KR100914357B1 - 티오알루미네이트 인광막의 단일 소스 스퍼터링 방법, 상기 방법을 이용하여 제조된 전자발광장치 및 상기 방법에서의 인광물질의 용착방법 - Google Patents

티오알루미네이트 인광막의 단일 소스 스퍼터링 방법, 상기 방법을 이용하여 제조된 전자발광장치 및 상기 방법에서의 인광물질의 용착방법 Download PDF

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Abstract

단일 소스 스퍼터링 방법에서의 인광물질 용착방법에 있어서, 상기 인광물질은 주기율표상의 ⅡA 및 ⅡB 군(groups)으로부터 선택된 양이온과 합성되는, 3성분, 4성분 또는 그 보다 많은 성분의 티오알루미네이트, 티오갈레이트 및 티오인데이트, 및 그들의 조성물로 구성된 군(groups)으로부터 선택된다. 상기 인광물질은 원소들의 소정의 조성물(composition)이다. 상기 방법은 기판위에 조성물을 용착하도록 단일소스 조성물로 부터 황화수소 대기 하에서의 스퍼터링을 포함한다.
상기 단일 소스의 타겟(targets)의 조성물은 상기 인광물질내의 다른 원소에 비해 낮은 원자무게를 갖는 상기 인광물질의 원소들의 응축에 있어서 상대적 증가를 가져온다. 상대적 증가는 상기 소정의 조성물의 용착이 기판위에 효과를 주도록 조절된다. 바람직한 인광물질은 바륨 티오알루미네이트(BaAl2S4:Eu)), 및 바륨 마그네슘 티오알루미네이트이다.
용착, 인광물질, 스퍼터링 방법, 강유전체층

Description

티오알루미네이트 인광막의 단일 소스 스퍼터링 방법, 상기 방법을 이용하여 제조된 전자발광장치 및 상기 방법에서의 인광물질의 용착방법{SINGLE SOURCE SPUTTERING METHOD OF THIOALUMINATE PHOSPHOR FILMS, ELECTROLUMINESCENT DEVICE MADE BY USING THE SAME, AND METHOD OF DEPOSITION OF PHOSPHOR IN THE SAME}
본 발명은 전자발광 인광물질로서 사용되는 제어된 다중원소 박막조성물을 용착시키는 단일소스 스퍼터링 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 상기 박막 조성물을 조정함에 의해 동조될 수 있는 방출컬러 및 높은 광도를 제공한다. 상기 방법은 요구되는 인광물질의 막 조성물과는 다른 조성물을 갖는 단일조밀 타겟의 형태로 상기 소스물질을 사용한다. 상기 방법의 타겟 조성물에서 중화학원소에 비해 경화학원소의 응축은 상기 용착된 막에서 요구되는 것보다 더 높다.
실시예에서, 본 발명은 높은 유전상수를 가진 후막 유전체층을 사용하는 풀컬러 아크(ac) 전자발광장치에 사용되는 인광물질의 루미넌스와 방출스펙트럼을 개선시키는 것에 관계된다.
후막(thick film) 유전체 구조는, 미국특허 5,432,015에서 예시한 바와 같이 박막 전자발광(TFEL)장치에 비해 감소된 작동전압 뿐만아니라 절연파괴에 대해 양호한 저항을 제공한다. 상기 후막 유전체 구조는 세라믹 기판위에 용착될때 주로 유리판 위에 제조되는 TFEL장치보다 더 높은 프로세싱 온도를 견뎌내는 경향이 있다. 이러한 증가된 온도내성은 광도을 개선시키도록 더 높은 온도에서 인광막의 어닐링(annealing)을 용이하게 한다. 그러나, 이러한 향상에서도, 후막 전자발광장치는 음극선관(CRT)장치, 특히 더 높은 광도와 더 높은 컬러온도로의 CRT 명세서에서의 최근경향과 충분히 경쟁적인데 필요한 인광 루미넌스와 컬러좌표를 얻을 수 없다. 상기 장치의 작동전압을 증가시키므로서 몇몇 개선이 실행될 수도 있으나, 이것은 상기 장치의 소비전력을 증가시키고 신뢰도를 감소시키며 상기 장치의 구동전기 비용을 증가시킨다.
높은 광도의 풀컬러 전자발광장치는 레드, 그린 및 블루 서브픽셀에 대해 사용된 상기 박막 인광물질이 각 픽셀컬러에 대한 방출스펙트럼이 각 서브픽셀에 대해 요구된 컬러좌표를 얻는데 필요로 하는 광학필터 사용에 의한 감쇠를 최소화하도록 패턴을 갖추는 것이 요구된다. 비교적 낮은 해상도 장치에 대하여, 상기 요구된 패턴은 상기 인광물질을 쉐도우 마스크를 통해 용착하므로서 얻어질 수 있다. 그러나 높은 해상도 장치에 대하여, 상기 쉐도우 마스크 기술은 적절한 정확성을 제공하지 못하며, 사진평판법(photolithographic methods)이 사용되어야 한다. Wu등에 의한 공고된 PCT 특허출원 WO 00/70917에서 예시된 바와 같이, 사진평판 기술은 상기 요구되는 패턴을 제공하도록 포토레지스터 막의 용착과 상기 인광막 일부의 에칭 및/또는 리프트오프(lift off)을 요한다. 포토레지스터 막의 용착 및 제거와 인광막 일부의 에칭 및/또는 리프트오프(lift off)는 전형적으로 물이나 다른 양성자성 용매를 포함하는 용매용액의 사용을 요한다. 이들 용액들은 가수분해 되는 스트론튬 황화물과 같이, 인광물질의 특성을 저하시킨다.
전통적으로, 블루에 대한 세륨으로 활성화된 스트론튬 황화물 및 레드와 그 린에 대한 망간으로 활성화된 아연 황화물은 풀컬러 전자발광장치에 대해 선택된 인광물질이다. 이들 인광물질로 부터 광학적 방출은 레드, 그린 및 블루 서브픽셀에 대한 필요한 컬러좌표를 얻도록 적절한 크로매틱 필터를 통과하여야 하며, 결과적으로 루미넌스 및 에너지 효율의 손실을 가져온다. 상기 망간으로 활성화 된 아연 황화물 인광물질은 입력전력의 10 lumens/watt 에 이르는 비교적 높은 전기에너지의 광학에너지로의 전환효율을 가진다. 상기 세륨으로 활성화된 스트론튬 황화물 인광물질은 블루방출에 대해 비교적 높은 1 lumen/watt의 전환효율을 가진다. 그러나, 이들 인광물질에 대한 스펙트럼 방출은 매우 폭 넓으며, 상기 아연 황화물에 근거한 인광물질에 대해서는 그린에서 레드까지 컬러스펙트럼 범위에 걸치며 상기 스트론튬 황화물에 근거한 물질에 대해서는 블루에서 그린까지 범위에 걸친다. 이것은 광학필터의 사용을 필요로 한다. 상기 세륨으로 활성화된 스트론튬 황화물 인광물질의 분광복사는 용착조건과 활성자 응축을 제어함으로서 블루쪽으로 어느정도 시프트 될 수 있으나, 광학필터에 대한 필요성을 제거시킬 수 있을 만큼의 범위까지는 아니다.
블루 서브픽셀에 요구되는 컬러좌표를 제공하도록 맞추어진 협소한 복사스펙트럼을 가진 다른 블루 인광물질이 평가된다. 이들은 세륨으로 활성화된 알카리토류 티오갤레이트 조성물을 포함한다. 그러한 블루 인광물질은 양호한 블루컬러 좌표를 주는 경향이 있으나, 비교적 낮은 광도와 안정도를 가진다. 상기 주 물질들이 3성분 조성물이므로, 인광막의 화학양론을 제어하는 것은 비교적 어렵다.
유로퓸으로 활성화된 바륨 티오알루미네이트는 훌륭한 블루 컬러좌표와 더 높은 루미넌스를 제공하나, 그것 또한 3성분 조성물이며 화학양론은 제어하기가 어렵다. 스퍼터링이나 전자빔 증착을 사용하여 단일소스 타겟으로 부터 이 물질을 포함하는 인광막의 증착은 높은 광도를 가진 막을 생성하지 않는다. 바륨 티오알루미네이트 인광물질의 개선된 루미넌스는 2개의 소스펠릿으로 부터 막을 용착하는데 호핑(hopping) 전자빔 용착기술을 사용함으로서 얻어진다. 상기 용착된 막의 화학양론은 상기 2개의 소스물질 각각에 입사하는 전자빔의 상대적 체재시간(dwell time)을 사용하여 제어된다. 그러나, 상기 기술은 넓은 영역의 장치의 상업적 제조를 용이하게 하도록 쉽게 사용될 수 없으며, 상기 방법은 용착이 진행되고 상기 소스펠릿이 고갈됨에 따라 상기 2개의 소스로 부터 증착속도에 있어서의 변화를 보충하도록 제어될 수 없다.
상기 티오알루미네이트 인광물질의 화학양론을 개선시키는데 적용된 또 다른 접근은 용착하는데 하나 이상의 소스를 사용하는 것이나, 이러한 접근은 다른 소스들에 대한 상대적인 용착속도에 관한 제어가 부가적으로 요구된다. 상대적인 증착속도의 요구는 각각의 고유한 용착장비에 따라 정해져야 하며 다중소스에 대한 필요성은 용착장비의 설계를 제한하며, 일반적으로 장비 비용이 부가된다.
[발명의 개요]
제어된 조성물 다중원소 인광물질을 용착하는 단일소스 스퍼터링 방법이 지금 소개된다.
따라서, 본 발명의 일태양은 단일소스 스퍼터링 프로세서에서 인광물질의 용착방법을 제공하며, 상기 인광물질은 주기율표상의 ⅡA 및 ⅡB 군(groups)으로부터 선택된 양이온과 합성되는, 3성분, 4성분 또는 그 보다 많은 성분의 티오알루미네이트, 티오갈레이트 및 티오인데이트, 및 그들의 조성물로 구성된 군(groups)으로부터 선택되며, 상기 인광물질은 원소들의 소정의 조성물을 가지고 희토류 원소로 활성화되며, 상기 방법은 기판위에 인광물질을 용착하도록 단일소스 조성물로 부터 황화수소 대기 하에서의 스퍼터링을 포함하며, 상기 단일소스의 조성물은 상기 인광물질내의 다른 원소에 비해 낮은 원자무게를 갖는 상기 인광물질의 원소들의 응축에 있어서 상대적 증가를 가져오며, 상기 상대적 증가는 상기 소정의 조성물의 용착이 기판위에 효과를 주도록 조절된다.
본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시예에서, 인광물질은 활성화된 바륨 티오알루미네이트(BaAl2S4:Eu)) 및 바륨 마그네슘 티오알루미네이트(BaaMg 1-aAl2S4:Eu, 0<a<1)로 구성된 군으로 부터 선택된다.
다른 실시예에서, 상기 양이온은 바륨, 칼슘, 스트론튬, 마그네슘, 아연 및 카드뮴으로 구성된 군으로 부터 선택된 양이온을 포함한다.
또 다른 실시예에서, 낮은 원자무게의 원소들은 적어도 하나의 마그네슘 및 알루미늄이다.
또 다른 실시예에서, 상기 인광물질은 유로퓸이나 세륨으로 활성화된다.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 박막 인광물질 조성물을 용착시키기 위한 단일소스 스퍼터링 방법이 제공되며, 상기 방법은
- 상기 용착된 박막 인광물질 조성물에 관해 더 높은 원자무게 원소에 비해 더 낮은 원자무게 원소의 더 높은 응축을 가진 첨가된(doped)타겟 조성물을 제공하며;
- 상기 박막 인광물질 조성물이 기판위에 용착되도록 황 포함 대기에서 상기 첨가된 타겟 조성물을 스퍼터링하는 것을 포함하며, 여기서, 상기 용착된 박막 인광물질 조성물은 더 높은 원자무게 원소에 비해 더 낮은 원자무게 원소의 더 낮은 응축을 가진다.
본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 전자발광장치가 제공되며, 상기 장치는
- 전기전도성막이 용착된 세라믹 시트와 상기 전기전도성막에 용착된 후막층을 포함한 후막 세라믹 물질 기판과;
- 상기 후막층위의 박막 인광물질 조성물과; 및
-상기 박막 인광물질 조성물위의 광학적으로 투명한 전기전도성막을 포함하며,
상기 박막 인광물질 조성물은 박막 인광물질 조성물이 더 높은 원자무게 원소에 비해 더 낮은 원자무게 원소의 더 낮은 응축을 가지고 용착되도록 황 포함 대기에서 상기 박막 인광물질 조성물에 관해 더 높은 원자무게 원소에 비해 더 낮은 원자무게 원소의 더 높은 응축을 가진 첨가된(doped)타겟 조성물을 스퍼터링함으로서 만들어진다.
본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 단일소스 스퍼터링 방법에서의 인광물질의 용착방법이 제공되며, 상기 인광물질은 주기율표상의 ⅡA 및 ⅡB 군(groups)으로부터 선택된 양이온과 합성되는, 3성분, 4성분 또는 그 보다 많은 성분의 티오알루미네이트, 티오갈레이트 및 티오인데이트, 및 그들의 조성물로 구성된 군(groups)으로부터 선택되며, 상기 인광물질은 원소들의 소정의 조성물을 가지며, 상기 방법은 기판위에 상기 인광물질을 용착하도록 단일소스 조성물로 부터 황화수소 대기 에서의 스퍼터링을 포함하며, 상기 단일소스 조성물은 상기 인광물질내의 다른 원소들에 비해 더 큰 휘발성이 있는 상기 인광물질의 원소들의 응축에 있어서 상대적 증가를 가져오며, 상기 상대적 증가는 상기 소정의 조성물의 용착이 기판위에 효과를 주도록 제어된다.
본 발명은 높은 발광도와 방출컬러를 가진 전자발광 인광물질용 다중원소 박막을 용착시키기 위한 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 필요한 화학양론을 얻고 또한 높은 에너지 효율 및 높은 발광성 인광막을 얻도록 3중원소 및 다른 복합 인광물질을 용착시키는 스퍼터링 수단도 제공한다.
높은 전자발광을 제공하도록 연속해서 용착된 인광물질은 전형적으로 3중 또는 4중 화합물이며, 3개 내지 4개 구성성분의 비는 한계치에 가깝게 조절되어야 한다. 만약 상기 화합물의 화학양론이 적절하게 제어되지 못한다면, 상기 인광물질은 감소된 성능과 수명을 보일 수 있다. 본 발명에서, 상기 스퍼터링 방법에 대한 화학양론적 제어는 상기 용착된 막의 기본조성물을 상기 타겟의 조성물과 다르게 야기하는 상기 스퍼터링 방법의 태양들을 보상하도록 상기 스퍼터링 타겟물질의 조성물을 조정함에 의해 영향을 받는다. 상기 태양들은 상기 막에 응축한 원소들의 점성계수에서의 차이 뿐만아니라 상기 타겟의 표면으로 부터 차등스퍼터링(differential sputtering)을 포함한다. 이들 차이는 고유한 타겟물질, 용착된 막 조성물 및 상기 막이 용착되는 기판물질의 함수이다.
상기 타겟은 상기 용착된 막에서 필요로 하는 것에 비해 마그네슘이나 알루미늄과 같은 경원소가 비교적 풍부하다고 알려졌다. 예를들면, 노미널(nominal)조성물 MgxBayAlzSw:Eu 을 가지고 알카리 토류 티오 알루미네이트막을 용착하기 위해서, 상기 타겟 조성물은 상기 호칭조성물에 의해 규정되는 것보다 더 높은 마그네슘 및 알루미늄의 응축이 있어야 한다.
여기서 예시한 바와 같이, 유로퓸으로 활성화된 바륨 티오 알루미네이트와 유로퓸으로 활성화된 마그네슘-바륨 티오알루미네이트를 포함하는 인광물질은 여기 서 묘사된 방법을 사용하여 용착되며 높은 발광도와 에너지 효율을 가진다.
바람직한 기판은 후막세라믹 물질이며, 이것은 본 기술분야에서 알려진 사실이다. 실시예에서, 상기 기판은 세라믹 시트, 통상적으로 알루미늄을 포함하며, 그 위에 전기전도성 막, 통상적으로 금이나 은합금이 용착된다. 강유전체로 구성되고, 통상적으로 하나이상의 납 마그네슘 니오베이트 티타네이트, 납 지르코네이트 티타네이트 또는 바륨 티타네이트를 포함하는 후막층이 상기 전기전도성 막위에 용착된다. 상기 인광막은 광학적으로 투명한 전기전도성 막이 용착된 상기 후막층 위에 용착되어 결과적인 서브픽셀에 제2전극을 형성한다.
박막 유전체층은 상기 후막층위에 용착되어 상기 용착된 인광막과 상기 후막의 다른 하부층 사이의 바람직하지 않은 화학적 물리적 상호작용을 중재한다. 박막 유전체층은 또한 상기 광학적으로 투명한 전기전도성 막의 용착에 앞서 상기 인광막의 탑(top)에 용착된다. 상기의 박막 유전체층은 더우기 알루미늄 실리콘 질산화물, 산화이트륨, 산화하프늄 아연 황화물, 바륨 탄탈레이트, 바륨 티타네이트, 탄탈륨 산화물, 알루미늄 티타네이트, 스트론튬 티타네이트 등으로 구성된다.
본 발명은 도1 및 도2에서 보여주는 실시예에 의해 더욱 설명된다. 도1은 본 발명에 다른 인광물질을 이용하는 전자발광장치의 단면도를 보여준다. 일반적으로 도면부호 10으로 지칭되는 전자발광장치는 낮은 전극(14)이 탑재된 기판(12)이 있다. 후막유전체(16)는 그 위에 박막유전체(18)를 가진다. 박막유전체(18)는 탑재된 3개의 서브픽셀(20,22,24)로 보여진다. 상기 픽셀컬럼은 3개의 베이직 컬러 즉, 레드, 그린 및 블루를 제공하도록 인광물질을 포함한다. 픽셀컬럼(20)은 박막유전체(18)와 접촉하여 위치된 레드 인광물질(26)을 가진다. 또 다른 박막유전체(28)는 레드 인광물질(26)에 탑재되며, 컬럼전극(30)은 박막유전체(28)에 탑재된다. 유사하게, 픽셀컬럼(22)은 박막유전체(18) 위에 그린 인광물질(32)을 가지며, 그 위에 박막유전체(34)와 컬럼전극(36)을 가진다. 픽셀컬럼(24)은 박막유전체(18) 위에 블루 인광물질(38)을 가지며, 그 위에 박막유전체(40)와 컬럼전극(42)을 가진다.
본 발명은 다른 화학적 복합조성물, 특히 인광물질을 포함하는, 3성분, 4성분 또는 그 보다 많은 성분의 화합물을 용착시키는 방법에 관한 것으로, 요구되는 화학양론과 높은 에너지효율 및 높은 발광도의 인광막을 얻기 위한 것이다. 3성분, 4성분 또는 그 보다 많은 성분의 화합물 형태인 인광물질은 높은 전자발광을 제공하도록 용착된다. 그러나, 3개나 4개, 또는 더 많은 구성원소들의 비는 한계치에 가깝도록 제어되어야 한다. 화학양론의 제어는 상기 인광물질의 최적성능을 얻는데 중요하다. 본 발명에서, 그러한 제어는 상기 소스나 타겟 조성물의 조성을 변화시키므로서 용이하게 되며, 상기 조성은 더 낮은 원자무게를 갖는 제어된 과잉원소를 제공함에 의해 변화된다.
유로퓸으로 활성화된 바륨 티오 알루미네이트(BaAl2S4:Eu)와 유로퓸으로 활성화된 바륨 마그네슘 티오알루미네이트(BaaMg1-aAl2S4:Eu, 0<a<1)를 포함하는 인광물질은 여기서 설명된 방법을 사용하여 용착되며 높은 루미넌스와 에너지 효율을 가진다. 상기 방법은 다른 3성분, 4성분 또는 그 보다 많은 성분의 티오알루미네이트, 티오갈레이트 및 티오인데이트 인광물질 및 주기율표상의 ⅡA 및 ⅡB 군(groups)으로부터 선택된 이들 화합물에 대해 상기 양이온 또는 양이온들과 합성되는 이들의 조성물에도 적용되며 여기서 상기 타겟 조성물은 다른 원자무게의 원소들의 혼합물을 포함한다. 상기 양이온들의 예로 바륨, 칼슘, 마그네슘, 아연 및 카드뮴이 있다.
상기 인광물질 조성물은 다양한 도팬트, 특히 유로퓸과 세륨으로 활성화 된다.
본 발명의 방법은 기판위에 용착된 임의의 3성분, 4성분 또는 더 많은 구성성분의 조성물에 적용가능하다고 믿어진다. 다양한 소스물질이 증기가 기판위에 응축을 위해 생성될 수 있도록 선택된다고 이해된다. 바람직한 기판은 전자기 스펙트럼의 가시광 및 적외선 영역에서 불투명한 기판이다. 특히, 상기 기판은 세라믹 기판위의 후막 유전체층이다. 그러한 기판의 예로 알루미늄 및 금속세라믹 조성물을 포함된다.
바람직한 실시예에서, 상기 인광물질들은 유로퓸으로 활성화된 바륨 티오알루미네이트로서, 선택적으로 상기에서 설명된 바와 같은 마그네슘을 포함하며, 이것은 세륨으로 활성화된 스트론튬 황화물보다 가수분해에 덜 민감하다고 믿어지고 있으며, 따라서 그들을 사진평판 기술을 사용하여 패턴화시키는 것이 더 쉽게 된다.
상기 조성물의 용착은 H2S, 황 또는 상기 인광막을 오염시키지 않을 화합물 을 포함한 다른 휘발성 황의 대기에서 실행될 수 있으며, 이것은 만약 상기 용착된 화합물이 황이 부족하게 되는 경향이 있다면 용착되는 것과 같다. 특히, 상기 용착은 황화수소 대기에서 행해짐으로서 상기 막(film)의 스퍼터드 스페시(sputtered species)가 상기 용착된 막을 황화물로 적절하게 포화시켜 필요한 막조성물을 얻을 수 있도록 상기 황화수소로 부터 추출된 황과화물과 반응할 수 있게 한다. 그러나, 몇몇 경우에, H2S 대기 없이 상기 방법을 작동하는 것이 가능할 것이다.
본 발명은 상기 막조성물을 조정함에 의해 맞춰질 수 있는 전자발광 인광물질처럼 사용하기 위한 제어된 조성물 다중원소 박막을 용착시키는 방법을 제공한다. 높은 발광도와 방출컬러를 가진 인광물질이 얻어진다. 전자발광 인광막의 발광도와 방출스펙트럼은 상기 막들의 원소적 조성을 조정하고 제어함으로서 최적이 될 수 있다.
그래서, 본 발명은 3성분, 4성분 또는 더 많은 구성성분의 인광물질 조성물을, 특히 불투명한 기판에 용착시키는 방법을 제공한다. 상기 용착은, Edwards, Ulvac 및 Leybold에 의해 시장에 나온것과 같은 임의의 동시대의 rf 마그네톤 스퍼터링 시스템에서 행해질 수 있으며, 이것은 황화수소를 다룰수 있는 기체주입 및 배기시스템에 적합하며 용착 기판 가열수단을 가진다.
[표1]은 상기 타겟조성물의 범위와 본 발명에 따라 만들어진 통상적인 인광막의 용착조건을 보인다.
인광물질 타겟조성물(BaS와의 몰비) Al2S3 1.5-2.0 BaS 1.0 MgS 0-2.5 EuS 0.02-0.07 용착율(nm/min) 20-70 H2S 부분압력(torr) (1-6)×10-4 Ar과 H2S의 흐름비 1-5 기판온도(℃) 150-350 인광막 두께(nm) 350-650 인광물질 어닐링온도(℃) 650-750
[표1]에 주어진 변수범위를 사용하여 만들어진 인광물질의 성능은 [표2]에 나타난 바와 같다.
임계값 위의 60V 및 240Hz(Cd/m2)에서의 루미넌스 > 150 CIE x 좌표 < 0.14 CIE y 좌표 < 0.12 임계전압(V) < 225
본 발명은 다음과 같은 실시예에 의해 설명된다.
도1은 본 발명에 따른 전형적인 인광물질 조성물과 후막 유전체층을 포함한 전자발광요소의 단면도를 나타내는 개략도.
도2는 풀컬러 전자발광 픽셀과 그것의 서브픽셀의 평면도를 나타내는 개략도.
[실시예 1]
유로퓸이 첨가된 마그네슘 바륨 티오알루미네이트 인광막은 후막기판위에 형성되며 결과적으로 질소내에서 10분동안 대략 750℃ 온도에서 어닐된다. 상기 후막기판은 5cm 다음 5cm 다음 0.1cm 의 두꺼운 알루미늄 기판을 포함하며 그 위에 골드전극이 용착된다. 그 다음으로 후막의 높은 유전상수의 유전체층이 WO 00/70917에 의해 예시된 방법에 따라 용착된다. 두께 100-200nm의 알루미늄으로 구성된 박막유전체가 상기 후막유전체 탑(top)에 용착되며 상기 인광물질은 본 발명에 따른 스퍼터링 방법를 사용하여 상기 알루미늄층의 탑에 스퍼터된다.
상기 스퍼터링 타겟의 노미널 조성물은 Mg0.67Ba0.33Al1.3S3:Eu 이며 유로퓸대 바륨의 원자비는 0.03 이다. 실린더형으로 3inchs의 직경과 4mm 두께의 상기 타겟은 100 메쉬 스크린을 관통한 다음 적절한 비율로 혼합되는 마그네슘 황화물, 바륨 황화물, 알루미늄 황화물 및 유로퓸 황화물의 파우더를 사용하여 제조된다. 상기 혼합된 파우더는 다이(die)에 위치되어 상기 파우더를 압축하도록 50,000psi 로 압착된다. 상기 압축된 컴팩트는 10분동안 900℃ 온도의 질소하에서 침전된다.
용착은 5×10-4torr 의 황화수소 부분압력을 가지고 아르곤과 황화수소 대기에서 행해진다. 아르곤에서 황화수소로의 흐름비는 1.8 이다. 용착율은 300℃ 온도에서 기판위로 59nm/min이다. 용착 이후에, 상기 인광물질이 코팅된 기판은 10분동안 700℃ 온도의 질소대기 하에서 어닐된다. 결과적으로, 제2 알루미늄 박막과 인듐 주석산화물 투명컨덕터가 제2전극을 제공하도록 용착된다.
상기의 설명대로 제조된 장치는 피크전압 280V와 주파수 240Hz를 가진 교류 극성(alternating polarity)(36)의 마이크로초 광펄스를 사용하여 테스트된다. 방출컬러는 블루이다. 임계전압위의 60V 전압에서 측정된 루미넌스는 155-185 cand/m2 이며, CIE x좌표는 0.14 이고 CIE y좌표는 0.122-0.126 이다. 임계전압은 215-220V이다.
[실시예 2]
전자발광장치는 상기 타겟이 노미널 조성물 Mg0.64Ba0.36Al1.9S2.9 :Eu를 제외하고는 [실시예 1]의 것과 유사한 디자인으로 제조되며, 여기서 유로퓸대 바륨의 원자비는 0.03 이다. 프로세싱 조건도 [실시예 1]의 것과 유사하나, 인광물질 용착동안 황화수소의 부분압력은 3.3×10-4torr이며, 아르곤에서 황화수소로의 흐름비는 2.7 이고, 상기 인광물질 용착율은 33nm/min이며, 용착동안 상기 기판온도는 280℃이고, 상기 용착된 인광물질의 두께는 650nm/min이며 상기 인광물질의 어닐링온도는 750℃이다.
상기 장치는 [실시예 1]에서와 같은 펄스된 구동 파동형태를 사용하여 테스트된다. 얻어진 방출컬러 또한 블루이다. 임계전압위의 60V 전압에서 측정된 루미넌스는 160 cand/m2 이며, CIE x좌표는 0.14 이고 CIE y좌표는 0.10 이며, 임계전압은 220V이다.
[실시예 3]
전자발광장치는 [실시예 1]의 것과 유사한 디자인으로 제조되나, 상기 노미 널 타겟조성물이 마그네슘을 포함하지 않으며, 인광물질 용착동안 황화수소의 부분압력은 3.3×10-4torr이며, 상기 인광물질 용착율은 33nm/min이고, 상기 인광물질의 어닐링온도는 750℃이다.
상기 장치는 [실시예 1]에서와 같은 펄스된 구동 파동형태를 사용하여 테스트된다. 방출컬러 또한 블루이다. 임계전압위의 60V 전압에서 측정된 루미넌스는 177 cand/m2 이며, CIE x좌표는 0.136 이고 CIE y좌표는 0.102 이며, 임계전압은 224V이다.

Claims (26)

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  5. 박막 인광물질 조성물을 용착시키기 위한 단일소스 스퍼터링 방법에 있어서, 상기 방법은,
    상기 용착된 박막 인광물질 조성물에 관해 더 높은 원자무게 원소에 비해 더 낮은 원자무게 원소의 높은 응축을 가진 첨가된(doped)타겟 조성물을 제공하는 단계;
    상기 박막 인광물질 조성물이 기판위에 용착되도록 황을 포함한 대기에서 상기 첨가된 타겟 조성물을 스퍼터링하는 단계를 포함하며,
    상기 더 낮은 원자무게 원소는 마그네슘과 알루미늄 중 적어도 하나이고, 상기 첨가된 타겟 조성물이 3성분, 4성분 또는 그 보다 많은 성분의 티오알루미네이트, 티오갈레이트와 티오인데이트, 및 주기율표상의 ⅡA 및 ⅡB 군(groups)으로부터 선택된 양이온을 포함하는 이들의 화합물을 포함하며, 상기 양이온들은 바륨, 칼슘, 스트론튬, 마그네슘, 아연 및 카드뮴으로 구성된 군으로부터 선택되고, 상기 첨가된 타겟 조성물이 유로퓸과 세륨으로 구성된 군으로부터 선택된 도팬트(dopant)로 첨가되며, 상기 첨가된 타겟 조성물이 BaAl2S4:Eu 및 BaaMg1-aAl2S4:Eu(0<a<1)로 구성된 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 박막 인광물질 조성물을 용착시키는 단일소스 스퍼터링 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 첨가된 타겟 조성물이 BaS에 비해 1.5-2.0 범위의 Al2S3의 몰비와 0 초과 내지 2.5 범위의 MgS의 몰비를 가지는 것을 특징으로 하는 박막 인광물질 조성물을 용착시키는 단일소스 스퍼터링 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 첨가된 타겟 조성물이 BaS에 비해 0.02-0.07 범위의 EuS 몰비를 가지는 것을 특징으로 하는 박막 인광물질 조성물을 용착시키는 단일소스 스퍼터링 방법.
  8. 삭제
  9. 박막 인광물질 조성물을 용착시키기 위한 단일소스 스퍼터링 방법에 있어서, 상기 방법은,
    상기 용착된 박막 인광물질 조성물에 관해 더 높은 원자무게 원소에 비해 더 낮은 원자무게 원소의 높은 응축을 가진 첨가된(doped)타겟 조성물을 제공하는 단계;
    상기 박막 인광물질 조성물이 기판위에 용착되도록 황을 포함한 대기에서 상기 첨가된 타겟 조성물을 스퍼터링하는 단계를 포함하며,
    상기 더 낮은 원자무게 원소는 마그네슘과 알루미늄 중 적어도 하나이고, 상기 황을 포함한 대기가 H2S 이며, 상기 스퍼터링이 20-70nm/min 의 비율로 행해지는 것을 특징으로 하는 박막 인광물질 조성물을 용착시키는 단일소스 스퍼터링 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 기판이 150℃-350℃의 온도에서 제공되는 것을 특징으로 하는 박막 인광물질 조성물을 용착시키는 단일소스 스퍼터링 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 인광물질 조성물이 10분 동안 650℃-750℃의 온도에서 더 어닐되는 것을 특징으로 하는 박막 인광물질 조성물을 용착시키는 단일소스 스퍼터링 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 용착된 인광물질 조성물이 350nm-650nm의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 박막 인광물질 조성물을 용착시키는 단일소스 스퍼터링 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 기판이 후막 세라믹물질인 것을 특징으로 하는 박막 인광물질 조성물을 용착시키는 단일소스 스퍼터링 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 후막 세라믹물질이 상부에 전기전도성막이 용착된 세라믹 시트와 상기 전기전도성막 위에 용착된 후막층을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 인광물질 조성물을 용착시키는 단일소스 스퍼터링 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 세라믹 물질이 세라믹 시트와 금속세라믹 조성물로 구성된 군으로 부터 선택되는 것을 특징으로 하는 박막 인광물질 조성물을 용착시키는 단일소스 스퍼터링 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 세라믹 시트가 알루미나인 것을 특징으로 하는 박막 인광물질 조성물을 용착시키는 단일소스 스퍼터링 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 전기전도성 박막이 금 및 은합금으로 구성된 군으로 부터 선택되는 것을 특징으로 하는 박막 인광물질 조성물을 용착시키는 단일소스 스퍼터링 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 후막층이 강유전물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 인광물질 조성물을 용착시키는 단일소스 스퍼터링 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 강유전물질이 납 마그네슘 니오베이트 티타네이트, 납 지르코네이트 티타네이트, 바륨 티타네이트 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로 부터 선택되는 것을 특징으로 하는 박막 인광물질 조성물을 용착시키는 단일소스 스퍼터링 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 후막 세라믹 물질이 상부에 하나이상의 박막 유전체층을 부가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 인광물질 조성물을 용착시키는 단일소스 스퍼터링 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 박막 유전체층이 알루미늄 실리콘 질산화물, 산화이트륨, 산화하프늄 아연 황화물, 바륨 탄탈레이트, 바륨 티타네이트, 탄탈륨 산화물, 알루미늄 티타네이트, 스트론튬 티타네이트 등으로 구성된 군으로 부터 선택된 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 인광물질 조성물을 용착시키는 단일소스 스퍼터링 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 방법이 상기 박막 인광물질 조성물의 탑(top)에 박막 유전체층을 제공하는 단계를 부가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 인광물질 조성물을 용착시키는 단일소스 스퍼터링 방법.
  23. 삭제
  24. 전자발광장치(10)에 있어서,
    상기 장치(10)는
    전기전도성막(14)이 용착된 세라믹 시트 및 상기 전기전도성막(14)에 용착된 후막층(16)을 포함한 후막 세라믹물질 기판(12)과;
    상기 후막층(16) 위에 용착된 박막 인광물질 조성물(26, 32, 38)과; 및
    상기 박막 인광물질 조성물(26, 32, 38) 위의 광학적으로 투명한 전기전도성 막(28, 34, 40)을 포함하며,
    상기 박막 인광물질 조성물(26, 32, 38)은 더 높은 원자무게 원소에 비해 더 낮은 원자무게 원소의 낮은 응축을 가지며, 황을 포함한 대기에서 상기 박막 인광물질 조성물(26, 32, 38)에 관해 더 높은 원자무게 원소에 비해 더 낮은 원자무게 원소의 높은 응축을 가진 첨가된(doped) 타겟 조성물을 스퍼터링함으로써 만들어지며, 상기 더 낮은 원자무게 원소는 마그네슘과 알루미늄 중 적어도 하나이며, 상기 장치(10)가 상기 박막 인광물질 조성물(26, 32, 38)의 탑(top)에 하나 이상의 박막 유전체층(30, 36, 42)을 부가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 전자발광장치.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 장치(10)가 상기 후막층(16)의 탑(top)에 하나이상의 박막 유전체층(18)을 부가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 전자발광장치.
  26. 삭제
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