电致发光显示器的制作方法

专利名称：电致发光显示器的制作方法
技术领域：
本发明涉及电致发光显示器，具体涉及提高上述显示器的均匀性和清晰度。
某些材料是电致发光的，也就是说，当在他们两边产生电场时，他们发光从而发亮。第一种已知电致发光材料是无机微粒物质例如硫化锌，而最近发现的电致发光材料包括称为有机LED(OLED)的大量小分子有机发射体和一些称为发光聚合物(LEP)的塑料-合成有机聚合物质。掺杂和密封形式的无机微粒仍在使用，特别当混合到粘合剂和作为相对厚层应用于衬底表面时；LEP可以用作粘合剂基体中的微粒材料或者，根据一些优点，本身用作相对薄的连续膜。
电致发光效应已经用于显示器的设计中，其中提供大面积的电致发光材料-在这里称为磷光体-以形成可以透过掩模看见的背光，所述掩模限定显示器将显示什么字符。
上述背光从前面(从其观看的一侧)到背面通常由下列组成被称为衬底并通常由玻璃或者塑料例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)形成的相对厚的保护电绝缘透明前面层；在衬底的整个背面上方，由例如氧化铟锡(ITO)的材料制造的非常薄的透明导电薄膜，这形成了背光的一个电极-前电极；覆盖前电极的背面的电致发光/磷光体材料(通常是粘合剂基体内的微粒磷光体)的相对薄层；在磷光体层的背面的上方，具有大约50的比较高的介电常数(相对介电常数)的材料-通常是陶瓷-的相对薄的电绝缘层；覆盖电绝缘层的整个背面，连续的导电膜，通常是不透明(典型地是碳或者银)，形成背光的另外的电极-背电极。
另外，相当精密的背电极层被保护膜(通常是另一个相似的陶瓷层)覆盖以防止该层由于与安装在显示器后面的器件部件-例如电子线路-接触而损伤。
采用通常方法，通过限定该层部件的形状、大小和位置的掩模，在涂敷下一层之前，适当的使用浆糊，将每一不同层方便地丝网印刷到位置(除了ITO前电极以外，其通常溅射在衬底之上)，所述浆糊随后通过加热或者紫外线，视情况而定，干燥、凝固或者固化。在电致发光显示器的情况，措辞″相对厚″和″相对薄″分别指得是30至300微米，通常大约100微米的范围内的厚度和小于50微米，最平常是25微米或更小的范围内的厚度。
在显示器中，上述背光定位在限定显示器将显示什么字符的掩模的后面。不幸地，为了形成真实有效的易阅读的显示器，必须很好地控制显示器的背景一致性以便不使观众的注意力从打算显示的信息分散。迄今为止，电致发光显示器没有获得令人满意的效果。
如上所述，大多数电致发光显示器采用电致发光原理的均匀照明性质作为背光，使得能够通过剪切覆盖允许光透过特定孔径的来形成图形字符。采用这种使用微粒磷光体的方法形成的字符往往不够清晰。而且，上述显示器是″全或无(all or nothing)″显示器，当背光“接通”时，照射全部字符，而当它“断开”时，它们全没了。
然而，随后实现了通过″倒置″具有掩模覆盖的背光的普通结构来构造具有可分别激活字符的更清晰、更清楚的显示器。更具体地说，人们发现如果磷光体在至少一侧(具体地说，后面)与分别适当成形的电极的阵列而不是连续电极的相关联，则可以完全除去掩模，因为磷光体可以固有地以希望的分离形状被激活，所述分离形状例如为图象、文字数字式字符，或其布置提供可重配置信息的独立变换段的图案，因此能够使显示器具有理想的清晰度。
如此形成的显示器确实具有超过先前的利用掩模的显示器的相当多的优点，但他们仍存在大量的不足。由使用单独适当成形的背电极代替连续电极直接引起了一个问题，而利用连续背电极有效地从显示器的边缘延伸到边缘，激活电压通过引线提供到显示器的正好边缘处的接触点，其很容易隐藏而不被看到，单独的背电极需要引线，形成作为放置在承载电极的电介质层上的导电迹线，其中的一些迹线引线需要横跨在显示器的整个区域上。由于每个迹线引线依其自身属性用作电极，即使迹线引线很窄，所以磷光体不仅被每一分别成形的电极激活而且被电极引线激活，出现了微弱，但杂乱(并有可能是模糊)的另外的照明源，使显示器的每个图像或字符看上去好像有尾巴。
已经进行了解决这种问题的各种尝试，到目前为止更成功的一个是不像通常那样直接在承载背电极的电介质层上形成引线迹线，而是替代地，通过在迹线和承载电极的电介质层之间放置另外的绝缘层来使迹线与电致发光材料层隔开，以减小迹线产生的场，因此使下层磷光体的不希望的激活和照明效应最小化。然而，每个迹线引线仍用作电极，因此仍会引起微弱，虽然现在更微弱的照明源，因此使显示器的图像和字符仍然看上去具有尾巴。
迹线衍生尾巴这个问题是本发明要解决的一个问题，这里提出采用两种方法中的任意一个来解决。在一个中，提出将电致发光材料本身形成为每个在形状和大小上与相关的单独成形的背电极严格匹配的分离的区域，而在另一个中提出在电致发光材料层(甚至连续的这样的层)和成形的背电极之间放置屏蔽-导电层，其在形状和大小上与电极的几个成形区域相反地匹配，因此在使用中将在除匹配成形电极区域之外的任何位置阻挡跨过前和后电极产生的场。在了解了以上之后，这些简单的变化和特别是使电致发光材料成形以匹配成形电极区域，可能看起来是明显的，但必须指出，在电致发光显示器已经使用的许多年中，没有人提出二者中的任意一个。
因此，在第一方面，本发明提供一种电致发光显示器，其中电致发光材料层夹在两个电极层之间，但与两个电极间隔开，该显示器具有分别为电致发光(磷光体)材料的多个可分别激活的单独区域，该显示器中背电极层和电致发光材料层分别由每个都在形状和大小上与显示器的相关部分将显示的图像匹配的多个分离区域构成。
另外，在第二方面，本发明提供一种电致发光显示器，其中电致发光材料层夹在两个电极层之间，并与这两个电极间隔开，该显示器具有分别为电致发光(磷光体)材料的多个可分别激活的单独区域，在该显示器中背电极层由每个在形状和大小上与显示器的相关部分将显示的图像匹配的多个分离区域构成；作为中间电极的导电材料的屏蔽层定位在成形区域电极和电致发光材料层之间并与成形区域电极和电致发光材料层对准，该导电材料屏蔽层按照与成形区域背电极相反的形状和大小形成；提供使给定的屏蔽层中间电极具有与前电极相同电势的装置。
在本发明的显示器中，在使用中通过结合成形的背电极和或者成形的磷光体或者相反地成形的屏蔽层中间电极来清楚限定将要显示的图像。因此，与迄今为止已知的那些显示器不同，本发明的显示器不需要图像限定掩模。
本发明提供一种用于各种设备的电致发光显示器。这种设备具有任意形状和形式，并用于任意目的。上述设备的典型例子是用于收音机、盒式录音机、CD播放器、电视、DVD机或者录像机的手持控制器-遥控器，对于上述使用，设备通常具有长方形面板，或许13×5cm(5×2in)，在其上定位多个与设备目的适当的单独显示元件。因而，例如，用于盒式录音机，显示器元件可以是表示(除了其他可能之外)“播放”、“快进”、“速退”、“录音”、和“停止”的图像(或单词、或单词的单独字母)。
本发明的显示器是电致发光显示器-也就是，它是使用电致发光来照亮它的几个部分的显示器。更准确地说，它是使用微粒电致发光材料-磷光体-层而不是电致发光材料的连续层或膜的显示器。微粒磷光体可以是微粒形式的发光塑料(LEP)，但最优选的是无机材料；典型的无机微粒磷光体是硫化锌，特别是密封颗粒形式的(密封提供了充分提高的稳定性和寿命)。特别方便的上述硫化锌是从Dupont可以得到的名称为7151j绿蓝的热固性材料，层大约25微米厚。另一个上述硫化物是8164高亮绿，也是Dupont的。
与现有已知的一些电致发光显示器不同，本发明的显示器具有可分别激活的单独区域，每个区域都表示待显示的字符或图象的整体或一部分，而不是形成对于要显示的掩模限定字符或图像的“背光”的单一的大面积的可统一激活的电致发光材料。结果，显示器看起来比传统的背板型更清晰、清楚和“干净”。
在该显示器中，每个特征或图象本身可以是整个和完整的-(数字字母的)单独的数字或字母、或者代表一些希望的效果(例如用于表示“播放”向右指的单个V形、或表示“快进”的相似的双V形)的图像(或符号、象形图、装饰符号(cartouche)或雕刻符号)。然而，另外-或可替换地-单独区域形成其本身具有意义或信息的较大区域的小部分。因而，小的单独区域分组成相关字符限定段的组，其每个组通过激活适当段来限定这里将显示的任何字符。典型的组是通常用于现代电气和电子显示器的标准的七段组，通过适当地选择哪些段被接通，使该组显示阿拉伯数字或罗马字母字符(其它的数字或字母系统需要具有更多段的组)。当然组本身可以按阵列排列，通过操作阵列的每个部分因此例如完整的文本消息可以呈现。
每个可激活的区域包括在其任意一侧-邻近该层的每一面-具有用于提供横跨该层的电压以使它转换为电致发光状态的(前或后)电极的磷光体薄(大约25微米)层。更具体地说，在本发明的第一方面-该方面使用成形磷光体区域-背电极和电致发光材料分别由多个分离区域组成，每个分离区域都在形状和大小上匹配于显示器的相关部分将显示的图像。这样成形的背电极被相应地图案化，从而以待显示信息或信息段的分辨率形成分离的适当严格限定的外形的阵列，该阵列的每个形状都是独立于所有其它形状可寻址的(供应驱动电压)。
另外，在该第一方面，电致发光层，即磷光体，自身以待显示的信息或信息段的分辨率用严格限定的外形的适当阵列图案化。
如现有技术中，磷光体层被绝缘层覆盖，通常是绝缘材料。典型的这种材料是Dupont的热固性7153e或它们的UV固化5018陶瓷，层大约10至15微米厚。然后在该绝缘层上形成背电极，通常利用银浆例如Norcote的UV固化ELG110以在需要时铺下相对薄层-大约20微米。
然后用薄-15微米-陶瓷绝缘层(典型地使用Dupont的5018，如上，尽管另一可能是Coates的UV600G)保护显示器的背面。
按照本发明的成形电极/磷光体布置-背电极和磷光体本身由多个分别与待显示的图像匹配的分离区域构成，由此形成显示器，其中至少在原理上，使用中仅能看到希望的图像，没有由电极的引线迹线引起的“尾巴”的任何迹象。然而，实际上，两个阵列的形状-在所选择的电极中和在磷光体中-没有完美地对准，结果，电极引线迹线的一些非常短的部分事实上重叠，因此激活了对应的磷光体形状。
可以采用多种方法满意地处理没有对准的问题。一种是-如已经提出的-使引线迹线与它们的电极相比更远离磷光体，所以迹线必然具有较少的“激活”效应。如果间隔地足够远，那么由迹线激活的磷光体相对于由电极激活的磷光体就可以忽略，因此就不会分散注意。因而，如果所选择的电极阵列是背电极，那么先形成他们而不形成迹线，然后它们之间的间隔用绝缘材料(典型地是陶瓷，例如在背电极和磷光体之间已经使用的陶瓷)的附加层覆盖，然后在绝缘层的顶部之上形成迹线(用同种银浆)，使得迹线比背电极更远离磷光体，因而抑制了他们的效应。
可替换的方法是，当使用图案化背电极时，通过在磷光体和引线迹线之间放置适当图案化(跟迹线相似)的第三电极并然后给第三电极施加与施加到前电极相同的电压，来屏蔽磷光体不受迹线本身中的电压的影响。该近似迹线的第三，或中间电极通常邻近背电极迹线定位但与背电极迹线绝缘，在它们和覆盖磷光体层的常规绝缘层之间，第三电极由同种的固化银浆形成，图案化该第三电极以使迹线的图案与各种背电极部分匹配，结果在使用中迹线产生的任何电场都被阻挡。因而抑制了其下任何磷光体层的激活。
在本发明的第二方面，如前所述，每个激活区包括磷光体层，在磷光体层的任一侧-邻近磷光体层的每一面-具有(前或后)电极，使用该电极给该磷光体层提供电压以使磷光体层处于电致发光状态。如前所述，图案化背电极，该背电极由多个分别在形状和大小上与显示器的相关部分将显示的图像匹配的分离的区域组成。然而，另外，在该第二方面，将相反地图案化的屏蔽层作为中间电极定位在成形区域电极和电致发光材料层之间并与他们对齐，并且有装置使该屏蔽层中间电极维持在与前电极相同的电势。
关于该充当用于成形区域背电极的掩模的中间电极层没有太多的需要说明，它由任意适当的导电材料(典型地是银)形成，采用通常的方法通过丝网印刷将适当的加载银的浆-典型地是上面提到的-施加在磷光体上。当然，必须与中间层对准地施加对应的，但是“正”的，背电极，但这里不需要说明。
使该屏蔽层中间电极保持在与前电极相同的电势的装置与在二者之间的简单的电连接没有什么不同，或者在显示器的内部或者在外部。
应当注意，根据本发明的第二方面-使用按照与背电极成形区域图案相反形成的对准的中间电极导电屏蔽层-电致发光材料(磷光体)层可以是连续的，通过结合图案化的背电极和相反地图案化的屏蔽，影响所需的图像的成形。然而，如果认为有益处，将磷光体层本身形成多个图像限定区域也仍是可能的。
在本发明中，或者按照待显示的信息和信息段的分辨率通过匹配严格限定外形的适当的阵列来图案化背电极层和电致发光层-磷光体-本身，或者如此地图案化背电极，另外，利用按照与同一图案相反地形成的对准的中间电极导电屏蔽层，其在使用中具有前电极的电势。
按照这种布置形成显示器，至少原理上，在使用中仅能看到希望的图像，而没有由电极的引线迹线引起的任何“尾巴”迹象。
可以利用各种技术和为此目的而公知的浆糊材料，通过通常的丝网印刷法形成建造本发明的显示器的各种材料层，这里没有更多的需求要说明。
最后，另外，衬底可以与外保护膜重叠，如果适当，其可能是彩色的或具有一种或另一种图例。
现在参照附图尽管仅通过示例，说明本发明的各种实施例。其中

图1显示简化的现有电致发光显示器的一部分的截面图；图2显示对图1的简化现有显示器改善的、具有图案化背电极的版本的部分截面图；图3显示对图2的简化现有显示器进一步改善的、具有间隔迹线的版本的部分截面图；图4显示与图2相似但根据本发明进一步改善的、具有图案化磷光体层的简化显示器的部分截面图；图5显示与图4相似但采用图3所示的间隔迹线方式进一步改善的简化显示器的部分截面图；图5A显示与图5相似但进一步改善以便于构建的改善简化显示器的部分截面图；图6显示与图5相似但通过包括迹线图案屏蔽进一步改善的改善简化显示器的部分截面图；图7显示与图3相似但通过包括与电极图案相反的屏蔽进一步改善的改善简化显示器的部分截面图。
图1显示简化的现有电致发光显示器的部分截面图。显示器装配在带有其上形成较厚的电致发光材料(磷光体)层13的薄的前电极12的透明保护衬底11上。磷光体是保持在粘合基体15内部的粒状的、微粒的材料(如14)，然而，这里在显示器的整个区域上延伸的该层本身显示为连续层。
在该磷光体层13的后面，如图所示在顶部，是绝缘陶瓷层16的厚层，并在其上形成背电极17。像磷光体层13一样延伸的背电极是在显示器的整个区域上的连续层。
在使用中，不透明掩模18定位在显示器的前面-如图所示在它下面。通过成形孔(如19)，掩模限定了显示器将显示的“图像”，磷光体发射的光Ie被准许通过每个孔19但在其它位置被阻挡。
图2显示相似的显示器部分的截面，具有衬底11、透明前电极12、连续磷光体层13、和陶瓷绝缘体层14，但具有由许多成形区域(如21，这里仅显示一个)组成的图像限定背电极，每一个可通过薄的和窄的引线迹线(如22)寻址。使用成形的、图案化的背电极21在概念上意味着仅仅激活直接在各个形状21和前电极11之间的磷光体的区域(如A)以提供照明量Ie。然而，实际上，各个引线迹线22也充当背电极，以致在它们之下的磷光体层输出一些少量的照明量Ie，从而使显示器显得模糊。采用图3所示的方式至少部分地处理了该问题，图3显示了图2显示器的″间隔-迹线″形式。如从图3所见到的，背电极的成形区域21被厚的绝缘材料层31围绕，然后到电极区域21的引线迹线32形成在绝缘材料层31的顶部。很显然与图2实施例中的相似迹线22相比图3实施例中的迹线32与磷光体层13间隔更远，以致迹线32的影响较小，因而它们导致的发射的光的量Ie也较小，甚至能够达到忽略的程度。
根据本发明，图4显示了用于避免引线迹线影响的改善的布置。这显示了与图2相似、但通过作出由磷光体材料43的分离个体形状43组成的图案化磷光体层进一步改善的简化显示器的部分截面图。很明显的是，激活时，所发射的光仅仅可以从成形的磷光体部分射出，所以原则上因为由引线迹线22产生的场不发光。然而，实际上可能磷光体43和背电极层21互相没有完全地对准，所以一些短迹线部分可能覆盖相关的磷光体形状43的一部分，因此为了使迹线的任何最终影响达到最小，最好以图3显示的″提升″的方式构造它们-这如图5中所示。
图5A显示与图5相似但进一步改善以有助于它的构建的改善的简化显示器的部分截面图。更具体地说，在形成绝缘体层14之后，印刷到位另外的绝缘体层54，这是背电极布局的“相反”图像，使得它具有有效地限定背电极成形区域的孔55。然后，当完成这些区域时，电极材料放在每个比希望的具体形状稍微大的区域中，使得每个电极51与绝缘体层54中的孔55有少量重叠。
图5A也显示最后的、外部、陶瓷绝缘体层56的形成，其为前面的层提供保护。
甚至图5的形式仍显示不期望的迹线效应的一些迹象，因此在图6的进一步改进型中，显示与图5相似但包含导电迹线图案屏蔽61的显示器的部分截面图，该导电迹线图案屏蔽61在迹线32和覆盖磷光体层形状43的陶瓷绝缘体层14之间，并嵌入支撑迹线的绝缘体层31中。使用中，屏蔽做为中间电极，连到前电极11上(通过这里未显示的装置)以便处于相同的工作电势。这样一来，屏蔽防止迹线32的任何恶化-产生光-的效应。
在图4中，显示在适当地成形区域形成磷光体层以便提供所需要的图像的概念。图7涉及通过包含与电极图案相反的屏蔽实现该目的的在此以前描述的替换方法。所显示的显示器与图3的相似，但包含在陶瓷绝缘体层14和磷光体层13之间的有孔径导电层71，其孔径72(这里充满陶瓷绝缘体材料14)跟成形电极区域21一样限定将产生的图像。使用中，有孔径的导电层71形成中间电极，电连接到前电极以便处于相同的电势，因而，很明显，它完全地阻挡了背电极21和它的引线迹线32对磷光体13-这里显示为连续层-的影响，因此仅仅在由背电极/中间电极孔径限定的磷光体的区域内激活磷光体并发光。
权利要求
1.一种电致发光显示器，其中电致发光材料层夹在两个电极层之间，但与这两个电极间隔开，该显示器具有分别为电致发光(磷光体)材料的多个可分别激活的单独区域，在该显示器中背电极层和电致反光材料层分别由多个分离区组成，每个分离区域在形状和大小上与显示器的相关部分将显示的图像匹配；
2.如权利要求1所述的电致发光显示器，其使用微粒磷光体作为电致发光材料。
3.如权利要求2所述的电致发光显示器，其中微粒磷光体是密封颗粒形式的硫化锌。
4.如前面任一权利要求所述的电致发光显示器，其中可分别激活的单独区域分组成相关字符限定段的组，每组可以通过激活适当的段而限定将要显示的任一字符。
5.如权利要求4所述的电致发光显示器，其中每组是通常在现代电气和电子显示器中使用的标准的七段组。
6.一种电致发光显示器，其中电致发光材料层夹在两个电极层之间，但与这两个电极层间隔开，该显示器具有分别为电致发光(磷光体)材料的多个可分别激活的单独区域，在该显示器中背电极层由多个分离区域组成，每个分离区域在形状和大小上与显示器的相关部分将显示的图像匹配；与成形区域背电极形状和尺寸相反地形成的导电材料的屏蔽层作为中间电极定位在成形区域电极和电致发光材料层之间，并与成形区域电极和电致发光材料层对准，以及提供使屏蔽层中间电极具有与前电极相同的电势的装置。
7.如权利要求6所述的电致发光显示器，其使用微粒磷光体作为电致发光材料。
8.如权利要求7所述的电致发光显示器，其中微粒磷光体是密封颗粒形式的硫化锌。
9.如前面权利要求6-8的任一个所述的电致发光显示器，其中可分别激活的单独区域分组成相关字符限定段的组，每组可以通过激活适当的段而限定将要显示的任一字符。
10.如权利要求9所述的电致发光显示器，其中每组是通常使用在现代电气和电子显示器中的标准的七段组。
11.如权利要求6-10的任一所述的电致发光显示器，其中使屏蔽层中间电极与前电极保持在同一电势的装置是二者之间简单的电连接。
12.如权利要求6-11中任何一个所述的电致发光显示器，也是如权利要求1-5中任何一个所述的显示器，从而其中，电致发光材料(磷光体)层成形为多个图像限定区域。
13.一种参照图4-6基本如前所述的电致发光显示器。
14.一种参照图7基本如前所述的电致发光显示器。
全文摘要
某些材料是电致发光的，电致发光效应已经用于显示器背光的结构中。上述背光通常由通称为衬底的透明前层(11)、在衬底的背面上形成背光前电极的透明导电膜(12)、覆盖透明导电膜的电致发光/磷光体材料层(13)、电致发光/磷光体材料层背面上方的高电介质层(16)、在高电介质层的背面上形成背电极的导电膜(17)组成。整个定位在限定显示器将显示什么字符的掩模(18)的后面。使用掩模具有一些不足，其中的一些可以通过使用适当成形的单独电极(21)的阵列代替连续电极来克服，然而它自身具有缺点，由于每个电极的引线(22)用作它自身的电极，激活磷光体显示微光但分散另外的光。本发明解决了迹线衍生尾巴的问题，它首先提出了电致发光材料本身成形为分离区域(43)，每个正好在形状和大小方面与独立成形的背电极(21)匹配。第二(或另外的)种方法是使用与成形区域背电极相反的形状和大小的导电材料屏蔽层(71)并作为中间电极定位在成形区域电极(21)和电致发光材料层(43)之间并与成形区域电极(21)和电致发光材料层(43)对准，给出与前电极(12)相同的电势。
文档编号H01J1/00GK1864442SQ200480029032
公开日2006年11月15日 申请日期2004年8月9日 优先权日2003年8月7日
发明者克里斯托弗·J.·N.·弗莱尔, 理查德·G.·布莱克斯利, 克里斯托弗·J.·A.·巴纳多, 威廉·F.·蒂尔迪斯利 申请人:佩利康有限公司