(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマディスプレイパネルに設けられる誘電体層を放電から保護する保護膜において、ＭｇＯを含有し体積抵抗率が３．５×１０11Ω・ｃｍ以上であることを特徴とする保護膜。
【請求項２】
全体の原子の数を１００としたとき水素原子を３原子以上１０原子以下含有することを特徴とする請求項１に記載の保護膜。
【請求項３】
プラズマディスプレイパネルに設けられる誘電体層を放電から保護する保護膜において、ＭｇＯと、全体の原子の数を１００としたときの原子の数が３以上１０以下となる水素と、を含有することを特徴とする保護膜。
【請求項４】
カソードルミネッセンスにおいて５１０乃至５６０ｎｍにおける発光中心の発光強度のピークが２８０乃至４４０ｎｍ又は６８０乃至７６０ｎｍにおける発光中心の発光強度のピークよりも高いことを特徴とする請求項３に記載の保護膜。
【請求項５】
前記水素原子の数は、全体の酸素原子及び金属原子の総欠損数以上であることを特徴とする請求項４に記載の保護膜。
【請求項６】
励起又は電離状態の水素を含む雰囲気中で熱処理することにより形成されたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の保護膜。
【請求項７】
表面粗さＲａが５ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の保護膜。
【請求項８】
（１１１）配向を示すことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の保護膜。
【請求項９】
プラズマディスプレイパネルに設けられる誘電体層を放電から保護する保護膜の成膜方法において、ＭｇＯ膜を電子ビーム蒸着により成膜する工程と、前記ＭｇＯ膜を加熱しながら水素処理する工程と、を有することを特徴とする保護膜の成膜方法。
【請求項１０】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の保護膜を有す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１１】
請求項９に記載の方法によりプラズマディスプレイパネルに設けられる誘電体層を放電から保護する保護膜を成膜する工程を有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】
【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の誘電体層を放電から保護する膜として好適な保護膜、その成膜方法、プラズマディスプレイパネル及びその製造方法に関し、特に、放電特性の向上を図った保護膜、その成膜方法、プラズマディスプレイパネル及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）は、薄型構造でちらつきがなく表示コントラスト比が大きいこと、また、比較的に大画面とすることが可能であり、応答速度が速く、自発光型で蛍光体の利用により多色発光も可能であること等、数多くの特徴を有している。このため、近年、コンピュータ関連の表示装置分野及びカラー画像表示の分野等において、広く利用されるようになりつつある。
【０００３】
このプラズマディスプレイには、その動作方式により、電極が誘電体で被覆されて間接的に交流放電の状態で動作させる交流駆動型のものと、電極が放電空間に露出して直流放電の状態で動作させる直流駆動型のものとがある。更に、交流駆動型のプラズマディスプレイには、駆動方式として放電セルのメモリを利用するメモリ動作型と、それを利用しないリフレッシュ動作型とがある。なお、交流駆動型プラズマディスプレイの輝度は、放電回数に比例する。上記のリフレッシュ型の場合は、表示容量が大きくなると輝度が低下するため、小表示容量のプラズマディスプレイに対して主として使用されている。
【０００４】
図１６はメモリ動作型の交流駆動型カラープラズマディスプレイの構造を示す模式的分解図である。
【０００５】
ＰＤＰには、ガラスからなる２つの絶縁基板１０１及び１０２が設けられている。絶縁基板１０１は後面基板となり、絶縁基板１０２は前面基板となる。
【０００６】
絶縁基板１０２における絶縁基板１０１との対向面側には、透明電極１０３及び１０４が設けられている。透明電極１０３及び１０４は、パネルの水平方向（横方向）に延びている。また、夫々透明電極１０３及び１０４に重なるようにトレース電極１０５及び１０６が配置されている。トレース電極１０５及び１０６は、例えば金属製であり、各電極と外部の駆動装置との間の電極抵抗値を小さくするために設けられている。更に、透明電極１０３及び１０４を覆う誘電体層１１２、誘電体層１１２上に形成されパネルの垂直方向（縦方向）に延びる複数のブラックストライプ層１０８、このブラックストライプ層１０８の間に形成された赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）のカラーフィルタ層１１０Ｒ、１１０Ｇ及び１１０Ｂ、並びに誘電体層１１２及び透明電極１０３等を放電から保護する保護膜１１４が設けられている。
【０００７】
なお、ＰＤＰは放射された紫外線が蛍光体を励起してＲ，Ｇ，Ｂの各可視光を出すものであり、カラーフィルタ層は必ずしも必要ない。カラーフィルタ層は蛍光体による発光色のスペクトラムを補正するためである。
【０００８】
絶縁基板１０１における絶縁基板１０２との対向面側には、透明電極１０３及び１０４と直交するデータ電極１０７が設けられている。従って、データ電極１０７は、垂直方向に延びる。また、水平方向で表示セルを区切る隔壁１０９が設けられている。隔壁１０９はブラックストライプ層１０８と対向する。また、データ電極１０７を覆う誘電体層１１３が設けられ、隔壁１０９の側面及び誘電体層１１３の表面上に放電ガスの放電により発生する紫外線を可視光に変換する蛍光体層１１１が形成されている。そして、絶縁基板１０１及び１０２の空間に隔壁１０９により放電ガス空間が確保され、この放電ガス空間内に、ヘリウム、ネオン若しくはキセノン等又はこれらの混合ガスからなる放電ガスが充填される。
【０００９】
保護膜１１４は、前述のように、放電時のイオン衝撃によるスパッタリングから誘電体層１１２及び透明電極１０３等を保護する目的で設けられており、また、保護膜１１４は、放電ガス空間に接するため、その材質及び膜質が放電特性に大きな影響を与える。また、交流駆動型ＰＤＰでは、低消費電力化、駆動回路の簡素化、高精細化及び大画面化が重要な要素となっている。
【００１０】
このため、一般に保護膜１１４の材料には、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）が使用されている。ＭｇＯは、耐スパッタリング性に優れ、且つ２次電子放出係数が大きい絶縁物だからである。ＭｇＯを使用することにより、放電開始電圧を下げて、ＰＤＰの駆動が可能になっている。
【００１１】
次に、ＰＤＰにおける保護膜の成膜方法について説明する。保護膜は、一般に真空蒸着法という方法により成膜されている。図１７は従来の保護膜の成膜装置を示す模式図である。
【００１２】
従来の成膜装置には、蒸着チャンバ１２１が設けられている。蒸着チャンバ１２１の上部には、誘電体膜等が既に形成されＭｇＯ膜が形成される基板１２４が取り付けられる。また、蒸着チャンバ１２１の下部には、保護膜の原料としてＭｇＯからなる蒸着源１２５が取り付けられる。また、蒸着チャンバ１２１には、基板１２４を加熱するヒータ１３２並びにＯ2ガス用のガス導入口（図示せず）が設けられている。
【００１３】
このように構成された従来の成膜装置を使用して保護膜を製造する場合、先ず、蒸着チャンバ１２１の上部に基板１２４を固定し、基板１２４をヒータ１３２により加熱すると共に、蒸着チャンバ１２１内を排気する。次に、ＭｇＯ膜の結晶配向を揃えるために、酸素ガスを蒸着チャンバ１２１内に導入しながら、電子ビーム１３３を蒸着源１２５に照射することにより、基板１２４の蒸着源１２５に対向する面上にＭｇＯ膜を保護膜として形成する。
【００１４】
また、ＭｇＯ膜の配向性を向上させるため、励起又は電離状態の水素原子を含む雰囲気中でＭｇＯ膜を成膜する方法が開示されている（特開平９−２９５８９４号公報）。
【００１５】
更に、保護膜の２次電子放出係数を向上させて放電電圧を低下することを目的として、保護膜の配向を（ｎ００）又は（ｍｍ０）配向とすると共に、表面粗さを３０ｎｍ以上としたＰＤＰが開示されている（特開平１１−３６６５号公報）。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
而して、従来のメモリ動作型のＡＣ型ＰＤＰの表示動作においては、先ず、透明電極１０３及び１０４に放電電圧パルスを印加し、放電空間内に放電を発生させる。この放電により、保護膜１１４の放電空間側の表面上で、透明電極１０３及び１０４が対面する部分に、各電極に印加された極性と反対の極性を有する電荷を蓄積する（壁電荷形成過程）。
【００１７】
その後、透明電極１０３及び１０４に前記放電電圧パルスとは反対の極性の電圧を印加し、放電空間内にもう一度放電を発生させる。この放電により、蓄積された電荷（壁電荷）が取り去られ、ＰＤＰの全面に亘って壁電荷が存在しないことになる（壁電荷の消去の過程又は消去過程）。
【００１８】
次に、透明電極１０３に順次所定の電圧を印加することで走査していき、電圧印加状態にある透明電極１０３と、この透明電極１０３に属する発光セルのうち、表示したい発光セルに対応するデータ電極１０７との間に所定の電圧を印加することにより、この発光セルを表示させる準備として壁電荷を蓄積する（書き込み過程）。
【００１９】
次に、ＰＤＰ全面の透明電極１０３及び１０４に維持放電パルス電圧を印加することにより画像表示を行う。なお、この維持放電パルス電圧の電圧値は、放電パルス電圧の電圧値よりも低く設定されているので、書き込み過程において壁電荷を形成されていない発光セルでは発光は起こらず、書き込み放電を行った発光セルのみが発光し、画像表示が行なわれる（表示放電過程）。なお、階調表示については、階調数に応じて、そのパルス数が異なる８種類程度の維持放電パルス群を時系列的に組み合わせることにより、２５６段階程度の表示階調を実現している（サブフィールド階調法）。
【００２０】
図１８（ａ）及び（ｂ）は横軸に時間をとり、縦軸に発光強度及び電圧をとって印加電圧と放電遅れ発光との関係を示すグラフ図である。ＰＤＰにおいて、放電の遅れ、即ち、発光の遅れがない場合には、図１８（ａ）に示すように、書き込みパルス印加開始に対応してほぼ一斉に放電が開始されるため、非常に鋭いピークを有する発光強度特性が得られる。これに対して、各発光セルに２次電子放出効率に応じた放電遅れがある場合は、書き込みパルスの印加開始に対応して各発光セルがバラバラに放電を開始する。このため、図１８（ｂ）に示すように、放電遅れがない場合に比べて、発光強度のピークが低く、且つその幅が広くなっている。しかも、この書き込みパルス印加時間内に全ての発光セルが一斉に放電を開始するわけではない。このため、書き込みパルスの印加終了時点でも、なお書き込みが完了しない発光セルが残ることになる。なお、図１８（ｂ）中に破線により示した箇所は、図示された書き込みパルスの期間よりも長く書き込みパルスが印加された場合の発光強度の一例であり、書き込みパルスの印加中に本来書き込み放電すべき発光セルが放電できないこと、即ち、書き込み動作がより不完全となることを表している。この場合、放電の遅れをＰＤＰ全面における発光セルの発光として観察した場合、画面表示のちらつきとして観察される。従って、図１８（ｂ）に示すように、保護膜１１４（ＭｇＯ膜）の２次電子放出効率が低下している場合には、ＰＤＰの高精細化及び高階調化に伴い、書き込みパルスの印加時間が短縮されることになり、放電の遅れ及び書き込み動作が不完全になるという問題点がある。
【００２１】
しかしながら、図１７に示す成膜装置を使用した従来の成膜方法により形成された保護膜を使用すると、書き込み放電の形成時間が長くなり、規定時間内に放電が開始されないという書き込み不良が発生しやすい。特に、時間的及び空間的に孤立点となる表示セルにおける放電の遅延が長く、このような場合、書き込み走査パルス幅を長く設定する必要がある。しかし、走査パルス幅を長くすると、輝度の向上に必要な維持パルス数が制約され、また、画面の上半分と下半分を個別に走査するデュアルスキャンによる駆動が必要となるという問題点がある。つまり、デュアルスキャンの場合、シングルスキャンと比較すると、駆動回路の数が極めて多く、低コスト化の妨げとなる。また、従来の成膜方法では結晶粒径が小さいため、放電開始電圧が高いという問題点もある。
【００２２】
また、特開平９−２９５８９４号公報に記載された成膜方法では、配向性は向上されるものの、その配向面は一定ではない。このため、耐スパッタリング性が不十分となる場合がある。また、結晶粒径が小さくなり、放電開始電圧が高くなる。同様に、特開平１１−３６６５号公報に記載されたＰＤＰでは、保護膜としての耐スパッタリング性は十分ではない。
【００２３】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、十分な耐スパッタリング性を確保しながら放電遅れ時間を短縮することにより、輝度を向上させ、書き込み不良を低減し、駆動回路を減少することができる保護膜、その成膜方法、プラズマディスプレイパネル及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る保護膜は、プラズマディスプレイパネルに設けられる誘電体層を放電から保護する保護膜において、ＭｇＯを含有し体積抵抗率が３．５×１０11Ω・ｃｍ以上であることを特徴とする。
【００２５】
このとき、全体の原子の数を１００としたとき水素原子を３原子以上１０原子以下含有することができる。
【００２６】
本発明に係る他の保護膜は、プラズマディスプレイパネルに設けられる誘電体層を放電から保護する保護膜において、金属酸化物と、全体の原子の数を１００としたときの原子の数が３以上１０以下となる水素と、を含有することを特徴とする。
【００２７】
本発明においては、保護膜の体積抵抗率及び／又は水素原子の含有量が規定されている。これらの体積抵抗率及び水素原子の含有量について、ＰＤＰにおける書き込みの放電遅れ時間及び放電電圧等と密接な関係を有することが本願発明者により見出され、これらを適切な範囲に規定することにより、放電遅れ時間の短縮、放電電圧の低下及び輝度の向上等が達成される。
【００２８】
なお、前記金属酸化物はＭｇＯであってもよく、カソードルミネッセンスにおいて５１０乃至５６０ｎｍにおける発光中心の発光強度のピークが２８０乃至４４０ｎｍ又は６８０乃至７６０ｎｍにおける発光中心の発光強度のピークよりも高くてもよい。このとき、前記水素原子の数を、全体の酸素原子及び金属原子の総欠損数以上としてもよい。
【００２９】
また、このような保護膜は、例えば励起又は電離状態の水素を含む雰囲気中で熱処理することにより形成することができる。
【００３０】
更に、表面粗さＲａが５ｎｍ以上であってもよく、（１１１）配向を示すことが望ましい。（１１１）配向を示すことにより、高い耐スパッタリング性を得ることができる。
【００３１】
本発明に係るプラズマディスプレイパネルは、上述のいずれかの保護膜を有することを特徴とする。
【００３２】
本発明に係る保護膜の成膜方法は、プラズマディスプレイパネルに設けられる誘電体層を放電から保護する保護膜の成膜方法において、ＭｇＯ膜を電子ビーム蒸着により成膜する工程と、前記ＭｇＯ膜を加熱しながら水素処理する工程と、を有することを特徴とする。
【００３４】
本発明に係るプラズマディスプレイパネルの製造方法は、上述の方法によりプラズマディスプレイパネルに設けられる誘電体層を放電から保護する保護膜を成膜する工程を有することを特徴とする。
【００３５】
【発明の実施の形態】
本願発明者が前記課題を解決すべく、鋭意実験研究を重ねた結果、保護膜の体積抵抗率又は水素含有量を所定の範囲に規定することにより、放電遅れ時間を短縮することができることを見出した。更に、保護膜の配向が（１１１）配向であれば、最も良好な耐スパッタリング性を確保することができる。
【００３６】
以下、本発明に係る保護膜について、更に説明する。先ず、保護膜の体積抵抗率及び水素含有量について説明する。
【００３７】
体積抵抗率：３．５×１０11Ω・ｃｍ以上
本願発明者が体積抵抗率と放電遅れ時間との関係について検討した結果、以下のような関係を見出した。図１は横軸に体積抵抗率をとり、縦軸に放電遅れ時間をとって両者の関係を示すグラフ図である。
【００３８】
図１に示すように、体積抵抗率が上昇するに従って放電遅れ時間が短縮されている。放電遅れ時間は、ＰＤＰの駆動方法及び放電セルの形状等に依存する。また、放電遅れ時間の許容範囲は走査ライン数、駆動方式等に依存する。図１に示すグラフを得る際に使用したＰＤＰでは、放電遅れ時間が約４μ秒以上となると、書き込みパルスの印加時間内に書き込み放電が発生せずに、書き込み不良によるちらつきが発生する。また、走査パルスの幅を長く設定する必要があるため、維持パルス数が制限され、十分な輝度を得ることが困難である。これに対し、放電遅れ時間が４μ秒以下になった場合、維持パルス数を制限するほどの幅の走査パルスは必要ないので、十分な輝度を得ることができる。更に、放電遅れ時間が１．８μ秒以下になった場合は、シングルスキャンで充分な走査期間の確保が可能となるので、駆動回路を低減できる。
【００３９】
放電遅れ時間の測定では、実際にＰＤＰを組み立て、近接する他の表示セルにおける放電の影響を受けない孤立点として、縦横１０個毎の表示セルで放電遅れ時間を測定した。図２（ａ）は印加パルスを示すタイミングチャート、（ｂ）は放電により得られる発光スペクトルを示す模式図であり、図３は放電遅れ時間の測定における放電箇所を示す模式図である。図３中にハッチングで示す表示セル５で同時に放電を生じさせた。
【００４０】
図２（ａ）に示すように、放電を生じさせる際には、走査電極に−１９５Ｖのパルスを印加し、データ電極に７０Ｖの電圧を印加し、これを１個の表示セルにつき２０００回行った。この結果、図２（ｂ）に示すように、発光スペクトルには若干の相違が生じるが、このうちで最も遅くピーク値に達した放電においてパルス印加の時刻からピーク値の１０％まで発光スペクトルが低下した時刻までの時間をこの測定における放電遅れ時間とした。
【００４１】
このような測定方法により得られた前述のような傾向は、駆動方法又は放電セルの形状等が変更されても同様である。但し、放電遅れ時間の数値は駆動方法及び放電セルの形状等によって異なる。
【００４２】
従って、保護膜の体積抵抗率は３．５×１０11Ω・ｃｍ以上とする。
【００４３】
なお、放電遅れは放電現象の見地から統計的遅れと形成遅れとの和によって構成されている。統計的遅れ及び形成遅れのうち、ＭｇＯの体積抵抗率によって変化する遅れは統計的遅れのみである。このため、統計的遅れ時間が体積抵抗率の増加によって短縮された場合でも、放電遅れ時間は形成遅れ時間に漸近して飽和する。図１に示すグラフを得る際に使用したＰＤＰでは、形成遅れ時間は１μ秒程度であったため、図１より統計的な遅れ時間は体積抵抗率が０．４×１０12Ω・ｃｍとなったときにほぼ０μ秒となっていると考えられる。しかしながら、統計的な遅れ時間は体積抵抗率以外にも、例えば印加電圧によっても変化する。つまり、印加電圧を下げた場合、統計的な遅れ時間は増加する。従って、より低い印加電圧で駆動することを可能とするためには、体積抵抗率は０．４×１０12Ω・ｃｍ以上であることが望ましい。
【００４４】
更に、本願発明者がＭｇＯ膜のカソードルミネッセンスを測定し、発光中心と放電遅れ時間との関係を検討した結果、以下のような関係を見出した。図４は横軸に発光波長をとり、縦軸に発光強度をとって両者の関係を示すグラフ図である。なお、図４において、実線は放電遅れ時間が１．２μ秒のＰＤＰにおける発光強度を示し、破線は放電遅れ時間が２．０μ秒のＰＤＰにおける発光強度を示し、一点鎖線は放電遅れ時間が３．０μ秒のＰＤＰにおける発光強度を示している。また、発光強度は各曲線内においてその相対値に意味を有するものであり、その絶対値に特別な意味は存在しない。
【００４５】
図４に示すように、放電遅れ時間が１．２μ秒のＰＤＰにおいては（実線）、５２０ｎｍ程度の発光波長のみで発光強度にピークが現れている。
【００４６】
一方、放電遅れ時間が２．０μ秒のＰＤＰにおいては（破線）、５２０ｎｍ程度の発光波長及び３６０ｎｍ程度の発光波長で発光強度にピークが現れ、３６０ｎｍ程度の発光波長におけるピークの方が大きくなっている。
【００４７】
また、放電遅れ時間が３．０μ秒のＰＤＰにおいては（一点鎖線）、４００ｎｍ程度の発光波長及び７３０ｎｍ程度の発光波長で発光強度にピークが現れ、４００ｎｍ程度の発光波長におけるピークの方が大きくなっている。
【００４８】
文献「M.O.Aboelfotoh：Binn.Display Res. Conf. Records. P62（1978）」によると、発光波長３６０乃至４００ｎｍにおける吸収ピークは酸素欠損に起因しＦ+中心とよばれるピーク、発光波長５２０ｎｍ程度における吸収ピークはエキシトンに起因するピーク、発光波長７３０ｎｍ程度における吸収ピークは過剰酸素に起因するピークとされている。
【００４９】
従って、放電遅れ時間が短いパネルでは、酸素欠損及び過剰酸素に起因する欠陥が減少していると考えられる。この結果より、カソードルミネッセンスにおいて５１０乃至５６０ｎｍにおける発光中心の発光強度のピークが２８０乃至４４０ｎｍ又は６８０乃至７６０ｎｍにおける発光中心の発光強度のピークよりも高くなっていることが望ましい。このとき、保護膜中の水素原子の数は、保護膜中の酸素原子及び金属原子の総欠損数以上含まれていると考えられる。
【００５０】
なお、カソードルミネッセンス（ＣＬ）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、試料中の欠陥等の情報を得る分析手法である。ここでのカソードルミネッセンスでは、一度ＰＤＰを組み立ててその放電遅れ時間を前述の方法により測定した後で、ＰＤＰを分解し、電子線を直接保護膜に照射してその発光を検出した。
【００５１】
次に、上述のような体積抵抗率を具備した保護膜を製造する方法について説明する。図５は保護膜の製造に使用する第１の成膜装置を示す模式図である。この保護膜はプラズマディスプレイパネルに設けられる誘電体層を放電から保護する保護膜である。
【００５２】
第１の成膜装置には、仕切バルブ１３により仕切られた蒸着チャンバ１１及び水素処理チャンバ１２が設けられている。
【００５３】
蒸着チャンバ１１の上部には、誘電体膜等が既に形成されＭｇＯ膜が形成される基板１４ａが取り付けられる。また、蒸着チャンバ１１の下部には、保護膜の原料としてＭｇＯからなる蒸着源１５が取り付けられる。また、蒸着チャンバ１１には、基板１４ａを加熱するヒータ２２並びにＯ2ガス用のガス導入口（図示せず）が設けられている。
【００５４】
一方、水素処理チャンバ１２の上部には、ＭｇＯ膜が形成された基板１４ｂが取り付けられる。水素処理チャンバ１２には、基板１４ｂを加熱するヒータ１６及びチャンバ１２内を加熱するヒータ１７が配設されている。水素処理チャンバ１２の下部には、外部の高周波電源（ＲＦ）２０に接続された電極１８及び１９が配置されており、これらの電極１８及び１９の間で放電２１が発生するようになっている。また、水素処理チャンバ１２には、Ａｒガス及びＨ2ガス用のガス導入口（図示せず）が設けられている。
【００５５】
このように構成された第１の成膜装置を使用して保護膜を製造する場合、先ず、蒸着チャンバ１１の上部に基板１４ａを固定する。次いで、基板１４ａをヒータ２２により、例えば２３０〜２７０℃に加熱すると共に、真空度が約８×１０-4Ｐａに到達するまで蒸着チャンバ１１内を排気する。次に、ＭｇＯ膜の結晶配向を揃えるために、酸素ガスを３０〜８０ｍｌ／分（標準状態）の流量で蒸着チャンバ１１内に導入しながら、電子ビーム２３を蒸着源１５に照射することにより、基板１４ａの蒸着源１５に対向する面上に５０００乃至１００００ÅのＭｇＯ膜を形成する。そして、仕切バルブ１３を開き、ＭｇＯ膜が形成された基板１４ｂを水素処理チャンバ１２内に移動させる。
【００５６】
続いて、水素処理チャンバ１２において、基板１４ｂ及び水素処理チャンバ１２内を、夫々ヒータ１６及び１７により、例えば２３０〜２７０℃に加熱する。更に、真空度が約５×１０-4〜９×１０-4Ｐａになるまで水素処理チャンバ１２内を排気し、真空度が約５×１０-4〜９×１０-4Ｐａに到達した後、真空度が２．１×１０-1Ｐａになるように調圧しながらアルゴンガスを導入する。次いで、水素ガスを３０〜８０ｍｌ／分（標準状態）の流量で導入しながら、高周波電源２０により、例えば１３．５６ＭＨｚの高周波を電極１８及び１９に印加して水素処理チャンバ１２内に放電２１を発生させる。そして、放電２１により水素原子を励起させてプラズマを発生させ、基板１４ｂに成膜されているＭｇＯ膜を励起した水素に、例えば８〜１２分間曝すことにより、ＭｇＯ膜の水素処理を行う。
【００５７】
図６は保護膜の製造に使用する第２の成膜装置を示す模式図である。
【００５８】
第２の成膜装置にも、仕切バルブ１３により仕切られた蒸着チャンバ１１及び水素処理チャンバ１２ａが設けられている。蒸着チャンバ１１の構造は、第１の成膜装置のものと同様であるので、その詳細な説明は省略する。
【００５９】
水素処理チャンバ１２ａには、高周波電源２０等のプラズマの発生手段が設けられておらず、その代わりに水素イオンの発生手段が設けられている。具体的には、水素処理チャンバ１２ａ内にイオンを基板１４ｂに向けて照射するイオン銃２６が設けられている。イオン銃２６は、水素処理チャンバ１２ａの外部に設けられた流量調整器（ＭＦＣ：Mass Flow Controller）２４を介して水素ボンベ２５に連結されている。
【００６０】
このように構成された第２の成膜装置を使用して保護膜を製造する場合、第１の成膜装置を使用する場合と同様にしてＭｇＯ膜を成膜し、ＭｇＯ膜が形成された基板１４ｂを水素処理チャンバ１２内に移動させる。
【００６１】
続いて、水素処理チャンバ１２において、基板１４ｂ及び水素処理チャンバ１２内を、夫々ヒータ１６及び１７により、例えば２３０〜２７０℃に加熱する。更に、水素処理チャンバ１２内を排気し、真空度が約８×１０-4Ｐａに到達した後、イオン銃２６から水素イオンを基板１４ｂに成膜されているＭｇＯ膜に照射することにより、ＭｇＯ膜の水素処理を行う。水素の流量を２０〜１００ｍｌ／分とした。
【００６２】
図７は、本発明の比較例における保護膜の製造に使用する第３の成膜装置を示す模式図である。
【００６３】
第３の成膜装置は、第２の成膜装置における蒸着チャンバ１１に水素処理チャンバ１２ａが一体化されたような構造を有している。
【００６４】
即ち、水素処理チャンバ１２ａは設けられておらず、蒸着チャンバ１１内にヒータ１７及びイオン銃２６が設けられている。
【００６５】
このように構成された第３の成膜装置を使用して保護膜を製造する場合、例えば、基板１４ａ及び蒸着チャンバ１１内を、夫々ヒータ２２及び１７により２００乃至２７０℃に加熱し、真空度を２．７×１０-2Ｐａにし、酸素ガス及び水素ガスを、夫々３５乃至７０ｍｌ／分（標準状態）、１０乃至３０ｍｌ／分（標準状態）の流量で導入し、電子ビーム２３を蒸着源１５に照射することにより、例えば８０Å／秒の速度でＭｇＯ膜を成膜する。また、これと同時に、成膜されていくＭｇＯ膜にイオン銃２６から水素イオンを基板１４ｂに照射することにより、ＭｇＯ膜の水素処理を行う。このときの水素の流量は２０〜１００ｍｌ／分である。
【００６６】
水素含有量：保護膜全体の原子の数を１００としたとき３原子以上
本願発明者が水素含有量と放電遅れ時間との関係について検討した結果、以下のような関係を見出した。図８は横軸に水素含有量（保護膜全体の原子の数を１００としたときの水素原子の数）をとり、縦軸に放電遅れ時間をとって両者の関係を示すグラフ図である。
【００６７】
図８に示すように、水素含有量が上昇するに従って放電遅れ時間が短縮されている。放電遅れ時間は、前述のように、ＰＤＰの駆動方法及び放電セルの形状等に依存するものである。また、放電遅れ時間の許容範囲は走査ライン数、駆動方法に依存する。図８に示すグラフを得る際に使用したＰＤＰでは、放電遅れ時間が約１．８μ秒以上となると、走査期間の確保のためにＰＤＰのデュアルスキャンが必要とされる。また、走査パルスの幅を長く設定する必要があるため、維持パルス数が制限され、十分な輝度を得ることが困難である。これに対し、放電遅れ時間が４１．８秒未満であると、シングルスキャンで十分な走査期間の確保が可能なので、駆動回路を低減できる。また、維持パルス数を制限するほどの幅の走査パルスは必要ないので、十分な輝度を得ることができる。
【００６８】
また、本願発明者は水素含有量とプライミング完了電圧との関係について、以下のような関係を見出した。図９は横軸に水素含有量（保護膜全体の原子の数を１００としたときの水素原子の数）をとり、縦軸にプライミング電圧をとって両者の関係を示すグラフ図である。ここでいうプライミング完了電圧とは、プライミング放電が書き込み不良及び誤灯を発生させることなくＰＤＰ表示面内に均一に形成される最低の電圧をいう。プライミング設定電圧が低いほど表示コントラストは向上するが、プライミング設定電圧がプライミング完了電圧近くなると、書込み不良及び誤灯が発生しやすくなる。そのため、プライミング設定電圧には、通常プライミング完了電圧より２０〜５０Ｖ高い電圧を設定する。実際、図８に示すグラフを得る際に使用したＰＤＰでは、プライミング完了電圧が１８０Ｖ以上で、プライミング設定電圧を２００Ｖ以下にすると書込み不良及び誤灯の発生率が高くなった。
【００６９】
図８に示すグラフを得る際に使用したプライミング設定電圧は、プライミング完了電圧より２０〜５０Ｖ高い電圧を設定して測定したものである。このように、プライミング設定電圧をプライミング完了電圧に対して十分マージンをもって設定した場合、放電遅れ時間はプライミング設定電圧には依存しない。
【００７０】
このような傾向は、駆動方法又は放電セルの形状等が変更されても同様である。
【００７１】
従って、水素含有量は保護膜全体の原子の数を１００としたとき３原子以上とする。
【００７２】
但し、水素含有量が保護膜全体の原子の数を１００としたとき１０原子を超えると、保護膜中の欠陥及び水酸化マグネシウムの含有量が増加して、保護膜としての耐スパッタリング性が低下するため、水素含有量は保護膜全体の原子の数を１００としたとき１０原子以下であることが好ましい。
【００７３】
更に、本願発明者が放電遅れ時間及び放電電圧と表面粗さＲａとの関係を検討した結果、表面粗さＲａが５ｎｍ以上であると、保護膜表面に実効的にかかる電界が著しく増大するため、放電遅れ時間が短縮されると共に、放電電圧が低下することを見出した。従って、保護膜の表面粗さＲａは５ｎｍ以上であることが望ましい。
【００７４】
次に、上述のような水素含有量及び表面粗さを具備した保護膜を製造する方法について説明する。
【００７５】
このような保護膜は、例えば図１７に示す従来の成膜装置又は上述の第１乃至第３の成膜装置を使用して製造することができる。例えば、チャンバ内の圧力を２．０×１０-2乃至４．０×１０-2Ｐａとし、チャンバ内雰囲気における水素と酸素との分圧比を０．３乃至１とし、基板温度を１５０乃至２５０℃とし、蒸着速度を１０００乃至〜２０００Å／分として、５０００乃至１５０００Åの保護膜を成膜すれば、その保護膜の水素含有量は保護膜全体の原子の数を１００としたとき３乃至１０原子となり、その表面粗さＲａは５ｎｍ以上となる。
【００７６】
上述のようなチャンバ内の圧力等の条件下で、水素と酸素との分圧比のみを変化させて水素含有量への影響を調査するため、保護膜中に存在するＨ原子の数についてＥＲＤＡ（Elastic Recoil Detection Analysis）法によりシグナル高さを測定し、Ｍｇ原子及びＯ原子の数についてＲＢＳ（Rutherford Back-scattering Spectrum）法によりシグナル高さを測定した。なお、ＥＲＤＡ法は、ＲＢＳ法における検出角度が入射ビーム軸に対して１４０゜傾斜した角度であるのに対し、検出角度を入射ビーム軸に対して２０゜傾斜した角度としたものである。同様に、酸素原子の数に対する水素原子の数の割合を変化させて保護膜の表面粗さＲａへの影響を調査するため、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ：Atomic Force Microscopy）を使用して表面粗さＲａを測定した。
【００７７】
図１０はチャンバ内雰囲気における水素と酸素との分圧比を０．５とした場合のＨ原子及びＭｇ原子のスペクトルを示す図であって、（ａ）はＨ原子のスペクトルを示すグラフ図、（ｂ）はＭｇ原子のスペクトルを示すグラフ図である。また、図１１はチャンバ内雰囲気における水素と酸素との分圧比を０．２とした場合のＨ原子及びＭｇ原子のスペクトルを示す図であって、（ａ）はＨ原子のスペクトルを示すグラフ図、（ｂ）はＭｇ原子のスペクトルを示すグラフ図である。
【００７８】
水素と酸素との分圧比を０．５とした場合、図１０（ａ）及び（ｂ）に示すように、Ｈ原子のシグナル高さは３９、Ｍｇ原子のシグナル高さは２８１０となった。従って、この場合の原子数における保護膜中のＨ／Ｍｇの比は０．１３となる。一方、水素と酸素との分圧比を０．２とした場合、図１１（ａ）及び（ｂ）に示すように、Ｈ原子のシグナル高さは１９、Ｍｇ原子のシグナル高さは３１９０となった。従って、この場合の原子数における保護膜中のＨ／Ｍｇの比は０．０５となる。
【００７９】
また、ＲＢＳ法により別途測定した結果によると、水素と酸素との分圧比を０．５とした場合の原子数における保護膜中のＯ／Ｍｇの比は１．２０、水素と酸素との分圧比を０．２とした場合の原子数における保護膜中のＯ／Ｍｇの比は１．０２であった。
【００８０】
これらの結果より、水素と酸素との分圧比を０．５とした場合の保護膜の水素含有量は保護膜全体の原子の数を１００としたとき５．６となり、水素と酸素との分圧比を０．２とした場合のそれは２．４となる。
【００８１】
図１２はチャンバ内雰囲気における水素と酸素との分圧比を０．５とした場合の保護膜の表面形状を示す顕微鏡写真であり、図１３はチャンバ内雰囲気における水素と酸素との分圧比を０．２とした場合の保護膜の表面形状を示す顕微鏡写真である。
【００８２】
原子間力顕微鏡を使用して保護膜の表面粗さＲａを測定した結果、チャンバ内雰囲気における水素と酸素との分圧比を０．５とした場合には、Ｒａ＝５．４３ｎｍであり、チャンバ内雰囲気における水素と酸素との分圧比を０．２とした場合には、Ｒａ＝４．９７ｎｍであった。
【００８３】
図１４はチャンバ内雰囲気における水素と酸素との分圧比を０．５とした場合のＸ線回折の結果を示す図であり、図１５はチャンバ内雰囲気における水素と酸素との分圧比を０．２とした場合のＸ線回折の結果を示す図である。
【００８４】
いずれの場合であっても、Ｘ線回折（ＸＲＤ：X-Ray Diffraction）によれば、保護膜は（１１１）配向を有しているといえる。（１１１）配向はＭｇＯの単結晶の配向性であり、２次電子放出係数は大きく、耐スパッタリング性が優れた配向性であることが広く知られている。従って、（１１１）配向を有する膜は、ＰＤＰの保護膜として好適である。
【００８５】
なお、０．３乃至１の水素と酸素との分圧比を得るためには、チャンバ内に酸素ガスと、水蒸気又は水素ガスを導入して分圧比を制御すればよい。水蒸気を導入した場合には、電子ビームにより生成されたプラズマにより水蒸気が水素及び酸素に解離されるので、分圧比の制御を行うことが可能となる。
【００８６】
また、保護膜を成膜する際には、成膜装置の内部と外部との間で基板を搬送するキャリア等の部品を使用する。これらの部品の表面に、例えば０．１乃至１ｍｍの厚さのＭｇＯ膜を予め成膜しておいてもよい。この部品に成膜されたＭｇＯ膜は、チャンバの外部に出されたときに水分を吸収するので、その後基板と共にチャンバ内に入れられると、チャンバ内に水蒸気を分散させることができる。従って、外部から酸素ガスを流入することにより、チャンバ内の水素と酸素との分圧比を制御することができる。
【００８７】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、ＰＤＰにおける書き込みの放電遅れ時間及び放電電圧等と密接な関係を有する体積抵抗率及び水素原子の含有量を適切に規定しているので、放電遅れ時間を短縮することができる。この結果、輝度を向上させることができ、書き込み不良の発生を防止することができると共に、駆動回路の数を削減してコストを低減することができる。更に、駆動電圧（放電電圧）を低下させて消費電力を低減することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】体積抵抗率と放電遅れ時間との関係を示すグラフ図である。
【図２】（ａ）は印加パルスを示すタイミングチャート、（ｂ）は放電により得られる発光スペクトルを示す模式図である。
【図３】放電遅れ時間の測定における放電箇所を示す模式図である。
【図４】放電遅れ時間が異なるサンプルにおけるカソードルミネッセンスによる発光波長と発光強度との関係を示すグラフ図である。
【図５】保護膜の製造に使用する第１の成膜装置を示す模式図である。
【図６】保護膜の製造に使用する第２の成膜装置を示す模式図である。
【図７】保護膜の製造に使用する第３の成膜装置を示す模式図である。
【図８】水素含有量と放電遅れ時間との関係を示すグラフ図である。
【図９】水素含有量とプライミング電圧との関係を示すグラフ図である。
【図１０】チャンバ内雰囲気における水素と酸素との分圧比を０．５とした場合のＨ原子及びＭｇ原子のスペクトルを示すグラフ図である。
【図１１】チャンバ内雰囲気における水素と酸素との分圧比を０．２とした場合のＨ原子及びＭｇ原子のスペクトルを示すグラフ図である。
【図１２】チャンバ内雰囲気における水素と酸素との分圧比を０．５とした場合の保護膜の表面形状を示す顕微鏡写真である。
【図１３】チャンバ内雰囲気における水素と酸素との分圧比を０．２とした場合の保護膜の表面形状を示す顕微鏡写真である。
【図１４】チャンバ内雰囲気における水素と酸素との分圧比を０．５とした場合のＸ線回折の結果を示す図である。
【図１５】チャンバ内雰囲気における水素と酸素との分圧比を０．２とした場合のＸ線回折の結果を示す図である。
【図１６】メモリ動作型の交流駆動型カラープラズマディスプレイの構造を示す模式的分解図である。
【図１７】従来の保護膜の成膜装置を示す模式図である。
【図１８】（ａ）及び（ｂ）は横軸に時間をとり、縦軸に発光強度及び電圧をとって印加電圧と放電遅れ発光との関係を示すグラフ図である。
【符号の説明】
１；ガラス基板
２；透明電極
３；ＭｇＯ膜
４；Ａｇ電極
５；表示セル
１１；蒸着チャンバ
１２；水素処理チャンバ
１３；仕切バルブ
１４ａ、１４ｂ；基板
１５；蒸着源
１６、１７、２２；ヒータ
１８、１９；電極
２０；高周波電源
２１；放電
２３；電子ビーム
２４；流量調整器
２５；水素ボンベ
２６；イオン銃
１０１、１０２；絶縁基板
１０３、１０４；透明電極
１０５、１０６；トレース電極
１０７；データ電極
１０８；ブラックストライプ層
１０９；隔壁
１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂ；カラーフィルタ層
１１１；蛍光体層
１１２、１１３；誘電体層
１１４；保護膜
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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