JPH0915551A

JPH0915551A - 表示装置

Info

Publication number: JPH0915551A
Application number: JP7160975A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiko Imashiro; 信彦今城; Yutaka Nakagawa; 豊中川
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1995-06-27
Filing date: 1995-06-27
Publication date: 1997-01-17

Abstract

(57)【要約】【目的】生産性がよく表示品位の優れたプラズマアドレ
ス方式の電気光学的表示装置を作成する。【構成】第１の基板１の外側に偏光板１１を偏光軸が機
械的切削の方向と平行になるように配置し、第３の基板
７の外側に偏光板１２を偏光軸が機械的切削の方向と平
行にして配置した。作成したＴＮ型液晶表示装置は印加
電圧が４０Ｖで駆動可能であり、動画表示が可能なコン
トラスト有していた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プラズマアドレス方式
による動画表示が可能なアクティブマトリックスタイプ
の画像表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、電気光学材料を用いた表示装
置としては液晶表示装置が良く知られている。その一例
として、ストライプ状の電極を設けた２枚の基板を相対
向させたＳＴＮ（スーパーツイストネマチック）型
液晶表示装置や、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）等の能動
素子を各画素毎に配置したアクティブマトリックス型表
示装置が知られている。しかしこれらの表示装置は大面
積化が困難であり、せいぜい１４インチ以下の表示サイ
ズで使用されることが多い。

【０００３】すなわち、ＴＦＴ等を利用したアクティブ
マトリックス型液晶表示装置では、各画素は半導体の積
層により形成されるため高い製造歩留まりが達成しにく
く、大面積化がそのまま生産性の低下に結びつく。その
ため、なかなか大面積タイプの実用化が困難になってい
る。また、ＳＴＮ型液晶表示装置においても電極抵抗や
基板間ギャップの均一性の問題があり、やはり大面積化
がそのまま生産性の低下に結びつき、なかなか大面積タ
イプの実用化が困難になっている。

【０００４】前記の欠点を解消して大面積化が可能なも
のとして、プラズマ放電により走査を行う液晶表示素子
が特開平１−２１７３９６号公報等で提案されている。
これはＳＴＮ型液晶表示素子で走査電極を順次走査する
代わりに、ストライプ状に配置されたプラズマ空間で順
次プラズマ放電を生じさせて走査を行うものである。

【０００５】プラズマ放電が起きた部分では、電離ガス
の電位が生じており、これがコンデンサの一方の電極と
して機能し液晶層のプラズマ空間側に電荷が生じる。こ
のため、プラズマ放電が起きている部分では実質的に液
晶に電圧が印加されることになり、プラズマ放電が起き
ていない部分では実質的に電圧が印加されていないこと
になる。したがって、ＳＴＮ型液晶表示装置のように非
選択の走査電極に対応する画素にも非選択電圧をかける
必要がないので、高デューティーで駆動してもクロスト
ークを大幅に低減することができる。

【０００６】前記のプラズマアドレス型の液晶表示装置
では線順次駆動を行うためにプラズマを用いており、ク
ロストークを防止するためにプラズマをある選択線部分
のみに限定して発生させるプラズマ空間を形成してい
る。表示画素に対応したプラズマ空間を形成する方法と
しては、特開平１−２６５９３１号公報に示されるよう
に、基板に化学的エッチング法により形成する方法、あ
るいは特開平４−２９７３５７号公報に示されるよう
に、基板に印刷法により形成する方法がある。また第２
の基板に設けるものとして、特開平５−１２４２４３号
に示されるような方法が提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】イオン化可能な電離ガ
スを封入するためのプラズマ空間を形成する方法につい
ては、以下のような点が問題になる。特開平５−１２４
２４３号公報に示されるように、本発明でいう第２の基
板の第３の基板側に（図１参照）、プラズマ放電用の溝
空間をエッチング法等で形成する場合、部分的に板厚の
薄い部分が形成されることになり、強度的な点、量産時
の生産性の点及び表示品位の点で板厚に制限があり、問
題となる。

【０００８】また強度的な問題以外にこの方法の場合に
は、必要とされるプラズマ空間の容積を確保するための
エッチング量が多くなるという問題がある。公知のガラ
ス用エッチャントを用い、必要とされる光学的特性を満
足する表面形状を得るためには非常に長い時間が必要と
なり、多数枚同時処理によるバッチ処理等を行ったとし
ても低い生産性しか得られない。

【０００９】また特開平４−２９７３５７号公報等に示
されるように、個々のプラズマ空間の間の障壁を印刷法
により形成する場合には、１回あたりの印刷厚みが制限
されるため、必要とされる障壁を形成するには数回から
十回程度の印刷工程を繰り返す必要があり、生産性、パ
ターニング精度等の点で問題があった。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は第１の発明とし
て、一面に複数のストライプ状の透明電極を設けた第１
の基板と前記透明電極に対向して設けられた第２の基板
との間に光の偏光性を利用した電気光学材料層を挟持
し、第２の基板の電気光学材料層とは反対側の面に第３
の基板を設け、第２の基板と第３の基板との間に前記透
明電極の長手方向と異なる方向に伸びかつ機械的研削に
より形成された複数のプラズマ空間を設け、前記プラズ
マ空間にはプラズマ放電を制御する電極を設けてなる表
示装置であって、第３の基板の外側には前記機械的研削
の方向と偏光軸が平行な偏光部材を配置し、第１の基板
の外側には電気光学材料層へ入射する偏光と偏光軸が平
行な偏光部材を配置したことを特徴とする表示装置を提
供する。

【００１１】また第２の発明として、一面に複数のスト
ライプ状の透明電極を設けた第１の基板と前記透明電極
に対向して設けられた第２の基板との間に光の偏光性を
利用した電気光学材料層を挟持し、第２の基板の電気光
学材料層とは反対側の面に第３の基板を設け、第２の基
板と第３の基板との間に前記透明電極の長手方向と異な
る方向に伸びかつ機械的研削により形成された複数のプ
ラズマ空間を設け、前記プラズマ空間にはプラズマ放電
を制御する電極を設けてなる表示装置であって、第３の
基板の外側には偏光軸が前記機械的研削の方向と直交す
る偏光部材を配置し、第１の基板の外側には電気光学材
料層へ入射する偏光と偏光軸が直交する偏光部材を配置
したことを特徴とする表示装置を提供する。

【００１２】前記プラズマ空間を形成するための機械的
研削方法としては、各種のブレード、ワイヤー等を用い
た研削方法、サンドブラスト法による研削法等が好まし
く用いられる。

【００１３】前記電気光学材料層が、入射する偏光をそ
の偏光性により透過または遮断するネマチック液晶であ
る場合、単純マトリクスに比較して優れた表示品位の表
示装置を安価に提供でき好ましい。

【００１４】前記偏光部材は、吸光度の異方性を有する
光吸収性材料が高分子フィルム中に高分子配列に沿って
配列された偏光板である場合、高偏光度が得られやすい
ことから容易にコントラストを改善できる点で好まし
い。前記高分子フィルムとしては、ポリビニルアルコー
ル、ポリ塩化ビニルが好ましく使用でき、光吸収性材料
としてはヨウ素、２色性色素が好ましく使用できる。

【００１５】以下に、本発明の具体的構成を図面に基づ
いて説明する。図１は、本発明の液晶表示装置を組み立
てる前の状態を示す側面図である。

【００１６】図１において第１の基板１の１面には、Ｉ
ｎ₂ Ｏ₃ −ＳｎＯ₂ （ＩＴＯ）あるいはＳｎＯ₂ 等から
なる第１の電極（透明電極）２が形成されている。第１
の基板１と第２の基板４との間には、電気光学材料層３
としての液晶層が挟持されている。第１の基板１と第２
の基板４はシール材１０により周辺部で接着されてい
る。

【００１７】第２の基板４の電気光学材料層３と反対側
には第３の基板７が設けられており、第３の基板７には
プラズマ空間６用の細長い溝（凹部）が多数形成されて
いる。プラズマ空間６内にはプラズマ駆動用の第２の電
極８が設けられており、個々のプラズマ空間６の間には
プラズマ空間６を仕切る隔壁９が設けられている。偏光
板１１が第１の基板１の外側（図中上側）に設けられ、
偏光板１２が第３の基板７の外側（図中下側）に設けら
れている。照明装置（バックライト）１３が第３の基板
７のさらに外側に設けられる。

【００１８】第１の基板１は電気光学材料層３を挟持す
るためのものであるので、ガラス基板でもプラスチック
基板でも良い。第２の基板４はガラス基板でよいが、透
明性、耐熱性、ガス透過性等の要求性能を満足できるも
のであれば、プラスチック基板でもよい。第１の基板１
と第２の基板４は、エポキシ樹脂等の有機樹脂によるシ
ール材１０でシールする。

【００１９】電気光学材料層３が液晶の場合は、第１の
基板１と第２の基板４の各々の電気光学材料層３側の面
に、液晶配向用の配向膜を形成する。配向膜は直接基板
面をラビングしたり、基板上に薄膜を斜め蒸着すること
に形成してもよいが、ポリイミドやポリアミドのような
有機樹脂膜またはシリカ膜等の無機膜を形成して、これ
をラビングして形成する方が、直接基板面をラビングす
る必要がなく、蒸着装置等の大型の真空装置も必要がな
いので、生産歩留、作業性の点で好ましい。

【００２０】また第１の基板１と配向膜との間あるいは
第２の基板４と配向膜との間に、シリカ、チタニア、ア
ルミナ等のうちいずれかの絶縁膜を形成したり、カラー
フィルターや遮光膜を形成してもよい。特に、本発明で
はフルカラーの表示を目的とすることが多いので、第１
の基板１と第１の電極２の間に、カラーフィルターまた
はカラーフィルターと遮光膜を形成することが好まし
い。

【００２１】この場合、第１の基板１の材質にもよる
が、まずシリカのようなアルカリ溶出防止性やガスバリ
ヤー性のある絶縁膜を形成し、次いでカラーフィルター
と遮光膜を形成し、必要に応じて平坦化と第１の電極２
との接着性を向上させる絶縁膜を積層し、その上に第１
の電極２を形成する。第１の電極２は、少なくとも画素
部分は透明電極である必要があるが、長手方向の電極端
部の引き回し部分や引き出し部分は金属等の不透明電極
にしてもよい。

【００２２】なお本発明では、液晶層等の電気光学材料
層３の片側は通常の液晶表示装置等と同様に第１の電極
で駆動し、他方はプラズマ放電を順次走査してプラズマ
により第２の基板４の電気光学材料層３側に誘起される
電荷により駆動する。

【００２３】前記第３の基板７はガラス基板とするのが
よく、その第２の基板４側にはプラズマ空間６用の多数
の細長い溝が並んでいる。プラズマ空間６用の溝は、表
示画素数と画面サイズによっても異なるが、概ね０．３
ｍｍ〜１．０ｍｍピッチで、深さ（隔壁９の長さ）は
０．１５ｍｍ〜０．５ｍｍとされる。隔壁９の狭い部分
の幅は０．０３ｍｍ〜０．２ｍｍ程度で、前記ピッチの
１０〜２０％程度が好ましい。これは電気光学材料層３
のギャップムラの状況、加工時の強度、溝の開口率等の
条件を考慮して、可能な限り前記溝の溝幅を広く取るた
めである。

【００２４】前記溝の形成方法は、ダイヤモンドカッタ
ーによる切削法、サンドブラスト法等の機械的切削法が
好ましい。特に前者の方法は、平面上に隔壁９を形成す
るためのフォトリソグラフィー法のようなプロセスを必
要とせず、さらにマルチブレード化することにより直接
ファインピッチの溝を同時に多数形成することができる
ので、好ましい。

【００２５】このような機械的研削により溝を形成する
場合には、加工速度と溝形成後の加工部の表面形状を制
御するために、数段に分けて加工することが好ましい。
すなわち、最初の溝形成時には比較的荒い治具により研
削し概略の形状を加工した後に、表面形状を制御するた
めにより細かい治具により加工することが好ましい。こ
の方法によれば、従来の方法に比較して高速な加工が可
能であるが、エッチング法等の方法に比較すると加工後
の表面形状は若干劣る。これは加工時に形成された非常
に微細な傷が残ってしまうためである。この微細な傷
は、表示装置に用いる電気光学材料層によって問題とな
る場合がある。

【００２６】前記電気光学材料層は電界効果型の電気光
学材料であれば使用できるが、その代表的なものとして
液晶がある。液晶としてはネマチック液晶が一般的であ
るが、コレステリック液晶やスメクチック液晶さらには
２色性色素を混入したＧＨ（ゲストホスト）液晶も使用
できる。

【００２７】この中でも液晶表示装置をＴＮ（ツイスト
ネマチック）型液晶表示装置とした場合には、前記の
微細な傷により、偏光が散乱されるといった問題が顕在
化する。そこで第１の基板１と第２の基板４の配向膜の
配向方向が直交するようにし液晶が９０°ねじれるよう
にしたＴＮ型液晶表示装置の外側に、一対の偏光部材を
その偏光軸が機械的研削の方向と一致するかまたは機械
的研削の方向と直交するように配置する。偏光軸を直交
にした場合には、非選択画素は明るくなり、明るい背景
に黒い表示であるポジ型表示となる。このような構成と
することで前述の問題は解決される。

【００２８】前記第２の電極８はプラズマ空間６に接し
ていればよく、クロム、ニッケル等のような金属電極か
らなる。第２の電極８は、図１のようにプラズマ空間６
の溝の奥部の両端に形成されるのが画素開口率の点で好
ましい。

【００２９】また第２の基板４に隔壁９が設けられる場
合には、隔壁９の下に第２の電極８が設けられ、隣接す
るプラズマ空間の両方に１つの第２の電極８が露出する
ようにしてもよい。すなわち、隔壁９から電極の端が２
つのプラズマ空間６に少し出ているような構成にしても
よい。

【００３０】本発明では、プラズマ空間は第２の基板４
と第３の基板７との間に設けるが、機械的切削により第
３の基板７に設けてもよく、あるいは第２の基板４に設
けてもよい。プラズマ空間の１本ずつにアルゴン、ヘリ
ウムなどのイオン化可能な電離ガスを封入しなければな
らないが、多数のプラズマ空間を連通させる溝を形成し
その溝を通して封入すると、封入作業が簡略化され好ま
しい。１個の気体注入口から注入するだけで全体に気体
を注入することができる。

【００３１】

【作用】本発明の表示装置では、各プラズマ空間内の２
つの第２の電極を選択して（電圧印加して）プラズマ放
電を起こさせる。そして、２つの第２の電極への電圧印
加のタイミングを順次ずらし、プラズマ放電の起きる空
間を１つずつずらしていくことにより走査を行う。

【００３２】プラズマ放電していない部分では、第２の
基板はフローティング状態になり、電極が片側しか設け
られていない表示装置と同様に実質的に電気光学材料層
に電圧が印加されない。逆にプラズマ放電している部分
では、プラズマ空間に相当する第２の基板の電気光学材
料層側が特定の電位、例えば接地電位になる。このた
め、第１の基板の第１の電極に印加した電圧との電位差
が電気光学材料層を駆動する電圧になる。

【００３３】そしてそのプラズマ空間のプラズマ放電が
終了すると、第２の基板はフローティング状態になるの
で、その電気光学材料層側に蓄積された電荷がなくなる
まで、電気光学材料層には電圧が印加され続けるので表
示が継続する。したがって、アクティブマトリクス駆動
と同様の表示をすることができる。

【００３４】このとき、表示装置をＴＮ型液晶表示素子
とした場合には、第１の基板の外側と第３の基板の外側
に配置された一対の偏光板による偏光と液晶材料自体の
偏光性を利用して表示を行う。この場合前述の機械的研
削によりプラズマ空間を形成しているので、研削方向と
偏光板の偏光軸を直交または平行にすることにより、研
削加工面に残存する微少な傷、加工ムラ等による偏光の
ずれによる散乱等を防止することができ、コントラスト
等の表示品位を向上させることが可能になる。

【００３５】

【実施例】以下に本発明の実施例を示す。例１、２は実
施例で、例３は比較例である。

【００３６】［例１］図１に示すような表示装置を作成
した。まず第１の基板１には、約６３５℃の歪点を有す
るガラス基板（旭硝子（株）製商品名「ＡＮ６３５」）
を用いた。第１の基板１は厚さ１．１ｍｍで、０．４５
ｍｍピッチとなるようにストライプ状のＲＧＢ（赤緑
青）１組のカラーフィルターと線間（ストライプ間）の
遮光膜を形成し、その上にポリイミド膜をコーティング
し、その上にＩＴＯからなる第１の電極（透明電極）２
をストライプ状にパターニングして形成した。第１の電
極２は、０．１３ｍｍ幅で０．１５ｍｍピッチで並んで
いる。さらにその上にポリイミド膜を印刷し、第１の電
極２の長手方向にラビングすることにより配向膜を形成
し、第１の基板１を作成した。

【００３７】第３の基板７には、第１の基板１と同じガ
ラス基板を用い、０．４５ｍｍピッチ、０．４ｍｍ幅、
０．２ｍｍ深さのプラズマ空間６用の溝を、ダイヤモン
ドカッターにより形成した。この帯状の溝は、第１の基
板１の第１の電極２の長手方向とは直交するように形成
した。研削方向は溝の長手方向である。

【００３８】また全ての溝の形成後、各溝を連通させる
ための１つの他の溝を、各溝の端部に溝の長手方向に直
交させる方向に設けた。さらに溝内の底部の両端に１対
の第２の電極（ニッケル電極）８を、フォトリソグラフ
ィー法により形成した。第２の電極８の幅は０．０５ｍ
ｍ、電極間距離は０．３ｍｍとした。

【００３９】第３の基板７を作成した後に、基板周辺に
フリットガラスを印刷し、中間の第２の基板４とを重ね
合わせ加熱圧着した。第２の基板４は厚さ５０μｍ程度
のガラス基板である。プラズマ空間６を真空排気した後
に、プラズマ空間６中にイオン化可能な電離ガスとして
アルゴンガスとヘリウムガスの混合ガスを導入し、導入
口部分を融着封止した。

【００４０】第１の基板１の周辺部にエポキシ樹脂のシ
ール材１０を印刷し、第１の電極２側の基板表面上に微
小なシリカ球をスペーサーとして散布した。第２の基板
４の電気光学材料層３側の面にはポリイミド膜を印刷
し、第１の基板１とは配向方向が直交しかつプラズマ空
間６の研削方向と平行方向になるようにラビングして、
配向膜を形成した。第１の基板１と第２の基板４を配向
膜が対向するように配置し圧着した。

【００４１】次いでシール材１０の一部に設けた注入口
からネマティク液晶を真空注入し、注入口を封止した。
図２に示すように、第１の基板１の外側には、偏光板１
１を偏光軸が機械的切削の方向と平行になるように（電
気光学材料層３へ光源１３から入射する偏光と偏光軸が
平行になるように）配置し、第３の基板７の外側には、
偏光板１２を偏光軸が機械的切削の方向と平行になるよ
うに配置した。さらに偏光板１２の外側（装置の裏側）
に平面型の光源１３を配置して、ＴＮ型液晶表示装置を
作成した。このＴＮ型液晶表示装置は非駆動状態では裏
側の光源１３の光がそのまま抜けてきて、駆動時には選
択画素が黒く見えるものである。このＴＮ型液晶表示装
置は印加電圧が４０Ｖで駆動可能であり、動画表示が可
能なコントラスト有していた。

【００４２】［例２］例１と同様にして、ＴＮ型液晶表
示装置を作成した。図３に示すように、第１の基板１の
外側には、偏光板１１を機械的切削の方向と平行になる
ように（電気光学材料層３へ光源１３から入射する偏光
と偏光軸が直交するように）配置し、第３の基板７の外
側には、偏光板１２を偏光軸が機械的切削の方向と直交
するように配置してある。さらに、偏光板１２の外側
（装置の裏側）に平面型の光源１３を配置して、ＴＮ型
液晶表示装置を作成した。このＴＮ型液晶表示装置は非
駆動状態では裏側の光源１３の光がそのまま抜けてき
て、駆動時には選択画素が黒く見えるものである。この
ＴＮ型液晶表示装置は印加電圧が４０Ｖで駆動可能であ
り、動画表示が可能なコントラスト有していた。

【００４３】［例３］第１の基板１の外側に、偏光板１
１を偏光軸が機械的切削の方向と４５°をなすように配
置し、第３の基板７の外側に、偏光板１２を偏光軸が機
械的切削の方向と４５°をなすように配置し、結果的に
偏光板１１の偏光軸と偏光板１２の偏光軸が直交するよ
うにした。それ以外は例１と同様にしてＴＮ型液晶表示
装置を作成した。このＴＮ型液晶表示装置は印加電圧が
４０Ｖで駆動可能であったが、コントラストが実施例に
示した方法で作成したものより１０％程度低下した。

【００４４】

【発明の効果】本発明によれば、従来のエッチング法等
で形成するよりも量産性に適した機械的研削法によりプ
ラズマ空間が形成でき、また機械的研削法に付随した微
小な傷によるコントラスト等の表示品位への影響を解消
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す表示装置の基本構成の側
面図。

【図２】本発明の実施例を示し、偏光板の偏光軸の方
向、機械的研削の方向、ラビング方向の関係を説明する
説明図である。

【図３】本発明の他の実施例を示し、偏光板の偏光軸の
方向、機械的研削の方向、ラビング方向の関係を説明す
る説明図である。

【符号の説明】１：第１の基板２：第１の電極３：電気光学材料層４：第２の基板６：プラズマ空間７：第３の基板８：第２の電極１１：偏光板１２：偏光板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１面に複数のストライプ状の透明電極を設
けた第１の基板と前記透明電極に対向して設けられた第
２の基板との間に光の偏光性を利用した電気光学材料層
を挟持し、第２の基板の電気光学材料層とは反対側の面
に第３の基板を設け、第２の基板と第３の基板との間に
前記透明電極の長手方向と異なる方向に伸びかつ機械的
研削により形成された複数のプラズマ空間を設け、前記
プラズマ空間にはプラズマ放電を制御する電極を設けて
なる表示装置であって、第３の基板の外側には前記機械
的研削の方向と偏光軸が平行な偏光部材を配置し、第１
の基板の外側には電気光学材料層へ入射する偏光と偏光
軸が平行な偏光部材を配置したことを特徴とする表示装
置。
【請求項２】１面に複数のストライプ状の透明電極を設
けた第１の基板と前記透明電極に対向して設けられた第
２の基板との間に光の偏光性を利用した電気光学材料層
を挟持し、第２の基板の電気光学材料層とは反対側の面
に第３の基板を設け、第２の基板と第３の基板との間に
前記透明電極の長手方向と異なる方向に伸びかつ機械的
研削により形成された複数のプラズマ空間を設け、前記
プラズマ空間にはプラズマ放電を制御する電極を設けて
なる表示装置であって、第３の基板の外側には偏光軸が
前記機械的研削の方向と直交する偏光部材を配置し、第
１の基板の外側には電気光学材料層へ入射する偏光と偏
光軸が直交する偏光部材を配置したことを特徴とする表
示装置。
【請求項３】前記電気光学材料層が、入射する偏光をそ
の偏光性により透過または遮断するネマチック液晶であ
る請求項１または２記載の表示装置。
【請求項４】前記偏光部材は、吸光度の異方性を有する
光吸収性材料が高分子フィルム中に高分子配列に沿って
配列された偏光板である請求項１〜３いずれかに記載の
表示装置。