JPH08110513A

JPH08110513A - プラズマアドレス表示装置

Info

Publication number: JPH08110513A
Application number: JP6274599A
Authority: JP
Inventors: Shoichi Tanamachi; 正一棚町
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1994-10-12
Filing date: 1994-10-12
Publication date: 1996-04-30

Abstract

(57)【要約】【目的】プラズマアドレス表示装置のパルス駆動を実
現しアナログドライバを不要にすると共にクロストーク
を抑制する。【構成】プラズマアドレス表示装置は液晶セルとプラ
ズマセルとを互いに重ねたフラットパネル構造を有す
る。液晶セルは列状に配列した信号電極Ｄを備えてい
る。プラズマセルは行状に配列した放電チャンネルを備
えている。各放電チャンネルはアノードＡとカソードＫ
の対からなる。信号電極Ｄと放電チャンネルの交差部に
画素４が規定される。走査回路２は放電チャンネルのカ
ソードＫに対して線順次走査で選択パルスを供給する。
信号回路１は線順次走査に同期して各信号電極Ｄに信号
パルスを印加する。信号回路１は各選択パルスの立ち下
がりタイミングＴｄを基準として立ち下がりタイミング
Ｓｄが変調された固定電圧Ｖｐの信号パルスからなる画
像信号を出力して階調表示を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液晶セル等の表示セルと
プラズマセルを重ねた積層構造を有するプラズマアドレ
ス表示装置に関し、より詳しくは、プラズマセルの線順
次走査に同期した液晶セル側の画像信号出力方式に関す
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
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。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
マ放電に基づ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及び動作について簡単
に説明する。

【０００３】このプラズマアドレス表示装置は、図３に
示す様に、電気光学物質層である液晶層１０１と、プラ
ズマ室１０２とが、、ガラス等からなる薄い誘電体のシ
ート１０３を介して隣接配置されたものである。プラズ
マ室１０２は、ガラス基板１０４に対し互いに平行な複
数の溝１０５を形成する事により構成されるもので、ガ
ラス基板１０４と誘電体シート１０３は気密封止され、
この中にはイオン化可能なガスが封入されている。又、
各溝１０５には、互いに平行な一対の電極１０６，１０
７が設けられており、これら電極１０６，１０７がプラ
ズマ室１０２内のガスをイオン化して放電プラズマを発
生する為のアノードＡ及びカソードＫとして機能する。
例えば、電極１０６はカソードとして機能し、電流制限
抵抗を介して走査回路（図示せず）の出力トランジスタ
に接続される。又、電極１０７はアノードとして機能
し、共通に配線接地される。一方、液晶層１０１は、前
記誘電体シート１０３と透明基板１０８とによって挟持
されており、透明基板１０８の液晶層１０１側の表面に
は、信号電極Ｄが形成されている。この透明な信号電極
Ｄは、前記溝１０５によって構成されるプラズマ室１０
２からなる放電チャンネルと直交しており、これら信号
電極と放電チャンネルの交差部分が各画素に対応してい
る。

【０００４】図４は画素を２個だけ切り取って示した模
式図である。この図においては、理解を容易にする為に
２本の信号電極Ｄ１，Ｄ２と１本のカソード電極Ｋ１と
１本のアノード電極Ａ１のみが示されている。個々の画
素２０４は、信号電極（Ｄ１，Ｄ２）と、液晶層３０１
と、誘電体層３０３と、放電チャンネルとからなる積層
構造を有している。前記液晶層３０１、誘電体層３０３
は各々図３の液晶層１０１、誘電体シート１０３と対応
している。放電チャンネルはプラズマ放電中には略実質
的にアノード電位に接続される。この状態で画素に信号
電圧を印加すると液晶層３０１、誘電体層３０３に電荷
が注入される。一方、プラズマ放電が終了すると放電チ
ャンネルが絶縁状態に戻る為浮遊電位となり、注入され
た電荷は各画素２０４に保持される。所謂サンプリング
ホールド動作が行なわれている。ここにおいて、個々の
画素２０４の間には信号電極（Ｄ１，Ｄ２）が設けられ
ていないのでプラズマ放電中においても略絶縁状態とな
っている為画素２０４の独立性は維持されている。従っ
て、放電チャンネルは個々の画素２０４に設けられた個
々のサンプリングスイッチング素子として機能するので
模式的にスイッチングシンボルＳ１を用いて表わされて
いる。一方、信号電極（Ｄ１，Ｄ２）と放電チャンネル
との間に挟持された液晶層３０１及び誘電体層３０３
は、サンプリングキャパシタとして機能する。線順次走
査によりサンプリングスイッチＳ１が導通状態になると
信号電圧がサンプリングキャパシタにホールドされ、信
号電圧レベルに応じて各画素の点灯あるいは消灯動作が
行なわれる。サンプリングスイッチＳ１が非導通状態に
なった後も信号電圧はサンプリングキャパシタに保持さ
れ表示装置のアクティブマトリクス動作が行なわれる。

【０００５】図５は、信号電極に印加される画像信号及
び放電チャンネルのカソードに供給される選択パルスの
波形図である。ある選択タイミングで１本の放電チャン
ネルのカソード電極に所定の負電圧Ｖｓを印加すると、
放電チャンネル内にプラズマ放電が起る。プラズマ放電
は、カソード電極を接地電位（０Ｖ）にすると停止す
る。即ち、選択パルスはタイミングＴｕで負電圧Ｖｓ側
に立ち上がり、所定の選択期間経過後、Ｔｄで接地電位
（０Ｖ）に立ち下がる。なお、アノード電位は常に接地
電位に設定されている。立ち下がり時点Ｔｄではプラズ
マ放電により発生したイオン等の荷電粒子が放電チャン
ネル内に残存する為誘電体シートの下面はアノード及び
カソードと導通状態であり、接地電位（０Ｖ）となって
いる。従って、この時点Ｔｄにおいて画像信号Ｖｓｉｇ
がサンプリングされ、略液晶と誘電体シートの容量分割
比に従って所定の画像信号を液晶層に書き込む事ができ
る。やがてプラズマ放電により発生したイオン等は基底
状態に戻り放電チャンネル内は小さな浮遊容量分を残し
高抵抗となる為、液晶層に書き込まれた画像信号は次の
選択タイミングまで維持される。従って、放電チャンネ
ルを線順次で走査する事により、所望の階調が施された
画像表示が可能になる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、プラズマア
ドレス表示装置において所望の階調表示を行なう為に
は、信号電極群に対して画像信号Ｖｓｉｇを供給する必
要がある。しかしながら、この画像信号は液晶層と誘電
体シートの容量分割に従って各画素に書き込まれるの
で、予め大きな信号電圧が必要になる。この信号電圧は
数十Ｖ程度に達し、ＴＦＴ等を利用した液晶セル単層か
らなるアクティブマトリクス液晶表示装置に比べると遥
かに高い。この為、耐圧等の関係から信号電極群に接続
される信号回路をアナログドライバで構成した場合、高
集積化は困難であるという課題がある。又、信号電極群
は列状に配置されている為隣接する電極間に異なった信
号電圧が印加されると隣接電極間に発生する電界によっ
て液晶の配列が乱されるが、１画面表示期間の中で異な
った信号電圧が印加される期間が長いと液晶配列の乱れ
が甚しくなり、所謂クロストークが発生するという課題
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、本発明は高集積化の困難なアナログドライバ
に代わる信号回路を用いてプラズマアドレス表示装置の
表示セル側の駆動を可能にする事を目的とする。併せ
て、上述したクロストークの発生を抑制する事を目的と
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、列状に配列した信号電極を備えた液晶セルと、行
状に配列した放電チャンネルを備えたプラズマセルとを
互いに重ねたフラットパネル構造を有し、該放電チャン
ネルに線順次走査で選択パルスを供給する走査回路と、
線順次走査に同期して各信号電極に画像信号を印加する
信号回路とを備えたプラズマアドレス表示装置におい
て、前記信号電極に印加される信号パルスの立ち上がり
タイミングを前記選択パルスの立ち上がりタイミング及
び立ち下がりタイミングの間に設定し、さらに、前記選
択パルスの立ち下がりタイミングを基準として前記信号
パルスの立ち下がりタイミングが変調された一定電圧の
信号パルスからなる画像信号を出力して階調表示を行な
う。この一定電圧はクロストークを低減する為に実用的
なコントラストを実現できる範囲でできるだけ低く抑え
られ、且つ印加時間も短くなる様に制御されている。

【０００８】

【作用】プラズマスイッチング素子を構成する放電チャ
ンネルはプラズマ放電終了後イオン源となる準安定粒子
が徐々に減少する動作特性を有する。これを利用して、
画素へ書き込む画像信号を電圧値一定の信号パルスで構
成する様にした。この信号パルスの電圧値一定の期間を
変調する事により所望の階調表示を行なう。即ち、選択
パルス立ち下がり以前に固定電圧値を有する信号パスル
を出力した後、選択パルス立ち下がり後直ちに信号パル
スを立ち下げると、放電チャンネル内には前記準安定粒
子が多数残存しているので、前記固定電圧値の書き込み
の後、信号パルス立ち下がり後の電圧値を書き込む作用
が大きく起る。この為、信号パルス立ち上がり後の電圧
と信号パルス立ち下がり後の電圧のうち、信号パルス立
ち下がり後の電圧に近い電圧が書き込まれる。一方、選
択パルス立ち下がり以前に固定電圧値を有する信号パル
スを出力した後、選択パルス立ち下がり後しばらく信号
パルスの出力を維持した後に信号パルスを立ち下げる
と、放電チャンネル内の前記準安定粒子の残存量が少な
くなるので、前記信号パルス立ち下がり後の電圧値を書
き込む作用が小さくなる。この為、信号パルス立ち上が
り後の電圧と信号パルス立ち下がり後の電圧のうち、信
号パルス立ち上がり後の電圧に近い電圧が書き込まれ
る。この様にして、選択パルス立ち下がり後の信号パル
スの出力維持期間を変調する事によって、信号パルス立
ち上がり後の電圧と信号パルス立ち下がり後の電圧の中
間の任意の電圧を実効的に書き込む事ができる。

【０００９】液晶の電気光学特性から、高い電圧を液晶
に印加すると短い時間内に透過率が飽和し、透過率飽和
電圧の近傍では液晶印加電圧の変動に対する光透過率の
変化が小さいので、実用的には信号パルスの出力電圧を
高く設定して書き込み時間を短くする事が可能である。
又、隣接する列状の信号電極に印加する信号パルスの出
力期間が書き込み情報に従って変化する事になるので、
信号パルスの出力期間を短くする事によって異なった電
圧が隣接する信号電極に印加される事により起るクロス
トーク量を効果的に抑制できる。

【００１０】

【実施例】以下図面を参照して本発明の好適な実施例を
説明する。本発明にかかるプラズマアドレス表示装置は
基本的に先の図３に示した積層フラットパネル構造を有
しており、液晶セルとプラズマセルとを備えている。本
表示装置は基本的に図１の（Ａ）に示した回路構成を有
している。図示する様に、駆動回路は信号回路１と走査
回路２と制御回路３とから構成されている。信号回路１
には複数本の信号電極Ｄ１〜Ｄｍがバッファを介して接
続されている。一方、走査回路２にはプラズマ電極のう
ちカソード電極Ｋ１〜Ｋｎが同じくバッファを介して接
続されている。前記カソード電極は図３の電極１０６に
対応している。又、アノード電極Ａ１〜Ａｎは接地され
ている。前記アノード電極は図３の電極１０７と対応し
ている。信号回路１及び走査回路２は制御回路３によっ
て互いに同期をとる様に制御されている。カソード電極
Ｋ１〜Ｋｎは走査回路２によって線順次で選択される。
例えば、カソード電極Ｋ１が選択された場合には、隣接
するアノード電極Ａ１との間でプラズマ放電が発生し局
在的な放電領域が形成される。この放電領域が行走査単
位を構成する。前記行走査単位は図３のプラズマ室１０
２（放電チャンネル）に対応している。一方、この線順
次走査に同期して各信号電極Ｄ１〜Ｄｍには信号パルス
が印加される。従って、信号電極Ｄ１〜Ｄｍが各々列駆
動単位を構成する。列駆動単位と行走査単位との交差部
に個々の画素４が規定される。本発明の特徴事項は、走
査回路２からの選択パルスの立ち下がりタイミングを基
準として信号回路１からの信号パルスのタイミングとパ
ルス幅を変調して階調表示を行なう事である。

【００１１】図１の（Ｂ）を参照して、本発明にかかる
プラズマアドレス表示装置の動作を詳細に説明する。図
１の（Ｂ）は１個の画素に着目した場合における信号パ
ルス及び選択パルスの出力タイミングを示したものであ
る。選択パルスはタイミングＴｕで接地電位（０Ｖ）か
ら所定の負電位−Ｖｓに立ち上がる。この結果、放電チ
ャンネル内にプラズマ放電が起り、放電チャンネル内は
荷電粒子で満たされカソード電極の近傍を除いて略接地
電位となる。所定の選択期間経過後タイミングＴｄで選
択パルスは接地電位に立ち下がる。これにより放電チャ
ンネル内のプラズマ放電は終了する。しかし、プラズマ
放電終了後もイオン源となる準安定粒子が残存してお
り、徐々に減少して最終的には放電チャンネル内は高抵
抗状態となる。一方、信号パルスは、その立ち上がりタ
イミングＳｕが前記選択パルスの立ち上がりタイミング
Ｔｕ及び立ち下がりタイミングＴｄの間に設定されてお
り、書き込み時間を調節する為に設定された一定電圧値
Ｖｐと表示データに対応して変調されたパルス幅Ｆｐｗ
を有している。実際の設定は、クロストークを効果的に
制御する為に先ず最大変調幅を信号パルス電圧Ｖｐを調
節して決定した後、選択パルスの立ち下がりタイミング
Ｔｄと信号パルス立ち上がりタイミングＳｕを調節して
中間調表示を最適化する。この様なパルス幅変調を行な
う信号回路は従来のアナログドライバに比べて構成が単
純であり高耐圧化に適していると共に高集積化が可能で
ある。加えて、隣接する信号電極間に異なった電圧が印
加される期間を短くできる為信号電極間の浮遊容量を介
したクロストークを効果的に抑制できる。

【００１２】図１の（Ｂ）に示した駆動波形を出力した
時、書き込み時間を調節する為に設定された一定電圧値
Ｖｐと表示データに対応して変調された信号パルス幅Ｆ
ｐｗの変化に対して、本発明にかかるプラズマアドレス
表示装置の透過率変化を実測した結果を図２に示した。
図２において、説明の為に実効信号パルス幅を各選択パ
ルスの立ち下がりから各信号パルスの立ち下がりまでの
時間と再定義して記号Ｆｐｗｎで表わした。一定電圧値
が６０Ｖの場合十分に長い信号パルス幅を出力すると、
特性曲線（ａ）に従って透過率は変化し、十分な黒レベ
ルを書き込む事ができる。一方、一定電圧値が３０Ｖの
場合には十分に長い信号パルス幅を出力しても特性曲線
（ｂ）に従って透過率が変化する為十分な黒レベルに到
達しない。本発明にかかるプラズマアドレス表示装置に
おいては書き込み時間を短く調節する為に一定電圧値Ｖ
ｐを高く設定する事が必要である事が分る。又、一定電
圧値を高くする事によって十分な黒レベルを短時間で書
き込む事が可能となる。図２の特性を示すプラズマアド
レス表示装置においては、一定電圧値６０Ｖ、及び最大
信号パルス幅２０μｓが駆動波形条件として妥当であ
る。又、この時ノンインターレス方式のＮＴＳＣ信号を
表示すると１本の行走査単位の駆動可能な時間は３２μ
ｓであるから本発明にかかる駆動方式を用いた場合隣接
する信号電極間に異なった電圧が印加される期間は最大
でも２０μｓとなり、信号電極間の浮遊容量を介したク
ロストーク量を、略２／３に制御できる。さらに、一定
電圧値を高くする事でクロストーク抑制効果は高まる。

【００１３】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、放
電チャンネルに線順次で選択パルスを供給する一方、各
選択パルスの立ち下がりから各信号パルスの立ち下がり
までの時間が変調された固定電圧の信号パルスからなる
画像信号を各信号電極に印加して階調表示を行なってい
る。この為、従来必要となっていた高耐圧のアナログド
ライバが不必要となり、信号回路の高集積化が可能にな
る。又、隣接する信号電極に印加される信号パルスの電
圧が同じであるから信号電極間の浮遊容量を介したクロ
ストークを抑制する効果がある。

【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表示装置に用
いられる駆動回路の一例を示す模式的なブロック図及び
その動作波形図である。

【図２】図１に示した本発明にかかるプラズマアドレス
表示装置の動作波形を用いた時の電気光学特性図であ
る。

【図３】従来のプラズマアドレス表示装置の例を示す一
部破断斜視図である。

【図４】図３に示す表示装置の画素を切り取って示した
模式的な線図である。

【図５】従来のプラズマアドレス表示装置の動作波形図
である。

【符号の説明】

１信号回路２走査回路３制御回路４画素ＡアノードＤ信号電極Ｋカソード

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】列状に配列した信号電極を備えた表示セ
ルと、行状に配列した放電チャンネルを備えたプラズマ
セルとを互いに重ねたフラットパネル構造を有し、該放
電チャンネルに線順次走査で選択パルスを供給する走査
回路と、線順次走査に同期して各信号電極に画像信号を
印加する信号回路とを備えたプラズマアドレス表示装置
において、前記信号回路は、各選択パルスの立ち下がりから各信号
パルスの立ち下がりまでの時間が変調された固定電圧の
信号パルスからなる画像信号を出力して階調表示を行な
う事を特徴とするプラズマアドレス表示装置。
【請求項２】前記各信号パルスの立ち上がりタイミン
グが各選択パルスの立ち上がりタイミングよりも遅れて
いる事を特徴とする請求項１に記載のプラズマアドレス
表示装置。
【請求項３】前記各信号パルスの固定電圧値が表示セ
ルの電気光学特性に基づき十分な黒レベルを得る様に調
節された事を特徴とする請求項１に記載のプラズマアド
レス表示装置。