(57)【要約】      （修正有）【課題】低電圧発光型平面表示装置の提供。【解決手段】近紫外線発光ｐ−ｎ接合ＺｎＯ半導体素子、液晶空間変調素子、蛍光体基板を主要構成部材とし、近紫外線励起３原色発光励起を液晶セルにより空間変調することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＺｎＯ薄膜を発光体とする平面状の光源と、偏光を利用して光を空間的に変調する液晶セルと、該ＺｎＯ薄膜より発せられた近視紫外もしくは紫青色により励起された赤、緑、青の三原色を蛍光する蛍光体を主たる要素として構成される平面表示装置。
【請求項２】
光を空間変調する液晶セルが、薄膜トランジスターアレイを具備することにより変調する空間の位置の指定を可能ならしむる、所謂アクティブＴＮ液晶セルであることを特徴とする請求項１に記載の平面表示装置。
【請求項３】
光を空間変調する液晶セルが、一対の透明電極配線基板を具備することにより変調する空間の位置の指定を可能ならしむる、所謂パッシブＳＴＮ液晶セルであることを特徴とする請求項１に記載の平面表示装置。
【請求項４】
ＺｎＯ薄膜発光体がｎ型ＺｎＯおよびｐ型ＺｎＯで構成されるｐ−ｎ接合型であり、それぞれからのキャリアの注入再結合により発光することを特徴とする請求項１に記載の平面表示装置。
【請求項５】
ＺｎＯ薄膜発光体がキャリアの発光センターへの衝突励起機構により発光することを特徴とする請求項１に記載の平面表示装置。
【請求項６】
ＺｎＯ薄膜発光体に隣接して液晶セルが配置され、さらにその液晶セルに隣接し、ＺｎＯ薄膜発光体に対向して蛍光体層が配置されており、該液晶セルによってＺｎＯ薄膜より発せられる近紫外光もしくは紫青色光が空間変調され、所望の位置の蛍光体が励起発光されてなる請求項１に記載の平面表示装置。
【請求項７】
液晶セルを構成する一対のガラス基板の片側の基板に蛍光体が塗布されてなることを特徴とする請求項６に記載の平面表示装置。
【請求項８】
赤、緑、青の三原色を選択的に透過する所謂カラーフィルターが蛍光体に隣接し、蛍光体および液晶層を介してＺｎＯ層と対向するように構成された請求項７に記載の平面表示装置。
【請求項９】
赤、緑、青の各カラーフィルター内に赤、緑、青の蛍光を発する蛍光体が含有されてなることを特徴とする請求項７に記載の平面表示装置。
【請求項１０】
ＺｎＯ薄膜発光体が液晶セルをアドレッシングするＴＦＴ基板上に形成され、ＴＦＴより印加される電圧がＺｎＯ薄膜内と液晶層内に分割されることを特徴とする請求項６、７、８，９に記載の平面表示装置。
【請求項１１】
ＺｎＯ薄膜発光体に隣接して蛍光体を配置し、ＺｎＯより発せられた近紫外または紫青光の刺激を受けて蛍光発光した赤、緑、青の三原色を液晶セルで空間変調することを特徴とする請求項１に記載の平面表示装置。
【請求項１２】
ＺｎＯ薄膜から発せられる３７０ｎｍから４２０ｎｍの出射光により励起されて６１０ｎｍから６９０ｎｍの波長領域に主発光ピークを有する赤色光を出射する蛍光体を具備することを特徴とする請求項１に記載の平面表示装置。
【請求項１３】
ＺｎＯ薄膜から発せられる３７０ｎｍから４２０ｎｍの出射光により励起されて５０５ｎｍから５６０ｎｍの波長領域に主発光ピークを有する緑色光を出射する蛍光体を具備することを特徴とする請求項１に記載の平面表示装置。
【請求項１４】
ＺｎＯ薄膜から発せられる３７０ｎｍから４２０ｎｍの出射光により励起されて４００ｎｍから４９０ｎｍの波長領域に主発光ピークを有する青色光を出射する蛍光体を具備することを特徴とする請求項１に記載の平面表示装置。
【発明の詳細な説明】
。
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は液晶ディスプレイ、ＥＬディスプレイやプラズマディスプレイなどの平面表示装置に関するものであり、携帯情報端末、コンピュータ端末などのディジタル表示端末やＴＶ、カメラなどのアナログ映像端末として用いられる表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
赤、緑、青の蛍光体を紫外線で励起し、カラー表示する装置としてはプラズマディスプレイが知られている。画素を構成するマイクロキャビティ内でガスプラズマを励起し、そこから発せられる紫外線により該キャビティ内に塗布された蛍光体を励起し、赤、緑、青の三原色を発光させる原理に基づいている。実用段階にはあるものの、しかし、放電を開始するために３５０Ｖ以上の高電圧を必要とし、画像表示のための維持電圧も１８０Ｖ程度の高電圧を必要とすることが欠点として挙げられる。
完全な固体自発光表示装置としては近年進歩の著しい有機ＥＬ表示装置を挙げることができる。従来の無機ＥＬにおける高電圧駆動の弱点を克服し、１５Ｖ程度の低電圧での発光表示が可能となった。しかしまだ発光材料の長期安定動作が確保されておらず、実用化のためには発光材料の改善と同時に、高効率化が必要とされている。
一方非自発光表示装置である液晶ディスプレイが広く実用化されている。それは駆動電圧も低く、低消費電力で動作信頼性も高く、生産技術も確立されて産業としても成熟の域に達している。しかし上記諸方式とは異なり、自発光表示装置でないことが表示性能上の難点であり、表示の視野角依存性の存在や液晶の応答速度の遅さが本質的に表示性能を制限している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように従来の平面ディスプレイにはそれぞれに解決すべき課題が存在する。すなわちプラズマディスプレイでは動作電圧の低電圧化と低消費電力化である。ＥＬディスプレイでは発光材料の動作安定性の確保と長寿命化の達成である。そして液晶ディスプレイでは視野角と応答速度の改善である。
本発明は各平面ディスプレイの有する上記課題を解決するためになされたものであって、紫外線励起蛍光発光を用いるにもかかわらず低電圧かつ低消費電力であり、また液晶による空間変調を用いるにもかかわらず時発光表示であることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、紫外線発光装置としてｐ−ｎ接合を具備するＺｎＯ素子を用い、発光波長が３７０ｎｍから４２０ｎｍの出射光を得る。該近紫外光を空間変調するために薄膜トランジスター（ＴＦＴ）を具備したＴＮ液晶セルを用いる。透明電極でアドレスされるＳＴＮ液晶セルを用いてもよい。該近紫外光で赤色を励起するための蛍光体として例えば（Ｇｄ，Ｙ）２０２Ｓ：Ｅｕを用い、緑色を励起するために例えば（Ｓｒ，Ｂａ）Ｍｇ２Ａｌ１６０２７：Ｅｕ，Ｍｎを用い、青色を励起するために例えば（Ｓｒ，Ｃａ）１０（ＰＯ４）５Ｃｌ２：Ｅｕを用いる。ＺｎＯ素子に隣接して蛍光体を配置し、赤、緑、青の可視光を液晶セルで空間変調してもよい。また、ＺｎＯ素子を液晶基板を構成するＴＦＴ基板上に形成してもよい。また、蛍光体を液晶基板を構成する対抗電極基板上に形成してもよい。また、蛍光体を通常の液晶セルを構成するカラーフィルター内に分散させて形成してもよい。
【０００５】
【実施形態】
主たる構成要素はＺｎＯ近紫外発光素子、液晶セル、蛍光体の３部材である。
実施形態１
面発光ＺｎＯ近紫外発光装置を液晶セルの背面に配し、液晶を駆動して面発光近紫外光を空間変調する。さらに蛍光体を液晶セルの表面に配し、２枚の偏光板と液晶で空間変調された近紫外光を受けて赤、緑、青の三原色を発光する。このとき蛍光体３原色の配置はブラックマトリクスで区切られ、液晶表示装置におけるカラーフィルターの配置と同様である。
実施形態２
面発光ＺｎＯ近紫外発光装置に隣接して三原色を配した蛍光体マトリクスを配置し、蛍光体マトリクスに隣接して配置された液晶セルにより三原色を空間変調して画像を形成する。
実施形態３
通常の透過型液晶表示装置のバックライトを面発光ＺｎＯ近紫外発光装置に置き換え、三原色カラーフィルター内にそれぞれの蛍光体を含有させることによって自発光型の液晶表示装置を実現する。
実施形態４
液晶セルの透明画素電極上にＺｎＯ近紫外発光素子を形成し画素電極でアドレスすることにより近紫外発光領域を指定するとともに液晶により空間変調し、液晶を透過してきた近紫外光で、液晶セル表面に配置された蛍光体を励起し、可視画像をうる。これにより単純な単純マトリクス液晶におけるクロストークを抑制できＴＦＴ液晶並みの画像を得ることができる。液晶セルがＴＦＴであり、ＴＦＴ電極上にＺｎＯ素子が形成されてもよい。
実施形態５
実施例４において液晶セルがカラーフィルターを具備しており、その３原色の有彩色無機顔料に混在させて３原色の蛍光体を含有されており液晶セル内に一元化して主要３要素が内在されてある。
【０００６】
【実施例】
本発明を実施形態１によりその詳細を例示する。図１にその概略を示した。ＺｎＯ単結晶基板の上にｎ型層、発光層、ｐ型層の積層ＺｎＯ薄膜を形成し、面発光ダイオードとした。ＺｎＯ薄膜の形成は高純度Ｚｎの蒸発と高純度酸素の供給によった。ｎ型層にはＧａを、ｐ型層にはＮを微量添加した。電極にはＡｕおよびＡｌを用いた。液晶セルはストライプ状の透明電極が形成された一対のガラス基板で挟まれたＳＴＮタイプの液晶と該ガラス基板に張り合わされた一対の偏光版と駆動回路で構成されたものを用いた。通常の液晶セルでは片方のガラス基板にはカラーフィルターが付加されているが、本実施例においてはガラス基板上には透明電極が配線されているだけで、カラーフィルターは装備されていない。蛍光体は赤色発色材料として（Ｇｄ，Ｙ）２０２Ｓ：Ｅｕを用い、緑色発色材料として（Ｓｒ，Ｂａ）Ｍｇ２Ａｌ１６０２７：Ｅｕ，Ｍｎを用い、青色発色材料として（Ｓｒ，Ｃａ）１０（ＰＯ４）５Ｃｌ２：Ｅｕを用いた。ブラックマトリクスはカーボンブラックを樹脂に混練した樹脂ＢＭを用い、画素、ＢＭともにスクリーン印刷法により形成した。
【発明の効果】
本発明は、平面発光表示装置でありながらプラズマのように高電圧を用いることなく、またＥＬのように材料の劣化を危惧する必要のない、経済的な実用装置を提供する。
【０００１０】
【図面の簡単な説明】
【図１】
【符号の説明】１…ｐ−ｎ接合ＺｎＯ基板
２…液晶セル
３…蛍光体基板
４…ブラックマトリクス」
【図１】
2004348096.tif 000003