JPH0990882A

JPH0990882A - 発光表示素子

Info

Publication number: JPH0990882A
Application number: JP7266322A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Yamamoto; 浩山本
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1995-09-20
Filing date: 1995-09-20
Publication date: 1997-04-04
Also published as: KR970017099A; WO1997011476A1

Abstract

(57)【要約】【課題】大きな表示面積の平面表示器を軽量、小型に
構成でき、放出電流が動作環境の影響を受け難く安定的
に大きな電流を得ることができると共に、特性の均一化
や耐久性の向上を図れる発光表示素子を提供する。【解決手段】反強誘電体２と、反強誘電体２に交番電
界を印加するための上面電極３及び裏面電極４と、反強
誘電体２に交番電界を印加したときに放射される冷電子
によって発光する蛍光体層６とを備えている。上面電極
３及び裏面電極４は反強誘電体２の上下にそれぞれ配設
され、この両電極の内少なくとも一方は櫛形又は孔開き
電極であっても良い。反強誘電体２の上部にガラス７を
配設し、ガラス７及び反強誘電体２の間に蛍光体層６及
び上面電極３とを配設する。反強誘電体２と蛍光体層６
との間に、少なくとも真空ガス、絶縁体又はｎ型半導体
のいずれか一つが設けられていても良い。反強誘電体２
の冷電子放出側は、略平坦であっても良い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、反強誘電体の冷電
子放出を利用して蛍光体を発光させる発光表示素子に関
する。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータとのマンマシンインターフ
ェース用の表示器として、小型で使いやすい液晶表示
器、プラズマ表示器等の平面表示器が良く使用されるよ
うになって来ている。この平面表示器の一つとして、低
消費電力駆動に適し、またカラー表示化にも対応が容易
である電界放出表示素子を用いたものが研究されるよう
になっている。

【０００３】このような電界放出表示素子に関して、例
えば特開平７−６４４９０号の公報に記載されているも
のがあり、図１２にその電界放出表示素子のセルの代表
的な構造を示している。以下、図１２に基づいて説明す
る。セル８１内の下部に絶縁体基板８２が設けられ、絶
縁体基板８２の上部表面には、下部電極層８３、強誘電
体層８４及び上部電極層８５が順に積層して形成されて
いる。セル８１内の上部にはガラスセル８６が設けら
れ、上部電極層８５の対向するガラスセル８６の内側に
は蛍光体層８７が形成されている。また、下部電極層８
３には電源８８が接続され、上部電極層８５はアース
（接地）に接続されている。さらに、好ましくは蛍光体
層８７とガラスセル８６との間にはバイアス電極８９が
形成され、バイアス電極８９には正のバイアス電源９０
が接続されている。そして、セル８１内は真空状態に保
持されている。

【０００４】このようなセル８１において、下部電極層
８３に電源８８によって所定電圧以上の交番パルス電圧
を印加すると、強誘電体層８４内で強誘電体の残留分極
が反転させられ、この反転によって強電界が生じる。強
誘電体層８４に対して所定値以上の強電界を印加する
と、トンネル効果によって強誘電体中の電子が上部電極
層８５によって引き出され、外界に放出される。（これ
が、いわゆる電界電子放出現象と呼ばれる。）この上部
電極層８５から放出された電子が蛍光体層８７に照射さ
れることにより、蛍光体が発光するようになっている。
このとき、バイアス電極８９に所定値以上の正のバイア
ス電圧を印加すると、上部電極層８５から放出された電
子が加速されて蛍光体層８７に照射されるので、蛍光体
の発光を増大するすることができる

【０００５】このような構成にしたので、比較的低電圧
で発光させることができると共に、積層体の薄膜化及び
セルの小型化ができるので、表示素子の精細化ができ、
また平面で薄型の表示素子を製造することができる。ま
た、蛍光体層の種類を変えることによって、容易にカラ
ー表示化にも対応できる。

【０００６】また、特開平７−５７６２０号の公報にお
いては、ｐ−ｎ接合の半導体を用いた電界放出表示素子
の提案がなされている。図１３に、このような電界放出
表示素子のチップ部の構造を示している。ｐ型半導体基
板９１の上部に、ピラミッド状に形成されたチップ部９
５を設けられ、さらにこのチップ部９５を含んだｐ型半
導体基板９１の上部表面にはｐ型不純物領域９２が形成
されている。ｐ型不純物領域９２の上部には、ｎ型不純
物領域９３が形成されている。そして、前記チップ部９
５の表面部分にはｎ型不純物９３で浅い接合領域９８が
形成され、チップ部９５自体がｐ−ｎ接合を有してい
る。

【０００７】ｐ型半導体基板９１の上部には、チップ部
９５の周辺にｐ型半導体基板９１の表面を酸化させ、か
つ、チップ部９５を露出させる開口部を有する酸化膜９
４が形成され、この酸化膜９４の上部には、酸化膜９４
の開口部に対応するピンホールを有する絶縁膜９６が形
成されている。絶縁膜９６の上部には、絶縁膜９６のピ
ンホールに対応する開口部を有する導電層９７が形成さ
れている。

【０００８】このような構成において、ｐ型半導体基板
９１の下部に設けられた電極（図示せず）に対して導電
層９７に所定電圧値の逆バイアス電圧を印加すると、チ
ップ部９５のｐ−ｎ接合部からトンネル効果による電子
が放出される。この電界放出電子をチップ部９５に対向
して導電層９７の上部に配設された蛍光体層（図示せ
ず）に照射させることにより、発光させることができ
る。このとき、チップ部９５及び蛍光体層を含む表示素
子部は真空中に保持されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような電界放出電子を利用した発光表示素子において
は、次のような問題点を有している。強誘電体を使用す
る場合には、放出電流を蛍光体層８７に能率良く到達さ
せるために、電子放出部及び蛍光体層が配設されたセル
８１内を所定の真空度を満たす真空状態に保持しなけれ
ばならない。よって、ガラスにより密封するための強度
が必要となる等の構造上の制約がある。このことは、表
示面積の大きな平面表示器を製造するに当たっては、軽
量、小型化の面で不利となっている。

【００１０】また、交番電圧を印加する必要があるが、
図１４のように強誘電体層８４の上下方向に交番電界Ｅ
が印加されると、圧電効果によってこの電界に垂直な方
向には機械的な縮みが発生し、平行な方向には機械的な
伸びが発生する。強誘電体層８４の上下の接合部は上部
電極層８５及び下部電極層８３によって拘束されている
ので、この歪みによる強誘電体層８４内部の応力によっ
てストレスが溜まる。よって、強誘電体層８４の耐久性
を低下させ、表示素子の寿命を劣化させている。

【００１１】また、図１５に示すように、強誘電体は印
加電界Ｅが零に戻っても残留分極Ｐs が残る。しかる
に、上部電極層８５の直ぐ上部に蛍光体層８７を配設し
て平面表示器とした場合には、蛍光体も誘電体であるの
で、強誘電体層８４の上記残留分極Ｐs に影響を受けて
蛍光体層８７にも残留分極が生じる。これによって、蛍
光体の不整発光が起きたり、応答速度が遅くなる等の問
題が生じる。このことは、真空を使用しない平面表示器
を構成するのに不利な点となる。

【００１２】一方、ｐ−ｎ接合を使用する場合には、放
出電流が小さいので、電子放出部及び蛍光体層が配設さ
れる真空中の真空度及び真空中に含まれる微量物質の性
質（以後、真空の質と呼ぶ）に放出電流が大きく影響を
受け易い。このために、表示素子部を所定の真空度及び
真空の質を満たす真空中に保持する必要がある。

【００１３】また、電界電子を放出し易くするために、
放出部を鋭利な状態にする必要がある。このために、放
出部をピラミッド状のチップにしたり、又は四角柱状の
チップにしたりしているが、このような鋭利なチップは
微小寸法（上記従来の例では、２μｍの大きさのピラミ
ッド状チップ）で形成しなければならない。ところが、
このように微小寸法で形成するには、例えばマイクロマ
シーニング等のエッチングによらなければならないの
で、形成の工程が非常に煩雑になる。この結果、表示面
積の大型化に際して、電子放出部の特性の均一性を得る
ことが困難となる。

【００１４】また、ピラミッド状のチップ部９５の先端
の鋭利な部分が真空中に存在するプラスイオンにエッチ
ングされて丸く成り易く、このため長時間の放出では放
出電流が小さくなってしまう。さらに、先端の鋭利な部
分の電流容量が小さいので、放出電流を大きくするには
限界がある。

【００１５】本発明は、上記従来の問題点に着目してな
されたものであり、大きな表示面積の平面表示器を軽
量、小型に構成することが容易であり、放出電流が動作
環境の影響を受け難く安定的に大きな電流を得ることが
できると共に、特性の均一化や耐久性の向上を図れる発
光表示素子を提供することを目的としている。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の発光表示素子
は、反強誘電体２と、反強誘電体２に交番電界を印加す
るための上面電極３及び裏面電極４と、反強誘電体２に
交番電界を印加したときに放射される冷電子によって発
光する蛍光体層６とを備えている。

【００１７】反強誘電体を使用するので、等しい大きさ
の交番電界を印加しても強誘電体に比べて分極が大きく
なり、このとき放出される冷電子の量も多い。よって、
放出電流が大きくなる。また、この放出電流は真空度等
による影響を受け難いので、真空を使用しなくても安定
した大きさの放出電流が得られる。また、交番電界によ
る圧電効果によって反強誘電体に発生する歪みは、電界
方向及びこれに直角な方向に対して共に伸びるので、反
強誘電体の内部応力は小さくなり、よって寿命が向上さ
れる。また、印加電界を零にしたとき分極が零になるの
で、反強誘電体と蛍光体を直接接触させて平面表示器を
構成したときでも、蛍光体の不整発光は生じず、蛍光体
の発光の応答性が良くなる。

【００１８】ｐ−ｎ接合の半導体を使用した場合より大
きな放射電流を真空度等に影響を受けずに得られるの
で、発光の安定性が良くなる。そして、冷電子は反強誘
電体の平坦な表面からでも容易に放射されるので、電子
放出部をピラミッド状や四角柱のように鋭利な形状に形
成する必要がなくなる。よって、表示素子の形成工程が
簡単化されるので特性の均一な素子が容易に得られ、大
面積の表示器が制作し易くなる。また、平面部から電子
を放出するので、大電流を流すことも可能となり、さら
に長時間電流を流しても放出部の形状が変化することが
無く、表示の安定性が良くなる。

【００１９】また、上記発光表示素子において、前記上
面電極３及び裏面電極４は前記反強誘電体２の上下にそ
れぞれ配設され、この両電極の内少なくとも一方は櫛形
又は孔開き電極であっても良い。

【００２０】上記構成としたので、平面表示器を構成す
るときに、各単位表示セルを平面状にマトリックス的に
配列し、反強誘電体の上下にお互いに直交して設けた上
面電極３及び裏面電極４をマトリックス的に選択して交
番電界を印加することによって、この単位表示セルの任
意の位置を発光させることが容易となる。この結果、平
面表示器を構成することが容易となる。

【００２１】また、上記発光表示素子は、前記反強誘電
体２の上部に配設されたガラス７と、ガラス７及び反強
誘電体２の間に配設された蛍光体層６及び上面電極３と
を備えても良い。

【００２２】上記構成としたので、反強誘電体から放出
される冷電子は蛍光体層に到達して蛍光体を発光させ
る。この発光を、蛍光体層の上部のガラスを通してセル
外部から確認される。よって、簡単な構造で発光表示素
子を構成できる。

【００２３】また、上記発光表示素子は、前記反強誘電
体２と蛍光体層６との間に、少なくとも真空ガス、絶縁
体又はｎ型半導体のいずれか一つが設けられていても良
い。

【００２４】真空ガスを使用した場合は、反強誘電体か
ら放出された冷電子が非常に効率良く蛍光体層に到達す
るので、蛍光体の発光度を大きくできる。真空ガスの代
わりに絶縁体又はｎ型半導体を使用する場合は、真空度
を保つための強度を要するような構造にしなくても良い
ので構造が簡単になる。さらに、表示素子全体を半導体
によって構成できるので、構成が簡単になり、薄型、軽
量及び小型化を図れる。

【００２５】また、上記発光表示素子は、前記反強誘電
体２の冷電子放出側は略平坦であった方が好ましい。

【００２６】これによって、電流を大きくできるので発
光を明るくし易い。また、表示特性が長期間使用しても
安定する

【００２７】また、前記発光表示素子を１個以上並べて
平面表示器を構成しても良い。

【００２８】上記構成としたので、構造の簡単で、か
つ、均一な表示特性が安定的に得られる大面積の平面表
示器が容易に構成される。

【００２９】

【発明の実施の形態及び実施例】以下に、図を参照しな
がら発明の実施の形態及び実施例を説明する。図１は、
第一実施例を表した発光表示素子の断面図である。発光
表示素子１は、反強誘電体２をベースにして構成されて
いる。絶縁基板８上に、順に裏面電極４、反強誘電体２
及び櫛形の上面電極３を形成している。上面電極３の上
方には所定の距離を置いてガラス７を配設しており、反
強誘電体２に対向し、かつ、ガラス７の下面には蛍光体
層６を形成している。また、本実施例では上面電極３と
ガラス７との間の空間を真空状態に保持しており、この
空間にグリッド電極５を設けている。そして、裏面電極
４をアース（接地）に接続し、上面電極３と裏面電極４
との間に正の交番電圧を印加する交番電源９を接続して
いる。また、グリッド電極５には正のバイアス電圧を印
加する電源を接続するが、本実施例では交番電源９を兼
用してグリッド電極５に接続している。

【００３０】次に、図２乃至図４に基づいて作用につい
て説明する。図２は反強誘電体２の分極特性の一例を表
しており、図３は交番電源９の出力波形の例を、また図
４は反強誘電体２の電子放出特性の例をそれぞれ表して
いる。上記のような表示素子において、交番電源９によ
って上面電極３と裏面電極間４に交番電界を印加する
と、反強誘電体２には０からＥmax の間で周期的な電界
が印加される。Ｅmax の手前には、図２のように印加電
界によって分極Ｐが急激に誘起されるスイッチングフィ
ールドＳがある。印加電界が０からスイッチングフィー
ルドＳまで印加される間に、電子が反強誘電体２の上面
電極３の近傍上面に誘引される。

【００３１】このとき、スイッチングフィールドＳにお
いて分極が急激に誘起されると、誘引された上記電子が
この分極に反発し、トンネル効果によって櫛形の上面電
極３の隙間の部分に位置する反強誘電体２の表面から電
子（以後、冷電子と呼ぶ）が放出されるようになる。図
４は、この冷電子が急激に発生するときの様子を示して
おり、スイッチングフィールドＳの近傍の印加電界では
冷電子が急激に放出される。放出された冷電子はグリッ
ド電極５によって加速され、グリッド電極５を通過した
後に蛍光体層６に到達し、蛍光体層６は所定の色で発光
する。この発光は、ガラス７を通して外部から認識され
る。

【００３２】スイッチングフィールドＳを過ぎたら上記
冷電子の放出は停止し、印加電界が０に戻って再びスイ
ッチングフィールドＳの近傍になるまで冷電子の放出は
停止したままである。印加電界を所定の周波数で繰り返
すと、以上の冷電子の放出及び放出停止を繰り返し、こ
れにより蛍光体層６は発光及び発光停止の過程を繰り返
す。上記印加電界の周波数を所定の周波数以上にする
と、蛍光体層６の残留発光もあるので、人間の目には発
光が継続している如く認識される。したがって、電界の
印加及び否印加を外部のコントローラ（図示せず）等に
よって制御することによって、表示器として利用が可能
となる。

【００３３】反強誘電体２としては、例えばＰb −Ｌa
−Ｚr −Ｓn −Ｔi −Ｏ系やＰb −Ｎb −Ｚr −Ｓn −
Ｔi −Ｏ系、Ｐb −Ｌa −Ｚr −Ｔi −Ｏ系のセラミッ
クス等を使用することができる。本実施例では、ＰＬＺ
ＳＴセラミックスと呼ばれる、「Ｐb0.97 Ｌa0.02 Ｚr
0.66 Ｓn0.24 Ｔi0.1Ｏ3 」を採用し、このセラミック
ス層の厚みＬ２は３０μｍとしている。前記図２の分極
特性は、この採用したＰＬＺＳＴセラミックスの特性を
示している。

【００３４】交番電源９の印加電界の波形は、このＰＬ
ＺＳＴセラミックスの分極特性に適合させている。例え
ば、図３のようにピーク電界値が４５KV/cm で、１００
Ｈzの三角波の正の交番電界を印加した。ここで、印加
するピーク電界値は反強誘電体２の前記スイッチングフ
ィールドＳによって設定される。尚、交番電界の波形は
三角波に限定するものでなく、例えば矩形のパルス波形
でも良く、交番周波数は反強誘電体２の応答性等に対応
して数ＫＨz にしても良い。

【００３５】上面電極３及び裏面電極４は、例えばＰt
、Ａu 、Ａg-Ｐd ，Ｐd 、Ａl 、Ｃu 等で構成され
る。上面電極３と裏面電極４との間に交番電界を印加し
たとき、反強誘電体２の表面から電子が放出され易いよ
うに、上面電極３は隙間を有する構造にした方が好まし
い。よって、本実施例では図１のような櫛形の上面電極
３を採用しているが、上記の理由によってこの上面電極
３は、平面電極の内側に所定の大きさの孔状の隙間を設
けたような電極としても良い。

【００３６】そして、例えばドット表示で文字や図形を
表示するような平面表示器においては、表示セルを平面
状に縦横に行列させて並べ、マトリックス的に各表示セ
ルをアクセスして駆動する場合が多い。このときは、行
列を指定する櫛形の電極を反強誘電体２の上下にお互い
に直交させて設け、これを上面電極３及び裏面電極４と
した方が好ましい。本実施例では、上面電極３のみを櫛
形にしており、この櫛形の電極幅Ｌ5 を０．３mmとして
いる。

【００３７】また、絶縁基板８は例えばＡl2Ｏ3 ，Ｍg
Ｏ，Ｓi 等で構成されるが、ガラスであっても良い。蛍
光体層６が発光したときに外部からその発光が見れるよ
うに、蛍光体層６はガラス７の下面に形成しているが、
ガラス７を上記のような絶縁基板８と同様の絶縁体で構
成しても、本発明の反強誘電体による発光の作用は変わ
らない。

【００３８】また、本実施例では、図１のような１辺Ｌ
1 が１０mmの四角形状の絶縁基板８上に上記の表示素子
１を形成し、上面電極３とグリッド電極５間の距離Ｌ3
を１０mm、グリッド電極５と蛍光体層６間の距離Ｌ4 を
５mmとしている。このように、上面電極３と蛍光体層６
間の距離が長いので、放出電子が蛍光体層６に到達し易
いように、上面電極３とガラス７との間の空間を真空状
態に保持しており、この空間にグリッド電極５を設けて
いる。上記真空の真空度は１０Ｐa より低くした程度で
良く、従来よりも真空度に影響を受け難くなっている。
これは、前記冷電子が櫛形の上面電極３の隙間の部分に
位置する反強誘電体２の表面全体から放出されるので、
放出電流が大きくなり、真空度に影響を受け難くなった
ためである。

【００３９】次に、第二実施例を図５を参照して説明す
る。図５は、表示素子１の単位表示セルの断面を表して
いる。本実施例では、第一実施例における真空の代わり
に、次のような中間物質１０を使用している。例えば、
シリコンオキサイトのような絶縁体を数百Å以下の厚さ
にして使用したり、ｎ型半導体又は不活性ガス等を使用
する。その他の構成は、第一実施例と同様である。

【００４０】この場合も、前述と同様にして上面電極３
と裏面電極４の間に交番電界を印加すると、反強誘電体
２の上部表面から冷電子が放出される。上記中間物質１
０が極めて薄い絶縁体のときは、この冷電子は、グリッ
ド電極５によって加速されて数百Å以下の厚さの絶縁体
を通過し、蛍光体層６に到達する。また、ｎ型半導体の
ときは、上記冷電子が注入されると、この冷電子は内部
の浮遊電子と共にグリッド電極５によって加速され、蛍
光体層６に到達する。不活性ガスのときは、上記冷電子
は不活性ガス中を同様に加速され、蛍光体層６に到達す
る。

【００４１】このように、真空を使用しないので、表示
器の表示面に使用するガラス７が真空によって潰れない
ように強度を保つための構造が複雑になる等の問題が無
い。よって、表示器を大型化し易くなる。また、真空を
使用する場合に比べて、非常に薄型の表示器を構成する
ことができる。

【００４２】第三実施例を、図６に基づいて説明する。
図６は、表示素子１の単位表示セルの断面を表してい
る。絶縁基板８上に、上述の実施例と同様に順に裏面電
極４、反強誘電体２及び櫛形の上面電極３を形成してい
る。上面電極３の上方には所定の距離を置いてガラス７
を配設しており、ガラス７の下面にはグリッド電極５を
形成している。さらに、グリッド電極５の下面には、反
強誘電体２に対向して蛍光体層６を形成している。ま
た、本実施例では上面電極３とガラス７との間に、第２
実施例と同様の中間物質１０を使用している。各電極へ
の交番電源９の接続は、これまでの実施例と同様であ
る。

【００４３】この実施例の作用は、上記第二実施例と同
様になる。そして、この場合にも真空を使用しないの
で、表示器を大型化し易くなる。さらに、グリッド電極
５をガラス７と蛍光体層６の間に形成したので、蛍光体
層６と上面電極３との距離を第二実施例よりも小さくで
き、よって、さらに薄型の表示器を構成することができ
る。

【００４４】第四実施例を、図７に示される表示素子１
の単位表示セルの断面図に基づいて説明する。本実施例
では、絶縁基板８の上部に順に裏面電極４及び反強誘電
体２を形成している。反強誘電体２の上面には、櫛形の
上面電極３及び蛍光体層６を交互に形成している。すな
わち、櫛形の電極と電極の間に蛍光体層６が配設された
状態である。そして、上面電極３及び蛍光体層６の上面
にガラス７が配設されている。

【００４５】前述と同様にして上面電極３と裏面電極４
の間に交番電界を印加すると、反強誘電体２の上部表面
から冷電子が放出される。この冷電子は直ぐ上面にある
蛍光体層６に照射され、外部からガラス７によって蛍光
体の発光が確認される。このように、本実施例では、反
強誘電体２と蛍光体層６とを接触させて配設しているの
で前実施例のような中間物質１０が無く、表示器を構成
したとき非常に薄型にすることができる。また、真空を
使用しないので表示器を大型化し易くなる。

【００４６】第五実施例を、図８を参照して説明する。
本実施例は、縦横に平面状に単位表示セルを配置して平
面表示器を構成する例を示しており、図８はその表示素
子１の断面図を表している。絶縁基板８の上部に順に裏
面電極４、反強誘電体２及び上面電極３を形成している
が、裏面電極４と上面電極３はお互いに直交している櫛
形の電極としている。例えば、図８のように平面表示器
のｘ−ｙ平面のｘ軸と平行に裏面電極４の各櫛形電極を
配列し、また、ｙ軸と平行に上面電極３の各櫛形電極を
配列する。各単位表示セルＣには少なくとも１本の裏面
電極４の櫛型電極と、少なくとも一本の上面電極３の櫛
型電極が配設されている。本実施例では、各単位表示セ
ルＣに１本の裏面電極４と２本の上面電極３を配設して
おり、２本の上面電極３の間に蛍光体層６を形成してい
る。上面電極３の内側に、図９のように所定の大きさの
孔を設け、この孔の中に蛍光体層６を形成しても良い。
上面電極３及び蛍光体層６の直ぐ上面にガラス７を設け
ている。また、隣接した各単位表示セルＣの上面電極３
の間には、中間物質１１を設ける。この中間物質１１
は、絶縁体（気体、液体、固体を問わない）又は空気や
真空等で構成されても良い。

【００４７】各単位表示セルＣの上面電極３と裏面電極
４との間に交番電界を印加すると、反強誘電体２の上部
表面から冷電子が放出され、この冷電子が直ぐ上面にあ
る蛍光体層６に照射されて蛍光体が発光する。このと
き、上記交番電界は上面電極３と裏面電極４との間でマ
トリックス的に制御され、所定の位置の単位表示セルＣ
が発光するように交番電界が印加される。すなわち、例
えば各単位表示セルＣ毎の裏面電極４はｙ軸電界制御器
１５にそれぞれ電源線ｙ1 、ｙ2 、ｙ3 等によって接続
され、また各単位表示セルＣ毎の上面電極３はｘ軸電界
制御器１６にそれぞれ電源線ｘ1 、ｘ2 、ｘ3 等によっ
て接続される。そして、このｘ軸電界制御器１６及びｙ
軸電界制御器１５には交番電源９が接続される。

【００４８】図１０は、ｘ軸電界制御器１６及びｙ軸電
界制御器１５の電界制御の実施例を表している。ｙ軸電
界制御器１５は、所定周期でサイクリックに各電源線ｙ
1 、ｙ2 、ｙ3 等を所定時間だけ交番電源９に接続す
る。電源線ｙ1 が交番電源９に接続されているとき、ｘ
軸電界制御器１６は、電源線ｙ1 に対応した裏面電極４
上に位置する各単位表示セルＣ11、Ｃ21、Ｃ31等の中
で、点灯すべきセルに対応する上面電極３の電源線ｘ1
、ｘ2 、ｘ3 等を交番電源９に接続する。これによっ
て、点灯すべきセルにのみ交番電界が印加され、このセ
ルが上記所定時間のみ点灯する。このようにして、交番
電源９に順次接続された各電源線に対応して、点灯すべ
きセルに対応する電源線ｘ1 、ｘ2 、ｘ3 等を交番電源
９に接続して行き、マトリックス的に所定の位置の単位
表示セルＣを発光させることができる。

【００４９】本実施例では、裏面電極４と上面電極３と
を共に櫛形の電極にして、かつ、お互いに直交するよう
に配設しているので、各単位表示セルをマトリックス的
に選択して任意に表示できる。よって、文字や図形等を
表示できる平面表示器として構成することが可能とな
る。前実施例同様に反強誘電体２と蛍光体層６とを接触
させて配設しているので、表示器が非常に薄型になる。
また、真空を使用しないときは表示器を大型化し易くな
る。上面電極３の内側に孔を設けてこの孔の中に蛍光体
層６を形成すると、各単位表示セル同士の発光の干渉が
少なくなる。

【００５０】次に、第六実施例を図１１に基づいて説明
する。図１１は、第５実施例と同様に平面表示器を構成
するときの表示素子１の断面図を表している。絶縁基板
８の上部に順に裏面電極４、反強誘電体２及び上面電極
３を形成し、裏面電極４と上面電極３は前述同様にお互
いに直交している櫛形の電極としている。また、上面電
極３の上面に蛍光体層６を形成し、蛍光体層６の上面に
ガラス７を配設している。反強誘電体２とガラス７との
間は、前実施例と同様に中間物質１１の絶縁体又は空気
や真空等で構成しても良い。

【００５１】各単位表示セルＣの上面電極３と裏面電極
４の間に交番電界を印加すると、反強誘電体２の上部表
面から冷電子が放出され、この冷電子が中間物質１１を
通過して蛍光体層６に照射されて蛍光体が発光する。こ
のとき、上記交番電界は前実施例同様にして、上面電極
３と裏面電極４との間でマトリックス的に制御され、所
定の位置の単位表示セルＣが発光するように交番電界が
印加される。よって、任意の表示セルをマトリックス的
に選択して表示でき、文字や図形等の平面表示器として
構成することが可能となる。

【００５２】尚、これまで説明した発光表示素子の実施
例において、反強誘電体に交番電界を印加して冷電子を
放出させる作用を数値を参照して説明したが、本発明の
作用及び効果はこれらの数値のみに限定されるものでは
なく、使用する反強誘電体の特性に応じて、あるいは制
作する表示器の仕様、性能等によって上記数値は設定さ
れる。したがって、上記数値以外の設定によって、又は
他の特性の反強誘電体を使用して、同様の作用及び効果
を有するものを、本発明の主旨の範囲内において構成で
きることは言うまでもない。

【００５３】

【発明の効果】反強誘電体を使用したので、放出電流を
大きくできる。また、真空を使用しなくても安定した大
きさの放出電流が得られる。また、交番電界の印加によ
る圧電効果によって発生する反強誘電体の内部応力は小
さいので、表示素子の寿命を向上できる。さらに、上記
印加電界を零にしたとき分極が零になるので、平面表示
器を構成したときでも蛍光体の不整発光は無く、また蛍
光体の発光の応答性を向上できる。この結果、耐久性が
あり、表示特性が優れた明るい発光表示素子の制作が可
能となる。

【００５４】冷電子の放出部を精密な形成工程によって
形成する必要がなくなったので、表示素子の形成工程が
簡単化された。よって、特性の均一な素子が容易に得ら
れ、大面積の表示器が制作し易くなった。また、平面部
から電子を放出するので、大電流を流すことも可能とな
り、さらに長時間電流を流しても安定した表示が得られ
るようになった。よって、表示性能及び信頼性を向上で
きた。

【００５５】平面表示器を構成するときに、各単位表示
セルを平面状にマトリックス的に配列し、反強誘電体の
上下にお互いに直交している上面電極３及び裏面電極４
を少なくとも両電極のいずれか一方を櫛形にして設け、
この両電極をマトリックス的に選択して交番電界を印加
することができる。よって、平面表示器の任意の単位表
示セルを発光させることが容易となった。このとき、上
面電極３の内側に孔を設けてこの孔に蛍光体層を形成す
ると、各単位表示セル同士の発光の干渉を少なくでき
る。この結果、平面表示器を容易に構成することが可能
となった。

【００５６】反強誘電体から放出される冷電子は蛍光体
層に到達して蛍光体を発光させ、この発光を蛍光体層の
上部のガラスを通してセル外部から確認できる。よっ
て、簡単な構造で発光表示素子を構成できた。

【００５７】真空ガスを使用した場合は、反強誘電体か
ら放出された冷電子が非常に効率良く蛍光体層に到達す
るので、蛍光体の発光度を大きくできる。真空ガスの代
わりに絶縁体又はｎ型半導体を使用した場合は、構造を
簡単にできる。このとき、表示素子全体を半導体によっ
て構成できるので、構成が簡単になり、薄型、軽量及び
小型化に容易に対応可能となった。

【００５８】放出電流を大きくできるので、発光を明る
くできる。また、表示特性が長期間使用しても安定して
いるので、信頼性を向上できた。

【００５９】構造が簡単で、かつ、均一な表示特性が安
定的に得られる大面積の平面表示器が容易に構成できる
ようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例に係わる表示素子の断面図
である。

【図２】第一実施例の作用を説明する反強誘電体の電界
−分極特性図である。

【図３】第一実施例の作用を説明する交番電界の波形図
である。

【図４】第一実施例の作用を説明する反強誘電体の放出
電荷特性図である。

【図５】本発明の第二実施例に係わる表示素子断面図で
ある。

【図６】本発明の第三実施例に係わる表示素子断面図で
ある。

【図７】本発明の第四実施例に係わる表示素子断面図で
ある。

【図８】本発明の第五実施例に係わる表示素子断面図で
ある。

【図９】本発明の第五実施例に係わる孔開き上面電極の
例である。

【図１０】本発明の第五実施例の作用を説明する電界制
御の例である。

【図１１】本発明の第六実施例に係わる表示素子断面図
である。

【図１２】従来技術の強誘電体使用の表示素子の断面図
である。

【図１３】従来技術のｐ−ｎ接合使用の表示素子の断面
図である。

【図１４】従来技術の強誘電体使用の表示素子の内部ス
トレスの説明図である。

【図１５】従来技術の強誘電体の電界−分極特性図であ
る。

【符号の説明】

１発光表示素子２反強誘電体３上面電極４裏面電極５グリッド電極６蛍光体層７ガラス８絶縁基板９交番電極１０中間物質１１中間物質１５ｙ軸電界制御器１６ｘ軸電界制御器８１セル８２絶縁基板８３下部電極層８４強誘電体層８５上部電極層８６ガラスセル８７蛍光体層８８電源８９バイアス電極９０バイアス電源９１ｐ型半導体基板９２ｐ型不純物領域９３ｎ型不純物領域９４酸化膜９５チップ部９６絶縁膜９７導電層９８接合領域Ｅmax 印加最大電界値Ｐ分極Ｓスイッチングフィールド

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】反強誘電体(2) と、反強誘電体(2) に交番電界を印加するための上面電極
(3) 及び裏面電極(4) と、反強誘電体(2) に交番電界を印加したときに放射される
冷電子によって発光する蛍光体層(6) とを備えたことを
特徴とする発光表示素子。
【請求項２】前記上面電極(3) 及び裏面電極(4) は前
記反強誘電体(2) の上下にそれぞれ配設され、この両電
極の内少なくとも一方は櫛形又は孔開き電極であること
を特徴とする請求項１に記載の発光表示素子。
【請求項３】前記反強誘電体(2) の上部に配設された
ガラス(7) と、ガラス(7) 及び反強誘電体(2) の間に配設された蛍光体
層(6) 及び上面電極(3) とを備えたことを特徴とする請
求項１又は２に記載の発光表示素子。
【請求項４】前記反強誘電体(2) と蛍光体層(6) との
間に、少なくとも真空ガス、絶縁体又はｎ型半導体のい
ずれか一つが設けられていることを特徴とする請求項
１、２又は３に記載の発光表示素子。
【請求項５】前記反強誘電体(2) の冷電子放出側は、
略平坦であることを特徴とする請求項１、２、３又は４
に記載の発光表示素子。
【請求項６】前記発光表示素子を１個以上並べて平面
表示器を構成したことを特徴とする請求項１、２、３、
４又は５に記載の発光表示素子。