無機透明薄膜電致發(fā)光顯示器元件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及電致發(fā)光顯示器，尤其涉及AC(Alternating Current，交變電流)控制的無機薄膜電致發(fā)光顯示器。
【背景技術(shù)】
[0002]電致發(fā)光顯示器(以下也稱為“EL顯示器”)具有特定的特性，諸如耐久性以及在低溫下工作的能力，這使得電致發(fā)光顯示器成為用于最具有挑戰(zhàn)性的工作環(huán)境和條件下的出色的顯示器技術(shù)。
[0003]通常情況下，EL顯示器的工作以當(dāng)暴露在外部電場中時發(fā)光的電致發(fā)光材料為基礎(chǔ)。
[0004]在以薄膜結(jié)構(gòu)提供的無機EL顯示器中，發(fā)光材料被設(shè)置為薄發(fā)光層，該薄發(fā)光層的厚度通常小于1000微米并且典型地約為500-750納米。發(fā)光層被提供在兩個導(dǎo)電電極層之間，這兩個導(dǎo)電電極層通過薄絕緣體層與發(fā)光層電絕緣。電極之間的電壓差提供了電場，電子在電場的作用下在發(fā)光層中移動，并且電子中的一些在發(fā)光層中激發(fā)所謂的發(fā)光中心，發(fā)光中心由發(fā)光層的摻雜材料形成。當(dāng)發(fā)光中心的激發(fā)被釋放時，光線被發(fā)射出來。
[0005]—般而言，電極層不是均勻?qū)?；相反地，電極層典型地以在發(fā)光層的上方和下方的圖案化電極對齊之處形成獨立的發(fā)光區(qū)的方式被圖案化。當(dāng)電極層的對應(yīng)部分之間耦合足夠的電壓時，每個發(fā)光區(qū)有效，即發(fā)光。在沒有電壓的情況下，所述發(fā)光區(qū)無效并且不發(fā)光。電極層例如可以形成為彼此垂直的行和列，以便在一層的電極行與另一層的電極列的交叉部分處形成起發(fā)光區(qū)作用的像素。
[0006]通過使用不同的結(jié)構(gòu)和材料以及先進的控制電子器件，可以提供不同類型的EL顯示器。除傳統(tǒng)的單色不透明顯示器元件之外，市場上還存在多色且透明的顯示器元件。
[0007]EL顯示器的基本技術(shù)通常是已知的并且在“ElectroluminescentDi splays，，Yoshimasa A.0no, World Scientific Publishing C0., 1995 (ISBN981-02-1920-0) in Chapters 3, 5and 8( “ 電致發(fā)光顯不器”，Yoshimasa A.0no，世界科學(xué)出版公司，1995 (ISBN 981-02-1920-0)，第3、5和8章)進行了廣泛說明。
[0008]影響EL顯示器的特性和用戶體驗的一個關(guān)鍵因素是顯示器的亮度，換句話說，就是當(dāng)顯示器的發(fā)光區(qū)有效時顯示器的發(fā)光效率或者從顯示器的發(fā)光區(qū)發(fā)射的強度。產(chǎn)生的發(fā)光效率越高，顯示器元件的有效區(qū)則更好地區(qū)別于無效區(qū)，即顯示器的有效區(qū)與無效區(qū)之間的對比越大。另一方面，有效區(qū)越亮，則有效區(qū)及其形成的圖像或文本更好地區(qū)別于周圍事物。該可區(qū)別性對于透明顯示器尤其重要。
[0009]倘若顯示器的亮度要增大，則從當(dāng)前電場角度看必須至少將發(fā)光層保持在一特定的閾值厚度，這是因為小于閾值厚度則不可能在不破壞結(jié)構(gòu)的合理電壓下具有足夠的發(fā)光。該閾值厚度通常為大約500nm，并且典型地，發(fā)光層的厚度為500_900nm或600_800nm，例如近似為700nm。
[0010]另一方面，通過增大電壓可以提高顯示器的亮度。然而，典型的工作電壓當(dāng)前為150 - 250V，并且不可能在全部應(yīng)用中都大幅增大電壓。理論上，電場并且因此亮度還可以在不升高電壓的情況下通過減小絕緣體層的厚度來增大，在此情況下，與電極之間的距離成反比的電場增大。然而，根據(jù)所建立的電場，不可能在基本上不增大擊穿風(fēng)險的情況下將絕緣體層充分減小到200-250nm。
[0011]因此，在電致發(fā)光顯示器領(lǐng)域需要研發(fā)全新的技術(shù)方案來提高顯示器的亮度。【實用新型內(nèi)容】
[0012]本實用新型的目的是提供一種新的具有薄膜結(jié)構(gòu)的無機透明電致發(fā)光顯示器元件，其中，亮度和可靠性很高。
[0013]本實用新型提出了一種無機透明薄膜電致發(fā)光顯示器元件，包括層結(jié)構(gòu)，所述層結(jié)構(gòu)被提供在基底上并且在兩個導(dǎo)電電極層之間包括:
[0014]第一絕緣體層；
[0015]第一發(fā)光層，位于所述第一絕緣體層上方；以及
[0016]第二絕緣體層，位于所述第一發(fā)光層上方，
[0017]所述層結(jié)構(gòu)在所述兩個導(dǎo)電電極層之間還包括:
[0018]第二發(fā)光層，位于所述第二絕緣體層上方；以及
[0019]第三絕緣體層，位于所述第二發(fā)光層上方，
[0020]所述絕緣體層中的每個包括材料AlT1x和A1203中的至少一種，并且所述發(fā)光層中的每個包括摻雜有材料Mn、Tb、Ce、Ag和Cu中任一種的材料Zn、Sr和Ca中任一種的硫化物。
[0021]在此背景下，“顯示器元件”是指用于電致發(fā)光顯示器的薄膜結(jié)構(gòu)，該顯示器元件能夠是完整的、獨立工作的顯示器設(shè)備。然而，顯示器元件也可以是更大的顯示器設(shè)備或單元中的非獨立的模塊化或固定部件。例如，在像素格式顯示器中，顯示器元件可指顯示器的包括一個或更多像素的部分。
[0022]在本實用新型的背景下，“薄膜”意味著顯示器元件的每個功能層(除了顯示器元件的基底外)的厚度小于ΙΟΟΟηη?ο
[0023]本實用新型的可以為AC控制的顯示器元件包括層結(jié)構(gòu)，該層結(jié)構(gòu)被提供在合適的基底上并且在兩個導(dǎo)電絕緣體層之間包括第一絕緣體層、在第一絕緣體層上方的第一發(fā)光層(即包括當(dāng)暴露于電場下時發(fā)光的發(fā)光材料的層)以及在第一發(fā)光層上方的第一絕緣體層。在本申請中，導(dǎo)電絕緣體層意味著其中存在起到顯示器元件的電極作用的導(dǎo)電材料的區(qū)域的層，但是導(dǎo)電材料并非必須作為均勻結(jié)構(gòu)來以均勻方式覆蓋整個電極層。兩個電極層可以包括例如相互交叉或垂直提供的導(dǎo)體帶，以使得在每一層中起到電極元件作用的導(dǎo)體帶的交叉部分形成發(fā)光像素。
[0024]在本實用新型的背景下，一層的位置在另一層“上方”并不意味著第一次提到的層應(yīng)當(dāng)以直接接觸的方式直接提供在后來提到的層上。在層之間存在一個或更多中間層例如以改善層間的粘附性。此外，在沉積特定層的工藝中，可能有必要在沉積實際層之前先形成緩沖層。
[0025]很明顯，本實用新型的顯示器元件除以上限定的層之外能夠包括其他層。
[0026]在本實用新型的背景下，術(shù)語“導(dǎo)電”和“導(dǎo)體”以及“絕緣”和“絕緣體”還有這些術(shù)語的衍生物指的是電傳導(dǎo)和電絕緣。
[0027]無機薄膜EL顯示器技術(shù)的基礎(chǔ)是公知的。因此，在此背景下沒必要提供進一步的細節(jié)，例如有關(guān)于所有材料和結(jié)構(gòu)替代方式、顯示器元件的電控制的特征或者可能與根據(jù)本實用新型的顯示器元件相關(guān)聯(lián)的制造工藝的細節(jié)。
[0028]提供有層結(jié)構(gòu)的基底可以是在本領(lǐng)域中任何本身已知的材料。導(dǎo)電電極層還可以包括已知材料。絕緣體和發(fā)光層能夠使用已知技術(shù)，例如使用原子層沉積ALD來制造。
[0029]根據(jù)本實用新型，層結(jié)構(gòu)在所述兩個導(dǎo)電電極層之間進一步包括在第二絕緣體層上方的第二發(fā)光層以及在第二發(fā)光層上方的第三絕緣體層。換句話說，根據(jù)本實用新型的技術(shù)方案包括使用絕緣體層相互絕緣的兩個發(fā)光層。三個絕緣體層中每個包括絕緣體材料AlT1jP A1 203中至少一個，并且每個發(fā)光層包括摻雜有材料Μη (錳)、Tb (鋱)、Ce (鈰)、Ag (銀)和Cu (銅)中任一個的材料Zn (鋅)、Sr (鍶)和Ca (鈣)中任一個的硫化物。絕緣體層的組合厚度較優(yōu)地為300-500nm，并且發(fā)光層的組合厚度較優(yōu)地為600_800nm并且例如近似為700nm。
[0030]本實用新型基于以下驚人發(fā)現(xiàn):根據(jù)本實用新型的兩個發(fā)光層的結(jié)構(gòu)允許提供非常亮的顯示器元件而與一個發(fā)光層的傳統(tǒng)技術(shù)方案相比不增加發(fā)光材料的總量。這與本領(lǐng)域所建立的觀點相反，據(jù)此要求發(fā)光層的發(fā)光超過通常為近似500nm的閾值厚度。其次，發(fā)現(xiàn)根據(jù)本實用新型的