專利名稱：彩色平板顯示器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于平板顯示技術(shù)領(lǐng)域。
隨著信息革命的不斷深入，特別是計(jì)算機(jī)的普及與推廣應(yīng)用，彩色顯示器，特別是超薄、高分辨率、彩色平板顯示器越來越受到市場關(guān)注。因?yàn)檫@類平板顯示器的發(fā)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(zhàn)。
在彩色平板顯示技術(shù)中，有機(jī)電致發(fā)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。在工藝制備、發(fā)光亮度和效率、驅(qū)動(dòng)電壓、分辨率、多色化和響應(yīng)時(shí)間等方面，有機(jī)電致發(fā)光具有綜合優(yōu)勢。目前有機(jī)電致發(fā)光的彩色化尚未實(shí)現(xiàn)，其中的原因之一是有機(jī)材料的穩(wěn)定性相對較差，對光刻工藝過程比較敏感，用傳統(tǒng)的光刻方法制備多色有機(jī)薄膜比較困難。另外，目前實(shí)現(xiàn)彩色有機(jī)電致發(fā)光顯示的方式僅局限于電激發(fā)。
有機(jī)薄膜電致發(fā)光從1987年開始飛速發(fā)展至今，已接近實(shí)用商品化，盡管它的單色發(fā)光色彩十分豐富，并且已得到了從藍(lán)色到紅色，甚至白色的高亮度發(fā)光，但至今尚未報(bào)道彩色有機(jī)電致發(fā)光顯示。傳統(tǒng)的使用濾光膜實(shí)現(xiàn)彩色化的方法，會(huì)使發(fā)光強(qiáng)度大大減弱。
本發(fā)明的目的在于從設(shè)計(jì)思想上突破傳統(tǒng)思維模式，將電激發(fā)方式與光激發(fā)方式結(jié)合起來，將電激發(fā)材料與光激發(fā)材料結(jié)合起來，采用多層復(fù)合膜結(jié)構(gòu)使顯示器件實(shí)現(xiàn)完全彩色化，以實(shí)現(xiàn)彩色電視、黑白電視等平板顯示器。
本發(fā)明采用光電結(jié)合相互轉(zhuǎn)換思想，用電致發(fā)光層做激發(fā)源，配合長壽命、高效率的熒光粉(包括有機(jī)和無機(jī)材料)，制成多層結(jié)構(gòu)，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(jìn)行靜態(tài)顯示，也可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示；既可以顯示各類數(shù)字、字符，也可以顯示各種圖象。
本發(fā)明彩色平板顯示器件，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特征在于將電激發(fā)方式與光激發(fā)方式結(jié)合起來，將電激發(fā)材料與光激發(fā)材料結(jié)合起來，采用多層復(fù)合膜和交叉矩陣結(jié)構(gòu)構(gòu)成平板顯示器，在電驅(qū)動(dòng)下實(shí)現(xiàn)彩色或黑白顯示及顯象。
本發(fā)明的多層復(fù)合結(jié)構(gòu)，其器件結(jié)構(gòu)(構(gòu)造)特征在于，(1)為透明玻璃襯底，在其上面(2)為光致發(fā)光熒光粉層，接著是表面蒸有光刻成條形的ITO電極(4)的導(dǎo)電透明玻璃(3)，在ITO電極(4)上面為電激發(fā)的紫外光或藍(lán)色光的發(fā)光層(5)，在其上面為載流子輸運(yùn)層(6)，接著是條形、與ITO垂直的金屬背電極(7)，最后為非透明保護(hù)層(8)。
本發(fā)明的平板顯示器件結(jié)構(gòu)，其中載流子傳輸層(6)可以和電激發(fā)的發(fā)光層(5)的次序互換。如果(5)層材料具有空穴傳輸特性，采用

圖1的結(jié)構(gòu)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(yīng)改為具有空穴載流子傳輸特性，靠近ITO電極(4)層。
在本發(fā)明的器件結(jié)構(gòu)中，在條形光致發(fā)光熒光粉層(2)的空隙涂黑化層，以利提高器件的分辨率和對比度。
發(fā)紫外光或藍(lán)光的電激發(fā)發(fā)光層(5)可以為有機(jī)(聚合物)或無機(jī)熒光粉。有機(jī)材料可以是
無機(jī)材料可以是ZnS:Ce,SrS:Ce本發(fā)明彩色平板顯示器的光致發(fā)光熒光粉層(2)是紫外或藍(lán)光激發(fā)的，發(fā)射各種可見光，如綠、黃、澄或紅光的有機(jī)或無機(jī)熒光粉。有機(jī)材料可以是發(fā)綠光材料
發(fā)紅光材料
無機(jī)材料可以是發(fā)綠光材料ZnS:Cu發(fā)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、硅酸鹽、鋁酸鹽以及硼酸鹽等含氧熒光材料。
對于載流子傳輸層，其使用的材料可以是
本發(fā)明的彩色平板顯示器件結(jié)構(gòu)與制法較詳細(xì)地描述如下采用電激發(fā)材料與光激發(fā)材料的多層復(fù)合結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)特征如圖所示，在透明玻璃襯底層(1)上真空蒸發(fā)有機(jī)或無機(jī)層具有條形密度，且紅(r)、綠(g)和空白(b)條形相同，空隙處涂黑化層，構(gòu)成可被紫外光或藍(lán)光激發(fā)發(fā)射各種可見光的有機(jī)或無機(jī)熒光粉的光致發(fā)光熒光粉層(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(yīng)的ITO電極(4),(4)的上面一層是用來進(jìn)行熒光材料激發(fā)的電激發(fā)發(fā)光層(5)，在(5)的上面是一層用以提高電激發(fā)發(fā)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(hù)層(8)。
本發(fā)明的另外特征還在于電激發(fā)發(fā)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(shí)，可使層(6)在結(jié)構(gòu)中靠近ITO電極(4),且應(yīng)具有空穴載流子傳輸性。
在本發(fā)明彩色平板顯示器的制造方法中，通常先制備發(fā)藍(lán)色光的有機(jī)電致發(fā)光激發(fā)源(EL)，可分為6個(gè)步驟(1)選1條光刻為條形電極的ITO透明導(dǎo)電玻璃(In2O3:Sn)電極，線條密度為3-4/mm。
(2)其上真空蒸發(fā)藍(lán)色發(fā)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)用一薄硅片覆蓋在Al電極上面作保護(hù)層，可獲得有機(jī)藍(lán)色EL激發(fā)源。
然后與光致發(fā)光熒光層等合成，有兩個(gè)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制成綠色和紅色熒光粉層，使其與ITO條狀電極密度一致，即將熒光粉層制為空白(b)、綠(g)和紅(r)周期排列條狀熒光粉層綠色材料為Alq，紅色材料為DCM。
(7)將熒光粉層的間隙涂黑化層，黑化層采用石墨乳。
(8)再將涂有熒光粉層的玻璃襯底與(1-5)制成的EL激發(fā)源部分，按ITO光刻線與熒光粉線完全重疊，密封之后，則制成平板顯示器件。
本發(fā)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(jié)構(gòu)。
圖2是簡化的彩色平板顯示器件結(jié)構(gòu)。
圖3是一類白色平板顯示器件結(jié)構(gòu)。
圖4是另一類白色平板顯示器件結(jié)構(gòu)。
圖中(1)為透明玻璃襯底層(2)為光致發(fā)光熒光粉層(3)為透明玻璃層(4)為光刻成條形的ITO電極(5)為電激發(fā)發(fā)光層
(6)為載流子傳輸層(7)為金屬背電極(8)為非透明保護(hù)層本發(fā)明由于使電、光雙重激發(fā)特性結(jié)合在一起，即獲得了多色和彩色輸出，同時(shí)由于熒光粉的高效率、長壽命特點(diǎn)，提高了整個(gè)器件的特性及使用壽命。
本發(fā)明的實(shí)施例如下實(shí)施例1選一光刻為條狀電極的ITO透明導(dǎo)電玻璃，線條密度為3/mm；真空蒸發(fā)藍(lán)色發(fā)光材料Perylene，在其上面蒸鍍一層OXD-7(電子傳輸層)，然后，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，并且與ITO電極方向相互垂直，用一薄硅片覆蓋在Al電極上面作為保護(hù)層，黑化層采用石墨乳，這樣就獲得了發(fā)藍(lán)色光的有機(jī)EL發(fā)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熒光粉層，并且與ITO條狀電極密度一致，即將熒光粉層制成空白、綠、紅(r紅；g綠；b空白)周期排列的條狀熒光粉層，綠色熒光材料為Quiacridone(QA)，紅色熒光材料為DCM，再將涂有熒光粉層的玻璃襯底與EL激發(fā)源部分按ITO光刻線完全重疊，密封之后，便完成了彩色平板顯示器件，器件結(jié)構(gòu)如圖2，紅和綠色發(fā)射分別來源于熒光材料，藍(lán)色發(fā)射則來源于藍(lán)色的電致發(fā)射。該平板器件在10-15V電壓激發(fā)下可產(chǎn)生明亮的彩色光發(fā)射。
實(shí)施例2用有機(jī)藍(lán)色EL作激發(fā)源，通過選用可被藍(lán)色EL激發(fā)的黃色熒光粉層，可以得到白色發(fā)光器件。如E層選用藍(lán)色發(fā)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(jié)構(gòu)如圖3，其它條件與實(shí)施例1相同，通過調(diào)節(jié)和控制黃色熒光層的厚度，使藍(lán)色EL發(fā)射除了被黃色熒光材料吸收產(chǎn)生激發(fā)外，還透射部分藍(lán)色光，適當(dāng)控制黃、藍(lán)光的比例，可以得到白色光。另外，當(dāng)黃色熒光層較厚時(shí)，藍(lán)色EL全部被其吸收，則需采用圖4的結(jié)構(gòu)，即全部透射的藍(lán)色EL光與黃色熒光疊合成白光。此器件在驅(qū)動(dòng)電壓10-15V可以產(chǎn)生明亮的白色發(fā)光。
實(shí)施例3用有機(jī)藍(lán)色EL作激發(fā)源，無機(jī)材料作熒光層，可以獲得高亮度、長壽命的彩色顯示器件。如激發(fā)源結(jié)構(gòu)與材料部分參照例2，無機(jī)熒光粉層材料紅色r為CaS:Eu，綠色g為ZnS:Cu,b為空白，器件結(jié)構(gòu)與其它條件與例1相同。在驅(qū)動(dòng)電壓10-15V可以獲得彩色顯示。
實(shí)施例4用有機(jī)藍(lán)色EL作激發(fā)源，無機(jī)和有機(jī)材料作熒光層，可以獲得高亮度、長壽命的白色顯示器件。如激發(fā)源結(jié)構(gòu)與材料部分參照例2，無機(jī)熒光粉層材料黃色r為(Zn,Cd)S:Ag或YAG:Ce,g和空白，器件結(jié)構(gòu)與其它條件與例1相同。在驅(qū)動(dòng)電壓10-15V可以獲得白色顯示。
實(shí)施例5用有機(jī)藍(lán)色EL作激發(fā)源，無機(jī)和有機(jī)材料作熒光粉層，可以獲得高亮度、長壽命的彩色顯示器件。如激發(fā)源結(jié)構(gòu)與材料部分參照例2，無機(jī)熒光粉層材料紅色r為SrS:Eu，有機(jī)熒光粉層材料綠色g為Alq,b為空白，器件結(jié)構(gòu)與其它條件與例1相同。再如激發(fā)源部分參照例2，有機(jī)熒光粉層材料紅色r為Eucomplex，無機(jī)熒光粉層材料綠色為ZnS:Cu,b為空白，器件結(jié)構(gòu)與圖1一致。在驅(qū)動(dòng)電壓10-15V可以獲得彩色顯示。
實(shí)施例6用有機(jī)藍(lán)色EL作激發(fā)源，無機(jī)或有機(jī)材料作熒光層，可以獲得高亮度、長壽命的白色顯示器件。如激發(fā)源結(jié)構(gòu)與材料部分參照例2，無機(jī)熒光粉層材料黃色r為(Zn,Cd)S:Ag或YAG:Ce，(或有機(jī)熒光粉材料黃色r為Alq:DCM(摻雜濃度為1.5％),g和b為空白，器件結(jié)構(gòu)與其它條件與例1相同。在驅(qū)動(dòng)電壓10-15V可以獲得白色顯示。
實(shí)施例7依據(jù)實(shí)施例1和2，只需將有機(jī)藍(lán)色EL激發(fā)源改為有機(jī)長波紫外或藍(lán)紫光的EL作激發(fā)源，(2)層中的光致發(fā)光材料選用可被該長波紫外光或藍(lán)紫光EL激發(fā)的熒光粉。如(2)層中的b處為發(fā)藍(lán)光的BaMg2Al16027:Eu2+或(Sr,Ca)10(PO4)6Cl2:Eu2+等熒光粉；g處為發(fā)綠光的ZnS:Cu,Al或Y2SiO5:Tb,Ce等熒光粉；而r處為發(fā)紅光的Mn4+激活的氟鍺酸鎂或Eu激活的堿土金屬硫化物等熒光粉。
權(quán)利要求
1.一種彩色平板顯示器，其特征在于將電激發(fā)方式與光激發(fā)方式結(jié)合起來，將電激發(fā)材料與光激發(fā)材料結(jié)合起來，采用多層復(fù)合膜和交叉矩陣結(jié)構(gòu)構(gòu)成電驅(qū)動(dòng)的平板顯示器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的平板顯示器，特征在于，(1)為透明玻璃襯底，在其上面(2)為光致發(fā)光熒光粉層，接著是表面蒸有光刻成條形的ITO電極(4)的導(dǎo)電透明玻璃(3)，在ITO電極上是電激發(fā)的發(fā)射紫外或藍(lán)色光的發(fā)光層(5)，在其上面為載流子輸運(yùn)層(6)，接著是條形、與ITO垂直的金屬背電極(7)，最后為非透明保護(hù)層(8)。
3.根據(jù)權(quán)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(fā)的發(fā)光層(5)的次序互換，如果(6)層材料具有空穴傳輸特性，采用權(quán)利要求2所述的結(jié)構(gòu)；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(yīng)改為具有空穴載流子傳輸特性，靠近ITO電極(4)層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1和2的彩色平板顯示器，其特征在于層(2)的熒光粉層可作成紅(r)、綠(g)和空白(b)的相間的條形結(jié)構(gòu)，在條形光致發(fā)光熒光粉層的空隙涂黑化層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1和2的彩色平板顯示器，其特征在于發(fā)紫外光或藍(lán)光的電激發(fā)發(fā)光層(5)為由下列結(jié)構(gòu)式表示的有機(jī)(聚合物)或無機(jī)熒光粉有機(jī)材料可以是
無機(jī)材料可以是ZnS:Ce,SrS:Ce
6.根據(jù)權(quán)利要求1和2的平板顯示器，其特征在于透明玻璃襯底(1)上面的光致發(fā)光熒光粉層(2)是可被紫外光或藍(lán)光激發(fā)的，發(fā)射各種可見光，如綠，黃，橙或紅光的有機(jī)或無機(jī)熒光粉有機(jī)材料可以是發(fā)綠光材料
發(fā)紅光材料
無機(jī)材料可以是發(fā)綠光材料ZnS:Cu發(fā)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、硅酸鹽、鋁酸鹽以及硼酸鹽等含氧熒光材料。對于載流子傳輸層，其使用的材料可以是
7.根據(jù)權(quán)利要求1和2的彩色平板顯示器，其特征是構(gòu)成的器件工作源為電壓驅(qū)動(dòng)，可為直流，交流和各種波形的脈沖電壓。
全文摘要
一種彩色平板顯示器件,屬于平板顯示技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明從設(shè)計(jì)思想上突破傳統(tǒng)思維模式,將電激發(fā)方式與光激發(fā)方式結(jié)合起來,將電激發(fā)材料與光激發(fā)材料結(jié)合起來,采用多層復(fù)合膜結(jié)構(gòu)使顯示器件實(shí)現(xiàn)完全彩色化,可實(shí)現(xiàn)彩色電視,黑白電視等多種平板顯示應(yīng)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(yōu)先權(quán)日1998年4月20日
發(fā)明者彭俊彪, 劉行仁 申請人:中國科學(xué)院長春物理研究所