DE69511846T2

DE69511846T2 - Kanalanordnung für plasmagesteuerte flüssigkristallanzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE69511846T2
Application number: DE69511846T
Authority: DE
Inventors: Petrus Bongaerts; Jacob Bruinink; Adrianus Burgmans; Thomas Buzak; Kevin Ilcisin; Babar Khan; Karel Kuijk; Paul Martin; Henri Van Helleputte
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV; Tektronix Inc
Current assignee: Koninklijke Philips NV; Tektronix Inc
Priority date: 1994-12-21
Filing date: 1995-12-04
Publication date: 2000-03-16
Anticipated expiration: 2015-12-05
Also published as: JPH09509762A; US5696569A; EP0746836B1; WO1996019790A1; DE69511846D1; EP0746836A1; KR970701405A; KR100395837B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine plasmagesteuerte Flüssigkristall- Wiedergabeanordnung, die meistens als "PALC"-Wiedergabeanordnung bezeichnet wird. Eine solche Wiedergabeanordnung umfasst typisch ein "Sandwich" aus: einem ersten Substrat, auf dem parallel transparente Spaltenelektroden niedergeschlagen worden sind, meistens bezeichnet als "ITO"-Spalten oder -Elektroden, da typisch Indium-Zinn-Oxide verwendet werden, worauf eine Farbfilterschicht angebracht wird; einem zweiten Substrat, auf dem parallel verschweißte Plasmakanäle vorgesehen sind, die Reihen der Wiedergabeanordnung entsprechen, die alle ITO-Spalte kreuzen, die je mit einem ionisierbaren Niederdruckgas, wie Helium, gefüllt sind und in einem Abstand voneinander liegende Kathoden- und Anodenelektroden längs des Kanals aufweisen zum Ionisieren des Gases zum Erzeugen eines Plasmas, wobei diese Kanäle durch einen dünnen transparenten Isolator abgeschlossen sind; und wobei zwischen den Substraten ein elektrooptisches Material, wie ein Flüssigkristall-(LC)-Material vorgesehen ist. Die Struktur verhält sich wie eine aktive Matrix-Flüssigkristall- Wiedergabeanordnung, wobei die Dünnfilmtransistorschalter bei jedem Pixel durch einen als Reihenschalter wirksamen Plasmakanal ersetzt worden ist, der imstande ist, selektiv eine Reihe von LC-Pixelelementen zu adressieren. Im Betrieb werden aufeinanderfolgende Zeilen von Datensignalen, die ein wiederzugebendes Bild darstellen, an Spaltenstellen abgetastet und die abgetasteten Datenspannungen werden den ITO- Spalten zugeführt. Alle Plasmakanäle bis auf einen befinden sich in dem entionisierten oder nicht leitenden Zustand. Das Plasma des einen ionisierten selektierten Kanals ist leitend und bildet im Wesentlichen ein Bezugspotential auf der angrenzenden Seite einer Reihe von Pixeln der LC-Schicht, wodurch jedes LC-Pixel bis zum zugeführten Spaltenpotential des Datensignals aufgeladen wird. Der ionisierte Kanal wird abgeschaltet, wodurch die LC-Pixel-Ladung isoliert und die Datenspannung für eine Bildperiode gespeichert wird. Wenn die nächste Datenreihe an den ITO-Spalten erscheint, wird nur die nächste Plasmakanalreihe ionisiert zur Speicherung der Datenspannungen in der nachfolgenden Reihe von LC-Pixeln, usw. Bekanntlich ist die Dämpfung jedes LC-Pixels durch Hintergrundbeleuchtung oder auftreffendes Licht eine Funktion der gespeicherten Spannung an dem Pixel. Eine detaillierte Beschreibung ist gegeben durch Buzak u. a. in "A 16 Inch Full Color Plasma Adressed Liquid Crystal Display" "Digest of Tech. Papers", 1993 SID Int. Symp., Soc. for Info. Displ. Seiten 883-886.
Der ideale Plasmakanal würde es ermöglichen, dass das Plasma in kurzer Zeit und bei niedrigen Spannungen über die ganze Länge des Kanals angebracht wird (Plasmabildungszeit). Gleichzeitig würde der ideale Kanal es ermöglichen, dass das Plasma eine bestimmte Zeit, nachdem die Ionisierungsspannung abgeschaltet worden ist, in einem ausreichend leitenden Zustand beibehalten wird, damit es Zeit gibt, dass die Pixielkapazität sich bis zu der Datensignalspannung aufladen kann, die von dem Flüssigkristall-Pixel erfordert wird (Datenaufstell- und Einfangzeit). Nach dieser Zeit soll das Plasma nach einer gewissen Zeit nichtleitend werden (Plasmazerfallszeit), so dass die Pixelspannung nicht mehr ändert, nachdem die Datenzeile abgeschaltet worden ist. Nach dem heutigen Stand der Technik würde der Idealfall erfordern, dass das Plasma über die Länge des Kanals angebracht wird und leitend genug bleibt um es zu ermöglichen, dass die Daten in weniger als der Hälfte der maximal verfügbaren Adressierungszeit in den LC-Pixeln geschrieben werden. Danach soll das Plasma nichtleitend werden. Dadurch kann die restliche Zeilenzeit für verfügbare Übersprechreduktionstechniken benutzt werden.
Der heutige Stand der Technik bei PALC-Wiedergabeanordnungen ist, dass die Höhe des Kanals einen bestimmten Wert haben soll, insbesondere soll die Höhe h des Kanals wenigstens 75% des Raums d zwischen den Metallleitungen betragen, welche die Plasmaelektroden bilden, damit eine stabile Entladung erhalten wird. Dies gilt für eine Kanalgeometrie, wobei die Metallleitungen sich parallel über eine nahezu flache Oberfläche erstrecken. Es ist ebenfalls bekannt, dass bei einer anderen Geometrie, wobei die Kanalwände sich parallel zueinander aufwärts erstrecken, die zwei parallele Metallleitungen an den einander gegenüberliegenden Wänden einander zugewandt sind, wodurch die Höhe h dann viel geringer sein kann, aber dennoch wenigstens 25% des Raumes d betragen soll, damit eine stabile Entladung erhalten wird.
Wenn es erwünscht ist, Plasmakanäle zu schaffen mit einer geringen Steigung p und die Elektroden auf einer Flachen Oberfläche des Kanals anzubringen, wird die Ätzzeit für die Kanäle kurz sein aber die Kanalhöhe h ist dann zu niedrig zum Beibehalten einer stabilen Gasentladung. Weiterhin wird dann ein zu kleines effektives Pixelgebiet, meistens als die "Öffnung" oder als "Aperturverhältnis" bezeichnet, erhalten. Die "Apertur" ist das Verhältnis zwischen dem sichtbaren Teil des LC-Pixels und der Gesamtgröße des Pixels. Beispielsweise für einen Bildschirm von 21 Zoll mit beispielsweise (1280 · 3) Spalten (1 je Farbe) und 1024 Reihen, und mit einem Kanalabstand p = 312,5 um, einer Höhe h = 100 um und mit einer Elektrodenbreite w = 50 um beträgt der Elektrodenzwischenraum d = 100 um. Dies begrenzt die effektive benutzbare Breite auf 100/312,5 · 100 = 32%. Bei einer ITO-Spaltenteiltung p von 111 um, mit einer Schwarzmaskenüberlappung von 5 um (zur Vermeidung von Übersprechen) und mit einer ITO-Spaltenbreite w von 86 um, beträgt das effektive Pixelgebiet oder die Apertur nur 21,9%, was zu wenig ist.
Eine PALC-Wiedergabeanordnung ist in US-A-5311204 beschrieben, wobei die Kanäle einen flachen Bodenteil und einander gegenüberliegende, neigende Seitenwände benachbarter Projektionen haben, und es befinden sich Plasmaelektroden, gebildet mit Hilfe einer photolithographischen Technik, auf diesen Seitenwänden, wobei der Zwischenraum zwischen den Elektroden nahe bei der Kanalbreite liegt.
Es ist nun u. a. eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte PALC-Wiedergabeanordnung zu schaffen.
Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, eine PALC- Wiedergabeanordnung mit einem größeren optisch effektiven Pixelgebiet zu schaffen und einestabile Gasentladung zu verursachen.
Nach einem ersten Aspekt der Erfindung umfasst eine PALC-Wiedergabeanordnung hohle Plasmakanäle mit je einem nahezu flachen Bodenteil und mit schiefen oder gekrümmten Seitenwänden, wobei die Kathoden- und Anodenelektroden auf den schiefen bzw. gekrümmten Seitenwänden derart vorgesehen sind, dass ihre Oberflächen miteinander einen Winkel von etwa 90º einschließen. Durch den Vorteil, dass eine größere Öffnung entsteht, wodurch die Wiedergabeleuchtdichte größer wird, sowie durch die Tatsache, dass der Kanal einen nahezu flachen Bodenteil hat und schräge oder gekrümmte, die Elektroden tragende Seitenwände wird es möglich, dass der Zwischenelektrodenraum größer wird und die Kanalhöhe verringert werden kann, während dennoch eine stabile Entladung geschaffen wird.
Nach weiteren Aspekten der Erfindung weist eine PALC-Wiedergabeanordnung das Kennzeichen auf, dass jeder Kanal einen Querschnitt hat mit einem nahezu flachen Bodenteil mit einer Breite c, gekrümmte oder schräge Seitenwände, die den Bondenteil flankieren und eine Höhe h haben, die Stege zwischen benachbarten Plasmakanälen bilden und eine Breite b haben, wobei benachbarte Plasmakanäle einen Mittenabstand p haben, während die genannten Plasmaelektroden je eine Breite w haben und in einem Abstand d voneinander entfernt liegen, wobei die Werte c, h, b, p, w, und d derart sind, dass Folgendes gilt:
(i) 0,03p ≤ b ≤ 0,1p
(ii) 0,28p ≤ h ≤ 0,34p
(iii) 0,1p ≤ w ≤ 0,25p
(iv) 0,6p ≤ d ≤ 0,75p
In einer bevorzugten Ausführungsform nach dem zweiten Aspekt der Erfindung schließt jede Elektrodenoberfläche mit dem nahezu flachen Bodenflächenteil einen Winkel φ ein, wobei der Winkel φ im Bereich von 40-60º liegt.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Schwarzmaskierung durchgeführt in einer Anordnung, die Licht abschirmt, das auf die Seitenwände der Kanäle trifft und zu einer Entpolarisierung und zu Kontrastverlusten führen kann.
Nach wieder einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein neues Verfahren beschrieben zum Anbringen der Elektroden auf den Seitenwänden, und zwar unter Verwendung nur einer einzigen Maske zum Bemustern des Elektrodenfilms.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild eines herkömmlichen Flachbildschirmsystems,
Fig. 2 eine schaubildliche Ansicht eines Teils einer herkömmlichen PALC-Wiedergabeanordnung,
Fig. 3 einen Schnitt durch eine Form eines Kanals eines PALC-Wiedergabeanordnung nach einem Aspekt der Erfindung,
Fig. 4 einen Schnitt durch einen Kanal einer anderen Form einer PALC- Wiedergabeanordnung nach der Erfindung,
Fig. 5A eine schematische Seitenansicht eines Teils einer Kanalplatte mit einer Form einer Anordnung einer Schwarzmaskierung nach einem Aspekt der Erfindung,
Fig. 5B eine schematische Draufsicht des Teils der in Fig. 5A dargestellten Kanalplatte,
Fig. 6A eine schematische Seitenansicht eines Teils einer Kanalplatte, die zeigt, wie der Resist in einer Form des Verfahrens belichtet werden kann um die Elektroden entsprechend einem Aspekt der Erfindung herzustellen,
Fig. 6B eine schematische Draufsicht des Teils der in Fig. 5A dargestellten Kanalplatte, wobei die Beziehung der resultierenden Elektroden zu der Maske gezeigt wird, die zur Belichtung des Resists benutzt worden ist.
Fig. 1 zeigt ein Flachbildschirmsystem 10, das eine typische PALC- Wiedergabeanordnung und die elektronische Schaltungsanordnung darstellt. In Fig. 1 umfasst das Flachbildschirmsystem einen Wiedergabeschirm 12 mit einer Wiedergabefläche 14, die ein Muster umfasst, das durch eine rechtwinklige flache Anordnung nominal identischer Datenspeicher- oder Wiedergabeelemente 16 gebildet ist, die in der vertikalen und horizontalen Richtung in einem vorbestimmten Abstand voneinander vorgesehen sind. Jedes Wiedergabeelement 16 in der Anordnung stellt die überlappenden Teile dünner, schmaler Elektroden 18 dar, die in vertikalen Spalten und länglichen, schmalen Kanälen 20 in horizontalen Reihen vorgesehen sind. (Die Elektroden 18 werden nachstehend manchmal als "Spaltenelektroden" bezeichnet). Die Wiedergabeelemente 16 in jeder der Reihen der Kanäle 20 stellen je eine Datenzeile dar.
Die Breite der Spaltenelektroden 18 und der Kanäle 20 bestimmen die Abmessungen der Wiedergabeelemente 16, die typisch eine Rechteckform haben. Auf einer Hauptfläche eines ersten elektrisch nichtleitenden, optisch transparenten Substrats 34 werden Spaltenelektroden 18 vorgesehen und die Kanalreihen werden üblicherweise in einem zweiten transparenten Substrat 36 vorgesehen. Es dürfte dem Fachmann einleuchten, dass bei bestimmten Systemen, wie reflektierenden Systemen vom Direktsichttyp oder vom Projektionstyp, die Anforderung gilt, dass nur ein Substrat optisch transparent zu sein braucht.
Die Spaltenelektroden 18 empfangen Datensteuersignale vom analogen Spannungstyp, entwickelt an parallelen Ausgangsleitern 22' durch verschiedene Ausgangsverstärker 23 (Fig. 2) der Datentreiberschaltung 24, und Kanäle 20 empfangen Datenstrobesignale vom Spannungsimpulstyp, entwickelt an parallelen Ausgangsleitern 26' durch verschiednee Ausgangsverstärker 21 (Fig. 2) einer Datenstrobeschaltung 28. Jeder der Kanäle 20 enthält eine Bezugselektrode 30 (Fig. 2), der ein Bezugspotential, wie Erde, gemeinsam mit jedem Kanal 20 und der Strobeschaltung 28 zugeführt wird.
Zum Synthetisieren eines Bildes über das ganze Gebiet der Wiedergabefläche 14 benutzt das Wiedergabesystem 10 eine Abtaststeuerschaltung 32, welche die Funktionen der Datentreiberschaltung 24 und der Datenstrobeschaltung 28 koordiniert, so dass alle Spalten der Wiedergabeelemente 16 der Wiedergabeplatte 12 in der Abtastbetriebsart reihenweise abgetastet werden. Die Wiedergabeplatte 12 kann verschiedenartiges elektrooptisches Material enthalten. Wenn sie beispielsweise Material benutzt, das den Polarisationszustand der eintreffenden Lichtstrahlen ändert, wird die Wiedergabeplatte 12 zwischen einem paar Lichtpolarisationsfilter angeordnet, die mit der Wiedergabeplatte 12 zusammenarbeiten zum Ändern der Leuchtdichte des sich durch sie fortpflanzenden Lichtes. Die Verwendung einer streuenden Flüssigkristallzelle als elektrooptisches Material würde aber die Anforderung der Verwendung von Polarisationsfiltern erübrigen. Alle Werkstoffe oder Schichten aus Werkstoffen, die ausgestrahltes oder reflektiertes Licht in Reaktion auf die Spannung daran dämpfen, werden in diesem Zusammenhang als elektrooptisches Material bezeichnet. Da LC- Material zur Zeit das üblichste Beispiel ist, wird die detaillierte Beschreibung LC- Material betreffen, aber es dürfte einleuchten, dass die Erfindung sich nicht darauf beschränkt. In der Wiedergabeplatte 12 kann ein (nicht dargestelltes) Farbfilter vorgesehen werden zum Entwickeln mehrfarbiger Bilder einer steuerbaren Farbintensität. Für eine Projektionswiedergabe kann Farbe auch durch Verwendung dreier einzelner monochromer Platten 12 erreicht werden, wobei jede dieser Platten eine primäre Farbe steuert.
Fig. 2 zeigt die PALC-Version einer derartigen Wiedergabeplatte, wobei LC-Material verwendet wird. Es sind nur 3 Spaltenelektroden 18 dargestellt. Die Reihenelektroden 20 werden durch eine Anzahl paralleler, länglicher, abgedichtetet Kanäle gebildet, die unterhalb einer Schicht 42 aus dem LC-Material liegen. Jeder der Kanäle 20 ist mit einem ionisierbaren Gas 44 gefüllt, ist mit einer dünnen dielektrischen Schicht 45, typisch aus Glas, abgeschlossen und enthält an einer inneren Kanaloberfläche eine erste und zweite in einem Abstand voneinander liegende längliche Elektrode 30, 31, die sich über die volle Länge jedes Kanals erstrecken. Die erste Elektrode 30 ist geerdet und wird meistens als Kathode bezeichnet. Die zweite Elektrode 31 wird als Anode bezeichnet, weil derselben gegenüber der Kathodenelektrode ein positiver Strobepuls zugeführt wird, ausreichend um dafür zu sorgen, dass von der Kathode 30 zum Ionisieren des Gases Elektronen ausgestrahlt werden. Wie oben erläutert, wird in jedem Kanal 20 das Gas mit einem Strobepuls ionisiert zum Bilden eines Plasmas, wobei es eine geerdete Leitungsverbindung mit einer Reihe von Pixeln in der darüberliegenden LC-Schicht 42 gibt. Wenn der Strobepuls aufhört und nachdem Entionisierung aufgetreten ist, wird der nächste Kanal "gestrobt" und eingeschaltet. Da die Spaltenelektroden 18 je eine ganze Spalte von Pixeln kreuzen, ist nur eine Plasmareihenverbindung gleichzeitig erlaubt, Übersprechen zu vermeiden.
Fig. 3 zeigt einen Substratteil einer PALC-Wiedergabeanordnung mit Kanälen 20. Von dem Substrat 36, typisch aus Glas, sind die Kanäle 20 eingeätzt, wie in den genannten Patenten und Veröffentlichungen beschrieben, und die Kathode 30 und Anode 31 sind typisch im Aufdampfverfahren auf den Kanaloberflächen angebracht.
Die typische bekannte Kanalkonfiguration war hemizylindrisch, wobei die Elektroden auf den gekrümmten flankierenden Seitenflächen vorgesehen waren, oder mit einem flachen Bodenteil mit Elektroden auf den flankierenden rechtwinkligen aufrecht stehenden Seitenwandflächen. Beide Konfigurationen, wie oben beschrieben, führen zu unbefriedigenden Ergebnissen.
Nach einem Aspekt der Erfindung wird die Kanalhöhe reduziert durch eine Kanalkonfiguration mit, wie indem Beispiel nach Fig. 3 dargestellt, einem nahezu flachen Bodenteil 50 und mit gekrümmten flankierenden Seitenwandoberflächen 52. Wie oben beschrieben, ist der Mittenabstand der Kanäle p, die Kanalhöhe ist h, die Breite der Elektroden ist w, der Elektrodenzwischenraum ist d und c ist die Breite des flachen Bodenteils 50. Es sei bemerkt, dass die Elektroden 30, 31 unmittelbar vor den gekrümmten Seitenwänden anfangen sich zu krümmen. Die Apertur ist aber mit den typischen oben beschriebenen Abmessungen nicht optimal.
Es lassen sich verbesserte Ergebnisse erzielen nach einem Aspekt der Erfindung, wenn die Kanal 60 Konfiguration geändert wird in die, welche in Fig. 4 dargestellt ist, wobei der Raum d zwischen der Kathode 30 und der Anode 31 durch Verbreiterung des flachen Bodenteils 64 vergrößert ist, so dass die Elektroden weiter auf den gekrümmten Teilen 62 des Kanals vorgesehen werden. Der Platz auf den Seitenwandflächen 62 der Metallleitungen 30, 31, welche die Elektroden darstellen, ist derart gewählt worden, dass die Elektrodenflächen 66, wenn sie sich nach unten erstrecken, je einen Winkel von etwa 40-60º, vorzugsweise von 45º mit sich nach außen erstreckenden Teilen des flachen Teils 64 der Bodenfläche (d. h. mit der horizontalen Fläche) einschließen und folglich mit den Oberflächen einen Winkel in der Größenordnung von 90º einschließen. Dies führt zu einem viel größeren, optisch effektiven Pixelbereich. Mit einem Wert für d = 200 um wird eine Apertur von 200/312,5 · 76/11 · 100 = 43,8% erzielt, was eine wesentliche Verbesserung gegenüber der vorhergehenden Konstruktion ist und für Aktivmatrix-LCDs durchaus akzeptierbar.
Weiterhin ist es nach einem weiteren Aspekt der Erfindung möglich, die gekrümmten Teile der Kanäle in der Nähe der gekrümmten Seitenwände 62 mit einer schwarzen Maske abzuschirmen oder zu umgeben um zu vermeiden, dass polarisiertes Licht diese Teile erreicht, da in diesen gekrümmten Teilen Lichtpolarisation auftritt. Es dürfte einleuchten, dass eine Form einer herkömmlichen LCD-Platte einen (nicht dargestellten) Polarisator für eintreffendes Licht aufweist, und das LCD- Material das polarisierte Licht in Reaktion auf zugeführte Spannung durch Drehung der Polarisationsebene dämpft zum Ermöglichen eines selektiven Abfangens durch einen (nicht dargestellten) Ausgangspolarisator. Bei solchen Wiedergabeanordnungen wird, wenn das polarisierte Licht an den gekrümmten Oberflächen reflektiert wird, dieses Licht depolarisiert und folglich nicht genau gesteuert durch den Ausgangspolarisator. Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird Schwarzmaskierung angewandt zur Vermeidung davon, dass Licht auf die Kanalseitenflächen benachbarter Kanäle trifft, wenigstens zwischen den betreffenden nächsten Elektroden der Nachbarkanäle. Fig. 4 zeigt in gestrichelten Linien, wo eine Schwarzmaskierung 70 über die volle Länge des Kanals zum Abschirmen der Ränder und der gekrümmten Teile des Kanals 60 - einschließlich wenigstens der Wandteile 62 - vorgesehen werden kann, was unerwünschte Lichtdepolarisation reduzieren und den Kontrast der Wiedergabe steigern wird. Dieses Merkmal bietet den Vorteil der erweiterten Breite d des Kanalbodenteils, was bedeutet, dass der Effekt auf die Aperturgröße minimal ist. Wie in der genannten Veröffentlichtung 1993 SID Digest Paper erläutert, wird eine Schwarzmaskierung für die Kanalränder und Farbfilterelemente typisch auf dem Substrat 34 angebracht nach der Bildung der ITO-Elektroden und der Farbfilterbearbeitung. Folglich kann die in Fig. 4 dargestellte Schwarzmaskierung 70 auch auf dieselbe Art und Weise angewandt werden. Es dürfte jedoch einleuchten, dass die maskierung 70 auch gewünschtenfalls auf der dünnen dielektrischen Schicht 45 vorgesehen werden kann.
Fig. 5A und 5B zeigen die Anordnung der Schwarzmaskierung 70 für mehrere benachbarte Kanäle 60, wobei Fig. 5A ein Schnitt und Fig. 5B eine Draufsicht der Elektroden 30, 31 und der Maskierung 70 ist. Fig. 5B zeigt ebenfalls die schwarzen Maskierungsstreifen 71, die zur Definition einer Reihe von Pixeln verwendet wird.
Der optisch verwendete Teil des Bodens des Kanals, der den flachen Teil 64 und die benachbarten gekrümmten Teile 68 bis zum Rand der Elektroden 30, 31 umfasst, ist nahezu flach und darin wird kaum eine Lichtdepolarisation stattfinden. Da die Metallleitungen 30, 31 nun einander zugewandt sind in einem Winkel von etwa 90º, kann die Höhe h des Kanals niedriger sein als in dem Fall, wo die Metallleitungen auf einer flachen Oberfläche liegen, obschon höher als in der Konfiguration, wo die Elektroden an den Seitenwänden sind, die sich senkrecht zu dem Boden erstrecken. Die erforderliche Höhe h in diesem Fall wird etwa 50% des Raumes d sein. Dies führt dazu, dass h = 100 um für das gegebene Beispiel.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das oben gegebene spezifische Beispiel. Im Allgemeinen sind bei einem gewünschten Mittenabstand p, wie gegeben, und wenn b die Breite des Randes darstellt, der durch die Seitenwände zwischen benachbarten Kanälen gebildet wird, und wenn N der Winkel ist, den die Elektrodenoberfläche 66 mit dem flachen Bodenteil 64 einschließt, sind die bevorzugten Bereiche der anderen Werte wie folgt:
(i) 0,03 p ≤ b ≤ 0,1 p
(ii) 0,28 p ≤ h ≤ 0,34 p
(iii)0,1 p ≤ w ≤ 0,25 p
(iv) 0,6 p ≤ d ≤ 0,75 p
(v) 40º ≤ N ≤ 60º
(vi) 0,22 p ≤ c ≤ 0,41 p
Wenn der Parameter b in dem oben gegebenen Bereich liegt, ist es von Vorteil, dass weniger Raum verlorengeht durch die resultierenden dünnen Kanalränder. Wie oben angegeben, wird, wenn der Parameter h in dem oben gegebenen Bereich liegt, der Vorteil erhalten, dass die Ätzzeit für die Kanäle reduziert wird. Wenn die Parameter c und d sich in den oben gegebenen Bereichen befinden, werden die Vorteile erzielt, dass die Apertur vergrößert wird, weniger Depolarisation auftritt und ein größerer Lichtertrag und Kontrast erhalten wird. Wenn der Parameter φ sich in dem oben gegebenen Zustand befindet, wird der Vorteil erhalten, dass die Kanalhöhe reduziert werden kann. Wenn der Parameter w sich in dem oben gegebenen Zustand befindet, wird der Vorteil erhalten, dass eine stabile Entladung möglich ist.
Einige bevorzugte Beispiele sind (alle Werte, ausgenommen der Winkel, sind in um):
(1) für p = 312, φ = 60º, b = 20, d = 215, h = 90, w = 78 und c = 112;
(2) für p = 500, 40º, b = 50, d = 304, h = 160, w = 50 und c = 130.
Die Flachheit des Bodenteils 64 liegt vorzugsweise innerhalb der Toleranzen von ± 1% über den kurzen Bereich und innerhalb von ± 5% über den langen Bereich (etwa die Länge des Kanals oder die Größe der Platte), als Prozentsatz der Höhe h. Die Oberfläche kann optisch flach sein und einigermaßen ändern als Ergebnis des normalen nassen Ätzverfahrens zum Ätzen der Kanäle in dem Glassubstrat 36.
Alle beschriebenen Verfahren in den erwähnten Patenten und Veröffentlichungen eignen sich zum Herstellen der Kanäle und Elektroden für die Wiedergabeplatte nach der Erfindung. Ein bevorzugtes Verfahren zum Ätzen der Kanäle 60 mit dem flachen Bodenteil 64 und mit gekrümmten Seitenwänden, wie in Fig. 4 dargestellt, ist die Anwendung eines normalen Nass-Ätzverfahrens mit großen Maskierungsöffnungen, die im Allgemeinen dort vorgesehen sind, wo die flachen Bodenteile 64 liegen sollen, wobei bis zu einer Tiefe h geätzt wird.
Die Elektroden 30, 31 werden typisch in einem Aufdampfverfahren angebracht, indem ein Film aus Elektrodenmaterial über die ganze Kanalplatte angebracht wird, wonach ein geeigneter Ätzresist in einem Sprüh- oder Schleuderverfahren über die aufgedampfte Elektrodenschicht angebracht wird, wodurch der Resist durch eine Maske in einer herkömmlichen Drucktechnik belichtet wird, wobei zum Schluss das belichtete Elektrodenmetall geätzt und das restliche Resistmaterial entfernt wird. Typischerweise wurde die Belichtung vertikal durchgeführt, wobei die Lichtstrahlen senkrecht auf die Kanalplatte projiziert wurden. Der bekannte Prozess eignet sich nicht gut für die Kanalkonfigurationen in den Fig. 3 und 4, und zwar wegen der Lage der Elektroden auf den gekrümmten Seitenwänden.
Nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung erfolgt die Belichtung des Resistmaterials in einem Winkel von 45º in der einen Richtung zum Belichten der einen Seite des Resistmaterials und danach wird die Maske gegenüber der Unterlage um 180º gedreht und dann wird die andere Seite des Resistmaterial in einem Winkel von etwa 45º in der anderen Richtung belichtet. Obschon dieses Verfahren in der einfachsten Form zwei Belichtungen in zwei Richtungen erfordert, hat es den wesentlichen Vorteil, dass nur eine Maske erforderlich ist, wodurch Maskenausrichtprobleme vermieden werden.
Fig. 6A zeigt eine kanalplatte 75 mit mehreren Kanälen 60, und mit einer Belichtungsmaske 76 mit Schlitzen 77, damit die Strahlung den mit Resist bedeckten Elektrodenfilm 78 erreichen kann. Die Pfeile 80, 81 zeigen die zwei nahezu 45º-Richtungen des eintreffenden Belichtungsstrahls vor und nach der Drehung der Maske in der Ebene der Maske. In der Praxis wird beispielsweise zunächst die eine Seite der Kanäle mit dem Strahl 80 belichtet, und die Maske wird gedreht und der resist wird mit dem Strahl 81 belichtet. Wenn die Maske 76 gedreht wird, ändert sich die Lage der Kanäle gegenüber den Maskenschlitzen 77 aus der Lage mit den gezogenen Linien 77, dargestellt in Fig. 6B in die Lage mit den gestrichelten Linien 77'. Fig. 6B zeigt die Lage der Kathodenelektroden 30 und der Anodenelektroden 31 gegenüber den Maskenschlitzen 77 und zeigt auch, wie die einzige Maske mit den Schlitzen 77 benutzt werden kann um beide Elektroden zu bilden mit verlängerten Enden, die gegenüber einander versetzt sind, um damit Verbindungen zu machen.
Die Erfindung lässt sich bei allen Arten von PALC-Wiedergabeanordnungen anwenden, die typischerweise einen geringen Kanalabstand aufweisen zum Gebrauch in Computer-Monitoren, Bildschirmen oder Fernsehgeräten.
Obschon die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen beschrieben worden ist, dürfte es einleuchten, dass innerhalb der oben beschriebenen Prinzipien für den Fachmann Abwandlungen durchaus möglich sind und dass die Erfindung folglich nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt ist.
Mit anderen Worten: die Erfindung bezieht sich auf eine plasmagesteuerte elektrooptische Wiedergabeanordnung mit einer Schicht aus elektrooptischem Material, wobei Datenelektroden mit der elektrooptischen Schicht gekoppelt sind und Datenspannungen empfangen zum Aktivieren von Teilen der elektrooptischen Schicht, und wobei eine Anzahl Plasmakanäle sich im Allgemeinen quer zu den Datenelektroden erstrecken zum selektiven Einschalten der genannten elektrooptischen Teile. Die Plasmakanäle enthalten je in einem Abstand voneinander liegende längliche Kathoden- und Anoden-Plasmaelektroden sowie eine ionisierbare Gasfüllung. Zur Steugerung der Leistung und zur Vergrößerung der Apertur und zum Schaffen einer stabilen Entladung sind die Kanäle mit einem nahezu flachen Bodenteil und mit gekrümmten Seitenwandteilen versehen auf denen die Elektroden derart angeordnet sind, dass der Raum zwischen den Elektroden größer ist und die Elektrodenoberflächen einen Winkel in der Größenordnung von 90º einschließen. Zusätzliche Merkmale umfassen das Anbringen einer Schwarzmaskierung zum Abschirmen eintreffendes Licht, das depolarisieren könnte, sowie ein neues Verfahren zum Bilden der Elektroden unter Ver wendung nur einer einzigen Maske.

Claims

1. Plasmagesteuerte Wiedergabeanordnung mit einer Schicht aus einem elektrooptischen Material (42), mit Datenelektroden (18), die mit der elektrooptischen Schicht gekoppelt sind und Datenspannungen empfangen zum Aktivieren von Teilen der elektrooptischen Schicht, und mit einer Anzahl länglicher Plasmakanäle (60), die sich im Allgemeinen quer zu den Datenelektroden erstrecken zum selektiven Einschalten der genannten elektrooptischen Teile, wobei die genannten Plasmakanäle (60) je einen Bodenteil und flankierende Seitenwandteile aufweisen, sowie in einem Abstand voneinander liegende Kathoden- und Anodenplasmaelektroden (30, 31) auf Oberflächenteilen des Kanals, und eine ionisierbare Gasfüllung, wobei jeder Kanal einen nahezu flachen Bodenteil (64) hat, der durch gekrümmte oder abgewinkelte Seitenwandflächenteile (62) flankiert wird, wobei die Kathoden- und Anodenelektroden auf den Seitenwandteilen vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Plasmaelektrodenflächen miteinander einen Winkel von etwa 90º einschließen.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Kanal (60) einen Querschnitt hat mit einem nahezu flachen Bodenteil (64) mit einer Breite c, gekrümmte oder abgewinkelte Seiten (62), die den flachen Bodenteil flankieren und bis zu einer Höhe h emporragen, wodurch zwischen benachbarten Plasmakanälen Ränder gebildet werden mit einer Breite b, wobei benachbarte Plasmakanäle einen Mittenabstand p haben, wobei die genannten Plasmaelektroden je eine Breite w haben und in einem Abstand entsprechend d voneinander liegen, wobei die Werte b und p derart sind, dass

(i) 0,03 p ≤ b ≤ 0,1 p ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Kanal (60) einen Querschnitt hat mit einem nahezu flachen Bodenteil (64) mit einer Breite c, gekrümmte oder abgewinkelte Seiten (62), die den flachen Bodenteil flankieren und bis zu einer Höhe h emporragen, wodurch zwischen benachbarten Plasmakanälen Ränder gebildet werden mit einer Breite b, wobei benachbarte Plasmakanäle einen Mittenabstand p haben, wobei die genannten Plasmaelektroden je eine Breite w haben und in einem Abstand entsprechend d voneinander liegen, wobei die Werte h und p derart sind, dass

(i) 0,28 p ≤ h ≤ 0,34 p ist.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Kanal.

(60) einen Querschnitt hat mit einem nahezu flachen Bodenteil (64) mit einer Breite c, gekrümmte oder abgewinkelte Seiten (62), die den flachen Bodenteil flankieren und bis zu einer Höhe h emporragen, wodurch zwischen benachbarten Plasmakanälen Ränder gebildet werden mit einer Breite b, wobei benachbarte Plasmakanäle einen Mittenabstand p haben, wobei die genannten Plasmaelektroden je eine Breite w haben und in einem Abstand entsprechend d voneinander liegen, wobei die Werte w und p derart sind, dass

(i) 0,1 p ≤ w ≤ 0,25 p ist.

5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Kanal (60) einen Querschnitt hat mit einem nahezu flachen Bodenteil (64) mit einer Breite c, gekrümmte oder abgewinkelte Seiten (62), die den flachen Bodenteil flankieren und bis zu einer Höhe h emporragen, wodurch zwischen benachbarten Plasmakanälen Ränder gebildet werden mit einer Breite b, wobei benachbarte Plasmakanäle einen Mittenabstand 2 haben, wobei die genannten Plasmaelektroden je eine Breite w haben und in einem Abstand entsprechend d voneinander liegen, wobei die Werte d und p derart sind, dass

(i) 0,6 p ≤ d ≤ 0,75 p ist.

6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Elektrodenflächen mit dem flachen Bodenteil (64) einen Winkel φ in dem bereich von 40 bis 60º einschließt.

7. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schwarzmaskierung vorgesehen wird, die über wenigstens einen Teil der gekrümmten oder abgewinkelten Seitenwandflächenteile (62) der Kanäle liegt.

8. Plasmagesteuerte Wiedergabeanordnung nach Anspruch 1, wobei die Seitenwandteile (62) Zwischenkanalränder bilden, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schwarzmaskierung (70) über die gekrümmten oder abgewinkelten Seitenwandteile und die Ränder liegt um zu vermeiden, dass Licht auf diese Teil trifft.

9. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schwarzmaskierung vorgesehen ist, die über wenigstens einen Teil der gekrümmten oder abgewinkelten Seitenwandteile der Kanäle liegt.

10. Plasmagesteuerte Wiedergabeanordnung nach Anspruch 1, wobei die Seitenwandteile Zwischenkanalränder bilden, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schwarzmaskierung derart vorgesehen ist, dass auf die gekrümmten oder abgewinkelten Seitenwandteile und Ränder auftreffendes Licht abgeschirmt wird.