JP3061013B2 - 画像表示装置 - Google Patents

画像表示装置

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JP3061013B2
JP3061013B2 JP26738197A JP26738197A JP3061013B2 JP 3061013 B2 JP3061013 B2 JP 3061013B2 JP 26738197 A JP26738197 A JP 26738197A JP 26738197 A JP26738197 A JP 26738197A JP 3061013 B2 JP3061013 B2 JP 3061013B2
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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電極がこれよりも幅狭な隔壁
と積層され、隔壁と積層される積層電極部及び隔壁間に
露出する隔壁間電極部が形成されてなる第2の基板を備
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の第2の基板側に誘
電体膜が配され、この誘電体膜と第2の基板の間にイオ
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
域を走査単位毎に分割する隔壁が、印刷法により形成さ
れる。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り、溝形成に比べて生産性や作
業性が大幅に向上する。
【0017】また、放電用の第2電極は、平坦な基板上
に形成されるので、エッチングプロセスも単純で、しか
も電極間距離も高精度に制御される。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明を適用した具体的な
画像表示装置について、図面を参照しながら詳細に説明
する。
【0019】この画像表示装置は、図1に示すように、
帯状電極23を形成した第1の基板21と、放電電極2
4を形成した第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、誘電体膜26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。
【0020】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。
【0021】上記第1の基板21には、その1主面に帯
状の電極23が形成されるとともに、この電極23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26によって第1の基板21と
の間に挟持されており、これら第1の基板21、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。
【0022】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。
【0023】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。
【0024】一方、第2の基板22にも放電電極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2
7とされている。
【0025】そして、この放電領域27は、印刷法によ
って形成された隔壁28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 とされて
いる。
【0026】各プラズマ室p1 ,p2 ,p3 ・・・pn
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。
【0027】本実施の形態において特徴的なのは、第2
の基板22上の放電電極24が等間隔で配置され、各放
電電極24上に隔壁28が印刷形成されて、各プラズマ
室p1 ,p2 ,p3 ・・・pn に分割されていることで
ある。このような構成は、放電領域27を分割する隔壁
28を印刷形成することによって、初めて成し得るもの
である。
【0028】上述のように放電電極24上に隔壁28を
印刷形成した場合、これら隔壁28で区切られた各プラ
ズマ室p1 ,p2 ,p3 ・・・pn 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2
4a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】上記隔壁28は、印刷法により形成される
もので、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とによって形成される。ここ
で、隔壁28は、放電領域27のギャップ間隔(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24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】以上が本実施の形態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25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
板と対向する主面上にも、やはり放電電極24が形成さ
れている。これら放電電極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21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24は画面に水平に配列されている。また、これ
ら放電電極24は、アノード電極A1 ,A2 ,A3 ・・
・An-1 ,An とカソード電極K1 ,K2 ,K3 ・・・
n-1 ,Kn として機能し、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p1 ,p2 ,p3
・・pn 内にそれぞれ臨んでいる。
【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24の基本的
な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9と出力増幅器10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10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24のうち、カソード電極として機能する電極K1
2 ,K3 ・・・Kn-1 ,Kn には、データストローブ
回路11と出力増幅器12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12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、アノード電極として機能する電極A1 ,A
2 ,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2に形成された放
電電極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9及びデータスト
ローブ回路11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
9とデータストローブ回路11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9
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
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15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23
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、本実施の形態のように放電電極24
を隣接するプラズマ室で共用するように配置した場合、
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 ・・・p
n で順次放電が行われるようにすればよい。
【0048】また、画像表示装置の駆動方式が、上述の
方式に限られるものでないことは、言うまでもない。
【0049】以上、本発明を適用した具体的な実施の形
態について説明したが、本発明がこれらの実施の形態に
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、上述の実施の形態は、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。
【0050】
【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を印刷法によっ
て形成されているので、溝のエッチングや溝の中への電
極形成といった困難なプロセスが不要であり、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。
【0051】さらに本発明においては、放電電極と隔壁
を重ね合わせることにより、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、効率を向上することができ、光学特性上のメリッ
トも大きい。
【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の形態
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、25 液晶層
(電気光学材料層)、27放電領域、23 電極、24
放電電極、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 (4)

    (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電極がこれよりも
    幅狭な隔壁と積層され、隔壁と積層される積層電極部及
    び隔壁間に露出する隔壁間電極部が形成されてなる第2
    の基板を備え、 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、前記電気光学材料の第2の基板側に誘電体膜
    が配され、この誘電体膜と第2の基板の間にイオン化可
    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】 上記第2電極及び隔壁は、印刷法により
    連続的に形成されてい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電極は、隣接する放電領域で共
    有されるように配置されてい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】 上記隔壁は、複数の走査単位毎に形成さ
    れていることを特徴とする請求項1記載の画像表示装
    置。
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