JP2004101296A - 蛍光体シートの製造方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】蛍光体シートの製造における厚膜蛍光体層の蒸発レートの制御、特に二元蒸着における微量成分の蒸発レートの制御に好適に適用することが可能な蛍光体シートの製造方法および装置を提供すること。
【解決手段】真空チャンバ内で、シート状の基板に、蛍光体と付活剤とを含有する蓄積性蛍光体層を蒸着により成膜する蛍光体シートの製造方法であって、蒸発した成膜成分に励起エネルギーを照射し、これに対応する前記成膜成分蒸気からの発光光をモニターして、これに基づいて前記成膜成分の蒸発レートを制御することを特徴とする蛍光体シートの製造方法およびこれを具体化した装置。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は蛍光体シートの製造技術の分野に関し、より具体的には、真空蒸着によって基板に蛍光体膜を形成する際に有効な、蒸着量モニター機能を含む蛍光体シートの製造方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
放射線（Ｘ線，α線，β線，γ線，電子線，紫外線等）の照射を受けると、この放射線エネルギーの一部を蓄積し、その後、可視光等の励起光の照射を受けると、上述の蓄積されたエネルギーに応じた輝尽発光を示す蛍光体が知られている。この蛍光体は、蓄積性蛍光体（輝尽性蛍光体）と呼ばれ、医療用途などの各種の用途に利用されている。
【０００３】
一例として、この蓄積性蛍光体を含有する層（以下、蛍光体層という）を有するシート（蛍光体シート、または、放射線像変換シートと呼ばれる）を利用する、放射線画像情報記録再生システムが知られており、例えば、ＦＣＲ（Ｆｕｊｉ　Ｃｏｍｐｕｔｅｄ　Ｒａｄｉｏｇｒａｐｈｙ富士写真フイルム（株）商品名）等として実用化されている。
このシステムでは、蛍光体シートに人体などの被写体の放射線画像情報を記録し、記録後に、蛍光体シートをレーザ光等の励起光で２次元的に走査して輝尽発光光を生ぜしめ、この輝尽発光光を光電的に読み取って画像信号を得、この画像信号に基づいて再生した画像を、写真感光材料等の記録材料、あるいはＣＲＴ等の表示装置に、被写体の放射線画像の可視像として出力する。
【０００４】
このような蛍光体シートは、通常、蓄積性蛍光体の粉末をバインダ等を含む溶媒に分散してなる塗料を調製して、この塗料をガラスや樹脂製のシート状の支持体に塗布し、乾燥して、蛍光体層を形成することによって、作製される。
これに対し、真空蒸着やスパッタリング等の物理蒸着法（気相成膜法）によって、支持体に蛍光体層を形成してなる蛍光体シートも知られている（例えば、特許文献１，特許文献２参照）。蒸着によって作製される蛍光体層は、真空中で形成されるため不純物が少なく、また、バインダなどの蓄積性蛍光体以外の成分が殆ど含まれないので、性能のばらつきが少なく、しかも発光効率が非常に良好であるという、優れた特徴を有している。
【０００５】
一般に、真空蒸着は、光学部品のコーティング，磁気記録媒体や電子ディスプレイの製造等の各種の分野における薄膜の成膜方法として利用されている。これらにおける蒸着による成膜では、殆どの場合、形成する膜の厚さは１μｍ以下であり、厚くても３μｍ程度である。
これに対して、真空蒸着で形成される蛍光体シートの蛍光体層は、薄くても２００μｍ以上、通常で５００μｍ程度、厚い場合には１０００μｍもの厚さが必要になる。
【０００６】
ここで、蓄積性蛍光体は、通常、蛍光体と、蛍光体の発光を増進させる付活剤（賦活剤：ａｃｔｉｖａｔｏｒ　）とを含有して生成される。また、蛍光体層中における付活剤の含有量は、蛍光体に対してごく微量（例えば、付活剤／蛍光体のモル濃度比で０．　０００１／１〜０．　０１／１程度）である。
本出願人は先に、このような蛍光体層の形成（蛍光体膜の製造）に好適に用い得る蛍光体シートの製造方法または装置を提案している（例えば、特願２００２−４２９１号，同２００２−１９６３１号参照）。
【０００７】
これらの技術は、いわゆる二元蒸着による蛍光体シートの製造技術に係るものであり、真空チャンバ内に、蛍光体の成膜材料を加熱蒸発させる蒸発手段と、付活剤の成膜材料を加熱蒸発させる蒸発手段と、基板の保持・回転手段とを設けてなる装置を提案しているものである。
【０００８】
【特許文献１】
特許第２７８９１９４号公報
【特許文献２】
特開平５−２４９２９９号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この種の蛍光体シートの製造装置においては、蛍光体膜の成膜速度並びにその組成を予め定めた目標値内にするよう制御することが重要であり、特に、前述の、蛍光体層中における付活剤の含有量が、主成分である蛍光体に対して、付活剤／蛍光体のモル濃度比で０．　０００１／１〜０．　０１／１程度というようなごく微量な場合には、少量成分である付活剤の蒸発速度（以下、蒸発レートともいう）の制御が重要である。
【００１０】
従来、蒸発レートの制御には、水晶振動子の固有振動数が、その質量の変化によって変化する性質を利用するいわゆる水晶振動子式膜厚モニターが用いられていた。しかしながら、この水晶振動子式膜厚モニターは、本発明が対象とする二元蒸着による蛍光体シートの製造における、通常で５００μｍ程度、厚い場合には１０００μｍもの厚さを有する蛍光体層、特に微量成分の蒸発レートの制御には、適用することができない。
【００１１】
この理由は、全体としての蒸着量が膨大で、特に臭化セシウム側の水晶振動子の使用可能寿命が極端に短いこと、二元蒸着の各成分ごとに水晶振動子を配置しておいても、微量成分検出用の水晶振動子にも主成分が回り込んで、その区別が実質上不可能になってしまうということに起因するものである。
【００１２】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、従来の技術における問題を解消し、二元蒸着による蛍光体シートの製造における、通常で５００μｍ程度、厚い場合には１０００μｍもの厚さを有する蛍光体層の蒸発レートの制御、特に微量成分の蒸発レートの制御にも好適に適用することが可能な蛍光体シートの製造方法および装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る蛍光体シートの製造方法は、真空チャンバ内で、シート状の基板に、蛍光体と付活剤とを含有する蓄積性蛍光体層を蒸着により成膜する、蛍光体シートの製造方法であって、蒸発した成膜成分蒸気に励起エネルギーを照射し、これに対する前記成膜成分蒸気の発光光をモニターして、これに基づいて前記成膜成分の蒸発レートを制御することを特徴とする。
【００１４】
ここで、前記蓄積性蛍光体層の成膜は、前記真空チャンバ内に設けられた前記蛍光体の蒸発手段と前記付活剤の蒸発手段とにより蒸発させる、前記蛍光体および前記付活剤の前記基板への蒸着により行うものであり、蒸発手段として電子線加熱蒸発手段を用いてこの電子線を励起エネルギーとして用い、もしくは蒸発手段として抵抗加熱蒸発手段を用いてこれに励起エネルギーの照射手段（励起手段）を組み合わせて、少なくとも前記付活剤の蒸発レートを制御することを特徴とする。また、前記蓄積性蛍光体層中における前記付活剤と前記蛍光体との量の比率が、付活剤／蛍光体のモル濃度比で０．　０００１／１〜０．　０１／１であることを特徴とする。
【００１５】
一方、本発明に係る蛍光体シートの製造装置は、真空チャンバ内で、シート状の基板に、蛍光体と付活剤とを含有する蓄積性蛍光体層を蒸着により成膜する、蛍光体シートの製造装置であって、前記真空チャンバ内において蒸発した前記成膜成分蒸気に励起エネルギーを照射する励起手段と、前記励起エネルギーに対する前記成膜成分蒸気の発光光をモニターするモニター手段と、このモニター手段の出力に基づいて前記成膜成分の蒸発レートを制御する蒸発レート制御手段とを有することを特徴とする。
【００１６】
ここで、前記励起手段とモニター手段とは、少なくとも前記付活剤の蒸気に励起エネルギーを照射する手段と、これに対する発光光をモニターする手段であることを特徴とする。また、前記蓄積性蛍光体層中における前記付活剤と前記蛍光体との量の比率が、付活剤／蛍光体のモル濃度比で０．　０００１／１〜０．　０１／１であることを特徴とする。
【００１７】
前記励起手段としては、電子線照射手段が好適に用い得るが、これに限らず、プラズマによる励起等も利用可能である。
なお、前記付活剤を電子線加熱等の当該付活剤に励起作用を与え得る加熱手段により蒸発させるように構成した場合には、この加熱手段が、蒸発した前記付活剤の励起手段を兼ねることが可能となり、実質的に追加する手段はモニター手段のみで済むことになり、装置構成上、効率的である。
【００１８】
また、前記モニター手段（光検出手段）としては、分光機能を有するものと光検出機能を有するものとを適宜組み合わせて用いることができる。例えば、測定対象波長が予めわかっている場合には、その波長のみを透過させるフィルタを装備した光電管や、Ｃｄ　Ｓ，Ｐｂ　Ｓなどの光伝導セル、あるいはシリコン，ゲルマニウムなどのｐｎ接合を用いる光起電力セル等の各種のものが用い得る。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面に基づいて、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２０】
図１に、本発明の一実施形態に係る蛍光体シート製造装置の概念図を示す。
図示例の蛍光体シート製造装置（以下、単に製造装置ともいう）１０は、シート状の基板Ｓの表面に、蓄積性蛍光体層を二元蒸着によって形成して（蓄積性）蛍光体シートを作製するもので、基本的に、真空チャンバ１２と、基板保持・回転機構１４と、加熱蒸発部２２とを有して構成される、いわゆる基板回転型の真空蒸着装置を利用するものである。
なお、真空チャンバ１２には、系内を排気して所定の真空度にするための、図示しない真空ポンプ（真空排気手段）が接続される。
【００２１】
図示例の製造装置１０では、一例として、臭化セシウム（ＣｓＢｒ）および臭化ユーロピウム（ＥｕＢｒ_ｘ（ｘは、通常、２〜３））を成膜材料とした二元の真空蒸着を行って、基板Ｓ上にＣｓＢｒ：Ｅｕを蓄積性蛍光体とする蛍光体層を成膜して、蛍光体シートを作製する。
【００２２】
なお、本発明に係る製造装置で作製する蛍光体シートにおいて、蓄積性蛍光体は、上記ＣｓＢｒ：Ｅｕに限定はされず、各種のものが利用可能である。
好ましくは、波長が４００ｎｍ〜９００ｎｍの範囲の励起光の照射により、３００ｎｍ〜５００ｎｍの波長範囲の輝尽発光を示す輝尽性蛍光体が利用される。このような輝尽性蛍光体は、特公平７−８４５８８号，特開平２−１９３１００号，同４−３１０９００号の各公報に詳述されている。
【００２３】
真空チャンバ１２は、鉄，ステンレス，アルミニウム等で形成される、真空蒸着装置で利用される公知の真空チャンバ（ベルジャー，真空槽）である。
図示例において、真空チャンバ１２内には、上方に基板保持・回転機構１４が、また、下方に加熱蒸発部２２が配設される。なお、ここでは、加熱蒸発部２２が１組だけの場合を例示したが、加熱蒸発部２２は複数組設けてもよいことは言うまでもない。
【００２４】
前述のように、真空チャンバ１２には、図示しない真空ポンプが接続される。真空ポンプにも、特に限定はなく、必要な到達真空度を達成できるものであれば、真空蒸発装置で利用されている各種のものが利用可能である。一例として、油拡散ポンプ，クライオポンプ，ターボモレキュラーポンプ等を利用すればよく、また、補助として、クライオコイル等を併用してもよい。
なお、本実施形態に係る製造装置１０においては、真空チャンバ１２内の到達真空度は、６．　７×１０^−３Ｐａ以下、特に４．　０×１０^−４Ｐａ以下であることが好ましい。
【００２５】
基板保持・回転機構１４は基板Ｓを保持して回転するものであり、回転駆動源（モータ）２８ａと係合する回転軸２８と、ターンテーブル３０とから構成される。
ターンテーブル３０は、上側の本体３２と下側（加熱蒸発部２２側）のシースヒータ３４とからなる円板で、その中心に、モータ２８ａと係合する回転軸２８が固定される。ターンテーブル３０は、後述する加熱蒸発部２２（成膜材料の蒸発位置）に対応する所定位置において、下面（シースヒータ３４の下面）に基板Ｓを保持して、回転軸２８によって所定速度で回転される。シースヒータ３４は、成膜される基板Ｓを裏面（成膜面と逆側の面）から加熱する。
【００２６】
なお、ここで用い得る基板Ｓには特に限定はなく、ガラス，セラミックス，カーボン，アルミニウム，ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート），ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート），ポリイミド等、蛍光体シートにおいて利用されている各種のシート状の基板が全て利用可能である。
【００２７】
真空チャンバ内の、基板保持・回転機構１４の下方には、１組（２つ）の加熱蒸発部２２が配置される。図２に、加熱蒸発部２２の概念図を示す。なお、図２中、（ａ）は上面図（図１の上方から見た図）、（ｂ）は正面図（図１と同方向から見た図）を、それぞれ示す。
前述のように、本実施形態に係る製造装置１０は、臭化セシウムおよび臭化ユーロピウムを成膜材料として用い、これらを個々に加熱蒸発させる二元の真空蒸着を行うものであり、このため、加熱蒸発部２２は、ユーロピウム蒸発部（以下、Ｅｕ蒸発部という）３８と、セシウム蒸発部（以下、Ｃｓ蒸発部という）４０とを有する。
【００２８】
Ｅｕ蒸発部３８は、抵抗加熱装置４２によって、蒸発位置Ｐｅ（ルツボ）に収容した臭化ユーロピウム（付活剤材料）を、抵抗加熱して蒸発させる部位である。本発明において、付活剤材料を抵抗加熱して蒸発させるための抵抗加熱装置４２には、特に限定はなく、用いる付活剤材料に応じて、これを好適に蒸発できるものであれば、真空蒸着装置に利用されている各種のものが利用可能である。
【００２９】
具体的には、加熱装置（蒸発源）としては、ボートタイプ，フィラメントタイプ，クルーシブルタイプ，チムニータイプ，Ｋセル（クヌーセンセル）等の、抵抗加熱装置で用いられる各種の装置が利用可能である。また、電源（加熱制御手段）も、サイリスタ方式，ＤＣ方式，熱電対フィードバック方式等、抵抗加熱装置で用いられる各種の装置が利用可能である。
また、抵抗加熱を行う際の出力にも特に制限はなく、付活剤材料等に応じて適宜設定すればよいが、図示例においては（ヒータの抵抗値によって異なるが）、５０Ａ〜１０００Ａ程度とすればよい。
【００３０】
なお、前述のように、蛍光体シートの蛍光体層においては、層中の付活剤と蛍光体の濃度は、モル濃度比で０．　０００１／１〜０．　０１／１程度であり、蛍光体層の大部分は蛍光体である。
従って、図示例の製造装置１０においては、Ｅｕ蒸発部３８（付活剤材料の蒸発部）は材料供給手段を有していないが、本発明はこれに限定はされず、必要に応じて、Ｃｓ蒸発部４０（蛍光体材料の蒸発部）と同様に、材料供給手段を有していてもよい。
【００３１】
また、付活剤材料の加熱蒸発手段も、図示例のような抵抗加熱手段に限定はされず、電子線（エレクトロンビーム＝ＥＢ）加熱や誘導加熱等、真空蒸着で利用されている加熱蒸発手段が、各種利用可能である。
後述するように、付活剤材料を電子線加熱により蒸発させるように構成した場合には、蒸発した付活剤材料を励起するための励起手段を、この電子線加熱により兼用させることが可能になるという利点がある。
【００３２】
一方、Ｃｓ蒸発部４０は、電子銃４４から出射した電子線（ＥＢ）を蒸発位置Ｐｃ（ハース）に照射することにより、蛍光体材料である臭化セシウムを加熱蒸発させる、電子線加熱装置である。
本実施形態に係る製造装置１０は、蛍光体層を真空蒸着で形成する蛍光体シートの製造において、蛍光体材料と付活剤材料とを別々に加熱蒸発させる二元蒸着とし、かつ、付活剤材料の加熱蒸発を抵抗加熱で行い、蛍光体材料の加熱蒸発を電子線加熱で行うことにより、蛍光体層（すなわち蛍光体中）に付活剤が均一に分散された、極めて高品質な蛍光体シートを効率よく製造可能としている。
【００３３】
本実施形態に係る製造装置１０において、Ｃｓ蒸発部４０は、電子線による加熱を行うものであれば、基本的に、公知の各種の蒸発手段が利用可能である。
従って、電子銃にも、特に限定はなく、電子線を１８０°偏向して蒸発位置に入射する１８０°偏向銃，同２７０°偏向銃，９０°偏向直進銃等、真空蒸着において利用されている各種の電子銃が利用可能である。図示例においては、電子銃４４は、一例として、２７０°偏向銃を利用している。
【００３４】
電子銃４４のエミッション電流やＥＢの加速電圧にも限定はなく、成膜材料や成膜する膜厚に応じた十分なものであればよい。
図示例においては、一例として、ＥＢの加速電圧は−１ｋＶ〜−３０ｋＶ、エミッション電流はＣｓ蒸発部４０が５０ｍＡ〜２Ａとするのが好ましい。
【００３５】
ここで、前述のように、蛍光体シートに成膜される蛍光体層は、通常の真空蒸着膜に比して非常に厚く、薄くても２００μｍ程度、通常５００μｍ程度、厚い場合には１０００μｍを超える場合もある。また、付活剤と蛍光体とは、例えば、モル濃度比で０．　０００１／１〜０．　０１／１程度と、蛍光体層の大部分が蛍光体である。そのため、図示例の製造装置１０においては、好ましい態様として、Ｃｓ蒸発部４０は、臭化セシウムの供給手段である、材料供給手段４６を有している。
【００３６】
図示例において、材料供給手段４６は、基本的に、シリンダ４８と、ピストン５０と、ケーシング５２と、昇降手段（モータ）５４とから構成される。
シリンダ４８は、その上端部が電子線の照射位置と一致するように、真空チャンバ１２の下面を貫通して一部が外部に突出した状態で、真空チャンバ１２の壁面に固定される円筒である。すなわち、図示例においては、シリンダ４８がいわゆるハースとなっており、その上端部が臭化セシウムの蒸発位置Ｐｃとなる。
【００３７】
また、ピストン５０は、シリンダ４８内に緩く嵌装される円柱状のピストンヘッド５０ａと、先端にピストンヘッド５０ａを固定するピストンピン５０ｂとから構成される。ピストンピン５０ｂには、ピストン５０を昇降（矢印ａ方向）する昇降手段５４が係合する。
さらに、シリンダ４８の開放端はケーシング５２で覆われて真空チャンバ１２内は気密に保たれ、かつ、ピストンピン５０ｂは、図示しないベアリングによって、前記昇降方向に往復動可能にケーシング５２に気密に軸支される。
【００３８】
臭化セシウムは、シリンダ４８の内径よりも若干小径の円柱状に成型されて、ピストンヘッド５０ａに載置された状態でシリンダ４８に収容される。なお、上述の円柱状の成膜材料は公知の方法で成型すればよく、例えば、粉末状の成膜材料を成型用のダイスに投入して、粉末金型プレス成型機で成型した後、真空乾燥処理を行う方法等が例示される。
基板への成膜によって、蒸発位置Ｐｃの臭化セシウムが消費されると、それに応じて、昇降手段５４が駆動して円柱状の臭化セシウムを上昇させる。これにより、シリンダ４８の上面すなわち蒸発位置には、常に、臭化セシウムが供給され、２００μｍを超えるような厚膜の成膜にも好適に対応することができる。
【００３９】
なお、本発明において、材料供給手段は図示例に限定はされず、真空蒸着装置等で用いられている材料供給手段が、各種、利用可能である。
具体的な一例として、本出願人による特願２００１−２９６３６４号の明細書に記載される材料供給手段が、好適に利用される。
【００４０】
前述のように、蛍光体シートでは、付活剤は蛍光体に対して極めて微量であり、蛍光体層の成分コントロールは重要である。本発明者らの検討によれば、付活剤を蛍光体中に均一に分散して添加（ドープ）した、厚みが２００μｍを超える高品質な蛍光体層を形成するためには、蛍光体の成膜材料と付活剤の成膜材料とで別々に蒸気を発生させて、両者を十分に混合した混合蒸気を生成し、この混合蒸気で基板に成膜を行うのが好ましい。
【００４１】
このためには、蛍光体材料と付活剤材料の蒸発位置を近接して配置するのが好ましく、両者の蒸発位置が近いほど、付活剤を均一に分散した、良質な蛍光体層を形成できる。しかも、両蒸発位置が近い（図２中の距離Ｌが小さい）ほど、２つの蒸気の混合領域を多くできるので、材料の利用効率も向上できる。
本実施形態に係る製造装置１０においては、電子線加熱と抵抗加熱とを組み合わせることにより、両加熱手段による成膜材料の蒸発位置は、製造装置１０の構成や各蒸発手段の構成等に応じて、物理的に可能な限り近接して配置するようにしている。
【００４２】
さらに、本実施形態に係る製造装置１０においては、微量な成膜材料を空間的に高い均一性で分散して蒸発させる点に関して、その制御性を把握するために、蒸発した成膜材料に励起エネルギーを照射して、これに対する前記成膜材料蒸気の発光光をモニターすることにより、前記成膜成分の蒸発レートを制御するように構成した点を特徴とするものである。
以下、図１に戻って、この特徴点について説明する。
【００４３】
図１中の、６０はＥｕ蒸発部３８から蒸発したユーロピウム粒子に電子線を照射する熱フィラメント（電子線照射手段）であり、ここでは、一例として、−２ｋｅＶの電子線を照射可能なものを用いているが、前述のプラズマによる励起等も利用可能である。また、６２は上述の電子線照射手段６０から電子線を照射されたユーロピウム粒子から発光する発光光（ここでは、波長がほぼ４５０ｎｍの発光光が出射される。以下、電子線発光光という）を、透視窓６４を介して検出するための受光部であり、この受光部６２が受光した光は、光ファイバ６６を介して、分光器と光検出器とを組み合わせた測光部６８と、Ｅｕ蒸発部３８の抵抗加熱蒸発装置４２に供給する電流（電圧）値を制御する制御部７０とを有するＥｕ蒸発部制御装置７２に導かれる。
【００４４】
ここで、上述のＥｕ蒸発部制御装置７２の測光部６８としては、例えば、市販の、分光器と光検出器を組み合わせたエッチング終点検出装置等が利用可能である。この装置は、分光器によって可視光の波長範囲を走査するように測定波長を変化させながら、その波長ごとの光の強度を検出する機能を有するものであり、例えばエッチングの終点における出射光の波長の変化を捉えることが可能に構成されているものであり、ここでは、そのうちの一部の機能、すなわち、所定の波長の出射光の強度の時間的変化を観察するように利用することが可能である。
【００４５】
上述のような電子線照射手段６０，電子線発光光の受光部６２および制御装置７２を利用することにより、真空チャンバ１２内の蒸発したユーロピウム粒子から発光する電子線発光光（前述の４５０ｎｍの発光光）の強度の時間的変化を観察して、その値を予め設定した目標値に近づけるように、Ｅｕ蒸発部３８の抵抗加熱蒸発装置４２に供給する電流（電圧）値を制御することが可能になる。つまり、電子線照射手段６０から電子線を照射されたユーロピウム蒸気流中のユーロピウム粒子から出射する電子線発光光（図２（ｂ）参照）の強度と、蒸発したユーロピウム粒子の濃度（数）との間には一定の関係が存在するので、上述の電子線発光光の強度を所定の範囲内に維持するように、制御装置７２によって抵抗加熱蒸発装置４２によるＥｕＢｒの加熱蒸発を制御すれば、結果的に、ユーロピウム粒子の蒸発速度（蒸発レート）を一定に制御することが可能になる。
【００４６】
なお、上述の励起エネルギー照射部（電子線照射手段６０）および受光部６２については、図２では真空チャンバ１２の側壁面に固定されているように示されているが、少なくともこれらのうちの一方は、その方向（すなわち、電子線照射方向または光検出方向）を自由に変えられるように構成されており、必要に応じてその方向の微調整を行って、ユーロピウム粒子の電子線発光光検出の効率が最高になる方向を選択・設定することが可能に構成されている。
【００４７】
図３は、上述のユーロピウム粒子の電子線発光光の強度が時間的に変化する状況を例示するものである。図３に例示したように変化する電子線発光光の強度を、予め実験的に定めたその目標値（図中に、破線で示されている）に近づけるように、Ｅｕ蒸発部３８の抵抗加熱蒸発装置４２に供給する電流（電圧）値を制御することにより、ユーロピウム粒子の蒸発速度（蒸発レート）を一定に制御することが可能になる。
【００４８】
ここで、上述のＥｕ蒸発部３８の抵抗加熱蒸発装置４２に対する制御については、例えば、抵抗加熱蒸発装置４２に供給するエミッション電流値と、その条件下におけるＥｕの蒸発量（蒸発レート）との対応関係、および、Ｅｕの蒸発レートとこれに対応する電子線発光光の強度との対応関係を予め測定しておき、これらを基に、前述のモニター装置（エッチング終点検出装置）が示す発光光強度に応じて、抵抗加熱蒸発装置４２に供給する電流（電圧）値を必要な値に制御することができるが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４９】
以下、本実施形態に係る製造装置における蛍光体層の成膜手順を説明する。
前述のように、製造装置１０は、回転型の真空蒸着装置を利用するもので、蛍光体シートを製造する際には、まず、基板保持・回転機構１４のターンテーブル３０の下面に成膜面を下方に向けて基板Ｓを装着した後、真空チャンバ１２を閉塞して減圧するとともに、シースヒータ３４を駆動して、基板Ｓを裏面から加熱する。
【００５０】
真空チャンバ１２の内部が所定の真空度に達したら、モータ２８によってターンテーブル３０を所定速度で回転しつつ、加熱蒸発部２２において、Ｅｕ蒸発部３８の抵抗加熱装置４２を駆動して蒸発位置Ｐｅ（ルツボ）に収容された臭化ユーロピウムを蒸発させ、かつ、Ｃｓ蒸発部４０の電子銃４４を駆動して蒸発位置Ｐｃの臭化セシウムを蒸発させて、基板ＳへのＣｓＢｒ：Ｅｕの蒸着すなわち蛍光体層の成膜を開始する。
【００５１】
ここで、前述のように、両蒸発位置は近接して配置され、かつ、臭化ユーロピウムの蒸発は抵抗加熱で行われるので、加熱蒸発部２２では、ごく微量な臭化ユーロピウムの蒸気が均一に分散された、両成膜材料の混合蒸気が構成され、この混合蒸気によって、付活剤が均一に分散されたＣｓＢｒ：Ｅｕが蒸着される。
所定厚さの蛍光体膜が成膜されたら、ターンテーブル３０の回転を停止し、真空チャンバ１２を開放して、蛍光体層の成膜を終了した基板Ｓを取り出す。連続的に成膜を行う場合には、以下、上と同様にして、新たな基板Ｓを装填して、成膜を行えばよい。
【００５２】
上述の成膜過程では、前述のように、加熱蒸発したユーロピウム粒子の電子線照射による電子線発光光のうち４５０ｎｍの発光光を、受光部６２により透視窓６４を介してモニターしており、電子線発光光の強度（つまり、蒸発粒子中におけるユーロピウム粒子の濃度（数））が所定の目標値からはずれた場合には、これを修正するために、Ｅｕ蒸発部３８の抵抗加熱装置４２の駆動電流（電圧）値を調整するようにしている。
【００５３】
この調整により、ユーロピウム粒子の蒸発速度（蒸発レート）が所期の値に制御され、セシウム粒子の濃度（数）に対するユーロピウム粒子の濃度（数）の目標値が所期の範囲内に制御可能になり、蒸着で形成される蛍光体層中における臭化セシウムに対するユーロピウム粒子の分散状態を、所期の目標通りに制御することが可能になって、高品質の蛍光体膜の形成を容易に行うことができるという優れた実用的効果が得られるものである。
【００５４】
ここで、上記制御の精度は高く、応答性も速いので、生産ラインにおける実装用の制御装置としても極めて有効である。
特に、実施形態に示した蛍光体シートの製造において、支配的な蒸着物質である臭化セシウムに対して極めて微量蒸着する付活剤成分の蒸着量を、外部から高精度に測定・制御できる効果は大きい。また、少なくとも上述の電子線発光光の受光部６２は、前述の水晶振動子式膜厚モニターのように真空チャンバ１２内に設置する必要はないので、使用中に、実施形態に示した蛍光体シートの製造において支配的な蒸着物質である臭化セシウムがその表面に堆積して、検出能力に変化を来すというような問題は発生することがなく、長期間にわたってその性能を維持することが可能であるという利点もある。
【００５５】
なお、上記実施形態は本発明の一例を示したものであり、本発明はこれに限定されるべきものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜の変更または改良を行ってもよいことはいうまでもない。
【００５６】
例えば、上記実施形態においては、二元蒸着を行う際に、臭化セシウムについては電子線加熱蒸発、また、臭化ユーロピウムについては抵抗加熱蒸発というように異なる加熱蒸発手段を適用した例（いわゆる、ＥＢ−ＲＨ方式）を挙げたが、これを、臭化セシウム，臭化ユーロピウムの双方とも電子線加熱蒸発によって行う、いわゆる、ＥＢ−ＥＢ方式とすることも可能である。この場合には、前述の通り、蒸発したユーロピウム粒子を励起するための励起手段を別に設ける必要がなくなり、装置の全体構成が簡略化できるという効果が得られる。一方、抵抗加熱蒸発による場合は、その微量蒸発の制御性のよいことが特徴であり、ここで、付活剤成分の蒸発を、微量蒸発の制御性に優れた抵抗加熱蒸発によって行うか、励起手段を別に設ける必要のない電子線加熱蒸発によって行うかは、他の条件等を勘案して、適宜決定してよい。
【００５７】
また、上記説明では、微量成分である臭化ユーロピウムの蒸発レートの制御を中心に説明したが、全く同様に臭化セシウムの蒸発レートの制御を行うことが可能であることはいうまでもない。さらに、両者の蒸発レートの制御を、並列に行ってもよい。この場合には、測光部で４３５ｎｍ〜４４５ｎｍ（ユーロピウム粒子から発光する電子線発光光），８５０ｎｍ〜８５５ｎｍ（臭化セシウムから発光する電子線発光光）の両方を選択して測定し、これに基づいて制御を行うことが可能である。
なお、蒸発レートの制御を行う際に成膜成分に励起エネルギーを照射する励起手段としては、前述の通り、電子線以外にもプラズマによる励起等も用いることが可能であり、また、測定対象とする発光光の波長は、上述の例に限られるものではなく、他のスペクトルも用い得ることはいうまでもない。
【００５８】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、二元蒸着による蛍光体シートの製造における厚膜蛍光体層の蒸発レートの制御、特に微量成分の蒸発レートの制御にも好適に適用することが可能な蛍光体シートの製造方法および装置を提供できるという顕著な効果を奏するものである。
【００５９】
より具体的には、蛍光体材料と付活剤材料とを別々に加熱蒸発させる二元蒸着において、蛍光体層（すなわち支配的な成分である蛍光体中）に極めて微量の付活剤が均一に分散された、極めて高品質な蛍光体シートを効率よく製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る蛍光体シート製造装置の概念を示す図である。
【図２】実施形態に係る加熱蒸発部の概念図である。
【図３】実施形態に係る、ユーロピウム粒子の電子線発光光の強度が時間的に変化する状況を例示する図である。
【符号の説明】
１０　製造装置
１２　真空チャンバ
１４　基板保持・回転機構
２２　加熱蒸発部
２８　モータ
３０　ターンテーブル
３４　シースヒータ
３８　Ｅｕ蒸発部
４０　Ｃｓ蒸発部
４２　抵抗加熱装置
４４　電子銃
４６　材料供給手段
６０　電子線照射手段
６２　（電子線発光光）受光部
６４　透視窓
６６　光ファイバ
６８　測光部
７０　制御部
７２　Ｅｕ蒸発部制御装置

Claims (4)

1. 真空チャンバ内で、シート状の基板に、蛍光体と付活剤とを含有する蓄積性蛍光体層を蒸着により成膜する、蛍光体シートの製造方法であって、
   蒸発した成膜成分蒸気に励起エネルギーを照射し、これに対する前記成膜成分蒸気の発光光をモニターして、これに基づいて前記成膜成分の蒸発レートを制御することを特徴とする蛍光体シートの製造方法。
2. 前記蓄積性蛍光体層の成膜は、前記真空チャンバ内に設けられた前記蛍光体の蒸発手段と前記付活剤の蒸発手段とにより蒸発させる、前記蛍光体および前記付活剤の前記基板への蒸着により行うものであり、
   蒸発手段として電子線加熱蒸発手段を用いてこの電子線を励起エネルギーとして用い、もしくは蒸発手段として抵抗加熱蒸発手段を用いてこれに励起エネルギーの照射手段を組み合わせて、
   少なくとも前記付活剤の蒸発レートを制御することを特徴とする請求項１に記載の蛍光体シートの製造方法。
3. 前記蓄積性蛍光体層中における前記付活剤と前記蛍光体との量の比率が、付活剤／蛍光体のモル濃度比で０．　０００１／１〜０．　０１／１であることを特徴とする請求項１または２に記載の蛍光体シートの製造方法。
4. 真空チャンバ内で、シート状の基板に、蛍光体と付活剤とを含有する蓄積性蛍光体層を蒸着により成膜する、蛍光体シートの製造装置であって、
   前記真空チャンバ内において蒸発した前記成膜成分蒸気に励起エネルギーを照射する励起手段と、前記励起エネルギーに対する前記成膜成分蒸気の発光光をモニターするモニター手段と、このモニター手段の出力に基づいて前記成膜成分の蒸発レートを制御する蒸発レート制御手段とを有することを特徴とする蛍光体シートの製造装置。

Images