表示装置
【課題】製造が容易なスイッチング素子およびそれを備える表示装置を提供する。
【解決手段】本発明による表示装置は、マトリクス状に配列された複数の画素と、前記複数の画素毎に設けられたスイッチング素子であって、互いの間に放電電流が流れるように間隔をおいて設けられた第１電極および第２電極と、前記第１電極および前記第２電極の少なくとも一方との電位差が可変であり、且つ、該電位差を変化させることによって前記第１電極と前記第２電極との間を流れる放電電流の大きさを制御するように構成された第３電極とを有するスイッチング素子と、前記スイッチング素子の前記第１電極および前記第２電極の一方に電気的に接続された走査配線と、前記スイッチング素子の前記第３電極に電気的に接続された信号配線と、前記スイッチング素子の前記第１電極および前記第２電極の他方に電気的に接続された画素電極と、前記画素電極に対向する対向電極と、前記画素電極と前記対向電極との間に設けられた表示媒体層と、を有する。
【解決手段】本発明による表示装置は、マトリクス状に配列された複数の画素と、前記複数の画素毎に設けられたスイッチング素子であって、互いの間に放電電流が流れるように間隔をおいて設けられた第１電極および第２電極と、前記第１電極および前記第２電極の少なくとも一方との電位差が可変であり、且つ、該電位差を変化させることによって前記第１電極と前記第２電極との間を流れる放電電流の大きさを制御するように構成された第３電極とを有するスイッチング素子と、前記スイッチング素子の前記第１電極および前記第２電極の一方に電気的に接続された走査配線と、前記スイッチング素子の前記第３電極に電気的に接続された信号配線と、前記スイッチング素子の前記第１電極および前記第２電極の他方に電気的に接続された画素電極と、前記画素電極に対向する対向電極と、前記画素電極と前記対向電極との間に設けられた表示媒体層と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチング素子およびそれを備える表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像表示装置は、コンピュータやテレビジョンなどの表示部として、現在広く用いられている。画像表示装置の代表例としては、例えば、陰極線管（CRT；cathode ray tube）ディスプレイや液晶ディスプレイあるいは有機蛍光（EL；electro luminescence）ディスプレイが知られている。
【０００３】
近年では、従来非常に広く用いられてきたＣＲＴディスプレイにかわり、液晶ディスプレイや有機ELディスプレイなどのフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）が幅広く利用されるようになってきている。その理由は、ＦＰＤが軽量・薄型であるため携帯性や省スペース性に優れるからである。
【０００４】
ＦＰＤの基幹部品としては、これまで、アクティブマトリクス駆動を実現するスイッチング素子として薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が広く用いられてきており、アクティブマトリクス駆動を実現するアクティブマトリクス基板としてＴＦＴ基板が広く用いられてきた。
【０００５】
ＴＦＴ基板は、微小なＴＦＴが基板上に多数配列されたものである。典型的にはマトリクス状に配列されたＴＦＴは、ゲート電極、ソース電極およびドレイン電極を備え、ゲート電極およびソース電極にそれぞれゲート信号およびアドレス信号を供給することによって、ＴＦＴを線順次走査し、画像の２次元情報を正確に表現する。
【０００６】
ＴＦＴ基板は、絶縁性基板上に、半導体膜や絶縁膜あるいは導体膜などをプラズマ励起化学蒸着装置、スパッタリング装置、ドライエッチング装置等の真空装置を用いて堆積・パターニングすることによって製造される。ＴＦＴ基板は、このように複雑で多くの製造工程を経て製造されるので、高価である。特に、大型の基板を作製するためには、大型の真空装置が必要とされるが、上述の真空装置は高価であり、特に大型の真空装置は非常に高価であるため、製造コストがさらに高くなる。
【０００７】
ここで、大型の基板とは、主に対角２０インチ以上の大きさの基板を指すものとし、このような大型の基板を備えるディスプレイを大型のディスプレイとよぶ。近年、大型（対角２０インチ以上）且つ薄型のテレビジョンを実現するために、大型のＦＰＤの開発が望まれている。
【０００８】
このように高価で大型化が困難なＴＦＴ基板に代わるものとして、ブザクらは、特許文献１において、放電プラズマスイッチを利用するアドレス装置を提案している。
【０００９】
図２０を参照しながら、特許文献１に開示されているアドレス装置７００について簡単に説明する。図２０は、アドレス装置７００を模式的に示す斜視図であり、図２０中の参照符号７０１は、放電が発生している様子を模式的に示している。アドレス装置７００は、第１基板および第２基板（いずれも不図示）と、第１基板と第２基板との間に設けられた誘電体層４４とを有する。
【００１０】
第２基板は、互いに平行なストライプ状の複数の溝を有し、溝の各々と誘電体層４４とによって、密封されたプラズマチャネル（放電チャネル）が規定される。このプラズマチャネル内には放電によりイオン化可能なガスが封入されており、溝の底部には１対の放電発生用電極４１および４２が設けられている。一対の電極の一方をアノード（Ａ）、他方をカソード（Ｋ）として、プラズマチャネルに封入されたガスに電圧を印加し、ガスをイオン化させて放電プラズマを発生させる。プラズマ放電を発生させ、プラズマチャネル内のガスをイオン化することを、プラズマチャネルを「活性化」するということもある。
【００１１】
一方、第１基板の誘電体層４４に対向する表面には、互いに平行なストライプ状の複数の透明電極４９が設けられている。ストライプ状の透明電極４９は、第２基板に設けられたストライプ状の溝(すなわち、プラズマチャネル)と交差するように配列されており、それぞれの交差部がマトリクス状に配列された個々のアドレス領域を規定する。
【００１２】
このアドレス装置においては、例えば、プラズマチャネルが行走査単位となり、透明電極４９が列駆動単位となる。選択的なプラズマ放電により、それぞれのプラズマチャネルを逐次活性化し、１行毎の線順次走査を実行する。これに同期して、列駆動単位である透明電極４９のそれぞれに駆動信号を印加する。プラズマ放電によりプラズマチャネルを活性化すると、プラズマチャネル内がほぼ一様にアノード電位となり、各アドレス領域の誘電体層４４の一端が誘電体層表面４４’を介してアノード電位に接続される。このようにして、プラズマチャネルは、いわゆるプラズマスイッチを構成する。スイッチが導通した時点に同期して駆動信号が各アドレス領域の誘電体層４４の他端に印加され、誘電体層４４に電位差相当の電荷が蓄積される。印加された駆動信号はプラズマスイッチが非導通状態になった後にも保持され、いわゆるサンプルホールドが行われる。
【特許文献１】特開平９−１２０２７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上述のように放電プラズマスイッチを利用するアドレス装置７００は、ＴＦＴ基板に比べて大型化が容易であり、製造コストが安いものの、以下のような問題を有している。
【００１４】
このアドレス装置７００においては、上述したように、プラズマ放電によりプラズマチャネルを活性化するとプラズマチャネル内がほぼ一様にアノード電位となることを利用してスイッチングを行っているが、実際には、プラズマに起因するシース電圧が存在するので、誘電体層表面４４’の電位はアノード電位と同じにはならない。
【００１５】
そのため、誘電体層表面４４’の電位とアノード電位との差に相当する電圧を、透明電極４９に印加される駆動信号の電圧にバイアスとして加える必要がある。このバイアス電圧は、放電電極４１および４２やプラズマチャネルの形状に依存して変化するので、アドレス装置ごとに個々にバイアス電圧設定を行わなければならない。さらに、１つのアドレス装置において場所ごとに放電電極４１および４２やプラズマチャネルの形状などにばらつきが大きい場合には、１つのアドレス装置において場所ごとにバイアス電圧を変化させる必要がある。
【００１６】
また、このアドレス装置７００においては、誘電体層表面４４’に電荷を蓄積することによって、データの書き込み・蓄積を行うが、プラズマチャネル内において発生するプラズマは放電発生用電極４１および４２を中心に不均一に分布しているので、誘電体層表面４４’に蓄積される電荷も不均一に分布する。そのため、個々のアドレス領域に蓄積されるデータ（すなわち電荷）は、そのアドレス領域内において不均一になり、このアドレス装置７００を表示装置として用いる場合には、各アドレス領域に対応する画素領域のそれぞれにおいて、表示が不均一になる。
【００１７】
さらに、このアドレス装置７００においては、プラズマチャネル内に発生するプラズマの荷電粒子を用いてデータの書き込み・蓄積を行うが、プラズマチャネル内に封入された放電ガスの種類や圧力によっては、アノード電位が０Ｖとなった後も荷電粒子がプラズマチャネル内に比較的長時間残存することがあり、この荷電粒子の残存によってデータの書き込み・蓄積に悪影響が及ぼされることがある。
【００１８】
荷電粒子の残存時間は放電ガスの種類および封入圧力に依存するので、スイッチング速度を速くするためには、放電ガスの種類および封入圧力を最適化する必要があり、最適化がなされていない場合には、遅いスイッチング速度しか実現されないことがある。また、速いスイッチング速度が実現されるような放電ガスを用いた場合にも、放電電圧が高くなってしまうなどの問題が生じることもある。
【００１９】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、製造が容易なスイッチング素子およびそれを備える表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明によるスイッチング素子は、互いの間に放電電流が流れるように間隔をおいて設けられた第１電極および第２電極と、前記第１電極および前記第２電極の少なくとも一方との電位差が可変であり、且つ、該電位差を変化させることによって前記第１電極と前記第２電極との間を流れる放電電流の大きさを制御するように構成された第３電極とを有し、そのことによって上記目的が達成される。
【００２１】
あるいは、本発明によるスイッチング素子は、互いの間で放電を発生させる第１電極および第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間での放電を制御する第３電極とを有し、そのことによって上記目的が達成される。
【００２２】
前記第１電極および前記第２電極の一方から他方に流れる放電電流の大きさが、前記第３電極の電位に応じて制御される構成を有することが好ましい。
【００２３】
前記第１電極と前記第２電極との間と、前記第１電極および前記第２電極の一方と前記第３電極との間とに放電ガスを備え、前記放電ガスの圧力は、前記第１電極と前記第２電極との間における放電開始電圧よりも、前記第１電極および前記第２電極の前記一方と前記第３電極との間における放電開始電圧が高くなるように設定されていることが好ましい。
【００２４】
あるいは、本発明によるスイッチング素子は、互いの間に放電電流が流れるように間隔をおいて設けられた第１電極および第２電極と、前記第１電極および前記第２電極の少なくとも一方との電位差が可変であり、且つ、該電位差を変化させることによって前記第１電極と前記第２電極との間を流れる放電電流の大きさを制御するように構成された第３電極とを有し、前記第１電極と前記第２電極との間と、前記第１電極および前記第２電極の一方と前記第３電極との間とに放電ガスを備え、前記放電ガスの圧力は、前記第１電極と前記第２電極との間における放電開始電圧よりも、前記第１電極および前記第２電極の前記一方と前記第３電極との間における放電開始電圧が高くなるように設定されており、そのことによって上記目的が達成される。
【００２５】
あるいは、本発明によるスイッチング素子は、互いの間に放電電流が流れるように間隔をおいて設けられた第１電極および第２電極と、前記第１電極および前記第２電極の少なくとも一方との電位差が可変であるように構成された第３電極とを有し、前記第１電極と前記第２電極との間と、前記第１電極および前記第２電極の一方と前記第３電極との間とに放電ガスを備え、前記第３電極は、前記第１電極と前記第２電極との間に発生する放電に起因した等電位面の分布を変化させる構成を有し、そのことによって上記目的が達成される。
【００２６】
前記放電ガスの圧力は、前記第１電極と前記第２電極との間における放電開始電圧よりも、前記第１電極および前記第２電極の前記一方と前記第３電極との間における放電開始電圧が高くなるように設定されていることが好ましい。
【００２７】
前記第３電極は、前記第１電極と前記第２電極との間に設けられていることが好ましい。
【００２８】
前記第３電極は、前記第１電極と前記第２電極との間に位置しないように設けられていてもよい。
【００２９】
前記第１電極と、前記第２電極と、前記第３電極とが同一平面上に設けられていることが好ましい。
【００３０】
前記第３電極は、前記第１電極および前記第２電極とは異なる平面上に位置するように設けられていてもよい。
【００３１】
前記第１電極と前記第２電極とは互いに対向するように設けられており、前記第３電極は、前記第１電極と前記第２電極との間に設けられていてもよい。
【００３２】
前記第１電極および前記第２電極の一方に電気的に接続された配線と前記第３電極に電気的に接続された配線とを含む複数の配線をさらに有し、前記複数の配線のうちの少なくとも一つは、前記第１電極、前記第２電極および前記第３電極によって規定される平面に対して平行でないように配置されていてもよい。
【００３３】
本発明による表示装置は、マトリクス状に配列された複数の画素と、前記複数の画素毎に設けられ、上記の構成を有するスイッチング素子と、前記スイッチング素子の前記第１電極および前記第２電極の一方に電気的に接続された走査配線と、前記スイッチング素子の前記第３電極に電気的に接続された信号配線と、前記スイッチング素子の前記第１電極および前記第２電極の他方に電気的に接続された画素電極と、前記画素電極に対向する対向電極と、前記画素電極と前記対向電極との間に設けられた表示媒体層とを有し、そのことによって上記目的が達成される。
【００３４】
本発明による他の表示装置は、マトリクス状に配列された複数の画素と、前記複数の画素毎に設けられ、上記の構成を有するスイッチング素子と、前記スイッチング素子の前記第３電極に電気的に接続された走査配線と、前記スイッチング素子の前記第１電極および前記第２電極の一方に電気的に接続された信号配線と、前記スイッチング素子の前記第１電極および前記第２電極の他方に電気的に接続された画素電極と、前記画素電極に対向する対向電極と、前記画素電極と前記対向電極との間に設けられた表示媒体層とを有し、そのことによって上記目的が達成される。
【００３５】
前記表示媒体層は液晶層である構成としてもよい。
【００３６】
前記表示媒体層は有機エレクトロルミネッセンス材料層である構成としてもよい。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によると、製造が容易なスイッチング素子が提供される。本発明によるスイッチング素子は、各種電子デバイスに好適に用いることができ、特に表示装置に好適に用いることができる。そのため、表示装置の大型化および製造コストの低減が容易に実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
まず、本発明によるスイッチング素子の基本的な構成とその作用・効果を説明する。
【００３９】
本発明によるスイッチング素子は、互いの間で放電を発生させる第１電極および第２電極と、これらの間での放電を制御する第３電極とを有する。
【００４０】
第１電極と第２電極との間に所定の電位差が与えられると、これらの間で放電が発生し、これらの間に放電電流が流れる。この放電は、第３電極によって制御されるので、第１電極と第２電極とが導通している状態（これらの間に放電電流が流れている状態）と、導通していない状態（これらの間に放電電流が流れていない状態）とを切り替えることができる。典型的には、第３電極の電位に応じて、放電電流の大きさが制御される。
【００４１】
第１電極および第２電極の一方は、被スイッチング部に電気的に接続され、本発明によるスイッチング素子は、この被スイッチング部への電荷や電流の供給を制御するスイッチング素子として機能する。
【００４２】
本発明によるスイッチング素子は、上述の構成を有しているので、第１電極、第２電極および第３電極のそれぞれを別々のプロセスを用いて形成する必要がなく、スイッチング素子の製造を簡略化することができる。また、上述したように、放電を制御することによってスイッチングを行うので、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）のようにオフ電流が発生することがない。さらに、第１電極、第２電極および第３電極が、絶縁膜を介して互いに重畳しない構成とすることができ、重畳した部分に形成される容量に起因する電気信号の遅延やなまりの発生を防止することができる。そのため、スイッチング素子を備えたアドレス装置や表示装置の大型化が容易に実現される。
【００４３】
なお、上述した「放電」とは、電極間に電圧を印加することによってガスが充満している空間に生ずる絶縁破壊現象であり、放電発生後はこの空間には正イオンと電子とがほぼ等量存在するプラズマ状態が現れる。そして、「放電電流」とは、そのようなプラズマ状態（放電状態）において、正電荷をもつ正イオンおよび負電荷をもつ電子がキャリアとしての役割を果たす電流のことである。
【００４４】
以下、放電現象（プラズマ現象）をより詳しく説明する。
【００４５】
ガスが充満している空間の電界値（通常、電界値／ガス圧力という値が用いられる）が大きくなり、空間に存在する電子が加速されてガス原子（分子）に衝突することによって正イオンと電子とが生じる現象と、空間に存在する正イオンが負電位側の電極（カソード電極）表面に衝突して２次電子が発生する現象とが組合わされることによって、正イオンと電子とが生成され、それぞれの粒子は空間に存在する電界によって互いに逆方向に移動する。粒子の移動（電流のキャリアの移動）の形態としては、このような電界によるドリフト現象の他、粒子の不均一分布に起因する拡散現象も存在する。
【００４６】
上述したような放電電流の流れ方は、同じように空間に電流を流す真空管や電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ）とは異なる機構である。真空管では、熱せられたフィラメントから放出された電子が電流のキャリアとなる。また、ＦＥＤでは、鋭利なカソード電極から電界放出を利用して引き出された電子が電流のキャリアとなる。
【００４７】
真空管やＦＥＤと比較して、放電（プラズマ）が異なる点は他にもあり、その例として、電流が流れる空間に存在する電気力線や等電位面の分布の様子が挙げられる。真空管やＦＥＤでは、電子流の引き出し用電極近傍を除いてはカソード電極とアノード電極（正電位側の電極）との間を電気力線はほぼ直線状に存在する必要があり、そのような電気力線に沿って電子が移動する。従って、カソード電極およびアノード電極は基本的には互いに対向するように設けられている必要がある。また、等電位面は、カソード電極とアノード電極との間の空間にほぼ等間隔で存在している。
【００４８】
これに対して、放電（プラズマ）の場合は、電気力線はカソード電極とアノード電極との間を結ぶものの、その形状が直線状である必要はなく、例えばアーチ状（後述する図１などを参照）であってもよい。また、等電位面はカソード近傍に偏って多く、すなわち、等電位面の間隔がカソード近傍で短く、その部分で電位勾配が急で電界が強いという放電特有の分布となる。
【００４９】
放電（プラズマ）の場合には、上述したような独特の電位構造が形成されるので、逆に言うと、そのような電位構造が維持できなければ放電は発生しない。このような放電現象の特性を利用すると、外部からの外乱電位の印加によって放電を制御することが可能になる。なお、真空管やＦＥＤでは、電極間の電位構造が多少変化しても電流は依然として流れる。
【００５０】
また、放電（プラズマ）状態では、正電荷をもつ正イオンと負電荷をもつ電子とが等量存在するので、巨視的に見た場合には電気的に中性の状態となっている。つまり、電気的に安定な状態が実現されている。これに対して、真空管やＦＥＤでは、電子のみが存在するので、適切に電子の流れを制御しないと電子同士の負電荷が反発し合って電子流が膨張してしまう。つまり、真空管やＦＥＤでは、電子が流れている状態は、電気的に不安定な状態であり、電流を十分に得るためには、高電圧で電子を加速する必要が生じてしまう。
【００５１】
以下、図面を参照しながら本発明による実施形態を説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
【００５２】
（実施形態１）
まず、図１（ａ）および（ｂ）を参照しながら本発明による実施形態１のスイッチング素子１００を説明する。図１（ａ）は、スイッチング素子１００を模式的に示す斜視図であり、図１（ｂ）は、スイッチング素子１００を模式的に示す断面図である。
【００５３】
スイッチング素子１００は、互いの間で放電を発生させる第１電極（第１放電発生用電極）１および第２電極（第２放電発生用電極）２と、放電を制御する第３電極（放電制御用電極）３とを有する。なお、図１（ａ）および（ｂ）において参照符号１０１は、第１電極１と第２電極２との間で放電が発生している様子を模式的に示している。
【００５４】
第１電極１と第２電極２とは、これらの間で放電電流が流れるように間隔をおいて設けられており、第３電極３は、第１電極１と第２電極との間に設けられている。本実施形態においては、第１電極１、第２電極２および第３電極３は、絶縁性表面を有する基板（不図示）上に形成されている。
【００５５】
スイッチング素子１００は、さらに、第１電極１と第２電極２との間に放電ガス（不図示）を備えている。放電ガスは、基板上に形成されたガス封入構造（不図示）の内部に封入されている。
【００５６】
上述の構成を有するスイッチング素子１００は、例えば、以下のようにして製造される。
【００５７】
まず、基板上に、第１電極１、第２電極２および第３電極３を形成する。ここでは、基板として、厚さ３ｍｍのソーダガラスからなるガラス基板を用いる。勿論、基板の材質や厚さはこれに限定されず、スイッチング素子１００の製造プロセスに耐え得る基板であればよい。スイッチング素子１００の用途によっては、透明性を有する基板を用いる。例えば、バックライトからの光を表示に用いる透過型液晶表示装置や透過反射両用型液晶表示装置に用いる場合には、透明性を有する基板を用いる。反射型液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置に用いる場合には、金属や樹脂等の材料からなる不透明性の基板であってもよい。
【００５８】
また、ここでは、電極の材料としてニッケルを用い、スクリーン印刷法によって第１電極１、第２電極２および第３電極３を形成する。まず、ニッケル粉末やバインダー材料などを含んで構成されるニッケルペーストを、所定のパターンを有するスクリーン版のメッシュ部を通過させて基板上に塗布する。次に、基板上に塗布されたニッケルペーストを約３００℃で乾燥・固化させる。その後、約６００℃で焼成を行うことによって導電性が得られる。本実施形態においては、第１電極１、第２電極２および第３電極３は、横方向に沿ってこの順で、約４０μｍの間隔で形成されており、それぞれの電極の寸法は、以下の通りである。
第１電極１：縦約５０μｍ×横約５０μｍ、厚さ約１５μｍ
第２電極２：縦約８０μｍ×横約５０μｍ、厚さ約１５μｍ
第３電極３：縦約１００μｍ×横約５０μｍ、厚さ約１５μｍ
【００５９】
上述の電極の材料としては、ニッケルに限定されず、導電性があり、適当な２次電子放出係数をもつ金属を用いることができ、銀やアルミニウムなどを用いてもよい。また、電極の形成方法もスクリーン印刷法に限定されず、サンドブラスト法や感光性ペースト法などを用いて厚さ１μｍ以上の厚膜として形成してもよい。さらに、スパッタ法や電子ビーム蒸着法を用いて厚さ１μｍ以下の薄膜を形成し、ドライエッチングまたはウエットエッチングプロセスによって所定の電極パターン（形状）に形成してもよい。本実施形態のようにスクリーン印刷法を用いると、簡便に電極の形成を実行することができ、基板上に多数のスイッチング素子が形成された装置の大型化が容易に実現される。
【００６０】
さらに、上述のようにして形成された電極の表面に、六ホウ化ランタンや六ホウ化ガドリニウムあるいは酸化マグネシウムなどの、２次電子放出係数が高く、高い耐スパッタ性を有する材料からなる被覆膜を形成してもよい。このような被覆膜は、例えば、電着法やスパッタ法あるいは電子ビーム蒸着法などを用いて形成することができる。
【００６１】
次に、上述のようにして電極が形成された基板上に、ガス封入構造を形成する。まず、第１電極１、第２電極２および第３電極３を取り囲むように、ガラスを主成分とするフリット材を塗布する。続いて、ガス封入構造の高さを規定するスペーサ（高さ約３００μｍ）と、ガラス板とを所定の位置に配置し、約６００℃で焼成することによって、電極が形成された基板と、ガラス板とがフリット材によって接着されたガス封入構造が形成される。その後、ガス封入構造の内部を真空引きし、放電ガスとしてのヘリウムを約３００Ｔｏｒｒ（約４０ｋＰａ）の圧力で封入・封止する。基板上にスイッチング素子を複数個形成する場合には、それらを取り囲むようにガス封入構造を形成すればよい。また、放電ガスとしては、ヘリウムに限定されず、電極が腐食されたり、電極に付着したりすることがないガスであればよい。ヘリウム、アルゴン、ネオン、キセノンなどの希ガスや、これらの混合物を用いると、比較的低い電圧で放電を発生させることができる。
【００６２】
以下、上述のようにして形成された本実施形態のスイッチング素子１００の特性と動作原理を説明する。
【００６３】
スイッチング素子１００を用いて被スイッチング部４を駆動する場合、例えば、図１に示すように、第１電極１と、放電発生電圧Ｖｇｅｎを供給する電源６とを電気的に接続し、第３電極３と、放電制御電圧Ｖｃｏｎを供給する電源７とを電気的に接続し、第２電極２と被スイッチング部４とを電気的に接続する。被スイッチング部４が等価的に容量である場合、例えば、一対の電極（画素電極および対向電極）とこれらの間に挟持された液晶層とからなる液晶容量である場合には、スイッチング素子１００がオンとされると、被スイッチング部４に電荷が蓄積される。また、被スイッチング部４が等価的に抵抗である場合、例えば有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子である場合には、スイッチング素子１００がオンとされると、被スイッチング部４に電流が流れる。
【００６４】
本実施形態のスイッチング素子１００の特性を図２（ａ）および（ｂ）を参照しながら説明する。図２（ａ）および（ｂ）は、第１電極１に印加する放電発生電圧Ｖｇｅｎおよび第３電極３に印加する放電制御電圧Ｖｃｏｎの一方を一定とし、他方を変化させたときの、被スイッチング部４に供給される電流Ｉの変化を示すグラフである。なお、ここでは、被スイッチング部４を短絡させてスイッチング素子１００の特性を測定している。また、図２（ａ）および（ｂ）においては、縦軸および横軸に、放電発生電圧Ｖｇｅｎ、放電制御電圧Ｖｃｏｎおよび電流Ｉの正負を逆転させた−Ｖｇｅｎ、−Ｖｃｏｎおよび−Ｉを示している。
【００６５】
図２（ａ）に示すように、第１電極１に印加する放電発生電圧Ｖｇｅｎを一定（Ｖｇｅｎ＝−２５０ＶまたはＶｇｅｎ＝−３００Ｖ）とし、第３電極３に印加する放電制御電圧Ｖｃｏｎを変化させると、被スイッチング部４に供給される電流Ｉの大きさがゼロから所定の大きさまで変化する。
【００６６】
また、図２（ｂ）に示すように、第３電極３に印加する放電制御電圧Ｖｃｏｎを一定（Ｖｃｏｎ＝０ＶまたはＶｃｏｎ＝−２０Ｖ）とし、第１電極１に印加する放電発生電圧Ｖｇｅｎを変化させると、被スイッチング部４に供給される電流Ｉの大きさがゼロから所定の大きさまで変化する。
【００６７】
このように、本発明によるスイッチング素子１００においては、被スイッチング部４に供給される電流Ｉの大きさを制御することができる。これは、第１電極１、第２電極２および第３電極３のそれぞれの電位の相対的な高低関係によって、第１電極１と第２電極２との間に流れる放電電流の大きさが変化するためである。以下、図３（ａ）〜（ｃ）を参照しながらさらに詳しく説明する。図３（ａ）〜（ｃ）は、スイッチング素子１００において、電極間の電位差に応じて発生する電気力線（電界）Ｅを模式的に示す図である。
【００６８】
まず、第３電極３の電位Ｖ３が、第１電極１の電位Ｖ１と第２電極２の電位Ｖ２との間にあって、第２電極２の電位Ｖ２よりも十分に低いとき（Ｖ２＞Ｖ３＞Ｖ１であるとき）には、図３（ａ）に示すように、電気力線Ｅは、第１電極１と第２電極２との間に主に存在する。従って、このような電位になるようにそれぞれの電極に電圧を印加したときには、第１電極１と第２電極２との間で放電が発生し、これらの間に放電電流が流れる。
【００６９】
また、第３電極３の電位Ｖ３が、第１電極１の電位Ｖ１と第２電極２の電位Ｖ２との間になく、第２電極２の電位Ｖ２よりも十分に高いとき（Ｖ３＞Ｖ２＞Ｖ１であるとき）には、図３（ｂ）に示すように、電気力線Ｅは、第１電極１と第３電極３との間に主に存在し、第１電極１と第２電極２との間には存在しない。従って、このような電位になるようにそれぞれの電極に電圧を印加したときには、第１電極１と第２電極２との間で放電が発生せず、これらの間には放電電流が流れない。
【００７０】
そして、第３電極３の電位Ｖ３が、第２電極２の電位Ｖ２の近傍であるときには、図３（ｃ）に示すように、電気力線Ｅは、第１電極１と第２電極２との間に存在するものの、図３（ａ）に示した場合よりもその数は少なく、第３電極３の電位Ｖ３に応じて増減する。従って、第１電極１と第２電極２との間では放電は発生するが、強い放電ではなく、放電電流の大きさは、第３電極３の電位Ｖ３に応じて変化する。
【００７１】
上述したように、本発明によるスイッチング素子１００においては、第１電極１に印加される放電発生電圧Ｖｇｅｎおよび第３電極３に印加される放電制御電圧Ｖｃｏｎの一方の大きさを一定とし、他方の大きさを変化させることによって、第１電極１と第２電極２との間に流れる放電電流の大きさを変化させることができ、そのことによって、被スイッチング部４に供給される電流Ｉの大きさを制御することができる。すなわち、本発明によるスイッチング素子１００は、プラズマ放電部をチャネルとした３端子能動素子（トランジスタ）であるとも言える。
【００７２】
以下、第１電極１、第２電極２および第３電極３の配置について説明する。
【００７３】
図４に示すように、第３電極３を、第１電極１および第２電極２間に所定の電位差を与えたときに電気力線Ｅが存在する位置に設けることによって、第１電極１と第２電極２との間で発生する放電を制御することができる。
【００７４】
さらに、図１に示したように、第３電極３が、第１電極１と第２電極２との間に設けられていると、第１電極１および第２電極２間の放電経路上に第３電極３が存在するので、放電の制御（放電電流の大きさの制御）が容易となり、第３電極３に印加する放電制御電圧Ｖｃｏｎとして比較的低い電圧を印加することによって放電電流の大きさを制御することができる。
【００７５】
また、図１（ａ）および（ｂ）に示したように、第１電極１と第２電極２と第３電極３とが同一平面上に設けられている構成を採用すると、同一の基板上に同一のプロセスでこれらの電極を形成することができる。従って、これらの電極を同一のマスクや同一のスクリーン板を用いて同時に形成することができ、スイッチング素子１００の製造を簡略化することができる。
【００７６】
勿論、第１電極１、第２電極２および第３電極３は、同一の平面上に設けられていなくてもよいし、それぞれが別々の支持体（例えば基板）上に設けられていてもよい。第１電極１と第２電極２とが、これらの間で放電が発生するように設けられており、第３電極３がこの放電を制御できる位置に設けられてさえいれば、スイッチング素子として機能する。
【００７７】
また、本実施形態のスイッチング素子１００は、第１電極１と第２電極２との間に放電ガスを備えている。この放電ガスの圧力は、第１電極１と第２電極２との間における放電開始電圧よりも、第１電極１と第３電極３との間における放電開始電圧が高くなるように設定されていることが好ましい。放電開始電圧とは、所定の条件下において放電が発生する電圧の最小値である。この理由を図５を参照しながら説明する。図５は、スイッチング素子１００における放電開始電圧の圧力依存性を示す図であり、図中の実線１０３は第１電極１と第２電極２との間（電極間距離は約１３０μｍ）における放電開始電圧を示し、実線１０４は第１電極１と第３電極との間（電極間距離は約４０μｍ）における放電開始電圧を示している。
【００７８】
放電ガスの圧力が、例えば、図５に示す破線で囲まれた領域１０２に対応するように設定されていると、第１電極１と第２電極２との間では放電が発生するが、第１電極１と第３電極３との間では放電が発生しない。従って、第１電極１と第３電極３との間に放電電流が流れることがなく、第１電極１と第２電極２との間での放電を制御するために消費する電力をほとんどゼロとすることができる。そのため、放電ガスの圧力が上述のように設定されたスイッチング素子１００は、低消費電力性に優れている。勿論、図５中に例示した領域１０２に限定されず、第１電極１と第２電極２との間における放電開始電圧よりも、第１電極１と第３電極３との間における放電開始電圧が高くなるように、放電ガスの圧力を設定することによって、低消費電力性に優れたスイッチング素子が得られる。
【００７９】
なお、本実施形態においては、放電ガスとしてヘリウムを備えているスイッチング素子１００について説明したが、放電ガスとして大気（窒素および酸素）を大気圧で用いてもよい。大気を大気圧で利用する場合には、ガス封入構造を形成する工程および放電ガスを封入する工程を省略することができ、製造コストを下げることができる。
【００８０】
上記の説明では、スイッチング素子１００の動作原理を、第１電極１、第２電極２および第３電極３のそれぞれの電位の相対的な高低関係と、これらの間に発生する電気力線とを用いて説明した。ここで、図６（ａ）〜（ｆ）を参照しながら、スイッチング素子１００の動作原理を別の観点から説明する。なお、以下では、第１電極１および第２電極２には、第２電極２の電位Ｖ２が第１電極１の電位Ｖ１よりも十分に高くなる（Ｖ２＞＞Ｖ１）ように電圧が印加されているものとして説明する。
【００８１】
第３電極３が存在しない場合には、放電が発生すると、図６（ａ）に示すように、負電位側の電極（第１電極１）近傍で等電位面ＥＱが集中した（等電位面の間隔が狭い）強い電界が発生する一方、その他の部分では弱い電界が発生し、放電空間には安定な電位構造が形成される。
【００８２】
一方、第３電極３が存在する場合には、第３電極３に与えられる電位に応じて、放電空間の電位構造（放電空間の等電位面ＥＱの分布）は図６（ｂ）〜（ｆ）に示すように変化する。
【００８３】
まず、第３電極３の電位Ｖ３が第２電極２の電位Ｖ２よりも高い（Ｖ３＞Ｖ２＞＞Ｖ１）と、図６（ｂ）に示したように、放電空間の電位構造が第３電極３の電位Ｖ３によって著しく乱されるので、放電経路に沿って放電維持に好ましい電位構造が存在せず、そのため、放電電流は流れない。
【００８４】
第３電極３の電位Ｖ３が第２電極２の電位Ｖ２とほぼ同じである（Ｖ３＝Ｖ２＞＞Ｖ１）と、図６（ｃ）に示したように、放電空間の電位構造は第３電極３の電位Ｖ３によって若干乱され、等電位面ＥＱが主に第１電極１と第３電極３との間に存在するような電位構造が形成される。そのため、放電電流は流れるものの、その大きさは図６（ａ）に示した場合に比べて小さい。
【００８５】
第３電極３の電位Ｖ３が第１電極１の電位Ｖ１と第２電極２の電位Ｖ２との間にあり、第２電極２の電位Ｖ２よりも少し低い（Ｖ２＞Ｖ３＞＞Ｖ１）と、図６（ｄ）に示したように、放電空間の電位構造は、図６（ａ）に示した場合（第３電極３が存在しない場合）に近い安定な電位構造であり、放電経路１０１が太く確保されるので、放電電流がもっとも大きく流れる。
【００８６】
第３電極３の電位が第１電極１の電位Ｖ１と第２電極２の電位Ｖ２との間にあり、第２電極２の電位Ｖ２よりも十分低い（Ｖ２＞＞Ｖ３＞＞Ｖ１）と、図６（ｅ）に示したように、放電空間の電位構造は第３電極３の電位Ｖ３によって若干乱されるので、放電経路１０１が第３電極３から離れて細くなり放電電流が減少する。第３電極３の電位Ｖ３をさらに低くすると、図６（ｆ）に示したように、放電空間の電位構造は第３電極３の電位Ｖ３によって著しく乱されるので、放電経路に沿って放電維持に好ましい電位構造が存在せず、ぞのため、放電電流が流れない。
【００８７】
上述したように、スイッチング素子１００が有する第３電極３は、第１電極１と第２電極２との間に発生する放電の電位構造を乱す機能、すなわち、第１電極１と第２電極２との間に発生する放電に起因した等電位面ＥＱの分布を変化させる機能を有しており、そのことによって、第１電極１と第２電極２との間での放電を制御することが可能になる。
【００８８】
スイッチング素子１００の素子特性を図７に示す。図７は、図２（ａ）において横軸に示した放電制御電圧Ｖｃｏｍをより大きな値まで示したものに相当する。また、図７においては、図６（ｂ）〜（ｆ）の状態に相当する点を参照符号（ｂ）〜（ｆ）を用いて示している。
【００８９】
図７に示したように、スイッチング素子１００は、図６（ｂ）および（ｆ）に示した状態をオフ状態、図６（ｃ）、（ｄ）および（ｅ）に示した状態をオン状態として機能する。
【００９０】
第３電極３の大きさや配置は、必要とされる素子特性に応じて選択される。第１電極１と第２電極２との間に発生する放電の電位構造を乱すために必要な第３電極３への印加電圧の大きさ（あるいは第３電極３の電位Ｖ３）は、第３電極３の大きさ（サイズ）や配置に応じて変化するので、第３電極３の大きさ（サイズ）や配置を適宜選択することによって、必要とされる第３電極３への印加電圧の大きさを変えることができる。
【００９１】
例えば、第３電極３の大きさを大きくすることによって、放電の電位構造を乱すために必要な第３電極３への印加電圧の大きさを小さくすることができるし、第３電極３を第１電極１と第２電極２と間あるいはこれらの近傍に配置することによっても、第３電極３への印加電圧の大きさを小さくすることができる。
【００９２】
放電の電位構造を乱すために必要な第３電極３への印加電圧の大きさが小さいと、第３電極３を駆動するために外部接続されたドライバの耐圧を低くすることができる。第３電極３への印加電圧の大きさを小さくするには、上述したように、第３電極３の大きさを大きく（例えば第３電極３の面積を大きく）したり、第３電極３を第１電極１と第２電極２との間あるいはこれらの近傍に精度よく配置したりすればよい。
【００９３】
（実施形態２）
図８、図９（ａ）および（ｂ）を参照しながら、本発明による実施形態２の表示装置２００を説明する。図８は、表示装置２００を模式的に示す上面図であり、図９（ａ）および（ｂ）は、それぞれ表示装置２００の１画素に対応する領域を模式的に示す斜視図および断面図である。
【００９４】
表示装置２００は、行および列を有するマトリクス状に配列された複数の画素を有し、複数の画素ごとに、実施形態１のスイッチング素子１００を有している。スイッチング素子１００が有する第１電極１、第２電極２および第３電極３は、基板１３上に形成されており、基板１３と、基板１３に対向する対向基板１４との間に放電ガスが封入されている。
【００９５】
また、表示装置２００は、スイッチング素子１００が有する第１電極１に電気的に接続された走査配線（ゲート配線）８と、第３電極３に電気的に接続された信号配線（データ配線）９と、第２電極２に接続された被スイッチング部としての有機ＥＬ素子４’とを有している。
【００９６】
走査配線８および信号配線９は、それぞれ行ごとおよび列ごとに設けられている。走査配線８は、表示領域外に設けられたゲートドライバ１２に電気的に接続され、ゲートドライバ１２から走査電圧（ゲート電圧）を供給される。また、信号配線９は、表示領域外に設けられたデータドライバ１１に電気的に接続され、データドライバ１１から信号電圧（データ電圧）を供給される。さらに、表示装置２００は、対向電極６に電気的に接続された接地配線１０を有し、この接地配線１０は、表示領域外において接地されている。
【００９７】
有機ＥＬ素子４’は、第２電極２に電気的に接続された画素電極５と、画素電極５に対向する対向電極６と、画素電極５と対向電極６との間に設けられた表示媒体層としての有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）材料層７とを有し、電流を供給されることによって発光する。
【００９８】
図１０（ａ）、（ｂ）および（ｃ）を参照しながら、本実施形態の表示装置２００の駆動方法を説明する。図１０（ａ）に模式的に示すように、表示装置２００は、マトリクス状に配列された複数の画素を有する。図１０（ａ）においては、ｎ行目ｍ列目の画素を（ｎ，ｍ）と表記している。
【００９９】
まず、ゲートドライバ１２から、行ごとに設けられた走査配線８に、１行目から順に走査電圧（ゲート電圧）Ｖｇｎ（Ｖｇ１、Ｖｇ２、Ｖｇ３、・・・）が供給され、スイッチング素子１００の第１電極１に走査配線８を介して走査電圧Ｖｇｎが供給される。ゲートドライバ１２は、図１０（ｂ）に示すように、振幅（電圧の大きさ）が一定（ここでは−２５０Ｖ）でパルス幅が一定（ここでは１０μｓ）のパルス電圧を発生させる。
【０１００】
これと同期して、データドライバ１１から、列ごとに設けられた信号配線９に所定のタイミングで信号電圧（データ電圧）Ｖｄｎｍ（Ｖｄｎ１、Ｖｄｎ２、Ｖｄｎ３、・・・）が供給され、画素ごとに設けられたスイッチング素子１００の第３電極３に信号配線８を介して信号電圧Ｖｄｎｍが供給される。データドライバ１１は、図１０（ｃ）に示すように、パルス幅が一定で、個々のデータに対応した振幅（電圧の大きさ；Ｖｄ１１、Ｖｄ２１、Ｖｄ３１・・・）のパルス電圧を発生させる。勿論、データドライバ１１は、振幅が一定で、パルス幅が個々のデータに対応して変化するようなパルス電圧を発生させてもよい。
【０１０１】
各画素は、第３電極３に印加された放電制御電圧としての信号電圧Ｖｄｎｍに応じて、所定の表示状態となる。第３電極３に印加された放電制御電圧が、第１電極１および第２電極２間で放電が発生しないような電圧、すなわちオフ電圧である場合には、被スイッチング部としての有機ＥＬ素子４’に電流が供給されず、有機ＥＬ素子４’は発光状態とならない。また、第３電極３に印加された放電制御電圧が、第１電極１および第２電極２間で放電が発生するような電圧、すなわちオン電圧である場合には、有機ＥＬ素子４’に電流が供給され、有機ＥＬ素子４’が発光状態となる。このとき、有機ＥＬ素子４’に供給される電流の大きさは、放電制御電圧に応じて変化するので、有機ＥＬ素子４’の発光輝度を変化させることができ、多階調表示が実現される。
【０１０２】
上述のようにして、本実施形態の表示装置２００において、アクティブマトリクス駆動が実現される。
【０１０３】
本発明による実施形態２の表示装置２００においては、画素ごとに設けられたスイッチング素子１００が、上述の構成を有しているので、第１電極１、第２電極２および第３電極３のそれぞれを別々のプロセスを用いて形成する必要がなく、表示装置２００の製造を簡略化することができる。また、上述したように、放電を制御することによってスイッチングを行うので、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）のようにオフ電流が発生することがない。さらに、第１電極、第２電極および第３電極が、絶縁膜を介して互いに重畳しない構成とすることができ、重畳した部分に形成される容量に起因する電気信号の遅延やなまりの発生を防止することができる。そのため、表示装置の大型化が容易に実現される。
【０１０４】
また、表示装置２００は、特許文献１に開示されているような従来のアドレス装置に比較して、以下の点で優れている。
【０１０５】
まず、第２電極２と画素電極５とが、放電空間を介して短絡しているのではなく、配線によって直結されているので、プラズマ起因のシース電圧の影響は無く、バイアス電圧を追加する必要はない。また、画素電極５には配線を介して電荷あるいは電流を供給するので、被スイッチング部の内部部位による不均一性も存在しない。さらに、被スイッチング部に対して配線を介して放電電流により電荷あるいは電流を供給するので、放電発生電圧をオフした後は、その供給はすぐに止まり、高速のスイッチング動作を行うことができる。
【０１０６】
本実施形態の表示装置２００は、例えば以下のようにして製造される。本実施形態の表示素子２００は、１画素の大きさが４８６μｍ×１６２μｍであり、この大きさの画素が４２インチパネル相当の大きさに配列された、「Ｈｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ」対応の表示装置である。
【０１０７】
まず、絶縁性表面を有する基板１３上に、第１電極１、第２電極２、第３電極３、対向電極６、走査配線（ゲート配線）８および接地配線１０を形成する。ここでは基板１３として、ソーダガラスからなり、厚さが約３mm、大きさが約６５０ｍｍ×約１０５０ｍｍの基板１３を用いる。また、上述の電極および配線の材料としてニッケルを用い、スクリーン印刷法によってこれらを形成する。まず、ニッケル粉末やバインダー材料などを含んで構成されるニッケルペーストを、所定のパターンを有するスクリーン版のメッシュ部を通過させて基板上に塗布する。次に、基板上に塗布されたニッケルペーストを約３００℃で乾燥・固化させる。その後、約６００℃で焼成を行うことによって導電性が得られる。
【０１０８】
第１電極１、第２電極２および第３電極３のそれぞれの寸法およびこれらの間隔は、実施形態１のスイッチング素子１００と同じである。走査配線８および接地配線１０の線幅は約３０μｍであり、厚さは約１５μｍである。また、対向電極６の大きさは約１４０μｍ×約８０μｍであり、厚さは約１５μｍである。
【０１０９】
上述の電極および配線の形成方法はスクリーン印刷法に限定されず、サンドブラスト法や感光性ペースト法などを用いて厚さ１μｍ以上の厚膜として形成してもよい。さらに、スパッタ法や電子ビーム蒸着法を用いて厚さ１μｍ以下の薄膜を形成し、ドライエッチングまたはウエットエッチングプロセスによって所定の電極パターン（形状）に形成してもよい。本実施形態のようにスクリーン印刷法を用いると、簡便に電極および配線の形成を実行することができる。また、上述のようにして形成された電極の表面に、六ホウ化ランタンや六ホウ化ガドリニウムあるいは酸化マグネシウムなどの、２次電子放出係数が高く、高い耐スパッタ性を有する材料からなる被覆膜を形成してもよい。このような被覆膜は、例えば、電着法やスパッタ法あるいは電子ビーム蒸着法などを用いて形成することができる。
【０１１０】
次に、対向電極６の少なくとも一部を覆うように、有機ＥＬ材料層７を形成する。ここでは、トリス（８−ヒドロキシキノリナト）アルミニウムを真空蒸着法によって塗布し、メタルマスク法を用いてパターニングすることによって、大きさが約１８０μｍ×約１１０μｍ、厚さが約０．１μｍの有機ＥＬ材料層７を形成する。
【０１１１】
続いて、信号配線９を形成する。ここでは、信号配線９の材料としてニッケルを用い、スクリーン印刷法によって、線幅が約３０μｍ、厚さが約１５μｍの信号配線９を形成する。なお、信号配線９と走査配線８とは、互いが交差する部分に形成された感光性アクリル樹脂からなる絶縁膜（不図示）によって絶縁されている。
【０１１２】
次に、有機ＥＬ材料層７を介して対向電極６に対向する画素電極５を形成する。まず、有機ＥＬ材料層７を覆うようにスパッタ法を用いてＩＴＯ（酸化インジウムスズ）を堆積する。次に、レジスト材をＩＴＯ上にスクリーン印刷法を用いて所定のパターンに塗布し、レジスト材が塗布されていない部分のＩＴＯをエッチングによって除去する。その後、レジスト材を除去することによって、大きさが約１４０μｍ×約８０μｍ、厚さが約１５μｍの画素電極５を形成する。
【０１１３】
その後、ガス封入構造を形成し、放電ガスを封入・封止する。まず、基板上に、複数の画素領域からなる表示領域を囲むように、ガラスを主成分とするフリット材を塗布する。次に、ガス封入構造の高さを規定するスペーサ（高さ約３００μｍ）と、対向基板１４とを所定の位置に配置し、約６００℃で焼成することによって、電極が形成された基板１３と、対向基板１４とがフリット材によって接着されたガス封入構造が形成される。その後、ガス封入構造の内部を真空引きし、放電ガスとしてのヘリウムを約３００Ｔｏｒｒ（約４０ｋＰａ）の圧力で封入・封止する。
【０１１４】
上述のようにして、本実施形態の表示装置２００が形成される。ここで例示した製造方法においては、第１電極１、第２電極２、第３電極３、対向電極６、走査配線８、信号配線９および接地配線１０は、スクリーン印刷法によって同時に形成され、走査配線８と信号配線９との交差部に設けられた絶縁膜はフォトリソグラフィによって形成され、画素電極５はスクリーン印刷法によりパターニングされる。そのため、スイッチング素子として例えばＴＦＴを備える従来の表示装置を製造する場合に比べて、マスク枚数、フォトリソグラフィ工程などが大幅に削減され、製造コストが低減される。
【０１１５】
なお、本実施形態においては、被スイッチング部として、有機ＥＬ素子４’を備えている場合について説明したが、これに限定されず、自発光型素子や光変調型素子などを好適に用いることできる。また、有機ＥＬ素子４’のような抵抗性の素子であってもよいし、一対の電極に挟持された液晶層のような容量性の素子であってもよい。
【０１１６】
図１１（ａ）および（ｂ）を参照しながら、被スイッチング部として、画素電極５および対向電極６とこれらに挟持された液晶層１７とからなる液晶容量４’’を備える表示装置２００’について説明する。図１１（ａ）および（ｂ）は、それぞれ表示装置２００’の１画素に対応する領域を模式的に示す斜視図および断面図である。表示装置２００’は、被スイッチング部として液晶容量４’’を備えている点以外は、表示装置２００と同じ構成を有している。以下の説明においては、表示装置２００と異なる点を中心に説明する。また、図１１（ａ）および（ｂ）においては、表示装置２００と実質的に同じ機能を有する構成要素を同じ参照符号を用いて示している。
【０１１７】
表示装置２００’は、被スイッチング部として、液晶容量４’’を有しており、液晶容量４’’は、スイッチング素子１００を用いて駆動される。表示装置２００’が備える被スイッチング部は、光変調型素子であるので、表示装置２００’においては、バックライトからの光を用いて表示を行うか、あるいは周囲光（外光）を反射板（あるいは反射電極）により反射させて表示を行う。
【０１１８】
液晶容量４’’が有する液晶層１７は、基板１３上に設けられた液晶封止壁１６と、基板１３と、対向基板１４とによって囲まれた領域に封入されている。ここでは、基板１３と対向基板１４との間隔を約５μｍとする。
【０１１９】
基板１３の液晶層１７側に画素電極５が設けられており、対向基板１４の液晶層１７側にＩＴＯからなる対向電極６が設けられている。また、基板１３および対向基板１４上には、液晶層１７に接するように設けられ、ラビング処理が施された配向層が形成されている。さらに、対向基板１４は、液晶層１７側とは反対側に偏光制御層およびカラーフィルタ層（いずれも不図示）を有する。
【０１２０】
液晶層１７に液晶封止壁１６を隔てて設けられた空間１５に放電ガスが封入されており、この空間１５の高さが約１００μｍとなるように、対向基板１４はダイシング加工されている。
【０１２１】
上述の構成を有する表示装置２００’においても、表示装置２００と同様にアクティブマトリクス駆動が実現され、表示装置２００と同様の利点が得られる。
【０１２２】
（実施形態３）
図１２、図１３（ａ）および（ｂ）を参照しながら、本発明による実施形態３の表示装置３００を説明する。図１２は、表示装置３００を模式的に示す上面図であり、図１３（ａ）および（ｂ）は、それぞれ表示装置３００の１画素に対応する領域を模式的に示す斜視図および断面図である。
【０１２３】
実施形態３の表示装置３００は、スイッチング素子１００が有する第１電極１が信号配線（データ配線）９に電気的に接続され、第３電極３が走査配線（ゲート配線）８に電気的に接続されている点において、実施形態２の表示装置２００と異なる。以下の説明においては、表示装置２００と異なる点を中心に説明する。また、以降の図面においては、表示装置２００と実質的に同じ機能を有する構成要素を同じ参照符号を用いて示している。
【０１２４】
上述したように、表示装置３００においては、第１電極１が信号配線（データ配線）９に電気的に接続され、第３電極３が走査配線（ゲート配線）８に電気的に接続されている。以下、このような構造を有する表示装置３００の駆動方法を、図１４（ａ）、（ｂ）および（ｃ）を参照しながら説明する。図１４（ａ）に模式的に示すように、表示装置３００は、マトリクス状に配列された複数の画素を有する。図１４（ａ）においては、ｎ行目ｍ列目の画素を（ｎ，ｍ）と表記している。
【０１２５】
まず、ゲートドライバ１２から、行ごとに設けられた走査配線８に、１行目から順に走査電圧（ゲート電圧）Ｖｇｎ（Ｖｇ１、Ｖｇ２、Ｖｇ３、・・・）が供給され、スイッチング素子１００の第３電極３に走査配線８を介して走査電圧Ｖｇｎが供給される。ゲートドライバ１２は、図１２（ｂ）に示すように、振幅（電圧の大きさ）が一定（ここでは−１００Ｖ）でパルス幅が一定（ここでは１５μｓ）のパルス電圧を発生させる。
【０１２６】
これと同期して、データドライバ１１から、列ごとに設けられた信号配線９に所定のタイミングで信号電圧（データ電圧）Ｖｄｎｍ（Ｖｄｎ１、Ｖｄｎ２、Ｖｄｎ３、・・・）が供給され、画素ごとに設けられたスイッチング素子１００の第１電極１に信号配線８を介して信号電圧Ｖｄｎｍが供給される。データドライバ１１は、図１４（ｃ）に示すように、振幅（電圧の大きさ）が一定で、個々のデータに対応したパルス幅のパルス電圧を発生させる。勿論、データドライバ１１は、パルス幅が一定で振幅が個々のデータに対応して変化するようなパルス電圧を発生させてもよい。
【０１２７】
各画素は、第１電極１と第２電極２との間での放電の状態に応じて、所定の表示状態となる。表示装置３００においては、第３電極３に印加される放電制御電圧（走査電圧Ｖｇｎ）が一定であり、第１電極１に印加される放電発生電圧（信号電圧Ｖｄｎｍ）が変化するが、放電制御電圧は、放電発生電圧の大きさに応じてオン電圧に相当したりオフ電圧に相当したりする。放電制御電圧がオフ電圧に相当するような大きさの放電発生電圧が印加されたときには、被スイッチング部としての有機ＥＬ素子４’に電流が供給されず、有機ＥＬ素子４’は発光状態とならない。また、放電制御電圧がオン電圧に相当するような大きさの放電発生電圧が印加されたときには、有機ＥＬ素子４’に電流が供給され、有機ＥＬ素子４’が発光状態となる。このとき、有機ＥＬ素子４’に供給される電流の大きさは、放電発生電圧に応じて変化するので、有機ＥＬ素子４’の発光輝度を変化させることができ、多階調表示が実現される。
【０１２８】
本実施形態の表示装置３００においては、上述のようにしてアクティブマトリクス駆動が実現され、実施形態２の表示装置２００と同様の利点が得られる。
【０１２９】
（実施形態４）
図１５（ａ）および（ｂ）を参照しながら、本発明による実施形態４の表示装置４００を説明する。図１５（ａ）および（ｂ）は、それぞれ表示装置４００の１画素に対応する領域を模式的に示す斜視図および断面図である。以下の説明においては、実施形態２の表示装置２００と異なる点を中心に説明する。
【０１３０】
表示装置４００は、図１５（ａ）および（ｂ）に示すように、互いに対向するように設けられた第１電極１および第２電極２と、第１電極１と第２電極２との間に設けられた第３電極３とを有するスイッチング素子１００ａを備えている点において、図１などに示したようなスイッチング素子１００を備える表示装置２００とは異なる。
【０１３１】
上述したように、スイッチング素子１００ａの第１電極１と第２電極２とは、互いに対向するように、つまり、それぞれの主面が互いに向き合うように配置されており、第３電極３は、これらの間に位置するように設けられている。従って、スイッチング素子１００ａは、スイッチング素子１００よりもサイズを小さく構成することができる。そのため、画素におけるスイッチング素子１００ａの占有面積を小さくすることができ、開口率の向上などの利点が得られる。
【０１３２】
例えば、第１電極１、第２電極２および第３電極３の寸法およびこれらの間隔をスイッチング素子１００と同様にした場合について比較する。実施形態１（あるいは２）では、スイッチング素子１００のサイズは、１００μｍ（縦）×２３０μｍ（横）×約５０μｍ（放電経路１０１の高さ）である。これに対して、スイッチング素子１００ａのサイズは、１００μｍ×１６０μｍ×５０μｍであり、スイッチング素子１００ａは、スイッチング素子１００よりもコンパクトに構成されているといえる。スイッチング素子１００ａにおいては、第１電極１と第２電極２とが対向するように設けられているので、放電経路１０１はアーチ状にはならず、図１５（ａ）に示すようにほぼ直線状となり、そのため、放電経路１０１は上記寸法内におさまる。
【０１３３】
なお、実施形態２の表示装置２００においては、スイッチング素子１００が被スイッチング部４と同一平面上に形成されているのに対して、本実施形態の表示装置４００においては、スイッチング素子１００ａは、被スイッチング部４と同一平面上には位置していないが、スイッチング素子１００ａと被スイッチング部４とが同一平面上にあってもなくても表示装置としての機能に変わるところはない。
【０１３４】
また、本実施形態では、第１電極１に接続された走査配線８、第３電極に接続された信号配線９および対向電極６に接続された接地配線１０のうち、走査配線８が、第１電極１、第２電極２および第３電極３によって規定される平面（第１電極１と第２電極２と第３電極３とを結ぶ直線群の一部を含む仮想平面）Ｐに対して平行でないように配置されている。従って、本実施形態の表示装置４００では、配線相互の重なりが存在しないので、配線間の絶縁性を確保する必要がなく、そのため、本実施形態の表示装置４００は製造が容易である。勿論、本実施形態のように走査配線８が平面Ｐに対して平行でない構成に限定されず、走査配線８、信号配線９および接地配線１０のうち少なくとも１つが平面Ｐに対して平行でない構成を採用すると、同様の利点が得られる。
【０１３５】
スイッチング素子１００ａは、例えば、以下のようにして製造することができる。まず、第１電極１と第２電極２とをそれぞれ別々の基板上にスクリーン印刷法などを用いて形成する。次に、いずれかの基板上に、第３電極３と信号配線９とを含んでスペーサとしても機能する誘電体壁をサンドブラスト法などを用いて形成する。その後、それぞれの基板をフリット材を用いて貼り合わせることによって、図１５（ａ）および（ｂ）に示したスイッチング素子１００ａが得られる。
【０１３６】
（実施形態５）
図１６（ａ）および（ｂ）を参照しながら、本発明による実施形態５の表示装置５００を説明する。図１６（ａ）および（ｂ）は、それぞれ表示装置５００の１画素に対応する領域を模式的に示す斜視図および断面図である。以下の説明においては、実施形態２の表示装置２００と異なる点を中心に説明する。
【０１３７】
表示装置５００は、図１６（ａ）および（ｂ）に示すように、第１電極１および第２電極２とは異なる平面上に位置するように設けられた第３電極３を有するスイッチング素子１００ｂを備えている点において、図９などに示したように、第１電極１、第２電極２および第３電極３が同一平面上に設けられたスイッチング素子１００を備える表示装置２００とは異なる。
【０１３８】
各電極が同一平面上に設けられたスイッチング素子１００においては、各電極間の絶縁性を確保し、放電特性を素子間で一定とするために電極間隔を精度よく制御する必要がある。これに対して、スイッチング素子１００ｂでは、第３電極３が第１電極１および第２電極２とは異なる平面上に設けられている、言い換えると、第３電極３が第１電極１および第２電極２とは同一平面上には位置しないように設けられているので、各電極間の絶縁性を確保しやすく、各電極間の間隔を精度良く制御する必要がなくなる。そのため、例えば、各電極間の間隔をより狭くすることもでき、スイッチング素子１００ｂは、スイッチング素子１００よりもサイズが小さくなるように構成され得る。従って、第３電極３が第１電極１および第２電極２とは異なる平面上に設けられている構成を採用すると、スイッチング素子をよりコンパクトに構成できるので、開口率の向上などを図ることができる。
【０１３９】
スイッチング素子１００ｂは、例えば、以下のようにして製造することができる。まず、第１電極１と第２電極２とを同じ基板上にスクリーン印刷法などを用いて形成する。次に、第１電極１と第２電極２とが形成された基板上に、ストライプ状の誘電体層をサンドブラスト法などを用いて形成する。その後、誘電体層上に第３電極３と信号配線９とをスクリーン印刷法などを用いて形成することによって、図１６（ａ）および（ｂ）に示したスイッチング素子１００ｂが得られる。
【０１４０】
（実施形態６）
図１７（ａ）および（ｂ）を参照しながら、本発明による実施形態６のスイッチング素子１００ｃを説明する。図１７（ａ）および（ｂ）は、それぞれスイッチング素子１００ｃを模式的に示す斜視図および断面図である。以下の説明においては、実施形態１のスイッチング素子１００と異なる点を中心に説明する。
【０１４１】
スイッチング素子１００ｃは、第１電極１と第２電極２との間に位置しないように設けられた第３電極３を有している。第３電極３は、具体的には、第２電極２に対して第１電極１とは反対側に位置している。つまり、第１電極１、第２電極２および第３電極３がこの順に並んで配置されており、第１電極１と第３電極３との間に第２電極２が位置している。
【０１４２】
スイッチング素子１００ｃにおける電位構造の変化（等電位面の分布の変化）を図１８（ａ）〜（ｄ）に示す。
【０１４３】
第３電極３が存在しない場合には、放電が発生すると、図１８（ａ）に示すように、負電位側の電極（第１電極１）近傍で等電位面ＥＱが集中した（等電位面ＥＱの間隔が狭い）強い電界が発生する一方、その他の部分では弱い電界が発生し、放電空間には安定な電位構造が形成される。
【０１４４】
一方、第３電極３が存在する場合には、第３電極３に与えられる電位に応じて、放電空間の電位構造（放電空間の等電位面ＥＱの分布）は図１８（ｂ）〜（ｄ）に示すように変化する。
【０１４５】
第３電極３の電位Ｖ３が第２電極２の電位Ｖ２よりも高い（Ｖ３＞Ｖ２＞＞Ｖ１）と、図１８（ｂ）に示したように、第３電極３の電位Ｖ３によって第２電極２上部の等電位面ＥＱが歪められるので、放電特有の電位構造を維持できない。そのため、第１電極１と第２電極２との間で放電が発生せず、放電電流は流れない。
【０１４６】
第３電極３の電位Ｖ３が第２電極２の電位Ｖ２とほぼ同じである（Ｖ３＝Ｖ２＞＞Ｖ１）と、図１８（ｃ）に示したように、放電空間の電位構造は第３電極３の電位Ｖ３によってやや乱されるものの、放電電流は流れる。放電電流の大きさは図１８（ａ）に示した場合に比べて小さい。
【０１４７】
第３電極３の電位Ｖ３が第１電極１の電位Ｖ１と第２電極２の電位Ｖ２との間にあり、第２電極２の電位Ｖ２よりも低い（Ｖ２＞Ｖ３＞＞Ｖ１）と、図１８（ｄ）に示したように、第３電極３の電位Ｖ３により第２電極２周辺の等電位面ＥＱが歪められることはない。そのため、放電空間の電位構造は、図１８（ａ）に示した場合（第３電極３が存在しない場合）に近い安定な電位構造であり、放電経路１０１が太く確保されるので、放電電流がもっとも大きく流れる。
【０１４８】
本実施形態のスイッチング素子１００ｃの特性を図１９（ａ）および（ｂ）に示す。図１９（ａ）および（ｂ）は、第１電極１に印加する放電発生電圧Ｖｇｅｎおよび第３電極３に印加する放電制御電圧Ｖｃｏｎの一方を一定とし、他方を変化させたときの、被スイッチング部４に供給される電流Ｉの変化を示すグラフである。
【０１４９】
図１９（ａ）および（ｂ）に示したように、スイッチング素子１００ｃは、スイッチング素子１００を駆動する場合よりも放電発生電圧Ｖｇｅｎを約５０Ｖ低下させて駆動したときに、スイッチング素子１００の素子特性（図２）とほぼ同様の特性を示す。このように、第３電極３が第１電極１と第２電極２との間に位置しない構成を採用すると、スイッチング素子の駆動電圧を低電圧化することができる。
【０１５０】
上述の配置を採用することによって低電圧化が可能になるのは、第３電極３を第１電極１と第２電極２との間に位置しないように設けると、第１電極１と第２電極２との間隔をより狭くできるため、より低電圧で放電を発生させることができるからであると考えられる。放電の制御によるスイッチングを好適に行うためには、第１電極１と第３電極３との絶縁性が確保されていることが好ましく、第１電極１と第３電極３とがある程度の間隔をおいて設けられていることが好ましいが、第３電極３が第１電極１と第２電極２との間にある場合には、第１電極１と第２電極２との間隔は、必然的に、第１電極１と第３電極３との間隔よりも長くなる。これに対して、第３電極３が第１電極１と第２電極２との間に位置しない場合には、第１電極１と第３電極３とをある程度の間隔をおいて設けて絶縁性を確保しつつ第１電極１と第２電極２との間隔を短くすることが可能となる。
【０１５１】
また、第３電極３を第１電極１と第２電極２との間に位置しないように設けると、第３電極３を第１電極１からより離れた位置に設けることができるので、放電空間に存在する正イオンの衝撃により第１電極１から飛散する金属材料の第３電極３への付着を抑制・防止できる。そのため、長時間にわたって第３電極の絶縁性を確保できるので、長時間にわたって良好な特性を示す信頼性が高いスイッチング素子が提供される。
【０１５２】
例えば、各電極の寸法および各電極間の間隔を実施形態１のスイッチング素子１００と同様にすると、第１電極１と第３電極３との間の絶縁抵抗が１ＭΩとなるのは、実施形態１のスイッチング素子１００においては約１５０００時間後であるのに対して、実施形態６のスイッチング素子１００ｃにおいては約２５０００時間後である。
【０１５３】
なお、本発明によるスイッチング素子は、例示した表示装置だけでなく、有機ＥＬ表示装置や液晶表示装置などの表示装置、アドレス装置、半導体装置、回路基板等の、スイッチング機能あるいはアドレス機能を備える各種電子デバイスに好適に用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１５４】
本発明によると、製造が容易なスイッチング素子が提供される。本発明によるスイッチング素子は、各種電子デバイスに好適に用いることができ、特に表示装置に好適に用いることができる。そのため、表示装置の大型化および製造コストの低減が容易に実現される。
【図面の簡単な説明】
【０１５５】
【図１】（ａ）は、本発明による実施形態１のスイッチング素子１００を模式的に示す斜視図であり、（ｂ）は、本発明による実施形態１のスイッチング素子１００を模式的に示す断面図である。
【図２】（ａ）および（ｂ）は、本実施形態１のスイッチング素子１００において、第１電極１に印加する放電発生電圧Ｖｇｅｎおよび第３電極３に印加する放電制御電圧Ｖｃｏｎの一方を一定とし、他方を変化させたときの、被スイッチング部４に供給される電流Ｉの変化を示すグラフである。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、本発明による実施形態１のスイッチング素子１００において、電極間の電位差に応じて発生する電気力線（電界）Ｅを模式的に示す図である。
【図４】本発明による実施形態１のスイッチング素子１００における第３電極３の配置例を模式的に示す図である。
【図５】本発明による実施形態１のスイッチング素子１００における放電開始電圧の圧力依存性を示す図である。
【図６】（ａ）〜（ｆ）は、放電空間に存在する電位構造（等電位面の分布）を模式的に示す図である。
【図７】スイッチング素子１００の素子特性を示すグラフである。
【図８】本発明による実施形態２の表示装置２００を模式的に示す上面図である。
【図９】（ａ）は、本発明による実施形態２の表示装置２００の１画素に対応する領域を模式的に示す斜視図であり、（ｂ）は、本発明による実施形態２の表示装置２００の１画素に対応する領域を模式的に示す断面図である。
【図１０】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、本発明による実施形態２の表示装置２００の駆動方法を説明するための図である。
【図１１】（ａ）は、本発明による実施形態２の他の表示装置２００’の１画素に対応する領域を模式的に示す斜視図であり、（ｂ）は、本発明による実施形態２の他の表示装置２００’の１画素に対応する領域を模式的に示す断面図である。
【図１２】本発明による実施形態３の表示装置３００を模式的に示す上面図である。
【図１３】（ａ）は、本発明による実施形態３の表示装置３００の１画素に対応する領域を模式的に示す斜視図であり、（ｂ）は、本発明による実施形態３の表示装置３００の１画素に対応する領域を模式的に示す断面図である。
【図１４】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、本発明による実施形態３の表示装置３００の駆動方法を説明するための図である。
【図１５】（ａ）は、本発明による実施形態４の表示装置４００の１画素に対応する領域を模式的に示す斜視図であり、（ｂ）は、本発明による実施形態４の表示装置４００の１画素に対応する領域を模式的に示す断面図である。
【図１６】（ａ）は、本発明による実施形態５の表示装置５００の１画素に対応する領域を模式的に示す斜視図であり、（ｂ）は、本発明による実施形態５の表示装置５００の１画素に対応する領域を模式的に示す断面図である。
【図１７】（ａ）は、本発明による実施形態６のスイッチング素子１００ｃを模式的に示す斜視図であり、（ｂ）は、本発明による実施形態６のスイッチング素子１００ｃを模式的に示す断面図である。
【図１８】（ａ）〜（ｄ）は、スイッチング素子１００ｃの放電空間に存在する電位構造を模式的に示す図である。
【図１９】（ａ）および（ｂ）は、実施形態６のスイッチング素子１００ｃにおいて、第１電極１に印加する放電発生電圧Ｖｇｅｎおよび第３電極３に印加する放電制御電圧Ｖｃｏｎの一方を一定とし、他方を変化させたときの、被スイッチング部４に供給される電流Ｉの変化を示すグラフである。
【図２０】従来のアドレス装置７００を模式的に示す斜視図である。
【符号の説明】
【０１５６】
１ 第１電極
２ 第２電極
３ 第３電極
４ 被スイッチング部
４’ 有機ＥＬ素子
４’’ 液晶容量
５ 画素電極
６ 対向電極
７ 有機ＥＬ材料層
８ 走査配線（ゲート配線）
９ 信号配線（データ配線）
１０ 接地配線
１１ データドライバ
１２ ゲートドライバ
１３ 基板
１４ 対向基板
１７ 液晶層
１００、１００ａ、１００ｂ、１００ｃ スイッチング素子
２００、２００’、３００、４００、５００ 表示装置
７００ アドレス装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチング素子およびそれを備える表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像表示装置は、コンピュータやテレビジョンなどの表示部として、現在広く用いられている。画像表示装置の代表例としては、例えば、陰極線管（CRT；cathode ray tube）ディスプレイや液晶ディスプレイあるいは有機蛍光（EL；electro luminescence）ディスプレイが知られている。
【０００３】
近年では、従来非常に広く用いられてきたＣＲＴディスプレイにかわり、液晶ディスプレイや有機ELディスプレイなどのフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）が幅広く利用されるようになってきている。その理由は、ＦＰＤが軽量・薄型であるため携帯性や省スペース性に優れるからである。
【０００４】
ＦＰＤの基幹部品としては、これまで、アクティブマトリクス駆動を実現するスイッチング素子として薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が広く用いられてきており、アクティブマトリクス駆動を実現するアクティブマトリクス基板としてＴＦＴ基板が広く用いられてきた。
【０００５】
ＴＦＴ基板は、微小なＴＦＴが基板上に多数配列されたものである。典型的にはマトリクス状に配列されたＴＦＴは、ゲート電極、ソース電極およびドレイン電極を備え、ゲート電極およびソース電極にそれぞれゲート信号およびアドレス信号を供給することによって、ＴＦＴを線順次走査し、画像の２次元情報を正確に表現する。
【０００６】
ＴＦＴ基板は、絶縁性基板上に、半導体膜や絶縁膜あるいは導体膜などをプラズマ励起化学蒸着装置、スパッタリング装置、ドライエッチング装置等の真空装置を用いて堆積・パターニングすることによって製造される。ＴＦＴ基板は、このように複雑で多くの製造工程を経て製造されるので、高価である。特に、大型の基板を作製するためには、大型の真空装置が必要とされるが、上述の真空装置は高価であり、特に大型の真空装置は非常に高価であるため、製造コストがさらに高くなる。
【０００７】
ここで、大型の基板とは、主に対角２０インチ以上の大きさの基板を指すものとし、このような大型の基板を備えるディスプレイを大型のディスプレイとよぶ。近年、大型（対角２０インチ以上）且つ薄型のテレビジョンを実現するために、大型のＦＰＤの開発が望まれている。
【０００８】
このように高価で大型化が困難なＴＦＴ基板に代わるものとして、ブザクらは、特許文献１において、放電プラズマスイッチを利用するアドレス装置を提案している。
【０００９】
図２０を参照しながら、特許文献１に開示されているアドレス装置７００について簡単に説明する。図２０は、アドレス装置７００を模式的に示す斜視図であり、図２０中の参照符号７０１は、放電が発生している様子を模式的に示している。アドレス装置７００は、第１基板および第２基板（いずれも不図示）と、第１基板と第２基板との間に設けられた誘電体層４４とを有する。
【００１０】
第２基板は、互いに平行なストライプ状の複数の溝を有し、溝の各々と誘電体層４４とによって、密封されたプラズマチャネル（放電チャネル）が規定される。このプラズマチャネル内には放電によりイオン化可能なガスが封入されており、溝の底部には１対の放電発生用電極４１および４２が設けられている。一対の電極の一方をアノード（Ａ）、他方をカソード（Ｋ）として、プラズマチャネルに封入されたガスに電圧を印加し、ガスをイオン化させて放電プラズマを発生させる。プラズマ放電を発生させ、プラズマチャネル内のガスをイオン化することを、プラズマチャネルを「活性化」するということもある。
【００１１】
一方、第１基板の誘電体層４４に対向する表面には、互いに平行なストライプ状の複数の透明電極４９が設けられている。ストライプ状の透明電極４９は、第２基板に設けられたストライプ状の溝(すなわち、プラズマチャネル)と交差するように配列されており、それぞれの交差部がマトリクス状に配列された個々のアドレス領域を規定する。
【００１２】
このアドレス装置においては、例えば、プラズマチャネルが行走査単位となり、透明電極４９が列駆動単位となる。選択的なプラズマ放電により、それぞれのプラズマチャネルを逐次活性化し、１行毎の線順次走査を実行する。これに同期して、列駆動単位である透明電極４９のそれぞれに駆動信号を印加する。プラズマ放電によりプラズマチャネルを活性化すると、プラズマチャネル内がほぼ一様にアノード電位となり、各アドレス領域の誘電体層４４の一端が誘電体層表面４４’を介してアノード電位に接続される。このようにして、プラズマチャネルは、いわゆるプラズマスイッチを構成する。スイッチが導通した時点に同期して駆動信号が各アドレス領域の誘電体層４４の他端に印加され、誘電体層４４に電位差相当の電荷が蓄積される。印加された駆動信号はプラズマスイッチが非導通状態になった後にも保持され、いわゆるサンプルホールドが行われる。
【特許文献１】特開平９−１２０２７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上述のように放電プラズマスイッチを利用するアドレス装置７００は、ＴＦＴ基板に比べて大型化が容易であり、製造コストが安いものの、以下のような問題を有している。
【００１４】
このアドレス装置７００においては、上述したように、プラズマ放電によりプラズマチャネルを活性化するとプラズマチャネル内がほぼ一様にアノード電位となることを利用してスイッチングを行っているが、実際には、プラズマに起因するシース電圧が存在するので、誘電体層表面４４’の電位はアノード電位と同じにはならない。
【００１５】
そのため、誘電体層表面４４’の電位とアノード電位との差に相当する電圧を、透明電極４９に印加される駆動信号の電圧にバイアスとして加える必要がある。このバイアス電圧は、放電電極４１および４２やプラズマチャネルの形状に依存して変化するので、アドレス装置ごとに個々にバイアス電圧設定を行わなければならない。さらに、１つのアドレス装置において場所ごとに放電電極４１および４２やプラズマチャネルの形状などにばらつきが大きい場合には、１つのアドレス装置において場所ごとにバイアス電圧を変化させる必要がある。
【００１６】
また、このアドレス装置７００においては、誘電体層表面４４’に電荷を蓄積することによって、データの書き込み・蓄積を行うが、プラズマチャネル内において発生するプラズマは放電発生用電極４１および４２を中心に不均一に分布しているので、誘電体層表面４４’に蓄積される電荷も不均一に分布する。そのため、個々のアドレス領域に蓄積されるデータ（すなわち電荷）は、そのアドレス領域内において不均一になり、このアドレス装置７００を表示装置として用いる場合には、各アドレス領域に対応する画素領域のそれぞれにおいて、表示が不均一になる。
【００１７】
さらに、このアドレス装置７００においては、プラズマチャネル内に発生するプラズマの荷電粒子を用いてデータの書き込み・蓄積を行うが、プラズマチャネル内に封入された放電ガスの種類や圧力によっては、アノード電位が０Ｖとなった後も荷電粒子がプラズマチャネル内に比較的長時間残存することがあり、この荷電粒子の残存によってデータの書き込み・蓄積に悪影響が及ぼされることがある。
【００１８】
荷電粒子の残存時間は放電ガスの種類および封入圧力に依存するので、スイッチング速度を速くするためには、放電ガスの種類および封入圧力を最適化する必要があり、最適化がなされていない場合には、遅いスイッチング速度しか実現されないことがある。また、速いスイッチング速度が実現されるような放電ガスを用いた場合にも、放電電圧が高くなってしまうなどの問題が生じることもある。
【００１９】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、製造が容易なスイッチング素子およびそれを備える表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明によるスイッチング素子は、互いの間に放電電流が流れるように間隔をおいて設けられた第１電極および第２電極と、前記第１電極および前記第２電極の少なくとも一方との電位差が可変であり、且つ、該電位差を変化させることによって前記第１電極と前記第２電極との間を流れる放電電流の大きさを制御するように構成された第３電極とを有し、そのことによって上記目的が達成される。
【００２１】
あるいは、本発明によるスイッチング素子は、互いの間で放電を発生させる第１電極および第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間での放電を制御する第３電極とを有し、そのことによって上記目的が達成される。
【００２２】
前記第１電極および前記第２電極の一方から他方に流れる放電電流の大きさが、前記第３電極の電位に応じて制御される構成を有することが好ましい。
【００２３】
前記第１電極と前記第２電極との間と、前記第１電極および前記第２電極の一方と前記第３電極との間とに放電ガスを備え、前記放電ガスの圧力は、前記第１電極と前記第２電極との間における放電開始電圧よりも、前記第１電極および前記第２電極の前記一方と前記第３電極との間における放電開始電圧が高くなるように設定されていることが好ましい。
【００２４】
あるいは、本発明によるスイッチング素子は、互いの間に放電電流が流れるように間隔をおいて設けられた第１電極および第２電極と、前記第１電極および前記第２電極の少なくとも一方との電位差が可変であり、且つ、該電位差を変化させることによって前記第１電極と前記第２電極との間を流れる放電電流の大きさを制御するように構成された第３電極とを有し、前記第１電極と前記第２電極との間と、前記第１電極および前記第２電極の一方と前記第３電極との間とに放電ガスを備え、前記放電ガスの圧力は、前記第１電極と前記第２電極との間における放電開始電圧よりも、前記第１電極および前記第２電極の前記一方と前記第３電極との間における放電開始電圧が高くなるように設定されており、そのことによって上記目的が達成される。
【００２５】
あるいは、本発明によるスイッチング素子は、互いの間に放電電流が流れるように間隔をおいて設けられた第１電極および第２電極と、前記第１電極および前記第２電極の少なくとも一方との電位差が可変であるように構成された第３電極とを有し、前記第１電極と前記第２電極との間と、前記第１電極および前記第２電極の一方と前記第３電極との間とに放電ガスを備え、前記第３電極は、前記第１電極と前記第２電極との間に発生する放電に起因した等電位面の分布を変化させる構成を有し、そのことによって上記目的が達成される。
【００２６】
前記放電ガスの圧力は、前記第１電極と前記第２電極との間における放電開始電圧よりも、前記第１電極および前記第２電極の前記一方と前記第３電極との間における放電開始電圧が高くなるように設定されていることが好ましい。
【００２７】
前記第３電極は、前記第１電極と前記第２電極との間に設けられていることが好ましい。
【００２８】
前記第３電極は、前記第１電極と前記第２電極との間に位置しないように設けられていてもよい。
【００２９】
前記第１電極と、前記第２電極と、前記第３電極とが同一平面上に設けられていることが好ましい。
【００３０】
前記第３電極は、前記第１電極および前記第２電極とは異なる平面上に位置するように設けられていてもよい。
【００３１】
前記第１電極と前記第２電極とは互いに対向するように設けられており、前記第３電極は、前記第１電極と前記第２電極との間に設けられていてもよい。
【００３２】
前記第１電極および前記第２電極の一方に電気的に接続された配線と前記第３電極に電気的に接続された配線とを含む複数の配線をさらに有し、前記複数の配線のうちの少なくとも一つは、前記第１電極、前記第２電極および前記第３電極によって規定される平面に対して平行でないように配置されていてもよい。
【００３３】
本発明による表示装置は、マトリクス状に配列された複数の画素と、前記複数の画素毎に設けられ、上記の構成を有するスイッチング素子と、前記スイッチング素子の前記第１電極および前記第２電極の一方に電気的に接続された走査配線と、前記スイッチング素子の前記第３電極に電気的に接続された信号配線と、前記スイッチング素子の前記第１電極および前記第２電極の他方に電気的に接続された画素電極と、前記画素電極に対向する対向電極と、前記画素電極と前記対向電極との間に設けられた表示媒体層とを有し、そのことによって上記目的が達成される。
【００３４】
本発明による他の表示装置は、マトリクス状に配列された複数の画素と、前記複数の画素毎に設けられ、上記の構成を有するスイッチング素子と、前記スイッチング素子の前記第３電極に電気的に接続された走査配線と、前記スイッチング素子の前記第１電極および前記第２電極の一方に電気的に接続された信号配線と、前記スイッチング素子の前記第１電極および前記第２電極の他方に電気的に接続された画素電極と、前記画素電極に対向する対向電極と、前記画素電極と前記対向電極との間に設けられた表示媒体層とを有し、そのことによって上記目的が達成される。
【００３５】
前記表示媒体層は液晶層である構成としてもよい。
【００３６】
前記表示媒体層は有機エレクトロルミネッセンス材料層である構成としてもよい。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によると、製造が容易なスイッチング素子が提供される。本発明によるスイッチング素子は、各種電子デバイスに好適に用いることができ、特に表示装置に好適に用いることができる。そのため、表示装置の大型化および製造コストの低減が容易に実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
まず、本発明によるスイッチング素子の基本的な構成とその作用・効果を説明する。
【００３９】
本発明によるスイッチング素子は、互いの間で放電を発生させる第１電極および第２電極と、これらの間での放電を制御する第３電極とを有する。
【００４０】
第１電極と第２電極との間に所定の電位差が与えられると、これらの間で放電が発生し、これらの間に放電電流が流れる。この放電は、第３電極によって制御されるので、第１電極と第２電極とが導通している状態（これらの間に放電電流が流れている状態）と、導通していない状態（これらの間に放電電流が流れていない状態）とを切り替えることができる。典型的には、第３電極の電位に応じて、放電電流の大きさが制御される。
【００４１】
第１電極および第２電極の一方は、被スイッチング部に電気的に接続され、本発明によるスイッチング素子は、この被スイッチング部への電荷や電流の供給を制御するスイッチング素子として機能する。
【００４２】
本発明によるスイッチング素子は、上述の構成を有しているので、第１電極、第２電極および第３電極のそれぞれを別々のプロセスを用いて形成する必要がなく、スイッチング素子の製造を簡略化することができる。また、上述したように、放電を制御することによってスイッチングを行うので、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）のようにオフ電流が発生することがない。さらに、第１電極、第２電極および第３電極が、絶縁膜を介して互いに重畳しない構成とすることができ、重畳した部分に形成される容量に起因する電気信号の遅延やなまりの発生を防止することができる。そのため、スイッチング素子を備えたアドレス装置や表示装置の大型化が容易に実現される。
【００４３】
なお、上述した「放電」とは、電極間に電圧を印加することによってガスが充満している空間に生ずる絶縁破壊現象であり、放電発生後はこの空間には正イオンと電子とがほぼ等量存在するプラズマ状態が現れる。そして、「放電電流」とは、そのようなプラズマ状態（放電状態）において、正電荷をもつ正イオンおよび負電荷をもつ電子がキャリアとしての役割を果たす電流のことである。
【００４４】
以下、放電現象（プラズマ現象）をより詳しく説明する。
【００４５】
ガスが充満している空間の電界値（通常、電界値／ガス圧力という値が用いられる）が大きくなり、空間に存在する電子が加速されてガス原子（分子）に衝突することによって正イオンと電子とが生じる現象と、空間に存在する正イオンが負電位側の電極（カソード電極）表面に衝突して２次電子が発生する現象とが組合わされることによって、正イオンと電子とが生成され、それぞれの粒子は空間に存在する電界によって互いに逆方向に移動する。粒子の移動（電流のキャリアの移動）の形態としては、このような電界によるドリフト現象の他、粒子の不均一分布に起因する拡散現象も存在する。
【００４６】
上述したような放電電流の流れ方は、同じように空間に電流を流す真空管や電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ）とは異なる機構である。真空管では、熱せられたフィラメントから放出された電子が電流のキャリアとなる。また、ＦＥＤでは、鋭利なカソード電極から電界放出を利用して引き出された電子が電流のキャリアとなる。
【００４７】
真空管やＦＥＤと比較して、放電（プラズマ）が異なる点は他にもあり、その例として、電流が流れる空間に存在する電気力線や等電位面の分布の様子が挙げられる。真空管やＦＥＤでは、電子流の引き出し用電極近傍を除いてはカソード電極とアノード電極（正電位側の電極）との間を電気力線はほぼ直線状に存在する必要があり、そのような電気力線に沿って電子が移動する。従って、カソード電極およびアノード電極は基本的には互いに対向するように設けられている必要がある。また、等電位面は、カソード電極とアノード電極との間の空間にほぼ等間隔で存在している。
【００４８】
これに対して、放電（プラズマ）の場合は、電気力線はカソード電極とアノード電極との間を結ぶものの、その形状が直線状である必要はなく、例えばアーチ状（後述する図１などを参照）であってもよい。また、等電位面はカソード近傍に偏って多く、すなわち、等電位面の間隔がカソード近傍で短く、その部分で電位勾配が急で電界が強いという放電特有の分布となる。
【００４９】
放電（プラズマ）の場合には、上述したような独特の電位構造が形成されるので、逆に言うと、そのような電位構造が維持できなければ放電は発生しない。このような放電現象の特性を利用すると、外部からの外乱電位の印加によって放電を制御することが可能になる。なお、真空管やＦＥＤでは、電極間の電位構造が多少変化しても電流は依然として流れる。
【００５０】
また、放電（プラズマ）状態では、正電荷をもつ正イオンと負電荷をもつ電子とが等量存在するので、巨視的に見た場合には電気的に中性の状態となっている。つまり、電気的に安定な状態が実現されている。これに対して、真空管やＦＥＤでは、電子のみが存在するので、適切に電子の流れを制御しないと電子同士の負電荷が反発し合って電子流が膨張してしまう。つまり、真空管やＦＥＤでは、電子が流れている状態は、電気的に不安定な状態であり、電流を十分に得るためには、高電圧で電子を加速する必要が生じてしまう。
【００５１】
以下、図面を参照しながら本発明による実施形態を説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
【００５２】
（実施形態１）
まず、図１（ａ）および（ｂ）を参照しながら本発明による実施形態１のスイッチング素子１００を説明する。図１（ａ）は、スイッチング素子１００を模式的に示す斜視図であり、図１（ｂ）は、スイッチング素子１００を模式的に示す断面図である。
【００５３】
スイッチング素子１００は、互いの間で放電を発生させる第１電極（第１放電発生用電極）１および第２電極（第２放電発生用電極）２と、放電を制御する第３電極（放電制御用電極）３とを有する。なお、図１（ａ）および（ｂ）において参照符号１０１は、第１電極１と第２電極２との間で放電が発生している様子を模式的に示している。
【００５４】
第１電極１と第２電極２とは、これらの間で放電電流が流れるように間隔をおいて設けられており、第３電極３は、第１電極１と第２電極との間に設けられている。本実施形態においては、第１電極１、第２電極２および第３電極３は、絶縁性表面を有する基板（不図示）上に形成されている。
【００５５】
スイッチング素子１００は、さらに、第１電極１と第２電極２との間に放電ガス（不図示）を備えている。放電ガスは、基板上に形成されたガス封入構造（不図示）の内部に封入されている。
【００５６】
上述の構成を有するスイッチング素子１００は、例えば、以下のようにして製造される。
【００５７】
まず、基板上に、第１電極１、第２電極２および第３電極３を形成する。ここでは、基板として、厚さ３ｍｍのソーダガラスからなるガラス基板を用いる。勿論、基板の材質や厚さはこれに限定されず、スイッチング素子１００の製造プロセスに耐え得る基板であればよい。スイッチング素子１００の用途によっては、透明性を有する基板を用いる。例えば、バックライトからの光を表示に用いる透過型液晶表示装置や透過反射両用型液晶表示装置に用いる場合には、透明性を有する基板を用いる。反射型液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置に用いる場合には、金属や樹脂等の材料からなる不透明性の基板であってもよい。
【００５８】
また、ここでは、電極の材料としてニッケルを用い、スクリーン印刷法によって第１電極１、第２電極２および第３電極３を形成する。まず、ニッケル粉末やバインダー材料などを含んで構成されるニッケルペーストを、所定のパターンを有するスクリーン版のメッシュ部を通過させて基板上に塗布する。次に、基板上に塗布されたニッケルペーストを約３００℃で乾燥・固化させる。その後、約６００℃で焼成を行うことによって導電性が得られる。本実施形態においては、第１電極１、第２電極２および第３電極３は、横方向に沿ってこの順で、約４０μｍの間隔で形成されており、それぞれの電極の寸法は、以下の通りである。
第１電極１：縦約５０μｍ×横約５０μｍ、厚さ約１５μｍ
第２電極２：縦約８０μｍ×横約５０μｍ、厚さ約１５μｍ
第３電極３：縦約１００μｍ×横約５０μｍ、厚さ約１５μｍ
【００５９】
上述の電極の材料としては、ニッケルに限定されず、導電性があり、適当な２次電子放出係数をもつ金属を用いることができ、銀やアルミニウムなどを用いてもよい。また、電極の形成方法もスクリーン印刷法に限定されず、サンドブラスト法や感光性ペースト法などを用いて厚さ１μｍ以上の厚膜として形成してもよい。さらに、スパッタ法や電子ビーム蒸着法を用いて厚さ１μｍ以下の薄膜を形成し、ドライエッチングまたはウエットエッチングプロセスによって所定の電極パターン（形状）に形成してもよい。本実施形態のようにスクリーン印刷法を用いると、簡便に電極の形成を実行することができ、基板上に多数のスイッチング素子が形成された装置の大型化が容易に実現される。
【００６０】
さらに、上述のようにして形成された電極の表面に、六ホウ化ランタンや六ホウ化ガドリニウムあるいは酸化マグネシウムなどの、２次電子放出係数が高く、高い耐スパッタ性を有する材料からなる被覆膜を形成してもよい。このような被覆膜は、例えば、電着法やスパッタ法あるいは電子ビーム蒸着法などを用いて形成することができる。
【００６１】
次に、上述のようにして電極が形成された基板上に、ガス封入構造を形成する。まず、第１電極１、第２電極２および第３電極３を取り囲むように、ガラスを主成分とするフリット材を塗布する。続いて、ガス封入構造の高さを規定するスペーサ（高さ約３００μｍ）と、ガラス板とを所定の位置に配置し、約６００℃で焼成することによって、電極が形成された基板と、ガラス板とがフリット材によって接着されたガス封入構造が形成される。その後、ガス封入構造の内部を真空引きし、放電ガスとしてのヘリウムを約３００Ｔｏｒｒ（約４０ｋＰａ）の圧力で封入・封止する。基板上にスイッチング素子を複数個形成する場合には、それらを取り囲むようにガス封入構造を形成すればよい。また、放電ガスとしては、ヘリウムに限定されず、電極が腐食されたり、電極に付着したりすることがないガスであればよい。ヘリウム、アルゴン、ネオン、キセノンなどの希ガスや、これらの混合物を用いると、比較的低い電圧で放電を発生させることができる。
【００６２】
以下、上述のようにして形成された本実施形態のスイッチング素子１００の特性と動作原理を説明する。
【００６３】
スイッチング素子１００を用いて被スイッチング部４を駆動する場合、例えば、図１に示すように、第１電極１と、放電発生電圧Ｖｇｅｎを供給する電源６とを電気的に接続し、第３電極３と、放電制御電圧Ｖｃｏｎを供給する電源７とを電気的に接続し、第２電極２と被スイッチング部４とを電気的に接続する。被スイッチング部４が等価的に容量である場合、例えば、一対の電極（画素電極および対向電極）とこれらの間に挟持された液晶層とからなる液晶容量である場合には、スイッチング素子１００がオンとされると、被スイッチング部４に電荷が蓄積される。また、被スイッチング部４が等価的に抵抗である場合、例えば有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子である場合には、スイッチング素子１００がオンとされると、被スイッチング部４に電流が流れる。
【００６４】
本実施形態のスイッチング素子１００の特性を図２（ａ）および（ｂ）を参照しながら説明する。図２（ａ）および（ｂ）は、第１電極１に印加する放電発生電圧Ｖｇｅｎおよび第３電極３に印加する放電制御電圧Ｖｃｏｎの一方を一定とし、他方を変化させたときの、被スイッチング部４に供給される電流Ｉの変化を示すグラフである。なお、ここでは、被スイッチング部４を短絡させてスイッチング素子１００の特性を測定している。また、図２（ａ）および（ｂ）においては、縦軸および横軸に、放電発生電圧Ｖｇｅｎ、放電制御電圧Ｖｃｏｎおよび電流Ｉの正負を逆転させた−Ｖｇｅｎ、−Ｖｃｏｎおよび−Ｉを示している。
【００６５】
図２（ａ）に示すように、第１電極１に印加する放電発生電圧Ｖｇｅｎを一定（Ｖｇｅｎ＝−２５０ＶまたはＶｇｅｎ＝−３００Ｖ）とし、第３電極３に印加する放電制御電圧Ｖｃｏｎを変化させると、被スイッチング部４に供給される電流Ｉの大きさがゼロから所定の大きさまで変化する。
【００６６】
また、図２（ｂ）に示すように、第３電極３に印加する放電制御電圧Ｖｃｏｎを一定（Ｖｃｏｎ＝０ＶまたはＶｃｏｎ＝−２０Ｖ）とし、第１電極１に印加する放電発生電圧Ｖｇｅｎを変化させると、被スイッチング部４に供給される電流Ｉの大きさがゼロから所定の大きさまで変化する。
【００６７】
このように、本発明によるスイッチング素子１００においては、被スイッチング部４に供給される電流Ｉの大きさを制御することができる。これは、第１電極１、第２電極２および第３電極３のそれぞれの電位の相対的な高低関係によって、第１電極１と第２電極２との間に流れる放電電流の大きさが変化するためである。以下、図３（ａ）〜（ｃ）を参照しながらさらに詳しく説明する。図３（ａ）〜（ｃ）は、スイッチング素子１００において、電極間の電位差に応じて発生する電気力線（電界）Ｅを模式的に示す図である。
【００６８】
まず、第３電極３の電位Ｖ３が、第１電極１の電位Ｖ１と第２電極２の電位Ｖ２との間にあって、第２電極２の電位Ｖ２よりも十分に低いとき（Ｖ２＞Ｖ３＞Ｖ１であるとき）には、図３（ａ）に示すように、電気力線Ｅは、第１電極１と第２電極２との間に主に存在する。従って、このような電位になるようにそれぞれの電極に電圧を印加したときには、第１電極１と第２電極２との間で放電が発生し、これらの間に放電電流が流れる。
【００６９】
また、第３電極３の電位Ｖ３が、第１電極１の電位Ｖ１と第２電極２の電位Ｖ２との間になく、第２電極２の電位Ｖ２よりも十分に高いとき（Ｖ３＞Ｖ２＞Ｖ１であるとき）には、図３（ｂ）に示すように、電気力線Ｅは、第１電極１と第３電極３との間に主に存在し、第１電極１と第２電極２との間には存在しない。従って、このような電位になるようにそれぞれの電極に電圧を印加したときには、第１電極１と第２電極２との間で放電が発生せず、これらの間には放電電流が流れない。
【００７０】
そして、第３電極３の電位Ｖ３が、第２電極２の電位Ｖ２の近傍であるときには、図３（ｃ）に示すように、電気力線Ｅは、第１電極１と第２電極２との間に存在するものの、図３（ａ）に示した場合よりもその数は少なく、第３電極３の電位Ｖ３に応じて増減する。従って、第１電極１と第２電極２との間では放電は発生するが、強い放電ではなく、放電電流の大きさは、第３電極３の電位Ｖ３に応じて変化する。
【００７１】
上述したように、本発明によるスイッチング素子１００においては、第１電極１に印加される放電発生電圧Ｖｇｅｎおよび第３電極３に印加される放電制御電圧Ｖｃｏｎの一方の大きさを一定とし、他方の大きさを変化させることによって、第１電極１と第２電極２との間に流れる放電電流の大きさを変化させることができ、そのことによって、被スイッチング部４に供給される電流Ｉの大きさを制御することができる。すなわち、本発明によるスイッチング素子１００は、プラズマ放電部をチャネルとした３端子能動素子（トランジスタ）であるとも言える。
【００７２】
以下、第１電極１、第２電極２および第３電極３の配置について説明する。
【００７３】
図４に示すように、第３電極３を、第１電極１および第２電極２間に所定の電位差を与えたときに電気力線Ｅが存在する位置に設けることによって、第１電極１と第２電極２との間で発生する放電を制御することができる。
【００７４】
さらに、図１に示したように、第３電極３が、第１電極１と第２電極２との間に設けられていると、第１電極１および第２電極２間の放電経路上に第３電極３が存在するので、放電の制御（放電電流の大きさの制御）が容易となり、第３電極３に印加する放電制御電圧Ｖｃｏｎとして比較的低い電圧を印加することによって放電電流の大きさを制御することができる。
【００７５】
また、図１（ａ）および（ｂ）に示したように、第１電極１と第２電極２と第３電極３とが同一平面上に設けられている構成を採用すると、同一の基板上に同一のプロセスでこれらの電極を形成することができる。従って、これらの電極を同一のマスクや同一のスクリーン板を用いて同時に形成することができ、スイッチング素子１００の製造を簡略化することができる。
【００７６】
勿論、第１電極１、第２電極２および第３電極３は、同一の平面上に設けられていなくてもよいし、それぞれが別々の支持体（例えば基板）上に設けられていてもよい。第１電極１と第２電極２とが、これらの間で放電が発生するように設けられており、第３電極３がこの放電を制御できる位置に設けられてさえいれば、スイッチング素子として機能する。
【００７７】
また、本実施形態のスイッチング素子１００は、第１電極１と第２電極２との間に放電ガスを備えている。この放電ガスの圧力は、第１電極１と第２電極２との間における放電開始電圧よりも、第１電極１と第３電極３との間における放電開始電圧が高くなるように設定されていることが好ましい。放電開始電圧とは、所定の条件下において放電が発生する電圧の最小値である。この理由を図５を参照しながら説明する。図５は、スイッチング素子１００における放電開始電圧の圧力依存性を示す図であり、図中の実線１０３は第１電極１と第２電極２との間（電極間距離は約１３０μｍ）における放電開始電圧を示し、実線１０４は第１電極１と第３電極との間（電極間距離は約４０μｍ）における放電開始電圧を示している。
【００７８】
放電ガスの圧力が、例えば、図５に示す破線で囲まれた領域１０２に対応するように設定されていると、第１電極１と第２電極２との間では放電が発生するが、第１電極１と第３電極３との間では放電が発生しない。従って、第１電極１と第３電極３との間に放電電流が流れることがなく、第１電極１と第２電極２との間での放電を制御するために消費する電力をほとんどゼロとすることができる。そのため、放電ガスの圧力が上述のように設定されたスイッチング素子１００は、低消費電力性に優れている。勿論、図５中に例示した領域１０２に限定されず、第１電極１と第２電極２との間における放電開始電圧よりも、第１電極１と第３電極３との間における放電開始電圧が高くなるように、放電ガスの圧力を設定することによって、低消費電力性に優れたスイッチング素子が得られる。
【００７９】
なお、本実施形態においては、放電ガスとしてヘリウムを備えているスイッチング素子１００について説明したが、放電ガスとして大気（窒素および酸素）を大気圧で用いてもよい。大気を大気圧で利用する場合には、ガス封入構造を形成する工程および放電ガスを封入する工程を省略することができ、製造コストを下げることができる。
【００８０】
上記の説明では、スイッチング素子１００の動作原理を、第１電極１、第２電極２および第３電極３のそれぞれの電位の相対的な高低関係と、これらの間に発生する電気力線とを用いて説明した。ここで、図６（ａ）〜（ｆ）を参照しながら、スイッチング素子１００の動作原理を別の観点から説明する。なお、以下では、第１電極１および第２電極２には、第２電極２の電位Ｖ２が第１電極１の電位Ｖ１よりも十分に高くなる（Ｖ２＞＞Ｖ１）ように電圧が印加されているものとして説明する。
【００８１】
第３電極３が存在しない場合には、放電が発生すると、図６（ａ）に示すように、負電位側の電極（第１電極１）近傍で等電位面ＥＱが集中した（等電位面の間隔が狭い）強い電界が発生する一方、その他の部分では弱い電界が発生し、放電空間には安定な電位構造が形成される。
【００８２】
一方、第３電極３が存在する場合には、第３電極３に与えられる電位に応じて、放電空間の電位構造（放電空間の等電位面ＥＱの分布）は図６（ｂ）〜（ｆ）に示すように変化する。
【００８３】
まず、第３電極３の電位Ｖ３が第２電極２の電位Ｖ２よりも高い（Ｖ３＞Ｖ２＞＞Ｖ１）と、図６（ｂ）に示したように、放電空間の電位構造が第３電極３の電位Ｖ３によって著しく乱されるので、放電経路に沿って放電維持に好ましい電位構造が存在せず、そのため、放電電流は流れない。
【００８４】
第３電極３の電位Ｖ３が第２電極２の電位Ｖ２とほぼ同じである（Ｖ３＝Ｖ２＞＞Ｖ１）と、図６（ｃ）に示したように、放電空間の電位構造は第３電極３の電位Ｖ３によって若干乱され、等電位面ＥＱが主に第１電極１と第３電極３との間に存在するような電位構造が形成される。そのため、放電電流は流れるものの、その大きさは図６（ａ）に示した場合に比べて小さい。
【００８５】
第３電極３の電位Ｖ３が第１電極１の電位Ｖ１と第２電極２の電位Ｖ２との間にあり、第２電極２の電位Ｖ２よりも少し低い（Ｖ２＞Ｖ３＞＞Ｖ１）と、図６（ｄ）に示したように、放電空間の電位構造は、図６（ａ）に示した場合（第３電極３が存在しない場合）に近い安定な電位構造であり、放電経路１０１が太く確保されるので、放電電流がもっとも大きく流れる。
【００８６】
第３電極３の電位が第１電極１の電位Ｖ１と第２電極２の電位Ｖ２との間にあり、第２電極２の電位Ｖ２よりも十分低い（Ｖ２＞＞Ｖ３＞＞Ｖ１）と、図６（ｅ）に示したように、放電空間の電位構造は第３電極３の電位Ｖ３によって若干乱されるので、放電経路１０１が第３電極３から離れて細くなり放電電流が減少する。第３電極３の電位Ｖ３をさらに低くすると、図６（ｆ）に示したように、放電空間の電位構造は第３電極３の電位Ｖ３によって著しく乱されるので、放電経路に沿って放電維持に好ましい電位構造が存在せず、ぞのため、放電電流が流れない。
【００８７】
上述したように、スイッチング素子１００が有する第３電極３は、第１電極１と第２電極２との間に発生する放電の電位構造を乱す機能、すなわち、第１電極１と第２電極２との間に発生する放電に起因した等電位面ＥＱの分布を変化させる機能を有しており、そのことによって、第１電極１と第２電極２との間での放電を制御することが可能になる。
【００８８】
スイッチング素子１００の素子特性を図７に示す。図７は、図２（ａ）において横軸に示した放電制御電圧Ｖｃｏｍをより大きな値まで示したものに相当する。また、図７においては、図６（ｂ）〜（ｆ）の状態に相当する点を参照符号（ｂ）〜（ｆ）を用いて示している。
【００８９】
図７に示したように、スイッチング素子１００は、図６（ｂ）および（ｆ）に示した状態をオフ状態、図６（ｃ）、（ｄ）および（ｅ）に示した状態をオン状態として機能する。
【００９０】
第３電極３の大きさや配置は、必要とされる素子特性に応じて選択される。第１電極１と第２電極２との間に発生する放電の電位構造を乱すために必要な第３電極３への印加電圧の大きさ（あるいは第３電極３の電位Ｖ３）は、第３電極３の大きさ（サイズ）や配置に応じて変化するので、第３電極３の大きさ（サイズ）や配置を適宜選択することによって、必要とされる第３電極３への印加電圧の大きさを変えることができる。
【００９１】
例えば、第３電極３の大きさを大きくすることによって、放電の電位構造を乱すために必要な第３電極３への印加電圧の大きさを小さくすることができるし、第３電極３を第１電極１と第２電極２と間あるいはこれらの近傍に配置することによっても、第３電極３への印加電圧の大きさを小さくすることができる。
【００９２】
放電の電位構造を乱すために必要な第３電極３への印加電圧の大きさが小さいと、第３電極３を駆動するために外部接続されたドライバの耐圧を低くすることができる。第３電極３への印加電圧の大きさを小さくするには、上述したように、第３電極３の大きさを大きく（例えば第３電極３の面積を大きく）したり、第３電極３を第１電極１と第２電極２との間あるいはこれらの近傍に精度よく配置したりすればよい。
【００９３】
（実施形態２）
図８、図９（ａ）および（ｂ）を参照しながら、本発明による実施形態２の表示装置２００を説明する。図８は、表示装置２００を模式的に示す上面図であり、図９（ａ）および（ｂ）は、それぞれ表示装置２００の１画素に対応する領域を模式的に示す斜視図および断面図である。
【００９４】
表示装置２００は、行および列を有するマトリクス状に配列された複数の画素を有し、複数の画素ごとに、実施形態１のスイッチング素子１００を有している。スイッチング素子１００が有する第１電極１、第２電極２および第３電極３は、基板１３上に形成されており、基板１３と、基板１３に対向する対向基板１４との間に放電ガスが封入されている。
【００９５】
また、表示装置２００は、スイッチング素子１００が有する第１電極１に電気的に接続された走査配線（ゲート配線）８と、第３電極３に電気的に接続された信号配線（データ配線）９と、第２電極２に接続された被スイッチング部としての有機ＥＬ素子４’とを有している。
【００９６】
走査配線８および信号配線９は、それぞれ行ごとおよび列ごとに設けられている。走査配線８は、表示領域外に設けられたゲートドライバ１２に電気的に接続され、ゲートドライバ１２から走査電圧（ゲート電圧）を供給される。また、信号配線９は、表示領域外に設けられたデータドライバ１１に電気的に接続され、データドライバ１１から信号電圧（データ電圧）を供給される。さらに、表示装置２００は、対向電極６に電気的に接続された接地配線１０を有し、この接地配線１０は、表示領域外において接地されている。
【００９７】
有機ＥＬ素子４’は、第２電極２に電気的に接続された画素電極５と、画素電極５に対向する対向電極６と、画素電極５と対向電極６との間に設けられた表示媒体層としての有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）材料層７とを有し、電流を供給されることによって発光する。
【００９８】
図１０（ａ）、（ｂ）および（ｃ）を参照しながら、本実施形態の表示装置２００の駆動方法を説明する。図１０（ａ）に模式的に示すように、表示装置２００は、マトリクス状に配列された複数の画素を有する。図１０（ａ）においては、ｎ行目ｍ列目の画素を（ｎ，ｍ）と表記している。
【００９９】
まず、ゲートドライバ１２から、行ごとに設けられた走査配線８に、１行目から順に走査電圧（ゲート電圧）Ｖｇｎ（Ｖｇ１、Ｖｇ２、Ｖｇ３、・・・）が供給され、スイッチング素子１００の第１電極１に走査配線８を介して走査電圧Ｖｇｎが供給される。ゲートドライバ１２は、図１０（ｂ）に示すように、振幅（電圧の大きさ）が一定（ここでは−２５０Ｖ）でパルス幅が一定（ここでは１０μｓ）のパルス電圧を発生させる。
【０１００】
これと同期して、データドライバ１１から、列ごとに設けられた信号配線９に所定のタイミングで信号電圧（データ電圧）Ｖｄｎｍ（Ｖｄｎ１、Ｖｄｎ２、Ｖｄｎ３、・・・）が供給され、画素ごとに設けられたスイッチング素子１００の第３電極３に信号配線８を介して信号電圧Ｖｄｎｍが供給される。データドライバ１１は、図１０（ｃ）に示すように、パルス幅が一定で、個々のデータに対応した振幅（電圧の大きさ；Ｖｄ１１、Ｖｄ２１、Ｖｄ３１・・・）のパルス電圧を発生させる。勿論、データドライバ１１は、振幅が一定で、パルス幅が個々のデータに対応して変化するようなパルス電圧を発生させてもよい。
【０１０１】
各画素は、第３電極３に印加された放電制御電圧としての信号電圧Ｖｄｎｍに応じて、所定の表示状態となる。第３電極３に印加された放電制御電圧が、第１電極１および第２電極２間で放電が発生しないような電圧、すなわちオフ電圧である場合には、被スイッチング部としての有機ＥＬ素子４’に電流が供給されず、有機ＥＬ素子４’は発光状態とならない。また、第３電極３に印加された放電制御電圧が、第１電極１および第２電極２間で放電が発生するような電圧、すなわちオン電圧である場合には、有機ＥＬ素子４’に電流が供給され、有機ＥＬ素子４’が発光状態となる。このとき、有機ＥＬ素子４’に供給される電流の大きさは、放電制御電圧に応じて変化するので、有機ＥＬ素子４’の発光輝度を変化させることができ、多階調表示が実現される。
【０１０２】
上述のようにして、本実施形態の表示装置２００において、アクティブマトリクス駆動が実現される。
【０１０３】
本発明による実施形態２の表示装置２００においては、画素ごとに設けられたスイッチング素子１００が、上述の構成を有しているので、第１電極１、第２電極２および第３電極３のそれぞれを別々のプロセスを用いて形成する必要がなく、表示装置２００の製造を簡略化することができる。また、上述したように、放電を制御することによってスイッチングを行うので、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）のようにオフ電流が発生することがない。さらに、第１電極、第２電極および第３電極が、絶縁膜を介して互いに重畳しない構成とすることができ、重畳した部分に形成される容量に起因する電気信号の遅延やなまりの発生を防止することができる。そのため、表示装置の大型化が容易に実現される。
【０１０４】
また、表示装置２００は、特許文献１に開示されているような従来のアドレス装置に比較して、以下の点で優れている。
【０１０５】
まず、第２電極２と画素電極５とが、放電空間を介して短絡しているのではなく、配線によって直結されているので、プラズマ起因のシース電圧の影響は無く、バイアス電圧を追加する必要はない。また、画素電極５には配線を介して電荷あるいは電流を供給するので、被スイッチング部の内部部位による不均一性も存在しない。さらに、被スイッチング部に対して配線を介して放電電流により電荷あるいは電流を供給するので、放電発生電圧をオフした後は、その供給はすぐに止まり、高速のスイッチング動作を行うことができる。
【０１０６】
本実施形態の表示装置２００は、例えば以下のようにして製造される。本実施形態の表示素子２００は、１画素の大きさが４８６μｍ×１６２μｍであり、この大きさの画素が４２インチパネル相当の大きさに配列された、「Ｈｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ」対応の表示装置である。
【０１０７】
まず、絶縁性表面を有する基板１３上に、第１電極１、第２電極２、第３電極３、対向電極６、走査配線（ゲート配線）８および接地配線１０を形成する。ここでは基板１３として、ソーダガラスからなり、厚さが約３mm、大きさが約６５０ｍｍ×約１０５０ｍｍの基板１３を用いる。また、上述の電極および配線の材料としてニッケルを用い、スクリーン印刷法によってこれらを形成する。まず、ニッケル粉末やバインダー材料などを含んで構成されるニッケルペーストを、所定のパターンを有するスクリーン版のメッシュ部を通過させて基板上に塗布する。次に、基板上に塗布されたニッケルペーストを約３００℃で乾燥・固化させる。その後、約６００℃で焼成を行うことによって導電性が得られる。
【０１０８】
第１電極１、第２電極２および第３電極３のそれぞれの寸法およびこれらの間隔は、実施形態１のスイッチング素子１００と同じである。走査配線８および接地配線１０の線幅は約３０μｍであり、厚さは約１５μｍである。また、対向電極６の大きさは約１４０μｍ×約８０μｍであり、厚さは約１５μｍである。
【０１０９】
上述の電極および配線の形成方法はスクリーン印刷法に限定されず、サンドブラスト法や感光性ペースト法などを用いて厚さ１μｍ以上の厚膜として形成してもよい。さらに、スパッタ法や電子ビーム蒸着法を用いて厚さ１μｍ以下の薄膜を形成し、ドライエッチングまたはウエットエッチングプロセスによって所定の電極パターン（形状）に形成してもよい。本実施形態のようにスクリーン印刷法を用いると、簡便に電極および配線の形成を実行することができる。また、上述のようにして形成された電極の表面に、六ホウ化ランタンや六ホウ化ガドリニウムあるいは酸化マグネシウムなどの、２次電子放出係数が高く、高い耐スパッタ性を有する材料からなる被覆膜を形成してもよい。このような被覆膜は、例えば、電着法やスパッタ法あるいは電子ビーム蒸着法などを用いて形成することができる。
【０１１０】
次に、対向電極６の少なくとも一部を覆うように、有機ＥＬ材料層７を形成する。ここでは、トリス（８−ヒドロキシキノリナト）アルミニウムを真空蒸着法によって塗布し、メタルマスク法を用いてパターニングすることによって、大きさが約１８０μｍ×約１１０μｍ、厚さが約０．１μｍの有機ＥＬ材料層７を形成する。
【０１１１】
続いて、信号配線９を形成する。ここでは、信号配線９の材料としてニッケルを用い、スクリーン印刷法によって、線幅が約３０μｍ、厚さが約１５μｍの信号配線９を形成する。なお、信号配線９と走査配線８とは、互いが交差する部分に形成された感光性アクリル樹脂からなる絶縁膜（不図示）によって絶縁されている。
【０１１２】
次に、有機ＥＬ材料層７を介して対向電極６に対向する画素電極５を形成する。まず、有機ＥＬ材料層７を覆うようにスパッタ法を用いてＩＴＯ（酸化インジウムスズ）を堆積する。次に、レジスト材をＩＴＯ上にスクリーン印刷法を用いて所定のパターンに塗布し、レジスト材が塗布されていない部分のＩＴＯをエッチングによって除去する。その後、レジスト材を除去することによって、大きさが約１４０μｍ×約８０μｍ、厚さが約１５μｍの画素電極５を形成する。
【０１１３】
その後、ガス封入構造を形成し、放電ガスを封入・封止する。まず、基板上に、複数の画素領域からなる表示領域を囲むように、ガラスを主成分とするフリット材を塗布する。次に、ガス封入構造の高さを規定するスペーサ（高さ約３００μｍ）と、対向基板１４とを所定の位置に配置し、約６００℃で焼成することによって、電極が形成された基板１３と、対向基板１４とがフリット材によって接着されたガス封入構造が形成される。その後、ガス封入構造の内部を真空引きし、放電ガスとしてのヘリウムを約３００Ｔｏｒｒ（約４０ｋＰａ）の圧力で封入・封止する。
【０１１４】
上述のようにして、本実施形態の表示装置２００が形成される。ここで例示した製造方法においては、第１電極１、第２電極２、第３電極３、対向電極６、走査配線８、信号配線９および接地配線１０は、スクリーン印刷法によって同時に形成され、走査配線８と信号配線９との交差部に設けられた絶縁膜はフォトリソグラフィによって形成され、画素電極５はスクリーン印刷法によりパターニングされる。そのため、スイッチング素子として例えばＴＦＴを備える従来の表示装置を製造する場合に比べて、マスク枚数、フォトリソグラフィ工程などが大幅に削減され、製造コストが低減される。
【０１１５】
なお、本実施形態においては、被スイッチング部として、有機ＥＬ素子４’を備えている場合について説明したが、これに限定されず、自発光型素子や光変調型素子などを好適に用いることできる。また、有機ＥＬ素子４’のような抵抗性の素子であってもよいし、一対の電極に挟持された液晶層のような容量性の素子であってもよい。
【０１１６】
図１１（ａ）および（ｂ）を参照しながら、被スイッチング部として、画素電極５および対向電極６とこれらに挟持された液晶層１７とからなる液晶容量４’’を備える表示装置２００’について説明する。図１１（ａ）および（ｂ）は、それぞれ表示装置２００’の１画素に対応する領域を模式的に示す斜視図および断面図である。表示装置２００’は、被スイッチング部として液晶容量４’’を備えている点以外は、表示装置２００と同じ構成を有している。以下の説明においては、表示装置２００と異なる点を中心に説明する。また、図１１（ａ）および（ｂ）においては、表示装置２００と実質的に同じ機能を有する構成要素を同じ参照符号を用いて示している。
【０１１７】
表示装置２００’は、被スイッチング部として、液晶容量４’’を有しており、液晶容量４’’は、スイッチング素子１００を用いて駆動される。表示装置２００’が備える被スイッチング部は、光変調型素子であるので、表示装置２００’においては、バックライトからの光を用いて表示を行うか、あるいは周囲光（外光）を反射板（あるいは反射電極）により反射させて表示を行う。
【０１１８】
液晶容量４’’が有する液晶層１７は、基板１３上に設けられた液晶封止壁１６と、基板１３と、対向基板１４とによって囲まれた領域に封入されている。ここでは、基板１３と対向基板１４との間隔を約５μｍとする。
【０１１９】
基板１３の液晶層１７側に画素電極５が設けられており、対向基板１４の液晶層１７側にＩＴＯからなる対向電極６が設けられている。また、基板１３および対向基板１４上には、液晶層１７に接するように設けられ、ラビング処理が施された配向層が形成されている。さらに、対向基板１４は、液晶層１７側とは反対側に偏光制御層およびカラーフィルタ層（いずれも不図示）を有する。
【０１２０】
液晶層１７に液晶封止壁１６を隔てて設けられた空間１５に放電ガスが封入されており、この空間１５の高さが約１００μｍとなるように、対向基板１４はダイシング加工されている。
【０１２１】
上述の構成を有する表示装置２００’においても、表示装置２００と同様にアクティブマトリクス駆動が実現され、表示装置２００と同様の利点が得られる。
【０１２２】
（実施形態３）
図１２、図１３（ａ）および（ｂ）を参照しながら、本発明による実施形態３の表示装置３００を説明する。図１２は、表示装置３００を模式的に示す上面図であり、図１３（ａ）および（ｂ）は、それぞれ表示装置３００の１画素に対応する領域を模式的に示す斜視図および断面図である。
【０１２３】
実施形態３の表示装置３００は、スイッチング素子１００が有する第１電極１が信号配線（データ配線）９に電気的に接続され、第３電極３が走査配線（ゲート配線）８に電気的に接続されている点において、実施形態２の表示装置２００と異なる。以下の説明においては、表示装置２００と異なる点を中心に説明する。また、以降の図面においては、表示装置２００と実質的に同じ機能を有する構成要素を同じ参照符号を用いて示している。
【０１２４】
上述したように、表示装置３００においては、第１電極１が信号配線（データ配線）９に電気的に接続され、第３電極３が走査配線（ゲート配線）８に電気的に接続されている。以下、このような構造を有する表示装置３００の駆動方法を、図１４（ａ）、（ｂ）および（ｃ）を参照しながら説明する。図１４（ａ）に模式的に示すように、表示装置３００は、マトリクス状に配列された複数の画素を有する。図１４（ａ）においては、ｎ行目ｍ列目の画素を（ｎ，ｍ）と表記している。
【０１２５】
まず、ゲートドライバ１２から、行ごとに設けられた走査配線８に、１行目から順に走査電圧（ゲート電圧）Ｖｇｎ（Ｖｇ１、Ｖｇ２、Ｖｇ３、・・・）が供給され、スイッチング素子１００の第３電極３に走査配線８を介して走査電圧Ｖｇｎが供給される。ゲートドライバ１２は、図１２（ｂ）に示すように、振幅（電圧の大きさ）が一定（ここでは−１００Ｖ）でパルス幅が一定（ここでは１５μｓ）のパルス電圧を発生させる。
【０１２６】
これと同期して、データドライバ１１から、列ごとに設けられた信号配線９に所定のタイミングで信号電圧（データ電圧）Ｖｄｎｍ（Ｖｄｎ１、Ｖｄｎ２、Ｖｄｎ３、・・・）が供給され、画素ごとに設けられたスイッチング素子１００の第１電極１に信号配線８を介して信号電圧Ｖｄｎｍが供給される。データドライバ１１は、図１４（ｃ）に示すように、振幅（電圧の大きさ）が一定で、個々のデータに対応したパルス幅のパルス電圧を発生させる。勿論、データドライバ１１は、パルス幅が一定で振幅が個々のデータに対応して変化するようなパルス電圧を発生させてもよい。
【０１２７】
各画素は、第１電極１と第２電極２との間での放電の状態に応じて、所定の表示状態となる。表示装置３００においては、第３電極３に印加される放電制御電圧（走査電圧Ｖｇｎ）が一定であり、第１電極１に印加される放電発生電圧（信号電圧Ｖｄｎｍ）が変化するが、放電制御電圧は、放電発生電圧の大きさに応じてオン電圧に相当したりオフ電圧に相当したりする。放電制御電圧がオフ電圧に相当するような大きさの放電発生電圧が印加されたときには、被スイッチング部としての有機ＥＬ素子４’に電流が供給されず、有機ＥＬ素子４’は発光状態とならない。また、放電制御電圧がオン電圧に相当するような大きさの放電発生電圧が印加されたときには、有機ＥＬ素子４’に電流が供給され、有機ＥＬ素子４’が発光状態となる。このとき、有機ＥＬ素子４’に供給される電流の大きさは、放電発生電圧に応じて変化するので、有機ＥＬ素子４’の発光輝度を変化させることができ、多階調表示が実現される。
【０１２８】
本実施形態の表示装置３００においては、上述のようにしてアクティブマトリクス駆動が実現され、実施形態２の表示装置２００と同様の利点が得られる。
【０１２９】
（実施形態４）
図１５（ａ）および（ｂ）を参照しながら、本発明による実施形態４の表示装置４００を説明する。図１５（ａ）および（ｂ）は、それぞれ表示装置４００の１画素に対応する領域を模式的に示す斜視図および断面図である。以下の説明においては、実施形態２の表示装置２００と異なる点を中心に説明する。
【０１３０】
表示装置４００は、図１５（ａ）および（ｂ）に示すように、互いに対向するように設けられた第１電極１および第２電極２と、第１電極１と第２電極２との間に設けられた第３電極３とを有するスイッチング素子１００ａを備えている点において、図１などに示したようなスイッチング素子１００を備える表示装置２００とは異なる。
【０１３１】
上述したように、スイッチング素子１００ａの第１電極１と第２電極２とは、互いに対向するように、つまり、それぞれの主面が互いに向き合うように配置されており、第３電極３は、これらの間に位置するように設けられている。従って、スイッチング素子１００ａは、スイッチング素子１００よりもサイズを小さく構成することができる。そのため、画素におけるスイッチング素子１００ａの占有面積を小さくすることができ、開口率の向上などの利点が得られる。
【０１３２】
例えば、第１電極１、第２電極２および第３電極３の寸法およびこれらの間隔をスイッチング素子１００と同様にした場合について比較する。実施形態１（あるいは２）では、スイッチング素子１００のサイズは、１００μｍ（縦）×２３０μｍ（横）×約５０μｍ（放電経路１０１の高さ）である。これに対して、スイッチング素子１００ａのサイズは、１００μｍ×１６０μｍ×５０μｍであり、スイッチング素子１００ａは、スイッチング素子１００よりもコンパクトに構成されているといえる。スイッチング素子１００ａにおいては、第１電極１と第２電極２とが対向するように設けられているので、放電経路１０１はアーチ状にはならず、図１５（ａ）に示すようにほぼ直線状となり、そのため、放電経路１０１は上記寸法内におさまる。
【０１３３】
なお、実施形態２の表示装置２００においては、スイッチング素子１００が被スイッチング部４と同一平面上に形成されているのに対して、本実施形態の表示装置４００においては、スイッチング素子１００ａは、被スイッチング部４と同一平面上には位置していないが、スイッチング素子１００ａと被スイッチング部４とが同一平面上にあってもなくても表示装置としての機能に変わるところはない。
【０１３４】
また、本実施形態では、第１電極１に接続された走査配線８、第３電極に接続された信号配線９および対向電極６に接続された接地配線１０のうち、走査配線８が、第１電極１、第２電極２および第３電極３によって規定される平面（第１電極１と第２電極２と第３電極３とを結ぶ直線群の一部を含む仮想平面）Ｐに対して平行でないように配置されている。従って、本実施形態の表示装置４００では、配線相互の重なりが存在しないので、配線間の絶縁性を確保する必要がなく、そのため、本実施形態の表示装置４００は製造が容易である。勿論、本実施形態のように走査配線８が平面Ｐに対して平行でない構成に限定されず、走査配線８、信号配線９および接地配線１０のうち少なくとも１つが平面Ｐに対して平行でない構成を採用すると、同様の利点が得られる。
【０１３５】
スイッチング素子１００ａは、例えば、以下のようにして製造することができる。まず、第１電極１と第２電極２とをそれぞれ別々の基板上にスクリーン印刷法などを用いて形成する。次に、いずれかの基板上に、第３電極３と信号配線９とを含んでスペーサとしても機能する誘電体壁をサンドブラスト法などを用いて形成する。その後、それぞれの基板をフリット材を用いて貼り合わせることによって、図１５（ａ）および（ｂ）に示したスイッチング素子１００ａが得られる。
【０１３６】
（実施形態５）
図１６（ａ）および（ｂ）を参照しながら、本発明による実施形態５の表示装置５００を説明する。図１６（ａ）および（ｂ）は、それぞれ表示装置５００の１画素に対応する領域を模式的に示す斜視図および断面図である。以下の説明においては、実施形態２の表示装置２００と異なる点を中心に説明する。
【０１３７】
表示装置５００は、図１６（ａ）および（ｂ）に示すように、第１電極１および第２電極２とは異なる平面上に位置するように設けられた第３電極３を有するスイッチング素子１００ｂを備えている点において、図９などに示したように、第１電極１、第２電極２および第３電極３が同一平面上に設けられたスイッチング素子１００を備える表示装置２００とは異なる。
【０１３８】
各電極が同一平面上に設けられたスイッチング素子１００においては、各電極間の絶縁性を確保し、放電特性を素子間で一定とするために電極間隔を精度よく制御する必要がある。これに対して、スイッチング素子１００ｂでは、第３電極３が第１電極１および第２電極２とは異なる平面上に設けられている、言い換えると、第３電極３が第１電極１および第２電極２とは同一平面上には位置しないように設けられているので、各電極間の絶縁性を確保しやすく、各電極間の間隔を精度良く制御する必要がなくなる。そのため、例えば、各電極間の間隔をより狭くすることもでき、スイッチング素子１００ｂは、スイッチング素子１００よりもサイズが小さくなるように構成され得る。従って、第３電極３が第１電極１および第２電極２とは異なる平面上に設けられている構成を採用すると、スイッチング素子をよりコンパクトに構成できるので、開口率の向上などを図ることができる。
【０１３９】
スイッチング素子１００ｂは、例えば、以下のようにして製造することができる。まず、第１電極１と第２電極２とを同じ基板上にスクリーン印刷法などを用いて形成する。次に、第１電極１と第２電極２とが形成された基板上に、ストライプ状の誘電体層をサンドブラスト法などを用いて形成する。その後、誘電体層上に第３電極３と信号配線９とをスクリーン印刷法などを用いて形成することによって、図１６（ａ）および（ｂ）に示したスイッチング素子１００ｂが得られる。
【０１４０】
（実施形態６）
図１７（ａ）および（ｂ）を参照しながら、本発明による実施形態６のスイッチング素子１００ｃを説明する。図１７（ａ）および（ｂ）は、それぞれスイッチング素子１００ｃを模式的に示す斜視図および断面図である。以下の説明においては、実施形態１のスイッチング素子１００と異なる点を中心に説明する。
【０１４１】
スイッチング素子１００ｃは、第１電極１と第２電極２との間に位置しないように設けられた第３電極３を有している。第３電極３は、具体的には、第２電極２に対して第１電極１とは反対側に位置している。つまり、第１電極１、第２電極２および第３電極３がこの順に並んで配置されており、第１電極１と第３電極３との間に第２電極２が位置している。
【０１４２】
スイッチング素子１００ｃにおける電位構造の変化（等電位面の分布の変化）を図１８（ａ）〜（ｄ）に示す。
【０１４３】
第３電極３が存在しない場合には、放電が発生すると、図１８（ａ）に示すように、負電位側の電極（第１電極１）近傍で等電位面ＥＱが集中した（等電位面ＥＱの間隔が狭い）強い電界が発生する一方、その他の部分では弱い電界が発生し、放電空間には安定な電位構造が形成される。
【０１４４】
一方、第３電極３が存在する場合には、第３電極３に与えられる電位に応じて、放電空間の電位構造（放電空間の等電位面ＥＱの分布）は図１８（ｂ）〜（ｄ）に示すように変化する。
【０１４５】
第３電極３の電位Ｖ３が第２電極２の電位Ｖ２よりも高い（Ｖ３＞Ｖ２＞＞Ｖ１）と、図１８（ｂ）に示したように、第３電極３の電位Ｖ３によって第２電極２上部の等電位面ＥＱが歪められるので、放電特有の電位構造を維持できない。そのため、第１電極１と第２電極２との間で放電が発生せず、放電電流は流れない。
【０１４６】
第３電極３の電位Ｖ３が第２電極２の電位Ｖ２とほぼ同じである（Ｖ３＝Ｖ２＞＞Ｖ１）と、図１８（ｃ）に示したように、放電空間の電位構造は第３電極３の電位Ｖ３によってやや乱されるものの、放電電流は流れる。放電電流の大きさは図１８（ａ）に示した場合に比べて小さい。
【０１４７】
第３電極３の電位Ｖ３が第１電極１の電位Ｖ１と第２電極２の電位Ｖ２との間にあり、第２電極２の電位Ｖ２よりも低い（Ｖ２＞Ｖ３＞＞Ｖ１）と、図１８（ｄ）に示したように、第３電極３の電位Ｖ３により第２電極２周辺の等電位面ＥＱが歪められることはない。そのため、放電空間の電位構造は、図１８（ａ）に示した場合（第３電極３が存在しない場合）に近い安定な電位構造であり、放電経路１０１が太く確保されるので、放電電流がもっとも大きく流れる。
【０１４８】
本実施形態のスイッチング素子１００ｃの特性を図１９（ａ）および（ｂ）に示す。図１９（ａ）および（ｂ）は、第１電極１に印加する放電発生電圧Ｖｇｅｎおよび第３電極３に印加する放電制御電圧Ｖｃｏｎの一方を一定とし、他方を変化させたときの、被スイッチング部４に供給される電流Ｉの変化を示すグラフである。
【０１４９】
図１９（ａ）および（ｂ）に示したように、スイッチング素子１００ｃは、スイッチング素子１００を駆動する場合よりも放電発生電圧Ｖｇｅｎを約５０Ｖ低下させて駆動したときに、スイッチング素子１００の素子特性（図２）とほぼ同様の特性を示す。このように、第３電極３が第１電極１と第２電極２との間に位置しない構成を採用すると、スイッチング素子の駆動電圧を低電圧化することができる。
【０１５０】
上述の配置を採用することによって低電圧化が可能になるのは、第３電極３を第１電極１と第２電極２との間に位置しないように設けると、第１電極１と第２電極２との間隔をより狭くできるため、より低電圧で放電を発生させることができるからであると考えられる。放電の制御によるスイッチングを好適に行うためには、第１電極１と第３電極３との絶縁性が確保されていることが好ましく、第１電極１と第３電極３とがある程度の間隔をおいて設けられていることが好ましいが、第３電極３が第１電極１と第２電極２との間にある場合には、第１電極１と第２電極２との間隔は、必然的に、第１電極１と第３電極３との間隔よりも長くなる。これに対して、第３電極３が第１電極１と第２電極２との間に位置しない場合には、第１電極１と第３電極３とをある程度の間隔をおいて設けて絶縁性を確保しつつ第１電極１と第２電極２との間隔を短くすることが可能となる。
【０１５１】
また、第３電極３を第１電極１と第２電極２との間に位置しないように設けると、第３電極３を第１電極１からより離れた位置に設けることができるので、放電空間に存在する正イオンの衝撃により第１電極１から飛散する金属材料の第３電極３への付着を抑制・防止できる。そのため、長時間にわたって第３電極の絶縁性を確保できるので、長時間にわたって良好な特性を示す信頼性が高いスイッチング素子が提供される。
【０１５２】
例えば、各電極の寸法および各電極間の間隔を実施形態１のスイッチング素子１００と同様にすると、第１電極１と第３電極３との間の絶縁抵抗が１ＭΩとなるのは、実施形態１のスイッチング素子１００においては約１５０００時間後であるのに対して、実施形態６のスイッチング素子１００ｃにおいては約２５０００時間後である。
【０１５３】
なお、本発明によるスイッチング素子は、例示した表示装置だけでなく、有機ＥＬ表示装置や液晶表示装置などの表示装置、アドレス装置、半導体装置、回路基板等の、スイッチング機能あるいはアドレス機能を備える各種電子デバイスに好適に用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１５４】
本発明によると、製造が容易なスイッチング素子が提供される。本発明によるスイッチング素子は、各種電子デバイスに好適に用いることができ、特に表示装置に好適に用いることができる。そのため、表示装置の大型化および製造コストの低減が容易に実現される。
【図面の簡単な説明】
【０１５５】
【図１】（ａ）は、本発明による実施形態１のスイッチング素子１００を模式的に示す斜視図であり、（ｂ）は、本発明による実施形態１のスイッチング素子１００を模式的に示す断面図である。
【図２】（ａ）および（ｂ）は、本実施形態１のスイッチング素子１００において、第１電極１に印加する放電発生電圧Ｖｇｅｎおよび第３電極３に印加する放電制御電圧Ｖｃｏｎの一方を一定とし、他方を変化させたときの、被スイッチング部４に供給される電流Ｉの変化を示すグラフである。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、本発明による実施形態１のスイッチング素子１００において、電極間の電位差に応じて発生する電気力線（電界）Ｅを模式的に示す図である。
【図４】本発明による実施形態１のスイッチング素子１００における第３電極３の配置例を模式的に示す図である。
【図５】本発明による実施形態１のスイッチング素子１００における放電開始電圧の圧力依存性を示す図である。
【図６】（ａ）〜（ｆ）は、放電空間に存在する電位構造（等電位面の分布）を模式的に示す図である。
【図７】スイッチング素子１００の素子特性を示すグラフである。
【図８】本発明による実施形態２の表示装置２００を模式的に示す上面図である。
【図９】（ａ）は、本発明による実施形態２の表示装置２００の１画素に対応する領域を模式的に示す斜視図であり、（ｂ）は、本発明による実施形態２の表示装置２００の１画素に対応する領域を模式的に示す断面図である。
【図１０】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、本発明による実施形態２の表示装置２００の駆動方法を説明するための図である。
【図１１】（ａ）は、本発明による実施形態２の他の表示装置２００’の１画素に対応する領域を模式的に示す斜視図であり、（ｂ）は、本発明による実施形態２の他の表示装置２００’の１画素に対応する領域を模式的に示す断面図である。
【図１２】本発明による実施形態３の表示装置３００を模式的に示す上面図である。
【図１３】（ａ）は、本発明による実施形態３の表示装置３００の１画素に対応する領域を模式的に示す斜視図であり、（ｂ）は、本発明による実施形態３の表示装置３００の１画素に対応する領域を模式的に示す断面図である。
【図１４】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、本発明による実施形態３の表示装置３００の駆動方法を説明するための図である。
【図１５】（ａ）は、本発明による実施形態４の表示装置４００の１画素に対応する領域を模式的に示す斜視図であり、（ｂ）は、本発明による実施形態４の表示装置４００の１画素に対応する領域を模式的に示す断面図である。
【図１６】（ａ）は、本発明による実施形態５の表示装置５００の１画素に対応する領域を模式的に示す斜視図であり、（ｂ）は、本発明による実施形態５の表示装置５００の１画素に対応する領域を模式的に示す断面図である。
【図１７】（ａ）は、本発明による実施形態６のスイッチング素子１００ｃを模式的に示す斜視図であり、（ｂ）は、本発明による実施形態６のスイッチング素子１００ｃを模式的に示す断面図である。
【図１８】（ａ）〜（ｄ）は、スイッチング素子１００ｃの放電空間に存在する電位構造を模式的に示す図である。
【図１９】（ａ）および（ｂ）は、実施形態６のスイッチング素子１００ｃにおいて、第１電極１に印加する放電発生電圧Ｖｇｅｎおよび第３電極３に印加する放電制御電圧Ｖｃｏｎの一方を一定とし、他方を変化させたときの、被スイッチング部４に供給される電流Ｉの変化を示すグラフである。
【図２０】従来のアドレス装置７００を模式的に示す斜視図である。
【符号の説明】
【０１５６】
１ 第１電極
２ 第２電極
３ 第３電極
４ 被スイッチング部
４’ 有機ＥＬ素子
４’’ 液晶容量
５ 画素電極
６ 対向電極
７ 有機ＥＬ材料層
８ 走査配線（ゲート配線）
９ 信号配線（データ配線）
１０ 接地配線
１１ データドライバ
１２ ゲートドライバ
１３ 基板
１４ 対向基板
１７ 液晶層
１００、１００ａ、１００ｂ、１００ｃ スイッチング素子
２００、２００’、３００、４００、５００ 表示装置
７００ アドレス装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリクス状に配列された複数の画素と、
前記複数の画素毎に設けられたスイッチング素子であって、互いの間に放電電流が流れるように間隔をおいて設けられた第１電極および第２電極と、前記第１電極および前記第２電極の少なくとも一方との電位差が可変であり、且つ、該電位差を変化させることによって前記第１電極と前記第２電極との間を流れる放電電流の大きさを制御するように構成された第３電極とを有するスイッチング素子と、
前記スイッチング素子の前記第１電極および前記第２電極の一方に電気的に接続された走査配線と、
前記スイッチング素子の前記第３電極に電気的に接続された信号配線と、
前記スイッチング素子の前記第１電極および前記第２電極の他方に電気的に接続された画素電極と、
前記画素電極に対向する対向電極と、
前記画素電極と前記対向電極との間に設けられた表示媒体層と、を有する表示装置。
【請求項２】
マトリクス状に配列された複数の画素と、
前記複数の画素毎に設けられたスイッチング素子であって、互いの間で放電を発生させる第１電極および第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間での放電を制御する第３電極とを有するスイッチング素子と、
前記スイッチング素子の前記第１電極および前記第２電極の一方に電気的に接続された走査配線と、
前記スイッチング素子の前記第３電極に電気的に接続された信号配線と、
前記スイッチング素子の前記第１電極および前記第２電極の他方に電気的に接続された画素電極と、
前記画素電極に対向する対向電極と、
前記画素電極と前記対向電極との間に設けられた表示媒体層と、を有する表示装置。
【請求項３】
マトリクス状に配列された複数の画素と、
前記複数の画素毎に設けられたスイッチング素子であって、互いの間に放電電流が流れるように間隔をおいて設けられた第１電極および第２電極と、前記第１電極および前記第２電極の少なくとも一方との電位差が可変であり、且つ、該電位差を変化させることによって前記第１電極と前記第２電極との間を流れる放電電流の大きさを制御するように構成された第３電極とを有するスイッチング素子と、
前記スイッチング素子の前記第１電極および前記第２電極の一方に電気的に接続された走査配線と、
前記スイッチング素子の前記第３電極に電気的に接続された信号配線と、
前記スイッチング素子の前記第１電極および前記第２電極の他方に電気的に接続された画素電極と、
前記画素電極に対向する対向電極と、
前記画素電極と前記対向電極との間に設けられた表示媒体層と、を有する表示装置であって、
前記スイッチング素子は、前記第１電極と前記第２電極との間と、前記第１電極および前記第２電極の一方と前記第３電極との間とに放電ガスを備え、
前記放電ガスの圧力は、前記第１電極と前記第２電極との間における放電開始電圧よりも、前記第１電極および前記第２電極の前記一方と前記第３電極との間における放電開始電圧が高くなるように設定されている、表示装置。
【請求項４】
マトリクス状に配列された複数の画素と、
前記複数の画素毎に設けられたスイッチング素子であって、互いの間に放電電流が流れるように間隔をおいて設けられた第１電極および第２電極と、前記第１電極および前記第２電極の少なくとも一方との電位差が可変であるように構成された第３電極とを有するスイッチング素子と、
前記スイッチング素子の前記第１電極および前記第２電極の一方に電気的に接続された走査配線と、
前記スイッチング素子の前記第３電極に電気的に接続された信号配線と、
前記スイッチング素子の前記第１電極および前記第２電極の他方に電気的に接続された画素電極と、
前記画素電極に対向する対向電極と、
前記画素電極と前記対向電極との間に設けられた表示媒体層と、を有する表示装置であって、
前記スイッチング素子は、前記第１電極と前記第２電極との間と、前記第１電極および前記第２電極の一方と前記第３電極との間とに放電ガスを備え、
前記第３電極は、前記第１電極と前記第２電極との間に発生する放電に起因した等電位面の分布を変化させる、表示装置。
【請求項５】
マトリクス状に配列された複数の画素と、
前記複数の画素毎に設けられたスイッチング素子であって、互いの間に放電電流が流れるように間隔をおいて設けられた第１電極および第２電極と、前記第１電極および前記第２電極の少なくとも一方との電位差が可変であり、且つ、該電位差を変化させることによって前記第１電極と前記第２電極との間を流れる放電電流の大きさを制御するように構成された第３電極とを有するスイッチング素子と、
前記スイッチング素子の前記第３電極に電気的に接続された走査配線と、
前記スイッチング素子の前記第１電極および前記第２電極の一方に電気的に接続された信号配線と、
前記スイッチング素子の前記第１電極および前記第２電極の他方に電気的に接続された画素電極と、
前記画素電極に対向する対向電極と、
前記画素電極と前記対向電極との間に設けられた表示媒体層と、を有する表示装置。
【請求項６】
マトリクス状に配列された複数の画素と、
前記複数の画素毎に設けられたスイッチング素子であって、互いの間で放電を発生させる第１電極および第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間での放電を制御する第３電極とを有するスイッチング素子と、
前記スイッチング素子の前記第３電極に電気的に接続された走査配線と、
前記スイッチング素子の前記第１電極および前記第２電極の一方に電気的に接続された信号配線と、
前記スイッチング素子の前記第１電極および前記第２電極の他方に電気的に接続された画素電極と、
前記画素電極に対向する対向電極と、
前記画素電極と前記対向電極との間に設けられた表示媒体層と、を有する表示装置。
【請求項７】
マトリクス状に配列された複数の画素と、
前記複数の画素毎に設けられたスイッチング素子であって、互いの間に放電電流が流れるように間隔をおいて設けられた第１電極および第２電極と、前記第１電極および前記第２電極の少なくとも一方との電位差が可変であり、且つ、該電位差を変化させることによって前記第１電極と前記第２電極との間を流れる放電電流の大きさを制御するように構成された第３電極とを有するスイッチング素子と、
前記スイッチング素子の前記第３電極に電気的に接続された走査配線と、
前記スイッチング素子の前記第１電極および前記第２電極の一方に電気的に接続された信号配線と、
前記スイッチング素子の前記第１電極および前記第２電極の他方に電気的に接続された画素電極と、
前記画素電極に対向する対向電極と、
前記画素電極と前記対向電極との間に設けられた表示媒体層と、を有する表示装置であって、
前記スイッチング素子は、前記第１電極と前記第２電極との間と、前記第１電極および前記第２電極の一方と前記第３電極との間とに放電ガスを備え、
前記放電ガスの圧力は、前記第１電極と前記第２電極との間における放電開始電圧よりも、前記第１電極および前記第２電極の前記一方と前記第３電極との間における放電開始電圧が高くなるように設定されている、表示装置。
【請求項８】
マトリクス状に配列された複数の画素と、
前記複数の画素毎に設けられたスイッチング素子であって、互いの間に放電電流が流れるように間隔をおいて設けられた第１電極および第２電極と、前記第１電極および前記第２電極の少なくとも一方との電位差が可変であるように構成された第３電極とを有するスイッチング素子と、
前記スイッチング素子の前記第３電極に電気的に接続された走査配線と、
前記スイッチング素子の前記第１電極および前記第２電極の一方に電気的に接続された信号配線と、
前記スイッチング素子の前記第１電極および前記第２電極の他方に電気的に接続された画素電極と、
前記画素電極に対向する対向電極と、
前記画素電極と前記対向電極との間に設けられた表示媒体層と、を有する表示装置であって、
前記スイッチング素子は、前記第１電極と前記第２電極との間と、前記第１電極および前記第２電極の一方と前記第３電極との間とに放電ガスを備え、
前記第３電極は、前記第１電極と前記第２電極との間に発生する放電に起因した等電位面の分布を変化させる、表示装置。
【請求項９】
前記表示媒体層は液晶層である請求項１から８のいずれかに記載の表示装置。
【請求項１０】
前記表示媒体層は有機エレクトロルミネッセンス材料層である請求項１から８のいずれかに記載の表示装置。
【請求項１１】
前記第３電極は、前記第１電極および前記第２電極とは異なる平面上に位置するように設けられている、請求項１から１０のいずれかに記載の表示装置。
【請求項１２】
前記第１電極と前記第２電極とは互いに対向するように設けられており、前記第３電極は、前記第１電極と前記第２電極との間に設けられている、請求項１から１１のいずれかに記載の表示装置。
【請求項１】
マトリクス状に配列された複数の画素と、
前記複数の画素毎に設けられたスイッチング素子であって、互いの間に放電電流が流れるように間隔をおいて設けられた第１電極および第２電極と、前記第１電極および前記第２電極の少なくとも一方との電位差が可変であり、且つ、該電位差を変化させることによって前記第１電極と前記第２電極との間を流れる放電電流の大きさを制御するように構成された第３電極とを有するスイッチング素子と、
前記スイッチング素子の前記第１電極および前記第２電極の一方に電気的に接続された走査配線と、
前記スイッチング素子の前記第３電極に電気的に接続された信号配線と、
前記スイッチング素子の前記第１電極および前記第２電極の他方に電気的に接続された画素電極と、
前記画素電極に対向する対向電極と、
前記画素電極と前記対向電極との間に設けられた表示媒体層と、を有する表示装置。
【請求項２】
マトリクス状に配列された複数の画素と、
前記複数の画素毎に設けられたスイッチング素子であって、互いの間で放電を発生させる第１電極および第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間での放電を制御する第３電極とを有するスイッチング素子と、
前記スイッチング素子の前記第１電極および前記第２電極の一方に電気的に接続された走査配線と、
前記スイッチング素子の前記第３電極に電気的に接続された信号配線と、
前記スイッチング素子の前記第１電極および前記第２電極の他方に電気的に接続された画素電極と、
前記画素電極に対向する対向電極と、
前記画素電極と前記対向電極との間に設けられた表示媒体層と、を有する表示装置。
【請求項３】
マトリクス状に配列された複数の画素と、
前記複数の画素毎に設けられたスイッチング素子であって、互いの間に放電電流が流れるように間隔をおいて設けられた第１電極および第２電極と、前記第１電極および前記第２電極の少なくとも一方との電位差が可変であり、且つ、該電位差を変化させることによって前記第１電極と前記第２電極との間を流れる放電電流の大きさを制御するように構成された第３電極とを有するスイッチング素子と、
前記スイッチング素子の前記第１電極および前記第２電極の一方に電気的に接続された走査配線と、
前記スイッチング素子の前記第３電極に電気的に接続された信号配線と、
前記スイッチング素子の前記第１電極および前記第２電極の他方に電気的に接続された画素電極と、
前記画素電極に対向する対向電極と、
前記画素電極と前記対向電極との間に設けられた表示媒体層と、を有する表示装置であって、
前記スイッチング素子は、前記第１電極と前記第２電極との間と、前記第１電極および前記第２電極の一方と前記第３電極との間とに放電ガスを備え、
前記放電ガスの圧力は、前記第１電極と前記第２電極との間における放電開始電圧よりも、前記第１電極および前記第２電極の前記一方と前記第３電極との間における放電開始電圧が高くなるように設定されている、表示装置。
【請求項４】
マトリクス状に配列された複数の画素と、
前記複数の画素毎に設けられたスイッチング素子であって、互いの間に放電電流が流れるように間隔をおいて設けられた第１電極および第２電極と、前記第１電極および前記第２電極の少なくとも一方との電位差が可変であるように構成された第３電極とを有するスイッチング素子と、
前記スイッチング素子の前記第１電極および前記第２電極の一方に電気的に接続された走査配線と、
前記スイッチング素子の前記第３電極に電気的に接続された信号配線と、
前記スイッチング素子の前記第１電極および前記第２電極の他方に電気的に接続された画素電極と、
前記画素電極に対向する対向電極と、
前記画素電極と前記対向電極との間に設けられた表示媒体層と、を有する表示装置であって、
前記スイッチング素子は、前記第１電極と前記第２電極との間と、前記第１電極および前記第２電極の一方と前記第３電極との間とに放電ガスを備え、
前記第３電極は、前記第１電極と前記第２電極との間に発生する放電に起因した等電位面の分布を変化させる、表示装置。
【請求項５】
マトリクス状に配列された複数の画素と、
前記複数の画素毎に設けられたスイッチング素子であって、互いの間に放電電流が流れるように間隔をおいて設けられた第１電極および第２電極と、前記第１電極および前記第２電極の少なくとも一方との電位差が可変であり、且つ、該電位差を変化させることによって前記第１電極と前記第２電極との間を流れる放電電流の大きさを制御するように構成された第３電極とを有するスイッチング素子と、
前記スイッチング素子の前記第３電極に電気的に接続された走査配線と、
前記スイッチング素子の前記第１電極および前記第２電極の一方に電気的に接続された信号配線と、
前記スイッチング素子の前記第１電極および前記第２電極の他方に電気的に接続された画素電極と、
前記画素電極に対向する対向電極と、
前記画素電極と前記対向電極との間に設けられた表示媒体層と、を有する表示装置。
【請求項６】
マトリクス状に配列された複数の画素と、
前記複数の画素毎に設けられたスイッチング素子であって、互いの間で放電を発生させる第１電極および第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間での放電を制御する第３電極とを有するスイッチング素子と、
前記スイッチング素子の前記第３電極に電気的に接続された走査配線と、
前記スイッチング素子の前記第１電極および前記第２電極の一方に電気的に接続された信号配線と、
前記スイッチング素子の前記第１電極および前記第２電極の他方に電気的に接続された画素電極と、
前記画素電極に対向する対向電極と、
前記画素電極と前記対向電極との間に設けられた表示媒体層と、を有する表示装置。
【請求項７】
マトリクス状に配列された複数の画素と、
前記複数の画素毎に設けられたスイッチング素子であって、互いの間に放電電流が流れるように間隔をおいて設けられた第１電極および第２電極と、前記第１電極および前記第２電極の少なくとも一方との電位差が可変であり、且つ、該電位差を変化させることによって前記第１電極と前記第２電極との間を流れる放電電流の大きさを制御するように構成された第３電極とを有するスイッチング素子と、
前記スイッチング素子の前記第３電極に電気的に接続された走査配線と、
前記スイッチング素子の前記第１電極および前記第２電極の一方に電気的に接続された信号配線と、
前記スイッチング素子の前記第１電極および前記第２電極の他方に電気的に接続された画素電極と、
前記画素電極に対向する対向電極と、
前記画素電極と前記対向電極との間に設けられた表示媒体層と、を有する表示装置であって、
前記スイッチング素子は、前記第１電極と前記第２電極との間と、前記第１電極および前記第２電極の一方と前記第３電極との間とに放電ガスを備え、
前記放電ガスの圧力は、前記第１電極と前記第２電極との間における放電開始電圧よりも、前記第１電極および前記第２電極の前記一方と前記第３電極との間における放電開始電圧が高くなるように設定されている、表示装置。
【請求項８】
マトリクス状に配列された複数の画素と、
前記複数の画素毎に設けられたスイッチング素子であって、互いの間に放電電流が流れるように間隔をおいて設けられた第１電極および第２電極と、前記第１電極および前記第２電極の少なくとも一方との電位差が可変であるように構成された第３電極とを有するスイッチング素子と、
前記スイッチング素子の前記第３電極に電気的に接続された走査配線と、
前記スイッチング素子の前記第１電極および前記第２電極の一方に電気的に接続された信号配線と、
前記スイッチング素子の前記第１電極および前記第２電極の他方に電気的に接続された画素電極と、
前記画素電極に対向する対向電極と、
前記画素電極と前記対向電極との間に設けられた表示媒体層と、を有する表示装置であって、
前記スイッチング素子は、前記第１電極と前記第２電極との間と、前記第１電極および前記第２電極の一方と前記第３電極との間とに放電ガスを備え、
前記第３電極は、前記第１電極と前記第２電極との間に発生する放電に起因した等電位面の分布を変化させる、表示装置。
【請求項９】
前記表示媒体層は液晶層である請求項１から８のいずれかに記載の表示装置。
【請求項１０】
前記表示媒体層は有機エレクトロルミネッセンス材料層である請求項１から８のいずれかに記載の表示装置。
【請求項１１】
前記第３電極は、前記第１電極および前記第２電極とは異なる平面上に位置するように設けられている、請求項１から１０のいずれかに記載の表示装置。
【請求項１２】
前記第１電極と前記第２電極とは互いに対向するように設けられており、前記第３電極は、前記第１電極と前記第２電極との間に設けられている、請求項１から１１のいずれかに記載の表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２００７−２４１３１３（Ｐ２００７−２４１３１３Ａ）
【公開日】平成１９年９月２０日（２００７．９．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１４７３５１（Ｐ２００７−１４７３５１）
【出願日】平成１９年６月１日（２００７．６．１）
【分割の表示】特願２００２−６０４１２（Ｐ２００２−６０４１２）の分割
【原出願日】平成１４年３月６日（２００２．３．６）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年９月２０日（２００７．９．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月１日（２００７．６．１）
【分割の表示】特願２００２−６０４１２（Ｐ２００２−６０４１２）の分割
【原出願日】平成１４年３月６日（２００２．３．６）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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