場發射增強的發光平板顯示器件的製作方法

2023-05-17 16:44:06 2

專利名稱：場發射增強的發光平板顯示器件的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種固態薄膜發光平板顯示器件，主要是用於中小屏幕的顯示器。
背景技術：
當前，由於信息存儲的網絡化及個體化，顯示技術必然要從已有幾十年應用歷史的電子束管向平板化發展。平板顯示技術分主動顯示及被動顯示兩大類。被動式顯示的傑出代表是液晶，已佔有大量市場，但由於它的工作原理及工藝條件的限制，它的發展註定不如主動發光顯示更有前景。主動發光的平板顯示技術主要包括用於大屏幕的等離子體顯示、用於中小屏幕的場發射顯示(FED)和無機、有機的薄膜場致發光平板顯示。場發射顯示沿用陰極射線發光原理，以場發射矩陣(FEA)作為初電子源，提供大量初電子，使其在高真空10-9乇中被加速後轟擊發光屏，從而實現發光，它以交叉矩陣的電極控制驅動線路來實現顯示。這種採用場發射矩陣作為陰極的場發射顯示被認為是將陰極射線顯示管平板化的最佳方案，在全球迅速組成了Pixel，Raytheon，等多家公司。但十多年過去了，它仍不能投產，其中最主要的原因是10-9乇的高真空既難達到，又難維持，其電子發射源FEA很容易因受到汙染或離子注入而喪失發射電子的功能。這樣，即便克服達到高真空的困難製成了器件，其工作壽命也不長。這使得場發射矩陣的強電子發射功能優勢遲遲得不到實際應用。近年來，無機、有機薄膜場致發光平板顯示器件的研究取得了很大進展，無機薄膜場致發光已有近20年的生產歷史，有機薄膜場致發光已在試製，產品即將問世。顯示出很大的應用前景。尤其是不久前我們提出的申請號為01120505.9，發明名稱為「固態類陰極射線發光平板顯示器件」和申請號為01124195.0，發明名稱為「混合激發發光平板顯示器件」的兩個發明申請中分別利用類陰極射線發光原理(指在固體中被加速的電子直接碰撞激發發光體產生的發光)和有機無機複合的混合激發發光原理使平板顯示器件的發光亮度能得到有效提高，為其產業化奠定了基礎。但由於受陰極發射電子數量的限制，在有些場合需要有更強的發光、更高的工作功率時，靠現有的薄膜平板顯示器件本身就有困難。

發明內容
本發明將場發射矩陣用於薄膜平板顯示器件中作為電子發射陰極，利用其強電子發射的功能優勢，使平板顯示器件的發光亮度和工作功率在現有技術基礎上得到一個很大的提高，從而克服了現有平板顯示技術中高亮度難以實現的難題。
本發明場發射增強的發光平板顯示器件由透明導電層ITO(氧化錫銦)、複合發光層和背電極構成，其特徵在於背電極採用場發射矩陣，由半導體加速層(2)和無機或有機發光層(3)構成的複合發光層是全固態的，複合發光層和透明導電層ITO依次澱積在場發射矩陣上。
本發明的場發射增強的發光平板顯示器件採用場發射矩陣作為薄膜平板顯示器件的背電極，利用場發射矩陣強電子發射的功能優勢，可大大提高器件的激發電流，增大工作功率，提高發光效率，使器件的發光亮度得到很大提高。同時，由於本發明是全固體化的，這既克服了當前場發射顯示器件真空度高難以製備等方面的不足，又可避免場發射矩陣受到汙染等因素的影響，使器件的發光壽命得到保證。本發明以其發光亮度高、發光穩定和易於製備的特性具有很強的開發和應用價值。
四

圖1為交流驅動的場發射增強的發光平板顯示器件結構示意圖。
圖2為直流驅動的場發射增強的發光平板顯示器件結構示意圖。
圖中1為作為背電極的場發射矩陣(FEA)，它分為平面型和尖錐形兩種；2為半導體加速層；3為有機或無機發光層；4為透明導電層ITO；ac表示交流驅動；dc表示直流驅動。
五具體實施例方式
實施例1如圖1所示，場發射增強的發光平板顯示器件實施例1的基本結構可表示為FEA/SiO2(二氧化矽)/PPV(聚對苯乙炔)/SiO2/ITO(氧化錫銦)。它是在場發射矩陣(FEA)1上用蒸鍍(指濺射或蒸發，這適用於SiO2層和ITO層)和甩膜(適用於PPV層)的方法依次澱積上半導體加速層(SiO2)2、有機發光層(PPV)3、半導體加速層(SiO2)2和透明導電層ITO 4製成。本器件採用交流電場(ac)激發，可得到類陰極射線發光。在FEA為交流電負極的半周期裡，從FEA發射出的大量初電子經SiO2層加速獲得足夠的能量後進入PPV層，直接與該層的PPV分子碰撞激發產生增強的類陰極射線發光。在這種基本結構中半導體加速層材料除SiO2外，還可採用ZnO(氧化鋅)、ZnS(硫化鋅)等II-VI族化合物；為保證電子加速後得到足夠的能量，每個半導體加速層的厚度(場發射矩陣為尖錐形時，半導體加速層厚度由場發射矩陣的尖錐頂端算起)為50nm～150nm。產生類陰極射線發光的有機發光層可以是有機高分子發光材料PPV、MEH-PPV或有機小分子材料Alq3(喹啉鋁)等，厚度約為20nm。透明導電材料ITO作為另一個電極。
實施例2如圖1所示，場發射增強的發光平板顯示器件實施例2的基本結構可表示為FEA/SiO2/ZnSe(硒化鋅)/SiO2/ITO。本器件是在場發射矩陣(FEA)1上用蒸鍍的方法依次澱積上半導體加速層(SiO2)2、無機場致發光層(ZnSe)3、半導體加速層(SiO2)2和透明導電層ITO4構成。用交流電場(ac)激發，本器件可得到無機場致發光。與實施例1相同，在FEA為交流電負極的半周期裡，由於FEA發射出大量的初電子，本器件可得到增強的無機場致發光。本實施例半導體加速層的選材範圍和厚度與實施例1相同。無機場致發光層可採用如ZnSe、ZnS、ZnO(氧化鋅)、CaS(硫化鈣)及含氧硫化物等常用的無機場致發光材料，此外還可在這些材料中摻入其他無機發光中心，得到摻雜發光中心的無機場致發光。無機場致發光層的厚度取200nm～400nm。
實施例3如圖2所示，場發射增強的發光平板顯示器件實施例3的基本結構可表示為FEA/SiO2/PPV/ITO。它是在場發射矩陣(FEA)1上用蒸鍍(適用於SiO2層和ITO層)和甩膜(適用於PPV層)的方法依次澱積上半導體加速層(SiO2)2、有機發光層(PPV)3、和透明導電層ITO4製成。半導體加速層和有機發光層的選材範圍和厚度同實施例1。用直流電場(dc)激發，FEA接負極，ITO接正極，可得到增強的類陰極射線發光和有機場致發光。
實施例4如圖2所示，場發射增強的發光平板顯示器件實施例4的基本結構可表示為FEA/ZnS∶Mn/PPV/ITO。它是在場發射矩陣(FEA)1上依次澱積上半導體加速層(ZnS∶Mn)2、有機發光層(PPV)3和透明導電層ITO4製成。在這種結構中半導體加速層中由於摻入了無機發光中心Mn(錳)，因此電子在加速過程中會有部分電子激發該層中的發光中心Mn產生無機場致發光。半導體加速層的選材範圍和厚度同實施例1，只是此時在半導體加速層中摻雜有一定量的無機發光中心如Mn，稀土元素Er(鉺)、Ce(鈰)、Eu(銪)、Tm(鋱)等；有機發光層所用的材料和厚度同實施例1相同。本器件用直流電場激發，FEA接負極，ITO接正極，可產生增強的無機場致發光、類陰極射線發光、有機場致發光三種混合激發發光的疊加。
在實施例1中由於場發射矩陣(FEA)能提供較大電流，使轟擊有機發光層產生類陰極射線發光的電流增大，功率增大，亮度增大。同樣，在實施例2中無機場致發光將得到增強，在實施例3中，則除類陰極射線發光外，有機場致發光也會得到增強。在實施例4中通過半導體加速層的摻雜可以得到不同雜質的無機場致發光，在有機發光層表面可以有類陰極射線發光，最後產生有機場致發光(OEL)，它們都將因FEA提供較多電子而使發光增強。除提高亮度外，上述結構還可以保證發光器件的壽命。值得一提的是，在實施例4中還可通過不同發光材料的組合，調節發光顏色。依據上述原理，場發射矩陣可用於有機、無機場致發光，混合激發發光以及類陰極射線發光等多種平板顯示器件中得到場發射增強的發光平板顯示器件。若將場發射矩陣用於多個發光層級聯結構的平板顯示器件中，其發光亮度會得到更大的增強，取得十分有益的效果。
權利要求
1.場發射增強的發光平板顯示器件由透明導電層ITO(氧化錫銦)(4)、複合發光層和背電極(1)構成，其特徵在於背電極(1)採用場發射矩陣(FEA)，由半導體加速層(2)和無機或有機發光層(3)構成的複合發光層是全固態的，複合發光層和透明導電層ITO依次澱積在場發射矩陣上。
2.根據權利要求1所述的場發射增強的發光平板顯示器件，其特徵在於複合發光層由半導體加速層(2)、有機發光層(3)、半導體加速層(2)構成；半導體加速層(2)可採用SiO2、ZnO、ZnS等II-VI族化合物，每個半導體加速層(2)的厚度(場發射矩陣為尖錐形時，半導體加速層厚度由場發射矩陣的尖錐頂端算起)為50nm～150nm；有機發光層(3)可採用有機高分子發光材料PPV、MEH-PPV或有機小分子材料Alq3等，其厚度為20nm；用交流電場激發器件，產生增強的類陰極射線發光。
3.根據權利要求1所述的場發射增強的發光平板顯示器件，其特徵在於複合層發光層由半導體加速層(2)、無機場致發光層(3)、半導體加速層(2)構成；半導體加速層(2)可採用SiO2、ZnO、ZnS等II-VI族化合物，每個半導體加速層(2)的厚度(場發射矩陣為尖錐形時，厚度由場發射矩陣的尖錐頂端算起)為50nm～150nm；無機場致發光層(3)可採用ZnSe、ZnS、ZnO、CaS及含氧硫化物等常用的無機場致發光材料或摻入無機發光中心的上述材料，它的厚度取200nm～400nm，用交流電場激發器件，產生增強的無機場致發光。
4.根據權利要求1所述的場發射增強的發光平板顯示器件，其特徵在於複合發光層由半導體加速層(2)、有機發光層(3)構成；半導體加速層(2)可採用SiO2、ZnO、ZnS等II-VI族化合物，半導體加速層(2)的厚度(場發射矩陣為尖錐形時，由場發射矩陣的尖錐頂端算起)為50nm～150nm；有機發光層可採用有機高分子發光材料PPV、MEH-PPV或有機小分子材料Alq3等，其厚度為20nm；用直流電場激發，ITO接正極，FEA接負極，此器件可產生增強的類陰極射線發光和增強的有機場致發光兩種混合激發的發光。
5.根據權利要求1或2或3或4所述的場發射增強的發光平板顯示器件，其特徵在於半導體加速層(2)內摻雜一定量的無機發光中心如Mn，稀土元素Er、Ce、Eu、Tm等；則器件還可產生增強的無機場致發光。
全文摘要
本發明的場發射增強的發光平板顯示器件由透明導電層ITO(氧化錫銦)、複合發光層和背電極構成,特徵在於:背電極採用場發射矩陣(1),由半導體加速層(2)和無機或有機發光層(3)構成的複合發光層是全固態的,它和透明導電層ITO依次澱積在場發射矩陣上。利用場發射矩陣強電子發射的功能優勢,使器件的發光亮度和工作功率得到很大的提高,克服了現有平板顯示技術中高亮度難以實現的難題。由於本發明是全固體化的,這既克服了場發射顯示器件真空度高難以製備等方面的不足,又可避免場發射矩陣受到汙染等因素的影響,使器件的發光壽命得到保證。本發明以其發光亮度高、發光效率好、發光穩定和易於製備的特性具有很強的開發和應用價值。
文檔編號H05B33/00GK1337664SQ0113607
公開日2002年2月27日 申請日期2001年10月8日 優先權日2001年10月8日
發明者徐徵, 徐敘瑢 申請人:北方交通大學