JP3350967B2

JP3350967B2 - プラズマアドレス電気光学装置

Info

Publication number: JP3350967B2
Application number: JP24592492A
Authority: JP
Inventors: 武広蠣崎; 正健林
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1992-08-20
Filing date: 1992-08-20
Publication date: 2002-11-25
Anticipated expiration: 2017-11-25
Also published as: JPH075839A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液晶セルなどの電気光学
セルとプラズマセルの二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の
放電安定化技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、液晶セルを用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
次で駆動する方式（所謂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潔に説明す
る。図８に示す様に、この装置は液晶セル１０１とプラ
ズマセル１０２と両者の間に介在する仕切り板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は仕切り板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１０７は個々
のプラズマ室１０６を区分けする隔壁の役割を果たすと
ともに各プラズマ室１０６のギャップスペーサとしての
役割も果たしている。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はガラス基板１１０を
用いて構成されている。このガラス基板１１０は仕切り
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、ガラス基板
１１０の内表面には透明導電材料からなる信号電極１１
２が形成されている。この信号電極１１２はプラズマ室
１０６と直交しており列信号単位となる。列信号単位と
行走査単位の交差部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にアナログ画像信号を印加する事
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画像
信号が印加されるとサンプリングホールドが行なわれ画
素の点灯もしくは消灯が制御できる。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画像
信号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、プラズマア
ドレス装置の線順次駆動を安定的に行なう為には、個々
の行走査単位に流れる放電電流を均一にする必要があ
る。しかしながら、実際にはプラズマ電極の形状寸法や
一対のプラズマ電極間の距離等に精度上のばらつきがあ
り放電電流は一定にならない。又、プラズマ電極の表面
状態によっても放電電流はばらつく。特に、プラズマア
ドレス表示装置を大画面化した場合に、プラズマ電極の
全長が長くなり電圧降下等が生じる為放電電流あるいは
放電開始電圧のばらつきが顕著になる。この様なばらつ
きがある場合、一定の電源電圧で全ての行走査単位ある
いは放電チャンネルを確実に活性化させる為には、予め
高めに設定された駆動電圧を印加せざるを得ない。従っ
て、ある走査単位には過大な放電電流が流れプラズマ電
極の寿命劣化を来たすという課題がある。一方、放電開
始電圧が異常に高い行走査単位ではプラズマ放電を発生
できず誤動作を招くという課題がある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述した従来の技術の課
題に鑑み、本発明はプラズマアドレス電気光学装置の全
ての行走査単位に渡って放電特性を安定化する為の駆動
方式を提供する事を目的とする。かかる目的を達成する
為に以下の手段を講じた。即ち、列信号単位を有する電
気光学セルと、行走査単位を有し該電気光学セルに積層
されたプラズマセルと、該列信号単位に電気信号を供給
する水平信号回路と、個々の行走査単位に含まれる一対
のプラズマ電極間に線順次で駆動電圧を印加する垂直走
査回路とを有するプラズマアドレス電気光学装置におい
て、前記垂直走査回路は各行走査単位プラズマ放電を均
一化する為に行走査単位毎に駆動電圧を制御する放電安
定化手段を設けた事を特徴とする。

【０００８】具体的には、前記放電安定化手段は予め測
定された個々の行走査単位の放電特性データを記憶する
メモリと、線順次走査に同期して読み出された該放電特
性データに基き調整された駆動電圧を供給するレギュレ
ータとから構成されている。あるいは他の具体的態様で
は、前記放電安定化手段は所定レベルの定駆動電圧を供
給する定圧電源と、各行走査単位の規則的な放電特性変
化に従ってレベル変動する補正駆動電圧を該定駆動電圧
に重畳する補正用電源との組み合わせからなる。この補
正用電源は、例えば行走査単位毎に極性反転し且つ振幅
が中央の行走査単位から周辺の行走査単位に向って増大
する補正駆動電圧を出力する。

【０００９】

【作用】本発明によれば、個々の行走査単位の放電特性
に応じて駆動電圧を制御している。例えば、放電電流の
比較的高い行走査単位が選択された場合には、該当する
一対のプラズマ電極間に比較的低い駆動電圧を供給す
る。一方、放電電流が比較的低い行走査単位が選択され
た場合には、該当する一対のプラズマ電極に対して比較
的高めの駆動電圧を供給する。この様にして、各行走査
単位間に存在している放電特性のばらつきが均一化され
安定した駆動を行なう事ができる。特定の行走査単位に
過大な放電電流が繰り返し流れる事を防止でき、プラズ
マ電極の寿命劣化を抑制可能とする。あるいは、特定の
行走査単位におけるプラズマ放電が不発になる事を防止
でき誤動作を抑制する。この様な放電安定化を行なう手
段としては、デジタル制御方式とアナログ制御方式が考
えられる。

【００１０】

【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は本発明にかかるプラズマアドレ
ス電気光学装置の一実施例を示す模式的な回路図であ
る。本実施例ではデジタル制御によりプラズマ放電の均
一化を図っている。図示する様に、本装置は列信号単位
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４を有する電気光学セルと、行走
査単位を有するプラズマセルとを積層した構造を有す
る。各行走査単位は、夫々一対のプラズマ電極（Ａ１，
Ｋ１），（Ａ２，Ｋ２），（Ａ３，Ｋ３），（Ａ４，Ｋ
４）からなる。なお、Ａはアノードを表わしＫはカソー
ドを表わしている。本実施例では、全てのアノードＡ
１，Ａ２，Ａ３及びＡ４は共通に接地されている。列信
号単位と行走査単位との交差部にマトリクス状の画素Ｐ
が規定される。複数の列信号単位Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ
４はバッファを介して水平信号回路１に接続されており
電気信号の供給を受ける。この水平信号回路１は水平同
期信号ＨＤに応じて電気信号Ｖｓｉｇを各列信号単位に
出力する。一方、複数のカソード電極Ｋ１，Ｋ２，Ｋ
３，Ｋ４は垂直走査回路２に接続されている。この垂直
走査回路２は、個々の行走査単位に含まれる一対のプラ
ズマ電極間に線順次で駆動電圧を印加する。即ち、この
垂直走査回路２はライン選択用シフトレジスタ３を備え
ており、垂直同期信号ＶＤ及び水平同期信号ＨＤに応じ
てスイッチングトランジスタ４を介し個々のカソードＫ
１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４を線順次で選択する。さらに、放
電安定化手段５を備えており、各行走査単位のプラズマ
放電を均一化する為に行走査単位毎に駆動電圧を制御す
る。具体的には、この放電安定化手段５は、予め測定さ
れた個々の行走査単位の放電特性データを記憶するメモ
リ（ＲＯＭ）６と、線順次走査に同期して読み出された
該放電特性データに基き調整された駆動電圧を供給する
レギュレータとを備えている。より具体的には、水平同
期信号ＨＤに応答してカウンタ７がアドレス信号を出力
し、メモリ６をアクセスする。メモリ６から読み出され
た放電特性データはＤ／Ａ変換器８を介して制御用トラ
ンジスタ９のベース端子に供給される。この制御用トラ
ンジスタ９は電源１０に接続されており、放電特性デー
タに応じて各カソードＫ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４に印加さ
れる駆動電圧を調整する。従って、Ｄ／Ａコンバータ
８、制御用トランジスタ９、電源１０が前述したレギュ
レータを構成する。本実施例では、メモリ６に記憶され
た放電特性データは、各行走査単位に与えるべき電圧デ
ータとして書き込まれている。換言すると、各行走査単
位の放電強度が一定となる様な電圧データが予め書き込
まれている。この電圧データは実測に基いて設定でき
る。

【００１１】次に、図２を参照して本発明にかかるプラ
ズマアドレス電気光学装置の具体的な構造例を説明す
る。本装置は液晶セル１１とプラズマセル１２と両者の
間に介在する仕切り板１３とを積層した構造を有する。
仕切り板１３は液晶セル１１を駆動する為にできる限り
薄い事が必要であり、例えば５０μｍ程度の厚みを有す
る薄板ガラスからなる。液晶セル１１はガラス基板１４
を用いて構成されており、その内側主面にはストライプ
状にパタニングされた透明導電膜からなる複数の列信号
単位Ｄが形成されている。基板１４はスペーサ１５を用
いて所定の間隙を介し仕切り板１３に接続されている。
間隙内には電気光学材料層である液晶層１６が充填され
ている。この間隙寸法は通常５μｍ程度であり表示面全
体に渡って均一に保つ必要がある。液晶層１６は列信号
単位Ｄと仕切り板１３に接面している。本実施例におい
ては電気光学材料として液晶が用いられているが必ずし
もこれら限られるものではなく他の流体材料を用いる事
もできる。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。

【００１２】一方、プラズマセル１２は下側のガラス基
板１７を用いて構成されている。ガラス基板１７の内側
主面上にはプラズマ電極１８が形成されている。プラズ
マ電極１８は交互にアノードＡ及びカソードＫとして機
能しプラズマ放電を発生させる。プラズマ電極１８は列
信号単位Ｄに交差する様に行方向に沿って配置されてい
る。プラズマ電極１８の上に沿って隔壁１９が形成され
ている。この隔壁１９はプラズマセル１２のギャップを
均一に規定するものである。ガラス基板１７の周縁部に
沿って低融点ガラス２０が配設されており、仕切り板１
３とガラス基板１７とを接着している。両者の間に気密
封止されたプラズマ室２１が形成される。このプラズマ
室２１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、キセ
ノンあるいはこれらの混合気体から選ぶ事ができる。プ
ラズマ室２１は前述した隔壁１９あるいはリブによって
分割されており各々行走査単位を構成する。

【００１３】隣接する一対のプラズマ電極１８即ちアノ
ードＡとカソードＫとの間に所定の電圧を印加すると封
入されているガスが選択的にイオン化されイオンガスの
局在した放電領域２２が形成される。この放電領域２２
は隔壁１９によって実質的に限定されており行走査単位
となる。この行走査単位と列信号単位Ｄとの交差部に個
々の画素が位置する事になる。本発明では、個々の行走
査単位の放電特性に応じて一対のプラズマ電極間に印加
する駆動電圧を制御しており、画面全体に渡ってプラズ
マ放電強度が一定になる。

【００１４】次に、アナログ的な手法を用いて放電安定
化手段を実現した実施例を以下に説明する。その前に、
図３ないし図５を参照して、図２に示したプラズマアド
レス電気光学装置の行走査単位間における放電特性のば
らつきの典型的な様相を説明する。図３は、プラズマ電
極１８と隔壁１９との配列関係を示す模式図である。プ
ラズマ電極１８及び隔壁１９はともにスクリーン印刷法
により形成されており、設計上同一の配列ピッチを有す
る。しかしながら、実際には配列ピッチに誤差が含まれ
ており両者は完全に整合しない。一般には、画面の中央
部でプラズマ電極１８と隔壁１９を位置合わせしてお
り、例えば隔壁１９の配列ピッチがプラズマ電極１８の
配列ピッチに比べて大きい場合には、画面上端側及び下
端側に向うに従って隔壁１９は相対的に外側にずれてく
る。ところで、プラズマ電極１８は交互にアノードＡ及
びカソードＫとして機能し、両者の間に各行走査単位Ｓ
が規定される。説明の都合上、各走査単位に番号を付し
ている。中央に位置する行走査単位を基準として、下端
側に向うにつれて大きくなる正の番号を付してあり、上
端側については負の番号を付してある。同様に、アノー
ドＡ及びカソードＫについても夫々正負の番号を付して
ある。

【００１５】一般に、プラズマ放電特性はカソード電極
の露出面積に依存している。そこで、図４に画面垂直方
向に関するカソード電極露出面積の分布をグラフ化し
た。奇数番目の行走査単位（図３の−Ｓ１，＋Ｓ１，＋
Ｓ３）に着目すると、上端側から下端側に向うにつれて
前述したピッチずれに起因してカソード電極（図３の−
Ｋ１，＋Ｋ１，＋Ｋ２）の露出面積が大きくなってい
る。逆に、偶数番目の行走査単位（図３の−Ｓ２，±Ｓ
０，＋Ｓ２）に着目すると、上端側でカソード電極（図
３の−Ｋ２，−Ｋ１，＋Ｋ１）の露出面積が大きくな
り、下端側で小さくなる。

【００１６】プラズマ放電の一般的な性質として、カソ
ードの電極露出面積と放電電流との間には比例的な関係
がある。従って、全ての行走査単位に一定の駆動電圧を
線順次で供給すると、図５に示す様なプラズマ放電電流
分布が得られる。即ち、奇数行目の走査単位について
は、画面上端側から下端側に向うにつれて放電電流が増
大する。逆に、偶数行目の走査単位については上端側か
ら下端側に向うにつれて放電電流が減少する。この様
に、従来の一定駆動電圧を印加する方式では、行走査単
位間に放電電流のばらつきが生じ、過大な電流が流れる
プラズマ電極では劣化が進行する。逆に、プラズマ放電
の発生が容易でない行走査単位については不発となる惧
れもある。

【００１７】そこで、本発明では図５に示した放電電流
分布と逆の位相を有する補正駆動電圧を印加する事によ
り、プラズマ放電強度の均一化を図っている。この補正
駆動電圧の波形を図６に示す。この波形は、行走査単位
毎即ち１水平周期（１Ｈ）毎に極性が反転し且つ１垂直
周期（１Ｖ）において振幅が中央の行走査単位から周辺
の行走査単位に向って増大するものである。

【００１８】図７は、図６に示した補正駆動電圧の線順
次印加を実現する為に構成された垂直走査回路の一例を
示す。この垂直走査回路は、所定レベルの定駆動電圧を
供給する定圧電源３１を備えている。さらに、各行走査
単位の規則的な放電特性変化に従ってレベル変動する補
正駆動電圧を出力する補正用電源３２が直列接続されて
おり、図６に示した様な波形を有する補正駆動電圧が該
定駆動電圧に重畳される。アノードは定圧電源３１の正
極側に共通接地されているとともに、個々のカソードは
スイッチングトランジスタ３３を介して補正用電源３２
に接続されている。スイッチングトランジスタ３３は垂
直シフトレジスタ３４により線順次で選択され、定駆動
電圧と補正駆動電圧が重畳された周期的に変化する駆動
電圧を同期的にサンプリングする。

【００１９】なお、本実施例では、図３に示したプラズ
マ電極と隔壁の相対的なピッチずれの様相に応じて最適
な補正駆動電圧波形を設定している。実際には、上述し
たピッチずれの様相は個々のデバイス毎に異なるが、何
れにしろ規則的な変化の様相を呈している。従って、こ
の変化の様相に応じて補正駆動電圧の振幅及び位相を適
当に設定する事により、現実のピッチずれに合わせて均
一なプラズマ放電を実現する事が可能になる。

【００２０】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、各
行走査単位のプラズマ放電を均一化する為に行走査単位
毎に駆動電圧を制御する放電安定化手段を設けた事によ
り、放電不発等の誤動作を有効に防止することができる
という効果がある。又、放電の容易な走査単位に対して
は過大な駆動電圧を印加する必要がなくなり、プラズマ
電極の劣化を有効に防止する事ができるという効果があ
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
の一実施例を示す回路図である。

【図２】本発明にかかるプラズマアドレス電気光学装置
の構造例を示す模式的な断面図である。

【図３】プラズマ電極と隔壁との相対的な配列ピッチず
れを示す説明図である。

【図４】行走査単位の画面垂直位置とカソード電極露出
面積との関係を示すグラフである。

【図５】行走査単位毎の放電電流分布を示すグラフであ
る。

【図６】補正駆動電圧波形を示す模式図である。

【図７】本発明の他の実施例にかかる垂直走査回路を示
す回路図である。

【図８】従来のプラズマアドレス電気光学装置の一例を
示す斜視図である。

【符号の説明】

１水平信号回路２垂直走査回路３ライン選択用シフトレジスタ４スイッチングトランジスタ５放電安定化手段６メモリ７カウンタ８Ｄ／Ａコンバータ９制御用トランジスタ１０電源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G09G 3/28 G09G 3/36 G09G 3/20 G02F 1/1333 H04N 5/66 101

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】列信号単位を有する電気光学セルと、行
走査単位を有し該電気光学セルに積層されたプラズマセ
ルと、該列信号単位に電気信号を供給する水平信号回路
と、個々の行走査単位に含まれる一対のプラズマ電極間
に線順次で駆動電圧を印加する垂直走査回路とを有する
プラズマアドレス電気光学装置において、前記垂直走査回路は各行走査単位のプラズマ放電を均一
化するために行走査単位毎に駆動電圧を制御する放電安
定化手段を設け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】前記放電安定化手段は、予め測定された
個々の行走査単位の放電特性データを記憶するメモリ
と、線順次走査に同期して読み出された該放電特性デー
タに基き調整された駆動電圧を供給するレギュレータを
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】前記放電安定化手段は、所定レベルの定
駆動電圧を供給する定圧電源と、各行走査単位の規則的
な放電特性変化に従ってレベル変動する補正駆動電圧を
該定駆動電圧に重畳する補正用電源との組み合わせから
な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】前記補正用電源は、行走査単位毎に極性
が反転し且つ振幅が中央の行走査単位から周辺の行走査
単位に向って増大する補正駆動電圧を出力する事を特徴
とする請求項３記載のプラズマアドレス電気光学装置。