彩色平板顯示器件的製作方法

2023-06-04 16:53:11 3

專利名稱：彩色平板顯示器件的製作方法
技術領域：
本發明屬於平板顯示技術領域。
隨著信息革命的不斷深入，特別是計算機的普及與推廣應用，彩色顯示器，特別是超薄、高解析度、彩色平板顯示器越來越受到市場關注。因為這類平板顯示器的發展將逐步取代笨重的陰極射線管CRT，甚至對液晶顯示器(LCD)也是挑戰。
在彩色平板顯示技術中，有機電致發光是近年剛剛崛起且具有極大潛在市場競爭能力的新型平板顯示器。在工藝製備、發光亮度和效率、驅動電壓、解析度、多色化和響應時間等方面，有機電致發光具有綜合優勢。目前有機電致發光的彩色化尚未實現，其中的原因之一是有機材料的穩定性相對較差，對光刻工藝過程比較敏感，用傳統的光刻方法製備多色有機薄膜比較困難。另外，目前實現彩色有機電致發光顯示的方式僅局限於電激發。
有機薄膜電致發光從1987年開始飛速發展至今，已接近實用商品化，儘管它的單色發光色彩十分豐富，並且已得到了從藍色到紅色，甚至白色的高亮度發光，但至今尚未報導彩色有機電致發光顯示。傳統的使用濾光膜實現彩色化的方法，會使發光強度大大減弱。
本發明的目的在於從設計思想上突破傳統思維模式，將電激發方式與光激發方式結合起來，將電激發材料與光激發材料結合起來，採用多層複合膜結構使顯示器件實現完全彩色化，以實現彩色電視、黑白電視等平板顯示器。
本發明採用光電結合相互轉換思想，用電致發光層做激發源，配合長壽命、高效率的螢光粉(包括有機和無機材料)，製成多層結構，可較容易獲得各種顏色的單色顯示和彩色平板顯示器件。這類顯示器件既可以進行靜態顯示，也可以進行動態顯示；既可以顯示各類數字、字符，也可以顯示各種圖象。
本發明彩色平板顯示器件，其結構設計特徵在於將電激發方式與光激發方式結合起來，將電激發材料與光激發材料結合起來，採用多層複合膜和交叉矩陣結構構成平板顯示器，在電驅動下實現彩色或黑白顯示及顯象。
本發明的多層複合結構，其器件結構(構造)特徵在於，(1)為透明玻璃襯底，在其上面(2)為光致發光螢光粉層，接著是表面蒸有光刻成條形的ITO電極(4)的導電透明玻璃(3)，在ITO電極(4)上面為電激發的紫外光或藍色光的發光層(5)，在其上面為載流子輸運層(6)，接著是條形、與ITO垂直的金屬背電極(7)，最後為非透明保護層(8)。
本發明的平板顯示器件結構，其中載流子傳輸層(6)可以和電激發的發光層(5)的次序互換。如果(5)層材料具有空穴傳輸特性，採用

圖1的結構如果(5)層具有電子傳輸性，則(5)與(6)層位置次序互換，而(6)層應改為具有空穴載流子傳輸特性，靠近ITO電極(4)層。
在本發明的器件結構中，在條形光致發光螢光粉層(2)的空隙塗黑化層，以利提高器件的解析度和對比度。
發紫外光或藍光的電激發發光層(5)可以為有機(聚合物)或無機螢光粉。有機材料可以是
無機材料可以是ZnS:Ce,SrS:Ce本發明彩色平板顯示器的光致發光螢光粉層(2)是紫外或藍光激發的，發射各種可見光，如綠、黃、澄或紅光的有機或無機螢光粉。有機材料可以是發綠光材料
發紅光材料
無機材料可以是發綠光材料ZnS:Cu發紅光材料CaS:Eu,SrS:Eu以及稀土或過渡金屬離子Ag+、Cu++等激活的硫化物、矽酸鹽、鋁酸鹽以及硼酸鹽等含氧螢光材料。
對於載流子傳輸層，其使用的材料可以是
本發明的彩色平板顯示器件結構與製法較詳細地描述如下採用電激發材料與光激發材料的多層複合結構，其結構特徵如圖所示，在透明玻璃襯底層(1)上真空蒸發有機或無機層具有條形密度，且紅(r)、綠(g)和空白(b)條形相同，空隙處塗黑化層，構成可被紫外光或藍光激發發射各種可見光的有機或無機螢光粉的光致發光螢光粉層(2),(2)上疊加一塊透明玻璃(3)，其上有光刻成與層(2)條形密度一致且位置相互對應的ITO電極(4),(4)的上面一層是用來進行螢光材料激發的電激發發光層(5)，在(5)的上面是一層用以提高電激發發光層(5)的效率和亮度的載流子傳輸層(6)，其上面一層為線條方向與ITO電極(4)相互垂直的金屬背電極(7)，最上面為非透明保護層(8)。
本發明的另外特徵還在於電激發發光層(5)和載流子傳輸層(6)在一定條件下，即如果層(5)具有電子傳輸性時，可使層(6)在結構中靠近ITO電極(4),且應具有空穴載流子傳輸性。
在本發明彩色平板顯示器的製造方法中，通常先製備發藍色光的有機電致發光激發源(EL)，可分為6個步驟(1)選1條光刻為條形電極的ITO透明導電玻璃(In2O3:Sn)電極，線條密度為3-4/mm。
(2)其上真空蒸發藍色發光材料Perylene。
(3)再上蒸鍍一層OXD-7電子傳輸層。
(4)用條形漏板蒸鍍金屬Al條形電極，線條密度3-4/mm，與ITO線條垂直。
(5)用一薄矽片覆蓋在Al電極上面作保護層，可獲得有機藍色EL激發源。
然後與光致發光螢光層等合成，有兩個步驟(6)取另一薄透明玻璃，其上用漏板相間蒸鍍或印刷或重力沉降法製成綠色和紅色螢光粉層，使其與ITO條狀電極密度一致，即將螢光粉層制為空白(b)、綠(g)和紅(r)周期排列條狀螢光粉層綠色材料為Alq，紅色材料為DCM。
(7)將螢光粉層的間隙塗黑化層，黑化層採用石墨乳。
(8)再將塗有螢光粉層的玻璃襯底與(1-5)製成的EL激發源部分，按ITO光刻線與螢光粉線完全重疊，密封之後，則製成平板顯示器件。
本發明彩色平板顯示器件的附面說明如下。
圖1是一般彩色平板顯示器件結構。
圖2是簡化的彩色平板顯示器件結構。
圖3是一類白色平板顯示器件結構。
圖4是另一類白色平板顯示器件結構。
圖中(1)為透明玻璃襯底層(2)為光致發光螢光粉層(3)為透明玻璃層(4)為光刻成條形的ITO電極(5)為電激發發光層
(6)為載流子傳輸層(7)為金屬背電極(8)為非透明保護層本發明由於使電、光雙重激發特性結合在一起，即獲得了多色和彩色輸出，同時由於螢光粉的高效率、長壽命特點，提高了整個器件的特性及使用壽命。
本發明的實施例如下實施例1選一光刻為條狀電極的ITO透明導電玻璃，線條密度為3/mm；真空蒸發藍色發光材料Perylene，在其上面蒸鍍一層OXD-7(電子傳輸層)，然後，使用條性漏板蒸鍍金屬Al電極，這樣可直接得到Al的條形電極，條形電極密度為3/mm，並且與ITO電極方向相互垂直，用一薄矽片覆蓋在Al電極上面作為保護層，黑化層採用石墨乳，這樣就獲得了發藍色光的有機EL發射源。取另一薄透明玻璃，在其上用條形漏板相間蒸鍍綠色和紅色螢光粉層，並且與ITO條狀電極密度一致，即將螢光粉層製成空白、綠、紅(r紅；g綠；b空白)周期排列的條狀螢光粉層，綠色螢光材料為Quiacridone(QA)，紅色螢光材料為DCM，再將塗有螢光粉層的玻璃襯底與EL激發源部分按ITO光刻線完全重疊，密封之後，便完成了彩色平板顯示器件，器件結構如圖2，紅和綠色發射分別來源於螢光材料，藍色發射則來源於藍色的電致發射。該平板器件在10-15V電壓激發下可產生明亮的彩色光發射。
實施例2用有機藍色EL作激發源，通過選用可被藍色EL激發的黃色螢光粉層，可以得到白色發光器件。如E層選用藍色發光材料聚乙炔衍生物PMePA,B層中r選用Rubrene(y黃)，g和b空白。器件結構如圖3，其它條件與實施例1相同，通過調節和控制黃色螢光層的厚度，使藍色EL發射除了被黃色螢光材料吸收產生激發外，還透射部分藍色光，適當控制黃、藍光的比例，可以得到白色光。另外，當黃色螢光層較厚時，藍色EL全部被其吸收，則需採用圖4的結構，即全部透射的藍色EL光與黃色螢光疊合成白光。此器件在驅動電壓10-15V可以產生明亮的白色發光。
實施例3用有機藍色EL作激發源，無機材料作螢光層，可以獲得高亮度、長壽命的彩色顯示器件。如激發源結構與材料部分參照例2，無機螢光粉層材料紅色r為CaS:Eu，綠色g為ZnS:Cu,b為空白，器件結構與其它條件與例1相同。在驅動電壓10-15V可以獲得彩色顯示。
實施例4用有機藍色EL作激發源，無機和有機材料作螢光層，可以獲得高亮度、長壽命的白色顯示器件。如激發源結構與材料部分參照例2，無機螢光粉層材料黃色r為(Zn,Cd)S:Ag或YAG:Ce,g和空白，器件結構與其它條件與例1相同。在驅動電壓10-15V可以獲得白色顯示。
實施例5用有機藍色EL作激發源，無機和有機材料作螢光粉層，可以獲得高亮度、長壽命的彩色顯示器件。如激發源結構與材料部分參照例2，無機螢光粉層材料紅色r為SrS:Eu，有機螢光粉層材料綠色g為Alq,b為空白，器件結構與其它條件與例1相同。再如激發源部分參照例2，有機螢光粉層材料紅色r為Eucomplex，無機螢光粉層材料綠色為ZnS:Cu,b為空白，器件結構與圖1一致。在驅動電壓10-15V可以獲得彩色顯示。
實施例6用有機藍色EL作激發源，無機或有機材料作螢光層，可以獲得高亮度、長壽命的白色顯示器件。如激發源結構與材料部分參照例2，無機螢光粉層材料黃色r為(Zn,Cd)S:Ag或YAG:Ce，(或有機螢光粉材料黃色r為Alq:DCM(摻雜濃度為1.5％),g和b為空白，器件結構與其它條件與例1相同。在驅動電壓10-15V可以獲得白色顯示。
實施例7依據實施例1和2，只需將有機藍色EL激發源改為有機長波紫外或藍紫光的EL作激發源，(2)層中的光致發光材料選用可被該長波紫外光或藍紫光EL激發的螢光粉。如(2)層中的b處為發藍光的BaMg2Al16027:Eu2+或(Sr,Ca)10(PO4)6Cl2:Eu2+等螢光粉；g處為發綠光的ZnS:Cu,Al或Y2SiO5:Tb,Ce等螢光粉；而r處為發紅光的Mn4+激活的氟鍺酸鎂或Eu激活的鹼土金屬硫化物等螢光粉。
權利要求
1.一種彩色平板顯示器，其特徵在於將電激發方式與光激發方式結合起來，將電激發材料與光激發材料結合起來，採用多層複合膜和交叉矩陣結構構成電驅動的平板顯示器。
2.根據權利要求1的平板顯示器，特徵在於，(1)為透明玻璃襯底，在其上面(2)為光致發光螢光粉層，接著是表面蒸有光刻成條形的ITO電極(4)的導電透明玻璃(3)，在ITO電極上是電激發的發射紫外或藍色光的發光層(5)，在其上面為載流子輸運層(6)，接著是條形、與ITO垂直的金屬背電極(7)，最後為非透明保護層(8)。
3.根據權利要求1和2的平板顯示器，其中載流子傳輸層(6)可以和電激發的發光層(5)的次序互換，如果(6)層材料具有空穴傳輸特性，採用權利要求2所述的結構；如果(5)層具有電子傳輸特性，則(5)與(6)層位置次序互換，而(6)層應改為具有空穴載流子傳輸特性，靠近ITO電極(4)層。
4.根據權利要求1和2的彩色平板顯示器，其特徵在於層(2)的螢光粉層可作成紅(r)、綠(g)和空白(b)的相間的條形結構，在條形光致發光螢光粉層的空隙塗黑化層。
5.根據權利要求1和2的彩色平板顯示器，其特徵在於發紫外光或藍光的電激發發光層(5)為由下列結構式表示的有機(聚合物)或無機螢光粉有機材料可以是
無機材料可以是ZnS:Ce,SrS:Ce
6.根據權利要求1和2的平板顯示器，其特徵在於透明玻璃襯底(1)上面的光致發光螢光粉層(2)是可被紫外光或藍光激發的，發射各種可見光，如綠，黃，橙或紅光的有機或無機螢光粉有機材料可以是發綠光材料
發紅光材料
無機材料可以是發綠光材料ZnS:Cu發紅光材料CaS:Eu,SrS:Eu以及稀土或過渡金屬離子Ag+、Cu++等激活的硫化物、矽酸鹽、鋁酸鹽以及硼酸鹽等含氧螢光材料。對於載流子傳輸層，其使用的材料可以是
7.根據權利要求1和2的彩色平板顯示器，其特徵是構成的器件工作源為電壓驅動，可為直流，交流和各種波形的脈衝電壓。
全文摘要
一種彩色平板顯示器件,屬於平板顯示技術領域。本發明從設計思想上突破傳統思維模式,將電激發方式與光激發方式結合起來,將電激發材料與光激發材料結合起來,採用多層複合膜結構使顯示器件實現完全彩色化,可實現彩色電視,黑白電視等多種平板顯示應用。
文檔編號H05B33/12GK1233145SQ9810764
公開日1999年10月27日 申請日期1998年4月20日 優先權日1998年4月20日
發明者彭俊彪, 劉行仁 申請人:中國科學院長春物理研究所