JP2003297295A

JP2003297295A - 発光素子及び表示装置

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Publication number: JP2003297295A
Application number: JP2002095561A
Authority: JP
Inventors: Kenji Teranishi; 研二寺西; Susumu Suzuki; 進鈴木; Haruo Ito; 晴雄伊藤
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-03-29
Filing date: 2002-03-29
Publication date: 2003-10-17
Anticipated expiration: 2022-03-29
Also published as: JP3939577B2

Abstract

(57)【要約】【課題】圧電素子による発光現象を利用した発光素子を
提供し、この発光素子を用いて表示装置を構成すること
により、大画面の表示装置であっても、簡単な構成であ
って軽量であり、低価格な表示装置を提供する。【解決手段】圧電トランス１は、圧力トランス固定用ピ
ン２によって基板３に固定されることにより、密封され
た透明容器からなる放電管４内に収納されている。放電
管４内には、例えばＮ₂等のガスが封入されている。１
次側電極５と１次側アース電極６との間に正弦波電圧を
印加して振幅を一定に保ちながら周波数を変化させる
と、圧電トランス１の２次側端と２次側アース電極との
間に共振電圧が発生する。この共振電圧の発生に伴っ
て、可視光または紫外光が放射される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧電素子を用いた
発光素子と、この発光素子を用いた表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】圧電素子は従来から、様々な分野におい
て利用され、その応用例は多岐にわたっている。一方、
発光現象を利用した表示装置として、種々の装置が開発
されており、その一例として液晶表示装置やプラズマ表
示装置が開発され、既に実用化されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、液晶表示装置
を用いて大画面の表示装置を構成するためには、克服す
べき問題点が多い。また、プラズマ表示装置は大画面用
の表示装置としては好適であるが、消費電力が大きく、
熱の発生が大きい。また、これらのいずれの表示装置も
構成部品点数が多いため、製造プロセスが複雑となり、
ひいてはコスト高となっていた。一方、圧電素子による
発光現象を利用した表示装置について報告された例はこ
れまでにはない。本発明は、このような事情に鑑み、圧
電素子による発光現象を利用した発光素子を提供し、こ
の発光素子を用いて表示装置を構成することにより、大
画面の表示装置であっても、簡単な構成であって軽量で
あり、低価格な表示装置を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、請求項１記載の発明は、ガスが封入された放電管
中に圧電トランスを配置し、この圧電トランスの１次側
電極間に交流電圧を印加し、この交流電圧の周波数を調
整して２次側共振電圧を発生させ、放電と前記圧電トラ
ンスからの電子放出により、可視光または紫外光を発生
させることを特徴とする発光素子である。これにより、
簡単な構成で軽量な発光素子を実現することができ、紫
外光が放射されることにより、オゾナイザー、負イオン
発生器、除電器等として利用することができる。また、
圧電トランス周辺における発光は面発光であることか
ら、圧電トランスを用いて発光素子を形成することによ
り、均一な光強度を持つ発光素子を容易に作製すること
ができる。

【０００５】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
光素子において、前記可視光または紫外光を放電管外に
取り出すために、放電管内に設けられた２次側アース電
極を光透過性電極としたことを特徴とする。請求項３記
載の発明は、請求項１記載の発光素子において、前記放
電管から光を取り出すための窓を前記放電管に設け、こ
の窓に蛍光体を塗布して、前記２次側共振電圧の発生に
より蛍光体からの発光を生じさせることを特徴とする。
請求項４記載の発明は、請求項１又は２記載の発光素子
において、前記放電管の内面の全体または一部に蛍光体
を塗布して、前記２次側共振電圧の発生により、蛍光体
からの発光を生じさせることを特徴とする。

【０００６】請求項５記載の発明は、請求項１から４ま
でのいずれかに記載の発光素子において、前記蛍光体の
種類を選択して蛍光体からの光の波長を可変とし、また
は前記ガスの種類、前記ガスの圧力を選択して、ガスに
よる放射光の波長または強度を可変とすることを特徴と
する。請求項６記載の発明は、請求項１から５までのい
ずれかに記載の発光素子において、前記圧電トランスの
１次側電極間に印加する正弦波電圧の周波数を制御し
て、圧電トランスの振動モードを変えることにより、発
光部位を可変とすることを特徴とする。

【０００７】請求項７記載の発明は、請求項１から６ま
でのいずれかに記載の発光素子を複数個敷き詰めて形成
されていることを特徴とする表示装置である。これによ
り、簡単な構成で大面積の表示装置を実現することがで
きるため、製造工程を簡略化でき、低コスト化を実現す
ることができる。また、使用目的に応じて様々な形状の
画面を持つ表示装置を実現することができる。さらに、
面発光の発光素子を敷き詰めて形成しているため、大画
面であっても、光強度を均等とすることが容易な表示装
置を実現することができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
まず、本発明の発光素子の第１の例について説明する。
図１にこの例の発光素子の構成を示す。図１中、符号１
は圧電トランスであり、この圧電トランス１は、圧力ト
ランス固定用ピン２によって基板３に固定されることに
より、密封された透明容器からなる放電管４内に収納さ
れている。放電管４内には、例えばＮ₂等のガスが封入
されている。固定用ピン２の位置は図１に示す位置に限
定されず、用途に応じて他の位置とすることもできる。
圧電トランス１は、後述するようにその両面に１次側電
極と２次側電極とが形成され、このうち、符号５が１次
側電極、符号６が１次側アース電極である。２次側電極
は通常圧電トランス１の２次側先端（図１においては圧
電トランス１の右端）に形成され、この場合には、右半
分の発電部を用いている。通常、この２次側電極は、適
切な抵抗値を持つ電気抵抗を介して接地されている。符
号７は２次側アース電極である。この例においては、２
次側アース電極７のうち、圧電トランス１の発光面に向
かい合う部分７ａを、導電性透明ガラス電極等の光透過
性電極としている。この光透過性電極は、導電性透明ガ
ラス電極の他に、ループ状電極やメッシュ状電極、格子
状電極等とガラス板とを組み合わせたものであってもよ
い。符号８は発振回路であり、符号９は発振器である。

【０００９】この例の発光素子においては、１次側電極
５と１次側アース電極６との間に交流電圧、例えば矩形
波電圧、正弦波電圧、三角波電圧を印加して振幅を一定
に保ちながら周波数を変化させると、圧電トランス１の
２次側端と２次側アース電極との間に共振電圧が発生す
る。この共振電圧の発生に伴って、後述する原理により
可視光または紫外光が放射される。放射される光の波長
は、放電管４内に封入されるガスの種類または圧力を選
択することによって変えることができる。この放射光
は、光透過性電極７ａを透過して、放電管４外へ放射さ
れる。この例の発光素子は、可視光が放射される場合に
は、例えば表示用の光源として用いることができ、紫外
光が放射される場合には、オゾンを発生するオゾナイザ
ーとしての利用、あるいは紫外光により生成された正負
の電荷のうち、正イオンを吸い取って負イオン発生器と
しての利用が可能であり、さらに、静電気を中和して除
電器としての利用も可能である。

【００１０】次に、本発明の発光素子の第２の例につい
て説明する。図２（ａ）にこの例の発光素子の構成を示
す。図２における符号は、図１における符号と同一の符
号は同一のものを示す。この例においても、圧電トラン
ス１は、圧力トランス固定用ピン２によって基板３に固
定されることにより、密封された透明容器からなる放電
管４内に収納されている。放電管４内には、例えばＮ₂
等のガスが封入されている。この例の発光素子は、２次
側アース電極７のうち、圧電トランス１の発光面に向か
い合う部分７ａの一部に光を透過するための窓１０が形
成されている。図２（ｂ）はこの例の発光素子の上面図
であり、図２（ｂ）に示すように、窓１０は圧電トラン
ス１の一部と空間を隔てて重なり合うように形成されて
いる。この窓１０には蛍光体が塗布されているか、蛍光
体が塗付された蛍光板が配置されている。

【００１１】この例の発光素子においても、１次側電極
５と１次側アース電極６との間に正弦波電圧を印加して
振幅を一定に保ちながら周波数を変化させると、圧電ト
ランス１の２次側端と２次側アース電極との間に共振電
圧が発生する。この共振電圧の発生に伴って、後述する
原理により、封入されたガスによる発光の他に、蛍光体
も発光する。放射される光の波長は、放電管４内に封入
されるガスの種類または圧力、さらには、蛍光体の種類
を選択することによって変えることができる。この放射
光は、窓１０を透過して、放電管外へ放射される。な
お、蛍光体を塗付する場所は窓１０に限定されるもので
はなく、放電管４の内側全体に塗付してもよく、放電管
４の内側の任意の場所に選択的に塗付してもよい。

【００１２】なお、以上説明した発光素子の第１の例、
第２の例のいずれにおいても、放電管４の形状は図１に
示す形状に限定されるものではなく、円筒状のような他
の形状であってもよい。また、窓を設ける構造の他に、
全体が透明な物質からなる容器中に圧電トランスを支持
し、圧電トランスによる発光をあらゆる方向から取り出
せるようにしてもよい。また、発光素子毎に発振回路８
と発振器９とを取り付けるか、複数の発光素子に対して
発振回路８と発振器９とを取り付けるかは、使用目的に
よって定めることができる。

【００１３】以下に、圧電トランスを用いた発光の原理
について説明する。図３に、圧電トランス１の形状を示
す。この圧電トランス１は、例えばＰＺＴ〔Ｐｂ（Ｚｒ
Ｔｉ）Ｏ₃〕からなるＲｏｓｅｎ型と呼ばれる形式のも
のであり、その寸法は、例えば、長さ６０ｍｍ、幅１３
ｍｍ、厚さ２ｍｍの長方形形状である。この圧電トラン
ス１の長さ方向の半分は１次側であり、その両面には１
次側電極（Ｐ）が設けられ、残り半分は高電圧発生部の
２次側であり、その先端に２次側電極（Ｓ）が設けられ
ている。この圧電トランス１の１次側は厚さ方向に、２
次側は長さ方向にそれぞれ分極した状態で焼結されて形
成されている。

【００１４】この圧電トランス１の１次側電極間に３Ｖ
の正弦波電圧を印加して振幅を一定に保ちながらその周
波数を変化すると、２次側電極とそのアース電極との間
に、図４に示すような電圧が共振曲線を描くように発生
する。このような共振曲線を描くのは、圧電トランス１
が１次側に印加した電圧の周波数と、圧電トランス１の
長さ方向の伸縮振動の固有振動数とが一致したときに、
共振によって振幅の変位が大きくなり、これにより発生
する電圧も高くなることに由来する。この出力電圧はい
くつかの共振モードがあり、図４にはこのうちの大きい
ほうから３つの共振状態を示しており、それぞれ１次、
２次、３次の共振周波数である２６．７４ｋＨｚ、５
２．３２ｋＨｚ、８０．６０ｋＨｚにおいて高電圧が得
られた。ここでは、それぞれの振動モードを（１／２）
λモード、λモード、（３／２）λモードとよぶ。以下
においては、とくにことわらない限り、（１／２）λモ
ードで圧電トランス１を動作させた。この振動モード
は、圧電トランス１の振動の１／２波長が圧電トランス
１の長さと一致する場合に観測される振動モードであ
る。

【００１５】この圧電トランス１による発光状態を、図
５に示す発光観測装置を用いて測定した。圧電トランス
１を容器２２の中央に１次側を下にして垂直に配置し、
その両側に約１〜２ｃｍ離して２枚の蛍光板２１をそれ
ぞれ圧電トランス面に対して１５°傾けて配置した。こ
れにより蛍光板２１からの発光と放電による発光は図５
に示すように容器２２の側面から観測できる。容器２２
内をターボ分子ポンプにより１０^-8Torrオーダー(１０
^-6Paオーダー)の高真空にした後、窒素ガスＮ₂を封入し
た。この状態で圧電トランス１の１次側電極間に１２Ｖ
の正弦波電圧を印加すると、圧電トランス１周辺に放電
による発光と蛍光体２１の発光が観測された。蛍光板２
１に塗付する蛍光体としては緑色の蛍光を発するZnO:Zn
を用いた。この蛍光板２１の発光の減衰時定数は１〜１
０μｍであり、ここでの時間分解撮影には十分追従でき
るものであった。

【００１６】このように、ガスによる放電発光と、蛍光
体２１の発光状態を容器２２側面に設けた石英窓２３を
通して観測し、ＵＶレンズ２４、イメージインテンシフ
ァイア２５を介してＣＣＤカメラ２６により時間分解撮
影を行った。ＣＣＤカメラ２６には２００ｎｍを透過の
短波長端とするＵＶレンズ２４を用いている。イメージ
インテンシファイア２５のシャッター開放時刻とその時
間幅は圧電トランス駆動用発振器（ＳＧ）から同期信号
をとり、これを基準としてイメージインテンシファイア
駆動システム（ＩＩＳ）を用いて調整した。シャッター
開放時間は１μｓとした。ゲート信号、圧電トランス２
次側電圧波形はオシロスコープ（ＯＳ）で監視しながら
記録した。撮影画面はパーソナルコンピュータ（ＰＣ）
で画像処理した。Ｎ₂の放電や蛍光体の発光スペクトル
の観測は、図５のＣＣＤカメラ２６の代わりにマルチチ
ャンネル分光計（波長範囲３００〜１０５０ｎｍ、分解
能３．６ｎｍ）を設置して行った。

【００１７】図６に、Ｎ₂ガス中において圧電トランス
１を駆動したときの圧電トランス１周辺における放電と
蛍光体の発光スペクトルの観測結果を示す。図６中、Ｎ
₂ガスの圧力は（ａ）において0.015Torr（1.995Pa）、
（ｂ）において0.7Torr(93.1Pa)である。（ａ）におい
ては、４６０nmから６８０nmに亘ってブロードな分布を
もつスペクトルが観測されている。光強度のピークは４
８９．７５nmにあり、これは蛍光体の発光スペクトルで
ある。Ｎ₂ガスの発光スペクトルは３９１．３５nmにピ
ークを持つ成分が現れているが、その強度は、前述した
蛍光体が発する４８９．７５nmのピークに比べて約半分
の大きさである。図（ｂ）では、３９１．３５nmのピー
クの他、４５０nm、４９０nm付近にもピークが観測され
ており、これらのピークはＮ₂ガスの２nd positive ban
dであると思われる。ここに示したガスの圧力では、Ｎ₂
ガスの発光強度のほうが蛍光体の発光強度より強くなっ
ている。

【００１８】図７に、ガス圧力を変化させたときの、３
９１．３５nmにピークを持つＮ₂ガスの発光強度と、４
８９．７５nmにピークを持つ蛍光体の発光強度の変化を
示す。図７中、○が３９１．３５nmにピークを持つＮ₂
ガスの発光強度であり、●が４８９．７５nmにピークを
持つ蛍光体の発光強度である。図７からわかるように、
ガス圧力が高くなると、Ｎ₂ガスの発光強度は増加し、
0.2Torr〜1.0Torr(26.6Pa〜133Pa)に亘ってピークをと
った後減少している。これは、この付近がPaschen曲線
の底部に対応し、電離や励起が頻繁に発生していること
によっている。一方、蛍光体の発光強度は、ガス圧力に
対してほぼ一定となった。また、0.02Torr(2.66Pa)以下
においては、Ｎ₂ガスの発光強度は蛍光体の発光強度よ
り弱くなることから、蛍光体の発光はＮ₂ガス放電光に
よるものではないと判断することができる。このよう
に、ガス圧力を選択することによって、ガスによる放電
光の発光強度と蛍光体の発光強度とを変化させることが
できる。

【００１９】次に、Ｎ₂ガスの発光強度と蛍光体の発光
強度の時間的変化をＣＣＤカメラを用いて観測した。Ｎ
₂ガス圧力は、Ｎ₂ガスの発光強度と蛍光体の発光強度と
がほぼ等しくなるように0.02Torr(2.66Pa)とした。図８
は、圧電トランス１の２次側電圧波形を示している。図
８中、破線が真空中でのものであり、実線がＮ₂ガスに
よる放電発生時のものである。真空中では放電による発
光は観測されず、蛍光体の発光も観測されなかった。こ
のときの２次側電圧波形は正弦波状であった。しかし、
Ｎ₂ガス中で放電が発生する0.02Torr(2.66Pa)では正弦
波の振幅が1周期ごとに変動し、数十回重ね撮りした測
定結果は図８に示すように、帯状の電圧変動を持った波
形として観測され、さらに電圧波形に負の直流バイアス
成分が現れた。

【００２０】図８に示す（ａ）の時刻は２次側電圧が０
となる時刻であり、このとき蛍光体に若干の発光が観測
された。２次側電圧が正側に増加するにつれて、圧電ト
ランス１上部の放電による楕円状の発光が強くなり、
（ｄ）の２次側電圧が正に最大となる時刻において放電
による最も強い発光が観測された。このとき蛍光体の発
光は観測されなかった。２次側電圧が減少するに従って
放電の発光強度は次第に弱くなった。（ｇ）の時刻は２
次側電圧が０となる時刻であり、圧電トランス１上部と
蛍光体に弱い発光が観測された。２次側電圧が負側に増
加するにつれて、圧電トランス１上部の放電による楕円
状の発光が弱くなり、蛍光体が強く発光するようにな
り、（ｊ）の２次側電圧が負に最大となる時刻において
蛍光体から最も強い発光が観測された。その後２次側電
圧が減少するに従って蛍光体の発光強度は次第に弱くな
った。

【００２１】以上の結果から、圧電トランス１の２次側
電圧が正の半周期ではＮ₂ガスによる放電の発光が観測
され、圧電トランス１の２次側電圧が負の半周期では蛍
光体の発光が観測されることがわかった。このような時
間的発光が時間積分されて発光として認識される。ま
た、Ｎ₂ガスによる放電の発光が観測される正の半周期
では蛍光体はほとんど発光していないことから、蛍光体
の発光はＮ₂ガスによる放電発光によるものではないこ
とが確認された。このように、圧電トランス１に２次側
電圧を発生させることにより、ガスによる放電発光と、
蛍光体による発光とを生じさせることができ、この２種
類の発光による発光素子を形成することが可能となる。

【００２２】次に、圧電トランスによる発光状態を明ら
かにするために、圧電トランス表面での発光強度分布と
表面電位分布について説明する。ここでは、発光強度分
布の一例として、放電による発光強度と、表面電位分布
との関係について説明する。図９に、圧電トランス表面
の電位分布測定に用いた装置を示す。図９（ａ）は、測
定に使用したプローブ電極の構造を示している。符号３
１がプローブ電極であり、このプローブ電極３１はオシ
ロスコープ用プローブの先端チップ部分を取り出し、む
き出しになった中心導体を電極としたものであり、この
周囲に厚さ0.2mmの銅板を直径9mmに丸めてガード電極３
２とした。このガード電極３２はアースされ、中心電極
で電界を検出した。測定は放電の発生しない大気中で、
圧電トランス１を支持台に垂直に固定し、圧電トランス
１の１次側電極に３Ｖの電圧を印加した状態で行い、圧
電トランス１の表面電位分布を図９（ｂ）に示す装置に
より測定した。プローブ３３の先端を、圧電トランス１
の２次側表面から２ｍｍの距離を保ちながら、圧電トラ
ンス１の表面（図９（ｂ）中のｘｙ面）を、パルス駆動
のＸＹステージ３４と読み取り顕微鏡により掃引した。
ＸＹステージ３４の制御はＸＹステージコントローラ
（ＸＹ−Ｃ）により行った。ＸＹステージ３４は１／１
００ｍｍの精度で調整し、表面電位を電子電圧計やオシ
ロスコープ（ＡＣＶまたはＯＳＣ）により測定した。こ
れらの操作はパーソナルコンピュータ（ＰＣ）による自
動測定によって行った。

【００２３】図１０に、圧電トランス周辺で観測される
放電による発光パターンの概略を各モードごとに示す。
図１０では、１次側を下にして支持された圧電トランス
と、その周囲に現れる発光部位を示している。図１０
（ａ）は、（１／２）λモードでの発光パターンを示し
ており、圧電トランスの両面に左右対称に圧電トランス
から離れた（１）、（２）の発光部位と、圧電トランス
の表面近くに（３）、（４）の発光部位があり、この４
箇所で強い発光が観測された。これらの発光部位は、圧
電トランスの２次側長さ方向の先端に近いところに存在
している。

【００２４】図１０（ｂ）は、λモードでの発光パター
ンを示しており、圧電トランスの両面に左右対称に圧電
トランスから離れた（１）、（２）、（３）、（４）の
発光部位と、圧電トランスの表面近くに（５）、
（６）、（７）、（８）の発光部位があり、この８箇所
で強い発光が観測された。これらの発光部のうち、
（１）、（２）、（５）、（６）は２次側先端部に存在
し、（３）、（４）、（７）、（８）圧電トランスの２
次側の根元、すなわち圧電トランスの中央部付近に存在
している。図１０（ｃ）は、（３／２）λモードでの発
光パターンを示しており、圧電トランスから離れた
（１）、（２）の発光部位と、圧電トランス表面付近の
（３）、（４）の発光部位があり、この４箇所で強い発
光が観測された。この発光部は１次側電極から約２ｃ
ｍ、すなわち２次側の中央より下側であった。

【００２５】図１１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に各振動モ
ードでの圧電トランス表面電位分布を示す。図１１
（ａ）が（１／２）λモード、図１１（ｂ）がλモー
ド、図１１（ｃ）が（３／２）λモードである。圧電ト
ランスの幅と長さ方向を図１１に示すようにそれぞれｘ
軸、ｙ軸とし、圧電トランス表面の位置をｘｙ座標上で
示した。縦軸はプローブで検出した電圧の実効値であ
る。これにより、圧電トランス表面に発生する電圧の空
間的相対値がわかる。図１１（ａ）に示す（１／２）λ
モードでは、電圧の最大値は２次側先端（ｙ＝０）から
８ｍｍの位置にある。この位置は図１０（ａ）の
（１）、（２）、（３）、（４）の発光部位に対応す
る。また、図１１（ｂ）に示すλモードでは、ｙ＝５ｍ
ｍと、ｙ＝２６ｍｍにピークが見られ、これらは、図１
０（ｂ）のそれぞれ（１）、（２）、（５）、（６）と
（３）、（４）、（７）、（８）の強い発光部位に対応
している。さらに、図１１（ｃ）に示す（３／２）λモ
ードでは、ｙ＝２０ｍｍにピークが観測され、これは、
図１０（ｃ）の（１）、（２）、（３）、（４）の発光
部位に対応する。なお、圧電トランスの電位が０となる
位置が振動モードにより異なるのは、長さ方向の定在波
振動の節が振動モードにより移動するためである。

【００２６】図１２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、図１０
に示す発光状態を画像処理し、発光強度分布を等高線表
示した結果と、表面電位分布の測定結果を同じく等高線
表示した結果とを示している。図１２（ａ）が（１／
２）λモード、図１２（ｂ）がλモード、図１２（ｃ）
が（３／２）λモードである。表面電位分布を等高線表
示したものは電圧の実効値に相当し、発光強度分布を等
高線表示したものは１周期に亘る発光強度の積分値に相
当している。これらの結果から、圧電トランス表面にお
ける分布は互いに似ていることがわかる。

【００２７】以上説明した原理に基づいて、圧電トラン
スの１次側に正弦波電圧を印加して振幅を一定に保ちな
がら周波数を変化させると、圧電トランスの２次側に共
振電圧が発生し、この共振電圧の発生に伴って、図１ま
たは図２に示す発光素子において、封入されたガスによ
る放電発光の他に、蛍光体も発光する。放射される光の
波長や強度は、放電管４内に封入されるガスの種類また
は圧力、さらには、蛍光体の種類によって変えることが
できる。例えば、蛍光体としては、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ｙ₂
Ｏ₂Ｓ：Ｅｕ，ＺｎＯ：Ｚｎを用いることができ、この
うち、ＺｎＳ：Ｃｕは緑色、Ｙ₂Ｏ₂Ｓは赤色、ＺｎＯ：
Ｚｎは青色の光を発することが確認されている。また、
ガスとしては、Ｏ₂，Ｎ₂，Ｎｅ，Ｎｅ／Ａｒ，Ｈｅ／Ｘ
ｅ等を用いることができる。これらのガスと蛍光体の組
合せによって、放射光の波長を選択することができる。

【００２８】また、圧電トランスの振動モードを変える
ことによって発光部位が変化することを利用すると、圧
電トランスの１次側に印加する正弦波電圧の周波数を制
御することによって、発光部位を可変とする発光素子を
実現することができる。例えば、その一例として、腕時
計に用いられる表示板程度の大きさの圧電トランスを用
意し、この圧電トランスに印加する周波数を制御して発
光部位を変えることにより、１枚の圧電トランスだけで
数字や文字等の情報を表示することができる。また、何
枚かの圧電トランスを組み合わせて数字や文字等の情報
を表示することができる。さらに、図１２に示す光強度
の等高線表示からわかるように、圧電トランス周辺にお
ける発光は面発光であることから、圧電トランスを用い
て発光素子を形成すると、均一な光強度を持つ発光素子
を容易に作製することができる。

【００２９】次に、本発明の表示装置について説明す
る。図１３は、本発明の表示装置の一例について、その
発光面を示している。図１３中、符号４１は表示装置で
あり、この表示装置４１は、上述した本発明の発光素子
４２を発光面をそろえて敷き詰めるようにして形成され
ている。発光素子４１の数は目的に応じて任意に選択す
ることができ、表示装置４１の形状は、敷き詰められる
発光素子４２の配置によって任意に変更することができ
る。例えば、図１３に示すような矩形状の他に、略円形
状とすることもできる。また、赤色、緑色、青色の光を
発光する発光素子を一単位の画素とし、この画素をパネ
ル状に敷き詰めて表示装置を形成することもできる。こ
のように、この例の表示装置によると、簡単な構成で大
面積の表示装置を実現することができるため、製造工程
を簡略化でき、低コスト化を実現することができる。ま
た、面発光の発光素子を敷き詰めて形成しているため、
大画面であっても、光強度を均等とすることが容易な表
示装置を実現することができる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
ガスが封入された放電管中に圧電トランスを配置し、こ
の圧電トランスの１次側電極間に交流電圧を印加し、こ
の交流電圧の周波数を調整して２次側共振電圧を発生さ
せることにより、放電と圧電トランスからの電子放出に
より、可視光または紫外光を発生させることができ、簡
単な構成で軽量な発光素子を実現することができる。ま
た、紫外光が放射されることにより、オゾナイザー、負
イオン発生器、除電器等として利用することができる。

【００３１】また、放電管から光を取り出すための窓に
蛍光体を塗布し、または放電管の内面の全体または一部
に蛍光体を塗布して、２次側共振電圧の発生により、蛍
光体からの発光を生じさせることにより、簡単な構成で
軽量な発光素子を実現することができる。また、これら
の発光素子は、蛍光体の種類を選択することにより蛍光
体からの光の波長を可変とすることができ、ガスの種
類、またはガスの圧力を選択することにより、ガスによ
る放射光の波長を可変とすることができる。また、圧電
トランスの１次側電極間に印加する正弦波電圧の周波数
を制御して、圧電トランスの振動モードを変えることに
より、発光部位を可変とすることが可能な発光素子を実
現することができる。また、圧電トランス周辺における
発光は面発光であることから、圧電トランスを用いて発
光素子を形成することにより、均一な光強度を持つ発光
素子を容易に作製することができる。

【００３２】さらに、本発明の発光素子を複数個敷き詰
めて表示装置を形成することにより、簡単な構成で大面
積の表示装置を実現することができるため、製造工程を
簡略化でき、低コスト化を実現することができる。ま
た、使用目的に応じて様々な形状の画面を持つ表示装置
を容易に実現することができる。さらに、面発光の発光
素子を敷き詰めて形成しているため、大画面であって
も、光強度を均等とすることが容易な表示装置を実現す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の発光素子の一例を示す図である。

【図２】本発明の発光素子の他の例を示す図である。

【図３】圧電トランスの構成を示す図である。

【図４】圧電トランスの振動モードを示す図である。

【図５】圧電トランスによる放電発光と、蛍光体発光を
観測する装置を示す図である。

【図６】放電発光と、蛍光体発光の波長スペクトルの一
例を示す図である。

【図７】放電発光と、蛍光体発光について、ガス圧力と
発光強度との関係の一例を示す図である。

【図８】圧電トランスに発生する２次側電圧の時間的変
化を示す図である。

【図９】圧電トランスの表面電位分布を測定するための
装置を示す図である。

【図１０】圧電トランスによる放電発光の部位を示す図
である。

【図１１】圧電トランスの表面電位分布を立体的に表示
した図である。

【図１２】圧電トランスの表面電位分布と発光強度分布
とを等高線表示した図である。

【図１３】本発明の表示装置の一例について、その表示
面を示す図である。

【符号の説明】

１…圧電トランス、２…圧力トランス固定用ピン、３…
基板、４…放電管、５…１次側電極、６…１次側アース
電極、７…２次側アース電極、８…発振回路、９…発振
器、１０…窓、２１…蛍光体、２２…容器、２３…石英
窓、２４…ＵＶレンズ、２５…イメージインテンシファ
イア、２６…ＣＣＤカメラ、３１…プローブ電極、３２
…ガード電極、３３…プローブ、３４…ＸＹステージ、
４１…表示装置、４２…発光素子。

フロントページの続き (72)発明者伊藤晴雄千葉県船橋市三咲２−20−30 Ｆターム(参考） 5C094 AA14 AA44 BA01 BA11 BA31 BA32 CA19 EA05 EB02 FB02 FB20 HA01 HA08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガスが封入された放電管中に圧電トラン
スを配置し、この圧電トランスの１次側電極間に交流電
圧を印加し、この交流電圧の周波数を調整して２次側共
振電圧を発生させ、放電と前記圧電トランスからの電子
放出により、可視光または紫外光を発生させることを特
徴とする発光素子。
【請求項２】前記可視光または紫外光を放電管外に取
り出すために、放電管内に設けられた２次側アース電極
を光透過性電極としたことを特徴とする請求項１記載の
発光素子。
【請求項３】前記放電管から光を取り出すための窓を
前記放電管に設け、この窓に蛍光体を塗布して、前記２
次側共振電圧の発生により蛍光体からの発光を生じさせ
ることを特徴とする請求項１記載の発光素子。
【請求項４】前記放電管の内面の全体または一部に蛍
光体を塗布して、前記２次側共振電圧の発生により、蛍
光体からの発光を生じさせることを特徴とする請求項１
又は２記載の発光素子。
【請求項５】前記蛍光体の種類を選択して蛍光体から
の光の波長を可変とし、または前記ガスの種類、前記ガ
スの圧力を選択して、ガスによる放射光の波長または強
度を可変とすることを特徴とする請求項１から４までの
いずれかに記載の発光素子。
【請求項６】前記圧電トランスの１次側電極間に印加
する正弦波電圧の周波数を制御して、圧電トランスの振
動モードを変えることにより、発光部位を可変とするこ
とを特徴とする請求項１から５までのいずれかに記載の
発光素子。
【請求項７】請求項１から６までのいずれかに記載の
発光素子を複数個敷き詰めて形成されていることを特徴
とする表示装置。