專利名稱：：高對比度氣體放電板用電極及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種氣體放電板用電極。更特別地，本發(fā)明涉及一種氣體放電板用電極，包含一種黑色基質(zhì)層，所述黑色基質(zhì)層減少反射到觀察者眼睛中的周圍的光并增大對比度。本發(fā)明還涉及一種形成黑色基質(zhì)層的方法、包含這種黑色基質(zhì)層的電極、包括這種電極的氣體放電板。Cr-Cu-Cr(鉻-銅-鉻)多層薄膜疊層材料已經(jīng)被認(rèn)為是用于氣體放電板或等離子體顯示板(PDP)電極的最優(yōu)選的結(jié)構(gòu)之一。在這樣的電極中，所述Cu層作為主要的電流載體。Cr底層用于改善在所述Cu層與玻璃基板、面板或板之間的粘合力，而Cr頂層防止所述Cu層在后來的熱制造過程中被氧化并且作為反射表面把被所述電極阻礙的圖像光反射回到所述等離子體單元中。使用濺射沉積法可以制造Cr-Cu-Cr多層薄膜。但是，由于濺射的Cr薄膜有金屬的白色，所述Cr底層在把周圍的光反射回到觀察者的眼睛中時，降低所述等離子體顯示器的圖像對比度。為了改善所述等離子體顯示器的對比度，在沉積所述Cr粘合層之前，可以在所述玻璃面板上沉積一個防反射層，在該技術(shù)中也稱為黑色基質(zhì)層。所述黑色基質(zhì)層的目的是減小從所述Cr層反射的光量。有效的黑色基質(zhì)層應(yīng)該具有低反射率、高吸光率的暗顏色。所述黑色基質(zhì)層優(yōu)選應(yīng)該能用合適的化學(xué)腐蝕劑腐蝕，最優(yōu)選的是，可以使用腐蝕所述Cr粘合層相同的腐蝕劑腐蝕，使得所述防反射層可以與所述Cr層一起腐蝕，或者使用一種對腐蝕所述金屬Cr和Cu層有合適選擇性的腐蝕劑。此外，所述黑色基質(zhì)層應(yīng)該提供與所述玻璃基板、面板或板和所述Cr粘合層之間良好的粘合力。雖然可以使用滿足上述要求的任何薄膜作為黑色基質(zhì)層，但是，使用Cr基化合物制成的薄膜是特別有利的。用Cr基化合物，有可能使用反應(yīng)濺射和純Cr靶沉積所述薄膜。這使得所述黑色基質(zhì)層和所述Cr粘合層可以在相同的濺射室內(nèi)依次沉積，而不需要單獨的黑色基質(zhì)層沉積。同時，Cr基化合物制成的薄膜一般會提供與純Cr薄膜類似的腐蝕性質(zhì)。這使得可以在單一的工藝步驟中腐蝕所述黑色基質(zhì)層和粘合層，而不需要額外的腐蝕步驟以及進(jìn)行所述額外步驟所需的設(shè)備。在O’Keefe等人的美國專利No.5,628,882中公開了使用Cr金屬靶和各種比例的氬氣-六氟乙烷(C2F6)氣體混合物，通過反應(yīng)濺射沉積一系列Cr、C和F薄膜的方法，其主要內(nèi)容在本文中引作參考。(同時見O’keefe等人的，晶體Cr/C/F薄膜的反應(yīng)濺射沉積，材料通訊18(1994)251-256)。所述薄膜組成(原子百分比)在(35-55)Cr,(20-25)C和(20-45)F范圍內(nèi)，并且通過改變Ar∶C2F6比例控制。所述薄膜被確定為結(jié)晶的，其組成不依賴于基板的選擇。由于在該專利中不考慮PDP電極的應(yīng)用，所以，關(guān)于用作黑色基質(zhì)層的適用性方面沒有評價所述薄膜。因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種有效的黑色基質(zhì)層，可以與包含Cr/Cu/Cr薄膜疊層的PDP電極相容。本發(fā)明的另一個目的是提供一種與Cu基PDP電極的粘合層一體化的的黑色基質(zhì)層。本發(fā)明的另一個目的是提供一種可以在單一的真空室中用連續(xù)濺射沉積法形成一體化的黑色基質(zhì)/粘合層的方法。根據(jù)前面的原理和目的，本發(fā)明提供一種與結(jié)晶的Cr-C-F薄膜制成的黑色基質(zhì)層一體化的Cr/Cu/CrPDP電極。此外，本發(fā)明提供一種包括Cr-C-F薄膜的薄膜疊層，它作為一種黑色基質(zhì)層；逐漸變化的Cr-C-F過渡層和純Cr薄膜作為CuPDP電極的粘合層。本發(fā)明還提供一種可以在單一的真空室中進(jìn)行的連續(xù)濺射沉積法沉積上述薄膜疊層的方法。本發(fā)明提供一種氣體放電板，包含透明板、氣體放電電極和位于所述透明板和所述氣體放電電極之間的并且包含鉻/碳/氟薄膜的黑色基質(zhì)層。優(yōu)選的是，所述氣體放電電極包含一個由導(dǎo)電材料薄膜形成的導(dǎo)電層，該導(dǎo)電層位于抗氧化材料薄膜與能粘合到所述黑色基質(zhì)層上的材料制成的薄膜之間。優(yōu)選的是，所述導(dǎo)電材料是銅，所述抗氧化材料是鉻，所述能粘合到所述黑色基質(zhì)層上的材料是鉻。更優(yōu)選的是，本發(fā)明的氣體放電板在所述黑色基質(zhì)層與可以粘合到所述黑色基質(zhì)層的所述鉻薄膜之間還可以包含一種過渡區(qū)域，其中，所述過渡區(qū)域包含一個鉻/碳/氟逐漸變化的區(qū)域，其中，所述碳和氟的含量隨著與可以粘合到所述黑色基質(zhì)層的所述鉻薄膜的距離減小而減小。在所述黑色基質(zhì)層的一個優(yōu)選的實施方案中，所述過渡層、所述粘合層、所述導(dǎo)電層和所述抗氧化層依次沉積在所述透明板上。合適的沉積方法包括濺射。例如，在連續(xù)的濺射操作中，可以依次形成所述黑色基質(zhì)層、所述過渡層和所述粘合層的每一個，所述導(dǎo)電層和所述抗氧化層可以在后續(xù)的、單獨的濺射操作中沉積在所述粘合層上。所述透明板例如可以用玻璃制成。本發(fā)明的氣體放電板的黑色基質(zhì)層的厚度優(yōu)選為約1000-5000埃。本發(fā)明還提供一種適用于氣體放電板的黑色基質(zhì)層，它包含鉻/碳/氟薄膜。優(yōu)選的是，本發(fā)明的黑色基質(zhì)層包含(a)從所述黑色基質(zhì)層的第一面延伸并具有基本均勻的組成的第一部分(即所述第一部分的成分在所述第一部分中基本均勻分布)；(b)氣體放電電極的導(dǎo)電層可以粘合于其上的粘合表面；以及(c)在所述第一部分和所述粘合表面之間延伸的逐漸變化的過渡區(qū)域，其中，碳和氟含量隨著與所述粘合表面的距離減小而逐漸減小，例如，使得所述粘合表面的組成是純Cr(即所述過渡區(qū)域的組成從Cr-C-F變化到純Cr)。更優(yōu)選地，所述第一部分和所述過渡區(qū)域包含鉻/碳/氟，所述粘合表面基本是純鉻。本發(fā)明的黑色基質(zhì)層例如可以從一個單一的濺射過程獲得，所述過程包括(a)以基本恒定的比例向其中有基板的提供鉻濺射靶的濺射室中提供氬源和六氟乙烷源；(b)在所述基板上沉積具有基本均勻組成的鉻/碳/氟薄膜到要求的厚度，提供所述第一部分；(c)通過所述鉻/碳/氟薄膜的連續(xù)沉積并把喂入所述濺射室中的六氟乙烷量緩慢減少到零形成所述過渡部分；(d)通過基本為純鉻的連續(xù)沉積形成達(dá)到要求厚度的所述粘合表面。所以，本發(fā)明提供一種黑色基質(zhì)層，其中，所述第一部分和所述過渡區(qū)域包含鉻/碳/氟，所述粘合表面基本是純鉻，所述黑色基質(zhì)層在單一的濺射操作中形成，所述濺射操作包括(a)以基本恒定的比例向其中有基板的提供鉻濺射靶的濺射室中提供氬源和六氟乙烷源；(b)在所述基板上沉積具有基本均勻組成的鉻/碳/氟薄膜到要求的厚度，提供所述第一部分；(c)通過所述鉻/碳/氟薄膜的連續(xù)沉積并把喂入所述濺射室中的六氟乙烷量緩慢減少到零形成所述過渡部分；(d)通過基本為純鉻的連續(xù)沉積形成達(dá)到要求厚度的所述粘合表面。本方法中所用的基板可以是例如一種氣放電板的透明板。所述透明板一般用玻璃制成。根據(jù)本發(fā)明的黑色基質(zhì)層的所述第一部分的厚度優(yōu)選為約1000-5000埃。本發(fā)明還提供形成一種適用于氣體放電板的的黑色基質(zhì)層的方法，所述方法包括(a)以基本恒定的比例向其中有基板的提供鉻濺射靶的濺射室中提供氬源和六氟乙烷源；(b)在所述基板上沉積具有基本均勻組成的鉻/碳/氟薄膜到要求的厚度，形成黑色基質(zhì)部分；(c)通過所述鉻/碳/氟薄膜的連續(xù)沉積并把喂入所述濺射室中的六氟乙烷量緩慢減少到零形成一個過渡部分；(d)通過基本為純鉻的連續(xù)沉積形成達(dá)到要求厚度的粘合表面。本發(fā)明還提供一種包含鉻/碳/氟薄膜的薄膜疊層，它具有(a)一個具有基本均勻組成的第一部分；(b)一個碳/氟含量隨著與所述第一部分的距離增大而減小的逐漸變化的過渡區(qū)域；(c)一個基本為純鉻的薄膜；其中，(a)、(b)和(c)的每一個的厚度可以相同或不同。可以通過一種包括下列步驟的方法制造本發(fā)明的薄膜疊層(a)開始以基本恒定的比例向其中有基板的提供鉻濺射靶的濺射室中提供氬源和六氟乙烷源；(b)沉積具有基本均勻組成的鉻/碳/氟薄膜；(c)把喂入所述濺射室中的六氟乙烷量緩慢減少到零并連續(xù)沉積所述鉻/碳/氟薄膜；(d)沉積基本為純鉻的層。圖1是現(xiàn)有技術(shù)的Cr/Cu/Cr多層薄膜疊層等離子體顯示板電極的截面圖。圖2是Cr-C-F薄膜#1的透光度與波長的函數(shù)曲線。圖3是Cr-C-F薄膜#2的透光度與波長的函數(shù)曲線。圖4是用包括Cr-C-F層、一體化的Cr-C-F過渡層和純Cr層的一體化黑色基質(zhì)/粘合層形成的根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的Cr/Cu/Cr多層PDP電極的截面圖。圖1表示一種傳統(tǒng)的Cu基PDP電極。典型的電極1包括作為所述電極主要電流載體的導(dǎo)電Cu層2。導(dǎo)電Cu層2位于包括防止所述Cu層氧化的Cr頂層3和Cr底層4的兩個Cr層之間，Cr底層4作為能夠把電極1粘合到基板5上的粘合層。用美國專利No.5,628,882描述的方法沉積兩個Cr-C-F薄膜。在所述參考專利中表征了所述薄膜的化學(xué)性質(zhì)和微觀結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明，這種薄膜用作黑色基質(zhì)層的合適性確定如下。用DektakⅡ表面光度儀(VeecoInstruments,Inc.)測定所述薄膜的厚度。人眼目測所述薄膜的顏色。用SpectraPro2750.275MeterFocalLengthMonochrometer(ActonResearchCorp.)與HamamatsuR928光電倍增管粘合測定可見光范圍內(nèi)薄膜的光學(xué)透明性。圖2和3表示所述薄膜的光透明性與光波波長的函數(shù)關(guān)系。用典型的純Cr用腐蝕劑試驗所述薄膜的可腐蝕性。通過用Scotch帶(3M)的剝離試驗評價粘合性。下表中總結(jié)了試驗結(jié)果。<tablesid="table1"num="001"><table>試樣Cr-C-F#1Cr-C-F#2組成(at.％)Cr∶C∶F=57∶25∶18Cr∶C∶F=35∶24∶41厚度(A)20004000顏色暗褐色暗褐色平均透光度(％)(可見光)＜7＜18可腐蝕性用Cr用腐蝕劑是是與玻璃的粘合性剝離試驗w/Scotch帶良好良好</table></tables>這些結(jié)果表明所述薄膜適用于與PDP電極粘合使用的黑色基質(zhì)層。由于通過使用Cr靶的濺射沉積Cr-C-F黑色基質(zhì)層和Cr粘合層，這兩層可以用依次的、連續(xù)的方法在相同的真空室中制造?？梢韵仁褂煤线m比例的氬(Ar)和六氟乙烷(C2F6)氣體的混合物沉積所述Cr-C-F層。當(dāng)所述薄膜達(dá)到要求厚度時，優(yōu)選為約1000-5000埃，所述C2F6的流量逐漸減小到零，產(chǎn)生其中組成從Cr-C-F平滑過渡到純Cr的過渡區(qū)域。通過控制C2F6氣體流量減小的速度可以控制該過渡區(qū)域的厚度。然后在沒有C2F6氣體的條件下繼續(xù)所述濺射操作沉積純Cr薄膜層。本發(fā)明的方法把兩個單獨的沉積過程粘合成一個整體的過程，產(chǎn)生作為所述電極的黑色基質(zhì)層(Cr-C-F薄膜)和粘合層(Cr薄膜)，在所述薄膜之間沒有突然的界面。通過形成根據(jù)上述方法的一體化黑色基質(zhì)/粘合層，避免了在所述電極的黑色基質(zhì)層和粘合層之間缺少粘合所伴隨的問題。此外，對于黑色基質(zhì)薄膜沉積，不要求額外的真空室。然后，可以把所述一體化的黑色基質(zhì)層/粘合層放在用于沉積Cu的第二個真空室中，隨后為了提供電極/黑色基質(zhì)層，用傳統(tǒng)的技術(shù)沉積Cr頂層。圖4表示所得的電極/黑色基質(zhì)層。如圖4所示，用包括黑色基質(zhì)層6、在連續(xù)濺射沉積過程中沉積在基板5上的過渡區(qū)域7以及粘合Cr底層的一體化黑色基質(zhì)層/粘合層形成所述電極/黑色基質(zhì)層。在單獨的濺射操作中在Cr底層4上依次沉積導(dǎo)電Cu層2和Cr頂層3。應(yīng)該理解，上述描述僅是本發(fā)明的說明。該領(lǐng)域內(nèi)熟練的技術(shù)人員可以進(jìn)行各種替換和改進(jìn)而不離開本發(fā)明。因此，本發(fā)明意欲包括在所附權(quán)利要求書范圍內(nèi)的所有這樣的替換、修改和變化。權(quán)利要求1．一種包含透明板、氣體放電電極和黑色基質(zhì)層的氣體放電板，所述黑色基質(zhì)層位于所述透明板與所述氣體放電電極之間，并且包含鉻/碳/氟薄膜。2．一種根據(jù)權(quán)利要求1的氣體放電板，其中，所述氣體放電電極包含一個導(dǎo)電材料薄膜形成的導(dǎo)電層，該導(dǎo)電層位于抗氧化材料薄膜與可以粘合到所述黑色基質(zhì)層上的材料形成的薄膜之間。3．一種根據(jù)權(quán)利要求2的氣體放電板，其中，所述導(dǎo)電材料是銅，所述抗氧化材料是鉻，可以粘合到所述黑色基質(zhì)層上的所述材料是鉻。4．一種根據(jù)權(quán)利要求3的氣體放電板，還包括在所述黑色基質(zhì)層和能粘合到所述黑色基質(zhì)層的所述鉻薄膜之間的過渡區(qū)域，其中，所述過渡區(qū)域包含一個鉻/碳/氟逐漸變化的區(qū)域，其中，所述碳和氟的含量隨著與可以粘合到所述黑色基質(zhì)層的所述鉻薄膜之間的距離減小而減小。5．一種根據(jù)權(quán)利要求4的氣體放電板，其中，所述黑色基質(zhì)層、所述過渡層、所述粘合層、所述導(dǎo)電層和所述抗氧化層的每一個在所述透明板上依次沉積。6．一種根據(jù)權(quán)利要求5的氣體放電板，其中，所述的層每一個都通過濺射形成。7．一種根據(jù)權(quán)利要求6的氣體放電板，其中，所述黑色基質(zhì)層、所述過渡層和所述粘合層用連續(xù)的濺射操作依次形成，所述導(dǎo)電層和所述抗氧化層在后續(xù)的、單獨的濺射操作中依次沉積在所述粘合層上。8．一種根據(jù)前面的權(quán)利要求的任一項的氣體放電板，其中，所述透明板用玻璃制成。9．一種根據(jù)前面的權(quán)利要求的任一項的氣體放電板，其中，所述黑色基質(zhì)層的總厚度為約1000-5000埃。10．一種適用于氣體放電板的、包含鉻/碳/氟薄膜的黑色基質(zhì)層。11．一種根據(jù)權(quán)利要求10的黑色基質(zhì)層，包含(a)從所述黑色基質(zhì)層的第一面延伸并具有基本均勻的組成的第一部分；(b)氣體放電電極的導(dǎo)電層可以粘合于其上的粘合表面；以及(c)在所述第一部分和所述粘合表面之間延伸的逐漸變化的過渡區(qū)域，其中，碳和氟含量隨著與所述粘合表面的距離減小而逐漸減小。12．一種根據(jù)權(quán)利要求11的黑色基質(zhì)層，其中，所述第一部分和所述過渡區(qū)域包含鉻/碳/氟，所述粘合表面基本是純鉻。13．一種根據(jù)權(quán)利要求12的黑色基質(zhì)層，可以用一個單獨的濺射過程獲得，所述過程包括(a)以基本恒定的比例向其中有基板的提供鉻濺射靶的濺射室中提供氬源和六氟乙烷源；(b)在所述基板上沉積具有基本均勻組成的鉻/碳/氟薄膜到要求的厚度，提供所述第一部分；(c)通過所述鉻/碳/氟薄膜的連續(xù)沉積并把喂入所述濺射室中的六氟乙烷量緩慢減少到零形成所述過渡部分；(d)通過基本為純鉻的連續(xù)沉積形成達(dá)到要求厚度的所述粘合表面。14．一種根據(jù)權(quán)利要求12的黑色基質(zhì)層，在一個單一的濺射操作中形成，所述濺射操作包括(a)以基本恒定的比例向其中有基板的提供鉻濺射靶的濺射室中提供氬源和六氟乙烷源；(b)在所述基板上沉積具有基本均勻組成的鉻/碳/氟薄膜到要求的厚度，提供所述第一部分；(c)通過所述鉻/碳/氟薄膜的連續(xù)沉積并把喂入所述濺射室中的六氟乙烷量緩慢減少到零形成所述過渡部分；(d)通過基本為純鉻的連續(xù)沉積形成達(dá)到要求厚度的所述粘合表面。15．一種根據(jù)權(quán)利要求13或14的黑色基質(zhì)層，其中，所屬基板是氣體放電板的透明板。16．一種根據(jù)權(quán)利要求15的黑色基質(zhì)層，其中，所述透明板用玻璃制成。17．一種根據(jù)權(quán)利要求11-14的任一項的黑色基質(zhì)層，其中，所述第一部分的厚度為約1000-5000埃。18．一種形成適用于氣體放電板的黑色基質(zhì)層的方法，所述方法包括(a)以基本恒定的比例向其中有基板的提供鉻濺射靶的濺射室中提供氬源和六氟乙烷源；(b)在所述基板上沉積具有基本均勻組成的鉻/碳/氟薄膜到要求的厚度，形成黑色基質(zhì)部分；(c)通過所述鉻/碳/氟薄膜的連續(xù)沉積并把喂入所述濺射室中的六氟乙烷量緩慢減少到零形成一個過渡部分；(d)通過連續(xù)沉積基本為純鉻的層形成達(dá)到要求厚度的粘合表面。19．一種包含鉻/碳/氟的薄膜的薄膜疊層，它具有(a)一個具有基本均勻組成的第一部分；(b)一個碳/氟含量隨著與所述第一部分的距離增大而減小的逐漸變化的過渡區(qū)域；(c)一個基本為純鉻的薄膜；其中，(a)、(b)和(c)的每一個的厚度可以相同或不同。20．一種形成根據(jù)權(quán)利要求19的薄膜疊層的方法，所述方法包括(a)開始以基本恒定的比例向其中有基板的提供鉻濺射靶的濺射室中提供氬源和六氟乙烷源；(b)沉積具有基本均勻組成的鉻/碳/氟薄膜；(c)把喂入所述濺射室中的六氟乙烷量緩慢減少到零并連續(xù)沉積所述鉻/碳/氟薄膜；(d)沉積基本為純鉻的涂層。全文摘要一種包含透明板、氣體放電電極和位于所述透明板和所述氣體放電電極之間的、包含鉻/碳/氟薄膜的黑色基質(zhì)層的氣體放電板。文檔編號H01J9/20GK1299513SQ99805804公開日2001年6月13日申請日期1999年3月9日優(yōu)先權(quán)日1998年3月9日發(fā)明者王宏,D·J·迪瓦恩申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社