1936年,法国学者G.德斯垂发现,掺有铜杂质的ZnS
荧光粉具有
场致发光的功能。1950年,E.C.佩恩等解决了SnOx
透明导电膜电极和ZnS荧光粉发光层之间的有机粘结问题,制成第一只实用的平面状交流粉末场致发光源。但是其光效低,寿命短。80年代研制成采用薄膜场致
发光材料的光源,它有着亮度高、寿命长的优点,因此得到迅速发展。场致发光光源的结构象一个平板电容(见图)。在两个紧靠的平板电极中,有一个是透明的
导电膜电极。两电极之间夹有荧光粉发光层和介质层。发光层材料一般是在高纯的
硫化锌中添加一定量的激活剂铜、银、金或锰,
介质材料可以是环氧树脂、
搪瓷粉等。
透明导电膜材料是
氧化锡或
氧化铟,其基底材料可以是玻璃、不锈钢或塑料等。电极间施加工作电压约为100~250V。
在外加强电场的作用下,
荧光粉发光层晶体中的电子被加速,达到较高能量,并与
发光中心碰撞离化。当受激的发光中心退回到
基态,或者电子与
空穴复合时,高速电子释放出能量而发光。场致发光光源按其激发方式和发光层结构分为交流粉末、直流粉末、交流薄膜和直流薄膜场致发光光源4种,后两种用的较多。薄膜
场致发光层是用真空
薄膜技术制成的,厚度约 1µm。交流薄膜发光层与各电极之间有一层绝缘薄膜,如Y2O3、
Si3N4、Al2O3和SiO2等。直流薄膜发光层与电极直接接触,工作电压只需20多伏就有良好的发光,由于其寿命较短,尚处于实验阶段。
场致发光光源的发光亮度随激励电压的增加而迅速提高,随电压频率的提高呈线性增大,约到数千赫时,出现饱和趋势,甚至亮度下降。交流场致发光光源的最大
发光效率已达10~14lm/W,寿命在 1万小时以上,它是一种低照度的
面光源,主要用作特殊环境的指示和照明,如影剧场、医院病房夜间照明,军事训练夜间环境模拟,以及飞机、车辆等的仪表照明;还可以作为数字、图像、符号、文字的显示以及
大屏幕电视,或者用于
图像增强、存贮或转换。