JPH05140550A - Diamond luminescent layer and display device - Google Patents
Diamond luminescent layer and display deviceInfo
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- JPH05140550A JPH05140550A JP30772291A JP30772291A JPH05140550A JP H05140550 A JPH05140550 A JP H05140550A JP 30772291 A JP30772291 A JP 30772291A JP 30772291 A JP30772291 A JP 30772291A JP H05140550 A JPH05140550 A JP H05140550A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は高輝度の青色発光に好適
なダイヤモンド発光層及び表示装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a diamond light emitting layer and a display device suitable for high brightness blue light emission.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来のダイヤモンド結晶からなる発光素
子は特開平１−１０２８９３号公報に開示されている。
これはマイクロ波プラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Dep
osition）法により合成されたダイヤモンド多結晶薄膜
を青色発光層として使用することを開示したものであ
り、簡単な素子構造を提案している。またNEW DIAMOND
５，４，１９８９，４４にはＥＬ素子の詳細構造が示さ
れている。これは厚みが１〜２μｍのダイヤモンド薄膜
を酸化ハフニウム及びアルミナで挾持し更に透明電極で
挾持した構造であり、ダイヤモンド薄膜に３５０〜４０
０Ｖの交流電圧の印加により４４０ｎｍの波長の青色発
光がみられる。このダイヤモンド薄膜はフィラメントＣ
ＶＤ法により形成されたもので特にダイヤモンド発光層
に発光中心のドーピングは行われていない。2. Description of the Related Art A conventional light emitting device made of diamond crystal is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-102893.
This is a microwave plasma CVD (Chemical Vapor Dep
The use of a polycrystalline diamond thin film synthesized by the osition method as a blue light emitting layer is disclosed, and a simple device structure is proposed. See also NEW DIAMOND
5, 4, 1989 and 44 show the detailed structure of the EL element. This is a structure in which a diamond thin film having a thickness of 1 to 2 μm is held by hafnium oxide and alumina, and further held by a transparent electrode.
Blue light emission with a wavelength of 440 nm is observed by applying an AC voltage of 0V. This diamond thin film is filament C
It is formed by the VD method, and the diamond emission layer is not particularly doped with the emission center.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】本発明者らはＣＶＤで
合成した薄膜ダイヤモンドの輝度は従来使用されている
ＺｎＳ系の螢光体に較べて１〜２桁低いことを見出し
た。従ってＣＶＤで合成したダイヤモンド薄膜が青色発
光素子に適用されるための最も重要な課題は、発光輝度
の増加といえる。The present inventors have found that the brightness of thin film diamond synthesized by CVD is 1 to 2 orders of magnitude lower than that of ZnS type phosphors used conventionally. Therefore, it can be said that the most important issue for applying the diamond thin film synthesized by CVD to the blue light emitting device is to increase the light emission brightness.
【０００４】通常発光輝度を上げるには発光中心を結晶
内にドーピングさせる方法がとられる。しかし上記の公
知例ではドーピングすべき不純物の種類や量は開示され
ていない。これはダイヤモンド結晶の発光メカニズムに
は不明な点が多く、輝度増加の手段がないためである。In order to increase the emission brightness, a method of doping the emission center into the crystal is usually used. However, the above-mentioned publicly known examples do not disclose the type and amount of impurities to be doped. This is because there are many unclear points about the light emission mechanism of diamond crystals, and there is no means for increasing the brightness.
【０００５】本発明の目的は、輝度の高いダイヤモンド
発光層及び表示装置を提供することにある。An object of the present invention is to provide a diamond light emitting layer and a display device having high brightness.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上記目的は、合成ダイヤ
モンド薄膜の結晶面が（１１１）であり、窒素濃度が１
００ｐｐｍ以下であることにより達成される。The above-mentioned object is that the crystal plane of the synthetic diamond thin film is (111) and the nitrogen concentration is 1.
It is achieved by being less than 00 ppm.
【０００７】上記目的は、電気絶縁性の第１の透明基板
と、該第１の透明基板上に形成された第１の透明電極
と、該第１の透明電極上に形成された第１の透明絶縁層
と、該第１の透明絶縁層上に形成された合成ダイヤモン
ド薄膜の結晶面が（１１１）であり窒素濃度が１００ｐ
ｐｍ以下である発光層と、該発光層上に形成された第２
の透明絶縁層と、該第２の透明絶縁層上に形成された第
２の透明電極と、該第２の透明電極上に形成された電気
絶縁性の第２の透明基板と、前記第１の透明電極と第２
の透明電極に交流電圧を印加する電圧印加手段とを備え
たことにより達成される。The above object is to provide an electrically insulating first transparent substrate, a first transparent electrode formed on the first transparent substrate, and a first transparent electrode formed on the first transparent electrode. The crystal plane of the transparent insulating layer and the synthetic diamond thin film formed on the first transparent insulating layer is (111) and the nitrogen concentration is 100 p.
a light emitting layer having a thickness of pm or less, and a second light emitting layer formed on the light emitting layer.
A transparent insulating layer, a second transparent electrode formed on the second transparent insulating layer, an electrically insulating second transparent substrate formed on the second transparent electrode, and the first transparent electrode. Transparent electrode and second
This is achieved by including a voltage applying means for applying an AC voltage to the transparent electrode.
【０００８】上記目的は、上記のダイヤモンド発光層を
フェースパネル内面に形成された螢光面に用いたブラウ
ン管を提供することにより達成される。The above object is achieved by providing a CRT using the above-mentioned diamond luminescent layer on the fluorescent surface formed on the inner surface of the face panel.
【０００９】上記目的は、上記のブラウン管を用いた表
示装置を提供することにより達成される。The above object is achieved by providing a display device using the above-described cathode ray tube.
【００１０】上記目的は、電子ビームを放射する電子銃
と、該電子銃から放射された電子ビームが入射する螢光
体と、該螢光体から前記電子ビームの入射により発生す
る光を結像するレンズとを備えた投射管が、前記螢光体
が上記のダイヤモンド発光層により構成されていること
により達成される。The above-mentioned object is to form an electron gun for emitting an electron beam, a fluorescent body on which the electron beam emitted from the electron gun is incident, and an image of light generated by the incidence of the electron beam from the fluorescent body. A projection tube equipped with a lens is provided by the fact that the fluorescent body is composed of the diamond light emitting layer.
【００１１】上記目的は、上記の投射管を用いた投射型
表示装置を提供することにより達成される。The above object is achieved by providing a projection type display device using the above projection tube.
【００１２】[0012]
【作用】ＣＶＤで合成されたダイヤモンド結晶の発光輝
度や発光波長の結晶面依存性については文献(Jpn. J. A
ppl. phys., 27, 4, L683, 1988)に開示してある。これ
によるとＣＶＤダイヤモンドでは青から緑（波長４３０
〜５３０ｎｍ）の発光が観測され、特に（１００）面か
らの青色光（波長４３０ｎｍ）の輝度が（１１１）面よ
りも大きいことが明らかになっている。上記文献による
と原料ガスや残留ガス中に存在する窒素が結晶の（１１
１）面に選択的に混入する。従って（１１１）面には
（１００）面に較べて多量の窒素が偏析しており、これ
が（１１１）面の輝度を低下させていると考えられる。
これらの結果から青色発光層としては（１００）面から
なるダイヤモンド結晶が好適のように見える。[Function] Regarding the crystal plane dependence of the emission brightness and the emission wavelength of the diamond crystal synthesized by CVD, see the literature (Jpn. J. A.
ppl. phys., 27, 4, L683, 1988). According to this, in CVD diamond, blue to green (wavelength 430
It is clear that the emission of blue light (wavelength 430 nm) from the (100) plane is larger than that of the (111) plane. According to the above-mentioned literature, the nitrogen present in the source gas and the residual gas is crystalline (11
1) Selectively mix into the surface. Therefore, a larger amount of nitrogen is segregated in the (111) plane than in the (100) plane, which is considered to reduce the brightness of the (111) plane.
From these results, it seems that diamond crystals having a (100) plane are suitable for the blue light emitting layer.
【００１３】しかし通常のダイヤモンドＣＶＤ法ではチ
ャンバーの到達圧が１０のマイナス３乗torr程度であ
り、機密性の良いシステムが使用されていない。従って
残留ガスに含有されている窒素が多量に結晶内に混入す
る。従って上記の結果は不純物の多い結晶の発光特性と
言える。However, in the usual diamond CVD method, the ultimate pressure of the chamber is about 10 −3 torr, and a system with good airtightness is not used. Therefore, a large amount of nitrogen contained in the residual gas is mixed in the crystal. Therefore, the above results can be said to be the light emission characteristics of crystals containing a large amount of impurities.
【００１４】そこで発明者等は天然ダイヤモンドの中で
最も純度が高く、窒素の混入率が１００ｐｐｍ以下好ま
しくは５０ｐｐｍ以下のIIａ型の天然ダイヤモンドの発
光特性について検討した。試料を鏡面研磨して（１０
０）面或いは（１１１）面のみからなる結晶に加工し
た。これらはそれぞれ１ｍｍ角及び一辺１ｍｍの菱形面
の結晶である。Therefore, the present inventors examined the emission characteristics of type IIa natural diamond, which has the highest purity among natural diamonds and has a nitrogen incorporation rate of 100 ppm or less, preferably 50 ppm or less. The sample is mirror-polished (10
It was processed into a crystal having only a (0) plane or a (111) plane. These are diamond-shaped crystals with a side of 1 mm and a side of 1 mm.
【００１５】図１に（１１１）面からのＣＬスペクトル
を示す。FIG. 1 shows a CL spectrum from the (111) plane.
【００１６】図２に（１００）面からのＣＬスペクトル
を示す。FIG. 2 shows a CL spectrum from the (100) plane.
【００１７】図３に（１１１）及び（１００）面の４３
０ｎｍにおける発光輝度の相対比較を示す。図１から図
３に示す高純度の結晶では（１１１）（１００）面の両
者から青色（波長４３０ｎｍ）のシングルピークが観測
され、フォトマルチプライヤで輝度比較を行った結果、
（１１１）面は（１００）面の７倍の強い発光が観測さ
れた。このように発光輝度の結晶面依存性はＣＶＤダイ
ヤモンドと天然ダイヤモンドとでは異なっているが、こ
れは結晶の純度に起因すると考えられる。即ちＣＶＤダ
イヤモンドのように不純物の多い結晶では、（１００）
面の輝度が高く、天然ダイヤモンドのような高純度結晶
では（１１１）面の輝度が高い。そこで本発明者らは合
成条件や原料ガスの工夫により天然ダイヤモンドと同等
の高純度結晶から、純度が低い低品質の結晶まで種々の
ダイヤモンド薄膜試料をＣＶＤにより合成し、これらの
発光波長と発光輝度を検討した。In FIG. 3, 43 of (111) and (100) planes
The relative comparison of the emission brightness in 0 nm is shown. In the high-purity crystals shown in FIGS. 1 to 3, single peaks of blue (wavelength 430 nm) were observed from both of the (111) (100) planes, and the results of luminance comparison with a photomultiplier showed that
7 times stronger light emission was observed in the (111) plane than in the (100) plane. As described above, the crystal plane dependence of the emission brightness is different between the CVD diamond and the natural diamond, which is considered to be due to the crystal purity. That is, for crystals with a large amount of impurities such as CVD diamond, (100)
The brightness of the plane is high, and in a high-purity crystal such as natural diamond, the brightness of the (111) plane is high. Therefore, the present inventors have synthesized various diamond thin film samples by CVD from high-purity crystals equivalent to natural diamond to low-quality crystals with low purity by devising synthesis conditions and raw material gases, and these emission wavelengths and emission brightness It was investigated.
【００１８】この結果、（１１１）面ら成りかつ窒素含
有容量が少ないダイヤモンド薄膜を形成するには、原料
ガスとして一酸化炭素、二酸化炭素及び炭化水素の少な
くとも一種類と、水素または水素と酸素を含む混合ガス
を使用する。適切なガス系としてはＣＯ／Ｏ2／Ｈ2、Ｃ
Ｈ4／Ｏ2／Ｈ2、ＣＯ／ＣＯ2／Ｈ2、ＣＯ／ＣＯ2／Ｏ2
／Ｈ2、ＣＯ／ＣＨ4／Ｏ2／Ｈ2、ＣＨ4／ＣＯ2／Ｈ2、
特にＣＯ／Ｏ2／Ｈ2系の組成で、該原料ガス中の酸素量
は１モルｐｐｍ〜２．５モル％、ＣＯが８〜１０モル
％、Ｈ2が残部となるように調整することが好ましい。
このような酸素を含むガス組成ではダイヤモンド薄膜の
成長と酸素によるエッチングが同時に進行する。このた
め成長面においてダイヤモンドの結晶格子に不純物が混
入しても、エッチングにより不純物が除去される。窒素
もダイヤモンドにとっては不純物であるから除去されて
混入率が小さくなる。一方不純物の少ないダイヤモンド
は酸素によるエッチング速度が不純物の多いダイヤモン
ドに比較して遅く、ダイヤモンド結晶のみが成長する。
これによって結晶内の窒素混入率が１００ｐｐｍ以下、
好ましくは５０ｐｐｍ以下に制御すると非常に高純度
で、天然ダイヤモンドと同等の結晶性の薄膜Ａが合成さ
れる。該原料ガスの分解方法はタングステンフィラメン
トによる加熱、或いはマイクロ波や高周波などの電磁波
により行うことが可能であるが、この中ではマイクロ波
分解が好ましい。加熱や電磁波により分解されたガス或
いはプラズマ状のガスを、ガラスやＳｉ等の基板に接触
させ、基板上に結晶の前駆体である成分を到達させてダ
イヤモンドの結晶を合成する。As a result, in order to form a diamond thin film consisting of (111) faces and having a small nitrogen-containing capacity, at least one of carbon monoxide, carbon dioxide and hydrocarbon, and hydrogen or hydrogen and oxygen are used as raw material gases. Use a mixed gas containing. Suitable gas systems include CO / O 2 / H 2 , C
H 4 / O 2 / H 2 , CO / CO 2 / H 2 , CO / CO 2 / O 2
/ H 2 , CO / CH 4 / O 2 / H 2 , CH 4 / CO 2 / H 2 ,
In particular, the composition of CO / O 2 / H 2 system should be adjusted so that the amount of oxygen in the raw material gas is 1 mol ppm to 2.5 mol%, CO is 8 to 10 mol%, and H 2 is the balance. Is preferred.
With such a gas composition containing oxygen, the growth of the diamond thin film and the etching with oxygen proceed simultaneously. Therefore, even if impurities are mixed in the crystal lattice of diamond on the growth surface, the impurities are removed by etching. Since nitrogen is also an impurity for diamond, it is removed and the mixing ratio becomes smaller. On the other hand, the diamond with less impurities has a slower etching rate by oxygen than the diamond with many impurities, and only diamond crystals grow.
As a result, the nitrogen mixing ratio in the crystal is 100 ppm or less,
When the content is controlled to preferably 50 ppm or less, a very high purity thin film A having a crystallinity equivalent to that of natural diamond is synthesized. The raw material gas can be decomposed by heating with a tungsten filament or electromagnetic waves such as microwaves and high frequencies, and among these, microwave decomposition is preferable. A gas that is decomposed by heating or electromagnetic waves or a plasma-like gas is brought into contact with a substrate such as glass or Si, and a component that is a crystal precursor is allowed to reach the substrate to synthesize a diamond crystal.
【００１９】該薄膜中のダイヤモンド結晶を走査型電子
顕微鏡で観測した結果、（１１１）面が主結晶面である
結晶からなっていることを見い出した。また上記ガス系
で酸素分圧を０として合成したＢ薄膜中の結晶は（１０
０）面と（１１１）面が主体となっていることが判明し
た。ＣＬ発光特性を検討した結果、上記Ａ薄膜からは図
１と同様の青色の強い発光が観測された。一方上記Ｂ薄
膜の（１００）面からは弱い青色発光が見られ、また
（１１１）面からは弱い緑色発光が観測された。上記
Ａ，Ｂ薄膜の波長４３０ｎｍにおける輝度比較の結果、
（１１１）面からなるＡ薄膜は、低品質のＢ薄膜に較べ
て１桁高い輝度を示した。このようにＣＶＤダイヤモン
ドでも天然ダイヤモンドと同等の高純度、高結晶性ダイ
ヤモンドで （１１１）面主体の結晶は発光輝度が非常
に高いことが分かった。As a result of observing the diamond crystal in the thin film with a scanning electron microscope, it was found that the (111) plane was a crystal having a main crystal plane. In addition, the crystals in the B thin film synthesized by setting the oxygen partial pressure to 0 in the above gas system are (10
It was found that the (0) plane and the (111) plane were the main components. As a result of examining CL emission characteristics, strong blue light emission similar to that shown in FIG. 1 was observed from the A thin film. On the other hand, weak blue light emission was observed from the (100) plane of the B thin film, and weak green light emission was observed from the (111) plane. As a result of the luminance comparison of the A and B thin films at a wavelength of 430 nm,
The A thin film composed of the (111) plane showed a luminance that was one digit higher than that of the low quality B thin film. As described above, it was found that even in the case of CVD diamond, the high-purity and high-crystallinity diamond equivalent to natural diamond and mainly composed of the (111) plane has a very high emission luminance.
【００２０】また上記のダイヤモンド薄膜はカラーブラ
ウン管用の青色螢光体として使用することも可能であ
る。ダイヤモンドは耐電子線性が良いので、電子線の電
流密度が大きい投射型カラーテレビの投射管用の螢光体
として使用するのが好ましい。The above diamond thin film can also be used as a blue phosphor for a color cathode ray tube. Since diamond has good electron beam resistance, it is preferably used as a fluorescent substance for a projection tube of a projection type color television having a high electron beam current density.
【００２１】[0021]
【実施例】以下本発明の実施例を図を用いて説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００２２】実施例１ 図４はマイクロ波ＣＶＤ装置の構成を示す説明図であ
る。原料ガス３１を内径１０ｍｍの石英製の成膜室３７
に供給し、導波管３２からマイクロ波３５を照射してプ
ラズマ３３を形成する。該プラズマがＳｉ基板３４（５
ｍｍ角）の表面と接触するようになっている。基板３４
の位置は導波管３２の下端から５ｍｍ下方とした。マイ
クロ波発信機は出力８０ｗのものを使用した。Ｓｉ基板
３４はマイクロ波の照射により３００〜４００℃に加熱
される。基板温度は補助加熱ヒータ３９により７５０℃
に調整された。基板温度は基板の直下に設置された熱電
対４０により測定された。原料ガスとしてＣＯ／Ｏ2／
Ｈ2系を使用した。ＣＯ、Ｏ2、H2の分圧をそれぞれ８，
２．２，８９．８％とした。総流量は８０ｃｃ／ｍｉｎ
とし、成膜時間は３ｈとした。得られた薄膜１を電子顕
微鏡で観測すると（１１１）面を主体とした直径１〜３
μｍの単結晶が基板上に配列したものであった。このＣ
Ｌスペクトルは図１と同等のものであり、４３０ｎｍに
ピークを持つ単一ピークであった。Example 1 FIG. 4 is an explanatory diagram showing the structure of a microwave CVD apparatus. A quartz film forming chamber 37 having an inner diameter of 10 mm is used as the source gas 31.
And is irradiated with microwaves 35 from the waveguide 32 to form plasma 33. The plasma is transferred to the Si substrate 34 (5
It is designed to come into contact with the surface (mm square). Board 34
Was located 5 mm below the lower end of the waveguide 32. The microwave transmitter used had an output of 80w. The Si substrate 34 is heated to 300 to 400 ° C. by irradiation with microwaves. Substrate temperature is 750 ° C by auxiliary heater 39
Was adjusted to. The substrate temperature was measured by a thermocouple 40 installed just below the substrate. CO / O 2 / as source gas
The H 2 system was used. The partial pressures of CO, O 2 and H 2 are 8, and
It was set to 2.2, 89.8%. Total flow rate is 80cc / min
And the film formation time was 3 h. When the obtained thin film 1 is observed with an electron microscope, it has a diameter of 1 to 3 mainly composed of the (111) plane.
The single crystals of μm were arranged on the substrate. This C
The L spectrum was the same as that in FIG. 1, and was a single peak having a peak at 430 nm.
【００２３】一方ＣＯ／Ｈ2系の原料ガスでＣＯ分圧を
５％として上記と同様の方法でダイヤモンド薄膜２を合
成した。該薄膜は電子顕微鏡による観測の結果、（１０
０）面と（１１１）面とからなる直径１〜２μｍの形の
はっきりした結晶からなっていた。該薄膜は４３０ｎｍ
と５３０ｎｍにピークを持つブロードなＣＬ発光スペク
トルを呈した。上記ダイヤモンド薄膜１及び２の４３０
ｎｍ（青色）における輝度を比較した結果、輝度比は
７：１であった。On the other hand, a diamond thin film 2 was synthesized by the same method as above with a CO / H 2 -based source gas and a CO partial pressure of 5%. As a result of observation with an electron microscope, the thin film was (10
It consisted of a well-defined crystal having a diameter of 1 to 2 μm composed of (0) plane and (111) plane. The thin film is 430 nm
And a broad CL emission spectrum having a peak at 530 nm were exhibited. 430 of the above diamond thin films 1 and 2
As a result of comparing the luminance in nm (blue), the luminance ratio was 7: 1.
【００２４】実施例２ 図５は他のマイクロ波ＣＶＤ装置の構成を示す説明図で
ある。Example 2 FIG. 5 is an explanatory view showing the structure of another microwave CVD apparatus.
【００２５】本図に示すＣＶＤ装置によりダイヤモンド
薄膜を合成した。原料ガス４３をプラズマ室４４に導入
し、マイクロ波４２を照射してプラズマ化する。発生し
たプラズマ４６は磁石４５により励起され成膜室４７に
導かれ、基板４８に接触する。基板にＳｉを使用して基
板温度を７５０℃に設定してダイヤモンド薄膜を３ｈで
合成した。実施例１と同じＣＯ／Ｏ2／Ｈ2及びＣＯ／Ｈ
2系の原料ガスを使用して実施例１と同様の条件で成膜
を実施した。合成薄膜の電子顕微鏡観察及びＣＬ発光特
性を検討した結果、ＣＯ／Ｏ2／Ｈ2系合成薄膜は（１１
１）面からなる直径１〜３μｍのダイヤモンド結晶によ
り構成されており、またＣＯ／Ｈ2系合成薄膜は（１０
０）及び（１１１）面からなら結晶により構成されてい
た。また４３０ｎｍにおけるＣＬ発光輝度はＣＯ／Ｏ2
／Ｈ2系合成薄膜の方が約１桁高いことが明らかになっ
た。A diamond thin film was synthesized by the CVD apparatus shown in this figure. The raw material gas 43 is introduced into the plasma chamber 44, and is irradiated with the microwave 42 to generate plasma. The generated plasma 46 is excited by the magnet 45, guided to the film forming chamber 47, and contacts the substrate 48. Using Si for the substrate, the substrate temperature was set to 750 ° C., and the diamond thin film was synthesized in 3 hours. The same CO / O 2 / H 2 and CO / H as in Example 1
Film formation was carried out under the same conditions as in Example 1 using a two- system source gas. As a result of observing the synthetic thin film with an electron microscope and examining the CL emission characteristics, the CO / O 2 / H 2 -based synthetic thin film shows (11
1) composed of diamond crystals having a diameter of 1 to 3 μm, and the CO / H 2 -based synthetic thin film is (10
It was composed of crystals from the 0) and (111) planes. The CL emission brightness at 430 nm is CO / O 2
It has been revealed that the / H 2 -based synthetic thin film is about one digit higher.
【００２６】実施例３ 実施例２と同様に図５に示すマイクロ波ＣＶＤ装置を使
用してダイヤモンド薄膜を合成して、図６に示す構造の
ＥＬ発光素子を形成した。ガラス基板５１上に厚み０．
２μｍのインジウムースズ酸化膜電極５２を形成し、更
に厚み０．５μｍのＴａ2Ｏ5の絶縁層５３を形成した。
該絶縁層上にダイヤモンド薄膜５４を形成し、この上に
更に０．５μｍのＴａ2Ｏ5の絶縁層５３と０．２μｍの
インジウム−スズ酸化膜電極５２及びガラス基板５１を
形成した。ダイヤモンド薄膜合成用原料ガスとして実施
例１のＣＯ／Ｏ2／Ｈ2系を使用した。Example 3 As in Example 2, a diamond thin film was synthesized using the microwave CVD apparatus shown in FIG. 5 to form an EL light emitting device having the structure shown in FIG. A thickness of 0.
An indium oxide film electrode 52 having a thickness of 2 μm was formed, and an insulating layer 53 of Ta 2 O 5 having a thickness of 0.5 μm was further formed.
A diamond thin film 54 was formed on the insulating layer, and an insulating layer 53 of Ta 2 O 5 having a thickness of 0.5 μm, an indium-tin oxide film electrode 52 having a thickness of 0.2 μm, and a glass substrate 51 were further formed thereon. The CO / O 2 / H 2 system of Example 1 was used as the raw material gas for synthesizing the diamond thin film.
【００２７】電極５３間に３００Ｖの電圧を印加すると
ダイヤモンド薄膜５４は青色の発光を呈したのでこのス
ペクトルを測定した結果、図１と同様のものであった。When a voltage of 300 V was applied between the electrodes 53, the diamond thin film 54 emitted blue light. As a result of measuring this spectrum, it was the same as that shown in FIG.
【００２８】図７は図６に示すＥＬ発光素子を用いたＥ
Ｌ表示装置の構成を示すブロック図である。下からガラ
ス基板６１、透明電極６４、絶縁層６３、ダイヤモンド
発光層６５、絶縁層６３、透明電極６２、の順でそれぞ
れの薄膜が堆積されている。図内斜線部分６８は単位発
光素子で、その断面は図６のようになっている。ダイヤ
モンド発光層６５は透明電極６４，６２により電界が与
えられたときに発光するようになっており、電界の印加
は駆動用トランジスタ６７及び制御システム６６により
コントロールされ、任意の画像が得られる。FIG. 7 shows an E using the EL light emitting device shown in FIG.
It is a block diagram which shows the structure of an L display device. From the bottom, the glass substrate 61, the transparent electrode 64, the insulating layer 63, the diamond light emitting layer 65, the insulating layer 63, and the transparent electrode 62 are deposited in this order on the respective thin films. A hatched portion 68 in the drawing is a unit light emitting element, and its cross section is as shown in FIG. The diamond light emitting layer 65 emits light when an electric field is applied by the transparent electrodes 64 and 62, and the application of the electric field is controlled by the driving transistor 67 and the control system 66 to obtain an arbitrary image.
【００２９】図８は投射管型カラーテレビの基本構造を
示す説明図である。三原色の螢光体がそれぞれ三本の投
射管７２、７３及び７４の螢光面７５に塗布或いは堆積
されている。このうち青色投射管７２にはダイヤモンド
薄膜７６が堆積されている。電子線発生装置７７から螢
光面７５に電子線７８が照射されると、それぞれの螢光
面７５は蛍光７９を発生し、レンズ８１により結像さ
れ、スクリーン８０に投射される。FIG. 8 is an explanatory view showing the basic structure of a projection tube type color television. Three primary color phosphors are applied or deposited on the fluorescent surfaces 75 of the three projection tubes 72, 73 and 74, respectively. Of these, a diamond thin film 76 is deposited on the blue projection tube 72. When the fluorescent surface 75 is irradiated with the electron beam 78 from the electron beam generator 77, each fluorescent surface 75 generates fluorescence 79, is imaged by the lens 81, and is projected on the screen 80.
【００３０】以上述べたように本実施例のＣＶＤダイヤ
モンド薄膜は、（１１１）面が主結晶面であり、また不
純物が非常に少なく窒素が１００ｐｐｍ以下であるため
４３０ｎｍ（青色）をピークとするシャープなシングル
ピークを呈する。しかも発光輝度が非常に高く、従来の
ＣＶＤダイヤモンドに較べて１０倍以上の輝度を呈す
る。As described above, in the CVD diamond thin film of this embodiment, the (111) plane is the main crystal plane, and the amount of impurities is very small and the nitrogen content is 100 ppm or less. Therefore, a sharp peak at 430 nm (blue) is obtained. It exhibits a unique single peak. Moreover, the emission brightness is extremely high, and the brightness is 10 times or more that of conventional CVD diamond.
【００３１】[0031]
【発明の効果】本発明によれば、合成ダイヤモンド薄膜
の（１１１）結晶面の窒素濃度を１００ｐｐｍ以下とす
ることにより、高い輝度のダイヤモンド発光層が得られ
る効果がある。According to the present invention, by setting the nitrogen concentration of the (111) crystal plane of the synthetic diamond thin film to 100 ppm or less, a diamond light emitting layer with high brightness can be obtained.
【図１】典型的なIIａ型天然ダイヤモンドの（１１１）
面からのＣＬスペクトルを示す図表である。Figure 1: Typical type IIa natural diamond (111)
It is a chart which shows the CL spectrum from a surface.
【図２】典型的なIIａ型天然ダイヤモンドの（１００）
面からのＣＬスペクトルを示す図表である。FIG. 2 is a typical type IIa natural diamond (100).
It is a chart which shows the CL spectrum from a surface.
【図３】典型的なIIａ型天然ダイヤモンドの（１１１）
及び（１００）面の４３０ｎｍにおける発光輝度の相対
比較を示す図表である。FIG. 3 is a typical type IIa natural diamond (111).
3 is a chart showing a relative comparison of emission luminances of the (100) plane at 430 nm.
【図４】本発明の実施例のマイクロ波ＣＶＤ装置の構成
を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a configuration of a microwave CVD apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図５】本発明の他の実施例のマイクロ波ＣＶＤ装置の
構成を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing a configuration of a microwave CVD apparatus according to another embodiment of the present invention.
【図６】本発明の実施例のＥＬ発光素子の構成を示す縦
断面図である。FIG. 6 is a vertical cross-sectional view showing a configuration of an EL light emitting device of an example of the present invention.
【図７】図６に示すＥＬ発光素子を用いたＥＬ表示装置
の構成を示すブロック図である。7 is a block diagram showing a configuration of an EL display device using the EL light emitting element shown in FIG.
【図８】本発明の実施例の投射管型カラーテレビの基本
構造を示す説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram showing a basic structure of a projection tube type color television according to an embodiment of the present invention.
３１ 原料ガス ３２ 導波管 ３３ プラズマ ３４ 基板 ３５ マイクロ波 ３６ 真空ポンプ ３７ 石英チャンバ ３８ 冷却水 ３９ 補助加熱ヒータ ４０ 熱電対 ４１ 導波管 ４２ マイクロ波 ４３ 原料ガス ４４ プラズマ室 ４５ 磁石 ４６ プラズマ ４７ 成膜室 ４８ 基板 ４９ 真空ポンプ ５０ 基板ホルダー ５１ ガラス基板 ５２ 電極 ５３ 絶縁層 ５４ ダイヤモンド発光層 ６１ ガラス基板 ６２ 透明電極 ６３ 絶縁層 ６４ 透明電極 ６５ ダイヤモンド発光層 ６６ 制御システム ６７ 駆動用トランジスタ ６８ 単位発光素子 ７２ 投射管（青色） ７３ 投射管 ７４ 投射管 ７５ 螢光面 ７６ ダイヤモンド薄膜 ７７ 電子線発生装置 ７８ 電子線 ７９ 蛍光 ８０ スクリーン ８１ レンズ 31 Raw Material Gas 32 Waveguide 33 Plasma 34 Substrate 35 Microwave 36 Vacuum Pump 37 Quartz Chamber 38 Cooling Water 39 Auxiliary Heater 40 Thermocouple 41 Waveguide 42 Microwave 43 Raw Material Gas 44 Plasma Chamber 45 Magnet 46 Plasma 47 Film Formation Chamber 48 Substrate 49 Vacuum Pump 50 Substrate Holder 51 Glass Substrate 52 Electrode 53 Insulating Layer 54 Diamond Light-Emitting Layer 61 Glass Substrate 62 Transparent Electrode 63 Insulating Layer 64 Transparent Electrode 65 Diamond Light-Emitting Layer 66 Control System 67 Driving Transistor 68 Unit Light-Emitting Element 72 Projection Tube (blue) 73 Projection tube 74 Projection tube 75 Fluorescent surface 76 Diamond thin film 77 Electron beam generator 78 Electron beam 79 Fluorescence 80 Screen 81 Lens
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０５Ｂ 33/14 Ｈ０５Ｈ 1/18 9014−2Ｇ ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Office reference number FI technical display location H05B 33/14 H05H 1/18 9014-2G
Claims (6)
１）であり、窒素濃度が１００ｐｐｍ以下であることを
特徴とするダイヤモンド発光層。1. The crystal plane of the synthetic diamond thin film is (11
1) and a nitrogen light emitting layer having a nitrogen concentration of 100 ppm or less.
の透明基板上に形成された第１の透明電極と、該第１の
透明電極上に形成された第１の透明絶縁層と、該第１の
透明絶縁層上に形成された合成ダイヤモンド薄膜の結晶
面が（１１１）であり窒素濃度が１００ｐｐｍ以下であ
る発光層と、該発光層上に形成された第２の透明絶縁層
と、該第２の透明絶縁層上に形成された第２の透明電極
と、該第２の透明電極上に形成された電気絶縁性の第２
の透明基板と、前記第１の透明電極と第２の透明電極に
交流電圧を印加する電圧印加手段とを備えたことを特徴
とする表示装置。2. An electrically insulating first transparent substrate, and the first transparent substrate.
A first transparent electrode formed on the transparent substrate, a first transparent insulating layer formed on the first transparent electrode, and a synthetic diamond thin film formed on the first transparent insulating layer. A light emitting layer having a crystal plane of (111) and a nitrogen concentration of 100 ppm or less, a second transparent insulating layer formed on the light emitting layer, and a second transparent insulating layer formed on the second transparent insulating layer. A transparent electrode and an electrically insulating second layer formed on the second transparent electrode.
And a voltage applying means for applying an AC voltage to the first transparent electrode and the second transparent electrode.
フェースパネル内面に形成された螢光面に用いたことを
特徴とするブラウン管。3. A cathode ray tube, wherein the diamond luminescent layer according to claim 1 is used for a fluorescent surface formed on an inner surface of a face panel.
とを特徴とする表示装置。4. A display device using the cathode ray tube according to claim 3.
銃から放射された電子ビームが入射する螢光体と、該螢
光体から前記電子ビームの入射により発生する光を結像
するレンズとを備えた投射管において、前記螢光体が請
求項１に記載のダイヤモンド発光層により構成されてい
ることを特徴とする投射管。5. An electron gun for emitting an electron beam, a fluorescent body on which the electron beam emitted from the electron gun is incident, and a lens for focusing light generated by the incidence of the electron beam from the fluorescent body. In the projection tube provided with, the said fluorescent substance is comprised by the diamond light emitting layer of Claim 1, The projection tube characterized by the above-mentioned.
特徴とする投射型表示装置。6. A projection-type display device using the projection tube according to claim 5.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30772291A JPH05140550A (en) | 1991-11-22 | 1991-11-22 | Diamond luminescent layer and display device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30772291A JPH05140550A (en) | 1991-11-22 | 1991-11-22 | Diamond luminescent layer and display device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05140550A true JPH05140550A (en) | 1993-06-08 |
Family
ID=17972466
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30772291A Pending JPH05140550A (en) | 1991-11-22 | 1991-11-22 | Diamond luminescent layer and display device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05140550A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999034646A1 (en) * | 1997-12-29 | 1999-07-08 | Tokyo Gas Co., Ltd. | Current injection diamond ultraviolet light emetting device |
| WO2001004966A1 (en) * | 1999-07-07 | 2001-01-18 | Tokyo Gas Co., Ltd. | Diamond ultraviolet luminescent element |
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| WO2020239172A1 (en) * | 2019-05-25 | 2020-12-03 | Bernd Burchard | Device and method for using diamond nanocrystals having nv colour centres in cmos circuits |
-
1991
- 1991-11-22 JP JP30772291A patent/JPH05140550A/en active Pending
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