(57)【要約】【課題】二元蒸着による蛍光体シートの製造における、通常で５００μｍ程度、厚い場合には１０００μｍもの厚さを有する蛍光体層を構成する蛍光体の特性の制御に好適に適用することが可能な、基板温度の制御を可能とした蛍光体シートの製造方法および装置を提供すること。【解決手段】真空チャンバ内で、シート状の光透過性基板に蛍光体層を成膜する蛍光体シートの製造方法であって、前記基板もしくはこの基板に蒸着した蛍光体層に光を照射し、当該基板および蛍光体層を透過した光を計測し、この計測結果に基づいて前記蛍光体層の温度を制御することを特徴とする蛍光体シートの製造方法およびこれを具体化した装置。【選択図】図１
2004108866.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空チャンバ内で、シート状の光透過性基板に蛍光体層を成膜する蛍光体シートの製造方法であって、
前記基板もしくはこの基板に蒸着した蛍光体層に光を照射し、当該基板および蛍光体層を透過した光を計測し、この計測結果に基づいて前記蛍光体層の温度を制御することを特徴とする蛍光体シートの製造方法。
【請求項２】
真空チャンバと、この真空チャンバ内の排気手段と、基板の保持手段並びに蛍光体の成膜手段を有する蛍光体シートの製造装置であって、
前記基板の加熱手段と、前記基板もしくはこの基板に蒸着した蛍光体層に光を照射する投光手段と、前記基板および蛍光体層を透過した前記投光手段からの光を受光する受光手段と、この受光手段の出力に基づいて前記基板の加熱手段を制御する制御手段とを有することを特徴とする蛍光体シートの製造装置。
【請求項３】
前記基板の加熱手段は、前記基盤保持手段を加熱する第１の加熱手段と、前記基板の成膜面に加熱光を照射する第２の加熱手段とから構成されるものであることを特徴とする請求項２に記載の蛍光体シートの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は蛍光体シートの製造技術の分野に関し、より具体的には、真空蒸着によって基板に蛍光体層を形成する際に有効な、蛍光体層の成膜状態制御機能を含む蛍光体シートの製造方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
放射線（Ｘ線，α線，β線，γ線，電子線，紫外線等）の照射を受けると、この放射線エネルギーの一部を蓄積し、その後、可視光等の励起光の照射を受けると、上述の蓄積されたエネルギーに応じた輝尽発光を示す蛍光体が知られている。この蛍光体は、蓄積性蛍光体（輝尽性蛍光体）と呼ばれ、医療用途などの各種の用途に利用されている。
【０００３】
一例として、この蓄積性蛍光体を含有する層（以下、蛍光体層という）を有するシート（蛍光体シート、または、放射線像変換シートと呼ばれる）を利用する、放射線画像情報記録再生システムが知られており、例えば、ＦＣＲ（Ｆｕｊｉ　Ｃｏｍｐｕｔｅｄ　Ｒａｄｉｏｇｒａｐｈｙ富士写真フイルム（株）商品名）等として実用化されている。
このシステムでは、蛍光体シートに人体などの被写体の放射線画像情報を記録し、記録後に、蛍光体シートをレーザ光等の励起光で２次元的に走査して輝尽発光光を生ぜしめ、この輝尽発光光を光電的に読み取って画像信号を得、この画像信号に基づいて再生した画像を、写真感光材料等の記録材料、あるいはＣＲＴ等の表示装置に、被写体の放射線画像の可視像として出力する。
【０００４】
このような蛍光体シートは、通常、蓄積性蛍光体の粉末をバインダ等を含む溶媒に分散してなる塗料を調製して、この塗料をガラスや樹脂製のシート状の支持体に塗布し、乾燥して、蛍光体層を形成することによって、作製される。
これに対し、真空蒸着やスパッタリング等の物理蒸着法（気相成膜法）によって、支持体に蛍光体層を形成してなる蛍光体シートも知られている（特許第２７８９１９４号，特開平５−２４９２９９号等の各公報参照）。蒸着によって作製される蛍光体層は、真空中で形成されるため不純物が少なく、また、バインダなどの蓄積性蛍光体以外の成分が殆ど含まれないので、性能のばらつきが少なく、しかも発光効率が非常に良好であるという、優れた特徴を有している。
【０００５】
一般に、真空蒸着は、光学部品のコーティング，磁気記録媒体や電子ディスプレイの製造等の各種の分野における薄膜の成膜方法として利用されている。これらにおける蒸着による成膜では、殆どの場合、形成する膜の厚さは１μｍ以下であり、厚くても３μｍ程度である。
これに対して、真空蒸着で形成される蛍光体シートの蛍光体層は、薄くても２００μｍ以上、通常で５００μｍ程度、厚い場合には１０００μｍもの厚さが必要になる。
【０００６】
ここで、蓄積性蛍光体は、通常、蛍光体と、蛍光体の発光を増進させる付活剤（賦活剤：ａｃｔｉｖａｔｏｒ　）とを含有して生成される。また、蛍光体層中における付活剤の含有量は、蛍光体に対してごく微量（例えば、モル濃度比で０．０００５／１〜０．０１／１程度）である。
蛍光体シートに不適正な画像が撮像されると、誤診等の重大な問題を引き起こすため、このような問題を起こさない、安定して適正な撮像を行うことが可能な蛍光体シートを得るためには、前述のような厚みを有する蛍光体層中に、ごく微量な付活剤を高度に均一に分散する必要がある。
【０００７】
本出願人は先に、このような蛍光体層の形成（蛍光体膜の製造）に好適に用い得る蛍光体シートの製造方法または装置を提案している（例えば、特願２００２−４２９１号，同２００２−１９６３１号参照）。
これらの技術は、いわゆる二元蒸着による蛍光体シートの製造技術に係るものであり、真空チャンバ内に、蛍光体の成膜材料を加熱蒸発させる蒸発手段と、付活剤の成膜材料を加熱蒸発させる蒸発手段と、基板の保持・回転手段とを設けてなる装置を提案しているものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この種の蛍光体シートの製造技術においては、形成される蛍光体層の性質（具体的には、例えば輝尽発光特性）を所期の目標値に合わせるために、種々の制御が行われる。例えば、蛍光体層を形成する蛍光体の結晶化度（以下、単に蛍光体の結晶化度という）を、予め定めた目標範囲内にするような制御が行われる。
【０００９】
上述の蛍光体の結晶化度の制御に関しては、従来、例えば、特許第３０７０９４０号公報に、蛍光体シートに形成される画像の鮮鋭性を改善するという目的で、成膜時における基板の温度を経時的に低くする、つまり、蒸着開始時の基板の温度をＴ１　とし、蒸着終了時の基板の温度をＴ２　とするとき、例えば、
Ｔ１　−Ｔ２　≧１００（℃）
より好ましくは、
Ｔ１　−Ｔ２　≧１５０（℃）
を満たすことが有効であるという開示がある。
【００１０】
この技術は、蛍光体の結晶化時に、柱状結晶が成長するにつれて太くなり、結晶間の空隙が消失して画像の鮮鋭性が低下するという問題を解決するために、成膜時における基板の温度を経時的に低くするという温度制御方式を採用したものである。
ここでは、例えば蛍光体層を構成する材料の種類ごとに、成膜時における基板の温度とその温度における柱状結晶の成長状況との関係を予め把握しておいて、成膜時に、上述の関係に基づいて、蛍光体層を構成する材料の種類ごとに基板の温度をプログラム的に制御するものである。
【００１１】
上記従来技術を含めて、従来一般的な基板温度の制御は、基板の保持手段中に組み込まれた熱電対等の温度計測手段により基板の温度を間接的に測定して、この温度測定結果を温度調節器にフィードバックするという方法で行われていた。この場合における温度制御は、ある温度で結晶性がよくなるというデータに基づいて、基板の温度そのものをその目標温度にするというものであり、実際に基板上に形成される蛍光体層の状態を観察しているわけではなかった。
【００１２】
しかしながら、ここで重要なことは、成膜時において、時々刻々と変化する蛍光体層の形成状況に応じて、適切な基板の温度の調整を行うことが必要であるという点である。
【００１３】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、二元蒸着による蛍光体シートの製造における、通常で５００μｍ程度、厚い場合には１０００μｍもの厚さを有する蛍光体層を構成する蛍光体の特性の制御に好適に適用することが可能な、基板温度の制御を可能とした蛍光体シートの製造方法および装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る蛍光体シートの製造方法は、真空チャンバ内で、シート状の光透過性基板に蛍光体層を成膜する蛍光体シートの製造方法であって、前記基板もしくはこの基板に蒸着した蛍光体層に光を照射し、当該基板および蛍光体層を透過した光を計測し、この計測結果に基づいて前記蛍光体層の温度を制御することを特徴とする。
【００１５】
ここで、前記蛍光体層の成膜は、真空蒸着によって行うものであることが好ましい。また、前記蛍光体層への光の照射ならびに受光は、前記基板を保持する基板保持手段に設けた透光部を介して行うことが好ましい。
【００１６】
一方、本発明に係る蛍光体シートの製造装置は、真空チャンバと、この真空チャンバ内の排気手段と、基板の保持手段並びに蛍光体の成膜手段を有する蛍光体シートの製造装置であって、前記基板の加熱手段と、前記基板もしくはこの基板に蒸着した蛍光体層に光を照射する投光手段と、前記基板および蛍光体層を透過した前記投光手段からの光を受光する受光手段と、この受光手段の出力に基づいて前記基板の加熱手段を制御する制御手段とを有することを特徴とする。
【００１７】
ここで、前記基板の加熱手段は、前記基盤保持手段を加熱する第１の加熱手段と、前記基板の成膜面に加熱光を照射する第２の加熱手段とから構成されるものであることが好ましい。
【００１８】
なお、ここでも、前記蛍光体層の成膜は、真空蒸着によって行うものであることが好ましい。また、前記蛍光体層への光の照射は、前記基板を保持する基板保持手段に設けた透光部を介して行うことが好ましい。
【００１９】
前記投光手段としては、各種ランプやＬＥＤ（発光ダイオード），レーザ等、種々の光源が用い得る。また、前記受光手段としては、光電管や、ＣｄＳ，ＰｂＳなどの光伝導セル，シリコンやゲルマニウムなどのｐｎ接合を用いる光起電力セル等の種々の受光手段が用い得る。
【００２０】
また、前記基板保持手段に設ける透光部は、前記基板保持手段の強度を低下させない範囲内での一つまたは複数の透光孔もしくはくり抜き部でもよく、また、上述の孔あるいはくり抜き部に透明な部材をはめ込んで強度低下を防止した構造を有するものであってもよい。上述の孔あるいはくり抜き部の形状は、その数とともに任意に決定することができる。
【００２１】
このような構成を有する本発明によれば、蛍光体シートの製造において、形成される蛍光体層の光透過率の変化を介して蛍光体の結晶化度を所定の状態にすることで、厚膜蛍光体層の特性を好ましい特性に制御することが可能になるという顕著な効果を奏するものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面に基づいて、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２３】
図１に、本発明の一実施形態に係る蛍光体シート製造装置の概念図を示す。
図示例の蛍光体シート製造装置（以下、単に製造装置ともいう）１０は、シート状の基板（ここでは、透明なガラス基板とする）Ｓの表面に、蓄積性蛍光体層を二元蒸着によって形成して、（蓄積性）蛍光体シートを作製するもので、基本的に、真空チャンバ１２と、基板保持・回転機構１４と、加熱蒸発部２２とを有して構成される、いわゆる基板回転型の真空蒸着装置を利用するものである。
なお、真空チャンバ１２には、系内を排気して所定の真空度にするための、図示しない真空ポンプ（真空排気手段）が接続される。
【００２４】
図示例の製造装置１０では、一例として、臭化セシウム（ＣｓＢｒ）および臭化ユーロピウム（ＥｕＢｒｘ　（ｘは、通常、２〜３））を成膜材料とした二元の真空蒸着を行って、ガラス基板Ｓ上にＣｓＢｒ：Ｅｕを蓄積性蛍光体とする蛍光体層を成膜して、蛍光体シートを作製する。
【００２５】
なお、本発明に係る製造装置で作製する蛍光体シートにおいて、蓄積性蛍光体は、上記ＣｓＢｒ：Ｅｕに限定はされず、各種のものが利用可能である。
好ましくは、波長が４００ｎｍ〜９００ｎｍの範囲の励起光の照射により、３００ｎｍ〜５００ｎｍの波長範囲の輝尽発光を示す輝尽性蛍光体が利用される。このような輝尽性蛍光体は、特公平７−８４５８８号，特開平２−１９３１００号，同４−３１０９００号の各公報に詳述されている。
【００２６】
中でも、下記の基本組成式
ＭＩ　Ｘ・ａＭＩＩＸ’２　・ｂＭＩＩＩ　Ｘ’’３　：ｚＡ
で代表されるアルカリ金属ハロゲン化物質系輝尽性蛍光体は、特に、好ましい。なお、上記式において、ＭＩ　は、Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ，ＲｂおよびＣｓからなる群より選択される少なくとも一種のアルカリ金属を表わし、ＭＩＩは、Ｂｅ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｎｉ，Ｃｕ，ＺｎおよびＣｄからなる群より選択される少なくとも一種のアルカリ土類金属もしくは二価の金属を表わし、ＭＩＩＩ　は、Ｓｃ，Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐｍ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕ，Ａｌ，ＧａおよびＩｎからなる群より選択される少なくとも一種の希土類元素もしくは三価の金属を表わし、Ａは、Ｙ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕ，Ｎａ，Ｍｇ，Ｃｕ，Ａｇ，ＴｌおよびＢｉからなる群より選択される少なくとも一種の希土類元素もしくは金属を示し、さらに、Ｘ、Ｘ’およびＸ’’は、Ｆ，Ｃｌ，ＢｒおよびＩからなる群より選択される少なくとも一種のハロゲンを示す。また、ａは、０≦ａ＜０．５の範囲内の数値を、ｂは、０≦ｂ＜０．５の範囲内の数値を、さらに、ｚは、０≦ｚ＜１．０の範囲内の数値を、それぞれ示す。
【００２７】
上記基本組成式において、ＭＩ　は、少なくともＣｓを含んでいるのが好ましく、また、Ｘは、少なくともＢｒを含んでいるのが好ましく、さらに、Ａは、ＥｕまたはＢｉであるのが好ましい。
また、上記基本組成式で示される金属ハロゲン化物系輝尽性蛍光体には、必要に応じて、酸化アルミニウム，二酸化珪素および酸化ジルコニウム等の金属酸化物を、ＭＩ　１ｍｏｌに対して０．５ｍｏｌ以下の量で、添加物として加えてもよい。
【００２８】
真空チャンバ１２は、鉄，ステンレス，アルミニウム等で形成される、真空蒸着装置で利用される公知の真空チャンバ（ベルジャー，真空槽）である。
図示例において、真空チャンバ１２内には、上方に基板保持・回転機構１４が、また、下方に加熱蒸発部２２が配設される。なお、ここでは、加熱蒸発部２２が１組だけの場合を例示したが、加熱蒸発部２２は複数組設けてもよいことは言うまでもない。
【００２９】
前述のように、真空チャンバ１２には、図示しない真空ポンプが接続される。真空ポンプにも、特に限定はなく、必要な到達真空度を達成できるものであれば、真空蒸発装置で利用されている各種のものが利用可能である。一例として、油拡散ポンプ，クライオポンプ，ターボモレキュラーポンプ等を利用すればよく、また、補助として、クライオコイル等を併用してもよい。
なお、本実施形態に係る製造装置１０においては、真空チャンバ１２内の到達真空度は、６．７×１０−３Ｐａ以下、特に４．０×１０−４Ｐａ以下であることが好ましい。
【００３０】
基板保持・回転機構１４はガラス基板Ｓを保持して回転するものであり、回転駆動源（モータ）２８ａと係合する回転軸２８と、ターンテーブル３０とから構成される。
ターンテーブル３０は、ガラス基板Ｓを保持する本体３２からなる円板で、その中心に、モータ２８ａと係合する回転軸２８が固定される。ターンテーブル３０は、後述する加熱蒸発部２２（成膜材料の蒸発位置）に対応する所定位置において、下面（本体３２の下面）にガラス基板Ｓを保持して、回転軸２８によって所定速度で回転される。ターンテーブル３０上側の空間内には、シースヒータ３４が配置されており、このシースヒータ３４は、成膜されるガラス基板Ｓを裏面（成膜面と逆側の面）から、輻射により間接的に加熱する。
【００３１】
また、上記ターンテーブル３０には、後述するような透光孔３６が設けられており、この透光孔３６を介して、蛍光体層の透過光を測定することが可能に構成されている。
なお、ここで用い得る基板Ｓは光透過性であれば特に限定はなく、ガラス以外にも、透明なＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート），ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート），ポリイミド等、蛍光体シートにおいて利用されている各種のシート状の基板が各種利用可能である。
【００３２】
真空チャンバ内の、基板保持・回転機構１４の下方には、１組（２つ）の加熱蒸発部２２が配置される。図２に、加熱蒸発部２２の概念図を示す。なお、図２中、（ａ）は上面図（図１の上方から見た図）、（ｂ）は正面図（図１と同方向から見た図）を、それぞれ示す。
前述のように、本実施形態に係る製造装置１０は、臭化セシウムおよび臭化ユーロピウムを成膜材料として用い、これらを個々に加熱蒸発させる二元の真空蒸着を行うものであり、このため、加熱蒸発部２２は、ユーロピウム蒸発部（以下、Ｅｕ蒸発部という）３８と、セシウム蒸発部（以下、Ｃｓ蒸発部という）４０とを有する。
【００３３】
Ｅｕ蒸発部３８は、抵抗加熱装置４２によって、蒸発位置Ｐｅ（ルツボ）に収容した臭化ユーロピウム（付活剤材料）を、抵抗加熱して蒸発させる部位である。本発明において、付活剤材料を抵抗加熱して蒸発させるための抵抗加熱装置４２には、特に限定はなく、用いる付活剤材料に応じて、これを好適に蒸発できるものであれば、真空蒸着装置に利用されている各種のものが利用可能である。
【００３４】
具体的には、加熱装置（蒸発源）としては、ボートタイプ，フィラメントタイプ，クルーシブルタイプ，チムニータイプ，Ｋセル（クヌーセンセル）等の、抵抗加熱装置で用いられる各種の装置が利用可能である。また、電源（加熱制御手段）も、サイリスタ方式，ＤＣ方式，熱電対フィードバック方式等、抵抗加熱装置で用いられる各種の装置が利用可能である。
また、抵抗加熱を行う際の出力にも特に制限はなく、付活剤材料等に応じて適宜設定すればよいが、図示例においては（ヒータの抵抗値によって異なるが）、５０Ａ〜１０００Ａ程度とすればよい。
【００３５】
なお、前述のように、蛍光体シートの蛍光体層においては、層中の付活剤と蛍光体の濃度は、モル濃度比で０．０００５／１〜０．０１／１程度であり、蛍光体層の大部分は蛍光体である。
従って、図示例の製造装置１０においては、Ｅｕ蒸発部３８（付活剤材料の蒸発部）は材料供給手段を有していないが、本発明はこれに限定はされず、必要に応じて、Ｃｓ蒸発部４０（蛍光体材料の蒸発部）と同様に、材料供給手段を有していてもよい。
【００３６】
また、付活剤材料の加熱蒸発手段も、図示例のような抵抗加熱手段に限定はされず、電子線（エレクトロンビーム＝ＥＢ）加熱や誘導加熱等、真空蒸着で利用されている加熱蒸発手段が、各種利用可能である。
後述するように、付活剤材料を電子線加熱により蒸発させるように構成した場合には、蒸発した付活剤材料を励起するための励起手段を、この電子線加熱により兼用させることが可能になるという利点がある。
【００３７】
一方、Ｃｓ蒸発部４０は、電子銃４４から出射した電子線（ＥＢ）を蒸発位置Ｐｃ（ハース）に照射することにより、蛍光体材料である臭化セシウムを加熱蒸発させる、電子線加熱装置である。　本実施形態に係る製造装置１０は、蛍光体層を真空蒸着で形成する蛍光体シートの製造において、蛍光体材料と付活剤材料とを別々に加熱蒸発させる二元蒸着とし、かつ、付活剤材料の加熱蒸発を抵抗加熱で行い、蛍光体材料の加熱蒸発を電子線加熱で行うことにより、蛍光体層（すなわち蛍光体中）に付活剤が均一に分散された、極めて高品質な蛍光体シートを効率よく製造可能としている。
【００３８】
本実施形態に係る製造装置１０において、Ｃｓ蒸発部４０は、電子線による加熱を行うものであれば、基本的に、公知の各種の蒸発手段が利用可能である。
従って、電子銃にも、特に限定はなく、電子線を１８０°偏向して蒸発位置に入射する１８０°偏向銃，同２７０°偏向銃，９０°偏向直進銃等、真空蒸着において利用されている各種の電子銃が利用可能である。図示例においては、電子銃４４は、一例として、２７０°偏向銃を利用している。
【００３９】
電子銃４４のエミッション電流やＥＢの加速電圧にも限定はなく、成膜材料や成膜する膜厚に応じた十分なものであればよい。
図示例においては、一例として、ＥＢの加速電圧は−１ｋＶ〜−３０ｋＶ、エミッション電流はＣｓ蒸発部４０が５０ｍＡ〜２Ａとするのが好ましい。
【００４０】
ここで、前述のように、蛍光体シートに成膜される蛍光体層は、通常の真空蒸着膜に比して非常に厚く、薄くても２００μｍ程度、通常５００μｍ程度、厚い場合には１０００μｍを超える場合もある。また、付活剤と蛍光体とは、例えば、モル濃度比で０．０００５／１〜０．０１／１程度と、蛍光体層の大部分が蛍光体である。そのため、図示例の製造装置１０においては、好ましい態様として、Ｃｓ蒸発部４０は、臭化セシウムの供給手段である、材料供給手段４６を有している。
【００４１】
図示例において、材料供給手段４６は、基本的に、シリンダ４８と、ピストン５０と、ケーシング５２と、昇降手段（モータ）５４とから構成される。
シリンダ４８は、その上端部が電子線の照射位置と一致するように、真空チャンバ１２の下面を貫通して一部が外部に突出した状態で、真空チャンバ１２の壁面に固定される円筒である。すなわち、図示例においては、シリンダ４８がいわゆるハースとなっており、その上端部が臭化セシウムの蒸発位置Ｐｃとなる。
【００４２】
また、ピストン５０は、シリンダ４８内に緩く嵌装される円柱状のピストンヘッド５０ａと、先端にピストンヘッド５０ａを固定するピストンピン５０ｂとから構成される。ピストンピン５０ｂには、ピストン５０を昇降（矢印ａ方向）する昇降手段５４が係合する。
さらに、シリンダ４８の開放端はケーシング５２で覆われて真空チャンバ１２内は気密に保たれ、かつ、ピストンピン５０ｂは、図示しないベアリングによって、前記昇降方向に往復動可能にケーシング５２に気密に軸支される。
【００４３】
臭化セシウムは、シリンダ４８の内径よりも若干小径の円柱状に成型されて、ピストンヘッド５０ａに載置された状態でシリンダ４８に収容される。なお、上述の円柱状の成膜材料は公知の方法で成型すればよく、例えば、粉末状の成膜材料を成型用のダイスに投入して、粉末金型プレス成型機で成型した後、真空乾燥処理を行う方法等が例示される。
基板への成膜によって、蒸発位置Ｐｃの臭化セシウムが消費されると、それに応じて、昇降手段５４が駆動して円柱状の臭化セシウムを上昇させる。これにより、シリンダ４８の上面すなわち蒸発位置には、常に、臭化セシウムが供給され、２００μｍを超えるような厚膜の成膜にも好適に対応することができる。
【００４４】
なお、本発明において、材料供給手段は図示例に限定はされず、真空蒸着装置等で用いられている材料供給手段が、各種、利用可能である。
具体的な一例として、本出願人による特願２００１−２９６３６４号の明細書に記載される材料供給手段が、好適に利用される。
【００４５】
前述のように、蛍光体シートでは、付活剤は蛍光体に対して極めて微量であり、蛍光体層の成分コントロールは重要である。本発明者らの検討によれば、付活剤を蛍光体中に均一に分散して添加（ドープ）した、厚みが２００μｍを超える高品質な蛍光体層を形成するためには、蛍光体の成膜材料と付活剤の成膜材料とで別々に蒸気を発生させて、両者を十分に混合した混合蒸気を生成し、この混合蒸気で基板に成膜を行うのが好ましい。
【００４６】
なお、ここでは、蒸着量が多い蛍光体材料の蒸発を電子線加熱で行うことにより、良好な制御性かつ効率で蒸発を行うことができ、成膜のコントロールを、より好適に行うことが可能になる。他方、抵抗加熱は、微量な成膜材料を空間的に高い均一性で分散して蒸発させることができるので、これを付活剤材料の加熱手段として用いることにより、混合蒸気中に微量の付活剤材料の蒸気を好適に分散して、付活剤をより均一に分散した、高品質な蛍光体層を形成することが可能である。
【００４７】
さらに、本実施形態に係る製造装置１０においては、形成過程における蛍光体の結晶化度を把握するため、基板Ｓ上の蛍光体層の光透過特性を連続的に監視して、その結果に応じて、基板Ｓの温度を調整することにより、前記蛍光体の結晶化度、すなわち、形成される蛍光体層の特性を制御するように構成した点を特徴とするものである。
以下、図１に戻って、この特徴点について説明する。
【００４８】
図１中の、６０は基板保持・回転機構１４のターンテーブル３０に設けられた透光孔３６を介して、このターンテーブル３０上に保持されるガラス基板Ｓおよびこのガラス基板Ｓに形成される蛍光体層に向けて光を出射する投光手段としてのＬＥＤであり、６４はその電源部である。６２は上記透光孔３６，ガラス基板Ｓおよびこのガラス基板Ｓ上に形成される蛍光体層を透過してきた光（透過光）を受光し、その光量を測定する光量測定手段であり、この光量測定手段６２の出力は、前述の基板保持・回転機構１４上方のシースヒータ３４および基板加熱用に付加したランプヒータ７０ａ，７０ｂに供給する電流値を制御する、基板加熱手段制御装置６８の制御部６６に導かれる。
【００４９】
またここで、前記投光手段としては、各種ランプやＬＥＤ（発光ダイオード），レーザ等、種々の光源が用い得る。また、前記受光手段としては、光電管や、ＣｄＳ，ＰｂＳなどの光伝導セル，シリコンやゲルマニウムなどのｐｎ接合を用いる光起電力セル等の種々の受光手段が用い得る。
【００５０】
また、ここでは、上記透光孔３６は、ターンテーブル３０の本体３２を貫通する形で形成されており、また、ターンテーブル３０の同一円周上に複数個が配設されている。この状況を、図３に示す。
図３に示すように、上記透光孔３６は、ターンテーブル３０の同一円周上に複数個が、一定のピッチで配設されている。なお、ここでは、最もシンプルな例として、ターンテーブル３０の半径方向には、投光手段６０および受光手段６２を１組設けた例を示したが、この投受光器は、ターンテーブル３０の半径方向に複数組設けてもよいことはいうまでもない。
【００５１】
上述のように、投受光器６０，６２をターンテーブル３０の半径方向に複数組設けた場合には、ガラス基板Ｓ上に形成される蛍光体層に場所による温度の不均一があった場合においても、その平均値（単純な平均値、もしくは荷重平均値）を基に、基板Ｓの温度制御を行うことが可能になり、より良好な特性を有する蛍光体層の成膜が可能になる。
【００５２】
図４は、上記透光孔３６に代わる、より大サイズの透光部の形成例を示すものであり、ターンテーブル３０の裏面側を上にして示した斜視図である。この例では、ターンテーブル３０の本体３２を貫通する形で円弧状のくり抜き部７２が形成されている。なお、くり抜き部７２は、そのサイズをできるだけ大きくして、基板Ｓの広い面積からの光透過率を検出するようにするのが好ましい。
【００５３】
周知のように、蛍光体の結晶化度と形成時の温度との間には一定の関係が存在する。また、本発明者らは、蛍光体の結晶化度が良好な温度域では蛍光体層の光透過率が高く、実質的に透明になることを見出した。特に、前記アルカリ金属ハロゲン化物質系輝尽性蛍光体の場合にはこの傾向にある。この特性を利用すると、蛍光体層の光透過率を測定して蛍光体層の温度を所望の蛍光体の結晶化度が得られる温度になるようにきめ細かく制御することにより、特性の安定した、極めて高品質な蛍光体シートを効率よく製造することが可能になる。
【００５４】
いいかえれば、蛍光体層の形成過程において、連続的にその蛍光体層の光透過率を測定し、その結果に応じて適切な条件調整（具体的には、成膜時における基板および蛍光体層の温度の調整）を行うことによって、形成される蛍光体層の特性を所期の目標値に合わせることが可能になる。すなわち、成膜時において、時々刻々と変化する蛍光体層の形成状況に応じて、適切な基板の温度の調整を行うことが可能になり、その結果として、特性の安定した、極めて高品質な蛍光体シートを効率よく製造することが可能になるということである。
【００５５】
図５は、上述の蛍光体層の温度（横軸）と蛍光体層の光透過率（縦軸）との関係の一例を模式的に示すものである。図５においては、縦軸は蛍光体層の光透過率として表示してあるが、前述のように、蛍光体層の温度と結晶化度との間には相関があるので、各種材料ごとに、良好な結晶化度となるときの温度域を調べ、また、その温度域における蛍光体層の光透過率を調べておくことにより、使用する蛍光体層の構成材料に応じた目標結晶化率を得ることが可能な蛍光体層の温度を得ることができるものである。
【００５６】
例示したような透光部を有する基板保持・回転手段上にガラス基板Ｓをセットして、このガラス基板Ｓ上に形成される蛍光体層の光透過率を、上述のガラス基板Ｓの光透過率を加味した状態で測定し、この測定結果から蛍光体層の光透過率を求めることにより蛍光体の到達結晶化度を判定し、必要な場合には、シースヒータ３４またはランプヒータ７０ａ，７０ｂへの供給電力のみ、もしくは、シースヒータ３４およびランプヒータ７０ａ，７０ｂへの供給電力をそれぞれ調整して、基板の温度を所期の目標温度にするように制御すれば、結果的に、蛍光体の結晶化度を一定に制御することが可能になる。
【００５７】
なお、基板の温度の調整に際しては、シースヒータ３４による基板裏面からの加熱と、付加的に設けられたランプヒータ７０ａ，７０ｂによる基板成膜面からの加熱とを使い分けることが好ましい。一例として、基板裏面側は略一定の温度としておいて、基板成膜面側の温度を徐々に高くするというような制御等を自由に行えるように構成しておく方式が例示される。
【００５８】
また、透過光量の検出に際しては、投光器からの光をハーフミラーで２分割して、一方を基準光量として用いて成膜される蛍光体層の厚みの変化に伴う透過光量の補正に用い、補正後の透過光量の基準値からの変化率が急変した場合に、その大きさ，方向に基づいて基板の加熱条件を調整して、基板の温度を所期の値に維持することが好ましい。
【００５９】
以下、本実施形態に係る製造装置における蛍光体層の成膜手順を説明する。
前述のように、製造装置１０は、回転型の真空蒸着装置を利用するもので、蛍光体シートを製造する際には、まず、基板保持・回転機構１４のターンテーブル３０の下面に成膜面を下方に向けてガラス基板Ｓを装着した後、真空チャンバ１２を閉塞して減圧するとともに、シースヒータ３４および付加的に設けられたランプヒータ７０ａ，７０ｂを駆動して、ガラス基板Ｓを裏面から加熱する。
【００６０】
真空チャンバ１２の内部が所定の真空度に達したら、モータ２８によってターンテーブル３０を所定速度で回転しつつ、加熱蒸発部２２において、Ｅｕ蒸発部３８の抵抗加熱装置４２を駆動して蒸発位置Ｐｅ（ルツボ）に収容された臭化ユーロピウムを蒸発させ、かつ、Ｃｓ蒸発部４０の電子銃４４を駆動して蒸発位置Ｐｃの臭化セシウムを蒸発させて、基盤ＳへのＣｓＢｒ：Ｅｕの蒸着すなわち蛍光体層の成膜を開始する。
【００６１】
ここで、前述のように、両蒸発位置は近接して配置され、かつ、臭化ユーロピウムの蒸発は抵抗加熱で行われるので、加熱蒸発部２２では、ごく微量な臭化ユーロピウムの蒸気が均一に分散された、両成膜材料の混合蒸気が構成され、この混合蒸気によって、付活剤が均一に分散されたＣｓＢｒ：Ｅｕが蒸着される。
蒸着開始と同時に、前述の投受光器（６０と６２）による蛍光体層の光透過率（前述のような換算値でよい）の測定を開始し、その変化を監視する。
【００６２】
そして、蛍光体層の光透過率の値が所定の範囲に入るように、ガラス基板Ｓの温度調整を行う。
上述の成膜過程では、形成された蛍光体層の光透過率を光検出手段６２により監視しており、蛍光体層の光透過率（つまり、蛍光体の結晶化度）が所期の目標値からはずれた場合には、これを修正するために、付加的に設けられたランプヒータ７０ａ，７０ｂへの供給電流値のみ、もしくは基板加熱用のシースヒータ３４およびランプヒータ７０ａ，７０ｂへの供給電流値を調整する。この調整により、蛍光体の結晶化度を所期の目標範囲内の値にし、形成される蛍光体層の特性を所望の特性に制御することが可能になって、高品質の蛍光体膜を容易に形成できるという優れた実用的効果が得られるものである。
【００６３】
このような基板の温度制御を行いながら蛍光体層の形成を続け、所定厚さの蛍光体膜が成膜されたら、ターンテーブル３０の回転を停止し、真空チャンバ１２を開放して、蛍光体層の成膜を終了したガラス基板Ｓを取り出す。連続的に成膜を行う場合には、以下、上と同様にして、新たなガラス基板Ｓを装填して、成膜を行えばよい。
【００６４】
なお、上記実施形態は本発明の一例を示したものであり、本発明はこれに限定されるべきものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜の変更または改良を行ってもよいことはいうまでもない。
例えば、前述の温度調整用の加熱手段としては、シースヒータ３４による基板裏面からの加熱と、付加的に設けられたランプヒータ７０ａ，７０ｂによる基板成膜面からの加熱とを適宜使い分けたり、両方を同じに用いたりすることが好ましい。また、加熱手段自体も、上述のシースヒータ，ランプヒータに限らず、他の公知の加熱手段が種々利用可能である。
【００６５】
また、上記実施形態においては、二元蒸着を行う際に、臭化セシウムについては電子線加熱蒸発、また、臭化ユーロピウムについては抵抗加熱蒸発というように異なる加熱蒸発手段を適用した例（いわゆる、ＥＢ−ＲＨ方式）を挙げたが、これを、臭化セシウム，臭化ユーロピウムの双方とも電子線加熱蒸発によって行う、いわゆる、ＥＢ−ＥＢ方式とすることも可能である。
【００６６】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、二元蒸着による蛍光体シートの製造における、通常で５００μｍ程度、厚い場合には１０００μｍもの厚さを有する蛍光体層を構成する蛍光体の特性の制御に好適に適用することが可能な、基板温度の制御を可能とした蛍光体シートの製造方法および装置を実現できるという顕著な効果を奏するものである。
【００６７】
より具体的には、蛍光体の結晶化度と形成時の温度との間には一定の関係が存在し、また、蛍光体の結晶化度が良好な温度域では蛍光体層の光透過率が高く、実質的に透明になることから、蛍光体層の光透過率を測定して蛍光体層の温度を所望の蛍光体の結晶化度が得られる温度になるようにきめ細かく制御することにより、特性の安定した、極めて高品質な蛍光体シートを効率よく製造することが可能になるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る蛍光体シート製造装置の概念を示す図である。
【図２】実施形態に係る加熱蒸発部の概念図である。
【図３】一実施形態に係る、基板保持・回転機構の要部構成を示す斜視図である。
【図４】他の実施形態に係る、基板保持・回転機構の要部構成を示す平面図である。
【図５】本発明の原理である、基板温度と形成される蛍光体層の光透過率との関係を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１０　製造装置
１２　真空チャンバ
１４　基板保持・回転機構
２２　加熱蒸発部
２８　モータ
３０　ターンテーブル
３４　シースヒータ
３６　透光部
３８　Ｅｕ蒸発部
４０　Ｃｓ蒸発部
４２　抵抗加熱装置
４４　電子銃
４６　材料供給手段
６０　投光手段
６２　受光手段
６４　電源部
６６　制御部
６８　基板加熱手段制御装置
７０ａ，７０ｂ　ランプヒータ
７２　くり抜き部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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