電致發光元件中的熒光體膜形成用高強度濺射靶的制作方法

專利名稱：：電致發光元件中的熒光體膜形成用高強度濺射靶的制作方法
技術領域：
：本發明涉及用于通過濺射形成構成各種電子設備、信息設備的顯示器中使用的電致發光元件的熒光體薄膜的濺射耙，尤其涉及用于通過在含有H2S氣體的氣氛中進行的反應性濺射法而形成添加銪的硫代鋁酸鋇熒光體膜(BaAl2S4:En)的、即使在大氣中長時間放置仍能夠維持高強度的電致發光元件中的熒光體膜形成用濺射耙。
背景技術：
：近年來，在各種電子設備、信息設備的顯示器等中使用電致發光元件，且該電致發光元件中使用熒光體膜。電致發光元件眾所周知的構造是，艮口:通常在玻璃基板之上形成下部透明電極，并在該下部透明電極之上形成第一絕緣膜，在該第一絕緣膜之上形成熒光體膜，并具有在該熒光體膜之上以第二絕緣膜及第一絕緣膜包住熒光體膜的方式，形成有第二絕緣膜，并在該第二絕緣膜上形成上部電極的構造。作為該電致發光元件中使用的熒光體膜之一，添加銪的硫代鋁酸鋇熒光體膜(BaAl2S4:Eu)為人所知。該添加銪的硫代鋁酸鋇熒光體膜的母體成分由硫代鋁酸鋇(BaAl2S4)構成，且作為發光中心的雜質由銪(Eu)構成，該添加銪的硫代鋁酸鋇熒光體膜如下制作，即首先，將添加有Al2S3顆粒與EuF3的BaS顆粒作為蒸發源，利用二元脈沖電子束蒸鍍法制作非晶相的薄膜，然后利用退火爐進行熱處理使其結晶。但是根據該方法，熒光體膜需要在最終工序中進行熱處理，且該熱處理需要加熱到90(TC以上的高溫，所以對構成電致發光元件的電極或絕緣層帶來不良影響，因此難以得到完全地結晶化的添加Eu硫代鋁酸鋇。因此，近年來，開發并提出了如下方案，以三乙基鋁(Al(C2H5)3)、三甲基鋁(Al(CH3)3)或三異丁基鋁(Al(i—C4H9)3)有機金屬材料，與金屬鋇(Ba)和金屬銪(Eu)、氯化銪(EuCl3)及氟化銪(EuF3)的任一種和硫化氫(H2S)為原料，通過電子射線(EB)蒸鍍法制造添加銪的硫代鋁酸鋇熒光體膜(BaAl2S4:Eu)的方法(參照專利文獻1)。此外，雖然沒有關于添加銪的硫代鋁酸鋇熒光體膜(BaAl2S4:Eu)的記載，但通常通過多元濺射法形成電致發光元件中的熒光體膜為人所知(參照專利文獻2、3)。專利文獻1:特開2001—297877號公報專利文獻2:特開2001—118677號公報專利文獻3:特開平8—138867號公報近年來，顯示器越來越大型化，從而在該大型顯示器中使用的電致發光元件也越來越大型化，但通過所述蒸鍍方法制造大面積的添加銪的硫代鋁酸鋇熒光體膜存在極限，為形成更大面積的薄膜，與蒸鍍法相比，以濺射法形成更有利，所以近年來，進行通過多元濺射法制造在大型的電致發光元件中使用的大面積的添加銪的硫代鋁酸鋇熒光體膜的研究。但是，如果以多元濺射法制造添加銪的硫代鋁酸鋇熒光體膜，則為同時使Ba、Al及Eu的各元素濺射，需要在濺射裝置中同時設置Ba、Al及Eu各元素的靶，所以必須將濺射裝置大型化，此外，Ba及Eu是如果不保存在油中就不能防止氧化的活性金屬，Ba及Eu如果放置在大氣中，會馬上氧化，因此在大氣中處理Ba及Eu靶非常困難。此外，因為即使使用Ba、Al及Eu各元素的靶進行多元濺射法，也難以在成分組成中不產生偏移地成形添加銪的硫代鋁酸鋇熒光體膜(BaAl2S4:Eu)，所以考慮將Ba、Al及Eu的各要素粉末，以含有由膜特性確定的A1:2050質量％、Eu:110質量％、其余為Ba構成的組成的方式，進行配合、混合而制作成混合粉末，并將該混合粉末壓力成形，通過在真空中燒結或熱壓制作靶，通過使用該耙在硫化氫氣分氣體中進行濺射，形成添加銪的硫代鋁酸鋇熒光體膜(BaAl2S4:Eu)。但是，將Ba、Al及Eu各要素的粉末以含有Al:2050質量％、Eu:110質量％、其余為Ba而成的組成的方式，配合并混合后，通過在真空中燒結或熱壓而得到的靶因為易氧化的Ba粉末及Eu粉末殘存于基體中，所以存在如果將該靶放置在大氣中，則在短時間內發生氧化，且在將該制作的靶設置于濺射裝置并開始濺射之前，靶發生氧化，靶的強度極度降低，而無法作為濺射用靶使用的問題。
發明內容本發明的目的在于提供一種即使在大氣中長時間放置，仍能夠維持高強度的電致發光元件中的熒光體膜形成用濺射靶。本發明者們進行開發即使在大氣中長時間放置，仍能夠維持高強度的電致發光元件中的熒光體膜形成用濺射靶的結果，得到如下研究結果(a)將熔化鑄造得到的具有Al:2050質量％、Eu:1~10質量％、其余部分為Ba和不可避免雜質而成的組成的鑄塊粉碎，形成合金粉末，并將該合金粉末在真空中燒結或熱壓得到靶，該靶由Eu固溶的Ba和Al的金屬間化合物相構成，且Eu固溶于Ba，所以即使在大氣中放置靶，在短時間內不會氧化，因此即使將該靶在大氣中長時間放置，仍能夠維持強度，(b)所述固溶了Eu的Ba和Al的金屬間化合物相由Eu固溶于BaAl4金屬間化合物中的Ba的金屬間化合物相與Eu固溶于Ba7Ab金屬間化合物中的Ba的金屬間化合物相而構成。(c)如果在基體中殘存單體Ba相及單體Eu相，則易發生氧化，耙的強度降低，所以優選在基體中不殘存單體Ba相及單體Eu相。本發明是基于所述研究成果而成，特征在于，(1)一種電致發光元件中的熒光體膜形成用高強度濺射靶，其特征在于，具有含有A1:20~50質量％、Eu:1~10質量％、其余部分為Ba和不可避免雜質而成的組成，且由Eu固溶的Ba和Al的金屬間化合物相構成的組織，(2)所述Eu固溶的Ba和Al的金屬間化合物相由Eu固溶于BaAl4金屬間化合物中的Ba的金屬間化合物相與Eu固溶于Ba7Ab金屬間化合物中的Ba的金屬間化合物相而構成。本發明者們進一步進行研究的結果，得到如下的研究結果(a)用于形成本發明的電致發光元件中的熒光體膜的高強度濺射耙，不優選在基體中分散單體Ba相及單體Eu相，但即使單體A1相分散，因為A1不會急劇地氧化，所以不會使強度降低，通過在基體中使A1相均勻地分布，反而韌性提高，在靶的切削時，不會產生崩刀。因此，本發明具有如下特征，(3)—種電致發光元件中的熒光體膜形成用高強度濺射靶，具有含有A1:20~50質量％、Eu:1~10質量％、其余部分為Ba和不可避免雜質而成的組成，且單體Al相分散在由Eu固溶的Ba和Al的金屬間化合物相構成的基體中的組織。(4)所述(3)記載的電致發光元件中的熒光體膜形成用高強度濺射革巴，所述Eu固溶的Ba和Al的金屬間化合物相由Eu固溶于BaAU金屬間化合物中的Ba的金屬間化合物相與Eu固溶于Ba7Ab金屬間化合物中的Ba的金屬間化合物相而構成。在制造本發明的熒光體膜形成用高強度濺射靶中，首先，作為原料準備BaAU金屬間化合物、金屬Ba或金屬Al及金屬Eu，并將這些原料裝入砜土坩堝，在氬氣氣氛中，通過高頻真空熔化爐進行熔化，并將得到的熔液澆注金屬模具內制作鑄塊，并將得到的鑄塊在高純度氬氣吹風內粉碎而制作粒徑500um以下的粉末，并通過以溫度500800'C、壓力10~50MPa保持18小時的條件下，對該粉末進行熱壓，由此制作熱壓體，通過對該熱壓體進行切削加工，能夠制作電致發光元件中的熒光體膜形成用濺射耙。此外，作為原料準備BaAl4金屬間化合物及金屬Eu，以與上述同樣的方法制作Eu固溶于BaAU金屬間化合物中的Ba的金屬間化合物粉末，同時，準備Ba7Al13和金屬Eu作為原料，以與上述同樣的方法制作Eu固溶于Ba7Ab金屬間化合物中的Ba的金屬間化合物粉末，混合兩種粉末，并通過熱壓制作熱壓體，通過對該熱壓體進行切削加工，能夠制作電致發光元件中的熒光體膜形成用濺射靶。本發明的電致發光元件中的熒光體膜形成用濺射靶的成分組成必須設為含有A1:20~50質量％、Eu:1~10質量％、其余部分為Ba和不可避免雜質而成的成分組成是為形成添加銪的硫代鋁酸鋇熒光體膜(BaAl2S4:Eu)，而通過計算導出的范圍，是已知的成分組成，所以省略該限定理由。而且，作為所述原料能夠得到的金屬Ba純度越高越優選，但通常在作為工業原料得到的金屬Ba中包含作為不可避免雜質的堿土類金屬，主要為Sr、Ca、Mg。因此，在本發明的電致發光元件中的熒光體膜形成用高強度濺射靶中，作為不可避免雜質也包含堿土金屬、主要是Sr、Ca、Mg，且包括不可避免雜質Sr:2質量％以下，Ca:1質量％以下，Mg:0.5質量％以下的電致發光元件中的熒光體膜形成用高強度濺射靶也包含在本發明的電致發光元件中的熒光體膜形成用高強度濺射靶中。發明效果因為能夠通過濺射法高速制造大面積的電致發光元件中的熒光體膜，其制造成本降低，所以對顯示器產業的發展做出重大貢獻。具體實施例方式作為原料準備BaAU金屬間化合物、金屬Ba及金屬Eu，并將這些原料裝入礬土坩堝，在氬氣氣氛中，溫度120(TC下，通過高頻真空熔化爐進行熔化，并將得到的熔液澆注金屬模具內制作鑄塊，并將得到的鑄塊在高純度氬氣吹風內粉碎而制作平均粒徑70um的粉末，并通過以溫度650°C、壓力40MPa保持兩小時的條件下，對該粉末進行熱壓，制作具有表1所示的成分組成的本發明熱壓體靶1~5及比較熱壓體靶1~3，從這些本發明熱壓體靶15及比較熱壓體靶13上切下小塊，進行X射線衍射，且結果表示在表l中。接下來，制作從這些熱壓體靶上切下具有寬度4mm、長度40mm、厚度3mm的尺寸的抗彎試驗片。將該抗彎試驗片在大氣中放置12小時后，以JISR—1601規定的方法，進行三點彎折試驗，求得抗彎強度，并將其結果表示在表l中。以往例1作為原料準備A1粉末、Ba粉末及Eu粉末，并通過以溫度650°C、壓力40MPa保持兩小時的條件下，對該粉末進行熱壓，制作具有如表l所示的成分組成的以往熱壓體靶1~5，并從這些熱壓體靶上切下小塊進行X射線衍射，其結果表示在表l中。接下來，制作從這些熱壓體靶上切下具有寬度4mm、長度40mm、厚度3mm的尺寸的抗彎試驗片。將該抗彎試驗片在大氣中放置12小時后，以JISR—1601規定的方法，進行三點彎折試驗，求得抗彎強度，并將其結果表示在表l中。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>由表1所示的結果可知，(a)因為檢測出BaAU金屬間化合物相與Ba7Al13金屬間化合物相的峰值，而未檢測出單體A1相、單體Ba相及單體Eu相的峰值，所以本發明熱壓體靶1~5的組織由BaAU金屬間化合物相與Ba7Al,3金屬間化合物相構成，Eu以固溶的狀態包含在Ba中，(b)檢測出BaAU金屬間化合物相與Ba7Ab金屬間化合物相，還檢測出單體Ba相及/或單體Eu相的峰值的比較熱壓體靶1~3如果放置12小時，則強度降低。(c)將A1粉末、Ba粉末及Eu粉末等要素金屬粉末熱壓而得到的以往熱壓體靶1~5，其成分組成分別與本發明熱壓體1~5相同，但檢測出BaAU金屬間化合物相、Ba7AIu金屬間化合物相、單體A1相、單體Ba相及單體Eu相所有的峰值的以往熱壓體靶1~5如果在大氣中放置12小時，則其強度極度降低。實施例2作為原料準備BaAU金屬間化合物、金屬Ba及金屬Eu，并將這些原料裝入砜土柑堝，在氬氣氛中，溫度120(TC下，通過高頻真空熔化爐進行熔化，并將得到的熔液澆注金屬模具內制作鑄塊，將得到的鑄塊在高純度氬氣吹風內粉碎而制作平均粒徑70ym的粉末，將該粉末與平均粒徑lOOum的Al粉末混合，并通過以溫度650°C、壓力40MPa保持兩小時的條件下，對該粉末進行熱壓，制作具有表2所示的成分組成的本發明熱壓體靶6~10，從這些本發明熱壓體靶610上切下小塊，進行X射線衍射，且結果表示在表2中。接下來，制作從這些熱壓體靶上切下具有寬度4mm、長度40mm、厚度3mm的尺寸的抗彎試驗片。將該抗彎試驗片在大氣中放置12小時后，以JISR—1601規定的方法，進行三點彎折試驗，求得抗彎強度，并將其結果表示在表2中。進一步，通過以比實施例1深2.5倍切削深度0.5mm，進給速度40m/分、旋轉數540轉/分、變換器20Hz的條件下，使用銑床對本發明熱壓體靶6~10進行干式切削加工，由此制作具有寬度200mm、長度1350mm、厚度10mm的尺寸，并具有表2所示的成分組成的本發明靶610，并測定在切削表面上產生的直徑lmm以上的大的崩刀，其結果表示在表2中。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>由表2結果可知，將具有檢測出BaAU金屬間化合物相與Ba7Ab金屬間化合物相的峰值，還檢測出單體A1相的峰值，為檢測出單體Ba相及單體Eu相的峰值的組織的本發明熱壓體靶6~10在大氣中放置12小時，仍能夠維持高強度，此外，檢測出單體A1的峰值的本發明的熱壓體靶610的切削性提高，即使在嚴格的條件下進行切削，仍沒有崩刀的產生。權利要求1.一種電致發光元件中熒光體膜形成用高強度濺射靶，其特征在于，具有含有Al20～50質量％、Eu1～10質量％、其余部分為Ba和不可避免的雜質的組成，并具有由固溶了Eu的Ba和Al的金屬間化合物相構成的組織。2.如權利要求1所述的電致發光元件中熒光體膜形成用高強度濺射靶，其特征在于，所述固溶了Eu的Ba和Al的金屬間化合物相由在BaAU金屬間化合物的Ba中固溶了Eu的金屬間化合物相、和在Ba7Al13金屬間化合物的Ba中固溶了Eu的金屬間化合物相構成。3.—種電致發光元件中熒光體膜形成用高強度濺射靶，其特征在于，具有含有A1:2050質量％、Eu:110質量％、其余部分為Ba和不可避免的雜質的組成，并具有在由固溶了Eu的Ba和Al的金屬間化合物相構成的基體中分散有單體A1相的組織。4.如權利要求3所述的電致發光元件中熒光體膜形成用高強度濺射耙，其特征在于，所述固溶了Eu的Ba和Al的金屬間化合物相由在BaAU金屬間化合物的Ba中固溶了Eu的金屬間化合物相、和在Ba7Ab金屬間化合物的Ba中固溶了Eu的金屬間化合物相構成。全文摘要本發明提供一種即使在大氣中長時間放置，仍能夠維持高強度的電致發光元件中的熒光體膜形成用濺射靶。其具有Al20～50質量％、Eu1～10質量％、其余部分為Ba和不可避免雜質而成的組成，且具有固溶了Eu的Ba和Al的金屬間化合物相構成的組織，所述固溶了Eu的Ba和Al的金屬間化合物相是由BaAl₄金屬間化合物相與Ba₇Al₁₃金屬間化合物相構成，且Eu分別固溶于所述BaAl₄金屬間化合物與Ba₇Al₁₃金屬間化合物中的Ba的金屬間化合物相。文檔編號C23C14/34GK101171364SQ20068001556公開日2008年4月30日申請日期2006年5月1日優先權日2005年5月9日發明者三島昭史,小見山昌三,張守斌申請人:三菱麻鐵里亞爾株式會社