JP3094480B2

JP3094480B2 - 画像表示装置

Info

Publication number: JP3094480B2
Application number: JP03047790A
Authority: JP
Inventors: 正健林
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1991-02-20
Filing date: 1991-02-20
Publication date: 2000-10-03
Anticipated expiration: 2015-10-03
Also published as: JPH04266274A

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、前述の画像
表示装置をインターレース方式で駆動しようとすると、
次のような不都合が生じている。すなわち、従来のＰＡ
ＬＣにおいて、単純にインターレース駆動すると、各々
の画素は１つおきのフィールド（例えばＮＴＳＣ方式で
は３３ミリ秒）だけで走査されることになる。このと
き、動いている画像を表示すると、画面内に１フィール
ド前の画像が１ラインおきに残存するために、特に画像
の端部に不快なボケが発生し、画質を著しく損なうこと
になる。また、液晶の極性反転のために、２フレーム同
期のフリッカーが発生することもある。

【０００７】これを解決する手段として、ＴＦＴ方式の
液晶表示装置と同様、例えば画像処理でインターレース
走査を順次走査に変換したり、１ラインの信号をフィー
ルド毎に組み合わせを変えた２本の走査線に入力する等
の方法を採用することが考えられる。しかしながら、何
れの場合にも、ラインメモリーが必要となったり、１ラ
イン毎の書き込み時間が半分になる等、駆動回路へ与え
る負担が大きく、またコストアップの原因となる。

【０００８】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、イン
ターレース動作を行った際の動解像度の劣化を、駆動回
路を変更することなく解消し得る画像表示装置を提供す
ることを目的とする。

【０００９】

【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、本発明は、走査線に対応した線状の放電プラズマ
領域を順次走査することにより電気光学材料層を駆動す
る画像表示装置において、走査線がｎ：１のインターレ
ース方式で走査されるとともに、各放電プラズマ領域の
拡がりが走査単位のｎ本分以上となるように設定されて
いることを特徴とするものである。

【００１０】

【作用】本発明の画像表示装置においては、放電プラズ
マ領域がｎ：１のインターレース方式で走査されるとと
もに、各放電プラズマ領域の拡がりが走査線ｎ本分以上
となるように設定されている。例えば、２：１のインタ
ーレース走査の場合には、各放電プラズマ領域の拡がり
（幅）は、走査単位の２倍とされる。このような拡がり
を有する放電プラズマでインターレース走査すると、画
面上の全ての画素が１フィールド内で完全に書き換えら
れ、前の画像が残存することはない。したがって、イン
ターレース化に伴う動解像度の劣化（ボケの発生）の問
題は解消される。

【００１１】

【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、全ての放電領域が連続空間として形成
された、いわゆるオープンセル構造を有するフラットパ
ネルディスプレイである。したがって、放電領域を分離
する隔壁は存在しない。以下、本実施例の画像表示装置
の構成を説明すると、本実施例の画像表示装置は、図１
及び図２に示すように、平坦で光学的に十分に透明な第
１の基板１と、やはり平坦で透明な第２の基板２との間
に、電気光学材料層である液晶層３を間挿するととも
に、前記液晶層３と第２の基板２との間の空間を放電領
域４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。

【００１２】上記第１の基板１には、その１主面１ａに
帯状の電極５が形成されるとともに、この電極５に接し
てネマチック液晶等からなる液晶層３が配置されてい
る。この液晶層３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１との間に挟
持されており、これら第１の基板１、液晶層３及び誘電
体膜６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。上記誘電体膜６は、液晶層３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６
が無いと液晶材料が放電領域４に流れ込んだり、放電領
域４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。また、上記誘電体膜６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４と液晶層３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。

【００１３】一方、第２の基板２にも放電電極群７が帯
状電極として形成されるとともに、周囲を枠体状のスペ
ーサ８によって支持することにより、上記誘電体膜６か
ら所定の間隔をもって配置され、この第２の基板２と誘
電体膜６の間の空間が放電プラズマを発生する放電領域
４とされている。したがって、この放電領域４は、画面
全域で連続した空間となっている。この放電領域４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。

【００１４】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３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
ら電極構成及び表示動作について説明する。

【００１５】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１ａ上には、所定の幅をもった帯
状の電極５が複数形成されている。これら電極５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５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。一方、第２の基板２のうち上記第１の
基板と対向する主面２ａ上にも、やはり放電電極群７が
形成されている。これら放電電極群７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５と直交する方向である。すなわち、これら
放電電極群７は画面に水平に配列されている。また、こ
れら放電電極群７は、アノード電極Ａ₁，Ａ₂，Ａ₃・
・・Ａ_n-1，Ａ_nとカソード電極Ｋ₁，Ｋ₂，Ｋ₃・・
・Ｋ_n-1，Ｋ_nからなり、これらを対にして放電用電極
が構成されている。

【００１６】図３に第１の基板１に形成された電極５と
第２の基板に形成された放電電極群７の配列状態を模式
的に示す。ここで、第１の基板１の電極５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。これ
に対して、第２の基板２上の放電電極群７のうち、各カ
ソード電極Ｋ₁，Ｋ₂，Ｋ₃・・・Ｋ_n-1，Ｋ_n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、各アノード電極Ａ₁，Ａ₂，
Ａ₃・・・Ａ_n-1，Ａ_nには、共通の基準電圧（接地電
圧）が印加される。したがって、第２の基板２に形成さ
れた放電電極群７の接続構造は、図４に示す通りであ
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３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３が第１の基板１に形成された電極５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４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５で
ある。図５において、各画素に対応する液晶層３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、電極５とガスがイオ
ン化された領域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、各電極５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Ａ₁とカソード
電極Ｋ₁での放電が起こらず、この近傍のガスはイオン
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５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５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、これら電
極Ａ₂，Ｋ₂に沿って帯状にイオン化領域（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５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、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１４にそれぞれストアされたままの状態とな
り、電極５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・・・Ｋ_n-1，Ｋ_nを順次アドレス指定してデータス
トローブ信号を印加すると同時に、各電極５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３が駆動される。た
だし、本実施例においては、ｎ：１のインターレース動
作が行われる。そこで、２：１のインターレース走査を
例にして、表示動作について説明する。

【００２１】２：１のインターレース走査では、２本に
１本の割合で走査線が走査される。例えば、偶数フィー
ルドにおいては、偶数ラインが順次選択され、奇数フィ
ールドにおいては、奇数ラインが選択される。すなわ
ち、偶数フィールドでは、偶数番目のカソード電極
Ｋ₂，Ｋ₄，Ｋ₆・・・にデーターストローブ信号が順
次印加され、奇数フィールドでは、奇数番目のカソード
電極Ｋ₁，Ｋ₃，Ｋ₅・・・にデーターストローブ信号
が順次印加される。このとき、各カソード電極Ｋ₁，Ｋ
₂，Ｋ₃・・・Ｋ_n-1，Ｋ_nへのデーターストローブ信
号の印加により、アノード電極Ａ₁，Ａ₂，Ａ₃・・・
Ａ_n-1，Ａ_nとの間で放電が起こり、放電プラズマが発
生するが、この放電プラズマ領域の幅は、走査単位（す
なわち放電電極群７のピッチｐ）の２倍以上に設定され
ている。

【００２２】なお、放電プラズマ領域の拡がりは、放電
領域４に封入されたガスの種類、圧力、放電のための電
極間隔及び形状、放電領域４のギャップ間隔等に支配さ
れており、これらを適切な値に設定することによって前
述のような拡がりとすることが可能である。すなわち、
先ず、良く知られるように、放電領域４に封入されるガ
スのガス圧については、これが高いほど荷電粒子の平均
自由行程が小さくなり、局在化の傾向となる。したがっ
て、このガス圧を適切な値に設定することにより、放電
プラズマを適当な拡がりに制御することが可能となる。
ただし、ガス圧を高くすると放電開始電圧が高くなる場
合がある。これについては、パッシェン（Ｐａｓｃｈｅ
ｎ）の法則により、放電用の電極の間隔、すなわち、各
アノード電極Ａ₁，Ａ₂，Ａ₃・・・Ａ_n-1，Ａ_nとカ
ソード電極Ｋ₁，Ｋ₂，Ｋ₃・・・Ｋ_n-1，Ｋ_n間の間
隔ｄをガス圧に反比例して小さくすることで調整するこ
とができる。また、放電領域４のギャップ間隔Ｗを選ぶ
ことでも、放電プラズマの実効的な拡がりをある程度制
御することができる。具体的な条件としては、例えば電
極ピッチｐ＝０．４mm、放電領域４のギャップ間隔Ｗ＝
０．４mm、封入ガスの種類をＮｅガス（＋０．５％Ａ
ｒ）、ガス圧を１２０Torrとすることで、放電プラズマ
領域を走査単位の約２倍とすることができた。

【００２３】図６及び図７に放電プラズマの走査の様子
を示す。例えば、偶数フィールドでは、図６に示すよう
に、偶数番目のカソード電極・・・Ｋ_i+1，Ｋ_i+3，Ｋ
_i+5・・・（ただし、ｉは奇数である。）に順次データ
ーストローブ信号が供給されて１ラインおきに放電プラ
ズマ領域Ｐが形成される。すなわち、カソード電極Ｋ
_i+1がオンの状態が図６中のＡ、カソード電極Ｋ_i+3が
オンの状態が図６中のＢ、カソード電極Ｋ_i+5がオンの
状態が図６中のＣである。このとき、順次走査される放
電プラズマ領域Ｐが電極ピッチｐの約２倍とされている
ので、画面上の全ての領域で電極５に印加されるアナロ
グ電圧に応じて液晶層３が駆動される。

【００２４】一方、奇数フィールドでの書き込みを考え
ると、この場合にも、図７に示すように、奇数番目のカ
ソード電極・・・Ｋ_i+2，Ｋ_i+4，Ｋ_i+6・・・に順次
データーストローブ信号が供給され、１ラインおきに放
電プラズマ領域Ｐが形成される。すなわち、カソード電
極Ｋ_i+2がオンの状態が図７中のＡ、カソード電極Ｋ
_i+4がオンの状態が図７中のＢ、カソード電極Ｋ_i+6が
オンの状態が図７中のＣである。したがって、奇数フィ
ールドにおいても、偶数フィールドと同様の理由から画
面上の全ての領域で液晶層３が駆動されることになる。

【００２５】このように、偶数フィールドにおいても奇
数フィールドにおいても、カソード電極の選択は１ライ
ンおきに行われるが、放電プラズマ領域が２ライン分の
幅を有するために、画面上の全ての画素は１フィールド
内で完全にリフレッシュされる。したがって、インター
レース化に伴う動解像度の劣化の問題は全く発生しな
い。また、液晶層３の極性反転も１フレーム周期で完結
されるため、従来問題となっていた２フレーム周期のフ
リッカーが発生することもない。さらに、本実施例で
は、駆動回路側は単純なインターレース走査を行えば良
く、動解像度及びフリッカー対策のために何ら特別な手
段を講ずる必要はない。

【００２６】以上、本発明を適用した一実施例について
説明したが、本発明がこの実施例に限定されるものでは
ない。例えば、実施例では２：１のインターレースの場
合について説明したが、ｎ：１のインターレースの場合
についても、放電プラズマ領域を走査単位のｎ倍以上と
することで、同様の動作が実現可能である。例えば３：
１のインターレースでは放電プラズマ領域を走査単位の
３倍以上、４：１のインターレースでは４倍以上とすれ
ばよい。

【００２７】また、本実施例では、アノード電極とカソ
ード電極を対にして放電電極が構成されているが、等間
隔で配列される電極がフィールド毎にアノード電極とし
て動作したり、カソード電極として動作したりするよう
な画像表示装置にも適用可能である。例えば、図８及び
図９に示すように、放電用電極・・・Ｅ_i，Ｅ_i+1，Ｅ
_i+2・・・が等間隔で配列されているとする。これら放
電用電極・・・Ｅ_i，Ｅ_i+1，Ｅ_i+2・・・は、抵抗を
介して直流電源に接続されるとともに、駆動トランジス
タを介して接地されており、これら駆動トランジスタの
オン・オフによってアノードとして動作したり、カソー
ドとして動作したりする。したがって、各放電用電極・
・・Ｅ_i，Ｅ_i+1，Ｅ_i+2・・・間の間隔ｐが走査単位
ということになる。

【００２８】このように構成される画像表示装置では、
例えば放電用電極Ｅ_i+1の駆動トランジスタがオンされ
ると、これがアノードとして動作し、その他の放電用電
極はカソードとして動作する。これにより、放電用電極
Ｅ_i+1と放電用電極Ｅ_i間、及び放電用電極Ｅ_i+1と放
電用電極Ｅ_i+2間で放電が起こり、電極間隔，すなわち
走査単位ｐの２倍の放電プラズマが発生する。

【００２９】すなわち、２：１のインターレース走査で
は、偶数フィールドにおいて偶数番目の放電用電極・・
・Ｅ_i+1，Ｅ_i+3，Ｅ_i+5・・・に接続された駆動トラ
ンジスタが順次オンされ、図８中Ａ，Ｂ，Ｃで示すよう
に、順次２走査単位分の幅を有する放電プラズマＰが発
生する。同様に、奇数フィールドにおいても、奇数番目
の放電用電極・・・Ｅ_i+2，Ｅ_i+4，Ｅ_i+6・・・に接
続された駆動トランジスタが順次オンされ、図９中Ａ，
Ｂ，Ｃで示すように、やはり順次２走査単位分の幅を有
する放電プラズマＰが発生する。したがって、先の実施
例と同様に、本例においても画面上の全ての画素は１フ
ィールド内で完全にリフレッシュされることになる。

【００３０】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明の画像表示装置においては、ｎ：１のインターレース
方式による駆動を行う場合に、走査線に相当する放電プ
ラズマの幅を走査単位のｎ本分以上に設定しているの
で、１フィールド毎に画面全体をリフレッシュすること
ができ、インターレース動作を行った場合に発生する動
解像度の劣化やフリッカーの問題を解消することができ
る。また、このとき駆動回路への負担は全くなく、製造
コスト等の点でも非常に有利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した一実施例を一部破断して示す
要部拡大斜視図である。

【図２】本発明を適用した一実施例の要部拡大断面図で
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】放電電極の配列及び接続状態を示す模式図であ
る。

【図５】本発明を適用した一実施例における画像表示動
作を説明するための等価回路図である。

【図６】本発明を適用した一実施例における偶数フィー
ルドでの放電プラズマの走査の様子を示す模式図であ
る。

【図７】本発明を適用した一実施例における奇数フィー
ルドでの放電プラズマの走査の様子を示す模式図であ
る。

【図８】本発明を適用した他の実施例における偶数フィ
ールドでの放電プラズマの走査の様子を示す模式図であ
る。

【図９】本発明を適用した他の実施例における奇数フィ
ールドでの放電プラズマの走査の様子を示す模式図であ
る。

【図１０】従来の画像表示装置の一例を一部破断して示
す要部拡大斜視図である。

【符号の説明】

１・・・第１の基板２・・・第２の基板３・・・液晶層（電気光学材料層）４・・・放電領域５・・・電極７・・・放電電極群

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩ // Ｇ０９Ｇ 3/28 Ｇ０９Ｇ 3/28 Ｚ (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/1333 G02F 1/133 505 G09F 9/30 338 G09G 3/36 G09G 3/28 H04N 5/66 101

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】走査線に対応した線状の放電プラズマ領
域を順次走査することにより電気光学材料層を駆動する
画像表示装置において、走査線がｎ：１のインターレース方式で走査されるとと
もに、各放電プラズマ領域の拡がりが走査単位のｎ本分
以上となるように設定されていることを特徴とする画像
表示装置。