JPH11305211A - プラズマアドレスカラー表示装置及びその駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明が解決しようとする課題の一つは、高価
なカラーフィルタを使用しないフルカラーのプラズマア
ドレス表示装置を提供することであり、もう一つは、従
来はバックライトからの光の有効使用率が３％程度と非
常に低いので、総合的に見たエネルギー効率を高めるこ
とである。 【解決手段】本発明にかかるカラープラズマアドレス表
示装置は、カラーフィルタを使用せず、基本的な構成用
件として、透過型液晶表示部とプラズマアドレス部と背
面光源部を重ねたパネル構造を有し、背面光源部は光の
３原色を選択的に放出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液晶セル等の表示セ
ルとプラズマセルと背面光源を重ねた積層構造を有する
プラズマアドレッシング表示装置の改良に関し、より詳
しくは液晶セル等の表示セル部にカラーフィルターを使
用せずにフルカラー表示が可能な構造と駆動方法に関す
る。また、色補正するために、表示セルではなく背面光
源にカラーフィルタを具備したプラズマアドレッシング
表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】薄膜トランジスタをスイッチング素子と
するマトリックスタイプの液晶表示装置は、現在各方面
に使用されている。しかし、この方式の場合、薄膜トラ
ンジスタ等の半導体素子を基板上に多数個形成する必要
があり、特に大面積化した場合に歩留りが悪いという欠
点がある。

【０００３】この欠点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
ジスタ等のスイッチング素子に代えてプラズマセルをア
ドレッシングのためのスイッチとして利用する方式を提
案している。以下、プラズマセルを利用して液晶セルを
アドレッシングする表示装置の構成を簡単に説明する。
この種の表示装置は、図１に示すように、液晶セル１０
１とプラズマセル１０２とを薄板ガラス等からなる誘電
体シート１０３を介して重ね、さらにプラズマセルの外
側に光源部を重ねた構造を有している。プラズマセル１
０２は下側の基板１０４を用いて形成されており、その
表面には互いに平行な複数の溝１０５が設けられてい
る。各溝１０５は誘電体シート１０３によって気密封止
されている。その中にはイオン化可能なガス封止されて
おり、個々に分離したプラズマ室１０６を形成してい
る。従って、各溝１０５の間を凸状部分１０７は個々の
プラズマ室１０６を分離する側壁としての役割を果たす
と共に、隔壁１０３に対する基板１０４のギャップスペ
ーサとしての役割も果している。各溝１０５の底部に
は、互いに平行な一対の電極１０８および１０９が設け
られている。これら一対の電極はプラズマ室１０６内の
ガスをイオン化し、放電プラズマを発生するためのアノ
ード電極およびカソード電極として機能する。

【０００４】一方、液晶セル１０１は誘電体シート１０
３と透明基板１１０とによって挟持された液晶層１１１
を備えている。透明基板１１０の内側表面には、信号電
極１１２が形成されている。この透明導電膜からなる信
号電極１１２は個々のプラズマ室１０６と直交してい
る。信号電極１１２が列駆動単位となりプラズマ室１０
６が行走査単位となって、両者の交差部分に行列状のド
ットが規定される。

【０００５】かかる表示装置においては、プラズマ放電
が行われるプラズマ室１０６を線順次で切り換え走査す
ると共に、液晶セル１０１側の信号電極１１２に対して
線順次走査と同期してアナログ駆動電圧を印加すること
によりドットを駆動する。プラズマ室１０６に放電プラ
ズマが発生すると室内全体が略アノード電位に接続され
る。この状態でドットに駆動電圧を印加すると誘電体シ
ート１０３を介して各ドットの液晶層１１１に電荷が注
入される。プラズマ放電が終了するとプラズマ室１０６
は浮遊電位となり、注入された電荷が各ドットに保持さ
れる。つまり、サンプリングホールドと言われる状況が
実現する。プラズマ室１０６はサンプリングスイッチと
して機能する一方、液晶層１１１はサンプリングキャパ
シタとして機能する。サンプリングされた電荷量に応じ
て液晶が動作し、表示装置の点灯と消灯がドット単位で
行われる。

【０００６】図１に示した構造は原理的なものであっ
て、通常の液晶表示装置にあるバックライトや偏光板が
記載されていない。また、モノクロ表示である。図２乃
至３に実用的なカラー表示可能なものの構造と駆動回路
の例を示した。この場合、空間混色法によってカラー化
するために、画素毎に３原色を配置した高価なカラーフ
ィルターを使用している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題の一つは、高価なカラーフィルタを使用しない
フルカラーのプラズマアドレス表示装置を提供すること
であり、もう一つは、従来はバックライトからの光の有
効使用率が現在３％程度と非常に低いので、総合的にみ
たエネルギー効率を高めることである。

【０００８】カラーフィルターが高価な理由は、高い性
能・品質が必要であり、厳しい仕様が要求されるためで
ある。まず、画素毎に３原色を所定の配列で塗り分ける
必要がある。また、全面にわたって均一かつ正確な分光
カーブ、正確な寸法精度、２５０℃程度の耐熱性が必要
であり、長期的耐性等が要求されている。

【０００９】一方、バックライトからの光の有効使用率
が低い理由は、一つに偏光フィルターを使用していて、
５０％しか利用しないことであるが、またカラーフィル
ターを使用している点にもある。すなわち、従来のプラ
ズマアドレス表示装置はフルカラー表示するために、３
原色（赤：Ｒ、緑：Ｇ、青：Ｂ）のカラーフィルタを液
晶表示部に使用している。この場合、隣接するＲ、Ｇ、
Ｂのドット３個で１画素となる。このような方法でフル
カラー表示を行う方法を空間混色法と呼ぶが、上記のよ
うに実際には画素数の３倍の個数の光の透過・不透過の
駆動が可能なドット（信号電極と走査電極の交点）が必
要である。利用される光は、ある時点で一つの画素内で
はＲＧＢのどれか一色なので、入力光の１／３である。

【００１０】さらに、ディスプレイが高精細化するにつ
れて、カラーフィルタを使用すると難点が出てくる。そ
の原因は、画素数の３倍のドットが必要なことによる。
例えば、カラーフィルタの寸法精度や位置精度はそれだ
け厳しくなり、製造することが難しくなる。また、カラ
ーフィルタには各色を分離するブラックストライプが設
けられているが、その巾をある程度以下にすることは、
その効果が少なくなる点と、技術的な点から難しい。そ
のため、高精細化するにつれて、ブラックストライプ部
の面積の割合が増え、光の透過率が減少してしまう。こ
のため、カラーフィルタを使用しないことは、ディスプ
レイの高精細化の可能性を高めることにつながる。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上述した従来の課題を解
決するため、本発明は以下の手段を講じた。すなわち、
本発明にかかるカラープラズマアドレス表示装置は、基
本的な構成要件として、カラーフィルタを使用しない透
過型液晶表示部とプラズマアドレス部と背面光源部を重
ねたパネル構造を有する。

【００１２】特徴事項として、第１に光源部が光の３原
色を選択的に放出する光源部である点である。ここで選
択的とは、光の放出とその中止を外部から信号で操作で
きることを意味する。

【００１３】第２に、第１の特徴を有するプラズマアド
レス表示装置のフルカラー表示の駆動方法が、まず前記
の透過型液晶表示部分の各ドット部分の液晶層の光の透
過、不透過の書き込み設定を、３原色の内のいずれかの
色について１サブフレーム分プラズマアドレス部を作動
させて行い。次に、当該色の光源から当該色を所定のタ
イミングで選択的に放出し、かつ次の原色の書き込み設
定を開始する前に所定のタイミングで放出を停止する方
法であり、これらの操作を光源の３原色の各色について
順次行うことにより、フルカラー画像を得ることを特徴
とする。

【００１４】第３に、カラー表示の色バランスを調節す
る方法として、光源が光を放出を開始し停止するまでの
時間を、各色の光源について調節する方法であることを
特徴とする。

【００１５】第４に、カラー表示の色バランスを調節す
る方法が、３原色の放出強度を調整する方法であること
を特徴とする。

【００１６】第５に、各色光源の発光色を補正するため
のカラーフィルタが背面光源部に具備されていることを
特徴とする。

【００１７】＜作用＞本発明によれば、液晶の各ドット
が時間的に分割されて、光の３原色のスイッチ作用を行
いフルカラー表示を行う（時間混色法）ので、カラーフ
ィルターが不要になる。また、１画素１ドットとなり、
従来の如く各ドットが色の３原色のいずれかをスイッチ
する方式（空間混色法）では３ドットで１画素を構成す
るが、その場合に比較して、光の利用効率が略３倍にな
る。

【００１８】

【発明の実施の形態】書き込み・表示の駆動方法の概要
は次のようである。詳細は実施例において述べる。ある
原色について１サブフレーム分書き込みが終了した後
に、その原色を背面光源から放出する。また、次の原色
について書き込みを開始する前に、その原色の放出を停
止する。このようにすることによって、各原色をきちん
と表示することができ、時間混色が可能となる。

【００１９】さらに、カラー表示の色バランスを変化す
ることは、カラーフィルターを使用する方式ではＲ，
Ｇ，Ｂの信号を操作する以外は、変化させることが困難
であったが、本発明の構造では、解決手段の項に記した
第３、第４の手段によって、３原色それぞれの放出時間
や強度を調節することにより、調整することができる。
この機能は、３原色の光源が別々である場合には必要な
機能であるが、このようにすることによって好みの色バ
ランスを得ることができる。

【００２０】第５の手段は光源の発光色の分光特性を補
正するものである。すなわち、各色の光源の発光色はフ
ルカラ−表示するために必要十分な分光特性を有しない
場合がある。例えば、蛍光体では赤色の蛍光体の分光特
性が理想的な３原色の赤の分光曲線から少し外れてい
る。このため、対策として通常の空間混色法の液晶の場
合は、カラーフィルタの赤の画素部分の透過分光曲線を
その光源の分光特性を補正するものにしている。またＣ
ＲＴにおいても色調を改善するために、フェースプレー
トに蛍光体ドットに対応したカラーフィルタを形成する
ことが行われ始めている。本発明の構成のプラズマアド
レス表示装置においては、背面光源部にカラーフィルタ
を設けることが好都合である。このカラーフルタは各色
光源に対して画面全面に効果があるように形成すればよ
い。画素単位でないので安価に形成することができる。
実際的には、光源の構造によって方法は種々ある。例え
ば冷陰極管タイプの場合には、管球の表面に所望の分光
曲線を有する塗料層を形成したり、プラスチックフィル
ムを巻き付ける方法がある。また、光拡散板の表面に同
様な方法を施すことも可能である。

【００２１】時間混色法を行うためには、単純に言って
走査の駆動周波数を空間混色法の場合の３倍に上げる必
要があり、そのためには表示部の応答速度と駆動回路部
の周波数特性が対応可能なものでなくてはならない。さ
らに、背面の光源部も高速に点灯・消灯できるものでな
くてはならず、また点灯時間を３原色共に充分な精度で
制御できるものでなくてはならない。そうでないと、各
色間の明るさのバランスが乱れ、フルカラー表示を行う
ことが困難になるからである。この点に関しては、後に
実施例の駆動方法の部分で詳しく述べる。

【００２２】なお、テレビ画像を表示するためには液晶
の動作速度も３msec以下の高速にすることが必要である
が、例えば液晶をＯｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓ
ａｔｅｄ Ｂｅｎｄ（ＯＣＢ）方式にしたり、TN方式で
あっても駆動方法を特開平9-101497号公報、特開平9-26
5073号公報に開示されている方法にすることによって、
達成することができる。

【００２３】本発明の第２の特徴である駆動方法は、プ
ラズマアドレス法が充分に高速応答が可能であること、
また、いわゆるサンプリングホールドが可能な特性を有
していることを利用したものである。

【００２４】

【実施例】次に本発明を実施例により具体的に説明す
る。

【００２５】＜実施例１＞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５は本発明の請求項
１にかかるプラズマアドレス表示装置を示す模式的な断
面図である。本装置は表示セル１とプラズマセル２と両
者の間に介在する極薄の誘電体シート３とを積層し、プ
ラズマセルの後の光源部（バックライト部）４を有する
構造である。表示セルは、電界によって光の透過率を制
御することができる液晶表示セルである。表示セル１は
ガラス基板５と偏光板６を用いて構成されており、ガラ
ス基板の内側主面には透明導電膜からなる複数本の信号
電極７が互いに平行に形成されている。基板５はスペー
サ１３を用いて所定の間隙を介し誘電体シート３に接着
されている。間隙内には表示材料として液晶層１４が充
填されている。

【００２６】一方プラズマセル２は下側のガラス基板８
を用いて構成されている。ガラス基板８の内側主面上に
は信号電極７と直交するストライプ状の隔壁９が形成さ
れている。各隔壁の間の空間の底部には１対の線状の放
電電極１０が設けられていて、それぞれアノードＡとカ
ソードＫとして機能する。基板８は隔壁９に接合してお
り、気密封止された各隔壁９間の空間は放電チャネル１
１を構成する。放電チャネル１１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、アルゴンあるいはこれらの混合気体から選ぶ。
隔壁９は放電領域を制限すると共に、誘電体シート３の
裏側面に接触しスペーサとしての機能も果たす。ただ
し、プラズマセルの構造は図示したものに限定されず、
プラズマアドレス機能を有するものであればよい。例え
ば、特開平５−２９７３６３号公報に開示されている構
造であってもよい。

【００２７】プラズマセルの後の光源部（バックライト
部）４は、本発明の特徴であって、通常のプラズマアド
レス表示装置においては白色光であるのに対し、光の３
原色を指示信号によって時間的に制御して発光（放出）
することができるものである。すなわち、Ｒ（赤）、Ｂ
（青）、Ｇ（緑）の各色を順次、指示信号によって、所
定のタイミングに所定の時間放出するものである。光の
放出時間がｍｓｅｃの桁なのでこれに十分に応答可能な
ことが必要である。バックライト部とガラス基板８の間
に偏光板１２があり、バックライトからの光を偏光させ
る。

【００２８】光源例としては、蛍光灯の一種で、３原色
の一色だけの蛍光体を塗布したものがある。これの３原
色分をワンセットとして使用する。光の放出時間は点灯
時間とし、高周波点灯でタイミングや点灯時間を調整す
る。図６に具体的構造の一例を示した。

【００２９】＜実施例２＞図７は本発明の請求項３にか
かるプラズマアドレス表示装置の駆動回路とパネル部の
結線法を示す原理図である。すなわち、前記の透過型液
晶表示部分の各画部分の光の透過・不透過を、ある色の
データにもとずいて、１サブフレーム分プラズマアドレ
スによって設定したのち、当該色の光源を選択的に点灯
することを３原色の各色について行うことにより、フル
カラー画像を得ることを特徴とするプラズマアドレス表
示装置の駆動方法を示す図である。

【００３０】まず、通常のプラズマアドレス表示装置の
動作を図３の駆動回路の１例を参照して簡単に説明す
る。この駆動回路は信号回路２１と走査回路２２と制御
回路２３とから構成されている。信号回路２１には信号
電極Ｄ１ないしＤｍがバッファを介して接続されてい
る。一方、走査回路２２には同じくバッファーを介して
カソードＫ１ないしＫｎが接続されている。アノードＡ
１ないしＡｎは共通に接地されている。カソードは走査
回路２２により線順次走査されると共に、信号回路２１
はこれに同期して各信号電極に画像信号を供給する。制
御回路２３は信号回路２１と走査回路２１の同期制御を
行うものである。各カソード／アノードの対に沿って放
電チャネルが形成され行単位走査となる。一方各信号単
位は列単位駆動となる。両単位の間にドット２４が規定
される。

【００３１】図４は２個のドットを切り取って電気的関
係を模式的に示したものである。以下の話は通常の構造
に場合も同じである。各ドット２４は画像信号電圧を与
える信号電極（Ｄ１，Ｄ２）と放電チャネルの交点に形
成される。各ドット２４は信号電極（Ｄ１，Ｄ２）およ
び誘電体シート３によって挟持された液晶層５からなる
サンプリングキャパシタと、プラズマサンプリングスイ
ッチＳ１との直列接続からなる。プラズマサンプリング
スイッチＳ１は放電チャネルの機能を等価的に表したも
のである。つまり、放電チャネルが活性化すると、その
内部は略全体的にアノード電位に接続される。一方、プ
ラズマ放電が終了すると放電チャネルは浮遊電位とな
る。サンプリングスイッチＳ１を介して個々のドット２
４のサンプリングキャパシタに画像信号を書き込み、い
わゆるサンプリングホールドを行う。画像信号のレベル
によって、各ドットの透過光量の階調的な制御ができ
る。

【００３２】図８は、請求項１の構造のものについての
フルカラー表示を行う際の、光源部、プラズマアドレス
部、液晶表示部への駆動信号の与え方を示すタイミング
チャートである。まず何も書き込まれておらず、光源も
点灯していない状態であるとする。最初に、プラズマア
ドレスの走査電極Ｋ１に所定の電圧を印加し放電を開始
する。次に信号電極Ｄ１〜Ｄｎに赤色の信号電圧を順次
または同時に印加し、液晶をサンプリングホールドの状
態にする。次に、走査電極Ｋ１への電圧印加を止め、Ｋ
２に印加する。そして、信号電極のＤ１〜Ｄｎまでに同
様に電圧を印加し、各液晶ドットを所定のサンププリン
グホールドの状態にする。これを順次全走査電極につい
て行い、１サブフレーム分の全ドットの画像情報を書き
込みを完了する。もし、全ドットをサンプリングホール
ドにするための時間を短縮したい場合には、信号電極を
例えば画面上で上下、左右に２分割、４分割して、それ
ぞれ独立に書き込む方法がある。

【００３３】全ドットがある一つの原色、例えば赤色に
ついて、サンプリングホールドの状態になった後、つま
り全ドットに赤色の１サブフレーム分の画像情報を記憶
させた後、赤光源から赤色光を放出（発光）し、所定の
時間放出した後、停止する。このようにして、液晶画面
には、全面に１サブフレーム分の赤色画像が所定の階調
で表示される。所定の光放出時間は、サンプリングホー
ルドが消滅する時間よりも短時間でなければならない
が、通常のテレビ画面表示ではこの所定の光放出時間が
３〜４msec程度であり、全く問題ない。次に、例えば緑
色について、同様に全ドットをサンプリングホールドの
状態にして、緑光源を点灯し、所定時間の後消灯し、階
調表示された１サブフレーム分緑色が液晶画面に表示さ
れる。次に、同様なことを青色について行う。この駆動
走査を１セットとして、繰り返すことによりフルカラー
の動画表示が可能となる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
プラズマアドレスディスプレイの光源部を３原色別々に
時間分割して点灯し、それに合わせて表示部の各ドット
のオン・オッフを１サブフレーム単位で行うので、液晶
表示部にカラーフィルタを具備しないでもフルカラー表
示が可能になる。その結果、低コスト化が可能になる。
また、１ドットをＲ，Ｇ，Ｂ共通で使用するので、光の
利用率が約３倍になり、低消費電力化に寄与する。さら
に、空間分割によるカラー化と比較して、同一のドット
数でありながら、解像度が３倍になったことと等価な効
果が得られる。このため、高精細化が容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の構造の原理説明図

【図２】従来の実用品の構造

【図３】従来の実用品の駆動回路

【図４】２個のドットを切り取った電気的関係の模式図

【図５】本発明の請求項１にかかるプラズマアドレス表
示装置の模式的な断面図

【図６】３原色バックライトの例

【図７】本発明の請求項３にかかる駆動回路とパネル部
の結線法の原理図

【図８】本発明の請求項３の場合の駆動回路のタイムチ
ャート

【符号の説明】

１・・・表示セル ２・・・プラズマセル ３・・・誘電体シート ４・・・３原色独立放出バックライト部 ５・・・ガラス基板 ６・・・偏光板 ７・・・ストライプ状信号電極 ８・・・ガラス基板 ９・・・隔壁 １０・・・放電チャンネル １１・・・表示セル １２・・・偏光板 １３・・・スペーサ １４・・・液晶層 １５・・・放電電極（アノード） １６・・・放電電極（カソード） ２１・・・信号電極 ２２・・・走査回路 ２３・・・制御回路 ３１・・・カラー光源 ３２・・・カラー光源駆動部 ３３・・・液晶パネル ３４・・・Ｘドライバ ３５・・・Ｙドライバ ３６・・・プラズマアドレス部 １０１・・・液晶セル １０２・・・プラズマセル １０３・・・誘電体シート １０４・・・基板 １０５・・・溝 １０６・・・プラズマ室 １０７・・・凸状部分 １０８・・・電極 １０９・・・電極 １１０・・・透明基板 １１１・・・液晶層 １１２・・・信号電極 ２００・・・偏光板 ２１０・・・カラーフィルタ ２２０・・・信号電極 ２３０・・・液晶 ２４０・・・絶縁膜（ガラス） ２５０・・・リブ ２６０・・・プラズマアドレス基板 ２７０・・・偏光板 ２８０・・・走査電極（カソード） ２９０・・・走査電極（アノード） ３００・・・バックライト ３０５・・・アクリル製導光反射板 ３１０・・・赤色光蛍光灯（高周波点灯） ３２０・・・青色光蛍光灯（高周波点灯） ３３０・・・緑色光蛍光灯（高周波点灯） ４００・・・カラー光源部 ４１０・・・プラズマアドレス部走査パルス ４２０・・・液晶表示部信号パルス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平山 茂 東京都台東区台東１丁目５番１号 凸版印 刷株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】カラーフィルタを具備しない透過型液晶表
   示部とプラズマアドレス部と背面光源部を前面からこの
   順に重ねたパネル構造を有するプラズマアドレス表示装
   置において、背面光源部が光の３原色を入力信号に従っ
   て選択的に放出することを特徴とするプラズマアドレス
   カラー表示装置。
2. 【請求項２】請求項１記載のの背面光源部にカラーフィ
   ルタを具備していることを特徴とする請求項１記載のプ
   ラズマアドレスカラ−表示装置。
3. 【請求項３】請求項１または２記載のプラズマアドレス
   カラー表示装置において、前記の透過型液晶表示部の各
   ドット部分の液晶層の光の透過、不透過の書き込みをプ
   ラズマアドレスによって３原色の内のいずれかの１色の
   １サブフレーム分行った後に当該色の光源から当該色を
   所定のタイミングで選択的に放出し、かつ次の原色の書
   き込み設定を開始する前に所定のタイミングで該原色光
   の放出を停止することを、３原色の各色について順次行
   うことにより、カラー画像を得ることを特徴とするプラ
   ズマアドレスカラー表示装置の駆動方法。
4. 【請求項４】請求項３記載の駆動方法において、カラー
   表示の色バランスを調節する方法が、光源が光を放出を
   開始し停止するまでの時間を、各色の光源について調節
   する方法であることを特徴とするプラズマアドレスカラ
   ー表示装置の駆動方法。
5. 【請求項５】請求項３記載の駆動方法において、カラー
   表示の色バランスを調節する方法が、３原色の放出強度
   を調整する方法であることを特徴とするプラズマアドレ
   スカラー表示装置の駆動方法。