JP3734375B2

JP3734375B2 - プラズマアドレス型液晶表示装置

Info

Publication number: JP3734375B2
Application number: JP02444799A
Authority: JP
Inventors: 康仁久米; 信明山田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1999-02-01
Filing date: 1999-02-01
Publication date: 2006-01-11
Anticipated expiration: 2019-02-01
Also published as: JP2000221478A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマを利用して電気光学材料を駆動することにより画素の選択を行い、蛍光体を発光させて表示を行うプラズマアドレス型液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６に、従来のプラズマアドレス型液晶表示装置２００の構成を示す。
【０００３】
このプラズマアドレス型液晶表示装置２００は、ガラス基板５１と誘電体シート５３との間に複数のプラズマ室５４を有するプラズマ基板５２と、ガラス基板６３上に透明電極（信号電極）６２を有する対向基板６０とが液晶層６１を挟んで対向配置されている。
【０００４】
プラズマ室５４は、ガラス基板５１に互いに平行な溝を設けることにより形成されており、各溝はリブ５５によって区切られている。このプラズマ室５４内にはイオン化可能なガスが封入され、さらに、一対の電極５６と５７とが設けられている。これらの電極５６、５７は、プラズマ室５４内のガスをイオン化してプラズマ放電を発生させるアノード電極とカソード電極として機能する。
【０００５】
一方、対向基板６０上の液晶層６１側表面に設けられている透明電極６２は、上記溝によって構成されるプラズマ室５４と交差（ここでは直交）しており、この透明電極６２とプラズマ室５４との交差部が各画素に対応している。
【０００６】
このプラズマアドレス型液晶表示装置２００においては、プラズマ放電が行われるプラズマ室５４を順次切り替え走査すると共に、これと同期して透明電極６２に信号電圧を印加する。これにより、その信号電圧が各画素毎に保持されて液晶層６１が駆動される。従って、各リブ５５で囲まれた各プラズマ室５４が各々１走査ラインに相当し、走査単位毎に放電領域が分割されている。
【０００７】
このプラズマアドレス型液晶表示装置２００を用いてカラー表示を行う場合には、対向基板６０に３原色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）のドット状カラーフィルター６６を配置する。さらに、このプラズマアドレス型液晶表示装置２００には、液晶層６１を挟んで配向膜６５ａ、６５ｂが設けられ、前面側に出射側偏光板６４ａ、背面側に入射側偏光板６４ｂが設けられ、バックライト６７からの照明光を光源としている。
【０００８】
一方、特開平８−３６１７５公報には、図７に示すようなカラー液晶表示装置３００が開示されている。
【０００９】
この液晶表示装置３００は、画素電極７９及び配向膜７７が設けられたガラス基板８１と、対向電極８０及び配向膜８８が設けられたガラス基板８５とを、液晶層７６を挟んで対向配置させた液晶セルを有し、この液晶セルが入射側偏光板８３と出射側偏光板８２との間に配されている。
【００１０】
この液晶表示装置においては、画素電極７９と対向電極８０との間の液晶層に印加される電圧を、いわゆるデューティー駆動方式によって制御する。そして、従来から用いられていたカラーフィルターに変えて、３原色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）のドットを有する蛍光体８４を入射側偏光板８３の背面に配し、パネルの背面側から紫外線８６を用いたバックライト照射を行うことにより、蛍光体８４によってＲ、Ｇ、Ｂの可視光を発光させてカラー表示を行う。
【００１１】
さらに、特開平６−１２３８８３号公報、特開平９−１５９９９４号公報、特開平７−２５３５７６号公報、特開平７−５６１６３号公報や特開平８−４３８１４号公報にも同様の構成が開示されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上述のプラズマアドレス型液晶表示装置は、バックライトシステムを必要とするためコストが高くなるという問題がある。さらに、カラー表示を行うためにはカラーフィルターが必要となるため、その製造方法が複雑となり、歩留まりやタクト時間に大きく影響する。
【００１３】
一方、特開平６−１２３８８３号公報、特開平９−１５９９９４号公報、特開平７−２５３５７６号公報、特開平７−５６１６３号公報や特開平８−４３８１４号公報では、各々、３原色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）のドットを有する蛍光体を紫外線バックライトを用いて発光させて光源とし、光シャターとしてデューティー駆動方式の液晶パネルを用いている。この場合、作製上の問題点として、蛍光体の表面に偏光板を貼り、その偏光板の上にＩＴＯなどの透明電極を新たに加工せざるをえず、工程的に複雑となる。また、表示上の問題点としては、デューティー駆動であるがゆえに、液晶の応答速度が遅く、動画表示に向かない。さらに、構成面上の問題としては、蛍光体を発光させるための紫外線ランプが別途必要となり、コスト的にも大きな負担をせざるをえない。
【００１４】
本発明はこのような従来技術の課題を解決するためになされたものであり、バックライトもカラーフィルターも必要とせず、簡単な工程で安価に作製でき、良好な品位のカラー画像が得られるプラズマアドレス型液晶表示装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明のプラズマアドレス型液晶表示装置は、ガラス基板と誘電体シートとの間に、それぞれの内部でプラズマ放電が発生する複数のプラズマ室を有し、該ガラス基板を含むプラズマ基板と、信号電極を有する対向基板とが液晶層を挟んで対向配置され、各プラズマ室内で発生するプラズマ放電によって発生したプラズマにより該液晶層と各プラズマ室との間に配置された該誘電シートに発生する電位と、該信号電極の電位とによって該液晶層が駆動されるプラズマアドレス型液晶表示装置であって、該誘電体シートの各プラズマ室側表面または該ガラス基板の各プラズマ室側表面に、各プラズマ室内のプラズマ放電によって発生する紫外線により３原色のいずれか一色を発光する蛍光体が配置されており、そのことにより上記目的が達成される。
【００１６】
前記蛍光体がストライプ状であってもよい。
【００１７】
前記蛍光体が前記プラズマ室の長手方向と平行な方向に配置されていてもよい。前記蛍光体が前記プラズマ室の長手方向と垂直な方向に配置されていてもよい。
【００２０】
以下、本発明の作用について説明する。
【００２１】
本発明にあっては、各プラズマ室を各々１走査ラインとして走査して単位毎にプラズマ放電を行うことにより、薄い誘電体シート上に電位を発生させる。それと共に、プラズマ放電の際に発生する紫外線によってガラス基板または誘電体シートのプラズマ室側に設けた蛍光体を発光させて、３原色Ｒ、Ｇ、Ｂの各色を発光する。このタイミングに合わせて、対向基板上の透明電極に電位を印加することにより、液晶層を駆動して表示を行う。このように、プラズマ放電によって蛍光体を発光させてカラー表示を行うので、従来のプラズマアドレス型液晶表示装置で必要とされていた、バックライトシステムやカラーフィルターが不要となる。さらに、従来のデューティー駆動方式の液晶パネルのように蛍光体の表面にＩＴＯなどの透明電極を新たに加工する必要がなく、液晶の応答速度を速くして動画表示も可能である。
【００２２】
或いは、紫外線ランプ等の光源から蛍光体に紫外線を照射して常に３原色Ｒ、Ｇ、Ｂを発光させておき、プラズマスイッチにより液晶層を駆動して表示を行ってもよい。この場合、蛍光体に紫外線を照射する光源は必要であるが、カラーフィルタは不要であり、透明蛍光灯等を用いることによりパネル消費電力を２０％〜５０％低減することができる。
【００２３】
上記蛍光体は、ストライプ状の蛍光体をプラズマ室の長手方向と平行な方向に配置してもよく、プラズマ室の長手方向と垂直な方向に配置してもよい。ストライプ状の蛍光体をプラズマ室の長手方向と平行な方向に配置した場合には、発光効率が高いため、輝度が高い表示が得られる。プラズマ室の長手方向と垂直な方向に配置した場合には、色バランスが良く、混色が生じない。
【００２４】
液晶層は、負の誘電異方性を有する液晶材料を用いて、電圧無印加時には液晶分子が基板に対して略垂直に配向し、電圧印加時には液晶分子が複数の中心軸を中心として軸対称状に配向する軸対称配向モードとするのが好ましい。この場合、表示のコントラストが高く、視野角も広くなる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２６】
図１に、本実施形態のプラズマアドレス型液晶表示装置１００の構成を示す。
【００２７】
このプラズマアドレス型液晶表示装置１００は、ガラス基板１０とガラス等からなる薄い誘電体シート３との間に複数のプラズマ室１２を有するプラズマ基板２と、ガラス基板８上に透明電極（信号電極）９を有する対向基板１１とが電気光学材料層である液晶層１を挟んで対向配置されており、液晶層１とプラズマ室２とが誘電体シート３を介して隣接配置されている。
【００２８】
プラズマ室１２は、ガラス基板１０に溝を設けることにより形成されており、各溝はリブ５によって区切られている。各プラズマ室１２内にはイオン化可能なガスが封入されており、さらに、一対の電極６、７が設けられている。これらの電極６、７は、プラズマ室１２内のガスをイオン化してプラズマ放電を発生させるためのアノード及びカソードとして機能する。発生したプラズマは、誘電体シート３上に電位を発生させる。
【００２９】
さらに、各プラズマ室１２内には、ガラス基板１０上に３原色Ｒ、Ｇ、Ｂの各色を発光する蛍光体４Ｒ、４Ｇ、４Ｂが配置されており、プラズマ室１２内のガスがイオン化してプラズマ放電する際に発生する紫外線によってＲ、Ｇ、Ｂの各色を発光する。或いは、紫外線ランプ等の光源を用いて蛍光体４Ｒ、４Ｇ、４Ｂに紫外線を照射することによりＲ、Ｇ、Ｂの各色を発光させてもよい。
【００３０】
一方、対向基板１１上の液晶層１側表面に設けられている透明電極９は、上記溝によって構成されるプラズマ室１２と交差（ここでは直交）しており、この透明電極９とプラズマ室１２との交差部が各画素に対応している。そして、ガラス基板８の前面側には出射側偏光板１３ａ、液晶層１の背面側に入射側偏光板１３ｂが設けられている。
【００３１】
このプラズマアドレス型液晶表示装置１００においては、プラズマ放電が行われるプラズマ室１２を順次切り替え走査すると共に、これに同期して透明電極９に信号電圧を印加する。これにより、その信号電圧が各画素毎に保持されて液晶層１が選択的に駆動される。その結果、上記蛍光体４Ｒ、４Ｇ、４Ｂからの発光が液晶層１により調光され、階調表示が行われる。
【００３２】
上記３原色の各色を発光する蛍光体４Ｒ、４Ｇ、４Ｂは、薄い誘電体シート３のプラズマ室側表面またはガラス基板４のプラズマ室側表面のいずれに配置してもよい。
【００３３】
各蛍光体４Ｒ、４Ｇ、４Ｂは、画素の形状に応じてストライプ状、デルタ配列、モザイク配列等、適宜選択して配置することができる。
【００３４】
例えば、各蛍光体をストライプ状にした場合には、図２に示すようにリブ５で区切られたプラズマ室の長手方向に対して平行に配置しても良く、図３に示すようにプラズマ室の長手方向に対して垂直に配置しても良い。図２に示すように配置した場合には、発光効率を高くすることができるため、輝度が高い表示が得られる。図３に示すように配置した場合には、混色が発生せず、色再現性が良い表示が得られる。
【００３５】
液晶モードとしては、従来から用いられているＴＮモードを用いることができる。さらに好ましくは、負の誘電異方性を有する液晶材料を用いて、電圧無印加時には液晶分子が基板に対して略垂直に配向し、電圧印加時には液晶分子が複数の中心軸を中心として軸対称状に配向する軸対称配向モードとするのが好ましい。その理由は、ＴＮモードや正の誘電異方性を有する液晶材料を用いた軸対称配向モードに比べて視角特性が広がり、コントラストが良好な表示が得られるからである。
【００３６】
（実施形態１）
図４を参照しながら本実施形態のプラズマアドレス型液晶表示装置の製造工程について説明する。
【００３７】
まず、縦横１２７ｍｍ、厚み約２ｍｍのガラス基板１０上に、印刷法により電極６、７を形成する。この電極６、７の素材は、従来から使用されているものであればいずれも使用可能であり、例えばニッケル、アルミ、銀、金等が挙げられる。本実施形態では、ニッケルペースト（デュポン社製）を使用した。電極６、７の配置は、例えば図４（ｂ）のように配置することもできる。
【００３８】
次に、３原色Ｒ、Ｇ、Ｂの蛍光体４を塗布する。この蛍光体４の材質は、真空紫外または紫外線で発光するものであれば、どのようなものでも用いることができる。この蛍光体４は、リブ５で区切られたプラズマ室の長手方向に対して平行に配置しても良く、プラズマ室の長手方向に対して垂直に配置しても良いが、ここではプラズマ室と平行な方向に蛍光体４を形成している。この蛍光体４は、図４（ａ）のように電極６、６の間に挟み込むように形成するのが好ましい。或いは、図４（ｃ）のように電極６、６の間に挟み込むように形成してもよい。図４（ｂ）のような電極配置の場合には、電極６、７で挟み込むように形成することができる。
【００３９】
続いて、リブ５を形成する。このリブ５は、プラズマ放電が行われる容積を決定するものであり、リブ５の高さは５０μｍ〜３００μｍの幅で制御するのが好ましい。
【００４０】
その後、薄い誘電体シート３を装着する。この誘電体シート３は、プラズマアドレス駆動方式においてコンデンサーとして機能するため、その厚さを厳密に管理しなければならない。例えば、厚み１０μｍ〜５００μｍの幅で制御するのが好ましい。
【００４１】
このようにして作製されたプラズマ室１２内に、プラズマガスとしてキセノン、ヘリウム、水素等を封入する。
【００４２】
次に、誘電体シート３の上に偏光板１３ｂを装着し、液晶が注入されるスペースとして２μｍ〜１０μｍ程度を開けて、透明なガラス基板８上に例えばインジュウームスズ合金等からなる透明電極９を設けた対向基板１１を組み込み、その上に偏光板１３ａを装着する。
【００４３】
このようにして作製された液晶部に液晶を注入して液晶層１とし、本実施形態のプラズマアドレス液晶表示装置が完成する。
【００４４】
液晶モードとしては、従来のＴＮモードでもよいが、軸対称配向モードを用いるのがさらに好ましい。
【００４５】
本実施形態のプラズマアドレス型液晶表示装置において、電極６及び電極７の間に１００Ｖ〜５００Ｖの電圧を印加してプラズマスイッチを駆動し、透明電極９に０Ｖ〜１００Ｖまでの電圧を印加して液晶層１を駆動した。上記蛍光体４は良好に３原色Ｒ、Ｂ、Ｇを発光し、各光が液晶層１により調光されて良好な表示映像が得られた。
【００４６】
（実施形態２）
図５を参照しながら本実施形態のプラズマアドレス型液晶表示装置の製造工程について説明する。
【００４７】
まず、縦横１２７ｍｍ、厚み約２ｍｍのガラス基板１０上に、印刷法により電極６、７を形成する。この電極６、７の素材は、従来から使用されているものであればいずれも使用可能であり、例えばニッケル、アルミ、銀、金等が挙げられる。本実施形態では、ニッケルペースト（デュポン社製）を使用した。電極６、７の配置は、上述した図４（ｂ）のように配置することもできる。
【００４８】
次に、３原色Ｒ、Ｇ、Ｂの蛍光体４を塗布する。この蛍光体４の材質は、真空紫外または紫外線で発光するものであれば、どのようなものでも用いることができる。この蛍光体４は、リブ５で区切られたプラズマ室の長手方向に対して平行に配置しても良く、プラズマ室の長手方向に対して垂直に配置しても良いが、ここではプラズマ室と平行な方向に蛍光体４を形成している。この蛍光体４は、電極６、６の間に挟み込むように形成するのが好ましい。或いは、上述した図４（ｂ）のように電極６、７で挟み込むように形成してもよく、図４（ｃ）のように電極６、６の間に挟み込むように形成してもよい。
【００４９】
続いて、リブ５を形成する。このリブ５は、プラズマ放電が行われる容積を決定するものであるため、リブ５の高さは５０μｍ〜３００μｍの幅で制御するのが好ましい。
【００５０】
その後、薄い誘電体シート３を装着する。この誘電体シート３は、プラズマアドレス駆動方式においてコンデンサーとして機能するため、その厚さを厳密に管理しなければならない。例えば、厚み１０μｍ〜５００μｍの幅で制御するのが好ましい。
【００５１】
このようにして作製されたプラズマ室１２内に、プラズマガスとしてキセノン、ヘリウム、水素等を封入する。
【００５２】
次に、誘電体シート３の上に偏光板１３ｂを装着し、液晶が注入されるスペースとして２μｍ〜１０μｍ程度を開けて、透明なガラス基板８上に例えばインジュウームスズ合金等からなる透明電極９を設けた対向基板１１を組み込み、その上に偏光板１３ａを装着する。
【００５３】
このようにして作製された液晶部に液晶を注入して液晶層１とし、さらに、背面側に紫外線ランプ１４を配置して本実施形態のプラズマアドレス液晶表示装置が完成する。
【００５４】
液晶モードとしては、従来のＴＮモードでもよいが、軸対称配向モードを用いるのがさらに好ましい。
【００５５】
本実施形態のプラズマアドレス型液晶表示装置において、電極６及び電極７の間に１００Ｖ〜５００Ｖの電圧を印加してプラズマスイッチを駆動し、透明電極９に０Ｖ〜１００Ｖまでの電圧を印加して液晶層１を駆動した。上記紫外線ランプ１３により蛍光体４に紫外線を照射したところ、蛍光体４は良好に３原色Ｒ、Ｂ、Ｇを発光し、各光が液晶層１により調光されて良好な表示映像が得られた。また、透明蛍光灯（蛍光体を有していないもの）を用いて蛍光体４に紫外線を照射することにより、パネル自体の消費電力を２０％〜５０％低減することができた。
【００５６】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明による場合には、ガラス基板や誘電体シート上に設けた蛍光体をプラズマ放電によって発光させてＲ、Ｇ、Ｂの各色を得ることができる。従って、カラー表示が可能なプラズマアドレス型液晶表示装置をバックライトシステムやカラーフィルター等を必要とせずに簡単な工程で作製することができる。さらに、プラズマスイッチにより液晶層を駆動しているので、デューティー駆動方式の液晶パネルに比べて液晶の応答を速くすることができ、蛍光体上に透明電極を設ける必要がないので製造工程も簡単である。従って、安いコストでプラズマアドレス型液晶表示装置を作製して高品質な映像品位を提供することができる。
【００５７】
さらに、蛍光体に紫外線を照射する光源を設けることにより、パネル自体の消費電力を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態であるプラズマアドレス型液晶表示装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】蛍光体の配置例を示す平面図である。
【図３】蛍光体の配置例を示す平面図である。
【図４】実施形態１のプラズマアドレス型液晶表示装置の概略構成を示す断面図である。
【図５】実施形態２のプラズマアドレス型液晶表示装置の概略構成を示す断面図である。
【図６】従来のプラズマアドレス型液晶表示装置の概略構成を示す断面図である。
【図７】従来のプラズマアドレス型液晶表示装置の概略構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１液晶層
２プラズマ基板
３誘電体シート
４、４Ｒ、４Ｇ、４Ｂ蛍光体
５リブ
６、７電極
８ガラス基板
９透明電極
１０ガラス基板
１１対向基板
１２プラズマ室
１３ａ、１３ｂ偏光板
１４紫外線ランプ

Claims

ガラス基板と誘電体シートとの間に、それぞれの内部でプラズマ放電が発生する複数のプラズマ室を有し、該ガラス基板を含むプラズマ基板と、信号電極を有する対向基板とが液晶層を挟んで対向配置され、各プラズマ室内で発生するプラズマ放電によって発生したプラズマにより該液晶層と各プラズマ室との間に配置された該誘電シートに発生する電位と、該信号電極の電位とによって該液晶層が駆動されるプラズマアドレス型液晶表示装置であって、
該誘電体シートの各プラズマ室側表面または該ガラス基板の各プラズマ室側表面に、各プラズマ室内のプラズマ放電によって発生する紫外線により３原色のいずれか一色を発光する蛍光体が配置されているプラズマアドレス型液晶表示装置。
前記蛍光体がストライプ状である請求項１記載のプラズマアドレス型液晶表示装置。
前記蛍光体が前記プラズマ室の長手方向と平行な方向に配置されている請求項２に記載のプラズマアドレス型液晶表示装置。
前記蛍光体が前記プラズマ室の長手方向と垂直な方向に配置されている請求項２に記載のプラズマアドレス型液晶表示装置。