Электролюминесцентные индикаторы
Электролюминесценцией называется свечение веществ при воздействии электрического поля. Известны два принципиально различающихся вида электролюминесценции:
- предпробойная, которая возникает в микроучастках порошковых или пленочных электролюминофоров при напряженностях поля, близких или равных пробивным;
- инжекционная, происходящая при рекомбинации электронов и дырок на р-n-переходе полупроводникового кристалла, включенного в прямом направлении.
В соответствии с этим выделяют два типа индикаторов - собственно электролюминесцентные индикаторы (ЭЛИ) и полупроводниковые индикаторы (ППИ).
Порошковые ЭЛИ изготавливают посредством напыления на стеклянную пластину светоизлучающего слоя. В качестве светоизлучающего слоя используют смесь люминофора и диэлектрической связки (органическая смола, стирол, акрил и т.д.). Введением активаторов в люминофор можно получить свечение синего, зеленого, желтого, красного цветов.
Преимущественное развитие получили ЭЛИ переменного тока. Яркость ЭЛИ переменного тока увеличивается с ростом частоты и напряжения. Во многих материалах увеличение частоты выше 10 кГц дает незначительное увеличение яркости, что ведет к избыточным диэлектрическим потерям. Ведутся также работы по созданию ЭЛИ постоянного тока. Первоначальная яркость ЭЛИ постоянного тока обычно выбирается в пределах 100 кд/м2. Первоначальная плотность тока составляет примерно 2 мА/см2. При условии непрерывной работы в течение часов яркость падает вдвое. Поддержание постоянной яркости в течение длительного времени возможно путем повышения напряжения питания индикатора по мере его старения. Несмотря на большую яркость и другие преимущества, ЭЛИ постоянного тока имеют существенный недостаток - малую светоотдачу (около 10 % соответствующей величины ЭЛИ переменного тока).
Основные недостатки порошковых ЭЛИ определяются малой яркостью изображения, малой крутизной вольт-яркостной характеристики и незначительным сроком службы.
Пленочные ЭЛИ перспективны в области малых и средних плоских экранов. При переходе к сублимированным электролюминесцентным пленкам удается значительно улучшить свечение и полностью устранить недостатки, обусловленные малой крутизной вольт-яркостной характеристики и малым сроком службы порошковых ЭЛИ. Высокие светотехнические параметры тонкопленочных ЭЛИ были получены после введения последовательно с электролюминесцентным слоем двух изолирующих слоев. Основными требованиями к изолирующим слоям являются:
- высокая диэлектрическая проницаемость;
- высокое пробойное напряжение.
Материалом для таких слоев служат окись иттрия (Y2 O2), моноалюминат ниодила (ALO3 Nd) и другие аналогичные по своим свойствам материалы. В качестве излучающего слоя используют сернистый цинк, (ZnS), легированный марганцем (Mn), в концентрации до 5 % по массе.
Увеличить число цветов свечения можно конструктивным способом, напыляя двойной или тройной слой люминофора с электродами для каждого слоя. При соответствующей адресации можно получить полицветный индикатор. Характеристики и параметры ЭЛИ различных типов приведены в табл. 3.2, 3.3.