Разработка и исследование методов и средств измерения характеристик тонкопленочных электролюминесцентных индикаторов

• Автор: Фокин, Олег Сергеевич
• Шифр специальности: 05.11.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Ульяновск
• Количество страниц: 169 с. : ил.

Глава 1. Современное состояние проблем измерения параметров и характеристик тонкопленочных электролюминесцентных устройств
1.1 .Общие требования к средствам отображения информации
1.2. Анализ параметров индикаторов
1.3 Физико-конструктивные параметры ТПЭЛ индикаторов
1.4. Светотехнические и электрические характеристики ТПЭЛ индикаторов
1.5. Методы и средства измерения характеристик ТПЭЛ индикаторов
Выводы
Глава 2. Разработка и исследование методов измерения рассеиваемой мощности ТПЭЛ индикаторов
2.1 Анализ существующих методов измерения рассеиваемой мощнос ти ТПЭЛ индикатора^
2.2. Моделирование электрических характеристик ТПЭЛ излучателей
2.3 Разработка метода измерения рассеиваемой мощности ТПЭЛ индикатора
Результаты и выводы
Глава 3. Разработка средств исследования характеристик ТПЭЛ индикаторов
3.1 Приборы с использованием устройства выборки-хранения информации
3.2. Использование устройств ввода-вывода персональных компьютеров
3.3 Прибор с рекурсивным способом обмена данными измерений
3.4. Построение принципиальной электрической схемы прибора с рекурсивным способом обмена данными
3.5 Алгоритмизация измерительных и корректирующих процедур
Результаты и выводы
Глава 4. Анализ погрешностей методов измерения рассеиваемой мощности
4.1 Анализ погрешностей методов измерения рассеиваемой мощности ТПЭЛ индикаторов
4.2 Погрешности аппаратной реализации методов измерения рассеиваемой мощности ТГ1ЭЛ структур
4.3 Анализ инструментальных погрешностей методов измерения с аналого-цифровым преобразованием сигналов
4.4 Погрешности измерения рассеиваемой мощности рекурсивным методом
4.5 Сравнение результирующих погрешностей методов измерения рассеиваемой мощности
Результаты и выводы
Глава 5. Исследования характеристик тонкопленочных электролюминесцентных индикаторов
5.1 Статистический анализ измерений рассеиваемой мощности ТПЭЛ индикаторов
5.2. Исследование зависимости рассеиваемой мощности электролюминесцентных конденсаторов от их конструктивных параметров
5.3 Анализ зависимостей яркости и светоотдачи от конструктивных параметров ТПЭЛ конденсаторов
5.4. Исследование яркости и светоотдачи тонкопленочных электролюминесцентных конденсаторов различных цветов свечения
Результаты и выводы
Заключение
Литература
Приложение
Актуальиость темы. Тонкопленочные электролюминесцентяые (ТПЭЛ) элементы и индикаторные устройства на их основе являются в настоящее время здними из главных конкурентов электронно-лучевым трубкам при построении средств отображения информации (СОИ), в особенности при создании плоских индикаторных панелей. Это обусловлено целым рядом конструктивно-технологических показателей и эксплуатационных характеристик, присущих элек-ролюминесцентным индикаторным приборам. Данные устройства, обладая твердотельной безвакуумной конструкцией, имеют длительный срок эксплуатации, высокую стойкость к механическим, климатическим и радиационным воздействиям, юльшой угол обзора и обеспечивают воспроизведение изображений высокой яркости и контраста в условиях сильной внешней засветки.
ТПЭЛ элементы вызывают повышенный интерес у исследователей, разработ-[иков и потребителей средств отображения информации благодаря возможности нормирования плоских индикаторных панелей с высокой разрешающей способно-тью, как для малоформатных светоизлучающих устройств большой информаци-нной емкости, так и для компью терных терминалов и телевизионных экранов.
В настоящее время разработаны разнообразные конструкции индикаторов, в сновном определены и исследованы материалы для изготовления тонкопленочных ндикаторных элементов, различные характеристики ТПЭЛ структур разных цве-ов свечения.
Вместе с тем до сих пор исследование таких ведущих характеристик, как ярость. рассеиваемая мощность, светоотдача, ведется с недостаточной точностью и гепенью автоматизации или высоким уровнем затрат, что является недопустимым ри создании надежных СОИ с высокими значениями эксплуатационных и техно-огических параметров.
Сложность исследования и построения характеристик тонкопленочных ие-эчников излучения обуславливается их нелинейностью: при возрастании пршю-:енного напряжения выше порогового значения, соответствующего началу свече-ия, емкость электролюминесцентиого конденсатора резко увеличивается.

Как показал анализ, для экспериментального определения рассеиваемой мощности, одной из основных характеристик тонкопленочных приборов, традиционно используются измерения добротности элементов и мостовые методы, что триводит к усреднению оцениваемых величин. Применяемый наиболее часто ос-щиллографический метод определения рассеиваемой мощности с помощью емкост-зого моста Сойера-Гауэра заключается в метрическом измерении площади гистерезис а вольт-зарядовой характеристики, отображаемой на экране осциллографа, зто не позволяет говорить о высокой точности метода.
Ряд зарубежных авторов для автоматизации исследования характеристик шектролюминесцентных индикаторов применяет сложное универсальное интерфейсное и цифровое осциллографическое оборудование, определяя рассеиваемую мощность ТПЭЛ конденсаторов, наряди/ с набором других характеристик электро-поминесцентного индикатора по методике измерения площади петли вольт-гарядовой характеристики путем перемножения ее размахов, формирующих нарал-іелогоамм гистеоезисной хаоактеоистики.
Таким образом, из изложенного следует необходимость и актуальность усо-їершенствования существующих или разработка и исследование новых методов и 'редств исследования характеристик тонкопленочных электролюминесцентных друктур.
В Ульяновском государственном техническом университете в течение ряда гет разрабатывались методы получения и исследовались свойства ТПЭЛ индикаторов, методы и устройства управления индикаторными приборами и их применение СОИ. Основные результаты исследований отражены в госбюджетных и хоздоговорных работах, выполняемых на кафедре проектирования и технологии электронных средств и в проблемной научно-исследовательской лаборатории микроэлек-ронных средств отображения и регистрации информации Ульяновского государственного технического университета. Дальнейшее развитие работ также обусло-;ило необходимость анализа и экспериментальных исследований ТПЭЛ икдикато-юв.

генерации свободных носителей заряда, которые, ускоряясь в поле, возбуждают центр свечения. Таким образом, величина порогового напряжения 1}п зависит от свойств и толщины слоев люминофора и диэлектриков:
где а(/ - толщина люминофора. Величина пороговой напряженности электрического поля в слое люминофора Елп для цинкосульфидных люминофоров составляет 7-103 Вт/см.
При напряжениях больше порогового значения в слое люминофора происходит перенос заряда с катодной на анодную границу люминофор-диэлектрик, т.е. происходит поляризация люминесцентного слоя.
Вследствие поляризации падение напряжения в люминофоре остается практически ПОСТОЯ1ШЫМ с повышением внешнего напряжения, которое в основном перераспределяется на диэлектрические слои:
где О* - поляризационный заряд, величина и знак которого зависят от приложенного напряжения и предшествующего состояния тонкопленочного электро-люминесцентного конденсатора.
При периодическом изменении внешнего напряжения поляризационный заряд, установившийся в люминофоре под действием напряжения одной полярности, при подаче напряжения другой полярности приводит к увеличению напряженности электрического поля в люминофоре вследствие сложения внешнего поля, создаваемого внешним напряжением, и внутреннего поляризационного шля. Величина максимального рабочего напряжения ограничивается суммой:
(2.13)
Пороговое падение напряжения в слое люминофора