JP2002358879A - ガス放電パネル及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＰＤＰをはじめとするガス放電パネルにおけ
る酸化マグネシウムからなる保護膜において，ＭｇＯ膜
は吸着性が高く、水分や炭酸ガスを吸収して水酸化マグ
ネシウムや、炭酸マグネシウムに変化しやすい性質を持
つ。水分や炭酸ガスを吸着した膜をそのまま用いてパネ
ル製作を行うとパネル内に水分や炭酸ガスが不純物の形
で持ち込まれ、問題点が発生していた。 【解決手段】 上記目的を達するため、本発明のガス放
電パネルでは、ＭｇＯ製膜中にビーム照射することで不
純物ガスを除去しこれを避けることができる。また、Ｍ
ｇＯ膜質についても高い電子放出能を有しかつ高いレベ
ルの耐スパッタ性を有する膜質も同時に得ることがで
き、製造工程の削減あるいはエネルギーの有効利用とい
う効果とともに、高品質で長寿命のＰＤＰを製造するこ
とが期待できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はガス放電パネル及び
その製造方法関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、コンピュータやテレビ等に用いら
れているディスプレイ装置において、プラズマディスプ
レイパネル（Plasma Display Panel，以下ＰＤＰと記
載する）は、大型で薄型軽量を実現することのできるも
のとして注目されており、高精細なＰＤＰに対する要望
も高まっている。

【０００３】ＰＤＰは、次のように製造することができ
る。前面ガラス基板に、銀ペーストを塗布・焼成して表
示電極を形成し、誘電体ガラスペーストを塗布し焼成し
て誘電体ガラス層を形成し、その上に保護層を形成す
る。

【０００４】背面ガラス基板上に、銀ペーストを塗布・
焼成してアドレス電極を形成し、ガラスペーストを所定
のピッチで塗布し焼成して隔壁を形成する。そして隔壁
の間に、各色蛍光体ペーストを塗布し、５００℃程度で
焼成してペースト内の樹脂成分等を除去することにより
蛍光体層を形成する。

【０００５】蛍光体焼成後、背面ガラス基板の周囲に封
着用ガラスフリットを塗布し、形成された封着ガラス層
内の樹脂成分等を除去するために３５０℃程度で仮焼す
る。

【０００６】その後、上記の前面ガラス基板と背面ガラ
ス基板とを、表示電極とアドレス電極とが直交して対向
するよう積み重ねる。そして、これを封着用ガラスの軟
化温度よりも高い温度（４５０℃程度）に加熱すること
によって封着する（封着工程）。

【０００７】図１は、一般的な交流型（ＡＣ型）ＰＤＰ
の一例を示す概略断面図である。本図において、前面ガ
ラス基板１０１上に第一極性電極１０２及び第二極性電
極１０３が形成され、これらの電極は誘電体膜１０４及
び酸化マグネシウム（ＭｇＯ）からなる誘電体保護層１
０５で覆われている。さらに、封着したパネルを３５０
℃程度まで加熱しながら、両基板間に形成される内部空
間（前面板と背面板との間に形成され蛍光体がんで臨い
る空間）から排気し（排気工程）、排気終了後に放電ガ
スを所定圧力（通常４０〜８０ｋＰａ）となるように導
入する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このようにして製造さ
れるＰＤＰにおいて、酸化マグネシウムからなる保護膜
の特性がＰＤＰの特性に与える影響は非常に大きく、電
子放出性能が良く、しかも耐スパッタ性が良い膜が望ま
れる。また、ＭｇＯ膜は吸着性が高く、水分や炭酸ガス
を吸収して水酸化マグネシウムや、炭酸マグネシウムに
変化しやすい性質を持つ。水分や炭酸ガスを吸着した膜
をそのまま用いてパネル製作を行うとパネル内に水分や
炭酸ガスが不純物の形で持ち込まれ、パネル内を排気ベ
ーキングする工程で除去するために排気時間を長くした
り、ベーキング温度を上げたりして対応する必要があ
る。ＰＤＰを製造する上で、コストを低減するには、い
ろいろな面から可能性が考えられるが、例えば、上記の
ように加熱を必要とするいくつかの工程において要する
消費エネルギーや労力（作業時間）が大きいことを考慮
すると、これらを低減することが一つの解決方法として
望まれる。また、保護膜の製膜などでは、製膜を真空蒸
着法で行うことで、装置内の膜付着などのメンテナンス
が非常に頻繁に行う必要がある等の問題点も挙げられて
いた。

【０００９】本発明は、良好なＰＤＰを製造する上で、
保護膜である酸化マグネシウムなどの薄膜製膜中に、真
空容器内または基板トレイ等からの水蒸気や炭酸ガスな
どの不純物が膜中に巻き込まれる事を避け、排気ベーキ
ング工程での温度上昇や長時間化を行わないことで低い
消費エネルギーで行うことが可能で、かつ、製膜装置の
メンテナンス性も良い方法を提供し、製造コストを低減
するとともに、良好な特性のＰＤＰを提供することを目
的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的については、
製膜面に対してイオンビームを照射するイオンアシスト
法によって、誘電体層上に酸化マグネシウムなる保護膜
をスパッタリングによって形成する工程を含むことで，
良好で、且つ、表面に不純物の付着しにくい保護膜の製
膜方法を提供し、製造コストを低減することで達成でき
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】ＰＤＰを製造する方法について説
明する。

【００１２】前面パネル基板は、前面ガラス基板上に、
銀電極用のペーストをスクリーン印刷で塗布した後に焼
成することにより極性電極を形成し、その上を覆うよう
に、鉛系のガラス材料（その組成は、例えば、酸化鉛
（ＰｂＯ）７０重量％，酸化硼素（Ｂ２Ｏ３）１５重量
％，酸化硅素（ＳiＯ２）１５重量％）を含むペースト
をスクリーン印刷法で塗布し焼成することによって、誘
電体層を形成し、更に誘電体層の表面に酸化マグネシウ
ム（ＭｇＯ）等からなる保護層を形成することによって
作製する。

【００１３】この際に、酸化マグネシウムなどの保護膜
材料の製膜方法として真空蒸着法が従来用いられてきた
が、製膜装置内に、製膜時に発生する膜が付着すること
やダストが多く発生するなど、メンテナンス性の悪さの
問題があったが、スパッタリング装置による製膜では、
その保護膜としての特性からも分かるように、参加材料
のターゲットを用いて製膜すると非常にその耐スパッタ
性の良さから製膜レートが遅いため、金属材料ターゲッ
トを用いて、酸素を導入しつつ、反応性スパッタとして
行うほか無かった。この際にも、ターゲット表面の酸化
によりスパッタレートが遅くなるなどの問題点もあった
が、ターゲットに印加する電位を工夫することで解決す
る等の解決策も考えられている。ここでは、メンテナン
ス性の良さの観点から、スパッタリングを用いた保護膜
製膜を行っている。

【００１４】ここでは、保護膜として、酸化マグネシウ
ムを取り上げる。その特性で良い特性とされている薄膜
材料として、電子放出性が上げられ、比較の材料とし
て、ＭｇＯ膜の結晶配向性が上げられる。電子放出能を
示すγ値を各種膜質ガス種で測定したところ、最も高い
結果が得られているのは＜１１０＞配向で、次に余り大
きな差異がなく、＜１００＞配向、少し大きな差があ
り、＜１１１＞配向、最後に余り大きな差が無く、アモ
ルファスという結果が得られている（図２）。また、保
護膜のもう一つの役割である、耐スパッタ性という点か
らは＜１１１＞，＜１００＞，＜１１０＞，アモルファ
スという順になるが、アモルファス以外は大きな差異が
ない。これらの点から、ＭｇＯ膜としては、＜１００＞
または＜１１０＞配向が良い膜質を有していると考えら
れる。これらの配向性を持つ膜を得るためには、助真空
蒸着の場合には装置パラメータ的なものもあり、一概に
はどの様にするとできると言うことはいえないが、傾向
としては、蒸着中の酸素流量を増加させ、基板加熱温度
を調整する事によって＜１１０＞配向膜及び＜１００＞
配向膜を製膜する事が可能となる。

【００１５】また、製膜の際に、真空容器内に混入して
いる水蒸気がＭｇＯ膜に取り込まれたり、表面に付着し
たりすることで、背面板との封着以後も水蒸気などの不
純物がパネル内に混入し、後工程である排気ベーキング
工程の温度を上げる必要がある、排気時間を長くする必
要があるなどの問題点が発生する。そのために、製膜容
器内での不純物の付着や巻き込みを最小限にとどめるた
めに、イオンビームを照射しながら製膜する方法が一つ
の手段として有効である。図３に概要を示す。

【００１６】真空容器内３０１に基板３０２を固定し、
その下部にスパッタリングターゲット３０４を配置す
る。この場合にはデポアップ式の装置を例として挙げた
がデポダウン式の装置でもかまわない。真空に引いた後
に基板を加熱し、スパッタリングガスを真空容器中に導
入し、ターゲットにスパッタリング電源３０５より電位
を印加する。印加する電位は直流の負電圧でも良いし、
交流でも良いし、また、バイアスを駆けた交流、或い
は、グラウンドレベルを挟んだ正負の両側に極性を持つ
矩形波等の組み合わせでも良い。また、この際にスパッ
タリングガス供給源３１５より供給するスパッタリング
ガス３１６は、アルゴンなどの希ガスまたはその混合ガ
スでよい。更に、製膜する膜質をコントロールするため
に酸素ガスを混入する必要がある。この際に、真空容器
中には酸素を真空引き後、０．数ｍＴｏｒｒ〜数１０ｍ
Ｔｏｒｒ導入しながら真空ポンプは稼働させておき、製
膜する。また、基板はヒーターなどによって所定の温度
まで加熱し、これを維持する。この際の酸素流量と基板
温度の調整によって製膜する膜の配向性を制御すること
ができる。この際に、粒子ビームをビーム源３０８から
中性化セル３０９を通して基板に向けて照射することで
中性粒子ビーム３０７の衝撃によって、製膜中の基板に
付着する不純物を除去する効果が期待できる。この際の
ビーム種としては、アルゴン等の希ガスを用いることが
望ましいが、ＭｇＯ膜に酸素欠損が生じることを避ける
ために酸素ガスを混ぜてビームとして照射しても良い。
また、ビームは中性化して中性粒子ビームとして照射し
ているが、イオンビームのまま照射しても良い。

【００１７】ここで、一つの問題点として、基板表面に
たとえ中性化していたとしても荷電粒子であるイオンが
多量に付着し、基板表面が帯電して製膜に影響を与える
という点が挙げられる。この問題を解決するために、基
板の裏側に基板に密着する電極板３１１を設け、外部電
源３１２から電荷を印加し、付着したイオンを除去する
或いは、積極的にイオンを導入するという方法をとるこ
とで解決できる。外部から印加する電位としては、交流
波形でも良いし、バイアスを含む交流波形３１３でも良
い。また、積極的にイオンを導入するという意味では、
常に負の電位でも良いし、負の電位をバイアス的に駆け
ておき、グランドレベルを超える大きさの正極パルスを
重畳しても良い。この正極パルスは、一定の周期で印加
する波形３１４でも良いし、そうでなくとも良い。これ
によって、負バイアス印加時にはイオンを基板に導入す
る電界が、逆の性パルス印加時には基板に付着したイオ
ンを除去する働きがあり、この組み合わせによってさら
にイオン照射を有効に生かすことが可能となる。さら
に、これらの波形を前面基板３０２に含まれる第一及び
第二極性電極に印加しても良い。

【００１８】また、反応性スパッタリングによって、金
属ターゲットを用いて酸化物を製膜する際には、製膜基
板の表面が帯電する場合もしばしば起こるため、ビーム
アシスト法によって膜表面に粒子を照射する場合以外に
も、以上のイオンを除去する方法を用いても効果がある
と考えられる。

【００１９】背面パネル基板は、背面ガラス基板上に、
銀電極用のペーストをスクリーン印刷しその後焼成する
方法によってアドレス電極を形成し、その上に、ＴiＯ
２粒子と誘電体ガラス粒子とを含むペーストをスクリー
ン印刷法で塗布して焼成することによって誘電体層を形
成し、同じくガラス粒子を含むペーストをスクリーン印
刷法を用いて所定のピッチで繰返し塗布した後、焼成す
ることによって隔壁を形成する。そして、赤色，緑色，
青色の各色蛍光体ペーストを作製し、これを隔壁どうし
の間隙にスクリーン印刷法で塗布し、空気中で焼成する
ことによって各色蛍光体層を形成する。なお、蛍光体層
を形成する際には、上記のスクリーン印刷法による方法
以外に、蛍光体インキをノズルから吐出させながら走査
する方法、あるいは、各色の蛍光体材料を含有する感光
性樹脂のシートを作製し、これを背面ガラス基板の隔壁
を配した側の面に貼り付け、フォトリソグラフィでパタ
ーニングし現像することにより不要な部分を除去する方
法によっても形成することができる。このように作製し
た前面パネル基板及び背面パネル基板のどちらか一方ま
たは両方に封着用ガラスフリットを塗布して封着ガラス
層を形成し、ガラスフリット内の樹脂成分等を除去する
ために仮焼し、前面パネル基板の表示電極と背面パネル
基板のアドレス電極とが直交して対向するように重ね合
わせ、重ね合わせた両基板を、加熱して封着ガラス層を
軟化させることによって封着する。この後排気エージン
グ工程を経て、パネル内の不純物を除去し、放電ガスを
封入し、チップオフすることでパネル製作が完了する。

【００２０】

【発明の効果】従来は、排気に大きな熱量・時間を必要
としていたものを、ＭｇＯ製膜中にビーム照射すること
で不純物ガスを除去しこれを避けることができる。ま
た、ＭｇＯ膜質についても高い電子放出能を有しかつ高
いレベルの耐スパッタ性を有する膜質も同時に得ること
ができる。以上のように本発明によれば、製造工程の削
減あるいはエネルギーの有効利用という効果とともに、
高品質で長寿命のＰＤＰを製造することが期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来技術のガス放電パネル構成の斜視図

【図２】ガス種、ＭｇＯ膜質によるガンマ測定値の比較
を示す図

【図３】本実施の形態の装置概念図

【符号の説明】

１０１ 前面ガラス基板 １０２ 第一極性電極 １０３ 第二極性電極 １０４ 誘電体膜 １０５ 誘電体保護層 １０６ 放電間隙 １１１ 背面ガラス基板 １１２ アドレス電極 １１３ 蛍光体（Ｒ） １１４ 蛍光体（Ｇ） １１５ 蛍光体（Ｂ） １１６ 隔壁 １１７ 誘電体膜 ３０１ 真空容器 ３０２ 基板 ３０３ ＭｇＯ膜 ３０４ スパッタリングターゲット ３０５ スパッタリング電源 ３０６ 飛散粒子 ３０７ 粒子ビーム ３０８ ビーム源 ３０９ 中性化セル ３１０ ビーム粒子供給源（ボンベ） ３１１ 基板に密着する電極板 ３１２ 外部電源 ３１３ バイアスを含む交流波形 ３１４ 負電位バイアスにグランドレベルを超える正極
パルスを重畳した波形 ３１５ スパッタリングガス供給源 ３１６ スパッタリングガス

フロントページの続き (72)発明者 宮下 加奈子 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 4K029 AA09 BA43 BC01 BD00 CA08 5C027 AA07 5C040 FA01 FA04 GB03 GB14 GE09 JA07 MA23

Claims (30)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 製膜面に対してイオンビームを照射する
   イオンアシスト法によって、誘電体層上に酸化マグネシ
   ウムなる保護膜をスパッタリングによって形成する工程
   を含むことを特徴とするガス放電パネル製造方法。
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ことを
   特徴とする請求項１記載のガス放電パネル製造方法。
3. 【請求項３】 前記スパッタリングがアルゴンを主体と
   する酸素とアルゴンとの混合ガスをスパッタリングガス
   として用いることを特徴とする請求項１または２記載の
   ガス放電パネル製造方法。
4. 【請求項４】 酸化マグネシウムなる保護膜が＜１１０
   ＞配向膜であることを特徴とする請求項１から３のいず
   れかに記載のガス放電パネル製造方法。
5. 【請求項５】 酸化マグネシウムなる保護膜が＜１００
   ＞配向膜であることを特徴とする請求項１から４のいず
   れかに記載のガス放電パネル製造方法。
6. 【請求項６】 スパッタリングによって前面板の誘電体
   保護膜を製膜する製膜方法であって、製膜装置中の基板
   ホルダーの蒸着面の反対側に基板と接する電極を設け、
   電極に交流電圧を印加することを特徴とするガス放電パ
   ネル製造方法。
7. 【請求項７】 スパッタリングによって前面板の誘電体
   保護膜を製膜する製膜方法であって、製膜装置中の基板
   ホルダーの蒸着面の反対側に基板と接する電極を設け、
   電極に直流の負電圧を印加することを特徴とするガス放
   電パネル製造方法。
8. 【請求項８】 スパッタリングによって前面板の誘電体
   保護膜を製膜する製膜方法であって、製膜装置中の基板
   ホルダーの蒸着面の反対側に基板と接する電極を設け、
   電極に直流の負電圧を印加しつつ、負電圧以上の正極性
   のパルスを印加することを特徴とするガス放電パネル製
   造方法。
9. 【請求項９】 スパッタリングによって前面板の誘電体
   保護膜を製膜する製膜方法であって、製膜装置中の基板
   ホルダーの蒸着面の反対側に基板と接する電極を設け、
   電極に直流の負電圧を印加しつつ、負電圧以上の正極性
   のパルスを一定周期で印加することを特徴とするガス放
   電パネル製造方法。
10. 【請求項１０】 スパッタリングによって前面板の誘電
    体保護膜を製膜する製膜方法であって、製膜装置中の基
    板の電極に交流電圧を印加することを特徴とするガス放
    電パネル製造方法。
11. 【請求項１１】 スパッタリングによって前面板の誘電
    体保護膜を製膜する製膜方法であって、製膜装置中の基
    板の電極に直流の負電圧を印加することを特徴とするガ
    ス放電パネル製造方法。
12. 【請求項１２】 スパッタリングによって前面板の誘電
    体保護膜を製膜する製膜方法であって、製膜装置中の基
    板の電極に直流の負電圧を印加しつつ、負電圧以上の正
    極性のパルスを印加することを特徴とするガス放電パネ
    ル製造方法。
13. 【請求項１３】 スパッタリングによって前面板の誘電
    体保護膜を製膜する製膜方法であって、製膜装置中の基
    板の電極に直流の負電圧を印加しつつ、負電圧以上の正
    極性のパルスを一定周期で印加することを特徴とするガ
    ス放電パネル製造方法。
14. 【請求項１４】 製膜装置中の基板ホルダーの蒸着面の
    反対側に基板と接する電極を設け、電極に交流電圧を印
    加することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記
    載のガス放電パネル製造方法。
15. 【請求項１５】 製膜装置中の基板ホルダーの蒸着面の
    反対側に基板と接する電極を設け、電極に直流の負電圧
    を印加することを特徴とする請求項１から６のいずれか
    に記載のガス放電パネル製造方法。
16. 【請求項１６】 製膜装置中の基板ホルダーの蒸着面の
    反対側に基板と接する電極を設け、電極に直流の負電圧
    を印加しつつ、負電圧以上の正極性のパルスを印加する
    ことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のガ
    ス放電パネル製造方法。
17. 【請求項１７】 製膜装置中の基板ホルダーの蒸着面の
    反対側に基板と接する電極を設け、電極に直流の負電圧
    を印加しつつ、負電圧以上の正極性のパルスを一定周期
    で印加することを特徴とする請求項１から６のいずれか
    に記載のガス放電パネル製造方法。
18. 【請求項１８】 製膜装置中の基板の電極に交流電圧を
    印加することを特徴とする請求項１から６のいずれかに
    記載のガス放電パネル製造方法。
19. 【請求項１９】 製膜装置中の基板の電極に直流の負電
    圧を印加することを特徴とする請求項１から６のいずれ
    かに記載のガス放電パネル製造方法。
20. 【請求項２０】 製膜装置中の基板の電極に直流の負電
    圧を印加しつつ、負電圧以上の正極性のパルスを印加す
    ることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の
    ガス放電パネル製造方法。
21. 【請求項２１】 製膜装置中の基板の電極に直流の負電
    圧を印加しつつ、負電圧以上の正極性のパルスを一定周
    期で印加することを特徴とする請求項１から６のいずれ
    かに記載のガス放電パネル製造方法。
22. 【請求項２２】 製膜面に対してイオンビームを照射す
    るイオンアシスト法によって、誘電体層上に酸化マグネ
    シウムなる保護膜をスパッタリングによって形成する構
    成を含むことを特徴とするガス放電パネル製造装置。
23. 【請求項２３】 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源を具備す
    ることを特徴とする請求項２２記載のガス放電パネル製
    造装置。
24. 【請求項２４】 前記スパッタリングがアルゴンを主体
    とする酸素とアルゴンとの混合ガスをスパッタリングガ
    スとして用いる構成を有することを特徴とする請求項２
    ２または２３記載のガス放電パネル製造装置。
25. 【請求項２５】 スパッタリングによって前面板の誘電
    体保護膜を製膜する製膜装置であって、製膜装置中の基
    板ホルダーの蒸着面の反対側に基板と接する電極を設
    け、電極に交流電圧または直流の負電圧を印加するまた
    は電極に直流の負電圧を印加しつつ、負電圧以上の正極
    性のパルスを一定周期または任意に印加する構成を有す
    ることを特徴とするガス放電パネル製造装置。
26. 【請求項２６】 スパッタリングによって前面板の誘電
    体保護膜を製膜する製膜装置であって、製膜装置中の基
    板の電極に、交流電圧または直流の負電圧を印加するま
    たは電極に直流の負電圧を印加しつつ、負電圧以上の正
    極性のパルスを一定周期または任意に印加する構成を有
    することを特徴とするガス放電パネル製造装置。
27. 【請求項２７】 製膜装置中の基板ホルダーの蒸着面の
    反対側に基板と接する電極を設け、電極に交流電圧また
    は直流の負電圧を印加するまたは電極に直流の負電圧を
    印加しつつ、負電圧以上の正極性のパルスを一定周期ま
    たは任意に印加する構成を有することを特徴とする請求
    項２２から２４のいずれかに記載のガス放電パネル製造
    装置。
28. 【請求項２８】 製膜装置中の基板の電極に、交流電圧
    または直流の負電圧を印加するまたは電極に直流の負電
    圧を印加しつつ、負電圧以上の正極性のパルスを一定周
    期または任意に印加する構成を有することを特徴とする
    請求項２２から２４のいずれかに記載のガス放電パネル
    製造装置。
29. 【請求項２９】 請求項１から２１のいずれかの製造方
    法によって製造された事を特徴とするガス放電パネル。
30. 【請求項３０】 請求項２２から２８のいずれかの製造
    装置によって製造された事を特徴とするガス放電パネ
    ル。