JP2008019473A - プラズマディスプレイパネルの製造方法および製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】水蒸気により保護膜の膜質の改善を十分に図るとともに、保護膜の電子放出性能をプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）基板全面で均一にするＰＤＰの製造方法および製造装置を提供する。
【解決手段】成膜装置２００には、金属製ハース２０５内のＭｇＯペレット２０４が加熱、蒸発により消費されるため、所定水分量のＭｇＯペレット２０４を補給するための材料補給系を備えている。材料補給系は、ＭｇＯペレット２０４を所定水分量に管理する密閉容器である材料補給チャンバ２１９、加熱機能を備えた材料容器２２０、およびＭｇＯペレット２０４を金属製ハース２０５へ導く材料補給路２２２から構成される。
【選択図】図２

Description

本発明は、プラズマディスプレイパネルの製造方法および製造装置に関し、特に前面基板に形成する金属酸化膜の成膜方法、成膜装置に関する。

プラズマディスプレイパネル（以下、「ＰＤＰ」と記す）の製造工程において、真空技術を利用した薄膜形成技術がデバイス性能を左右するキーテクノロジーとなっている。中でも前面板に形成される金属酸化膜からなる保護膜は、ＰＤＰの表示性能や寿命に大きな影響を与えるキー工程である。以下に、ＰＤＰの保護膜として、一般的に使用されている酸化マグネシウム（ＭｇＯ）膜の形成工程を例にとり、背景技術を説明する。

ＰＤＰは、前面板と背面板との２枚の基板を貼り合わせた構造であり、前面板側には、電極、誘電体層、保護膜が、背面板側には電極、蛍光体層、これらを赤色、緑色、青色のセルに区分けする隔壁層が形成されている。前面板および背面板の貼り合わせにおいて、パネル内を真空排気した後、希ガスを含むガスを減圧状態で封入、密閉している。前面板および背面板に形成された各電極に信号電圧を印加し、セル内に放電を起こすことで、放電中の紫外線に励起された蛍光体が発光し、ディスプレイとして機能する。

このように保護膜は、前面板の最上層に形成され、放電中に存在するイオンの衝撃から誘電体層が劣化しないように保護することが本来の役割であり、耐スパッタ性能の高いことが要求される。さらに、上述のように前面板の最上層にある保護膜には、耐スパッタ性としての役割の他に、放電のしやすさや放電の安定性を左右する重要な役割が存在する。

すなわち、ＰＤＰは放電を起こす最も初期の状態において、電極に印加された電気エネルギーが誘電体層の誘電分極を経て、保護膜から初期電子を放出し、これを保護膜表面に維持するという高い電子放出性能（二次電子放出効率）が強く要求される。この電子放出性能の優劣によって、個々のセルにおいて連続的に放電が持続できるのか、もしくは放電が開始されないかといった制御性、輝度やちらつきなどパネルとしての基本的な出来映えが左右されることになる。そして、この電子放出性能は、保護膜の構造や結晶性、含有不純物など膜質と大きな関係があるため、高品質のＭｇＯ膜を安定に形成するＰＤＰの製造技術は極めて重要となる。

そこで保護膜の電子放出性能を向上させるために、ＭｇＯ膜の膜質を積極的に制御する方法が多数開発されているが、水素（Ｈ_２）や水蒸気（Ｈ_２Ｏ）を導入し、その活性な性質を成膜に利用し、膜質の改善を図る例が報告されている（例えば特許文献１、特許文献２参照）。

ここでＭｇＯ膜の電子放出性能を改善するには、Ｍｇ原子とＯ原子の未結合手を補償することが必要であると考えられている。ＭｇＯ膜内に未結合手があると、ＭｇＯのエネルギーバンドに影響を与え、二次電子放出の状態が変化する。そこで水素や水蒸気を導入することでＨ原子、ＯＨ分子がＭｇＯ膜内の未結合手を補償して、ＭｇＯ膜の電子放出性能を改善すると考えられる。

図４は、特許文献１による従来のＰＤＰのＭｇＯ膜の成膜装置の説明図である。蒸着室１の上部には、基板ホルダー２に保持された基板８が位置し、底部には粒状ＭｇＯの蒸着材６が入った坩堝５が配置されている。ＭｇＯ膜の成膜は、蒸着室１内を真空排気した後、圧力勾配型プラズマガン３の放電ガス供給口１０から、アルゴン（Ａｒ）ガスを供給する。そして、圧力勾配型プラズマガン３と坩堝５との間に電圧を印加した後、反応ガス供給口９または放電ガス供給口１０から水蒸気または水素ガスを導入する。この状態でプラズマ流７を坩堝５部分に収束させて蒸着材６を加熱、蒸発させ、基板８上にＭｇＯ膜を形成する。なお、１１は基板加熱用ヒーター、１２は真空排気口を示す。
特開平９−２９５８９４号公報 特開平１０−１０６４４１号公報

しかしながら、水蒸気は酸素などの気体元素と違って、蒸着室１へ導入しても、蒸着粒子が基板８側へ向かって飛翔する蒸着流の中へは拡散しにくい。本発明者らの検討によれば、導入されたＨ_２Ｏ分子は蒸着流と衝突、もしくは蒸着流により分解をさせられ、その蒸着流周辺でブロックされる。

さらに水蒸気は、平均自由行程が酸素や水素に比べて小さく、蒸着室１に拡がることが制限される。また、水蒸気は反応ガス供給口９などに通じる管壁や蒸着室１の壁への吸着性が大きく、導入した水蒸気はＭｇＯ膜の膜質向上に寄与できない部分が大きい。

このように単に水蒸気を導入しても、基板８の面内に一様に拡散しないと、基板８の面内で未結合手の補償が偏り膜質ばらつきを発生し、電子放出性能のばらつきとなる。このことは、ＰＤＰの面内特性ばらつきの原因になるという課題を生じさせる。

本発明は上記の課題を解決するもので、水蒸気により保護膜の膜質の改善を十分に図るとともに、保護膜の電子放出性能をＰＤＰ基板全面で均一にするＰＤＰの製造方法および製造装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために本発明は、電極および誘電体層が形成された基板の誘電体層が形成された面に金属酸化膜となる原材料を真空槽で蒸着して金属酸化膜を成膜するＰＤＰの製造方法であって、真空槽に所定水分量を吸着させた原材料を供給しながら金属酸化膜を成膜する製造方法である。

このようなＰＤＰの製造方法とすると、金属酸化膜となる原材料が所定水分量を吸着させているため、原材料が蒸着する際に同時に含有している水分も蒸発する。このように原材料に水分を吸着させているため、蒸着の際に水分も基板に均一に拡がる。そのためＨ原子、ＯＨ分子が金属酸化膜内の未結合手を補償し、保護膜である金属酸化膜の電子放出特性をＰＤＰ全面で均一にできる。

また、本発明のＰＤＰの製造方法の原材料の所定水分量は、原材料の重量の０．１重量％〜０．６重量％としてもよい。

このような範囲の原材料の水分含有量とすると、より均一に基板に水分が拡がり金属酸化膜の電子放出特性をＰＤＰ全面で均一にできる。

また、本発明のＰＤＰの製造方法は、原材料が吸着している水分を離脱させた後、水蒸気分圧を０．００１Ｐａ〜０．０５Ｐａの環境として所定水分量を吸着させた原材料としてもよい。

このような水蒸気分圧の範囲であると、原材料への水分吸着を容易に制御できる。

また、本発明のＰＤＰの製造方法の原材料はペレット材としてもよい。

ペレット材は、焼結した粒塊であるためその内部は適度な空隙を有し、水分を効果的に吸着させることができる。

さらに本発明は、電極および誘電体層が形成された基板の誘電体層が形成された面に金属酸化膜となる原材料を真空槽で蒸着して金属酸化膜を成膜するＰＤＰの製造装置であって、真空槽に接続されるとともに所定水分量を吸着させた原材料にするための水蒸気導入部と水蒸気排気部とを含む密閉容器を備えた構成である。

このような構成のＰＤＰの製造装置とすると、水蒸気導入部と水蒸気排気部とで密閉容器の水分管理を精度よく行えるため、原材料に所定水分量を吸着させることができる。そのため、原材料の蒸着の際に水分も基板に均一に拡がりＨ原子、ＯＨ分子が金属酸化膜内の未結合手を補償し、保護膜である金属酸化膜の電子放出特性をＰＤＰ全面で均一にできる。

また本発明のＰＤＰの製造装置は、密閉容器内の水蒸気量を計測する計測手段を備え、計測手段を質量分析装置としてもよい。

このような質量分析装置を用いると、元素毎の分圧比率を計測でき、水蒸気分圧を容易に計測できる。

以上のように本発明によれば、金属酸化膜（保護膜）となる原材料を蒸着して成膜する際に、水蒸気（Ｈ_２Ｏ）が原材料の蒸着粒子とともに連続的に発生するため、Ｈ_２Ｏ分子により保護膜の電子放出性能が改善され、ＰＤＰ基板全面で均一な保護膜となるＰＤＰの製造方法および製造装置を提供できる。

以下、本発明の実施の形態のＰＤＰの製造方法および製造装置について図面を用いて説明する。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態のＰＤＰの製造方法により製造したＰＤＰの主要部の構造を示す断面斜視図である。ＰＤＰの基本構造は、一般的な交流面放電型ＰＤＰと同様である。図１に示すように、ＰＤＰ１００は前面ガラス基板１０３などよりなる前面パネル１０２と、背面ガラス基板１１１などよりなる背面パネル１１０とが対向して配置され、その外周部をガラスフリットなどからなる封着部材によって気密封着している。封着されたＰＤＰ１００内部の放電空間１１６には、ネオン（Ｎｅ）およびキセノン（Ｘｅ）などの放電ガスが５３２００Ｐａ〜７９８００Ｐａの圧力で封入されている。

前面パネル１０２の前面ガラス基板１０３の一主面上には、走査電極１０４および維持電極１０５よりなる一対のストライプ状の表示電極１０６と遮光層（ブラックストライプ）１０７が互いに平行にそれぞれ複数列配置されている。さらにこれらの表示電極１０６と遮光層１０７とを覆うようにＰｂ−Ｂ系ガラスなどからなりコンデンサとしての働きをする誘電体層１０８が形成され、さらにその表面に酸化マグネシウム（ＭｇＯ）などからなる金属酸化膜の保護膜１０９が形成されている。

また、背面パネル１１０の背面ガラス基板１１１の一主面上には、走査電極１０４および維持電極１０５と直交する方向に、複数のストライプ状のアドレス電極１１２が互いに平行に配置され、これを下地誘電体層１１３が被覆している。さらに、アドレス電極１１２間の下地誘電体層１１３上には放電空間１１６を区切る所定の高さの隔壁１１４が形成されている。隔壁１１４間の溝にアドレス電極１１２毎に、紫外線によって赤色、緑色、および青色にそれぞれ発光する蛍光体層１１５が順次塗布されている。走査電極１０４および維持電極１０５とアドレス電極１１２とが交差する位置に放電セルが形成され、表示電極１０６方向に並んだ赤色、緑色、および青色の蛍光体層１１５を有する放電セルがカラー表示のための画素になる。

次に、このＰＤＰ１００の製造方法について説明する。まず、前面ガラス基板１０３の一主面上に、走査電極１０４および維持電極１０５と遮光層１０７とを形成する。走査電極１０４と維持電極１０５は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）や酸化スズ（ＳｎＯ_２）などからなる透明電極と、その上に形成した銀ペーストなどからなる金属バス電極とによって構成されている。これらの電極は、フォトリソグラフィ法などを用いてパターニングして形成される。これらの電極材料層は所望の温度で焼成固化される。また、遮光層１０７も同様に、黒色顔料を含むペーストをスクリーン印刷する方法や黒色顔料をガラス基板の全面に形成した後、フォトリソグラフィ法を用いてパターニングし、焼成固化することにより形成される。

次に、走査電極１０４、維持電極１０５および遮光層１０７を覆うように前面ガラス基板１０３上に誘電体ペーストをダイコート法などにより塗布して誘電体ペースト層（誘電体材料層）を形成する。誘電体ペーストを塗布した後、所定の時間放置することにより塗布された誘電体ペースト表面がレベリングされて平坦な表面になる。その後、誘電体ペースト層を焼成固化することにより、走査電極１０４、維持電極１０５および遮光層１０７を覆う誘電体層１０８が形成される。なお、誘電体ペーストはガラス粉末などの誘電体材料、バインダおよび溶剤を含む塗料である。次に、誘電体層１０８上に酸化マグネシウム（ＭｇＯ）からなる保護膜９を真空蒸着法により形成する。以上の工程により前面ガラス基板１０３上に所定のパネル構造物（走査電極１０４、維持電極１０５、遮光層１０７、誘電体層１０８、保護膜１０９）が形成され、前面パネル１０２が完成する。

一方、背面パネル１１０は以下のようにして形成される。まず、背面ガラス基板１１１の一主面上に、銀ペーストをスクリーン印刷する方法や、金属膜を全面に形成した後、フォトリソグラフィ法を用いてパターニングする方法などによりアドレス電極１１２用の構成物となる材料層を形成し、それを所望の温度で焼成固化することによりアドレス電極１１２を形成する。次に、アドレス電極１１２が形成された面の背面ガラス基板１１１上にダイコート法などによりアドレス電極１１２を覆うように誘電体ペーストを塗布して誘電体ペースト層を形成する。その後、誘電体ペースト層を焼成することにより下地誘電体層１１３を形成する。なお、誘電体ペーストはガラス粉末などの誘電体材料とバインダおよび溶剤を含んだ塗料である。

次に、下地誘電体層１１３上に隔壁材料を含む隔壁形成用ペーストを塗布して所定の形状にパターニングし、隔壁材料層を形成した後、焼成固化することにより隔壁１１４を形成する。ここで、下地誘電体層１１３上に塗布した隔壁用ペーストをパターニングする方法としては、フォトリソグラフィ法やサンドブラスト法を用いることができる。

次に、隣接する隔壁１１４間の下地誘電体層１１３上および隔壁１１４側面に蛍光体材料を含む蛍光体ペーストを塗布し、焼成固化することにより蛍光体層１１５が形成される。以上の工程により、背面ガラス基板１１１上に所定の構造部材を有する背面パネル１１０が完成する。

このようにして所定の構造部材を備えた前面パネル１０２と背面パネル１１０とを走査電極１０４とアドレス電極１１２とが直交するように対向配置して、その周囲をガラスフリットで封着し、放電空間１１６にネオン、キセノンなどを含む放電ガスを封入することによりＰＤＰ１００が完成する。

次に、ＰＤＰ１００のＭｇＯの保護膜１０９の成膜装置および成膜方法について説明する。図２は、本発明の第１の実施の形態のＰＤＰの製造装置である保護膜の成膜装置の主要断面を示す説明図である。

成膜装置２００は、真空成膜方法の一種である原材料を電子ビームで加熱、溶融して蒸着する電子ビーム（ＥＢ）蒸着法が用いられている。そして成膜装置２００は、真空槽である真空チャンバ２０１の内部に、蒸着材料であるＭｇＯペレット２０４を満たした金属製ハース２０５が配置されている。真空チャンバ２０１の側壁には電子ビーム源２０６が設置され、電子ビーム源２０６から、電子ビーム２０６ａを金属製ハース２０５内のＭｇＯペレット２０４に照射する。電子ビーム２０６ａの照射は、金属製ハース２０５のサイドに配置された図示していない磁気回路による電磁石を制御することにより、その照射位置を制御することが可能である。

真空チャンバ２０１内のＭｇＯペレット２０４および金属製ハース２０５の上方には、基板２０２が配置されている。基板２０２は、上述したように、表面に電極層および誘電体層を形成したガラス基板である。さらに基板２０２の上方にはヒーター２０３が設置され、基板２０２への蒸着を行う前に、ヒーター２０３に通電し、基板２０２の温度を上昇させる。

また、基板２０２とＭｇＯペレット２０４および金属製ハース２０５との間には、シャッター板２０８を設け、蒸着時間以外のタイミングで蒸着粒子が不用意に基板２０２に付着することを防止する。そして基板２０２に蒸着されるＭｇＯの膜厚は、膜厚モニター２１０で管理される。

また真空チャンバ２０１には、酸素ガスボンベ２１１の酸素ガスが流量調整器２１２ａで流量を調整して流入するように接続されている。そして、真空チャンバ２０１の大気パージ用の窒素ガスを供給する窒素ガスボンベ２１５が真空チャンバ２０１に接続されている。さらに真空チャンバ２０１には、真空排気を行う排気ポンプ２２５、真空度を計測する真空計２０７、真空チャンバ２０１内の雰囲気を計測する四重極型質量分析装置２０９が接続されている。

また成膜装置２００には、金属製ハース２０５内のＭｇＯペレット２０４が加熱、蒸発により消費されるため、所定水分量のＭｇＯペレット２０４を補給するための材料補給系を備えている。材料補給系は、ＭｇＯペレット２０４を所定水分量に管理する密閉容器である材料補給チャンバ２１９、加熱機能を備えた材料容器２２０、およびＭｇＯペレット２０４を金属製ハース２０５へ導く材料補給路２２２から構成される。

また材料補給チャンバ２１９と真空チャンバ２０１とは、開閉バルブ２２３を介して接続されており、ＭｇＯペレット２０４を供給するときのみ、開閉バルブ２２３が開放される。なお、材料補給路２２２は、電子ビーム２０６ａとの干渉がないよう、電子ビーム源２０６とは対向する側へ設置し、金属製ハース２０５上にＭｇＯペレット２０４を供給するようにしている。

そして材料補給チャンバ２１９には、真空チャンバ２０１の排気とは別系統の排気ポンプ２２４が接続された水蒸気排気部２２６と真空計２３０を備えられている。また材料補給チャンバ２１９には、水分タンク２１８、水分タンク２１８の水分を水蒸気化する気化器２１６、および水分供給量を制御するための流量調整器２１７が接続された水蒸気導入部２２７が備えられている。さらに酸素ガスボンベ２１１、および酸素ガスボンベ２１１の酸素ガス量を調整するための流量調整器２１２ｂからなる酸素導入系と、真空チャンバ２０１が真空で稼働中の場合でも、大気パージが可能なように窒素ガスを供給する窒素ガスボンベ２１５とが接続されている。

また材料補給チャンバ２１９には、ＭｇＯペレットに水分を吸着させるときの希釈ガスとして不活性ガスを供給する不活性ガスボンベ２１３、およびその流量を調整する流量調整器２１４が接続されている。さらに、材料補給チャンバ２１９には、水蒸気量を計測する計測手段である四重極型質量分析装置２２９、真空計２３０が接続されている。

次に、上述のＰＤＰの保護膜の成膜装置を用いた成膜方法を説明する。

真空チャンバ２０１内に基板２０２を設置し、排気ポンプ２２５により、真空排気を行う。約数時間後、真空チャンバ２０１内の圧力が１０^−３Ｐａ〜１０^−４Ｐａとなった時点で、ヒーター２０３に通電を行い、基板２０２の温度を３００℃に設定する。そして、酸素ガスを流量調整器２１２ａで５ｓｃｃｍ〜５０ｓｃｃｍに設定して導入し、真空チャンバ２０１内の圧力を０．０１Ｐａに設定する。その後、電子ビーム源２０６を起動し、電子ビーム２０６ａをＭｇＯペレット２０４に照射する。徐々に、電子ビーム２０６ａの出力を増加させ、ＭｇＯペレット２０４の加熱、昇華を加速させる。このとき、シャッター板２０８は閉じており、基板２０２上に蒸着粒子が到達することはない。

一方、材料補給チャンバ２１９には、補給用のＭｇＯペレットを材料容器２２０に投入し、材料補給チャンバ２１９内を排気ポンプ２２４で真空排気する。このとき、投入する補給用のＭｇＯペレットは、温度・湿度管理を行っている箇所に保管してあるものを使用する。これらの補給用のＭｇＯペレットは、粉体や粒子を焼き固めた焼結材料を使用することが望ましい。その理由は、焼結体を用いることにより、ＭｇＯペレットが適度な空隙を有するために、水分を効果的に吸着させることができるためである。

材料補給チャンバ２１９に投入された補給用のＭｇＯペレットは、材料容器２２０の加熱機能によって、３００℃まで加熱を行った後、１２０℃まで温度を下げ、以後その温度を維持する。

ＭｇＯに吸着したＨ_２Ｏ分子の離脱は、温度１２０℃付近と２６０℃付近とにピークがあるため、材料容器２２０投入時にＭｇＯに吸着した水分は、３００℃までの昇温により、水分の多くを離脱させることができる。同時に材料補給チャンバ２１９の加熱により、材料補給チャンバ２１９内に存在するＨ_２Ｏ分圧を、０．００１Ｐａ未満まで排気する。この操作により、材料補給チャンバ２１９に投入される以前の環境で、補給用のＭｇＯペレットに吸着した水分、その他の不純物ガス成分を放出させる。

そして四重極型質量分析装置２２９および真空計２３０での計測により、材料補給チャンバ２１９内の真空度が安定するのを待った後、水分タンク２１８より水蒸気を、また酸素ガスボンベ２１１より酸素を導入する。水蒸気を流量調整器２１７により、約５ｓｃｃｍ〜１０ｓｃｃｍ供給し、材料補給チャンバ２１９内の圧力を真空チャンバ２０１内の圧力と同じ０．０１Ｐａに合わせる。この操作により、補給用のＭｇＯペレットへ水蒸気が一定量吸着され、真空チャンバ２０１内の金属製ハース２０５に供給されるタイミングまで待機する。なお酸素ガスに代えて、不活性ガスボンベ２１３より不活性ガスを導入してもよい。

四重極型質量分析装置２２９の酸素ガスと水蒸気との比率から、全圧力に対する水蒸気の分圧としては、０．００１Ｐａ〜０．０５Ｐａとなることが望ましい。これは、水蒸気分圧が０．００１Ｐａよりも小さくなると、水分が微量となり水蒸気がＭｇＯペレットに再吸着するのに時間を要する。また、０．０５Ｐａを超えると、ＭｇＯへのＨ_２Ｏの吸着量が飽和してしまい、これ以上水蒸気分圧を増加しても変化しない。したがって、水蒸気分圧が上述の範囲を保つとき、ＭｇＯペレットへのＨ_２Ｏの吸着量を制御できる。

このような操作により材料補給チャンバ２１９内のＭｇＯペレット２０４は、所定水分量である原材料のＭｇＯの重量の０．１重量％〜０．６重量％を吸着させることができる。ここでＭｇＯの重量の０．６重量％を超えた水分は、吸着させることができないとともに、０．１重量％より少ない水分量では、未結合手を補償するには不足する。なおＭｇＯペレットを３００℃まで加熱した後の水分量は、ＭｇＯの重量の０．０１５重量％程度である。

そして真空チャンバ２０１内では、ＭｇＯペレット２０４に出力を増加した電子ビーム２０６ａが照射され、徐々にＭｇＯペレット２０４の消費が進む。ＭｇＯペレット２０４は昇華性であるため、消費された部分のみがくぼみを生じるため、この箇所へ補給用のＭｇＯペレットを供給する。

そして、材料補給チャンバ２１９内に供給してあった水蒸気の導入を停止し、代わりに酸素ガスボンベ２１１より酸素ガスの供給を始める。酸素ガスを約１０ｓｃｃｍ供給して、材料補給チャンバ２１９内の圧力を真空チャンバ２０１内の圧力と同じ０．０１Ｐａに調整する。

ここで材料補給チャンバ２１９と真空チャンバ２０１との間の開閉バルブ２２３を開放し、ＭｇＯペレット２０４の供給を始める。約１分後、ＭｇＯペレット２０４の供給を停止する。ＭｇＯペレット２０４が供給されると、電子ビーム２０６ａの照射によって、吸着した水分や分解した水素、炭酸ガスなどその他のガス成分が発生する。真空チャンバ２０１に接続された四重極型質量分析装置２０９の計測により、真空チャンバ２０１内の雰囲気が安定するのを待ち、シャッター板２０８を開ける。

蒸着粒子は、水分および水分から分解された水素、炭酸ガスなどその他のガス成分の雰囲気中を飛翔し、基板２０２上に到達する。真空チャンバ２０１内に設けられた膜厚モニター２１０により、６００ｎｍの膜厚までＭｇＯ膜の成膜を行い、シャッター板２０８を閉じる。この後、電子ビーム源２０６の出力を低下させ、蒸着処理を終了する。

このように成膜材料を所定水分量としたＭｇＯペレット２０４とすると、ＭｇＯの昇華とともに水分も同時に蒸発する。そのためＭｇＯの蒸着粒子と、水蒸気とが分布をもつことなく、一体となって基板２０２上に到達する。その結果、基板２０２の全面に渡って未結合手の少ないＭｇＯ膜を成膜できる。

また、従来のように特定のタイミングに水蒸気を導入する方法では、水蒸気の導入時はＨ_２Ｏ分子が基板全面に分布するが、ＭｇＯの蒸着が始まるとともにＭｇＯの蒸着流によりＨ_２Ｏ分子が基板面に対して分布をもつ。しかし本発明の第１の実施の形態によれば、所定水分量の成膜材料を連続的に加熱、昇華するため、Ｈ_２Ｏ分子が蒸着流に妨げられることがない。そのためＨ_２Ｏ分子が、基板２０２の全面に行き渡り、ＭｇＯ膜の未結合手を少なくすることができる。

その結果、上述の成膜装置および成膜方法でＰＤＰの保護膜を形成すると、水蒸気により保護膜の膜質の改善を十分に図ることができ、保護膜の電子放出性能をＰＤＰ基板全面で均一にするＰＤＰの製造方法および製造装置を提供できる。

（第２の実施の形態）
図３は、本発明の第２の実施の形態のＰＤＰの製造装置である保護膜の成膜装置の主要断面を示す説明図である。本発明の第２の実施の形態のＰＤＰ１００の保護膜１０９の成膜装置３００は、基板３０２を搬送方向３７１に搬送させながら蒸着を行う形式の装置である。

成膜装置３００は、真空槽である真空チャンバ３０１の前後に蒸着前室３５１と取り出し室３６１が開閉バルブ３２３ａ、３２３ｂ、３２３ｃ、３２３ｄを備えて接続、構成されている。真空チャンバ３０１に開閉バルブ３２３ｅを介して接続される材料補給系は、すべて本発明の第１の実施の形態と同様の材料補給系を設置した。すなわち、材料補給系は密閉容器である材料補給チャンバ３１９、材料容器３２０、およびＭｇＯペレット３０４を金属製ハース３０５へ導く材料補給路３２２から構成されている。

また材料補給チャンバ３１９には、水分タンク３１８、気化器３１６、および水分供給量を制御するための流量調整器３１７が接続された水蒸気導入部３２７が備えられている。そして真空排気を行う排気ポンプ３２４が接続された水蒸気排気部３２６、水蒸気分圧を計測する計測手段である四重極型質量分析装置３２９、および真空計３３０が備えられている。さらに流量調整器３１４が接続された不活性ガスボンベ３１３、および流量調整器３１２ｄが接続された酸素ガスボンベ３１１が備えられている。

一方、真空チャンバ３０１内に設置されているＭｇＯペレット３０４を入れる金属製ハース３０５には回転機構が導入されている。そして電子ビーム源３０６からの電子ビーム３０６ａの照射点に対して、金属製ハース３０５が回転し、局所的な材料消費に伴うくぼみを避ける構成となっている。

また、ＭｇＯペレット３０４の上方には、蒸着粒子が基板３０２に成膜される領域を規制するシャッター板３０８が設けられ、蒸着開口領域３７２を形成している。例えば蒸着開口領域３７２の搬送方向３７１の長さは１４００ｍｍであり、金属製ハース３０５から基板３０２までの高さは６００ｍｍである。

さらに、真空チャンバ３０１の上部には基板３０２を加熱するためのヒーター３０３ａ、真空チャンバ３０１の真空排気を行う排気ポンプ３２５、真空チャンバ３０１の真空度を計測する真空計３０７、真空チャンバ３０１内の雰囲気を計測する四重極型質量分析装置３０９が接続されている。

また蒸着前室３５１には、その上部にヒーター３０３ｂ、蒸着前室３５１の真空排気を行う排気ポンプ３５２が接続されている。取り出し室３６１には、取り出し室３６１の真空排気を行う排気ポンプ３６２が接続されている。

そして蒸着前室３５１、真空チャンバ３０１および取り出し室３６１には、それぞれ大気パージ用の窒素ガスを供給する窒素ガスボンベ３１５が接続されている。さらに蒸着前室３５１、真空チャンバ３０１および取り出し室３６１には、それぞれ酸素ガスを供給する酸素ガスボンベ３１１が酸素ガス量を調整する流量調整器３１２ａ、３１２ｂ、３１２ｃを介して接続されている。

次に、本発明の第２の実施の形態のＰＤＰの製造装置である保護膜の成膜装置を用いた成膜手順について説明する。

まず、蒸着前室３５１に基板３０２を投入し、排気ポンプ３５２によって真空排気を行う。その後、ヒーター３０３ｂに通電を行い、基板３０２の温度を２５０℃まで上昇させる。さらに真空排気を行い基板３０２、蒸着前室３５１内の部材に吸着した不純物ガス成分を排除した後、酸素ガスボンベ３１１より酸素ガスを流量調整器３１２ｃで調整して２０ｓｃｃｍ〜３０ｓｃｃｍ導入し、蒸着前室３５１内の圧力を０．０１Ｐａに調整する。

一方、真空チャンバ３０１内には酸素ガスボンベ３１１より酸素ガスを流量調整器３１２ｂで調整して３０ｓｃｃｍ〜５０ｓｃｃｍ導入され、圧力を０．０１Ｐａに調整する。このことにより、蒸着前室３５１と真空チャンバ３０１との間の基板３０２の受け渡しを圧力の変動なく行うことができる。真空チャンバ３０１の下部に設置された金属製ハース３０５内には原材料である所定水分量を吸着しているＭｇＯペレット３０４が配置されており、電子ビーム源３０６から電子ビーム３０６ａを照射する。そして、電子ビーム３０６ａの出力により蒸着レートを調整している。

また、材料補給チャンバ３１９には、補給用のＭｇＯペレットを材料容器３２０に投入し、材料補給チャンバ３１９内を排気ポンプ３２４で真空排気する。このとき、投入する補給用のＭｇＯペレットは、本発明の第１の実施の形態と同じく、温度・湿度管理を行っている箇所に保管してあるものを使用する。材料補給チャンバ３１９に投入された補給用のＭｇＯペレットは、材料容器３２０の加熱機能によって３００℃まで加熱を行った後、１２０℃まで温度を下げ、以後その温度を維持する。この操作により、材料補給チャンバ３１９に投入される以前の環境で、ＭｇＯペレットに吸着した水分、その他の不純物ガス成分を放出させて、ＭｇＯペレットの初期状態を合わせることにした。

次に、四重極型質量分析装置３２９および真空計３３０により、材料補給チャンバ３１９内の真空度が安定するのを待った後、水分タンク３１８から水蒸気を、また酸素ガスボンベ３１１より酸素ガスを合わせて導入した。水蒸気は流量調整器３１７により、５ｓｃｃｍ〜１０ｓｃｃｍ供給し、材料補給チャンバ３１９内の圧力を真空チャンバ３０１内の圧力と同じ０．０１Ｐａと合わせた。

四重極型質量分析装置３２９の酸素ガスと水蒸気との比率から、全圧力に対する水蒸気の分圧としては、０．００１Ｐａ〜０．０５Ｐａとなることが望ましい。これは、水蒸気分圧がこれよりも小さくなると、水分が微量となりＭｇＯペレットに再吸着するのに時間を要する。また、０．０５Ｐａを超えると、ＭｇＯペレットへのＨ_２Ｏの吸着量が飽和してしまい、これ以上水蒸気分圧を増加しても変化しない。したがって、水蒸気分圧が上述の範囲を保つとき、ＭｇＯペレットへのＨ_２Ｏの吸着量を制御できる。この操作により、補給用のＭｇＯペレットへの水蒸気成分が所定水分量であるＭｇＯペレットの重量の０．１重量％〜０．６重量％吸着され、真空チャンバ３０１内の金属製ハース３０５に供給されるタイミングまで待機する。

そして基板３０２の搬送速度を４８０ｍｍ／分とし、所定水分量のＭｇＯペレット３０４を電子ビーム３０６ａで加熱、溶融する。蒸着レートを調整し、基板３０２上に形成されるＭｇＯの膜厚を６００ｎｍとする。蒸着が完了した基板３０２は、取り出し室３６１に搬送され一定時間の冷却の後、取り出される。

このように基板を搬送する方式の保護膜の成膜装置であっても、成膜材料を所定水分量としたＭｇＯペレット３０４とすると、ＭｇＯの昇華とともに水分も同時に蒸発する。そのためＭｇＯの蒸着粒子と、水蒸気とが分布をもつことなく、一体となって基板３０２上に到達する。その結果、基板３０２の全面に渡って未結合手の少ないＭｇＯ膜を成膜できる。その結果、上述の成膜装置および成膜方法でＰＤＰの保護膜を形成すると、水蒸気により保護膜の膜質の改善を十分に図ることができ、保護膜の電子放出性能をＰＤＰ基板全面で均一にするＰＤＰの製造方法および製造装置を提供できる。

なお本発明の実施の形態では、材料補給チャンバの水蒸気分圧の調整はＨ_２Ｏの導入量によっていたが、例えばアルゴン（Ａｒ）、窒素（Ｎ_２）などの不活性ガスを加え、雰囲気中のＨ_２Ｏの分圧を調整してもよい。

本発明は、保護膜である金属酸化膜の電子放出特性をＰＤＰ全面で安定させたＰＤＰの製造方法および製造装置を提供でき、大画面で高精細なＰＤＰの製造に適している。

本発明の第１の実施の形態のＰＤＰの製造方法により製造したＰＤＰの主要部の構造を示す断面斜視図 同ＰＤＰの製造装置である保護膜の成膜装置の主要断面を示す説明図 本発明の第２の実施の形態のＰＤＰの製造装置である保護膜の成膜装置の主要断面を示す説明図 従来のＰＤＰのＭｇＯ膜の成膜装置の説明図

符号の説明

１ 蒸着室
２ 基板ホルダー
３ 圧力勾配型プラズマガン
５ 坩堝
６ 蒸着材
７ プラズマ流
８，２０２，３０２ 基板
９ 反応ガス供給口
１０ 放電ガス供給口
１１ 基板加熱用ヒーター
１２ 真空排気口
１００ ＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）
１０２ 前面パネル
１０３ 前面ガラス基板
１０４ 走査電極
１０５ 維持電極
１０６ 表示電極
１０７ 遮光層（ブラックストライプ）
１０８ 誘電体層
１０９ 保護膜（ＭｇＯ膜）
１１０ 背面パネル
１１１ 背面ガラス基板
１１２ アドレス電極
１１３ 下地誘電体層
１１４ 隔壁
１１５ 蛍光体層
１１６ 放電空間
２００，３００ 成膜装置
２０１，３０１ 真空チャンバ（真空槽）
２０３，３０３ａ，３０３ｂ ヒーター
２０４，３０４ ＭｇＯペレット（原材料）
２０５，３０５ 金属製ハース
２０６，３０６ 電子ビーム源
２０６ａ，３０６ａ 電子ビーム
２０７，２３０，３０７，３３０ 真空計
２０８，３０８ シャッター板
２０９，２２９，３０９，３２９ 四重極型質量分析装置
２１０ 膜厚モニター
２１１，３１１ 酸素ガスボンベ
２１２ａ，２１２ｂ，２１４，２１７，３１２ａ，３１２ｂ，３１２ｃ，３１２ｄ，３１４，３１７ 流量調整器
２１３，３１３ 不活性ガスボンベ
２１５，３１５ 窒素ガスボンベ
２１６，３１６ 気化器
２１８，３１８ 水分タンク
２１９，３１９ 材料補給チャンバ（密閉容器）
２２０，３２０ 材料容器
２２２，３２２ 材料補給路
２２３，３２３ａ，３２３ｂ，３２３ｃ，３２３ｄ，３２３ｅ 開閉バルブ
２２４，２２５，３２４，３２５，３５２，３６２ 排気ポンプ
２２６，３２６ 水蒸気排気部
２２７，３２７ 水蒸気導入部
３５１ 蒸着前室
３６１ 取り出し室
３７１ 搬送方向
３７２ 蒸着開口領域

Claims (6)

1. 電極および誘電体層が形成された基板の前記誘電体層が形成された面に金属酸化膜となる原材料を真空槽で蒸着して前記金属酸化膜を成膜するプラズマディスプレイパネルの製造方法であって、前記真空槽に所定水分量を吸着させた前記原材料を供給しながら前記金属酸化膜を成膜す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. 前記所定水分量は前記原材料の重量の０．１重量％〜０．６重量％であることを特徴とする請求項１記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。
3. 前記原材料が吸着している水分を離脱させた後、水蒸気分圧を０．００１Ｐａ〜０．０５Ｐａの環境として前記所定水分量を吸着させた前記原材料とすることを特徴とする請求項１または請求項２記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。
4. 前記原材料はペレット材であることを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか一項記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。
5. 電極および誘電体層が形成された基板の前記誘電体層が形成された面に金属酸化膜となる原材料を真空槽で蒸着して前記金属酸化膜を成膜するプラズマディスプレイパネルの製造装置であって、前記真空槽に接続されるとともに所定水分量を吸着させた前記原材料にするための水蒸気導入部と水蒸気排気部とを含む密閉容器を備えたことを特徴とするプラズマディスプレイパネルの製造装置。
6. 前記密閉容器内の水蒸気量を計測する計測手段を備え、前記計測手段が質量分析装置であることを特徴とする請求項５記載のプラズマディスプレイパネルの製造装置。

Images