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JP2003003161A - Phosphor thin film, method for producing the same and el panel - Google Patents

Phosphor thin film, method for producing the same and el panel

Info

Publication number
JP2003003161A
JP2003003161A JP2002114964A JP2002114964A JP2003003161A JP 2003003161 A JP2003003161 A JP 2003003161A JP 2002114964 A JP2002114964 A JP 2002114964A JP 2002114964 A JP2002114964 A JP 2002114964A JP 2003003161 A JP2003003161 A JP 2003003161A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thin film
sulfide
rare earth
phosphor thin
phosphor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002114964A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshihiko Yano
義彦 矢野
Tomoyuki Oike
智之 大池
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TDK Corp
Original Assignee
TDK Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TDK Corp filed Critical TDK Corp
Priority to JP2002114964A priority Critical patent/JP2003003161A/en
Publication of JP2003003161A publication Critical patent/JP2003003161A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Electroluminescent Light Sources (AREA)
  • Luminescent Compositions (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a phosphor thin film having a good color purity, suitable as RGB for especially a full-color EL without requiring a filter and capable of simplifying a production process of a full-color EL panel, increasing the yield and reducing the production cost with slight dispersion of the luminance, a method for producing the phosphor thin film and the EL panel. SOLUTION: This phosphor thin film is composed of a matrix material comprising an oxysulfide of at least one compound selected from a rare earth thioaluminate, a rare earth thiogallate and a rare earth thioindate in which oxygen is contained and further containing an element to be the luminescent center. The method for producing the phosphor thin film and the EL panel are provided.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、発光機能を有する
硫化物発光層に関し、特に無機EL素子等の発光層に用
いられる蛍光体薄膜とこれを用いたELパネルに関す
る。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a sulfide light emitting layer having a light emitting function, and more particularly to a phosphor thin film used for a light emitting layer of an inorganic EL element or the like and an EL panel using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、小型または、大型軽量のフラット
パネル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。
2. Description of the Related Art In recent years, thin-film EL devices have been actively researched as small-sized or large-sized lightweight flat panel displays. A monochrome thin film EL display using a phosphor thin film made of yellow-orange light emitting manganese-doped zinc sulfide has already been put into practical use with a double insulating structure using thin film insulating layers 2 and 4 as shown in FIG. In FIG. 2, the substrate 1
A lower electrode 5 having a predetermined pattern is formed on the upper surface, and the first insulating layer 2 is formed on the lower electrode 5. Further, the light emitting layer 3 and the second insulating layer 4 are sequentially formed on the first insulating layer 2, and the lower electrode 5 and the matrix circuit are formed on the second insulating layer 4. The upper electrode 6 is formed in a predetermined pattern.

【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。
Further, for a personal computer as a display,
Colorization is indispensable to support TV and other displays. Thin-film EL displays using sulfide phosphor thin films have excellent reliability and environmental resistance, but at present, the characteristics of EL phosphors that emit light in the three primary colors of red, green, and blue are not sufficient. , Is not suitable for color. The blue light emitting phosphor is Sr as a base material.
S, SrS: Ce or Zn using Ce as an emission center
S: Tm, ZnS: Sm, Ca as the red light emitting phosphor
S: Eu, ZnS: Tb, Ca as a green light emitting phosphor
S: Ce is a candidate and research is continuing.

【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。
These phosphor thin films which emit light in the three primary colors of red, green and blue have problems in emission brightness, efficiency and color purity, and at present, a color EL panel has not been put into practical use. In particular, blue has a relatively high luminance obtained by using SrS: Ce, but as blue for a full-color display, the luminance is insufficient and the chromaticity is shifted to the green side. Development of a good blue light emitting layer is desired.

【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、SrGa24 :Ce、CaG
24 :Ceや、BaAl24 :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。
To solve these problems, Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-
122364, JP-A-8-134440,
SrGa 2 S 4 : Ce, CaG, as described in Technical Bulletin EID 98-113, pages 19-24, and Jpn.J.Appl.Phys.Vol.38, (1999) pp. L1291-1292.
Blue phosphors based on thiogallate or thioaluminate such as a 2 S 4 : Ce and BaAl 2 S 4 : Eu have been developed. These thiogallate-based phosphors have no problem in terms of color purity, but have low brightness and particularly have a multi-component composition, and thus it is difficult to obtain a thin film having a uniform composition. It is considered that a high quality thin film cannot be obtained due to poor crystallinity due to poor composition controllability, generation of defects due to sulfur escape, and mixing of impurities, and therefore brightness cannot be increased. In particular, thioaluminate is extremely difficult to control the composition.

【0006】チオアルミネート系の薄膜の作成は、特開
平8−134440号公報に述べられているように、例
えば得ようとするBaAl24 :Eu薄膜と同組成の
ターゲットを作成し、スパッタリングにより発光層を得
る方法。Jpn.J.Appl.Phys.Vol.38、(1999) pp. L1291-1
292に述べられているように、BaS:EuとAl2 3
2つのペレットを作製し、二源パルス電子ビーム蒸着法
によりBaAl24:Euを得る方法がある。
Preparation of a thioaluminate-based thin film
As described in Japanese Patent Publication No. 8-134440, an example
If you want to get BaAl2SFour : Same composition as Eu thin film
Create a target and obtain the emission layer by sputtering
How to do. Jpn.J.Appl.Phys.Vol.38, (1999) pp. L1291-1
As described in 292, BaS: Eu and Al2S 3 
Two pellets are prepared and two-source pulsed electron beam evaporation method is used.
By BaAl2SFour: There is a way to get Eu.

【0007】また、特開平7−122364号公報に
は、SrIn24 :Eu発光層を得る方法として、M
BE法により、H2Sガスを導入した真空槽でSr金
属、In金属およびEuCl3 を源として蒸発させて、
基板上に、SrIn24 :Eu発光層を形成する方法
が記載されている。しかしながら、この方法では、母体
材料(SrIn24 )の金属と発光中心物質(Eu)
の各々の源を制御して、発光中心の量を正確に制御する
ことは極めて困難である。例えば、SrとInのモル比
を1:1に制御し、H2Sによる硫化反応を起こさせ、
かつEuを母体材料とのモル比で99.5:0.1と
し、かつCeの0.1の量のバラツキを5%以下にする
ことは、現状の蒸発プロセスでは不可能に近い。ちなみ
に、LSIの電極として用いられるAl電極では、比較
的蒸着源が安定していても、蒸着プロセスにおけるAl
薄膜の膜厚のバラツキは約5%である。このことから
も、Euの濃度を精度5%以下に制御することが極めて
困難であることがわかる。
Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-122364 discloses a method for obtaining a SrIn 2 S 4 : Eu light emitting layer by using M
According to the BE method, Sr metal, In metal and EuCl 3 are evaporated as a source in a vacuum chamber in which H 2 S gas is introduced,
A method for forming a SrIn 2 S 4 : Eu light emitting layer on a substrate is described. However, according to this method, the metal of the host material (SrIn 2 S 4 ) and the emission center substance (Eu) are used.
It is extremely difficult to accurately control the amount of emission centers by controlling each of the sources. For example, by controlling the molar ratio of Sr and In to 1: 1 and causing a sulfurization reaction by H 2 S,
In addition, it is almost impossible in the current evaporation process to set Eu in a molar ratio of 99.5: 0.1 to the base material and make the variation of 0.1 in Ce less than 5%. By the way, with the Al electrode used as the electrode of the LSI, even if the deposition source is relatively stable, Al in the deposition process
The variation in the film thickness of the thin film is about 5%. This also shows that it is extremely difficult to control the Eu concentration to an accuracy of 5% or less.

【0008】一方、青色以外の赤、緑のEL薄膜につい
て、赤色発光蛍光体ZnS:Sm、CaS:Eu、緑色
発光蛍光体ZnS:Tb、CaS:Ceなどはそれぞれ
の組成のターゲットまたはペレットを作製し、スパッタ
法またはEB蒸着法によると比較的高輝度に発光する蛍
光体薄膜が得られる。
On the other hand, for red and green EL thin films other than blue, the red light emitting phosphors ZnS: Sm, CaS: Eu, the green light emitting phosphors ZnS: Tb, CaS: Ce, etc. are made into targets or pellets of respective compositions. However, a phosphor thin film that emits light with relatively high brightness can be obtained by the sputtering method or the EB vapor deposition method.

【0009】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。
In realizing a full color EL panel,
It is necessary to have a phosphor material and a manufacturing process phosphor that can realize blue, green, and red phosphors in a stable and low-cost manner. Alternatively, since the physical properties differ depending on the individual materials, the manufacturing method differs depending on the type of phosphor thin film. If a film forming method for obtaining high brightness with one material is used, high brightness of phosphor thin films of other colors cannot be realized.
Considering the manufacturing process of a full-color EL panel, a plurality of types of film forming apparatuses are required. The manufacturing process is more complicated, and the panel manufacturing cost is higher.

【0010】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。
Further, the EL spectra of the blue, green, and red EL phosphor thin films described above are all broad, and when used in a full-color EL panel, using the RGB filters necessary for the panel, EL EL of phosphor thin film
It has to be cut out from the spectrum. Not only is the manufacturing process complicated when a filter is used, but the most problematic factor is the reduction in brightness. When RGB is taken out using a filter, the brightness of the blue, green, and red EL phosphor thin films is
Since a loss of 10 to 50% occurs, the brightness is lowered and it is not practical.

【0011】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。
In order to solve the above-mentioned problems, red, green, and blue phosphor thin film materials which have good color purity and emit light with high brightness without using a filter, and the same film forming method or film forming method. It is possible to obtain high brightness using the device,
There has been a demand for a phosphor host material and an emission center material having similar chemical or physical properties.

【0012】[0012]

【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。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a phosphor thin film which does not require a filter, has good color purity, and is particularly suitable for RGB for full-color EL, a manufacturing method thereof, and an EL panel. Is.

【0013】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。
Further, the manufacturing process of the full-color EL panel is simplified, the variation in brightness is small, and the yield is increased.
An object of the present invention is to provide a phosphor thin film capable of reducing the manufacturing cost, a manufacturing method thereof, and an EL panel.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
(1)〜(8)のいずれかの構成により達成される。 (1) 母体材料が希土類チオアルミネート、希土類チ
オガレードおよび希土類チオインデートから選ばれた少
なくとも一つの化合物に酸素が含有されたオキシサルフ
ァイドであって、さらに発光中心となる元素を含有する
蛍光体薄膜。 (2) 前記オキシサルファイド中の酸素元素とイオウ
元素とのモル比率を、O/(S+O)と表したとき、 O/(S+O)=0.01〜0.85 である上記(1)の蛍光体薄膜。 (3) 下記組成式で表される上記(1)または(2)
の蛍光薄膜。 Rxyzw :M [但し、Mは発光中心の金属元素を表し、Rは希土類元
素から選ばれた少なくとも一つの元素、AはAl、Ga
およびIn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=3〜3
0である。] (4) 前記発光中心は希土類元素である上記(1)〜
(3)のいずれかの蛍光体薄膜。 (5) 上記(1)〜(4)のいずれかの蛍光体薄膜を
有するELパネル。 (6) 上記(1)〜(4)のいずれかの蛍光体薄膜を
形成する製造方法であって、硫化物薄膜を形成後、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。 (7) 上記(1)〜(4)のいずれかの蛍光体薄膜を
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、硫化ガリウム、硫化イン
ジウムから選ばれた少なくとも一つの蒸発源と、発光中
心が添加された希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、硫化ガリウム、硫化インジウムから選ばれた少なく
とも一つの化合物および希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。 (8) 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、硫化ガリウム、硫化インジウムから選ばれた
少なくとも一つのム蒸発源と、希土類金属または、発光
中心が添加された希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、硫化ガリウム、硫化インジウムから選ばれた
少なくとも一つの化合物および希土類硫化物原料または
希土類金属原料を蒸発させ、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。
This and other objects are achieved by any of the following constitutions (1) to (8). (1) A phosphor thin film in which a base material is an oxysulfide containing oxygen in at least one compound selected from rare earth thioaluminate, rare earth thiogallate, and rare earth thioindate, and further containing an element serving as an emission center. (2) When the molar ratio of the oxygen element and the sulfur element in the oxysulfide is expressed as O / (S + O), O / (S + O) = 0.01 to 0.85, the fluorescence of the above (1). Body thin film. (3) The above (1) or (2) represented by the following composition formula
Fluorescent thin film. R x A y O z S w : M [ where, M represents a metal element of the light emitting center, at least one element R selected from rare earth elements, A is Al, Ga
And at least one element selected from In,
x = 1-5, y = 1-15, z = 3-30, w = 3-3
It is 0. (4) The emission center is a rare earth element (1) to
The phosphor thin film according to any one of (3). (5) An EL panel having the phosphor thin film according to any one of (1) to (4) above. (6) A method for manufacturing a phosphor thin film according to any one of (1) to (4) above, which comprises performing annealing treatment in an oxidizing atmosphere after forming the sulfide thin film. (7) A manufacturing method for forming the phosphor thin film according to any one of (1) to (4) above by a vapor deposition method, comprising:
At least one evaporation source selected from aluminum sulfide, gallium sulfide, and indium sulfide, and a rare earth sulfide evaporation source to which an emission center is added are arranged to introduce oxygen gas, and sulfurization from each of these evaporation sources is performed. Evaporating at least one compound selected from aluminum, gallium sulfide, indium sulfide and rare earth sulfide raw material,
A method for producing a phosphor thin film, which obtains a thin film by combining each raw material and oxygen gas when depositing on a substrate. (8) A manufacturing method for forming the phosphor thin film according to (1) above by vapor deposition, comprising at least one evaporation source selected from aluminum sulfide, gallium sulfide and indium sulfide in a vacuum chamber, and a rare earth element. A metal or a rare earth sulfide evaporation source added with an emission center is arranged and hydrogen sulfide gas is introduced, and at least one compound selected from aluminum sulfide, gallium sulfide, and indium sulfide from each of these evaporation sources, and Rare earth sulfide raw material or rare earth metal raw material is evaporated, and when deposited on the substrate, the respective raw materials are combined with hydrogen sulfide gas to obtain a sulfide phosphor thin film, and then annealing treatment in an oxidizing atmosphere is performed. Body thin film manufacturing method.

【0015】[0015]

【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利
用し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。
The present invention is an invention obtained as a result of synthesizing a compound material using a chemically or physically stable oxide by using the reactive vapor deposition method as the same film forming method,
The obtained phosphor thin film emits light of various colors ranging from red to blue.

【0016】先ず発明者らは、希土類チオアルミネー
ト、希土類チオガレード、希土類チオインデートを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。得られた薄膜の発光輝度は、高々2cd/m2
と低輝度で、EL素子のパネル応用するためには、高
輝度化が必要であった。
First of all, the inventors of the present invention have selected rare earth thioaluminate, rare earth thiogallate and rare earth thioindate as EL.
It was made into a thin film as a thin film phosphor for use. An EL device was produced using the obtained thin film, but desired light emission could not be obtained. The emission luminance of the obtained thin film is at most 2 cd / m 2
With low brightness, it was necessary to increase the brightness in order to apply the EL device to a panel.

【0017】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、希土類チオアルミネート、希土類チオガレード、希
土類チオインデート母体材料に酸素を添加して、オキシ
硫化物とすることにより、飛躍的に輝度が上がることを
見いだした。
Based on these results, as a result of repeated research on the phosphor thin film of this system, the present invention was achieved. That is, it has been found that by adding oxygen to a rare earth thioaluminate, a rare earth thiogallate, or a rare earth thioindate base material to form an oxysulfide, the brightness is dramatically increased.

【0018】[0018]

【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、母体材料が希土
類チオアルミネート、希土類チオガレード、希土類チオ
インデートから選ばれた少なくとも1つの化合物に酸素
が含有されたオキシサルファイドであり、さらに希土類
元素を発光中心として添加したものである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described in detail below. In the phosphor thin film of the present invention, the base material is an oxysulfide containing oxygen in at least one compound selected from rare earth thioaluminate, rare earth thiogallate, and rare earth thioindate, and further a rare earth element is added as an emission center. Is.

【0019】希土類は、硫化物、セレン化物として安定
に存在し、従来用いられていたBa、Sr、Caなどの
アルカリ土類系のチオアルミネート、チオガレート、お
よびチオインデートを作製する途中の工程で形成される
化合物BaS、SrSなどに較べ安定であり、湿度、酸
化に強いため、蛍光体薄膜形成工程でのコンタミネーシ
ョンが少なく、高品質の蛍光体薄膜が得られる。
Rare earths are stable as sulfides and selenides, and are formed during the process of producing the conventionally used alkaline earth thioaluminates, thiogallates, and thioindates such as Ba, Sr, and Ca. Since it is more stable than the compounds BaS, SrS, etc., and resistant to humidity and oxidation, it is possible to obtain a high quality phosphor thin film with less contamination in the phosphor thin film forming step.

【0020】本発明の蛍光体薄膜に用いる希土類オキシ
サルファイドは、 組成式 Rxyzw :M [但し、Reは発光中心となる元素を表し、Rは希土類
元素から選ばれた少なくとも一つの元素、AはAl、G
a、In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。
The rare earth oxysulfide used for the phosphor thin film of the present invention has a composition formula R x A y O z Sw : M [wherein Re represents an element serving as an emission center and R is at least selected from rare earth elements]. One element, A is Al, G
a represents at least one element selected from In. ]
It is preferable that it is represented by

【0021】上記式において、x,y,z,wは、元素
R,A,O,Sのモル比を表す。
In the above formula, x, y, z and w represent the molar ratio of the elements R, A, O and S.

【0022】x,y,zは、好ましくは x=1〜5 y=1〜15 z=3〜30 w=3〜30 である。X, y, z are preferably x = 1 to 5 y = 1 to 15 z = 3 to 30 w = 3 to 30 Is.

【0023】元素Rである希土類元素としては、Sc,
Y,La,Ce,Pr,Nd,Pm,Sm,Eu,G
d,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,YbおよびLuが
挙げられるが、なかでもY,La,Ce,Eu,Gd,
Er,およびYbが好ましく、特にEu、Ybである。
As the rare earth element which is the element R, Sc,
Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, G
Examples thereof include d, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb and Lu. Among them, Y, La, Ce, Eu, Gd,
Er and Yb are preferable, and Eu and Yb are particularly preferable.

【0024】元素Aとしは、Al,GaおよびInのい
ずれかであり、これらの元素と上記元素Rとの組み合わ
せは任意である。
The element A is any one of Al, Ga and In, and the combination of these elements and the above element R is arbitrary.

【0025】上記Rで表される元素と、Aで表される元
素の比は、原子比で、A/Rと表したとき、2〜7とな
る範囲が好ましく、さらに2.2〜3.0の範囲が好ま
しいA/Rを前記範囲とすることにより、安定した発光
を得ることができる。
The ratio of the element represented by R to the element represented by A is preferably an atomic ratio of 2 to 7 when expressed as A / R, and further, 2.2 to 3. Stable light emission can be obtained by setting A / R within the above range, which is preferably 0.

【0026】Rxyzw:M、すなわちRxy(O,
S)z+w:Mは、x{R(O,S)}−(y/2){A2
(O,S)3}のとき、すなわちz+w=x+3y/2
のときがほぼ化学量論組成である。高輝度の発光を得る
ためには蛍光体薄膜の組成が化学量論組成付近であるこ
とが好ましく、具体的には 0.9≦(x+3y/2)/(z+w)≦1.1 であることが好ましい。
R x A y O z Sw : M, that is, R x A y (O,
S) z + w : M is x {R (O, S)}-(y / 2) {A 2
(O, S) 3 }, that is, z + w = x + 3y / 2
Is almost stoichiometric composition. The composition of the phosphor thin film is preferably near the stoichiometric composition in order to obtain high-luminance light emission, and specifically, 0.9 ≦ (x + 3y / 2) / (z + w) ≦ 1.1. Is preferred.

【0027】また、これらの化合物は、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。
Further, these compounds may be used alone or as a mixture of two or more kinds, or may be in an amorphous state having no definite crystal structure.

【0028】含まれる酸素は、希土類オキシサルファイ
ド母体材料に、母体材料のイオウに対する原子比で、O
/(S+O)と表したとき、0.01〜0.85,特に
0.05〜0.5の範囲内で添加することが好ましい。
すなわち、上式では、z/(z+w)の値が0.01〜
0.85、好ましくは0.01〜0.5、より好ましく
は0.05〜0.5、特に0.1〜0.4であることが
好ましい。
Oxygen contained in the rare earth oxysulfide matrix material is O in the atomic ratio of the matrix material to sulfur.
When expressed as / (S + O), it is preferably added within the range of 0.01 to 0.85, and particularly 0.05 to 0.5.
That is, in the above equation, the value of z / (z + w) is 0.01 to
It is 0.85, preferably 0.01 to 0.5, more preferably 0.05 to 0.5, and particularly preferably 0.1 to 0.4.

【0029】酸素は、蛍光体薄膜EL発光輝度を飛躍的
に高める効果がある。発光素子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。酸素を添加することに
より、寿命特性を向上させ、輝度劣化を防止することが
できる。希土類類チオアルミネート、チオガレート、お
よびチオインデートに酸素が添加され、オキシサルファ
イドになると、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、高輝度で
安定な発光が得られるものと考えられる。また、母材自
体も純粋な硫化物に比べ、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。また、この蛍光体を用いたパ
ネルでは、発光寿命が延び、高信頼性のパネルを実現す
ることができる。
Oxygen has the effect of dramatically increasing the luminance of the phosphor thin film EL emission. The light emitting element has a life in which the luminance deteriorates with the lapse of the light emitting time. By adding oxygen, life characteristics can be improved and luminance deterioration can be prevented. When oxygen is added to thioaluminate, thiogallate, and thioindate to form oxysulfide, crystallization is promoted during film formation of this base material or during post-treatment such as annealing after film formation. It is considered that has an effective transition in the compound crystal field and that stable light emission with high brightness can be obtained. Also, the base material itself is more stable in air than pure sulfide. It is considered that this is because the stable oxide component protects the sulfide component in the film from the atmosphere. In addition, a panel using this phosphor has a long light emission life and can realize a highly reliable panel.

【0030】蛍光体薄膜の組成は、蛍光X線分析(XR
F)、X線光電子分析(XPS)等により確認すること
ができる。
The composition of the phosphor thin film is determined by fluorescent X-ray analysis (XR
F), X-ray photoelectron analysis (XPS) or the like.

【0031】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およびYbのいずれかから
選択されるが、青色蛍光体としては、Eu、およびC
e、緑色蛍光体としては、Eu、Ce、TbおよびH
o、赤色蛍光体としては、Pr、Sm、YbおよびNd
のいずれかが好ましい。これらのなかでも母体材料との
組み合わせでEu、Tb、CeおよびSmのいずれかが
好ましく、Eu、Smが最も好ましい。添加量は、希土
類原子に対して0.1〜10原子%添加することが好ま
しい。
The element Re contained as the emission center is M
Examples include one or more elements selected from transition metal elements such as n and Cu, rare earth metal elements, Pb, and Bi. Rare earth is at least Sc, Y, L
a, Ce, Pr, Nd, Gd, Tb, Ho, Er, T
m, Lu, Sm, Eu, Dy, and Yb, and the blue phosphor is Eu or C.
e, green phosphors such as Eu, Ce, Tb and H
o, as the red phosphor, Pr, Sm, Yb and Nd
Is preferred. Of these, Eu, Tb, Ce and Sm are preferable in combination with the base material, and Eu and Sm are most preferable. The addition amount is preferably 0.1 to 10 atom% with respect to the rare earth atom.

【0032】また、セレン化物としては、特に限定され
るものではないが、希土類セレナアルミネート〔Rx
ySez :R=Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、
Gd、Tb、Ho、Er、TmおよびLuのいずれかを
表し、x,y,z=整数でありそれぞれ異なっていても
よい〕、希土類セレナガレート〔RxGaySez :R=
Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Gd、Tb、H
o、Er、TmおよびLuのいずれかを表し、x,y,
z=整数でありそれぞれ異なっていてもよい〕、希土類
セレナインレート〔RxInySez :R=Sc、Y、L
a、Ce、Pr、Nd、Gd、Tb、Ho、Er、Tm
およびLuのいずれかを表し、x,y,z=整数であり
それぞれ異なっていてもよい〕に酸素が含有された化合
物が好ましい。
The selenide is not particularly limited, but rare earth selenaluminate [R x A
l y Se z : R = Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd,
Gd, Tb, Ho, Er, represents one of Tm and Lu, x, y, z = may be are different from each integers], rare earth Serenagareto [R x Ga y Se z: R =
Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Gd, Tb, H
represents any one of o, Er, Tm, and Lu, x, y,
z = integer and may be different from each other], rare earth selenate rate [R x In y Se z : R = Sc, Y, L
a, Ce, Pr, Nd, Gd, Tb, Ho, Er, Tm
And Lu, each of which represents an integer of x, y, z and may be different from each other], and a compound containing oxygen.

【0033】発光中心として添加する希土類Reは、少
なくともSc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Gd、T
b、Ho、Er、Tm、Lu、Sm、Eu、Dy、Yb
から選択されるが、Ce、Eu、TbおよびTmが好ま
しい。これらの元素は、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。
The rare earth element Re added as an emission center is at least Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Gd, T.
b, Ho, Er, Tm, Lu, Sm, Eu, Dy, Yb
However, Ce, Eu, Tb and Tm are preferred. These elements have an effective transition in the compound crystal field, and high-luminance light emission can be obtained.

【0034】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、EuAl2zw :Ce蛍光体薄膜を例にとり説明
する。
In order to obtain such a phosphor thin film, for example, the following reactive vapor deposition method is preferable. Here, EuAl 2 O z S w: Ce phosphor thin film as an example will be described.

【0035】Ceを添加したユーロピウムアルミネート
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、イオウを反応させるために用いている。
Europium aluminate pellets to which Ce is added may be produced, and the pellets may be EB vapor-deposited in a vacuum chamber into which H 2 S gas is introduced. Here, H 2 S gas is used to react sulfur.

【0036】その他、多元反応性蒸着法に用いる方法も
可能である。
In addition, a method used in the multi-source reactive vapor deposition method is also possible.

【0037】例えば、Ceを添加した酸化ユーロピウム
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、Ceを添加した硫化ユーロピウム
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。Ceを添加した酸化ユーロピウムペレット、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。
Ceを添加した硫化ユーロピウムペレット、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。
For example, binary reactive vapor deposition using Ce-added europium oxide pellets, alumina pellets, and H 2 S gas. Alternatively, Ce-added europium sulfide pellets, alumina pellets, and two-source vacuum vapor deposition without gas. Europium oxide pellets to which Ce is added, aluminum sulfide pellets, and binary vacuum deposition without using gas.
Methods such as Ce-added europium sulfide pellets, aluminum sulfide pellets, and binary reactive vapor deposition using O 2 gas are preferable.

【0038】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硫化ユーロピウ
ム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硫化ユー
ロピウム原料を蒸発させ、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。
In particular, at least an aluminum sulfide evaporation source and a europium sulfide evaporation source to which a luminescence center is added are placed in a vacuum chamber, oxygen gas (O 2 ) is introduced, and sulfurization is performed from each of these evaporation sources. It is preferable to vaporize aluminum and europium sulfide raw materials and combine the respective raw materials with oxygen gas when depositing on the substrate to obtain a thin film.

【0039】さらに、アニール処理と組み合わせてもよ
い。すなわち、硫化ユーロピウムペレット、硫化アルミ
ニウムペレット、H2Sガスを用いた2元反応性蒸着
や、硫化ユーロピウムペレット、硫化アルミニウムペレ
ット、ガスを用いない2元反応性蒸着などにより、ユー
ロピ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処理をする方法が好
ましい。たとえば、Ceを添加した硫化ユーロピウムペ
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。
Further, it may be combined with an annealing treatment. That is, a europium thioaluminate thin film can be formed by europium sulfide pellets, aluminum sulfide pellets, binary reactive vapor deposition using H 2 S gas, europium sulfide pellets, aluminum sulfide pellets, binary reactive vapor deposition without gas, or the like. After obtaining, an annealing method is preferable in an oxidizing atmosphere such as oxygen or air. For example, Ce-added europium sulfide pellets, aluminum sulfide pellets, hydrogen sulfide (H 2 S)
After obtaining a thin film by a method such as binary reactive vapor deposition using gas,
Anneal in air. As the annealing condition, it is preferable to perform the annealing in an oxidizing atmosphere having an oxygen concentration of the atmosphere or above at a temperature of preferably 500 ° C. to 1000 ° C., particularly 600 ° C. to 800 ° C.

【0040】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硫化ユーロピウ
ム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硫化ユーロピ
ウム原料を蒸発させ、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。
In particular, at least an aluminum sulfide evaporation source and a europium sulfide evaporation source to which a luminescence center is added are placed in a vacuum chamber, hydrogen sulfide gas is introduced, and aluminum sulfide and sulfide are supplied from each of these evaporation sources. It is preferable to evaporate the europium raw material, combine the respective raw materials with hydrogen sulfide gas when depositing on the substrate to obtain a sulfide phosphor thin film, and then perform annealing in an oxidizing atmosphere to obtain the thin film.

【0041】添加するCe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。
The Ce to be added is added to the raw material in the form of metal, fluoride, oxide or sulfide. The addition amount differs depending on the raw material and the thin film to be formed, so the composition of the raw material is adjusted so that the addition amount is appropriate.

【0042】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。
The substrate temperature during vapor deposition may be room temperature to 600 ° C., preferably 100 ° C. to 300 ° C. When the substrate temperature is too high, the surface of the thin film of the base material becomes rough, pinholes are generated in the thin film, and a current leakage problem occurs in the EL element. Also, the thin film may turn brown. Therefore, the above temperature range is preferable.

【0043】形成されたオキシサルファイド蛍光薄膜
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、N 2 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。
Oxysulfide fluorescent thin film formed
Is preferably a highly crystalline thin film. Evaluation of crystallinity
Valence can be determined, for example, by X-ray diffraction. crystalline
In order to raise the temperature, the substrate temperature should be as high as possible.
Also, in a vacuum after thin film formation, N 2 Medium, Ar, S vapor
Medium, H2Annealing in S, air, oxygen, etc. is also effective
Is.

【0044】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。
The thickness of the light emitting layer is not particularly limited, but if it is too thick, the driving voltage increases, and if it is too thin, the light emitting efficiency decreases. Specifically, depending on the fluorescent material, it is preferably 100 to 2000 nm, particularly 150 to 70 nm.
It is about 0 nm.

【0045】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。特に酸素を添加するためのO2 ガス、硫
化を促進するためのH2S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5〜200
SCCM、特に10〜30SCCMが好ましい。
The pressure during vapor deposition is preferably 1.33 × 10.
-4 to 1.33 x 10 -1 Pa (1 x 10 -6 to 1 x 10 -3
Torr). Particularly, the introduction amounts of O 2 gas for adding oxygen and H 2 S gas for promoting sulfidation are both adjusted to be 6.65 × 10 −3 to 6.65 × 10 −2 Pa (5 × 10
-5 to 5 × 10 -4 Torr) is preferable. If the pressure is higher than this, the operation of the E gun becomes unstable, and composition control becomes extremely difficult. The amount of H 2 S gas or oxygen gas introduced is 5 to 200 depending on the capacity of the vacuum system.
SCCM, especially 10-30 SCCM are preferred.

【0046】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。
If necessary, the substrate may be moved or rotated during vapor deposition. By moving and rotating the substrate, the film composition becomes uniform and variations in the film thickness distribution are reduced.

【0047】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。
When the substrate is rotated, the number of rotations of the substrate is preferably 10 times / min or more, more preferably 1
It is about 0 to 50 times / min, particularly about 10 to 30 times / min. If the number of rotations of the substrate is too high, problems such as sealing property tend to occur when the substrate is introduced into the vacuum chamber. Also,
If it is too late, compositional unevenness occurs in the film thickness direction in the tank, and the characteristics of the manufactured light emitting layer deteriorate. As a rotating means for rotating the substrate, a power transmission mechanism combining a power source such as a motor and a hydraulic rotation mechanism and a gear, a belt, a pulley, etc.
It can be configured by a known rotation mechanism using a speed reduction mechanism or the like.

【0048】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。
Any heating means for heating the evaporation source or the substrate may be used as long as it has a predetermined heat capacity, reactivity and the like, and examples thereof include a tantalum wire heater, a sheath heater and a carbon heater. The heating temperature by the heating means is preferably 10
About 0 to 1400 ° C, the accuracy of temperature control is ± 1 ° C at 1000 ° C, preferably ± 0.5 ° C.

【0049】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
と硫化ユーロピウムを蒸発源とし、酸素を導入しつつ、
酸素添加ユウロピウムチオアルミネート:Ce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。
One example of the constitution of an apparatus for forming the light emitting layer of the present invention is shown in FIG. Here, using aluminum sulfide and europium sulfide as evaporation sources, while introducing oxygen,
The method for producing oxygenated europium thioaluminate: Ce is taken as an example. In the figure, a substrate 12 on which a light emitting layer is formed and EB evaporation sources 14 and 15 are arranged in a vacuum layer 11.

【0050】硫化アルミニウムと硫化ユーロピウムの蒸
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ユーロピウム14a
および硫化アルミニウム15aが納められる”るつぼ”
40,50と、電子放出用のフィラメント41a,51
aを内蔵した電子銃41,51とを有する。電子銃4
1,51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4
2,52およびバイアス電源43,53が接続されてい
る。
EB (electron beam) evaporation source 14, which serves as evaporation means for aluminum sulfide and europium sulfide,
15 is europium sulfide 14a to which an emission center is added
"Crucible" containing aluminum and aluminum sulfide 15a
40 and 50, and filaments 41a and 51 for emitting electrons
and electron guns 41 and 51 having a built-in a. Electron gun 4
A mechanism for controlling the beam is built in each of 1, 51. The electron gun 41, 51 has an AC power source 4
2, 52 and bias power supplies 43, 53 are connected.

【0051】電子銃41,51からは電子ビームがコン
トロールされ、あらかじめ設定したパワーで、るつぼ4
0,50に照射され、発光中心の添加された硫化ユーロ
ピウム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。また、一つのEガンで多
元同時蒸着を行う多元パルス蒸着法を用いてもよい。
The electron beams are controlled from the electron guns 41 and 51, and the crucible 4 is controlled with a preset power.
It is possible to evaporate the europium sulfide 14a and the aluminum sulfide 15a, which are irradiated with 0.50 and have the luminescence center added, at a predetermined ratio. Alternatively, a multi-source pulse deposition method in which multi-source simultaneous deposition is performed with one E gun may be used.

【0052】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。
The vacuum chamber 11 has an exhaust port 11a,
By exhausting from the exhaust port, the inside of the vacuum chamber 11 can be made to have a predetermined vacuum degree. The vacuum chamber 11 also has a source gas introduction port 11b for introducing oxygen gas or hydrogen sulfide gas.

【0053】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。
The substrate 12 is fixed to the substrate holder 12a, and the fixed shaft 12b of the substrate holder 12a is rotatably fixed from the outside while maintaining the degree of vacuum in the vacuum chamber 11 by a rotating shaft fixing means (not shown). There is. And
By a rotating means (not shown), it can be rotated at a predetermined rotation speed as needed. Also, the substrate holder 1
2a is a heating means 1 composed of a heater wire or the like.
3 is adhered and fixed, heats the substrate to a desired temperature,
It can be held.

【0054】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ユーロピ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、オキシサルファイド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。
Using such a device, the EB evaporation source 14,
Europium sulfide vapor and aluminum sulfide vapor evaporated from 15 are deposited on the substrate 12 and combined with the introduced oxygen to form an oxysulfide fluorescent layer. At that time, the composition and the film thickness distribution of the deposited light emitting layer can be made more uniform by rotating the substrate 12 if necessary. In the above example, the case where two EB evaporation sources are used has been described, but the evaporation source is not limited to the EB evaporation source, and other evaporation sources such as a resistance heating evaporation source may be used depending on the materials and conditions used. You may use.

【0055】また、例えば以下の多元反応性蒸着法によ
り、チオアルミネート薄膜を得、その後酸化雰囲気中で
アニール処理をする方法も好ましい。
Further, for example, a method of obtaining a thioaluminate thin film by the following multi-source reactive vapor deposition method and then performing an annealing treatment in an oxidizing atmosphere is also preferable.

【0056】すなわち、希土類金属と硫化アルミニウム
を蒸発させ、基板上で反応させてチオアルミネート薄膜
を得る。ここでは、希土類チオアルミネートを中心に説
明するが、チオガレード、チオインデートを得る場合、
硫化ガリウム、硫化インジウムなどのIII族硫化物を用
いればよい。硫化を促進させるため、イオウ供給源とし
ては、硫化水素ガス(H2S)を用いることが好まし
い。
That is, the rare earth metal and aluminum sulfide are evaporated and reacted on the substrate to obtain a thioaluminate thin film. Here, the explanation will focus on the rare earth thioaluminate, but when obtaining thiogalade or thioindate,
Group III sulfides such as gallium sulfide and indium sulfide may be used. In order to promote sulfurization, it is preferable to use hydrogen sulfide gas (H 2 S) as the sulfur supply source.

【0057】硫化アルミニウムは、化学量論組成に対
し、10%程度偏倚していてもよいが、硫化物に発光中
心を加えて、蒸発源を作製するときの発光中心の添加量
の精度を上げるためにはできるだけ化学量論組成に近い
ことが好ましい。
Aluminum sulfide may be deviated by about 10% with respect to the stoichiometric composition, but the luminescence center is added to the sulfide to improve the accuracy of the addition amount of the luminescence center when producing an evaporation source. Therefore, it is preferable that the stoichiometric composition is as close as possible.

【0058】硫化アルミニウムには、発光中心を加え
る。硫化アルミニウムには、数 mol%以下の発光中心を
均一に添加することが可能で、これを用いたペレット、
粉体、圧粉体、固まりなどを蒸発させる。発光中心物質
は、硫化アルミニウムとともに蒸発して基板上に達し、
チオアルミネート系発光層中に微量の発光中心を制御性
よく添加できる。すなわち硫化アルミニウムは不純物物
質(発光中心)のキャリアーとしての働きを有し、チオ
アルミネート中へ1 mol%以下の発光中心を精度よく、
均一に添加することができる。
An emission center is added to aluminum sulfide. It is possible to add several mol% or less of luminescence centers to aluminum sulfide uniformly.
Evaporate powders, green compacts, lumps, etc. The emission center substance evaporates with aluminum sulfide and reaches the substrate,
A small amount of luminescent centers can be added with good controllability to the thioaluminate-based luminescent layer. That is, aluminum sulfide has a function as a carrier of an impurity substance (emission center), and the emission center of 1 mol% or less in thioaluminate can be accurately measured,
It can be added uniformly.

【0059】発光中心は、上述した希土類元素などを添
加する。添加する希土類は、金属、フッ化物または硫化
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。
To the emission center, the above-mentioned rare earth element or the like is added. The rare earth to be added is added to the raw material in the form of metal, fluoride or sulfide. The addition amount differs depending on the raw material and the thin film to be formed, so the composition of the raw material is adjusted so that the addition amount is appropriate.

【0060】本方法では、チオアルミネートの組成制御
が可能となるばかりか、チオアルミネートの結晶性も向
上する。チオアルミネート薄膜、例えばEuAl24
のEu、AlとSがそれぞれ1:2:1に容易に制御可
能となるため、結晶性が高くなるのと同時に、基板表面
でのS、Al、Eu、Al23 、EuSおよびこれら
のクラスターの表面拡散により、それぞれの元素が安定
な結晶サイトに位置してゆくため、高結晶性の薄膜が得
られる。特にEL素子は、高電界の下での発光現象であ
るため、高輝度の蛍光体薄膜を得るためには、母体材料
の結晶性を高める必要がある。本発明によれば、容易に
結晶化するものが得られる。また必要により、S等のガ
スを導入してもよい。
According to this method, not only the composition of thioaluminate can be controlled, but also the crystallinity of thioaluminate is improved. Thioaluminate thin film, eg EuAl 2 S 4
Eu, Al and S can be easily controlled to 1: 2: 1 respectively, so that the crystallinity becomes high and at the same time, S, Al, Eu, Al 2 S 3 , EuS on the substrate surface and these Due to the surface diffusion of the clusters, each element is located in a stable crystal site, so that a highly crystalline thin film can be obtained. In particular, the EL element is a light emitting phenomenon under a high electric field, and therefore, in order to obtain a phosphor thin film with high brightness, it is necessary to enhance the crystallinity of the base material. According to the present invention, an easily crystallizable product is obtained. If necessary, a gas such as S may be introduced.

【0061】形成された硫化物蛍光薄膜は、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。結晶性をあげるために
は、できるだけ基板温度高温にする。また、薄膜形成後
の真空中、N2 中、Ar中、S蒸気中、H2S中などで
のアニールも効果的である。特に、上述の方法により、
チオアルミネート薄膜を得、その後酸化雰囲気中でアニ
ール処理をすることにより、オキシサルファイド蛍光体
薄膜が得られる。
The formed sulfide fluorescent thin film is preferably a highly crystalline thin film. The crystallinity is evaluated by, for example, X
It can be performed by line diffraction. In order to improve the crystallinity, the substrate temperature should be as high as possible. Further, annealing in vacuum, N 2 , Ar, S vapor, H 2 S or the like after forming the thin film is also effective. In particular, by the method described above,
An oxysulfide phosphor thin film is obtained by obtaining a thioaluminate thin film and then annealing it in an oxidizing atmosphere.

【0062】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。
As described above, according to the fluorescent thin film material and the manufacturing method by vapor deposition of the present invention, it is possible to easily form a fluorescent thin film that emits light with high brightness.

【0063】本発明の蛍光薄膜の発光層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。
In order to obtain an inorganic EL element using the light emitting layer 3 of the fluorescent thin film of the present invention, for example, the structure shown in FIG. 2 may be used.

【0064】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が形成されて基板1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。
FIG. 2 is a partial cross-sectional perspective view showing the structure of an inorganic EL device using the light emitting layer of the present invention. In FIG.
A lower electrode 5 having a predetermined pattern is formed on the substrate 1, and the lower electrode 5 is formed to form a thick film first electrode on the substrate 1.
An insulating layer (thick film dielectric layer) 2 is formed. Also,
A light emitting layer 3 and a second insulating layer (thin film dielectric layer) 4 are sequentially formed on the first insulating layer 2, and the lower electrode 5 and the matrix circuit are formed on the second insulating layer 4. The upper electrode 6 is formed in a predetermined pattern so as to be configured.

【0065】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。
Between the substrate 1, the electrodes 5 and 6, the thick film insulating layer 2 and the thin film insulating layer 4, a layer for improving adhesion,
An intermediate layer such as a layer for relieving stress and a layer for preventing reaction may be provided. The thick film surface may be polished or a flattening layer may be used to improve the flatness.

【0066】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、アルミナ(Al
23 )、フォルステライト(2MgO・SiO2 )、
ステアタイト(MgO・SiO2 )、ムライト(3Al
23 ・2SiO2 )、ベリリア(BeO)、窒化アル
ミニウム(AlN)、窒化シリコン(SiN)、炭化シ
リコン(SiC+BeO)等のセラミック基板、耐熱性
ガラス基板など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、耐熱性ガラスが好ましく、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。
The material used as the substrate is a thick film forming temperature,
And a substrate having a heat-resistant temperature or melting point of 600 ° C. or higher, preferably 700 ° C. or higher, particularly 800 ° C. or higher, which can withstand the formation temperature of the EL phosphor layer and the annealing temperature of the EL element, and a light-emitting layer or the like formed thereon. The EL element is not particularly limited as long as it can form an EL element with a functional thin film and can maintain a predetermined strength. Specifically, alumina (Al
2 O 3 ), forsterite (2MgO · SiO 2 ),
Steatite (MgO ・ SiO 2 ), Mullite (3Al
2 O 3 .2SiO 2 ), beryllia (BeO), aluminum nitride (AlN), silicon nitride (SiN), silicon carbide (SiC + BeO) and other ceramic substrates, heat-resistant glass substrates and the like can be mentioned. Among these, alumina substrates and heat-resistant glass are particularly preferable, and beryllia, aluminum nitride, silicon carbide and the like are preferable when thermal conductivity is required.

【0067】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。
In addition to this, it is also possible to use a metal substrate such as quartz, a thermally-oxidized silicon wafer, titanium, stainless steel, Inconel, or an iron-based material. When a conductive substrate made of metal or the like is used, a structure in which a thick film having electrodes inside is formed on the substrate is preferable.

【0068】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。
As the dielectric thick film material (first insulating layer), a known dielectric thick film material can be used. Further, a material having a relatively large dielectric constant is preferable.

【0069】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。
For example, a lead titanate-based material, a lead niobate-based material, a barium titanate-based material, or the like can be used.

【0070】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。
The resistivity of the thick dielectric film is 10 8 Ω.
cm or more, particularly about 10 10 to 10 18 Ω · cm. Further, it is preferable that the substance has a relatively high dielectric constant,
The dielectric constant ε is preferably ε = 100 to 100
It is about 00. The film thickness is preferably 5 to 50 μm, particularly preferably 10 to 30 μm.

【0071】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。
The method for forming the thick film of the insulating layer is not particularly limited, and it is preferable that the film having a thickness of 10 to 50 μm can be obtained relatively easily, but the sol-gel method, the printing firing method, etc. are preferable.

【0072】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。
In the case of the printing and firing method, the particle size of the material is appropriately adjusted and mixed with a binder to obtain a paste having an appropriate viscosity. This paste is formed on a substrate by a screen printing method and dried. The green sheet is fired at an appropriate temperature to obtain a thick film.

【0073】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(Ta25 )、チタン酸
ストロンチウム(SrTiO3 )、酸化イットリウム
(Y23 )、チタン酸バリウム(BaTiO3 )、チ
タン酸鉛(PbTiO3 )、PZT、ジルコニア(Zr
2 )、シリコンオキシナイトライド(SiON)、ア
ルミナ(Al23 )、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。
As the constituent material of the thin film insulating layer (second insulating layer), for example, silicon oxide (SiO 2 ), silicon nitride (SiN), tantalum oxide (Ta 2 O 5 ), strontium titanate (SrTiO 3 ), Yttrium oxide (Y 2 O 3 ), barium titanate (BaTiO 3 ), lead titanate (PbTiO 3 ), PZT, zirconia (Zr
O 2 ), silicon oxynitride (SiON), alumina (Al 2 O 3 ), lead niobate, PMN-PT-based materials and the like, and multilayers or mixed thin films of these can be mentioned. As a method of forming,
An existing method such as a vapor deposition method, a sputtering method, a CVD method, a sol-gel method, a printing and baking method may be used. In this case, the thickness of the insulating layer is preferably 50 to 1000 nm, particularly 10
It is about 0 to 500 nm.

【0074】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。
The electrode (lower electrode) is formed at least on the substrate side or in the first dielectric body. The electrode layer, which is exposed to a high temperature of heat treatment together with the light emitting layer during the thick film formation, contains palladium, rhodium, iridium, rhenium, ruthenium, platinum, tantalum, nickel, chromium as main components,
One or more commonly used metal electrodes such as titanium may be used.

【0075】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In23 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。In23 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 23 に対するZnOの混合比は、
通常、12〜32質量%程度である。
Further, the other electrode layer serving as the upper electrode is
Since the emission is usually taken from the side opposite the substrate,
A transparent electrode having a light-transmitting property in the wavelength range is preferable. Transparent power
The poles take out the emitted light from the substrate side if the substrate is transparent.
Since it can be used, it may be used for the lower electrode. This place
In particular, it is particularly preferable to use a transparent electrode such as ZnO or ITO.
preferable. ITO is usually In2O3 And SnO chemistry
Although it is contained in a stoichiometric composition, the O content is slightly deviated from this.
May be. In2O3 Against SnO2 The mixing ratio of is 1
It is preferably -20% by mass, more preferably 5-12% by mass. Well
Also, In at IZO 2O3 The mixing ratio of ZnO to
Usually, it is about 12 to 32% by mass.

【0076】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。
Further, the electrodes may have silicon. This silicon electrode layer is made of polycrystalline silicon (p-S
It may be i) or amorphous (a-Si), and may be single crystal silicon if necessary.

【0077】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。
The electrodes are doped with impurities in order to secure conductivity in addition to silicon as the main component. The dopant used as an impurity may be any dopant that can ensure a predetermined conductivity, and a normal dopant used in silicon semiconductors can be used. Specifically, B,
P, As, Sb, Al and the like are mentioned, and among these, B, P, As, Sb and Al are particularly preferable. The dopant concentration is preferably about 0.001 to 5 at%.

【0078】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。
As a method for forming an electrode layer using these materials, existing methods such as a vapor deposition method, a sputtering method, a CVD method, a sol-gel method and a printing and firing method may be used. In particular, an electrode is internally formed on a substrate. The same method as for the dielectric thick film is preferable when manufacturing a structure in which the thick film is formed.

【0079】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。
The preferable resistivity of the electrode layer is 1 Ω · cm or less, and particularly 0.003 to 0.1 Ω · cm in order to efficiently apply an electric field to the light emitting layer. The thickness of the electrode layer depends on the material to be formed, but is preferably 50 to 200.
It is 0 nm, especially about 100 to 1000 nm.

【0080】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。
The case where the light emitting layer of the present invention is applied to an inorganic EL element has been described above. However, as long as it is an element in which the phosphor thin film of the present invention can be used, another type of element, red,
By using an element that emits blue and green, it can be applied to a full-color panel for a display.

【0081】[0081]

【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、Eガン2台の代
わりにEガン1台と抵抗加熱蒸発源(セル源)1台を用
いた。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail below by showing specific examples of the present invention. Example 1 FIG. 1 shows an example of a vapor deposition apparatus that can be used in the manufacturing method of the present invention. Here, one E gun and one resistance heating evaporation source (cell source) were used instead of two E guns.

【0082】Ce23 を5 mol%添加したEuS粉を
入れたEB源15、Al23 粉を入れたセル源14を
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EuAl2
4 :Ce層を成膜した。各々の蒸発源の蒸発速度は、
EuAl24 の成膜速度で1 nm/sec になるように調
節し、かつEu:Al23 のモル比が1:1となるよ
うに調節した。このときH2Sガスを20SCCM導入し
た。この上に絶縁薄膜を形成した後、750℃の空気中
で10分間アニールし、オキシサルファイド蛍光体薄
膜、EuAl2zw :Ceを得た。
An EB source 15 containing EuS powder containing 5 mol% of Ce 2 S 3 and a cell source 14 containing Al 2 S 3 powder are provided in the vacuum chamber 11 and vaporized simultaneously from the respective sources. EuAl 2 on the substrate which was heated to ℃ and rotated.
S 4 : The Ce layer was formed. The evaporation rate of each evaporation source is
The deposition rate of EuAl 2 S 4 was adjusted to 1 nm / sec, and the molar ratio of Eu: Al 2 S 3 was adjusted to 1: 1. At this time, 20 SCCM of H 2 S gas was introduced. After forming the insulating thin film thereon, and annealed for 10 minutes in 750 ° C. in air, oxysulfide phosphor thin film, EuAl 2 O z S w: to obtain a Ce.

【0083】得られたEuAl2zw :Ce薄膜を蛍
光X線分析により組成分析した結果、原子比でEu:A
l:O:S:Eu=13.14:29.29:17.4
4:30.14:0.21であった。
The composition of the obtained EuAl 2 O z S w : Ce thin film was analyzed by fluorescent X-ray analysis. As a result, Eu: A in atomic ratio was obtained.
l: O: S: Eu = 13.14: 29.29: 17.4
It was 4: 30.14: 0.21.

【0084】さらにこの発光層を用いたEL素子を作製
した。絶縁層を介して発光層を挟んだ電極間に1kHzの
パルス幅50μSの電界を印加することにより、100
cd/m2 の緑色発光輝度が再現よく得られた。図3に発
光スペクトルを示す。
Further, an EL device using this light emitting layer was prepared. By applying an electric field having a pulse width of 50 kHz of 1 kHz between the electrodes sandwiching the light emitting layer through the insulating layer, 100
A green emission brightness of cd / m 2 was obtained with good reproducibility. The emission spectrum is shown in FIG.

【0085】<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Yb、Ceに代えてNdおよび
Al23 に代えてGa23 を用いたところ、ほぼ同様
な結果が得られた。この場合赤の発光が得られた。
Example 2 In Example 1, when the rare earth metal was Yb instead of Eu, Nd instead of Ce and Ga 2 S 3 instead of Al 2 S 3 , the same results were obtained. Was obtained. In this case, red light emission was obtained.

【0086】<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Y、Ceに代えてEuおよびA
23 に代えてIn23 を用いたところ、ほぼ同様な
結果が得られた。この場合も赤色の発光が得られた。
<Example 3> In Example 1, as the rare earth metal, Eu was replaced by Y, and Ce was replaced by Eu and A.
When In 2 S 3 was used instead of l 2 S 3 , almost the same result was obtained. In this case as well, red light emission was obtained.

【0087】<実施例4>実施例1において、希土類金
属として、Euに代えてYb、およびCeに代えてEuを用い
た。実施例1と同様に得られたYbAl2zw :Eu
薄膜を分析したところ、原子比でYb:Al:O:S:
Eu=7.18:15.93:381:27.20:
0.32であった。さらに、この発光層を用いEL素子を
作製し、実施例1と同様に駆動させ青色の発光を確認し
た。
<Example 4> In Example 1, Yb was used instead of Eu as the rare earth metal, and Eu was used instead of Ce. YbAl 2 O were obtained in the same manner as in Example 1 z S w: Eu
Analysis of the thin film revealed that the atomic ratio was Yb: Al: O: S:
Eu = 7.18: 15.93: 381: 27.20:
It was 0.32. Further, an EL device was produced using this light emitting layer and driven in the same manner as in Example 1 to confirm blue light emission.

【0088】図4にこのEL発光のスペクトルを示す。図
から明らかなように、452nmと紫色にピーク波長を持
つスペクトルが得られた。輝度は、10cd/m2 であっ
た。
FIG. 4 shows the spectrum of this EL emission. As is clear from the figure, a spectrum having a peak wavelength at 452 nm and purple was obtained. The brightness was 10 cd / m 2 .

【0089】以上のように本発明の蛍光体薄膜は、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。
As described above, the phosphor thin film of the present invention has a red, green, and blue phosphor thin film material that has good color purity and emits light with high brightness without using a filter, and the same film forming method and the same film forming method. It is possible to obtain high brightness using the film device.

【0090】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。
Further, by using a phosphor matrix material or a luminescent center material having similar chemical or physical properties, the manufacturing process of the full-color EL panel is simplified, the variation in luminance is small, the yield is increased, and the manufacturing cost is reduced. Can be reduced.

【0091】本発明の製造方法は組成制御が再現よく行
われ、蛍光体薄膜の母体材料である硫化物のイオウ不足
と不純物の混入を解決し、輝度の高い発光層が得られる
ことがわかる。
It can be seen that in the production method of the present invention, the composition control is performed with good reproducibility, the sulfur deficiency of the sulfide, which is the base material of the phosphor thin film, and the incorporation of impurities are solved, and a light emitting layer with high brightness can be obtained.

【0092】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。
Further, the EL element using such a thin film has excellent light emitting characteristics, and in particular, when forming a multicolor EL element or a full color EL element, the light emitting layer can be manufactured with good reproducibility, which is of practical value. Is big.

【0093】[0093]

【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とその製造方法およびE
Lパネルを提供することができる。
As described above, according to the present invention, there is no need for a filter and the color purity is good, especially the full-color EL.
Thin film suitable for RGB and its manufacturing method and E
An L panel can be provided.

【0094】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とその製造
方法およびELパネルを提供することができる。
Further, it is possible to provide a phosphor thin film capable of simplifying the manufacturing process of a full-color EL panel, reducing variations in brightness, increasing the yield, and reducing the manufacturing cost, a manufacturing method thereof, and an EL panel.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【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。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a configuration example of an apparatus to which the method of the present invention is applicable, or a manufacturing apparatus of the present invention.

【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。
FIG. 2 Inorganic EL that can be manufactured by the method and apparatus of the present invention
It is a partial cross section figure which shows the structural example of an element.

【図3】実施例1のEL素子の発光スペクトルを示したグ
ラフである。
FIG. 3 is a graph showing an emission spectrum of the EL device of Example 1.

【図4】実施例4のEL素子の発光スペクトルを示したグ
ラフである。
FIG. 4 is a graph showing an emission spectrum of the EL device of Example 4.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

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 EB蒸発源 15 EB蒸発源 1 substrate 2 First insulating layer (dielectric layer) 3 Phosphor thin film (light emitting layer) 4 Second insulating layer (dielectric layer) 5 Lower electrode 6 Upper electrode (transparent electrode) 11 vacuum chamber 12 substrates 13 Heating means 14 EB evaporation source 15 EB evaporation source

───────────────────────────────────────────────────── 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 33/14 H05B 33/14 Z Fターム(参考) 3K007 AB03 AB04 AB18 BA06 DA02 DA05 DC04 EA02 FA01 4H001 CA04 CF02 XA00 XA08 XA13 XA16 XA31 XA49 YA00 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H05B 33/14 H05B 33/14 ZF term (reference) 3K007 AB03 AB04 AB18 BA06 DA02 DA05 DC04 EA02 FA01 4H001 CA04 CF02 XA00 XA08 XA13 XA16 XA31 XA49 YA00

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 母体材料が希土類チオアルミネート、希
土類チオガレードおよび希土類チオインデートから選ば
れた少なくとも一つの化合物に酸素が含有されたオキシ
サルファイドであって、さらに発光中心となる元素を含
有する蛍光体薄膜。
1. A phosphor thin film in which a base material is an oxysulfide in which at least one compound selected from rare earth thioaluminate, rare earth thiogallate and rare earth thioindate contains oxygen, and which further contains an element serving as an emission center. .
【請求項2】 前記オキシサルファイド中の酸素元素と
イオウ元素とのモル比率を、O/(S+O)と表したと
き、 O/(S+O)=0.01〜0.85 である請求項1の蛍光体薄膜。
2. The O / (S + O) = 0.01 to 0.85 when the molar ratio of the oxygen element and the sulfur element in the oxysulfide is expressed as O / (S + O). Phosphor thin film.
【請求項3】 下記組成式で表される請求項1または2
の蛍光薄膜。 Rxyzw :M [但し、Mは発光中心の金属元素を表し、Rは希土類元
素から選ばれた少なくとも一つの元素、AはAl、Ga
およびIn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=3〜3
0である。]
3. The composition according to claim 1, which is represented by the following composition formula:
Fluorescent thin film. R x A y O z S w : M [ where, M represents a metal element of the light emitting center, at least one element R selected from rare earth elements, A is Al, Ga
And at least one element selected from In,
x = 1-5, y = 1-15, z = 3-30, w = 3-3
It is 0. ]
【請求項4】 前記発光中心は希土類元素である請求項
1〜3のいずれかの蛍光体薄膜。
4. The phosphor thin film according to claim 1, wherein the emission center is a rare earth element.
【請求項5】 請求項1〜4のいずれかの蛍光体薄膜を
有するELパネル。
5. An EL panel having the phosphor thin film according to claim 1.
【請求項6】 請求項1〜4のいずれかの蛍光体薄膜を
形成する製造方法であって、硫化物薄膜を形成後、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。
6. A method of manufacturing a phosphor thin film according to claim 1, wherein the phosphor thin film is annealed in an oxidizing atmosphere after forming the sulfide thin film.
【請求項7】 請求項1〜4のいずれかの蛍光体薄膜を
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、硫化ガリウ
ム、硫化インジウムから選ばれた少なくとも一つの蒸発
源と、発光中心が添加された希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、硫化ガリ
ウム、硫化インジウムから選ばれた少なくとも一つの化
合物および希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。
7. A manufacturing method for forming the phosphor thin film according to claim 1 by vapor deposition, comprising at least one selected from aluminum sulfide, gallium sulfide and indium sulfide in a vacuum chamber. An evaporation source and a rare earth sulfide evaporation source to which an emission center is added are arranged and oxygen gas is introduced, and at least one compound selected from aluminum sulfide, gallium sulfide, and indium sulfide from each of these evaporation sources and A method for producing a phosphor thin film, which comprises vaporizing a rare earth sulfide raw material and combining the respective raw materials with oxygen gas to deposit a thin film on the substrate.
【請求項8】 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、硫化ガリウ
ム、硫化インジウムから選ばれた少なくとも一つのム蒸
発源と、希土類金属または、発光中心が添加された希土
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、硫化ガリ
ウム、硫化インジウムから選ばれた少なくとも一つの化
合物および希土類硫化物原料または希土類金属原料を蒸
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。
8. A manufacturing method for forming the phosphor thin film according to claim 1 by a vapor deposition method, wherein at least one evaporation source selected from at least aluminum sulfide, gallium sulfide and indium sulfide is provided in a vacuum chamber. Arranging a rare earth metal or a rare earth sulfide evaporation source added with an emission center and introducing hydrogen sulfide gas, and at least one compound selected from aluminum sulfide, gallium sulfide, and indium sulfide from each of these evaporation sources. And the rare earth sulfide raw material or the rare earth metal raw material is evaporated, and when deposited on the substrate, the respective raw materials are combined with hydrogen sulfide gas to obtain a sulfide phosphor thin film, and then an annealing treatment is performed in an oxidizing atmosphere. Method for manufacturing phosphor thin film.
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