JPH117002A

JPH117002A - プラズマ・アドレス液晶パネル及びその製造方法

Info

Publication number: JPH117002A
Application number: JP10153342A
Authority: JP
Inventors: S Buzack Thomas; トーマス・エス・ブザック; Kevin J Ilcisin; ケビン・ジェー・イルシシン; Paul C Martin; ポール・シー・マーティン
Original assignee: Tektronix Inc
Current assignee: Tektronix Inc
Priority date: 1997-06-05
Filing date: 1998-06-02
Publication date: 1999-01-12
Also published as: US6100946A

Abstract

(57)【要約】【課題】ＰＡＬＣパネルの製造過程で、液晶用空間に
液晶材料を短時間に充填すると共に、イオン汚染の危険
性を低減する。【解決手段】チャンネル・プレート及び上側基板組立
体の間の液晶用空間よりも実質的に大きい受け空間４８
を取付部材４４の内側に形成し、この受け空間及び液晶
用空間内を不完全な真空状態にし、液晶用空間を満たす
のに充分な量の液晶材料を受け空間に入れ、受け空間を
密封する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマ・アドレ
ス液晶（ＰＡＬＣ）パネルと、このＰＡＬＣパネルに液
晶材料を満たしてＰＡＬＣパネルを製造する方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】今までに開発された液晶（ＬＣ）表示パ
ネルの３つの形式は、パッシブ（受動）液晶表示パネル
と、アクティブ（能動）液晶表示パネルと、プラズマ・
アドレス液晶表示パネルとである。パッシブ液晶表示パ
ネル及びアクティブ液晶表示パネルの各々は、平行に対
向し近接した２個の透明プレートと、これらプレートの
対向面間に配置された液晶材料の薄い層とを具えてい
る。アドレス（指定）構体は、液晶材料層を液晶要素の
矩形配列に分割し、選択した液晶要素に電界を加えて、
その液晶要素の偏光特性に作用する。

【０００３】パッシブ又はアクティブ液晶表示パネルを
形成するには、２個の透明プレートの周辺に延びる適切
な接着材料のビーズにより、パネルの１つの隅における
ビーズ内に隙間を残して、これら２個の透明プレートを
互いに固定する。これら２個の透明プレートの対向面は
液晶用空間により分離されたことになる。なお、この液
晶用空間は、まだ、液晶材料が空になっている。パネル
の隙間のある（開いた）隅が下向きになるように、この
パネルを密閉されたチャンバ（部屋）の中に垂直方向に
置く。チャンバから空気を抜いて、パネルの２個のプレ
ート間の空間からも空気を抜き、パネルの開いた隅を液
晶材料の容器内に浸す。チャンバ内の不完全な真空度が
弱まり、液晶材料が透明プレート間の液晶用空間内に引
き込まれる。次に、ビーズ内の隙間を密封する。毛細管
現象により、液晶材料がこれらプレートの間に広がり、
液晶空間内に均一な厚さの層が形成される。

【０００４】プラズマ・アドレス液晶（ＰＡＬＣ）表示
パネルの実際的な構成を図５及び図６に示す。

【０００５】図５及び図６に示す表示パネルは、下から
順に、偏光子２と、チャンネル部材（チャンネル・プレ
ート）４と、カバー・シート６（マイクロシートとして
既知である）と、電気光学材料（例えば液晶材料）の層
１０と、平行な透明データ駆動電極の配列（これら電極
の内の１個のみが図５において、参照番号１２で示され
ている）と、これらデータ駆動電極を支持する上側基板
１４と、上側偏光子１６とにより構成されている。チャ
ンネル部材４及びカバー・シート６が下側（第１）基板
組立体を構成する。チャンネル部材４は、代表的には、
ガラスで形成されており、その上側主面には複数の平行
なチャンネル２０が形成されている。リブ２２で分割さ
れたチャンネル２０は、ヘリウムなどのイオン化可能な
ガスが充填されている（満たされている）。これらチャ
ンネル２０の各々の内に、アノード２４及びカソード２
６を設ける。チャンネル２０は、データ駆動電極と直交
しており、（パネルを垂直に見た場合に）データ駆動電
極とチャンネルとが交差する領域は、独立した個別のパ
ネル要素２８を形成する。これらパネル要素の各々は、
電気光学材料層１０と、下側偏光子２及び上側偏光子１
６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
ル要素の境界となる表示パネルの上側面の領域は、この
表示パネルの単位のピクセル３０を構成する。

【０００６】複数チャンネルの１個のアノードが接地さ
れ、そのチャンネル内のカソードに適切な負電圧が供給
されると、そのチャンネル内のガスがプラズマを形成
し、カバー・シート６の下側面に導電路を作る。データ
駆動電極が接地電位ならば、チャンネル及びデータ駆動
電極が交差するパネル要素内における電気光学材料のあ
る量の要素（ボリューム要素）に意味のある電界が生じ
ない。しかし、データ駆動電極が接地と実質的に異なる
電位ならば、その電気光学材料のボリューム要素内に充
分な電界が生じて、パネル要素はオン状態とみなせる。

【０００７】以下の説明においては、本発明の要旨を限
定するものではないが、下側偏光子２が線形偏光子であ
り、偏光面を基準面に対して自由に０度にでき、上側偏
光子１６が９０度の偏光面を有する線形偏光子であり、
電気光学材料が捻れネマッチック液晶材料であると仮定
する。なお、捻れネマッチック液晶材料は、その液晶材
料内の電界に応じた角度だけ、そこを通過する際に、線
形に偏光された光の偏光面を回転させる。パネル要素が
オフの場合、回転角度は９０度であり、パネル要素がオ
ンの場合、回転角度がゼロである。

【０００８】偏光されていない白色光を放射する広がっ
た光源（図示せず）により、下側からパネルを照明す
る。この光源及びパネルの間に、散乱面を有する後部ガ
ラス散光器を設けて、パネルを均一に照明する。光源か
ら所定パネル要素に入射した光は、下側偏光子２により
０度で線形偏光され、チャンネル部材４と、チャンネル
２０と、カバー・シート６と、液晶材料のボリューム要
素とを通過し、上側偏光子１６及び観察者３２に向う。
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した光の偏光面が９０度にわたって
回転する。よって、上側偏光子要素への入射光の偏光面
は９０度である。この光は、上側偏光子要素を通過し、
その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
ューム要素を通過することによっては変化しない。上側
偏光子要素への入射光の偏光面は０度なので、その光
は、上側偏光子要素により遮られ、そのピクセルは暗く
なる。液晶材料のボリューム要素内の電界が、パネル要
素をオフする値及びオンにする値の中間ならば、光が上
側偏光子要素を通過するが、その強度は電界により決ま
り、グレー・スケール（中間調）の表示が可能になる。

【０００９】ＰＡＬＣ表示パネルの実施においては、チ
ャンネルを形成する領域の付近で、チャンネル部材４を
エッチングして、台部（プラトー）３４を設ける。この
台部内にチャンネル２０を形成する。また、台部の周辺
部付近に延びるラベット（さねはぎ）４０内のエンドレ
ス・フリット・ビーズ３６により、カバー・シート６を
チャンネル部材に固定する。上側サブストレート１４及
びそこに支持されたデータ駆動電極１２を含む上側（第
２）基板組立体を、接着用ビーズ４４によりチャンネル
部材４に取り付ける。この接着用ビーズ４４は、フリッ
ト・ビーズ３６の付近までほぼ完全に延びるが、１カ所
の隅が開いたままになる。カバー・シート６及び上側基
板組立体の対向面の間隔は、約５μｍであり、液晶用空
間となる。

【００１０】パッシブ又はアクティブ液晶表示パネルに
液晶材料を導入する上述の技法は、現在のＰＡＬＣ表示
パネルに利用することができない。その理由は、チャン
ネル内のイオン化可能なガスの圧力がかなりの値、典型
的には、約１／５気圧であるためである。このパネルを
真空チャンバに配置し、このパネルの１カ所の隅に液晶
用空間の開いた部分（開口）があり、そのチャンバを充
分な程度まで空気を抜くと、チャンネルとパネルの外部
との間の圧力差による力により、パネルが破裂する原因
となる。よって、別の開発された技術では、接着用ビー
ズの一部が開いている隅において、充填管をパネルに取
り付け、この充填管を介して液晶用空間のみを真空にす
る。上側基板及びカバー・シートの間の複数のスペーサ
が互いに充分に近接しており、カバー・シート及び上側
基板にかかる圧力差による力は、パネルを破損する程に
は大きくない。液晶用空間から空気を抜くと、充填管を
液晶材料溜につないで、この液晶材料を液晶用空間に流
し込む。液晶用空間に入った液晶材料は、接着用ビーズ
が開いた隅から正面に液晶用空間内で広がり、毛細管現
象により、徐々に液晶用空間に充填される（満たされ
る）。液晶用空間が充填されると、充填管を密封するの
で、接着用ビーズ内の隙間が効果的に密封される。そし
て、充填管を液晶材料溜から外す。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】中位の大きさのパネル
の場合、この技術により、充分な量の液晶材料を導入し
て液晶用空間を充填して（満たして）、液晶用空間にわ
たって液晶材料を均一な層にするには、１時間以上かか
ることが判った。この期間中、処理するパネルの液晶空
間内に液晶材料を導入するのに用いる装置は、他のパネ
ルを処理するのに利用できない。よって、製造効率が悪
くなる。

【００１２】ところで、市販の液晶材料は、抵抗率が高
く、ＰＡＬＣ表示パネルの動作にとっては、液晶材料の
抵抗率が損なわれないことが重要である。液晶材料の抵
抗率を低下させる１つの可能性は、イオンの汚染であ
る。イオンの汚染は、例えば、ナトリウム・ベアリング
・ガラスの如き種々の材料と接触から生じる。よって、
充填動作期間中及び充填完了後に液晶材料が接触する材
料は、イオンの汚染の危険性を最小にするように、注意
深く選択しなければならない。

【００１３】したがって、本発明は、液晶材料の充填を
短時間に行え、また、イオン汚染の危険性を低減できる
プラズマ・アドレス液晶パネル及びその製造方法を提供
するものである。

【００１４】

【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の製造方
法は、チャンネル・プレート４及びこのチャンネル・プ
レートに取り付けられたカバー・シート６を有する第１
基板組立体と；第２基板組立体と；チャンネル・プレー
ト及び第２基板組立体との間に設けられ、カバー・シー
ト及び第２基板組立体が互いに平行に対向して液晶用空
間を形成するように第１基板組立体を第２基板組立体に
固定する取付部材４４と具えたプラズマ・アドレス液晶
パネルの製造方法であって；液晶用空間よりも実質的に
大きい受け空間４８を取付部材の内側に形成するよう
に、取付部材をカバー・シートの外側に位置決めし；受
け空間及び液晶用空間内を不完全な真空状態にし；液晶
用空間を実質的に満たすのに充分な量の液晶材料を受け
空間に入れ；受け空間を密封することを特徴としてい
る。

【００１５】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は、チャンネル・プレート
４と；このチャンネル・プレートに取り付けられたカバ
ー・シート６と；基板組立体と；チャンネル・プレート
及び基板組立体との間でカバー・シートの外側に設けら
れ、カバー・シート及び基板組立体が互いに平行に対向
して液晶用空間を形成するようにチャンネル・プレート
を基板組立体に固定する取付部材４４とを具え；液晶用
空間よりも実質的に大きい受け空間４８を取付部材の内
側に形成するように、取付部材がカバー・シートの外側
に位置決めされていることを特徴とする。

【００１６】本発明の第３の観点によれば、本発明のプ
ラズマ・アドレス液晶パネルは、チャンネル・プレート
４と；このチャンネル・プレートに取り付けられたカバ
ー・シート６と；液晶用空間を介してカバー・シートと
互いに平行に対向するように、チャンネル・プレートに
固定された基板組立体と；チャンネル・プレート及び基
板組立体の少なくとも一方に取り付けられ、液晶空間に
液晶材料を供給するアルミニウム管６０、８４とを具え
ている。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明を更によく理解し、実施す
るために、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、同じ参照符号は、同じ要素を示
す。また、本明細書において、上側及び下側のように、
方向及び位置を示す用語は、添付図に対する相対的な方
向及び位置を示すものであり、絶対的な意味に限定する
ものではない。

【００１８】図１は、本発明によるＰＡＬＣ表示パネル
の一実施例の断面図であり、図２は、図１に示すＰＡＬ
Ｃ表示パネルの一部を切除した部分的平面図である。な
お、図１及び図２では、図５及び図６に示す従来例と同
様な部分は同じ参照符号で示し、チャンネル２０など本
発明と直接的でない細部は図示を省略してあり、また、
図５及び図６で示した参照符号を部分的に省略してあ
る。これら図１及び図２に示す表示パネルにおいて、接
着用ビーズ（取付部材）４４は、台部（プラトー）３４
（図５参照）の全体の周囲付近で、密閉用ビーズ３６の
外側に広がっている。この方法において、カバー・シー
ト６及び上側基板組立体の間の液晶用空間と、周辺部の
受け空間４８とで構成された液晶チャンバを、接着用ビ
ーズ４４の内側に形成する。なお、受け空間４８の容量
は、代表的には、液晶用空間の容量の少なくとも約５倍
である。接着用ビーズ４４の好適な材料は、３Ｍコーポ
レーションが１８３８化学構造接着剤（Structural Adh
esive）として製造販売している２パート・エポキシ接
着剤である。この接着剤は、ビーズを形成する良好なギ
ャップ埋め特性を有する。また、ビフェニル及び超フッ
素化（super fluorinated）液晶材料の如き通常使用す
る液晶材料に対して、この接着剤は不活性である。ま
た、この接着剤は、液晶材料にイオンの汚染を与えな
い。チャンネル部材４のレッジ（棚部）５２は、上側基
板組立体を越えて外側に延びており、接着用ビーズ４４
は、このレッジの一端部において開口５６を残す。液晶
材料にイオンの汚染を与えない材料で作られた充填管６
０を、レッジ５２の上に配置し、接着剤のフィレット
（すみ肉）５８により、チャンネル部材４及び上側基板
１４に密着させる。なお、このフィレット５８は、上述
の２パート・エポキシ接着剤の如く、液晶材料にイオン
の汚染を与えない。充填管６０は、その側壁に開口６４
を有し、充填管の内側と液晶チャンバとの間がつながる
ようにする。

【００１９】図３は、図１に示すＰＡＬＣ表示パネルの
液晶用空間に液晶材料を導入する充填装置を接続した場
合の説明図である。液晶用空間に液晶材料を充填する
（満たす）には、パネルを充填装置（ステーション）に
配置し、ここで、充填管６０を４経路弁６８に接続す
る。経路弁６８の位置の内の３個により、充填管６０を
選択的に３個のポートに夫々接続する。これら３個のポ
ートの内の第１ポートを真空ポンプ（Ｐ）７２に接続
し、第２ポートを雰囲気圧の液晶材料溜（ＬＣ）７６に
接続し、第３ポートをヘリウム容器（Ｈｅ）８０に接続
する。第４位置において、経路弁６８を閉じる。液晶用
空間を充填する（満たす）方法を次に説明する。

【００２０】先ず、弁６８を第１位置に設定し、真空ポ
ンプ７２を動作させて、液晶チャンバの空気を抜いて低
圧力にする。液晶チャンバ内を、例えば、約１×１０＾
（−３）トル（１掛ける１０のマイナス３乗トル）であ
る適切な程度の真空にすると、弁６８を第２位置に切り
替えて、液晶材料が液晶材料溜７６から液晶チャンバに
流れるようにする。周辺の受け空間４８が液晶材料で充
填されるまで、液晶材料は液晶チャンバ内に容易に流れ
る。受け空間４８が液晶材料で充填されると、弁６８が
第４位置に切り替わって、この弁６８が閉じる。しか
し、好ましくは、弁を第３位置に切り替えて、約１２０
ヘクトパスカルでヘリウムの気泡を容器８０から液晶チ
ャンバに導入して、この弁を閉じる。弁６８を閉じた
後、充填管６０を密封する。例えば、この充填管がガラ
スでできている場合、このガラスを溶融して密封でき
る。つぎに、充填管６０を弁６８から外し、パネルを充
填ステーションから取り外す。

【００２１】液晶材料を受け空間４８内に導入すると、
毛細管現象により、カバー・シート及び上側基板の間の
狭い液晶用空間内に液晶材料が優先的に流れ込む。受け
空間４８は、プラトー３４の４個の側部の総てにわたっ
て延びているので、ＰＡＬＣパネルの液晶用空間を液晶
材料で満たすのに従来用いた技術の場合よりも、一層長
い正面に沿った液晶用空間内に液晶材料を入れることが
できる。したがって、所定大きさのパネルに対して、液
晶用空間に液晶材料を充填するのにかかる時間は、従来
技術の場合よりも大幅に短縮できる。さらに、弁６８が
第２位置に設定されると、液晶用空間を充填する充分な
量の液晶材料が受け空間４８にほぼ直ちに充填されるの
で、充填管を弁から外し、パネルを充填ステーションか
らどかす前に、液晶用空間が液晶材料で一杯になるまで
待つ必要がない。よって、前のパネルの液晶用空間が液
晶材料で一杯になる前に、充填ステーションを他のパネ
ルの充填に使用できる。

【００２２】液晶材料が受け空間から液晶用空間にまで
広がると、表面張力作用により、パネルの方向に関係な
く、液晶用空間内に液晶材料が保持される。よって、パ
ネルが垂直方向に配置されても、液晶材料は、液晶用空
間から受け空間に排出されない。

【００２３】ＰＡＬＣ表示パネルの温度は、大幅に変化
する。パネルを使用しないとき、パネルの温度は、約摂
氏１５度程度の周囲温度又はそれに近い温度である。し
かし、パネルを使用するとき、パネルの温度は、摂氏４
５〜５０度程度になる。液晶材料の容積は、温度変化に
よる膨張及び収縮により大幅に変化する。ヘリウムの気
泡は、熱膨張に対するバッファとして作用し、液晶材料
の熱膨張による液晶チャンバ内での圧力の増加を制限す
るので、パネルが破損する危険性、又は充填管のシール
が破裂する危険性がなくなる。

【００２４】充填管は、アルミニウム合金ではなく、１
０００シリーズの呼称で販売されている材料の如き純粋
なアルミニウムで作ったものが好ましい。純粋なアルミ
ニウムの利点は、ナトリウム・イオンの如き液晶材料の
イオン汚染の典型的な原因を除去するために、標準的な
洗浄手法を用いて簡単な洗浄ができることである。さら
に、純粋なアルミニウムは、圧伸成形ができる。すなわ
ち、圧力により溶接ができる。よって、充填管が純粋な
アルミニウムで作られていれば、クリンプ加工により、
熱を加えることなく、密封ができる。

【００２５】図４は、本発明によるＰＡＬＣ表示パネル
の他の実施例の一部を切除した部分的平面図である。充
填管をチャンネル部材４及び上側基板１４に取付け、液
晶チャンバから空気を抜き、接着用ビーズのギャップを
介して液晶材料を導入する代わりに、ある特定の環境で
は、パネルの観察領域の外側で、上側基板組立体内に開
けた開口８２を介して、液晶チャンバ内につなげること
が好ましい。充填管８４を開口内に合わせて、そこに密
封する。そして、上述の如く、液晶材料及びオプション
のヘリウム気泡を導入した後に、充填管自体を密封す
る。この場合、接着用ビーズ４４’は、エンドレスでも
よく、開口８２が配置されており、接着用ビーズ４４’
及びフリット・ビーズ３６の間を介して液晶材料が流れ
込む。

【００２６】本発明の好適実施例について説明したが、
本発明の要旨を逸脱することなく種々の変形変更が可能
である。

【００２７】

【発明の効果】上述の如く本発明によれば、ＰＡＬＣパ
ネルの製造過程で、このパネルの液晶用空間に液晶材料
を充填する際に、この液晶材料の充填を短時間に行え、
また、イオン汚染の危険性を低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるＰＡＬＣ表示パネルの一実施例の
断面図である。

【図２】図１に示すＰＡＬＣ表示パネルの一部を切除し
た部分的平面図である。

【図３】図１に示すＰＡＬＣ表示パネルの液晶用空間に
液晶材料を導入する充填装置を接続した場合の説明図で
ある。

【図４】本発明によるＰＡＬＣ表示パネルの他の実施例
の一部を切除した部分的平面図である。

【図５】従来技術によるＰＡＬＣ表示パネルの拡大部分
断面図である。

【図６】図５に示すＰＡＬＣ表示パネルの一部を切除し
た部分的平面図である。

【符号の説明】

２下側偏光子４チャンネル部材（チャンネル・プレート）６カバー・シート１０電気光学材料層１２データ駆動電極１４上側基板１６上側偏光子２０チャンネル３６フリット・ビーズ４４取付ビーズ（取付部材）５６、８２開口４８受け空間５８フィレット６０、８４充填管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ケビン・ジェー・イルシシンアメリカ合衆国オレゴン州 97007 ビーバートンサウス・ウェストハーギス・ロード 16728 (72)発明者ポール・シー・マーティンアメリカ合衆国オレゴン州 97707 サンリバーピー・オー・ボックス 4141

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】チャンネル・プレート及び該チャンネル
・プレートに取り付けられたカバー・シートを有する第
１基板組立体と、第２基板組立体と、上記チャンネル・プレート及び上記第２基板組立体との
間に設けられ、上記カバー・シート及び上記第２基板組
立体が互いに平行に対向して液晶用空間を形成するよう
に上記第１基板組立体を上記第２基板組立体に固定する
取付部材と具えたプラズマ・アドレス液晶パネルの製造
方法であって、上記液晶用空間よりも実質的に大きい受け空間を上記取
付部材の内側に形成するように、上記取付部材を上記カ
バー・シートの外側に位置決めし、上記受け空間及び上記液晶用空間内を不完全な真空状態
にし、上記液晶用空間を実質的に満たすのに充分な量の液晶材
料を上記受け空間に入れ、上記受け空間を密封することを特徴とするプラズマ・ア
ドレス液晶パネルの製造方法。
【請求項２】チャンネル・プレートと、該チャンネル・プレートに取り付けられたカバー・シー
トと、基板組立体と、上記チャンネル・プレート及び上記基板組立体との間で
上記カバー・シートの外側に設けられ、上記カバー・シ
ート及び上記基板組立体が互いに平行に対向して液晶用
空間を形成するように上記チャンネル・プレートを上記
基板組立体に固定する取付部材とを具え、上記液晶用空間よりも実質的に大きい受け空間を上記取
付部材の内側に形成するように、上記取付部材が上記カ
バー・シートの外側に位置決めされていることを特徴と
するプラズマ・アドレス液晶パネル。
【請求項３】チャンネル・プレートと、該チャンネル・プレートに取り付けられたカバー・シー
トと、液晶用空間を介して上記カバー・シートと互いに平行に
対向するように、上記チャンネル・プレートに固定され
た基板組立体と、上記チャンネル・プレート及び上記基板組立体の少なく
とも一方に取り付けられ、上記液晶空間に液晶材料を供
給する純粋なアルミニウムの充填管とを具えたプラズマ
・アドレス液晶パネル。