电致发光元件中的荧光体膜形成用高强度溅射靶的制作方法

专利名称：：电致发光元件中的荧光体膜形成用高强度溅射靶的制作方法
技术领域：
：本发明涉及用于通过溅射形成构成各种电子设备、信息设备的显示器中使用的电致发光元件的荧光体薄膜的溅射耙，尤其涉及用于通过在含有H2S气体的气氛中进行的反应性溅射法而形成添加铕的硫代铝酸钡荧光体膜(BaAl2S4:En)的、即使在大气中长时间放置仍能够维持高强度的电致发光元件中的荧光体膜形成用溅射耙。
背景技术：
：近年来，在各种电子设备、信息设备的显示器等中使用电致发光元件，且该电致发光元件中使用荧光体膜。电致发光元件众所周知的构造是，艮口:通常在玻璃基板之上形成下部透明电极，并在该下部透明电极之上形成第一绝缘膜，在该第一绝缘膜之上形成荧光体膜，并具有在该荧光体膜之上以第二绝缘膜及第一绝缘膜包住荧光体膜的方式，形成有第二绝缘膜，并在该第二绝缘膜上形成上部电极的构造。作为该电致发光元件中使用的荧光体膜之一，添加铕的硫代铝酸钡荧光体膜(BaAl2S4:Eu)为人所知。该添加铕的硫代铝酸钡荧光体膜的母体成分由硫代铝酸钡(BaAl2S4)构成，且作为发光中心的杂质由铕(Eu)构成，该添加铕的硫代铝酸钡荧光体膜如下制作，即首先，将添加有Al2S3颗粒与EuF3的BaS颗粒作为蒸发源，利用二元脉冲电子束蒸镀法制作非晶相的薄膜，然后利用退火炉进行热处理使其结晶。但是根据该方法，荧光体膜需要在最终工序中进行热处理，且该热处理需要加热到90(TC以上的高温，所以对构成电致发光元件的电极或绝缘层带来不良影响，因此难以得到完全地结晶化的添加Eu硫代铝酸钡。因此，近年来，开发并提出了如下方案，以三乙基铝(Al(C2H5)3)、三甲基铝(Al(CH3)3)或三异丁基铝(Al(i—C4H9)3)有机金属材料，与金属钡(Ba)和金属铕(Eu)、氯化铕(EuCl3)及氟化铕(EuF3)的任一种和硫化氢(H2S)为原料，通过电子射线(EB)蒸镀法制造添加铕的硫代铝酸钡荧光体膜(BaAl2S4:Eu)的方法(参照专利文献1)。此外，虽然没有关于添加铕的硫代铝酸钡荧光体膜(BaAl2S4:Eu)的记载，但通常通过多元溅射法形成电致发光元件中的荧光体膜为人所知(参照专利文献2、3)。专利文献1:特开2001—297877号公报专利文献2:特开2001—118677号公报专利文献3:特开平8—138867号公报近年来，显示器越来越大型化，从而在该大型显示器中使用的电致发光元件也越来越大型化，但通过所述蒸镀方法制造大面积的添加铕的硫代铝酸钡荧光体膜存在极限，为形成更大面积的薄膜，与蒸镀法相比，以溅射法形成更有利，所以近年来，进行通过多元溅射法制造在大型的电致发光元件中使用的大面积的添加铕的硫代铝酸钡荧光体膜的研究。但是，如果以多元溅射法制造添加铕的硫代铝酸钡荧光体膜，则为同时使Ba、Al及Eu的各元素溅射，需要在溅射装置中同时设置Ba、Al及Eu各元素的靶，所以必须将溅射装置大型化，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属，Ba及Eu如果放置在大气中，会马上氧化，因此在大气中处理Ba及Eu靶非常困难。此外，因为即使使用Ba、Al及Eu各元素的靶进行多元溅射法，也难以在成分组成中不产生偏移地成形添加铕的硫代铝酸钡荧光体膜(BaAl2S4:Eu)，所以考虑将Ba、Al及Eu的各要素粉末，以含有由膜特性确定的A1:2050质量％、Eu:110质量％、其余为Ba构成的组成的方式，进行配合、混合而制作成混合粉末，并将该混合粉末压力成形，通过在真空中烧结或热压制作靶，通过使用该耙在硫化氢气分气体中进行溅射，形成添加铕的硫代铝酸钡荧光体膜(BaAl2S4:Eu)。但是，将Ba、Al及Eu各要素的粉末以含有Al:2050质量％、Eu:110质量％、其余为Ba而成的组成的方式，配合并混合后，通过在真空中烧结或热压而得到的靶因为易氧化的Ba粉末及Eu粉末残存于基体中，所以存在如果将该靶放置在大气中，则在短时间内发生氧化，且在将该制作的靶设置于溅射装置并开始溅射之前，靶发生氧化，靶的强度极度降低，而无法作为溅射用靶使用的问题。
发明内容本发明的目的在于提供一种即使在大气中长时间放置，仍能够维持高强度的电致发光元件中的荧光体膜形成用溅射靶。本发明者们进行开发即使在大气中长时间放置，仍能够维持高强度的电致发光元件中的荧光体膜形成用溅射靶的结果，得到如下研究结果(a)将熔化铸造得到的具有Al:2050质量％、Eu:1~10质量％、其余部分为Ba和不可避免杂质而成的组成的铸块粉碎，形成合金粉末，并将该合金粉末在真空中烧结或热压得到靶，该靶由Eu固溶的Ba和Al的金属间化合物相构成，且Eu固溶于Ba，所以即使在大气中放置靶，在短时间内不会氧化，因此即使将该靶在大气中长时间放置，仍能够维持强度，(b)所述固溶了Eu的Ba和Al的金属间化合物相由Eu固溶于BaAl4金属间化合物中的Ba的金属间化合物相与Eu固溶于Ba7Ab金属间化合物中的Ba的金属间化合物相而构成。(c)如果在基体中残存单体Ba相及单体Eu相，则易发生氧化，耙的强度降低，所以优选在基体中不残存单体Ba相及单体Eu相。本发明是基于所述研究成果而成，特征在于，(1)一种电致发光元件中的荧光体膜形成用高强度溅射靶，其特征在于，具有含有A1:20~50质量％、Eu:1~10质量％、其余部分为Ba和不可避免杂质而成的组成，且由Eu固溶的Ba和Al的金属间化合物相构成的组织，(2)所述Eu固溶的Ba和Al的金属间化合物相由Eu固溶于BaAl4金属间化合物中的Ba的金属间化合物相与Eu固溶于Ba7Ab金属间化合物中的Ba的金属间化合物相而构成。本发明者们进一步进行研究的结果，得到如下的研究结果(a)用于形成本发明的电致发光元件中的荧光体膜的高强度溅射耙，不优选在基体中分散单体Ba相及单体Eu相，但即使单体A1相分散，因为A1不会急剧地氧化，所以不会使强度降低，通过在基体中使A1相均匀地分布，反而韧性提高，在靶的切削时，不会产生崩刀。因此，本发明具有如下特征，(3)—种电致发光元件中的荧光体膜形成用高强度溅射靶，具有含有A1:20~50质量％、Eu:1~10质量％、其余部分为Ba和不可避免杂质而成的组成，且单体Al相分散在由Eu固溶的Ba和Al的金属间化合物相构成的基体中的组织。(4)所述(3)记载的电致发光元件中的荧光体膜形成用高强度溅射革巴，所述Eu固溶的Ba和Al的金属间化合物相由Eu固溶于BaAU金属间化合物中的Ba的金属间化合物相与Eu固溶于Ba7Ab金属间化合物中的Ba的金属间化合物相而构成。在制造本发明的荧光体膜形成用高强度溅射靶中，首先，作为原料准备BaAU金属间化合物、金属Ba或金属Al及金属Eu，并将这些原料装入砜土坩埚，在氩气气氛中，通过高频真空熔化炉进行熔化，并将得到的熔液浇注金属模具内制作铸块，并将得到的铸块在高纯度氩气吹风内粉碎而制作粒径500um以下的粉末，并通过以温度500800'C、压力10~50MPa保持18小时的条件下，对该粉末进行热压，由此制作热压体，通过对该热压体进行切削加工，能够制作电致发光元件中的荧光体膜形成用溅射耙。此外，作为原料准备BaAl4金属间化合物及金属Eu，以与上述同样的方法制作Eu固溶于BaAU金属间化合物中的Ba的金属间化合物粉末，同时，准备Ba7Al13和金属Eu作为原料，以与上述同样的方法制作Eu固溶于Ba7Ab金属间化合物中的Ba的金属间化合物粉末，混合两种粉末，并通过热压制作热压体，通过对该热压体进行切削加工，能够制作电致发光元件中的荧光体膜形成用溅射靶。本发明的电致发光元件中的荧光体膜形成用溅射靶的成分组成必须设为含有A1:20~50质量％、Eu:1~10质量％、其余部分为Ba和不可避免杂质而成的成分组成是为形成添加铕的硫代铝酸钡荧光体膜(BaAl2S4:Eu)，而通过计算导出的范围，是已知的成分组成，所以省略该限定理由。而且，作为所述原料能够得到的金属Ba纯度越高越优选，但通常在作为工业原料得到的金属Ba中包含作为不可避免杂质的碱土类金属，主要为Sr、Ca、Mg。因此，在本发明的电致发光元件中的荧光体膜形成用高强度溅射靶中，作为不可避免杂质也包含碱土金属、主要是Sr、Ca、Mg，且包括不可避免杂质Sr:2质量％以下，Ca:1质量％以下，Mg:0.5质量％以下的电致发光元件中的荧光体膜形成用高强度溅射靶也包含在本发明的电致发光元件中的荧光体膜形成用高强度溅射靶中。发明效果因为能够通过溅射法高速制造大面积的电致发光元件中的荧光体膜，其制造成本降低，所以对显示器产业的发展做出重大贡献。具体实施例方式作为原料准备BaAU金属间化合物、金属Ba及金属Eu，并将这些原料装入矾土坩埚，在氩气气氛中，温度120(TC下，通过高频真空熔化炉进行熔化，并将得到的熔液浇注金属模具内制作铸块，并将得到的铸块在高纯度氩气吹风内粉碎而制作平均粒径70um的粉末，并通过以温度650°C、压力40MPa保持两小时的条件下，对该粉末进行热压，制作具有表1所示的成分组成的本发明热压体靶1~5及比较热压体靶1~3，从这些本发明热压体靶15及比较热压体靶13上切下小块，进行X射线衍射，且结果表示在表l中。接下来，制作从这些热压体靶上切下具有宽度4mm、长度40mm、厚度3mm的尺寸的抗弯试验片。将该抗弯试验片在大气中放置12小时后，以JISR—1601规定的方法，进行三点弯折试验，求得抗弯强度，并将其结果表示在表l中。以往例1作为原料准备A1粉末、Ba粉末及Eu粉末，并通过以温度650°C、压力40MPa保持两小时的条件下，对该粉末进行热压，制作具有如表l所示的成分组成的以往热压体靶1~5，并从这些热压体靶上切下小块进行X射线衍射，其结果表示在表l中。接下来，制作从这些热压体靶上切下具有宽度4mm、长度40mm、厚度3mm的尺寸的抗弯试验片。将该抗弯试验片在大气中放置12小时后，以JISR—1601规定的方法，进行三点弯折试验，求得抗弯强度，并将其结果表示在表l中。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>由表1所示的结果可知，(a)因为检测出BaAU金属间化合物相与Ba7Al13金属间化合物相的峰值，而未检测出单体A1相、单体Ba相及单体Eu相的峰值，所以本发明热压体靶1~5的组织由BaAU金属间化合物相与Ba7Al,3金属间化合物相构成，Eu以固溶的状态包含在Ba中，(b)检测出BaAU金属间化合物相与Ba7Ab金属间化合物相，还检测出单体Ba相及/或单体Eu相的峰值的比较热压体靶1~3如果放置12小时，则强度降低。(c)将A1粉末、Ba粉末及Eu粉末等要素金属粉末热压而得到的以往热压体靶1~5，其成分组成分别与本发明热压体1~5相同，但检测出BaAU金属间化合物相、Ba7AIu金属间化合物相、单体A1相、单体Ba相及单体Eu相所有的峰值的以往热压体靶1~5如果在大气中放置12小时，则其强度极度降低。实施例2作为原料准备BaAU金属间化合物、金属Ba及金属Eu，并将这些原料装入砜土柑埚，在氩气氛中，温度120(TC下，通过高频真空熔化炉进行熔化，并将得到的熔液浇注金属模具内制作铸块，将得到的铸块在高纯度氩气吹风内粉碎而制作平均粒径70ym的粉末，将该粉末与平均粒径lOOum的Al粉末混合，并通过以温度650°C、压力40MPa保持两小时的条件下，对该粉末进行热压，制作具有表2所示的成分组成的本发明热压体靶6~10，从这些本发明热压体靶610上切下小块，进行X射线衍射，且结果表示在表2中。接下来，制作从这些热压体靶上切下具有宽度4mm、长度40mm、厚度3mm的尺寸的抗弯试验片。将该抗弯试验片在大气中放置12小时后，以JISR—1601规定的方法，进行三点弯折试验，求得抗弯强度，并将其结果表示在表2中。进一步，通过以比实施例1深2.5倍切削深度0.5mm，进给速度40m/分、旋转数540转/分、变换器20Hz的条件下，使用铣床对本发明热压体靶6~10进行干式切削加工，由此制作具有宽度200mm、长度1350mm、厚度10mm的尺寸，并具有表2所示的成分组成的本发明靶610，并测定在切削表面上产生的直径lmm以上的大的崩刀，其结果表示在表2中。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>由表2结果可知，将具有检测出BaAU金属间化合物相与Ba7Ab金属间化合物相的峰值，还检测出单体A1相的峰值，为检测出单体Ba相及单体Eu相的峰值的组织的本发明热压体靶6~10在大气中放置12小时，仍能够维持高强度，此外，检测出单体A1的峰值的本发明的热压体靶610的切削性提高，即使在严格的条件下进行切削，仍没有崩刀的产生。权利要求1.一种电致发光元件中荧光体膜形成用高强度溅射靶，其特征在于，具有含有Al20～50质量％、Eu1～10质量％、其余部分为Ba和不可避免的杂质的组成，并具有由固溶了Eu的Ba和Al的金属间化合物相构成的组织。2.如权利要求1所述的电致发光元件中荧光体膜形成用高强度溅射靶，其特征在于，所述固溶了Eu的Ba和Al的金属间化合物相由在BaAU金属间化合物的Ba中固溶了Eu的金属间化合物相、和在Ba7Al13金属间化合物的Ba中固溶了Eu的金属间化合物相构成。3.—种电致发光元件中荧光体膜形成用高强度溅射靶，其特征在于，具有含有A1:2050质量％、Eu:110质量％、其余部分为Ba和不可避免的杂质的组成，并具有在由固溶了Eu的Ba和Al的金属间化合物相构成的基体中分散有单体A1相的组织。4.如权利要求3所述的电致发光元件中荧光体膜形成用高强度溅射耙，其特征在于，所述固溶了Eu的Ba和Al的金属间化合物相由在BaAU金属间化合物的Ba中固溶了Eu的金属间化合物相、和在Ba7Ab金属间化合物的Ba中固溶了Eu的金属间化合物相构成。全文摘要本发明提供一种即使在大气中长时间放置，仍能够维持高强度的电致发光元件中的荧光体膜形成用溅射靶。其具有Al20～50质量％、Eu1～10质量％、其余部分为Ba和不可避免杂质而成的组成，且具有固溶了Eu的Ba和Al的金属间化合物相构成的组织，所述固溶了Eu的Ba和Al的金属间化合物相是由BaAl₄金属间化合物相与Ba₇Al₁₃金属间化合物相构成，且Eu分别固溶于所述BaAl₄金属间化合物与Ba₇Al₁₃金属间化合物中的Ba的金属间化合物相。文档编号C23C14/34GK101171364SQ20068001556公开日2008年4月30日申请日期2006年5月1日优先权日2005年5月9日发明者三岛昭史,小见山昌三,张守斌申请人:三菱麻铁里亚尔株式会社