用于电致发光无机发光材料的喷镀沉积方法技术

本发明专利技术是一种用于薄膜荧光体的新的喷镀沉积方法，该荧光体可为电视应用提供所需的高亮度和颜色。本方法是一种双源喷镀方法，用于将薄膜荧光体组分沉积至基底上，该方法包括：提供金属作为第一个源；提供含硫化合物作为第二个源；将所述第一个或第二个源掺以稀土活化剂；在含硫气体中施加足够的电流至第一个和第二个源，以实现第一个和第二个目标的喷镀，并且把荧光体组分沉积在基底上。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于电致发光荧光体的新的喷镀沉积方法，所述荧光体被用于厚膜介质电致发光(TDEL)显示器。更具体地，本专利技术涉及一种双源喷镀沉积方法，其中一个目标包括金属，另一个目标包括荧光体的剩余组分元素。
技术介绍
厚介质电致发光显示器(TDEL)为平板显示技术带来很大的进展。TDEL显示器包括一个基本的基底结构，导电膜被沉积于其上。然后将一个由铁电材料组成的厚膜层沉积在该厚膜层上。一个荧光膜被沉积在该厚膜层上，随后沉积光学透明但导电的膜，以构成这个结构中的第二电极。与平板显示器的其它类型相比，厚膜介质结构既提供了优良的耐介质击穿性，又减少了操作电压。当厚膜介质结构沉积在陶瓷基底上时，该厚膜介质结构比例如TFEL装置(典型地在玻璃基底上制造)能经受更高的加工温度。这种增加了的高温耐受性有利于在更高温度下对荧光膜进行退火，以改善它们的亮度。然而，即使具有这种增强，仍期望获得甚至更高质量的荧光体的亮度和色坐标，如阴极射线管(CRT)显示器所显示的。高亮度全彩色的电致发光显示器要求使用红色、绿色和蓝色子像素。需要滤光片以获得每个子像素的色坐标。因而，用于每个子像素的薄膜荧光体必须被排列成图案，从而使滤光片对像素的每种颜色的发射光谱的衰减最小化。对于分辨率相对低的显示器，所要求的图案可以通过用荫罩板沉积荧光体而获得。然而，对于高分辨率的显示器，这种荫罩板技术无法提供足够的准确度，必须使用照相平版印刷方法。照相平版印刷技术要求沉积感光耐蚀膜和蚀刻或转移荧光膜的一部分以得到所要求的图案。感光耐蚀膜的沉积和移除以及荧光膜的刻蚀或转移典型地需要使用包含水或其它质子溶剂的溶剂溶液。有些荧光体，例如硫化锶对水解敏感，水和质子溶剂会降低荧光体的性质。荧光体中的这种不足在荧光体用于蓝色子像素时是最为严重的，可通过相对于红色和绿色子像素的面积增加蓝色子像素的面积来得到某种程度的补偿。然而，这样的设计修改需要增强用于红色和绿色荧光体材料的荧光体材料性能，并要求使用更高的显示操作电压。更高的操作电压增加了显示器的功率消耗，降低了可靠性，并且增加了驱动该显示器电子的成本。真空沉积是一种使用喷镀或电子束蒸发从单一粒子源产生和沉积荧光膜的方法。然而，所生成的膜并不显示高亮度。通过使用跳跃式电子束沉积技术以沉积来自两个粒子源的膜，从而实现硫铝酸钡荧光体的亮度改善。在该方法中，沉积膜的化学计量通过控制电子束碰撞两个源材料中的每一个的相对停留时间而得到控制。尽管这种技术很有效，但是它并不很适合于大面积显示器的工业化生产，且在沉积进行和粒子源衰竭时，对于两个源的蒸发速率变化的补偿也难以控制。喷镀是一种公知的制造荧光层的技术。喷镀可以包括使用单源、双源或者多源以生产荧光层。喷镀方法描述在例如美国专利4,389,295、4,508,610、4,675,092、5,003,221和6,254,740中。为了改善某些荧光体如硫铝酸盐荧光体的化学计量，使用双源进行沉积，该沉积要求对不同源的相对沉积速率进行附加控制。沉积装置的每个特定部分所要求的相对蒸发速率必须被校准，对多源的要求限制了沉积装置的设计，通常会增加装置的成本。进一步地，蒸发方法并不很适合于沉积大面积膜，比如制造大电子显示器如那些用于墙式电视领域的显示器所要求的。尽管前述内容广泛提供了沉积荧光膜的各种方法，但是提供用于沉积下述荧光膜的方法是有利的，该膜可被蚀刻且在显示操作过程中是稳定的。此外，还期待这种方法对于荧光膜的大面积沉积也是经济实用的。专利技术概述本专利技术涉及用于沉积大面积多元素薄膜的新型沉积方法，所述薄膜用于电致发光的荧光体，它提供高亮度和合适的发射颜色。它还涉及荧光膜的沉积，所述膜可在图案形成步骤中被蚀刻，然后进一步被热处理而形成稳定的荧光膜。它还涉及降低用于把荧光材料沉积到介质层上的设备成本。本专利技术利用两个喷镀目标把碱土硫铝酸盐荧光膜在含硫气体中沉积到合适的基底上。典型地，被选择用于提供所希望得到的光发射颜色的一个活化剂种类也被加入到其中一个目标中。喷镀目标之一是金属元素。另一个喷镀目标包括荧光体中的剩余组分，使得所生成的荧光体组分包括硫铝酸盐组分以及元素周期表中IIA和IIB族的一种或多种元素。活化剂种类被加入到其中一个目标，它选自碱土硫化物或氧化物、稀土硫化物或氧化物、及其混合物。在喷镀沉积方法中使用金属元素作为目标是对现有技术的喷镀方法的改进。金属元素的使用确保了高喷镀沉积速率，还使得对第二个目标以及被沉积的荧光体组分的氧污染最小化。结果是，被沉积的荧光体组分是可蚀刻的，提供了所期待的亮度，且在显示操作过程中是稳定的。适用于本专利技术的金属元素是元素周期表中的IIIA族元素。更优选地，这些金属选自铝、镓和铟。本专利技术最优选使用铝。第二个目标典型地是一种含硫化合物。更优选地，第二个目标是包含了元素周期表中IIA族和/或IIB族的一种或多种元素的硫化物化合物。活化剂种类优选为铈或铕。根据本专利技术，还提供了沉积薄膜荧光体组分的双源喷镀沉积方法，该荧光体组分使用金属元素优选铝作为两个源中的一个。根据本专利技术的另一方面，本方法是在含硫气体中进行的。这种含硫气体优选是低压下的硫化氢或硫蒸汽中的一种，以给被沉积的荧光体组分提供足够的硫。所提供的硫的压力为约1至10×10-3托、更优选3至7×10-3托、甚至更优选4至6×10-3托。根据本专利技术的另一方面，喷镀是在快速的喷镀速率下完成的，以使混入到被沉积的荧光体组分中的氧最小化。使用铝作为优选的金属元素，以用作两个源中的一个，这有利于达到上述目的。根据本专利技术的另一方面，本专利技术的喷镀方法适用于在有巨大表面积的所期待的合适基底上生产薄膜荧光体组分。这增加了本方法的经济可行性和大规模工业应用性。根据本专利技术的还一方面，本专利技术的喷镀方法可被用于调节来自两个源的每一个中的材料的相对沉积速率。这有利于具有交替地富铝和贫铝的周期性组成的层压膜的沉积。根据本专利技术的又一方面，可这样进行本专利技术的喷镀方法，使得两个目标的喷镀在旋转和/或摆动的基底上进行，以实现层压荧光体组分的沉积。旋转和/或摆动的基底交替置于从两个目标中每一个喷镀的原子种类流中。层压组分的层厚度可以通过改变基底的旋转速率或摆动速率而改变。根据本专利技术的一个方面是在基底上沉积薄膜荧光体组分的双源喷镀方法，所述方法包括以下步骤提供金属作为第一个源；提供含硫化合物作为第二个源；将所述第一个或第二个源掺以稀土活化剂；和在含硫气体中对第一个和第二个源施加足够的电流，以实现所述目标的喷镀，并把所述荧光体组分沉积在所述基底上。优选地，第一个和第二个目标的沉积通过施加功率分别得到控制，施加在第一个和第二个目标上的功率比为约1∶1至5∶1。根据本专利技术的另一方面是用于把薄膜荧光体组分沉积到基底上的双源喷镀方法，所述方法包括以下步骤将作为第一个源的金属和作为第二个源的含硫化合物放置于含有硫化氢或硫蒸汽的气体的室内；将所述第一个或第二个源掺以稀土活化剂；和施加足够的电能到所述第一个和第二个目标，从而引起喷镀，并将所述第一个和第二个目标的原子种类流喷镀至所述基底上。根据本专利技术的另一方面是一种薄膜层压荧光体，该荧光体包括金属硫化物与掺有稀土的碱土硫化物的交替层。根据本专利技术的另一方面是一种薄膜层压荧光体，该荧光体包括硫化铝与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种将薄膜荧光体组分沉积在基底上的双源喷镀方法，所述方法包括以下步骤：提供金属作为第一个源；提供含硫化合物作为第二个源；将所述第一个或第二个源掺以稀土活化剂；和在含硫气体中对第一个和第二个源施加足够的电流，以 实现所述第一个和第二个目标的喷镀，并将所述荧光体组分沉积在所述基底上。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：亚历山大科夏奇科夫，
申请(专利权)人：伊菲雷知识产权公司，
类型：发明
国别省市：CA[加拿大]