DE69326162T2

DE69326162T2 - Im sonnenlicht sichtbare elektrolumineszente dünn-schicht-vorrichtung mit geschwärzter metallelektrode

Info

Publication number: DE69326162T2
Application number: DE69326162T
Authority: DE
Inventors: Russell Budzilek; Dominick Monarchie; Elliott Schlam; Richard Swatson
Original assignee: United Technologies Corp
Current assignee: RTX Corp
Priority date: 1992-12-14
Filing date: 1993-12-09
Publication date: 2000-04-27
Anticipated expiration: 2013-12-10
Also published as: EP0673590A1; JPH08509832A; ATE183873T1; CA2151468A1; RU2126609C1; WO1994014298A1; KR950704926A; DE69326162D1; EP0673590B1; US5521465A

Description

Im Sonnenlicht sichtbare elektrolumineszente Dünn-Schicht-Anzeige-Vorrichtung mit geschwärzten Metallelektroden

Die Erfindung bezieht sich auf elektrolumineszente Anzeigetafeln.
Diese Anmeldung umfaßt Gegenstände, welche sich auf die parallele Anmeldung 93914460.4 beziehen.
Elektrolumineszente Dünnfilm (TFEL = thin film electroluminescent)-Anzeigetafeln bieten verschiedene Vorteile gegenüber anderen Anzeigetechnologien, wie z. B. Elektrodenstrahlröhren (CRT = cathode ray tubes) und Flüssigkristallanzeigen (LCD = liquid crystal displays). Im Vergleich zu CRT benötigen TFEL-Anzeigetafeln weniger Energie, sorgen für einen größeren Blickwinkel und sind viel dünner. Im Vergleich zu LCD weisen TFEL-Anzeigetafeln einen größeren Blickwinkel auf, benötigen keine Hilfsbeleuchtung und können eine größere Anzeigefläche aufweisen.
Fig. 1 zeigt eine TFEL-Anzeigetafel nach dem Stand der Technik. Die TFEL-Anzeige weist eine Glasscheibe 10 auf, eine Vielzahl von transparenten Elektroden 12, eine erste dielektrische Schicht 14, eine Phosphorschicht 16, eine zweite dielektrische Schicht 18 und eine Vielzahl von Metallelektroden 20, welche senkrecht zu den transparenten Elektroden 12 verlaufen. Die transparenten Elektroden 12 bestehen typischerweise aus Indium-Zinn-Oxid (ITO = indium-tin oxide) und die Metallelektroden 20 bestehen typischerweise aus Al. Die dielektrischen Schichten 14, 18 schützen die Phosphorschicht 16 vor übermäßigen Gleichströmen. Wenn eine elektrische Spannung wie z. B. 200 V zwischen den transparenten Elektroden 12 und den Metallelektroden 20 angelegt wird, so tunneln Elektroden von einer der Zwischenschichten zwischen den dielektrischen Schichten 14, 18 und der Phosphorschicht 16 in die Phosphorschicht, wo sie sehr schnell beschleunigt werden. Die Phosphorschicht 16 umfaßt typischerweise ZnS dotiert mit Mn. Elektronen, welche in die Phosphorschicht 16 eindringen, regen das Mn an und bringen das Mn dazu, Photonen zu emittieren. Die Photonen treten durch die erste dielektrische Schicht 14, die transparenten Elek troden 12 und die Glasscheibe 10 hindurch, um ein sichtbares Bild zu ergeben.
Obwohl aktuell verwendete TFEL-Anzeigen für einige Anwendungen ausreichend sind, verlangen fortgeschrittenere Anwendungen Anzeigen, die heller sind und einen höheren Kontrast aufweisen, größere Anzeigen, und Anzeigen, die im Sonnenlicht sichtbar sind. Ein Zugang, beim Versuch einen ausreichenden Anzeigekontrast bei hoher Umgebungsbeleuchtung bereitszustellen, ist die Verwendung eines Zirkularpolarisationsfllters, welcher reflektiertes Umgebungslicht reduziert. Obwohl dieser Ansatz einen vernünftigen Kontrast bei moderaten Umgebungsbeleuchtungsbedingungen schaffen kann, weist er auch eine Reihe von Nachteilen auf, welche hohe Kosten und eine maximale Lichtdurchlässigkeit von ungefähr 37% beinhalten.
Die vorliegende Erfindung besteht aus einer im Sonnenlicht sichtbaren elektrolumineszenten Anzeigetafel, welche aufweist:
ein ebenes Glassubstrat;
eine Vielzahl von auf dem Glassubstrat aufgebrachten parallelen durchsichtigen Elektroden;
eine erste auf der Vielzahl von durchsichtigen Elektroden aufgebrachte dielektrische Schicht;
eine auf der ersten dielektrischen Schicht aufgebrachte Schicht aus Phosphormaterial;
eine auf der Schicht aus Phosphormaterial aufgebrachte zweite dielektrische Schicht: und
eine Vielzahl von Metallelektroden, die je parallel über der zweiten dielektrischen Schicht aufgebracht sind, wobei jede der Metallelektroden weiterhin aufweist:
ein elektrisch leitendes Teil; und
eine Schicht aus lichtabsorbierendem Material,
worin das lichtabsorbierende Material zwischen dem zweiten dielektrischen Material und dem elektrisch leitenden Teil der Metallelektrode angeordnet ist;
dadurch gekennzeichnet, daß eine vielschichtige Metallhilfsstruktur mit einer Primärleiterschicht auf jeder der durchsichtigen Elektroden und in elektrischem Kontakt mit ihnen gebildet ist, um unter der Phosphorschicht zu sein.
Dadurch, daß die Metallhilfsstruktur auf den transparenten Elektroden angebracht wird, welche sich unterhalb der Phosphorschicht befinden, wird die Primärleiterschicht daran gehindert, zu diffundieren, wenn sie während längerer Zeiträume unter hohen Temperatureinwirkungen steht; ein Verfahren, welches benötigt wird, um die Phosphorschicht zu tempern.
Vorteilhafterweise umfaßt die Metallhilfsstruktur eine erste feuerfeste Metallschicht, eine Primärleiterschicht, welche auf der ersten feuerfesten Metallschicht aufgebracht ist und eine zweite feuerfeste Schicht, welche auf der Primärleiterschicht so aufgebracht ist, daß die erste und zweite feuerleitende Schicht in der Lage sind, die Primärleiterschicht vor Oxidation zu schützen, wenn die Anzeige getempert wird.
Im folgenden wird auf eine Anzahl von aus dem Stand der Technik bekannten Dokumenten Bezug genommen, von denen sich die vorliegende Erfindung durch die Bereitstellung und Anordnung der Metallhilfsstruktur unterscheidet.
Das Dokument WO-A-9326139 aus dem Stand der Technik, bei welchem eine Schicht aus lichtabsorbiertem geschwärzten Material in der Schichtstruktur einer TFEL-Anzeige mit transparenten Elektroden und niedrigem Widerstand enthalten ist,
Das Dokument aus dem Stand der Technik "Proceedings of the SID 32 (1990), Nr. 1, Seiten 37-40", welches chemische und physikalische Eigenschaften von lichtabsorbierenden Schichten offenbarte, welche die Reflexion von Umgebungslicht an rückwärtigen Elektroden der TFEL-Anzeigetafeln behindern
Das Dokument nach dem Stand der Technik EP-A-0159531 offenbart eine Vorrichtung mit einer durchgängigen lichtabsorbierenden Schicht, welche zur selben Zeit als zweite dielektrische Schicht dient. Darin gibt es keine Metallhilfsstruktur.
Das Dokument nach dem Stand der Technik US-A-4870322 offenbart eine TFEL-Anzeigetafel mit einer durchgängigen lichtabsorbierenden Schicht. Darin gibt es keine Metallhilfsstruktur.
Das Dokument nach dem Stand der Technik EP-A-0483783 offenbart die Reduzierung der Reflexion von Umgebungslicht durch Einfügen einer Schicht aus lichtabsorbierendem geschwärzten Material zwischen der rückwärtigen Elektrode und der Phosphorschicht oder der zweiten dielektrischen Schicht einer TFEL-Anzeigetafel.
Das Dokument nach dem Stand der Technik "J. Electrochemical. Soc. Vol. 138, Nr. 7, 7. July 1991, Seiten 2070-2075" offenbart die Bereitstellung von Metallbussen in einer Anzeigetafel. Diese entsprechen jedoch weder in der Anordnung noch in ihrer Funktion der Metallhilfsstruktur in der erfindungsgemäßen Anzeige.
Das Dokument nach dem Stand der Technik "Applied Optics, vol. 31, Nr.. 28, 01.10.1992, Seiten 5988-5995" offenbart die Verwendung von rückwärtigen Aluminiumelektroden und den Verbindungen von Aluminiumelektroden mit einem lichtabsorbierenden geschwärzten Material, wie z. B. Tonerde.
Die Erfindung wird im folgenden beschrieben unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, welche als Beispiele beigefügt sind.

Kurze Figurenbeschreibung

Fig. 1 ist ein Querschnitt einer TFEL-Anzeige nach dem Stand der Technik;
Fig. 2 ist ein Querschnitt einer TFEL-Anzeige mit lichtabsorbierenden geschwärzten Metallelektroden und transparenten Elektroden mit geringem Widerstand;
Fig. 3 ist ein Querschnitt längs der Linie 3-3 der in Fig. 2 gezeigten TFEL-Anzeigetafel mit geschwärzten rückwärtigen Elektroden und transparenten Elektroden mit geringem Widerstand; und
Fig. 4 ist ein vergrößerter Querschnitt einer einzelnen ITO-Leitung und einer damit verbundenen Metallhilfsstruktur gemäß Fig. 2.

Beste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung:

In einer Ausführungsform ist eine Schicht aus lichtabsorbierendem geschwärztem Material in einer elektrolumineszenten Anzeigetafel enthalten, um die Reflexion von Umgebungslicht, welches auf die Anzeigetafel fällt, zu reduzieren.
Fig. 2 zeigt eine Metallhilfsstruktur 22, welche in elektrischem Kontakt mit einer transparenten Elektrode 12 steht und sich über die gesamte Länge der Elektrode 12 erstreckt. Die Metallhilfsstruktur 22 kann eine oder mehrerer Schichten aus einem elektrisch leitfähigen Metall beinhalten, welches mit der transparenten Elektrode 12 und anderen Strukturen in der TFEL-Anzeigetafel kompatibel ist. Um die Größe der licht durchlässigen Fläche, welche durch die Metallhilfsstruktur 22 bedeckt wird, zu verringern, sollte die Metallhilfsstruktur nur einen kleinen Teil der transparenten Elektrode 12 bedecken. Zum Beispiel kann die Metallhilfsstruktur 22 ungefähr 10% oder weniger der transparenten Elektrode 12 bedecken. Deshalb sollte für eine typische transparente Elektrode 12, welche ungefähr 250 um (10 mils) breit ist, die Metallhilfsstruktur 22 die transparente Elektrode um ungefähr 25 um (1 mil) oder weniger überlappen. Überlappungen, die nur ungefähr 6 um (0,25 mils) bis ungefähr 13 um (0,5 mils) betragen, sind wünschenswert. Obwohl die Metallhilfsstruktur 22 die transparente Elektrode 12 so wenig wie möglich überlappen sollte, sollte die Metallhilfsstruktur so breit wie praktisch möglich sein, um den elektrischen Widerstand zu verringern. Zum Beispiel kann eine Metallhilfsstruktur 22, welche ungefähr 50 um (2 mils) bis ungefähr 75 um (3 mils) breit ist, wünschenswert sein. Diese beiden Designparameter können erfüllt werden, wenn man es der Metallhilfsstruktur gestattet, sowohl die Glasscheibe 10 als auch die transparente Elektrode 12 zu überlappen. Mit aktuellen Herstellungsverfahren sollte die Dicke der Metallhilfsstruktur 22 gleich oder weniger als die Dicke der ersten dielektrischen Schicht 14 sein, um sicherzustellen, daß die erste dielektrische Schicht 14 die transparente Elektrode 12 und die Metallhilfsstruktur ausreichend bedeckt. Zum Beispiel kann die Metallhilfsstruktur 22 kleiner sein als ungefähr 250 um Dicke. Bevorzugterweise wird die Metallhilfsstruktur 22 weniger als ungefähr 200 um dick sein, z. B. zwischen ungefähr 150 um und ungefähr 200 um Dicke. Mit der Verbesserung der Herstellverfahren, kann es jedoch praktisch möglich werden, die Metallhilfsstruktur 22 dicker zu machen als die erste dielektrische Schicht 14.
Die TFEL-Anzeigetafel umfaßt auch eine Vielzahl von geschwärzten rückwärtigen Elektroden 24, um den Betrag des an der Scheibe reflektierten Lichts zu reduzieren und damit den Kontrast der Anzeige zu verbessern. Fig. 3 zeigt, daß eine erfindungsgemäße TFEL-Anzeigetafel eine Vielzahl von geschwärzten rückwärtigen Elektroden 24 umfaßt. Fig. 3 ist ein Querschnitt längs der Linie 3-3 der in Fig. 2 gezeigten Anzeigetafel. Bevorzugterweise bestehen die rückwärtigen Elektroden aus Al und werden durch Oxidation geschwärzt, um die gewünschten lichtabsorbierenden Lichteigenschaften zu erzielen.
Die geschwärzten Al-Elektroden 24 können durch RF-Sputtern in einer Argongasatmosphäre hergestellt werden. Mischt man Sauerstoff in den frühen Phasen des Sput terns der Al-Schicht beim Bilden der rückwärtigen Elektroden hinzu, so oxidiert (d. h. schwärzt sich) ein Teil des Aluminiums, um eine Schicht aus lichtabsorbierendem geschwärztem Material 34 zu bilden, welche mit der zweiten dielektrischen Schicht 18 in Kontakt steht. Der Rest des Al 35, welcher nicht geschwärzt wird, wird in herkömmlicher Weise ohne die Einbringung von Sauerstoff abgeschieden. Die Dicke der oxidierten Schicht 34 kann variiert werden als Funktion der gewünschten lichtabsobierenden Eigenschaften. Im allgemeinen beträgt der oxidierte Teil 34 der rückwärtigen Elektroden 24 jedoch nur einen kleinen Prozentsatz der gesamten Dicke der rückwärtigen Elektrode und hat deshalb nur einen geringen Einfluß auf den Gesamtwiderstand einer jeden rückwärtigen Elektrode. Beträgt die oxidierte Schicht 34 z. B. 10% der gesamten Dicke der rückwärtigen Elektrode, so erhöht sich der Gesamtwiderstand der rückwärtigen Elektrode 24 nur um ungefähr 11% (z. B. von ungefähr 126 Ohm auf ungefähr 140 Ohm), wenn man die folgenden Parameter zugrundelegt:
rückwärtige Elektrodenlänge = 11,94 cm (4,7 Zoll)
Breite der rückwärtigen Elektrode = 0,0254 mm (0,010 Zoll)
Dicke der rückwärtigen Elektrode = 100 nm (1000 Å)
Oxidationsdicke = 10 nm (100 Å)
Spezifischer Widerstand von Al = 0,269 Ohm/sq (1000 Å)
Um das Auftreten von Streifen zu unterbinden, welche auf Reflexionen von Umgebungslicht an der Glasscheibe 10 zwischen den rückwärtigen Elektroden 24 beruhen, wird eine schwarze Epoxidbeschichtung 37 auf die Glasscheibe gegeben. Die Reflektivität und Farbe der Epoxidbeschichtung 37 muß an die geschwärzte anodisierte Oberfläche der geschwärzten Elektroden 24 genau angepaßt werden, um eine gleichmäßige dunkle Anzeige zu gewährleisten.
Bevorzugterweise sollte das geschwärzte Material einen spezifischen Widerstand von zumindest 10&sup8; Ohm · cm aufweisen. Die Schicht des geschwärzten Materials 24 sollte auch eine Dielektrizitätskonstante aufweisen, welche zumindest gleich oder größer ist als die Dielektrizitätskonstante des zweiten Dielektrikums 18 und sollte bevorzugterweise eine Dielektrizitätskonstante größer als 7 aufweisen. Um eine diffuse Reflektivität von weniger als 0,5% zu erzielen, sollte das geschwärzte Material auch einen Licht absorptionskoeffizienten von ungefähr 105 /cm im Sonnenlicht aufweisen.
Fig. 4 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer Metallhilfsstruktur 22, bei der es sich um einen Schichtaufbau aus einer Haftschicht 26, einer ersten feuerfesten Schicht 28, einer Primärleiterschicht 30 und einer zweiten feuerfesten Metallschicht 32 handelt. Die Haftschicht 26 fördert die Haftung der Metallhilfsstruktur 22 an der Glasscheibe 10 und der transparenten Elektrode 12. Sie kann jegliches elektrisch leitendes Material oder Legierungen umfassen, welche an der Glasschicht 10, der transparenten Elektrode 12, und der ersten feuerfesten Metallschicht 28 haften, ohne Spannungen zu bilden, welche dazu führen könnten, daß die Haftschicht 26 oder eine jede der anderen Schichten von diesen Strukturen abgelöst wird. Passende Metalle umfassen Cr, V, und Ti. Cr wird bevorzugt, da es leicht verdampft und eine gute Haftung aufweist. Bevorzugterweise ist die Haftschicht 26 nur so dick wie nötig, um eine stabile Verbindung zwischen den Strukturen bereitzustellen, welche sie kontaktiert. Zum Beispiel kann die Haftschicht 26 zwischen 10 nm bis ungefähr 20 nm dick sein. Falls die erste feuerfeste Metallschicht 28 stabile spannungsarme Verbindungen mit der Glasscheibe 10 und der transparenten Elektrode 12 ausbilden kann, kann es sein, daß die Haftschicht 26 nicht benötigt wird. In diesem Fall kann die Metallhilfsstruktur 22 nur drei Schichten aufweisen: die beiden feuerfesten Metallschichten 28, 32 und die Primärleiterschicht 30.
Die feuerfesten Metallschichten 28, 32 schützen die Primärleiterschicht 30 vor Oxidation und verhindern, daß die Primärleiterschicht in die erste dielektrische Schicht 14 und die Phosphorschicht 16 diffundiert, wenn die Anzeige getempert wird, um die Phosphorschicht, wie unten beschrieben, zu aktivieren. Deshalb sollten die feuerfesten Metallschichten 28, 32 ein Metall oder eine Legierung umfassen, welches bei der Tempertemperatur stabil sind und welche Sauerstoff daran hindern, in die Primärleiterschicht 30 einzudringen, und die Primärleiterschicht 30 daran hindern, in die erste dielektrische Schicht 14 oder die Phosphorschicht 16 zu diffundieren. Passende Metalle umfassen W, Mo, Ta, Rh, und Os. Beide feuerfesten Metallschichten 28, 32 können bis zu 50 nm dick sein. Da der spezifische Widerstand der feuerfesten Schicht höher sein kann als der Widerstand des Primärleiters 30, sollten die feuerfesten Schichten 28, 32 so dünn wie möglich sein, damit die Primärleiterschicht so dick wie möglich sein kann. Bevorzugterweise sind die feuerfesten Metallschichten 28, 32 zwischen 20 nm bis ungefähr 40 ncn dick.
Die Primärleiterschicht 30 leitet den Großteil des Stromes durch die Metallhilfsstruktur 22. Sie kann aus jedem Metall oder jeder Legierung mit hoher Leitfähigkeit bestehen, wie z. B. Al, Cu, Ag, oder Au. Al wird wegen seiner hohen spezifischen Leitfähigkeit, geringen Kosten und Kompatibilität mit dem späteren Behandlungsverfahren bevorzugt. Die Primärleiterschicht 30 sollte so dick wie möglich sein, um die Leitfähigkeit der Metallhilfsstruktur 22 zu maximieren. Ihre Dicke wird durch die Gesamtdicke der Metallhilfsstruktur 22 und die Dicke der anderen Schichten begrenzt. Zum Beispiel kann die Primärleiterschicht 30 bis zu 200 nm dick sein. Bevorzugterweise wird die Primärleiterschicht 30 zwischen ungefähr 50 bis ungefähr 180 nm dick sein.
Die TFEL-Anzeige gemäß der vorliegenden Erfindung kann durch jegliches Verfahren hergestellt werden, welches die gewünschten Strukturen ausbildet. Die transparenten. Elektroden 12, die dielektrischen Schichten 14, 18, die Phosphorschicht 16 und die Metallelektroden 20 können durch herkömmliche Verfahren hergestellt werden, welche dem Fachmann bekannt sind. Die Metallhilfsstruktur 22 kann mit einer Rückätzmethode, einem Abhebverfahren oder anderem passenden Verfahren hergestellt werden.
Der erste Schritt beim Herstellen einer TFEL-Anzeige, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist, besteht darin, eine Schicht eines transparenten Leiters auf einer passenden Glasscheibe 10 abzuscheiden. Die Glasscheibe kann jegliches Hochtemperaturglas sein, welche dem unten beschriebenen Phosphor-Temper-Schritt widerstehen kann. So kann z. B. die Glasscheibe ein Bohr-Silikat-Glas sein, wie z. B. Corning 7059 (Corning Glassworks, Corning, NY). Der transparente Leiter kann aus jeglichem Material bestehen, welches elektrisch leitend ist und eine ausreichende optische Durchlässigkeit für die gewünschte Verwendung aufweist. Zum Beispiel kann der transparente Leiter aus ITO bestehen, einem Übergangsmetallhalbleiter, welcher ungefähr 10 Mol-Prozent In umfaßt, der elektrisch leitfähig ist und eine optische Durchlässigkeit von 85% bei einer Dicke von ungefähr 200 nm aufweist. Der transparente Leiter kann jegliche passende Dicke aufweisen, welche das Glas vollständig bedeckt und die gewünschte Leitfähigkeit liefert. Glasscheiben, auf denen eine passende ITO-Schicht bereits abgeschieden ist, können von Donnelly Corporation (Holland, MI) erworben werden. Der Rest des Verfahrens zum Herstellen einer TFEL-Anzeige gemäß der vorliegenden Erfindung wird im Zusammenhang mit der Verwendung von ITO für die transparenten Elektro den beschrieben. Der Fachmann wird erkennen, daß das Verfahren für einen anderen transparenten Leiter ähnlich sein würde.
ITO-Elektroden 12 können in der ITO-Schicht durch ein herkömmliches Rückätzverfahren oder ein anderes passendes Verfahren geformt werden. Zum Beispiel können Teile der ITO-Schicht, welche später die ITO-Elektroden 12 werden, gereinigt werden und mit einer ätzmittelresistenten Maske bedeckt werden. Die ätzmittelresistente Maske kann hergestellt werden durch Verwendung einer passenden photoresistiven Chemikalie auf der ITO-Schicht, Einwirkenlassen einer passenden Wellenlänge von Licht auf die photoresistive Chemikalie und Entwickeln der photoresistiven Chemikalie. Eine photoresistive Chemikalie, welche 2-Ethoxyethyl-Azetat, n-Butyl-Azetat, Xylen und Xylol als Hauptbestandteile enthält, ist mit der vorliegenden Erfindung kompatibel. Eine solche photoresistive Chemikalie ist AZ 4210 Photoresist (Hoechst Celanese Corp., Somerville, NJ): A2-Entwickler (Hoechst Celanese Corp., Somerville, NJ) ist ein Entwickler vom selben Hersteller, der mit AZ 4210 Photoresist kompatibel ist. Andere kommerziell verfügbare Photoresist-Chemikalien und Entwickler können auch mit der vorliegenden Erfindung kompatibel sein. Nicht maskierte Teile des ITO werden mit einem passenden Ätzmittel entfernt, um Kanäle in der ITO-Schicht zu bilden, welche Seiten der ITO-Elektroden 12 festlegen. Das Ätzmittel sollte in der Lage sein, unmaskiertes ITO zu entfernen, ohne das maskierte ITO oder Glas unter dem unmaskierten ITO zu beschädigen. Ein passendes ITO-Ätzmittel kann hergestellt werden durch Mischen von 1000 ml H&sub2;O, ungefähr 2000 ml HCL und ungefähr 370 g anhydrogenem FeCl&sub3;. Dieses Ätzmittel ist insbesondere wirksam, wenn es bei ungefähr 55 C verwendet wird. Die zum Entfernen des unmaskierten ITOs benötigte Zeit hängt von der Dicke der ITO-Schicht ab. Zum Beispiel kann eine 300 nm dicke Schicht aus ITO in ungefähr 2 Minuten entfernt werden. Die Seiten der ITO-Elektroden 12 sollten abgekantet sein, wie in den Figuren gezeigt, um sicherzustellen, daß die erste dielektrische Schicht 14 die ITO-Elektroden ausreichend bedecken kann. Die Größe und Anordnung der IT-Elektroden 12 hängt von den Abmessungen der TFEL-Anzeige ab. Zum Beispiel kann eine typische Anzeige mit 12,7 cm (5 Zoll) Höhe · 17,8 cm (7 Zoll) Breite ITO-Elektroden 12 aufweisen, welche ungefähr 30 nm dick sind, ungefähr 250 um (10 mil) breit und voneinander 125 um (5 mil) beabstandet sind. Nach dem Ätzen wird die ätzmittelresistente Maske mittels eines passenden Abstrippmittels entfernt, wie z. B. einem, welches Tetramethylammonium-Hydroxid enthält. AZ 400T Photore sist-Abstrippmittel (Hoechst Celanese Corp.) ist ein kommerziell erhältliches Produkt, welches mit dem AZ 4210 Photoresist-Film kompatibel ist. Andere kommerziell verfügbare Abstripp-Mittel können auch mit der vorliegenden Erfindung kompatibel sein.
Nach Herstellen der ITO-Elektroden 12 werden Schichten aus dem Metall, welches die Metallhilfsstruktur bilden wird, über den ITO-Elektroden mit herkömmlichen Verfahren abgeschieden, welche in der Lage sind, Schichten gleichmäßiger Zusammensetzung und Widerstands zu bilden. Passende Verfahren umfassen Sputtering und thermisches Verdampfen. Bevorzugterweise werden alle Metallschichten in einem einzelnen Durchlauf abgeschieden, um die Haftkraft durch Vermeiden von Oxidation oder Oberflächenverunreinigung der Metallzwischenschichten zu erhöhen. Eine Elektronenstrahlverdampfungsmaschine, wie z. B. ein Modell VES-2550 (Airco Temescal, Berkely, CA) oder andere vergleichbare Maschinen, welche drei oder mehr Metallquellen bereithalten, können verwendet werden. Die Metallschichten sollten mit den gewünschten Dicken über der gesamten Oberfläche der Tafel abgeschieden werden, und zwar in der Reihenfolge, in welcher sie an das ITO angrenzen.
Die Metallhilfsstrukturen 22 können in den Metallschichten durch jedes passende Verfahren inklusive Rückätzen gebildet werden. Teile der Metallschichten, welche die Metallhilfsstrukturen 22 werden sollen, können mittels herkömmlicher Verfahren mit einer ätzmittelresistenten Maske bedeckt werden, welche aus kommerziell verfügbaren Photoresist-Chemikalien bestehen,. Dieselben Vorgehensweisen und Chemikalien, welche zur Maskierung des ITO verwendet werden, können für die Metallhilfsstrukturen 22 verwendet werden. Unmaskierte Teile der Metallschichten werden mit einer Reihe von Ätzmitteln in der entgegengesetzen Reihenfolge entfernt, in der sie abgeschieden werden. Die Ätzmittel sollten in der Lage sein, eine einzelne unmaskierte Metallschicht ohne Beschädigung anderer Schichten auf der Tafel zu entfernen. Ein passendes W Ätzmittel kann hergestellt werden durch Mischen von ungefähr 5 ml H&sub2;O, ungefähr 5 ml einer 30-Gewichtsprozent H&sub2;O&sub2;-Lösung, ungefähr 3 g KH&sub2;PO&sub4; und ungefähr 2 g KOH. Dieses Ätzmittel, welches besonders wirksam ist bei ungefähr 40 C, kann ungefähr 40 nm einer feuerfesten W-Metallschicht in ungefähr 30 Sekunden entfernen. Ein passendes Al-Ätzmittel kann hergestellt werden durch Mischen von ungefähr 25 ml WO, ungefähr 160 ml H&sub3;PO&sub4; und ungefähr 10 ml HNO&sub3; und ungefähr 6 ml CH&sub3;COOH. Dieses Ätzmittel, welches bei Zimmertemperatur wirksam ist, kann ungefähr 120 nm einer Al-Primärleiterschicht in ungefähr 3 Minuten entfernen. Ein kommerziell verfügbares Cr-Ätzmittel, welches HClO&sub4; enthält und Ce(NH&sub4;)&sub2;(NO&sub3;)&sub6;, kann für die Cr-Schicht verwendet werden. CR-7 Photomaskierungsmittel (Cyantek Corp., Fremont, CA) ist ein Cr-Ätzmittel, welches mit der vorliegenden Erfindung kompatibel ist. Dieses Ätzmittel ist besonders wirksam bei ungefähr 40 C. Andere kommerziell verfügbare Cr-Ätzmittel können auch mit der vorliegenden Erfindung kompatibel sein. Wie bei den ITO-Elektroden 12 sollten die Seiten der Metallhilfsstrukturen 22 abgekantet sein, um eine ausreichende Schrittbedeckung zu gewährleisten.
Die dielektrischen Schichten 14, 18 und die Phosphorschicht 16 körnen über den ITO-Leitungen 12 sowie den Metallhilfsstrukturen 22 bei jeglichem passenden herkömmlichen Verfahren abgeschieden werden, welches Sputtering oder thermisches Verdampfen umfaßt.
Die beiden dielektrischen Schichten 14, 18 körnen jegliche passende Dicke aufweisen, wie ungefähr 80 nm bis ungefähr 250 nm Dicke und sie können jegliches Dielektrikum umfassen, welches in der Lage ist, als Kapazität zu wirken, um die Phosphorschicht 16 vor übermäßigen Strömen zu schützen. Bevorzugterweise werden die dielektrischen Schichten 14, 18 ungefähr 200 nm dick sein und werden SION umfassen. Die Phosphorschicht 16 kann jegliches herkömmliche TFEL-Phosphor sein, wie z. B. ZnS dotiert mit weniger als 1% Mn, und kann jegliche passende Dicke aufweisen. Bevorzugterweise ist die Phosphorschicht 16 ungefähr 500 nm dick. Nachdem diese Schichten abgeschieden worden sind, sollte die Anzeige für ungefähr 1 Stunde auf ungefähr 500 C aufgeheizt werden, um den Phosphor zu tempern. Tempern sorgt dafür, daß Mn-Atome in die Zn-Stellen im ZnS-Gitter wandern, wo sie Photonen emittieren können, wenn sie angeregt werden.
Nach Tempern der Phosphorschicht 16 werden geschwärzte Metallelektroden 24 auf der zweiten dielektrischen Schicht 18 ausgebildet. Die Metallelektroden 20 können aus jedem hochleitenden Metall, wie z. B. Al, hergestellt werden. Wie bei den ITO- Elektroden 12 hängen die Größe und die Anordnung der geschwärzten Metallelektroden 24 von den Abmessungen der Anzeige ab. Zum Beispiel kann eine typische TFEL- Anzeige mit 12,7 cm (5 Zoll) Höhe · 17,8 cm (7 Zoll) Breite Metallelektroden 20 aufweisen, welche ungefähr 100 nm dick, ungefähr 250 mm (10 mils) breit und im Abstand von ungefähr 125 mm (5 mil) angeordnet sind. Die geschwärzten Metallelektroden 24 sollten senkrecht zu den ITO-Elektroden 12 verlaufen, um ein Gitter zu bilden.
Zusätzlich zu den in Fig. 2 bis 4 gezeigten Ausführungsformen kann die erfindungsgemäße TFEL-Anzeige jegliche anderen Anordnungen aufweisen, welche von der Kombination der Elektroden mit niedrigem Widerstand und der rückwärtigen geschwärzten lichtabsorbierenden Elektroden profitieren würden.
Die vorliegende Erfindung stellt verschiedene Vorzüge über den Stand der Technik bereit. So sorgen z. B. die Kombination der Elektroden mit niedrigem Widerstand und der geschwärzten rückwärtigen Elektroden dafür, daß TFEL-Anzeigen jeglicher Größen in der Lage sind, einen höheren Kontrast und durch eine verbesserte Auffrischungsrate eine höhere Helligkeit zu erreichen. Dies sorgt für große TFEL-Anzeigen, wie z. B. eine Anzeige von ungefähr 91 cm (36 Zoll) · 91 cm, da die Elektroden mit niedrigem Widerstand genug Strom bereitstellen können, um alle Teile des Anzeigeschirms mit Strom zu versorgen, um eine gleichmäßige Helligkeit über dem gesamten Anzeigeschirm hinweg bereitzustellen, und die geschwärzten rückwärtigen Elektroden reduzieren die Reflexion von Umgebungslicht, um den Kontrast des Anzeigeschirms zu verbessern. Eine Anzeigetafel mit Elektroden mit niedrigem Widerstand und geschwärzten Elektroden kann kritisch sein, um einen ausreichenden Kontrast zu erzielen, um eine elektrolumineszente Dünnfilm-Anzeige bereitzustellen, welche in direktem Sonnenlicht sichtbar ist.

Claims

1. Im Sonnenlicht sichtbare elektrolumineszente Anzeigetafel, aufweisend:

ein ebenes Glassubstrat (10);

eine Vielzahl von auf dem Glassubstrat (10) aufgebrachten parallelen durchsichtigen Elektroden (12);

eine erste auf der Vielzahl von durchsichtigen Elektroden (12) aufgebrachte dielektrische Schicht (14);

eine auf der ersten dielektrischen Schicht (14) aufgebrachte Schicht (16) aus Phosphormaterial;

eine auf der Schicht (16) aus Phosphormaterial aufgebrachte zweite dielektrische Schicht (18); und

eine Vielzahl von Metallelektroden (26), die je parallel über der zweiten dielektrischen Schicht (18) aufgebracht sind, jede der Metallelektroden (24) weiterhin aufweisend:

ein elektrisch leitendes Teil (35); und

eine Schicht aus lichtabsorbierendem Material,

worin das lichtabsorbierende Material zwischen dem zweiten dielektrischen Material (18) und dem elektrisch leitenden Teil (35) der Metallelektrode (24) angeordnet ist;

dadurch gekennzeichnet, dass eine vielschichtige Metallhilfsstruktur (22) auf jeder der durchsichtigen Elektroden (12) und in elektrischem Kontakt mit ihnen gebildet ist, um unter der Phosphorschicht (16) zu sein.

2. Im Sonnenlicht sichtbare elektrolumineszente Anzeigetafel nach Anspruch 1, worin jede der Schichten aus lichtabsorbierendem schwarzem Material ungefähr 10% der Gesamtdicke ihrer zugeordneten Metallelektrode (24) aufweist.

3. Im Sonnenlicht sichtbare elektrolumineszente Anzeigetafel nach Anspruch 1, worin jede der Vielzahl von Metallelektroden (24) Aluminium ist, und jede der Schichten aus lichtabsorbierendem schwarzem Material oxidiertes Aluminium aufweist.

4. Im Sonnenlicht sichtbare elektrolumineszente Anzeigetafel nach Anspruch 1, worin jede der Vielzahl von Metallelektroden (24) eine Gesamtdicke von ungefähr 100 nm (1000 Angström) hat, wovon ungefähr 10 nm (100 Angström) wegen der Dicke der lichtabsorbierenden schwarzen Schicht ist.

5. Im Sonnenlicht sichtbare elektrolumineszente Anzeigetafel nach Anspruch 3, die weiterhin eine Schicht aus schwarzer Epoxidbeschichtung (37) aufweist, die über jeder der Vielzahl von Metallelektroden (24) und freigelegten Teilen der zweiten dielektrischen Schicht (18) gebildet ist.

6. Im Sonnenlicht sichtbare elektrolumineszente Anzeigetafel nach Anspruch 5, worin die längs verlaufenden Ränder der Metallhilfsstruktur (22) abgeschrägt sind.

7. Im Sonnenlicht sichtbare elektrolumineszente Anzeigetafel nach Anspruch 1, worin die Metallhilfsstruktur (22) eine erste feuerfeste Metallschicht (28) aufweist, eine auf der ersten feuerfesten Schicht (28) gebildete Primärleiterschicht (30), und eine auf der Primärleiterschicht (30) gebildete zweite feuerfeste Schicht (32), so dass die ersten und zweiten feuerfesten Schichten (28 und 32) die Primärleiterschicht (30) vor Oxidation schützen können, wenn die Anzeige getempert wird.

8. Im Sonnenlicht sichtbare elektrolumineszente Anzeigetafel nach Anspruch 7, worin jede Metallhilfsstruktur (22) weiterhin eine zwischen der ersten feuerfesten Metallschicht (28) und der durchsichtigen Elektrode (12) gebildete Klebeschicht (26) aufweist, wobei die Klebeschicht an der durchsichtigen Elektrode (12) und der ersten feuerfesten Schicht (28) kleben kann.