JP2002180038A - 蛍光体薄膜その製造方法、およびｅｌパネル - Google Patents
蛍光体薄膜その製造方法、およびｅｌパネルInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 フィルタを必要としない、色純度の良好な、
特にフルカラーＥＬ用のＲＧＢに適し、フルカラーＥＬ
パネルの製造工程を簡略化し、輝度のバラツキ少なく、
歩留まりを上げ、製造コストを低減することが可能な蛍
光体薄膜その製造方法、ＥＬパネルを提供する。 【解決手段】 母体材料が酸化物であるアルカリ土類ア
ルミネートを主成分とし、この母体材料にイオウが添加
され、さらに発光中心として希土類元素が添加されてい
る蛍光体薄膜、その製造方法、およびそれを用いたＥＬ
パネルとした。
特にフルカラーＥＬ用のＲＧＢに適し、フルカラーＥＬ
パネルの製造工程を簡略化し、輝度のバラツキ少なく、
歩留まりを上げ、製造コストを低減することが可能な蛍
光体薄膜その製造方法、ＥＬパネルを提供する。 【解決手段】 母体材料が酸化物であるアルカリ土類ア
ルミネートを主成分とし、この母体材料にイオウが添加
され、さらに発光中心として希土類元素が添加されてい
る蛍光体薄膜、その製造方法、およびそれを用いたＥＬ
パネルとした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、無機ＥＬ素子に用
いられる酸化物発光層に関し、特に発光層に用いられる
蛍光体薄膜とこれを用いたＥＬパネルに関する。
いられる酸化物発光層に関し、特に発光層に用いられる
蛍光体薄膜とこれを用いたＥＬパネルに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、小型または、大型軽量のフラット
ディスプレイとして、薄膜ＥＬ素子が盛んに研究されて
いる。黄橙色発光のマンガン添加硫化亜鉛からなる蛍光
体薄膜を用いたモノクロ薄膜ＥＬディスプレイは図２に
示すような薄膜の絶縁層２，４を用いた２重絶縁型構造
で既に実用化されている。図２において、基板１上には
所定パターンの下部電極５が形成されていて、この下部
電極５上に第１の絶縁層２が形成されている。また、こ
の第１の絶縁層２上には、発光層３、第２の絶縁層４が
順次形成されるとともに、第２の絶縁層４上に前記下部
電極５とマトリクス回路を構成するように上部電極６が
所定パターンで形成されている。
ディスプレイとして、薄膜ＥＬ素子が盛んに研究されて
いる。黄橙色発光のマンガン添加硫化亜鉛からなる蛍光
体薄膜を用いたモノクロ薄膜ＥＬディスプレイは図２に
示すような薄膜の絶縁層２，４を用いた２重絶縁型構造
で既に実用化されている。図２において、基板１上には
所定パターンの下部電極５が形成されていて、この下部
電極５上に第１の絶縁層２が形成されている。また、こ
の第１の絶縁層２上には、発光層３、第２の絶縁層４が
順次形成されるとともに、第２の絶縁層４上に前記下部
電極５とマトリクス回路を構成するように上部電極６が
所定パターンで形成されている。
【０００３】さらに、ディスプレイとしてパソコン用、
ＴＶ用、その他表示用に対応するためにはカラー化が必
要不可欠である。硫化物蛍光体薄膜を用いた薄膜ＥＬデ
ィスプレイは、信頼性、耐環境性に優れているが、現在
のところ、赤色、緑色、青色の３原色に発光するＥＬ用
蛍光体の特性が十分でないため、カラー用には不適当と
されている。青色発光蛍光体は、母体材料としてＳｒ
Ｓ、発光中心としてＣｅを用いたＳｒＳ：ＣｅやＺｎ
Ｓ：Ｔｍ、赤色発光蛍光体としてはＺｎＳ：Ｓｍ、Ｃａ
Ｓ：Ｅｕ、緑色発光蛍光体としてはＺｎＳ：Ｔｂ、Ｃａ
Ｓ：Ｃｅなどが候補であり研究が続けられている。
ＴＶ用、その他表示用に対応するためにはカラー化が必
要不可欠である。硫化物蛍光体薄膜を用いた薄膜ＥＬデ
ィスプレイは、信頼性、耐環境性に優れているが、現在
のところ、赤色、緑色、青色の３原色に発光するＥＬ用
蛍光体の特性が十分でないため、カラー用には不適当と
されている。青色発光蛍光体は、母体材料としてＳｒ
Ｓ、発光中心としてＣｅを用いたＳｒＳ：ＣｅやＺｎ
Ｓ：Ｔｍ、赤色発光蛍光体としてはＺｎＳ：Ｓｍ、Ｃａ
Ｓ：Ｅｕ、緑色発光蛍光体としてはＺｎＳ：Ｔｂ、Ｃａ
Ｓ：Ｃｅなどが候補であり研究が続けられている。
【０００４】これらの赤色、緑色、青色の３原色に発光
する蛍光体薄膜は発光輝度、効率、色純度に問題があ
り、現在、カラーＥＬパネルの実用化には至っていな
い。特に、青色は、ＳｒＳ：Ｃｅを用いて、比較的高輝
度が得られてはいるが、フルカラーディスプレー用の青
色としては、輝度が不足し、色度も緑側にシフトしてい
るため、さらによい青色発光層の開発が望まれている。
する蛍光体薄膜は発光輝度、効率、色純度に問題があ
り、現在、カラーＥＬパネルの実用化には至っていな
い。特に、青色は、ＳｒＳ：Ｃｅを用いて、比較的高輝
度が得られてはいるが、フルカラーディスプレー用の青
色としては、輝度が不足し、色度も緑側にシフトしてい
るため、さらによい青色発光層の開発が望まれている。
【０００５】これらの課題を解決するため、特開平７−
１２２３６４号公報、特開平８−１３４４４０号公報、
信学技報ＥＩＤ９８−１１３、１９−２４ページ、およ
びJpn.J.Appl.Phys.Vol.38、(1999) pp. L1291-1292に
述べられているように、ＳｒＧａ2Ｓ4 ：Ｃｅ、ＣａＧ
ａ2Ｓ4 ：Ｃｅや、ＢａＡｌ2Ｓ4 ：Ｅｕ等のチオガレー
トまたはチオアルミネート系の青色蛍光体が開発されて
いる。これら、チオガレート系蛍光体では、色純度の点
では問題ないが、輝度が低く、特に多元組成であるた
め、組成の均一な薄膜を得難い。組成制御性の悪さによ
る結晶性の悪さ、イオウ抜けによる欠陥の発生、不純物
の混入などによって、高品質の薄膜が得られず、そのた
め輝度が上がらないと考えられている。特に、チオアル
ミネートは組成制御性に困難を極める。
１２２３６４号公報、特開平８−１３４４４０号公報、
信学技報ＥＩＤ９８−１１３、１９−２４ページ、およ
びJpn.J.Appl.Phys.Vol.38、(1999) pp. L1291-1292に
述べられているように、ＳｒＧａ2Ｓ4 ：Ｃｅ、ＣａＧ
ａ2Ｓ4 ：Ｃｅや、ＢａＡｌ2Ｓ4 ：Ｅｕ等のチオガレー
トまたはチオアルミネート系の青色蛍光体が開発されて
いる。これら、チオガレート系蛍光体では、色純度の点
では問題ないが、輝度が低く、特に多元組成であるた
め、組成の均一な薄膜を得難い。組成制御性の悪さによ
る結晶性の悪さ、イオウ抜けによる欠陥の発生、不純物
の混入などによって、高品質の薄膜が得られず、そのた
め輝度が上がらないと考えられている。特に、チオアル
ミネートは組成制御性に困難を極める。
【０００６】フルカラーＥＬパネルを実現する上では、
青、緑、赤用の蛍光体を、安定に、低コストで実現する
蛍光体材料、作製プロセス蛍光体が必要であるが、上記
したように蛍光体薄膜の母体材料や発光中心材料の化学
的あるいは物理的な性質が、個々の材料により異なって
いるために、蛍光体薄膜の種類によって、製造方法が異
なる。一つの材料で高輝度を得るための製膜方法とする
と、他の色の蛍光体薄膜の高輝度が実現できないため、
フルカラーのＥＬパネルの製造工程を考えると、複数種
類の製膜装置が必要になってしいまう。製造工程は一層
複雑になり、パネルの製造コストが高くなる。
青、緑、赤用の蛍光体を、安定に、低コストで実現する
蛍光体材料、作製プロセス蛍光体が必要であるが、上記
したように蛍光体薄膜の母体材料や発光中心材料の化学
的あるいは物理的な性質が、個々の材料により異なって
いるために、蛍光体薄膜の種類によって、製造方法が異
なる。一つの材料で高輝度を得るための製膜方法とする
と、他の色の蛍光体薄膜の高輝度が実現できないため、
フルカラーのＥＬパネルの製造工程を考えると、複数種
類の製膜装置が必要になってしいまう。製造工程は一層
複雑になり、パネルの製造コストが高くなる。
【０００７】また、上記した青、緑、赤、のＥＬ蛍光体
薄膜のＥＬスペクトルは、すべてブロードであり、フル
カラーＥＬパネルに用いる場合には、パネルとして必要
な、ＲＧＢをフィルタを用いて、ＥＬ蛍光体薄膜のＥＬ
スペクトルから切り出さなければならない。フィルター
を用いると製造工程が複雑になるばかりか、最も問題な
のは、輝度の低下である。フィルターを用いてＲＧＢを
取り出すと、青、緑、赤、のＥＬ蛍光体薄膜の輝度は、
１０〜５０％のロスがでるため、輝度が低下し、実用に
ならない。
薄膜のＥＬスペクトルは、すべてブロードであり、フル
カラーＥＬパネルに用いる場合には、パネルとして必要
な、ＲＧＢをフィルタを用いて、ＥＬ蛍光体薄膜のＥＬ
スペクトルから切り出さなければならない。フィルター
を用いると製造工程が複雑になるばかりか、最も問題な
のは、輝度の低下である。フィルターを用いてＲＧＢを
取り出すと、青、緑、赤、のＥＬ蛍光体薄膜の輝度は、
１０〜５０％のロスがでるため、輝度が低下し、実用に
ならない。
【０００８】上記に示した問題を解決するために、フィ
ルタを用いなくとも色純度の良好でかつ高輝度に発光す
る赤、緑、青の蛍光体薄膜材料および、同一の製膜手法
や製膜装置を用いて高い輝度を得ることが可能となる、
化学的あるいは物理的な性質が類似した、蛍光体母体材
料や発光中心材料が求められていた。
ルタを用いなくとも色純度の良好でかつ高輝度に発光す
る赤、緑、青の蛍光体薄膜材料および、同一の製膜手法
や製膜装置を用いて高い輝度を得ることが可能となる、
化学的あるいは物理的な性質が類似した、蛍光体母体材
料や発光中心材料が求められていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、フィ
ルタを必要としない、色純度の良好な、特にフルカラー
ＥＬ用のＲＧＢに適した蛍光体薄膜とその製造方法およ
びＥＬパネルを提供することである。
ルタを必要としない、色純度の良好な、特にフルカラー
ＥＬ用のＲＧＢに適した蛍光体薄膜とその製造方法およ
びＥＬパネルを提供することである。
【００１０】また、フルカラーＥＬパネルの製造工程を
簡略化し、輝度のバラツキが少なく、歩留まりを上げ、
製造コストを低減することが可能な蛍光体薄膜とその製
造方法およびＥＬパネルを提供することである。
簡略化し、輝度のバラツキが少なく、歩留まりを上げ、
製造コストを低減することが可能な蛍光体薄膜とその製
造方法およびＥＬパネルを提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
（１）〜（１１）のいずれかの構成により達成される。 （１） 母体材料が酸化物であるアルカリ土類アルミネ
ートを主成分とし、この母体材料にイオウを含有し、さ
らに発光中心となる元素を含有する蛍光体薄膜。 （２） 下記式で表される上記（１）の蛍光薄膜。 ＡxＡｌyＯzＳw ：Ｒｅ ［但し、Ｒｅは希土類元素を表し、ＡはＭｇ、Ｃａ、Ｓ
ｒ、およびＢａから選ばれた少なくとも一つの元素を表
し、ｘ＝１〜５、ｙ＝１〜１５、ｚ＝３〜３０、ｗ＝３
〜３０である。］ （３） 前記含有するイオウ元素と、母体材料の酸素元
素とのモル比率を、Ｓ／（Ｓ＋Ｏ）と表したときに０．
０１〜０．５である上記（１）または（２）の蛍光体薄
膜。 （４） １．５≦ｙ／ｘ≦３．０である上記（２）の蛍
光体薄膜。 （５） さらに、Ｓ／（Ｓ＋Ｏ）＝０．７〜０．９であ
る上記（４）の蛍光体薄膜。 （６） 下記式で表される蛍光体薄膜。 ＡxＡｌyＯzＳw ：Ｒｅ ［但し、Ｒｅは希土類元素を表し、ＡはＭｇ、Ｃａ、Ｓ
ｒ、およびＢａから選ばれた少なくとも一つの元素を表
し、ｘ＝１〜５、ｙ＝１〜１５、ｚ＝３〜３０、ｗ＝３
〜３０、かつ５≦ｙ／ｘ≦７である。］ （７） 前記発光中心ＲｅはＥu、ＴｂおよびＳｍのい
ずれかである上記（１）〜（６）のいずれかの蛍光体薄
膜。 （８） 上記（１）〜（７）のいずれかの蛍光体薄膜を
有するＥＬパネル。 （９） 母体材料前駆体としてイオウと発光中心とを含
有する硫化物薄膜を形成した後、酸化雰囲気中でアニー
ル処理を行い酸素を導入して蛍光体薄膜を得る上記
（１）〜（７）のいずれかの蛍光体薄膜の製造方法。 （１０） 上記（１）の蛍光体薄膜を蒸着法により形成
する製造方法であって、真空槽内に、少なくとも硫化ア
ルミニウム蒸発源と、発光中心が添加されたアルカリ土
類硫化物蒸発源とを配置して酸素ガスを導入し、これら
の蒸発源の各々から硫化アルミニウムおよびアルカリ土
類硫化物原料を蒸発させ、基板上に堆積する際にそれぞ
れの原料物質と酸素ガスを結合させて薄膜を得る蛍光体
薄膜の製造方法。 （１１） 上記（１）の蛍光体薄膜を蒸着法により形成
する製造方法であって、真空槽内に、少なくとも硫化ア
ルミニウム蒸発源と、発光中心が添加されたアルカリ土
類硫化物蒸発源とを配置して硫化水素ガスを導入し、こ
れらの蒸発源の各々から硫化アルミニウムおよびアルカ
リ土類硫化物原料を蒸発させ、基板上に堆積する際にそ
れぞれの原料物質と硫化水素ガスを結合させて硫化物蛍
光体薄膜を得、その後、酸化雰囲気中でアニール処理を
行う蛍光体薄膜の製造方法。
（１）〜（１１）のいずれかの構成により達成される。 （１） 母体材料が酸化物であるアルカリ土類アルミネ
ートを主成分とし、この母体材料にイオウを含有し、さ
らに発光中心となる元素を含有する蛍光体薄膜。 （２） 下記式で表される上記（１）の蛍光薄膜。 ＡxＡｌyＯzＳw ：Ｒｅ ［但し、Ｒｅは希土類元素を表し、ＡはＭｇ、Ｃａ、Ｓ
ｒ、およびＢａから選ばれた少なくとも一つの元素を表
し、ｘ＝１〜５、ｙ＝１〜１５、ｚ＝３〜３０、ｗ＝３
〜３０である。］ （３） 前記含有するイオウ元素と、母体材料の酸素元
素とのモル比率を、Ｓ／（Ｓ＋Ｏ）と表したときに０．
０１〜０．５である上記（１）または（２）の蛍光体薄
膜。 （４） １．５≦ｙ／ｘ≦３．０である上記（２）の蛍
光体薄膜。 （５） さらに、Ｓ／（Ｓ＋Ｏ）＝０．７〜０．９であ
る上記（４）の蛍光体薄膜。 （６） 下記式で表される蛍光体薄膜。 ＡxＡｌyＯzＳw ：Ｒｅ ［但し、Ｒｅは希土類元素を表し、ＡはＭｇ、Ｃａ、Ｓ
ｒ、およびＢａから選ばれた少なくとも一つの元素を表
し、ｘ＝１〜５、ｙ＝１〜１５、ｚ＝３〜３０、ｗ＝３
〜３０、かつ５≦ｙ／ｘ≦７である。］ （７） 前記発光中心ＲｅはＥu、ＴｂおよびＳｍのい
ずれかである上記（１）〜（６）のいずれかの蛍光体薄
膜。 （８） 上記（１）〜（７）のいずれかの蛍光体薄膜を
有するＥＬパネル。 （９） 母体材料前駆体としてイオウと発光中心とを含
有する硫化物薄膜を形成した後、酸化雰囲気中でアニー
ル処理を行い酸素を導入して蛍光体薄膜を得る上記
（１）〜（７）のいずれかの蛍光体薄膜の製造方法。 （１０） 上記（１）の蛍光体薄膜を蒸着法により形成
する製造方法であって、真空槽内に、少なくとも硫化ア
ルミニウム蒸発源と、発光中心が添加されたアルカリ土
類硫化物蒸発源とを配置して酸素ガスを導入し、これら
の蒸発源の各々から硫化アルミニウムおよびアルカリ土
類硫化物原料を蒸発させ、基板上に堆積する際にそれぞ
れの原料物質と酸素ガスを結合させて薄膜を得る蛍光体
薄膜の製造方法。 （１１） 上記（１）の蛍光体薄膜を蒸着法により形成
する製造方法であって、真空槽内に、少なくとも硫化ア
ルミニウム蒸発源と、発光中心が添加されたアルカリ土
類硫化物蒸発源とを配置して硫化水素ガスを導入し、こ
れらの蒸発源の各々から硫化アルミニウムおよびアルカ
リ土類硫化物原料を蒸発させ、基板上に堆積する際にそ
れぞれの原料物質と硫化水素ガスを結合させて硫化物蛍
光体薄膜を得、その後、酸化雰囲気中でアニール処理を
行う蛍光体薄膜の製造方法。
【００１２】
【作用】本発明は、同一の製膜手法として、反応性蒸着
法を用いて、化学的あるいは物理的に安定な酸化物を用
いた化合物材料を合成した結果得られた発明であり、得
られた蛍光体薄膜は赤から青までの広範囲にわたる様々
な色の発光を放射するようになる。
法を用いて、化学的あるいは物理的に安定な酸化物を用
いた化合物材料を合成した結果得られた発明であり、得
られた蛍光体薄膜は赤から青までの広範囲にわたる様々
な色の発光を放射するようになる。
【００１３】本発明の蛍光体薄膜は、母体材料として、
酸化物のアルカリ土類アルミネートを用いものである。
アルカリ土類アルミネート薄膜をＥＬ用の薄膜蛍光体と
して、検討した例はない。推測するに、アルカリ土類ア
ルミネートは、結晶化薄膜を得がたく、ＥＬ発光する蛍
光体薄膜として利用できなかったためと考えられる。ア
ルカリ土類アルミネートは、ＰＤＰ用あるいは、蛍光ラ
ンプ用に検討されている。炭酸バリウムなどのＢａ原料
とアルミナなどのＡｌ原料およびＥｕを添加して１１０
０℃から１４００℃で焼成し、粉体を合成することによ
り、ＰＤＰ用あるいは、蛍光ランプ用の青色蛍光体とし
て用いられている。
酸化物のアルカリ土類アルミネートを用いものである。
アルカリ土類アルミネート薄膜をＥＬ用の薄膜蛍光体と
して、検討した例はない。推測するに、アルカリ土類ア
ルミネートは、結晶化薄膜を得がたく、ＥＬ発光する蛍
光体薄膜として利用できなかったためと考えられる。ア
ルカリ土類アルミネートは、ＰＤＰ用あるいは、蛍光ラ
ンプ用に検討されている。炭酸バリウムなどのＢａ原料
とアルミナなどのＡｌ原料およびＥｕを添加して１１０
０℃から１４００℃で焼成し、粉体を合成することによ
り、ＰＤＰ用あるいは、蛍光ランプ用の青色蛍光体とし
て用いられている。
【００１４】先ず発明者らは、バリウムアルミネートを
ＥＬ用の薄膜蛍光体として薄膜化した。得られた薄膜を
用いて、ＥＬ素子を作製したが、所望の発光を得ること
ができなかった。次に、１１００℃でアニールすると、
ようやくＥＬ発光が観察された。しかしながら、２cd／
m2 と低輝度で、ＥＬ素子のパネル応用するためには、
高輝度化とプロセス温度の低減が必要であった。
ＥＬ用の薄膜蛍光体として薄膜化した。得られた薄膜を
用いて、ＥＬ素子を作製したが、所望の発光を得ること
ができなかった。次に、１１００℃でアニールすると、
ようやくＥＬ発光が観察された。しかしながら、２cd／
m2 と低輝度で、ＥＬ素子のパネル応用するためには、
高輝度化とプロセス温度の低減が必要であった。
【００１５】この結果を踏まえて、この系の蛍光体薄膜
において研究を重ねた結果、本発明に至った。すなわ
ち、バリウムアルミネート母体材料にイオウを添加する
ことにより、飛躍的に輝度が上がることを発見した。
において研究を重ねた結果、本発明に至った。すなわ
ち、バリウムアルミネート母体材料にイオウを添加する
ことにより、飛躍的に輝度が上がることを発見した。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施形態について詳
細に説明する。本発明の蛍光体薄膜は、酸化物であるア
ルカリ土類アルミネート母体材料にイオウを含有し、さ
らに発光中心として希土類元素を添加したものである。
細に説明する。本発明の蛍光体薄膜は、酸化物であるア
ルカリ土類アルミネート母体材料にイオウを含有し、さ
らに発光中心として希土類元素を添加したものである。
【００１７】本発明の蛍光体薄膜に用いるアルカリ土類
アルミネートは、アルカリ土類をＡとすると、Ａ5Ａｌ2
Ｏ8 、Ａ4Ａｌ2Ｏ7 、Ａ2Ａｌ2Ｏ5 、ＡＡｌ2Ｏ4 、Ａ
Ａｌ4Ｏ7、Ａ4Ａｌ14Ｏ25 、ＡＡｌ8Ｏ13 、ＡＡｌ12Ｏ
19 があり、母体材料としてはこれらの単体または２種
以上を混合してもよいし、明確な結晶構造を有しない非
晶質状態となってもよい。
アルミネートは、アルカリ土類をＡとすると、Ａ5Ａｌ2
Ｏ8 、Ａ4Ａｌ2Ｏ7 、Ａ2Ａｌ2Ｏ5 、ＡＡｌ2Ｏ4 、Ａ
Ａｌ4Ｏ7、Ａ4Ａｌ14Ｏ25 、ＡＡｌ8Ｏ13 、ＡＡｌ12Ｏ
19 があり、母体材料としてはこれらの単体または２種
以上を混合してもよいし、明確な結晶構造を有しない非
晶質状態となってもよい。
【００１８】本発明の蛍光体薄膜は、上記母体材料に対
してさらにイオウを含有し、 組成式 ＡxＡｌyＯzＳw ：Ｒｅ ［但し、Ｒｅは希土類元素を表し、ＡはＭｇ、Ｃａ、Ｓ
ｒ、およびＢａから選ばれた少なくとも一つの元素を表
す。］で表されるものであることが好ましい。上記式に
おいて、ｘ，ｙ，ｚ，ｗは、元素Ａ，Ａｌ，Ｏ，Ｓのモ
ル比を表す。ｘ，ｙ，ｚは、好ましくは ｘ＝１〜５ ｙ＝１〜１５ ｚ＝３〜３０ ｗ＝３〜３０ である。
してさらにイオウを含有し、 組成式 ＡxＡｌyＯzＳw ：Ｒｅ ［但し、Ｒｅは希土類元素を表し、ＡはＭｇ、Ｃａ、Ｓ
ｒ、およびＢａから選ばれた少なくとも一つの元素を表
す。］で表されるものであることが好ましい。上記式に
おいて、ｘ，ｙ，ｚ，ｗは、元素Ａ，Ａｌ，Ｏ，Ｓのモ
ル比を表す。ｘ，ｙ，ｚは、好ましくは ｘ＝１〜５ ｙ＝１〜１５ ｚ＝３〜３０ ｗ＝３〜３０ である。
【００１９】イオウは、アルカリ土類アルミネート母体
材料に、母体材料の酸素に対する原子比で、Ｓ／（Ｓ＋
Ｏ）と表したとき、０．０１〜０．９５、特に０．０１
〜０．５の範囲内で含有することが好ましい。すなわ
ち、上式では、ｗ／（ｚ＋ｗ）の値が０．０１〜０．
５、好ましくは０．０２〜０．３、特に０．０３〜０．
１５であることが好ましい。
材料に、母体材料の酸素に対する原子比で、Ｓ／（Ｓ＋
Ｏ）と表したとき、０．０１〜０．９５、特に０．０１
〜０．５の範囲内で含有することが好ましい。すなわ
ち、上式では、ｗ／（ｚ＋ｗ）の値が０．０１〜０．
５、好ましくは０．０２〜０．３、特に０．０３〜０．
１５であることが好ましい。
【００２０】上記Ａで表される元素のうちＢａが最も好
ましく、ＡがＢａであるとき、Ｂａの含有量はＡｌに対
する原子比で、Ａｌ／Ｂａと表したとき、５〜７となる
範囲が好ましい。
ましく、ＡがＢａであるとき、Ｂａの含有量はＡｌに対
する原子比で、Ａｌ／Ｂａと表したとき、５〜７となる
範囲が好ましい。
【００２１】また、特に上記式において、ｗ／（ｚ＋
ｗ）の値が０．７〜０．９、好ましくは０．７５〜０．
８５のとき、上記元素Ａと元素Ａｌとの原子比Ａｌ／Ａ
が１〜３、好ましくは１．５〜３．０、特に２．０〜
２．５の範囲となっているとよい。
ｗ）の値が０．７〜０．９、好ましくは０．７５〜０．
８５のとき、上記元素Ａと元素Ａｌとの原子比Ａｌ／Ａ
が１〜３、好ましくは１．５〜３．０、特に２．０〜
２．５の範囲となっているとよい。
【００２２】イオウは、蛍光体薄膜ＥＬ発光輝度を飛躍
的に高める効果がある。アルカリ土類アルミネートにイ
オウが添加されると、この母体材料の成膜時または、成
膜後のアニール等の後処理時に結晶化が促進され、添加
された希土類が化合物結晶場内で有効な遷移を有し、高
輝度な発光が得られるものと考えられる。
的に高める効果がある。アルカリ土類アルミネートにイ
オウが添加されると、この母体材料の成膜時または、成
膜後のアニール等の後処理時に結晶化が促進され、添加
された希土類が化合物結晶場内で有効な遷移を有し、高
輝度な発光が得られるものと考えられる。
【００２３】発光素子には、発光時間の経過と共に輝度
が劣化する寿命が存在する。酸素とイオウの混在する組
成は、寿命特性を向上させ、輝度の劣化を防止する。母
体材料が純粋な硫化物と比較して、酸素との化合物が混
合することにより空気中で安定になる。これは、膜中の
硫化物成分を安定な酸化物成分が大気から保護するため
と考えられる。従って、発明者らの検討によれば、硫化
物と酸化物の組成の間には、上記最適値が存在する。
が劣化する寿命が存在する。酸素とイオウの混在する組
成は、寿命特性を向上させ、輝度の劣化を防止する。母
体材料が純粋な硫化物と比較して、酸素との化合物が混
合することにより空気中で安定になる。これは、膜中の
硫化物成分を安定な酸化物成分が大気から保護するため
と考えられる。従って、発明者らの検討によれば、硫化
物と酸化物の組成の間には、上記最適値が存在する。
【００２４】母体材料中のイオウと酸素の含有量は、原
料組成で調整してもよいし、薄膜形成後にアニール処理
を行い、その条件を調節することでうことで調整しても
よい。
料組成で調整してもよいし、薄膜形成後にアニール処理
を行い、その条件を調節することでうことで調整しても
よい。
【００２５】発光中心として含有される元素Ｒｅは、Ｍ
ｎ，Ｃｕ等の遷移金属元素、希土類金属元素、Ｐｂ、お
よびＢｉから選択される１種または２種以上の元素を挙
げることができる。希土類は、少なくともＳｃ、Ｙ、Ｌ
ａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔ
ｍ、Ｌｕ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｄｙ、Ｙｂから選択されるが、
青色蛍光体としては、Ｅｕ、緑色蛍光体としては、Ｃ
ｅ、Ｔｂ、Ｈｏ、赤色蛍光体としては、Ｓｍ、Ｙｂ、Ｎ
ｄが好ましい。これらのなかでも母体材料との組み合わ
せでＥｕ、Ｔｂ、Ｓｍが好ましく、Ｅｕが最も好まし
い。添加量は、アルカリ土類原子に対して０．５〜１０
原子%添加することが好ましい。
ｎ，Ｃｕ等の遷移金属元素、希土類金属元素、Ｐｂ、お
よびＢｉから選択される１種または２種以上の元素を挙
げることができる。希土類は、少なくともＳｃ、Ｙ、Ｌ
ａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔ
ｍ、Ｌｕ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｄｙ、Ｙｂから選択されるが、
青色蛍光体としては、Ｅｕ、緑色蛍光体としては、Ｃ
ｅ、Ｔｂ、Ｈｏ、赤色蛍光体としては、Ｓｍ、Ｙｂ、Ｎ
ｄが好ましい。これらのなかでも母体材料との組み合わ
せでＥｕ、Ｔｂ、Ｓｍが好ましく、Ｅｕが最も好まし
い。添加量は、アルカリ土類原子に対して０．５〜１０
原子%添加することが好ましい。
【００２６】このような蛍光体薄膜を得るには、例え
ば、以下の反応性蒸着法によることが好ましい。ここで
は、バリウムアルミネート：Ｅｕ蛍光体薄膜を例にとり
説明する。
ば、以下の反応性蒸着法によることが好ましい。ここで
は、バリウムアルミネート：Ｅｕ蛍光体薄膜を例にとり
説明する。
【００２７】Ｅｕを添加したバリウムアルミネートペレ
ットを作製し、Ｈ2Ｓガスを導入した真空槽内でこのペ
レットをＥＢ蒸着させればよい。ここでＨ2Ｓガスは、
イオウ添加に用いている。
ットを作製し、Ｈ2Ｓガスを導入した真空槽内でこのペ
レットをＥＢ蒸着させればよい。ここでＨ2Ｓガスは、
イオウ添加に用いている。
【００２８】その他、多元反応性蒸着法に用いる方法も
可能である。
可能である。
【００２９】例えば、Ｅｕを添加した酸化バリウムペレ
ット、アルミナペレット、Ｈ2Ｓガスを用いた２元反応
性蒸着。または、Ｅｕを添加した硫化バリウムペレッ
ト、アルミナペレット、ガスを用いない２元真空蒸着。
Ｅｕを添加した酸化バリウムペレット、アルミナペレッ
ト、Ｈ2Ｓガスを用いた２元反応性蒸着。Ｅｕを添加し
た硫化バリウムペレット、アルミナペレット、ガスを用
いない２元真空蒸着。Ｅｕを添加した酸化バリウムペレ
ット、硫化アルミニウムペレット、ガスを用いない２元
真空蒸着。Ｅｕを添加した硫化バリウムペレット、硫化
アルミニウムペレット、Ｏ2 ガスを用いた２元反応性蒸
着等の方法が好ましい。
ット、アルミナペレット、Ｈ2Ｓガスを用いた２元反応
性蒸着。または、Ｅｕを添加した硫化バリウムペレッ
ト、アルミナペレット、ガスを用いない２元真空蒸着。
Ｅｕを添加した酸化バリウムペレット、アルミナペレッ
ト、Ｈ2Ｓガスを用いた２元反応性蒸着。Ｅｕを添加し
た硫化バリウムペレット、アルミナペレット、ガスを用
いない２元真空蒸着。Ｅｕを添加した酸化バリウムペレ
ット、硫化アルミニウムペレット、ガスを用いない２元
真空蒸着。Ｅｕを添加した硫化バリウムペレット、硫化
アルミニウムペレット、Ｏ2 ガスを用いた２元反応性蒸
着等の方法が好ましい。
【００３０】特に、真空槽内に、少なくとも硫化アルミ
ニウム蒸発源と、発光中心が添加されたアルカリ土類硫
化物蒸発源とを配置して酸素ガス（Ｏ2 ）を導入し、こ
れらの蒸発源の各々から硫化アルミニウムおよびアルカ
リ土類硫化物原料を蒸発させ、基板上に堆積する際にそ
れぞれの原料物質と酸素ガスを結合させて薄膜を得る方
法が好ましい。
ニウム蒸発源と、発光中心が添加されたアルカリ土類硫
化物蒸発源とを配置して酸素ガス（Ｏ2 ）を導入し、こ
れらの蒸発源の各々から硫化アルミニウムおよびアルカ
リ土類硫化物原料を蒸発させ、基板上に堆積する際にそ
れぞれの原料物質と酸素ガスを結合させて薄膜を得る方
法が好ましい。
【００３１】さらに、アニール処理と組み合わせて、バ
リウムチオアルミネート薄膜を得た後、酸素中または空
気中などの酸化雰囲気でアニールをすることによる方法
が好ましい。たとえば、Ｅｕを添加した硫化バリウムペ
レット、硫化アルミニウムペレット、硫化水素（H2S）
ガスを用いた２元反応性蒸着等の方法で薄膜を得た後、
空気中でアニールを行う。アニールの条件としては、酸
素濃度が大気雰囲気以上の酸化性雰囲気中で、好ましく
は５００℃〜１０００℃、特に６００℃〜８００℃の範
囲の温度で行うとよい。
リウムチオアルミネート薄膜を得た後、酸素中または空
気中などの酸化雰囲気でアニールをすることによる方法
が好ましい。たとえば、Ｅｕを添加した硫化バリウムペ
レット、硫化アルミニウムペレット、硫化水素（H2S）
ガスを用いた２元反応性蒸着等の方法で薄膜を得た後、
空気中でアニールを行う。アニールの条件としては、酸
素濃度が大気雰囲気以上の酸化性雰囲気中で、好ましく
は５００℃〜１０００℃、特に６００℃〜８００℃の範
囲の温度で行うとよい。
【００３２】特に、真空槽内に、少なくとも硫化アルミ
ニウム蒸発源と、発光中心が添加されたアルカリ土類硫
化物蒸発源とを配置して硫化水素ガスを導入し、これら
の蒸発源の各々から硫化アルミニウムおよびアルカリ土
類硫化物原料を蒸発させ、基板上に堆積する際にそれぞ
れの原料物質と硫化水素ガスを結合させて硫化物蛍光体
薄膜を得、その後酸化性雰囲気中でアニールを行って薄
膜を得る方法が好ましい。
ニウム蒸発源と、発光中心が添加されたアルカリ土類硫
化物蒸発源とを配置して硫化水素ガスを導入し、これら
の蒸発源の各々から硫化アルミニウムおよびアルカリ土
類硫化物原料を蒸発させ、基板上に堆積する際にそれぞ
れの原料物質と硫化水素ガスを結合させて硫化物蛍光体
薄膜を得、その後酸化性雰囲気中でアニールを行って薄
膜を得る方法が好ましい。
【００３３】添加するＥｕは、金属、フッ化物、酸化物
または硫化物の形で原料に添加する。添加量は、原料と
形成される薄膜で異なるので、適当な添加量となるよう
に原料の組成を調整する。
または硫化物の形で原料に添加する。添加量は、原料と
形成される薄膜で異なるので、適当な添加量となるよう
に原料の組成を調整する。
【００３４】蒸着中の基板温度は、室温〜６００℃、好
ましくは、１００℃〜３００℃とすればよい。基板温度
が高すぎると、母体材料の薄膜表面の凹凸が激しくな
り、薄膜中にピンホールが発生し、ＥＬ素子に電流リー
クの問題が発生してくる。また、薄膜が褐色に色づいた
りもする。このため、上述の温度範囲が好ましい。
ましくは、１００℃〜３００℃とすればよい。基板温度
が高すぎると、母体材料の薄膜表面の凹凸が激しくな
り、薄膜中にピンホールが発生し、ＥＬ素子に電流リー
クの問題が発生してくる。また、薄膜が褐色に色づいた
りもする。このため、上述の温度範囲が好ましい。
【００３５】形成された酸化物蛍光薄膜は、高結晶性の
薄膜であることが好ましい。結晶性の評価は、例えばＸ
線回折により行うことができる。結晶性を上げるために
は、できるだけ基板温度を高温にする。また、薄膜形成
後の真空中、Ｎ2 中、Ａｒ中、Ｓ蒸気中、Ｈ2Ｓ中、空
気中、酸素中等でのアニールも効果的である。
薄膜であることが好ましい。結晶性の評価は、例えばＸ
線回折により行うことができる。結晶性を上げるために
は、できるだけ基板温度を高温にする。また、薄膜形成
後の真空中、Ｎ2 中、Ａｒ中、Ｓ蒸気中、Ｈ2Ｓ中、空
気中、酸素中等でのアニールも効果的である。
【００３６】発光層の膜厚としては、特に制限されるも
のではないが、厚すぎると駆動電圧が上昇し、薄すぎる
と発光効率が低下する。具体的には、蛍光材料にもよる
が、好ましくは１００〜２０００nm、特に１５０〜７０
０nm程度である。
のではないが、厚すぎると駆動電圧が上昇し、薄すぎる
と発光効率が低下する。具体的には、蛍光材料にもよる
が、好ましくは１００〜２０００nm、特に１５０〜７０
０nm程度である。
【００３７】蒸着時の圧力は好ましくは１．３３×１０
-4 〜１．３３×１０-1 Pa（１×１０-6 〜１×１０-3
Torr）である。特にイオウを添加ためのＨ2Ｓガス、酸
化を促進するための酸素ガスの導入量は、共に調整して
６．６５×１０-3 〜６．６５×１０-2 Pa（５×１０-5
〜５×１０-4 Torr）とするとよい。圧力がこれより高
くなると、Ｅガンの動作が不安定となり、組成制御が極
めて困難になってくる。Ｈ2Ｓガス、または酸素ガスの
導入量としては、真空系の能力にもよるが５〜２００SC
CM、特に１０〜３０SCCMが好ましい。
-4 〜１．３３×１０-1 Pa（１×１０-6 〜１×１０-3
Torr）である。特にイオウを添加ためのＨ2Ｓガス、酸
化を促進するための酸素ガスの導入量は、共に調整して
６．６５×１０-3 〜６．６５×１０-2 Pa（５×１０-5
〜５×１０-4 Torr）とするとよい。圧力がこれより高
くなると、Ｅガンの動作が不安定となり、組成制御が極
めて困難になってくる。Ｈ2Ｓガス、または酸素ガスの
導入量としては、真空系の能力にもよるが５〜２００SC
CM、特に１０〜３０SCCMが好ましい。
【００３８】また、必要により蒸着時に基板を移動、ま
たは回転させてもよい。基板を移動、回転させることに
より、膜組成が均一となり、膜厚分布のバラツキが少な
くなる。
たは回転させてもよい。基板を移動、回転させることに
より、膜組成が均一となり、膜厚分布のバラツキが少な
くなる。
【００３９】基板を回転させる場合、基板の回転数とし
ては、好ましくは１０回／min 以上、より好ましくは１
０〜５０回／min 、特に１０〜３０回／min 程度であ
る。基板の回転数が速すぎると、真空チャンバーへの導
入時にシール性などの問題が発生しやすくなる。また、
遅すぎると槽内の膜厚方向に組成ムラが生じ、作製した
発光層の特性が低下してくる。基板を回転させる回転手
段としては、モータ、油圧回転機構等の動力源と、ギ
ア、ベルト、プーリー等を組み合わせた動力伝達機構・
減速機構等を用いた公知の回転機構により構成すること
ができる。
ては、好ましくは１０回／min 以上、より好ましくは１
０〜５０回／min 、特に１０〜３０回／min 程度であ
る。基板の回転数が速すぎると、真空チャンバーへの導
入時にシール性などの問題が発生しやすくなる。また、
遅すぎると槽内の膜厚方向に組成ムラが生じ、作製した
発光層の特性が低下してくる。基板を回転させる回転手
段としては、モータ、油圧回転機構等の動力源と、ギ
ア、ベルト、プーリー等を組み合わせた動力伝達機構・
減速機構等を用いた公知の回転機構により構成すること
ができる。
【００４０】蒸発源や基板を加熱する加熱手段は所定の
熱容量、反応性等を備えたものであればよく、例えばタ
ンタル線ヒータ、シースヒータ、カーボンヒータ等が挙
げられる。加熱手段による加熱温度は、好ましくは１０
０〜１４００℃程度、温度制御の精度は、１０００℃で
±１℃、好ましくは±０．５℃程度である。
熱容量、反応性等を備えたものであればよく、例えばタ
ンタル線ヒータ、シースヒータ、カーボンヒータ等が挙
げられる。加熱手段による加熱温度は、好ましくは１０
０〜１４００℃程度、温度制御の精度は、１０００℃で
±１℃、好ましくは±０．５℃程度である。
【００４１】本発明の発光層を形成するための装置の構
成例の一つを図１に示す。ここでは、硫化アルミニウム
と硫化バリウムを蒸発源とし、酸素を導入しつつ、Ｓ添
加バリウムアルミネート：Ｅｕを作製する方法を例にと
る。図において、真空層１１内には、発光層が形成され
る基板１２と、ＥＢ蒸発源１４，１５が配置されてい
る。
成例の一つを図１に示す。ここでは、硫化アルミニウム
と硫化バリウムを蒸発源とし、酸素を導入しつつ、Ｓ添
加バリウムアルミネート：Ｅｕを作製する方法を例にと
る。図において、真空層１１内には、発光層が形成され
る基板１２と、ＥＢ蒸発源１４，１５が配置されてい
る。
【００４２】硫化アルミニウムと硫化バリウムの蒸発手
段となるＥＢ（エレクトロンビーム）蒸発源１４，１５
は、発光中心の添加された硫化バリウム１４ａおよび硫
化アルミニウム１５ａが納められる”るつぼ”４０，５
０と、電子放出用のフィラメント４１ａ，５１ａを内蔵
した電子銃４１，５１とを有する。電子銃４１，５１内
には、ビームをコントロールする機構が内蔵されてい
る。この電子銃４１，５１には、交流電源４２，５２お
よびバイアス電源４３，５３が接続されている。電子銃
４１，５１からは電子ビームがコントロールされ、交互
に、あらかじめ設定したパワーで、発光中心の添加され
た硫化バリウム１４ａおよび硫化アルミニウム１５ａを
所定の比率で蒸発させることができる。一つのＥガンで
多元同時蒸着を行う蒸着方法は、多元パルス蒸着法とい
われるものである。
段となるＥＢ（エレクトロンビーム）蒸発源１４，１５
は、発光中心の添加された硫化バリウム１４ａおよび硫
化アルミニウム１５ａが納められる”るつぼ”４０，５
０と、電子放出用のフィラメント４１ａ，５１ａを内蔵
した電子銃４１，５１とを有する。電子銃４１，５１内
には、ビームをコントロールする機構が内蔵されてい
る。この電子銃４１，５１には、交流電源４２，５２お
よびバイアス電源４３，５３が接続されている。電子銃
４１，５１からは電子ビームがコントロールされ、交互
に、あらかじめ設定したパワーで、発光中心の添加され
た硫化バリウム１４ａおよび硫化アルミニウム１５ａを
所定の比率で蒸発させることができる。一つのＥガンで
多元同時蒸着を行う蒸着方法は、多元パルス蒸着法とい
われるものである。
【００４３】真空槽１１は、排気ポート１１ａを有し、
この排気ポートからの排気により、真空槽１１内を所定
の真空度にできるようになっている。また、この真空槽
１１は、酸素ガスや硫化水素ガスを導入する原料ガス導
入ポート１１ｂを有している。
この排気ポートからの排気により、真空槽１１内を所定
の真空度にできるようになっている。また、この真空槽
１１は、酸素ガスや硫化水素ガスを導入する原料ガス導
入ポート１１ｂを有している。
【００４４】基板１２は基板ホルダー１２ａに固定さ
れ、この基板ホルダー１２ａの固定軸１２ｂは図示しな
い回転軸固定手段により、真空槽１１内の真空度を維持
しつつ、外部から回転自在に固定されている。そして、
図示しない回転手段により、必要に応じて所定の回転数
で回転可能なようになっている。また、基板ホルダー１
２ａには、ヒーター線などにより構成される加熱手段１
３が密着・固定されていて、基板を所望の温度に加熱、
保持できるようになっている。
れ、この基板ホルダー１２ａの固定軸１２ｂは図示しな
い回転軸固定手段により、真空槽１１内の真空度を維持
しつつ、外部から回転自在に固定されている。そして、
図示しない回転手段により、必要に応じて所定の回転数
で回転可能なようになっている。また、基板ホルダー１
２ａには、ヒーター線などにより構成される加熱手段１
３が密着・固定されていて、基板を所望の温度に加熱、
保持できるようになっている。
【００４５】このような装置を用い、ＥＢ蒸発源１４，
１５から蒸発させた硫化バリウム蒸気と硫化アルミニウ
ム蒸気とを基板１２上に堆積、導入した酸素と結合さ
せ、Ｓ添加酸化物蛍光層が形成される。そのとき、必要
により基板１２を回転させることにより、堆積される発
光層の組成と膜厚分布をより均一なものとすることがで
きる。なお、上記例ではＥＢ蒸発源を２つ用いる場合を
示して説明したが、蒸発源はＥＢ蒸発源に限定されるも
のではなく、用いる材料や条件により抵抗加熱蒸発源等
の他の蒸発源を用いてもよい。
１５から蒸発させた硫化バリウム蒸気と硫化アルミニウ
ム蒸気とを基板１２上に堆積、導入した酸素と結合さ
せ、Ｓ添加酸化物蛍光層が形成される。そのとき、必要
により基板１２を回転させることにより、堆積される発
光層の組成と膜厚分布をより均一なものとすることがで
きる。なお、上記例ではＥＢ蒸発源を２つ用いる場合を
示して説明したが、蒸発源はＥＢ蒸発源に限定されるも
のではなく、用いる材料や条件により抵抗加熱蒸発源等
の他の蒸発源を用いてもよい。
【００４６】以上述べたように、本発明の蛍光薄膜材料
および蒸着による製造方法、によると、高輝度に発光す
る蛍光体薄膜が容易に形成可能となる。
および蒸着による製造方法、によると、高輝度に発光す
る蛍光体薄膜が容易に形成可能となる。
【００４７】本発明の発光層３を用いて無機ＥＬ素子を
得るには、例えば、図２に示すような構造とすればよ
い。基板１、電極５，６、厚膜絶縁層２、薄膜絶縁層４
のそれぞれの間には、密着を上げるための層、応力を緩
和するための層、反応を防止する層、など中間層を設け
てもよい。また厚膜表面は研磨したり、平坦化層を用い
るなどして平坦性を向上させてもよい。
得るには、例えば、図２に示すような構造とすればよ
い。基板１、電極５，６、厚膜絶縁層２、薄膜絶縁層４
のそれぞれの間には、密着を上げるための層、応力を緩
和するための層、反応を防止する層、など中間層を設け
てもよい。また厚膜表面は研磨したり、平坦化層を用い
るなどして平坦性を向上させてもよい。
【００４８】図２は、本発明の発光層を用いた無機ＥＬ
素子の構造を示す一部断面斜視図である。図２におい
て、基板１上には所定パターンの下部電極５が形成され
ていて、この下部電極５上に厚膜の第１の絶縁層（厚膜
誘電体層）２が形成されている。また、この第１の絶縁
層２上には、発光層３、第２の絶縁層（薄膜誘電体層）
４が順次形成されるとともに、第２の絶縁層４上に前記
下部電極５とマトリクス回路を構成するように上部電極
６が所定パターンで形成されている。
素子の構造を示す一部断面斜視図である。図２におい
て、基板１上には所定パターンの下部電極５が形成され
ていて、この下部電極５上に厚膜の第１の絶縁層（厚膜
誘電体層）２が形成されている。また、この第１の絶縁
層２上には、発光層３、第２の絶縁層（薄膜誘電体層）
４が順次形成されるとともに、第２の絶縁層４上に前記
下部電極５とマトリクス回路を構成するように上部電極
６が所定パターンで形成されている。
【００４９】基板として用いる材料は、厚膜形成温度、
およびＥＬ蛍光層の形成温度、ＥＬ素子のアニール温度
に耐えうる耐熱温度ないし融点が６００℃以上、好まし
くは７００℃以上、特に８００℃以上の基板を用い、そ
の上に形成される発光層等の機能性薄膜によりＥＬ素子
が形成でき、所定の強度を維持できるものであれば特に
限定されるものではない。具体的には、ガラス基板やア
ルミナ（Ａｌ2Ｏ3 ）、フォルステライト（２ＭｇＯ・
ＳｉＯ2 ）、ステアタイト（ＭｇＯ・ＳｉＯ2）、ムラ
イト（３Ａｌ2Ｏ3 ・２ＳｉＯ2 ）、ベリリア（Ｂｅ
Ｏ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化シリコン（Ｓ
ｉＮ）、炭化シリコン（ＳｉＣ＋ＢｅＯ）等のセラミッ
ク基板、結晶化ガラスなど耐熱性ガラス基板を挙げるこ
とができる。これらのなかでも特にアルミナ基板、結晶
化ガラスが好ましく、熱伝導性が必要な場合にはベリリ
ア、窒化アルミニウム、炭化シリコン等が好ましい。
およびＥＬ蛍光層の形成温度、ＥＬ素子のアニール温度
に耐えうる耐熱温度ないし融点が６００℃以上、好まし
くは７００℃以上、特に８００℃以上の基板を用い、そ
の上に形成される発光層等の機能性薄膜によりＥＬ素子
が形成でき、所定の強度を維持できるものであれば特に
限定されるものではない。具体的には、ガラス基板やア
ルミナ（Ａｌ2Ｏ3 ）、フォルステライト（２ＭｇＯ・
ＳｉＯ2 ）、ステアタイト（ＭｇＯ・ＳｉＯ2）、ムラ
イト（３Ａｌ2Ｏ3 ・２ＳｉＯ2 ）、ベリリア（Ｂｅ
Ｏ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化シリコン（Ｓ
ｉＮ）、炭化シリコン（ＳｉＣ＋ＢｅＯ）等のセラミッ
ク基板、結晶化ガラスなど耐熱性ガラス基板を挙げるこ
とができる。これらのなかでも特にアルミナ基板、結晶
化ガラスが好ましく、熱伝導性が必要な場合にはベリリ
ア、窒化アルミニウム、炭化シリコン等が好ましい。
【００５０】また、このほかに、石英、熱酸化シリコン
ウエハー等、チタン、ステンレス、インコネル、鉄系な
どの金属基板を用いることもできる。金属等の導電性基
板を用いる場合には、基板上に内部に電極を有した厚膜
を形成した構造が好ましい。
ウエハー等、チタン、ステンレス、インコネル、鉄系な
どの金属基板を用いることもできる。金属等の導電性基
板を用いる場合には、基板上に内部に電極を有した厚膜
を形成した構造が好ましい。
【００５１】誘電体厚膜材料（第１の絶縁層）として
は、公知の誘電体厚膜材料を用いることができる。さら
に比較的誘電率の大きな材料が好ましい。
は、公知の誘電体厚膜材料を用いることができる。さら
に比較的誘電率の大きな材料が好ましい。
【００５２】例えばチタン酸鉛系、ニオブ酸鉛系、チタ
ン酸バリウム系等の材料を用いることができる。
ン酸バリウム系等の材料を用いることができる。
【００５３】誘電体厚膜の抵抗率としては、１０8 Ω・
cm以上、特に１０10 〜１０18 Ω・cm程度である。また
比較的高い誘電率を有する物質であることが好ましく、
その誘電率εとしては、好ましくはε＝１００〜１００
００程度である。膜厚としては、５〜５０μm が好まし
く、１０〜３０μm が特に好ましい。
cm以上、特に１０10 〜１０18 Ω・cm程度である。また
比較的高い誘電率を有する物質であることが好ましく、
その誘電率εとしては、好ましくはε＝１００〜１００
００程度である。膜厚としては、５〜５０μm が好まし
く、１０〜３０μm が特に好ましい。
【００５４】絶縁層厚膜の形成方法は、特に限定され
ず、１０〜５０μm 厚の膜が比較的容易に得られる方法
が良いが、ゾルゲル法、印刷焼成法などが好ましい。
ず、１０〜５０μm 厚の膜が比較的容易に得られる方法
が良いが、ゾルゲル法、印刷焼成法などが好ましい。
【００５５】印刷焼成法による場合には、材料の粒度を
適当に揃え、バインダーと混合し、適当な粘度のペース
トとする。このペーストを基板上にスクリーン印刷法に
より形成し、乾燥させる。このグリーンシートを適当な
温度で焼成し、厚膜を得る。
適当に揃え、バインダーと混合し、適当な粘度のペース
トとする。このペーストを基板上にスクリーン印刷法に
より形成し、乾燥させる。このグリーンシートを適当な
温度で焼成し、厚膜を得る。
【００５６】薄膜絶縁層（第２の絶縁層）の構成材料と
しては、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）、窒化シリコ
ン（ＳｉＮ）、酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5 ）、チタン酸
ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ3 ）、酸化イットリウム
（Ｙ2Ｏ3 ）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3 ）、チ
タン酸鉛（ＰｂＴｉＯ3 ）、ＰＺＴ、ジルコニア（Ｚｒ
Ｏ2 ）、シリコンオキシナイトライド（ＳｉＯＮ）、ア
ルミナ（Ａｌ2Ｏ3 ）、ニオブ酸鉛、ＰＭＮ−ＰＴ系材
料等およびこれらの多層または混合薄膜を挙げることが
でき、これらの材料で絶縁層を形成する方法としては、
蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法、ゾルゲル法、印刷焼成
法など既存の方法を用いればよい。この場合の絶縁層の
膜厚としては、好ましくは５０〜１０００nm、特に１０
０〜５００nm程度である。
しては、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）、窒化シリコ
ン（ＳｉＮ）、酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5 ）、チタン酸
ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ3 ）、酸化イットリウム
（Ｙ2Ｏ3 ）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3 ）、チ
タン酸鉛（ＰｂＴｉＯ3 ）、ＰＺＴ、ジルコニア（Ｚｒ
Ｏ2 ）、シリコンオキシナイトライド（ＳｉＯＮ）、ア
ルミナ（Ａｌ2Ｏ3 ）、ニオブ酸鉛、ＰＭＮ−ＰＴ系材
料等およびこれらの多層または混合薄膜を挙げることが
でき、これらの材料で絶縁層を形成する方法としては、
蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法、ゾルゲル法、印刷焼成
法など既存の方法を用いればよい。この場合の絶縁層の
膜厚としては、好ましくは５０〜１０００nm、特に１０
０〜５００nm程度である。
【００５７】電極（下部電極）は、少なくとも基板側ま
たは第１の誘電体内に形成される。厚膜形成時、さらに
発光層と共に熱処理の高温下にさらされる電極層は、主
成分としてパラジウム、ロジウム、イリジウム、レニウ
ム、ルテニウム、白金、タンタル、ニッケル、クロム、
チタン等の１種または２種以上の通常用いられている金
属電極を用いればよい。
たは第１の誘電体内に形成される。厚膜形成時、さらに
発光層と共に熱処理の高温下にさらされる電極層は、主
成分としてパラジウム、ロジウム、イリジウム、レニウ
ム、ルテニウム、白金、タンタル、ニッケル、クロム、
チタン等の１種または２種以上の通常用いられている金
属電極を用いればよい。
【００５８】また、上部電極となる他の電極層は、通
常、発光を基板と反対側から取り出すため、所定の発光
波長域で透光性を有する透明な電極が好ましい。透明電
極は、基板が透明であれば、発光光を基板側から取り出
すことが可能なため下部電極に用いてもよい。この場
合、ＺｎＯ、ＩＴＯなどの透明電極を用いることが特に
好ましい。ＩＴＯは、通常Ｉｎ2Ｏ3 とＳｎＯとを化学
量論組成で含有するが、Ｏ量は多少これから偏倚してい
てもよい。Ｉｎ2Ｏ3 に対するＳｎＯ2 の混合比は、１
〜２０質量％、さらには５〜１２質量％が好ましい。ま
た、ＩＺＯでのＩｎ 2Ｏ3 に対するＺｎＯの混合比は、
通常、１２〜３２質量％程度である。
常、発光を基板と反対側から取り出すため、所定の発光
波長域で透光性を有する透明な電極が好ましい。透明電
極は、基板が透明であれば、発光光を基板側から取り出
すことが可能なため下部電極に用いてもよい。この場
合、ＺｎＯ、ＩＴＯなどの透明電極を用いることが特に
好ましい。ＩＴＯは、通常Ｉｎ2Ｏ3 とＳｎＯとを化学
量論組成で含有するが、Ｏ量は多少これから偏倚してい
てもよい。Ｉｎ2Ｏ3 に対するＳｎＯ2 の混合比は、１
〜２０質量％、さらには５〜１２質量％が好ましい。ま
た、ＩＺＯでのＩｎ 2Ｏ3 に対するＺｎＯの混合比は、
通常、１２〜３２質量％程度である。
【００５９】また、電極は、シリコンを有するものでも
良い。このシリコン電極層は、多結晶シリコン（ｐ−Ｓ
ｉ）であっても、アモルファス（ａ−Ｓｉ）であっても
よく、必要により単結晶シリコンであってもよい。
良い。このシリコン電極層は、多結晶シリコン（ｐ−Ｓ
ｉ）であっても、アモルファス（ａ−Ｓｉ）であっても
よく、必要により単結晶シリコンであってもよい。
【００６０】電極は、主成分のシリコンに加え、導電性
を確保するため不純物をドーピングする。不純物として
用いられるドーパントは、所定の導電性を確保しうるも
のであればよく、シリコン半導体に用いられている通常
のドーパントを用いることができる。具体的には、Ｂ、
Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ａｌ等が挙げられ、これらのなかで
も、特にＢ、Ｐ、Ａｓ、ＳｂおよびＡｌが好ましい。ド
ーパントの濃度としては０．００１〜５at％程度が好ま
しい。
を確保するため不純物をドーピングする。不純物として
用いられるドーパントは、所定の導電性を確保しうるも
のであればよく、シリコン半導体に用いられている通常
のドーパントを用いることができる。具体的には、Ｂ、
Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ａｌ等が挙げられ、これらのなかで
も、特にＢ、Ｐ、Ａｓ、ＳｂおよびＡｌが好ましい。ド
ーパントの濃度としては０．００１〜５at％程度が好ま
しい。
【００６１】これらの材料で電極層を形成する方法とし
ては、蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法、ゾルゲル法、印
刷焼成法など既存の方法を用いればよいが、特に、基板
上に内部に電極を有した厚膜を形成した構造を作製する
場合、誘電体厚膜と同じ方法が好ましい。
ては、蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法、ゾルゲル法、印
刷焼成法など既存の方法を用いればよいが、特に、基板
上に内部に電極を有した厚膜を形成した構造を作製する
場合、誘電体厚膜と同じ方法が好ましい。
【００６２】電極層の好ましい抵抗率としては、発光層
に効率よく電界を付与するため、１Ω・cm以下、特に
０．００３〜０．１Ω・cmである。電極層の膜厚として
は、形成する材料にもよるが、好ましくは５０〜２００
０nm、特に１００〜１０００nm程度である。
に効率よく電界を付与するため、１Ω・cm以下、特に
０．００３〜０．１Ω・cmである。電極層の膜厚として
は、形成する材料にもよるが、好ましくは５０〜２００
０nm、特に１００〜１０００nm程度である。
【００６３】以上、本発明の発光層を無機ＥＬ素子に応
用する場合について説明したが、本発明の蛍光体薄膜を
用いることが可能な素子であれば他の形態の素子、赤、
青、緑に発光する素子を用いればディスプレイ用のフル
カラーパネルに応用することができる。
用する場合について説明したが、本発明の蛍光体薄膜を
用いることが可能な素子であれば他の形態の素子、赤、
青、緑に発光する素子を用いればディスプレイ用のフル
カラーパネルに応用することができる。
【００６４】
【実施例】以下、本発明の具体的実施例を示し、本発明
をさらに詳細に説明する。 〔実施例１〕図１に本発明の製造方法に用いることがで
きる蒸着装置の一例を示す。ここでは、２ポイントコン
トロールガンに代わりＥガン２台を用いた。
をさらに詳細に説明する。 〔実施例１〕図１に本発明の製造方法に用いることがで
きる蒸着装置の一例を示す。ここでは、２ポイントコン
トロールガンに代わりＥガン２台を用いた。
【００６５】Ｅｕを５ mol％添加したＢａＳ粉を入れた
ＥＢ源１５、Ａｌ2Ｓ3 粉を入れたＥＢ源１４を酸素を
導入した真空槽１１内に設け、それぞれの源より同時に
蒸発させ、４００℃に加熱し、回転させた基板上に薄膜
を成膜した。各々の蒸発源の蒸発速度は、基板上に成膜
される膜の成膜速度で１ nm／sec になるように調節し
た。このとき酸素ガスを２０SCCM導入した。薄膜形成後
９００℃の真空中で１０分間アニールした。
ＥＢ源１５、Ａｌ2Ｓ3 粉を入れたＥＢ源１４を酸素を
導入した真空槽１１内に設け、それぞれの源より同時に
蒸発させ、４００℃に加熱し、回転させた基板上に薄膜
を成膜した。各々の蒸発源の蒸発速度は、基板上に成膜
される膜の成膜速度で１ nm／sec になるように調節し
た。このとき酸素ガスを２０SCCM導入した。薄膜形成後
９００℃の真空中で１０分間アニールした。
【００６６】Ｓｉ基板上に形成した、ＢａxＡｌyＯzＳw
：Ｅｕ薄膜を蛍光Ｘ線分析により組成分析した結果、
原子比でＢａ：Ａｌ：Ｏ：Ｓ：Ｅｕ＝７．４０：１９．
１８：７０．１５：２．９０：０．３６であった。
：Ｅｕ薄膜を蛍光Ｘ線分析により組成分析した結果、
原子比でＢａ：Ａｌ：Ｏ：Ｓ：Ｅｕ＝７．４０：１９．
１８：７０．１５：２．９０：０．３６であった。
【００６７】さらに、この発光層を用いた図２の構造の
ＥＬ素子を作製した。基板、厚膜絶縁層とも同じ材料で
あるＢａＴｉＯ3 系の誘電体材料誘電率５０００のもの
を用い、下部電極としてＰｄ電極を用いた。作製は、基
板のシートを作製し、この上に下部電極、厚膜絶縁層を
スクリーン印刷してグリーンシートとし、同時に焼成し
た。表面は、研磨し、３０μm 厚の厚膜第一絶縁層付き
基板を得た。
ＥＬ素子を作製した。基板、厚膜絶縁層とも同じ材料で
あるＢａＴｉＯ3 系の誘電体材料誘電率５０００のもの
を用い、下部電極としてＰｄ電極を用いた。作製は、基
板のシートを作製し、この上に下部電極、厚膜絶縁層を
スクリーン印刷してグリーンシートとし、同時に焼成し
た。表面は、研磨し、３０μm 厚の厚膜第一絶縁層付き
基板を得た。
【００６８】この上に、上記と同様にして、蛍光体薄膜
（発光層）を３００nm形成した。
（発光層）を３００nm形成した。
【００６９】さらに、第二絶縁層薄膜を蛍光体薄膜上に
形成した。第二絶縁層薄膜には、Ｔａ2Ｏ5 を用い、膜
厚２００nmのＴａ2Ｏ5 膜を形成した。第二絶縁層薄膜
の上にＩＴＯ酸化物ターゲットを用いＲＦマグネトロン
スパッタリング法により、基板温度２５０℃で、膜厚２
００nmのＩＴＯ透明電極を形成し、ＥＬ素子を完成し
た。
形成した。第二絶縁層薄膜には、Ｔａ2Ｏ5 を用い、膜
厚２００nmのＴａ2Ｏ5 膜を形成した。第二絶縁層薄膜
の上にＩＴＯ酸化物ターゲットを用いＲＦマグネトロン
スパッタリング法により、基板温度２５０℃で、膜厚２
００nmのＩＴＯ透明電極を形成し、ＥＬ素子を完成し
た。
【００７０】得られたＥＬ素子の電極に１ｋHzのパルス
幅５０μＳの電界を印加することにより、２００cd／m2
の青色発光輝度が再現良く得られた。輝度−電圧特性
を図３に、発光スペクトルを図４に示す。
幅５０μＳの電界を印加することにより、２００cd／m2
の青色発光輝度が再現良く得られた。輝度−電圧特性
を図３に、発光スペクトルを図４に示す。
【００７１】＜実施例２＞実施例１において、希土類金
属として、Ｅｕに代えてＴｂ を用いたところ、ほぼ同
様な結果が得られた。この場合緑の発光が得られた。
属として、Ｅｕに代えてＴｂ を用いたところ、ほぼ同
様な結果が得られた。この場合緑の発光が得られた。
【００７２】＜実施例３＞実施例１において、希土類金
属として、Ｅｕに代えてＳｍを用いたところ、ほぼ同様
な結果が得られた。この場合赤色の発光が得られた。
属として、Ｅｕに代えてＳｍを用いたところ、ほぼ同様
な結果が得られた。この場合赤色の発光が得られた。
【００７３】＜実施例４＞実施例１において、アルカリ
土類金属として、Ｂａに代えて、あるいはこれと共にＭ
ｇ、Ｃａ、Ｓｒの１種または２種以上をそれぞれ用いた
ところ、ほぼ同様な結果が得られた。
土類金属として、Ｂａに代えて、あるいはこれと共にＭ
ｇ、Ｃａ、Ｓｒの１種または２種以上をそれぞれ用いた
ところ、ほぼ同様な結果が得られた。
【００７４】＜実施例５＞図１の蒸着装置の一例に代え
て、ここでは、１台のＥＢガンと抵抗加熱セル１台を用
いた。
て、ここでは、１台のＥＢガンと抵抗加熱セル１台を用
いた。
【００７５】Ｅｕを５ mol％添加したＢａＳ粉を入れた
ＥＢ源１５、Ａｌ2Ｓ3 粉を入れた抵抗加熱源（１４）
を真空槽１１内に設け、Ｈ2Ｓを導入し、それぞれの源
より同時に蒸発させ、４００℃に加熱し、回転させた基
板上に薄膜を成膜した。各々の蒸発源の蒸発速度は、得
られる薄膜で１ nm／sec になるように調節した。この
ときＨ2Ｓガスを１０SCCM導入した。薄膜形成後７５０
℃の空気中で１０分間アニールしＢａxＡｌyＯzＳw ：
Ｅｕ薄膜を得た。
ＥＢ源１５、Ａｌ2Ｓ3 粉を入れた抵抗加熱源（１４）
を真空槽１１内に設け、Ｈ2Ｓを導入し、それぞれの源
より同時に蒸発させ、４００℃に加熱し、回転させた基
板上に薄膜を成膜した。各々の蒸発源の蒸発速度は、得
られる薄膜で１ nm／sec になるように調節した。この
ときＨ2Ｓガスを１０SCCM導入した。薄膜形成後７５０
℃の空気中で１０分間アニールしＢａxＡｌyＯzＳw ：
Ｅｕ薄膜を得た。
【００７６】同様にＳｉ基板上に形成した、ＢａxＡｌy
ＯzＳw ：Ｅｕ薄膜を蛍光Ｘ線分析により組成分析した
結果、原子比でＢａ：Ａｌ：Ｏ：Ｓ：Ｅｕ＝８．２７：
１８．０９：６５．５７：７．８３：０．２４であっ
た。
ＯzＳw ：Ｅｕ薄膜を蛍光Ｘ線分析により組成分析した
結果、原子比でＢａ：Ａｌ：Ｏ：Ｓ：Ｅｕ＝８．２７：
１８．０９：６５．５７：７．８３：０．２４であっ
た。
【００７７】さらに、この発光層を用いた図２の構造の
ＥＬ素子を作製した。基板、厚膜絶縁層とも同じ材料で
あるＢａＴｉＯ3 系の誘電体材料誘電率５０００のもの
を用い、下部電極としてＰｄ電極を用いた。作製は、基
板のシートを作製し、この上に下部電極、厚膜絶縁層を
スクリーン印刷してグリーンシートとし、同時に焼成し
た。表面は、研磨し、３０μm 厚の厚膜第一絶縁層付き
基板を得た。
ＥＬ素子を作製した。基板、厚膜絶縁層とも同じ材料で
あるＢａＴｉＯ3 系の誘電体材料誘電率５０００のもの
を用い、下部電極としてＰｄ電極を用いた。作製は、基
板のシートを作製し、この上に下部電極、厚膜絶縁層を
スクリーン印刷してグリーンシートとし、同時に焼成し
た。表面は、研磨し、３０μm 厚の厚膜第一絶縁層付き
基板を得た。
【００７８】この上に、上記と同様にして、蛍光体薄膜
（発光層）を３００nm形成した。
（発光層）を３００nm形成した。
【００７９】さらに、第二絶縁層薄膜を蛍光体薄膜上に
形成した。第二絶縁層薄膜には、Ｔａ2Ｏ5 を用い、膜
厚２００nmのＴａ2Ｏ5 膜を形成した。第二絶縁層薄膜
の上にＩＴＯ酸化物ターゲットを用いＲＦマグネトロン
スパッタリング法により、基板温度２５０℃で、膜厚２
００nmのＩＴＯ透明電極を形成し、ＥＬ素子を完成し
た。
形成した。第二絶縁層薄膜には、Ｔａ2Ｏ5 を用い、膜
厚２００nmのＴａ2Ｏ5 膜を形成した。第二絶縁層薄膜
の上にＩＴＯ酸化物ターゲットを用いＲＦマグネトロン
スパッタリング法により、基板温度２５０℃で、膜厚２
００nmのＩＴＯ透明電極を形成し、ＥＬ素子を完成し
た。
【００８０】得られたＥＬ素子の電極に１ｋHzのパルス
幅５０μＳの電界を印加することにより、２５０cd／m2
の青色発光輝度が再現良く得られた。
幅５０μＳの電界を印加することにより、２５０cd／m2
の青色発光輝度が再現良く得られた。
【００８１】＜実施例６＞実施例５において、Ａｌ／Ｂ
ａ比の異なる蛍光体薄膜を作成し、実施例５と同様にし
て駆動した。Ａｌ／Ｂａ比と青色発光の色度、つまり
ｘ、ｙとの関係を図５に示す。
ａ比の異なる蛍光体薄膜を作成し、実施例５と同様にし
て駆動した。Ａｌ／Ｂａ比と青色発光の色度、つまり
ｘ、ｙとの関係を図５に示す。
【００８２】図５から明らかなように、Ａｌ／Ｂａ比が
３以上の範囲、特に５〜７の範囲で青色の色純度の高い
ＥＬ発光が得られていることがわかる。
３以上の範囲、特に５〜７の範囲で青色の色純度の高い
ＥＬ発光が得られていることがわかる。
【００８３】＜実施例７＞実施例５において、酸素とイ
オウ量の異なる蛍光体薄膜を作製し、実施例５と同様に
して駆動した。
オウ量の異なる蛍光体薄膜を作製し、実施例５と同様に
して駆動した。
【００８４】図６に膜中の酸素−イオウ量と素子の輝度
との関係を示す。図６から明らかなように、Ｓ／（Ｏ＋
Ｓ）比が０．７〜０．９の範囲で青色の輝度の高いＥＬ
発光が得られていることがわかる。
との関係を示す。図６から明らかなように、Ｓ／（Ｏ＋
Ｓ）比が０．７〜０．９の範囲で青色の輝度の高いＥＬ
発光が得られていることがわかる。
【００８５】酸素−イオウ量は、アニール温度、雰囲
気、湿度等の条件を変化させることにより変化し、これ
により種々の蛍光体薄膜が得られる。ここで、各素子の
組成は輝度評価後に素子断面をＥＤＳ（エネルギー分散
型Ｘ線分析：ＥＤＸとも称する）法により分析し、酸
素、Ｓ、Ａｌ、およびＢａの組成を得た。Ａｌ／Ｂａ比
は２〜３であった。
気、湿度等の条件を変化させることにより変化し、これ
により種々の蛍光体薄膜が得られる。ここで、各素子の
組成は輝度評価後に素子断面をＥＤＳ（エネルギー分散
型Ｘ線分析：ＥＤＸとも称する）法により分析し、酸
素、Ｓ、Ａｌ、およびＢａの組成を得た。Ａｌ／Ｂａ比
は２〜３であった。
【００８６】また、Ｓ／（Ｓ＋Ｏ）比が本発明範囲であ
る０．７７９のものと、酸素を殆ど含有しないＳ／（Ｓ
＋Ｏ）＝０．９８５の素子の輝度劣化について比較し
た。劣化特性の評価にあたり、素子に６ｋHzの交流電圧
を印加した。Ｓ／（Ｓ＋Ｏ）＝０．９８５の素子では、
４０時間後の発光輝度が初期輝度の１５％以下にまで低
下したのに対し、Ｓ／（Ｓ＋Ｏ）＝０．７７９の素子で
は初期輝度の６６％と劣化が非常に少なかった。これに
より、酸素とイオウの両方が適当に含まれる素子では、
寿命特性が大幅に改善され、実用レベルの使用が可能で
あることが明らかとなった。
る０．７７９のものと、酸素を殆ど含有しないＳ／（Ｓ
＋Ｏ）＝０．９８５の素子の輝度劣化について比較し
た。劣化特性の評価にあたり、素子に６ｋHzの交流電圧
を印加した。Ｓ／（Ｓ＋Ｏ）＝０．９８５の素子では、
４０時間後の発光輝度が初期輝度の１５％以下にまで低
下したのに対し、Ｓ／（Ｓ＋Ｏ）＝０．７７９の素子で
は初期輝度の６６％と劣化が非常に少なかった。これに
より、酸素とイオウの両方が適当に含まれる素子では、
寿命特性が大幅に改善され、実用レベルの使用が可能で
あることが明らかとなった。
【００８７】以上のように本発明の蛍光体薄膜は、発光
の劣化が少なく、フィルタを用いなくとも色純度の良好
でかつ高輝度に発光する赤、緑、青の蛍光体薄膜材料お
よび、同一の製膜手法や製膜装置を用いて高い輝度を得
ることが可能となる。
の劣化が少なく、フィルタを用いなくとも色純度の良好
でかつ高輝度に発光する赤、緑、青の蛍光体薄膜材料お
よび、同一の製膜手法や製膜装置を用いて高い輝度を得
ることが可能となる。
【００８８】また、化学的あるいは物理的な性質が類似
した、蛍光体母体材料や発光中心材料を用いることによ
り、フルカラーＥＬパネルの製造工程を簡略化し、輝度
のバラツキ少なく、歩留まりを上げ、製造コストを低減
することを可能とすることができる。
した、蛍光体母体材料や発光中心材料を用いることによ
り、フルカラーＥＬパネルの製造工程を簡略化し、輝度
のバラツキ少なく、歩留まりを上げ、製造コストを低減
することを可能とすることができる。
【００８９】また、このような薄膜を用いたＥＬ素子
は、発光特性に優れ、特に、多色ＥＬ素子やフルカラー
ＥＬ素子を形成する際、再現良く発光層を製造すること
ができ、実用的価値が大きい。
は、発光特性に優れ、特に、多色ＥＬ素子やフルカラー
ＥＬ素子を形成する際、再現良く発光層を製造すること
ができ、実用的価値が大きい。
【００９０】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、フィルタ
を必要としない、色純度の良好な、特にフルカラーＥＬ
用のＲＧＢに適した蛍光体薄膜、その製造方法、および
ＥＬパネルを提供することができる。
を必要としない、色純度の良好な、特にフルカラーＥＬ
用のＲＧＢに適した蛍光体薄膜、その製造方法、および
ＥＬパネルを提供することができる。
【００９１】また、フルカラーＥＬパネルの製造工程を
簡略化し、輝度のバラツキ少なく、歩留まりを上げ、製
造コストを低減することが可能な蛍光体薄膜その製造方
法、ＥＬパネルを提供することができる。
簡略化し、輝度のバラツキ少なく、歩留まりを上げ、製
造コストを低減することが可能な蛍光体薄膜その製造方
法、ＥＬパネルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法が適用可能な装置、または本発明
の製造装置の構成例を示す概略断面図である。
の製造装置の構成例を示す概略断面図である。
【図２】本発明の方法、装置により製造可能な無機ＥＬ
素子の構成例を示す一部断面図である。
素子の構成例を示す一部断面図である。
【図３】実施例１のＥＬパネルの輝度−電圧特性を示し
たグラフである。
たグラフである。
【図４】実施例１のＥＬパネルの発光スペクトルを示し
たグラフである。
たグラフである。
【図５】実施例６におけるＡｌ／Ｂａ比と青色発光の色
度、つまりｘ、ｙとの関係を示したグラフである。
度、つまりｘ、ｙとの関係を示したグラフである。
【図６】実施例７における酸素−イオウ含有量と青色発
光の輝度との関係を示したグラフである。
光の輝度との関係を示したグラフである。
１ 基板 ２ 第１の絶縁層（誘電体層） ３ 蛍光体薄膜（発光層） ４ 第２の絶縁層（誘電体層） ５ 下部電極 ６ 上部電極（透明電極） １１ 真空槽 １２ 基板 １３ 加熱手段 １４ Ｋ−セル １５ ＥＢ蒸発源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０５Ｂ 33/18 Ｈ０５Ｂ 33/18 Ｆターム(参考） 3K007 AA03 AB18 DA02 EC00 FA01 FA03 4H001 CF01 XA08 XA12 XA13 XA16 XA20 XA38 XA56 YA62 YA63 YA65
Claims (11)
- 【請求項１】 母体材料が酸化物であるアルカリ土類ア
ルミネートを主成分とし、この母体材料にイオウを含有
し、 さらに発光中心となる元素を含有する蛍光体薄膜。 - 【請求項２】 下記式で表される請求項１の蛍光薄膜。 ＡxＡｌyＯzＳw ：Ｒｅ ［但し、Ｒｅは希土類元素を表し、ＡはＭｇ、Ｃａ、Ｓ
ｒ、およびＢａから選ばれた少なくとも一つの元素を表
し、ｘ＝１〜５、ｙ＝１〜１５、ｚ＝３〜３０、ｗ＝３
〜３０である。］ - 【請求項３】 前記含有するイオウ元素と、母体材料の
酸素元素とのモル比率を、Ｓ／（Ｓ＋Ｏ）と表したとき
に０．０１〜０．５である請求項１または２の蛍光体薄
膜。 - 【請求項４】 １．５≦ｙ／ｘ≦３．０である請求項２
の蛍光体薄膜。 - 【請求項５】 さらに、Ｓ／（Ｓ＋Ｏ）＝０．７〜０．
９である請求項４の蛍光体薄膜。 - 【請求項６】 下記式で表される蛍光体薄膜。 ＡxＡｌyＯzＳw ：Ｒｅ ［但し、Ｒｅは希土類元素を表し、ＡはＭｇ、Ｃａ、Ｓ
ｒ、およびＢａから選ばれた少なくとも一つの元素を表
し、ｘ＝１〜５、ｙ＝１〜１５、ｚ＝３〜３０、ｗ＝３
〜３０、かつ５≦ｙ／ｘ≦７である。］ - 【請求項７】 前記発光中心ＲｅはＥu、ＴｂおよびＳ
ｍのいずれかである請求項１〜６のいずれかの蛍光体薄
膜。 - 【請求項８】 請求項１〜７のいずれかの蛍光体薄膜を
有するＥＬパネル。 - 【請求項９】 母体材料前駆体としてイオウと発光中心
とを含有する硫化物薄膜を形成した後、 酸化雰囲気中でアニール処理を行い酸素を導入して蛍光
体薄膜を得る請求項１〜７のいずれかの蛍光体薄膜の製
造方法。 - 【請求項１０】 請求項１の蛍光体薄膜を蒸着法により
形成する製造方法であって、 真空槽内に、少なくとも硫化アルミニウム蒸発源と、発
光中心が添加されたアルカリ土類硫化物蒸発源とを配置
して酸素ガスを導入し、 これらの蒸発源の各々から硫化アルミニウムおよびアル
カリ土類硫化物原料を蒸発させ、基板上に堆積する際に
それぞれの原料物質と酸素ガスを結合させて薄膜を得る
蛍光体薄膜の製造方法。 - 【請求項１１】 請求項１の蛍光体薄膜を蒸着法により
形成する製造方法であって、 真空槽内に、少なくとも硫化アルミニウム蒸発源と、発
光中心が添加されたアルカリ土類硫化物蒸発源とを配置
して硫化水素ガスを導入し、 これらの蒸発源の各々から硫化アルミニウムおよびアル
カリ土類硫化物原料を蒸発させ、 基板上に堆積する際にそれぞれの原料物質と硫化水素ガ
スを結合させて硫化物蛍光体薄膜を得、 その後、酸化雰囲気中でアニール処理を行う蛍光体薄膜
の製造方法。
Priority Applications (14)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001142024A JP3704057B2 (ja) | 2000-07-07 | 2001-05-11 | 蛍光体薄膜その製造方法、およびｅｌパネル |
| US09/866,692 US6761835B2 (en) | 2000-07-07 | 2001-05-30 | Phosphor multilayer and EL panel |
| US09/866,696 US6614173B2 (en) | 2000-07-07 | 2001-05-30 | Fluorescent thin film, preparation method, and EL panel |
| TW090116171A TWI294906B (ja) | 2000-07-07 | 2001-07-02 | |
| TW090116464A TW528791B (en) | 2000-07-07 | 2001-07-05 | Phosphor multilayer and EL panel |
| DE60124627T DE60124627T2 (de) | 2000-07-07 | 2001-07-06 | Phosphor-Mehrschicht und elektrolumineszente Vorrichtung |
| CNB011248904A CN1184277C (zh) | 2000-07-07 | 2001-07-06 | 荧光体薄膜及其制造方法,和el板 |
| CA002352499A CA2352499C (en) | 2000-07-07 | 2001-07-06 | Phosphor multilayer and el panel |
| KR10-2001-0040282A KR100405184B1 (ko) | 2000-07-07 | 2001-07-06 | 적층형광체 및 전계발광패널 |
| EP01305836A EP1170350B1 (en) | 2000-07-07 | 2001-07-06 | Phosphor multilayer and EL panel |
| EP01115713A EP1170351A3 (en) | 2000-07-07 | 2001-07-06 | Phosphor thin film and its fabrication process and el panel |
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