Фізико–технологічні процеси створення електролюмінісцентних плоских пристроїв відображення інформації (стр. 1 из 5)

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ДЕРЖАВНИЙ ВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАТ

Курсова робота з курсу «Технологічні основи електроніки»

Фізико – технологічні процеси створення електролюмінісцентних плоских пристроїв відображення інформації.

Зміст

Вступ

Розділ 1. Електролюмінісцентні індикатори

1.1 Порошкові електролюмінісцентні індикатори

1.2 Плівкові електролюмінісцентні індикатори

1.3 Плівкові електролюмінісцентні випромінювачі на шорстких підкладках

1.4 Органічні електролюмінісцентні індикатори

Розділ 2. Конструкції і оптичні параметри ЕЛ, дисплеїв

2.1 Конструкція стандартного тонко плівкового ЕЛ, дисплея

2.2 Технологія прозорого ЕЛ, дисплея

2.3 Результати випробувань і оптичні параметри

2.4 Потенційні застосування для прозорих ЕЛ дисплеїв

Розділ 3. Полімерні електролюмінісцентні панелі

3.1 Фізичні процеси що відбуваються в електролюмінісцентних органічних матеріалах

3.2 Проблеми створення полімерних електролюмінісцентних панелей

3.3 Технологічні рішення і пропозиції провідних фірм

Висновки

Список використаної літератури

Вступ

Кінець XX сторіччя характеризується стрімким розвитком інформатики і обчислювальної техніки, яка вимагає для своїх потреб високонадійних, добротних, ергономічних, малогабаритних пристроїв відображення інформації (ПВІ). Такі пристрої, без перебільшення, можна сказати, є невід'ємною частиною технічного прогресу.

Серед різних типів ПВІ(електронно-променевих, світлодіодних, рідкокристалічних, вакуумно-флуорисцентных, плазмових) електролюмінісцентні (ЕЛ) займають одне з провідних місць завдяки безпосередньому перетворенню електричної енергії на світло, твердотільній плоскій конструкції, швидкодії, широкому куту огляду і широкому діапазону робочих температур.

В області розробки і побудови даних приладів за останні два десятиліття був виконаний значний об'єм робіт. На провідних фірмах, таких як "Sharp K.K." (Японія), "Planar Systems" (США), "Lohja Corp." (Фінляндія) і ін. був налагоджений їх випуск.

У даній роботі будуть розглянуті електролюмінесцентні індикатори, панелі на основі полімерних електролюмінісцентних індекаторах, нові розробки у сфері TFEL, в яких задні електроди замінені прозорим матеріалом, щоб зробити всю панель повністю прозорою. Ця розробка має багато потенційних застосувань, які не можуть бути реалізовані за допомогою невипромінюючих дисплеїв, таких як ЖКИ.

Розділ 1. Електролюмінісцентні індикатори

Однією із основних частин засобів відображення інформації (ЗВІ) являються індикатори – пристрої які перетворюють електричний сигнал в просторове розподілення яскравості (контраст).

Електролюмінісценцією називається явище випромінювання світла тілами під дією електричного поля. Відомі дві що принципово розрізняються по виду електролюмінісценції: перед пробійна, яка виникає в мікроділянках порошкових або плівкових електролюмінофорів при напруженості поля, близьких або рівних пробивним, і інжекційна, що відбувається при рекомбінації електронів і дірок на р — n-переході напівпровідникового кристала включеного в прямому напрямі.

Відповідно до цього виділяють два типи індикаторів — власне електролюмінісцентні індикатори (ЕЛІ) і Напівпровідникові індикатори (ППІ). Хочу зауважити, що ППІ широко відомі як світло діоди (або світло випромінюючі діоди)[1].

1.1 Порошкові електролюмінісцентні індикатори

Перше повідомлення про порошковий ЕЛІ змінного струму появилось в 1952 р. В даний час порошковий ЕЛІ змінного струму виготовляється за допомогою напилення прозорого електроду (Sn02) на скляну пластину і подальшого нанесення на електрод світло випромінюючого шару. В більшості випадків світло випромінювачем є суміш порошкового люмінофора ZNS (ZNS:Pb; Zn:Mn; ZnS:Pb, Cu), ZnSe, ZnSiO4 і діелектричної зв'язки. Як зв'язка використовується матеріал з високою діелектричною проникністю (ε= 20), наприклад стирол, акрил і так далі Таким чином, підвищується та, що діє напруженість поля в частинці ZNS з діелектричною проникністю ε= 10 товщина світло випромінюючого шару 25 – 100мкм.Введенням активаторів в люмінофор можна отримати різні кольори свічення — синій, зелений, жовтий, червоний. Біле свічення виходить при використанні каскадної люмінесценції. синє люмінесцентне свічення збуджує домішаний жовтий флюоресцирующий органічний фарбник і виходить білий колір. Йодвмісні електролюмінісцентні порошки синього кольору свічення, які були відомі до цих пір, мають термін служби тільки близько 30 год. На синє випромінювання вдалося перевести довговічні жовто-зелені склади, що світяться, на основі (Zn, Cd) S : Сu, Br, домішувавши до них 5%-ний сульфід магнію .

За допомогою емпірично розроблених порошкових складів в даний час є можливість виготовлення ЕЛІ із зеленим свіченням, які при ефективній напрузі 50 В, частоті 10 кГц і початковій яскравості близько 100 кд/м^2 можуть працювати багато тисяч годин, поки яскравість не зменшиться удвічі.

Рис.1.1. Амплітудна характеристика порошкового ЕЛІ змінного струму.

Типова вольт – яркісна характеристика для порошкового ЕЛІ змінного струму приведена на рис.1.1. Як видно, яскравість збільшується із зростанням частоти і напруги приблизно пропорційно U3. Проте в багатьох матеріалах збільшення частоти вище 10 кГц дає незначне збільшення яскравості, але веде до надмірних діелектричних втрат. Разом з розробкою ЕЛІ змінного струму ведуться дослідження, направлені на створення індикаторів постійного струму на ZnS-люминофорах.

Світло ізолюючий шар такого приладу складається з люмінофора, в якому порошок ZNS, активований Мn, обробляється іонами Сu, і поверхня зерен ZNS покривається CUS з низьким питомим опором. Використання як активатори Mn, Eu, Tu дозволяє відповідно отримати оранжево-жовте, зелене. Крім того, були розроблені і такі варіанти: зелене свічення при використанні CAS : Це, С1; червоне свічення при CAS : Eu, CI; синьо-зелене свічення при SrS:Ce, С1; зелене свічення при SrS:і .т.д.

Первинна яскравість ЕЛІ постійного струму зазвичай вибирається в межах 100 кд/м^2. Яскравість 300—400 кд/м^2 можна отримати, підвищуючи робочу напругу, але при цьому термін служби зменшується. Первинна щільність струму складає, як правило, приблизно 2 мА/см^2. В умовах безперервної роботи яскравість падає удвічі протягом 103 год. Таке зменшення яскравості супроводжується відповідним зменшенням струму. Підтримка постійної яскравості протягом тривалого часу можливо при управлінні ЕЛІ від компенсуючої схеми збудження, яка підвищує напругу, прикладену до індикатора .

Одне з ЕЛІ постійного струму полягає в тому, що яскравість свічення пропорційна напрузі в шостому ступені або навіть вища. Ця характерна особливість сприяє придушенню кросс-эфекта. Не дивлячись на велику яскравість і інші переваги ЕЛІ постійного струму мають і істотний недолік — малу світловидатність (близько 10% відповідної величини ЕЛІ змінного струму)[1] .

1.2 Плівкові електролюмінісцентні індикатори

У плівкових ЕЛІ змінного струму на підкладку з скла напитлюється прозорий електрод, а на нього тим же способом наноситься шар діелектрика з високою діелектричною проникністю. Як світло випромінюючого шару використовуються плівки люмінофора ZnS:TbF3 завтовшки близько 0.2 мкм. Цей люмінофор дає зелений колір свічення. На плівку наноситься другий непрозорий електрод.

Активування люмінофора рідкоземельними фтористими з'єднаннями дозволяє досягти високої світловидатності і яскравості, а також міняти колір свічення. Наприклад, свічення червоного кольору можна отримати за допомогою введення SmF3, синього кольору — TmF3. Механізм свічення плівкових електролюмінісцентних шарів обумовлений рекомбінацією носіїв заряду, інжектованих кристалами люмінофора і електродами або утворених в результаті тунельного ефекту і ударної іонізації.

Аналогічно порошкоподібному люмінофору, на який впливають постійним струмом, тонко плівкові люмінофори мають дуже різкий поріг напруги. При накладанні напруги вище порогового виникає фотопровідність. В результаті рівень Фермі і межі зон переходу метал — ізолятор зміщуються таким чином, що відбувається тунельна інжекція дірок і електронів в плівку ZNS, що приводить до випромінювальної рекомбінації з утворенням кванта світла. У 1974 р. був розроблений тришаровий плівковий електролюмінісцентний елемент з двома ізоляційними плівками, що забезпечило істотне підвищення яскравості. Як світло випромінюючого шару використовувався плівковий люмінофор ZnS : Мп без домішки міді. Люмінофор повністю покривався ізоляційними плівками з Y2O3 і Si3N4 з високою діелектричною проникністю. Оскільки пробивна напруженість діелектрика Y2O3 складає близько 5*106 В/см і перевищує пробивну напруженість люмінофора, яка рівна 1,2*106 В/см, то при збільшенні прикладеної напруги ZnS пробивається раніше і «гарячі» електрони порушують іони марганцю. При збільшенні прикладеної напруги ZNS пробивається раніше і «гарячі» електрони порушують іони марганцю . Плівковий ЕЛІ на змінному струмі теж тришаровій конструкції, але з ізоляційними шарами з GeО2 і As2S3 працює при додатку імпульсів змінної напруги 800 В з періодом 1000 мкс і тривалістю імпульсу 30 мкс. При цьому реалізується яскравість 350 кд/м^2, колір свічення — оранжевий, термін служби — до 5000 год. Властивий порошковим ЕЛІ малий контраст, обумовлений сильним віддзеркаленням навколишнього світла, в плівкових ЕЛІ підвищується за рахунок застосування чорної поглинаючої плівки, що наноситься на задню підкладку. Хоча при цьому втрачається половина власного випромінювання в задній стінці, та зате вона ж поглинає 100% падаючого навколишнього розсіяного світла.

Такий недолік тонко плівкових ЕЛІ, як мале число можливих кольорів свічення, може бути усунений чисто конструктивним способом. Враховуючи прозорість тонко плівкової електролюмінісцентної структури, можна, в принципі, напилити подвійний або потрійний шар люмінофора з електродами для кожного шару. При відповідній адресації можна отримати поліцвітний індикатор. Параметри матричних ЕЛІ приведені в таблиці 1.1.