1、引言

　　無機(jī)電致發(fā)光平板顯示器具有全固態(tài)、重量輕、厚度薄、視角大、結(jié)構(gòu)簡單等特點(diǎn)，能在低溫、震動等惡劣環(huán)境中使用，并且可以實(shí)現(xiàn)大面積的彩色動態(tài)顯示，有著很廣闊的應(yīng)用前景。

　　傳統(tǒng)的電致發(fā)光顯示器的結(jié)構(gòu)如圖1所示，是由玻璃、透明下電極、下介質(zhì)層、發(fā)光層、上介質(zhì)層和上電極組成，上、下介質(zhì)層對稱分布于發(fā)光層兩側(cè)，為保證器件的耐壓性能，其一般使用低介電常數(shù)介質(zhì)層(介電常數(shù)低于50)。傳統(tǒng)的電致發(fā)光顯示器中上介質(zhì)層和下介質(zhì)層一般采用的是五氧化二鉭、三氧化二釔、三氧化二鋁、三氧化二釤、二氧化鉿等低介電常數(shù)的材料，又為了保持較低的閾值電壓，介質(zhì)層的厚度一般只能做到300-700納米之間，這樣薄的膜在制備過程中對環(huán)境的要求高，而且單層膜也不大適合應(yīng)用于高介電常數(shù)、高雪崩閾值場強(qiáng)的發(fā)光材料的無機(jī)電致發(fā)光顯示器件中。為了達(dá)到無機(jī)器件的要求，通過對各種無機(jī)介質(zhì)材料進(jìn)行復(fù)合，一定程度上提高了器件中絕緣層的可靠性。但是這樣薄的材料在制作過程中很難避免孔洞、灰塵介入等情況發(fā)生，而造成介質(zhì)層絕緣性能下降，在測試屏?xí)r造成漏電、擊穿、打火、斷線等情況發(fā)生。

圖1 無機(jī)EL顯示器件的結(jié)構(gòu)簡圖

　　為了避免無機(jī)介質(zhì)層存在的這種缺陷，本文介紹了一種采用有機(jī)材料復(fù)合無機(jī)介質(zhì)層來增強(qiáng)介質(zhì)層的絕緣性能，從而緩解甚至消除器件工作時出現(xiàn)的漏電、打火、擊穿等現(xiàn)象，提高器件電致發(fā)光性能。

2、實(shí)驗(yàn)

　　本文中介紹的有機(jī)/無機(jī)復(fù)合方法，是將有機(jī)膜旋涂在已制備好無機(jī)介質(zhì)層的玻璃基板上，并可以根據(jù)實(shí)際需要將其光刻成所需圖形。通過旋涂、加熱等過程制作的有機(jī)膜平坦度比較高，有效彌補(bǔ)了由于無機(jī)介質(zhì)薄膜制作過程中造成的一些孔洞、缺陷而導(dǎo)致的漏電、打火等不穩(wěn)定因素，增加了介質(zhì)膜表面的均勻性；有機(jī)材料介電常數(shù)通常比較低，所以通過有機(jī)膜的引入，提高了介質(zhì)層整體的絕緣性和耐壓可靠性，從而提高了器件的工作穩(wěn)定性。

　　首先準(zhǔn)備鍍有ITO 的基板玻璃，然后將ITO光刻成列電極圖形，下介質(zhì)層通過電子束蒸鍍50nm 的Al₂O₃ 薄膜和磁控濺射法^[4]制備800nm 左右的鈦酸鍶鋇/鈦酸鍶（BST/ST）薄膜，制備好下介質(zhì)層后，電子束蒸鍍500nm 左右的硫化鋅摻錳的發(fā)光層，發(fā)光層經(jīng)過高溫退火使其結(jié)晶，再通過電子束和磁控濺射法制備厚度分別為100nm/450nm/150nm 的HfO₂/Ta₂O₅/Al₂O₃的上介質(zhì)層，上介質(zhì)層制備完成，在其上旋涂一層有機(jī)膜，本實(shí)驗(yàn)中使用的有機(jī)膜為一種感光型膠，可以通過光刻手段將其光刻成截面為倒三角狀的隔離柱圖形，如圖2所示，完成有機(jī)膜的涂敷成形后，再通過200 攝氏度左右的溫度使其堅(jiān)膜。因?yàn)橛袡C(jī)膠被光刻成截面為倒三角狀圖形，所以在其上直接蒸鍍鋁上電極，可以被倒三角狀隔離柱隔斷，形成條狀的行電極。工藝參數(shù)如下表1 所示。

表1 工藝參數(shù)

3、分析與討論

　　用此方法制作了無機(jī)EL2英寸（128x64 像素）矩陣屏A#，并進(jìn)行了電學(xué)性能測試，與未在上介質(zhì)層上制作有機(jī)膜，利用直接掩模法制作上電極的屏B#進(jìn)行了比較，L-V 曲線見圖3，從結(jié)果可以看出屏A#的發(fā)射閾值電壓略有提高，但測試過程中的打火點(diǎn)、斷線等現(xiàn)象明顯減少，在介質(zhì)層上增加一道制作有機(jī)膜的工藝，經(jīng)過光刻工藝，只留下隔離柱，像素上的有機(jī)膜大部分被顯影去除，但是經(jīng)過旋涂、加熱等過程有機(jī)膜較好的彌補(bǔ)了無機(jī)介質(zhì)層的一些缺陷、孔洞，很好地提高了上介質(zhì)層的耐壓絕緣性能，進(jìn)而提高了屏的發(fā)光穩(wěn)定性。

圖3 2 寸矩陣屏測試的L-V曲線

4、結(jié)論

　　實(shí)驗(yàn)中介紹的是一種感光型膠，也可以根據(jù)實(shí)際需要選用非感光型有機(jī)膠來復(fù)合無機(jī)介質(zhì)膜，例如PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）、olyimide(聚酰亞氨)、PET（Polyethylene terephthalate）等有機(jī)物。如果選用非感光型膠，可以省去后續(xù)的曝光、顯影等步驟，不過旋涂厚度要控制在50-200nm，這樣不至于提高閾值電壓。例如選用非感光型的PMMA 涂敷，它透明性、耐熱性好，在常溫下具有較高的拉伸強(qiáng)度、彎曲度和壓縮強(qiáng)度，并且具有耐酸、堿等性能，通過旋涂，PMMA可優(yōu)化無機(jī)介質(zhì)層的表面，減小薄膜表面的粗糙度，介質(zhì)層表面的起伏度小于0.7nm，即填補(bǔ)了無機(jī)介質(zhì)膜表面的缺陷、孔洞，也為制作上電極提供了良好的基底。有機(jī)膜可以通過不同工藝制作在無機(jī)介質(zhì)層上，通過有機(jī)膜的復(fù)合，增強(qiáng)了介質(zhì)層的可靠性，電性能測試時打火、斷線、擊穿等現(xiàn)象也明顯減少，是一種易于實(shí)現(xiàn)并且在電致發(fā)光顯示器中行之有效的方法。