KR101168180B1

KR101168180B1 - 플라스마 디스플레이 패널의 제조방법 및 제조장치

Info

Publication number: KR101168180B1
Application number: KR1020097003493A
Authority: KR
Inventors: 에이이치 이이지마; 무네토 하코모리
Original assignee: 가부시키가이샤 알박
Priority date: 2006-10-27
Filing date: 2007-10-18
Publication date: 2012-07-24
Also published as: KR20090038913A; EP2093306A4; JPWO2008050662A1; EP2093306A1; EP2093306B1; RU2425174C2; WO2008050662A1; JP5078903B2; RU2009120030A; CN101522939A

Abstract

플라스마 디스플레이 패널의 제조방법에 관하여, 보호층으로서의 (111)배향한 MgO막을 용이하게 얻도록 성막온도를 내려 제조공정을 간소화한다. 또한, 제조장치를 간단한 구조로 하여 택트 타임을 단축한다. 주사 전극, 유지 전극, 유전체층 및 보호층으로 되는 전면 기판과 어드레스 전극, 배리어 리브 및 형광체로 되는 배면기판으로 구성되어 있는 플라스마 디스플레이 패널의 제조방법에 있어서, 전자빔 증착장치에서의 증착전 유리기판의 온도를 상온(120℃이상)으로 하고, 한편 상기 전자빔 증착장치의 MgO 성막속도를 8000Å·m/min 이상으로 한다. 상온에서의 성막으로, 종래 고온에서의 성막과 동일하게 MgO막이 얻어졌다.

증착장치, 전자빔 증착장치, 인라인식증착장치, 로드락식 증착장치, 피어스식

Description

플라스마 디스플레이 패널의 제조방법 및 제조장치{PLASMA DISPLAY PANEL MANUFACTURING METHOD AND MANUFACTURING DEVICE}

본 발명은 플라스마 디스플레이 패널(이하, PDP라고 한다)의 제조방법 및 제조장치에 관하여, 특히 유전체층의 보호층 형성에 관한 것이다.

현재 PDP의 주류인 AC면 방전형 PDP는 주사전극, 유지전극, 유전체층 및 보호층으로 이루어지는 전면 기판과, 어드레스 전극, 베리어 리브 및 형광체로 되는 배면기판판으로 구성되어 있다(도 20 참조).

도 20에 나타내듯이 AC면 방전형 PDP(81)는 방전가스가 채워진 좁은 갭을 통해 2매의 유리기판이 플리트 씰되어 있다. 배면 유리기판(90)에는 어드레스 전극(89)이 열(列)방향으로 배치되고, 그 위에 유전체층(87)이 형성되어 있다. 이 유전체층(87)은 어드레스 전극(89)의 보호나 백색 반전층으로서 휘도개선의 역할을 가진다. 베리어 리브(88)는 높이가 100～150㎛정도이고, 베리어 리브(88)에 의해 형성되는 도랑(溝)내벽에는 적청색의 형광체(91R, 91B, 91G)가 차례차례 도포되어 있다.

표시측이 되는 전면 기판에는 ITO 등의 투명전극과 버스전극으로 되는 면방전 전극이 설치된다. 면방전 전극은 50～100㎛정도의 방전 갭을 사이에 두어 대 (對)가 되어 배열되어 있다. 이러한 방전전극은 두께 20～30㎛정도의 유전체층으로 덮인다. 그 상부에는 산화마그네슘(MgO)으로 되는 표면보호층이 형성되어 있다.

각 색의 표시단위로 되는 1셀은 형광체가 주위에 도포된 방전 공간에 대해서, 유전체층(85, 87)으로 덮인 면방전 전극{주사 전극(83)과 유지 전극(84)}과 어드레스 전극(89)으로 되는 3개의 전극으로 구성되어 있다. 주사 전극(83)는 부(負)전위의 주사 펄스가 차례차례 인가되고, 거기에 동기해 어드레스 전극에 정(正)전위의 데이터 펄스를 표시 데이터에 응해 인가하는 것으로써, 선택적으로 기록 방전을 발생시킨다. 계속해서 유지 전극과 주사 전극간에 교류유지 방전 펄스를 인가하고, 기록된 셀을 유지 방전시키는 것으로 발광 표시시킨다.

상술과 같이, 보호층에는 주로 MgO가 사용되어 있다. 게다가 MgO는 보호층으로서의 기능에 더해 2차 전자방출계수가 큰 것이 요구되고 있다. PDP의 가격 저하, 수요 상승에 의해 유리기판 사이즈는 더욱 더 커져 PDP의 보호층인 MgO를 성막하는 생산장치의 처리(through put)는 더욱 더 단시간이 되고 있다.

MgO는 결정 성장에 있어서, 배향성을 가져, 그 성장방향에 의해 특성이 다른 것이 알려져 있다. 성막조건을 바꾸는 것으로, (111), (110), (100) 등의 각 결정방향으로 배향한 MgO 성막이 가능해지고 있다. 그래서, 소망하는 배향성의 피막을 얻기 위해서 여러가지 방법이 개발되어 왔다.

예를 들면, 보호막으로서의 내스팻터성에 주목적을 두었을 경우, (110)배향성의 MgO층을 얻는 방법이 있다(특허문헌 3 참조). MgO 결정구조에 있어서는, (111)배향면보다도 (110)면쪽이 체네링이 일어나기 쉽다. 즉, 입사이온이 결정 내부에 깊게 비집고 들어가기 쉽고, 표면 근방에서의 스팻터가 일어나기 어렵다는 것도 있다. 적당한 산소 분압 및 수증기 분압의 분위기중에서의 고주파 이온 도금법 등에 의해 형성한다.

또한, 2차 전자방출에 주목했을 경우, (111)배향성의 MgO층을 얻는 방법이 있다(특허문헌 1 참조). 산소 분위기중에서 실시하는 진공증착법 또는 증착면에 이온빔을 조사하는 이온 어시스트 증착법을 이용하는 방법이다.

그러나 보다 고정밀도의 MgO층을 얻기 위해서는, 이온빔보다 제어성이 좋은 전자빔을 이용한 증착법이 바람직하다. 그래서, 전자빔을 이용한 증착법으로 (111)배향성의 MgO층을 얻기 위해서는, 230℃ 이상의 기판온도로 퇴적시키던가, 또는, 1.5Å/초(秒)이상, 3Å/초이하라는 퇴적속도로 형성할 필요가 있었다(특허문헌 2 참조).

이 방법은, 전자빔을 사용해, 우선 230℃이상, 350℃이하의 기판온도 또는 1.5Å/초이상, 3Å/이하라는 퇴적속도로 (111)배향성의 산화마그네슘막을 하지로서 형성한다. 그 다음에, 저(低) 기판온도, 고(高) 퇴적속도에서의 전자빔증착으로 (111)배향성의 보호층을 얻을 수 있는 것이 있다.

그렇지만, 하지를 형성하는 프로세스와 보호층을 형성하는 프로세스를 필요로 하기 때문에 2번의 공정을 필요로 하고, 양 프로세스의 조건도 다르기 때문에, 최근 대폭적인 생산성 향상 요구에 응답할 수 없었다.

특허문헌 1: 일본국 특개평 5-234519(제3페이지, 도 3)

특허문헌 2: 일본국 특개평 8-287833호 공보(제3페이지, 표 1)

특허문헌 3: 일본국 특개평 10-106441호 공보(제3페이지, 표 1)

종래부터, PDP 제조장치에 있어서는, 대각 60인치 클래스의 대형 유리기판에 대해 기판을 고정한 상태에서 균일하게 성막하는 것이 곤란한 것과, 무거운 PDP용의 유리기판을 반송하기 위해서 필요한 진공 대응의 대형 기판반송용 로봇의 개발이 필요한 것 등의 이유때문에, 캐리어에 기판을 탑재하고, 증발원 위를 통과시키면서 성막하는 인라인식 증착장치가 이용되고 있다.

PDP용 인라인식 증착장치의 장치 구성을 도 10에 나타낸다. 장치는 사입실(62), 가열실(63a, 63b, 63c), 증착실(64), 냉각실(65) 및 취출실(66)의 7실 구성으로 된다. 우선, 유리기판(10)은 기판탈착 포지션(70)으로 로봇(도시하지 않음)에 의해 캐리어(도시생략)에 세트된다. 상기 캐리어는 사입실(62)에 반입되어 진공배기 후, 가열실(63a, 63b, 63c)로 차례차례 보내져 가열 탈가스된다. 그 후, 증착실(64)에 반송된다. 증착실에서는 캐리어가 증발원 위를 연속해 통과하고, 유리기판(10)에 MgO막이 성막된다. 캐리어는 다시 냉각실(65)에서 냉각되고, 취출실(66)을 통해, 기판 탈착 포지션(70)으로 돌아온다.

즉, 도 10의 PDP 제조장치(61)는 도 11에 나타내듯이,

(A) 유리기판을 사입실에 배치하는 공정;

(B) 유리기판을 가열실로 이동하는 공정;

(C) 유리기판을 가열실에서 고온(200～250℃)으로 가열하는 공정;

(D) 유리기판을 증착실로 이동하는 공정;

(E) 유리기판에, 고온(200～250℃)이고 다이나믹 레이트 4000Å·m/min(스테틱 레이트 140Å/sec) 속도로 MgO를 성막하는 공정;

(F) 유리기판을 냉각실로 이동하는 공정;

(G) 유리기판을 냉각하는 공정;

(H) 유리기판을 취출실로 이동하는 공정;

(I) 유리기판을 취출실에서 취출하는 공정;

에 의해 MgO 성막을 실시했다.

그래서, 종래 PDP 제조장치에서의 성막에 있어서, 결정 배향성에 대해서는 기판온도가 낮은 쪽이 (111)배향성이 좋은 막이 얻어진다(도 16 참조). 한편, 막밀도 및 굴절률은 기판온도가 높은 쪽이 좋다(도 17 참조)라고 하는 경향이 있었다. 따라서, 양쪽의 조건을 채우려면, 유리기판을 200～250℃ 범위내에서 가열할 필요가 있다고 되어 있었던 것이다.

그 때문에, 종래 전자빔을 사용해 성막하는 프로세스에서는 일반적으로 다음과 같은 과제가 있었다.

작업 처리(through put)내에서 유리를 소정 온도로 가열하기 위해서 많은 가열실을 필요로 하여 장치가 대형이 되어, 설비 비용이 올라간다. 예를 들면, 도 10의 PDP 제조장치에서는 3개의 가열실을 사용하고 있다. 또, 유리기판(10)을 가열실로 이동하는 동안에도 예가열을 위한 히터를 배치하고 있다. 또, 도면중 와트수는 특히 도시하지 않지만 배치하고 있는 히터의 와트수를 나타낸다.

또한, 가열실 수의 증가에 수반해, 소비전력이 큰 폭으로 올라간다. 예를 들면, 42인치 6～8면취의 유리기판에 MgO를 증착하는 경우, 종래 PDP 제조장치에서는, 택트 타임을 2분으로 운전하는 경우, 히터로의 투입 전력은 약 800㎾가 필요했다. 택트 타임을 1.5으로 하는 경우는 1200㎾ 이상이 된다.

또한, 로봇으로 유리기판(10)을 탈착하는 경우, 기판 냉각이 필요해, 에너지를 클린룸 내에 배출하기 위해, 클린룸의 유지비용이 증대한다.

또한, 유리를 급속 가열, 냉각하기 위한 유리기판(10)의 보유방법 및 밴트에 특별한 배려가 필요하다. 도 10에서는 냉각실을 준비해 냉각 효율을 올리고 있다.

또한, PDP의 인출 전극부에 MgO가 부착하지 않게, 캐리어(15)에 마스크(15a)를 설치해 유리기판(10)의 성막 에리어를 제한하지만, 대형의 유리기판을 가열하는 것이 되어, 마스크(15a)와 유리기판(10)의 열팽창계수의 작은 차이에 의해 마스크 정밀도의 유지가 곤란하게 된다. 그래서, 마스크(15a)를 장력부재로 형성해 유리기판(10)의 신축에 대응하고 있다.

또한, 유리기판 및 캐리어를 가열하기 위해, 진공조, 구동계 및 기기도입 포트는 충분히 냉각해야 한다. 상기 장치의 구성품인 O링 및 윤활계로부터 분위기에 방출되는 고분자(기름)의 증기압은 온도에 의존하기 때문에, 오염(contamination)을 완전히 방지하는 것은 매우 곤란하다.

상기 과제는 모두 성막시의 온도를 높게 하고 있는 것에 기인한다. 성막시의 온도를 상온으로 할 수 있으면, 상기 과제는 해결된다. 발명자는 연구개발의 결과, 성막(막 형성)온도를 인하할 수 있는 조건을 찾아냈다.

막질을 좌우하는 요소는 온도 이외에도 많이 있다. 예를 들면, 성막시의 성막 속도, 산소 분압 등을 들 수 있다. 발명자는, 이러한 온도 이외의 성막 조건을 충분히 만족할 수 있으면, 상대적으로 온도 조건을 완화할 수 있는 것이라고 생각했다. 그래서, 온도 이외의 성막에 관한 조건마다 경향을 포착해서 철저하게 개선하기로 했다. 게다가 MgO층에 요구되는 항목마다 검증을 실시했다.

또한, MgO 막중에 들어가는 불순물(C, CO, CO₂ 등)의 양을 큰 폭으로 줄일 수 있다면, 성막 조건은 완화할 수 있을 가능성이 있는 것을 알아냈다.

그래서, 전자빔 증착장치의 MgO 성막 속도를 다이나믹 레이트로 8000Å·m/min이상, 혹은 스태틱 레이트로 280Å/sec 이상으로 해 기판온도를 120℃ 이하로 했는데, MgO 막중에 들어가는 불순물의 양을 큰 폭으로 삭감할 수 있고, 보호층으로서의 MgO층에 기대되는 패널 특성(cathode luminescence 특성, 기록특성 등)이 대폭으로 개선되었다.

그래서, MgO 성막 속도를 8000Å·m/min 이상으로 했을 경우에 결정 배향성, 막밀도·굴절률, 투과율 등의 특성을 만족할까 조사한 결과, 상온(120℃ 이하)에 있어서도 양호한 막특성을 얻을 수 있는 것을 확인했다.

즉, 주사 전극, 유지 전극, 유전체층 및 보호층으로 되는 전면 기판과 어드레스 전극, 배리어 리브 및 형광체로 되는 배면기판에서 구성되어 있는 플라스마 디스플레이 패널(PDP)의 제조방법에 있어서, 상기 보호층으로서의 (111)배향의 MgO막 형성공정을 포함해, 상기 MgO막이 8000Å·m/min 이상의 퇴적속도로 증착법에 의해 형성하는 방법에 의해 상기 과제가 해결된다.

또, 주사 전극, 유지 전극, 유전체층 및 보호층으로 되는 전면 기판과 어드레스 전극, 배리어 리브 및 형광체로 되는 배면기판으로 구성되어 있는 플라스마 디스플레이 패널의 제조장치에 있어서, 상기 보호층으로서의 (111)배향의 MgO막을 형성하기 위한 수단을 가지고, 이 수단이 상기 MgO막을 8000Å·m/min 이상의 퇴적속도로 증착하여 형성하는 제조장치에 의해 상기 과제는 해결된다.

도 1은 본 발명의 실시형태의 인라인식 전자빔 증착장치의 모식도이다.

도 2는 본 발명의 실시형태의 플라스마 디스플레이 패널(PDP)의 제조방법에 사용하는 전자빔 증발원의 설명도이다. 피어스식 전자총과 링하스와 조사점의 위치관계를 나타내는 평면도이다.

도 3은 본 발명의 MgO막의 X선 회절 패턴도이다.

도 4는 본 발명의 실시형태의 플라스마 디스플레이 패널(PDP)의 제조방법에 의한 성막레이트를 나타내는 그래프이다.

도 5는 실험장치의 개략도이다.

도 6은 실험장치의 증발원이다.

도 7은 실험장치의 X선 회절 결과의 피크 강도를 나타낸다.

도 8은 실험의 투과율 측정 결과이다.

도 9는 투과율의 개선 결과이다. 산소를 적정량 보충하여 성막했다.

도 10은 종래 인라인식 전자빔 증착장치의 모식도이다.

도 11은 종래 인라인식 전자빔 증착장치의 가열공정이다.

도 12는 종래 플라스마 디스플레이 패널(PDP)의 제조방법에 사용하는 전자빔 증발원의 설명도이다. 피어스식 전자총과 링하스와 조사점의 위치관계를 나타내는 평면도이다. 전자총이 2대의 예를 나타낸다.

도 13은 종래 플라스마 디스플레이 패널(PDP)의 제조방법에 사용하는 전자빔 증발원의 설명도이다. 피어스식 전자총과 링하스와 조사점의 위치관계를 나타내는 평면도이다. 전자총을 4대로 해 다이나믹 레이트를 올린 예이다.

도 14는 종래 MgO막의 X선 회절 패턴도이다.

도 15는 종래 플라스마 디스플레이 패널(PDP)의 제조방법에 의한 성막레이트를 나타내는 그래프이다.

도 16은 종래 기판가열온도와 (111)배향성 강도와의 관계를 나타내는 그래프이다. 성막레이트 일정, 성막압력 일정의 경우에서는, 기판온도가 높아지는 것에 따라 (111)피크 강도가 감소한다.

도 17은 종래 기판가열온도와 굴절률과의 관계를 나타내는 그래프이다. 성막레이트 일정, 성막압력 일정의 경우에서는, 기판온도가 높아지는 것에 따라 굴절률은 증대한다.

도 18은 고정 성막에 있어 MgO의 입사각과 굴절률과의 관계를 나타내는 도이다.

도 19는 고정 성막에 있어 MgO의 입사각과 (111)배향성 강도와의 관계를 나타내는 도이다.

도 20은 플라스마 디스플레이 패널(PDP)의 기본 구조를 나타내는 모식도이 다. AC형의 PDP이다. 방전가스가 채워진 좁은 갭을 통해 2매의 유리기판이 대향하여 배치되어 있다. 그 갭이 배리어 리브로 나누어지고, 나누어진 각 도랑에는 3원색중 어느 1색의 형광체가 도포되어 있다. 전면기판의 주사 전극과 배면기판의 어드레스 전극으로 선택되는 하나의 셀이 표시단위로 된다.

도 21은 증발원과 입사각의 관계를 나타내는 측면도이다. 종래는, 유리기판의 반송방향으로 복수의 증발점(전자빔 조사점)을 배치했다. 증착 개시시, 유리기판으로의 MgO는 입사각 30°와 약 60°로 증착된다. 또한, 증착종료시는 입사각 약 60°와 30°로 증착된다.

도 22는 전자빔 조사점(증발포인트)의 사진이다. 전자총의 출력과 조사면적의 관계를 나타낸다. 출력이 큰 만큼 조사 면적이 넓다.

도 23은 전자빔 조사점(증발포인트)의 확대사진이다. 조사 형상의 일례를 나타낸다.

도 24는 스플래시(splash) 없게 되는 전자빔의 전류밀도범위를 나타내는 그래프이다.

*부호의 설명*

1: 전자빔 증착장치 2: 진공조

3: 피어스식 전자총 4: 링하스(증착재료용기, 증착원)

9: 방착판 10: 유리기판(전면기판)

11: 증발재료(MgO) 15: 캐리어

15a: 마스크 26a: 영구자석(N극)

26b: 영구자석(S극)

31: 플라스마 디스플레이 패널(PDP) 제조장치

32: 사입/취출실 33: 가열실

34: 증착실

41: 플라스마 디스플레이 패널(PDP) 제조장치

42: 사입실 43: 트랜스퍼 챔버

44: 증착실 46: 취출실

47: 프론트 엘리베이터 48: 리턴 컨베이어

49: 리어 엘리베이터 50: 기판착탈 포지션

61: 플라스마 디스플레이 패널(PDP) 제조장치

62: 사입실 63a, 63b, 63c: 가열실

64: 증착실 65: 냉각실

66: 취출실 67: 프런트 엘리베이터

68: 리턴 컨베이어 69: 리어 엘리베이터

70: 기판착탈 포지션 81: 플라스마 디스플레이 패널(PDP)

82: 전면기판 83: 주사전극

84: 유지전극 85: 유전체층

86: 보호막(MgO) 87: 유전체층

88: 배리어 리브 89: 어드레스 전극

90: 배면기판 91R, 91G, 91B: 형광체

P, P1, P2: 전자빔 조사점(증발포인트)

이하, 본 발명을 적용한 구체적인 실시형태에 대해 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.

(실시예 1)

본 발명의 실시형태를 도 1～3에 나타낸다.

도 1은 본 발명 실시형태의 PDP 제조장치(41)를 나타낸다. 종래 PDP 제조장치(도 10)에 비해 가열실 2개와 냉각실을 삭감할 수 있었다. 도 2는 본 실시형태의 전자빔 증발원의 도면이다. 도 3은 본 실시형태의 PDP 제조장치를 사용해 성막한 MgO막의 X선 회절 패턴도이다. 도 4는 본 발명 실시형태의 PDP 제조장치에 의한 성막레이트의 도이다.

도 1에 나타내듯이, 본 발명 실시형태의 PDP 제조장치(41)는 사입실(42), 트랜스퍼 챔버(43), 증착실(44), 취출실(46), 프런트 엘리베이터(47), 리어 엘리베이터(49) 및 기판포지션(50)으로 되어 있어, 종래와 같은 가열공정을 필요로 하지 않는다. 따라서, 종래의 PDP 제조장치(61; 도 10)의 가열실(63a, 63b, 63c) 및 냉각실(65)을 삭감한 것으로 되어 있다.

증착실(44)의 전자빔 증발원은 도 2에 나타내는 구성으로 되어 있다. 링하스(4) 3대와 피어스식 전자총(3) 6대를 배치해, 하나의 전자총(3)이 하나의 조사점(P)에 대응하도록 되어 있다. 전자빔 제어에 링하스(4) 아래쪽에 배치한 영구자석(26a, 26b)을 사용하고 있다. 또, 이 증발원에서 유리기판(10)에 대한 MgO 증기 의 입사각도는 30°이하로 되도록 위치결정되어 있다.

또한, 피어스식 전자총(3)은 새롭게 개발한 대용량의 것이다. 이것을 6대 사용해, 8000Å·m/min 이상의 속도로 MgO를 성막한다. 도 4에 나타내는 성막레이트는 종래의 성막레이트(도 15)에 비해 대폭 증가가 되어 있다.

이상의 PDP 제조장치(41)는,

(A) 유리기판을 사입실로 배치하는 공정;

(B) 유리기판을 트랜스퍼 챔버로 이동하는 공정;

(C) 유리기판을 증착실로 이동하는 공정;

(D) 유리기판에, 상온(25～120℃),

한편 8000Å·m/min 이상의 속도로 MgO를 성막하는 공정;

(E) 유리기판을 취출실로 이동하는 공정;

(F) 유리기판을 취출실에서 취출하는 공정공정;

에 의해 MgO 성막을 실시한다.

도 3에 본 발명 실시형태의 PDP 제조장치(41)를 이용해 기판온도를 상온(120℃이하)으로서 얻어진 MgO막의 X선회절 패턴을 나타낸다. 도면에서 밝힌 바와 같이, 36.93°일때 회절강도의 피크가 나와 (111)배향성인 것을 나타내고 있다. 종래 방법에 의해 얻어진 MgO막의 X선 회절 패턴은 36.84°일때 회절강도 피크가 나왔다(도 14 참조). 따라서, 본 발명의 방법으로 얻어진 MgO막은 종래 방법으로 얻을 수 있던 것과 손색없는 것을 알 수 있다.

이상 설명한 PDP의 제조방법 및 제조장치에 의해, 상온으로 (111)배향성의 MgO막을 얻을 수 있다.

(실시예 2)

본 발명을 기존 장치에 적용한 경우의 실시예이다.

도 5에 나타내는 장치로 확인시험을 실시했다.

이것은 온도 조건을 완화하기 위한 각 부의 개량을 실시한 결과의 종합적인 실시형태이다.

이하, 본 발명의 상온성막방법의 구체적인 예를, 종래예와 비교해 상세하게 설명한다.

우선, MgO막에 요구되는 특성에 대해 설명한다.

MgO막의 기본특성은 결정 배향성, 막밀도·굴절률, 투과율로 평가된다.

결정 배향성에서, 현재 생산에 요구되는 것은 (111)배향성이다.

또한, 막밀도 90%이상, 굴절률 1.6이상이 요구된다. 막밀도가 좋은 만큼 내스팻터성이 좋아진다.

투과율은 유리기판에 비해서 95%이상, MgO는 PDP 패널의 전면판에 사용되므로 높은 투과율이 요구된다.

다음으로, 본 발명의 실시에 대해 행한 개선에 대해 설명한다.

발명자는 막밀도나 굴절률에 관해서, 성막시의 기판온도 이외의 요인에 대해서도 분석하고, 대책을 실시하면 기판온도를 낮게 해도 만족한 막특성을 얻어진다고 생각했다.

그래서, 아래와 같은 검토와 대책을 실시했다.

생산성 향상을 위해, 다이나믹 레이트를 크게 하려면 전자빔의 전류를 많게 하는 것이 바람직하다. 당연히, 전자빔 증착의 경우, 성막속도는 조사하는 전지빔의 전류값이 큰 만큼 빨라지지만, 성막속도를 올리기 위해서 큰 전류를 흘리면, 증발원의 온도가 급상승에 의해 증착재료가 세세하게 부서져 휘날려 스플래쉬(splash)라 불리는 현상이 일어난다. 스플래쉬에 의해 휘날린 증착재료의 일부가 유리기판까지 도달하는 경우가 있어, 제품 공정 저하의 원인이 된다. 그래서 종래는, 이 스플래쉬를 억제해 성막속도를 올리기 위해서, 도 12에 나타내는 구성으로 전자총과 하스의 조(組)수를 증가해 대응하고 있었다(도 13 참조). 즉 빔의 조사점을 늘려 전류를 분산하고 있었다.

그렇지만, 복수의 하스와 복수의 전자총, 게다가, 도시하지 않은 전자빔의 편향장치가 복수 조립되어 있었기 때문에, 배치의 자유도가 낮은 것, 또한 상기 전자 빔의 편향장치끼리의 상호 간섭 등에 의해, 증발원에서 본 기판으로의 MgO 입사각이 커지는 경향에 있었다(도 21 참조).

증발원에서 본 기판으로의 MgO 입사각이 커지면, 굴절률이 저하하는 경향이었다(도 18 참조). 또한, 결정 배향성도 나빠진다(도 19 참조). 어느 것도, 성막시의 온도 의존성보다 큰 값이었다. 따라서, 입사각도를 충분히 개선하면, 더 낮은 온도에서, 결정 배향성, 막밀도 및 굴절률 모두를 만족하는 조건이 얻어지는 것을 기대할 수 있다. 입사각도는 적어도 30°이하, 바람직하게는 20°이하이다.

그래서 발명자는, 전자총을 출력이 큰 것으로 하고, 또한 전자빔을 요동시켜 조사면적을 넓게 했다(도 22, 도 23 참조). 조사면적을 넓힘에 의해 전류 밀도를 높히지 않고(도 24 참조), 증착원의 온도 급상승을 억제해 상기 스플래쉬를 방지했다. 이에 의해 적은 댓수의 피어스식 전자총으로 성막속도를 빨리 할 수 있게 되었다. 그 결과, 증발원에서 본 기판으로의 MgO 입사각도 개선할 수 있었다.

발명자는 상기와 같은 대책을 실시한 다음 실험을 실시했다.

도 5에 실험에 사용한 PDP 제조장치(31)를 나타낸다. 장치는 사입/취출실(32), 가열실(33), 증착실(34)의 3실(室)로 된다. 도 6에 나타내듯이, 증착실(34)에는 증발원으로서 회전식 링하스(4)로 피어스식 전자총(3)을 2대 탑재한 로드락식 증착장치의 예이다. 링하스(4)상의 4포인트로부터 MgO를 증발시키면서, 유리기판(10)을 실은 캐리어(15)를 수평방향으로 반송해 MgO를 성막한다.

실험결과를 도 7～9에 나타낸다.

도 7은 X선 회절 패턴의 (111)배향의 피크 강도를 유리기판의 좌단, 중앙, 우단의 3점에서 측정한 결과이다. 또, 막두께는 8000Å로 증착실 압력을 바꾸어 성막한 것을 줄지어 나타내고 있다. 이 결과로부터 0.02와 0.04㎩의 압력에서 양호한 특성을 나타내고 있는 것이 이해되지만, 0.06㎩의 압력에서도 (111)배향막이 얻어지는 것을 확인하고 있다.

도 8은 투과율을 나타낸다. 기준이 되는 유리기판은, 아사히 유리 주식회사제(製) PD200을 사용했다. 도 9는 PD200을 기준으로 비(比)를 취한 것이다. 결과는 95%이상이 되고 있는 것을 나타내고 있다.

이상과 같이, 측정 결과는 모두 양호한 특성의 MgO막이 얻어진 것을 나타내고 있다.

따라서, 전자빔 증착장치에서의 증착시 유리기판의 온도를 상온(120℃이상)으로 하고, 한편 상기 전자빔 증착장치의 MgO 성막속도를 8000Å·m/min 이상으로 하는 것에 의해, 종래, 200～250℃로 실시한 성막과 비교해 손색이 없는 성막을 실시한 것을 확인할 수 있었다.

이상, 본 발명의 실시형태에 대해 설명했지만, 물론, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상에 근거하여 여러 가지의 변형이 가능하다.

예를 들면, 인라인식 전자빔 증착장치, 로드락식 전자빔 증착장치에 한정하지 않고, 피어스식 전자총을 이용한 다른 방식의 전자빔 증착장치에도 적용 가능하다.

본 발명 실시형태의 전자빔 증착장치에서는 증착재료를 넣는 용기를 링하스(4)로 했지만, 도가니라도 좋다.

상온(120℃ 이하)에서의 MgO 성막이 가능하게 되었다.

또, 생산 설비의 대폭적인 작업처리(through put) 향상을 할 수 있었다.

게다가, 상기 2점 개선에 관해서, 아래와 같은 부차적 효과를 얻을 수 있어 상기 과제를 해결할 수 있었다.

·MgO 성막장치로부터 가열실 및 냉각실을 삭감할 수 있었다. 이것에 의해 장치가 컴팩트하게 되었다.

·종래 가열기구를 필요로 한 증착실에서 히터기구를 삭감할 수 있었다. 이것에 의해 심플한 구성이 되었다.

·리턴 컨베이어, 엘리베이터로부터의 가열기구를 삭감할 수 있었다. 이것에 의해 심플한 구조가 되었다.

·가열 및 냉각을 위한 택트 타임의 속도조절이 없어져, 장치 택트 타임을 큰 폭으로 단축할 수 있다. 종래의 90초에서 30초 이하까지 단축이 가능해졌다.

·가열을 필요로 하지 않기 때문에, 마스크 오차는 큰 폭으로 개선할 수 있었다.

·프로세스 온도가 저온으로 되었기 때문에, 큰 폭으로 오염(contamination)을 줄일 수 있어 막특성의 개선이 되었다.

·장치비용을 삭감할 수 있었다.

·런닝 코스트(running cost)를 큰 폭으로 삭감할 수 있었다. 전력은 종래의 1/3이하로 되었다. 냉각수는 종래의 1/2이하로 되었다.

·클린룸 내로의 열부하량이 종래의 1/3이하로 되었다.

·기판의 핸들링, 캐리어 반송이 용이하게 되었다.

Claims

주사 전극, 유지 전극, 유전체층 및 보호층으로 되는 전면 기판과 어드레스 전극, 배리어 리브 및 형광체로 되는 배면기판으로 구성되어 있는 플라스마 디스플레이 패널(PDP)의 제조방법에 있어서, 상기 보호층으로서의 (111)배향의 MgO막 형성공정을 포함하고, 상기 MgO막이 8000Å·m/min 이상 혹은 280Å/sec 이상의 퇴적속도로 전자빔 증착법에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 플라스마 디스플레이 패널의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 MgO막이 120℃이하의 기판온도로 증착법에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 플라스마 디스플레이 패널의 제조방법.
제2항에 있어서, 상기 MgO막 형성시, 성막압력을 0.02～0.06㎩로 하는 것을 특징으로 하는 플라스마 디스플레이 패널의 제조방법.
제2항에 있어서, 상기 MgO막 형성시 상기 전면기판으로의 MgO 입사각도를 30°이하로 하는 것을 특징으로 하는 플라스마 디스플레이 패널의 제조방법.
주사 전극, 유지 전극, 유전체층 및 보호층으로 되는 전면 기판과 어드레스 전극, 배리어 리브 및 형광체로 되는 배면기판으로 구성되어 있는 플라스마 디스플레이 패널의 제조장치에 있어서, 상기 보호층으로서의 (111)배향의 MgO막을 형성하기 위한 피어스식 전자총을 포함하는 증발원을 가지고, 이 증발원이 상기 MgO막을 8000Å·m/min 이상 혹은 280Å/sec 이상의 퇴적속도로 증착하여 형성하는 것을 특징으로 하는 플라스마 디스플레이 패널의 제조장치.
제5항에 있어서, 상기 MgO막이 120℃이하의 기판온도로 증착할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 플라스마 디스플레이 패널의 제조장치.
제6항에 있어서, 상기 MgO막 형성시, 성막압력이 0.01～0.06㎩로 되도록 한 것을 특징으로 하는 플라스마 디스플레이 패널의 제조장치.
제6항에 있어서, 상기 MgO막 형성시, 상기 전면기판으로의 MgO 입사각도가 30°이하로 되도록 한 것을 특징으로 하는 플라스마 디스플레이 패널의 제조장치.