JP3297789B2 - プラズマアドレス液晶表示装置の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は中間シートを介してプラ
ズマセルと液晶セルとを互いに重ねたプラズマアドレス
液晶表示装置に関する。より詳しくは、スクリーン印刷
法を用いたプラズマセルの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図７を参照して従来のプラズマアドレス
液晶表示装置の構成を簡潔に説明する。なおプラズマア
ドレス液晶表示装置は例えば特開平４−２６５９３１号
公報に開示されている。図示する様に、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
と両者の間に介在する中間シート１０３とを積層した構
造を有する。中間シート１０３は液晶セル１０１を駆動
する為にできる限り薄い事が必要であり、例えば厚みが
５０μｍ程度の極薄板ガラスを用いる。液晶セル１０１
は上側のガラス基板１０４を用いて構成されており、そ
の内側主面には信号電極Ｄがストライプ状に形成されて
いる。基板１０４はスペーサ１０５を用いて所定の間隙
を介し中間シート１０３に接着されている。間隙内には
液晶層１０６が充填されている。この間隙寸法は通常５
μｍ程度であり表示面全体に渡って均一に保つ必要があ
る。

【０００３】一方プラズマセル１０２は下側のガラス基
板１０７を用いて構成されている。ガラス基板１０７の
主面上には複数のプラズマ電極１０８がストライプ状に
パタニング形成されている。このガラス基板１０７はフ
リットシール材１０９を介して中間シート１０３に接合
している。フリットシール材１０９により密封された空
間内にはイオン化可能なガスが封入されている。各プラ
ズマ電極１０８の上に沿って隔壁１１０がスクリーン印
刷法により形成されている。プラズマセル１０２はこの
隔壁１１０によってストライプ状に分割されており放電
チャネルを構成する。このスクリーン印刷法は簡単な技
術で且つしかも微細なパタンの形成が可能であり、生産
性や作業性が大幅に向上する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、隔壁１１０
をスクリーン印刷により形成しているが、プラズマセル
１０２のギャップスペーサとして機能するので相当な厚
みが必要になる。しかしながら、隔壁１１０の高さには
ばらつきがあり且つ個々の隔壁頂部にもスクリーンメッ
シュ残り等の凹凸が生じる。従って、隔壁１１０の頂部
と極薄板ガラス等からなる中間シート１０３が当接した
状態では、中間シート表面にうねりが生じ平坦性が維持
できない。この結果、液晶セル１０１側の液晶層１０６
の厚みを均一に制御できず表示品位が著しく損なわれ
る。又、下側のガラス基板１０７と中間シート１０３と
の間隙距離にもばらつきが生じ、均一なプラズマ放電を
得る事ができない。

【０００５】そこで、予め隔壁１１０を厚めに印刷焼成
しておき、その後研磨処理を施して平坦化するという対
策が講じられている。しかしながら、通常隔壁１１０の
幅寸法は１００μｍ程度に設定され、高さ寸法は１００
〜３００μｍに設定されている。幅寸法に比べて高さ寸
法が大きい為機械的強度が弱く、特に隔壁端部が脆くな
っている。この為、印刷焼成した後頂部平坦化の為の研
磨処理を施すと、機械的応力を受けて隔壁が破損、倒壊
するという課題があった。

【０００６】

【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、本発明は隔壁頂部の安定した研磨処理が可能
なプラズマアドレス液晶表示装置の製造方法を提供する
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、中間シートを介してプラズマセルと液
晶セルとを互いに重ねたプラズマアドレス液晶表示装置
は以下の工程により製造される。先ず最初に、予めプラ
ズマ電極が形成された基板にストライプ状の隔壁を印刷
形成する隔壁形成工程を行なう。次に、ストライプ状の
隔壁の間に仮補強材を充填し個々の隔壁の周囲を埋め込
む仮補強工程を行なう。続いて、埋め込まれた状態で各
隔壁の頂部を研磨して平坦化する研磨工程を行なう。さ
らに該仮補強材を除去してプラズマ電極を露出する除去
工程を行なう。最後に、各隔壁の平坦化された頂部に当
接して中間シートを接合しプラズマセルを組み立てる接
合工程を行なう。なお、この後プラズマセルの上に重ね
て液晶セルを組み立て、プラズマアドレス液晶表示装置
を完成させる。

【０００７】具体的には、前記仮補強工程では紫外線硬
化型樹脂を基板に供給した後硬化処理を施して仮補強材
を形成する。又、前記除去工程では、撹拌温水中で該紫
外線硬化型樹脂からなる仮補強材を溶解する。好ましく
は、前記仮補強工程では、印刷された隔壁の高さの半分
量以上で且つ隔壁頂部の研磨量以下の高さレベルで仮補
強材を充填すると良い。場合によっては、水溶性紫外線
硬化型樹脂の代わりに、水溶性ポリエチレングリコール
等熱可塑性樹脂を仮補強材に用いる事ができる。

【０００８】

【作用】本発明によれば、ストライプ状に隔壁をスクリ
ーン印刷しさらに焼成した後、研磨処理に先立って仮補
強材を充填して隔壁の周囲を埋め込む様にした。これに
より機械的強度の比較的弱い隔壁は補強され、研磨処理
時に加わる機械的なストレスに対して十分に耐える事が
可能である。これにより歩留り良く高品質のプラズマセ
ルを作成する事が可能である。研磨処理後用済みとなっ
た仮補強材は除去されプラズマ電極が露出する。仮補強
材として紫外線硬化型樹脂が好適である。熱硬化型樹脂
と異なり、硬化処理時実質的に変形が伴なわないので隔
壁に損傷を与える惧れがない。さらに水溶性の紫外線硬
化型樹脂を用いれば撹拌温水中で容易に溶解除去できる
為、下地のプラズマ電極に悪影響を及ぼす事もない。
又、水溶性ポリエチレングリコールも仮補強材として好
適であり、紫外線硬化型樹脂に比べ取り扱いが簡便化さ
れる。

【０００９】

【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
ス液晶表示装置の製造方法の要部を示す工程図である。
先ず最初に（Ａ）に示す隔壁形成工程を行なう。即ち、
予めプラズマ電極１が形成された基板２に、ストライプ
状の隔壁３を印刷形成する。所望の高さ寸法を得る為重
ね塗り印刷が行なわれる。しかしながら個々の隔壁３の
高さ寸法にはある程度のばらつきが含まれ、且つその頂
部には印刷に用いられたスクリーンメッシュの跡等が残
り凹凸が生じている。次に（Ｂ）に示す仮補強工程を行
なう。ここでは、ストライプ状の隔壁の間に仮補強材４
を充填し、個々の隔壁３の周囲を埋め込む。好ましく
は、仮補強材４の充填量は、印刷された隔壁３の高さの
半分量以上で且つ隔壁３頂部の研磨量以下の高さレベル
に設定する。仮補強材４が隔壁３の高さの半分量以下の
場合には所望の機械的強度が得られず後工程の研磨によ
り隔壁３が倒壊する惧れがある。又、研磨量以上の高さ
レベルまで仮補強材４を充填するとやはり後工程の研磨
処理に悪影響を及ぼす事がある。なお、予め研磨量に合
わせて仮補強材４の表面高さを設定すれば、研磨処理の
終点検出を略自動的に行なう事が可能である。本例で
は、仮補強材４としては紫外線硬化型樹脂を用いてい
る。この場合には加熱処理を要しないので充填された仮
補強材の体積変化が生ぜず隔壁３に不要な機械的ストレ
スが加わらない。次に（Ｃ）で示す研磨工程を行ない、
各隔壁３の頂部を研磨して平坦化する。同時に個々の隔
壁３の高さ寸法も均一に揃える事ができる。最後に
（Ｄ）に示す除去工程を行なう。即ち仮補強材を除去し
て下地のプラズマ電極１を露出する。この場合、水溶性
の紫外線硬化型樹脂を仮補強材として用いると除去を極
めて容易に行なえる。例えば、撹拌温水中に浸漬する事
により紫外線硬化型樹脂が溶解し極めて容易に剥離でき
る。この方法を採用すれば、プラズマ電極や隔壁の耐薬
品性に考慮を払う必要がなくなる。なお、この後隔壁の
平坦化された頂部に当接して中間シートを接合しプラズ
マセルを組み立てる接合工程を行なう。さらにプラズマ
セルの上に液晶セルを組み立てプラズマアドレス液晶表
示装置を完成させる。

【００１０】図２は以上の様にして製造されたプラズマ
アドレス液晶表示装置の完成品状態を示す模式的な断面
図である。図示する様に完成した状態では、プラズマア
ドレス液晶表示装置は液晶セル１１とプラズマセル１２
と両者の間に介在する中間シート１３とを積層したフラ
ットパネルとなっている。中間シート１３は液晶セルを
駆動する為にできる限り薄い事が必要であり、例えば板
厚が５０μｍ程度の極薄板ガラスを用いる。液晶セル１
１はガラス基板１４を用いて構成されており、その内側
主面には透明導電膜からなる複数の信号電極Ｄが互いに
列方向に沿って平行に形成されている。ガラス基板１４
はスペーサ１５を用いて所定の間隙を介し中間シート１
３に接着されている。間隙内には液晶層１６が充填され
ている。この間隙寸法は通常５μｍ程度であり表示面全
体に渡って均一に保つ必要がある。この為、図示しない
が通常間隙内には所定の粒径を有するスペーサ粒子が散
布されている。又、中間シート１３は、研磨処理により
表面が平坦化され且つ高さが揃えられた隔壁３により支
持されているのでその表面状態は極めて平坦である。こ
れにより、液晶セル１１の間隙寸法は±０．１μｍ程度
の誤差内に制御する事ができる。

【００１１】一方プラズマセル１２は前述した基板２を
用いて構成されている。基板２の内側主面にはプラズマ
電極１が形成されている。プラズマ電極１は交互にアノ
ードＡ及びカソードＫとして機能しプラズマ放電を発生
させる。なお、各プラズマ電極１の表面からは仮補強材
が完全に除去されているので放電に悪影響を及ぼす惧れ
がない。プラズマ電極１の上に沿って隔壁３が形成され
ている。前述した様に、この隔壁３の頂部は研磨処理に
より平坦化されており、中間シート１３に当接してプラ
ズマセル１２及び液晶セル１１の間隙寸法を一定に制御
する。隔壁３の外側において基板２の周辺部に沿って低
融点ガラス等からなるフリットシール材１７が配設され
ており、中間シート１３と基板２とを接合している。両
者の間に気密封止された放電チャネルＰが形成される。
この放電チャネルＰ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、キセノンあるいはこれらの混合気体から選ぶ事が
できる。隣接する一対のプラズマ電極１即ちアノードＡ
とカソードＫとの間に所定の電圧を印加すると、封入さ
れているガスが選択的にイオン化されイオン化ガスの局
在化した放電領域Ｓが形成される。この放電領域Ｓは隔
壁３によって実質的に限定されており行走査単位とな
る。放電チャネルＰと信号電極Ｄとの交差部に個々の画
素が位置する事になる。なお、本例では隔壁３がプラズ
マ電極１の上に整合して設けられているが、本発明はこ
れに限られるものではない。例えば、互いに隣接する一
対の隔壁の間にアノードＡ及びカソードＫとして機能す
る一対のプラズマ電極を設ける様にしても良い。又、場
合によってはプラズマ電極１と隔壁３を互いに直交する
方向に設け、所謂オープンセル構造としても良い。

【００１２】次に図３のフローチャートを用い、且つ図
４ないし図６を補助として参照しながら、本発明にかか
るプラズマアドレス液晶表示装置の製造方法の具体例を
詳細に説明する。先ず最初に工程Ｓ１においてプラズマ
電極の印刷を行なう。例えばニッケルペースト等をスク
リーン印刷法により塗布する。次に工程Ｓ２において隔
壁を印刷する。同様にスクリーン印刷を用い、ガラスペ
ースト等を重ねて繰り返し塗布する事により所望の隔壁
高さを出す。但し、予め研磨量を見込んで印刷高さを設
定する事が好ましい。次に工程Ｓ３で所定の温度プロフ
ァイルに従って印刷されたプラズマ電極及び隔壁を同時
に焼成する。

【００１３】この段階で形成されたプラズマ電極及び隔
壁の高さ寸法及び幅寸法を図４に示す。本例ではプラズ
マ電極１は３００μｍの幅寸法を有し、４１０μｍのピ
ッチでストライプ状に配列されている。一方隔壁３は幅
寸法が１００μｍであり、基板２表面から頂部までの高
さ寸法が２００μｍに設定されている。この様に隔壁３
は幅寸法よりも高さ寸法が大きく壁形状を有しており且
つ機械的強度もそれ程高くない為、直接研磨処理を施す
と破損あるいは倒壊の惧れがある。

【００１４】再び図３のフローチャートに戻って工程Ｓ
４で仮補強材の充填を行なう。本例では、スリーボンド
社製の水溶性紫外線硬化型樹脂（３０４６Ｂ）を用い、
スプレーで霧状にして塗布を行なった。その後紫外線を
照射して硬化させる。この塗布及び照射を数回繰り返す
事により、１６０〜１７０μｍの高さレベルまで仮補強
材を充填し個々の隔壁の周囲を埋め込む。なお、図４に
隔壁３の高さ寸法と仮補強材４の高さレベルとの関係を
模式的に示している。なお、スプレー法に代えてディッ
プ法により紫外線硬化型樹脂を塗布しても良い。ディッ
プを行なう場合、引き上げ方向を隔壁のストライプと直
交する方向に選ぶ事が好ましい。仮にストライプと平行
な方向に基板を引き上げると上方と下方とで厚みむらが
生じてしまう。

【００１５】次に工程Ｓ５で研磨処理を行なう。本例で
は液晶表示素子ガラス基板用の片面ポリッシングマシン
（例えば、スピードファム社製のＳＰ−８００）を用い
て研磨処理を行なった。図５に、片面ポリッシングマシ
ンの斜視外観構造を示す。回転砥石板２１の上面に一対
のアーム２２が取り付けられている。各アーム２２の下
面には加圧板２３が取り付けられている。この加圧板２
３の裏面に研磨対象となる基板２が固定される。

【００１６】図６は、図５に示した片面ポリッシングマ
シンの研磨動作を表わす模式的な平面図である。図示す
る様に、回転砥石板２１はシャフト２４を中心として双
方向に回転する。一方、一対のアーム２２はシャフト２
５を中心として回転砥石板２１と平行な方向に揺動す
る。この結果、加圧板２３の裏面に固着された基板２に
設けられた隔壁頂部が均一に研磨できる。本例では研磨
材としてＷＡ＃２０００を用い、加圧板２３に０．３kg
f の圧力を加え、回転砥石板２１の回転数を２５rpm に
設定し、一対のアーム２２の揺動回数を４rpm に設定し
た。１０〜１５秒の研磨処理を行なう事により、約２０
μｍの隔壁頂部研削が実施できた。

【００１７】再び図３のフローチャートに戻り工程Ｓ６
で、紫外線硬化型樹脂の洗浄を行なう。この洗浄は約８
０℃の温水を用い超音波及び揺動を加えて行なった。１
５分程度の洗浄処理により紫外線硬化型樹脂を略完全に
剥離する事ができた。この後洗浄液を温水からＩＰＡに
置換して乾燥むらをなくした。この後工程Ｓ７でフリッ
トシールを行ない研磨処理の済んだ基板と中間シートを
接合し内部にイオン化可能なガスを封入してプラズマセ
ルを組み立てた。最後に工程Ｓ８で中間シートの上面側
に液晶セルを組み立てプラズマアドレス液晶表示装置を
完成させた。

【００１８】図８は、本発明にかかるプラズマアドレス
液晶表示装置製造方法の他の具体例を示すフローチャー
トである。基本的には、図３に示した先の具体例と同様
である。異なる点は、仮補強材として水溶性紫外線硬化
型樹脂に代え、水溶性ポリエチレングリコールを用いた
事である。なお、この材料は熱可塑性である。先ず工程
Ｓ１においてプラズマ電極の印刷を行なう。次に工程Ｓ
２において隔壁を印刷する。次に工程Ｓ３で、印刷され
たプラズマ電極及び隔壁を同時に焼成する。この後工程
Ｓ４１，Ｓ４２及びＳ４３で仮補強材の充填を行なう。
ここでは、仮補強材として水溶性のポリエチレングリコ
ール（ＰＥＧ）を用意する。例えば、第一工業製薬株式
会社製の商品名ＰＥＧ１５４０を用いる事ができる。あ
るいは、ユニオン カーバイド ケミカルズ アンド
プラスティックス 株式会社から供給される商品名ＣＡ
ＲＢＯ−ＷＡＸ１４５０を用いる事ができる。何れも、
溶融温度が４５℃〜５０℃の熱可塑性であり、且つ完全
水溶性である。先ず工程Ｓ４１で、予めプラズマ電極及
び隔壁が形成された基板にポリエチレングリコールを供
給する。基板はホットプレート上に載置されており、供
給されたポリエチレングリコールは溶融状態になる。続
いて工程Ｓ４２に進み、電気路で基板加熱を行ないポリ
エチレングリコールの表面を平坦化する。ポリエチレン
グリコールの溶融温度より５℃程度高い条件で基板加熱
を行なう事により、表面張力の作用で溶融状態にあるポ
リエチレングリコールの表面が平らになる。次に工程Ｓ
４３で基板を除冷する。仮に、基板を急冷するとポリエ
チレングリコールが固化する時表面にひびが入る惧れが
ある。この様にして仮補強材の充填工程が終わると、工
程Ｓ５に進み研磨処理を行なう。次に工程Ｓ６で、水溶
性ポリエチレングリコールの洗浄を行なう。この後工程
Ｓ７でフリットシールを行ない研磨処理の済んだ基板と
中間シートを接合し内部にイオン化可能なガスを封入し
てプラズマセルを組み立てる。最後に工程Ｓ８で中間シ
ートの上面側に液晶セルを組み立てプラズマアドレス液
晶表示装置を完成する。

【００１９】図９は、ポリエチレングリコールからなる
仮補強材４の充填状態を示す模式的な部分断面図であ
る。本例では、隔壁３全体を被覆する様に厚めにポリエ
チレングリコールを塗布している。前述した様に、ポリ
エチレングリコールからなる仮補強材４の表面は平坦化
されているので、均一且つ確実な研磨処理ができる。
又、ポリエチレングリコールは完全水溶性であるので、
水のみの洗浄でかなり綺麗に除去できる。従って、プラ
ズマ放電に悪影響を与えない。紫外線硬化型樹脂と異な
り紫外線ランプ等特別の装置を必要としない。ポリエチ
レングリコール自体は化学的に安全な材料である。

【００２０】以上説明した２通りの実施例では、仮補強
材として水溶性紫外線硬化型樹脂又はポリエチレングリ
コール等の熱可塑性樹脂を用いている。個々の製造条件
に合わせて最適な仮補強材を選択すれば良く、本発明は
開示された樹脂材料に限られるものではない。なお、紫
外線硬化型樹脂を用いる場合、粘度によって仮補強材の
剥離量が異なる点に注意する必要がある。粘度が比較的
高い場合には、仮補強材が水に溶解するのではなく、む
しろ水によって剥離する傾向がある。この為、研磨時に
仮補強材の役割を果たさなくなる場合がある。又、粘度
が比較的低い場合には、水によって取れた樹脂が固まっ
てしまい、研磨時に研磨剤を取り込んで隔壁に損傷を与
える場合がある。ポリエチレングリコールを用いる場合
には、これらの難点はない。

【００２１】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、紫
外線硬化型樹脂あるいはポリエチレングリコール等の仮
補強材を充填する事により強度を増して隔壁頂部の研磨
を行ない、その後仮補強材を除去する事により、歩留り
良く均一な高さの隔壁を作成する事ができた。研磨の仕
上がり精度（平坦度）が改善され、液晶セル側と貼り合
わせた後のギャップむらは０．１μｍ以下まで均一に制
御する事が可能になった。

【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
の製造方法を示す基本的な工程図である。

【図２】本発明に従って製造されたプラズマアドレス液
晶表示装置の完成品状態を示す模式的な断面図である。

【図３】本発明にかかるプラズマアドレス液晶表示装置
の製造方法の具体例を示すフローチャートである。

【図４】隔壁及びプラズマ電極の具体的な寸法を示す説
明図である。

【図５】研磨処理に用いられた片面ポリッシングマシン
の外観斜視図である。

【図６】同じく片面ポリッシングマシンの平面図であ
る。

【図７】従来のプラズマアドレス液晶表示装置を示す断
面図である。

【図８】本発明にかかるプラズマアドレス液晶表示装置
製造方法の他の具体例を示すフローチャートである。

【図９】仮補強材の充填状態を示す模式的な断面図であ
る。

【符号の説明】

１ プラズマ電極 ２ 基板 ３ 隔壁 ４ 仮補強材 １１ 液晶セル １２ プラズマセル １３ 中間シート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−297358（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−219525（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−367215（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−270314（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01J 9/02 G02F 1/1333

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中間シートを介してプラズマセルと液晶
   セルとを互いに重ねたプラズマアドレス液晶表示装置の
   製造方法において、 予めプラズマ電極が形成された基板にストライプ状の隔
   壁を印刷形成する隔壁形成工程と、 ストライプ状の隔壁の間に仮補強材を充填し個々の隔壁
   の周囲を埋め込む仮補強工程と、 埋め込まれた状態で各隔壁の頂部を研磨して平坦化する
   研磨工程と、 該仮補強材を除去してプラズマ電極を露出する除去工程
   と、 各隔壁の平坦化された頂部に当接して該中間シートを接
   合しプラズマセルを組み立てる接合工程とを行なう事を
   特徴とするプラズマアドレス液晶表示装置の製造方法。
2. 【請求項２】 前記仮補強工程は、紫外線硬化型樹脂を
   基板に供給した後硬化処理を施して仮補強材を形成する
   事を特徴とする請求項１記載のプラズマアドレス液晶表
   示装置の製造方法。
3. 【請求項３】 前記除去工程は、撹拌温水中で該紫外線
   硬化型樹脂からなる仮補強材を溶解する事を特徴とする
   請求項２記載のプラズマアドレス液晶表示装置の製造方
   法。
4. 【請求項４】 前記仮補強工程は、印刷された隔壁の高
   さの半分量以上で且つ隔壁頂部の研磨量以下の高さレベ
   ルで該仮補強材を充填する事を特徴とする請求項１記載
   のプラズマアドレス液晶表示装置の製造方法。
5. 【請求項５】 前記仮補強工程は、仮補強材として水溶
   性ポリエチレングリコールを用いる事を特徴とする請求
   項１記載のプラズマアドレス液晶表示装置の製造方法。