Лекция Люминофоры и люминесцентные экраны, страница 3

Эта толщина далеко не всегда совпадает с оптимальной, при которойнаблюдается наибольшая световая отдача люминесцентного экрана. Действительно, еслииспользуются мелкозернистые люминофоры, которые позволяют получить полноеукрытие экрана при малой толщине слоя, электроны с энергией примерно 25 кэВ будут«простреливать» ЭТОТ тонкий люминесцирующий слой, не успевая полностью отдатьему свою энергию. Увеличение толщины слоя в этом случае не приводит кповышению эффективности свечения экрана, так как при этом повышаются потерисветовой энергии вследствие рассеяния и поглощения ее мелкозернистымпокрытием. Если же применяется люминофор с крупными зернами, для полного6МГТУ им.Н.Э.Баумана.

Кафедра МТ-11 «Электронное машиностроение»Курс лекций «Технология производства изделий электронной техники». Бычков С.П.укрытия экрана необходимо нанести слой значительно большей толщины. Прислишком крупных зернах и соответственно слишком толстом слое также возможныпотери световой энергии за счет абсорбции света слоем люминофора. Несмотря нато, что глубина проникновения электронов в материал люминофора составляетвсего 4-5 мкм, в связи c влиянием на световую отдачу экрана абсорбции света самимлюминофорным слоем оптимальный средний размер частиц для полидисперсныхлюминофоров, применяемых в производстве цветных кинескопов, находится впределах примерно 7-14 мкм. Из таких крупнозернистых люминофоров невозможнополучить равномерное покрытие при его нанесении способом пасты, так каксуспензия в этом случае не будет обладать необходимой устойчивостью в тонкомслое.

В то же время крупнозернистые порошки обладают хорошей сыпучестыо иагрегативной устойчивостью в воздушной среде, поэтому они удобны для нанесенияпокрытия на экраны сухим напылением. Таким образом, только способ сухогонапыления позволяет применить люминофоры с оптимальным гранулометрическим составом, при котором может быть достигнута наибольшая яркостьсвечения экрана цветного кинескопа.Повышение яркости свечения за счет применения люминофора с оптимальнымгранулометрическим составом может быть достигнуто только при определеннойтолщине слоя. Согласно [105] при среднем размере зерна 7-14 мкм оптимальнаянагрузка люминофора на экране составляет 4,5-6,5 мг/см2.Способ сухого напыления по сравнению со способом пасты позволяет болееточно дозировать количество люминофора при изготовлении люминесцентпогоэкрана, чем обеспечивается также и более высокая световая отдача кинескопа.

Ещеодной важной особенностью способа сухого напыления по сравнению со способомпасты является то, что этот способ требует применения меньшего количестваполивинилового спирта и бихромата аммония на единицу массы люминофора. Этопозволяет обеспечивать более полное удаление (выжигание) органическоговещества при термической обработке экрана, уменьшить содержание влюминесцентном покрытии остатков минерального фотосенсибилизатора и темсамым повысить выход свечения.

Суммарный выигрыш в яркости при примененииэтого способа составляет около 25%.Процесс изготовления люминесцентных экранов цветных кинескопов сухимнапылением предусматривает предварительное нанесение липкой подложки путемраспыления раствора фотоматериала или его распределение по экрану поливом нацентробежной машине. Поскольку при распылении сопло распыляющего устройствазабивается сухим фотоматериалом, предпочитают для промышленного применениявторой способ.Сам процесс напыления люминофора осуществляют одним из следующихвариантов:1.

Экран с нанесенным липким слоем помещают в камеру, в которую вдуваютаэрозоль из люминофорных частиц, создавая при этом поток, направленный кэкрану.2. Экран с липким слоем помещают в камеру, в которой распыляют люминофорс одновременным наложением электростатического поля для направленного иускоренного полем осаждения частиц. Частицы движутся по силовым линиям поля,которое сообщает им кинетическую энергию, необходимую для погружения в оченьвязкий липкий слой.

Равномерность покрытия экрана люминофором определяетсяконфигурацией поля, хотя в реальном процессе для достижения лучшей равномерности экрану или распыляющему устройству придается возвратно-поступательноеили вращательное движение.7МГТУ им.Н.Э.Баумана. Кафедра МТ-11 «Электронное машиностроение»Курс лекций «Технология производства изделий электронной техники». Бычков С.П.Примерный технологический процесс нанесения мозаичного люминесцентногоэкрана при сухом напылении, осуществляемый на конвейере, состоит из следующихопераций:1)мойка экрана;2)нанесение подслоя методом полива на вращающийся экран разбавленногораствора поливинилового спирта с последующей сушкой экрана; в отличие оттехнологии изготовления люминесцентных экранов по способу пасты в этомпроцессе применяется светочувствительный раствор, содержащий кромевысокомолекулярного вещества фотосенсибилизатор - бихромат аммония;3)последовательное фотоэкспонирование через цветоделительную маску местбудущего расположения люминофорных точек зеленого, синего и красногосвечения; экспонирование подслоя позволяют улучшить адгезию люминофорныхточек к подложке и обеспечить необходимую прочность мозаичного покрытия наоперации проявления;4) нанесение липкого слоя хромированного поливинилового спирта; длянанесения липкого слоя вращаюшийся экран поливают 3 %-ным растворомполивинилового спирта, в котором на одну часть органического веществаприходится 1/40-1/30 части бихромата аммония;5) напыление на специальных установках люминофора зеленого свечения исушка экрана;6)фотоэкспонирование;7)проявление;8)сушка экрана с доведением температуры до 80-100°С для предотвращенияперекрестного загрязнения.Далее процесс повторяется, начиная с 4-й операции, для нанесениялюминофора синего, а затем красного свечения.При способе сухого напыления процесс изготовления экрана усложняется посравнению со способом пасты.

Это усложнение связано с увеличением числаопераций и применением более сложного оборудования для распределениялюминофора по экрану. Несмотря на это, способ сухого напыления применяется,поскольку он позволяет получить ощутимый выигрыш в яркости.Люминесцентные экраны для ЭОП.Люминесцентный экран служит для преобразования электронногоизображения от катода в видимое изображеник на экране и является одним изосновных элементов ЭОПа.1)Широкое распространение получили порошковые сульфидные (ZnS:Ag) исульфид-селенидные (ZnS–ZnSe:Cu) люминесцентные экраны, покрытые со стороныприхода электронов тонкой алюминиевой пленкой.Яркость свечения люминесцентного экрана, работающего «на просвет»,зависит от величины зерна, а также от толщины и структуры слоя люминофора.

Длясульфидных и сульфид-селенидных экранов были проведены исследованияМ.М.Бутсловым и А.С.Шефовым [1, с.131].Из суспензии порошкового люминофора в дистиллированной воде методомотстоя отбирались фракции с различным размером зерна (1,3мкм – перваяфракция, 3,4мкм – вторая, 6мкм – третья). Из этих фракций методом осаждения изсуспензии изготавливались исследуемые образцы экранов, измерения проводилисьпри постоянной плотности тока возбуждающих электронов (10-8А/см2) ипостоянном ускоряющем напряжении (18кВ).На рис.

приведены кривые, характеризующие зависимость яркости свеченияэкранов от толщины слоя люминофора. Видно, что максимальные значения яркости8МГТУ им.Н.Э.Баумана. Кафедра МТ-11 «Электронное машиностроение»Курс лекций «Технология производства изделий электронной техники». Бычков С.П.экрана одинаковы для различных размеров зерна люминофора, но достигается этозначение при толщине слоя тем большей, чем крупнее зерно. Приводят следующуюприближенную эмпирическую формулу расчета оптимальной толщины слоялюминофора опт [мг/см2] от размера зерна d [мкм] и энергии электронов U [кэв]:0,3d 0,03UоптНа этих же приборах определялась зависимость разрешающей способностиэкранов от величины зерна и толщины слоя люминофора. Результаты позволяютсчитать, что максимальное разрешение мелкозернистых экранов достигается принекоторой оптимальной толщине люминофора, причем с ростом зернаувеличивается и оптимальная толщина слоя.

Минимальный размер разрешаемогоэлемента, естественно, определяется размером зерна; наилучшее разрешениедостигается при равномерном (без пустот) заполнении поверхности экрана, применьших толщинах слоя разрешение падает из-за появления просветов междузернами, при больших толщинах – из-за рассеяния света в слое люминофора.9МГТУ им.Н.Э.Баумана. Кафедра МТ-11 «Электронное машиностроение»Курс лекций «Технология производства изделий электронной техники». Бычков С.П.Приведенные данные характеризуют неметаллизированные экраны,нанесение на такие экраны слоя алюминия методом вакуумного распыленияприводило к увеличению светоотдачи с ростом толщины алюминиевого покрытиядо 10мкг/см2 (после чего наступало насыщение), в результате достигалосьувеличение светоотдачи по сравнению с неметаллизированным экраном примернов 1,7 раза.

Исследование оптических свойств поверхностной пленки алюминияпоказало, что при толщине слоя алюминия более 10мкг/см2 свет полностьюотражается (рис.). При вышеуказанной энергии электронов, такой слой алюминиядля них вполне прозрачен.Применяются следующие способы изготовления люминесцентных экрановдля ЭОПов:1. Осаждение люминофора из суспензии под действием силы тяготения.2. Осаждение из суспензии в электролите при протекании тока(электрофорез).3. Осаждение из аэрозоля в электрическом поле.4. Получение монослоя из аэрозоля методом флотации.5.