JP2004006082A

JP2004006082A - プラズマディスプレイパネルの製造方法および誘電体保護膜製造装置

Info

Publication number: JP2004006082A
Application number: JP2002159236A
Authority: JP
Inventors: Koichi Kodera; 小寺　宏一; Kazuyuki Hasegawa; 長谷川　和之; Yoshihisa Oe; 大江　良尚; Yuichi Nakagami; 中上　裕一
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-05-31
Filing date: 2002-05-31
Publication date: 2004-01-08

Abstract

【課題】電子放出性能の高いＭｇＯ薄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製造装置を提供することにより、ガス放電に基づくプラズマディスプレイパネルの表示品質を高め、高精細表示を可能にする。
【解決手段】蒸着領域を規制する規制部の開口を基板搬送の出口側に偏在させて、薄膜形成過程の終期において蒸発材料の基板への斜め入射成分を多くすることにより、保護膜としてＭｇＯ薄膜の結晶性を高めて電子放出性能を向上させ、プラズマディスプレイパネルのガス放電応答性を高める。
【選択図】　図４

Description

【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の製造方法とその製造装置に関し、特にガス放電表示装置であるプラズマディスプレイパネルの誘電体保護膜の形成に好適な製造方法および製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高品位テレビジョン画像を大画面で表示するためのディスプレイ装置として、プラズマディスプレイパネル（以下ＰＤＰと呼ぶ）を使用した装置への期待が高まっている。ＰＤＰは、基本的には、前面板と背面板とで構成されている。
【０００３】
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表示電極と、この表示電極を覆ってコンデンサとしての働きをする誘電体膜と、この誘電体膜上に形成された誘電体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形成されたストライプ状のアドレス電極と、このアドレス電極を覆う誘電体膜と、その上に形成された隔壁と、各隔壁間に形成された、赤色、緑色および青色で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、青色の発光をし、カラー画像表示を実現している。
【０００５】
この時、誘電体保護膜としてはガス放電によるイオン衝撃から誘電体膜を保護する保護性能と、放電電圧を下げて応答性の高い放電を実現するために電子放出性能が要求され、通常、その材料としてＭｇＯ薄膜が使われている。
【０００６】
このＭｇＯ薄膜の成膜方式として、真空蒸着法が採用される場合が多い。これは、真空蒸着法が大面積でかつ高速成膜の観点で有利であるからである。例えば特開２０００−１７７１号公報では、ガラス基板を搬送させながら真空蒸着法によってＭｇＯの誘電体保護膜を形成する場合、電子ビームが照射された蒸発源からガラス基板への蒸発粒子の入射角を制限するために蒸着規制板を設けてその入射角を制限する例を開示している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
近年、ＰＤＰを用いた表示装置には高精細化への要求がより高くなっており、走査線数の増加、それに伴うアドレス期間の短縮が要望されている。アドレス期間を短縮するためには誘電体保護膜がより高い電子放出性能を有していることが求められる。
【０００８】
本発明は、上述の課題に鑑み、高精細化に対応可能なように高い電子放出性能を有する誘電体保護膜を作製できる製造装置および製造方法を提供し、高精細表示が可能なＰＤＰの実現を目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明のＰＤＰの製造方法は、基板の表示電極を覆う誘電体層を形成するとともに前記誘電体層を保護する誘電体保護膜を形成した前面板と、この前面板との間に放電空間を形成する背面板とを備えたＰＤＰの製造方法であって、蒸発源にエネルギビームを照射して蒸発させ、前面板に蒸発粒子を入射させて誘電体層の上に誘電体保護膜を作製する際に、蒸発源のエネルギビーム照射面に立てた垂線から前面板の搬送方向の下流側への照射角度を、垂線から前面板の搬送方向の上流側への照射角度よりも大きくした製造方法である。
【００１０】
このような製造方法とすることにより、薄膜が堆積する初期においては、蒸発原材料の基板への入射成分として垂直成分に近い粒子を入射させて結晶コラムを形成させ、さらに搬送方向の下流側では入射角度をより斜めにすることで、表面に至る部分では結晶性を高めることが可能となる。その結果、薄膜の結晶性が向上し電子放出性能に優れた誘電体保護膜を得ることが可能となる。さらに本発明のＰＤＰの製造方法は、基板搬送方向の下流側への照射角度を３０°から７０°の範囲に、基板搬送方向の上流側への照射角度を１５°から３５°の範囲としており、より結晶性の誘電体保護膜とすることができる。さらに本発明のＰＤＰの製造方法は、誘電体保護膜の原材料としてＭｇＯを用い、さらにペレット状の固体群としている。そのため、ＰＤＰの誘電体保護膜として最適な保護膜が形成可能で、なおかつ蒸発面高さの変化がないように原材料の供給が可能となる。
【００１１】
また、本発明の誘電体保護膜製造装置は、成膜チャンバ内に配置した蒸発原材料にエネルギビームを照射し誘電体保護膜の原材料を蒸発させる蒸発源と、蒸発源からの蒸発粒子を堆積させる基板を搬送する搬送装置とを有する誘電体保護膜製造装置であって、蒸発源から基板への蒸発粒子の入射領域を規制する開口を備えた規制部を設け、規制部を開口が蒸発源に対して基板の搬送方向の下流側に偏在させて配置した構成としている。
【００１２】
このような装置構成とすることにより、薄膜が堆積する初期においては、蒸発原材料の基板への入射成分として垂直成分に近い粒子を入射させて結晶コラムを形成させ、さらに搬送方向の下流側では入射角度をより斜めにすることで、表面に至る部分では結晶性の高い保護膜を製造できる装置を提供することができる。
【００１３】
さらに本発明の誘電体保護膜製造装置は、規制部によって規制される蒸発源からの照射角度が、基板搬送方向の下流側の照射角度を３０°から７０°の範囲に、基板搬送方向の上流側の照射角度を１５°から３５°の範囲としており、より結晶性の高い誘電体保護膜とすることができる。さらに本発明の誘電体保護膜製造装置は、蒸発原材料にＭｇＯを用い、さらにペレット状の固体群を供給する供給装置を有している。そのため、ＰＤＰの誘電体保護膜として最適な保護膜が形成可能で、なおかつ蒸発面高さの変化がない原材料の供給が可能となる。
【００１４】
【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用いて説明する。
【００１５】
図１は、実施の形態にかかるＰＤＰの主要構成を示す要部断面斜視図である。図において、ｚ方向がＰＤＰの厚み方向に、またｘｙ面がＰＤＰ面に平行な平面に相当する。図２は図１のＡ−Ａ断面矢視図である。
【００１６】
図１に示すように、ＰＤＰは、互いに対向させて配置された前面板１および背面板２で構成される。前面板１において、前面ガラス基板３の背面板２側の面上に、ストライプ状の透明電極４がｘ方向を長手方向として複数本平行に形成されている。さらに透明電極４よりも幅が狭く、導電性に優れたバス電極５が、図２に示すように、奇数番目の透明電極４については長手方向の一方の端縁に沿って、また偶数番目の透明電極４については長手方向の他方の端縁に沿ってそれぞれ積層されて、表示電極６が構成されている。隣接する表示電極６の、バス電極５に覆われている端縁側の間それぞれには、遮光層７が設けられている。この遮光層７は非発光時に蛍光体層８を遮蔽するためのものである。そして、前面ガラス基板３の、表示電極６と遮光層７とを配設した面上に、表示電極６上および遮光層７上を含めて、誘電体膜９が形成され、さらに誘電体膜９上全域に保護膜１０が積層されている。表示電極６は相隣り合う遮光層７の間に形成された表示電極６Ａと６Ｂにより一対の表示電極を構成しており、一つの表示画素に対応している。
【００１７】
背面板２において、背面ガラス基板１１の、前面板１側の面上に、複数のアドレス電極１２がｙ方向を長手方向としてストライプ状に並設され、さらにアドレス電極１２を覆って背面板誘電体層１３が形成されている。そして、ストライプ状の隔壁１４が、背面板誘電体層１３面の、アドレス電極１２間の領域の直上に位置するよう配設されている。隔壁１４と背面板誘電体層１３とで構成されるストライプ状の凹部には、赤色、緑色および青色で発光する蛍光体層８が規則的に配置、形成されている。
【００１８】
このような構成を有する前面板１と背面板２とは、図１に示すように、アドレス電極１２と表示電極６とが直交するように対向して配置され、背面板２の隔壁１４と背面板誘電体層１３とで構成されたストライプ状の凹部と、前面板１の保護膜１０とで囲まれた空間には、放電ガスが充填され、前面板１と背面板２の外周縁部が封着ガラスで封止されている。これにより、隣接する隔壁１４間に放電空間１５が形成され、図２に示すように、隣り合う一対の表示電極６Ａ、６Ｂと１本のアドレス電極１２とが交叉する領域が放電空間１５となり、画像表示にかかわるセルとなる。放電空間１５には、Ｈｅ、Ｘｅ、またはＮｅなどの希ガス成分からなる放電ガス（封入ガス）が４００Ｔｏｒｒ〜６００Ｔｏｒｒ程度の圧力で封入されている。
【００１９】
ＰＤＰ駆動時には各セルにおいて、アドレス電極１２と表示電極６、また一対の表示電極６Ａ、６Ｂ同士での放電によって短波長の紫外線（波長約１４７ｎｍ）が発生し、蛍光体層８が発光して画像表示がなされる。
【００２０】
本実施の形態における前面板１の誘電体膜９上に設けられた保護膜１０の製造方法および製造装置について説明する。図３は本実施の形態にかかる保護膜を製造する基板搬送型真空蒸着装置の構成図である。図３（ａ）は装置全体の側面断面図を示し、図３（ｂ）は蒸着源の平面図を示す。装置は基板搬入チャンバ１６、基板加熱チャンバ１７、減圧成膜チャンバ１８、冷却チャンバ１９、基板搬出チャンバ２０より構成されており、前面ガラス基板３が基板搬入チャンバ１６より投入されて各チャンバを通過して搬送される。減圧成膜チャンバ１８の下部には蒸着源室２１が設けられて、薄膜原材料２２が収納された蒸着ハース２３と、電子ビームガン２４が設置されている。また、減圧成膜チャンバ１８には、搬送される前面ガラス基板３の下部に蒸着規制板２５が設けられている。蒸着源室２１の平面図である図３（ｂ）に示すように、ＰＤＰの基板サイズに応じて、蒸着ハース２３および電子ビームガン２４は複数設けられて大面積の基板サイズに対応している。
【００２１】
ＰＤＰの前面板１である誘電体膜９までが形成された前面ガラス基板３を基板搬入チャンバ１６から投入し、基板搬送方向２６に搬送する。電子ビームガン２４より出射された電子ビーム２７を偏向させるとともにそれぞれ２ポイントに分岐集光して電子ビーム照射部２８の蒸着ハース２３に収納されたＭｇＯ結晶ペレット群よりなる薄膜原材料２２に照射する。これによって薄膜原材料２２であるＭｇＯペレットが局所的に加熱昇温されてＭｇＯが蒸発し、移動する前面ガラス基板３の誘電体膜９上にＭｇＯ薄膜の保護膜１０が形成される。蒸着ハース２３は低速度で回転し、薄膜原材料２２における加熱位置が常に移動するようにして局所的蒸発消失を防止しているとともに、所定位置に設けられた原材料供給装置３１より薄膜原材料２２を供給し電子ビーム照射部２８の蒸発面高さを一定にしている。前面ガラス基板３の下部に設けられた蒸着規制板２５には蒸着開口領域２９が設定されて前面ガラス基板３への成膜領域を規制するとともに、蒸発粒子の前面ガラス基板３への入射角度を制限する。
【００２２】
保護膜１０には高い電子放出性能が要求されるが、これらはこのような薄膜プロセスで形成される保護膜１０の結晶構造に大きく影響される。さらに、保護膜１０の結晶構造は、減圧成膜チャンバ１８内の真空度や基板温度あるいは成膜速度などの成膜条件に影響を受けるが、基板への蒸発粒子の入射条件によって大きく影響を受ける。本発明によれば、基板を搬送しながら成膜する際の蒸発粒子の初期の入射角度と終期の入射角度を規制することによって高い電子放出性能を有する保護膜を実現している。
【００２３】
図４には本実施の形態における減圧成膜チャンバ１８の構成の詳細を示している。図４に示すように、前面ガラス基板３の下部に設けられた蒸着規制板２５の蒸着開口領域２９が、蒸着ハース２３の電子ビーム２７の照射面に立てた垂線３０に対して、基板搬送方向２６の下流側に偏在して設けられている。この構成により、薄膜原材料２２の蒸発粒子の前面ガラス基板３への照射角度は蒸着の初期ではβ°となり、蒸着が進むに従い垂直入射となり蒸着の終期でα°の照射角度となる。本実施の形態ではαの角度をβの角度よりも大きくしている。
【００２４】
本実施の形態では、蒸着規制板２５は所定位置に固定して示しているが、製造装置として基板搬送方向２６に可動自在としてそれぞれの照射角の合計角度が同じでα、βを変える構成とすることも可能であるし、蒸着規制板２５を分割して照射角度の合計値とα、βのそれぞれの角度を変えることも可能である。
【００２５】
電子ビームガン２４における加速電圧を２０ｋＶ、電流を３００ｍＡとした電子ビーム２７を、ＭｇＯ結晶ペレット群よりなる薄膜原材料２２に照射させ、蒸着初期の照射角度βと蒸着終期の照射角度αを変えて搬送される前面ガラス基板３にＭｇＯ薄膜の保護膜１０を膜厚７００ｎｍ形成した。
【００２６】
図５（ａ）には従来のαとβが共に４５°の場合で成膜したＭｇＯ膜、そして図５（ｂ）には本発明の一実施の形態としてαが５０°、βが２５°の場合で成膜したＭｇＯ膜のそれぞれの結晶性をＸ線回折法（ＸＲＤ）を用いて測定した結果を示す。従来例に比較して、本実施の形態で作成したＭｇＯ膜ではより高い回折ピークが得られており、結晶性がより高くなっていることがわかる。これは、蒸着初期においては垂直配向のＭｇＯ結晶コラムが生成され、その後、下流側では蒸発粒子のガラス基板への入射角度をより大きくしているため、薄膜の表面に至る部分において、堆積される粒子が規則的に整列し易くなっていることに基づいていると考えられる。
【００２７】
また、上記の成膜条件で蒸着初期の照射角度βと蒸着終期の照射角度αを変えて搬送される前面ガラス基板３にＭｇＯ薄膜の保護膜１０を膜厚７００ｎｍ形成し、これらのＭｇＯ薄膜について電子放出性能を測定した結果を（表１）に示す。
【００２８】
【表１】

【００２９】
ここで、ＭｇＯ薄膜の電子放出性能は実際のパネルでの放電統計遅れを測定することにより評価した。また、従来例としてはαとβが共に４５°の場合について示しており、（表１）の結果はこの従来例での値を１として、従来例に対する相対値として示している。
【００３０】
表に示す結果より、従来例に比べ蒸着初期の照射角度βが小さく、基板搬送方向下流側の照射角度αの大きい方が電子放出性能が大きくなっている。さらに、照射角度αに関しては、照射角度βがいずれの場合でもαが５０°で最大の電子放出性能を得ている。また、照射角度βが２５°あるいは３５°の場合には、照射角度βと同等の照射角度αではむしろ、従来例に比べて電子放出性能が劣っている。このことは、従来例の照射角度αとβがそれぞれ４５°であることを考えると、結晶性を向上させて電子放出性能を高めるためには、照射角度αおよびβの角度を大きくとるか、両者の角度配分を最適にする必要があると考えられる。本実施の形態によれば、照射角度βが１５°から３５°で照射角度αが５０°から７０°であれば全て従来例に比較して高い電子放出性能を得ることができるが、望ましくは照射角度βが１５°から２５°で照射角度αが５０°から７０°の場合であり、さらに望ましくは、照射角度βが１５°で照射角度αが５０°の場合である。
【００３１】
本発明の製造方法により、αが５０°、βが１５°の条件で作成したＭｇＯ薄膜の誘電体の保護膜１０のＰＤＰを作成し、放電電圧を印加した際の放電応答時間を従来例と比較した。その結果、保護膜１０単体の評価結果と同様に、従来例の放電応答時間が１．９μｓｅｃであったものが本発明の実施例では１．４μｓｅｃに短縮され、高精細表示パネルへの適用が十分に可能であることがわかった。
【００３２】
本発明の実施例において、ＭｇＯ薄膜を例として説明したが、これに限定されるものでなく、不純物元素がドープされたＭｇＯ系材料であっても、他の材料であっても、電子放出性能に差はあるものの、同様の効果を得ることができる。また、本発明の実施例では、エネルギビームとして電子ビームを用いて説明しているが、これに限定されるものでなく、例えばホロカソードタイプの低電圧、高電流プラズマビームなどを用いても同様の効果が得られる。さらに真空蒸着法以外の例えばスパッタリング法などにおいても適用可能である。
【００３３】
また、薄膜原材料２２の蒸発面は蒸着の進行につれて下がるため、前述の蒸発粒子の照射角度が変化する。本実施の形態では図３（ｂ）に示すように蒸着ハース２３を回転させ、薄膜原材料供給装置３１より薄膜原材料２２を蒸着ハース２３に供給可能となるように薄膜原材料２２をペレット状にしている。したがって、蒸発面が常に一定となるため照射角度を一定にすることが可能となり、品質の安定した誘電体保護膜を作成することが可能となる。
【００３４】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、蒸着開口領域を基板搬送の出口側に偏向させることにより、ＭｇＯ薄膜の結晶性を高めて電子放出性能の高い保護膜を実現でき、高精細表示パネルの高品質表示点灯が可能となり、その工業的価値は極めて高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかるＰＤＰの主要構成を示す要部断面斜視図
【図２】図１におけるＡ−Ａ断面矢視図
【図３】（ａ）は本実施の形態にかかる基板搬送型真空蒸着装置の側面断面図
（ｂ）は同蒸着源の平面図
【図４】本発明の実施の形態における減圧成膜チャンバの詳細構成図
【図５】（ａ）は従来の製造方法によって作成したＭｇＯ保護膜のＸ線回折法による測定結果を示す図
（ｂ）は本実施の形態によって作成したＭｇＯ保護膜のＸ線回折法による測定結果を示す図
【符号の説明】
１　前面板
２　背面板
３　前面ガラス基板
４　透明電極
５　バス電極
６，６Ａ，６Ｂ　表示電極
７　遮光層
８　蛍光体層
９　誘電体膜
１０　保護膜
１１　背面ガラス基板
１２　アドレス電極
１３　背面板誘電体層
１４　隔壁
１５　放電空間
１６　基板搬入チャンバ
１７　基板加熱チャンバ
１８　減圧成膜チャンバ
１９　冷却チャンバ
２０　基板搬出チャンバ
２１　蒸着源室
２２　薄膜原材料
２３　蒸着ハース
２４　電子ビームガン
２５　蒸着規制板
２６　基板搬送方向
２７　電子ビーム
２８　電子ビーム照射部
２９　蒸着開口領域
３０　垂線
３１　原材料供給装置

Claims

基板の表示電極を覆う誘電体層を形成するとともに前記誘電体層を保護する誘電体保護膜を形成した前面板と、前記前面板との間に放電空間を形成する背面板とを備えたプラズマディスプレイパネルの製造方法であって、
蒸発源にエネルギビームを照射して蒸発させ、前記前面板に蒸発粒子を入射させて前記誘電体層の上に前記誘電体保護膜を作製する際に、前記蒸発源のエネルギビーム照射面に立てた垂線から前記前面板の搬送方向の下流側への照射角度を、前記垂線から前記前面板の搬送方向の上流側への照射角度よりも大きく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。
前記前面板の搬送方向の下流側への照射角度が３０°から７０°の範囲にあり、前記前面板の搬送方向の上流側への照射角度が１５°から３５°の範囲にあることを特徴とする請求項１記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。
前記誘電体保護膜の原材料はＭｇＯを主成分とすることを特徴とする請求項２記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。
前記誘電体保護膜の原材料はペレット状の固体であることを特徴とする請求項３記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。
成膜チャンバ内に配置した蒸発原材料にエネルギビームを照射部から照射し誘電体保護膜の原材料を蒸発させる蒸発源と、前記蒸発源からの蒸発粒子を堆積させる基板を搬送する搬送装置とを有する誘電体保護膜製造装置であって、
前記蒸発源から前記基板への前記蒸発粒子の入射領域を規制する開口を備えた規制部を設け、前記規制部を前記開口が前記蒸発源に対して前記基板の搬送方向の下流側に偏在させて配置したことを特徴とする誘電体保護膜製造装置。
前記開口は、蒸発源のエネルギビームの照射面に垂線を立て、前記垂線と前記照射部から前記規制部の下流側の前記開口の端部までの直線とのなす角度をα、前記垂線と前記照射部から前記規制部の上流側の前記開口の端部までの直線とのなす角度をβとするとき、αはβより大きく、αは３０°から７０°の任意の値を有し、βは１５°から３５°の任意の値を有する規制開口部であることを特徴とする請求項５記載の誘電体保護膜製造装置。
前記αは５０°から７０°の任意の値であり、前記βは１５°から２５°の任意の値であることを特徴とする請求項６記載の誘電体保護膜製造装置。
蒸発原材料はＭｇＯを主成分とすることを特徴とする請求項７記載の誘電体保護膜製造装置。
ペレット状の固体よりなる蒸発原材料を蒸発源に供給する供給装置を有することを特徴とする請求項５から請求項８のいずれかに記載の誘電体保護膜製造装置。