(57)【要約】  液晶ディスプレイは、電界放出装置バックライト部５０に結合される液晶ディスプレイ前面構成部６０を含む。電界放出装置バックライト部５０は、ブラックマトリックス３９により区分けされる複数の蛍光要素（３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂ）を有するスクリーン構造物を含む。ブラックマトリックスは、金属クロム層を含む。スペーサー１５は、カソード７とアノード４を隔てる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶ディスプレイ前面構成部と、
前記液晶ディスプレイ前面構成部に結合され、ブラックマトリックスによって区分けされる複数の蛍光要素を有するスクリーン構造物を含む電界放出装置バックライト部と
を含む液晶ディスプレイであって、前記電界放出装置バックライト部は前記液晶ディスプレイ前面よりも低い解像度である液晶ディスプレイ。
【請求項２】
前記ブラックマトリックスは金属クロム層を含むことを特徴とする請求項１記載の液晶ディスプレイ。
【請求項３】
前記ブラックマトリックスはクロム酸化物膜を含むことを特徴とする請求項２記載の液晶ディスプレイ。
【請求項４】
前記電界放出装置は、アノードおよびカソードを含み、前記スクリーン構造物は、前記アノードの表面上に形成される
ことを特徴とする請求項３記載の液晶ディスプレイ。
【請求項５】
前記アノードは、前記カソードから、その間で伸びるスペーサーによって間隔が空けられていることを特徴とする請求項４記載の液晶ディスプレイ。
【請求項６】
前記スペーサーは、前記金属クロム層に接着されることを特徴とする請求項５記載の液晶ディスプレイ。
【請求項７】
前記カソードは、前記蛍光要素と位置が合わせられているエミッタセルを含むことを特徴とする請求項４記載の液晶ディスプレイ。
【請求項８】
前記カソードは、前記蛍光要素と位置が合わせられているエミッタセルを含むことを特徴とする請求項１記載の液晶ディスプレイ。
【請求項９】
液晶ディスプレイ前面構成部と、
前記液晶ディスプレイ前面構成部に結合され、金属クロム層を含むブラックマトリックスによって区分けされる複数の蛍光要素を有するスクリーン構造物を含む電界放出装置バックライト部と
を備えることを特徴とする液晶ディスプレイ。
【請求項１０】
前記蛍光要素のうちの１つに関係付けられた個々の電界エミッタセルは、複数の液晶画素に選択された色のバックライトを供給することを特徴とする請求項９記載の液晶ディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶ディスプレイ前面構成部および電界放出装置バックライト部を備える液晶ディスプレイに関する。電界放出装置バックライト部は、金属クロム層を含むブラックマトリックスを有するスクリーン構造物を備えるアノードを含み、同じ物を作成する方法を含む。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイ（ＬＣＤｓ）は、一般には光のバルブである。したがって、画像を作成するために、液晶ディスプレイが明るくされなければならない。基本画像領域（画素、副画素）は、電気的にアドレス可能な小領域の光シャッタによって形成される。通常のＬＣＤディスプレイにおいて、色は、白色光照明および個々の赤、緑、青の部分画像に対応する個々の副画素の光透過を色フィルタすることにより生成される。より進んだＬＣＤディスプレイは、個々のパルス光のスクロールを通じて動作ぼやけを削減するバックライトのプログラム可能性を提供する。例えば、ランプの長軸がディスプレイの水平軸と平行しており、そして個々のランプがＬＣＤディスプレイの垂直進行アドレスによる隣接同期で駆動される方法で、特許文献１（ディスプレイにつき約１０のバルブを有する）のＬＣＤディスプレイのような多数の冷陰極蛍光ランプを配列することによりスクロールがなされうる。代わりに、個々のバルブを上から下へ次々に点灯および消灯すると同時に、熱フィラメント蛍光灯を用いて同様にスクロールすることができ、それによりスクローリングは動きアーチファクトを減少することができる。バックライトランプは、拡散部の前に配置される。ＬＣＤディスプレイは、カラーフィルタおよび偏光部を支えるガラス板を含みうる。
【０００３】
ＬＣＤ製造者の関心事はディスプレイのブラックレベルである。ランプは画面領域上に大きく光を照射する傾向があり、したがって、離れたＬＣＤ画素領域を通って対象となる駆動ＬＣＤ画素に光が漏れるのを防ぐためにコントラスト強調特性が必要とされる。
【０００４】
したがって、理にかなうバックライトおよび優れたコントラスト強調特性を有するＬＣＤディスプレイに対する必要性が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第７０９３９７０号明細書
【発明の概要】
【０００６】
本発明は、電界放出装置バックライト部に結合された液晶ディスプレイ前面構成部を備える液晶ディスプレイに関する。電界放出装置バックライト部は、ブラックマトリックスによって区分けされる複数の蛍光要素を有するスクリーン構造物を含む。ブラックマトリックスは金属クロム層を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
本発明は、ここでは、添付の図面を参照して、例示により説明される。
【図１】本発明に従う液晶ディスプレイ前面構成部および電界放出装置バックライト部を含む液晶ディスプレイの断面図である。
【図２】図１の電界放出装置バックライト部におけるスクリーン構造物の平面図である。
【図３】図１の電界放出装置バックライト部の断面図である。
【図４】図２のスクリーン構造物上にブラックマトリックス形成する方法を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１は、本発明に従う液晶ディスプレイを示す。図１に示すように、液晶ディスプレイは、液晶ディスプレイ前面構成部６０と、電界放出装置バックライト部５０と、を含む。図に示す実施形態において、電界放出装置バックライト部５０は、液晶ディスプレイ前面構成部６０に結合されて、液晶ディスプレイにバックライトを供給する。しかしながら、電界放出装置バックライト部５０は、直接にディスプレイとしても用いられることができ、その場合には液晶ディスプレイ前面構成部６０を含まない。
【０００９】
図１に示すように、液晶ディスプレイ前面構成部６０は、拡散部５１、偏光部５２、回路板５３、ＬＣ（liquid crystal）５４、ガラス板５５、第２偏光部５６、および表面処理フィルム５７を含む。拡散部５１および偏光部５２は、３Ｍ製光学フィルムのＶＩＫＵＩＴＩ（登録商標）のような増光材料を含んでもよく、この光学フィルムは他の使われない光を再利用し、ＬＣ５４に入射する光の角度を最適化することにより液晶ディスプレイの明るさを増大する。拡散部５１、偏光部５２、回路板５３、ＬＣ５４、ガラス板５５、第２偏光部５６、表面処理フィルム５７の構成および動作は技術的によく知られているので、さらなる説明についてここでは省略する。
【００１０】
図１に示されるように、電界放出装置バックライト部５０は、カソード７およびアノード４を含む。図３に示されるように、アノード４は、その上に成膜される透明導電体１を有するガラス基板２を含む。透明導電体１は、例えば、酸化インジウムスズとすることができる。ブラックマトリックス３９および蛍光要素３３は、図２に示されるように、スクリーン構造物を形成するために透明導電体１に形成される。基本的に、スクリーン構造物は、ブラックマトリックス３９によって区分けされる複数の蛍光要素３３を含む。
【００１１】
図４は、ガラス基板２にブラックマトリックス３９を形成する方法を示す。ステップ６１に示されるように、ガラス基板２の表面が清掃される。表面清掃は、例えば、苛性溶液を用いて表面を洗浄し、水により表面を洗浄し、緩衝フッ化水素酸を用いて表面をエッチングし、および再び水により表面を洗浄することによってなされる。ステップ６２において、ガラス基板２の表面にプレコートが塗布される。プレコートは、例えば、ポリビニルアルコール溶液とすることができる。ステップ６３において、フォトレジストがガラス基板２に塗布される。ステップ６４において、フォトレジストが可視光にさらされて、フォトレジストでパターンを現像する。ステップ６４において、マスクを用いることができる。ステップ６５において、未現像のフォトレジストがその後に取り除かれる。未現像のフォトレジストは、例えば、水溶液などの溶媒を用いてガラス基板２の表面を洗浄することによって取り除かれる。
【００１２】
ステップ６６において、クロム酸化物膜または他のコントラスト強調材が、ガラス基板２の表面上に形成される。この膜は、例えば、ガラス基板２の表面をスパッタ処理によりクロム酸化物イオンのプラズマにさらすことによって形成することができる。クロム酸化物が形成されるならば、ステップ６７において金属クロム層がクロム酸化物膜に形成される。金属クロム層は、例えば、スパッタ処理の後段階で酸素供給を止めることにより、クロム酸化物上に形成される。ステップ６８において、フォトレジストがエッチング液とともに取り除かれる。金属クロム層が形成されるならば、その時にエッチング液の濃度が通常の陰極線管のエッチング処理に用いられるエッチング液の濃度の約５倍以上であってもよく、そして例えば、２００カ氏温度に熱せられることもできる。エッチング液の中に浸漬する時間は、約２分から４分である。ステップ６９において、ガラス基板２の表面は、いかなる残留遊離物質をも取り除くために洗浄されて、そしてその後に乾燥される。ガラス基板２は、例えば、高圧力水で洗浄される。
【００１３】
蛍光要素３３がガラス基板２に形成されるのは、おいてブラックマトリックス３９がそれに加えて形成される前か後のいずれかである。図２に示されるように、蛍光要素３３は、赤色蛍光要素３３Ｒと、緑色蛍光要素３３Ｇと、および青色蛍光要素３３Ｂとを含む。赤色蛍光要素３３Ｒと、緑色蛍光要素３３Ｇと、および青色蛍光要素３３Ｂとは、縦列および横列にして形成される。各縦列は１つの蛍光要素の色のみを有し、各横列に沿った蛍光要素の各色の周期配置を有する。蛍光要素３３は、約１ミリメートルから５ミリメートルのピッチＡの間隔で配置される。蛍光要素３３は、低電圧駆動の蛍光要素、陰極線管の蛍光要素、または非水相溶性の蛍光要素から作ることができる。１０から１５キロボルトの動作範囲においては、陰極線管の蛍光要素が最も適している。
【００１４】
図３に示されるように、実質的に薄い反射金属膜２１は、蛍光要素３３および／またはブラックマトリックス３９の上に形成される。反射金属膜２１は、カソード７から離れて放出された光をカソード７に向かって反射することにより、電界放出装置バックライト部５０の明るさを増すのに役に立つ。
【００１５】
図１に示されるように、スペーサー１５は、蛍光要素３３の間に配置されて、ブラックマトリックス３９から伸張される。図に示す実施形態において、スペーサー１５は均一な高さを有し、複数の蛍光要素３３の間に並べられる。スペーサー１５は、例えば、セラミック材料から形成することができる。スペーサー１５は、例えば、ブラックマトリックス３９と金で結合することができる。スペーサー１５はブラックマトリックス３９の金属クロム層に結合されるので、ブラックマトリックス３９への結合が最適化される。グラファイトはコントラストを高める優れた特性を有するけれども、グラファイトは強度特性および結合特性において劣り、そのことでスペーサーが緩くなるかあるいは損失を受けやすくなるので、グラファイトは金属クロム層よりは好ましくない。もしスペーサーが緩くなるかあるいは損失を受ければ、カソードとアノードとの間の空間および／または配置構造の全体性が危うくなりうる。
【００１６】
図３に示されるように、カソード７は、誘電材料２８、誘電支持体３１、背面板２９、および背面支持構造物３０を含む。誘電材料２８は複数のエミッタセル２７を有する。図２に示されるように、エミッタセル２７は、横列に並べられて赤色エミッタセル２７Ｒ、緑色エミッタセル２７Ｇ、および青色エミッタセル２７Ｂを含む。カソード７は、電界放出装置バックライト部５０の所望の用途に従って、約１０から１０００の間で個々にプログラム可能な横列および縦列を含む。図３に示されるように、各エミッタセル２７は複数の電子エミッタ１６を含む。電子エミッタ１６は、並べて配置されて、エミッタ開口２５を有している。図に示す実施形態において、電子エミッタ１６は、円錐形のマイクロチップエミッタであるが、カーボンナノチューブのような他の種類の電子エミッタを用いてもよいことが当業者により想定できることであり、それにより１ミリメートル以上の画素解像度の範囲において１０キロボルト以上のアノード電圧での電界放出装置バックライト部５０の動作に効果的である。電子エミッタ１６は、約１５から３０ミクロンのピッチＤを有する。エミッタ開口２５は、約１０ミクロンの開口範囲を有する。それぞれの電子エミッタ１６はゲート２６に結合される。ゲート２６は、誘電材料２８上で支持することができる。ＦＥＤバックライト構成部品は、前面ＬＣＤよりも低い解像度を有することができる（つまり、バックライトの１セルの特定活性化は、複数のＬＣＤ画素に対して選択された色の光を供給する）。
【００１７】
図３に示されるように、カソード７は、アノード４から約１から５ミリメートルの距離Ｃ空けて配置される。カソード7は、複数のエミッタセル２７が各蛍光要素３３に合わさって配置されるようにして、アノード4へ封止される。図１に示されるように、カソード７およびアノード４の間で伸張するスペーサー１５により、距離Ｃが維持される。図に示す実施形態において、各赤色エミッタセル２７Ｒは赤色蛍光要素３３Ｒに合わせて並べられ、各緑色エミッタセル２７Ｇは緑色蛍光要素３３Ｇに合わせて並べられ、そして各青色エミッタセル２７Ｂは青色蛍光要素３３Ｂに合わせて並べられる。
【００１８】
電界放出装置バックライト部５０の動作は、ここでは記載されない。電源（不図示）は、アノード４に電圧Ｖａを加える。電源（不図示）は、例えば、１０から２０キロボルトの範囲で動作する直流電力供給装置とすることができる。ゲート電圧Ｖｑが所望のゲート２６に加えられる。カソード７に生成される電界により、電子エミッタ１６は電子１８を放出する。電子１８は、エミッタ開口２５を通ってアノード４に移動する。電子１８が、アノード４上の対応する蛍光要素３３にぶつかり、それにより光子４６が放出される。光子は、液晶ディスプレイ前面構成部６０の拡散部５１に移動される。光子４６は、適切な赤色、緑色、および／または青色蛍光要素３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂが活性化されたときに、白、緑、赤、および／または青の光が液晶ディスプレイの画素を通過するようにして、拡散される。
【００１９】
電界放出装置バックライト部５０は、電界放出装置バックライト部５０が特定色の光を液晶ディスプレイの特定の画素へ選択的に供給することができるようにプログラム可能であってもよい。電界放出装置バックライト部５０がプログラム可能なとき、液晶ディスプレイは最適な黒レベル、広いダイナミックレンジ、ぼやけのない動作画、および広色域を実現することができる。図に示す実施形態において、電界放出装置バックライト部５０は、色順次方式で動作し、それ故、液晶ディスプレイ前面構成部６０にカラーフィルタが不要となるが、本発明のその他の実施形態ではより狭い色波長の範囲に対する機会を提供するカラーフィルタを含むことができる。
【００２０】
本発明の実施形態に従う電界放出装置バックライト部５０において、ブラックマトリックス３９は、クロム酸化物膜および金属クロム層を好ましく含む。クロム酸化物および金属クロム層はスパッタリングにより形成されるので、ブラックマトリックスは簡単に、かつ低コストで製造できる。さらに、上述の通り、十分な強度特性および結合特性を有するブラックマトリックス３９の金属クロム層にスペーサー１５が結合されるので、ブラックマトリックス３９へのスペーサー１５の結合が最適化される。結果としてスペーサー１５により、アノード４に関するカソード７の正確なスペーシング、および／または配列が確実になる。
【００２１】
前述のことは、本発明を実施するためのいくつかの可能性を示す。多くの他の実施形態が、本発明の範囲および趣旨から逸脱せずに実施できる。従って、前述の記述は説明上のもので制約的なものではなく、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲と、その均等物の全範囲により与えられることが理解されよう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年12月18日(2009.12.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶ディスプレイ前面構成部と、
前記液晶ディスプレイ前面構成部に結合され、ブラックマトリックスによって区分けされる複数の蛍光要素を有するスクリーン構造物を含む電界放出装置バックライト部と
を含む液晶ディスプレイであって、前記電界放出装置バックライト部は前記液晶ディスプレイ前面よりも低い解像度であることを特徴とする液晶ディスプレイ。
【請求項２】
前記ブラックマトリックスは金属クロム層を含むことを特徴とする請求項１記載の液晶ディスプレイ。
【請求項３】
前記ブラックマトリックスはクロム酸化物膜を含むことを特徴とする請求項２記載の液晶ディスプレイ。
【請求項４】
前記電界放出装置は、アノードおよびカソードを含み、前記スクリーン構造物は、前記アノードの表面上に形成される
ことを特徴とする請求項３記載の液晶ディスプレイ。
【請求項５】
前記アノードは、前記カソードから、その間で伸びるスペーサーによって間隔が空けられていることを特徴とする請求項４記載の液晶ディスプレイ。
【請求項６】
前記スペーサーは、前記金属クロム層に接着されることを特徴とする請求項５記載の液晶ディスプレイ。
【請求項７】
前記カソードは、前記蛍光要素と位置が合わせられているエミッタセルを含むことを特徴とする請求項４記載の液晶ディスプレイ。
【請求項８】
前記カソードは、前記蛍光要素と位置が合わせられているエミッタセルを含むことを特徴とする請求項１記載の液晶ディスプレイ。
【国際調査報告】
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