JPH05216416A - プラズマアドレス電気光学装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 プラズマアドレス電気光学装置の液晶セルと
プラズマセルを仕切る薄板ガラスの平坦性を確保する。 【構成】 プラズマアドレス電気光学装置は一対のガラ
ス基板４，７を用いて構成される。一方のガラス基板４
の内表面には互いに平行に配置された信号電極Ｄが形成
されている。他方のガラス基板７の内表面には信号電極
Ｄと直交し且つ主面に沿って互いに平行に配置されたプ
ラズマ電極８とこの電極上に形成された隔壁９とを有し
ている。ガラス基板４と中間に介在する薄板ガラス３と
の間には液晶層６が充填されている。又薄板ガラス３と
他方のガラス基板７との間にはプラズマ室１２が形成さ
れている。薄板ガラス３とガラス基板７との間に平板ス
ペーサ１０が介在している。この平板スペーサ１０の外
側に沿って低融点ガラス１１を設けフリットシールを行
なっている。平板スペーサ１０を用いる事により薄板ガ
ラス３の平坦性を確保できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液晶セル等の電気光学セ
ルとプラズマセルの２層構造からなるプラズマアドレス
電気光学装置に関する。より詳しくはプラズマセルのシ
ール構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、液晶セルを用いたマトリクスタイ
プの電気光学装置例えば液晶表示装置を高解像度化、高
コントラスト化する為の手段としては、各画素毎に薄膜
トランジスタ等のスイッチング素子を設け、これを線順
次で駆動する方式（所謂アクティブマトリクスアドレス
方式）が一般に知られている。しかしながら、この場合
薄膜トランジスタの様な半導体素子を基板上に多数設け
る必要があり、特に大面積化した時に製造歩留りが悪く
なるという短所がある。

【０００３】そこで、この短所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、薄
膜トランジスタ等からなるスイッチング素子に代えてプ
ラズマスイッチを利用する方式を提案している。以下、
プラズマ放電に基くスイッチを利用して液晶セルを駆動
するプラズマアドレス表示装置の構成を簡単に説明す
る。図７に示す様に、この装置は液晶セル１０１とプラ
ズマセル１０２と両者の間に介在する仕切り板１０３と
からなる積層フラットパネル構造を有している。プラズ
マセル１０２はガラス基板１０４を用いて形成されてお
り、その表面に複数の溝１０５が設けられている。この
溝１０５は例えば行列マトリクスの行方向に延びてい
る。各溝１０５は仕切り板１０３によって密封されてお
り個々に分離したプラズマ室１０６を構成している。こ
のプラズマ室１０６にはイオン化可能なガスが封入され
ている。隣接する溝１０５を隔てる凸条部１０７は個々
のプラズマ室１０６を区分けする隔壁の役割を果たすと
ともに各プラズマ室１０６のギャップスペーサとしての
役割も果たしている。各溝１０５の底部には、互いに平
行な一対のプラズマ電極１０８，１０９が設けられてい
る。一対の電極はアノード及びカソードとして機能しプ
ラズマ室１０６内のガスをイオン化して放電プラズマを
発生する。かかる放電領域は行走査単位となる。

【０００４】一方、液晶セル１０１はガラス基板１１０
を用いて構成されている。このガラス基板１１０は仕切
り板１０３に所定の間隙を介して対向配置されており間
隙内には液晶層１１１が充填されている。又、ガラス基
板１１０の内表面には透明導電材料からなる信号電極１
１２が形成されている。この信号電極１１２はプラズマ
室１０６と直交しており列駆動単位となる。列駆動単位
と行走査単位の交差部分にマトリクス状の画素が規定さ
れる。

【０００５】かかる構成を有する表示装置においては、
プラズマ放電が行なわれるプラズマ室１０６を線順次で
切り換え走査するとともに、この走査に同期して液晶セ
ル側の信号電極１１２にアナログ駆動電圧を印加する事
により表示駆動が行なわれる。プラズマ室１０６内にプ
ラズマ放電が発生すると内部は略一様にアノード電位に
なり１行毎の画素選択が行なわれる。即ち、プラズマ室
１０６はサンプリングスイッチとして機能する。プラズ
マサンプリングスイッチが導通した状態で各画素に駆動
電圧が印加されるとサンプリングホールドが行なわれ画
素の点灯もしくは消灯が制御できる。プラズマサンプリ
ングスイッチが非導通状態になった後にもアナログ駆動
電圧はそのまま画素内に保持される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の様に
プラズマスイッチを利用した画像表示装置では、トラン
ジスタスイッチを用いたものより大面積化が容易である
と考えられるが、実用化に当っては様々な問題点があ
る。例えば、プラズマ室１０６を構成する為の溝１０５
をガラス基板１０４の上に形成する事は製造上かなりの
困難を伴なう。特に、高密度に溝１０５を形成する事は
著しく難しい。又、溝１０５内に夫々プラズマ電極１０
８，１０９を形成する必要があるが、この為のエッチン
グプロセスは複雑であり、一対の電極の間隔を精度良く
保つ事も難しい。

【０００７】上述した従来の技術の問題点に鑑み、発明
者は先に出願された特許願平成３年第４７７８４号にお
いて、製造が簡単でしかも大画面化及び高精細化に適し
たプラズマアドレス電気光学装置を提案している。本発
明の目的を明らかにする為に、この先願にかかる装置を
図８を参照して簡潔に説明する。この装置は、一主面上
に互いに略平行な信号電極２０１を有する一方のガラス
基板２０２と、一主面上に該信号電極と略直交し且つ互
いに平行な複数のプラズマ電極２０３を有する他方の基
板２０４とから構成されている。これら一対のガラス基
板２０２，２０４は薄板ガラス２０５からなる仕切り板
を介して互いに略平行に配置されている。ガラス基板２
０２と薄板ガラス２０５との間には液晶層２０６が封入
されている。又、薄板ガラス２０５と下側のガラス基板
２０４との間にはイオン化可能なガスが封入されており
プラズマ室２０７を構成する。各プラズマ電極２０３の
上に沿って隔壁２０８が印刷法により形成されている。
プラズマ室２０７はこの隔壁２０８により行方向に沿っ
て分割されており行走査単位を構成する。この印刷法は
非常に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、前述した従来例における溝形成加工に比べて
生産性や作業性が大幅に向上する。又、プラズマ電極２
０３は平坦なガラス基板上に形成されるのでエッチング
プロセスも単純になり且つ電極間距離も高精度に制御で
きる。

【０００８】次に図９を参照して図８に示す装置の製造
方法を簡潔に説明する。まず、工程Ｓ１においてガラス
基板２０４の表面に電極２０３を印刷し焼成する。次に
工程Ｓ２において、電極２０３に沿って隔壁２０８ある
いはリブを積層して印刷し焼成する。続いて工程Ｓ３に
おいて、低融点ガラス等を用いガラス基板２０４と薄板
ガラス２０５を互いにフリットシールする。最後に工程
Ｓ４において、薄板ガラス２０５に上側のガラス基板２
０２を接着し内部に液晶層２０６を充填して液晶セルを
接合する。

【０００９】再び、図８に戻って本発明が解決しようと
する課題を説明する。前述した様に薄板ガラス２０５を
ガラス基板２０４にフリットシールする場合には通常低
融点ガラス２０９を用いる。ペースト状の低融点ガラス
２０９は例えばディスペンサにより定量的にガラス基板
２０４の周辺部に沿って供給される。しかしながら、ペ
ーストの供給量にはばらつきがあり必ずしも一定の厚み
が得られない。その為、フリットシールに沿って凹凸が
生じその影響で薄板ガラス２０５の平坦性を表示面全体
に渡って確保する事ができないという問題点がある。

【００１０】加えて、リブ２０８を厚膜印刷により形成
しているがギャップスペーサとして機能するので相当の
厚みが必要になる。しかしながら、リブの高さにはばら
つきがあり且つ個々のリブ頂面にも凹凸が生じる。従っ
て、リブ頂面と薄板ガラス２０５が接触するとやはり平
坦性が得られないという問題点がある。

【００１１】ところで、プラズマセル部の加工は高温処
理を要し、液晶セルの加工は比較的低温処理で行なえ
る。この為、図９に示す様にプラズマセルの加工を行な
ってから液晶セルを接合している。この時、薄板ガラス
２０５の平坦性が出ていない為、液晶層２０６の厚みが
表示面に渡ってばらつくという問題点が生じる。液晶層
２０６の厚みが均一でないと動作特性に悪影響を与え表
示むら等が生じる惧れがある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上述した先願にかかるプ
ラズマアドレス電気光学装置の課題に鑑み、本発明は仕
切り板として用いられる薄板ガラスの平坦性を確保する
事を目的とする。かかる目的を達成する為に、プラズマ
セル側のガラス基板と薄板ガラスの間に平板スペーサを
設けるという手段を講じた。ガラス基板の周縁部であっ
て平板スペーサの外側に沿って低融点ガラスを供給し平
板スペーサを介して薄板ガラスとガラス基板を接着する
様にした。好ましくは、薄板ガラスとガラス基板の熱膨
張係数は略等しく設定されている。又、低融点ガラス材
料の熱膨張係数は、薄板ガラス及びガラス基板の熱膨張
係数と等しいかあるいは小さくなる様に選択されてい
る。加えて、熱圧着によるフリットシール加工前におい
て、平板スペーサの厚みは少なくとも低融点ガラスの厚
みと同じかそれ以下に設定されている。

【００１３】

【作用】本発明においては、フリットシールの内側に平
板スペーサを配置し、低融点ガラスあるいは半田ガラス
ペーストを用いて薄板ガラス、ガラス基板及び平板スペ
ーサの３者を一体的に接着している。熱圧着処理時、薄
板ガラスは平板スペーサによって主体的に支持されるの
で平坦度が確保できる。加えて、平板スペーサの厚みを
リブの高さよりも若干大きく設定する事により、凹凸の
あるリブ頂面と薄板ガラスとの当接を防ぐ事ができ平坦
性を一層向上できる。この様に平坦性の確保された薄板
ガラス表面に対して液晶セルを接合すると液晶層の厚み
は表示面全体に渡って均一に制御され画像表示品質が向
上する。

【００１４】

【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
ス電気光学装置の一実施例を示す模式的な断面図であ
る。本装置は液晶セル１とプラズマセル２と両者の間に
介在する薄板ガラス３からなる仕切り板とを積層した構
造を有する。薄板ガラス３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５０μｍ程度の板
厚を有する。液晶セル１は第１の基板即ちガラス基板４
を用いて構成されており、その内側主面には透明導電膜
からなる複数の第１電極即ち信号電極Ｄが互いに列方向
に沿って平行に形成されている。基板４はスペーサ５を
用いて所定の間隙を介し薄板ガラス３に接着されてい
る。間隙内には電気光学材料層である液晶層６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。これにより間隙寸法は±０．１μｍ程
度の誤差内に制御する事ができる。液晶層６は信号電極
Ｄと薄板ガラス３に接面している。本実施例においては
電気光学材料として液晶が用いられているが必ずしもこ
れに限られるものではなく他の流体材料を用いる事もで
きる。又、本実施例はプラズマアドレス表示装置に関す
るものであるが、本発明はこれに限られものではなく光
学変調装置等広くプラズマアドレス電気光学装置に適用
可能である。

【００１５】一方、プラズマセル２は第２の基板即ち下
側のガラス基板７を用いて構成されている。ガラス基板
７の内側主面上には第２電極即ちプラズマ電極８が形成
されている。プラズマ電極８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。プラ
ズマ電極８は信号電極Ｄに交差する様に行方向に沿って
配置されている。プラズマ電極８の上に沿って隔壁９あ
るはリブが形成されている。ガラス基板７と薄板ガラス
３との間には平板スペーサ１０が挿入されている。この
平板スペーサ１０はプラズマセル２のギャップを規定す
るものであり、隔壁９の高さよりも大きな厚み寸法を有
する。例えば、１５０μｍに設定されている。この場
合、隔壁９あるいはリブ頂面の高さのばらつきを考慮し
て、１０μｍ程度のクリアランスが残る様にしている。
この様にして、リブの頂面が薄板ガラス３に当接する事
を防止している。平板スペーサ１０の外側においてガラ
ス基板７の周縁部に沿って低融点ガラス１１が配設され
ており、薄板ガラス３とガラス基板７とを接着してい
る。両者の間に気密封止されたプラズマ室１２が形成さ
れる。このプラズマ室１２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、アルゴンあるいはこれらの混合気体から選ぶ事がで
きる。プラズマ室１２は隔壁９あるいはリブによって分
割されており各々行走査単位を構成する。

【００１６】隣接する一対のプラズマ電極８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
局在した放電領域１３が形成される。この放電領域１３
は隔壁９によって実質的に限定されており行走査単位と
なる。この放電領域１３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。

【００１７】以上の説明から明らかな様に、薄板ガラス
３とガラス基板７との間に平板スペーサ１０を配置する
事により、薄板ガラス３を平坦に貼り合わせる事ができ
る。従って、液晶セル１を接合した時、液晶層６の厚み
を均一に制御できる。

【００１８】図２は下側のガラス基板７の平面形状を表
わしておりフリットシール時の半完成品状態である。ガ
ラス基板７の表面には前工程でプラズマ電極８及び隔壁
９があらかじめ形成されている。基板７の周縁部に沿っ
て平板スペーサ１０が配置される。この例では、平板ス
ペーサ１０は所定の厚みを有するガラス板を窓枠状に加
工したものを用いている。平板スペーサ１０の外周部に
沿って低融点ガラス１１が供給される。この例では、ペ
ースト状の低融点ガラスをディスペンサにより供給して
いる。供給量は塗布されたペーストの高さが平板スペー
サ１０の高さを若干超える様にする。

【００１９】図３はガラス基板７の他の構成例を示す模
式的な平面図である。図２と同一の部分については同一
の参照番号を付して理解を容易にしている。本例におい
ては短冊状に加工された平板スペーサ１０を用いてい
る。複数本の短冊を組み合わせて基板７の中央部を囲む
様に構成する。短冊状の平板スペーサ１０は窓枠状の平
板スペーサに比べて加工が容易であり且つ歩留りも向上
する。なお、プラズマ電極８を横切る様に配設された短
冊は省略する事も可能である。この様にすれば、プラズ
マ電極８の膜厚に起因する平坦度のばらつきを除去でき
る。平板スペーサ１０の外側には同じく短冊状に加工さ
れた低融点ガラスシート１１が配設される。このシート
はあらかじめ成形されたものでありペーストに比べて取
り扱いが容易である。低融点ガラスシート１１の厚みは
平板スペーサ１０の厚みと等しいかこれより若干大きく
なる様に設定する。なお短冊状のシートとシートの間に
は多少の間隙が生じるが０．５mm以内であれば熱融着に
より塞がれるので問題はない。

【００２０】次に図４を参照して図１に示すプラズマア
ドレス電気光学装置の製造方法を説明する。まず、ガラ
ス基板７の表面にスクリーン印刷法を用いて電極ペース
トを塗布し焼成してプラズマ電極８を形成する。

【００２１】次に、同じくスクリーン印刷法を用いてプ
ラズマ電極８の上に沿って隔壁９を形成する。本例にお
いては電極及び隔壁は所謂厚膜印刷により形成されてい
る。印刷法を用いる事により、表示装置の大型化が可能
になり、開口率を大きくする事ができるとともに、低抵
抗の電極が作成できる等多くの利点が得られる。

【００２２】続いて、フリットシールにより薄板ガラス
３をガラス基板７に熱融着する。この時、両者の間に平
板スペーサ１０を介在させている。スペーサの厚みは隔
壁９の高さを若干超えるレベルでプラズマ放電に必要な
ギャップを維持できる様に設定されている。薄板ガラス
３、ガラス基板７、平板スペーサ１０は低融点ガラス１
１により一体的にフリットシールされる。この場合、薄
板ガラス、ガラス基板及び平板スペーサは全て等しい熱
膨張係数を有する事が好ましい。仮に、３者の熱膨張係
数に著しい相違があるとフリットシール時に高温焼成を
行なう為、伸縮率に相違がでて薄板ガラスの割れやひび
の原因になってしまう。又、低融点ガラスの熱膨張係数
は上述した３個のガラス部材に比べて少し熱膨張係数の
小さい方が好ましい。仮に、低融点ガラスの熱膨張係数
が大きいと収縮率が増大しフリットシールにひび割れが
生じたり薄板ガラスが波打ち変形をしてしまう惧れがあ
る。そこで、低融点ガラスの熱膨張係数を小さくする事
によりひび割れや薄板ガラスへの悪影響を除く事ができ
る。

【００２３】最後に、平坦性の確保された薄板ガラス３
の表面に有機接着剤等からなるシール材あるいはスペー
サ５を介して上側のガラス基板４を接着する。間隙内に
液晶層６を封入して完成する。なお、液晶層６の厚みを
均一に制御する為スペーサ粒子を散布しても良い。接着
剤等からなるスペーサ５は平板スペーサ１０に沿って設
ける事が好ましい。液晶セルを接合する際、ギャップ制
御の為に高圧力を加えるが、薄板ガラス３の下の平板ス
ペーサ１０が受け台となり薄板ガラス３の破損を有効に
防ぐ事ができる。

【００２４】最後に図５を参照してプラズマアドレス表
示装置の動作を簡潔に説明する。図５は表示装置に用い
られる駆動回路の一例を示している。この駆動回路は信
号回路２１と走査回路２２と制御回路２３とから構成さ
れている。信号回路２１には信号電極Ｄ１ないしＤｍが
バッファを介して接続されている。一方、走査回路２２
には同じくバッファを介してカソードＫ１ないしＫｎが
接続されている。アノードＡ１ないしＡｎは共通に接地
されている。カソードは走査回路２２により線順次走査
されるとともに、信号回路２１はこれに同期して各信号
電極にアナログ駆動電圧を供給する。制御回路２３は信
号回路２１と走査回路２２の同期制御を行なうものであ
る。各カソードに沿って放電領域が形成され行走査単位
となる。一方、各信号電極は列駆動単位となる。両単位
の間に画素２４が規定される。

【００２５】図６は図５に示す２個の画素２４を切り取
って模式的に示したものである。各画素２４は信号電極
（Ｄ１，Ｄ２）及び薄板ガラス３によって挟持された液
晶層６からなるサンプリングキャパシタと、プラズマサ
ンプリングスイッチＳ１との直列接続からなる。プラズ
マサンプリングスイッチＳ１は放電領域の機能を等価的
に表わしたものである。即ち、放電領域が活性化すると
その内部は略全体的にアノード電位に接続される。一
方、プラズマ放電が終了すると放電領域は浮遊電位とな
る。サンプリングスイッチＳ１を介して個々の画素２４
のサンプリングキャパシタにアナログ駆動電圧を書き込
み所謂サンプリングホールドを行なうのである。アナロ
グ駆動電圧のレベルによって各画素２４の階調的な点灯
あるいは消灯が制御できる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、液
晶セルとプラズマセルを仕切る薄板ガラスに対して平板
スペーサを介してガラス基板をフリットシールする構造
としているので、薄板ガラスの平坦性を確保できるとい
う効果がある。又、薄板ガラス、平板スペーサ、ガラス
基板を低融点ガラスを用いて一度に熱融着できるので加
工性に優れているという効果がある。又、フリットシー
ルを行なった後液晶セルの接合を行なう場合、平板スペ
ーサを受け台にして高圧力の接着加工ができるのでプラ
ズマセルの破損を有効に防止する事ができるという効果
がある。

【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電気光学装置
の一実施例を示す模式的な断面図である。

【図２】図１に示す装置に用いられるガラス基板の構成
を示す模式的な平面図である。

【図３】同じく変形例を示す模式的な平面図である。

【図４】図１に示すプラズマアドレス電気光学装置の製
造方法を示す工程図である。

【図５】プラズマアドレス電気光学装置の動作を説明す
る為の回路図である。

【図６】プラズマアドレス電気光学装置の画素部分を切
り取って示した模式図である。

【図７】従来のプラズマアドレス電気光学装置の例を示
す斜視図である。

【図８】先の出願に開示されたプラズマアドレス電気光
学装置を示す模式的な断面図である。

【図９】図８に示す装置の製造方法を示すフローチャー
トである。

【符号の説明】

１ 液晶セル ２ プラズマセル ３ 薄板ガラス ４ ガラス基板 ５ スペーサ ６ 液晶層 ７ ガラス基板 ８ プラズマ電極 ９ 隔壁 １０ 平板スペーサ １１ 低融点ガラス １２ プラズマ室 １３ 放電領域 Ａ アノード Ｄ 信号電極 Ｋ カソード

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主面に沿って互いに平行に配置された複
   数の第１電極を有する第１の基板と、前記第１電極と直
   交し且つ主面に沿って互いに平行に配置された複数の第
   ２電極とこの第２電極上に形成された隔壁とを有すると
   ともに前記第１の基板と対向する様に配置された第２の
   基板と、前記第１電極に接面して設けられた電気光学材
   料層と、前記複数の第１電極と反対側において前記電気
   光学材料層と接面する様に設けられた薄板ガラスと、こ
   の薄板ガラスと前記第２の基板間にイオン化可能なガス
   を封入する為に設けられたプラズマ室とからなり、前記
   第２の基板と前記薄板ガラスの間に平板スペーサを設
   け、前記第２の基板の周縁部であって前記平板スペーサ
   の外側を低融点ガラスで接着した事を特徴とするプラズ
   マアドレス電気光学装置。
2. 【請求項２】 前記薄板ガラスと前記第２の基板の熱膨
   張係数が略等しい事を特徴とする請求項１記載のプラズ
   マアドレス電気光学装置。
3. 【請求項３】 前記低融点ガラスの材料が前記薄板ガラ
   ス及び前記第２の基板の熱膨張係数と等しいかあるいは
   小さい事を特徴とする請求項２記載のプラズマアドレス
   電気光学装置。
4. 【請求項４】 前記平板スペーサの厚みが少なくとも前
   記低融点ガラスの厚みと同じかそれ以下である事を特徴
   とする請求項１記載のプラズマアドレス電気光学装置。