JP3038889B2 - キャラクタディスプレイ - Google Patents
キャラクタディスプレイInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は時刻表示などに利用される７セグメント型キ
ャラクタや、案内表示器もしくはゲーム器などの特殊キ
ャラクタを表示する発光型のキャラクタディスプレイに
関する。とりわけ、携帯に便利な低消費電力型の発光型
のキャラクタディスプレイに関する。
ャラクタや、案内表示器もしくはゲーム器などの特殊キ
ャラクタを表示する発光型のキャラクタディスプレイに
関する。とりわけ、携帯に便利な低消費電力型の発光型
のキャラクタディスプレイに関する。
［従来の技術］ 従来の発光型のキャラクタディスプレイには発光ダイ
オードを利用したものや、熱電子放出型の蛍光表示体を
利用したものが知られていた。
オードを利用したものや、熱電子放出型の蛍光表示体を
利用したものが知られていた。
［発明が解決しようとする課題］ しかし、前述の従来技術においてはつぎに列記するよ
うな問題点があった。すなわち、 まず発光ダイオードを利用したものは、発光効率（量
子効率）が低いため、無効電流がpn接合を多く流れてし
まい、消費電力が大きく、バッテリーを利用する携帯用
には不向きである。また、半導体材料の制約から発光強
度の大きな青色の発光ダイオードが得られず多色化にも
不向きである。
うな問題点があった。すなわち、 まず発光ダイオードを利用したものは、発光効率（量
子効率）が低いため、無効電流がpn接合を多く流れてし
まい、消費電力が大きく、バッテリーを利用する携帯用
には不向きである。また、半導体材料の制約から発光強
度の大きな青色の発光ダイオードが得られず多色化にも
不向きである。
熱電子放出型の蛍光表示体の場合、グリッド電極の構
造が複雑であるため、製造における小型化が難しく、ま
た、熱電子を放出するフィラメント電力が非常に大きい
ため電力効率が悪く、携帯用には不都合である。
造が複雑であるため、製造における小型化が難しく、ま
た、熱電子を放出するフィラメント電力が非常に大きい
ため電力効率が悪く、携帯用には不都合である。
そこで本発明はこのような従来技術の問題点を克服す
るためのもので、その目的とするところは、小型化が容
易で、消費電力を抑えた携帯性に富むものであって、し
かもカラー化が容易でディスプレイとしての視認性を兼
備したキャラクタディスプレイを提供するところにあ
る。
るためのもので、その目的とするところは、小型化が容
易で、消費電力を抑えた携帯性に富むものであって、し
かもカラー化が容易でディスプレイとしての視認性を兼
備したキャラクタディスプレイを提供するところにあ
る。
［課題を解決するための手段］ 本発明のディスプレイは、複数の電界電子放出素子か
らの電子放出によって複数個の７セグメントを発光表示
してなるディスプレイにおいて、 シリコン基板とガラス基板を挟持体を介して対向配置
してなり、 前記シリコン基板上には、前記各電界電子放出素子の
電子放出源となる突起が、前記７セグメントを構成する
各セグメント領域に複数個配置され、且つ各突起の配置
部分に開口を有してこれを囲むように各セグメント領域
の形状に形成された共通のゲート電極が配置されてな
り、 前記ガラス基板上には、前記複数個の７セグメントを
構成する各セグメント領域に対向する位置に、前記電子
放出源となる突起に対して共通のアノード電極と蛍光体
層とが積層配置されてなり、 前記突起を有する前記シリコン基板は、前記複数の電
界電子放出素子について共通のカソード電極として固定
電位が印加され、前記アノード電極には、前記複数の電
界電子放出素子について共通電位が印加され、 前記複数の７セグメントを構成する各セグメントに対
応する複数のゲート電極には、それぞれ選択電位又は非
選択電位を選択的に印加してなり、 前記挟持体の外側に位置する前記シリコン基板上及び
前記ガラス基板上に、前記カソード電極、前記アノード
電極及び前記複数のゲート電極の端子が、それぞれ引き
出されて配置されてなる ことを特徴とする。
らの電子放出によって複数個の７セグメントを発光表示
してなるディスプレイにおいて、 シリコン基板とガラス基板を挟持体を介して対向配置
してなり、 前記シリコン基板上には、前記各電界電子放出素子の
電子放出源となる突起が、前記７セグメントを構成する
各セグメント領域に複数個配置され、且つ各突起の配置
部分に開口を有してこれを囲むように各セグメント領域
の形状に形成された共通のゲート電極が配置されてな
り、 前記ガラス基板上には、前記複数個の７セグメントを
構成する各セグメント領域に対向する位置に、前記電子
放出源となる突起に対して共通のアノード電極と蛍光体
層とが積層配置されてなり、 前記突起を有する前記シリコン基板は、前記複数の電
界電子放出素子について共通のカソード電極として固定
電位が印加され、前記アノード電極には、前記複数の電
界電子放出素子について共通電位が印加され、 前記複数の７セグメントを構成する各セグメントに対
応する複数のゲート電極には、それぞれ選択電位又は非
選択電位を選択的に印加してなり、 前記挟持体の外側に位置する前記シリコン基板上及び
前記ガラス基板上に、前記カソード電極、前記アノード
電極及び前記複数のゲート電極の端子が、それぞれ引き
出されて配置されてなる ことを特徴とする。
［実施例］ 本発明のキャラクタディスプレイを実施例に従いさら
に詳述する。ただし、本発明は以下の実施例に限定され
るものではない。
に詳述する。ただし、本発明は以下の実施例に限定され
るものではない。
第１図（ａ）および（ｂ）は本発明の実施例を説明す
るためのもので、時刻表示のための７セグメントキャラ
クタを有するキャラクタディスプレイの概略平面図およ
びこれのＡ−Ａ′線に沿った概略断面図をそれぞれ示
す。
るためのもので、時刻表示のための７セグメントキャラ
クタを有するキャラクタディスプレイの概略平面図およ
びこれのＡ−Ａ′線に沿った概略断面図をそれぞれ示
す。
本キャラクタディスプレイは、第１図に示すように、
（100）面方位をもつｎ型単結晶シリコン基板１と、こ
の基板に対向して置かれた透明なガラス基板６と、これ
ら二枚の平面基板の周辺に形成され真空を保持する挟持
体13と、これらの内部空間に形成された真空層９を有す
る平面パネルで構成される。
（100）面方位をもつｎ型単結晶シリコン基板１と、こ
の基板に対向して置かれた透明なガラス基板６と、これ
ら二枚の平面基板の周辺に形成され真空を保持する挟持
体13と、これらの内部空間に形成された真空層９を有す
る平面パネルで構成される。
シリコン基板１の真空層９側表面のうち、真空層９内
部にはキャラクタセグメントの形状をもつセグメント電
極11が、真空層９外部には外部回路接続用のセグメント
端子12′が、そして真空層９内外部にはこれらを連絡す
るセグメント配線12が全部で30組独立に形成されてい
る。30個のセグメント電極11は時刻表示用キャラクタ
『88:88』をかたち作っている。シリコン基板１は共通
のカソード電極となるため、基板コンタクト端子１′を
真空層９外部に形成する。
部にはキャラクタセグメントの形状をもつセグメント電
極11が、真空層９外部には外部回路接続用のセグメント
端子12′が、そして真空層９内外部にはこれらを連絡す
るセグメント配線12が全部で30組独立に形成されてい
る。30個のセグメント電極11は時刻表示用キャラクタ
『88:88』をかたち作っている。シリコン基板１は共通
のカソード電極となるため、基板コンタクト端子１′を
真空層９外部に形成する。
ガラス基板２の真空層９側の表面には、真空層９内外
部を連絡して透明なITO薄膜のアノード電極７が形成さ
れている。またアノード電極７の表面には、真空層９内
部のキャラクタ領域においてZnO:Zn材料よりなる蛍光体
層８が形成されており、真空層９外部においてはCr薄膜
よりなるアノード端子７′が形成されている。アノード
電極７はすべてのセグメントに共通した電極である。た
だし、蛍光体の発光強度を変えたい場合や発光効率の異
なる蛍光体を用いる場合などアノード電極電位を共通に
できないときは、それぞれのセグメントでアノード電極
を分離してもよい。
部を連絡して透明なITO薄膜のアノード電極７が形成さ
れている。またアノード電極７の表面には、真空層９内
部のキャラクタ領域においてZnO:Zn材料よりなる蛍光体
層８が形成されており、真空層９外部においてはCr薄膜
よりなるアノード端子７′が形成されている。アノード
電極７はすべてのセグメントに共通した電極である。た
だし、蛍光体の発光強度を変えたい場合や発光効率の異
なる蛍光体を用いる場合などアノード電極電位を共通に
できないときは、それぞれのセグメントでアノード電極
を分離してもよい。
挟持体13は低融点ガラス（フリットガラス）を用い、
シリコン基板１とガラス基板６を気密性よく貼合わせ固
定するものである。
シリコン基板１とガラス基板６を気密性よく貼合わせ固
定するものである。
真空層９はつぎのようにつくる。すなわち、挟持体13
を設けて平面パネルを構成した後、ガラス基板６に設け
られた排気口６′を通して内部空間を真空排気し、排気
口６′を封止する。その後、真空層９内部に予め設けて
おいたBaAl4などからなるゲッタリング材料14を加熱し
て蒸発させ、真空層９内部の気体分子をゲッタし、真空
度を向上させる。このようにしてできた真空層９の真空
度は１×10-7Torr以下に維持される。
を設けて平面パネルを構成した後、ガラス基板６に設け
られた排気口６′を通して内部空間を真空排気し、排気
口６′を封止する。その後、真空層９内部に予め設けて
おいたBaAl4などからなるゲッタリング材料14を加熱し
て蒸発させ、真空層９内部の気体分子をゲッタし、真空
度を向上させる。このようにしてできた真空層９の真空
度は１×10-7Torr以下に維持される。
本キャラクタディスプレイの真空層９の大きさは縦12
mm、横22mm、厚み50μｍである。また、ひとつの７セグ
メントキャラクタの大きさは縦4mm、横2.5mmである。
mm、横22mm、厚み50μｍである。また、ひとつの７セグ
メントキャラクタの大きさは縦4mm、横2.5mmである。
第２図（ａ）および（ｂ）は第１図に示したキャラク
タディスプレイの７セグメントキャラクタ部分を拡大し
た概略平面図およびこれのＢ−Ｂ′線に沿った概略断面
図をそれぞれ示す。シリコン基板１上のそれぞれのセグ
メント電極11の領域内部に複数個の電界電子放出素子10
が配列され、その電界電子放出素子10によってセグメン
トおよびキャラクタをかたち作っている。電界電子放出
素子10の密度は４×104（個/cm2）以上が望ましい。た
だし、この密度は電界電子放出素子10と蛍光体層８の距
離dakを考慮して決定すれば良く、１×108/dak 2（個/cm
2）以上が目安となる。本実施例においては50μｍ□に
１個の割合で電界電子放出素子10を配置し、ひとつのセ
グメントで約100乃至500個の電界電子放出素子10が形成
れている。
タディスプレイの７セグメントキャラクタ部分を拡大し
た概略平面図およびこれのＢ−Ｂ′線に沿った概略断面
図をそれぞれ示す。シリコン基板１上のそれぞれのセグ
メント電極11の領域内部に複数個の電界電子放出素子10
が配列され、その電界電子放出素子10によってセグメン
トおよびキャラクタをかたち作っている。電界電子放出
素子10の密度は４×104（個/cm2）以上が望ましい。た
だし、この密度は電界電子放出素子10と蛍光体層８の距
離dakを考慮して決定すれば良く、１×108/dak 2（個/cm
2）以上が目安となる。本実施例においては50μｍ□に
１個の割合で電界電子放出素子10を配置し、ひとつのセ
グメントで約100乃至500個の電界電子放出素子10が形成
れている。
第３図は第２図に示した電界電子放出素子10の近傍を
拡大した概略断面図である。電界電子放出素子10はシリ
コン基板１を異方性エッチング法などによって加工した
錘状突起４と、錘状突起４部分を除いたシリコン基板１
の表面に形成した二酸化シリコン薄膜などからなる絶縁
層２と、絶縁層２の表面に形成され、錘状突起４の上部
近傍で開口を有し、Mo薄膜などからなるゲート電極３と
から構成される。ゲート電極３はセグメント電極11の一
部である。電界電子放出素子10はつぎのように電子を放
出する。すなわち、カソード電極である錘状突起４に対
してゲート電極３に正電位のゲート電圧Vgkを印加し、
錘状突起４の錘先端５付近に強い電界を印加すると、錘
先端５付近よりトンネル効果によって電子が真空層９に
放出される。放出された電子はアノード電極７に印加さ
れた正電位のアノード電圧Vakによって加速され、蛍光
体層８に照射、流入して蛍光体層８を励起し発光させ
る。錘状突起４から飛び出す電子は錘先端５を頂点とす
る逆円錐状に広がり、蛍光体層８の表面では約dakを半
径とする円形状に電子が照射される。蛍光体層８へ流入
するアノード電流Iakは、Vak〉〉Vgkのとき、Vgkによっ
て制御される。電界電子放出素子一個当りのIakはVgk＝
70VのときIak＝５×10-10A（Vak＝200V）であった。
拡大した概略断面図である。電界電子放出素子10はシリ
コン基板１を異方性エッチング法などによって加工した
錘状突起４と、錘状突起４部分を除いたシリコン基板１
の表面に形成した二酸化シリコン薄膜などからなる絶縁
層２と、絶縁層２の表面に形成され、錘状突起４の上部
近傍で開口を有し、Mo薄膜などからなるゲート電極３と
から構成される。ゲート電極３はセグメント電極11の一
部である。電界電子放出素子10はつぎのように電子を放
出する。すなわち、カソード電極である錘状突起４に対
してゲート電極３に正電位のゲート電圧Vgkを印加し、
錘状突起４の錘先端５付近に強い電界を印加すると、錘
先端５付近よりトンネル効果によって電子が真空層９に
放出される。放出された電子はアノード電極７に印加さ
れた正電位のアノード電圧Vakによって加速され、蛍光
体層８に照射、流入して蛍光体層８を励起し発光させ
る。錘状突起４から飛び出す電子は錘先端５を頂点とす
る逆円錐状に広がり、蛍光体層８の表面では約dakを半
径とする円形状に電子が照射される。蛍光体層８へ流入
するアノード電流Iakは、Vak〉〉Vgkのとき、Vgkによっ
て制御される。電界電子放出素子一個当りのIakはVgk＝
70VのときIak＝５×10-10A（Vak＝200V）であった。
第４図は第１図に示したキャラクタディスプレイを用
いたキャラクタの表示例を示す概略平面図である。時刻
『17:45』を表示している。表示動作の場合、アノード
電圧はVak＝200V、選択するセグメント電極11s（ゲート
電極）に印加する電圧はVgk＝70V、非選択のセグメント
電極11nはVgk＝0Vである。カソード電極をもつシリコン
基板１は接地してある。
いたキャラクタの表示例を示す概略平面図である。時刻
『17:45』を表示している。表示動作の場合、アノード
電圧はVak＝200V、選択するセグメント電極11s（ゲート
電極）に印加する電圧はVgk＝70V、非選択のセグメント
電極11nはVgk＝0Vである。カソード電極をもつシリコン
基板１は接地してある。
第１表は時刻『17:45』を表示するために、第４図に
示したセグメント端子12′（No.1乃至30）の選択（ON）
および非選択（OFF）の状態を示したものである。No.
5、６、12乃至18、21、22、24、25、27、28、30のセグ
メント端子12′を選択し、それぞれ のセグメント電極11sの70Vのセグメント電圧を印加す
る。選択され発光しているセグメントの蛍光体層８には
約２×10-5A/cm2の電流密度で電流が流れ、時刻『17:4
5』を表示する場合の全アノード電流は約2.3μＡであっ
た。全消費電力は約500μＷであり、これは従来の熱電
子放出型の蛍光表示体の約1/30に当たる。なお、発光強
度を調節したいときは、アノード電圧Vakを調節する
か、もしくはセグメント電圧によってアノード電流Iak
を調整し、アノード電力（Vak×Iak）を調節すればよ
い。
示したセグメント端子12′（No.1乃至30）の選択（ON）
および非選択（OFF）の状態を示したものである。No.
5、６、12乃至18、21、22、24、25、27、28、30のセグ
メント端子12′を選択し、それぞれ のセグメント電極11sの70Vのセグメント電圧を印加す
る。選択され発光しているセグメントの蛍光体層８には
約２×10-5A/cm2の電流密度で電流が流れ、時刻『17:4
5』を表示する場合の全アノード電流は約2.3μＡであっ
た。全消費電力は約500μＷであり、これは従来の熱電
子放出型の蛍光表示体の約1/30に当たる。なお、発光強
度を調節したいときは、アノード電圧Vakを調節する
か、もしくはセグメント電圧によってアノード電流Iak
を調整し、アノード電力（Vak×Iak）を調節すればよ
い。
以上の実施例においては時刻表示用のキャラクタディ
スプレイを取り上げたが、本発明はこれに限定されるも
のではなく、例えば、ボビー用の携帯型テレビゲーム機
のキャラクタディスプレイや、各種案内板のキャラクタ
ディスプレイとして利用することができる。
スプレイを取り上げたが、本発明はこれに限定されるも
のではなく、例えば、ボビー用の携帯型テレビゲーム機
のキャラクタディスプレイや、各種案内板のキャラクタ
ディスプレイとして利用することができる。
［発明の効果］ 本発明のキャラクタディスプレイには以下に列記する
ような格別なる発明の効果を有する。
ような格別なる発明の効果を有する。
従来の発光型ディスプレイに比較して消費電力が小さ
く、携帯用途に便利である。
く、携帯用途に便利である。
蛍光体材料を選ぶことによってマルチカラー化が容易
で、ディスプレイとしての情報量を格段に高められる。
で、ディスプレイとしての情報量を格段に高められる。
セグメント電極の選択のみで表示が可能であるから、
駆動用回路が簡潔でありコスト低減となる。
駆動用回路が簡潔でありコスト低減となる。
シリコン基板とガラス基板とを対向させて挟持体によ
って貼り合わせ、挟持体の外側の各基板上に各電極端子
を引き出して配置したので、電界電子放出素子のディス
プレイとしての構成や、端子形成及び接続が簡単とな
る。さらに、構成が簡単なので、小型で軽量なディスプ
レイを提供することができる。
って貼り合わせ、挟持体の外側の各基板上に各電極端子
を引き出して配置したので、電界電子放出素子のディス
プレイとしての構成や、端子形成及び接続が簡単とな
る。さらに、構成が簡単なので、小型で軽量なディスプ
レイを提供することができる。
複数の７セグメントを構成する複数の電界電子放出素
子は、カソード電極及びアノード電極は共通としたため
端子数が少なくて済む。さらに、複数の７セグメントの
キャラクタ表示は、ゲーム電極の選択／非選択のみによ
って表示できるので、表示制御が簡単となる。
子は、カソード電極及びアノード電極は共通としたため
端子数が少なくて済む。さらに、複数の７セグメントの
キャラクタ表示は、ゲーム電極の選択／非選択のみによ
って表示できるので、表示制御が簡単となる。
第１図（ａ）および（ｂ）は本発明の実施例を説明する
ためのもので、時刻表示のための７セグメントキャラク
タを有するキャラクタディスプレイの概略平面図および
これのＡ−Ａ′線に沿った概略断面図をそれぞれ示す。 第２図（ａ）および（ｂ）は第１図に示したキャラクタ
ディスプレイの７セグメントキャラクタ部分を拡大した
概略平面図およびこれのＢ−Ｂ′線に沿った概略断面図
をそれぞれ示す。 第３図は第２図に示した電界電子放出素子10の近傍を拡
大した概略断面図である。 第４図は第１図に示したキャラクタディスプレイを用い
たキャラクタの表示例を示す概略平面図である。 １……シリコン基板、２……絶縁層、３……ゲート電
極、４……錘状突起、５……錘先端、６……ガラス基
板、６′……排気口、７……アノード電極、７′……ア
ノード端子、８……蛍光体層、９……真空層、10……電
界電子放出素子、11……セグメント電極、11s……選択
セグメント電極、11n……非選択セグメント電極、12…
…セグメント配線、13……挟持体、14……ゲッタリング
材料
ためのもので、時刻表示のための７セグメントキャラク
タを有するキャラクタディスプレイの概略平面図および
これのＡ−Ａ′線に沿った概略断面図をそれぞれ示す。 第２図（ａ）および（ｂ）は第１図に示したキャラクタ
ディスプレイの７セグメントキャラクタ部分を拡大した
概略平面図およびこれのＢ−Ｂ′線に沿った概略断面図
をそれぞれ示す。 第３図は第２図に示した電界電子放出素子10の近傍を拡
大した概略断面図である。 第４図は第１図に示したキャラクタディスプレイを用い
たキャラクタの表示例を示す概略平面図である。 １……シリコン基板、２……絶縁層、３……ゲート電
極、４……錘状突起、５……錘先端、６……ガラス基
板、６′……排気口、７……アノード電極、７′……ア
ノード端子、８……蛍光体層、９……真空層、10……電
界電子放出素子、11……セグメント電極、11s……選択
セグメント電極、11n……非選択セグメント電極、12…
…セグメント配線、13……挟持体、14……ゲッタリング
材料
Claims (1)
- 【請求項１】複数の電界電子放出素子からの電子放出に
よって複数個の７セグメントを発光表示してなるディス
プレイにおいて、 シリコン基板とガラス基板を挟持体を介して対向配置し
てなり、 前記シリコン基板上には、前記各電界電子放出素子の電
子放出源となる突起が、前記７セグメントを構成する各
セグメント領域毎に複数個配置され、且つ各突起の配置
部分に開口を有してこれを囲むように各セグメント領域
の形状に形成された共通のゲート電極が配置されてな
り、 前記ガラス基板上には、前記複数個の７セグメントを構
成する各セグメント領域に対向する位置に、前記電子放
出源となる突起に対して共通のアノード電極と蛍光体層
とが積層配置されてなり、 前記突起を有する前記シリコン基板は、前記複数の電界
電子放出素子について共通のカソード電極として固定電
位が印加され、前記アノード電極には、前記複数の電界
電子放出素子について共通電位が印加され、 前記複数の７セグメントを構成する各セグメントに対応
する複数のゲート電極には、それぞれ選択電位又は非選
択電位を選択的に印加してなり、 前記挟持体の外側に位置する前記シリコン基板上及び前
記ガラス基板上に、前記カソード電極、前記アノード電
極及び前記複数のゲート電極の端子が、それぞれ引き出
されて配置されてなる ことを特徴とするディスプレイ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2299164A JP3038889B2 (ja) | 1990-11-05 | 1990-11-05 | キャラクタディスプレイ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2299164A JP3038889B2 (ja) | 1990-11-05 | 1990-11-05 | キャラクタディスプレイ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04171640A JPH04171640A (ja) | 1992-06-18 |
| JP3038889B2 true JP3038889B2 (ja) | 2000-05-08 |
Family
ID=17868959
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2299164A Expired - Fee Related JP3038889B2 (ja) | 1990-11-05 | 1990-11-05 | キャラクタディスプレイ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3038889B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4680406B2 (ja) * | 2001-04-06 | 2011-05-11 | 双葉電子工業株式会社 | 両面発光型蛍光発光装置 |
-
1990
- 1990-11-05 JP JP2299164A patent/JP3038889B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04171640A (ja) | 1992-06-18 |
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