JP3800067B2

JP3800067B2 - Stress light emitting display

Info

Publication number: JP3800067B2
Application number: JP2001338049A
Authority: JP
Inventors: 嘉彦河西
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2001-11-02
Filing date: 2001-11-02
Publication date: 2006-07-19
Anticipated expiration: 2021-11-02
Also published as: JP2003140569A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、応力発光表示装置に関し、特に、機械的エネルギーを光に変換する応力発光材料を利用した応力発光表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、発光タイプの表示装置として、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）やプラズマディスプレーなどが用いられている。また、大型表示装置としてはＬＥＤを用いたものが採用されている。その他、現在、エレクトロルミネセンスを用いた表示装置が開発されつつある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、表示装置は多様な環境で使用されるものであるため、多様な表示装置が要求されている。近年、機械的エネルギーを光に変換する応力発光材料が開発されつつある。機械的エネルギーをエネルギー源とする発光を表示装置に応用すれば、これまでにない環境での使用や表示装置の新しい使い方を提案できる可能性がある。
【０００４】
本発明は、かかる発案からなされたもので、機械的エネルギーを光に変換する応力発光材料を用いた応力発光表示装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、機械的エネルギーを光に変換する応力発光材料を薄膜化した応力発光層を画素毎に独立して変形を生じる変形可能基体の上に設け、変形可能基体の変形に伴って応力発光層が変形し、この機械的エネルギーを応力発光層が光に変換することによって、画素毎に発光する表示装置を構成したものである。
【０００６】
変形可能基体を画素毎に独立して変形させるには、例えば超音波振動、超音波振動子の変形、圧電素子の変形、ボイスコイルと磁石との電磁作用などを利用することができる。
【０００７】
従って、請求項１記載の発明は、画素毎に独立して変形される変形可能基体と、前記変形可能基体の表面に設けられている機械的エネルギーを光に変換する応力発光層とを備え、前記変形可能基体に変形を生じさせることによって前記応力発光層を発光させることを特徴とする応力発光表示装置を提供する。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の応力発光表示装置において、前記変形可能基体が、超音波振動により変形されることを特徴とする応力発光表示装置を提供する。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の応力発光表示装置において、前記変形可能基体が、超音波振動子であることを特徴とする応力発光表示装置を提供する。
【００１０】
請求項４記載の発明は、請求項１記載の応力発光表示装置において、前記変形可能基体が、圧電素子であることを特徴とする応力発光表示装置を提供する。
【００１１】
請求項５記載の発明は、請求項１記載の応力発光表示装置において、前記変形可能基体が、ボイスコイルが設けられた振動膜であり、前記応力発光層が前記振動膜上に設けられ、前記振動膜が前記ボイスコイルと固定磁石との電磁作用により振動することによって変形されることを特徴とする応力発光表示装置を提供する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の応力発光表示装置の実施の形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。
【００１３】
図１に、本発明の応力発光表示装置の画素を構成する発光素子を示す。図１（ａ）に示す発光素子１ａは、独立して変形を受ける変形可能基体２ａを有し、変形可能基体２ａ上に応力発光層３を有する。変形可能基体２ａとしては、（ａ）に示すように、フィルム状で、破線で示すように厚さ方向に変形するものが例示される。
【００１４】
また、図１（ｂ）に示す発光素子１ｂは、矢印の如く厚さ方向と直交する方向に変形するような薄い変形可能基体２ｂ上に応力発光層３が設けられている構造を有する。
【００１５】
変形可能基体２ａ、２ｂを変形させるには、変形可能基体２ａ、２ｂに外部から機械的に変形を与える方法と、変形可能基体２ａ、２ｂに電気、光学、磁気、熱等のエネルギーを与えて変形可能基体２ａ、２ｂ自体に変形を起こさせる方法とがある。図１（ｂ）に示すような振動を生じるものとしては、例えばＰＺＴを用いた円盤形のランジバン形振動子を例示することができる。
【００１６】
応力発光層３は応力発光材料を含有する。応力発光材料は、摩擦力、剪断力、衝撃力、圧力、張力などの機械的な外力による変形によってその機械的エネルギーを光に変換することができる。応力発光材料は、機械的エネルギーによって励起されたキャリアーが基底状態に戻る際に発光する。応力発光材料は、母材となる材料に発光中心イオンを添加することにより、発光強度を著しく高めることが可能である。変形可能基体２ａ、２ｂの変形により応力発光層３が変形を受け、受けた機械的エネルギーに応じて応力発光層３が発光する。発光強度は受けた機械的エネルギーにほぼ比例して強くなる。発光色は母材の種類、発光中心イオンの種類によって変化する。
【００１７】
応力発光材料の母材としては、例えばアルカリ土類金属酸化物とアルミニウム酸化物とから構成され、アルカリ土類金属イオンの組成比を欠損させた非化学量論的組成を有するアルミン酸塩を例示することができる（特開２００１−４９２５１号）。欠損の割合は０．０１〜１０モル％の範囲である。発光中心イオンとしては、希土類金属や遷移金属が用いられる。希土類金属としては、Ｃｅ、Ｙ、Ｌａ、Ｅｕ、Ｓｍ等が挙げられる。遷移金属としてはＶ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｏ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ等が挙げられる。具体的な組成としては、発光中心イオンとしてＥｕを用いたＳｒ_0.90Ａｌ₂Ｏ_3.90：Ｅｕ_0.01を挙げることができる。
【００１８】
また、ＺｎＳ、ＺｎＯ、ＳｉＣ等のウルツ鉱型構造の化合物を例示することができる（特開平１１−１２０８０１号公報）。発光中心イオンは前記と同様である。代表的な組成は発光中心イオンとしてマンガンが５重量％添加された硫化亜鉛である。
【００１９】
また、Ｓｒ₃Ａｌ₂Ｏ₆又はＣａ₃Ａｌ₂Ｏ₆に発光中心イオンを添加したものも挙げることができる（特開２０００−６３８２４号）。代表的な組成は、発光中心イオンとしてＥｕを０．６重量％添加したＳｒ₃Ａｌ₂Ｏ₆である。
【００２０】
応力発光材料は、硫化亜鉛のようにスパッタリング、真空蒸着、イオンプレーティング法等の物理的成膜法やＣＶＤ（化学蒸着）により成膜できる場合は、変形可能基体２、２ｂ上に直接成膜して応力発光層３を形成することができる。また、粉末状にして、例えばエポキシ系接着剤、シリコーン系接着剤、アクリル系接着剤などの透明被膜を形成できる接着剤に混合し、変形可能基体２、２ｂ上に塗布することにより、応力発光層３を形成することができる。
【００２１】
次に、本発明の応力発光表示装置の具体的な構造について説明する。図２は、超音波駆動による平面型応力発光表示装置の概略構成図である。この表示装置１０は、変形可能基体として図示しない枠体などに張設された矩形状の振動膜１１が用いられている。振動膜１１は高分子フィルムで構成されている。振動膜１１の上に図示しない応力発光層が設けられている。
【００２２】
振動膜１１の縦方向の１辺にはＸ方向のマトリクスを構成する図示しない超音波振動子が水平方向に超音波を発振するように配列されている。横方向の１辺にはＹ方向のマトリクスを構成する図示しない超音波振動子が垂直方向に超音波を発振するように配列されている。振動子は指向性が鋭く、また、超音波は固体中では良く伝搬する性質を持っているため、振動子から発射された超音波は、振動膜１１を直進する。Ｘ方向に発射された超音波とＹ方向に発射された超音波の交点で振幅が最大になる共振点となり、交点と交点の中間は振幅がゼロの定在波が発生する。従って、Ｘ方向に入力された超音波とＹ方向に入力された超音波の交点部分の振動膜が独立して変形する画素となり、交点の上の応力発光層のみが発光する。そのため、この応力発光表示装置１０は、ＸＹの両方向の超音波振動子の発振を制御することによって特定の画素を選択的に発光させ、発光を制御することによって画像を表示することができる。
【００２３】
超音波振動子としては、棒状フェライトを２本組み合わせたπ形フェライト振動子、ニッケル振動子等の磁歪振動子、ＰＺＴ振動子、水晶振動子等の電歪振動子を例示することができる。
【００２４】
このような超音波駆動の平面型応力発光表示装置は、表示部が振動膜１１であるため、超薄型とすることが可能である。
【００２５】
図３に示す応力発光表示素子は、画素毎に振動子を配置した例を示す。図３（ａ）に示す応力発光表示素子１ｃは、画素毎に振動膜１３がこれを支持する枠体１４で囲まれ、画素毎に振動膜１３に固定されている超音波振動子１５を配置し、振動膜１３上に応力発光層３が設けられている構造を有する。
【００２６】
超音波振動子１５の発振を制御し、超音波振動子１５で画素毎に独立している振動膜１３を振動させ、振動膜１３上に設けられている応力発光層３を画素毎に発光させる。振動膜１３と振動膜１３を支える枠体１４は、例えばシリコン単結晶板のエッチングにより一体に製造することができる。
【００２７】
また、図３（ｂ）に示す応力発光素子１ｄは、ランジバン形振動子を変形可能基体して用いた例を示す。円盤形のランジバン形振動子２０は、径方向に振動する。このランジバン形振動子２０は、円盤形に成形されたＰＺＴ等の厚さ方向と直交する方向に伸縮する圧電体２１の両面に電極として銀の蒸着膜２２，２３が形成された構造を有する。応力発光素子１ｄはランジバン形振動子２０の一方の電極２３上に応力発光層３が設けられている構造を有する。
【００２８】
電極２２，２３に高圧の直流電圧を印加して圧電体２１にストレスを与えながら交番電位を重ねることにより、圧電体２１に電気変位の２乗に比例した径方向の歪みが生じる。圧電体２１の歪みにより応力発光層３が変形を受け、発光する。このような発光素子１ｄを画素としてマトリクス状に配列することにより、応力発光表示装置として構成することができる。
【００２９】
また、厚さ方向と直交する方向に伸縮する圧電体薄膜の両面に電極を設け、電極の上に応力発光層を設けた構造は、フォトリソグラフィを用いることによって、極めて小型化が可能であり、多数の応力発光素子を有する表示装置を一体で作製することができる。
【００３０】
図４に示す応力発光素子は、カンチレバー形に形成した圧電素子を変形可能基体として発光素子を形成した例を示す。
【００３１】
この発光素子１ｅは、シリコン基板３１の表面に設けられた窪み３２の上に突出した片持梁（カンチレバー）３３が形成され、カンチレバー３３の上に第１電極膜３４、圧電体膜３５、第２電極膜３６、応力発光層３がこの順序で設けられている構造である。圧電体膜３５はＰｂＴｉＯ₃、ＰＺＴ等の圧電効果を有する材料が選択される。カンチレバー３３はシリコン又は酸化シリコンで構成される。第１電極３４は例えばクロム又はチタン膜の上に白金膜が設けられている。第２電極３６は例えばアルミニウムが用いられる。シリコン基板３１上に形成されるこれらの構造は、フォトリソグラフィを用いて形成することができる。
【００３２】
第１電極３４と第２電極３６とを介して圧電体膜３５に交流を印加すると、圧電体膜３５が変形し、カンチレバー３３の自由端が振動する。カンチレバー３３の変形により、応力発光層３が変形を受け、発光する。このような構造の発光素子１ｅをマトリクス状に配置することにより表示装置として用いることができる。この発光素子１ｅは、フォトリソグラフィにより形成できるため、非常に小型化でき、多数の発光素子１ｅを有する表示装置をシリコン基板３１上に形成することができる。
【００３３】
図５に示す応力発光素子は、平面スピーカを利用したものである。この発光素子１ｆは、板状又は棒状の磁石４１の両側に接近して一対の振動膜４２が張設されている。振動膜４２は例えばポリイミド等の高分子フィルムで構成され、図示しない枠体に支持されている。それぞれの振動膜４２の外表面に振動膜４２上に蒸着された銅膜をエッチングして形成された渦巻き状のボイスコイル４３が設けられている。それぞれの振動膜４２の外表面にはボイスコイル４３を覆って応力発光層３が設けられている。
【００３４】
両方のボイスコイル４３に同位相の電流を流すと、両振動膜４２が逆方向に振動し、両方向に同じ音が出力される。ボイスコイル４３は平行ピストン運動に近い振動であり、変形量は小さいが、ボイスコイル４３と振動膜４２を支持する枠体との間の振動膜４２ａが大きく変形し、応力発光層３が発光する。このように構成した発光素子１ｆを画素としてマトリクス状に配置することによって表示装置として用いることができる。なお、振動膜４２は片方のみとすることができる。
【００３５】
このような応力発光表示装置は、薄型であり、しかも両面表示が可能であり、その上画像と同時に音声を出力することができる。そのため、今までにない用途に用いることができる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明の応力発光表示装置は、機械的エネルギーを光に変換する応力発光層を画素毎に変形する変形可能基体上に設けている構造であり、種々の方法で変形可能基体に変形を与えることによって応力発光層が発光するため、発光タイプの表示装置として用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の応力発光表示装置に用いられる発光素子の構造を示すもので、（ａ）は応力発光層が厚さ方向に変形を受ける例、（ｂ）は応力発光層が厚さ方向と直交する方向に変形を受ける例を示す。
【図２】超音波同士の交点を画素として応力発光層を発光させる応力発光表示装置を示す概念図である。
【図３】画素毎に振動子を配置した応力発光表示装置を示すもので、（ａ）は振動膜を振動子で振動させる例、（ｂ）はランジバン形振動子が変形可能基体として構成されている例を示す。
【図４】カンチレバー形の圧電素子を変形加工基体とした発光素子を示す断面図である。
【図５】平面スピーカを変形可能基体として構成した発光素子を示す断面図である。
【符号の説明】
１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ応力発光素子
２ａ、２ｂ変形可能基体
３応力発光層
１０応力発光表示装置
１１振動膜
１３振動膜
１４枠体
２０ランジバン形振動子
２１圧電体
２２、２３電極膜
３１シリコン基板
３３カンチレバー
３５圧電体膜
４１磁石
４２振動膜
４３ボイスコイル[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a stress light-emitting display device, and more particularly to a stress light-emitting display device using a stress light-emitting material that converts mechanical energy into light.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a CRT (Cathode Ray Tube), a plasma display, or the like is used as a light-emitting display device. Moreover, what uses LED is employ | adopted as a large sized display apparatus. In addition, display devices using electroluminescence are currently being developed.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, since display devices are used in various environments, various display devices are required. In recent years, stress luminescent materials that convert mechanical energy into light are being developed. If light emission using mechanical energy as an energy source is applied to a display device, it may be possible to propose use in an unprecedented environment or a new use of the display device.
[0004]
The present invention has been made from such an idea, and an object thereof is to provide a stress light-emitting display device using a stress light-emitting material that converts mechanical energy into light.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, a stress-stimulated light-emitting layer obtained by thinning a stress-stimulated luminescent material that converts mechanical energy into light is provided on a deformable substrate that causes deformation independently for each pixel, and stress light emission is accompanied by deformation of the deformable substrate. The layer is deformed, and this mechanical energy is converted into light by the stress light emitting layer, whereby a display device that emits light for each pixel is configured.
[0006]
In order to deform the deformable substrate independently for each pixel, for example, ultrasonic vibration, deformation of an ultrasonic transducer, deformation of a piezoelectric element, electromagnetic action between a voice coil and a magnet, or the like can be used.
[0007]
Accordingly, the invention described in claim 1 includes a deformable substrate that is deformed independently for each pixel, and a stress-stimulated light-emitting layer that converts mechanical energy provided on the surface of the deformable substrate into light, There is provided a stress light emitting display device characterized in that the stress light emitting layer emits light by causing deformation of the deformable substrate.
[0008]
According to a second aspect of the present invention, there is provided the stress light-emitting display device according to the first aspect, wherein the deformable substrate is deformed by ultrasonic vibration.
[0009]
According to a third aspect of the present invention, there is provided the stress light-emitting display device according to the first aspect, wherein the deformable substrate is an ultrasonic transducer.
[0010]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the stress light-emitting display device according to the first aspect, wherein the deformable substrate is a piezoelectric element.
[0011]
According to a fifth aspect of the present invention, in the stress light emitting display device according to the first aspect, the deformable base is a vibration film provided with a voice coil, the stress light emitting layer is provided on the vibration film, A stress light-emitting display device is provided in which a vibrating membrane is deformed by vibrating by an electromagnetic action between the voice coil and a fixed magnet.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the stress light-emitting display device of the present invention will be described, but the present invention is not limited to the following embodiments.
[0013]
FIG. 1 shows a light emitting element constituting a pixel of the stress light emitting display device of the present invention. A light emitting element 1a shown in FIG. 1A has a deformable base 2a that is independently deformed, and has a stress light emitting layer 3 on the deformable base 2a. Examples of the deformable substrate 2a include a film that is deformed in the thickness direction as shown by a broken line as shown in FIG.
[0014]
A light emitting element 1b shown in FIG. 1B has a structure in which a stress light emitting layer 3 is provided on a thin deformable substrate 2b that is deformed in a direction perpendicular to the thickness direction as indicated by an arrow.
[0015]
In order to deform the deformable substrates 2a and 2b, a method of mechanically deforming the deformable substrates 2a and 2b from the outside, and applying energy such as electricity, optics, magnetism and heat to the deformable substrates 2a and 2b. There is a method of causing deformation of the deformable substrates 2a and 2b themselves. As a device that generates vibration as shown in FIG. 1B, for example, a disk-shaped Langevin type vibrator using PZT can be exemplified.
[0016]
The stress light emitting layer 3 contains a stress light emitting material. A stress-stimulated luminescent material can convert mechanical energy into light by deformation due to mechanical external force such as frictional force, shearing force, impact force, pressure, and tension. The stress-stimulated luminescent material emits light when carriers excited by mechanical energy return to the ground state. The stress-stimulated luminescent material can remarkably increase the luminescence intensity by adding luminescent center ions to the base material. The stress-stimulated luminescent layer 3 is deformed by the deformation of the deformable substrates 2a and 2b, and the stress-stimulated luminescent layer 3 emits light according to the received mechanical energy. The emission intensity increases in proportion to the mechanical energy received. The emission color varies depending on the type of base material and the type of emission center ion.
[0017]
Examples of the base material of the stress-stimulated luminescent material include an aluminate having a non-stoichiometric composition composed of alkaline earth metal oxide and aluminum oxide and lacking the composition ratio of alkaline earth metal ions. (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-49251). The proportion of defects is in the range of 0.01 to 10 mol%. A rare earth metal or a transition metal is used as the luminescent center ion. Examples of rare earth metals include Ce, Y, La, Eu, and Sm. Examples of the transition metal include V, Mn, Cu, Ti, Zr, Co, Nb, Mo, Ta, and W. As a specific composition, Sr _0.90 Al ₂ O _3.90 : Eu _0.01 using Eu as the emission center ion can be mentioned.
[0018]
Moreover, compounds having a wurtzite structure such as ZnS, ZnO, and SiC can be exemplified (JP-A-11-120801). The emission center ion is the same as described above. A typical composition is zinc sulfide to which 5% by weight of manganese is added as a luminescent center ion.
[0019]
Further, it is possible to also include those obtained by adding a luminescent center ion in Sr ₃ Al ₂ O ₆ or Ca ₃ Al ₂ O ₆ (JP 2000-63824). A typical composition is Sr ₃ Al ₂ O ₆ to which 0.6% by weight of Eu is added as a luminescent center ion.
[0020]
The stress-stimulated luminescent material can be directly formed on the deformable substrates 2 and 2b when the film can be formed by physical film forming methods such as sputtering, vacuum vapor deposition, ion plating method, and CVD (chemical vapor deposition) like zinc sulfide. Thus, the stress light emitting layer 3 can be formed. Moreover, it is mixed with an adhesive capable of forming a transparent film such as an epoxy adhesive, a silicone adhesive, an acrylic adhesive, etc., and applied to the deformable substrate 2 or 2b. Layer 3 can be formed.
[0021]
Next, a specific structure of the stress light emitting display device of the present invention will be described. FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a flat-type stress light emitting display device by ultrasonic driving. The display device 10 uses a rectangular vibration film 11 stretched on a frame (not shown) as a deformable base. The vibration film 11 is made of a polymer film. A stress light emitting layer (not shown) is provided on the vibration film 11.
[0022]
On one side of the vibration film 11 in the vertical direction, ultrasonic transducers (not shown) constituting a matrix in the X direction are arranged so as to oscillate ultrasonic waves in the horizontal direction. On one side in the horizontal direction, ultrasonic transducers (not shown) constituting a matrix in the Y direction are arranged so as to oscillate ultrasonic waves in the vertical direction. Since the vibrator has a sharp directivity and the ultrasonic wave has a property of propagating well in the solid, the ultrasonic wave emitted from the vibrator travels straight through the vibration film 11. A resonance point has a maximum amplitude at the intersection of the ultrasonic wave emitted in the X direction and the ultrasonic wave emitted in the Y direction, and a standing wave having an amplitude of zero is generated between the intersection and the intersection. Accordingly, the vibration film at the intersection of the ultrasonic wave inputted in the X direction and the ultrasonic wave inputted in the Y direction becomes a pixel that is deformed independently, and only the stress light emitting layer above the intersection emits light. Therefore, the stress light emitting display device 10 can selectively emit light by controlling the oscillation of the ultrasonic transducers in both directions XY, and can display an image by controlling light emission.
[0023]
Examples of the ultrasonic vibrator include a π-type ferrite vibrator in which two rod-shaped ferrites are combined, a magnetostrictive vibrator such as a nickel vibrator, an electrostrictive vibrator such as a PZT vibrator and a crystal vibrator.
[0024]
Such an ultrasonic drive flat-type stress light emitting display device can be made ultra-thin because the display unit is the vibration film 11.
[0025]
The stress light emitting display element shown in FIG. 3 shows an example in which a vibrator is arranged for each pixel. In the stress light-emitting display element 1c shown in FIG. 3A, an ultrasonic vibrator 15 is disposed in which a vibrating film 13 is surrounded by a frame body 14 that supports the vibrating film 13 for each pixel and is fixed to the vibrating film 13 for each pixel. In addition, the stress light emitting layer 3 is provided on the vibration film 13.
[0026]
The oscillation of the ultrasonic vibrator 15 is controlled, the vibration film 13 that is independent for each pixel is vibrated by the ultrasonic vibrator 15, and the stress light emitting layer 3 provided on the vibration film 13 is caused to emit light for each pixel. . The vibration film 13 and the frame body 14 that supports the vibration film 13 can be integrally manufactured, for example, by etching a silicon single crystal plate.
[0027]
In addition, the stress light emitting element 1d shown in FIG. 3B shows an example in which a Langevin vibrator is used as a deformable base. The disk-shaped lungivan vibrator 20 vibrates in the radial direction. The lungivan vibrator 20 has a structure in which silver vapor-deposited films 22 and 23 are formed as electrodes on both surfaces of a piezoelectric body 21 that expands and contracts in a direction orthogonal to the thickness direction of PZT or the like formed into a disk shape. The stress light emitting element 1 d has a structure in which the stress light emitting layer 3 is provided on one electrode 23 of the Langevin type vibrator 20.
[0028]
By applying a high-voltage DC voltage to the electrodes 22 and 23 and applying alternating potential while applying stress to the piezoelectric body 21, distortion in the radial direction proportional to the square of the electric displacement occurs in the piezoelectric body 21. The stress light emitting layer 3 is deformed by the distortion of the piezoelectric body 21 and emits light. By arranging such light emitting elements 1d as pixels in a matrix, a stress light emitting display device can be configured.
[0029]
In addition, the structure in which electrodes are provided on both sides of a piezoelectric thin film that expands and contracts in the direction perpendicular to the thickness direction, and the stress-stimulated light emitting layer is provided on the electrodes can be extremely miniaturized by using photolithography. A display device having a large number of stress light-emitting elements can be manufactured integrally.
[0030]
The stress light emitting element shown in FIG. 4 shows an example in which a light emitting element is formed using a piezoelectric element formed in a cantilever shape as a deformable substrate.
[0031]
In the light emitting element 1 e, a cantilever (cantilever) 33 protruding on a recess 32 provided on the surface of the silicon substrate 31 is formed. On the cantilever 33, a first electrode film 34, a piezoelectric film 35, In this structure, the two-electrode film 36 and the stress light emitting layer 3 are provided in this order. A material having a piezoelectric effect such as PbTiO ₃ or PZT is selected for the piezoelectric film 35. The cantilever 33 is made of silicon or silicon oxide. For example, the first electrode 34 is provided with a platinum film on a chromium or titanium film. For example, aluminum is used for the second electrode 36. These structures formed on the silicon substrate 31 can be formed using photolithography.
[0032]
When an alternating current is applied to the piezoelectric film 35 via the first electrode 34 and the second electrode 36, the piezoelectric film 35 is deformed and the free end of the cantilever 33 vibrates. Due to the deformation of the cantilever 33, the stress light emitting layer 3 is deformed and emits light. The light emitting elements 1e having such a structure can be used as a display device by arranging them in a matrix. Since the light emitting element 1e can be formed by photolithography, it can be very miniaturized, and a display device including a large number of light emitting elements 1e can be formed on the silicon substrate 31.
[0033]
The stress light emitting device shown in FIG. 5 uses a flat speaker. In the light emitting element 1 f, a pair of vibrating membranes 42 are stretched so as to approach both sides of a plate-like or bar-like magnet 41. The vibration film 42 is made of, for example, a polymer film such as polyimide, and is supported by a frame (not shown). A spiral voice coil 43 formed by etching a copper film deposited on the vibration film 42 is provided on the outer surface of each vibration film 42. The stress luminescent layer 3 is provided on the outer surface of each vibration film 42 so as to cover the voice coil 43.
[0034]
When currents of the same phase are passed through both voice coils 43, both vibrating membranes 42 vibrate in opposite directions, and the same sound is output in both directions. The voice coil 43 is a vibration close to a parallel piston motion, and its deformation amount is small, but the vibration film 42a between the voice coil 43 and the frame supporting the vibration film 42 is greatly deformed, and the stress light emitting layer 3 emits light. . By arranging the light-emitting elements 1f thus configured as pixels in a matrix, the display device can be used. The vibration film 42 can be only one side.
[0035]
Such a stress light-emitting display device is thin, can display both sides, and can output sound simultaneously with an image. Therefore, it can be used for unprecedented applications.
[0036]
【The invention's effect】
The stress light-emitting display device of the present invention has a structure in which a stress light-emitting layer that converts mechanical energy into light is provided on a deformable substrate that deforms for each pixel, and deforms the deformable substrate by various methods. Since the stress light emitting layer emits light, it can be used as a light emitting type display device.
[Brief description of the drawings]
1A and 1B show a structure of a light emitting element used in a stress light emitting display device of the present invention, in which FIG. 1A shows an example in which a stress light emitting layer is deformed in a thickness direction, and FIG. The example which receives a deformation | transformation in the direction orthogonal to a direction is shown.
FIG. 2 is a conceptual diagram showing a stress light emitting display device that emits light from a stress light emitting layer using an intersection of ultrasonic waves as a pixel.
FIGS. 3A and 3B show a stress light-emitting display device in which a vibrator is arranged for each pixel. FIG. 3A shows an example in which a vibrating membrane is vibrated by a vibrator, and FIG. 3B shows a Langevin vibrator configured as a deformable substrate. An example is shown.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a light-emitting element using a cantilever-type piezoelectric element as a deformable substrate.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a light emitting device in which a flat speaker is configured as a deformable base.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f Stress light emitting element 2a, 2b Deformable base | substrate 3 Stress light emitting layer 10 Stress light emitting display apparatus 11 Vibration film 13 Vibration film 14 Frame body 20 Langeban type vibrator 21 Piezoelectric body 22, 23 Electrode Film 31 Silicon substrate 33 Cantilever 35 Piezoelectric film 41 Magnet 42 Vibration film 43 Voice coil

Claims

A deformable substrate that is deformed independently for each pixel; and a stress-stimulated light emitting layer that converts mechanical energy provided on the surface of the deformable substrate into light, and causes the deformable substrate to be deformed. A stress light-emitting display device that causes the stress light-emitting layer to emit light, wherein the deformable substrate is deformed by ultrasonic vibration.

A deformable substrate that is deformed independently for each pixel; and a stress-stimulated light emitting layer that converts mechanical energy provided on the surface of the deformable substrate into light, and causes the deformable substrate to be deformed. A stress-light-emitting display device that causes the stress-light-emitting layer to emit light, wherein the deformable substrate is an ultrasonic vibrator.

A deformable substrate that is deformed independently for each pixel; and a stress-stimulated light emitting layer that converts mechanical energy provided on the surface of the deformable substrate into light, and causes the deformable substrate to be deformed. The stress light-emitting display device emits light from the stress-light-emitting layer, wherein the deformable substrate is a vibration film provided with a voice coil, the stress light-emitting layer is provided on the vibration film, and the vibration film is A stress light-emitting display device that is deformed by vibration caused by electromagnetic action of the voice coil and a fixed magnet.