ЦВЕТНАЯ ЭЛЕКТРОЛЮМИНЕСЦЕНТНАЯ ИНДИКАТОРНАЯ ПАНЕЛЬ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 1999 года по МПК H05B33/22 

Изобретение касается электролюминесцентных дисплеев и более конкретно цветных электролюминесцентных дисплеев.

Тонкопленочные электролюминесцентные (ТПЭЛ) индикаторные панели имеют несколько преимуществ по сравнению со старой техникой отображения типа электронно-лучевых трубок (ЭЛТ) и дисплеев на жидких кристаллах (ЖК-дисплеев). По сравнению с ЭЛТ ТПЭЛ-индикаторные панели требуют меньше электроэнергии, обеспечивают больший угол обзора и гораздо тоньше. По сравнению с ЖК-дисплеями ТПЭЛ-индикаторные панели имеют больший угол обзора, не требуют вспомогательного освещения и могут иметь большую площадь отображения.

На фиг. 1 показана известная монохроматическая ТПЭЛ-индикаторная панель. Монохроматический ТПЭЛ-дисплей имеет стеклянную панель 11, множество прозрачных электродов 12, первый слой диэлектриков 13, слой люминофора 14, второй слой диэлектрика 15 и множество металлических электродов 16, перпендикулярных прозрачным электродам 12. Прозрачные электроды обычно изготавливают из индий-оловянной окиси (ИОО), а металлические электроды обычно изготавливают из алюминия. Слои диэлектриков 13, 15 действуют как конденсаторы, предназначенные для защиты слоя люминофора 14 от чрезмерных токов. Когда управляющая электроника 17 обеспечивает электрический потенциал, равный, например, порядка 200 В, между прозрачными электродами 12 и металлическими электродами 16 электроны туннелируют от одной из поверхностей раздела между диэлектрическими слоями 13, 15 и слоем люминофора, где они быстро ускоряются. Слой люминофора 14 в монохроматическом ТПЭЛ-дисплее обычно состоит из сплава ZnS, легированного Mn (марганцем). Электроны, поступающие в слой люминофора 14, возбуждают марганец, вызывая испускание марганцем фотонов. Фотоны проходят через первый слой диэлектрика 13, прозрачные электроды 12 и стеклянную панель 11 с целью образования видимого изображения.

В технике также известны цветные ТПЭЛ-панели. Например, патент США N 4.717.606, выданный 6 января 1988 года и переданный корпорации "Роквелл Интернешнл Корпорейшн", раскрывает ионное внедрение различных легирующих примесей в основу ZnS для создания цветного дисплея. Однако проблема в случае известных красно-зелено-синих цветных ТПЭЛ-дисплеев состоит в отсутствии яркости синего цвета. Хотя современные цветные ТПЭЛ-дисплеи оказываются удовлетворительными для некоторых применений, где имеется слабое окружающее освещение, более передовые применения требуют более ярких, более контрастных изображений, более крупных дисплеев и видимых при солнечном свете цветных изображений. При попытке преодолеть эти проблемы осуществляется множество непрерывных промышленных исследований и разработок с целью улучшения ТПЭЛ-люминофоров и увеличения таким образом яркости изображения, особенно синего люминофора. Между тем, что яркость и контрастность цветных ТПЭЛ-дисплеев продолжает улучшаться благодаря другим улучшениям изображения.

Технический результат настоящего изобретения состоит в том, чтобы обеспечить цветной тонкопленочный электролюминесцентный (ТПЭЛ) дисплей с улучшенной яркостью и улучшенной контрастностью и чтобы обеспечить гораздо легче изготавливаемый цветной ТПЭЛ-дисплей.

Соответствующий настоящему изобретению цветной ТПЭЛ-дисплей с повышенной яркостью включает в себя слой люминофора из ZnS с внедренными в него различными активаторами и коактиваторами, и в цветной ТПЭЛ-индикатор включен слой поглощающего свет темного металла, имеющий низкоомную металлическую вспомогательную структуру поверх каждого прозрачного электрода, находящуюся в электрическом контакте с ним.

Сочетание низкоомной металлической вспомогательной структуры для каждого прозрачного электрода и имплантации активаторов и коактиваторов люминофора в материале основы из ZnS обеспечивает легко изготавливаемый цветной ИПЭЛ-дисплей с улучшенной яркостью. Подавление светопоглощающего темного слоя в цветной ТПЭЛ-дисплей улучшает контрастность изображения.

Настоящее изобретение обеспечивает цветную ТПЭЛ-индикаторную панель, которая имеет удобную видимость при прямом попадании солнечного света.

Эти и другие цели, особенности и преимущества настоящего изобретения станут более очевидными в свете последующего подробного описания предпочтительных его вариантов, показанных на прилагаемых чертежах.

Фиг. 1 иллюстрирует известную монохроматическую ТПЭЛ-индикаторную панель.

Фиг. 2 иллюстрирует соответствующий настоящему изобретению цветной тонкопленочный электролюминесцентный дисплей.

Фиг. 3 представляет график зависимости диэлектрических характеристик от состава мишени из празеодима.

Фиг. 4 иллюстрирует предпочтительный вариант осуществления низкоомной металлической вспомогательной структуры.

Фиг. 5 иллюстрирует альтернативный вариант осуществления настоящего изобретения, имеющий множество затемненных задних металлических электродов.

Фиг. 6 иллюстрирует другой альтернативный вариант осуществления настоящего изобретения, имеющий ступенчатый слой поглощающего свет темного материала.

Фиг. 7 иллюстрирует еще один альтернативный вариант осуществления настоящего изобретения, в котором поглощающий свет темный слой расположен между слоем люминофора и вторым слоем диэлектрика.

Лучший способ выполнения настоящего изобретения.

Настоящая заявка представляет частичное продолжение заявки с регистрационным номером 07/990.991, зарегистрированной с регистрационным номером 07/990.991, зарегистрированной 16 декабря 1992 года под названием "Видимый при солнечном освещении тонкопленочный электролюминесцентный дисплей".

Рассматривая фиг. 2, отметим, что цветной тонкопленочный электролюминесцентный (ТПЭЛ) дисплей 20 включает в себя множество прозрачных электродов 22, нанесенных на стеклянной панели 23. Каждый из прозрачных электродов 22 включает в себя низкоомную металлическую вспомогательную структуру 24, находящуюся в электрическом контакте с частью прозрачного электрода 22 для уменьшения сопротивления электрода. Снижение сопротивления каждого прозрачного электрода позволяет электронике возбуждения увеличить частоту регенерации, а отсюда реализовать более яркое изображение, поскольку яркость прямопропорциональна частоте регенерации изображения. Цветной ТПЭЛ-дисплей включает в себя также первый слой диэлектрика 26, слой люминофора 28, второй слой диэлектрика 30, слой поглощающего свет темного материала 31 и секционированные металлические электроды 32, которые идут ортогонально прозрачным электродам 22. Каждый секционированный электрод включает в себя субэлектроды 32a, 32b, 32c (например, три для красно-зелено-синего изображения), каждый из которых можно независимо адресовать для выбора требуемого цвета на конкретном месте элементов изображения.

Каждая металлическая вспомогательная структура 24 проходит по всей длине соответствующего ей прозрачного электрода 22 и может включать в себя один или более слои электрически проводящего материала, совместимого с прозрачным электродом 22 и другими структурами в дисплее 20. Для уменьшения величины передающего свет участка, покрываемого металлической вспомогательной структурой 24, структура должна покрывать только маленькую часть прозрачного электрода 22. Например, металлическая вспомогательная структура может покрывать примерно 10% или меньше прозрачного электрода 22. Следовательно, для обычного прозрачного электрода 22, ширина которого равна примерно 250 мкм (10 мешам), металлическая вспомогательная структура 24 должна перекрывать прозрачный электрод примерно на 25 микрометров (1 мил) или меньше. Желательны такие маленькие перекрывания, как примерно от 6 мкм (0,25 мила) до примерно 13 мкм (0,5 мила). Хотя металлическая вспомогательная структура 24 должна как можно меньше перекрывать прозрачный электрод 22, эта структура должна иметь ширину, практически необходимую для уменьшения электрического сопротивления. Например, может оказаться желательным иметь ширину металлической вспомогательной структуры 24 от примерно 50 мкм (2 милов) до примерно 75 мкм (3 милов). Эти два конструктивных параметра можно удовлетворить посредством обеспечения перекрывания металлической вспомогательной структурой 24 стеклянной панели 23, а также прозрачного электрода 22. При современных способах изготовления толщина металлической вспомогательной структуры 24 должна быть равна или меньше толщины первого слоя диэлектрика 26, чтобы гарантировать, что первый слой диэлектрика 26 адекватно покрывает прозрачный электрод 22 и металлическую вспомогательную структуру 24. Например, толщина металлической вспомогательной структуры 24 может быть меньше примерно 250 нм. Толщина металлической вспомогательной структуры предпочтительно бывает меньше примерно 299 нм, например, между примерно 150 нм и примерно 200 нм. Однако, при улучшении способа изготовления может оказаться практически возможным металлическую вспомогательную структуру 24 делать толще первого слоя диэлектрика 26.

Слой поглощающего свет темного материала 31 снижает величину отражаемого алюминиевыми задними электродами 32 окружающего света и, следовательно, улучшает контрастность изображения. Темный слой 31 должен находиться в непосредственном контакте с алюминиевыми задними электродами 32, и иметь достаточно большое удельное сопротивление, чтобы снизить электрические перекрестные искажения между задними электродами 32, которые появляются в результате токов утечки между задними электродами. Темный материал предпочтительно должен иметь удельное сопротивление по меньшей мере 10⁸ Ом/см. Диэлектрическая проницаемость слоя темного материала 31 должна быть по меньшей мере равна или больше диэлектрической проницаемости второго диэлектрика 30 и составлять предпочтительно больше семи. Чтобы обеспечить диффузионную отражательную способность меньше 0,5%, темный материал должен также иметь коэффициент поглощения света, равный 10⁵/см.

Возможными материалами для слоя темного материала 31 являются Ge, CdTe, CdSe, Sb₂S₃, GeN и PrMnO₃.

Использование Ge оказалось мало удовлетворительным, а более подходящим материалом может быть GeN из-за его более высокого порога разрушения. PrMnO₃, при правильном составе, имеет удельное сопротивление больше 10⁸ Ом/см, диэлектрическую проницаемость между 200 и 300 и коэффициент поглощения света больше 10⁵/см при 500 нм. Это сочетание свойств делает PrMnO₃ предпочтительным материалом для темного слоя. Окисные пленки Pr-Mn можно наносить используя методы высокочастотного распыления при температурах подложки между 200 и 350^oC в атмосфере аргона (Ar) или аргона и кислорода в (Ar+O₂). Фиг. 3 иллюстрирует, каким образом удельное сопротивление и диэлектрическую проницаемость материала PrMnO₃ можно приспособить для конкретного применения посредством изменения состава окисной пленки Pr-Mn. Следует отметить, что чрезвычайно высокая диэлектрическая проницаемость, которую можно достигнуть посредством PrMnO₃, как показано линией 35, предполагает, что материал PrMnO₃ можно использовать без существенного увеличения порогового напряжения изображения.

Рассматривая фиг. 4, отметим, что предпочтительный вариант металлической вспомогательной структуры 24 представляет слоистый пакет из связующего слоя 40, первого слоя тугоплавкого материала 42, слоя основного проводника 44 и второго слоя тугоплавкого материала 46. Связующий слой 40 способствует связыванию металлической вспомогательной структуры 24 со стеклянной панелью 23 и прозрачными электродами 22. Он может включать в себя любой электрически проводящий материал или сплав, который может связываться со стеклянной панелью 23, прозрачными электродами 22 и первым слоем тугоплавкого материала 42 без образования напряжений, которые могут вызывать отделение связующего слоя 40 или любых других слоев от этих структур. Подходящими металлами могут быть хром (Cr), ванадий (V) и титан (Ti). Предпочтение отдается хрому, потому, что он легко испаряется и обеспечивает хорошее прилипание. Адгезивный слой 40 предпочтительно имеет такую толщину, которая необходима для образования устойчивой связи между соприкасающимися с ним структурами. Например, связующий слой 40 может иметь толщину от примерно 10 нм до примерно 20 нм. Если первый слой тугоплавкого металла 42 может образовать устойчивые связи с низким напряжением со стеклянной панелью 23 и прозрачным электродом 22, адгезивный слой 40 может оказаться ненужным. В этом случае металлическая вспомогательная структура 24 может иметь только три слоя: два слоя тугоплавкого металла 42, 46 и слой основного проводника 4.

Слои тугоплавкого металла 42, 46 защищают слой основного проводника 44 от окисления и предотвращают диффундирование слоя основного проводника первый слой диэлектрика 26 и слой люминофора 28 при отжиге дисплея с целью активирования слоя люминофора, как описано ниже. Следовательно, тугоплавкие металлические слои 42, 46 должны включать в себя металл или сплав, который устойчив при температуре отжига, может предотвращать проникновение кислорода в слой 44 основного проводника и может предотвращать диффундирование слоя основного проводника 44 в первый слой диэлектрика 26 или слой люминофора 28. Подходящие материалы включают в себя вольфрам (W), молибден (Wo), тантал (Ta), родий (Rn) и осмий (Os). Оба слоя тугоплавкого металла 42, 46 могут иметь толщину примерно до 50 нм. Из-за того, что удельное сопротивление тугоплавкого слоя может быть выше удельного сопротивления основного материала 44, тугоплавкие слои должны иметь как можно меньшую толщину, чтобы учитывать самый толстый возможный слой основного проводника 4. Толщина тугоплавких металлических слоев 42, 46 предпочтительно равна от примерно 20 нм до примерно 40 нм.

Слой основного проводника 44 проводит большую часть тока через металлическую вспомогательную структуру. В качество этого слоя можно использовать любой хорошо проводящий металл или сплав, например, алюминий, медь, серебро или золото. Предпочтение отдается алюминию из-за его высокой проводимости, низкой стоимости и совместимости с последующими процессами. Толщина слоя основного проводника 44 должна быть как можно меньше, чтобы довести до максимума проводимость металлической вспомогательной конструкции 24. Его толщина ограничивается общей толщиной металлической вспомогательной структуры 24 и толщиной других слоев. Например, толщина слоя основного проводника 44 может составлять примерно до 200 нм. Предпочтительная толщина слоя основного проводника 4 составляет от примерно 50 нм до примерно 180 нм.

Соответствующий настоящему изобретению ТПЭЛ-дисплей можно изготавливать любым способом, при котором образуются нужные структуры. Прозрачные электроды 22, слои диэлектриков 26, 30, слой люминофора 28 и металлические электроды 32 можно изготавливать обычными, известными специалистам в данной области техники способами. Металлическую вспомогательную структуру 24 можно изготавливать методом травления, методом отслаивания или любым другим подходящим методом.

Первый этап изготовления ТПЭЛ-дисплея, подобного показанному на фиг. 2, состоит в нанесении слоя прозрачного проводника на соответствующую стеклянную панель 23. В качестве стеклянной панели можно использовать любое тугоплавкое стекло, которое может выдерживать описываемый ниже этап люминофорного отжига. Например, для стеклянной панели можно использовать боросиликатное стекло типа Корнинг 7059 (фирмы "Корнинг Гласуокс", г. Корнинг, штат Нью-Йорк). Прозрачным проводником может быть любой подходящий материал, который обладает электрической проводимостью и имеет достаточную оптическую прозрачность для требуемого применения. Например, прозрачным проводником может быть индий-оловянная окись (ИОО), полупроводниковый переходной металл которого содержит примерно 10 молярных процентов индия, является электропроводным и имеет оптическую прозрачность примерно 85% при толщине примерно 300 нанометров. Прозрачный проводник может иметь любую подходящую толщину, которая полностью покрывает стекло и обеспечивает требуемую электропроводность. Стеклянные панели с уже нанесенным подходящим слоем индий-оловянной окиси можно приобрести у корпорации "Доннелли Корпорейшн" (г. Холленд, штат Мичиган). Остальная процедура изготовления соответствующего настоящему изобретению ТПЭЛ-дисплея будет описана в связи с использованием индий-оловянной окиси для прозрачных электродов. Специалисты в данной области техники понимают, что для другого прозрачного проводника процедура может быть аналогичной.

Электроды из индий-оловянной окиси 22 можно образовать в слое индий-оловянной окиси посредством обычного способа обратного травления или любого другого подходящего способа. Например, части слоя индий-оловянной окиси, которые становятся электродами из индий-оловянной окиси 22, можно очистить и покрыть стойкой к реактивам для травления маской. Стойкую к реактивам для травления маску можно делать посредство нанесения соответствующего фоторезистивного химического продукта на слой индий-оловянной окиси, воздействуя на фоторезистивный химический продукт соответствующей длиной света и проявления фоторезистивного химического продукта. С настоящим изобретением совместим фоторезистивный химический продукт, который содержит в качестве основных ингредиентов 2-этоксиэтиловый ацетат, н-бутилацетат, ксилен и ксилон. Одним таким фоторезистивным химическим продуктом является фоторезист AZ 4210 (фирма "Хоукст Силекс Корп. ", г. Сомервили, штат Нью-Джерси). Надлежащим проявителем, совместимым с фоторезистом AZ 4210, является проявитель AZ (фирмы "Хоукст Силекс Корп.", г. Сомервилл, штат Нью-Джерси). С настоящим изобретением могут быть также совместимы другие имеющиеся в продаже фоторезистивные химические продукты и проявители. Немаскированные части индий-оловянной окиси (ИОО) удаляют соответственным реактивом для травления с целью образования каналов в слое ИОО, которые определяют боковые стороны ИОО электродов 22. Реактив для травления должен иметь возможность удалять немаскированную ИОО, не повреждая маскированную ИОО или стекло под немаскированной ИОО. Соответственный реактив для травления окиси ИОО можно изготавливать посредством смешивания примерно 1000 мл H₂O, примерно 2000 мл HCl и примерно 370 г ангидридов FeCl₃. Этот реактив для травления особенно эффективен при использовании при температуре порядка 55^oC. Время, необходимое для удаления немаскированной индий-оловянной окиси, зависит от толщины слоя ИОО. Например, слой ИОО толщиной 300 нм можно удалить в течение примерно 2 мин. Боковые стороны электродов ИОО 22 должны быть закруглены, как показано на чертежах, с целью гарантирования, что первый слой диэлектрика 26 может в достаточной степени покрывать ИОО электроды. Размер ИОО электродов 22 и расстояние между ними зависят от размеров ТПЭЛ-дисплея. Например, обычный дисплей высотой 12,7 см (5 дюймов) и шириной 17,8 см (7 дюймов) может иметь ИОО электроды 22 толщиной примерно 30 нм, шириной примерно 250 мкм (10 милов), и находящиеся друг от друга на расстоянии 125 мкм (5 милов). После травления стойкую к реактиву для травления маску удаляют соответственным раствором для удаления, типа раствора, содержащего тетраметиламмониевого гидрата окиси. Для фоторезиста AZ 4210 подходит имеющийся в продаже продукт типа реактива для удаления фоторезиста AZ 400T. В случае настоящего изобретения можно использовать также другие имеющиеся в продаже реактивы для удаления фоторезиста.

После образования электродов из индий-оловянной окиси 22, на ИОО электроды наносят слои металлов, которые образуют металлическую вспомогательную структуру, любым обычным методом, способным обеспечивать слои однородного состава и сопротивления. Подходящие способы включают в себя металлизацию и термическое напыление. Все металлические слои предпочтительно наносят при одном прогоне с целью способствования прилипанию благодаря предотвращению окисления или поверхностного загрязнения металлических поверхностей раздела. Можно использовать устройство электронно-лучевого напыления типа модели VES-2550 (фирмы "Уйеко Тимскал", г. Беркли, штат Калифорния) или любое подходящее устройство, которое учитывает три или более металлические поверхности. Металлические слои следует наносить до требуемой толщины на всю поверхность панели в последовательности, при которой они оказываются рядом с индий-оловянной окисью.

Металлические вспомогательные структуры 24 можно образовать в металлических слоях любым подходящим способом, включая травление. Части металлических слоев, которые становятся металлическими вспомогательными структурами 24, можно покрывать стойкой к реактиву для травления маской, изготовленной из имеющегося в продаже фоторезистного химиката, обычным техническим способом. Для металлических вспомогательных структур 24 можно использовать процедуры и химические продукты, а аналогичные используемые для маскирования ИОО. Немаскированные части металлических слоев удаляют рядом реактивов для травления в последовательности, противоположной их нанесению. Реактивы для травления должны позволять удалять один немаскированный металлический слой, не повреждая никакой другой слой на панели. Соответственный реактив для травления W можно изготавливать посредством смешивания примерно 400 мл H₂O, примерно 5 мл 30% по весу раствора H₂O, примерно 3 г KH₂PO₄ и примерно 2 г KOH. Этот реактив для травления, который особенно эффективен при температуре 40^oC, может удалять примерно 40 нм вольфрамового тугоплавкого металлического слоя в течение примерно 30 с. Соответственный реактив для травления алюминия можно изготавливать посредством смешивания примерно 25 мм H₂O, примерно 160 мл H₃PO₄, примерно 10 мл HNO₃ и примерно 6 мл CH₃COOH. Это реактив, который эффективен при комнатной температуре, может удалять примерно 120 нм алюминиевого слоя основного проводника в течение примерно 3 мин. Для хромового слоя можно использовать имеющийся в продаже реактив для травления хрома, содержащий HCRO₄ и Ge(NH₄)₂(HO₃)₆. Одним подходящим для настоящего изобретения реактивом для травления Cr является реактив Фотомакс CR-7 (фирмы "Сайентек Корп. ", г. Фримоунт, штат Калифорния). Этот реактив особенно эффективен при температуре примерно 40^oC. В случае настоящего изобретения можно также использовать другие имеющиеся в продаже реактивы для травления хрома. Как и в случае электродов 22 из ИО, боковые стороны металлической вспомогательной структуры 24 должны быть закруглены с целью гарантирования адекватного покрытия ступеней.

Слои диэлектриков 26, 30 можно наносить на линзы 22 из ИОО и металлические вспомогательные структуры 24 любым подходящим обычным способом, включая металлизацию или напыление. Два слоя диэлектрика 26, 30 могут иметь любую подходящую толщину, например, от примерно 80 нм до примерно 250 нм, и могут содержать любой диэлектрик, способный действовать в качестве конденсатора с целью предохранения слоя люминофора 28 от избыточных токов. Слой диэлектриков 26, 30 предпочтительно имеет толщину примерно 200 нм и содержит SiO_XN_x.

В качестве слоя люминофора 28 можно использовать любой обычный ТПЭЛ-люминофор, например ZnS, легированный различными активаторами и коактиваторами для обеспечения многоцветного (например, красного, зеленого и синего) ТПЭЛ-дисплея. Толщина слоя люминофора 28 предпочтительно составляет примерно 1000 нм. Один способ состоит в нанесении материала основы ZnS слоя люминофора 28, используя химическое осаждение из паров металлоорганических соединений (ХОПМОС). Техника нанесения методом ХОПМОС быстро образует монокристалл или очень крупнозернистые монокристаллические пленки при точном управлении стехиометрией на относительно низких температурах. Принципиальное преимущество метода ХОПМОС при нанесении ТПЭЛ-люминофоров является высокая скорость их роста (обычно 10 ангстрем в секунду (10^-9 м/с) и он обеспечивает превосходное управление по всем профилям однообразия, кристалличности и легирования.

Для внедрения активаторов и коактиваторов в материал основы ZnS можно использовать ионную имплантацию, поскольку это позволяет осуществлять хорошо известным способом имплантирование активаторов и коактиваторов для различных цветов, используя затенение или фоторезистивное маскирование, исключая, таким образом, несколько известных этапов литографии, травления и нанесения. Каждый из патентов США РФ 4.717.606, 4.987.339, 5.047.686 и 5.104.683 раскрывает ионную имплантацию активаторов и коактиваторов в ТПЭЛ.

Ионную имплантацию активаторов и коактиваторов в слой лиминофора производят таким способом, что подложку основы из Zns не повреждают и не загрязняют имплантируемыми ионами. Кроме того, локализация имплантированных активаторов и коактиваторов в материале основы ZnS увеличивает плотность быстрых электронов в нелигированных частях материала основы ZnS. В результате создается увеличенная степень заполнения быстрых электродов, которые увеличивают вероятность возбуждения оптически активных переходов в активаторе и световой выходной сигнал люминофора, а отсюда увеличивается яркость изображения.

Ионная имплантация дает возможность вводить широкий диапазон видов активаторов в надлежащих узлах решетки ZnS для эффективной электролюминесценции. Для получения голубого люминофора можно использовать ионы алюминия с коактиваторами типа хрома. Для красного цвета можно использовать самарий с таким коактиватором, как фосфор, предназначенный для увеличения яркости красного люминофора. Для обеспечения зеленого люминофора можно использовать тербий с галоидным коактиватором. Другие варианты включают в себя SmF и SmCl для красного, TbF, Er и TaCl для зеленого, Tm и TmCl для синего цветов.

Ионную имплантацию различных активаторов и коактиваторов можно выполнять, используя установку для ионной имплантации Вериэн DF-4. Типичные параметры ионной имплантации включают в себя параметры в таблице, приведенной в конце описания.

После нанесения слоя люминофора 28 и второго слоя диэлектрика 30, дисплей нагревают с целью отжига люминофора в условиях отсутствия кислорода (например, в аргоновой среде) при температуре примерно 500^oC в течение примерно 1 ч.

После отжига слоя люминофора 28 на втором слое диэлектрика 30 образуют металлические электроды 32 любым подходящим способом, включая травление или обратную литографию. Металлические электроды 32 можно делать из любого высокопроводящего металла, такого как алюминий. Как и в случае электродов 22 из индий-оловянной окиси (ИОО), размеры металлических электродов 32a, 32b, 32c и расстояние между ними зависят от габаритов дисплея. Например, типичный тонкопленочный электролюминесцентный (ТПЭЛ) дисплей высотой 12,7 см (5 дюймов) и шириной 17,8 см (7 дюймов) может содержать металлические электроды 32, имеющие толщину примерно 100 нм, ширину примерно 250 мкм (10 милов) и расстояние друг от друга примерно 125 мкм (5 милов). Металлические электроды 32a, 32b, 32c должны быть расположены перпендикулярно электродам из ИОО 22 с целью образования решетки.

На фиг. 5 представлена альтернативная структура 50, предназначенная для улучшения контрастности ТПЭЛ-индикаторной панели, которая включает в себя множество затемненных задних электродов 52. Вместо использования отдельного слоя поглощающего свет темного материала, как показано на фиг. 2, в показанном на фиг. 5 варианте осуществления использовано множество затемненных задних электродов 52. Задние электроды 52 предпочтительно изготавливают из алюминия и затемняют посредством окисления с целью получения требуемых характеристик поглощения света.

Затемненные алюминиевые электроды 52 можно изготавливать посредством высокочастотного напыления в атмосфере аргонового газа. Смешивание кислорода на ранних стадиях напыления слоя алюминия с целью создания задних электродов окисляют (то есть затемняет) часть 53 алюминия, находящуюся в контакте со вторым слоем диэлектрика 30. Остальная часть алюминия, которая не затемняется, наносится обычным способом без введения какого-либо кислорода. Толщину окисленного слоя можно изменять в зависимости от требуемых характеристик поглощения света. Однако, как правило, окисленная часть 53 задних электродов составляет сравнительно маленький процент общей толщины задних электродов и поэтому оказывает незначительное влияние на общее сопротивление каждого заднего электрода. Например, если окисленный слой 53 составляет 10% общей толщины заднего электрода, полное сопротивление заднего электрода увеличивается только примерно на 11% (например, от примерно 126 Ом до примерно 140 Ом), предполагая следующие параметры:
длина заднего электрода 4,7 дюйма (119,4 мм);
ширина заднего электрода 0,010 дюйма (0.254 мм);
толщина заднего электрода 1000 ангстрем (10^-4 мм);
толщина окисления 100 ангстрем (10^-5 мм);
удельное сопротивление алюминия 0,269 Ом/кв (1000 ангстрем).

Для предотвращения полосатого вида, который может появиться из-за отражения окружающего света от стеклянной панели 23 между задними электродами 52, на панель 50 можно нанести темное покрытие из эпоксидной смолы (не показано). Отражательная способность и цвет эпоксидного покрытия должны близко соответствовать темной анодированной поверхности затемненных электродов с целью гарантирования однородного темного дисплея.

На фиг. 6 показан другой альтернативный вариант осуществления 60 ТПЭЛ-индикаторной панели, имеющей поглощающий свет темный слой 62. Этот вариант аналогичен показанному на фиг. 2 варианту, при важном исключении, состоящем в том, что поглощающий свет слой 62 в этом варианте представляет калиброванный поглощающий свет слой, а материал представляет лишь изменение материала, используемого для второго слоя диэлектрика 30, а не особый материал. Калиброванный темный слой представляет нестехиометрический нитрид кремния (SiN_x), который обеспечивает слой высококачественного поглощения света, и может быть обеспечен гораздо легче посредством управления скоростью потока азотно-аргонового газа во время стандартного процесса нанесения диэлектрика.

На фиг. 7 показан еще один альтернативный вариант 70 осуществления настоящего изобретения. Показанный на фиг. 7 вариант 70 аналогичен показанному на фиг. 2 варианту. Эти два варианта отличаются главным образом тем, что изменены на обратные местоположения темного слоя 31 и второго слоя диэлектрика 30. Остальные слои в показанном на фиг. 7 варианте включают такие же или по существу такие же материалы, как и в варианте на фиг. 2.

Дополнительно к показанным на фиг. 2, 5, 6 и 7 вариантам соответствующий настоящему изобретения цветной ТПЛЭ-дисплей может иметь любую другую конфигурацию, которая может отличаться от сочетания низкоомных прозрачных электродов и поглощающего свет темного материала.

Настоящее изобретение обеспечивает несколько преимуществ по сравнению с известной техникой. Например, сочетание низкоомных электродов и слоя из поглощающего свет темного материала обеспечивает более высокую яркость цветных ТПЭЛ-дисплеев всех размеров. Это делает осуществимым большие цветные ТПЭЛ-дисплеи, например, дисплей с размером примерно 91 см (36 дюймов) на 91 см, поскольку низкоомные электроды могут обеспечить достаточный ток для всех частей панели с целью обеспечения равной яркости по всей панели, а материал темного слоя снижает отражение отражающего света, обеспечивая контрастность панели. Дисплей с низкоомными электродам и темным слоем может быть критическим в достижении достаточной контрастности с целью обеспечения цветного ТПЛЭ-дисплея, видимого при прямом попадании солнечного света.

Следует понимать, что настоящее изобретение не ограничивается цветным ТПЛЭ-дисплеями, в которых используется ионная имплантация для введения активаторов и коактиваторов. Можно использовать тепловую диффузию или любые другие хорошо известные процессы.

Хотя изобретение показано и описано относительно предпочтительных вариантов его осуществления, специалисты в данной области техники поймут, что в раскрытых здесь вариантах можно осуществлять различные другие изменения, опускания и добавления, не выходя при этом за рамки сущности и объема настоящего изобретения.

Использование: в устройствах отображения информации. Технический результат изобретения состоит в улучшении яркости и контрастности и в упрощении изготовления. Сущность изобретения: цветной тонкопленочный электролюминесцентный дисплей включает в себя низкоомную металлическую вспомогательную структуру, находящуюся в электрическом контакте с прозрачными электродами для улучшения яркости изображения, и поглощающий свет темный слой для увеличения контрастности изображения. 3 с. и 17 з.п.ф-лы, 7 ил.

1. Цветная электролюминесцентная индикаторная панель, обеспечивающая изображение, видимое в солнечном свете, содержащая стеклянную подложку, множество параллельных прозрачных электродов, нанесенных на стеклянной подложке, причем каждый из электродов имеет металлическую вспомогательную структуру, образованную на части прозрачных электродов и в электрическом контакте с ней, первый слой диэлектрика, нанесенный на упомянутом множестве прозрачных электродов, слой люминоформного материала, нанесенный на первом слое диэлектрика с предварительно выбранными активатором и коактиватором, имплантированными в него для обеспечения цветного люминесцентного материала, второй слой диэлектрика, нанесенный на слое люминофорного материала, отличающаяся тем, что содержит слой поглощающего свет темного материала, нанесенный на втором слое диэлектрика для уменьшения отраженного света, и множество металлических электродов, каждый из которых нанесен параллельно поверх слоя поглощающего свет темного материала. 2. Цветная электролюминесцентная индикаторная панель по п.1, отличающаяся тем, что каждая из металлических вспомогательных структур содержит в себе первый слой тугоплавкого металла, слой основного проводника, образованный на первом слое тугоплавкого металла, и второй слой тугоплавкого материала, образованный на слое основного проводника так, что первый и второй слои тугоплавкого металла способны защищать слой основного проводника от окисления при отжиге электролюминесцентного индикатора для активирования упомянутого слоя люминофора. 3. Цветная электролюминесцентная индикаторная панель по п.2, отличающаяся тем, что металлическая вспомогательная структура покрывает 10% или меньше прозрачного электрода. 4. Цветная электролюминесцентная индикаторная панель по п.2, отличающаяся тем, что слой поглощающего свет темного материала представляет собой PrMnO₃. 5. Цветная электролюминесцентная индикаторная панель по п.1, отличающаяся тем, что слой поглощающего свет темного материала имеет удельное сопротивление, равное или большее 10⁸ Ом/см. 6. Цветная электролюминесцентная индикаторная панель по п.1, отличающаяся тем, что упомянутый слой поглощающего свет темного материала представляет собой GeN. 7. Цветная электролюминесцентная индикаторная панель по п.2, отличающаяся тем, что кромки металлической вспомогательной структуры закруглены. 8. Цветная электролюминесцентная индикаторная панель по п.2, отличающаяся тем, что металлическая вспомогательная структура дополнительно содержит в себе адгезивный слой, образованный между первым слоем тугоплавкого металла и прозрачным электродом, в которой адгезивный слой способен приклеиваться к прозрачному электроду и первому слою тугоплавкого металла. 9. Цветная электролюминесцентная индикаторная панель, обеспечивающая изображение, видимое в солнечном свете, содержащая стеклянную подложку, множество параллельных прозрачных электродов, нанесенных на стеклянной подложке, причем каждый из электродов имеет металлическую вспомогательную структуру, образованную на части прозрачных электродов и в электрическом контакте с ней, первый слой диэлектрика, нанесенный на множестве прозрачных электродов, слой люминофорного материала, нанесенный на первом слое диэлектрика с предварительно выбранными активатором и коактиватором, имплантированными в него для обеспечения цветного люминесцентного материала, отличающаяся тем, что содержит слой поглощающего свет темного материала, нанесенный на слое люминофорного материала для уменьшения отраженного света, второй слой диэлектрика, нанесенный на слое поглощающего свет темного материала, и множество металлических электродов, каждый из которых нанесен параллельно поверх слоя поглощающего свет темного материала. 10. Цветная электролюминесцентная индикаторная панель по п.9, отличающаяся тем, что кромки металлической вспомогательной структуры закруглены. 11. Цветная электролюминесцентная индикаторная панель по п.10, отличающаяся тем, что слой поглощающего свет темного материала имеет диэлектрическую проницаемость, равную или больше семи. 12. Цветная электролюминесцентная индикаторная панель по п.11, отличающаяся тем, что металлическая вспомогательная структура покрывает 10% или меньше прозрачного электрода. 13. Цветная электролюминесцентная индикаторная панель по п.12, отличающаяся тем, что слой поглощающего свет темного материала представляет собой градуированный слой поглощающего свет темного материала. 14. Цветная электролюминесцентная индикаторная панель по п.13, отличающаяся тем, что слой поглощающего свет темного материала содержит в себе нестехиометрический нитрид кремния SiN_x. 15. Цветная электролюминесцентная индикаторная панель, обеспечивающая изображение, видимое в солнечном свете, содержащая стеклянную подложку, множество параллельных прозрачных электродов, нанесенных на упомянутой стеклянной подложке, причем каждый из электродов имеет металлическую вспомогательную структуру, образованную на части прозрачных электродов и в электрическом контакте с ней, первый слой диэлектрика, нанесенный на множестве прозрачных электродов, слой люминофорного материала, нанесенный на первом слое диэлектрика с предварительно выбранными активатором и коактиватором, имплантированными в него для обеспечения цветного люминесцентного материала, второй слой диэлектрика, нанесенный на слое люминофорного материала, отличающаяся тем, что содержит множество металлических электродов, каждый из которых нанесен параллельно поверх второго слоя диэлектрика, причем каждый из металлических электродов содержит в себе слой поглощающего свет темного материала между вторым слоем диэлектрика и электропроводной частью металлического электродов. 16. Цветная электролюминесцентная индикаторная панель по п.15, отличающаяся тем, что слой поглощающего свет темного материала представляет собой градуированный слой поглощающего свет темного материала. 17. Цветная электролюминесцентная индикаторная панель по п.16, отличающаяся тем, что слой поглощающего свет темного материала имеет коэффициент поглощения, равный 10⁵/см. 18. Цветная электролюминесцентная индикаторная панель по п.17, отличающаяся тем, что слой поглощающего свет темного материала представляет собой PrMnO₃. 19. Цветная электролюминесцентная индикаторная панель по п.16, отличающаяся тем, что слой поглощающего свет темного материала содержит в себе нестехиометрический нитрид кремния SiM_x. 20. Цветная электролюминесцентная индикаторная панель по п.19, отличающаяся тем, что слой поглощающего свет темного материала представляет собой GeN.