面) には、各画素に対応した赤フィル
タ70−1,緑フィルタ70−2,青フィルタ70−3
が繰り返し配置されてなるカラーフィルタ層70が形成
されている。カラーフィルタ層70の表面(ガラス基板
64に対向する)には透明な共通電極72が形成されて
いる。ガラス基板64と共通電極72との間には液晶が
充填された液晶層74が形成されている。ガラス基板6
8のカラーフィルタ層70の反対側の表面(上側表面)
には、直線偏光成分のみを通過する第2の偏光子76が
配置される。第2の偏光子76の通過する直線偏光成分
と第1の偏光子62の通過する直線偏光成分は直交する
関係に配置されている。
A glass substrate 68 is spaced above the glass substrate 64. Glass substrate 64 of glass substrate 68
A red filter 70-1, a green filter 70-2, and a blue filter 70-3 corresponding to each pixel are provided on the side surface (lower surface).
Are repeatedly formed to form a color filter layer 70. A transparent common electrode 72 is formed on the surface of the color filter layer 70 (facing the glass substrate 64). A liquid crystal layer 74 filled with liquid crystal is formed between the glass substrate 64 and the common electrode 72. Glass substrate 6
Surface opposite to color filter layer 70 (upper surface)
Is provided with a second polarizer 76 that passes only the linearly polarized light component. The linearly polarized light component passing through the second polarizer 76 and the linearly polarized light component passing through the first polarizer 62 are arranged in an orthogonal relationship.

【0022】なお、カソード電極34とゲート電極36
との交差部と、蛍光体46の配置位置と、画素電極66
の配置位置は同じ位置に重なるように配置されている。
この実施形態の動作を説明する。先ず光源部30の発光
について説明する。従来の蛍光管を使用する場合と同様
に全面発光もできるが、画素毎に光源(冷陰極)が設け
られているので、発光効率を向上できるように画素毎に
発光を制御する場合の動作を説明する。
The cathode electrode 34 and the gate electrode 36
, The arrangement position of the phosphor 46, and the pixel electrode 66
Are arranged so as to overlap the same position.
The operation of this embodiment will be described. First, the light emission of the light source unit 30 will be described. As in the case where a conventional fluorescent tube is used, full-surface light emission can be performed. However, since a light source (cold cathode) is provided for each pixel, an operation for controlling light emission for each pixel so as to improve luminous efficiency can be performed. explain.

【0023】アノード電極44及び1本のカソード電極
34−iに電圧を印加する。そして、1本のゲート電極
36−jに電圧を印加すると、電圧が印加されたカソー
ド電極34−iとゲート電極36−jの交差位置にある
冷陰極38から電子が放出され、この電子が冷陰極38
の上部に設けられた蛍光体46−i−jに衝突すること
によって、蛍光体46−i−jが発光する。このよう
に、カソード電極とゲート電極を選択することにより、
その交点に位置する各画素毎に蛍光体を発光させること
ができる。
A voltage is applied to the anode electrode 44 and one cathode electrode 34-i. When a voltage is applied to one gate electrode 36-j, electrons are emitted from the cold cathode 38 at the intersection of the cathode electrode 34-i to which the voltage is applied and the gate electrode 36-j, and the electrons are cooled. Cathode 38
The phosphor 46-ij emits light by colliding with the phosphor 46-ij provided on the upper part of. Thus, by selecting the cathode electrode and the gate electrode,
The phosphor can emit light for each pixel located at the intersection.

【0024】このように、本実施形態によれば、量子力
学的トンネル現象により冷陰極38から放出された電子
を蛍光体46に衝突させて生じた光を、液晶表示パネル
60のバックライトとして用いているので、蛍光管を使
用する従来例のように、プラズマを生成することなく発
光を行なうことができ、発光が高効率で行われる。ま
た、表示を行う画素に対応した部位の冷陰極のみから電
子を放出させて発光を行うことができ、画素毎にバック
ライトを制御することにより光の利用効率が高く、消費
電力が低くなる。さらに、冷陰極を用いているため、電
子ビームの電流量がきわめて大きくとれ、また微小な電
子ビームを形成できるため画面の所望の点や領域のみを
明るく発光させることができ、ピーク輝度、コントラス
ト比を高くすることが可能になる。
As described above, according to the present embodiment, the light generated by colliding the electrons emitted from the cold cathode 38 by the quantum mechanical tunneling phenomenon with the phosphor 46 is used as the backlight of the liquid crystal display panel 60. Therefore, unlike the conventional example using a fluorescent tube, light emission can be performed without generating plasma, and light emission is performed with high efficiency. In addition, light can be emitted by emitting electrons only from the cold cathode at a portion corresponding to a pixel to be displayed. By controlling a backlight for each pixel, light use efficiency is high and power consumption is low. Furthermore, since a cold cathode is used, the amount of current of the electron beam can be extremely large. Also, since a minute electron beam can be formed, only a desired point or area of the screen can be brightly illuminated. Can be increased.

【0025】次に液晶パネル部60の動作について説明
する。蛍光体46から発光された光は偏光子62によっ
て直線偏光の光が取り出される。液晶層74は共通電極
72と画素電極66とに挟まれており、両電極間の電圧
印加/非印加に応じてオン/オフ状態をとる。液晶層7
4は例えばTN(Twisted Nematic) 方式の液晶であり、
オフ状態では分子配列が90°ねじれており、このねじ
れに沿って入射光の偏光面が90°回転する。両電極間
に電圧が印加されるオン状態では、ねじれが解けて、分
子は電界方向に再配列し、偏光面は回転しない。そのた
め、液晶層74がオフ状態では、下側の偏光子62を通
過した直線偏光は、液晶層74で90°回転し、上側の
偏光子76を光を通過でき、表示画素は明状態となる。
しかし、液晶層74がオン状態になると、下側の偏光子
62を通過した直線偏光は、下側の偏光子62と偏光方
向が90°ずれている上側の偏光子76を通過できず、
表示画素は暗状態となる。このため、走査電極に電圧を
印加して、画素電極66に接続するスイッチング素子を
オンし、信号電極から画像データに応じた信号を画素電
極66に入力すると、入力された信号に応じて、画素電
極66と共通電極72との間に充填されている液晶層7
4が各画素毎にオン・オフし、液晶層74を通過する光
の透過量を制御(変調)できる。
Next, the operation of the liquid crystal panel section 60 will be described. Linearly polarized light is extracted from the light emitted from the phosphor 46 by the polarizer 62. The liquid crystal layer 74 is sandwiched between the common electrode 72 and the pixel electrode 66, and is turned on / off according to application / non-application of a voltage between the two electrodes. Liquid crystal layer 7
Reference numeral 4 denotes a TN (Twisted Nematic) liquid crystal, for example.
In the off state, the molecular arrangement is twisted by 90 °, and the polarization plane of the incident light is rotated by 90 ° along this twist. In the ON state in which a voltage is applied between both electrodes, the twist is released, the molecules rearrange in the direction of the electric field, and the plane of polarization does not rotate. Therefore, when the liquid crystal layer 74 is in the off state, the linearly polarized light that has passed through the lower polarizer 62 is rotated by 90 ° in the liquid crystal layer 74 and can pass through the upper polarizer 76, and the display pixel is in a bright state. .
However, when the liquid crystal layer 74 is turned on, the linearly polarized light that has passed through the lower polarizer 62 cannot pass through the upper polarizer 76 whose polarization direction is shifted from the lower polarizer 62 by 90 °.
The display pixel is in a dark state. Therefore, when a voltage is applied to the scanning electrode, a switching element connected to the pixel electrode 66 is turned on, and a signal corresponding to image data is input from the signal electrode to the pixel electrode 66, the pixel is controlled according to the input signal. The liquid crystal layer 7 filled between the electrode 66 and the common electrode 72
4 is turned on / off for each pixel, and the amount of light transmitted through the liquid crystal layer 74 can be controlled (modulated).

【0026】液晶層74を通過した光は、カラーフィル
タ層70でR、G、Bのいずれかに着色される。上述の
説明は、1画素の表示についてであり、次に、実際の画
像の表示について説明する。
The light that has passed through the liquid crystal layer 74 is colored R, G, or B by the color filter layer 70. The above description is about the display of one pixel. Next, the display of an actual image will be described.

【0027】先ず、ある1行に配列されている画素電極
66に対応するスイッチング素子をオンするよう1つの
走査電極に電圧を印加すると共に、共通電極72に電圧
を印加する。そして、全部の信号電極から画素電極66
−1−1、66−1−2、66−1−3、…にそれぞれ
画像データに応じた信号電圧を同時に印加する。これに
より、画素電極66−1−1、66−1−2、66−1
−3、…と共通電極72との間の液晶層74は、それぞ
れ画像データに応じてオン、オフし、オフの場合は液晶
層74は光の透過量が高くなり、オンの場合は低くな
る。この時、光源部30においては、アノード電極44
に電圧を印加するとともに、選択した行の画素電極66
−1−1、66−1−2、66−1−3、…に対応する
部分のカソード電極34−1及びゲート電極36−1、
36−2、36−3、…にそれぞれ電圧を印加し、交差
する画素部の冷陰極38から電子を放出させる。このた
め、光源駆動回路と液晶駆動回路は連動している。放出
された電子が蛍光体46に衝突することによって、蛍光
体46から白色発光が起こる。蛍光体46からの白色光
は、偏光子62を透過する際に直線偏光になり、液晶層
74に入射する。入射した光は液晶層74のオン、オフ
に応じて回転する。液晶層74がオフ状態では入射光は
90°回転し、カラーフィルタで着色されてから第2の
偏光子76を通過する。こうして、1行のRGBの画素
電極にそれぞれ画像データに応じた信号電圧を信号電極
から順次印加しつつ、1行の表示を行い、順次次の行の
表示も行なう。
First, a voltage is applied to one scanning electrode and a voltage is applied to the common electrode 72 so as to turn on the switching element corresponding to the pixel electrode 66 arranged in a certain row. Then, from all the signal electrodes to the pixel electrodes 66
, 66-1-2, 66-1-3,... Are simultaneously applied with signal voltages corresponding to image data. Thereby, the pixel electrodes 66-1-1, 66-1-2, 66-1
The liquid crystal layer 74 between -3,... And the common electrode 72 is turned on and off in accordance with the image data, respectively. . At this time, in the light source unit 30, the anode electrode 44
To the pixel electrode 66 of the selected row.
-1, 66-1-2, 66-1-3,... Corresponding to the cathode electrode 34-1 and the gate electrode 36-1,
A voltage is applied to each of the pixels 36-2, 36-3,..., And electrons are emitted from the cold cathodes 38 of the intersecting pixel portions. Therefore, the light source drive circuit and the liquid crystal drive circuit are linked. When the emitted electrons collide with the phosphor 46, the phosphor 46 emits white light. The white light from the phosphor 46 becomes linearly polarized light when passing through the polarizer 62 and enters the liquid crystal layer 74. The incident light rotates according to the on / off state of the liquid crystal layer 74. When the liquid crystal layer 74 is in the off state, the incident light rotates by 90 °, is colored by a color filter, and passes through the second polarizer 76. In this manner, display of one row is performed while sequentially applying signal voltages corresponding to image data to the RGB pixel electrodes of one row from the signal electrodes, and display of the next row is also performed sequentially.

【0028】なお、1行の走査電極に接続される画素電
極66に同時に信号電圧を印加するが、画素電極66と
共通電極72との間の液晶層74は、しばらくの間液晶
の回転角度を保持しているので、バックライトパネル部
30から画素毎に順次発光を行っても、画素毎のデータ
に応じた画像が液晶パネル60により表示される。
A signal voltage is simultaneously applied to the pixel electrodes 66 connected to one row of scanning electrodes. The liquid crystal layer 74 between the pixel electrodes 66 and the common electrode 72 adjusts the rotation angle of the liquid crystal for a while. Even if light is sequentially emitted from the backlight panel unit 30 for each pixel, an image corresponding to the data for each pixel is displayed on the liquid crystal panel 60 because it is held.

【0029】このように本実施形態の液晶表示装置によ
れば、バックライト光源として従来の蛍光ランプを用い
ずに、電子を直接蛍光体に衝突させて発光させるフィー
ルドエミッションアレイを用いているので、プラズマを
発生して紫外線を出す必要がないため、発光効率が高
く、消費電力が低減される。また、従来の蛍光ランプの
全面発光とは異なり、表示を行う画素毎に発光を行うの
で消費電力がさらに低減され、同時にコントラストも向
上する。さらに、大きな電流密度をとれる冷陰極を用い
ているため、ピーク輝度を高くすることができる上、コ
ントラストもさらに向上できる。また、蛍光ランプより
も薄型の光源が得られる。
As described above, according to the liquid crystal display device of the present embodiment, a field emission array for causing electrons to directly collide with a phosphor to emit light without using a conventional fluorescent lamp as a backlight light source is used. Since there is no need to generate plasma and emit ultraviolet light, luminous efficiency is high and power consumption is reduced. In addition, unlike the conventional full-surface light emission of a fluorescent lamp, light emission is performed for each pixel to be displayed, so that power consumption is further reduced and, at the same time, contrast is improved. Further, since the cold cathode capable of obtaining a large current density is used, the peak luminance can be increased and the contrast can be further improved. Further, a light source thinner than a fluorescent lamp can be obtained.

【0030】本実施形態は次のように変形して実施可能
である例えば、発光を行う際、上述の説明では、画素毎
に順次発光させていたが、全てのゲート電極36に電圧
を印加し、1本のカソード電極34上に形成された全て
の冷陰極から同時に電子を引き出して、1行毎に発光を
行う駆動を行っても良い。この駆動を行う場合には、図
2のように複数列のゲート電極36−1、36−2、…
を形成する代わりに、ゲート電極を絶縁層40上の全面
に形成しても良い。
This embodiment can be implemented by being modified as follows. For example, when light emission is performed, in the above description, light emission is sequentially performed for each pixel, but voltage is applied to all the gate electrodes 36. Alternatively, driving may be performed in which electrons are simultaneously drawn from all the cold cathodes formed on one cathode electrode 34 and light is emitted for each row. When this driving is performed, as shown in FIG. 2, a plurality of rows of gate electrodes 36-1, 36-2,.
May be formed over the entire surface of the insulating layer 40.

【0031】蛍光体46は画素電極毎に形成されていた
が、アノード電極44の全面に形成されていても良い。
また、蛍光体は、カラーフィルタ層によってカラー表示
が可能になるならば、白色発光でなくても良い。例え
ば、カラーフィルタとほぼ同色の、例えば赤、緑、青色
発光のような場合でも良いし、モノクロの画像表示装置
の場合には、緑色、橙色等の単色発光でも良い。カラー
フィルタ層は、カラー表示を行えれば、赤,緑,青以外
の色のフィルタを用いることも可能である。さらに、蛍
光体が赤,緑,青成分の色を発光すれば、カラーフィル
タは不要である。
Although the phosphor 46 is formed for each pixel electrode, it may be formed on the entire surface of the anode electrode 44.
The phosphor does not have to emit white light as long as color display is enabled by the color filter layer. For example, light emission of the same color as the color filter, for example, red, green, or blue light may be used. In the case of a monochrome image display device, single color light emission of green, orange, or the like may be used. As the color filter layer, a filter of a color other than red, green, and blue can be used as long as color display can be performed. Further, if the phosphor emits red, green and blue components, no color filter is required.

【0032】また、本実施形態は直視型の表示装置に限
らず、投射型の表示装置に適用しても良い。すなわち、
液晶プロジェクタでは光源としてハロゲンランプ等を用
いているが、このハロゲンランプの代わりに本実施形態
の光源部30を用いても良い。プロジェクタに本発明の
バックライト部を用いると、消費電力が低くなる、冷却
ファンが不要になる、装置全体の厚みが薄くなる、高輝
度の点光源も可能なため、光学設計が容易になる、画像
の歪が無い等の効果を有する。
The present embodiment is not limited to a direct-view display device, but may be applied to a projection display device. That is,
Although the liquid crystal projector uses a halogen lamp or the like as a light source, the light source unit 30 of the present embodiment may be used instead of the halogen lamp. When the backlight unit of the present invention is used for a projector, power consumption is reduced, a cooling fan is not required, the thickness of the entire apparatus is reduced, and a high-intensity point light source is also possible. It has effects such as no image distortion.

【0033】実施形態では、光の透過量を制御する光変
調器として液晶パネルを用いたが、バックライト光の透
過量を制御する複数個の画素がマトリクス状に配置さ
れ、画素毎に透過量を制御して表示を行える手段を有し
ていれば、液晶パネル以外を用いることも可能である。
例えば、PLZT(Lead Lanthanum Zirconate Titanat
e )を用いた光変調素子からなる光変調器を用いること
もできる。
In the embodiment, a liquid crystal panel is used as an optical modulator for controlling the amount of transmitted light. However, a plurality of pixels for controlling the amount of transmitted backlight are arranged in a matrix, and the amount of transmitted light is determined for each pixel. It is also possible to use a device other than the liquid crystal panel as long as it has means for controlling the display.
For example, PLZT (Lead Lanthanum Zirconate Titanat
An optical modulator composed of an optical modulation element using e) can also be used.

【0034】また、蛍光体は、白色発光を行わなくても
良く、画素に対応した色(例えば赤,緑,青)の発光を
行っても良い。この場合、色純度が悪くても良い。 (第2実施形態)図5は本発明の第1実施形態に係わる
フィールドエミッションアレイ型表示装置の構成を示す
斜視図である。本実施形態は、第1実施形態の光源部3
0の上に、液晶パネル部60の代わりに、カラー液晶シ
ャッタ100が設けられている点が、第1実施形態と異
なる。カラー液晶シャッタ100は光源部30から順
に、第1の偏光フィルタ102、画素毎の第1の液晶パ
ネル104、第2の偏光フィルタ106、画素毎の第2
の液晶パネル108、第3の偏光フィルタ110からな
る。第1の偏光フィルタ102はニュートラル偏光板で
あり、水平方向に偏光面を有するR,G,Bを透過させ
る。第2、第3の偏光フィルタ106、110はカラー
偏光板であり、第2の偏光フィルタ106は水平方向に
偏光面を有するBと垂直方向に偏光面を有するR,Gを
透過させ、第3の偏光フィルタ110は水平方向に偏光
面を有するRと垂直方向に偏光面を有するB,Gを透過
させる。第1、第2の液晶パネル104、108は、第
1実施形態の液晶パネル部60からカラーフィルタ層7
0、偏光子62、76を取り除いた構成であり、オンの
時(電圧が印加された時)には、そのままの偏光面であ
り、オフ(電圧非印加時)には偏光面を90°回転し
て、入射光を透過させる。
The phosphor may not emit white light, but may emit light of a color (for example, red, green, or blue) corresponding to the pixel. In this case, the color purity may be poor. (Second Embodiment) FIG. 5 is a perspective view showing a configuration of a field emission array type display device according to a first embodiment of the present invention. In the present embodiment, the light source unit 3 of the first embodiment is used.
This embodiment differs from the first embodiment in that a color liquid crystal shutter 100 is provided on the display panel 0 instead of the liquid crystal panel section 60. The color liquid crystal shutter 100 includes a first polarizing filter 102, a first liquid crystal panel 104 for each pixel, a second polarizing filter 106, and a second
, And a third polarizing filter 110. The first polarizing filter 102 is a neutral polarizing plate, and transmits R, G, and B having a plane of polarization in the horizontal direction. The second and third polarizing filters 106 and 110 are color polarizing plates. The second polarizing filter 106 transmits B having a plane of polarization in the horizontal direction and R and G having planes of polarization in the vertical direction. The polarizing filter 110 transmits R having a plane of polarization in the horizontal direction and B and G having planes of polarization in the vertical direction. The first and second liquid crystal panels 104 and 108 are formed by using the color filter layer 7 from the liquid crystal panel unit 60 of the first embodiment.
0, the polarizers 62 and 76 are removed. When ON (when a voltage is applied), the polarization plane remains as it is, and when OFF (when no voltage is applied), the polarization plane rotates 90 °. Then, the incident light is transmitted.

【0035】すなわち、第2実施形態は第1、第2の液
晶パネル104、108を画素毎に選択的にオン、オフ
することにより光源部30からの白色光をRGBのいず
れかの色成分に着色してカラー画像を表示する。第1、
第2の液晶パネル104、108がオン、オフの場合
は、光源から放射された白色光のうち、水平方向に偏光
面を有する成分のみが第1の偏光フィルタ102を通過
する。そして、第1の液晶パネル104はオンなので、
そのままの偏光面で通過し、第2の偏光フィルタ106
へ入射する。第2の偏光フィルタ106は水平方向に偏
光面を有する色はBのみ通過させるので、Bのみがここ
を透過し、第2の液晶パネル108へ入射する。第2の
液晶パネル108はオフであるので、ここで偏光面を9
0°回転され、垂直方向に偏光面を有するBとなり、第
3の偏光フィルタ110に入射する。第3の偏光フィル
タ110は垂直方向に偏光面を有するBを透過させるの
で、第3の偏光フィルタ110を透過する光はBとな
る。
That is, in the second embodiment, the first and second liquid crystal panels 104 and 108 are selectively turned on and off for each pixel, so that the white light from the light source unit 30 is converted into any one of RGB color components. Display a color image by coloring. First,
When the second liquid crystal panels 104 and 108 are on and off, only a component having a plane of polarization in the horizontal direction of the white light emitted from the light source passes through the first polarizing filter 102. Then, since the first liquid crystal panel 104 is on,
The light passes through the polarization plane as it is, and passes through the second polarization filter 106.
Incident on. Since the second polarizing filter 106 transmits only B having a color having a plane of polarization in the horizontal direction, only B passes through here and enters the second liquid crystal panel 108. Since the second liquid crystal panel 108 is off, the polarization plane is changed to 9 here.
The light is rotated by 0 °, becomes B having a plane of polarization in the vertical direction, and enters the third polarizing filter 110. Since the third polarizing filter 110 transmits B having a polarization plane in the vertical direction, the light transmitted through the third polarizing filter 110 becomes B.

【0036】同様に、第1、第2の液晶パネル104、
108がオフ、オンの場合は、第3の偏光板110を透
過する光はGとなり、第1、第2の液晶パネル104、
108がともにオフの場合は、第3の偏光板110を透
過する光はRとなる。
Similarly, the first and second liquid crystal panels 104,
When the switch 108 is off and on, the light transmitted through the third polarizer 110 is G, and the first and second liquid crystal panels 104 and
When both 108 are off, the light transmitted through the third polarizing plate 110 is R.

【0037】このように第2実施形態によれば、カラー
液晶シャッタの印加電圧を画像信号により変化させるこ
とで、高精細に色純度の高い単色光が取り出せるので蛍
光体をRGBに塗り分けたり、また、単色光だけが取り
出せるのでコントラストが高くとれるので、ブラックマ
トリクスを形成する必要が無く、フィールドエミッショ
ンアレイ、液晶パネルだけで解像度が決まるので、超高
精細な平面型表示装置が提供される。なお、光源部30
に起因する低消費電力、高輝度、高コントラストの特徴
は第2実施形態でも同様に達成される。第2実施形態も
第1実施形態と同様に変形して実施可能である。
As described above, according to the second embodiment, by changing the voltage applied to the color liquid crystal shutter in accordance with the image signal, monochromatic light with high color purity and high precision can be extracted. In addition, since only monochromatic light can be extracted, a high contrast can be obtained. Therefore, there is no need to form a black matrix, and the resolution is determined only by the field emission array and the liquid crystal panel. Therefore, an ultra-high definition flat display device is provided. The light source unit 30
The characteristics of low power consumption, high brightness, and high contrast resulting from the above are similarly achieved in the second embodiment. The second embodiment can be modified and implemented similarly to the first embodiment.

【0038】[0038]

【発明の効果】以上説明したように本発明の画像表示装
置によれば、エネルギ変換効率が基本的に100%であ
る量子力学的トンネル効果を用いて冷陰極から放出され
た電子を蛍光体に衝突させて生じた光を、画像表示装置
の光源として用いている。従って、プラズマを生成せず
に電子を直接蛍光体に衝突させて発光を行っているの
で、発光が高効率で行われる。また、表示を行う画素に
対応した部位の冷陰極から電子を順次放出させて発光を
行うので光の利用効率が高く、消費電力が低くなる。
As described above, according to the image display device of the present invention, the electrons emitted from the cold cathode by using the quantum mechanical tunnel effect whose energy conversion efficiency is basically 100% are converted to the phosphor. Light generated by the collision is used as a light source of the image display device. Therefore, since light is emitted by directly colliding electrons with the phosphor without generating plasma, light is emitted with high efficiency. In addition, since light is emitted by sequentially emitting electrons from the cold cathode at a portion corresponding to a pixel to be displayed, light use efficiency is high and power consumption is low.

【0039】また、冷陰極を用いているため、電子ビー
ム電流量がきわめて大きくとれ、また微小な電子ビーム
を形成できるため画面の所望の点や領域を明るく発光さ
せ、ピーク輝度、コントラスト比を高くすることが可能
になる。
Further, since a cold cathode is used, the amount of electron beam current can be extremely large. Also, since a minute electron beam can be formed, a desired point or area on the screen is illuminated brightly, and the peak luminance and the contrast ratio are increased. It becomes possible to do.

【0040】さらに、蛍光面を必ずしも赤、緑、青の3
色に塗り分ける必要が無く、微小冷陰極のミクロンオー
ダの小ささと相まって、高精細の画像表示素子が得られ
る。本発明は上述した実施形態に限定されず、種々変形
して実施可能である。
Furthermore, the fluorescent screen is not necessarily red, green and blue.
There is no need to apply different colors, and a high-definition image display device can be obtained in combination with the micron-sized small cold cathode. The present invention is not limited to the embodiments described above, and can be implemented with various modifications.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】バックライト付き液晶表示装置の従来例を示す
図。
FIG. 1 is a diagram showing a conventional example of a liquid crystal display device with a backlight.

【図2】本発明による平板型表示装置の第1実施形態と
しての液晶表示装置の構成を示す分解斜視図。
FIG. 2 is an exploded perspective view showing a configuration of a liquid crystal display device as a flat panel display device according to a first embodiment of the present invention.

【図3】第1実施形態の冷陰極アレイの製造方法を説明
するための図。
FIG. 3 is a diagram for explaining a method of manufacturing the cold cathode array according to the first embodiment.

【図4】第1実施形態の冷陰極アレイの製造方法を説明
するための図。
FIG. 4 is a diagram illustrating a method for manufacturing the cold cathode array according to the first embodiment.

【図5】本発明による表示装置の第2実施形態としての
フィールドエミッションアレイ型表示装置の構成を示す
分解斜視図。
FIG. 5 is an exploded perspective view showing a configuration of a field emission array type display device as a display device according to a second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

30…光源部 60…液晶パネル部 32…ガラス基板 34−1,34−2…カソード電極 40…絶縁層 36−1、36−2、36−3…ゲート電極 38…冷陰極 42…ガラス板 44…アノード電極 46−1−1、46−1−2、46−2−1…蛍光体 Reference Signs List 30 light source unit 60 liquid crystal panel unit 32 glass substrate 34-1, 34-2 cathode electrode 40 insulating layer 36-1, 36-2, 36-3 gate electrode 38 cold cathode 42 glass plate 44 ... Anode electrode 46-1-1, 46-1-2, 46-2-1 ... Phosphor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI G09G 3/36 G09G 3/36 H01J 31/12 H01J 31/12 C ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI G09G 3/36 G09G 3/36 H01J 31/12 H01J 31/12 C

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数の光源素子からなる光源と、 ここで、各光源素子は電界放出型の冷陰極と、 前記冷陰極に対向して配置されたアノード電極と、 前記アノード電極の冷陰極側の面に形成され、前記冷陰
極からアノード電極に向かって放出された電子により発
光する蛍光体とからなり、 前記光源素子からの光が入射され、各光源素子からの光
の透過量を調整する光変調器とを具備する平板型表示装
置。
1. A light source comprising a plurality of light source elements, wherein each light source element is a field emission cold cathode, an anode electrode disposed opposite to the cold cathode, and a cold cathode side of the anode electrode. And a phosphor that emits light by electrons emitted from the cold cathode toward the anode electrode, and receives light from the light source elements to adjust the amount of light transmitted from each light source element. A flat panel display device comprising an optical modulator.
【請求項2】 前記蛍光体は白色、または表示3原色の
いずれかの色で発光し、 前記光変調器は、 前記光源素子からの光が入射され、第1の直線偏光面を
有する第1の偏光子と、 前記第1の偏光子からの光が入射され、表示するデータ
に応じて入射光の偏光面を所定角度だけ回転する光変調
層と、 前記光変調層からの光が入射され、入射光を表示3原色
のいずれかの色に着色するカラーフィルタと、 前記カラーフィルタからの光が入射され、前記第1の直
線偏光面と前記所定角度だけ異なる第2の直線偏光面を
有する第2の偏光子とを具備することを特徴とする請求
項1に記載の平板型表示装置。
2. The light emitting device according to claim 1, wherein the phosphor emits light in one of white and three primary colors of display, and the light modulator receives light from the light source element and has a first linear polarization plane. And a light modulating layer that receives light from the first polarizer, rotates a polarization plane of the incident light by a predetermined angle according to data to be displayed, and receives light from the light modulating layer. A color filter for coloring incident light into any one of the three primary colors of display; and a second linear polarization plane to which light from the color filter is incident and different from the first linear polarization plane by the predetermined angle. The flat panel display according to claim 1, further comprising a second polarizer.
【請求項3】 前記蛍光体は表示3原色のいずれかの色
で発光し、 前記光変調器は、 前記光源素子からの光が入射され、第1の直線偏光面を
有する第1の偏光子と、 前記第1の偏光子からの光が入射され、表示するデータ
に応じて入射光の偏光面を所定角度だけ回転する光変調
層と、 前記光変調層からの光が入射され、前記第1の直線偏光
面と前記所定角度だけ異なる第2の直線偏光面を有する
第2の偏光子とを具備することを特徴とする請求項1に
記載の平板型表示装置。
3. The first polarizer having a first linear polarization plane, wherein the phosphor emits light in one of the three primary colors of display, and the light modulator receives light from the light source element. A light modulating layer that receives light from the first polarizer, rotates a polarization plane of the incident light by a predetermined angle according to data to be displayed, and receives light from the light modulating layer, The flat panel display according to claim 1, further comprising: a first polarizer having a first linear polarization plane and a second polarizer having a second linear polarization plane different by the predetermined angle.
【請求項4】 前記蛍光体は白色発光し、 前記光変調器は、 前記光源素子からの光が入射され、全部の色成分につい
て第1の直線偏光面、または第1の直線偏光面と所定角
度異なる第2の直線偏光面を有する第1の偏光フィルタ
と、 前記第1の偏光子からの光が入射され、表示するデータ
に応じて入射光の偏光面を前記所定角度だけ回転する第
1の光変調層と、 前記第1の光変調器からの光が入射され、一部の色成分
について第1の直線偏光面を有し、残りの色成分につい
て第2の直線偏光面を有する第2の偏光フィルタと、 前記第2の偏光フィルタからの光が入射され、表示する
データに応じて入射光の偏光面を所定角度だけ回転する
第2の光変調層と、 前記第2の光変調器からの光が入射され、一部の色成分
について第1の直線偏光面を有し、残りの色成分につい
て第2の直線偏光面を有する第3の偏光フィルタとを具
備することを特徴とする請求項1に記載の平板型表示装
置。
4. The phosphor emits white light, and the light modulator receives light from the light source element, and sets a first linear polarization plane or a first linear polarization plane with respect to all color components. A first polarization filter having a second linear polarization plane having a different angle; a first polarization filter that receives light from the first polarizer and rotates the polarization plane of the incident light by the predetermined angle according to data to be displayed; A light modulating layer, light from the first light modulator being incident thereon, having a first linear polarization plane for some color components, and a second linear polarization plane for the remaining color components. A second light modulation layer that receives light from the second polarization filter and rotates a polarization plane of the incident light by a predetermined angle according to data to be displayed; and the second light modulation. Light from the vessel is incident and the first linear polarization plane for some color components The flat panel display device according to claim 1, further comprising: a third polarization filter having a second linear polarization plane for the remaining color components.
【請求項5】 前記所定角度は90°であることを特徴
とする請求項2、請求項3、請求項4のいずれか1に記
載の平板型表示装置。
5. The flat panel display according to claim 2, wherein the predetermined angle is 90 °.
【請求項6】 前記第2の偏光フィルタは青成分に対し
て水平偏光面を有し、赤、緑成分に対しては垂直偏光面
を有し、 前記第3の偏光フィルタは赤成分に対して水平偏光面を
有し、青、緑成分に対しては垂直偏光面を有することを
特徴とする請求項4に記載の平板型表示装置。
6. The second polarization filter has a horizontal polarization plane for the blue component, has a vertical polarization plane for the red and green components, and the third polarization filter has a horizontal polarization plane for the red component. 5. The flat panel display device according to claim 4, wherein the display device has a horizontal polarization plane and a vertical polarization plane for blue and green components.
【請求項7】 前記光変調層は液晶からなることを特徴
とする請求項2、請求項3、請求項4のいずれか1に記
載の平板型表示装置。
7. The flat panel display according to claim 2, wherein the light modulation layer is made of liquid crystal.
【請求項8】 前記光変調層はPLZT(Lead Lanthan
um Zirconate Titanate )からなることを特徴とする請
求項2、請求項3、請求項4のいずれか1に記載の平板
型表示装置。
8. The light modulation layer is formed of a PLZT (Lead Lanthan).
um Zirconate Titanate), the flat panel display device according to any one of claims 2, 3 and 4.
【請求項9】 前記光変調層はTFT型あるいはTFD
型のスイッチング素子を用いたアクティブマトリクス駆
動手段により駆動されることを特徴とする請求項2、請
求項3、請求項4のいずれか1に記載の平板型表示装
置。
9. The light modulation layer is a TFT type or a TFD.
5. The flat panel display device according to claim 2, wherein the flat panel display device is driven by active matrix driving means using a switching element of a type.
【請求項10】 前記光変調層は単純マトリクス駆動手
段により駆動されることを特徴とする請求項2、請求項
3、請求項4のいずれか1に記載の平板型表示装置。
10. The flat panel display device according to claim 2, wherein said light modulation layer is driven by a simple matrix driving means.
【請求項11】 前記光源素子のそれぞれは多数のフィ
ールドエミッション冷陰極を具備することを特徴とする
請求項1、請求項2、請求項3、請求項4のいずれか1
に記載の平板型表示装置。
11. The light source device according to claim 1, wherein each of the light source devices includes a plurality of field emission cold cathodes.
4. The flat panel display device according to 1.
【請求項12】 前記光源と前記光変調器とを連動して
駆動する手段をさらに具備することを特徴とする請求項
1乃至請求項11のいずれか1に記載の平板型表示装
置。
12. The flat panel display device according to claim 1, further comprising: means for driving the light source and the light modulator in conjunction with each other.
【請求項13】 前記駆動手段は前記光源と前記光変調
器を前記光源素子毎に駆動することを特徴とする請求項
12に記載の平板型表示装置。
13. The flat panel display according to claim 12, wherein the driving unit drives the light source and the light modulator for each of the light source elements.
【請求項14】 前記駆動手段は前記光源と前記光変調
器を前記光源素子の列毎に駆動することを特徴とする請
求項12に記載の平板型表示装置。
14. The flat panel display according to claim 12, wherein the driving unit drives the light source and the light modulator for each column of the light source elements.
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