JPH11174994A

JPH11174994A - 表示装置

Info

Publication number: JPH11174994A
Application number: JP9341254A
Authority: JP
Inventors: Goji Hosoda; 剛司細田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1997-12-11
Filing date: 1997-12-11
Publication date: 1999-07-02

Abstract

(57)【要約】【課題】特性のばらつきが少なく、安定したスイッチ
ング動作を行うことが可能であるとともに、リーク電流
によるクロストーク現象の生じない良好なコントラスト
比を得ることができるようなスイッチング素子を用いた
表示装置を提供する。【解決手段】基板上に互いに平行に配列された複数の
行電極と、該行電極と直交する方向に配列された複数の
列電極と、該行電極と列電極との各交点の近傍に配置さ
れた複数の表示画素電極と、該行電極及び列電極と該表
示画素電極との間に接続され、該表示画素電極を選択的
に表示させるスイッチング素子とを有する表示装置にお
いて、前記スイッチング素子を、電圧で動作制御される
とともに、該電圧オフ時には空間的に前記表示画素電極
との接続を断つ機械的圧電スイッチであるような構成と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表示装置に関し、
特に、スイッチング素子により複数の表示画素電極を選
択的に表示させる表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、液晶ディスプレイに代表されるよ
うなフラットパネルディスプレイが、携帯情報機器やノ
ート型パーソナルコンピュータ、テレビなどの表示装置
として広く使用されている。

【０００３】ここで、例えば液晶表示装置の表示部であ
る画素電極の駆動方式について簡単に説明する。液晶表
示装置の駆動方式としては、単純マトリクス方式とアク
ティブマトリクス方式とに大きく分類されている。

【０００４】まず、単純マトリクス方式の表示装置で
は、上下の基板間にストライプ状の電極を互いに直交す
るようにそれぞれ配置している。そして、この電極の交
点に電圧を加えるために、直交しているそれぞれの電極
を選択して電圧を印加することにより基板間の液晶に電
圧が加わることとなり、これにより表示が可能となって
いる。

【０００５】一方、アクティブマトリクス方式の表示装
置では、上述したような単純マトリクス方式の表示装置
において問題となるクロストークを抑制して高解像度化
や高コントラスト化を図るために、表示画素電極一つ一
つにトランジスタなどに代表されるアクティブ素子をス
イッチとして形成しており、このアクティブ素子を通し
て表示画素電極に駆動電圧が伝達されている。この表示
画素電極部分には蓄積容量が接続されており、アクティ
ブ素子をオンにすると駆動電圧が表示画素電極部分に書
き込まれる。この表示画素電極部分は、アクティブ素子
がオフになった後も蓄積容量により電圧を保持してお
り、従って信号入力時間はデューティ比が１／５００で
あっても次の信号が印加されるまでは、この蓄積容量に
より表示画素電極部分で信号電圧を保持することが可能
となっている。

【０００６】このようなアクティブマトリクス方式の表
示装置におけるスイッチング素子としては半導体素子が
通常使用されており、その中でも特にＭＩＭ（Ｍｅｔａ
ｌＩｎｓｕｌａｔｏｒＭｅｔａｌ）素子とＴＦＴ（Ｔ
ｈｉｎＦｉｌｍＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）素子とがこ
れまで一般的に使用されてきた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このように、上述した
ようなアクティブマトリクス方式の表示装置において、
上述したような半導体素子をスイッチング素子として使
用する場合には、スイッチング素子がオフのときにリー
ク電流が存在するため、表示画素電極部分に書き込んだ
駆動電圧を保持するためには、スイッチング素子に蓄積
容量を設けることが必要であった。

【０００８】上述したＴＦＴ素子の蓄積容量としては、
ＴＦＴ素子の隣のゲート電極線を利用するタイプとゲー
ト電極とは独立して容量を形成するタイプとがあるが、
このような蓄積容量素子を形成することにより、透過型
の表示装置の場合には表示画素電極部分の開口率が低下
してしまい表示画面の明るさが低下してしまっていた。
また、新たに蓄積容量素子を形成することにより、その
素子部分で起こるリークや短絡という不良の発生する確
立が増してしまい、表示装置の製造歩留まりが低下して
しまっていた。

【０００９】このようなことはＭＩＭ素子をはじめとす
るダイオード素子の場合も同様で、蓄積容量素子を形成
することにより、透過型の表示装置の場合には表示画素
電極部分の開口率が低下してしまい表示画面の明るさが
低下するとともに、新たに蓄積容量素子を形成すること
により、その素子部分で起こるリークや短絡という不良
の発生する確立が増してしまい、表示装置の製造歩留ま
りが低下するという問題を有していた。

【００１０】また、アクティブマトリクス方式の表示装
置では、大画面のガラスなどからなる絶縁基板上に、半
導体素子を表示画素電極毎に設ける必要があることか
ら、多数の素子を同一の製造工程により同時に形成する
必要があった。このため、多数のＴＦＴ素子やＭＩＭ素
子を構成する半導体からなる活性層やそれに接する絶縁
層などに膜質や膜厚のばらつきがあると、素子の電気特
性が異なり、表示品位が低下してしまう。例えば、上述
したような素子においては、半導体や絶縁層の特性が変
化すると、耐圧が低下してリーク電流の増大を招き、ク
ロストーク現象が生じてしまうという問題を有してい
る。

【００１１】このような問題を解決するための手段とし
ては、微小な静電スイッチを用いて機械的にスイッチン
グを行う方法が、特開昭５８−１８６７５号公報や特開
平８−２８８０６２号公報に開示されており、これらは
オフ時に機械的に接続を断つことにより高いインピーダ
ンス状態を実現することを可能にしている。しかしなが
ら、このような構成では、微小な静電素子を形成して静
電気力を利用しているために、正確なスイッチング動作
が不安定になってしまうという問題を有していた。

【００１２】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
なされたものであって、特性のばらつきが少なく、安定
したスイッチング動作を行うことが可能であるととも
に、リーク電流によるクロストーク現象の生じない良好
なコントラスト比を得ることができるようなスイッチン
グ素子を用いた表示装置を提供することを目的としてい
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ために、本発明の請求項１に記載の表示装置は、基板上
に互いに平行に配列された複数の行電極と、該行電極と
直交する方向に配列された複数の列電極と、該行電極と
列電極との各交点の近傍に配置された複数の表示画素電
極と、該行電極及び列電極と該表示画素電極との間に接
続され、該表示画素電極を選択的に表示させるスイッチ
ング素子とを有する表示装置において、前記スイッチン
グ素子は、電圧で動作制御されるとともに、該電圧オフ
時には空間的に前記表示画素電極との接続を断つ機械的
圧電スイッチであることを特徴としている。

【００１４】このとき、前記スイッチング素子は、前記
表示画素電極と直列及び並列に２つ以上接続されていて
もよい。

【００１５】以下、本発明の作用について説明する。

【００１６】本発明の表示装置においては、基板上に互
いに平行に配列された複数の行電極と、該行電極と直交
する方向に配列された複数の列電極と、該行電極と列電
極との各交点の近傍に配置された複数の表示画素電極
と、該行電極及び列電極と該表示画素電極との間に接続
され、該表示画素電極を選択的に表示させるスイッチン
グ素子とを有する表示装置において、前記スイッチング
素子は、電圧で動作制御されるとともに、該電圧オフ時
には空間的に前記表示画素電極との接続を断つ機械的圧
電スイッチであるような構成としているため、電圧オフ
時（非導通状態）におけるスイッチング素子と表示画素
電極との間の絶縁体が空気などの気体となり、このこと
によりオフ時のリーク電流を大幅に制御することが可能
となる。

【００１７】このため、半導体素子を用いたスイッチン
グ素子のようなリーク電流が比較的大きな場合と比較し
ても蓄積容量を大きくとる必要はなくなる。ただし、蓄
積容量の存在理由としては、リーク電流の対策だけでは
なく、画素電極と周辺部分との容量結合や半導体素子ス
イッチング素子の寄生容量などの原因による画素電極の
電位の不安定さを防止することも挙げられる。

【００１８】本発明におけるスイッチング素子、すなわ
ち電圧オフ時（非導通状態）に機械的圧電スイッチによ
り空間的にスイッチング素子と表示画素電極との間の接
続を断つような構成の場合には、その絶縁体が中空とな
るため、半導体と比較してさらに良好な絶縁状態を実現
することが可能となる。このことにより、その分の蓄積
容量を小さくすることができ、表示部分に占める蓄積容
量の面積を縮小することが可能となる。従って、透過型
の表示装置の場合には、表示輝度が向上するという効果
を奏することが可能となる。

【００１９】また、アクティブマトリクス方式の表示装
置でスイッチング素子の特性ばらつきが小さく、安定し
て動作しリーク電流も非常に小さいことから、クロスト
ーク現象が生じにくくなり、高コントラスト比の表示装
置を実現することが可能となる。

【００２０】また、蓄積容量の面積が小さいかまたは形
成しない場合には、蓄積容量を形成する過程においてダ
ストなどの原因による蓄積容量部分に発生するリークや
短絡などの不良発生が減少するため、表示装置の製造歩
留まりを向上させることが可能となり、リーク電流もほ
とんど存在しないことから、低消費電力化を図ることも
可能となる。

【００２１】さらに、機械的圧電スイッチからなるスイ
ッチング素子を表示画素電極と直列及び並列に２つ以上
接続することにより、表示装置の信頼性や製造歩留まり
の向上を図ることが可能となる。

【００２２】なお、本発明の表示装置では、機械的圧電
スイッチからなるスイッチング素子を形成し、電圧によ
り動作制御を行っていることから、静電気により意図し
ないスイッチングが行われてしまう可能性がある。この
ため、静電気力が可動部分に強く作用しないように、ス
イッチング素子の可動部分のうち、基板に対して垂直方
向から見た場合の上部電極と下部電極との重なりの部分
の面積を小さくすることにより、これらの接触部分の面
積を小さくして圧電素子による力が静電気力に優るよう
に、圧電素子でスイッチング制御可能であるようにスイ
ッチング素子を形成することが望ましい。

【００２３】このように、本発明によれば、良好なオフ
特性を示すスイッチング素子を有しているため、高輝
度、高コントラスト比、低消費電力で、かつ製造歩留ま
りに良好な表示装置を提供することが可能となる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下に、図面を用いて本発明の実
施の形態について説明する。

【００２５】（実施の形態１）本実施の形態１は、本発
明の表示装置における表示画素としてＥＬを適用した場
合を示しており、図１は、本実施の形態１におけるＥＬ
表示装置の表示画素電極部分を示した平面図、図２は、
本実施の形態１におけるＥＬ表示装置の表示画素電極部
分を示した断面図、図３は、本実施の形態１におけるＥ
Ｌ表示装置の等価回路図である。

【００２６】まず、図１の平面図に示すように、基板１
０１上には厚さ１００ｎｍ〜１０００ｎｍ程度のＳｉＯ
₂（酸化シリコン）やＳｉＮ_X（窒化シリコン）などの薄
膜からなる絶縁層１０２が形成されており、その絶縁層
１０２上にはアドレス電極１１４、セレクト電極１１５
および下部電極１０６が形成されている。このセレクト
電極１１５上には圧電素子１１６が形成されており、そ
の上には可動電極１１７とオーバーコートとが形成され
ており、この可動電極１１７がアドレスライン１１４と
金属などの導電層により接続されている。また、可動電
極１１７の下部の接点となる下部電極１０６は、もう一
つの圧電スイッチにおける圧電素子１０７の下部電極に
もなっており、この下部電極１０６の上には絶縁層１０
２と上部電極１１３とが形成されている。

【００２７】ここで、このもう一つの圧電スイッチの構
成について、図２の断面図を用いて簡単に説明する。基
板１０１上に形成された絶縁層１０２の上には、駆動電
極１０４が形成されている。この駆動電極１０４の上に
は導電物質１０５を介して可動電極１０８が下部電極１
０３の一部を覆うように形成されており、この可動電極
１０８の上にはオーバーコート１０９が形成されてい
る。また、下部電極１０３の上には絶縁層１１０と絶縁
層１１２とによってＥＬ層１１１が挾持された構造の表
示画素が設けられている。この表示画素上には上部電極
１１３が形成されている。この上部電極１１３は、ＩＴ
Ｏなどの透明電極や金属などの良導体により形成されい
る。なお、絶縁層１０２は基板が絶縁基板で表示に支障
がなければ必ずしも形成する必要はない。

【００２８】このような構成のスイッチング機構は、圧
電素子１０７、１１６に電圧を印加することにより、圧
電素子１０７、１１６を伸縮させ、この伸縮力を利用し
て機械的にスイッチング動作を行うようにするというも
のである。

【００２９】具体的には、上述したセレクト電極１１５
に所定のセレクトパルスが印加され、さらに、このセレ
クトパルスに同期してアドレス電極１１４に表示画素を
選択するためのデータパルスが印加されると、セレクト
電極１１５と可動電極１１７とに挾持された圧電素子１
１６に電圧が印加され、圧電素子１１６は収縮変形して
可動電極１１７を基板１０１側に引き寄せて、可動電極
１１７と下部電極１０６とが導通する。この下部電極１
０６は、次の圧電素子１０７のセレクト電極となってお
り、また、下部電極１０６と上部電極１１３との間で蓄
積容量１１８が形成されている。同様に、下部電極１０
６の印加電圧によって圧電素子１０７が収縮変形して可
動電極１０８を基板１０１側に引き寄せて、可動電極１
０８と下部電極１０３とを接続し、駆動ライン１０４と
下部電極１０３とが導通して、駆動ライン１０４上の所
定の印加パルスによって選択されたＥＬ層１１１が発光
する。

【００３０】なお、この発光は上部電極１１３に透明な
電極を用いていれば上部電極１１３を通して発光を見る
ことが可能であるが、不透明な電極を用いた場合には、
基板１０１に対して平行方向にＥＬ層１１１の周囲に導
光体を設けて、ＥＬ層１１１の発光をこの導光体に導く
ことにより、発光が認識されるようにすることが可能で
ある。

【００３１】このような機構のスイッチング素子の動作
について説明する。図３の等価回路図にも示すように、
圧電スイッチをオン（導通）させるために必要な電圧を
Ｖｏｎとし、圧電スイッチをオフ（非導通）するために
必要な電圧をＶｏｆｆとする。圧電素子は印加される電
圧の極性によって伸縮を制御する。まず、１番目の走査
ラインであるセレクトラインのセレクト電極１１５に水
平同期信号に応じて印加されるセレクトパルスが印加さ
れ、これに同期してデータラインであるアドレス電極１
１４に１番目の走査ライン上の表示画素を選択するため
のデータパルスが印加されると、選択された表示画素に
対応する圧電素子１１６が印加電圧によって収縮し、可
動電極１１７が下部電極１０６の方へ引き寄せられて接
続して、アドレス電極１１４と下部電極１０６とが導通
する。このとき蓄積容量１１８に電荷が蓄積されもう一
つの圧電素子１０７が印加電圧によって収縮し、可動電
極１０８が下部電極１０３の方へ引き寄せられて接続し
て、駆動ライン１０４と下部電極１０３とが導通する。
これにより、１番目の走査ライン上の表示画素に対応す
る圧電スイッチがオンとなる。このとき、上述したセレ
クト電極１１５およびアドレス電極１１４に印加される
パルスに同期してＥＬ層１１１の上部電極１１３に所定
のパルスが印加され選択された表示画素が発光すること
になる。

【００３２】以下、順に走査ラインに対応した表示画素
が選択され、表示画素は発光、非発光のいずれかの状態
をとることになる。この走査を最終ラインのセレクトラ
インまで行うことにより、１画面が構成されることとな
る。

【００３３】なお、本実施の形態１では、スイッチング
素子の構成を片側支持としているが、この構造に限ら
ず、両側支持構造など様々な構造のスイッチング素子を
形成することが可能である。

【００３４】また、このような本実施の形態１において
は、駆動ライン１０４と下部電極１０３とのスイッチン
グが、機械的動作により行われているので、非導通状態
では上述したようにこれら電極間の絶縁体が空気などの
気体となっており、このため、非導通状態では絶縁体が
半導体である場合と比較して、より高いインピーダンス
状態を実現することが可能であり、このことから、その
分蓄積容量を小さくすることができ、表示部分に占める
蓄積容量の面積を縮小することが可能となっている。従
って、透過型の表示装置の場合には、表示輝度が向上す
るという効果を奏することが可能となる。

【００３５】さらに、本実施の形態１のように、蓄積容
量の面積が小さいかまたは形成しない場合には、蓄積容
量を形成する過程においてダストなどの原因による蓄積
容量部分に発生するリークや短絡などの不良発生が減少
するため、表示装置の製造歩留まりを向上させることが
可能となり、また、リーク電流もほとんど存在しないこ
とから、低消費電力化を図ることも可能となる。

【００３６】（実施の形態２）本実施の形態２は、本発
明の表示装置における表示画素として液晶を適用した場
合を示しており、図４は、本実施の形態１における液晶
表示装置の表示画素電極部分を示した平面図、図５は、
本実施の形態１における液晶表示装置の表示画素電極部
分を示した断面図、図６は、本実施の形態１における液
晶表示装置の等価回路図である。

【００３７】まず、図４の平面図および図５の断面図に
示すように、基板２０１上には厚さ１００ｎｍ〜１００
０ｎｍ程度のＳｉＯ₂（酸化シリコン）やＳｉＮ_X（窒化
シリコン）などの薄膜からなる絶縁層２０２が形成され
ており、その絶縁層２０２上にはアドレス電極２０４、
セレクト電極２０６および表示画素電極２０３が形成さ
れている。このセレクト電極２０６上には圧電素子２０
７が形成されており、その上には金属膜または他の導電
物質からなる可動電極２０８がアドレス電極２０４およ
び表示画素電極２０３上の一部を覆うように形成されて
おり、この可動電極２０８の上部にはオーバーコート２
０９が形成されている。また、この可動電極２０８とア
ドレス電極２０４との間には金属などからなる導電物質
２０５が形成されている。

【００３８】このようなセレクト電極２０６、圧電素子
２０７、導電物質２０５、可動電極２０８などにより構
成されるスイッチ部分を覆うとともに、表示画素電極２
０３とアドレス電極２０４とに接する形で絶縁層２１０
がドーム状に形成される。

【００３９】ここで、この絶縁層２１０をドーム状に形
成するための方法について簡単に説明する。上述したよ
うにしてマイクロメカニカルスイッチ部分を形成した後
に、このスイッチ部分と表示画素電極２０３部分とを完
全に覆うような膜厚で全面的に樹脂をスピンコート法で
成膜する。そして、この樹脂をスイッチ部分よりも一回
り大きい形状にレジストを用いてパターニングし、樹脂
がスイッチ部分を覆うようにエッチングする。そして、
この樹脂上に絶縁膜を成膜し、スイッチ部分を覆ってい
る樹脂のサイズよりも図４、図５に示すＸ方向に少し大
きくＹ方向に少し小さくなるようにパータニングおよび
エッチングを行うことにより、絶縁層２１０を形成す
る。その後、ドライエッチング法によりスイッチ部分を
覆っている樹脂を犠牲酸化することにより除去し、スイ
ッチ部分に中空部分が形成される。このようなドーム状
の中空部分を有することによりメカニカルスイッチは動
作可能となる。

【００４０】また、このように絶縁層２１０をドーム状
構造としていることにより、配向膜２１１を塗布する際
に、スイッチ部分の可動電極２０８と表示画素電極２０
３との間隙への配向膜２１１の侵入を防ぐことも可能で
あり、スイッチング動作を妨げることが防止される。な
お、スイッチング動作を妨げることがなければ、必ずし
もスイッチング素子全体を覆い隠す必要はない。

【００４１】このようにして形成された絶縁層２１０上
には、液晶を配向させるための配向膜２１１が形成され
ている。また、対向基板２１２上にもＩＴＯなどからな
る透明電極により対向電極２１３が形成されており、こ
の対向電極２１３上には配向膜２１４が形成されるてい
るとともに、これらの配向膜２１１、２１４の間の層に
は液晶２１５が注入されている。

【００４２】このようにして構成された液晶表示装置が
透過型の場合には、表示画素電極２０３もＩＴＯなどか
らなる透明電極により形成されることになり、基板２０
１、２１２も透明基板となる。また、このようにして構
成された液晶表示装置が反射型の場合には、表示画素電
極２０３は不透明なアルミニウム、アルミニウム合金、
銀などからなる反射電極により形成されることになり、
基板２１２は透明基板となり基板２０１は透明基板でも
不透明基板でもどちらでも選択することが可能となる。
なお、絶縁層２０２は基板２０１が絶縁基板で表示に支
障がなければ必ずしも形成する必要はない。

【００４３】このような構成のスイッチング機構は、圧
電素子２０７に電圧を印加することにより、圧電素子２
０７を伸縮させ、この伸縮力を利用して機械的にスイッ
チング動作を行うようにするというものである。

【００４４】具体的には、上述したセレクト電極２０６
に所定のセレクトパルスが印加され、さらにこのセレク
トパルスに同期してアドレス電極２０４に表示画素を選
択するためのデータパルスが印加されると、セレクト電
極２０６と可動電極２０８とに挾持された圧電素子２０
７に電圧が印加され、圧電素子２０７は収縮変形して可
動電極２０８を基板２０１側に引き寄せて、可動電極２
０８と表示画素電極２０３とが導通する。このようにし
て表示画素電極２０３と対向電極２１３との間に封入さ
れた液晶２１５に電圧が印加され、これにより画素表示
が行われることとなる。

【００４５】このような機構のスイッチング素子の動作
について説明する。図６の等価回路図にも示すように、
圧電スイッチをオン（導通）させるために必要な電圧を
Ｖｏｎとし、圧電スイッチをオフ（非導通）するために
必要な電圧をＶｏｆｆとする。圧電素子は印加される電
圧の極性によって伸縮を制御する。まず、１番目の走査
ラインであるセレクトラインのセレクト電極２０６に水
平同期信号に応じて印加されるセレクトパルスが印加さ
れ、これに同期してデータラインであるアドレス電極２
０４に１番目の走査ライン上の表示画素を選択するため
のデータパルスが印加されると、選択された表示画素に
対応する圧電素子２０７が印加電圧によって収縮し、可
動電極２０８が表示画素電極２０３の方へ引き寄せられ
て接続して、アドレス電極２０４と表示画素電極２０３
とが導通する。これにより、１番目の走査ライン上の表
示画素に対応する圧電スイッチがオンとなる。このよう
にして表示画素電極２０３と対向電極２１３との間に封
入された液晶２１５に電圧が印加され、これにより画素
表示が行われることとなる。

【００４６】以下、順に走査ラインに対応した表示画素
が選択され、表示画素は電圧に依存した表示状態をとる
ことになる。この走査を最終ラインのセレクトラインま
で行うことにより、１画面が構成されることとなる。

【００４７】なお、本実施の形態１では、スイッチング
素子の構成を片側支持としているが、この構造に限ら
ず、両側支持構造など様々な構造のスイッチング素子を
形成することが可能である。

【００４８】また、このような本実施の形態１において
は、アドレス電極２０４と表示画素電極２０３とのスイ
ッチングが、機械的動作により行われているので、非導
通状態では上述したようにこれら電極間の絶縁体が空気
などの気体となっており、このため、非導通状態では絶
縁体が半導体である場合と比較して、より高いインピー
ダンス状態を実現することが可能であり、このことか
ら、その分蓄積容量を小さくすることができ、表示部分
に占める蓄積容量の面積を縮小することが可能となって
いる。従って、透過型の表示装置の場合には、表示輝度
が向上するという効果を奏することが可能となる。

【００４９】さらに、本実施の形態１においては、アク
ティブマトリクスでスイッチング素子の特性ばらつきが
小さく、安定して動作しリーク電流も非常に小さいこと
から、高コントラスト比の表示装置を実現することが可
能となる。また、蓄積容量の面積が小さいかまたは形成
しない場合には、蓄積容量を形成する過程においてダス
トなどの原因による蓄積容量部分に発生するリークや短
絡などの不良発生が減少するため、表示装置の製造歩留
まりを向上させることが可能となり、リーク電流もほと
んど存在しないことから、低消費電力化を図ることも可
能となる。

【００５０】（実施の形態３）本実施の形態３は、本発
明の表示装置における表示画素としてＦＥＤ（フィール
ドエミッション素子）を適用した場合を簡単に示してお
り、図７は、本実施の形態３におけるＦＥＤの表示画素
電極部分を示した断面図である。

【００５１】図７に示すように、アドレス電極３０４と
下部電極３０３とが圧電素子スイッチで導通した際に、
上部電極３１２と下部電極３０３との間に印加される電
圧により素子から電子が放出され、その電子は高電界で
さらに加速されて蛍光体を発光させている。その他の具
体的な構成、機構、動作などについては、実施の形態１
および実施の形態２と同様であるため説明は省略する。

【００５２】なお、上述したような本発明の実施の形態
１乃至３では、１つの表示画素電極に対して１つのスイ
ッチング素子を設けた場合について説明してきたが、表
示装置の信頼性を高めるためには、表示画素電極に直列
及び並列に接続された幾つかのスイッチング素子を設け
ることが可能である。

【００５３】図８は、直列に２つのスイッチング素子が
接続されている組が２つ並列に表示画素電極に接続され
た場合の例を示した液晶表示装置の等価回路図である。
例えば、図８の等価回路図において、微小な機械的スイ
ッチが短絡故障している場合などには、直列接続された
スイッチにより正常な方のスイッチがスイッチング機能
を果たすことが可能となる。また、スイッチングがオン
にならないような故障の場合になどには、並列に接続さ
れた正常なスイッチの組で代替機能を果たすことが可能
となる。なお、図８では液晶表示装置を例にとって説明
したが、表示画素としてＥＬ表示装置やＦＥＤなどに対
しても同様である。

【００５４】

【発明の効果】以上の説明のように、本発明の表示装置
においては、基板上に互いに平行に配列された複数の行
電極と、該行電極と直交する方向に配列された複数の列
電極と、該行電極と列電極との各交点の近傍に配置され
た複数の表示画素電極と、該行電極及び列電極と該表示
画素電極との間に接続され、該表示画素電極を選択的に
表示させるスイッチング素子とを有する表示装置におい
て、前記スイッチング素子は、電圧で動作制御されると
ともに、該電圧オフ時には空間的に前記表示画素電極と
の接続を断つ機械的圧電スイッチであるような構成とし
ているため、電圧オフ時（非導通状態）におけるスイッ
チング素子と表示画素電極との間の絶縁体が空気などの
気体となり、このことによりオフ時のリーク電流を大幅
に制御することが可能となる。

【００５５】このため、半導体素子を用いたスイッチン
グ素子のようなリーク電流が比較的大きな場合と比較し
ても蓄積容量を大きくとる必要はなくなる。

【００５６】本発明におけるスイッチング素子、すなわ
ち電圧オフ時（非導通状態）に機械的圧電スイッチによ
り空間的にスイッチング素子と表示画素電極との間の接
続を断つような構成の場合には、その絶縁体が中空とな
るため、半導体と比較してさらに良好な絶縁状態を実現
することが可能となる。このことにより、その分の蓄積
容量を小さくすることができ、表示部分に占める蓄積容
量の面積を縮小することが可能となる。従って、透過型
の表示装置の場合には、表示輝度が向上するという効果
を奏することが可能となる。

【００５７】また、アクティブマトリクス方式の表示装
置でスイッチング素子の特性ばらつきが小さく、安定し
て動作しリーク電流も非常に小さいことから、クロスト
ーク現象が生じにくくなり、高コントラスト比の表示装
置を実現することが可能となる。

【００５８】また、蓄積容量の面積が小さいかまたは形
成しない場合には、蓄積容量を形成する過程においてダ
ストなどの原因による蓄積容量部分に発生するリークや
短絡などの不良発生が減少するため、表示装置の製造歩
留まりを向上させることが可能となり、リーク電流もほ
とんど存在しないことから、低消費電力化を図ることも
可能となる。

【００５９】さらに、機械的圧電スイッチからなるスイ
ッチング素子を表示画素電極と直列及び並列に２つ以上
接続することにより、表示装置の信頼性や製造歩留まり
の向上を図ることが可能となる。

【００６０】このように、本発明によれば、良好なオフ
特性を示すスイッチング素子を有しているため、高輝
度、高コントラスト比、低消費電力で、かつ製造歩留ま
りに良好な表示装置を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本実施の形態１におけるＥＬ表示装置
の表示画素電極部分を示した平面図である。

【図２】図２は、本実施の形態１におけるＥＬ表示装置
の表示画素電極部分を示した断面図である。

【図３】図３は、本実施の形態１におけるＥＬ表示装置
の等価回路図である。

【図４】図４は、本実施の形態１における液晶表示装置
の表示画素電極部分を示した平面図である。

【図５】図５は、本実施の形態１における液晶表示装置
の表示画素電極部分を示した断面図である。

【図６】図６は、本実施の形態１における液晶表示装置
の等価回路図である。

【図７】図７は、本実施の形態３におけるＦＥＤの表示
画素電極部分を示した断面図である。

【図８】図８は、直列に２つのスイッチング素子が接続
されている組が２つ並列に表示画素電極に接続された場
合の例を示した液晶表示装置の等価回路図である。

【符号の説明】

１０１基板１０２絶縁層１０３下部電極１０４駆動電極１０５導電層１０６下部電極１０７圧電素子１０８可動電極１０９オーバーコート１１０絶縁層１１１ＥＬ層１１２絶縁層１１３上部電極１１４アドレス電極１１５セレクト電極１１６圧電素子１１７可動電極１１８蓄積容量１１９絶縁層２０１基板２０２絶縁層２０３画素電極２０４アドレス電極２０５導電層２０６セレクト電極２０７圧電素子２０８可動電極２０９オーバーコート２１０絶縁層２１１配向膜２１２基板２１３対向電極２１４配向膜２１５液晶２１６蓄積容量電極２１７蓄積容量３０１基板３０２絶縁層３０３下部電極３０４アドレス電極３０５導電層３０６セレクト電極３０７圧電素子３０８可動電極３０９オーバーコート３１０半導体層３１１絶縁層３１２上部電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に互いに平行に配列された複数の
行電極と、該行電極と直交する方向に配列された複数の
列電極と、該行電極と列電極との各交点の近傍に配置さ
れた複数の表示画素電極と、該行電極及び列電極と該表
示画素電極との間に接続され、該表示画素電極を選択的
に表示させるスイッチング素子とを有する表示装置にお
いて、前記スイッチング素子は、電圧で動作制御されるととも
に、該電圧オフ時には空間的に前記表示画素電極との接
続を断つ機械的圧電スイッチであることを特徴とする表
示装置。
【請求項２】前記スイッチング素子は、前記表示画素
電極と直列及び並列に２つ以上接続されていることを特
徴とする請求項１に記載の表示装置。