KR100198803B1 - Ac thin film electroluminescent display structure for blue-emitting - Google Patents

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Abstract

적색 및 녹색에 비해 아직 상용화에 미흡한 청색 박막 전계 발광 디스플레이의 발광 효율의 단점과 ELD를 구동시키기 위해 필요한 고가의 고전압 IC로 인해 시장 경제성을 저하시키는 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 청색 발광체와 적녹색 발광체의 이종 접합층을 발광체로 구성하여 청색 발광 효율을 개선시키고 절연막도 강유전체와 저유전율 비정질층의 이중 구조를 원자층 에피택시법으로 형성하여 발광에 필요한 전하량을 증대시키며 절연층의 전기적 파괴 특성도 안정시켜 문턱 전압을 낮춤으로써 구동 회로의 저가화를 도모하기 위한 청색 발광 효율 개선을 위한 백색 교류 구동형 박막 전계 발광 소자의 구조가 제시된다.The present invention is to solve the problems of the prior art that the market efficiency is lowered due to the disadvantage of the luminous efficiency of the blue thin film electroluminescent display which is still insufficient commercialization compared to the red and green and the expensive high voltage IC required to drive the ELD. And the heterojunction layer of red and green emitters are composed of emitters to improve blue light emission efficiency, and the insulating film also has a dual structure of ferroelectric and low dielectric constant amorphous layer formed by atomic layer epitaxy to increase the amount of charge required for light emission, The structure of a white AC drive type thin film electroluminescent element for improving blue light emission efficiency for lowering the driving circuit by lowering the threshold voltage by reducing the breakdown characteristics is also proposed.

Description

청색 발광 효율 개선을 위한 백색 교류 구동형 박막 전계 발광 소자의 구조Structure of White AC Driven Thin Film EL Device for Improving Blue Luminous Efficiency

본 발명은 정보 통신용 디스플레이에 관한 것으로, 특히 청색 발광 효율 개선을 위한 백색 교류 구동형 박막 전계 발광 소자(AC thin film electroluminescent display; ACTFELD)의 구조에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an information communication display, and more particularly, to a structure of an AC thin film electroluminescent display (ACTFELD) for improving blue light emission efficiency.

박막 전계 발광 소자(electroluminescent display; ELD)는 기존의 CRT에 비하여 넓은 가시 각도와 작동 온도 범위 및 높은 색대비를 갖는 특징이 있다. 그러나 적색과 녹색의 밝기가 상용화에 문제가 없는 반면 청색의 밝기는 아직 상용화에 미흡한 단점이 있다. 또한 ELD를 구동시키기 위해서는 통상 150V 정도의 고전압 회로가 필요하여 이 고전압 IC의 가격이 ELD 소자의 시장 경제성을 저하시키는 주된 원인이 되어왔다. 이러한 두가지 단점을 보완하게 되면 ELD는 현재의 주된 시장인 측정 장치용으로부터 산업용, 군사용, 선전용, 정보통신용 및 차량용 등으로의 넓은 시장을 구축하게 될 것이다.A thin film electroluminescent display (ELD) has a wider viewing angle, an operating temperature range, and a higher color contrast than a conventional CRT. However, while the brightness of red and green is not a problem in commercialization, the brightness of blue is still insufficient in commercialization. In addition, in order to drive the ELD, a high voltage circuit of about 150 V is usually required, and the price of this high voltage IC has been a major cause of deteriorating the market economy of the ELD element. Complementing these two shortcomings, ELD will build a wide market from the current major market for measuring devices to industrial, military, propulsion, telecommunications and vehicle.

종래의 정보통신용 디스플레이 분야의 주요 기술들을 요약하면 다음과 같다.The main technologies of the conventional information communication display field are as follows.

1. ZnS:Mn의 오렌지색-황색(orange-yellow) 발광체1.Orange-yellow emitter of ZnS: Mn

ZnS:Mn 발광체는 오렌지색-황색 영역의 빛을 발광하기 적당한 필터를 사용하여 적색만을 활용하거나, 적색-녹색의 다색광을 투과시킬 수도 있다.The ZnS: Mn emitter may utilize only red or may transmit red-green multicolor light using a filter suitable for emitting light in the orange-yellow region.

2. SrS:Ce의 청색-녹색(blue-green) 발광체2. Blue-green emitter of SrS: Ce

SrS:Ce 발광체는 청색-녹색 영역의 빛을 발광하기 때문에 적당한 필터를 사용하여 청색만을 발광하거나, 녹색-청색의 광대역 스펙트럼의 다색을 발광시킬 수도 있다.Since the SrS: Ce emitter emits light in the blue-green region, a suitable filter may be used to emit only blue, or may emit multiple colors of the green-blue broadband spectrum.

3. 백색(white-emitting) 발광체3. White-emitting emitter

SrS:Ce, Eu에 적-녹-청 필터를 사용하거나 ZnS:Mn/SrS:Ce에 적-녹-청 필터를 사용한 경우 등이 있다.The red-green-blue filter is used for SrS: Ce and Eu, and the red-green-blue filter is used for ZnS: Mn / SrS: Ce.

ZnS:Mn의 경우 적색만을 활용하거나 적색-녹색의 가색광을 투과시키는 어느 경우든 발광의 효율과 밝기가 실용화에 문제가 없이 양호하여 원자층 에피택시법이나 화학 증착법으로 성장시키게 되면 적색 또는 적색-녹색광을 얻을 수 있다. 한편 SrS:Ce의 경우 청색만을 발광하거나 SrS:Ce, Eu에 적-녹-청 필터를 사용하거나 ZnS:Mn/SrS:Ce에 적-녹-청 필터를 사용한 경우는 청색광의 효율이 낮고 밝기가 약해 실용화에 미흡하다. 청색광의 효율과 광도를 개선시키기 위해서는 SrS:Ce층에서 발광에 직접적인 기여를 하는 Ce의 전자 여기 효율과 빈도를 증가시켜야 한다.In the case of ZnS: Mn, which only utilizes red or transmits red-green additive color light, the efficiency and brightness of light emission are good without any problem in practical use, and when grown by atomic layer epitaxy or chemical vapor deposition, red or red- Green light can be obtained. On the other hand, in the case of SrS: Ce, only blue light is emitted, when the red-green-blue filter is used for SrS: Ce and Eu, or when the red-green-blue filter is used for ZnS: Mn / SrS: Ce, the efficiency of blue light is low and the brightness is low. Weak and not enough for practical use. In order to improve the efficiency and brightness of blue light, the electron excitation efficiency and frequency of Ce, which directly contributes to light emission in the SrS: Ce layer, must be increased.

따라서, 본 발명은 청색광의 효율과 광도를 실용화에 적합하도록 개선시켜 청색 발광 효율과 밝기가 개선된 완전 3원색 발광을 실현하고 구동회로의 저전압화를 유도하여 구동 IC의 가격을 낮춤으로써 ACTFELD의 실용화와 시장성을 높이는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention improves the efficiency and brightness of blue light to be suitable for practical use to realize full three-color light emission with improved blue light emission efficiency and brightness, and induces lower voltage of the driving circuit to lower the cost of the driving IC, thereby making the ACTFELD practical. And its purpose is to increase marketability.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 발광체와 인접하는 절연물은 유전율이 높은 물질을 사용하고 그 위에 유전율이 낮은 절연물을 이종층으로 성장시켜 유효 계면 전자 준위의 양은 많게 하는 한편, 높은 전계에서 전기적 파괴가 발생한다 하더라도 저유전율 절연막층에서 자체 회복되어 전계가 유지될 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.According to the present invention for achieving the above object, the insulator adjacent to the light emitter uses a high dielectric constant material and grows an insulator having a low dielectric constant in a heterogeneous layer to increase the amount of effective interfacial electron level, while at the same time, electrical breakdown at a high electric field. Even if is generated is characterized in that the self-recovery in the low dielectric constant insulating layer is configured to maintain the electric field.

제1도는 본 발명의 제1 실시예에 따른 양단에 전극과 유리기판 및 이중 절연층을 포함한 발광체의 구조도.1 is a structural diagram of a light emitting body including an electrode, a glass substrate, and a double insulating layer at both ends according to a first embodiment of the present invention.

제2도는 본 발명의 제2 실시예에 따른 양단에 전극과 규소기판 및 이중 절연층을 포함한 발광체의 구조도.2 is a structural diagram of a light-emitting body including an electrode, a silicon substrate, and a double insulation layer at both ends according to the second embodiment of the present invention.

제3도는 제1도 및 제2도(a) 부분을 확대 도시한 절연막과 이종 접합된 발광체의 구조도.3 is a structural diagram of a light-emitting body heterogeneously bonded to an insulating film showing portions of FIGS. 1 and 2 (a) enlarged.

제4도는 제3도의 발광체 구조에서 두께에 따른 에너지 밴드의 구조도.4 is a structural diagram of an energy band according to thickness in the light emitting structure of FIG.

제5도는 전계가 인가되어 전자가 제1 절연막/청록 발광체 계면으로부터 입사될 때의 에너지 밴드 구조도.5 is an energy band structure diagram when an electric field is applied and electrons are incident from the first insulating film / cyan light emitting interface.

제6도는 제5도에 도시된 경우와 반대로 전계를 인가하여 제2 절연막/청록 발광체 계면으로부터 전자가 입사될 때의 에너지 밴드의 구조도.FIG. 6 is a structural diagram of an energy band when electrons are incident from the second insulating film / cyan light emitter interface by applying an electric field as opposed to the case shown in FIG.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

11 : 불투명 금속전극 12 : 저유전율 절연막11: opaque metal electrode 12: low dielectric constant insulating film

13 : 고유전율 절연막 14 : 발광체13 high dielectric constant insulating film 14 light emitting body

14A : 청록 발광체 14B : 황적 발광체14A: Cyan light emitter 14B: Yellow light emitter

15 : 투명 금속 전극 16 : 유리기판15 transparent metal electrode 16 glass substrate

17 : 규소기판 18 : Fermi 에너지 준위17 silicon substrate 18 Fermi energy level

19 : 제1 절연막/청록 발광체 계면 20 : 제2 절연막/청록 발광체 계면19: 1st insulating film / cyan light emitter interface 20: 2nd insulating film / cyan light emitter interface

본 발명에서는 ZnS:Mn과 같은 황적 발광층을 SrS:Ce과 같은 청록 발광층 사이에 성장시켜 절연막과 청록 발광층에서 입사된 열전자(hot electron)가 통과하면서 에너지를 획득하여 가속되는 가속층으로 활용하는 동시에 자체의 발광을 그대로 활용한다. ZnS:Mn층에서 열전자가 가속되는 이유는 SrS의 밴드갭(band gap)이 ZnS의 밴드갭보다 크므로 SrS에서 입사된 전자가 ZnS층으로 들어오면서 컨덕션 밴드 최저 에너지로부터의 에너지 차이가 커지게 되어 전자의 에너지가 증가하게 되는 효과가 있기 때문이다. 이러한 가속의 효과는 가해진 전위차에 의한 에너지 밴드의 기울기에 따라 에너지 밴드가 낮아지는 방향으로 갈수록 증가하게 된다. 이렇게 ZnS층이 없는 경우에 비하여 더 높은 에너지로 가속된 전자는 다음에 인접한 SrS층으로 입사될 때에 발광중심의 전자를 여기시키는 효과가 더 크게 된다. 즉 SrS층의 발광중심인 Ce으로부터의 발광 효율이 개선될 것으로 기대할 수 있다. 한편, SrS층의 두께가 두꺼울수록 발광에 참여하는 발광 중심의 수가 많으므로 밝기가 증가한다. 따라서 전위차에 의하여 에너지 밴드가 낮아지는 방향으로 SrS층의 두께를 두껍게 하면 밴드갭의 차이에 의한 가속 효과에 의해 SrS층의 발광 효율이 증가하고 같은 방향으로 SrS층의 두께가 두꺼워지므로 발광의 밝기가 증가된다. 교류 구동형에서는 정해진 진동수에 따라 전기의 극성이 반대로 바뀌므로 발광 효율과 밝기 증가를 양방향으로 도모하기 위하여 SrS층의 두께를 가운데층을 가장 두껍게 하며 대칭형으로 성장시킨다. 한편 발광체와 접촉하는 절연 물질은 가해진 전계에서 발광체로 입사하는 전자의 양을 결정하는 층이 된다. 절연물과 발광체의 계면에 존재하는 계면 전자 준위는 발광체로 입사되는 전자를 공급하는 원천이 되는데 이 계면 전자 준위의 농도가 높을수록 전자가 발광체로 입사되는 확률이 증가하게 된다. 이 유효 계면 전자 준위의 양은 절연물의 유전율에 비례한다. 그러나 유전율이 높은 절연물은 발광에 필요한 높은 전계에서 전기적 파괴가 일어나는 경우 전체적으로 전파되어 전류가 누설되어 전계가 소멸되는 경향을 보이는 단점이 있다. 반면 유전율이 낮은 절연 물질은 유효 계면 전자 준위의 양은 비교하여 적으나 전기적 파괴가 일어나는 경우 자체 회복되는 특성이 있어 높은 전계에서도 전계가 소멸되지 않는 장점이 있다.According to the present invention, a yellow light emitting layer such as ZnS: Mn is grown between a cyan light emitting layer such as SrS: Ce, and hot energy incident from the insulating film and the cyan light emitting layer passes through the hot electrons, thereby obtaining energy and accelerating the acceleration layer itself. Utilize the light emission of the. The reason why the hot electrons are accelerated in the ZnS: Mn layer is that the band gap of SrS is larger than the band gap of ZnS, so that the energy difference from the lowest conduction band energy is increased as electrons incident from SrS enter the ZnS layer. This is because the energy of the electrons increases. The effect of this acceleration is increased in the direction in which the energy band is lowered according to the slope of the energy band due to the applied potential difference. As compared with the case where there is no ZnS layer, electrons accelerated to a higher energy have a greater effect of exciting electrons in the light emitting center the next time they enter the adjacent SrS layer. That is, it can be expected that the luminous efficiency from Ce, which is the emission center of the SrS layer, will be improved. On the other hand, the thicker the SrS layer, the greater the number of light emission centers participating in light emission, so that the brightness increases. Therefore, if the thickness of the SrS layer is increased in the direction of lowering the energy band due to the potential difference, the luminous efficiency of the SrS layer is increased by the acceleration effect due to the difference in the band gap, and the thickness of the SrS layer is thickened in the same direction, so that the brightness of light emission is increased. Is increased. In the AC-driven type, the polarity of the electricity is reversed according to the set frequency, so that the thickness of the SrS layer is made thickest and the symmetrical growth of the SrS layer in order to increase luminous efficiency and brightness in both directions. On the other hand, the insulating material in contact with the light emitter becomes a layer that determines the amount of electrons incident on the light emitter in the applied electric field. The interfacial electron level present at the interface between the insulator and the light emitter serves as a source for supplying electrons incident to the light emitter. The higher the concentration of the interfacial electron level, the greater the probability that electrons enter the light emitter. The amount of this effective interfacial electron level is proportional to the dielectric constant of the insulator. However, an insulator having a high dielectric constant has a disadvantage in that when an electric breakdown occurs in a high electric field required for light emission, it propagates as a whole and leakage of current causes the electric field to disappear. On the other hand, an insulating material having a low dielectric constant has a small amount compared to the effective interfacial electron level, but has an advantage that the electric field does not disappear even in a high electric field because of its self-healing property when an electrical breakdown occurs.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention.

제1도는 본 발명의 제1 실시예에 따른 양단에 전극과 유리기판 및 이중 절연층을 포함한 발광체의 구조도이다. 되시된 바와 같이 약 1㎜ 두께의 유리기판(16) 상부에 하부 투명 전극(15)으로 약 1000∼2000Å 정도의 ITO(Indium Tin Oxide)나 ZnO등이 형성된다. 하부 투명 전극(15) 상부에는 Al2O3, SiO2, 또는 Si3N4등으로 2000∼3000Å 두께이 저유전율 절연막(12)이 형성된다. 저유전율 절연막(12)의 상부에는 SrTiO3나 Ta2O5등으로 고유전율 절연막(13)이 약 1000∼2000Å정도의 두께로 형성된다. 고유전율 절연막(13)의 상부에는 발광체(14)가 형성된다. 이때, 발광체(14)는 SrS:Ce과 같은 청록색 발광체와 ZnS:Mn과 같은 적황색 발광체의 이종 접합 구조로 구성되어 있다. 발광체(14)의 상부에는 고유전율 절연막(13)이 형성되며, 고유전율 절연막(13) 상부에는 저유전율 절연막(12)이 형성된다. 이 고유전율 절연막(13)과 저유전율 절연막(12)의 형성 조건은 앞서 설명한 형성 조건과 동일하다. 저유전율 절연막(12) 상부에는 불투명 금속전극(11)으로 약 1000∼2000Å의 A1이 형성된다.1 is a structural diagram of a light emitting body including an electrode, a glass substrate, and a double insulating layer at both ends according to the first embodiment of the present invention. As shown, ITO (Indium Tin Oxide), ZnO, or the like is formed on the glass substrate 16 having a thickness of about 1 mm by the lower transparent electrode 15. On the lower transparent electrode 15, a low dielectric constant insulating film 12 having a thickness of 2000 to 3000 GPa is formed of Al 2 O 3 , SiO 2 , or Si 3 N 4 . On the upper side of the low dielectric constant insulating film 12, a high dielectric constant insulating film 13 of SrTiO 3 , Ta 2 O 5 , or the like is formed to a thickness of about 1000 to 2000 kPa. The light emitting body 14 is formed on the high dielectric constant insulating film 13. At this time, the light emitter 14 is composed of a heterojunction structure of a cyan light emitter such as SrS: Ce and a red yellow light emitter such as ZnS: Mn. A high dielectric constant insulating film 13 is formed on the light emitter 14, and a low dielectric constant insulating film 12 is formed on the high dielectric constant insulating film 13. The formation conditions of the high dielectric constant insulating film 13 and the low dielectric constant insulating film 12 are the same as the formation conditions described above. An opaque metal electrode 11 is formed on the low dielectric constant insulating film 12 to form an A1 of about 1000 to 2000 mW.

제2도는 본 발명의 제2 실시예에 따른 양단에 전극과 규소기판 및 이중 절연층을 포함한 발광체의 구조도이다. 도시된 바와 같이 600∼700㎛ 두께의 불투명 규소기판(17) 상부에 약 1000∼2000Å의 A1로 불투명 금속 전극(11)이 형성되며, 불투명 금속 전극(11) 상부에는 이중층 절연막 중의 상부층인 저유전율 절연막(12)이 형성된다 이 저유전율 절연막(12)는 Al2O3, SiO2, 또는 Si3N4등으로 형성되며 막으로 두께는 약 2000∼3000Å이다. 저유전율 절연막(12)의 상부에는 SrTiO3나 Ta2O5등으로 고유전율 절연막(13)이 약 1000∼2000Å정도의 두께로 형성된다. 고유전율 절연막(13)의 상부에는 발광체(14)가 형성된다. 이때, 발광체(14)는 SrS:Ce과 같은 청록색 발광체와 ZnS:Mn과 같은 적황색 발광체의 이종 접합구조로 구성되어 있다. 발광체(14)의 상부에는 고유전율 절연막(13)이 형성되며, 고유전율 절연막(13) 상부에는 저유전율 절연막(12)이 형성된다. 이 고유전율 절연막(13)과 저유전율 절연막(12)의 형성 조건은 앞서 설명한 형성 조건과 동일하다. 저유전율 절연막(12) 상부에는 약 1000∼2000Å정도의 ITO와 같은 투명 금속 전극(11)이 형성된다.2 is a structural diagram of a light-emitting body including an electrode, a silicon substrate, and a double insulating layer at both ends according to the second embodiment of the present invention. As shown, an opaque metal electrode 11 is formed on the opaque silicon substrate 17 having a thickness of 600 to 700 µm with an A1 of about 1000 to 2000 microns, and a low dielectric constant, which is an upper layer in the double layer insulating film, on the opaque metal electrode 11. The insulating film 12 is formed. The low dielectric constant insulating film 12 is made of Al 2 O 3 , SiO 2 , Si 3 N 4 , or the like, and has a thickness of about 2000 to 3000 kPa. On the upper side of the low dielectric constant insulating film 12, a high dielectric constant insulating film 13 of SrTiO 3 , Ta 2 O 5 , or the like is formed to a thickness of about 1000 to 2000 kPa. The light emitting body 14 is formed on the high dielectric constant insulating film 13. At this time, the light emitter 14 is composed of a heterojunction structure of a cyan light emitter such as SrS: Ce and a red yellow light emitter such as ZnS: Mn. A high dielectric constant insulating film 13 is formed on the light emitter 14, and a low dielectric constant insulating film 12 is formed on the high dielectric constant insulating film 13. The formation conditions of the high dielectric constant insulating film 13 and the low dielectric constant insulating film 12 are the same as the formation conditions described above. On the low dielectric constant insulating film 12, a transparent metal electrode 11 such as ITO of about 1000 to 2000 kPa is formed.

제1도의 경우 발광을 보는 방향이 유리기판 쪽인데 반하여, 제2도의 경우는 투명 금속 전극과 불투명 금속 전극의 위치를 바꾸어 발광을 투명 금속 전극 쪽에서 보게 된다. 본 발명에서 제안하는 구조는 위의 두 경우에 다 적용이 가능하다.In the case of FIG. 1, the light emission direction is toward the glass substrate, while in FIG. 2, the position of the transparent metal electrode and the opaque metal electrode is changed to view the light emission from the transparent metal electrode. The structure proposed in the present invention can be applied to both of the above cases.

제3도는 제1도 및 제3도(a) 부분을 확대 도시한 절연막과 이종 접합된 발광체의 구조도이다. 도시한 바와 같이 발광체는 청록색 발광체(14A)와 적황색 발광체(14B)의 반복 구조로 되어 있다. 청록색 발광체(14A)는 SrS:Ce나 CaS:Ce 등이고 적황색 발광체(14B)는 ZnS:Mn등이 이용될 수 있다. 각 층의 반복회수와 두께는 발광체 성장법과 공정조건에 따라 차이가 있으나, 본 발명에서 제안하는 원자층 에피택시법에 의해 성장시키는 경우를 예로 들면 SrS:Ce / ZnS:Mn / SrS:Ce / ZnS:Mn / SrS:Ce / ZnS:Mn / SrS:Ce / ZnS:Mn / SrS:Ce가 각각 250 / 250 / 500 /250 / 1000 / 250 / 500 / 250 / 250 Å으로 발광체의 전체 두께는 3500Å이다. 발광체 성장법은 스퍼터링, 전자선 증착법, 화학 증착법 등이 있으나, 본 발명에서는 저유전율 절연막(12) 내지 발광체(14)의 구조를 모두 원자층 에피택시(atomic layer epitaxy; ALE)법을 이용하여 한 반응 챔버 내에서 연속하여 성장시킨다. ALE 성장법은 발광체의 조성이 정확히 조절되며, 반응 소스만 바꾸면 절연막도 한 챔버 내에서 연속적으로 성장시킬 수 있는 장점이 있다. ALE법에 의하여 성장된 발광체의 다결정 조직은 깊이 방향으로 기동형으로 형성되어 발광에 가장 이상적인 형태로 알려져 있다.FIG. 3 is a structural diagram of a light emitting body heterogeneously bonded to the insulating film, in which portions of FIGS. 1 and 3 (a) are enlarged. As shown, the light emitter has a repeating structure of the cyan light emitter 14A and the red yellow light emitter 14B. The cyan light emitter 14A may be SrS: Ce, CaS: Ce or the like, and the red yellow light emitter 14B may be ZnS: Mn or the like. The repetition frequency and thickness of each layer are different depending on the light emitting growth method and the process conditions. For example, growth by the atomic layer epitaxy method proposed in the present invention may be performed by using SrS: Ce / ZnS: Mn / SrS: Ce / ZnS. : Mn / SrS: Ce / ZnS: Mn / SrS: Ce / ZnS: Mn / SrS: Ce is 250/250/500/250/1000/250/500/250/250 각각 respectively, and the total thickness of the illuminant is 3500 Å . Light emitting growth methods include sputtering, electron beam deposition, chemical vapor deposition, and the like, but in the present invention, the structure of the low dielectric constant insulating film 12 to the light emitting body 14 is all reacted using atomic layer epitaxy (ALE). Grow continuously in the chamber. The ALE growth method accurately adjusts the composition of the light emitter, and there is an advantage that the insulating film can be continuously grown in one chamber only by changing the reaction source. The polycrystalline structure of the light-emitting body grown by the ALE method is formed to be movable in the depth direction and is known as the most ideal form for light emission.

본 발명에서 제안한 이중층 절연막(12, 13)의 특성은 고유전율의 절연막을 발광체와 접촉시켜 계면 전자 준위(trapped charge density at the phosphor/insulator interface)의 농도를 높이고 저유전율 절연막을 전극층과 접촉시켜 높은 전계에서 전기적 파괴(electrical breakdown)가 발생하는 경우에도 자체 회복되는 특성을 활용하기 위함이다. 최고 계면 전자 준위 농도는 유전율과 파괴 전계의 곱으로 나타나는데 이 값은 SrTiO3의 경우 Al2O3보다 약 5∼6배 높다. 따라서 발광을 위하여 전계를 걸었을 때 발광체로 입사될 수 있는 유효 전자의 농도가 저유전율 절연막층만을 증착한 경우보다 그만큼 높아지게 되어 발광의 개시에 필요한 문턱 전압(threshold voltage)을 낮출 수 있게 된다.The characteristics of the double-layered insulating films 12 and 13 proposed in the present invention are to increase the concentration of the trapped charge density at the phosphor / insulator interface by contacting the high-k dielectric film with the light emitter and to bring the low-k dielectric film into contact with the electrode layer. This is to take advantage of the self-healing property even when an electrical breakdown occurs in the electric field. The highest interfacial electron level concentration is expressed as the product of dielectric constant and fracture electric field, which is about 5-6 times higher than Al 2 O 3 for SrTiO 3 . Therefore, when the electric field is applied to emit light, the concentration of the effective electrons that may be incident on the light emitter is higher than that of only the low dielectric constant insulation layer deposited, thereby lowering the threshold voltage required for initiating light emission.

제4도는 제3도의 발광체 구조에서 두께에 따른 에너지 밴드의 구조도이다. 양단의 절연막은 에너지 갭이 발광체에 비하여 매우 높으며 SrS와 ZnS의 밴드갭은 각각 4.3과 6.3eV이다. 도시된 바와 같이 전계가 걸리지 않는 경우에는 Fermi 에너지 준위(18)가 밴드갭의 중심에 수평하게 배열된다.4 is a structural diagram of an energy band according to thickness in the light emitting structure of FIG. The insulating films at both ends have a much higher energy gap than the light emitter, and the band gaps of SrS and ZnS are 4.3 and 6.3 eV, respectively. As shown, the Fermi energy level 18 is arranged horizontally in the center of the bandgap when no electric field is applied.

제5도는 전계가 인가되어 전자가 제1 절연막/SrS 계면으로부터 입사될 때의 에너지 밴드 구조도이다. 전계가 문턱 전계보다 크게 걸려 에너지 밴드가 도시된 바와 같이 기울고 전자가 좌측의 SrTiO3/SiS:Ce의 계면에서 SrS:Ce의 컨덕션 밴드(conduction band)로 투과 입사하게 된다. 일단 입사된 전자는 전계에 위하여 가속되면서 진행함과 동시에 높은 에너지 상태로 SrS:Ce 내부 Ce의 최외각 전자를 여기(excitation)시키면 이 여기된 전자가 제자리로 회복되면서 발광하게 된다. 가속되어 진행하는 전자가 ZnS:Mn 층으로 입사되면 ZnS의 컨덕션 밴드 최저 에너지 준위가 SrS보다 낮아 전자가 에너지를 획득하게 되어 더욱 가속되어지면서 ZnS 내 Mn의 최외각 전자를 여기시키며 ZnS층도 발광하게 된다. 본 발명에서는 SrS와 ZnS의 에너지 갭 차이에 의한 전자의 가속 효과를 활용하여 전자가 진행하면서 SrS층으로 입사될 때의 에너지를 증가시켜 SrS 내에서의 Ce의 여기 확률을 증가시킴으로써 Ce에 의한 청색 발광 효율을 높인다. 또한 전자가 진행하는 방향으로 SrS의 두께를 증가시켜 발광에 참여하는 Ce의 양을 증가시키므로 발광의 휘도를 높인다.5 is an energy band structure diagram when an electric field is applied and electrons are incident from the first insulating film / SrS interface. The electric field is larger than the threshold electric field, so the energy band is inclined as shown, and electrons are incident to the conduction band of SrS: Ce at the interface of SrTiO 3 / S i S: Ce on the left side. Once the incident electrons are accelerated for the electric field and excite the outermost electrons of Ce inside SrS: Ce at a high energy state, the excited electrons are restored to their original positions and emit light. When the accelerated electron is incident on the ZnS: Mn layer, the lowest energy level of the conduction band of ZnS is lower than that of SrS, and electrons acquire energy, thereby further accelerating the excitation of the outermost electron of Mn in ZnS, and also emitting the ZnS layer Done. In the present invention, by utilizing the acceleration effect of the electron due to the difference in the energy gap between SrS and ZnS to increase the energy when the electron is admitted into the SrS layer to increase the excitation probability of Ce in the SrS blue light emission by Ce Increase the efficiency In addition, since the thickness of SrS increases in the direction in which the electrons proceed, the amount of Ce participating in the light emission is increased, thereby increasing the luminance of light emission.

제6도는 제5도에 도시된 경우와 반대로 전계를 인가하여 제2 절연막/SrS 계면으로부터 전자가 입사될 때의 에너지 밴드의 구조도이다. 교류구동형에서는 전계가 주어진 진동수에 따라 반대로 바뀌므로 도시된 바와 같이 에너지 준위가 반대로 배열되면 제5도에서 설명된 것과 마찬가지로 발광이 일어난다. 따라서 SrS의 두께는 중간층을 가장 두껍게 하여 양 방향에서 전자의 가속이 증가될 때 SrS의 발광 효율과 휘도가 최대로 증가 되도록 하였다.FIG. 6 is a structural diagram of an energy band when electrons are incident from the second insulating film / SrS interface by applying an electric field as opposed to the case shown in FIG. In the AC drive type, the electric field is reversed according to a given frequency, so that when the energy levels are arranged in reverse as shown, light emission occurs as described in FIG. Therefore, the thickness of the SrS was the thickest so that the luminous efficiency and luminance of the SrS was maximized when the acceleration of electrons in both directions was increased.

상술한 바와 같이 본 발명에 의해 발광체를 제작하면 휘도와 발광효율이 개선죈 청색 발광을 얻어 3원색 발광 소자 제작에 활용할 수 있으며, 이종층 절연막을 발광체에 접합시켜 발광에 필요한 문턱 전압을 낮추어 구동 회로의 고전압 사양을 낮출 수 있어 ELD 소자의 제작비를 절감할 수 있는 훌륭한 효과가 있다.As described above, when the light emitting body is manufactured according to the present invention, luminance and luminous efficiency can be improved, blue light can be obtained and used for manufacturing three primary color light emitting devices. A driving circuit can be formed by lowering the threshold voltage required for light emission by bonding a bilayer insulating film to the light emitting body. It is possible to reduce the high voltage specification of the IC, thereby reducing the manufacturing cost of the ELD device.

Claims (10)

유리기판 상부에 형성된 투명전극과, 상기 투명전극 상부에 형성된 저유전율 절연막과, 상기 저유전율 절연막 상부에 형성된 고유전율 절연막과, 상기 고유전율 절연막 상부에 형성된 발광체와, 상기 발광체 상부에 형성된 고유전율 절연막과, 상기 고유전율 절연막 상부에 형성된 저유전율 절연막과, 상기 저유전율 절연막 상부에 형성된 불투명 금속 전극으로 이루어진 것을 특징으로 하는 청색 발광 효율 개선을 위한 백색 교류구동형 박막 전계 발광 소자의 구조.A transparent electrode formed on the glass substrate, a low dielectric constant insulating film formed on the transparent electrode, a high dielectric constant insulating film formed on the low dielectric constant insulating film, a light emitting body formed on the high dielectric constant insulating film, and a high dielectric constant insulating film formed on the light emitting body And a low dielectric constant insulating film formed on the high dielectric constant insulating film and an opaque metal electrode formed on the low dielectric constant insulating film. 제1항에 있어서, 상기 발광체는 청록 발광체 및 적황 발광체의 이종 접합 구조로 형성된 것을 특징으로 하는 청색 발광 효율 개선을 위한 백색 교류 구동형 박막 전계 발광 소자의 구조.The structure of claim 1, wherein the light emitter is formed of a heterojunction structure of a cyan light emitter and a red yellow light emitter. 제1항에 있어서, 상기 발광체 양단의 청록발광체와 접합 절연막은 고유전율막과 저유전율막의 이중층으로 형성된 것을 특징으로 하는 청색 발광 효율 개선을 위한 백색 교류 구동형 박막 전계 발광 소자의 구조.The structure of a white alternating current type thin film electroluminescent device for improving blue light emission efficiency according to claim 1, wherein the cyan light emitting body and the junction insulating film at both ends of the light emitter are formed of a double layer of a high dielectric constant film and a low dielectric constant film. 제1항에 있어서, 상기 투명 금속 전극 상부에 형성된 유리기판 대신에 규소기판을 불투명 금속 전극 상부에 형성하는 것을 특징으로 하는 청색 발광 효율 개선을 위한 백색 교류 구동형 박막 전계 발광 소자의 구조.The structure of a white AC drive thin film electroluminescent device for improving blue light emitting efficiency according to claim 1, wherein a silicon substrate is formed on the opaque metal electrode instead of the glass substrate formed on the transparent metal electrode. 유리 기판 상부에 형성된 투명 전극과, 상기 투명 금속 전극 상부에 형성된 저유전율 절연막과, 상기 저유전율 절연막 상부에 형성된 고유전율 절연막과, 상기 고유전율 절연막 상부에 형성된 제1 청록 발광체와, 상기 제1 청록 발광체 상부에 형성된 제1 황적 발광체와, 상기 제1 황적 발광체 상부에 형성된 제2 청록 발광체와, 상기 제2 청록 발광체 상부에 형성된 제2 황적 발광체와, 상기 제2 황적 발광체 상부에 형성된 제3 청록 발광체와, 상기 제3 청록 발광체 상부에 형성된 제3 황적 발광체와, 상기 제3 황적 발광체 상부에 형성된 제4 청록 발광체와, 상기 제4 청록 발광체 상부에 형성된 제4 황적 발광체와, 상기 제4 황적 발광체 상부에 형성된 제5 청록 발광체와, 상기 제5 청록 발광체 상부에 형성된 고유전율 절연막과, 상기 고유전율 절연막 상부에 형성된 저유전율 절연막과, 상기 저유전율 절연막 상부에 형성된 불투명 금속 전극으로 이루어진 것을 특징으로 하는 청색 발광 효율 개선을 위한 백색 교류 구동형 박막 전계 발광 소자의 구조.A transparent electrode formed on the glass substrate, a low dielectric constant insulating film formed on the transparent metal electrode, a high dielectric constant insulating film formed on the low dielectric constant insulating film, a first cyan light emitting body formed on the high dielectric constant insulating film, and the first cyan A first yellow light emitter formed on the light emitting body, a second cyan light emitter formed on the first yellow light emitter, a second yellow light emitter formed on the second cyan light emitter, and a third cyan light emitter formed on the second yellow light emitter A third yellow light emitter formed on the third cyan light emitter, a fourth cyan light emitter formed on the third yellow light emitter, a fourth yellow light emitter formed on the fourth cyan light emitter, and an upper portion of the fourth yellow light emitter A fifth cyan light emitting member formed on the upper surface; a high dielectric constant insulating film formed on the fifth cyan light emitting body; The structure of the low dielectric constant insulating film, the low dielectric constant insulating film having an upper white AC-driven thin film electroluminescent device for blue light emission to improve efficiency, characterized by being a non-transparent metal electrode formed on. 제5항에 있어서, 상기 저유전율 절연막과 고유전율 절연막은 원자층 에피택시 방법으로 형성된 것을 특징으로 하는 청색 발광 효율 개선을 위한 백색 교류구동형 박막 전계 발광 소자의 구조.The structure of a white AC drive thin film EL device for improving blue light emitting efficiency of claim 5, wherein the low dielectric constant insulating film and the high dielectric constant insulating film are formed by an atomic layer epitaxy method. 제5항에 있어서, 상 제1, 제2, 제3, 제4, 및 제5 청록 발광체와 상기 제1, 제2, 제3, 제4 적황 발광체는 원자층 에피택시 방법에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 청색 발광 효율 개선을 위한 백색 교류 구동형 박막 전계 발광 소자의 구조.The method according to claim 5, wherein the first, second, third, fourth, and fifth cyan light emitters and the first, second, third, and fourth red yellow light emitters are formed by an atomic layer epitaxy method. The structure of the white AC drive type thin film electroluminescent element for improving blue light emission efficiency. 제5항에 있어서, 상기 제1 청록 발광체와 제5 청록 발광체에 접한 절연막은 고유전율막과 저유전율막의 이중층으로 형성된 것을 특징으로 하는 청색 발광 효율 개선을 위한 백색 교류 구동형 박막 전계 발광 소자의 구조.6. The structure of a white AC driving thin film electroluminescent device for improving blue light emitting efficiency according to claim 5, wherein the insulating film in contact with the first cyan light emitter and the fifth cyan light emitter is formed of a double layer of a high dielectric constant film and a low dielectric constant film. . 제5항에 있어서, 상기 투명 금속 전극 상부에 형성된 유리기판 대신에 규소기판을 불투명 금속 전극 상부에 형성하는 것을 특징으로 하는 청색 발광 효율 개선을 위한 백색 교류 구동형 박막 전계 발광 소자의 구조.The structure of a white AC drive thin film electroluminescent device for improving blue light emitting efficiency according to claim 5, wherein a silicon substrate is formed on the opaque metal electrode instead of the glass substrate formed on the transparent metal electrode. 제5항에 있어서, 상기 제1, 제2, 제3 및 제 4 황적색 발광체의 두께를 일정하게 하고, 제1 및 제 5 청록색 발광체는 황적색 발광체와 같은 두께로 형성하며 제2 및 제4 청록색 발광체는 상기 제1 및 제 5 청록색 발광체보다 두껍게 형성하고 제3 청록색 발광체는 상기 제2 및 제4 청록색 발광체보다 두껍게 형성하는 것을 특징으로 하는 청색 발광 효율 개선을 위한 백색 교류 구동형 박막 전계 발광 소자의 구조.6. The method of claim 5, wherein the thicknesses of the first, second, third and fourth yellow-red emitters are constant, and the first and fifth cyan emitters are formed to have the same thickness as the yellow-red emitters and the second and fourth cyan emitters. Is formed thicker than the first and fifth cyan emitters, and the third cyan emitter is formed thicker than the second and fourth cyan emitters. .
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