JP4154944B2 - ガス放電パネルの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）に代表されるガス放電パネルの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６に一般的なガス放電パネルのひとつである反射型ＡＣ−ＰＤＰの一例を断面斜視図で示す。
【０００３】
前面基板６０１上に一対の透明電極６０２Ｘ、６０２Ｙおよびバス電極６０３Ｘ、６０３Ｙが形成されている。これらの電極上に透明な誘電体層６０４および酸化マグネシウム（ＭｇＯ）からなる保護層６０５が形成されている。保護層６０５は、放電によって誘電体層６０４がスパッタされないように保護するためのものであり、耐スパッタ性に優れている。同時に、放電開始電圧を低下させるため高い２次電子放出係数を有している。
【０００４】
後面基板６０６上にはデータ電極６０７、下地誘電体層６０８、隔壁６０９および蛍光体層６１０が形成されている。前面基板６０１と後面基板６０６は、データ電極６０７と一対の透明電極６０２Ｘ、６０２Ｙとが互いに直交するよう貼合わされている。隔壁６０９および前面基板６０１と後面基板６０６で囲まれた放電空間６１１内には放電ガスとしてネオン（Ｎｅ）とキセノン（Ｘｅ）の混合ガスが充填されている。
【０００５】
ここで保護層６０５としてのＭｇＯ膜は、例えば図７に示す電子ビーム蒸着装置７００を用いて形成される。一対の透明電極６０２Ｘ、６０２Ｙ、バス電極６０３Ｘ、６０３Ｙおよび誘電体層６０４まで形成した基板２０１をマスク２０２上に配置する。マスク２０２は、保護層６０５を形成したくない領域（例えば、基板２０１周辺の電極取り出し部）をマスキングし、その開口部２０３以外の領域にＭｇＯが付着するのを防ぐ。つまりマスク２０２は、開口部２０３に対応する基板２０１上の領域のみに保護層６０５を形成するためのものである。次にゲートバルブ２２０を開けて仕込み室２１０内に基板２０１をマスク２０２とともに搬送し、ゲートバルブ２２０を閉じる。次に仕込み室２１０内を所定の真空度に到達するまで排気する。次にゲートバルブ２２１を開けて加熱室２１１内に基板２０１をマスク２０２とともに搬送し、ゲートバルブ２２１を閉じる。次に加熱室２１１において真空中で基板２０１およびマスク２０２を所定の温度になるまで加熱する。次にゲートバルブ２２２を開けて基板２０１をマスク２０２とともに成膜室２１２内に搬送し、ゲートバルブ２２２を閉じる。次に、膜の均一性を上げるため、基板２０１をマスク２０２とともに回転あるいは移動させながら、電子ビーム蒸着によって保護層６０５すなわちＭｇＯ膜を所定の膜厚まで成膜する。その後、ゲートバルブ２２３を開けて冷却室２１３内に基板２０１およびマスク２０２を搬送し、ゲートバルブ２２３を閉じる。そして、冷却室２１３内で基板２０１を所定の温度まで冷却する。冷却室２１３は真空であってもよいが、希ガスや窒素ガス、水素ガス等のガスを充填してもよく、この場合は、真空に比べてより速く冷却することができる。基板２０１の冷却が完了すると、ゲートバルブ２２４を開けて取り出し室２１４に基板２０１とマスク２０２を搬送し、ゲートバルブ２２４を閉じる。その後、取り出し室２１４内に希ガスまたは窒素ガス、あるいはドライエアーを大気圧まで充填し、ゲートバルブ２２９を開けて保護層６０５を形成した基板２０１をマスク２０２とともに電子ビーム蒸着装置７００の外に取り出す。
【０００６】
なお、図７において、矢印（Ａ）は基板の搬送、矢印（Ｂ）はマスクの搬送を示している。さらに、図中のハッチング部分は保護層材の付着を表わしている。
【０００７】
以上のようなプラズマディスプレイパネルにおいて、経時的に放電特性が変化する、特に放電開始電圧の上昇に伴って点灯しないセルが発生するという課題がある。その原因として、例えばＭｇＯ膜表面のダメージによる２次電子放出係数の低下が考えられる。一般にＭｇＯは大気と反応しガスを吸着しやすい性質をもつことが知られている。そこで、ＭｇＯと大気との接触を防ぐためにＭｇＯ膜からなる保護層６０５上にさらに一時保護層を形成し、通常の製造工程終了後、一時保護層を除去して放電特性を向上させる工程を追加した製造方法が提案されている（特開平１０−１４９７６７号公報）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、実験の結果、一時保護層を形成することによって初期のＭｇＯ膜表面のダメージを抑えることは可能であるが、経時的な放電特性の変化に対しては十分な効果が得られず、比較的短い時間で不灯セルが発生する場合があった。
【０００９】
本発明は、経時的に放電特性が変化するという課題を確実に解決するためになされたものであって、特に、放電開始電圧が経時的に変化せず、不灯セルも発生しないガス放電パネルの製造方法を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のガス放電パネルの製造方法は、放電空間を介して対向する一対の基板のうち、一方の基板上に電極と前記電極を覆う誘電体層とを形成した後、前記誘電体層の所定の領域にマスクを使用してマスキングし、電子ビーム蒸着装置により保護層を形成するガス放電パネルの製造方法において、前記電子ビーム蒸着装置に前記マスク表面に付着した保護層材上に前記保護層とは異なる材料を含むコート層を形成するためのコート層形成室を設け、前記電子ビーム蒸着装置により基板上に保護層を形成した後、基板とマスクを分離してマスクをコート層形成室に搬送して前記マスク表面にコート層を形成し、その後次の基板に保護層を形成するためのマスクとして繰返し使用することを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
すなわち、本発明の請求項１に記載の発明は、放電空間を介して対向する一対の基板のうち、一方の基板上に電極と前記電極を覆う誘電体層とを形成した後、前記誘電体層の所定の領域にマスクを使用してマスキングし、電子ビーム蒸着装置により保護層を形成するガス放電パネルの製造方法において、前記電子ビーム蒸着装置に前記マスク表面に付着した保護層材上に前記保護層とは異なる材料を含むコート層を形成するためのコート層形成室を設け、前記電子ビーム蒸着装置により基板上に保護層を形成した後、基板とマスクを分離してマスクをコート層形成室に搬送して前記マスク表面にコート層を形成し、その後次の基板に保護層を形成するためのマスクとして繰返し使用することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１において、コート層を構成する材料は、保護層を構成する原子を１種類以上含むものであることを特徴とする。
【００１３】
以下、本発明の一実施の形態によるガス放電パネルの製造方法について、図１〜図５の図面を参照しながら説明する。なお、図１〜図５において、図７に示す部分と同一部分については同一符号を付している。また、矢印（Ａ）は基板の搬送、矢印（Ｂ）はマスクの搬送を示している。さらに、図中のハッチング部分は保護層材の付着を表わしている。
【００１４】
ここではガス放電パネルとしてもっとも代表的な反射型ＡＣ−ＰＤＰを用いた。表示パネルの構成は図６と同様であるため詳細な説明は省略する。
【００１５】
図１は、本発明に至る過程で検討したガス放電パネルの製造方法において、保護層６０５を形成するための電子ビーム蒸着装置１００のレイアウト図であり、その構成を動作とともに説明する。
【００１６】
まず、ゲートバルブ２２０を開けて基板２０１を仕込み室２１０内に搬送し、ゲートバルブ２２０を閉じる。ここで基板２０１は一対の透明電極６０２Ｘ、６０２Ｙ、バス電極６０３Ｘ、６０３Ｙおよび誘電体層６０４までを形成した前面基板である。次に仕込み室２１０内を所定の真空度に到達するまで排気する。次に、ゲートバルブ２２１を開けて加熱室２１１内に基板２０１を搬送し、そこでマスク２０２上に配置した後ゲートバルブ２２１を閉じる。次に加熱室２１１において真空中で基板２０１およびマスク２０２を所定の温度になるまで加熱する。次にゲートバルブ２２２を開けて基板２０１をマスク２０２とともに成膜室２１２内に搬送し、ゲートバルブ２２２を閉じる。次に、膜の均一性を上げるため、基板２０１をマスク２０２とともに回転あるいは移動させながら、電子ビーム蒸着によって保護層６０５を所定の膜厚まで成膜する。その後、ゲートバルブ２２３を開けて冷却室２１３内に基板２０１およびマスク２０２を搬送し、ゲートバルブ２２３を閉じる。冷却室２１３は真空であってもよいが、希ガスや窒素ガス、水素ガス等のガスあるいはこれらの混合ガスを充填してもよく、この場合は真空に比べてより速く冷却することができる。基板２０１の冷却が完了すると、基板２０１とマスク２０２を分離した後、ゲートバルブ２２４を開けて取り出し室２１４に基板２０１のみを搬送し、ゲートバルブ２２４を閉じる。その後、取り出し室２１４内に希ガスまたは窒素ガス、あるいはドライエアーを大気圧まで充填し、ゲートバルブ２２９を開けて基板２０１を取り出す。
【００１７】
一方、冷却室２１３で冷却したマスク２０２は、基板２０１と分離した後ゲートバルブ２２５を開いて真空室２１５内に搬送し、ゲートバルブ２２５を閉じる。次に真空室２１５内を所定の真空度に到達するまで排気する。その後、ゲートバルブ２２６を開けてマスク２０２をクリーニング室２１６に搬送し、ゲートバルブ２２６を閉じる。クリーニング室２１６には例えばＣＦ4、Ｃ2Ｆ6、Ｃ3Ｆ8、Ｃ4Ｆ10、ＮＦ3、ＳＦ6、ＳｉＦ4、Ｃｌ2、Ｃｌ2Ｆ2、ＣＣｌ4、ＣＣｌＦ3、ＣＢｒＦ3、ＨＦ、ＣＨＣｌＦ2、ＣｌＦ3、ＣＨＦ3、ＣＨ2Ｆ2、ＣＨ3Ｆ等ハロゲン原子を含むガスを少なくとも１種類導入し、グロー放電によるプラズマを発生させ、マスク２０２上に付着した保護層材であるＭｇＯをドライエッチングにより除去する。その後、例えばＮＯ、ＮＯ2または酸素ガス等酸素原子を含むガスを導入して再度プラズマを発生させ、マスク２０２に残留するハロゲンや炭素原子等の除去を行う。酸素原子を含むガスは上記のハロゲン原子を含むガスと混合してもよく、この場合はＭｇＯの除去と残留原子の除去が同時に行える。ＭｇＯの除去が終了したマスク２０２は、ゲートバルブ２２７を開いて待機室２１７に移し、ゲートバルブ２２７を閉じた後、待機室２１７を排気し真空中で待機する。そして、基板２０１が加熱室２１１内に移される直前にゲートバルブ２２８を開いて、マスク２０２を待機室２１７から加熱室２１１に搬送する。
【００１８】
電子ビーム蒸着装置１００は以上のサイクルを繰返し、基板２０１上に保護層６０５を形成する。したがって、マスク２０２は常にクリーニングされたものを使うこととなり、成膜室２１２内部に不純ガスが持ち込まれることがない。
【００１９】
発明者は以下の３種類のパネルを試作し比較実験を行った。
パネル（１）：図１における製造方法で作製したパネル。
パネル（Ａ）：マスク２０２を外に取り出すタイプの電子ビーム蒸着装置７００を用いて、ＭｇＯが付着したまま十分に大気に曝したマスク２０２を用いて保護層６０５を形成した、第１の比較例としてのパネル。
パネル（Ｂ）：パネル（Ａ）と同様にＭｇＯが付着したまま十分に大気に曝したマスク２０２を用いて保護層１０５を形成し、加えて前述従来例に記載の一時保護層を用いた、第２の比較例としてのパネル。
【００２０】
ここで、一時保護膜の詳細は以下のとおりである。保護層６０５形成後直ちに一時保護層として窒化シリコン（ＳｉＮ）膜を形成したのち後面基板６０６と貼合わせ、ＣＦ4ガスをパネル内に導入し放電を発生させて一時保護膜を除去した後ＣＦ4ガスを排気し、（Ｎｅ＋Ｘｅ）放電ガスを封入した。
【００２１】
上記３種類のパネル（１）、（Ａ）、（Ｂ）について、それぞれ駆動回路基板を取り付けて市販のプラズマディスプレイ仕様とし、加速寿命試験を行った。加速寿命試験は、通常使用の５倍相当の加速となる駆動波形を用い、赤、緑、青、白の固定ウィンドウパターンを連続表示して行った。その結果、通常使用３万時間経過相当後、パネル（１）は正常に表示できていたが、パネル（Ａ）および（Ｂ）はウィンドウの殆どが点灯しなくなっていた。原因を調べるために、放電開始電圧を測定したところ、パネル（１）のウィンドウパターン表示部では放電開始電圧が５Ｖ増加していたのに対して、パネル（Ａ）、（Ｂ）は約３０Ｖ上昇していることが分かった。次に、これらのパネルを分解し、ウィンドウパターン表示部の保護層６０５表面すなわちＭｇＯ膜表面を観察した。その結果、パネル（１）の保護層６０５は殆どスパッタされていなかったのに対して、パネル（Ａ）、（Ｂ）では保護層６０５が放電によるスパッタで大きく削れており、誘電体層６０４表面が露出している部分があった。以上により、パネル（Ａ）、（Ｂ）の保護層６０５が削れてしまったことが放電開始電圧の上昇を招き、ウィンドウパターン表示部での不灯になったことが判明した。
【００２２】
パネル（Ａ）、（Ｂ）ともに保護層６０５がスパッタされたことから、ＭｇＯ膜のスパッタを加速しているのは、成膜後ＭｇＯ膜表面に吸着する不純ガスではなく、成膜中にマスクから発生する不純ガスが原因であることが明らかになった。
【００２３】
以上の比較実験から、放電開始電圧の上昇は次のメカニズムで発生すると考えられる。マスク２０２表面に付着したＭｇＯに空気中の水分や二酸化炭素が吸着し、成膜室２１２内でこれらのガスが熱放出され、基板２０１上に形成される保護層６０５すなわちＭｇＯ膜内に取り込まれる。そして、パネル動作時の放電による初期のスパッタおよび紫外線の照射等によってこれら取り込まれていた不純ガスが放電空間６１１中に放出され、それらがＭｇＯ膜表面に吸着し、さらにＭｇＯ膜のスパッタを加速する。その結果、保護層であるＭｇＯ膜自身が消滅し、ＭｇＯの高い２次電子放出効果が期待できなくなるため放電開始電圧が大幅に上昇し、セルが点灯しない状況にまで至る。
【００２４】
したがって、マスク２０２から発生する不純ガスを抑えることが重要であり、そのためには、マスク２０２に付着したＭｇＯが大気に直接触れないようにマスク２０２表面をガス吸着の少ない膜でコートする方法が有効である。
【００２５】
図２は本発明の実施の形態におけるガス放電パネルの製造方法において、電子ビーム蒸着装置２００のレイアウト図である。本実施の形態における電子ビーム蒸着装置２００は、仕込み室２１０から取り出し室２１４までの装置構成は図１に示したレイアウトと同じであるが、クリーニング室２１６に代えてコート層形成室４０１を備えている点が大きく異なっている。
【００２６】
以下に、その構成を動作とともに説明する。冷却室２１３で冷却したマスク２０２は、基板２０１と分離した後ゲートバルブ２２５を開いて真空室２１５内に搬送し、ゲートバルブ２２５を閉じる。次に真空室２１５内を所定の真空度に到達するまで排気する。その後、ゲートバルブ２２６を開けてマスク２０２をコート層形成室４０１に搬送し、ゲートバルブ２２６を閉じる。コート層形成室４０１では、電子ビーム蒸着もしくはプラズマ化学気相成長法、あるいはスパッタ法、イオンプレーティング法等の成膜手段により、マスク２０２表面にＣｒ、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｓｉ、Ｇｅ、ダイヤモンド、グラファイト、ＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉＣ、ＭｇＦ2、ＭｇＳ、ＭｇＢ2、Ｍｇ3Ｎ2、Ｍｇ2Ｓｉ、ＭｇＳｉＯ3あるいはこれらの混合物等、耐熱性に優れ、かつＭｇＯに比べてガスの
吸着が少ない膜を形成する。これはマスク２０２表面をコートすることによりマスク２０２表面に付着したＭｇＯと外気が直接接触しないようにするためのものである。コート層の膜厚は、０．０１μｍ〜１μｍの範囲であることが好ましい。コート層の膜厚が０．０１μｍ未満であると膜が島状になる場合があり、完全にマスク２０２表面を覆うことができない。また、１μｍ以上になると膜の応力が強くなりコート層が剥離する場合がある。また、少なくとも保護層６０５を構成する原子と同じものを含む材料でコート層を形成すると、コート層から保護層６０５への汚染が低減できるのでより好ましい。例えば、保護層６０５をＭｇＯ膜で形成した場合、コート層としてはＭｇＦ2、ＭｇＢ2、ＭｇＳ、Ｍｇ3Ｎ2、Ｍｇ2Ｓｉ、ＭｇＳｉＯ3、ＳｉＯ2あるいはこれらの混合物等で構成するとよい。
【００２７】
またこれらの積層膜でもよい。コート層を形成したマスク２０２は、ゲートバルブ２２７を開いて待機室２１７に移し、ゲートバルブ２２７を閉じた後、待機室２１７を排気し真空中で待機する。そして、基板２０１が加熱室２１１内に移される直前にゲートバルブ２２８を開いて、マスク２０２を待機室２１７から加熱室２１１に搬送する。
【００２８】
電子ビーム蒸着装置２００は以上のサイクルを繰返し、基板２０１上に保護層６０５を形成する。したがって、マスク２０２は常にコート層を形成されたものを使うこととなり、成膜室２１２内部に不純ガスが持ち込まれることがない。
【００２９】
発明者は効果確認のために、図２における製造方法で作製したパネル（２）について、図１に示す方法と同様にして加速寿命試験を行ったところ、パネル（１）と同じ結果を得た。すなわち、マスク２０２表面に付着したＭｇＯ層をコート層で覆うことによっても、保護層６０５成膜中に取り込まれる不純ガスを低減できることが確認できた。
【００３０】
マスク２０２上に成膜を繰返す毎に付着した保護層およびコート層が積層されていくが、好ましくは１０００層以上、より好ましくは１００層以上形成された時点で、ドライエッチングやサンドブラスト、もしくはウェットエッチング等の手法によりこれらの膜を除去するのが、膜剥離によるダスト混入を防ぐために望ましい。
【００３１】
なお、上述の実施の形態においては、図２に示したように、マスク２０２が電子ビーム蒸着装置外へ出ないようなレイアウトについて説明したが、例えば図３に示す電子ビーム蒸着装置３００のように、コート層形成後のマスク２０２を一度装置外に出して、装置の外でマスク２０２上に基板２０１を配置するようにしてもよい。また、図４に示す電子ビーム蒸着装置４００のように、コート層形成室４０１は電子ビーム蒸着装置と独立に設けてもよい。いずれの場合においても、不純ガスを吸着するＭｇＯがマスク２０２上にない、あるいはマスク２０２上のＭｇＯが直接露出しないため、電子ビーム蒸着装置２００と同様の効果が得られる。
【００３２】
また、図５に示すように真空室２１５およびクリーニング室２１６および待機室２１７を並列に設けた電子ビーム蒸着装置５００を使用すれば、マスク２０２のクリーニングに要する時間を保護層６０５の成膜に要する時間より確実に短くできるので、従来と同一のタクトで保護層６０５の作製が可能となる。この場合、クリーニング室２１６の代わりにコート層形成室４０１を設けてもよい。
【００３３】
なお、上記実施の形態において、保護層６０５としてＭｇＯ膜を使用したが、放電によるダメージを受けにくく、イオン入射に対する２次電子放出係数の大きい材料、例えばＣａＯ、ＢａＯ、Ｙ2Ｏ3、Ｌａ2Ｏ3、ＣｅＯ2、ＨｆＯ2等の金属酸化物や混合酸化物、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＢＮ、ダイヤモンド等の半導体、ＬａＦ3、ＣｅＦ4、ＨｆＦ4等の金属ハロゲン化物あるいはこれらの混合物であっても同様の効果が得られる。
【００３４】
また、上記実施の形態においては、保護層６０５の形成手段として電子ビーム蒸着を使用したが、スパッタ法やイオンプレーティング法を使用してもよい。
【００３５】
さらに放電ガスとしては、Ｎｅ−Ｘｅの混合ガスに、Ａｒより質量数が少なくＭｇＯ膜のスパッタ効果の少ないＨｅを混合して使用してもよい。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、経時的な放電特性の変化がなく不灯セルの発生しない長寿命のガス放電パネルの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に至る過程で検討した保護層成膜装置の構成のレイアウト図
【図２】 本発明の実施の形態における保護層成膜装置の構成のレイアウト図
【図３】 本発明の実施の形態における保護層成膜装置の他の構成のレイアウト図
【図４】 本発明の実施の形態における保護層成膜装置の他の構成のレイアウト図
【図５】 本発明の実施の形態における保護層成膜装置の他の構成のレイアウト図
【図６】 一般的なプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）の構成を示す断面斜視図
【図７】 従来例における保護層成膜装置の構成のレイアウト図
【符号の説明】
１００，２００，３００，４００，５００，７００ 電子ビーム蒸着装置
２０１ 基板
２０２ マスク
２０３ 開口部
２１０ 仕込み室
２１１ 加熱室
２１２ 成膜室
２１３ 冷却室
２１４ 取り出し室
２１５ 真空室
２１６ クリーニング室
２１７ 待機室
２２０，２２１，２２２，２２３，２２４，２２５，２２６，２２７，２２８，２２９ ゲートバルブ
４０１ コート層形成室
６００ プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）
６０１ 前面基板
６０２ 透明電極
６０３ バス電極
６０４ 誘電体層
６０５ 保護層
６０９ 隔壁
６１０ 蛍光体層
６１１ 放電空間
【発明の属する技術分野】
本発明はプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）に代表されるガス放電パネルの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６に一般的なガス放電パネルのひとつである反射型ＡＣ−ＰＤＰの一例を断面斜視図で示す。
【０００３】
前面基板６０１上に一対の透明電極６０２Ｘ、６０２Ｙおよびバス電極６０３Ｘ、６０３Ｙが形成されている。これらの電極上に透明な誘電体層６０４および酸化マグネシウム（ＭｇＯ）からなる保護層６０５が形成されている。保護層６０５は、放電によって誘電体層６０４がスパッタされないように保護するためのものであり、耐スパッタ性に優れている。同時に、放電開始電圧を低下させるため高い２次電子放出係数を有している。
【０００４】
後面基板６０６上にはデータ電極６０７、下地誘電体層６０８、隔壁６０９および蛍光体層６１０が形成されている。前面基板６０１と後面基板６０６は、データ電極６０７と一対の透明電極６０２Ｘ、６０２Ｙとが互いに直交するよう貼合わされている。隔壁６０９および前面基板６０１と後面基板６０６で囲まれた放電空間６１１内には放電ガスとしてネオン（Ｎｅ）とキセノン（Ｘｅ）の混合ガスが充填されている。
【０００５】
ここで保護層６０５としてのＭｇＯ膜は、例えば図７に示す電子ビーム蒸着装置７００を用いて形成される。一対の透明電極６０２Ｘ、６０２Ｙ、バス電極６０３Ｘ、６０３Ｙおよび誘電体層６０４まで形成した基板２０１をマスク２０２上に配置する。マスク２０２は、保護層６０５を形成したくない領域（例えば、基板２０１周辺の電極取り出し部）をマスキングし、その開口部２０３以外の領域にＭｇＯが付着するのを防ぐ。つまりマスク２０２は、開口部２０３に対応する基板２０１上の領域のみに保護層６０５を形成するためのものである。次にゲートバルブ２２０を開けて仕込み室２１０内に基板２０１をマスク２０２とともに搬送し、ゲートバルブ２２０を閉じる。次に仕込み室２１０内を所定の真空度に到達するまで排気する。次にゲートバルブ２２１を開けて加熱室２１１内に基板２０１をマスク２０２とともに搬送し、ゲートバルブ２２１を閉じる。次に加熱室２１１において真空中で基板２０１およびマスク２０２を所定の温度になるまで加熱する。次にゲートバルブ２２２を開けて基板２０１をマスク２０２とともに成膜室２１２内に搬送し、ゲートバルブ２２２を閉じる。次に、膜の均一性を上げるため、基板２０１をマスク２０２とともに回転あるいは移動させながら、電子ビーム蒸着によって保護層６０５すなわちＭｇＯ膜を所定の膜厚まで成膜する。その後、ゲートバルブ２２３を開けて冷却室２１３内に基板２０１およびマスク２０２を搬送し、ゲートバルブ２２３を閉じる。そして、冷却室２１３内で基板２０１を所定の温度まで冷却する。冷却室２１３は真空であってもよいが、希ガスや窒素ガス、水素ガス等のガスを充填してもよく、この場合は、真空に比べてより速く冷却することができる。基板２０１の冷却が完了すると、ゲートバルブ２２４を開けて取り出し室２１４に基板２０１とマスク２０２を搬送し、ゲートバルブ２２４を閉じる。その後、取り出し室２１４内に希ガスまたは窒素ガス、あるいはドライエアーを大気圧まで充填し、ゲートバルブ２２９を開けて保護層６０５を形成した基板２０１をマスク２０２とともに電子ビーム蒸着装置７００の外に取り出す。
【０００６】
なお、図７において、矢印（Ａ）は基板の搬送、矢印（Ｂ）はマスクの搬送を示している。さらに、図中のハッチング部分は保護層材の付着を表わしている。
【０００７】
以上のようなプラズマディスプレイパネルにおいて、経時的に放電特性が変化する、特に放電開始電圧の上昇に伴って点灯しないセルが発生するという課題がある。その原因として、例えばＭｇＯ膜表面のダメージによる２次電子放出係数の低下が考えられる。一般にＭｇＯは大気と反応しガスを吸着しやすい性質をもつことが知られている。そこで、ＭｇＯと大気との接触を防ぐためにＭｇＯ膜からなる保護層６０５上にさらに一時保護層を形成し、通常の製造工程終了後、一時保護層を除去して放電特性を向上させる工程を追加した製造方法が提案されている（特開平１０−１４９７６７号公報）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、実験の結果、一時保護層を形成することによって初期のＭｇＯ膜表面のダメージを抑えることは可能であるが、経時的な放電特性の変化に対しては十分な効果が得られず、比較的短い時間で不灯セルが発生する場合があった。
【０００９】
本発明は、経時的に放電特性が変化するという課題を確実に解決するためになされたものであって、特に、放電開始電圧が経時的に変化せず、不灯セルも発生しないガス放電パネルの製造方法を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のガス放電パネルの製造方法は、放電空間を介して対向する一対の基板のうち、一方の基板上に電極と前記電極を覆う誘電体層とを形成した後、前記誘電体層の所定の領域にマスクを使用してマスキングし、電子ビーム蒸着装置により保護層を形成するガス放電パネルの製造方法において、前記電子ビーム蒸着装置に前記マスク表面に付着した保護層材上に前記保護層とは異なる材料を含むコート層を形成するためのコート層形成室を設け、前記電子ビーム蒸着装置により基板上に保護層を形成した後、基板とマスクを分離してマスクをコート層形成室に搬送して前記マスク表面にコート層を形成し、その後次の基板に保護層を形成するためのマスクとして繰返し使用することを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
すなわち、本発明の請求項１に記載の発明は、放電空間を介して対向する一対の基板のうち、一方の基板上に電極と前記電極を覆う誘電体層とを形成した後、前記誘電体層の所定の領域にマスクを使用してマスキングし、電子ビーム蒸着装置により保護層を形成するガス放電パネルの製造方法において、前記電子ビーム蒸着装置に前記マスク表面に付着した保護層材上に前記保護層とは異なる材料を含むコート層を形成するためのコート層形成室を設け、前記電子ビーム蒸着装置により基板上に保護層を形成した後、基板とマスクを分離してマスクをコート層形成室に搬送して前記マスク表面にコート層を形成し、その後次の基板に保護層を形成するためのマスクとして繰返し使用することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１において、コート層を構成する材料は、保護層を構成する原子を１種類以上含むものであることを特徴とする。
【００１３】
以下、本発明の一実施の形態によるガス放電パネルの製造方法について、図１〜図５の図面を参照しながら説明する。なお、図１〜図５において、図７に示す部分と同一部分については同一符号を付している。また、矢印（Ａ）は基板の搬送、矢印（Ｂ）はマスクの搬送を示している。さらに、図中のハッチング部分は保護層材の付着を表わしている。
【００１４】
ここではガス放電パネルとしてもっとも代表的な反射型ＡＣ−ＰＤＰを用いた。表示パネルの構成は図６と同様であるため詳細な説明は省略する。
【００１５】
図１は、本発明に至る過程で検討したガス放電パネルの製造方法において、保護層６０５を形成するための電子ビーム蒸着装置１００のレイアウト図であり、その構成を動作とともに説明する。
【００１６】
まず、ゲートバルブ２２０を開けて基板２０１を仕込み室２１０内に搬送し、ゲートバルブ２２０を閉じる。ここで基板２０１は一対の透明電極６０２Ｘ、６０２Ｙ、バス電極６０３Ｘ、６０３Ｙおよび誘電体層６０４までを形成した前面基板である。次に仕込み室２１０内を所定の真空度に到達するまで排気する。次に、ゲートバルブ２２１を開けて加熱室２１１内に基板２０１を搬送し、そこでマスク２０２上に配置した後ゲートバルブ２２１を閉じる。次に加熱室２１１において真空中で基板２０１およびマスク２０２を所定の温度になるまで加熱する。次にゲートバルブ２２２を開けて基板２０１をマスク２０２とともに成膜室２１２内に搬送し、ゲートバルブ２２２を閉じる。次に、膜の均一性を上げるため、基板２０１をマスク２０２とともに回転あるいは移動させながら、電子ビーム蒸着によって保護層６０５を所定の膜厚まで成膜する。その後、ゲートバルブ２２３を開けて冷却室２１３内に基板２０１およびマスク２０２を搬送し、ゲートバルブ２２３を閉じる。冷却室２１３は真空であってもよいが、希ガスや窒素ガス、水素ガス等のガスあるいはこれらの混合ガスを充填してもよく、この場合は真空に比べてより速く冷却することができる。基板２０１の冷却が完了すると、基板２０１とマスク２０２を分離した後、ゲートバルブ２２４を開けて取り出し室２１４に基板２０１のみを搬送し、ゲートバルブ２２４を閉じる。その後、取り出し室２１４内に希ガスまたは窒素ガス、あるいはドライエアーを大気圧まで充填し、ゲートバルブ２２９を開けて基板２０１を取り出す。
【００１７】
一方、冷却室２１３で冷却したマスク２０２は、基板２０１と分離した後ゲートバルブ２２５を開いて真空室２１５内に搬送し、ゲートバルブ２２５を閉じる。次に真空室２１５内を所定の真空度に到達するまで排気する。その後、ゲートバルブ２２６を開けてマスク２０２をクリーニング室２１６に搬送し、ゲートバルブ２２６を閉じる。クリーニング室２１６には例えばＣＦ4、Ｃ2Ｆ6、Ｃ3Ｆ8、Ｃ4Ｆ10、ＮＦ3、ＳＦ6、ＳｉＦ4、Ｃｌ2、Ｃｌ2Ｆ2、ＣＣｌ4、ＣＣｌＦ3、ＣＢｒＦ3、ＨＦ、ＣＨＣｌＦ2、ＣｌＦ3、ＣＨＦ3、ＣＨ2Ｆ2、ＣＨ3Ｆ等ハロゲン原子を含むガスを少なくとも１種類導入し、グロー放電によるプラズマを発生させ、マスク２０２上に付着した保護層材であるＭｇＯをドライエッチングにより除去する。その後、例えばＮＯ、ＮＯ2または酸素ガス等酸素原子を含むガスを導入して再度プラズマを発生させ、マスク２０２に残留するハロゲンや炭素原子等の除去を行う。酸素原子を含むガスは上記のハロゲン原子を含むガスと混合してもよく、この場合はＭｇＯの除去と残留原子の除去が同時に行える。ＭｇＯの除去が終了したマスク２０２は、ゲートバルブ２２７を開いて待機室２１７に移し、ゲートバルブ２２７を閉じた後、待機室２１７を排気し真空中で待機する。そして、基板２０１が加熱室２１１内に移される直前にゲートバルブ２２８を開いて、マスク２０２を待機室２１７から加熱室２１１に搬送する。
【００１８】
電子ビーム蒸着装置１００は以上のサイクルを繰返し、基板２０１上に保護層６０５を形成する。したがって、マスク２０２は常にクリーニングされたものを使うこととなり、成膜室２１２内部に不純ガスが持ち込まれることがない。
【００１９】
発明者は以下の３種類のパネルを試作し比較実験を行った。
パネル（１）：図１における製造方法で作製したパネル。
パネル（Ａ）：マスク２０２を外に取り出すタイプの電子ビーム蒸着装置７００を用いて、ＭｇＯが付着したまま十分に大気に曝したマスク２０２を用いて保護層６０５を形成した、第１の比較例としてのパネル。
パネル（Ｂ）：パネル（Ａ）と同様にＭｇＯが付着したまま十分に大気に曝したマスク２０２を用いて保護層１０５を形成し、加えて前述従来例に記載の一時保護層を用いた、第２の比較例としてのパネル。
【００２０】
ここで、一時保護膜の詳細は以下のとおりである。保護層６０５形成後直ちに一時保護層として窒化シリコン（ＳｉＮ）膜を形成したのち後面基板６０６と貼合わせ、ＣＦ4ガスをパネル内に導入し放電を発生させて一時保護膜を除去した後ＣＦ4ガスを排気し、（Ｎｅ＋Ｘｅ）放電ガスを封入した。
【００２１】
上記３種類のパネル（１）、（Ａ）、（Ｂ）について、それぞれ駆動回路基板を取り付けて市販のプラズマディスプレイ仕様とし、加速寿命試験を行った。加速寿命試験は、通常使用の５倍相当の加速となる駆動波形を用い、赤、緑、青、白の固定ウィンドウパターンを連続表示して行った。その結果、通常使用３万時間経過相当後、パネル（１）は正常に表示できていたが、パネル（Ａ）および（Ｂ）はウィンドウの殆どが点灯しなくなっていた。原因を調べるために、放電開始電圧を測定したところ、パネル（１）のウィンドウパターン表示部では放電開始電圧が５Ｖ増加していたのに対して、パネル（Ａ）、（Ｂ）は約３０Ｖ上昇していることが分かった。次に、これらのパネルを分解し、ウィンドウパターン表示部の保護層６０５表面すなわちＭｇＯ膜表面を観察した。その結果、パネル（１）の保護層６０５は殆どスパッタされていなかったのに対して、パネル（Ａ）、（Ｂ）では保護層６０５が放電によるスパッタで大きく削れており、誘電体層６０４表面が露出している部分があった。以上により、パネル（Ａ）、（Ｂ）の保護層６０５が削れてしまったことが放電開始電圧の上昇を招き、ウィンドウパターン表示部での不灯になったことが判明した。
【００２２】
パネル（Ａ）、（Ｂ）ともに保護層６０５がスパッタされたことから、ＭｇＯ膜のスパッタを加速しているのは、成膜後ＭｇＯ膜表面に吸着する不純ガスではなく、成膜中にマスクから発生する不純ガスが原因であることが明らかになった。
【００２３】
以上の比較実験から、放電開始電圧の上昇は次のメカニズムで発生すると考えられる。マスク２０２表面に付着したＭｇＯに空気中の水分や二酸化炭素が吸着し、成膜室２１２内でこれらのガスが熱放出され、基板２０１上に形成される保護層６０５すなわちＭｇＯ膜内に取り込まれる。そして、パネル動作時の放電による初期のスパッタおよび紫外線の照射等によってこれら取り込まれていた不純ガスが放電空間６１１中に放出され、それらがＭｇＯ膜表面に吸着し、さらにＭｇＯ膜のスパッタを加速する。その結果、保護層であるＭｇＯ膜自身が消滅し、ＭｇＯの高い２次電子放出効果が期待できなくなるため放電開始電圧が大幅に上昇し、セルが点灯しない状況にまで至る。
【００２４】
したがって、マスク２０２から発生する不純ガスを抑えることが重要であり、そのためには、マスク２０２に付着したＭｇＯが大気に直接触れないようにマスク２０２表面をガス吸着の少ない膜でコートする方法が有効である。
【００２５】
図２は本発明の実施の形態におけるガス放電パネルの製造方法において、電子ビーム蒸着装置２００のレイアウト図である。本実施の形態における電子ビーム蒸着装置２００は、仕込み室２１０から取り出し室２１４までの装置構成は図１に示したレイアウトと同じであるが、クリーニング室２１６に代えてコート層形成室４０１を備えている点が大きく異なっている。
【００２６】
以下に、その構成を動作とともに説明する。冷却室２１３で冷却したマスク２０２は、基板２０１と分離した後ゲートバルブ２２５を開いて真空室２１５内に搬送し、ゲートバルブ２２５を閉じる。次に真空室２１５内を所定の真空度に到達するまで排気する。その後、ゲートバルブ２２６を開けてマスク２０２をコート層形成室４０１に搬送し、ゲートバルブ２２６を閉じる。コート層形成室４０１では、電子ビーム蒸着もしくはプラズマ化学気相成長法、あるいはスパッタ法、イオンプレーティング法等の成膜手段により、マスク２０２表面にＣｒ、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｓｉ、Ｇｅ、ダイヤモンド、グラファイト、ＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉＣ、ＭｇＦ2、ＭｇＳ、ＭｇＢ2、Ｍｇ3Ｎ2、Ｍｇ2Ｓｉ、ＭｇＳｉＯ3あるいはこれらの混合物等、耐熱性に優れ、かつＭｇＯに比べてガスの
吸着が少ない膜を形成する。これはマスク２０２表面をコートすることによりマスク２０２表面に付着したＭｇＯと外気が直接接触しないようにするためのものである。コート層の膜厚は、０．０１μｍ〜１μｍの範囲であることが好ましい。コート層の膜厚が０．０１μｍ未満であると膜が島状になる場合があり、完全にマスク２０２表面を覆うことができない。また、１μｍ以上になると膜の応力が強くなりコート層が剥離する場合がある。また、少なくとも保護層６０５を構成する原子と同じものを含む材料でコート層を形成すると、コート層から保護層６０５への汚染が低減できるのでより好ましい。例えば、保護層６０５をＭｇＯ膜で形成した場合、コート層としてはＭｇＦ2、ＭｇＢ2、ＭｇＳ、Ｍｇ3Ｎ2、Ｍｇ2Ｓｉ、ＭｇＳｉＯ3、ＳｉＯ2あるいはこれらの混合物等で構成するとよい。
【００２７】
またこれらの積層膜でもよい。コート層を形成したマスク２０２は、ゲートバルブ２２７を開いて待機室２１７に移し、ゲートバルブ２２７を閉じた後、待機室２１７を排気し真空中で待機する。そして、基板２０１が加熱室２１１内に移される直前にゲートバルブ２２８を開いて、マスク２０２を待機室２１７から加熱室２１１に搬送する。
【００２８】
電子ビーム蒸着装置２００は以上のサイクルを繰返し、基板２０１上に保護層６０５を形成する。したがって、マスク２０２は常にコート層を形成されたものを使うこととなり、成膜室２１２内部に不純ガスが持ち込まれることがない。
【００２９】
発明者は効果確認のために、図２における製造方法で作製したパネル（２）について、図１に示す方法と同様にして加速寿命試験を行ったところ、パネル（１）と同じ結果を得た。すなわち、マスク２０２表面に付着したＭｇＯ層をコート層で覆うことによっても、保護層６０５成膜中に取り込まれる不純ガスを低減できることが確認できた。
【００３０】
マスク２０２上に成膜を繰返す毎に付着した保護層およびコート層が積層されていくが、好ましくは１０００層以上、より好ましくは１００層以上形成された時点で、ドライエッチングやサンドブラスト、もしくはウェットエッチング等の手法によりこれらの膜を除去するのが、膜剥離によるダスト混入を防ぐために望ましい。
【００３１】
なお、上述の実施の形態においては、図２に示したように、マスク２０２が電子ビーム蒸着装置外へ出ないようなレイアウトについて説明したが、例えば図３に示す電子ビーム蒸着装置３００のように、コート層形成後のマスク２０２を一度装置外に出して、装置の外でマスク２０２上に基板２０１を配置するようにしてもよい。また、図４に示す電子ビーム蒸着装置４００のように、コート層形成室４０１は電子ビーム蒸着装置と独立に設けてもよい。いずれの場合においても、不純ガスを吸着するＭｇＯがマスク２０２上にない、あるいはマスク２０２上のＭｇＯが直接露出しないため、電子ビーム蒸着装置２００と同様の効果が得られる。
【００３２】
また、図５に示すように真空室２１５およびクリーニング室２１６および待機室２１７を並列に設けた電子ビーム蒸着装置５００を使用すれば、マスク２０２のクリーニングに要する時間を保護層６０５の成膜に要する時間より確実に短くできるので、従来と同一のタクトで保護層６０５の作製が可能となる。この場合、クリーニング室２１６の代わりにコート層形成室４０１を設けてもよい。
【００３３】
なお、上記実施の形態において、保護層６０５としてＭｇＯ膜を使用したが、放電によるダメージを受けにくく、イオン入射に対する２次電子放出係数の大きい材料、例えばＣａＯ、ＢａＯ、Ｙ2Ｏ3、Ｌａ2Ｏ3、ＣｅＯ2、ＨｆＯ2等の金属酸化物や混合酸化物、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＢＮ、ダイヤモンド等の半導体、ＬａＦ3、ＣｅＦ4、ＨｆＦ4等の金属ハロゲン化物あるいはこれらの混合物であっても同様の効果が得られる。
【００３４】
また、上記実施の形態においては、保護層６０５の形成手段として電子ビーム蒸着を使用したが、スパッタ法やイオンプレーティング法を使用してもよい。
【００３５】
さらに放電ガスとしては、Ｎｅ−Ｘｅの混合ガスに、Ａｒより質量数が少なくＭｇＯ膜のスパッタ効果の少ないＨｅを混合して使用してもよい。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、経時的な放電特性の変化がなく不灯セルの発生しない長寿命のガス放電パネルの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に至る過程で検討した保護層成膜装置の構成のレイアウト図
【図２】 本発明の実施の形態における保護層成膜装置の構成のレイアウト図
【図３】 本発明の実施の形態における保護層成膜装置の他の構成のレイアウト図
【図４】 本発明の実施の形態における保護層成膜装置の他の構成のレイアウト図
【図５】 本発明の実施の形態における保護層成膜装置の他の構成のレイアウト図
【図６】 一般的なプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）の構成を示す断面斜視図
【図７】 従来例における保護層成膜装置の構成のレイアウト図
【符号の説明】
１００，２００，３００，４００，５００，７００ 電子ビーム蒸着装置
２０１ 基板
２０２ マスク
２０３ 開口部
２１０ 仕込み室
２１１ 加熱室
２１２ 成膜室
２１３ 冷却室
２１４ 取り出し室
２１５ 真空室
２１６ クリーニング室
２１７ 待機室
２２０，２２１，２２２，２２３，２２４，２２５，２２６，２２７，２２８，２２９ ゲートバルブ
４０１ コート層形成室
６００ プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）
６０１ 前面基板
６０２ 透明電極
６０３ バス電極
６０４ 誘電体層
６０５ 保護層
６０９ 隔壁
６１０ 蛍光体層
６１１ 放電空間
Claims (2)
- 放電空間を介して対向する一対の基板のうち、一方の基板上に電極と前記電極を覆う誘電体層とを形成した後、前記誘電体層の所定の領域にマスクを使用してマスキングし、電子ビーム蒸着装置により保護層を形成するガス放電パネルの製造方法において、前記電子ビーム蒸着装置に前記マスク表面に付着した保護層材上に前記保護層とは異なる材料を含むコート層を形成するためのコート層形成室を設け、前記電子ビーム蒸着装置により基板上に保護層を形成した後、基板とマスクを分離してマスクをコート層形成室に搬送して前記マスク表面にコート層を形成し、その後次の基板に保護層を形成するためのマスクとして繰返し使用することを特徴とするガス放電パネルの製造方法。
- 前記コート層を構成する材料が、前記保護層を構成する原子を１種類以上含むもの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の製造方法。
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