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(EL)显示器，具体地涉及改进这样的显示器的均匀性和可视性。
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。
迹线造成的拖尾的这个问题通过我们共同待决的英国专利申请号0318598.0被解决。在该专利申请中，提出电致发光材料本身被形成为分离的区域，每个区域在形状和尺寸上与相关的成形的背电极严格匹配。这很成功，但具有不幸的副作用虽然使用成形的背电极和相应的成形的区域的磷光体层的显示器是清晰的和清楚的，并且不需要图像限定掩模，但这样形成的显示器可能有许多缺点，一个缺点是由于掩模的去除与电致发光材料的伴随成形造成的。问题是即使在电致发光材料-磷光体-没有被激活从而不发光时，它本身也可通过反射光被看到，虽然仅仅是暗淡的，所述反射光是从环境周围传送到显示器，然后被反射离开各个显示器部件的光。由于围绕显示器的磷光体形状的材料，即绝缘层(通常是陶瓷)，具有与磷光体不同的颜色和不同的反射率，所以即使在不被激活时仍突出磷光体形状的可视性，这变得更严重。
本发明建议简单的解决方案，它是要修改，或看起来修改，磷光体和周围的绝缘材料的一个或另一个(或，实际上，二者)的颜色/反射率，以便与另外一个的颜色/反射率“匹配”，因此使得磷光体和绝缘材料互相混合，所以不太能互相区分开。
所以，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被夹在两个电极层之间，但是与它们间隔开的，以及电致发光材料由多个分离的区域组成，每个区域在形状和尺寸上与显示器的相关部分要显示的图像相匹配，每个这样的区域由绝缘材料层包围。
在该显示器中，电致发光材料和周围的绝缘材料一个和/或另一个的颜色/反射率被修改-或看起来被修改-以便与另外一个的颜色/反射率相匹配。
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。
用来构建本发明的显示器的各种材料层可以通过通常的丝网印刷方法被形成，利用通常已知的各种技术和像浆糊那样的材料，所以这里不需要多说。
另外，衬底可以用外部保护薄膜覆盖，该保护薄膜-适当的话-可以是彩色的或承载一种或另一种图表符号。
电致发光显示器，其材料和形成的方式，以及作为部件的装置在前面已描述，这里不需要多说。
在这种改进的显示器中，电致发光材料-磷光体-和周围的介质材料(陶瓷/绝缘材料)的一个或另一个的颜色/反射率被修改成互相匹配—或看来匹配。这可以通过许多不同的方法达到。
首先，绝缘材料的颜色/反射率可被改变成与磷光体的颜色/反射率相匹配。因此，要被使用的绝缘材料可以与适当的着色材料--墨水或染料—混合，形成与磷光体的“关断”(未激活)的状态相匹配的颜色，这样，当彩色绝缘材料被沉积在没有磷光体的任何地方--也就是在磷光体周围时，在通过透明的电极观看该组合时呈现连续层的印象。
通常采用的磷光体，例如上面提到的微粒硫化锌，在它的固化的、但“关断”的状态趋于灰白色或奶油色，而在磷光体周围的陶瓷那样的绝缘材料，诸如上面提到的，在它的固化的状态趋于白色，但看来(至少在通过涂覆ITO的衬底看来)像棕灰色。这样的绝缘材料的颜色可以通过把从Dylon的“Multipurpose(多用途)”范围选择的、适当量的适合的溶剂型的染料加入到绝缘体而被修改成更像磷光体的颜色，--对于上述的相同的特定的磷光体和绝缘材料，磷光体的颜色可以通过把适当量的Dylon的“驯鹿棕灰色(reindeer beige)”加入到绝缘材料而被修改成更像绝缘材料的颜色。
第二，可以用实际上相反的方法来完成，--磷光体材料的颜色/反射率可被改变成与绝缘材料的颜色/反射率相匹配。因此，要被使用的磷光体材料可以与适当的颜色材料--墨水或染料--混合，形成与绝缘材料的颜色匹配的颜色，这样，当绝缘材料被沉积在没有磷光体的任何地方--也就是在磷光体周围时，在通过透明的电极观看该组合时再次呈现连续层的印象。
对于上述的相同的特定的磷光体和绝缘材料，磷光体的颜色可以通过把适当量的适合的墨水--在这种情形下，是诸如Sericol的Colorstar CS CS021--加入到磷光体而被修改成更像绝缘材料的颜色。
第三，磷光体材料和绝缘材料的每个的颜色/反射率可被修改成更接近于互相匹配。因此，要被使用的磷光体材料可以与一种适当的颜色的材料混合，而绝缘材料也可以与适当的颜色的材料混合，--可能不同的颜色，但最可能是不同的强度的同一种彩色--这样，当绝缘材料被沉积没有磷光体的任何地方--也就是在磷光体周围时(事实上，在磷光体的背面上)，在通过透明的电极观看该组合时再次呈现连续层的印象。
显然，如果留心(对于任何元件)所选择的染料(或其它着色材料)和它被使用的量，不会有害地影响部件的需要的特性--具体地，绝缘材料的介电常数和磷光体的发光能力。
达到磷光体和绝缘材料的想要的颜色/反射率匹配的第四个可能的方法是在衬底与电致发光层之间形成适当的颜色材料的附加层，以便观看时有效地掩蔽绝缘材料层，这样，在通过透明的电极观看该组合时再次呈现连续层的印象。
对于上述的相同的特定的磷光体，需要的绝缘材料掩模层可以通过使用诸如Sericol的Colorstar CS CS021(具有匹配的白色)的墨水而形成。
在“关断”的磷光体和电致发光/介质材料之间想要的颜色/反射率实现期望的降低的失配的第五个相当不同的方法是给显示器提供适当地着色的透明材料的前滤光/吸收层覆盖，以便适当地修改从周围环境进入显示器的外部光的透射到其中然后被反射回来的方式。这种滤光层的使用看起来修改电致发光/磷光体材料和周围的绝缘材料的一种或另一种的颜色/反射率，以便互相匹配，这种滤光层可以是衬底本身的一部分，或优选地，它可以是被形成在衬底上的附加层(方便地形成在外部前表面)。
除了磷光体和/或绝缘材料层的着色以外，还可以采用着色的滤光层，事实上，着色的磷光体与着色的滤光层的组合是优选的选择(所采用的实际的颜色和强度被细心地互相匹配)，着色的绝缘体的使用也是最优选的选择，如下面更详细地描述的。
滤光层适当地修改进入显示器的外部的光如何从几个界面--典型地为环境空气/滤光层、滤光层/衬底、衬底/磷光体和衬底/绝缘材料--反射回来。在这种具体的情形下，所需要的是从显示器前面--滤光层的前面--反射回的光应当远大于从任何“内部”界面反射回的光，以及从衬底/磷光体界面反射的光应当在颜色和色调方面与从衬底/绝缘材料界面反射的光相匹配。并且当显示器-磷光体-处在“接通”(被激活)时从磷光体的输出应当远大于任何的反射光(特别是从前面的滤光层反射的)。
虽然滤光层可被放置成只处在(或不处在)具有要被显示的各个图像对准的位置，但替换地，或许是有利地，覆盖显示器的整个表面。
将会看到，使用这样的滤光层，从磷光体发出的光通过滤光层一次，而从周围环境反射的光必须通过滤光层两次，这样，磷光体的任何图案化的最终得到的可视度在关断状态下将按滤光层的吸收率减少。当然，显示器的总的亮度也减小，但“接通”状态的发射与任何各种“关断”状态的反射水平之间的比值被增强。
这种效果可被进一步利用，如果滤光层的反射光谱与滤光层的透射光谱相比较在波长上偏移的话，这样，从磷光体发射的光的颜色/色调与从显示器的前面--滤光层--反射的光是不同的。虽然这并不提供在光的强度上的改进，但它改善在色度对比度上的可视度。
提供想要的效果的、这样的滤光层的适当的材料颜色是由Ultramark 575/T134402提供的深蓝色。
如上所述，特别优选地是对全部三种组分--磷光体、绝缘层、和滤光层—着色。最方便地，全部三种彩色是相同的，但具有不同的强度，例如不同蓝色，或不同灰色，以及优选的是颜色较深—颜色越强，组分的固有反射率越高。例如，使用以上具体地说明的材料，磷光体比起绝缘层是更白的和更反射的，这样，可能需要更深的颜色，虽然对于这样的薄的层，如果磷光体和绝缘层都加上完全相同的颜色，当从后者的后面观看时，其上有后者的前者多半显得更深。在这种情形下，着色的磷光体和绝缘层不是在直接观看时在它们混合直到它们之间的边界消失的意义上而是在通过施加的滤光层观看时它们看来匹配的意义上互相“匹配，以想要的方式混合。
在数学上，观察到的效果可以总的用以下的表达式来描述在“关断”状态，应用以下函数a)介质RJ[R1，G1，B1](x)TJ[R2，G2，B2]＝＞I0J[R3，G3，B3]b)染色的磷光体RJ[R4，G4，B4](x)TJ[R2，G2，B2]＝＞I0J[R5，G5，B5]所以，眼睛几乎感觉不到“关断”状态闪烁。通常，入射光的色调是无关的；它只改变I0的幅度。
在“接通”状态a)介质
RJ[R1，G1，B1](x)TJ[R2，G2，B2]＝＞I0J[R3，G3，B3]b)染色的磷光体I1J[R6，G6，B6](x) TJ[R2，G2，B2]＝＞I3J[R7，G7，B7]其中I3＞＞I0以及R2，R7是小的，以及G7B7＞B3。
实现在“关断”的磷光体和电致发光/介质材料之间想要的颜色/反射率的失配的降低的所描述的第五种方法，正如刚才讨论的，是给显示器提供适当的颜色的透明材料的前滤光/吸收层覆盖层，以便适当地修改从周围环境进入显示器的外部光的透射到其中然后被反射回来的方式。至今为止，这是结合具有相同的颜色(具体地，蓝色)的全部三种成份的使用更详细地描述的。然而，或许惊喜地有可能以另一个种相关的方式达到类似地效果，它给前滤光层提供与显示器的可发光的区域在它们接通时发射的光(对于大多数优选的电致发光材料，这是明亮的绿色-白色)相匹配的透明性颜色，然后安排成磷光体和绝缘/介质材料被着色，以具有与这个滤光层的透射颜色互补的颜色。
结果，在每个区域的“关断”状态，从显示器反射的光--即从每个区域和从周围介质反射的光--与滤光层的透射特性不匹配；所以，被吸收，结果，显示器均匀地呈现为非常暗，甚至是黑色；以及各个磷光体区域不能被区分。当然，在接通状态，发射的光与滤光层的透射性相匹配，以及提供明亮的高对比度显示。
在数学上，观察到的效果可以总的用以下的表达式来描述在“关断”状态，应用以下函数a)介质RJ[R1，G1，B1](x)TJ[R2，G2，B2]＝＞I0J[R3，G3，B3]b)染色的磷光体RJ[R4，G4，B4](x)TJ[R2，G2，B2]＝＞I0J[R5，G5，B5]其中对于发射蓝色的磷光体和蓝色滤光层，B1-B4＜＜R1，R4，G1，G4以及I0远小于通常的环境光的强度。
在“接通”状态b)染色的磷光体I1J[R5，G5，B5](x)TJ[R2，G2，B2]＝＞I2J[R6，G6，B6]其中I2近似等于I1，并＞＞I0以及B6＞R6，G6。
电致发光显示器的可视度取决于在处在接通(“照亮的”)的显示器的那些区域与未接通的那些区域之间的对比度；这个对比度是照亮的区域比起周围区域更亮(“亮度对比度”)以及常常也是不同的颜色(“色度对比度”)的结果。照亮的区域的亮度和颜色是所利用的特定电致发光材料和其被施加能量的程度的函数。未照亮的区域的亮度和彩色取决于从它们的表面反射的光，该反射的光又是环境光水平和被使用来组成显示器的材料(它可包括滤光层和抗反射涂层)的函数。
替换地，本发明还提出不使用着色的滤光层，而是完全相反地，使用中性密度滤光层(也就是，看起来是“灰色”的滤光层，均匀地滤除所有的颜色)。另外，还提出具有镜面反射的(外面)前面的“滤光”层，典型地，这样的层是类似单向反射镜面的，半镀银的，以便从一侧(外面)高度反射，但从另一侧(里面)显著地透射。
当使用这样的中性密度滤光层或镜面反射滤光层时，有可能用薄的某种程度上透明的金属电极替代透明的前电极(ITO层)。电极对于要发射的光的衰减是与以前相同的范围(即，约3-20dB)。在大的体积中，这种安排可能比起替换例更便宜，并且达到相同的性能。
在显示器中中性密度滤光层的使用应该是独立的发明性的。所以，在另一方面，本发明提供发光的显示器，其中在显示器的照亮的区域与未照亮区域之间必须有清晰的对比度，该显示器包括透射的覆盖层，形成基本上中性密度滤光层或面向外的镜面反射表面或二者。
发光显示器可以是任何一种，例如它可以是发光二极管(LED)显示器，或它可以是背光照亮的液晶显示器(LCD)，或甚至是如在计算机屏幕中使用的薄膜晶体管(TFT)显示器，但本发明在被应用于使用电致发光材料提供光输出的显示器时具有特别的价值。
电致发光(EL)显示器的可弯曲性和单薄性是有价值的，这意味着它们可以切割成任何形状，在曲面上工作或被放置在按钮板上(当按钮通过显示被按压时作为显示软管工作)。
期望使得显示在必须呈现(这样用户可以立即看见)之前保持隐藏，以使得显示器在分段被接通成为可看见之前是均匀的消隐的。EL显示器的独特的特性是从接通的分段发出的光，就观察者来说，正好来自于显示器的表面。然而，如上所述，许多现有的EL显示器是不理想的，显示器的许多细节--诸如到分段中的连接迹线和其它结构--是可看见的。当显示器是表面发射时以及由于显示器的单薄性，观察者往往看见这些“关断”的单元(未激活的或不活动的单元)，它们因此具有降低“接通”(工作的)分段的可视度的影响。
为了使得“接通”的分段更明显，传统上增加它们的亮度或让显示器工作在暗的环境下。后者的选项严重地限制EL显示器，因为许多应用是要把显示器直接安装在可能处在明亮的日光环境下的产品的表面上。增加显示器的发射的亮度是可能的，但具有严重缺点它可能大大地降低显示器的寿命(而且也消耗被使用来驱动显示器的任何电池电源)，以及无论如何是在高强度环境下(其中实际上显示器试图比环境的日光更亮)对于使用的显示器是失败的较量。大多数发射技术不能以可接受的的性和生命周期做到这一点。
本发明的这个方面--这牵涉到形成中性密度滤光层和/或面向外的镜面反射面的透射的覆盖层的使用--导致抑制任何连接迹线和显示器内部结构的可视度和比起来自显示器的“关断”的单元的背景散射的环境光提高显示器的接通的分段可视度，通过它看来首先是实际上使得显示器更暗淡的相当奇妙的概念。然而，它是可行的，这是由于以下的原因。
当使用中性密度滤光层时，内部显示器结构—不可激活的或可激活的但是处在“关断”的单元--的抑制是通过与由“接通”的单元发射的光相比较减小从这样的单元反射的光的强度而达到的。被放置在显示器上的薄的、高度吸收的中性层允许来自发射的单元的光只通过一次，所以只被衰减一次。然而，从结构单元和显示器的“关断”的分段出去的光--二者都只反射环境光—通过吸收层两次。两种光之间的对比度因此增强，即使在来自“接通”的单元的光的某种程度上被减小。
当覆盖层的吸收增加时，与显示器的所有的其它的区域相比较，“接通”的单元的可视度增加。这导致奇妙的、与直觉相反的情况，环境越亮，达到高的可视度需要的层的吸收越多。这个覆盖层如何吸收的限制可以由“接通”的分段发射的光降低到低于显示器被使用的环境的总的背景照明的点来确定，所以不能由观察者区分。
显示器利用基本上中性密度滤光层。严格地，在理论上，真正的中性密度滤光层是同等地滤除--吸收--所有的光的频率的滤光层。然而，实际上，这样的理想的非彩色是不容易达到的，或不可达到的。通常作为中性密度被接受的大多数滤光层可以显现在可见光谱范围内最高与最低吸收之间的差，在某些情形下为20％。因此，对于本发明来说，术语“中性密度”包括这样的频率依赖性情形--虽然优选的是差别尽可能小。
中性密度滤光层在外观上从黑色经过碳灰色到非常浅的灰色地变化，它们吸收光的量随之减小。对于本发明，在现实的环境中，在本发明中使用的中性密度的吸收的效果可以方便地从75％变化到85％，最优选地，约80％(这样，发射的光减小到它的原先的强度的20％，而反射的光进一步减小到20％，仅仅是环境光水平的4％)。提供这种吸收以及合理程度的可弯曲性和单薄性的典型的材料是CP膜AT15GR HPR和Bekaert Black型NR碳17。
镜面反射层以不同的方式工作。减小“接通”分段的可视度的另一个因素是从显示器的顶部--外部--表面反射的光。这对于表面发射显示器是重大的问题，因为来自显示器内“接通”的分段的光是从与来自显示器的前面的反射光相同的(或非常接近相同的)面发出的。相反，其它类型的显示器避免这个问题，因为它们具有深度--接通的部分显然明显地“低于”显示器的前面--以及眼睛/大脑组合集中在从分段发射光的面，以及忽略从显示器的前面反射的光(类似于在照相术中使用的“拉焦点”的技术)。用于避免表面反射影响的另一个技术是使用昂贵的和常常易裂的抗反射涂层。然而，“深”的光发射单元和抗反射涂层，这两种技术的任一种技术都不适用于表面发射的EL显示器，它典型地需要是低成本和可弯曲的。本发明的这个部分使用通过使用上光处理实际上增加表面层反射率的惊奇的步骤。
使用具有镜面反射表面的覆盖层，通过把光指向特定的方向以及不散射该光线而能工作。因此，眼睛可以成像显示器的表面上的“接通”的分段，这意味着所有的其它的镜面反射的光在焦点以外，所以对于显示器的“接通”的分段的可视度具有最小的影响。
如果被镜面反射的光源即使在没有处在焦点时也是非常亮的，诸如太阳，则可以通过稍微倾斜显示器而使接通的分段变为对于用户是可见的，这样，亮的目标被镜面发射到其它地方而不返回到用户。
本发明的这个实施方案可以通过使得显示器的前表面成为非常平滑的--“光亮”--抛光而被实施，以及上面提到的两种中性密度滤光层材料确实具有高度光亮的、照耀的表面，提供所需要的镜面反射效果。然而，在一个极端的和优选的情形下，附加的涂覆被提供在外部表面，给出更真实的反射材料，诸如金属抛光，显现“镀银”或“镀铬”的效果。
在其中显示器由用户垂直方向观看的情形下，只有从他或她面部反射的和投射到显示器的光被直接反射回用户。这通常比起环境光具有低得多的强度，但也处在焦点之外，当用户在前面时看起来远在显示器后面，所以对于显示器可视度具有最小的影响。
反射表面在它们反射的光量方面变化。在真实的环境下，在本发明中使用的镜面反射覆盖层的反射效果可以方便地从75％变化到85％，最优选地，约80％。提供这种反射以及合理程度的可弯曲性和单薄性的典型的材料是CP膜RS20SR HPR(它是塑料片，具有溅射的金属化抛光的加上光亮的、防划伤、抗眩光的保护性覆盖层)。
这种类型的镜面反射材料的另一个例子是形成多层“辐射”彩色膜；这样的膜的使用是按照本发明的。除了镜面抛光以外，这样的材料-它具有多层结构，其中彩色是由于由穿过各个层并在层的边界处至少部分地反射的光，然后与它本身干涉，以便抵销某些颜色而不是其它颜色而生成的干涉条纹的结果，-也呈现对于改变的视角的透射性和颜色的改变。这样，当用户稍微倾斜显示器以使得在用户后面的任何亮的物体被镜面反射到某个地方而不回到用户时，显示器的颜色改变，由此增加在显示器的发光区域与不发光区域之间的对比度。这大大地改进在高的环境光条件下的显示器的可视度。另外，由于材料在直接观看时是高度透射的，显示器在低的环境光条件下是高度可视的；因此，总的亮度可被减小，延长寿命，由此提高性能。
典型的这样的多层“辐射”彩色材料是透明的3M RADIANT彩色膜或3M RADIANT镜面膜(型号3M CM500，3M CM590[3MRADIANT彩色膜]和3M VM2002)，是可以从3M(Minnesota Miningand Manufacturing)得到。
使得显示器在呈现之前隐藏是希望的，以使得显示器在分段被接通成为可看见之前是均匀地消隐的。
对于白色抛光，这是非常困难的，因为白色是通过使用在整个可见的频谱上均匀地强烈散射光的材料达到的。除非显示图像被投射而没有图像的横向发散，当通过白色膜观看时图像将呈现为高度模糊的，具有褪色的细节。
对于这个问题的解决方案可以是使用透镜系统或光纤面板(faceplate)，但在这两种情形下，这是昂贵的和笨重的，所以在大多数现实世界应用中是不实际的。
EL显示器的独特的特性是从接通的分段发出的光，就观察者而言，正好来自于显示器的表面。这个特性可被利用来提供薄的、低成本的、可弯曲的、重量轻的显示器，它在显示器被接通之前在关断状态呈现均匀的白色，在显示器接通的情形下，显示器变为可见的，具有可接受的保真度。
在其中显示器的光学深度与接通的分段的空间范围相比较是厚的情形下，从接通的分段发出的光是发散的，以及被白色层强烈地散射，这意味着，分段的空间范围是模糊和不清晰的。
对于以上讨论的那种EL显示器，显示器的光学深度与分段的空间范围相比较是薄的，所以光没有机会分散。如果覆盖的膜的光学特性被正确地选择，则从显示器上的图像发出的光将看起来透过白色膜发亮，具有优良的保真度。
白色层的特性必须是1.它是高度散射的；2.膜的高度散射的单元与显示器的最小的单元的空间范围相比较是薄的；以及3.高度散射的薄膜在可见光的光谱上基本上均匀散射光线。
适当的层可以通过丝网印刷光亮UV清漆与印刷在清晰的光泽的聚酯上一个涂层上的白色墨水4∶1混合，或从两层Lee Filters聚酯膜220白霜被构建。
现在参考附图仅仅作为说明描述本发明的各种实施例，其中
图1显示简化的现有技术电致发光显示器的一部分的截面图；图2显示图1的简化的现有技术显示器的、改进的图案化的背电极的版本的一部分的截面图；图3显示图2的简化的现有技术显示器的、进一步改进的间隔的迹线的版本的一部分的截面图；图4显示类似于图2的、但进一步改进的具有图案化的磷光体层的、简化的显示器的一部分的截面图；图5显示类似于图4的、但进一步以图3所示的间隔的迹线的方式改进的、改进的简化的显示器的一部分的截面图；图6显示类似于图5的、但按照本发明进一步通过给陶瓷绝缘层着色而改进的、改进的简化的显示器的一部分的截面图；图7显示类似于图5的、但按照本发明进一步通过给陶瓷绝缘层着色而改进的、改进的简化的显示器的一部分的截面图；图8显示类似于图5的、但按照本发明替换地进一步通过提供附加内部层与磷光体层颜色匹配而改进的、改进的简化的显示器的一部分的截面图；图9显示类似于图5的、但按照本发明替换地进一步通过使用外部的着色的层而改进的、改进的简化的显示器的一部分的截面图；图10显示类似于图9的、但按照本发明替换地进一步通过除了外部的着色的层以外也使用彩色的磷光体与绝缘材料层而改进的、改进的简化的显示器的一部分的截面图；图11显示按照本发明的、具有中性滤光覆盖层的显示器；以及图12显示按照本发明的、具有镜面反射滤光覆盖层的显示器。
图1以截面图显示简化的现有技术电致发光显示器的一部分。显示器被构建在承载薄的前电极(12)的透明的保护性衬底(11)上，在该电极上形成较厚的电致发光材料(磷光体)层(13)。这个磷光体是被保持在粘合基体(15)内的颗粒状、微粒材料(作为14)；然而，该层本身在这里被显示为在显示器的整个区域上延伸的连续的层。
在磷光体层13的后面--如图所示在顶部--是绝缘陶瓷层的厚层(16)，在该层上面形成背电极(17)。这个背电极是，像磷光体层13那样，在显示器的整个区域上延伸的连续的电极。
在使用中，不透明的掩模(18)被放置在显示器的前面--如图所示，在下面。通过成形的孔径(作为19)，这个掩模规定显示器要显示的图像，由磷光体发射的光(Ie)允许通过每个孔径19，但在其它地方被阻挡。
图2显示类似的显示器部分的截面图，具有衬底11，透明前电极12。连续磷光体层13和陶瓷绝缘材料层14，但具有由多个成形的区域(如21这里只显示一个)组成的图像规定的背电极，每个可经由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，仅仅直接在各个形状21与前电极11之间的那些磷光体区域(作为A)被驱动，提供照明量Ie。然而，实际上，各个引线迹线22也用作为背电极，这样，某些小的照明量Ie也从在它们下面的磷光体层被输出，使得显示器显得模糊。这个问题可以以图3所示的方式至少部分地被处理，图3上显示图2显示器的“间隔的迹线”的版本。正如从图3看到的，背电极的成形的区域21被厚的绝缘材料层(31)包围，然后连到电极区域21的引线迹线32被形成在它的顶部。将会看到，迹线32，比起图2实施例的类似的迹线22，与图3实施例的磷光体层13间隔得更远的，这样，迹线32的影响随之是更小的，因此它们引起的要发射的光的量(i0)也随之是更小的，可能甚至到可忽略的程度。
用于避免引线迹线影响的改进的安排显示于图4。图上显示类似于图2的、但进一步通过制作由磷光体材料(43)的分离的各个形状(43)组成的图案化的磷光体层而改进的简化的显示器的部分截面图。正如可以容易看到的，在启动后，发射的光仅仅来自于成形的磷光体部分，所以在原理上因为由引线迹线22生成的场，可以没有发射。然而，实际上，可以是磷光体和背电极层43和21互相没有正好对准，这样，某个短的迹线部分可能重叠一部分相关的磷光体形状43，所以，使得任何最终得到的迹线的影响最小化，这些迹线以图3所示的“上升”的方式被构建，这被显示于图5。
本发明提供电致发光显示器，其中电致发光材料和周围绝缘材料的一个或另一个颜色/反射率被修改，以便与另外一个的颜色/反射率相匹配。这被显示于图6，7和8。
在图6上，显示其中陶瓷绝缘层(84)被着色，以便匹配于磷光体43的颜色的、一个这样的修改的版本。图7显示其中磷光体(93)被着色，以便匹配于陶瓷绝缘层14的情形以及图8显示其中墨水层(101)被提供在透明的电极12上的成形的区域磷光体43周围，陶瓷绝缘层14在这二者上。墨水层101被着色，以便与磷光体43相匹配。
在图9上，显示减小在成形的区域磷光体43之间的视在对比度稍微不同的方法。在衬底11的整个前面上，形成了着色的滤光层(111)。滤光层111修改进入显示器的外部光(I0)如何从几个界面--滤光层/衬底111/11，衬底/磷光体11/43，和衬底/绝缘体11/14(非常薄的透明的电极12在这里被忽略)--反射回来，以使得从显示器的最前面--滤光层111的前面--反射回的光(I1)比起从任何“内部”界面反射出的光(I2，I3)大得多，以及从衬底/磷光体界面反射的光I2应当在颜色和色调上匹配于从衬底/绝缘体界面反射的光I3。以及当显示器--磷光体43--被“接通”(被激活)时，从磷光体输出的光(I4)明显大于任何反射的光(具体地，从最前面的滤光层111反射的I1)。
正如在此前观察的，将会看到，从磷光体43发送的光I4通过滤光层111一次，而从周围环境起源的、反射的光I2，I3必须通过滤光层两次，所以磷光体43的任何图案化的最终得到的可视度，在“关断”状态下被减小滤光层的吸收率的比值。结果是当观看该组合时呈现连续层的印象。
如果滤光层111的反射光谱，与滤光层的透射光谱相比较，波长被移位，这样，看到的、从磷光体43发出的光I4的颜色/色调与从显示器的最前面--滤光层--反射的光I1的颜色/色调不同，则实现通过色度对比度在可视度的改进。
图10显示类似于图9的、但进一步通过，除了外部的“着色”的层以外，也使用彩色的磷光体与绝缘材料层而改进的简化的显示器的部分截面图。
优选的绝缘材料/介质--Dupont 7153--是具有可忽略的颜色色调的宽带反射器。假设白色光照射到它，所以它反射相等的量的红色、绿色和蓝色，以及当通过蓝色滤光层观看时，所有的可以看到的是蓝色着色。磷光体层--例如Dupont 8164--用诸如Stamps Direct的Ink X2Blue(通常被称“溶剂蓝”的蓝色的可买到的版本)的蓝色被染色，给出与蓝色滤光层(来自Ultramark的基于PVC材料；575T134402)的透射光谱相匹配的反射光谱，该磷光体层也可以通过滤光层被看见为蓝色。这两个观察到的蓝色匹配磷光体不能容易地从周围介质分辨出。
在这种特定的蓝色的情形下，发现给介质着非常浅的蓝色(在滤光层中以较深的形式被使用的相同的蓝色)和给磷光体着同样的蓝色的稍微更深的色调(具体地，在磷光体后面的介质层使得磷光体呈现为甚至更深的)，可以改进效果，使得在正常的照明下几乎不可能区分这两种组分。在每种情形下，添加非常少的蓝色着色；每20ml左右的磷光体或介质不大于10滴。
更具体地，着色的特定的实例按以下方式被实施Dupont 8164磷光体(它发射明亮的绿色光)的正常外观是明亮的奶白色，而Dupont 7153的正常外观是强烈对比的灰白色。首先，为了减小这种对比度，二者都用溶剂蓝染料(Stamps Direct的Ink X2永久标记墨水)着色-每20ml的磷光体10滴，和每20ml陶瓷介质20滴。这些浓度太低，以致于固化磷光体几乎没有染色，而固化的陶瓷是非常淡的白蓝色。
或许与直观相反，当浅蓝色陶瓷被加到浅染色的磷光体后面时，比起未染色的控制磷光体的视在对比度事实上大大地增加。
惊奇地，当使用以这种方式着色的材料制成的显示器被覆盖以蓝色滤光层(Ultramark 575/T134402)时，视在对比度被减小到很小或几乎没有即使不是不可能，也很难从它的周围介质分辨出磷光体。
在图11上，显示具有多层显示(112仅仅一部分是可见的)的显示装置(总的是111)的一部分。显示器112包括显示层(113)，其中显示单元(114被显示为处在它的“接通”状态)被其它的结构性材料(115)包围，在它的顶部是透明的保护层(116)。覆盖这个层的是中性密度滤光材料的外部层(117)。
从显示器件发出到用户眼睛的光是环境光(118)与生成的光(119)的混合；反射的环境光118是首先从外面投射到显示器上，然后衰减地透过滤光层117以及透过透明的保护层116，然后从显示器材料115反射出，以及以进一步的衰减返回到层116和117的光。通过比较，从接通的显示单元114发出的光只透过滤光层117一次(具有某些衰减)。
将会看到，滤光层117的使用大大地增加显示器对比度--在发射单元光与反射的环境光之间的强度差。
图12显示按照本发明的镜面反射覆盖层的使用。图上显示在强烈的环境光下观看的显示器件(总的是121)。将会看到，环境光(从位于外面的源122到一侧)--因为显示器件的前表面的镜面特性--全部被发射到另一个侧，没有光线指向用户。也将会看到，用户的任何图像(由他或她引起的，并在反射层122上反射的)，在设备后面很远，完全在他/她集中观看显示器的平面以外，所以应当没有麻烦。
来自紧接在用户后面的环境源的任何的光(123)当然被用户的头阻挡，所以看不见。
使用高度散射的白色覆盖膜的示例的EL灯如下地被构建磷光体层是来自Dupont Part No.8164的高度亮绿色。
300欧姆ITO涂覆的PET是从Bekaert NV-CT-300，Sheldahl157349或CPFilms OC300构建的。
高度散射的白色覆盖膜是丝网印刷光亮UV固化清漆以4∶1与被印刷在清晰的光亮的聚酯上的一个涂覆层中的白色墨水混合，或它是两层Lee Filters聚酯膜220白霜。
权利要求
1.一种电致发光显示器，其中电致发光材料层被夹在两个电极层之间，但又是与它们间隔开的，电致发光材料由多个分离的区域组成，每个区域在形状和尺寸上与显示器的相关部分要显示的图像相匹配，每个这样的区域被绝缘材料层包围，在该显示器中，电致发光材料和周围的绝缘材料的一个和/或另一个的颜色/反射率被修改--或看来被修改--以便与另外一个的颜色/反射率相匹配。
2.如权利要求1中要求的电致发光显示器，其中绝缘材料的颜色/反射率被改变成与磷光体的颜色/反射率相匹配。
3.如权利要求2中要求的电致发光显示器，其中绝缘材料与墨水或染料混合，以形成与磷光体的未激活的状态匹配的颜色。
4.如权利要求1中要求的电致发光显示器，其中磷光体材料的颜色/反射率被改变成与绝缘材料的颜色/反射率相匹配。
5.如权利要求4中要求的电致发光显示器，其中磷光体材料与墨水或染料混合，以形成与绝缘材料匹配的颜色。
6.如权利要求1中要求的电致发光显示器，其中磷光体材料和绝缘材料的每个的颜色/反射率被修改成互相更紧密地匹配。
7.如权利要求6中要求的电致发光显示器，其中要被使用的磷光体材料与一个适当的颜色的材料混合，而绝缘材料也与一个适当的颜色的材料混合。
8.如权利要求7中要求的电致发光显示器，其中磷光体材料和绝缘材料与不同强度的同一颜色混合。
9.如任何前述权利要求中要求的电致发光显示器，其中适当地着色的附加层被形成在衬底与绝缘材料层之间，以便有效地掩蔽绝缘材料层使其不被看见，从而在通过透明的电极观看该组合时呈现连续层的印象。
10.如任何前述权利要求中要求的电致发光显示器，其中显示器配备透明材料的前滤光层/吸收层--覆盖层--，以便适当地修改从周围环境进入显示器的外部光透射到其中然后被反射回来的方式。
11.如权利要求10中要求的电致发光显示器，其中滤光层/吸收层是衬底本身的一部分。
12.如权利要求10中要求的电致发光显示器，其中滤光层/吸收层是被形成在衬底上的附加层。
13.如权利要求12中要求的电致发光显示器，其中滤光层/吸收层被形成在衬底的外面的前表面上。
14.如权利要求10-13的任一项中要求的电致发光显示器，其中滤光层/吸收层只定位在与要被显示的各个图像对准的位置。
15.如权利要求10-13的任一项中要求的电致发光显示器，其中滤光层定位成覆盖显示器的整个表面。
16.如权利要求10-15的任一项中要求的电致发光显示器，其中从显示器的前表面反射出的光比起从任何内部界面反射出的光大得多。
17.如权利要求10-16的任一项中要求的电致发光显示器，其中从衬底/磷光体界面反射的光应当与从衬底/绝缘材料界面反射的光在颜色和色调上相匹配。
18.如权利要求10-17的任一项中要求的电致发光显示器，其中滤光层的反射光谱，与滤光层的透射光谱相比较，在波长上移位，以使得从磷光体发射的光的颜色/色调与从显示器的正前表面反射的光在颜色/色调上是不同的。
19.如权利要求10-18的任一项中要求的电致发光显示器，其中前滤光层/吸收层是由着色的透明材料形成的。
20.如权利要求19中要求的电致发光显示器，其中部件的固有的反射率越高，颜色越深。
21.如权利要求19中要求的电致发光显示器，其中前滤光层具有与由显示器的可发光的区域在它们处在“接通”时发射的光的相匹配的透射颜色，以及其中磷光体和绝缘材料/介质材料被着色，以具有与滤光层透射颜色互补的颜色。
22.如权利要求10-18的任一项中要求的电致发光显示器，其中前滤光层/吸收层是中性密度滤光层。
23.如权利要求22中要求的电致发光显示器，其中中性密度滤光层具有从75％到85％的吸收率。
24.如权利要求23中要求的电致发光显示器，其中中性密度滤光层具有约80％的吸收率。
25.如权利要求10-18或22-24的任一项中要求的电致发光显示器，其中前滤光层/吸收层具有镜面反射前表面。
26.如权利要求25中要求的电致发光显示器，其中镜面反射滤光层/吸收层是多层“辐射”彩色膜。
27.如权利要求25中要求的电致发光显示器，其中镜面反射滤光层/吸收层是高度散射的白色层，以及其中膜的高度散射的单元与显示器的最小的单元的空间范围相比较是薄的以及高度散射的膜在可见光的光谱上基本上均匀散射光。
28.如权利要求25，26或27中要求的电致发光显示器，其中镜面反射覆盖层具有从75％到85％的反射率。
29.如权利要求28中要求的电致发光显示器，其中镜面反射覆盖层具有约80％的反射率。
30.如权利要求22-29的任一项中要求的电致发光显示器，其中显示器的透明前电极用薄的在某种程度上透明的金属电极替代。
31.如权利要求22-30的任一项中要求的电致发光显示器，其中显示器的前表面具有对于显示器的前表面的非常平滑的抛光。
32.一种发光显示器，其中该显示器包括透射覆盖层，该透射覆盖层形成基本上中性的密度滤光层或面向外的镜面反射表面，或形成二者。
33.如权利要求32中要求的电致发光显示器，其中发光显示器是发光二极管(LED)显示器。
34.如权利要求32中要求的电致发光显示器，其中发光显示器是背光液晶显示器(LCD)。
35.如权利要求32中要求的电致发光显示器，其中发光显示器是薄膜晶体管(TFT)显示器。
36.如权利要求32中要求的电致发光显示器，其中发光显示器是电致发光显示器。
37.一种包括如权利要求1-36的任一项中要求的电致发光显示器的手持式控制器。
38.如任何前述权利要求中要求的电致发光显示器，其中电致发光材料是微粒磷光体。
39.如权利要求38中要求的电致发光显示器，其中微粒磷光体是硫化锌。
40.如权利要求38或39中要求的电致发光显示器，其中微粒磷光体具有密封颗粒的形式。
41.如任何前述权利要求的任一项中要求的电致发光显示器，其中电致发光材料的多个分离的区域被编组为相关的限定字符的分段的组。
42.如权利要求41中要求的电致发光显示器，其中相关的分段的组是在现代的电气和电子显示器中通常采用的标准7分段组。
43.如权利要求41或42中要求的电致发光显示器，其中这些组被布置成阵列。
全文摘要
某些材料是电致发光的，电致发光效应在显示器的背光的结构中被使用。这样的背光通常由被称为衬底的透明的前面层(11)组成，衬底在它的后表面上承载透明的导电薄膜(12)，形成背光前电极和被电致发光材料(13)覆盖，在它的后表面上是高介质层(16)，在它的后表面上承载形成背电极的导电薄膜(17)。全部被放置在掩模(18)的后面，掩模(18)用来限定显示器要显示的什么字符。掩模的使用多少具有缺点，某些缺点可以通过利用适当地成形的各个电极(21)而不用连续电极以及通过在分离的区域(43)成形电致发光材料本身，每个区域在形状和尺寸上与相关的各个成形的背电极(21)严格地匹配，而被克服。然而，这个后者本身具有缺点，磷光体的颜色通常与周围的绝缘材料的颜色不同，这样，磷光体的分离的区域即使在它们处在关断的状态时，在环境光下是也可看见的。本发明通过提出修改或看起来修改磷光体(43)和周围的绝缘材料(16)的一个或另一个(或事实上二者)的颜色/反射率，以便与另一个的颜色/反射率相匹配，因此使得磷光体和绝缘材料混合，所以二者是互相不太能区分的，而解决这个问题。
文档编号H05B33/20GK1864439SQ200480028992
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, 迈克·鲍威尔, 安德鲁·格里 申请人:佩利康有限公司