JPH04265935A

JPH04265935A - 画像表示装置及びその製造方法

Info

Publication number: JPH04265935A
Application number: JP3047788A
Authority: JP
Inventors: Shinjiro Umeya; 慎次郎梅屋
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1991-02-20
Filing date: 1991-02-20
Publication date: 1992-09-22
Anticipated expiration: 2015-05-15
Also published as: JP3041991B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プラズマを利用して電
気光学材料層を駆動し画素選択を行う画像表示装置に関
するものであり、さらにはその製造方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】例えば、液晶ディスプレイを高解像度化
，高コントラスト化するための手段としては、各表示画
素毎にトランジスタ等の能動素子を設け、これを駆動す
る方法（いわゆるアクティブマトリクスアドレス方式）
が一般に行われている。しかしながら、この場合、薄膜
トランジスタの如き半導体素子を多数設ける必要がある
ことから、特に大面積化したときに歩留りの問題が懸念
され、どうしてもコスト高になるという大きな問題が生
ずる。

【０００３】そこで、これを解決する手段として、ブザ
ク等は、特開平１−２１７３９６号公報において、能動
素子としてＭＯＳトランジスタや薄膜トランジスタ等の
半導体素子ではなく放電プラズマを利用する方法を提案
している。以下、放電プラズマを利用して液晶を駆動す
る画像表示装置の構成を簡単に説明する。

【０００４】この画像表示装置は、プラズマ・アドレス
ト・液晶表示装置（ＰＡＬＣ）と称されるもので、図６
に示すように、電気光学材料層である液晶層１０１と、
プラズマ室１０２とが、ガラス等からなる薄い誘電体の
シート１０３を介して隣接配置されてなるものである。プラズマ室１０２は、ガラス基板１０４に互いに平行な
複数の溝１０５を形成することにより構成されるもので
、この中にはイオン化可能なガスが封入されている。また、各溝１０５には、互いに平行な一対の電極１０６
，１０７が設けられており、これら電極１０６，１０７
がプラズマ室１０２内のガスをイオン化して放電プラズ
マを発生するためのアノード及びカソードとして機能す
る。一方、液晶層１０１は、前記誘電体のシート１０３
と透明基板１０８とによって挟持されており、透明基板
１０８の液晶層１０１側の表面には、透明電極１０９が
形成されている。この透明電極１０９は、前記溝１０５
によって構成されるプラズマ室１０２と直交しており、
これら透明電極１０９とプラズマ室１０２の交差部分が
各画素に対応している。

【０００５】上記画像表示装置においては、プラズマ放
電が行われるプラズマ室１０２を順次切り換え走査する
とともに、液晶層１０１側の透明電極１０９にこれと同
期して信号電圧を印加することにより、該信号電圧が各
画素に保持され、液晶層１０１が駆動される。したがっ
て、各溝１０５，すなわち各プラズマ室１０２がそれぞ
れ１走査ラインに相当し、走査単位毎に放電領域が分割
されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
に放電プラズマを利用した画像表示装置では、半導体素
子を用いたものより大面積化が容易に行われるものと考
えられるが、実用化に当たっては様々な問題を残してい
る。例えば、各プラズマ室１０２を隔てているガラス基
板の凸条部分（すなわち隔壁１１０）は画像の無効部分
であるが、溝１０５の壁面が斜面あるいは曲面となって
いるが故に、透過光の方向や偏光状態に乱れが生じ、こ
の部分から漏れ出して画像品質を低下する原因となって
いる。また、前記ＰＡＬＣの製造を考えた場合、エッチ
ング法によるガラスの加工が必要となるために、次のよ
うな不都合が生ずる。すなわち、ガラスはフッ化水素系
の酸により容易に溶解するため加工自体には問題がない
ものの、フォトレジストとガラスとの密着性が悪いため
に、加工の途中、溝ができる前にレジスト剥がれが生じ
てしまう虞れがある。したがって、特に細かいパターン
や深い溝を形成しなければならない場合、溝形成が非常
に困難なものとなる。

【０００７】そこで本発明は、かかる従来技術の有する
課題を解決するために提案されたものであって、無効部
分での余分な透過光等が無く、高品位な画像を得ること
が可能な画像表示装置を提供することを目的とする。さ
らに本発明は、フォトレジストとガラスとの密着性を確
保することができ、レジスト剥がれ等による不都合の生
ずることのない製造方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明の画像表示装置は、一主面上に互いに略平
行な複数の第１電極を有する第１の基板と、一主面上に
前記第１電極と略直交し且つ互いに略平行な複数の第２
電極を有する第２の基板とを備え、これら第１の基板と
第２の基板が第１電極と第２電極が対向する如く互いに
略平行に配置されてなり、前記第１の基板の第１電極と
接するように電気光学材料層が間挿されるとともに、前
記電気光学材料層と第２の基板間の空間が隔壁によって
分割されイオン化可能なガスが封入されて放電領域とさ
れ、前記放電領域を分割する隔壁と電気光学材料層との
間にＣｒを含有する金属膜が配設されていることを特徴
とするものである。

【０００９】さらに、本発明の製造方法は、基板上にＣ
ｒを含有する金属膜及びフォトレジスト層を成膜し、フ
ォトリソ技術によって該金属膜をパターニングする工程
と、パターニングされた金属膜上のフォトレジスト層を
マスクとして基板をエッチングする工程と、フォトレジ
スト層を除去して金属膜上に電気光学材料層を積層する
工程とを有することを特徴とするものである。

【００１０】

【作用】本発明の画像表示装置においては、放電領域を
走査単位毎に分割する隔壁上にＣｒを含む金属膜が形成
されている。この金属膜は、光を遮断し、いわゆるブラ
ックストライプとして機能する。したがって、無効部分
である隔壁部分から余分な光が漏れ出すことはなく、画
像への影響が排除される。また、前記金属膜は、製造の
際に、ガラス基板とフォトレジストの密着性を高める役
割を果たし、細かいパターンや深い溝もレジスト剥がれ
を生ずることなくエッチング形成される。

【００１１】

【実施例】以下、本発明を適用した具体的な実施例につ
いて、図面を参照しながら詳細に説明する。本実施例の
画像表示装置は、図１に示すように、帯状電極３が形成
された平坦な第１の基板１と、前記帯状電極３と直交す
る複数の平行な溝４が形成されるとともにこの溝４内に
放電用電極５が形成されてなる第２の基板２との間に、
電気光学材料層である液晶層６を間挿し、さらに前記液
晶層６と第２の基板２との間の空間、すなわち前記溝４
内を放電領域としてなるものである。これら基板１，２
は、ここでは非導電性で光学的に透明な材料により形成
されるが、これは透過型表示装置を考慮してのことで、
直視型あるいは反射型表示装置とする場合には、いずれ
か一方の基板が透明であればよい。

【００１２】上記第１の基板１には、その１主面に帯状
電極３が形成されるとともに、この電極３に接してネマ
チック液晶等からなる液晶層６が配置されている。この
液晶層６は、ガラス、雲母、プラスチック等からなる誘
電体膜７によって第１の基板１との間に挟持されており
、これら第１の基板１、液晶層６及び誘電体膜７によっ
て、いわゆる液晶セルが構成された形になっている。なお、上記誘電体膜７は、液晶層６と放電領域の絶縁遮
断層として機能するものであり、この誘電体膜７が無い
と液晶材料が放電領域（溝４）内に流れ込んだり、放電
領域内のガスにより液晶材料が汚染される虞れがある。

【００１３】一方、第２の基板２にも放電用電極５が帯
状電極として形成されるとともに、上記誘電体膜７に貼
り付けられ、この第２の基板２と誘電体膜７の間の空間
、すなわち各溝４内の空間が放電プラズマを発生する放
電領域とされている。そして、この放電領域は、溝４間
に形成された隔壁８によって仕切られ、それぞれ独立し
たプラズマ室Ｐ１　，Ｐ２　，Ｐ３　・・・Ｐｎ　とさ
れている。ここで、各隔壁８の上面には、これら隔壁８
と同一の幅をもってＣｒを含む金属膜９が形成されてお
り、余分な光を遮断するブラックストライプとしての役
割を果たしている。この金属膜９は、ＣｒあるいはＣｒ
−Ａｕ合金等からなり、その膜厚は１０００Å〜１μｍ
である。

【００１４】上記プラズマ室Ｐ１　，Ｐ２　，Ｐ３　・
・・Ｐｎ　内には、イオン化可能なガスが封入され、放
電によってプラズマを発生するようになされているが、
このイオン化可能なガスとしては、ヘリウム、ネオン、
アルゴン、あるいはこれらの混合ガス等が用いられる。また、上記放電用電極５は、上記溝４内に互いに平行に
一対ずつ形成されており、これら電極間の放電によって
前記溝４内に放電プラズマが発生する。したがって各プ
ラズマ室Ｐ１　，Ｐ２　，Ｐ３　・・・Ｐｎ　が各走査
線に対応している。

【００１５】以上が本実施例の画像表示装置の概略構成
であるが、各基板１，２にはそれぞれ前記液晶層６を駆
動するための電極が形成されている。そこで、次にこれ
ら電極構成について説明する。

【００１６】先ず、上記第１の基板１のうち上記第２の
基板２と対向する主面上には、所定の幅をもった帯状電
極３が複数形成されている。これら帯状電極３は、例え
ばインジウム錫オキサイド（ＩＴＯ）等の透明導電材料
により形成されており、光学的に透明である。また、各
帯状電極３は互いに平行に配列され、例えば画面に垂直
に配列されている。一方、第２の基板２のうち上記溝４
上にも、やはり放電用電極５が形成されている。これら
放電用電極５も、平行な線状電極であるが、その配列方
向は先の第１の基板１上に形成された帯状電極３と直交
する方向である。すなわち、これら放電用電極５は画面
に水平に配列されている。また、これら放電用電極５は
、アノード電極Ａ１　，Ａ２　，Ａ３　・・・Ａｎ−１
　，Ａｎ　とカソード電極Ｋ１　，Ｋ２　，Ｋ３　・・
・Ｋｎ−１　，Ｋｎ　からなり、これらを対にして放電
用電極が構成されており、各プラズマ室Ｐ１　，Ｐ２　
，Ｐ３　・・・Ｐｎ　内にそれぞれ配置されている。

【００１７】図２に第１の基板１に形成された帯状電極
３と第２の基板に形成された放電用電極５の配列状態を
模式的に示す。ここで、第１の基板１の帯状電極３には
、データドライバ回路１０と出力増幅器１１とで構成さ
れた第１信号印加手段が接続され、各出力増幅器１１か
ら出力されるアナログ電圧が液晶駆動信号として供給さ
れる。これに対して、第２の基板２上の放電用電極５の
うち、各カソード電極Ｋ１　，Ｋ２　，Ｋ３　・・・Ｋ
ｎ−１　，Ｋｎ　には、データストローブ回路１２と出
力増幅器１３から構成される第２信号印加手段が接続さ
れており、各出力増幅器１３から出力されるパルス電圧
がデータストローブ信号として供給される。また、各ア
ノード電極Ａ１　，Ａ２　，Ａ３　・・・Ａｎ−１　，
Ａｎ　には、共通の基準電圧（接地電圧）が印加される
。したがって、第２の基板２に形成された放電用電極５
の接続構造は、図３に示す通りである。また、表示面の
全体にわたって画像を形成するために、前記データドラ
イバ回路１０及びデータストローブ回路１２と接続して
走査制御回路１４が設けられている。この走査制御回路
１４は、データドライバ回路１０とデータストローブ回
路１２との機能を調整し、液晶層６の全ての画素列につ
いて、行から行へと順次アドレス指定するものである。

【００１８】上述の構成を有する画像表示装置において
は、液晶層６が第１の基板１に形成された帯状電極３に
印加されるアナログ電圧のサンプリング・キャパシタと
して機能し、各プラズマ室Ｐ１　，Ｐ２　，Ｐ３　・・
・Ｐｎ　内に発生する放電プラズマがサンプリング・ス
イッチとして機能することで画像表示が行われる。この
画像表示動作を説明するためのモデルが図４である。図
４において、各画素に対応する液晶層６は、キャパシタ
・モデル１５として捉えることができる。すなわち、キ
ャパシタ・モデル１５は、帯状電極３と各プラズマ室Ｐ
１　，Ｐ２　，Ｐ３　・・・Ｐｎ　が重なった部分に形
成される容量性液晶セルを表している。

【００１９】いま、各帯状電極３にデータドライバ回路
１０よりアナログ電圧が印加されているとする。ここで
、第２の基板２のカソード電極Ｋ１　にデータストロー
ブ信号（パルス電圧）が印加されていないと、すなわち
オフ状態であると、アノード電極Ａ１　とカソード電極
Ｋ１　での放電が起こらず、プラズマ室Ｐ１　内のガス
はイオン化されていない状態となる。したがって、プラ
ズマ・スイッチＳ１　（帯状電極３とアノード電極Ａ１
　との電気的接続）もオフの状態となって、帯状電極３
に如何なるアナログ電圧が印加されても、各キャパシタ
・モデル１５にかかる電位差に変化はない。

【００２０】一方、第２の基板２のカソード電極Ｋ２　
にデータストローブ信号が印加されていると、すなわち
オン状態であるとすると、アノード電極Ａ２　とカソー
ド電極Ｋ２　間での放電によりガスがイオン化され、プ
ラズマ室Ｐ２　内にイオン化領域（放電プラズマ）が発
生する。すると、いわゆるプラズマ・スイッチング動作によって
帯状電極３とアノード電極Ａ２　が電気的に接続された
状態となり、回路的に見たときにはプラズマ・スイッチ
Ｓ２　がオンされたのと等価な状態となる。その結果、
カソード電極Ｋ２　がストローブされている列のキャパ
シタ・モデル１５には、帯状電極３に供給されるアナロ
グ電圧がストアされる。そして、カソード電極Ｋ２　へ
のストローブが終了し放電プラズマが消失した後も、次
のストローブが行われるまでの間（少なくともその画像
のフィールド期間中）はこのアナログ電圧がキャパシタ
・モデル１５にそれぞれストアされたままの状態となり
、帯状電極３に印加されるアナログ電圧のその後の変化
の影響を受けない。

【００２１】したがって、カソード電極Ｋ１　，Ｋ２　
，Ｋ３　・・・Ｋｎ−１　，Ｋｎ　を順次アドレス指定
してデータストローブ信号を印加し、プラズマ室Ｐ１　
，Ｐ２　，Ｐ３　・・・Ｐｎ　に順次放電プラズマを発
生させると同時に、各帯状電極３にこれに同期して液晶
駆動信号をアナログ電圧として印加することで、プラズ
マ・スイッチが薄膜トランジスタ等の半導体素子と同様
に能動素子として働き、アクティブマトリクスアドレシ
ング方式と同様に液晶層６が駆動される。

【００２２】次に、上述の構成を有する画像表示装置の
製造方法を、特にガラス基板への溝形成工程を中心に説
明する。先ず、第２の基板２に相当するガラス基板２１
を用意し、この上に、図５に示すように、全面にＣｒ膜
２２を蒸着やスパッタ等の手法により形成する。ここで
は、ガラス基板２１として、厚さ１．６ｍｍのソーダガ
ラスの基板を使用した。また、Ｃｒ膜２２の膜厚は２０
００Åとした。

【００２３】次いで、前記Ｃｒ膜２２上にフォトレジス
ト層２３を塗布形成し、図６に示すように、隔壁に対応
する開口を有するフォトマスク２４を介して所定の波長
の光を照射し、露光する。なお、フォトレジスト層２３
は、厚さ数μｍ程度とすればよいが、ここでは２μｍと
した。また、使用したフォトレジストは、環化ゴム系の
ネガ型レジスト（東京応化社製，ＯＭＲ−８３）である
。

【００２４】フォトレジスト層２３を現像した後、図７
に示すように、硝酸セリウムのようなＣｒの選択エッチ
ャントでＣｒ膜２２のエッチングを行う。

【００２５】次いで、熱により上記フォトレジスト層２
３をＣｒ膜２２上に固着した後、図８に示すように、フ
ッ酸系の酸でガラス基板２１をエッチングし、溝２４を
形成する。ガラス基板２１のエッチング条件は任意であ
るが、ここでは２５％のフッ酸を用い、約３０分間ガラ
ス基板２１をエッチングした。また、形成した溝２４の
深さは１５０μｍ、溝２４と溝２４の間隔は５０μｍ、
ピッチは３００μｍである。

【００２６】最後にフォトレジスト層２３を剥離除去し
、前記溝２４内に放電電極を形成した後、前記Ｃｒ膜２
２上に誘電体膜を介して電気光学材料層を積層し、画像
表示装置を完成する。

【００２７】以上、本発明を適用した具体的な実施例に
ついて説明したが、本発明がこれらの実施例に限定され
るものではなく、材質、形状、寸法等は任意である。

【００２８】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明の画像表示装置においては、隔壁上に金属膜が形成さ
れているので、この金属膜がブラックストライプとして
の役割を果たし、高品位な画像表示が可能である。また
、本発明の製造方法によれば、Ｃｒを含む金属膜によっ
てフォトレジストとガラスとの密着性を改善することが
でき、フッ酸によるエッチング時に発生するレジスト剥
がれを抑えることができる。したがって、微細な溝や深
さ５０μｍ以上の深い溝も容易に形成することができ、
プラズマ室を有する画像表示装置の生産性を大幅に向上
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した画像表示装置の一実施例を示
す概略断面図である。

【図２】液晶層を駆動するための電極構成を示す模式図
である。

【図３】放電電極の配列及び接続状態を示す模式図であ
る。

【図４】画像表示動作を説明するための等価回路図であ
る。

【図５】Ｃｒ膜成膜工程を示す要部概略断面図である。

【図６】フォトレジスト層の露光工程を示す要部概略断
面図である。

【図７】Ｃｒ膜のエッチング工程を示す要部概略断面図
である。

【図８】ガラス基板のエッチング工程を示す要部概略断
面図である。

【図９】フォトレジスト層の剥離除去工程を示す要部概
略断面図である。

【図１０】従来の画像表示装置の一例を示す概略断面図
である。

【符号の説明】

１・・・第１の基板２・・・第２の基板３・・・帯状電極５・・・放電用電極６・・・液晶層（電気光学材料層）８・・・隔壁９・・・金属膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　一主面上に互いに略平行な複数の第１
電極を有する第１の基板と、一主面上に前記第１電極と
略直交し且つ互いに略平行な複数の第２電極を有する第
２の基板とを備え、これら第１の基板と第２の基板が第
１電極と第２電極が対向する如く互いに略平行に配置さ
れてなり、前記第１の基板の第１電極と接するように電
気光学材料層が間挿されるとともに、前記電気光学材料
層と第２の基板間の空間が隔壁によって分割されイオン
化可能なガスが封入されて放電領域とされ、前記放電領
域を分割する隔壁と電気光学材料層との間にＣｒを含有
する金属膜が配設されていることを特徴とする画像表示
装置。
【請求項２】　　基板上にＣｒを含有する金属膜及びフ
ォトレジスト層を成膜し、フォトリソ技術によって該金
属膜をパターニングする工程と、パターニングされた金
属膜上のフォトレジスト層をマスクとして基板をエッチ
ングする工程と、フォトレジスト層を除去して金属膜上
に電気光学材料層を積層する工程とを有してなる画像表
示装置の製造方法。