подложка для электролюминесцентного излучателя

Формула изобретения

ПОДЛОЖКА ДЛЯ ЭЛЕКТРОЛЮМИНЕСЦЕНТНОГО ИЗЛУЧАТЕЛЯ, состоящая из последовательно расположенных основного керамического слоя, нижних электродов и изолирующего токоограничивающего слоя, отличающаяся тем, что, с целью увеличения площади многослойных керамических подложек для электролюминесцентных излучателей, она дополнительно содержит керамические пленки, расположенные с обеих сторон основного керамического слоя, причем керамическая пленка, расположенная на обратной стороне подложки, имеет удвоенную толщину, а состав керамических пленок и токоограничивающего слоя одинаков.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электролюминисцентным индикаторам и может быть использовано при создании систем визуального отображения информации.

Данное техническое решение направлено на решение такой важной задачи, как создание простого, надежного и технологичного в изготовлении электролюминесцентного излучателя для систем отображения информации.

Известен пленочный электролюминесцентный элемент, содержащий прозрачную диэлектрическую подложку, на которой последовательно расположены первый прозрачный проводящий слой, первый прозрачный диэлектрический слой, электролюминесцентный слой, второй диэлектрический и второй проводящий слои. Диэлектрические слои представляют собой пленки с переменным составом: двуокись кремния - оксинитрид кремния и формируются таким образом, чтобы их поверхности, прилегающие к электролюминесцентному слою, содержали малое количество кислорода [1].

Недостатком изобретения является низкая надежность и сложность его изготовления. Использование диэлектрических слоев с малой величиной диэлектрической проницаемости ( = 6-7) требует высоких рабочих напряжений, прикладываемых к структуре для компенсации падения напряжения на емкости диэлектрических слоев. В результате возрастает вероятность электрического пробоя индикатора и снижается его надежность. Изготовление диэлектрических слоев с переменным составом приводит к усложнению технологии изготовления индикаторов с малым разбросом заданных характеристик.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является электролюминесцентный излучатель, содержащий керамическую подложку, в которой расположен первый проводящий слой. На керамическую подложку нанесены электролюминесцентный слой. На керамическую подложку нанесены электролюминесцентный слой, прозрачный диэлектрический слой и второй прозрачный токопроводящий слой. Керамическая подложка является многослойной, внутри которой расположен проводящий слой электродов, отделенный от электроминесцентного слоя керамическим изолирующим токоограничивающим слоем толщиной 40 мкм [2].

Недостатком данного технического решения является сложность изготовления, которая вызвана тем, что формирование керамической подложки производится спеканием компонент при температуре 900-1000^оС под давлением более 100 кг/см².

Такое высокое давление применяется, чтобы избежать коробления керамической подложки. Применяемые технологические режимы требуют сложного оборудования, использование которого в свою очередь ограничивает размеры изготовляемых излучателей.

Целью изобретения является увеличение площади многослойных керамических подложек для электролюминисцентных излучателей.

Цель достигается тем, что подложка для электролюминесцентного излучателя (ЭЛИ), состоящая из последовательно расположенных основного керамического слоя, нижних электродов (токопроводящих дорожек) и изолирующего токоограничивающего слоя дополнительно содержит керамические пленки, которые расположены с обеих сторон основного керамического слоя подложки, причем керамическая пленка, расположенная на обратной стороне подложки, имеет удвоенную толщину.

При изготовлении ЭЛИ пакет из керамической подложки с пленками и нижними электродами спрессовывается и спекается, а затем на керамический слой, под которым расположена система токопроводящих дорожек, наносится электролюминесцентный слой и формируется система прозрачных токопроводящих дорожек или сплошной прозрачный токопроводящий слой.

Для создания токоограничивающего слоя используется пленка, получаемая шликерным литьем и содержащая порошок керамики со связкой и разбавителем с содержанием последних 15-25% от массы керамического порошка. Меньшее содержание связки и разбавителя приводит к уменьшению эластичности пленки и ее разрыву в процессе сборки подложки. Содержание связки и разбавителя более 25% также нежелательно из-за прилипания пленки к оснастке и, кроме того, чем больше связки с разбавителем в керамике, тем больше ее усадка после обжига, которая для керамики ВаТiO₃ при содержании связки с разбавителем 20% от массы керамики может составить 50% от объема неспеченной заготовки.

Поэтому с целью уменьшения усадки и коробления подложки после обжига предлагаем уменьшить количество связки с разбавителем в сырой керамике основного слоя подложки до 2% от массы. В этом случае линейная усадка основного керамического слоя после спекания составит 8-10%. В виде того, что толщина основного керамического слоя в десятки раз больше, чем толщина токоограничивающего слоя (1 мм и 0,04 мм соответственно), в спрессованной и спеченной подложке усадка токоограничивающего слоя получается такой же, как усадка основного керамического слоя, но разность в коэффициентах усадки токоограничивающего слоя и основного керамического слоя приводит к возникновению в токоограничивающеом слое растягивающих напряжений и короблению подложки. Для предотвращения коробления подложки предлагается со стороны подложки, противоположной стороне с токоограничивающим слоем, напрессовать дополнительную пленку такого же состава и толщины, т.е. имеющую такую же усадку, как и тоокоограничивающий слой. Кроме того, нижние электроды, получаемые из платинопалладиевой пасты, должны наноситься не на внутреннюю поверхность токоограничивающего слоя, что приводит к продавливанию и разрыву его, и не на основной слой подложки, так как в неспеченном состоянии он не имеет достаточной механической прочности, а на дополнительную керамическую пленку, которая должна находиться между основным керамическим слоем и токоограничивающим слоем. Для предотвращения коробления подложки при спекании такую же пленку, но уже удвоенной толщины, размещаем на противоположной стороне основного керамического слоя. Таким образом, с каждой стороны основного керамического слоя находятся по две пленки одинакового состава и толщины, хотя со стороны подложки, противоположной стороне с нижними электродами, две пленки могут быть заменены одной пленкой, имеющей в двое большую толщину, чем токоограничивающий слой, но главное условие, чтобы были уравновешены сжимающие усилия, действующие на основной керамический слой с двух сторон.

Минимальная толщина керамической подложки ограничена требованием к ее механической прочности.

Упрощение технологии изготовления в предлагаемой подложке для ЭЛИ связано с отсутствием высокотемпературных операций, проводимых при высоком давлении. Значительно упрощается оборудование и, соответственно, раздвигаются рамки, ограничивающие размеры излучателей. Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое решение отличается от прототипа тем, что керамическая подложка для электролюминесцентного излучателя дополнительно содержит слой керамики того же состава и толщины, что и токоограничивающий слой и расположенный между основным слоем подложки и нижним электродом, а на обратной стороне подложки размещен слой керамики того же состава, но удвоенной толщины.

Указанные признаки подложки для электролюминесцентного излучателя являются существенными отличиями заявляемого изобретения, поскольку аналогичные технические решения со сходными признаками и достигаемым эффектом не выявлены.

На фиг. 1 представлена структура подложки для электролюминесцентного излучателя.

Подложка для ЭЛИ содержит основной керамический слой 1, на котором с одной стороны расположена керамическая пленка 2, система нижних токопроводящих дорожек 3, изолирующий токоограничивающий слой 4, а на противоположной стороне основного керамического слоя расположена керамическая пленка 5 того же состава, что и токоограничивающий слой 4 на удвоенной толщине.

На фиг.2 представлена структура электролюминесцентного излучателя.

Электролюминесцентный излучатель содержит керамическую подложку, на которую нанесены электролюминесцентный слой 6 и система прозрачных токопроводящих дорожек 7.

ЭЛИ работает следующим образом.

Переменное напряжение питание подается на систему нижних токопроводящих дорожек или на одну дорожку 3 и соответствующие прозрачные токопроводящие дорожки 7 системы верхних электродов, в зависимости от отображаемого устройством символа. При этом электролюминесцентный слой 6 в областях, расположенных между подключенными токопроводящими дорожками 3 и соответствующими им проводящими дорожками 7, излучает поток света, который через прозрачные токопроводящие дорожки выходит из устройства наружу.

Данное техническое решение иллюстрируется следующим примером.

П р и м е р. В качестве основного слоя 1 подложки в излучателе использована диэлектрическая керамика типа Т-4000. С одной стороны основного слоя подложки толщиной 1 мм расположены последовательно: керамическая пленка 2, толщиной 40 мкм из состава типа ВСI c диэлектрической проницаемостью = 1,5 10⁴; система токопроводящих дорожек 3, выполненная из платинопалладиевой пасты, токоограничивающий диэлектрический слой 4, также выполненный из пленки толщиной 40 мкм из диэлектрической керамики типа ВСI, электролюминесцентный слой 6 из сульфида цинка, легированного марганцем (Mn 0,8 мас.% ) толщиной 0,5 мкм, и система прозрачных токопроводящих дорожек 7, выполненная из оксида индия-олова толщиной 0,05 мкм. С другой стороны подложки расположен слой 5 керамики, выполненный из пленки диэлектрической керамики типа ВСI толщиной 40 мкм в два слоя.

Исследование лабораторных образцов данного излучателя размерами 45х63 мм показало, что при питании его знакопеременным или синусоидальным напряжением 60-220 В частотой 1-1,5 кГц яркость свечения всех элементов растра при отображении информации составляет 500-600 кд/м², эта яркость изменяется не более чем на 15% за 1000 ч наработки.

Кроме того, по сравнению с прототипом изготовление предлагаемого излучателя обходится в 1,5 раза дешевле.

Предлагаемая конструкция позволяет увеличить размеры подложек для электролюминесцентных излучателей за счет использования более простого технологического оборудования.