EA027638B1

EA027638B1 - Элемент прозрачного неорганического тонкопленочного электролюминесцентного дисплея и способ его изготовления

Info

Publication number: EA027638B1
Application number: EA201492132A
Authority: EA
Inventors: Кари Хяркенен
Original assignee: Бенек Ой
Priority date: 2012-06-21
Filing date: 2013-06-20
Publication date: 2017-08-31
Also published as: CN104396346B; US20150189718A1; CN104396346A; US9226362B2; EP2865241B1; TWI596982B; WO2014009601A1; EA201492132A1; EP2865241A1; TW201401927A; EP2865241A4

Abstract

Предложен элемент неорганического прозрачного тонкопленочного электролюминесцентного дисплея с областью отображения, имеющей по меньшей мере одну излучающую область и по меньшей мере одну неизлучающую область, усовершенствованный с точки зрения прозрачности и невидимости, а также способ его получения. Структура по изобретению включает подложку (40), первый проводящий слой (42), первый изолирующий слой (45), люминесцентный слой (46), второй изолирующий слой (47), второй проводящий слой (43) и третий изолирующий слой (44), содержащий изолирующий, неорганический материал. Излучающие и неизлучающие области дисплея выполнены оптически одинаковыми путем обеспечения элементов пассивной пленки (50) на неизлучающих областях, а именно путем обеспечения проводящего материала также и на этих областях, тогда как в излучающих областях расположены электропроводящие электроды, соединенные с источником тока для создания необходимого напряжения.

Description

Изобретение относится к области прозрачных дисплеев и, более конкретно, к области эмиссионных прозрачных дисплеев. В особенности данное патентное описание относится к области работающих от переменного тока прозрачных неорганических тонкопленочных электролюминесцентных (ΐΗίη й1т е1ес(гойншпезсет (ТРЕЬ)) дисплеев, которые являются эмиссионными прозрачными дисплеями. Более конкретно, данное патентное описание относится к улучшению прозрачности и невидимости прозрачных неорганических тонкопленочных электролюминесцентных (ТРЕЬ) дисплеев.

Уровень техники

Прозрачные дисплеи находят применение в случаях, когда пространство ограничено, и имеется необходимость обеспечить пользователей двойным набором информации. Например, первый вид информации может быть обеспечен на дисплее, а второй вид информации может быть видимым сквозь дисплей. Кроме того, прозрачные дисплеи дают возможность создать интересный дизайн как для профессионального использования, так и для потребителей, например, в применениях, в которых продукт должен отличаться от традиционного. Прозрачные дисплеи могут предлагать уникальные преимущества, позволяющие наблюдателю определять местонахождение объектов, находящихся позади экрана, или добавлять наложенные предупреждения или сообщения поверх других информационных дисплеев. Некоторые будущие применения могут использовать прозрачные дисплеи, закрепляемые на голове перед глазом пользователя, что позволяет добавлять наложенную цифровую информацию к обычному полю зрения.

В данном контексте элемент ТРЕЬ дисплея представляет собой слоистую структуру, включающую необходимые компоненты для испускания света при соединении с соответствующими электронными устройствами. В этом контексте область отображения рассматривают как прозрачную область элемента ТРЕЬ дисплея, которая видна наблюдателю дисплея и через которую он/она могут наблюдать объекты, находящиеся позади дисплея. В этом контексте эмиссионную область рассматривают как область, которая по своей конструкции способна генерировать и испускать свет. В этом контексте неэмиссионную область рассматривают как область отображения, которая не является частью эмиссионной области. Таким образом, область отображения включает как эмиссионную, так и неэмиссионную области; это подчеркивает значение оптических свойств по всей области отображения, а также их влияние на то, как наблюдатель воспринимает дисплей.

При работе эмиссионного прозрачного дисплея следует различать состояния включено и выключено. В состоянии включено элемент дисплея генерирует и испускает свет. В состоянии выключено в элементе дисплея не происходит испускания света, или оно является незначительным. В общем, основным требованием для отображения необходимой информации является получение достаточного контраста по яркости между находящимися рядом включенными и выключенными элементами. В прозрачных дисплеях дополнительным требованием является способность наблюдателя достаточно ясно и беспрепятственно видеть объекты позади дисплея.

В лучшем случае прозрачный дисплей является почти незаметным, поскольку прежде всего он должен быть как можно более прозрачным. В то же время хорошо известно, что человеческий глаз является очень чувствительным к различиям в интенсивности света и в цвете, если можно сравнить расположенные рядом участки поверхности дисплея. С точки зрения незаметности, особенно критичным является то, насколько неизменным свет из окружающей среды проходит через различные области дисплея, видимые наблюдателю, и как он отражается от этих областей. Отклонения по неизменности можно наблюдать как различие пропускающей способности (интенсивности или цвета проходящего света) или как различие отражательной способности (интенсивности или цвета отраженного света). Если имеются различия в отражательных или пропускающих свойствах между разными частями структуры дисплея, зритель может наблюдать, например, структуры или формы проводников, что является неприемлемым.

Прозрачность дисплея может быть определена посредством концепции фотопического пропускания (рйойэрю ΐΗΐηδιηίδδίοη) в видимом диапазоне света. Ее можно измерить с использованием двухлучевого спектрометра, который дает спектр пропускания, где процент пропускания выражен как функция от длины волны света. Для того, чтобы обеспечить реалистичный вид пропускания, эти данные можно масштабировать по отношению к спектру стандартного источника света Ό65. Световой выход полученных спектров в диапазоне длин волн от 420 до 650 нм делят на соответствующий свет от источника Ό65. Величины фотопического пропускания и величины отражательной способности, представленные здесь или на прилагаемых чертежах и в примерах, определены для направления, перпендикулярного плоскости поверхности дисплея. Если используют угол падения, отличный от перпендикуляра, могут быть предпочтительными другие величины.

Фотопическое пропускание в случае одного листа известково-натриевого стекла без покрытия составляет порядка 85-92% ввиду наличия двух поверхностей раздела стекло-воздух и существующих там отражений. Точная величина зависит от используемого материала стекла, от номинальной толщины стеклянного листа, его показателя преломления и оптического поглощения. Соответственно, пропускание двух последовательно расположенных листов известково-натриевого стекла составляет порядка 7884%. Материалы, имеющие величины фотопического пропускания >78%, воспринимаются как прозрач- 1 027638 ные, особенно если величина пропускания является относительно независимой от длины волны. На практике такие конструкции успешно используют в защитных структурах для чувствительных инструментов, а также для остекления витрин и жилых помещений.

Работающие от переменного тока неорганические тонкопленочные электролюминесцентные (ТРЕЬ) технологии хорошо известны, и многие важные аспекты технологии неорганических ТРЕЬ, такие как физические основы, типичные материалы и свойства дисплеев, методы управления и технологии изготовления, являются общедоступными сведениями. Технология ТРЕЬ является особенно подходящей для применения в прозрачных дисплеях, так как она обеспечивает светоиспускающий дисплей с потенциально высокой прозрачностью, с величинами фотопического пропускания >50%. Основное различие между прозрачными и традиционными неорганическими ТРЕЬ дисплеями заключается в том, что непрозрачный материал металлических электродов (обычно алюминий) заменяют прозрачным проводящим материалом, обычно называемым прозрачным проводящим оксидом или НПО (обычно это оксид индияолова, ИОО). Неорганические ТРЕЬ дисплеи известны превосходным качеством изображения, прочной конструкцией и долговременной надежностью.

Тонкопленочная структура ТРЕЬ дисплея включает слой люминесцентного материала ^люминофора) между двумя слоями изолятора. В прозрачном ТРЕЬ дисплее прозрачные электроды обеспечивают на обеих сторонах изоляторов. Два электрода могут быть расположены по определенной схеме с образованием, соответственно, рядов и столбцов; посредством чего в месте пересечения ряда и столбца формируются пиксели. При приложении напряжения на пересекающиеся ряд и столбец, в слое люминофора возникает электролюминесценция.

Помимо вышеописанного матричного типа дисплея, используя ТРЕЬ технологию можно сконструировать другие типы дисплеев, например 7-сегментные числовые дисплеи или конструкции, изображающие дискретные пиктограммы или символы в определенных местоположениях. В таких дисплеях обычно имеются значительные площади, которые не являются излучающими, то есть на таких площадях отсутствует один или большее количество слоев, необходимых для генерирования излучения света.

Желательными свойствами прозрачного дисплея являются прозрачность и невидимость или незаметность. Пропускание многих существующих конструкций эмиссионных дисплеев является неудовлетворительным. В конструкциях, основанных на органических светодиодах (ОЬЕН), жидких кристаллах (БСЭ) или порошковой электролюминесценции (ЕЬ), трудно получить фотопическое пропускание даже 60%. На существующем уровне производства ТРЕЬ дисплеев можно получить величины пропускания выше 60%, но ввиду изменчивости тонкопленочной структуры такие дисплеи выглядели неудовлетворительно.

Было бы желательно получить уровень пропускания выше 78%. Предполагали, что для достижения таких свойств не существует удовлетворительных конструкций для эмиссионных дисплеев, также как и для прозрачных ТРЕЬ дисплеев. Невозможно непосредственно выразить постоянство пропускания по поверхности в виде численной величины, но оно должно быть как можно более постоянным, чтобы сохранять нейтральную передачу цвета.

С точки зрения незаметности, особенно критичным является, насколько стабильно свет из окружающей среды проникает через различные области дисплея, видимые для наблюдателя, и как он отражается от этих областей. Отклонения в стабильности можно наблюдать в виде различий пропускания (интенсивности или цвета проходящего света) или различий отражения (интенсивности или цвета отраженного света). Не было предложено работоспособных решений этой проблемы для эмиссионных прозрачных дисплеев, включая прозрачные ТРЕЬ дисплеи.

Сущность изобретения

Изобретен неорганический, прозрачный тонкопленочный электролюминесцентный элемент дисплея, при этом область отображения дисплея имеет по меньшей мере одну эмиссионную область и по меньшей мере одну неэмиссионную область, который предлагает несколько преимуществ по сравнению со структурами уровня техники.

В соответствии с изобретением, предложен элемент дисплея, усовершенствованный с точки зрения прозрачности и невидимости. Соответствующие свойства усовершенствованы следующим образом: эмиссионные и неэмиссионные области дисплея выполнены оптически сходными путем обеспечения на неэмиссионных областях элементов пассивной пленки, далее в тексте описания приводимыми в виде аббревиатуры ЭНП. Этого достигают, обеспечивая материал проводника также и на неэмиссионных областях, когда на эмиссионные области нанесены проводящие электроды, соединенные с источником тока для генерирования необходимого напряжения, далее в тексте именуемые проводящими элементами.

Структура по изобретению включает подложку, первый проводящий слой, содержащий материал ППО, имеющий толщину в диапазоне от 30 до 250 нм, первый изолирующий слой, люминесцентный слой, содержащий сульфид цинка и имеющий толщину в диапазоне от 30 до 250 нм, второй изолирующий слой, второй проводящий слой, содержащий материал ППО и имеющий толщину в диапазоне от 30 до 250 нм, и третий изолирующий слой, содержащий изолирующий неорганический материал, имеющий более низкий показатель преломления, чем показатель преломления второго проводящего слоя. В соответствии с изобретением каждый из указанных первого и второго проводящих слоев включает по мень- 2 027638 шей мере один проводящий элемент по меньшей мере на одной эмиссионной области и по меньшей мере один элемент пассивной пленки по меньшей мере на одной неэмиссионной области.

Таким образом, согласно данному изобретению имеется проводящий материал, присутствующий в проводящих слоях, как в эмиссионных областях, так и в неэмиссионных областях, при этом проводящий материал в последних областях представляет собой элементы пассивной пленки.

Предпочтительно первый проводящий слой оптически согласован с подложкой, чтобы снизить отражение, путем нанесения на подложку по меньшей мере одного слоя изолирующего неорганического материала, показатель преломления которого ниже, чем показатель преломления проводящего материала.

Предпочтительно второй проводящий слой оптически согласован с окружающей средой, чтобы снизить отражение, путем нанесения на него по меньшей мере одного слоя изолирующего неорганического материала, показатель преломления которого ниже, чем показатель преломления проводящего материала.

Элементы пассивной пленки формируют одновременно со структурированием первого и второго слоев проводящего материала соответственно. Следовательно, оба слоя проводящего материала содержат по меньшей мере одну область, которая не соединена электрически с источником, обеспечивающим необходимое напряжение на электроды в эмиссионных областях. Предпочтительно, по меньшей мере в одном месте внутри структурированного слоя проводящего материала расстояние между ЭПП и электродом в плоскости слоя составляет от 1 до 30 мкм. Предпочтительно общая площадь эмиссионных областей, покрытых электродами и ЭПП, составляет >80% от площади дисплея, как установлено выше, предпочтительно она составляет >90%, и наиболее предпочтительно >95%.

Для того, чтобы свести к минимуму потери, слои материала, в которых происходят оптические потери (рассеяние или поглощение), выполнены более тонкими, чем традиционно в уровне техники. Толщина люминесцентного слоя находится в диапазоне от 30 до 250 нм, предпочтительно в диапазоне от 50 до 200 нм, и наиболее предпочтительно в диапазоне от 100 до 180 нм. Толщина проводящих слоев находится в диапазоне от 30 до 250 нм, предпочтительно в диапазоне от 50 до 200 нм и наиболее предпочтительно в диапазоне от 100 до 200 нм. Предпочтительно толщина изолирующих слоев находится в диапазоне от 30 до 500 нм, более предпочтительно в диапазоне от 50 до 200 нм.

Элемент дисплея по изобретению можно присоединить с помощью адгезива к прозрачной защитной панели, такой как стекло. На обеих сторонах защищенного таким образом элемента дисплея можно добавить для дополнительной защиты прозрачную панель, например, ударопрочное защитное стекло или стойкую к царапинам защитную панель.

Такой защищенный стеклом элемент дисплея можно присоединить в любом положении по отношению к объекту, который следует наблюдать через дисплей. Для того, чтобы сделать структуру в целом тоньше, иногда является преимуществом присоединить элемент дисплея по изобретению непосредственно к объекту, который следует наблюдать через дисплей. Соответствующий объект не должен быть прозрачным.

В соответствии с дополнительным аспектом изобретения предложен способ изготовления прозрачного тонкопленочного электролюминесцентного элемента дисплея с областью отображения, имеющей по меньшей мере одну эмиссионную область и по меньшей мере одну неэмиссионную область.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1А-1С иллюстрируют различные аспекты применения прозрачного дисплея; фиг. 2 изображает схематическую тонкопленочную структуру ТРЕЬ дисплея;

фиг. 3А-3В представляют собой вид сбоку и вид сверху оптически усовершенствованного элемента ТРЕЬ дисплея уровня техники;

фиг. 4 изображает структуру детали прозрачного ТРЕЬ дисплея по уровню техники; фиг. 5 изображает структуру детали прозрачного ТРЕЬ дисплея по данному изобретению; фиг. 6 изображает ТРЕЬ структуру, имеющую защитную стеклянную панель;

фиг. 7 изображает ТРЕЬ структуру, имеющую дополнительные компоненты для улучшения ее оптических свойств;

фиг. 8 А-Е иллюстрируют несколько примеров оптического связывания в элементе дисплея, обладающем низкой восприимчивостью в выключенном состоянии.

фиг. 9 А-С иллюстрируют примеры структурных вариантов в элементе дисплея по изобретению; фиг. 10 иллюстрирует применение элемента дисплея по изобретению в закрепляемом на голове устройстве.

Подробное описание изобретения

Изобретение относится в частности к тонкопленочной структуре прозрачного ТРЕЕ дисплея, работающей от переменного тока, нанесенной на подложку. ТРЕЕ элемент по изобретению соединен посредством прозрачных выводов с электронными компонентами, для подачи необходимых напряжений и тока на ТРЕЕ элемент, для генерирования испускания света и, таким образом, информации. Разность потенциалов в проводниках, окружающих люминесцентный слой, генерирует электрическое поле, вызывающее испускание света в люминесцентном слое. Количество и форма проводников определяются инфор- 3 027638 мацией и символами, которые должны появиться на дисплее. Электронные средства и средства питания, контролирующие работу элемента дисплея, являются частями уровня техники. Средства питания, известные специалистам, представляют собой, например, сегментированные средства питания и мультиплексные средства, применяемые в матричных структурах.

При работе эмиссионного, прозрачного ТРЕЬ дисплея можно различать состояния включено и выключено. В состоянии включено элемент дисплея испускает свет, генерированный в электролюминесцентном слое. Интенсивность испускания света является достаточной для того, чтобы он был видимым в условиях освещения соответствующего окружения, являясь достаточно контрастным и позволяя зрителю наблюдать выведенную на дисплей информацию. В состоянии выключено в ТРЕЬ элементе отсутствует испускание света, или оно является столь незначительным, что зритель не может наблюдать его при соответствующих условиях освещения.

В общем, достаточным требованием для различия между состояниями включено и выключено для эмиссионных дисплеев является различие в яркости между расположенными рядом включенным и выключенным элементами, чтобы получать достаточный контраст для выведения на дисплей необходимой информации. В прозрачных дисплеях дополнительным требованием для состояния выключено является то, чтобы наблюдатель мог достаточно ясно и беспрепятственно видеть объекты позади дисплея. В наилучшем случае прозрачный дисплей является почти незаметным в состоянии выключено и не влияет на наблюдение находящихся за ним объектов. Хотя дисплей не испускает света в выключенном состоянии, свет отражается от его поверхности, и свет проходит через него по направлению к наблюдателю. Если имеются различия в отражательных и пропускающих свойствах у различных частей структуры дисплея, зритель может наблюдать, например, структуры или формы проводников, что является неприемлемым.

В контексте данного описания подложка представляет собой материал, обеспечивающий основную, жесткую структуру дисплея. Материалы подложки могут включать известково-натриевое стекло, боросиликат или любой другой материал стекла, обладающий достаточной прозрачностью. В некоторых примерах воплощения могут быть приемлемыми подложки из материалов, отличных от стекла, например полимерные подложки, которые могут обеспечивать более высокую механическую прочность или гибкость, чем стекло. Предпочтительно фотопическое пропускание подходящих подложек составляет выше 80%. В некоторых примерах воплощения пропускание может быть выше 90%, или даже выше 95%, если одна сторона подложки включает противоотражающие покрытия. Толщина подложки может составлять в диапазоне от 0,05 до 5 мм или более. В некоторых примерах воплощения толщина подложки может составлять в диапазоне от 0,3 до 3 мм или от 0,5 до 1,1 мм, и подходящая толщина составляет примерно 1,1 мм. В некоторых примерах воплощения одна из сторон (или обе стороны) подложки могут быть покрыты пленкой, чтобы повысить ее пригодность для прозрачных ТРЕЬ дисплеев.

Для структур ТРЕЕ дисплеев можно использовать большое разнообразие различных тонкопленочных материалов. В данном изобретении предпочтительными являются материалы, которые обычно являются пригодными для изготовления прозрачных ТРЕЬ дисплеев.

Прозрачные электродные материалы для ТРЕЬ дисплея могут включать оксид индия-олова (ИОО), ΖηΟ:Α1, δηΟ₂ или любой другой проводящий материал с достаточной прозрачностью. Удельное поверхностное сопротивление (Кь) подходящего прозрачного электрода предпочтительно составляет менее 500 Ом/квадрат. В некоторых примерах воплощения Кь может составлять менее 100 Ом/квадрат. В других примерах воплощения Кь может составлять менее 20 Ом/квадрат.

Допированный марганцем сульфид цинка Ζηδ:Μη в качестве люминесцентного материала является предпочтительным для ТРЕЬ дисплеев, испускающих желтый свет; а допированный тербием сульфид цинка ΖηδΜό в качестве люминесцентного материала является предпочтительным для ТРЕЬ дисплеев, испускающих зеленый свет. Однако выбор материалов не ограничен этими люминесцентными материалами. Можно использовать другой люминесцентный материал, и они является предпочтительными, особенно, если необходимо получить другие цвета эмиссии.

По меньшей мере часть проводящих слоев может образовывать матрицу из пересекающихся электродов, посредством чего в местах взаимного пересечения электродов образуются пиксели излучения. По меньшей мере часть проводящих слоев можно также сформировать таким образом, чтобы обеспечить эмиссионные сегменты, пиктограммы или символы в заданных положениях области дисплея. Такие эмиссионные области можно использовать для того, чтобы обеспечить, например, дисплеи с 7сегментными числами или конструкции, изображающие дискретные пиктограммы или символы в определенных местоположениях.

Изоляционные, барьерные, пассивирующие и согласующие коэффициенты преломления материалы для ТРЕЬ дисплея предпочтительно представляют собой диэлектрик, и могут включать оксид алюминия, оксид титана, δίΟ₂, ΗίΟ₂, ΖτΟ₂ и сочетания и смеси этих материалов, или другие подходящие материалы.

Для структуры ТРЕЬ дисплея и для интегрирования или объединения структуры ТРЕЬ дисплея с другими поверхностями или компонентами можно использовать большое количество различных способов изготовления. Способы, обычно употребляемые в качестве подходящих для изготовления прозрачных ТРЕЬ дисплеев являются предпочтительными и подходящими также и для данного изобретения.

- 4 027638

Предпочтительным способом изготовления слоев НПО в элементе дисплея по данному изобретению является напыление.

Предпочтительным способом изготовления для люминесцентных и изолирующих слоев ТРЕЬ дисплея и для тонких пленок барьерных и пассивирующих слоев является атомно-слоевое осаждение (АСО). Для получения одного или большего количества слоев тонких пленок можно применять другие способы, например, испарение или различные технологии напыления. Предпочтительные способы изготовления для структурирования тонких пленок, а особенно для структурирования слоев прозрачных электродов, являются общеизвестными и включают способы литографии и печати.

Согласно одному из примеров воплощения данного изобретения предпочтительным способом интегрирования или объединения тонкопленочной структуры ТРЕЬ и защитного стекла является оптическое связывание с использованием подходящего адгезива, например, термоотверждаемой эпоксидной смолы или светоотверждаемого акрилового адгезива. В примерах воплощения, входящих в объем данного изобретения, применяемые адгезивы имеют показатель преломления в диапазоне от 1,35 до 1,70. Предпочтительно показатель преломления может находиться в диапазоне примерно от 1,40 до 1,60 или более предпочтительно в диапазоне примерно от 1,46 до 1,53. Толщина слоя адгезива может быть в диапазоне от 5 до 100 мкм, предпочтительно от 10 до 50 мкм. Предпочтительно между тонкопленочной структурой ТРЕЕ и защитным стеклом не существует воздушного зазора. Воздушный зазор может снижать качество изображения или пропускающую способность дисплея.

Согласно одному из примеров воплощения изобретения в области отображения обеспечивают по меньшей мере одну светоиспускающую зону, для освещения области за дисплеем. Такая зона не обязательно обеспечивает какую-либо информацию, но может быть предназначена только для целей подсветки.

Далее изобретение рассмотрено более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи.

Фиг. 1 является символическим изображением зрителя 10, наблюдающего объект 12 через прозрачный дисплей 11. На фиг. 1А прозрачный ТРЕЬ дисплей находится в выключенном состоянии, и не происходит испускания света. Область отображения прозрачного ТРЕЬ дисплея 11 включает эмиссионную область 13 и неэмиссионную область 14. На фиг. 1В показана информация на дисплее 11, который, таким образом, по меньшей мере частично находится в состоянии «включено», испуская свет. Следует видеть, что свет испускается в обоих направлениях, как в направлении наблюдателя, так и от него (нее). Испускаемый свет формирует на дисплее желаемую информацию 15, например текст или графический символ.

На фиг. 1С зритель находится слева, наблюдая находящийся справа объект через прозрачный дисплей. Часть 17 света из окружающей среды отражается от дисплея. Часть 18 света из окружающей среды отражается в неэмиссионной области, а часть 19 света из окружающей среды - в эмиссионной области. Проходящий свет 16 из окружающей среды обеспечивает изображение того, что находится позади дисплея, относительно наблюдателя. Для того, чтобы дисплей был как можно более невидимым в положении выключено, очень важно, чтобы отражательные и пропускающие свойства были единообразными по всей поверхности дисплея.

На фиг. 2 компоненты прозрачной ТРЕЬ структуры схематически представлены следующим образом: 20 - прозрачная подложка; 21 - первый проводящий слой, изготовленный из материала НПО; 22 первый изолирующий слой; 23 - люминесцентный слой (= слой люминофора); 24 - второй изолирующий слой; 25 - второй проводящий слой, изготовленный из материала ППО; и 26 представляет электрическое устройство для приложения разности потенциалов между проводящими слоями 21 и 25.

Фиг. ЗА изображает вид сбоку оптически усовершенствованной прозрачной ТРЕЬ структуры в соответствии с уровнем техники, на прозрачной подложке 20. В дополнение к тонким пленкам, изображенным на фиг. 2, рядом с проводящими слоями 21 и 25, изготовленными из материала НПО, предусмотрены слои 30 и 31, согласующие показатели преломления, чтобы снизить отражения. Показатель преломления согласующих показатели преломления слоев 30 и 31 ниже, чем показатель преломления проводящих слоев 21 и 25.

На фиг. 3В изображен вид сверху усовершенствованного устройства прозрачной ТРЕЬ структуры уровня техники, приведенного на фиг. 3А. Четыре области, имеющие различные наборы тонких пленок, обозначены как Т21, Т22, Т23 и Т24. Используя в каждом слое программное обеспечение для конструирования оптических пленок (РИт Αίζατά) и набор оптических параметров для соответствующих примеров материалов (приведенных в табл. 1, 2, 3, 4 и 5) в каждом слое, были рассчитаны свойства в отношении пропускания и отражения. Результаты представлены в табл. 6.

Из рассчитанных значений заявитель заметил, что для различных областей дисплея имеются различия в величинах фотопического пропускания, начиная с 66,8% и до 77,0%. Эти изменения пропускания заметны для зрителя. С другой стороны, эти результаты действительно указывают на различия в отражательной способности, начиная от 7,2% и до 11,7% для различных областей отображения. В дополнение к средним изменениям отражения имеются различия в отношении длин волн света, показывающие сильный зеленоватый пик отражения для областей Т22 и Т23, в которых присутствует второй проводящий слой, изготовленный из материала 25 НПО. Эти изменения в отражении становятся видимыми в свете из окружающей среды, и они видны для зрителя. Ясно, что необходимо дополнительное усовершенствова- 5 027638 ние, но существующий уровень техники не обеспечивает никаких предположений, как сделать различные области отображения более согласованными. Целью данного изобретения является обеспечение технически достижимого решения этой проблемы.

Таблица 1

	Стеклянная подложка	20
Длина волны (нм)	η	к
400	1,512	6,872Е-07
450	1,493	6,402Е-07
500	1,485	5,685Е-07
550	1,485	5,820Е-07
600	1,490	6,471 Е-07
650	1,499	7,471 Е-07
700	1,511	7Д07Е-07

Таблица 2

	Слои ПЭО 21 и 25
Длина волны (нм)	п	к
400	1,960	5,000Е-03
450	1,905	4Д00Е-03
500	1,855	4,400Е-03
550	1,810	5,000Е-03
600	1,775	7Д00Е-03
650	1,745	1Д00Е-02
700	1,715	1,300Е-02

Таблица 3

	Изолирующий слой 22 и 24
Длина волны (нм)	п	к
400	2,032	0
450	1,971	0
500	1,936	0
550	1,915	0
600	1,901	0
650	1,893	0
700	1,887	0

Таблица 4

	Люминесцентный слой 23
Длина волны (нм)	η	К
400	2,321	1,373Е-02
450	2,264	1Д39Е-02
500	2,223	8,480Е-03
550	2,193	7,320Е-03
600	2,170	6,580Е-03
650	2,152	6Д00Е-03
700	2,138	5,770Е-03

Таблица 5

	Слои, согласующие показатели преломления	30 и 31
Длина волны (нм)	η	к
400	1,673	0
450	1,667	0

500	1,662	0
550	1,657	0
600	1,654	0
650	1,652	0
700	1,650	0

- 6 027638

Таблица 6

Слой	Τ21	Τ22	Τ23	Τ24
20 Подложка	1,1 мм	1,1 мм	1,1 мм	1,1 мм
30 Слой, согласующий показатели преломления	270 нм	270 нм	270 нм	270 нм
21 Первый проводник	-	350 нм	-	350 нм
22 Первый изолятор	270 нм	270 нм	270 нм	270 нм
23 Люминесцентный слой	750 нм	750 нм	750 нм	750 нм
24 Второй изолятор	270 нм	270 нм	270 нм	270 нм
25 Второй проводник	-	350 нм	350 нм	-
31 Слой, согласующий показатели преломления	75 нм	75 нм	75 нм	75 нм
Фотопическое Т%	77,0	66,8	69,8	73,8
Среднее Т%	77,2	67,1	70,2	74,0
Среднее И%	7,5	11,6	11,7	7,2
Общие оптические потери %	15,2	21,4	18,1	18,9

На фиг. 4 изображено устройство прозрачного элемента ТРЕБ дисплея уровня техники, имеющего несколько эмиссионных областей, на подложке 40. В области 41 отображения предусмотрены формирующие ряды ППО электроды 42 и формирующие столбцы ППО электроды 43, взаимно пересекающиеся с образованием областей, способных вызывать излучение света в слое люминофора. Электроды 42 и 43 соединены с источниками напряжения (не показаны).

Сечение А-А по электроду 42 ряда изображает, снизу вверх, подложку 40, электрод 42 ряда, сборку изолятор-люминофор-изолятор (ИЛИ), состоящую из первого изолирующего слоя 45, люминофорного (люминесцентного) слоя 46 и второго изолирующего слоя 47, электроды 43 столбцов, и третий изолирующий слой 44.

Сечение В-В выполнено за пределами электрода 42 ряда и показывает соответствующие слои, за исключением электрода 42 ряда.

Область 41 отображения содержит четыре типа областей, которые различаются с оптической точки зрения. Пути прохождения света через эти области показаны как Т1, Т2, Т3 и Т4 соответственно

Т1 представляет пропускание через области, содержащие электрод ряда и сборку ИЛИ

Т2 представляет пропускание через области, содержащие и электрод ряда, и электрод столбца и сборку ИЛИ между ними

Т3 представляет пропускание через области, содержащие только сборку ИЛИ, и

Т4 представляет пропускание через области, содержащие электрод столбца и сборку ИЛИ.

Данные по фотопическому пропусканию и по отражению в различных областях для фиг. 4 являются такими же, как это показано ранее для соответствующих тонкопленочных структур Т21, Т22, Т23 и Т24 в табл. 6 для фиг. 3В.

Фиг. 5 изображает устройство элемента прозрачного ТРЕБ дисплея по изобретению. Эта структура включает соответствующие электроды 42 рядов, электроды 43 столбцов и элементы 45, 46 и 47 сборки ИЛИ, так же обозначенные на фиг. 4.

Кроме того, структура на фиг. 5 включает элементы 50 и 51 пассивной пленки, которые состоят из электродного материала, но не подсоединены электрически. Однако их функцией является обеспечение одинаковой оптической структуры по существу по всей области отображения. Предпочтительно более 80% площади в слоях, включающих материал ППО, покрыто материалом ППО однородной толщины. Показатель преломления изолирующего слоя 44 ниже, чем показатель преломления проводящего слоя 43 и элемента 50 пассивной пленки.

Сечение С-С выполнено по электроду ряда, а сечение Ό-Ό - за пределами электрода ряда. На фиг. 5 показаны четыре пути прохождения света, Т5, Т6, Т7 и Т8.

Данные по фотопическому пропусканию и по отражению в различных областях фиг. 5 являются идентичными данным, приведенным в табл. 6 для области Т22 на фиг. 3В. Фотопическое Т% составляет 66,8%, а среднее значение К% 11,6% для всех областей Т5, Т6, Т7 и Т8. Это означает, что зритель не может видеть изменения между различными областями дисплея.

Фиг. 6 изображает конструкцию элемента ТРЕБ дисплея, имеющего такую же основную структуру, как и элемент ТРЕБ дисплея на фиг. 5, то есть оптическая сборка 69 содержит подложку 60, проводящий слой 42, изолирующий слой 45, слой 46 люминофора, изолирующий слой 47, проводящий слой 43 и слой 44, согласующий показатели преломления, при этом проводящие слои 42 и 43, по изобретению, содержат элементы 50 и 51 пассивной пленки. Кроме того, сборка 69 включает слой 61, согласующий показатели преломления. На сборке 69 может быть закреплена защитная стеклянная панель 68, с использованием прозрачного адгезива 67 для оптического связывания.

С использованием структуры элемента ТРЕБ дисплея, показанной на фиг. 6, было рассчитано фотопическое пропускание, для различных толщин ППО слоев 42, 43 и люминесцентного слоя 46. Показатель преломления для слоя 67 адгезива составлял 1,406. Толщины слоев и соответствующие значения фото- 7 027638 пического пропускания приведены в табл. 7. Таблица содержит также одно измеренное значение фотопического пропускания, полученное на образце по изобретению. Уменьшенная толщина слоев 42, 43, 46, которые вызывают оптические потери, приводит к значительно улучшенному фотопическому пропусканию. Для того, чтобы достичь желаемого фотопического пропускания >78%, толщина каждого из слоев 42, 43 и 46 должна быть не больше 250 нм.

Таблица 7

	Образец
Слой	Сущ. уровень техники	Расчетное значение 1	Измеренное значение	Расчетное значение 2
60	1,1 мм	1,1 мм	1,1 мм	1,1 мм
61	270 нм	270 нм	270 нм	270 нм
42	350 нм	170 нм	170 нм	100 нм
45	270 нм	270 нм	270 нм	270 нм
46	750 нм	200 нм	144 нм	100 нм
47	270 нм	270 нм	270 нм	270 нм

43	350 нм	170 нм	170 нм	100 нм
44	75 нм	75 нм	75 нм	75 нм
67	30 мкм	30 мкм	30 мкм	30 мкм
68	1,1 мм	1,1 мм	1,1 мм	1,1 мм
Фотопическое Т%	69,0%	80,6%	82,3%	83,9%

Фиг. 7 изображает конструкцию элемента ТРЕЬ дисплея, в которой обеспечены тонкопленочные структуры 70, 71, 72 и 73 на обеих сторонах подложки 40 и защитная панель 68 для уменьшения отражения и увеличения пропускания. Задачей таких структур является согласование материала стекла с прилегающей окружающей средой, минимизируя отражение на поверхности раздела. Такие согласующие показатель преломления структуры улучшают прозрачность и невидимость, и могут состоять из одного материала, или включать несколько слоев из различных материалов.

Фиг. 8А изображает элемент 69 ТРЕЕ дисплея по изобретению, имеющий антиотражательное покрытие 70 на подложке, и лист 80 защитного стекла толщиной 1,1 мм, оптически связанный с элементом слоем 67 и имеющий антиотражательное покрытие 73.

Фиг. 8В изображает элемент 69 ТРЕР дисплея по изобретению, оптически связанный по его тонкопленочной стороне (противоположной стороне подложки) посредством слоя 67 с химически упрочненной защитной стеклянной панелью 81, имеющей толщину 5,0 мм.

Фиг. 8С изображает элемент 69 ТРЕЕ дисплея по изобретению, оптически связанный по его тонкопленочной стороне с листом 82 защитного стекла толщиной 0,3 мм, а со стороны подложки - с листом 83 сапфира толщиной 1,0 мм; оба соединения сделаны посредством слоев 67.

Фиг. 8Ό изображает элемент 69 ТРЕР дисплея по изобретению, оптически связанный посредством слоя 67, по его тонкопленочной стороне, с химически упрочненной стеклянной защитной панелью 84 толщиной 3,0 мм, а со стороны подложки - с непрозрачным материалом 85, поверхность которого должна оставаться видимой для наблюдателя. Этот непрозрачный материал может быть, например, металлом, деревом или материалом с нанесенным покрытием.

Фиг. 8Е изображает элемент 69 ТРЕР дисплея по изобретению, оптически связанный по его тонкопленочной стороне с защитной стеклянной панелью 86 толщиной 3,0 мм, размеры которой превышают размеры подложки ТРЕР элемента 69. Электрические контакты элемента ТРЕР дисплея расположены или между стеклянными панелями (подложкой и защитным листом), как показано в виде 87 в сечении АА, или, в виде 88 в сечении В-В, за пределами площади защитного стеклянного листа.

Фиг. 9А изображает различные формы, в которых можно получить элемент ТРЕР дисплея по изобретению, например, из большего по размеру листа подложки: прямоугольную 90, прямоугольную с закругленными углами 91, круглую 92 или в виде параллелограмма 93.

Фиг. 9В изображает элементы ТРЕР дисплея по изобретению, имеющие круглые или прямоугольные отверстия 95, 97, вырезанные, путем сверления или лазерной резки, в прямоугольном элементе 94 с закругленными углами и в круглом элементе 96.

Фиг. 9С изображает элемент 98 ТРЕР дисплея по изобретению, оптически связанный с выпуклой поверхностью 99 посредством слоя 67.

Фиг. 10 изображает элемент 101 ТРЕР дисплея по изобретению как закрепляемое на голове устройство перед глазом 100 наблюдателя, позволяющее беспрепятственно наблюдать окружающую среду и объект 102 благодаря его высокой прозрачности и невидимости.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Элемент неорганического прозрачного тонкопленочного электролюминесцентного дисплея с областью отображения, имеющей по меньшей мере одну излучающую область и по меньшей мере одну

- 8 027638 неизлучающую область, при этом элемент дисплея содержит слоистую структуру на подложке и указанная слоистая структура содержит по мере удаления от подложки следующие слои:

первый проводящий слой, включающий прозрачный проводящий материал и имеющий толщину в диапазоне от 30 до 250 нм;

первый изолирующий слой, включающий изолирующий неорганический материал; люминесцентный слой, включающий сульфид цинка и имеющий толщину в диапазоне от 30 до 250 нм;

второй изолирующий слой, включающий изолирующий неорганический материал;

второй проводящий слой, включающий прозрачный проводящий материал, имеющий толщину в диапазоне от 30 до 250 нм;

третий изолирующий слой, включающий изолирующий неорганический материал, обладающий более низким показателем преломления, чем показатель преломления второго проводящего слоя;

отличающийся тем, что каждый из указанных первого и второго проводящих слоев содержит по меньшей мере один проводящий элемент по меньшей мере на одной излучающей области и по меньшей мере один элемент пассивной пленки по меньшей мере на одной неизлучающей области, причем проводящий материал присутствует в проводящих слоях как по меньшей мере в одной излучающей области, так и по меньшей мере в одной неизлучающей области, где проводящий материал в неизлучающей области представляет собой элемент пассивной пленки.
2. Элемент дисплея по п.1, в котором сумма площадей излучающих областей, покрытых проводящими элементами, и неизлучающих областей, покрытых элементами пассивной пленки, составляет более 80% от области отображения.
3. Элемент дисплея по п.1 или 2, у которого фотопическое пропускание составляет более 78%.
4. Элемент дисплея по любому из пп.1-3, в котором прозрачный проводящий материал содержит оксид индия-олова.
5. Элемент дисплея по любому из пп.1-4, в котором первый и второй изолирующие слои содержат по меньшей мере одно вещество из оксида алюминия, оксида титана или смесей этих веществ.
6. Элемент дисплея по любому из пп.1-5, в котором третий изолирующий слой содержит оксид алюминия.
7. Элемент дисплея по любому из пп.1-6, в котором люминесцентный слой содержит легированный марганцем сульфид цинка Ζηδ:Μη.
8. Элемент дисплея по любому из пп.1-7, в котором люминесцентный слой содержит легированный тербием сульфид цинка Ζηδ:ΤΒ.
9. Элемент дисплея по любому из пп.1-8, содержащий стеклянную панель, оптически связанную с третьим изолирующим слоем.
10. Элемент дисплея по любому из пп.1-9, в котором по меньшей мере часть проводящих слоев образует матрицу из взаимно пересекающихся электродов.
11. Элемент дисплея по любому из пп.1-10, в котором по меньшей мере часть проводящих слоев сформирована так, чтобы обеспечить эмиссионные сегменты, пиктограммы или символы в заданных положениях области отображения.
12. Элемент дисплея по любому из пп.1-11, в котором в области отображения предусмотрена по меньшей мере одна светоизлучающая зона для подсветки области за дисплеем.
13. Способ изготовления элемента неорганического прозрачного тонкопленочного электролюминесцентного дисплея с областью отображения, имеющей по меньшей мере одну излучающую область и по меньшей мере одну неизлучающую область, при этом способ включает следующие стадии:

получение на подложке первого проводящего слоя, содержащего прозрачный проводящий материал и имеющего толщину в диапазоне от 30 до 250 нм;

нанесение на первый проводящий слой методом атомно-слоевого осаждения первого изолирующего слоя, содержащего изолирующий неорганический материал;

нанесение на первый изолирующий слой методом атомно-слоевого осаждения люминесцентного слоя, содержащего сульфид цинка и имеющего толщину в диапазоне от 30 до 250 нм;

нанесение на люминесцентный слой методом атомно-слоевого осаждения второго изолирующего слоя, содержащего изолирующий неорганический материал;

получение на втором изолирующем слое второго проводящего слоя, содержащего прозрачный проводящий материал и имеющего толщину в диапазоне от 30 до 250 нм; и получение на втором проводящем слое третьего изолирующего слоя, содержащего изолирующий неорганический материал, обладающий более низким показателем преломления, чем показатель преломления второго электропроводного слоя, отличающийся тем, что каждый из указанных первого и второго проводящих слоев получают так, что он содержит по меньшей мере один проводящий элемент по меньшей мере на одной излучающей области и по меньшей мере один элемент пассивной пленки по меньшей мере на одной неизлучающей области, причем проводящий материал присутствует в проводящих слоях как по меньшей мере в одной излучающей области, так и по меньшей мере в одной неизлучающей области, где проводящий материал

- 9 027638 в неизлучающей области представляет собой элемент пассивной пленки.