專利名稱：El器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及特別適用于薄型且平面形式的顯示裝置的EL器件。
包括由無機(jī)化合物形成且設(shè)置于上下絕緣薄膜之間的發(fā)光層的用交流電流驅(qū)動(dòng)的EL器件在發(fā)光特性和穩(wěn)定性方面是優(yōu)秀的?，F(xiàn)在通過用薄膜技術(shù)實(shí)施所有處理步驟的制造工藝來制造EL器件已用于各種顯示器中。這種發(fā)光器件的一個(gè)基本結(jié)構(gòu)如圖2所示。
該發(fā)光器件具有在玻璃襯底21上的多層薄膜結(jié)構(gòu)，該多層薄膜結(jié)構(gòu)包括由ITO等形成的透明電極22、第一薄膜絕緣層23和由例如ZnS:Mn之類的電致發(fā)光熒光材料構(gòu)成的薄膜發(fā)光層24，并且在薄膜發(fā)光層24上還包括第二薄膜絕緣層25和由鋁薄膜等形成的背面電極26，并且利用從透明玻璃襯底一側(cè)射出的光。
各第一和第二薄膜絕緣層是利用濺射或蒸發(fā)工藝由Y2O3、Ta2O5、Al2O3、Si3N4、BaTiO3、SrTiO3等構(gòu)成的透明電介質(zhì)薄膜。
在限制流過發(fā)光層的電流方面，這些絕緣層起重要的作用，以有助于改善操作穩(wěn)定性和提高薄膜EL器件的光發(fā)射，保護(hù)發(fā)光層免于潮濕和有害離子沾污，提高薄膜EL器件的可靠性。
可是，這樣的器件存在一些實(shí)際問題。一個(gè)問題是，在寬范圍內(nèi)難以將器件的介質(zhì)擊穿減小到零，從而導(dǎo)致低成品率，另一個(gè)問題是，因電壓分開地施加到絕緣層上，因而器件發(fā)光所需要施加的驅(qū)動(dòng)電壓變得較高。
為了解決介質(zhì)擊穿問題，優(yōu)選地使用具有良好電介質(zhì)強(qiáng)度性能的絕緣材料。為了提供對(duì)發(fā)光驅(qū)動(dòng)電壓問題的解決方案，優(yōu)選地增加絕緣層的容量，由此降低分開施加給絕緣層的電壓比例。從這種AC驅(qū)動(dòng)型薄膜EL器件的工作原理來看，流過進(jìn)行發(fā)光的發(fā)光層的電流實(shí)際上與絕緣層的容量成比例。為了降低驅(qū)動(dòng)電壓和提高發(fā)光亮度，因此極其重要的是增加絕緣層的容量。
為此，試圖使用由濺射工藝形成的高介電常數(shù)的鐵電體PbTiO3膜作為絕緣層，來實(shí)現(xiàn)低電壓驅(qū)動(dòng)。該P(yáng)bTiO3濺射膜在190的相對(duì)電容率時(shí)至多有0.5MV/cm的介質(zhì)強(qiáng)度。可是，為了形成PbTiO3膜，襯底溫度必須提高到約600℃，因此，迄今難以使用PbTiO3膜來制造采用玻璃襯底的薄膜EL器件。此外，現(xiàn)有技術(shù)中還已知用濺射工藝形成的SrTiO3膜。該SrTiO3濺射膜有140的相對(duì)電容率和1.5-2MV/cm的介質(zhì)擊穿電壓。在400℃形成該膜?？墒?，由于在濺射成膜期間ITO透明電極被還原和變黑，因而該膜在使用玻璃襯底的薄膜EL器件的實(shí)際應(yīng)用方面存在問題。
解決該問題的一種可能的方法是用于玻璃襯底的玻璃材料具有高軟化點(diǎn)并且可在高溫下進(jìn)行處理?？墒?，在這種情況下，襯底成本非常高，溫度處理的上限同樣也為600℃。
另一個(gè)解決方案是使絕緣層更薄?？墒?，由于這種較薄的絕緣層的不充分的介質(zhì)強(qiáng)度，因而ITO膜容易在其邊緣介質(zhì)擊穿。這是大屏幕和大容量顯示器發(fā)展的障礙。
因而，常規(guī)薄膜EL器件必須用高電壓來驅(qū)動(dòng)，導(dǎo)致需要使用高介質(zhì)強(qiáng)度的高成本的驅(qū)動(dòng)電路。這不可避免地使顯示器成本提高和使大屏幕顯示難以實(shí)現(xiàn)。
在已知的解決這些問題的EL器件中，有一種EL器件，如圖3所示，在包括陶瓷襯底31、第一厚膜電極32和高介電常數(shù)的第一絕緣層33的多層陶瓷結(jié)構(gòu)上，疊層薄膜發(fā)光層34、第二薄膜絕緣層35和第二透明電極36。
在這種EL器件中，基于低溫?zé)Y(jié)Pb鈣鈦礦的材料用作第一絕緣層?？墒?，由于其不充分的介質(zhì)強(qiáng)度，因而該材料必須厚度較厚地使用。為此，重要的是把發(fā)射起動(dòng)電壓降低到足夠低的電平。
本發(fā)明的目的在于使用絕緣層，該絕緣層的介質(zhì)強(qiáng)度高并且不容易隨時(shí)間改變，此外其相對(duì)電容率高并且不容易隨時(shí)間改變，從而提供其發(fā)射起動(dòng)電壓和發(fā)射驅(qū)動(dòng)電壓如此之低，以致可獲得穩(wěn)定發(fā)光性能的EL器件。
通過如下限定本發(fā)明來實(shí)現(xiàn)該目的。
(1)一種EL器件，具有在電絕緣襯底上順序疊置的按照預(yù)定圖形形成的第一電極、第一絕緣層、電致發(fā)光的發(fā)光層、第二絕緣層和第二電極層，其中至少所述第一絕緣層和所述第二絕緣層之一包含作為主要成分的鈦酸鋇和作為次要成分的氧化鎂、氧化錳、氧化釔，選自氧化鋇和氧化鈣的至少一個(gè)氧化物以及氧化硅，按分別基于MgO、MnO、Y2O3、BaO、CaO、SiO2和BaTiO3的計(jì)算，氧化鎂、氧化錳、氧化釔、氧化鋇、氧化鈣和氧化硅相對(duì)于100摩爾的鈦酸鋇的比例如下MgO0.1-3摩爾，MnO0.05-1.0摩爾，Y2O3 1摩爾或以下，BaO+CaO2-12摩爾，和SiO2 2-12摩爾。
(2)按以上(1)的EL器件，其中，所述電絕緣襯底和所述第一絕緣層都由陶瓷材料形成。
(3)按以上(1)或(2)的EL器件，包含以(BaxCa1-xO)y·SiO2形式表示的BaO、CaO和SiO2，其中0.3≤x≤0.7和0.95≤y≤1.05，并且相對(duì)于BaTiO3、MgO、MnO和Y2O3之和來說，含量在1wt％和10wt％之間。
(4)按以上(2)或(3)的EL器件，其中，所述第一電極由從Ni、Cu、W和Mo中選擇的至少一個(gè)金屬或由主要從所述金屬選擇的至少一個(gè)金屬構(gòu)成的合金形成。


圖1是表示本發(fā)明EL器件的示意性剖面圖。
圖2是表示常規(guī)薄膜EL器件的示意性剖面圖。
圖3是表示采用多層陶瓷的常規(guī)EL器件的示意性剖面圖。
將詳細(xì)說明本發(fā)明的一些示例性實(shí)施例。
圖1中示出按照本發(fā)明的EL器件的一個(gè)基本結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的EL器件結(jié)構(gòu)包括電絕緣襯底11、按照預(yù)定圖形形成的第一電極12和第一絕緣層13，和其上設(shè)置的基本結(jié)構(gòu)包括用真空蒸發(fā)工藝、濺射工藝、CVD工藝等形成的電致發(fā)光發(fā)光層14、第二絕緣層15和最好由透明電極形成的第二電極層16。第一絕緣層13和第二絕緣層15中的至少一個(gè)由下面要詳述的那種特定成分形成。
發(fā)光層14與用于普通EL器件的發(fā)光層相同，第二電極是用普通薄膜工藝形成的ITO或其它薄膜。
對(duì)于發(fā)光層的優(yōu)選材料來說，例如，使用在Shosaku Tanaka,“Technical Trends in Recent Displays”,(Monthly Display第1-10頁，1998年4月)中所述的那種材料來制備。具體地說，ZnS、Mn/CdSSe等用作發(fā)紅光的材料，ZnS:TbOF、ZnS:Tb、ZnS:Tb等用作發(fā)綠光的材料，和SrS:Ce、(SrS:Ce/ZnS)n、CaGa2S4:Ce、Sr2Ga2S4:Ce等用作發(fā)藍(lán)光的材料。
已知SrS:Ce/ZnS:Mn等用作獲得白光發(fā)射的材料。
具體地說，當(dāng)本發(fā)明用于包括SrS:Ce發(fā)藍(lán)光層的EL器件時(shí)，可獲得更好的結(jié)果，其中在IDW(International Display Workshop(國際顯示器專題討論會(huì)))，′97 X.Wu.,”Multicolor Thin-Film CeramicHybrid EL Displays”(PP.593-596)中對(duì)SrS:Ce進(jìn)行了研究。
對(duì)發(fā)光層的厚度沒有特別的限制；可是，應(yīng)該理解，太厚的發(fā)光層導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)電壓增加，而太薄的發(fā)光層引起發(fā)射效率降低。例如，優(yōu)選的發(fā)光層厚度在100-1000nm的數(shù)量級(jí)，在150-500nm更好，盡管根據(jù)所用熒光材料而改變。
發(fā)光層可由汽相淀積工藝來形成，汽相淀積工藝以包括濺射或蒸發(fā)工藝的物理汽相淀積工藝和例如CVD工藝之類的化學(xué)汽相淀積工藝為代表，其中優(yōu)選例如CVD工藝之類的化學(xué)汽相淀積工藝。
特別是如上述IDW中所述，當(dāng)用電子束蒸發(fā)工藝在H2S氣氛中形成SrS:Ce發(fā)光層時(shí)，它可具有更高的純度。
最好在發(fā)光層形成之后進(jìn)行熱處理?？稍谝r底上以該順序疊置電極層、絕緣層和發(fā)光層之后進(jìn)行該熱處理，或在襯底上以該順序疊置電極層、絕緣層、發(fā)光層和其上可隨意地帶有電極層的絕緣層之后進(jìn)行覆蓋(cap)退火。通常，優(yōu)選使用覆蓋退火工藝。其中所用的熱處理溫度優(yōu)選在600℃與襯底燒結(jié)溫度之間，在600℃與1300℃之間較好，在約800℃與約1200℃之間更好，其中所用的熱處理時(shí)間優(yōu)選在10秒與600秒之間，尤其是在約30秒與約180秒之間更好。其中所用的退火氣氛優(yōu)選為N2、Ar、He或其中所含的O2含量達(dá)到0.1％的N2。
對(duì)于透明電極材料來說，由于高效率產(chǎn)生電場(chǎng)的需要，最好使用相對(duì)低電阻的材料。例如，最好使用主要由摻錫的銦氧化物(ITO)、摻鋅的銦氧化物(IZO)、氧化銦(In2O3)、氧化錫(SnO2)和氧化鋅(ZnO)中的任一個(gè)構(gòu)成的材料。這些氧化物可稍稍偏離它們的化學(xué)配比成分。SnO2相對(duì)于In2O3的混合比例優(yōu)選地在1wt％與20wt％之間，在5wt％與12wt％之間更好。在IZO中，ZnO相對(duì)于In2O3的混合比例通常在12wt％到32wt％之間。
當(dāng)具有下面詳述的特定成分的鐵電材料用作第一絕緣層時(shí)，最好襯底、第一電極和第一絕緣層一起形成多層陶瓷結(jié)構(gòu)。在這種情況下，第一絕緣層和襯底可由相同材料或相同材料系構(gòu)成。
第一絕緣層包括基于鈦酸鋇的鐵電材料，其以鈦酸鋇作為主要成分，以氧化鎂、氧化錳、選自氧化鋇和氧化鈣中的至少一個(gè)氧化物以及氧化硅作為次要成分。在絕緣層中，按分別基于MgO、MnO、BaO+CaO、SiO2和BaTiO3的計(jì)算，氧化鎂、氧化錳、氧化鋇、氧化鈣和氧化硅相對(duì)于100摩爾的鈦酸鋇的比例如下MgO0.1-3摩爾，優(yōu)選0.5-1.5摩爾，MnO0.05-1.0摩爾，優(yōu)選0.2-0.4摩爾，BaO+CaO2-12摩爾，和SiO2 2-12摩爾。
通常，盡管沒有對(duì)其的特別限定，但(BaO+CaO)/SiO2最好在0.9-1.1的范圍中。也可以以(BaxCa1-xO)y·SiO2的形式包含BaO、CaO和SiO2。為了獲得密集的繞結(jié)體，最好使0.3≤x≤0.7和0.95≤y≤1.05。
相對(duì)于BaTiO3、MgO和MnO來說，(BaxCa1-xO)y·SiO2的含量優(yōu)選地在1wt％和10wt％之間，在4wt％和6wt％之間更好。
應(yīng)該指出，對(duì)各氧化物的氧化狀態(tài)沒有特別限制；形成各氧化物的金屬元素的含量應(yīng)該在上述范圍內(nèi)。
第一絕緣層最好包含作為附加的次要成分的氧化釔，相對(duì)于基于BaTiO3計(jì)算的100摩爾的鈦酸鋇來說，按基于Y2O3的計(jì)算，氧化釔含量達(dá)到1摩爾。沒有對(duì)Y2O3含量的特別的下限限制；但為了充分發(fā)揮其作用，Y2O3含量應(yīng)該為0.1摩爾或以上。當(dāng)使用氧化釔時(shí)，相對(duì)于BaTiO3、MgO、MnO和Y2O3的總量來說，(BaxCa1-xO)y·SiO2的含量優(yōu)選為1wt％和10wt％之間，在4wt％和6wt％之間更好。
第一絕緣層包含其它化合物是可以接受的；可是，第一絕緣層應(yīng)該基本上沒有氧化鈷，因它會(huì)引起大的容量變化。
次要成分的含量應(yīng)該限于上述范圍，其理由如下。
當(dāng)氧化錳的含量低于上述范圍的下限時(shí)，容量的溫度性能變劣。當(dāng)氧化錳的含量超過上述范圍的上限時(shí)，繞結(jié)性明顯降低，以致密集度不充分，導(dǎo)致介質(zhì)強(qiáng)度隨時(shí)間變化。這還使第一絕緣層維以以薄膜形式使用。
當(dāng)氧化錳的含量低于上述范圍的下限時(shí)，不能獲得令人滿意的小電阻。當(dāng)容易氧化的鎳(Ni)用作第一電極時(shí)，因介質(zhì)強(qiáng)度隨時(shí)間變化較大，因而第一絕緣層維以以薄膜形式使用。當(dāng)氧化錳的含量超過上述范圍的上限時(shí)，容量隨時(shí)間的變化變得更大，因此發(fā)光器件的發(fā)射亮度隨時(shí)間的變化也就變得更大。
當(dāng)BaO+CaO、SiO2和(BaxCa1-xO)y·SiO2的含量太少時(shí)，容量隨時(shí)間的變化變大，因而發(fā)射亮度隨時(shí)間的變化也就變得較大。太多會(huì)引起介電常數(shù)顯著下降，導(dǎo)致發(fā)射起動(dòng)電壓升高和亮度下降。
氧化釔可提高介質(zhì)強(qiáng)度的穩(wěn)定性。當(dāng)氧化釔的含量超過上述范圍的上限時(shí)，容量降低，因繞結(jié)性降低，從而經(jīng)常不能實(shí)現(xiàn)足夠的密集程度。
第一絕緣層可包含氧化鋁。通過附加氧化鋁，可以降低燒結(jié)溫度。按基于Al2O3計(jì)算的氧化鋁的含量優(yōu)選地為第一絕緣層材料的1wt％或以下。太多的氧化鋁會(huì)嚴(yán)重阻礙第一絕緣層的燒結(jié)。
對(duì)第一絕緣層的平均晶粒直徑?jīng)]有特別限制。通過使第一絕緣層具有上述成分，可獲得細(xì)晶體形式的第一絕緣層。通常，平均晶粒直徑為0.2-0.7μm的數(shù)量級(jí)。
盡管用于上述多層陶瓷結(jié)構(gòu)的第一電極層的導(dǎo)電材料是不苛求的，但它最好采用包含Ag、Au、Pd、Pt、Cu、Ni、W、Mo、Fe和Co中的一個(gè)或兩個(gè)或以上或Ag-Pd、Ni-Mn、Ni-Cr、Ni-Co和Ni-Al合金中的任一個(gè)。
當(dāng)在還原性氣氛中進(jìn)行焙燒時(shí)，可從這些材料中選擇賤金屬。例如，Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Si、W、Mo等中的一個(gè)或兩個(gè)或以上，和Ni-Cu、Ni-Mn、Ni-Cr、Ni-Co和Ni-Al合金中的任一個(gè)，其中，選擇Ni和Cu以及Ni-Cu合金等更好。
當(dāng)在氧化性氣氛中進(jìn)行焙燒時(shí)，優(yōu)選地使用在氧化性氣氛中不能轉(zhuǎn)換成氧化物的金屬。更具體地說，Ag、Au、Pt、Rh、Ru、Ir、Pb和Pd可使用，盡管特別優(yōu)選Ag和Pd以及Ag-Pd合金。
當(dāng)使用上述多層陶瓷結(jié)構(gòu)時(shí)，對(duì)用于襯底的材料也沒有特別的限制?？墒牵瑑?yōu)選地使用隨意地帶有為各種目的例如為控制燒結(jié)溫度而添加的SiO2、MgO、CaO等的Al2O3。當(dāng)不使用這種多層陶瓷結(jié)構(gòu)，可使用用于普通EL器件的玻璃襯底。可是，優(yōu)選地使用可在較高溫度下進(jìn)行處理的高熔點(diǎn)玻璃。
可用普通制造工藝制造上述多層結(jié)構(gòu)。具體地說，粘合劑與提供襯底的起始(starting)陶瓷粉末混合，由此制備成膏。然后，通過澆鑄(casting)使膏形成膜，制備成半成品膜層(green sheet)。通過絲網(wǎng)印刷工藝等，在半成品膜層上印刷用作陶瓷內(nèi)電極的第一電極。
然后，焙燒該組件，如果需要，在這之后用絲網(wǎng)印刷工藝等在該組件上印刷通過混合粘合劑與高介質(zhì)材料粉末制備的膏。最后，焙燒生產(chǎn)多層陶瓷結(jié)構(gòu)。
在1200-1400℃，優(yōu)選在1250-1300℃進(jìn)行幾十分到幾小時(shí)的除去粘合劑之后的焙燒。
對(duì)于焙燒來說，氧分壓優(yōu)選在10-8標(biāo)準(zhǔn)大氣壓和10-12標(biāo)準(zhǔn)大氣壓之間。由于在該條件下在還原氣氛中設(shè)置第一絕緣層，選自不貴的例如Ni、Cu、W和Mo之類的賤金屬中的任何一種金屬或以一個(gè)或多個(gè)這種金屬為主要成分所構(gòu)成的合金可用于該電極。在這種情況下，如果需要，那么可以在半成品膜層和第一電極圖形之間設(shè)置用于防止氧擴(kuò)散的層，例如與第一絕緣層相同的層，同時(shí)，焙燒它們。
在還原性氣氛中進(jìn)行焙燒時(shí)，最好退火該組合襯底。退火是重新氧化第一絕緣層的處理，因而可降低介質(zhì)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化。
退火氣氛中的氧分壓優(yōu)選在10-6標(biāo)準(zhǔn)大氣壓或以上，尤其是在10-5標(biāo)準(zhǔn)大氣壓至10-4標(biāo)準(zhǔn)大氣壓之間。當(dāng)氧分壓低于上述范圍的下限時(shí)，難以重新氧化絕緣層或介質(zhì)層。當(dāng)氧分壓超過該范圍的上限時(shí)，內(nèi)導(dǎo)電體可能氧化。
用于退火的保持溫度優(yōu)選為1100℃或以下，尤其是在500℃-1000℃之間。當(dāng)保持溫度低于上述范圍的下限時(shí)，絕緣層或介質(zhì)層的氧化變得不充分，導(dǎo)致壽命縮短。當(dāng)保持溫度超過該范圍的上限時(shí)，電極層可能氧化，不僅導(dǎo)致容量降低而且還導(dǎo)致與絕緣材料或介質(zhì)材料的反應(yīng)，還會(huì)引起壽命縮短。
應(yīng)該指出，退火步驟可以僅由加熱周期或冷卻周期構(gòu)成。在這種情況下，溫度保持時(shí)間為零；換言之，保持溫度相當(dāng)于最高溫度。溫度保持時(shí)間優(yōu)選在0小時(shí)-20小時(shí)之間，尤其是在2小時(shí)-10小時(shí)之間。對(duì)于氣氛氣體，優(yōu)選使用濕氮?dú)獾取?br> 許多其它的制造工藝可用于多層陶瓷結(jié)構(gòu)。
例如，采用下面的兩種工藝。
(1)一種工藝包括下列步驟提供如PET膜層之類的膜層，用印刷工藝等在膜層的整個(gè)表面上印刷用于第一絕緣層的包含預(yù)定介質(zhì)材料的膏，用絲網(wǎng)印刷工藝等在第一膏上形成用于第一電極的包含導(dǎo)電材料的膏圖形，在第二膏上形成用于襯底的由包含氧化鋁和其它添加物的膏形成的半成品膜層，以制備多層結(jié)構(gòu)，和燒結(jié)該結(jié)構(gòu)，由此除去所述膜層。在這種情況下，在與膜層接觸的結(jié)構(gòu)表面上形成發(fā)光層等。該工藝的特征在于可獲得非常平的表面。
(2)另一個(gè)工藝包括下列步驟提供先燒結(jié)的氧化鋁或其它陶瓷襯底，在襯底表面上形成用于第一電極的包含導(dǎo)電材料的膏圖形，用絲網(wǎng)印刷工藝等在第一膏的整個(gè)表面上印刷用于第一絕緣層的包含預(yù)定介質(zhì)材料的膏，和燒結(jié)包括襯底的該組件。
EL器件在以直角交叉的第一和第二電極限定的部位發(fā)光，因而可在其上顯示圖像。電極具有組合的電流源和像素顯示功能，和按照所需要的任何預(yù)定圖形形成。
當(dāng)襯底、第一電極和第一絕緣層以多層陶瓷結(jié)構(gòu)形式制造時(shí)，用絲網(wǎng)印刷工藝可容易地形成用于第一電極的圖形。對(duì)于普通的EL器件顯示器來說，幾乎不要求形成非常細(xì)的電極圖形；可使用以低成本在大面積上形成電極的絲網(wǎng)印刷工藝。當(dāng)要求細(xì)電極圖形時(shí)，可使用光刻法。
如上所述，具有特定成分的陶瓷材料被用于第一和第二絕緣層中的至少一個(gè)，按照本發(fā)明第一和第二絕緣層是形成AC型EL器件的重要單元。因該陶瓷材料具有2000或以上的相對(duì)電容率和150MV/m的介質(zhì)強(qiáng)度，因而優(yōu)選它作為EL器件的絕緣層。
對(duì)于使用常規(guī)陶瓷結(jié)構(gòu)的EL器件來說，第一絕緣層必須具有30-40μm的數(shù)量級(jí)的厚度，以防止第一絕緣層擊穿。可是，按照本發(fā)明，第一絕緣層的厚度可減小到10μm或以下，尤其是2-5μm，因此可降低EL器件的發(fā)射驅(qū)動(dòng)電壓。這意味著當(dāng)器件按相同發(fā)射亮度使用時(shí)，可按較低的驅(qū)動(dòng)電壓驅(qū)動(dòng)該器件。這對(duì)驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)來說是非常有效的。
按照本發(fā)明的第一絕緣層具有增大的擊穿電壓，并改變了施加恒定電壓時(shí)相對(duì)電容率隨時(shí)間的變化，因而可確保在延長的時(shí)間周期上穩(wěn)定的光發(fā)射。
用如蒸發(fā)或?yàn)R射之類的薄膜工藝在上述多層陶瓷結(jié)構(gòu)上形成發(fā)光層等，可獲得本發(fā)明的EL器件。
實(shí)例將粘合劑與帶有SiO2、MgO和CaO粉末添加劑的Al2O3粉末混合，制備膏，然后澆鑄成形成厚度為1mm的陶瓷襯底的半成品膜層。使用絲網(wǎng)印刷工藝，在該陶瓷前驅(qū)物上按寬0.3mm、節(jié)距0.5mm和厚1μm的條形圖形形成Ni膏。對(duì)于用于第一絕緣層的材料來說，制備包含具有表1中所示組分的預(yù)焙燒粉末的膏。然后在其上形成電極圖形的半成品膜層的整個(gè)袁面上印刷該膏。焙燒后的印刷膏厚度為4μm。
表1樣品號(hào) 介質(zhì)材料的成分 擊穿電場(chǎng) 膜厚度 發(fā)射開MgO MnO (Ba，Ca)SiO2Y2O3εs始電壓(摩爾)(摩爾)(wt％)(摩爾)(MV/m) (μm) (v)1 1 0.19 5 0.04 2850 150 4 52.82 1 0.375 5 0.27 2530 150 4 53.03 1 0.19 5 0.18 2920 150 4 52.74 1 0.375 5 0.27 2690 150 4 52.95 1 0.375 5 0.09 3040 150 4 52.76 1 0.375 5 0 3070 150 4 52.77(比較例) 0 0 5 0 3380 6 10088.7*星號(hào)表示因絕緣層具有低的擊穿電場(chǎng)， 因而在實(shí)際施加電壓(400V)下絕緣層不擊穿的厚度(100μm)處發(fā)現(xiàn)的值。
在給定條件下從半成品膜層除去粘合劑。此后，在濕N2和H2構(gòu)成的混合氣體氣氛中(具有10-9標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的氧分壓)在1250℃下保持半成品膜層，焙燒一定時(shí)間，然后進(jìn)行上面的氧化， 由此制備多層陶瓷結(jié)構(gòu)。
然后，通過ZnS和Mn的共蒸發(fā)，在該陶瓷結(jié)構(gòu)上真空蒸發(fā)ZnSMn，達(dá)到0.3μm的厚度。為了改善性能，在Ar中在650-750℃下對(duì)該陶瓷結(jié)構(gòu)退火2小時(shí)。之后，利用由Ta2O5和Al2O3的混合物構(gòu)成的靶，通過濺射工藝形成絕緣層，從而形成第二絕緣層。然后，用濺射工藝形成厚度為0.4μm的ITO膜。接著，按0.3μm的寬度和0.5μm的節(jié)距同時(shí)與所述Ni厚膜成直角排列的條形電極，腐蝕該ITO膜，由此制備透明條形電極。
表1中示出所獲得的EL器件樣品的發(fā)射起動(dòng)電壓、分開制備的第一絕緣層樣品的相對(duì)電容率和擊穿電壓。還示出未添加添加物(MnO等)的使用BaTiO3厚膜獲得的一個(gè)比較樣品的性能。在這種情況下，因其擊穿電壓低，因而形成厚度為100μm的第一絕緣層。
當(dāng)其中具有這種特定成分的基于BaTiO3的鐵電體膜用于常規(guī)薄膜型EL器件的第一或第二絕緣層時(shí)，利用分子束外延生長、離子輔助離子束濺射等的共蒸發(fā)。在這種情況下，利用熱阻襯底也可獲得與使用所述多層陶瓷結(jié)構(gòu)的EL器件相同的效果。
按照上述本發(fā)明，將具有這種特定成分的基于BaTiO3的介質(zhì)材料用于包括襯底、第一電極層和第一絕緣層的多層陶瓷結(jié)構(gòu)中的第一絕緣層，可獲得以低驅(qū)動(dòng)電壓驅(qū)動(dòng)和即使在其上施加高電壓時(shí)也不易介質(zhì)擊穿的EL器件，從而確保在長時(shí)間同期期間穩(wěn)定的發(fā)光性能。
由于可以在高溫下焙燒，因而組合襯底允許光發(fā)射層在低于焙燒溫度的高溫下進(jìn)行熱處理，從而具有高亮度的發(fā)光性能穩(wěn)定。
權(quán)利要求
1．一種EL器件，具有在電絕緣襯底上順序疊置的按照預(yù)定圖形形成的第一電極、第一絕緣層、電致發(fā)光的發(fā)光層、第二絕緣層和第二電極層，其中至少所述第一絕緣層和所述第二絕緣層之一包含作為主要成分的鈦酸鋇和作為次要成分的氧化鎂、氧化錳、氧化釔，選自氧化鋇和氧化鈣的至少一個(gè)氧化物以及氧化硅，按分別基于MgO、MnO、Y2O3、BaO、CaO、SiO2和BaTiO3的計(jì)算，氧化鎂、氧化錳、氧化釔、氧化鋇、氧化鈣和氧化硅相對(duì)于100摩爾的鈦酸鋇的比例如下MgO0.1-3摩爾，MnO0.05-1.0摩爾，Y2O3 1摩爾或以下，BaO+CaO2-12摩爾，和SiO2 2-12摩爾。
2．如權(quán)利要求1的EL器件，其中，所述電絕緣襯底和所述第一絕緣層都由陶瓷材料形成。
3．如權(quán)利要求1或2的EL器件，包含以(BaxCa1-xO)y·SiO2形式表示的BaO、CaO和SiO2，其中0.3≤x≤0.7和0.95≤y≤1.05，并且相對(duì)于BaTiO3、MgO、MnO和Y2O3之和來說，含量為1wt％和10wt％之間。
4．如權(quán)利要求2或3的EL器件，其中，所述第一電極包含Ni、Ag、Au、Pd、Pt、Cu、Ni、W、Mo、Fe和Co中的一個(gè)或兩個(gè)或以上，或Ag-Pd、Ni-Mn、Ni-Cr、Ni-Co和Ni-Al合金中的任一個(gè)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種EL器件,該器件具有在電絕緣襯底11上順序疊置的按照預(yù)定圖形形成的第一電極12、第一絕緣層13、電致發(fā)光的發(fā)光層14、第二絕緣層15和第二電極層16。第一絕緣層13和第二絕緣層15中的至少一個(gè)包含作為主要成分的鈦酸鋇和作為次要成分的氧化鎂、氧化錳、氧化釔,選自氧化鋇和氧化鈣的至少一個(gè)氧化物以及氧化硅。按分別基于MgO、MnO、Y
文檔編號(hào)H05B33/02GK1300522SQ00800539
公開日2001年6月20日 申請(qǐng)日期2000年4月6日 優(yōu)先權(quán)日1999年4月8日
發(fā)明者長野克人, 野村武史, 武石卓, 高山勝 申請(qǐng)人:Tdk株式會(huì)社