CN102119237B - 对等离子体显示器面板的基板形成保护膜的方法以及该保护膜的形成装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种保护膜的形成方法以及该形成装置，为了对构成32英寸以上的平板显示器的基板形成保护膜，无需使装置大型化，无需托架等，维护性优良。一种对32英寸以上的等离子体显示器面板的基板形成保护膜的方法，其特征在于，以在成膜室内的规定的位置使所述基板静止的状态下，与所述基板对置地配置多个蒸发源，对所述各蒸发源照射电子束而进行成膜。

Description

对等离子体显示器面板的基板形成保护膜的方法以及该保护膜的形成装置
技术领域
本发明涉及对等离子体显示器面板的基板形成保护膜的方法以及该保护膜的形成装置。
背景技术
以往，等离子体显示器面板(PDP)广泛用于显示装置的领域中，最近，要求大画面且高质量、并且低价格的PDP(专利文献1、非专利文献1)。
当前，PDP的主流是通过如图12所示粘合在玻璃基板31上形成了维持电极32以及扫描电极33的前面基板34、和在玻璃基板35上形成了地址电极36的背面基板37而得到的3电极面放电型。在前面基板34与背面基板37之间，封入了放电气体，如果在扫描电极32与地址电极36之间施加电压而产生放电，则所封入的放电气体等离子体化，放出紫外线。如果在照射所放射的紫外线的位置配置荧光体39，则通过紫外线激发荧光体，放出可视光。
在所述PDP中的维持电极32以及扫描电极33上，形成了电介质膜38，在其上，以电介质膜38的保护和放出二次电子为目的，形成了MgO、SrO类等金属氧化膜的保护膜40。
作为在上述PDP那样的大型的玻璃基板中，形成高生产能力且稳定的MgO膜等保护膜的方法，使用了采用在被称为托架或者托盘(以下，设为“托架等”)的支撑部件中搭载玻璃基板并搬送的单元，一边在蒸发源上通过一边进行成膜的串排式(inline)成膜装置。特别，为了成膜大型基板且(111)取向了的MgO膜而使用通过成膜，对于在成膜时使用的掩模，也设置在与托架等成为一体的掩模支撑构造或者具备用于掩模保持的框架的托架等中。
在将托架等作为用于玻璃基板的搬送用或者蒸镀时的保持的单元的批量式成膜装置、往复式(inter-back)成膜装置、特别是在串排式的成膜装置中，存在如下那样的课题、问题。
1.由于使用玻璃基板搭载用的托架等，伴随高生产节拍、玻璃基板的大型化而装置变得大型化。
2.需要定期地去除托架等以及掩模上附着的MgO、SrO类等的保护膜，因此，需要从成膜装置拆下托架等以及掩模，而必须使装置长时间停止。
3.托架等以及掩模上附着的MgO、SrO类等的保护膜剥离，在装置内落下并附着到成膜前的基板而有可能成为缺陷的原因，必须定期地清洗装置。
4.在玻璃基板的卸载、装载时将托架等以及掩模临时放到大气中，所以有可能在MgO、SrO类等中附着水分，在成膜中放出气体而使膜质恶化。因此，需要不使水分吸附到托架等以及掩模那样的CDA(洁净的干燥空气(Clean Dry Air))等设备，产生CDA设备以及用于运转的费用(参照专利文献2)。
5.作为不使水分吸附到托架等以及掩模的方法，还有除了CDA以外使托架等以及掩模在真空或者被控制的气氛中循环的方法，但装置变得大型。另外，伴随玻璃基板尺寸的变更(计划变更)，需要更换装置内部的玻璃基板的操作机构部。
6.与玻璃基板同样地还需要对托架等以及掩模进行加热，造成能量浪费。
专利文献1：日本特开2004-285426号公报
非专利文献1：“フラツトパネルデイスプレイ大辞典”、p.737-p.738、2001年12月25日发行，工業調查会，日本
发明内容
本发明的目的在于提供一种保护膜的形成方法以及该形成装置，为了对构成32英寸以上的大型的平板显示器的基板形成保护膜，不会使装置大型化，不需要托架等，维护性优良。
为了解决所述课题，本发明者等专心研究的结果，发现了下述解决手段。
即，第1方面的发明发明提供一种对32英寸以上的等离子体显示器面板的基板形成保护膜的方法，其特征在于，
在成膜室内的规定的位置使所述基板静止的状态下，与所述基板对置地配置多个蒸发源，对所述各蒸发源照射电子束而进行成膜。
另外，第2方面的发明在第1方面的对32英寸以上的等离子体显示器面板的基板形成保护膜的方法中，其特征在于，将以规定的间隔分割所述各蒸发源的蒸发表面的周部而得到的区域作为波束照射区域，对所述各蒸发源的所述波束照射区域沿着周方向依次以照射时间20毫秒～100毫秒照射输出功率10kW～150kW的所述电子束。
另外，第3方面的发明在第1方面的对32英寸以上的等离子体显示器面板的基板形成保护膜的方法中，其特征在于，将所述电子束在所述各蒸发源中的所述波束照射区域之间移动的时间设为100微秒～1000微秒。
另外，第4方面的发明在第1方面的对32英寸以上的等离子体显示器面板的基板形成保护膜的方法，其特征在于，对所述各蒸发源线状地照射电子束。
另外，第5方面的发明提供一种用于在32英寸以上的等离子体显示器面板的基板形成保护膜的保护膜的形成装置，其特征在于，
所述装置在成膜室内具备蒸发源和用于对所述蒸发源照射电子束的电子枪，所述成膜室构成为能够在与所述基板对置的位置配置多个蒸发源，并且设置了用于在成膜中使所述基板静止的静止位置。
另外，第6方面的发明在第5方面的保护膜的形成装置，其特征在于，在所述成膜室外设置了用于仅将所述基板搬送到所述成膜室内的所述静止位置的基板搬送单元。
另外，第7方面的发明在第5方面的保护膜的形成装置，其特征在于，将以规定的间隔分割所述各蒸发源的蒸发表面的周部而得到的区域作为波束照射区域，所述电子枪对所述波束照射区域沿着周方向依次照射电子束。
另外，第8方面的发明在第5方面的保护膜的形成装置，其特征在于，所述电子枪对所述各蒸发源线状地照射所述电子束。
另外，第9方面的发明在第5～8方面的任意一个所述的保护膜的形成装置，其特征在于，在所述静止位置的下方设置了掩模移动机构，使得能够以规定的间距搬送掩模。
另外，第10方面的发明在第5方面的保护膜的形成装置，其特征在于，所述掩模移动机构构成为能够在卷取轴间搬送所述掩模，在所述卷取轴间，具备用于去除成膜物质的去除单元。
另外，第11方面的发明在第5方面的保护膜的形成装置，其特征在于，在所述静止位置的上方设置了防着板移动机构，使得能够以规定的间距搬送防着板。
根据本发明，即使是32英寸以上的大型的面板，在成膜室内，针对基板，无需通过托架等基板支撑部件支撑并移动来进行成膜，而在静止的情况下进行成膜，从而可以将成膜室中的基板的搬送方向的长度，与以往的装置相比抑制为70％的程度。
另外，从装料室向加热室、从加热室向成膜室、从成膜室向取出室等真空中的玻璃基板的装卸可以通过真空机器人、或者仅通过玻璃的搬送机构来进行，无需玻璃基板搬送用的托架等。其结果，具有如下效果。
(1)无需托架等的洗净成本，可以削减装置的运行成本的约3％。
(2)由于托架等的加热能量、冷却而引起的发射消失，可以将电力削减约20％～30％。
(3)不需要托架等，所以可以将装置成本削减5％～10％的程度。
(4)不需要用于操作托架等的维护用的台车、或者托架等的更换机构。
(5)可以削减与托架等的维护以及操作相关的人工费，可以削减与保养效果的人工费的约30％～50％。
附图说明
图1是在本发明的优选实施方式中使用的装置结构的一个例子的说明图。
图2是该装置的成膜室内部的侧视图。
图3是其内部的平面图。
图4(a)是用于说明向该装置中使用的环形靶(日文：ハ一ス)照射电子束的说明图，(b)是用于说明向矩形形状的靶照射电子束的说明图
图5是示出该环形靶的一个例子的电子束的摇动周期与蒸镀速率的关系的曲线。
图6是电子束的摇动的说明图。
图7是在本发明中使用的装置结构的变形例的说明图((a)、(b))。
图8是以往例的装置结构的说明图。
图9是实施例的保护膜的XRD评价结果。
图10是在本实施例中成膜的MgO膜的表面和剖面的SEM图像。
图11是通过以往例成膜的MgO膜的表面和剖面的SEM图像。
图12是PDP的说明立体图。
(符号说明)
1：成膜室；2：基板；3：搬送室；4：加热室；5：装料/取出室；6：机器手；7：开口部；8：掩模；9：掩模移动机构(宽度方向)；10：掩模移动机构(长度方向)；11：固定防着板；12：防着板移动机构(防着板)；13：防着板；14：加热器；15：环形靶；15’：矩形形状的靶；15a：照射点(波束照射区域)；16：旋转轴；17：电子枪；18：装料室；19：取出室；31：玻璃基板；32：维持电极；33：扫描电极；34：前面基板；35：玻璃基板；36：地址电极；37：背面基板；38：电介质膜；39：荧光体；40：保护膜
具体实施方式
接下来，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。
所使用的装置如图1的概略结构所示，由用于向成膜室1搬入玻璃等基板2/从成膜室1搬出基板2的搬送室3、和经由该搬送室1连接的加热室4、装料/取出室5构成。
基板2通过图1的搬送室3的机器手6被搬入到成膜室1内。详细而言，在由不锈钢等金属构成的成膜室1的上部侧面，设置了图2所示那样的基板2的搬入/搬出用的共通的1个开口部7，经由该开口部7，不使用托架等基板支撑部件，而通过机器手6将基板2直接搬入到成膜室1的上部空间。
搬入到成膜室1内的基板2载置于掩模8上。掩模8由可以在成膜室1的基板2的搬送方向(以下，设为宽度方向)、和与该方向垂直的方向(以下，设为长度方向)上，分别以规定的间距传送规定宽度的掩模8的2式的掩模移动机构9、10构成，各掩模移动机构9、10具备卷出卷盘和卷取卷盘，使得可以紧密地收纳掩模8，使用于使各卷盘旋转的轴延出至成膜室的外部，虽然未图示，构成为通过DC马达等驱动源进行驱动，从而以规定的间距自如地卷取/回卷掩模8。另外，掩模移动机构9、10可以调整轴的旋转而调整对轴间的掩模8赋予的张力，由此，可以使掩模8密接到基板2。在本实施方式中，在掩模8密接到基板2的位置处，使基板2静止而进行成膜，所以该位置成为静止位置，但在本说明书中，基板2的静止位置是指，在对基板2的整个表面进行成膜时基板2静止的位置。
另外，在掩模移动机构9、10的下方，如图2所示，设置了在成膜室1的内壁固定的在中央具备开口的防着板11，在掩模移动机构9、10的上方，设置了可以通过与该机构同样地卷取/回卷自如地构成的防着板移动机构12卷取的防着板13，并在其上方，设置了用于对基板2进行加热的加热器14。
在成膜室1的底部，如图3所示，2行2列地配置了环形靶15，并且如图2所示，以成膜室1的上下方向的旋转轴16为中心，旋转自如地轴支撑各环形靶15。
另外，在各环形靶15的附近，如图3所示，分别配置了电子枪17，在本实施方式中，在成膜室1的外部且基板2的搬送方向的两侧方向上配置了电子枪17。
在所述装置中，将基板2搬入至静止位置，进行真空排气，向成膜室1内导入氧或者氧以及H2O等工艺气体并使其达到1×10- 2Pa～2×10-1Pa左右，通过加热器14使基板2的温度成为200℃～250℃，在这样的状态下，通过电子枪17向环形靶15以输出10kW～150kW照射电子束。
在各环形靶15的上面(蒸发表面)的圆周部中，如图4(a)所示，将在其周方向上4分割的区域设为波束照射区域15a[A(x1，y1)、B(x2，y1)、C(x1，y2)、D(x2，y2)]，从各电子枪17向各照射点15a以规定的时间(20msec～100msec)照射电子束，并且在照射点15a中按照[A→B→C→D]的顺序以一定的时间(100μsec～1000μsec)移动，而向基板2形成保护膜。另外，向波束照射区域A～D的波束照射顺序不限于所述顺序，而也可以是A→C→B→D、A→D→B→C等。
由此，可以在使基板2静止的状态下形成保护膜。根据在上面说明的装置，与使用了托架等的通过式成膜装置的成膜室相比，可以削减成膜室1的空间。
另外，在以往的通过式成膜装置中，在托架等中设置了掩模，但根据所述装置，可以仅通过仅将掩模8设置在成膜室1内而实现保护膜的成膜。因此，仅通过将掩模移动机构9、10配置在成膜室1内、成膜室附近设置的掩模更换室、缓冲室而掩模的更换变得容易。作为其结果，相对于在以往的通过式成膜装置中，掩模更换以及使掩模温度升温到100℃～250℃的时间需要60分钟～120分钟，根据本实施方式，可以以10分钟程度完成该作业。
另外，如果在各掩模移动机构9、10的卷出卷盘与卷取卷盘之间配置刮板等用于去除成膜物质的去除单元，而在以规定的间距卷取掩模8时去除成膜物质，则可以在卷取结束之后在真空状态下回卷而再利用卷盘，所以可以大幅延长掩模8的寿命，还可以容易地进行洗净。
另外，在本实施方式中，由于防着板13也是卷取自如，所以可以延长防着板13的更换周期。
对于所述各照射点处的照射时间，如图5的向MgO的环形靶15的电子束的照射时间与蒸镀速率的关系所示，需要根据投入到环形靶15中的材料，而适当地选择不同的蒸镀速率，但在其中，也优选为20msec～100msec。在向各照射区域照射了电子束时，相对所投入的电子束的功率而得到高的蒸发速率。
另外，在照射了电子束的期间，在照射区域中，优选以规定宽度摇动，例如，如图6(a)、图6(b)所示，在X轴方向以及Y轴方向上，分别以222Hz～500Hz的三角波、50Hz～100Hz的矩形波形、以及通过信号发生器(function generator)生成的任意波形等摇动。其原因为，可以从波束照射点去除蒸发材料的喷溅，而均匀地蒸发。
另外，关于针对环形靶15的电子束的照射点15a，在本实施方式中，设为4点，但只要是将环形靶15的上面的圆周部以等间隔等规定的间隔进行分割而得到的点，则不特别限制其数量，并且，也可以增加照射区域而设为圆周状。另外，对于配置环形靶15的数量，在本实施方式中，配置了2行2列这4个，但不限于4个，只要是对应于得到针对基板2的保护膜的膜厚分布、(111)峰值强度以及膜密度的电子束的照射区域的数量即可。
另外，也可以除了环形靶以外，如图4(b)所示，还使用矩形形状的靶15’，对线状的照射区域15a，线状地照射电子束。在该情况下，可以改善晶体取向性的(111)强度分布。
另外，在所述发明的实施方式中，基板2可以由PDP用的高应变点玻璃、碱石灰玻璃等构成。
另外，投入到环形靶15中的材料只要是可以用作保护膜的材料的材料，则没有特别限制，例如，由粗糖状、颗粒状地形成的材料构成MgO、SrO。
另外，关于掩模8，优选采用厚度约0.2mm的不锈钢等金属制的带状体。其原因为，热容非常小而不需要掩模8的预备加热。
另外，对于防着板13，也优选采用厚度约0.2mm的不锈钢等金属制的带状体。并且，在向防着板13的膜附着量成为2mm～5mm时，如果以规定的间距传送，则可以延长防着板13的更换周期。
另外，本发明的成膜方法不限于图1的装置样式，本发明的成膜方法还可以应用于图7(a)所示那样的从装料/取出室5经由加热室4连接到成膜室1的往复式装置、图7(b)所示那样的依次连接了装料室18、加热室4、成膜室1以及取出室19的在串排式装置中。
实施例
接下来，使用在具体实施方式中说明的装置来进行成膜。
(实施例)
使用在具体实施方式中说明的图1～图6，在42英寸的等离子体显示器面板的基板中形成了保护膜。
在成膜室1中，将基板2的搬送方向的长度(L：参照图2)设为1400mm。
对于电子束的照射条件，按照A→B→C→D的顺序照射了图4(a)所示的各环形靶15上的照射点(波束照射区域)15a。将各照射点处的照射时间设为约50msec，将各照射点之间的移动时间设为500μsec。另外，在照射电子束时，在X轴中，如图6(a)所示，以500Hz的三角波使电子束摇动。另外，在Y轴中，如图6(b)所示，以222Hz的三角波使电子束摇动。另外，投入到环形靶15中的蒸发材料使用了由MgO的单晶体材料构成的材料。
成膜时的压力设为9.0×10-2Pa，将氧导入量设为300sccm，将通过加热器12实现的基板2的加热温度设为250℃，将各电子枪17的功率设为11.7kW，在使基板2静止的状态下，以30秒形成了成膜速率膜厚
Figure GDA0000097279650000092
的MgO膜。
另外，由不锈钢制的厚度约0.2mm、长度125000mm的金属带构成掩模8，在成膜时MgO膜成为厚度0.5mm的时刻，通过卷取式的掩模移动机构10，以将对42英寸面板的长度方向的长度加上了约220mm的约1200mm作为1个间距而卷取。
另外，由不锈钢制的厚度约0.2mm、长度11000mm的金属带构成防着板13，在成膜时MgO膜成为厚度2mm的时刻，将对42英寸面板的长度方向的长度加上了约220mm的约1200mm作为1个间距，卷取卷取式的防着板移动机构12。
(以往例)
在以往例中使用的装置结构中，如图8所示，将成膜室1的基板2的搬送方向的长度(L)设为2000mm，并使用了设置了用于向成膜室1内搬送基板2的托架或者托盘的单元。另外，在基板2的搬送方向上，在与基板2对置的位置，2式设置环形靶15，将工艺条件等设为与实施例相同的条件，一边搬送基板2一边进行了成膜。
通过实施例，对于所形成的保护膜，通过XRD(X射线衍射(X-Ray Diffraction))评价了晶体性，其结果，如图9所示，向(111)取向，强度成为1763cps。
另外，确认了折射率是1.67～1.68，膜密度是与以往例相同的程度。
进而，对在本实施例中形成的MgO膜的表面和剖面的SEM图像(图10)、与通过以往例形成的MgO膜的表面和剖面的SEM图像(图11)进行比较，其结果，得到等同的膜。
另外，如果对本实施例中使用的装置的基板2的搬送方向的长度L、与以往例的该长度L进行比较，则在本实施例中使用的装置中，与以往例相比，70％即可。
另外，在本实施例的情况下，通过卷取式的掩模移动机构10搬送掩模8，所以在计算上，可以向64800个基板2进行的成膜，可以实现720小时(约30日)的连续成膜。
另外，同样地，通过采用卷取式的防着板机构，在30日的运转中，可以通过约9次的卷取而实现连续运转。

Claims (9)

1.一种对32英寸以上的等离子体显示器面板的基板形成保护膜的方法，其特征在于，
在成膜室内的规定的位置使所述基板静止的状态下，与所述基板对置地配置多个蒸发源，对所述各蒸发源照射电子束而进行成膜，
在所述基板的静止位置的下方设置了掩模移动机构，使得能够以规定的间距搬送掩模，
所述掩模移动机构具备卷出卷盘和卷取卷盘，并构成为能够在所述卷出卷盘和卷取卷盘间搬送所述掩模，在所述卷出卷盘和卷取卷盘间，具备用于去除成膜物质的去除单元。
2.根据权利要求1所述的对32英寸以上的等离子体显示器面板的基板形成保护膜的方法，其特征在于，
将以规定的间隔分割所述各蒸发源的蒸发表面的周部而得到的区域作为波束照射区域，对所述各蒸发源的所述波束照射区域沿着周方向依次以照射时间20毫秒～100毫秒照射输出功率10kW～150kW的所述电子束。
3.根据权利要求2所述的对32英寸以上的等离子体显示器面板的基板形成保护膜的方法，其特征在于，
将所述电子束在所述各蒸发源中的所述波束照射区域之间移动的时间设为100微秒～1000微秒。
4.根据权利要求1所述的对32英寸以上的等离子体显示器面板的基板形成保护膜的方法，其特征在于，
对所述各蒸发源线状地照射电子束。
5.一种用于在32英寸以上的等离子体显示器面板的基板上形成保护膜的保护膜的形成装置，其特征在于，
所述装置在成膜室内具备蒸发源和用于对所述蒸发源照射电子束的电子枪，所述成膜室构成为能够在与所述基板对置的位置配置多个蒸发源，并且设置了用于在成膜中使所述基板静止的静止位置，
在所述静止位置的下方设置了掩模移动机构，使得能够以规定的间距搬送掩模，
所述掩模移动机构具备卷出卷盘和卷取卷盘，并构成为能够在所述卷出卷盘和卷取卷盘间搬送所述掩模，在所述卷出卷盘和卷取卷盘间，具备用于去除成膜物质的去除单元。
6.根据权利要求5所述的保护膜的形成装置，其特征在于，
在所述成膜室外设置了用于仅将所述基板搬送到所述成膜室内的所述静止位置的基板搬送单元。
7.根据权利要求5所述的保护膜的形成装置，其特征在于，
将以规定的间隔分割所述各蒸发源的蒸发表面的周部而得到的区域作为波束照射区域，所述电子枪对所述波束照射区域沿着周方向依次照射电子束。
8.根据权利要求5所述的保护膜的形成装置，其特征在于，
所述电子枪对所述各蒸发源线状地照射所述电子束。
9.根据权利要求5所述的保护膜的形成装置，其特征在于，
在所述静止位置的上方设置了防着板移动机构，使得能够以规定的间距搬送防着板。
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