專利名稱：無機電致發(fā)光顯示器中氧化物發(fā)光層的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于平板顯示技術領域，特別涉及一種無機電致發(fā)光顯示器，特別是一種無 機電致發(fā)光顯示器中氧化物發(fā)光層的制作方法。
背景技術：
無機電致發(fā)光(EL)平板顯示器具有全固態(tài)、重量輕、厚度薄、視角大、結構簡單等 特點，能在低溫、震動等惡劣環(huán)境中使用，有著很廣闊的應用前景。無機電致發(fā)光顯示 器一般使用硫化物或者氧化物作為發(fā)光層，其中以氧化物作為發(fā)光層，具有膜層制作工 藝簡單、器件抗潮氣能力強、色彩豐富、易于大規(guī)模生產(chǎn)等優(yōu)點。為了得到符合實用 要求的發(fā)光效率，通常使用多組元成分的氧化物作為發(fā)光層。真空磁控脈沖濺射是目前 制作氧化物發(fā)光層薄膜最常用、最成熟的成膜方法。用相應成分的陶瓷靶材在真空室中 濺射，在玻璃基板上成膜。對于小尺寸顯示器，可以用小尺寸的靶材，但是大尺寸顯示 器的制作要求在大尺寸的玻璃基片上成膜均勻、效率高，這就需要相應的提高濺射陶瓷
靶材的尺寸。目前傳統(tǒng)的多組分氧化物陶瓷靶材的常用制作方法為先將各種成分按照 需要的比例混合后，用冷等靜壓壓緊，再髙溫燒結成板狀的靶材；或者成本更高的直接 用熱等靜壓燒結成靶。由于燒結過程中大尺寸的陶瓷靶材很容易因為熱應力碎裂，所以 燒結的板狀靶材尺寸不能太大。為了滿足大尺寸顯示器的制作要求，只能將多個小尺寸 陶瓷靶材拼接成一個大尺寸靶材。同時，為了防止板狀靶材在燒結過程中碎裂，還需要 有一定的厚度，不能做得太薄。另外，濺射鍍膜時為了更好地將靶材固定在底座上(特 別當靶材在豎直位置濺射時)，同時為了提高冷卻效果，通常還需要將靶材綁定在金屬 背板上，目前成熟的綁定方法是用金屬銦綁定，但是銦價格昂貴。
傳統(tǒng)的大尺寸電致發(fā)光顯示器氧化物發(fā)光層濺射所用靶材制作方法的不足之處是 陶瓷靶材燒結過程中成本高，周期長，且燒結過程中容易碎裂；大尺寸靶材需要多個耙 材拼接，進一步提高成本；燒結制成的板狀陶瓷如果厚度太薄，燒結過程中很容易碎裂， 但如果太厚，靶材在高功率濺射使用過程中因冷卻困難而容易碎裂；燒結好的陶瓷耙固 定在靶材底座上時，由于是硬接觸，所以很難保證完全接觸良好，這會嚴重影響濺射使 用過程中靶的散熱，使靶容易碎裂,而如果為了提高冷卻效果用金屬銦綁定，則成本較 高；對豎直使用的靶，為了固定位置，更需要用金屬銦將幾塊小尺寸的靶材綁定在金屬 背板上，成本較高；當靶材中的成分需要調(diào)整時，需要制作新的耙材，但由于新耙材制 作成本高，周期長，所以成分調(diào)整比較困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種無機電致發(fā)光顯示器中氧化物發(fā)光層的制作方法，所述 的這種方法要解決現(xiàn)有技術中的無機電致發(fā)光顯示器中氧化物發(fā)光層的制作方法中的 陶瓷靶材燒結過程中成本高、周期長、且燒結過程中容易碎裂的技術問題，同時要解決 大尺寸靶材需要多個靶材拼接，成本高的技術問題，還要解決新靶材制作成本高，周期 長，成分難調(diào)整的技術問題。
本發(fā)明提供了一種無機電致發(fā)光顯示器中氧化物發(fā)光層的制作方法，包括如下步 驟， 一個將制作氧化物發(fā)光層需要的氧化物粉末按照所需要的配比混合均勻的步驟； 一個將混合好的粉末用等離子噴涂法噴涂到金屬背板上，制成噴涂靶的步驟； 一個用噴 涂靶材在真空室中磁控濺射，沉積制作氧化物發(fā)光層薄膜的步驟； 一個氧化物發(fā)光層薄 膜在空氣中或者真空中退火的步驟。
進一步的，如果制作的是綠光無機電致發(fā)光器件，所述的粉末為硅酸鋅、氧化鋅、 氧化鍺和氧化錳的混合物。
進一步的，如果制作的是紅光無機電致發(fā)光器件，所述的粉末為氧化銦、氧化鎵和
氧化銪的混合物。
進一步的，將粉末混合均勻后，在高溫中預先燒結，以使各種成分發(fā)生反應，使之 變得更穩(wěn)定，從而有效控制噴涂靶材成分偏離原始粉末成分。
進一步的，對于硅酸鋅、氧化鋅、氧化鍺、氧化錳的混合粉末加熱溫度在1000°C~1500 'C之間。
進一步的，用氬離子噴涂混合好的粉末到金屬背板上，背板為金屬銅、或者不銹鋼。 進一步的，將粉末噴涂到金屬背板上形成的噴涂層的厚度控制在O. 1 10毫米之間， 太薄則影響了靶的使用壽命，太厚則影響濺射使用過程中的冷卻效果。
進一步的，將粉末噴涂到金屬背板上形成的噴涂層的厚度控制在0. 5 3毫米。 進一步的，所述的氧化物發(fā)光層的厚度在100納米~1000納米之間。 進一步的，所述的氧化物發(fā)光層的厚度在30CT600納米之間。 進一步的，用射頻磁控濺射方法成膜。
進一步的，在真空室中進行磁控濺射的氣氛為氬氣、氧氣、或者氬氣和氧氣的混合 氣體。
進一步的，真空中退火時，通入氧氣，以避免發(fā)光層、介質層中氧的缺失。 本發(fā)明的優(yōu)點在于1)對于大尺寸的陶瓷靶材，不需要多個小尺寸靶材拼接形成， 而是可以在大尺寸的金屬背板上直接噴涂， 一次性制成靶材，這樣省卻了通常陶瓷靶材 制作中粉末壓力成型-高溫燒結的過程，也避免了燒結過程中靶材易碎的問題，大大節(jié) 省了時間和材料成本。2)由于大尺寸金屬背板很容易制作，噴涂靶的尺寸能遠遠大于 燒結而成的陶瓷靶，所以在尺寸范圍上噴涂靶具有很大的優(yōu)勢。3)用噴涂法制作的靶 材與金屬背板的結合很緊密，提高了濺射使用過程中靶材的冷卻效果，同時由于很容易 控制靶材的厚度，所以濺射使用過程中降低了靶材碎裂的概率。4)對豎直使用的靶材， 不再需要用價格昂貴的銦綁定，進一步降低了成本。5)如果使用過程中成分需要調(diào)整， 由于制作新的噴涂靶材成本低，周期短，金屬背板還能夠重復利用，所以調(diào)整靶材的成
分相對容易得多。
本發(fā)明和與現(xiàn)有技術相比，大幅度降低了大尺寸氧化物靶材的制作成本，避免了陶 瓷耙材制作燒結過程中的開裂，縮短了制作周期；降低了靶材使用過程中碎裂的概率； 靶材的成分調(diào)整更容易，降低了顯示器研發(fā)和生產(chǎn)的成本。


圖1為本發(fā)明實施例1中用噴涂靶材濺射的EL發(fā)光層退火后的XRD衍射圖。 圖2為本發(fā)明實施例1中的綠光EL器件在脈沖寬度為30微秒和頻率為200赫茲 的交流脈沖電壓下測得的亮度-電壓曲線。
圖3為本發(fā)明實施例1中的綠光EL器件在240V交流脈沖電壓下的電致發(fā)光光譜圖。
圖4為本發(fā)明實施例2中的綠光EL器件在脈沖寬度為30微秒、頻率為200赫茲 的交流脈沖電壓下測得的亮度-電壓曲線。
圖5為本發(fā)明實施例2中的綠光EL器件在220V交流脈沖電壓下的電致發(fā)光光譜圖。
圖6為本發(fā)明實施例3中的綠光EL器件在脈沖寬度為30微秒、頻率為200赫茲 的交流脈沖電壓下測得的亮度-電壓曲線。
圖7為本發(fā)明實施例3中的綠光EL器件在200V交流脈沖電壓下的電致發(fā)光光譜圖。
具體實施例方式
以下結合

對本發(fā)明的實施例作進一步詳細描述，但本實施例并不用于限 制本發(fā)明，凡是采用本發(fā)明的相似方法及其相似變化，均應列入本發(fā)明的保護范圍。
本發(fā)明提供了一種用噴涂法制作的陶瓷靶材濺射制作氧化物EL發(fā)光層薄膜，并 將其應用到無機電致發(fā)光平板顯示器中的方法，大幅度降低了大尺寸氧化物靶材的制作
成本，降低了靶材使用過程中開裂的概率，使靶材成分容易調(diào)整，降低了顯示器件研發(fā) 和生產(chǎn)過程中的成本。具體實施例如下 實施例1
將摻錳硅酸鋅(綠光熒光粉)、氧化鋅(純度99.99%)、氧化鍺(純度99.999%)、 氧化錳(純度99.99%)粉末按照l: 1.92: 1: 0. 08的摩爾比混合均勻，用氬氣等離子 噴涂到無氧銅背板上，噴涂完后綠光陶瓷靶材厚度為1毫米。
在TFT-LCD玻璃基板上的透明下電極IT0上濺射沉積下介質層鈦酸鍶鋇，厚度為 300鈉米。然后用上述方法制成的噴涂靶材在下介質層鈦酸鍶鋇上濺射400鈉米綠光EL 發(fā)光層。發(fā)光層濺射條件為本底真空為2.7X10—3Pa， Ar702比為9: 1，濺射氣壓為 0. 1Pa，基片溫度200。C，靶基距為5cm，濺射功率密度為8. 8W/cm2。濺射完后在真空退 火爐中73(TC退火一小時，退火過程中通入氧氣至1.2*10—2Pa。發(fā)光層退完火后的XRD 測試結果如圖l所示，其中的部分衍射峰來自基片，部分來自綠光發(fā)光層中的硅鍺酸鋅
成分。發(fā)光層的XPS成分分析結果顯示綠光膜的成分為Zn4.Q8Si5.!4Ge!.82 0 35.65:Mno.34，其
中Zn和Ge缺失比較多，這是在噴涂制耙和薄膜濺射過程中造成的。然后在發(fā)光層上濺 射上介質層鈦酸鍶鋇和五氧化二鉭，鈦酸鍶鋇厚度為400鈉米，五氧化二鉅厚度為400 鈉米。最后用電子束蒸發(fā)150鈉米鋁上電極。圖2顯示的是該綠光器件的亮度-電壓曲 線，測試的脈沖電壓脈沖寬度為30微秒，頻率為200赫茲。圖3顯示的是該綠光EL器 件在施加240V交流脈沖電壓時的電致發(fā)光光譜圖，光譜坐標為(x=0.490， y=0.501)， 光譜圖顯示除了 540nm左右的綠光峰外，在608nm還有比較明顯的紅光峰，其中綠光峰 來自結晶的硅鍺酸鋅成分，紅光峰來自非結晶的硅酸鋅成分，這是由于Zn和Ge的缺失 導致發(fā)光層部分結晶困難造成的。 實施例2
噴涂靶制備方式與實施例1相同，但是在噴涂前綠光粉末混合均勻后預先在空氣 中120(TC預先燒結4小時，這是為了使其中的各個組分發(fā)生反應，使之變得更均勻穩(wěn)
定。制作的綠光EL器件的結構與實施例l相同。發(fā)光層厚度為400鈉米，濺射條件 本底真空為2.7X10—3Pa， Ar/02比為9: 1，濺射氣壓為2Pa，基片溫度20(TC，耙基距 為5cm，濺射功率密度為8. 8W/cm2。濺射鍍膜后實施退火，退火條件與實施例1相同。 圖4顯示的是該綠光EL器件的亮度-電壓曲線，測試條件與實施例1相同，圖5顯示 的是該綠光EL器件在施加220V交流脈沖電壓時的電致發(fā)光光譜圖，光譜坐標為 (x=0. 305， y=0.647)。 實施例3
噴涂靶制備方式與實施例2相同，制作的綠光器件的結構和發(fā)光層的濺射條件與 實施例2相同。發(fā)光層在真空退火爐中70(TC退火一小時，退火過程中通入氧氣至 1. 2*10—2Pa。圖6顯示的是該綠光EL器件的亮度-電壓曲線，測試條件與實施例1相同， 圖7顯示的是該綠光EL器件在施加200V交流脈沖電壓時的光譜圖，相應的色坐標為 (x=0. 428， y=0. 550)。
權利要求
1.一種無機電致發(fā)光顯示器中氧化物發(fā)光層的制作方法，其特征是，包括如下步驟，一個將制作氧化物發(fā)光層需要的氧化物粉末按照所需要的配比混合均勻的步驟；一個將混合好的粉末用等離子噴涂法噴涂到金屬背板上，制成噴涂靶的步驟；一個用噴涂靶材在真空室中磁控濺射，沉積制作氧化物發(fā)光層薄膜的步驟；一個氧化物發(fā)光層薄膜在空氣中或者真空中退火的步驟。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種無機電致發(fā)光顯示器中氧化物發(fā)光層的制作方法,其特征 是，所述的粉末為硅酸鋅、氧化鋅、氧化鍺和氧化錳的混合物。
3. 根據(jù)權利要求1所述的一種無機電致發(fā)光顯示器中氧化物發(fā)光層的制作方法，其特征 是，所述的粉末為氧化銦、氧化鎵和氧化銪的混合物。
4. 根據(jù)權利要求1所述的一種無機電致發(fā)光顯示器中氧化物發(fā)光層的制作方法，其特征 是，將粉末混合均勻后，在高溫中預先燒結，使各種成分發(fā)生反應。
5. 根據(jù)權利要求1所述的一種無機電致發(fā)光顯示器中氧化物發(fā)光層的制作方法，其特征是，對于硅酸鋅、氧化鋅、氧化鍺、氧化錳的混合粉末加熱溫度在1000XT1500。C之間。
6. 根據(jù)權利要求1所述的一種無機電致發(fā)光顯示器中氧化物發(fā)光層的制作方法,其特征 是，用氬離子噴涂混合好的粉末到金屬背板上，背板為金屬銅、或者不銹鋼。
7. 根據(jù)權利要求1所述的一種無機電致發(fā)光顯示器中氧化物發(fā)光層的制作方法，其特征 是，將粉末噴涂到金屬背板上形成的噴涂層的厚度控制在0. 1 10毫米之間。
8. 根據(jù)權利要求7所述的一種無機電致發(fā)光顯示器中氧化物發(fā)光層的制作方法,其特征 是，將粉末噴涂到金屬背板上形成的噴涂層的厚度控制在0. 5~3毫米。
9. 根據(jù)權利要求1所述的一種無機電致發(fā)光顯示器中氧化物發(fā)光層的制作方法,其特征 是，所述的氧化物發(fā)光層的厚度在100納米 1000納米之間。
10. 根據(jù)權利要求9所述的一種無機電致發(fā)光顯示器中氧化物發(fā)光層的制作方法，其 特征是，所述的氧化物發(fā)光層的厚度在300 600納米之間。
11. 根據(jù)權利要求l所述的一種無機電致發(fā)光顯示器中氧化物發(fā)光層的制作方法，其 特征是，用射頻磁控濺射方法成膜。
12. 根據(jù)權利要求11所述的一種無機電致發(fā)光顯示器中氧化物發(fā)光層的制作方法, 其特征是，在真空室中進行磁控濺射的氣氛為氬氣、氧氣、或者氬氣和氧氣的混合 氣體。
13. 根據(jù)權利要求l所述的一種無機電致發(fā)光顯示器中氧化物發(fā)光層的制作方法，其 特征是，在真空中退火時，通入氧氣。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無機電致發(fā)光顯示器中氧化物發(fā)光層的制作方法，屬于交流驅動的無機電致發(fā)光顯示器的制造技術領域，本發(fā)明的方法將相應的氧化物粉末直接噴涂在金屬背板上制成陶瓷靶材，并用該靶材濺射鍍膜形成氧化物發(fā)光薄膜，應用到無機電致發(fā)光顯示器中。本發(fā)明大幅度降低了濺射沉積大面積氧化物發(fā)光薄膜所用大尺寸靶材的制作成本，避免了陶瓷靶材制作燒結過程中的開裂，降低了靶材在使用過程中開裂的概率，使靶材成分更容易調(diào)整，降低了顯示器研發(fā)和生產(chǎn)的成本。
文檔編號H05B33/10GK101175347SQ20071017111
公開日2008年5月7日 申請日期2007年11月28日 優(yōu)先權日2007年11月28日
發(fā)明者周團團, 羿 張, 樓均輝, 田 肖, 陳晨曦 申請人:上海廣電電子股份有限公司