JPH10508120A - 電界エミッタ液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 フィールドエミッタアレイ（１００）により照明される画素を有する液晶表示装置。フィールドエミッタアレイは各々の画素を個別に照明するために利用されても良く、あるいは、単色であれ、カラーであれ、表示装置全体を照明するためのバックライトランプであっても良い。アクティブマトリクス又は受動形態であるフィールドエミッタアレイバックライト照明液晶表示装置は、蛍光ランプと比べて、より小形であり、高い発光効率を示し、より輝度が高く、寿命も長い。フィールドエミッタアレイは、また、液晶表示装置に対して様々な色の光を供給できるので、フィールドエミッタアレイと比べて色を鈍くしてしまうカラーフィルタを使用する必要がない。各カラーフィルタは受け取る光の三分の二を吸収する。カラーフィルタ液晶カラー表示装置は、フィールドエミッタアレイ液晶表示装置と比較して色度と純度の低い色を示す。

Description

【発明の詳細な説明】 電界エミッタ液晶表示装置 発明の背景 本発明は表示装置に関し、特にアビオニクス用表示装置に関する。さらに特定 すれば、本発明は、電力消費が少なく且つ分解能と輝度が高いフラットパネル液 晶表示装置に関する。 利用可能な電子表示装置のうち、最新のアビオニクス用表示装置に要求される 上記の特徴に適合するものはない。陰極線管（ＣＲＴ）は高い発光効率を有し、 コントラスト比にすぐれ、観察角度の点でもすぐれている。ところが、ＣＲＴの 欠点は電子銃が大型であることと、偏向増幅器が使用する電力が多いことの２つ である。平面ＣＲＴを開発するために、長年にわたり多くの労力が費やされた。 開発における２つの方式は、第１に、電子銃を陰極線管の面と平行になるように 折りたたむ方式と、第２に、面陰極及びグリッドシステムによって画素ごとに電 子ビームを発生する方式である。これらの方式のうち、第１のものはＳＯＮＹ ＷＡＴＣＨＭＡＮで実現され、第２のものはＩＳＥの真空蛍光表示装置（ＶＦＤ ）で使用された。これらは、上記のような方式を商用に適用して成功した唯一の 例であった。 その他には、面陰極として円錐形電界エミッタアレイ（ＣＦＥＡ）を使用する ことも提示されている。しかしながら、ＶＦＤとＣＦＥＡは、共に、高電圧陽極 回路を採用することにより陰極線ルミネセンスを得ることができる発光効率の高 い蛍光体を使用していない。ＣＦＥＡ装置の場合、エミッタ先端の電界形成と、 電子により表面から脱着される粒子によるエミッタ浸食とに起因する信頼性の問 題があるため、高電圧陽極を使用できない。 輝度が高く、発光効率が高く且つ観察角度にすぐれているなどの陰極線ルミネ センスの利点を保ちつつ、小型で薄く、ランダムにアドレス可能であり、消費電 力が少ないという特徴を有する装置が必要とされる。 発明の概要 本発明は表示装置において望まれる上記の特徴の全てを提供する。これは、１ つ又は複数の陰極線ルミネセンス画面に対する電子源としてマトリクスアドレス 可能（液晶画素ごとに個別のランプとして機能する場合）薄膜エッジ電界エミッ タの二次元アレイを有する薄膜エッジ電界エミッタアレイ（ＦＥＡ）ランプを備 えた液晶表示装置である。以前の電界エミッタアレイと比較した場合の本発明の ランプの利点は、エミッタの曲率半径が膜蒸着によって決まるために、均一性が 増し且つ電流密度が増加することと、電流バイアス用の直列抵抗器を実現するの が容易になったことと、製造コストを低減させる集積回路（ＩＣ）及びマイクロ 加工プロセスに基づく製造工程であることと、信頼性と歩留まりを向上させるオ ンチップ合焦電極を使用することによりエミッタの焼損が排除されることと、高 電圧蛍光体の使用によって発光効率が高くなることである。 本発明のその他の利点は、電圧の上昇に伴って電子放出電流が指数関数をもっ て増加し、その結果、薄膜エッジエミッタ及び高電圧蛍光体の使用によって高い 輝度と、大きなダイナミックレンジと、高い相互コンダクタンスが得られるため に、輝度とコントラストが高いことである。また、各々の液晶画素は１００を越 える放出エッジを有する電界エミッタアレイランプから構成されており、そのた め、高度の冗長性が得られるので、製造時の歩留まりが高くなる。画面電圧が１ ５キロボルト、発光効率は２０ルーメン／ワットであると仮定すると、１０００ ｆＬの輝度に対して要求される電流密度は５μＡ／cm²未満であるにすぎない。 電流等化抵抗素子は１回の障害がランプ又はランプの列をプルダウンするのを阻 止するので、十分な欠陥許容度をもつ電界エミッタアレイランプ液晶表示装置製 造プロセスが実現される。 アレイランプのエッジエミッタは、電界形成や粒子によって誘起される脱着エ ミッタ浸食の不都合な影響を受けない。従って、高電圧蛍光体を使用しても、信 頼性の問題は起こらない。このため、より効率の良い蛍光体を使用できるので、 同じ輝度であっても、より低い電力での動作が可能になり、放出される電子を高 い分解能で近接集束できる。高電圧蛍光体はそれほど電流を必要とせず、発光効 率の高い蛍光体によって電力消費量が少なくなるので、このような蛍光体の寿命 は長い。 電界エッジエミッタアレイは、単色液晶表示装置又はカラーフィルタを有する カラー液晶表示装置において、通常の蛍光ランプの代わりに液晶表示装置用のバ ックライトとして機能するランプである。電界エミッタアレイのそのような用途 は、アクティブマトリクス液晶表示装置並びに画素スイッチング薄膜トランジス タをもたない受動形表示装置であろう。 電界エミッタアレイランプは、１５０〜２５０フット・ランバートの表示輝度 を発生するために５０００フット・ランバートの明るさを要求するアビオニクス 用表示装置のバックライトを構成する能力を有する。現在の一般的なバックライ ト技法は、すぐれた均一性を得るために反射体、コリメータ及びディフューザな どの光学素子を必要とする管状蛍光ランプであるが、１ワット当たり１０ルーメ ン未満の低い発光効率を有する大型のバックライトになってしまう。しかしなが ら、中空の陰極を有する高価な輝度の高い平坦な蛍光ランプは光学素子のいくつ かを使用せずに済み、１ワット当たり１６ルーメンの発光効率と、３０００フッ ト・ランバートの輝度を有することができる。しかし、輝度の高い蛍光ランプは 、陰極の浸食が重大であるために、通常はわずか１０００時間の寿命しかもって いない。蛍光バックライトは、通常は、耐えがたいほどの効率の低い放電を回避 するようにコールドスポット温度を摂氏約４３度に調整するために、熱電装置と 温度制御装置を必要とする。アビオニクス用及び宇宙用の液晶表示装置で使用さ れる蛍光ランプはコールドスポット温度を調整するために熱電装置と温度制御装 置を必要とし、また、蛍光ランプを低温で始動できるようにするため、ヒータと 制御装置を必要とする。さらに、調光のために安定回路が必要であり、照明の均 一性を得るためにディフューザが必要であるので、このランプの輝度は低く、発 光効率も低い。 電界エミッタアレイのバックライト又はランプは、蛍光バックライトでは必要 なディフューザを含む光学素子や、冷却装置及び加熱装置を必要としない。電界 エミッタアレイは、電界エミッタの相互コンダクタンスが高いために、単純な調 光制御回路を有する。電界エミッタアレイでは、蛍光ランプと比べて寿命は長く 、信頼性は高い。電界エミッタアレイランプと、蛍光ランプは、それぞれ、液晶 表示装置に設けられるディフューザの後で５０００フット・ランバートと、３０ ００フット・ランバートを示し、１２．５ワットと、１８ワットの使用で、１ワ ット当たり２５ルーメンと、９ルーメンの発光効率である。 図面の簡単な説明 図１は、電界エミッタアレイバックライトを有する液晶表示装置を示す。 図２は、３色電界エミッタアレイバックライト液晶表示装置を順序付けするた めの電子回路を示すブロック線図である。 図３は、個別画素電界エミッタ照明方式を示す。 図４は、３色電界エミッタ画素照明パターンを表わす。 図５ａは、３色単一画素電界エミッタ光を示す図である。 図５ｂは、３色電界エミッタ順序付けストリップ構成を示す。 図５ｃは、３色電界エミッタ加法混色ストリップ構成を示す。 図６は、マルチドメインハーフトーングレイスケール表示装置の製造時に使用 される４つの部分画素を伴う画素の概略図を示す。 図７ａは、様々な大きさの制御コンデンサを伴う部分画素を有する画素の切取 り図である。 図７ｂは、図７ａの画素の電気等価回路である。 図８は、基本くしの歯形エッジ電界エミッタを示す。 図９ａ及び図９ｂは、エミッタの縁部を示す。 図１０は、エミッタの斜視図を示す。 図１１及び図１２は、別の種類のエミッタの図を示す。 図１３は、エミッタの側面切取り図である。 図１４は、図６の横断面図である。 図１５ａ〜図１５ｃは、エミッタの３つのくし形構造を示す。 図１６は、エミッタのアレイレイアウトを表わす。 図１７は、薄膜エッジエミッタの横断面図である。 図１８は、液晶表示装置における電界エミッタの場所を示す。 図１９は、液晶画素の個別ランプとして使用される電界エミッタアレイの構造 の一部である。 図２０は、電界エミッタの微細構造の斜視図である。 図２１は、電界エミッタアレイの製造のフローチャートである。 図２２は、積層エミッタ構造を示す。 図２３は、二重制御電極エミッタ構造を示す。 図２４は、単一制御電極エミッタ構造を示す。 図２５は、電界エミッタと同じ基板上に個別低電圧蛍光画面を有する平面薄膜 エッジ電界エミッタを表わす。 実施形態の説明 図１では、電界エッジエミッタアレイは、単色液晶表示装置又は複数のカラー フィルタを有するカラー液晶表示装置において、通常の蛍光ランプの代わりに、 液晶表示装置１３４のバックライト１３０として機能するランプである。電界エ ミッタアレイのこのような用途は、アクティブマトリクス液晶表示装置並びに画 素スイッチング薄膜トランジスタをもたない受動形表示装置であろう。 カラーフィルタをもたないカラー液晶表示装置を実現するために、いくつかの 電界エミッタアレイをバックライトとして使用しても良い。たとえば、図２では 、赤，緑，青をそれぞれ発するバックライト１４１，１４２及び１４３としての ３つの電界エミッタアレイは、画素アドレス指定用電子回路１３８から信号を受 信する順序付け用電子回路１３６により、画素１３５の切り替えと同期して液晶 表示装置１３４による画像を受け、フルカラー表示を得る。適用可能な順序付け 方式とアドレス指定方式の分類は当該技術に含まれている。画素アドレス指定用 電子回路１３８は、画像データ源１４０からの画像を表示するために画素１３５ のスイッチングを実行する列アドレス信号及び行アドレス信号を発生する。赤色 バックライト１４１は赤色の画像テンプレートを表示するときにオンし、緑色バ ックライト１４２は緑色の画像テンプレートを表示するときにオンし、青色バッ クライト１４３は青色の画像テンプレートを表示するときにオンする。画像テン プレートは１つのフレームの三分の一ずつを変化させる。フレーム周波数は毎秒 ６０ヘルツである。従って、１秒の１／１８０の時間だけ各テンプレートは存在 し、各々のバックライトはオンしている。赤色テンプレートと、緑色テンプレー トと、青色テンプレートが一順すると、フルカラー画像が生成される。 図５ｂは、図２に類似する順序付けストリップ構成である。しかしながら、バ ックライト１４１，１４２及び１４３の形態が図５ｂにおいては図２のバックラ イトと同様に順序付けされるストリップの形態をとっているという点で異なる。 電界エミッタのストリップ１４１，１４２及び１４３は、図２のシステムに関し て説明したようなテンプレートのシーケンスに従って、赤，緑，青の光を一度に １色のみそれぞれ射出する。ストリップは基板上に液晶パネル１３４と平行に、 それと隣接して位置していても良い。設計の都合で、ストリップをパネル１３４ の画素１３５の列又は行と同じ方向に整列させても良い。ストリップが列と整列 されていても、又は行と整列されていても、ストリップの幅は列又は行と同じ大 きさでなくとも良い。ストリップの幅は列又は行の幅の２倍までの幅であれば良 い。「オン」状態である電界エミッタアレイストリップの光は、それぞれのテン プレートの持続時間中にパネル１３４の全体が１つの色で点灯されるように、あ ふれる（ｓｐｉｌｌ ｏｖｅｒ）ものと予期される。１色のストリップ光が射出 されているときにパネル１３４の全体を一様に点灯するように光をその他の列又 は行へ拡散又は散布するために、電界エミッタアレイストリップとパネル１３４ との間にディフューザ層１４５が挿入されている。 図５ｃには、液晶表示装置１３４の電界エミッタアレイ加法混色ストリップ構 成を示す。ストリップ１４１，１４２及び１４３はパネル１３４の画素の列又は 行のいずれかと整列されれば良い。電界エミッタアレイストリップは、パネル１ ３４と平行であり且つそれに隣接する基板の上にあっても良い。順序付けストリ ップ構成の場合と同様にあふれ又は漏話を許容しえないので、ストリップ１４１ ，１４２及び１４３は画素１３５の列又は行と同じ幅を有していなければならな い。射出された光が対応するストリップと整列されている画素１３５の列又は行 にのみ達するようにそのストリップの光をコリメートするために、電界エミッタ アレイストリップ基板とパネル１３４との間に光コリメート層１４６が挿入され ている。全てのストリップ１４１，１４２及び１４３は電源１４８に接続し、液 晶表示パネル１３４が「オン」状態である全ての時間にわたって光を発する。３ 色の３つの画素１３５は加法混色されて、カラー表示装置に各々のカラースポッ トを生成する。画素１３５はパネル１３４を介する光の通過を制御する。 さらに、電界エッジエミッタアレイはカラー液晶表示装置１３４を照明する個 々の画素１３５の不可分の一部となっている。カラーフィルタの代わりに、各画 素１３５は、図３に示すように、その画素に近接する少なくとも１つの電界エミ ッタアレイ又はバックライト（赤色）１４１，（緑色１４２）又は（青色）１４ ３を有する。所定画素の１つの辺に隣接する各画素１３５は、所定画素の電界エ ミッタアレイとは異なる色の電界エミッタアレイを有する。たとえば、図４にお いて、赤色電界エミッタアレイを有する中央の画素は青色電界エミッタアレイを 有する２つの画素と、緑色電界エミッタアレイを有する２つの画素とに隣接して いる。所定の色について電界エミッタアレイからの光の色を正しく混合させるた めに、赤，緑，青の３つの画素をそれぞれの比例量でターンオンする。あるいは 、図２の３色バックライト構成と同様に、色に応じて画素１３５のランプを順次 動作させても良い。各画素の領域内に赤，緑，青の光の電界エミッタを有する別 の方式もある。光の輝度と画像の制御を行い、さらに多くの効果を得るために、 各々の電界エミッタアレイを対応する画素と同期して制御し、スイッチングして も良い。 前述のように画素ごとに１つの電界エミッタアレイしかないであろうが、電界 エミッタアレイの光が隣接する画素へもあふれるように電界エミッタの光を関連 する画素に対して製造できるので、表示装置に所望のカラースポットを生成する ために３つの画素をスイッチオンするのではなく、所定の１つの画素について電 界エミッタアレイを組合わせてスイッチオンして、特定の１色を生成しても良い 。 別の構成は、図５ａのように、各画素領域の中に２つ以上の電界エミッタアレ イが存在するという構成である。たとえば、赤，青及び緑のような３つの異なる 色の光、あるいは赤，青及び／又は緑を除く複数の色の他の何らかの組合わせを 発生することができるように、画素ごとに少なくとも３つの電界エミッタアレイ があっても良い。その場合、画素ごとに、画素と電界エミッタアレイに接続する 行アドレス線及び列アドレス線により指示される通りに、所望の又は必要な画素 色を提供するために、電界エミッタアレイは対応する画素と共に適切にスイッチ ングされれば良い。 電界エミッタアレイの画素色照明は単色（すなわち、カラーフィルタをもたな い）グレイスケール液晶表示装置に適用可能である。電界エミッタアレイは基板 上に別個に製造でき、電界エミッタアレイ色照明液晶表示装置を得るために、そ れらを液晶表示装置と近接させても良い。一方、電界エミッタアレイと液晶表示 装置を周知の集積回路技法を使用して１つのユニットとして一体に製造しても良 い。 現在の電界エミッタアレイランプ技法を適用できる液晶表示装置は、アクティ ブマトリクス表示装置並びにバッシブマトリクス表示装置である。アクティブマ トリクス形表示装置は、特徴として、性能向上を目的として各画素をスイッチオ ン，スイッチオフする薄膜トランジスタを有する。しかしながら、パッシブマト リクス液晶表示装置の場合と同様に、トランジスタなしで直接に各画素をスイッ チングしても良い。 図６，図７ａ及び図７ｂは、マルチドメインハーフトーン表示装置の画素１３ ５の１例を示す。まず最初に、約４３ミルの厚さの第１のガラス基板１８６の上 に、制御コンデンサを伴うハーフトーン部分画素を有する薄膜トランジスタ（Ｔ ＦＴ）アレイを製造する。部分画素１６２，１６３，１６４及び１６５の制御コ ンデンサＣ₁，Ｃ₂，Ｃ₃及びＣ₄は、部分画素１６２，１６３，１６４及び１６５ を規定する第１の酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）電極１６１（ＴＦＴのドレイン １６０に接続している）と第２のＩＴＯ電極１６７との重なり合いの面積を変化 させることによって製造される。第１のＩＴＯ層１６１と第２のＩＴＯ層１６７ は約１０００オングストロームの厚さであり、制御コンデンサ誘電体１９２によ って分離されている。任意に、ＩＴＯ層１６１をＩＴＯ層１６７の＃１の部分画 素１６２の部分に接続するビア１６６（図６に示す）が設けられる。このビア接 点１６６は、部分画素１６２をターンオンするために、ＩＴＯ層１６１とＩＴＯ 層１６７の部分画素１６２の部分との間のキャパシタンスＣ₁に従うのではなく 、ＴＦＴからのデータ電圧の全てを＃１の部分画素１６２に印加させる。ビア１ ６６は制御コンデンサＣ₁を短絡する。誘電体層１９２は約５０００オングスト ロームの厚さであり、二酸化シリコンから製造されている。 図７ｂの等価回路１９６のキャパシタンスＣ_LCは、第１の基板１８６上の個々 の部分画素電極として機能する第２のＩＴＯ層１６７と、図７ａの誘電体として の液晶材料１９０を伴う第２のガラス基板１８８上の共通電極として機能する第 ２のＩＴＯ層１９４との間のキャパシタンスである。第２のガラス基板１８８は 約４３ミルの厚さを有し、共通電極層１９４は約１０００オングストロームの厚 さを有する。白色電界エミッタアレイバックライトを利用する場合、構造１８４ がカラー表示のためのものであれば、第２のガラス基板１８８と電極１９４との 間にカラーフィルタアレイ１６９がある。この場合、カラーフィルタアレイ１６ ９は約２〜３ミクロンの厚さであり、赤，緑及び青の染料を含有するポリイミド から形成されている。液晶材料１９０には、それぞれが約５００〜１０００オン グストロームの厚さである第１及び第２のポリイミドアライメント層１９５及び １９７が密接に接している。第１のポリイミドアライメント層１９５はＩＴＯ層 １６７の上に形成され、第２のポリイミドアライメント層１９７は共通電極ＩＴ Ｏ層１９４の上に形成されている。アライメント層１９５及び１９７の間の、液 晶材料１９０から離れて、層１９５及び１９７の離間距離を設定し且つ液晶材料 １９０のためのスペースを維持する支柱，円筒又は球などのスペーサ２１３が配 置されている。第１のＩＴＯ層１６１は、ＴＦＴ２３０と共に、第１のガラス基 板１８６の一方の面に形成される。第１のガラス基板１８６の他方の面には第１ の補償又は遅延膜又は層１９９が形成されている。第１の補償層１９９の上に第 １の偏光子２０１が形成される。第２のガラス基板１８８の上には、第２の補償 又は遅延膜又は層２０３が形成される。この補償層２０３の上には第２の偏光子 ２０５が配置されている。第２の偏光子２０５の上に反射防止及び／又は電磁干 渉防止層２０７が形成される。光を表示装置１８４を経て層２０１，１９９，１ ８６，１６１，１９２，１６７，１９５，１９０，１９７，１９４，１６９，１ ８８，２０３，２０５及び２０７を介し、観察者に到達させるために、バックラ イト１４１，１４２及び／又は１４３が第１の偏光子２０１に近接して配置され ている。 グレイスケール能力の構成を含めて、液晶表示装置の構成と、いくつかの製造 技法は以下に挙げる米国特許の中に開示されている：（１）１９８９年６月２０ 日発行、名称「Ａｐｐａｒａｔｕｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｐｒｏｖ ｉｄｉｎｇ ａ Ｇｒａｙ Ｓｃａｌｅ Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ ｉｎ ａ Ｌ ｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ ｕｎｉｔ」のＡｎｔｈｏｎｙ Ｂｅｒｎｏｔ他による米国特許第４，８４０，４６０号；（２）１９９２年６月 ３０日発行、名称「Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ ｗｉｔｈ Ｓｕｂ−Ｐｉｘｅｌｓ」のＫａｌｌｕｒｉ Ｓａｒｍａによる米国特許第５， １２６，８６５号；（３）１９９２年１１月１０日発行、名称「Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｂａｃｋｐｌａｎ ｅｓ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ Ｒｅｄｕｎｄａｎｔ Ｇａｔｅ Ｌｉｎｅｓ ａｎ ｄ Ｄｉｓｐｌａｙｓ Ｍｏｄｅ ｔｈｅｒｅｂｙ」のＳｃｏｔｔ Ｈｏｌｍｂ ｅｒｇによる米国特許第５，１６２，９３１号；（４）１９９３年３月２日発行 、名称「Ａｃｔｉｖｅ Ｍａｔｒｉｘ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓ ｐｌｅｙ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｇｒａｙｓｃａｌｅ」のＫａｌｌ ｕｒｉ ｓａｒｍａによる米国特許第５，１９１，４５２号；（５）１９９３年 ４月２０日発行、名称「Ａｐｐａｒａｔｕｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｐｒｏｖｉｄｉｎｇ ａ Ｇｒａｙ Ｓｃａｌｅ ｉｎ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙ ｓｔａｌ Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｉｓｐｌａｙｓ」のＫａｌｌｕｒｉ Ｓａ ｒｍａによる米国特許第５，２０４，６５９号；（６）１９９３年１１月２日発 行、名称「Ｓｉｎｇｌｅ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｑｕａｒｔ ｚ」のＫａｌｌｕｒｉ他による米国特許第５，２５８，３２３号；（７）１９９ ４年９月６日発行、名称「ＳＯＩ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏ ｎ」のＫａｌｌｕｒｉ Ｓｈａｒｍａ〔ｓｉｃ〕他による米国特許第５，３４４ ，５２４号；及び（８）１９９４年１月２５日発行、名称「Ｈｉｇｈ Ｍｏｂｉ ｌｉｔｙ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｄｒｉｖｅｒｓ ｆｏｒ Ａｃｔｉｖｅ Ｍ ａｔｒｉｘ Ｄｉｓｐｌａｙｓ」のＫａｌｌｕｒｉ Ｓａｒｍａによる米国特許 第５，２８１，８４０号。尚、これらの特許は参考として本出願の中に取り入れ られている。ここで挙げた上記の特許は、本出願の中に記載されている本発明と 同じ譲受人に譲渡されている。 図８は、液晶表示装置用の電界エミッタアレイランプで使用可能である基本く しの歯形エッジ電界エミッタ２０を示す。エミッタ２０はリード導体１を有し、 外部電圧源と電気的に接続し、抵抗素子５と、電気接点２の導電素子６とを介し てエミッタ構造３と接触している。リード導体１は物理的には抵抗素子５のみと 接触しているのが好ましい。 エミッタ構造３のエミッタエッジ４は複数のくし形素子ｅ₁…ｅ_nに分割され ている。エミッタエッジを分割すると、焼損の問題を排除するのに有用である。 エッジの長さを局限することにより、焼損の拡張は防止され、その問題は元のく し形素子に限定される。 抵抗膜５は代表的には窒化タンタル又はポリシリコンであるが、それには限定 されず、薄膜構成技法によって、印加される抵抗がエミッタエッジ４と直列にな るようにエミッタ構造３と接触する状態に形成される。抵抗膜は鋭い先端からエ ミッタエッジへの過剰な直流（Ｄ．Ｃ．）放出電流又は漂遊容量からの制御不可 能な放電を制限する働きをする。 導電膜６と、酸化物又は窒化物のいずれであっても良い絶縁体１１も、それら と抵抗膜５が互いに平行となるように、薄膜技法によって抵抗膜５の上に積層さ せることにより得られる。抵抗膜５と、絶縁体１１と、導電膜６は、一体となっ て、リード導体１を介する交流（Ａ．Ｃ．）の高周波数バイパスを形成するコン デンサとして作用する。このコンデンサは、限流負荷線が非常に小さな抵抗器に であるように、高周波数マイクロ波信号の増幅を可能にし、それにより、増幅器 の利得を大幅に増加させる。これは、直流電流がエミッタを損傷する可能性が抵 抗器により制限されるためと；バイパスコンデンサは高周波数信号がエミッタを 通過するときの別の経路を形成するためである。 図９ａ及び図９ｂは２つのエミッタエッジ６１及び６２をそれぞれ示しており 、矢印はそれぞれのエッジにおける電子の流れを指示する。エッジ６１の角部は 電子放出の集中を招き、故障を発生しがちであるため、隆起形のエッジ６２が現 時点では好ましい。 図１０は、図８に示したエミッタの斜視図を示す。符号７で示す構造は支持層 として作用する。この図には、絶縁基板層１２と、上部制御電極８及び下部制御 電極９も見えている。制御電極は、陽極１０と電子を放出する陰極４との間の電 流の流れを制御する側方ゲートとして動作する。 図１１及び図１２は、第２の種類のエミッタの平面図と斜視図をそれぞれ示す 。この構成においては、エミッタ構造全体かくし形素子４に分割されている。各 々のくし形素子ｅ₁…ｅ_nは、それを導体接点２に接続する個別の抵抗器素子５を 有する。 第２の構成の配列は、個々のくし素子を焼損させずに全体としてより多くの電 流を引出すことができる。図８及び図１０に示した第１の構成では、第２の構成 と比べて（２つの構成が同じ大きさであると仮定した場合に）引出せる電流の総 量は少なくなるが、抵抗膜の面積が広いため、容量性結合の効果は高い。 図１３は、エミッタの２つの構成のいずれか一方を表わすと考えられる断面で 示した側面図である。図１３には、導電素子６と抵抗素子５との間の誘電体材料 １１と、エミッタが上面に構成される絶縁基板１２も示されている。 図１４は、図１３の線７−７に沿った詳細な側面図である。最上位置に支持層 １５（窒化物であるのが好ましいが、類似する電気的特性をもつ他の周知の支持 層を使用することができるであろう）がある。さらに、上部制御電極８（約２５ ００オングストロームのＴｉＷであるのが好ましいが、他の金属又は導電性材料 も使用できるであろう）と、上部犠牲層１６（約３０００オングストロームのＳ ｉＯ₂であるのが好ましいが、その代わりに、類似の電気的品質をもつ他の支持 材料を使用できるであろう）とがあり、エミッタは２つの支持層、すなわち、窒 化物１１ａ及び１１ｂから成り、厚さが約２０００オングストロームの支持層に より囲まれており、エミッタｅはＴｉＷの３００オングストロームの層であるが 、上記の同様の層の場合と同じように代わりの材料を使用しても良い。この下方 には、構造及び厚さの点で上部犠牲層１６に類似する別の「下部」犠牲層１７と 、約１０００オングストロームのＴｉＷの下部電極９がある。その構造全体が別 の支持層１１（約１０００オングストローム）によって支持され、ＳｉＯ₂ウェ ハ１２の上に配置されている。代わりに結晶質シリコンなども使用できる。 図１５ａ，図１５ｂ及び図１５ｃは、くし構造４と抵抗器素子２との組み合わ せ構造の３つの代替例を示す。図１５ｄは、図１５ｂに示す構造の素子ｅの側横 断面図である。 図１６は、エミッタ４１，４２，４３及び４４と、抵抗器素子２ａ，２ｂ及び ２ｃとを採用するアレイの一部分４０を示す。エミッタ４１をターンオンするた めに、制御電極ワイヤ５０，５２及び５４（メタライゼーション又は他の電流搬 送構造）と、線路６３及び６５とは接合部５１及び５３でそれぞれ接続している 。このようなアドレス線５０，５２，５４，６３及び６５のマトリクスは、表示 装 置の液晶画素のアドレススイッチングマトリクスに匹敵するであろう。 図１７は、フラットパネル液晶表示装置でランプとして使用される薄膜エッジ エミッタ７０の詳細をさらに明示する図である。基板７１の上には、約２５００ オングストロームの窒化物層７２がある。層７２の上には、約１０００オングス トロームの厚さのＴｉＷのゲート電極７３がある。層７２には、３５００オング ストロームの酸化物の層７４がある。酸化物層７４の上には、エミッタエッジ層 ７６としての２００から３００オングストロームのＴｉＷを支持するために使用 される１５００オングストロームの窒化物の層７５がある。エミッタエッジ層７ ６の上には１５００オングストロームの窒化物層７７が形成されている。窒化物 層７５及び７７はエミッタ層７６を構造上支えている。層７７の上には、３５０ ０オングストロームの二酸化シリコンの層７９がある。酸化物層７９の一部の上 に、約２５００オングストロームのＴｉＷのゲート電極８０が形成されている。 ゲート電極８０と酸化物層７９の上には２５００オングストロームの層８１が形 成されている。 ゲート電極７３及び８０と、窒化物層７２，７５，７７及び８１の縁部は、エ ミッタエッジ層７６の放出エッジとほぼ整列している。エミッタエッジ７６と直 列に接続する抵抗器であると有効な抵抗性金属を介してエミッタ制御部を形成す るために、層７７，７９及び８１にはビアがエッチングされている。金属７８は ＴａＮである。酸化物層７４及び７９はエミッタエッジ層７６の放出エッジから 約０．５ミクロンエッチングバックされている。基板７１上には、エミッタエッ ジウェハ７０とは離間して、約２５００オングストロームの窒化物層８２も形成 されている。この層８２の上には、約０．５ミクロンのＴｉＷの層である陽極８ ３が形成されている。層７３，７６，８０及び８３の金属はＴｉＷ以外であって も良いが、異なる金属から成るそのような層の相互間で起こると考えられる電気 化学的反応を阻止するように、類似する仕事関数を有する必要がある。陽極８３ は、エミッタエッジ７６から放出される電子に対して合焦電極として機能する。 陽極８３は、最適の集束を得るために、エッジ７６から約１．５〜４ミクロンの 距離で調整自在である。 エミッタ７０は、図１０及び図１２にそれぞれ示したアセンブリ２０及び２１ のように、複数の歯を有するくしの歯形エミッタとして形成されても良い。エミ ッタの歯の数は重要ではないが、ランプとしての好ましい数は図１８の電界エミ ッタ８４が有しているような４つであろう。エミッタの各々の歯は約４ミクロン の幅を有する。エミッタ８４は約３０ミクロンの寸法８７を有し、各辺で１００ から３００ミクロンの寸法８９を有するランプ８８を構成するエミッタの１つで ある。画素ランプ８８の二次元アレイはマトリクス形アドレス可能ランプアレイ ９０を構成し、これは分解能と、画素サイズとにより決定される寸法９１を有す る液晶表示装置の画素アレイに匹敵する。 図１９は、基板７１上に配置された電界エミッタ８４を有するアレイ１００の 構造の一部を示す。列アドレス導体ストリップ９２と、行アドレス導体ストリッ プ９３は、平面外画面９７に到達する電子を放出するためにターンオンされるべ き特定のエミッタアレイ８８を選択する。ストリップ９２は電界エミッタ８４の ゲートに接続し、ストリップ９３は電界エミッタ８４の抵抗器／エミッタに接続 している。画面９４はガラス板又は基板９５から構成されている。ガラス板又は 基板９５の上には蛍光体層９６が形成され、その蛍光体層９６の上に、電子のビ ーム９８に対して透明であるが、電気信号を導通する薄いアルミニウム（Ａｌ） 層９７が形成されている。層９７は電圧源の正端子に接続しており、電圧源の他 方の負端子は各々のエミッタ８４に接続している。放出した電子９８は陽極９７ を通過するときに蛍光体層９６に入射する。蛍光体層９６に放出電子９８が入射 すると、放出された電子９８が入射した領域で層９６は光子を放出し、その結果 、観察者に対して光の可視表示が形成される。上記の画面構成は主に高電圧蛍光 体に使用される。低電圧蛍光体に主に使用される別の構成においては、層９６は 、電気信号を導通するが光に対して透明であり、ガラス板又は基板９５の上に形 成される酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）膜であっても良く；層９７は電圧源の正 端子に接続する層９６の上に形成された蛍光体であっても良い。電圧源の他方の 負端子は各々のエミッタ８４に接続している。膜又は層９６は、エミッタ８４の 放出電子を収集する陽極である。放出電子９８は陽極９６へ向かうときに蛍光体 層９７に入射する。放出された電子９８が蛍光体層９７に入射すると、放出電子 ９８が入射した領域で層９７は光子を放出し、その結果、観察者に対して光の可 視 表示が形成される。画面９４は誘電体スペーサ９９により、基板７１との間隔を ２００ミクロンから１００００ミクロンに保ちつつ基板７１と平行に支持される 。 図２０には、無線周波数（ＲＦ）増幅のためにアレイで使用しうる真空超小型 電子電界エミッタマイクロ構造１０１の構成がある。薄膜エッジエミッタ１０２ は制御電極１０３及び１０４の間にはさまれている。電子はエミッタ１０２から 側方へ放出されて、陽極１０５でエミッタ１０２から数ミクロン離れて集束され る。構造１０１は、図２１の簡略化された工程に概要を示すように、シリコン集 積回路（ＩＣ）パターニング技法と表面マイクロ加工とを組合わせた工程によっ て製造される。 図１９のアレイ１００の電界エミッタ構造８４は図２０の構造１０１に類似し ている。しかしながら、構造１０１の陽極１０５は合焦電極であろう。構造１０ １のエミッタエッジ１０２は複数のくし素子１０６に分割されており、各エミッ タくし素子、すなわち、フィンガ１０６は電流等化抵抗層又は素子１０７に個別 に接続している。抵抗素子１０７は各フィンガ１０６の直流電流を制限すること により、放出エッジ１０２の電子泳動とバーンアウトを阻止する。フィンガ１０ ６に対してくし形抵抗器１０７を有する薄膜エッジエミッタ構造１０２はエミッ タごとに個別のバイアスを可能にすることにより、いくつかの短絡が線間電圧を プルダウンするのを阻止する。側方直列抵抗器１０７は、製造工程のわずかなば らつきの影響を受けない。薄膜エッジエミッタ１０２の固有キャパシタンスは低 い。エミッタ１０１の応答時間を速くするために、バイパスコンデンサ１０８に よりフィンガの直列抵抗器１０７を適切な周波数でバイパスすることができる。 低電圧放出に対して高い電界を得るために、エミッタエッジ１０２のフィンガ １０６は薄くなければならない（すなわち、２００オングストローム未満）。理 想的なエミッタ構造は非常に薄い放出エッジを有するテーパ形側方エミッタであ るが、薄膜エッジエミッタ形態でこれを得るのは困難である。図２２は、薄膜エ ッジの鋭さという利点を厚膜の電流搬送能力と組合わせた妥協の産物としての積 層エミッタ構造１０９を示す。ＬａＢ₆，ＣｅＢ₆，Ｃ５注入Ｗ１又はＣｓ注入Ｔ ｉＷから成る仕事関数の小さいエミッタを使用することにより、動作ゲート電圧 は妥当な低さに保持される。 薄膜エッジエミッタに基づくいくつかの電界エミッタ構造はランプに適してい る。その１つが図２３の二重制御電極構造１１０であるが、これはＲＦ増幅のた めに使用される真空トランジスタに似ている。エミッタ１１２はエミッタ１１２ の上方の上部制御電極１１３と、基板１１８上の、エミッタ１１２の下方に配置 された下部制御電極１１４との間に対称に配置されている。電極１１３及び１１ ４は電子放出１１６の強さを制御するゲートである。電極１１３及び１１４は、 それぞれ、エミッタ１１２から０．５ミクロン離間している。真空トランジスタ の陽極は、基板１１８上に配置される合焦電極１１５として使用され、これはエ ミッタ１１２に関して−２０ボルトと−５０ボルトの間、典型的には−３５ボル トでバイアスされる。電極１１５はエミッタ１１２から約４ミクロン離れている 。エミッタ１１２はゼロボルトに設定され、制御電極１１３及び１１４は約＋１ ００ボルトに設定される。電極１１５に対する負バイアスは電子１１６を側方方 向から画面１１７に向かう垂直方向に切替える。画面１１７は、上面にＩＴＯ層 １２０が形成されたガラス板１１９を有する。ＩＴＯ層１２０は電子１１６に対 して陽極、すなわち、コレクタとして接続している。ＩＴＯ層１２０の上には蛍 光体１２１の層が形成されている。蛍光体層１２１は平行な基板１１８から約２ ５００ミクロン離間している。コレクタ１２０は正の２０００ボルト（すなわち 、１ミクロン当たり８ボルトの電界）でバイアスされる。電子放出１１６の電子 エネルギーの広がりは約０．１電子ボルト（ｅＶ）であり、放出角度は±４５度 である。 もう１つのランプ電界エミッタ構造は図２４に示す単一制御電極構成である。 この構成１２２は図２３の構成１１０と同じ素子、同じ物理的寸法、同じ電圧条 件及び同じ動作特性を有する。唯一の相違点は、構成１２２には下部電極又はゲ ート１１４がないことである。合焦電極１１５の位置と高さは電子１１６のコリ メーションに影響を及ぼす。電極１１５の最良の位置は構成１１０についてはエ ミッタ１１２の下方にあり、構成１２２については上部制御ゲート１１３と同じ 高さにある。電子は構成１２２においてより良くコリメートされているように見 える。構成１１０及び１２２は、共に、蛍光画面１２１の電子１１６の衝撃によ って脱着されるエネルギー粒子によるエミッタ１１２の浸食の影響をほとんど受 けない。 蛍光体層１２１は陽極として動作し、ガラス上に蒸着されても良い。この後に 、導電層であり且つ反射体としても作用するＡｌの薄い層１２０が続いても良い 。動作中、放出された電子は陽極１２１へと進み、電子が蛍光両面１２１に入射 したとき、発光放出を発生させる。輝度は交流電圧と電流密度に比例し、蛍光体 の寿命は付着電荷密度に反比例するので、高電圧蛍光体は低電圧蛍光体よりはる かに良い。次の表は低電圧陰極発光蛍光体と、高電圧陰極発光蛍光体の特性を比 較したものである。 図１９では、蛍光画面は個々のエッジエミッタアレイ８４の一部である。アレ イ１００は、画面９４が有する蛍光体９７の種類に応じて、いくつかの色のうち １色を発することができる。上記の表は赤，緑及び青の色の光を発する蛍光体を 得るために使用される材料の例を挙げている。電界エミッタ８４のアレイの画素 ８８は、図１９の場合と同様に蛍光画面９４と共に、赤，緑又は青の光を発する ように設計されても良いが、適切な蛍光体を使用すれば別の色の光でも発する。 従って、フルカラーの電界エミッタ照明液晶表示装置を得るために、赤，緑及び 青の画素をマトリクス形アドレス可能画素アレイ９０に配置することができる。 たとえば、所定の１色の各画素がその他の色の画素と境を接するような画素レイ アウトでも良い。３色マトリクスアレイや４色マトリクスアレイのためのカラー 画素フォーマットの例は、本明細書の中にも参考として取り入れられている１９ ８９年１月２４日発行、名称「Ｆｏｕｒ Ｃｏｌｏｒ Ｒｅｐｅｔｉｔｉｖｅ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ Ｍａｔｒｉｘ Ａｒｒａｙ ｆｏｒ Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｉｓｐｌａｙｓ」の Ｌｏｕｉｓ Ｓｉｌｖｅｒｓｔｅｉｎ 他による米国特 許第４，８００，３７５号などの関連技術の中に記載されている。 寿命の点を考えると、低電圧蛍光体より高電圧蛍光体のほうが良い。対処しな ければならない問題は、陽極の高電圧に起因する誘電体スペーサの破壊である。 しかしながら、誘電体スペーサ（図１９）の電界は２００００ボルトでは１０⁵ Ｖ／cm 未満であるので、誘電体の破壊は問題とはならないはずである。 第３のランプ電界エミッタ構造は図２５のオンチップ蛍光画面構成１２４であ る。構成１２４は構成１１０を基礎にしている。基板１１８の、先の合焦電極１ １５の領域に１．０から２．５ミクロンの深さの溝１２５を（マイクロ加工によ って）エッチングする。溝１２５に陽極１２３を堆積させる。陽極１２３を堆積 した後、ｅビーム蒸着とリフトオフにより蛍光体層１２７を規定する。電子１２ ６はエミッタ１１２から蛍光画面１２７及び陽極１２３に向かって進み、表示観 察のために光子を放出する。側方では、陽極１２３はエミッタ１１２の最も近い 縁部から２〜１０ミクロン離れている。陽極１２３の電圧は、ゼロ電圧にあるエ ミッタ１１２に対して正の５００ボルト以上である。上部制御ゲート１１３と下 部制御ゲート１１４は１００ボルトであり、エミッタ１１２に対して図２３の構 成１１０と同様に位置している。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９６年１２月２０日 【補正内容】 補正明細書 電界エミッタ液晶表示装置 発明の背景 本発明は表示装置に関し、特にアビオニクス用表示装置に関する。さらに特定 すれば、本発明は、電力消費が少なく且つ分解能と輝度が高いフラットパネル液 晶表示装置に関する。 利用可能な電子表示装置のうち、最新のアビオニクス用表示装置に要求される 上記の特徴に適合するものはない。陰極線管（ＣＲＴ）は高い発光効率を有し、 コントラスト比にすぐれ、観察角度の点でもすぐれている。ところが、ＣＲＴの 欠点は電子銃が大型であることと、偏向増幅器が使用する電力が多いことの２つ である。平面ＣＲＴを開発するために、長年にわたり多くの労力が費やされた。 開発における２つの方式は、第１に、電子銃を陰極線管の面と平行になるように 折りたたむ方式と、第２に、面陰極及びグリッドシステムによって画素ごとに電 子ビームを発生する方式である。これらの方式のうち、第１のものはＳＯＮＹ ＷＡＴＣＨＭＡＮで実現され、第２のものはＩＳＥの真空蛍光表示装置（ＶＦＤ ）で使用された。これらは、上記のような方式を商用に適用して成功した唯一の 例であった。 その他には、面陰極として円錐形フィールドエミッタアレイ（ＣＦＥＡ）を使 用することも提示されている。しかしながら、ＶＦＤとＣＦＥＡは、共に、高電 圧陽極回路を採用することにより陰極線ルミネセンスを得ることができる発光効 率の高い蛍光体を使用していない。ＣＦＥＡ装置の場合、エミッタ先端の電界形 成と、電子により表面から脱着される粒子によるエミッタ浸食とに起因する信頼 性の問題があるため、高電圧陽極を使用できない。 米国特許第５，３４７，２０１号は、フィールドエミッタアレイからのバック ライトのパルスと、非常に高速の液晶画素とを使用してカラー画像を生成する表 示装置を開示している。しかしながら、バックライトパルスを適正に混合し且つ そのタイミングを適正に規定するように補償するために、このような表示装置は 特殊化された素子を必要とする。 補正請求の範囲 １．第１の平面に配置される複数の液晶画素（１３５）と； 前記第１の平面とほぼ平行であり且つそれに近接する第２の平面に配置される 複数のフィールドエミッタアレイ（１４１，１４２及び１４３）とを具備するフ ラットパネル表示装置において、 前記複数のフィールドエミッタアレイのうち少なくとも１つのフィールドエミ ッタアレイは、その少なくとも１つのフィールドエミッタアレイが前記複数の液 晶画素の各液晶画素に対してほぼ連続するバックライトとして機能するように、 各液晶画素に配置されていることを特徴とするフラットパネル表示装置。 ２．前記複数の液晶画素に接続する第１の複数のアドレス線（行アドレス）と ； 前記複数のフィールドエミッタアレイに接続する第２の複数のアドレス線（列 アドレス）とをさらに具備し； 各液晶画素に対しほぼ連続するバックライトとして機能する少なくとも１つの フィールドエミッタアレイは、前記第２の複数のアドレス線のうち１本のアドレ ス線からの信号に従って、少なくとも３つの異なる色から成る色グループの中の １つの色の光を発することができ； 各液晶画素は、前記第１の複数のアドレス線のうち１本のアドレス線からの信 号に従って、近接するフィールドエミッタアレイからの色のスポットを受け渡し て、特定の輝度を観察者に供給することができ；且つ 前記複数の液晶画素は第１の平面にフルカラー表示を生成することができる請 求項１記載のフラットパネル表示装置。 ３．前記複数の液晶画素と、前記複数のフィールドエミッタアレイとは、辺を 有し、ある１つの色を発生することができる各画素が辺に沿って、その色とは異 なる色を発生することができる画素と境を接するように配列されており；且つ 前記複数の液晶画素の各画素は可変輝度で色を発生することができるグレイス ケール画素である請求項１記載のフラットパネル表示装置。 ４．前記複数のフィールドエミッタアレイの各フィールドエミッタは、 電子を放出する陰極と； 電子を受け取る陽極と； 前記陰極から放出される電子が入射したとき、蛍光面上の蛍光体の種類により 決定されるある１つの色の光子を発射するように、前記陽極に配置される蛍光画 面と； 前記陰極から放出される電子の強さを制御する制御電極とを具備する請求項１ 記載の表示装置。 ５．前記複数の液晶画素の各液晶画素は、前記液晶画素に印加される信号に従 って可変グレイスケール出力を発生する複数の部分画素（たとえば、１６２，１ ６３，１６４及び１６５）を含み、その信号の大きさ指示に従って、部分画素が 全く活性化されない状態から複数の部分画素の全てが活性化される状態までその 状態が決まる請求項１記載のフラットパネル表示装置。 ６．前記フィールドエミッタアレイは少なくとも１つのフィールドエミッタを 具備する請求項１記載の表示装置。 ７．少なくとも１つのフィールドエミッタは薄膜エッジフィールドエミッタで ある請求項６記載の表示装置。 ８．薄膜エッジフィールドエミッタは、 電子を放出する陰極と； 陰極に接続し、陰極へ流れる電流を制限する抵抗器素子と； 陰極により放出される電子を吸引する陽極と； 陽極に近接し、陽極により吸引された電子が入射し、入射した電子によって発 生した光を射出する蛍光画面とを具備する請求項７記載の表示装置。 ９．陰極はくし形構造を有する請求項８記載の表示装置。 １０．蛍光画面により射出される光の色は蛍光画面上の蛍光体の種類によって 決定される請求項９記載の表示装置。 １１．薄膜エッジフィールドエミッタは、陰極により放出される電子の強さ及 び／又は方向を制御する制御電極を具備する請求項７記載の表示装置。 １２．薄膜エッジフィールドエミッタは、陰極により放出される電子を陰極に 集束する合焦電極を具備する請求項１１記載の表示装置。 １３．薄膜エッジフィールドエミッタは、陰極により放出される電子の強さ及 び／又は方向をさらに制御する第２の制御電極を具備する請求項１２記載の表示 装置。 １４．薄膜エッジフィールドエミッタは、抵抗素子と並列に接続されて、振幅 が変化する電流信号を陰極へ導く容量性素子をさらに具備する請求項１３記載の 表示装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｊ 63/06 Ｈ０１Ｊ 63/06

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．第１の平面に配置される複数の液晶画素と； 第２の平面に配置される複数の電界エミッタアレイとを具備し、 前記第１の平面と前記第２の平面は互いにほぼ平行であり且つ互いに近接して おり； 前記複数の電界エミッタアレイのうち少なくとも１つの電界エミッタアレイは 前記複数の液晶画素の各液晶画素に位置しているので、少なくとも１つの電界エ ミッタアレイは各液晶画素に対しバックライトとして機能するようなフラットパ ネル表示装置。 ２．前記複数の液晶画素に接続する第１の複数のアドレス線と； 前記複数の電界エミッタアレイに接続する第２の複数のアドレス線とをさらに 具備し； 各液晶画素に対しバックライトとして機能する少なくとも１つの電界エミッタ アレイは、前記第２の複数のアドレス線のうち１本のアドレス線からの信号に従 って、少なくとも３つの異なる色から成る色グループの中の１つの色の光を発す ることができ； 各液晶画素は、前記第１の複数のアドレス線のうち１本のアドレス線からの信 号に従って、近接する電界エミッタアレイからの色のスポットを受け渡して、特 定の輝度を観察者に供給することができ；且つ 前記複数の液晶画素は第１の平面にフルカラー表示を生成することができる請 求項１記載のフラットパネル表示装置。 ３．前記複数の液晶画素と、前記複数の電界エミッタアレイとは、辺を有し、 ある１つの色を発生することができる各画素が辺に沿って、その色とは異なる色 を発生することができる画素と境を接するように配列されており；且つ 前記複数の液晶画素の各画素は可変輝度で色を発生することができるグレイス ケール画素である請求項１記載のフラットパネル表示装置。 ４．基板上の複数のグレイスケール液晶画素と； 前記複数のグレイスケール液晶画素に接続する複数のアドレス線と； 前記複数のグレイスケール液晶画素に対しバックライトを構成するように配置 された少なくとも１つの電界エミッタアレイとを具備するフラットパネル表示装 置。 ５．前記表示装置は少なくとも３つの電界エミッタアレイを具備し； 第１の電界エミッタアレイは第１の色の光を発することができ； 第２の電界エミッタアレイは第２の色の光を発することができ；且つ 第３の電界エミッタアレイは第３の色の光を発することができる請求項４記載 の表示装置。 ６．前記複数のアドレス線に接続し、外部信号を前記複数のグレイスケール液 晶画素にインタフェースし、前記画素が、外部信号により搬送される情報を表示 するように、グレイスケールの様々なレベルでスイッチオンされ、スイッチオフ される第１の電子回路手段と、 前記第１の電子回路手段に接続し、前記複数のグレイスケール液晶画素に対し てそれぞれ第１の色、第２の色及び第３の色のバックライトとして第１，第２及 び第３の電界エミッタアレイを順序付けし、その順序付けは、外部信号により搬 送される情報をフルカラーで表示するように、外部信号により指示される通りの 順序と持続時間である第２の電子回路手段とをさらに具備する請求項５記載の表 示装置。 ７．前記第１，第２及び第３の電界エミッタアレイの各電界エミッタは、 電子を放出する陰極と； 電子を受け取る陽極と； 前記陰極から放出された電子が入射すると、蛍光面上の蛍光体の種類によって 決まるある１つの色の光子を放出するように前記陽極に配置される蛍光画面と； 前記陰極から放出される電子の強さを制御する制御電極とを具備する請求項６ 記載の表示装置。 ８．第１の色は赤であり； 第２の色は青であり；且つ 第３の色は緑である請求項７記載の表示装置。 ９．第１の色はシアンであり； 第２の色は黄色であり；且つ 第３の色はマゼンタである請求項７記載の表示装置。 １０．複数の画素を具備し、各々の画素は、 画素に印加される信号に従って可変グレイスケール出力を発生し、その信号の 大きさ指示に従って全く活性化されない状態から全てが活性化されない状態まで が決まる複数の部分画素と； 画素に近接し、第１の色、第２の色又は第３の色の光を画素を通して発する少 なくとも１つの電界エミッタアレイとを具備する電界エミッタアレイ照明液晶表 示装置。 １１．前記複数の画素は、 第１の色の光を表示する能力を有する第１の画素群と； 第２の色の光を表示する能力を有する第２の画素群と； 第３の色の光を表示する能力を有する第３の画素群とを構成し；且つ 前記複 数の画素は、１つの画素群の各々の画素が他の２つの画素群の画素に近接してい るように配列されている請求項１０記載の表示装置。 １２．前記電界エミッタアレイは少なくとも１つの電界エミッタを具備する請 求項１１記載の表示装置。 １３．少なくとも１つの電界エミッタは薄膜エッジ電界エミッタである請求項 １２記載の表示装置。 １４．薄膜エッジ電界エミッタは、 電子を放出する陰極と； 陰極に接続し、陰極へ流れる電流を制限する抵抗器素子と； 陰極により放出される電子を吸引する陽極と； 陽極に近接し、陽極により吸引された電子が入射し、入射した電子によって発 生した光を射出する蛍光画面とを具備する請求項１３記載の表示装置。 １５．陰極はくし形構造を有する請求項１４記載の表示装置。 １６．蛍光画面により射出される光の色は蛍光画面上の蛍光体の種類によって 決定される請求項１５記載の表示装置。 １７．前記複数の画素の各画素に近接する少なくとも１つの電界エミッタアレ イは、各画素がその画素に印加された信号を受信したときに、対応する少なくと も１つの電界エミッタアレイが光を発するように、各々の画素に接続している請 求項１０記載の表示装置。 １８．薄膜エッジ電界エミッタは、陰極により放出される電子の強さ及び／又 は方向を制御する制御電極を具備する請求項１６記載の表示装置。 １９．薄膜エッジ電界エミッタは、陰極により放出される電子を陰極に集束す る合焦電極を具備する請求項１８記載の表示装置。 ２０．薄膜エッジ電界エミッタは、陰極により放出される電子の強さ及び／又 は方向をさらに制御する第２の制御電極を具備する請求項１９記載の表示装置。 ２１．薄膜エッジ電界エミッタは、抵抗素子と並列に接続されて、振幅が変化 する電流信号を陰極へ導く容量性素子をさらに具備する請求項２０記載の表示装 置。 ２２．基板上の複数のグレイスケール液晶画素と； 前記複数のグレイスケール液晶画素に接続する複数のアドレス線と； 第１の色の光を発することができる第１の複数の電界エミッタアレイストリッ プと； 第２の色の光を発することができる第２の複数の電界エミッタアレイストリッ プと； 第３の色の光を発することができる第３の複数の電界エミッタアレイストリッ プと； 前記複数のアドレス線に接続し、外部信号を前記複数のグレイスケール液晶画 素へインタフェースして、外部信号により搬送される情報を表示するように、前 記画素を様々なグレイスケールのレベルでスイッチオンし、スイッチオフさせる 第１の電子回路手段と； 前記第１の電子回路手段に接続し、前記複数のグレイスケール液晶画素に対し て、第１，第２及び第３の色の第１，第２及び第３の複数の電界エミッタアレイ ストリップをそれぞれ順序付けし、外部信号により搬送される情報をフルカラー で表示するように、外部信号により指示される順序と持続時間でその順序付けを 実行する第２の電子回路手段とを具備し、 前記第１，第２及び第３の複数の電界エミッタアレイストリップのストリップ は、第１，第２又は第３の複数の電界エミッタアレイストリップの各ストリップ が残る２つの複数の電界エミッタアレイストリップのストリップに隣接するよう に、互いに交互に並列しており、且つ ストリップは前記複数のグレイスケール液晶画素の画素の列に近接し且つその 列と整列されているフラットパネル表示装置。 ２３．複数の画素を具備し、各画素は、 その画素に印加される信号に従って可変グレイスケール出力を発生し、その信 号の大きさ指示に従って全く活性化されない状態から全てが活性化されない状態 までが決まる複数の部分画素と； 前記複数の画素に近接し、第１の色，第２の色又は第３の色の光を発する少な くとも１つの電界エミッタアレイとを具備し、 前記複数の画素は、 第１の色の光を表示する能力を有する第１群の画素列と； 第２の色の光を表示する能力を有する第２群の画素列と； 第３の色の光を表示する能力を有する第３群の画素列と； 画素列は、１つの画素列の群の各々の画素列が他の２つの群の画素列の画素列 に隣接するように配列されている電界エミッタアレイ照明液晶表示装置。