4. Електролюмінесцентні й напівпровідникові індикатори

1. Електролюмінесцентні індикатори

Електролюмінесцентні індикатори (ЕЛІ), засновані на явищі передпробійної люмінесценції (ефект Дестріо, 1936 p.), почали ви­пускатися промислово з кінця 50-х pp. XX ст. У широкозонних

напівпровідниках при високих напругах поля (10' —10⁹ В/м), що відповідають початкові елек­тричного пробою, внаслідок ав­тоелектронної емісії й ударної іонізації атомів різко зростає ймовірність переходів електро­нів з валентної зони до зони провідності, при їхній наступній рекомбінації частина вивільню­ваної енергії виділяється у ви­гляді світла, інтенсивність і дов­жина хвилі якого визначаються використовуваним напівпровід­ником і його легуванням.

Рис. 4.11. Чарунка електро­люмінесцентного конденсатора:

1. — Скляна підкладка;

2. — Прозорий електрод;

З — світломаса; 4 — непрозорий електрод; 5 — підкладка

Основою конструкції найпо­ширенішого типу ЕЛІ — порош­кового — є електролюмінесцент­ний конденсатор (рис. 4.11), між

обкладками якого міститься світломаса, що складається із зерен порошкоподібного люмінофора, занурених у сполучний органіч­ний діелектрик. Збудження здійснюється змінним струмом.

Ефективними люмінофорами є сполуки А^ПВ^УІ, а кращим

з них — сульфід цинку, активований міддю й марганцем. Для одер­жання різних кольорів світіння використовують й інші активато­ри: срібло (блакитний колір), ртуть (зелений), нікель (червоний). ККД люмінесцентного конденсатора залежить від розміру зерен напівпровідника, складу сполучного діелектрика, амплітуди й час­тоти збуджувальної напруги й ряду інших факторів. Найефектив­ніші індикатори зеленого світіння забезпечують яскравість усього р

25. .ЗО кд/м . Яскравість зростає з підвищенням частоти і? й амп­літуди напруги II: типово и = 220 В, F = 400...800 Гц.

Порошкові ЕЛІ дешеві й особливо зручні для забезпечення ве­ликоформатних багатобарвних систем відображення інформації колективного користування, які розташовані у приміщенні.

За тривалий період розвитку й використання порошкових ЕЛІ не подолано їх основні принципові недоліки — низька яскравість, малий термін роботи (принципово пов’язаний з механізмом сві­тіння), складність керування, — що свідчить про досить обмежену перспективність цих приладів.

Тонкоплівкові ЕЛІ, що виготовляються методом вакуумного випаровування люмінофора й металевих контактів, зберігаючи ба­гато переваг порошкових, вигідно відрізняються від них більш низькими живлячими напругами, можливістю роботи на постій­ному струмі, більшою крутістю вольт-яскравісної характеристики й високою роздільною здатністю, а також більшим терміном вико­ристання.

Особливо слід виділити технологічну сумісність плівкових ЕЛІ

з іншими виробами мікроелектроніки. Основою конструкції є «сандвіч»-структура: скляна підкладка — непрозорий елек­трод — люмінофор — прозорий електрод. Так само як і в порошко­вому ЕЛІ, використовується в основному сульфід цинку, активова­ний різними домішками.

Ефект електролюмінесценції набув практичного застосування для виготовлення плоских дисплеїв тільки тоді, коли з’явилися тонкоплівкові електролюмінесцентні (ЕЛ) матеріали. На думку деяких фахівців, ЕЛ-дисплеї мають ряд переваг перед РК- і навіть FED-пристроями. Це стосується як роздільної здатності, так

і контрастності, кута огляду й навіть енергоспоживання.

Так, корпорації Casio Computer вдалося значно збільшити рівень яскравості ЕЛ-дисплеїв на основі аморфного кремнію. Це досягнення дозволить електролюмінесцентним моніторам конку­рувати щодо цього із плазмовими панелями. Поліпшення яскра­вості стало можливим у результаті зміни структури панелі — між підкладкою і світловипромінювальним шаром уведено ще один, додатковий, полімерний шар. Він дозволяє запобігти витіканню тих електронів, які в стандартних панелях не потрапляли на світловипромінювальний шар, і в такий спосіб підвищує ефектив­ність випускання світла на ЗО %. У результаті яскравість збіль-

о

шуеться до 450 кд/м — втричі більше, ніж в існуючих панелей, що використовують електролюмінесцентну технологію.

Іншу цікаву технологію пропонує компанія iFire Technology — товстоплівкові діелектричні електролюмінесцентні панелі TDEL (Thick-film Dielectric ElectroLuminescent). На думку розроблюва- чів, ця технологія дозволить створювати більші панелі при цінах на ЗО—50 % нижчих у порівнянні з іншими технологіями. І не тільки більші — економічна виправданість зберігається при діаго­налях як 5, так і 50 дюймів.

Нагадаємо, що принцип дії електролюмінесцентних панелей полягає в прикладенні електричного поля до багатошарової струк­тури із двох електродів (напівпрозорого й алюмінієвого) і шару діелектрика, на який нанесено шар люмінесцентної речовини (лю­мінофора). Останній випромінює світло під впливом електромаг­нітного поля. Зазвичай шар люмінофора складається з якого-не- будь напівпровідника, що відіграє роль генератора «розігрітих» електронів, і випромінювальних центрів з поглиначами, у ролі яких виступають, наприклад, атоми марганцю, телуру або міді. Напруга, необхідна для збудження люмінесценції, настільки вели­ка, що пробивання тонкого шару люмінофора неминуче. Тому за­звичай конструкція містить у собі два шари діелектрика, що ізолюють люмінофор від прямого контакту з електродами. Удав­шись до нанесення товстого шару діелектрика, співробітникам iFire Technology вдалося збільшити надійність конструкції, що дозволило масштабувати ЕЛ-технологію на дисплеї великого фор­мату й підвищити їхню яскравість.