KR100799591B1 - 금속-절연체 전이층을 포함하는 전계발광소자 - Google Patents

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Abstract

휘도가 크고 구동전압이 낮은 전계발광소자를 제공한다. 그 소자는 기판 상에 위치하며 빛을 발생할 수 있는 발광중심이온을 갖는 형광층의 일측에 배치되며, 전압의 변화에 의해 급격하게 절연체에서 금속으로 상전이하는 금속-절연체 전이(MIT)층을 포함한다. 그리고 MIT층에 부착되어 외부에서 인가된 전압을 분배하기 위한 제1 절연층 및 형광층의 타측에 배치되는 제2 절연층을 포함하는 금속-절연체 전이층을 포함한다.
금속-절연체 전이, 전계발광소자, 형광층

Description

금속-절연체 전이층을 포함하는 전계발광소자{Electro-luminescent device including metal-insulator transition layer}
도 1 및 도 2는 종래의 교류구동형 박막 전계발광소자 (ELD) 소자의 일례인 디스플레이를 나타낸 단면도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 ELD 소자를 나타낸 단면도들이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 ELD 소자를 나타낸 단면도들이다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 사용된 MIT층의 전류(I)-전압(V)의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 ELD 소자의 휘도(L)-전압(V)의 관계(a)를 종래의 소자의 휘도-전압의 관계(b)를 비교한 그래프이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
102, 202, 302, 402; 기판
114, 204, 304, 404; 제1 전극
112, 206, 306, 406; 제1 절연층
108, 210, 310, 410; 형광층
106, 212, 314, 414; 제2 절연층
110, 208; MIT층
308, 408; 제1 MIT층
312, 412; 제2 MIT층
104, 214, 316, 416; 제2 전극
본 발명은 전계발광소자에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 금속-절연체 전이층을 포함하는 전계발광소자에 관한 것이다.
박막 전계발광소자(Electro-Luminescent Device; ELD) 디스플레이는 내구성이 우수하고, 수명이 길며, 시야각이 넓고, 내환경성이 우수한 디스플레이이다. 그러나 천연색의 휘도가 낮고 구동전압이 높은 것이 큰 결점으로 여겨져 왔다. 최근 새로운 청색 형광체의 개발 및 이를 이용한 고휘도 백색의 구현이 성공함에 따라, 천연색의 휘도는 크게 개선되고 있었으나 높은 구동전압이 요구되는 문제는 해결되지 못하고 있는 실정이다. 실제 시판되고 있는 교류(AC) 구동형 박막 ELD 소자, 예컨대 ELD 디스플레이의 구동전압은 150 - 250V, 또는 그 이상이다.
도 1 및 도 2는 종래의 교류구동형 박막 ELD 소자의 일례인 디스플레이를 나타낸 단면도들이다. 이때, 도 2의 소자(50)는 도 1의 소자(10)과 빛을 방출하는 방향이 다른 차이점을 가지고 있다.
도시된 바와 같이, 도 1의 ELD 소자(10)는 투명한 기판(12), 투명한 제1 전극(14), 투명한 제1 절연층(16), 빛을 생성하는 형광층(18), 제2 절연층(20) 및 불투명한 제2 전극(22)이 적층된 구조를 갖는다. 제1 전극(14)과 제2 전극(22)에 인가된 전압에 의해 형광층(18)에서 발생한 빛은 제1 절연층(16), 제1 전극(14) 및 기판(12)을 관통하여 외부로 방출된다.
이에 비해, 도 2의 ELD 소자(50)는 불투명한 기판(52), 불투명한 제1 전극(54), 제1 절연층(56), 빛을 생성하는 형광층(58), 투명한 제2 절연층(60) 및 투명한 제2 전극(62)이 적층된 구조를 갖는다. 제1 전극(54)과 제2 전극(62)에 인가된 전압에 의해 형광층(58)에서 발생한 빛은 제2 절연층(60) 및 제2 전극(62)을 관통하여 외부로 방출된다. 즉, ELD 소자(50)가 방출하는 빛의 방향은 ELD 소자(10)의 방향과는 반대이다.
종래의 교류 구동형 박막 ELD 소자(도 1을 기준)는, 발광이 일어나기 전의 형광층(18)이 두 절연층들(16, 20)과 마찬가지로 커패시터(capacitor)처럼 거동하므로, 세 개의 커패시터가 직렬연결된 형태의 전기적인 등가회로를 갖는다. 이때, 유전상수와 박막의 두께로 결정되는 커패시턴스(capacitance)의 크기에 의하여, 각각의 박막(16, 18, 20)의 전계는 전체에 가해지는 전계가 분배된다.
한편, 형광층(18)에 걸리는 전압이 임계전계(이때 소자전체에 걸리는 전압을 Vth로 정의함)보다 커지게 되면 형광층(18)에서 빛이 발생하면서 점차 저항성분이 커진다. 즉, 전계가 커짐에 따라 휘도가 증가하다가 일정한 전계에 도달하면, 형광층(18)에의 전계는 더 이상으로 증가하지 못한다. 이에 따라, 휘도가 증가하는 폭이 둔화하여, 소자의 효율은 크게 감소된다. 이러한 경향은 ELD 소자에 사용되는 소재, 박막들의 두께 및 소자의 구조에 따라 결정되고, 이에 따른 Vth값과 단위 전압증가에 따라 휘도가 증가하는 속도(즉, 기울기)를 달라지게 한다. Vth 값, 휘도, 휘도의 증가 기울기 등은 실제 ELD 소자를 사용하는데 중요한 변수가 된다.
앞에서 설명한 바와 같이 절연층들(16, 20)이 샌드위치 구조로 형광층(18)의 두 계면과 접해있고, 또한 형광층(18)이 발광하기 위해서는 일정한 크기 이상의 전계가 형광층(18)에 걸려야 한다. 위와 같은 ELD 소자의 발광원리 때문에 박막 ELD 소자의 구동전압은 다른 디스플레이 소자에 비해 매우 높다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 휘도가 크고 구동전압이 낮은 전계발광소자를 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 의한 전계발광소자의 일례는 기판과, 상기 기판 상에 위치하며 빛을 발생할 수 있는 발광중심이온을 갖는 형광층을 포함한다. 또한, 상기 형광층의 일측에 배치되며, 전압의 변화에 의해 급격하게 절연체에서 금속으로 상전이하는 금속-절연체 전이(MIT)층을 포함한다. 그리고 상기 MIT층에 부착되어 외부에서 인가된 전압을 분배하기 위한 제1 절연층 및 상기 형광층의 타측에 배치되는 제2 절연층을 포함하는 금속-절연체 전이층을 포함한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 의한 전계발광소자의 다른 예는 기판과, 상기 기판 상에 위치하며, 빛을 내는 발광중심이온을 갖는 형광층을 포함한다. 또한, 상기 형광층의 일측에 배치되며, 전압의 변화에 의해 급격하게 절연체에서 금속으로 상전이하는 제1 MIT층과, 상기 제1 MIT층에 부착되어 외부에서 인가된 전압을 분배하는 제1 절연층 및 상기 형광층의 타측에 배치되며, 전압의 변화에 의해 급격하게 절연체에서 금속으로 상전이하는 제2 MIT층을 포함한다. 그리고, 상기 제2 MIT층에 부착되어 외부에서 인가된 전압을 분배하는 제2 절연층을 포함하는 금속-절연체 전이층을 포함한다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다음에서 설명되는 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예들은 당분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 실시예 전체에 걸쳐서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
본 발명의 실시예들은 형광층과 절연층 사이에 일정한 전계가 가해질 때 급격한 금속-절연체 전이(MIT) 특성을 나타내는 박막을 삽입한 박막 전계발광소자를 제공할 것이다. MIT층은 MIT 현상이 일어나기 전에는 전계를 형광층과 절연층과 함께 나누어 가지고, 일정한 전계(VMIT)에 도달하였을 때는 급격히 금속특성을 나타내어 형광체에 충분한 전계를 가한다. 이에 따라, MIT층을 삽입하면 낮은 구동전압 에서 발광이 시작되며, 전압증가에 따라 휘도가 증가하는 양상을 조절할 수 있다. 한편, 이하에서 표현될 VMIT는 MIT층이 절연체에서 금속으로 전이되는 전압이고, Vth는 형광층이 발광하기 위한 전압이다.
상기 형광층의 형광체는 ZnS, SrS, CaS, CaSrS, SrGaS, BaAlS 등에 첨가되어 있는 Mn 이온, Eu 이온, Pb 이온, Pr 이온, Tb 이온, Tm 이온, Tu이온, Ce 이온, Nd 이온, Pm 이온, Sm 이온, Gd 이온, Dy 이온, Ho 이온, Er 이온, Yb 이온, Lu 이온, Cu 이온, Ag 이온, Co 이온 등과 같은 발광중심이온들을 포함한다. 발광이온중심들은 전계에 의해 가속된 높은 에너지의 전자들과 충돌하거나 그와 유사한 메커니즘에 의해 에너지를 전달받아 높은 에너지 준위로 여기상태가 된 후 다시 기저상태로 안정화된다. 발광중심이온들은 여기상태와 기저상태의 에너지 차이에 해당하는 파장의 빛을 방출한다.
MIT 물질은 일정한 크기 이상의 전계가 가해지면 절연체에서 금속으로 특성이 매우 급격히 변하는 특성을 가진 물질을 통칭한다. 급격한 MIT층은 산소, 탄소, 반도체 원소(III-V족, II-VI족), 전이금속원소, 희토류원소, 란탄계 원소들을 포함하는 저 농도의 정공이 첨가된 무기물 화합물 반도체 및 절연체, 저 농도의 정공이 첨가된 유기물 반도체 및 절연체, 저 농도의 정공이 첨가된 반도체, 및 저 농도의 정공이 첨가된 산화물 반도체 및 절연체 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 급격한 MIT층은 산소, 탄소, 반도체 원소(III-V족, II-VI족), 전이 금속원소, 희토류원소, 란탄계 원소들을 포함하는 저 농도의 전자가 첨가된 무기물 화합물 반도체 및 절연체, 저 농도의 전자가 첨가된 유기물 반도체 및 절연체, 저 농도의 정공이 첨가된 반도체, 및 저 농도의 전자가 첨가된 산화물 반도체 및 절연체 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
나아가, 급격한 MIT층은 n형이면서 큰 저항을 갖는 반도체 및 절연체를 포함하여 형성될 수도 있다.
이하에서는, 본 발명의 ELD 소자의 작동원리를 설명한다. 먼저, 본 발명과 비교하기 위하여 MIT층을 삽입하기 전의 상기 소자의 특성을 알아본다. 발광하기 전의 절연층과 형광층은 모두 커패시터의 특성을 나타내므로 전계는 각각 절연층과 형광층에 나누어 걸리게 된다. 절연층이 없는 DC 구동형 ELD인 경우에는 형광층에 대부분의 전계가 걸리게 된다. 발광을 하기 위해서는, 전자들이 형광층에서 가속되고 발광중심이온에 에너지를 전달해야 한다. 이에 따라, 발광하기 위해서는 일정한 크기 이상의 에너지가 필요하므로, 형광층에 걸리는 전계는 1 MV/cm 이상이 되어야 한다.
위와 같은 구조에 본 발명의 MIT층을 삽입하면, MIT층은 일정한 전압 이상에서 절연체에서 금속으로 급격히 변화함으로써 구동전압을 낮출 수 있다. 또한, 금속으로 전이된 MIT층으로부터 많은 전자가 주입되어 반사도를 증가시켜, 휘도가 증가한다. 본 발명의 실시예들은 MIT층이 삽입되는 위치와 배열을 중심으로 나누어 설명될 것이다. 필요에 따라, 본 발명은 본 발명의 범주에 속하는 범위에서 다양한 관점으로 표현될 수 있을 것이다.
(제1 실시예)
도 3 및 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 의한 ELD 소자를 나타낸 단면도들이다. 이때, 도 4의 소자(200)는 도 3의 소자(100)와 빛을 방출하는 방향이 다른 차이점을 가지고 있다.
도시된 바와 같이, 도 3의 ELD 소자(100)는 투명한 기판(102), 투명한 제2 전극(104), 투명한 제2 절연층(106), 빛을 생성하는 형광층(108), MIT층(110), 제1 절연층(112) 및 불투명한 제1 전극(114)이 적층된 구조를 갖는다. 제1 전극(114)과 제2 전극(104)에 전압을 인가했을 때 MIT층(110)에 걸리는 전압이 앞에서 설명한 전압(VMIT)보다 커지면, MIT층(108)은 금속상태가 된다.
MIT가 일어나기 전에는 MIT층(110)은 절연체로 거동하므로 제1절연층(112)와 제2절연층(106)의 두께는 MIT층이 없는 통상적인 ELD에 비해 얇게 사용한다. 소자(100)에서 MIT층에 나누어 걸리는 전압이 VMIT 이상이 되는 전압이 ELD 소자에 걸리면 MIT층이 절연체에서 금속으로 급격히 특성이 바뀌면서 형광체(108)에 나누어 걸리는 전압이 임계전압(Vp) 값을 초과하여 급격히 휘도가 증가되고, 또한 형광체와 인접한 MIT층(110)에서 많은 전자가 형광체 내로 공급되어 MIT층이 없는 소자에 비하여 더 큰 휘도를 얻을 수 있다.
MIT 층의 두께는 다음과 같은 기준으로 결정되어야 한다. 즉, 소자 전체에 가해준 전압은 절연층들, 형광층, 절연상태의 MIT층에 나누어 걸리는데, MIT 층에 나누어 걸리는 전압이 VMIT일 때 형광층에 걸리는 전압은 형광층이 발광하기 위한 임계 전압인 Vp 보다 낮고, MIT 층이 금속으로 전이하여 더 이상 전계가 유지되지 못하여 그에 따른 결과로써 형광층에 걸리는 전압이 증가하게 되었을 때 그 증가한 전압은 Vp 보다 커서 MIT가 일어나는 순간 형광층이 급격히 발광을 할 수 있도록 결정되어야 한다.
이에 따라, 앞에서 설명한 MIT 층이 없는 통상적인 ELD소자에서 제1 전극(114)과 제2 전극(102)에 의한 경우의 임계전압(Vth)보다 낮은 전압에서 형광층(108)은 빛을 방출한다. 형광층(108)에서 발생한 빛은 제2 절연층(106), 제2 전극(104) 및 기판(102)을 관통하여 외부로 방출된다. 이와 같은 소자는 전면발광구조를 갖는다고 한다.
이에 비해, 도 4의 ELD 소자(200)는 불투명한 기판(202), 불투명한 제1 전극(204), 불투명한 제1 절연층(206), MIT층(208), 빛을 생성하는 형광층(210), 투명한 제2 절연층(212) 및 투명한 제2 전극(214)이 적층된 구조를 갖는다. 도 3의 경우와 동일하게, 제1 전극(204)과 제2 전극(214)에 전압이 인가될 때 MIT 소자에 나누어 걸리는 전압이 앞에서 설명한 전압(VMIT)보다 커지면, MIT층(208)은 금속상태가 된다.
금속상태의 MIT층(208)에서 발생한 전자들은 형광층(210)에 관통 주입되어 발광을 위한 충분한 에너지를 발광중심이온들에게 전달한다. 이에 따라, MIT 층이 없이 제1 전극(204)과 제2 전극(214)에 의한 경우의 임계전압(Vth)보다 낮은 전압에서 형광층(208)은 빛을 방출한다. 형광층(208)에서 발생한 빛은 제2 절연층(212) 및 제2 전극(214)을 관통하여 외부로 방출된다. 이와 같은 소자는 반전된(inverted) 발광구조를 갖는다고 한다.
한편, MIT층(110, 208)은 금속으로 변성된 후 반사도가 커지므로 형광층(108, 210)에 대하여 빛을 방출하는 방향과 반대되는 방향, 즉 발광휘도를 증가시키는 위치에 배치된다. 만일, MIT층의 일부를 빛이 투과하는 구조로 변경하고, 기판과 전극들을 모두 투명한 박막으로 사용할 경우 양방향에서 볼 수 있는 투명 ELD 소자로도 제조할 수 있다. 이와 같은 소자는 양방향 관찰 가능한 구조를 갖는다고 한다.
본 발명의 제1 실시예에 의한 ELD 소자는 형광층의 일면에 MIT층을 부착함으로써, 소자의 구동전압을 낮추고 휘도를 증가시킬 수 있다. 또한, MIT층은 박막의 소재, 박막의 형태 등에 따라 VMIT값이 달라지므로, ELD 소자의 구동전압을 MIT층을 이용하여 조절할 수 있다.
(제2 실시예)
도 5 및 도 6은 본 발명의 제2 실시예에 의한 ELD 소자를 나타낸 단면도들이다. 이때, 도 5의 소자(300)는 도 6의 소자(400)과 빛을 방출하는 방향이 다른 차이점을 가지고 있다.
도시된 바와 같이, 도 5의 ELD 소자(300)는 투명한 기판(302), 투명한 제1 전극(304), 투명한 제1 절연층(306), 제1 MIT층(308), 빛을 생성하는 형광층(310), 제2 MIT층(312), 제2 절연층(314) 및 불투명한 제2 전극(316)이 적층된 구조를 갖 는다. 제1 전극(304)과 제2 전극(316)에 전압이 인가될 때 각 MIT 소자에 나누어 걸리는 전압이 앞에서 설명한 전압(VMIT)보다 커지면, 제1 및 제2 MIT층(308, 312)은 금속상태가 된다.
상세히 설명하면, 소자(500)에서 MIT층에 각각 나누어 걸리는 전압이 VMIT 이상이 되는 일정 크기 이상의 전압이 ELD 소자에 걸리면 MIT층이 절연체에서 금속으로 급격히 특성이 바뀌면서 형광체(108)에 나누어 걸리는 전압이 임계전압(Vp) 값을 초과하여 급격히 휘도가 증가되고, 금속상태의 MIT층(308, 312)에서 발생한 전류는 전계가 가해지는 방향에 따라 형광층(310)에 관통 주입되어 발광중심 이온들에게 발광에 필요한 충분한 에너지를 전달한다. 이에 따라, MIT 층이 없이 제1 전극(304)과 제2 전극(316)에 의한 경우의 임계전압(Vth)보다 낮은 전압에서 형광층(310)은 빛을 방출한다. MIT 층의 두께는 다음과 같은 기준으로 결정되어야 한다. 즉, 소자 전체에 가해준 전압은 절연층들, 형광층, 절연상태의 두 MIT층에 나누어 걸리는데, 두 MIT 층에 나누어 걸리는 각각의 전압이 VMIT일 때 형광층에 걸리는 전압은 형광층이 발광하기 위한 임계 전압인 Vp 보다 낮고, 두 MIT 층이 금속으로 전이하여 더 이상 전계가 유지되지 못하여 그에 따른 결과로써 형광층에 걸리는 전압이 증가하게 되었을 때 그 증가한 전압은 Vp 보다 커서 MIT가 일어나는 순간 형광층이 급격히 발광을 할 수 있도록 결정되어야 한다.
형광층(310)에서 발생한 빛은 제1 MIT층(308), 제1 절연층(306), 제2 전 극(304) 및 기판(302)을 관통하여 외부로 방출된다. 이때, 제1 MIT층(308)은 빛을 투과할 수 있는 구조, 예를 들어 얇은 두께를 갖는 것이 바람직하다. 본 소자(300)은 제1 실시예에 의한 소자들보다 더 많은 전류를 형광층에 공급할 수 있으므로, 제1 실시예의 소자들보다 낮은 구동전압을 가질 수 있다.
이에 비해, 도 6의 ELD 소자(400)는 불투명한 기판(402), 불투명한 제1 전극(404), 제1 절연층(406), 제1 MIT층(408), 빛을 생성하는 형광층(410), 제2 MIT층(412), 제2 절연층(414) 및 불투명한 제2 전극(416)이 적층된 구조를 갖는다. 불투명한 전극들은 고반사율을 가진 금속이면 더욱 유리하다. 도 3의 경우와 동일하게, 제1 전극(404)과 제2 전극(416)에 의해 전압이 인가될 때 MIT층에 나누어 걸리는 전압이 앞에서 설명한 전압(VMIT)보다 커지면, 제1 및 제2 MIT층(408, 412)은 금속상태가 된다.
금속상태의 MIT층(408, 412)에서 발생한 전류는 형광층(210)에 주입되어 발광중심 이온 들에게 발광을 위한 충분한 에너지를 전달한다. 이에 따라, MIT층이 없이 제1 전극(404)과 제2 전극(416)에 의한 경우의 임계전압(Vth)보다 낮은 전압에서 형광층(208)은 빛을 발출한다. 형광층(408)에서 발생한 빛은 제1 및 제2 MIT층(408, 412)에 의해 진행이 제한되어 형광층(408)의 측면으로 방출된다. 본 제2 실시예의 소자는 앞에서 설명한 제1 실시예의 소자들에 비해 모든 박막을 불투명한 막으로 할 수 있고, 빛이 방출하는 방향을 변경할 수 있는 특징이 있다.
(실험예)
도 7은 본 발명의 실시예들에 사용된 MIT층의 전류(I)-전압(V)의 관계를 나타내는 그래프이다. 아래 설명에서, ELD 소자는 도 3의 소자를 사용하였다.
도 7을 참조하면, MIT층을 형광층과 절연층 사이에 삽입하면 VMIT 이하의 전압에서 MIT층은 절연체로 거동하므로 일정한 크기의 전계를 나누어 가지게 된다. 그러므로, 본 발명에서 제1 절연층과 제2 절연층의 두께는 통상적인 ELD소자의 경우에 비해 얇게 한다. MIT 층의 두께는 다음과 같은 기준으로 결정되어야 한다. 즉, 소자 전체에 가해준 전압은 절연층들, 형광층, 절연상태의 MIT층에 나누어 걸리는데, MIT 층에 나누어 걸리는 전압이 VMIT일 때 형광층에 걸리는 전압은 형광층이 발광하기 위한 임계 전압인 Vp 보다 낮고, MIT 층이 금속으로 전이하여 더 이상 전계가 유지되지 못하여 그에 따른 결과로써 형광층에 걸리는 전압이 증가하게 되었을 때 그 증가한 전압은 Vp 보다 커서 MIT가 일어나는 순간 형광층이 급격히 발광을 할 수 있도록 결정되어야 한다. 이와 같은 기준을 이용하여 MIT층의 두께는 제1 및 제2 절연층과 절연체 상태의 MIT층의 두께와 유전상수를 모두 고려하여 계산하면 된다.
ELD 소자에 가해지는 전체 전압을 점차 증가시키면 MIT층에 걸리는 전계도 함께 증가하여 MIT가 일어나는 VMIT에 도달하게 되어 MIT층은 금속특성을 나타낸다. 금속이 되면, MIT층에 걸리던 전계는 나머지 절연층 및 형광층의 전계를 급격히 증가시키게 된다. 이와 같이 MIT 현상에 의해 갑자기 형광층에 걸리는 전계가 형광층의 임계전계, Vp, 이상이 되면, 즉, ELD소자 전체에 걸리는 전압을 기준으로 임계 전계 Vth값 이상이 되면 급격히 발광현상이 일어나게 된다.
도 8은 본 발명의 ELD 소자의 휘도(L)-전압(V)의 관계(a)를 종래의 소자의 휘도-전압의 관계(b)를 비교한 그래프이다.
도 8에 의하면, MIT층을 삽입함으로써, 소자 전체에 걸리는 발광전압이 크게 감소하는 효과를 얻게 된다. 즉, 종래의 소자의 임계전압 Vth(b)에 비하여 본 발명의 소자의 임계전압 Vth(a)가 c만큼 감소하였다. 또한, 전압증가에 따른 휘도의 증가속도(곡선의 기울기)도 통상적인 ELD 소자에 비해 본 발명의 ELD 소자가 급격히 증가하게 된다. 즉, 본 발명의 ELD 소자는 종래의 소자에 비해 휘도가 증가하는 정도가 둔화되는 현상이 크게 줄어 들었다.
이상, 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 당분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
이상의 발명에서와 같이 박막 ELD 소자에서 급격한 금속-절연체전이 현상을 나타내는 MIT층을 형광층과 절연층 사이에 삽입함으로써, 박막 ELD 소자의 Vth 값을 크게 감소시키고, 휘도와 휘도의 증가속도를 크게 증가시킬 수 있다. 즉, MIT층이 절연성을 나타낼 때는 절연층과 같은 역할을 하고, MIT층에 걸리는 전계가 VMIT 보다 커지면 급속히 금속상태로 변하여 형광층의 전계가 급격히 증가되도록 하고 많은 수의 전자들이 형광층 내로 가속되어 들어갈 수 있다.

Claims (14)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 위치하며, 빛을 발생할 수 있는 발광중심이온을 갖는 형광층;
    상기 형광층의 일측에 배치되며, 전압의 변화에 의해 급격하게 절연체에서 금속으로 상전이하는 금속-절연체 전이(MIT)층;
    상기 MIT층에 부착되어 외부에서 인가된 전압을 분배하기 위한 제1 절연층; 및
    상기 형광층의 타측에 배치되는 제2 절연층을 포함하는 금속-절연체 전이층을 포함하는 전계발광소자.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 절연층에 부착되어 외부의 전압이 인가되는 제1 전극; 및
    상기 제2 절연층에 부착되어 외부의 전압이 인가되는 제2 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속-절연체 전이층을 포함하는 전계발광소자.
  3. 제1항에 있어서, 상기 기판을 향하여 상기 제2 절연층에 수직한 방향으로 빛을 방출하는 것을 특징으로 하는 금속-절연체 전이층을 포함하는 전계발광소자.
  4. 제2항에 있어서, 상기 제2 전극을 향하여 상기 제2 절연층에 수직한 방향으로 빛을 방출하는 것을 특징으로 하는 금속-절연체 전이층을 포함하는 전계발광소자.
  5. 제1항에 있어서, 상기 형광층을 발광시키기 위한 전압은 상기 MIT층에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 금속-절연체 전이층을 포함하는 전계발광소자.
  6. 제1항에 있어서, MIT 층에 나누어 걸리는 전압이 VMIT일 때 형광층에 걸리는 전압은 형광층이 발광하기 위한 임계 전압인 Vp 보다 낮고, MIT 층이 금속으로 전이하여 더 이상 전계가 유지되지 못하여 그에 따른 결과로써 형광층에 걸리는 전압이 증가하게 되었을 때 그 증가한 전압은 Vp 보다 크도록 MIT층의 두께가 결정되는 것을 특징으로 하는 금속-절연체 전이층을 포함하는 전계발광소자.
  7. 제1항에 있어서, 상기 MIT층은 산소, 탄소, 반도체 원소(III-V족, II-VI족), 전이금속원소, 희토류원소, 란탄계 원소들을 포함하는 저 농도의 정공이 첨가된 무기물 화합물 반도체 및 절연체, 저 농도의 정공이 첨가된 유기물 반도체 및 절연체, 저 농도의 정공이 첨가된 반도체, 및 저 농도의 정공이 첨가된 산화물 반도체 및 절연체 중에서 선택된 하나 또는 복수개의 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 금속-절연체 전이층을 포함하는 전계발광소자.
  8. 제1항에 있어서, 상기 MIT층은 산소, 탄소, 반도체 원소(III-V족, II-VI족), 전이금속원소, 희토류원소, 란탄계 원소들을 포함하는 저 농도의 전자가 첨가된 무기물 화합물 반도체 및 절연체, 저 농도의 전자가 첨가된 유기물 반도체 및 절연체, 저 농도의 전자가 첨가된 반도체, 및 저 농도의 전자가 첨가된 산화물 반도체 및 절연체 중에서 선택된 하나 또는 복수개의 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 금속-절연체 전이층을 포함하는 전계발광소자.
  9. 제1항에 있어서, 상기 MIT층은 n형의 반도체 또는 절연체로 이루어진 것을 특징으로 하는 전계발광소자.
  10. 기판;
    상기 기판 상에 위치하며, 빛을 내는 발광중심이온을 갖는 형광층;
    상기 형광층의 일측에 배치되며, 전압의 변화에 의해 급격하게 절연체에서 금속으로 상전이하는 제1 MIT층;
    상기 제1 MIT층에 부착되어 외부에서 인가된 전압을 분배하는 제1 절연층;
    상기 형광층의 타측에 배치되며, 전압의 변화에 의해 급격하게 절연체에서 금속으로 상전이하는 제2 MIT층; 및
    상기 제2 MIT층에 부착되어 외부에서 인가된 전압을 분배하는 제2 절연층을 포함하는 금속-절연체 전이층을 포함하는 전계발광소자.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제1 절연층에 부착되어 외부의 전압이 인가되는 제1 전극; 및
    상기 제2 절연층에 부착되어 외부의 전압이 인가되는 제2 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속-절연체 전이층을 포함하는 전계발광소자.
  12. 제10항에 있어서, 상기 제1 절연층에 수직한 방향으로 빛을 방출하는 것을 특징으로 하는 금속-절연체 전이층을 포함하는 전계발광소자.
  13. 제10항에 있어서, 상기 형광층에 평행한 방향으로 빛을 방출하는 것을 특징으로 하는 금속-절연체 전이층을 포함하는 전계발광소자.
  14. 제10항에 있어서, 상기 제1 및 제2 MIT층의 각각의 두께는 각 MIT 층에 나누어 걸리는 전압이 VMIT일 때 형광층에 걸리는 전압은 형광층이 발광하기 위한 임계 전압인 Vp 보다 낮고, MIT 층이 금속으로 전이하여 더 이상 전계가 유지되지 못하여 그에 따른 결과로써 형광층에 걸리는 전압이 증가하게 되었을 때 그 증가한 전압은 Vp 보다 크도록 두 MIT층의 두께가 결정되는 것을 특징으로 하는 금속-절연체 전이층을 포함하는 전계발광소자.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101521965B (zh) * 2007-08-06 2011-12-07 财团法人工业技术研究院 电激发光元件
KR101127599B1 (ko) 2009-03-12 2012-03-22 한국전자통신연구원 원적외선 반사막을 포함한 태양전지, 그 태양전지를 포함한 태양전지 모듈 및 태양전지 모듈을 포함한 태양광 발전 시스템

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10319450A (ja) 1996-09-17 1998-12-04 Toshiba Corp 光制御素子、有機薄膜素子及びその製造方法
US6614501B1 (en) 1999-11-29 2003-09-02 Canon Kabushiki Kaisha Electroconductive device having supercooled liquid crystal layer
JP2004311182A (ja) 2003-04-04 2004-11-04 Yamanashi Tlo:Kk 導電性液晶材料を用いた有機エレクトロルミネッセンス素子、薄膜トランジスタおよびその製造方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3731163A (en) * 1972-03-22 1973-05-01 United Aircraft Corp Low voltage charge storage memory element
US5101137A (en) * 1989-07-10 1992-03-31 Westinghouse Electric Corp. Integrated tfel flat panel face and edge emitter structure producing multiple light sources
JPH0410392A (ja) * 1990-04-26 1992-01-14 Fuji Xerox Co Ltd 薄膜ｅｌ素子
JPH04368795A (ja) * 1991-06-14 1992-12-21 Fuji Xerox Co Ltd 薄膜トランジスタ内蔵薄膜ｅｌ素子
US5943154A (en) * 1996-09-17 1999-08-24 Kabushiki Kaisha Toshiba Optically-controlled light control element
US5932964A (en) * 1996-09-24 1999-08-03 Mccann & Associates, Inc. Europium-containing group IIA fluoride epitaxial layer on silicon
KR100695150B1 (ko) * 2005-05-12 2007-03-14 삼성전자주식회사 금속-절연체 변환 물질을 이용한 트랜지스터 및 그 제조방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10319450A (ja) 1996-09-17 1998-12-04 Toshiba Corp 光制御素子、有機薄膜素子及びその製造方法
US6614501B1 (en) 1999-11-29 2003-09-02 Canon Kabushiki Kaisha Electroconductive device having supercooled liquid crystal layer
JP2004311182A (ja) 2003-04-04 2004-11-04 Yamanashi Tlo:Kk 導電性液晶材料を用いた有機エレクトロルミネッセンス素子、薄膜トランジスタおよびその製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101521965B (zh) * 2007-08-06 2011-12-07 财团法人工业技术研究院 电激发光元件
KR101127599B1 (ko) 2009-03-12 2012-03-22 한국전자통신연구원 원적외선 반사막을 포함한 태양전지, 그 태양전지를 포함한 태양전지 모듈 및 태양전지 모듈을 포함한 태양광 발전 시스템

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