JPS6394594A - 硫化物蛍光体膜の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、硫化物蛍光体膜の製造方法に関し、とくにＥ
Ｌ素子用の蛍光体膜に適した、発光輝度や効率の優れた
硫化物蛍光体膜の製造方法に関するものである 従来の技術 近年、ＺｎＳ：ＭｎやＳ　ｒＳ　：　Ｃｅなどの、硫化
物蛍光体膜はＥＬ素子用の蛍光体膜として用いるため、
広く研究されている。これはＥＬ素子の発光輝度や効率
が蛍光体膜の特注によりほぼ決定されろためである。こ
のよ・）な蛍光体膜は主に真空蒸着法やスパッタリング
法（特開昭６０−１１６９３５号公報参照）で形成され
ているが、より優れた特性の蛍光体膜が再現性良く容易
に形成できる製造方法の開発が望まれている。

発明が解決しようとする問題点 真空蒸着法やスパッタリング法で硫化物蛍光体膜を形成
した場合、真空容器内の残留ガスや水分の影響により薄
膜中に酸素が０．１〜１２程度混入することがあり、そ
のため発光特性が低下することが判明した。またアルカ
リ土類硫化物蛍光体膜においては、酸素の混入により発
光スペクトルが大きく変化するという問題点があった。

これらを解決するため、硫化水素や二硫化炭素雰囲気中
で真空蒸着やスパッタリングを行うことにより、硫化物
薄膜中の酸素濃度を減少させることがある程度可能であ
るが、硫化性ガスを用いろため薄膜形成装置が腐食され
るという問題点があった。

問題点を解決するための手段 １個あるいは複数個の蒸発源、および基板が配置された
真空容器内に水素ガスを導入し、前記水素ガスを、前記
蒸発源と前記基板との間で、マイクロ波放電によりプラ
ズマ化するとともに、前記蒸発源から硫化物蛍光体、あ
るいは硫化物と活性物質とを蒸発させ、前記基板上に堆
積させる。

作用 本発明の製造方法によれば、基板表面に硫化物薄膜が堆
積する際、マイクロ波放電により生じた水素イオンや水
素ラジカルが基板表面に射突し、残留ガスや水分による
硫化物薄膜の酸化や汚染を防ぐことが可能となった。ま
たマイクロ波放電によれば、１ｘ１０−３）−−ル以下
、５ＸｌＯ−８トール以上の低い圧力で水素ガスの活性
化が可能であり、透明度の高い優れた結晶性の硫化物蛍
光体膜の製造が可能となった。

実施例 図は本発明の硫化物蛍光体膜の製造方法において用いた
薄膜形成装置の１つの形態を示す。金属製容；；）１は
、真空排気系１１により内部を真空にすることができる
。金属製容器１の内部には、基板加熱ヒーター４が埋め
込まれた基板保持具２、基板３）シャッター８・水冷ジ
ャケット６に保持された磁界発生装置５．２つの電子ビ
ーム加熱蒸発源？ａ、７ｂなどが設置されている。磁界
発生装置５は、サマリウム、コバルト、鉄、銅などを主
成分とするドーナツ状の希土類磁石であり、外径２００
ｍｍ　、内径１２０１ＩＩＩ１１厚さ３５ｍｍの形状を
有し、中心部の磁束密度は約９００ガウスであった。こ
の磁界発生装置５により生ずる磁界は、基板３の表面や
金属製容器１の底面へ向かって発散する。磁界発生袋ｆ
ｉ５は、基板３の下方１００ｍｒａの位置に保持した。

金属製容器１の側面にはマイクロ波導入窓９を設置し、
発振器１３により発生させた２、４５ＧＨｚの電磁波を
、電力計１２を介して導波管１４に、よりマイクロ波導
入窓９から金属製容器１へ導入した。マイクロ波導入窓
９の位置は特別に限定されるものではないが、マイクロ
波導入窓９の直前に金属製の遮蔽物がない所が望ましい
。さらに金属製容器１の上部にはガス導入口１０を設置
した。

この装置を用いてユーロピウム添加硫・化カルシウムの
薄膜を形成する場合について説明する。電子ビーム加熱
蒸発源７ａ、７ｂにそれぞれ、硫化カルシウムペレット
、および硫化ユーロピウムベレットをセットする。金属
製容器１を１Ｏ−７）−ルまで排気後、ガス導入口１０
より水素ガスを導入し、圧力をｌ×１０−４トールとす
る。発振器１３を動作させ、所望のマイクロ波電力を印
加し、磁界発生装置５の近傍に水素プラズマを形成する
。電子ビーム加熱蒸発源？ａ、７ｂに通電し、硫化カル
シウムと硫化ユーロピウムの割合が１０００　：　１と
なるように堆積速度を制御した後シャッター８を開き蒸
着を開始する。所望の厚さのユーロピウム添加硫化カル
シウムの薄膜を形成した後、シャッター８を閉じ蒸着を
終了する。

マイクロ波電力を１５０Ｗ、堆積速度をｌｎｍ／　ｓ　
−。

基板温度を４００℃として、１３０ＯｎＩｎの厚さのユ
ーロピラム添加硫化カルシウムの薄膜を形成したところ
、付着力が高く、ピンホールがほとんど無い結晶性の優
れた薄膜が形成できた。以上で説明した硫化物蛍光体膜
の製造方法により、透明電極および厚さ５００ｎ１１の
チタン酸ストロンチウム誘電体層が順次形成されたガラ
ス基板上に、厚さ６００ｎｍのユーロピウム添加硫化カ
ルシウムの薄膜を形成シフ、さらにその上に厚さ２００
ｎｍのタンタル酸バリウム誘電体層およびＡｔ電極を順
次形成しＥＬ素子を作成した。この素子は１ｏｏｆＬ以
上の輝度で赤色に発光した。また蛍光体膜を形成する際
、水素ガスをｌＸｌ０−４トールの圧力に導入し、マイ
クロ波電力を印加せず、放電を起こすことなく形成した
場合、その発光輝度は約５０ｆＬであり、本発明の方法
と比較して約半分てあった。

水素ガス圧としてはＮ　ｌＸｌ０−３　トールより高い
場合、蛍光体膜が少し白濁しスムーズな表面が得られに
＜＜、５×ｌ０−６トールより低い場合、マイクロ波放
電が発生せず、優れた特性の蛍光体膜を形成することが
できなかった。

磁界発生装置５は、基板３の表面近傍に、基板面に垂直
な方向の磁力線が生じるように配置したが、これはプラ
ズマ中の電子が磁力線に添って移動し、移動した電子に
引かれてイオンも移動するという性質を利用し、基板表
面にイオンが効率的に照射されるためである。しかし基
板面に平行な成分の磁力線のみの場合でも、イオンや他
の活性種（励起原子や励起分子など）を、拡散の効果に
より、基板表面へ射突させることが可能であり、付着力
や品質の向上に効果が見られた。

磁界発生装置として希土類磁石を用いたが、電磁石を用
いても同様の効果が得られることはもちろんである。し
かし、電磁石で希土類磁石と同等の磁界強度を発生させ
るには装置が太き（なり、構成も若干複雑になる°とい
う欠点がある。磁界発生部の中心での磁束密度は１５０
ガウス以上あれば、容易に蒸発粒子や導入ガスをイオン
化あるいは活性化することができた。

以上の実施例では、ユーロピウム添加硫化カルシウムか
らなる蛍光体膜の製造方法について説明したが、その他
の硫化亜鉛、硫化ストロンチウム、硫化バリウムなどを
主成分とする蛍光体膜についても同様の高品質膜が得ら
れた。

発明の効果 本発明の製造方法によれば、付着力や品質が優れた硫化
物蛍光体膜を、製造装置を劣化、腐食させることな（、
再現性良く製造することが可能であり実用的価値は高い
。

【図面の簡単な説明】

た薄膜形成装置の断面図を示す。 １・・・金属製容器、　２・・・基板保持具、３・・・
基板、　４・・・基板加熱ヒーター、５・・・磁界発生
装置、　６・・・水冷ジャケット、　７　ａ　％　７　
ｂ・・・電子ビーム加熱蒸発源、８・・・シャッター、
　９・・・マイクロ波導入窓、　１０・・・ガス導入口
、　１１・・・真空排気系、　１２・・・電力計、　１
３・・・発娠器、　１４・・・導波管。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）１個あるいは複数個の蒸発源、および基板が配置
   された真空容器内に水素ガスを導入し、前記水素ガスを
   、前記蒸発源と前記基板との間で、マイクロ波放電によ
   りプラズマ化するとともに、前記蒸発源から硫化物蛍光
   体、あるいは硫化物と活性物質とを蒸発させ、前記基板
   上に堆積させることを特徴とする硫化物蛍光体膜の製造
   方法。
2. （２）水素ガスの圧力が１×１０＾−＾３トール以下、
   ５×１０＾−＾６トール以上であることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項に記載の硫化物蛍光体膜の製造方法
   。
3. （３）真空容器の壁面に、マイクロ波導入窓が設けられ
   、真空容器内に磁界発生装置が設けられていることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載の硫化物蛍光体膜
   の製造方法。
4. （４）基板の表面において、前記基板面に垂直な方向の
   磁力線が生ずるように磁界発生装置が配置されているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項、または第３項に
   記載の硫化物蛍光体膜の製造方法。
5. （５）磁界発生装置が中空状の永久磁石、あるいは中空
   コイルからなる電磁石で構成されていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第３項、または第４項に記載の硫化物
   蛍光体膜の製造方法。
6. （６）硫化物蛍光体膜が、硫化亜鉛、硫化カルシユウム
   、硫化ストロンチウム、硫化バリウム、およびこれらの
   混合物を主成分とすることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項に記載の硫化物蛍光体膜の製造方法。