Фізико–технологічні процеси створення електролюмінісцентних плоских пристроїв відображення інформації (стр. 2 из 5)

У матричних ЕЛІ виявляється помітний крос-ефект, відношення яркостей вибраних і напіввибраних елементів не перевищує 10, іншими словами, контраст малий. Одним з методів збільшення контрасту для створення матричних ЕЛІ, кросс-эффекта, що не мають, є покриття зворотної поверхні електролюмінісцентного шару матеріалом, що має надзвичайно нелінійні вольт-амперні характеристики.

Таблиця 1.1. Параметри матричних ЕЛІ.

Характеристика	Тип ЕЛІ
	Порошковій змінного струму			Порошковій постійногоструму	Плівковій змінного струму
Підкладка	Скло	Скло	Скло	Скло	Скло
Прозорий електрод	SnО2	Sn02	РЬО	Sn02	In20з
Перший ізоляційний шар.	—	—	Метілметакрілат	—	Y2О3; Si3N4
Світло випромінюючий шар	ZNS : Сu, Br	ZNS: Сu, Al	(Zn, Cd)S	ZNS : Мn, Сu	ZNS : Mn
(товщина, мкм)	(40—50)	(0.2—0,3)
Другий ізоляційний шар	BaTsO3	Нелінійний опір	—	—	Si3N4
(товщина, мкм)	(10)	(0,2—0,3)
Непрозорий електрод	Al	А1	Al	Al	Al
Захисна плівка	Епоксидна	Епоксидна	Використовується	Епоксидна	Епоксидна смола
смола	смола	пластина з перемикальнимисхемами з тонкоплівкових транзисторів	смола	або кремній органічне мастило
Колір свічення	Зелений	Жовто-зелений	Зелений	Жовто-оранжевий	Жовто-оранжевий
Розміри панелі, мм^2	75X200	207X276	152X152	201X269	90X120
Розміри елементу, мм^2	0,8X0,45	0,75X1,00	0,63X0,88	0,75X1,00	0,35X0,35
Число елементів	80X80	230X230	120X120	224X224	240X180
Яскравість, кд/м2	14—40	2—4	150	35	100
Контраст	10:1	5:1	50 : 1	20: 1	15:1
Робоча напруга, В	350	80	180	210

Таким матеріалом може служити порошок карбіду кремнію з пластичною звязуючоюречовиною. Якщо додати цей матеріал, то відношення яркостей вибраних і напіввибраних елементів ЕЛІ досягає 104. При цьому хоча значно поліпшується контраст, але прикладена напруга для отримання даної яскравості необхідно збільшити удвічі і більше, що створює труднощі при управлінні [1].

Залежність яскравості ЕЛІ у включеному стані від опору тонкоплівкового транзистора (б) і яскравості ЕЛІ у вимкненому стані від струму витоку транзистора (в).

1.3 Плівкові електролюмінісцентні випромінювачі на шорстких підкладках

Актуальним завданням при створенні плівкових електролюмінісцентних випромінювачів і індикаторів на їх основі, що використовують ефект перед пробійної люмінесценції, є підвищення їх яскравості, особливо синього і червоного кольорів свічення [2]. Для підвищення яскравості свічення електролюмінісцентних випромінювачів за рахунок збільшення виходу випромінювання із структури були запропоновані конструкції з шорсткою поверхнею підкладки, на яку нанесені шари електролюмінісцентного випромінювача [2], і з мікронерівностями на поверхні прозорого електроду структури [3]. У подібних структурах на збільшення виходу випромінювання крім чисто оптичних ефектів може впливати, мабуть, також і неоднорідний розподіл електричного поля в електролюмінісцентному шарі. Як показують дослідження, неоднорідний розподіл електричного поля в шарі люмінофора існує також в тонко плівкових електролюмінісцентних випромінювачах з композиційним рідким діелектриком з концентрацією цього поля в локальних ділянках того, що стосується зерен наповнювача діелектрика і шару люмінофора [4,5]. Це приводить до зменшення необхідного середнього значення порогової напруженості електричного поля в шарі люмінофора, при якому починається свічення, в порівнянні із звичайними тонкплівочними електролюмінісцентними структурами. При поєднанні тонко плівкової структури електролюмінісцентного випромінювача на шорсткій підкладці з шаром композиційного рідкого діелектрика слід чекати підвищення ступеня неоднорідності електричного поля в шарі люмінофора, що може викликати додаткове збільшення виходу випромінювання.

Для перевірки даного припущення були виконані дослідження електролюмінісцентних структур ”метал-напівпровідник-композиційний рідкий діелектрик-метал (МПКМ) ”, нанесених на звичайну ”гладку” і шорстку скляні підкладки, де М — перший прозорий електрод на основі SnO2 завтовшки 0.2-0.3 µm і другий притискний металевий електрод з мікрометричним регулюванням ходу з погрішністю ±5µm; П-ЕЛ шар ZnS: Mn (0.5% мас.) завтовшки 1.2-1.5 µm; K — шар композиційного рідкого діелектрика, що складається з суміші кремнійорганічної рідини ПФМС-4 з порошкоподібним наповнювачем-титанатом барії BaTiO3 з розміром зерен 1.5-3.0 µм і концентрацією наповнювача в діелектриці приблизно 40% об'єму. Прозорий електрод з SnO2 отримували методом гідролізу хлорного олова. Шар люмінофора наносився вакуумтермичним випаровуванням в квазізамкнутому об'ємі, композиційний рідкий діелектрик наносили у вигляді пасти. Шорсткі підкладки отримували таким, що хімічним травленням ”гладкої” підкладки в плавиковій кислоті. За наслідками вимірювань за допомогою мікроскопа МІЇ-4 шорсткі підкладки мали рівномірно розподілені по поверхні мікронерівності з висотою і лінійними розмірами прядка 1 µm. Поверхневий опір прозорого електроду на ”гладких” підкладках складав 100о/D, на шарахуватих — 100пД.

Вольт-яскравісні характеристики (ВЯХ) МПКМ структури на шорсткій і ”гладкій” підкладках були отримані при збудженні досліджуваних структур синусоїдальною напругою частотою 1 і 5 kHz. Як джерело синусоїдальної напруги використовувався генератор Г3-56/1 з трансформатором, що підвищує. Яскравість досліджуваних структур вимірювалася за допомогою яскравоміра-люксметра ЯРЕМ-3.

Порівняння ВЯХ електролюмінісцентних структур (мал. 1.2,а) свідчить про те, що при близьких значеннях порогової напруги (при яскравості В = 1cd/m2) максимальна яскравість свічення електролюмінісцентної структури на шорсткій підкладці в області насичення ВЯХ в два рази більше відповідного значення яскравості структури на ”гладкій” підкладці на частоті 5kHz-1445 і 720cd/m2 і більш ніж в два рази на частоті 1 kHz-560 і 246 cd/m2. ВЯХ електролюмінісцентної структури на шорсткій підкладці має також вищу крутизну в порівнянні із структурою на ”гладкій” підкладці.

Із збільшенням товщини шаруючи композиційного рідкого діелектрика (мал. 1.5,b) відмінність порогової напруги структур на шорсткій і ”гладкій” підкладках стає істотнішою і складає порядку 60-70 V на частоті 5 kHz і 90-100 V на частоті 1 kHz. Як ВЯХ структури на ”гладкій” підкладці, так і ВЯХ структури на шорсткій підкладці не мають яскраво вираженого переходу ділянки різкого зростання ВЯХ в область насичення, характерного для тонко плівкових МДПДМ електролюмінісцентних структур.

Залежності яскравості B від частоти f (мал. 1.3, а, b) для структур з товщиною шару композиційного рідкого діелектрика dk = 40µm свідчать про те, що на ділянці різкого зростання ВЯХ для структури на шорсткій підкладці характерна лінійна залежність B(f) (показник ступеня б _f = 1), а для структури на ”гладкій” підкладці ця залежність носить сублінійний характер з би _f = 0.6. На ділянці насичення ВЯХ нахил прямих в координатах lgB — lgf для обох структур практично однаковий з показником ступеня б _f = 2/3, що узгоджується з результатами досліджень електролюмінесцентних структур з композиційним рідким діелектриком [5]. Як видно з мал. 9,b, із збільшенням товщини шару композиційного рідкого діелектрика до dk = 100 µm для структур на шорсткій і ”гладкій” підкладках практично однаковий і складає ~ 0.25 для ділянки різкого зростання ВЯХ і ~ 0.55 для ділянки насичення ВЯХ відповідно.

Збільшення максимальної яскравості електролюмінісцентної структури на шорсткій підкладці в порівнянні з ”гладкою” може бути пояснене локальним підвищенням значення напруженості електричного поля в шарі люмінофора, а також наявністю мікролінзового растру на підкладці і мікрорельєфу, що зменшує хвилеводний ефект, що дозволяє збільшити вихід випромінювання із структури.

Слід зазначити, що свічення електролюмінесцентної структури на шорсткій підкладці має більш яскраво виражену зернистість в порівнянні зі свіченням структури на ”гладкій” підкладці [5], що може бути пояснене мікролінзовим ефектом.

Рис. 1.2. Вольт-яскравісні характеристики електролюмінісцентних випромінювачів при: а — dk = 40 µm, b — dk = 100 µm; 1,3 — на шорсткій підкладці, 2, 4 — на гладкій підкладці; 1, 2 — f = 5 kHz, 3, 4 — f = 1 kHz.

Таким чином, використання шорстких підкладок у поєднанні з шаром композиційного рідкого діелектрика в електролюмінесцентних випромінювачах дозволяє істотно підвищити вихід випромінювання із структури і яскравість свічення випромінювача, що може бути використане при створенні електролюмінесцентних індикаторів на основі люмінофорів, яскравість свічення яких в звичайній структурі МДПДМ недостатня.

Рис. 1.3.Залежність яскравості електролюмінісцентних структур від частоти: а — dk = 40 µm, b — dk = 100 µm; 1, 3 — на шорсткій підкладці, 2, 4 — на гладкій підкладці; 1, 2 — на ділянці насичення ВЯХ, 3, 4 — на ділянці зростання ВЯХ.