JPH05297361A - プラズマアドレス電気光学装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 透過型のプラズマアドレス電気光学装置の開
口率を改善する。 【構成】 プラズマアドレス電気光学装置は、所定の主
面に沿って互いに平行に配置された複数の透明な信号電
極Ｄを有するガラス基板４と、この信号電極Ｄと直交し
且つ互いに平行に配列された複数のプラズマ電極８を有
するとともにこのプラズマ電極８が信号電極Ｄと対向す
る様に配置されたガラス基板７と、これら両方の基板
４，７の間に間挿された液晶層６と、液晶層６とガラス
基板７の間に形成されたイオン化可能なガスを封入する
為のプラズマ室１３とを備えている。プラズマ電極８は
交互に配列したアノードＡとカソードＫとを有してい
る。アノードＡはガラス基板７の上に少なくとも複数の
走査単位を含む様に面状に形成された透明導電膜９の露
出部分からなる。一方、カソードＫは絶縁膜１０を介し
て透明導電膜９の上に形成されたストライプ状の導電膜
からなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電気光学セルとプラズマ
セルの２層構造からなるプラズマアドレス電気光学装置
に関する。より詳しくは、電気光学セルとして透過型の
液晶セル等を用いたプラズマアドレス表示装置に関す
る。さらに詳しくは透過型表示装置の開口率の改善に関
連したプラズマセル内の電極構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電気光学セルとして液晶セルを用
いたマトリクスタイプの液晶表示装置を高解像度化、高
コントラスト化する為の手段としては、各画素毎に薄膜
トランジスタ等のスイッチング素子を設け、これを線順
次で駆動するアクティブマトリクスアドレス方式が一般
に知られている。しかしながら、この場合薄膜トランジ
スタの様な半導体素子を基板上に多数設ける必要があ
り、特に大面積化した時に製造歩留りが悪くなるという
短所がある。

【０００３】そこで、この短所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、薄
膜トランジスタ等からなるスイッチング素子に代えてプ
ラズマスイッチを利用する方式を提案している。以下、
プラズマ放電に基くスイッチを利用して透過型の液晶セ
ルを駆動するプラズマアドレス表示装置の構成を簡単に
説明する。図８に示す様に、この装置は透過型の液晶セ
ル１０１とプラズマセル１０２と両者の間に介在する共
通の透明中間板１０３とからなる積層フラットパネル構
造を有している。プラズマセル１０２は透明ガラス基板
１０４を用いて形成されており、その表面に複数の平行
な溝１０５が設けられている。この溝１０５は例えば行
列マトリクスの行方向に伸びている。各溝１０５は中間
板１０３によって密封されており個々に分離したプラズ
マ室１０６を構成している。この密封されたプラズマ室
１０６にはイオン化可能なガスが封入されている。隣接
する溝１０５を隔てる凸状部１０７は個々のプラズマ室
１０６を区分する隔壁の役割を果すとともに各プラズマ
室１０６のギャップスペーサとしての役割も果してい
る。各溝１０５の底部には互いに平行な一対のプラズマ
電極１０８，１０９が設けられている。一対の電極はア
ノード及びカソードとして機能しプラズマ室１０６内の
ガスをイオン化して放電プラズマを発生する。かかる放
電領域は行走査単位となる。

【０００４】一方液晶セル１０１は透明基板１１０を用
いて構成されている。この透明基板１１０は同じく透明
な中間板１０３に所定の間隙を介して対向配置されてお
り間隙内には液晶層１１１が充填されている。又、透明
基板１１０の内表面には透明導電材料からなる信号電極
１１２が形成されている。この信号電極１１２はプラズ
マ室１０６と直交しており列駆動単位となる。列駆動単
位と行走査単位の交差部分にマトリクス状の画素が規定
される。

【０００５】かかる構成を有する表示装置においては、
プラズマ放電が行なわれるプラズマ室１０６を線順次で
切り換え走査するとともに、この走査に同期して液晶セ
ル側の信号電極１１２にアナログ駆動電圧を印加する事
により表示駆動が行なわれる。プラズマ室１０６内にプ
ラズマ放電が発生すると内部は略一様にアノード電位に
なり１行毎の画素選択が行なわれる。即ち、プラズマ室
１０６はサンプリングスイッチとして機能する。プラズ
マサンプリングスイッチが導通した状態で各画素に駆動
電圧が印加されると、サンプリングホールドが行なわれ
画素の透過率が制御できる。プラズマサンプリングスイ
ッチが非導通状態になった後にもアナログ駆動電圧はそ
のまま画素内に保持される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の様に
放電プラズマを利用した表示装置では、半導体装置を用
いたものより大面積化が容易に行なわれるものと考えら
れるが、実用化に当っては様々な問題を残している。例
えば、プラズマ室１０６を構成する為の溝１０５をガラ
ス等からなる基板１０４上に形成する事は、製造上かな
りの困難を伴ない、特に高密度に溝１０５を形成する事
は著しく困難である。又、溝１０５内にそれぞれ放電用
のプラズマ電極１０８，１０９を形成する必要がある
が、この為のエッチングプロセスが繁雑であり、一対の
電極１０８，１０９の間隔を精度良く保つ事も難しい。

【０００７】かかる従来の技術の問題点あるいは課題に
鑑み、出願人は先に出願された特許願平成３年第４７７
８４号に、製造が簡単でしかも大画面化及び高精細化に
適した透過型のプラズマアドレス表示装置を提案してい
る。図９を参照して本発明の理解に供する為に、先に提
案された装置の構造を簡潔に説明する。この装置は、一
主面上に互いに平行な複数の透明信号電極２０１を有す
る第１の透明基板２０２と、一主面上に該信号電極２０
１と略直交し且つ互いに略平行な複数の不透明プラズマ
電極２０３を有する第２の透明基板２０４とを備えてい
る。プラズマ電極２０３は印刷厚膜等から構成されてお
り光学的に不透明である為装置に対する入射光量が部分
的に遮られる。これら一対の透明基板は信号電極２０１
とプラズマ電極２０３とが対向する如く互いに平行に配
置されている。上側の基板２０２に設けられた信号電極
２０１と接する様に液晶層２０５が間挿されている。こ
の液晶層２０５は透明な中間板２０６によって下側の透
明基板２０４から隔てられている。中間板２０６と下側
の基板２０４との間にはイオン化可能なガスが封入され
ており放電領域を構成する。この放電領域は例えば印刷
法により形成された不透明な絶縁膜からなる隔壁２０７
によって分割されている。図９に示す構造においては、
プラズマ電極は平坦な基板上に形成されるのでパタニン
グプロセスが簡単になり大画面化及び高精細化に適して
いる。

【０００８】しかしながら図９に示すフラットパネルデ
ィスプレイ構造は透過型であるにもかかわらず、プラズ
マ電極２０３が不透明な厚膜導電材料で構成されてお
り、入射光を部分的に遮断する為開口率を犠牲にし十分
な画像明度が得られないという問題点がある。画像の高
精細化の為プラズマ電極ピッチを微細化する程開口率の
悪化が顕著になる。なお、開口率を改善する為に電極ピ
ッチに比べて電極ストライプパターン幅を極端に小さく
する対策も考えられる。しかしながら、電極を細くする
と、特に大画面化した場合電極スパンが延長される為電
圧降下が著しくなり放電領域の均一性が失われるという
弊害が生じる。又個々のプラズマ電極のストライプパタ
ンを透明導電材料で構成する対策も考えられる。しかし
ながら、ＩＴＯ等の透明導電材料は通常の不透明な厚膜
導電材料に比べて抵抗率が高く電圧降下の問題が生じる
上、プラズマに対する耐久性が乏しい。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述した先の提案にかか
るプラズマアドレス透過型表示装置の問題点あるいは課
題に鑑み、本発明はプラズマ電極の導電性及び耐久性を
損なう事なく開口率を改善する事を目的とする。かかる
目的を達成する為に、プラズマ電極のアノードとカソー
ドを各々異なる構造にするという手段を講じた。具体的
にはプラズマセル基板の内表面に複数の放電領域あるい
は走査単位を包含する様な形で面状に透明導電膜を形成
し、その露出部分をアノードとするとともに、絶縁膜を
介してこの透明導電膜上にカソードを形成した。この透
明導電膜は全ての走査単位を含む様に基板全面に渡って
連続的に形成しても良い。又、カソード上に所定の厚み
を有する絶縁層を設け隔壁としても良い。

【００１０】

【作用】本発明によればアノードは透明導電膜で形成さ
れている。従って、その分だけ入射光量が増加し開口率
が改善できる。アノードは個々に分離したストライプパ
タンではなく面状に形成されている為、透明導電材料で
あっても電気抵抗を比較的低く抑えられ電圧降下の悪影
響を抑制できる。又アノードはカソードに比べてプラズ
マから損傷を受ける程度が低く透明導電材料であっても
十分に耐える事ができる。一方カソードは絶縁膜を介し
てこの透明導電膜の上にストライプ状に形成されてい
る。十分な導電率及び耐久性を確保する為に通常の不透
明導電材料から構成されている。プラズマ放電を発生す
る際、カソードには負極性の電圧が印加されプラズマ陽
イオン粒子の照射を受ける。従って、カソードはアノー
ドに比べて高い耐久性を必要としＩＴＯ等の透明導電膜
を用いる事は好ましくない。

【００１１】

【実施例】以下図面を参照して本発明の好適な実施例を
詳細に説明する。図１は本発明にかかる透過型のプラズ
マアドレス表示装置の一実施例を示す模式的な断面図で
ある。列方向即ち信号電極方向に沿って切断した形状を
表わしている。本装置は液晶セル１とプラズマセル２と
両者の間に介在する透明誘電体シートからなる共通の中
間板３とを積層した透過型フラットパネル構造を有す
る。液晶セル１は第１の基板例えばガラス基板４を用い
て構成されており、その内側主面にはＩＴＯ等の透明導
電膜からなる複数本の第１電極即ち信号電極Ｄが互いに
平行に形成されている。ガラス基板４はスペーサ５を用
いて所定の間隙を介し中間板３に接着されている。間隙
内には電気光学材料層である液晶層６が充填されてい
る。本実施例においては流体の電気光学材料が用いられ
ているが必ずしもこれに限られるものではない。例えば
電気光学結晶板を用いる事もできる。この場合には中間
板３を取り除く事も可能である。又、本実施例はプラズ
マアドレス表示装置に関するものであるが、本発明はこ
れに限られるものではなく透過型の光学変調装置等広く
プラズマアドレス電気光学装置に適用可能である。

【００１２】一方プラズマセル２は第２の基板例えばガ
ラス基板７を用いて構成されている。基板７の内側主面
上には信号電極Ｄに直交する第２電極即ちプラズマ電極
８が形成されている。プラズマ電極８は交互に配列され
たアノードＡとカソードＫの２種類に分かれておりそれ
ぞれ異なった構造を有する。アノードＡはガラス基板７
の全面に渡って形成された面状のＩＴＯ等からなる透明
導電膜９により構成される。ストライプ状に露出した透
明導電膜９の部分が個々のアノードＡを規定する。一
方、カソードＫは絶縁膜１０を介して透明導電膜９の上
に形成されたストライプ状の厚膜不透明導電膜からな
る。カソードＫの上に沿って行方向に絶縁層からなる隔
壁１１が形成されている。隔壁１１の上端部は中間板３
に当接しておりスペーサとしての役割も果す。ガラス基
板７はシール材１２を用いて中間板３に接着されてい
る。両者の間には気密封止されたプラズマ室１３が形成
される。このプラズマ室１３は隔壁１１によって分割さ
れており個々に行走査単位となる放電領域を構成する。
各放電領域はプラズマセル２の周辺部を介して互いに連
通している。この気密なプラズマ室１３の内部にはイオ
ン化可能なガスが封入されている。ガス種は例えばヘリ
ウム、ネオン、アルゴンあるいはこれらの混合気体から
選ぶ事ができる。

【００１３】次に図２を参照して下側のガラス基板７の
平面形状を示す。基板表面にはＩＴＯ等からなる透明導
電膜９が有効画面領域を全面的に被覆する様に形成され
ている。透明導電膜９はスパッタリングあるいは真空蒸
着により形成する。その上には所定のピッチを介してス
トライプパターン状に配列されたカソードＫが設けられ
ている。このカソードＫは例えばスクリーンマスクを用
いて導電ペーストを印刷して形成する。導電ペーストは
Ｎｉ等の金属粉を多量に含有している為不透明である
が、ＩＴＯ等の透明導電膜に比べて電気抵抗が低い。従
って、カソードＫをストライプ状に形成しても電圧降下
等を起す惧れがない。なおカソードＫと下地の透明導電
膜９との電気的な絶縁を取る為に絶縁膜１０が介在して
いる。この絶縁膜１０も厚膜スクリーン印刷等により形
成される。又各カソードＫの表面にはストライプパタン
に沿って隔壁１１が形成されている。この隔壁１１もス
クリーンマスクを用いた厚膜印刷により形成される。隣
接するカソードＫの間に露出している透明導電膜９の部
分がアノードＡを構成する。ストライプ状に形成された
カソードＫと異なりアノードＡはシート状に連続してい
るので抵抗率の比較的高い透明導電膜で構成されていて
も電圧降下の問題は実質的に生じない。通常アノードＡ
は共通接地されているので単に透明導電膜９をグランド
レベルに接続すれば良い。個々のカソードＫに線順次で
負極性の電圧を印加する事により隣接するアノードＡと
の間にプラズマ放電が生じる。この際カソードＫはプラ
ズマ中に含まれる陽イオン粒子の照射を受けるが耐久性
を有する材料で構成されているのでスパッタ等による損
傷を受ける事がない。一方アノードＡは陽イオン粒子の
スパッタを受けないので透明導電材料であっても劣化が
生じる事がない。この様にして、本発明によれば少なく
ともアノードＡの部分を透明化できるので開口率が改善
できる。

【００１４】図３に比較の為参考例を示す。図１に示す
本発明にかかるプラズマアドレス表示装置と同一の構成
部分には同一の参照番号を付して理解を容易にしてい
る。この参考例ではアノードＡ及びカソードＫをともに
透明導電膜で形成している。この場合には、アノードＡ
とカソードＫを電気的に分離する為に、アノードＡもス
トライプ状にパタニングされている。しかしながらかか
る構造では、ストライプ状に形成された透明導電膜が比
較的高抵抗である為電圧降下が顕著になり走査単位全長
に渡って均一なプラズマ放電を得る事ができない。加え
て、カソードＫを構成する透明導電膜がスパッタにより
損傷を受け劣化する。

【００１５】次に図４を参照して図１及び図２に示すプ
ラズマアドレス表示装置の動作を簡潔に説明する。図４
は表示装置に用いられる駆動回路の一例を示している。
この駆動回路は信号回路２１と走査回路２２と制御回路
２３とから構成されている。信号回路２１には信号電極
Ｄ１ないしＤｍがバッファを介して接続されている。一
方、走査回路２２には同じくバッファを介してカソード
電極Ｋ１ないしＫｎが接続されている。アノード電極Ａ
１ないしＡｎは前述した様にシート状の透明導電膜から
なり共通に接地されている。カソード電極は走査回路２
２により線順次走査されるとともに、信号回路２１はこ
れに同期して各信号電極にアナログ画像信号を供給す
る。制御回路２３は信号回路２１と走査回路２２の同期
制御を行なうものである。各カソード電極に沿ってその
両側のアノード電極との間にプラズマ放電領域が形成さ
れ行走査単位となる。一方各信号電極は列駆動単位とな
る。両単位の間に画素２４が規定される。

【００１６】図５は図４に示す２個の画素２４を切り取
って模式的に示したものである。各画素２４は信号電極
Ｄ１，Ｄ２及び中間板３によって挟持された液晶層６か
らなるサンプリングキャパシタと、プラズマサンプリン
グスイッチＳ１との直列接続からなる。プラズマサンプ
リングスイッチＳ１は放電領域の機能を等価的に表わし
たものである。即ち、放電領域が活性化するとその内部
は略全体的にアノード電位に接続される。一方、プラズ
マ放電が終了すると放電領域は浮遊電位となる。サンプ
リングスイッチＳ１を介して個々の画素２４のサンプリ
ングキャパシタにアナログ画像信号を書き込み所謂サン
プリングホールドを行なうものである。アナログ画像信
号のレベルによって各画素２４の階調的な点灯あるいは
消灯が制御できる。

【００１７】図６に本発明にかかるプラズマアドレス電
気光学装置の他の実施例を示す。この例では表示画面上
において透明導電膜が２分割されており一対のアノード
領域ＡＦとＡＳを構成する。各領域とも複数のカソード
を包含している。両アノード領域に渡って、対応するカ
ソードは共通結線されている。各カソードＫ１，Ｋ２，
Ｋ３…は走査回路２２により線順次で選択される。一
方、一対のアノード領域ＡＦ，ＡＳは交互に選択され
る。

【００１８】図７にカソード及びアノードの選択波形を
示す。本例では時分割駆動が行なわれており、フィール
ドの前半では一方のアノード領域ＡＦが選択され放電に
適した電圧にされる。続くフィールドの後半では他方の
アノード領域ＡＳが選択され放電に適した電圧にされ
る。一方走査回路２２はフィールドの前半及び後半のい
ずれにおいても線順次で各カソードＫ１，Ｋ２，Ｋ３…
に負極性の選択パルスを印加する。この様にして、フィ
ールドの前半では一方のアノード領域ＡＦにおいて線順
次のプラズマ放電が行なわれ、フィールドの後半では他
方のアノード領域ＡＳにおいて同様に線順次のプラズマ
放電が行なわれる。この例では走査回路２２を時分割的
に利用する事により所謂駆動の多重化が行なわれる。

【００１９】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、線
順次のプラズマ放電により液晶セルをアドレスする画像
表示装置において、プラズマ放電の為のアノード電極を
透明導電膜で構成するとともに、この透明導電膜は複数
の走査単位を含む面状にパタニングする。又、対応する
カソード電極は透明導電膜の上に絶縁層を介してストラ
イプ状に形成する。かかる構造により、表示装置として
の透過率を改善する事ができ、画質の向上、輝度の向上
及び電力消費の低減を図る事ができる。又透過率が改善
された分だけ電極本数を増加する事が可能となり解像度
の大幅な向上が達成されるという効果がある。さらには
アノード電極を１本ずつ結線する必要がない為装置の実
装工程が簡略されるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるプラズマアドレス電気光学装置
の第１実施例を示す模式的な断面図である。

【図２】図１に示すプラズマアドレス電気光学装置の平
面図である。

【図３】プラズマアドレス電気光学装置の参考例を示す
模式的な断面図である。

【図４】図１に示すプラズマアドレス電気光学装置の駆
動回路図である。

【図５】図４に示す画素を切り取って示した模式図であ
る。

【図６】本発明にかかるプラズマアドレス電気光学装置
の第２実施例を示す模式的な回路図である。

【図７】図６に示す実施例の動作を説明する為の波形図
である。

【図８】従来のプラズマアドレス電気光学装置を示す斜
視図である。

【図９】出願人によって先に開発されたプラズマアドレ
ス電気光学装置を示す模式的な断面図である。

【符号の説明】

１ 液晶セル ２ プラズマセル ３ 中間板 ４ ガラス基板 ６ 液晶層 ７ ガラス基板 ８ プラズマ電極 ９ 透明導電膜 １０ 絶縁膜 １１ 隔壁 １３ プラズマ室 Ａ アノード Ｋ カソード Ｄ 信号電極

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の主面に沿って互いに平行に配置さ
   れた複数の第１電極を有する第１の基板と、前記第１電
   極と直交し且つ互いに平行に配列された複数の第２電極
   を有するとともにこの第２電極が前記第１電極と対向す
   る様に配置された第２の基板と、前記第１及び第２の基
   板間に間挿された電気光学材料層と、この電気光学材料
   層と前記第２の基板間に形成されたイオン化可能なガス
   を封入する為のプラズマ室とを備え、前記第２電極が前
   記第２の基板上に少なくとも複数の走査単位を含む様に
   面状に形成された透明導電膜からなるアノードと、絶縁
   膜を介して前記透明導電膜上に形成されたカソードとか
   らなる事を特徴とするプラズマアドレス電気光学装置。
2. 【請求項２】 前記透明導電膜が、全ての走査単位を含
   む様に連続して構成されている事を特徴とする請求項１
   記載のプラズマアドレス電気光学装置。
3. 【請求項３】 前記カソード上に絶縁層を設けた事を特
   徴とする請求項１記載のプラズマアドレス電気光学装
   置。