Кольоровий електролюмінесцентний екран колективного користування

Изобретение относится к оптоэлектронике, в частности к цветным электролюминесцентным экранам коллективного пользования, которые могут найти применение при создании больших информационных систем, используемых в различных отраслях промышленности, зрелищных объектах, школах и т.п. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является цветной электролюминесцентный экран коллективного пользования, состоящий из набора расположенных в одной плоскости индикаторных модулей, каждый из которых имеет корпус, собранный из отдельных пустотелых элементов так, что имеющиеся в них углубления расположены в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Этот экран имеет также массив излучающих ячеек, представленных, в частности, электролюминесцентными структурами и установленных в углублениях корпуса так, что их излучающая поверхность расположена против меньшего основания отражателей лицевой панели, а нерабочая поверхность таких ячеек контактирует с нижней поверхностью лицевой панели, неподвижно закрепленной относительно корпуса. При этом излучающие ячейки связаны с системами строчных и столбцовых электродов, проходящих, как в нижней части пустотелых элементов, так и в промежутках между ними. Такая конструкция позволила создать наборной экран практически любого типоразмера, обладающий функциональными возможностями одновременно с сохранением яркостных характеристик и с увеличенной площадью излучающей поверхности. Однако этот экран довольно сложен в изготовлении, так как каждый индикаторный модуль содержит большое число разнородных конструктивных элементов различных геометрических размеров, что безусловно приводит к усложнению состыковки их в большой экран, Этот же фактор приводит и к понижению надежности такого экрана, поскольку возрастает количество механических и электрических связей между отдельными элементами. Кроме того, в подобной конструкции под действием различных дестабилизирующих факторов (например, при термоударе, повышенной влажности или вибрации) возможно неустранимое повреждение как механических, так и электрических связей, что также приводит к снижению надежности. В основу изобретения поставлена задача создания цветного электролюминесцентного экрана коллективного пользования, в котором реализация полностью монолитного твердотельного индикаторного модуля обеспечивается особой конструкцией излучающих элементов и за счет этого упрощается технология изготовления и повышается надежность. Поставленная задача решается тем, что в цветном электролюминесцентном экране коллективного пользования, состоящем из набора размещенных в одной плоскости индикаторных модулей, каждый из которых имеет корпус с углублениями, расположенными во взаимно перпендикулярных направлениях, и неподвижно соединенную с ним лицевую панель с отражателями, а также массив излучающих ячеек, взаимосвязанных с системами строчных и столбцовых электродов, и установленных в углублениях корпуса так, что их излучающая поверхность расположена против меньшего основания отражателей, согласно изобретению, корпус выполнен монолитным, а в количестве излучающей ячейки использована плоская мозаичная структура, состоящая из отдельных по числу цветов элементов, плотном прилегающих друг к другу, плотно входящих в соответствующее углубление и частично выступающих из них, причем каждый из этих элементов представляет собой многослойный излучатель с активной керамической подложкой, а все излучатели в каждой мозаичной структуре объединены общей металлизированной областью, охватывающей излучающие поверхности и взаимосвязанной с соответствующим столбцовым электродом, нанесенным на нижнюю поверхность лицевой панели вдоль соответствующего ряда отражателей, при этом нижние электроды каждого излучателя определенного цвета свечения в каждой мозаичной структуре взаимосвязаны с соответствующим строчным электродом, нанесенным на верхнюю поверхность корпуса вдоль соответствующего ряда углублений. При этом в местах стыка общих металлизированных областей со столбцовыми электродами могут быть нанесены слои легкоплавкого металла, а взаимосвязь между ними обеспечена нагревом. Заявляемая конструкция цветного электролюминесцентного экрана коллективного пользования позволяет использовать для каждого индикаторного модуля монолитный корпус, обеспечивающий улучшенный теплоотвод, более высокую механическую устойчивость, в особенности к вибрационным нагрузкам, а также более высокую надежность электрических связей, размещенных на этом корпусе. Мозаичность структуры излучающей ячейки, а также конструктивное выполнение и размещение этой мозаичной структуры позволяет значительно упростить сборку цветных излучающих ячеек при достаточно высокой надежности механической и электрической взаимосвязи их с остальными элементами экрана. Выполнение каждого элемента мозаичной структуры в виде многослойного излучателя с активной керамической подложкой повышает надежность каждого излучателя, а то, что эти излучатели электрически изолированы друг от друга за счет пространственного разделения, повышает электрическую прочность модулей конструкции. Нанесение столбцовых и строчных электродов непосредственно на соответствующие поверхности корпуса и лицевой панели обеспечивает возможность проверки надежности контактирования до сборки индикаторного модуля, а сам процесс нанесения может быть реализован достаточно простыми методами, например, фотолитографией, при большом числе элементов. Системы взаимосвязи между элементами мозаичной структуры, а также столбцовыми и строчными электродами позволяют получить такую конструкцию модуля, в которой места электрического контакта служат для нее дополнительно механическим соединением. Такой контакт может быть получен за счет нагрева легкоплавкого металла, нанесенного в соответствующие места стыка, обеспечивая тем самым простоту технологии изготовления и определенную демпфирующую способность механической связи всех элементов модуля, также определяющую его надежность. Для всей конструкции заявляемого экрана характерно наличие однородных конструктивных элементов с одинаковыми геометрическими размерами, что упрощает его изготовление. Все перечисленные выше факторы позволяют создать компактный твердотельный индикаторный модуль с монолитным корпусом, имеющий надежные механические и электрические связи при более простой технологии изготовления как индикаторного модуля, так и всего экрана в целом. На фиг.1 показан общий вид заявляемого экрана; на фиг.2 - вид сбоку в разрезе индикаторного модуля заявляемого экрана; на фиг.3 - вид в разрезе по А - А фиг, 1; на фиг.4 - вид в разрезе по В - В фиг.1. Заявляемый экран состоит из набора размещенных в одной плоскости индикаторных модулей 1 (фиг.1). Каждый модуль 1 имеет корпус 2, неподвижно соединенную с ним лицевую панель 3 с отражателями 4 (фиг.2), а также массив излучающих ячеек 5 (в каждом модуле их количество равно m ´ n). Корпус 2 имеет углубления 6, расположенные в двух взаимно перпендикулярных направлениях, при этом ячейки 5 закреплены в этих углублениях так, что из излучающая поверхность находится против меньшего основания отражателей 4, имеющих конические поверхности. Количество ячеек 5 в модуле 1, а также количество модулей 1 в таком наборном экране зависит от выбора конкретного типоразмера экрана. Корпус 2 выполнен монолитным, а в качестве излучающей ячейки 5 использована плоская мозаичная структура, состоящая из отдельных элементов по числу цветов, разделенных диэлектриком. На чертежах такая структура показана в виде таблетки, хотя возможно использование и иной формы этой структуры, например, равностороннего многоугольника. Все элементы такой структуры плотно входят в соответствующее углубление 6 и частично выступают из них (форма выполнения углублений 6 должна соответствовать форме выполнения ячеек 5). На фиг.4 такие элементы получены параллельным секционированием таблетки на три части (соответственно, например, красному, голубому и зеленому цветам свечения), хотя возможно, например, радиальное секционирование ячейки 5 и т.д. Каждый из элементов мозаичной структуры представляет собой многослойный излучатель с активной керамической подложкой. Все излучатели в каждой мозаичной структуре объединены общей металлизированной областью 8, охватывающей излучающую поверхность, имеющую электрический контакт с соответствующим столбцовым электродом 9, нанесенным на нижнюю поверхность лицевой панели 3. Нижние строчные электроды 7 каждого излучателя, входящие в мозаичную структуру взаимосвязаны с соответствующими строчными электродами 10, нанесенными на верхнюю поверхность корпуса 2 вдоль соответствующего ряда. Если индикаторный модуль имеет m-строк, то количество электродов 10 будет равно K ´ m, где K количество цветов свечения. Преимущество такого подключения излучающих ячеек к системам столбцовых и строчных электродов заключается в том, что места стыка междуними служат одновременно электрическими и механическими контактами, повышая тем самым надежность всего модуля, а значит и экрана в целом. Соединить места стыка между прозрачными электродами мозаичной структуры со столбцовыми и строчными электродами (9 и 10) можно, например, с помощью проводящего клея. Однако предпочтительным является нанесение в указанных местах стыка слоев легкоплавкого металла. В этом случае взаимосвязь в местах стыка может быть обеспечена простым нагревом до температуры плавления этого металла, что упрощает технологию изготовления экранов. Для обеспечения монолитности индикаторного модуля и улучшения яркостных характеристик его заливают компаундом 11, содержащим светорассеивающую добавку. Заявляемый цветной электролюминесцентный экран работает следующим образом. При подаче на столбцовые и строчные электроды 9 и 10 соответственно знакопеременного импульсного напряжения, например, частотой 1 - 2кГц и амплитудой 180 200В, загораются отдельные электролюминесцентные элементы мозаичной структуры требуемого цвета свечения. Сканирование путем подключения определенных строчных электродов дает возможность построчного воспроизведения необходимой информации в модуле или по определенной программе во всем экране. Пример реализации. Цветной электролюминесцентный экран коллективного пользования состоит из набора (4 ´ 4) индикаторных модулей, расположенных в одной плоскости. Каждый модуль 1 содержит корпус 2, неподвижно, скрепленную с ним лицевую панель 3 и массив излучающих ячеек 5 (всего 64 ´ 64). Корпус модуля с площадью поверхности 704 ´ 704мм2 выполнен из монолитной светопоглощающей керамики марки Т-1 и имеет углубления 6 (64 ´ 64), расположенные рядами в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Углубления имеют цилиндрическую форму с диаметром основания 10,5 ± 0,1мм. На дне углублений методами напыления и фотолитографии сформированы системы полосковых индиевых электродов (ширина полос 3,0 ± 0,1мм, расстояние между полосами 0,5 ± 0,1мм). Лицевая панель 3 каждого модуля выполнена из гетинакса с площадью поверхности 704 ´ 704мм2 и толщиной 0,85мм. В панели выполнены отверстия по количеству излучающих ячеек (64 ´ 64) конической формы с образующей, составляющей 60° с тыльной поверхностью панели. На внутренней поверхности каждого отверстия расположен отражатель 4, представляющий собой металлический слой алюминия, сформированный напылением и фотолитографией. Лицевая панель 3 скрепляется с корпусом 2 как механическим путем в местах пайки прозрачного электрода излучателей (с нанесенным на их внешнюю лицевую поверхность кольцевого слоя индия) со столбцовыми индиевыми электродами, расположенными на тыльной поверхности панели, так и клеевым путем, например, эпоксидным клеем, который наносится по периметру тыльной части лицевой панели и выступающих частей корпуса. Массив (64 ´ 64) излучающих ячеек 5 каждого модуля неподвижно закреплен в углублениях 3 методом низкотемпературной пайки и взаимосвязан электрически с системой полосковых индиевых строчных ("цветных") электродов. Каждая излучающая ячейка представляет собой в сборе цилиндрическую таблетку, разделенную на три цветные, электрически изолированные части, полученные параллельным секционированием. Цветные части излучающей ячейки представляют собой электролюминесцентные МДПДМ структуры с активным керамическим диэлектриком в качестве подложки (керамика BC-1, e » 11000 12000). В качестве электролюминесцентного слоя использован тонкопленочный слой легированный фторидом - для зеленого, - для красного, - для голубого цвета). Верхние прозрачные электроды (слой толщиной электролюминесцентного излучателя связаны с электродами столбцовой системы, представляющей собой систему параллельных индиевых полос, нанесенных на тыльную поверхность лицевой панели 3. Нижние электроды представляют собой слой индия толщиной 0,8 - 1,0Омкм и для каждого элемента излучателя имеют электрическую и механическую связь с системой "цветных" строчных электродов 10, нанесенных напылением индия на верхнюю поверхность корпуса 2 вдоль соответствующего ряда углублений 6. Таким образом, заявляемый цветной электролюминесцентный экран имеет компактную конструкцию с уменьшенными массогабаритными размерами. Он прост в изготовлении и имеет меньшую себестоимость, так как весь цикл его изготовления может быть организован на основе высокопроизводительного микроэлектронного производства. Одновременно с этим в данном экране обеспечены высоконадежные электрические и механические связи как отдельных элементов индикаторного модуля, так и всего экрана в целом.