JPH10186338A

JPH10186338A - プラズマ・アドレス液晶表示パネル用チャンネル構体及びサブアッセンブリ

Info

Publication number: JPH10186338A
Application number: JP9341399A
Authority: JP
Inventors: Robert D Hinchliffe; ロバート・ディー・ヒンクリッフェ
Original assignee: Tektronix Inc
Current assignee: Tektronix Inc
Priority date: 1996-12-13
Filing date: 1997-12-11
Publication date: 1998-07-14
Also published as: US6110562A

Abstract

(57)【要約】【課題】ＰＡＬＣ表示パネルにおいて、ドーパント・
ガスとして用いる水素が陽極と反応しないようにする。【解決手段】チャンネル部材４のチャンネル内に設け
た陽極に、電気的に導電性で且つ水素と反応しない保護
コーティング層５０を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水素が添加された
ヘリウム充填ガスを有するプラズマ・アドレス液晶（Ｐ
ＡＬＣ）表示パネル用チャンネル構体及びサブアッセン
ブリに関する。

【０００２】

【従来の技術】アメリカ合衆国特許第５０７７５５３号
（日本特許第２６０１７１３号に対応）は、データ蓄積
要素をアドレス指定する装置を記載している。このアメ
リカ合衆国特許第５０７７５５３号に示された装置を実
際に実施したものを図５に示す。

【０００３】図５に示すＰＡＬＣ表示パネル（ＰＡＬＣ
表示装置）は、下側から順番に、偏光子２と、チャンネ
ル部材４と、カバー・シート（マイクロシートとして一
般的である）６と、電気光学材料層１０と、平行透明デ
ータ駆動電極の配列（図５の場合、１２で示す１個のみ
のデータ駆動電極が見える）と、データ駆動電極を支持
する上側基板１４と、上側偏光子１６とを具えている。
チャンネル部材４は、典型的には、ガラスで作られてお
り、その上側主面に多数の平行チャンネル２０が形成さ
れている。チャンネル２０は、リブ２２で分離されてお
り、ヘリウムなどのイオン化可能なガスが充填されてい
る。陽極２４及び陰極２６がチャンネル２０の各々に設
けられている。チャンネル２０は、データ駆動電極と直
交しており、（パネルから垂直に見た場合）データ駆動
電極がチャンネルと交差する領域が、個別のパネル要素
２８を形成する。各パネル要素は、電気光学材料層１０
と、上側偏光子１６及び下側偏光子２とを含んでいると
みなせる。カラー表示パネルの場合、パネル要素２８
は、電気光学材料層１０及び上側基板１４の間にカラー
・フィルタ（図示せず）を含んでいる。パネル要素２８
の境界となる表示パネルの上側面の領域は、表示パネル
の単一ピクセル３０を構成する。なお、参照番号３２
は、観察者の視点を示す。

【０００４】１個のチャンネル内の陽極が接地電位に接
続され、適切な負電圧がこのチャンネル内の陰極に供給
されると、そのチャンネル内のガスがプラズマを形成
し、このプラズマがカバー・シート６の下側面に導電路
を形成する。データ駆動電極が接地電位ならば、データ
駆動電極がチャンネルと交差する電気光学材料のボリュ
ーム要素（体積のある要素）には実質的な電界がなく、
パネル要素はオフとみなせる。これとは反対に、データ
駆動電極が接地と実質的に異なる電位ならば、電気光学
材料のボリューム要素内に実質的な電界が生じ、パネル
要素はオンとみなせる。

【０００５】以下の説明においては、本発明の要旨を制
限するものではないが、下側偏光子２は、線形偏光子で
あり、その偏光面は、基準面に対して０度の如く任意に
でき、上側偏光子１６は、９０度の偏光面を有する線形
偏光子であり、電気光学材料は、そこを通過する線形に
偏光された光の偏光面を液晶材料の電界の関数である角
度だけ回転させるツイスト・ネマティク液晶材料である
と仮定する。パネル要素がオフのとき、回転角は９０度
であり、パネル要素がオンのとき、回転角はゼロであ
る。

【０００６】偏光されない白色光を放射する広範な光源
（図示せず）により、このパネルを下側から照明する。
パネルを均一に照明するために、散乱面を有する背面ガ
ラス・ディフーザー（すりガラス）１８を光源及びパネ
ルの間に配置してもよい。光源から所定のパネル要素に
入射する光は、下側偏光子２により０度に線形偏光さ
れ、チャンネル部材４、チャンネル２０、カバー・シー
ト６、液晶材料のボリューム要素を順次通過して、上側
偏光子１６及び観察者３２に向かう。パネル要素がオフ
ならば、液晶材料のボリューム要素を通過する線形に偏
光された光の偏光面は９０度回転するので、上側偏光子
１６への入射光の偏光面は９０度である。この光は、上
側偏光子１６を通過し、ピクセルが照明される。一方、
パネル要素がオンならば、線形に偏光された光の偏光面
は、液晶材料のボリューム要素を通過しても変化しな
い。上側偏光子１６の入射光の偏光面は０度なので、こ
の光は、上側偏光子１６により阻止され、ピクセルは暗
い。液晶材料内の電界が、パネル要素のオフ及びオンに
関連した値の中間ならば、この光は、上側偏光子１６を
通過するが、その輝度は電界により決まり、グレー・ス
ケール（中間調）を表示できる。

【０００７】ＰＡＬＣ表示パネルのチャンネル部材を製
造するのに現在利用できる主な方法には３通りある。そ
の内の第１の方法によれば、ガラス基板をエッチングし
て、その上面に平行なチャンネル配列を形成し、その
後、そのチャンネル内に陽極及び陰極を形成する。他の
方法では、スクリーン印刷処理を用いて、ガラス基板の
分離した複数の領域にペーストの層を付着（デポジショ
ン）させる過程を用いる。第３番目の方法では、ガラス
基板上に素材のブランケット層を付着させ、サンドブラ
ストによりその素材を選択的に除去する。

【０００８】図５に示すチャンネル部材４は、上述の第
１の方法を用いて形成したものである。処理を簡単にす
るために、図５に示すチャンネル部材の陽極は、陰極と
同時に形成されており、陽極の構成は、陰極と同じであ
る。

【０００９】ＰＡＬＣパネルの動作期間中、プラズマの
正イオンにより、陰極がスパッタリングされる。耐熱性
材料の保護頂部コーティングを陰極の上に施して、陰極
をスパッタリングによる損傷から保護しなければならな
い。かかる点に関しては、アメリカ合衆国特許出願第０
８／５２０９９６号（特願平８−２４４０８３号に対
応）及びアメリカ合衆国特許仮出願第６０／０２３４１
８号（特願平９−２１９６３１号に対応）にも記載され
ている。耐熱性材料のコーティングは、ＬａＢ₆の如き
希土類ヘキサホウ化物（rare earth hexaboride）であ
り、このコーティングは、電気泳動デポジションにより
付着される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ＮＴＳＣビデオ信号を
表示するために、アメリカ合衆国特許第５０７７５５３
号に記載のＰＡＬＣ表示パネルをラスタ走査表示パネル
として用いる場合、このパネルでは、チャンネルが水平
方向に延び、データ駆動電極が垂直方向に延びる。ビデ
オ信号のフレームの第１アクティブ・ラインをサンプリ
ングする。負方向ストローブ・パルスを第１チャンネル
内の陰極に供給して、この第１チャンネル内にプラズマ
を発生させ、各サンプル値で決まる電圧レベルにデータ
駆動電極を駆動する。第１チャンネルに沿った各パネル
要素において、このパネル要素の状態を決定する電界
が、データ駆動電極とカバー・シートの下面との間に生
じる。ストローブ・パルスを除去するとプラズマが消滅
するが、この第１チャンネルがビデオ信号の次のフレー
ムで再びアドレス指定されるまで、電界が持続され、こ
のパネル要素の状態を維持する。フレームの残りのアク
ティブ・ラインと表示パネルの残りのチャンネルに対し
ても、この動作シーケンスを繰り返えす。

【００１１】第１チャンネル内に発生したプラズマは、
ストローブ・パルスを除去しても直ちに消滅しないが、
有限の期間にわたって減衰する。第１チャンネル内のプ
ラズマが完全に減衰する前に、ビデオ・データの次のラ
インの電圧がデータ駆動電極に供給されると、第１チャ
ンネルに沿ったパネル要素内に生じた電界が適切な値で
ないので、これにより一般的には画像品質が損なわれ
る。したがって、ビデオの次のラインの電圧でデータ駆
動電極が駆動される前に、以前のストローブ・パルスに
応答して発生したプラズマを完全に消滅させる必要があ
る。

【００１２】アクティブな表示要素に蓄積された電圧
が、データ電圧の変化の際に１０パーセント未満だけ変
化しても、プラズマが完全に減衰（又は完全に消滅）し
たとみなせる。

【００１３】アメリカ合衆国特許第５０７７５５３号に
記載された表示パネルを用いて、６０Ｈｚのフレーム・
レートでアドレス指定される４８０ラインで構成された
ビデオ信号を表示する場合、１つのチャンネル内のスト
ローブ・パルスを除去する時点と、表示の次のライン期
間中にデータ駆動電極を駆動する時点との間に経過する
時間は、約３０マイクロ秒であることが判る。したがっ
て、所定チャンネルに発生したプラズマは、ストローブ
・パルスを除去した後に、約３０マイクロ秒以内に減衰
しなければならない。

【００１４】ヘリウムは、不活性でなので、プラズマ・
チャンネル内で電極と反応しないため、ヘリウムは、プ
ラズマ・アドレス液晶表示パネルにて使用するガスとし
て好都合である。また、ヘリウム・イオンは軽いので、
ヘリウムは、スパッタリング損傷に対して有利である。
しかし、ＰＡＬＣ表示パネル内のイオン化可能なガスと
してヘリウムを用いると、ヘリウム・イオンが電子と再
結合する際に、ヘリウム原子が常には直ちに接地状態に
ならず、かなりの期間、メタステーブル（準安定）状態
を維持するかもしれないという欠点がある。準安定状態
のヘリウム原子が、例えば、電子又は他のヘリウム原子
との衝突からエネルギーを受けると、この準安定状態の
ヘリウム原子が２次イオン化して、プラズマが完全に消
滅するのが遅延する。

【００１５】ＰＡＬＣ表示パネル内の準安定ヘリウムが
減衰する１つのメカニズムは、チャンネルの壁との衝突
である。ＮＴＳＣ表示に適するプラズマ・アドレス液晶
表示パネルの場合、準安定ヘリウム原子がチャンネルの
壁と衝突し、充分なレート（速度）で接地状態に戻れる
ように、チャンネルの寸法を定める。なお、充分なレー
トとは、ストローブ・パルスを除去した後、３０マイク
ロ秒以内にプラズマが完全に消滅したとみなせるレート
である。よって、準安定状態の存在は、ＮＴＳＣ信号で
駆動する際、プラズマ・アドレス液晶表示パネルの動作
を大幅に劣化させることにはならない。

【００１６】ＰＡＬＣ表示パネルを用いてＨＤＴＶ表示
を行う場合、陰極からパルスを除去した後に約８〜１６
マイクロ秒以内に、所定チャンネル内のプラズマが確実
に消滅するように、表示のライン数と、フレームをリフ
レッシュする周波数とを定める。パネル内のガスとして
ヘリウムを単独で用いると、準安定状態の存在及び残留
が、表示の視認性を損なう。

【００１７】適切なドーパント・ガス（dopant gas：必
要な電気的特性を得るための不純物のガス）がパネル内
に存在すると、プラズマの消滅が加速されることが判っ
た。ドーパント・ガスが作用するメカニズムは、詳細に
は判っていないが、このドーパント・ガスが、形成され
た準安定状態の原子の数を減らし、及び／又は準安定状
態の原子の減衰を促進させると信じられる。いく種類か
のドーパント・ガスが評価されている。

【００１８】水素は、プラズマの消滅を加速するのに効
果的なドーパント・ガスである。かかる点は、アメリカ
合衆国特許仮出願第６０／０２２００２号（特願平９−
１６７５８９号に対応）にも記載されている。水素イオ
ンは軽いので、陰極に対するスパッタリング損傷も小さ
い。

【００１９】５０ヘクトパスカル（ｍＢ：ミリバール）
及び５００ヘクトパスカルの間の総チャンバー（空洞）
圧力にて、濃度が約０．０１パーセントから２０パーセ
ントの範囲（部分圧力で測定した範囲）で充填されたヘ
リウム内に酸素が存在すると、満足のいく高密度画像が
表示されることが判った。よって、水素の部分圧力は、
約０．００５ヘクトパスカルから約１００ヘクトパスカ
ルの間である。

【００２０】ＨＤＴＶ表示パネルは、典型的には、１２
００個のチャンネルを有する。チャンネルの各々の長さ
が約４０ｃｍの場合、チャンネルの総容積は、約０．０
５リットルである。チャンネル内の総圧力が２００ヘク
トパスカルで、水素の部分圧力が２ヘクトパスカルの場
合、絶対温度３００Ｋで存在する水素の量は、約０．１
ｍＢリットルである（１,０００ｍＢリットルは、標準
温度で、１リットルを占める圧力でのガスの量であ
る）。水素をドーパント・ガスとして用いる場合に可能
性のある欠点は、水素粒子の反応性が高いので、電極材
料との反応で水素が消費されてしまうことである。１×
１０^-6ｍＢリットル／時間／ｃｍチャンネル長のレー
トで電極物質と反応することにより、水素が消費される
と判断される。かかるＨＤＴＶ表示パネル用の消費の最
大レートは、約５０×１０^-3ｍＢリットル／時間である
ので、０．１ｍＢリットルが約２時間で消費される。よ
って、パネルの視認性は、わずか数時間の動作後に、許
容できないほど低下する。水素の濃度が１５パーセント
（総圧力が２４０ヘクトパスカルで、水素の部分圧力が
３６ヘクトパスカル）に上昇すると、水素の容量は約
１．８ｍＢリットルであり、これは約３６時間で消費さ
れる。

【００２１】市販のテレビジョン表示パネルにとって
は、一般に、表示品質が大幅に劣化することなく少なく
とも１０,０００時間（約１０年間の通常寿命に対応す
る）動作しなければならない。１０,０００時間以上の
使用にわたって水素の部分圧力を３６ヘクトパスカルに
維持するために、全部で５００ｍＢリットルの容量の水
素が必要となる。これは、約６０ｍｇの量、即ち、パネ
ルを３６ヘクトパスカルの部分圧力に変化するのに必要
な量の約２８０倍である。４０ｃｍでない長さのチャン
ネルを有するパネルの場合、１０,０００時間以上の使
用で水素の部分圧力を３６ヘクトパスカルに維持するの
に必要な水素量は、チャンネルの長さに応じて増減す
る。

【００２２】アメリカ合衆国特許仮出願第６０／０２２
００２号（特願平９−１６７５８９号に対応）は、多量
の水素貯蔵物質を、ＰＡＬＣ表示パネルのプラズマ・チ
ャンネルと結合関係で設けることを提案している。

【００２３】米国特許仮出願第６０／０２６６６１号
（特願平９−２６０２９７号に対応）では、陰極が耐熱
性材料のコーティングを有し、陽極が均一で高い導電性
の表面を有するＰＡＬＣ表示パネルを提案している。

【００２４】水素の反応性が高いことが知られている。
ＰＡＬＣ表示パネルにおいて、ドーパント・ガスとして
水素を用いる場合に可能性のある欠点は、水素が陽極と
反応して、陽極の導電性が損なわれることである。

【００２５】したがって、本発明は、水素をドーパント
・ガスとして用いても、この水素が陽極と反応しないよ
うにするＰＡＬＣ表示パネル用チャンネル構体及びサブ
アッセンブリを提供するものである。

【００２６】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の観点によ
れば、本発明のプラズマ・アドレス液晶パネル用チャン
ネル構体は、少なくとも１個のチャンネルを有するチャ
ンネル部材と；チャンネル内で露出した面を有する少な
くとも１個の陰極と；チャンネル内で露出した面を有す
る少なくとも１個の陽極とを具え；この陽極が、電気的
に導電性のコアと、電気的に導電性で且つ水素に対して
非反応性である材料から形成された保護コーティングと
を有することを特徴とする。

【００２７】本発明の第２の観点によれば、本発明のプ
ラズマ・アドレス液晶パネル用チャンネル・サブアッセ
ンブリは、複数のチャンネルを有するチャンネル部材
と；このチャンネル部材に取り付けられたカバー・シー
トと；チャンネル部材及びカバー・シートにより形成さ
れたチャンネル内に充填されたガスと；チャンネルの各
々内で露出した面を有する少なくとも１個の陰極と；チ
ャンネルの各々内で露出した面を有する少なくとも１個
の陽極とを具え；この陽極が、電気的に導電性のコア
と、電気的に導電性で且つ水素に対して非反応性である
材料の保護コーティングとを有することを特徴とする。

【００２８】

【発明の実施の形態】本発明を更に理解すると共に、本
発明をどのように実現するかを示すために、添付図を参
照して、本発明を更に説明する。なお、添付図におい
て、同じ参照番号は、対応する素子を示す。

【００２９】図１は、ＨＤＴＶ用ＰＡＬＣ表示パネルの
チャンネル部材４に形成されたプラズマ・チャンネル２
０を示す。チャンネル部材４は、任意の適当な方法、例
えば、上述の３方法の１つを用いて製造できる。これら
プラズマ・チャンネル２０は、多岐管（マニホルド）チ
ャンネル３４と結合する。図１には具体的に示さない
が、多岐管チャンネル３０を、表示部分の外部にある容
器（ガス源）３８に結合する。この容器３８は、水素貯
蔵物質の固まり４２を収容している。水素貯蔵物質は、
その分子構造内に水素を組み込んで、水素を貯蔵する。
かかる水素貯蔵物質は周知であり、水素ゲッタとして一
般に使用されている。

【００３０】図２は、本発明によるＰＡＬＣ表示パネル
の一実施例の部分的断面図である。電極がチャンネル２
０内に形成された後、陰極２６をスパッタリング損傷か
ら保護するために、耐熱性材料のコーティング５４を陰
極２６上に形成する。コーティング５４を設けるため
に、ＬａＢ₆を電気泳動により付着させる電気泳動デポ
ジション・セル内にチャンネル部材４を配置して、陰極
２６を電気泳動デポジション電圧源の負端子に接続す
る。陽極２４は、この電気泳動デポジションの回路の外
部とするか、又は、電気泳動デポジション電圧源の負端
子に対して正電位の端子に接続する。かかる正電位の端
子には、電気泳動デポジション電圧源の正端子や、この
正端子に対して正にバイアスされた端子がある。よっ
て、耐熱物質は、陽極２４の上には電気泳動的に付着さ
れない。

【００３１】次に、カバー・シート６をチャンネル部材
４に取り付けて、チャンネル・サブアセンブリを形成す
る。この点において、容器３８の内部空間及びチャンネ
ル・サブアッセンブリ４の内部空間は、チャンネル・ア
センブリの外部から密閉されており、閉じたパネル室を
形成する。このパネル室にヘリウム及び水素の充填を行
う。上側基板１４、データ駆動電極１２、液晶材料の層
１０から成る上側基板サブアセンブリにチャンネル・サ
ブアセンブリを取り付けて、ＰＡＬＣ表示パネルを完成
させる。

【００３２】本発明によれば、電気泳動デポジション・
セル内に配置されたチャンネル部材上の陽極２４は、陰
極２６と異なった構造でもよい。図２及び３は、図１に
示すＰＡＬＣ表示パネルのチャンネル２０内の電極の構
造を図示している。この場合、チャンネル部材４は、ガ
ラス基板の上面に設けたスクリーン・プリント用の種々
のペーストを用いて形成される。この際、電極及びリブ
・ブロックも形成される。図３に示す如く、陽極２４及
び陰極２６の各々は、付着層４６及びバルク層（導電性
コア）４８を具えている。これら層４６及び４８は、導
電性であり、これら電極の長さ方向にわたって特性（構
成状態）が均一である。図２及び３では、陰極２６の上
の耐熱性層（耐熱性材料のコーティング）５４を示して
いる。

【００３３】陽極２４は、保護層（保護コーティング）
５０を具えている。バルク層４８の上の保護層コーティ
ング５０は、導電性であり、水素と反応しないの材料で
作られている。説明を簡単にするために、水素と反応し
ない材料に対して、用語「非反応性材料」を用いる。保
護コーティング５０は、電極の長さ方向にわたって特性
（構成状態）が均一である。保護コーティング５０に適
する非反応性材料には、金、銀、インジウム、タリウム
などがある。

【００３４】非反応性材料は、陽極２４の頂部面ばかり
でなく、その側壁にも付着する。この場合、非反応性材
料が、陽極２４のバルク層４８を、充填されたガス内の
水素から分離するシール（密閉物）として作用するの
で、このバルク層が充填ガスの水素分子と反応するのを
防止する。

【００３５】保護コーティング５０が金又は銀で作られ
ている場合、この保護コーティングは、酸化しないと共
に、水素とも反応しない。このように、保護コーティン
グが酸化しないと、陰極２６に耐熱性材料のコーティン
グ５４を電気泳動法により設ける際の焼成処理におい
て、陽極が酸化することを防止できる。

【００３６】陰極２６の頂部面の導電性を高くすること
は重要ではないので、陰極の上に非反応性材料の保護コ
ーティングを設ける必要はない。実際には、耐熱性材料
のコーティング５４の抵抗は、バルク層４８よりも非常
に高い。しかし、非反応性材料を付着させる処理（例え
ば、スパッタリング又はスクリーン・プリント）によっ
ては、非反応性材料を陽極２４及び陰極２６に付着する
のが容易な場合もある。この場合、耐熱性材料のコーテ
ィングを付着させる前に、非反応性材料を付着させる。
また、耐熱性材料のコーティングを付着させる前に、批
判能性材料を陰極から除去することが望ましい。

【００３７】図４は、本発明の他の実施例を示す拡大断
面図である。バルク層４８及び保護コーティング５０の
間に、１個以上の付加的な層（図４の場合は１個）を設
けてもよい。例えば、バルク層４８が銅の場合であっ
て、特に、保護コーティング５０を設ける前に、チャン
ネル部材を酸化雰囲気中に長期間にわたって配置する場
合、非反応性材料の保護コーティング５０を付着する前
に、クロムの層５２を付着させると都合がよい。

【００３８】本発明は上述の好適実施例に限定されるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱することなく種々の変
形及び変更が可能である。

【００３９】

【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、水素をド
ーパント・ガスとして用いて、プラズマの準安定状態を
短縮して、表示の視認性を改善する場合、陽極の付着し
た保護コーティングが水素と陽極との反応を防ぐため、
陽極の導電性が損なわれない。また、陽極との反応によ
って水素の消費も防げるので、ＰＡＬＣ表示パネルの寿
命も改善できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を用いるＰＡＬＣ表示パネルを部分的に
示す図である。

【図２】本発明によるＰＡＬＣ表示パネルの一実施例の
部分的断面図である。

【図３】本発明による電極構体の構造を詳細に示すため
に図２を拡大した図である。

【図４】図３に示す電極構体の変形例を示す拡大断面図
である。

【図５】従来のＰＡＬＣパネルの断面図である。

【符号の説明】

４チャンネル基板６カバー・シート２０チャンネル２４陽極２６陰極４６付着層４８バルク層（導電性コア）５０保護コーティング５４耐熱性材料のコーティング

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも１個のチャンネルを有するチ
ャンネル部材と、上記チャンネル内で露出した面を有する少なくとも１個
の陰極と、上記チャンネル内で露出した面を有する少なくとも１個
の陽極とを具え、該陽極が、電気的に導電性のコアと、電気的に導電性で
且つ水素に対して非反応性である材料から形成された保
護コーティングとを有することを特徴とするプラズマ・
アドレス液晶表示パネル用チャンネル構体。
【請求項２】複数のチャンネルを有するチャンネル部
材と、該チャンネル部材に取り付けられたカバー・シートと、上記チャンネル部材及び上記カバー・シートにより形成
された上記チャンネル内に充填されたガスと、上記チャンネルの各々内で露出した面を有する少なくと
も１個の陰極と、上記チャンネルの各々内で露出した面を有する少なくと
も１個の陽極とを具え、該陽極が、電気的に導電性のコアと、電気的に導電性で
且つ水素に対して非反応性である材料の保護コーティン
グとを有することを特徴とするプラズマ・アドレス液晶
表示パネル用チャンネル・サブアッセンブリ。