JPH07325291A - プラズマ・アドレス表示装置 - Google Patents

プラズマ・アドレス表示装置

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JPH07325291A
JPH07325291A JP6060086A JP6008694A JPH07325291A JP H07325291 A JPH07325291 A JP H07325291A JP 6060086 A JP6060086 A JP 6060086A JP 6008694 A JP6008694 A JP 6008694A JP H07325291 A JPH07325291 A JP H07325291A
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】放電開始遅延を改善することにより適正な表示
を行えるプラズマ・アドレス表示装置を提供する。 【構成】電気光学材料（液晶材料）層４４と、複数の列
電極１８に夫々画素情報を表すデータ信号（第１信号）
を供給する第１手段２２と、複数の行電極６２に夫々ス
トローブ信号（第２信号）を供給する第２手段２６とを
有し、複数のチャネル内のイオン化可能ガス媒体を第２
電極と基準電極間で選択的に放電させることにより画像
を表示するプラズマ・アドレス表示装置において、チャ
ネル２０内の基準電極及び上記行電極の少なくとも一方
に、ストローブ信号が上記第２電極に印加されるのと略
同時に刺激信号（第３信号）を供給する第３手段１００
を具え、ストローブ信号及び刺激信号の作用により、チ
ャネル内のガス媒体を所定の許容時間範囲内で放電させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、イオン化可能ガスを複
数のチャネル（溝）内に封入し、選択的にプラズマ放電
させるプラズマ・アドレス表示装置に関する。
【０００２】
【従来技術及び発明が解決しようとする課題】米国特許
第４８９６１４９号（以下、「１４９特許」という。対
応日本出願：特開平１−２１７３９６号）は、イオン化
可能ガス媒体を使用したアドレス装置を開示している。
この装置は、イオン化可能ガスを使用してデータ記憶エ
レメントをアドレス指定するシステムに使用し得る。こ
のようなシステムの応用例には、フラット表示パネル、
ビデオ・カメラ、メモリ・システム等がある。
【０００３】この１４９特許に開示された装置は、イオ
ン化可能ガス媒体を封入した複数の行チャネルを有する
電極構体を含んでいる。各行チャネルの全長に亘って行
電極及び基準電極が設けられている。行電極がカソード
として機能し、基準電極が接地されてアノードとして機
能する。特定の行電極がカソードとして電気的に駆動さ
れた時、その行電極を含むチャネル内のイオン化可能ガ
スがイオン化される。しかし、ガスの原子の中にはイオ
ン化されるものもあるが、励起状態になるだけでイオン
化状態にはならないものもある。この装置は、上述の１
４９特許の明細書に記載されたように動作する。
【０００４】この１４９特許の一実施例は、フラット・
パネル型表示システムであり、液晶材料を含む電気光学
材料を通過する電界をデータ電極に供給するデータ信号
により変化させる。液晶材料のような電気光学材料の場
合には、長時間に亘って正味の直流電界が材料に印加さ
れるのを避ける必要がある。長時間直流電界が印加され
続けると、望ましい電気光学特性が失われ、他の悪影響
が現れることになる。フラット・パネル表示装置では、
連続する画像フィールド間で画素に印加するデータ信号
の極性を交互に反転することによってこの問題を解決し
ている。
【０００５】この型のフラット・パネル表示装置の動作
中に、表示すべき画像を表示できない場合が生じること
がある。このような問題の起こる原因は、例えば、米国
特許出願第８５４１４５号（特願平５−８５６０９号に
対応）や米国特許出願第９５８６３１号（特願平５−２
７９００８号に対応）の明細書に記載されたクロストー
ク等がある。
【０００６】しかし、１４９特許に記載されたプラズマ
・アドレス型フラット・パネル表示装置においては、全
く予想外の原因により画素の駆動動作が阻害され、表示
すべき画像の表示が出来ないことがある。すなわち、詳
細に後述するように、表示画像のデータ信号及び駆動条
件等により、イオン化可能ガス媒体のプラズマ放電の開
始が通常より遅延したり、放電が不完全になる場合があ
ることが判明した。この問題は、表示される画像の陰影
やカラーが不正確になったり、解像度が不鮮明となった
り、目障りなフリッカを生じたりする原因となる。
【０００７】本発明の目的は、画素の駆動動作に係る従
来の問題点を解決し、特に、放電開始遅延を改善するこ
とにより適正な表示を行えるプラズマ・アドレス表示装
置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決する為の手段】本発明は、第１の方向に互
いに重なることなく延びた複数の第１電極１８を主面上
に設けた第１基板４８と、イオン化可能ガス媒体を封入
した複数のチャネル２０を互いに交差することなく上記
第１の方向を横切る第２の方向に沿って主面上に設け、
各チャネル内に略全長に亘る第２電極６２及び基準電極
３０を設けた第２基板５４と、上記第１及び第２基板の
間に配置され、上記第１電極と上記チャネルに挟まれた
複数の部分で表示画素を形成する電気光学材料層４４
と、上記複数の第１電極に夫々画素情報を表す第１信号
を供給する第１手段２２と、上記複数の第２電極に夫々
第２信号を供給する第２手段２６とを有し、上記複数の
チャネル内のイオン化可能ガス媒体を上記第２電極と上
記基準電極間で選択的に放電させ、上記第２電極と上記
基準電極との間を選択的に導電状態とすることにより画
像を表示するプラズマ・アドレス表示装置において、上
記チャネル内の上記基準電極及び上記第２電極の少なく
とも一方に、上記第２信号が上記第２電極に印加される
のと略同時に第３信号を供給する第３手段１００を具
え、上記第２信号及び第３信号の作用により、上記チャ
ネル内のガス媒体を所定の許容時間範囲内で放電させる
ようにしたことを特徴とする。
【０００９】
【実施例】本発明の実施例について詳細に説明する前
に、先ず、上述の１４９特許に記載された従来のプラズ
マアドレス型フラット・パネル表示装置に関して図８〜
図１５を参照して説明する。
【００１０】図８は、フラット・パネル表示装置１０の
構成を簡略に示す図である。この装置１０の表示パネル
１２は、表示面１４を有する。表示面１４は、所定の間
隔で矩形平面配列された蓄積エレメント又は表示エレメ
ント（画素）１６のパターンを含んでいる。この配列の
各表示エレメント１６は、縦の列に沿って配列された薄
くて細い列電極１８と横方向の行に配列された細長いチ
ャネル２０との交差部分となる。各チャネル２０に含ま
れる複数の表示エレメント１６は表示データの１行を表
す。
【００１１】列電極１８の幅とチャネル２０の幅は、保
護矩形の表示エレメント１６の大きさを決定する。列電
極１８は、非導電性の第１透明基板の主面上に配置さ
れ、チャネル２０は、非導電性の第２透明基板の主面上
に刻まれている。直視型又は投射型の反射表示装置の如
きシステムでは、何れか一方の基板が透明であればよい
ということが理解できよう。
【００１２】列電極１８は、データ・ドライバ２４の出
力増幅器２２から平行な出力導体２２′に印加されるデ
ータ駆動信号を受ける。チャネル２０は、データ・スト
ローブ発生器２８の出力増幅器２６の出力導体２６′か
ら供給されるパルス電圧であるデータ・ストローブ信号
を受ける。各チャネル２０には、基準電極３０が設けら
れ、各チャネル２０及びデータ・ストローブ発生器２８
に共通な基準電圧（グランド電位）が供給される。
【００１３】表示面１４の全体に画像を表示するため
に、表示装置１０は走査制御回路３２を有する。これは
データ・ドライバ２４とデータ・ストローブ発生器２８
との機能を制御し、表示パネル１２の表示エレメント１
６の全ての配列を順次アドレス指定する。表示パネル１
２には異なったタイプの電気光学材料を用いても良い。
例えば、入射光３３の偏光状態を変化させる材料を用い
る場合には、表示パネル１２は偏光フィルタ３４及び３
６の間に配置される。このフィルタ３４及び３６は、表
示パネル１２と協同してこれらを通過する光の強度を変
化させる。電気光学材料として光を散乱させる液晶セル
を用いれば、偏光フィルタ３４及び３６を必要としな
い。図示しないが、カラー・フィルタを表示パネル１２
内に配置させ、色の強度を制御可能にして多色画像を表
示しても良い。投射表示のためには、３個の個別の単色
パネルを用いることにより、色を表示しても良い。各パ
ネル毎に１つの原色を制御することになる。
【００１４】図９から図１２において、表示パネル１２
に設けられたアドレス手段は、ネマチック液晶の如き電
気光学材料層４４と、ガラス、雲母又はプラスチックの
如き薄い誘電体材料層４６とによって隔てられた略平行
な１対の電極構体４０及び４２を含んでいる。電極構体
４０はガラス製の誘電体基板４８を含み、この上に酸化
インジウム・スズの列電極１８が内側側面５０上に蒸着
により形成されている。これらは透明なストリップ・パ
ターンを形成している。隣り合う列電極１８は間隔５２
だけ離間しており、この間隔により、行上の隣接する表
示エレメント１６間の水平間隔が決まる。
【００１５】電極構体４２はガラス製の誘電体基板５４
を有し、その内側面５６には断面形状が台形の複数のチ
ャネル（溝）２０が設けられている。チャネル２０の深
さ５８は、内側面５６から底部６０まで測定したもので
ある。チャネル２０の各々には、底部６０に沿って延び
た１対の細長いニッケル電極３０及び６２並びに底部６
０から内側面５６に向かって末広がりに延びる１対の側
壁６４がある。チャネル２０の基準電極３０には共通の
基準電圧が供給される。図示するように基準電圧は接地
（グランド）電位に固定されている。チャネル２０の電
極６２は、データ・ストローブ発生器２８の出力増幅器
２６に夫々接続されている。これら電極６２を以後、
「行電極」という。アドレス手段が確実に動作するよう
に、基準電極３０と行電極６２は図１１に示すように、
表示パネル１２の対向する即不で基準電位とデータ・ス
トローブ発生器の出力端２６′に夫々接続されている。
【００１６】隣合うチャネル２０の隣合う側壁６４は上
端面５６で誘電体材料を支持する支持構体６６を構成し
ている。その隣のチャネル２０は各支持構体６６の上端
部の幅６８の分だけ離間している。この幅６８により、
列中の隣接する表示エレメント１６間の垂直離間距離が
決まる。列電極１８及びチャネル２０とが交差している
部分７０が図９及び図１０で示すように表示エレメント
１６となる。図１０は、表示エレメント１６の配列と、
これらの水平距離及び垂直距離の構成を一層明瞭に示し
た図である。
【００１７】列電極１８に印加される電圧の値に応じ
て、隣合う列電極１８を絶縁するための間隔５２が決ま
る。間隔５２は、列電極１８の幅よりも一般に遥かに小
さい。隣合うチャネル２０の隣合う側壁６４の傾きに応
じて、幅６８が決まる。幅６８は、チャネル２０の幅よ
りも一般に遥かに小さい。列電極１８の幅及びチャネル
２０の幅は、一般に同一であり、所望の画像解像度の関
数となる。これは、表示装置への応用条件によって決ま
る。間隔５２と幅６８とは、出来るだけ小さくした方が
良い。表示パネル１２の現在のモデルでは、チャネルの
深さ５８はチャネルの幅の約２分の１である。
【００１８】チャネル２０の各々は、イオン化可能ガス
が封入され、このガスとしては、ヘリウム・ガスが好適
である。誘電体材料層４６は、チャネル２０に封入され
たイオン化可能ガスと液晶材料層４４との間で、絶縁遮
断層として機能する。誘電体材料層４６がない場合は、
液晶材料がチャネルに流れ込んでしまったり、イオン化
可能ガスが液晶材料を汚染する等の問題が起こる。誘電
体材料層４６は、固体材料又は電気光学材料をカプセル
に封入した場合には、不要となろう。表示パネル１２の
動作における原則は、先ず、各表示エレメント１６は、
表示エレメントの一部分を構成する列電極１８に印加さ
れるアナログ・データ電圧のためのサンプリング・コン
デンサとして機能するととと、第２に、イオン化可能ガ
スはサンプリング・スイッチとして機能することであ
る。
【００１９】図１３は、表示装置１０の動作を説明する
ための等価回路図である。図１３において、表示パネル
１２の表示エレメント１６の各々は、キャパシタ・モデ
ル８０で表すことが出来る。これの上端部のプレート８
２は列電極１８を表している。また、これの底部のプレ
ート８６は誘電体材料層４６の自由表面８８（図９参
照）を表している。キャパシタ・モデル８０は、列電極
１８とチャネル２０の交差部分によって形成される容量
性液晶セルを表している。表示装置１０の動作説明は、
これらキャパシタ・モデル８０を用いて行う。
【００２０】基本的なアドレス方法に従うと、データ・
ドライバ２４は、最初のラインのデータを捕捉する。捕
捉されたデータは、時間と共に変化するアナログ・デー
タ信号の電圧を所定時間間隔でサンプリングした個々の
値を表している。この時間間隔内の特定の事象（イベン
ト）におけるデータ信号の強度のサンプリングは、スト
ローブ・パルスを受ける行電極６２に対応する列位置の
キャパシタ・モデル８０に印加されるアナログ電圧の強
度を表している
【００２１】データ・ドライバ２４は、その出力増幅器
２２にアナログ電圧を発生し、列電極１８に印加する。
図１３において、データ・ドライバ２４の４つの代表的
な出力増幅器２２は、基準電極３０に対して、正極性の
アナログ電圧を、接続されている列電極１８の各々に印
加する。列電極１８に正電圧を印加することにより、誘
電体材料層４６の自由表面８８（図９）に、印加電圧と
実質的に等しい電圧を発生させる。このため、キャパシ
タ・モデル８０にかかる電圧には変化はなく、図１３で
は、上端部プレート８２及び底部のプレート８６とは、
白い面で示している。
【００２２】この場合、チャネル２０の中にあるガス
は、イオン化していない状態であり、キャパシタ・モデ
ル８０のプレート８２と８６とに発生している電圧は、
チャネルの中の基準電極３０の電位に対して正である。
データ・ストローブ発生器２８がチャネル２０内の行電
極６２に負方向電圧パルスを供給すると、チャネル２０
内にあるガスはイオン状態（プラズマ）となる。ストロ
ーブ・パルスを受けているチャネルの行電極６２を図１
３では太線で示している。このような条件下では、接地
された基準電極３０とストローブされている行電極６２
はチャネル内のプラズマにとって夫々陽極及び陰極とし
て機能する。
【００２３】プラズマ内の電子は、キャパシタ・モデル
８０の底部のプレート８６に誘導された正の電荷を中和
する。ストローブされている行のキャパシタ・モデル８
０は、これに供給されるデータ電圧によって充電され
る。この状態は、図１３において、上端プレート８２を
白色無地で、底部プレート８６に斜線を付して示してい
る。キャパシタ・モデル８０に供給されたデータ電圧の
蓄積期間が過ぎると、データ・ストローブ発生器２８か
らチャネル２０の行電極に供給される負方向パルスが停
止するので、プラズマも消失する。
【００２４】行電極６２は、表示面１４の全体のアドレ
ス指定が完了し、データの画像フィールドがストアされ
るまで、同様の方法で順次ストローブされる。電圧は、
少なくとも画像フィールド期間中、ストローブされてい
る行のキャパシタ・モデル８０の夫々にストアされたま
ま維持される。この期間中は、キャパシタ・モデル８０
の上端プレート８２に印加されるデータ電圧の後続の変
化の影響を受けない。キャパシタ・モデル８０にストア
される電圧は、その後の画像フィールドの表示データ電
圧に応じて変化する。
【００２５】表示装置１０では画像フィールドがノンイ
ンタレース方式である場合は、その次の画像フィールド
において列電極１８に印加されるアナログ・データ電圧
が逆極性になる。一つの画像フィールドから次の画像フ
ィールドに移行する時、極性が正と負の間を往復するこ
とによって、長期的にみると、直流電圧成分は相殺され
て実質的にゼロとなる。これは、液晶材料を長期間にわ
たって使用するためには特に重要なことである。この液
晶材料は、印加されるアナログ・データ電圧の実効値に
応じてグレイスケール（中間調）効果を発生する。この
ため、作成された画像はアナログ・データ電圧の極性交
番変化によっては影響を受けない。表示装置１０では、
画像フィールドがインタレース方式の場合、連続する画
像フレーム間で各列電極１８に印加されるアナログ・デ
ータ電圧は、極性が反対となるので長期的にみると直流
電圧成分が実質的にゼロになる。この場合、各画像フレ
ームは、２つの画像フィールドから成り、各画像フィー
ルドは、アドレス指定可能なライン数の半分のラインで
構成される。
【００２６】上述の説明で判るように、各チャネル２０
に封入されているイオン化可能ガスは、データ・ストロ
ーブ発生器２８から印加された電圧に応じて、２つの切
り換え状態の間で切り換わる電気スイッチ９０として機
能する。図１３において、開放位置にあるスイッチ９０
は、基準電極３０に接続されており、行電極６２に印加
されるストローブ・パルスによって駆動される。ストロ
ーブ・パルスが印加されないと、チャネル２０内のガス
はイオン化していない非プラズマ状態となり、非導通状
態となる。図１３に示すスイッチ９０が閉じた状態で
は、基準電極３０に接続しており、行電極６２にストロ
ーブ・パルスが印加され、チャネル２０内のガスがイオ
ン化される。この結果、導通状態となる。図１３では、
データ・ストローブ発生器２８の３個の出力増幅器の中
央のものがキャパシタ・モデル８０の行をストローブ
し、ここに表示データ電圧を印加して表示データをスト
アする。
【００２７】スイッチとして機能するためには、ガラス
製の電極構体４０の下のチャネル２０内に入っているイ
オン化可能ガスが誘電体材料層４６から基準電極３０ま
での導電路を提供する。ストローブ・パルスを受ける行
電極６２を有するチャネル２０の中のプラズマは、この
プラズマに接する液晶材料の部分を表すキャパシタ・モ
デル８０への接地導電路を提供している。これにより、
列電極１８に印加されたアナログ・データ電圧をキャパ
シタ・モデル８０がサンプリングできるようになる。プ
ラズマが消失すると、導電路も消失する。このため、表
示エレメントにサンプリングされたデータがそのまま保
持される。後続の画像フィールドの新しいラインのデー
タを表す電圧が電気光学材料層４４に生じるまで、電圧
は電気光学材料４４にストアされたまま保持される。後
続する画像フィールドの新しいラインのデータ電圧が電
気光学材料層４４に生じるまで、ストアされた電圧が保
持される。上述のアドレス装置とその技術は、各表示エ
レメント１６に略１００％のデューティ・サイクルの信
号を与えることができる。
【００２８】図１４及び図１５は、上述の図８〜図１３
の表示装置の選択されたチャネル２０（図１〜図６参
照）に関する特性グラフである。チャネル２０の断面は
比較的偏平な半円形状であるが、これは従来のホトパタ
ーニング及びエッチング技法により図５〜図１３のチャ
ネル２０の台形の断面を形成しようとした結果として実
際に形成された形状である。
【００２９】図１〜図６に示すように、チャネル２０
は、下側電極構体４２及び誘電体基板５４に形成されて
おり、その中に基準電極３０及び行電極６２が設けられ
ている。上述の装置におけるチャネル２０、基準電極３
０、電極構体４２、誘電体基板５４、底部６０、行電極
６２等に対応する要素には、夫々同じ参照番号を付して
示している。電気光学材料４４が液晶材料の時、誘電体
層４６を電極構体４０の下側表面５０から離すことが望
ましい。チャネル２０内には、２８０ミリバールの圧力
のヘリウムが封入され、基準電極３０及び行電極６２
は、幅が７５μｍ（０．００３インチ）、厚さが２μｍ
（約０．０００１インチ）であり、両電極間の離間距離
は２００μｍ（約０．００８インチ）である。チャネル
の深さは、１５０μｍ（０．００６インチ）であり、チ
ャネルの上端部の幅は４５０μｍ（０．０１８インチ）
であり、チャネル間距離は５０８μｍ（０．０２イン
チ）であり、チャネル２０の能動部分の長さは８．８９
ｃｍ（３．５インチ）である。
【００３０】図１４は、行電極（カソード）６２と基準
電極（アノード）３０との間の電圧及び電流を、チャネ
ル２０にストローブ・パルスを供給した後の時間の関数
として表したグラフである。基準電極３０に対する行電
極６２の電位が最大値（−４００Ｖ）に達した直後、チ
ャネル２０内のイオン化可能ガス媒体がイオン化され、
行電極６２と基準電極３０との間に電流が急激に流れ、
そのピーク値は８０ｍＡにも達する。ストローブ信号の
印加から行電極６２と基準電極３０との間の電流が最大
値に達するまでの時間間隔をチャネル２０の放電開始遅
延と定義する。電流制限回路（図示せず）を設け、行電
極６２と基準電極３０との間の電流を所定レベルに制限
する。電流制限回路が有効な動作状態になった後（５μ
ｓｅｃ後）、行電極６２と基準電極３０との間の電流
は、この例では４０ｍＡまで制限される。また、行電極
６２と基準電極３０との間の電圧もこの例では−２７０
Ｖまで低減する。これら制限された電流値及び電圧値の
保持時間は、電気光学材料を通過する所望の電界を得る
のに十分な時間があり、これによって、列電極１８のデ
ータ信号の捕捉を安定化させることができる。チャネル
２０内の放電が必要ではなくなった時、行電極６２の電
位は、基準電極３０の電位に戻っていくが、図１４では
示していない。
【００３１】図１５は、上述の放電開始遅延を、基準電
極３０及び行電極６２間の印加電圧の関数として示した
グラフである。このグラフによれば、電極間に印加する
電圧が高いほど、放電開始遅延の時間が短くなってい
る。毎秒６０フィールドというビデオ信号の周波数で動
作するようにしたフラット・パネル表示装置１０では、
放電開始遅延の所望動作範囲は、０〜２μｓｅｃであ
る。図１５の例では、所望の放電開始遅延を得るために
は、行電極６２及び基準電極３０間に３７０Ｖを超える
電圧を印加しなければならない。これらの電極間電圧が
３７０Ｖ未満であったら、放電開始遅延が急激に上昇
し、ビデオ信号の動作周波数に適用することが困難にな
る。
【００３２】表示エレメント（画素）１６の自由表面８
８上の列電極１８に印加されるデータ信号によって誘導
される電荷分布は、行電極６２及び基準電極３０間のイ
オン化可能ガス媒体の電界に影響を与える。その結果、
列電極１８のデータ信号に基づく各電荷分布に対して、
行電極６２へ同じストローブ信号を印加したとしても、
放電開始遅延（図１４及び図１５）が異なる場合が生じ
る。この問題は、特に、チャネル２０の基準電極の公称
基準電位に対して行電極６２の電位の極性を交互に反転
させるようにした場合に顕著に現れる。
【００３３】図１〜図６は、本発明の実施例に係る選択
されたプラズマ放電チャネル２０の一部分の断面図であ
り、基準電極３０、行電極６２、列電極１８及び自由表
面８８上の電荷分布等を示している。図２、図４及び図
６は、チャネル２０の動作の特定時点の状態のみを示し
ている。上述のように、基準電極３０と行電極６２との
間の電圧及び電流は、チャネル２０がアドレスされてい
る期間中には、上述の図１４に関して説明したとおりに
変化する。その後、基準電極３０と行電極６２との間の
電圧及び電流は、図１、図３及び図５に示すように、最
後にゼロとなる。
【００３４】図１〜図６において、基準電極３０は、増
幅器１００に接続され、増幅器１００は、基準電極３０
の電位を公称基準電位に保持する。ただし、図６及び図
７に関して後述するように、刺激パルスを印加する場合
を除く。この公称基準電位は、列電極１８及び行電極６
２の電気信号の基準電位となる。
【００３５】この公称基準電位は、連続するフィールド
期間毎に変化させても構わないが、ここでは、公称基準
電位は、１画像フィールド期間中に一定、且つ０ボルト
と考える。一例として、列電極１８に接続された出力増
幅器２２は、基準より高い振幅範囲（例えば、０〜５０
Ｖ）と基準より低い振幅範囲（例えば、０〜−５０Ｖ）
との間のデータ信号を発生する場合よりも、単に一定の
データ信号（例えば、５０Ｖだけ）を発生する方が実現
するのに経済的である。上述のような極性反転型の駆動
システムにおいて、もっと経済的な出力増幅器２２を使
用するには、基準電極３０の電位を、列電極１８が基準
電極３０より高い電位に駆動される場合に０Ｖに設定
し、列電極１８が基準電極３０より低い電位に駆動され
る場合に＋５０Ｖに設定する。この場合、例えばある画
像フィールドで、０Ｖのデータ信号が画素をオフ状態と
し、＋５０Ｖのデータ信号が画素をオン状態とすると、
次の画像フィールドにおいては、＋５０Ｖのデータ信号
が画素をオフ状態とし、０Ｖのデータ信号が画素をオン
状態とする。説明を簡単にするため、以下の説明では、
基準電極３０の公称基準電位を各画像フィールド中０Ｖ
で一定と仮定する。
【００３６】クロストークの原因となる漂遊容量のよう
な種々の要因は、画素の層４４及び４６の両端間に蓄積
される電圧が１画像フィールド中に一定値から外れる原
因ともなり得る。これらの種々の要因は、低減又は排除
することが望ましいので、以下の説明では、その画素の
蓄積電圧がフィールド期間中には一定値であると仮定す
る。
【００３７】図１において、増幅器１００は基準電極３
０の電位を制御するので、基準電極３０が接地電位源に
直接接続されていないことに留意されたい。増幅器１０
０は、基準電極３０の電位を局部接地電位源に設定する
か、又は後述するように、刺激パルスを印加しても良
い。増幅器１００が刺激パルスを発生していない時、基
準電極３０は公称基準電位に維持される。
【００３８】液晶材料層４４の両端間電圧の長期直流電
圧をゼロにする為に、列電極１８に供給するデータ信号
の極性を基準電極３０の公称基準電位に対して連続する
フィールド間で交互に反転する。データ信号が上述の形
式に従って各画素をオフ状態又はオン状態にする（その
後各画素を夫々オン状態又はオフ状態とする。）。オン
状態及びオフ状態が交互に現れ、液晶材料を通過する電
界が交互にオン及びオフすることが望ましい。画素のオ
フ状態は、例えば、最も高輝度の画素に対応し、オン状
態は最も低輝度の画素又は中間調画素に対応する。
【００３９】増幅器１００が供給する電気信号は、画素
１６に対してオフ状態及び少なくとも１つのオン状態を
与える。これらの電気信号は、上述のシステムに従っ
て、画素を部分的に形成するチャネル２０のガス媒体の
イオン化（放電）以前に電極に供給されることが望まし
い。
【００４０】図１は、画像フィールドＮのチャネル２０
において、公称基準電位と同じ電位のデータ信号（即
ち、オフ信号）を捕捉した後の状態を示している。誘電
体層４６のチャネル側表面８８には電荷が帯電していな
い。列電極１８と基準電極３０との間に電位差が存在し
ないからであり、更に、その画像フィールドＮの終了以
前に行電極６２の電位が公称基準電位に戻るからであ
る。データ捕捉後チャネル２０の電界がなくなるのは、
チャネル２０内のガス媒体のイオン化及びガス媒体中の
イオンと電子とによりチャネル２０内に面した表面間で
の電荷の再分布の結果によるものである。これらイオン
及び電子は、放電の終了後に残るものや、放電の終了後
に中性の準安定粒子（原子又は分子）により生成される
ものがある。この準安定粒子としては、原子が好適であ
り、より好適なのは希ガス原子であり、更に好適なのは
ヘリウム原子である。準安定粒子の電子は、励起状態に
あって、電磁輻射によって低いエネルギー状態に遷移で
きないものである（例えば、ヘリウムの準安定状態は、
１９．６電子ボルトである。）。この結果、準安定粒子
は物理系において比較的長い崩壊時間を有する。従っ
て、準安定粒子はポテン・エネルギーの集合体であり、
衝突等によりイオン及び電子を放出する。
【００４１】図２は、画像フィールドＮに続く画像フィ
ールドＮ＋１におけるチャネル２０の様子を示す断面図
である。この図２は、第２信号（ストローブ信号）が行
電極６２に供給された後で放電開始前の状態を示してい
る。増幅器２２は列電極１８にオフ信号を供給してい
る。ストローブ信号により行電極６２の電位は基準電極
の公称基準電位より低い電位に駆動される。増幅器１０
０は基準電極３０の電位を公称基準電位に維持してい
る。チャネル２０内のイオン化可能ガス媒体は、基準電
極３０と行電極６２間で完全な無歪の電位差（例えば−
４００Ｖ）を受ける。この結果、図１５に示すように、
放電開始遅延が生じる。これら連続する画像フィールド
Ｎ及びＮ＋１において、画素１６が受けるデータ信号は
オフ信号なので、行電極６２に印加される第２信号（ス
トローブ信号）の振幅が基準電位に対して適切であれ
ば、必要な時間内に放電開始するのに何等困難は生じな
い。
【００４２】図３は、画像フィールドＮにおいて、公称
基準電位より低電位のオン信号のデータ信号（例えば−
５０Ｖ）を捕捉した後のチャネル２０の状態を示してい
る。放電が終了する時に行電極６２の電位は公称基準電
位に戻り、ガス媒体の放電状態からイオン及び準安定粒
子が崩壊するまで、列（データ）電極１８の電位は一定
値に維持される。基準電極３０は公称基準電位に維持さ
れている。表面８８上には、画像フィールドＮのチャネ
ル２０内の放電及びガス媒体のイオン及び電子によるチ
ャネル内表面間の電荷の再分布の結果として正電荷１０
２が帯電する。この電荷の再分布による実質的な効果
は、チャネル２０の内部から電界がなくなることであ
る。
【００４３】図４は、画像フィールドＮに続く画像フィ
ールドＮ＋１におけるチャネル２０であって、行電極６
２に第２信号（ストローブ信号）が印加された後でプラ
ズマ放電開始前の状態を示している。増幅器２２は列電
極１８に公称基準電位より高いオン信号（例えば＋５０
Ｖ）を印加し、行電極６２には公称基準電位より低いス
トローブ信号（例えば−４００Ｖ）が印加されている。
増幅器１００は、基準電極３０を公称基準電位に維持し
ている。この結果、誘電体層４６のチャネル側表面８８
の電位が公称基準電位より高くなっているので、チャネ
ル３０内のガス媒体を横切る電界に関しては、表面８８
から行電極６２へ直接通過する電界の方が基準電極３０
から行電極６２へ向かう電界より強くなっている。この
ように、正電荷１０２は、チャネル２０内のガス媒体中
の電界に影響を与えるので、図２の状態よりも図４の状
態の方が容易にガス媒体を放電させることが出来る。基
準電極３０と行電極６２との間の電位差を超える電位差
がガス媒体に印加されるので、図４の状態の方が図２の
状態よりも放電開始遅延が短くなる。よって、フィール
ドＮで低電位のオン信号（データ信号）が印加された直
後にフィールドＮ＋１で高電位のオン信号（データ信
号）が印加された時の方が連続フィールド間でオフ信号
が連続して印加された時よりもガス媒体の放電が容易と
なることが判る。
【００４４】図５及び図６で説明するように、上述のよ
うな望ましい結果は常に得られるわけではない。図５
は、画像フィールドＮで高電位（例えば＋５０Ｖ）のオ
ン信号（データ信号）を捕捉した時のチャネル２０の状
態を示している。放電が終了すると、行電極６２の電位
が公称基準電位に戻り、列電極１８の電位は、放電の際
のイオン及び準安定粒子が崩壊するまで一定値に維持さ
れる。基準電極３０は、公称基準電位に維持されてい
る。チャネル側表面８８上に負の電荷１０４が帯電する
のは、フィールドＮのチャネル２０内の放電、列電極１
８でのオン信号の印加及びそれに伴う電荷のチャネル内
での再分布の結果によるものである。
【００４５】図６は、上述の画像フィールドＮの直後の
画像フィールドＮ＋１において、行電極６２にストロー
ブ信号が印加された後で且つ放電の開始前のチャネル２
０の状態を示す断面図である。増幅器２２は、公称基準
電位より低い電位のオン信号（例えば−５０Ｖ）を供給
し、列電極６２には低電位のストローブ信号（例えば−
４００Ｖ）が供給される。この時、もしも増幅器１００
が基準電極３０の電位を公称基準電位（例えば、０Ｖ）
に維持していたとすると（図６では図示していない）、
チャネル２０内の電界によりチャネル内のガス媒体の速
やかな放電が妨害されることになる。すなわち、負の電
荷１０４及び列電極の低電位のオン信号により、チャネ
ル２０内に底部６０に向かってチャネル内の電気力線が
抑圧され、チャネル２０内のガス媒体の放電開始が妨げ
られたり、遅延されたりする。よって、負の電荷１０４
の存在により、図６の基準電極３０が公称基準電位に維
持されていると仮定した場合は、図２の場合より放電の
条件が厳しくなり、図４の場合より遥かに厳しくなる。
この場合には、放電開始遅延の時間が図２の場合よりも
ずっと長くなってしまう。
【００４６】従って、本発明では、増幅器１００の出力
として第３信号すなわち刺激パルスを行電極２へ第２信
号（ストローブ信号）を印加するのと同時に発生するこ
とにより、上述の問題を解決している。この刺激パルス
は、ストローブ信号と協同してチャネル２０内のガス媒
体の放電を促進し、所定の放電開始遅延の許容範囲以内
の放電を行わせるものである。放電開始遅延の許容範囲
は、例えば、図１５においては２μｓｅｃ以内である。
この刺激パルスは、行電極６２と基準電極３０との間の
電位差を増加させることにより、上述の効果を達成す
る。この刺激パルスは、図６に示すように、基準電極３
０に＋１００Ｖ振幅のパルスとして印加しても良いし、
図示していないが、行電極６２に−１００Ｖ振幅のパル
スとして印加しても良い。あるいは、複数の信号として
基準電極３０と行電極６２との両方に夫々正パルス（例
えば＋５０Ｖ振幅）及び負パルス（例えば−５０Ｖ振
幅）を印加するようにしても良い。ただし、この刺激パ
ルスは、列電極１８に印加されるデータ信号や行電極６
２に供給されるストローブ信号に対する液晶材料層４４
の応答を大きく変化させたり、悪影響を与えないように
することが望ましい。
【００４７】この刺激パルスの特性は、チャネル２０の
深さ、基準電極３０と行電極６２との相対的配置等に依
存する。また、これらチャネル２０の深さ及び基準電極
３０と行電極６２との配置関係は、行電極６２にストロ
ーブ信号を印加した時のチャネル２０内の電界に影響を
与える。刺激パルスの特性は、電気光学材料層４４に使
用される材料にも依存し、更に、チャネル２０内に露出
している材料の種々の特性、例えば基準電極３０及び行
電極６２の表面の放射率等にも依存する。この刺激パル
スは、全てのクロストークからの総合的影響を許容範囲
内に抑制するような特性にするのが望ましい。また、ク
ロストークの影響を少なくとも軽減できるように刺激パ
ルスの特性を設定するのが望ましい。
【００４８】放電が最も困難になる条件は、図５及び図
６に示したように、画像フィールドＮでの高電位のオン
信号（データ信号）及び画像フィールドＮ＋１での低電
位のオン信号（データ信号）が最大振幅（例えば、最大
データ信号振幅である５０Ｖ）となることである。この
ような最悪条件と図２のような中立的条件との間の中間
的な条件の範囲が存在する。このような中間的な条件の
場合としては、(１)画像フィールドＮで高電位のオン信
号が印加され、画像フィールドＮ＋１でオフ信号が印加
された場合、(２)画像フィールドＮでオフ信号が印加さ
れ、画像フィールドＮ＋１で低電位のオン信号が印加さ
れた場合、(３)図６の場合や上述の(１)及び(２)の場合
の種々の組み合わせの場合で中間調のオン信号が印加さ
れた場合等がある。このような種々の場合における放電
開始の困難性の条件の程度も刺激パルスの選択をするた
めの上述の要件に依存している。放電開始遅延の問題が
これらの中間的な条件の場合に発生したときでも、図６
の最悪条件における適当な特性の刺激信号を印加するこ
とにより、その問題を解決できる。
【００４９】増幅器１００の出力する刺激パルスは、種
々の異なる周波数で発生しても良いし、そのような刺激
パルスを発生するのに必要な種々の回路構成で増幅器１
００を実現しても良い。増幅器１００からチャネルの基
準電極へ刺激パルスを供給する場合としては、(１)その
チャネルの少なくとも１画素において、低電位のオン信
号（データ信号）を受け、その直後の画像フィールドで
高電位のオン信号を受けたチャネルに供給する場合、
(２)そのチャネルの少なくとも１画素において、低電位
のオン信号（データ信号）を受けたチャネルに供給する
場合、(３)そのチャネルの少なくとも１画素において、
直前の画像フィールドで高電位のオン信号（データ信
号）を受けたチャネルに供給する場合、(４)データ信号
の何れかとして低電位のオン信号を受けた全てのチャネ
ルに供給する場合、(５)チャネルの少なくとも１画素に
おいて、直前の画像フィールドで高電位のオン信号がデ
ータ信号として受けた全てのチャネルに供給する場合、
(６)直前の画像フィールドで低電位のオン信号をデータ
信号として受けなかった全てのチャネルに供給する場合
がある。結局、このような刺激パルスを印加する種々の
場合を考えると、増幅器１００は、殆ど全ての画像フィ
ールドにおいて殆ど全てのチャネルに刺激パルスを印加
することになる。
【００５０】当業者は、刺激パルスの好適な周波数、放
電開始遅延の許容範囲、刺激パルスの選択に影響する上
述のファクタ、及び行電極６２に供給されるストローブ
信号（第２信号）の状態等を考慮することにより容易に
上述の種々の場合の適切な刺激パルスを選択することが
出来る。
【００５１】全ての画像フィールドにおいて、全てのチ
ャネルに刺激パルスを供給するようにしても良いが、複
数のチャネル（例えば、４８０チャネルの中の４０チャ
ネル）毎に１つの増幅器１００を接続し、それらのチャ
ネルの何れかのチャネルで必要な時に刺激パルスを供給
するようにしても良い。このように構成することによ
り、必要な増幅器１００の数を大幅に低減することがで
きる。この場合の欠点は、放電させないチャネル、すな
わち基準電極３０と行電極６２との間に放電させるため
のストローブ信号を供給していないチャネルにまで刺激
パルスを印加してしまうことである。
【００５２】図７は、基準電極３０と行電極６２との間
の電位差をチャネル２０へのストローブ信号印加後の時
間の関数として表したグラフである。図７の破線１０５
は、チャネル２０内のガス媒体がストローブ信号の印加
に応じて適切に放電しない時のストローブ信号の電圧波
形の一例を示している。このような放電の失敗は、図５
及び図６の例で刺激パルスを印加しない時に起こり得
る。実線１０６は、基準電極（アノード）３０に印加す
る刺激パルスの波形の一例を示している。この刺激パル
スは、公称基準電位に対して＋１００Ｖの電位にあり、
約２μｓｅｃの持続時間を有する。この刺激パルス１０
６とストローブ信号とが協同してチャネル２０内のガス
媒体を放電させる。実線１０８は、この結果得られた基
準電極３０と行電極６２との間の電位差を表す波形であ
る。
【００５３】データ捕捉時間は、列電極１８に印加され
たデータ信号が電気光学層４４及び誘電体層４６の両端
間で完全に捕捉されるために必要な時間である。図７で
は、約５μｓｅｃで示しているが、正確なデータ捕捉の
ために十分なイオン、電子及び準安定粒子を発生させる
のに必要な実際の放電持続時間はもっと短くても良く、
通常１μｓｅｃより短くても良い。図７のデータ捕捉時
間は、放電開始後電流制限回路が基準電極３０と行電極
６２との間の電位差及び電流を安定化させるのに必要な
時間をも含んでいる。このようなデータ捕捉時間は、デ
ータの正確な捕捉のためのイオン、電子及び準安定粒子
を十分に発生させるのに必ずしも必要とは限らない。
【００５４】以上本発明の好適実施例について説明した
が、本発明はここに説明した実施例のみに限定されるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱することなく必要に応
じて種々の変形及び変更を実施し得ることは当業者には
明らかである。
【００５５】
【発明の効果】本発明によれば、プラズマ・アドレス表
示装置において、チャネル内のイオン化可能ガス媒体を
放電させるためのストローブ信号（第２信号）を行電極
（第２電極）に印加するのと略同時に行電極及び基準電
極の少なくとも一方に刺激パルス（第３信号）を印加す
ることにより、ガス媒体の放電開始遅延を許容範囲内と
することができるので、放電開始の遅延又は放電の不完
全さに起因する表示の劣化を排除できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の第１状態を示す断面図であ
る。
【図２】本発明の実施例の第２を示す断面図である。
【図３】本発明の実施例の第３状態を示す断面図であ
る。
【図４】本発明の実施例の第４状態を示す断面図であ
る。
【図５】本発明の実施例の第５状態を示す断面図であ
る。
【図６】本発明の実施例の第６状態を示す断面図であ
る。
【図７】本発明の実施例において電極間電位差の時間的
変化の様子を示すグラフである。
【図８】従来のプラズマ・アドレス表示装置の構成を示
すブロック図である。
【図９】図８の装置の一部分の分解斜視図である。
【図１０】図８の装置の一部分の分解平面図である。
【図１１】図８の装置の一部分の断面図である。
【図１２】図８の装置の一部分の断面図である。
【図１３】図８の装置の動作を等価的に説明するための
等価構成図である。
【図１４】図８の装置の動作を説明するためのグラフで
ある。
【図１５】図８の装置の動作を説明するためのグラフで
ある。
【符号の説明】
１８： 第１電極（列電極） ２２： 第１手段 ２６： 第２手段 ３０： 基準電極 ４４： 電気光学材料層 ４６： 誘電体層 ４８： 第１基板 ５４： 第２基板 ６２： 第２電極（行電極） １００： 第３手段
フロントページの続き (72)発明者 ケビン・ジェー・イルシシン アメリカ合衆国オレゴン州97007 ビーバ ートン サウス・ウェスト ハーギス・ロ ード 16728

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１の方向に互いに重なることなく延び
    た複数の第１電極を主面上に設けた第１基板と、 イオン化可能ガス媒体を封入した複数のチャネルを互い
    に交差することなく上記第１の方向を横切る第２の方向
    に沿って主面上に設け、各チャネル内に略全長に亘る第
    ２電極及び基準電極を設けた第２基板と、 上記第１及び第２基板の間に配置され、上記第１電極と
    上記チャネルに挟まれた複数の部分で表示画素を形成す
    る電気光学材料層と、 上記複数の第１電極に夫々画素情報を表す第１信号を供
    給する第１手段と、 上記複数の第２電極に夫々第２信号を供給する第２手段
    とを有し、上記複数のチャネル内のイオン化可能ガス媒
    体を上記第２電極と上記基準電極間で選択的に放電さ
    せ、上記第２電極と上記基準電極との間を選択的に導電
    状態とすることにより画像を表示するプラズマ・アドレ
    ス表示装置において、 上記チャネル内の上記基準電極及び上記第２電極の少な
    くとも一方に、上記第２信号が上記第２電極に印加され
    るのと略同時に第３信号を供給する第３手段を具え、上
    記第２信号及び第３信号の作用により、上記チャネル内
    のガス媒体を所定の許容時間範囲内で放電させるように
    したことを特徴とするプラズマ・アドレス表示装置。
  2. 【請求項２】 上記第３手段は、上記第３信号として、
    上記基準電極に上記第２信号と逆極性のパルスを印加す
    ることを特徴とする請求項１記載のプラズマ・アドレス
    表示装置。
  3. 【請求項３】 上記第３手段は、上記第３信号として、
    上記基準電極及び上記第２電極に夫々逆極性の１対のパ
    ルスを印加することを特徴とする請求項１記載のプラズ
    マ・アドレス表示装置。
  4. 【請求項４】 上記第３手段は、上記第３信号として、
    上記第２電極に上記第２信号と同極性のパルスを印加す
    ることを特徴とする請求項１記載のプラズマ・アドレス
    表示装置。
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