JP3013471B2 - 画像表示装置 - Google Patents

画像表示装置

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JP3013471B2 JP3047786A JP4778691A JP3013471B2 JP 3013471 B2 JP3013471 B2 JP 3013471B2 JP 3047786 A JP3047786 A JP 3047786A JP 4778691 A JP4778691 A JP 4778691A JP 3013471 B2 JP3013471 B2 JP 3013471B2
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    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
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    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/13334Plasma addressed liquid crystal cells [PALC]

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  • Control Of Indicators Other Than Cathode Ray Tubes (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、プラズマを利用して電
気光学材料層を駆動し画素選択を行う画像表示装置に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】例えば、液晶ディスプレイを高解像度
化,高コントラスト化するための手段としては、各表示
画素毎にトランジスタ等の能動素子を設け、これを駆動
する方法(いわゆるアクティブマトリクスアドレス方
式)が一般に行われている。しかしながら、この場合、
薄膜トランジスタの如き半導体素子を多数設ける必要が
あることから、特に大面積化したときに歩留りの問題が
懸念され、どうしてもコスト高になるという大きな問題
が生ずる。
【0003】そこで、これを解決する手段として、ブザ
ク等は、特開平1−217396号公報において、能動
素子としてMOSトランジスタや薄膜トランジスタ等の
半導体素子ではなく放電プラズマを利用する方法を提案
している。以下、放電プラズマを利用して液晶を駆動す
る画像表示装置の構成を簡単に説明する。
【0004】この画像表示装置は、プラズマ・アドレス
ト・液晶表示装置(PALC)と称されるもので、図6
に示すように、電気光学材料層である液晶層101と、
プラズマ室102とが、ガラス等からなる薄い誘電体の
シート103を介して隣接配置されてなるものである。
プラズマ室102は、ガラス基板104に互いに平行な
複数の溝105を形成することにより構成されるもの
で、この中にはイオン化可能なガスが封入されている。
また、各溝105には、互いに平行な一対の電極10
6,107が設けられており、これら電極106,10
7がプラズマ室102内のガスをイオン化して放電プラ
ズマを発生するためのアノード及びカソードとして機能
する。一方、液晶層101は、前記誘電体のシート10
3と透明基板108とによって挟持されており、透明基
板108の液晶層101側の表面には、透明電極109
が形成されている。この透明電極109は、前記溝10
5によって構成されるプラズマ室102と直交してお
り、これら透明電極109とプラズマ室102の交差部
分が各画素に対応している。
【0005】上記画像表示装置においては、プラズマ放
電が行われるプラズマ室102を順次切り換え走査する
とともに、液晶層101側の透明電極109にこれと同
期して信号電圧を印加することにより、該信号電圧が各
画素に保持され、液晶層101が駆動される。したがっ
て、各溝105,すなわち各プラズマ室102がそれぞ
れ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。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の画像
表示装置においては、各走査線の幅はプラズマ室102
(溝105)の幅で決まり、放電の物理特性から、通常
は0.4mm程度、最小でも0.25mm程度が限界と
言われている。したがって、このことがPALCでの微
細ピッチ化、あるいは高密度ピッチ化を妨げる要因の一
つとなっている。そこで本発明は、かかる従来のものの
有する課題を解決するために提案されたものであって、
走査線の微細ピッチ化、高密度ピッチ化を図ることが可
能な画像表示装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明の画像表示装置は、一主面上に互いに略平
行な複数の第1電極を有する第1の基板と、一主面上に
前記第1電極と略直交し且つ互いに略平行な複数の第2
電極を有する第2の基板とを備え、これら第1の基板と
第2の基板が第1電極と第2電極が対向する如く互いに
略平行に配置されてなり、前記第1の基板の第1電極と
接するように電気光学材料層が間挿されるとともに、前
記電気光学材料層と第2の基板間にイオン化可能なガス
が封入されて放電領域とされ、前記第1電極が各走査単
位において複数に分割され多重マトリクス化されている
ことを特徴とするものである。
【0008】
【作用】本発明の画像表示装置においては、信号書き込
み電極であり各プラズマチャンネル(走査線)と直交し
て配設される第1電極が、各走査単位において複数に分
割され多重マトリクス化されている。そして、例えば第
1電極をプラズマチャンネル内で上下2分割する形で2
重マトリクス化すれば、プラズマチャンネル1本に対し
て2つの走査線があるのと等価な動作が行われる。した
がって、走査線の数が一定であれば、プラズマチャンネ
ルのピッチが半減され、加工が容易なものとなる。
【0009】
【実施例】以下、本発明を適用した具体的な実施例につ
いて、図面を参照しながら詳細に説明する。本実施例の
画像表示装置は、図1に示すように、電極3が形成され
た平坦な第1の基板1と、複数の平行な溝4が形成さ
れ、さらにこの溝4内に放電用電極5が形成されてなる
第2の基板2との間に、電気光学材料層である液晶層6
を間挿するとともに、前記液晶層6と第2の基板2との
間の空間、すなわち前記溝4内を放電領域としてなるも
のである。これら基板1,2は、ここでは非導電性で光
学的に透明な材料により形成されるが、これは透過型表
示装置を考慮してのことで、直視型あるいは反射型表示
装置とする場合には、いずれか一方の基板が透明であれ
ばよい。
【0010】上記第1の基板1には、その1主面に電極
3が形成されるとともに、この電極3に接してネマチッ
ク液晶等からなる液晶層6が配置されている。この液晶
層6は、ガラス、雲母、プラスチック等からなる誘電体
膜7によって第1の基板1との間に挟持されており、こ
れら第1の基板1、液晶層6及び誘電体膜7によって、
いわゆる液晶セルが構成された形になっている。ここ
で、上記電極3は、プラズマチャンネルとなる溝4と直
交されており、各溝4と対向する部分において上下に2
分割されたパターンとされている。すなわち、電極3
は、図2に示すように、各プラズマチャンネル(溝4)
の上半分に対応するパターン電極X1 ,X2 ,X3 ・・
・Xm-1 ,Xm と、各プラズマチャンネルの下半分に対
応するパターン電極X’1 ,X’2 ,X’3 ・・・X’
m-1 ,X’m とからなる2重マトリクス電極とされてい
る。
【0011】また、上記誘電体膜7は、液晶層6と放電
領域4の絶縁遮断層として機能するものであり、この誘
電体膜7が無いと液晶材料が放電領域(溝4)内に流れ
込んだり、放電領域内のガスにより液晶材料が汚染され
る虞れがある。ただし、液晶材料の代わりに固体あるい
はカプセル化された電気光学材料を使用する場合には、
前記誘電体膜7は必要ないこともある。なお、上記誘電
体膜7は、誘電体材料により形成されることから、それ
自身もキャパシタとして機能し、したがって上記溝4内
で発生する放電プラズマと液晶層6との電気的結合を十
分に確保し、且つ電荷の2次元的な拡散を抑制するため
には、なるべく薄い方がよい。
【0012】一方、第2の基板2にも放電用電極5が帯
状電極として形成されるとともに、この第2の基板2と
誘電体膜7の間の空間、すなわち各溝4内の空間が放電
プラズマを発生する放電領域とされている。放電領域
は、溝4間に形成された隔壁8によって仕切られ、それ
ぞれ独立したプラズマ室P1 ,P2 ,P3 ・・・Pn
されるとともに、イオン化可能なガスが封入されプラズ
マチャンネルとされている。イオン化可能なガスとして
はヘリウム、ネオン、アルゴン、あるいはこれらの混合
ガス等が用いられる。また、上記放電用電極5は、上記
溝4内に互いに平行に一対ずつ形成されており、これら
電極間の放電によって前記溝4内に放電プラズマが発生
する。したがって各プラズマ室P1 ,P2 ,P3 ・・・
n が走査単位となる。
【0013】以上が本実施例の画像表示装置の概略構成
であるが、各基板1,2にはそれぞれ前記液晶層6を駆
動するための電極が形成されている。そこで、次にこれ
ら電極構成について説明する。
【0014】先ず、上記第1の基板1のうち上記第2の
基板2と対向する主面上には、所定の幅をもった帯状の
電極3が複数形成されており、信号書き込み電極とされ
ている。これら帯状の電極3は、例えばインジウム錫オ
キサイド(ITO)等の透明導電材料により形成されて
おり、光学的に透明である。また、各電極3は互いに平
行に配列され、例えば画面に垂直に配列されている。そ
して、この電極3は、先にも述べた通り、各プラズマチ
ャンネル(溝4)の上半分に対応するパターン電極
1 ,X2 ,X3 ・・・Xm-1 ,Xm と、各プラズマチ
ャンネルの下半分に対応するパターン電極X’1 ,X’
2 ,X’3 ・・・X’m-1 ,X’m とからなる2重マト
リクス電極とされている。
【0015】一方、第2の基板2のうち上記溝4にも、
やはり放電用電極5が形成されている。これら放電用電
極5も、平行な線状電極であるが、その配列方向は先の
第1の基板1上に形成された電極3と直交する方向であ
る。すなわち、これら放電用電極5は画面に水平に配列
されている。また、これら放電用電極5は、アノード電
極A1 ,A2 ,A3 ・・・An-1 ,An とカソード電極
1 ,K2 ,K3 ・・・Kn-1 ,Kn からなり、これら
を対にして放電用電極が構成されており、各プラズマ室
1 ,P2 ,P3 ・・・Pn 内にそれぞれ1対ずつ配置
されている。
【0016】図3に第1の基板1に形成された電極3と
第2の基板に形成された放電用電極5の配列状態を模式
的に示す。ここで、第2の基板2上の放電用電極5のう
ち、各カソード電極K1 ,K2 ,K3 ・・・Kn-1 ,K
n には、データストローブ回路9と出力増幅器10から
構成される第2信号印加手段が接続されており、各出力
増幅器10から出力されるパルス電圧がデータストロー
ブ信号として供給される。また、各アノード電極A1
2 ,A3 ・・・An-1 ,An には、共通の基準電圧
(接地電圧)が印加される。したがって、上記第2の基
板2に形成された放電用電極5の接続構造は、図4に示
す通りである。これに対して、第1の基板1の電極3に
は、データドライバ回路11と出力増幅器12とで構成
された第1信号印加手段が接続され、各出力増幅器12
から出力されるアナログ電圧が液晶駆動信号として供給
される。ここで、前記電極3が各プラズマチャンネルの
上半分に対応するパターン電極X1 ,X2 ,X3 ・・・
m-1 ,Xm と、下半分に対応するパターン電極
X’1 ,X’2 ,X’3 ・・・X’m-1 ,X’m とから
なる2重マトリクス電極とされていることから、上記デ
ータストローブ信号が供給される各カソード電極K1
2 ,K3 ・・・Kn-1 ,Kn に対して、図5に示すよ
うに2つの電極マトリクスが構成されることになる。ま
た、表示面の全体にわたって画像を形成するために、前
記データドライバ回路11及びデータストローブ回路9
と接続して走査制御回路13が設けられている。この走
査制御回路13は、データドライバ回路11とデータス
トローブ回路9との機能を調整し、液晶層6の全ての画
素列について、行から行へと順次アドレス指定するもの
である。
【0017】上述の構成を有する画像表示装置において
は、液晶層6が第1の基板1に形成された電極3に印加
されるアナログ電圧のサンプリング・キャパシタとして
機能し、各プラズマ室P1 ,P2 ,P3 ・・・Pn で発
生する放電プラズマがサンプリング・スイッチとして機
能することで画像表示が行われる。この画像表示動作を
説明するためのモデルが図6である。図6において、各
画素に対応する液晶層6は、キャパシタ・モデル14と
して捉えることができる。すなわち、キャパシタ・モデ
ル14は、パターン電極X1 ,X2 ,X3 ・・・
m-1 ,Xm 及びパターン電極X’1 ,X’2 ,X’3
・・・X’m-1 ,X’m と各プラズマ室P1 ,P2 ,P
3 ・・・Pn が重なった部分に形成される容量性液晶セ
ルを表している。
【0018】いま、各パターン電極X1 ,X2 ,・・・
及びパターン電極X’1 ,X’2 ・・・にデータドライ
バ回路11よりアナログ電圧が印加されているとする。
ここで、第2の基板2のカソード電極K1 にデータスト
ローブ信号(パルス電圧)が印加されていないとする
と、すなわちオフ状態であるとすると、アノード電極A
1 とカソード電極K1 での放電が起こらず、プラズマ室
1 内のガスはイオン化されていない状態となる。した
がって、プラズマ・スイッチS1 (パターン電極X1
2 ,・・・及びパターン電極X’1 ,X’2 ・・・と
アノード電極A1との電気的接続)もオフの状態となっ
て、これらパターン電極X1 ,X2 ,・・・及びパター
ン電極X’1 ,X’2 ・・・に如何なるアナログ電圧が
印加されても、各キャパシタ・モデル14にかかる電位
差に変化はない。
【0019】一方、第2の基板2のカソード電極K2
データストローブ信号が印加されていると、すなわちオ
ン状態であるとすると、アノード電極A2 とカソード電
極K2 間での放電によりガスがイオン化され、プラズマ
室P2 内にイオン化領域(放電プラズマ)が発生する。
すると、いわゆるプラズマ・スイッチング動作によって
各パターン電極X1 ,X2 ,・・・及びパターン電極
X’1 ,X’2 ・・・とアノード電極A2 が電気的に接
続された状態となり、回路的に見たときにはプラズマ・
スイッチS2 がオンされたのと等価な状態となる。その
結果、カソード電極K2 がストローブされている列のキ
ャパシタ・モデル14には、各パターン電極X1
2 ,・・・及びパターン電極X’1 ,X’2 ・・・に
供給されるアナログ電圧がストアされる。そして、カソ
ード電極K2 へのストローブが終了し放電プラズマが消
失した後も、次のストローブが行われるまでの間(少な
くともその画像のフィールド期間中)はこのアナログ電
圧がキャパシタ・モデル14にそれぞれストアされたま
まの状態となり、パターン電極X1 ,X2 ,・・・及び
パターン電極X’1 ,X’2 ・・・に印加されるアナロ
グ電圧のその後の変化の影響を受けない。
【0020】したがって、カソード電極K1 ,K2 ,K
3 ・・・Kn-1 ,Kn を順次アドレス指定して2走査線
相当時間データストローブ信号を印加し、プラズマ室P
1 ,P2 ,P3 ・・・Pn に順次放電プラズマを発生さ
せると同時に、各パターン電極X1 ,X2 ,・・・及び
パターン電極X’1 ,X’2 ・・・にこれに同期して液
晶駆動信号をアナログ電圧として印加することで、プラ
ズマチャンネル(各プラズマ室P1 ,P2 ,P3 ・・・
n )1本に2つの走査線があるのと等価な動作が行わ
れる。
【0021】以上、本発明を適用した具体的な実施例に
ついて説明したが、本発明がこれらの実施例に限定され
るものではない。例えば、本例では2重マトリクスとし
たが、3重マトリクス以上の電極構成としてもよい。ま
た、構造に関しても、本例のものは各プラズマ室が溝に
よって形成されているが、印刷法によって形成された隔
壁で仕切られていてもよい。あるいは、隔壁の全くない
オープンセル構造であってもよい。
【0022】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明においては、信号書き込み電極を各走査単位において
複数に分割し多重マトリクス化しているので、走査線の
数を大幅に増やし、高密度ピッチ化、微細ピッチ化する
ことができる。逆に言えば、プラズマ特性によって原理
的に規制されるプラズマチャンネルの数を大幅に減らす
ことができ、例えば2重マトリクス化することで半減す
ることができる。したがって、高電圧を要するプラズマ
駆動回路を半減することができ、またプラズマチャンネ
ルの加工を容易なものとすることができる等、回路構成
上あるいは製造上、非常に有利である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用した画像表示装置の一実施例を示
す要部概略斜視図である。
【図2】信号書き込み電極の電極パターンを模式的に示
す要部概略平面図である。
【図3】液晶層を駆動するための電極構成を示す模式図
である。
【図4】放電用電極の配列及び接続状態を示す模式図で
ある。
【図5】2重マトリクス化された駆動回路の等価回路図
である。
【図6】画像表示動作を説明するための等価回路図であ
る。
【図7】従来の画像表示装置の一例を示す概略断面図で
ある。
【符号の説明】
1・・・第1の基板 2・・・第2の基板 3・・・電極 5・・・放電用電極 6・・・液晶層(電気光学材料層)
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/1333 G02F 1/1343 G09F 9/30 G09F 9/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一主面上に互いに略平行な複数の第1電
    極を有する第1の基板と、一主面上に前記第1電極と略
    直交し且つ互いに略平行な複数の第2電極を有する第2
    の基板とを備え、これら第1の基板と第2の基板が第1
    電極と第2電極が対向する如く互いに略平行に配置され
    てなり、前記第1の基板の第1電極と接するように電気
    光学材料層が間挿されるとともに、前記電気光学材料層
    と第2の基板間にイオン化可能なガスが封入されて放電
    領域とされ、前記第1電極が各走査単位において複数に
    分割され多重マトリクス化されていることを特徴とする
    画像表示装置。
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