DE69725046T2 - Elektrode für eine Plasmaanzeigetafel und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

Elektrode für eine Plasmaanzeigetafel und Verfahren zu deren Herstellung Download PDF

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Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Elektrode für eine Plasmaanzeigentafel (PDP), in welcher eine Elektrode mit hoher adhäsiver Kraft auf einem Glassubstrat einer Farb-Plasmaanzeigetafel gebildet ist; und die Erfindung betrifft ein Verfahren zu deren Herstellung.
  • Diskussion des Standes der Technik
  • 1 ist eine Querschnittsansicht, welche eine Struktur einer herkömmlichen PDP darstellt.
  • Zunächst wird ein Paar von oberen Elektroden auf einem Front-Glassubstrat 1 gebildet, wie es in 1 dargestellt ist. Als nächstes wird eine dielektrische Schicht 3 über dem Paar von oberen Elektroden 4 durch Anwenden eines Druckverfahrens gebildet, und eine Schutzschicht 2 wird auf der dielektrischen Schicht 3 durch ein Abscheideverfahren gebildet. Das Paar von oberen Elektroden 4 und die dielektrische Schicht 3 und die Schutzschicht 2 bilden die obere Struktur.
  • Dann wird auf einem Rück-Glassubstrat 11 eine untere Elektrode 12 gebildet. Seitenwände 6 werden gebildet, um ein Übersprechen zwischen der Zelle und einer angrenzenden Zelle zu vermeiden. Lumineszierende Materialien 8, 9 und 10 werden auf beiden Seiten jeder Seitenwand und auf dem Rück-Glassubstrat 11 gebildet. Die untere Elektrode 12, die Seitenwände 6, und die lumineszierenden Materialien 8, 9 und 10 bilden die untere Struktur. Ein nicht-aktives Gas füllt den Raum zwischen der oberen Elektrode 4 und der unteren Elektrode 12, so daß ein Entladungsbereich 5 gebildet wird.
  • Der Betrieb einer herkömmlichen PDP wird nun erläutert.
  • Mit Bezug auf 1 wird eine Betriebsspannung an dem Paar von oberen Elektroden angelegt, so daß eine Oberflächenentladung in dem Entladungsbereich 5 erzeugt wird, wodurch Ultraviolett-Strahlung 7 erzeugt wird. Die erzeugte Ultraviolett-Strahlung 7 regt die lumineszierenden Materialien 8, 9 und 10 an, welche daher eine Farbanzeige erzielen. Mit anderen Worten, die Raumladung, welche in der Entladungszelle vorhanden ist, wird aufgrund der Betriebsspannung zu der Kathode übertragen. Dann kollidiert die Raumladung mit dem nicht-aktiven Gasgemisch, welches ein Penning-Gasgemisch ist, zu welchem Xenon (Xe) und Neon (Ne), Helium (He) hinzugefügt ist, welches die Hauptkomponente des Gasgemisches ist, so daß das nicht-aktive Gas angeregt wird und daher Ultraviolettstrahlung 7 mit 147 Nanometer erzeugt wird. Hierbei beträgt, wenn das nicht-aktive Gas die Entladungszelle ausfüllt, sein Druck 5,3 bis 6,7 × 104 Nm–2 (400 bis 500 torr).
  • Die erzeugte ultraviolette Strahlung kollidiert mit dem lumineszierenden Material 8, 9 und 10 auf den Seitenwänden 6 und dem Rück-Glassubstrat 11, wodurch Strahlen im sichtbaren Bereich gebildet werden.
  • Eine herkömmliche Elektrode einer PDP und ein Verfahren zu deren Bildung wird in Bezug auf die begleitenden Zeichnungen diskutiert.
  • 2a und 2b sind Querschnittsansichten, welche untere und obere Substrate einer PDP gemäß eines herkömmlichen Verfahrens darstellen.
  • Wie in 2a dargestellt ist, wird für das untere Substrat ein leitfähiges Metallmaterial 30, wie z. B. Nickel (Ni) oder Aluminium (Al) auf einem Rück-Glassubstrat 11 (dielektrisches Substrat) mittels einer Drucktechnik gebildet. Wie in 2b dargestellt ist, wird für das obere Substrat Kupfer (Cu) 35, welches als eine Elektrode benutzt wird, in einem Front-Glassubstrat (dielektrisches Substrat) (1) gebildet.
  • Cu, Ni und Al weise alle eine sehr niedrige Zwischenschicht-Kohärenz hinsichtlich Glas auf. Daher wird Chrom (Cr) 40 zwischen Glas und Cu 35, oder zwischen Glas und Al 30 oder Ni gebildet, um die Kopplung des Glases und des Cu 35 oder die des Glases und dem Al 30 oder dem Ni aufrechtzuerhalten. Solch ein Verfahren ist in Druckschrift JP 55102155 offenbart.
  • Hinsichtlich des Herstellungsverfahrens wird ein Cr-Dünnfilm 40 auf dem Front-Glassubstrat 1 der PDP mittels eines Sputter-Verfahrens gebildet, um die Zwischenschicht-Kohärenz zu erhöhen.
  • Dann wird ein als eine Elektrode benutzter Cu-Film (35) auf dem Cr-Dünnfilm 40 gebildet. Als nächstes wird ein weiterer Cr-Dünnfilm 40 auf dem Cu-Film 35 in demselben Sputter-Verfahren gebildet, um die Zwischenschicht-Kohärenz zu erhö hen. Schließlich wird mittels Annealen ein Glas hergestellt, um die gesamte Oberfläche des Front-Glassubstrats 1 einschließlich des Cu-Films 35 und der Cr-Dünnfilme 40 abzudecken.
  • Wie bei dem Glassubstrat, wird ein dielektrisches Substrat in derselben Weise wie das Glassubstrat angewendet. In derselben Weise wird die Elektrode auf dem Front-Glassubstrat 11, welches in 2a dargestellt ist, gebildet.
  • Eine herkömmliche Elektrode einer PDP und ein Herstellungsverfahren dafür haben die folgenden Nachteile.
  • Da Cr ein reines Metall ist, weist Cr eine schlechte Zwischenschicht-Kohärenz bezüglich Glas auf. Außerdem, für den Fall, daß Glas bei einer hohen Temperatur annealed wird, wird ein Zwischenschicht-Riß oder Schaum an der Zwischenschicht des Glases und des Cr aufgrund ihrer unterschiedlichen Ausdehnungen erzeugt, und daher wird die Entladung der PDP instabil und die Lebensdauer der PDP wird verkürzt. Da überdies die Kopplung über zwei Metalle gemacht wird, nämlich Cu und Cr, das heißt eine Elektrode und ein Zwischenschicht-Haftmittel, wird für Cu ein Sputter-Verfahren durchgeführt und ein weiteres Sputter-Verfahren wird auch für Cr durchgeführt. Demgemäß ist der gesamte Prozeß kompliziert.
  • Druckschrift WO 95/00969 offenbart eine Elektrodenstruktur für eine Plasmaanzeigetafel mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
  • Zusammenfassung der Erfindung:
  • Dementsprechend wäre es wünschenswert, eine Elektrode einer Plasmaanzeigetafel (PDP) bereitzustellen, welche im wesentlichen ein oder mehrere Probleme aufgrund der Beschränkungen und Nachteile des Standes der Technik umgeht.
  • Die Erfindung stellt eine Elektrodenstruktur für eine Plasmaanzeigetafel nach Anspruch 1 und ein Verfahren zur Herstellung solch einer Elektrodenstruktur nach Anspruch 5 bereit.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Elektrode für eine Plasmaanzeigetafel (PDP), bei welcher auf einem Glassubstrat einer Farb-Plasmaanzeigetafel eine Elektrode mit hoher Haftkraft zur Verbesserung eines Entladungs-Zustandes einer PDP und zur Verbesserung ihrer Lebensdauer gebildet wird, und ein Herstellungsverfahren dafür bereitgestellt.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein Verfahren zur Bildung einer Elektrode einer PDP bereitgestellt, wobei bei dem Verfahren ein dielektrisches Substrat und eine Metallelektrode gebildet werden, und das Verfahren die Schritte des Bildens eines keramischen Dünnfilms auf einem vorbestimmten Abschnitt des dielektrischen Substrats umfaßt; und Bilden einer Elektrode mit demselben Metallelement wie der keramische Dünnfilm auf dem keramischen Dünnfilm.
  • Zusätzliche Merkmale und Vorteile der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung dargelegt und werden teilweise aus der Beschreibung offensichtlich, oder können durch Anwenden der Erfindung erlernt werden. Die Aufgaben und andere Vorteile der Erfindung werden durch die Struktur realisiert und erzielt, welche besonders in der Beschreibung und den Ansprüchen hiervon als auch den beigefügten Zeichnungen hervorgehoben ist.
  • Sowohl die vorangehende allgemeine Beschreibung als auch die folgende detaillierte Beschreibung sollen beispielhaft und erläuternd sein und derart verstanden werden, daß sie eine weitere Erläuterung der wie beanspruchten Erfindung bereitstellen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Diese und verschiedene andere Ausführungsformen, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind leicht mit Bezug auf die folgende detaillierte Beschreibung in Verbindung mit begleitenden Zeichnungen zu verstehen, in welchen:
  • 1 eine Querschnittsansicht ist, welche eine Struktur einer herkömmlichen PDP darstellt;
  • 2a eine Querschnittsansicht ist, welche eine auf einem unteren Substrat einer PDP gebildeten herkömmliche Elektrode darstellt;
  • 2b eine Querschnittsansicht ist, welche eine auf einem oberen Substrat einer PDP gebildete herkömmliche Elektrode darstellt;
  • 3a eine Querschnittsansicht ist, welche eine auf einem unteren Substrat einer PDP gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gebildete Elektrode darstellt;
  • 3b eine Querschnittsansicht ist, welche eine auf einem oberen Substrat einer PDP gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung darstellt;
  • 4a ein Diagramm ist, welches eine Zwischenschicht-Kohärenz hinsichtlich Temperaturen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellt;
  • 4b ein Diagramm ist, welches eine Zwischenschicht-Kohärenz hinsichtlich der Dicken eines keramischen Dünnfilms darstellt; und
  • 4c ein Diagramm ist, welches eine Zwischenschicht-Kohärenz in Abhängigkeit von Vorspannungen darstellt.
  • Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
  • Es wird nun im Detail Bezug genommen zu den bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung, wobei Beispiele davon in den begleitenden Zeichnungen illustriert sind.
  • 3a und 3b sind Querschnittsansichten, welche jeweils auf unteren und oberen Substraten gebildet sind.
  • In einer PDP, wo eine Metallelektrode auf einem Glassubstrat oder einem dielektrischen Substrat gebildet wird, wird ein keramischer Dünnfilm, welcher das selbe Metallelement wie die Metallelektrode enthält, gebildet, um die Zwischenschicht-Kohärenz zwischen der Metallelektrode und dem Glassubstrat oder einem dielektrischen Substrat zu erhöhen.
  • Wie in 3a und 3b dargestellt ist, wird ein keramischer Dünnfilm, welcher ein Zwischenschicht-Haftmittel ist, zwischen dem Rück-Glassubstrat (dielektrisches Substrat) 11 und der unteren Elektrode 12 oder zwischen dem Front-Glassubstrat 1 und der oberen Elektrode 35 gebildet.
  • Mit Bezug auf 3a wird, bevor ein leitfähiges Metallmaterial, wie zum Beispiel Ni oder Al (30), welches als eine Elektrode benutzt wird, auf dem Rück-Glassubstrat 11 durch Anwenden eines Druckverfahrens abgeschieden wird, ein Dünnfilm aus einer ein Metall enthaltenden Keramik, zum Beispiel ein Aluminiumnitrit (AlxN) Keramikdünnfilm oder ein Aluminiumoxid (AlxO) Keramikdünnfilm 50 durch ein reaktives Sputter-Verfahren gebildet.
  • Mit Bezug auf 3b wird Cu 35, welches als Elektroden benutzt wird, über dem Front-Glassubstrat 1 (oder dielektrischem Substrat) gebildet. In diesem Fall wird, vor Bildung des Cu-Films 35, welcher als die Elektroden benutzt wird, entweder ein Kupfernitrit (CuxN) Keramikdünnfilm oder ein Kupferoxid (CuxO) Keramikdünnfilm 60, welcher dasselbe Metallelement wie der Cu-Film 35 aufweist, gebildet, um eine Dicke von Tausenden von 10–10 Metern (Angström) durch Anwenden eines reaktiven Sputter-Verfahrens aufzuweisen.
  • Dann wird der Cu-Film 35 auf dem keramischen Dünnfilm 60 gebildet. Als nächstes wird ein weiterer Keramikdünnfilm 60 auf dem Cu-Film 35 gebildet.
  • Um im Detail den oben diskutierten Prozeß zu erläutern, wird für den Fall, daß ein Metall, welches als Elektroden benutzt werden soll, gebildet wird, bevor ein Cu-Film 35 auf dem Glassubstrat 1 gebildet wird, ein Kupfernitrit (CuxN) Keramikdünnfilm 60 auf dem Glassubstrat 1 durch Anwenden eines reaktiven Sputter-Verfahrens gebildet. Alternativ wird ein Kupferoxid (CuxO) Keramikdünnfilm 60 auf dem Glassubstrat 1 durch Anwenden desselben Sputterverfahrens gebildet.
  • Daher wird der reaktive Sputterprozeß nur einmal auf einem Metall, das heißt Cu, ausgeführt. Mit anderen Worten, Sputtern wird auf das Cu-Metall über einem vorbestimmten Bereich des Glassubstrates angewendet. Als nächstes werden Argon (Ar) und Stickstoff (N) in einem vorbestimmten Verhältnis injiziert, oder Argon und Sauerstoff (O) werden injiziert, um das reaktive Sputtern auszuführen, wodurch der Kupfernitritkeramikdünnfilm oder der Kupferoxidkeramikdünnfilm 60 gebildet werden. Danach wird, falls Argon injiziert ist, oder falls reaktives Sputtern nur auf Kupfer angewendet wird, die Kupfer-Metallschicht 35 gebildet.
  • Danach werden Argon und Stickstoff wieder in einem vorbestimmten Verhältnis nach einer vorbestimmten Zeit injiziert, oder Argon und Sauerstoff dementsprechend injiziert, um einen weiteren Sputterprozeß auszuführen, so daß ein Kupfernitritkeramikdünnfilm oder ein Kupferoxidkeramikdünnfilm 60 auf der Kupfer-Metallschicht 35 gebildet wird, wodurch eine Elektrode eines PDP gebildet wird.
  • Die Bedingungen des reaktiven Sputterns sind wie folgt:
    Betriebs-Druck: 1,33 Nm–2 (10 m Torr)
    Entladungsspannung: 450 V
    Entladungsstrom: 100 mA
    Verhältnis des reaktiven Gases (N2/Ar): 15% oder mehr Abscheidezeit: 10 bis 20 Minuten
    Substrat-Vorspannung: –100 V oder weniger
  • Wie in 4a bis 4c dargestellt ist, ist, wenn das Verfahren unter den oben beschriebenen Bedingungen durchgeführt wird, die Haftmittelkraft hinsichtlich Temperatur, Dicke des Keramikdünnfilms und der Vorspannung sehr gut. Dieser Prozeß wird auch auf das Front-Glassubstrat 11 angewendet.
  • Der Betrieb einer durch den oben beschriebenen Prozeß gebildeten PDP ist derselbe wie der einer herkömmlichen PDPs.
  • Die Elektrode einer PDP und das Herstellungsverfahren dafür weisen die folgenden Vorteile auf.
  • Da die Elektrode der PDP eine Struktur von Keramikdünnfilm/Metall/Keramikdünnfilm aufweist, ist die Zwischenschicht-Haftmittelkraft zwischen den Schichten verbessert, und Zwischenschicht-Abblättern, Zwischen-schicht-Reißen oder Zwischenschicht-Schaum wird nicht erzeugt, wenn Annealen durchgeführt wird. Daher sind die Entladungseigenschaften verbessert und die Lebensdauer einer PDP ist verlängert. Da überdies ein Metall für die Zwischenschicht-Haftbarkeit dasselbe Metall ist wie ein Metall für eine Elektrode, wenn Sputtern ausgeführt wird, oder da nur die Atmosphäre des reaktiven Gases verändert wird, ist der Prozeß des Bildens eines Keramikdünnfilms vereinfacht, und somit ist der Gesamtprozeß der Herstellung eines PDPs bedeutend vereinfacht.
  • Für den Fachmann ist es offensichtlich, daß verschiedene Änderungen und Variationen in der Elektrode einer Plasmaanzeigetafel (PDP) der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können, ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen. Daher ist beabsichtigt, daß die vorliegende Erfindung die Änderungen und Variationen dieser Erfindung abdeckt, vorausgesetzt, das sie innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche liegen.

Claims (13)

  1. Elektrodenanordnung für eine Plasmaanzeige, umfassend eine Metallelektrode (30), welche auf einem dielektrischen Material oder Glassubstrat (11) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Dünnfilm (50) aus einer keramischen Zusammensetzung, welche das gleiche Metallelement wie die Elektrode (30) enthält, zwischen der Elektrode (30) und dem Substrat (11) angeordnet ist.
  2. Elektrodenanordnung nach Anspruch 1, wobei der keramische Dünnfilm (50) entweder ein Metalloxidkeramik-Dünnfilm ist, welcher durch Oxidation des Metallelements gebildet ist, aus welchem die Metallelektrode gebildet ist, oder ein Metallnitridkeramik-Dünnfilm ist, welcher durch Nitrieren des Metallelements gebildet ist, aus welchem die Metallelektrode gebildet ist.
  3. Elektrodenanordnung nach Anspruch 1, wobei die Metallelektrode (30) entweder aus Kupfer oder Aluminium hergestellt ist.
  4. Plasmaanzeigeelement, umfassend: eine erste Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, umfassend eine erste Metallelektrode (35), welche innerhalb eines ersten dielektrischen Substrats (1) angeordnet ist, und Dünnfilme (60) aus einer keramischen Zusammensetzung, welche das gleiche Metallelement wie die erste Elektrode (35) enthält, und welche auf beiden Seiten der ersten Elektrode innerhalb des ersten Substrats (1) angeordnet ist; und eine zweite Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, umfassend eine zweite Metallelektrode (30), welche auf einem zweiten dielektrischen Substrat (11) angeordnet ist, und einen Dünnfilm (50) aus einer keramischen Zusammensetzung, welche das gleiche Metallelement wie die zweite Elektrode enthält, und welche zwischen dem zweiten Substrat (11) und der zweiten Elektrode (30) angeordnet ist.
  5. Verfahren zum Herstellen einer Elektrodenstruktur auf einem dielektrischen Substrat zur Verwendung in einer Plasmaanzeige, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren die Schritte umfasst: Bilden eines Dünnfilms (50) aus einer keramischen Zusammensetzung, welche ein Metallelement auf einem vorbestimmten Bereich des Substrats (11) enthält; und Bilden einer Elektrode (30) aus dem Metallelement auf dem keramischen Dünnfilm.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, ferner umfassend die Schritte: Bilden eines weiteren Dünnfilms (60) aus der Keramik auf der Elektrode (35); und Bedecken der Elektrode (35) und der Dünnfilme mit weiterem dielektrischen Substrat (1).
  7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Elektrode (30) und der Dünnfilm (50) oder die Dünnfilme (60) durch Sputtern unter Verwendung eines einzelnen Metalltargets aus dem Metallelement gebildet wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei der Dünnfilm (50) oder wenigstens einer der Dünnfilme (60) ein Metallnitrid-Dünnfilm ist, welcher durch ein reaktives Sputterverfahren gebildet wird, welches ein Mischgas verwendet, welches Argon und Stickstoff in einem geeigneten Verhältnis enthält.
  9. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei der Dünnfilm (50) oder wenigstens einer der Dünnfilme (60) ein Metalloxid-Dünnfilm ist, welcher durch ein reaktives Sputterverfahren gebildet wird, welches ein Mischgas verwendet, welches Argon und Sauerstoff in einem geeigneten Verhältnis enthält.
  10. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Elektrode (30, 35) entweder aus Kupfer oder Aluminium hergestellt ist.
  11. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei der keramische Dünnfilm (50) oder die Dünnfilme (60) durch wahlweise Reaktion gebildet werden, wobei die Reaktion Argon und Stickstoff über Kupfer oder über Aluminium, oder Argon und Sauerstoff über Kupfer oder über Aluminium verwendet.
  12. Verfahren zum Herstellen eines unteren Substrats einer Plasmaanzeige, umfassend die Schritte des Bereitstellens eines dielektrischen Substrats (11) und die Schritte nach Anspruch 5.
  13. Verfahren zum Herstellen eines oberen Substrats einer Plasmaanzeige, umfassend die Schritte des Bereitstellens eines dielelektrischen Substrats (1) und die Schritte nach Anspruch 6.
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