JP2006032079A - プラズマディスプレイパネルの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】誘電体保護層の製造方法の工夫により、ＰＤＰパネルの寿命、閾値電圧、書き込み速度等を改善するとともに、製造工程でのエージング時間を大幅に低減してＰＤＰパネルの生産性の向上および設備コストを低減できるＰＤＰパネルの製造方法を提供する。
【解決手段】第１のガラス基板１０１上に第１の電極１０４と誘電体層１０５と誘電体保護層１０６とが形成された第１の基板１００と、第２のガラス基板１１１上に第２の電極１１２と下地誘電体層１１３と隔壁１１４と蛍光体層１１５とが形成された第２の基板１１０とを重ね合わせて構成する製造方法において、誘電体保護層１０６を形成後、誘電体保護層１０６に不活性ガス、水素ガス、一酸化炭素ガス、二酸化炭素ガスおよび酸素ガスから選択された少なくとも１種類のガスをイオン化してイオンビームとして照射し、その後、第１の基板１００と第２の基板１１０とを重ね合わせる。
【選択図】図１

Description

本発明はプラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰパネルとよぶ）の製造方法に関する。

ＰＤＰパネルは、ガス放電によって発生した紫外線で蛍光体を励起発光させ、画像表示する平面型ディスプレイである。その放電方式から交流（ＡＣ）型と直流（ＤＣ）型とに分類される。ＡＣ型は輝度、発光効率および寿命の各特性でＤＣ型より優れ、ＡＣ型の中でも特に反射型面放電タイプは輝度、発光効率の点で際だっているため、このタイプのものは広く利用されている。

このようなＡＣ型のＰＤＰパネルは、前面板である第１の基板と背面板である第２の基板とを放電空間を有して貼り合わせた構成であり、第１の基板には第１の電極として一対の表示電極対が複数個配列され、その上に誘電体層と誘電体保護層とが形成されている。また、第２の基板には複数のアドレス電極を構成する第２の電極と、この第２の電極に平行に隔壁が形成され、さらに隔壁間には蛍光体層が形成されている。なお、第１の基板に形成された第１の電極と第２の基板に形成された第２の電極とは直交するように貼り合わされる。

ＡＣ型のＰＤＰパネルでは、第１の電極上に形成する誘電体層が特有の電流制限機能を示すので、ＤＣ駆動型のＰＤＰに比べて長寿命にできる。この誘電体層は第１の電極とブラックマトリクスとの形成後で、しかも、これらを確実に覆うように形成することが必要とされるために、一般的には低融点ガラスを印刷・焼成方式で形成している。また、誘電体保護層はプラズマ放電により誘電体層がスパッタリングされないようにするために設けるもので、耐スパッタリング性に優れた材料であることが要求される。

第１の基板と第２の基板とを対向させると、第１の基板と第２の基板との間で、かつそれぞれ２本の隔壁で囲まれたストライプ状の放電空間が生じる。この空間にキセノン（Ｘｅ）等のガスを所定の圧力となるように充填し、第１の電極である一対の表示電極間に交流電圧を印加して放電させると、励起されたＸｅ原子が基底状態に戻る際に発生する紫外線により蛍光体層を励起することができる。この励起により蛍光体層は、塗布された材料に応じて赤（Ｒ光）、緑（Ｇ光）、または青（Ｂ光）の発光をするので、アドレス電極により発光させる画素および色の選択を行えば、所定の画素部で必要な色を発光させることができ、カラー画像を表示することが可能となる。

上記誘電体保護層としては、酸化マグネシウム（以下、ＭｇＯとよぶ）が多く用いられている。ＭｇＯ膜は、放電空間中で生じるイオンがこのＭｇＯ膜表面に衝突しても、スパッタリングされて膜減りし難い特性を有している。また、ＭｇＯは大きな二次電子放出係数（γ）も有しているので、放電開始電圧を低減する効果もある。しかしながら、ＭｇＯ膜は、その結晶の組成や構造によって二次電子放出係数とスパッタ率が異なり、ＰＤＰパネルの発光効率や寿命、さらにはＰＤＰパネルのコストにも大きな影響を有している。なお、スパッタ率とは１個の放電ガスイオンがターゲットを衝撃するときに飛び出す原子の統計的確率値をいうが、このスパッタ率はターゲット物質と衝撃粒子の組み合わせ、衝撃粒子の運動エネルギー、衝撃粒子のターゲット表面入射角度等に依存することが知られている。

図７は、このＭｇＯ膜を作製する従来の保護層成膜装置の概略構成図である。この装置は誘電体層（図示せず）までが形成された第１のガラス基板７５の表面にＭｇＯ膜を形成する装置である。ロードロック室７０、蒸着室７１、冷却室７３およびアンローディング室７４までの間で、第１のガラス基板７５が連続的に移動しながら蒸着室７１の蒸着ハース７８から飛翔するＭｇＯ蒸気流７７によりＭｇＯ膜が成膜される。なお、ロードロック室７０、蒸着室７１、冷却室７３およびアンローディング室７４のそれぞれの間にはゲートバルブ７２が設けられている。さらに、これらを真空排気するための真空ポンプ８０も設けられている。

第１のガラス基板７５が蒸着室７１に入ると、蒸着ハース７８から生じたＭｇＯ蒸気流７７により第１のガラス基板７５の表面にＭｇＯ膜が成膜される。このＭｇＯ蒸気流７７は、蒸着ハース７８上に配置されたＭｇＯペレットに対して電子銃７９から電子を照射して加熱して昇華させることで得られる。第１のガラス基板７５と蒸着ハース７８との間には規制板７６が設けられている。ＭｇＯ膜は、この規制板７６により第１のガラス基板７５の必要な箇所にのみ成膜される。また、この規制板７６により、ＭｇＯ蒸気流７７の蒸着角度も規制することができる。このＭｇＯは電子ビームにより加熱され昇華するときに酸素原子（Ｏ）が失われる。このため、蒸着されたＭｇＯ膜の組成比を化学量論組成に近づけるために、蒸着中に外部より酸素ガスを導入する。

上述したように、ＭｇＯ膜はＰＤＰパネルの発光効率や寿命に大きな影響を有しており、このために種々の製造方法が検討され、実用されている。例えば、インライン方式の誘電体保護層の製造装置において、第１のガラス基板上に成膜する蒸着材料の粒子の入射角度を制限することにより、高品位の膜質を有する薄膜を形成する蒸着装置が示されている（例えば、特許文献１）。

また、ＰＤＰパネルの誘電体保護層としてのＭｇＯ膜の結晶カラムの断面形状を膜厚方向に対して５〜５０°の角度を有する形状に作製することで、高速書き込み時の黒欠陥（ちらつき）を防止できることが示されている（例えば、特許文献２）。

さらに、同様にインライン方式の誘電体保護層の成膜装置において、蒸着開口領域を基板搬送の入り口側に偏在させて、薄膜形成過程の初期において蒸着材料の斜め入射成分を多くし、中期において垂直に近い入射にするとともに終期にも斜め成分を付加して、ＭｇＯ膜の結晶性と密度を高める方法が示されている。このようにして作製することで、ＰＤＰパネルの放電応答性と耐久性が向上できることが示されている（例えば、特許文献３）。

さらに、放電開始電圧を低減するために、誘電体保護層としてＭｇＯ膜を用いて、このＭｇＯ膜に対して酸素イオンを注入して酸素欠損を生じさせることも示されている（例えば、特許文献４）。
特開平１０−１７６２６号公報 特開２００２−８３５４６号公報 特開２００３−２９７２３７号公報 特開２００１−３３２１７５号公報

上記第１の例から第３の例では、誘電体保護層を作製する場合の蒸着物質の入射角度を規制すること、および誘電体保護層の結晶カラムの断面形状を膜厚方向に対してある一定の範囲に規制することで、高品位の膜を作製し、特性の良好なＰＤＰパネルを実現することが示されている。

このような蒸着物質の飛翔方向を最適範囲に規制して誘電体保護層を形成することにより、ＰＤＰパネルの寿命、閾値電圧、書き込み速度、黒欠陥等について改善されたが、ＰＤＰパネルの画質はまだＣＲＴの性能と同じレベルにまでいたっていない。このため、さらにＰＤＰパネルの寿命、閾値電圧、書き込み速度等を改善することが要求されている。

また、ＰＤＰパネルの製造において、ＰＤＰパネルを安定化させるために必要なエージング工程は通常１日程度の時間を必要とし、かつすべてのＰＤＰパネルにおいて実施しているので、大きな設備コストとランニングコストを要している。しかし、上記の第１の例から第３の例では、このエージング時間を短縮することについてはまったく示されていない。

一方、上記の第４の例では、ＭｇＯ膜を成膜後、酸素イオンを照射してＭｇＯ膜に酸素欠損を生じさせることで放電開始電圧を低減させることが示されている。しかし、このような酸素欠損を有するＭｇＯ膜は活性であるため、第１の基板と第２の基板とを貼り合わせるまでの保管中に誘電体保護層であるＭｇＯ膜は大量のガスを吸着する。このため、このようなＭｇＯ膜を用いる場合は、エージング時間を短縮することは困難と思われる。

本発明はこのような従来の課題に対し、誘電体保護層の製造方法の工夫により、ＰＤＰパネルの寿命、閾値電圧、書き込み速度等を改善するとともに、製造工程でのエージング時間を大幅に低減してＰＤＰパネルの生産性の向上および設備コストやランニングコストを低減できるＰＤＰパネルの製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のＰＤＰパネルの製造方法は、第１のガラス基板上に第１の電極と第１の誘電体層と誘電体保護層とが形成された第１の基板と、第２のガラス基板上に第２の電極と第２の誘電体層と隔壁と蛍光体層とが形成された第２の基板とを重ね合わせて構成するＰＤＰパネルの製造方法において、誘電体保護層を形成した後、誘電体保護層に不活性ガス、水素ガス、一酸化炭素ガス、二酸化炭素ガスおよび酸素ガスから選択された少なくとも１種類のガスをイオン化してイオンビームとして照射し、その後、第１の基板と第２の基板とを重ね合わせる方法からなる。

ＰＤＰパネルを表示するときにパネル中の放電ガスのイオン衝撃で誘電体保護層が損傷、変質して表示品位が劣化する現象が生じるのを防止するために、一般にＰＤＰパネルに組立て後、エージングを行い、安定化する工程が必要とされる。本製造方法によれば、誘電体保護層を形成後にイオンビームを照射して安定化することで、このエージングに必要な時間を大幅に短縮できる。このため、ＰＤＰパネルの量産性を改善できる。すなわち、本発明によれば、エージング中に誘電体保護層が放電により受けるイオン衝撃を、あらかじめ誘電体保護層成膜後に与えることで誘電体保護層を安定化している。また、このイオンビーム照射により、誘電体保護層表面の汚染層の除去もできる。この結果、エージング時間を大幅に短縮しても画質等の変動が少ないＰＤＰパネルを製造することができる。

また、上記製造方法において、蒸着源から蒸発材料が蒸発する際の蒸気流の角度範囲を規制して誘電体保護層を成膜して、誘電体保護層を多結晶構造で、かつその結晶カラムが膜厚方向に傾斜した形状に形成し、誘電体保護層を成膜するときの蒸発材料の蒸気流の入射角度範囲のうち、誘電体保護層の結晶カラムの最表面層の傾斜方向と同じ方向、または膜厚方向に垂直方向となる厚み位置から最表面層までを形成するときの入射角度範囲と同じ角度範囲でイオンビームを照射する方法としてもよい。

本発明者らは、誘電体保護層を成膜後にイオンビームを照射する場合に、多結晶からなる誘電体保護層の結晶カラムの傾斜方向に対応する角度でイオンビームを照射することで、誘電体保護層の安定化がより促進され、ＰＤＰパネルとして組立てた後のエージングに要する時間を大幅に短縮できることを見出した。誘電体保護層の結晶カラムの傾斜角度は誘電体保護層の蒸着時の蒸発材料の蒸気流の入射角度に依存する。なお、第１のガラス基板は搬送装置により連続的に搬送されるので、誘電体保護層が形成される第１のガラス基板の任意の一点に注目すると、蒸着角度規制板による角度範囲内で蒸発材料の蒸気流の入射角度が連続的に変動する。したがって、結晶カラムの傾斜角度は蒸着角度規制板の角度範囲、すなわち蒸着ハースから第１のガラス基板方向に垂線をたてたとき、この垂線と第１のガラス基板の入り口方向の開口部となす角度およびこの垂線と第１のガラス基板の出口方向の開口部となす角度により変動する。イオンビーム照射の角度範囲を、誘電体保護層の結晶カラムの最表面層の傾斜方向と同じ方向または膜厚方向に垂直方向となる厚み位置から最表面層までを形成するときの入射角度範囲と同じ角度でイオンビームを照射すれば、誘電体保護層の安定化を効率的に行うことができる。

また、上記方法において、蒸着源から蒸発材料が蒸発する際の蒸気流の角度範囲を規制して誘電体保護層を成膜して、誘電体保護層を多結晶構造で、かつその結晶カラムが膜厚方向に傾斜した形状に形成し、誘電体保護層の結晶カラムの最表面層の傾斜方向と同じ方向または膜厚方向に垂直方向となる厚み位置から最表面層までを形成するときの入射角度範囲の中点の角度を中心としてイオンビームを照射する方法としてもよい。

このようにすれば、イオンビームの照射角度の設定が容易になるだけでなく、イオンビーム照射による誘電体保護層の安定化をさらに改善でき、ＰＤＰパネルとしたときのエージング時間を大幅に短縮できる。

さらに、上記のイオンビーム照射工程において、イオンビームを照射する際に、電子ビームをあわせて照射する方法としてもよい。このように電子ビームも照射することで、イオンビームにより第１のガラス基板の表面が正に帯電しても容易に除電できるので、イオンビームの照射を継続して安定に行うことができる。

本発明は、ＰＤＰパネルの第１のガラス基板に形成する誘電体保護層の成膜時の蒸発材料が第１のガラス基板に入射するときの入射角度に対応した角度でイオンビームを照射することで、ＰＤＰパネルとしたときのエージングに必要な時間を大幅に短縮することができる。このため、エージングのための装置コストを低減でき、ＰＤＰパネルの低コスト化を実現することができるという大きな効果を奏する。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以降の図面において、同じ要素については同じ符号を付しているので説明を省略する場合がある。

図１は、本発明の第１の実施の形態の製造方法により作製されたＰＤＰパネルの要部斜視図である。透明で絶縁性の第１のガラス基板１０１上に、表示電極対を構成する第１の電極１０４とブラックマトリクス１０７と、これらを覆うように誘電体層１０５とが形成され、さらにこの誘電体層１０５上に誘電体保護層１０６が形成されて、第１の基板１００が構成される。この第１の電極１０４は、サスティン電極１０２とスキャン電極１０３とで構成されており、これらは透明導電膜１０２ａ、１０３ａと、さらに配線抵抗を小さくするためのバス電極１０２ｂ、１０３ｂとにより構成されている。なお、このバス電極１０２ｂ、１０３ｂは、それぞれ透明導電膜１０２ａ、１０３ａ上に平行で、かつこの透明導電膜１０２ａ、１０３ａよりも細幅に形成されている。このような第１の電極１０４が第１のガラス基板１０１上に一定のピッチを有して必要な表示本数形成されている。

透明導電膜１０２ａ、１０３ａは、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、酸化錫（ＳｎＯ_２）等の透明導電性材料を印刷・焼成あるいはスパッタリング等の方式で形成する。この透明導電性材料単独では電極としての抵抗を低くできないために、特に大画面のＰＤＰパネルにおいては、この透明導電膜による電力のロスが無視し得ない値となる。これを防止するために透明導電膜１０２ａ、１０３ａ上にバス電極１０２ｂ、１０３ｂとして、抵抗の低い銀やアルミニウムや銅等の単層構成膜、あるいはクロムと銅の２層構成、クロムと銅とクロムの３層構成等の積層構成膜を、印刷・焼成方式やスパッタリング等の薄膜形成技術で形成する。

ＡＣ駆動型のＰＤＰパネルでは、第１の電極１０４上に形成する誘電体層１０５が特有の電流制限機能を示すので、ＤＣ駆動型のＰＤＰパネルに比べて長寿命にできる。この誘電体層１０５は第１の電極１０４とブラックマトリクス１０７との形成後で、しかも、これらを確実に覆うように形成することが必要とされるために、一般的には低融点ガラスを印刷・焼成方式で形成している。

また、誘電体保護層１０６は先述したように、プラズマ放電により誘電体層１０５がスパッタリングされないようにするために設けるもので、耐スパッタリング性に優れた材料であることが要求される。このために、ＭｇＯが多く用いられている。このＭｇＯ膜の形成については、後にさらに詳しく述べる。

一方、同様に透明で絶縁性を有する第２のガラス基板１１１上に、画像データを書き込むためのアドレス電極である第２の電極１１２が第１の基板１００の第１の電極１０４に対して直交する方向に形成される。この第２の電極１１２を覆うように第２のガラス基板１１１面上に下地誘電体層１１３を形成した後、この第２の電極１１２と平行で、かつ第２の電極１１２、１１２間のほぼ中央部に隔壁１１４を形成し、さらに２つの隔壁１１４、１１４で挟まれた領域に、隔壁１１４、１１４の上部まで含めて蛍光体層１１５が形成されて、第２の基板１１０が構成される。なお、この蛍光体層１１５は、図１に示すように、赤（Ｒ光）、緑（Ｇ光）および青（Ｂ光）に発光する蛍光体１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃが隣接して形成され、これらで画素を構成している。

なお、第２の電極１１２は第１の基板１００のバス電極１０２ｂ、１０３ｂと同様な材料と成膜法で形成することができる。また、下地誘電体層１１３は誘電体層１０５と同一の材料と成膜方式で形成することもできる。

第１の基板１００と第２の基板１１０とを対向させて重ね合わせると、それぞれ２本の隔壁１１４、１１４、第１の基板側基板１０１上の誘電体保護層１０６、および第２のガラス基板１１１上の蛍光体層１１５で囲まれたストライプ状の放電空間１２０が生じる。この放電空間１２０に、例えばネオン（Ｎｅ）とキセノン（Ｘｅ）の混合ガスを所定の圧力となるように充填し、それぞれのバス電極１０２ｂ、１０３ｂを介してサスティン電極１０２とスキャン電極１０３間に数１０〜数１００ｋＨｚの交流電圧を印加して放電させると、励起されたＸｅ原子が基底状態に戻る際に発生する紫外線により蛍光体層１１５を励起する。この励起により蛍光体層１１５は、塗布された材料に応じてＲ光、Ｇ光、またはＢ光の発光をするので、第２の電極１１２により発光させる画素および色の選択を行えば、所定の画素部で必要な色を発光させることができ、カラー画像を表示することが可能となる。

以上のような構成からなるＰＤＰパネルにおいて、誘電体保護層１０６を形成する方法について、以下説明する。

図２は、この誘電体保護層１０６を形成するための保護層成膜装置１の概略構成図である。なお、本実施の形態においては、誘電体保護層１０６は上述したように誘電体層１０５まで形成された第１のガラス基板１０１上に形成する。本実施の形態の保護層成膜装置は、図７に示す従来の保護層成膜装置と同様にインライン成膜方式である。

この保護層成膜装置１は、ローディング室８、蒸着室２、イオン照射室４、アンローディング室１０、これらの間を仕切るゲートバルブ６、蒸着ハース１４に対してあらかじめ設定した距離離間した位置で第１のガラス基板１０１を連続的に搬送する搬送機構（図示せず）および各室を真空排気するための真空排気ポンプ（図示せず）で構成されている。

蒸着室２には、蒸着室２の下方側に配置された蒸着ハース１４、この蒸着ハース中の蒸発材料を加熱蒸発させるための電子銃１２、蒸着中に蒸着室２内部を所定の酸素雰囲気に設定するための酸素供給源１６および蒸発材料の蒸着角度を制御するための蒸着角度規制板１８が設けられている。

また、イオン照射室４には、同様に下方側に配置したイオンビーム照射源２０、電子ビーム照射源２１およびイオンビーム照射源２０から照射されるイオンビーム３４の第１のガラス基板１０１への入射角度を規制するためのビーム角度規制板２８が設けられている。さらに、イオンビーム３４を照射するためのガス供給源２２、ガス供給源２２のガス流量を制御するための制御バルブ２４およびこれらを制御するためのコントローラ２６が設けられている。ガス供給源２２のガスが制御バルブ２４を通してイオンビーム照射源２０に導入され、イオン化されて第１のガラス基板１０１の表面に形成されている誘電体保護層１０６に対して照射される。

なお、本実施の形態では、誘電体保護層１０６としてＭｇＯ膜を形成する場合について説明するので、以下では誘電体保護層をＭｇＯ膜１０６とよぶ。また、ＭｇＯ膜１０６を形成するときには、第１のガラス基板１０１が複数配置された構成の基板を用いて行うこともあるが、本発明ではこのような基板についても同様に成膜することが可能である。以下ではこれらを特に区別せず、第１のガラス基板１０１に成膜する場合について説明する。

ゲートバルブ６を開として、第１のガラス基板１０１がローディング室８から蒸着室２を通り、さらにイオン照射室４に向けて連続的に搬送される。すなわち、第１のガラス基板１０１は矢印Ａ方向に連続的に搬送されながら、ＭｇＯ膜１０６の蒸着とそれに続くイオンビーム照射が行われる。蒸着室２に搬送された第１のガラス基板１０１は、蒸着ハース１４から蒸発したＭｇＯ蒸気流３２にさらされ、表面にＭｇＯ膜１０６が形成される。

ＭｇＯ蒸気流３２は、蒸着ハース１４中に置かれたＭｇＯペレット１３に対して電子銃１２から電子ビームを照射してＭｇＯペレット１３を加熱し昇華させることで得られる。このＭｇＯ蒸気流３２は、搬送される第１のガラス基板１０１と蒸着ハース１４との間で、かつ第１のガラス基板１０１に近い位置に設けられた蒸着角度規制板１８により第１のガラス基板１０１に対する入射角度が制御されている。本実施の形態では、蒸着ハース１４から第１のガラス基板１０１に垂直に引いた線分Ｘ−Ｘ線に対して、第１のガラス基板１０１の搬送の入口側については入口側角度α、搬送の出口側については出口側角度βに設定されている。

蒸着中の蒸着室２内には、酸素供給源１６から酸素ガスを所定量導入することで化学量論組成のＭｇＯ膜１０６を得るようにしている。酸素ガスの供給を行わずに成膜するとＭｇＯ膜１０６には酸素欠損が生じる。このような酸素欠損が生じると、ＭｇＯ膜１０６は透明から変化して茶色味を帯びるようになる。このような酸素欠損の生じた膜を用いてＰＤＰパネルを放電させると放電特性の劣化が非常に早くなり、信頼性が低下する。

蒸着室２中でＭｇＯ膜１０６を所定の厚みで、かつ所定の結晶カラム形状に形成した後、第１のガラス基板１０１は蒸着室２とイオン照射室４との間のゲートバルブ６を通過してイオン照射室４に搬送される。イオン照射室４には、イオンビーム照射源２０が設置されている。このイオンビーム照射源２０により、例えば酸素（Ｏ_２）ガスとアルゴン（Ａｒ）ガスとを適当な比率に混合したガスをイオン化し、イオンビーム３４として第１のガラス基板１０１に向けて照射する。このイオンビーム照射源２０と第１のガラス基板１０１との間にも、ビーム角度規制板２８が設けられている。

このビーム角度規制板２８の開口形状を規定することで、イオンビーム照射源２０から照射されるイオンビーム３４の第１のガラス基板１０１に入射する入射角度を設定できる。この入射角度を蒸着角度規制板１８のうちの出口側角度βの１／２に設定する。すなわち、図２においてイオンビーム照射源２０から第１のガラス基板１０１に垂直方向に引いたＺ−Ｚ線に対して、β／２となるＹ−Ｙ線をイオンビーム３４の照射方向とする。このように設定することにより、ＭｇＯ膜１０６の結晶カラムの表面層の傾斜角度にほぼ平行な方向からイオンビーム３４を照射することができる。これにより、ＭｇＯ膜１０６は有効にイオンビーム３４の照射を受けて安定化するので、エージング時の放電ガスイオンによるイオン衝撃によっても変質しないようにできる。したがって、ＰＤＰパネルとして組立てた後のエージング時間を大幅に短縮できる。

つぎに、蒸着角度規制板１８の角度を変えたときに形成されるＭｇＯ膜１０６の結晶カラムの形状と、この形状に応じてビーム角度規制板２８の角度を設定する方法について説明する。

本実施の形態では、インライン型の蒸着装置構成であるので、第１のガラス基板１０１は一定の速度で搬送されながらＭｇＯ膜１０６が成膜される。これに加えて、さらに蒸着角度規制板１８の配置位置と第１のガラス基板１０１への蒸発材料の蒸気流の入射角度を制御することで、ＭｇＯ膜１０６の結晶カラムの膜厚方向に対する傾斜角度を制御できる。それらの例を図３から図５に示す。

図３（ａ）は、蒸着ハース１４から第１のガラス基板１０１方向に垂直に引いたＸ−Ｘ線に対して、第１のガラス基板１０１の入口側角度α１および出口側角度β１が同じになるように蒸着角度規制版１８を配置して、ＭｇＯ膜１０６を成膜する場合の構成を示す図である。この条件で成膜したＭｇＯ膜１０６の結晶カラムの形状は図３（ｂ）に示すように膜厚の約１／２となるＰ−Ｐ線に対してほぼ対称で、曲がった「く」字の逆形状を示す。したがって、この形状の場合には、結晶カラムの最表面層の傾斜方向と同じ方向または膜厚方向に垂直方向となる厚み位置は膜厚の約１／２のＰ−Ｐ線の位置となる。膜厚が約１／２となるときの蒸着角度は、図３（ａ）のＸ−Ｘ線であり、第１のガラス基板１０１に対して垂直に入射するときである。さらに、最表面層の傾斜角度は図３（ｂ）に示す出口側角度β１とほぼ一致する。したがって、この領域の膜の平均的な傾斜角度は概略β１／２となるので、イオンビームの入射角度をこのβ１／２に設定する。このような角度に設定することで、ＭｇＯ膜１０６のイオン照射に対する安定化が確実に、かつ効率よく行える。

また、図４（ａ）は、蒸着角度規制板の角度を変えてＭｇＯ膜を成膜する場合の構成を示す図である。また、図４（ｂ）は、成膜されたＭｇＯ膜の結晶カラム形状を示す図である。図４（ａ）に示すように、この場合には入口側角度が設けられてなく、出口側角度β２はＸ−Ｘ線に対してα２の角度ずれた位置から設けられている。この場合には、ＭｇＯ膜１０６の結晶カラムは、図４（ｂ）に示すように基板面に対して全体的に傾斜した曲面形状となる。すなわち、ＭｇＯ膜１０６の成膜初期段階から最表面層にいたるまで結晶カラムの傾斜方向は同じである。ただし、傾斜角度は厚みの増加に伴い、徐々に大きくなる。このときの結晶カラムの平均的な傾斜角度は概略β２／２となる。このような結晶カラムの場合には、イオンビーム照射の入射角度をβ２／２に設定する。このような角度に設定することで、ＭｇＯ膜１０６のイオン照射に対する安定化が確実に、かつ効率よく行える。

一方、図５（ａ）は、蒸着角度規制板の角度をさらに変えてＭｇＯ膜を成膜する場合の構成を示す図である。また、図５（ｂ）は、成膜されたＭｇＯ膜の結晶カラム形状を示す図である。図５（ａ）に示すように、この場合には出口側角度が設けられてなく、入口側角度α３はＸ−Ｘ線に対してβ３だけずらして配置されている。この場合には、図５（ｂ）に示すように、結晶カラムは成長初期では基板面に対して傾斜するが、最終状態ではほぼ基板面に対して垂直な形状となる。このときの結晶カラムの平均的な傾斜角度は概略α３／２となる。このような結晶カラムの場合には、イオンビーム照射の入射角度をα３／２に設定する。このような角度に設定することで、ＭｇＯ膜１０６のイオン照射に対する安定化が確実に、かつ効率よく行える。

つぎに、結晶カラムの傾斜角度に対して平行にイオンビームを照射する場合と、傾きを有して照射する場合のエージング時間に及ぼす効果を確認した結果について説明する。

図６は、結晶カラムの傾斜角度に対するイオンビーム照射角度を説明するための模式図である。試料の作製は、図２に示した保護層成膜装置１を用いて行った。図２に示す保護層成膜装置１でＭｇＯ膜を形成すると、図６に示すように膜厚方向のＣ点において結晶カラムの傾斜角度が逆転する。このＣ点から表面層までの領域の平均の傾斜角度はβ／２であるので、イオンビーム照射源２０のイオンビーム照射角度をこの傾斜角度と一致させた場合は傾斜角度に平行にイオンビームが照射されることになる。これは、図２の保護層成膜装置１の条件である。これに対して、Ｙ−Ｙ線に対してθの角度の傾きを有するＢ−Ｃ線で示す線分からイオンビームを照射した試料と、イオンビームをまったく照射しない試料も作製した。

このときに照射したイオンビーム３４は、キセノン（Ｘｅ）と酸素（Ｏ_２）との混合ガスをイオン化し、約３００ｅＶのイオンエネルギーで照射した。同時に、イオンビーム３４により第１のガラス基板１０１が帯電するのを防止するため、１０ｅＶのエネルギーの電子ビームも照射した。

これらの試料を用いてＰＤＰパネルを作製し、エージングに必要な時間を評価した。表１は、Ｙ−Ｙ線に対する傾きθとエージング時間との関係を示す。なお、エージング時間は、イオンビーム照射をしない従来のＰＤＰパネルで必要なエージング時間を１００として規格化して示している。

表１からわかるように、結晶カラムの傾斜角度に平行、すなわちβ／２の角度からイオンビームを照射すると、規格化エージング時間は５となった。したがって、従来に比べてエージング時間を大幅に短縮できることが見出された。また、θの値を１５°とした場合には規格化エージング時間は１０となり、θの値を３０°とした場合には規格化エージング時間は２０となった。しかし、θの値を４５°とした場合には規格化エージング時間は４０となり、充分な効果が得られなくなることが見出された。

この結果、イオンビームを照射する角度として、β／２の角度から照射するとエージング時間の短縮に大きな効果を有することが見出された。なお、結晶カラムの傾斜角度に平行な線、すなわちβ／２の角度に対して、３０°程度までずれても規格化エージング時間は２０であるので充分な効果を有することもわかった。したがって、イオンビーム照射源の配置位置のずれは３０°程度まで許容可能であることも見出された。このような角度範囲まで許容できれば、イオンビーム照射源の配置に対しては特に機構上問題となることはない。

このように照射角度によってエージング時間を短縮できる理由は、まだ充分には理解していないが、結晶カラムの先端部が耐スパッタ性や二次電子放出特性等に最も大きな影響を与えることから、この先端部を安定化することでエージング時間を短縮できると推定している。

なお、イオンビーム３４のイオン種は、それぞれのガス供給源２２に制御バルブ２４が接続されており、これらの流量をコントローラ２６により制御することで、任意に設定したイオン種比率を得ることができる。例えば、本実施の形態では酸素（Ｏ_２）ガスとキセノン（Ｘｅ）ガスを用いたが、本発明はこれに限定されない。例えば、アルゴン（Ａｒ）ガス、ネオン（Ｎｅ）ガス、クリプトン（Ｋｒ）ガス等の不活性ガス、水素（Ｈ_２）ガス、一酸化炭素（ＣＯ）ガス、二酸化炭素（ＣＯ_２）ガス、炭化水素ガス等のガスをイオン化して用いることができる。Ｘｅガスは、ＰＤＰパネルに封入して放電させるガスであり、イオンビーム照射時に第１のガラス基板１０１のＭｇＯ膜１０６中に残留しても不純物となることがないので、イオンビーム照射に用いるガスとしては望ましい。

また、イオンビーム照射源２０でイオン化されたイオンビーム３４は加速電極によって飛翔方向とエネルギーが制御されて照射されるが、このイオンビーム３４のエネルギーは任意に設定可能である。このエネルギーとしては、１００ｅＶから２ｋｅＶ以下とすることが望ましい。すなわち、１００ｅＶ以下の場合には、ＰＤＰパネルのエージング時のガス放電によりイオン衝撃されるときのイオンエネルギーよりも小さくなるため、イオンビーム照射によりＭｇＯ膜１０６の安定化が不充分となる。一方、２ｋｅＶ以上にすると、スパッタ作用も生じるためＭｇＯ膜１０６の劣化が生じることがあるためである。

さらに、電子ビーム照射源２１により照射する電子ビームのエネルギーは１ｅＶから１０ｅＶの範囲が適当である。この電子ビームの照射は、イオンビーム照射により第１のガラス基板１０１が帯電するのを防止するためであるので、この範囲が適当である。

以上のように、本発明の実施の形態によれば蒸着時の蒸着角度規制板の角度に対応してイオンビーム照射源から照射するイオンビームの角度を設定してイオンビームを照射することで、ＰＤＰパネルとしたときのエージング時間を大幅に短縮できるので、製造コストの低減に大きく貢献できる。

なお、本実施の形態ではストライプ構成の隔壁、第１の電極、第２の電極を有するＡＣ型ＰＤＰパネルについて説明したが、本発明はこれに限定されない。第１のガラス基板の表面上に誘電体保護層を設ける構成のＰＤＰパネルであれば同様に適用できる。例えば、ストライプ状の隔壁だけでなく、井桁状の隔壁構成であってもよい。

さらに、本実施の形態では、ローディング室、蒸着室、イオン照射室、アンローディング室、ゲートバルブ、搬送機構および真空排気ポンプを有する保護層成膜装置について説明したが、本発明はこれに限定されない。さらに、冷却室等を設けてもよい。また、蒸着室やイオン照射室を複数配置してもよい。

また、本実施の形態では、イオン照射室にビーム角度規制板を設けたが、本発明はこれに限定されない。例えば、イオンビーム照射源から照射されるイオンビーム自体に指向性を持たせてもよい。

さらに、本実施の形態のように、イオンビーム照射を一定の角度から照射するだけでなく、誘電体保護層の成膜後、連続して同一真空中でイオンビーム照射するだけでもエージング時間の短縮効果を有する。

本発明は、ＰＤＰパネルの第１のガラス基板に形成する誘電体保護層を連続搬送方式により成膜すると同時に、この成膜時の蒸発材料が第１のガラス基板に入射するときの入射角度に対応した角度でイオンビームを照射することで、ＰＤＰパネルとしたときのエージングに必要な時間を大幅に短縮することができ、ＰＤＰパネルを用いるプラズマディスプレイ装置分野に有用である。

本発明の第１の実施の形態の製造方法により作製されたＰＤＰパネルの要部斜視図 同実施の形態の製造方法において、誘電体保護層を形成するための保護層成膜装置の概略構成図 （ａ）は蒸着ハースから第１のガラス基板方向に垂直に引いた線分Ｘ−Ｘ線に対して、第１のガラス基板の入口側角度と出口側角度とが同じになるように蒸着角度規制板を配置してＭｇＯ膜を成膜する場合の構成を示す図（ｂ）は成膜されたＭｇＯ膜の結晶カラム形状を示す図 （ａ）は蒸着角度規制板の角度を変えてＭｇＯ膜を成膜する場合の構成を示す図（ｂ）は成膜されたＭｇＯ膜の結晶カラム形状を示す図 （ａ）は蒸着角度規制板の角度をさらに変えてＭｇＯ膜を成膜する場合の構成を示す図（ｂ）は成膜されたＭｇＯ膜の結晶カラム形状を示す図 イオンビーム照射角度を説明するための模式図 ＭｇＯ膜を作製する従来の保護層成膜装置の概略構成図

符号の説明

１ 保護層成膜装置
２，７１ 蒸着室
４ イオン照射室
６，７２ ゲートバルブ
８ ローディング室
１０，７４ アンローディング室
１２，７９ 電子銃
１３ ＭｇＯペレット
１４，７８ 蒸着ハース
１６ 酸素供給源
１８ 蒸着角度規制板
２０ イオンビーム照射源
２１ 電子ビーム照射源
２２ ガス供給源
２４ 制御バルブ
２６ コントローラ
２８ ビーム角度規制板
３２，７７ ＭｇＯ蒸気流
３４ イオンビーム
７０ ロードロック室
７３ 冷却室
７５，１０１ 第１のガラス基板
７６ 規制板
８０ 真空ポンプ
１００ 第１の基板
１０２ サスティン電極
１０２ａ，１０３ａ 透明導電膜
１０２ｂ，１０３ｂ バス電極
１０３ スキャン電極
１０４ 第１の電極
１０５ 誘電体層
１０６ 誘電体保護層（ＭｇＯ膜）
１０７ ブラックマトリクス
１１０ 第２の基板
１１１ 第２のガラス基板
１１２ 第２の電極
１１３ 下地誘電体層
１１４ 隔壁
１１５ 蛍光体層
１１５ａ，１１５ｂ，１１５ｃ 蛍光体
１２０ 放電空間

Claims (4)

1. 第１のガラス基板上に第１の電極と第１の誘電体層と誘電体保護層とが形成された第１の基板と、第２のガラス基板上に第２の電極と第２の誘電体層と隔壁と蛍光体層とが形成された第２の基板とを重ね合わせて構成するプラズマディスプレイパネルの製造方法において、
   前記誘電体保護層を形成した後、前記誘電体保護層に不活性ガス、水素ガス、一酸化炭素ガス、二酸化炭素ガスおよび酸素ガスから選択された少なくとも１種類のガスをイオン化してイオンビームとして照射し、その後、前記第１の基板と前記第２の基板とを重ね合わせることを特徴とするプラズマディスプレイパネルの製造方法。
2. 蒸着源から蒸発材料が蒸発する際の蒸気流の角度範囲を規制して誘電体保護層を成膜して、前記誘電体保護層を多結晶構造で、かつその結晶カラムが膜厚方向に傾斜した形状に形成し、
   前記誘電体保護層を成膜するときの前記蒸発材料の蒸気流の入射角度範囲のうち、前記誘電体保護層の前記結晶カラムの最表面層の傾斜方向と同じ方向、または膜厚方向に垂直方向となる厚み位置から最表面層までを形成するときの入射角度範囲と同じ角度範囲で前記イオンビームを照射することを特徴とする請求項１に記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。
3. 蒸着源から蒸発材料が蒸発する際の蒸気流の角度範囲を規制して誘電体保護層を成膜して、前記誘電体保護層を多結晶構造で、かつその結晶カラムが膜厚方向に傾斜した形状に形成し、
   前記誘電体保護層の前記結晶カラムの最表面層の傾斜方向と同じ方向または膜厚方向に垂直方向となる厚み位置から最表面層までを形成するときの入射角度範囲の中点の角度を中心として前記イオンビームを照射することを特徴とする請求項１に記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。
4. 前記イオンビームを照射する際に、電子ビームをあわせて照射することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかに記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。

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