CN101090992B - 保护膜制造方法及其制造装置 - Google Patents

Abstract

一种保护膜的制造装置，其具有：成膜室(32)；向成膜室(32)导入至少气体的气体导入口(47)；使成膜室(32)排气的排气泵(43)；与排气泵(43)独立地控制水的排气速度的冷凝阱；以及，用于控制冷凝阱的冷却温度的温度控制部；控制冷凝阱的冷却温度以控制水的排气速度，从而能够一直以同一条件稳定地制造易受水的分压的影响的保护膜，实现具有耐溅射性和良好二次电子发射特性的保护膜。

Description

保护膜制造方法及其制造装置

技术领域

本发明涉及在基板上形成保护膜的制造方法及其制造装置，特别涉及，在具有覆盖电介质层的保护膜的等离子显示面板上，适于形成良好的保护膜的保护膜制造方法及其制造装置。

背景技术

等离子显示面板(以下称为“PDP”)具有前面板和背面板相对地配置并用密封部件对其周边部进行密封的结构，前面板和背面板之间形成的放电空间中，密封了氖气(Ne)及氙气(Xe)等放电气体。

前面板具有：由在玻璃基板上形成的、条形扫描电极和维持电极构成的多个显示电极对；覆盖显示电极对的电介质层；和覆盖电介质层的保护膜。每个显示电极对分别由透明电极和形成于该透明电极上的金属总线电极构成。

另外，背面板具有：在玻璃基板上形成的多个条形选址电极；覆盖选址电极的基底电介质层；在基底电介质层上形成的、将放电空间按每个选址电极进行区分的条形障壁；和在障壁间的基底电介质层上以及障壁的侧面上形成的红绿蓝荧光体层。

前面板和背面板相对地配置，使得显示电极对和选址电极垂直，这些电极交叉的交叉部形成放电室。放电室排列为矩阵形状，沿显示电极对的方向排列的、具有红绿蓝荧光体层的三个放电室形成用于彩色显示的像素。在PDP中，扫描电极和选址电极之间，以及扫描电极与维持电极之间施加规定电压，发生气体放电，通过此气体放电产生的紫外线激励荧光体层而发光，由此显示彩色图像。

对于具有这样结构的PDP，要求保护膜有较大的耐溅射性以及较大的二次电子发射系数等，一般使用例如氧化镁(MgO)保护膜。由于此保护膜的耐溅射性和二次电子发射特性，可以防止电介质层的溅射，并且降低放电电压。

保护膜是由电子束蒸镀法或等离子枪这样的成膜法等而形成的，但是，由于成膜方法、成膜条件，会引起保护膜的特性有较大差异。例如，特开2005-50804号公报揭示了，使用下述方法来稳定地制造具有良好膜特性的保护膜的例子：当使用电子束蒸镀法形成作为保护膜的氧化镁的时候，将蒸镀室内的以氧气为首的各种气体的分压控制在一定范围内。

作为保护膜的氧化镁膜，其成膜过程中氧气不足或有杂质混入，会使膜特性发生很大的变化。在通常广泛使用的基板输送型成膜装置中，将形成了电介质层的玻璃基板放置在支架(tray)上，然后在成膜室中成膜。通过成膜室时，支架和掩膜上也附着了氧化镁膜。将玻璃基板从成膜室取出到空气中时，支架和掩膜上附着的氧化镁吸收空气中的水分。于是就有了这样的课题：在使用此支架和掩膜而将下一片玻璃基板输送到成膜室进行氧化镁膜成膜时，支架和掩膜吸收的水分在成膜室释放出来，其中的一部分在成膜室里分离为氢气和氧气，这些气体改变了成膜室内的气体分压，从而改变氧化镁膜的膜特性。

对于该问题，基板输送型成膜装置使用以下方法来稳定气体分压：将支架和掩膜分为在空气中使用的支架和掩膜与在成膜室内使用的支架和掩膜，以减少带入成膜室的水量。然而，存在这样的问题：在基板尺寸大型化的同时，基板尺寸也多样化，由此输送机构更复杂，装置的可靠性降低，并且装置的成本增加。

另外，对此课题采用以下方法：使基板交接时的气氛处于低于露点温度、水分少的状态，以减少带入成膜室的水量，从而稳定气体分压；但是，此方法需要使用多台具有大容量排气能力的低温泵或涡轮分子泵等。为了改变排气速度，需要改变位于成膜室和泵之间的导电阀(conductancevalve)的开度，或改变泵的台数，但是使用此方法时，不仅水分而且其它气体的排气速度也发生改变，很难保持成膜室内的气体分压不变。而且，在通过改变涡轮分子泵的转速而改变排气速度的方法中，存在这样的问题：因为压缩比变化从而排气气体的成分比变化，不能单独控制水的分压。

发明内容

本发明的保护膜制造方法，当在成膜室内形成保护膜的时候，使成膜室的全压不变，同时控制成膜室内的水的排气速度，从而控制成膜室的水的分压。

通过这样的制造方法，能够总在同一条件下制造容易受到水的分压的影响的保护膜，所以，能够不受外部气体湿度或基板夹具等上附着的水分的影响，稳定地制造特性良好的保护膜。

附图说明

图1是表示交流面放电型PDP的结构的立体图。

图2A是表示本发明实施方式的保护膜的制造装置的结构的侧向剖面图。

图2B是表示本发明实施方式的保护膜的制造装置的成膜室的结构的平面图。

图3是表示本发明实施方式的保护膜的制造装置中使用的、用于对水进行排气的排气泵的结构的图。

图4是表示本发明实施方式的保护膜的制造装置的冷凝阱的冷却温度与水的离子强度之间的关系的图。

图5是表示本发明实施方式的保护膜的制造装置的冷凝阱的冷却温度与氢和氧的离子强度之间的关系的图。

附图标记说明

11   前面玻璃基板    12  显示电极对

12a  扫描电极        12b 维持电极

13   电介质玻璃层    14  保护膜

16  背面玻璃基板       17  选址电极

18  基底电介质层       19  障壁

20  荧光体层           21  放电空间

30  基板输入室         31  基板预热室

32  成膜室             33  基板冷却室

34  基板取出室         40  蒸镀材料

41  蒸镀坩埚           42  电子枪

43  排气泵(第一排气部) 44  电子束

45  照射点             46  挡板

47  气体导入口         48  支架

49  气体分析装置       51  冷凝阱

52  涡轮分子泵         53  冷冻机

54  热电偶             100 前面板

200 背面板

具体实施方式

以下参考附图说明本发明实施方式的保护膜制造方法及其制造装置。

(实施方式)

利用本发明的保护膜制造方法及保护膜的制造装置制造的保护膜，用作保护PDP的电介质层的保护膜。因此，先说明此保护膜适用的PDP。

图1是表示交流面放电型PDP的结构的立体图。PDP的前面板100具有：由前面玻璃基板11的一个主面上形成的N根扫描电极12a以及N根维持电极12b构成的显示电极对12；覆盖此显示电极对12而形成的电介质层13；以及，进一步覆盖此电介质层13而形成的由氧化镁薄膜构成的保护膜14。扫描电极12a和维持电极12b的结构是，分别在透明电极上层积金属总线电极。

背面板200的结构具有：在背面玻璃基板16的一个主面上形成的M根选址电极17；覆盖该选址电极17而形成的基底电介质层18；在基底电介质层18上的选址电极17之间形成的障壁19；以及，涂布于障壁19之间的荧光体层20。

前面板100和背面板200之间夹着障壁19而相对设置，使得显示电极对12和选址电极17相互垂直，用密封材料密封图像显示区域周围。前面板100和背面板200之间形成的放电空间21中，在45kPa～80kPa压力下密封有例如氖气(Ne)和氙气(Xe)的混合气体构成的放电气体。显示电极对12和选址电极17的交叉部作为放电室而工作。

下面说明这样的用于制造前述前面板100的保护膜14的、本发明实施方式的保护膜制造方法及其制造装置。图2A是表示本发明实施方式的保护膜的制造装置的结构的侧向剖面图；图2B是制造装置的成膜室的平面图。

图2A和图2B所示的保护膜的制造装置是形成氧化镁膜的基板输送型电子束蒸镀装置。如图2A所示，蒸镀装置具有基板输入室30、基板预热室31、成膜室32、基板冷却室33、基板取出室34。首先，PDP的已形成电介质层13的前面板100被放置在支架48上，并被输送到基板输入室30。之后，输送到基板预热室31进行预热，再输送到成膜室32，在前面板100的电介质层13上形成作为保护膜的氧化镁膜。

成膜室32里设置了容纳蒸镀材料40的蒸镀坩埚41和电子枪42，并且，成膜室32内部连接多台排气泵43作为第一排气部，以使成膜室32内部排气为高真空。基板预热室31及基板冷却室33也连接了排气泵(未图示)，以使其内部成为减压状态。并且，成膜室32内设置了诸如四极质谱分析器(QMS)等的气体分析装置49，用作测定成膜中的各种气体分压的气体分压测定部。成膜室32内设有气体导入口47，用作至少将氧气导入到成膜室32的气体导入部。

成膜室32中，利用作为第一排气部的排气泵43而使成膜室32内为高真空状态，利用从电子枪42发射的电子束而加热蒸镀材料40，蒸镀材料40的蒸气沉积在前面玻璃基板11表面而形成氧化镁膜。在成膜室32内的前面玻璃基板11下部，设有挡板46，用以控制蒸气到达前面玻璃基板11的情况。

如图2B所示，在成膜室32侧面，电子枪42以及排气泵43设置在成膜室32的相邻的侧面上。装置的结构也可以是，在与电子枪42相对的侧面设置排气泵43。在制造大面积PDP的制造装置的情况下，如图2B所示设置多个蒸镀坩埚41和电子枪42，同时，成膜室32内也设置多台排气泵43，用作第一排气部以将成膜室32内排气为高真空。

图3是示意性表示本发明实施方式的制造装置中使用的、用作第二排气部以控制水的排气速度的排气泵的图。第二排气部由冷凝阱51和涡轮分子泵52构成，冷凝阱51的上流侧与成膜室32连接，沿箭头方向B对成膜室32内排气。另外，利用冷冻机53使冷凝阱51冷却，利用温度控制部54来控制冷凝阱51的温度。通过冷凝阱51，水蒸气被有选择地排出，同时，通过控制冷凝阱51的低温板的冷却温度，水的排气速度得到调节。冷凝阱51使用液氦来冷却低温板，通常使低温板冷却到20K以下而使用。冷凝阱51具有这样的特征：对氢气或水的排气速度高，但是在冷凝阱51可以使用的温度范围内，对其它气体的排气速度基本固定。

接着，说明作为PDP的保护膜14的氧化镁膜的成膜工序。将已形成电介质层13的前面板100放置于支架48上，然后放入基板输入室30。然后，输送到基板预热室31，在此，一边排气为真空一边使用热电偶对前面板100加热，之后，沿箭头方向A输送到成膜室32。在成膜室32以一定的速度输送，同时在电介质层13上形成保护膜14。保护膜14的形成结束后，前面板100与支架48一起被输送到基板冷却室33，在真空中冷却至规定温度，然后，被输送到基板取出室34并取出，结束了这一系列的操作。

成膜室32中，从电子枪42发射的电子束44被偏转，并被聚焦到多个点45，照射到容纳在蒸镀坩埚41上的MgO颗粒、即蒸镀材料40上。这样加热并蒸发蒸镀材料40，在前面板100的电介质层13上沉积作为保护膜14的氧化镁膜，其中所述前面板100在上方移动。蒸镀坩埚41低速旋转，从而使通过电子束44对蒸镀材料40进行加热的加热位置常常移动，以避免局部蒸发消失。

该成膜过程中的氧气不足或混入杂质会改变这样形成的保护膜14、即氧化镁膜的特性。已明确的是，其特性会相对于成膜室32中的水以及由水分解产生的氢气而敏感地变化。例如，在氧化镁膜中，如果氧气不足，或者H、OH、C等杂质混入，则会破坏氧化镁膜表面的Mg原子和氧(O)原子的键合，出现与键合无关的悬挂键(dangling bond)，因此，二次电子发射特性劣化。当二次电子发射特性劣化时，放电开始电压变高，同时，PDP面内的电子发射特性的不均匀变大，PDP面内发生显示不均匀或显示缺陷。这样的由膜特性的变化引起的PDP的显示质量的问题，会随着PDP尺寸大型化或PDP高清晰化等而成为重大问题。

作为对MgO膜的特性有重大影响的水的发生源，可以认为是氧化镁膜中所吸收的水，其中所述氧化镁膜附着在与前面板100一起放入成膜室32的支架48等上。为了减少这些水，如前述有这样的方法：分别设置在空气中使用的支架48和在真空中使用的支架48，或者，将支架48通过的空气氛围设为低于露点的干燥环境。但是，仅仅这样，并不能完全避免向成膜室32内带入水。

本发明实施方式中，作为成膜室32的主排气用的泵43，使用涡轮分子泵，如图3所示，作为只控制水的排气速度的泵，与连接在涡轮分子泵52上的冷凝阱51结合起来使用。冷凝阱51的冷却温度如下述那样进行控制：根据来自温度控制部54的信号控制用以冷却冷凝阱51的冷冻机53的冷却能力，从而控制低温板的温度。这样，通过控制冷凝阱51的冷却温度，能够单独控制水的排气速度，能够将水的分压控制在一定范围内。

图4显示实际控制冷凝阱51的冷却温度而控制水的排气速度的结果。图4中的纵轴是由四极质谱分析装置(QMS)测定的水的离子电流值，是对应于水的分压的值。由图4中的结果可知，通过控制冷凝阱51的冷却温度，可以控制水的排气速度，特别是，通过使冷凝阱51的冷却温度在170K～210K范围内，可以控制成膜室32内水的分压。

另外，图5是与冷凝阱51的冷却温度对应的氢和氧离子的电流值曲线，可以看出该曲线与图4所示的成膜室32中的水的离子电流值曲线相关联地变化。可以看出，此氢气与氧气是由成膜室32中的水分解而产生的氢气和氧气的量变化得到的。由此可知，成膜室32中的氧气或氢气的分压能够通过控制冷凝阱51的冷却温度而单独控制。另外，氢气和水之外的气体不依赖于冷凝阱51的温度，所以可以确定其排气速度不变。

因此，用此方法，可以将成膜中的水的分压控制在一定范围内。并且，由气体分析装置49分析成膜室32内的气体。通过保持全压固定而改变冷凝阱51的冷却温度，能够控制氢气和氧气的分压之比使之固定。例如，最初，将冷凝阱51的冷却温度设定得较高，成膜室32内的支架48等上所附着的氧化镁膜所带入的水的量增加，同时降低冷凝阱51的冷却温度，由此保持成膜室32内的全压固定，由此能够将水的分压保持在一定范围内。另外，通常的冷凝阱51没有精密的温度控制功能，所以在本发明中使用的冷凝阱51，在阱(trap)面上至少安装一个以上热电偶等作为温度控制部54，并一边监视它们的温度一边控制冷冻机53的能力进行冷却。

另外，作为使成膜室32内氢气和氧气的分压之比保持在一定范围内的方法，有时在成膜时，由作为气体导入部的气体导入口47向成膜室32内导入氧气，从而控制其气氛。例如，在水分压上升时，即使一边通过改变阀的开度等等而改变排气速度，一边改变氧气导入量，也很难使氢气和氧气的分压之比保持在一定范围内，因为各种气体的排气速度是不同的。

但是，如上述，本发明实施方式中，基于由气体分析装置49即四极质谱分析器检测到的气体分压信息，控制来自气体导入口47的氧气导入量、排气泵43的排气量、以及与排气泵43相互独立的排放水的冷凝阱51的排气量这三种参数，由此能够稳定地进行控制，使得成膜室32内的全压一定，将水、氧气和氢气等气体分压保持在一定范围内。

另外，保护膜的制造装置的结构除了上述结构之外，例如，根据温度分布(profile)的设定条件，也可以在基板投入室30和成膜室32之间设置一个以上的基板预热室31，或者，在成膜室32和基板取出室34之间设置一个以上的基板冷却室33。并且，成膜室32内的氧化镁膜的成膜，可以在停止前面板100的输送而静止的状态下进行，也可以边输送边进行。

另外，成膜室32中配置的蒸镀坩埚41、电子枪42以及排气泵43的数量，根据基板的输送速度或前面板100大小而改变，可以不同于图2A或图2B所示数量。

另外，虽然在上述说明中，以用蒸镀氧化镁膜的方式形成保护膜14为例进行了说明，但是，材料并不限于氧化镁，在使用氧化钙(CaO)或氧化锶(SrO)之类的金属氧化物来成膜时，也可以得到同样的效果。

工业应用性

本发明能够将水的分压保持为一定而一直以同一条件形成保护膜等，所以并不限于PDP的保护膜，也可以在电子部件和显示装置等的制造方法、制造装置中使用。

Claims (2)

1.一种等离子显示面板的制造方法，其使用了连续地在多个基板上形成保护膜的基板输送型的蒸镀装置，其特征在于，该方法包括：

当在成膜室内形成所述保护膜时，

至少导入氧气；

利用第一排气部，保持所述成膜室的全压固定；

利用具有冷凝阱的第二排气部，将所述冷凝阱的冷却温度控制在170K到210K的范围内，并且与所述第一排气部相独立地排放水；

将所述成膜室的氢气和氧气的分压比控制在一定范围内；

由此在所述基板上形成氧化镁膜作为所述保护膜。

2.一种等离子显示面板的制造装置，其使用了连续地在多个基板上形成保护膜的基板输送型的蒸镀装置，该等离子显示面板的制造装置包括：

形成所述保护膜的成膜室；

向所述成膜室至少导入氧气的气体导入部；

使所述成膜室排气的第一排气部；以及

第二排气部，其具有冷凝阱，将所述冷凝阱的冷却温度控制在170K到210K的范围内，并且与所述第一排气部相独立地排放水；

其中，将所述成膜室的氢气和氧气的分压比控制在一定范围内，

由此在所述基板上形成氧化镁膜作为所述保护膜。

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