JP2000221478A - プラズマアドレス型液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 バックライトもカラーフィルターも必要とせ
ずに、簡単な工程で安価に作製でき、良好な品位のカラ
ー画像が得られるプラズマアドレス型液晶表示装置を提
供する。 【解決手段】 ガラス基板１０と誘電体シート３との間
に複数のプラズマ室１２を有するプラズマ基板２と、信
号電極９を有する対向基板１１とが液晶層１を挟んで対
向配置され、信号電極９とプラズマ室１２とによって液
晶層１が駆動される。プラズマ室１２内のガスがプラズ
マ放電する際に発生する紫外線によって、誘電体シート
３またはガラス基板１０のプラズマ室１２側に配置され
た蛍光体４Ｒ、４Ｇ、４ＢがＲ、Ｇ、Ｂの各色を発光す
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、プラズマを利用し
て電気光学材料を駆動することにより画素の選択を行
い、蛍光体を発光させて表示を行うプラズマアドレス型
液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６に、従来のプラズマアドレス型液晶
表示装置２００の構成を示す。

【０００３】このプラズマアドレス型液晶表示装置２０
０は、ガラス基板５１と誘電体シート５３との間に複数
のプラズマ室５４を有するプラズマ基板５２と、ガラス
基板６３上に透明電極（信号電極）６２を有する対向基
板６０とが液晶層６１を挟んで対向配置されている。

【０００４】プラズマ室５４は、ガラス基板５１に互い
に平行な溝を設けることにより形成されており、各溝は
リブ５５によって区切られている。このプラズマ室５４
内にはイオン化可能なガスが封入され、さらに、一対の
電極５６と５７とが設けられている。これらの電極５
６、５７は、プラズマ室５４内のガスをイオン化してプ
ラズマ放電を発生させるアノード電極とカソード電極と
して機能する。

【０００５】一方、対向基板６０上の液晶層６１側表面
に設けられている透明電極６２は、上記溝によって構成
されるプラズマ室５４と交差（ここでは直交）してお
り、この透明電極６２とプラズマ室５４との交差部が各
画素に対応している。

【０００６】このプラズマアドレス型液晶表示装置２０
０においては、プラズマ放電が行われるプラズマ室５４
を順次切り替え走査すると共に、これと同期して透明電
極６２に信号電圧を印加する。これにより、その信号電
圧が各画素毎に保持されて液晶層６１が駆動される。従
って、各リブ５５で囲まれた各プラズマ室５４が各々１
走査ラインに相当し、走査単位毎に放電領域が分割され
ている。

【０００７】このプラズマアドレス型液晶表示装置２０
０を用いてカラー表示を行う場合には、対向基板６０に
３原色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）のドット状カラーフィルター６６
を配置する。さらに、このプラズマアドレス型液晶表示
装置２００には、液晶層６１を挟んで配向膜６５ａ、６
５ｂが設けられ、前面側に出射側偏光板６４ａ、背面側
に入射側偏光板６４ｂが設けられ、バックライト６７か
らの照明光を光源としている。

【０００８】一方、特開平８−３６１７５公報には、図
７に示すようなカラー液晶表示装置３００が開示されて
いる。

【０００９】この液晶表示装置３００は、画素電極７９
及び配向膜７７が設けられたガラス基板８１と、対向電
極８０及び配向膜８８が設けられたガラス基板８５と
を、液晶層７６を挟んで対向配置させた液晶セルを有
し、この液晶セルが入射側偏光板８３と出射側偏光板８
２との間に配されている。

【００１０】この液晶表示装置においては、画素電極７
９と対向電極８０との間の液晶層に印加される電圧を、
いわゆるデューティー駆動方式によって制御する。そし
て、従来から用いられていたカラーフィルターに変え
て、３原色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）のドットを有する蛍光体８４
を入射側偏光板８３の背面に配し、パネルの背面側から
紫外線８６を用いたバックライト照射を行うことによ
り、蛍光体８４によってＲ、Ｇ、Ｂの可視光を発光させ
てカラー表示を行う。

【００１１】さらに、特開平６−１２３８８３号公報、
特開平９−１５９９９４号公報、特開平７−２５３５７
６号公報、特開平７−５６１６３号公報や特開平８−４
３８１４号公報にも同様の構成が開示されている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上述のプラズマアドレ
ス型液晶表示装置は、バックライトシステムを必要とす
るためコストが高くなるという問題がある。さらに、カ
ラー表示を行うためにはカラーフィルターが必要となる
ため、その製造方法が複雑となり、歩留まりやタクト時
間に大きく影響する。

【００１３】一方、特開平６−１２３８８３号公報、特
開平９−１５９９９４号公報、特開平７−２５３５７６
号公報、特開平７−５６１６３号公報や特開平８−４３
８１４号公報では、各々、３原色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）のドッ
トを有する蛍光体を紫外線バックライトを用いて発光さ
せて光源とし、光シャターとしてデューティー駆動方式
の液晶パネルを用いている。この場合、作製上の問題点
として、蛍光体の表面に偏光板を貼り、その偏光板の上
にＩＴＯなどの透明電極を新たに加工せざるをえず、工
程的に複雑となる。また、表示上の問題点としては、デ
ューティー駆動であるがゆえに、液晶の応答速度が遅
く、動画表示に向かない。さらに、構成面上の問題とし
ては、蛍光体を発光させるための紫外線ランプが別途必
要となり、コスト的にも大きな負担をせざるをえない。

【００１４】本発明はこのような従来技術の課題を解決
するためになされたものであり、バックライトもカラー
フィルターも必要とせず、簡単な工程で安価に作製で
き、良好な品位のカラー画像が得られるプラズマアドレ
ス型液晶表示装置を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明のプラズマアドレ
ス型液晶表示装置は、ガラス基板と誘電体シートとの間
に複数のプラズマ室を有するプラズマ基板と、信号電極
を有する対向基板とが液晶層を挟んで対向配置され、該
信号電極と該プラズマ室とによって該液晶層が駆動され
るプラズマアドレス型液晶表示装置であって、該誘電体
シートまたは該ガラス基板の該プラズマ室側に、３原色
の各色を発光する蛍光体が配置されており、そのことに
より上記目的が達成される。

【００１６】前記蛍光体がストライプ状であってもよ
い。

【００１７】前記蛍光体が前記プラズマ室の長手方向と
平行な方向に配置されていてもよい。前記蛍光体が前記
プラズマ室の長手方向と垂直な方向に配置されていても
よい。

【００１８】前記蛍光体に紫外線を照射する光源を備え
ていてもよい。

【００１９】前記液晶層の液晶分子は負の誘電異方性を
有し、電圧無印加時には該液晶分子が基板に対して略垂
直に配向し、電圧印加時には該液晶分子が複数の中心軸
を中心として軸対称状に配向してもよい。

【００２０】以下、本発明の作用について説明する。

【００２１】本発明にあっては、各プラズマ室を各々１
走査ラインとして走査して単位毎にプラズマ放電を行う
ことにより、薄い誘電体シート上に電位を発生させる。
それと共に、プラズマ放電の際に発生する紫外線によっ
てガラス基板または誘電体シートのプラズマ室側に設け
た蛍光体を発光させて、３原色Ｒ、Ｇ、Ｂの各色を発光
する。このタイミングに合わせて、対向基板上の透明電
極に電位を印加することにより、液晶層を駆動して表示
を行う。このように、プラズマ放電によって蛍光体を発
光させてカラー表示を行うので、従来のプラズマアドレ
ス型液晶表示装置で必要とされていた、バックライトシ
ステムやカラーフィルターが不要となる。さらに、従来
のデューティー駆動方式の液晶パネルのように蛍光体の
表面にＩＴＯなどの透明電極を新たに加工する必要がな
く、液晶の応答速度を速くして動画表示も可能である。

【００２２】或いは、紫外線ランプ等の光源から蛍光体
に紫外線を照射して常に３原色Ｒ、Ｇ、Ｂを発光させて
おき、プラズマスイッチにより液晶層を駆動して表示を
行ってもよい。この場合、蛍光体に紫外線を照射する光
源は必要であるが、カラーフィルタは不要であり、透明
蛍光灯等を用いることによりパネル消費電力を２０％〜
５０％低減することができる。

【００２３】上記蛍光体は、ストライプ状の蛍光体をプ
ラズマ室の長手方向と平行な方向に配置してもよく、プ
ラズマ室の長手方向と垂直な方向に配置してもよい。ス
トライプ状の蛍光体をプラズマ室の長手方向と平行な方
向に配置した場合には、発光効率が高いため、輝度が高
い表示が得られる。プラズマ室の長手方向と垂直な方向
に配置した場合には、色バランスが良く、混色が生じな
い。

【００２４】液晶層は、負の誘電異方性を有する液晶材
料を用いて、電圧無印加時には液晶分子が基板に対して
略垂直に配向し、電圧印加時には液晶分子が複数の中心
軸を中心として軸対称状に配向する軸対称配向モードと
するのが好ましい。この場合、表示のコントラストが高
く、視野角も広くなる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて、図面を参照しながら説明する。

【００２６】図１に、本実施形態のプラズマアドレス型
液晶表示装置１００の構成を示す。

【００２７】このプラズマアドレス型液晶表示装置１０
０は、ガラス基板１０とガラス等からなる薄い誘電体シ
ート３との間に複数のプラズマ室１２を有するプラズマ
基板２と、ガラス基板８上に透明電極（信号電極）９を
有する対向基板１１とが電気光学材料層である液晶層１
を挟んで対向配置されており、液晶層１とプラズマ室２
とが誘電体シート３を介して隣接配置されている。

【００２８】プラズマ室１２は、ガラス基板１０に溝を
設けることにより形成されており、各溝はリブ５によっ
て区切られている。各プラズマ室１２内にはイオン化可
能なガスが封入されており、さらに、一対の電極６、７
が設けられている。これらの電極６、７は、プラズマ室
１２内のガスをイオン化してプラズマ放電を発生させる
ためのアノード及びカソードとして機能する。発生した
プラズマは、誘電体シート３上に電位を発生させる。

【００２９】さらに、各プラズマ室１２内には、ガラス
基板１０上に３原色Ｒ、Ｇ、Ｂの各色を発光する蛍光体
４Ｒ、４Ｇ、４Ｂが配置されており、プラズマ室１２内
のガスがイオン化してプラズマ放電する際に発生する紫
外線によってＲ、Ｇ、Ｂの各色を発光する。或いは、紫
外線ランプ等の光源を用いて蛍光体４Ｒ、４Ｇ、４Ｂに
紫外線を照射することによりＲ、Ｇ、Ｂの各色を発光さ
せてもよい。

【００３０】一方、対向基板１１上の液晶層１側表面に
設けられている透明電極９は、上記溝によって構成され
るプラズマ室１２と交差（ここでは直交）しており、こ
の透明電極９とプラズマ室１２との交差部が各画素に対
応している。そして、ガラス基板８の前面側には出射側
偏光板１３ａ、液晶層１の背面側に入射側偏光板１３ｂ
が設けられている。

【００３１】このプラズマアドレス型液晶表示装置１０
０においては、プラズマ放電が行われるプラズマ室１２
を順次切り替え走査すると共に、これに同期して透明電
極９に信号電圧を印加する。これにより、その信号電圧
が各画素毎に保持されて液晶層１が選択的に駆動され
る。その結果、上記蛍光体４Ｒ、４Ｇ、４Ｂからの発光
が液晶層１により調光され、階調表示が行われる。

【００３２】上記３原色の各色を発光する蛍光体４Ｒ、
４Ｇ、４Ｂは、薄い誘電体シート３のプラズマ室側表面
またはガラス基板４のプラズマ室側表面のいずれに配置
してもよい。

【００３３】各蛍光体４Ｒ、４Ｇ、４Ｂは、画素の形状
に応じてストライプ状、デルタ配列、モザイク配列等、
適宜選択して配置することができる。

【００３４】例えば、各蛍光体をストライプ状にした場
合には、図２に示すようにリブ５で区切られたプラズマ
室の長手方向に対して平行に配置しても良く、図３に示
すようにプラズマ室の長手方向に対して垂直に配置して
も良い。図２に示すように配置した場合には、発光効率
を高くすることができるため、輝度が高い表示が得られ
る。図３に示すように配置した場合には、混色が発生せ
ず、色再現性が良い表示が得られる。

【００３５】液晶モードとしては、従来から用いられて
いるＴＮモードを用いることができる。さらに好ましく
は、負の誘電異方性を有する液晶材料を用いて、電圧無
印加時には液晶分子が基板に対して略垂直に配向し、電
圧印加時には液晶分子が複数の中心軸を中心として軸対
称状に配向する軸対称配向モードとするのが好ましい。
その理由は、ＴＮモードや正の誘電異方性を有する液晶
材料を用いた軸対称配向モードに比べて視角特性が広が
り、コントラストが良好な表示が得られるからである。

【００３６】（実施形態１）図４を参照しながら本実施
形態のプラズマアドレス型液晶表示装置の製造工程につ
いて説明する。

【００３７】まず、縦横１２７ｍｍ、厚み約２ｍｍのガ
ラス基板１０上に、印刷法により電極６、７を形成す
る。この電極６、７の素材は、従来から使用されている
ものであればいずれも使用可能であり、例えばニッケ
ル、アルミ、銀、金等が挙げられる。本実施形態では、
ニッケルペースト（デュポン社製）を使用した。電極
６、７の配置は、例えば図４（ｂ）のように配置するこ
ともできる。

【００３８】次に、３原色Ｒ、Ｇ、Ｂの蛍光体４を塗布
する。この蛍光体４の材質は、真空紫外または紫外線で
発光するものであれば、どのようなものでも用いること
ができる。この蛍光体４は、リブ５で区切られたプラズ
マ室の長手方向に対して平行に配置しても良く、プラズ
マ室の長手方向に対して垂直に配置しても良いが、ここ
ではプラズマ室と平行な方向に蛍光体４を形成してい
る。この蛍光体４は、図４（ａ）のように電極６、６の
間に挟み込むように形成するのが好ましい。或いは、図
４（ｃ）のように電極６、６の間に挟み込むように形成
してもよい。図４（ｂ）のような電極配置の場合には、
電極６、７で挟み込むように形成することができる。

【００３９】続いて、リブ５を形成する。このリブ５
は、プラズマ放電が行われる容積を決定するものであ
り、リブ５の高さは５０μｍ〜３００μｍの幅で制御す
るのが好ましい。

【００４０】その後、薄い誘電体シート３を装着する。
この誘電体シート３は、プラズマアドレス駆動方式にお
いてコンデンサーとして機能するため、その厚さを厳密
に管理しなければならない。例えば、厚み１０μｍ〜５
００μｍの幅で制御するのが好ましい。

【００４１】このようにして作製されたプラズマ室１２
内に、プラズマガスとしてキセノン、ヘリウム、水素等
を封入する。

【００４２】次に、誘電体シート３の上に偏光板１３ｂ
を装着し、液晶が注入されるスペースとして２μｍ〜１
０μｍ程度を開けて、透明なガラス基板８上に例えばイ
ンジュウームスズ合金等からなる透明電極９を設けた対
向基板１１を組み込み、その上に偏光板１３ａを装着す
る。

【００４３】このようにして作製された液晶部に液晶を
注入して液晶層１とし、本実施形態のプラズマアドレス
液晶表示装置が完成する。

【００４４】液晶モードとしては、従来のＴＮモードで
もよいが、軸対称配向モードを用いるのがさらに好まし
い。

【００４５】本実施形態のプラズマアドレス型液晶表示
装置において、電極６及び電極７の間に１００Ｖ〜５０
０Ｖの電圧を印加してプラズマスイッチを駆動し、透明
電極９に０Ｖ〜１００Ｖまでの電圧を印加して液晶層１
を駆動した。上記蛍光体４は良好に３原色Ｒ、Ｂ、Ｇを
発光し、各光が液晶層１により調光されて良好な表示映
像が得られた。

【００４６】（実施形態２）図５を参照しながら本実施
形態のプラズマアドレス型液晶表示装置の製造工程につ
いて説明する。

【００４７】まず、縦横１２７ｍｍ、厚み約２ｍｍのガ
ラス基板１０上に、印刷法により電極６、７を形成す
る。この電極６、７の素材は、従来から使用されている
ものであればいずれも使用可能であり、例えばニッケ
ル、アルミ、銀、金等が挙げられる。本実施形態では、
ニッケルペースト（デュポン社製）を使用した。電極
６、７の配置は、上述した図４（ｂ）のように配置する
こともできる。

【００４８】次に、３原色Ｒ、Ｇ、Ｂの蛍光体４を塗布
する。この蛍光体４の材質は、真空紫外または紫外線で
発光するものであれば、どのようなものでも用いること
ができる。この蛍光体４は、リブ５で区切られたプラズ
マ室の長手方向に対して平行に配置しても良く、プラズ
マ室の長手方向に対して垂直に配置しても良いが、ここ
ではプラズマ室と平行な方向に蛍光体４を形成してい
る。この蛍光体４は、電極６、６の間に挟み込むように
形成するのが好ましい。或いは、上述した図４（ｂ）の
ように電極６、７で挟み込むように形成してもよく、図
４（ｃ）のように電極６、６の間に挟み込むように形成
してもよい。

【００４９】続いて、リブ５を形成する。このリブ５
は、プラズマ放電が行われる容積を決定するものである
ため、リブ５の高さは５０μｍ〜３００μｍの幅で制御
するのが好ましい。

【００５０】その後、薄い誘電体シート３を装着する。
この誘電体シート３は、プラズマアドレス駆動方式にお
いてコンデンサーとして機能するため、その厚さを厳密
に管理しなければならない。例えば、厚み１０μｍ〜５
００μｍの幅で制御するのが好ましい。

【００５１】このようにして作製されたプラズマ室１２
内に、プラズマガスとしてキセノン、ヘリウム、水素等
を封入する。

【００５２】次に、誘電体シート３の上に偏光板１３ｂ
を装着し、液晶が注入されるスペースとして２μｍ〜１
０μｍ程度を開けて、透明なガラス基板８上に例えばイ
ンジュウームスズ合金等からなる透明電極９を設けた対
向基板１１を組み込み、その上に偏光板１３ａを装着す
る。

【００５３】このようにして作製された液晶部に液晶を
注入して液晶層１とし、さらに、背面側に紫外線ランプ
１４を配置して本実施形態のプラズマアドレス液晶表示
装置が完成する。

【００５４】液晶モードとしては、従来のＴＮモードで
もよいが、軸対称配向モードを用いるのがさらに好まし
い。

【００５５】本実施形態のプラズマアドレス型液晶表示
装置において、電極６及び電極７の間に１００Ｖ〜５０
０Ｖの電圧を印加してプラズマスイッチを駆動し、透明
電極９に０Ｖ〜１００Ｖまでの電圧を印加して液晶層１
を駆動した。上記紫外線ランプ１３により蛍光体４に紫
外線を照射したところ、蛍光体４は良好に３原色Ｒ、
Ｂ、Ｇを発光し、各光が液晶層１により調光されて良好
な表示映像が得られた。また、透明蛍光灯（蛍光体を有
していないもの）を用いて蛍光体４に紫外線を照射する
ことにより、パネル自体の消費電力を２０％〜５０％低
減することができた。

【００５６】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明による場合
には、ガラス基板や誘電体シート上に設けた蛍光体をプ
ラズマ放電によって発光させてＲ、Ｇ、Ｂの各色を得る
ことができる。従って、カラー表示が可能なプラズマア
ドレス型液晶表示装置をバックライトシステムやカラー
フィルター等を必要とせずに簡単な工程で作製すること
ができる。さらに、プラズマスイッチにより液晶層を駆
動しているので、デューティー駆動方式の液晶パネルに
比べて液晶の応答を速くすることができ、蛍光体上に透
明電極を設ける必要がないので製造工程も簡単である。
従って、安いコストでプラズマアドレス型液晶表示装置
を作製して高品質な映像品位を提供することができる。

【００５７】さらに、蛍光体に紫外線を照射する光源を
設けることにより、パネル自体の消費電力を低減するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態であるプラズマアドレス型
液晶表示装置の概略構成を示す斜視図である。

【図２】蛍光体の配置例を示す平面図である。

【図３】蛍光体の配置例を示す平面図である。

【図４】実施形態１のプラズマアドレス型液晶表示装置
の概略構成を示す断面図である。

【図５】実施形態２のプラズマアドレス型液晶表示装置
の概略構成を示す断面図である。

【図６】従来のプラズマアドレス型液晶表示装置の概略
構成を示す断面図である。

【図７】従来のプラズマアドレス型液晶表示装置の概略
構成を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 液晶層 ２ プラズマ基板 ３ 誘電体シート ４、４Ｒ、４Ｇ、４Ｂ 蛍光体 ５ リブ ６、７ 電極 ８ ガラス基板 ９ 透明電極 １０ ガラス基板 １１ 対向基板 １２ プラズマ室 １３ａ、１３ｂ 偏光板 １４ 紫外線ランプ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガラス基板と誘電体シートとの間に複数
   のプラズマ室を有するプラズマ基板と、信号電極を有す
   る対向基板とが液晶層を挟んで対向配置され、該信号電
   極と該プラズマ室とによって該液晶層が駆動されるプラ
   ズマアドレス型液晶表示装置であって、 該誘電体シートまたは該ガラス基板の該プラズマ室側
   に、３原色の各色を発光する蛍光体が配置されているプ
   ラズマアドレス型液晶表示装置。
2. 【請求項２】 前記蛍光体がストライプ状である請求項
   １記載のプラズマアドレス型液晶表示装置。
3. 【請求項３】 前記蛍光体が前記プラズマ室の長手方向
   と平行な方向に配置されている請求項２に記載のプラズ
   マアドレス型液晶表示装置。
4. 【請求項４】 前記蛍光体が前記プラズマ室の長手方向
   と垂直な方向に配置されている請求項２に記載のプラズ
   マアドレス型液晶表示装置。
5. 【請求項５】 前記蛍光体に紫外線を照射する光源を備
   えている請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のプラ
   ズマアドレス型液晶表示装置。
6. 【請求項６】 前記液晶層の液晶分子は負の誘電異方性
   を有し、電圧無印加時には該液晶分子が基板に対して略
   垂直に配向し、電圧印加時には該液晶分子が複数の中心
   軸を中心として軸対称状に配向する請求項１乃至請求項
   ５のいずれかに記載のプラズマアドレス型液晶表示装
   置。