JP4791540B2 - パネルの製造方法 - Google Patents

Description

本発明はＭｇＯ膜を成膜する技術にかかり、特に、ＰＤＰ表示装置に用いられるパネルの保護膜に適したＭｇＯ膜を形成する技術に関する。

ＰＤＰ表示装置のパネルの保護膜は蒸着法やスパッタリング法によって形成したＭｇＯ膜が用いられている。ＭｇＯ膜には耐スパッタ性の高い緻密な特性が求められる。

蒸着法による製造工程を説明すると、例えば、蒸発源に粒状ＭｇＯを配置し、酸素ガスを含む反応性ガスを真空槽内に導入する。酸素ガス雰囲気中で粒状ＭｇＯにプラズマを照射してＭｇＯ蒸気を発生させる。酸素ガスによって膜中に酸素を補うと共に、導入した水素とＭｇＯ蒸気を反応させ、ＭｇＯの膜質を改質し、パネルの表面に緻密なＭｇＯ膜を形成している。
特開平９−２９５８９４号公報 特開平１０−１６８５７０号公報

保護膜としては、耐スパッタ性が高く、放出ガスの少ない膜が求められている。従来から、保護膜としては面方位（１ １ １）のＭｇＯ膜が用いられているが、通常の蒸着法では結晶性が高く、緻密なＭｇＯ膜を作成するには限界があった。

水(Ｈ₂Ｏ)を導入してＭｇＯを成膜すると、導入したＨ₂Ｏが解離蒸発したＭｇと反応し、Ｈ₂が大量に生成される。

上記課題を解決するために、本発明は、真空槽内にＰＤＰ表示装置のパネルを配置し、前記真空槽内に酸素と水を導入しながら、前記真空槽内でＭｇＯ蒸気を発生させ、前記パネルの表面にＭｇＯ膜を形成するパネルの製造方法であって、前記真空槽内に、電子銃と、前記電子銃から電子線を照射されると前記ＭｇＯ蒸気を放出する蒸発源と、前記蒸発源から放出された前記ＭｇＯ蒸気の広がりを制限する制限板とを配置し、気体の前記水を、前記制限板と前記パネルの間に導入し、前記真空槽内部に残留する水の分子数が、前記真空槽に導入した前記水の分子数の２．９９×１０^-1倍以上になるよう、前記水を導入するパネルの製造方法である。
本発明は、真空槽内にＰＤＰ表示装置のパネルを配置し、前記真空槽内に酸素と水を導入しながら、前記真空槽内でＭｇＯ蒸気を発生させ、前記パネルの表面にＭｇＯ膜を形成するパネルの製造方法であって、前記真空槽内に、電子銃と、前記電子銃から電子線を照射されると前記ＭｇＯ蒸気を放出する蒸発源と、前記蒸発源から放出された前記ＭｇＯ蒸気の広がりを制限する制限板とを配置し、気体の前記水を、前記制限板と前記パネルの間に導入し、前記真空槽内部の水素の分圧が、前記真空槽内部の酸素分圧の１．０倍以上になるよう前記酸素を導入するパネルの製造方法である。
本発明は、真空槽内にＰＤＰ表示装置のパネルを配置し、前記真空槽内に酸素と水を導入しながら、前記真空槽内でＭｇＯ蒸気を発生させ、前記パネルの表面にＭｇＯ膜を形成するパネルの製造方法であって、前記真空槽内に、電子銃と、前記電子銃から電子線を照射されると前記ＭｇＯ蒸気を放出する蒸発源と、前記蒸発源から放出された前記ＭｇＯ蒸気の広がりを制限する制限板とを配置し、気体の前記水を、前記制限板と前記パネルの間に導入し、前記真空槽内部に残留する前記水の分圧が１．６８×１０^-2Ｐａ以上になるよう、前記水を導入するパネルの製造方法である。
本発明は、真空槽内にＰＤＰ表示装置のパネルを配置し、前記真空槽内に酸素と水を導入しながら、前記真空槽内でＭｇＯ蒸気を発生させ、前記パネルの表面にＭｇＯ膜を形成するパネルの製造方法であって、前記真空槽内に、電子銃と、前記電子銃から電子線を照射されると前記ＭｇＯ蒸気を放出する蒸発源と、前記蒸発源から放出された前記ＭｇＯ蒸気の広がりを制限する制限板とを配置し、気体の前記水を、前記制限板と前記パネルの間に導入し、前記真空槽内部で分解される水の分子数が、前記真空槽に導入した前記水の分子数の７．０１×１０^-1倍以下になるよう、前記水を導入するパネルの製造方法である。
本発明は、パネルの製造方法であって、気体の前記水は、前記パネルに向かって噴出されるパネルの製造方法である。

本発明は上記のように構成されており、真空槽に導入された酸素はＭｇＯ膜の酸素欠損を補う。真空槽に導入された気体の水は分解されて酸素を発生し、水から発生した酸素がＭｇＯから解離したＭｇ⁺と反応する。このとき、水の導入量が少ないと解離したＭｇ⁺と反応する酸素量が少なくなり、膜の充填率が低くなる。

本発明は、ＭｇＯの蒸気を発生させる時に、水が残留する程度、具体的には、真空槽に導入した水のうち、分解されずに真空槽に残留した水の分圧が、真空槽に導入した水の分圧の２．９９×１０^-1倍以上となる程度、言い換えれば、真空槽に導入した水のうち、分解された水の分圧が真空槽に導入した水の分圧の７．０１×１０^-1倍以下になる程度に水を導入する。
後述する表２から分かるように、真空槽内に水を導入しながら、ＭｇＯ蒸気を発生させる時に、真空槽に導入する水の量（例えば流量）を増やせば、真空槽に残留する水の分圧が増えるから、真空槽に導入する水の量を変えることで、真空槽に導入した水のうち、分解されずに真空槽に残留した水の分圧と、真空槽に導入した水の分圧との比率と、真空槽に導入した水のうち、分解された水の分圧と、真空槽に導入した水の分圧との比率を制御することができる。
ＭｇＯの蒸気が発生するときには十分量の水が供給されているため、緻密な膜が形成される。
尚、真空槽に導入した水の分圧とは、真空槽に導入した水が全て分解しなかったと仮定した時の真空槽内の水の分圧である。
分圧は、分子の数と比例するから、真空槽に導入した水のうち、分解されずに真空槽に残留した水の分子数が、真空槽に導入した水の全分子数の２．９９×１０^-1倍以上にするためには、真空槽に導入した水のうち、分解されずに残留した水の分圧を、真空槽に導入した水の分圧の２．９９×１０^-1倍以上にすればよい。
また、真空槽に導入した水のうち、分解された水の分子数が、真空槽に導入した水の全分子数の７．０１×１０^-1倍以下にするためには、真空槽に導入された水のうち、分解された水の分圧を、真空槽に導入した水の分圧の７．０１×１０^-1倍以下にすればよい。

気体の水を導入することにより、充填率が高く、ガス放出が少ない面方位（１ １ ０）に優先配向したＭｇＯ膜を得ることが出来る。このようなＭｇＯ膜は充填率が高く、ガス放出の少ない膜は、耐スパッタ性に優れ、パネル生産における歩留まりが向上する。

本発明の成膜装置を説明するための図 その成膜装置でのＭｇＯ膜形成工程を説明するための図 ＰＤＰパネルを説明するための図 Ｈ₂Ｏ流量と各ガスの分圧の関係を示すグラフ Ｈ₂Ｏ流量とＨ₂／Ｏ₂及びＨ₂Ｏ／Ｏ₂ との関係を示すグラフ 測定点Ａ−Ｅと、(１ １ １)相対強度及び（１ １ ０）相対強度の関係を示すグラフ 測定点Ａ−Ｅと、ＭｇＯ充填率の関係を示すグラフ 測定点Ａ−Ｅと、ガス放出速度の関係を示すグラフ

符号の説明

１……成膜装置
１０……パネル
１２……真空槽
１７……開口
１８……制限板
２１……保持手段
２３……蒸発源
２６……酸素ガス導入口
２７……気体の水の導入口

本発明のＰＤＰパネルの製造方法を説明する。図１の符号１は本発明に用いる成膜装置の一例であり真空槽１２を有している。
真空槽１２の内部は成膜室１４と材料室１５とに分けられている。材料室１５は成膜室１４の下方に配置され、材料室１５の天井と成膜室１４の底面とは接続されている。

材料室１５の内部の底壁上であって、材料室１５と成膜室１４とが接続された部分の真下位置には蒸発源２３が配置されている。蒸発源２３は、坩堝を有しており該坩堝内には粒状のＭｇＯが配置されている。

材料室１５には電子銃(電子ビーム発生装置)２４が設けられている。材料室１５内部を真空雰囲気にし、電子銃２４を動作させると電子線が粒状のＭｇＯに照射され、ＭｇＯの蒸気が放出されるように構成されている。

真空槽１２内の材料室１５と成膜室１４とが接続された部分には制限板１８が配置されている。制限板１８の、蒸発源２３の真上位置には開口１７が形成されている。蒸発源２３内のＭｇＯから鉛直上方に放出されたＭｇＯの蒸気は、開口１７を通って成膜室１４に侵入するように構成されている。

成膜室１４の内部には成膜対象物を保持する保持手段２１が配置されている。保持手段２１は搬送機構に取りつけられている。図１と図２の中で、符号１６の一点鎖線は搬送機構を模式的に示している。
保持手段２１は搬送機構１６によって成膜室１４内を移動し、蒸発源２３の真上位置を通過又は静止できるように構成されている。真空槽１２の外部には搬出入室１１が配置されている。この搬出入室１１はゲートバルブ２４を介して成膜室１４に接続されている。

この成膜装置１を用いＭｇＯ膜を形成する工程について説明する。
搬出入室１１と真空槽１２には真空排気系２２ａ、２２ｂが接続されており、ゲートバルブ２４を閉じ、真空槽１２内を予め真空排気しておく。
その状態で成膜対象であるパネルを保持手段２１にのせ、搬出入室１１内に搬入し、大気との間の扉を閉じ、搬出入室１１内を所定圧力まで真空排気する。

次に、搬送機構１６によって保持手段２１をゲートバルブ２４に近づけ、ゲートバルブ２４を開け、搬送機構１６で搬出入室１１から成膜室１４に移載する。
次いで、搬送機構１６を動作させ、パネルを保持した状態の保持手段２１を蒸発源２３の上方位置に向けて移動させる。

なお、搬出入室１１と成膜室１４には、ヒータ２９が配置されており、搬出入室１１内部に位置するとき、及び蒸発源２３の上方位置へ移動中に、パネルを予め加熱する。
材料室１５内には酸素ガスを導入する酸素ガス導入口２６が設けられている。また、制限板１８の成膜室１４側の面には、気体の水を導入する水導入口２７が設けられている。

水導入口２７は保持手段２１の移動経路上に向けられている。保持手段２１に保持されたパネルが蒸発源２３の上方を通過中、又は上方位置で静止するときには、水導入口２７から導入される気体の水は、パネルに向かって噴出されるように構成されている。なお、開口１７は一個乃至複数個を設けることがでる。開口１７の周囲にパイプを配置し、このパイプに列設された複数の孔によって水導入口２７を構成させることもできる。

図２の符号１０は、気体の水が吹き付けられているパネルを示している。酸素ガス導入口２６からは、予め材料室１５の内部に向けて酸素ガスが導入されており、成膜室１４と材料室１５は、一定分圧の酸素ガス雰囲気に置かれている。

酸素ガスと気体の水が導入されている状態で電子銃２４を動作させる。蒸発源２３内のＭｇＯに電子線２８を照射し、ＭｇＯの蒸気を放出させる。制限板１８の開口１７を通過したＭｇＯ蒸気がパネル１０の表面に到達し、パネル１０の表面にＭｇＯ膜が形成される。パネル１０は大きいため、通常はパネル１０を移動させながらＭｇＯの蒸気を到達させ、パネル１０の全面にＭｇＯの蒸気を到達させる。

このとき、真空槽１２内に導入された酸素ガスにより、成長するＭｇＯの薄膜中に酸素原子が補充され、欠陥の無い膜が形成される。さらに、導入された水は解離蒸発したＭｇと反応し、ＭｇＯを形成するとともにＨ₂が発生する。

気体の水の導入量を、ＭｇＯを蒸発させる時に水が全部解離せずに残るようにする。そして、真空槽１２内部に残留する水の分圧が、該真空槽に導入する水の分圧の２．９９×１０^-1倍以上となる範囲において、（１ １ ０）に優先配向したＭｇＯ膜が得られる。

ＭｇＯ成膜中も、ヒータ２９によってパネル１０を加熱し、所定温度に昇温させておく。所定膜厚のＭｇＯ膜が形成された後、処理済みのパネル１０は搬出入室１１に戻される。未処理のパネルが保持手段に乗せられ、ＭｇＯ膜の成膜処理が行われる。
図３の符号４０はＰＤＰ表示装置のリアパネルであり、上記ＭｇＯ膜が形成されたパネル１０は、リアパネル４０と張り合わされるフロントパネルである。

(フロント)パネル１０は、透明なガラス基板３１表面に複数の電極(維持電極又は表示電極)３５が平行に配置されている。電極３５間及び電極３５の表面には絶縁膜３２が配置されている。絶縁膜３２によって各電極３５間が絶縁されている。

本発明の(フロント)パネル１０では、絶縁膜３２上には、上記(１ １ ０)回折ピークが高いＭｇＯ膜で構成された保護膜３３が形成されている。
リアパネル４０は、基板４１上に複数の電極(アドレス電極)４５が平行に配置されている。フロントパネル１０と同様に、電極４５間及び電極４５の表面には絶縁膜４２が配置されている。この絶縁膜４２によって各電極４５間が絶縁されている。

絶縁膜４２上の電極４５間の位置には、細長の隔壁４６が電極４５に沿って配置されている。隣接する隔壁４６の間の空間で放電空間４７が形成されている。(フロント)パネル１０の保護膜３３は、隔壁４６と接触し、放電空間４７が蓋された状態にされている。

放電空間４７の側面及び底面には蛍光層４８が配置されている。(フロント)パネル１０の電極３５とリアパネル４０の電極４５は、互いに直交する方向に延設されている。電極３５、４５間に電圧を印加すると、電極３５、４５の交叉位置にある放電空間４７内に部分的にプラズマが生じる。そのプラズマによって蛍光層４８が発光し、(フロント)パネル１０を透過して外部に光が放出されるように構成されている。
保護膜３３を構成するＭｇＯはスパッタされにくい材料であり、放電空間４７に生成されたプラズマからフロントパネル１０の電極３５を保護する。

以上は、水導入口２７を制限板１８の成膜室１４側の面に設け、制限板１８とパネルの間に気体の水を導入する場合について説明した。しかし、水導入口２７の設置場所は特に限定されるものではない。例えば、水導入口２７を制限板１８の材料室１５側の面に設けてもよい。また、水導入口２７を制限板１８の開口１７内周側面に設けてもいい。また、水導入口２７を制限板１８以外の場所、具体的には真空槽１２側壁上や材料室１５側壁上に設けてもいい。

上記成膜装置１を用い、成膜条件を変えてＭｇＯ膜を形成した。
下記表１は真空槽１２内の全圧（成膜圧力）、及びＨ₂Ｏ導入量と、Ｏ₂と、Ｈ₂の各分圧および屈折率の関係を示した結果である。

上記表１から、酸素分圧に対する水素分圧の比が大きい程屈折率が高く、ＰＤＰ用パネルとして優れていることがわかる。
次に、上記成膜装置１を用い、成膜条件を更に変えてＭｇＯ膜を形成した。Ｈ₂Ｏ、Ｏ₂を真空槽１２に導入する時の各流量と、成膜圧力と、ＭｇＯを蒸発させる時の真空槽１２内のＨ₂Ｏ、Ｈ₂、Ｏ₂の各分圧の測定値を下記表２に記載する。

尚、「測定点Ａ」ではＨ₂Ｏを導入した量がゼロであるから、「残留Ｈ₂Ｏ分圧」の「測定点Ａ」欄の値はゼロになるはずであり、表２に記載した測定値は誤差である。
各ガスの分圧及び成膜圧力の、Ｈ₂Ｏを導入する時の流量との関係を図４に示し、酸素分圧に対する水素分圧の比、及び酸素分圧に対する水の分圧の比の、Ｈ₂Ｏを導入する時の流量との関係を図５に示す。

真空槽１２に発生するＨ₂の量は、ＭｇＯと反応して分解されたＨ₂Ｏの量と等しいから、真空槽１２内のＨ₂Ｏ分圧（残留Ｈ₂Ｏ分圧）と、Ｈ₂分圧との合計が、真空槽１２に導入したＨ₂Ｏの導入量（導入分圧）となる。Ｈ₂Ｏの導入量を上記表２の「導入Ｈ₂Ｏ分圧」の欄に記載した。

更に、導入Ｈ₂Ｏ分圧に対する残留Ｈ₂Ｏ分圧の比（残留Ｈ₂Ｏ／導入Ｈ₂Ｏ）と、導入Ｈ₂Ｏ分圧に対する分解Ｈ₂Ｏ分圧の比（分解Ｈ₂Ｏ／導入Ｈ₂Ｏ）を求め、上記表２に記載した。

次に、上記成膜条件で得られたＭｇＯ膜についてＸ線回折ピークの相対強度を求めた。尚、ＭｇＯ蒸発時のパネル温度は２００℃であった。
図６は測定点Ａ〜Ｅと、面方位（１ １ ０）、（１ １ １）の相対強度の関係を示すグラフである。横軸は酸素分圧Ｐｏに対する水素分圧Ｐｈの比（Ｐｈ／Ｐｏ）を表し、その横軸には、比Ｐｈ／Ｐｏの大きさに従って測定点Ａ〜Ｅを配置した。図６の縦軸はＸ線回折線の相対強度を表している。

図６から分かるように、面方位（１ １ ０）の相対強度は、面方位（１ １ １）の相対強度よりも測定点Ａ−Ｂ間では小さいが、その大小関係は測定点Ｂ−Ｃ間で逆転し、測定点Ｃ−Ｅでは、面方位（１ １ ０）の相対強度は、面方位（１ １ １）の相対強度よりも大きくなっていることがわかる。

測定点Ａ−Ｂ間では、真空槽１２内部に残留する水の分圧が真空槽に導入した水の分圧の２．９９×１０^-1倍未満であり、測定点Ｃ−Ｅ間では２．９９×１０^-1倍以上である。従って、測定点ＢとＣの間の値（残留Ｈ₂Ｏ／導入Ｈ₂Ｏが約１．７７×１０^-1）で、面方位（１ １ ０）の相対強度が面方位（１ １ １）の相対強度よりも大きくなり、少なくとも、真空槽１２内部に残留する水の分圧が真空槽に導入した水の分圧の２．９９×１０^-1倍以上の時に面方位（１ １ ０）が優先配向となることがわかる。

また、残留Ｈ₂Ｏではなく、水の分解量（分解Ｈ₂Ｏ）に着目すると、測定点Ａ−Ｂ間では、分解Ｈ₂Ｏの分圧が真空槽１２に導入した水の分圧の７．０１×１０^-1倍を超えており、測定点Ｃ−Ｅ間では７．０１×１０^-1倍以下であるから、少なくとも、分解Ｈ₂Ｏの分圧が真空槽１２に導入した水の分圧の７．０１×１０^-1倍以下の時に面方位（１ １ ０）が優先配向となることがわかる。

更に、各ＭｇＯ膜について充填率とガス放出速度をそれぞれ測定した。図７は測定点Ａ〜ＥとＭｇＯ膜の充填率の関係を示すグラフであり、図８は測定点Ａ〜Ｅと、ＭｇＯ膜からのガス放出速度との関係を示すグラフである。

図７，８の縦軸はそれぞれ充填率とガス放出速度を示す。同図の横軸は酸素分圧Ｐｏに対する水素分圧Ｐｈの比（Ｐｈ／Ｐｏ）を表す。その横軸には、比Ｐｈ／Ｐｏの大きさに従って測定点Ａ〜Ｅを配置した。図６の縦軸はＸ線回折線の相対強度を表している。

図７、８から分かるように、測定点ＡからＥへ向かうほど充填率は大きく、ガスの放出速度は低い。特に、測定点Ｃ−Ｅ間で放出ガスが最も少なくなっている。
この結果と上記表１から、放出ガスを少なくする条件は、真空槽１２に残留する水の分圧が真空槽に導入する水の分圧の２．９９×１０^-1以上、水の分解量の分圧が真空槽に導入した水の分圧の７．０１×１０^-1倍以下、水素分圧が酸素分圧の１．０倍以上、又は、残留する水の分圧が１．６８×１０^-2Ｐａ以上であることがわかる。

Claims (8)

1. 真空槽内にＰＤＰ表示装置のパネルを配置し、
   前記真空槽内に酸素と水を導入しながら、前記真空槽内でＭｇＯ蒸気を発生させ、前記パネルの表面にＭｇＯ膜を形成するパネルの製造方法であって、
   前記真空槽内に、電子銃と、前記電子銃から電子線を照射されると前記ＭｇＯ蒸気を放出する蒸発源と、前記蒸発源から放出された前記ＭｇＯ蒸気の広がりを制限する制限板とを配置し、
   気体の前記水を、前記制限板と前記パネルの間に導入し、
   前記真空槽内部に残留する水の分子数が、前記真空槽に導入した前記水の分子数の２．９９×１０^-1倍以上になるよう、前記水を導入するパネルの製造方法。
2. 気体の前記水は、前記パネルに向かって噴出される請求項１記載のパネルの製造方法。
3. 真空槽内にＰＤＰ表示装置のパネルを配置し、
   前記真空槽内に酸素と水を導入しながら、前記真空槽内でＭｇＯ蒸気を発生させ、前記パネルの表面にＭｇＯ膜を形成するパネルの製造方法であって、
   前記真空槽内に、電子銃と、前記電子銃から電子線を照射されると前記ＭｇＯ蒸気を放出する蒸発源と、前記蒸発源から放出された前記ＭｇＯ蒸気の広がりを制限する制限板とを配置し、
   気体の前記水を、前記制限板と前記パネルの間に導入し、
   前記真空槽内部の水素の分圧が、前記真空槽内部の酸素分圧の１．０倍以上になるよう前記酸素を導入するパネルの製造方法。
4. 気体の前記水は、前記パネルに向かって噴出される請求項３記載のパネルの製造方法。
5. 真空槽内にＰＤＰ表示装置のパネルを配置し、
   前記真空槽内に酸素と水を導入しながら、前記真空槽内でＭｇＯ蒸気を発生させ、前記パネルの表面にＭｇＯ膜を形成するパネルの製造方法であって、
   前記真空槽内に、電子銃と、前記電子銃から電子線を照射されると前記ＭｇＯ蒸気を放出する蒸発源と、前記蒸発源から放出された前記ＭｇＯ蒸気の広がりを制限する制限板とを配置し、
   気体の前記水を、前記制限板と前記パネルの間に導入し、
   前記真空槽内部に残留する前記水の分圧が１．６８×１０^-2Ｐａ以上になるよう、前記水を導入するパネルの製造方法。
6. 気体の前記水は、前記パネルに向かって噴出される請求項５記載のパネルの製造方法。
7. 真空槽内にＰＤＰ表示装置のパネルを配置し、
   前記真空槽内に酸素と水を導入しながら、前記真空槽内でＭｇＯ蒸気を発生させ、前記パネルの表面にＭｇＯ膜を形成するパネルの製造方法であって、
   前記真空槽内に、電子銃と、前記電子銃から電子線を照射されると前記ＭｇＯ蒸気を放出する蒸発源と、前記蒸発源から放出された前記ＭｇＯ蒸気の広がりを制限する制限板とを配置し、
   気体の前記水を、前記制限板と前記パネルの間に導入し、
   前記真空槽内部で分解される水の分子数が、前記真空槽に導入した前記水の分子数の７．０１×１０^-1倍以下になるよう、前記水を導入するパネルの製造方法。
8. 気体の前記水は、前記パネルに向かって噴出される請求項７記載のパネルの製造方法。

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