CN100412226C - 等离子体显示器之前基板的制造方法、蒸镀工艺与蒸镀装置 - Google Patents

Abstract

一种蒸镀装置，主要包括腔室、气体导管、蒸镀源以及抽气泵。其中，气体导管设置于腔室内，且具有多个孔洞，而邻近抽气泵之孔洞所导入的气体流量大于其它孔洞所导入的气体流量，以便于补偿在与蒸镀源之分子产生反应前即被抽气泵抽离的气体量，进而形成结晶均匀性较佳的膜层。

Description

等离子体显示器之前基板的制造方法、蒸镀工艺与蒸镀装置

技术领域

本发明是关于一种薄膜的制造工艺以及工艺装置，且特别是关于一种等离子体显示器(Plasma Display Panel，PDP)之前基板(front substrate)的制造方法及其蒸镀(evaporation)工艺与装置的发明。

背景技术

随着多媒体的发展，作为人与计算机接口之沟通界面的显示器的重要性也逐日增加。近年来，平面显示器更是大幅度地取代了传统的阴极射线管显示器。目前平面显示器主要有下列几种：等离子体显示器、有机电致发光显示器(OrganicElectro-Luminescent Display，OELD)以及液晶显示器(LiquidCrystal Display，LCD)等。其中，等离子体显示器以其大尺寸、自发光、无视角依存、轻薄以及全彩色等优点而具有极大的应用潜力，可望成为下一代的平面显示器之主流。

目前的等离子体显示器主要由前基板(front substrate)、后基板(rear substrate)以及放电气体所构成。图1为公知的等离子体显示器的立体示意图。请参照图1，等离子体显示器100主要由前基板110、后基板120以及位于前基板110与后基板120之间的反应气体(图中未表示出)所构成。其中，前基板110主要由基板112、X电极114、Y电极116、介电层118以及保护层119所构成。X电极114主要由透明电极114a与汇流电极(bus electrode)114b所构成，而Y电极116则由透明电极116a与汇流电极116b所构成。目前的等离子体显示器中，透明电极114a与透明电极116b的材质通常是铟锡氧化物(Indium Tin Oxide，ITO)，但由于铟锡氧化物的导电性与金属相比之下仍较为不足，所以通常会在透明电极114a与透明电极116a上分别设置金属材质的汇流电极114b与汇流电极116b，以便于增加X电极114与Y电极116的导电性。而且，汇流电极114b与汇流电极116b位于发光区域以外，因此并不会影响等离子体显示器的发光效率。

介电层118设置于基板112上，并覆盖住X电极114与Y电极116，而保护层119则设置于介电层118上，用以保护X电极114与Y电极116，以避免在等离子体显示器的放电过程中损坏X电极114与Y电极116。

后基板120主要由基板122、地址电极(addresselectrode)124、介电层126、阻隔壁(rib)128以及荧光材料层129所构成。其中，地址电极124设置在基板122上，而介电层126设置在基板122上，并覆盖住地址电极124。一般而言，阻隔壁128则设置在相邻的地址电极124之间，而在基板122上形成多个放电空间127。荧光材料层129则是设置在放电空间127中的介电层126上，并覆盖住阻隔壁128的侧壁。此外，放电气体(图中未表示出)设置在放电空间127之内。

由于等离子体显示器必须具有稳定的放电特性，才可显示出质量较佳的图像，而且保护层119的结晶均匀性会影响等离子体显示器放电特性，因此如何形成结晶均匀性较佳的保护层119实为现今等离子体显示器之技术的重要课题。

目前多半是利用电子束蒸镀的沉积方法来形成等离子体显示器之前基板的保护层，且此保护层通常由氧化镁所构成。图2A为公知的蒸镀装置200的侧视示意图，而图2B则为图2A所示之蒸镀装置200的俯视示意图。请同时参照图2A及图2B，首先将已设置有图1所示之X电极114与Y电极116的前基板110置放于腔室208内，再通过加热元件(电子枪)202发射电子束204以对蒸镀材料206进行加热。此时，由氧化镁所构成的蒸镀材料206将由固态转变为气态，并分解为氧离子与镁离子。

由于镁离子的沉积速率较氧离子的沉积速率快，因此氧离子与镁离子相比之下，较容易被连接于腔室208两侧的抽气泵212(如图2B所示)抽离腔室208，进而导致在前基板110上所形成的氧化镁薄膜中，氧离子与镁离子的比例无法达到1∶1。

为解决上述问题，目前的作法是在以电子束204对蒸镀材料206进行加热的同时，通过气体供应装置205经气体导管209的孔洞210而将含有氧气的反应气体(图中未表示出)导入腔室208内，以补偿被抽气泵212抽离腔室208的氧离子，进而使氧离子与镁离子能够以1∶1的比例在前基板110上结合为氧化镁薄膜。

然而，当反应气体由邻近抽气泵212的孔洞210导入腔室208之后，很容易在未与蒸镀材料206之气态分子发生反应前，即被抽气泵212抽出腔室208，使得邻近抽气泵212的反应气体分子少于其它处的反应气体分子，因而导致在前基板110上形成的保护层119结晶均匀性不佳。

现今评估保护层119之结晶均匀性的方法是利用X光单晶绕射仪(x-ray diffractometer)来对膜层进行晶格绕射，且由实验结果可知，结晶均匀性愈佳的膜层，其绕射光的峰值(peak)强度愈大。需要说明的是，在镀膜过程中所导入的反应气体流量通常会影响绕射光的峰值强度，其关曲线图如图3所示。由图3可知，镀膜过程中所导入的反应气体流量与膜层之绕射光的峰值强度成正比。换言之，在镀膜过程中所导入的反应气体必须控制在合理范围内，以形成结晶均匀之膜层。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种蒸镀装置，可在反应气体总流量维持定值的情况下，提高在某部位导入的反应气体流量，以便于形成结晶均匀性较佳的膜层。

本发明的另一目的是提供一种等离子体显示器之前基板的制造方法，可形成结晶均匀性较佳的保护层，进而改善等离子体显示器的放电稳定性。

本发明的再一目的是提供一种蒸镀工艺，可形成结晶均匀性较佳的膜层。

本发明提出一种蒸镀装置，主要包括腔室、气体导管、蒸镀源以及抽气泵。其中，气体导管设置于腔室内，并具有多个孔洞，而这些孔洞用以导入反应气体于此腔室内。蒸镀源设置于腔室内，抽气泵设置在腔室之至少两侧，且邻近抽气泵的部分孔洞所导入的反应气体流量大于其它部分之孔洞所导入的反应气体流量。

依照本发明之实施例所述，这些孔洞包括多个第一孔洞与多个第二孔洞。在一实施例中，这些第一孔洞的数量大于这些第二孔洞的数量，且这些第一孔洞的尺寸小于、等于或是大于这些第二孔洞的尺寸。而在另一实施例中，这些第一孔洞的尺寸大于第二孔洞的尺寸，且这些第一孔洞的数量小于或等于这些第二孔洞的数量。此外，这些第一孔洞及第二孔洞的形状可以是圆形、椭圆形、多边形或是不规则形。

依照本发明之实施例所述，蒸镀源例如包括蒸镀材料承载器以及加热元件。其中蒸镀材料承载器用以承载蒸镀材料，而加热元件则用以加热此蒸镀材料。此外，在一实施例中，加热元件例如是电子枪(electron gun)。

依照本发明之实施例所述，这些孔洞之间的间距由邻近此抽气泵之处而朝向腔室之中间处逐渐增加。在另一实施例中，这些孔洞的尺寸由腔室之中间处而朝向邻近此抽气泵之处逐渐变大。

本发明还提出一种等离子体显示器之前基板结构的制造方法，此方法先在基板上形成多对电极对，接着再将此基板置于一腔室内，其中，此腔室内包括蒸镀材料，且此腔室连接至抽气泵。之后，加热此蒸镀材料，并将反应气体导入腔室内，以使蒸镀材料之气态分子与反应气体产生反应而在基板上形成膜层并覆盖住电极对。其中，在邻近抽气泵之处的反应气体流量大于其它处的反应气体流量。

本发明提出一种蒸镀工艺，适于在腔室中形成一层膜层于基板上，其中，此腔室内包括蒸镀材料，且此腔室连接至抽气泵。此工艺先加热此蒸镀材料，接着将反应气体导入腔室内，以使蒸镀材料之气态分子与反应气体产生反应而在基板上形成此膜层。其中，在邻近抽气泵之处的反应气体流量大于其它处的反应气体流量。

依照本发明之实施例所述，在加热蒸镀材料的步骤中例如是以电子束加热蒸镀材料。此外，在一实施例中，形成电极对之后与形成保护层之前，还包括先在基板上形成一层介电层覆盖住这些电极对。

本发明可在不增加反应气体之整体流量的情形下，形成结晶均匀性较佳的膜层。

为让本发明之上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1为一般等离子体显示器之前基板的立体示意图。

图2A为公知的蒸镀装置的侧视示意图。

图2B则为图2A所示之蒸镀装置200的俯视示意图。

图3为蒸镀工艺中所导入的气体流量与此蒸镀工艺所形成之膜层的绕射光峰值强度的关系曲线图。

图4为本发明一较佳实施例的一种蒸镀装置的俯视示意图。

图5、图6A、图6B以及图7分别为本发明之较佳实施例的一种蒸镀装置的俯视示意图。

图8A至图8B为本发明之等离子体显示器之前基板的制造流程剖面示意图。

主要元件标记说明

100：等离子体显示器

110：前基板

112、122：基板

113：电极对

114：X电极

114a、116a：透明电极

114b、116b：汇流电极

116：Y电极

118、126：介电层

119：保护层

120：后基板

124：地址电极

127：放电空间

128：障壁

129：荧光材料层

200、400：蒸镀装置

202：加热元件

213：蒸镀材料承载器

204：电子束

205：气体供应装置

206：蒸镀材料

208：腔室

209、409：气体导管

210、410：孔洞

212：抽气泵

214：蒸镀源

410a：第一孔洞

410b：第二孔洞

具体实施方式

本发明改善蒸镀装置之气体导管的设计，以形成结晶性较佳的膜层。以下之实施例用以说明本发明，并非用以限定本发明。发明所属技术领域的普通专业人员可依据本发明之思想对下述实施例做适当的改进，惟其仍应属于本发明之范围内。

图4为本发明一较佳实施例的一种蒸镀装置的俯视示意图。而本发明之蒸镀装置的侧视图亦可以图2A为其示意图，因此，此处不再另行绘制本发明之蒸镀装置的侧视图。

请同时参照图2A及图4，蒸镀装置400主要包括腔室208、气体导管409、蒸镀源214以及抽气泵212。其中，蒸镀源214设置在腔室208内，且蒸镀源214例如包括蒸镀材料承载器213以及加热元件202。蒸镀材料承载器213例如设置在腔室208中，用以承载蒸镀材料206，而加热元件202则用以加热蒸镀材料206。在本实施例中，蒸镀材料206例如是氧化镁，而加热元件202例如是电子枪。换言之，本实施例例如是通过加热元件202所发射的电子束204来加热蒸镀材料206的，如图2A所示。

特别是，气体导管409具有多个孔洞410，用以将气体供应装置205内的反应气体(图中未表示出)导入腔室208内。其中，本实施例所使用的反应气体例如是氧气。在本实施例中，蒸镀装置400例如包括有至少两个抽气泵212，且例如分别连接至腔室208的至少两侧，其用以维持腔室208的真空状态。而孔洞410例如包括第一孔洞410a以及第二孔洞410b。其中，第一孔洞410a位于邻近抽气泵212之处。在本实施例中，第一孔洞410a的数量例如是比第二孔洞410b的数量多，因此可在邻近抽气泵212处导入较多的反应气体，以补偿在与蒸镀材料206之气态分子产生反应前即被抽气泵212抽离腔室208的气体量。当然，第一孔洞410a的尺寸可以是小于、等于或是大于第二孔洞410b的尺寸，本实施例并未限定第一孔洞410a与第二孔洞410b的尺寸。

此外，在另一实施例中，还可以将第一孔洞410a的尺寸设计为大于第二孔洞410b的尺寸，如图5所示，以达成在邻近抽气泵212处导入较多反应气体的效果。同样的，在本实施例中，第一孔洞410a的数量可以是小于、等于或是大于第二孔洞410b的数量，本实施例并未限定第一孔洞410a与第二孔洞410b的数量。

除此之外，本发明之孔洞410之间的间距还可以是渐进式地缩小或增加。举例来说，孔洞410之间的间距例如是由腔室208的中间处朝向邻近抽气泵212之处逐渐缩小，如图6A所示。另外，本发明也可以以渐进的方式来缩小或加大孔洞410的尺寸(如图6B所示)。再者，孔洞410的形状例如是上述实施例中所示的圆形、长方形(如图7所示)、椭圆形、不规则形或是其它多边形等等，本发明不限定孔洞410的形状，发明所属技术领域的普通专业人员可自行依实际所需来决定。

以下将以等离子体显示器之前基板的工艺为例来说明本发明之蒸镀工艺。

图8A至图8B为本发明之等离子体显示器之前基板结构的制造流程剖面示意图。而本发明之等离子体显示器之前基板的立体图也可以图1作为示意图，因此此处不再另行绘制。

请参照图8A，首先在基板112上形成多对电极对113，且每一对电极对113例如是由X电极114与Y电极116所组成。接着请参照图8B，在基板112上形成保护层119。值得注意的是，本实施例例如是在形成保护层之前，先在电极对113与基板112上形成介电层118，之后再于介电层118上形成保护层119。其中，保护层119的形成方法例如是先将以形成有电极对113的基板112置于腔室内，且此腔室例如是真空腔室。接着再对腔室内的蒸镀材料加热，并导入反应气体，以使蒸镀材料的气态分子与反应气体产生反应，进而在基板112上形成保护层119。在此蒸镀工艺中，基板112的温度例如是摄氏200度，而保护层119的沉积速率例如是3.8纳米/秒。

在蒸镀过程中，通常会将腔室连接至抽气泵(如图4所示)，以便于维持腔室的真空状态。值得特别注意的是，在此蒸镀过程中，邻近抽气泵之处所导入的反应气体流量大于其它处所导入的气体流量，因此可补偿在与蒸镀材料之分子产生反应前即被抽气泵抽离的气体量。此外，上述蒸镀工艺中所使用的蒸镀材料例如是氧化镁，而导入的反应气体例如是氧气。换言之，本实施例之保护层119例如是由氧化镁所构成。

由上述说明可知，本发明之蒸镀装置通过改变孔洞的设计，以使邻近抽气泵之处的气体流量大于其它处的气体流量，可补偿蒸镀材料之气态分子与反应气体产生反应前即被抽气泵抽离的气体量，故在蒸镀工艺中所形成的膜层其整体结晶性差异变小，且均匀性增加。而且，由实验结果可知，本发明可将膜层的结晶均匀性增加约15～20％。由上述说明可知，使用本发明之蒸镀装置可在不增加反应气体之整体流量的情形下，形成结晶均匀性较佳的膜层，故本发明可在不增加工艺成本的前提下改善产品的质量。而且，利用本发明之蒸镀装置来形成等离子体显示器之前基板结构的保护层，即可使保护层具有较佳的结晶均匀性，进而改善等离子体显示器的放电稳定性，以获得较佳的图像质量。

此外，本发明之蒸镀工艺通过控制反应气体导入腔室中的流量，也就是使邻近抽气泵之处的气体流量大于其它处的气体流量，以补偿在与蒸镀材料之分子产生反应前即被抽气泵抽离的气体量，进而形成结晶均匀性较佳的膜层。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何发明所属技术领域的普通专业人员，在不脱离本发明之思想和范围内，当可作些许之更动与改进，因此本发明之保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (21)

1. 一种蒸镀装置，其特征是至少包括：

腔室；

气体导管，该气体导管设置于该腔室中且具有多个孔洞，

其用以将反应气体导入至该腔室内；

蒸镀源，设置于该腔室内；以及

抽气泵，设置于该腔室之至少两侧，其中邻近该抽气泵之部分这些孔洞所导入之该反应气体的总流量大于其它部分之这些孔洞所导入之该反应气体的总流量。

2. 根据权利要求1所述之蒸镀装置，其特征是这些孔洞之间距由邻近该抽气泵之处而朝向该腔室之中间处逐渐增加。

3. 根据权利要求1所述之蒸镀装置，其特征是这些孔洞之尺寸由该腔室之中间处而朝向邻近该抽气泵之处逐渐变大。

4. 根据权利要求1所述之蒸镀装置，其特征是这些孔洞至少包括多个第一孔洞以及多个第二孔洞，且这些孔洞中之这些第一孔洞比这些孔洞中之这些第二孔洞邻近该抽气泵。

5. 根据权利要求4所述之蒸镀装置，其特征是这些孔洞之这些第一孔洞之数量大于这些孔洞之这些第二孔洞之数量。

6. 根据权利要求5所述之蒸镀装置，其特征是这些孔洞之这些第一孔洞之尺寸等于这些孔洞之这些第二孔洞之尺寸。

7. 根据权利要求5所述之蒸镀装置，其特征是这些孔洞之这些第一孔洞之尺寸小于这些孔洞之这些第二孔洞之尺寸。

8. 根据权利要求5所述之蒸镀装置，其特征是这些孔洞之这些第一孔洞之尺寸大于这些孔洞之这些第二孔洞之尺寸。

9. 根据权利要求4所述之蒸镀装置，其特征是这些孔洞之这些第一孔洞之尺寸大于这些孔洞之这些第二孔洞之尺寸。

10. 根据权利要求9所述之蒸镀装置，其特征是这些孔洞之这些第一孔洞之数量等于这些孔洞之这些第二孔洞之数量。

11. 根据权利要求9所述之蒸镀装置，其特征是这些孔洞之这些第一孔洞之数量小于这些孔洞之这些第二孔洞之数量。

12. 根据权利要求1所述之蒸镀装置，其特征是这些孔洞之形状至少包括圆形、椭圆形、多边形以及不规则形中之一种形状。

13. 根据权利要求1所述之蒸镀装置，其特征是该蒸镀源包括蒸镀材料承载器以及加热元件。

14. 根据权利要求13所述之蒸镀装置，其特征是该加热元件包括电子枪。

15. 一种等离子体显示器之前基板的制造方法，其特征是包括：

形成多个电极对于基板上；以及

放置该基板于腔室内，该腔室内包括蒸镀材料，且该腔室连接至抽气泵；

加热该蒸镀材料；以及

导入反应气体于该腔室内，以使该蒸镀材料之气态分子与该反应气体产生反应以在该基板上形成保护层且覆盖住这些电极对，其中在该抽气泵附近之该反应气体的流量大于其它处之该反应气体的流量，以改善该保护层之结晶均匀性。

16. 根据权利要求15所述之等离子体显示器之前基板的制造方法，其特征是在加热该蒸镀材料的步骤中，包括以电子束加热该蒸镀材料。

17. 根据权利要求15所述之等离子体显示器之前基板的制造方法，其特征是在该基板上形成这些电极对之后以及在该基板上形成该保护层之前，还包括于该基板上形成介电层，并覆盖住这些电极对。

18. 根据权利要求15所述之等离子体显示器之前基板的制造方法，其特征是在该基板上形成该保护层的步骤中，该基板的温度为摄氏200度。

19. 根据权利要求15所述之等离子体显示器之前基板的制造方法，其特征是形成该保护层的沉积速率为3.8纳米/秒。

20. 一种蒸镀工艺，其特征是适于在腔室中形成一膜层于基板上，且该腔室内具有蒸镀材料，而该腔室之至少一侧连接至抽气泵，该蒸镀工艺包括：

加热该蒸镀材料；以及

导入反应气体于该腔室内，以使该蒸镀材料之分子与该反应气体产生反应而在该基板上形成该膜层，其中在邻近该抽气泵处的该反应气体之流量大于其它处的该反应气体之流量，以改善该保护层之结晶均匀性。

21. 根据权利要求20所述之蒸镀工艺，其特征是在加热该蒸镀材料的步骤中，包括以电子束加热该蒸镀材料。

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