JPH0743692A - プラズマアドレス液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 プラズマセル側の放電電極と液晶セル側の信
号電極との間の容量結合を低減化しクロストークを抑制
する。 【構成】 液晶セル２とプラズマセル３は中間の誘電体
シート１を介して重ねられている。液晶セル２は所定の
間隙を介して誘電体シート１の一面側に接着された上側
基板４と、該間隙に保持された液晶層５からなる。上側
基板４の内表面には列信号電極６が形成されている。プ
ラズマセル３は所定の空間を介して誘電体シート１の他
面側に接合した下側基板７と、該空間に設けられた行走
査チャネル８からなる。行走査チャネル８は該空間を行
状に仕切る隔壁９とこれに平行に配設された行放電電極
１０とにより構成されている。隔壁９はストライプ状に
パタニング形成された高分子樹脂からなり、ガラス等に
比べその誘電率が低い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液晶セルとプラズマセル
の二層構造からなるプラズマアドレス液晶表示装置に関
する。より詳しくはプラズマセルの走査チャネル構造に
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おり、そ
の構造を図５に示す。この装置は液晶セル１０１とプラ
ズマセル１０２と両者の中間に位置する共通の誘電体シ
ート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、その表面にストライプ状の溝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は誘電体シート１０
３によって密封されており個々に分離した行走査チャネ
ル１０６を構成している。この密封された行走査チャネ
ル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を隔てる凸状部１０７は個々の行走査チ
ャネル１０６を区分けする隔壁の役割を果す。各溝１０
５の湾曲した底部には互いに平行な一対の放電電極が設
けられており、アノードＡ及びカソードＫとして機能し
行走査チャネル１０６内のガスをイオン化して放電プラ
ズマを発生する。一方液晶セル１０１はガラス基板１０
８を用いて構成されている。この基板１０８は誘電体シ
ート１０３に所定の間隙を介して対向配置されており該
間隙には液晶層１０９が保持されている。基板１０８の
内表面には列信号電極１１０が形成されている。この列
信号電極１１０は行走査チャネル１０６と直交してお
り、交差部分にマトリクス状の画素が規定される。

【０００３】次に、図５に示したプラズマアドレス液晶
表示装置の製造方法を簡潔に説明する。先ず、ガラス基
板１０４に溝１０５を形成する。これは、例えば弗酸や
硼弗化水素酸をエッチャントとして用いた化学的エッチ
ングによって行なわれる。エッチングにより残された部
分が凸状部１０７となり隔壁の役割を果す。次に、電極
材料をスパッタリング蒸着法等で膜付けし、フォトリソ
グラフィ及びエッチングによりパタニングしてアノード
Ａ及びカソードＫを作成する。溝の形成されたガラス基
板１０４と誘電体シート１０３とを互いに接合する。誘
電体シート１０３は例えば薄板ガラスで構成されてお
り、気密性を保つ様にフリットガラス等で下側のガラス
基板１０４にシールされる。その後、密閉された溝１０
５の内部を所定のガスで置換し、排気口を封止する。最
後に、予めカラーフィルタや列信号電極が形成された上
側のガラス基板１０８を誘電体シート１０３に所定の間
隙を介して貼り合わす。この間隙に液晶を注入してプラ
ズマアドレス液晶表示装置が完成する。

【０００４】次に、図５に示した装置の動作を簡潔に説
明する。プラズマアドレス液晶表示装置においては、プ
ラズマ放電が行なわれる行走査チャネル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
セル側の列信号電極１１０に画像信号を印加する事によ
り表示駆動が行なわれる。行走査チャネル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
なり一行毎の画素選択が行なわれる。即ち行走査チャネ
ル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画像信号
はそのまま画素内に保持される。

【０００５】図６は従来のプラズマアドレス液晶表示装
置の他の例を示す模式的な断面図であり、例えば、特開
平４−２６５９３１号公報に開示されている。この表示
装置も液晶セル２０１とプラズマセル２０２とを薄板ガ
ラス等からなる中間の誘電体シート２０３を介して積層
したフラットパネル構造を有する。液晶セル２０１は図
５に示した液晶セル１０１と基本的に同一の構造を有す
る。一方プラズマセル２０２については、誘電体シート
２０３と下側のガラス基板２０４との間にイオン化可能
なガスが封入されている。ガラス基板２０４の内表面に
はストライプ状の放電電極２０６が形成されている。放
電電極２０６はＮｉペースト等を用いてスクリーン印刷
法により形成される。放電電極２０６の上には隔壁２０
７が形成されており、イオン化可能なガスが封入された
空間を行方向に沿って区画し、行走査チャネル２０５を
構成する。この隔壁２０７もガラスペースト等を用いて
スクリーン印刷法により形成でき、その頂部が誘電体シ
ート２０３の下面側に当接している。ストライプ状の放
電電極２０６は交互にアノードＡ及びカソードＫとして
機能し、両者の間にプラズマ放電を発生させる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図５及び図６に示した
何れの構造においても、プラズマ放電が行なわれない期
間（非選択期間）では行走査チャネル内は浮遊電位とな
り、液晶セル側の列信号電極から電気的に分離される。
しかしながら、実際には列信号電極と放電電極との間に
は液晶層、誘電体シート、隔壁等の誘電物質が介在し容
量結合がある。特に、図５及び図６に示した従来例では
隔壁が何れもガラス材料からなり、誘電率は約６〜７と
比較的大きい。従って、信号電極と放電電極との間の容
量結合が無視できなくなり、非選択期間においても画像
信号が液晶層に印加される割合が大きくなる為、クロス
トークが発生するという課題がある。又、図５に示した
従来構造では、溝及び隔壁となる凸状部が化学的エッチ
ングにより形成されている。均一なエッチングを行なう
為には、エッチャントの循環性や温度管理を厳しく行な
う必要があるが、実際の工程では限界がある。従って、
ロット間のばらつきが大きく、常に均一な隔壁構造を得
る事が困難であるという課題がある。又、エッチャント
として強酸を用いる為製造工程上の安全性に問題があ
る。一方、図６に示した従来例ではスクリーン印刷によ
り隔壁を形成しているが、印刷時におけるスクリーンの
伸縮や焼成時における基板収縮等の為、パタン精度が悪
い。従って、放電電極と隔壁の間にピッチずれ等が生
じ、プラズマ放電が不均一にな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
題を解決する為以下の手段を講じた。即ち、本発明にか
かるプラズマアドレス液晶表示装置は基本的な構成とし
て、中間の誘電体シートを介して重ねられた液晶セルと
プラズマセルからなる積層構造を有する。該液晶セルは
所定の間隙を介して該誘電体シートの一面側に接着され
た上側基板と、該間隙に保持された液晶層とからなる。
上側基板の内表面には列信号電極が形成されている。一
方、プラズマセルは所定の空間を介して該誘電体シート
の他面側に接合した下側基板と、該空間に設けられた行
走査チャネルからなる。行走査チャネルは該空間を行状
に仕切る隔壁と該隔壁と平行に配設された行放電電極に
より構成されている。かかる構成において、該隔壁はス
トライプ状にパタニング形成された高分子樹脂からなる
事を特徴とする。高分子樹脂としては例えばポリイミド
樹脂を用いる事ができる。又高分子樹脂はＳｉＯ₂ 等か
らなる無機膜により被覆されている。

【０００８】かかる構成を有するプラズマアドレス液晶
表示装置は以下の方法により製造される。即ち、下側基
板に行放電電極を形成する第１工程を先ず行なう。次
に、該下側基板に高分子樹脂を成膜した後、フォトリソ
グラフィにより該高分子樹脂をストライプ状にパタニン
グして行放電電極に平行な隔壁を設ける第２工程を行な
う。次に、該隔壁の頂部が当接する状態で、下側基板を
予め用意された誘電体シートの一面側に接合し、隣り合
う隔壁により仕切られる空間にイオン化可能なガスを封
入して行走査チャネルを設ける第３工程を行なう。最後
に、予め列信号電極が形成された上側基板を所定の間隙
を介し該誘電体シートの他面側に接着し、該間隙に液晶
を封入する第４工程を行なう。好ましくは、前記第２工
程は感光性の高分子樹脂を成膜し、これを直接フォトリ
ソグラフィでストライプ状にパタニングする工程であ
る。これに代えて、前記第２工程は、非感光性の高分子
樹脂を成膜した後、レジストを用いてフォトリソグラフ
ィ及びエッチングを行ないストライプ状にパタニングす
る事であっても良い。

【０００９】

【作用】本発明によれば、プラズマセル内に設けられる
隔壁はポリイミド等の高分子樹脂をフォトリソグラフィ
によりパタニングして形成している。高分子樹脂の誘電
率は従来の隔壁構成材料であるガラスの誘電率（約６〜
７）に比べて小さく、例えばポリイミドの誘電率は約３
である。従って、その分放電電極と信号電極の間に介在
する結合容量が小さくなり、電気的分離が確実なものに
なる。非選択期間中、液晶に印加される電圧分が小さく
なる為、クロストークを有効に低減する事ができる。好
ましくは、ポリイミド等の高分子樹脂はＳｉＯ₂ 等の無
機膜により被覆されており、アウトガスによる悪影響を
防止している。無機膜の厚みは０．０１μｍ程度で十分
であり、高分子樹脂からなる隔壁の厚み（例えば１５０
μｍ）に比べ極めて薄い。従って、無機膜を被覆して
も、クロストークに与える影響は無視する事ができる。

【００１０】本発明にかかる製造方法によれば、隔壁は
高分子樹脂をフォトリソグラフィによりパタニングして
設けている。従って、スクリーン印刷等に比べ精度良く
パタニングできる。又、隔壁頂部の平坦性も良い為、フ
リットシール等で隔壁の形成されたガラス基板と中間の
薄板ガラス等からなる誘電体シートを互いに接合する場
合にも極めてフラットな平面が得られる。特に、高分子
樹脂としてポリイミドを用いた場合には、その耐熱性は
極めて高く、例えば５００℃の温度に対しても１時間以
上耐える事ができる。従って、ガラスフリットシールに
より誘電体シートとガラス基板を接合する際４５０℃で
１５分程度の加熱処理が加わるが、何等問題は生じな
い。

【００１１】

【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
ス液晶表示装置の基本的な構成を示す模式的な断面図で
ある。図示する様に、本装置は中間の誘電体シート１を
介して重ねられた液晶セル２とプラズマセル３とからな
る積層構造を有する。誘電体シート１は例えば薄板ガラ
ス等からなり、その厚みは５０μｍ程度である。液晶セ
ル２は所定の間隙を介して誘電体シート１の一面側に接
着された上側のガラス基板４と、該間隙に保持された液
晶層５とから構成されている。この間隙寸法は例えば５
μｍ程度であり、液晶層５は例えばツイストネマティッ
ク配向されている。上側基板４の内表面には列信号電極
６が形成されている。この列信号電極６は、例えばＩＴ
Ｏ等の透明導電膜をストライプ状にパタニングしたもの
である。カラー液晶表示装置の場合には、上側基板４の
内表面にストライプ状のカラーフィルタを形成する。

【００１２】一方、プラズマセル３は所定の空間を介し
て該誘電体シート１の他面側に接合した下側のガラス基
板７と、該空間に設けられた行走査チャネル８とから構
成されている。行走査チャネル８は該空間を行状に仕切
る隔壁９と、該隔壁９と平行に配設された行放電電極１
０とにより構成されている。隔壁９の高さ寸法は例えば
１５０μｍ程度であり、放電電極１０の配列間隔は２０
０μｍ程度である。本例では隔壁９は放電電極１０の上
に整合して設けられている。従って、１本の行走査チャ
ネル８に露出する互いに隣接した一対の放電電極１０が
アノードＡ及びカソードＫとして機能する。なお、本発
明はかかる構造に限られるものではなく、互いに隣り合
う一対の隔壁９によって囲まれた行走査チャネル８内
に、各々一対のアノードＡ、カソードＫを設けても良
い。行走査チャネル８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事ができる。

【００１３】本発明の特徴事項として、隔壁９はフォト
リソグラフィによりストライプ状にパタニング形成され
た高分子樹脂からなる。高分子樹脂は例えばポリイミド
樹脂を選択する事ができる。この高分子樹脂は無機膜１
１により被覆されている。この無機膜１１は例えばＳｉ
Ｏ₂ をスパッタリングにより成膜する事ができる。図示
の構造から理解される様に、放電電極１０と信号電極６
との間には液晶層５、誘電体シート１、隔壁９が介在し
ており、容量結合が存在する。しかしながら、隔壁９は
ポリイミド等の高分子樹脂からなりその誘電率は従来の
隔壁材料であるガラス等に比べ小さい。従って、容量結
合を低く抑える事が可能であり、従来問題となっていた
非選択時におけるクロストークを効果的に低減できる。

【００１４】次に、図２及び図３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製造方法を詳細に
説明する。最初に、図２の工程Ａにおいて、下側のガラ
ス基板７の表面に、スパッタリング法あるいは蒸着法に
より金属膜を堆積しフォトリソグラフィ及びエッチング
によりストライプ状にパタニングして放電電極１０を形
成する。電極材料としては、例えばニッケルを選択する
事ができる。その上に高分子樹脂１２をスピンコートあ
るいは印刷により塗布する。本例では、ネガ型感光性ポ
リイミド（東レ製 フォトニースＵＲ−５１００）を塗
布した。塗布後、クリーンオーブンで８０℃６０分のプ
リベークを行なう。

【００１５】次に工程Ｂにおいて、所定のストライプパ
タンを有するマスク１３を介して約２５０mj／cm² の紫
外線で露光する。

【００１６】次に工程Ｃで現像処理を行なう。現像液と
しては例えば東レのＤＶ−６０５（ＮＭＰ，キシレン
系）を用い、浸漬法あるいはスプレー法を採用した。続
いてイソプロパノールで約１０秒のリンスを行ない、最
後に焼成する。焼成のプロファイルは、例えば１３５℃
×３０分＋２００℃×３０分＋３００℃×３０分＋４０
０℃×３０分である。この様にして、約５０μｍの高さ
の隔壁９を形成する事ができる。一般に、走査チャネル
内で安定なグロー放電を得る為には、隔壁の高さは放電
電極間距離の７５％以上確保する必要がある。例えば、
放電電極間距離が２００μｍである場合、１５０μｍ以
上の隔壁高さが必要となる。よって、１５０μｍの高さ
の隔壁を形成する為には、上述した工程Ａ，Ｂ，Ｃを３
回繰り返せば良い。この様にして、工程Ｄに示す様に所
望の高さを有する隔壁９が形成できる。

【００１７】次に、図３の工程Ｅに示す様に、隔壁形成
後、ポリイミドからのアウトガスを防ぐ為に、その表面
を無機膜１１で被覆する。本例では、スパッタリングに
よりＳｉＯ₂ を堆積した。スパッタリングはランダムな
方向からターゲットの分子を飛散させる為、基板７と垂
直な方向に位置する隔壁９の側面に対してもＳｉＯ₂を
堆積する事ができる。

【００１８】次に工程Ｆにおいて、隔壁９の頂部が当接
する状態で、下側のガラス基板７を予め用意された誘電
体シート１の片面側に接合する。本例では、誘電体シー
ト１は薄板ガラスからなり、フリットシール１４を用い
て接合した。続いて、隣り合う隔壁９により仕切られる
空間にイオン化可能なガスを封入して行走査チャネル８
を設ける。この時、フリットシールの焼成条件は４５０
℃で１５分程度である。一方、隔壁９を構成するポリイ
ミドの耐熱性は５００℃１時間以上であり、問題は生じ
ない。

【００１９】最後に工程Ｇにおいて、予め列信号電極６
が形成された上側のガラス基板４を所定の間隙を介し誘
電体シート１の他面側に接着する。本例では接着剤１５
として、熱硬化性の樹脂又は紫外線硬化型の樹脂を用い
る事ができる。最後に、該間隙に液晶５を封入してプラ
ズマアドレス液晶表示装置を完成させる。本発明ではフ
ォトリソグラフィにより隔壁９を形成する為、精度良く
パタニングできるので放電電極１０との位置ずれが生じ
ない。又、隔壁９の高さ寸法も精度良く制御できる上、
その頂部も平坦性に優れている。従って、誘電体シート
１と極めてフラットな関係で当接し表面に凹凸が生じな
い。この為、液晶層５の厚みを基板全体に渡って均一に
制御可能である。

【００２０】図４は、図１に示したプラズマアドレス液
晶表示装置の他の製造方法を示す工程図である。先ず最
初に工程Ａにおいて、下側のガラス基板７の表面に放電
電極１０をストライプ状にパタニング形成する。その上
に、高分子樹脂材料として、非感光性のポリイミド樹脂
１６を塗布する。本例では、東レのセミコファインＳＰ
−１１０を印刷で塗布した。続いて１５０℃×３０分＋
（２００〜３００℃）×３０分の温度プロファイルで焼
成する。図２に示した製造方法と同様に、所望の厚みを
得る為には、ポリイミド樹脂１６を重ね塗りする必要が
ある。

【００２１】次に工程Ｂにおいて、焼成されたポリイミ
ド樹脂１６の表面にポジ型レジスト１７を成膜する。本
例では、ポジ型レジストとして東京応化製のＯＦＰＲ−
８００を用いた。続いてストライプパタンを有するマス
ク１８を用いてポジ型レジスト１７の露光処理を行な
う。

【００２２】次に工程Ｃにおいて、ポジ型レジスト１７
の現像処理を行なう。この様にして、放電電極１０に整
合するストライプパタンが形成される。

【００２３】次に工程Ｄにおいて、ストライプ状にパタ
ニングされたポジ型レジスト１７をマスクとして、ポリ
イミド樹脂のエッチングを行ない、隔壁９を形成する。
本例では、エッチャントとしてヒドラジンを用いた。

【００２４】最後に工程Ｅにおいて、使用済みとなった
ポジ型レジストを剥離した後、３５０℃×３０分の条件
で焼成する。最後に、ＳｉＯ₂ をスパッタリングにより
堆積し、隔壁９の表面を無機膜１１で被覆する。この
後、図３に示した先の例と同様にしてプラズマアドレス
液晶表示装置を組み立てる事ができる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、プ
ラズマセルの行走査チャネルを仕切る隔壁はポリイミド
等の高分子樹脂により形成されており、従来のガラスで
構成された隔壁に比べ誘電率が小さい事から、プラズマ
セル側の放電電極と液晶セル側信号電極との間の容量結
合を低減でき、クロストークを有効に抑制することがで
きるという効果がある。又、高分子樹脂をフォトリソグ
ラフィによりパタニングして隔壁とする為、精度が良く
高精細化が容易に可能であるとう効果がある。

【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液晶表示装置
の基本的な構成を示す断面図である。

【図２】図１に示したプラズマアドレス液晶表示装置の
製造工程図である。

【図３】同じく製造工程図である。

【図４】図１に示したプラズマアドレス液晶表示装置の
他の製造方法を示す工程図である。

【図５】従来のプラズマアドレス液晶表示装置の一例を
示す断面図である。

【図６】従来のプラズマアドレス液晶表示装置の他の例
を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 誘電体シート ２ 液晶セル ３ プラズマセル ４ 上側基板 ５ 液晶層 ６ 列信号電極 ７ 下側基板 ８ 行走査チャネル ９ 隔壁 １０ 放電電極 １１ 無機膜 １２ 感光性ポリイミド樹脂 １６ 非感光性ポリイミド樹脂

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中間の誘電体シートを介して重ねられた
   液晶セルとプラズマセルとからなる積層構造を有し、 該液晶セルは所定の間隙を介して該誘電体シートの一面
   側に接着され且つ内表面に列信号電極が形成された上側
   基板と、該間隙に保持された液晶層からなり、 該プラズマセルは所定の空間を介して該誘電体シートの
   他面側に接合した下側基板と、該空間に設けられた行走
   査チャネルからなり、 該行走査チャネルは該空間を行状に仕切る隔壁と該隔壁
   と平行に配設された行放電電極により構成され、 該隔壁はストライプ状にパタニング形成された高分子樹
   脂からなるプラズマアドレス液晶表示装置。
2. 【請求項２】 前記高分子樹脂はポリイミド樹脂である
   請求項１記載のプラズマアドレス液晶表示装置。
3. 【請求項３】 前記高分子樹脂は無機膜により被覆され
   ている請求項１記載のプラズマアドレス液晶表示装置。
4. 【請求項４】 下側基板に行放電電極を形成する第１工
   程と、 該下側基板に高分子樹脂を成膜した後、フォトリソグラ
   フィにより該高分子樹脂をストライプ状にパタニングし
   て該行放電電極に平行な隔壁を設ける第２工程と、 該隔壁の頂部が当接する状態で、下側基板を予め用意さ
   れた誘電体シートの一面側に接合し、隣り合う隔壁によ
   り仕切られる空間にイオン化可能なガスを封入して行走
   査チャネルを設ける第３工程と、 予め列信号電極が形成された上側基板を所定の間隙を介
   し該誘電体シートの他面側に接着し、該間隙に液晶を封
   入する第４工程とからなるプラズマアドレス液晶表示装
   置の製造方法。
5. 【請求項５】 前記第２工程は、感光性の高分子樹脂を
   成膜し、これを直接フォトリソグラフィでストライプ状
   にパタニングする請求項４記載のプラズマアドレス液晶
   表示装置の製造方法。
6. 【請求項６】 前記第２工程は、非感光性の高分子樹脂
   を成膜した後、レジストを用いてフォトリソグラフィ及
   びエッチングを行ないストライプ状にパタニングする請
   求項４記載のプラズマアドレス液晶表示装置の製造方
   法。