(57)【要約】【課題】表示画面を明るくし且つ薄型・小型化を可能にした表示装置を提供すること。【解決手段】第１、第２表示パネルを重ねて配置してなる表示装置１であって、前記第２表示パネルはカーボンナノチューブ７Ａを用いたフィールド・エミッション・ディスプレイ（ＣＮＴ−ＦＥＤ）パネル４で形成され、前記第１表示パネルは液晶表示パネル２で形成されるとともに前記第２表示パネルの表示面側に配設されている。【選択図】  図１
2008191616.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１、第２表示パネルを重ねて配置してなる表示装置であって、前記第２表示パネルは
カーボンナノチューブを用いたフィールド・エミッション・ディスプレイ（ＣＮＴ−ＦＥ
Ｄ）パネルで形成され、前記第１表示パネルは液晶表示パネルで形成されるとともに前記
第２表示パネルの表示面側に配設されていることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記ＣＮＴ−ＦＥＤパネルは、
表面に積層されたカソード電極と、該カソード電極上に格子状に形成された絶縁層及び
ゲート電極と、該絶縁層及びゲート電極で囲まれた領域に形成された前記カーボンナノチ
ューブと、からなるカソード基板と、
前記カーボンナノチューブが配設された領域に対向する領域に形成されたアノード電極
と、該アノード電極上に設けられた複数色の蛍光体層と、からなるアノード基板と、
を有し、前記カソード基板及びアノード基板間には真空雰囲気が形成されていることを特
徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記カーボンナノチューブは前記カソード電極上に触媒金属層が積層されて該触媒金属
層上に形成され、前記蛍光体層は赤、緑及び青を発色する電子線励起型蛍光体で形成され
ていることを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記表示パネルとＦＥＤパネルとの間には、モアレ対策シートが配設されていることを
特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は２枚の表示装置を積層して表示を行う表示装置に関し、特に、一方の表示パネ
ルにフィールド・エミッション・ディスプレイ（Field Emission Display）を用いた表示
装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
表示画面の立体感及び現実感を向上させる目的で２枚の表示パネルを重ねて配置して表
示を行う表示装置がある。このような表示装置は特許文献でも紹介されている（例えば、
下記特許文献１参照）。
【０００３】
図２は下記特許文献に係る弾球遊技機に用いられる表示装置を示す断面図である。
下記特許文献１に開示された弾球遊技機に用いられる表示装置２０は、２つのＬＣＤ（
Liquid Crystal Display）２１、２２からなり、このＬＣＤ２１、２２は、図２に示すよ
うに、それぞれ、周知の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）型のカラー
ＬＣＤであり、間隔を開けて前側のＬＣＤ２１、と後側のＬＣＤ２２とが平行に配置され
ている。該ＬＣＤ２１、２２は、周知のものであり、例えば、後面側から偏光フィルム２
６、ガラス基板２７、薄膜トランジスタからなる駆動部２８、配向膜２９、スペーサとな
る粒子が分散された液晶３０、配向膜２９、ＩＴＯからなる共通電極３１、保護膜３２、
カラーフィルタ３３、ガラス基板２７、偏光フィルム２６が積層された状態で配置された
ものである。また、後側ＬＣＤ２２の背面には、面状発光体からなるバックライト３４が
取り付けられている。
【特許文献１】特開平６−３３９５７５号公報（段落［００１２］、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、液晶表示パネル（ＬＣＤ）は一般にその光透過率が極めて低く、例えば１０
％以下になっている。上記の表示装置２０では、このような光透過率の極めて低いＬＣＤ
２１、２２が上下に２枚積層されるので、その光透過率が更に低下し、例えば１％以下に
なる。このため、これらの液晶パネル２１、２２を照明するバックライト３４にはより高
い輝度を発する光源が必要となる。
【０００５】
この種のバックライトの光源は、通常、冷陰極蛍光管或いは発光ダイオードなどが使用
されている。より高い輝度を得るためには、冷陰極蛍光管或いは発光ダイオードなどの本
数又は個数を多くしなければならない。そこで、例えば冷陰極蛍光管を使用してその本数
を多くすると、それに比例して消費電力が多くなり発熱量も増大し他の部品へ悪影響を及
ぼすことがある。例えば、光学シートがこの熱の影響を受けて、光学シートを構成する個
々のシート材が熱変形し、これらのシート材にシワ及び撓み等を生じさせて表示画像が見
難くなることなどに現れる。また、冷陰極蛍光管は所定の太さ（例えば外径２〜８ｍｍ）
及び長さを有する管状体で形成されているので、バックライト内に組み込む際には相当の
収容スペースが必要となり、表示装置の薄型化、小型・軽量化に限界がある。更に、冷陰
極蛍光管或いは発光ダイオードを用いたバックライトは、光源が線状或いは点状光源とな
るため均一な輝度を得ることが難しく輝度ムラが生じ易い。このため、通常、発光面上に
拡散シート、レンズシート等からなる光学シートが複数枚積層されて、これらの光学シー
トによって輝度ムラの軽減が図られている。このため、光学シートの配設が必須となって
薄型化が更に制限される。
【０００６】
近年、この種の立体映像表示装置は、ゲーム機器に代表されるように様々な機器に使用
され、その使用範囲が更に拡大される傾向にある。その一方で、この種の表示装置製造メ
ーカに対しては、各種の仕様要求、例えば、薄型・小型、軽量化及び高輝度・低消費電力
化並びに長寿命・メンテナンスフリー化などの要求がなされている。ところが、これまで
の冷陰極蛍光管や発光ダイオードなどを用いたバックライト及び２枚の液晶パネルを使用
した表示装置ではこれらの要求を満たすことができない。
【０００７】
そこで本発明は、このような従来技術が抱える課題を解決するためになされたもので、
本発明の目的は、表示画面を明るくし且つ薄型・小型化を可能にした表示装置を提供する
ことにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の表示装置は、第１、第２表示パネルを重ねて配置
してなる表示装置であって、前記第２表示パネルはカーボンナノチューブを用いたフィー
ルド・エミッション・ディスプレイ（ＣＮＴ−ＦＥＤ）パネルで形成され、前記第１表示
パネルは液晶表示パネルで形成されるとともに前記第２表示パネルの表示面側に配設され
ていることを特徴とする。
【０００９】
上記発明によれば、本発明の表示装置の裏面側に位置する第２表示パネルとして、カー
ボンナノチューブを用いたフィールド・エミッション・ディスプレイ（ＣＮＴ−ＦＥＤ）
パネルを使用したので、従来技術のように、光源（バックライト）から照射された光が光
透過率の低い液晶表示パネルを２度通過することによる大幅な輝度低下を抑えることがで
きる。すなわち、光源と第２表示パネルとがＣＮＴ−ＦＥＤパネルによって一体形成され
ており、このＣＮＴ−ＦＥＤパネルから照射される光は既に所定の表示信号が反映された
映像として出力しているので、このＣＮＴ−ＦＥＤパネルから照射された光は第１表示パ
ネルを通過するのみであるので、輝度低下を大幅に抑えることができる。具体的には、液
晶表示パネルの光透過率が１０％であれば、光源からの光を従来にくらべて１／１０にす
ることができる。また、このカーボンナノチューブは、触媒金属層上に単位面積当たり極
めて高い密度、例えば、針状先端部の直径を数ｎｍ〜数十ｎｍ程度に形成できるので、こ
れらの先端部から極めて効率よく多くの電子を放出させることができる。しかも、この電
子放出は、印加する電圧を低くしても放出量が減少することがなく、消費電力も極めて少
なくて済む。更に、このカーボンナノチューブ自体は極めて強靭のものであることから、
磨耗が殆どなく長寿命のものとなる。したがって、この表示装置は、従来技術のものに比
べて、極めて薄型及び小型化が可能となり、また、高輝度及び低消費電力、長寿命でメン
テナンスフリー化が実現できる。
【００１０】
加えて、上述のように２つの表示パネルを用いて表示を行うので、この２つの表示パネ
ルに１つの表示画像を表示すれば、立体的な表示を行うことが可能である。また、この２
つの表示パネルに２つのことなる表示画像を表示すれば、一度に表示できる情報量を飛躍
的に多くすることができるようになる。
【００１１】
また、係る態様の表示装置によれば、前記ＣＮＴ−ＦＥＤパネルは、
表面に積層されたカソード電極と、該カソード電極上に格子状に形成された絶縁層及び
ゲート電極と、該絶縁層及びゲート電極で囲まれた領域に形成された前記カーボンナノチ
ューブと、からなるカソード基板と、
前記カーボンナノチューブが配設された領域に対向する領域に形成されたアノード電極
と、該アノード電極上に設けられた複数色の蛍光体層と、からなるアノード基板と、
を有し、前記カソード基板及びアノード基板間には真空雰囲気が形成されていると好まし
い。
【００１２】
また、係る態様の表示装置によれば、前記カーボンナノチューブは前記カソード電極上
に触媒金属層が積層されて該触媒金属層上に形成され、前記蛍光体層は赤、緑及び青を発
色する電子線励起型蛍光体で形成されていると好ましい。
【００１３】
また、係る態様の表示装置によれば、前記表示パネルとＦＥＤパネルとの間には、モア
レ対策シートが配設されていると好ましい。
【００１４】
上記態様によれば、モアレ対策シートを配設することで、第１、第２表示パネル間に生
じるモアレを好適に除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の最良の実施形態を説明する。但し、以下に示す実施形態
は、本発明の技術思想を具体化するための表示装置を例示するものであって、本発明をこ
の表示装置に特定することを意図するものではなく、特許請求の範囲に含まれるその他の
実施形態のものも等しく適応し得るものである。
【００１６】
図１は本発明の一実施形態に係る表示装置を２枚の第１、第２表示パネルに分解して示
した縦断面図である。
【００１７】
この表示装置１は、２枚の第１、第２表示パネル（２、４）と、両表示パネルに介在さ
せるモアレ対策シート１５とを備えている。第１表示パネルは公知の液晶パネル（ＬＣＤ
）２で形成され、第２表示パネルはカーボンナノチューブを用いたフィールド・エミッシ
ョン・ディスプレイ（Carbon Nanotube―Field Emission Display、以下、「ＣＮＴ−Ｆ
ＥＤ」という）パネル４で形成されている。
【００１８】
液晶パネル２は、複数本のソース線、ゲート線及び薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が設け
られたＴＦＴアレイ基板２ａと、共通電極及びカラーフィルタが設けられたカラーフィル
タ基板２ｂとを備え、ＴＦＴアレイ基板２ａとカラーフィルタ基板２ｂとを間にシール枠
を介在して貼り合わせた構成を有している。
【００１９】
ＴＦＴアレイ基板２ａは、光透過性及び電気絶縁性を有する基材、例えばガラス基板で
形成されている。この基板の表面には、複数本のソース線及びゲート線が所定の間隔をあ
けてマトリクス状に配線されて、それぞれのソース線及びゲート線が交差した領域にＴＦ
Ｔが設けられている。また、それぞれのソース線及びゲート線で囲まれた領域は個々の画
素が形成された領域となっている。
【００２０】
一方、カラーフィルタ基板２ｂは、ＴＦＴアレイ基板２ａと同様に光透過性及び電気絶
縁性を有する基材、例えばガラス基板で形成されている。このカラーフィルタ基板２ｂの
表面には、ＴＦＴアレイ基板２ａの各画素に対応した領域がブラックマトリクス（図示省
略）で個々に区画されている。また、この区画された領域のそれぞれには赤（Ｒ）、緑（
Ｇ）及び青（Ｂ）からなるカラーフィルタ４Ｒ、４Ｇ、４Ｂが設けられている。さらにま
た、このカラーフィルタ基板２ｂには透明導電材からなる共通電極が形成されている。な
お、共通電極を形成する透明導電材には、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）が使用さ
れている。
【００２１】
液晶パネル２の組み立ては、先ず、ＴＦＴアレイ基板２ａ上の画素領域とカラーフィル
タ基板２ｂ上のカラーフィルタ４Ｒ、４Ｇ、４Ｂとがそれぞれ対向するように両基板２ａ
、２ｂの表面を対向させ、この両基板２ａ、２ｂ間にシール枠（図示省略）を介在させて
貼り合わせることで空の液晶パネルを形成する。次いで、この空の液晶パネルの両基板２
ａ、２ｂ及びシール枠で囲まれた空間内に液晶が封入される。そして、各基板２ａ、２ｂ
それぞれの外側の面に偏光板３ａ、３ｂが設けられて組み立てが終了する。
【００２２】
ＣＮＴ−ＦＥＤパネル４は、カソード電極６が設けられたカソード基板５と、アノード
電極１３が設けられたアノード基板１２とを備え、これらの基板５、１２を間にシール枠
を介在させて貼り合わせた構成を有している。
【００２３】
カソード基板５は、電気絶縁性を有する基材、例えば、ガラス、石英、アルミナ又はシ
リコン等で形成されている。このカソード基板５は、その表面の中央部が表示領域となっ
ており、この表示領域にはカソード電極６が形成されているとともに、このカソード電極
６の表面には複数個の電子放出素子７Ａが形成された触媒電極層７が形成されている。
【００２４】
これらの電子放出素子７Ａを有する触媒電極層７は、カソード基板５上にカソード電極
６が形成された後、絶縁層８及びゲート電極９が所定の間隔をあけてマトリクス状に配列
されて、これらのゲート電極９により囲まれた箇所に形成されている。具体的には、絶縁
層８の上に積層されたゲート電極９によって囲まれたゲートホール１０の底面に形成され
ている。
【００２５】
カソード電極６は、例えば、クロム、チタニウム、アルミニウム又はタングステンから
なり、カソード基板５上に所定の間隔を空けてストライプ状に、あるいは、表示領域全体
に亘って形成されている。
【００２６】
ゲート電極９は、カソード電極６がストライプ状に形成されている場合にはカソード電
極６に交差（直交）するように、カソード電極６が表示領域全体に形成されている場合に
は、１画素領域を囲むように所定の間隔を空けてマトリクス状に形成されている。そして
、絶縁層８はゲート電極９の下部に配設されている。これらのカソード電極７、絶縁層８
及びゲート電極９は、先ず、カソード基板５上にカソード電極６が形成され、その上に絶
縁層８、ゲート電極９が設けられて、マスク等を利用してゲートホール１０を形成する等
の一般的な半導体製造法で形成されている。
【００２７】
電子放出素子７Ａは複数本のカーボンナノチューブで形成されている。このカーボンナ
ノチューブ７Ａは、カソード電極６上に積層された触媒金属層７上の垂直方向に成長形成
されている。この触媒金属層７には、例えばコバルト、ニッケル、鉄、イットリウム又は
これらの合金が使用される。また、このカーボンナノチューブ７Ａは、例えば、化学気相
蒸着（Chemical Vapor Deposition、以下、「ＣＶＤ」という）法を用いて形成される。
このＣＶＤ法は、例えばアセチレンなどの炭素を含むガスと上記触媒金属とを高温状態で
化学反応させてカーボンナノチューブを成長させるものである。なお、このＣＶＤ方法は
、公知であるので詳細な説明は省略する。この方法で形成されたカーボンナノチューブ７
Ａは、触媒金属層７上に単位面積当たり極めて高い密度で成長させることができる。そし
て、その先端部は例えば針状をなし、この針状先端部はカーボンナノチューブの長さ部分
に比べて極めて小さい直径、例えば数ｎｍ〜数十ｎｍ程度に形成できる。
【００２８】
一方、アノード基板１２は、光透過性及び電気絶縁性を有する基材、例えばガラス基板
で形成されている。このアノード基板１２の表面には、カソード基板５の各画素に対応す
るようにブラックマトリクスで区画されて、この区画された領域にそれぞれ透明導電材か
らなるアノード電極１３が配設され、これらのアノード電極１３上には蛍光体、詳しくは
赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）を発色する電子線励起型蛍光体１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂ
が設けられている。なお、アノード電極１３を構成する透明導電材はＩＴＯなどの透明な
導電物質で形成されている。
【００２９】
ＣＮＴ−ＦＥＤパネル４の組み立ては、先ず、カソード基板５に形成されたカーボンナ
ノチューブ７Ａがアノード基板１２のカラーフィルタ１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂと対向する
ように、両基板５、１２の表面を対向させ、間にシール枠１１が介在されて両基板５、１
２が貼り合わされ、内部に空間Ｓが形成される。次いで、この空間Ｓ内部が真空雰囲気と
なるように真空密封されることにより組み立てが完了する。この構成のＣＮＴ−ＦＥＤパ
ネルの空間Ｓの厚さは、例えば１００μｍ〜７００μｍ程度に形成できる。
【００３０】
次に、このＣＮＴ−ＦＥＤパネルの動作を説明する。
このＣＮＴ−ＦＥＤパネル４のカソード電極６、ゲート電極９及びアノード電極１３に
は、不図示のカソード電極制御回路、ゲート電極制御回路及びアノード電極制御回路がそ
れぞれ接続されて、所定の電圧及び信号が加えられるようになっている。すなわち、カソ
ード電極６には、カソード電極制御回路から負電圧、ゲート電極９にはゲート電極制御回
路から正電圧、アノード電極１３にはアノード電極制御回路からゲート電極９よりもさら
に高い正電圧がそれぞれ印加されている。
【００３１】
この状態において、画像の表示を行う場合は、例えば、カソード電極６にカソード電極
制御回路から走査信号を入力し、ゲート電極９にゲート電極制御回路からビデオ信号を入
力する。或いは、カソード電極６にカソード電極制御回路からビデオ信号を入力し、ゲー
ト電極９にゲート電極制御回路から走査信号を入力する。これにより、カソード電極６と
ゲート電極９との間に電圧が印加され、これによってカーボンナノチューブ７Ａの先端部
に電界が集中し、量子トンネル効果によって電子がエネルギー障壁を突き抜けて真空中へ
放出される。こうして放出された電子はアノード電極１２に引き付けられてアノード基板
１２側に移動し、アノード基板１３の蛍光体１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂに衝突する。その結
果、それぞれの蛍光体１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂが電子の衝突により励起されて発光するた
め、この発光位置を画素単位で制御することにより、ＣＮＴ−ＦＥＤパネル４上に所望の
画像を表示することができる。
【００３２】
表示装置１は、上記の液晶パネル２とＣＮＴ−ＦＥＤパネル４とを使用し、これらのパ
ネル２、４間にモアレ対策シート１５を介在させて積層することによって形成される。こ
の積層構造は、例えば透明接着剤などを使用して結合される。ただし、両パネル２、４を
積層する際には、液晶パネル２のカラーフィルタ４Ｒ、４Ｇ、４Ｂ及びＣＮＴ−ＦＥＤパ
ネル４の蛍光体１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂが表示面からみて一直線上に配設されるようにし
、さらに一直線上に配設されるカラーフィルタ４Ｒ、４Ｇ、４Ｂ及び蛍光体１４Ｒ、１４
Ｇ、１４Ｂが同色となるように積層する。
【００３３】
上述した構成を備える表示装置１は、カーボンナノチューブ７Ａを電界放出電子源とし
たＣＮＴ−ＦＥＤパネル４を使用しているので、このカーボンナノチューブ７Ａが有する
特性を有効に利用することができる。すなわち、このカーボンナノチューブ７Ａは触媒金
属層７上に単位面積当たり極めて高い密度で配置でき、さらにカーボンナノチューブ７Ａ
の針状先端部の直径は数ｎｍ〜数十ｎｍ程度であるので、これらの先端部から効率よく多
くの電子を放出させることができる。しかも、この電子の放出は、印加する電圧を低くし
ても放出量が減少することがなく、消費電力も極めて少なくて済む。更に、カーボンナノ
チューブ７Ａ自体は極めて強靭なものであることから、磨耗が殆どなく長寿命のものとな
る。したがって、この表示装置は、従来技術のものに比べて、極めて薄型及び小型化が可
能となり、また、高輝度及び低消費電力、長寿命でメンテナンスフリー化が実現できる。
【００３４】
以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されることなく種々
変更できるものである。例えば、液晶パネル２とＣＮＴ−ＦＥＤパネル４とを積層固定す
ることなく、所定の間隔を空けて配置するようにしてもよい。ただし、その際においても
液晶パネル２のカラーフィルタ４Ｒ、４Ｇ、４Ｂ及びＣＮＴ−ＦＥＤパネル４の蛍光体１
４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂが一直線上に同色配置されるように固定するものとする。
【００３５】
この表示装置は、コンピュータ端末用や産業用、医学用、放送用などの幅広い分野にお
けるディスプレイ装置として有用となる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は実施例に係る表示装置を分解して示した縦断面図である。
【図２】図２は従来技術の表示装置の断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１…表示装置  ２…液晶パネル（第１表示パネル）  ３ａ、３ｂ…偏光板  ４…ＣＮＴ−
ＦＥＤパネル（第２表示パネル）  ４Ｒ、４Ｇ、４Ｂ…カラーフィルタ  ５…カソード基
板  ６…カソード電極  ７…触媒金属層  ７Ａ…カーボンナノチューブ（電子放出素子）
８…絶縁層  １０…ゲートホール  １１…シール枠  １２…アノード基板  １３…アノ
ード電極  １４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂ…蛍光体  １５…モアレ対策シート
【図１】
2008191616.tif 000003
【図２】
2008191616.tif 000004