ЭЛЕКТРОЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЙ ЭКРАН Российский патент 1997 года по МПК H05B33/26 

Изобретение относится к электролюминесцентным источникам света и может быть использовано в устройствах отображения информации.

Заявляемое изобретение направлено на решение задачи, заключающейся в обеспечении надежности экрана, снижение его потребляемой мощности.

Известен матричный индикатор (авт. свид. N СССР N 1173565, кл. H 05 B 33/26, 1985), содержащий прозрачную диэлектрическую подложку с расположенными на ней последовательно нижними полосковыми электродами, снабженными шунтирующими электродами с диэлектрическим слоем, слой активного вещества и верхние полосковые электроды, причем шунтирующие электроды с диэлектрическим слоем расположены в углублениях, выполненных в прозрачной диэлектрической подложке под нижними полосковыми электродами. При этом достигается улучшение качества изображения и повышение надежности.

К недостаткам описанного аналога можно отнести усложнение конструкции за счет использования дополнительных шунтирующих электродов с диэлектрическим слоем, неровность электролюминесцентной структуры, вследствие того, что нижние полосковые электроды выступают над поверхностью прозрачной диэлектрической подложки.

Известен также матричный электролюминесцентный индикатор (авт. свид. СССР N 1334401, кл. H 05 B 33/26, 1983), содержащий прозрачную диэлектрическую с расположенными на ее поверхности нижними полосковыми электродами и лицевую панель, между которыми расположен корпус, заполненный жидкостью, в котором последовательно расположены первый слой диэлектрика на нижние полосковые электроды, электролюминесцентный слой и второй слой диэлектрика, верхние полосковые электроды и светопоглощающий слой, нанесенный на лицевую панель. Индикатор содержит диэлектрические пластины, третий слой диэлектрика, на одной из поверхностей которого расположены светопоглощающий слой, а на другой верхние полосковые электроды. Диэлектрические пластины размещены над поверхностью второго слоя диэлектрика и между верхними полосковыми электродами. При этом достигается увеличение надежности устройства за счет устранения замыкание электродов и повышение равномерности свечение.

Недостатками этого аналога можно считать сложность конструкции, увеличение рабочих напряжений на десятки вольт.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является выбранный в качестве прототипа электролюминесцентный экран (авт свид. СССР N 1348892, кл. H 05 B 33/22, 1987). содержащий диэлектрическую подложку, нижние полосковые электроды и последовательно расположенные первый диэлектрический слой, электролюминесцентный слой, второй диэлектрический слой, верхние полосковые электроды и лицевую панель. Причем диэлектрическая подложка выполнена гибкой с углублениями, в которых заподлицо уложены нижние полосковые электроды, а первый диэлектрический слой расположен на диэлектрической подложке со стороны уложенных нижних полосковых электродов. Диэлектрическая подложка и нижние полосковые электроды выполнены непрозрачными, а второй диэлектрический слой, верхние полосковые электроды и лицевая панель - прозрачными. Конструкция позволяет повысить надежность экрана за счет устранения пробоя диэлектрических слоев.

Недостатками прототипа являются снижение надежности верхних полосковых электродов, высокие межэлектродные паразитные связи.

Снижение надежности верхних полосковых электродов связано с их неровностью вследствие искривления при переходе с поверхности электролюминесцентной структуры на поверхность гибкой диэлектрической подложки, на которой расположены выводы верхних полосковых электродов.

Высокие межэлектродные паразитные связи обусловлены тем, что диэлектрические и электролюминесцентый слои сплошные.

Указанные недостатки ведут к снижению надежности и увеличению потребляемой мощности устройства.

Технический результат изобретения повышение надежности, снижение потребляемой мощности.

Поставленная цель достигается тем, что в электролюминесцентном экране на основе многослойной структуры металл диэлектрик электролюминофор - диэлектрик металл не только нижние полосковые электроды, но и первый диэлектрический, электролюминесцентный, второй диэлектрический слои расположены в углублениях, выполненных в диэлектрической подложке, причем глубина канавок равна суммарной толщине первых четырех слоев многослойной структуры. Электролюминесцентный слой расположен только в местах перекрытия и верхних полосковых электродов.

Отличием по отношению и прототипу у заявляемого изобретения является то, что не только нижние полосковые электроды, но и первый диэлектрический, электролюминесцентный, второй диэлектрический слои уложены в углублениях диэлектрической подложки. Электролюминесцентный слой расположен в виде ячеек в местах перекрытий нижних и верхних полосковых электродов, а оба диэлектрических слоя только в углублениях диэлектрической подложки над нижними полосковыми электродами. Кроме того, как и в приводимых аналогах заявляемого изобретения, использована жесткая прозрачная диэлектрическая подложка и нижние полосковые электроды выполнены прозрачными. В предлагаемом варианте устройства диэлектрическая подложка выполняет роль и лицевой панели. Ввиду того что электролюминесцентный слой полностью отделен от внешней среды материалом диэлектрической подложки и вторым диэлектрическим слоем, дополнительная герметизация устройства не производятся, хотя при желании герметизацию экрана можно осуществить, нанося герметик со стороны верхних полосковых электродов.

В прототипе только нижние полосковые электроды расположены в углублениях гибкой диэлектрической подложки, а первый диэлектрический, электролюминесцентный, второй диэлектрический слои, верхние полосковые электроды последовательно расположены на гибкой диэлектрической подложке со стороны уложенных нижних полосковых электродов. Оба диэлектрических и электролюминесцентный слои выполнены сплошными. Гибкая диэлектрическая подложка и нижние полосковые электроды являются непрозрачными, а верхние полосковые электроды прозрачными. Кроме того, использована прозрачная лицевая панель, выполненная из эластичного материала.

Предлагаемый авторами электролюминесцентный экран позволяет повысить его надежность, снизить потребляемую мощность.

Повышение надежности устройства связано с тем, что многослойная структура, состоящая из нижних полосковых электродов, первого диэлектрического, электролюминесцентного и второго диэлектрического слоев, расположена заподлицо с подложкой, что позволяет получить верхние полосковые электроды ровными, следовательно, менее дефектными и более надежными.

Снижение потребляемой мощности происходит вследствие уменьшения рабочих напряжений и паразитных емкостей.

Снижение паразитных емкостей происходит за счет разделения многослойных структур, расположенных над нижними полосковыми электродами, выступами диэлектрической подложки, обладающей меньшей диэлектрической проницаемостью, чем первый слой диэлектрика. Уменьшение паразитных емкостей позволяет выбрать материал диэлектрических слов с большими значениями диэлектрической проницаемости, чем в прототипе и, тем самым, понизить рабочие напряжения и потребляемую мощность экрана.

Для осуществления предлагаемой конструкции устройства необходимо перед нанесением нижних полосковых электродов, первого диэлектрического, электролюминесцентного, второго диэлектрического слоев в диэлектрической подложке выполнить углубления на глубину, равную суммарной толщине этих четырех слоев.

В известных авторам технических решениях данная конструкция электролюминесцентного экрана не обнаружена, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "новизна".

По мнению авторов, сущность заявляемого изобретения не следует для специалистов явным образом из известного уровня техники, так как из него не выявляется вышеуказанное влияние на получаемый технический результат - увеличение надежности и снижение потребляемой мощности, что отличает заявляемое изобретение от прототипа и позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "изобретательский уровень".

Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность изобретения, в принципе, может быть многократно использована в устройствах отображения информации с получением технических результатов, заключающихся в устранении замыкания нижних полосковых электродов, улучшении качества верхних полосковых электродов, уменьшения паразитных емкостей, рабочих напряжений, обуславливающих повышение надежности и уменьшение потребляемой мощности, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "промышленная применимость".

Сущность изобретения поясняется графическими материалами. На фиг. 1 и 2 показаны сечения электролюминесцентного экрана вдоль верхних и нижних полосковых электродов соответственно.

Электролюминесцентный экран содержит прозрачную диэлектрическую подложку 1, например, стеклянную, в углублениях в виде канавок последовательно расположены прозрачные нижние полосковые электроды 2, например, из оксида индия или олова, первый диэлектрический слой 3, например, из твердого раствора оксидов циркония и иттрия, электролюминесцентный слой 4 из сульфида цинка, активированного марганцем или другой легирующей примесью, причем электролюминесцентый слой расположен только в местах перекрытия электродов, второй диэлектрический слой 5, также, например, из твердого раствора оксидов циркония и иттрия. Толщина этих четырех слое равна глубине канавок в диэлектрической подложке 1. Так, например, при толщине нижних полосковых электродов 0,2 мкм, первого и второго диэлектрических слоев по 0,3 мкм, электролюминесцентного слоя 0,6 мкм глубина канавок составит 1,4 мкм. Поверх диэлектрической подложки с расположенной внутри ее структурой нанесены верхние полосковые электроды 6 из алюминия.

Электролюминесцентный экран работает таким образом, что при приложении знакопеременного напряжения к нижним 2 и верхним 6 полосковым электродам в сильном электрическом поле напряженностью 10^5 oC10⁶ В/см в местах перекрытия электродов, к которым приложено знакопеременное напряжения, происходит свечение электролюминесцентного слоя 4 (Электролюминесцентные источника света, И.К. Верещагин, В.А. Ковалев, Л.А. Косяченко, С.М. Кокин; под ред. И. К. Верещагина. М. Энергоатомиздат, 1990, 168 с. ил.). Диэлектрические слои 3 и 5 необходимы для защиты электролюминесцентного слоя 4 и ограничения электрического заряда, переносимого в нем в рабочих режимах. Диэлектрическая подложка 1, нижние полосковые электроды 2, диэлектрические слои 3 и 5, электролюминесцентный слой 4 выполнены прозрачными для пропускания излучения, возникающего в электролюминесцентном слое 4.

Для уменьшения рабочих напряжений устройства необходимо выполнять диэлектрические слои 3 и 5 из материалов с высокими значениями диэлектрической проницаемости. В то же время использование таких материалов приводит к увеличению межэлектродных паразитных емкостей.

В предлагаемом авторами изобретении задача снижения паразитных емкостей решается в помощью конструкции, в которой многослойные структуры разделены материалом подложки с меньшей относительной диэлектрической проницаемостью - для стекла 4^oC4,5. Уменьшение паразитных емкостей позволяет использовать в качестве диэлектрических слоев 3 и 5 пленки из материалов с большой диэлектрической проницаемостью для твердых растворов оксида циркония и иттрия 18^oC19. При этом снижаются рабочие напряжения и потребляемая мощность.

На основании проведенных конструкторских проработок и оценок заявляемое изобретение может быть использовано в народном хозяйстве и в сравнении с прототипом обладает следующими преимуществами:
увеличивается надежность вследствие того, что верхние полосковые электроды являются ровными и менее дефектными;
снижается потребляемая мощность вследствие снижения паразитных емкостей и рабочих напряжений.

Заявляемое решение не оказывает отрицательного воздействия на состояние окружающей среды.

Использование: изобретение относится к электролюминесцентным источникам света и может быть использовано в устройствах отображения информации. Сущность: электролюминесцентный экран содержит прозрачную диэлектрическую подложку, в углублениях которой последовательно расположены прозрачные нижние полосковые электроды, первый диэлектрический, электролюминесцентный и второй диэлектрический слои. Диэлектрическая проницаемость прозрачной диэлектрической подложки меньше проницаемости первого и второго диэлектрических слоев. Поверх подложки с расположенной внутри нее структурой нанесены верхние полосковые электроды, скрещенные под прямым углом с нижними полосковыми электродами. Электролюминесцентный слой расположен в местах перекрытий нижних и верхних полосковых электродов. Толщина первых четырех слоев структуры равна глубине канавок в диэлектрической подложке. 2 ил.

Электролюминесцентный экран, содержащий диэлектрическую подложку, нижние полосковые электроды, уложенные в углублениях диэлектрической подложки, последовательно расположенные первый диэлектрический электролюминесцентный, второй диэлектрический слои, верхние полосковые электроды, скрещенные под прямым углом с нижними полосковыми электродами, отличающийся тем, что диэлектрическая подложка выполнена прозрачной из материала с меньшей диэлектрической проницаемостью, чем первый и второй диэлектрические слои, нижние полосковые электроды являются прозрачными, электролюминесцентный слой расположен только в местах перекрытий верхних и нижних полосковых электродов, а первый диэлектрический электролюминесцентный, второй диэлектрический слои также расположены в углублениях, выполненных в виде канавок в прозрачной диэлектрической подложке, причем глубина канавок равна суммарной толщине первых четырех слоев.