JP3208895B2 - プラズマアドレス液晶表示装置 - Google Patents
プラズマアドレス液晶表示装置Info
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- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/133374—Constructional arrangements; Manufacturing methods for displaying permanent signs or marks
Landscapes
- Liquid Crystal (AREA)
- Liquid Crystal Display Device Control (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶セルとプラズマセ
ルを互いに積層したフラットパネル構造を有するプラズ
マアドレス液晶表示装置に関する。より詳しくは、液晶
セルのクロストーク抑制構造に関する。
ルを互いに積層したフラットパネル構造を有するプラズ
マアドレス液晶表示装置に関する。より詳しくは、液晶
セルのクロストーク抑制構造に関する。
【0002】
【従来の技術】プラズマアドレス液晶表示装置は例えば
特開平1−217396号公報に開示されている。図1
0に示す様に、プラズマアドレス液晶表示装置は液晶セ
ル101とプラズマセル102が中間の誘電シート10
3を介して重ねられた構造を有している。プラズマセル
102は、互いに平行な複数の溝105が形成された絶
縁基板104を用いて構成されている。各溝105は誘
電シート103によって密封されている。密封された溝
105の中には放電によりイオン化可能なガスが封入さ
れておりプラズマチャネルを形成する。各溝105の底
部には一対のプラズマ電極106,107が設けられて
いる。一対の電極106,107の一方をアノードとし
他方をカソードとして封止されたガスに電圧を印加しイ
オン化して放電プラズマを発生させる。一方、液晶セル
101は上側の基板108と誘電シート103との間に
挟持された液晶層109から構成されている。基板10
8の内側表面には互いに平行な複数の透明電極110が
形成されている。この透明電極110は下側の基板10
4に形成された溝105と交差する様に配列されてい
る。マトリクス状に交差した部分に個々の画素が規定さ
れる。
特開平1−217396号公報に開示されている。図1
0に示す様に、プラズマアドレス液晶表示装置は液晶セ
ル101とプラズマセル102が中間の誘電シート10
3を介して重ねられた構造を有している。プラズマセル
102は、互いに平行な複数の溝105が形成された絶
縁基板104を用いて構成されている。各溝105は誘
電シート103によって密封されている。密封された溝
105の中には放電によりイオン化可能なガスが封入さ
れておりプラズマチャネルを形成する。各溝105の底
部には一対のプラズマ電極106,107が設けられて
いる。一対の電極106,107の一方をアノードとし
他方をカソードとして封止されたガスに電圧を印加しイ
オン化して放電プラズマを発生させる。一方、液晶セル
101は上側の基板108と誘電シート103との間に
挟持された液晶層109から構成されている。基板10
8の内側表面には互いに平行な複数の透明電極110が
形成されている。この透明電極110は下側の基板10
4に形成された溝105と交差する様に配列されてい
る。マトリクス状に交差した部分に個々の画素が規定さ
れる。
【0003】上述した液晶表示装置においては、各溝1
05に形成されたプラズマチャネルが行走査単位とな
り、透明電極110が列駆動単位となる。選択的なプラ
ズマ放電により各プラズマチャネルを逐次活性化し行毎
の線順次走査を実行する。これと同期して、列駆動単位
を構成する各透明電極110に画像信号を印加し画素の
駆動を行なう。活性化するとプラズマチャネル全体が略
アノード電位となり各画素の一端が誘電シート103を
介してアノード電位に接続される。従って、プラズマチ
ャネルはスイッチを構成する。スイッチが導通した時点
に同期して画像信号が各画素の他端に印加される。印加
された画像信号はプラズマスイッチが非導通状態になっ
た後にも保持され所謂サンプルホールドが行なわれる。
05に形成されたプラズマチャネルが行走査単位とな
り、透明電極110が列駆動単位となる。選択的なプラ
ズマ放電により各プラズマチャネルを逐次活性化し行毎
の線順次走査を実行する。これと同期して、列駆動単位
を構成する各透明電極110に画像信号を印加し画素の
駆動を行なう。活性化するとプラズマチャネル全体が略
アノード電位となり各画素の一端が誘電シート103を
介してアノード電位に接続される。従って、プラズマチ
ャネルはスイッチを構成する。スイッチが導通した時点
に同期して画像信号が各画素の他端に印加される。印加
された画像信号はプラズマスイッチが非導通状態になっ
た後にも保持され所謂サンプルホールドが行なわれる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した誘
電シート103は液晶層109を封止する機能ととも
に、液晶層109とプラズマチャネルとの間の絶縁遮断
層としても機能する。この誘電シート103は例えば薄
板のガラス材料からなる誘電体で構成されている。誘電
体であるので、画素とプラズマスイッチとの間に介在す
るキャパシタとして作用する。従って、サンプリングキ
ャパシタを構成する液晶層とプラズマスイッチとの電気
的結合を十分に確保する為になるべくその厚みは薄い方
が好ましい。実際には加工性並びに機械的強度の観点か
らガラス材料の厚みは約50μm程度が限界である。一
方、液晶の厚みはこれに比べてかなり薄く例えば約5μ
mである。従って、画素に印加される駆動電圧は容量分
割される為、液晶層に直接加わる実効成分は10分の1
程度である。換言すると、駆動電圧は実効成分の10倍
程度が必要となる。この様に駆動電圧が大きいと、隣接
する透明電極間で電界の横漏れが生じ所謂クロストーク
が発生するという課題がある。このクロストークにより
画像品質が著しく損なわれる。
電シート103は液晶層109を封止する機能ととも
に、液晶層109とプラズマチャネルとの間の絶縁遮断
層としても機能する。この誘電シート103は例えば薄
板のガラス材料からなる誘電体で構成されている。誘電
体であるので、画素とプラズマスイッチとの間に介在す
るキャパシタとして作用する。従って、サンプリングキ
ャパシタを構成する液晶層とプラズマスイッチとの電気
的結合を十分に確保する為になるべくその厚みは薄い方
が好ましい。実際には加工性並びに機械的強度の観点か
らガラス材料の厚みは約50μm程度が限界である。一
方、液晶の厚みはこれに比べてかなり薄く例えば約5μ
mである。従って、画素に印加される駆動電圧は容量分
割される為、液晶層に直接加わる実効成分は10分の1
程度である。換言すると、駆動電圧は実効成分の10倍
程度が必要となる。この様に駆動電圧が大きいと、隣接
する透明電極間で電界の横漏れが生じ所謂クロストーク
が発生するという課題がある。このクロストークにより
画像品質が著しく損なわれる。
【0005】図11を参照してクロストークにつきさら
に説明を加える。図11はプラズマアドレス液晶表示装
置の画素1個分に対応する等価回路図である。前述した
様に、画素は液晶層のキャパシタ成分CLCと誘電シート
のキャパシタ成分CG とプラズマスイッチSの直列接続
からなる。液晶層の厚みdLCは例えば5μmに設定さ
れ、誘電シートの厚みdG は例えば50μmに設定され
る。画素には交流駆動電圧が与えられる。その絶対値を
Vで表わす。プラズマスイッチSが導通状態になると、
駆動電圧Vはキャパシタ成分CLC及びCG に分割して加
えられる。この時、画素の駆動に寄与するのはCLCに加
わる実効駆動電圧vである。vはV×CG/(CLC+C
G )で表わされる。液晶層と誘電シートの誘電率が概ね
等しいと見做すと、vはV×dLC/(dLC+dG )で与
えられる。この式から明らかな様に実効駆動電圧vを4
V程度とする為には、駆動電圧Vを40V程度に設定す
る必要がある。
に説明を加える。図11はプラズマアドレス液晶表示装
置の画素1個分に対応する等価回路図である。前述した
様に、画素は液晶層のキャパシタ成分CLCと誘電シート
のキャパシタ成分CG とプラズマスイッチSの直列接続
からなる。液晶層の厚みdLCは例えば5μmに設定さ
れ、誘電シートの厚みdG は例えば50μmに設定され
る。画素には交流駆動電圧が与えられる。その絶対値を
Vで表わす。プラズマスイッチSが導通状態になると、
駆動電圧Vはキャパシタ成分CLC及びCG に分割して加
えられる。この時、画素の駆動に寄与するのはCLCに加
わる実効駆動電圧vである。vはV×CG/(CLC+C
G )で表わされる。液晶層と誘電シートの誘電率が概ね
等しいと見做すと、vはV×dLC/(dLC+dG )で与
えられる。この式から明らかな様に実効駆動電圧vを4
V程度とする為には、駆動電圧Vを40V程度に設定す
る必要がある。
【0006】この様に駆動電圧が高いとクロストークが
生じる。ある透明電極に画素点灯電圧として40Vを印
加し隣接する透明電極に画素消灯電圧として0Vが印加
されているとする。隣接する透明電極間に大きな電位差
が生ずるので横方向の電界が発生する。この電界により
隣接する画素間の液晶層も動作してしまい画素端部で所
謂表示ぼけが発生する。さらに悪い事には、図12に示
す様に画像品位を著しく損なう縦縞が現われる原因とな
る。この縦縞は行方向に現われるのではなく列方向に現
われる。特に、隣接する列間において表示濃度が異なる
と極めて顕著な縦縞が現われてしまう。この縦縞をマス
クする為に列透明電極間にブラックマスクを予め形成す
る事も対策として考えられる。しかしながら、画像面に
ブラックマスクを施すと画像全体の明るさが低下してし
まう。
生じる。ある透明電極に画素点灯電圧として40Vを印
加し隣接する透明電極に画素消灯電圧として0Vが印加
されているとする。隣接する透明電極間に大きな電位差
が生ずるので横方向の電界が発生する。この電界により
隣接する画素間の液晶層も動作してしまい画素端部で所
謂表示ぼけが発生する。さらに悪い事には、図12に示
す様に画像品位を著しく損なう縦縞が現われる原因とな
る。この縦縞は行方向に現われるのではなく列方向に現
われる。特に、隣接する列間において表示濃度が異なる
と極めて顕著な縦縞が現われてしまう。この縦縞をマス
クする為に列透明電極間にブラックマスクを予め形成す
る事も対策として考えられる。しかしながら、画像面に
ブラックマスクを施すと画像全体の明るさが低下してし
まう。
【0007】かかるクロストークを抑制する為に従来か
ら様々な提案がなされており、例えばJapan Di
splay 1992において以下の2件の技術が報告
されている。 「Adaptive Drive:A New Dri
ve Waveform for Reducing
Cross−talk in ActiveMatri
x Displays,Kevin J.Ilcisi
n,Display Research Labora
tory,Tektronix Inc., Beave
rton OR,USA」 「Reducing Cross−talk in A
ctive Matrix Displays Thr
ough the Use of Frequency
Sensitive Liquid Crystal
Materials,Thomas S.Buzak
and Kevin Ilcisin,Tektro
nix Laboratories,Tektroni
x Inc.」 1番目の技術は駆動方法による対策であって、特別の駆
動回路を必要とする。又高速でスイッチングする駆動I
Cが必要になるという欠点がある。2番目の技術につい
ては、主として液晶材料に関する対策であるが、これも
高速でスイッチングする駆動ICが必要になるという欠
点がある。又液晶材料の誘電率の周波数依存性を利用し
ており、液晶の温度特性がある為広い温度範囲に渡って
クロストークを抑制する事は不可能である。
ら様々な提案がなされており、例えばJapan Di
splay 1992において以下の2件の技術が報告
されている。 「Adaptive Drive:A New Dri
ve Waveform for Reducing
Cross−talk in ActiveMatri
x Displays,Kevin J.Ilcisi
n,Display Research Labora
tory,Tektronix Inc., Beave
rton OR,USA」 「Reducing Cross−talk in A
ctive Matrix Displays Thr
ough the Use of Frequency
Sensitive Liquid Crystal
Materials,Thomas S.Buzak
and Kevin Ilcisin,Tektro
nix Laboratories,Tektroni
x Inc.」 1番目の技術は駆動方法による対策であって、特別の駆
動回路を必要とする。又高速でスイッチングする駆動I
Cが必要になるという欠点がある。2番目の技術につい
ては、主として液晶材料に関する対策であるが、これも
高速でスイッチングする駆動ICが必要になるという欠
点がある。又液晶材料の誘電率の周波数依存性を利用し
ており、液晶の温度特性がある為広い温度範囲に渡って
クロストークを抑制する事は不可能である。
【0008】
【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、本発明は液晶セルを改良してプラズマアドレ
ス液晶表示装置におけるクロストークを抑制する事を目
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、列電極を備え液晶層を含む液晶セルと行プラ
ズマチャネルを備えたプラズマセルとを中間の誘電シー
トを介して互いに積層したフラットパネル構造を有する
プラズマアドレス液晶表示装置において、前記液晶層は
以下の関係を満たす誘電率異方性Δεを有するという手
段を講じた。
題に鑑み、本発明は液晶セルを改良してプラズマアドレ
ス液晶表示装置におけるクロストークを抑制する事を目
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、列電極を備え液晶層を含む液晶セルと行プラ
ズマチャネルを備えたプラズマセルとを中間の誘電シー
トを介して互いに積層したフラットパネル構造を有する
プラズマアドレス液晶表示装置において、前記液晶層は
以下の関係を満たす誘電率異方性Δεを有するという手
段を講じた。
【数2】
【0009】
【作用】上記の手段によれば、液晶層の誘電率異方性Δ
εを所定値以下となる様に設定している。これにより駆
動電圧を下げる事が可能となり、隣接透明電極間の電位
差も小さくできるのでクロストークを効果的に抑制でき
る。又、Δεを下げる事により横方向電界に対する液晶
分子の応答性が鈍くなる為クロストークの抑制に寄与で
きる。
εを所定値以下となる様に設定している。これにより駆
動電圧を下げる事が可能となり、隣接透明電極間の電位
差も小さくできるのでクロストークを効果的に抑制でき
る。又、Δεを下げる事により横方向電界に対する液晶
分子の応答性が鈍くなる為クロストークの抑制に寄与で
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
詳細に説明する。図1は本発明にかかるプラズマアドレ
ス液晶表示装置の構成を示す模式的な断面図である。図
示する様に、本装置は液晶セル1と、プラズマセル2
と、両者の間に介在する中間の誘電シート3とからなる
積層構造を有する。液晶セル1は第1の基板4を用いて
構成されている。この基板4の内側主面に沿って互いに
平行な複数の透明電極5が形成されている。この透明電
極5はITO等の透明導電材料をエッチングして得られ
列状に配列されている。この透明電極5は列駆動単位を
構成する。基板4は誘電シート3に対してスペーサを介
して所定の間隙で対向配置されている。この間隙には液
晶層6が封入されている。本例では、この液晶層6はツ
イスト配向されたネマティック液晶からなる。
詳細に説明する。図1は本発明にかかるプラズマアドレ
ス液晶表示装置の構成を示す模式的な断面図である。図
示する様に、本装置は液晶セル1と、プラズマセル2
と、両者の間に介在する中間の誘電シート3とからなる
積層構造を有する。液晶セル1は第1の基板4を用いて
構成されている。この基板4の内側主面に沿って互いに
平行な複数の透明電極5が形成されている。この透明電
極5はITO等の透明導電材料をエッチングして得られ
列状に配列されている。この透明電極5は列駆動単位を
構成する。基板4は誘電シート3に対してスペーサを介
して所定の間隙で対向配置されている。この間隙には液
晶層6が封入されている。本例では、この液晶層6はツ
イスト配向されたネマティック液晶からなる。
【0011】プラズマセル2は第2の基板7を用いて構
成されている。第2の基板7の内側表面には、行方向に
整列した複数の溝8が形成されている。各溝の底部には
互いに離間して配置された一対のアノード電極Aとカソ
ード電極Kが形成されている。これら一対の電極A及び
Kがプラズマ電極9を構成する。プラズマ電極9は透明
電極5に対して交差する様に配置されている。各溝8は
誘電シート3によって気密封止されており内部にイオン
化可能なガス10が封入されている。このガスは例えば
ヘリウム、ネオン、アルゴン、あるいはこれらの混合気
体からなる。各溝8の底部に形成されたプラズマ電極9
と封入されたイオン化可能なガス10とによりプラズマ
チャネル11が形成される。このプラズマチャネル11
は行走査単位となり列駆動単位である透明電極5との間
に個々の画素12を規定する。なお、プラズマセル2の
外表面には偏光板13が貼着されており、液晶セル1の
外表面にも偏光板14が貼着されている。
成されている。第2の基板7の内側表面には、行方向に
整列した複数の溝8が形成されている。各溝の底部には
互いに離間して配置された一対のアノード電極Aとカソ
ード電極Kが形成されている。これら一対の電極A及び
Kがプラズマ電極9を構成する。プラズマ電極9は透明
電極5に対して交差する様に配置されている。各溝8は
誘電シート3によって気密封止されており内部にイオン
化可能なガス10が封入されている。このガスは例えば
ヘリウム、ネオン、アルゴン、あるいはこれらの混合気
体からなる。各溝8の底部に形成されたプラズマ電極9
と封入されたイオン化可能なガス10とによりプラズマ
チャネル11が形成される。このプラズマチャネル11
は行走査単位となり列駆動単位である透明電極5との間
に個々の画素12を規定する。なお、プラズマセル2の
外表面には偏光板13が貼着されており、液晶セル1の
外表面にも偏光板14が貼着されている。
【0012】本発明の特徴事項として、液晶層6は以下
の関係を満たす誘電率異方性Δεを有する。
の関係を満たす誘電率異方性Δεを有する。
【数3】 Δεがこの関係を満たす事により駆動電圧を小さく下げ
る事が可能になり、且つ基板と平行な電界に対する液晶
分子の応答性を低く抑えられる。従って、従来に比しク
ロストークを抑制できる。加えて、ツイスト配向された
ネマティック液晶からなる液晶層6のツイスト角は90
°より大きく270°以下に設定されている。これによ
り、基板に垂直方向の電界に対する液晶分子の立ち上が
り急峻度が増すとともに、基板と平行方向の電界に対す
る急峻度が低くなる。従って、駆動電圧を低く抑え且つ
クロストークを抑制する事が可能である。
る事が可能になり、且つ基板と平行な電界に対する液晶
分子の応答性を低く抑えられる。従って、従来に比しク
ロストークを抑制できる。加えて、ツイスト配向された
ネマティック液晶からなる液晶層6のツイスト角は90
°より大きく270°以下に設定されている。これによ
り、基板に垂直方向の電界に対する液晶分子の立ち上が
り急峻度が増すとともに、基板と平行方向の電界に対す
る急峻度が低くなる。従って、駆動電圧を低く抑え且つ
クロストークを抑制する事が可能である。
【0013】次に図2を参照して、図1に示したプラズ
マアドレス液晶表示装置の動作を説明する。本図は図1
と同一の実施例を示す断面図であるが、図1の断面図が
透明電極5に平行な列方向に沿って切断したものである
のに対して、図2の断面図はプラズマチャネル11に平
行な行方向に沿って切断したものである。前述した様
に、列駆動単位である透明電極5と行走査単位であるプ
ラズマチャネル11との交差部に画素12が規定され
る。プラズマ電極9を構成する一対のアノード電極及び
カソード電極間に所定の放電電圧を印加するとガス10
がイオン化しプラズマ放電が発生してプラズマチャネル
11は活性化される。この結果、プラズマチャネル11
は略全体に渡ってアノード電位に保持される。図におい
ては、活性化されたプラズマチャネル11に沿って4個
の画素12が示されている。各透明電極5に所定の駆動
電圧を印加すると矢印で示す様に活性化されたプラズマ
チャネル11に向って基板と垂直方向の電界が発生し、
ツイスト配向された液晶層6の分子配列が変化する。こ
の分子配列変化は一対の偏光板13,14により透過率
変化として取り出され所望の画像表示が行なわれる。こ
の時、各信号電極5に印加される駆動電圧の差に応じ
て、隣接電極間に基板と平行な電界が発生する。しかし
ながら本発明においては液晶層6を構成するネマティッ
ク液晶の誘電率異方性が所定の値よりも低く設定されて
おり、且つツイスト角も90°以上に設定されている。
この為、画像品質の劣化原因となるクロストークは抑制
される。なおネマティック液晶材料の必要なΔεの値は
液晶層6の厚み、誘電シート3の厚み及び誘電率等によ
り決定される。
マアドレス液晶表示装置の動作を説明する。本図は図1
と同一の実施例を示す断面図であるが、図1の断面図が
透明電極5に平行な列方向に沿って切断したものである
のに対して、図2の断面図はプラズマチャネル11に平
行な行方向に沿って切断したものである。前述した様
に、列駆動単位である透明電極5と行走査単位であるプ
ラズマチャネル11との交差部に画素12が規定され
る。プラズマ電極9を構成する一対のアノード電極及び
カソード電極間に所定の放電電圧を印加するとガス10
がイオン化しプラズマ放電が発生してプラズマチャネル
11は活性化される。この結果、プラズマチャネル11
は略全体に渡ってアノード電位に保持される。図におい
ては、活性化されたプラズマチャネル11に沿って4個
の画素12が示されている。各透明電極5に所定の駆動
電圧を印加すると矢印で示す様に活性化されたプラズマ
チャネル11に向って基板と垂直方向の電界が発生し、
ツイスト配向された液晶層6の分子配列が変化する。こ
の分子配列変化は一対の偏光板13,14により透過率
変化として取り出され所望の画像表示が行なわれる。こ
の時、各信号電極5に印加される駆動電圧の差に応じ
て、隣接電極間に基板と平行な電界が発生する。しかし
ながら本発明においては液晶層6を構成するネマティッ
ク液晶の誘電率異方性が所定の値よりも低く設定されて
おり、且つツイスト角も90°以上に設定されている。
この為、画像品質の劣化原因となるクロストークは抑制
される。なおネマティック液晶材料の必要なΔεの値は
液晶層6の厚み、誘電シート3の厚み及び誘電率等によ
り決定される。
【0014】以下、液晶材料の誘電率異方性の最適な範
囲について図3ないし図6を参照して詳細に説明する。
プラズマアドレス液晶表示装置では誘電シートを介して
液晶セルを駆動する為、液晶には誘電シートと液晶の容
量分割比で決まる実効電圧が印加される。ここでツイス
トネマティック液晶の動作モードを例えばノーマリホワ
イトモードとすれば、駆動電圧Vに対する液晶セルの透
過率Tの関係は図3のグラフの様になる。駆動電圧Vは
VthないしVmaxの範囲で変化する。従って液晶セ
ル内の隣接透明電極間電位差(ΔV)もこの範囲で変化
する。
囲について図3ないし図6を参照して詳細に説明する。
プラズマアドレス液晶表示装置では誘電シートを介して
液晶セルを駆動する為、液晶には誘電シートと液晶の容
量分割比で決まる実効電圧が印加される。ここでツイス
トネマティック液晶の動作モードを例えばノーマリホワ
イトモードとすれば、駆動電圧Vに対する液晶セルの透
過率Tの関係は図3のグラフの様になる。駆動電圧Vは
VthないしVmaxの範囲で変化する。従って液晶セ
ル内の隣接透明電極間電位差(ΔV)もこの範囲で変化
する。
【0015】ところで、図4のグラフに示す様に、Vm
ax−Vthの値は液晶の誘電率異方性Δεに対して極
小値を持つ。この時のΔεは近似的に以下の数式で表わ
される。
ax−Vthの値は液晶の誘電率異方性Δεに対して極
小値を持つ。この時のΔεは近似的に以下の数式で表わ
される。
【数4】
【0016】以下、上記式を理論的に導出した過程を簡
潔に説明する。先ず、誘電シートを介する事なく液晶セ
ルを単独で駆動した場合における閾値電圧vthの値
は、周知の様に以下の式により表わされる。
潔に説明する。先ず、誘電シートを介する事なく液晶セ
ルを単独で駆動した場合における閾値電圧vthの値
は、周知の様に以下の式により表わされる。
【数5】 一方、プラズマアドレス液晶表示装置では誘電シートと
液晶層の容量分割比で決まる実効電圧が印加される。そ
の時、液晶層の容量は印加電圧により変化する為、容量
分割比も変化する。ここで簡略化の為次の様に近似す
る。
液晶層の容量分割比で決まる実効電圧が印加される。そ
の時、液晶層の容量は印加電圧により変化する為、容量
分割比も変化する。ここで簡略化の為次の様に近似す
る。
【数6】 上記近似に基いてVmax及び(Vmax−Vth)が
極小になるΔεの値を演算すると以下の通りである。
極小になるΔεの値を演算すると以下の通りである。
【数7】
【0017】ところで図5に示す様に、クロストークは
隣接電極間電位差ΔVがダイレクトに影響する(なお理
解を容易にする為図5において図2と対応する部分には
対応する参照番号を付してある)。この横方向の電界に
より液晶分子は影響を受け配列変化が生じ透過率変動Δ
Tを引き起こす。この透過率変動ΔTは電界が強い電極
端ほど大きい。ところでこの隣接電極間電位差ΔVに依
存する液晶の透過率変動ΔTは理論上以下の数式8によ
って表わされる。
隣接電極間電位差ΔVがダイレクトに影響する(なお理
解を容易にする為図5において図2と対応する部分には
対応する参照番号を付してある)。この横方向の電界に
より液晶分子は影響を受け配列変化が生じ透過率変動Δ
Tを引き起こす。この透過率変動ΔTは電界が強い電極
端ほど大きい。ところでこの隣接電極間電位差ΔVに依
存する液晶の透過率変動ΔTは理論上以下の数式8によ
って表わされる。
【数8】 上記式から明らかな様にクロストークの程度を表わす透
過率変動ΔTはΔεに対して単調に減少する関係にあ
り、Δεが小さい程クロストークは小さくなる。
過率変動ΔTはΔεに対して単調に減少する関係にあ
り、Δεが小さい程クロストークは小さくなる。
【0018】次に、以上に説明した理論的な関係を実証
する為、実際にΔεの値を変えたプラズマアドレス液晶
表示装置サンプルを作成し、ΔTとΔVとの関係を測定
した。実験結果を図6のグラフに示す。このグラフでは
縦軸に透過率変動ΔTをとり、横軸に隣接電極間電位差
ΔVをとり、Δεをパラメータとして0.4〜5.2の
範囲で変化させている。又各Δεに設定した時のVma
x−Vthの値を重ねてプロットしてある。各Δεの値
で、ΔVはVmax−Vthを超えないから結局Δεが
小さい程透過率変動ΔTは小さい事になる。即ちクロス
トーク抑制の観点から見ると、Δεが小さい程有利であ
る。又、図6のグラフから明らかな様にVmax−Vt
hの値はΔε=2.7付近で極小値を有しており前述し
た理論解析結果と一致している。一般にVmax−Vt
hの値は小さい程クロストークに関し有利である。従っ
て、極小値近傍にΔεの値を設定する事が好ましい。本
発明ではこの最適範囲の上限値として前述した数式2の
範囲を設定している。
する為、実際にΔεの値を変えたプラズマアドレス液晶
表示装置サンプルを作成し、ΔTとΔVとの関係を測定
した。実験結果を図6のグラフに示す。このグラフでは
縦軸に透過率変動ΔTをとり、横軸に隣接電極間電位差
ΔVをとり、Δεをパラメータとして0.4〜5.2の
範囲で変化させている。又各Δεに設定した時のVma
x−Vthの値を重ねてプロットしてある。各Δεの値
で、ΔVはVmax−Vthを超えないから結局Δεが
小さい程透過率変動ΔTは小さい事になる。即ちクロス
トーク抑制の観点から見ると、Δεが小さい程有利であ
る。又、図6のグラフから明らかな様にVmax−Vt
hの値はΔε=2.7付近で極小値を有しており前述し
た理論解析結果と一致している。一般にVmax−Vt
hの値は小さい程クロストークに関し有利である。従っ
て、極小値近傍にΔεの値を設定する事が好ましい。本
発明ではこの最適範囲の上限値として前述した数式2の
範囲を設定している。
【0019】なお図6の測定データを得る為に作成され
たプラズマアドレス液晶表示装置サンプルについては、
液晶材料としてメルク社製のZLI−4792及びZL
I−3086の混合組成物を用いた。液晶分子長軸に直
交する方向の誘電率は各々4.8,2.84であり、Δ
εは夫々5.2,0.06である。図6のグラフにパラ
メータとして示したΔεに調整する為、両液晶材料は所
望の比率で混合された。調合比率を以下の表1に示す。
たプラズマアドレス液晶表示装置サンプルについては、
液晶材料としてメルク社製のZLI−4792及びZL
I−3086の混合組成物を用いた。液晶分子長軸に直
交する方向の誘電率は各々4.8,2.84であり、Δ
εは夫々5.2,0.06である。図6のグラフにパラ
メータとして示したΔεに調整する為、両液晶材料は所
望の比率で混合された。調合比率を以下の表1に示す。
【表1】 又カイラル材料としてS811を0.2%添加した。Δ
Vに対するΔTの測定では、ITOからなる透明電極の
ピッチを0.3mmに設定し、電極間隔を0.03mmに設
定したサンプルを用いた。電極間にブラックマスクは設
けなかった。液晶層の厚みは5μmであり、誘電シート
は厚みが50μmで誘電率が6.7の薄板ガラスを用い
た。液晶層をツイスト配向する為に用いた配向膜は日本
合成ゴム社製オプトマーAL1254を使用しラビング
処理を施した。偏光板は日東電工製NPF−G1220
DUを使用し、ノーマリブラックモードで測定した。
Vに対するΔTの測定では、ITOからなる透明電極の
ピッチを0.3mmに設定し、電極間隔を0.03mmに設
定したサンプルを用いた。電極間にブラックマスクは設
けなかった。液晶層の厚みは5μmであり、誘電シート
は厚みが50μmで誘電率が6.7の薄板ガラスを用い
た。液晶層をツイスト配向する為に用いた配向膜は日本
合成ゴム社製オプトマーAL1254を使用しラビング
処理を施した。偏光板は日東電工製NPF−G1220
DUを使用し、ノーマリブラックモードで測定した。
【0020】先に述べた様に透過率変動によるクロスト
ークは電極端程大きく中央は小さい。Δεが2.7の時
このクロストークによる透過率変動が生じる部分をブラ
ックマスクストライプで覆うとすれば、82μm必要で
ありΔεが小さい程この幅は狭くて良い。これに対して
Δεが5.2以上では電極全域に透過率変動がありマス
クする事は不可能であった。
ークは電極端程大きく中央は小さい。Δεが2.7の時
このクロストークによる透過率変動が生じる部分をブラ
ックマスクストライプで覆うとすれば、82μm必要で
ありΔεが小さい程この幅は狭くて良い。これに対して
Δεが5.2以上では電極全域に透過率変動がありマス
クする事は不可能であった。
【0021】次に駆動電圧及びクロストークとツイスト
角との関係について説明する。前述した様にクロストー
クの原因となる透過率変動は隣接電極間電位差に対して
単調に増加するので隣接電極間電位差を低減させる事は
有効である。例えば、駆動電圧に対する液晶の電気光学
変化を急峻にして駆動電圧を低減化すれば良い。電気光
学変化を急峻にする方法としてツイスト角を増大すると
いう手段を採用した。ツイスト角と駆動電圧の関係を図
7のグラフに示す。ここで縦軸の駆動電圧は透過率が5
%になる電圧と95%になる電圧との差で示している。
横軸はツイスト角である。このグラフから明らかな様
に、ツイスト角を大きくする事により駆動電圧を低減可
能である。
角との関係について説明する。前述した様にクロストー
クの原因となる透過率変動は隣接電極間電位差に対して
単調に増加するので隣接電極間電位差を低減させる事は
有効である。例えば、駆動電圧に対する液晶の電気光学
変化を急峻にして駆動電圧を低減化すれば良い。電気光
学変化を急峻にする方法としてツイスト角を増大すると
いう手段を採用した。ツイスト角と駆動電圧の関係を図
7のグラフに示す。ここで縦軸の駆動電圧は透過率が5
%になる電圧と95%になる電圧との差で示している。
横軸はツイスト角である。このグラフから明らかな様
に、ツイスト角を大きくする事により駆動電圧を低減可
能である。
【0022】次に比較の為180°ツイストサンプルと
90°ツイストサンプルを作成し、隣接電極間電位差Δ
Vに対する透過率変動ΔTを測定した。この実験結果を
図8のグラフに示す。90°ツイストサンプルに対し1
80°ツイストサンプルは隣接電極間電位差ΔVに関し
電気光学変化の急峻度が低い。即ちツイスト角を増加す
る事により基板に垂直方向の電界に対しては前述した様
に急峻性は高くなるが、逆に基板に平行方向の電界に対
しては急峻性が低くなるからである。図8のグラフでプ
ロットされたポイントA,Bは90°ツイストサンプル
及び180°ツイストサンプルについて夫々に必要な駆
動電圧の値を示しており、ΔVはこれを超えない。つま
り180°ツイストサンプルは90°ツイストサンプル
に比べクロストークによる透過率変動が小さい事にな
る。90°ツイストサンプルについては透過率変動が生
ずる電極領域が60μmの幅に拡がるが、180°ツイ
ストサンプルでは電極エッジ部のみに透過率変動が発生
し、ブラックマスクストライプ幅を拡げる必要がない。
90°ツイストサンプルを作成し、隣接電極間電位差Δ
Vに対する透過率変動ΔTを測定した。この実験結果を
図8のグラフに示す。90°ツイストサンプルに対し1
80°ツイストサンプルは隣接電極間電位差ΔVに関し
電気光学変化の急峻度が低い。即ちツイスト角を増加す
る事により基板に垂直方向の電界に対しては前述した様
に急峻性は高くなるが、逆に基板に平行方向の電界に対
しては急峻性が低くなるからである。図8のグラフでプ
ロットされたポイントA,Bは90°ツイストサンプル
及び180°ツイストサンプルについて夫々に必要な駆
動電圧の値を示しており、ΔVはこれを超えない。つま
り180°ツイストサンプルは90°ツイストサンプル
に比べクロストークによる透過率変動が小さい事にな
る。90°ツイストサンプルについては透過率変動が生
ずる電極領域が60μmの幅に拡がるが、180°ツイ
ストサンプルでは電極エッジ部のみに透過率変動が発生
し、ブラックマスクストライプ幅を拡げる必要がない。
【0023】上述したサンプルを作成するに当たって、
液晶材料としてはメルク社製のZLI−4792とZL
I−3086の混合組成物を用いた。調合比率はZLI
−4792 25%に対し、ZLI−3086 75%
であり、誘電率異方性は1.4となった。180°ツイ
ストサンプルではカイラル材料としてS811を0.7
%添加した。透明電極ピッチは0.3mmに設定し、電極
間隔は0.03mmに設定した。本サンプルではブラック
マスクストライプを形成しなかった。液晶層厚みは5μ
mであり、誘電シートとしては50μm厚みの薄板ガラ
ス(ショット社製D263)を用いた。配向膜は日本合
成ゴム製JALS−214−R18を使用し、ラビング
処理を施した。偏光板はクロスニコルに設定した。Δn
dは500μmである。なお、参考の為180°ツイス
トサンプルにおける上下偏光軸方向と上下ラビング方向
との関係を図9に模式的に示しておく。
液晶材料としてはメルク社製のZLI−4792とZL
I−3086の混合組成物を用いた。調合比率はZLI
−4792 25%に対し、ZLI−3086 75%
であり、誘電率異方性は1.4となった。180°ツイ
ストサンプルではカイラル材料としてS811を0.7
%添加した。透明電極ピッチは0.3mmに設定し、電極
間隔は0.03mmに設定した。本サンプルではブラック
マスクストライプを形成しなかった。液晶層厚みは5μ
mであり、誘電シートとしては50μm厚みの薄板ガラ
ス(ショット社製D263)を用いた。配向膜は日本合
成ゴム製JALS−214−R18を使用し、ラビング
処理を施した。偏光板はクロスニコルに設定した。Δn
dは500μmである。なお、参考の為180°ツイス
トサンプルにおける上下偏光軸方向と上下ラビング方向
との関係を図9に模式的に示しておく。
【0024】
【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、プ
ラズマアドレス液晶表示装置において、液晶材料の誘電
率異方性を適切な値とする事によりクロストークの原因
となる透過率変動を軽減する事ができるという効果があ
る。これによりあらゆる表示パタンでクロストークのな
い均一な表示が可能となる。特にカラー表示の場合クロ
ストークは色むらになるが、本発明では特にこの点で効
果が顕著である。
ラズマアドレス液晶表示装置において、液晶材料の誘電
率異方性を適切な値とする事によりクロストークの原因
となる透過率変動を軽減する事ができるという効果があ
る。これによりあらゆる表示パタンでクロストークのな
い均一な表示が可能となる。特にカラー表示の場合クロ
ストークは色むらになるが、本発明では特にこの点で効
果が顕著である。
【図1】本発明にかかるプラズマアドレス液晶表示装置
の一実施例を示す模式的断面図である。
の一実施例を示す模式的断面図である。
【図2】同一の実施例の断面図であるが切断方向が図1
と直交している。
と直交している。
【図3】ノーマリホワイトモード液晶セルの駆動電圧−
透過率特性を示すグラフである。
透過率特性を示すグラフである。
【図4】ΔεとVmax−Vthとの関係を示すグラフ
である。
である。
【図5】クロストークの原因となる横方向電界を示す模
式図である。
式図である。
【図6】透過率変動ΔTと隣接電極間電位差ΔVとの関
係を示すグラフである。
係を示すグラフである。
【図7】駆動電圧とツイスト角との関係を示すグラフで
ある。
ある。
【図8】透過率変動ΔTと隣接電極間電位差ΔVとの関
係を示すグラフである。
係を示すグラフである。
【図9】液晶セルにおけるラビング方向と偏光軸方向と
の相対的な関係を示す模式図である。
の相対的な関係を示す模式図である。
【図10】従来のプラズマアドレス液晶表示装置の構造
を示す部分破断斜視図である。
を示す部分破断斜視図である。
【図11】プラズマアドレス液晶表示装置に含まれる個
々の画素の等価回路図である。
々の画素の等価回路図である。
【図12】従来のプラズマアドレス液晶表示装置の画像
面を示す模式的な平面図である。
面を示す模式的な平面図である。
1 液晶セル 2 プラズマセル 3 誘電シート 4 基板 5 透明電極 6 液晶層 7 基板 8 溝 9 プラズマ電極 10 ガス 11 プラズマチャネル 12 画素 13 偏光板 14 偏光板
Claims (1)
- 【請求項1】 列電極を備え液晶層を含む液晶セルと、
行プラズマチャネルを備えたプラズマセルとを、中間の
誘電シートを介して互いに積層したフラットパネル構造
であって、 前記液晶層は以下の関係を満たす誘電率異方性Δεを有
する事を特徴とするプラズマアドレス液晶表示装置。 【数1】
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP02860493A JP3208895B2 (ja) | 1993-01-25 | 1993-01-25 | プラズマアドレス液晶表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP02860493A JP3208895B2 (ja) | 1993-01-25 | 1993-01-25 | プラズマアドレス液晶表示装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06222341A JPH06222341A (ja) | 1994-08-12 |
JP3208895B2 true JP3208895B2 (ja) | 2001-09-17 |
Family
ID=12253190
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP02860493A Expired - Fee Related JP3208895B2 (ja) | 1993-01-25 | 1993-01-25 | プラズマアドレス液晶表示装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3208895B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TW247358B (ja) * | 1993-03-04 | 1995-05-11 | Tektronix Inc | |
JPH0992162A (ja) * | 1995-09-20 | 1997-04-04 | Hitachi Ltd | プラズマディスプレイパネル |
EP0818703A3 (en) * | 1996-07-12 | 1998-02-11 | Tektronix, Inc. | Plasma addressed liquid crystal display panel with optimized relationship between liquid crystal parameters and cover sheet thickness |
CN1145833C (zh) | 1999-11-15 | 2004-04-14 | 夏普株式会社 | 液晶显示器 |
-
1993
- 1993-01-25 JP JP02860493A patent/JP3208895B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH06222341A (ja) | 1994-08-12 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |