JPH09511849A - 陽極結合したプラズマアドレス液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 電気−光学材料層と、該電気−光学材料層に結合され、且つデータ電圧を受電して、電気−光学材料層の部分を活性化させるのに適用されるデータ電極と、これらのデータ電極にほぼ直角に延在して、前記電気−光学材料層の部分を選択的にスイッチ・オンさせ、且つ薄い誘電シートによって孤立される複数のプラズマチャネルとを具えているプラズマアドレス電気−光学装置のチャネル基板を製造する方法である。チャネル基板を製造するのに陽極ボンディングを用いて、エッチングした、又は壁付きの、チャネルを包含するガラス製を可とする基板に薄いガラスシートを取り付ける。この方法によると、薄いガラスシートにおける応力が低減する。この低減応力のために、薄いガラスシートを二次処理、特にその厚さを薄くするためにさらにエッチングすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】 陽極結合したプラズマアドレス液晶表示装置 本発明はプラズマアドレス液晶表示パネル、特に斯種の表示装置用のチャネル 基板の製造方法に関するものである。 通常“ＰＡＬＣ”表示装置と称されるプラズマアドレス液晶表示パネルは一般 に、インジウム−錫酸化物が一般に用いられるから“ＩＴＯ”列又は電極と通常 称される平行な透明列電極が上に堆積され、その上にカラー表示用の色フィルタ 層が設けられる第１基板と；表示装置の行に相当し、ＩＴＯ列のすべてを横切る 平行な密封プラズマチャネルを具え、これらのチャネルの各々がヘリウム、ネオ ン又はアルゴンの如き低圧のイオン化可能ガスで充填され、且つプラズマを生成 するためにガスをイオン化するための離間した陰極及び陽極電極をチャネルに沿 って包含しており、各チャネルを薄い透明の誘電シートで孤立させた第２基板と ；前記両基板間に位置させる液晶（ＬＣ）材料の如き電気−光学材料とのサンド ウィッチ構体を具えている。このような構成の表示装置は、各画素の個所の薄膜 トランジスタスイッチを行スイッチとして作用すると共にＬＣ画素の行を選択的 にアドレスすることのできるプラズマチャネルと置き換えた能動マトリックス液 晶表示装置のように作動する。この作動に当り、表示すべき映像を表すデータ信 号の順次のラインは列位置にてサンプルされ、このサンプルされたデータ電圧が ＩＴＯ列にそれぞれ供給される。行プラズマチャネルのうちの１つを除く全ては 脱イオン化、即ち非導通状態にある。１個のイオン化され、選択されたチャネル のプラズマが導通すると、実際上、ＬＣ層の画素行の隣接する側を基準電位にし て、その行の各ＬＣ画素をデータ信号が印加される列電位にまで充電する。イオ ン化したチャネルをターン・オフすると、ＬＣ画素の電荷が隔離し、フレーム期 間の間データ電圧を蓄積する。次のデータ行がＩＴＯ列に現われると、次のプラ ズマチャネルの行だけがイオン化されて、この行のＬＣ画素にデータ電圧を蓄積 するようにし、以下同じように作動する。周知のように、背面光又は入射光に対 する各ＬＣ画素の減衰度は、画素間に蓄積される電圧の関数となる。これについ ての詳細は「“A 16-Inch Full Color Plasma Addressed Liquid Crystal Displ ay”，Digest of Tech．Papers，1993年、SID Int．Symp．Soc．for Info．Disp l．pp 883−886」に開示されている。 ここで、“チャネル基板”と称する第２基板は一般に、厚い第１ガラスシート にチャネルをエッチングし、且つこれらのチャネル内に平行な電極をパターニン グすることにより製造される。このようなチャネル基板を製造する様々な方法は 引証した特許及び刊行物と、２つの引証した関連出願に記載されている。チャネ ルを孤立させる薄い誘電シートとして作用する第２の薄いガラスシートを第１の ガラスシートの上に載せて、周辺にガラスフリットを用いることにより第２ガラ スシートを第１ガラスシートに取付ける。次いで、この構造体の頂部に表示装置 のＩＴＯ電極及びＬＣ部分を形成して、引証文献に示されるような表示装置を形 成する。薄いガラスシートの厚さは約３０〜５０μmとするのが普通である。フ リット封止法はこの薄いガラスシートに多数の不均一な応力を導入することにな り、これはフリット封止処理の後に薄いガラスシート上で所定の処理工程を行な うことを困難にしている。例えば、薄いガラスシートの厚さは、フリット封止処 理の後に、それをエッチングすることによりさらにもっと薄くするのが有効であ る。このようにガラスシートをさらに薄くすると、駆動用の電子機器に必要とす る電圧が低くて済み、しかも電子機器が簡単になる。しかし、薄いシートにおけ る応力が均一でないと、エッチング速度が一様にならず、５倍も相違することが ある。このような不揃いのエッチング速度によると、シート間の厚さが不均一と なり、これにより表示装置の性能に容認できない変動をもたらすことになる。 本発明の目的は改良したＰＡＬＣ表示装置を提供することにある。 本発明の他の目的はＰＡＬＣ表示装置のチャネル基板部分に対する改良製造方 法を提供することにある。 さらに本発明の目的は、ＰＡＬＣ表示装置の製造時に薄いガラスシート内に生 ずる応力が減少するように、薄いガラスシートをガラス基板に結合させる方法を 提供することにある。 本発明の第１見地によれば、チャネルを含む基板に誘電シートを取付けるの に、これらの少なくとも一方をガラス製とし、陽極結合を用いてＰＡＬＣ表示装 置のチャネル基板を製造する。誘電シートは、フリット封止の場合に目下行われ ているような周辺部だけでなく、チャネル間に形成される全てのチャネルリッジ 又は壁部においても基板に結合させるのが好適である。 本発明の他の見地によれば、誘電シートと基板の双方をガラス製とし、ガラス シートの組成を基板ガラスの組成と同じか、又は同様なものとするのが好適であ る。なお、ここに云う「同様」とは、２つの材料の温度膨張係数がほぼ同じで、 互いに５％以内のものを意味する。ガラスとガラスの直接結合により、２つの同 様な材料は、これらの間にガラスフリットのような他の中間材料なしで互いに結 合される。従って、２つの似ていない材料の異なる温度係数により生ずる応力は 、ガラスフリットを必要としない、即ち用いないガラスとガラスの直接結合法に より実質上回避される。 ガラスシートは薄くし、その厚さを５０μm以下程度の（好ましくは均一の） 厚さとするのが好適である。 斯様な方法でＰＡＬＣ表示パネルのチャネル基板を製造することにより、この ようなパネルを製造するのに用いられるシートにおける応力が著しく低減する。 応力が低減することにより、シートの二次処理、特にその厚さを薄くするための さらなるエッチング処理を行なうことができる。 本発明を特徴づける様々な新規な特徴は特に本明細書の一部を成す請求の範囲 に記載してある。本発明及びその利点並びに本発明の使用によって達成される特 殊な目的をより一層理解し易くするために、以下図面を参照して本発明の好適実 施例につき説明するが、ここに同じか、又は同様なコンポーネントには同様な参 照番号を付して示してある。 図面中： 図１は通常のフラットパネル表示システムの概略ブロック図であり； 図２は通常のＰＡＬＣ表示装置の一部を示す傾斜図であり、 図３は本発明によるチャネル基板の陽極結合法の一形態を概略的に示した図で あり； 図４は本発明による一形態の陽極結合法により造ったチャネル基板の一部を示 す側面図であり； 図５は図４の陽極結合したチャネル基板の頂面図である。 図１は一般的なＰＡＬＣ表示装置及びその作動用電子回路を表しているフラッ トパネル表示システム１０を示す。この図１を参照するに、フラットパネル表示 システムは表示面１４を有する表示パネル１２を具えており、表示面１４は垂直 及び水平方向に予定した距離だけ相対的に離間させた名目上同一のデータ蓄積又 は表示素子１６から成る長方形のプレーナアレイによって形成されるパターンを 包含している。アレイにおける各表示素子１６は、垂直方向の列に配列した薄く て幅狭の電極１８と、水平方向の行に配列した細長い幅狭のチャネル２０とがオ ーバラップする部分を示す。チャネル２０の各行における表示素子１６は１つの データラインを表す。 列電極１８及びチャネル２０の幅は、一般に長方形の形とする表示素子１６の 寸法を決定する。列電極１８は電気的に非導電性で、光学的に透明の第１基板３ ４の主表面上に堆積され、チャネル行は通常透明の第２基板３６であるチャネル 基板内に形成される。当業者には明らかなように、直視形か、投射形の反射式表 示システムの如き、所定のシステムによっては一方の基板を光学的に透明とする だけで済む。 列電極１８は、データドライバ又は駆動回路２４の様々な出力増幅器２３（図 ２）によって並列出力導体２２′に発生されるアナログ電圧タイプのデータ駆動 信号を受信し、チャネル２０は、データストローブ又はストローブ手段、或いは ストローブ回路２８の様々な出力増幅器２１（図２）によって並列出力導体２６ ′に発生される電圧パルスタイプのデータストローブ信号を受信する。各チャネ ル２０は、一般にこれらの各チャネルに共通の基準電位が印加される基準電極３ ０（図２）及びデータストローブ２８からの信号が印加される電極３１を包含し ている。 表示面１４の全領域上に映像を合成するために、表示システム１０は走査制御 回路３２を用い、これによりデータドライバ２４及びデータストローブ２８の機 能を調整して、表示パネル１２の表示素子１６の全ての列が行毎に行走査態様で アドレスされるようにする。表示パネル１２には種々のタイプの電気−光学材料 を用いることができる。例えば、その表示パネル１２に入射光線の偏光状態を変 えるような材料を用いる場合には、この表示パネルを一対の光偏光フィルタの間 に位置させ、これらのフィルタを表示パネル１２と共働させて、これらを通過す る光の輝度を変えるようにする。しかし、電気−光学材料として散乱液晶セルを 用いると、偏光フィルタを用いる必要がなくなる。このような材料又は材料層は いずれも、その間の電圧に応答して透過又は反射する光を減衰させ、こうした材 料をここでは電気−光学材料と称する。ＬＣ材料は現在最もありふれたものであ るので、ＬＣ材料につき詳細に説明するが、本発明はこれにのみ限定されるもの ではない。カラーフィルタ（図示せず）を表示パネル１２内に位置させて、色強 度を制御できる映像を発生させることができる。投射形の表示装置に対しては、 各々が１つの原色を制御する３つの別個の単色パネルを用いて色をつけることも できる。 図２はＬＣ材料を用いる斯様な表示パネルのＰＡＬＣバージョンを示す。この 図には僅か３つの列電極１８を示しているだけである。行電極２０はＬＣ材料層 ４２の下側にある（図２では）多数の平行な細長い封止チャネルによって構成さ れる。各チャネル２０には一般にヘリウム及び／又はネオンのようなイオン化可 能なガス４４が随意少量パーセントのアルゴンと一緒に通常１Ａｔｍよりも僅か に低い低圧で充填され、これらのチャネルは一般にガラス製の薄い誘電シート４ ５で孤立され、各チャネルの内面上にはチャネル全長に延在する互いに離間した 第１及び第２の細長電極３０，３１が設けられている。従来装置における第１電 極３０は一般に接地され、これは通常陰極と称される。第２電極３１は陽極と称 され、これは一般にこの第２電極には陰極３０に対して、この陰極から放射すべ き電子によりガスをイオン化させるのに充分な正のストローブパルスを供給する からである。上述したように、各チャネル２０のガスはストローブパルスでイオ ン化されてプラズマを形成し、チャネル上方のＬＣ層４２における画素行を基準 電位に接続する。ストローブパルスがなくなって、脱イオン化が生じた後には、 次のチャネルがストローブされて、ターン・オンする。列電極１８の各々は全画 素列を横切るから、一度に１つのプラズマ行だけの基準電位への結線によりクロ ストークをなくすことができる。 本発明によれば、特に好ましくはガラス製の薄いシート４５を同じくガラス製 とするのが好適な、チャネル２０を包含するエッチングした基板３６に取り付け るのに陽極結合法を用い、好ましくは前記薄くて平坦なガラスシートが、エッチ ング処理によりチャネル間に形成される同じ平面内にあるリッジ６２を含む底部 基板と至る所で接触するようにしてチャネル基板を形成する。 陽極接合は、一方の平板を一般にガラス製のものとする２枚の平板間を永久に 結合させるのに使用できる周知の方法である。本発明に用いることのできるよう な陽極結合法については、例えば、W.Beaceke及びH.Petgoldにより編集された“ 「An Investigation of Microstructures，Sensors，Actuators,Machines,and R obots」Proceedings, IEEE Micro Electro Mechanical Systems，第４３〜４８ 頁（１９９２年２月４〜７）、ドイツ国トラークムンデ”と、“Journal of The Electrochemical Society，Vol.１３８，No．１０．１９９１年１０月，第３０ ８９〜３０９４頁”に詳細に記載されている。図３に示すように、本発明に適用 する斯かる方法では、２枚のガラス平板３６と４５の平坦面を合わせて、２枚の 平板間に平坦な金属又はグラファイト電極６４を介してこのアセンブリーに熱６ ６をかけながら電界をかける。この場合の加熱温度は一般にガラスの軟化点より もずっと低くし、通常は軟化点の４０〜７０％とする。加熱サイクル中にガラス シート内のイオンは電界の力によりこれらシートの界面へとドリフトし、この界 面に生ずる力が２枚のシートを一緒に引き寄せる。このような力と温度とにより 、ガラスシート３６と４５とが中間材料なしで直接永久に化学結合される。 図４は陽極結合工程後の最終製品を示す。薄いガラスシート４５はリッジ６２ の頂部及びチャネルを密封する端部領域７０，７２を含む２つの界面のあらゆる 個所でチャネル基板３６に化学的に結合している。チャネルを密封しない個所は 後にイオン化ガスを充填する側である。最初に薄いガラスシートをチャネル基板 に取り付ける陽極結合工程の後に、ガラスフリット７４を用いてアセンブリーを 最終的に密封する。薄いガラスシートは基板に直接結合されるから、これにかな りの応力がかかることはない。さらに、ガラスシートは縁部だけでなく、チャネ ル領域間でも基板に結合されるから、端部でのガラスフリット封止がチャネル２ ０の上方にある能動領域におけるガラスシートにかなりの応力を持たらすことは ない。従って、大部分の能動領域全面の薄いガラスシートにおける応力が低くて 、均一なものとなる。これにより薄いガラスシートをさらに処理することができ る。例えば上述したアセンブリー構体を、ホトレジスト、プラスチック積層又は 他の方法を用いてマスクし、能動領域を通常のエッチング剤でエッチングして、 ガラスシートの厚さをさらにもっと薄くすることができる。さらに、薄いガラス シート４５を基板３６に結合させるから、その取扱いも容易である。 なお、図面は実寸図示したものでなく、特にチャネル幅は電極を示すために誇 張してある。 本発明の方法は、上述したようなエッチングしたチャネルを有する基板上だけ でなく、引証欧州特許に記載されているように、平坦なガラス平板の上にバリヤ ーリブを設けてから、薄いガラスシートをこれらのリブの頂部上に載せてチャネ ルを形成するＰＡＬＣタイプの表示装置にも使用することができる。 さらに、本発明による方法は平坦なガラスシートをチャネル付きの基板に陽極 結合することに限定されるものでなく、頂部及び底部の両部材をエッチングして チャネルを形成し、次いでこれらの両部材をそれらのリッジ個所にて接合する、 引証する同時係属の関連出願（５６０４−０３７９）に記載され図示されている タイプの構造にも適用することができる。適切な陽極結合は、接触するリッジ面 が平坦な場合に最良に達成される。 さらに本発明は、両部材をガラスとする構造のものに限定されるものではない 。陽極結合は、結合要素をそれらの軟化点以下の温度で加熱しながら電界をかけ た場合に、結合要素の少なくとも一方におけるイオンが移動する必要がある。こ のような特性はガラスに存在し、従って結合要素の少なくとも一方はガラスとす べきである。しかし、結合さすべき他の要素は、ガラスに陽極結合する光学的に ほぼ透明の任意の組成物とすることができる。こうした例に水晶及びアルミナの 如きセラミックがある。 さらにまた、基板におけるチャネルは一般に真っ直ぐであるが、本発明はこの ような構成のものに限定されるものでなく、蛇行形状の如き他のチャネル形状の ものにも本発明の範囲内で適用することができる。 本発明は上述した特定のガラスに限定されるものでなく、陽極結合は一般にあ らゆる種類のガラスに適用することができるので、他のガラス製のチャネル基板 にも適用することができること明らかである。 本発明はコンピュータのモニタ、ワークステーション又はＴＶ用途に用いるあ らゆる種類のＰＡＬＣ表示装置に使用することができる。 本発明を好適実施例につき説明したが、本発明はこれらの実施例のみに限定さ れるものでなく幾多の変更を加え得ることは当業者に明らかである。 要するに、本発明は電気−光学材料層と、該電気−光学材料層に結合され、且 つデータ電圧を受電して、電気−光学材料層の部分を活性化させるのに適用され るデータ電極と、これらのデータ電極にほぼ直角に延在して、前記電気−光学材 料層の部分を選択的にスイッチ・オンさせ、且つ薄い誘電シートによって孤立さ れる複数のプラズマチャネルとを具えているプラズマアドレス電気−光学装置の チャネル基板を製造する方法に関するものである。チャネル基板を製造するのに 陽極ボンディングを用いて、エッチングした、又は壁付きの、チャネルを包含す るガラス製を可とする基板に薄いガラスシートを取り付ける。この方法によると 、薄いガラスシートにおける応力が低減する。この低減応力のために、薄いガラ スシートを二次処理、特にその厚さを薄くするためにさらにエッチングすること ができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ブルフマンス アドリアヌス エルイェー オランダ国 5655 カーアー アンドーフ ェン フィフェルホーフ ３ (72)発明者 ファン ヘレプット ヘンリ エル イェ ー エル オランダ国 5626 ベーヴェー アインド ーフェン アハトセロープ 21 (72)発明者 ボンガエルツ ペトルス エフ ヘー オランダ国 5581 セーエス ワーレ ベ ルテリンディスラーン 15 (72)発明者 ブロイニンク ジャコブ オランダ国 5644 デーセー アインドー フェン トレブラーン 23 (72)発明者 クェイク カレル エルベルト オランダ国 5551 エムエル ドンメレン クロンペンマケルウェット 10 (72)発明者 カーン ババー アリ アメリカ合衆国 ニューヨーク州 10562 オシニング ブラッケン ロード 15 (72)発明者 バザック トーマス スタンリー アメリカ合衆国 オレゴン州 97007 ビ ーヴァートン エス ダブリュー ストー ンクリーク クレッセント 9755 (72)発明者 イルシジン ケヴィン ジョン アメリカ合衆国 オレゴン州 97007− 6510 ビーヴァートン エス ダブリュー ハージス ロード 16728 (72)発明者 マーティン ポール クリストファー アメリカ合衆国 ワシントン州 98685 ヴァンクーヴァー エヌ ダブリュー ト ゥエンティフォース アヴェニュー 11803

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．電気−光学材料層と、該電気−光学材料層に結合され、且つデータ電圧を受 電して、電気−光学材料層の部分を活性化させるのに適用されるデータ電極と、 イオン化可能ガス及び電極を包含しており、且つ前記データ電極にほぼ直角に延 在して、前記電気−光学材料層の部分を選択的にスイッチ・オンさせる互いに離 間した細長いプラズマチャネルであって、基板内の壁部間に形成される複数のプ ラズマチャネルと、これらのチャネルを覆うために前記基板に取り付けたシート 状部材とを具えているプラズマアドレス表示装置のチャネル基板を製造する方法 において、前記シート状部材を陽極結合によって前記基板に取り付けることを特 徴とするプラズマアドレス表示装置のチャネル基板製造方法。 ２．前記シート状部材及び基板のうちの少なくとも一方を、電界の存在下で高温 に加熱した場合に移動する移動イオンを有する材料で構成することを特徴とする 請求項１に記載の方法。 ３．前記薄いシート及び基板をガラス製とすることを特徴とする請求項１に記載 の方法。 ４．前記チャネルを、頂部が同じ平面内にある壁部によって離間させ、且つ前記 薄いガラスシートを前記各列の壁部頂部にても前記ガラス基板に陽極結合するこ とを特徴とする請求項３に記載の方法。 ５．前記薄いガラスシートを前記ガラス基板に陽極結合させてから、該薄いガラ スシートを薄化する処理をして、その厚さを約５０μm以下とすることを特徴と する請求項４に記載の方法。 ６．電気−光学材料層と、該電気−光学材料層に結合され、且つデータ電圧を受 電して、電気−光学材料層の部分を活性化させるのに適用されるデータ電極と、 イオン化可能ガス及び電極を包含しており、且つ前記データ電極にほぼ直角に延 在して、前記電気−光学材料層の部分を選択的にスイッチ・オンさせる互いに離 間した細長いプラズマチャネルであって、基板内の壁部間に形成される複数のプ ラズマチャネルと、これらのチャネルを覆うために前記基板に取り付けたシート 状部材とを具えているプラズマアドレス表示装置において、前記薄 いシートを前記基板に陽極結合させたことを特徴とするプラズマアドレス表示装 置。 ７．前記薄いシート及びガラス基板をガラスで構成し、且つ前記薄いシートに応 力が殆どないようにしたことを特徴とする請求項６に記載のプラズマアドレス表 示装置。 ８．前記薄いガラスシートを前記チャネル間の壁部の頂部表面にも陽極結合させ たことを特徴とする請求項７に記載のプラズマアドレス表示装置。 ９．前記薄いガラスシートの厚さを５０μm以下程度の厚さとしたことを特徴と する請求項７に記載の方法。