Электролюминесцентные излучатели

В последние годы активно ведется разработка тонкопленочных электролюминесцентных излучателей (ТПЭЛИ). Такие излучатели позволяют получать яркость до 200 кд/м2. Эта яркость сравнима по величине с яркостью обычного телевизионного экрана.

ТПЭЛИ обладают некоторыми преимуществами по сравнению с излучателями на основе порошковых люминофоров. Они имеют большую яркость, стабильность, более высокую разрешающую способность и повышенный коэффициент нелинейности вольт-яркостной характеристики. Срок службы ТПЭЛИ на основе ZnS: Мn достигает 20 000 часов, что намного больше, чем у электролюминесцентных источников света на основе порошковых электролюминофоров. Цвет свечения таких образцов определяется излучением, возникающим при внутрицентровых переходах в возбужденных атомах Мn; длина волны этого излучения 585 нм (желто-оранжевая область спектра). Введение других активаторов (например, редкоземельных элементов) позволяет расширить диапазон передаваемых цветов. Эти особенности ТПЭЛИ дали возможность уже к настоящему времени создать на их основе плоскостные телевизионные экраны и дисплеи высокой яркости и контрастности, пригодные для промышленного внедрения.

В настоящее время изготовляют ТПЭЛИ переменного тока в основном трех типов (рис. 5): а - с одним диэлектрическим слоем; б - с двумя диэлектрическими слоями; в - на керамической подложке, используемой в качестве одного из диэлектрических слоев. Устройства с одним диэлектрическим слоем имеют относительно низкое рабочее напряжение, но невысокую стабильность. Свойства этих устройств в большой степени асимметричны относительно полярности возбуждающего напряжения. Характеристики устройств с двумя диэлектрическими слоями более стабильны. Свечение этих устройств, имеющих крутую вольт-яркостную характеристику, отличается большой яркостью (до 104 кд/м2).

ТПЭЛИ, созданные с применением керамики с высокой диэлектрической проницаемостью (e ~ 104) в качестве одного из диэлектриков, являются новой разновидностью устройств с двумя диэлектрическими слоями и отличаются от них тем, что имеют меньшее рабочее напряжение (ниже 100 В), более высокое напряжение пробоя, а также обладают высокой яркостью и стабильностью при длительном сроке службы. Во всех ТПЭЛИ слои готовятся путем различного способа напыления (вакуумная возгонка, распыление электронным пучком и т.п.).

В качестве активного слоя в ТПЭЛИ широко используется сульфид цинка, легированный марганцем или фторидами редкоземельных элементов. Перспективными для практического применения оказались также активные слои из сульфидов щелочноземельных элементов, активированных редкоземельными элементами, ЭЛ которых в последнее время интенсивно исследуется. Интерес к этим соединениям вызван тем, что излучатели на их основе, обладая большой яркостью, дают возможность получить полную цветовую гамму в плоскостных экранах для дисплеев. На их основе уже созданы эффективные излучатели сине-зеленого свечения (SrS: Cе), зеленого (СаS: Се), красного (СаS: Еu, СаS: Еr) и белого свечения (CaS: Рr, К, SrS: Но, Nd, SrS: Sm, Cе).

Диэлектрики в ТПЭЛИ переменного тока, так же как в случае электролюминесцентных источников света на основе порошковых электролюминофоров, играют роль стабилизатора, ограничивая величину тока, проходящего через активный слой (предохранение от пробоя). Они также формируют электронные состояния на границе раздела с люминофорным слоем. Туннельный переход электронов с этих состояний в зону проводимости полупроводниковой основы люминофорного слоя служит источником первичных электронов для ударной ионизации кристаллической решетки, а также ударной ионизации и ударного возбуждения центров люминесценции.