KR100279591B1 - 전계발광소자 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전계발광(EL)소자 제조방법에 관한 것으로, 종래 전계 발광소자는 절연막을 스퍼터링 방법으로 증착하는데 있어 절연막을 강유전체(Ferroelectric)물질로 증착하면, 스퍼터링 공정중 증착막에 발생하는 전위(electric potential)에 의해 투명전극이 흑화(darkening)되는 문제점이 있었다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 투명전극을 제한기에 연결하여 챔버밖으로 접지시킴으로써 스퍼터링(sputtering)공정중에 증착막에 발생하는 전위(electric potential)를 접지시켜 스퍼터링방법으로 절연층을 강유전체물질로 증착하더라도 투명전극에 흑화현상이 발생하지 않도록 하는 전계발광(EL)소자 제조 방법을 제공하는 것이다.
Description
제1도는 종래 전계발광소자의 단면구조도.
제2도는 종래 전계발광소자의 스퍼터링장치도.
제3도는 종래 전계발광소자의 흑화(darkening)현상 발생표시도.
제4도는 본 발명 전계발광소자의 단면구조도.
제5도는 본 발명 전계발광소자의 스퍼터링장치도.
제6도는 제5도에 대한 제한기의 전류-전압 특성도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11 : 진공챔버 12 : 기판고정자
13 : 제한기 21 : 유리기판
22 : 투명전극 23 : 제1절연막
24 : 발광층 25 : 제2절연막
26 : 금속전극
본 발명은 전계발광(EL)소자 제조방법에 관한 것으로, 특히 제한기(Limitator)를 이용하여 강유전체막을 증착하여 투명전극의 흑화(darkening)현상을 방지토록 하는 전계발광(EL)소자 제조방법에 관한 것이다.
제1도는 종래 전계 발광소자의 단면 구조도로서, 이에 도시된 바와 같이 유리기판(1)위에 투명전극(2)이 형성되고, 상기 투명전극(2) 위에 제1절연막(3), 발광층(4), 제2절연막(5)이 차례로 형성되며, 상기 제2절연막(5) 위에 금속전극(6)이 형성되어 구성된 것으로 이의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.
유리기판(1) 상에 아이티오(Indium Tin Oxide : 이하 ITO라 칭함)를 2000Å 정도 증착한 후 패터닝(patterning)및 에칭(Etching)하여 투명전극(2)을 형성한 다음 그 위에 Y2O3, Si3N4, Ta2O5, SiO2, SiON, SrTiO3, BaTiO3, PLZT, PbTiO3등의 제1절연막(3)을 3000~5000Å 정도 스퍼터링(sputtering)방법으로 증착한다.
이후 상기 제1절연막(3)위에 전자빔 증착(Electron-Beam Evaporation)방법이나 스퍼터링(Sputtering)방법으로 SnS, SrS, CaS 계통의 발광층(4)을 6000~10000Å 정도 증착하고, 다시 상기 발광층(4)위에 상기 제1절연막(3)과 동일한 종류의 제2절연막(5)을 3000~5000Å정도 스퍼터링(sputtering)방법으로 증착한다.
이후 상기 제2절연막(5)위에 알루미늄(Al)계통의 금속을 2000Å정도 증착하여 금속전극(6)를 형성함으로써 종래 전계발광소자를 제조한다.
이와같이 제조되는 전계발광소자에 있어 절연막 증착은 제2도에 도시된 바와 같은 스퍼터링장치를 사용한다.
즉, 진공챔버(11)내에 프로세스 가스(Process Gas)인 Ar과 리액티브 가스(Reactive Gas)인 O2, N2등을 넣어준후 적당한 압력과 전압을 가하면 플라즈마(Plasma)가 생성되어 스퍼터링(sputtering)현상이 일어난다.
이때, 전계발광소자의 투명전극(2)위에 제1절연막(3)이 증착되게 되는 것이다.
이와같이 제조되는 종래 전계 발광소자에 있어서 투명전극(2)과 금속전극(6) 양단에 약 1MV/cm이상의 교류전압을 인가하면 제1절연막(3)과 발광층(4), 발광층(4)과 제2절연막(5)의 계면상태(Interface State)로 부터 전자(Electron)가 전도대(Conduction Band)로 터널링(Tunneling)하면서 발광층(4)내의 고전계에 의해 에너지성 전자(Hot Electron)로 가속되고, 이 가속된 전자는 발광층(4)의 모체(예를 들어 ZnS) 내에 도핑된 발광중심(예를 들어 Mn2+)를 충돌(Impact)시켜 여기(Excitation)시키며, 또한 일부전자는 모체를 이온화시키면서 정공(Hole)과 결합하여 전자-홀쌍(Electron-Hole Pair)을 만들게 된다.
한편, 에너지성 전자(Hot Electron)에 의해 전도대로 여기된 전자는 다시 가전자대(Valence Band)로 떨어지는데, 이때 전도대에서 가전자대로 떨어지는 에너지차 만큼의 빛이 발광층(4)에서 방출된다.
이때 발생된 빛이 유리기판(1)을 통해 우리 눈에 들어오게 된다.
그러나, 상기와같은 종래 전계발광소자에서 절연막을 스퍼터링방법으로 증착하는데 있어 절연막을 강유전체(Ferroelectric)물질로 증착하면, 제3도에 도시된 바와같이 스퍼터링 공정중 증착막에 발생하는 전위(electric potential)에 의해 투명전극(2)이 흑화(darkening) 되는 문제점이 있었다.
본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 투명전극을 전압 제한기에 연결하여 챔버밖으로 접지시킴으로써 스퍼터링(sputtering)공정중에 증착막에 발생하는 전위(elecric potential)를 접지시켜 스퍼터링방법으로 절연층을 강유전체물질로 증착하더라도 투명전극에 흑화현상이 발생하지 않도록 하는 전계발광(EL)소자 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명 전계발광(EL)소자는 종래와 마찬가지로 유리기판위에 투명전극이 형성되고, 상기 투명전극위에 제1절연막, 발광층, 제2절연막이 차례로 형성되며, 상기 제2절연막 위에 금속전극이 형성되어 구성된다.
또한, 본 발명은 기판위에 투명전극을 형성하는 공정과, 상기 투명전극에 전압을 제한하는 제한기를 연결하여 접지시킨 상태에서 스퍼터링방법으로 상기 투명전극위에 제1절연막을 형성하는 공정과, 상기 제1절연막위에 발광층을 형성하는 공정과, 상기 발광층위에 제2절연막을 형성하는 공정과, 상기 제2절연막위에 금속전극을 형성하는 공정으로 구성한다.
이와 같이 구성한 본 발명 전계발광(EL)소자를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과같다.
제4도는 본 발명 전계발광(EL)소자의 단면 구성도로서, 이에 도시한 바와같이 유리기판(21)위에 투명전극(22)이 형성되고, 상기 투명전극(22)위에 제1절연막(23), 발광층(24), 제2절연막(25)이 차례로 형성되며, 상기 제2절연막(25)위에 금속전극(26)이 형성되어 구성되는 것으로, 이의 제조공정을 상세히 설명하면 다음과 같다.
유리기판(21)상에 아이티오(Indium Tin Oxide : 이하 ITO라 칭함)를 2000Å 정도 증착한 후 패터닝(patterning)및 에칭(Etching)하여 투명전극(22)을 형성한 다음 그 위에 Y2O3, Si3N4, Ta2O5, SiO2, SiON, SrTiO3, BaTiO3, PLZT, PbTiO3등의 강유전체물질을 3000~5000Å 정도 고주파스퍼터링(RF sputtering)방법으로 증착하여 제1절연막(23)을 형성하는데, 이 제1절연막(23)은 제5도와 같은 스퍼터링 장치를 이용하여 형성한다.
즉, 진공챔버(11)내에 프로세스 가스(Process Gas)인 Ar과 리액티브 가스(Reactive Gas)인 O2, N2등을 넣어준후 상기의 투명전극(22)이 형성된 소자를 상기 진공챔버(11)내의 기판고정자(12)에 장착하고, 상기 투명전극(22)을 전압을 제한하는 제한기(13)에 연결하여 진공챔버(11)밖으로 접지시킨다.
이러한 상태에서 적당한 압력과 전압을 가하면 플라즈마(Plasma)가 생성되어 스퍼터링(sputtering)현상이 일어나 전계발광소자의 투명전극(22)위에 제1절연막(23)이 증착되게 되다.
이때, 이와같은 스퍼터링 공정중 증착막에 발생하는 전위(electric potential)는 전압을 제한하는 제한기(13)의 전기적인 패스(path)의 형성에 의해 접지되며, 이에따라 상기 투명전극(22)에 쌓이는 양이 온에 의한 플러스(+)차지(charge)를 상기 제한기(13)를 통해 임계전압(Vlimit)점에서 접지로 빠져나가게 하여 투명전극(22)에서의 흑화현상을 방지하게 된다.
한편, 상기 제한기(13)는 상기 임계전압(Vlimit)를 설정용 제너다이오드 및 저항등으로 구성된 소자이며 이의 전류-전압특성은 제6도와 같이 나타난다. 따라서, 투명전극(22)위에 제1절연막(23)의 증착시 얼마간의 임계전압(Vlimit)을 유지시켜 제1절연막(23)의 막질을 개선시킨다. 즉, 이때 어느정도의 플러스(+) 전압을 유지시킴으로써 같은 플러스(+)전하의 증착물질인 제1절연막(23)의 증착율을 적절하게 조절하는 제어(control)기능을 가지므로 제1절연막(23)의 막질이 치밀해져 밀도가 높아지게 된다.
이와 같이 하여 제1절연막(23)이 형성되면, 상기 제1절연막(23)위에 전자빔 증착(Electron-Beam Evaporation)방법이나 스퍼터링(Sputtering) 방법으로 SnS, SrS, CaS계통의 발광층(24)을 6000~10000Å 정도 증착하고, 다시 상기 발광층(24)위에 상기 제1절연막(23)과 동일한 종류의 강유전체물질을 상기와 동일한 고주파 스퍼터링(RF sputtering)방법으로 3000~5000Å 정도 증착한다.
이후 상기 제2절연막(25)위에 알루미늄(Al)계통의 금속을 2000Å정도 증착하여 금속전극(26)을 형성함으로써 본 발명 전계발광(EL)소자를 제조한다.
이상에서 설명한 바와같이 본 발명은 투명전극에 전압을 제한하는 제한기를 연결하여 전위를 접지시킴으로써 강유전체물질을 스프터링방법으로 증착하여 절연막을 형성할시 투명전극의 흑화현상을 방지할 수 있고, 투명전극위의 전위를 제어할 수 있어 좋은 양질의 절연막을 증착할 수 있는 효과가 있다.
Claims (3)
- 전계발광소자의 제조방법에 있어서, 기판상에 소정패턴의 하부전극을 형성하는 단계와, 상기 하부전극을 전압을 제한하는 제한기에 연결하여 접지시킨 상태에서 그 하부전극 및 기판상에 제1절연막을 형성하는 단계와, 상기 제1절연막상위에 발광층을 형성하는 단계와, 상기 발광층상에 제2절연막을 형성하는 단계와, 상기 제2절연막상에 소정패턴의 상부전극을 형성하는 단계를 순차행하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전계발광(EL)소자 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 제1절연막은 강유전체막으로 형성되는 것을 특징으로 하는 전계발광소자 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 제한기는 임계전압 설정용 제너다이오드와 저항으로 이루어짐을 특징으로 하는 전계발광소자 제조방법.
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