(57)【要約】【課題】構成が簡単で製造が容易であり、かつ高効率である薄型ディスプレイと、その駆動方法を提供する。【解決手段】本発明のディスプレイデバイスは、相対する第１絶縁体４と、第１絶縁体間に介在させた蛍光体粒子を含む発光体２と、第１絶縁体４と該発光体２の基台となる第２絶縁体５と、第１絶縁体４に絶縁層１１を介して一部が対向するか又は配置された１つの電極６と、第２絶縁体５に接しかつ該電極６との間に第２絶縁体５を介在させるように設けた他の電極１０と、第２絶縁体５と対向する位置に設けた透光性基板８とを備え、この構成によって形成される空間のうち発光体２の占める部分を適切に制御した上で、上記各電極に対してそれぞれ異なる印加電圧を与えて発光と消光を制御よく実現する、第１期間乃至第３期間からなる一連のシーケンスによって表示を行う駆動装置を備える。【選択図】図１１
2007078777.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対する位置に設けられた第１絶縁体と、
第１絶縁体間に介在させた蛍光体粒子を含む発光体と、
第１絶縁体及び前記発光体の基台となる第２絶縁体と、
第１絶縁体に絶縁層を介して少なくとも一部が対向するか又は配置された少なくとも1つの電極と、
第２絶縁体に接しかつ前記電極との間に第２絶縁体を介在させるように設けた他の電極と、
一部において少なくとも第１絶縁体を介し、かつ他の一部において少なくとも前記発光体を介して第２絶縁体と対向する透光性基板とを備え、
第１絶縁体と第２絶縁体と前記発光体と前記透光性基板とを含む断面において、第１絶縁体を前記透光性基板に接するまで延設したときに形成される、第１絶縁体と第２絶縁体と前記透光性基板で囲まれた領域の面積と前記発光体の占める面積との関係が、前者１に対して後者が０．２以上１未満の範囲にあるディスプレイデバイスに対し、
第１期間、第２期間及び第３期間からなる一連のシーケンスによって表示を行い、
第1期間には、
第１絶縁体に絶縁層を介して少なくとも一部が対向するか又は配置された１つの電極と、第２絶縁体に接しかつ前記１つの電極との間に第２絶縁体を介在させるように設けた他の電極との間に、互いに逆極性のパルス電圧が少なくとも一時的に同時に印加され、
第２期間には、
第１絶縁体に絶縁層を介して少なくとも一部が対向するか又は配置された１つの電極と、第２絶縁体に接しかつ前記１つの電極との間に第２絶縁体を介在させるように設けた他の電極との間に交流パルス電圧が印加され、
第３期間には、
第１絶縁体に絶縁層を介して少なくとも一部が対向するか又は配置された１つの電極と、第２絶縁体に接しかつ前記１つの電極との間に第２絶縁体を介在させるように設けた他の電極との間に時間の経過とともに電圧値が下降する電圧が印加される
ディスプレイデバイスの駆動方法。
【請求項２】
相対する位置に設けられた第１絶縁体と、
第１絶縁体間に介在させた蛍光体粒子を含む発光体と、
第１絶縁体及び前記発光体の基台となる第２絶縁体と、
第１絶縁体に絶縁層を介して少なくとも一部が対向するか又は配置された第１電極及び第２電極と、
第２絶縁体に接しかつ第１電極又は第２電極との間に第２絶縁体を介在させるように設けた第３電極と、
一部において少なくとも第１絶縁体を介し、かつ他の一部において少なくとも前記発光体を介して第２絶縁体と対向する透光性基板とを備え、
第１絶縁体と第２絶縁体と前記発光体と前記透光性基板とを含む断面において、第１絶縁体を前記透光性基板に接するまで延設したときに形成される、第１絶縁体と第２絶縁体と前記透光性基板で囲まれた領域の面積と前記発光体の占める面積との関係が、前者１に対して後者が０．２以上１未満の範囲にあるディスプレイデバイスに対し、
第１期間、第２期間及び第３期間からなる一連のシーケンスによって表示を行い、
第1期間には、
第１絶縁体に絶縁層を介して少なくとも一部が対向するか又は配置された第１電極と第３電極との間に、互いに逆極性のパルス電圧が少なくとも一時的に同時に印加され、
第２期間には、
第１絶縁体に絶縁層を介して少なくとも一部が対向するか又は配置された第１電極と第２電極間に交流パルス電圧が印加され、
第３期間には、
第１絶縁体に絶縁層を介して少なくとも一部が対向するか又は配置された第１電極と第２電極間に、時間の経過とともに電圧値が下降する電圧が印加される
ディスプレイデバイスの駆動方法。
【請求項３】
第１絶縁体に絶縁層を介して少なくとも一部が対向するか又は配置された電極が２つ設けられ、かつその一方が書き込み期間に使用され、他方が維持期間に使用される
請求項１に記載のディスプレイデバイスの駆動方法。
【請求項４】
相対する位置に設けられた第１絶縁体と、
第１絶縁体間に介在させた蛍光体粒子を含む発光体と、
第１絶縁体及び前記発光体の基台となる第２絶縁体と、
第１絶縁体に絶縁層を介して少なくとも一部が対向するか又は配置された少なくとも1つの電極と、
第２絶縁体に接しかつ前記電極との間に第２絶縁体を介在させるように設けた他の電極と、
一部において少なくとも第１絶縁体を介し、かつ他の一部において少なくとも前記発光体を介して第２絶縁体と対向する透光性基板とを備え、
第１絶縁体と第２絶縁体と前記発光体と前記透光性基板とを含む断面において、第１絶縁体を前記透光性基板に接するまで延設したときに形成される、第１絶縁体と第２絶縁体と前記透光性基板で囲まれた領域の面積と前記発光体の占める面積との関係が、前者１に対して後者が０．２以上１未満の範囲にあるディスプレイデバイスであって、
第１期間、第２期間及び第３期間からなる一連のシーケンスによって表示を行う駆動装置を備えてなり、
前記駆動装置は、
第1期間において、
第１絶縁体に絶縁層を介して少なくとも一部が対向するか又は配置された１つの電極と、第２絶縁体に接しかつ前記１つの電極との間に第２絶縁体を介在させるように設けた他の電極との間に、互いに逆極性のパルス電圧を少なくとも一時的に同時に印加し、
第２期間において、
第１絶縁体に絶縁層を介して少なくとも一部が対向するか又は配置された１つの電極と、第２絶縁体に接しかつ前記１つの電極との間に第２絶縁体を介在させるように設けた他の電極との間に交流パルス電圧を印加し、
第３期間において、
第１絶縁体に絶縁層を介して少なくとも一部が対向するか又は配置された１つの電極と、第２絶縁体に接しかつ前記１つの電極との間に第２絶縁体を介在させるように設けた他の電極との間に時間の経過とともに電圧値が下降する電圧を印加する
ディスプレイデバイス。
【請求項５】
相対する位置に設けられた第１絶縁体と、
第１絶縁体間に介在させた蛍光体粒子を含む発光体と、
第１絶縁体及び前記発光体の基台となる第２絶縁体と、
第１絶縁体に絶縁層を介して少なくとも一部が対向するか又は配置された第１電極及び第２電極と、
第２絶縁体に接しかつ第１電極又は第２電極との間に第２絶縁体を介在させるように設けた第３電極と、
一部において少なくとも第１絶縁体を介し、かつ他の一部において少なくとも前記発光体を介して第２絶縁体と対向する透光性基板とを備え、
第１絶縁体と第２絶縁体と前記発光体と前記透光性基板とを含む断面において、第１絶縁体を前記透光性基板に接するまで延設したときに形成される、第１絶縁体と第２絶縁体と前記透光性基板で囲まれた領域の面積と前記発光体の占める面積との関係が、前者１に対して後者が０．２以上１未満の範囲にあるディスプレイデバイスであって、
第１期間、第２期間及び第３期間からなる一連のシーケンスによって表示を行う駆動装置を備えてなり、
前記駆動装置は、
第1期間において、
第１絶縁体に絶縁層を介して少なくとも一部が対向するか又は配置された第１電極と第３電極との間に、互いに逆極性のパルス電圧を少なくとも一時的に同時に印加し、
第２期間において、
第１絶縁体に絶縁層を介して少なくとも一部が対向するか又は配置された第１電極と第２電極間に交流パルス電圧を印加し、
第３期間には、
第１絶縁体に絶縁層を介して少なくとも一部が対向するか又は配置された第１電極と第２電極間に、時間の経過とともに電圧値が下降する電圧を印加する
ディスプレイデバイス。
【請求項６】
第１絶縁体に絶縁層を介して少なくとも一部が対向するか又は配置された電極が２つ設けられ、かつその一方が書き込み期間に使用され、他方が維持期間に使用される
請求項４に記載のディスプレイデバイス。
【請求項７】
前記発光体の表面層が多孔質である
請求項４又は５に記載のディスプレイデバイス。
【請求項８】
前記発光体が多孔質である
請求項４又は５に記載のディスプレイデバイス。
【請求項９】
前記発光体と、第１絶縁体に絶縁層を介して少なくとも一部が対向するか又は配置された少なくとも1つの電極との間に気体を介在させるとともに、前記気体が、少なくとも酸素又は窒素を含む気体からなる
請求項４又は５に記載のディスプレイデバイス。
【請求項１０】
前記発光体と、第１絶縁体に絶縁層を介して少なくとも一部が対向するか又は配置された少なくとも1つの電極との間に気体を介在させるとともに、前記気体が、少なくとも酸素又は窒素を含み、かつキセノンガスの全体に占める体積比率が２％以下の混合気体である
請求項４又は５に記載のディスプレイデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はディスプレイデバイス及びディスプレイデバイスの駆動方法に関するものである。特に構成が簡単で製造が容易であり、かつ高効率である薄型ディスプレイと、その駆動方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ディスプレイデバイス、その中でもディスプレイ用途としても利用されているエレクトロルミネッセンスディスプレイ（ＥＬＤ）、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）、電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ）などは種々の面での研究開発が進んでおり、さらに高画質、高効率であるディスプレイが追求されている。ＥＬＤとＦＥＤを例に取ると、非特許文献１にはＥＬＤについて、概ね次のように記載されている。１つの例は、発光層である蛍光体に絶縁層を介して電界を加える構造を基本とするものであり、有機分散型と薄膜型が知られている。有機分散型は不純物のＣｕなど添加したＺｎＳの粒子を有機物中に分散させ、この上に絶縁層を形成し、上下の電極で挟持する構造を有する。不純物は蛍光体粒子中にｐｎ接合を形成し、電界が印加されると接合面に発生する高電界により放出された電子が加速されたのち、正孔と再結合して発光する。他の１つの例は、発光層であるＭｎドープＺｎＳなどの蛍光体薄膜を絶縁体層を介して電極間に配置する構造を有している。絶縁体層が存在することにより発光層には高電界を印加することが可能となり、電界で加速された放出電子が発光中心を励起し発光する。一方、ＦＥＤは真空容器中に電子放出デバイスとこれに対向させた蛍光体よりなる構造を有し、電子放出デバイスより真空中に放出された電子を加速して蛍光体層に照射し発光させるものである。
【０００３】
いずれのデバイスも電子放出が発光のきっかけとなるため、低電圧、高効率で電子を放出する技術が重要である。このような技術として強誘電体の分極反転による電子放出が着目されている。例えば、非特許文献２には、図１５で示すように、一方の面に設置された平面電極１０２と他方の面に設置された格子状電極１０３を有するＰＺＴセラミック１０１を真空容器１０６中でグリッド電極１０５を介して白金電極１０４に対向させ、電極間にパルス電圧を印加することにより、電子が放出されることを提案している。１０７は排気口である。同提案によれば、容器内の圧力は１．３３Ｐａ（１０−２Ｔｏｒｒ）であり、大気圧では放電しないと記載されている。
【０００４】
強誘電体の分極反転により放出される電子を真空容器中で加速し、蛍光体層を発光させること、あるいはこの発光を用いたディスプレイは、特許文献１や特許文献２にも記載されているが、基本的な構成は非特許文献２の白金電極に代えて、蛍光体層を有する電極とする構成により、蛍光体層を発光させるものである。
【０００５】
一方、強誘電体の分極反転による放出電子を非真空中で用いた発光デバイスは例えば、特許文献３に電気発光面光源デバイスとして開示されている。このデバイスは、図１６に示すように、基板１１５上に下部電極１１２、強誘電体薄膜１１１、上部電極１１３、キャリア増倍層１１８、発光層１１４、透明電極１１６の順で形成されており、上部電極は開口部１１７を有している。下部電極と上部電極間の印加電圧パルスを反転させることにより電子が上部電極開口部よりキャリア増倍層に放出され、さらに透明電極に印加された正の電圧により加速され、電子を増倍しつつ発光層に達して発光する。キャリア増倍層は誘電率が比較的低く、かつ発光層で放出される発光波長を吸収しないバンドギャップを有する半導体で構成されていることが記載されている。このデバイスは、一種のＥＬＤと考えることができる。また、特許文献４には、スパッタにより形成された蛍光体からなる発光層を表裏の絶縁層で挟持してパルス電界を印加する構成において、一方の絶縁体が強誘電体薄膜からなる構成が開示されている。
【０００６】
また、本願と同一出願人により、特許文献５に示すような簡単な構成で安価な平面デバイスも提案されている。この発光デバイスは、多孔質発光体の表面に接触するように配置した２つの電極に電圧を印加して放電させ、この放電により発生する紫外線を利用して多孔質発光体内の蛍光体粒子を励起して発光させるものである。また、本願と同一出願人により、誤放電を抑制し、輝度の向上を可能とするプラズマディスプレイとして、特許文献６に示すような、放電空間を形成する隔壁の行方向と列方向とで高さが異なる井桁状であることを特徴とするディスプレイパネルが開示されている。さらに、本願と同一出願人により、特許文献７に示すように、マトリックス状に配置された画素にスピント型エミッタと多孔質発光体を積層して形成する電解放出型ディスプレイが提案されている。
【０００７】
他方、上記のうち、既に商品化されている各ディスプレイに対する駆動方法は多数存在する。
【特許文献１】特開平０７−０６４４９０号公報
【特許文献２】米国特許第５４５３６６１号明細書
【特許文献３】特開平０６−２８３２６９号公報
【特許文献４】特開平０８−０８３６８６号公報
【特許文献５】特開２００４−２００１４３号公報
【特許文献６】特開２００５−０１１７４３号公報
【特許文献７】国際公開第２００４／０５１０４５号パンフレット
【非特許文献１】松本正一編著、「電子ディスプレイ」、オーム社、平成７年７月７日、ｐ．１１３−１２５
【非特許文献２】Ｊｕｎ−ｉｃｈｉ  Ａｓａｎｏ  他，‘Ｆｉｅｌｄ−Ｅｘｉｔｅｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  ｆｒｏｍ  Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｅｒａｍｉｃ  ｉｎ  Ｖａｃｕｕｍ’  Ｊａｐａｎｅｓｅ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｖｏｌ．３１  Ｐａｒｔ  １  ｐ．３０９８−３１０１，Ｓｅｐ／１９９２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、ディスプレイデバイスにおいてその優位性を示す重要な要素としては、輝度の高さ、輝度の安定性、高効率化、高精細化、耐久性、更に、薄型化や大画面化の可能性等が挙げられる。上記の既存デバイスを参考に挙げると、高効率化と高精細化という観点では、ＰＤＰは現状において対応性に乏しく、また、大画面化や耐久性、あるいは製造プロセスの簡便化という観点では、ＥＬＤは依然として技術的課題を多く残している。
【０００９】
特に、最近商品開発が進んでいるＰＤＰについていえば、蛍光体を発光させるまでに多くの物理プロセスを経る必要があり、発光効率が悪いという問題がある。これは、発光原理に起因するものである。具体的には、まず、ディスプレイデバイス中のキセノンガスやネオンガス等に電圧を印加してプラズマ放電を起こさせることが必要となる。そして、このプラズマ放電によって発生する紫外線がディスプレイデバイスの内壁に塗布された蛍光体を励起させて赤、緑、青の光を発光させるのである。従って、ＰＤＰでは、蛍光体が発光するまでの過程が多いという発光原理に起因した本質的な問題を抱えているため、高い発光効率を得ることが困難であり、大型ディスプレイとしたときに消費電力が大きいという問題がある。
【００１０】
更に、ＰＤＰにおける発光を実現するためには、セル構造は自ずと種々の制約を受けることになる。例えば、キセノン等のガスを放電するための十分な空間が必要となる。また、発光体の厚みについても、紫外線を可視光に変換する発光中心を十分に含み、更に可視光を前面側に取り出すために十分な厚さが必要であるが、放電空間を十分確保するために厚すぎてもいけないという観点から、余りに厚い膜でも、逆に薄い膜でも良いわけではなく、適切な範囲の厚さ制御が必要となり、プロセス設計上の自由度が決して大きいとはいえない。他方、ディスプレイデバイスを真空にした後にキセノン等のガスを封入する必要があり、製造設備が大がかりなものになるためコスト高となる問題がある。また、上記の理由から衝撃に対して弱い傾向にある。
【００１１】
一方で、ディスプレイとして用いるデバイスの構成という視点で考えると、セルを形成する隔壁の物性の選択、その隔壁と電極との適切な相対位置関係、発光体の位置と厚みの影響など、ＰＤＰ等に替わる新しいディスプレイの提案を実現化するためには、解決すべき種々の技術課題が存在すると考えられる。また、ディスプレイであるためには、単に発光すれば良いというわけではなく、発光と消光の制御が実現されなければならない。従って、先の同一出願人による開示技術は、仮に、それが将来的にディスプレイに適用できる可能性について示唆するものであっても、具体的なディスプレーにおけるセル構造の構成や、発光及び消光の制御、即ちディスプレイデバイスの駆動方法に関しては何ら示唆するものではない。
【００１２】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、特に、ディスプレイ用のデバイス構造を形成するにあたって、プロセス制御を極めて容易にして加工性を高めるとともに生産性に優れ、かつ、ＰＤＰや各種ＥＬＤ等と同程度かそれ以上の高輝度を実現し、更に、高効率で高精細化と大画面化の可能性を有するディスプレイデバイスを提供する。併せて、発光と消光の制御が実現されるディスプレイデバイスとその駆動方法についても提案する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
発明者らは、従来のＰＤＰで採用されているデバイス構成上の種々の制約を取り除いた上で、なお高輝度かつ高効率を実現させることを目的として研究を重ねた。その成果として、発明者らは、本願に先立ち、プロセス制御を極めて容易にして加工性を高めるとともに生産性に優れ、かつ、高輝度、高効率であって高精細化と大画面化が可能な発光デバイスを特願２００５−１１０５９９等において提案するに至った。しかしながら、上述のように、この発光デバイスをディスプレイデバイスへと発展させるためには、発光と消光の制御が実現される必要がある。発明者らは、特に上記提案のデバイスにおける発光メカニズムの特殊性について着目した。発明者らは、発光体中の蛍光体粒子表面を電子が流れるいわゆる沿面放電が生じるため、発光の際には輝度が安定するという点で大きな利点がある一方、消光させる場合には沿面放電であることがむしろ災いし、瞬時の消光を阻害する要因となり得ることを知見した。
【００１４】
そこで、発明者らは、かかるデバイスにおける迅速かつ確実な消光手段を見出すべく、鋭意検討と研究を重ねた。その結果、発光体を介して一部対向する電極を設けた構成にあっては、複数存在する画素のうち、どの画素を発光させるかを決定する書き込み期間と、発光を所定時間維持するための維持期間と、確実に消去するための消去期間を設けて別種の印加電圧を与えることが必要であることを知見した。また、発明者らは、発光体を介して一部対向する一方側の電極を２つとした場合、即ち、一画素に３つの電極を配置した構成を採用した場合についても検討した。その結果、発明者らは、発光体表面層を主とする沿面放電か、あるいは発光体内部を主とする沿面放電かによって前述の各期間に印加される電圧の態様を変える必要があることも併せて知見し、本発明を完成した。
【００１５】
すなわち、本発明のディスプレイデバイスの駆動方法は、相対する位置に設けられた第１絶縁体と、第１絶縁体間に介在させた蛍光体粒子を含む発光体と、第１絶縁体及び該発光体の基台となる第２絶縁体と、第１絶縁体に絶縁層を介して少なくとも一部が対向するか又は配置された少なくとも１つの電極と、第２絶縁体に接しかつ該電極との間に第２絶縁体を介在させるように設けた他の電極と、一部において少なくとも第１絶縁体を介し、かつ他の一部において少なくとも該発光体を介して第２絶縁体と対向する透光性基板とを備え、第１絶縁体と第２絶縁体と該発光体と該透光性基板とを含む断面において、第１絶縁体を該透光性基板に接するまで延設したときに形成される、第１絶縁体と第２絶縁体と該透光性基板で囲まれた領域の面積と該発光体の占める面積との関係が、前者１に対して後者が０．２以上１未満の範囲にあるディスプレイデバイスに対し、第１期間、第２期間及び第３期間からなる一連のシーケンスによって表示を行い、第１期間には、第１絶縁体に絶縁層を介して少なくとも一部が対向するか又は配置された１つの電極と、第２絶縁体に接しかつ該１つの電極との間に第２絶縁体を介在させるように設けた他の電極との間に、互いに逆極性のパルス電圧が少なくとも一時的に同時に印加され、第２期間には、第１絶縁体に絶縁層を介して少なくとも一部が対向するか又は配置された１つの電極と、第２絶縁体に接しかつ該１つの電極との間に第２絶縁体を介在させるように設けた他の電極との間に交流パルス電圧が印加され、第３期間には、第１絶縁体に絶縁層を介して少なくとも一部が対向するか又は配置された１つの電極と、第２絶縁体に接しかつ該１つの電極との間に第２絶縁体を介在させるように設けた他の電極との間に時間の経過とともに電圧値が下降する電圧が印加される。
【００１６】
本発明は、主として発光体を介して一部対向する電極間に適切な電圧を印加してディスプレイデバイスの発光と消光の制御を実現しようとするものである。かかる駆動方法を採用することにより、デバイスの構成における特殊性が生じさせる上述の沿面放電によっても迅速な消光が阻害されず、発光と消光が再現性よく実現される。
【００１７】
ところで、前述のディスプレイデバイスの駆動方法にかかる発明は、発光体を介して一部対向する電極が画素ごとに１対ずつである場合を含むが、発光体を介して一部対向する一方側の電極を２つとした場合、即ち、一画素に３つの電極を配置した構成を採用した場合であってもよい。このとき、第１絶縁体に絶縁層を介して少なくとも一部が対向するか又は配置された電極のうち、その一方が書き込み期間に使用され、他方が維持期間に使用されることにより、駆動回路の容量が低減されるという利点があるため、該ディスプレイデバイスの低コスト化及び高信頼性化に寄与する。
【００１８】
また、本発明のディスプレイデバイスの駆動方法は、相対する位置に設けられた第１絶縁体と、第１絶縁体間に介在させた蛍光体粒子を含む発光体と、第１絶縁体及び該発光体の基台となる第２絶縁体と、第１絶縁体に絶縁層を介して少なくとも一部が対向するか又は配置された第１電極及び第２電極と、第２絶縁体に接しかつ第１電極又は第２電極との間に第２絶縁体を介在させるように設けた第３電極と、一部において少なくとも第１絶縁体を介し、かつ他の一部において少なくとも該発光体を介して第２絶縁体と対向する透光性基板とを備え、第１絶縁体と第２絶縁体と該発光体と該透光性基板とを含む断面において、第１絶縁体を該透光性基板に接するまで延設したときに形成される、第１絶縁体と第２絶縁体と該透光性基板で囲まれた領域の面積と該発光体の占める面積との関係が、前者１に対して後者が０．２以上１未満の範囲にあるディスプレイデバイスに対し、第１期間、第２期間及び第３期間からなる一連のシーケンスによって表示を行い、第１期間には、第１絶縁体に絶縁層を介して少なくとも一部が対向するか又は配置された第１電極と第３電極との間に、互いに逆極性のパルス電圧が少なくとも一時的に同時に印加され、第２期間には、第１絶縁体に絶縁層を介して少なくとも一部が対向するか又は配置された第１電極と第２電極間に交流パルス電圧が印加され、第３期間には、第１絶縁体に絶縁層を介して少なくとも一部が対向するか又は配置された第１電極と第２電極間に、時間の経過とともに電圧値が下降する電圧が印加される。
【００１９】
本発明は、主として発光体の一方の表面側に存在する２つの電極間、換言すれば、発光体を介して対向する基板の一方側に設けられた２つの電極間に適切な電圧を印加してディスプレイデバイスの発光と消光の制御を実現しようとするものである。かかる駆動方法を採用することにより、デバイスの構成における特殊性が生じさせる上述の沿面放電によっても迅速な消光が阻害されず、発光と消光が再現性よく実現されることがわかった。
【００２０】
次に、本発明のディスプレイデバイスは、相対する位置に設けられた第１絶縁体と、第１絶縁体間に介在させた蛍光体粒子を含む発光体と、第１絶縁体及び該発光体の基台となる第２絶縁体と、第１絶縁体に絶縁層を介して少なくとも一部が対向するか又は配置された少なくとも１つの電極と、第２絶縁体に接しかつ該電極との間に第２絶縁体を介在させるように設けた他の電極と、一部において少なくとも第１絶縁体を介し、かつ他の一部において少なくとも該発光体を介して第２絶縁体と対向する透光性基板とを備え、第１絶縁体と第２絶縁体と該発光体と該透光性基板とを含む断面において、第１絶縁体を該透光性基板に接するまで延設したときに形成される、第１絶縁体と第２絶縁体と該透光性基板で囲まれた領域の面積と該発光体の占める面積との関係が、前者１に対して後者が０．２以上１未満の範囲にあるディスプレイデバイスであって、第１期間、第２期間及び第３期間からなる一連のシーケンスによって表示を行う駆動装置を備えてなり、該駆動装置は、第１期間において、第１絶縁体に絶縁層を介して少なくとも一部が対向するか又は配置された１つの電極と、第２絶縁体に接しかつ該１つの電極との間に第２絶縁体を介在させるように設けた他の電極との間に、互いに逆極性のパルス電圧が少なくとも一時的に同時に印加し、第２期間において、第１絶縁体に絶縁層を介して少なくとも一部が対向するか又は配置された１つの電極と、第２絶縁体に接しかつ該１つの電極との間に第２絶縁体を介在させるように設けた他の電極との間に交流パルス電圧が印加し、第３期間において、第１絶縁体に絶縁層を介して少なくとも一部が対向するか又は配置された１つの電極と、第２絶縁体に接しかつ該１つの電極との間に第２絶縁体を介在させるように設けた他の電極との間に時間の経過とともに電圧値が下降する電圧が印加する。
【００２１】
本発明は、主として発光体を介して一部対向する電極間に適切な電圧を印加してディスプレイデバイスの発光と消光の制御を実現しようとするものである。かかるディスプレイデバイスに前述の駆動装置を備えて駆動させることにより、デバイスの構成における特殊性が生じさせる上述の沿面放電によっても迅速な消光が阻害されず、発光と消光が再現性よく実現される。
【００２２】
ところで、前述のディスプレイデバイスにかかる発明は、発光体を介して一部対向する電極が画素ごとに１対ずつである場合を含むが、発光体を介して一部対向する一方側の電極を２つとした場合、即ち、一画素に３つの電極を配置した構成を採用した場合であってもよい。このとき、第１絶縁体に絶縁層を介して少なくとも一部が対向するか又は配置された電極のうち、その一方が書き込み期間に使用され、他方が維持期間に使用されることにより、駆動回路の容量が低減されるという利点があるため、該ディスプレイデバイスの低コスト化及び高信頼性化に寄与する。
【００２３】
また、本発明のディスプレイデバイスは、相対する位置に設けられた第１絶縁体と、第１絶縁体間に介在させた蛍光体粒子を含む発光体と、第１絶縁体及び該発光体の基台となる第２絶縁体と、第１絶縁体に絶縁層を介して少なくとも一部が対向するか又は配置された第１電極及び第２電極と、第２絶縁体に接しかつ第１電極又は第２電極との間に第２絶縁体を介在させるように設けた第３電極と、一部において少なくとも第１絶縁体を介し、かつ他の一部において少なくとも該発光体を介して第２絶縁体と対向する透光性基板とを備え、第１絶縁体と第２絶縁体と該発光体と該透光性基板とを含む断面において、第１絶縁体を該透光性基板に接するまで延設したときに形成される、第１絶縁体と第２絶縁体と該透光性基板で囲まれた領域の面積と該発光体の占める面積との関係が、前者１に対して後者が０．２以上１未満の範囲にあるディスプレイデバイスであって、第１期間、第２期間及び第３期間からなる一連のシーケンスによって表示を行う駆動装置を備えてなり、該駆動装置は、第１期間において、第１絶縁体に絶縁層を介して少なくとも一部が対向するか又は配置された第１電極と第３電極との間に、互いに逆極性のパルス電圧を少なくとも一時的に同時に印加し、第２期間において、第１絶縁体に絶縁層を介して少なくとも一部が対向するか又は配置された第１電極と第２電極間に交流パルス電圧を印加し、第３期間には、第１絶縁体に絶縁層を介して少なくとも一部が対向するか又は配置された第１電極と第２電極間に、時間の経過とともに電圧値が下降する電圧を印加する。
【００２４】
本発明は、主として発光体の一方の表面側に存在する２つの電極間、換言すれば、発光体を介して対向する基板の一方側に設けられた２つの電極間に適切な電圧を印加してディスプレイデバイスの発光と消光の制御を実現しようとするものである。かかるディスプレイデバイスに前述の駆動装置を備えて駆動させることにより、デバイスの構成における特殊性が生じさせる上述の沿面放電によっても迅速な消光が阻害されず、発光と消光が再現性よく実現される。
【００２５】
そして、上述のいずれの発明においても、ディスプレイデバイスの特殊な構成により、発光体塗布の際における厚み制御が容易になり、生産性・歩留まりが向上する。この厚みの取り得る範囲の広さ、換言すれば、プロセスマージンの広さを獲得することは、従来のディスプレイデバイスでは成し得なかったことであり、例えば、所定の放電空間を必要とするＰＤＰとは全く異なる発光メカニズムであるが故の事実である。また、該ディスプレイデバイスの構成により、電極から放出される電子が気体分子又は気体原子に衝突して発生する紫外線による紫外線励起発光のみならず、電極から放出される電子が発光体中の蛍光体粒子表面に衝突して発光中心が電子励起されて発光するという複合的なメカニズムが実現される。特に、後者の発光メカニズム、即ち、沿面放電による発光は、該発光体の少なくとも表面層が多孔質であることが好ましい。該表面層が多孔質であれば、そこで雪崩的に沿面放電が発生して放電が持続するため、輝度が安定するからである。更に、該発光体全体が多孔質であれば、沿面放電が多孔質発光体の表面だけでなく内部にも発生し、蛍光体粒子に含まれる発光中心を効率よく発光させることができるのでより好ましい。もちろん、ディスプレイデバイスとしては迅速な消光の制御が必要とされるが、この問題は上述の駆動方法又は駆動装置を採用するにより解消しうる。尚、前述の蛍光体粒子の形態としては、例えば、球状、針状、ウィスカー状、板状が挙げられる。いずれにしても、この発光体が粉体を固化して形成されるものであれば、最終形態として多孔質状態を形成しやすいという利点がある。
【００２６】
また、上述のいずれの発明においても、ＰＤＰのような希ガスによる置換封入を特に要しない点でも生産上有利である。また、上記いずれの発明においても、「透光性基板」とは、代表的にはガラス基板が挙げられるがこれに限定されることはない。例えば、アクリルなどフレキシブルな樹脂基板も各発明の効果を実質的に損なうことなく適用されうる。
【００２７】
また、上述のいずれの発明であっても、発光体と第１絶縁体に少なくとも一部が対向するか又は配置された少なくとも一つの電極との間に気体を介在させるとともに、この気体が、少なくとも酸素又は窒素を含む気体で構成されることが好ましい。酸素又は窒素を含んでも発光に支障がないため、実質的にガス置換が必要ではなく、ディスプレイの製造が容易でかつ製造時間を短くできる利点がある。また、該気体は、少なくとも酸素又は窒素を含む気体であって、酸素及び窒素の全体に占める体積比率が１％以上であることが好ましい。酸素及び窒素を１％以上含む気体であっても、本発明のディスプレイデバイスは輝度を損なうことなく発光する。さらに、該気体は、少なくとも酸素又は窒素を含み、かつキセノンガスの全体に占める体積比率が２％以下の混合気体であることが好ましい。キセノンが２％以下の気体であっても本発明の効果を損なうことなく発光しうる。このように、本発明のディスプレイデバイスは、ガス置換を行う上でＰＤＰのような密封装置によるガス置換が必要ではなく、ディスプレイの製造において、気体の厳密な管理を要せず、かつ製造時間を短くできる利点がある。尚、放電ガスに希ガスを用いることを妨げない。放電電圧を低減することが出来る点では希ガスを利用することも可能である。また、上記気体の圧力については、５×１０３Ｐａ以上９×１０４Ｐａ以下が好ましい。
【００２８】
また、上述のいずれのディスプレイデバイスであっても、第１絶縁体と第２絶縁体が同一材料であることを妨げない。むしろ、サンドブラスト加工等を用いて一体物としての成形も可能であるから、プロセス上あるいは強度上好都合である。また、第１絶縁体及び第２絶縁体の誘電率が５以上であれば、本発明の効果が現れる。誘電率に関しては、より好ましくは第１絶縁体及び第２絶縁体の誘電率の一方が３０以上であり、他方が５以上を要求する。更に好ましくは、第１絶縁体及び第２絶縁体の一方が１００以上であり他方が３０以上である。また、上述のいずれのディスプレイデバイスにも該当するが、相対する位置に配置される第１絶縁体の具体例としては、一対の第１絶縁体が直方体形状である場合はもとより、本実施の各形態のように一対の第１絶縁体が断面台形状の柱状構造である場合も含まれる。また、上述のいずれのディスプレイデバイスにおいても、該透光性基板は、ディスプレイデバイスにおける最も外側に位置する基板を指すものであり、例えば、該電極を覆うように設けられた透光性の膜や層を意味するものではない。また、「第１絶縁体に少なくとも一部が対向するか又は配置された少なくとも一つの電極」とは、該電極が該透光性基板上に配置され、第１絶縁体に一部が接するか又は対向している場合だけでなく、該電極が第１絶縁体上に設けられており、透光性基板に一部が接するか又は対向する位置に配置されている場合も含まれる。
【００２９】
また、第１絶縁体と第２絶縁体として適用される絶縁性金属酸化物は、ガラス材、又はガラス材と金属酸化物との混合材で構成されていることが好ましい。これは、ガラス材と混合して成形することにより、大型ディスプレイを製造するプロセスの点で有利だからである。具体的な材料としては、ガラス材のほか、Ｙ２Ｏ３，Ｌｉ２Ｏ，ＭｇＯ，ＣａＯ，ＢａＯ，ＳｒＯ，Ａｌ２Ｏ３，ＳｉＯ２，ＭｇＴｉＯ３，ＣａＴｉＯ３，ＢａＴｉＯ３，ＳｒＴｉＯ３，ＺｒＯ２，ＴｉＯ２，Ｂ２Ｏ３，Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３，ＰｂＴｉＯ３のうちの少なくとも１種類を用いたものである。上述のいずれの絶縁体であっても、誘電率が前述の値以上となるように混合比を選択すれば、本発明の効果が顕著に現れることとなる。また、前述のガラス材としては、ホウ珪酸ガラスなど、ガラス転移温度が６００℃以下のいわゆる低融点ガラスであることが製造的に容易である点で好ましい。
【００３０】
また、第１絶縁体に少なくとも一部が対向するか又は配置された少なくとも一つの電極が絶縁層で覆われていることが好ましい。これは、電極の耐久性という点で有利だからである。更に、該絶縁層はアルカリ土類金属酸化物を含む層であることが好ましい。この層によって電極が電子やイオンによる衝撃から保護され、デバイス全体としての耐久性が向上する。より具体的には、該絶縁層は、Ｙ２Ｏ３，Ｌｉ２Ｏ，ＭｇＯ，ＣａＯ，ＢａＯ，ＳｒＯ，Ａｌ２Ｏ３，ＳｉＯ２，ＭｇＴｉＯ３，ＣａＴｉＯ３，ＢａＴｉＯ３，ＳｒＴｉＯ３，ＺｒＯ２，ＴｉＯ２，Ｂ２Ｏ３，Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３，ＰｂＴｉＯ３のうち、１つ又は複数の材料を含む層である。
【発明の効果】
【００３１】
本発明のディスプレイデバイスの駆動方法は、該デバイスが有する特殊な構成にもかかわらず、制御よく迅速に発光及び消光を実現する。そして、本発明のディスプレイデバイスは、主として沿面放電を利用した発光であるため、薄膜形成プロセスや真空系やキャリア倍増層を必要としない。また、本発明のディスプレイデバイスは、プロセス制御を極めて容易にして加工性を高めるとともに生産性に優れ、かつ、ＰＤＰやＥＬＤ等と同程度かそれ以上の高輝度を高効率に実現する。さらに、本発明のディスプレイデバイスは、特殊な構成にもかかわらず、適切な駆動装置を備えることにより、制御よく迅速に発光及び消光を実現する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明の具体的な実施形態を、添付する図面に基づいて説明する。まず、図１乃至図５を参照しながら、本実施の第１の形態におけるディスプレイデバイス構造について説明する。
【００３３】
図１は本実施の第１形態におけるディスプレイデバイスの斜視図であり、図２乃至図５は、本実施の第１形態におけるディスプレイデバイスの製造工程の説明図である。これらの図において、１はディスプレイデバイス、２は蛍光体粒子を含む発光体、４は第１絶縁体、５は第２絶縁体、６は第１電極、７は第２電極、８は透光性基板、９は気体層、１０は第３電極、１１は絶縁層、そして２０は下層基板である。図９は、図１におけるＡ−Ａ断面図であり、特に透光性基板８上に配置された各電極６，７に対する第１絶縁体４及び気体層９の位置関係を明確にするための図面である。図１０は、本実施の第１形態におけるディスプレイデバイスの平面図である。尚、図１では、便宜上透光性基板８の一部のみを表示している。また、各電極６，７については、図面手前側から発光セルの２列分のみについて他のデバイス構成部材との関係が分かるように表示した（但し、切断面が第１電極６と第２電極７との間にあるため、最も図面手前側の列の第１電極６は見えていない。）。
【００３４】
図２に示すように、ガラス材、セラミック材またはガラス材とセラミック材の混合材で形成された下層基板２０の一方の面にＡｇペーストを５μｍ乃至３０μｍの厚さに焼き付けて、第３電極１０を所定の形状に形成する。次に、図３に示すように第２絶縁体５を下層基板２０及び第３電極１０上に形成する。具体的には、ＢａＴｉＯ３粉末４０ｗｔ％に対してガラス粉末１５ｗｔ％を混合した粉体にα−テレピネオール４０ｗｔ％、エチルセルロース５ｗｔ％を混練したペーストを調製し、スクリーン印刷後、大気中において４００℃乃至６００℃で熱処理することにより、１０μｍ乃至１０００μｍの厚さの第２絶縁体５の層を形成した。尚、絶縁体生シートと電極が印刷されたシートを下層基板２０上に積層し、第３電極１０の周囲を第２絶縁体が覆うように配置しても良い。
【００３５】
本実施の形態では第２絶縁体５としてＢａＴｉＯ３を用いたが、ＳｒＴｉＯ３，ＣａＴｉＯ３，ＭｇＴｉＯ３，Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３，ＰｂＴｉＯ３などの絶縁体を用いても同様の効果が得られる。また、Ａｌ２Ｏ３，ＭｇＯ，ＺｒＯ２などの絶縁体を用いても同様の効果が得られるが、比誘電率が大きい絶縁体に比べ輝度が弱くなった。しかしながら、これは絶縁体の厚みを薄くすることで容量を上げ改善できるものである。また、スパッタ、ＣＶＤ、蒸着、ゾル・ゲル等の薄膜形成プロセスで絶縁層１１を形成することもできる。
【００３６】
なお、第２絶縁体５として焼結体を用いる場合には、これを下層基板２０と兼用することができるため該下層基板２０を使用しなくても構わない。該絶縁体５の厚さは焼結体を使用した場合や厚膜プロセスで形成した場合で極端に変わる。実際には、必要な容量成分は比誘電率との関係で調整することが可能である。また、第２絶縁体５と兼用する場合か否かに関わらず、第３電極１１はその該絶縁体における下層基板側の面に接するか、あるいは、第３電極１１が該絶縁体５に覆われるように配置されていれば本発明の効果を奏することができる。
【００３７】
次に、第２絶縁体５の上に、互いに相対するように第１絶縁体４を形成する。具体的には、セラミック（例えばＳｒＴｉＯ３）とガラス（重量比で１：１）の混同粒子５０ｗｔ％に対してα−テレピネオール５０ｗｔ％を加えて混練したペーストを所定のパターンにスクリーン印刷し、４００℃乃至５８０℃で２時間乃至５時間に渡って熱処理して固化させることにより、図４に示すように約３μｍ乃至５００μｍの厚さの第１絶縁体４を形成した。尚、第１絶縁体４と第２絶縁体５を同一材料（例えば、ＢａＴｉＯ３）で形成してもよい。同一材料であれば、所定の領域をマスクしてのち、サンドブラスト加工により、第１絶縁体４と第２絶縁体５が一度に形成されることから、製造工程が削減できる点で有利である。
【００３８】
次に、図５に示すように、第２絶縁体５の上に蛍光体粒子を含む発光体２を、スクリーン印刷法により層状に形成する。蛍光体粒子５０ｗｔ％に対してα−テレピネオール４５ｗｔ％、エチルセルロース５ｗｔ％を混練したペーストをそれぞれ発光体毎に調製し、これをスクリーン印刷してから乾燥する操作を複数回にわたって繰り返し行うことにより、図５に示すように厚さ３μｍ以上５００μｍ以下の発光体２となるように調整した。なお、蛍光体粒子としては、ＺｎＳ：Ａｇ（青）、ＺｎＳｉＯ５：Ｃｅ３＋（青）、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ｃｌ（緑）、Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ３＋（赤）等のＣＲＴ用の蛍光体や、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋（青）、（Ｓｒ，Ｂａ，Ｃａ，Ｍｇ）１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕ２＋（青）、Ｚｎ２ＳｉＯ４：Ｍｎ２＋（緑）、Ｓｒ４Ａｌ１４Ｏ２５：Ｅｕ２＋（緑）、ＬａＰＯ４：Ｃｅ３＋，Ｔｂ３＋（青緑）、ＣｅＭｇＡｌ１０Ｏ１９：Ｔｂ３＋（緑）、３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ２ＧｅＯ２：Ｍｎ４＋（赤）、ＹＢＯ３：Ｅｕ３＋（赤）等のランプ用の蛍光体の無機化合物を用いることが可能である。
【００３９】
ここで、前述の蛍光体粒子の表面をＭｇＯ等の金属酸化物からなる層で被覆していてもよい。これにより、沿面放電を効率よく発生させることができるという利点がある。例えば、蛍光体粒子の表面にＭｇＯの層を形成する方法は次のように行う。まず、金属アルコキシドであるＭｇ（ＯＣ２Ｈ５）２粉末（１モル比）にＣＨ３ＣＯＯＨ（１０モル比）、Ｈ２Ｏ（５０モル比）及びＣ２Ｈ５ＯＨ（５０モル比）からなる溶液を室温で攪拌しながらよく混合し、ほぼ透明なゾル・ゲル溶液を調製する。これに該蛍光体粒子（２モル比）を該ゾル・ゲル溶液中に攪拌しながら少しずつ加えて混合する。この操作を一日継続して行ってから混合溶液を遠心分離し、粉体をセラミックス製のバットに取り、１５０℃で一昼夜乾燥させた。次に、乾燥後の粉体を大気中で４００℃乃至６００℃、２時間乃至５時間仮焼することにより、蛍光体粒子の表面にＭｇＯからなる均一な層を形成させることができた。
【００４０】
発光体２は赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）のうちのいずれかの発光が得られるように作製する。実際の表示装置等においては発光色毎に層状の発光体２を順々に所定のパターン（例えば、ストライプ状）にそれぞれ印刷して、規則的に並べた発光体２を形成する。また、白色発光の得られる発光体２を形成し、のちにカラーフィルターで色の分離を行うことにより所望の発光色が得られるようにすることも可能である。
【００４１】
上記のようにして、発光体２を印刷した後、大気中で、４００℃乃至５８０℃で１０分乃至６０分間に渡って熱処理することにより、３μｍ以上５００μｍ以下の厚さの発光体２を形成した。尚、本実施の形態では、発光体２は第１絶縁体４を形成してからのちに行ったが、先に発光体２を形成してもよい。
【００４２】
また、前述のペーストは蛍光体粒子に有機バインダーや有機溶剤を加えて調製したが、蛍光体粒子にコロイダルシリカ水溶液を加えたペーストを用いても同様の効果が得られた。尚、コロイダルシリカ水溶液を加えた場合の方が、発光体を形成する工程において、熱処理を行う必要が無いため、蛍光体の酸化を抑えることができる。
【００４３】
次に、Ａｇからなる第１電極６及び第２電極７を、透光性基板８上にスクリーン印刷によって形成する。その後、第１電極６及び第２電極７を覆うように絶縁層１１の形成する。本実施の形態では、絶縁層１１を次のとおり形成される。まず、第１電極６及び第２電極７が形成された透光性基板８上に誘電体厚膜ペーストを塗布し大気中で熱処理し、誘電体層を形成される。その上で、該誘電体層の上層にＭｇＯスパッタによりＭｇＯ層を形成して第１電極６又は第２電極７が被覆されて絶縁層１１は形成される。尚、絶縁層１１の形成方法としては、該誘電体厚膜ペースト（９０ｗｔ比）にＭｇＯ粉末（１０ｗｔ比）を混合したものを塗布し、大気中において５００℃乃至６００℃で焼き付けても良い。また、該絶縁層１１の厚みは、０．１μｍ以上３０μｍ以下とした。該絶縁層１１は、電極の放電に対する保護膜として役立つものである。尚、該絶縁層１１が０．１μｍ未満では、各電極６，７が放電によって削られて劣化が進む危険性が高まり、３０μｍを超えると、放電電圧が高くなり発光効率の低下につながる。
【００４４】
そして、第１電極６及び第２電極７が第１絶縁体４に少なくとも一部が絶縁層１１を介して物理的に接触して配置される位置に予め形成されたガラス板等の透光性基板８で発光体２を覆うと、図１及び図６に示すような本実施の第１形態におけるディスプレイデバイス１が得られる。その際、少なくとも発光体２と第１電極６を覆う絶縁層１１又は発光体２と第２電極７を覆う絶縁層１１の間に気体層９からなる間隙が生じるようにコロイダルシリカ、水ガラス又は樹脂等を用いて透光性基板８を第１絶縁体４の上に貼付する。
【００４５】
発光体２と第１電極６を覆う絶縁層１１又は発光体２と第２電極７を覆う絶縁層１１との間の気体層９の存在する距離は少なくとも気体分子の平均自由行程以上であれば差し支えない。従って、発光体２の厚みは、製造工程を考慮すると実際には２０μｍ以上５００μｍ以下の範囲が適当であり、特に３０μｍ超２５０μｍ以下の範囲が好ましい。本ディスプレイデバイスでの放電開始電圧は、各電極６，７と発光体２の距離に影響されるため、上記の上限を超えると製造プロセス上、その距離の制御が困難となり、引いては、放電開始電圧のばらつきが大きくなる。
【００４６】
また、上述の本実施の第１形態に代えて、透光性基板８上の電極を第１電極６か第２電極７の一方のみとした構成を採用した場合は、図７に示すような本実施の第２形態におけるディスプレイデバイス１が得られる。
【００４７】
尚、第１電極６及び第２電極７としてのＡｇからなる透明電極を有する透光性基板８についてはＡｇの代替としてＩＴＯ配線が施された透光性基板を使用することも可能である。また、ＩＴＯはＡｇに比較して、かなり高抵抗であることから、発光電圧の上昇、発熱、断線等の発生に注意する必要がある。他の電極材料としては金、銅、チタン、アルミニウム等を使用することも可能である。
【００４８】
ところで、本実施の各形態においては、発光体２の形成に際し、粉体たる蛍光体粒子をベースとして、必要に応じて有機バインダーや有機溶剤等を加えてペースト化したものを利用したが、それらの材質や熱処理条件を調整することにより、最終形態として多孔質状の発光体２を形成することが可能である。具体的には、熱処理条件について言えば、下層基板２０として耐熱性のセラミック板を用いる場合には４００℃乃至６００℃の比較的広い温度範囲で熱処理を施すことが可能になる。尚、前述の有機バインダーや有機溶剤等を加えペースト化した場合、大気中で高温の熱処理が必要となり、蛍光体粒子の酸化による輝度特性の変化等が起こりやすいという問題がある。具体的には、例えばＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋は発光中心となるＥｕ２＋により青色に発光する。しかし、熱処理での酸化によりＥｕ３＋になった場合、赤色に発光する。従って、発光体２として、有機バインダー系の代わりに、無機バインダーのコロイダルシリカ水溶液を加えたペーストを用いて、１２０℃乃至１５０℃で乾燥させることにより、輝度特性や経済性の観点から有利である。尚、本実施の各形態においては発光体２の気孔率は１０％以上である。最適値は３０％以上７０％以下である。気孔率が１０％未満の場合、すなわち、もはや多孔質とは言えないようになると、発光現象自体には大きな影響はないが、発光体２の内部での沿面放電の持続性が阻害される結果、発光効率は多孔質状態のそれと比較して低下してしまうという問題が挙げられる。
【００４９】
次に、このディスプレイデバイス１の発光メカニズムについて図１を参照しながら説明する。図１に示すようにディスプレイデバイス１を駆動するために、第１電極６と第２電極７の間に交流電界を印加する。本実施の各形態における容量成分の大きさの関係は、第１絶縁体４又は第２絶縁体５＞発光体２＞気体層９である。従って、本ディスプレイデバイスに電界を印加した場合、各層に印加される電圧値は、ほぼ容量の逆数に比例するため、第１絶縁体４又は第２絶縁体５＜発光体２＜気体層９となる。従って、このディスプレイデバイス１の発光メカニズムは次のように考えられる。まず、第１電極６と第２電極７の間に電界を印加する。その際、気体層９において絶縁破壊電圧以上の電界が印加されることで、絶縁破壊が生じ、放電する。ここで、放電はカソード側の電極、気体層９及び第１絶縁体４の接点で発生し、カソード側の電極より電子が多量に放出される。次に、放出された電子は気体層９で大気中の酸素原子や窒素原子等に衝突し、波長３００ｎｍ乃至４３０ｎｍの紫外線を発生させる。また、容量成分は誘電率に比例するため、インピーダンスの低い第１絶縁体４及び第２絶縁体５の表面に沿って移動する電子の割合が高まる。その結果、該発光体２の表面又は内部を移動する電子の割合も高まり、放出された電子は、発光体２にも衝突する。該電子は電界により加速され紫外線を発生させると同時に、一部が蛍光体粒子に衝突し、発光中心を励起させる。尚、該発光体２が多孔質の場合は、その空隙を利用して沿面放電を繰り返し、さらに加速され紫外線を発生させると同時に、一部が蛍光体粒子に衝突し、発光中心を励起させる。その後、電子はアノード側の電極に吸収される。上記のようにして、紫外線励起と電子励起が同時に起こり発光していると考えられる。尚、第３電極１０に交流電界を印加し電界を制御することで、放電開始電圧値や発光体２に衝突する電子数等を制御することが可能となる。
【００５０】
他の実施の形態として、第１電極６と第３電極１０のみを配置したディスプレイデバイス１について、図７を参照しながら説明する。尚、電極の配置以外は前述の実施形態と同条件でディスプレイデバイスを形成した。ディスプレイデバイス１を駆動するために、第１電極６と第３電極１０の間に交流電界を印加する際、気体層９において絶縁破壊電圧以上の電界が印加されることで、絶縁破壊が生じ放電する。ここで、第１電極６を覆う絶縁体層１１、気体層９及び第１絶縁体４の接点で放電が開始し、第１電極６を覆う絶縁体層１１より電子が放出される。次に放出された電子は気体層９で大気中の酸素原子や窒素原子等に衝突し、波長３００ｎｍ乃至４３０ｎｍの紫外線を発生させる。また、第１電極６と第３電極１０は発光体２を介し配置されているため、該発光体２表面又は内部を移動する電子の割合も高まり、放出された電子は、発光体２にも衝突する。該電子は、電界により加速され紫外線を発生させると同時に、一部が蛍光体粒子に衝突し、発光中心を励起させる。尚、該発光体が多孔質の場合は、その空隙を利用して沿面放電を繰り返し、発光中心を励起させる割合は高まる。その後、電子は第３電極１０に吸収される。上記のようにして、紫外線励起と電子励起が同時に起こり発光していると考えられる。なお、印加する交流電界の波形を正弦波や鋸歯状波から矩形波に変えることにより、また周波数を数十Ｈｚから数百ｋＨｚ上げることで電子の放出が非常に激しくなり、輝度が向上する。
【００５１】
このディスプレイデバイス１の発光メカニズムは、上述のとおりであるが、実際のディスプレイとして機能させるためには発光のみならず、消光が迅速に制御よくなされなければならない。これを実現する具体的な駆動方法については後述する。
【００５２】
本実施の各形態においては、第１絶縁体４と第２絶縁体５と透光性基板８で囲まれた領域の面積に対する発光体２の占める面積の比率を変化させて発光状況を確認した。尚、該透光性基板８は、最も外側に位置する基板を指すものであり、例えば、該各電極６，７を覆うように設けられた透光性の膜や層を意味するものではない。具体的には、前述の蛍光体粒子を含むペーストをスクリーン印刷法により、１つのディスプレイデバイスにおいて、発光体の所定断面に対する面積比が、３％、５％、１０％、２０％、３５％、４０％、５５％、６５％、７５％、８５％及び９５％となるように発光体２を固化したものを用意し、それぞれについて次の条件による輝度を調べた。第１絶縁体４を行方向と列方向とで高さが異なるように形成し、その際、第１絶縁体４の低い方の高さを１００μｍとした。発光体２において、３％、５％及び１０％の場合（図８Ａに示すような場合）、例えば、波長２００ｎｍ乃至４００ｎｍに大きな励起スペクトルをもつＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕ２＋（青）蛍光体粒子を使用し、気体層９は大気とする。大気の放電スペクトルが、波長３００ｎｍ乃至４３０ｎｍの紫外領域にあり、前述の蛍光体粒子は紫外線励起及び電子励起により青色に発光した。ここで、発光は主に紫外線励起に支配されると考えられる。尚、気体層９をアルゴンガスに置換すると極端に輝度が低下した。これは、アルゴンガスの放電スペクトルが、波長６９０ｎｍ乃至８５０ｎｍで発光するため、蛍光体粒子が紫外線励起されず、ほとんどが電子励起で発光する為に輝度が低下すると考えられる。また、発光体２の占める面積を３％未満にすると第２絶縁体５表面での放電等に影響され、色度がかわってくるので好ましくない。逆に、２０％、３５％、４０％、５５％、６５％及び７５％の場合、蛍光体粒子が紫外線励起と電子励起の両方に支配され輝度が向上するため明るくなる。
【００５３】
また、発光体２が多孔質である場合であって気体層９を大気とした場合、５０％超１００％未満の範囲（図８Ｂに示すような場合）である、５５％、６５％、７５％、８５％及び９５％では輝度が更に向上した。これは、発光体２にある程度の厚みがあるため、発光体２内部においても沿面放電がより生じ易くなって電子と発光体２との衝突の割合が高くなったためと考えられる。但し、８５％及び９５％とした場合は、５５％、６５％、７５％とした場合に比べて輝度が若干低下した。尚、上記のように気体層９をアルゴンガスに置換すると全範囲において若干輝度が低下するが、電子励起により発光するため、３％、５％及び１０％となる場合に比べると、５０％超１００％未満の範囲である、５５％、６５％、７５％、８５％及び９５％の方が２倍ほどの明るさを得ることができた。但し、８５％及び９５％とした場合は、気体層９をアルゴンガスに置換えても、大気の場合との変化が小さかった。これは放電空間が小さすぎるため、発光が主に電子励起に支配されたと考えられる。
【００５４】
このように、本実施のディスプレイデバイスでは、発光が紫外線励起と電子励起の両方が起こるために発光体２の面積の占める範囲を大きく取ることができるという利点がある。さらに、第３電極１０を配置し、電界を制御することにより、第１電極６と第２電極７間の電界印加による気体の絶縁破壊を容易にする。尚、容量成分は誘電率に比例するため、インピーダンスの低い第１絶縁体及び第２絶縁体の表面に沿って移動する電子の割合が高まる。その結果、該発光体２表面又は内部を移動する電子の割合も高まり、放出された電子は発光体２に衝突すると推定される。さらに、第３電極１０の電界を制御することにより、電子を多量かつ深く発光体２に衝突させたり、逆に電子を発光体２に衝突しないよう掃き出す方向への制御をすることができる。
【００５５】
本実施の各形態においては駆動を大気中で行ったが、酸素ガス単体、窒素ガス単体、又は酸素と窒素の混合比によらず、あるいは減圧された気体中で実施しても同様に発光することを確認した。また、前述の各種のガスに体積比率として２％以下のキセノンガスを加えた混合ガスを用いた場合も同様に発光することを確認した。
【００５６】
以上、本実施の各形態のディスプレイデバイスに関する具体的な構成と発光メカニズムについて述べてきた。次に、かかる各形態のディスプレイデバイスに対して、発光と消光の制御を実現するための駆動装置と駆動方法を開示する。
【００５７】
（３電極間の対向放電の駆動）
まず、１画素に対して３つの電極が設けられた、本実施の第１形態におけるディスプレイデバイスに関する駆動方法の実施例を示す。図１１は、本実施の第１形態におけるディスプレイデバイスの駆動方法を示す動作駆動タイミグ図である。尚、本実施例は、主として発光体を介して一部対向する電極間に電圧を印加してディスプレイデバイスの発光と消光の制御を実現しようとするものである。
【００５８】
この駆動方法は２５６階調の階調表示を行うためのものであり、１フィールド期間を８個のサブフィールドで構成している。以下、本実施の第１形態におけるディスプレイデバイスの駆動方法について図１及び図１１を用いて説明する。
【００５９】
図１１に示すように、第１ないし第８のサブフィールドは、第１期間である書き込み期間、第２期間である維持期間および第３期間である消去期間からそれぞれ構成されている。まず、第１のサブフィールドにおける動作について説明する。尚、以下の全ての実施例について該当するが、各期間に付けられた名称はこれに限定されるものではなく、実質的に同じ効果を発揮させる期間であれば、他の名称であっても本発明の技術思想の範囲内にあることは言うまでもない。
【００６０】
さて、図１１に示すように、第１期間の書き込み動作において、第３電極である走査電極（以下、本実施例において走査電極とする。）ＳＣＮ１〜ＳＣＮＮの全てを０（Ｖ）に保持し、第２電極であるデータ電極Ｄ１〜ＤＭ（以下、本実施例においてデータ電極とする。）のうち、一行目に表示すべき画素に対応する所定データ電極Ｄｊ（ｊは１〜Ｍの整数を表す）に正の書き込みパルス電圧＋Ｖｗ（Ｖ）を、一行目の走査電極ＳＣＮ１に走査パルス電圧−Ｖｓ（Ｖ）をそれぞれ印加する。このとき、所定のデータ電極Ｄｊと走査電極ＳＣＮ１との交差部における絶縁層１１の表面と走査電極ＳＣＮ１上の第２絶縁体５の表面との間の電圧は、書き込みパルス電圧＋Ｖｗ（Ｖ）のため、この交差部において、所定のデータ電極Ｄｊと走査電極ＳＣＮ１との間に書き込み放電が起こり、この交差部の走査電極ＳＣＮ１上の第２絶縁体５表面に正の壁電圧が蓄積され、データ電極Ｄｊ上の絶縁層１１の表面に負の壁電圧が蓄積されると解される。
【００６１】
二行目以降、同様な動作が引き続いて行われ、最後に、データ電極Ｄ１〜ＤＭのうち、Ｎ行目に表示すべき画素に対応する所定のデータ電極Ｄｊに正の書き込みパルス電圧＋Ｖｗ（Ｖ）を、Ｎ行目の走査電極ＳＣＮＮに走査パルス電圧−Ｖｓ（Ｖ）をそれぞれ印加する。このとき、所定のデータ電極Ｄｊと走査電極ＳＣＮＮとの交差部において、所定のデータ電極Ｄｊと走査電極ＳＣＮＮとの間に書き込み放電が起こり、この交差部の走査電極ＳＣＮＮ上の第２絶縁体５に正の壁電圧が蓄積され、所定のデータ電極Ｄｊ上の絶縁体１１の表面に負の壁電圧が蓄積されると解される。
【００６２】
以上により、第１期間である書き込み期間における書き込み動作が終了する。
【００６３】
続く第２期間である維持期間において、まず、全ての走査電極ＳＣＮ１〜ＳＣＮＮおよび第１電極である維持電極ＳＵＳ１〜ＳＵＳＮ（以下、本実施例において維持電極とする。）を０（Ｖ）に一旦戻した後、全ての走査電極ＳＣＮ１〜ＳＣＮＮに正の維持パルス電圧＋Ｖｍ（Ｖ）を印加すると、書き込み放電を起こした画素における走査電極ＳＣＮｉ（ｉは１〜Ｎの整数とする）上の第２絶縁体５の表面と維持電極ＳＵＳｉ上の絶縁層１１の表面との間の電圧は、維持パルス電圧＋Ｖｍ（Ｖ）に、書き込み期間において蓄積された走査電極ＳＣＮｉ上の第２絶縁体５表面に蓄積された正の壁電圧が加算されたものとなり、放電開始電圧を超える。このため、書き込み放電を起こした画素において、走査電極ＳＣＮｉと維持電極ＳＵＳｉとの間に沿面放電を主とする維持放電が起こり、この画素における走査電極ＳＣＮｉ上の第２絶縁体５表面及び発光体２内部及び／又は表面には負の壁電圧が蓄積され、維持電極ＳＵＳｉ上の絶縁層１１表面には正の壁電圧が蓄積されると解される。その後、維持パルス電圧は０（Ｖ）に戻る。
【００６４】
続いて、全ての維持電極ＳＵＳ１〜ＳＵＳＮに正の維持パルス電圧＋Ｖｍ（Ｖ）を印加すると、書き込み放電を起こした画素における維持電極ＳＵＳｉ上の絶縁層１１の表面と走査電極ＳＣＮｉ上の第２絶縁体５の表面との間の電圧は、維持パルス電圧＋Ｖｍ（Ｖ）に、直前の維持放電によって蓄積された走査電極ＳＣＮｉ上の第２絶縁体５表面の負の壁電圧および維持電極ＳＵＳｉ上の絶縁層１１表面の正の壁電圧が加算されたものとなる。このため、書き込み放電を起こした画素において、維持電極ＳＵＳｉと走査電極ＳＣＮｉとの間に沿面放電を主とする維持放電が起こることにより、その画素における維持電極ＳＵＳｉ上の絶縁層１１表面に負の壁電圧が蓄積され、走査電極ＳＣＮｉ上の第２絶縁体５表面及び発光体２内部及び／又は表面に正の壁電圧が蓄積されると解される。その後、維持パルス電圧は０（Ｖ）に戻る。
【００６５】
以降同様に、全ての走査電極ＳＣＮ１〜ＳＣＮＮと全ての維持電極ＳＵＳ１〜ＳＵＳＮとに正の維持パルス電圧＋Ｖｍ（Ｖ）を交互に印加することにより、沿面放電を主とする維持放電が継続して行われ、第２期間である維持期間の最終において、全ての走査電極ＳＣＮ１〜ＳＣＮＮに正の維持パルス電圧＋Ｖｍ（Ｖ）を印加すると、書き込み放電を起こした画素における走査電極ＳＣＮｉ上の第２絶縁体５の表面と維持電極ＳＵＳｉ上の絶縁層１１の表面との間の電圧は、維持パルス電圧＋Ｖｍ（Ｖ）に、直前の維持放電によって蓄積された走査電極ＳＣＮｉ上の第２絶縁体５表面の正の壁電圧と維持電極ＳＵＳｉ上の絶縁層１１表面の負の壁電圧が加算されたものとなる。このため、書き込み放電を起こした画素において、走査電極ＳＣＮｉと維持電極ＳＵＳｉとの間に沿面放電を主とする維持放電が起こることにより、その画素における走査電極ＳＣＮｉ上の第２絶縁体５表面に負の壁電圧が蓄積され、維持電極ＳＵＳｉ上の絶縁層１１表面に正の壁電圧が蓄積されると解される。その後、維持パルス電圧は０（Ｖ）に戻る。以上により維持期間の維持動作が終了する。この沿面放電を主とする維持放電により、発光体２からの可視発光が表示に用られることになる。
【００６６】
続く消去期間において、全ての維持電極ＳＵＳｉ〜ＳＵＳＮに＋Ｖｑ（Ｖ）なる電圧を印加し、その後＋Ｖｑ（Ｖ）から−Ｖｑ’（Ｖ）に向かって電圧値が徐々に下降するランプ電圧を印加すると、前述の沿面放電を主とする維持放電を起こした画素において、詳細なメカニズムは分かっていないが、維持放電は即時に、具体的は、１００μ秒以下で停止し、迅速な消光が実現されることが確認された。尚、他の実施例において、走査電極ＳＣＮｉ側に前述のランプ電圧を印加した場合は、消光させることができなかった。本実施形態にかかるディスプレイデバイスの発光のメカニズム以上に、消光のメカニズムについての解明は未だ不十分な状況であるが、実際に迅速な消光のための具体的な手段を得たことにより、ディスプレイデバイスとして機能しうることが確認できた。
【００６７】
以上により、第３期間である消去期間における消去動作が終了する。
【００６８】
以上の全ての動作により第１のサブフィールドにおける一画面が表示される。以下、同様な動作が、第２のサブフィールドから第８のサブフィールドにわたって行われる。これらのサブフィールドにおいて表示される画素の輝度は、維持パルス電圧＋Ｖｍ（Ｖ）の印加回数により定まる。したがって、例えば、各サブフィールドにおける維持パルス電圧印加回数を適宜設定して、１フィールド期間に維持放電による輝度が２０、２１、２２、・・・２７である８個のサブフィールドで構成することにより、２８＝２５６階調の階調表示が可能になる。
【００６９】
上述のように駆動させる駆動装置を備えたディスプレイデバイスは、該デバイスが有する特殊な構成にもかかわらず、制御よく迅速に発光及び消光を実現することができる。尚、この駆動装置は上述の本実施例にかかる動作駆動タイミングを除き、公知の駆動装置を適用しうる。
【００７０】
次に、本実施の第１形態におけるディスプレイデバイスに関する他の駆動方法の実施例を示す。図１２は、本実施の第１形態におけるディスプレイデバイスの他の駆動方法を示す動作駆動タイミグ図である。尚、本実施例は、主として発光体の一方の表面側に存在する２つの電極間、換言すれば、発光体を介して対向する基板の一方側に設けられた２つの電極間に所定の電圧を印加してディスプレイデバイスの発光と消光の制御を実現しようとするものである。
【００７１】
この駆動方法も、２５６階調の階調表示を行うためのものであり、１フィールド期間を８個のサブフィールドで構成している。以下、本実施の第１形態におけるディスプレイデバイスの他の駆動方法について図１ないし図１２を用いて説明する。
【００７２】
図１２に示すように、第１ないし第８のサブフィールドは、第１期間である書き込み期間、第２期間である維持期間および第３期間である消去期間からそれぞれ構成されている。まず、第１のサブフィールドにおける動作について説明する。
【００７３】
図１２に示すように、第１期間の書き込み動作において、第２電極である走査電極（以下、本実施例において走査電極とする。）ＳＣＮ１〜ＳＣＮＮの全てを０（Ｖ）に保持し、第３電極であるデータ電極Ｄ１〜ＤＭ（以下、本実施例においてデータ電極とする。）のうち、一行目に表示すべき画素に対応する所定データ電極Ｄｊ（ｊは１〜Ｍの整数を表す）に正の書き込みパルス電圧＋Ｖｗ（Ｖ）を、一行目の走査電極ＳＣＮ１に走査パルス電圧−Ｖｓ（Ｖ）をそれぞれ印加する。このとき、所定のデータ電極Ｄｊと走査電極ＳＣＮ１との交差部における第２絶縁体５の表面と走査電極ＳＣＮ１上の絶縁層１１の表面との間の電圧は、書き込みパルス電圧＋Ｖｗ（Ｖ）のため、この交差部において、所定のデータ電極Ｄｊと走査電極ＳＣＮ１との間に書き込み放電が起こり、この交差部の走査電極ＳＣＮ１上の絶縁層１１表面に正の壁電圧が蓄積され、データ電極Ｄｊ上の第２絶縁体層５の表面に負の壁電圧が蓄積されると解される。
【００７４】
二行目以降、同様な動作が引き続いて行われ、最後に、データ電極Ｄ１〜ＤＭのうち、Ｎ行目に表示すべき画素に対応する所定のデータ電極Ｄｊに正の書き込みパルス電圧＋Ｖｗ（Ｖ）を、Ｎ行目の走査電極ＳＣＮＮに走査パルス電圧−Ｖｓ（Ｖ）をそれぞれ印加する。このとき、所定のデータ電極Ｄｊと走査電極ＳＣＮＮとの交差部において、所定のデータ電極Ｄｊと走査電極ＳＣＮＮとの間に書き込み放電が起こり、この交差部の走査電極ＳＣＮＮ上の絶縁創１１に正の壁電圧が蓄積され、所定のデータ電極Ｄｊ上の第２絶縁体層５の表面に負の壁電圧が蓄積されると解される。
【００７５】
以上により、第１期間である書き込み期間における書き込み動作が終了する。
【００７６】
続く第２期間である維持期間において、まず、全ての走査電極ＳＣＮ１〜ＳＣＮＮおよび第１電極である維持電極ＳＵＳ１〜ＳＵＳＮ（以下、本実施例において維持電極とする。）を０（Ｖ）に一旦戻した後、全ての走査電極ＳＣＮ１〜ＳＣＮＮに正の維持パルス電圧＋Ｖｍ（Ｖ）を印加すると、書き込み放電を起こした画素における走査電極ＳＣＮｉ（ｉは１〜Ｎの整数とする）上の絶縁層１１の表面と維持電極ＳＵＳｉ上の絶縁層１１の表面との間の電圧は、維持パルス電圧＋Ｖｍ（Ｖ）に、書き込み期間において蓄積された走査電極ＳＣＮｉ上の絶縁層１１表面に蓄積された正の壁電圧が加算されたものとなり、放電開始電圧を超える。このため、書き込み放電を起こした画素において、走査電極ＳＣＮｉと維持電極ＳＵＳｉとの間に沿面放電を主とする維持放電が起こり、この画素における走査電極ＳＣＮｉ上の絶縁層１１表面及び発光体２内部及び／又は表面には負の壁電圧が蓄積され、維持電極ＳＵＳｉ上の絶縁層１１表面には正の壁電圧が蓄積されると解される。その後、維持パルス電圧は０（Ｖ）に戻る。
【００７７】
続いて、全ての維持電極ＳＵＳ１〜ＳＵＳＮに正の維持パルス電圧＋Ｖｍ（Ｖ）を印加すると、書き込み放電を起こした画素における維持電極ＳＵＳｉ上の絶縁層１１の表面と走査電極ＳＣＮｉ上の絶縁層１１の表面との間の電圧は、維持パルス電圧＋Ｖｍ（Ｖ）に、直前の維持放電によって蓄積された走査電極ＳＣＮｉ上の絶縁層１１表面の負の壁電圧および維持電極ＳＵＳｉ上の絶縁層１１表面の正の壁電圧が加算されたものとなる。このため、書き込み放電を起こした画素において、維持電極ＳＵＳｉと走査電極ＳＣＮｉとの間に沿面放電を主とする維持放電が起こることにより、その画素における維持電極ＳＵＳｉ上の絶縁層１１表面に負の壁電圧が蓄積され、走査電極ＳＣＮｉ上の絶縁層１１表面及び発光体２内部及び／又は表面に正の壁電圧が蓄積されると解される。その後、維持パルス電圧は０（Ｖ）に戻る。
【００７８】
以降同様に、全ての走査電極ＳＣＮ１〜ＳＣＮＮと全ての維持電極ＳＵＳ１〜ＳＵＳＮとに正の維持パルス電圧＋Ｖｍ（Ｖ）を交互に印加することにより、沿面放電を主とする維持放電が継続して行われ、第２期間である維持期間の最終において、全ての走査電極ＳＣＮ１〜ＳＣＮＮに正の維持パルス電圧＋Ｖｍ（Ｖ）を印加すると、書き込み放電を起こした画素における走査電極ＳＣＮｉ上の絶縁層１１の表面と維持電極ＳＵＳｉ上の絶縁層１１の表面との間の電圧は、維持パルス電圧＋Ｖｍ（Ｖ）に、直前の維持放電によって蓄積された走査電極ＳＣＮｉ上の絶縁層１１の正の壁電圧と維持電極ＳＵＳｉ上の絶縁層１１表面の負の壁電圧が加算されたものとなる。このため、書き込み放電を起こした画素において、走査電極ＳＣＮｉと維持電極ＳＵＳｉとの間に沿面放電を主とする維持放電が起こることにより、その画素における走査電極ＳＣＮｉ上の絶縁層１１表面に負の壁電圧が蓄積され、維持電極ＳＵＳｉ上の絶縁層１１表面に正の壁電圧が蓄積されると解される。その後、維持パルス電圧は０（Ｖ）に戻る。以上により維持期間の維持動作が終了する。この沿面放電を主とする維持放電により、発光体２からの可視発光が表示に用られることになる。
【００７９】
続く消去期間において、全ての維持電極ＳＵＳｉ〜ＳＵＳＮに＋Ｖｑ（Ｖ）なる電圧を印加し、その後＋Ｖｑ（Ｖ）から−Ｖｑ’（Ｖ）に向かって電圧値が徐々に下降するランプ電圧を印加すると、前述の沿面放電を主とする維持放電を起こした画素において、詳細なメカニズムは分かっていないが、維持放電は即時に、具体的は、１００μ秒以下で停止し、迅速な消光が実現されることが確認された。本実施形態にかかるディスプレイデバイスの発光のメカニズム以上に、消光のメカニズムについての解明は未だ不十分な状況であるが、迅速な消光のための具体的な手段を得ることにより、実際にディスプレイデバイスとして機能しうることが確認できた。
【００８０】
以上により、第３期間である消去期間における消去動作が終了する。
【００８１】
以上の全ての動作により第１のサブフィールドにおける一画面が表示される。以下、同様な動作が、第２のサブフィールドから第８のサブフィールドにわたって行われる。これらのサブフィールドにおいて表示される画素の輝度は、維持パルス電圧＋Ｖｍ（Ｖ）の印加回数により定まる。したがって、例えば、各サブフィールドにおける維持パルス電圧印加回数を適宜設定して、１フィールド期間に維持放電による輝度が２０、２１、２２、・・・２７である８個のサブフィールドで構成することにより、２８＝２５６階調の階調表示が可能になる。
【００８２】
上述のように駆動させる駆動装置を備えたディスプレイデバイスは、該デバイスが有する特殊な構成にもかかわらず、制御よく迅速に発光及び消光を実現することができる。尚、この駆動装置は上述の本実施例にかかる動作駆動タイミングを除き、公知の駆動装置を適用しうる。
【００８３】
次に、１画素に対して、発光体を介して対向する２つの電極が設けられた、本実施の第２形態におけるディスプレイデバイスに関する駆動方法の実施例を示す。図１３は、本実施の第２形態におけるディスプレイデバイスの駆動方法を示す動作駆動タイミグ図である。尚、本実施例は、発光体を介して一部対向する電極間に電圧を印加してディスプレイデバイスの発光と消光の制御を実現しようとするものである。
【００８４】
この駆動方法においても、２５６階調の階調表示を行うためのものであり、１フィールド期間を８個のサブフィールドで構成している。以下、本実施の第２形態におけるディスプレイデバイスの駆動方法について図７ないし図１３を用いて説明する。
【００８５】
図１３に示すように、第１ないし第８のサブフィールドは、第１期間である書き込み期間、第２期間である維持期間および第３期間である消去期間からそれぞれ構成されている。まず、第１のサブフィールドにおける動作について説明する。尚、本実施例では、第１電極がデータ電極と維持電極を兼ねているのが特徴である。
【００８６】
図１３に示すように、第１期間の書き込み動作において、第３電極である走査電極の全てを（以下、本実施例において走査電極とする。）を０（Ｖ）に保持し、第１電極であるデータ電極（以下、本実施例においてデータ電極とする。）のうち、一行目に表示すべき画素に対応する所定データ電極に正の書き込みパルス電圧＋Ｖｗ（Ｖ）を、一行目の走査電極ＳＣＮ１に走査パルス電圧−Ｖｓ（Ｖ）をそれぞれ印加する。このとき、所定のデータ電極と走査電極ＳＣＮ１との交差部における絶縁層１１の表面と走査電極ＳＣＮ１上の第２絶縁体層５の表面との間の電圧は、書き込みパルス電圧＋Ｖｗ（Ｖ）のため、この交差部において、所定のデータ電極と走査電極ＳＣＮ１との間に書き込み放電が起こり、この交差部の走査電極ＳＣＮ１上の第２絶縁体層５表面に正の壁電圧が蓄積され、データ電極上の絶縁層１１の表面に負の壁電圧が蓄積されると解される。
【００８７】
二行目以降、同様な動作が引き続いて行われ、最後に、データ電極のうち、Ｎ行目に表示すべき画素に対応する所定のデータ電極に正の書き込みパルス電圧＋Ｖｗ（Ｖ）を、Ｎ行目の走査電極ＳＣＮＮに走査パルス電圧−Ｖｓ（Ｖ）をそれぞれ印加する。このとき、所定のデータ電極と走査電極ＳＣＮＮとの交差部において、所定のデータ電極と走査電極ＳＣＮＮとの間に書き込み放電が起こり、この交差部の走査電極ＳＣＮＮ上の第２絶縁体５に正の壁電圧が蓄積され、所定のデータ電極上の絶縁層１１の表面に負の壁電圧が蓄積されると解される。
【００８８】
以上により、第１期間である書き込み期間における書き込み動作が終了する。
【００８９】
続く第２期間である維持期間において、まず、全ての走査電極ＳＣＮ１〜ＳＣＮＮおよび第１電極が兼務する維持電極（以下、本実施例において維持電極とする。）を０（Ｖ）に一旦戻した後、全ての走査電極ＳＣＮ１〜ＳＣＮＮに正の維持パルス電圧＋Ｖｍ（Ｖ）を印加すると、書き込み放電を起こした画素における走査電極ＳＣＮｉ（ｉは１〜Ｎの整数とする）上の第２絶縁体層５の表面と維持電極上の絶縁層１１の表面との間の電圧は、維持パルス電圧＋Ｖｍ（Ｖ）に、書き込み期間において蓄積された走査電極ＳＣＮｉ上の第２絶縁体層５表面に蓄積された正の壁電圧が加算されたものとなり、放電開始電圧を超える。このため、書き込み放電を起こした画素において、走査電極ＳＣＮｉと維持電極との間に沿面放電を主とする維持放電が起こり、この画素における走査電極ＳＣＮｉ上の第２絶縁体層５表面及び発光体２内部及び／又は表面には負の壁電圧が蓄積され、維持電極上の絶縁層１１表面には正の壁電圧が蓄積されると解される。その後、維持パルス電圧は０（Ｖ）に戻る。
【００９０】
続いて、全ての維持電極に正の維持パルス電圧＋Ｖｍ（Ｖ）を印加すると、書き込み放電を起こした画素における維持電極上の絶縁層１１の表面と走査電極ＳＣＮｉ上の第２絶縁体層５の表面との間の電圧は、維持パルス電圧＋Ｖｍ（Ｖ）に、直前の維持放電によって蓄積された走査電極ＳＣＮｉ上の第２絶縁体層５表面の負の壁電圧および維持電極上の絶縁層１１表面の正の壁電圧が加算されたものとなる。このため、書き込み放電を起こした画素において、維持電極と走査電極ＳＣＮｉとの間に沿面放電を主とする維持放電が起こることにより、その画素における維持電極上の絶縁層１１表面に負の壁電圧が蓄積され、走査電極ＳＣＮｉ上の第２絶縁体層５表面及び発光体２内部及び／又は表面に正の壁電圧が蓄積されると解される。その後、維持パルス電圧は０（Ｖ）に戻る。
【００９１】
以降同様に、全ての走査電極ＳＣＮ１〜ＳＣＮＮと全ての維持電極とに正の維持パルス電圧＋Ｖｍ（Ｖ）を交互に印加することにより、沿面放電を主とする維持放電が継続して行われ、第２期間である維持期間の最終において、全ての走査電極ＳＣＮ１〜ＳＣＮＮに正の維持パルス電圧＋Ｖｍ（Ｖ）を印加すると、書き込み放電を起こした画素における走査電極ＳＣＮｉ上の第２絶縁体層５の表面と維持電極上の絶縁層１１の表面との間の電圧は、維持パルス電圧＋Ｖｍ（Ｖ）に、直前の維持放電によって蓄積された走査電極ＳＣＮｉ上の第２絶縁体層５の正の壁電圧と維持電極上の絶縁層１１表面の負の壁電圧が加算されたものとなる。このため、書き込み放電を起こした画素において、走査電極ＳＣＮｉと維持電極との間に沿面放電を主とする維持放電が起こることにより、その画素における走査電極ＳＣＮｉ上の第２絶縁体層５表面に負の壁電圧が蓄積され、維持電極上の絶縁層１１表面に正の壁電圧が蓄積されると解される。その後、維持パルス電圧は０（Ｖ）に戻る。以上により維持期間の維持動作が終了する。この沿面放電を主とする維持放電により、発光体２からの可視発光が表示に用られることになる。
【００９２】
続く消去期間において、全ての維持電極に＋Ｖｑ（Ｖ）なる電圧を印加し、その後＋Ｖｑ（Ｖ）から−Ｖｑ’（Ｖ）に向かって電圧値が徐々に下降するランプ電圧を印加すると、前述の沿面放電を主とする維持放電を起こした画素において、詳細なメカニズムは分かっていないが、維持放電は即時に、具体的は、１００μ秒以下で停止し、迅速な消光が実現されることが確認された。本実施形態にかかるディスプレイデバイスの発光のメカニズム以上に、消光のメカニズムについての解明は未だ不十分な状況であるが、迅速な消光のための具体的な手段を得ることにより、実際にディスプレイデバイスとして機能しうることが確認できた。
【００９３】
以上により、第３期間である消去期間における消去動作が終了する。
【００９４】
以上の全ての動作により第１のサブフィールドにおける一画面が表示される。以下、同様な動作が、第２のサブフィールドから第８のサブフィールドにわたって行われる。これらのサブフィールドにおいて表示される画素の輝度は、維持パルス電圧＋Ｖｍ（Ｖ）の印加回数により定まる。したがって、例えば、各サブフィールドにおける維持パルス電圧印加回数を適宜設定して、１フィールド期間に維持放電による輝度が２０、２１、２２、・・・２７である８個のサブフィールドで構成することにより、２８＝２５６階調の階調表示が可能になる。
【００９５】
上述のように駆動させる駆動装置を備えたディスプレイデバイスは、該デバイスが有する特殊な構成にもかかわらず、制御よく迅速に発光及び消光を実現することができる。尚、この駆動装置は上述の本実施例にかかる動作駆動タイミングを除き、公知の駆動装置を適用しうる。
【００９６】
ところで、上述の各実施例では、第１期間である書き込み期間において、互いに逆極性のパルス電圧を印加する場合に、印加の開始と停止を時間軸において一致させていたが、これに限られることはない。一例として、図１４Ａ及び図１４Ｂは、本実施の各形態における第１期間についての他の駆動方法を示す動作駆動タイミグ図である。尚、図１４Ａ及び図１４Ｂでは、説明の都合上、第１期間のみを抽出して動作駆動のタイミングを示している。図１４Ａに示すように、一方の電極に印加する時間を長くしてもよく、また図１４Ｂに示すように、印加の開始時期と停止時期をずらせてもよい。いずれにしても、少なくとも一時的に同時に印加されるように設定されていれば、書き込み動作を行うことが可能である。ここで、一時的とは、特に時間を限定するものではないが、書き込み動作を確実に実行するため、好ましくは０．１μ秒以上である。
【００９７】
本実施の各形態のディスプレイデバイスによれば、厚膜プロセス等により発光体を形成しているため、従来のようにディスプレイデバイスの作製に際して層の厚みに対する要求が厳しくなく、真空系やキャリア増倍層を必要としないので構造が簡単であり、製造や加工も容易である。さらに、多孔質構造を有する発光体においては、通常の蛍光体のようにその表面だけが発光するのではなく、照射された電子が多孔質構造を有する発光体の内部まで達するので発光体全体が満遍なく均一に発光することに特徴がある。また、プラズマディスプレイで行われている紫外線による蛍光体の発光と比較すると発光効率がきわめて良好である。さらに、大型ディスプレイで使用する際の消費電力が比較的小さく、構造上、高精細化が比較的容易に達成しうるディスプレイデバイスを提供することができる。なお、発光体の四方を囲むように放電分離手段として隔壁として機能する第１絶縁体を設置することにより、発光のクロストークを容易に回避することが可能である。さらに、本発明のディスプレイデバイスは、かかる特殊な構成にもかかわらず、適切な駆動装置を備えることにより、制御よく迅速に発光及び消光を実現する。そして、本発明のディスプレイデバイスの駆動方法によれば、該デバイスが有する特殊な構成にもかかわらず、制御よく迅速に発光及び消光を実現する。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
本発明のディスプレイデバイスは厚膜プロセス等により発光体を形成しているため、従来のようにディスプレイデバイスの作製に際して層の厚みに対する要求が厳しくなく、真空系やキャリア増倍層を必要としないので構造が簡単であり、製造や加工も容易であってＰＤＰに比べても発光効率に優れており、さらに発光と消光の制御を実現しうるため、ディスプレイデバイスとしては極めて有用である。また、本発明のディスプレイデバイスの駆動方法は、発光の制御のみならず、該デバイスが有する特殊な構成にもかかわらず、制御よく迅速に発光及び消光を実現するため、ディスプレイデバイスとして極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本実施の第１形態におけるディスプレイデバイスの斜視図
【図２】本実施の第１形態におけるディスプレイデバイスの製造工程の説明図
【図３】本実施の第１形態におけるディスプレイデバイスの製造工程の説明図
【図４】本実施の第１形態におけるディスプレイデバイスの製造工程の説明図
【図５】本実施の第１形態におけるディスプレイデバイスの製造工程の説明図
【図６】本実施の第１形態におけるディスプレイデバイスの断面図
【図７】本実施の第２形態におけるディスプレイデバイスの断面図
【図８Ａ】図１におけるＢ−Ｂ方向の断面図
【図８Ｂ】図１におけるＢ−Ｂ方向の断面図
【図９】図１におけるＡ−Ａ方向の断面図
【図１０】本実施の第１形態におけるディスプレイデバイスの平面図
【図１１】本実施の第１形態におけるディスプレイデバイスの駆動方法を示す動作駆動タイミグ図
【図１２】本実施の第１形態におけるディスプレイデバイスの他の駆動方法を示す動作駆動タイミグ図
【図１３】本実施の第２形態におけるディスプレイデバイスの駆動方法を示す動作駆動タイミグ図
【図１４Ａ】本実施の各形態における第１期間の他の駆動方法を示す動作駆動タイミグ図
【図１４Ｂ】本実施の各形態における第１期間の他の駆動方法を示す動作駆動タイミグ図
【図１５】従来例の非特許文献２における発光素子の断面図
【図１６】従来例の特許文献３における発光素子の断面図
【符号の説明】
【０１００】
１    ディスプレイデバイス
２    蛍光体粒子を含む発光体
４    第１絶縁体
５    第２絶縁体
６    第１電極
７    第２電極
８    透光性基板
９    気体層
１０    第３電極
１１    絶縁層
２０    下層基板
１０１    ＰＺＴセラミック
１０２    平面電極
１０３    格子状電極
１０４    白金電極
１０５    グリッド電極
１０６    真空容器
１０７    排気口
１１１    強誘電体薄膜
１１２    下部電極
１１３    上部電極
１１４    発光層
１１５    基板
１１６    透明電極
１１７    開口部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５】
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【図１６】
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