JPH10275697A - プラズマ放電セル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プラズマ放電セル内での異常放電による電極
間の短絡、断線を防ぐと共に、電極のスパッタリング現
象や隔壁形成工程の加工ミスによるパネルガラスの光透
過率の低下を防止する。 【解決手段】 隔壁２の一端に同じ幅の硬質磁性材料か
らなる磁性部材４を配設し、この磁性部材４で放電電極
３ａ、３ｂの両面を挟持する構造とする。そして、放電
電極３ａ、３ｂの幅は少なくとも、隔壁２や磁性部材４
と同一、好ましくは、小さめにする。また、磁性部材４
が形成する磁界の方向とプラズマを発生する電界の方向
が直交するようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はプラズマ・ディスプ
レイ・パネル（ＰＤＰ）やプラズマアドレス液晶装置等
に使用されるプラズマ放電セルに関し、より詳しくはプ
ラズマ放電セルの電極構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】テレビディスプレイの大型化需要が盛ん
であるが、大型化に伴い機器の容積が問題になり、ＣＲ
Ｔに代わるフラットディスプレイ、中でも大画面化に適
しているＰＤＰやＰＡＬＣ（プラズマ・アドレス・リキ
ッド・クリスタル）が注目されている。このＰＡＬＣと
呼ばれる液晶表示装置は電気光学材料からなる液晶セル
と、この液晶セルのスイッチング機能を担うプラズマ放
電セルを組み合わせたフラットパネル構造を有してい
る。図８に従来から用いられているプラズマ放電セルの
一例を示す。このプラズマ放電セルは２枚のガラス基板
１ａ、１ｂで放電空間を形成し、下側のガラス基板１ａ
の表面に放電電極３ｃ、３ｄが設けられている。そし
て、この放電電極３ｃ、３ｄ上に前述の放電空間を所望
の画素数に応じて間仕切りする隔壁２が配備されてい
る。放電電極３ｃ、３ｄは対で働き、一方がアノード、
他方がカソードの機能を担って、セル空間６内のガスを
イオン化し、放電プラズマを生成する。このプラズマを
介して、アドレス用電極５のスイッチング動作により液
晶セル（図示せず）を順次走査して、画像を表示する。

【０００３】ところが、放電電極３ｃ、３ｄ間に高電圧
が印加されると、セル空間６内の不純物等に起因する異
常放電(アーク放電)が発生することがあり、このアーク
放電により放電電極３ｃ、３ｄ間の短絡や放電電極３
ｃ、３ｄへの配線が断線する等の問題が起きる。また、
イオン化したプラズマ発生用ガスによるスパッタリング
現象により、図９に示すように、電極周辺のかなりの範
囲にわたり、電極材料が堆積し、時には電極間が短絡す
る問題が発生している。特に、ＰＡＬＣでは電極パター
ン間を透過する光を利用しているため、異常放電やスパ
ッタリングによる電極材料の堆積物８は電気的短絡問題
に至る以前に、パネルの透過率の低下、黒欠陥の発生を
招き、重大なトラブルとなる。

【０００４】つぎに、上述のプラズマ放電セルの製造方
法の一例を説明する。まず、ガラス基板１ａの一面にス
クリーン印刷等により放電電極を印刷し、それを５〜６
００℃で焼成して、たとえば、ニッケル厚膜の電極を形
成する。またその上に、プラズマ放電セルの隔壁材料の
黒色ガラスペーストをスクリーン印刷等で所定の厚み分
繰り返し印刷し、また焼成処理を行う。こうしてできた
基板を図１０に示すように、サンドブラスト法により、
隔壁層１２の不要部分を隔壁形成マスク７でマスクして
除去して所定の隔壁２を形成する。このサンドブラスト
法による加工において、通常、隔壁材料と放電電極材料
の加工速度には大きな差がなく、隔壁材料と放電電極材
料との境界を正確に捉えて加工するのが困難で、削り過
ぎによる電極膜厚の低下やパターンの直線性の低下によ
り、放電電極パターンの抵抗値の変動等の問題が発生し
ている。また、隔壁材料はガラス基板とも加工速度に大
きな差がなく、ガラス基板１ａのオーバエッチングによ
る失透がＰＡＬＣでは問題となっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述のような
問題を解決するためになされたもので、プラズマ放電セ
ル内での異常放電による電極間の短絡、断線を防ぐと共
に、電極のスパッタリング現象や隔壁形成工程の加工ミ
スによるパネルガラスの光透過率の低下を防止し、安定
したプラズマ放電が得られるプラズマ放電セルを提供す
ることを目的とする。

【０００６】

【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、請求項１記載のプラズマ放電セルは、略平行に対
向した２枚の基板と、この２枚の基板間に所定の空間を
形成する隔壁と、これらの基板の一方の表面上にパタニ
ングされた放電電極と、２枚の基板と隔壁で形成された
空間に封入されたイオン化可能なガスとを具備してい
る。そして、放電電極の上に隔壁が配設されており、ま
た、放電電極は隔壁外面より陥没しているか、少なくと
も同一平面をなすものである。

【０００７】請求項２記載のプラズマ放電セルは、略平
行に対向した２枚の基板と、この２枚の基板間に所定の
空間を形成する隔壁と、これらの基板の一方の表面上に
隔壁を介在してパタニングされた放電電極と、２枚の基
板と隔壁で形成された空間に封入されたイオン化可能な
ガスとを具備している。そして、放電電極の両側面を隔
壁で挟持されており、さらに、放電電極は隔壁外面より
陥没しているか、少なくとも同一平面をなすものであ
る。

【０００８】請求項３記載のプラズマ放電セルは、その
放電電極の両側の隔壁内に磁性部材を配設し、磁性部材
が形成する磁界の方向と放電電極が形成する電界の方向
が直交する請求項２記載のプラズマ放電セルである。

【０００９】請求項４記載のプラズマ放電セルは、磁性
部材が硬質磁性材料で形成されている請求項３記載のプ
ラズマ放電セルである。

【００１０】請求項５記載のプラズマ放電セルの硬質磁
性材料の粒子は、磁気異方性が等方的な球状または立方
体粒子、形状異方性を有する針状粒子、およびＣ軸結晶
異方性を有する板状粒子のいずれかである請求項４記載
のプラズマ放電セルである。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して詳細に説明する。なお、図中の符号
において、従来の技術で記したものと同一部材または同
一機能のものは同一符号で示している。 第１の実施の形態例 図１はプラズマ放電セルの第１の実施の形態例を示す模
式的な断面図である。このプラズマ放電セルは、２枚の
ガラス基板１ａ、１ｂでセル空間６を形成し、下側のガ
ラス基板１ａの表面に放電電極３ａ、３ｂを備えてい
る。そして、この放電電極３ａ、３ｂ上に前述の放電空
間を所望の画素数に応じて間仕切りする隔壁２が配設さ
れている。放電電極３ａ、３ｂは対で働き、一方がアノ
ード、他方がカソードの機能を担って、セル空間６内の
ガスをイオン化し、放電プラズマを生成する。このプラ
ズマを介して、アドレス用電極５のスイッチング動作に
より液晶セル（図示せず）を順次走査して、画像を表示
する。

【００１２】本実施の形態例のプラズマ放電セルのセル
構造は、従来の技術で述べた図８のプラズマ放電セルと
類似しているが、ガラス基板１ａ上の放電電極３ａ、３
ｂの大きさが異なっている。本発明の放電電極３ａ、３
ｂの幅は、図１で明らかなように、隔壁２の幅より小さ
い。このように、放電電極３ａ、３ｂが隔壁２内に埋め
込まれたような構造であると、セル内においてプラズマ
放電発生時、プラズマのボリュウム効果によって放電電
極３ａ、３ｂを高電界から遮蔽することができる。この
結果、遮蔽された放電電極３ａ、３ｂへのセル空間６内
の不純物等に起因する異常放電（アーク放電）の発生確
率は極端に減少し、アーク放電による短絡や断線のトラ
ブルが解消される。

【００１３】なお、本発明の特徴は、プラズマのボリュ
ウム効果によってプラズマ発生用の電極を高電界から遮
蔽することにあるから、上述のように、放電電極３ａ、
３ｂの幅が隔壁２の幅に比し、小さいことが望まれる
が、プラズマ放電の安定性や従来の技術で述べた放電電
極のスッパタリングによる電極材料の堆積を考慮して、
放電電極３ａ、３ｂの幅を決める必要がある。このプラ
ズマ放電の条件には、電極間距離、印加電圧、セル内の
ガス圧、電極形状等多くの要素があり、放電電極の幅は
さらに製造のし易さも加味して、最終的には、何回かの
試行により決定する。しかし、少なくとも、放電電極の
幅は隔壁の幅と同一か、それ以下にしなければ、所望の
効果は得られない。

【００１４】つぎに、このプラズマ放電セルの製造方
法、特にセル空間６を間仕切る隔壁２と放電電極３の製
造方法を図５を参照して説明する。まず、放電電極３が
所定の形状になるように、スクリーン印刷法等でガラス
基板１の一面に枕材層１０を形成する（図５（ａ））。
枕材は所定の構造を得るためのダミー材である。たとえ
ば、ノボラック系ポジ型フォトレジストを用い、所定の
パターンを形成する。この枕材層１０の上に、放電電極
材料、つぎにセルの隔壁材料をそれぞれ所定の厚みにな
るようスクリーン印刷法等で印刷を重ね、図５（ｂ）に
示すような電極層１３、隔壁層１２を備えた基板を形成
する。つぎに、この基板を焼成処理を施し、その後、隔
壁材料で覆われた表面を研磨等により平坦化する。そし
て、所定のプラズマセル隔壁形状用のマスク７を用い、
サンドブラスト法により不必要な隔壁材料と放電電極材
料を除去する（図５（ｃ））。この時、枕材層１０が残
る時点でサンドブラスト加工を停止し、その後、残存す
る枕材の専用溶解液にて枕材層１０を除去する。こうし
て、放電電極３が隔壁２内に埋め込まれた構造を有する
プラズマ放電セルの隔壁部が作製される（図５
（ｄ））。プラズマ放電セルはこの隔壁２の上にガラス
基板（図示せず）を固着して完成する。

【００１５】なお、上述の方法で形成した放電電極３の
形状は、図１で示したものと多少形状が異なる。これ
は、図５（ｂ）で明らかなように、電極層１３、隔壁層
１２をスクリーン印刷でベタ一面に均一な厚みの層を塗
り積み上げていく方式のためである。このため、電極層
１３に凹部ができ、完成時点の図５（ｄ）のように、放
電電極３の一端が隔壁２の外側面と同一面に出ている。
しかし、放電電極３は隔壁２に対し、窪んだ形状をして
おり、図１に示した放電電極３ａ、３ｂと同等のプラズ
マのボリュウム効果が得られる。

【００１６】また、この製造方法によれば、ガラス基板
１への不必要なサンドブラスト加工（オーバエッチン
グ）がなく、ガラス基板１の失透問題が解消できる。印
刷法に比べ、サンドブラスト法は加工精度が高く、従来
技術の製造方法で述べたようなサンドブラストによる放
電電極やガラス基板への不必要な侵蝕（削り過ぎ）も発
生せず、高解像度フラットディスプレイを可能とする。

【００１７】第２の実施の形態例 本発明のプラズマ放電セルは、上述の第１の実施の形態
例のみに限定されることはなく、たとえば、図２に示す
ように、放電電極３ａ、３ｂを隔壁２でその両側を挟持
する、サンドイッチ型のセル構造を有するプラズマ放電
セルでもよい。このセルは、電極周辺が第１の実施の形
態例と異なるだけで、下記動作以外は第１の実施の形態
例と同じであるので、説明を略す。

【００１８】この放電電極３ａ、３ｂの両面に隔壁２が
配設され、且つ、放電電極３ａ、３ｂの幅が隔壁２の幅
より小さいプラズマ放電セルは、プラズマ放電時、イオ
ン化したプラズマ用ガスによるスパッタリング現象によ
り、蒸発した電極材料が電極周辺に堆積しても、図３に
示すように、堆積物８がガラス基板１ａの光透過部まで
及ぶことなく、堆積物８によるパネルの光透過率の低下
問題を解消できる。

【００１９】第３の実施の形態例 本発明者が先に出願した特願平７−７６９１８号明細書
で提案しているマグネトロン方式のプラズマセルに本発
明を応用した場合の実施の形態例を説明する。本実施の
形態例のプラズマ放電セルは、図４に示すように、第２
の実施の形態例のプラズマ放電セルをさらに発展させた
もので、隔壁２の一端に同じ幅の硬質磁性材料からなる
磁性部材４を配設し、この磁性部材４で放電電極３ａ、
３ｂの両面をそれぞれ挟持する構造とする。そして、こ
の磁性部材４が形成する磁界の方向とプラズマを発生す
る電界の方向が直交するようにする。なお、硬質磁性材
料粒子には磁気異方性が等方的な球状粒子(または立方
体)や、形状異方性を有する針状粒子、あるいはＣ軸結
晶異方性を有する板状粒子等が存在するが、隔壁２の高
さ方向と磁界方向が同じ本発明ではＣ軸結晶異方性を有
する板状粒子が適している。

【００２０】このプラズマ放電セルの放電電極３ａ、３
ｂに所定の電圧を印加すると、セル空間６内のガスの正
イオンが電界により放電電極３ａから放電電極３ｂへと
加速され、放電電極３ｂ等と衝突して、二次電子を放出
する。この時、電界Ｅと直交する磁界が存在するので、
二次電子がサイクロトロン運動をしてガス中の正イオン
を増殖していくので、セル空間６内に高密度のプラズマ
を発生することができる。このようなマグネトロン方式
のプラズマ放電セルは放電電圧やセルに封入するガスの
圧力を低く抑えることができ、隔壁２の高さも低くでき
るので、プラズマ放電セルの小型化や高解像度化を促進
できる。その他の動作、効果は第２の実施の形態例と同
じなので、説明を略す。

【００２１】つぎに、このマグネトロン方式のプラズマ
放電セルの隔壁と放電電極の製造方法を図６を参照して
説明するが、第１の実施の形態例で述べた製造方法と類
似しているので簡略に述べる。まず、ガラス基板１上に
隔壁材料を均一に印刷し、その上に隔壁材料と硬質磁性
材料を混合した新たな隔壁材料を所定の厚みだけ同じく
印刷し、磁性材層１４を形成する。さらにその上に、枕
材層１０をスクリーン印刷等でパターニングして形成
後、さらに電極層１３を所定の厚みだけ印刷する。つぎ
に、その上に隔壁材料と硬質磁性材料を混合した材料お
よび隔壁材料を順次印刷を積み重ね、図６（ａ）に示す
ような基板を作製し、この基板を焼成後、隔壁層１２の
表面を研磨等により平坦化する。なお、この焼成処理
時、硬質磁性材料のキュリー温度近辺で磁性材層１４の
着磁を行うことが望ましい。そして、所定の隔壁形状用
マスク７を用い、サンドブラスト法により不必要な部分
の隔壁層１２、磁性材層１４、電極層１３、枕材層１０
を除去する（図６（（ｂ））。最後に、一部残存する枕
材を溶解、除去して、磁性部材４と放電電極３が隔壁２
内に埋め込まれたプラズマ放電セルの隔壁部が完成する
（図６（ｃ））。

【００２２】なお、本発明は、上述の実施の形態例に限
定されるものでなく、本発明の趣旨の範囲内での種々の
応用が可能である。たとえば、上述の実施の形態例のプ
ラズマ放電セルは、ＰＡＬＣ用プラズマ放電セルについ
て述べたが、これらはＰＤＰにも適用することができ
る。また、隔壁構造についても、たとえば、図７に示す
ように、磁性部材４を隔壁２でサンドイッチするように
挟み、それでさらに放電電極３ａ、３ｂをサンドイッチ
する構造も可能である。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、プ
ラズマ放電セル内での不純物等に起因する異常放電（ア
ーク放電）の発生確率は極端に減少することができ、ア
ーク放電による短絡や断線のトラブルを防止することが
できる。さらに、プラズマ放電時、スパッタリング現象
により蒸発した電極材がガラス基板に付着しパネルの光
透過率の低下させる問題も解消できる。また、セルの隔
壁内に磁性部材を併設することにより、プラズマの安定
放電が容易になり、上述の効果との相乗作用により、小
型で、高解像度のプラズマ放電セルを有するフラットデ
ィスプレイを作製することできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１の実施の形態例のプラズマ放電セルを模
式的に示す概略断面図である。

【図２】 第２の実施の形態例のプラズマ放電セルを模
式的に示す概略断面図である。

【図３】 第２の実施の形態例におけるスパッタリング
現象を説明する放電電極の構造図である。

【図４】 第３の実施の形態例のプラズマ放電セルを模
式的に示す概略断面図である。

【図５】 第１の実施の形態例のプラズマ放電セルの製
造工程を説明する要部断面図である。

【図６】 第３の実施の形態例のプラズマ放電セルの製
造工程を説明する要部断面図である。

【図７】 他の実施の形態例のプラズマ放電セルを模式
的に示す概略断面図である。

【図８】 従来のプラズマ放電セルを模式的に示す概略
断面図である。

【図９】 従来のプラズマ放電セルにおけるスパッタリ
ング現象を説明する放電電極周辺の断面図である。

【図１０】 従来のプラズマ放電セルの製造工程を説明
する要部断面図である。

【符号の説明】

１，１ａ，１ｂ…ガラス基板、２…隔壁、３，３ａ，３
ｂ，３ｃ，３ｄ…放電電極、４…磁性部材、５…アドレ
ス用電極、６…セル空間、７…マスク、８…堆積物、１
０…枕材層、１２…隔壁層、１３…電極層、１４…磁性
材層。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 略平行に対向した２枚の基板と、該２枚
   の基板間に所定の空間を形成する隔壁と、前記基板の一
   方の表面上にパタニングされた放電電極と、前記空間に
   封入されたイオン化可能なガスとを具備したプラズマ放
   電セルにおいて、 前記放電電極の上に前記隔壁を配設すると共に、前記放
   電電極は前記隔壁外面より陥没しているか、少なくとも
   同一面をなしていることを特徴とするプラズマ放電セ
   ル。
2. 【請求項２】 略平行に対向した２枚の基板と、該２枚
   の基板間に所定の空間を形成する隔壁と、前記基板の一
   方の表面上に前記隔壁を介在してパタニングされた放電
   電極と、前記空間に封入されたイオン化可能なガスとを
   具備したプラズマ放電セルにおいて、 前記放電電極は前記隔壁で挟持されると共に、前記隔壁
   外面より陥没しているか、少なくとも同一面をなしてい
   ることを特徴とするプラズマ放電セル。
3. 【請求項３】 請求項２記載のプラズマ放電セルにおい
   て、 前記放電電極の両側の前記隔壁内に磁性部材を配設し、
   該磁性部材が形成する磁界の方向と前記放電電極が形成
   する電界の方向が直交することを特徴とするプラズマ放
   電セル。
4. 【請求項４】 請求項３記載のプラズマ放電セルにおい
   て、 前記磁性部材は硬質磁性材料で形成することを特徴とす
   るプラズマ放電セル。
5. 【請求項５】 請求項４記載のプラズマ放電セルにおい
   て、 前記硬質磁性材料の粒子は、磁気異方性が等方的な球状
   または立方体粒子、形状異方性を有する針状粒子、およ
   びＣ軸結晶異方性を有する板状粒子のいずれかであるこ
   とを特徴とするプラズマ放電セル。