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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf elektrische Anordnungen und insbesondere auf plasma-adressierte
elektrooptische Wiedergabeplatten, die üblicherweise als "PALC"-Wiedergabeanordnungen
bezeichnet werden.
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Wiedergabeanordnungen von dem PALC-Typ
umfassen typischerweise ein Sandwich aus: einem ersten Substrat,
auf dem parallele transparente Spaltenelektroden abgelagert sind,
die üblicherweise
als "ITO"-Spalten oder -Elektroden
bezeichnet werden, da Indium-Zinnoxide üblicherweise verwendet werden,
auf denen eine Farbfilterschicht abgelagert wird; einem zweiten
Substrat mit parallel abgedichteten Plasmakanälen entsprechend den Reihen
der Wiedergabeanordnung, die über
alle ITO-Spalten gehen und die je mit einem ionisierbaren Niederdruckgas,
wie Helium, Neon und/oder Argon gefüllt sind, und in einem Abstand
voneinander liegenden Kathoden- und Anodenelektroden längs des Kanals
enthalten zum Ionisieren des Gases zum Schaffen eines Plasmas, wobei
diese Kanäle
durch eine dünne
transparente dielektrische Platte abgeschlossen sind; und einem
Flüssigkristall-Material zwischen
den Substraten. Die Struktur verhält sich wie eine Aktiv-Matrix-Flüssigkristall-Wiedergabeanordnung,
in der die Dünnfilmtransistorschalter
an jedem Pixel durch einen Plasmakanal ersetzt werden, der als ein
Reihenschalter funktioniert und imstande ist, eine Reihe von LC-Pixelelementen
selektiv zu adressieren. Im Betrieb werden aufeinander folgende Zeilen
mit Datensignalen, die ein wiederzugebendes Bild darstellen, an
Spaltenstellen abgetastet und die abgetasteten Datenspannungen werden
den jeweiligen ITO-Spalten zugeführt.
Alle Plasmakanäle
bis auf einen der Reihe befinden sich in dem entionisierten oder
nicht leitenden Zustand. Das Plasma des einen ionisierten selektierten
Kanals ist leitend und bildet im Endeffekt ein Bezugspotential an
der angrenzenden Seite einer Reihe von Pixeln der Flüssigkristallschicht,
wodurch verursacht wird, dass jedes Flüssigkristall-Pixel auf das angelegte
Spaltenpotential des Datensignals aufgeladen wird. Der ionisierte
Kanal wird abgeschaltet, wodurch die Flüssigkristall-Pixelladung isoliert
und die Datenspannung eine Bildperiode lang gespeichert wird. Wenn
die nächste
Reihe Daten an den ITO-Spalten erscheint, wird nur die nachfolgende
Plasmakanalreihe ionisiert zum Spei chern der Datenspannungen in
der nachfolgenden Reihe von Flüssigkristall-Pixeln
usw. Bekanntlich ist die Dämpfung
jedes Flüssigkristall-Pixels
zu Hintergrundbeleuchtung oder eintreffendem Licht eine Funktion
der gespeicherten Spannung an dem Pixel. Eine detailliertere Beschreibung
ist Buzak u. a.: "A 16-Inch
Full Color Plasma Adressed Liquid Crystal Display", "Digest of Tech. Papers", "1993 SID Int. Symp.,
Soc. For Info. Displ." Seiten
883 –886.
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Ein Schnitt durch die PALC-Wiedergabeanordnung,
beschrieben in dem "1993
SID Digest" ist
in
2 dargestellt. Die
dünne dielektrische
Platte, die hier ab und zu als "Mikroplatte" bezeichnet wird,
kann eine Dicke in dem Bereich von 30–50 μm erhalten. Diese Platte kann über ein
geätztes
Glassubstrat vorgesehen werden, wie dargestellt, und die Elektroden können längs der
gekrümmten
Bodenfläche
vorgesehen werden. Auf alternative Weise können, wie in dem US Patent
Nr. 5214521 vorgeschlagen, die Elektroden auf einer flachen Bodenplatte
vorgesehen werden, während
die obere Platte weggeätzt
wird zum Bilden von Kanälen,
die als Halbkreiszylinder geformt sind, wobei die Inverse davon
in
2 dargestellt ist,
derart, dass das restliche Glas oben auf den Kanälen dünn genug ist um eine Adressierung des
benachbarten Flüssigkristallmaterials
zu ermöglichen.
Es wurden andere Konstruktionen vorgeschlagen, wobei vertikale Seitenwände verwendet werden,
wobei die Elektroden auf den Seitenwänden vorgesehen sind, die einander
zugewandt sind, wodurch die Kanalhöhe verringert werden kann.
(Siehe beispielsweise
EP
0 567 021 A1 ).
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In US-A-5.311.204 werden nicht "vertikale" Seitenwände beschrieben,
wie in dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1, aber die anderen
Merkmale des Anspruchs 1 sind, in Kombination, aus diesem Dokument
bekannt.
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In allen bekannten Konstruktionen
wurden, insofern uns bekannt, wurden die Elektroden durch durchaus
bekannte photolithographische Prozesse gebildet, wobei die ganze
Oberfläche
zunächst
mit dem Elektrodenmaterial bedeckt wurde, eine Ätzmaske vorgesehen und mit
einem Muster versehen wurde um das ganze abgelagerte Elektrodenmaterial zu
belichten, ausgenommen die gewünschten
Stellen für
die Elektroden, und wobei ein Ätzschritt
durchgeführt
wird mit einem Ätzmittel,
das das Elektrodenmaterial selektiv angreift, bis alles exponierte
Material entfernt ist. Dies ist ein aufwendiger Prozess.
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Auf gleiche Weise war es bekannt,
an einander gegenüber
liegenden Seiten der Platte ein sog. Fächergebiet vorzusehen zum Vereinfachen
des Prozesses der einzelnen Kontaktierung der Kathoden- und Anodenelektroden.
Alle Kathodenelektroden-Kontaktgebiete sind auf der einen Seite
der Platte ausgefächert
und erweitert, und alle Anodenelektroden-Kontaktgebiete sind auf
der gegenüber
liegenden Seite der Platte ausgefächert und erweitert. Auch hier
wurde der Standard-Photolithographieprozess angewandt zum Herstellen
der Kontaktgebiete für
die Anoden- und Kathodenelektroden, was die Kosten des Gebildes
steigert.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es ist nun u. a. eine Aufgabe der
vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Kontaktstruktur für eine elektrische
Anordnung und ein Verfahren zum Herstellen derselben zu schaffen.
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Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
eine verbesserte Kanalplatte und ein Verfahren zum Herstellen derselben
zur Verwendung in einer derartigen Anordnung zu schaffen.
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Eine andere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung ist ein Herstellungsverfahren für eine Kanalplatte oder eine
PALC-Wiedergabeanordnung, welche die Notwendigkeit eines herkömmlichen
photolithographischen Verfahrens vermeidet oder minimiert.
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Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung
wird ein Kanalsubstrat vorgesehen, das Plasmakanäle umfasst, definiert durch
im Wesentlichen vertikale Seitenwände zum Empfangen der Elektroden
auf einander gegenüber
liegenden Flachen. Das Elektrodenmaterial wird danach auf herkömmliche
Weise abgelagert, so dass die ganze Oberfläche des Substrats bedeckt wird.
Das Substrat mit dem abgelagerten Elektrodenmaterial wird danach
einem trocknen selbst ausrichtenden Ätzverfahren ausgesetzt zum
Entfernen des abgelagerten Materials, ausgenommen an denjenigen
Stellen, an denen die Elektroden erwünscht sind. In einer bevorzugten
Ausführungsform
ist der trockne selbst ausrichtende Ätzprozess ein bekannter, anisotroper,
reaktiver Ionenätzprozess
(RIE) oder ein Plasma-Ätzprozess.
In einem derartigen Prozess werden die reaktiven Ionen im Wesentlichen
senkrecht zu der Substratfläche
gerichtet, mit dem Ergebnis, dass das ganze abgelagerte Material
das den eintreffenden Ionen zugewandt ist, entfernt wird, was das
ganze abgelagerte Material umfasst, das sich im Wesentlichen in
horizontaler Richtung erstreckt, aber nur ein kleiner Teil des abgelagerten
Materials, das sich im Wesentlichen in vertikaler Richtung erstreckt.
Folglich, wenn die Elektroden auf den im Wesentlichen vertikalen Seitenwänden der
Kanäle vorgesehen
werden, wird entsprechend dem anisotropen RIE-Prozess nur das erwünschte Elektrodenmaterial
zurückbleiben,
ohne dass photolithographische Schritte erforderlich sind.
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Nach einem anderen Aspekt der vorliegenden
Erfindung wird ein Ausfächerungsgebiet
für eine elektrische
Anordnung konfiguriert mit erweiterten Kanälen und Seitenwänden und
einer vertikalen Struktur innerhalb jedes erweiterten Gebietes.
Wenn das Ausfächerungsgebiet
mit dem Elektrodenmaterial bedeckt wird und einem anisotropen RIE-Prozess ausgesetzt
wird, wird das ganze abgelagerte Material auf den Mesas zwischen
den einzelnen Elektrodenkontaktgebieten sowie die Bedeckung der
oberen Teile der vertikalen Struktur entfernt, aber das abgelagerte
Material auf den seiten der vertikalen Struktur und auf den Seitenwänden jeder
einzelnen Ausfächerung
wird bleiben, wodurch ein kontinuierliches erweitertes Kontaktgebiet
gebildet wird, das auf einfache Weise kontaktiert wird.
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Das beschriebene Verfahren ist insbesondere
anwendbar Bei Anordnungen, die ein verbreitertes mit Kanälen versehenes
Ausfächerungsgebiet
mit einer vertikalen Struktur und mit Kontaktgebieten aufweisen,
die durch das Elektrodenmaterial an den Seitenwänden der Kanäle und der
vertikalen Struktur gebildet sind, und wobei das auf diese Weise
erzeugte Endprodukt ebenfalls ein wesentlicher Teil der vorliegenden
Erfindung ist. Das beschriebene Verfahren und das auf diese Weise
erzeugte Ausfächerungsgebiet
können
ebenfalls auf jede beliebige Art von elektrischer Anordnung angewandt
werden, die nahe beieinander liegende oder viele Elektroden aufweisen, die
sich schwer verbinden lassen, es sei denn, dass sie über ein
breiteres Gebiet ausgebreitet werden und bildet auf diese Weise
ebenfalls einen wesentlichen Teil der vorliegenden Erfindung.
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Vorzugsweise ist die vertikale Struktur
als eine Anzahl aufrecht stehender Spalten ausgebildet, die derart
bemessen und in einem derartigen Abstand voneinander stehen, dass
die sich vertikal erstreckenden Schichten aus Elektrodenmaterial,
die nach dem anisotropen Ätzvorgang
zurückbleiben, einander
kontaktieren und eine kontinuierliche elektrisch leitende Schicht
bilden, die einen guten niederohmigen Kontakt mit der verbundenen
Elektrode in dem Kanalgebiet bilden.
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Der Prozess, wie dieser an dieser
Stelle beschrieben worden ist, wird auf einfache Weise mit dem Plasma-Ätzprozess
kombiniert, wobei mit Hilfe eines Plasma-Ätzverfahrens
eine dünne
dielektrische Schicht geätzt
wird zum Bilden vertikaler Seiten wände, welche die Kanäle definieren.
Die hier beschriebene Prozess bietet auf diese Weise den Vorteil
eines selbst ausrichtenden Verfahrens zum Anbringen der Elektroden
auf den Seitenwänden
jedes durch den Plasma-Ätzprozess
gebildeten Hohlraums.
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Die jeweiligen Neuigkeitsmerkmale,
welche die vorliegende Erfindung kennzeichnen, sind insbesondere
in den beiliegenden Patentansprüchen
beschrieben worden, die einen Teil dieser Beschreibung bilden. Zum
besseren Verständnis
der vorliegenden Erfindung, deren Wirkung und der spezifischen Aufgaben,
die erfüllt
werden sollen, sei auf die beiliegenden Figuren verwiesen, anhand
deren bevorzugte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung beschrieben werden, wobei entsprechende
Bezugszeichen dieselben Elemente bezeichnen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNG
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Ausführungsbeispiele der Erfindung
sind in der Zeichnung dargestellt und werden im vorliegenden Fall
näher beschrieben.
Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines herkömmlichen flachen Wiedergabesystems,
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2 eine
schaubildliche Darstellung eines Teils einer herkömmlichen
PALC-Wiedergabeanordnung,
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3 und 4 eine Darstellung einer
An und Weise der Herstellung einer Kanalplatte nach der vorliegenden
Erfindung, wobei die Elektroden sich an den vertikalen Seitenwänden des
Kanals befinden,
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5 eine
Draufsicht eines Teils einer Seite einer Kanalplatte nach der vorliegenden
Erfindung, wobei das benachbarte Ausfächerungsgebiet dargestellt
wird,
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6 Eine
Erklärung
der Bedeutung der verschiedenen schraffierten Gebiete, wie diese
in 5 verwendet worden
sind,
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7 einen
teilweisen Schnitt gemäß der Linie
7-7 in 5, 8 einen teilweisen Schnitt
gemäß der Linie
8-8 in 5.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 zeigt
ein flaches Wiedergabesystem 10, das eine typische PALC-Wiedergabeanordnung darstellt,
und die betreibende elektronische Schaltung. In 1 umfasst das flache Wiedergabesystem
eine Wiedergabeplatte 12 mit einer Wiedergabefläche
14,
die ein Muster aufweist, das durch eine rechteckige flache Anordnung
nominal identischer Datenspeicher- oder -wiedergabeelemente 16,
die in vorbestimmten Abständen
voneinander in der vertikalen und horizontalen Richtung vorgesehen
sind. Jedes Wiedergabeelement 16 in der Anordnung stellt die überlappenden
Teile dünner,
schmaler Elektroden 18 dar, vorgesehen in vertikalen Spalten
und länglicher
schmaler Kanälen,
die in horizontalen Reihen gegliedert sind. (Die Elektroden 18 werden
nachstehend auch ab und zu als "Spaltenelektroden" bezeichnet). Die
Wiedergabeelemente 16 stellen in jeder der Reihen 20 eine
Datenzeile dar.
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Die Breite der Spaltenelektroden 18 und
die Breite der Kanäle 20 bestimmen
die Abmessungen der Wiedergabeelemente 16, die typischerweise
eine Rechteckform haben. Die Spaltenelektroden 18 sind auf
einer Hauptfläche
eines ersten elektrisch nicht leitenden, optisch transparenten Substrats 34 abgelagert
und die Kanalreihen werden meistens in ein zweites transparentes
Substrat 36 eingebaut. Dem Fachmann dürfte einleuchten, dass bestimmte
Systeme, wie reflektierende Wiedergabeanordnungen von dem Direktsichttyp
oder von dem Projektionstyp, erfordern, dass nur ein einziges Substrat
optisch transparent zu sein braucht.
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Spaltenelektroden 18 empfangen
Datentreibersignale von dem analogen Spannungstyp, entwickelt an
parallelen Ausgangsleitern 22' durch verschiedene Ausgangsverstärker 23 (2) einer Datentreiberstufe
oder Treiberschaltung 24, und die Kanäle 20 empfangen Datenstrobesignale
von dem Spannungsimpulstyp, entwickelt an parallelen Ausgangsleitern 26' durch verschiedene
Ausgangsverstärker 21 (2) eines Datenstrobes oder
eines Datenstrobemittels oder einer Datenstrobeschaltung 28. Jeder
der Kanäle 20 umfasst
eine Bezugselektrode 30 (2),
der ein Bezugspotential, wie Erdpotential, das jedem Kanal 20 und
dem Datenstrobe 28 gemeinsam ist, zugeführt wird.
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Zum Synthetisieren eines Bildes über das ganze
Gebiet der Wiedergabefläche 14 benutzt
das Wiedergabesystem 10 eine Abtaststeuerschaltung 32,
welche die Funktionen der Datentreiberschaltung 24 und
des Datenstribes 28 koordiniert, so dass alle Spalten der
Wiedergabeelemente 16 der Wiedergabeplatte 12 reihenweise
in Reihenabtastart adressiert werden. Die Wiedergabeplatte 12 kann
elektrooptisches Material verschiedener Typen verwenden. Wenn sie
beispielsweise ein derartiges Material benutzt, das den Polarisationszustand
der eintreffenden Lichtstrahlen ändert,
wird die Wiedergabeplatte 12 zwischen ein Paar das Licht
polarisierender Filter, die mit der Wiedergabeplatte 12 zusammen arbeiten zum Ändern der
Leuchtdichte des Lichtes, das sich durch dieselben fortpflanzt.
Die Verwendung einer streuenden Flüssigkristallzelle als das elektrooptische
Material würde
aber nicht die Verwendung polarisierender Filter erfordern. All
diese Materialien oder Materialschichten, die ausgesendetes oder
reflektiertes Licht in Reaktion auf die Spannung daran dämpfen, werden
hier als elektrooptisches Material bezeichnet. Als LC-Material sind
zur Zeit die üblichsten, von
denen nachstehend eine Beschreibung gegeben wird, aber es dürfte einleuchten,
dass die vorliegende Erfindung sich nicht darauf beschränkt. Es
kann ein (nicht dargestelltes) Farbfilter in der Wiedergabeplatte 12 angebracht
werden zum Entwickeln mehrfarbiger Bilder mit einer steuerbaren
Farbintensität.
Für eine
Projektionswiedergabeanordnung kann Farbe ebenfalls dadurch erreicht
werden, dass drei separate monochrome Platten 12 verwendet
werden, die je eine Primärfarbe
steuern.
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2 zeigt
die PALC-Version einer derartigen Wiedergabeplatte, wobei LC-Material
verwendet wird. Es sind nur 3 Spaltenelektroden 18 dargestellt. Die
Reihenelektroden 20 werden von einer Anzahl paralleler
länglicher
abgedichteter Kanäle
gebildet, die (in 2)
unterhalb einer Schicht 42 aus LC-Material vorgesehen sind.
Jeder der Kanäle 20 wird
mit einem ionisierbaren Gas 44 gefüllt, mit einer dünnen dielektrischen
Platte 45, typischerweise aus Glas, abgeschlossen, und
enthält
an einer inneren Kanalfläche
eine erste und eine zweite in einem Abstand davon liegende längliche
Elektrode 30, 31, die sich über die volle Länge jedes
Kanals erstrecken. Die erste Elektrode 30 ist geerdet und
wird meistens als Kathode bezeichnet. Die zweite Elektrode 31 wird
als Anode bezeichnet, weil derselben gegenüber der Kathodenelektrode ein
positiver Strobepuls zugeführt wird,
ausreichend um dafür
zu sorgen, dass von der Kathode 30 aus Elektronen emittiert
werden zum Ionisieren des Gases. Wie oben erläutert, ist von jedem Kanal 20 das
Gas mit einem Strobepuls ionisiert zum Bilden eines Plasmas und
einer geerdeten Leitungsverbindung mit einer Reihe von Pixeln in
der darüber liegenden
LC-Schicht. Wenn der Strobe-Puls endet und nachdem Ionisierung aufgetreten
ist, wird der nächste
Kanal gestrobt und eingeschaltet. Da die Spaltenelektroden 18 sich
je über
eine ganze Spalte mit Pixeln erstrecken, ist nur eine Plasmareihenverbindung
gleichzeitig erlaubt um Übersprechen
zu vermeiden.
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Herstellung einer PALC-Anordnung
erfolgt typischerweise dadurch, dass ein erstes und ein zweites
Substrat 34, 26 vorgesehen wird, wobei das erste
Substrat 34 eine Glasplatte aufweist, auf der die ITO-Spaltenelektroden 18 aufgedampft
worden sind, wonach eine Farbfilterverarbeitung der ITO-Elektroden
erfolgt zum Erzeugen der (nicht dar gestellten) RGB-Streifen, wonach
die schwarze Umgebungsverarbeitung und die Flüssigkristall-Ausrichtverarbeitung
folgen. Das zweite Substrat 36, ebenfalls eine Glasplatte,
wird mit einer Maske versehen und wird geätzt zum Bilden der Kanäle 20,
wonach das Plasmaelektrodenmaterial abgelagert, mit einer Maske versehen
und geätzt
wird zum Bilden der Kathodenelektrode 30 und der Anodenelektrode 31.
Eine dünne
dielektrische aus Glas bestehende Mikroplatte 45 wird danach über die
Kanalränder 50 festgeschweißt zum Abdichten
der Kanäle 20,
die danach ausgesaugt, mit einem ionisierbaren Niederdruckgas, wie Helium,
Neon und ggf. mit Argon gefüllt,
und abgedichtet werden. LC-Ausrichtung der exponierten Fläche der
Mikroplatte 45 wird danach durchgeführt. Die zwei zusammengesetzten
Substrate werden danach zu einer Platte mit den zwei LC-Ausrichtungsflächen in
einem Abstand voneinander und einander zugewandt, zusammengefügt, das
LC-Material 42 in den Raum eingeführt und es werden elektrische
Verbindungen mit den Spaltenelektroden 18 und den Plasmaelektroden 30, 31 gemacht.
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3 ist
ein Schnitt durch einen Teil des Plasmakanalgebietes einer Ausführungsform
der Flüssigkristall-Wiedergabeplatte
nach der vorliegenden Erfindung. Plasmaätzen eines Glassubstrats
60 führt zu Glaskanälen
61 mit
nahezu vertikalen Seitenwänden
63.
Eine Platte
60 mit einem dicken flachen Boden kann das
Substrat für
die Plasmakanäle
61 bilden.
Auf alternative Weise kann, wie in
EP 0 567 021 A1 beschrieben, die Struktur
mit nahezu vertikalen Seitenwänden
auch auf eine andere Art und Weise gebildet werden.
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Das Elektrodenmaterial, beispielsweise
aus Cr-Cu-Cr, wird dann über
das mit einem Muster versehene Substrat gesprüht, gebildet durch den Boden und
die Seitenwände
des Substrats 60, 63. 3 zeigt die geätzten Kanäle 61 und die Seitenwände 63,
die mit Elektrodenmaterial 65 bedeckt werden, bevor die
Elektroden geätzt
werden. Das Elektrodenmaterial wird danach durch Plasmaätzung unter Standardbedingungen
anisotrop geätzt.
Das anisotrope Ätzen
bedeutet, dass die reaktiven Ionen im Wesentlichen senkrecht zu
den Oberflächen
der Kanalböden
und Mesas, gebildet oben an den Seitenwänden, vertikal in 3, wie bei 67 dargestellt,
gerichtet werden. Das Ätzen
wird fortgesetzt, bis das Elektrodenmaterial völlig von den Böden der
Kanäle und
den oberen Teilen der Mesas, gebildet durch die Seitenwände, weggeätzt worden
ist. Der Unterschied in der Selektivität des Metalls und des Glassubstrats in
Bezug auf die gewählten
reaktiven Ionen, der an sich durchaus bekannt ist, soll vermeiden,
dass das Glas geätzt
wird. Beispiele geeigneter Ätzmittel
lassen sich in der zweiten genannten Applikation finden, die durch
Bezeichnung als hierin aufgenommen betrachtet wird, und umfassen
beispielsweise CF4, CHF3 und
AR. Andere Ätzmittel,
die vorzugsweise das Elektrodenmaterial im Beisein von Glas ätzen werden,
können
ersetzt werden. Als Beispiel wird der Substratteil in einen herkömmlichen
RIE-Reaktor gesetzt
und unter Standard-Bedingungen geätzt, und zwar unter Verwendung
von Gasen wie CF4 + O2 oder CHF3 + O2 und ähnliche
Fluorin-, Chlorin- oder Brominverbindungen, wobei das O2 typischerweise 5–30% des
Gasgemisches bildet. Ätzraten
von ½–1 μ/m können erzielt
werden.
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Das Ergebnis des anisotropen Ätzprozesses wird
sein, dass das Elektrodenmaterial an den Mesaspitzen und auf den
Kanalbodenflächen
weggeätzt wird,
aber es bleibt nur ein kleines Gebiet oben in dem Elektrodenmaterial
auf den Seitenwänden
des Kanals zurück. 4 zeigt die geätzten Kanäle 61 nach
dem Wegatzen des Elektrodenmaterials, wobei gerade die gewünschten
Elektrodenteile 69 zurückbleiben,
welche die gewünschten
metallisierten Seitenwände 63 bilden.
Die Höhe
der Elektroden 69 gegenüber
der gesamten Tiefe kann dadurch gesteuert werden, dass länger oder
kürzer
geätzt
wird. Wenn ein guter selektiver Prozess gewählt wird, wird nur Elektrodenmaterial
weggeätzt,
ohne dass das Glas angegriffen wird.
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Der Vorteil der Plasmaätzung der
Glaskanäle,
wie in der relatierten Patentanmeldung beschrieben, sind, dass nahezu
vertikale Seitenwände
erhalten werden können,
und dass es im Vergleich zu Nassätzung
weniger Verunreinigungseffekte gibt. Die Vorteile der Plasmaätzung der
Elektroden nach der vorliegenden Erfindung, nebst weniger Verunreinigungseffekten,
sind Selbstausrichtung, was bedeutet, dass für diesen Schritt kein photolithographischer Prozess
erforderlich ist.
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Wie oben beschrieben, ist der Elektrodenzwischenraum
innerhalb eines Kanals ziemlich klein und zum Vereinfachen der Kontaktierung
der einzelnen Elektroden werden die Kathodenelektroden in ein Ausfächerungsgebiet
erweitert, wobei sie auf einer Seite der Platte erweitert werden
können
und die Anodenelektroden werden auf gleiche Weise ausgefächert und
an der gegenüber
liegenden Seite der Platte erweitert. Nach einem weiteren Merkmal
der vorliegenden Erfindung kann ein anisotroper Trockenätzprozess
benutzt werden zum Schaffen der Kontakte des Ausfächerungsgebietes
ohne Verwendung eines photolithographischen Prozesses. Dies wird
in einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dadurch erreicht, dass in dem Ausfächerungsgebiet
Kanäle
vorgesehen werden zum Empfangen der erweiterten Elektroden und dadurch
dass in dem Ausfächerungsgebiet
Kanäle
und eine aufrecht stehende Struktur vorgesehen wird, was vermeidet,
dass die Elektrodenkontakte durch den anisotropen Ätzschritt
unterbrochen werden. Die Kanäle
in dem Ausfächerungsgebiet
können
in demselben Prozess gemacht werden, in dem die Plasmakanäle gemacht
werden. Die aufrecht stehende Struktur in einer bevorzugten Ausführungsform
kann durch eine Anzahl örtlicher,
Spalten in dem Kanal vorgesehen werden, die auf eine derartige Weise verteilt
sind, dass metallisierte Seitenwände
des Kanals und der Spalten nach wie vor in Kontakt sind um das gewünschte ständige Kontaktgebiet
für jede Elektrode
zu schaffen.
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Die 5–8 zeigen eine Form der bevorzugten
Ausführungsform. 5 ist eine Draufsicht einer Seite
des Kanalsubstrats, wobei die Enden zweier Kanäle 61 dargestellt
sind, die durch die Kanalseitenwände 63 voneinander
getrennt sind, die durch das dunkle Gebiet dargestellt wird (wie
durch die Bezeichnung in 6 angegeben),
das als das Kanalgebiet 70 bezeichnet wird, grenzend an
das Ausfächerungsgebiet 72.
Es dürfte
einleuchten, dass die wirkliche Platte viel mehr Kanäle hat.
Jeder der Kanäle
hat zwei Kathodenelektroden 74 und Anodenelektroden 76. 5 zeigt nur das Ausfächerungsgebiet 72 für die Kathodenelektroden,
aber es dürfte
einleuchten, dass das nicht dargestellte Anoden-Ausfächerungsgebiet
entsprechend ist. Das Ausfächerungegebiet 72 ermöglicht es,
dass die schmalen Kathodenelektroden 74 das Kanalgebiet 70 verlassen
und erweitert werden und sich fortsetzten, wie dargestellt, zum
Schaffen vergrößerter Kontaktgebiete 80 für eine einfache
Kontaktierung. Die Bezugszeichen 90 zeigen schematisch
die Kontakte, die ebenfalls weiter auseinander liegenden können, und
zwar wegen des Ausfächerungegebietes.
Die Kanäle 61 in
dem Kanalgebiet setzen sich fort in das Ausfächerungsgebiet, wodurch Seitenwände 82 geschaffen
werden, wodurch jedes Kathodenkontaktgebiet flankiert und definiert
wird. Wenn das abgelagerte Elektrodenmaterial sich in ein erweitertes
Ausfächerungsgebiet fortsetzen
würde,
wodurch der Ätzprozess
für die
aufrecht stehende Struktur nach der vorliegenden Erfindung und der
anisotrope Ätzprozess
nicht durchgeführt
zu werden braucht, dann würde
das Elektrodenmaterial auf den Bodenflächen der erweiterten Ausfächerungegebiete
ebenfalls entfernt werden, wodurch nur die metallisierten Seitenwände 82 zurückbleiben,
was ein unerwünscht
höheres
Widerstandskontaktgebiet verursachen würde und ebenfalls die Kontaktierung
mit den resultierenden schmalen metallisierten Teilen schwieriger
machen würde.
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Nach einem Merkmal der vorliegenden
Erfindung wird in dem Ausfächerungsgebiet
eine Anzahl Spalten 84 vorgesehen. Vorzugsweise werden
die Spalten 84 durch Ätzung
geschaffen, wobei der gleiche Trockenätzprozess durchgeführt wird,
der oben und in der relatierten Patentanmeldung beschrieben worden
ist und der angewandt wird zum Herstellen der Plasmakanäle 61 und
der Ausfächerungskanäle 80.
Die Spalten 84 werden derart verteilt, dass sie nicht weiter
auseinander liegen, sowie nicht weiter von den Seitenwänden 82 entfernt
liegen, als der doppelten Dicke des abgelagerten Elektrodenmaterials
entspricht.
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7 ist
ein Schnitt durch ein Kanalgebiet 70 entsprechend dem aus 4, wobei die Seitenwände 63 dargestellt
werden, die metallisiert worden sind zum Bilden der Elektroden 74, 76. 8 ist ein Schnitt durch
das Ausfächerungsgebiet 72.
Die SeitenwänDrain-Elektrode,
welche die einzelnen Elektroden-Kontaktgebiete 80 flankieren
und definieren, sind bei 82 dargestellt. Wie bei der Herstellung
der Kanalmetallisierung hat der anisotropen Ätzvorgang das ganze Elektrodenmaterial
entfernt, das oben auf den Mesas über die Seitenwände 82 sowie
oben auf den Mesas über
die Spalten 84 abgelagert wurde. Aber die Metallisierungen 86 auf
den Seitenwänden des
Ausfächerungsgebietes
und die Metallisierungen 88 auf den Seitenwänden der
Spalten bleiben zurück. Auf
diese Weise wird das abgelagerte leitende Material nach dem anisotropen Ätzschritt
die Gebiete füllen
(wie in 8 bei 86 und 88 dargestellt),
und zwar zwischen den Spalten und zwischen den Spalten und den Seitenwänden des
Kanals, wodurch ein im Wesentlichen kontinuierliches Kontaktgebiet
geschaffen wird, unter der Voraussetzung aber, dass die Dichte der
Spalten hoch genug ist. Dies wird erreicht, wenn der Raum zwischen
den Spalten 84 und zwischen den Spalten 84 und
den Seitenwänden 82 nicht
etwa die doppelte Filmdicke des abgelagerten Elektrodenmaterials übersteigt.
Dadurch kann die ganze Elektrodenstruktur einschließlich des
Ausfächerungsgebietes
ohne Anwendung von Photolithographie gebildet werden.
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Vorzugsweise sind die Ausfächerungsgebietkanäle viel
schmäler
als die Kanäle
in dem Kanalgebiet, vorzugsweise etwa die Dicke des abgelagerten
Elektrodenmaterials. Dies ist der Deutlichkeit halber in der Zeichnung
nicht dargestellt. Diese Geometrie hat den Vorteil, dass das resultierende
Metall 80 näher
bei der Oberfläche
des Substrats liegt, so dass externe Verbindungen auf einfachere
Art und Weise gemacht werden können.
Um eine ungewollte Kürzung
der Kathoden- und Anodenelektroden zu vermeiden, und um sie bei
dem Ausfächerungsgebietsübergang
gut voneinander getrennt zu halten, sind zwischen dem Ausfächerungsgebiet
und dem Kanalgebiet bei jedem Kanal schmale geneigte Gebiete 92 bezeichnet.
Wenn auf die Spalten 84 verzichtet wäre, würde der isotrope Ätzprozess
das entfernte Metall auf dem Boden der Ausfächerungskanäle entfernen und die Metallisierungen 86 auf
den Seitenwänden
intakt lassen. In einem derartigen Fall, während dies nicht erwünscht ist,
können
die Ausfächerungskanäle tiefer
gemacht werden, beispielsweise so tief wie das Kanalgebiet, und
in einem nachfolgenden Schritt kann ein elektrisch leitendes Epoxy oder
eine elektrisch leitende Paste eingeführt werden um die Ausfächerungskanäle bis an
den Substratpegel zu füllen,
und zwar zum einfachen Kontaktieren, während gleichzeitig der Widerstand
zu den Kanalelektroden reduziert wird.
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Es dürfte einleuchten, dass die
vorliegende Erfindung sich nicht auf die Spaltenstruktur 84 wie dargestellt,
beschränkt,
und dass andere aufrecht stehende Konfigurationen, wie rechteckige,
kreisrunde und sogar längliche
oder meanderförmige
Konfigurationen nach dem hier beschriebenen Prinzip eingesetzt werden
können.
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Die vorliegende Erfindung ist im
Allgemeinen auf alle Arten von PALC-Wiedergabeanordnungen anwendbar, die
typischerweise eine kleine Kanalteilung haben zur Verwendung in
Computermonitoren, Arbeitsstationen oder Fernsehapplikationen. Derartige
Wiedergabeanordnungen werden vorzugsweise Kanalabmessungen haben,
typischerweise innerhalb der nachstehend genannten Gebiete. Im Allgemeinen
sind bei einem gewünschten
Kanalabstand p, wie gegeben, und b, die Breite der Ränder darstellend,
die durch die Seitenwände 63 zwischen
benachbarten Kanälen 61 gebildet
werden, und h, die Höhe
des Kanals darstellend, die bevorzugten Bereiche von h und b für Kanäle mit vertikalen
Seitenwänden
und mit Elektroden auf den Seitenwänden, wie in 4, wie folgt: (i)
0,03 p ≤ b ≤ 0,1 p
(ii) 0,28 p ≤ h ≤ 0,34 p
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Wenn b in dem angegebenen Bereich
gewählt
wird, wird die Randbreite gering gehalten, wodurch eine große Apertur
gemacht wird; wenn h in dem angegebenen Bereich liegt, wird eine
kürzere Ätzzeit erforderlich
sein, ohne dass dadurch eine stabile Entladung geopfert werden soll.
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Während
die vorliegende Erfindung im Zusammenhang mit bevorzugten Ausführungsformen beschrieben
worden ist, dürfte
es einleuchten, dass dem Fachmann Änderungen innerhalb der oben
beschriebenen Grundlagen einfallen dürften und folglich ist die
vorliegende Erfindung nicht auf die bevorzugten Ausführungsformen
beschränkt,
sondern soll solche Modifikationen mit umfassen.