Максимова О.В., Евсевичев Д. А.

Ульяновский государственный технический университет

Особенности конструирования тонкопленочных электролюминесцентных индикаторов

Одним из важнейших элементов человеко-компьютерного взаимодействия является средство отображения информации, то есть устройство, обеспечивающие представление информации в виде, пригодном для зрительного восприятия. К средствам отображения информации относится индикаторные устройства. Одними из наиболее перспективных являются ТПЭЛ-индикаторы, занимающие особое место среди активных индикаторных устройств (ИУ).

К достоинствам тонкопленочных электролюминесцентных (ТПЭЛ) индикаторов относятся высокие яркость, контрастность, разрешающая способность, радиационная стойкость, большой угол обзора и др. [1] Проведённый сравнительный анализ основных индикаторных устройств позволил составить таблицу 1.

Таблица 1.Сравнительная таблица параметров основных видов дисплеев.

Параметр	ЖК дисплей	OLED дисплей	ТПЭЛ дисплей
Яркость	250 кд/м^2	1000 кд/м^2	400 кд/м^2
Диапазон рабочих температур	-30 … +50	-40 … +70	-50 … +85
Угол обзора	160°	170°	>160°
Время отклика	15 мс	0,1 мс	<1 мс
Контрастность	1300:1	1000000:1	20000:1
Среднее время безотказной работы	50000 ч	35000 ч	100000 ч
Радиационная стойкость	низкая	низкая	высокая

Как видно из сравнительной таблицы ТПЭЛ дисплеи превосходят по светотехническим характеристикам жидкокристаллические дисплеи, однако уступают OLED дисплеям, что, впрочем, компенсируется высокими конструкторско-технологическими параметрами (среднее время безотказной работы, диапазон рабочих температур, радиационная стойкость). Отсюда вытекает возможность применение ТПЭЛ устройств не только в технике общего назначения, но и в военной, медицинской, космической технике, где предъявляются специфичные, а порой и жесткие требования к аппаратуре.

Благодаря перечисленным достоинствам тонкопленочные электролюминесцентные индикаторные устройства находят широкое применение в средствах отображения информации.

Типы и конструкции тонкопленочных электролюминесцентных индикаторов различаются составом и пространственным расположением слоев тонкопленочных структур, конфигурацией и взаимным расположением электродов, обусловленных требованиями к назначению и функциональным характеристикам индикаторных устройств [1].

Наиболее типичная конструкция электролюминесцентных конденсаторов содержит пять слоев, нанесенных на диэлектрическую подложку: проводящий нижний, диэлектрический нижний, люминесцентный, верхний диэлектрический, верхний проводящий (рис. 1).

Рис. 1. Типичная конструкция тонкоплёночного электролюминесцентного источника излучения

Сложность конструирования такого типа устройств связана с необходимостью обеспечения как высоких электрических показателей, так и светотехнических. Данные особенности были рассмотрены при разработке метода проектирования ТПЭЛ индикатора.

Разработка методов проектирования ТПЭЛ индикаторов осуществлялась на основе анализа математического аппарата расчета его основных электрических и светотехнических характеристик и их взаимосвязи с типом и параметрами выбранной конструкции. Проектирования ТПЭЛ индикатора включает в себя три этапа.

Проектирование индикатора начинается с селективного структурного синтеза, заключающегося в поиске допустимых проектных решений и отсеве структурных элементов по параметрам длины волны, пороговой напряженности и диэлектрической проницаемости люминофоров, электрической прочности и диэлектрической проницаемости диэлектриков. Следующим этапом является редукционный параметрический синтез, позволяющий рассчитывать оптимальные конструкции ТПЭЛ структур с учетом требований, предъявляемых к проектируемому индикатору. На данном этапе осуществляется решение задачи математического программирования, где с использованием ряда методов происходит переход от многомерной многокритериальной задачи условного программирования к однокритериальной задаче безусловного программирования. Этап квалиметрического анализа конструкций монохромных и полноцветных ТПЭЛ индикаторов позволяет рассчитывать основные электрические и светотехнические характеристики при определенных на этапах синтеза конструктивных параметрах и сравнивать их с заданными техническими условиями.

Литература:

1. Самохвалов М. К. Конструкции и технология тонкопленочных электролюминесцентных индикаторов / М. К. Самохвалов. – Ульяновск: УлГТУ, 1997. – 56 с.