Гнучкий двосторонній плетений матричний електролюмінесцентний екран

Даний винахід відноситься до пристроїв відображення інформації, зокрема, до електролюмінесцентних матричних плетених екранів. Електролюмінесцентний матричний екран являє собою, в загальному випадку, систему з електролюмінесцентних конденсаторів, кожен з яких складається з електролюмінесцентного шару, що знаходиться між двома електродами, як мінімум один з яких є прозорим для виведення випромінювання, а також, у випадку тонкоплівкового електролюмінесцентного шару, струмообмежуючих діелектричних шарів з обох боків електролюмінесцентного шару. Матричний електролюмінесцентний екран, зокрема, уявляє собою систему взаємноперпендикулярних растрів електродів (стовпців і рядків), кожен перетин яких створює вищеописаний електролюмінесцентний конденсатор (одиничний піксель). Під час відображення інформації на такому екрані збуджуюча напруга подається на відповідний піксель через його рядковий і стовпчиковий електроди. За умови, що напруга на пікселі перевищить порогове значення, яке відповідає напруженості поля в тонкоплівковому електролюмінофорі 2х106В/см, а в товстоплівковому (порошковому) електролюмінофорі ~ 105В/см, в електролюмінофорному шарі виникає світіння, яке виходить назовні через прозорий електрод. У реальному випадку матричного екрану стовпчикові електроди виявляються інформаційними, тобто відповідають за вибірку світли х і темних пікселів в кожному рядку, їх яскравість, кольоровість (при RGB), a опитування матричного екрану (засвічування) відбувається порядкове, тобто інформація спочатку відображується на пікселях першого рядку, потім другого і так далі до останнього, що відповідає відображенню одного кадру інформації. Кількість опитувань (відображення кадрів інформації) в секунду називається кадровою частотою. Чим вище часто та опитування, тим яскравіше світіння екрану. Зміна матеріалу люмінофора, товщини і складу структури електролюмінесцентного конденсатора може призвести до зміни яскравості та контрастності зображення. Але загальний принцип роботи електролюмінесцентного екрану зберігається. Широко відомі тонкоплівкові електролюмінесцентні матричні індикатори, які виконуються на твердих підкладках з скла або кераміки. Їх стр уктура виконується методом вакуумного або хімічного осаджування плівок, а растри електродів одержуються методом фотолітографії. Дані екрани відрізняються достатньо високою яскравістю випромінювання, але мають обмеження в розмірах, пов'язані з процесами напилення і фотолітографії, а також з розмірами підкладки та її обробкою. Відомі екрани, які виготовляються на основі гнучких полімерних плівок, зокрема, світловипромінюючих полімерів (СВП-LEP), наприклад, описані в патенті USA №5.399.502. Матеріал екрану включає в себе напівпровідниковий СВП - шар, ламінований двома провідними шарами. Шари сформовані напиленням чи розпиленням, які встановлюють принципові обмеження на розміри дисплею. Малюнок растрів керуючих електродів, як і описаний вище, формується двома провідними шарами за допомогою літографії, яка також обмежує розміри пристрою. Обмеження розмірів, в основному, долаються в гнучких екранах, зроблених з двох наборів волокон, організованих у двомірні грати як показано, наприклад, у патентах USA №5.962.967 і № 6.0.72.619. Кожне волокно містить поздовжній провідник і волокна принаймні одного ряду покриваються світловипромінюючою або іншою активною електрооптичною рідиною. Елемент дисплею (піксель) формується на кожному перетині волокна одного ряду з волокном другого ряду. Двомірні грати можуть бути сформовані за допомогою накладання волокон одного ряду на другий ряд, але переважно два набори волокон зв'язуються (переплітаються) у тканій структурі. Волокна можуть мати круглий або плоский поперечний переріз. Процес виготовлення волокон не накладає обмежень на довжину та ширину і з використанням традиційних ткацьких методів можуть бути одержані гнучкі екрани великих розмірів. Ткані екрани не мають потреби в формуванні різними методами (фотолітографії, літографії) растрів провідних електродів або електрооптичного (електролюмінесцентного) активного матеріалу, оскільки структура матриці утворюється при плетінні або накладанні волокон, що дозволяє одержувати матриці з достатньо однорідними відстанями. Ткані екрани при цьому уявляються ще й більш легкими та гнучкими. Тканий екран (дисплей), виготовлений з набору плоских волокон, або смуг, які переплетені, описаний у патенті WO 99/19858. Один з наборів може повністю складатися із смуг готової смугастої стр уктури без жодного електроду, тоді як другий набір складається з провідних смуг, або обидва набори можуть складатися з готової структури і провідної смуги. Дисплейна смуга у даному випадку має задній провідний шар, проміжний люмінесцентний та передній провідний шари. Дисплейні елементи формуються на перетинах, де провідна смуга контактує із заднім провідним шаром дисплейної смуги. Відомий також екран (патент WО 99/19858), в якому для розділення дисплейних (інформаційних) смуг в тканій структурі використовують додаткові конструктивні нитки, які чергуються із рядковими і стовпчиковими дисплейними смугами і не несуть інформацію, але є елементами тканої структури, що розділює інформаційні дисплейні смуги. При цьому всі вищезгадані індикатори виводять зображення лише на один бік, хоча використовуючи таку перевагу як малу товщину екрана і великі розміри, у ряді випадків, необхідно виводити зображення на обидва боки екрану і, при можливості, різне. В основу винаходу поставлено завдання створення гнучкого двостороннього плетеного матричного екрану, в якому завдяки використанню конструктивного рішення, а саме розміщення двох наборів систем інформаційних смуг на протилежних боках металокерамічних смуг забезпечується можливість на їх перетині отримати матричний набір пікселів, що складають два матричних екрана, і, таким чином, одержати вихід зображення на два протилежні боки гнучкого електролюмінесцентного екрана. Поставлене завдання вирішується тим, що в гн учкому двосторонньому плетеному матричному електролюмінесцентному екрані, який містить систему паралельних одна одній рядкових інформаційних смуг і систему паралельних одна одній стовпчикових інформаційних смуг, причому перша і друга системи взаємно перпендикулярні, з використанням конструктивних ниток, що не несуть інформацію, згідно винаходу рядкова інформаційна смуга (1-го типу) являє собою металічну смугу (електрод), покриту шаром кераміки з високим ( ) значенням діелектричної проникності e = 10 3 ¸ 10 5 , система стовпчикових інформаційних смуг (волокон) (ІІ-го типу) складається з першого і другого наборів інформаційних волокон, кожне з яких має в своєму складі плоску органічну стрічку-підкладку, на яку нанесений електролюмінесцентний матеріал та прозорий електрод; обидва набори систем інформаційних смуг ІІ-го тип у розташовані паралельно одна одній і торкаються з системою металокерамічних смуг на протилежних відносно цієї системи боках, при цьому інформаційні смуги ІІ-го тип у мають однакові лінійні розміри і розташовані на однаковій відстані одна від одної; екран має технологічні нитки, розміщені по дві проміж і вздовж металокерамічних смуг, які огинають із зовнішнього боку інформаційні смуги ІІ-го типу і схрещуються в зоні між ними. Частинним випадком використання даного технічного рішення є варіант, при якому інформаційна металокерамічна полоса уявляє собою плоску або овальну в перерізі металеву тр убку, покриту із зовнішнього боку шаром кераміки. Два набори інформаційних волокон ІІ-го типу можуть бути покритими люмінесцентним матеріалом різних кольорів світіння. Крім того, інформаційні волокна ІІ-го типу можуть бути виконаними за технологією, коли на зовнішню поверхню плоскої органічної плівки-підкладки, допірованої порошком неорганічного люмінофору в кількості (50-95)% вагових, нанесений прозорий провідний шар (електрод). У випадку конкретної реалізації гнучких двосторонніх плетених екранів великих розмірів, плівку-підкладку армують по всій довжині металічним провідником, який має електричний та механічний контакти з прозорим електродом, ширина провідника при цьому повинна бути суттєво меншою ширини інформаційного волокна ІІ-го типу. При необхідності в окремих варіантах виконання на зовнішню поверхню металокерамічної смуги в місцях зіткнення (контакту) з двома наборами інформаційних смуг наноситься модифікований контрастний металічний шар. Перелік малюнків Фіг. 1. Основні елементи конструкції гнучкого двостороннього плетеного електролюмінесцентного екрана. Фіг. 2. Переріз структури елементів порошкових екранів. Фіг. 3, 4. Перерізи структури елементів тонкоплівкових екранів. Докладний опис винаходу. Відповідно даного технічного рішення створюється матричний гнучкий електролюмінесцентний екран з двостороннім виходом зображення, у тому числі, різного на протилежних боках екрану. Даний екран (Фіг. 1) складається з першого (3) і другого (4) набору інформаційних волокон ІІ-го типу та системи металічних смуг (1), що покриті шаром кераміки (2) з високим значенням діелектричної проникності e = 1000 ¸ 100000 . Але, оскільки металічні смуги, покриті керамікою, не є гнучкими, в конструкції використовуються інші елементи для плетіння екрану та фіксації елементів матричного екрану один відносно одного, а саме, дві технологічні нитки (5) і (6). Як видно з Фіг. 1, металокерамічні смуги (1-2) розташовані в одній площині, паралельні одна одній, причому металокерамічні смуги мають однакові лінійні розміри (довжину, ширину). Форма поперечного перерізу у ни х може бути різною: у вигляді круга (у випадку металічного дроту) або еліпсом (у випадку плоскої стрічки). Металічний електрод виконують у ви гляді порожнистої циліндричної трубки. Інформаційні волокна першого (3) і другого (4) наборів за структурою не відрізняються одне від одного за винятком можливості використання електролюмінофора різних кольорів світіння. Інформаційні волокна ІІ-го типу (3, 4) мають однакові лінійні розміри (довжину та ширину) і розташовані паралельно та на однаковій відстані одне від одного. Вони уявляють собою несучу стрічку-підкладку з люмінофором і прозорим провідним електродом. Інформаційні волокна першого набору розташовані і торкаються (мають електричний та механічний контакти) з системою металокерамічних смуг з одного боку цієї смуги, а інформаційні волокна другого набору - з протилежного боку металокерамічних смуг. При цьому всі інформаційні волокна ІІ-го типу перпендикулярні системі металокерамічних смуг, створюючи з обох боків останніх матричні структури з ряду одиничних пікселів, які в свою чергу створені перетином інформаційного волокна і металічної смуги. Технологічні нитки (5, 6) розташовані вздовж і проміж металокерамічних смуг (1, 2) таким чином, що зв'язують і перетинають інформаційні волокна, збільшуючи механічну міцність з’єднання інформаційних волокон (3, 4) з металокерамічними смугами (1, 2). Технологічні нитки перетинаються в зонах між інформаційними волокнами ІІ-го типу (3, 4) і таким чином забезпечують фіксацію елементів екрану, притаманну всім плетеним екранам. Структура інформаційних волокон може бути різною. Так на Фіг. 2а зображений варіант так званого порошкового екрану. При цьому як основа інформаційного волокна (3) використовується органічна плівка (7) (наприклад, полівінілхлорид, поліетилентерфталат, полікарбонат, цианетилцелюлоза та інші), яка допірована неорганічним порошковим електролюмінофором. Плівка армована металічним дротом (8), з яким має безпосередній омічний контакт нанесений на зовнішню поверхню плівки (7) шар прозорого електрода (9). Структура інформаційного волокна другого типу, що розташована на протилежному боці металокерамічної стрічки (1, 2), також має вбудований електрод (8) і прозорий провідний шар (9) та може відрізнятися використанням другого порошкового електролюмінофора (7'). Технологічні нитки на даній фігурі не приведені. На Фіг. 2а відображена структура порошкового екрану, на якій, на відміну від описаного вище, мається додатковий металічний шар (10), розташований між шарами електролюмінофору (7 або 7'), інформаційних волокон (3, 4) та керамічним (2) металокерамічних смуг. Шар (10) виконується несуцільним і має розриви в зоні між сусідніми пікселями. На Фіг. 3 відображена структура електролюмінесцентного екрану з технологічними шарами. Інформаційні волокна складаються з несучої органічної плівки-підкладки (11), армованої металічним дротом (8), який має по всій довжині омічний контакт з шаром прозорого провідного електроду (12). На ньому послідовно розміщені: тонкий шар (бар'єрний) діелектрика (13), шар електролюмінофора (14) та тонкий (бар'єрний) шар діелектрика (15). В другому варіанті виконання (аналогічно Фіг. 2б) між шаром діелектрика (15) може знаходитись металічний шар (16), який є додатковим джерелом носіїв заряду. Металічний шар (1) в металокерамічній смузі виконується у вигляді овальної тонкостінної металічної трубки, яка збільшує надійність і міцність металокерамічної смуги (1, 2) і відповідно надійність всього екрана. Лінійні параметри шарів структури вибираються наступним чином: товщина несучої стрічки-підкладки - 20-200 мкм, товщина шару діелектриків - 0,02-0,15мкм, товщина люмінесцентного шару - 0,4-1,0мкм, товщина шару металу - 0,1мкм і діаметр армуючих дротів - 10-100мкм. На Фіг. 4 відображена структура тонкоплівкового екрана, в якому введений додатковий контрастний шар (17), розташований між металічним шаром (18) та шаром тонкого діелектрика (13 або 15). Даний шар може бути виконаний з модифікованого металу шару (18), або напівпровідникового чи діелектричного матеріалу. В останньому випадку зникає необхідність у використанні тонкого діелектричного шару (13 або 15), сусіднього з контрастним діелектриком. Даний гнучкий матричний плетений екран працює слідуючим чином. Коли подається напруга вище порогової на електроди інформаційних волокон першого набору (3) та електроди (1) металокерамічних смуг (1, 2), інформація відображується з одного боку екрана. Коли подається аналогічна напруга на електроди інформаційних волокон другого набору (4) та електроди П) металокерамічних смуг. інформація відображується з протилежного боку екрана. Оскільки електроди (1) рядкові і загальні для волокон першого і другого наборів, за умови використання одних і тих же схем керування стовпчиковими електродами (12) інформаційних волокон обох наборів, тобто паралельного керування, інформація, яка відображується, буде однаковою з обох боків екрану. У випадку використання окремих схем керування стовпчиковими електродами різних наборів волокон можна одержувати різну інформацію з двох боків екрану (наприклад, дивитись дві різні ТВ - програми). При цьому питання синхронізації практично вирішується порядковим скануванням та наявністю єдиної системи рядкових електродів. Так як між двома випромінюючими поверхнями екрану знаходиться непрозорий, більш того - поглинаючий випромінювання шар темної кераміки, то відсутнє взаємне засвічування (накладання зображення або фону) при роботі екрану на обидва боки і з різним зображенням. За бажанням один бік екрану можна «вимкнути» знявши напругу з відповідних електродів однієї або другої системи інформаційних волокон. Хоча був приведений опис різних конкретних реалізацій, можуть бути зроблені різноманітні зміни без відхилення від об'єму даного технічного рішення (заявки), наприклад, використання тріад, що чергуються, інформаційних волокон з різним кольором світіння для одержання RGB зображення, введення керуючих світлофільтрів та додаткових діелектричних шарів і так далі. Фіг. 1 Фіг. 2 Фіг. 3 Фіг. 4