JP3506209B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示装置に関す
る。より詳しくは光を用いて液晶層のアドレッシングを
行う液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、その駆動方式によっ
て、電気アドレス方式、熱アドレス方式、および光アド
レス方式に分類される。これらのうち、直視型表示装置
として現在もっとも多く用いられているのは、電気アド
レス方式のパッシブマトリクス（ＰＭ）方式ならびにア
クティブマトリクス（ＡＭ）方式である。

【０００３】近年、表示装置の大型化や高精細化に対す
るニーズが高まっている。しかしながら、従来の方式の
液晶表示装置では、これらのニーズに十分に対応できて
おらず、市販品で対角２０インチ、試作段階でも対角３
０インチ程度が限界となっているのが現状である。とく
に、ＰＭ方式では、画素数の増加に伴い、クロストーク
のためにコントラストが低下するという問題がある。ま
た、ＡＭ方式では、スイッチング素子（特に薄膜トラン
ジスタ：ＴＦＴ）を無欠陥で多数作り込むことが困難で
あるという問題がある。

【０００４】これに対し、ＴＦＴのような半導体スイッ
チング素子を用いないＡＭ方式液晶表示装置として、19
90年にアメリカのTektronix社のT.Buzakらによってプラ
ズマアドレス方式液晶表示装置（ＰＡＬＣ）が開発され
た（例えば、特開平1-217396号公報）。ＰＡＬＣの断面
構造を模式的に図１に示す。

【０００５】ＰＡＬＣ１００は、液晶セルとプラズマセ
ルとを積層した構成をしている。基板１と、誘電体セパ
レータ４との間に液晶層３が挟持されており、信号電極
（列電極）２と、誘電体セパレータ４との間の電位差に
よって、液晶層３が駆動される。プラズマセルは、基板
９と誘電体セパレータ４との間隙が複数のリブ隔壁６で
分割された複数のプラズマ放電チャネル５を有してい
る。プラズマ放電チャネル５には、イオン化可能なガス
が封入されており、カソード７とアノード８との間に放
電パルス電圧を印加することによって、プラズマが発生
する。複数のプラズマ放電チャネル５は、信号電極（列
電極）２と直交する方向に延びており、カソード７とア
ノード８とが走査電極（行電極）１０として機能し、線
順次走査される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述したＰＡＬＣ方式
を用いた液晶表示装置は、ＴＦＴを用いた液晶表示装置
に比べ、比較的簡単に大型化を行うことが出来る。しか
しながら、ＰＡＬＣに用いられている誘電体セパレータ
４はガラスからなる薄板であり、これは高価である上に
表示装置が大きくなればなるほど取り扱いが難しく、表
示装置作製中に破損する確率が高くなる。

【０００７】さらに、ＰＡＬＣの駆動時においてこの薄
板ガラスのプラズマ側表面は擬似的な電極として働く
が、そのガラスの厚さは約５０〜１００ミクロンであ
り、一般的なネマティック液晶層の厚さである３〜６ミ
クロンに比べて１０倍以上の厚みを持っている。このた
めＰＡＬＣを駆動する際には液晶層を有効に駆動する電
圧の１０倍以上の電圧を印加する必要が有る。このこと
は駆動回路の負担を増やすと共に消費電力の増加、それ
に伴う発熱などの問題を引き起こす。

【０００８】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、大型化や高精細化に適した低コスト、
高歩留まりな液晶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】本発明の液晶表示装置
は、第１基板と、第２基板と、該第１基板と該第２基板
との間に挟持された液晶層と、該第１基板の該液晶層側
における表示領域の全面に設けられた単一の第１電極
と、該第２基板の該液晶層側における表示領域の全面に
設けられ、透明導電材料からなる、第１の方向に延びる
互いに平行なストライプ状の複数の信号電極と、該複数
の信号電極を覆う光導電層と、該第２基板の前記液晶層
側とは反対側に設けられ、該光導電層の少なくとも一部
に紫外光を照射する、該第１の方向と異なる第２の方向
に延びる互いに平行なストライプ状の複数の光源と、を
有し、該光導電層は、該紫外光を照射することによって
電気伝導度が変化する物質を含み、該複数の光源を線順
次的にスイッチングすることによって前記信号電極を介
して該紫外光が照射された該光導電層の電気伝導度を変
化させて、該光導電層の該紫外光が照射された領域と該
信号電極とを電気的に接続し、該信号電極と電気的に接
続された該光導電層の領域と前記第１電極との間に印加
される駆動電圧によって、該液晶層を光アドレスする構
成であり、前記複数の光源のそれぞれは、イオン化可能
なガスを封入したプラズマ発光チャネルを有し、そのこ
とにより上記目的が達成される。

【００１０】 本発明による他の液晶表示装置は、第１
基板と、第２基板と、該第１基板と該第２基板との間に
挟持された液晶層と、該第１基板の該液晶層側における
表示領域の全面に設けられ、第１の方向に延びる互いに
平行なストライプ状の複数の第１電極と、該第２基板の
該液晶層側における表示領域の全面に設けられ、透明導
電材料からなる、該第１の方向と異なる第２の方向に延
びる互いに平行なストライプ状の複数の信号電極と、該
複数の信号電極を覆う光導電層と、該第２基板の前記液
晶層側とは反対側に設けられ、該光導電層の少なくとも
一部に紫外光を照射する、該第２の方向に延びる互いに
平行なストライプ状の複数の光源と、を有し、該光導電
層は、該紫外光を照射することによって電気伝導度が変
化する物質を含み、該複数の光源を線順次的にスイッチ
ングすることによって前記信号電極を介して該紫外光が
照射された該光導電層の電気伝導度を変化させて、該光
導電層の該紫外光が照射された領域と該信号電極とを電
気的に接続し、該信号電極と電気的に接続された該光導
電層の領域と前記第１電極との間に印加される駆動電圧
によって、該液晶層を光アドレスする構成であり、前記
複数の光源のそれぞれは、イオン化可能なガスを封入し
たプラズマ発光チャネルを有し、そのことにより上記目
的が達成される。

【００１１】 本発明による他の液晶表示装置は、第１
基板と、第２基板と、該第１基板と該第２基板との間に
挟持された液晶層と、該第１基板の該液晶層側における
表示領域の全面に設けられた単一の第１電極と、該第２
基板の該液晶層側における表示領域の全面に設けられ、
透明導電材料からなる、第１の方向に延びる互いに平行
なストライプ状の複数の信号電極と、該複数の信号電極
上に形成された絶縁層と、該複数の信号電極と該絶縁層
との間に形成された光導電層と、該絶縁層に形成された
スルーホールを介して、該光導電層と接続された複数の
画素電極と、該第２基板の前記液晶層側とは反対側に設
けられ、該光導電層の少なくとも一部に紫外光を照射す
る、該第１の方向と異なる第２の方向に延びる互いに平
行なストライプ状の複数の光源と、を有し、該光導電層
は、該紫外光を照射することによって電気伝導度が変化
する物質を含み、該複数の光源を線順次的にスイッチン
グすることによって前記信号電極を介して該紫外光が照
射された該光導電層の電気伝導度を変化させて、該光導
電層の該紫外光が照射された領域を介して該画素電極と
該信号電極とを電気的に接続し、該信号電極と電気的に
接続された該画素電極と前記第１電極との間に印加され
る駆動電圧によって、該液晶層を光アドレスする構成で
あり、前記複数の光源のそれぞれは、イオン化可能なガ
スを封入したプラズマ発光チャネルを有し、そのことに
より上記目的が達成される。

【００１２】 本発明による他の液晶表示装置は、第１
基板と、第２基板と、該第１基板と該第２基板との間に
挟持された液晶層と、該第１基板の該液晶層側における
表示領域の全面に設けられ、第１の方向に延びる互いに
平行なストライプ状の複数の第１電極と、該第２基板の
該液晶層側における表示領域の全面に設けられ、透明導
電材料からなる、該第１の方向と異なる第２の方向に延
びる互いに平行なストライプ状の複数の信号電極と、該
複数の信号電極上に形成された絶縁層と、該複数の信号
電極と該絶縁層との間に形成された光導電層と、該絶縁
層に形成されたスルーホールを介して、該光導電層と接
続された複数の画素電極と、該第２基板の前記液晶層側
とは反対側に設けられ、該光導電層の少なくとも一部に
紫外光を照射する、該第２の方向に延びる互いに平行な
ストライプ状の複数の光源と、を有し、該光導電層は、
該紫外光を照射することによって電気伝導度が変化する
物質を含み、該複数の光源を線順次的にスイッチングす
ることによって前記信号電極を介して該紫外光が照射さ
れた該光導電層の電気伝導度を変化させて、該光導電層
の該紫外光が照射された領域を介して該画素電極と該信
号電極とを電気的に接続し、該信号電極と電気的に接続
された該画素電極と前記第１電極との間に印加される駆
動電圧によって、該液晶層を光アドレスする構成であ
り、前記複数の光源のそれぞれは、イオン化可能なガス
を封入したプラズマ発光チャネルを有し、そのことによ
り上記目的が達成される。

【００１３】前記光導電層は、前記複数の画素電極のそ
れぞれに対して配置された少なくとも１つのドット状の
光導電膜を有してもよい。

【００１４】前記画素電極に電気的に接続された蓄積容
量をさらに有してもよい。

【００１５】前記第１電極は透明導電層からなり、前記
第１電極層は、該第１電極と電気的に接続された金属電
極をさらに有してもよい。

【００１６】前記光導電層は、紫外光によって電気伝導
度が変化する物質を含み、透過モードまたは反射モード
で表示を行う構成としてもよい。

【００１７】前記光導電層は、可視光によって電気伝導
度が変化する物質を含み、反射モードで表示を行う構成
としてもよい。

【００１８】前記光導電層は、単一の光導電膜であって
もよい。

【００１９】前記光導電層は、ストライプ状の前記複数
の信号電極と平行なストライプ状の複数の光導電膜から
なってもよい。

【００２０】

【００２１】

【００２２】以下、本発明の作用を説明する。

【００２３】本発明の液晶表示装置は、信号電極と、信
号電極を覆う光導電層と、光導電層に光照射する複数の
光源とを有している。光導電層に選択的に光照射するこ
とによって、信号電極と電気的に接続される光導電層の
領域を（例えば、列を線順次的に）選択することができ
る。従って、選択された光導電層の領域と対向電極との
間に印加された電圧を、光源のスイッチングによって線
順次走査することができる。即ち、液晶層を光アドレス
することができる。

【００２４】例えば、行方向に延びるストライプ状の複
数の信号電極上に形成された光導電層に、列方向（行方
向に直交）に延びるストライプ状に光照射すると、光照
射された領域と信号電極とが交差する領域が選択される
（所定の電圧になる）。従って、対向電極と光導電層の
光照射された領域との間の液晶層に所定の電圧が印加さ
れる。ストライプ状の信号電極とストライプ状の光源と
を互いに直交するように構成すると、単一の対向電極を
用いることができる。

【００２５】また、行方向に延びるストライプ状の複数
の信号電極に形成された光導電層に、信号電極と平行な
ストライプ状に光を照射すると、光導電層が行毎に選択
される（所定の電圧になる）。従って、対向基板側の電
極を列方向に延びるストライプ状の複数の電極（走査電
極）とすると、走査電極と信号電極との交差部に位置す
る液晶層に所定の電圧が印加される。

【００２６】本発明による液晶表示装置の光源は、例え
ば、ＰＡＬＣのプラズマセルと類似の構成とすることが
できる。従来のＰＡＬＣにおいては、プラズマ放電チャ
ネル５が誘電体セパレータ４を介して、液晶層３と電気
的にカップリングする必要がある。そのために、誘電体
セパレータ４として非常に薄いガラスシートを用いる必
要がある。一方、本願発明の液晶表示装置に用いられる
光源としてのプラズマセルは、光導電層の電気伝導度を
十分に変化させるだけの光を照射できればよい。従っ
て、光の強度と光導電層の感度とが十分であれば、プラ
ズマ発光部と光導電層との間に設けられる基板の厚さに
制限はなく、製造工程でのハンドリング等を考慮して適
宜設計することができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。

【００２８】（実施形態１）本実施形態による液晶表示
装置２００を模式的に図２に示す。液晶表示装置２００
は、液晶セル２００ａとプラズマ発光セル２００ｂとを
有している。液晶セル２００ａとプラズマ発光セル２０
０ｂとは、基板１６を共有している。この基板１６は、
従来のＰＡＬＣの誘電体セパレータ（図１の参照符号
４）に相当する。

【００２９】液晶セル２００ａは、基板１１（第１基
板）と基板１６（第２基板）との間に液晶層１３を有す
る。基板１１の液晶層１３側の表面には、ＩＴＯ（イン
ジウム錫酸化物）などの透明導電材料からなる対向電極
１２が表示領域のほぼ全面に形成されている。必要に応
じて、カラーフィルタを形成してもよい。

【００３０】基板１６の液晶層１３側表面には、互いに
平行なストライプ状の複数の信号電極１５、信号電極１
５を覆う光導電層１４が形成されている。光導電層１４
は、表示領域のほぼ全面に形成されている。

【００３１】液晶層１３は、従来のアクティブマトリク
ス型液晶表示装置に用いられている液晶材料を用いて形
成することができる。例えば、ネマティック液晶、コレ
ステリック液晶などの液晶材料を用いることができる。
また、基板１１および基板１６の液晶層１３に接する面
に必要に応じて配向膜を形成してもよい。

【００３２】プラズマ発光セル２００ｂは、基板１６と
基板１９との間隙が複数のリブ隔壁１７で分割された複
数のプラズマ発光チャネル２５ａを有している。プラズ
マ発光チャネル２５ａには、イオン化可能なガスが封入
されており、カソード１８ａとアノード１８ｂとの間に
放電パルス電圧を印加することによって、プラズマが発
生する。複数のプラズマ発光チャネル２５ａは、信号電
極１５と直交する方向に延びている（Type I）。従っ
て、プラズマ発光チャネル２５ａのＯＮ／ＯＦＦを制御
することによって、信号電極１５と電気的に接続される
光導電層１４の領域が線順次的に選択（走査）される。
この構成の場合、信号電極１５とプラズマ発光チャネル
２５ａとの交差部に位置する光導電層１４が選択される
ので、対向電極１２は単一の電極とすることができる。

【００３３】プラズマ発光セル２００ｂは、ＰＡＬＣの
プラズマ放電セルと同様の構成のものを用いることがで
きる。基板１９上に複数のリブ隔壁１７を設ける代わり
に、厚い基板をエッチングすることによって、プラズマ
発光チャネル２５ａを形成してもよい。また、発光効率
を高めるために、プラズマ発光チャネル２５ａに封入す
るガスの種類やガス圧を最適化すればよい。例えば、紫
外線を発光させる場合には、例えば、ヘリウム、キセノ
ンやこれらの混合ガスを用いることができる。また、可
視光を発光させる場合には、ネオンとキセノンの混合ガ
スなどを用いるか、または、プラズマ発光チャネル２５
ａの内壁に適切な蛍光体を塗布し、紫外線を可視光に変
換する構成としてもよい。アドレス用の光として紫外線
を用いると透過型液晶表示装置を形成することができる
という利点がある。

【００３４】本発明による液晶表示装置においては、光
アドレス用の光源からの光の強度と光導電層の感度とが
十分であれば、液晶セル２００ａとプラズマセル２００
ｂとの間に設けられる基板１６の材料や厚さに制限はな
く、製造工程の歩留まりを考慮して適宜設定することが
できる。紫外線を用いる場合には、例えば、石英基板や
溶融シリカ基板などを用いることができる。また、大画
面の表示装置を構成する場合には、基板１６を複数の基
板で構成してもよい。

【００３５】光導電層１４の材料は、アドレス用の光に
対して電気伝導度が十分に変化する材料を、アドレス用
の光の波長や強度および装置の構成を考慮して、公知の
材料から選択すればよい。紫外線に対しては、例えば、
酸化チタンを用いることができる。また、可視光に対し
ては、例えば、アモルファスシリコンを用いることがで
きる。

【００３６】プラズマ発光を用いた表示装置として、い
わゆるプラズマ表示装置（ＰＤＰ）が知られている。Ｐ
ＤＰは、プラズマ発光された紫外線を蛍光体で可視光に
変換し、その可視光を表示に用いる、自発光型の表示装
置である。それに対し、本発明による液晶表示装置にお
いては、プラズマ発光によって得られた光を、画素をア
ドレスするために用いる。表示に用いる光は、従来の液
晶表示装置と同様に、透過型の場合にはバックライトか
らの光であり、反射型の場合には周囲光である。従っ
て、プラズマ発光の強度は光導電層の電気伝導度を十分
に変化させることが可能であればよく、比較的弱い光を
用いることができる。例えば、プラズマ発光による紫外
線を用いる場合においては、その輝線を用いる必要がな
く、光導電層の感度や基板や信号電極の材料の透過率特
性を考慮して、最適化すればよい。

【００３７】図３を参照しながら、本実施形態の液晶表
示装置２００の動作原理を説明する。選択されたプラズ
マ発光チャネル２５ａ内のカソード１８ａとアノード１
８ｂとの間に放電パルス電圧を印加することによって、
プラズマ発光チャネル２５ａ内のガスがイオン化され、
プラズマが発生する。プラズマはそのガスの種類やガス
圧によって種々の波長の光を発生する（図３（ａ））。

【００３８】この光は基板１６（および信号電極１５）
を通過し、光導電層１４に照射される。光照射された領
域１４ａは、光導電層１４の電気伝導度が増加し、導電
体となり、信号電極１５に電気的に接続される。従っ
て、光照射された領域１４ａの電位は信号電極の電位と
同じになるので、対向電極１２と信号電極１５との間に
駆動電圧を印加すると、光導電層１４の光照射された領
域１４ａと対向電極１２との間の液晶層１３に電圧が印
加され、画素に対応する領域の液晶層１３ａが駆動され
る（図３（ｂ））。

【００３９】次に、カソード１８ａとアノード１８ｂと
の間の電圧を切り、プラズマ発光を停止すると、光導電
層１４の電気伝導度は低下し絶縁体となり、信号電極１
５とは電気的に絶縁される。信号電極１５／光導電層１
４／液晶層１３／対向電極１２は、キャパシタとして機
能するので、先に印加された駆動電圧に対応する電荷が
光導電層１４上に保持され、液晶層１３の駆動状態は保
持される（いわゆるサンプルホールドである）（図３
（ｃ））。プラズマ発光が停止した状態（消光状態）で
は、対向電極１２と信号電極１５との間に駆動電圧を印
加しても、信号電極１５と光導電層１４とは電気的に切
り離されているので、光導電層１４と液晶層１３との容
量分割のために、液晶層１３に十分な電圧が印加されな
い。次のフレーム（またはフィールド）で、プラズマ発
光チャネル２５ａが選択される期間（プラズマ発光する
期間）に、液晶層１３に新たな駆動電圧が印加される。

【００４０】本実施形態の液晶表示装置２００は、従来
のプラズマアドレス型液晶表示装置（ＰＡＬＣ）やプラ
ズマ表示装置（ＰＤＰ）の製造方法と同様の製造方法で
製造することができる。本実施形態１の液晶表示装置２
００の製造方法の例を図４Ａ〜図４Ｃを参照しながら説
明する。

【００４１】図４Ａ（ａ）および（ｂ）に示すように、
例えば、約１．１ｍｍ厚のガラス基板１１上に厚さ約５
０ｎｍのＩＴＯをスパッタ法により形成し、対向電極１
２を形成する。必要に応じて、配向膜やカラーフィルタ
を形成してもよい。

【００４２】図４Ｂ（ａ）〜（ｃ）に示すように、例え
ば、約１．１ｍｍ厚のガラス基板１９をフッ酸等を用い
てエッチングすることによって、高さ約２００μｍのリ
ブ隔壁１７を形成する。あるいは、基板１９上にリブ隔
壁１７を形成してもよい。放電用の電極１８ａおよび１
８ｂは、例えば、厚さ約１μｍのニッケル膜をスパッタ
法で形成し、エッチングすることによって形成すること
ができる。

【００４３】図４Ｃ（ａ）〜（ｃ）に示すように、紫外
線透過性材料からなる基板１６（例えば、約０．７ｍｍ
厚の石英基板）上に、約１５ｎｍ厚の透明導電膜を例え
ばスパッタ法により形成し（図４（ａ））、ストライプ
状にエッチングして信号電極１５を形成する（図４
（ｂ））。この基板のほぼ全面を覆うように、約０．１
μｍの酸化チタン膜をスパッタ法で形成し、光導電層１
４を得る（図４（ｃ））。その後、必要に応じて、配向
膜の形成およびラビング処理を行ってもよい。

【００４４】得られた基板１６および基板１９を貼りあ
わせ、溝内部を減圧した後に、例えば、ヘリウムとキセ
ノンの混合ガスを封入し、プラズマ発光チャネル２５ａ
を形成する。大型のパネルを形成する場合には、一枚の
基板１９に対して、複数の基板１６を貼り合わせてもよ
い。

【００４５】基板１１と基板１６とを、それぞれの電極
を内側にして、適当なスペーサーを用いてギャップを制
御しながら、貼り合わせる。このギャップに所望の液晶
材料を注入し、液晶層１３を形成し、液晶表示装置２０
０が作製される。本実施形態の液晶表示装置２００は、
透明な基板を用い、紫外線をアドレス光として用いる構
成としたので、透過モードで表示を行うことができる。

【００４６】上述の例では、光導電層１４を表示領域の
ほぼ全面に形成したが、必ずしもその必要はない。光導
電層１４は、信号電極１５との電気的接続を光でスイッ
チングするために設けられているので、例えば、図５に
示すように、信号電極１５上に、信号電極１５と同様に
ストライプ状の光導電層１４’を形成してもよい。

【００４７】本発明による液晶表示装置は、ＴＦＴ等の
アクティブ素子を形成する必要がないので、歩留まりが
高く、比較的安価に製造できる。また、従来のＰＡＬＣ
のように、薄い誘電体セパレータを必要としないので、
大型のディスプレイの製造も比較的容易であり、駆動電
圧も低くすることができ、低消費電力の大型表示装置を
提供することができる。

【００４８】（実施形態２）本実施形態による液晶表示
装置３００を模式的に図６に示す。液晶表示装置３００
は、液晶セル３００ａとプラズマ発光セル３００ｂとを
有している。液晶セル３００ａの構成以外は、実施形態
１の液晶表示装置２００と同様なので、同様の機能を有
する構成要素には同じ参照符号を用い、その説明を省略
する。

【００４９】液晶セル３００ａは、基板１１の液晶層側
表面に、複数の互いに平行なストライプ状の電極２０が
配置されている。このストライプ電極２０は、信号電極
２２と直交する方向に延びており、プラズマ発光チャネ
ル２５ａ’は信号電極２２と平行に配置されている（Ty
pe II）。すなわち、プラズマ発光セル３００ｂのプラ
ズマ発光チャネル２５ａ’とストライプ電極２０とは互
いに直交している。

【００５０】本実施形態（Type II）の液晶表示装置３
００の動作原理は、実施形態１(TypeＩ)の液晶表示装置
２００と基本的に同じであるが、プラズマ発光チャネル
２５ａ’が信号電極２２と平行に配置されているので、
液晶層の駆動のためには、ストライプ状に形成した電極
２０の各々と、信号電極２２との間に電圧を印加する必
要がある点において異なっている。

【００５１】（実施形態３）本実施形態の液晶表示装置
においては、液晶層のプラズマセル側の電極及び光導電
層の配置が先の実施形態と異なっている。本実施形態に
よる液晶表示装置の液晶層のプラズマセル側に形成され
る電極及び光導電層の構成（アドレス側基板４００’）
を図７に模式的に示す。

【００５２】基板４６上に複数のストライプ状の信号電
極４２が形成されている。この複数のストライプ状の信
号電極４２を覆って光導電層４１が形成されている。図
７に示した例では、光導電層４１が全てのストライプ状
の信号電極４２を覆うように単一の光導電層４１をほぼ
全面に形成した例を示したが、図５に示したように、信
号電極上にストライプ状の光導電層１４’（図５
（ａ））またはドット状の光導電層１４’’（図５
（ｂ））を形成してもよい。

【００５３】さらに、この光導電層４１を覆うように絶
縁層４５が形成されており、絶縁層４５上に、各画素に
応じてドット状に画素電極４４が形成されている。絶縁
層４５には、コンタクトホール４３が形成されている。
コンタクトホール４３には、例えば、画素電極４４を形
成する材料が少なくとも一部充填されており、このコン
タクトホール４３を介して、画素電極４４と光導電層４
１は接続されている。

【００５４】本実施形態の液晶表示装置は、実施形態１
と同様の材料を用いて、同様の方法で形成することがで
きる。なお絶縁層の材料としては、特に限定されず、公
知の有機材料や無機材料を広く用いることができる。絶
縁膜の形成やコンタクトホールの形成も公知の方法を用
いることができる。

【００５５】本実施形態の液晶表示装置４００の動作原
理を図８（ａ）〜（ｃ）を参照しながら説明する。

【００５６】液晶表示装置４００は、液晶セル４００ａ
とプラズマ発光セル４００ｂとを有している。液晶セル
４００ａの構成以外は、実施形態１の液晶表示装置２０
０と同様なので、同様の機能を有する構成要素には同じ
参照符号を用い、その説明を省略する。液晶セル４００
ａは、図７に示したアドレス側基板４００’を有する。
ここでは、プラズマ発光チャネル２５ａを信号電極４２
と直交する（TypeＩ）ように構成した例について、その
動作を説明する。なお、プラズマ発光チャネル２５ａを
信号電極４２と平行（Type II）に配置してもよい。但
し、この場合には、対向電極１２を信号電極４２と直交
する方向に延びる複数のストライプ状電極とする必要が
ある（実施形態２参照）。

【００５７】選択されたプラズマ発光チャネル２５ａ内
のカソード１８ａとアノード１８ｂとの間に放電パルス
電圧を印加することによって、プラズマ発光チャネル２
５ａ内のガスがイオン化され、プラズマが発生する。プ
ラズマはそのガスの種類やガス圧によって種々の波長の
光を発生する（図８（ａ））。

【００５８】この光は基板４６（および信号電極４２）
を通過し、光導電層４１に照射される。光照射された光
導電層４１ａは、その電気伝導度が増加し、導電体とな
り、信号電極４２と画素電極４４とがコンタクトホール
４３を介して電気的に接続される。光導電層４１が導電
状態の時に、対向電極１２と信号電極４２との間に駆動
電圧を印加すると、信号電極４２と対向電極１２との間
の液晶層１３に電圧が印加され、画素に対応する領域の
液晶層１３ａが駆動される（図８（ｂ））。

【００５９】次に、カソード１８ａとアノード１８ｂと
の間の電圧を切り、プラズマ発光を停止すると、光導電
層４１の電気伝導度は低下し絶縁体となり、信号電極４
２と画素電極４４とは電気的に絶縁される。信号電極４
２／光導電層４１／絶縁層４５／画素電極４４／液晶層
１３／対向電極１２は、キャパシタとして機能するの
で、先に印加された駆動電圧に対応する電荷が画素電極
４４上に保持され、液晶層１３の駆動状態は保持される
（いわゆるサンプルホールドである）（図８（ｃ））。
プラズマ発光が停止した状態（消光状態）では、対向電
極１２と信号電極４２との間に駆動電圧を印加しても、
信号電極４２と画素電極４４とは、電気的に切り離され
ているので、容量分割のために、画素電極４４上の液晶
層１３に十分な電圧が印加されない。次のフレーム（ま
たはフィールド）で、プラズマ発光チャネル２５ａが選
択される期間（プラズマ発光する期間）に、液晶層１３
に新たな駆動電圧が印加される。

【００６０】なお、本実施形態の構成の場合、液晶層１
３に印加される電圧は、信号電極４２／光導電層４１／
絶縁層４５／画素電極４４によって形成される容量と画
素電極４４／液晶層１３／対向電極１２とによって形成
される容量との比で分配されるので、絶縁層４５の厚さ
および誘電率を調整することによって、光導電層４１の
厚さや誘電率のマージンを大きくとることができ、設計
上有利である。

【００６１】（実施形態４）本実施形態においては、反
射型の液晶表示装置を作製する。基本的な構成は実施形
態３と同様なので、詳細な説明は省略する。

【００６２】図９に示した本実施形態４の液晶表示装置
のアドレス側基板４００’’は、光導電層４１’を可視
光に対して電気伝導度が変化する材料を用いて形成（例
えば、アモルファスシリコンを化学気相成長（ＣＶＤ）
法を用いて形成）した点と、画素電極４４’を可視光を
反射する材料を用いて形成（例えば、アルミニウムをス
パッタ法で形成）した点において、実施形態４と異なっ
ている。また、遮光機能を持つ高分子材料（例えば、黒
色顔料を含む高分子材料）からなるスペーサー５０を画
素電極４４’間の隙間を埋めるように形成すれば、隣接
する画素からの余分な反射光を防ぐことが出来るのでコ
ントラストが上がる（図９中では、画素電極４４’の右
側のスペーサを省略してある）。なお、可視光を反射す
る材料を用いて画素電極を形成する代わりに、透明な画
素電極上に、反射膜（例えば、誘電体反射膜）を形成し
てもよい。

【００６３】可視光によって電気伝導度が変化する光導
電層を用いる場合、プラズマ発光チャネルに封入するガ
スの種類やガス圧を適宜変更する。例えば、可視光の発
光強度が比較的強いネオンとキセノンとの混合ガスを用
いることができる。あるいは、紫外線を発光するガス
と、紫外線を受けて可視光を発光する蛍光体とを組み合
わせて用いてもよい。これらの組み合わせは、ＰＤＰで
用いられている組み合わせを用いることができる。ま
た、蛍光体はプラズマ発光チャネル内に、例えば塗布す
ることによって形成すればよい。

【００６４】アドレス光として可視光を用いる場合に
は、光導電層を例えば、硫化カドミウムを用いて形成し
てもよい。また、アドレス用の光源として、ＥＬ素子等
を用いてもよい。光導電層の材料とアドレス用の光源の
組み合わせは、公知の材料および光源のなかから種々の
組み合わせを用いることができる。

【００６５】また、反射型の液晶表示装置を形成する場
合、液晶層としてＳＴＮモードの液晶層を用いることに
よって、一枚の偏光板を用いて、コントラストが比較的
高い液晶表示装置を形成することができるという利点が
ある。

【００６６】（実施形態５）本実施形態では、実施形態
３および４で説明した液晶表示装置の表示特性を改善す
るために、画素電極に電気的に接続された蓄積容量をさ
らに有する液晶表示装置について説明する。

【００６７】上述した実施形態３および４の液晶表示装
置においては、電荷保持時間の調整（特に、十分な保持
時間の確保）が問題となることがある。電荷保持時間
は、液晶材料の抵抗値、素子に用いた絶縁層や配向層の
誘電率、セルギャップ、透明電極の抵抗値などによって
決定されるので、保持時間を変更することは極めて困難
である。

【００６８】そこで本実施形態においては、例えば、実
施形態４の液晶表示装置において、画素電極に電気的に
接続された蓄積容量（補助容量）を作り込むことによ
り、電荷保持時間の設定を可能にする。

【００６９】蓄積容量を含むアドレス側基板５００の模
式的な構成を図１０に示す。基板５６（アドレス側基板
４００’の基板４６に対応）上に複数のストライプ状の
信号電極５２が形成されている。この信号電極５２上に
単一の（またはストライプ状の）光導電層５１が形成さ
れている。光導電層５１を覆う絶縁層５５上に形成され
た画素電極５４は、コンタクトホール５３を介して光導
電層５１と接続されている。

【００７０】画素電極５４と絶縁層５５との間には、金
属配線５７と、金属配線５７を覆う絶縁層５８が形成さ
れており、金属配線５７／絶縁層５８／画素電極５４
が、蓄積容量を形成する。この例では、金属配線５７を
信号電極５２と直交する方向に延びるストライプ状の電
極として形成したが、これに限られない。

【００７１】蓄積容量は、例えば、以下のようにして形
成することができる。約０．７ｍｍ厚の基板５６上に約
０．１μｍ厚のアルミ層を蒸着し、約３０μｍ幅のスト
ライプ状にエッチングし、アルミ配線５７を形成する。
得られたアルミ配線５７を陽極酸化することにより、そ
の表面に絶縁膜（陽極酸化膜）５８を形成する。これら
を覆って、約５０ｎｍ厚のＩＴＯをスパッタ法により形
成し、ドット状にエッチングして、マトリクス状に配置
された画素電極５４を形成する。得られたアルミ／酸化
アルミ／ＩＴＯ構造が蓄積容量として機能する。

【００７２】保持時間は、画素電極５４の下のアルミ配
線５７の幅や絶縁層５８の厚み、種類（酸化アルミ５７
上にさらに窒化シリコンをスパッタする等）などを変え
ることにより、変更が可能なことは言うまでもない。

【００７３】ここで、アルミ配線５７を対向基板に形成
されるカラーフィルターのブラックマトリクスに隠れる
位置に配置すると、液晶表示装置の開口率を下げること
はない。ただし電荷保持時間の要求上、ブラックマトリ
クス以上の幅で配置しなければならない場合でも、開口
率の低下は最小限に抑えられる。

【００７４】（実施形態６）本実施形態では、実施形態
３の液晶表示装置４００の対向基板の構成を改良した例
を説明する。ＩＴＯなどの透明導電材料は電気伝導率が
比較的低いので、大型の表示装置において、電極１２を
ＩＴＯで形成すると、信号電圧の遅延、電圧波形の歪や
振幅の低下等の問題を生じる場合がある。本実施形態で
は、上記の問題を回避するために、透明電極に電気的に
接続された金属電極を形成する。以下の例では、カラー
表示を行うためのカラーフィルター層を併せて形成した
例について説明するが、カラーフィルター層を省略する
こともできる。 図１１を参照しながら、本実施形態に
よる対向基板およびその製造方法を説明する。

【００７５】約１．１ｍｍ厚のガラス基板６１上にカラ
ーレジスト（例えば、富士ハント社製ＣＲ−２０００
（赤）、ＣＧ−２０００（緑）、ＣＢ−２０００
（青））を用い、これらを順次スピンナー塗布、マスク
露光、現像、焼成を繰り返すことにより、ストライプ状
のカラーフィルター層６２（例えば、Ｒ：６２ａ、Ｇ：
６２ｂ、Ｂ：６２ｃ）を形成する（図１１（ａ）および
（ｂ））。

【００７６】次に、基板表面の平坦化とカラーフィルタ
ー層６２を保護するためのオーバーコート層６３を透明
な高分子材料（例えば新日鐵化挙社製 Ｖ２５９−Ｐ
Ａ）を用いて形成する（図１１（ｃ））。

【００７７】さらに、オーバーコート層６３上に、例え
ば、金属クロムからなる約０．２μｍ厚の金属電極６４
を形成する（図１１（ｄ））。この金属電極６４は、画
素電極（図７及び図８の参照符号４４参照）の隙間に対
応する位置に形成されているので、ブラックマトリクス
としても機能する。最後に、この基板の表面を覆ってほ
ぼ全面に約５０ｎｍ厚のＩＴＯ膜を形成し、対向電極６
５を得る（図１１（ｅ））。

【００７８】（実施形態７）実施形態３および４では、
Type IIの液晶表示装置を例示したが、実施形態３およ
び４と同様の構成でType Iの液晶表示装置を構成するこ
とが可能なことは、勿論である。信号電極と画素電極と
が、信号電極と画素電極との間（信号電極／絶縁層／光
導電層／画素電極）に形成される容量によってカップリ
ングしているので、画素電極が選択されていない期間に
おいても、信号電極の電位の影響で画素電極の電位が変
化し、液晶層に印加される電圧が所望の電圧からずれ、
その結果、表示品質が低下する場合がある。

【００７９】本実施形態では、信号電極と画素電極との
間に形成される容量（信号電極と画素電極との容量カッ
プリング）を小さくする構成例を説明する。ここでは、
信号電極／光導電層／絶縁層／画素電極の構成について
のみ説明する。本実施形態の構成は、先の実施形態の液
晶表示装置に適用することができる。

【００８０】図１２（ａ）および（ｂ）に本実施形態の
画素電極／光導電層／信号電極の構成例を模式的に示
す。簡単のために、マトリクス状に形成された複数の画
素電極の内の１つの構成を説明する。

【００８１】基板１６６上に、信号電極１６２が形成さ
れている。画素電極１６４との間に形成される容量を小
さくするように、信号電極１６２の幅は先の実施形態の
信号電極の幅よりも狭い。信号電極１６２上には、ドッ
ト状の光導電層１６１が形成されており、これらの上を
覆って基板１６６のほぼ全面に形成されている絶縁層１
６５は、光導電層１６１上にスルーホール１６３を有し
ている。ドット状の光導電層１６１は、例えば、画素電
極１６４上の端辺の中央部に形成されている。本実施形
態の構成は、先の実施形態と同様に、公知の材料および
製造方法を用いて製造することができる。

【００８２】さらに、例えば、図１３（ａ）および
（ｂ）に示したように構成すると、絶縁膜を省略し、且
つ、信号電極と画素電極との間に形成される容量を低下
することができる。

【００８３】基板７６上に形成された信号電極７２は、
隣接する画素電極７４間に設けられており、信号電極７
２の一部がＴ字型に分岐した凸部７２ａを有している。
この凸部７２ａを覆うようにドット状の光導電層７１が
形成されており、光導電層７１を覆うように画素電極７
４が形成されている。

【００８４】図１３から明らかなように、信号電極７２
と画素電極７４とが重なって容量を形成する領域は、信
号電極７２の凸部７２ａの下部に限られる。従って、信
号電極と画素電極との間に形成される容量が小さい。な
お、１つの画素電極に対して、複数のドット状の光導電
層７１を形成してもよい。例えば、２つの光導電層７１
を形成し、П字型に分岐した信号電極の凸部とを接続し
てもよい。

【００８５】また、本実施形態の構成のように、光導電
層の面積を小さくすることで、アドレス光の利用効率を
高めることもできる。プラズマ発光チャネルの内壁に反
射層を形成し、また、必要に応じて集光機能を有する部
材を形成し、プラズマ発光チャネルで発生する光を光導
電層に集中することができる。

【００８６】

【発明の効果】上述したように、本発明によれば、光に
よってアドレスする新しい方式の液晶表示装置が提供さ
れる。本発明による液晶表示装置は、ＴＦＴなどのアク
ティブ素子を必要としないので、高い歩留まりで比較的
安価に製造できる。さらに、光によってアドレスするの
で、従来のＰＡＬＣで必要とされるきわめて薄い（約５
０μｍ程度）誘電体セパレータを必要としないので、従
来のＰＡＬＣよりも比較的安価に高歩留まりで作製でき
る上に、従来のＰＡＬＣに比べて低電圧で駆動できる液
晶表示装置を提供することができる。

【００８７】本発明における透過型の表示装置において
バックライトを置く場合に、バックライトと表示装置と
の間に紫外線吸収層（例えば高分子からなるフィルムな
ど）を適時追加しても構わない。また、本発明による液
晶表示装置では、液晶層の構造には制限がなく（例えば
ホスト−ゲスト型液晶、コレステリック液晶、高分子分
散型液晶など）公知の液晶層を広く利用することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のＰＡＬＣの断面構造を模式的に示す図で
ある。

【図２】本発明による液晶表示装置の一例を模式的に示
す図である。

【図３】本発明による液晶表示装置の動作原理を説明す
るための断面である。

【図４Ａ】本発明による液晶表示装置の製造方法の例を
示す概略図である。

【図４Ｂ】本発明による液晶表示装置の製造方法の例を
示す概略図である。

【図４Ｃ】本発明による液晶表示装置の製造方法の例を
示す概略図である。

【図５】本発明による液晶表示装置における光導電層の
配置の他の例を模式的に示す図である。

【図６】本発明による液晶表示装置の他の例を模式的に
示す図である。

【図７】本発明による液晶表示装置の他の例を模式的に
示す図である。

【図８】本発明による液晶表示装置の動作原理を説明す
るための断面である。

【図９】本発明による液晶表示装置の他の例を模式的に
示す図である。

【図１０】本発明の液晶表示装置における蓄積容量の構
成を模式的に示す図である。

【図１１】本発明の液晶表示装置の製造方法の一部を模
式的に示す図である。

【図１２】実施形態７による信号電極／光導電層／絶縁
層／画素電極の構成例を模式的に示す図である。（ａ）
は平面図、（ｂ）は（ａ）の１２ｂ−１２ｂ’断面図で
ある。

【図１３】実施形態７による信号電極／光導電層／画素
電極の構成例を模式的に示す図である。（ａ）は平面
図、（ｂ）は（ａ）の１３ｂ−１３ｂ’断面図である。

【符号の説明】

１ ガラス基板 ２ 信号（列）電極 ３ 液晶層 ４ 誘電セパレータ ５ プラズマ放電チャネル ６ リブ隔壁 ７ カソード ８ アノード ９ ガラス基板 １０ 走査（行）電極 １１ 基板 １２ 対向電極（ＩＴＯ） １３ 液晶層 １３ａ 電圧が印加された液晶層 １４、１４’、４１ 光導電層 １４ａ、４１ａ 光照射された光導電層 １５ 信号電極 １６、４６ 基板 １７、５０ リブ隔壁 １８ 放電電極 １８ａ カソード １８ｂ アノード １９、４６、５６ 基板 ２０ 電極（ＩＴＯ） ２１、５１ 光導電層 ２２、４２、５２ 信号電極（ストライプ状） ２５ａ プラズマ発光チャネル ４３、５３ コンタクトホール ４４、５４ 画素電極 ４５、５５ 絶縁層 ５７ 金属配線 ５８ 絶縁層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/135 G02F 1/1333

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１基板と、第２基板と、該第１基板と
   該第２基板との間に挟持された液晶層と、 該第１基板の該液晶層側における表示領域の全面に設け
   られた単一の第１電極と、 該第２基板の該液晶層側における表示領域の全面に設け
   られ、透明導電材料からなる、第１の方向に延びる互い
   に平行なストライプ状の複数の信号電極と、 該複数の信号電極を覆う光導電層と、 該第２基板の前記液晶層側とは反対側に設けられ、該光
   導電層の少なくとも一部に紫外光を照射する、該第１の
   方向と異なる第２の方向に延びる互いに平行なストライ
   プ状の複数の光源と、を有し、 該光導電層は、該紫外光を照射することによって電気伝
   導度が変化する物質を含み、 該複数の光源を線順次的にスイッチングすることによっ
   て前記信号電極を介して該紫外光が照射された該光導電
   層の電気伝導度を変化させて、該光導電層の該紫外光が
   照射された領域と該信号電極とを電気的に接続し、該信
   号電極と電気的に接続された該光導電層の領域と前記第
   １電極との間に印加される駆動電圧によって、該液晶層
   を光アドレスする構成であり、 前記複数の光源のそれぞれは、イオン化可能なガスを封
   入したプラズマ発光チャネルを有する、 液晶表示装置。
2. 【請求項２】 第１基板と、第２基板と、該第１基板と
   該第２基板との間に挟持された液晶層と、 該第１基板の該液晶層側における表示領域の全面に設け
   られ、第１の方向に延びる互いに平行なストライプ状の
   複数の第１電極と、 該第２基板の該液晶層側における表示領域の全面に設け
   られ、透明導電材料からなる、該第１の方向と異なる第
   ２の方向に延びる互いに平行なストライプ状の複数の信
   号電極と、 該複数の信号電極を覆う光導電層と、 該第２基板の前記液晶層側とは反対側に設けられ、該光
   導電層の少なくとも一部に紫外光を照射する、該第２の
   方向に延びる互いに平行なストライプ状の複数の光源
   と、を有し、 該光導電層は、該紫外光を照射することによって電気伝
   導度が変化する物質を含み、 該複数の光源を線順次的にスイッチングすることによっ
   て前記信号電極を介して該紫外光が照射された該光導電
   層の電気伝導度を変化させて、該光導電層の該紫外光が
   照射された領域と該信号電極とを電気的に接続し、該信
   号電極と電気的に接続された該光導電層の領域と前記第
   １電極との間に印加される駆動電圧によって、該液晶層
   を光アドレスする構成であり、 前記複数の光源のそれぞれは、イオン化可能なガスを封
   入したプラズマ発光チャネルを有する、 液晶表示装置。
3. 【請求項３】 第１基板と、第２基板と、該第１基板と
   該第２基板との間に挟持された液晶層と、 該第１基板の該液晶層側における表示領域の全面に設け
   られた単一の第１電極と、 該第２基板の該液晶層側における表示領域の全面に設け
   られ、透明導電材料からなる、第１の方向に延びる互い
   に平行なストライプ状の複数の信号電極と、 該複数の信号電極上に形成された絶縁層と、 該複数の信号電極と該絶縁層との間に形成された光導電
   層と、 該絶縁層に形成されたスルーホールを介して、該光導電
   層と接続された複数の画素電極と、 該第２基板の前記液晶層側とは反対側に設けられ、該光
   導電層の少なくとも一部に紫外光を照射する、該第１の
   方向と異なる第２の方向に延びる互いに平行なストライ
   プ状の複数の光源と、を有し、 該光導電層は、該紫外光を照射することによって電気伝
   導度が変化する物質を含み、 該複数の光源を線順次的にスイッチングすることによっ
   て前記信号電極を介して該紫外光が照射された該光導電
   層の電気伝導度を変化させて、該光導電層の該紫外光が
   照射された領域を介して該画素電極と該信号電極とを電
   気的に接続し、該信号電極と電気的に接続された該画素
   電極と前記第１電極との間に印加される駆動電圧によっ
   て、該液晶層を光アドレスする構成であり、 前記複数の光源のそれぞれは、イオン化可能なガスを封
   入したプラズマ発光チャネルを有する、 液晶表示装置。
4. 【請求項４】 第１基板と、第２基板と、該第１基板と
   該第２基板との間に挟持された液晶層と、 該第１基板の該液晶層側における表示領域の全面に設け
   られ、第１の方向に延びる互いに平行なストライプ状の
   複数の第１電極と、 該第２基板の該液晶層側における表示領域の全面に設け
   られ、透明導電材料からなる、該第１の方向と異なる第
   ２の方向に延びる互いに平行なストライプ状の複数の信
   号電極と、 該複数の信号電極上に形成された絶縁層と、 該複数の信号電極と該絶縁層との間に形成された光導電
   層と、 該絶縁層に形成されたスルーホールを介して、該光導電
   層と接続された複数の画素電極と、 該第２基板の前記液晶層側とは反対側に設けられ、該光
   導電層の少なくとも一部に紫外光を照射する、該第２の
   方向に延びる互いに平行なストライプ状の複数の光源
   と、を有し、 該光導電層は、該紫外光を照射することによって電気伝
   導度が変化する物質を含み、 該複数の光源を線順次的にスイッチングすることによっ
   て前記信号電極を介して該紫外光が照射された該光導電
   層の電気伝導度を変化させて、該光導電層の該紫外光が
   照射された領域を介して該画素電極と該信号電極とを電
   気的に接続し、該信号電極と電気的に接続された該画素
   電極と前記第１電極との間に印加される駆動電圧によっ
   て、該液晶層を光アドレスする構成であり、 前記複数の光源のそれぞれは、イオン化可能なガスを封
   入したプラズマ発光チャネルを有する、 液晶表示装置。
5. 【請求項５】 前記光導電層は、前記複数の画素電極の
   それぞれに対して配置された少なくとも１つのドット状
   の光導電膜を有する請求項３または４に記載の液晶表示
   装置。
6. 【請求項６】 前記画素電極に電気的に接続された蓄積
   容量をさらに有する請求項３から５のいずれかに記載の
   液晶表示装置。
7. 【請求項７】 前記第１電極は透明導電層からなり、前
   記第１電極層は、該第１電極と電気的に接続された金属
   電極をさらに有する請求項１から６のいずれかに記載の
   液晶表示装置。
8. 【請求項８】 前記光導電層は、透過モードまたは反射
   モードで表示を行う、請求項１から７のいずれかに記載
   の液晶表示装置。
9. 【請求項９】 前記光導電層は、単一の光導電膜である
   請求項１から４および６から８のいずれかに記載の液晶
   表示装置。
10. 【請求項１０】 前記光導電層は、ストライプ状の前記
    複数の信号電極と平行なストライプ状の複数の光導電膜
    からなる請求項１から４および６から８のいずれかに記
    載の液晶表示装置。