(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に表示電極を形成する電極形成ステップと、前記表示電極を覆って誘電体層を形成する誘電体層形成ステップと、前記誘電体層上に保護膜を形成する保護膜形成ステップとを備え、
前記保護膜形成ステップが、前記誘電体層までが形成された前記基板を酸素、窒素、水素、水蒸気、二酸化炭素のうちの少なくとも一つのガス雰囲気中で加熱する予備加熱ステップと、少なくとも酸素を導入しながら前記誘電体層上に前記保護膜を真空蒸着法によって形成する成膜ステップとを含み、
前記予備加熱ステップにおいて、前記誘電体層までが形成された前記基板を配置した容器内に酸素、窒素、水素、水蒸気、二酸化炭素のうちの少なくとも一つのガスを導入するとともに、
前記ガスの流量を、前記成膜ステップにおける酸素以外の総ガス圧が酸素分圧の０．５倍〜１．５倍となるように、制御することを特徴とするプラズマディスプレイパネルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に保護膜を形成するプラズマディスプレイパネルの製造方法とその製造装置に関し、特に誘電体層を覆う保護膜を有するプラズマディスプレイパネルにおいて、良質な保護膜を形成するために好適な製造方法とその製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰと記す）は、前面パネルと背面パネルとを対向配置してその周縁部を封着部材によって封着した構造を有し、前面パネルと背面パネルとの間に形成された放電空間には、ネオン（Ｎｅ）およびキセノン（Ｘｅ）などの放電ガスが封入されている。
【０００３】
前面パネルは、ガラス基板に形成されたストライプ状の走査電極と維持電極とからなる複数の表示電極対と、表示電極対を覆う誘電体層と、誘電体層を覆う保護膜とを備えている。表示電極対は、それぞれ透明電極とその透明電極上に形成された金属材料のバス電極とによって構成されている。
【０００４】
一方、背面パネルは、ガラス基板に形成されたストライプ状の複数のアドレス電極と、アドレス電極を覆う下地誘電体層と、下地誘電体層上に形成され放電空間をアドレス電極毎に区画するストライプ状の隔壁と、隔壁間の下地誘電体層上と隔壁側面に形成された赤色、緑色、青色の蛍光体層とを備えている。
【０００５】
前面パネルと背面パネルとは表示電極対とアドレス電極とが直交するように対向配置され、それらの電極が交差する交差部に放電セルを形成している。放電セルはマトリクス状に配列されて、表示電極対の方向に並ぶ赤色、緑色、青色の蛍光体層を有する３個の放電セルがカラー表示のための画素を形成している。ＰＤＰは、走査電極とアドレス電極間、および、走査電極と維持電極間に所定の電圧を印加してガス放電を発生させ、そのガス放電で生じる紫外線によって蛍光体層を励起して発光させることによりカラー画像を表示している。
【０００６】
このような構造のＰＤＰにおいて、保護膜は耐スパッタ特性が大きいこと、かつ２次電子放出係数の大きいことなどが要求されて、例えば、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の保護膜が一般的に用いられている。これらの特性によって、誘電体層のスパッタを防止し、かつ放電電圧を低くするようにしている。
【０００７】
保護膜は、電子ビーム蒸着法やプラズマガンによる成膜法などにより形成されるが、成膜方法、成膜条件によって膜特性に大きな差が生じる。保護膜としての酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を電子ビーム蒸着法で形成する際に、蒸着室内の酸素ガスを始めとする各種ガスの分圧を一定の範囲に制御することによって、膜特性の良好な保護膜を安定に製造しようとする例が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−５０８０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
保護膜である酸化マグネシウム（ＭｇＯ）膜は、その成膜過程における酸素欠損や不純物混入により膜物性が大きく変化する。一般に広く用いられている基板搬送型の成膜装置では、誘電体層までを形成したガラス基板をトレイに載せて成膜室で成膜する。成膜室を通過する際、トレイやマスクにも酸化マグネシウム（ＭｇＯ）膜が付着する。ガラス基板を成膜室から大気中に取り出した時に、トレイやマスクに付着した酸化マグネシウム（ＭｇＯ）が大気中の水分を吸着する。このトレイやマスクを用いて次のガラス基板を成膜室に搬送しながら酸化マグネシウム（ＭｇＯ）膜を成膜する場合、トレイやマスクに吸湿されていた水分が成膜室に放出されてその一部が成膜室で解離して水素と酸素になり、これらのガスが成膜室内のガス分圧を変化させて酸化マグネシウム（ＭｇＯ）膜の膜特性をばらつかせるいう課題があった。
【０００９】
これに対して、基板搬送型の成膜装置において、大気中で使用するトレイやマスクと、成膜室で使用するトレイやマスクとを分けることにより成膜室への水の持込量を減らすことによりガス分圧を安定させるという方法が用いられている。しかしながら、基板サイズが大型化し、基板のサイズが多様化することにより搬送機構が複雑になって装置の信頼性が低下することや、装置のコストが高くなるといった課題があった。
【００１０】
また、これらの課題に対して、基板受け渡し時の雰囲気を露点温度が低く水分が少ない状態にすることにより、成膜室への水分の持込量を減らしてガス分圧を安定させるという方法も用いられているが、この方法では大容量の排気能力を有するクライオポンプやターボ分子ポンプなどを複数台使用する必要がある。排気速度を変化させるには、成膜室とポンプの間にあるコンダクタンスバルブの開度を変化させたり、ポンプの台数を変更したりする必要があるが、この方法の場合、水分のみでなく他のガスに対する排気速度も変化してしまい、成膜室内のガス分圧を一定に保つのが困難である。また、ターボ分子ポンプの回転数を変更することにより排気速度を変化させる方法では、圧縮比が変わるために排気ガスの成分比が変化し、水の分圧を独立して制御することができないという課題があった。
【００１１】
本発明は、このような課題に鑑みてなされ、基板搬送トレイやマスクなどにより持ち込まれるガスの影響を少なくして、特性の良好な保護膜を安定に製造する方法および製造装置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】
【００１２】
このような課題を解決するために、本発明のプラズマディスプレイパネルの製造方法は、基板上に表示電極を形成する電極形成ステップと、表示電極を覆って誘電体層を形成する誘電体層形成ステップと、誘電体層上に保護膜を形成する保護膜形成ステップとを備え、保護膜形成ステップが、誘電体層までが形成された基板を酸素、窒素、水素、水蒸気、二酸化炭素のうちの少なくとも一つのガス雰囲気中で加熱する予備加熱ステップと、少なくとも酸素を導入しながら誘電体層上に保護膜を真空蒸着法によって形成する成膜ステップとを含み、予備加熱ステップにおいて、誘電体層までが形成された基板を配置した容器内に酸素、窒素、水素、水蒸気、二酸化炭素のうちの少なくとも一つのガスを導入するとともに、ガスの流量を、成膜ステップにおける酸素以外の総ガス圧が酸素分圧の０．５倍〜１．５倍となるように制御することを特徴とする。
【００１３】
このような製造方法によれば、真空蒸着法で保護膜を形成する際のガス分圧を適性に制御することが可能となり、膜質の安定した保護膜であって、放電特性に優れた保護膜を実現することが可能となる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、ＰＤＰの保護膜を常に同一条件で安定して製造することが可能となり、耐スパッタ性を有した２次電子放出特性に優れたＰＤＰ用保護膜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】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態における保護膜の製造方法およびその製造装置について図面を参照しながら説明する。
【００２２】
（実施の形態）
本発明の保護膜の製造方法および保護膜の製造装置によって製造した保護膜は、ＰＤＰの誘電体層を保護する保護膜として有用である。そこで、まずこの保護膜が適用されるＰＤＰについて説明する。
【００２３】
図１は交流面放電型ＰＤＰの構成を示す斜視図である。ＰＤＰの前面パネル１００は、前面ガラス基板１１の一主面上に形成したＮ本の走査電極１２ａとＮ本の維持電極１２ｂとからなる表示電極対１２と、その表示電極対１２を覆うように形成した誘電体層１３と、さらにその誘電体層１３を覆うように形成した酸化マグネシウム（ＭｇＯ）薄膜からなる保護膜１４とを有している。走査電極１２ａと維持電極１２ｂとは、透明電極に金属のバス電極をそれぞれ積層した構造である。
【００２４】
背面パネル２００は、背面ガラス基板１６の一主面上に形成したＭ本のアドレス電極１７と、そのアドレス電極１７を覆うように形成した下地誘電体層１８と、下地誘電体層１８上のアドレス電極１７間に形成した隔壁１９と、隔壁１９間に塗布された蛍光体層２０とを有する構造である。
【００２５】
前面パネル１００と背面パネル２００とを隔壁１９を挟んで、表示電極対１２とアドレス電極１７とが直交するように対向させ、画像表示領域の周囲を封止部材により封止している。前面パネル１００と背面パネル２００との間に形成された放電空間２１には、例えばネオン（Ｎｅ）とキセノン（Ｘｅ）の混合ガスの放電ガスが４５ｋＰａ〜８０ｋＰａの圧力で封入されている。表示電極対１２とアドレス電極１７との交差部が放電セルとして動作する。
【００２６】
このような、前面パネル１００の保護膜１４を製造するための、本発明の実施の形態における保護膜の製造方法とその製造装置について説明する。図２は本発明の実施の形態におけるプラズマディスプレイパネルの製造装置である保護膜の製造装置の構成を示す側断面図、図３は同製造装置の真空蒸着室となる成膜室の平面図である。
【００２７】
図２に示す保護膜の製造装置は、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を成膜する基板搬送型の電子ビーム蒸着装置である。図２に示すように、蒸着装置は基板搬入室３０、基板の予備加熱室３１、真空蒸着室となる成膜室３２、基板冷却室３３、基板取出室３４より構成されている。ＰＤＰの誘電体層１３までが形成された前面パネル１００がトレイ３５に載せられて、まず基板搬入室３０に搬入される。その後、予備加熱室３１に搬送されて予備加熱され、成膜室３２に搬送されて保護膜としての酸化マグネシウム（ＭｇＯ）膜が前面パネル１００の誘電体層１３上に成膜される。
【００２８】
成膜室３２には蒸着材料４０が収納された蒸着ハース４１と電子銃４２とが設置されていて、内部を高真空に排気するための複数の排気ポンプ４３が接続されている。また、成膜室３２には成膜中の各種のガス成分を測定するためのガス分析手段である四重極質量分析器（ＱＭＳ）などのガス分析装置４４が設置されている。成膜室３２内には成膜室３２に少なくとも酸素を導入する第２のガス導入手段であるガス導入口４５とガス導入口４５から成膜室３２内に導入する酸素流量を制御する第２のガス導入量可変手段である流量バルブ４６が設けられている。
【００２９】
成膜室３２においては、排気ポンプ４３によって成膜室３２内を高真空状態とし、電子銃４２から発射される電子ビーム４７によって蒸着材料４０を加熱して、その蒸気を前面ガラス基板１１面に堆積することによって酸化マグネシウム（ＭｇＯ）膜の保護膜が成膜される。なお、成膜室３２内の前面ガラス基板１１下部には蒸気の前面ガラス基板１１への到達を制御するシャッター４８が設けられている。
【００３０】
図３に示すように、成膜室３２の側面には電子銃４２および排気ポンプ４３が成膜室３２の隣接する側面に設置されている。装置の構成上、電子銃４２と対向する側面に排気ポンプ４３を設置してもよい。大面積パネルの製造装置の場合、図３に示すように蒸着ハース４１と電子銃４２は複数設けられるとともに、成膜室３２内を高真空に排気するための排気手段としての排気ポンプ４３も複数台設置される。なお、図３に示すように、電子ビーム４７は蒸着ハース４１において複数のビーム照射部４９に照射されている。
【００３１】
また、図２に示すように、予備加熱室３１には、酸素、窒素、水素、水蒸気、二酸化炭素のうちの少なくとも一つのガスを導入する第１のガス導入手段となるガス導入口５０と、ガス導入口５０のガス導入量を制御する第１のガス導入量可変手段となる流量バルブ５１と、予備加熱室３１内を減圧にするための排気ポンプ５２とが設けられている。
【００３２】
なお、基板冷却室３３にも、内部を減圧状態にするための排気ポンプ（図示せず）が接続されているとともに、予備加熱室３１に接続される流量バルブ５１と成膜室３２に接続される流量バルブ４６とは、成膜室３２に設けられたガス分析装置４４のガス分析結果に基づいてその開度などが制御されるように構成されている。
【００３３】
次に、ＰＤＰの保護膜１４である酸化マグネシウム（ＭｇＯ）膜の成膜工程について説明する。誘電体層１３まで形成された前面パネル１００をトレイ３５に載せて基板搬入室３０に投入する。次に予備加熱室３１に搬送し、そこで真空に排気しながら前面パネル１００を加熱ヒータによって加熱した後、成膜室３２に矢印Ａのように搬送する。成膜室３２では一定の速度で搬送されながら誘電体層１３上に保護膜１４が形成される。保護膜１４の形成が終了した後、前面パネル１００はトレイ３５とともに基板冷却室３３に搬送され、真空中で所定の温度まで冷却した後、基板取出室３４に搬送されて取り出され一連の作業が完了する。
【００３４】
成膜室３２においては、電子銃４２から出射された電子ビーム４７を偏向させるとともに複数のビーム照射部４９に集束させて、蒸着ハース４１上に収納されたＭｇＯ粒塊の蒸着材料４０に照射する。これにより蒸着材料４０が加熱されて蒸発し、上方を移動する前面パネル１００の誘電体層１３上に保護膜１４としての酸化マグネシウム（ＭｇＯ）膜が堆積される。蒸着ハース４１は低速度で回転して、電子ビーム４４による蒸着材料４０の加熱位置が常に移動するようにして局所的な蒸発消失を防いでいる。
【００３５】
このようにして形成される保護膜１４である酸化マグネシウム（ＭｇＯ）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。その物性は成膜室３２中の水および水から解離して発生する水素に対して敏感に変化することが確認されている。例えば酸化マグネシウム（ＭｇＯ）膜において、酸素が欠損したり、Ｈ、ＯＨ、Ｃなどの不純物が混入したりすると、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）膜表面のＭｇ原子とＯ原子との結合に乱れが生じて、結合に関与しない未結合手（ダングリングボンド）ができ２次電子放出係数を劣化させる。２次電子放出係数が劣化すると、放電開始電圧が高くなるとともに、ＰＤＰ面内での電子放出特性のばらつきが面内の表示ばらつきや表示欠陥を発生させる。このような膜物性の変化によるＰＤＰの表示品位の問題は、パネルサイズの大型化やパネルの高精細化などとともに特に大きな課題となる。
【００３６】
ＭｇＯ膜の物性に大きな影響を及ぼす水の発生源としては、前面パネル１００とともに成膜室３２に投入されるトレイ３５などに付着した酸化マグネシウム（ＭｇＯ）膜に吸着している水が考えられる。この水を低減するために前述のように大気中で用いるトレイ３５と真空中で用いるトレイ３５を別のものとしたり、トレイ３５が通過する大気の雰囲気を露点の低いドライな環境にしたりするという方法がとられている。しかしながら、これだけでは完全に水の成膜室３２内への持込を防止することは不可能である。
【００３７】
発明者は、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）膜の特性を安定させるためには、成膜室３２における酸素分圧に対する他のガスの分圧を一定範囲内とすることが重要であることを見出した。この方法として、成膜室３２内に直接的にガスを導入して酸素分圧に対する他のガスの分圧を一定範囲内とする方法も考えられる。しかしながら、ビーム照射部４９から飛散する粒子によるガス圧が成膜室３２の圧力に比べて一桁程度高いため、蒸着領域内にガスの粒子が入り込む確率が非常に低く、雰囲気制御が十分にできないという問題点がある。
【００３８】
そこで、トレイ３５にガスを積極的に付着させて蒸着雰囲気内に導入することで、導入したガスの影響を膜質に有効に反映させることが可能であることがわかった。
【００３９】
したがって、本発明の実施の形態では、予備加熱室３１で酸素、窒素、水素、水蒸気、二酸化炭素のうちの少なくとも一つのガスを導入して、トレイ３５などに積極的に付着させ、これらを成膜室３２内に持ち込ませて、成膜室３１内での酸素分圧に対する他のガスの分圧を一定範囲内とするものである。
【００４０】
図４は、本発明の実施の形態におけるプラズマディスプレイ装置の水蒸気導入に対する電子放出特性の結果を示す図であり、成膜室３１内に直接水蒸気を導入した場合と、予備加熱室３１内に水蒸気を導入した場合の、ＰＤＰとしての保護膜１４からの電子放出特性である放電遅れ時間特性の結果を示している。電子放出特性の測定方法としては、特開２００３−５１２５９号公報で記載された方法を用いている。この結果より、成膜室３２に直接水蒸気を導入するよりも、成膜前のステップである予備加熱室３１に水蒸気を導入する方が、水蒸気導入の膜質に及ぼす影響の大きいことがわかる。
【００４１】
このような結果に基づき、本発明の実施の形態では、成膜室３２での成膜室３１内での酸素分圧に対する他のガスの分圧を一定範囲内とするために、成膜前のステップである予備加熱のステップでガス導入を行い、誘電体層１３まで形成された前面パネル１００やトレイ３５に積極的にガスを付着させて成膜室３２に導入するものである。
【００４２】
なお、本発明の実施の形態では、予備加熱室３１に接続される流量バルブ５１と成膜室３２に接続される流量バルブ４６とは、成膜室３２に設けられたガス分析装置４４のガス分析結果に基づいてその開度などが制御されるように構成されている。すなわち、成膜室３２内でのガス分圧が一定となるように、予備加熱室３１に導入するガス流量と成膜室３２に導入する酸素粒とを、それぞれの流量バルブ５１と流量バルブ４６とで制御している。
【００４３】
また、予備加熱室３１に導入されるガスの種類は、酸素、窒素、水素、水蒸気、二酸化炭素などが考えられるが、特に、トレイ３５に付着した酸化マグネシウム（ＭｇＯ）に吸着されやすい水蒸気の分圧と酸素の分圧とを一定範囲とするためには、水蒸気を導入ガスとする方がより効果的である。
【００４４】
また、トレイ３５への水蒸気の吸着は、トレイ３５毎に異なるが、実際の製造工程においては、それらのトレイ３５を順次使用するため、すでに成膜室３２内に投入されているトレイ３５と予備加熱室３１に投入されているトレイ３５との間には、水蒸気吸着量に相関がある。そのため、それらの相関関係を考慮して、成膜室３２でのガス分析結果に基づいて、予備加熱室３１に導入するガス量を制御することによって、保護膜の膜質を安定化させる最適な制御が可能となる。
【００４５】
図５は、本発明の実施の形態におけるプラズマディスプレイの製造方法および製造装置で作成したＰＤＰの放電特性を示す結果であり、縦軸には、成膜室３２における酸素分圧に対する酸素以外のガスの総ガス圧を示している。図に示すように、放電遅れ時間の最適な値を１とすると、総ガス圧に対して酸素分圧を変化させると、放電遅れ時間が変化することがわかる。放電遅れ時間が短すぎる、すなわち、酸素分圧に対する総ガス圧が０．５以下では壁電荷の自己消去現象が見られ、逆に、放電遅れ時間が長いと、アドレス不良が発生し画像表示品質を損なう。そのため、本発明では、成膜室３２での酸素分圧に対する総ガス圧を０．５倍〜１．５倍となるように、予備加熱室３１へのガス導入量を制御している。これらの条件を満たす予備加熱室３１へのガス量の実流量を、成膜室３２に導入する酸素流量の０．５倍〜１．５倍とすると、成膜室３２での酸素分圧に対する総ガス圧を０．５倍〜１．５倍とすることと同等であることを確認している。
【００４６】
なお、成膜装置の構成としては上述したもの以外に、例えば、温度プロファイルの設定条件に応じて、基板投入室３０と成膜室３２の間に予備加熱室３１が一つ以上あるものや、また、成膜室３２と基板取出室３４の間にある基板冷却室３３が一つ以上あるものなどでも構わないし、ガス導入を成膜室３２に入る前の予備加熱室３１以外に導入しても構わない。
【００４７】
また、前面パネル１００に対する成膜膜室３２内での酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の蒸着は搬送を停止して静止した状態で行っても搬送しながら行ってもどちらでも構わない。
【００４８】
また、成膜室３２に配置される蒸着ハース４１、電子銃４２、排気ポンプ４３などは装置の搬送速度や成膜を行う前面パネル１００の大きさなどにより変わるものであり、図２、図３の数と異なるものでも構わない。
【００４９】
また、複数のガスを予備加熱室３１に導入する場合、その導入方法としては、個々のガス毎にガス導入手段を設けて導入する方法や、予め、複数のガスを混合する装置を設けて混合した後、ガス導入手段を通じて導入する方法などが挙げられる。
【００５０】
なお、以上の説明においては、保護膜１４を酸化マグネシウム（ＭｇＯ）膜を蒸着で形成する例を用いて説明したが、材料として酸化マグネシウム（ＭｇＯ）に限るものでなく酸化カルシウム（ＣａＯ）や酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）などの金属酸化物を成膜する場合に対しても同様の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明によれば、ＰＤＰの保護膜として特性の優れた保護膜を安定に製造することができ、大画面表示装置の製造方法、製造装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】交流面放電型ＰＤＰの構成を示す斜視図
【図２】本発明の実施の形態におけるプラズマディスプレイパネルの製造装置である保護膜の製造装置の構成を示す側断面図
【図３】同製造装置の真空蒸着室となる成膜室の平面図
【図４】同製造装置の水蒸気導入に対する電子放出特性の結果を示す図
【図５】同製造装置で作成したＰＤＰの放電特性の結果を示す図
【符号の説明】
【００５３】
１１    前面ガラス基板
１２    表示電極対
１２ａ    走査電極
１２ｂ    維持電極
１３    誘電体ガラス層
１４    保護膜
１６    背面ガラス基板
１７    アドレス電極
１８    下地誘電体層
１９    隔壁
２０    蛍光体層
２１    放電空間
３０    基板搬入室
３１    予備加熱室
３２    成膜室
３３    基板冷却室
３４    基板取出室
４０    蒸着材料
４１    蒸着ハース
４２    電子銃
４３，５２    排気ポンプ
４４    ガス分析装置
４５，５０    ガス導入口
４６，５１    流量バルブ
４７    電子ビーム
４８    シャッター
４９    ビーム照射部
１００    前面パネル
２００    背面パネル
【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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