JP4626035B2 - プラズマディスプレイ装置の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、テレビなどの画像表示用のプラズマディスプレイ装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、プラズマディスプレイ装置は、視認性に優れた表示パネル（薄型表示デバイス）として注目されており、高精細化および大画面化が進められている。このプラズマディスプレイ装置には、大別して、駆動的にはＡＣ型とＤＣ型があり、放電形式では面放電型と対向放電型の２種類があるが、高精細化、大画面化および製造の簡便性から、現状では、ＡＣ型で面放電型のプラズマディスプレイ装置が工業上の主流を占めるようになってきている。
【０００３】
このＡＣ型のプラズマディスプレイ装置におけるパネル構造の一例を図７に示している。
【０００４】
図７に示すように、ガラス基板などの透明な前面側の基板１上には、走査電極２と維持電極３とで対をなすストライプ状の表示電極が複数対形成され、そして基板１上の隣り合う表示電極間には遮光層（図示せず）が配置形成されている。この走査電極２および維持電極３は、それぞれ透明電極２ａ、３ａおよびこの透明電極２ａ、３ａに電気的に接続された母線２ｂ、３ｂとから構成されている。前記透明電極２ａ、３ａはインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）や酸化スズ(ＳｎＯ2）等で形成され、母線２ｂ、３ｂは、クロム−銅−クロム(Ｃｒ−Ｃｕ−Ｃｒ）の積層体または銀（Ａｇ）等で形成される。なお、透明電極２ａ、３ａがなく、母線２ｂ、３ｂのみで表示電極を構成する場合もある。また、前記前面側の基板１には、前記複数対の電極群を覆うように硼珪酸ガラス等からなる誘電体層４が形成され、その誘電体層４上にはＭｇＯのような耐イオンスパッタ性に優れ、高い２次電子放出係数を有する材料からなる保護膜５が形成されている。
【０００５】
また、前記前面側の基板１に対向配置される背面側の基板６上には、走査電極２及び維持電極３の表示電極と直交する方向に、複数のストライプ状で前記母線２ｂ、３ｂと同様に、クロム−銅−クロム（Ｃｒ−Ｃｕ−Ｃｒ）の積層体または銀（Ａｇ）等からなるデータ電極７が形成されている。このデータ電極７間には、データ電極７と平行にストライプ状の複数の隔壁８が配置され、この隔壁８の側面にかけてデータ電極７を覆うように蛍光体層９が設けられている。
【０００６】
これらの基板１と基板６とは、走査電極２および維持電極３とデータ電極７とが直交するように、微小な放電空間を挟んで対向配置されるとともに、周囲が封止され、そして前記放電空間には、ヘリウム、ネオン、アルゴン、キセノンのうちの一種または混合ガスが放電ガスとして封入されている。また、放電空間は、隔壁８によって複数の区画に仕切ることにより、表示電極とデータ電極７との交点が位置する複数の放電セル１０が設けられ、その各放電セル１０には、赤色、緑色及び青色となるように蛍光体層９が一色ずつ順次配置されている。
【０００７】
図８に、各電極に印加する駆動波形の一例を示す。
【０００８】
まず、初期化動作において、走査電極２または維持電極３に放電開始電圧を超える高い電圧を印加して、全放電セルにて放電が起こり壁電荷の形成・消滅が起こる。この初期化動作により、全放電セルの壁電圧をほぼ同じ状態にする。次に、書き込み動作において、データ電極７に正の書き込みパルス電圧を、走査電極２には負の走査パルス電圧を印加すると放電空間内で書き込み放電が起こり、走査電極２上の保護膜５の表面に正の電荷が蓄積される。この後、維持動作の最初において、走査電極２にさらに正の電圧を印加し、維持電極３に負の維持パルス電圧を印加すると、走査電極２上の保護膜５表面の正の電荷により維持放電が起動する。その後、走査電極２と維持電極３に正の維持パルス電圧を交互に印加することで、維持動作が持続される。この維持放電の停止は、維持電極３に正の消去パルス電圧を印加することにより行う。
【０００９】
このようなＡＣ型のプラズマディスプレイ装置の保護膜の材料としては、電子ビーム蒸着などで形成された酸化マグネシウム(ＭｇＯ)膜が用いられており、所定の条件下で電子ビーム蒸着などによって形成されたＭｇＯ膜は誘電体層よりも２次電子放出係数(γ)が高いため、放電開始電圧を下げることができる。また、結晶性が高く緻密な膜であるので、走査電極または維持電極上に形成された誘電体層が放電中にイオンの衝突を受けてスパッタされ消耗することを、ＭｇＯ膜によって防止することができる。このことが、保護膜層と呼ばれる所以である。
【００１０】
従来、前記保護膜層であるＭｇＯ膜の形成方法として、電子ビーム蒸着法が用いられる。図９（ａ）、（ｂ）にその装置構成を示しており、成膜室において、水平に配置されたＭｇＯ単結晶のターゲット１１に対して、電子ビームを磁場などで偏向することで照射して、ＭｇＯを加熱し蒸発させる。この時の蒸発粒子の分布はコサイン（ｃｏｓ）分布になると知られている。前記ターゲット材料に対向してガラス基板１２を平行となるように真上に配置して、ＭｇＯ膜を形成する。
【００１１】
実際の量産性を考慮した場合、基板通過方式にする。このような従来例として、例えば特開平１０−１７６２６２号公報がある。基板通過方式を採用する場合、図９のように、ターゲット１１からガラス基板１２へ入射する粒子が角度θ０、θ１が、通過の開始時と終了時で同じとなるよう、すなわち対称(θ０＝θ１)となるように蒸着遮蔽部材１３ａ、１３ｂが設けられている。この蒸着遮蔽部材１３ａ、１３ｂは、入射角が３５度より大きくならないようにするために設けられている。なお、図９（ｂ）のようにターゲット１１の数はガラス基板１２の大きさに応じて、基板搬送方向と直交する方向に１つないし複数配置している。この図では４つのターゲット１１を配置している。
【００１２】
このような従来の方法で形成した保護膜層の基板搬送方向の断面図を図１０に示す。この図１０では、電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観測した断面を模式的に示している。
【００１３】
図９を用いて、成膜過程を説明すると、まず、−θ０度で入射する構成粒子がガラス基板１２につきはじめ、ガラス基板１２が動くとともに、入射角度が−θ０度から０度、そしてθ１度へと連続的に変化しながら、ＭｇＯ膜１４が形成されていく。これに伴い、ガラス基板１２に形成されるＭｇＯ膜１４の結晶カラムの成長方向も連続的に角度を変え、図１０のように「弓なり」状の形状になる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような断面形状を持つ保護膜を用いると、高精細のパネルにおいて書き込み動作に利用できる時間が短くなる。すなわち、高速書き込みを行うときに、所定の時間内に書き込み放電が終了せず、黒欠陥(ちらつき)となり、表示品質が低下するという問題が発生することがわかった。この黒欠陥のレベルは、書き込み電圧のパルス幅のみならず、書き込み電圧の電圧値・傾斜などに依存し、この黒欠陥の原因を調べると、保護膜である酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の膜質が原因であることがわかった。すなわち、ＭｇＯ膜の膜質の違いにより、ＭｇＯ膜の放電特性が決まるのである。
【００１５】
本発明はこのような課題を解決するもので、書き込み放電を高速で安定に行うことができるようにすることを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために本発明においては、プラズマディスプレイ装置の製造方法において、前記保護膜を真空蒸着法により形成する際に、前記基板に対して直角となる構成粒子の入射角度が０度を基準線としたとき、保護膜の構成粒子の入射角度を５〜５０度に制限する入射角制御板を前記基板とターゲットとの間に配置するとともに、前記基板を搬送しながら前記誘電体層上に保護膜を形成するように構成し、かつ前記基準線と一方の入射角制御板との間の入射角度と、前記基準線と他方の入射角制御板との間の入射角度を、前記保護膜の結晶カラムの断面形状が膜厚方向に対して角度をもった傾いた形状となるように異ならせ、前記入射角度は前記基準線と前記基板の搬送方向とを含む平面内における角度であるたことを特徴とする。
【００１７】
すなわち、本発明者らは、膜質に影響を及ぼすと考えられる保護膜の成膜条件（成膜条件としては、基板温度、酸素の供給量、成膜圧力、成膜レート、構成粒子の入射角度である）と放電特性の関係を調べた結果、成膜粒子の入射角度が最も放電特性に影響を及ぼすことを確認したことに基づくもので、構成粒子の入射角度を最適にすることにより、高速書き込み時の黒欠陥問題を解決することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、少なくとも前面側が透明な一対の前面側の基板と背面側の基板を間に放電空間が形成されるように対向配置することにより構成され、前記背面側の基板には、前記放電空間を複数に仕切るための隔壁を配置するとともに放電により発光する蛍光体層を設け、前記前面側の基板には、前記隔壁により仕切られた放電空間で放電が発生するように複数の走査電極および維持電極とその表面を覆う誘電体層とを形成するとともに、前記誘電体層の上に保護膜を形成したプラズマディスプレイ装置の製造方法において、前記保護膜を真空蒸着法により形成する際に、前記基板に対して直角となる構成粒子の入射角度が０度を基準線としたとき、保護膜の構成粒子の入射角度を５〜５０度に制限する入射角制御板を前記基板とターゲットとの間に配置するとともに、前記基板を搬送しながら前記誘電体層上に保護膜を形成するように構成し、かつ前記基準線と一方の入射角制御板との間の入射角度と、前記基準線と他方の入射角制御板との間の入射角度を、前記保護膜の結晶カラムの断面形状が膜厚方向に対して角度をもった傾いた形状となるように異ならせ、前記入射角度は前記基準線と前記基板の搬送方向とを含む平面内における角度であることを特徴とするプラズマディスプレイ装置の製造方法である。
【００２４】
以下、本発明の一実施の形態について、説明する。
【００２５】
本発明者らは、黒欠陥を定量的に取り扱うために、所定の電圧パルスを印加してから放電が起こるまでの放電遅れを評価した。放電遅れの評価方法としては、「ラウエプロット」と呼ばれるものを用いた（詳細は、電気学会技術報告書第６８８号「プラズマディスプレイ内の放電基礎特性」Ｐ．６８参照）。
【００２６】
簡単に説明すると、放電空間に一定電圧を印加して時間ｔ経過した後に放電にいたらない確率をＱとする。縦軸がｌｏｇＱ、横軸が時間ｔとなるようにプロット（ラウエプロット）すると、この傾きから統計遅れｔｓが求められる。
【００２７】
また、放電にいたらない確率Ｑが１以下になる時間から形成遅れｔｆが求められる。
【００２８】
ここで、統計遅れｔｓは電圧が加えられてから放電を完成させる初期電子が現れてくるまでの遅れ時間、形成遅れｔｆはその電子が現れてから放電破壊に至るまでに必要な時間を意味する。
【００２９】
この検討により本発明者らは、統計遅れｔｓと前記黒欠陥レベルに強い相関があることを見出した。すなわち、統計遅れｔｓを用いることで、黒欠陥を定量的に評価することができ、統計遅れが小さいほど、黒欠陥レベルは良いことを見出した。
【００３０】
また、本発明者らは、ターゲットから基板への構成粒子の入射角度と放電特性の関係を調べる実験を行った。
【００３１】
実験条件としては、基板温度２００度、酸素導入後の蒸着圧力が１×１０-3（Ｐａ）、蒸着レートは１０Å／ｓ、膜厚は６０００Åである。
【００３２】
図１にターゲットから基板への構成粒子の入射角度に対する放電遅れと放電開始電圧の関係を示す。本実験では、基板は静止状態であるため、膜の断面形状としては、膜厚方向に全体がほぼ同じ角度で傾いている。また、本実験は小型のサンプル破片を用いて評価した。
【００３３】
この図１から、入射角度が３０度から４０度付近で最も放電遅れが小さく、放電開始電圧が低いことがわかる。また、入射角度が０度付近が特に放電特性が悪い。
【００３４】
この結果から明らかなように、ターゲットからの構成粒子の入射角度が５〜５０度にすることにより、放電特性の良いＭｇＯ膜を得ることができる。
【００３５】
以下に本発明に係る断面形状を持つ保護膜の形成方法の実施例を示す。
【００３６】
ターゲット材料としてＭｇＯを用いた基板通過方式の電子ビーム蒸着法で説明する。
【００３７】
なお、以下の説明では、ターゲット材料に対してガラス基板を平行になるように真上に配置しているが、必ずしも平行になるようにガラス基板を配置する必要はない。
【００３８】
図２に第１の実施例を示す。成膜室において、水平に配置されたＭｇＯのターゲット２１に対して、電子ビームを磁場などで偏向することで照射して、ＭｇＯを加熱し蒸発させる。
【００３９】
前記ターゲット２１に対向してガラス基板１２を平行となるように真上に配置して、図２の矢印方向にガラス基板１２を搬送しながら、ガラス基板１２の誘電体層上にＭｇＯ膜を形成する。
【００４０】
本発明では、ターゲット２１からガラス基板１２へ入射する粒子の角度が５〜５０度となるように、ターゲット２１とガラス基板１２との間に入射角制御板２２ａ、２２ｂを設け、入射角度はそれぞれθ１０とθ１１になるように制御している。ここで、入射角度θ１０、θ１１とは、図２に示すように、ガラス基板１２に対して直角となる粒子の入射角度が０度を基準線とし、その基準線と入射角制御板２２ａとの間の入射角度がθ１０、基準線と入射角制御板２２ｂとの間の入射角度がθ１１である。なお、本実施例では、入射角度はθ１１の方がθ１０よりも大きくなるように、前記基準線に対してガラス基板１２の搬送方向の上流側に入射角制御板２２ａ、２２ｂを配置し、θ１０＝６度、θ１１＝４０度となるように入射角度を制限して蒸着を行い、パネルを作成して評価を行った。
【００４１】
実験条件としては、基板温度２００度、酸素導入後の蒸着圧力が２×１０-3(Ｐａ)、蒸着レートは２０Å／ｓ、膜厚は６０００Åである。
【００４２】
その結果を表１に示す。また、その時の断面形状の模式図を図３に示しており、２３はＭｇＯ膜である。
【００４３】
比較例として、従来例である図１０のθ０＝θ１が３０度となる条件でもパネルを作成し、評価を行った。他の実験条件は、本実施例と同じである。
【００４４】
この結果より、本発明によれば、放電の統計遅れが小さくなり、放電特性がよくなることがわかる。そして、この結果、高速書き込み時に問題であった黒欠陥は発生しなくなった。
【００４５】
なお、本発明において、入射角制御板２２ａ、２２ｂは、蒸着室内の真空を維持しながら、装置外から制御可能な可動式の入射角制御板としたり、さらに１枚以上の可動式の入射角度制御板を各々独立に制御可能なものとしてもよい。
【００４６】
図４に第２の実施例を示しており、この例では成膜室内の構成は第１の実施例とほとんど同じ構成としているが、入射角制御板２２ａ、２２ｂを基準線に対してガラス基板１２の搬送方向の下流側に配置するとともに、入射角制御板２２ａ、２２ｂにより形成される入射角度をそれぞれθ１２、θ１３としている。また、本実施例では、θ１２の方がθ１３よりも入射角度が大きくなっている。
【００４７】
そして、実際には、θ１２＝３０度、θ１３＝１０度となるように入射角度を制限して蒸着を行い、パネルを作成して評価を行った。
【００４８】
その結果を表１に示す。また、その時の断面形状の模式図を図５に示す。入射角度以外の条件は、第１の実施例と同じである。
【００４９】
この結果より、放電の統計遅れが小さくなり、放電特性がよくなることがわかる。その結果、高速書き込み時に問題であった黒欠陥もほとんど発生しなくなった。また、本実施例は従来例よりは放電特性が良いが、第１の実施例ほどは良くなかった。これは、より表面に近い層の結晶カラムの傾きが、第１の実施例では３０〜４０度であるのに対し、本実施例では１０〜２０度であることが原因と考えられる。すなわち、図１の結果から３０〜４０度の入射角度が最も放電特性が良いためと考えられる。
【００５０】
図６に第３の実施例を示している。前記第１、第２の実施例では、入射角制御板２２ａ、２２ｂを基準線に対してガラス基板１２の搬送方向の上流側または下流側に片寄らせて配置しているため、遮蔽される部分が多く、比較的蒸着効率が悪くなってしまう。そこで、本実施例では、入射角制御板２２ａを基準線に対してガラス基板１２の搬送方向の下流側に配置するとともに、入射角制御板２２ｂを基準線に対してガラス基板１２の搬送方向の上流側に配置し、基準線に対してガラス基板１２の搬送方向の下流側の入射角度をθ１４とし、基準線に対してガラス基板１２の搬送方向の上流側の入射角度をθ１５とし、かつ入射角度θ１５をθ１４よりも大きくし、全膜厚の表面側３分の２において結晶カラムが傾くように入射角度を設定している。実際には、θ１４＝８度、θ１５＝４０度になるように入射角度を制限して蒸着を行い、パネルを作成して評価を行った。他の蒸着条件は第１の実施例と同じである。その結果を表１に示す。
【００５１】
この結果から、第１の実施例ほどではないが、従来例よりも放電特性がよくなることがわかる。その結果、高速書き込み時に問題であった黒欠陥もほぼ発生しなくなった。
【００５２】
【表１】
【００５３】
ここで、以上の実施例では、入射角制御板を実験ごとに真空を一度やぶって交換したが、可動式の入射角制御板にすれば、真空をやぶることなく、条件を変更することが可能となる。また、入射角度を制御することにより結晶カラム形状を制御し、その結果として放電特性を制御できる。
【００５４】
以上の実施例から明らかなように、本発明により、放電特性が最良であるＭｇＯ膜の成膜、放電特性は最良ではないが蒸着効率を高めた成膜などを要求されるパネルの放電特性に合わせて、蒸着装置を停止することなく、自由に選択蒸着することが可能となる。なお、保護膜の材料としてＭｇＯの例を示したが、酸化カルシウム（ＣａＯ）や酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）などのＭｇＯ以外の材料を用いることもできる。
【００５５】
また、保護膜をスパッタリングまたはＣＶＤなどによって形成してもよい。
【００５６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、プラズマディスプレイ装置の製造方法において、前記保護膜を真空蒸着法により形成する際に、前記基板に対して直角となる構成粒子の入射角度が０度を基準線としたとき、保護膜の構成粒子の入射角度を５〜５０度に制限する入射角制御板を前記基板とターゲットとの間に配置するとともに、前記基板を搬送しながら前記誘電体層上に保護膜を形成するように構成し、かつ前記基準線と一方の入射角制御板との間の入射角度と、前記基準線と他方の入射角制御板との間の入射角度を、前記保護膜の結晶カラムの断面形状が膜厚方向に対して角度をもった傾いた形状となるように異ならせ、前記入射角度は前記基準線と前記基板の搬送方向とを含む平面内における角度であることにより、高速な書き込み動作が可能で放電開始電圧の低いパネルを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプラズマディスプレイ装置において、ターゲットからの構成粒子の入射角度に対する放電遅れと放電開始電圧の関係を示す関係図
【図２】本発明の第１の実施例による製造方法を実施している状態を示す説明図
【図３】本発明の第１の実施例において、保護膜の断面形状を示す説明図
【図４】本発明の第２の実施例による製造方法を実施している状態を示す説明図
【図５】本発明の第２の実施例において、保護膜の断面形状を示す説明図
【図６】本発明の第３の実施例による製造方法を実施している状態を示す説明図
【図７】一般的なプラズマディスプレイ装置を一部を切り欠いて示す斜視図
【図８】同プラズマディスプレイ装置における動作を説明するための駆動波形図
【図９】（ａ）、（ｂ）は従来の保護膜の形成方法を示す説明図
【図１０】従来の保護膜の断面形状を示す説明図
【符号の説明】
１、６ 基板
２ 走査電極
３ 維持電極
４ 誘電体層
５ 保護膜
７ データ電極
８ 隔壁
９ 蛍光体層
１０ 放電セル
１２ ガラス基板
２１ ターゲット
２２ａ、２２ｂ 入射角制御板
２３ ＭｇＯ膜
【発明の属する技術分野】
本発明は、テレビなどの画像表示用のプラズマディスプレイ装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、プラズマディスプレイ装置は、視認性に優れた表示パネル（薄型表示デバイス）として注目されており、高精細化および大画面化が進められている。このプラズマディスプレイ装置には、大別して、駆動的にはＡＣ型とＤＣ型があり、放電形式では面放電型と対向放電型の２種類があるが、高精細化、大画面化および製造の簡便性から、現状では、ＡＣ型で面放電型のプラズマディスプレイ装置が工業上の主流を占めるようになってきている。
【０００３】
このＡＣ型のプラズマディスプレイ装置におけるパネル構造の一例を図７に示している。
【０００４】
図７に示すように、ガラス基板などの透明な前面側の基板１上には、走査電極２と維持電極３とで対をなすストライプ状の表示電極が複数対形成され、そして基板１上の隣り合う表示電極間には遮光層（図示せず）が配置形成されている。この走査電極２および維持電極３は、それぞれ透明電極２ａ、３ａおよびこの透明電極２ａ、３ａに電気的に接続された母線２ｂ、３ｂとから構成されている。前記透明電極２ａ、３ａはインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）や酸化スズ(ＳｎＯ2）等で形成され、母線２ｂ、３ｂは、クロム−銅−クロム(Ｃｒ−Ｃｕ−Ｃｒ）の積層体または銀（Ａｇ）等で形成される。なお、透明電極２ａ、３ａがなく、母線２ｂ、３ｂのみで表示電極を構成する場合もある。また、前記前面側の基板１には、前記複数対の電極群を覆うように硼珪酸ガラス等からなる誘電体層４が形成され、その誘電体層４上にはＭｇＯのような耐イオンスパッタ性に優れ、高い２次電子放出係数を有する材料からなる保護膜５が形成されている。
【０００５】
また、前記前面側の基板１に対向配置される背面側の基板６上には、走査電極２及び維持電極３の表示電極と直交する方向に、複数のストライプ状で前記母線２ｂ、３ｂと同様に、クロム−銅−クロム（Ｃｒ−Ｃｕ−Ｃｒ）の積層体または銀（Ａｇ）等からなるデータ電極７が形成されている。このデータ電極７間には、データ電極７と平行にストライプ状の複数の隔壁８が配置され、この隔壁８の側面にかけてデータ電極７を覆うように蛍光体層９が設けられている。
【０００６】
これらの基板１と基板６とは、走査電極２および維持電極３とデータ電極７とが直交するように、微小な放電空間を挟んで対向配置されるとともに、周囲が封止され、そして前記放電空間には、ヘリウム、ネオン、アルゴン、キセノンのうちの一種または混合ガスが放電ガスとして封入されている。また、放電空間は、隔壁８によって複数の区画に仕切ることにより、表示電極とデータ電極７との交点が位置する複数の放電セル１０が設けられ、その各放電セル１０には、赤色、緑色及び青色となるように蛍光体層９が一色ずつ順次配置されている。
【０００７】
図８に、各電極に印加する駆動波形の一例を示す。
【０００８】
まず、初期化動作において、走査電極２または維持電極３に放電開始電圧を超える高い電圧を印加して、全放電セルにて放電が起こり壁電荷の形成・消滅が起こる。この初期化動作により、全放電セルの壁電圧をほぼ同じ状態にする。次に、書き込み動作において、データ電極７に正の書き込みパルス電圧を、走査電極２には負の走査パルス電圧を印加すると放電空間内で書き込み放電が起こり、走査電極２上の保護膜５の表面に正の電荷が蓄積される。この後、維持動作の最初において、走査電極２にさらに正の電圧を印加し、維持電極３に負の維持パルス電圧を印加すると、走査電極２上の保護膜５表面の正の電荷により維持放電が起動する。その後、走査電極２と維持電極３に正の維持パルス電圧を交互に印加することで、維持動作が持続される。この維持放電の停止は、維持電極３に正の消去パルス電圧を印加することにより行う。
【０００９】
このようなＡＣ型のプラズマディスプレイ装置の保護膜の材料としては、電子ビーム蒸着などで形成された酸化マグネシウム(ＭｇＯ)膜が用いられており、所定の条件下で電子ビーム蒸着などによって形成されたＭｇＯ膜は誘電体層よりも２次電子放出係数(γ)が高いため、放電開始電圧を下げることができる。また、結晶性が高く緻密な膜であるので、走査電極または維持電極上に形成された誘電体層が放電中にイオンの衝突を受けてスパッタされ消耗することを、ＭｇＯ膜によって防止することができる。このことが、保護膜層と呼ばれる所以である。
【００１０】
従来、前記保護膜層であるＭｇＯ膜の形成方法として、電子ビーム蒸着法が用いられる。図９（ａ）、（ｂ）にその装置構成を示しており、成膜室において、水平に配置されたＭｇＯ単結晶のターゲット１１に対して、電子ビームを磁場などで偏向することで照射して、ＭｇＯを加熱し蒸発させる。この時の蒸発粒子の分布はコサイン（ｃｏｓ）分布になると知られている。前記ターゲット材料に対向してガラス基板１２を平行となるように真上に配置して、ＭｇＯ膜を形成する。
【００１１】
実際の量産性を考慮した場合、基板通過方式にする。このような従来例として、例えば特開平１０−１７６２６２号公報がある。基板通過方式を採用する場合、図９のように、ターゲット１１からガラス基板１２へ入射する粒子が角度θ０、θ１が、通過の開始時と終了時で同じとなるよう、すなわち対称(θ０＝θ１)となるように蒸着遮蔽部材１３ａ、１３ｂが設けられている。この蒸着遮蔽部材１３ａ、１３ｂは、入射角が３５度より大きくならないようにするために設けられている。なお、図９（ｂ）のようにターゲット１１の数はガラス基板１２の大きさに応じて、基板搬送方向と直交する方向に１つないし複数配置している。この図では４つのターゲット１１を配置している。
【００１２】
このような従来の方法で形成した保護膜層の基板搬送方向の断面図を図１０に示す。この図１０では、電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観測した断面を模式的に示している。
【００１３】
図９を用いて、成膜過程を説明すると、まず、−θ０度で入射する構成粒子がガラス基板１２につきはじめ、ガラス基板１２が動くとともに、入射角度が−θ０度から０度、そしてθ１度へと連続的に変化しながら、ＭｇＯ膜１４が形成されていく。これに伴い、ガラス基板１２に形成されるＭｇＯ膜１４の結晶カラムの成長方向も連続的に角度を変え、図１０のように「弓なり」状の形状になる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような断面形状を持つ保護膜を用いると、高精細のパネルにおいて書き込み動作に利用できる時間が短くなる。すなわち、高速書き込みを行うときに、所定の時間内に書き込み放電が終了せず、黒欠陥(ちらつき)となり、表示品質が低下するという問題が発生することがわかった。この黒欠陥のレベルは、書き込み電圧のパルス幅のみならず、書き込み電圧の電圧値・傾斜などに依存し、この黒欠陥の原因を調べると、保護膜である酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の膜質が原因であることがわかった。すなわち、ＭｇＯ膜の膜質の違いにより、ＭｇＯ膜の放電特性が決まるのである。
【００１５】
本発明はこのような課題を解決するもので、書き込み放電を高速で安定に行うことができるようにすることを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために本発明においては、プラズマディスプレイ装置の製造方法において、前記保護膜を真空蒸着法により形成する際に、前記基板に対して直角となる構成粒子の入射角度が０度を基準線としたとき、保護膜の構成粒子の入射角度を５〜５０度に制限する入射角制御板を前記基板とターゲットとの間に配置するとともに、前記基板を搬送しながら前記誘電体層上に保護膜を形成するように構成し、かつ前記基準線と一方の入射角制御板との間の入射角度と、前記基準線と他方の入射角制御板との間の入射角度を、前記保護膜の結晶カラムの断面形状が膜厚方向に対して角度をもった傾いた形状となるように異ならせ、前記入射角度は前記基準線と前記基板の搬送方向とを含む平面内における角度であるたことを特徴とする。
【００１７】
すなわち、本発明者らは、膜質に影響を及ぼすと考えられる保護膜の成膜条件（成膜条件としては、基板温度、酸素の供給量、成膜圧力、成膜レート、構成粒子の入射角度である）と放電特性の関係を調べた結果、成膜粒子の入射角度が最も放電特性に影響を及ぼすことを確認したことに基づくもので、構成粒子の入射角度を最適にすることにより、高速書き込み時の黒欠陥問題を解決することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、少なくとも前面側が透明な一対の前面側の基板と背面側の基板を間に放電空間が形成されるように対向配置することにより構成され、前記背面側の基板には、前記放電空間を複数に仕切るための隔壁を配置するとともに放電により発光する蛍光体層を設け、前記前面側の基板には、前記隔壁により仕切られた放電空間で放電が発生するように複数の走査電極および維持電極とその表面を覆う誘電体層とを形成するとともに、前記誘電体層の上に保護膜を形成したプラズマディスプレイ装置の製造方法において、前記保護膜を真空蒸着法により形成する際に、前記基板に対して直角となる構成粒子の入射角度が０度を基準線としたとき、保護膜の構成粒子の入射角度を５〜５０度に制限する入射角制御板を前記基板とターゲットとの間に配置するとともに、前記基板を搬送しながら前記誘電体層上に保護膜を形成するように構成し、かつ前記基準線と一方の入射角制御板との間の入射角度と、前記基準線と他方の入射角制御板との間の入射角度を、前記保護膜の結晶カラムの断面形状が膜厚方向に対して角度をもった傾いた形状となるように異ならせ、前記入射角度は前記基準線と前記基板の搬送方向とを含む平面内における角度であることを特徴とするプラズマディスプレイ装置の製造方法である。
【００２４】
以下、本発明の一実施の形態について、説明する。
【００２５】
本発明者らは、黒欠陥を定量的に取り扱うために、所定の電圧パルスを印加してから放電が起こるまでの放電遅れを評価した。放電遅れの評価方法としては、「ラウエプロット」と呼ばれるものを用いた（詳細は、電気学会技術報告書第６８８号「プラズマディスプレイ内の放電基礎特性」Ｐ．６８参照）。
【００２６】
簡単に説明すると、放電空間に一定電圧を印加して時間ｔ経過した後に放電にいたらない確率をＱとする。縦軸がｌｏｇＱ、横軸が時間ｔとなるようにプロット（ラウエプロット）すると、この傾きから統計遅れｔｓが求められる。
【００２７】
また、放電にいたらない確率Ｑが１以下になる時間から形成遅れｔｆが求められる。
【００２８】
ここで、統計遅れｔｓは電圧が加えられてから放電を完成させる初期電子が現れてくるまでの遅れ時間、形成遅れｔｆはその電子が現れてから放電破壊に至るまでに必要な時間を意味する。
【００２９】
この検討により本発明者らは、統計遅れｔｓと前記黒欠陥レベルに強い相関があることを見出した。すなわち、統計遅れｔｓを用いることで、黒欠陥を定量的に評価することができ、統計遅れが小さいほど、黒欠陥レベルは良いことを見出した。
【００３０】
また、本発明者らは、ターゲットから基板への構成粒子の入射角度と放電特性の関係を調べる実験を行った。
【００３１】
実験条件としては、基板温度２００度、酸素導入後の蒸着圧力が１×１０-3（Ｐａ）、蒸着レートは１０Å／ｓ、膜厚は６０００Åである。
【００３２】
図１にターゲットから基板への構成粒子の入射角度に対する放電遅れと放電開始電圧の関係を示す。本実験では、基板は静止状態であるため、膜の断面形状としては、膜厚方向に全体がほぼ同じ角度で傾いている。また、本実験は小型のサンプル破片を用いて評価した。
【００３３】
この図１から、入射角度が３０度から４０度付近で最も放電遅れが小さく、放電開始電圧が低いことがわかる。また、入射角度が０度付近が特に放電特性が悪い。
【００３４】
この結果から明らかなように、ターゲットからの構成粒子の入射角度が５〜５０度にすることにより、放電特性の良いＭｇＯ膜を得ることができる。
【００３５】
以下に本発明に係る断面形状を持つ保護膜の形成方法の実施例を示す。
【００３６】
ターゲット材料としてＭｇＯを用いた基板通過方式の電子ビーム蒸着法で説明する。
【００３７】
なお、以下の説明では、ターゲット材料に対してガラス基板を平行になるように真上に配置しているが、必ずしも平行になるようにガラス基板を配置する必要はない。
【００３８】
図２に第１の実施例を示す。成膜室において、水平に配置されたＭｇＯのターゲット２１に対して、電子ビームを磁場などで偏向することで照射して、ＭｇＯを加熱し蒸発させる。
【００３９】
前記ターゲット２１に対向してガラス基板１２を平行となるように真上に配置して、図２の矢印方向にガラス基板１２を搬送しながら、ガラス基板１２の誘電体層上にＭｇＯ膜を形成する。
【００４０】
本発明では、ターゲット２１からガラス基板１２へ入射する粒子の角度が５〜５０度となるように、ターゲット２１とガラス基板１２との間に入射角制御板２２ａ、２２ｂを設け、入射角度はそれぞれθ１０とθ１１になるように制御している。ここで、入射角度θ１０、θ１１とは、図２に示すように、ガラス基板１２に対して直角となる粒子の入射角度が０度を基準線とし、その基準線と入射角制御板２２ａとの間の入射角度がθ１０、基準線と入射角制御板２２ｂとの間の入射角度がθ１１である。なお、本実施例では、入射角度はθ１１の方がθ１０よりも大きくなるように、前記基準線に対してガラス基板１２の搬送方向の上流側に入射角制御板２２ａ、２２ｂを配置し、θ１０＝６度、θ１１＝４０度となるように入射角度を制限して蒸着を行い、パネルを作成して評価を行った。
【００４１】
実験条件としては、基板温度２００度、酸素導入後の蒸着圧力が２×１０-3(Ｐａ)、蒸着レートは２０Å／ｓ、膜厚は６０００Åである。
【００４２】
その結果を表１に示す。また、その時の断面形状の模式図を図３に示しており、２３はＭｇＯ膜である。
【００４３】
比較例として、従来例である図１０のθ０＝θ１が３０度となる条件でもパネルを作成し、評価を行った。他の実験条件は、本実施例と同じである。
【００４４】
この結果より、本発明によれば、放電の統計遅れが小さくなり、放電特性がよくなることがわかる。そして、この結果、高速書き込み時に問題であった黒欠陥は発生しなくなった。
【００４５】
なお、本発明において、入射角制御板２２ａ、２２ｂは、蒸着室内の真空を維持しながら、装置外から制御可能な可動式の入射角制御板としたり、さらに１枚以上の可動式の入射角度制御板を各々独立に制御可能なものとしてもよい。
【００４６】
図４に第２の実施例を示しており、この例では成膜室内の構成は第１の実施例とほとんど同じ構成としているが、入射角制御板２２ａ、２２ｂを基準線に対してガラス基板１２の搬送方向の下流側に配置するとともに、入射角制御板２２ａ、２２ｂにより形成される入射角度をそれぞれθ１２、θ１３としている。また、本実施例では、θ１２の方がθ１３よりも入射角度が大きくなっている。
【００４７】
そして、実際には、θ１２＝３０度、θ１３＝１０度となるように入射角度を制限して蒸着を行い、パネルを作成して評価を行った。
【００４８】
その結果を表１に示す。また、その時の断面形状の模式図を図５に示す。入射角度以外の条件は、第１の実施例と同じである。
【００４９】
この結果より、放電の統計遅れが小さくなり、放電特性がよくなることがわかる。その結果、高速書き込み時に問題であった黒欠陥もほとんど発生しなくなった。また、本実施例は従来例よりは放電特性が良いが、第１の実施例ほどは良くなかった。これは、より表面に近い層の結晶カラムの傾きが、第１の実施例では３０〜４０度であるのに対し、本実施例では１０〜２０度であることが原因と考えられる。すなわち、図１の結果から３０〜４０度の入射角度が最も放電特性が良いためと考えられる。
【００５０】
図６に第３の実施例を示している。前記第１、第２の実施例では、入射角制御板２２ａ、２２ｂを基準線に対してガラス基板１２の搬送方向の上流側または下流側に片寄らせて配置しているため、遮蔽される部分が多く、比較的蒸着効率が悪くなってしまう。そこで、本実施例では、入射角制御板２２ａを基準線に対してガラス基板１２の搬送方向の下流側に配置するとともに、入射角制御板２２ｂを基準線に対してガラス基板１２の搬送方向の上流側に配置し、基準線に対してガラス基板１２の搬送方向の下流側の入射角度をθ１４とし、基準線に対してガラス基板１２の搬送方向の上流側の入射角度をθ１５とし、かつ入射角度θ１５をθ１４よりも大きくし、全膜厚の表面側３分の２において結晶カラムが傾くように入射角度を設定している。実際には、θ１４＝８度、θ１５＝４０度になるように入射角度を制限して蒸着を行い、パネルを作成して評価を行った。他の蒸着条件は第１の実施例と同じである。その結果を表１に示す。
【００５１】
この結果から、第１の実施例ほどではないが、従来例よりも放電特性がよくなることがわかる。その結果、高速書き込み時に問題であった黒欠陥もほぼ発生しなくなった。
【００５２】
【表１】
ここで、以上の実施例では、入射角制御板を実験ごとに真空を一度やぶって交換したが、可動式の入射角制御板にすれば、真空をやぶることなく、条件を変更することが可能となる。また、入射角度を制御することにより結晶カラム形状を制御し、その結果として放電特性を制御できる。
【００５４】
以上の実施例から明らかなように、本発明により、放電特性が最良であるＭｇＯ膜の成膜、放電特性は最良ではないが蒸着効率を高めた成膜などを要求されるパネルの放電特性に合わせて、蒸着装置を停止することなく、自由に選択蒸着することが可能となる。なお、保護膜の材料としてＭｇＯの例を示したが、酸化カルシウム（ＣａＯ）や酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）などのＭｇＯ以外の材料を用いることもできる。
【００５５】
また、保護膜をスパッタリングまたはＣＶＤなどによって形成してもよい。
【００５６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、プラズマディスプレイ装置の製造方法において、前記保護膜を真空蒸着法により形成する際に、前記基板に対して直角となる構成粒子の入射角度が０度を基準線としたとき、保護膜の構成粒子の入射角度を５〜５０度に制限する入射角制御板を前記基板とターゲットとの間に配置するとともに、前記基板を搬送しながら前記誘電体層上に保護膜を形成するように構成し、かつ前記基準線と一方の入射角制御板との間の入射角度と、前記基準線と他方の入射角制御板との間の入射角度を、前記保護膜の結晶カラムの断面形状が膜厚方向に対して角度をもった傾いた形状となるように異ならせ、前記入射角度は前記基準線と前記基板の搬送方向とを含む平面内における角度であることにより、高速な書き込み動作が可能で放電開始電圧の低いパネルを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプラズマディスプレイ装置において、ターゲットからの構成粒子の入射角度に対する放電遅れと放電開始電圧の関係を示す関係図
【図２】本発明の第１の実施例による製造方法を実施している状態を示す説明図
【図３】本発明の第１の実施例において、保護膜の断面形状を示す説明図
【図４】本発明の第２の実施例による製造方法を実施している状態を示す説明図
【図５】本発明の第２の実施例において、保護膜の断面形状を示す説明図
【図６】本発明の第３の実施例による製造方法を実施している状態を示す説明図
【図７】一般的なプラズマディスプレイ装置を一部を切り欠いて示す斜視図
【図８】同プラズマディスプレイ装置における動作を説明するための駆動波形図
【図９】（ａ）、（ｂ）は従来の保護膜の形成方法を示す説明図
【図１０】従来の保護膜の断面形状を示す説明図
【符号の説明】
１、６ 基板
２ 走査電極
３ 維持電極
４ 誘電体層
５ 保護膜
７ データ電極
８ 隔壁
９ 蛍光体層
１０ 放電セル
１２ ガラス基板
２１ ターゲット
２２ａ、２２ｂ 入射角制御板
２３ ＭｇＯ膜
Claims (1)
- 少なくとも前面側が透明な一対の前面側の基板と背面側の基板を間に放電空間が形成されるように対向配置することにより構成され、前記背面側の基板には、前記放電空間を複数に仕切るための隔壁を配置するとともに放電により発光する蛍光体層を設け、前記前面側の基板には、前記隔壁により仕切られた放電空間で放電が発生するように複数の走査電極および維持電極とその表面を覆う誘電体層とを形成するとともに、前記誘電体層の上に保護膜を形成したプラズマディスプレイ装置の製造方法において、前記保護膜を真空蒸着法により形成する際に、前記基板に対して直角となる構成粒子の入射角度が０度を基準線としたとき、保護膜の構成粒子の入射角度を５〜５０度に制限する入射角制御板を前記基板とターゲットとの間に配置するとともに、前記基板を搬送しながら前記誘電体層上に保護膜を形成するように構成し、かつ前記基準線と一方の入射角制御板との間の入射角度と、前記基準線と他方の入射角制御板との間の入射角度を、前記保護膜の結晶カラムの断面形状が膜厚方向に対して角度をもった傾いた形状となるように異ならせ、前記入射角度は前記基準線と前記基板の搬送方向とを含む平面内における角度であることを特徴とするプラズマディスプレイ装置の製造方法。
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