JPH11194328A

JPH11194328A - プラズマ・アドレス液晶パネル動作方法

Info

Publication number: JPH11194328A
Application number: JP29855198A
Authority: JP
Inventors: Kevin J Ilcisin; ケビン・ジェー・イルシシン; S Buzack Thomas; トーマス・エス・ブザック
Original assignee: Tektronix Inc
Current assignee: Tektronix Inc
Priority date: 1997-10-24
Filing date: 1998-10-20
Publication date: 1999-07-21

Abstract

(57)【要約】【課題】ＰＡＬＣ表示パネルのチャンネルの長さ方向
に沿って、単一の連続したプラズマを発生する。【解決手段】第１所定期間Ｔ_fにわたって、チャンネ
ル内の陰極及び陽極の間に放電開始電圧Ｖ_fを供給し
て、チャンネル内にプラズマを発生させる。これら２個
の電極間の電圧を維持電圧Ｖ_sにまで低下させて、これ
ら２個の電極間の電圧を第２所定期間Ｔ_sにわたって維
持電圧Ｖ_sに保持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、放電（firing）の
均一性を改善したプラズマ・アドレス液晶（ＰＡＬＣ）
パネルの動作方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】アメリカ合衆国特許第５０７７５５３号
（日本特許第２６０１７１３号に対応）は、データ蓄積
要素をアドレス指定する装置を記載している。このアメ
リカ合衆国特許第５０７７５５３号に開示された装置を
実際に実施したＰＡＬＣ表示パネル（ＰＡＬＣパネル）
の断面を図３に示す。なお、図を明瞭にするため、断面
を示す斜線は省略している。

【０００３】図３に示すＰＡＬＣパネルは、下側から順
番に、偏光子２と、チャンネル部材４と、カバー・シー
ト（マイクロシートとして一般的に知られている）６
と、電気光学材料層１０と、平行で透明なデータ駆動電
極の配列（図３の場合、１２で示す１個のみのデータ駆
動電極が見える）と、データ駆動電極を支持する上側基
板１４と、上側偏光子１６とを具えている。カラー表示
パネルの場合、パネル要素２８は、電気光学材料層１０
及び上側基板１４の間にカラー・フィルタ（図示せず）
を含んでいる。パネル要素２８は、視野角度を改善する
ための層や、その他の目的の層を含んでもよい。チャン
ネル部材４は、典型的には、ガラスで作られており、そ
の上側主面に多数の平行なチャンネル２０が形成されて
いる。複数のチャンネル２０は、リブ２２で分離されて
おり、ヘリウムなどのイオン化可能なガスが充填されて
いる。陽極２４及び陰極２６がチャンネル２０の各々に
設けられている。チャンネル２０は、データ駆動電極１
２と直交しており、（パネルから垂直に見た場合）デー
タ駆動電極１２がチャンネル２０と交差する領域が、個
別のパネル要素２８を形成する。各パネル要素２８は、
電気光学材料層１０と、上側偏光子１６と、下側偏光子
２とを含んでいるとみなせる。パネル要素２８の境界と
なる表示パネルの上側面の領域は、表示パネルの単一ピ
クセル３０を構成する。なお、参照番号３２は、観察者
の視点を示す。また、カバー・シート６は、チャンネル
部材４の周辺部、即ち、境界にて、接着剤であるビーズ
４３によりチャンネル部材４に密閉（シール）される。

【０００４】１個のチャンネル２０内の陽極２４が基準
電位に接続され、適切なより負電圧がこのチャンネル内
の陰極２６に供給されると、そのチャンネル内のガスが
プラズマを形成し、このプラズマがカバー・シート６の
下側面に対して基準電位への導電路を形成する。データ
駆動電極１２が接地電位ならば、データ駆動電極１２が
チャンネル２０と交差する電気光学材料層１０のボリュ
ーム要素（ある量から成る要素）には実質的な電界がな
く、パネル要素２８はオフとみなせる。これとは反対
に、データ駆動電極１２が基準電位と実質的に異なる電
位ならば、電気光学材料層１０のボリューム要素内に実
質的な電界が生じ、パネル要素２８はオンとみなせる。

【０００５】以下の説明においては、本発明の要旨を制
限するものではないが、下側偏光子２は、線形偏光子で
あり、その偏光面は、基準面に対して０度の如く任意に
でき、上側偏光子１６は、９０度の偏光面を有する線形
偏光子であると仮定する。また、電気光学材料層１０の
材料は、ツイスト・ネマティク液晶材料であると仮定す
る。この場合、そこを通過する線形に偏光された光の偏
光面が、液晶材料の電界の関数である角度だけ回転す
る。パネル要素がオフのとき、回転角は９０度であり、
パネル要素がオンのとき、回転角はゼロである。

【０００６】偏光されない白色光を放射する幅広な光源
３４により、このパネルを下側から照明する。パネルを
均一に照明するために、散乱面を有する背面ガラス・デ
ィフーザー（すりガラス）１８を光源３４及びパネルの
間に配置してもよい。光源３４から所定のパネル要素２
８に入射する光は、下側偏光子２によりゼロ度に線形偏
光され、チャンネル部材４、チャンネル２０、カバー・
シート６、液晶材料のボリューム要素を順次通過して、
上側偏光子１６及び観察者３２に向かう。パネル要素が
オフならば、液晶材料のボリューム要素を通過する線形
に偏光された光の偏光面は９０度回転するので、上側偏
光子１６への入射光の偏光面は９０度である。この光
は、上側偏光子１６を通過し、ピクセルを照明する。一
方、パネル要素がオンならば、線形に偏光された光の偏
光面は、液晶材料のボリューム要素を通過しても変化し
ない。上側偏光子１６の入射光の偏光面はゼロ度なの
で、この光は、上側偏光子１６により阻止され、ピクセ
ルは暗い。液晶材料内の電界が、パネル要素２８のオフ
及びオンに関連した値の中間ならば、この光は、上側偏
光子１６を通過するが、その輝度は電界により決まり、
グレー・スケール（中間調）を表示できる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述のアメリカ合衆国
特許第５０７７５５３号に記載されたＰＡＬＣ表示パネ
ルをＮＴＳＣビデオ信号表示用のラスタ走査表示パネル
として用いると、この表示パネルの向きは、チャンネル
が水平方向に延び、データ駆動電極が垂直方向に延び
る。ビデオ信号のフレームの第１アクティブ・ラインを
サンプリングする。負方向のストローブ・パルスを第１
チャンネル内の陰極に供給して、この第１チャンネル内
にプラズマを発生させる。また、各サンプル値により決
まる電圧レベルによりデータ駆動電極を駆動する。第１
チャンネルに沿った各パネル要素（ピクセル）におい
て、このパネル要素の状態を確立する電界が、データ駆
動電極及びカバー・シートの下側表面の間に生じる。次
に、このストローブ・パルスを除去し、プラズマを消す
が、電界を維持して、ビデオ信号の次のフレームにて第
１チャンネルが再びアドレス指定されるまで、このパネ
ル要素の状態を維持する。フレームの残りのアクティブ
・ラインと表示パネルの残りのチャンネルに対して、こ
の動作シーケンスを順番に繰り返す。

【０００８】図４は、安定状態においてプラズマに流れ
る電流の関数として、プラズマ放電用の電極間の電圧が
変動する様子を示すグラフである。この図において、イ
オン化可能なガス内の２個の電極間の安定状態において
プラズマが存在する場合、これら電極間の電圧は、プラ
ズマに供給される電流に応じて、既知の様式で変動す
る。特定の関心のある３つの電流範囲は、通常グロー範
囲（モード）、異常グロー範囲（モード）、及びアーク
範囲（モード）である。所定設計の２個のＰＡＬＣパネ
ルは、類似の電圧／電流曲線となるが、一般的には、こ
れら２つの曲線は、電流軸及び電圧軸に沿って互いにわ
ずかにオフセットするであろう。ＰＡＬＣパネルはその
通常グロー範囲で動作することが望ましい。その理由
は、電力消費が最小になるためである。ＰＡＬＣパネル
が異常グロー範囲又はアーク範囲で動作すると、ＰＡＬ
Ｃパネルの有効寿命が短くなるであろう。

【０００９】チャンネル内にプラズマを確立するため
に、２個の電極間に充分な電圧を供給して、ガス分子を
分離することが必要である。充分な量の分子をイオン化
してプラズマを形成すると、このプラズマを安定状態に
維持するのに、典型的には、低い電圧で充分である。ガ
ス分子が最初に分離し始めた後の非常に短い期間にわた
って電流が増加する。電極ドライバは、充分な電流を供
給して、チャンネル内に電子なだれ（avalanche）状態
を確立しなければならない。しかし、この電流は、アー
ク範囲での動作となるような範囲にまで増加してはなら
ない。

【００１０】複数の電極が公称的には（名目上）均一な
構造で、チャンネルに沿って均一の間隔であっても、ガ
ス分子が分離を開始する電圧は、チャンネルに沿った位
置に応じて変化するかもしれない。したがって、電圧を
最初に電極間に供給すると、所定場所以外の場所での分
離電圧に達する前に、その所定場所で分離電圧に達し、
チャンネルに沿って均一ではなく、個別の複数部分でプ
ラズマが生じるかもしれない。ＰＡＬＣパネルの適切な
動作にとって、電極の設計及び製作に基づいた所望の分
布に一致するようなチャンネルに沿った分布に従ってプ
ラズマを形成することが重要である。例えば、電極が公
称的に均一な構造で、チャンネルに沿って均一な間隔の
場合、プラズマがチャンネルの長さ方向にわたって連続
することは、通常は望ましいが、プラズマが個別の複数
部分で生じることは、望ましくない。チャンネルの長さ
方向に沿ってプラズマが連続することが望ましいとき
に、プラズマが個別の複数部分に生じた場合、個別の複
数部分間の複数領域にてプラズマを発生させようと試み
ている際に、プラズマが生じた後に、電極間電圧を上昇
させることは適切でない。これは、プラズマが既に生じ
た複数部分にて、局部的なアークが生じるためである。

【００１１】異常グロー範囲に関連したレベルの放電(f
iring)電圧を供給すると共に、プラズマが生じた後に、
このプラズマに供給する電流を制限する電流制限回路を
用いることによって、典型的には、電極間の電圧を正常
グロー範囲に制御することによってアーク範囲の動作を
防ぐ必要条件は、チャンネルに沿って均一なプラズマを
発生させ、電力消費を最小にする必要条件とバランスを
とることができる。電流制限回路は、プラズマに供給さ
れた電流を検出して、充分な電流を流して電子なだれ現
象が生じるようにするが、電流が所定値に達したとき
に、電極間の電圧を低下させて、その結果、電流も低下
させる。電流制限回路が電極間電圧を低下させる電流値
は、アーク範囲における動作を防止するのに充分なだけ
低くなければならない。

【００１２】電流制限回路の応答時間は有限である。こ
の応答時間が長すぎると、電流制限回路は、電圧が低下
する前に、電流が適切値を越えて増加してしまうので、
プラズマに供給される電流が制限される。この行き過ぎ
（オーバーシュート）は、異常グロー範囲での動作が必
要なよりも長くするし、また、アークが形成されるいく
つかの場合では、パネルの有効寿命を短くするかもしれ
ない。この電流の行き過ぎは、応答時間が充分に早い電
流制限回路を用いることにより避けることができる。し
かし、いくつかの場合において、高速応答時間では、プ
ラズマが、チャンネルの長さ方向にわたって単一の連続
したプラズマとして形成できないことが判った。

【００１３】したがって、本発明は、チャンネル内の陽
極及び陰極の間に供給する電圧を改良して、チャンネル
の長さ方向に沿って単一の連続したプラズマを発生し、
オーバーシュート及びアークを最小にして、有効寿命を
延したプラズマ・アドレス液晶パネル動作方法を提供す
ることである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の観点によ
れば、本発明のプラズマ・アドレス液晶（ＰＡＬＣ）パ
ネルの動作方法は、第１所定期間Ｔ_fにわたって、チャ
ンネル（２０）内の２個の電極（２４、２６）間に放電
（firing）開始電圧Ｖ_fを供給して、チャンネル内にプ
ラズマを発生させ；２個の電極間の電圧を維持電圧Ｖ_s
にまで低下させて、２個の電極間の電圧を第２所定期間
Ｔ_sにわたって維持電圧に保持することを特徴としてい
る。なお、電圧Ｖ_f及びＶ_sは、陽極の電圧及び陰極の電
圧の差であり、符号が正である。

【００１５】本発明の第２の観点によれば、本発明は、
複数のチャンネル（２０）と、このチャンネルの各々に
設けられた２個の電極（２４、２６）とを有するＰＡＬ
Ｃパネルにおいて、早くとも時点ｔ_onにて選択されたチ
ャンネル内にプラズマを発生させ、早くとも時点ｔ_off
までチャンネル内のプラズマを維持する方法であって；
時点ｔ_onで開始し且つｔ_off−ｔ_onよりも短い第１所定
期間Ｔ_fにわたって、選択されたチャンネル内の２個の
電極間に放電開始電圧Ｖ_fを供給して、チャンネル内に
プラズマを発生させ；時点ｔ_on＋Ｔ_fで開始し且つｔ_off
−ｔ_on−Ｔ_fに等しい第２所定期間Ｔ_sにわたって、２個
の電極間に維持電圧Ｖ_sを供給することを特徴としてい
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明をより一層理解しやすくす
ると共に、本発明をどのように実施するかを示すため
に、添付図を参照して本発明の好適実施例を説明する。

【００１７】ＰＡＬＣ表示パネルの各チャンネル内の陰
極２６の電圧は、例えばゼロ・ボルトである陽極２４の
電圧に対して、図１に示す波形のように可変する。各チ
ャンネルのアクティブ期間の最初ｔ_onにおいて、陽極に
対する陰極の電圧を放電（firing）開始電圧の−Ｖ_fに
まで負に駆動すると共に、期間Ｔ_fにわたって陰極をそ
のレベルに維持することにより、陰極及び陽極の間の電
圧差が、急速に増加する。この電圧振幅Ｖ_fは、異常グ
ロー・モードにおける動作に関連した範囲内であり、こ
の電圧がチャンネルに供給される電流を増加させる。電
圧Ｖ_fの値は、チャンネル内に電子なだれ状態を起こす
のに充分でなければならないが、オーバーシュート及び
アークを最小にするのに充分なだけ小さくなければなら
ない。また、この電圧Ｖ_fの値は、典型的には、２００
ボルト及び６００ボルトの間の範囲である。期間Ｔ
_fは、チャンネル内にプラズマを発生させるのに充分な
だけ長いが、しかし、電極ドライバが充分な電流を供給
して、プラズマがアークを開始させるほどには長くな
い。この期間Ｔ_fの長さは、典型的には、５０ｎｓ（ナ
ノ秒）と１０〜２０μｓ（マイクロ秒）との間である。

【００１８】期間Ｔ_fの終わりにおいて、電極間電圧差
（陽極２４及び陰極２６の間電圧の差）は、値Ｖ_sにま
で低下する。これは、陰極を電圧−Ｖ_sにして、プラズ
マを維持するには充分である。この維持電圧Ｖ_sは、通
常グロー・モードでの動作に関連した範囲内である。電
圧Ｖ_sの典型的な値は、１００ボルト及び５５０ボルト
の間の範囲であり、この電圧Ｖ_sは、常に電圧Ｖ_f以下で
ある。電極間電圧を期間Ｔ_s中、電圧Ｖ_sに維持する。期
間Ｔ_sは、典型的には、５０ｎｓと３０〜４０μｓとの
間である。期間Ｔ_sの終わりｔ_offにて、陰極電圧を陽極
電圧にして、電極間電圧差をゼロまで低下させる。プラ
ズマは、約１〜２μｓ内に消失し、その後メタステーブ
ル（準安定）状態が消失する。このメタステーブル状態
が消失する時間は、ガスの構成により決まる。電圧Ｖ_s
及びＶ_fの特定値は、プラズマ・チャンネル内のガス、
電極間の間隔及び電極の構成を含むいくつかの変数に応
じて決まる。特に、電圧Ｖ_f及びＶ_sの値は、所定設計の
ＰＡＬＣパネルに対して経験的に求めたものであり、同
じ設計の他のパネルに対しても一般的には適合する。

【００１９】当然、期間Ｔ_f及びＴ_sの値は、特定のアプ
リケーションに応じて決まる。ＮＴＳＣ表示の場合、期
間Ｔ_fは、典型的には、１〜３μｓであり、期間Ｔ_sは、
典型的には、４〜２０μｓである。ＮＴＳＣ表示に用い
たＰＡＬＣ表示パネルの場合、放電パルス間の間隔は、
約３２μｓである。放電パルス間の間隔が約１６μｓで
るＨＤＴＶ（高分解能テレビジョン）表示の場合、期間
Ｔ_fは、典型的には、１〜３μｓであり、期間Ｔ_sは、典
型的には、少なくとも４μｓである。

【００２０】図２は、ｎ個のチャンネルを有するＰＡＬ
Ｃ表示パネルにおいて図１に示す電圧変化を発生する回
路構成を示す。ここでは、各チャンネル内の陽極２４₁
・・・２４_nが、基準電圧Ｖ_ref（例えば、接地電位のゼ
ロ・ボルト）を発生する電圧源に接続されている。ま
た、陰極２６₁・・・２６_nは、トランジスタ（電界効果
トランジスタ）４０₁・・・４０_nの各々のドレインに接
続されている。（なお、電極２４及び２６は、図２にお
いて、直列接続された複数のコンデンサのように一見、
見えるが、上述の説明の通り、陽極２４及び陰極２６が
複数対あることを示している点に留意されたい。）トラ
ンジスタ４０のソースはノード４４に接続されている。
ライン・パルス発生器４６は、表示パネルを駆動するの
に用いるビデオ信号のフレーム期間に等しい周期の繰り
返し信号Ｓ_gを発生する。この信号Ｓ_gの各周期は、ビデ
オ信号のライン期間にほぼ等しい期間のパルスで構成さ
れている。

【００２１】ライン・パルス発生器４６が発生した信号
Ｓ_gは、複数のタップを有する遅延素子４８に供給す
る。この遅延素子４８は、トランジスタ４０₁・・・４
０_nのゲートに接続されたｎ個の出力端を有するシフト
・レジスタで実現してもよい。遅延装置４８のｉ番目
（ｉ＝１・・・ｎ）の出力端において、遅延素子４８
は、信号Ｓ_gi’を発生する。この信号Ｓ_gi’は、信号Ｓ
_gに類似している（レプリカである）が、信号Ｓ_gに対し
てライン期間の（ｉ−１）倍だけ遅延している。よっ
て、トランジスタ４０₁・・・４０_nは、フレーム期間中
に順次オンとなり、陰極２６₁・・・２６_nがフレーム期
間中にノード４４に順次接続される。

【００２２】電圧Ｖ_ref−Ｖ_f及び電圧Ｖ_ref−Ｖ_sを夫々
供給する電圧源５０及び５２の出力端は、トランジスタ
５４及び５６のソースに夫々接続されている。トランジ
スタ５８のソースを基準電位源Ｖ_refに接続する。トラ
ンジスタ５４、５６及び５８のドレインをノード４４に
接続する。パルス幅発生器５８の３個の出力端は、トラ
ンジスタ５４、５６及び５８のゲートに夫々接続されて
いる。パルス幅発生器５８は、トランジスタ５４のゲー
トに繰り返し信号Ｓ_fを供給し、トランジスタ５６のゲ
ートに繰り返し信号Ｓ_sを供給し、トランジスタ５８の
ゲートに繰り返し信号Ｓ_rを供給する。これら繰り返し
信号Ｓ_f、Ｓ_s及びＳ_rの各々の周期はビデオ信号のライ
ン期間に等しい。

【００２３】信号Ｓ_fの各周期は、期間が１〜３μｓ
で、前縁がライン期間の開始とほぼ一致するパルスで構
成されている。信号Ｓ_sの各周期は、期間が４〜２０μ
ｓで、前縁が信号Ｓ_fのパルスの後縁とほぼ一致するパ
ルスで構成されている。信号Ｓ_rの各周期は、前縁が信
号Ｓ_sのパルスの後縁にほぼ一致し、信号Ｓ_fの次のパル
スの前縁の直前でパルスが終了するような期間のパルス
で構成されている。この様式において、各ライン期間の
間、トランジスタ５４がオンになってオフに切り替わ
り、トランジスタ５６がオンになってオフに切り替わ
り、トランジスタ５８がオンになってオフに切り替わ
る。よって、各ライン期間中、ノード４４が期間Ｔ_fの
初めに電圧源５０に接続され、その後、期間Ｔ_sにおい
て、電圧源４４に接続される。ライン期間の残りの期間
中、ノード４４が基準電位Ｖ_refに接続される。したが
って、各チャンネルの陽極２４及び陰極２６の間の電圧
は、図１に示す波形に応じて変化する。

【００２４】図２に示すブロック図は、ＰＡＬＣパネル
の各チャンネルの陽極及び陰極の間に、図１に示す波形
を発生するのに使用する回路機能構成を示す。この機能
構成は、回路動作の原理に影響させることなく、特定の
性能特性に最適化できることが理解できよう。また、図
２に示すブロック図は、電圧波形を発生する特定技術ア
プローチを示しており、異なる機能要素が必要なだけ
で、他の技術アプローチによっても同じ電圧波形を発生
できることが理解できよう。

【００２５】本発明の好適実施例について上述したが、
本発明の要旨を逸脱することなく、種々の変形変更が可
能である。

【００２６】

【発明の効果】上述の如く本発明によれば、ＰＡＬＣ表
示パネルのチャンネルにおいて、このチャンネル内の陽
極及び陰極の間に供給する電圧を改良して、チャンネル
の長さ方向に沿って単一の連続したプラズマを発生す
る。また、オーバーシュート及びアークを最小にして、
有効寿命を延ばすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に応じて発生したＰＡＬＣ表示パネルの
チャンネルの電極間電圧と時間との関係を示す図であ
る。

【図２】図１に示す電圧波形を発生する回路のブロック
図である。

【図３】従来のＰＡＬＣ表示パネルの部分的断面図であ
る。

【図４】安定状態において、プラズマに流れる電流に対
するプラズマ放電の電極間電圧の変化を示す図である。

【符号の説明】

２下側偏光子４チャンネル領域６カバー・シート１０電気光学材料層１２データ駆動電極１４上側基板１６上側偏光子１８背面ガラス・ディフーザー２０チャンネル２２リブ２４陽極２６陰極２８パネル要素３０ピクセル３２観察者の視点３４光源４０スペーサ４３ビーズ４６ライン・パルス発生器４８遅延器５０、５２電圧源５８パルス幅発生器Ｔ_f 第１所定期間Ｔ_s 第２所定期間Ｖ_s 維持電圧Ｖ_f 放電開始電圧

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者トーマス・エス・ブザックアメリカ合衆国オレゴン州 97007 ビーバートンサウス・ウェストストーンクリーク・ドライブ 9755

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１所定期間Ｔ_fにわたって、チャンネ
ル内の２個の電極間に放電開始電圧Ｖ_fを供給して、上
記チャンネル内にプラズマを発生させ、上記２個の電極間の上記電圧を維持電圧Ｖ_sにまで低下
させて、上記２個の電極間の電圧を第２所定期間Ｔ_sに
わたって上記維持電圧Ｖ_sに保持することを特徴とする
プラズマ・アドレス液晶パネルの動作方法。
【請求項２】複数のチャンネルと、該チャンネルの各
々に設けられた２個の電極とを有するプラズマ・アドレ
ス液晶パネルにおいて、早くとも時点ｔ_onにて選択され
たチャンネル内にプラズマを発生させ、早くとも時点ｔ
_offまで上記チャンネル内の上記プラズマを維持する方
法であって、上記時点ｔ_onで開始し且つｔ_off−ｔ_onよりも短い第１
所定期間Ｔ_fにわたって、上記選択されたチャンネル内
の上記２個の電極間に放電開始電圧Ｖ_fを供給して、上
記チャンネル内に上記プラズマを発生させ、時点ｔ_on＋Ｔ_fで開始し且つｔ_off−ｔ_on−Ｔ_fに等しい
第２所定期間Ｔ_sにわたって、上記２個の電極間に維持
電圧Ｖ_sを供給することを特徴とするプラズマ・アドレ
ス液晶パネルの動作方法。