Физико-химические процессы в люминофорных слоях катодолюминесцентных экранов плоских дисплеев

• Автор: Стрельцов, Антон Вячеславович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 125 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ

Принятые сокращения 4.

ВВЕДЕНИЕ 5.

ГЛАВА 1. Обзор литературы 7.

ГЛАВА 2. Материалы и методы исследования .

2.1. Исследуемые материалы и синтез .

2.2. Методика и техника измерений .

ГЛАВА 3. Влияние теплового режима на физикохимию .

деградации люминесцентного экрана

3.1. Теоретическая модель для расчета температурных .

полей в люминесцентном экране

3.1.1. Общая оценка температурного режима ваку . умного флуоресцентного дисплея
3.1.2. Модель для расчета внешних теплофизиче . ских условий люминесцентного слоя экрана дисплея
3.1.3. Модель сплошного люминесцентного слоя экрана
3.1.4. Модель ортогональных ячеек для расчета температурного поля люминесцентного слоя экрана с учетом зернистой структуры люминофора
3.2. Теоретическое и экспериментальное определение температурного режима и конфигурации температурных полей
ГЛАВА 4. Физикохимические процессы в люминесцентных экранах, вызванные электронной бомбардировкой
4.1 Влияние электропроводных свойств кристаллофосфоров на работг низковольтного дисплея
4.1.1 Теоретическое обоснование наличия положительной обратной связи в вакуумных люминесцентных дисплеях с помощью трхмерных моделей
4.1.2 Физический смысл модели
4.2 Деградация люминесцентного экрана под действием элекгронной бомбардировки
4.2.1 Оценка глубины проникновения электронного возбуждения в люминесцентный экран оптическим
методом
4.2.2 Изменения в катодолюминссцснтных экранах, вызванные электронной бомбардировкой
4.3 Определение основных рекомбинационных параметров неравновесных носителей заряда в люминофорах
.
.
з
ГЛАВА 5. Физикохимические особенности работы фосфоров с субмикронным размером зерна в низковольтных и срсдневолыовых дисплеях
5.1 Сравнение физикохимических и электрических свойств экранов с микронными и субмикронными кристаллофосфорам и
5.2 Расчет основных рекомбинационных параметров неравновесных носителей в субмикронных кристаллофосфорах
5.3 Деградация крисгаллофосфоров с субмикронным размером зерна под действием электронной бомбардировки
5.4 Методы повышения яркости и стабильности субмикронных кристаллофосфоров
.
.
5.
Список литературы


В связи с вышесказанным, целью настоящей диссертационной работы было выяснение механизмов физикохимических процессов, происходящих при эксплуатации кристаллофосфоров различного химического состава и их влияние на эффективность их низковольтной катодолюминесценции. ГЛАВА 1. К материалам основ для катодолюминофоров предъявляется ряд весьма жестких требований 2. Основы должны быть твердыми, как правило, неорганическими кристаллическими веществами, прозрачными в видимой области спектра, стойкими по отношению к бомбардировке электронами с энергией до г кэВ. Они должны выдерживать нагрев до 0г0 С без какихлибо структурных изменений и термического разложения. Матрицы основ должны хорошо обезгаживаться, иметь низкие давления паров, обладать высокой теплопроводностью. В настоящее время существует ряд фосфоров, используемых в низковольтных и средневольтовых вакуумных флуоресцентных дисплеях ВФД и дисплеях с полевой эмиссией ДПЭ 1, сравнительные характеристики фосфоров, нашедших наиболее широкое применение в низковольтных приборах приведены далее в главе 2 табл. Требования к современным катодолюмипесцентным средствам отображения информации плоским ВФД и ДПЭ включают в себя уменьшение их толщины и энергопотребления, уменьшение размеров светоизлучающих элементов пикселей, повышение яркости, эффективности и долговечности КЛЭ. К особенностям рабочего режима таких КЛЭ относятся относительно низкие до 0 эВ энергии и высокие плотности тока до
мАсм первичного электронною возбуждения, нестабильный химический состав остаточной атмосферы дисплея, малый менее 1 мкм размер зерна люминофора применяемого в экранах высокого разрешения. Вопросам деградации фосфоров под действием элеюронной бомбардировки в литературе посвяшено большое количество работ. Однако, достаточно полного анализа причин де1радационных процессов на поверхности и в глубине зерна кристаллофосфора не проводилось. Например, в работе 3 проанализирована деградация нескольких фосфоров и предложены различные причины их деградации в каждом материале. В частности, обнаружено, что на поверхности фосфора ЕпгБЮМп формируется нелюминесцирующий слой, состав которого не определялся. Для синего фосфора УгЭКСе авторы 3 связывают спад люминесценции с уменьшением концентрации ионов Се. В работе 4 установлено, что деградация фосфора обусловлена не только протеканием физикохимических процессов в зерне фосфора, по и электронностимулированными реакциями между молекулами остаточной атмосферы и компонентами тонкого слоя фосфора на основе 2п. Ито и др. Оз, приводит к значительным морфологическим изменениям этой люминесцентной композиции на поверхности катодолюминесцентного КЛ экрана. Глубина проникновения первичного электронного возбуждения при низких менее 0 эВ энергиях составляет несколько нанометров, что соответствует нескольким приповерхностным атомным слоям 7, 8. В результате существенную роль в процессе преобразования энергии электронов в люминесценцию играет дефектная структура поверхности частиц фосфора. Поверхностные дефекты могут итрать роль центров рекомбинации неравновесных носителей заряда, которая не сопровождается излучением 9. ВФД и ДПЭ так и в процессе их эксплуатации. Например, ухудшение люминесцентных свойств фосфоров может происходить изза воздействия органических остатков от масляных вакуумных насосов в остаточной атмосфере дисплея или изза процессов сорбции молекул остаточных газов . Сильное влияние на люминесцентные свойства фосфоров оказывают как точечные гак и линейные и поверхностные дефекты . Хотя глубина проникновения медленных электронов в вещество люминофора крайне незначительна по сравнению с размером зерна, однако некоторые данные свидетельствуют о проникновении их в слой экрана состоящего из люминофорных зрен на глубину порядка нескольких размеров зерна десятки микрон, что связано, с неупругим рассеянием электронов в люминофорюм слое . Таблица 1. Зависимость относительной яркости кагодолюминофора 2п А от плотности тока электронного луча после минут облучения при ЦаТ0 кВ. Количественный анализ процессов деградации показал, что спад яркости катодолюминесценции КЛ в ходе работы пропорционален заряду, прошедшему через КЛЭ кулоновская дстрадация. При этом старение интенсифицируется при увеличении плотности тока экрана табл. Зч кэВ .