Спосіб виготовлення матричних електролюмінесцентних індикаторів

Номер патенту: 13334

Опубліковано: 28.02.1997

Автори: Родіонов Валерій Євгенович, Рахлін Михайло Якович

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

(57)1. Способ изготовления матричных электролюминесцентных индикаторов включающий нанесение на одну поверхность керамической подложки электролюминесцентного слоя и растра прозрачных электродов, а на противоположную поверхность -растра электродов, скрещенного под прямым углом с растром прозрачных электродов, отличающийся тем, что растрпрозрачных электродов на поверхность электролюминесцентного слоя наносят в виде взаимно параллельных полос, а смеси порошков прозрачного легированного полупроводникового материала и легкоплавкого металла в количестве 5-10% массы и нагревают смесь порошков в диапазоне от температуры плавления до температуры окисления легкоплавкого металла.

2. Способ изготовления матричных электролюминесцентных индикаторов по п. 1, отличающийся тем, что в качестве прозрачного легированного полупроводникового материала используют легированные оксиды индия (Іn2Оз : Sn), олова (SnO2 : Sb или F) или цинка (ZnO : Al, In).

3. Способ изготовления матричных электролюминесцентных индикаторов по п.1 и 2, отличающийся тем, что в качестве легкоплавкого металла используют Go, In,Sn, Cd, Pb или Zn.

4. Способ изготовления матричных электролюминесцентных индикаторов по пп. 1-

3, отличающийся тем, что размер зерен порошка полупроводникового материала выбирают равным 4-12 мкм.

5. Способ изготовления матричных электролюминесцентных индикаторов по пп. 1-

4,отличающийся тем. что до процесса нагревания в полосы из смеси порошков прозрачных электродов по всей их длине погружают проволоку из высокопроводного металла, покрытого слоем легкоплавкого металла, входящего в состав порошка.

6. Способ изготовления матричных электролюминесцентных индикаторов по пп. 1-

5, отличающийся тем, что на поверхности керамической подложки выполняют углубления в виде взаимно параллельных полос, наносят последовательно на эту поверхность электролюминесцентный слой, а в углубления смесь легированного полупроводникового материала и легкоплавкого металла, погружают в эту смесь проволоку, после чего осуществляют нагрев.

Текст

1. Способ изготовления матричных электролюминесцентных индикаторов включаю щий нанесение на одну поверхность керамической подложки электролюминес центного слоя и растра прозрачных электро дов, а на противоположную поверхность растра электродов, скрещенного под пря мым углом с растром прозрачных электро дов, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что растр прозрачных электродов на поверхность электролюминесцентного слоя наносят в ви де взаимно параллельных полос, а смеси порошков прозрачного легированного полу проводникового материала и легкоплавкого металла в количестве 5-10% массы и нагре вают смесь порошков в диапазоне от темпе ратуры плавления до температуры окисления легкоплавкого металла. 2. Способ изготовления матричных электролюминесцентных индикаторов по п. 1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что в качестве прозрачного легированного полупроводникового материала используют легированные оксиды индия (ІпгОз : Sn), олова (SnO2 : Sb или F) или цинка (ZnO : Al, In). Изобретение относится к области электролюминесценгных индикаторов, в частно сти к способам изготовления матричных электролюминесцентных индикаторов, и 3. Способ изготовления матричных элек тролюминесцентных индикаторов по п.1 и 2, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что в качестве легкоплавкого металла используют Go, In, Sn, Cd, Pb илигп. 4. Способ изготовления матричных электролюминесцентных индикаторов по пп. 13, отличающийся тем, что размер зерен порошка полупроводникового материала выбирают равным 4-12 мкм. 5. Способ изготовления матричных элек тролюминесцентных индикаторов по пп. 14, о т л и ч а ю щ и й с я тем. что до процесса нагревания в полосы из смеси порошков прозрачных электродов по всей их длине погружают проволоку из высокопроводного металла, покрытого слоем легкоплавкого ме талла, входящего в состав порошка. 6. Способ изготовления матричных элек тролюминесцентных индикаторов по пп. 15, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что на поверхности керамической подложки вы полняют углубления в виде взаимно парал лельных полос, наносят последовательно на эту поверхность электролюминесцентный слой, а в углубления смесь легированного полупроводникового материала и легко плавкого металла, погружают в эту смесь проволоку, после чего осуществляют нагрев. со со со 13334 может быть использовано при создании систем визуального отображения информации Решение проблем надежности за счет снижения удельного сопротивления элект- 5 родов положено в основу создания различных конструкции и способов изготовления матричных электролюминесцентных индикаторов Так, известен способ изготовления тон- 10 копленочного матричного электролюминесцентного индикатора, предусматривающий последовательно нанесение на стеклянную подложку подслоя из непрозрачного металла небольшой ширины, первого растра прозрач- 15 ных электродов, электролюминесцентного слоя и второго растра электродов. Однако даже несмотря на то что предлагаемый способ позволяет создать индикатор с пониженным удельным сопротивлением 20 прозрачных электродов, надежность их работы остается довольно низкой. Это можно объяснить прежде всего тем, что такие индикаторы работают при достаточно высоких уровнях рабочего напряжения, а так как се- 25 чение двухслойной электродной структуры все равно остается малым, токовые перегрузки, возникающие из-за различных факторов, например, точечных пробоев, будут приводить к частичному или полному выго- 30 ранию электродных полос. Повысить надежность и уменьшить рабочее напряжение удалось в матричном электролюминесцентном индикаторе, способ изготовления которого заключается в 35 нанесении на керамическую подложку, имеющую высокую диэлектрическую проницаемость, с одной стороны двухслойной структуры из электролюминесцентного слоя, и первого растра прозрачных электро- 40 дов, а с другой стороны - второго растра электродов [2]. Этот способ наиболее близкий к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату и принят нами в качестве 45 прототипа. Однако керамика, как правило, имеет довольно развитую поверхность, поэтому на ней очень сложно сформировать сплошные пленочные элементы, в особенности, то ка- 50 сэется слоя прозрачных электродов. Кроме того, для изготовления растра этих электродов обычно пользуются методами "мокрой" фотолитографии, приводящими к частичному подтравлению электродных полос и 55 уменьшению площади их сечения. Указанные недостатки приводят, опять-таки, к увеличению удельного сопротивления и, как следствие, к снижению надежности работы изготавливаемых индикаторов. В основу изобретения поставлена задача создания способа изготовления матричного электролюминесцентного индикатора, в котором низкое удельное сопротивление прозрачных электродов обеспечивается сочетанием тонкопленочной и толстопленочной технологии, а также использованием нового состава для прозрачных электродов и за счет этого увеличивается надежность изготавливаемых индикаторов. Поставленная задача решается тем. что способ изготовления матричных электролюминесцентных индикаторов, включающий на одну поверхность керамической подложки электролюминесцентного слоя и растра прозрачных электродов, а на противоположную поверхность - растра электродов, скрещенного под прямым углом с растром прозрачных электродов, согласно изобретению растр прозрачных электродов на поверхность электролюминесцентного слоя наносят в виде взаимно-перпендикулярных полос, а смеси порошков прозрачного легированного полупроводникового материала и легкоплавкого металла в количестве 5+10% массы и нагревают смесь порошков в диапазоне от температуры плавления до температуры окисления легкоплавкого металла. В предпочтительном варианте осуществления данного способа в качестве прозрачного легированного полупроводникового материала могут быть использованы ігугОз ' Sn; SnO2 : Sb(F) или ZnO:ln(A1). При этом целесообразно в качестве легкоплавкого металла использовать Ga, In, Sn, Cd, РЬилиІп, Желательно также, чтобы размер зерен указанного порошка легированного полупроводника был выбран равным (4+12) мкм. Кроме того, в одном из вариантов осуществления данного изобретения возможно, чтобы до процесса нагревания в полосы прозрачных электродов вдоль всей их длины была погружена проволочка из высокопроводного металла, покрытого слоем того же легкоплавкого металла, который входит в состав указанного порошка. С целью повышения технологичности на поверхности керамической подложки выполняют углубления в виде взаимнопараллельных полос, наносят на эту поверхность электролюминесцентный слой, а в углубления смесь легированного полупроводникового материала и легкоплавкого металла, погружают в эту смесь проволоку, после чего эту смесь нагревают Таким образом, предлагаемый способ изготовления электролюминесцентного индикатора, а также его различные модификации позволяют создать структуру с системой 13334 толстопленочных (порошковых) прозрачных электродов, "утопленных" в керамической подложке, и за счет этого; - обеспечить надежную электрическую изоляцию отдельных полос; 5 - искл ючить необходимость использова ния методов "мокрой" фотолитографии; - увеличить площадь сечения прозрач ного электрода, а также площадь его контак тирования с электролюминесцентным слоем 10 и снизить критичность к любым токовым пэрегрузкам для этих электродов. Кроме того, именно в такой структуре в процессе ее изготовления создается воз можность использовать предлагаемый со - 15 став прозрачного электрода и простым нагреванием, приводящим к расплавлению легкоплавкого металла, обеспечить надежную связь для полупроводникового материала , решить проблему контактирования как 20 на границах зерен, так и с электролюминес центным слоем за счет эффектов смачивания и контактирования. Указанные пределы процентного соотношения прозрачного полупроводникового 25 материала и легкоплавкого металла выбраны исходя из того, что, если в составе указанной смеси легкоплавкий металл будет составлять больше 10% массы, то ухудшается прозрачность нанесенных электродных 30 полос, а меньше 5% массы - не обеспечиваются явления смачиваемости и капиллярности как между отдельными зернами прозрачного электрода, так и на границе раздела электролюминесцентный слой - 35 прозрачный электрод, что приводит к возрастанию удельной проводимости. Те же причине положены в основу опти мального выбора размеров зерен означен ного порошка, а именно: (4 -*-12) мкм. 40 Следует отметить, что именно благодаря новым операциям предлагаемого способа стало возможным еще в большей степени снизить удельное сопротивление прозрачных электродов, разместив вдоль всей их 45 длины проволоку из высокопроводного металла , например золота или меди, покрытого слоем указанного легкоплавкого металла . Такая модификация способа позволяет не только снизить удельное сопротивление 50 электродных полос, но и упростить технологию изготовления выводов. Следовательно, предлагаемое техническое решение позволяет снизить удельное сопротивление прозрачных электродов при 55 одновременном увеличении площади рассеяния тепла и исключить такие нежелательные явления так частичные или полные выгорания электродных полос, приводящие к ненадежной работе изготавливаемого индикатора Наличие операции формирования углублений в подложке и размещение в этих углублениях всех элементов электролюминесцентной структуры значительно упрощает технологию изготовления индикатора. Ниже приведено подробное описание способа согласно изобретению и конкретные примеры его реализации. Предлагаемый способ изготовления матричного электролюминесцентного индикатора включает следующую последовательность операций: 1) на одну поверхность керамической подложки с є порядка 10 , наносят электролюминесцентный слой (ZnS:Mn или любой другой материал); 2} на поверхности электролюминесцентного слоя формируют полосы прозрачных электродов из мелкодисперсного порошка, представляющего собой смесь прозрачного легированного полупроводникового материала и легкоплавкого металла, в которой легкоплавкий металл составляет 5 +10 вес.%, причем формирование указанных полос можно осуществить нанесением этих полос в виде суспензии из порошковой смеси и легко улетучиваемой органической жидкости, используя для этого методы шелкографии на пульверизации; 3) нагревают всю структуру до темпера туры выше температуры плавления легко плавкого металла, но ниже температуры его окисления; 4) с другой стороны керамической под ложки формируют второй растр электродов (например, вакуумным напылением с ис пользованием маски или шелкографическим методом); 5) герметизируют структуру. В соответствии с различными указанными выше аспектами изобретения в качестве прозрачного легированного полупроводникового материала могут быть использованы ІпгОз : Sn, SnO2 : Sb(F) или ZnO : In(AI), а в качестве легкоплавкого металла - Ga, In, Sn. Cd, Pb илигп. Наилучшие результаты по удельной проводимости и прозрачности нанесенных в углублениях электродных полос получают, когда размер зерен порошка составляет (4+12) мкм. Кроме того, в соответствии с изобретением между 2-й и 3-й операциями способа возможно проведение дополнительной операции - погружение в полосы прозрачных электродов по всей их длине проволоки из высокопроводного металла, покрытого ело 13334 ем того же легкоплавкого металла, который входит в состав означенного порошка. Диаметр этой проволоки должен быть меньше минимального расстояния, разре шаемого глазом (50 мкм). 8 чиной зерна от 4 до 12 мкм Полученный порошок замешивали в спирте до получения вязкой суспензии (в весовом соотношении 1:10). Эту суспензию методом шелкографии наносили в имеющиеся углубления Затем панель подсушивали при температуре 85 5 90°С в течение 15 +20 мин для удаления Сущность предлагаемого способа изгоспирта и подвергали дальнейшему отжигу товления иллюстрируется в следующих припри температуре ТОтж2 = 170°С в течение мерах. 5+10 мин (выбранная температура отжига П р и м е р 1, В качестве подложки выше температуры плавления In (ТПл = 157°С), использовали непрозрачную монолитную 10 но ниже температуры начала его окисления керамику типа ВС-1 размером (96x128) мм с (Ток = 192°С). В результате расплавления и числом элементов 192x256 (2 лин/мм) и явления смачиваемости и капиллярности сотолщиной 0,7 мм. здается контакт между отдельными зернами Методом фотолитографии формировались порошка и между порошком и электролюмиуглубления в виде параллельных полос, 15 несцентным слоем. Данные по удельному ширина и глубина которых составляла 300 мкм сопротивлению и прозрачности в области и 50,0 мкм, соответственно. спектра (450 +700 мкм) приведены в табл. 1. Далее проводили операцию нанесения При выходе за указанный интервал веэлектролюминесцентного слоя на вакуумной совых концентраций (5 +10 вес.%) легкоустановке ВУ-ІА с предварительной очи- 20 сткой подложки со стороны углублений в ВЧ- плавкого металла до недопустимых величин падает пропускание (> 10%) или проводиаргоновом плазменном разряде. Нанесение электролюминесцентного мость ( 12 рт ст. методом электронно-лучевого напыле мкм и 10%) Тотж1 = 660 ±10°С в течение 30 + 40 мин при проводимость ( 12 проведенного отжига был получен порошок мкм и < 4 мкм). [IпгОзЗо.эСЗпОгЗо,і. Далее в отожженный порошок добавляли порошок индия с Тпл * П р и м е р 4. Способ формирования 157°С в следующих весовых концентрациях прозрачного проводящего порошкового 5% (пример 1,1), 7% (пример 1,2) и 10% 55 электрода на основе оксида цинка, легиро(пример 1,3). ванного индием с тонкой проволокой золоЗатем смесь порошков повторно рбрата, покрытого слоем свинца. батывали в шаровой мельнице до получения достаточно мелкого помола и с помощью вибросепаратора отделяли фракции с вели 13334 Приготовление порошка проводили в соответствии с технологией, описанной в примере 2. Перед сушкой суспензии, нанесенной в углублениях, осуществляли погружение проволоки вдоль всей длины полосы непосредственно в нанесенную суспензию. Проволоку использовали диаметром 50 мкм, а толщину слоя свинца на проволоке-(1+1.5) 10 мкм. При этом конечное сопротивление прозрачного электрода с проволокой составило менее 1,0 Ом при любых соотношениях из указанного интервала компонент прозрачного полупроводникового слоя. При этом пропускание слоя с проволокой в слое, выполненном по примеру 2, не ниже 75%. Таблица 1 № примера Сопротивление, Ом Пропускание, % 1,1 1,2 1,3 24 45 20 85 83 80 Таблица 2 Пример по порядку Сопротивление, Ом Пропускание, % 2,1 2,2 2,3 20 32 14 82 84 78 Упорядник Замовлення 4110 Техред М.Моргентал Коректор М. Керецман Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, Київ-53, Львівська пл., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул.ґагаріна, 101

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Manufacturing method for matrix electroluminescence displays

Автори англійською

Rakhlin Mykhailo Yakovych, Rodionov Valerii Yevhenovych

Назва патенту російською

Способ изготовления матричных электролюминесцентных индикаторов

Автори російською

Рахлин Михаил Якович, Родионов Валерий Евгеньевич

МПК / Мітки

МПК: H05B 33/10

Мітки: спосіб, електролюмінесцентних, індикаторів, виготовлення, матричних

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/6-13334-sposib-vigotovlennya-matrichnikh-elektrolyuminescentnikh-indikatoriv.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб виготовлення матричних електролюмінесцентних індикаторів</a>

Подібні патенти