KR100317989B1 - High luminance blue dc-electroluminescent display - Google Patents
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Abstract
본 발명은 원자층 증착법이나 화학 증착법으로 형성된 CaS:Pb 박막을 형광막으로 갖는 직류 구동형 청색 전계발광소자에 관한 것으로, 투명한 유리 기판과, 상기 투명한 유리 기판위에 형성된 투명 전극과, 상기 투명 전극위에 형성된 CaS:Pb 의 형광막과, 상기 형광막위에 형성된 삽입 박막 및, 상기 삽입 박막위에 형성된 금속 전극을 포함하는 구조를 갖는 것을 특징으로하여 구성된다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a direct current driven blue electroluminescent device having a CaS: Pb thin film formed by atomic layer deposition or chemical vapor deposition as a fluorescent film, comprising: a transparent glass substrate, a transparent electrode formed on the transparent glass substrate, and a transparent electrode on the transparent electrode. And a structure including a formed CaS: Pb fluorescent film, an insertion thin film formed on the fluorescent film, and a metal electrode formed on the insertion thin film.
이로부터, 본 발명에 의한 직류 구동형 전계발광소자는 종래 기술에서 이루지 못한 고순도, 고휘도의 청색을 발광하는 효과가 있으며, 특히, 교류 구동형 박막 전계발광소자에 비해 훨씬 낮은 전압에서 구동하면서 충분한 빛을 발광하므로 효율을 상대적으로 증가시킬 수 있게 된다.From this, the DC-driven electroluminescent device according to the present invention has the effect of emitting blue light of high purity and high luminance, which is not achieved in the prior art, and in particular, sufficient light while driving at a much lower voltage than the AC-driven thin film electroluminescent device. By emitting light, efficiency can be increased relatively.
Description
본 발명은 직류 구동형 전계발광소자에 관한 것으로, 특히 원자층 증착법이나 화학 증착법으로 형성된 CaS:Pb 박막을 형광막으로 갖는 직류 구동형 청색 전계발광소자에 관한 것이다.The present invention relates to a direct current driven electroluminescent device, and more particularly to a direct current driven blue electroluminescent device having a CaS: Pb thin film formed by atomic layer deposition or chemical vapor deposition as a fluorescent film.
물질에 고전계를 가했을 때 빛이 나는 현상을 이용한 전계발광소자는, 내구성, 내환경성이 우수하며 특히 빠른 응답 속도, 넓은 시야각 등의 장점을 가지고 있으며, 형광막의 형태에 따라 박막형 전계발광소자(Thin Film Electroluminescent display : 이하, TFELD 라 함)와 후막형 전계발광소자(Powder Electroluminescent display : 이하, powder EL 이라 함)로 나뉘어진다.Electroluminescent devices using light phenomena when a high electric field is applied to a material have advantages of durability and environmental resistance, particularly fast response speed and wide viewing angle. Thin film type electroluminescent devices (Thin Film Electroluminescent Display (hereinafter referred to as TFELD) and Thick Film Electroluminescent Device (Powder Electroluminescent Display: hereafter referred to as Powder EL).
이들중, 소자의 신뢰도가 입증된 교류 구동형 박막 전계발광소자(AC-TFELD)는 단색 및 다색의 경우 이미 상품화가 이루어졌고 천연색 AC-TFELD 에 관한 연구가 활발히 진행중이다.Among them, AC-driven thin film electroluminescent device (AC-TFELD), which has proven reliability of the device, has already been commercialized in the case of single color and multicolor, and research on the color AC-TFELD is actively underway.
그러나, 상기의 교류 구동형 박막 전계발광소자(AC-TFELD)는 동작 전압이 매우 높다는 단점을 가지고 있으며, 이를 구동 시키기 위한 고가의 고전압 집적 회로를 필요로 하고 있다.However, the AC-driven thin film electroluminescent device (AC-TFELD) has a disadvantage in that an operating voltage is very high, and requires an expensive high voltage integrated circuit for driving it.
또한, 교류 구동형 후막 전계발광소자는 액정화면(Liquid crystal display) 의 후광(back light)에 사용되는 목적으로 상품화가 이루어 졌으며, 발광되는 빛의 색깔 조절이 용이하고 효율이 높은 반면 짧은 수명을 단점으로 가지고 있다.In addition, the AC-driven thick film electroluminescent device has been commercialized for the purpose of being used for the back light of liquid crystal display, and it is easy to control the color of the emitted light and has high efficiency but short life. To have.
이에 대해, 직류 구동형 후막 전계발광소자는 후광용의 교류 구동 소자와는 달리 정보 표시용 디스플레이로서 사용 가능하며 구동 전압이 낮고 다색 표시가 가능하나 낮은 효율등의 문제를 갖고 있다.On the other hand, the DC-driven thick film electroluminescent device can be used as an information display display unlike an AC drive device for a backlight, and has a problem such as low driving voltage and multicolor display, but low efficiency.
직류 구동형 후막 전계발광소자는 교류 구동형 박막 전계발광 소자와 비교할 때, 소자의 휘도를 소자 구동 끝까지 유지하기 어렵고 콘트라스트(contrast)가 낮으며 수명이 짧은 단점들을 가지고 있다.Compared with the AC-driven thin film electroluminescent device, the DC-driven thick film electroluminescent device has disadvantages in that it is difficult to maintain the luminance of the device to the end of device driving, has low contrast, and has a short lifespan.
이러한 단점들을 극복하기 위하여 직류 구동형 박막-후막 하이브리드 전계발광소자(DCHELD)라는 새로운 개념과 형태의 소자가 제안되었다.To overcome these shortcomings, a new concept and type of device, a DC-driven thin film-thick film hybrid electroluminescent device (DCHELD), has been proposed.
하이브리드 형태의 전계발광소자는 박막의 형광막과 전류 제한 역할을 하는 분말로 제작된 막을 가지는 것으로, 이러한 형태의 전계발광소자는 필터(filter)의 사용없이 콘트라스트가 우수하고 소자가 파괴 전계(breakdown field)에 잘 견디고, 또한 소자의 밝기 조절(gray-scale control)이 용이한 장점을 가지게 된다.The hybrid type electroluminescent device has a thin film fluorescent film and a film made of a powder which acts as a current limiter. The electroluminescent device of this type has excellent contrast without using a filter and the device has a breakdown field. It also has the advantage of good durability and easy gray-scale control of the device.
여기서, 전류 제한막(control layer)은 종래의 직류 구동형 후막 전계발광소자가 발광하기 위하여 필요한, 그러나 소자의 안정성에 영향을 미치는 포밍(forming process)현상을 대체하기 위해 도입된 막으로서(미국 특허 4137481 참조) 소자가 과량의 전류로 인하여 갑자기 파괴되는 것을 막기 위하여 전류의 양을 조절하는 역할을 한다.Here, the current control layer is a film introduced to replace the forming process phenomenon required for the conventional direct current driven thick film electroluminescent device to emit light, but affecting the stability of the device (US patent) It controls the amount of current to prevent the device from being suddenly destroyed by excessive current.
Higton 등은 상기의 형광막과 전류제한막 사이에 1㎛ 보다 얇은 검은색의 박막을 삽입하여 콘트라스트와 전류 제한 역할을 더 증가시키고, 구동 중에 휘도가 감소되지 않는 법을 발명하였다.(미국 특허 4672264 참조)Higton et al. Invented a method in which a black thin film thinner than 1 μm was inserted between the fluorescent film and the current limiting film to further increase the contrast and current limiting roles, and the luminance was not reduced during driving. (US Patent 4672264) Reference)
이때, 삽입된 검은색의 박막은 휘도와 효율을 감소시키지만 향상된 콘트라스트로 그 효과를 보상시킬 수 있었다. 그는 또한 ZnS:Mn, ZnS:Tb, 그리고 알칼리토금속 설파이드:희토류 금속(alkaline earth sulfide: rare earth metal)등의 박막 형광막과 검은색의 전류 제한막(current limiting layer)을 이용하여 콘트라스트(contrast)가 좋고, 낮은 전압에서 구동 가능한 하이브리드 직류 구동형 전계발광소자를 보고하였다.(84 년 SID digest, p 29; 미국 특허 4859904 참조)In this case, the inserted black thin film reduced brightness and efficiency, but was able to compensate for the effect with improved contrast. He also used contrast using thin black phosphors, such as ZnS: Mn, ZnS: Tb, and alkaline earth sulfide: rare earth metal, and a black current limiting layer. A hybrid DC-driven electroluminescent device capable of driving at low voltages is well reported. (84 SID digest, p 29; see US Patent 4859904)
Kobayashi 등은 투명기판/투명전극/스퍼터링 법으로 제작한 박막 ZnS:Tb 형광막/ZnSe 박막 삽입층/MnO₂/Al 전극의 순서로 소자를 제작하여 50 Hz, 50㎲ 펄스폭 직류 구동하에서 30 cd/m²의 휘도와 0.27 lm/w 의 효율을 가지는 녹색 전계발광소자를 보고하였다.(SID 92 digest, p 341 참조)Kobayashi et al. Fabricated devices in the following order: thin film ZnS: Tb fluorescent film, ZnSe thin film insertion layer, MnO₂ / Al electrode fabricated by transparent substrate / transparent electrode / sputtering method. A green electroluminescent device with a luminance of m² and an efficiency of 0.27 lm / w was reported (see SID 92 digest, p 341).
또한, 상기 저자는 형광막과 전류 제한막 사이에 2.4 eV 이상의 밴드 갭 (band gap)을 갖는 반도체 박막을 삽입하여 높은 효율과, 고휘도, 적은 전력소비, 그리고 긴 수명을 갖는 하이브리드 직류 구동형 전계발광소자 제작법을 특허로 등록하였다.(미국 특허 5229628 참조)In addition, the author inserted a semiconductor thin film having a band gap of 2.4 eV or more between the fluorescent film and the current limiting film, thereby providing a hybrid DC-driven electroluminescence with high efficiency, high brightness, low power consumption, and long lifetime. The device fabrication method is registered as a patent (see US Patent 5229628).
그러나, 상기에서 언급하고 있는 종래 기술들은 주로 주황색이나 녹색을 발광하는 하이브리드 직류 구동형 전계발광소자가 대부분이며, 천연색을 구현하기 위해서는 직류 구동에 적합한 청색 발광 형광막의 개발이 필요하다.However, the above-mentioned prior arts are mostly hybrid DC-driven electroluminescent devices emitting mainly orange or green, and in order to realize natural colors, it is necessary to develop a blue light emitting fluorescent film suitable for DC driving.
청색 형광막의 개발은 천연색 전계발광소자를 구현하는데 가장 큰 걸림돌로 작용하고 있는데, SrS 를 모재료로 하는 SrS:Ce, SrS:Cu, 그리고 SrS:Cu, Ag 등의 박막 형광막에 대한 연구가 활발히 진행중이나 아직까지 실용화 단계에 이르지 못한 실정이다.The development of the blue fluorescent film is the biggest obstacle to the implementation of the color electroluminescent device, and research on thin film fluorescent films such as SrS: Ce, SrS: Cu, and SrS: Cu, Ag using SrS as a parent material has been actively conducted. It is in progress but has not yet reached the stage of commercialization.
Yun S.J. 등은 원자층 증착법 이나 화학 증착법에 의해 제작된 CaS:Pb 청색 형광막이 교류 구동형 전계발광소자에 적합한 우수한 특성을 가짐을 보고하였으나 (SID 99 Digest, p1142 참조) 아직 저전압에서 구동 가능한 직류 구동형 청색 전계발광소자에 적절한 형광막은 보고되지 않고 있다.Yun S.J. Et al reported that CaS: Pb blue fluorescent films produced by atomic layer deposition or chemical vapor deposition have excellent properties suitable for AC-driven electroluminescent devices (see SID 99 Digest, p1142). The fluorescent film suitable for an electroluminescent element is not reported.
본 발명은 원자층 증착법 또는 화학 증착법으로 성장한 균일한 박막의 CaS:Pb 을 형광막을 이용하여, 교류 구동형 박막 전계발광소자에 비해 소자의 동작 전압이 낮고 효율이 높으며, 휘도의 조절이 용이한 고순도, 고휘도의 하이브리드 직류 구동형 청색 전계발광소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.According to the present invention, the CaS: Pb of a uniform thin film grown by atomic layer deposition or chemical vapor deposition is used as a fluorescent film. An object of the present invention is to provide a hybrid DC-driven blue electroluminescent device of high brightness.
도 1 은 본 발명의 한 실시예에 따른 직류 구동형 박막 청색 전계발광소자의 단면을 도시한 것이고,1 is a cross-sectional view of a direct current driven thin film blue electroluminescent device according to an embodiment of the present invention,
도 2 는 본 발명의 한 실시예에 따른 직류 구동형 박막 청색 전계발광소자의 휘도 특성을 도시한 것이고,FIG. 2 illustrates luminance characteristics of a DC-driven thin film blue electroluminescent device according to an embodiment of the present invention.
도 3 은 도 1의 직류 구동형 박막 청색 전계발광소자에 전류 제한막을 더 포함시킨 박막 하이브리드 청색 전계발광소자의 단면을 도시한 것이고,3 is a cross-sectional view of a thin film hybrid blue electroluminescent device in which a current limiting film is further included in the DC-driven thin film blue electroluminescent device of FIG. 1,
도 4 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 직류 구동형 박막 청색 전계발광소자의 단면을 도시한 것이고,4 is a cross-sectional view of a direct current driven thin film blue electroluminescent device according to another embodiment of the present invention,
도 5 는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 직류 구동형 박막 청색 전계발광소자의 단면을 도시한 것이다.5 is a cross-sectional view of a direct current driven thin film blue electroluminescent device according to another embodiment of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
1 : 투명 기판 2 : 투명 전극1: transparent substrate 2: transparent electrode
3 : CaS:Pb 형광막 4 : 삽입 박막3: CaS: Pb fluorescent film 4: Insert thin film
5 : 전류 제한막 6 : 금속 전극5: current limiting film 6: metal electrode
7 : 실리콘 전극 8 : 불투명 기판7: silicon electrode 8: opaque substrate
9 : 내화 금속 전극9: refractory metal electrode
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 한 실시예에 따른 직류 구동형 청색 전계발광소자는, 투명한 유리 기판과, 상기 투명한 유리 기판위에 형성된 투명 전극과, 상기 투명 전극위에 형성된 CaS:Pb 의 형광막과, 상기 형광막위에 형성된 삽입 박막 및, 상기 삽입 박막위에 형성된 금속 전극을 포함하는 구조를 갖는 것을 특징으로하여 구성된다.In order to achieve the above object, a DC-driven blue electroluminescent device according to an embodiment of the present invention includes a transparent glass substrate, a transparent electrode formed on the transparent glass substrate, a CaS: Pb fluorescent film formed on the transparent electrode, And an insertion thin film formed on the fluorescent film, and a metal electrode formed on the insertion thin film.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 부가적으로, 상기 삽입 박막과 금속 전극사이에 전류 제한막을 더 포함하는 구조를 갖는 것을 특징으로 하여 구성된다.In order to achieve the above object, the present invention is additionally configured to have a structure further comprising a current limiting film between the inserted thin film and the metal electrode.
또한, 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 구체적으로, 상기 전류 제한막은 MnO₂층으로 형성된 것을 특징으로 하여 구성된다.In addition, in order to achieve the above object, the present invention is specifically, characterized in that the current limiting film is formed of a MnO₂ layer.
또한, 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 구체적으로, 상기 CaS:Pb 의 형광막은 1000 ~ 10000 Å 의 두께로 발광체 Pb 가 0.4 ~ 2.0 mol% 도핑된 것을 특징으로 하여 구성된다.In addition, in order to achieve the above object, the present invention is specifically, the fluorescent film of CaS: Pb is characterized in that the light-emitting Pb 0.4 ~ 2.0 mol% doped with a thickness of 1000 ~ 10000 Å.
또한, 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 구체적으로, 상기 CaS:Pb 의 형광막은 7000 Å 의 두께인 것을 특징으로 하여 구성된다.In order to achieve the above object, the present invention is specifically, characterized in that the fluorescent film of CaS: Pb is characterized in that the thickness of 7000 Å.
또한, 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 구체적으로, 상기 삽입 박막은 ZnS, ZnO, ZnSe, MgSe, BaSe 중 어느 하나 또는 이들의 다층 구조인 것을 특징으로 하여 구성된다.In addition, in order to achieve the above object, the present invention is specifically, the inserted thin film is configured to be any one of ZnS, ZnO, ZnSe, MgSe, BaSe or a multilayer structure thereof.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 다른 실시예에 따른 직류 구동형 청색 전계발광소자는, 반도체 전극과, 상기 반도체 전극위에 형성된 CaS:Pb 의 형광막과, 상기 형광막위에 형성된 삽입 박막 및, 상기 삽입 박막위에 형성된 투명 전극을 포함하는 구조를 갖는 것을 특징으로 하여 구성된다.In order to achieve the above object, a direct current driven blue electroluminescent device according to another embodiment of the present invention includes a semiconductor electrode, a fluorescent film of CaS: Pb formed on the semiconductor electrode, an insertion thin film formed on the fluorescent film, and And a transparent electrode formed on the inserted thin film.
또한, 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 구체적으로, 상기 반도체 전극은 불투명의 실리콘 전극인 것을 특징으로 하여 구성된다.In addition, in order to achieve the above object, the present invention is specifically, characterized in that the semiconductor electrode is characterized in that the opaque silicon electrode.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 또다른 실시예에 따른 직류 구동형 청색 전계발광소자는, 불투명의 기판과, 상기 불투명의 기판위에 형성된 금속 전극과, 상기 금속 전극위에 형성된 삽입 박막과, 상기 삽입 박막위에 형성된 CaS:Pb 의 형광막과, 상기 CaS:Pb 의 형광막위에 형성된 삽입 박막 및, 상기 삽입 박막위에 형성된 투명 전극을 포함하는 구조를 갖는 것을 특징으로하여 구성된다.In order to achieve the above object, a direct current driven blue electroluminescent device according to another embodiment of the present invention includes an opaque substrate, a metal electrode formed on the opaque substrate, an insertion thin film formed on the metal electrode, and the insertion And a CaS: Pb fluorescent film formed on the thin film, an insertion thin film formed on the CaS: Pb fluorescent film, and a transparent electrode formed on the inserted thin film.
또한, 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 구체적으로, 상기 불투명 기판은 실리콘 또는 알루미나 기판인 것을 특징으로 하여 구성된다.In addition, in order to achieve the above object, the present invention is specifically, characterized in that the opaque substrate is characterized in that the silicon or alumina substrate.
또한, 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 구체적으로, 상기 금속 전극은 W, Mo 또는 Pt 중 어느 하나의 내화 금속 전극인 것을 특징으로 하여 구성된다.In addition, in order to achieve the above object, the present invention is specifically, characterized in that the metal electrode is characterized in that the refractory metal electrode of any one of W, Mo or Pt.
본 발명의 상술한 목적과 여러 가지 장점은 이 기술 분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 후술되는 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.The above objects and various advantages of the present invention will become more apparent from the preferred embodiments of the invention described below with reference to the accompanying drawings by those skilled in the art.
도 1 은 본 발명의 한 실시예에 따른 직류 구동형 박막 청색 전계발광소자의 단면을 도시한 것이다.1 is a cross-sectional view of a direct current driven thin film blue electroluminescent device according to an embodiment of the present invention.
먼저, 유리 등(Glass, Borosilicate 등)을 사용한 투명한 기판(1) 위에 ITO(Indium tin oxide)나 알루미늄이 첨가된 아연 산화물(Aluminum-doped zinc oxide ;ZnO:Al)을 사용한 투명 전극(2)을 증착시킨다.First, a transparent electrode 2 using indium tin oxide (ITO) or aluminum-doped zinc oxide (ZnO: Al) is added on a transparent substrate 1 using glass or the like (Glass, Borosilicate, etc.). Deposit.
다음으로, 원자층 증착법이나 화학 증착법으로 성장된 CaS:Pb 형광막(3)을 상기 투명 전극(2)위에 증착시킨다.Next, a CaS: Pb fluorescent film 3 grown by atomic layer deposition or chemical vapor deposition is deposited on the transparent electrode 2.
상기 CaS:Pb 형광막(3)은 두께를 1000 ~ 10000 Å 으로 하는데, 최적으로는7000 Å 으로 한다. 또한, 도핑된 Pb 의 양은 0.4 ~ 2.0 mol% 정도의 상대양을 갖도록 한다.The CaS: Pb fluorescent film 3 has a thickness of 1000 to 10000 GPa, but optimally 7000 GPa. In addition, the amount of the doped Pb is to have a relative amount of about 0.4 to 2.0 mol%.
다음으로, 상기 CaS:Pb 형광막(3)위에 ZnS, ZnO, ZnSe, MgSe, BaSe 중 어느 하나 또는 이들의 다층 구조로 된 삽입 박막(4)을 400 ~ 1000 Å 정도의 두께로 증착시킨다.Next, an insertion thin film 4 having any one of ZnS, ZnO, ZnSe, MgSe, BaSe, or a multilayered structure thereof is deposited on the CaS: Pb fluorescent film 3 to a thickness of about 400 to 1000 mW.
상기 삽입 박막(4)은, 밴드갭(band gap)이 커서 전자가 투명 전극(2)으로부터 형광막(3)으로 공급될 때 장벽(electron barrier layer)역할을 하고, CaS:Pb 형광막(3)을 습기로부터 보호할 수 있으며, 결정성이 좋아서 투명 전극(2)으로부터 공급된 전자가 가속될 수 있는 막을 형성하므로 발광 효율을 높일 수 있게된다.The interlayer thin film 4 has a large band gap and serves as a barrier layer when electrons are supplied from the transparent electrode 2 to the fluorescent film 3, and the CaS: Pb fluorescent film 3 ) Can be protected from moisture, and the crystallinity is good to form a film in which electrons supplied from the transparent electrode 2 can be accelerated, thereby improving luminous efficiency.
또한, 상기 삽입 박막(4)은, 투명 전극(2) 또는 후술할 전류 제한막에서 주입된 전자가 박막 내에서 전계에 의해 가속되도록 하고, 소자내에서 저항체의 역할을 하여 전류량을 조절함으로써 소자의 안정성과 휘도를 증가시킨다.In addition, the insertion thin film 4 allows electrons injected from the transparent electrode 2 or the current limiting film to be described later to be accelerated by an electric field in the thin film, and acts as a resistor in the device to adjust the amount of current. Increases stability and brightness.
다음으로, 상기 삽입 박막(4)위에 Al 등 반사율이 좋은 금속을 전극(6)층으로 증착시킨다.Next, a metal having good reflectance such as Al is deposited on the inserted thin film 4 as the electrode 6 layer.
이로써, 상기의 구조를 갖는 직류 구동형 박막 청색 전계발광소자는, 구동 주파수, 구동 전압, 그리고 구동 펄스의 폭에 의해 휘도의 조절이 가능하도록 제작 할 수 있는데, 색도(x, y)가 x = 0.14 ~ 0.15, y = 0.09 ~ 0.15 정도의 순수 청색의 빛을 발광하였다. 또한, 휘도는 100 pps(pulse per second) 주파수에서 펄스폭에 따라 수십 ~ 수백 cd/m²의 값을 나타내었다. 효율은 0.2 - 0.5 lm/w 을 나타냄으로써 종래의 직류 구동형 전계 발광 소자에 비해 큰 값을 보였다.Thus, the DC-driven thin film blue electroluminescent device having the above structure can be manufactured so that the luminance can be adjusted by the driving frequency, the driving voltage, and the width of the driving pulse, and the chromaticity (x, y) is x = Pure blue light of 0.14 to 0.15 and y = 0.09 to 0.15 was emitted. In addition, luminance exhibited values of tens to hundreds of cd / m² depending on the pulse width at a frequency of 100 pps (pulse per second). The efficiency was 0.2-0.5 lm / w, showing a large value compared with the conventional direct current-driven electroluminescent device.
도 2 는 본 발명의 한 실시예에 따른 직류 구동형 박막 청색 전계발광소자의 휘도 특성을 도시한 것이다.FIG. 2 illustrates luminance characteristics of a DC-driven thin film blue electroluminescent device according to an embodiment of the present invention.
도 3 은 도 1의 직류 구동형 박막 청색 전계발광소자에 전류 제한막을 더 포함시킨 경우의 단면을 도시한 것이다.FIG. 3 is a cross-sectional view of a case in which a current limiting film is further included in the DC-driven thin film blue electroluminescent device of FIG. 1.
상기 도 1 에 도시된 본 발명의 한 실시예에 따른 직류 구동형 박막 청색 전계발광소자에 이용된 형광막에 과도한 전류가 흐르는 것을 막기 위해 MnO₂를 사용한 전류 제한막(current limiting layer)(5)을 상기 삽입 박막(4)과 금속 전극(6) 사이에 형성시킨다.In order to prevent excessive current from flowing in the fluorescent film used in the direct current driven thin film blue electroluminescent device shown in FIG. 1, a current limiting layer 5 using MnO₂ is used. It is formed between the inserted thin film 4 and the metal electrode 6.
또한, 본 발명의 한 실시예에 따른 직류 구동형 박막 청색 전계발광소자에 이용된 형광막은 전계발광소자의 반전 구조에도 응용이 가능하며, 이 경우 전계발광소자는 보다 간단한 구조를 갖는다.In addition, the fluorescent film used in the DC-driven thin film blue electroluminescent device according to an embodiment of the present invention can be applied to an inverted structure of the electroluminescent device, in which case the electroluminescent device has a simpler structure.
도 4 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 직류 구동형 박막 청색 전계발광소자의 단면을 도시한 것이다.4 is a cross-sectional view of a direct current driven thin film blue electroluminescent device according to another embodiment of the present invention.
본 발명의 한 실시예에 따른 직류 구동형 박막 청색 전계발광소자의 투명 기판에 실리콘 반도체 전극을 사용하여 제작할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a silicon semiconductor electrode may be manufactured on a transparent substrate of a direct current driven thin film blue electroluminescent device.
먼저, 실리콘 등의 반도체 불투명 기판을 전극으로 사용하고, 그 위에 CaS:Pb 형광막(3)을 증착시킨다.First, a semiconductor opaque substrate such as silicon is used as an electrode, and a CaS: Pb fluorescent film 3 is deposited thereon.
다음으로, ZnS 등의 삽입 박막(4)을 증착하고 상부에 투명 전극(2)을 형성시킨다.Next, an insertion thin film 4 such as ZnS is deposited and a transparent electrode 2 is formed on the top.
이 경우, 투명 전극(2)을 음극으로 사용하고 실리콘 전극을 양극으로 사용하여 작동시키면, 전자가 음극에서 양극으로 ZnS 막을 통과하면서 가속되어 형광막을 발광시키므로 발광 효율을 높일 수 있다.In this case, when the transparent electrode 2 is used as the cathode and the silicon electrode is used as the anode, the electrons are accelerated while passing through the ZnS film from the cathode to the anode, thereby emitting a fluorescent film, thereby improving luminous efficiency.
불투명 전극으로 사용된 실리콘은 마치 Higton 등이 고안한 블랙막(black layer) 의 역할을 할 수 있는 전극이 된다.Silicon used as an opaque electrode becomes an electrode capable of acting as a black layer devised by Higton et al.
도 5 는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 직류 구동형 박막 청색 전계발광소자의 단면을 도시한 것이다.5 is a cross-sectional view of a direct current driven thin film blue electroluminescent device according to another embodiment of the present invention.
먼저, 실리콘, 알루미나 등을 사용한 불투명 기판(1)위에, W, Mo, 혹은 Pt 등의 전극을 증착시킨 후, ZnS 등의 삽입 박막(4)을 증착시킨다.First, an electrode such as W, Mo, or Pt is deposited on the opaque substrate 1 made of silicon, alumina, or the like, and then an interlayer thin film 4 such as ZnS is deposited.
다음으로, 상기의 증착된 삽입 박막(4)위에 CaS:Pb 형광막(3)을 증착시키고, 형광막(3)을 보호하기 위해 ZnS 등의 삽입 박막(4)을 형광막(3)위에 한번 더 증착한 후에 투명 전극(2)을 형성한다.Next, a CaS: Pb fluorescent film 3 is deposited on the deposited inserted thin film 4, and an inserted thin film 4 such as ZnS is once deposited on the fluorescent film 3 to protect the fluorescent film 3. After further deposition, the transparent electrode 2 is formed.
이러한 구조에서도 투명 전극(2)을 양극으로, 금속 전극(9)을 음극으로 사용하면 전자가 ZnS 의 삽입 박막을 통해 가속되면서 형광막의 발광체를 여기시켜 투명 전극 쪽으로 빛이 나오게 된다.Even in such a structure, when the transparent electrode 2 is used as an anode and the metal electrode 9 is used as a cathode, electrons are accelerated through the ZnS intercalation thin film to excite the light emitting body of the fluorescent film to emit light toward the transparent electrode.
도 1 , 도 4 및 도 5 에 도시된 본 발명의 실시예들에 따른 직류 구동형 청색 전계발광소자의 경우, ZnS 등의 삽입 박막(4)이 충분히 전류 제한 역할을 감당하므로, 상기의 전류 제한막(5)이 없어도 안정한 고순도, 고휘도의 소자 제작이 가능하게된다.In the case of the DC-driven blue electroluminescent device according to the embodiments of the present invention shown in Figs. 1, 4 and 5, since the inserted thin film 4 such as ZnS plays a sufficient role of current limiting, the current limiting It is possible to fabricate a stable, high purity and high brightness device without the film 5.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 직류 구동형 전계발광소자는 종래 기술에서 이루지 못한 고순도, 고휘도의 청색을 발광하는 효과가 있다.As described above, the DC-driven electroluminescent device according to the present invention has the effect of emitting blue light of high purity and high brightness which has not been achieved in the prior art.
특히, 본 발명의 직류 구동형 청색 전계발광소자는 교류 구동형 박막 전계발광소자에 비해 훨씬 낮은 전압에서 구동하면서 충분한 빛을 발광하므로 효율을 상대적으로 증가 시킬 수 있게 된다.In particular, the DC-driven blue electroluminescent device of the present invention emits sufficient light while driving at a much lower voltage than the AC-driven thin film electroluminescent device, so that the efficiency can be relatively increased.
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