тонкопленочный электролюминесцентный дисплей с высокой контрастностью и способ его изготовления
Классы МПК: | H05B33/10 способы и устройства для изготовления электролюминесцентных источников света H05B33/02 конструктивные элементы H05B33/14 отличающиеся по химическому составу, физической структуре или расположению электролюминесцентных материалов |
Автор(ы): | Расселл А.Бадзилик (US), Доминик Л.Монарчи (US), Мирослав Подоба (US), Ричард Р.Свотсон (US) |
Патентообладатель(и): | Нортроп Грамман Норден Системз Инкорпорейтед (US) |
Приоритеты: |
подача заявки:
1993-12-15 публикация патента:
20.09.1998 |
Использование: изобретение относится к электролюминесцентным индикаторным панелям. Сущность: тонкопленочный электролюминесцентный дисплей с высокой контрастностью содержит электролюминесцентную панель, включающую стеклянную подложку, осажденные на нее электроды, первый и второй слои диэлектрика и размещенный между ними слой люминофора и электроды, нанесенные на второй слой диэлектрика, а также фильтр-круговой поляризатор, установленный перед стеклянной подложкой. Способ изготовления электролюминесцентной панели характеризуется тем, что люминофор осаждают со скоростью, не превышающей 50
, путем термического испарения. Технический результат изобретения - создание тонкопленочной электролюминесцентной панели, обеспечивающий возможность наблюдения изображения при солнечном свете, уменьшение отражения света из окружающей среды и увеличение контрастности. 2 с. и 2 з.п.ф-лы, 4 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4
![тонкопленочный электролюминесцентный дисплей с высокой контрастностью и способ его изготовления, патент № 2119274](/images/patents/352/2119274/2119274t.gif)
Формула изобретения
1. Тонкопленочный электролюминесцентный дисплей с высокой контрастностью, содержащий электролюминесцентную панель, включающую в себя стеклянную подложку, множество параллельных прозрачных электродов, осажденных на стеклянную подложку, первый слой диэлектрика, осажденный на множество прозрачных электродов и незащищенные участки стеклянной подложки для образования гладкой плоской поверхности, слой люминофора, осажденный на гладкую поверхность первого слоя диэлектрика, второй слой диэлектрика, нанесенный на слой люминофора, множество металлических электродов, каждый из которых осажден параллельно на второй слой диэлектрика, отличающийся тем, что содержит фильтр-круговой поляризатор, установленный рядом со стеклянной подложкой с возможностью наблюдения электролюминесцентной панели через фильтр-поляризатор, а слой люминофора выполнен с возможностью обеспечения коэффициента диффузного отражения порядка 2%. 2. Дисплей по п. 1, отличающийся тем, что слой люминофора осажден со скоростью по меньшей мере 50![тонкопленочный электролюминесцентный дисплей с высокой контрастностью и способ его изготовления, патент № 2119274](/images/patents/352/2119274/2119274-15t.gif)
![тонкопленочный электролюминесцентный дисплей с высокой контрастностью и способ его изготовления, патент № 2119274](/images/patents/352/2119274/2119274-16t.gif)
![тонкопленочный электролюминесцентный дисплей с высокой контрастностью и способ его изготовления, патент № 2119274](/images/patents/352/2119274/2119274-17t.gif)
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к электролюминесцентным индикаторным панелям, в частности, к электролюминесцентным индикаторным панелям с высокой степенью зеркальности и высокой контрастностью. Тонкопленочные электролюминесцентные индикаторные панели обладают рядом преимуществ в сравнении с известными индикаторными устройствами, например, дисплеями на электронно-лучевых трубках (ЭЛТ), и жидкокристаллическими дисплеями. По сравнению с дисплеями на ЭЛТ тонкопленочные электролюминесцентные индикаторные панели потребляют меньше энергии, обеспечивают большее поле зрения и имеют меньшую толщину. По сравнению с жидкокристаллическими дисплеями тонкопленочные электролюминесцентные индикаторные панели имеют большее поле зрения, не требуют дополнительного освещения. [1]. На фиг. 1 показана известная тонкопленочная электролюминесцентная индикаторная панель 10. Тонкопленочное электролюминесцентное индикаторное табло имеет стеклянную панель 11, множество прозрачных электродов 12, первый слой диэлектрика 13, слой люминофора 14, второй слой диэлектрика 15 и множество металлических задних электродов 16, расположенных перпендикулярно к прозрачным электродам 12. Прозрачные электроды 12 обычно изготовляют из индия-окиси олова, а металлические электроды 16 - из алюминия. Слои диэлектрика 13, 15 защищают слой люминофора 14 от избыточного постоянного тока. Когда между прозрачными электродами 12 и металлическими электродами 16 приложен электрический потенциал, например, около 200 B, электроны перемещаются от одной из поверхностей раздела между слоями диэлектрика 13, 15 и слоем люминофора 14 в слой люминофора, где они быстро ускоряются. Слой люминофора 14 обычно содержит ZnS, легированный марганцем. Электроны, входящие в слой люминофора 14, возбуждают Mn, заставляя его испускать фотоны. Фотоны проходят через первый слой диэлектрика 13, прозрачные электроды 12 и стеклянную панель 11, образуя видимое изображение. Хотя современные тонкопленочные электролюминесцентные индикаторные панели являются удовлетворительными для некоторых применений, однако для более прогрессивных применений требуются индикаторные панели с более высокой яркостью и контрастностью, и имеющие большие размеры и обеспечивающие возможность наблюдения при солнечном свете. Для достижения соответствующей контрастности индикаторной панели в условиях высокой освещенности окружающей среды известно применение фильтра-кругового поляризатора, который обеспечивает снижение отражений света, обусловленного окружающей средой. Фильтр - круговой поляризатор работает эффективно с тонкопленочной электролюминесцентной индикаторной панелью, которая имеет высокую степень зеркальности. Если зеркальность металлических задних алюминиевых электродов 16 можно увеличить, то эффективность фильтра - кругового поляризатора будет также увеличиваться. Задачей изобретения является создание видимой при солнечном свете тонкопленочной электролюминесцентной индикаторной панели, обеспечивающей уменьшение отражений света из окружающей среды и увеличение контрастности. В соответствии с настоящим изобретением слоистая конструкция тонкопленочной электролюминесцентной индикаторной панели включает в себя слой люминофора, который осажден способом термического испарения со скоростью по меньшей мере![тонкопленочный электролюминесцентный дисплей с высокой контрастностью и способ его изготовления, патент № 2119274](/images/patents/352/2119274/2119274-3t.gif)
![тонкопленочный электролюминесцентный дисплей с высокой контрастностью и способ его изготовления, патент № 2119274](/images/patents/352/2119274/2119274-4t.gif)
![тонкопленочный электролюминесцентный дисплей с высокой контрастностью и способ его изготовления, патент № 2119274](/images/patents/352/2119274/2119274-5t.gif)
![тонкопленочный электролюминесцентный дисплей с высокой контрастностью и способ его изготовления, патент № 2119274](/images/patents/352/2119274/2119274-6t.gif)
![тонкопленочный электролюминесцентный дисплей с высокой контрастностью и способ его изготовления, патент № 2119274](/images/patents/352/2119274/2119274-7t.gif)
После осаждения слоя люминофора 14 с последующим осаждением второго слоя диэлектрика 15 панель следует нагревать до температуры примерно 500oC в течение 1 ч для отжига люминофора. Отжиг побуждает атомы Mn к мигрированию в узлы Zn решетки ZnS, в которых они могут испускать фотоны при возбуждении. После отжига слоя люминофора 14 металлические электроды 16 образуют на втором слое диэлектрика 15 любым соответствующим способом, включая протравливание. Металлические электроды 16 можно изготовить из любого высокопроводящего металла, например, алюминия. Как и с электродами 12 на основе индия-окиси олова, размер и расстояние между металлическими электродами 16 зависят от размеров дисплея. Например, типичная тонкопленочная электролюминесцентная индикаторная панель размерами 12,7 х 17,8 см может содержать металлические электроды 16, которые имеют толщину примерно 100 нм, ширину примерно 250 мкм (10 мил), и разнесены на расстояние примерно 125 мкм (5 мил). Металлические электроды 16 должны быть расположены перпендикулярно к электродам 12 на основе индия-окиси олова для образования решетки. Настоящее изобретение основано на том факте, что когда кругополяризованный свет падает на зеркальную поверхность, направление круговой поляризации (т.е. направление по часовой стрелке либо против часовой стрелки) изменяется, и свет с измененной таким образом поляризацией не сможет больше прoходить назад через пластину линейного поляризатора, являющегося составной частью фильтра-кругового поляризатора. Таким образом, величина отраженного к наблюдателю внешнего света, падающего на поверхность панели, можно уменьшить при использовании тонкопленочной электролюминесцентной панели с высокой степенью зеркальности и фильтра-кругового поляризатора. Увеличение зеркальности панели приводит к повышению эффективности фильтра-кругового поляризатора, в результате обеспечивается повышение контрастности дисплея, поскольку отражается меньше света из окружающей среды. Ниже приведен пример улучшения контрастности с применением настоящего изобретения в сравнении с известными техническими решениями. На фиг. 3 показана диаграмма, иллюстрирующая работу обычной системы 30 известного тонкопленочного электролюминесцентного дисплея в окружающей среде при освещенности светом силой 2000 ф. - кд (21528 лк). Окружающий свет 32 падает на фильтр-круговой поляризатор 27 под углом 30o от линии, перпендикулярной к плоскости поверхности фильтра 27, в результате световой поток интенсивностью 4 фут-ламберт (fl, ф.-Лб) (43,04 лм/м2) 34 отражается поверхностью фильтра 27. Окружающий свет 32 также отражается панелью 35 обычно тонкопленочного электролюминесцентного дисплея, в результате световой поток интенсивностью примерно 42 ф.-Лб (450,95 лм/м2) отражается в сторону наблюдателя 38. Панель 35 тонкопленочного электролюминесцентного дисплея также обеспечивает интенсивность светового потока примерно 50 ф.-Лб (538 лм/м2), испускаемого освещенным элементом изображения. Однако, поскольку через фильтр пропускается 37%, то от системы дисплея будет испускаться световой поток 40 примерно 18,5 ф.-Лб (199 лм/м2). Контрастность является мерой света 34, 36, отраженного от панели, в сравнении с испускаемым светом 40, причем контрастность определяют как:
![тонкопленочный электролюминесцентный дисплей с высокой контрастностью и способ его изготовления, патент № 2119274](/images/patents/352/2119274/2119274-8t.gif)
Поскольку свет, испускаемый панелью, имеет яркость 18,5 ф.-Лб (199 лм/м2), а составляющие отраженного света от фильтра и панели - 4 ф.-Лб и 42 ф. -Лб соответственно (43,04 лм/м2 и 450,95 лм/м2), то контрастность известной панели равна:
![тонкопленочный электролюминесцентный дисплей с высокой контрастностью и способ его изготовления, патент № 2119274](/images/patents/352/2119274/2119274-9t.gif)
На фиг. 4 показана диаграмма, иллюстрирующая улучшенную систему 25 дисплея в соответствии с настоящим изобретением, имеющую тонкопленочную электролюминесцентную панель 26 с высокой зеркальностью и фильтр-круговой поляризатор 27. Следует отметить, что система дисплея по фиг. 4 по существу идентична системе дисплея по фиг. 3 и поэтому элементы, которые являются по существу одинаковыми, обозначены теми же позициями. Панель 26 с высокой зеркальностью имеет активную площадь 3,5 x 4,7"" (88,9 x 188,38 мм) с 320 электродами столбцов на основе индия-окиси олова, каждый из которых имеет толщину
![тонкопленочный электролюминесцентный дисплей с высокой контрастностью и способ его изготовления, патент № 2119274](/images/patents/352/2119274/2119274-10t.gif)
![тонкопленочный электролюминесцентный дисплей с высокой контрастностью и способ его изготовления, патент № 2119274](/images/patents/352/2119274/2119274-11t.gif)
![тонкопленочный электролюминесцентный дисплей с высокой контрастностью и способ его изготовления, патент № 2119274](/images/patents/352/2119274/2119274-12t.gif)
![тонкопленочный электролюминесцентный дисплей с высокой контрастностью и способ его изготовления, патент № 2119274](/images/patents/352/2119274/2119274-13t.gif)
![тонкопленочный электролюминесцентный дисплей с высокой контрастностью и способ его изготовления, патент № 2119274](/images/patents/352/2119274/2119274-14t.gif)
Таким образом, настоящее изобретение обеспечивает улучшение контрастности в соотношении примерно 2:1 по сравнению с известной панелью дисплея, имеющей обычную зеркальность, которая показана на фиг. 3. Кроме того, поскольку тонкопленочная электролюминесцентная панель дисплея в соответствии с настоящим изобретением имеет повышенную зеркальность, то ее диффузное отражение составляет всего лишь порядка 2%, тогда как известные панели имеют диффузное отражение 15-20%. Увеличение контрастности, связанное с улучшенной системой 25 дисплея, достигается главным образом за счет улучшения зеркальности тонкопленочной электролюминесцентной панели 26 и обеспечиваемого в результате повышения эффективности, которое обеспечивает фильтр-круговой поляризатор. Улучшение зеркальности тонкопленочной электролюминесцентной панели 26 увеличивает эффективность фильтра-кругового поляризатора 27, и в результате контрастность дисплея улучшается, поскольку отражается меньшее количество света. Следует отметить, что если система дисплея, выполненная в соответствии с настоящим изобретением, будет использоваться во внешних условиях в течение продолжительного периода времени, то перед круговым поляризатором 27 следует установить ультрафиолетовый фильтр, чтобы ультрафиолетовое излучение не могло ухудшить поляризационные характеристики фильтра-кругового поляризатора. Хотя изобретение было описано и показано на примере его конкретного исполнения, однако специалисту в данной области техники должно быть ясно, что в объеме настоящего изобретения возможны различные другие модификации, исключения и добавления без изменения сущности изобретения.
Класс H05B33/10 способы и устройства для изготовления электролюминесцентных источников света
Класс H05B33/02 конструктивные элементы
Класс H05B33/14 отличающиеся по химическому составу, физической структуре или расположению электролюминесцентных материалов