保护膜形成方法以及保护膜形成装置的制作方法

专利名称：保护膜形成方法以及保护膜形成装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于在玻璃基板上形成保护膜的保护膜形成方法和保护膜形成装置，尤其涉及，形成用于保护在等离子显示面板的前面玻璃基板上形成的电介质层的氧化镁(MgO)保护膜的方法和装置。
背景技术：
等离子显示面板(以下称为PDP)作为大画面显示装置而倍受关注，是因为与液晶面板相比，它可以进行高速显示，更容易实现大型化。面向提高高精细化、高亮度化等显示质量和提高可靠性的开发越来越多。
通常，AC驱动面放电型PDP采用三电极结构，前面板和背面板这两块玻璃基板以规定的间隔而相对地配置。前面板具有下述结构由玻璃基板上形成的条形扫描电极及维持电极构成的显示电极；覆盖该显示电极并且有蓄积电荷的电容的功能的电介质层；以及，在该电介质层上形成的厚度为1μm左右的保护膜。另外，背面板具有下述结构在玻璃基板上形成的多个选址电极；覆盖该选址电极的基底电介质层；在基底电介质层之上形成的障壁；以及，在由各障壁形成的显示单元内涂布的、分别发出红、绿、蓝光的荧光体层。
前面板和背面板以其电极形成面侧相对的方式而气密密封，由障壁形成的放电空间内以400Torr～600Torr的压力密封了氖气和氙气之类的放电气体。通过在显示电极上有选择地施加影像信号电压，使放电气体放电，由此产生的紫外线激励各色荧光体层而发出红、绿、蓝各色光，从而显示彩色图像。
保护膜，是使用对离子冲击的耐溅射性高的材料形成的，其保护电介质层不受到放电引起的溅射影响，同时，具有从保护膜面发出二次电子从而降低使放电气体放电的驱动电压的功能。由于这些特性，使用单晶体氧化镁(MgO)材料、利用真空成膜技术而形成保护膜。
然而，由于保护膜受到离子冲击，所以随着PDP的点亮时间增加，保护膜的膜厚变小，并且来自保护膜表面的二次电子的发射特性发生变化。因此，会发生从向显示电极施加电压到发生放电为止的时间延迟(放电延迟)，这是显示画面闪烁的原因，会使显示质量明显下降。
MgO保护膜根据制造方法而具有不同的晶体组成，因此，会产生放电延迟或者PDP的显示质量、寿命等发生变化。图6是概要表示现有的保护膜形成装置的图。下面用图6来说明现有的MgO保护膜形成方法。高应变点玻璃之类的基板500在预热室501内预热，沿着箭头F方向输送到成膜室502。当预热到300℃左右的基板500进入到成膜室502时，暴露在从下部飞出的MgO蒸镀粒子的蒸气503中，在基板500表面形成MgO薄膜。来自皮尔斯(Pierce)式电子枪505的电子束照射到作为蒸镀源504内的蒸发材料的MgO颗粒上，使MgO溶融并蒸发，产生蒸气503。基板500和蒸镀源504之间设有挡板506，使得蒸气503只在基板500的所需位置成膜。
当电子束照射到用作蒸发材料的MgO颗粒上时，MgO分解，氧原子逃逸，所以成膜的MgO是处于氧气不足状态的膜。因此，为了使成膜时的组成比尽可能地接近化学计量比，通过氧气瓶507等导入氧气，但是，由于氧气的导入方法和导入量，MgO的特性发生较大变化。
近年，随着PDP的高精细化，开始要求高速放电，如何降低由于MgO的组成引起的放电延迟便成为重要课题。相应于该课题，特开2003-297237号公报揭示了通过蒸镀粒子的入射角而改善放电延迟的例子。另外，特开2004-031264号公报揭示了通过在蒸发材料MgO中添加Ge或Si而改善放电延迟的例子。再者，在特开2002-33053号公报中揭示了这样的例子在包含激励或者电离状态的氢气的气氛中进行热处理，同时形成MgO薄膜，这样，可以充分保证耐溅射性，并且缩短放电延迟。
然而，最近，对显示装置要求更高精细化、更高质量化，因此，PDP放电中必须进行高速的寻址放电。相应于这样的高速寻址放电，发生放电延迟时，会发生黑点缺陷或不亮缺陷这样的显示质量问题。另外，在为了避免放电延迟而使寻址时间变长时，维持放电时间就会变短，不可避免地出现亮度下降或灰阶下降的问题。特别是，为了实现高清图像显示，将放电延迟保持为最小限是很重要的。

发明内容
本发明保护膜形成方法，是在成膜室内输送基板、同时形成氧化镁保护膜的保护膜形成方法，其特征在于，向成膜室导入氧气，同时从基板输送方向的下游向成膜室内导入水蒸气，测定成膜室的氢离子强度和氧离子强度，根据氢离子强度和氧离子强度的比率而控制水蒸气的导入流量和氧气的导入流量。
根据这样的保护膜形成方法，可以制造放电延迟较小的保护膜，可以实现即使在高清的图像显示中显示质量也很高的PDP。


图1是表示PDP的概要结构的立体图。
图2是表示本发明实施方式中的保护膜形成装置的结构的图。
图3A是表示本发明实施方式中的保护膜形成装置的水蒸气排出口和前面玻璃基板的配置情况的立体图。
图3B是表示本发明实施方式中的保护膜形成装置的水蒸气排出口和前面玻璃基板的配置情况的侧视图。
图4是表示本发明实施方式中的保护膜形成方法以及保护膜形成装置所制作的保护膜的、放电延迟时间的测定结果的图。
图5是表示本发明实施方式中的保护膜形成方法以及保护膜形成装置所制作的保护膜的基板和水蒸气排出口之间的距离、与放电延迟时间之间的关系的图。
图6是表示现有的保护膜形成装置的概要的图。
附图标记说明1PDP 10 前面板11 前面玻璃基板12 显示电极12a 扫描电极12b 维持电极13 黑条14 电介质层15 保护膜 20 背面板21 背面玻璃基板22 选址电极23 基底电介质层24 障壁25 荧光体层30 放电空间200 预热室 201 蒸镀室(成膜室)202 退火室203、204 插板阀(gate valve)205 蒸镀源(成膜源) 206 MgO蒸气207 皮尔斯式电子枪 208 电子束209 挡板210 水蒸气排出口211 排出管 212 孔213 纯水214 容器215、221 质量流量控制器216 恒温槽 217 盐水218 温度传感器 219 控制装置220 氧气瓶 222 氧气排出口223 涡轮泵 224 质量分析器225 测定板 226 计算机230 水蒸气 240 水蒸气配管具体实施方式
下面，参考

本发明实施方式。
(实施方式)首先，说明使用本发明的保护膜形成方法及保护膜形成装置制造的保护膜所适用的PDP的结构。图1是表示PDP的概要结构的立体图。如图1所示，PDP1具有相互相对配置的前面板10和背面板20。前面板10的结构是在前面玻璃基板11上形成由多对条形的扫描电极12a以及维持电极12b构成的显示电极12。另外，显示电极12之间形成黑条13。进而，在扫描电极12a、维持电极12b以及黑条13上形成电介质层14，还进一步形成覆盖电介质层14的以MgO为材料的保护膜15。
另外，背面板20，在背面玻璃基板21上配置条形选址电极22，其与扫描电极12a以及维持电极12b垂直。基底电介质层23是以覆盖选址电极22的方式形成的，其具有保护选址电极22，以及将可见光反射到前面板10的功能。而且，在基底电介质层23上，在与选址电极22相同方向上形成夹着选址电极22的障壁24，在障壁24间形成荧光体层25。
将前面板10与背面板20相对地配置，并用密封部件密封周围(未图示)，由此形成放电空间30。在放电空间30中形成进行图像显示的单元，其形成于相邻障壁24间、相邻的一对显示电极12和一根选址电极22交叉的区域。放电空间30中，以53200Pa(400Torr)～79800Pa(600Torr)的压力密封诸如氖气(Ne)和氙气(Xe)的混合气体之类的放电气体。
具有这样结构的PDP1中，扫描电极12a和维持电极12b之间施加脉冲电压，由此在放电空间30内使放电气体放电而产生紫外线，紫外线照射到荧光体层25。由此，从各色荧光体层25放射可见光，透过前面板10的表面而进行彩色图像显示。
保护膜15是使用对离子冲击的耐溅射性高的材料而形成的，保护电介质层14不受到放电引起的溅射影响，同时，具有从保护膜15表面放出二次电子从而降低使放电气体放电的驱动电压的功能。
图2是表示本发明实施方式的保护膜形成装置的结构的图。保护膜形成装置由基板输送系统和蒸镀系统构成。基板输送系统的结构是，沿箭头A方向对PDP1的前面板10的形成了电介质层14的玻璃基板，即，前面玻璃基板11进行输送，使之通过预热室200、作为成膜室的蒸镀室201、退火室202。另外，预热室200、蒸镀室201、退火室202内部保持真空，利用插板阀203、204的开与关，可以将前面玻璃基板11输送到各个室。
在已输送到蒸镀室201的前面玻璃基板11上，利用从作为蒸镀系统的蒸镀室201的下部设置的作为成膜源的蒸镀源205所蒸发出来的MgO蒸气206，在电介质层14上形成MgO薄膜作为保护膜15。该MgO蒸气206是通过使来自皮尔斯式电子枪207的电子束208照射到配置在蒸镀源205上的MgO晶体颗粒上，使之加热、气化而得到的。蒸镀源205和前面玻璃基板11之间设置有挡板209，限制MgO蒸气206以在前面玻璃基板11的规定区域内形成MgO薄膜。另外，同时利用挡板209控制着从蒸镀源205到前面玻璃基板11的蒸气的入射角度。
本发明实施方式中，挡板209与正输送的前面玻璃基板11之间设置有用于向蒸镀室201内导入水蒸气的水蒸气导入部，即水蒸气排出口210。图3A和图3B是表示水蒸气排出口210与前面玻璃基板11的配置情况的图，图3A是立体图、图3B是侧视图。
如图3A所示，水蒸气排出口210是设置在被连接到水蒸气发生装置上并排放水蒸气的排出管211上的多个孔212，这些孔212与前面玻璃基板11大致平行地排列。如图3B所示，前面玻璃基板11沿输送方向B被输送，同时，从孔212吹出的水蒸气230从前面玻璃基板11的输送方向B的下游侧，以与输送方向相反的方向，沿着前面玻璃基板11的形成保护膜的面，按箭头C方向导入到蒸镀室201内。另外，如图3B所示，水蒸气排出口210与前面玻璃基板11的形成保护膜的面相距距离D，向蒸镀室201内开口。如图3A和图3B所示，通过设置多个孔212，并从孔212沿着前面玻璃基板11面吹出水蒸气230，可以使水蒸气230均匀而大面积地作用到前面玻璃基板11上。
另一方面，如图2所示，水蒸气230是通过容器214产生的，该容器214作为水蒸气导入部的构成部件之一，是密封了纯水213的水蒸气发生装置，水蒸气230的导入流量由作为水蒸气导入流量控制部的质量流量控制器215来控制。容器214由来自恒温槽216的循环盐水217来进行温度控制。另外，将温度传感器218的温度信息发送到控制装置219，从而控制该盐水217的温度为规定值。保持纯水213的温度以保持水蒸气压，因此质量流量控制器215的控制可以稳定进行。
另外，从作为氧气导入部的构成部件之一的氧气瓶220提供氧气，同时，通过作为氧气导入流量控制部的质量流量控制器221来控制其导入流量，从作为氧气导入部的构成部件之一的氧气排出口222将氧气导入到蒸镀室201内。
另外，作为水蒸气导入部的构成部件，水蒸气发生装置即容器214与用于控制水蒸气导入流量的水蒸气导入流量控制部即质量流量控制器215位于蒸镀室201外部，且配置在前面玻璃基板11的输送方向的下游侧。本发明实施方式中，由盐水217温度来控制水蒸气的产生，产生的水蒸气由水蒸气配管240送到水蒸气排出口210。因此，有必要控制从容器214到水蒸气排出口210的水蒸气配管240的温度。本发明实施方式中，如图2所示，水蒸气排出口210从前面玻璃基板11的输送方向的下游侧向着上游侧排出水蒸气。于是，因为容器214和质量流量控制器215位于蒸镀室201外部，配置在前面玻璃基板11的输送方向的下游侧，所以可以使用于提供水蒸气的水蒸气配管240的长度尽可能短，水蒸气配管240的隔热和加热也很容易，水蒸气的供给也可以更稳定。
根据被涡轮泵223差动排放的、从作为离子强度测定部的质量分析器224发送的氧离子强度和氢离子强度的比率，控制蒸镀室201的氧气导入流量和水蒸气导入流量。具体而言，从质量分析器224发送的信号由测定板225进行A/D转换，发送到计算机226，计算机226基于该信息向质量流量控制器215、221发送控制信号，以控制各个导入流量。
在此，质量分析器224是用于测定作为成膜室的蒸镀室201内的离子强度的部件，优选设置在作为成膜源的蒸镀源205的附近。
这是因为，通过监视氢离子强度以及氧离子强度对于由蒸镀源205蒸发的MgO蒸气206有什么程度的影响，可以很容易地掌握对保护膜膜质的影响。
现有VGA型的PDP中，寻址放电花费的时间是2μs～3μs左右。因此，对于现有的放电延迟时间τs为500ns～600ns左右的保护膜，如果加上放电形成延迟τf，总的放电延迟为1.5μs～2μs，处于寻址时间范围内。另外，如果是具有VGA 2倍以上的扫描线数的高清晰度PDP，要求放电延迟τs在300ns以下。
图4是表示利用本发明实施方式的保护膜形成方法及保护膜形成装置制作的保护膜的放电延迟时间τs的测定结果的图。图4中，将制作保护膜时的氢(H2)离子强度与氧(O2)离子强度之比设为横轴，将使用了该保护膜的PDP的放电延迟时间Ts设为纵轴。另外，以水蒸气排出口210的配置位置为参数进行表示。
如图4所示，可以看出，放电延迟时间τs随着蒸镀室201内的氢离子强度与氧离子强度之比而发生较大变化。特别是，在将水蒸气排出口210设在前面玻璃基板11的输送方向的下游侧、并且与前面玻璃基板11的距离为30mm的情况下，当氢离子强度/氧离子强度为50％以上时，放电延迟时间τs可以为300ns以下。另一方面，即使前面玻璃基板11和水蒸气排出口210之间的距离为30mm，但在从前面玻璃基板11的输送方向的上游侧导入水蒸气的情况下，与氢离子强度/氧离子强度的比率相对应的放电延迟时间τs的减少较小。另外，可以看出，在前面玻璃基板11和水蒸气排出口210之间的距离较大的情况下，氢离子强度/氧离子强度的比率与放电延迟时间τs之间没有关联性。
另外，图5是表示从前面玻璃基板11输送方向的下游侧导入水蒸气230的情况下的、基板和水蒸气排出口210之间的距离与放电延迟时间τs之间的关系的图，是在氢离子强度/氧离子强度的比率为75％的时候测定的结果。由图5可知，在氢离子强度/氧离子强度的比率为75％时，只要使前面玻璃基板11和水蒸气排出口210之间的距离D为50mm以下，便可以使放电延迟时间τs为300ns以下。
如前述，通过使基板和水蒸气排出口之间的距离D在50mm以下，并控制水蒸气导入流量和氧气导入流量，使得氢离子强度/氧离子强度的比率为75％以上，这样，能够使得放电延迟时间τs在300ns以下，实现即使在高清晰度的图像显示中也可以进行较高显示质量的图像显示的用于PDP的保护膜。
另外，在基板和水蒸气排出口之间的距离D在30mm的情况下，通过控制水蒸气导入流量和氧气导入流量，使得氢离子强度/氧离子强度的比率在50％以上，可以使放电延迟时间τs在300ns以下。
对于由于水蒸气排出口相对基板的位置和相对输送方向的位置而产生不同效果的原因，可以考虑如下。
首先，位于基板附近并且在基板输送方向的下游侧的时刻，相当于刚刚形成了作为保护膜材料的氧化镁膜的时刻。这时，作为保护层的氧化镁处于很强的活性状态，氧原子或者镁原子处于不稳定状态，存在多个缺陷部。而且，因为保护层断面是柱状结构，所以该多个缺陷部不仅存在于保护层的最外表面，还存在于该柱状之间的界面。
因此，当水蒸气排出口设置在此位置时，可以吹出氢离子强度/氧离子强度的比率在50％以上的、氢离子强度较大的水蒸气。由此，不仅有氧气还有氢气或者水蒸气进入前述缺陷部，使保护层稳定。这就是使放电延迟时间τs减小的保护层结构。
另外，在基板和水蒸气排出口之间的距离较大，或者水蒸气排出口位于输送方向的上游侧的情况下，不会发生上述现象，无法形成使放电延迟时间τs减小的保护层结构。
另外，在本实施方式中，垂直于输送方向地配置水蒸气导入配管，并在该配管上设有多个水蒸气排出口，但是并不局限于此，只要是向成膜之后的保护层提供水蒸气的结构，与配管数、水蒸气排出口数无关，都能获得本发明效果。
再者，在本实施方式中，仅仅在基板输送方向的下游侧配置水蒸气导入部，但是并不局限于此，例如，通过在基板输送方向的上游侧或者平行于基板输送方向地设置其它水蒸气导入部，能够增强本发明效果。
另外，在本实施方式中，说明的是使用电子束作为氧化镁的成膜装置的蒸镀方法，但并不局限于此，对于使用RF或者DC的溅射法或者使用等离子枪的蒸镀方法也同样，在用于本实施方式时也能得到本发明效果。
如上所述，根据本发明实施方式中的保护膜形成方法和保护膜形成装置，能够实现大幅减小放电时间的延迟的保护膜，所以即使在高清之类高精细图像显示中也能得到没有缺陷的高质量图像。另外，能够缩短放电延迟时间，同时也能提高保护膜的二次电子的发射率，降低溅射率，因此可以延长PDP寿命，也可以通过降低放电开始电压而改善电能消耗。
工业实用性如上所述，根据本发明的保护膜形成方法及保护膜形成装置，能够实现作为PDP用保护膜的高质量、长寿命的保护膜，可以用于大画面显示装置的制造方法及制造装置。
权利要求
1.一种保护膜形成方法，它是在成膜室内输送基板、同时形成氧化镁保护膜的保护膜形成方法，其特征在于，包括向所述成膜室导入氧气，同时从所述基板输送方向的下游向所述成膜室导入水蒸气；测定所述成膜室的氢离子强度和氧离子强度；根据所述氢离子强度和所述氧离子强度的比率来控制所述水蒸气的导入流量和所述氧气的导入流量。
2.根据权利要求1所述的保护膜形成方法，其特征在于，所述水蒸气沿着所述基板的形成保护膜的面而导入到所述成膜室内。
3.根据权利要求1所述的保护膜形成方法，其特征在于，所述水蒸气被导入到距离所述基板的形成保护膜的面50mm以内的所述成膜室内。
4.根据权利要求1所述的保护膜形成方法，其特征在于，在所述成膜室中配置成膜源，并且，测定位于配置了所述成膜源的附近的所述氢离子强度和所述氧离子强度。
5.根据权利要求1所述的保护膜形成方法，其特征在于，控制所述氧气的导入流量和所述水蒸气的导入流量，使得所述氢离子强度与所述氧离子强度的比率为50％以上。
6.一种保护膜形成装置，它是在成膜室内在基板上形成氧化镁保护膜的保护膜形成装置，其特征在于，包括输送部，其用于在形成所述保护膜时输送所述基板；氧气导入部，其用于向所述成膜室导入氧气；水蒸气导入部，其用于从输送所述基板的方向的下游向所述成膜室导入水蒸气；离子强度测定部，其用于测定所述成膜室内的氢离子强度和氧离子强度；以及，水蒸气导入流量控制部以及氧气导入流量控制部，其根据所述离子强度测定部所测定的离子强度，控制所述水蒸气的导入流量和所述氧气的导入流量。
7.根据权利要求6所述的保护膜形成装置，其特征在于，所述水蒸气导入部具有在所述成膜室开口的水蒸气排出口，从所述基板的输送方向的下游侧向上游侧排放水蒸气。
8.根据权利要求6所述的保护膜形成装置，其特征在于，所述水蒸气导入部具有在所述成膜室开口的水蒸气排出口，所述水蒸气排出口设置在距离所述基板的形成所述保护膜的面50mm以内的位置。
9.根据权利要求6所述的保护膜形成装置，其特征在于，在所述成膜室中具备所述保护膜的成膜源，用于测定所述氢离子强度和氧离子强度的离子强度测定部位于所述成膜源的附近。
10.根据权利要求6所述的保护膜形成装置，其特征在于，在所述成膜室外的所述基板的输送方向的下游侧配置了产生水蒸气的水蒸气发生装置和用于控制水蒸气的导入流量的水蒸气导入流量控制部，作为所述水蒸气导入部的构成要素。
全文摘要
本发明提供一种在蒸镀室(201)内在前面玻璃基板(11)上形成氧化镁保护膜的保护膜形成装置，其包括向蒸镀室(201)导入氧气的氧气排出口(222)；从前面玻璃基板(11)输送方向的下游向蒸镀室(201)导入水蒸气的水蒸气排出口(210)；测定蒸镀室(201)内的氢离子强度与氧离子强度的质量分析器(224)；以及，根据质量分析器(224)测定到的离子强度而控制水蒸气的导入流量的质量流量控制器(215)和控制氧气的导入流量的质量流量控制器(221)。
文档编号H01J9/02GK101090991SQ20068000150
公开日2007年12月19日 申请日期2006年9月11日 优先权日2005年9月13日
发明者上谷一夫, 沟上要, 大江良尚, 盐川晃, 加道博行 申请人:松下电器产业株式会社