[发明专利]带有构图荧光粉结构的电致发光叠层和带有改进绝缘特性的厚膜绝缘材料

说明书

发明的领域

本发明涉及使用薄膜和/或厚膜技术制造的AC电致发光(EL)器件。本发明还涉及全色EL器件。

发明的背景

授予Wu等人的、1995年7月11日颁发的US专利5432015和授予Wu等人的、1998年5月26日颁发的US专利5756147公开了一种结合厚膜绝缘层和薄膜绝缘层的电致发光叠层结构，和在刚性的、背衬底上从背面向前面形成该电致发光叠层结构的方法。使用这种混合厚膜/薄膜技术的固态显示器(SSD)已经被证明在单色(ZnS：Mn荧光粉)和全色(ZnS：Mn/SrS：Ce双层荧光粉)应用(BAiley et.埃l.，SID95 Digest，1995)中具有好的性能和亮度(发光度)，然而仍然需要改进。

作为用于制造平板显示器的竞争的替代品，EL的潜能已经由于不能产生明亮的、稳定的全色而受到阻碍了。结果是EL只深入到需要技术的固有优点，如强度、宽视角、温度不敏感性、和快速时间响应的适当场所应用的市场中。

已经使用了两个基本的替换方案以产生全色EL器件。一个方案是使用构图的荧光粉，这是在一层中交替设置红、绿和蓝(RGB)荧光粉元件(参见例如US专利4977350，公开于1990年12月11日，授予T埃n埃k埃等人)。这个方案具有要求三种荧光粉在分离的步骤中被构图成构成每个象素的红、蓝和蓝子象素的缺点。而且，利用通常可得到的EL荧光粉不能都产生足够明亮的三种颜色以获得所希望的亮度优点。第二个方案是使用彩色-白色(colour by white)技术，首先被Tanaka等人介绍的，(SID 88 Digest，p293，1998，还参见US专利4727003，公布于1988年2月23日，授予Ohseto等人)。在彩色-白色方法中，荧光粉层包括多层荧光粉，通常为ZnS：Mn和SrS：Ce，当重叠时产生白光。然后通过将构图的滤光器放置在白光的前面，获得红、绿和蓝子象素。白色荧光粉发射在电磁谱的整个可见部分上的波长的光，并且滤光器传输对应每个子象素颜色的波长的很窄范围。这个方案在高量度时具有相对差的能量效率的缺点，因为大部分光被吸收在滤光器中了，并且相应减少了显示器的总能量效率。

对于全色显示的另一要求是灰度级能力，就是对于每个子象素产生大量确定的和一致的辉点(发光强度)。通常，256个灰度级辉点跨越从零到全亮度，这受到用于每个子象素的预定输入电信号的控制。这个数量的灰度级提供总的约16百万个单独的颜色。

电致发光显示器具有通过在荧光粉层的相对侧面以直角互相贯穿多组导体条确定的象素和子象素。这些组导体条分别称为“行”和“列”。子象素使用称为无源矩阵寻址的寻址方法独立发光。这就需要连续寻址行，是如下进行的：通过在每行上施加带有称为阈值电压的峰值电压的短方电脉冲，使脉冲的持续时间小于为寻址每行分配的时间。各带有称为“调制电压”的确定的和独立的峰值电压的电脉冲同时施加给与被寻址的行交叉的每列。根据每个子象素所要求的瞬时亮度以便实现所希望的象素颜色，这提供沿着该行穿过构成象素的子象素的可独立控制的电压。当寻址每行时，其余行不连接，或者被连接到接近于零的电压电平。显示器上的所有子象素的独立操作要求不在寻址行的子象素不发光。鉴于如果穿过子象素的电压低于阈值电压，不产生亮度，因此电致发光显示器上的子象素的电光特性便于满足这个要求。

寻址显示器中的所有行所需的时间称为帧，并且对于视频图象，为了避免图象闪烁，帧重复率必须至少为约50Hz，同时有最大帧重复率，通常为约200Hz，由于涉及显示器及其相关电子设备的电特性的电压上升时间的限制，可实现这一最大帧重复率。原则上，可通过调制平均帧率而控制平均象素亮度来实现灰度级的量度。这要求在相对短时间周期内省去一小部分电脉冲。然而，实际上，由于帧率的限制范围，通过这种方法只能实现一些级别的灰度级。另一个方案，称为振动，是熄灭在要求减少亮度的象素最接近近的一个或多个象素。由此立体地调制亮度。然而，这个技术将造成显示分辨率和图象质量的损失。

灰度级控制的最佳方法是控制瞬时子象素的亮度，这必须通过调制电脉冲峰值电压、脉冲持续时间或脉冲形状来实现。同时，为使使用无源矩阵寻址被寻址的电致发光显示器中的功耗最小化，希望具有尽可能接近于阈值电压的行电压，在阈值电压以上将产生亮度。这就要求对于所有子象素的阈值电压相等。