JPH05297362A - プラズマアドレス電気光学装置 - Google Patents
プラズマアドレス電気光学装置Info
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Abstract
査単位の全長に渡ってプラズマ放電を均一化する。 【構成】 プラズマアドレス電気光学装置は、信号電極
Dを有するガラス基板4と、プラズマ電極8を有するガ
ラス基板7と、両基板間に間挿された液晶層6と、この
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11とを備えている。
プラズマ電極8のうち少なくとカソードKは機能的に分
化しており、実際に放電に関与する放電部sと電圧供給
部vと両者を接続する抵抗部rとから構成されている。
このうち電圧供給部vと抵抗部rは隔壁9によって被覆
されている。隣接するアノードAとカソードK間の放電
によりガスを選択的にイオン化し、このイオン化ガスの
局在した放電領域を走査単位として信号電極Dと放電領
域の交差部に位置する液晶層6を駆動する。抵抗部rの
自己バイアス機能によりプラズマ放電は走査単位全長に
渡って均一化される。
Description
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。より詳しくはプラズマセル内の
電極構造に関する。
いたマトリクスタイプの電気光学装置例えば液晶表示装
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。
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6に
示す様に、この装置は液晶セル101とプラズマセル1
02と両者の間に介在する共通の中間板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を隔てる凸条部10
7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A及びカソードK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。
いて構成されている。この透明基板110は中間板10
3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Dが形成され
ている。この信号電極D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。
駆動方法を簡潔に説明する。表示装置は外部の駆動回路
によって駆動され、信号回路201と走査回路202と
制御回路203とから構成されている。信号回路201
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202にはバッファ及び負荷
抵抗R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A1ないしAnは共通に接地され
ている。カソード電極は走査回路202により線順次走
査されるとともに、信号回路201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20
3は信号回路201と走査回路202の同期制御を行な
うものである。選択されたカソード電極に沿ってプラズ
マ放電領域が形成され前述した行走査単位となる。一方
各信号電極は列駆動単位となる。両単位の間に画素20
4が規定される。
Rが接続されている。この負荷抵抗Rは各行走査単位に
流れる放電電流のばらつきを抑制し画面全体に渡ってプ
ラズマ放電の均一性を確保する為のものである。即ち、
特定のカソード電極に過大な放電電流が流れた場合には
対応する負荷抵抗Rに電流量に応じた電圧降下が生じ実
効的な印加電圧を抑制する。
の画素204を切り取って模式的に示したものである。
各画素204は信号電極D1,D2及び中間板103に
よって挟持された液晶層111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Sとの直列
接続からなる。プラズマサンプリングスイッチSは行走
査単位となる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Sを介して個々の画素204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。
ネルが画素毎に点状の放電領域を形成するのと異なり、
プラズマサンプリングスイッチにより液晶セルをアドレ
スする上述の表示装置においては、行走査単位毎に線状
の放電領域が互いに隣接するアノードとカソードとの間
に形成される。大画面化した場合には個々の放電領域の
スパンがかなり長いものになる。この場合、プラズマ電
極自体の抵抗成分による電圧降下やその他の原因により
放電が一部分のみに集中し行走査単位に沿って不均一に
なるという問題が発生する。不均一になると個々の画素
に対応するプラズマサンプリングスイッチSの導通抵抗
にばらつきが生じる。従来各カソード電極に外付けの負
荷抵抗Rが接続されていた。しかしながら、この負荷抵
抗Rは行走査単位間のプラズマ放電のばらつきを均一化
する為のものであり、各行走査単位内におけるプラズマ
放電の集中を抑制する事はできない。この為、1本の走
査単位全体に渡って安定なプラズマ放電を起させる為に
は十分に余裕を持った放電電流を供給しなければならな
い。結果的に、不必要なプラズマ発光による表示コント
ラストの低下、消費電力の増加、寿命の劣化等様々な問
題が生じていた。この様に、従来の走査単位毎の放電電
流補償方式では、プラズマ電極スパンが延長された場
合、局部的な電極形状の不均一性や電圧降下あるいは放
電空間での擾乱によりプラズマ放電分布が微妙に変動し
易く、その変動を局所的に吸収する機能がない為、画素
毎の輝度むら等の悪影響が避けられないという課題があ
る。
題に鑑み、本発明は線状走査単位となる1本の放電領域
全体に渡ってプラズマ放電の均一性を確保する事のでき
る電極構造を提供する事を目的とする。本発明はプラズ
マアドレス電気光学装置に適用され基本的な構成要素と
して、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電極あるいは信号電極を有する第1の基板あるい
は電気光学セル基板と、前記信号電極と直交し且つ互い
に平行に配列された複数の第2電極あるいはプラズマ電
極を有するとともにこのプラズマ電極が前記信号電極と
対向する様に配置された第2の基板あるいはプラズマセ
ル基板と、これら電気光学セル基板及びプラズマセル基
板の間に間挿された電気光学材料層と、この電気光学材
料層とプラズマセル基板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とを備えている。なお
プラズマ電極はアノード及びカソードを構成する。かか
る構造において、少なくとも前記カソードは放電部と電
圧供給部とこれら放電部と電圧供給部とを互いに接続す
る抵抗部とから構成されるとともに前記電圧供給部及び
抵抗部は絶縁層により被覆されている事を特徴とする。
隣接するアノードとカソード間の放電により前記ガスを
選択的にイオン化し、このイオン化ガスの局在した放電
領域を走査単位として信号電極と放電領域の交差部に位
置する電気光学材料層を駆動する。
は、前記抵抗部を介して前記電圧供給部に接続されてい
るとともに離散的且つ平面的に配置された複数の放電部
を有している。あるいは他の態様によれば、プラズマ電
極は下から順に積層された電圧供給部、抵抗部及び放電
部を有するとともに、該放電部は抵抗部の上に離散的に
配置された積層構造を有している。
もカソードを機能的に区分した形状にしており、電圧供
給部と放電部と抵抗部とからなる。電圧供給部は走査単
位の全スパンに渡って延設されているとともに低抵抗材
料からなり、極力損失を抑えて電源電圧を供給する機能
を有する。放電部は走査単位に沿って離散的あるいは点
状に配列されており例えば個々の画素に対応するととも
に、直接プラズマ放電の電荷授受を行なう機能を有す
る。抵抗部は電圧供給部と離散的な放電部とを個々に接
続しており負荷抵抗として作用し所謂自己バイアス機能
を奏する。即ち、個々の離散的な放電部に流れる電流の
ばらつきを吸収しプラズマ放電の局在化を防止するとと
もに走査単位全長に渡って均一且つ安定したプラズマ放
電を可能にするものである。
詳細に説明する。図1は本発明にかかるプラズマアドレ
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
に介在する誘電体シートからなる共通の中間板3とを積
層したフラット構造を有する。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。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。
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。複数のプラズマ電極8は互いに隣
接するアノードAとカソードKとに分けられる。プラズ
マ電極8は平面的に区分された放電部sと電圧供給部v
と両者を接続する抵抗部rとから構成されている。この
うち電圧供給部vと抵抗部rは絶縁層により被覆されて
いる。本実施例ではこの絶縁層は隔壁9を構成してい
る。この隔壁9はプラズマ電極8の上に沿って行方向に
延設されている。隔壁9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。基板7はシール材1
0を介して中間板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11が形成される。このプラズ
マ室11は隔壁9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。各放電領域は連通して
いる。この気密なプラズマ室11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。
理解を容易にする為に一対のアノードA及びカソードK
のみを示してある。電極パタンは所謂魚の骨形状を有し
ており、厚膜電極材料を用いて印刷により形成するか、
あるいは薄膜電極材料を用いてフォトリソグラフィ/エ
ッチングにより形成できる。中央を貫通する背骨に当る
部分が電圧供給部vを構成する。この供給部vはパタン
幅を大きく取ってあり比較的低抵抗を有するのでプラズ
マ電極の全長に渡って安定した電圧を供給する機能を有
する。この部分は絶縁層即ち隔壁9により完全に被覆さ
れており表面に露出しない。次に隔壁9によって被覆さ
れていない魚の枝骨の先端に相当する部分が放電部sを
構成する。隣接するアノードAとカソードKの間で互い
に近接する一対の放電部s間に優先的にプラズマ放電が
発生する。即ちプラズマ電極の長手方向に沿って離散的
に配列された個々の放電部sがプラズマに含まれる荷電
粒子の授受に直接寄与する。放電部sの幅及び長さを調
整する事により放電電流を最適化できる。最後に個々の
放電部sと電圧供給部vとを互いに接続している部分が
抵抗部rを構成する。個々の抵抗部rの幅及び長さ寸法
に従ってその抵抗値が決定される。この抵抗部rは対応
する放電部sに対する負荷抵抗として機能する。従来の
各プラズマ電極毎に外付けされた負荷抵抗構造と異な
り、本発明では表示画面内に負荷抵抗が内蔵される。何
ら新しい材料等を用いる事なく単にプラズマ電極パタン
形状を例えば魚の骨型とする事により簡単に負荷抵抗を
導入できる。
AとカソードKが1本の行走査単位を構成する。この行
走査単位と直交する様に信号電極Dが重ねられており列
駆動単位となる。互いに直交する両単位の間に個々の画
素が規定される。図2に示す例では、1画素に付き3組
の放電部sが割り当られている。画素ピッチに比べて放
電部sの配列ピッチを細かくすればより均一なプラズマ
放電が得られる。実際上、放電部sの配列ピッチは少な
くとも画素の配列ピッチと等しくする必要があり、好ま
しくは数倍程度に設定する事が良い。
ードAとカソードKとの間には所定の電圧電源Eが接続
される。各プラズマ電極の電圧供給部vから分枝して個
々の放電部sが接続されている。放電部sと電圧供給部
vとの間には抵抗部rが直列に挿入されている。アノー
ドAとカソードKとの間で互いに対向する放電部sの対
が電極長手方向に連なって放電領域12を形成する。今
仮に、特定の放電部sの対に過大な電流が流れたとする
と、対応する抵抗部rに電圧降下が生じ電流量が抑制さ
れる。この様な自己バイアス効果により個々の放電部s
の対に流れる電流の不均一性を吸収できる。
抵抗部rを被覆する絶縁層として隔壁を利用したが本発
明はこれに限られるものではない。単純にマスク効果の
みを有する絶縁膜を形成しても良い。又、本実施例では
プラズマ電極は魚の骨を模したパタンを有しているが本
発明はこの様な形状に限られるものではない。基本的に
機能分化した電圧供給部、放電部及び抵抗部を備えてい
れば良い。さらに、本実施例ではアノードAとカソード
Kの両方に離散的な放電部及び対応する抵抗部を設けて
いる。しかしながら本発明はこれに限られるものではな
く、少なくともカソードK側に本発明を適用すれば実用
的に十分な放電電流均一化効果が得られる。カソードK
は陰電荷である電子を放出するとともに陽電荷であるイ
オンのターゲットとなる。従って、カソードKの形状や
表面状態のばらつきにより放電電流が大きな影響を受け
る。この為、カソードK側に本発明を適用する事がより
効果的である。
示す第1実施例ではプラズマ電極は平面的に機能分割さ
れていた。これに対して、本実施例ではプラズマ電極8
は層状に機能分割されている。プラズマ電極8は下から
順に導電体21、抵抗体22、電極体23を重ねた積層
構造を有する。導電体21は低抵抗膜からなり電圧供給
部vとして機能する。抵抗体22は高抵抗膜材料からな
り抵抗部rとして機能する。電極体23はプラズマ電極
8の長手方向に沿って離散的且つ点状に配置されており
放電部sとして機能する。導電体21の上面を略数10
kΩ・cmないし数100kΩ・cmの抵抗率を有する抵抗
体22で被覆し、さらにその上面に略個々の画素に対応
し且つ実際の放電面となる点状電極体23を離散的に配
置した電極構造である。この電極構造でプラズマ放電を
行なった場合、個々の点状電極体23における放電電流
の局所的変動に対し、各々の点状電極体23直下の抵抗
体22がこの放電電流変動分を吸収する様に作用する結
果、実際に個々の電極体23から放出される放電電流が
常に一定化される。各画素での放電状況のばらつきを除
去する事により、表示画面全体での輝度むら等の障害を
低減あるいは解消する事ができる。最下層の導電体21
は直接の放電面でない為、その形状不均一や電圧降下あ
るいは放電空間中の何らかの擾乱あるいは雑音があって
もそれが原因となって直ちに放電状況が変化する事はな
い。即ち放電電流は常に中間層である抵抗体22を介し
て最上層の点状電極体23に流れる為、個々の電極体2
3において放電電流が増減しようとするとその直下の中
間層で生じる電圧降下量も増減し、その結果全ての最上
層電極体23に流れる放電電流は常に一定になる様に負
のフィードバックがかかる。この様に中間層は放電状況
の変化を緩和する機能を有する。
形状を示す。理解を容易にする為に一対のアノードAと
カソードKを示してある。このプラズマ電極積層構造は
例えば厚膜印刷法で製造する事ができる。最下層に位置
する導電体21及び最上層に位置する電極体23はNi
やAl等の金属ペーストを用いて形成し、中間層の抵抗
体22の構成材料は、例えば上記金属ペースト中の誘電
体ガラス含有率を多くするか、あるいはアルミナ等の絶
縁材料を添加する事により得られる。抵抗率の調整は添
加物の比率で制御する事ができる。最下層の導電体21
は中間層の抵抗体22により完全に被覆され放電空間に
露出してはならない。又最下層の導電体21と最上層の
電極体23との間に電気的な短絡があってはならない。
又好ましくは中間層を構成する抵抗体22の露出した表
面は薄い絶縁膜で被覆すると良い。プラズマ放電に対す
る関与を防止する為である。
る。導電体21は約250μmの幅を有し約25μmの
厚さを有する。抵抗体22は約300μmの幅を有し約
30μmの厚さを有する。その電気抵抗率は例えば77
kΩ・cmに設定される。点状の電極体23は約200μ
mの幅、約230μmの長さ、及び約30μmの厚さを
有する。この点状電極体23は画素の配列ピッチ250
μmに合わせて離散的に配列されている。
プラズマ電極を機能的に3分割しプラズマ放電に直接寄
与する放電部を離散的に設けるとともに対応して個々の
負荷抵抗を表示画面内に設ける構造とした。これによ
り、各走査単位の全長に渡って均一且つ安定なプラズマ
放電が可能となり、表示コントラストが向上するととも
に、消費電力の低減化が図れ且つ寿命が改善できるとい
う効果がある。特に、プラズマ電極を平面的に機能分割
した場合には新たな材料を導入する事なく単にパタン形
状を改良する事により上述した効果が得られる。
の第1実施例を示す模式的な断面図である。
形状を示す平面図である。
の層構造を示す断面図である。
面図である。
示す模式的な斜視図である。
る。
Claims (4)
- 【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電極がア
ノード及びカソードを構成し、少なくとも前記カソード
が放電部と、電圧供給部と、前記放電部と電圧供給部と
を接続する抵抗部とから構成されるとともに前記電圧供
給部及び抵抗部を覆う絶縁層が形成され、隣接するアノ
ードとカソード間の放電により前記ガスを選択的にイオ
ン化し、このイオン化ガスの局在した放電領域を走査単
位として前記第1電極と前記放電領域の交差部に位置す
る電気光学材料層を駆動する様にした事を特徴とするプ
ラズマアドレス電気光学装置。 - 【請求項2】 前記第2電極が、前記抵抗部を介して前
記電圧供給部から離散的且つ平面的に配置された複数の
前記放電部を有す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。 - 【請求項3】 前記第2電極が、下から順に積層された
前記電圧供給部、抵抗部、及び放電部を有するととも
に、前記放電部は前記抵抗部の上に離散的に配置されて
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。 - 【請求項4】 前記絶縁層が、各走査単位を形成する隔
壁を構成する事を特徴とする請求項2記載のプラズマア
ドレス電気光学装置。
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