專利名稱：發(fā)光器件和顯示裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種當將電壓施加于無機熒光體時發(fā)射出光的發(fā)光器件，和涉及一種采用這種發(fā)光器件的顯示裝置。
背景技術：
采用無機熒光體例如硫化鋅作為發(fā)光元件的發(fā)光器件(場致發(fā)光器件，下文稱作“EL器件”)為自發(fā)射和具有極好的清晰度，寬的視角，和快響應的特性。由于這些特性，EL元件廣泛適用于電視顯示器，個人電腦顯示器，和其它類型的顯示裝置中的應用。結果，已經(jīng)提出了多種建議以提供實用低成本的，高亮度的EL器件。
一種典型的EL器件具有建立在基礎基材上的第一電極層，包括介電層和無機熒光體層的發(fā)射層，和第二電極層。這種類型的EL元件的發(fā)射亮度與施加于熒光體層上的電壓成比例地增加。因此，假如提高所施加的電壓以增加亮度，如下所描述，重要的是介電層的介電強度特性。
當在第一電極和第二電極之間施加發(fā)射驅(qū)動器電壓Va時，施加到熒光體層的電壓Vp和施加到介電層的電壓Vi可以通過下面的等式(1-1)和(1-2)確定Vp＝((εi*dp)/((εi*dp+εp*di))*Va(1-1)Vi＝((εp*di)/((εp*di+εi*dp))*Va(1-2)其中εi為介電層的介電常數(shù)，εp為熒光體層的介電常數(shù)，di為介電層的厚度，和dp為熒光體層的厚度。(例如，參見Dictionary of Flat PanelDisplays(Tatsuo Uchida，Heiju Uchiike，eds.，Kogyo Chosakai，2001年10月25日)中386頁。)正如從等式(1-1)和(1-2)中所知道的，為了提高施加到熒光體層的電壓Vp和提高輸出亮度，必須提高介電層的介電常數(shù)εi和降低層厚度di，和介電層的介電強度必須等于電壓Vi或以上。為了獲得提供高亮度的介電層，如何降低介電層的厚度同時獲得高介電強度是一個必須解決的重要技術問題。
一種通常被建議的方法是通過濺射或其它薄膜沉積技術形成介電層。然而，如在日本專利公開出版物2001-196184中所教導的，由于通過薄膜沉積形成的低密度的介質(zhì)晶體，介電層的介電強度低。結果，當將高電壓施加到熒光體層時，介電層損壞，且不能提高輸出亮度。為了解決這個問題，日本專利公開出版物2001-196184教導了采用一種厚膜沉積方法形成介電層，以增加介電層的密度，因此提高絕緣擊穿電壓。
更具體而言，將分散在粘合劑樹脂中的Ba2AgNbO15粉末的電介質(zhì)糊料絲網(wǎng)印刷到氧化鋁基材上，然后在1100℃退火，以形成高密度的介電層。通過這種方法，在介電層表面形成1μm或以上的粗糙(或粗糙度)。然后，在具有1μm或以上的粗糙(或粗糙度)的介電層上形成熒光體層時，當隨后施加驅(qū)動電壓時，發(fā)生熒光體層的絕緣擊穿。因此，必須拋光和光滑介電層的表面，以便所有的表面粗糙(或粗糙度)小于1μm。因此，可以獲得高亮度。
在日本專利公開出版物2001-196184中所教導的常規(guī)EL元件的一個問題是由于在1100℃退火介電層，必須采用具有高耐熱性的特殊基材，且材料的費用由此上升。
另外，還需要在退火以后用于光滑介電層表面的單獨方法。這增加了生產(chǎn)步驟，因此增加了生產(chǎn)費用。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明概述本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有技術的這些問題，且本發(fā)明的一個目的在于提供一種EL器件，借此可以同時達到降低的費用和提高的亮度。再一個目的是提供一種采用這種EL器件的顯示裝置。
根據(jù)本發(fā)明的EL器件具有包括熒光體層和介電層的發(fā)射層，和一對電極，所述的一對電極用于向所述的熒光體層施加電場。該介電層由具有鈣鈦礦結構的結晶物質(zhì)組成，在鈣鈦礦結構中c-軸的晶格常數(shù)大于a-軸的晶格常數(shù)。這同時提供高亮度和低設備費用。
根據(jù)本發(fā)明的顯示裝置為一種具有發(fā)光器件和驅(qū)動電路的無源矩陣顯示裝置，所述的發(fā)光器件由有條紋的第一電極，介電層，熒光體層，和垂直于第一電極的有條紋的第二電極組成，且所述的驅(qū)動電路用于在第一電極和第二電極之間施加驅(qū)動電壓，因此使熒光體層發(fā)射光。這種發(fā)光器件的介電層由具有鈣鈦礦結構的結晶物質(zhì)組成的介電材料制成，在鈣鈦礦結構中通過X射線衍射得到的c-軸的晶格常數(shù)大于a-軸的晶格常數(shù)。這同時提供高亮度和低設備費用。
根據(jù)本發(fā)明這樣包含的EL器件和顯示裝置由于介電層的高絕緣擊穿電壓而提供高亮度，且由于可以采用低成本的通用的玻璃基材而提供降低的成本。因此本申請人的發(fā)明提供廣泛適合電視和其它顯示器的高亮度和低單位成本。


通過參考下面結合附圖一起給出的說明和權利要求書，本發(fā)明的其它的目的和成就以及更詳盡的理解將變得顯而易見和可以感知的，其中相同部件由相同的參考數(shù)字表示。
圖1為根據(jù)本發(fā)明的EL器件的剖面圖；圖2所示為在本發(fā)明中所采用的一種介電材料的晶體結構的示意圖；圖3A為環(huán)境溫度與這種EL器件中的亮度之間的關系曲線圖，和圖3B所示為在圖3A曲線圖中所繪制的測量數(shù)據(jù)；圖4為在介電層的部分角度范圍內(nèi)的x-射線衍射圖；圖5A為比較發(fā)射亮度和在介電層中所采用的介質(zhì)晶體的晶格常數(shù)比c/a的曲線圖，和圖5B顯示了在圖5A曲線圖中所繪制的測量數(shù)據(jù)；圖6為亮度和在介電層中所采用的介質(zhì)晶體的(002)和(200)平面的x-射線衍射強度比之間的關系曲線圖；圖7A為關聯(lián)介電層的x-射線衍射圖中的標準表面(indexed surfaces)和衍射強度的曲線圖，和圖7B顯示了在圖7A中所繪制的測量數(shù)據(jù)；圖8A為亮度和介電層的厚度之間關系的曲線圖，和圖8B顯示了在圖8A中所繪制的測量數(shù)據(jù)；
圖9A為亮度和根據(jù)本發(fā)明的介電層的表面粗糙度之間關系的曲線圖，和圖9B顯示了在圖9A中所繪制的測量數(shù)據(jù)；圖10為根據(jù)本發(fā)明的第二實施方案的EL器件的剖面圖；圖11為根據(jù)本發(fā)明的第三實施方案的EL器件的剖面圖；圖12所示為根據(jù)本發(fā)明的第四實施方案的顯示裝置主要部分的示意圖；圖13為根據(jù)本發(fā)明的第四實施方案變體的顯示裝置的剖面圖；圖14為根據(jù)本發(fā)明的第四實施方案另一個變體的顯示裝置的剖面圖；和圖15為在介電層的制備過程中通過有晶種層的EL器件和沒有晶種層的EL器件的介電層的厚度的氧氣濃度分布曲線圖。
優(yōu)選實施方案描述下面參考附圖，描述本發(fā)明的優(yōu)選實施方案。注意的是，實際上相同部件由相同的參考數(shù)字表示。
實施方案1圖1為根據(jù)本發(fā)明的第一實施方案的EL器件的剖面圖。這種EL器件16，含在基礎基材11上順序?qū)盈B的為條紋圖案的第一電極的背面電極12，通過介電材料的薄膜沉積形成的介電層13，由無機熒光體制成的熒光體層14，和為條紋圖案的第二電極的透明的正面電極15。在相互垂直的方向上，對背面電極12和正面電極15刻上條紋。當在背面電極12和正面電極15之間施加電壓時，從在所選擇的背面電極12和所選擇的正面電極15的相交部分的背面電極12發(fā)射出的光17通過正面電極15被發(fā)射出。
下面進一步描述這種EL器件16的構件。
基材11可以為陶瓷基材，經(jīng)過耐熱加工從而獲得高溫耐熱性的塑料基材，玻璃基材，或在EL器件中通常采用的任何其它基材。特別是非堿性(nonalkaline)玻璃由于它的高機械強度和低的材料費用是理想的。
背面電極12由導體例如Pt，Pd，Au，Ir，Rh，或Ni制成。還可以使用這些導體的層疊構造，或這些導體的組合。根據(jù)本申請也可以使用透明的電極材料。
正面電極15由任何光學上透明的導電材料例如ITO(摻雜有SnO2的In2O3)，InZnO，或氧化錫制成。假如光從基材11側發(fā)射出，可以互換這里所描述的背面電極12和正面電極15的材料。
用于介電層13的介電材料可以為任何具有通式為ABO3的鈣鈦礦結構的晶體介電材料。特別是，鈦酸鋇(BaTiO3)，鈦酸鍶鋇((Ba，Sr)TiO3)，鈦酸鉍(BiTiO3，Bi4Ti3O12，其中Bi∶Ti＝4∶3)，鈦酸鍶(SrTiO3)，和鈦酸鑭鉍((Bi，La)TiO3，其中Bi∶La∶Ti＝3.35∶0.75∶3)具有極好的介電特性，絕緣擊穿電壓特性，和薄膜沉積特性。另外，任何這些摻雜有2至20原子百分比的Ca，Mg，Bi，或Zr的介電材料是尤其優(yōu)選的，因為由于環(huán)境溫度變化而造成的亮度變化小。
圖3A顯示了采用摻雜有約5原子百分比的Ca，Mg，Bi，和Zr的BaTiOX3的EL器件的亮度和環(huán)境溫度之間的關系。圖3B顯示了在圖3A曲線圖中所繪制的測量數(shù)據(jù)。正如從圖3A中所知道的，相對于環(huán)境溫度的變化，所有的采用摻雜介電材料的EL器件顯示比采用未摻雜的BaTiOX3的EL器件少的亮度變化。
由于下面的原因，優(yōu)選用薄膜沉積方法例如濺射，CVD，或MOCVD形成介電層13。
(a)這些方法提供介電層13增加的密度，因此改善了絕緣擊穿電壓和絕緣特性。
(b)可以使用低費用的具有低耐熱性的玻璃基材，因為沉積溫度低，即600℃或以下。
(c)所得到的介電層13的表面粗糙度低且表面光滑，消除了對介電層13的單獨的光滑方法的需要。
通過廣泛的試驗，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)介電層13的介電特性和絕緣擊穿電壓特性與形成該介電層的介電材料的微晶結構和晶體取向具有有強相關性。因此下面進一步描述根據(jù)本發(fā)明的介電層13的優(yōu)選的晶體結構和晶體取向。
用x-射線衍射分析晶體結構和晶體取向。圖4為通過x-射線衍射測量法獲得的衍射圖的實例。該衍射圖的峰值根據(jù)介質(zhì)晶體中的晶格面的晶面間距出現(xiàn)。通過衍射圖確定a-軸和c-軸的晶格常數(shù)，c-軸的晶格常數(shù)和a-軸的晶格常數(shù)的比c/a(下面簡稱作c/a)用來評價晶體結構，并且研究亮度和BaTiO3，(Ba，Sr)TiO3，BiTiO3，Bi4Ti3O12，SrTiO3，和(Bi，La)TiO3的c/a之間的相關性。結果，本申請人發(fā)現(xiàn)優(yōu)選的是其中c-軸的晶格常數(shù)大于a-軸的晶格常數(shù)的介電層的晶體結構。
圖5A和5B顯示了亮度和(Ba，Sr)TiOX3晶體的晶格常數(shù)的c/a之間的相關性。正如在圖5A和5B中所示的，當晶格常數(shù)比c/a大于1時器件發(fā)射光，在c/a為1.004時發(fā)射的亮度急劇地增加，且在c/a比為1.006或以上時獲得300cd/m2或以上的亮度。從其它所研究的電介質(zhì)中獲得相似的結果。
通常，對于移動電話中的背后照明，理想的是150cd/m2或以上，對于個人電腦顯示器應用，理想的是300cd/m2或以上，和對于在電視顯示器中的應用，需要500cd/m2或以上的亮度。
因此，為了啟動和維持恒定的亮度水平，介電層13的晶體結構的晶格常數(shù)比c/a必須為1.004或以上。
而且，為了獲得150cd/m2或以上的亮度，1.005或以上的晶格常數(shù)比c/a是理想的，為了獲得300cd/m2或以上的亮度，1.006或以上的晶格常數(shù)比c/a是理想的。
接下來參考圖6，本發(fā)明人研究了亮度和強度比Ic/Ia之間的相關性，其中Ic/Ia用來評價晶體取向，且為來自(200)平面(垂直于a-軸的平面)的x-射線衍射強度與來自(002)平面(垂直于c-軸的平面)的x-射線衍射強度之間的比率。結果，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)將c-軸垂直于基本上平行于基材表面的介電層表面定向產(chǎn)生了更高的介電常數(shù)，因此是優(yōu)選的。
例如，亮度和(Ba，Sr)TiO3的衍射強度比Ic/Ia之間的相關性示于圖6。注意的是，其中化學式(Ba，Sr)TiO3是指BaTiO3和SrTiO3的固溶體，且更具體而言表示(Ba1-xSrx)TiO3。
從圖7A和7B，本發(fā)明人知道在x-射線衍射強度比Ic/Ia為0.4時亮度急劇增加。從其它介電材料觀察到相似的結果。因此，優(yōu)選定向在介電層13中的介電材料的晶體取向，以便c-軸垂直于基本上平行于基材的介電層表面，且優(yōu)選x-射線衍射強度比Ic/Ia為0.4或以上。
應當注意的是，在塊狀(bulk)BaTiO3的粉末x-射線衍射數(shù)據(jù)的情況下，所述的BaTiO3為典型的鈣鈦礦結構的電介質(zhì)，來自晶體的(002)平面的x-射線衍射強度Ic為12.0，來自晶體的(200)平面的x-射線衍射強度Ia為37.0，且強度比Ic/Ia＝0.32。此外，對于Ba0.775r0.23TiO3，Ic/Ia＝0.07。因為兩個平面的x-射線衍射峰重疊，塊狀Ba0.5Sr0.5TiO3為立方晶系，c＝a，和Ic/Ia＝1。
上面所描述的晶體的晶格常數(shù)比c/a和X射線衍射強度比Ic/Ia用Rigaku Denki衍射儀測量。在下列條件下，采用具有x-射線輸出裝置的Cu-Ka x-射線進行測量60kV，40mA；0.2°/分鐘的x-射線掃描速度；用于檢波的1°散射縫隙和平行縫隙；和0.30mm寬的接受器縫隙。計算出等于峰衍射強度減去基線的差值的衍射強度，以確定x-射線衍射強度比。
本發(fā)明人還研究了亮度和介電層13的層厚度之間的相關性。結果示于圖8A和8B中。正如從圖8A和8B中所知道的，當介電層13的厚度為1μm或以上時，存在亮度的激增，當層厚度達到9μm時，存在亮度隨后的下降。這是因為在薄于1μm時，絕緣擊穿電壓低，因此不能向介電層13施加足夠的驅(qū)動電壓，且發(fā)射出的亮度下降。相反地，假如層厚度超過9μm，施加到熒光體層14的電壓下降，發(fā)射出的亮度因此下降。因此，優(yōu)選介電層13的厚度在的1μm至9μm范圍內(nèi)，其中可以獲得300cd/m2或以上的高亮度。
樣品1至19號發(fā)射出的亮度和介電層13的厚度之間的關系示于表1。
表1

圖9A和9B所示為比較亮度與靠近熒光體層14的介電層13的平均表面粗糙度(下面的“表面粗糙度”)的試驗結果。正如從圖9A和9B所知道的，亮度在表面粗糙度為0.4μm或以下時增加，0.3μm的表面粗糙度提供300cd/m2的亮度，和0.2μm的表面粗糙度提供500cd/m2的亮度。當表面粗糙度小于0.2μm時，亮度基本上維持不變。而且，當表面粗糙度為0.4μm或以上時，基本上沒有光發(fā)出。這是因為假如介電層13的表面粗糙度大，熒光體層14的絕緣擊穿電壓就低，且因為熒光體層14會損壞，所以不能施加高電壓。因此，為了獲得300cd/m2或以上的亮度，表面粗糙度必須為0.3μm或以下。另外，為了獲得500cd/m2或以上的亮度，表面粗糙度必須為0.2μm或以下。
介電層的表面粗糙度用針式表面剖面測量儀(stylus-type surfaceprofiler)(例如Dektak，ULVAC Corp.)測量。小于0.1μm的層厚度，例如晶種層和緩沖層，通過用TEM或SEM的橫截面觀察來測量。也可以使用針式表面剖面測量儀測量厚度為0.1至0.5μm的EL器件層的層厚度。
本發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)通過使介電層13的近表面部分為非晶體的，可以降低表面粗糙度的變化且達到可靠性的顯著改善。使介電層13的表面部分為非晶形的方法包括在沉積介電層13以后反向濺射(reversesputtering)，和在薄膜沉積的最后階段中對基材11施加高頻偏壓?？梢酝ㄟ^如下方法確定表面部分是否為非晶形例如，采用分析電子顯微鏡，僅向垂直于表面深度(厚度)方向的剖面的表面部分發(fā)射電子束。認為那些其中不能觀察到任何圓點但是可以觀察到光環(huán)的區(qū)域為非晶相。
接下來描述采用濺射技術制各這種介電層13的方法。
在最初的膜沉積階段，向基材11施加高頻偏壓，在基材11中種植介質(zhì)晶體的晶種，即晶核，然后切斷高頻偏壓，并且沉積電介質(zhì)到理想的厚度。通過這樣在形成晶種后沉積薄膜，介質(zhì)晶體更加容易地生長，且可以形成具有0.3μm或以下的良好表面粗糙度的高密度介電層13。注意的是，在沉積薄膜的同時而不是僅在步驟的開始，重復形成晶種制備了具有更加均勻密度的層。這種技術在沉積厚介電層時尤其有效。
表2所示為發(fā)射出的亮度和晶種層膜厚度之間的相關性的研究結果。正如從表2中所知道的，其中形成晶種的每一個樣品比其中沒有形成晶種的樣品顯示出高的亮度。這是因為晶種的形成增加了介電層13的密度，因此產(chǎn)生更高的絕緣擊穿電壓。薄于1nm的晶種層是不理想的，因為形成的晶種具有很小的作用和亮度下降。相反地，厚于100nm的晶種層也是不理想的，因為膜中的內(nèi)應力提高，且介電層13傾向于與基材11分離。因此優(yōu)選晶種層的厚度為1nm至100nm。
表2

假如通過CVD或MOCVD形成介電層13，將下面的源材料用來沉積BaTiO3，(Ba，Sr)TiO3，BiTiO3，Bi4Ti3O12，SrTiO3，或(Bi，La)TiO3。將濺射用于晶種形成。
介電層材料包括以下醇化物例如Ti(OiC3H7)4，Ba(OCH3)2，Ta(OiC2H5)5，Sr(OCH3)2，La(OiC3H7)3，Zr(OiC3H7)4；或Ba(METHD)2，Ba(THD)2，Sr(METHD)2，Sr(THD)2，Ti(MPD)(THD)2，Ti(MPD)(METHD)2，Ti(THD)2(OiPr)2，BiPh3，Bi(MMP)3，Bi(Ot-Am)3，La(EDMDD)3，Pb(METHD)2，Pb(THD)2，Zr(METHD)4，Zr(THD)2，Zr(MTHD)4，Zr(Ot-Bu)4，Zr(MMP)4，或(Zr，Ti，Ba，Sr)2-乙基己酸鹽。
注意的是，在上述中使用下面的縮寫METHD1-(2-)2，2，6，6-四甲基-3，5-庚二酮酸鹽(heptandionate)
MTHD1-(甲氧基)-2，2，6，6-四甲基-3，5-庚二酮酸鹽THD2，2，6，6-四甲基-3，5-庚二酮酸鹽MPD2-甲基-2，4-戊烷二氧化物(pentanedioxide)MMP1-甲氧基-2-甲基-2-丙醇鹽EDMDD6-乙基-2，2-二甲基-3，5-癸二酮酸鹽(decadionate)OD辛烷-2，4-二酮酸鹽(dionate)ND壬烷-2-4-二酮酸鹽Ti(THD)2(OiPr)2Ti(THD)2(OiC3H7)2BiPh3三苯基鉍Bi(Ot-Am)3Bi(OtC5H11)3Zr(Ot-Bu)4Zr(OtC4H9)4在EL器件中例如上面所描述的介電層13是理想的，因為這種介電層13能夠向熒光體層14施加高電壓，因此提供高亮度。另外，可以在介電層13上直接形成熒光體層14。因此，光滑方法例如磨光介電層13是不必要的，且可以降低生產(chǎn)成本。
圖15所示為通過本發(fā)明中介電層13的厚度方向的氧濃度分布曲線。使用(Ba，Sr)TiO3介電層，顯示了膜中從膜表面到基材的氧濃度。將俄歇光譜測量法用來確定氧水平，但本發(fā)明不會這樣限制。例如，可以在從膜表面蝕刻的同時測量氧濃度。正如從圖15所知道的，本發(fā)明的介電層在基材界面的氧濃度高于比較例中的。這歸功于晶種的植入，導致吸收更高的氧濃度。這里采用的比較例的介電層在同樣的條件下形成，除了沒有形成晶種。與比較例中的相比，本發(fā)明的介電層到處具有還有更高的氧濃度。
因此，假如In為在根據(jù)本發(fā)明的形成晶種的基材界面的氧濃度，和Io為在沒有晶種形成的基材界面的氧濃度，通過確保In/Io＞＝1.1可以形成高亮度，耐高電壓的膜。
而且，假如Ibn為當根據(jù)本發(fā)明形成晶種時膜中的氧濃度，和Ibo為當沒有形成晶種時膜中的氧濃度，通過確保Ibn/Ibo＞＝1.05可以形成高亮度，耐高電壓的膜。
因此，該氧濃度也影響晶體的特性，可以是提供高亮度和高絕緣擊穿電壓的一個因素。
在本發(fā)明中可以使用任何通常常規(guī)已知的熒光體，包括具有添加發(fā)光中心例如Mn，Cr，或其它過渡金屬元素，或Eu，Ce，或其它稀土金屬元素的硫化物例如ZnSMn，Cu，SrS，BaAl2S4，和CaS，或氧化物例如ZnO，Y2O3，和ZnSiO4。具體的熒光體的實例顯示如下。
藍色熒光體可以包括SrSCu，SrSCu，Ag，ZnSTm，BaAlS4Eu，和CaGa2S4Ce。藍-綠色熒光體可以包括ZnSCu和SrSCe。綠色熒光體可以包括ZnSTb，F(xiàn)，ZnSTb，和ZnSTbOF。紅色熒光體可以包括CaSEu，CaSSeEu，和ZnSMn。白色熒光體可以包括一組至少一種上面所描述的藍色熒光體，至少一種上面所描述的綠色熒光體，和至少一種上面所描述的紅色熒光體。
實施方案2圖10為根據(jù)本發(fā)明的第二實施方案的EL器件102的剖面圖。這種EL器件102僅在背面電極12和介電層13之間具有所提供的緩沖層101方面不同于第一實施方案中的EL器件。注意的是，其中與圖1中相同的部件由相同的參考數(shù)字表示。
通過化學式MgxSi1-xO(其中0.9＜＝x＜＝1)描述緩沖層101的組成。在這種組成的緩沖層101上形成介電層13在電介質(zhì)中提供良好的晶體特性和晶體取向特性。在這種化學式以外的組成擾亂了NaCl結構或為MgO的基礎結構的面心立方晶結構(dcc結構)的晶體結構，因此使晶體取向降級，因此是不理想的。
表3所示為研究樣品32至51的緩沖層101的膜厚度與亮度之間關系的試驗結果。優(yōu)選該緩沖層101的厚度為1nm至100nm。假如緩沖層101低于1nm厚，該緩沖層101幾乎不能促進晶體生長，因此亮度低。而且，假如該緩沖層101高于100nm厚，亮度下降。因此，當該緩沖層101的為1nm至100nm厚時，可以獲得300cd/m2或以上的高亮度?？梢酝ㄟ^濺射或其它合適的沉積方法形成該緩沖層101。
表3

實施方案3圖11為根據(jù)本發(fā)明的第三實施方案的EL器件112的剖面圖。與第一和第二實施方案的EL器件相比，這種EL器件112與圖1和圖10中所顯示的EL器件相同，不同之處在于在基材11和由包含Pt，Pd，Au，Ir，Rh和Ni中一種的導體制成的背面電極12之間提供底層111。
底層111為一種厚度為5nm至50nm的Ti，Co或Ni的膜。提供這種底層111改善了基材11和背面電極12之間的粘附。
實施方案4圖12所示為根據(jù)本發(fā)明的第四實施方案的采用EL器件的顯示裝置的主要部分。這種顯示裝置121是一種無源矩陣驅(qū)動顯示裝置，含多個在平面矩陣中所提供的如上面第一至第三實施方案任何一種方案所述的EL器件122，數(shù)據(jù)信號驅(qū)動電路123，和操作信號驅(qū)動電路124。將有條紋的背面電極12與操作信號驅(qū)動電路124連接，和將垂直于背面電極12的有條紋的正面電極15與數(shù)據(jù)信號驅(qū)動電路123連接。將從數(shù)據(jù)信號驅(qū)動電路123輸出的數(shù)據(jù)信號電壓，和從操作信號驅(qū)動電路124輸出的操作信號電壓施加于一個具體的背面電極12和正面電極15，以便使在這些電極的交叉處的EL器件發(fā)射光。
如圖13所示，通過采用具有在正面電極15的頂部提供的顏色變化層131的EL器件，可以獲得可以顯示在綠色到紅色范圍內(nèi)的顏色的顯示裝置。另外，假如采用發(fā)射白光的EL器件，如圖14所示，通過在正面電極15上提供紅、藍，綠色濾色片(color filter)141，可以提供全色顯示裝置。
因此通過本發(fā)明，可以提供一種適合在電視監(jiān)視器和其它類型的顯示裝置中使用的高亮度，低成本的顯示裝置。
具體實施例方式
下面描述一些具體的實施例。
(實施例1)下面描述根據(jù)本發(fā)明第一實施例的EL器件。通過下面的步驟制備這種具有如圖1所示的結構的EL器件16。
(a)將0.635mm厚和2.54cm*2.54cm(1”平方)的商購非堿性玻璃基材(以下，“玻璃基材”)用作基材11。
(b)在基材11上以同樣的次序濺射Ta和Pt層，以形成背面電極12。下面的Ta層為30nm厚，和上面的Pt層為200nm厚。
(c)在通過采用(Ba，Sr)TiO3電介質(zhì)作為濺射靶材濺射100秒，同時向基材11施加高頻偏壓形成晶種以后，停止高頻偏壓，并繼續(xù)濺射另外的60分鐘以沉積介電層。
(d)然后，再向基材11施加高頻偏壓，同時濺射另外的100秒，以便使介電層的表面成非晶形的。從而在背面電極12上形成介電層13。
沉積介電層時的濺射條件包括在約1.6Pa(12毫托)的濺射壓力下，采用流比為25∶0.5的混合氬氧氣體作為濺射氣體。濺射功率在晶種形成過程中為500W，和在膜沉積過程中為2kW。高頻偏壓為300W，和基材溫度為500℃。
結果，晶種層的厚度約為10nm，且形成介電常數(shù)為510，擊穿電壓為3×106V/cm和平均表面粗糙度為0.08μm的介電層13。
在該介電層中的晶體的晶格常數(shù)比c/a為1.007，和該晶體結構的(002)和(200)平面之間x-射線衍射強度比Ic/Ia為0.7。
(e)然后，通過采用高頻磁控管濺射技術在介電層13上濺射作為濺射靶材的SrSCe(其中Ce為約1.5摩爾％)熒光體，形成約500nm厚的熒光體層14。濺射氣體為0.53Pa(4毫托)濺射壓力的氬；玻璃基材溫度為300℃。
(f)然后，在熒光體層14上濺射ITO薄膜，以便由ITO膜形成正面電極15，并且完成EL器件16。
當將50μsec脈沖寬度的200V，1-kHz的AC電壓施加到所得到的EL器件16時，所測得的亮度為500cd/m2。即使當施加300V時，也沒有觀察到絕緣擊穿。
(實施例2)通過前述的方法制備圖10所示的EL器件，不同之處在于緩沖層101。
通過在背面電極12上濺射組成為Mg0.98Si0.02O的靶材，形成緩沖層101。
當將50μsec脈沖寬度的200V，1-kHz的AC電壓施加到所得到的EL器件16時，所測得的亮度為524cd/m2。
根據(jù)本發(fā)明的EL器件可以低成本同時提供高亮度的情況下制備，因此廣泛適用作在例如數(shù)字照相機，移動電話，PDA，個人電腦，電視和汽車中所使用的顯示裝置中的表面發(fā)射光源，和用作液晶顯示器的背光。
盡管本發(fā)明已經(jīng)通過參考附圖結合其優(yōu)選的實施方案進行了描述，但應當注意的是，對于本領域的技術人員而言，各種變化和改進是顯而易見的。應當理解的是，這些變化和改進包括在后附的權利要求所限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)，除非它們背離了該范圍。
權利要求
1.一種發(fā)光器件，其包括發(fā)射層，其包括熒光體層；和介電層，其由一種具有鈣鈦礦結構的結晶物質(zhì)組成，在鈣鈦礦結構中c-軸的晶格常數(shù)大于a-軸的晶格常數(shù)；和一對電極，用于向所述的熒光體層施加電場。
2.根據(jù)權利要求1所述的發(fā)光器件，其中所述的c-軸的晶格常數(shù)至少為a-軸的晶格常數(shù)的1.004倍。
3.根據(jù)權利要求1所述的發(fā)光器件，其中所述的c-軸的晶格常數(shù)至少為a-軸的晶格常數(shù)的1.006倍。
4.根據(jù)權利要求1所述的發(fā)光器件，其中所述的c-軸是基本上垂直于介電層的表面定向的。
5.根據(jù)權利要求1所述的發(fā)光器件，其中在介電層表面上的x-射線衍射強度中，來自所述的結晶物質(zhì)的垂直于c-軸的平面或(002)平面的衍射強度分別至少為來自所述的結晶物質(zhì)的垂直于a-軸的平面或(200)平面的最大衍射強度的0.4倍。
6.根據(jù)權利要求1所述的發(fā)光器件，其中靠近所述的熒光體層的介電層表面的平均表面粗糙度為0.3μm或以下。
7.根據(jù)權利要求1所述的發(fā)光器件，其中靠近所述的熒光體層的介電層的表面部分為非晶形的。
8.根據(jù)權利要求1所述的發(fā)光器件，其中所述的介電層為1μm至9μm厚。
9.根據(jù)權利要求1所述的發(fā)光器件，進一步包括在所述的一對電極的一個電極和介電層之間提供的包含一種復合氧化物MgxSi1-xO(其中0.9＜＝x＜＝1)的緩沖層。
10.根據(jù)權利要求9所述的發(fā)光器件，其中所述的緩沖層的厚度為1nm至100nm。
11.根據(jù)權利要求1所述的發(fā)光器件，其中所述的介電層包含選自鈦酸鋇，鈦酸鍶鋇，鈦酸鉍，鈦酸鍶，和鈦酸鑭鉍中的至少一種介電材料。
12.根據(jù)權利要求11所述的發(fā)光器件，其中用選自Ca，Mg，Bi，和Zr中的至少一種元素摻雜所述的介電材料。
13.根據(jù)權利要求1所述的發(fā)光器件，其中所述的發(fā)射層進一步包括用于形成介電層的晶種層。
14.根據(jù)權利要求1所述的發(fā)光器件，其中所述的發(fā)射層進一步包括在介電層形成過程中各自沉積的多個晶種層。
15.根據(jù)權利要求1所述的發(fā)光器件，進一步包括基材和粘附層，其中在所述的基材上形成所述的一對電極的背面電極，在所述的背面電極上形成所述的發(fā)射層，和在所述的基材和背面電極之間形成所述的粘附層。
16.根據(jù)權利要求15所述的發(fā)光器件，其中所述的粘附層由Ti，Co，或Ni組成。
17.根據(jù)權利要求16所述的發(fā)光器件，其中所述的背面電極由包含Pt，Pd，Au，Ir，Rh，Ni，和Ag中任何一種的導體制成。
18.根據(jù)權利要求1所述的發(fā)光器件，進一步包括在所述的一對電極的頂部電極上形成的顏色變換層，其中在發(fā)射層上形成所述的頂部電極。
19.根據(jù)權利要求18所述的發(fā)光器件，進一步包括在所述的顏色變換層上形成的濾色層。
20.根據(jù)權利要求1所述的發(fā)光器件，進一步包括在其上形成所述的發(fā)射層和一對電極的玻璃基材。
21.一種發(fā)光器件，其包括發(fā)射層，其包括熒光體層；和介電層，其由具有鈣鈦礦結構的結晶物質(zhì)組成，所述的鈣鈦礦結構具有定向基本上垂直于介電層的表面定向的c-軸，所述的介電層的表面基本上平行于在其上形成所述的發(fā)射層的基材的表面；和一對電極，用于向所述的熒光體層施加電場。
22.根據(jù)權利要求21所述的發(fā)光器件，其中所述的c-軸的晶格常數(shù)至少為a-軸的晶格常數(shù)的1.004倍。
23.根據(jù)權利要求21所述的發(fā)光器件，其中所述的c-軸的晶格常數(shù)至少為a-軸的晶格常數(shù)的1.006倍。
24.根據(jù)權利要求21所述的發(fā)光器件，其中所述的結晶物質(zhì)的c-軸的晶格常數(shù)大于a-軸的晶格常數(shù)。
25.根據(jù)權利要求21所述的發(fā)光器件，其中在介電層表面上的X射線衍射強度中，來自所述的結晶物質(zhì)的垂直于c-軸的平面或(002)平面的衍射強度分別至少為來自所述的結晶物質(zhì)的垂直于a-軸的平面或(200)平面的最大衍射強度的0.4倍。
26.根據(jù)權利要求21所述的發(fā)光器件，其中靠近所述的熒光體層的介電層表面的平均表面粗糙度為0.3μm或以下。
27.根據(jù)權利要求21所述的發(fā)光器件，其中靠近所述的熒光體層的介電層的表面部分為非晶形的。
28.根據(jù)權利要求21所述的發(fā)光器件，其中所述的介電層為1μm至9μm厚。
29.根據(jù)權利要求21所述的發(fā)光器件，進一步包括在所述的一對電極的一個電極和介電層之間提供的包含一種復合氧化物MgxSi1-xO(其中0.9＜＝x＜＝1)的緩沖層。
30.根據(jù)權利要求29所述的發(fā)光器件，其中所述的緩沖層的厚度為1nm至100nm。
31.根據(jù)權利要求21所述的發(fā)光器件，其中所述的介電層包含選自鈦酸鋇，鈦酸鍶鋇，鈦酸鉍，鈦酸鍶，和鈦酸鑭鉍中的至少一種介電材料。
32.根據(jù)權利要求31所述的發(fā)光器件，其中用選自Ca，Mg，Bi和Zr中的至少一種元素摻雜所述的介電材料。
33.根據(jù)權利要求21所述的發(fā)光器件，其中所述的發(fā)射層進一步包括用于形成介電層的晶種層。
34.根據(jù)權利要求21所述的發(fā)光器件，其中所述的發(fā)射層進一步包括在介電層形成過程中各自沉積的多個晶種層。
35.根據(jù)權利要求21所述的發(fā)光器件，進一步包括粘附層，其中在所述的基材上形成所述的一對電極的背面電極，在所述的背面電極上形成所述的發(fā)射層，和在所述的基材和背面電極之間形成所述的粘附層。
36.根據(jù)權利要求35所述的發(fā)光器件，其中所述的粘附層由Ti，Co，或Ni組成。
37.根據(jù)權利要求36所述的發(fā)光器件，其中所述的背面電極由包含Pt，Pd，Au，Ir，Rh，Ni，和Ag中任何一種的導體制成。
38.根據(jù)權利要求21所述的發(fā)光器件，進一步包括在所述的一對電極的頂部電極上形成的顏色變換層，其中在所述的發(fā)射層上形成所述的頂部電極。
39.根據(jù)權利要求38所述的發(fā)光器件，進一步包含在所述的顏色變換層上形成的濾色層。
40.根據(jù)權利要求21所述的發(fā)光器件，其中所述的基材為在其上形成發(fā)射層和一對電極的玻璃基材。
41.一種發(fā)光器件，其包含發(fā)射層，其包括熒光體層；和介電層，其由具有鈣鈦礦結構的結晶物質(zhì)組成，其中在介電層表面上的X射線衍射強度中，來自所述的結晶物質(zhì)的垂直于c-軸的平面或(002)平面的衍射強度分別至少為來自所述的結晶物質(zhì)的垂直于a-軸的平面或(200)平面的最大衍射強度的0.4倍；和一對電極，用于向所述的熒光體層施加電場。
42.根據(jù)權利要求41所述的發(fā)光器件，其中所述的c-軸的晶格常數(shù)至少為a-軸的晶格常數(shù)的1.004倍。
43.根據(jù)權利要求41所述的發(fā)光器件，其中所述的c-軸的晶格常數(shù)至少為a-軸的晶格常數(shù)的1.006倍。
44.根據(jù)權利要求41所述的發(fā)光器件，其中所述的介電層主要由一種c-軸被定向為基本上垂直于介電層的表面的晶體組成。
45.根據(jù)權利要求41所述的發(fā)光器件，其中所述的c-軸的晶格常數(shù)大于a-軸的晶格常數(shù)。
46.根據(jù)權利要求41所述的發(fā)光器件，其中靠近所述的熒光體層的介電層表面的平均表面粗糙度為0.3μm或以下。
47.根據(jù)權利要求41所述的發(fā)光器件，其中靠近所述的熒光體層的介電層的表面部分為非晶形的。
48.根據(jù)權利要求41所述的發(fā)光器件，其中所述的介電層為1μm至9μm厚。
49.根據(jù)權利要求41所述的發(fā)光器件，進一步包括在所述的一對電極的一個電極和介電層之間提供的包含一種復合氧化物MgxSi1-xO(其中0.9＜＝x＜＝1)的緩沖層。
50.根據(jù)權利要求49所述的發(fā)光器件，其中所述的緩沖層的厚度為1nm至100nm。
51.根據(jù)權利要求41所述的發(fā)光器件，其中所述的介電層包含選自鈦酸鋇，鈦酸鍶鋇，鈦酸鉍，鈦酸鍶，和鈦酸鑭鉍中的至少一種介電材料。
52.根據(jù)權利要求51所述的發(fā)光器件，其中用選自Ca，Mg，Bi，和Zr中的至少一種元素摻雜所述的介電材料。
53.根據(jù)權利要求41所述的發(fā)光器件，其中所述的發(fā)射層進一步包括用于形成所述的介電層的晶種層。
54.根據(jù)權利要求41所述的發(fā)光器件，其中所述的發(fā)射層進一步包括在介電層形成過程中各自沉積的多個晶種層。
55.根據(jù)權利要求41所述的發(fā)光器件，進一步包括基材和粘附層，其中在所述的基材上形成所述的一對電極的背面電極，在所述的背面電極上形成所述的發(fā)射層，和在所述的基材和背面電極之間形成所述的粘附層。
56.根據(jù)權利要求55所述的發(fā)光器件，其中所述的粘附層由Ti，Co，或Ni組成。
57.根據(jù)權利要求56所述的發(fā)光器件，其中所述的背面電極由包含Pt，Pd，Au，Ir，Rh，Ni，和Ag中任何一種的導體制成。
58.根據(jù)權利要求41所述的發(fā)光器件，進一步包括在所述的一對電極的頂部電極上形成的顏色變換層，其中在發(fā)射層上形成所述的頂部電極。
59.根據(jù)權利要求58所述的發(fā)光器件，進一步包括在所述的顏色變換層上形成的濾色層。
60.根據(jù)權利要求41所述的發(fā)光器件，進一步包括在其上形成所述的發(fā)射層和一對電極的玻璃基材。
61.一種發(fā)光器件，其包括發(fā)射層，其包括熒光體層；和介電層，其由具有鈣鈦礦結構的結晶物質(zhì)組成，其中靠近熒光體層的介電層的表面部分為非晶形的；和一對電極，用于向所述的熒光體層施加電場。
62.根據(jù)權利要求61所述的發(fā)光器件，其中所述的鈣鈦礦結構的c-軸的晶格常數(shù)至少為鈣鈦礦結構的a-軸的晶格常數(shù)的1.004倍。
63.根據(jù)權利要求61所述的發(fā)光器件，其中所述的鈣鈦礦結構的c-軸的晶格常數(shù)至少為鈣鈦礦結構的a-軸的晶格常數(shù)的1.006倍。
64.根據(jù)權利要求61所述的發(fā)光器件，其中所述的c-軸是基本上垂直于介電層的表面定向的。
65.根據(jù)權利要求61所述的發(fā)光器件，其中在介電層表面上的X射線衍射強度中，來自所述的結晶物質(zhì)的垂直于c-軸的平面或(002)平面的衍射強度分別至少為來自所述的結晶物質(zhì)的垂直于a-軸的平面或(200)平面的最大衍射強度的0.4倍。
66.根據(jù)權利要求61所述的發(fā)光器件，其中靠近所述的熒光體層的介電層表面的平均表面粗糙度為0.3μm或以下。
67.根據(jù)權利要求61所述的發(fā)光器件，所述的鈣鈦礦結構的c-軸的晶格常數(shù)大于a-軸的晶格常數(shù)。
68.根據(jù)權利要求61所述的發(fā)光器件，其中所述的介電層為1μm至9μm厚。
69.根據(jù)權利要求61所述的發(fā)光器件，進一步包括在所述的一對電極的一個電極和介電層之間提供的包含一種復合氧化物MgxSi1-xO(其中0.9＜＝x＜＝1)的緩沖層。
70.根據(jù)權利要求69所述的發(fā)光器件，其中所述的緩沖層的厚度為1nm至100nm。
71.根據(jù)權利要求61所述的發(fā)光器件，其中所述的介電層包含選自鈦酸鋇，鈦酸鍶鋇，鈦酸鉍，鈦酸鍶，和鈦酸鑭鉍中的至少一種介電材料。
72.根據(jù)權利要求71所述的發(fā)光器件，其中用選自Ca，Mg，Bi，和Zr中的至少一種元素摻雜所述的介電材料。
73.根據(jù)權利要求61所述的發(fā)光器件，其中所述的發(fā)射層進一步包括用于形成所述的介電層的晶種層。
74.根據(jù)權利要求61所述的發(fā)光器件，其中所述的發(fā)射層進一步包括在介電層形成過程中各自沉積的多個晶種層。
75.根據(jù)權利要求61所述的發(fā)光器件，進一步包括基材和粘附層，其中在所述的基材上形成所述的一對電極的背面電極，在所述的背面電極上形成所述的發(fā)射層，和在所述的基材和背面電極之間形成所述的粘附層。
76.根據(jù)權利要求75所述的發(fā)光器件，其中所述的粘附層由Ti，Co，或Ni組成。
77.根據(jù)權利要求76所述的發(fā)光器件，其中所述的背面電極由一種包含Pt，Pd，Au，Ir，Rh，Ni，和Ag中任何一種的導體制成。
78.根據(jù)權利要求61所述的發(fā)光器件，進一步包括在所述的一對電極的一個頂部電極上形成的顏色變換層，其中在發(fā)射層上形成所述的頂部電極。
79.根據(jù)權利要求78所述的發(fā)光器件，進一步包括在所述的顏色變換層上形成的濾色層。
80.根據(jù)權利要求61所述的發(fā)光器件，進一步包括在其上形成所述的發(fā)射層和一對電極的玻璃基材。
81.一種無源矩陣驅(qū)動型顯示裝置，其包括發(fā)光器件，其具有多個相互平行的第一電極，介電層，熒光體層，和多個相互平行的第二電極，所述的多個第二電極橫穿所述的多個相互平行的第一電極；和驅(qū)動電路，用于在所述的多個相互平行的第一電極的一個第一電極和所述的多個相互平行的第二電極的一個第二電極之間施加驅(qū)動電壓，以照亮熒光體層，其中所述的介電層由具有鈣鈦礦結構的結晶物質(zhì)組成的介電材料制成，在鈣鈦礦結構中c-軸的晶格常數(shù)大于a-軸的晶格常數(shù)。
82.根據(jù)權利要求81所述的顯示裝置，其中所述的c-軸的晶格常數(shù)至少為a-軸的晶格常數(shù)的1.004倍。
83.根據(jù)權利要求81所述的顯示裝置，其中所述的c-軸的晶格常數(shù)至少為a-軸的晶格常數(shù)的1.006倍。
84.根據(jù)權利要求81所述的顯示裝置，其中所述的介電層主要由一種c-軸被定向為基本上垂直于介電層表面的晶體組成。
85.根據(jù)權利要求81所述的顯示裝置，其中在介電層表面上的X射線衍射強度中，來自所述的結晶物質(zhì)的垂直于c-軸的平面或(002)平面的衍射強度分別至少為來自所述的結晶物質(zhì)的垂直于a-軸的平面或(200)平面的最大衍射強度的0.4倍。
全文摘要
一種發(fā)光器件，其具有在基材上順序?qū)盈B的第一電極，介電層，熒光體層和第二電極，所述的介電層由一種具有鈣鈦礦結構的結晶物質(zhì)組成的介電材料制成，在鈣鈦礦結構中通過x－射線衍射獲得的c－軸晶格常數(shù)大于a－軸晶格常數(shù)。
文檔編號H01J1/62GK1697583SQ200510052128
公開日2005年11月16日 申請日期2005年2月25日 優(yōu)先權日2004年5月11日
發(fā)明者那須昌吾, 小野雅行, 青山俊之, 小田桐優(yōu) 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社