KR100282607B1 - Manufacturing method of electroluminescent device having high brightness and high brightness - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고 휘도와 고 선명도를 가지는 전계발광 소자의 제조방법을 제공한다. 본 발명의 전계 발광소자는 투명 기판 또는 불투명 기판의 표면상에 선 형상 또는 매쉬 형상을 가지며, 측면이 경사진 패턴을 형성하고, 기판상에 투명 전극층, 제 1 절연층, 형광층, 제 2 절연층 및 금속 전극층을 차례로 적층하고, 상기 금속 전극층을 패터닝하여, 제 2 절연층의 볼록부 상평면 혹은 상평면과 경사면에 금속 전극을 형성하고, 상기 물질층들을 반대로 적층한 반전소자의 경우에는 제 1 절연층의 오목부의 상평면 혹은 상평면과 경사면에 걸쳐 투명전극을 형성하여 픽셀을 섬모양 또는 우물모양으로 형성하였다.The present invention provides a method of manufacturing an electroluminescent device having high brightness and high definition. The electroluminescent device of the present invention has a linear or mesh shape on the surface of a transparent substrate or an opaque substrate, forms a pattern having an inclined side surface, and a transparent electrode layer, a first insulating layer, a fluorescent layer, and a second insulation on the substrate. In the case of an inverting device in which a layer and a metal electrode layer are sequentially stacked and the metal electrode layer is patterned to form a metal electrode on the convex upper plane or the upper plane and the inclined plane of the second insulating layer, and the material layers are stacked in reverse. 1 A transparent electrode was formed over an upper plane or an upper plane and an inclined plane of the concave portion of the insulating layer to form pixels or islands.
본 발명은 기판에 패턴을 미리 형성하여 패턴의 경사진 측면이 전계발광 소자의 휘도를 증가시킬 수 있도록 배열하여 전계발광 소자를 형성함으로써 빛의 측면 손실량을 감소시키고 전면 투과량을 증가시킨다.The present invention forms a pattern on a substrate in advance so that the inclined side of the pattern is arranged to increase the brightness of the electroluminescent element to form the electroluminescent element, thereby reducing the amount of side loss of light and increasing the total transmission amount.
Description
본 발명은 전계 발광소자에 관한 것으로, 특히 전극을 기판상에 형성된 경사면을 가지는 오목부 또는 볼록부에 형성하여 광의 투과 성능을 개선한 고 휘도, 고 선명도를 가지는 전계 발광소자의 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
도 1(a)는 종래의 기술에 의한 전계 발광소자의 단면도를 나타낸 것으로서, 상기 전계 발광소자는 투명 기판(1)상에 투명 전극층(2)을 형성한 후, 제 1 절연층(3), 형광층(4), 제 2 절연층(5)을 각각 차례로 증착하고, 상기 제 2 절연층(5)상에 소정의 폭을 가지는 금속 전극(6a)을 형성한 구조를 가지고 있다.FIG. 1 (a) shows a cross-sectional view of an electroluminescent device according to the prior art, wherein the electroluminescent device is formed by forming a
이러한 구조를 가지는 전계 발광소자는 상기 투명 전극층(2)과 금속 전극(6a)사이에 수십 V의 전압을 인가하면 절연층과 형광층 계면에서 전자가 튀어나와 형광층(4)내로 가속되고, 가속된 전자들이 형광층내의 발광 중심 원자들과 충돌하면 발광중심 원자들이 여기되며, 전계발광소자는 이 여기된 발광중심 원자들이 기저상태로 돌아올 때 빛이 발생하게되는 전계발광 원리를 이용한 소자로서, 이 소자는 평판 디스플레이의 일종으로서 내구성, 내열성, 내 충격성이 뛰어나고 시야각이 넓으며 응답속도가 빠른 등의 많은 장점을 가지고 있다.In the electroluminescent device having such a structure, when a voltage of several tens of V is applied between the
그런데, 상기 도 1(a)의 소자에 사용되는 형광층(4)과 제 1, 2 절연층(3,5)은 굴절율이 커서 형광층(4)에서 발생한 빛의 10% 정도만이 전면으로 투과되어 나오고 나머지는 측면으로 새어나가서 손실되는 것으로 알려져 있다.However, the
그리고 도 1(a)의 전계 발광소자의 반전된 구조를 나타낸 도 1(b)의 전계 발광 소자는 실리콘, 알루미나 등의 불투명 기판(7)상에 내화 금속 전극층(8)을 형성 하고, 그 위에 제 2 절연층(5), 형광층(4), 제 1 절연층(3)이 형성되고, 이 제 1 절연층(3)상에 소정의 폭을 가지는 투명 전극(2a)이 형성되어 있는 구조를 가지고 있는데, 상기 도 1(b)와 같이 반전된 구조를 가지고 있는 전계 발광소자의 경우에도 마찬가지로 대부분의 빛이 투명 전극(2a)방향으로 투과되어 나가지 못하고 측면으로 손실되므로 이를 개선하기 위하여 실리콘 기판에 다결정 실리콘 등을 성장하여 표면의 거칠기가 크도록하여 난반사를 유도함으로써 전면 투과량을 증가시키기도 하고, 전면, 즉 빛이 발생되는 측의 절연층의 굴절율이 형광층(4)의 굴절율에 비하여 작고, 후면 측의 절연층의 굴절율이 보다 크면 유리할 수 있다.In addition, the electroluminescent device of FIG. 1 (b) showing the inverted structure of the electroluminescent device of FIG. 1 (a) forms a refractory
상기 전계발광 소자용 박막들, 즉 제 1, 2 절연층(3,5), 형광층(4), 투명 전극층(2), 금속 전극(6)들을 성장하는 방법에는 스퍼터 증착법, e-빔 증착법, 원자층 에피텍시법 등이 있는데, 이 중에서 원자층 에피텍시 방법은 매우 균일한 박막을 증착할 수 있는 장점이 있으며, 상기 원자층 에피텍시 기술은 원자층 단위로 조절하여 박막을 성장할 수 있는 기술을 말하는데, 이 기술의 원리는 소스 증기 A를 반응로 내로 주입하여 박막을 성장하고자 하는 표면위에 한 층이 화학 흡착되도록 한 후, 여분의 소스 증기는 질소, 아르곤, 헬륨 등의 반응성이 없는 개스를 주입하여 퍼지(purge)해내고, 다시 소스 증기 B를 주입하여 이미 흡착되어 있는 소스 A와의 표면 반응에 의해 박막이 성장되도록 한 후, 여분의 소스 증기와 부생성물들은 계속하여 퍼지 개스로 퍼지(purge)해내는 기술로서, 이 기술은 표면 포화 반응에 의해 진행되므로 모든 표면 위에 균일한 두께의 막을 성장할 수 있는 장점이 있다.The method of growing the electroluminescent thin films, that is, the first and second
이 때 반응순서는 소스 증기 A 주입 개스 퍼지(inert gas purge), 소스 증기 B 주입 개스 퍼지(inert gas purge)의 연속단계를 필요한 두께가 성장될 만큼 반복하면 되는데, 이 기술은 2원계, 3원계, 또는 그 이상의 원소를 함유하는 박막의 경우에도 조성에 따라 소스 증기(반응 전구체)를 2 종류 이상 사용하여 원하는 조성의 박막을 성장할 수 있으므로 본 발명에서는 전계발광 소자의 제조에 원자층 에피텍시 기술과 공정 조건이 이와 유사한 화학 증착법을 활용하였다. 위에서 설명한 바와 같이 원자층 증착법과 화학증착법은 화학적 반응을 이용하는 증착방법으로서 2종류 이상의 반응전구체가 적정한 반응온도에서 화학반응에 의하여 막을 형성하는 방법으로 정의할 수 있다.In this case, the reaction sequence can be repeated by repeating the continuous steps of source steam A inert gas purge and source steam B inert gas purge so that the required thickness can be grown. In the case of a thin film containing more than one element or more elements, two or more types of source vapors (reactive precursors) may be used to grow a thin film having a desired composition, and according to the present invention, an atomic layer epitaxy technique is used for manufacturing an electroluminescent device. And process conditions used similar chemical vapor deposition. As described above, the atomic layer deposition method and the chemical vapor deposition method are vapor deposition methods using chemical reactions, and two or more kinds of reaction precursors may be defined as a method of forming a film by chemical reaction at an appropriate reaction temperature.
본 발명의 목적은 고 휘도와 고 선명도를 가지는 전계발광 소자를 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide an electroluminescent device having high brightness and high definition.
본 발명의 다른 목적은 고 휘도와 고 선명도를 가지는 전계 발광소자를 제조하는 방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing an electroluminescent device having high brightness and high definition.
상기 목적을 달성하기 위한 본원 발명의 일실시예에 의한 전계 발광소자의 제조방법은 투명 기판상에 매쉬 형상을 가지는 식각 마스크를 형성하는 공정과, 상기 식각 마스크를 통해 노출된 기판을 소정의 폭과 깊이로 식각하여 기판의 표면에 매쉬 형상을 가지며, 경사진 측면을 가지는 패턴을 형성하는 공정과, 상기 식각 마스크를 제거하고, 기판의 전면에 투명 전극층, 제 1 절연층, 형광층, 제 2 절연층 및 금속 전극층을 차례로 형성하는 공정과, 상기 금속 전극층을 패터닝하여 제 2 절연층의 볼록부의 상 평면상에 금속 전극을 형성하는 공정을 포함한다.Method of manufacturing an EL device according to an embodiment of the present invention for achieving the above object is a step of forming an etch mask having a mesh shape on a transparent substrate, and the substrate exposed through the etch mask to a predetermined width and Etching to a depth to form a pattern having a mesh shape on the surface of the substrate and having an inclined side surface; and removing the etching mask, and removing the etching mask on the front surface of the substrate; And forming a layer and a metal electrode layer in sequence, and forming a metal electrode on an upper plane of the convex portion of the second insulating layer by patterning the metal electrode layer.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 의한 전계 발광 소자의 제조방법에 의하면, 불투명 기판상에 매쉬 형상을 가지는 식각 마스크를 형성하는 공정과, 상기 식각 마스크를 통해 노출된 기판을 소정의 폭과 깊이로 식각하여 기판의 표면에 매쉬 형상을 가지며, 경사진 측면을 가지는 패턴을 형성하는 공정과, 상기 식각 마스크를 제거하고, 기판의 전면에 금속 전극층, 제 2 절연층, 형광층, 제 1 절연층 및 투명 전극층을 차례로 형성하는 공정과, 상기 투명 전극층을 패터닝하여 상기 제 1 절연층의 오목부의 상 평면상에 투명 전극을 형성하는 공정을 포함한다.According to a method of manufacturing an EL device according to another embodiment of the present invention for achieving the above object, the step of forming an etch mask having a mesh shape on the opaque substrate, and the substrate exposed through the etch mask Forming a pattern having a mesh shape on the surface of the substrate and having an inclined side surface by etching the width and depth; and removing the etching mask, and removing the metal electrode layer, the second insulating layer, the fluorescent layer, and the A first step of forming an insulating layer and a transparent electrode layer, and the step of patterning the transparent electrode layer to form a transparent electrode on the upper plane of the recess of the first insulating layer.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 전계 발광소자의 제조방법은 불투명 기판상에 매쉬 형상을 가지는 식각 마스크를 형성하는 공정과, 상기 식각 마스크를 통해 노출된 기판을 소정의 폭과 깊이로 식각하여 기판의 표면에 매쉬 형상을 가지며, 경사진 측면을 가지는 패턴을 형성하는 공정과, 상기 패턴에 의해 형성된 기판의 오목부에 구동소자를 형성하는 공정과, 상기 구동소자의 상표면 및 오목부의 경사면에 금속 전극층을 형성하는 공정과, 상기 금속 전극층 및 기판의 표면상에 제 2 절연층, 형광층, 제 1 절연층 및 투명 전극층을 차례로 형성하는 공정과, 상기 투명 전극층을 패터닝하여 상기 제 1 절연층의 오목부의 상 평면상에 투명전극을 형성하는 공정을 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an EL device, including forming an etching mask having a mesh shape on an opaque substrate, and exposing a substrate exposed through the etching mask to a predetermined width. Forming a pattern having a mesh shape on the surface of the substrate and having an inclined side surface by etching at an excessive depth, forming a driving element in a recess of the substrate formed by the pattern, and a trademark surface of the driving element. And forming a metal electrode layer on the inclined surface of the recess, sequentially forming a second insulating layer, a fluorescent layer, a first insulating layer, and a transparent electrode layer on the surface of the metal electrode layer and the substrate, and patterning the transparent electrode layer. And forming a transparent electrode on an upper plane of the concave portion of the first insulating layer.
본 발명은 전계 발광소자를 제조할 때 기판의 표면상에 선 또는 매쉬 형상의 규칙적이고, 경사면을 가지는 패턴을 형성하는 것을 주요 특징으로 하고 있으며, 이 기판위에 패턴을 형성함으로서, 기판의 표면상에 경사면을 가지는 오목부와 볼록부가 형성되므로 이 경사면을 효과적으로 활용할 수 있는 구조로 전계발광 소자를 형성하여 빛의 측면 손실을 줄일 수 있고, 발광 면적을 증가시킴으로써 전계 발광소자의 휘도를 크게 증가시킬 수 있다. 또한 이 구조는 통상적으로 기판 표면 전면에 작은 groove, 요철 등을 균일하게 형서아거나 표면을 거칠게 하여 각 구성 박막 계면에서의 전반사를 줄임으로써 빛의 전면투과량을 늘릴려는 시도 들을 한 픽셀 단위 크기에 해당하는 정도의 큰 요철을 형성하고 또한 요철의 경사면이 전반사를 줄여주는 것에 더하여 한 픽셀에서 빛이 전면으로 집중될 수 있도록 하여 선명도를 더욱 향상시킬 수 있도록 하였다.The present invention is characterized by forming a regular or inclined pattern having a line or mesh shape on the surface of the substrate when manufacturing the electroluminescent device, and by forming a pattern on the substrate, Since concave and convex portions having an inclined surface are formed, an electroluminescent element can be formed into a structure that can effectively utilize the inclined surface to reduce side loss of light, and the luminance of the electroluminescent element can be greatly increased by increasing the light emitting area. . In addition, this structure generally corresponds to the size of one pixel in which attempts to increase the total transmittance of light by reducing the total reflection at each interface of the thin film by uniformly forming or roughening small grooves and irregularities on the front surface of the substrate. In addition to forming large unevenness, and the inclined surface of the unevenness reduces the total reflection, the light can be focused in one pixel to the front to improve the sharpness.
도 1(a)는 통상적인 전계발광 소자의 단면 구조도,1 (a) is a cross-sectional structure diagram of a conventional electroluminescent device,
도 1(b)는 도 1(a)의 전계발광 소자의 반전 구조를 나타낸 단면 구조도,1 (b) is a cross-sectional structural view showing an inverted structure of the electroluminescent device of FIG.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 전계발광 소자의 제조공정을 나타낸 단면 구조도,2 is a cross-sectional structural view showing a manufacturing process of an electroluminescent device according to an embodiment of the present invention;
도 2(a)는 등방석 건식 식각, 또는 습식 식각으로 패턴을 형성한 투명 기판의 단면 구조도,2 (a) is a cross-sectional structure diagram of a transparent substrate having a pattern formed by isotropic dry etching or wet etching;
도 2(b)는 기판상에 투명 전극층을 형성한 단면 구조도,2 (b) is a cross-sectional structure diagram in which a transparent electrode layer is formed on a substrate;
도 2(c)는 도 2(b)의 구조 위에 제 1 절연층과 형광층, 제 2 절연층을 증착한 단면 구조도,FIG. 2 (c) is a cross-sectional structure diagram of depositing a first insulating layer, a fluorescent layer, and a second insulating layer on the structure of FIG. 2 (b);
도 2(d)는 도 2(c)의 구조위에 금속 전극층을 형성한 단면 구조도,FIG. 2 (d) is a cross-sectional structural view of forming a metal electrode layer on the structure of FIG.
도 3은 반전 구조의 전계발광 소자 제조공정을 나타낸 단면 구조도,3 is a cross-sectional structural diagram showing a manufacturing process of an electroluminescent device having an inverted structure;
도 3(a)는 건식 식각, 또는 습식 식각으로 패턴을 형성한 불투명 기판의 단면 구조도,3 (a) is a cross-sectional structure diagram of an opaque substrate having a pattern formed by dry etching or wet etching;
도 3(b)는 패턴을 형성한 기판위에 금속 전극층을 형성한 단면 구조도,3 (b) is a cross-sectional structure diagram in which a metal electrode layer is formed on a substrate on which a pattern is formed;
도 3(c)는 도 3(b)의 금속전극층위에 제 1 절연층과 형광층, 제 2 절연층을 증착한 단면 구조도,FIG. 3 (c) is a cross-sectional structure diagram of depositing a first insulating layer, a fluorescent layer, and a second insulating layer on the metal electrode layer of FIG. 3 (b);
도 3(d)는 도 3(c)의 구조 위에 투명 전극층을 형성한 단면 구조도,FIG. 3 (d) is a cross-sectional structure diagram in which a transparent electrode layer is formed on the structure of FIG. 3 (c);
도 4(a)는 도 2(d)의 금속 전극층을 식각하여 금속전극(단위 픽셀)을 볼록부의 상평면에 형성한 단면 구조도,FIG. 4 (a) is a cross-sectional structure diagram in which the metal electrode layer of FIG. 2 (d) is etched to form a metal electrode (unit pixel) on an upper plane of the convex portion;
도 4(b)는 도 3(d)의 투명 전극층을 식각하여 투명전극(단위 픽셀)을 오목부의 평탄면상에 형성한 단면 구조도,FIG. 4B is a cross-sectional structural view of forming a transparent electrode (unit pixel) on a flat surface of a recess by etching the transparent electrode layer of FIG.
도 5(a)는 도 2(d)의 금속 전극층을 식각하여 금속 전극(단위 픽셀)을 볼록부의 상평면과 경사면에 걸쳐 형성한 단면 구조도,FIG. 5 (a) is a cross-sectional structure diagram in which the metal electrode layer of FIG. 2 (d) is etched to form a metal electrode (unit pixel) over an upper plane and an inclined plane of the convex portion;
도 5(b)는 도 3(d)의 투명 전극층을 식각하여 투명 전극(단위 픽셀)을 오목부의 상평면과 경사면에 걸쳐 형성한 단면 구조도,FIG. 5 (b) is a cross-sectional structure diagram in which the transparent electrode layer of FIG.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 반전 구조를 갖는 전계 발광 소자의 단면 구조도,6 is a cross-sectional structural view of an electroluminescent device having an inverted structure according to another embodiment of the present invention;
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 반전 구조를 갖는 전계 발광소자의 단면 구조도.7 is a cross-sectional structure diagram of an EL device having an inversion structure according to another embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명><Explanation of symbols on the main parts of the drawing>
1 : 투명 기판 2 : 투명 전극층1
2a : 투명 전극 3 : 제 1 절연층2a: transparent electrode 3: first insulating layer
4 : 형광층 5 : 제 2 절연층4: fluorescent layer 5: second insulating layer
6 : 금속 전극층 6a : 금속 전극6:
7 : 불 투명 기판 9 : 패턴을 형성한 투명 기판7: non-transparent substrate 9: transparent substrate with pattern
10 : 패턴을 형성한 불 투명 기판 11 : 구동 소자10: non-transparent substrate on which a pattern is formed 11: drive element
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention;
도 2와 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전계 발광 소자의 제조 과정을 나타낸 단면도이고, 도 4와 도 5는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 전계 발광소자의 단면 구조를 나타낸다.2 and 3 are cross-sectional views showing the manufacturing process of the electroluminescent device according to the embodiment of the present invention, Figures 4 and 5 show the cross-sectional structure of the electroluminescent device manufactured according to the embodiment of the present invention.
도 2 의 전계 발광소자의 제조 과정에 따르면, 먼저 도 2(a)에 도시한 바와 같이, 전계발광 소자의 기판으로서 유리, BSG(Borosilicate Glass), 석영 등의 투명 기판(9)상에 수십 ㎛-수백 ㎛의 간격으로 감광막을 이용하여 선 형상 혹은 매쉬 형상을 가지는 식각 마스크(도시하지 않음)을 형성하고, 식각 마스크를 통하여 노출된 기판(9)을 습식 식각 또는 등방성 플라즈마 식각법으로 수 ㎛ - 수십 ㎛의 깊이로 식각하여 기판(9)표면에 경사진 측면을 가지는 선 패턴 또는 매쉬 패턴을 형성하고, 마스크 패턴을 제거한다.According to the manufacturing process of the electroluminescent device of FIG. 2, first, as shown in FIG. 2 (a), several tens of micrometers are formed on a
상기 선 또는 매쉬 형상의 패턴의 ㄱ크기는 전계발광소자로 구성되는 디스플레이 패널의 크기와 해상도에 따라 결정되는데, 통상적으로 VGA, SVGA급 (1000 line/inch)저울의 디스플리에를 고려할 때 한 pixel의 크기는 200 - 300 ㎛ 정도이며, Head mount Display 등과 같은 초고해상도 디스플레이의 경우 현재 기술 수준으로는 한 pixel의 크기가 20 - 40 ㎛ 정도이다.The size of the line or mesh pattern is determined according to the size and resolution of the display panel composed of the electroluminescent elements. In general, one pixel is considered when considering a display of a VGA or SVGA class (1000 line / inch) scale. The size of is about 200-300 ㎛, and for ultra-high resolution displays such as head mount display, the size of one pixel is about 20-40 ㎛ by current technology level.
이어서, 도 2(b) 내지 2(d)에 도시한 바와 같이, 기판(9)상에 전계 발광소자의 구성 요소 박막들인 투명 전극층(2), 제 1 절연층(3), 형광층(4), 제 2 절연층(5), 금속 전극층(6)을 차례로 성장한다.Subsequently, as shown in FIGS. 2B to 2D, the
도 3은 도 2의 전계 발광소자의 반전된 구조를 나타낸다.3 illustrates an inverted structure of the EL device of FIG. 2.
도 3의 전계 발광소자는 실리콘, 알루미나 등과 같은 불투명 기판(10)상에 수십 ㎛-수백 ㎛의 간격으로 선 형상 혹은 매쉬 형상을 가지는 식각 마스크(도시하지 않음)을 형성하고, 식각 마스크를 통하여 노출된 불투명 기판(10)을 습식 식각 또는 등방성 플라즈마 식각법으로 수 ㎛-수십 ㎛의 깊이로 식각하여 불투명 기판(10)의 표면에 경사진 측면을 가지는 선 패턴 또는 매쉬 패턴을 형성하고, 식각 마스크를 제거한다.The electroluminescent device of FIG. 3 forms an etch mask (not shown) having a linear or mesh shape at intervals of several tens of micrometers to several hundreds of micrometers on an
이어서, 도 3(b) 내지 3(d)에 도시한 바와 같이, 금속 전극층(6), 제 2 절연층(5), 형광층(4), 제 1 절연층(3) 및 금속 전극층(2)을 차례로 형성한다.Subsequently, as shown in FIGS. 3B to 3D, the
상기 도 2(a)와 도 3(a)에 나타낸 바와 같이 기판(9,10)상에 형성되는 패턴은 선 형상을 가지는 선 패턴 뿐만아니라, 선들이 서로 직각으로 교차하는 매쉬 형상를 가지는 매쉬 패턴을 형성하여 얕은 오목부 또는 볼록부 형상이 되도록 형성하고, 전계 발광소자를 형성하기 위한 다층의 물질층을 균일하게 형성하면, 각 물질층들도 오목부와 볼록부를 가지는 형태로 형성되게 되며, 상기 패턴이 오목부 또는 볼록부 모양의 형태가 되면 네 면이 모두 경사진 면으로 구성되므로 선 패턴인 경우에 비해 효과가 두 배로 증가된다.As shown in FIGS. 2A and 3A, the patterns formed on the
이어서, 도 2와 도 3과 같이 전계 발광소자를 제조하기 위한 물질층을 다층으로적층한 기판을 이용하여, 도 4(a), 4(b) 또는 도 5(a), 5(b)에 도시된 바와 같이 각각 금속 전극층(6) 및 투명 전극층(2)을 패터닝하여 금속 전극(6a)과 투명 전극(2a)을 형성한다.Subsequently, as shown in FIGS. 2 and 3, a substrate in which a material layer for manufacturing an electroluminescent device is laminated in a multilayer manner is used in FIGS. 4 (a), 4 (b) or 5 (a) and 5 (b). As shown, the
상기 도 4(a), 5(a)는 본 발명의 일실시예에 의한 전계 발광소자의 형성예를 나타낸 것으로, 금속 전극층(6)을 패터닝하여 금속 전극(6a)을 형성할 때, 도 4(a)에 나타낸 바와 같이 도 2(d)의 금속 전극층(6)이 제 2 절연층(5)의 볼록부의 상 평면에만 남도록 금속 전극층(6)을 패터닝하여, 제 2 절연층(5)의 볼록부의 상 평면상에 금속 전극(6)을 형성하거나, 또는 도 5(a)에 나타낸 바와 같이 도 2(d)의 금속 전극층(6)이 제 2 절연막(5)의 볼록부의 상 평면과 경사면에 남도록 패터닝하여 금속 전극(6a)을 형성한다.4 (a) and 5 (a) show an example of formation of an electroluminescent device according to an embodiment of the present invention. When the
그리고, 도 4(a)와 도 5(a)에 나타낸 전계 발광소자의 반전된 구조를 가지는 전계 발광소자의 경우에는, 도 4(b)에 나타낸 바와 같이, 도 3(d)의 투명 전극층(2)이 제 1 절연층(3)의 오목부 평탄면상에만 남도록 패터닝하여 투명 전극(2a)을 형성하거나, 도 5(b)에 나타낸 바와 같이, 도 3(d)의 투명 전극층(2)이 제 1 절연층(3)의 오목부의 평탄면과 경사면에 남도록 패터닝하여 투명 전극(a)을 형성한다.In the case of the EL device having the inverted structure of the EL device shown in FIGS. 4A and 5A, as shown in FIG. 4B, the transparent electrode layer of FIG. 2) is patterned so as to remain only on the concave flat surface of the first insulating
상기한 바와 같이 도 4(a), 4(b)의 구조를 가지는 전계 발광소자는 굴절에 의한 빛의 측면 손실을 극소화하고 전극(6a,2a)에 의해 반사한 빛이 전면으로 효과적으로 투과되고, 특히, 도 5(a)와 도 5(b)와 같은 구조를 가지는 금속 전극을 형성하는 경우에는 측면 역시 발광에 기여하므로 휘도를 더욱 증가시킬 수 있다.As described above, the EL device having the structures of FIGS. 4A and 4B minimizes side loss of light due to refraction, and the light reflected by the
도 6 과 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의한 능동 구동형 전계 발광소자를 나타낸 단면도이다.6 and 7 are cross-sectional views showing an active driving type light emitting device according to another embodiment of the present invention.
상기 도 6에 도시한 반전된 구조를 기본으로 하는 능동 구동형(active matrix) 전계 발광소자는 불투명 기판(10)의 표면에 도 2와 도 3과 동일한 패터닝 공정을 수행하여 수십 ㎛-수백 ㎛의 폭과 수 ㎛-수십 ㎛의 깊이를 가지는 매쉬 패턴을 형성하고, 패턴의 오목부에 구동 소자(11)를 형성하고, 이 오목부의 평면 및 경사면에 내화금속, 실리사이드 금속 등을 증착하여 금속 전극층(6)을 형성한 후, 제 2 절연층(5), 형광층(4), 제 1 절연층(3)을 차례로 적층하고, 제 1 절연막(3)의 오목부 평탄면상에 투명 전극(2a)을 형성한 구조를 가지고 있다.The active matrix electroluminescent device based on the inverted structure shown in FIG. 6 is subjected to the same patterning process as in FIGS. 2 and 3 on the surface of the
그리고, 도 7에 도시한 반전된 구조를 기본으로 하는 능동 구동형 전계 발광소자는 상기 도 6의 전계 발광소자와 동일하게, 불투명 기판(10)상의 오목부에 구동소자(11)를 형성한 후, 금속 전극층(6), 제 2 절연층(5), 형광층(4), 제 1 절연층(3)을 차례로 적층하고, 제 1 절연층(3)의 오목부의 평탄면 및 경사면에 투명 전극(2a)을 형성한 구조를 가지고 있다.In the active driving type electroluminescent element based on the inverted structure shown in FIG. 7, the driving
상기 도 6과 도 7의 능동소자를 포함하며 반전된 구조를 가지는 전계 발광소자는 기판(10)의 상 표면을 매쉬 패턴형상으로 식각하여 형성한 오목부안에 구동소자(11)와 투명 전극(2a)을 형성하였으므로, 전계 발광소자에서 발생하는 빛의 측면 손실을 방지할 수 있는 동시에, 측면이 모두 발광에 기여하여 발광 면적이 넓어지고 또한 빛이 전면으로 집중될 수 있도록 휘도와 선명도를 극대화 할 수 있다.The electroluminescent device including the active devices of FIGS. 6 and 7 and having an inverted structure includes a driving
본 발명의 전계발광 소자에서는 강한 전계에 의해 빛이 발생하므로 패턴의 크기가 작아지고 표면 굴곡이 심해질 경우 부분적으로 불 균일한 부분이 형성되면 그 부분에서 전기적 파괴(electrical breakdown)가 일어날 수 있는데 이를 방지하기 위하여 매우 균일한 박막을 성장할 수 있는 화학 증착법이나 원자층 성장법을 활용하여 절연층, 형광층을 성장하였다. 특히 원자층 증착법의 경우 표면 포화 반응에 의해 반응이 진행되므로 매우 균일한 박막의 증착이 가능한 것으로 알려져 있다.In the electroluminescent device of the present invention, since light is generated by a strong electric field, when the size of the pattern decreases and the surface bending becomes severe, if an uneven portion is formed, an electrical breakdown may occur in the portion. For this purpose, an insulating layer and a fluorescent layer were grown by using a chemical vapor deposition method or an atomic layer growth method capable of growing a very uniform thin film. In particular, in the case of the atomic layer deposition method, the reaction proceeds by surface saturation reaction, so that the deposition of a very uniform thin film is known.
또한, 본 발명은 습식 식각 또는 플라즈마 식각 등의 방법으로 선 패턴 또는 매쉬 패턴을 형성한 기판 구조와 그 기판 위에 전계발광 소자, 반전 구조 전계발광 소자, 능동 구동형 전계발광 소자를 형성하는 고 휘도, 고 선명도 전계 발광소자의 구조와 원자층 에피텍시 기술을 이용한 제조방법으로 구성한다.In addition, the present invention provides a substrate structure in which a line pattern or a mesh pattern is formed by a method such as wet etching or plasma etching, and high luminance for forming an electroluminescent device, an inverted structure electroluminescent device, and an active driving type electroluminescent device on the substrate. It consists of a structure of high definition electroluminescent device and a manufacturing method using atomic layer epitaxy technology.
이상의 제조방법을 통해 제작한 전계발광 소자는 빛의 측면 손실이 감소하고 발광 면적이 증가함으로써 휘도가 증가하고, 빛을 가운데 방향으로 모아 줌으로써 선명도가 증가한다.The electroluminescent device manufactured by the above manufacturing method increases the luminance by decreasing the side loss of light and increasing the emission area, and increases the sharpness by collecting the light in the center direction.
본 발명에서는 거의 90%에 달하는 빛의 측면 손실량을 감소시키고 대신 전면 투과량이 증가하도록 개선하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the side loss amount of light reaching nearly 90% is reduced, and instead, the front transmission amount is improved.
특히 선 형태 뿐만 아니라 매쉬 형태로 식각하는 경우 오목부와 볼록부 형태의 픽셀이 되도록하여 4 방향에서 동일한 효과를 얻을 수 있으므로 그 효과가 배가 될 수 있다.In particular, when etching not only in the form of a line but also in the form of a mesh, the same effect can be obtained in four directions by forming the concave and convex pixels so that the effect can be doubled.
또한 이 구조는 통상적으로 기판 표면 전면에 작은 groove, 요철 등을 균일하게 형성하거나 표면을 거칠게 하여 각 구성 박막 계면에서의 전반사를 줄임으로써 빛의 전면투과량을 늘릴려는 시도 들을 한 픽셀 단위 크기에 해당하는 정도의 큰 요철을 형성하고 또한 요철의 경사면이 전반사를 줄여주는 것에 더하여 한 픽셀에서 빛이 전면으로 집중될 수 있도록 하여 선명도를 더욱 향상시키게 된다.In addition, this structure generally corresponds to the size of one pixel in which attempts to increase the total transmittance of light by uniformly forming small grooves, irregularities, etc. on the front surface of the substrate or roughening the surface to reduce total reflection at each constituent thin film interface. In addition to forming a large degree of irregularities and the inclined surface of the irregularities in addition to reducing the total reflection, the light can be focused in front of one pixel to further improve the sharpness.
그리고 반전 구조를 기본으로 하는 능동 구동형(active matrix) 전계 발광소자는 기판을 수 ㎛-수십 ㎛의 깊이와 수십 ㎛-수백 ㎛의 폭을 가지는 매쉬 형상의 식각 마스크를 사용하여 식각하는 것에 의해 형성한 오목부안에 구동 소자와 전계발광 소자를 형성하고 오목부의 네 측면이 모두 발광에 기여할 수 있도록 함으로써 발광 면적이 넓어지는 효과와 측면 손실을 방지하는 효과를 동시에 얻음으로써 휘도가 극대화된다.In addition, an active matrix electroluminescent device based on an inverted structure is formed by etching a substrate using a mesh-shaped etching mask having a depth of several micrometers to several tens of micrometers and a width of several tens of micrometers to hundreds of micrometers. By forming a driving element and an electroluminescent element in one recess and allowing all four sides of the recess to contribute to light emission, the luminance is maximized by simultaneously obtaining the effect of widening the light emitting area and preventing side loss.
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