JPH05297810A - プラズマアドレス電気光学装置の製造方法 - 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層厚み
を均一に制御する。 【構成】 プラズマアドレス電気光学装置は液晶セルと
プラズマセルを薄板ガラスで仕切った構造を有する。薄
板ガラスはプラズマセル基板上に形成されたプラズマ電
極を下地とする隔壁によって支えられている。このプラ
ズマ電極及び隔壁の積層構造を形成する為にまず導電ペ
ーストと誘電体ペーストを重ねてベタ印刷する。焼成し
た後誘電体層表面を平滑研磨する。次に導電層と誘電体
層に対して一括して選択的なサンドブラストエッチを行
ない平坦且つ均一な高さを有する隔壁を得る。

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内
部に支柱として形成される隔壁の製造方法に関する。

【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
５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板１０３とからなる
積層フラットパネル構造を有している。仕切板１０３は
５０μｍ程度の極めて薄いガラス板材料からなる。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、その平坦な表面に複数の溝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伸
びている。各溝１０５は仕切板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。基板１０４の表面はあらかじめ平坦に加工されてい
る為仕切板１０３は反りやうねり等のない状態で接合さ
れる。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を隔てる凸状部１０
７は個々のプラズマ室１０６を区分けする隔壁の役割を
果すとともに各プラズマ室１０６のギャップスペーサと
しての役割も果している。前述した様に凸状部１０７の
頂面は平坦であるとともに全て同一レベルの高さを有し
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１０
６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。良好な画像表示を
得る為には液晶層１１１の厚み即ち液晶セル１０１のセ
ルギャップを均一に制御する必要がある。この点仕切板
１１１をフラットな状態で接合する事が重要である。
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１１２が形成されている。この信号電極１１
２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】上述の構造においては
プラズマセル１０２とその上に設置される液晶セル１０
１は略５０μｍ厚の薄板ガラスからなる仕切板により隔
絶される。プラズマセル側の基板１０４に設けられた溝
と溝の間の凸状部１０７はその頂面がもともとのガラス
板の平坦度を備えており、この平坦な支柱によって仕切
板１０３が一様に支えられている。従ってプラズマセル
１０２内を排気後低圧放電ガスを注入しても、仕切板１
０３が撓む事がなく液晶セルギャップが一様に保たれる
という利点がある。

【０００７】しかしながらプラズマ室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。特に大画面上において高密
度に微細な溝１０５を形成する事は著しく難しい。又溝
１０５内にプラズマ電極１０８，１０９を形成する為に
はエッチングを行なう必要があり実際上複雑且つ困難で
ある。

【０００８】上述した従来の技術の問題点に鑑み、出願
人は先に提出された特許願平成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６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からなる仕切板を
介して互いに略平行に配置されている。ガラス基板２０
２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２
０４はフリットシール２０９により封着されており両者
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
単な技術でしかも大型基板に対して微細なストライプパ
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２０３も平坦なガラス基板上に厚膜印刷で
きるので電極抵抗を低く抑える事ができる。

【０００９】しかしながら厚膜印刷法により微細な隔壁
２０８をプラズマ電極２０３の上に積層形成する場合、
印刷法の特性上形成された隔壁２０８の頂面には印刷ス
クリーンのメッシュ跡が残り、又隔壁の高さのばらつき
も発生し易く、薄板ガラス２０５を平坦に支える事がで
きない。その結果、液晶層２０６の厚みを均一に制御で
きず、表示画質に悪影響を与えるという問題点がある。
この点を解決する為に、厚膜印刷で積層した微細隔壁２
０８の頂面を研磨加工する事も考えられる。しかしなが
ら隔壁２０８は２００μｍ程度の高さ及び１００μｍ程
度の幅を有する極めて微細なものであり、研磨処理によ
り破損が生じ易く所望の平坦度を得る事は困難である。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述した従来の技術及び
先願にかかる技術の課題あるいは問題点に鑑み、本発明
は印刷法を利用しつつ頂面の平坦度に優れ且つ高さばら
つきのない隔壁を製造する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、所定の主面に沿って互いに平行に配置された複数の
第１電極あるいは信号電極を有する第１の基板例えば液
晶セル基板と、前記信号電極と直交し且つ互いに平行に
設けられた複数の第２電極あるいはプラズマ電極とこの
プラズマ電極を構成する導電体上に重ねて形成された誘
電体とからなる隔壁とを有するとともに前記液晶セル基
板と対向する様に配置された第２の基板あるいはプラズ
マセル基板と、両方の基板間に間挿された電気光学材料
層例えば液晶層と、信号電極と反対側において前記液晶
層と接面する様に設けられた薄板ガラスと、この薄板ガ
ラスとプラズマセル基板の間に設けられたイオン化可能
なガスを封入する為のプラズマ室とを備えたプラズマア
ドレス電気光学装置の製造方法において、前記導電体を
ベタ印刷した後、誘電体を前記導電体上に重ねてベタ印
刷し、焼成後この誘電体及び導電体の積層に対して研磨
及びサンドブラストエッチングを施す事によって頂面が
平滑で且つ一定の高さを有する隔壁を形成するという手
段を講じた。同時に下地のプラズマ電極も形成される。

【００１１】

【作用】プラズマアドレス電気光学装置例えばプラズマ
アドレス液晶表示装置はプラズマセルと液晶セルを例え
ば５０μｍ程度の薄板ガラスで分離した構造を有してい
る。プラズマセル内部の放電領域を仕切る為に隔壁が設
けられている。この隔壁を支柱として薄板ガラスを下部
から支える構造となっている。本発明によれば、厚膜印
刷と研磨及びサンドブラストエッチングの組み合わせ技
術を用いる事により、頂面が平滑で且つ一定高さの隔壁
を形成する。この隔壁で薄板ガラスを支える事によりそ
の平坦性を維持し液晶セルギャップを画像面全体に渡っ
て一様に制御している。

【００１２】

【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
ス電気光学装置の製造方法の概要を示すフローチャート
である。工程Ｓ１においてパッド電極パタン印刷を行な
う。即ち、プラズマセル基板の表面にスクリーンマスク
を用いて導電ペーストの厚膜印刷を行ない、外部駆動回
路に接続する為の電極取り出しパタンあるいはパッド電
極を印刷する。次に工程Ｓ２において導電ペーストベタ
印刷を行なう。即ちパッド電極に部分的に重なる様にし
て、厚膜印刷により導電ペーストを有効画面部全体に渡
って厚さ略１００μｍ程度でベタ塗り積層する。続く工
程Ｓ３において一次焼成を行ない印刷された導電ペース
トに電極としての導電性をもたせる。さらに工程Ｓ４に
おいて誘電体ペースト重ねベタ印刷を行なう。即ち厚膜
印刷により誘電体ペーストを有効画面部全面に対して厚
さ略百数十μｍ程度でベタ塗り積層する。工程Ｓ５にお
いて二次焼成を行ない誘電体ペーストを固体化させる。

【００１３】次に工程Ｓ６において誘電体層表面平滑研
磨を行なう。二次焼成により焼結した誘電体層表面をセ
ラミック等の砥石（Ｒａ＝３．２ないし１．６程度）で
平滑化し、且つプラズマセル基板表面に対し一様な高さ
になるまで研磨する。研磨の結果、誘電体層の厚みは約
１００μｍ程度となる。微細隔壁構造の頂面研磨に比
べ、本発明では誘電体層表面全体に渡って圧力を加える
事ができセラミック砥石により容易に加工できる。続い
て工程Ｓ７においてレジストフィルム全面被覆を行な
う。即ち研磨加工を施された誘電体層表面にレジストフ
ィルムあるいは耐サンドブラスト用フィルムを全面的に
密着させる。さらに工程Ｓ８においてレジストフィルム
のストライプパタン形成を行なう。即ち、所望のプラズ
マセル構造に合わせたフォトマスクを用いてフォトリソ
グラフィを行ない耐サンドブラスト用のストライプパタ
ンを形成する。個々のストライプは互いに独立しており
且つ対応するパッド電極の一部に及んでいる。即ちプラ
ズマ電極に合わせたパタンである。次に工程Ｓ９におい
て導電層／誘電体層サンドブラストエッチを行なう。即
ちサンドブラスト法によるエッチング加工で必要な導電
層の部分及び誘電体層の部分のみを残し不要な部分を除
去する。残された部分がプラズマ電極及び隔壁の積層構
造となり、除去された部分が放電用空間となる。最後に
工程Ｓ１０においてレジストフィルム剥離を行なう。

【００１４】本発明の理解を容易にする為に図２及び図
３を参照して各工程における半完成品状態を示す。図２
の（Ａ）は工程Ｓ１を経た後の表面状態を示している。
プラズマセル基板１の表面にはパッド電極パタン２が印
刷されている。後に形成されるプラズマ電極を交互に外
部駆動回路に接続する為に両側に分かれてパタニングさ
れている。

【００１５】図２の（Ｂ）は工程Ｓ２，Ｓ３及びＳ４を
順に経た後の表面状態を示している。パッド電極パタン
２の一部を接続端子として露出した状態で導電ペースト
及び誘電体ペーストの積層３がベタ印刷で形成されてい
る。

【００１６】図２の（Ｃ）は工程Ｓ５を経た後の状態を
表わしており基板側面図である。焼成処理を施された後
の誘電体ペーストには未研磨状態の表面４が現われてい
る。印刷スクリーンのメッシュ跡や塗布むら等により表
面４は無数の凹凸を有する。

【００１７】図２の（Ｄ）は工程Ｓ６を経た後の状態を
示し、セラミック砥石で平滑に研磨された表面５が現わ
れる。本発明によれば個々の隔壁頂面を研磨するのでは
なく基板全面に形成された誘電体層を研磨するので十分
な圧力が加えられ且つ破損等を生じる惧れがない。又基
板全体に渡って均一な高さを確保できる。

【００１８】図３の（Ａ）は工程Ｓ７及びＳ８を経た後
の表面状態を表わしている。フォトリソグラフィにより
形成されたレジストフィルムあるいは耐サンドブラスト
フィルムのストライプパタン６が形成されている。スト
ライプパタンは個々に分離しており且つパッド電極の大
部分にまで及んでいる。

【００１９】図３の（Ｂ）は工程Ｓ９の後の平面状態を
示している。レジストフィルムを介して選択的なサンド
ブラストエッチングを行なう事によりプラズマ電極及び
隔壁の積層７が形成される。この積層７の両端はパッド
電極の露出部８に接続している。又サンドブラストエッ
チ除去部９には基板表面が露出する。特に隣接するプラ
ズマ電極及び隔壁の積層７の間には放電用空間１０が残
され後にプラズマセルを組み立てた場合放電領域とな
る。

【００２０】図３の（Ｃ）は工程Ｓ１０を経た後の完成
品状態を示し、ストライプ状に形成された隔壁１１とプ
ラズマ電極１２の積層構造が得られる。隣接する積層構
造の間には放電用空間１０が残される。本発明によれば
導電体層と誘電体層を同時にサンドブラストエッチング
する事により完全に整合した隔壁１１とプラズマ電極１
２の積層構造が得られる。従ってプラズマ電極と隔壁を
直接スクリーン印刷により重ねて形成する場合に生ずる
アライメント誤差の問題がない。隔壁１１の頂面には先
に研磨平坦化された表面状態がそのまま保存されてい
る。又この実施例ではプラズマ電極１２が１００μｍ程
度の厚みを有し隔壁１１も１００μｍ程度の厚みを有し
全体として２００μｍ程度の支柱が得られる。プラズマ
電極１２は十分な側壁部面積を有しており互いに対向す
る側壁部との間で平行平板型のアノード／カソード電極
構造が得られる。

【００２１】最後に図４を参照して本発明に従って製造
されたプラズマセル基板を用いて組み立てられたプラズ
マアドレス表示装置の一例を示す。この装置は液晶セル
２１とプラズマセル２２と両者の間に介在する薄板ガラ
ス２３からなる仕切板とを積層した構造を有する。薄板
ガラス２３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２１は液晶セル基板２４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３４が互いに列方向に沿って平行に形成されている。
液晶セル基板２４はシール材２５を用いて所定の間隙を
介して薄板ガラス２３に接着されている。間隙内には液
晶層２６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２６は信号電極３４と薄板ガラス２３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
に限られる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。

【００２２】一方プラズマセル２２はプラズマセル基板
２７を用いて構成されている。プラズマセル基板２７の
内側主面上にはプラズマ電極２８が形成されている。プ
ラズマ電極２８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。アノードＡ及びカ
ソードＫの互いに対向する側壁部の間に放電経路が形成
され効果的な平行平板電極構造が得られる。なおプラズ
マ電極２８は信号電極３４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２８の上に沿って隔壁
２９が形成されている。個々の隔壁２９の頂面は平坦研
磨されており且つ同一の高さ寸法を有する。従って薄板
ガラス２３を略完全に平坦な状態で下から支える事がで
き液晶層２６の厚みの均一な制御に寄与している。プラ
ズマセル基板２７と薄板ガラス２３との間には基板周辺
部に沿ってスペーサ３０が介在している。このスペーサ
３０もプラズマ電極２８及び隔壁２９の積層構造と同一
の材料からなり同時にサンドブラストエッチングにより
あらかじめ設けられている。即ち有効画面外に及ぶ様に
導電体ペースト及び誘電体ペーストを積層しておき、前
述のレジストフィルムを有効画面の直近外側にロの字型
にパタニングしておけば、隔壁と同じ高さを持つフリッ
トシール用の平坦な土台となるスペーサ３０を得る事が
できる。このスペーサ３０は薄板ガラス２３を平坦に貼
る事に寄与する。勿論このスペーサ３０は追加の構成要
素であって省略する事もできる。スペーサ３０の外側に
おいてプラズマセル基板２７の周辺部に沿って低融点ガ
ラス３１が配設されており、薄板ガラス２３とプラズマ
セル基板２７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３２が形成される。このプラズマ室３２
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３２は隔壁
２９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。

【００２３】隣接する一対のプラズマ電極２８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３３が形成される。この放電領域３
３は隔壁２９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３３と信号電極３４との交差部
に個々の画素が位置する事になる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、印
刷、研磨及びサンドブラスト加工を組み合わせる事によ
り、平坦な頂面及び一様な高さ寸法を有する微細な隔壁
が容易に形成できる。この隔壁を支柱として液晶セルの
一方の基板となる薄板ガラスを平坦に支持する事ができ
液晶セルギャップを画面全体に渡って精度良く一定に制
御する事ができるという効果が得られる。又耐サンドブ
ラスト用のレジストフィルムをパタニングする際、有効
画面の外周に沿ってロの字型のパタンを加える事によ
り、隔壁と同一の高さ寸法を有する平坦なスペーサを形
成する事が可能である。この平坦なスペーサを土台とし
て薄板ガラスとプラズマセル基板をフリットシールする
事ができ、平板ガラスを撓みなく平坦に貼る事ができる
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
の製造方法を示すフローチャートである。

【図２】製造工程中の半完成品状態を示す模式図であ
る。

【図３】同じく製造工程中における半完成品状態を示す
模式図である。

【図４】本発明に従って製造されたプラズマセル基板を
用いて組み立てられたプラズマアドレス電気光学装置の
一例を示す断面図である。

【図５】従来のプラズマアドレス電気光学装置の一例を
示す斜視図である。

【図６】先願にかかる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。

【符号の説明】

１ プラズマセル基板 ２ パッド電極パタン ３ 導電ペースト及び誘電体ペーストの積層 ４ 未研磨状態の表面 ５ セラミック砥石で平滑に研磨された表面 ６ フォトリソグラフィにより形成されたレジストフ
ィルムのストライプパタン ７ プラズマ電極及び隔壁の積層 ８ パッド電極露出部 ９ サンドブラストエッチ除去部 １０ 放電用空間 １１ 隔壁 １２ プラズマ電極

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の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
   極と直交し且つ互いに平行に設けられた複数の第２電極
   とこの第２電極を構成する導電体上に重ねて形成された
   誘電体からなる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及び
   第２の基板間に間挿された電気光学材料層と、前記第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
   の基板間に設けられたイオン化可能なガスを封入する為
   のプラズマ室とを備えたプラズマアドレス電気光学装置
   の製造方法において、 前記導電体を印刷形成した後、誘電体を前記導電体上に
   印刷し、この誘電体に対して研磨及びサンドブラストエ
   ッチングを施す事によって頂面が平滑で且つ一定の高さ
   を有する隔壁を形成した事を特徴とするプラズマアドレ
   ス電気光学装置の製造方法。
2. 【請求項２】 前記第２電極のリード取り出し用パッド
   電極を形成した後、前記導電体を印刷形成する事を特徴
   とする請求項１記載のプラズマアドレス電気光学装置の
   製造方法。