DE10119792A1

DE10119792A1 - Production of luminescent layer comprises depositing luminescent material in vapor phase onto substrate, tempering and further processing

Info

Publication number: DE10119792A1
Application number: DE2001119792
Authority: DE
Inventors: Manfred Fuchs; Erich Hell; Peter Hackenschmied; Detlef Mattern; Bernhard Schmitt
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Agfa HealthCare NV
Priority date: 2001-04-23
Filing date: 2001-04-23
Publication date: 2002-10-31

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zu Herstellung einer Leuchtstoffschicht mit folgenden Schritten: DOLLAR A a) Abscheiden eines Leuchtstoffs aus der Dampfphase auf ein Substrat, DOLLAR A b) Vorgabe eines Werts der Lichtausbeute oder Speicherkapazität der Leuchtstoffschicht, wobei als vorgegebener Wert ein Wert unterhalb eines erreichbaren maximalen Werts der Lichtausbeute oder der Speicherkapazität gewählt wird, DOLLAR A c) Tempern der Leuchtstoffschicht, DOLLAR A d) Messen der Lichtausbeute oder der Speicherkapazität der Leuchtstoffschicht, DOLLAR A e) Vergleichen des gemessenen Werts mit dem vorgegebenen Wert und DOLLAR A f) ggf. Wiederholung der Schritte lit. c bis lit. e bis der vorgegebene Wert erreicht worden ist.The invention relates to a method for producing a phosphor layer, comprising the following steps: DOLLAR A a) depositing a phosphor from the vapor phase onto a substrate, DOLLAR A b) specifying a value for the luminous efficacy or storage capacity of the phosphor layer, a value below a achievable value maximum value of the luminous efficacy or the storage capacity is selected, DOLLAR A c) tempering the phosphor layer, DOLLAR A d) measuring the luminous efficacy or the storage capacity of the phosphor layer, DOLLAR A e) comparing the measured value with the specified value and DOLLAR A f) if necessary Repetition of steps lit. c to lit. e until the specified value has been reached.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Leuchtstoffschicht.The invention relates to a method for producing a Phosphor layer.

Bei der Verwendung von Alkalihalogeniden mit unterschiedli chem Sättigungsdampfdruck, z. B. CsI/TlI oder CsBr/EuBr₂, tritt das Problem auf, dass beim Verdampfen aus der Schmelze die Verbindungen mit dem höheren Sättigungsdampfdruck schnel ler entweichen als die Verbindungen mit dem niedrigeren Sät tigungsdampfdruck. In den auf dem Substrat abgeschiedenen Kristallen sind die Dotierungsstoffe ungleichmäßig verteilt. Zum Beispiel weisen die Kristalle an ihrer Oberfläche einen höheren Gehalt an Dotierstoffen auf als im Inneren.When using alkali halides with differing saturation vapor pressure, e.g. B. CsI / TlI or CsBr / EuBr ₂ , the problem arises that when evaporating from the melt, the compounds with the higher saturation vapor pressure escape faster than the compounds with the lower saturation vapor pressure. The dopants are unevenly distributed in the crystals deposited on the substrate. For example, the crystals have a higher dopant content on their surface than on the inside.

Um diesem Problem entgegenzutreten, ist es aus der DE 44 29 013 A1 bekannt, mittels einer Röntgenmessvorrichtung die Schichtdicke der Leuchtstoffschicht während des Aufdamp fens zu messen. In Abhängigkeit des Messergebnisses wird die Bedampfungsrate zur Erzielung einer möglichst gleichmäßigen Schichtdicke und einer vollständigen Verdampfung der Schmelze geregelt.To face this problem, it is out of the DE 44 29 013 A1 known, by means of an X-ray measuring device the layer thickness of the phosphor layer during the vapor deposition fens to measure. Depending on the measurement result, the Evaporation rate to achieve the most uniform possible Layer thickness and complete evaporation of the melt regulated.

Aus der DE 195 16 450 C1 ist des weiteren ein Verfahren zum Herstellen einer aus CsJ:Tl bestehenden Leuchtstoffschicht bekannt. Dabei wird der Druck in der Bedampfungsanlage zumin dest während des Bedampfens höher gehalten als der Sätti gungsdampfdruck des eingesetzten Tl. Mit diesem Verfahren lässt sich eine Leuchtstoffschicht verbesserter Lichtausbeute herstellen.DE 195 16 450 C1 also describes a method for Production of a phosphor layer consisting of CsJ: Tl known. The pressure in the vaporization system is reduced least during steaming held higher than the satti vapor pressure of the part used. With this method can be a phosphor layer with improved luminous efficiency produce.

Die bekannten Verfahren eignen sich insbesondere zum Aufdamp fen von aus Alkalihalogeniden gebildeten Verbindungen, deren Sättigungsdampfdrücke nicht all zu unterschiedlich sind. Sie eignen sich jedoch nicht zur Herstellung von Leuchtstoffschichten aus Verbindungen, z. B. CsBr/EuBr₂, deren Sätti gungsdampfdrücke sich erheblich von einander unterscheiden.The known methods are particularly suitable for the vapor deposition of compounds formed from alkali halides, the saturation vapor pressures of which are not all too different. However, they are not suitable for the production of phosphor layers from compounds, for. B. CsBr / EuBr ₂ , the saturation vapor pressures differ significantly from each other.

Nach dem Stand der Technik ist es außerdem bekannt, Leucht stoffschichten nach dem Aufdampfen "auszuheizen". Das Aushei zen bewirkt einen Ausgleich von Konzentrationsunterschieden des Dotierstoffs. Es wird ein optimaler Wert der Lichtausbeu te oder der Speicherkapazität der Leuchtstoffschicht er reicht. - Nachteiligerweise ist der Ausschuss bei diesem Ver fahren hoch.In the prior art, it is also known to light "Heat out" layers of material after vapor deposition. The Aushi zen compensates for differences in concentration of the dopant. It will be an optimal value of the light te or the storage capacity of the phosphor layer enough. - Unfortunately, the committee is in this Ver drive up.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es soll insbesondere ein möglichst universelles und einfaches Verfahren zur Herstellung von Leuchtstoffschichten angegeben werden.The object of the invention is to overcome the disadvantages of the prior art of technology to eliminate. In particular, it should be as possible universal and simple process for the production of Fluorescent layers can be specified.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 10.This object is solved by the features of claim 1. Appropriate configurations result from the features of claims 2 to 10.

Nach Maßgabe der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Leuchtstoffschicht mit folgenden Schritten vorgesehen:
According to the invention, a method for producing a phosphor layer is provided with the following steps:

a) depositing the phosphor from the vapor phase on substrate
b) Specifying a value for the luminous efficacy or the memory capacity of the phosphor layer, being as a predetermined Value a value below an achievable maximum Value of the luminous efficacy or the storage capacity is chosen
c) annealing the phosphor layer,
d) measuring the luminous efficacy or the storage capacity of the Phosphor layer,
e) Compare the measured value with the given one Value and
f) repeating steps lit. c to lit. e to the predetermined value has been reached.

Das vorgeschlagenen Verfahren eignet sich hervorragend zur Herstellung von aus unterschiedlichen Verbindungen gebildeten Leuchtstoffschichten. Es ist insbesondere zur Herstellung von Leuchtstoffschichten aus Verbindungen mit erheblich unter schiedlichen Sättigungsdampfdrücken geeignet. Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Leuchtstoffschich ten weisen einheitliche Eigenschaften auf. Das Vorsehen auf wendiger Korrektureinrichtungen entfällt. Der Ausschuss beim erfindungsgemäßen Verfahren ist gering.The proposed method is ideal for Production of formed from different compounds Phosphor layers. It is especially used to manufacture Fluorescent layers from compounds with significantly below different saturation vapor pressures. The after Process according to the invention produced phosphor layer ten have uniform properties. Providing on agile correction devices are not required. The committee at The inventive method is small.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist darin zu sehen, dass der Schritt des Temperns so geführt wird, dass gezielt ein vorgegebener Wert der Lichtausbeute oder der Speicherka pazität erreicht wird. Dabei ist der vorgegebene Wert in Ab kehr von herkömmlichen Verfahren so gewählt, dass er unter halb eines erreichbaren maximalen Werts der Lichtausbeute oder der Speicherkapazität liegt. Auf diese Weise können Leuchtstoffschichten gleichbleibender Qualität hergestellt werden.An essential feature of the invention is that that the annealing step is carried out in such a way that it is targeted a predetermined value of the luminous efficacy or the memory capacity is reached. The specified value is in Ab return from conventional methods so that it is under half of an achievable maximum value of the luminous efficacy or the storage capacity. That way you can Fluorescent layers made of consistent quality become.

Nach einer ersten Verfahrensvariante wird die Temperatur beim Schritt lit. c niedriger gewählt als eine Temperatur, bei welcher der maximale Wert erreichbar ist. Die Temperatur bei einem nachfolgenden Temperschritt wird dann zweckmäßigerweise höher gewählt als bei einem vorhergehenden Temperschritt. Bei diesem sogenannten "konstruktiven Tempern" wird der vorgege bene Wert durch sukzessive Erhöhung der Temperatur beim Tem pern eingestellt. Die Lichtausbeute oder die Speicherkapazi tät werden mit zunehmender Temperatur sukzessive erhöht. According to a first process variant, the temperature at Step lit. c chosen lower than a temperature at which is the maximum value achievable. The temperature at a subsequent tempering step is then expedient selected higher than in a previous tempering step. at this so-called "constructive annealing" is given level by gradually increasing the temperature at the tem pern set. The luminous efficacy or the storage capacity activity are gradually increased with increasing temperature.

Nach einer zweiten Verfahrensvariante wird die Temperatur beim Schritt lit. c höher gewählt als eine Temperatur, bei welcher der maximale Wert erreichbar ist. Die Temperatur bei einem nachfolgenden Temperschritt wird zweckmäßigerweise hö her gewählt als bei einem vorhergehenden Temperschritt. Bei diesem sogenannten "destruktiven Tempern" wird der vorgegebe ne Wert ebenfalls durch sukzessive Erhöhung der Temperatur beim Tempern erreicht. Die Lichtausbeute oder die Speicherka pazität werden mit zunehmender Tempertemperatur sukzessive verringert.According to a second process variant, the temperature at step lit. c chosen higher than a temperature at which is the maximum value achievable. The temperature at a subsequent tempering step is expediently higher selected here than in a previous tempering step. at this so-called "destructive annealing" is given ne value also by gradually increasing the temperature reached during tempering. The luminous efficacy or the Speichera capacity increases successively with increasing tempering temperature reduced.

Die Temperatur kann beim nachfolgenden Temperschritt um 20 bis 50°C höher gewählt werden. Das Verfahren kann dann beson ders effektiv geführt werden. Der vorgegebene Wert wird bei Wahl des vorgeschlagenen Temperaturparameters schnell er reicht.The temperature can increase by 20 in the subsequent tempering step up to 50 ° C higher. The procedure can then be special managed effectively. The default value is at He quickly chooses the proposed temperature parameter enough.

Nach einer weiteren Ausgestaltung wird die Temperatur beim Schritt lit. c für eine Dauer von 1 bis 5 Stunden gehalten. Insbesondere längere Haltezeiten führen zu keiner beachtens werten Verbesserung des angestrebten Ergebnisses.According to a further embodiment, the temperature at Step lit. c held for 1 to 5 hours. Longer hold times in particular do not result in any notice value improvement of the desired result.

Die Leuchtstoffschicht kann beim Schritt lit. c auf eine Tem peratur im Bereich von 100 bis 300°C aufgeheizt werden. Die Temperatur richtet sich nach der Zusammensetzung der Leucht stoffschicht und nach der Verfahrensführung.The phosphor layer can be lit. c to a tem temperature in the range of 100 to 300 ° C are heated. The Temperature depends on the composition of the light layer of material and after the procedure.

Bei erstmaliger Durchführung des Schritts lit. c wird die Temperatur vorzugsweise so gewählt, dass etwa die Hälfte des maximalen Werts der Lichtausbeute oder der Speicherkapazität erreicht wird. Dadurch wird gewährleistet, dass der vorgege bene Wert in einem nachfolgenden Schritt einfach eingestellt werden kann.When performing step lit. c becomes the Temperature preferably chosen so that about half of the maximum value of luminous efficacy or storage capacity is achieved. This ensures that the given level simply set in a subsequent step can be.

Die Leuchtstoffschicht kann zweckmäßigerweise aus einem do tierten Alkalihalogenid hergestellt sein, welches vorzugsweise aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: CsBr:Eu, CsI:Tl, CsI:Na.The phosphor layer can expediently from a do be prepared alkali halide, which is preferably is selected from the following group: CsBr: Eu, CsI: Tl, CsI: Na.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:An exemplary embodiment of the invention is described below the drawing explained in more detail. Show it:

Fig. 1 den Einfluss der Temperatur auf die Speicherkapazi tät eines CsBr:Eu-Pulvers, FIG. 1 shows the influence of temperature on the Speicherkapazi ty of a CsBr: Eu powder

Fig. 2 den Einfluss der Haltezeit auf die Speicherkapazi tät einer aus CsBr:Eu hergestellten Leuchtstoff schicht, FIG. 2 shows the influence of holding time on the Speicherkapazi ty a CsBr: Eu phosphor layer prepared

Fig. 3 eine prinzipielle Darstellung des Einflusses der Temperatur auf die Speicherkapazität einer aus CsBr:Eu hergestellten Leuchtstoffschicht, und Figure 3 shows a basic representation of the effect of temperature on the storage capacity of one of CsBr:. Phosphor layer prepared Eu, and

Fig. 4 Emissionsspektren von mit unterschiedlichen Tempe raturen behandelten aus CsBr:Eu hergestellten Leuchtstoffschichten. Fig. 4 emission spectra of treated with different temperatures from CsBr: Eu produced phosphor layers.

In Fig. 1 ist der Einfluss der Temperatur auf die Speicherka pazität eines CsBr:Eu-Pulvers gezeigt. Es ist erkennbar, dass die Intensität der in willkürlichen Einheiten aufgetragenen photostimulierten Lumineszenz im betrachteten Temperaturbe reich mit steigender Temperatur zunimmt.In Fig. 1, the influence of temperature on the capacity of a Memory Car CsBr: Eu powder shown. It can be seen that the intensity of the photostimulated luminescence applied in arbitrary units increases in the temperature range under consideration with increasing temperature.

Fig. 2 zeigt den Einfluss der Haltezeit auf die Speicherkapa zität einer aufgedampften CsBr:Eu-Schicht. Die in willkürli chen Einheiten dargestellte Speicherkapazität nimmt mit zu nehmender Haltezeit zu und nähert sich bei einer Haltezeit von etwa 5 Stunden asymptotisch einem Maximum. Fig. 2 shows the effect of hold time on the capacity Speicherkapa a vapor deposited CsBr: Eu layer. The storage capacity shown in arbitrary chen units increases with increasing hold time and approaches a maximum asymptotically at a hold time of about 5 hours.

Fig. 3 zeigt den Einfluss der Temperatur auf die Speicherka pazität einer aus CsBr:Eu hergestellten Leuchtstoffschicht. Die Speicherkapazität nimmt zunächst mit steigender Tempera tur bis zu einem Maximalwert zu und dann wieder ab. Die Zunahme verläuft ab etwa der Hälfte des Maximalwerts der Spei cherkapazität annähernd linear. Der mit einer durchgezogenen Linie bezeichnete Bereich zunehmender Speicherkapazität wird als "konstruktives Tempern", der mit einer unterbrochenen Linie bezeichnete Bereich abnehmender Speicherkapazität als "destruktives Tempern" bezeichnet. Die Zunahme der Speicher kapazität beim "konstruktiven Tempern" ist bedingt durch ei nen Ausgleich von Konzentrationsunterschieden des Dotier stoffs in den Kristallen. Die Abnahme der Speicherkapazität beim "destruktiven Tempern" wird auf sich an den Korngrenzen bildende Ausscheidungen zurückgeführt. Fig. 3 shows the influence of temperature on the storage capacity of a phosphor layer made of CsBr: Eu. The storage capacity initially increases with increasing temperature up to a maximum value and then decreases again. The increase is approximately linear from about half of the maximum value of the storage capacity. The area of increasing storage capacity designated by a solid line is referred to as "constructive annealing", the area of decreasing storage capacity designated by a broken line is referred to as "destructive annealing". The increase in storage capacity during "constructive tempering" is due to a compensation of concentration differences of the dopant in the crystals. The decrease in storage capacity during "destructive tempering" is attributed to precipitates forming at the grain boundaries.

Ein vorgegebener Wert der Speicherkapazität kann z. B. bei 0,8 liegen. Er kann sowohl durch "konstruktives Tempern" als auch durch "destruktives Tempern" jeweils mit sukzessive steigen den Temperaturen erreicht werden. Dazu kann die Speicherkapa zität nach jedem Temperschritt mit herkömmlichen Verfahren gemessen werden.A predetermined value of the storage capacity can e.g. B. at 0.8 lie. It can be done by "constructive annealing" as well by "destructive annealing" with increasing successively the temperatures can be reached. The storage capa after every heat step with conventional processes be measured.

Fig. 4 zeigt Emissionsspektren einer aus CsBr:Eu hergestell ten Leuchtstoffschicht. Das mit einer durchgezogenen Linie dargestellte Spektrum stammt von einer Probe, welche nicht getempert worden ist. Das mit einer unterbrochenen Linie dar gestellte Spektrum stammt von einer "konstruktiv" und das mit Punkten dargestellte Spektrum von einer "destruktiv" getem perten Leuchtstoffschicht. Es ist erkennbar, dass die Halb wertsbreite des Spektrums abhängig ist vom jeweils gewählten Temperverfahren. Die Halbwertsbreite der "konstruktiv" getem perten Probe ist kleiner als die der nicht getemperten Probe. Die Halbwertsbreite der "destruktiv" getemperten Probe ist größer als die der nicht getemperten Probe. Fig. 4 shows emission spectra of a phosphor layer made of CsBr: Eu. The spectrum shown with a solid line comes from a sample that has not been annealed. The spectrum shown with a broken line comes from a "constructive" and the spectrum shown with dots from a "destructive" tempered phosphor layer. It can be seen that the half-width of the spectrum depends on the annealing process chosen in each case. The half-width of the "constructively" tempered sample is smaller than that of the non-tempered sample. The half-width of the "destructively" annealed sample is larger than that of the non-annealed sample.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine CsBr:Eu-Leuchtstoffschicht zunächst mit einer Temperatur von etwa 150°C bei zwei Stunden unter Vakuum oder einer Inertgas atmosphäre getempert. Anschließend wird die Speicherkapazität der Schicht bestimmt. Sie beträgt etwa die Hälfte einer durch Tempern maximal erreichbaren Speicherkapazität. In einem zweiten Temperschritt wird die Temperatur auf einen Wert er höht, welcher etwa 40°C unterhalb der Temperatur liegt, wel che zur Erzielung der maximal erreichbaren Speicherkapazität notwendig wäre. Es wird ein vorgegebener Wert der Speicherka pazität erreicht. Die Haltezeit beträgt auch dabei etwa zwei Stunden.To carry out the method according to the invention, a CsBr: Eu phosphor layer initially with a temperature of about 150 ° C at two hours under vacuum or an inert gas atmosphere annealed. Then the storage capacity the layer determined. It is about half a through Annealing maximum achievable storage capacity. In one second tempering step, the temperature is set to a value altitude, which is about 40 ° C below the temperature, wel to achieve the maximum achievable storage capacity would be necessary. There is a predetermined value of the storage capacity reached. The holding time is also about two Hours.

Mit dem vorgeschlagenen Verfahren können Speicherleuchtstoff schichten gleichbleibender Qualität, insbesondere gleichblei bender Speicherkapazität, hergestellt werden. Der Ausschuss der hergestellten Schichten ist besonders gering.With the proposed method, storage phosphor can layers of constant quality, especially constant storage capacity. The committee the layers produced are particularly small.

Hergestellte Speicherleuchtstoffschichten können auch durch "destruktives Tempern" auf einen vorgegebenen Wert der Spei cherkapazität eingestellt werden. Es hat sich für aus CsBr:Eu hergestellte Leuchtstoffschichten gezeigt, dass eine Tempera turerhöhung von etwa 30°C einen Abfall in der Speicherkapazi tät um etwa 20% bewirkt.Manufactured storage phosphor layers can also by "destructive annealing" to a given value of the food capacity can be set. It has turned out to be from CsBr: Eu manufactured phosphor layers showed that a tempera ture increase of about 30 ° C a drop in the storage capacity effect by about 20%.

Claims

1. A method for producing a phosphor layer comprising the following steps:

a) depositing a phosphor from the vapor phase onto a substrate,
b) Specifying a value of the luminous efficiency or storage capacity of the phosphor layer, a value below a achievable maximum value of the luminous efficiency or the storage capacity being selected as the predetermined value,
c) annealing the phosphor layer,
d) measuring the luminous efficacy or the storage capacity of the phosphor layer,
e) comparing the measured value with the predetermined value and
f) repetition of steps lit. c to lit. e until the specified value has been reached.

2. The method of claim 1, wherein the temperature at Step lit. c is chosen lower than a temperature, at which the maximum value can be reached.

3. The method of claim 1, wherein the temperature at Step lit. c is chosen higher than a temperature at which is the maximum value achievable.

4. The method of claim 2 or 3, wherein the temperature is selected higher than in the subsequent tempering step at a previous temper step.

5. The method according to any one of claims 2 to 4, wherein the Temperature in the subsequent tempering step by 20 to 50 ° C is chosen higher.

6. The method according to any one of the preceding claims, wherein the temperature at step lit. c for a duration of 1 to 5 Hours.

7. The method according to any one of the preceding claims, wherein the phosphor layer in step lit. c to a tempera is heated in the range of 100 to 300 ° C.

8. The method according to any one of the preceding claims, wherein the temperature when performing step lit. c is chosen so that about half of the maximum optima len value of luminous efficacy or storage capacity reached becomes.

9. The method according to any one of the preceding claims, wherein the phosphor layer made of a doped alkali halide is made.

10. The method according to any one of the preceding claims, wherein the doped alkali halide is selected from the following group is selected: CsBr: Eu, CsI: Tl, CsI: Na.