JPH10261367A - 蛍光体膜形成法 - Google Patents
蛍光体膜形成法Info
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- JPH10261367A JPH10261367A JP8211397A JP8211397A JPH10261367A JP H10261367 A JPH10261367 A JP H10261367A JP 8211397 A JP8211397 A JP 8211397A JP 8211397 A JP8211397 A JP 8211397A JP H10261367 A JPH10261367 A JP H10261367A
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- film
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 フィールド・エミッション・ディスプレイ等
に用いる青色蛍光体膜の発光効率を向上させる。 【解決手段】 石英ガラス等の耐熱性透明基板１０の表
面にＳｒＧａ2 Ｓ4 ：Ｃｅを含む青色蛍光体膜１２を堆
積した後、膜１２に結晶性を改善すべくＨ2 Ｓ含有の減
圧ガス雰囲気中でアニール処理を施す。アニール処理条
件は、温度７２０〜８６０℃、保持時間３０分〜５時
間、昇温速度及び降温速度１〜５０℃／分、ガス圧力１
０-4〜１Ｔｏｒｒとすることができる。膜１２として
は、ＳｒＧａ2 Ｓ4 ：Ｃｅの単一層からなる結晶性良好
なものが得られる。膜１２の上にＡｌ等の陽極層１４を
形成する。
に用いる青色蛍光体膜の発光効率を向上させる。 【解決手段】 石英ガラス等の耐熱性透明基板１０の表
面にＳｒＧａ2 Ｓ4 ：Ｃｅを含む青色蛍光体膜１２を堆
積した後、膜１２に結晶性を改善すべくＨ2 Ｓ含有の減
圧ガス雰囲気中でアニール処理を施す。アニール処理条
件は、温度７２０〜８６０℃、保持時間３０分〜５時
間、昇温速度及び降温速度１〜５０℃／分、ガス圧力１
０-4〜１Ｔｏｒｒとすることができる。膜１２として
は、ＳｒＧａ2 Ｓ4 ：Ｃｅの単一層からなる結晶性良好
なものが得られる。膜１２の上にＡｌ等の陽極層１４を
形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、電界により電子
放出する電子源を用いたディスプレイ（通常「フィール
ド・エミッション・ディスプレイ」と称されるもので、
以下では「ＦＥＤ」と略記する）等に用いるに好適な蛍
光体膜を形成する方法に関し、特にＳｒＧａ2 Ｓ4 ：Ｃ
ｅ（発光中心としてＣｅを添加したＳｒＧａ2 Ｓ4 ）を
含む青色蛍光体膜を耐熱性の基板上に堆積した後該青色
蛍光体膜に結晶性を改善すべく熱処理を施すことにより
発光効率の向上を図ったものである。
放出する電子源を用いたディスプレイ（通常「フィール
ド・エミッション・ディスプレイ」と称されるもので、
以下では「ＦＥＤ」と略記する）等に用いるに好適な蛍
光体膜を形成する方法に関し、特にＳｒＧａ2 Ｓ4 ：Ｃ
ｅ（発光中心としてＣｅを添加したＳｒＧａ2 Ｓ4 ）を
含む青色蛍光体膜を耐熱性の基板上に堆積した後該青色
蛍光体膜に結晶性を改善すべく熱処理を施すことにより
発光効率の向上を図ったものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＦＥＤ用の青色蛍光体膜を形成す
る方法としては、ガラス基板を覆う導電性のＩＴＯ（イ
ンディウム・ティン・オキサイド）膜の上にＳｒ，Ｃｅ
Ｃｌ3，Ｇａ2 Ｓ3 をソースとする分子線エピタキシー
（ＭＢＥ）法によりＳｒＧａ2Ｓ4 ：Ｃｅを含む青色蛍
光体膜を形成するものが知られている（例えば、"CHARA
CTERIZATION OF THIN FILM BLUE ＳｒＧａ2 Ｓ4 PHOSP
HORS FOR LOW TO MEDIUMENERGY CATHODOLUMINESCENT DI
SPLAYS" (2nd International Conference of Display P
hosphors, 1996) A.G. Chakhovskoi et al. 参照）。
る方法としては、ガラス基板を覆う導電性のＩＴＯ（イ
ンディウム・ティン・オキサイド）膜の上にＳｒ，Ｃｅ
Ｃｌ3，Ｇａ2 Ｓ3 をソースとする分子線エピタキシー
（ＭＢＥ）法によりＳｒＧａ2Ｓ4 ：Ｃｅを含む青色蛍
光体膜を形成するものが知られている（例えば、"CHARA
CTERIZATION OF THIN FILM BLUE ＳｒＧａ2 Ｓ4 PHOSP
HORS FOR LOW TO MEDIUMENERGY CATHODOLUMINESCENT DI
SPLAYS" (2nd International Conference of Display P
hosphors, 1996) A.G. Chakhovskoi et al. 参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来技術によ
ると、青色蛍光体膜の発光効率が低いという問題点があ
る。
ると、青色蛍光体膜の発光効率が低いという問題点があ
る。
【０００４】この発明の目的は、発光効率が高い青色蛍
光体膜を得ることができる新規な蛍光体膜形成法を提供
することにある。
光体膜を得ることができる新規な蛍光体膜形成法を提供
することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明に係る蛍光体膜
形成法は、所定温度の熱処理に耐えうる基板を覆って、
ＳｒＧａ2 Ｓ4 ：Ｃｅを含む青色蛍光体膜を堆積する工
程と、前記青色蛍光体膜に結晶性を改善すべく硫化水素
含有の減圧ガス雰囲気中で前記所定温度の熱処理を施す
工程とを含むものである。
形成法は、所定温度の熱処理に耐えうる基板を覆って、
ＳｒＧａ2 Ｓ4 ：Ｃｅを含む青色蛍光体膜を堆積する工
程と、前記青色蛍光体膜に結晶性を改善すべく硫化水素
含有の減圧ガス雰囲気中で前記所定温度の熱処理を施す
工程とを含むものである。
【０００６】発明者の研究によれば、基板を覆って堆積
した青色蛍光体膜は、ＳｒＧａ2 Ｓ4 ：Ｃｅの他にＧａ
Ｓ等の成分を含むと共に結晶欠陥を含み、結晶性が良好
でないことが判明した。そこで、この発明では、Ｈ2 Ｓ
含有の減圧ガス雰囲気中で青色蛍光体膜に熱処理を施し
て結晶性を改善するようにしたものである。
した青色蛍光体膜は、ＳｒＧａ2 Ｓ4 ：Ｃｅの他にＧａ
Ｓ等の成分を含むと共に結晶欠陥を含み、結晶性が良好
でないことが判明した。そこで、この発明では、Ｈ2 Ｓ
含有の減圧ガス雰囲気中で青色蛍光体膜に熱処理を施し
て結晶性を改善するようにしたものである。
【０００７】この発明によれば、硫化水素（Ｈ2 Ｓ）含
有の減圧ガス雰囲気中で熱処理を行なうので、ガス圧
力、ガス流量、加熱温度、加熱時間等の熱処理条件を適
宜設定することで青色蛍光体膜の成分や結晶状態を適正
に制御可能である。従って、ＳｒＧａ2 Ｓ4 ：Ｃｅの単
一層からなる結晶性良好な青色蛍光体膜が得られ、発光
効率の大幅な向上が可能となる。
有の減圧ガス雰囲気中で熱処理を行なうので、ガス圧
力、ガス流量、加熱温度、加熱時間等の熱処理条件を適
宜設定することで青色蛍光体膜の成分や結晶状態を適正
に制御可能である。従って、ＳｒＧａ2 Ｓ4 ：Ｃｅの単
一層からなる結晶性良好な青色蛍光体膜が得られ、発光
効率の大幅な向上が可能となる。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１〜４は、この発明の一実施形
態に係る青色蛍光体膜形成法を示すもので、各々の図に
対応する工程（１）〜（４）を順次に説明する。
態に係る青色蛍光体膜形成法を示すもので、各々の図に
対応する工程（１）〜（４）を順次に説明する。
【０００９】（１）ＦＥＤの陽極パネルとして用いられ
る透明性の基板１０としては、後述のＨ2 Ｓアニール処
理に耐えうる例えば石英ガラスからなる耐熱性の基板を
用意する。そして、基板１０をアルコールとアセトンで
脱脂処理した後、超音波洗浄する。
る透明性の基板１０としては、後述のＨ2 Ｓアニール処
理に耐えうる例えば石英ガラスからなる耐熱性の基板を
用意する。そして、基板１０をアルコールとアセトンで
脱脂処理した後、超音波洗浄する。
【００１０】（２）基板１０の一方の主面には、ＳｒＧ
ａ2 Ｓ4 ：Ｃｅを含む青色蛍光体膜１２を堆積する。一
例として、図６に示すような多源蒸着装置を用いて蛍光
体膜１２を堆積する。
ａ2 Ｓ4 ：Ｃｅを含む青色蛍光体膜１２を堆積する。一
例として、図６に示すような多源蒸着装置を用いて蛍光
体膜１２を堆積する。
【００１１】図６の装置は、図示しない真空排気系に接
続される下部開口３０ａを有する真空容器３０を備えて
いる。真空容器３０内の上部空間において、基板１０の
上方には熱電対等の温度センサ３２を介してヒータ３４
が配置されると共に基板１０の下方には開口３６ａを有
する開口板３６を介してシャッタ３８が配置される。真
空容器３０の下部空間には、Ｓｒをソースとする第１の
蒸着源４０ａと、ＣｅＣｌ3 をソースとする第２の蒸着
源４０ｂと、Ｇａ2 Ｓ3 をソースとする第３の蒸着源と
が配置される。
続される下部開口３０ａを有する真空容器３０を備えて
いる。真空容器３０内の上部空間において、基板１０の
上方には熱電対等の温度センサ３２を介してヒータ３４
が配置されると共に基板１０の下方には開口３６ａを有
する開口板３６を介してシャッタ３８が配置される。真
空容器３０の下部空間には、Ｓｒをソースとする第１の
蒸着源４０ａと、ＣｅＣｌ3 をソースとする第２の蒸着
源４０ｂと、Ｇａ2 Ｓ3 をソースとする第３の蒸着源と
が配置される。
【００１２】成膜条件は、基板温度５００〜６００℃、
真空度１０-6〜１０-9Ｔｏｒｒ、室温までの降温速度５
℃／分とし、厚さ５００〜２０００ｎｍの蛍光体膜１２
を形成することができる。蛍光体膜１２の厚さが薄い
と、蛍光体膜１２の結晶性が悪化すると共に電子が蛍光
体膜１２を透過しやすくなり、蛍光体膜１２の発光効率
が低下する。
真空度１０-6〜１０-9Ｔｏｒｒ、室温までの降温速度５
℃／分とし、厚さ５００〜２０００ｎｍの蛍光体膜１２
を形成することができる。蛍光体膜１２の厚さが薄い
と、蛍光体膜１２の結晶性が悪化すると共に電子が蛍光
体膜１２を透過しやすくなり、蛍光体膜１２の発光効率
が低下する。
【００１３】蛍光体膜１２は、上記した多源蒸着法に限
らず、レーザーアブレーション法、スパッタ法、ＭＢＥ
法等によっても堆積可能である。スパッタ法以外は、真
空度が高いほどよく、１０-6〜１０-9Ｔｏｒｒの真空度
で成膜することができる。
らず、レーザーアブレーション法、スパッタ法、ＭＢＥ
法等によっても堆積可能である。スパッタ法以外は、真
空度が高いほどよく、１０-6〜１０-9Ｔｏｒｒの真空度
で成膜することができる。
【００１４】（３）蛍光体膜１２に結晶性を改善すべく
Ｈ2 Ｓ含有の減圧ガス雰囲気中でアニール処理を施す。
このアニール処理は、一例として、図７に示すアニール
システムを用いて行なう。
Ｈ2 Ｓ含有の減圧ガス雰囲気中でアニール処理を施す。
このアニール処理は、一例として、図７に示すアニール
システムを用いて行なう。
【００１５】図７のアニールシステムは、赤外線アニー
ル炉５０を備えており、このアニール炉５０の温度は、
温度コントローラー５２により制御可能である。アニー
ル炉５０には、流量制御器５４を介してパージ用窒素ボ
ンベ５６及び硫化水素ボンベ５８が接続されると共にバ
ルブ６０を介してターボ分子ポンプ６２が接続され、ポ
ンプ６２にはロータリーポンプ６４を介して硫化水素処
理装置６６が接続される。バルブ６０、ポンプ６２，６
４及び処理装置６６が排気系６８を構成する。
ル炉５０を備えており、このアニール炉５０の温度は、
温度コントローラー５２により制御可能である。アニー
ル炉５０には、流量制御器５４を介してパージ用窒素ボ
ンベ５６及び硫化水素ボンベ５８が接続されると共にバ
ルブ６０を介してターボ分子ポンプ６２が接続され、ポ
ンプ６２にはロータリーポンプ６４を介して硫化水素処
理装置６６が接続される。バルブ６０、ポンプ６２，６
４及び処理装置６６が排気系６８を構成する。
【００１６】アニール処理に際しては、アニール炉５０
内に図２に示したような基板を所望枚数セットする。そ
して、ボンベ５６から流量制御器５４を介してアニール
炉５０にＮ2 ガスを導入してパージングを行なった後、
排気系６８によりアニール炉５０を真空に排気する。こ
れは、炉内のＨ2 Ｏ，Ｏ2 等の酸化性ガスを予め除去す
ることにより蛍光体膜１２の酸化を防止するためであ
る。このときの真空度は、１０-4Ｔｏｒｒ以下に設定
し、好ましくは１０-5Ｔｏｒｒ以下に設定する。
内に図２に示したような基板を所望枚数セットする。そ
して、ボンベ５６から流量制御器５４を介してアニール
炉５０にＮ2 ガスを導入してパージングを行なった後、
排気系６８によりアニール炉５０を真空に排気する。こ
れは、炉内のＨ2 Ｏ，Ｏ2 等の酸化性ガスを予め除去す
ることにより蛍光体膜１２の酸化を防止するためであ
る。このときの真空度は、１０-4Ｔｏｒｒ以下に設定
し、好ましくは１０-5Ｔｏｒｒ以下に設定する。
【００１７】アニール炉５０を真空に排気した後、ボン
ベ５８から流量制御器５４を介してアニール炉５０にＨ
2 Ｓガスを導入する。このとき、ガス圧は、１０-4〜１
Ｔｏｒｒの範囲内に設定するのが好ましく、特に３×１
０-3Ｔｏｒｒに設定すると、最適値となる。また、ガス
流量は、０．１〜１０ｓｃｃｍの範囲内に設定するのが
好ましく、特に０．５ｓｃｃｍに設定すると、最適値と
なる。ガス流量が少なすぎると、蛍光体膜１２から硫黄
Ｓが過剰に脱離すると共にＧａがＧａＳの形で過剰に脱
離し、蛍光体膜１２の結晶性が悪化する。ガス流量が多
すぎると、蛍光体膜１２の表面にＳの過剰層が形成され
る。いずれにしても、蛍光体膜１２の発光効率の低下を
招く。
ベ５８から流量制御器５４を介してアニール炉５０にＨ
2 Ｓガスを導入する。このとき、ガス圧は、１０-4〜１
Ｔｏｒｒの範囲内に設定するのが好ましく、特に３×１
０-3Ｔｏｒｒに設定すると、最適値となる。また、ガス
流量は、０．１〜１０ｓｃｃｍの範囲内に設定するのが
好ましく、特に０．５ｓｃｃｍに設定すると、最適値と
なる。ガス流量が少なすぎると、蛍光体膜１２から硫黄
Ｓが過剰に脱離すると共にＧａがＧａＳの形で過剰に脱
離し、蛍光体膜１２の結晶性が悪化する。ガス流量が多
すぎると、蛍光体膜１２の表面にＳの過剰層が形成され
る。いずれにしても、蛍光体膜１２の発光効率の低下を
招く。
【００１８】アニール炉５０にＨ2 Ｓガスを導入した
後、蛍光体膜１２を加熱する。このときの加熱条件は、 ピーク温度：７２０〜８６０℃（最適値＝８００℃） 昇温速度及び降温速度：１〜５０℃／分（最適値＝１０
℃／分） ピーク温度での保持時間：３０分〜５時間（最適値＝３
時間） とするのが好ましい。
後、蛍光体膜１２を加熱する。このときの加熱条件は、 ピーク温度：７２０〜８６０℃（最適値＝８００℃） 昇温速度及び降温速度：１〜５０℃／分（最適値＝１０
℃／分） ピーク温度での保持時間：３０分〜５時間（最適値＝３
時間） とするのが好ましい。
【００１９】ピーク温度までの昇温速度やピーク温度か
らの降温速度が速すぎると、蛍光体膜１２に剥離が生ず
ることがあり、１〜５０℃／分の範囲内では、このよう
な剥離を未然に防止することができる。
らの降温速度が速すぎると、蛍光体膜１２に剥離が生ず
ることがあり、１〜５０℃／分の範囲内では、このよう
な剥離を未然に防止することができる。
【００２０】（４）アニール処理により結晶性が向上し
た蛍光体膜１２の上に陽極層１４を形成する。陽極層１
４としては、例えば真空蒸着法により１０ｎｍの厚さの
Ａｌ（アルミニウム）層を形成することができる。
た蛍光体膜１２の上に陽極層１４を形成する。陽極層１
４としては、例えば真空蒸着法により１０ｎｍの厚さの
Ａｌ（アルミニウム）層を形成することができる。
【００２１】図５（Ａ）〜（Ｃ）は、この発明の一応用
例としてカラーＦＥＤを示すもので、（Ａ）は蛍光体膜
の配置パターンを、（Ｂ）はゲート電極層の配置パター
ンを、（Ｃ）は（Ａ）又は（Ｂ）図のＸ−Ｘ’線に沿う
断面をそれぞれ示す。
例としてカラーＦＥＤを示すもので、（Ａ）は蛍光体膜
の配置パターンを、（Ｂ）はゲート電極層の配置パター
ンを、（Ｃ）は（Ａ）又は（Ｂ）図のＸ−Ｘ’線に沿う
断面をそれぞれ示す。
【００２２】例えばＳｉ（シリコン）からなる半導体基
板２０の一方の主面を覆う絶縁膜２１には、ほぼ平行に
延長する４本の溝が設けられると共に、これらの溝内に
はそれぞれの溝に沿って延長するようにエミッタ電極層
２２ａ〜２２ｄが設けられる。絶縁膜２１上には絶縁膜
２４が設けられると共に、絶縁膜２４上には図５（Ｂ）
に示すようにほぼ平行に延長する３本のゲート電極層２
６Ｂ，２６Ｇ，２６Ｒが４本のエミッタ電極層２２ａ〜
２２ｄと交差するように配置される。
板２０の一方の主面を覆う絶縁膜２１には、ほぼ平行に
延長する４本の溝が設けられると共に、これらの溝内に
はそれぞれの溝に沿って延長するようにエミッタ電極層
２２ａ〜２２ｄが設けられる。絶縁膜２１上には絶縁膜
２４が設けられると共に、絶縁膜２４上には図５（Ｂ）
に示すようにほぼ平行に延長する３本のゲート電極層２
６Ｂ，２６Ｇ，２６Ｒが４本のエミッタ電極層２２ａ〜
２２ｄと交差するように配置される。
【００２３】絶縁膜２４及びゲート電極層２６Ｂ，２６
Ｇ，２６Ｒの積層には、各エミッタ電極層と各ゲート電
極層との交差点毎に交差に係るエミッタ電極層に達する
４つの孔Ｑが設けられ、各孔Ｑ内には、交差に係るエミ
ッタ電極層から突出するように突起２２Ａが設けられ
る。各突起２２Ａは、電界により電子放出する電子源
（陰極チップ）を構成するものである。多数の画素をマ
トリクス状に配置して実用的なＦＥＤを構成する場合、
突起２２Ａは１画素当り１００個程度設けられる。
Ｇ，２６Ｒの積層には、各エミッタ電極層と各ゲート電
極層との交差点毎に交差に係るエミッタ電極層に達する
４つの孔Ｑが設けられ、各孔Ｑ内には、交差に係るエミ
ッタ電極層から突出するように突起２２Ａが設けられ
る。各突起２２Ａは、電界により電子放出する電子源
（陰極チップ）を構成するものである。多数の画素をマ
トリクス状に配置して実用的なＦＥＤを構成する場合、
突起２２Ａは１画素当り１００個程度設けられる。
【００２４】基板１０においてゲート電極層２６Ｂ，２
６Ｇ，２６Ｒに対向する側の面には、ゲート電極層２６
Ｂ，２６Ｇ，２６Ｒにそれぞれ重なるようにほぼ平行に
延長する３本の蛍光体膜１２Ｂ，１２Ｇ，１２Ｒが形成
されると共に、これらの蛍光体膜を覆って図４で述べた
と同様にして陽極層１４が形成される。蛍光体膜１２Ｇ
及び１２Ｒは、それぞれ緑色蛍光体膜及び赤色蛍光体膜
である。蛍光体膜１２Ｂは、この発明に係る青色蛍光体
膜であり、図２〜４で述べた蛍光体膜１２と同様にして
基板１０上に形成されるものである。
６Ｇ，２６Ｒに対向する側の面には、ゲート電極層２６
Ｂ，２６Ｇ，２６Ｒにそれぞれ重なるようにほぼ平行に
延長する３本の蛍光体膜１２Ｂ，１２Ｇ，１２Ｒが形成
されると共に、これらの蛍光体膜を覆って図４で述べた
と同様にして陽極層１４が形成される。蛍光体膜１２Ｇ
及び１２Ｒは、それぞれ緑色蛍光体膜及び赤色蛍光体膜
である。蛍光体膜１２Ｂは、この発明に係る青色蛍光体
膜であり、図２〜４で述べた蛍光体膜１２と同様にして
基板１０上に形成されるものである。
【００２５】陽極層１４とゲート電極層２６Ｂ，２６
Ｇ，２６Ｒとが向い合うようにして基板１０が閉ループ
状の封止部材２８を介して基板２０に重ね合わされる。
このような状態において基板１０，２０間の空間を封止
部材２８で封止すると共に基板１０，２０間の空間から
排気することにより基板１０，２０間の空間が真空状態
とされる。
Ｇ，２６Ｒとが向い合うようにして基板１０が閉ループ
状の封止部材２８を介して基板２０に重ね合わされる。
このような状態において基板１０，２０間の空間を封止
部材２８で封止すると共に基板１０，２０間の空間から
排気することにより基板１０，２０間の空間が真空状態
とされる。
【００２６】一例として、図５（Ｃ）で最も左側に位置
するエミッタ電極層２２ａとゲート電極層２６Ｂとの間
に比較的低い所定電圧ＶG （例えば１００Ｖ）を印加す
ると、電界の作用により突起２２Ａから基板１０，２０
間の空間に電子が放出される。このとき、エミッタ電極
層２２と陽極層１４との間に比較的高い所定電圧Ｖ
A（例えば２００Ｖ）を印加しておくと、突起２２Ａか
ら放出された電子は、陽極層１４の正電位に引かれて青
色蛍光体膜１２Ｂのエミッタ対向部に入射する。蛍光体
膜１２Ｂに入射した電子がＳｒＧａ2 Ｓ4 ：Ｃｅ中の発
光中心であるＣｅを励起することにより蛍光体膜１２Ｂ
のエミッタ対向部から青色光が発生される。
するエミッタ電極層２２ａとゲート電極層２６Ｂとの間
に比較的低い所定電圧ＶG （例えば１００Ｖ）を印加す
ると、電界の作用により突起２２Ａから基板１０，２０
間の空間に電子が放出される。このとき、エミッタ電極
層２２と陽極層１４との間に比較的高い所定電圧Ｖ
A（例えば２００Ｖ）を印加しておくと、突起２２Ａか
ら放出された電子は、陽極層１４の正電位に引かれて青
色蛍光体膜１２Ｂのエミッタ対向部に入射する。蛍光体
膜１２Ｂに入射した電子がＳｒＧａ2 Ｓ4 ：Ｃｅ中の発
光中心であるＣｅを励起することにより蛍光体膜１２Ｂ
のエミッタ対向部から青色光が発生される。
【００２７】この発明によれば、図３のアニール工程に
おいて青色蛍光体膜１２又は１２Ｂの結晶性を改善し、
結晶欠陥を低減したので、入射電子が結晶欠陥に捕捉さ
れることが少なくなり、高い発光効率が得られる。
おいて青色蛍光体膜１２又は１２Ｂの結晶性を改善し、
結晶欠陥を低減したので、入射電子が結晶欠陥に捕捉さ
れることが少なくなり、高い発光効率が得られる。
【００２８】図８は、蛍光体膜のＸ線回折カーブがアニ
ール温度に依存する様子を示すものである。カーブ
（Ａ）は、図２の工程で堆積された後図３の工程でアニ
ール処理を受けないａｓ−ｄｅｐｏ状態の蛍光体膜に関
するもので、ＳｒＧａ2 Ｓ4 ：Ｃｅのピークの他にＧａ
Ｓのピークも含んでいる。カーブ（Ｂ）及び（Ｃ）は、
図２の工程で堆積された後図３の工程でそれぞれ８００
℃及び９００℃のピーク温度Ｔａｎで３時間のアニール
処理を受けた蛍光体膜に関するものである。
ール温度に依存する様子を示すものである。カーブ
（Ａ）は、図２の工程で堆積された後図３の工程でアニ
ール処理を受けないａｓ−ｄｅｐｏ状態の蛍光体膜に関
するもので、ＳｒＧａ2 Ｓ4 ：Ｃｅのピークの他にＧａ
Ｓのピークも含んでいる。カーブ（Ｂ）及び（Ｃ）は、
図２の工程で堆積された後図３の工程でそれぞれ８００
℃及び９００℃のピーク温度Ｔａｎで３時間のアニール
処理を受けた蛍光体膜に関するものである。
【００２９】カーブ（Ｂ）にあっては、ＧａＳのピーク
が消えており、蛍光体膜がＳｒＧａ2 Ｓ4 ：Ｃｅの単一
層からなっていることがわかる。また、（４２２）のピ
ークの半値幅がカーブ（Ａ）に比べて小さくなっている
ことから結晶欠陥が少なく、結晶性が向上していること
がわかる。次の表１は、カーブ（Ａ）〜（Ｃ）について
（４２２）ピークの半値幅を示すもので、カーブ（Ｂ）
については、カーブ（Ａ）に比べて半分近くまで半値幅
が減少しているのがわかる。
が消えており、蛍光体膜がＳｒＧａ2 Ｓ4 ：Ｃｅの単一
層からなっていることがわかる。また、（４２２）のピ
ークの半値幅がカーブ（Ａ）に比べて小さくなっている
ことから結晶欠陥が少なく、結晶性が向上していること
がわかる。次の表１は、カーブ（Ａ）〜（Ｃ）について
（４２２）ピークの半値幅を示すもので、カーブ（Ｂ）
については、カーブ（Ａ）に比べて半分近くまで半値幅
が減少しているのがわかる。
【００３０】
【表１】 図８のカーブ（Ｃ）では、高温のためにＧａが過剰に脱
離してＳｒＳが支配的となり、発光効率の低下を招く。
離してＳｒＳが支配的となり、発光効率の低下を招く。
【００３１】一方、カーブ（Ａ）〜（Ｃ）に対応する３
つのサンプルについてアニール処理前後における組成デ
ータの変化を調べるために定量分析を行なったところ、
次の表２に示すような分析結果が得られた。
つのサンプルについてアニール処理前後における組成デ
ータの変化を調べるために定量分析を行なったところ、
次の表２に示すような分析結果が得られた。
【００３２】
【表２】 表２において、各成分の含有量の単位は、ｍｏｌ％であ
る。
る。
【００３３】組成データの中のＧａのｍｏｌ％に着目す
ると、本願実施例の青色蛍光体を堆積しただけのａｓ
ｄｅｐｏ状態の場合、１９．５ｍｏｌ％含有されてい
る。一方、ピーク温度８００℃でアニールを施すと、Ｇ
ａの組成比は１６．０％まで減少する。この程度の減少
は、許容できる範囲であり、実用上問題は生じない。好
ましくは、アニールの前後において、Ｇａの組成比の減
少が、５ｍｏｌ％以内であれば、実用上許容できる範囲
と考えられる。
ると、本願実施例の青色蛍光体を堆積しただけのａｓ
ｄｅｐｏ状態の場合、１９．５ｍｏｌ％含有されてい
る。一方、ピーク温度８００℃でアニールを施すと、Ｇ
ａの組成比は１６．０％まで減少する。この程度の減少
は、許容できる範囲であり、実用上問題は生じない。好
ましくは、アニールの前後において、Ｇａの組成比の減
少が、５ｍｏｌ％以内であれば、実用上許容できる範囲
と考えられる。
【００３４】しかし、ピーク温度９００℃のアニールを
施すと、Ｇａの組成比は、１．９ｍｏｌ％まで低下して
しまう。このように過剰にＧａが脱離してしまうと、発
光効率も大きく低下してしまい、実用的な青色蛍光体膜
を提供することができない。
施すと、Ｇａの組成比は、１．９ｍｏｌ％まで低下して
しまう。このように過剰にＧａが脱離してしまうと、発
光効率も大きく低下してしまい、実用的な青色蛍光体膜
を提供することができない。
【００３５】さらに、ピーク温度９００℃でアニールを
施すと、蛍光体膜の酸化も進行してしまい、同じく発光
効率が低下する。
施すと、蛍光体膜の酸化も進行してしまい、同じく発光
効率が低下する。
【００３６】図９は、蛍光体膜の発光効率が加速電圧及
びアニール温度に依存する様子を示すものである。この
場合、発光効率は、電子線励起で測定されたもので、加
速電圧は電子線の加速電圧である。
びアニール温度に依存する様子を示すものである。この
場合、発光効率は、電子線励起で測定されたもので、加
速電圧は電子線の加速電圧である。
【００３７】図９によれば、ピーク温度８００℃でアニ
ールしたときの発光効率が６００℃、７００℃、９００
℃の各ピーク温度でアニールしたときの発光効率より高
いことがわかる。また、加速電圧を４ｋＶとした場合に
おいて、ピーク温度８００℃でアニールしたときの発光
効率（この発明に相当）とアニールなしのときの発光効
率（従来技術に相当）とを比較すると、前者の方が後者
より１００倍以上も高く、０．３［ｌｍ／Ｗ］となって
いるのがわかる。
ールしたときの発光効率が６００℃、７００℃、９００
℃の各ピーク温度でアニールしたときの発光効率より高
いことがわかる。また、加速電圧を４ｋＶとした場合に
おいて、ピーク温度８００℃でアニールしたときの発光
効率（この発明に相当）とアニールなしのときの発光効
率（従来技術に相当）とを比較すると、前者の方が後者
より１００倍以上も高く、０．３［ｌｍ／Ｗ］となって
いるのがわかる。
【００３８】図１０は、蛍光体膜の発光効率がアニール
温度に依存する様子を示すものである。サンプルＳ1 ，
Ｓ2 ，Ｓ3 ，Ｓ4 ，Ｓ5 は、図３のアニール工程でのピ
ーク温度が７００℃，７５０℃，８００℃，８５０℃，
９００℃にそれぞれ設定された点を除き、同様の条件で
製作されたものである。
温度に依存する様子を示すものである。サンプルＳ1 ，
Ｓ2 ，Ｓ3 ，Ｓ4 ，Ｓ5 は、図３のアニール工程でのピ
ーク温度が７００℃，７５０℃，８００℃，８５０℃，
９００℃にそれぞれ設定された点を除き、同様の条件で
製作されたものである。
【００３９】すなわち、サンプルＳ1 〜Ｓ5 は、 （ａ）図２の工程での蛍光体膜１２の厚さ：５００ｎｍ
（これは１０％程度の誤差を含む） （ｂ）図２の工程での基板温度：５００℃（これは±５
℃の変動を許容して制御される） （ｃ）図３の工程でのガス圧力：３×１０-3Ｔｏｒｒ （ｄ）図３の工程でのガス流量：０．５ｓｃｃｍ （ｅ）図３の工程での昇温速度及び降温速度：１０℃／
分 のような条件で製作されたものである。
（これは１０％程度の誤差を含む） （ｂ）図２の工程での基板温度：５００℃（これは±５
℃の変動を許容して制御される） （ｃ）図３の工程でのガス圧力：３×１０-3Ｔｏｒｒ （ｄ）図３の工程でのガス流量：０．５ｓｃｃｍ （ｅ）図３の工程での昇温速度及び降温速度：１０℃／
分 のような条件で製作されたものである。
【００４０】図１０によれば、０．１［ｌｍ／Ｗ］以上
の発光効率を得るためには、アニール処理でのピーク温
度を７２０〜８６０℃に設定すればよいことがわかる。
ここで、発光効率の基準を０．１［ｌｍ／Ｗ］としたの
は、次の理由によるものである。すなわち、０．１Ｗ程
度の低消費電力のフルカラーＦＥＤを製造することを想
定した場合、緑色、赤色及び青色の３色の蛍光体のうち
緑色蛍光体及び赤色蛍光体としてはそれぞれ７［ｌｍ／
Ｗ］及び２［ｌｍ／Ｗ］程度の発光効率を有するものが
既に実現されている。そこで、青色蛍光体として０．１
［ｌｍ／Ｗ］程度の発光効率を有するものがあれば、電
流を調整して３色のバランスを調整することが可能であ
り、容易に０．１Ｗ程度のフルカラーＦＥＤを実現する
ことができる。
の発光効率を得るためには、アニール処理でのピーク温
度を７２０〜８６０℃に設定すればよいことがわかる。
ここで、発光効率の基準を０．１［ｌｍ／Ｗ］としたの
は、次の理由によるものである。すなわち、０．１Ｗ程
度の低消費電力のフルカラーＦＥＤを製造することを想
定した場合、緑色、赤色及び青色の３色の蛍光体のうち
緑色蛍光体及び赤色蛍光体としてはそれぞれ７［ｌｍ／
Ｗ］及び２［ｌｍ／Ｗ］程度の発光効率を有するものが
既に実現されている。そこで、青色蛍光体として０．１
［ｌｍ／Ｗ］程度の発光効率を有するものがあれば、電
流を調整して３色のバランスを調整することが可能であ
り、容易に０．１Ｗ程度のフルカラーＦＥＤを実現する
ことができる。
【００４１】この発明は、上記した実施形態に限定され
るものではなく、種々の改変形態で実施可能なものであ
る。例えば、図５のＦＥＤにあっては、突起型の電子源
を有する３極管構成を採用したが、公知の突起型電子源
に代えて公知の平面型（又はラテラル型）電子源を用い
たり、公知の３極管構成に代えて公知の２極管構成を採
用したりすることは容易である。
るものではなく、種々の改変形態で実施可能なものであ
る。例えば、図５のＦＥＤにあっては、突起型の電子源
を有する３極管構成を採用したが、公知の突起型電子源
に代えて公知の平面型（又はラテラル型）電子源を用い
たり、公知の３極管構成に代えて公知の２極管構成を採
用したりすることは容易である。
【００４２】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、Ｓｒ
Ｇａ2 Ｓ4 ：Ｃｅを含む青色蛍光体膜を堆積した後、そ
の堆積膜に結晶性を改善すべくＨ2 Ｓガス含有の減圧ガ
ス雰囲気中で熱処理を施すようにしたので、ＳｒＧａ2
Ｓ4 ：Ｃｅの単一層からなる結晶性良好な青色蛍光体膜
を得ることができ、青色蛍光体膜の発光効率が大幅に向
上する効果が得られる。
Ｇａ2 Ｓ4 ：Ｃｅを含む青色蛍光体膜を堆積した後、そ
の堆積膜に結晶性を改善すべくＨ2 Ｓガス含有の減圧ガ
ス雰囲気中で熱処理を施すようにしたので、ＳｒＧａ2
Ｓ4 ：Ｃｅの単一層からなる結晶性良好な青色蛍光体膜
を得ることができ、青色蛍光体膜の発光効率が大幅に向
上する効果が得られる。
【００４３】また、この発明の方法に係る青色蛍光体膜
をフルカラーＦＥＤの製造に応用すると、低消費電力の
フルカラーＦＥＤを容易に実現できる効果もある。
をフルカラーＦＥＤの製造に応用すると、低消費電力の
フルカラーＦＥＤを容易に実現できる効果もある。
【図１】 この発明の一実施形態に係る蛍光体膜形成法
における基板準備工程を示す基板断面図である。
における基板準備工程を示す基板断面図である。
【図２】 図１の工程に続く蛍光体膜堆積工程を示す基
板断面図である。
板断面図である。
【図３】 図２の工程に続くアニール工程を示す基板断
面図である。
面図である。
【図４】 図３の工程に続く陽極層形成工程を示す基板
断面図である。
断面図である。
【図５】 この発明の一応用例としてカラーＦＥＤを示
す断面図である。
す断面図である。
【図６】 図２の工程で使用される多源蒸着装置を示す
断面図である。
断面図である。
【図７】 図３の工程で使用されるアニールシステムを
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図８】 蛍光体膜のＸ線回折カーブがアニール温度に
依存する様子を示すグラフである。
依存する様子を示すグラフである。
【図９】 蛍光体膜の発光効率が加速電圧及びアニール
温度に依存する様子を示すグラフである。
温度に依存する様子を示すグラフである。
【図１０】 蛍光体膜の発光効率がアニール温度に依存
する様子を示すグラフである。
する様子を示すグラフである。
１０：基板、１２：蛍光体膜、１４：陽極層。
Claims (5)
- 【請求項１】所定温度の熱処理に耐えうる基板を覆っ
て、ＳｒＧａ2 Ｓ4 ：Ｃｅを含む青色蛍光体膜を堆積す
る工程と、 前記青色蛍光体膜に結晶性を改善すべく硫化水素含有の
減圧ガス雰囲気中で前記所定温度の熱処理を施す工程と
を含む蛍光体膜形成法。 - 【請求項２】 前記熱処理では、前記熱処理の前後のＧ
ａ組成比の変化が５％以内に収まるように前記所定温度
及びガス圧力を設定することを特徴とする請求項１記載
の蛍光体膜形成法。 - 【請求項３】 前記所定温度を７２０〜８６０℃の範囲
内に設定すると共にその設定温度を３０分〜５時間保持
することを特徴とする請求項１記載の蛍光体膜形成法。 - 【請求項４】 前記所定温度までの昇温速度と前記所定
温度からの降温速度とをいずれも１〜５０℃／分の範囲
内に設定することを特徴とする請求項３記載の蛍光体膜
形成法。 - 【請求項５】 前記熱処理において、ガス圧力を１０-4
〜１Ｔｏｒｒの範囲内に設定することを特徴とする請求
項３又は４記載の蛍光体膜形成法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8211397A JPH10261367A (ja) | 1997-03-15 | 1997-03-15 | 蛍光体膜形成法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8211397A JPH10261367A (ja) | 1997-03-15 | 1997-03-15 | 蛍光体膜形成法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10261367A true JPH10261367A (ja) | 1998-09-29 |
Family
ID=13765359
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8211397A Pending JPH10261367A (ja) | 1997-03-15 | 1997-03-15 | 蛍光体膜形成法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10261367A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7394191B2 (en) | 2003-07-15 | 2008-07-01 | Hitachi Displays, Ltd. | Image display device having a long-life phosphor layer |
| JP2008226730A (ja) * | 2007-03-14 | 2008-09-25 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | 近接型イメージインテンシファイア |
-
1997
- 1997-03-15 JP JP8211397A patent/JPH10261367A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7394191B2 (en) | 2003-07-15 | 2008-07-01 | Hitachi Displays, Ltd. | Image display device having a long-life phosphor layer |
| JP2008226730A (ja) * | 2007-03-14 | 2008-09-25 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | 近接型イメージインテンシファイア |
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