JP3559719B2

JP3559719B2 - プラズマアドレス型の液晶表示装置

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Publication number: JP3559719B2
Application number: JP00337999A
Authority: JP
Inventors: 修谷口; 明坪山
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Priority date: 1998-01-13
Filing date: 1999-01-08
Publication date: 2004-09-02
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマアドレス型の液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、マトリクス型の液晶表示装置において、高解像度化、高コントラスト化を図る手段としては、画素毎に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等のスイッチング素子を設けたアクティブマトリクス型とするのが一般的であった。しかしながら、この方式では大面積化した時に歩留が悪くなり、コスト上昇を招くという問題があった。
【０００３】
一方、アクティブマトリクス型のコストの問題を改善する方法として、例えば特開平１−２１７３９６号公報、特開平５−７２５１９号公報等において、ＴＦＴの代わりに選択的なプラズマ放電に基づく、プラズマアドレス方式が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記プラズマアドレス方式の液晶表示装置においては、ネマチック液晶を用いていることから、応答速度が遅い、視野角特性が悪い等の問題が挙げられていた。
【０００５】
また、従来のプラズマアドレス方式の液晶表示装置においては、プラズマセルの製造誤差により、各プラズマチャンバ間での特性バラツキが生じ、プラズマ消滅時間τｐに格差が生じる問題が起こる。
【０００６】
よって各プラズマチャンバでのプラズマ消滅時間τｐの格差を考慮することなく、各液晶セル内の透明電極に印加されるデータ信号のパルス幅がプラズマ消滅時間τｐと同時に終了する駆動を行うと、複数のプラズマセル内のうち、任意のプラズマチャンバに対応する画素において、データ信号による電荷蓄積が十分に行えず、任意の液晶セル（画素に相当する）に所望の画像情報を書き込めない問題が起こる。
【０００７】
つまり、複数のプラズマチャンバのうち、プラズマセルの製造誤差により、データ信号のパルス幅がプラズマ消滅時間τｐ前に終了してしまうプラズマチャンバが発生してしまう。
【０００８】
本発明の目的は、上記問題点に鑑み、応答速度が速く視野角特性に優れたプラズマアドレス型液晶素子を提供することにあり、さらには、階調特性や視覚特性等の表示特性及び耐衝撃性に優れたプラズマアドレス型の液晶素子を提供することにある。
【０００９】
また、本発明では、プラズマセルの製造誤差による各プラズマチャンバでのプラズマ消滅時間τｐの格差を考慮することなく、プラズマチャンバに対応する画素に所望の画像情報を書き込めるプラズマアドレス液晶表示装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述事情に鑑みなされたものであって、液晶層を有する液晶セルとプラズマセルを備えたプラズマアドレス型の液晶表示装置において、
該液晶セルが、ストライプ状の透明電極と配向膜を有する第１の透明基板と、配向膜を有する誘電体シートとを、該両配向膜が内側になるように対向配置させた間に自発分極を有する液晶を挟持してなり、
該プラズマセルが、ストライプ状のカソード電極とアノード電極とを交互に所定の間隔をおいて配置し、該カソード電極及びアノード電極に沿ったストライプ状の隔壁を有する第２の透明基板と該液晶セルの誘電体シートとを、該隔壁が内側になり且つ該カソード電極及びアノード電極が該透明電極に直交するように対向配置させた間にイオン化可能なガスを封入してなり、
該透明電極にデータ信号を印加するデータ信号印加手段と、該アノード電極にアノード電位を印加するアノード電位印加手段と、該カソード電極にプラズマを発生させるためのカソード電位を印加するカソード電位印加手段と、を有し、
該データ信号印加手段は、１水平走査期間内におけるデータ信号のパルス幅が平均的なプラズマの消滅時間後であって、さらに所定時間ｄ経過後に終了するように駆動される手段であり、
該所定時間ｄは、水平走査期間を１Ｈとし、該平均的プラズマ消滅時間をτ ｐとした場合に、下式が成立する、
０．５（１Ｈ−τｐ）≦ｄ≦（１Ｈ−τｐ）
ことを特徴とする。
【００１１】
この場合、前記液晶は、カイラルスメクティック液晶が好ましい。
【００１３】
この場合、前記データ信号の電圧は、正又はゼロ又は負をとり、前記液晶の光透過率を連続的に変化させることにより、階調表示を行う信号である、ようにすると良い。
【００１４】
さらに、前記液晶セルを挟み込むように一対の偏光板を配置し、前記液晶セルの液晶層内に、前記透明電極間隙に沿ったストライプ状の接着性を有するスペーサーを有し、前記隔壁及び該スペーサーは、耐大気圧支持機能を有すると共に遮光機能も有する、ようにしても良い。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明において用いられる液晶は、電圧−透過率特性においてメモリー性を有していないカイラルスメクティック液晶であり、特に好ましくは、単安定を示す無閾値反強誘電性液晶（以下、「ＴＬＡＦＬＣ」と記す）である。ＴＬＡＦＬＣは、以下の（１）〜（３）の文献に示されているように、印加電圧に対して光学的平均分子軸方向が基板面内において連続的に変化し、従来の反強誘電性液晶（ＡＦＬＣ）が示していたヒステリシスが消失した状態となっている。そのため、ＴＦＴ等の能動素子と組み合わせることにより、広視野角で多階調表示が可能なディスプレイヘの応用が期待できる。
【００１７】
（１）Ａｆｕｌｌ−ｃｏｌｏｒｔｈｒｅｓｈｏｌｄｌｅｓｓＡｎｔｉｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃＬＣＤｅｘｈｉｂｉｔｉｎｇｗｉｄｅｖｉｅｗｉｎｇａｎｇｌｅｗｉｔｈｆａｓｔｒｅｓｐｏｎｓｅｔｉｍｅ，Ｔ．Ｙｏｓｉｄａら、ＳＩＤ９７（ＳｏｃｉｅｔｙｆｏｒＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＤｉｓｐｌａｙ９７）ＤＩＧＥＳＴｐ８４１。
【００１８】
（２）Ｖｏｌｔａｇｅ−ｈｏｌｄｉｎｇｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｒｅｓｈｏｌｄｌｅｓｓａｎｔｉｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｌｉｑｕｉｄｃｒｙｓｔａｌｓｄｒｉｖｅｎｂｙａｃｔｉｖｅｍａｔｒｉｃｅｓ，Ｔ．Ｓａｉｓｈｕら、ＳＩＤ９６（ＳｏｅｉｅｔｙｆｏｒＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＤｉｓｐｌａｙ９６）ＤＩＧＥＳＴｐ７０３。
【００１９】
（３）「液晶における反強誘電相の発現機構と無閾値反強誘電性相の可能性」、宮地等、応用物理第６５巻、第１０号（１９９６）、Ｐ１０２９。
【００２０】
しかしながら、ＴＦＴを用いてＴＬＡＦＬＣのような自発分極を有する液晶を駆動する場合の問題点として、スイッチングの際に自発分極による反転電流が伴うため、ＴＦＴに過大な電流供給能力が要求される点や、大きな補助容量が必要とされる点が挙げられ、ＴＬＡＦＬＣのように液晶の自発分極が大きいはど、これらの要求が強くなる。
【００２１】
また、一般的にスメクティック液晶は層構造を持つため、液晶セルの変形や衝撃に弱く、ＴＬＡＦＬＣにおいても例外ではない。さらに、液晶ディスプレイのコントラスト向上の一般的な技術として、画素間を遮光するためのブラックマトリクスを金属等により形成する必要があり、製造工程が増え、コスト上昇の一因となっている。
【００２２】
本発明は、これらスメクティック液晶を用いた場合の問題点についても全て解消するものである。
【００２３】
本発明は、第１に、プラズマアドレス型であるため、ＴＦＴのような供給電流の制限がなく、ＴＬＡＦＬＣのような自発分極の大きい液晶であっても、十分駆動可能である。
【００２４】
第２に、本発明では、液晶セルにストライプ状のスペーサーを配置して液晶層厚（セル厚）を確保し、さらに、スペーサーに接着性を持たせることによって、液晶セルの基板（第１の透明基板）と誘電体シートが接着され、衝撃やひずみに対する耐久性を格段に高めることができる。
【００２５】
さらに第３に、液晶セルのスペーサーを透明電極間隙に形成することにより、該スペーサーと直交するように配置されるプラズマセルの隔壁と組み合わさって、遮光機能を有するブラックマトリクスを兼ねることができる。即ち、金属製のブラックマトリクスを別途設ける必要がなくなる。
【００２６】
尚、本発明においては、液晶として前記したようにＴＬＡＦＬＣが好ましく用いられるが、その他に、カイラルスメクティックＣ相（ＳｍＣ＊）においてらせんピッチがセル厚よりも短く、メモリー性を示さない液晶（ＤＨＦモード，ＤｅｆｏｒｍｅｄＨｅｌｉｘＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｉｒｃｍｏｄｅ）も好ましく用いることができる。
【００２７】
図１は、本発明の液晶素子の一実施形態の構成を模式的に示す部分斜視図である。また、図２（ａ）はその断面模式図、図２（ｂ）は（ａ）とは直交する方向の断面模式図である。
【００２８】
図１、２中、１は液晶セル、２はプラズマセルである。液晶セル１は、第１の透明基板１と誘電体シート９との間に本発明にかかるスメクティック液晶７を挟持してなり、それぞれ液晶７との界面には配向膜５、８を備えている。４はストライプ状の透明電極であり、その間隙に沿って、液晶層内にストライプ状のスペーサー６が形成され、液晶層の厚さが保持されている。尚、スペーサー６の幅は透明電極４の間隙の幅と同一で良いが、表示品位に影響を与えない範囲で広くしても、逆に狭くしても構わない。
【００２９】
また、プラズマセル２は、ストライプ状のアノード電極１１とカソード電極１２を所定の間隔をおいて交互に配置した第２の透明基板１０を、該電極が内側になり、且つ、透明電極５に直交するように誘電体シート９に対向配置させてなる。ここで、第２の透明基板１０と誘電体シート９との間隔は、好ましくはアノード電極１１上に形成されたストライプ状の隔壁１３によって保持される。隔壁１３は、液晶セル１のスペーサー６と直交することから、これらの組み合わせによって、画素以外の部分が遮光される構成となり、ブラックマトリクスが不要となる。
【００３０】
本発明において、第１の透明基板３及び第２の透明基板１０は、いずれもガラス基板が好ましく用いられるが、強度や透明性が満足されるものであれば、プラスチック基板等も用いることができる。また、透明電極５にはＩＴＯ等透明導電材が用いられ、カソード電極１２及びアノード電極１１としては金属材料が用いられ、配向膜５、８としては、ポリイミド等一般に液晶の配向に用いられる素材をラビング処理して用いることができる。尚、ラビング方向は上下配向膜で平行、或いは反平行になるようにしても良いが、５°程度クロスすることが均一な配向を得る上で好ましい。
【００３１】
さらに、スペーサー６としては、フォトレジストや感光性ポリイミド、ポリビニルアルコールなどが用いられるが、配向膜５及び８と同じポリイミドを用いて配向膜５或いは８と同時に形成することができる。隔壁１３は、ガラスを主成分とする材料を用い、スクリーン印刷等によって形成することができる。また、誘電体シート９は、液晶セル１を効果的に駆動するためにできるだけ薄くする必要があり、例えば５０μｍ程度厚の薄板ガラスなどが用いられる。
【００３２】
プラズマセル２は周辺部に低融点ガラス等を使用したフリットシール（図示しない）を配設することにより密閉され、プラズマチャンバ１４が形成される。プラズマチャンバ１４内には、イオン化可能なガス、例えばヘリウム、ネオン、アルゴン及びこれらの混合気体等が封入される。
【００３３】
前記構成においては、配向膜５と透明電極４の間、及び、誘電体シート９と配向膜８の間のいずれか、或いは両方に、ＳｉＯ２やＴａＯｘ等の無機膜を絶縁膜として形成しても良い。また、第１の透明基板３と透明電極４との間にカラーフィルタを配置することにより、フルカラー表示を行なうことも可能である。
【００３４】
以上の構成において、所定のプラズマチャンバ１４に対応するアノード電極１１とカソード電極１２との間に所定の電圧が印加されると、プラズマチャンバ１４内のガスが選択的にイオン化されて、プラズマ放電が発生し、その内部は略アノード電位に維持される。この状態で透明電極４に順次データ電圧が印加されると、プラズマ放電が発生したプラズマチャンバ１４に対応した透明電極４上の画素の液晶層に、誘電体シート９を介してデータ電圧が印加される。プラズマ放電が終了すると、プラズマチャンバ１４はフローティング電位となり、各画素の液晶層に書き込まれたデータは次の書き込み期間まで保持される。書き込まれたデータは、第１の透明基板３及び第２の透明基板１０の外側に配置された一対の偏光板（図示しない）により光学的に識別される。
【００３５】
図３は、前記液晶素子の回路構成を、４×５画素をモデルに示した図である。図中、３１は液晶ドライバ（データ信号印加手段）、３２は制御回路、３４はアノードドライバ（アノード電位印加手段）、３５はカソードドライバ（カソード電位印加手段）、３６ａ〜３６ｄはカソード電極、３７ａ〜３７ｅはアノード電極、３８ａ〜３８ｆは透明電極、３９ａ〜３９ｆはバッファである。液晶ドライバ３１にはビデオデータ（ＤＡＴＡ）が入力され、各水平走査期間（１Ｈ）毎にデータ電圧ＤＳ１〜ＤＳｍが同時に出力される。データ電圧はそれぞれバッファ３９ａ〜３９ｆを介して透明電極３８ａ〜３８ｆに供給される。制御回路３２には、ビデオデータに対応した水平同期信号ＨＤ及び垂直同期信号ＶＤが同期基準信号として供給され、液晶ドライバ３１及びアノードドライバ３４、カソードドライバ３５の動作を制御する。アノードドライバ３４より共通に接続されたアノード電極３７ａ〜３７ｅには、基準電圧としてのアノード電圧が印加される。また、カソードドライバ３５より１Ｈ毎にカソード電極３６ａ〜３６ｄに順次アノード電位と所定電位差のカソード電圧が印加され、行方向に順次走査される。
【００３６】
図４に、カソード電極及び透明電極に印加する電圧波形とプラズマチャンバ内の電荷量の変化のタイミングチャートを示す。図中、（ａ）〜（ｃ）は連続する３本のカソード電極３６に印加される電圧波形、（ｄ）〜（ｆ）は（ａ）〜（ｃ）のカソード電極が位置するプラズマチャンバ内の電荷量の変化、（ｇ）及び（ｈ）は透明電極３８に印加される電圧波形で、（ｇ）はｎフレーム目、（ｈ）はｎ＋１フレーム目の波形である。また、図中、Ｖａはアノード電位、Ｖｃはカソード電圧パルスの波高値、１Ｈは１水平走査期間、τｐはプラズマが発生して消滅するまでの期間を表わしている。
【００３７】
本発明では、画像情報（階調情報）に対応して振幅（パルス高）が変調されたデータ電圧が、カソード電極３６に印加される電圧パルス（Ｖｃ）に同期して透明電極３８に印加される。データ電圧は１Ｈまたは１フレーム、或いはその両方毎に反転される。さらに、１Ｈ内におけるデータ電圧の印加時間（パルス幅）は、カソード電圧パルス（Ｖｃ）のパルス幅より長く、且つ、プラズマ消滅時間τｐより後に終了するように設定される。この消滅時間τｐは、各プラズマチャンバに対する平均値を意味する。これによって、全液晶セルにおいて、データ電圧が十分に保持され、所望の画像表示が可能となる。
【００３８】
尚、本発明の液晶素子の各部材の素材、製法については、前記実施形態に挙げた以外にも、本発明の効果が得られる範囲で、従来のネマチック液晶を用いたプラズマアドレス型液晶素子の構成を適用することが可能である。
【００３９】
【実施例】
〈実施例１〉
図１、２に示した構成の液晶素子を作製した。その作製手順を以下に説明する。
【００４０】
１．１ｍｍ厚のガラス基板３上に、スパッタ法によりＩＴＯを厚さ約１００ｎｍに堆積し、パターニングして幅２５０μｍ、間隔５０μｍの透明電極４を形成した。その上に、ポリイミドの前駆体であるポリアミック酸（東レ社製「ＬＰ−６４」）と有機溶媒の混合溶液をスピンコートし、約２００℃で１時間加熱焼成することにより、厚さ約１０ｎｍのポリイミド膜を形成した。また、同様にして、厚さ５０ｎｍの薄板ガラスからなる誘電体シート９上にもポリイミド膜を形成し、それぞれのポリイミド膜にラビング処理を施して配向膜５，８とした。ラビング方向は透明電極４のストライプにほぼ平行に行ない、ガラス基板３側と誘電体シート９側とで約５°クロスするようにした。
【００４１】
前記ガラス基板３上の配向膜５上に、フォトレジスト溶液をスピンコートし、約９０℃でプリベークし、透明電極４の間隙に位置するように露光して、幅５０μｍ、高さ約１．５μｍのストライプ状にパターニングした後、約１４０℃で１時間ポストベークし、スペーサー６を形成した。該ガラス基板３に、前記誘電体シート９を配向膜８が内側になるように配置してシール材（図示せず）を用いて加圧・加熱し、スペーサー６の接着作用を利用してガラス基板３と誘電体シート９を互いに貼り合わせた。その後、反強誘電性液晶を注入して液晶セルを形成した。なお、本実施例で用いた反強誘電性液晶は、
＊自発分極Ｐｓが１５０ｎＣ／ｃｍ^２（３０℃）で、
＊チルト角Θが３０°（３０℃）で、
＊誘電率εが５（３０℃）で、
＊前記液晶セルを挟み込むように、クロスニコルの関係で、かつ、一方の偏光軸が無電界時の平均分子軸方向に一致するように一対の偏光板を配置し、そのときの電圧−透過率特性が図５に示すものとなる、ようにした。
【００４２】
また、プラズマセルとして、１．９ｍｍ厚のガラス基板１０上に、金属ペーストを厚さ３０μｍに堆積し、パターニングして幅１００μｍのカソード電極１２とアノード電極１１を０．３２ｍｍピッチで形成した。次いで、ガラスを主成分とする材料を用いスクリーン印刷により、アノード電極上に、幅１００μｍで厚さが２００μｍの隔壁１３を形成し、アノード電極１１及びカソード電極１２が前記液晶セルの透明電極５に直交するように配置して、周辺部をフリットシールにより封止し、不活ガスを封入して約２００μｍの間隔のプラズマチャンバを形成した。
【００４３】
得られた液晶素子を、図４の駆動波形で駆動した。本実施例の液晶素子は、３２０×２４０画素で、プラズマ放電電圧（Ｖｃ−Ｖａ）＝−３５０Ｖ、データ電圧＝＋６Ｖ〜−６Ｖ、１Ｈ＝７０μｓとした。その結果、コントラストは約８０で、良好な画像が表示できた。ここで、データ電圧は、その値は上述のように階調情報に応じて決めるものであり、透明電極（信号電極）４に印加した。
【００４４】
なお、上述した液晶の代わりに、図１１（ａ）や（ｂ）に示す電圧−透過率特性の液晶（単安定性を示すカイラルスメクティック液晶）を用いても良い。ここで、図１１（ａ）の液晶は、特願平１０−１７７１４６に開示されたものであって、
＊電圧が０〜Ｖ_１（Ｖ_１＞０）の範囲では透過率Ｔが０〜Ｔ_１までほぼ直線的に増加し、
＊電圧がＶ_１（Ｖ_１＞０）以上の場合には透過率Ｔはほぼ一定となり、
＊電圧が負の場合には透過率Ｔはゼロとなる、特性を有する。また、図１１（ｂ）の液晶は、特願平１０−１７７１４５に開示されたものであって、
＊電圧が正の場合には同図（ａ）とほぼ同様の特性を示すが、
＊電圧が負の場合には同図（ａ）と異なって若干の透過率を有する。
【００４５】
〈実施例２〉
図６は、本実施例に係る液晶表示装置を示す概略断面図、図７はその斜視図である。
【００４６】
両図に示すように、この液晶表示装置１００は、液晶セル１０１とプラズマセル１１０と、それらの間に介在する誘電体シート１０３とを積層して構成されている。
【００４７】
誘電体シート１０３は、液晶セル１０１を効果的に駆動するためにできるだけ薄くする必要があり、例えば５０μｍ程度厚の薄板ガラスなどで形成される。
【００４８】
液晶セル１０１は、１．１ｍｍ厚のガラス基板（上基板）１０４により構成される。上基板１０４の内表面には、ＩＴＯ等の透明電極１０５が行方向にストライプ状に形成されている。上基板１０４は、直径約１μｍのスペーサ（不図示）を介して誘電体シート１０３に接合される。上基板１０４と誘電体シート１０３の間隙には、例えば以下の特性をもつピリミジン系液晶組成物である双安定な強誘電性液晶（以下、ＦＬＣという）１０６が注入されている。ＦＬＣ１０６の両面には、絶縁膜およびラビング処理されたポリイミド等の高分子配向膜１０２ａ，１０２ｂがそれぞれ形成されている。なお、上基板１０４と透明電極１０５の間にはカラーフィルタおよび絶縁膜を配置することができる。
【００４９】

一方、プラズマセル１１０は、１．９ｍｍ厚のガラス基板（下基板）１１１により構成される。下基板１１１の内表面には、列方向にストライプ状に複数のアノード電極１１２およびカソード電極１１３が交互に所定の間隔を保持して並列的に形成されている。
【００５０】
アノード電極１１２の各上面のほぼ中央部には、それぞれ電極に沿って延在するように所定幅の隔壁１１４が形成される。隔壁１１４はガラスを主成分とする材料で構成され、アノード電極１１２上にスクリーン印刷等によりストライプ状に形成される。そして、隔壁１１４は誘電体シート１０３の下面に当接され、また周辺部は低融点ガラス等を使用したフリットシールを配設することにより、約２００μｍの間隔のプラズマチャンバ１１５が形成される。プラズマチャンバ１１５内にはイオン化可能なガス、例えばヘリウム、ネオン、アルゴンおよびこれらの混合気体等が封入される。
【００５１】
次に、このように構成された画像表示装置の表示動作について説明する。
【００５２】
所定の一対のプラズマチャンバ１１５に対応するアノード電極１１２とカソード電極１１３との間に所定電圧が印加されると、プラズマチャンバ１１５内のガスが選択的にイオン化されてプラズマ放電が発生し、その内部は略アノード電位に維持される。この状態で、透明電極１０５に順次データ電圧が印加されると、プラズマ放電が発生したプラズマチャンバ１１５に対応した透明電極１０５上の画素のＦＬＣ１０６層に、誘電体シート１０３を介してデータ電圧が印加される。
【００５３】
そして、プラズマ放電が終了すると、プラズマチャンバ１１５はフローティング電位となり、各画素のＦＬＣ１０６層に書き込まれたデータは次の書き込み期間まで保持される。
【００５４】
書き込まれたデータは、液晶表示装置１００の両側に配置された一対の偏光板（不図示）により光学的に識別される。
【００５５】
本発明で用いられる表示モードは、本実施例で用いた表面安定型モード（ＳＳＦＬＣ）の他に、Ｓ＊ｃ相での螺旋ピッチがセル厚より短く、メモリー性を示さないＤＨＦモード等も用いることができる。
【００５６】
図３は、上述した液晶表示装置１００の回路構成を示している。
【００５７】
この図に示すように、液晶ドライバ３１にはビデオデータ（ＤＡＴＡ）が入力され、各水平走査期間（１Ｈ）毎にデータ電圧ＤＳ１〜ＤＳｍが同時に出力される。データ電圧ＤＳ１〜ＤＳｍは、それぞれバッファ３９ａ，…を介して複数のデータ電極（行電極）３８ａ，…に供給される。
【００５８】
制御回路３２は、ビデオデータ（ＤＡＴＡ）に対応した水平同期信号ＨＤおよび垂直同期信号ＶＤが同期基準信号として供給され、液晶ドライバ３１およびアノードドライバ３４、カソードドライバ３５の動作を制御する。
【００５９】
アノードドライバ３４から共通に接続された複数のアノード電極３７ａ〜３７ｅには、基準電圧としてのアノード電圧ＶＡが印加される。また、カソードドライバ３５から１Ｈ毎に複数のカソード電極３６ａ〜３６ｄに、順次アノード電位と所定電位差のカソード電圧Ｖｋ１〜Ｖｋｎ−１が印加され、行方向に順次走査される。
【００６０】
図８は、前記制御回路３２による本発明の液晶表示装置１００の駆動波形を示した図であり、図８（Ａ）〜（Ｃ）は、連続するカソード電極３６にそれぞれ印加されるカソード電圧Ｖｋａ〜Ｖｋａ_＋２を示しており、図８（Ｅ）は所定の透明電極１０５に印加されるデータ電圧ＤＳを示している。また、図８（Ｄ）はプラズマチャンバ１１５中の電荷の変化を示しており、τｐはプラズマが発生して消滅するまでの消滅時間を表している。
【００６１】
すなわち、本発明では、前記データ電圧ＤＳは、カソード電圧Ｖｋａ〜Ｖｋａ_＋２に同期して、画像情報に対応した極性のパルスより成るデータ信号が透明電極１０５に印加される。さらに本発明では、選択期間（１Ｈ）内におけるデータ電圧ＤＳの印加時間（パルス幅）が、カソード電圧Ｖｋａ〜Ｖｋａ_＋２のパルス幅より長く、かつ平均的な前記プラズマ消滅時間τｐより後に終了するようＦＬＣ１０６を駆動した。
【００６２】
これにより、複数のプラズマチャンバ１１５の製造誤差による各プラズマチャンバ１１５でのプラズマ消滅時間τｐの格差があっても、プラズマチャンバ１１５に対応する液晶セル１０１の画素に所望の画像情報を書き込める効果が得られる。
【００６３】
つまり、図８（Ｅ）の如く、予め、全ての透明電極１０５に印加されるデータ信号ＤＳのパルス幅が平均的なプラズマの消滅時間τｐ後に終了するように駆動したので（長さｄ分、データ信号ＤＳのパルス幅が長い）、データ信号ＤＳのパルス幅がプラズマの消滅時間τｐ前に終了してしまうプラズマチャンバ１１５が発生するのを防止したため、全液晶セル１０１にデータ信号ＤＳによる電荷蓄積が正確に行え、全液晶セル１０１に所望の画像情報を書き込める。ここで、ｄの範囲は、０＜ｄ≦（１Ｈ−τｐ）で表され、パネルの大きさにも依存するが、例えば、０．５（１Ｈ−τｐ）≦ｄ≦（１Ｈ−τｐ）の範囲が好ましい。
【００６４】
更に、詳述するならば、プラズマの消滅時間τｐ（スイッチオン状態期間）以内にデータ信号ＤＳを画素に相当する液晶セル１０１に印加できるので、データ信号ＤＳに基づく電荷が液晶層１０６に蓄積され、液晶層１０６の所望のスイッチングが得られる。
【００６５】
しかし、データ信号ＤＳのパルス幅がプラズマの消滅時間τｐと同時に終了する駆動を行うと、データ信号ＤＳのパルス幅がプラズマの消滅時間τｐ前に終了してしまうプラズマチャンバ１１５が発生してしまうことが起こり得る。プラズマの消滅時間τｐ後（スイッチオフ状態期間）にデータ信号ＤＳのパルス幅が入り込んでしまい、そのパルス幅部分は、液晶セル１０１の液晶層１０６に電荷蓄積されない。
【００６６】
また、本実施例では前記データ電圧ＤＳは、図９に示したように、“白”および“黒”の画像情報に対応した互いに逆極性のパルスより構成される。このパルスの電圧波高値は全てほぼ等しく、いづれもＦＬＣ１０６のＳＷしきい値を超える値に設定される。
【００６７】
具体例として、以下の駆動条件で、画素数４８０×６４０の前記液晶表示装置１００を駆動したところ、視野角特性に優れた良好な画像が表示できた。なお、コントラストは約８０であった。
【００６８】
プラズマ放電電圧（Ｖｃ−Ｖａ）＝−３５０Ｖ
データ電圧＝±１０Ｖ
１Ｈ＝３５μｓ
フレーム周波数６０Ｈｚ（１Ｈ＝３５μｓ）
平均的τｐ＝２０μｓ
ｄ＝１０μｓ
〈実施例３〉
本実施例も、図６に示した実施例２と同様の構成の液晶表示装置を使用した。ただし、本実施例では、実施例２のＦＬＣの代わりに以下の物性を示す反強誘電相をもつ液晶（ＡＦＬＣという）を注入した（Ｓ＊ＣＡは反強誘電相）。なお、このセル厚は約２μｍで、液晶表示装置の両側に配置した一対の偏光板のうち一方の偏光板の偏光軸は、反強誘電状態の平均分子軸に実質的に一致する構成となっている。
【００６９】

本実施例では、ＡＦＬＣの駆動方法は上述した実施例２と同様であるが、データ電圧ＤＳは図１０に示すように、アノード電位を基準として、画像情報に対応した、ゼロと正または負のパルスより構成される。なお、パルス印加のタイミングは、図８と同様に行われ、さらに、正または負のデータ電圧はフレーム毎に反転することができる。
【００７０】
このように、本実施例では、実施例２で得られる効果以外に、表示の焼き付き等が生じることなく安定した画像表示を行うことができる。
【００７１】
また、本実施例では、ヒステリシス特性を持たない、無しきい値型のＡＦＬＣを用いることができ、この場合、図１０で示したデータ電圧の電圧値を画像情報に基づいて変調することによって階調表示が可能となる。
【００７２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、選択期間内に透明電極に印加されるデータ信号のパルス幅が、選択期間内にカソード電極に印加されるカソード電位のパルス幅より長く、かつプラズマセルで発生されるプラズマの消滅後に終了するようにしたことにより、高速表示が可能で、視野角特性に優れた画像表示を行うことができる。また、１水平走査期間内におけるデータ信号のパルス幅が平均的なプラズマの消滅時間後であって、さらに所定時間ｄ経過後に終了するように設定されているため、製造誤差によるプラズマ消滅時間τｐの格差があっても、該格差にかかわらず、液晶セルの画素に所望の画像情報を書き込める効果が得られる。
【００７３】
また、本発明によれば、高速表示が可能で、コントラスト及び視野角特性に優れた画像表示を行なうと同時に、耐衝撃性に優れたディスプレイが提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液晶素子の一実施形態の構成を模式的に示す部分斜視図である。
【図２】図１の液晶素子の断面模式図である。
【図３】図１の液晶素子の回路構成図である。
【図４】本発明の液晶素子のカソード電極及び透明電極に印加する電圧波形とプラズマチャンバ内の電荷量の変化のタイミングチャートである。
【図５】本発明の実施例で用いた液晶の電圧−透過率特性を示す図である。
【図６】本発明の実施例２に係る液晶表示装置の概略断面図。
【図７】本発明の実施例２に係る液晶表示装置の概略斜視図。
【図８】本発明の実施例２に係る液晶表示装置の駆動波形を示す図であり、（Ａ）〜（Ｃ）は、連続するカソード電極にそれぞれ印加されるカソード電圧の波形を示す図、（Ｄ）は、プラズマチャンバ中の電荷の変化を示す波形を示す図、（Ｅ）は、透明電極に印加されるデータ電圧の波形を示す図。
【図９】本発明の実施例２に係る液晶表示装置のデータ電圧の波形を示す説明図。
【図１０】本発明の実施例３に係る液晶表示装置のデータ電圧の波形を示す説明図。
【図１１】本発明で用いられる液晶の電圧−透過率特性を示す図。
【符号の説明】
１液晶セル
２プラズマセル
３第１の透明基板
４透明電極
５配向膜
６スペーサー
７液晶
８配向膜
９誘電体シート
１０第２の透明基板
１１アノード電極
１２カソード電極
１３隔壁
１４プラズマチャンバ
３１液晶ドライバ
３２制御回路
３４アノードドライバ
３５カソードドライバ
３６ａ〜３６ｄカソード電極
３７ａ〜３７ｅアノード電極
３８ａ〜３８ｆ透明電極
３９ａ〜３９ｆバッファ
１００液晶表示装置
１０１液晶セル
１０３誘電体シート
１０４、１１１ガラス基板
１０５透明電極
１０６ＦＬＣ
１１０プラズマセル
１１２アノード電極
１１３カソード電極
１１４隔壁
１１５プラズマチャンバ

Claims

液晶層を有する液晶セルとプラズマセルを備えたプラズマアドレス型の液晶表示装置において、
該液晶セルが、ストライプ状の透明電極と配向膜を有する第１の透明基板と、配向膜を有する誘電体シートとを、該両配向膜が内側になるように対向配置させた間に自発分極を有する液晶を挟持してなり、
該プラズマセルが、ストライプ状のカソード電極とアノード電極とを交互に所定の間隔をおいて配置し、該カソード電極及びアノード電極に沿ったストライプ状の隔壁を有する第２の透明基板と該液晶セルの誘電体シートとを、該隔壁が内側になり且つ該カソード電極及びアノード電極が該透明電極に直交するように対向配置させた間にイオン化可能なガスを封入してなり、
該透明電極にデータ信号を印加するデータ信号印加手段と、該アノード電極にアノード電位を印加するアノード電位印加手段と、該カソード電極にプラズマを発生させるためのカソード電位を印加するカソード電位印加手段と、を有し、
該データ信号印加手段は、１水平走査期間内におけるデータ信号のパルス幅が平均的なプラズマの消滅時間後であって、さらに所定時間ｄ経過後に終了するように駆動される手段であり、
該所定時間ｄは、水平走査期間を１Ｈとし、該平均的プラズマ消滅時間をτｐとした場合に、下式が成立する、
０．５（１Ｈ−τｐ）≦ｄ≦（１Ｈ−τｐ）
ことを特徴とするプラズマアドレス型の液晶表示装置。
前記液晶は、カイラルスメクティック液晶である、
請求項１に記載のプラズマアドレス型の液晶表示装置。
前記データ信号の電圧は、正又はゼロ又は負をとり、前記液晶の光透過率を連続的に変化させることにより、階調表示を行う信号である、
請求項１又は２に記載のプラズマアドレス型の液晶表示装置。
前記液晶セルを挟み込むように一対の偏光板を配置し、前記液晶セルの液晶層内に、前記透明電極間隙に沿ったストライプ状の接着性を有するスペーサーを有し、前記隔壁及び該スペーサーは、耐大気圧支持機能を有すると共に遮光機能も有する、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のプラズマアドレス型の液晶表示装置。