JP2000215799A - Ａｃ型プラズマディスプレイパネルの製造方法及び特性改善方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】誘電体層を保護するための酸化マグネシウム膜
に起因した放電特性の経時変化を抑え、表示の安定化及
び長寿命化を図ることを目的とする。 【解決手段】ＡＣ型プラズマディスプレイパネルの製造
において、蒸着面１５ａに対してイオンビームＩＢを照
射するイオンアシスト蒸着法によって、誘電体層１５上
に酸化マグネシウムの〈１１１〉配向膜からなる保護膜
を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＡＣ型のプラズマディ
スプレイパネル（ＰＤＰ）の製造方法及び特性改善方法
に関し、特に誘電体層の保護膜の形成方法に特徴を有す
る。

【０００２】ＡＣ型ＰＤＰでは、放電のための一対の電
極が低融点ガラスなどの誘電体層で被覆され、さらにそ
の表面に誘電体層を放電時のイオン衝撃から保護するた
めの耐熱性の保護膜が設けられている。

【０００３】保護膜は放電空間に接することから放電特
性に大きな影響を与える。それ故、保護膜の改良は、表
示の安定化、駆動の容易化、及び長寿命化などの上で重
要な事項の１つとされている。

【０００４】

【従来の技術】一般に、ＰＤＰにおいては、誘電体層の
保護膜として、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）からなる数
千Å程度の厚さの薄膜が設けられている。

【０００５】酸化マグネシウムは、二次電子放出係数の
大きい金属酸化物であり、これを用いることにより、放
電開始電圧が下がることから駆動の容易化を図ることが
できる。

【０００６】このような酸化マグネシウム膜は、膜材料
を例えば電子ビーム加熱などによって蒸発させて誘電体
層の表面に結晶成長の形で堆積させる手法、すなわち蒸
着法によって形成される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来のＰＤＰにおいて
は、放電特性の経時変化が比較的に著しいという問題が
あった。

【０００８】経時変化は、保護膜の形成時及びその後
に、酸化マグネシウム膜の中に炭素化合物や水酸基など
の不純物が取り込まれることに起因すると考えられる。
すなわち、放電空間の周囲の封止材などから有機溶剤
（炭素化合物）が混入すると、酸化マグネシウム膜の中
で炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ₃ ）が生成される。炭酸
マグネシウムは放電エネルギーによって化学変化を起こ
し、これによって生じた一酸化炭素（ＣＯ）又は二酸化
炭素（ＣＯ₂ ）が酸化マグネシウム膜の表面に吸着する
ことから、ＰＤＰの使用時間が長くなるつれて、放電開
始電圧が上昇して表示動作が不安定となる。

【０００９】また、ＣＯ及びＣＯ₂ は保護膜の表面上で
発光していない放電セルに集まる性質があるので、発光
の頻度が少ない放電セルの放電開始電圧が他より上昇す
る現象（いわゆる焼付き）が生じ、ＰＤＰの寿命が短く
なる。

【００１０】本発明は、上述の問題に鑑み、誘電体層を
保護するための酸化マグネシウム膜に起因した放電特性
の経時変化を抑え、表示の安定化及び長寿命化を図るこ
とを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明の方法は
ＡＣ型プラズマディスプレイパネルの製造方法であっ
て、蒸着面に対してイオンビームを照射するイオンアシ
スト蒸着法によって、誘電体層上に酸化マグネシウムの
〈１１１〉配向膜からなる保護膜を形成するものであ
る。

【００１２】請求項２の発明の製造方法において、前記
イオンビームは酸素を主体とする酸素とアルゴンとの混
合ガスのイオンビームである。請求項３の発明の製造方
法において、蒸着の雰囲気は、酸素分圧が５×１０^-5〜
１×１０^-4［Ｔｏｒｒ］の酸素を主体とする雰囲気であ
る。

【００１３】請求項４の発明の製造方法は、イオンアシ
スト蒸着時における照射ガスイオン電流値を５〜２０
［ｍＡ］の範囲内の値に設定するものである。請求項５
の発明に係る特性改善方法は、ネオンとキセノンとを含
む放電空間に対して誘電体層を被覆する保護膜として、
蒸着面に対してイオンビームを照射するイオンアシスト
蒸着法を用いて酸化マグネシウムが〈１１１〉方位に配
向した蒸着膜を形成することにより、少なくとも１００
０時間の動作期間後の放電開始電圧の部分的上昇を５Ｖ
以下に抑制するものである。

【００１４】誘電体層の保護膜を構成する酸化マグネシ
ウムの〈１１１〉配向膜は、〈１１１〉配向結晶（膜厚
方向の結晶方位が〈１１１〉であり膜平面と平行な面が
｛１１１｝面の結晶）が他の結晶に対してその数の上で
優勢となった酸化マグネシウム膜であり、適当なイオン
照射量のイオンアシスト蒸着によって形成される。

【００１５】このような〈１１１〉配向膜は、他の膜質
の酸化マグネシウム膜と比べて、すなわち、特定の結晶
方位が他の結晶方位に対して優勢とならず個々の結晶が
不規則な方向に結晶成長した状態の膜、及び比較的に形
成し易い〈２００〉配向膜などと比べて、表示の安定化
及び長寿命化の上で優れている。

【００１６】つまり、蒸着条件を変更して形成した種々
の酸化マグネシウム膜について、Ｘ線回折によってそれ
らの膜構造を調べた後、各酸化マグネシウム膜を設けた
ＰＤＰの焼付き電圧を測定した結果、図７に示すよう
に、膜中に〈１１１〉配向結晶が多く含まれるほど焼付
き電圧の値が小さいことが見出された。

【００１７】ここで、焼付き電圧は上述の焼付きの度合
いを示す値である。すなわち、放電特性の経時変化を確
認するための試験として、ＰＤＰの一部の放電セルを例
えば５００時間程度の時間（焼付き試験時間）にわたっ
て連続的に点灯（放電）させ、その後に各放電セルにつ
いて放電開始電圧を測定したときの点灯放電セルとその
近傍の非点灯放電セルとの間の測定値の差を焼付き電圧
として示したものである。焼付き電圧の値が小さいほど
焼付きが軽微であり、放電特性の上で酸化マグネシウム
膜の膜質が良好である。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係るＰＤＰ１の要
部の構造を示す断面図である。ＰＤＰ１は、マトリクス
表示方式の面放電型のＰＤＰであり、一対のガラス基板
１１，２１、互いに平行に隣接配置された表示電極１
３，１４、ＡＣ駆動のための誘電体層１５、内部の放電
空間３０を単位発光領域毎に区画するための隔壁１９、
後述の保護膜１６、隔壁１９と当接して放電空間３０の
間隙寸法を規定する隔壁２９、単位発光領域を選択的に
発光させるためのアドレス電極２２、及び所定発光色の
蛍光体２８から構成されている。

【００１９】放電空間３０には、放電ガスとして例えば
ネオンとキセノンとからなるペニングガスが封入されて
いる。なお、誘電体層１５及び隔壁１９，２９は、低融
点ガラスペーストを所定形状に印刷して焼成することに
よって形成される。

【００２０】一対の表示電極１３，１４に対して、これ
らの間の相対電位が交互に反転するように所定の駆動電
圧（交番パルス）を印加すると、印加毎に誘電体層１５
の表面方向の放電（面放電）が起こり、これにより生じ
た紫外線によって蛍光体２８が励起されて発光する。こ
のとき、放電毎に誘電体層１５に駆動電圧と反対の極性
の壁電荷が蓄積し、これにより、駆動電圧を壁電荷の分
だけ放電開始電圧より低い電圧とすることができる。

【００２１】保護膜１６は、ＰＤＰ１の製造に際して隔
壁１９を形成した後の段階で設けられ、隔壁１９を含め
て誘電体層１５の表面を放電空間３０に対して被覆し、
誘電体層１５の劣化を防止する。

【００２２】ＰＤＰ１においては、保護膜１６として、
放電開始電圧の低圧化の上で有利な酸化マグネシウム膜
の内で、特に上述のように他の膜質の酸化マグネシウム
に比べて焼付きの起こりにくい〈１１１〉配向膜が設け
られている。

【００２３】以上の構造のＰＤＰ１は、各ガラス基板１
１，２１について別個に所定の構成要素を設ける工程、
ガラス基板１１，２１を対向配置して周囲を封止する工
程、及び放電ガスを封入する工程などを経て製造され
る。その際、ガラス基板１１側において、保護膜１６は
蒸着によって形成される。

【００２４】図２は本発明に係る蒸着装置２の概略の構
成を示す図である。蒸着装置２は、チャンバー４０と、
その内部に設けられた電子ビーム加熱型の蒸発源４１、
ヒーター４５、及び分圧真空計４６などから構成されて
いる。

【００２５】蒸発源４１は、熱電子を放出するフィラメ
ント４２、膜材料の蒸発物質（ターゲット）としての酸
化マグネシウム（ＭｇＯ）１６ａを収納する耐熱容器
（るつぼ）４３、熱電子流ＥＢを偏向してターゲットに
導く磁束発生部４４からなり、熱電子流ＥＢのエネルギ
ーによって酸化マグネシウム１６ａを加熱して蒸発させ
る。

【００２６】次に、蒸着装置２を用いて行う保護膜１６
の蒸着について説明する。まず、誘電体１５及び図示し
ない隔壁１９を設けた後の所定数のガラス基板１１を、
誘電体層１５が蒸発源４１と対向するようにチャンバー
４０内の所定位置に固定する。

【００２７】続いて、図示しない真空ポンプによりチャ
ンバー４０の排気を行い、チャンバー４０内を１×１０
^-6［Ｔｏｒｒ］程度の真空状態とする。この真空状態の
形成と並行して、又は真空状態が形成された後に、ヒー
ター４５の熱輻射によってガラス基板１１を加熱する。

【００２８】誘電体層１５の表面温度が１５０℃程度に
達すると、蒸発源４１を作動させて酸化マグネシウム１
６ａを蒸発させる。蒸発した酸化マグネシウム１６ａは
蒸気流ＭＢとなってガラス基板１１に到達し、誘電体層
１５の表面（膜形成面）１５ａ上に結晶成長の形で堆積
する。このとき、堆積速度が例えば毎秒２０Åとなるよ
うに蒸発源４１の制御を行う。

【００２９】これと並行して、ガスボンベ５０からチャ
ンバー４０内へ酸素ガス１６ｂを供給し、酸素雰囲気中
で結晶成長を進行させる。このとき、マスフローコント
ローラ５１によって酸素の供給量を調節し、チャンバー
４０内の酸素分圧を所定値に保つ。

【００３０】所定の時間が経過して４０００〜５０００
Å程度の膜厚の保護膜１５の形成が終了すると、蒸発源
４１及びヒーター４５などの作動を停止し、ガラス基板
１１の温度がある程度下がるのを待ってチャンバー４０
内を大気圧に戻し、ガラス基板１１を取り出す。そし
て、取り出したガラス基板１１を後工程へ送る。

【００３１】図３は酸素分圧と酸化マグネシウム膜の結
晶配向性との関係を示すグラフである。図３において、
左縦軸は、膜内の酸化マグネシウム結晶の内で〈１１
１〉配向結晶の占める割合であり、Ｘ線回折における各
結晶方位のピーク強度の和に対する〈１１１〉結晶方位
のピーク強度の比率に対応する。なお、ここで言うピー
ク強度は、通常、ピーク波形の面積（すなわち積分強
度）を示すものであり、このピーク強度が所定の結晶の
数に対応するものとなる（この定義は以後も同様であ
る）。

【００３２】図中に実線で示すように、酸素分圧が高く
なるにつれて、膜中の〈１１１〉配向結晶の割合が増大
し、５×１０^-5［Ｔｏｒｒ］付近でその割合が５０％を
越える。

【００３３】しかしその反面、図中に破線で示すよう
に、酸素分圧が１×１０^-4［Ｔｏｒｒ］程度以上となる
と、膜全体の結晶性が急激に悪化する。すなわち酸化マ
グネシウム膜が非晶質となる。そのため、膜中の〈１１
１〉配向結晶の絶対量としては、図中に鎖線で示すよう
に、酸素分圧が８×１０^-5［Ｔｏｒｒ］程度を越えると
減少する。

【００３４】図４は酸素分圧をパラメータとした焼付き
試験時間と焼付き電圧との関係を示すグラフである。図
４において、酸素分圧が５×１０^-5又は８×１０^-5［Ｔ
ｏｒｒ］の酸素雰囲気中で蒸着した酸化マグネシウム膜
では、１０００時間にわたって連続的に放電させた場合
にも、ほとんど焼付きが生じない。これに対し酸素分圧
が２×１０^-5［Ｔｏｒｒ］の酸素雰囲気中で蒸着した酸
化マグネシウム膜では、放電時間が長くなるにつれて焼
付きが顕著となり、１０００時間で焼付き電圧が５Ｖを
越すレベルに達する。

【００３５】つまり、図３及び図４を総合すると、酸素
雰囲気中の蒸着による保護膜１６の形成に際して、酸素
分圧の値としては、５×１０^-5〜１×１０^-4［Ｔｏｒ
ｒ］程度の範囲の好ましいことが判る。

【００３６】図５は本発明に係る他の蒸着装置３の概略
の構成を示す図である。図５において、図２と同一機能
を有する構成要素には同一の符号を付し、その説明を省
略する。

【００３７】蒸着装置３には、いわゆるイオンアシスト
蒸着のための冷陰極型のイオン銃４８が設けられてい
る。このイオン銃４８は、ガスボンベ５０Ｂからマスフ
ローコントローラ５１を介して供給される酸素主体の混
合ガス５５をイオン化し、酸素のイオンビームＩＢを射
出する。本実施例の混合ガス５５は、酸素とアルゴンと
を５対１の割合で混合したガスである。

【００３８】蒸着装置３を用いて行う保護膜１６の蒸着
に際しては、膜材料の酸化マグネシウム１６ａの加熱と
並行して、イオン銃４８に一定の流量で混合ガス５５を
供給するとともに、照射ガスイオン電流値を一定に保
ち、５００〜１５００［ｅＶ］のエネルギーをもつイオ
ンビームＩＢを誘電体層１５の表面１５ａに向けて照射
する。

【００３９】これにより、蒸気流ＭＢとなってガラス基
板１１に到達した酸化マグネシウム１６ａと、イオンビ
ームＩＢとして入射した酸素イオンとが適当に化合し、
イオンビームＩＢによる表面清浄化と相まって、誘電体
層１５の表面１５ａ上で組成のほぼ均一な酸化マグネシ
ウム膜が結晶成長の形で生成する。

【００４０】図６はイオンアシスト蒸着に係る照射ガス
イオン電流と酸化マグネシウム膜の結晶配向性との関係
を示すグラフである。図中に実線で示すように、照射ガ
スイオン電流値が５［ｍＡ］程度より大きい範囲では、
膜中の〈１１１〉配向結晶の割合がほぼ一様に大きい。
しかし、膜全体の結晶性は、照射ガスイオン電流値が１
０［ｍＡ］程度のときに最大（最良）となり、これより
照射ガスイオン電流値が大きくなるほど低下する。な
お、照射ガスイオン電流値が１００［ｍＡ］以上の範囲
では、アルゴンの混入により酸化マグネシウム膜は非晶
質膜（アモルファス膜）となった。

【００４１】したがって、イオンアシスト蒸着による保
護膜１６の形成に際して、照射ガスイオン電流値として
は、例えば５〜２０［ｍＡ］の範囲の値が好ましい。図
５の実施例によれば、イオン照射によって膜形成面に酸
素が供給されるので、酸素ガス１６ｂの導入により酸化
マグネシウム膜の組成の上での酸素不足を補う場合に比
べて、膜形成面の近傍の酸素密度を一定化することが容
易である。つまり、イオンアシスト蒸着法によって形成
された保護膜１６はその組成が均一となる。

【００４２】上述の実施例においては、面放電型のＰＤ
Ｐ１を例示したが、本発明は対向放電型のＰＤＰにも適
用することができる。上述の実施例において、蒸発源４
１の形式、チャンバー４０の構造、蒸発の制御条件は、
酸化マグネシウムの〈１１１〉配向膜が得られる範囲で
適宜変更することができる。

【００４３】

【発明の効果】請求項１乃至請求項５の発明によれば、
誘電体層を保護するための酸化マグネシウム膜に起因し
た放電特性の経時変化（特に焼付きによる放電開始電圧
の部分的上昇）を抑えることができ、表示の安定化及び
長寿命化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るＰＤＰの要部の構成を示す断面図
である。

【図２】本発明に係る蒸着装置の概略の構成を示す図で
ある。

【図３】酸素分圧と酸化マグネシウム膜の結晶配向性と
の関係を示すグラフである。

【図４】酸素分圧をパラメータとした焼付き試験時間と
焼付き電圧との関係を示すグラフである。

【図５】本発明に係る他の蒸着装置の概略の構成を示す
図である。

【図６】イオンアシスト蒸着に係る照射ガスイオン電流
と酸化マグネシウム膜の結晶配向性との関係を示すグラ
フである。

【図７】酸化マグネシウム膜中の〈１１１〉配向結晶の
量と放電特性に係わる焼付き電圧との関係を示すグラフ
である。

【符号の説明】

１ ＰＤＰ（ＡＣ型プラズマディスプレイパネル） ３０ 放電空間 １５ 誘電体層 １６ 保護膜（酸化マグネシウムの〈１１１〉配向膜）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】蒸着面に対してイオンビームを照射するイ
   オンアシスト蒸着法によって、誘電体層上に酸化マグネ
   シウムの〈１１１〉配向膜からなる保護膜を形成する工
   程を含むことを特徴とするＡＣ型プラズマディスプレイ
   パネルの製造方法。
2. 【請求項２】前記イオンビームが酸素を主体とする酸素
   とアルゴンとの混合ガスのイオンビームである請求項１
   記載のＡＣ型プラズマディスプレイパネルの製造方法。
3. 【請求項３】蒸着の雰囲気は、酸素分圧が５×１０^-5〜
   １×１０^-4［Ｔｏｒｒ］の酸素を主体とする雰囲気であ
   る請求項２記載のＡＣ型プラズマディスプレイパネルの
   製造方法。
4. 【請求項４】イオンアシスト蒸着時における照射ガスイ
   オン電流値を５〜２０［ｍＡ］の範囲内の値に設定する
   請求項１記載のＡＣ型プラズマディスプレイパネルの製
   造方法。
5. 【請求項５】ネオンとキセノンとを含む放電空間に対し
   て誘電体層を被覆する保護膜を備えたＡＣ型プラズマデ
   ィスプレイパネルに含まれる放電セルの放電開始電圧が
   部分的に上昇する焼付き現象を抑制する特性改善方法で
   あって、 前記保護膜として、蒸着面に対してイオンビームを照射
   するイオンアシスト蒸着法を用いて酸化マグネシウムが
   〈１１１〉方位に配向した蒸着膜を形成することによ
   り、少なくとも１０００時間の動作期間後の放電開始電
   圧の部分的上昇を５［Ｖ］以下に抑制するようにしたこ
   とを特徴とするＡＣ型プラズマディスプレイパネルの特
   性改善方法。