(57)【要約】【課題】放電遅れ時間の基板面内のばらつきを抑制した保護膜を有するＰＤＰを提供する。【解決手段】前面ガラス基板１０３上に形成された表示電極１０６と、誘電体層１０７と、保護膜１０８とを有するＰＤＰであって、保護膜１０８が酸化マグネシウムを含む金属酸化膜であり、かつ保護膜１０８の任意の点における膜厚と、任意の点におけるカソードルミネッセンス法により測定した発光波長が３３０ｎｍから３７０ｎｍの間の最大発光強度に対する発光波長４００ｎｍから４５０ｎｍの間の最大発光強度の比率との積が、保護膜１０８の面内分布として±１５％以内のばらつきの範囲としている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された表示電極と、誘電体層と、保護膜とを有するプラズマディスプレイパネルであって、
前記保護膜が酸化マグネシウムを含む金属酸化膜であり、かつ前記保護膜の任意の点における膜厚と、前記任意の点におけるカソードルミネッセンス法により測定した発光波長が３３０ｎｍから３７０ｎｍの間の最大発光強度に対する発光波長４００ｎｍから４５０ｎｍの間の最大発光強度の比率との積が、前記保護膜の面内分布として±１５％以内のばらつきの範囲にあることを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
【請求項２】
カソードルミネッセンス法により測定した発光波長が３３０ｎｍから３７０ｎｍの間の最大発光強度に対する発光波長４００ｎｍから４５０ｎｍの間の最大発光強度の比率が１．０８以上であることを特徴とする請求項１に記載のプラズマディスプレイパネル。
【請求項３】
前記保護膜の平均膜厚が７００ｎｍから９００ｎｍの範囲にあり、かつ面内分布が±５％以上±１０％以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプラズマディスプレイパネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電遅れ時間の基板面内のばらつきを抑制した保護膜を有するプラズマディスプレイパネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、コンピュータやテレビなどの画像表示に用いられているカラー表示デバイスにおいて、液晶表示パネル（ＬＣＤ）、フィールドエミッションディスプレイパネル（ＦＥＤ）、プラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰと呼ぶ）などのフラットディスプレイパネルが大型化と薄型化とを実現可能にする表示デバイスとして注目されている。その中で、特にＰＤＰは高速応答性や高視野角などの優れた特徴を備え、高精細・高画質化に向けた開発が活発に行われている。
【０００３】
ＰＤＰは、基本的には前面板と背面板とで構成されている。前面板は、ガラス基板と、その一方の主面上に形成されたストライプ状の透明電極およびバス電極よりなる走査電極および維持電極とで構成された表示電極と、表示電極を覆ってコンデンサとして働き放電による壁電荷を形成する誘電体層と、誘電体層上に形成された保護膜とで構成されている。一方、背面板は、ガラス基板と、その一方の主面上に表示電極と交差する方向に形成されたストライプ状のアドレス電極と、アドレス電極を覆う誘電体層と、その上に形成された隔壁と、各隔壁間に形成された赤色、緑色および青色をそれぞれ発光する蛍光体層とで構成されている。
【０００４】
前面板と背面板とはその電極形成面側を対向させて気密封着され、隔壁によって放電セルが形成された放電空間にはＮｅ−Ｘｅなどの放電ガスが４００Ｔｏｒｒ〜６００Ｔｏｒｒの圧力で封入されている。表示電極に映像信号電圧を選択的に印加することによって放電ガスを放電させ、それによって発生した紫外線が各色蛍光体層を励起して赤色、緑色、青色の発光をさせてカラー画像表示を実現している。
【０００５】
前面板の誘電体層上に形成された保護膜は、耐スパッタ性と２次電子放出特性に優れる酸化マグネシウム（ＭｇＯ）などの金属酸化膜が電子ビーム蒸着法などの薄膜プロセスで形成され広く用いられている。ＭｇＯの優れた耐スパッタ性により、放電によるイオン衝撃（スパッタリング）から誘電体層を保護する。また、その高い２次電子放出特性により、放電セル内に２次電子を効率よく放出し放電開始電圧を低下させる働きをする。
【０００６】
また、保護膜であるＭｇＯ薄膜は、例えば酸素欠損や不純物混入などの違いによりその膜質や物性が変化することが知られている。保護膜を形成する工程おいては、酸素（Ｏ２）ガスを、例えば電子ビーム蒸着室内に所定の分圧で供給することにより、ＭｇＯ薄膜の酸素欠損量を調整し、目標の物性となるように制御して形成している。Ｏ２ガスの供給なしで形成した膜に酸素欠損が生じやすいのは、電子ビーム照射により膜原料であるＭｇＯなどの金属酸化物を蒸発させる際に膜原料から酸素原子が脱離しやすいことに起因している。したがって、成長表面には常にＯ２ガスを供給する必要がある。
【０００７】
ＰＤＰは大画面フルハイビジョンなどによる大画面高精細化への要求がさらに高まっており、画面面積や走査線数の増加、それに伴うアドレス期間の短縮がさらに要望されている。アドレス期間を短縮するために、保護膜にはさらに高い２次電子放出性能が求められる。すなわち、放電セル構造の高精細化に伴って走査線数が増加し、アドレス期間に印加するアドレスパルスのパルス幅を狭くしてさらに高速駆動を行う必要がある。放電現象は、印加パルスの立ち上がりからかなり遅れて実際の放電が行われるという放電遅れが存在する。そのため、印加されたパルス幅内で放電が終了する確率が低くなり、本来点灯すべきセルに書き込みができないなどの点灯不良が生じて画面表示のちらつきとして観察される。この放電遅れ時間をさらに短くするために、保護膜にはさらに良好な２次電子放出性能が要求される。
【０００８】
保護膜の屈折率を波長４００ｎｍ〜１０００ｎｍの光に対して１．４〜２．０とすることにより、放電遅れ時間を短くし、耐スパッタ性能も向上して良好な表示品質が維持される例が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００９】
また、Ｏ２ガスを導入して形成した保護膜を水素プラズマ処理することにより、保護膜の体積抵抗率を３．５×１０１１Ω・ｃｍ以上とすること、あるいは、このとき全体の原子の数に１００に対して水素原子の数を３以上含有させることにより放電遅れ時間の短縮、放電電圧の低下が達成されることが開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００３−３１７６３１号公報
【特許文献２】特開２００２−３３０５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
放電遅れ時間はＭｇＯ薄膜の膜厚によっても変化することが知られている。これは、膜厚に対してＭｇＯ薄膜の結晶成長の程度が異なり２次電子放出特性に違いが生じるためであると考えている。したがって、保護膜の膜厚分布の影響が放電遅れ時間の基板面内分布に影響を及ぼすことになる。従来のＰＤＰの解像度が１３６６×７６８であるハイディフィニッションにおいては、放電遅れ時間の基板面内分布が±５０％以内であれば、不灯などの不具合が発生しない画像表示を実現できる。しかし、ＰＤＰの解像度が１９２０×１０８０であるフルハイディフィニッションにおいては、放電遅れ時間の基板面内分布をさらに小さくしないと画像表示に不具合が発生する課題がある。
【００１１】
したがって、近年の高精細化、高画質化のＰＤＰに対しては更なる放電遅れ時間の短縮と面内での均一性が要求される。上記特許文献１あるいは特許文献２の技術による保護膜を用いた場合では、放電遅れ時間の基板面内分布が±４０％以上の範囲のＰＤＰとなって不均一となって安定化しない。そのため、十分な放電特性が得られない放電セルが面内に存在し、不灯や初期化時の誤放電などの点灯不良や表示ちらつきが発生するという課題が生じた。
【００１２】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、放電遅れ時間の基板面内のばらつきを抑制した保護膜を有するＰＤＰを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的を達成するために、本発明のＰＤＰは、基板上に形成された表示電極と、誘電体層と、保護膜とを有するＰＤＰであって、保護膜が酸化マグネシウムを含む金属酸化膜であり、かつ保護膜の任意の点における膜厚と、任意の点におけるカソードルミネッセンス法により測定した発光波長が３３０ｎｍから３７０ｎｍの間の最大発光強度に対する発光波長４００ｎｍから４５０ｎｍの間の最大発光強度の比率との積が、保護膜の面内分布として±１５％以内のばらつきの範囲としている。
【００１４】
このような構成とすることにより、放電遅れ時間の基板面内のばらつきを抑制して、フルハイディフィニッションの高精細表示でも高画質の画像表示が実現可能なＰＤＰを提供することができる。
【００１５】
さらに、カソードルミネッセンス法により測定した発光波長が３３０ｎｍから３７０ｎｍの間の最大発光強度に対する発光波長４００ｎｍから４５０ｎｍの間の最大発光強度の比率が１．０８以上であってもよく、さらには、保護膜の平均膜厚が７００ｎｍから９００ｎｍの範囲にあり、かつ面内分布が±５％以上±１０％以下であることが望ましい。
【００１６】
このような構成によれば、放電遅れ時間の基板面内のばらつきをさらに抑制して、大画面でも高精細、高画質の画像表示が可能なＰＤＰを実現することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のＰＤＰによれば、放電電遅れ時間の基板面内のばらつきを抑制し、大画面でも高精細、高画質の画像表示が可能なＰＤＰを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１９】
（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態におけるＰＤＰの構成を示す斜視図である。なお、以下の実施の形態において、同一構成要素には同じ符号を付与している。
【００２０】
図１に示すように、ＰＤＰ１は、前面板１０２と背面板１０９とを対向して有する面放電型のＡＣ型ＰＤＰの構造である。前面板１０２の前面ガラス基板１０３の主面上には、順次表示用の走査信号を入力するための走査電極１０４と、放電の維持信号を入力するための維持電極１０５とがそれぞれ対をなして平行に形成され、行電極となる複数のライン状の表示電極１０６を構成している。走査電極１０４、維持電極１０５はそれぞれ透明電極１０４ａ、１０５ｂとその上に形成されたバス電極１０４ｂ、１０５ｂとで構成される。
【００２１】
表示電極１０６を覆って放電による壁電荷を形成するための誘電体層１０７が形成されている。さらに、誘電体層１０７上には、放電によるイオン衝撃から誘電体層１０７を保護するとともに、２次電子放出性薄膜となる金属酸化物の誘電体保護膜（以下、保護膜と呼ぶ）１０８が被覆形成されている。また、隣り合う走査電極１０４と維持電極１０５の対間には、表示面のコントラストを高めるための遮光層（図示せず）を形成することもある。
【００２２】
背面板１０９は、背面ガラス基板１１０の主面上には、表示データ信号を入力するための列電極となる複数のアドレス電極１１１が、前面板１０２の表示電極１０６と交差する方向に複数形成されている。アドレス電極１１１の上に下地誘電体層１１２が成膜されている。さらに下地誘電体層１１２上にはアドレス電極１１１と平行して隔壁１１３が形成され、各隔壁１１３間には赤色、緑色および青色をそれぞれ発光する蛍光体層１１４Ｒ、１１４Ｇ、１１４Ｂが設けられている。
【００２３】
前面板１０２と背面板１０９とをその電極形成面側を対向させ、その周縁部をフリットガラスなどのシール材を用いて封着する。その後、加熱しながら脱ガス処理を行った後、放電ガスとしてＨｅ、Ｎｅ、Ｘｅなどの希ガスを、例えば４００Ｔｏｒｒ〜６００Ｔｏｒｒの圧力で封入する。さらに、各電極に所定の電圧、波形の駆動パルスを印加して放電を行うエージングを行い、放電空間１１５を有する放電セル１１６が複数形成されたＰＤＰ１が完成する。
【００２４】
完成したＰＤＰ１には、走査電極１０４、維持電極１０５からなる表示電極１０６およびアドレス電極１１１にそれぞれ電気信号を供給するための駆動用のドライバＩＣが搭載された回路基板が接続され、制御信号回路や電源回路とともに筐体に組み込んで表示装置として完成する。
【００２５】
ＰＤＰ１は以下によって駆動している。前面板１０２と背面板１０９の各電極間で順次にアドレス放電を行い、各電極に所定の信号の電圧パルスを印加して、点灯したい放電セル１１６の保護膜１０８表面に電荷を形成し、電荷の形成された放電セルにおける前面板１０２の隣接する表示電極１０６間で維持放電を行う。これによって、封入された希ガスを放電させ、放電により放射される紫外線で隔壁１１３間に設けられた各色蛍光体層１１４Ｒ、１１４Ｇ、１１４Ｂを励起して赤色、緑色、青色の可視光に変換発光させて、カラー画像などからなる情報を表示する。
【００２６】
本発明の実施の形態における保護膜１０８は、ＭｇＯ（酸化マグネシウム）を含む金属酸化膜であり、保護膜の任意の点における膜厚と、任意の点のカソードルミネッセンス法における発光波長範囲３３０ｎｍから３７０ｎｍの間の最大発光強度に対する４００ｎｍから４５０ｎｍの間の最大発光強度の比率との積が、面内複数点における積の平均値に対して±１５％以内のばらつきの範囲にあるように構成している。
【００２７】
カソードルミネッセンス法とは、試料に電子線を照射したときにそのエネルギー緩和過程としての発光を検出し、試料中の欠陥などの情報を得る分析手法である。本発明の実施の形態では電子線を直接保護膜１０８の任意の各点に照射し、励起されて発光したカソードルミネッセンスを検出する。そして、保護膜１０８の膜厚とカソードルミネッセンス法によって得られた上記波長範囲の最大発光強度の比率との積の値のばらつき範囲を規定した保護膜１０８を有する前面板１０２を用いてＰＤＰ１を構成するものである。
【００２８】
このように、保護膜１０８の任意の点における膜厚と最大発光強度の比率との積を基板面内分布の所定の範囲内に規定することにより、放電遅れ時間が前面ガラス基板１０３面内の複数点においてその分布が平均値に対して±２５％以下に抑制される。その結果、放電遅れ時間の基板面内のばらつきが抑制され、表示ちらつきなどのない高品質の画像表示を大画面、高精細で実現できる。
【００２９】
なお、上記において、望ましくは、波長範囲３３０ｎｍから３７０ｎｍの間の最大発光強度に対する４００ｎｍから４５０ｎｍの間の最大発光強度の比率が、１．０８以上であることが好ましい。さらに、望ましくは、保護膜は、保護膜の膜厚平均値が７００ｎｍから９００ｎｍの範囲にあり、かつ保護膜の膜厚変化の面内分布が±５％以上±１０％以下であることが好ましい。これにより、放電遅れ時間の基板面内のばらつきをさらに抑制して、さらに高品質のＰＤＰを実現することができる。
【００３０】
次に、本発明の実施の形態におけるＰＤＰの製造方法を図２を用いて詳細に説明する。図２は、本発明の実施の形態におけるＰＤＰの製造方法の一工程で用いる成膜装置を示す図である。
【００３１】
図１に示す前面板１０２として、まず、前面ガラス基板１０３上に走査電極１０４および維持電極１０５を複数対でストライプ状に形成する。具体的には、前面ガラス基板１０３上に、例えばＩＴＯなどの透明導電性膜を蒸着法やスパッタリング法などを利用した成膜プロセスにより形成し、その後でフォトリソ法などを用いてパターニングし透明電極１０４ａ、１０５ａを形成する。さらにその上に積層する形で、例えばＡｇなどによる膜を印刷法などを利用した成膜プロセスにより形成してから、フォトリソ法などを用いてパターニングしバス電極１０４ｂ、１０５ｂを形成する。このようにして、走査電極１０４および維持電極５からなる表示電極１０６を得る。
【００３２】
次に、上述した方法で形成した表示電極１０６を覆って誘電体層１０７を形成する。誘電体層１０７は、例えばスクリーン印刷法により鉛系あるいは非鉛系のガラス材料を含むペーストを塗布した後、加熱焼成することによって形成する。例えば鉛系のガラス材料を含むペーストとしては、例えば、ＰｂＯ（７０ｗｔ％）−Ｂ２Ｏ３（１５ｗｔ％）−ＳｉＯ２（１０ｗｔ％）−Ａｌ２Ｏ３（５ｗｔ％）と有機バインダ（一例を挙げるとα−ターピネオールに１０％のエチルセルローズを融解したバインダ材料）との混合物が使用される。続いて、このようにして表示電極１０６上に被覆形成した誘電体層１０７を、例えばＭｇＯを含む金属酸化膜の保護膜１０８で被覆し、前面板１０２を形成する。保護膜を形成する工程については、使用する成膜装置とともに、後で詳しく述べる。
【００３３】
他方、図１に示す背面板１０９として、まず、背面ガラス基板１１０上に複数のストライプ状のアドレス電極１１１を形成する。具体的には、背面ガラス基板１１０の一方の表面上に、例えばＡｇなどの導電性材料膜を印刷法などを利用した成膜プロセスにより形成してから、フォトリソ法などを用いてパターニングしてアドレス電極１１１を形成する。このアドレス電極１１１を下地誘電体層１１２により被覆し、さらに、下地誘電体層１１２上にアドレス電極１１１間に平行に配置した隔壁１１３を形成する。そして、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の蛍光体粒子と有機バインダとからなるペースト状の蛍光体インキを各隔壁１１３間の溝部分に塗布し、これを焼成して有機バインダを焼失させることによって各蛍光体粒子が結着して蛍光体層１１４Ｒ、１１４Ｇ、１１４Ｂが形成され、背面板１０９を形成する。
【００３４】
上述した方法で作製した前面板１０２と背面板１０９とを、前面板１０２の表示電極１０６と背面板１０９のアドレス電極１１１とが直交するように重ね合わせるとともに、周縁に低融点ガラスが含まれる封着部材を介挿し、これを焼成して気密シール層（図示せず）化することで封着する。そして、一旦、放電空間１１５内を高真空に排気した後、放電ガス（例えば、Ｈｅ−Ｘｅ系、Ｎｅ−Ｘｅ系の混合希ガス）を所定の圧力で封入することによってＰＤＰ１の表示パネルが完成する。
【００３５】
次に、ＭｇＯなどの金属酸化膜による保護膜１０８を成膜形成する工程について、図２の成膜装置２０を参照しながら説明する。本発明の実施の形態では、成膜速度が高く比較的良質な金属酸化膜を形成できる電子ビーム蒸着法による成膜装置２０を用いて成膜する。金属酸化膜であるＭｇＯの保護膜を形成する方法としては、電子ビーム蒸着法の他にスパッタリング法、イオンプレーティング法などを用いることができる。
【００３６】
図２に示すように、成膜装置２０は、前面ガラス基板１０３に対しＭｇＯ薄膜の保護膜１０８を形成する成膜室となる蒸着室２１と、蒸着室２１に前面ガラス基板１０３を投入する前に前面ガラス基板１０３を予備加熱するとともに予備排気を行うための基板搬入室２２と、蒸着室２１での蒸着が終了後、取り出された前面ガラス基板１０３を冷却するための基板搬出室２３とを備えている。これらの基板搬入室２２、蒸着室２１、基板搬出室２３の各々は、内部を真空雰囲気にできるよう密閉構造となっており、各室毎に独立して真空排気系２４ａ、２４ｂ、２４ｃをそれぞれ備えている。基板搬入室２２、蒸着室２１、基板搬出室２３を貫いて、搬送ローラ、ワイヤ、チェーンなどによる搬送手段２５を配設している。また、外気と基板搬入室２２との間、基板搬入室２２と蒸着室２１との間、蒸着室２１と基板搬出室２３との間、基板搬出室２３と外気との間を開閉可能な仕切壁（遮断壁）２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄでそれぞれ仕切っている。搬送手段２５の駆動と仕切壁２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄの開閉との連動によって、基板搬入室２２、蒸着室２１、基板搬出室２３それぞれの真空度の変動を最低限に調整している。
【００３７】
前面ガラス基板１０３を外部から仕切壁を通して成膜装置２０の基板搬入室２２に導入し、蒸着室２１、基板搬出室２３を順次に通過させる。それぞれの室での所定の処理を行った上で、成膜装置２０の外部に搬出することが可能であり、複数枚の前面ガラス基板１０３に対して連続してＭｇＯ薄膜を成膜する枚葉式処理を行うことができる。基板搬入室２２、蒸着室２１の各室には、前面ガラス基板１０３を加熱するための基板加熱手段２７ａ、２７ｂをそれぞれ設置している。なお、前面ガラス基板１０３の搬送は、通常、トレイと呼ばれる基板保持具（キャリア）３０に保持した状態で行う。
【００３８】
次に、成膜室である蒸着室２１について説明する。蒸着室２１には、真空排気系２４ｂが接続された密閉容器となる蒸着室２１内に、ＭｇＯの粒を入れたハース２８ｂ、電子銃２８ｃ、磁場を印加する偏向マグネット（図示せず）などを設けている。偏向マグネットにより発生する磁場によって、電子銃２８ｃから放出された電子ビーム２８ｄを偏向して蒸着源２８ａのＭｇＯの粒に照射することにより、熱量が投入されて加熱・蒸発し、蒸着源２８ａであるＭｇＯから蒸気流２８ｅを発生させる。このとき、前面ガラス基板１０３は、開口部を有する基板支持用の基板保持具３０に載せられ、搬送手段２５により図２に示す矢印の方向に沿って左側から右側に移動する。このとき、蒸気流２８ｅを遮断する上流側シャッタ２８ｇ、下流側シャッタ２８ｈを開けて基板保持具３０の下側を開放状態に保つ。蒸発したＭｇＯは基板保持具３０の開口部を通過し、赤外線ランプなどのヒータを用いた基板加熱手段２７ａ、２７ｂにより所定温度まで加熱された前面ガラス基板１０３の表面上に付着・堆積する。これによって、所望の形状、膜厚のＭｇＯ薄膜の保護膜１０８が連続的に形成される。なお、上流側とは基板が搬入されてくる側であり、下流側とは基板が搬出される側を意味する。
【００３９】
また、図２に示すように、成膜装置２０では、特に成膜終了時間近傍の蒸着室２１内の雰囲気を制御するため、複数のガス導入手段２９ａ、２９ｂおよび、例えば四重極質量分析計などの分圧検出手段２９ｃを、基板搬送方向に対して垂直方向に、基板搬出室２３側の仕切壁２６ｃの周辺近傍に配置する。また、成膜室となる蒸着室２１において、一方のガス導入手段２９ａにより、例えばＯ２ガスを導入し、別のガス導入手段２９ｂにより、例えばＨ２Ｏ（水）を含むガスを導入する。
【００４０】
そして、保護膜１０８の成膜過程において、特に成膜終了時間近傍の蒸着室２１内の雰囲気を制御するため、以下のようにガス状態を適正に制御する。本発明の実施の形態では、成膜室となる蒸着室２１内のガス状態の適正な制御を行うためのパラメータとして、蒸着室２１における特に成膜が終了する時間付近のガスの分圧を用い、この分圧を成膜場で一定範囲内に保ちながら成膜を行う。これにより、金属酸化膜であるＭｇＯ薄膜が安定して良質に形成できる。
【００４１】
ここにいう成膜場とは、蒸着室２１内の、ハース２８ｂと前面ガラス基板１０３との間の空間を指し、また、以降の説明においては、分圧とはその成膜場における成膜終了近傍時の分圧を指す。また、成膜終了近傍時とは、ＭｇＯ薄膜の所定膜厚に対して半分の厚さが成膜された時間から成膜終了時までの時間の範囲である。
【００４２】
具体的には、蒸着室２１の基板搬出室２３側の下流側突出部２１ｃ周辺に設けた分圧検出手段２９ｃからの情報に基づいて、蒸着室２１内における成膜終了時間近傍のガスの分圧を検出し、制御手段（図示省略）により蒸着室２１内のガスの分圧を一定範囲内とする。より具体的には、ガス導入手段２９ａ、２９ｂからのガス導入量と真空排気系２４ｂによる排気量とを制御手段により制御し、蒸着室２１内のガスの分圧を一定範囲内に制御する。
【００４３】
上記方法により、成膜室となる蒸着室２１における成膜が終了する時間近傍での雰囲気ガス、例えばＯ２ガスやＨ２Ｏを含むガスの分圧を一定範囲内に保った状態に制御して蒸着を行うことにより、ＭｇＯ薄膜内の特に表層部分の未結合手の量を制御した保護膜１０８を安定して形成できる。なお、分圧検出手段２９ｃを配設する位置は、ＭｇＯ薄膜が成膜できる状態において、下流側シャッタ２８ｈの下流側の端縁２８１ｈより、さらに下流側突出部２１ｃ側に配設することが望ましい。これにより、導入したガスの分圧を一定範囲内にさらに保てる。
【００４４】
これに対して、従来の成膜装置では、ガス導入手段と分圧検出手段は基板搬入室側に設けられていた。このような成膜装置で蒸着室内の雰囲気を制御して成膜する場合、枚葉式成膜装置の蒸着室全体にわたって均一な雰囲気とすることは実際上困難である。すなわち、蒸着源のあるハースの上方部にある蒸着室の中央部と基板搬入室または基板搬出室側近傍の蒸着室の左右端部とでは雰囲気に差が発生する。特に、成膜が終了する時間付近においては、基板が蒸着室の左側の基板搬出室の近くに移動しており、蒸着室内のガスの雰囲気状態の差により、保護膜の特性に影響を及ぼす膜物性が大きく変化する。
【００４５】
上述のように、本発明の実施の形態においては、蒸着室２１に導入するガスは、酸素欠損を防止し未結合手の量を制御するためにＯ２ガスを、また、積極的にＨ原子やＯＨ分子といった不純物を膜中に混入させて未結合手の量を増やすためにＨ２Ｏを含むガスを用いる。従来、保護膜であるＭｇＯ薄膜の物性はその成膜過程での酸素欠損や不純物混入により変化することが知られている。
【００４６】
本発明者らは、その成膜過程において、特に成膜終了近傍時の酸素欠損や不純物混入によるＭｇＯ薄膜の物性の変化が保護膜の特性である２次電子放出性能に影響を与えることを、各種特性の検討実験の過程で確認した。特に成膜終了近傍時に形成されるＭｇＯ薄膜表層は、酸素が欠損したりＭｇＯの原料や雰囲気ガス中に極微量含まれるＨ２Ｏに起因するＯＨ分子などの不純物が混入したりする。そのため、ＭｇＯ薄膜、特にその表層のＭｇ原子とＯ原子との結合に乱れが生じる。これにより発生する結合に関与しない未結合手（ダングリングボンド）の存在によってＭｇＯのエネルギーバンドに影響を与え、保護膜の２次電子放出の状態が大きく変化するためであると考えられる。それ故、本発明の実施の形態では、成膜時にＯ２、Ｈ２Ｏを含むガスを成膜室となる蒸着室２１に導入してその雰囲気を制御し成膜する。これにより、ＭｇＯ薄膜内の特に表層部分の未結合手の量を制御できる。
【００４７】
次に、保護膜を形成する工程について具体的に説明する。まず、図２に示すように、成膜室となる蒸着室２１で、赤外線ランプなどを用いた基板加熱手段２７ｂにより前面ガラス基板１０３を加熱して所定の温度で一定に保つ。加熱温度は、前面ガラス基板１０３上に前もって形成されている表示電極１０６や誘電体層１０７が熱劣化することがないように、１００℃から４００℃程度の温度範囲に設定される。そして、上流側シャッタ２８ｇと下流側シャッタ２８ｈとが蒸着室２１の中央部に移動して基板保持具３０の下側が閉じた状態で、電子銃２８ｃから電子ビーム２８ｄを蒸着源２８ａに照射して予備加熱し、蒸着源２８ａに含まれる不純物ガスの脱ガスを行う。それとともに真空排気系２４ｂで不純物ガスを排気した後に、ガス導入手段２９ａ、２９ｂからガスを導入する。導入するガスは、上述のように、ＭｇＯ薄膜中の酸素欠損を防止するためにＯ２またはＯ２を含むガスを、また、積極的にＨやＯＨなどの不純物を膜中に混入するためにＨ２Ｏを含むガスを用いる。そしてこれらのガスは蒸着室２１の成膜場においてその分圧が一定範囲内となるように制御する。
【００４８】
図３は、ＭｇＯ薄膜のカソードルミネッセンスによる発光スペクトルを示す図である。図３に示す発光スペクトルには、発光領域３３０ｎｍから３７０ｎｍ内に最大発光強度Ａ１が、発光波長４００ｎｍから４５０ｎｍの間に最大発光強度Ａ２のピークがある。図３から、最大発光強度Ａ１と最大発光強度Ａ２との比率Ａ２／Ａ１を求める。
【００４９】
図４は、分圧検出手段２９ｃで検出されたＨ２Ｏ分圧に対するカソードルミネッセンスによる最大発光強度Ａ１と最大発光強度Ａ２の比率Ａ２／Ａ１を示す図である。図４に示すように、Ｈ２Ｏ分圧に対して比率Ａ２／Ａ１が変化することがわかる。これは、Ｈ２Ｏを含むガスを導入すると、ＭｇＯの結晶構造中にＯＨ基の結合が発生し結果的に酸素欠損量に違いが生じ、カソードルミネッセンス発光における最大発光強度Ａ１と最大発光強度Ａ２の比率が大きく変化したものと考えられる。
【００５０】
本発明の実施の形態においては、前面ガラス基板１０３面内のＭｇＯ薄膜の膜厚とカソードルミネッセンス発光における最大発光強度Ａ１と最大発光強度Ａ２の比率との積が面内で所定の範囲となるように制御している。すなわち、前面ガラス基板１０３面内の膜厚分布はあらかじめ蒸着源２８ａの配置位置や個数などによって制御する。さらに、発光強度の比率Ａ２／Ａ１が所定の値になるように、図４のグラフを利用して分圧検出手段２９ｃで検出される分圧が所定値になるようにガス導入手段２９ａ、２９ｂからＨ２Ｏ導入量を制御する。
【００５１】
具体的には、蒸着室２１に対して、真空排気系２４ｂにより排気しながらガス導入手段２９ｂ、２９ｃからＨ２Ｏを含むガスを導入して、排気量とガス導入量とを制御手段（図示せず）で制御して調整し、排気とガス導入を平衡させることで行う。そして、上流側シャッタ２８ｇと下流側シャッタ２８ｈをそれぞれ基板搬入室２２、基板搬出室２３側に移動させて基板保持具３０の下側を開放した状態に保ち、ＭｇＯの蒸気流２８ｅが前面ガラス基板１０３に向けて噴射する。その結果、基板面内において最大発光強度の比率に変化が生じ、保護膜の任意の点における膜厚と最大発光強度の比率の積を基板面内分布の所定の範囲内に規定し制御することができる。
【００５２】
次に、より具体的な本発明の実施の形態におけるＰＤＰの保護膜を形成する工程について説明する。図２に示す成膜装置において、以下の設定条件で実施した。
【００５３】
前面ガラス基板１０３上に表示電極１０６、誘電体層１０７を所定の材料、条件で形成し、蒸着時基板温度は、形成した表示電極１０６、誘電体層１０７が熱劣化しない温度３００℃に設定した。また、蒸着室２１の到達圧力は、２×１０−４Ｐａ以下とし、蒸着時における電子銃エミッション電流は４８０ｍＡとした。
【００５４】
基板搬送速度は、８００ｍｍ／ｍｉｎの一定速度で前面ガラス基板１０３を蒸着室２１内で移動させ、保護膜１０８の膜厚が所定の値の約９００ｎｍに達した後、仕切壁を通じて基板搬出室２３へ搬送するように設定した。蒸着時の蒸着室２１内の圧力は、Ｏ２ガスの導入量と排気量を制御手段で制御して約２×１０−２Ｐａに平衡させた。また、ガス導入手段から導入したＨ２Ｏの導入量と真空排気系による排気量とを蒸着室２１内でＨ２Ｏのガスの分圧を６×１０−４Ｐａ〜２×１０−３Ｐａの範囲に制御した。この場合、約５ｍ３程度の容積の蒸着室２１に対して、ガス導入手段２９ａよりＯ２ガスを約１２０ｓｃｃｍ導入し、蒸着時の圧力は真空排気系近傍で約２×１０−２Ｐａに平衡させた。そして、ガス導入手段２９ｂからＨ２Ｏを１０ｓｃｃｍ〜３０ｓｃｃｍ導入した。
【００５５】
形成したＭｇＯ薄膜の保護膜１０８について複数箇所の膜厚測定およびカソードルミネッセンス分析を実施した。その結果、面内のＭｇＯ薄膜の膜厚平均値は９００ｎｍで、膜厚変化の面内分布は±８％の範囲内のＭｇＯ薄膜であった。また、各箇所におけるカソードルミネッセンスにおける発光の最大発光強度の比率Ａ２／Ａ１は１．０８以上であった。特に、上述のようにＨ２Ｏを含むガスを導入した保護膜１０８は比率Ａ２／Ａ１が１．０８以上となる。したがって、Ｈ２Ｏを含むガスの導入量を制御することによって、図４に示すように最大発光強度の比率を変化させてもよい。本発明の実施の形態では、膜厚と最大発光強度の比率の積は、基板面内の上記複数箇所の平均値に対して±１５％以内となるように制御した。なお、上記において、基板面内の膜厚平均を９００ｎｍ、膜厚のばらつきを±８％としたが、基板面内の膜厚平均値が７００ｎｍから９００ｎｍの間にあり、膜厚の面内分布が±５％以上±１０％以下のＭｇＯ薄膜の場合であってもよい。
【００５６】
図５は、保護膜の膜厚と最大発光強度比率との積と、ＰＤＰ１の規格化した放電遅れ時間との関係を示す図である。図５に示すように、膜厚と最大発光強度比率との積とＰＤＰ１の放電遅れ時間とに相関のあることがわかる。すなわち、上述の方法で基板面内の膜厚分布を制御するとともに、基板搬送方向下流でのＨ２Ｏを含むガスの導入量によって最大発光強度比率を制御することにより膜厚と最大発光強度比率との積を制御し、結果として基板面内の保護膜１０８の基板面内分布を制御することができる。
【００５７】
図５に示すように、本発明の実施の形態によれば、膜厚と最大発光強度比率との積を基板面内の平均値に対して±１５％以内の範囲に制御することにより、放電遅れ時間の分布を±２５％以内に抑制する保護膜とすることができる。表示の精細度としてハイディフィニッションのＰＤＰにおいては、基板面内の放電遅れ時間が±５０％程度変化する分布を有しても、十分な放電特性が得られるものであった。しかし、画素数が倍となり、１セル当りの面積が１／２以下となるさらに高精細のフルハイディフィニッションＰＤＰにおいては、１セル当りのアドレス放電時間が約１／２、電気容量が１／２となる。それ故、放電遅れ時間として要求される面内分布がさらに小さいことが要求される。図５に示すように、膜厚と最大発光強度比率との積を基板面内の平均値に対して±１５％以内の範囲に制御し、基板面内の複数点において放電遅れ時間が±２５％以下に制御すると、高精細、高画質なフルハイディフィニッションＰＤＰの画像表示品質を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
以上のように本発明におけるＰＤＰによれば、特にフルハイディフィニッション対応の高精細、高画質のＰＤＰなど、大画面表示装置に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施の形態におけるＰＤＰの構成を示す斜視図
【図２】同ＰＤＰの製造方法の一工程で用いる成膜装置を示す図
【図３】ＭｇＯ薄膜のカソードルミネッセンスによる発光スペクトルを示す図
【図４】分圧検出手段で検出されたＨ２Ｏ分圧に対するカソードルミネッセンスによる最大発光強度Ａ１と最大発光強度Ａ２の比率Ａ２／Ａ１を示す図
【図５】保護膜の膜厚と最大発光強度比率との積と、ＰＤＰの規格化した放電遅れ時間との関係を示す図
【符号の説明】
【００６０】
１    ＰＤＰ
２０    成膜装置
２１    蒸着室
２１ｃ    下流側突出部
２２    基板搬入室
２３    基板搬出室
２４ａ，２４ｂ，２４ｃ    真空排気系
２５    搬送手段
２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ    仕切壁
２７ａ，２７ｂ    基板加熱手段
２８ａ    蒸着源
２８ｂ    ハース
２８ｃ    電子銃
２８ｄ    電子ビーム
２８ｅ    蒸気流
２８ｇ    上流側シャッタ
２８ｈ    下流側シャッタ
２９ａ，２９ｂ    ガス導入手段
２９ｃ    分圧検出手段
３０    基板保持具（キャリア）
１０２    前面板
１０３    前面ガラス基板
１０４    走査電極
１０４ａ，１０５ａ    透明電極
１０４ｂ，１０５ｂ    バス電極
１０５    維持電極
１０６    表示電極
１０７    誘電体層
１０８    保護膜
１０９    背面板
１１０    背面ガラス基板
１１１    アドレス電極
１１２    下地誘電体層
１１３    隔壁
１１４Ｒ，１１４Ｇ，１１４Ｂ    蛍光体層
１１５    放電空間
１１６    放電セル
２８１ｈ    端縁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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