FI62448B - Elektroluminensstruktur - Google Patents

Description

62448

Elektroluminenssirakenne Tämän keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdannon mukainen elektroluminenssirakenne.

Tähän asti tunnetut elektroluminenssirakenteet 5 käsittävät yleensä esim. lasia olevan alustakerroksen sekä kaksi elektrodikerrosta, joista,toinen on sovitettu alustakerroksen päälle. Elektrodikerrosten välissä on varsinaisen luminenssikerroksen ja sellaisten lisäkerrosten yhdistelmä, joilla on virranrajoitus-10 ja/tai kemiallisen suojan funktio. Kun elektrodikerrosten välille kytketään jännite, luminenssikerros rupeaa loistamaan kohdakkain olevien jännitteisten elektrodien välisellä alueella. Edellä mainitut kerrokset lukuunottamatta alustakerrosta valmistetaan sopivimmin'ohut-15 kalvomenetelmän avulla.

Ohut- ja paksukalvojen yhdistelmiä on sinänsä aikaisemmin käytetty elektroluminenssirakenteissa siten, että rakenteen toiminnalliset funktiot (so. muut kuin elektrodifunktiot) on jaettu ohut- ja paksukalvojen 20 kesken. Niinpä US-patenttijulkaisussa U.137.^81 (Hilsum et ai) on esitetty rakenne, jossa valo saadaan syntymään ohutkalvossa ja virranrajoitus puolestaan paksukalvossa.

GB-patenttijulkaisussa 1.300.5^8 (Vecht) on taas 25 esitetty rakenne, jossa valo saadaan syntymään paksukalvos- sa ja virranrajoitus ohutkalvossa.

Toisaalta paksukalvon käyttäminen suoraan ohut-kalvorakenteen elektrodina aiheuttaa paksukalvomateriaalin epähomogeenisestä kosketuksesta johtuvia ongelmia. Nämä 30 ongelmat on pyritty ratkaisemaan mm. FI-patenttihakemuksen 80131Ö (Lindfors et ai) mukaisella rakenteella, jossa käytetään mustaa taustaa. Tässä rakenteessa tarvitaan kuitenkin paksukalvoelektrodin käyttämisen mahdollistamiseksi ohutkalvolitografiällä muotoiltua ohutkalvoapu-elektrodia.

'2 62448 Tämän keksinnön tarkoituksena on korvata ohutkalvolitografia yksinkertaisemmalla ja halvemmalla painatusmenetelmällä ja samalla saada aikaan etuja kalvon toiminnallisissa funktioissa.

5 Keksintö perustuu siihen ajatukseen, että toisen elektrodikerroksen funktio on annettu paksukalvotekniikalla valmistetulle kerrokselle, joka koostuu sideaineesta ja johtavista hiukkasista. Tähän kerrokseen rajoittuu puolestaan erittäin ohut, resistiivistä ainetta oleva 10 kerros, joka muodostaa toisen elektrodikerroksen johtavien hiukkasten pistekosketuksille leviämisvastuksen, jossa epähomogeeninen virrantiheys pääsee homogenisoitumaan ennen luminenssikerrokseen saapumista.

On siis huomattava, että ilman tätä ohutta 15 resistiivistä kerrosta ei toisina elektrodikerroksina voitaisi käyttää kuvatunlaista, hiukkasia sisältävää paksukalvomateriaalia, koska rajapinnassa olevien hiukkasten aiheuttama pistekosketus aiheuttaisi epähomogeenisen virrantiheyden vuoksi epähomogeenisen 20 luminenssin luminenssikerrokse ssa.

Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle elektroluminenssirakenteelle on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.

Keksinnön avulla saavuteatan huomattavia etuja.

25 Niinpä toisena elektrodikerroksena toimiva musta kerros voidaan painaa suoraan kemiallisen suojakerroksen päälle, jolloin aikaisemmissa ratkaisuissa tarvittava läpinäkyvä kerros jää pois. Edellä esitetyn mukaisesti lisäksi aikaisemmassa tekniikassa tarvittava hankala 30 litografiavaihe jää pois.

Keksintöäryhdytään seuraavassa lähemmin tarkastelemaan oheisen piirustuksen mukaisen suoritusesimerkin avulla.

Piirustus esittää osittain kaaviollisena - A V, V) , , poikkileikkauksena yhtä keksinnön mukaista elektrolu-minenssirakennetta.

3' 62448

Piirustuksen mukainen rakenne käsittää esim.

lasia olevan alustakerroksen 1 sekä tämän päälle sovitetun ensimmäisen elektrodikerroksen 2. Tämä kerros on valmistettu indiumtinaoksidista (I Sn 0 ) x y z 5 sputteroimalla i+0-50 nm paksuksi ohutkalvoksi. Tämä kerros voidaan valmistaa myös ALE-menetelmällä (Atomic Layer Epitaxy).

AC-rakenteessa ensimmäisen elektrodikerroksen 2 päälle on ALE-menetelmällä kerrostettu Al^^-eriste- 10 kerros 3, joka toimii virranrajoittimena ja jonka paksuus on sopivimmin 200...250 nm. Eristekerroksen 3 päälle on kerrostettu varsinainen luminen s sikerros 4 (ZnS:Mn), jonka paksuus on noin 300 nm. Luminenssikerroksen U päälle on ALE-menetelmällä kerrostettu toinen AlgO^- 15 eristekerros 5, joka on analoginen eristekerroksen 3 kanssa.

Eristekerroksen 5 päälle on ALE-menetelmällä kerrostettu 10...100 nm ja sopivimmin noin 50 nm paksu resistiivistä ainetta oleva kerros, joka on valmistettu 20 Ti02:sta, Ιη,,Ο^ιεΐβ tai SnOgista. Vaihtoehtoisesti tämä kerros voi olla valmistettu erittäin ohuesta indiumtinaoksidikerroksesta, jonka paksuus voi olla muutaman atomikerroksen suuruinen. Olennaista on, että tämän kerroksen johtavuus kerroksen läpi on 25 hyvin suuri verrattuna sen johtavuuteen sivusuunnassa.

Varsinaisen elektroluminenssikuvioinnin muodostavat paksukalvoelektrodit 7 ja 7' on paksukalvoteknii-kalla painettu resistiivistä ainetta olevan kerroksen 6 päälle. Ne koostuvat sideaineesta ja johtavista 30 hiukkasista, sopivimmin grafiittihiukkasista. Näiden kerrosten paksuus on esim. U0...50 pm. Tässä kerroksessa, joka on valmistettu sinänsä tunnetusta pastasta, hiukkaset sijaitsevat tietyn välimatkan päässä toisistaan. Tällöin kerroksen 7 ja kerroksen 6 raja-, 3^5 > pinnassa syntyy joukko pistekosketuksia, joiden kautta V- . ,, virta pääsee kulkemaan kerroksista 7 ja 7' ensimmäiseen 62448

IT

elektrodikerrokseen 2. Resistiivista ainetta olevan erittäin ohuen kerroksen 6 merkitys onkin siinä, että pistekosketuksen johdosta epähomogeeninen virrantiheys tuon kerroksen 6 läpi mennessään pääsee 5 homogeenisoitumaan ennen eristekerrokseea 5 ja luminenssikerrokseen 4 saapumista. Koska paksu-kalvokerrosten 7 ja 7' välinen etäisyys (esim. 50...

100 yim) on erittäin suuri resistiivisen kerroksen 6 paksuuteen verrattuna, ei virtaa juuri tule kulkemaan 10 sivusuunnassa resistiivisen kerroksen 6 kautta yhdestä paksukalvokerroksesta 7 vierekkäiseen paksukalvo-kerrokseen 7'. Näin ollen johtavia hiukkasia sisältävä paksukalvokerros 7 sekä siihen rajoittuva erittäin ohut resistiivinen kerros 6 yhdessä tehokkaasti täyttä-15 vät toisen elektrodikerroksen funktion.

Paksukalvokerroksen 7 ja resistiivisen kerroksen 6 rajapinnassa pistekosketuksen aikaansaavien hiukkasten väli voi olla alueella 5···20 yam, mikä merkitsee sinänsä erittäin suurta epähomogeeni-20 suutta virrantiheydessä, mutta tämä virrantiheys pääsee täysin homogeenisoitumaan ohuen resistiivisen kerroksen 6 läpi mennessään. Tämä kerros 6 toimii siis eräänlaisena leviämisvastuksena. Tämä merkitsee mm. sitä, että keksinnön avulla on saatu aikaan myös 25 virranrajoitukseen sopiva sarjavastus DC-elektro- luminenssirakenteeseen.

DC-rakenteessa pistekosketuksissa syntyvää leviämisresistanssia voidaan käyttää suoraan virran-rajoituksen aikaansaamiseen. Tässä tapauksessa kerros 30 3 on valmistettu esim. TiOg'.sta (paksuus n. 100 nm) ja kerros 5 titaanitantalioksidista (TTO, paksuus n.

200...500 nm).

Koska ensimmäinen elektrodikerros 2 voi olla yhtenäinen, niin kaikki kerrokset 2-6 voidaan yhtenäi-,3$ sinä kerroksina valmistaa ALE-tekniikalla, kun taas lumi- 6 24 4 8 5' nenssikuviointi voidaan toteuttaa paksukalvoteknii-kalla pelkästään kerrosten 7 avulla.

Yhtenä lisävaihtoehtona mainittakoon, että resis-tiivistä ainetta oleva kerros 6 voi olla valmistettu 5 myös hiilikaivosta.

Claims (9)

1. 6 2 4 4 8
2. 1. Elektroluminenssirakenne, joka käsittää ainakin yhden, esim. lasia olevan alusta-kerroksen ( 1 ) , 5. ainakin yhden ensimmäisen elektrodikerroksen (2), joka on sovitettu alustakerroksen (1) päälle , ainakin yhden toisen elektrodikerroksen (7, 7'), joka on sovitettu välimatkan päähän ensimmäi-10 sestä elektrodikerroksesta (2), luminenssikerroksen (M, joka on sovitettu ensimmäisen (2) ja toisen elektrodikerroksen (7 , 7' ) väliin, ja ainakin yksi lisäkerros (3, 5), joka on 15 sovitettu elektrodikerroksen (2, 7) ja luminenssikerroksen (k) väliin ja jolla on virranrajoitus- ja/tai kemiallisen suojan funktio, tunnettu siitä, että 20. toinen elektrodikerros (7» 7') on paksu- kalvotekniikalla valmistettu, sideaineesta ja johtavista hiukkasista koostuva kerros ja toisen elektrodikerroksen (7, 7') ja luminenssikerroksen (1* ) välissä on toiseen 25 elektrodikerrokseen (7, 7') rajoittuva, erittäin ohut, resistiivistä ainetta oleva kerros (6), joka muodostaa toisen elektrodi-kerroksen (7S 7') johtavien hiukkasten pistekos-ketuksille leviämisvastuksen, jossa epähoraogeeni-30 nen virrantiheys pääsee homogenisoitumaan ennen luminenssikerrokseen (M saapumista.
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen elektro-luminenssirakenne, tunnettu siitä, että toinen elektrodikerros (7, 7') on valmistettu grafiitti- ’ il ' . . ..... 35 hiukkasia sisältävästä pastasta. 67 4 4 8
4. 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen elektroluminenssin ak enne, t u n n e t t u siitä, että re sistiivistä ainetta oleva kerros (6) on valmistettu T i 0 g : s t a , In^O^istä tai S n 0 ^ : s t a .
5. 5 U . Patenttivaatimuksen 3 mukainen elektro- luminenssirakenne, tunnettu siitä, että re sistiivistä ainetta olevan kerroksen (6) paksuus on 10...100 nm. sopivimmin n. 50 nm.
6. 5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen elektro-10 luminen s sirakenne, tunnettu siitä, että resistiivistä ainetta oleva kerros (6) on valmistettu indiumtinaoksidista (I Sn 0 ). x y z
7. 6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen elektro-luminens sirakenne, tunnettu siitä, että 15 resistiivistä ainetta oleva kerros (6) on muutaman atoinikerroksen paksuinen.
8. 7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen elektroluminenssin akenne, t u n n e t t u siitä, että resistiivistä ainetta oleva kerros (6) on valmistettu 20 hiilikaivosta.
9. 8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen elektroluminenssi rakenne, tunnettu siitä, että resistiivistä ainetta oleva kerros (6) on valmistettu ALE-menetelmän (Atomic Layer Epitaxy) avulla kerrosta-25 maila. ·ΐ 'V " 6244 8 Patentkrav :