JP3019042B2 - 画像表示装置 - Google Patents

画像表示装置

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JP3019042B2
JP3019042B2 JP26738097A JP26738097A JP3019042B2 JP 3019042 B2 JP3019042 B2 JP 3019042B2 JP 26738097 A JP26738097 A JP 26738097A JP 26738097 A JP26738097 A JP 26738097A JP 3019042 B2 JP3019042 B2 JP 3019042B2
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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。
【0003】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。
【0004】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。
【0005】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。
【0006】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5
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。
【0007】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106,107が設けられており、これら電極10
6,107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。
【0008】一方、液晶層101は、前記誘電体のシー
ト103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105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。
【0009】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102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102が駆動される。
【0010】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。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
に放電プラズマを利用した画像表示装置では、半導体素
子を用いたものより大面積化が容易に行われるものと考
えられるが、実用化に当たっては様々な問題を残してい
る。
【0012】例えば、プラズマ室102を構成するため
の溝105を透明な誘電体基板であるガラス基板104
上に形成することは、製造上かなりの困難を伴い、特に
高密度に溝105を形成することは著しく困難である。
【0013】また、溝105内にそれぞれ放電用の電極
106,107を形成する必要があるが、このためのエ
ッチングプロセスが煩雑であり、電極106,107間
の間隔を精度良く保つことも難しい。
【0014】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、製造
が簡単で、しかも大画面化、高精細化に適した画像表示
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】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
電極及び隔壁を有し、第2電極の少なくとも一部と隔壁
とが積層形成されてなる第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、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、当該放電領域が第
2電極と積層形成された隔壁により分割されていること
を特徴とするものである。
【0016】本発明の画像表示装置においては、放電領
域を分割する隔壁が、放電用の第2電極上に積層形成さ
れる。
【0017】隔壁を第2電極上に形成した場合、放電領
域の分割された各プラズマ室においてはこの第2の電極
が共用されるので、電極数が少なくて済む。
【0018】また、表示に寄与しない隔壁と第2電極と
が重なるような構造であるため、開口率が向上し、光学
特性が改善される。
【0019】また、このような隔壁は印刷法によって形
成することができる。印刷法は、非常に簡単な手法で、
しかも微細なパターンの形成が可能であるので、溝形成
に比べて生産性や作業性が大幅に向上する。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、本発明を適用した具体的な
実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明す
る。
【0021】本実施例の画像表示装置は、図1に示すよ
うに、平坦で光学的に十分に透明な第1の基板21と、
やはり平坦で透明な第2の基板22との間に、電気光学
材料層である液晶層25を間挿するとともに、前記液晶
層25と第2の基板22との間の空間を放電領域27と
してなるものである。
【0022】これら基板21,22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。
【0023】上記第1の基板21には、その1主面21
aに帯状の電極23が形成されるとともに、この電極2
3に接してネマチック液晶等からなる液晶層25が配置
されている。この液晶層25は、ガラス、雲母、プラス
チック等からなる薄い誘電体膜6によって第1の基板2
1との間に挟持されており、これら第2の基板22、液
晶層25及び誘電体膜26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。
【0024】上記誘電体膜26は、液晶層25と放電領
域27の絶縁遮断層として機能するものであり、この誘
電体膜26が無いと液晶材料が放電領域27に流れ込ん
だり、放電領域27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等を使用する場合に
は、必要ないこともある。
【0025】また、上記誘電体膜26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、したがって放電領域27と液晶層25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。
【0026】一方、第2の基板22にも放電電極群24
が帯状電極として形成されるとともに、周囲をシール剤
によって支持することにより、上記誘電体膜26から所
定の間隔をもって配置され、この第2の基板22と誘電
体膜26の間の空間が放電プラズマを発生する放電領域
27とされている。
【0027】そして、この放電領域27は、各放電電極
24上に隔壁28が形成されることによって仕切られ、
それぞれ独立したプラズマ室P1 ,P2 ,P3 ・・・P
n とされている。各プラズマ室P1 ,P2 ,P3 ・・・
n には、イオン化可能なガスが封入されているが、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。
【0028】上述のように放電電極24上に隔壁28を
形成した場合、これら隔壁28で区切られた各プラズマ
室P1 ,P2 ,P3 ・・・Pn は各走査線に対応し、各
プラズマ室P1 ,P2 ,P3 ・・・Pnにおいては放電
電極24が共用されている。すなわち、例えば放電電極
24aは、プラズマ室P1 の放電電極でもあり、プラズ
マ室P2 の放電電極でもある。同様に、放電電極24b
は、プラズマ室P2 の放電電極でもあり、プラズマ室P
3 の放電電極でもある。したがって、電極数が半分で済
む。
【0029】また、表示に寄与しない隔壁28と放電電
極24とが重なるような構造であるため、開口率を向上
することができ、光学特性を向上することができる。
【0030】ここで、上記隔壁28は、例えば印刷法に
より形成されるものである。印刷法は、非常に簡単な手
法で、しかも微細なパターンの形成が可能であるので、
溝形成に比べて生産性や作業性が大幅に向上する。この
印刷法によって上記隔壁を形成するには、例えばガラス
ペーストをスクリーン印刷法により複数回積層印刷す
る。このとき、隔壁28は、放電領域27のギャップ間
隔W(すなわち第2の基板22と誘電体膜26との距
離)を規制する役割も果たすことになるが、これはスク
リーン印刷の回数や各印刷時のガラスペーストの量等を
調節することによりコントロールすることができる。通
常は200μm程度とされる。
【0031】また、各プラズマ室P1 ,P2 ,P3 ・・
・Pn に形成される放電電極群24は、第2の基板22
の上に直接形成することができ、例えばAg粉末等を含
有する導電ペーストを印刷することにより形成すること
ができる。勿論、エッチングプロセスによって形成して
もよいが、いずれにしても平坦面上に形成することがで
きるので、簡単に形成することができ、しかも電極間隔
等の寸法精度を確保することができる。
【0032】したがって、製造に当たっては、平坦な第
2の基板22上に先ず放電電極群7を形成し、しかる後
に隔壁28を印刷法によって形成する。
【0033】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21,22にはそれぞれ前記液晶層2
5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。
【0034】先ず、上記第1の基板21のうち上記第2
の基板22と対向する主面21a上には、所定の幅をも
った帯状の電極23が複数形成されている。これら電極
23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23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。
【0035】一方、第2の基板22のうち上記第1の基
板21と対向する主面22a上にも、やはり放電電極群
24が形成されている。これら放電電極群24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2
1上に形成された電極23と直交する方向である。すな
わち、これら放電電極群24は画面に水平に配列されて
いる。また、これら放電電極群24は、アノード電極A
1 ,A2 ,A3 ・・・An-1 ,An とカソード電極K
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P
1 ,P2 ,P3 ・・・Pn 内にそれぞれ配置されてい
る。
【0036】図2に第1の基板21に形成された電極2
3と第2の基板22に形成された放電電極群24の配列
状態を模式的に示す。
【0037】ここで、第1の基板21の電極23には、
データドライバ回路10と出力増幅器11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11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。
【0038】これに対して、第2の基板22上の放電電
極群24のうち、各カソード電極K1 ,K2 ,K3 ・・
・Kn-1 ,Kn には、データストローブ回路12と出力
増幅器13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13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 ,A2 ,A3 ・・・An-1 ,An には、共
通の基準電圧(接地電圧)が印加される。
【0039】したがって、第2の基板22に形成された
放電電極群24の接続構造は、図3に示す通りである。
【0040】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10及びデータス
トローブ回路12と接続して走査制御回路14が設けら
れている。この走査制御回路14は、データドライバ回
路10とデータストローブ回路12との機能を調整し、
液晶層25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。
【0041】上述の構成を有する画像表示装置において
は、液晶層25が第1の基板21に形成された電極23
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、放電領域27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。
【0042】この画像表示動作を説明するためのモデル
が図4である。図4において、各画素に対応する液晶層
25は、キャパシタ・モデル15として捉えることがで
きる。すなわち、キャパシタ・モデル15は、電極23
と各プラズマ室P1 ,P2 ,P3 ・・・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。
【0043】いま、各電極23にデータドライバ回路1
0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22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A1 とカソ
ード電極K1 での放電が起こらず、プラズマ室P1 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 (電極23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、電極23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。
【0044】一方、第2の基板22のカソード電極K2
に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
って電極23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
2 がオンされたのと等価な状態となる。
【0045】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15には、電極5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15にそれぞれストアされたま
まの状態となり、電極23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。
【0046】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データス
トローブ信号を印加し、プラズマ室P1 ,P2 ,P3
・・Pn に順次放電プラズマを発生させると同時に、各
電極23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・スイッチが薄膜トラ
ンジスタ等の半導体素子と同様に能動素子として働き、
アクティブマトリクスアドレシング方式と同様に液晶層
25が駆動される。
【0047】なお、この画像表示装置では、放電電極2
4を隣接するプラズマ室で共用するように配置するの
で、駆動方式を若干工夫することが必要である。例え
ば、各放電電極24をアノード・カソード兼用電極と
し、アノードとカソードに順次切り換え、そのタイミン
グを合わせることにより各プラズマ室P1 ,P2 ,P3
・・・Pn で順次放電が行われるようにすればよい。
【0048】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
るものではなく、材質、形状、寸法等は任意である。ま
た、上述の実施例は、いずれも走査単位毎に隔壁を印刷
形成しているが、複数(2以上)の走査単位毎に隔壁を
形成するようにしてもよい。
【0049】
【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、放電領域を分割する隔壁が、放電用の第
2電極上に積層形成されるので、これらの占有面積を削
減することができ、開口率を向上することができる。し
たがって、画像表示装置の光学特性を向上できる。
【0050】また、このような隔壁は印刷法によって形
成でき、溝のエッチングといった困難なプロセスが不要
になるので、製造が容易である。また、大画面化や高精
細度化の点でも有利である。
【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
す概略断面図である。
【図2】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3】放電電極の配列及び接続状態を示す模式図であ
る。
【図4】画像表示動作を説明するための等価回路図であ
る。
【図5】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】
21 第1の基板,22 第2の基板,23 電極,2
4 放電電極,25液晶層(電気光学材料層),27
放電領域,28 隔壁
───────────────────────────────────────────────────── 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 G02F 1/133 G09F 9/30 338 G09F 9/00

Claims (5)

    (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電極及び隔壁を有し、第2電極の少なくとも
    一部と隔壁とが積層形成されてなる第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、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、当該放電領域が第2電
    極と積層形成された隔壁により分割されていることを特
    徴とする画像表示装置。
  2. 【請求項2】 上記隔壁が複数の走査単位毎に形成さ
    れ、上記第2電極が隔壁と積層形成される電極と隔壁間
    に配される電極とからなることを特徴とする請求項1記
    載の画像表示装置。
  3. 【請求項3】 上記第2電極及び隔壁が印刷法により形
    成されてなることを特徴とする請求項1記載の画像表示
    装置。
  4. 【請求項4】 上記電気光学材料層が液晶層であること
    を特徴とする請求項1記載の画像表示装置。
  5. 【請求項5】 上記液晶層の第2の基板との対向面側に
    誘電体膜が配されていることを特徴とする請求項3記載
    の画像表示装置。
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