荧光体薄膜及其制造方法和EL板技术

本发明专利技术的目的是提供不需要滤色片、色纯度良好的、特别适宜全色ＥＬ用ＲＧＢ、进而简化了全色ＥＬ板的制造过程、辉度偏差小、提高合格率、降低制造费用的荧光体薄膜及其制造方法，和ＥＬ板，为达到此目的，母体材料是在从稀土类硫代铝酸盐、稀土类硫代镓酸盐和稀土类硫代胺酸盐中至少选出一种的化合物中含有氧的氧代硫化物，进而制成含有形成发光中心元素的构成荧光体薄膜，其制造方法和ＥＬ板。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及具有发光功能的硫化物发光层，特别涉及用于无机EL元件等的发光层的荧光体薄膜和用该薄膜制造的EL板。近年来，作为小型或大型轻量的平面显示器，广泛研究薄膜EL元件。使用由发橙黄色光的、添加锰的硫化锌形成的荧光体薄膜的单色薄膜EL显示器，如图2所示，是使用了薄膜绝缘层2、4的二层绝缘型结构，已经实用化。图2中，在基板1上形成规定图形的下部电极5，在该下部电极5上形成第1绝缘层2。在该第1绝缘层2上依次形成发光层3、第2绝缘层4，同时在第2绝缘层4上以规定图形形成上部电极6，以便与上述下部电极5构成矩阵电路。进而，作为显示器，与计算机用、TV用、其他显示用相对应，彩色化是必不可少的。使用硫化物荧光体薄膜的薄膜EL显示器具有优良的可靠性、耐环境性，但是，目前以红色、绿色、兰色三原色发光的EL用荧光体特性很不理想，在彩色使用方面很不适宜。兰色发光荧光体，作为母体材料使用SrS、作为发光中心使用Ce的SrSCe和ZnSTm、作为红色发光荧光体ZnSSm、CaSEu、作为绿色发光荧光体ZnSTb、CaSCe等都是备选的，正在继续研究。这些红色、绿色、兰色三原色发光的荧光体薄膜，仍存在着发光辉度、效率、色纯度方面在问题，现在还不能达到彩色EL面板的实用化。特别是，兰色使用SrSCe，虽然得到比较高的辉度，但作为全色显示用的兰色，辉度不够，由于色度也偏向于绿色，所以希望开发一种更好的兰色的发光层。为了解决这些课题，正如特开平7-122364号公报、特开平8-134440号公报、信学技报EID98-113、19-24页、和JPn.J.Appl.Phys.Vol 38、(1999)pp.L1291-1292中讲述的那样，开发了SrGa2S4Ce、CaGa2S4Ce和BaAl2S4Eu等硫代镓酸盐或硫代铝酸盐系的兰色荧光体。认为这些硫代镓酸盐系荧光体，虽然不存在色纯度的问题，但辉度很低、特别是多元组成，所以很难得组成均匀的薄膜。由于组成控制性差引起结晶性也差，硫的脱离造成缺陷、混入杂质等得不到高质量的薄膜，由此也不能提高辉度。硫代铝酸盐的组成极难控制。制作硫代铝酸盐系薄膜有以下方法，如特开平8-134440号公报中讲述的，制作与想要的BaAl2S4Eu薄膜相同组成的靶子，利用喷溅得到发光层的方法。如Jpn.J.Appl.Phys.Vol.38.(1999)PP.L1291-1292中讲述的那样，制作BaSEu和Al2S32种颗粒，利用二源脉冲电子束蒸镀法获得BaAl2S4Eu的方法。在特平开7-122364号公报中记载了一种方法，作为获得SrIn2S4Eu发光层的方法是利用MBE法，在通入H2S气体的真空槽内将Sr金属、In金属和EuCl3作为源进行蒸发，在基板上形成SrIn2S4Eu发光层的方法。然而，在此方法中，控制母体材料(SrIn2S4)中金属和发光中心物质(Eu)的各个源时，极难准确地控制发光中心的量。例如，Sr与In的摩尔比控制在1∶1，利用H2S引起硫化反应，将Eu与母体材料的摩尔比取为99.5∶0.1，而且，将Ce的0.1量偏差定在5％以下，这在当前的蒸发工艺中是不可能达到的。因此，在用作LSI电极的Al电极，即使是比较稳定的蒸镀源，蒸镀工艺中Al薄膜的膜厚偏差约为5％。从这种情况也可知道将Eu的浓度，控制在精度在5％以下是极其困难的。另一方面，除兰色外，对于红、绿色的EL薄膜，制作红色发光荧光体ZnSSm，CaSEu、绿色发光荧光体ZnSTb、CaSCe等各种组成的靶子或颗粒，利用喷溅法或EB蒸渡法可获得较高辉度发光的荧光体薄膜。就实现全色EL板方面，需要以稳定地，低费用实现兰、绿、红用荧光体的荧光体材料、制作加工荧光体，如上述荧光体薄膜的母体材料和发光中心材料的化学或物理性质，因随各种材料而异，所以根据荧光体薄膜的种类，制造方法也不同。作为以一种材料获得高辉度的制膜方法时，由于不能实现其他色荧光体薄膜的高辉度，所以，当考虑到全色EL板的制造工序时，也就需要数种制膜装置。使得制造工序更为复杂，面板的制造费用更加昂贵。上述兰、绿、红的EL荧光体薄膜的EL光谱都很宽，用于全色EL板时，作为面板必须用滤色片将RGB从EL荧光体薄膜的EL光谱中切割出去，使用滤色片时，不仅制造工序变得复杂，最严重的问题是降低了辉度。使用滤色片取出RGB时，兰、绿、红EL荧光体薄膜的辉度由于损失10～50％，所以辉度很低，不能实用。为了解决上述所示问题，要求一种不使用滤色片，色纯度也良好，而且以高辉度发光的红、绿、兰的荧光体薄膜材料，和能用同一种制膜方法和制膜装置获得很高辉度、化学或物理性质相类似的荧光体母体材料和发光中心材料。本专利技术的目的是提供一种不需要滤色片，色纯度良好的，特别适宜全色EL用的RGB的荧光体薄膜及其制造方法和EL板。并提供了一种可简化全色EL板的制造工序、辉度偏差很小、提高合格率、降低制造成本的荧光体薄膜及其制造方法和EL板。上述目的通过下述(1)～(8)的任何一种构成即可达到。(1)母体材料是在从稀土类硫代铝酸盐、稀土类硫代镓酸盐和稀土类硫代铟酸盐中选出的至少一种化合物中含有氧的氧代硫化物，进而含有形成发光中心元素的荧光体薄膜。(2)上述氧代硫化物中的氧元素和硫元素的摩尔比率表示为O/(S+O)时，O/(S+O)＝0.01～0.85的上述(1)的荧光体薄膜。(3)以组成式RxAyOzSwM表示的上述(1)或(2)的荧光薄膜。(4)上述发光中心是稀土类元素的上述(1)～(3)的任何一种荧光体薄膜。(5)具有上述(1)～(4)中任一项荧光体薄膜的EL板。(6)一种形成上述(1)～(4)中任一项荧光体薄膜的制造方法，形成硫化物薄膜后，在氧化环境中进行退火处理。(7)一种利用蒸镀法形成上述(1)～(4)中任一项荧光体薄膜的制造方法，在真空槽内至少配置选自硫化铝、硫化镓、硫化胺中的至少一种的蒸发源，和添加了发光中心的稀土类硫化物蒸发源，通入氧气，从这些蒸发源分别蒸发选自硫化铝、硫化镓、硫化铟中至少一种的化合物和稀土类硫化物原料，在向基板上堆积时，各种原料物质和氧气结合，获得薄膜的荧光体薄膜。(8)一种利用蒸镀法形成上述(1)的荧光体薄膜的制造方法，在真空槽内至少配置从硫化铝、硫化镓、硫化胺中选出至少一种的蒸发源、和添加了稀土类金属或发光中心的稀土类硫化物蒸发源，通入硫化氢气体，从这些蒸发源分别蒸发硫化铝、硫化镓、硫化胺中选出的至少一种化合物和稀土类硫化物原料或稀土类金属原料，在向基板上堆积时，各种原料物质与硫化氢气结合，获得硫化物荧光体薄膜。随后，在氧化环境中进行退火处理。本专利技术是作为同一种制膜方法，利用反应性蒸镀法，利用化学或物理稳定的氧化物合成化合物材料而获得的专利技术，得到的荧光体薄膜可在从红到兰很宽范围内放射出各种颜色的发光。首先，专利技术者们发现，将稀土类硫代铝酸盐、稀土类硫代镓酸盐、稀土类硫代铟酸盐作为EL用的薄膜荧光体，形成薄膜化。用所得到薄膜制作EL元件，但不能得到所希望的发光。所得薄膜的发光辉度，至多为2cd/m2，仍是低辉度，为了EL元件板的应用，必须高辉度化。鉴于这一结果，对该体系的荧光体薄膜进行了研究，结果完成本专利技术。即，在稀土类硫代铝酸盐、稀土类硫代镓酸盐、稀土类硫代铟酸盐本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种荧光体薄膜，其特征是母体材料是在从稀土类硫代铝酸盐、稀土类硫代镓酸盐和稀土类硫代铟酸盐中至少选出一种的化合物中含有氧的氧化硫化物，进而含有形成发光中心的元素。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：矢野义彦，大池智之，
申请(专利权)人：威斯特姆公司，
类型：发明
国别省市：CA[加拿大]