JP3582946B2

JP3582946B2 - プラズマディスプレイパネル及び保護膜の形成方法

Info

Publication number: JP3582946B2
Application number: JP32266596A
Authority: JP
Inventors: 裕之中原
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1996-12-03
Filing date: 1996-12-03
Publication date: 2004-10-27
Anticipated expiration: 2016-12-03
Also published as: JPH10162743A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表示電極を被覆する誘電体層を有したプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）及び誘電体層の保護膜の形成方法に関する。
【０００２】
近年、ＰＤＰは、液晶デバイスよりも動画表示に適していることから、カラー画面が実用化されたことと相まって、テレビジョン映像やコンピュータのモニターなどの用途で広く用いられるようになってきた。また、ハイビジョン用の大画面フラット型デバイスとして注目されている。このような状況の中で、長寿命化が進められている。
【０００３】
【従来の技術】
ＡＣ型ＰＤＰでは、セルで放電を生じさせる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、さらに誘電体層の表面に放電時のイオン衝撃による損傷を防止するための耐熱性の保護膜が設けられている。保護膜は放電空間に接することから、その材質及び膜質が放電特性に大きな影響を与える。一般に、保護膜材料として酸化マグネシウム（ＭｇＯ：マグネシア）が用いられている。ＭｇＯ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って駆動が容易になる。
【０００４】
ＭｇＯ膜の形成方法としては、真空蒸着法、印刷法、スプレー法、スパッタリング法が知られている。これらの方法のうち、従来では、一般に真空蒸着法が用いられていた。印刷法及びスプレー法は大面積の膜形成が容易であるものの、放電特性の安定の妨げとなる有機溶剤成分などの不純物が残留し易く、信頼性の点で不利である。スパッタリング法は、真空蒸着法と同様の真空成膜法の一種であって信頼性が高く、真空蒸着法と比べて緻密な膜の形成が可能であるものの、材料のＭｇＯがスパッタリングされにくい物質であるため、成膜速度が小さく量産性の点で劣る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように真空蒸着法を用いて厚さ１μｍ程度のＭｇＯ膜で誘電体層を被覆することにより、１００００時間の寿命が実現されている。しかし、寿命はより長い方が望ましい。また、高精細化を図ろうとすると、放電ギャップの縮小にともなってイオン衝撃が増大するので、ＭｇＯ膜のスパッタの進行が速まって寿命が短くなってしまう。ＭｇＯ膜が削れて薄くなる膜減りが進行して誘電体層が露出すると、放電開始電圧が大幅に上昇して駆動不能になる。寿命を延ばすために膜厚を増大すると、クラックが発生し易くなる。
【０００６】
本発明は、誘電体層の保護膜の耐久性を高め、長寿命化を図ることを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
誘電体層の保護膜として酸化マグネシウム膜を設ける際に、成膜方法として真空蒸着法とスパッタリング法とを用いる。真空蒸着法を用いることにより、成膜速度がスパッタリングに比べて大きいことから、十分に厚く膜減りの許容量が大きい膜を比較的に短時間で形成することができる。また、スパッタリング法を用いることにより、耐スパッタ性に優れた緻密な膜を形成することができる。まず真空蒸着法で成膜し、続いてスパッタリング法で成膜すれば、成膜時間の長期化を避けつつ所定の膜厚を確保し、且つ表層部を緻密にして全体として保護膜の耐久性を高めることができる。真空蒸着法による膜を設けた後にそれを下地としてスパッタリング法で成膜すると、誘電体層の上に直にスパッタリング法で成膜する場合と比べて、結晶性及び緻密性により優れた膜を得ることができる。さらに、真空蒸着とスパッタリングとを真空中で連続的に行うことにより、すなわち真空蒸着で得られた膜を真空外に晒すことなく真空蒸着に引き続いてスパッタリングを行うことにより、不純物吸着や表面変質などの不具合の発生を避け、結晶方位のそろった良質の膜を形成することができる。
【０００８】
請求項１の発明のＰＤＰは、表示電極を被覆する誘電体層の上に、真空蒸着法により形成された第１の酸化マグネシウム層と、当該第１の酸化マグネシウム層の上にスパッタリング法により形成され且つ当該第１の酸化マグネシウム層よりも薄く緻密な第２の酸化マグネシウム層とが設けられたものである。
【０００９】
請求項２の発明の方法は、プラズマディスプレイパネルにおける誘電体層の保護膜の形成方法であって、前記誘電体層の上に前記保護膜の一部となる第１の酸化マグネシウム層を真空蒸着法によって形成し、形成された前記第１の酸化マグネシウム層を真空雰囲気外に晒すことなく、引き続き前記保護膜の他の部分であり前記第１の酸化マグネシウム層よりも薄く緻密な第２の酸化マグネシウム層を前記第１の酸化マグネシウム層の上にスパッタリング法によって形成するものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係るＰＤＰ１の内部構造を示す分解斜視図である。
例示のＰＤＰ１は面放電形式のＡＣ型ＰＤＰである。前面側のガラス基板１１の内面に、マトリクス表示のライン毎に一対のサステイン電極Ｘ，Ｙが配列されている。サステイン電極Ｘ，Ｙは、それぞれが透明導電膜４１と金属膜４２とからなり、ＡＣ駆動のための厚さが５０μｍ程度の誘電体層１７によって放電空間３０に対して被覆されている。誘電体層１７の材料はＰｂＯ系低融点ガラスである。誘電体層１７の表面には保護膜１８として本発明に特有の２層構造のＭｇＯ膜が形成されている。一方、背面側のガラス基板２１の内面には、アドレス電極Ａ、隔壁２９、及びカラー表示のための３色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の蛍光体層２８Ｒ，２８Ｇ，２８Ｂが設けられている。隔壁２９によって放電空間３０がライン方向にサブピクセルＥＵ毎に区画され、且つ放電空間３０の間隙寸法が一定値に規定されている。放電空間３０には、ネオンに微量のキセノンを混合したペニングガスが充填されている。
【００１１】
表示の１ピクセル（画素）ＥＧは、ライン方向に並ぶ３つのサブピクセルＥＵからなる。隔壁２９の配置パターンがストライプパターンであることから、放電空間３０のうちの各列に対応した部分は、全てのラインに跨がって列方向に連続している。各列内のサブピクセルＥＵの発光色は同一である。ＰＤＰ１では、サブピクセルＥＵの点灯（発光）／非点灯の選択（アドレッシング）に、アドレス電極Ａとサステイン電極Ｙとが用いられる。すなわち、ライン順次に画面走査が行われ、サステイン電極Ｙと表示内容に応じて選択されたアドレス電極Ａとの間での放電によって所定の帯電状態が形成される。アドレッシングの後、サステイン電極Ｙとサステイン電極Ｘとに交互に所定波高値のサステインパルスを印加すると、アドレッシング終了時点で所定量の壁電荷が存在したセルで、基板面に沿った面放電が生じる。面放電で発生した紫外線により蛍光体層２８Ｒ，２８Ｇ，２８Ｂが局部的に励起されて発光する。蛍光体層２８Ｒ，２８Ｇ，２８Ｂで発光しガラス基板１１を透過する可視光が表示光となる。
【００１２】
図２はＰＤＰ１の要部の構造を示す図、図３は保護膜１８の耐久性を示すグラフである。図３の実線は本実施例における経時変化を示し、鎖線は従来例における経時変化を示している。
【００１３】
ＰＤＰ１において、誘電体層１７の保護膜１８は、厚さが約１μｍの第１のＭｇＯ層１８１と厚さが約１０００Åの第２のＭｇＯ層１８２とからなる２層構造の薄膜である。第１のＭｇＯ層１８１は真空蒸着法によって形成されている。第２のＭｇＯ層１８２はスパッタリング法によって形成されており、第１のＭｇＯ層１８１に比べて緻密である。放電空間３０と接する第２のＭｇＯ層１８２が緻密であることから、保護膜１８の耐スパッタ性は従来の真空蒸着法による単層構造の膜より高い。つまり、ＰＤＰ１では、使用開始から寿命に達するまでの使用期間の初期の段階での保護膜１８の膜減りの進行が遅く、その結果として寿命が延びる。具体的には、図３のように従来例では使用期間が６０００時間を越えた頃から残存する保護膜の厚さが不十分となって放電開始電圧が徐々に高くなり、駆動不能になる寿命が約１００００時間であった。これに対して、本発明を適用すると、１００００時間まで放電開始電圧の上昇はみられず、寿命は約２００００時間と約２倍になる。なお、第２のＭｇＯ膜１８２の厚さをさらに大きくすれば、２倍以上の長寿化も可能である。
【００１４】
第１のＭｇＯ層１８１は、第２のＭｇＯ層１８２が削れて消失した後も一定の期間は保護膜１８が残存するように必要な膜厚を確保する役割をもつ。また、スパッタリング成膜の結晶性を良好にして第２のＭｇＯ層１８２の耐スパッタ性をより高める下地として作用する。保護膜１８の全体をスパッタリング法によって形成することが考えられるが、そうすると、スパッタリングの成膜速度は真空蒸着に比べて桁違いに小さいので生産性が大幅に低下してしまう。生産性の低下を避けなおかつ耐久性を高めるには、真空蒸着とスパッタリングとを併用する必要がある。
【００１５】
保護膜１８の形成の要領は以下のとおりである。
まず、誘電体層１７の上に真空蒸着法によって第１のＭｇＯ膜１８１を形成する。このとき、特開平７−２９６７１８号公報に開示されているように、蒸着室に酸素を導入し、酸素イオンを形成面に照射する手法を用いて結晶性及び配向性を制御する。成膜速度は３０Å／秒程度であり、１μｍの成膜を５〜６分で終えることができる。第１のＭｇＯ膜１８１を外気などの非真空環境に晒すことなく、ワークを蒸着室からスパッタリング室へ搬送し、第２のＭｇＯマトリクスク１８２を形成する。このとき、酸素ガスをプラズマ化する反応性ＲＦスパッタリング法を用いる。成膜速度は１Å／秒程度であり、１０００Åの成膜の所要時間は約２０分である。スパッタリングにおいては、ワークを搬送しながら結晶成長をさせるいわゆる通過成膜手法を採用し、ＭｇＯターゲットの枚数を増やすことにより、成膜時間を短縮することができる。真空蒸着とスパッタリングとを真空中で連続的に行うことにより、ＭｇＯ膜１８１への不純物の吸着が防止され、保護膜１８の膜質が良好になる。
【００１６】
図４は本発明に係る成膜装置９０の構成図である。
成膜装置９０は、仕込み室９１、加熱室９２、蒸着室９３、調圧室９４、スパッタリング室９５、及び取り出し室９６を順にＵ字状に配置したインライン型設備であり、ワークであるガラス基板１１の搬入口９８と搬出口９９とが隣接するように構成されている。搬入口９８、搬出口９９、及び隣接する室の間には、ゲートバルブ９７Ａ〜Ｆが設けられている。ＰＤＰ１の製造に用いるクリーンルーム１００の汚染を防止するため、成膜装置９０はクリーンルーム１００の外側に設置されて使用される。搬入口９８及び搬出口９９はクリーンルーム１００の壁面に設けられており、ワークはクリーンルーム１００の内側から成膜装置９０に搬入されて、成膜後にクリーンルーム１００へ搬出される。Ｕ字形状は、クリーンルーム１００の省スペース化に好適である。蒸着室９３とスパッタリング室９５とを水平方向に並べて調圧室９４内でワークを水平に搬送してもよいし、垂直方向に並べて調圧室９４内でワークを垂直に搬送してもよい。
【００１７】
上述の実施形態においては、面放電型のＰＤＰ１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。保護膜１８を構成する各ＭｇＯ膜１８１，１８２の膜厚は例示の値に限定されない。
【００１８】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、誘電体層の保護膜の耐スパッタ性を高め、長寿命化を図ることができる。
【００１９】
請求項２の発明によれば、不純物の吸着を防止してより良質の保護膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＰＤＰの内部構造を示す分解斜視図である。
【図２】ＰＤＰの要部の構造を示す図である。
【図３】保護膜の耐久性を示すグラフである。
【図４】本発明に係る成膜装置の構成図である。
【符号の説明】
１ＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）
１７誘電体層
１８保護膜（保護膜）
１８１第１の酸化マグネシウム膜
１８２第２の酸化マグネシウム膜
Ｘ，Ｙサステイン電極（表示電極）

Claims

表示電極を被覆する誘電体層の上に、真空蒸着法により形成された第１の酸化マグネシウム層と、当該第１の酸化マグネシウム層の上にスパッタリング法により形成され且つ当該第１の酸化マグネシウム層よりも薄く緻密な第２の酸化マグネシウム層とが設けられてなる
ことを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
プラズマディスプレイパネルにおける誘電体層の保護膜の形成方法であって、
前記誘電体層の上に前記保護膜の一部となる第１の酸化マグネシウム層を真空蒸着法によって形成し、形成された前記第１の酸化マグネシウム層を真空雰囲気外に晒すことなく、引き続き前記保護膜の他の部分であり前記第１の酸化マグネシウム層よりも薄く緻密な第２の酸化マグネシウム層を前記第１の酸化マグネシウム層の上にスパッタリング法によって形成する
ことを特徴とする誘電体層の保護膜の形成方法。