WO2007032302A1 - 保護膜形成方法および保護膜形成装置 - Google Patents

保護膜形成方法および保護膜形成装置 Download PDF

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WO2007032302A1
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protective film
film forming
oxygen
ion intensity
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PCT/JP2006/317965
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Kazuo Uetani
Kaname Mizokami
Yoshinao Ooe
Akira Shiokawa
Hiroyuki Kadou
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Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to a protective film forming method and a protective film forming apparatus for forming a protective film on a glass substrate, and more particularly, to a magnesium oxide for protecting a dielectric layer formed on a front glass substrate of a plasma display panel.
  • the present invention relates to the formation of a (MgO) protective film.
  • Plasma display panels (hereinafter referred to as PDPs) are capable of high-speed display compared to liquid crystal panels, and are easy to increase in size. They are attracting attention as large-screen display devices, and have high definition and high brightness. Development aimed at improving display quality, high reliability, and so on is fostering.
  • an AC drive surface discharge type PDP adopts a three-electrode structure, and has a structure in which two glass substrates of a front plate and a back plate are arranged to face each other at a predetermined interval.
  • the front plate includes a display electrode formed of a stripe-shaped scan electrode and a sustain electrode formed on a glass substrate, a dielectric layer that covers the display electrode and functions as a capacitor for storing electric charge, and the dielectric It consists of a protective film with a thickness of about 1 m formed on the body layer.
  • the back plate is applied to a plurality of address electrodes formed on the glass substrate, a base dielectric layer covering the address electrodes, barrier ribs formed thereon, and display cells formed by the barrier ribs. And phosphor layers that emit red, green and blue light respectively.
  • the front plate and the back plate are hermetically sealed with the electrode formation side facing each other, and the discharge space formed by the barrier ribs is sealed with a discharge gas force such as neon and xenon at a pressure of 00 Torr to 600 Torr. ing.
  • a discharge gas force such as neon and xenon at a pressure of 00 Torr to 600 Torr. ing.
  • the protective film is formed using a material having high resistance to ion bombardment, and the sputtering force by discharge protects the dielectric layer, and the surface force of the protective film also protects secondary electrons. It has the role of reducing the driving voltage for discharging and discharging the discharge gas. Due to these characteristics, the protective film is formed by vacuum deposition technology using a single crystal magnesium oxide (MgO) material.
  • MgO single crystal magnesium oxide
  • the protective film is subjected to ion bombardment, and the thickness of the protective film decreases as the PDP lighting time increases, and the emission characteristics of secondary electrons from the surface of the protective film change. Therefore, there is a time delay (discharge delay) from when a voltage is applied to the display electrode until discharge is generated, which causes flickering of the display screen and significantly deteriorates display quality.
  • FIG. 6 is a schematic diagram of a conventional protective film forming apparatus.
  • a conventional MgO protective film forming method will be described with reference to FIG.
  • a substrate 500 such as a high strain point glass is preheated in the preheating chamber 501 and conveyed to the film forming chamber 502 as indicated by an arrow F.
  • the substrate 500 preheated to about 300 ° C. enters the film formation chamber 502, it is exposed to the vapor 503 of MgO vapor deposition particles flying from below, and an MgO thin film is formed on the surface of the substrate 500.
  • the MgO agglomerates in the vapor deposition source 504 are irradiated with an electron beam from a piercing electron gun 505 to melt and evaporate MgO, thereby generating a vapor 503.
  • a baffle plate 506 is provided between the substrate 500 and the vapor deposition source 504 so that the vapor 503 is formed only at a necessary portion of the substrate 500.
  • MgO agglomerate used as an evaporation material When an MgO agglomerate used as an evaporation material is irradiated with an electron beam, MgO is decomposed and O atoms escape, so that the formed MgO becomes an oxygen-deficient film. Therefore, in order to make the composition ratio during film formation as close as possible to the stoichiometric ratio, the ability to introduce oxygen from an oxygen cylinder 507, etc.
  • the characteristics of MgO vary greatly depending on the oxygen introduction method and amount.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 2003-297237 discloses an example in which the discharge delay is improved by the incident angle of vapor deposition particles.
  • An example in which discharge delay is improved by adding Ge or Si to MgO as an evaporation material is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-031264.
  • a protective film forming method of the present invention is a protective film forming method for forming a protective film of acid magnesium while transporting a substrate in a film forming chamber, and introducing oxygen into the film forming chamber. Downstream force in substrate transfer direction Water vapor is introduced into the film formation chamber, hydrogen ion intensity and oxygen ion intensity in the film formation chamber are measured, and water vapor introduction flow rate and oxygen introduction flow rate are determined by the ratio of hydrogen ion strength and oxygen ion strength. It is characterized by controlling.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a PDP.
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a protective film forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3A is a perspective view showing an arrangement state of a water vapor outlet and a front glass substrate of the protective film forming apparatus in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3B is a side view showing a state of arrangement of the water vapor outlet and the front glass substrate of the protective film forming apparatus in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing the measurement results of the discharge delay time of the protective film produced by the protective film forming method and protective film forming apparatus in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 shows the relationship between the distance between the substrate of the protective film produced by the protective film forming method and the protective film forming apparatus of the present invention and the water vapor outlet and the discharge delay time. It is a figure.
  • FIG. 6 is a diagram schematically showing a conventional protective film forming apparatus. Explanation of symbols
  • Fig. 1 is a perspective view showing the schematic configuration of the PDP.
  • the PDP 1 includes a front plate 10 and a back plate 20 that are arranged to face each other.
  • the front plate 10 includes a plurality of scanning electrodes 12 a and sustain electrodes 12 b formed in a stripe shape on a front glass substrate 11 to form a display electrode 12.
  • a black stripe 13 is formed between the display electrodes 12.
  • a dielectric layer 14 is formed on the scan electrode 12a, the sustain electrode 12b, and the black stripe 13, and further the dielectric layer 1
  • a protective film 15 made of MgO is formed so as to cover 4.
  • the back plate 20 has a striped address electrode 22 disposed on a back glass substrate 21 so as to be orthogonal to the scan electrode 12a and the sustain electrode 12b.
  • the base dielectric layer 23 is formed so as to cover the address electrodes 22, and has a function of protecting the address electrodes 22 and reflecting visible light to the front plate 10.
  • a partition wall 24 is formed on the base dielectric layer 23 so as to sandwich the address electrode 22 in the same direction as the address electrode 22, and a phosphor layer 25 is formed between the partition walls 24.
  • the front plate 10 and the back plate 20 are arranged to face each other, and the periphery is sealed with a sealing member (not shown) to form the discharge space 30.
  • a cell is formed between adjacent barrier ribs 24 and performs image display in a region where a pair of adjacent display electrodes 12 and one address electrode 22 intersect.
  • a discharge gas such as a mixed gas of neon (Ne) or xenon (Xe) is sealed at a pressure of 53200 Pa (400 Torr) to 79800 Pa (600 Torr).
  • the discharge gas is discharged in the discharge space 30 to generate ultraviolet rays, and the ultraviolet rays are emitted from the phosphor layer. Irradiate 25.
  • visible light is emitted from the phosphor layers 25 of each color and transmitted from the surface of the front plate 10 to display a color image.
  • the protective film 15 is formed using a material having high sputtering resistance against ion bombardment, and the sputtering force by discharge protects the dielectric layer 14, and the surface force of the protective film 15 also emits secondary electrons. Thus, it has the role of reducing the drive voltage for discharging the discharge gas.
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a protective film forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the protective film forming apparatus includes a substrate transfer system and a vapor deposition system.
  • the substrate transport system the front glass substrate 11 that is the glass substrate on which the dielectric layer 14 of the front plate 10 of the PDP 1 is formed is transported in the direction of arrow A, and becomes the preheating chamber 200 and the film forming chamber.
  • the vapor deposition chamber 201 and the slow cooling chamber 202 are configured to pass through. Further, the inside of the preheating chamber 200, the vapor deposition chamber 201, and the slow cooling chamber 202 is kept in vacuum, and the front glass substrate 11 can be transferred to each chamber by opening and closing the gate valves 203 and 204.
  • the front glass substrate 11 transported to the vapor deposition chamber 201 is charged with MgO vapor 206 evaporated from the vapor deposition source 205, which is a film formation source installed at the lower part of the vapor deposition chamber 201, which is a vapor deposition system.
  • a protective film 15 of MgO thin film is formed on the layer 14.
  • This MgO vapor 206 is obtained by irradiating an electron beam 208 to an MgO crystal agglomerate disposed in the vapor deposition source 205 with a piercing electron gun 207 to heat and vaporize it.
  • a baffle plate 209 is installed between the vapor deposition source 205 and the front glass substrate 11, and the MgO vapor 206 is restricted so that an MgO thin film is formed in a predetermined region of the front glass substrate 11. Further, the angle of the vapor incident on the front glass substrate 11 from the vapor deposition source 205 is controlled by the baffle plate 209.
  • a water vapor discharge port 210 that is a water vapor introducing portion for introducing water vapor into the vapor deposition chamber 201 is provided between the baffle plate 209 and the front glass substrate 11 being conveyed.
  • 3A and 3B are views showing the arrangement of the water vapor outlet 210 and the front glass substrate 11, FIG. 3A is a perspective view, and FIG. 3B is a side view.
  • the water vapor discharge port 210 is a number of holes 212 provided in a discharge pipe 211 connected to a water vapor generating device to send out water vapor, and these holes 212 are the front glass substrate. Arranged almost in parallel with 11. As shown in FIG. 3B, the front glass substrate 11 is transported in the transport direction B, and the water vapor 230 blown out from the hole 212 is opposed to the downstream force transport direction in the transport direction B of the front glass substrate 11. Then, it is introduced into the vapor deposition chamber 201 in the direction of arrow C along the surface of the front glass substrate 11 on which the protective film is formed. Further, as shown in FIG.
  • the water vapor outlet 210 is opened in the vapor deposition chamber 201 with the surface force for forming the protective film of the front glass substrate 11 being separated by a distance D.
  • the water vapor 230 is uniformly spread over a large area on the front glass substrate 11. Can act.
  • the water vapor 230 is generated by a container 214 serving as a water vapor generating device that encloses pure water 213, which is one of the components of the water vapor introducing unit, and the flow rate of the water vapor introduced is the water vapor introduction flow rate. It is controlled by a mass flow controller 215 which is a control unit.
  • the temperature of the container 2 14 is controlled by a brine 217 that circulates from the thermostat 216.
  • the temperature of the brine 217 is determined by sending temperature information of the temperature sensor 218 to the control device 219. It is controlled to be a value. Since the water vapor pressure is kept constant by keeping the temperature of the pure water 213 constant, the mass flow controller 215 can be controlled stably.
  • oxygen is supplied from an oxygen cylinder 220 that is one of the components of the oxygen introduction unit, and the introduction flow rate is controlled by the mass flow controller 221 that is an oxygen introduction flow rate control unit, so that the oxygen introduction unit Oxygen is introduced into the vapor deposition chamber 201 from the oxygen discharge port 222 which is one of the constituent elements.
  • a container 214 serving as a steam generation unit and a mass flow controller 215 serving as a steam introduction flow rate control unit for controlling the introduction flow rate of water vapor are components of the water vapor introduction unit.
  • the front glass substrate 11 is arranged downstream in the transport direction.
  • the generation of water vapor is controlled by the temperature of the brine 217, and the generated water vapor is supplied to the water vapor outlet 210 through the water vapor pipe 240. Therefore, it is necessary to control the temperature of the steam pipe 240 from the container 214 to the steam outlet 210.
  • the water vapor outlet 210 discharges water vapor from the downstream side in the transport direction of the front glass substrate 11 toward the upstream side as shown in FIG. Therefore, by arranging the vessel 214 and the mass flow controller 215 outside the vapor deposition chamber 201 and downstream of the front glass substrate 11 in the transfer direction, the length of the steam pipe 240 for supplying water vapor can be as long as possible. Shortening makes it easier to insulate and heat the steam pipe 240 and stabilize the steam supply.
  • the control of the oxygen introduction flow rate and the water vapor introduction flow rate into the vapor deposition chamber 201 is performed by controlling the oxygen ion intensity and hydrogen sent from the mass analyzer 224, which is an ion intensity measurement unit differentially evacuated by the turbo pump 223. This is done based on the ratio of ionic strength.
  • the signal sent from the mass analyzer 224 is AZD converted by the measurement board 225 and sent to the computer 226.
  • the computer 226 sends a control signal to the mass flow controllers 215 and 221 based on the information, and determines the introduction flow rate of each. To control.
  • the mass analyzer 224 which is a unit that measures the ionic strength in the vapor deposition chamber 201, which is a film formation chamber, be installed in the vicinity of the vapor deposition source 205, which is a film formation source.
  • the time spent for address discharge is about 2 ⁇ s to 3 ⁇ s. Therefore, even when the current discharge delay time is about 500 ns to 600 ns, the total discharge delay is 1.5 / zs to 2 / zs when combined with the discharge formation delay ⁇ f, which is in the address time range. .
  • s must be about 300 ns or less with a delay in discharge.
  • FIG. 4 is a diagram showing a measurement result of discharge delay time s in the protective film produced by the protective film forming method and the protective film forming apparatus in the embodiment of the present invention.
  • Figure 4 shows the ratio of the hydrogen (H) ion intensity to the oxygen (O) ion intensity during the production of the protective film.
  • the discharge delay time ⁇ s in the PDP using the protective film is plotted on the vertical axis.
  • the arrangement position of the water vapor outlet 210 is shown as a parameter.
  • the discharge delay time ⁇ s varies greatly depending on the ratio of the hydrogen ion intensity to the oxygen ion intensity in the vapor deposition chamber 201.
  • the hydrogen ion strength Z oxygen ion strength is 50% or more and the discharge delay time is s.
  • FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the distance between the substrate and the water vapor outlet 210 and the discharge delay time s when the water vapor 230 is introduced from the downstream side in the transport direction of the front glass substrate 11.
  • the measurement results are obtained when the ratio of hydrogen ion intensity to oxygen ion intensity is 75%.
  • the ratio of hydrogen ion intensity to oxygen ion intensity is 75%, in order to make the discharge delay time s 300 ns or less, the front glass substrate 11 and the water vapor outlet 210 The distance D should be 50mm or less.
  • the distance D between the substrate and the water vapor outlet was set to 50 mm or less, and the hydrogen ion strength was By controlling the water vapor introduction flow rate and the oxygen introduction flow rate so that the ratio of Z oxygen ion intensity is 75% or more, the discharge delay time s is set to 300 ns or less, and the display quality is displayed even in the image display of NO, IB A protective film for PDP that can display excellent images can be realized.
  • the distance D between the substrate and the water vapor outlet is 30 mm
  • the water vapor introduction flow rate and the oxygen introduction flow rate are controlled so that the ratio of hydrogen ion strength Z oxygen ion strength is 50% or more.
  • the discharge delay time can be reduced to 300 ns or less.
  • the vicinity of the substrate and the downstream side in the substrate transport direction corresponds to immediately after the deposition of magnesium oxide as the protective film material.
  • magnesium oxide as a protective layer is in a very active state, and oxygen atoms or magnesium atoms are in an unstable state and there are a large number of defect portions.
  • the cross section of the protective layer has a columnar structure, many defects are present not only at the outermost surface of the protective layer but also at the interface between the columnar shapes.
  • the steam introduction pipe is arranged perpendicular to the transport direction, and a number of steam discharge ports are provided in the pipe.
  • the number of pipes and the number of steam discharge ports are not limited to this.
  • the effect of the present invention can be obtained as long as the structure supplies water vapor to the protective layer immediately after film formation.
  • the water vapor introducing portion is disposed only on the downstream side in the substrate transport direction.
  • the present invention is not limited to this, and for example, the upstream side in the substrate transport direction or parallel to the substrate transport direction.
  • the effect of the present invention can be obtained synergistically by providing a separate water vapor introduction section.
  • the force described for the vapor deposition method using an electron beam as a film forming means for magnesium oxide is not limited to this, and a sputtering method or a plasma gun using RF or DC is used.
  • a sputtering method or a plasma gun using RF or DC is used.
  • the effects of the present invention can be obtained by using the present embodiment even if the conventional vapor deposition method is used.
  • the protective film forming method and the protective film forming apparatus according to the embodiment of the present invention can realize a protective film that significantly reduces the delay of the discharge time.
  • the discharge delay time can be shortened and the secondary electron emission rate of the protective film can be improved to reduce the sputtering rate. Therefore, the life of the PDP can be improved and the power consumption can be improved by reducing the discharge start voltage. .
  • a high quality, long-life protective film can be realized as a protective film for PDP, and a manufacturing method and a manufacturing method of a large screen display device Useful as a device.

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Abstract

 蒸着室(201)において前面ガラス基板(11)上に酸化マグネシウムの保護膜を形成する保護膜形成装置であって、酸素を蒸着室(201)へ導入する酸素吐出口(222)と、前面ガラス基板(11)搬送方向の下流から水蒸気を蒸着室(201)へ導入する水蒸気吐出口(210)と、蒸着室(201)内の水素イオン強度と酸素イオン強度とを測定する質量分析器(224)と、質量分析器(224)により測定されたイオン強度によって水蒸気の導入流量を制御するマスフローコントローラ(215)と酸素の導入流量を制御するマスフローコントローラ(221)とを備えている。

Description

明 細 書
保護膜形成方法および保護膜形成装置
技術分野
[0001] 本発明はガラス基板上に保護膜を形成するための保護膜形成方法と保護膜形成 装置に関し、特にプラズマディスプレイパネルの前面ガラス基板に形成された誘電体 層を保護する酸ィ匕マグネシウム (MgO)保護膜の形成に関するものである。
背景技術
[0002] プラズマディスプレイパネル(以下、 PDPと呼ぶ)は、液晶パネルに比べて高速表 示が可能、大型化が容易であることなど力 大画面表示デバイスとして注目され、高 精細化、高輝度化などの表示品質の向上と高 、信頼性を目指した開発が盛んであ る。
[0003] 一般的に AC駆動面放電型 PDPは 3電極構造を採用しており、前面板と背面板の 2枚のガラス基板が所定の間隔で対向配置された構造となっている。前面板は、ガラ ス基板上に形成されたストライプ状の走査電極および維持電極よりなる表示電極と、 この表示電極を被覆して電荷を蓄積するコンデンサとしての働きをする誘電体層と、 この誘電体層上に形成された厚さ 1 m程度の保護膜とで構成されている。一方、背 面板は、ガラス基板上に複数形成されたアドレス電極と、このアドレス電極を覆う下地 誘電体層と、その上に形成された隔壁と、各隔壁によって形成された表示セル内に 塗布された赤色、緑色および青色にそれぞれ発光する蛍光体層とで構成されている
[0004] 前面板と背面板とはその電極形成面側を対向させて気密封着され、隔壁によって 形成された放電空間にはネオンおよびキセノンなどの放電ガス力 00Torr〜600T orrの圧力で封入されている。表示電極に映像信号電圧を選択的に印加すること〖こ よって放電ガスを放電させ、それによつて発生した紫外線が各色蛍光体層を励起し て赤色、緑色、青色の各色を発光させることにより、カラー画像を表示している。
[0005] 保護膜は、イオン衝撃に対して耐スパッタ性の高 、材料を用いて形成されて、放電 によるスパッタリング力 誘電体層を保護するとともに、保護膜の表面力も 2次電子を 放出して放電ガスを放電させるための駆動電圧を低下させる役割を有して 、る。この ような特性から、保護膜は単結晶の酸化マグネシウム (MgO)材料を用い真空成膜 技術によって形成されて!、る。
[0006] し力しながら、保護膜はイオン衝撃を受けて PDPの点灯時間の増加とともにその膜 厚が薄くなり、さらに保護膜の表面からの 2次電子の放出特性が変化する。そのため 、表示電極に電圧を印加してから放電が発生するまでの時間的な遅れ (放電遅れ) が発生し、これが表示画面のちらつきの原因となって表示品質を著しく劣化させる。
[0007] MgOの保護膜は製造方法によってその結晶組成が異なり、その結果として放電遅 れゃ PDPの表示品質、寿命などが変化する。図 6は従来の保護膜形成装置の概略 を示す図である。図 6を用いて従来の MgOの保護膜形成方法について説明する。 高歪み点ガラスなどの基板 500が予備加熱室 501で予熱され、成膜室 502に矢印 F のように搬送される。 300°C程度に予備加熱された基板 500が成膜室 502に入ると 下部から飛翔する MgOの蒸着粒子の蒸気 503に晒され、基板 500の表面に MgO 薄膜が成膜される。蒸着源 504内の蒸発材料である MgO粒塊にピアス式電子ガン 5 05から電子ビームを照射して MgOを溶融させて蒸発させ、蒸気 503を発生させて ヽ る。基板 500と蒸着源 504の間には邪魔板 506が設けられ、蒸気 503が基板 500の 必要な箇所にのみ成膜されるようにして 、る。
[0008] 蒸発材料として用いた MgO粒塊に電子ビームを照射すると、 MgOが分解し O原子 が逃散するため成膜された MgOは酸素欠乏状態の膜となる。そのため成膜時の組 成比をできるだけ化学量論比に近づけるために酸素ボンべ 507などより酸素を導入 する力 酸素の導入方法や量によって MgOの特性が大きく変化する。
[0009] 近年、 PDPの高精細化に対応して高速放電が要求されるようになり、 MgOの組成 に起因する放電遅れを如何に低減するかが大きな課題になってきて 、る。このような 課題に対して、蒸着粒子の入射角によって放電遅れを改善する例が特開 2003— 2 97237号公報に開示されている。また、蒸発材料の MgOに Geや Siを添加すること によって放電遅れを改善する例が特開 2004— 031264号公報に開示されている。 さらに、励起または電離状態の水素を含む雰囲気中で熱処理を行いながら MgO薄 膜を成膜することで、十分な耐スパッタ性を確保しつつ、放電遅れを短縮させる例が 特開 2002— 33053号公報に開示されている。
[0010] し力しながら、近年、ディスプレイ装置はより高精細化、より高画質ィ匕が要求され、そ のために PDPの放電にぉ 、ても高速のアドレス放電が必要不可欠となってきて!/、る 。このような高速のアドレス放電に対して放電遅れが発生すると、表示画質として黒 抜けゃ不点灯が発生する。また、放電遅れを回避するためにアドレス時間を長くする と、維持放電時間が短くなるため輝度低下や階調低下が避けられないといった課題 が発生する。特に、ハイビジョンの画像表示を実現するためには、放電遅れを最小限 に留めることが重要な課題となって 、る。
発明の開示
[0011] 本発明の保護膜形成方法は、成膜室において基板を搬送しながら酸ィ匕マグネシゥ ムの保護膜を形成する保護膜形成方法であって、酸素を成膜室へ導入するとともに 、基板搬送方向の下流力 水蒸気を成膜室へ導入し、成膜室の水素イオン強度と酸 素イオン強度を測定し、水素イオン強度と酸素イオン強度の比率によって水蒸気の 導入流量と酸素の導入流量とを制御することを特徴とする。
[0012] このような保護膜形成方法によれば、放電遅れの小さ!/ヽ保護膜を製造することが可 能となり、ハイビジョンの画像表示でも表示品質に優れた PDPを実現することができ る。
図面の簡単な説明
[0013] [図 1]図 1は PDPの概略構成を示す斜視図である。
[図 2]図 2は本発明の実施の形態における保護膜形成装置の構成を示す図である。
[図 3A]図 3Aは本発明の実施の形態における保護膜形成装置の水蒸気吐出口と前 面ガラス基板との配置状況を示す斜視図である。
[図 3B]図 3Bは本発明の実施の形態における保護膜形成装置の水蒸気吐出口と前 面ガラス基板との配置状況を示す側面図である。
圆 4]図 4は本発明の実施の形態における保護膜形成方法および保護膜形成装置 により作製した保護膜の放電遅れ時間の測定結果を示す図である。
[図 5]図 5は本発明の実施の形態における保護膜形成方法および保護膜形成装置 により作製した保護膜の基板と水蒸気吐出口との距離と放電遅れ時間との関係を示 す図である。
[図 6]図 6は従来の保護膜形成装置の概略を示す図である。 符号の説明
1 PDP
10 言 板
11 前面ガラス基板
12 表示電極
12a 走査電極
12b 維持電極
13 ブラックス卜ライプ
14 誘電体層
15 保護膜
20 背面板
21 背面ガラス基板
22 アドレス電極
23 下地誘電体層
24 隔壁
25 蛍光体層
30 放電空間
200 予備加熱室
201 蒸着室 (成膜室)
202 徐冷室
203, 204 ゲートノ レブ
205 蒸着源 (成膜源)
206 MgO蒸気
207 ピアス式電子ガン
208 電子ビーム
209 邪魔板 210 水蒸気吐出口
211 吐出管
212 孔
213 純水
214 容器
215, 221 マスフ口
216 恒温槽
217 ブライン
218 温度センサー
219 制御装置
220 酸素ボンべ
222 酸素吐出口
223 ターボポンプ
224 質量分析器
225 計測ボード
226 コンピュータ
230 水蒸気
240 水蒸気配管
発明を実施するための最良の形態
[0015] 以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
[0016] (実施の形態)
まず、本発明の保護膜形成方法および保護膜形成装置で製造された保護膜が適 用される PDPの構成について説明する。図 1は PDPの概略構成を示す斜視図であ る。図 1に示すように、 PDP1は、互いに対向して配置された前面板 10と背面板 20と を備えている。前面板 10は、前面ガラス基板 11上に走査電極 12aおよび維持電極 1 2bがストライプ状に複数対形成されて表示電極 12を構成している。また、表示電極 1 2の間にはブラックストライプ 13が形成されている。さらに、走査電極 12a、維持電極 12bおよびブラックストライプ 13の上には誘電体層 14が形成され、さらに誘電体層 1 4を覆って MgOを材料とする保護膜 15が形成されている。
[0017] 一方、背面板 20は、背面ガラス基板 21上にストライプ状のアドレス電極 22が、走査 電極 12aおよび維持電極 12bと直交するように配設されている。また、下地誘電体層 23がアドレス電極 22を覆うように形成されて、アドレス電極 22を保護するとともに、可 視光を前面板 10に反射する機能を有している。さらに、下地誘電体層 23上にはアド レス電極 22と同じ方向にアドレス電極 22を挟むように隔壁 24が形成され、隔壁 24間 に蛍光体層 25が形成されている。
[0018] 前面板 10と背面板 20とを対向配置し、周囲を封着部材 (図示せず)で封着すること によって放電空間 30を形成している。放電空間 30には、隣接する隔壁 24間に形成 され、隣り合う一対の表示電極 12と 1本のアドレス電極 22とが交叉する領域の画像 表示を行うセルが形成される。放電空間 30には、例えばネオン (Ne)やキセノン (Xe )の混合ガスなどの放電ガスが、 53200Pa (400Torr)〜79800Pa (600Torr)の圧 力で封入されている。
[0019] このような構成の PDP1において、走査電極 12aと維持電極 12bの間にパルス状の 電圧を印加することにより放電空間 30において放電ガスを放電させて紫外線を発生 させ、紫外線を蛍光体層 25に照射する。これにより、各色の蛍光体層 25から可視光 を放射し、前面板 10の表面から透過させてカラーの画像表示を行う。
[0020] 保護膜 15は、イオン衝撃に対して耐スパッタ性の高い材料を用いて形成され、放 電によるスパッタリング力も誘電体層 14を保護するとともに、保護膜 15の表面力も 2 次電子を放出して放電ガスを放電させるための駆動電圧を低下させる役割を有して いる。
[0021] 図 2は本発明の実施の形態である保護膜形成装置の構成を示す図である。保護膜 形成装置は基板搬送系と蒸着系とにより構成されている。基板搬送系としては、 PD P1の前面板 10の誘電体層 14までが形成されたガラス基板となる前面ガラス基板 11 が矢印 Aの方向に搬送されながら、予備加熱室 200、成膜室となる蒸着室 201、徐 冷室 202を通過するように構成されている。また、予備加熱室 200、蒸着室 201、徐 冷室 202の内部は真空に保たれており、ゲートバルブ 203、 204の開閉によってそ れぞれの室に前面ガラス基板 11が搬送可能な構成として 、る。 [0022] 蒸着室 201に搬送されてきた前面ガラス基板 11には、蒸着系である蒸着室 201の 下部に設置された成膜源となる蒸着源 205から蒸発した MgO蒸気 206によって、誘 電体層 14上に MgO薄膜の保護膜 15が形成される。この MgO蒸気 206は、蒸着源 205に配置された MgO結晶の粒塊にピアス式電子ガン 207によって電子ビーム 20 8を照射して、加熱、気化させること〖こよって得られる。蒸着源 205と前面ガラス基板 1 1との間には邪魔板 209が設置され、前面ガラス基板 11の所定の領域に MgO薄膜 が形成されるように MgO蒸気 206を制限している。また、邪魔板 209によって蒸着源 205から前面ガラス基板 11に対して入射する蒸気の角度も制御して!/、る。
[0023] 本発明の実施の形態では、邪魔板 209と搬送されている前面ガラス基板 11との間 に、蒸着室 201内に水蒸気を導入する水蒸気導入部である水蒸気吐出口 210が設 けられている。図 3A、 Bは水蒸気吐出口 210と前面ガラス基板 11との配置状況を示 す図であり、図 3Aは斜視図、図 3Bは側面図である。
[0024] 図 3Aに示すように、水蒸気吐出口 210は水蒸気発生装置に連結されて水蒸気が 送出される吐出管 211に設けられた多数の孔 212であり、これらの孔 212が前面ガラ ス基板 11とほぼ並行に配列されている。図 3Bに示すように、前面ガラス基板 11は搬 送方向 Bの方向に搬送されるとともに、孔 212から吹き出される水蒸気 230は前面ガ ラス基板 11の搬送方向 Bの下流側力 搬送方向に対向し、前面ガラス基板 11の保 護膜を形成する面に沿って矢印 Cの方向に蒸着室 201内に導入されて 、る。また、 図 3Bに示すように、水蒸気吐出口 210は前面ガラス基板 11の保護膜を形成する面 力も Dの距離だけ離間させて蒸着室 201内に開口するようにしている。図 3A、図 3B に示すように、孔 212を複数設け、水蒸気 230を孔 212から前面ガラス基板 11の面 に沿うように吹き出させることによって、前面ガラス基板 11に均一に大面積に水蒸気 230を作用させることができる。
[0025] 一方、図 2に示すように、水蒸気 230は水蒸気導入部の構成要素の一つである純 水 213を封入した水蒸気発生装置となる容器 214によって発生し、その導入流量は 水蒸気導入流量制御部であるマスフローコントローラ 215によって制御される。容器 2 14は恒温槽 216から循環するブライン 217によって温度制御がなされる。また、この ブライン 217の温度は温度センサー 218の温度情報を制御装置 219に送って所定 値となるように制御される。純水 213の温度を一定にすることによって、水蒸気圧は一 定に保たれるので、マスフローコントローラ 215の制御を安定して行うことができる。
[0026] また、酸素導入部の構成要素の一つである酸素ボンべ 220から酸素が供給される とともに、酸素導入流量制御部であるマスフローコントローラ 221によってその導入流 量が制御され、酸素導入部の構成要素の一つである酸素吐出口 222から蒸着室 20 1内に酸素が導入される。
[0027] また、水蒸気導入部の構成要素であって、水蒸気発生装置となる容器 214と水蒸 気の導入流量を制御する水蒸気導入流量制御部となるマスフローコントローラ 215と は、蒸着室 201の外部であって前面ガラス基板 11の搬送方向の下流側に配置する ようにしている。本発明の実施の形態ではブライン 217の温度によって水蒸気発生を 制御し、発生した水蒸気を水蒸気吐出口 210まで水蒸気配管 240によって供給して いる。したがって、容器 214から水蒸気吐出口 210までの水蒸気配管 240を温度制 御する必要がある。本発明の実施の形態では、水蒸気吐出口 210は、図 2に示すよ うに前面ガラス基板 11の搬送方向の下流側から上流側に向けて水蒸気を吐出する ようにしている。したがって、容器 214とマスフローコントローラ 215とを蒸着室 201の 外部であって前面ガラス基板 11の搬送方向の下流側に配置することによって、水蒸 気を供給するための水蒸気配管 240の長さをできるだけ短くして水蒸気配管 240の 断熱や加熱を容易にし、水蒸気の供給を安定化させることができる。
[0028] 蒸着室 201への酸素導入流量と水蒸気導入流量の制御は、ターボポンプ 223によ つて差動排気されたイオン強度測定部である質量分析器 224から送られる酸素ィォ ン強度と水素イオン強度の比率を基にして行われる。つまり、質量分析器 224から送 られてくる信号は計測ボード 225によって AZD変換されてコンピュータ 226に送られ 、コンピュータ 226はその情報を基にマスフローコントローラ 215、 221に制御信号を 送りそれぞれの導入流量を制御するようにして 、る。
[0029] ここで、成膜室である蒸着室 201内のイオン強度を測定する部である質量分析器 2 24は、成膜源である蒸着源 205の近傍に設置されることが望ましい。
[0030] これは、蒸着源 205から蒸発した MgO蒸気 206に対してどの程度の水素イオン強 度および酸素イオン強度が影響を及ぼしているかをモニターすることによって、保護 膜の膜質の影響を把握しやすくなるからである。
[0031] 現状の VGAタイプの PDPでは、アドレス放電に費やす時間は 2 μ s〜3 μ s程度で ある。そのため、現状の放電遅れ時間て sが 500ns〜600ns程度の保護膜でも放電 形成遅れ τ fと合わせるとトータル的な放電遅れは 1. 5 /z s〜2 /z sとなり、アドレス時 間の範囲となる。一方、 VGAの 2倍以上の走査線数を持つハイビジョンの PDPの場 合には、放電遅れて sは 300ns程度以下とする必要がある。
[0032] 図 4は、本発明の実施の形態における保護膜形成方法および保護膜形成装置に より作製した保護膜での放電遅れ時間て sの測定結果を示す図である。図 4は保護 膜を作製する際の酸素 (O )イオン強度に対する水素 (H )イオン強度の比率を横軸
2 2
とし、その保護膜を用いた PDPでの放電遅れ時間 τ sを縦軸としている。また、水蒸 気吐出口 210の配置位置をパラメータとして示している。
[0033] 図 4に示すように、放電遅れ時間 τ sは蒸着室 201内の酸素イオン強度に対する水 素イオン強度の比率によって大きく変化することが判る。特に、水蒸気吐出口 210を 前面ガラス基板 11の搬送方向の下流側に設けるとともに前面ガラス基板 11との距離 を 30mmとすると、水素イオン強度 Z酸素イオン強度が 50%以上で、放電遅れ時間 て sを 300ns以下とすることができる。一方、前面ガラス基板 11と水蒸気吐出口 210 との距離が 30mmであっても、水蒸気を前面ガラス基板 11の搬送方向の上流側力 導入する場合には、水素イオン強度 Z酸素イオン強度の比率に対する放電遅れ時 間て sの減少は小さい。また、前面ガラス基板 11と水蒸気吐出口 210との距離が大き い場合には、水素イオン強度 Z酸素イオン強度の比率と放電遅れ時間 τ sとはほと んど関連性のないことが判る。
[0034] また、図 5は水蒸気 230を前面ガラス基板 11の搬送方向の下流側から導入した場 合の、基板と水蒸気吐出口 210との距離と放電遅れ時間て sとの関係を示す図であり 、水素イオン強度 Ζ酸素イオン強度の比率が 75%の場合につ 、て測定した結果で ある。図 5より明らかなように、水素イオン強度 Ζ酸素イオン強度の比率が 75%の場 合には放電遅れ時間て sを 300ns以下とするためには、前面ガラス基板 11と水蒸気 吐出口 210との距離 Dを 50mm以下とすればよい。
[0035] 以上の結果より、基板と水蒸気吐出口との距離 Dを 50mm以下とし、水素イオン強 度 Z酸素イオン強度の比率が 75%以上となるように水蒸気導入流量と酸素導入流 量とを制御することによって、放電遅れ時間て sを 300ns以下として、ノ、イビジョンの 画像表示でも表示品質の優れた画像表示が可能な PDP用の保護膜を実現できる。
[0036] また、基板と水蒸気吐出口との距離 Dを 30mmとした場合には、水素イオン強度 Z 酸素イオン強度の比率を 50%以上とするように水蒸気導入流量と酸素導入流量を 制御することによって、放電遅れ時間て sを 300ns以下とすることができる。
[0037] このように、水蒸気吐出口の基板に対する位置や、搬送方向に対する位置によつ て、効果に差異が生じる原因にっ 、ては以下のことが考えられる。
[0038] まず、基板近傍であり、かつ基板搬送方向の下流側は、保護膜材料である酸化マ グネシゥムが成膜された直後に相当する。ここでは、保護層である酸ィ匕マグネシウム は非常に活性な状態になっており、酸素原子もしくはマグネシウム原子が不安定な 状態であり多数の欠陥部が存在している。さらに、保護層の断面が柱状構造を呈し ているため、この多数の欠陥部は保護層の最表面だけでなぐその柱状同士の界面 にも存在する。
[0039] そして、この位置に水蒸気吐出口が設置された場合、ここに水素イオン強度 Z酸素 イオン強度の比率を 50%以上である水素イオン強度が比較的大きい水蒸気が吹き 付けられることになる。これによつて、上記欠陥部には酸素だけでなく水素あるいは 水蒸気が入り込んで、保護層が安定することになる。これが、放電遅れ時間て sを小 さくする保護層の構造であると考えられる。
[0040] 一方で、基板と水蒸気吐出口との距離が大きい場合や、水蒸気吐出口が搬送方向 の上流側にある場合は、上述したような現象は生じずに、放電遅れ時間て sを小さく する保護層の構造が形成されて ヽな ヽと考えられる。
[0041] なお、本実施の形態では、搬送方向に対して垂直に水蒸気導入配管を配し、当該 配管に多数の水蒸気吐出口を設けたが、これに限らず、配管数、水蒸気吐出口数は もちろんのこと、成膜直後の保護層に水蒸気を供給する構造であれば、本発明の効 果は得られる。
[0042] さらに、本実施の形態では、水蒸気導入部を基板搬送方向の下流側のみに配置し たが、これに限らず、例えば基板搬送方向の上流側あるいは基板搬送方向と平行に も別途水蒸気導入部を設けることで、本発明の効果は相乗的に得られる。
[0043] また、本実施の形態では酸ィ匕マグネシウムの成膜手段として電子ビームを用いた 蒸着方法について記述した力 これに限らず、 RFもしくは DCを用いたスパッタ法ま たはプラズマガンを用いた蒸着方法にぉ ヽても同様に、本実施の形態を用いること によって本発明の効果は得られる。
[0044] 以上のように、本発明の実施の形態における保護膜形成方法と保護膜形成装置に よって、大幅に放電時間の遅れを低減する保護膜を実現できるため、ハイビジョンな どの高精細画面表示でも欠陥のない高画質の画像を得ることができる。また、放電遅 れ時間の短縮化とともに、保護膜の 2次電子放出率の向上ゃスパッタ率の低下も実 現できるため、 PDPの寿命の向上や放電開始電圧低下による消費電力向上も可能 となる。
産業上の利用可能性
[0045] 以上のように本発明の保護膜形成方法および保護膜形成装置によれば、 PDP用 保護膜として高品質、長寿命の保護膜を実現でき、大画面表示装置の製造方法お よび製造装置として有用である。

Claims

請求の範囲
[1] 成膜室において基板を搬送しながら酸ィ匕マグネシウムの保護膜を形成する保護膜形 成方法であって、酸素を前記成膜室へ導入するとともに、前記基板搬送方向の下流 力 水蒸気を前記成膜室へ導入し、前記成膜室の水素イオン強度と酸素イオン強度 を測定し、前記水素イオン強度と前記酸素イオン強度の比率によって前記水蒸気の 導入流量と前記酸素の導入流量とを制御することを特徴とする保護膜形成方法。
[2] 前記水蒸気の導入は、前記基板の保護膜を形成する面に沿って前記成膜室内に導 入することを特徴とする請求項 1に記載の保護膜形成方法。
[3] 前記基板の保護膜を形成する面から 50mm以内の前記成膜室内に前記水蒸気を 導入することを特徴とする請求項 1に記載の保護膜形成方法。
[4] 前記成膜室に成膜源を配置するとともに、前記成膜源を配置した近傍において前記 水素イオン強度と前記酸素イオン強度とを測定することを特徴とする請求項 1に記載 の保護膜形成方法。
[5] 前記酸素イオン強度に対する前記水素イオン強度の比率が 50%以上となるように前 記酸素の導入流量と前記水蒸気の導入流量とを制御することを特徴とする請求項 1 に記載の保護膜形成方法。
[6] 成膜室において基板上に酸化マグネシウムの保護膜を形成する保護膜形成装置で あって、前記基板を搬送しながら前記保護膜を形成する搬送部と、酸素を前記成膜 室に導入する酸素導入部と、前記基板を搬送する方向の下流から水蒸気を前記成 膜室に導入する水蒸気導入部と、前記成膜室内の水素イオン強度と酸素イオン強度 とを測定するイオン強度測定部と、前記イオン強度測定部により測定されたイオン強 度によって前記水蒸気の導入流量と前記酸素の導入流量とを制御する水蒸気導入 流量制御部および酸素導入流量制御部とを備えたことを特徴とする保護膜形成装置
[7] 前記水蒸気導入部は、前記成膜室に開口する水蒸気吐出口を備え、前記基板の搬 送方向の下流側力 上流側に向けて水蒸気を吐出することを特徴とする請求項 6に 記載の保護膜形成装置。
[8] 前記水蒸気導入部は、前記成膜室に開口する水蒸気吐出口を備え、前記水蒸気吐 出口を前記基板の前記保護膜が形成される面力も 50mm以内の位置に設けたこと を特徴とする請求項 6に記載の保護膜形成装置。
[9] 前記成膜室に前記保護膜の成膜源を備え、前記水素イオン強度と酸素イオン強度と を測定するイオン強度測定部を前記成膜源の近傍に備えたことを特徴とする請求項
6に記載の保護膜形成装置。
[10] 前記水蒸気導入部の構成要素であって、水蒸気を発生する水蒸気発生装置と水蒸 気の導入流量を制御する水蒸気導入流量制御部を、前記成膜室外であって前記基 板の搬送方向の下流側に配置したことを特徴とする請求項 6に記載の保護膜形成装 置。
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