等離子體顯示器面板及其製造方法
2023-04-28 04:02:46 1
專利名稱：等離子體顯示器面板及其製造方法
技術領域：
本發明涉及等離子體顯示器面板(以下，在本說明書中也簡稱為PDP)及其製造方法。
背景技術：
作為電視或計算機等的圖像顯示中所用的平板面板顯示器之一，已知有PDP。作為一個例子，在圖10中表示了三電極面放電型PDP的一般的構成。該PDP具備相互對置的前面板50和背面板60(而且，圖10為了容易理解PDP的內部構造，表示了將前面板50和背面板60分離了的PDP的分解圖)。前面板50是在玻璃基板51上依次形成構成一對的平行的顯示電極52、電介質層53、保護層54而製成的。顯示電極52通常來說由透明電極52a及總線電極52b構成。另一方面，背面板60是在玻璃基板61上形成與顯示電極52正交的地址電極62、位於地址電極62之間的隔壁(rib)63，在隔壁63之間的區域中，塗布有發出紅色(R)、綠色(G)、藍色(B)的螢光體層64a、64b、64c。這些前面板50及背面板60被相面對地配置，在形成於它們之間的空間中封入放電氣體。被封入放電氣體的空間為放電空間，在顯示電極52和地址電極62交叉的各部分形成放電小室。通過向規定的顯示電極52和地址電極62之間施加電壓而引起地址放電，在規定的小室中蓄積器壁電荷，其後，通過向一對顯示電極52間施加電壓，在蓄積了器壁電荷的小室中引起顯示放電，由放電氣體產生紫外線，該紫外線被向螢光體層64a、64b、64c照射，從而實現彩色的圖像顯示。
一般來說，PDP的發光效率越高就越好。為了獲得更高的發光效率，可以考慮降低面放電(顯示放電)的放電電壓，提高面放電的功率利用係數，在此方面，提高前面板50的電介質層53的表面的電場強度是有效的。作為此種對策之一，可以考慮減少覆蓋顯示電極52的電介質層53的厚度。根據該對策，具有如下的優點，即，即使在伴隨著放電小室的高精細化而使放電小室面積減少的情況下，也可以確保顯示電極52間的容量(capacitance)。
以往一般來說在電介質層中使用氧化鉛類或氧化鉍類的玻璃材料，然而當只是減薄此種電介質層時，會產生各種各樣的問題。例如，在形成電介質層時混入灰塵，或產生氣泡，或電介質層的絕緣耐壓降低，或者電介質層的透明性降低。
為了避免此種問題，提出了將電介質層分為2層，利用相互不同的材料來形成這些層的方案。更具體來說，如圖11所示，在玻璃基板51及顯示電極52上形成覆蓋它們的第一電介質層53a，然後，形成覆蓋第一電介質層53a並且由與之不同的材料製成的第二電介質層53b，在第二電介質層53b上設置保護層54，製作前面板。
此種2層的電介質層例如被公布於特開平11-195382號中。該文獻中，第一電介質層被設為將聚矽氮烷在大氣中熱分解而形成的SiO2層，第二電介質層被設為利用化學氣相生長法(CVD法)得到的SiO2、Al2O3或SiO2與Al2O3的化合物的層。另外，該文獻中，還公布有將第二電介質層設為電介質玻璃層(被利用燒成製作)的內容。
另外，根據特開2000-156168號及作為其分案申請的特開2002-358894號，第一電介質層被設為高軟化點的電介質玻璃層，第二電介質層被設為低軟化點的電介質玻璃層，都是被利用燒成製作的。
另外，根據特開平11-54051號及作為其分案申請的特開2003-7217號，第一電介質層被設為利用CVD法得到的金屬氧化物層(在表面生成羥基的層)，第二電介質層被設為氧化鉛類或氧化鉍類的玻璃材料(介電常數在10以上)的層。
但是，如上所述的以往的PDP不一定可以充分地令人滿意。
例如在特開平11-195382號中所公布的構成中，由於將作為第二電介質層的SiO2、Al2O3或SiO2與Al2O3的化合物的層利用CVD法形成，因此在CVD室的內壁上也附著·堆積有SiO2等電介質物質。在連續生產中，在利用CVD法形成第二電介質層期間，CVD室的內壁上的堆積物從其上剝離而產生顆粒，該顆粒作為異物混入第二電介質層中，其結果是，會使絕緣耐壓等膜質量明顯地降低。為了防止該情況，需要在實施CVD法之前，通過從含有氟原子的氣體中在CVD室內產生等離子體，將蓄積於其內壁上的堆積物除去(即，清潔處理)。但是，這一次含有氟原子的物質就附著·堆積在CVD室的內壁上，在利用CVD法形成第二電介質層期間，從含有氟原子的堆積物(例如薄膜)中飛出氟原子，混入第二電介質層中。第二電介質層中的氟原子能夠在與第二電介質層接觸而形成的保護層中擴散。保護層一般來說由MgO構成，而氟原子會使保護層的特性惡化，產生放電電壓的上升或放電延遲時間的不均增加等問題。
在該特開平11-195382號中還公布有作為第二電介質層設為電介質玻璃層的情況，然而被利用燒成製作的電介質玻璃層由於與利用CVD法形成的層相比，一般來說絕緣耐壓更低，因此不夠理想。該情況對於特開2000-156168號及特開2002-358894號中所公布的使用了軟化點不同的2個電介質玻璃層的構成也是相同的。
另外，特開平11-54051號及特開2003-7217號中所公布的構成中，由於利用CVD法形成作為第一電介質層的在表面生成羥基的金屬氧化物層，因此與所述相同，有由顆粒混入造成的絕緣耐壓等膜質量降低的問題。為了防止該情況，當如上所述地實施從含有氟原子的氣體中在CVD室內產生等離子體的清潔處理時，則氟原子即混入第一電介質層中。由於作為第二電介質層的電介質玻璃層比較多孔，含有氣泡，因此第一電介質層中的氟原子就能夠穿過第二電介質層，一直擴散到保護層中。這樣，與所述相同，氟原子使保護層的特性惡化，產生放電電壓的上升或放電延遲時間的不均增加等問題。
發明內容
本發明的目的在於，提供沒有此種以往的問題的具有高發光效率的PDP及其製造方法。
根據本發明的第一主旨，提供一種PDP，是在相互對置的前面板和背面板之間填充放電氣體而成的PDP，前面板包括玻璃基板、
位於玻璃基板上的電極、覆蓋電極及玻璃基板並含有氟原子的第一電介質層、覆蓋第一電介質層並以比第一電介質層更少的量(或者濃度)含有氟原子的第二電介質層、覆蓋第二電介質層的保護層。
由於本發明的PDP具有含有氟原子的第一電介質層，而由於氟原子具有高的電負性，因此可以降低第一電介質層的介電常數，這樣，對於第一電介質層就可以用更薄的厚度來獲得規定的顯示電極間靜電容量。其結果是，可以減薄第一及第二電介質層的總厚度而降低放電電壓，由此就可以提供發光效率高的PDP。
另外，本發明的PDP由於在第一電介質層和保護層之間具備第二電介質層，因此第一電介質層不會與保護層直接接觸。另外，第二電介質層處於以比第一電介質層少的量含有氟原子的狀態，這樣，第一電介質層的氟原子就不會穿過第二電介質層而被擴散。所以，第二電介質層就在第一電介質層和保護層之間作為針對氟原子的屏蔽發揮作用，也可以實質上避免由氟原子對一般由MgO構成的保護層造成不良影響而導致的放電電壓的上升或放電延遲時間的不均增加等問題。
另外，本發明中的語句「...以比第一電介質層少的量含有氟原子的第二電介質層」是指，第二電介質層中的氟原子含量(或者濃度)小於第一電介質層中的氟原子含量(或者濃度)，其中包括第二電介質層不包含氟原子的情況。第二電介質層中的氟原子含量(或者濃度)越少越好，最好實質上不含有氟原子，但不限於此。
本發明的優選方式中，第一電介質層還含有水。作為前面板的電極(更詳細地說是透明電極)材料一般使用的透明導電氧化物(例如銦錫氧化物以及氧化鋅等)有由水的影響而降低其電阻的傾向。其結果，電極的導電性提高，從而能提供發光效率高的PDP。此外，第二電介質層也可以含有水。第二電介質層中的水含量(或者濃度)優選更少，最好實質上還不含有水，但不限於此。
在本發明的一個方式中，第一電介質層及第二電介質層各自主要由矽及氧原子構成，具體來說，矽及氧原子的合計佔各層的構成元素的90％以上。此種層例如可以主要由矽氧化物構成，可以使用在該技術領域中已知的矽氧化物形成技術(包括CVD法及PVD法)，廉價並且穩定地形成。
關於本發明的PDP，第一電介質層及第二電介質層各自含有矽以及氧原子情況下，各層中的氟原子含量可以通過將利用傅立葉變換紅外分光法(Fourier Transform Infrared SpectrophotometerFTIR)得到的、Si-F鍵的強度與Si-O鍵的強度的比R1作為標準來估計。第一電介質層的R1的值例如為0.2以上且5以下，第二電介質層R1的值例如為小於0.2。而且，本發明中，所謂「強度」是指利用傅立葉變換紅外分光法對規定的鍵測定的峰強度。
另外，第一電介質層及第二電介質層各自的水含量可以通過將利用升溫脫離法(Thermal Desorption SpectroscopyTDS)得到的水分子的脫氣量作為標準來估計。第一電介質層的脫氣量與第二電介質層的脫氣量的比R2例如為大約10以上且大約1000以下。而且，本發明中，升溫脫離法是按照測定在常壓下(約為0.1MPa)，使溫度從常溫(例如25℃±10℃)上升至500℃時從各層中放出的具有與水分子(H2O，質量數18)相當的質量的氣體的總量的方式實施的方法。
另外，根據本發明的另一個主旨，提供一種製造方法，是在相互對置的前面板和背面板之間填充放電氣體而成的PDP的製造方法，前面板被利用以下的工序製造，即(a)在含有氟原子的第一氣氛下，利用化學氣相生長法(Chemicalvapor depositionCVD)在玻璃基板及形成在其上的電極上形成第一電介質層的工序；(b)利用物理氣相生長法(Physical vapor depositionPVD)，在第一電介質層上形成含有比第一電介質層更少的量的氟原子的第二電介質層的工序；及(c)形成覆蓋第二電介質層的保護層的工序。
在本發明的PDP的製造方法中，由於在含有氟原子的第一氣氛下利用化學氣相生長法形成第一電介質層，因此所得的第一電介質層就與第一氣氛對應地含有氟原子。通過使用化學氣相生長法，可以得到與利用燒成製作的電介質玻璃層相比更高的絕緣耐壓。雖然並不是限定本發明，然而化學氣相生長法優選等離子體化學氣相生長法(Plasma enhanced chemicalvapor depositionPECVD)。利用此種化學氣相生長法，可以廉價並且穩定地形成第一電介質層。
另外，在本發明的PDP的製造方法中，以比第一電介質層少的量含有氟原子地利用物理氣相生長法形成第二電介質層。物理氣相生長法中，並不像化學氣相生長法那樣堆積物一直生成至室內，而是被僅限於基板周邊，因此可以使用防附著板容易地避免顆粒產生，這樣，就基本上不需要用於避免該情況的室內的清潔處理，即使在需要的情況下，頻率也極低。由此，就可以實質上消除由顆粒混入造成的絕緣耐壓等膜質量的降低及由氟原子向第二電介質層中的混入造成的保護層的特性惡化的問題。雖然並不是限定本發明，然而物理氣相生長法優選濺射法或電子束蒸鍍法，例如也可以是熱蒸鍍或雷射蒸鍍等。利用此種物理氣相生長法，可以降低第二電介質層的氟原子的透過性，能夠有效地實現第二電介質層的作為屏蔽的功能。
利用此種本發明的PDP的製造方法，可以製造所述本發明的PDP，起到與其相同的效果。
將例如選自由氟化烴、SF6及NF3構成的組中的至少一種含有氟原子的氣體用於第一氣氛，實施工序(a)中的化學氣相生長法。貫穿本發明，用語「氟化烴」是指具有至少1個氟原子的烷烴、烯烴或炔烴。氟化烴優選碳數在5以下，例如可以包括CF4、CHF3、CH2F2、CH3F、C2F6、C3F6、C4F8及C5F8等。
本發明的製造方法在工序(a)之前，還包括在要實施工序(a)的區域(即CVD室)，由選自由氟化烴、SF6及NF3構成的組中的至少一種含有氟原子的氣體中產生等離子體的預備工序。利用該預備工序，含有氟原子的物質就會附著·堆積於CVD室的內壁上，接下來在工序(a)期間，氟原子從該堆積物(例如薄膜)中飛出，在CVD室內形成含有氟原子的第一氣氛，氟原子被導入第一氣氛中。在不需要很高程度地提高第一電介質層中的氟原子含量，僅用從該堆積物中飛出而被導入第一電介質層中的氟原子即足夠的情況下，也可以在工序(a)中不使用如上所述的含有氟原子的氣體。該情況下，預備工序可以被理解為含有氟原子的第一氣氛的準備工序。另外，預備工序也可以被理解為CVD室的清潔處理工序，可以將在連續生產中會蓄積於CVD室中的電介質物質除去。
在本發明的一個方式中，在上述製造方法中，還包括將利用工序(a)得到的基板在交付給工序(b)之前，配置於含有水分的第二氣氛下而將第一電介質層暴露於第二氣氛中的工序。由於氟原子具有吸溼性，因此利用該暴露工序向第一電介質層中導入水。這樣，就形成含有氟原子及水雙方的第一電介質層。但是，本發明不限於此，也可一是工序(a)的第一氣氛含有水，由此第一電介質層含有水。
如上說明所示，根據本發明，可以提供沒有以往的問題的具有高發光效率的PDP及其製造方法。本發明的PDP雖然並不限定於此，然而作為電視及計算機等的圖像顯示中所用的顯示器裝置十分有用。
圖1表示本發明的一個實施方式的PDP的前面板的概略剖面圖。
圖2表示在圖1的PDP的製造方法中為了形成第一電介質層而可以使用的低壓等離子體CVD裝置的概略剖面圖。
圖3表示在圖1的PDP的製造方法中為了形成第一電介質層而可以使用的電感耦合型等離子體CVD裝置的概略剖面圖。
圖4表示在圖1的PDP的製造方法中為了形成第一電介質層而可以使用的大氣壓等離子體CVD裝置的概略立體圖。
圖5表示在圖1的PDP的製造方法中為了形成第二電介質層而可以使用的濺射裝置的概略剖面圖。
圖6表示在圖1的PDP的製造方法中為了形成第二電介質層而可以使用的電子束蒸鍍裝置的概略剖面圖。
圖7是表示相對於氟化矽氧化物的電介質層的氟含量指標R1(利用傅立葉變換紅外分光法得到的Si-F鍵的強度與Si-O鍵的強度的比)的介電常數及介電常數的變化量(最初的一天)的關係的圖表。
圖8是表示相對於氟化矽氧化物的第一電介質層與矽氧化物的第二電介質層的水含量比指標R2(利用升溫脫離法得到的第一電介質層的水分子的脫氣量與第二電介質層的水分子的脫氣量的比)的透明電極(ITO)的薄層電阻及第一電介質層的介電常數的變化量(最初的一天)的關係的圖表。
圖9是表示相對於吸收了水的氟化矽氧化物的電介質層的膜厚的電介質層的絕緣耐壓及該電介質層內的總線電極間的靜電容量的關係的圖表。
圖10表示以往的典型的PDP的局部分解立體圖。
圖11表示以往的PDP的前面板的概略剖面圖。
具體實施例方式
下面將在參照附圖的同時，對本發明的實施方式進行詳細說明。而且，以下的實施方式中，主要對本發明的特徵的部分進行說明，只要沒有特別指出，除去電介質層外，可以將包括參照圖10所述的內容的任意的適當的構造及製造方法適用於本發明中。
實施方式1本實施方式中，第一電介質層含有氟原子及水，將該第一電介質層利用以含有氟原子的氣體的形態含有氟原子的第一氣氛及含有水分的第二氣氛形成。
如圖1所示，本實施方式的PDP的前面板100在玻璃面板1上(PDP的內側，圖1中為下側)，配置有構成一對的平行的顯示電極2，各顯示電極2由透明電極2a及總線電極2b構成。透明電極2a雖然可以由銦錫氧化物(ITO)製成，然而也可以由其他的透明導電氧化物，例如氧化鋅(ZnO)等製成。總線電極2b一般來說可以由不透明的金屬，例如Cu或Ag等製成。此外，配置有覆蓋玻璃基板1及顯示電極2的第一電介質層4，在其上依次配置有第二電介質層5及保護層6。保護層6由氧化鎂(MgO)構成。
第一電介質層4及第二電介質層5中哪一個都是其構成元素的90％以上由矽原子(Si)及氧原子(O)佔據而構成，可以利用如後所述的方法廉價並且穩定地形成。更具體來說，第一電介質層4由含有氟原子(F)及水的矽氧化物構成，具有約為3.5～4.0的介電常數。第二電介質層5由實質上不含有氟原子(F)、且實質上不含有水的矽氧化物構成，具有約為4.3～4.7的介電常數。第一電介質層4的介電常數低於第二電介質層5的原因如後所述，是由氟原子的作用造成的。水在第一電介質層4(以及在存在的情況下，在第二電介質層5)中，既可以是水分子(H2O)的形態，也可以是電離了的狀態(H+及OH-)。另外，此種第一電介質層4及第二電介質層實質上是透明的(換言之，能夠透過可見光)，並且顯示出優良的電絕緣性。對於第一電介質層4及第二電介質層5的各自的氟原子及水的含量以及其厚度將在後面敘述。
此種前面板100可以如下所示地製造。首先，在玻璃基板1上利用濺射法等形成了ITO膜後，利用光刻法對ITO膜進行圖案處理，形成透明電極2a。然後，在透明電極2a上塗布了含有金屬粒子的感光性的導電性膏體後，利用光刻法對塗布膜進行圖案處理，形成總線電極2b。或者，也可以在透明電極2a上利用濺射法等形成了金屬薄膜後，利用光刻法對金屬薄膜進行圖案處理，形成總線電極2b。這樣，就可以得到由透明電極2a及總線電極2b構成的顯示電極2。對於透明電極2a及總線電極2b的各自的厚度及寬度、透明電極2a間的距離、透明電極2a和總線電極2b的位置關係等可以適當地任意選擇。
利用第一氣氛下的CVD法形成用於第一電介質層4的基底層(或者前體層)，使之覆蓋在所述說明中得到的基板的PDP內側面整體，即，覆蓋玻璃基板1及顯示電極2(透明電極2a及總線電極2b)的露出區域。
基底層可以使用如圖2所示的低壓等離子體CVD裝置來形成。將如上所述地形成了顯示電極的基板9在真空下配置於真空容器(CVD室)7內的下部電極8上，使玻璃基板1的形成了顯示電極2的一側(PDP內側，在圖2中都未圖示)朝上。在從氣體供給裝置(未圖示)向真空容器7內，穿過設於上部電極10的下方的噴頭11供給TEOS(Tetraethylorthosilicate，它也被稱作Tetraethoxysilane或矽酸乙酯，化學式為Si(OC2H5)4)、He、C2F6及O2的氣體的同時，按照將真空容器7內保持為規定的真空壓力的方式，利用泵及調壓閥(都未圖示)排出氣體。該狀態下，從高頻電源12向上部電極10供給高頻電能(例如13.56MHz)，從另一個高頻電源13向下部電極8供給高頻電能(例如1MHz)。這樣，在基板9上作為基底層就形成含有氟原子的矽氧化物(也稱作氟化矽氧化物(fluorinated silicon oxideor fluorine added silicon oxide))的膜。
另外，基底層也可以使用如圖3所示的電感耦合型等離子體(Inductively Coupled PlasmaICP)CVD裝置來形成。將如上所述地形成了顯示電極的基板9在真空下配置於真空容器(CVD室)7內的下部電極8上，使玻璃基板1的形成了顯示電極的一側(PDP內側，在圖3中都未圖示)朝上。下部電極8被支柱21固定於真空容器7上。在從氣體供給裝置15向真空容器7內供給TEOS、He、C2F6及O2的氣體的同時，按照將真空容器7內保持為規定的真空壓力的方式，利用泵16及調壓閥(pressure-controlling valve)17，穿過排氣口20排出氣體。該狀態下，從高頻電源18將高頻電能(例如13.56MHz)向被沿著電介質窗D設置的線圈19供給，從另一個高頻電源13將高頻電能(例如1MHz)向下部電極8供給。這樣，在基板9上作為基底層就形成氟化矽氧化物膜。如果利用ICP-CVD裝置，則與其他的CVD裝置相比，可以形成更為緻密、化學·物理上更為穩定的氟化矽氧化物膜。
另外，基底層也可以使用如圖4所示的大氣壓等離子體CVD裝置來形成。將如上所述地形成了顯示電極的基板9在大氣壓下配置，使得玻璃基板1的形成了顯示電極的一側(PDP內側，在圖4中都未圖示)面向電力線管(相當於CVD室)22的一方的開口部。在電力線管22的周圍設有高頻電極23及接地電極24，將TEOS、He、C2F6及O2的氣體從電力線管22的另一方面的開口部供給，從一方的開口部排出(即，使這些氣體從圖4的上側朝向下側地穿過電力線管22)。該狀態下，當從高頻電源25向高頻電極23供給高頻電能(例如13.56MHz)時，則在電力線管22內產生大氣壓等離子體，由此得到的活性粒子流26朝向基板9的表面噴出。活性粒子流26由於大量地含有因原料氣體的分解而產生的膜形成前驅體(film-forming precursor)，因此在基板9上作為基底層就形成氟化矽氧化物膜。如果利用大氣壓等離子體CVD裝置，則與其他的CVD裝置相比，可以更為高速地形成氟化矽氧化物膜。
在使用所述任意一個CVD裝置的方法中，使用含有氟原子的氣體，在含有氟原子的第一氣氛下，利用CVD法形成基底層。需要注意的是，由於該基底層含有氟原子，因此基底層自身也可以相當於本發明中所說的「含有氟原子的第一電介質層」。而且，本實施方式中雖然表示了作為含有氟原子的氣體使用C2F6氣體的例子，然而也可以使用其他的含有氟原子的氣體，例如CF4、CHF3、CH2F2、CH3F、C3F6、C4F8及C5F8等其他的氟化烴或者SF6或NF3等。
在形成了用於第一電介質層4的基底層後，將由此得到的基板暴露於含有水分的第二氣氛，例如含有水蒸氣的大氣中，使基底層與第二氣氛接觸。利用基底層中所含的氟原子的吸溼性，雖然很微量，然而第二氣氛中的水分仍會侵入基底層中。基底層的吸溼性並不僅由氟原子引起，如上所述，在等離子體CVD法中作為Si源使用TEOS時(即，等離子體TEOS)中十分明顯。這樣，就形成含有氟原子及水的雙方的第一電介質層4。
在如上所述地形成了第一電介質層4後，利用PVD法，在第一電介質層4的全面上形成實質上不含有氟原子、且實質上不含有水的第二電介質層5。
第二電介質層5可以使用如圖5所示的濺射裝置來形成。將如上所述地形成了第一電介質層4的基板9』在真空下放置於真空容器(CVD室)27內的基板夾具28上，使玻璃基板1的形成了顯示電極2的一側(PDP內側，在圖5中都未圖示)與矽氧化物的靶子32相面對。在從氣體供給裝置29向真空容器27內供給Ar氣體的同時，按照將真空容器27內保持為規定的真空壓力的方式，利用泵30及調壓閥(未圖示)將氣體排出。該狀態下，向後板31及被與之結合了的靶子32，從高頻電源33供給高頻電能(例如13.56MHz)。其結果是，在靶子32的表面產生等離子體，作為靶子32的矽氧化物被濺射，作為第二電介質層5形成覆蓋基板9』的表面(即第一電介質層4)的矽氧化物膜。
所述說明中雖然表示了在Ar氣氣氛下在靶子32中使用矽氧化物的例子，然而在靶子中也可以使用矽，並且除Ar氣以外，還可以使用O2氣，利用反應性濺射形成矽氧化物膜。
另外，第二電介質層5也可以使用如圖6所示的電子束蒸鍍裝置來形成。將如上所述地形成了第一電介質層4的基板9』在真空下利用泵30放置於真空容器(CVD室)27內的基板夾具28上，使玻璃基板1的形成了顯示電極2的一側(PDP內側，在圖6中都未圖示)與矽氧化物(小球狀)的蒸鍍源35相面對。在將真空容器27內維持在規定的真空壓力的狀態下，向被放入了坩鍋34的蒸鍍源35，從電子束源36照射電子束37。其結果是，蒸鍍源35的矽氧化物因加熱而蒸發，作為第二電介質層5形成覆蓋基板9』的表面(即第一電介質層4)的矽氧化物膜。
在如上所述地形成了第二電介質層5後，在第二電介質層5的全面形成保護層6。保護層6例如可以通過使用濺射法或電子束蒸鍍法等PVD法形成氧化鎂(MgO)膜而獲得。保護層6的厚度雖然要考慮在PDP驅動時保護層6所可以承受的損傷、PDP的壽命、保護層6的形成中所需的時間(成本)等而決定，然而一般來說約為0.3μm～2μm。
這樣，就形成前面板100。所得的前面板100被與例如參照圖10所說明的那樣的任意的適當的背面板對置配置，向形成於它們之間的空間中封入放電氣體，製造出本實施方式的PDP。放電氣體一般來說可以使用稀有氣體，例如Xe、Ne、He及它們的至少2種的混合氣體。
本實施方式的PDP中，第一電介質層4以及第二電介質層5主要由矽氧化物構成，第一電介質層4還含有氟原子及水的雙方，第二電介質層5實質上不含有氟原子及水的任意一方。第一電介質層4中所含的氟原子具有降低第一電介質層4的介電常數的作用，第一電介質層4的氟原子含量越大，則越可以降低介電常數。這被認為是由氟原子的高的電負性造成的。由於在獲得規定的顯示電極間靜電容量時，介電常數越小，則越可以減小電介質層的厚度，因此利用介電常數低的第一電介質層，放電電壓就低，由此就可以實現發光效率高的PDP。
但是，當第一電介質層4的氟原子含量過多時，則無法忽視介電常數的隨時間的變化。這被認為是由氟原子的吸溼性造成的，更大量的氟原子會將更大量的水吸收到第一電介質層中，使介電常數隨時間更大地變化。圖7表示相對於氟化矽氧化物的電介質層的氟原子含量指標R1的介電常數及介電常數的變化量(最初的1天)的關係。該氟化矽氧化物的電介質層與所述基底層相同地被利用等離子體TEOS形成於玻璃基板上，被維持為暴露於含有水蒸氣的大氣中的狀態。因暴露而吸收了水的氟化矽氧化物的電介質層相當於本實施方式的第一電介質層。氟原子含量指標R1是如上所述地利用FTIR得到的Si-F鍵的強度與Si-O鍵的強度的比。介電常數可以基於在該技術領域中公知的技術，例如JIS(Japanese IndustrialStandards)來測定。介電常數的變化量(最初的一天)是從在大氣中暴露了24小時後的電介質層的介電常數中減去了形成後不久的氟化矽氧化物的電介質層的介電常數的值。從圖7中可以理解，第一電介質層4的R1的值優選0.2以上且5以下。
另一方面，第二電介質層5不僅是在形成的時刻，在其後也實質上不含有氟原子、且實質上不含有水。這是因為，第二電介質層5由利用PVD法形成的矽氧化物構成，氟原子及水的透過性很小。此種第二電介質層5在第一電介質層4和保護層6之間作為針對氟原子及水的屏蔽發揮作用，可以有效地抑制第一電介質層4中所含的氟原子或水穿過第二電介質層5而向保護層6擴散。這樣，由MgO構成的保護層6就不會受到氟原子的不良影響，由此就可以實質上避免產生放電電壓的上升或放電延遲時間的不均增加等問題。本實施方式中第二電介質層5雖然設為實質上不含有氟原子，然而第二電介質層5可以用比第一電介質層4少的量含有氟原子。第二電介質層5的氟原子的量優選可以實質上忽視氟原子對保護層6的不良影響的程度，第二電介質層5的R1的值優選小於0.2(包括測定下限)。
另外，第一電介質層4中所含的水具有降低透明電極2a的電阻的作用，第一電介質層4的水含量越大，則越可以降低電阻。這雖然不受任何的理論約束，然而被認為是由於構成透明電極2a的透明導電氧化物(例如ITO或ZnO)的懸空鍵被來源於水的H+終結(teminated)，這樣載流子就會順利地流過(另一方面，來源於水的OH-可以有助於透明性提高)。這樣，就可以提高電極的導電性，在電極間(例如構成一對的顯示電極間，或顯示電極與地址電極間)形成更大的電位差，由此就可以實現發光效率更高的PDP。
但是，當第一電介質層4的水含量過多時，則無法忽視第一電介質層4的介電常數的隨時間的變化。圖8表示相對於氟化矽氧化物的第一電介質層與矽氧化物的第二電介質層的水含量比指標R2的透明電極(ITO)的薄層電阻及第一電介質層的介電常數的變化量(最初的一天)的關係。這些透明電極(ITO)、氟化矽氧化物的第一電介質層及矽氧化物的第二電介質層與本實施方式相同，被形成於玻璃基板上，圖8的例子中，各自的厚度為50nm、20μm、500nm。第一電介質層的水含量可以在利用等離子體TEOS形成了基底層後，利用將其暴露於大氣中的時間來調整。第二電介質層的水含量與第一電介質層相比極小，被認為基本上不隨時間變化。水含量比指標R2如上所述，是利用升溫脫離法得到的第一電介質層的水分子的脫氣量與第二電介質層的水分子的脫氣量的比，該脫氣量是具有與在常壓下(約為0.1MPa)使溫度從常溫(例如25℃±10℃)升溫至500℃時從層中放出的水分子(H2O，質量數18)相當的質量的氣體的總量。透明電極(ITO)的薄層電阻是在形成了覆蓋透明電極的第一電介質層後，不形成第二電介質層，使測定針與透明電極接觸，利用4探針法測定的。介電常數的變化量(最初的一天)是將形成後不久的氟化矽氧化物的第一電介質層的介電常數，從在其上不形成第二電介質層而在大氣中暴露了24小時後的第一電介質層的介電常數中減去的值。從圖8中可以理解，當R2的值在約為10以上且約為1000以下時，介電常數的變化量小，具有可以降低透明電極的薄層電阻的效果，因而是理想的。
對於第一電介質層4及第二電介質層5的厚度，需要考慮各種各樣的事項。首先，最好使利用PVD法形成的第二電介質層5比較厚。這是因為，利用PVD法得到的膜由於與利用CVD法得到的膜相比，密接強度更弱，另外內部應力的控制更為困難，因此當增大膜厚時，容易發生剝離。但是，當第二電介質層5過薄時，則氟原子及水就會透過它而容易向保護層6擴散。這樣，第二電介質層5為了抑制氟原子及水的透過最好足夠厚，並且為了難以剝離，最好儘可能薄。此種第二電介質層5的厚度例如在100nm以上，優選200nm以上，以及在5μm以下，優選1μm以下。像這樣，由於第二電介質層較薄，因此為了確保第一及第二電介質層的絕緣耐壓，第一電介質層就需要相對較厚。由於第一電介質層的厚度與第二電介質層相比明顯更大，因此第一及第二電介質層的絕緣耐壓及總線電極間的靜電容量就可以認為依賴於第一電介質層的厚度。圖9表示相對於吸收了水的氟化矽氧化物的電介質層的膜厚的電介質層的絕緣耐壓及該電介質層內的總線電極間的靜電容量的關係。該電介質層相當於本實施方式的第一電介質層，與其相同，被利用等離子體TEOS形成於玻璃基板上。膜厚、靜電容量及絕緣耐壓可以利用該技術領域中一般的方法，例如基於JIS來測定。而且，靜電容量C是在總線電極2b間施加了頻率f＝1kHz的正弦波電壓的情況下，計測在它們之間流過的電流I，根據下面的關係式求得I＝ωCV(式中，ω＝2πf)。當電介質層的膜厚過薄時，則絕緣耐壓就不充分，當膜厚過厚時，則靜電容量降低，在地址放電時無法形成足夠的器壁電荷。這樣，第一電介質層4的厚度優選約為5μm以上且約25μm以下。
而且，貫穿本說明書，層的「厚度」或「膜厚」是指層的對置面間的距離，更具體來說，對於第一電介質層來說，是指與玻璃基板接觸的位置和與第二電介質層接觸的位置之間的距離，對於第二電介質層來說，是指與第一電介質層接觸的位置和與保護層接觸的位置之間的距離，對於第一及第二電介質層的總計來說，是指與玻璃基板接觸的位置和與保護層接觸的位置之間的距離。
實施方式2本實施方式中，第一電介質層含有氟原子及水，將該第一電介質層利用以含有氟原子的堆積物的形態包含氟原子的第一氣氛及包含水的第二氣氛形成。本實施方式的方法在實施CVD法的工序之前包括預備工序，在實施CVD法期間，不使用含有氟原子的氣體，在這一點上與實施方式1不同。以下，將以與實施方式1不同的點為中心來說明本實施方式，只要沒有特別指出，就與實施方式1相同。
首先，作為預備工序，向用於實施CVD法而形成第一電介質層的空的容器(CVD室)中導入含有氟原子的氣體，由該氣體產生等離子體。在含有氟原子的氣體中，可以使用選自SF6及NF3中的至少一種氣體。產生等離子體的條件等可以根據所用的氣體的種類等適當地設定。利用該預備工序，在容器的內壁上堆積·附著含有氟原子的物質而形成薄膜。
然後，在該容器中配置另外準備的基板(在玻璃基板上形成透明電極及總線電極而製成)。此外，除了未使用C2F6以外，與實施方式1相同地利用CVD法形成第一電介質層。其間，從因預備工序而堆積於容器內壁上的含有氟原子的薄膜中飛出氟原子，在容器內形成含有氟原子的第一氣氛，在用於第一電介質層的基底層中導入氟原子。
此外，與實施方式1相同，將由此得到的基板暴露於含有水分的第二氣氛中，使基底層與第二氣氛接觸。這樣，就形成含有氟原子及水雙方的第一電介質層。
其後，與實施方式1相同，利用PVD法形成第二電介質層，繼而形成保護層而得到前面板，此後將前面板與背面板對合而在其間封入放電氣體，得到PDP。
本實施方式的第一電介質層以比實施方式1的第一電介質層更低的水平含有氟原子。當可以不用很大地降低電介質層的介電常數時，則不需要像實施方式1那樣，在利用CVD法在基板上形成層時，使用含有氟原子的氣體積極地向第一電介質層中添加氟原子。
根據本實施方式，由於實施了從含有氟原子的氣體中產生等離子體的預備工序，因此就可以將在連續生產中會蓄積於CVD室中的電介質物質(在本實施方式中為矽氧化物)除去。即，預備工序也可以被理解為清潔工序。其結果是，可以避免由顆粒混入造成的絕緣耐壓等膜質量的降低的問題。
另外，根據本實施方式，由於利用PVD法形成第二電介質層，因此第二電介質層在第一電介質層和保護層之間就作為針對氟原子及水的屏蔽發揮作用，可以有效地抑制第一電介質層中所含的氟原子及水穿過第二電介質層向保護層擴散的情況。這樣，由MgO構成的保護層就不會受氟原子的不良影響，由此就可以實質上避免產生放電電壓的上升或放電延遲時間的不均增加等問題。
以上雖然對本發明的2個實施方式進行了說明，然而這些實施方式也可以進行各種改變。
在實施方式1及2中，第一電介質層及第二電介質層都可以主要由矽及氧原子構成。但是，本發明並不限定於此，第一電介質層及第二電介質層可以相互獨立，由任意的構成原子形成。例如，由於第二電介質層與第一電介質層相比可以膜厚更小，因此只要由可以利用該膜厚防止氟原子及水的擴散並可以透過可見光的化學上穩定的任意的電介質材料製成即可。在此種材料中，可以含有氧化鋁薄膜等金屬氧化物。對於此種材料，與氟原子及水容易沿著晶體晶界擴散的結晶性材料相比，非晶體性或無定形材料更為適合。
另外，在實施方式1及2中，使得第一電介質層含有氟原子及水雙方。但是，本發明並不限定於此，第一電介質層也可以不含有水。第一電介質層中所含的氟原子及水分別獨立地作用，可以分別得到降低第一電介質層的介電常數的效果及降低透明導電膜的電阻的效果。由此，通過使第一電介質層含有氟原子，不管第一電介質層是否還含有水，可以獲得使第一電介質層的介電常數降低的效果。
另外，在實施方式1及2中，利用了使用TEOS形成的含有氟原子的基底層的吸溼性，形成了含有水及氟原子的第一電介質層。但是，可以使用具有吸溼性的任意的含有氟原子的基底層，形成還含有水的第一電介質層。雖然最好使用TEOS形成的含有氟原子的基底層，然而使用由SiH4形成的含有氟原子的基底層，也顯示出吸溼性，也可以使用。
另外，也可以在實施方式1中組合實施方式2的預備工序而實施本發明。
權利要求
1.一種等離子體顯示器面板，其通過在相互對置的前面板和背面板之間填充放電氣體而成，前面板包括玻璃基板、位於玻璃基板上的電極、覆蓋電極及玻璃基板並含有氟原子的第一電介質層、覆蓋第一電介質層並以比第一電介質層少的量含有氟原子的第二電介質層、及覆蓋第二電介質層的保護層。
2.根據權利要求1所述的等離子體顯示器面板，其中，第一電介質層還含有水。
3.根據權利要求1所述的等離子體顯示器面板，其中，第一電介質層及第二電介質層各自的構成元素中的90％以上是矽及氧原子。
4.根據權利要求1所述的等離子體顯示器面板，其中，第一電介質層及第二電介質層各自含有矽及氧原子，在將第一電介質層及第二電介質層各自的氟原子含量作為利用傅立葉變換紅外分光法得到的、Si-F鍵的強度與Si-O鍵的強度的比R1來測定時，R1的值在第一電介質層中為0.2以上且5以下，在第二電介質層中為小於0.2。
5.根據權利要求2所述的等離子體顯示器面板，其中，在將第一電介質層及第二電介質層各自的水含量作為利用升溫脫離法得到的水分子的脫氣量來測定時，第一電介質層的脫氣量與第二電介質層的脫氣量的比R2在10以上且1000以下。
6.一種等離子體顯示器面板的製造方法，所述等離子體顯示器面板是通過在相互對置的前面板和背面板之間填充放電氣體而成，前面板被利用以下的工序製造，即(a)在含有氟原子的第一氣氛下，利用化學氣相生長法在玻璃基板及形成在其上的電極上形成第一電介質層的工序；(b)利用物理氣相生長法，在第一電介質層上形成含有比第一電介質層少的量的氟原子的第二電介質層的工序；及(c)形成覆蓋第二電介質層的保護層的工序。
7.根據權利要求6所述的製造方法，其中，將選自由氟化烴、SF6及NF3構成的組中的至少一種含有氟原子的氣體用於第一氣氛，實施工序(a)中的化學氣相生長法。
8.根據權利要求6所述的製造方法，其中，在工序(a)之前，還包括在要實施工序(a)的區域，由選自由氟化烴、SF6及NF3構成的組中的至少一種含有氟原子的氣體產生等離子體的工序。
9.根據權利要求6所述的製造方法，其中，還包括將利用工序(a)得到的基板在交付給工序(b)之前配置於含有水分的第二氣氛下而將第一電介質層暴露於第二氣氛中的工序。
10.根據權利要求6所述的製造方法，其中，化學氣相生長法使用等離子體化學氣相生長法。
11.根據權利要求6所述的製造方法，其中，物理氣相生長法使用濺射法或電子束蒸鍍法。
全文摘要
本發明提供具有高發光效率的PDP及其製造方法。在相互對置的前面板和背面板之間填充放電氣體而成的等離子體顯示器面板中，前面板(100)包括玻璃基板(1)、位於玻璃基板(1)上的電極(2)(透明電極2a及總線電極2b)、覆蓋電極(2)及玻璃基板(1)並含有氟原子的第一電介質層(4)、覆蓋第一電介質層(4)並以比第一電介質層(4)少的量含有氟原子的第二電介質層(5)、覆蓋第二電介質層(5)的保護層(6)。
文檔編號H01J11/34GK1897214SQ200610101558
公開日2007年1月17日 申請日期2006年7月12日 優先權日2005年7月13日
發明者奧村智洋, 山北裕文, 越後紀康, 齋藤光央, 朝山純子, 岡田啟介 申請人:松下電器產業株式會社