JP2767536B2 - プラズマ・アドレス指定装置用電極構体 - Google Patents

プラズマ・アドレス指定装置用電極構体

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JP2767536B2 JP5234142A JP23414293A JP2767536B2 JP 2767536 B2 JP2767536 B2 JP 2767536B2 JP 5234142 A JP5234142 A JP 5234142A JP 23414293 A JP23414293 A JP 23414293A JP 2767536 B2 JP2767536 B2 JP 2767536B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、データ蓄積素子のアレ
イをアドレス指定するためにイオン化可能なガスを使用
するアドレス指定装置用電極構体に関する。
【0002】
【従来の技術】米国特許第4896149号(特開平1
−217396号に対応、以下「149特許」という)
は、イオン化可能なガスを使用したアドレス指定構体を
開示している。このアドレス指定構体は、イオン化可能
なガスを使用してデータ蓄積素子をアドレス指定する装
置内に使用される。この様な装置の例は、フラット・パ
ネル表示器、ビデオ・カメラ又は記憶装置である。
【0003】149特許に記載された装置は、各々がイ
オン化可能なガスにより満たされる溝の行を形成した電
極構体を有する。各溝の底面には、行電極及び基準電極
が延びている。行電極はカソードとして電気的に駆動さ
れ、基準電極は接地電位に接続され、行電極が駆動され
るときにアノードとして駆動される。特定の行電極がカ
ソードとして駆動されるとき、その行を含む特定の溝内
のイオン化可能なガスはイオン化され、装置は149特
許の明細書に記載したように動作する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】149特許に記載され
た電極構体を製造する場合、その歩留まりは販売を目的
とするには不十分である。電極構体の各溝の底面は、底
面の幅に比較して比較的に幅の狭い行電極及び基準電極
を有する。これは、電極構体が、溝の底面を通る光の透
過に依存し、各溝内の行電極及び基準電極が光の経路を
過度に遮断できないからである。
【0005】幅の狭い電極を形成するよりは、幅の広い
電極を形成するほうが容易である。しかし、多くのアプ
リケーションで、電極の幅を増加させて視界を悪化させ
ることは好ましくない。その様なアプリケーションで
は、幅の狭い電極を使用すると、歩留まりが低下し、電
極構体の製造原価が増加する。この問題は、各々が1対
の電極を有する多数の溝を形成する必要があるアプリケ
ーションでは特に重要である。
【0006】そこで、149特許に記載された形式の装
置への使用に適した電極構体の製造歩留まりを高める方
法を見つける必要がある。
【0007】したがって、本発明の目的は、高い歩留ま
りで製造可能であると共に、透過光の減少を抑制できる
電極構体の提供にある。
【0008】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、イオ
ン化可能なガスを使用するアドレス指定装置用の電極構
体の改良である。本発明の電極構体は、149特許に記
載した電極構体より高い製造歩留まりで標準の製造技術
で製造できる。
【0009】本発明による電極構体は、電気絶縁性基板
及び誘電体カバーを有する。交差しない多くの溝形成部
は、基板及びカバー間に延びる。隣合う溝形成部の各対
は、基板、各対の一方の溝形成部の一方側、カバー及び
各対の溝形成部の他方側により範囲が定まるプラズマ放
電溝を形成する。
【0010】各溝形成部は、その一方側の一部を形成す
る一面及びその他方側の一部を形成する他面を含む。各
溝形成部は、更に、電極及びカバー間に壁部を含む。各
プラズマ放電溝内に含まれるイオン化可能なガスをイオ
ン化させるための電流を伝える電極は、(1)溝を形成
する各対の隣合う溝形成部の一方に含まれる電極と、
(2)他方に含まれる電極とを有する。これら複数の電
極は、透明材料の電極及び不透明材料の電極が交互に配
置されている。
【0011】本発明のこの特徴は、電極の数を半減し、
電極と隣合うプラズマ放電溝を分離する壁部とを一体に
結合することにより、上述した技術的目的を満足する。
【0012】本発明による電極構体には、多様な実施例
があ、比較的に広い電極及び狭い壁部を有する。
【0013】本発明は、(1)例えば金属である光透過
性は低いが導電性が高い材料で形成された比較的細い導
電バスと、(2)導電バスに電気的に結合され、例えば
導電率は金属に比較して低いが光透過率は高い材料で形
成された比較的に広い分配バスとを含む電極を有する。
この実施例は、電極構体を多くの光に通過できるように
し、表示器により形成される画像のコントラストを改善
する。
【0014】本発明は、壁部の真下に配置された狭い電
領域を有する。
【0015】本発明は、壁部を構成するオプティカル・
ファイバの様なファイバと接触してもよい電極を有す
る。この実施例でも、電極は比較的に細い。
【0016】本発明は、壁部を構成するオプティカル・
ファイバの様なファイバの表面の一部に付着してもよい
電極を有する。
【0017】本発明では、電極は十分な導電性を有し、
基板及び壁部に固着する材料で形成される。例えば、溶
解されたニッケル・ペースト・フリットは十分な導電性
を有し、グラスファイバをガラス基板に接着する。
【0018】本発明は、交互に幅が広く及び狭くなる電
極を有する。壁部は、各電極をカバーに結合する。幅の
広い電極は、酸化インジウム錫の様な光透過性の材料で
形成される。
【0019】本発明は、交互に幅が広く及び狭くなる電
極を有する。この実施例では、広い電極は、酸化インジ
ウム錫の様な導電率は低いが光透過率は高い材料で形成
された分配バスを有する。この分配バスは、導電バスに
電気的に結合される。この実施例では、幅の狭い電極
は、好適には金属で形成される。
【0020】本発明は、化学エッチングの様な減法処理
により形成される。素材は、絶縁性下層、導電性中間層
及び絶縁性上層から成る積層構造を有する。これら3つ
の層の各々から材料を除去し、交差しないプラズマ放電
溝を形成する溝形成部の行を残す。中間層は、電極構体
の電極を形成する。
【0021】駆動機構は、共通の電極を有する隣合う溝
について電極構体を駆動する。この動作は、選択された
溝及びそれに隣接する電極に十分な電位差の一連の駆動
信号を供給し、行走査期間に選択された溝内にはプラズ
マ放電を生じさせるが、隣りの溝内には電位差が不十分
であるためにプラズマ放電が開始又は維持されないよう
に行われる。選択された溝用の駆動信号は、行走査期間
の終わりに向かって、供給電位差を変化させてプラズマ
減衰時間を減少させ、これにより、クロストークが最小
限になる。
【0022】電極を駆動する回路は、基板上に形成して
もよい。例えば、基板部分がガラスであれば、駆動回路
はガラス上にポリシリコンで形成される。
【0023】
【実施例】149特許明細書から抜粋した図11〜図1
6を参照して、本発明の背景を説明する。図11は、1
40特許のアドレス指定装置を実現する第1実施例を示
す。図11において、フラット・パネル表示装置10
は、表示面14を有する表示パネル12を含む。この表
示面14は、垂直及び水平方向に所定間隔だけ相互に離
間された公称同一のデータ蓄積素子又は表示素子16の
矩形平面配列に形成されたパターンを含む。この配列の
各表示素子16は、垂直の列に沿って配列された薄くて
幅の狭い電極18と、水平の行に配列された細長い溝2
0との重畳部分となる。(以下、電極18を列電極18
と呼ぶ。)行にあたる溝20内の表示素子16は、1行
分のデータを表す。
【0024】列電極18の幅及び溝20の幅により、略
矩形である表示素子16の寸法が決まる。列電極18
は、非導電性で光透過性の第1基板の主面上に配置さ
れ、溝20は、非導電性で光透過性の第2基板の主面上
に刻まれている。このことは、詳細に後述する。直視型
又は投射型の反射型表示装置の様なシステムでは、いず
れか一方の基板が光透過性であればよいことは、当業者
には理解されるであろう。
【0025】列電極18は、データ・ドライバ即ち駆動
回路24の出力増幅器22(図12〜16を参照)の各
々によって、平行な出力導体22’上に発生するアナロ
グ電圧のデータ駆動信号を受け取る。溝20は、データ
・ストローブ手段即ちストローブ回路28の出力増幅器
26(図12〜16を参照)の各々によって、平行な出
力導体26’上に発生する電圧パルスのデータ・ストロ
ーブ信号を受け取る。溝20の各々は、各電極に共通の
基準電位及びデータ・ストローブ28が供給される基準
電極30を含む。
【0026】表示面14の全体にわたり画像を形成する
ために、表示装置10は走査制御回路32を備えてい
る。これは、データ駆動回路24及びデータ・ストロー
ブ回路28の動作を調整し、表示パネル12の表示素子
16の全ての列を行から行へ順次アドレス指定する。表
示パネル12には、異なる種類の電気光学材料を用いて
もよい。例えば、この材料として入力光33の偏光状態
を変化させる材料を用いるのなら、表示パネル12は、
偏光フィルタ34及び36の間に置かれる(図12参
照)このフィルタ34及び36は、表示パネル12と協
動して、これらを通過する光の輝度を変化させる。電気
光学材料として光を散乱させる液晶セルを用いれば、偏
光フィルタ34及び36を必要としない。図示しない
が、カラー・フィルタを表示パネル12内に配置し、色
の強度を制御可能な多色画像を形成してもよい。投射表
示のために、3個の個別の単色パネルを用いることによ
って形成してもよい。各パネルは、1つの原色を制御す
ることになる。
【0027】図12〜図15において、表示パネル12
は、ネマチック液晶の様な電気光学材料層44と、ガラ
ス、雲母、又はプラスチックの様な薄い誘電体材料層4
6とによって隔てられた通常は平行な1対の電極構体4
0、42を含むアドレス指定構体を有する。電極構体4
0は、光透過性の酸化インジウム錫の列電極18を内面
に縞状パターンに被着形成したガラス製の誘電体基板を
有する。隣接する列電極18は、間隔52だけ離間され
ており、この間隔で行上の隣接する表示素子16間の水
平間隔が決まる。
【0028】電極構体42は、ガラス製の誘電体基板5
4を有し、その内面には、断面が台形の複数の溝20が
設けられている。溝20は、内面56から底部60まで
測定した深さ58を有する。溝20の各々には、底部6
0に沿って延びる1対の薄く幅の狭いニッケル電極3
0、62及び底部60から内側面56に向かって末広が
りに延びる1対の側壁部64がある。溝20の基準電極
30は、図示する様に、接地電位に固定された共通の基
準電圧に接続されている。溝20の電極62は、データ
・ストローブ回路28の出力増幅器26(これらのうち
3個及び5個が、図12図及び図13に夫々示されてい
る。)の夫々異なる1個に接続されている。(電極62
は、行電極62と呼ぶ。)アドレス指定構体が確実に動
作するように、基準電極30及び行電極62は、表示パ
ネル12の対向する側部で、基準電位及びデータ・スト
ローブ回路28の出力26’に夫々接続される。
【0029】隣合う溝20の隣合う側壁部64は、上面
56が誘電体材料層46を支持する支持構体66とな
る。その隣の溝20は、各支持構体66の上部の幅68
だけ相互に離間されている。この幅68は、列中の隣接
する蓄積素子16間の垂直距離を決定する。列電極18
及び溝20の重畳部分70で、図12及び図13で示す
様に、蓄積素子16の大きさが決まる。図13は、表示
素子16の配列とこれらの水平距離及び垂直距離を明瞭
に示す。
【0030】列電極18に供給される電圧の大きさに応
じて、隣合う列電極18の絶縁を行うための間隔52が
決まる。間隔52は、列電極18の幅よりも通常は大幅
に小さい。隣合う溝20の隣合う側壁部64の傾きに応
じて、幅68が決まる。幅68は、溝20の幅よりも通
常は大幅に小さい。列電極18の幅及び溝20の幅は、
通常は等しく、表示用途で特定される所望の画像解像度
に応じて決められる。間隔52及び幅68は、できるだ
け小さくしたほうがよい。表示パネル12の現在のモデ
ルでは、溝の深さ58は溝の幅の半分である。
【0031】溝20の各々は、後述の理由で、ヘリウム
が1つの好適例であるイオン化可能なガスで満たされて
いる。誘電体材料層46は、溝20に含まれるイオン化
可能なガス及び液晶材料層44の間で、絶縁遮断層とし
て機能する。誘電体材料層46がない場合は、液晶材料
が溝に流れ込んでしまったり、イオン化可能なガスが液
晶材料を汚染することが起きる。誘電体材料層46は、
固体材料又はカプセル封入された電気光学材料を採用
した表示装置では除外してもよい。
【0032】表示パネル12の動作の基本となる原理
は、1)各表示素子16は、表示素子の一部を構成する
列電極18に供給されるアナログ・データ電圧のための
サンプリング・キャパシタとして機能する。2)イオン
化可能なガスは、サンプリング・スイッチとして機能す
る。ということである。図16は、表示装置10の動作
を説明するための等価回路である。図16において、表
示パネル12の表示素子16の各々は、上側板82が列
電極18の一方を表し、下側板86が誘電体材料層46
の自由表面88を表すキャパシタ80の(以下、キャパ
シタ・モデル80と呼ぶ。)としてモデル化される。キ
ャパシタ・モデル80は、列電極18及び溝20の重畳
部分で形成される容量性液晶セルを表している。ここで
は、表示装置10の動作方法の説明は、キャパシタ・モ
デルを用いて行う。
【0033】基本的なアドレス指定手順に従うと、デー
タ・ドライバ24は、最初の線のデータを捕捉する。捕
捉されたデータは、時間と共に変化するアナログ・デー
タ信号の電圧を所定時間間隔でサンプルした個々の値を
表す。この時間間隔内の特定の事象におけるデータ信号
の強度のサンプリングは、ストローブ・パルスを受ける
行電極62の対応する列位置のキャパシタ・モデル80
に供給されるアナログ電圧の強度を表している。データ
・ドライバ24は、その出力増幅器22にアナログ電圧
を発生し、列電極18に供給する。図16において、デ
ータ・ドライバ24の4つの代表的な出力増幅器22
は、基準電極30に対して正極性のアナログ電圧を接続
されている列電極18の各々に供給する。列電極18に
正電圧を供給することにより、誘電体材料層46の自由
表面88(図12)に供給電圧に略等しい電圧を発生さ
せる。このため、キャパシタ・モデル80にかかる電位
差に関係なく、図16中では、上側板82及び下側板8
6とは、白い表面で描いてある。
【0034】この場合、溝20の中にあるガスはイオン
化していない状態であり、キャパシタ・モデル80の板
82及び86に発生している電圧は、溝の中の基準電極
30の電位に対して正である。データ・ストローブ回路
28が溝20内の行電極62に負方向電圧パルスを発生
すると、溝20内にあるガスは、イオン状態になる。そ
の行電極がストローブ・パルスを受けている溝20は、
図16中では太い線で示してある。この様な条件下で
は、接地された基準電極30と、ストローブされている
行電極62は、溝内のプラズマにとって夫々アノード及
びカソードとして機能する。
【0035】プラズマ内の電子は、キャパシタ・モデル
80の下側板86に誘導された正の電荷を中和する。ス
トローブされている行のキャパシタ・モデル80は、そ
の両側板に供給される電圧により充電される。この状態
では、図16中で、上側板82は白い表面で、下側板8
6は斜線を付して示している。キャパシタ・モデル80
にかかるデータ電圧のストアが完了すると、データ・ス
トローブ回路28は、溝20の行電極62の負方向電圧
パルスを終了する。これによって、ストローブ・パルス
が終了し、プラズマも消失する。
【0036】行電極62の夫々は、表示面14の全体の
アドレス指定が完了し、データの画像フィールドが蓄積
されるまで、同様の方法でストローブされる。電圧は、
少なくとも画像フィールド期間中、ストローブされてい
る行のキャパシタ・モデル80の夫々に蓄積されたまま
である。そして、キャパシタ・モデル80の上側面82
に供給されるデータ電圧における後続する変化の影響を
受けない。キャパシタ・モデルの夫々に蓄積された電圧
は、後続の画像フィールドの表示データを表すアナログ
・データ電圧に応じて変化する。
【0037】表示システム10では、画像フィールドが
ノンインタレース方式である場合は、その次の画像フィ
ールドにおいて列電極18に印加されるアナログ・デー
タ電圧は、逆極性になる。ひとつの画像フィールドから
次の画像のフィールドへと移行するときに、極性が正及
び負の間を往復することによって、長期的に直流電圧成
分は正味ゼロとなる。これは、液晶材料の長期間の使用
には特に要求されることである。この液晶材料は、供給
されたアナログ・データ電圧の実効値に応じてグレイス
ケール(中間調)を生じる。このため、作成された画像
は、アナログ・データ電圧は極性交番変化によって影響
は受けない。表示装置10では、画像フィールドがイン
ターレス方式である場合は、連続する画像フレームの列
電極18に供給するアナログ・データ電圧は、長期的に
みて直流電圧成分がゼロになるように、極性が反対にな
る。各画像フレームは、2つの画像フィールドから成
り、各画像フィールドは、アドレス指定可能なラインの
半分で構成される。
【0038】上述の説明で明かなように、各溝20を満
たすイオン化可能なガスは、データ・ストローブ回路2
8によって供給された電圧に応じて、2つの切替状態の
間を接点位置が変化する電気スイッチ90として機能す
る。図16において、開放位置にあるスイッチ90は、
基準電極30に接続されており、行電極62に供給され
るストローブ・パルスによって駆動される。ストローブ
・パルスが無いと、溝20内のガスは、イオン化してい
ない状態となり、このため、非導通状態となる。図16
に示すスイッチ90が閉じた状態では、基準電極30と
接続しており、行電極62に供給されると共に、溝20
内のガスをイオン化するに足りるだけの強さのストロー
ブ・パルスによって駆動され、これによって導通状態と
なる。図16では、データ・ストローブ回路28の3個
の出力増幅器のうちの中央のものが、キャパシタ・モデ
ル80の行をストローブし、ここに表示データ電圧を供
給して蓄積する。
【0039】スイッチとして機能するためには、ガラス
製の電極構体40の下の溝20内に入っているイオン化
可能なガスは、誘電体材料層46と協動し、誘電体材料
層46から基準電極30へと導電路を形成する。ストロ
ーブ・パルスを受ける行電極62を有する溝20の中の
プラズマは、このプラズマに隣合わせて位置する液晶材
料の部分を表すキャパシタ・モデル80への接地通路を
形成する。このことにより、列電極18に供給されたア
ナログ・データ電圧を、キャパシタ・モデル80がサン
プルできるようになる。プラズマが消失すると、導電路
がなくなる。このため、表示素子にサンプルされたデー
タが保持される。後続する画像フィールドの新しいライ
ンのデータを表す電圧が電気光学材料層に生じるまで、
電圧は電気光学材料層44に蓄積されたままである。上
述のアドレス指定装置及びその技術は、表示素子16の
毎に100%のデューティ・サイクルの信号を与える。
【0040】電極構体42は、製造及び動作の考慮する
点により制限を受ける。行電極30及び基準電極62
は、それらの導電性を干渉する欠陥があってはならな
い。電極構体に関しては、単位面積当たりの表示素子の
数により、(プラズマ・アドレス指定液晶表示システム
又はビデオ・カメラの場合は、)解像度が決まり、単位
面積当たりのメモリ位置の数により、(蓄積システムの
場合は、)メモリ密度が決まる。多くのアプリケーショ
ンで望まれるように、解像度又はメモリ密度を高くする
と、溝20が狭く且つ間隔が近接することになる。溝2
0が狭くなるほど、底面部60が狭くなる。底面部60
の幅は、行電極30及び基準電極62の幅を制限する。
電極30及び62の両方又は一方が薄いとき、製造上の
欠陥により適切な導電性が得られないおそれがある。
【0041】149特許に記載された装置の応用分野で
は、高い解像度又はデータ密度が要求されるので、上述
の問題は、電極構体の経済的な製造を抑制する。この抑
制は、高解像度カラー表示器では、特に重要である。
【0042】図1は149特許に記載されるシステムで
使用される本発明の原理の電極構体100を示す断面図
である。図1に示す様に、電極構体100は、ガラスの
様な誘電体基板を有する。交差しない電極104、10
6、108、110及び112は、基板102の主面1
14上に導電性材料により形成される。各電極104、
106、108、110及び112は、幅dを有し、基
準電極30及び行電極62に関して図12に示す様に、
同じ方向に主面114に沿って延びる。
【0043】絶縁性の交差しない、公称上高さの等しい
壁部116、118、120、122及び124は、夫
々電極104、106、108、110及び112の基
板と反対側の面の中央に配置され、電極の長手方向に沿
って延びる。壁部116、118、120、122及び
124の上面は、好適にはガラス、プラスチック又はマ
イカである誘電体層即ちカバー126を支持する。壁部
116、118、120、122及び124は、夫々電
極104、106、108、110及び112と共に電
極構体100の溝形成部128、130、132、13
4及び136を形成する。隣接する溝形成部は、カバー
126及び基板102の主面と共に、イオン化可能なガ
ス媒体を含む溝を形成する。特に、溝形成部128及び
130、130及び132、132及び134、134
及び136の対は、図1に示す4個の完成された溝12
9、131、133及び135を夫々形成する。当然の
ことながら、電極構造100は、溝形成部128及び1
36の夫々により部分的に表された溝127及び137
の様に他に多数の溝を有する。各電極104、106、
108、110及び112は、2つの隣接する溝の各々
内に表面を有する。
【0044】電極構体100は、当業者には周知の種々
の処理により製造可能である。例えば、電極100は、
シルクスクリーン又は、後でフォトパターニングを行う
蒸着若しくはパターニングにより形成できる。
【0045】図1は、相互に直角なX、Y及びZの3つ
の軸を示す。X軸は基板102の主面114に平行であ
り、Y軸は主面114に直角であり、X軸は図1の紙面
に直角である。電極構体100は、X軸及びY軸に沿っ
て左右に延び、Z軸に沿って図1の紙面の外に延びる。
【0046】各溝は、X軸に沿って測定した幅x及びY
軸に沿って測定した高さyを有する。電極の幅dは、壁
部116の様な壁部の幅よりも十分に広い。よって、各
電極は、溝の幅xの一部分で各溝に延びる。
【0047】電極構体100の利点は、最小電極外形サ
イズは、各電極の幅dであることでる。許容可能な電極
構体の高い歩留まりは、最小電極外形サイズを大きくす
ることにより得られる。その理由は、電極外形サイズが
大きくなると、それが小さいよりも電極の長手方向に沿
った導電性が維持されるので、パターニングの欠陥、粉
塵及び製造上の変化の影響が減少するからである図1
を図12及び図13と比較すると、特定の幅xの溝に関
して、図12及び図13の電極構体42の最小電極外形
サイズ(図12及び図13に示す基準電極30又は行電
極62の夫々の幅より小さい)は、図1に示す電極構体
100の最小電極外形サイズdよりもかなり小さい。
【0048】電極構体100には、その電気的構造及び
動作による更なる利点がある。特定の溝幅xでは、図1
の電極の幅は、図12及び図13の基準電極30又は行
電極62の幅よりも広い。よって、図1に電極104、
106、108、110及び112の様な電極に沿った
電圧降下は、図12及び図13の基準電極30又は行電
極62に沿った電圧降下よりも小さくなる。電圧降下が
小さくなる程、長い溝を形成することができる。その理
由は、必要な長さの電極は、それらの長い溝の中間でガ
スのイオン化を行い且つ維持することができるからであ
る。
【0049】更に、電極構体100は、図12及び図1
3の電極構体の電極の半分の電極を有する。電極構体1
00は、電極104、106、108、110及び11
2の様な電極に接続される電気接点(図示せず)が形成
される基板上に通常は形成される。電気的接続は、電極
及び電極を駆動する電気回路(図示せず)間の接点で行
われる。電気回路は、通常は基板の外にある。電極構体
100が必要とする電極数は、図12及び図13の電極
構体42の半分であるので、電極構体100が必要とす
る接点も半分である。よって、電極構体100では、各
電気接点の表面領域は、図12及び図13の電極構体4
2で可能な表面領域より大きな表面領域にできる。これ
により、上述した理由で電極構体100の製造歩留まり
を増加させるばかりでなく、各電気接点及び外部電気回
路間の接続の信頼性を増加させる。
【0050】基板102は、電極に関連する電子回路を
基板102上又は内に製造できる材料から成る。例え
ば、基板102がシリコンであれば、ある電子回路は、
ポリシリコンで形成してもよい。
【0051】電極構体100は、149特許に記載され
たように、表示又はメモリ・システムでシステム内の下
側の電極として使用される。溝127、129、13
1、133、135及び137の様な電極構体の100
の溝は、イオン化可能なガスで満たされ、表示器又はメ
モリ・システムは、149特許に記載されたように、特
定の溝内のガスを選択的にイオン化することにより動作
する。
【0052】しかし、図1の電極構体100は、電気的
構造及び動作の上で、図12及び図13の電極構体と異
なる。
【0053】電極構体100では、特定の溝(例えば、
溝129)に含まれるガスは、溝を形成する溝形成部
(例えば、溝形成部128、130)内の隣合う1対の
電極(例えば、電極104、106)間に電圧を供給し
た際に、イオン化される。よって、電極構体100の2
つの隣合う電極は、それらの間の溝(例えば、溝12
9)内のイオン化可能なガスをイオン化するために電圧
が供給されるとき、電圧が供給された2つの電極の一方
が内部に延びる他の2つの溝(例えば、溝127、13
1)内のイオン化可能なガスもイオン化される。例え
ば、カソードとして駆動される電極は、各溝の他方側の
電極が接地電位に接続されていれば、その電極が露出さ
れた各溝内のイオン化可能なガス媒体をイオン化する。
表示素子又は蓄積素子が確実に適切に動作するように、
不要なイオン化状態が溝内に含まれるガスに確実に生じ
ないようにすることが重要である。
【0054】電極構体100で選択されない溝内に含ま
れるガスの不要なイオン化を防止するためには、満足す
べき3つの条件がある。
【0055】第1に、いずれの溝内のガスも、走査シー
ケンスの適切な瞬間のみにイオン化することである。こ
の条件は、溝電極に非適切な電圧が存在による選択され
ない溝内のガスの誤ったイオン化を防止するだけでな
く、選択されない溝内に蓄積された電荷による疑似的な
誤ったイオン化も防止する。
【0056】第2に、各溝電極に供給される電極駆動信
号のデューティ・サイクルは、小さく且つ駆動される全
ての電極に対して略一定である必要があり、電極駆動信
号は溝内のガスのイオン化を完了した時点で接地電位に
戻る必要がある。デューティ・サイクルを小さく且つ略
一定にする理由は、溝電極に供給される駆動信号電圧
は、液晶材料に容量的に結合され、それに蓄積される電
圧に影響を与えるので、デューティ・サイクルの大きい
信号は、蓄積される電圧にクロストークの形で大いに影
響を与える。接地電位に戻すことが望ましい理由は、そ
うでなければ、クロストークを最小限にするために、非
接地電位にデータ駆動電圧を重畳する即ち「フローティ
ング」することが必要となるからである。
【0057】第3に、溝電極駆動信号電圧は、図2及び
図3に示す電極構体42の構造の様な単一溝構造の駆動
電極構体に使用される電圧と同じ又は低いことが望まし
い。この条件は、現在使用される駆動回路の電圧を抑制
する。
【0058】図2は、図1の共通の溝電極に駆動信号を
供給する溝電極出力増幅器を示す。図3は、溝に含まれ
るガスが、電極構体100の1行走査動作を次々に行
い、選択的にイオン化するための駆動信号のタイミング
及び電圧レベルの関係を示す。説明を明瞭にするため
に、出力増幅器E3、E4、E5、E6及びE7は共通溝電
極104、106、108、110及び112の夫々を
駆動するように示されおり、溝129、131、133
及び135は、電極構体100の特定されない個の溝
を表す。
【0059】図2及び図3を参照すると、溝電極は、次
の方法で駆動される。通常は、各駆動器は、2個の隣合
う溝に共通な電極に順番に駆動信号電圧パルスを供給す
る。垂直同期パルスは、N個のチャンネルのフレーム走
査又は選択動作を開始させ、N個の水平同期パルスの各
々は、各溝の選択を終了させる。
【0060】溝129の選択の初めには、電極104及
び106に供給される信号E3及びE4間の電位差は30
0ボルトであり、この電圧は、溝129内の電極104
及び106間のガスをイオン化させるには十分である。
電極106及び108の夫々に供給される信号E4及び
E5間、電極108及び110の夫々に供給される信号
E5及びE6間の電位差は150ボルトであり、この電位
差は、溝131及び133内のガスのイオン化を維持又
は開始するには不十分である。出力増幅器E4は、次に
選択される溝(溝131)に中間電位差150ボルトを
供給し、最大300ボルト電位差から次の選択される溝
のためにバッファとして働く。1行の選択の終了近く
で、電極106に供給されるアドレス指定信号は−15
0ボルト・レベルに増加し、イオン化減衰時間を短縮す
る。
【0061】溝131の選択の開始の際、電極106に
供給される信号E4は接地電位に増加し、電極108に
供給される信号E5は−300ボルトに減少し、よっ
て、溝131内の電極106及び108間に300ボル
トの電位差が生じ、ガスをイオン化する。電極110に
供給される駆動信号E6は、この時点で−150ボルト
に減少し、次に選択される溝(溝133)がイオン化さ
れないようにする。選択された溝に供給される信号は、
次に選択されるべき溝を選択した時に接地電位に戻り、
これにより、直前に選択された溝内に蓄積された電圧に
よるイオン化を防する。
【0062】図3は、この処理がN個の溝が選択される
まで各溝に対して続けられることを示している。処理
は、次の垂直同期パルスを受け取ったときに再開する。
図3は、走査動作の開始後に駆動される最初の2個の電
極に供給されるE1及びE2は、残りの電極に順番に供給
される信号とは異なることを示している。その理由は、
これの電極には、選択される最初の溝に共通であり、こ
れにより、直前にイオン化された隣の溝に続いてイオン
化されることがない。
【0063】図4〜10は、本発明に関連した電極構体
の他の例を100A〜100Gを夫々示すが、その内、
特に、図6が、本発明の好適な実施例を示す。図4〜図
10は図1と同様の断面図であるが、簡略のためにX、
Y及びZ軸が省かれている。図4〜図10では、図1の
構成要素に対応するものは、図4〜図10に関する添字
A〜Gが付けられた同一の参照番号が付されている。図
4〜図10の他の実施例100A〜100Gは、上述の
様に構成され、駆動される。
【0064】図1を参照すると、電極構造100では、
電極の幾つか又は全部が透明な材料で形成されている。
この様な材料で電極を形成することで、表示システムを
通過できる光の量が増加するので、表示システムの性能
が改善できる。このことは、表示の明るい及び暗い領域
間のコントラストを改善する。例えば、電極構体100
を目に光が見えるように動作する表示器内で使用するの
であれば、電極104、106、108、110及び1
12の幾つか又は全部を酸化インジウム錫で形成しても
よい。
【0065】電極構体では、電極の腐食に対する抵抗性
を高めるために、金属のカソードとして働く電極を形成
することが望ましい。金属は、通常は不透明である。図
1に示す電極構体100、第1直流構造(即ち、カソ
ード及びアノードが交互になった構造)で構成され、駆
動される場合、カソードとして構成される電極が金属で
形成されるとき、アノードとして構成される電極は、例
えば酸化インジウム錫である透明材料で形成できる。ア
ノードの光透過性は、非光透過性の材料で形成されてい
る交互の電極による通過光の減少をある程度抑制する。
【0066】酸化インジウム錫の様な光透過性材料は、
金属ほどには導電性が良くない。図1に示す金属の幾つ
か又は全てを、酸化インジウム錫の様な透明材料で形成
すると、この様な電極は、溝の長手方向に沿ったイオン
化を開始又は維持するには、導電性が不十分であるかも
しれない。
【0067】図4は、直前に述べた問題を解決する本発
明による電極構体に関連した第2の例100Aを示す。
図4において、各電極104A、106A、108A、
110A及び112A)は、導電性(好適には金属の)
電流バス104A’、106A’、108A’、110
A’及び112A’を含む。各電流バス104A’、1
06A’、108A’、110A’及び112A’は、
導電性(好適には透明の)分配バス104A’’、10
6A’’、108A’’、110A’’及び112
A’’に夫々電気的に接続される。各電流バス104
A’、106A’、108A’、110A’及び112
A’は、夫々の分配バス104A’’、106A’’、
108A’’、110A’’及び112A’’と、夫々
の壁部116、118、120、122及び124と共
に、溝形成部104A、106A、108A、110A
及び112Aを夫々構成する。分配バスの幅gは、分配
バスが、それが一部を形成する溝の中央でイオン化を開
始及び維持できるように選択される。
【0068】図4は、基板102と接触する各電流バス
104A’、106A’、108A’、110A’及び
112A’を示す。図4は、更に、関連する壁部11
6、118、120、122及び124と夫々接触する
分配バス104A’’、106A’’、108A’’、
110A’’及び112A’’を示す。更に別の例とし
て、(1)各電流バスは、その対応する壁部と接触し、
各分配バスは、基板114と接触するようにしてもよい
し、又は(2)壁部116、118、120、122及
び124の各々と、対応する各電流バス104A’、1
06A’、108A’、110A’及び112A’との
間に存在する分配バス104A’’、106A’’、1
08A’’、110A’’及び112A’’の層を除外
することができる。
【0069】図4に示す構体では、各電流バス部分は、
溝の長手方向に沿ったイオン化を開始し、維持するのに
十分な電流を効率良く伝達するように、各電流バス部分
は適切な材料で構成され、サイズが決められ、形成され
る。各電流バスは、その対応する壁部の下にあるので、
電流バスは、電極構体110Aを介した光の通過に悪影
響を与えない。
【0070】図5は、本発明に関連した電極構体の第3
の例である。図10において、基板102は、導電性電
極104B、106B、108B、110B及び112
Bを支持する。これらの電極は、非導電性壁部116、
118、120、122及び124に夫々対応する。各
電極及びその対応する壁部と共に、溝形成部128B、
130B、132B、134B及び136Bの対応する
1つの形成する。基板102、溝形成部及びカバー12
6は、動作上、イオン化可能なガスで満たされる溝12
7B、129B、131B、133B、135B及び1
37Bを形成する。各表面138は主面上の高さがhで
、各電極の幅はiである。
【0071】図5では、各電極は対応する壁部の真下に
あり、壁部からはみ出さない。電極構体100B内の電
極の高さ及び幅は十分に大きく、適切な電流が電極の各
側部138へ又は各側部138から流れて、電極により
一部が形成される溝の各々の中央でイオン化を開始し又
は維持する。必要であれば、図5に示す電極は、その対
応する壁部の下から外に延び、電極の幅iは図1の電極
構体100の幅d又は図4の電極構体100Aの幅gと
は同じにはならない。
【0072】電極構体100Bには、その電極の各々が
その対応する壁部の下に隠れて存在するという利点があ
る。この構造では、電極(たとえ、これらが金属の様な
不透明の材料で形成されたとしても)は、電極構体10
の光透過性に実質的に悪影響を与えない。たとえ、
電極が不透明であっても、それらが対応する各壁部の下
から外に出る距離が小さいければ、電極構体100Bの
光透過性に実質的に悪影響を与えない。
【0073】電極構体100は、図1と関係して説明
したと同じ処理で製造される。
【0074】図6は、本発明に関連した電極構体の第3
の例100Cを示す。図6では、基板102は、導電性
電極104C、106C、108C、110C及び11
2Cを支持する。各電極は、上面142及び側面144
を有する。これらの電極の上には、ファイバを含む非導
電性壁部116C、118C、120C、122C及び
124Cが夫々存在する。例えば、壁部116C、11
8C、120C、122C及び124C内に含まれるフ
ァイバは、ガラス・ファイバ又はオプティカル・ファイ
バでよい。各電極104C、106C、108C、11
0C及び112Cと、その対応する壁部116C、11
8C、120C、122C及び124Cとは、溝形成部
128C、130C、132C、134C及び136C
の1つを含む。基板102と、溝形成部128C、13
0C、132C、134C及び136Cと、カバー12
6は、溝127C、129C、131C、133C、1
35C及び137Cを形成する。
【0075】図6において、電極104Cの様な電極
は、高さj及び幅kを有する。壁部116Cの様な壁部
は、電極104Cの上面142全体を覆わない。よっ
て、電極構体100Cでは、電極は、プラズマ放電に関
係する電流を伝送するために各溝に対して露出された付
加的表面を有する。図では、高さj及び幅kは十分大
きく選択され、適切な電流が各電極の側面144及び露
出された上面142に対して流れ、その電極により一部
が構成される各溝の中央でイオン化を開始し、維持す
る。
【0076】図6の電極構体100Cは、電極104C
の様な電極上に壁部116Cの様なファイバを配置する
ことにより形成される。図6の電極104Cの様な電極
は、図1を参照して説明した処理により形成される。
【0077】図6の電極104Cの様な電極は、壁部1
16Cの様な壁部及び基板102の主面114に効果的
に結合する基板で形成される。基板102は、ガラスで
形成してもよい。壁部116Cの様な壁部はガラス・フ
ァイバで形成されると、電極104Cの様な各電極は、
ニッケル・ペースト・フリットで形成してもよい。壁部
116Cの様な壁部が電極104Cの様な対応する電極
上に配置された後、基板102、電極104Cの様な電
極、及び壁部116Cの様な壁部は、ニッケル・ペース
ト・フリットを同時に溶かすために加熱される。溶解し
たニッケル・ペースト・フリットは、導電性であり、ガ
ラス面に接着する。この方法では、電極104Cの様な
電極は接着剤として働き、壁部116Cの様な壁部を基
板102と一体構造に保持する。
【0078】図7は、本発明に関連した第5の例100
Dを示す。図7では、基板102は、導電性電極104
D、106D、108D、110D及び112Dを支持
する。各電極は、その電極が一部を形成する2つの溝の
各々に露出された表面146を有する。各電極104
D、106D、108D、110D及び112Dは、非
導電性の壁部116D、118D、120D、122D
及び124Dに夫々接触する。各壁部は、ファイバを含
む。壁部116D、118D、120D、122D及び
124D内に含まれるファイバは、ガラス・ファイバ及
びオプティカル・ファイバの両方又は一方でよい。各電
極104D、106D、108D、110D及び112
Dと、対応する壁部とは、溝形成部128D、130
D、132D、134D及び136Dの1つの含む。カ
バー126は、溝形成部上にある。基板102と、溝形
成部128D、130D、132D、134D及び13
6Dと、カバー126とは、溝127、129、13
1、133、135及び137を形成する。
【0079】図7の電極構体100Dは、各壁部上にそ
の壁部に関係する電極として働く材料層を被着すること
により形成される。電極材料から成る付着された層を有
する各壁部は、基板102上に配置及び付着される。
【0080】各壁部(例えば、壁部116D)及びその
電極(例えば、104D)に関して、壁部の直径m及び
壁部上の電極の厚さlが決められる。この決められた直
径m及び厚さlにより、電極が付着された壁部が基板1
02に付着された後に、電極の面146が十分に露出さ
れて、電極により一部が形成される各溝内でイオン化が
行われ、維持されるようなり、且つ十分な厚さlにより
適切な動作寿命を有する
【0081】図8は、本発明による電極構体の好適な
施例100Eを示す。図8の電極100Eは、図1に示
す電極構体100と略同一であるが、図8では、電極1
06E及び110Eの幅nが、電極104E、108E
及び112Eの幅oよりも広い。
【0082】更に、図8の電極構体100Eでは、幅が
広い方の各電極106E及び110Eは、その電極と関
係する対応する壁部の各側で溝内に距離n’だけ延び、
幅が狭い方の各電極は、104E、108E及び112
Eは、各電極の各側で溝内に距離o’だけ延びる。これ
らの電極を結合した幅n’+o’は、各溝127E、1
29E、131E、133E及び135Eの幅XEの大
部分を占める。各溝は、基板102の主面114上に高
さYEを有する。
【0083】図8の電極構体100Eでは、幅の広い方
の電極(例えば、106E及び110E)は、好適に
は、透明な材料で形成される。例えば、電極構体100
Eが光見えるように動作する場合、幅の広い方の電極
106E及び10Eは酸化インジウム錫で形成されもよ
い。幅の狭い方の電極128E、132E及び136E
は、不透明材料(例えば、金属)で形成してもよい。電
極構体100Eは、光に対して十分に透明な溝のXEの
大部分を占めるといる長所がある。上述の様に、このこ
とは、電極構体100Eを表示システムに使用した場合
に、コントラストが向上する。
【0084】光に関して十分に透明な酸化インジウムの
様な材料は、導体としては不透明な金属ほど良好ではな
い。よって、幅の広い電極106E及び110Eは、ア
ノードとして電気的に形成されることが最もよい。各溝
内で露出された幅の広い方の電極の幅n’は、露出表面
積を広くするので、その性能が改善される。
【0085】図9は、本発明の好適な他の実施例100
Fを示す。図9は、図8と略等しい。しかし、図9にお
いては、導電性電流バス106’F及び108’Fと、
導電性分配バス106’’F及び108’’Fとが、図
の電極106E及び108Eと置換されている。図4
の電極構体100Aが図1の電極構体110に対し有す
る利点と同様の利点を、図9の電極構体100Fは図8
の電極構体100Eに対し有する。更に、本発明と同時
に出願された他の米国特許出願は、トム・S・ブザック
等による「Anode and Cathodes Arrangement for Plasm
a Addressing Structure」には、図8の電極構体100
E及び図9の電極構体100Fが有益な結果をもたらす
他の方法を開示している。特に図を参照すると、幅の
広い電極106E及び110Eがそれらが一部を形成す
る溝内に延びる距離n’は、幅XEに対する溝の高さYE
の比を、149特許に記載された電極構造の高さに比較
して減少させる。上述の他の特許出願で詳述するよう
に、種々の有益な結果が比の減少に起因している。それ
らの有益な結果は、本発明の(図の電極構体100E
及び図9の電極構体100Fの様な)電極構造で得られ
る。これらの利点が、図1、図4、図6、図7及び図9
の夫々電極構体100、100A、100C、100D
及び100Fでもたらされる。
【0086】図10は、本発明に関連した他の例100
Gを示す。図10では、電極構体100Gは、減法処理
により積層された半加工品から形成される。積層された
半加工品は、基板102、基板102と接触した導電性
材料の略平坦な層、及び導電性材料の層と接触する絶縁
材料の層を有する。減法処理(好適にはエッチング)
は、絶縁材料層、導電性材料層及び基板102の一部を
部分的に除去する。その結果、電極構体100Gが出来
上がる。
【0087】電極構体100Gは、減法処理により材料
を除去して溝127G、129G、131G、133
G、135G及び137Gを形成する領域間に残った溝
形成部128G、130G、132G、134G及び1
36Gを有する。溝形成部は、交差しない。
【0088】各溝形成部は、導電性材料の略平坦な層の
残りの部分を有する。この残りの部分は、溝形成部12
8G、130G、132G、134G及び136Gのた
めの夫々電極104G、106G、108G、110G
及び112Gを構成する。各電極は、溝形成部の一方側
に露出された一面及び溝形成部の他方側に露出された他
面を有する。この様に、各電極は、2つの隣接する溝の
各々に露出された面を有する。
【0089】各溝形成部は、導電性材料層と接触する絶
縁材料の層の残りの部分を含む。この残りの部分は、夫
々溝形成部128G、130G、132G、134G及
び136Gの壁部116G、118G、120G、12
2G及び124Gを形成する。各壁部は、カバー126
から対応する電極を分離する。
【0090】本発明の好適実施例及び関連例による図
1、図4〜図10の電極構体100〜100Gの様な電
極構体を使用する装置の最適の動作パラメータは、電極
の材料及び溝の外形に応じて変化することは、当業者に
は周知である。この様な動作パラメータには、溝を満た
すために使用されるイオン化可能なガスと、ガス状態を
維持するための圧力と、溝内でイオン化を開始し、維持
するための使用される電圧及び電流とがある。当業者に
は、最適な動作パラメータを決定することは容易であ
る。
【0091】例えば、本発明による電極構体の図1に示
す第1の実施例は、150ミリバールの圧力で、イオン
化可能なガス媒体ヘリウムを有する。溝は、Z軸方向に
測定した長さが約34.3cmであり、間隔(溝上の対
応する点間のZ軸に沿って測定した間隔)が約0.5c
mである。各溝の幅xは、約0.43mmである。各溝
は、Y軸に平行に基板102及びカバー126間の長さ
は約0.15mmである。電極はアルミニウムから成
り、距離dは約0.18mmであり、電極はY軸の方向
に測定した厚さが約2μmである。電極間の最大電位
は、約400ボルトであり、電極間の最大電流は約15
0ミリアンペアである。
【0092】
【発明の効果】基板上に形成した複数の電極の各々を隣
合う溝に共通に使用できるので、形成する電極の数が半
減し、且つ各電極の幅を広くすることができるので、電
極構体の製造歩留まりが向上する。また、複数の電極
は、透明材料の電極及び不透明材料の電極が交互に配置
されているので、通過光の減少を抑制できる。この際、
透明材料の電極は導電性が良くないが、電気的特性を良
くするために幅を広くしても通過光に影響を与えないで
すむ。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による電極構体に関連した例を示す部分
断面図である。
【図2】図1に駆動信号供給用の出力増幅器を追加した
部分断面図である。
【図3】本発明による電極構体の行走査動作を実現する
ための駆動信号を示すタイミング図である。
【図4】本発明による電極構体に関連した他の例を示す
部分断面図である。
【図5】本発明による電極構体に関連した別の例を示す
部分断面図である。
【図6】本発明による電極構体に関連した更に他の例を
示す部分断面図である。
【図7】本発明による電極構体に関連した更に別の例を
示す部分断面図である。
【図8】本発明による電極構体の第実施例を示す部分
断面図である。
【図9】本発明による電極構体の第実施例を示す部分
断面図である。
【図10】本発明による電極構体に関連した他の例を示
す部分断面図である。
【図11】従来の表示システムを示す簡略図である。
【図12】表示パネルを形成する従来の電極構体を示す
拡大部分斜視図である。
【図13】図12の表示パネルの部分正面図である。
【図14】図13の線4−4に沿った断面図である。
【図15】図13の線5−5に沿った断面図である。
【図16】図12の電極構体のスイッチ動作を説明する
ための図。
【符号の説明】
102 絶縁性基板 126 誘電体カバー 104〜112 電極 116〜124 絶縁性壁部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 トーマス・エス・ブザック アメリカ合衆国オレゴン州97007 アロ ハ サウス・ウェスト ワンハンドレッ ド・シックスティース 7130 (56)参考文献 特開 平4−265930(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02F 1/1333 G02F 1/1343 H01J 1/00 H01J 17/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の溝内に満たしたイオン化可能なガ
    スを選択的にイオン化してアドレス指定するプラズマ・
    アドレス指定装置用電極構体であって、該電極構体は、 絶縁性基板と、 誘電体カバーと、 上記絶縁性基板上に略平行に形成された複数の電極と、 該複数の電極上に各々が形成され、上記誘電体カバーを
    支持すると共に上記複数の溝を形成する複数の絶縁性壁
    部とを具え、 上記複数の電極の各々は、隣接する1対の上記溝内に露
    し、 上記複数の電極は、透明材料の電極及び不透明材料の電
    極が交互に配置されている ことを特徴とするプラズマ・
    アドレス指定装置用電極構体。
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