KR910002192B1

KR910002192B1 - 하이 콘트라스트 el 표시소자

Info

Publication number: KR910002192B1
Application number: KR1019870009417A
Authority: KR
Inventors: 류재화
Original assignee: 주식회사 금성사; 최근선
Priority date: 1987-08-27
Filing date: 1987-08-27
Publication date: 1991-04-06
Also published as: KR890004193A

Abstract

내용 없음.

Description

하이 콘트라스트 EL 표시소자

제1도는 종래의 EL 표시소자 단면도.

제2도∼제8도는 본 발명에 따른 하이콘트라스트 EL 표시소자의 제조 공정도.

제9도는 제8도의 평면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1' : 투명 유리 기판 2' : 투명 전극

3' : 제1유전층 4' : 형광층

5' : 제2유전층 6' : 배면전극

7 : 제1유색 절연층 8' : 제2유색 절연층

9 : 포토레지스터층

본 발명은 박막 EL(Electro-Luminescence) 표시소자에서 형광층을 선택에칭(Etching)하여 에칭된 부위에 유색절연층을 형성시켜 주는 것에 관한 것으로 특히 하이콘트라스트(High Contrast)를 필요로 하는 디스플레이에 적합하도록 한 박막 EL 표시소자의 구조 및 제조공정에 관한 것이다. 종래와 박막 EL 표시소자의 구조는 제1도에서 보는 바와 같이 투명유리기판(1) 위에 산화주석(SnO₂) 산화인듐(In₂O₃) ITO 등으로된 투명전극(2)을 2000∼3000Å의 두께로 DC 스퍼터링(Sputtering)하여 포토리쏘 그라피(photolithography)의 원하는 폭으로 라인에칭(Line Etching)하고, 그의 상측에는 유전율과 절연파괴 강도를 고려하여 산화이트륨(Y₂O₃), 질화규소(Si₄O₃), 산화알루미늄(Al₂O₃)등의 절연체를 진공증착 혹은 스퍼터링하여 제1유전층(3)을 형성한 뒤, 황화아연(ZnS)등을 주원료로한 형광체에 망간(Mr), 사마륨(SM), 세륨(Ce), 유우로퓸(En)등을 도우핑(Doping)하여 약 1μm의 두께로 써멀(Thermal) 증착 또는 진공증착하여 형광층(4)을 형성하고, 상기 형광층(4)의 상측에는 제1유전층(3)과 같은 방법으로 제2유전층(5)을 형성하고 그위에 약2000Å 정도의 두께로 알루미늄(Al)을 써멀증착 혹은 스퍼터링하고 적당한 폭으로 투명전극(12)과 수직하게 라인에칭하여 알루미늄(Al)의 배면전극(6)을 형성한다. 상기와 같은 EL 표시소자는 소자수명에 절대적인 영향을 미치는 습기와 외부충격등으로부터 보호하기 위해 소자의 뒷면을 진공봉지 하거나 실리콘 오일(Si-Oil)을 주입시키게 된다.

상기와 같이 구성된 EL 표시소자의 투명전극(3)과 배면 전극(6) 사이에 약 200[V]의 교류전압을 인가시키면 형광층(4)내에는 강한전장이 걸리게되며 이 전장은 유전층(3,5)과 형광층(4)의 계면에 존재하는 전자를 가속하여 각발광중심(M_n ²⁺혹은 회토류이온)과 충돌하게 된다. 여기서 여기된 전자는 가전자대의 홀(Hole)과 재결합하게 되는데, 이때 호스트(Host)와 도오펀트(Dopant) 사이에 형성된 에너지 캡(Energy Gap) 만큼의 에너지를 가지는 일정 파장의 빛(광)이 나오게 된다.

상기 빛의 세기는 인가전압과 주파수에 따른 함수를 가지게 되나, 선형적인 변화가 일어나지 않고 어느점에서 포화되는 특성을 가지며 황화아연, : 망간(ZnS:Mn)과 황화스트론튬 : 망간(SrS:Mn)에서는 기억효과를 가지는 것이 확인되고 있다. 상기와 같이 방출된 빛은 제1유전층(3)과 투명전극(2) 그리고 투명유리기판(1)을 통해 나오게 되며 각 화소를 선택적으로 발광시켜 주므로써 우리가 원하는 화상을 표시하게 된다.

그러나 기존의 기술에 있어 투명전극(2)과 배면전극(6) 사이의 고전장에 의해 방출되는 빛은 램덤(Random)한 방향으로 방출되므로써 실제로 디스플레이되는 것은 전면으로 나오는 빛과 배면전극(6)에서 반사된 빛이 합해져 많은 각도의 반사가 일어나 원하는 화상의 콘트라스트를 저하시키는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 EL 표시소자의 제1유전층과 형성층 그리고 제2유전층으로 구성되는 EL 셸(Cell)을 매트릭스형으로 에칭하고 그 에칭한 부분에 유색절연층 형성시켜 외부로 산란되는 빛과 외부 빛을 효과적으로 흡수하여 높은 콘트라스트를 유지하도록 한 것으로, 이하 그의 기술구성을 첨부된 도면에 따라 설명하면 다음과 같다.

제2도에서 제8도까지는 본 발명에 따른 박막 EL 표시소자의 구조 및 제조공정을 나타낸 것으로, 먼저 제2도를 설명하면 나트륨 이온(Na⁺)이 배제된 투명유리기판(1')에 투명전극(2')을 스퍼터링하고 그의 상측에는 산화이트륨(Y₂O₃)을 약 3000Å의 두께로 진공증착하여 제1유전층(3')을 형성한 후 황화아연:망간(ZnS : Mn)의 형광층(4')을 약 1μm 두께로 진공증착하고, 형광층(4')의 상측에는 제1유전층(3')과 같이 제2-유전층(5')을 형성시킨다. 상기와 같이 구성된 제2유전층(5')의 상측에는 제3도와 같이 포토레지스터층(PR)(9)을 코팅하여 원하는 폭으로 라인에칭한 후 포토레지스터층(9)을 에칭한 부분을 제4도와 같이 투명유리기판(1')의 표면까지 에칭한다.

다시 그위에는 제1유색절연층(7)을 전면코팅한 후 제2유전층(5')의 상측에 형성된 포토레지스터층(9)부분을 벗겨내 본래의 EL 셸에서 라인형식으로 제5도와 같이 제1유색 절연층(7)이 차있도록 하고, 그위에 제6도와 같이 알루미늄을 써멀 증착법을 이용하여 약 2000Å의 두께로 코팅하여 배면 전극(6')을 형성시킨 후 그위에 포토레지스터층(9)를 코팅하여 제7도에서 보는 바와 같이 아랫부분의 투명전극(2')과 수직되게 일정폭으로 제1유전층(3')의 상면까지 에칭한다. 그리고 그의 상측에는 제8도에서와 같이 제2유색절연층(8)을 전면코팅한 다음 배면전극(6') 상측의 포토레지스터층(9)을 제거하므로써 제2유색절연층(8)의 높이가 배면전극(6')가 같게하여 제2유색절연층(7)과 수직되게 제2유색절연층(8)을 형성한다.

여기서 제1유색절연층(7)과 제2유색절연층(8)은 각층과의 부착력이 좋고 높은 유전상수를 가지며 핀홀(pinhole) 발생이 적은 것으로 게르마늄(Ge) 혹은 산화망간 프라세오디뮴(PrMnO₃)이나 As₂Se₃등을 사용한다.

상기와 같이 리프트오프(Lift off)법을 사용하여 제1유색절연층(7)과 제2유색절연층(8)을 매트릭스형으로 EL 셸내에 형성하여 구성된 EL 표시소자의 동작상태 및 작용효과를 도면에 따라 설명하면, EL 표시소자의 투명전극(2')과 배면 전극(6')의 양단에 약 200[V]의 전압을 인가하면 제1유색절연층(7)과 제2유색절연층(8)으로 구분되는 피셸(Pixel)의 황화아연 : 망간(ZnS:Mn) 또는 CaS : Eu, SrS : Ce 등의 형광층(4')내에 수메가(MV/cm)의 고전장이 걸리게 되어 각계면에 존재하는 전자는 가속되게 된다. 상기 전자의 가속에 따라 발광중심과 충돌하게 되고 발광중심의 밸런스 밴드(Valence Band)내의 전자가 여기되어 콘덕션밴드(Conductiotl Band)로 올라감에 따라 전자 전공의 쌍이 만들어지며 다시 콘덕션 밴드의 전자가 밸런스밴드의 전공과 재결합하여 동일파장의 광이 방출되게 된다. 이광은 램덤(Random)한 방향으로 방사하게되나 제1유색절연층(7)과 제2유색절연층(8)에 의해 원하는 피셸의 외부분으로 분산되는 광은 흡수가 되어 투명유리기판(1')으로 디스플레이 되는 광은 콘트라스트를 가지게 된다. 이때 콘트라스트(CR)의 계산식은

와 같이되며 주위의 광은 제1유색절연층(7)과 제2유색절연층(8)에 의해 흡수되어 보다 선명한 화상을 가지게 되고, 형광층의 각 부분이 절연층으로 고립되어 있기 때문에 핀홀(pin-hole)이나 절연파괴로 인한 위험을 덜수 있어서 보다 안정된 구동을 할 수 있게 된다. 여기서 제9도는 제8도의 평면도이다.

따라서 본 발명에 따른 박막 EL 표시소자는 이상의 설명에서와 같이 리프트오프(Lift off)법으로 각 피셸사이즈(pixel size)로 형광층(4')을 에칭하고 거기에 유색 절연층(7,8)을 삽입하여 줌으로써 보다 안정된 화소를 만들수가 있어서 EL 표시소자의 수명을 길게할 뿐만 아니라 EL 셸의 발광시 원하는 피셸의 바깥부분으로 산란되는 빛과 외부광을 효과적으로 흡수하므로써 높은 콘트라스트를 갖는 선명한 표시소자를 만들 수 있는 효과를 갖게 된다.

Claims

투명유리기판(1')과 투명전극(2'), 제1유전층(3'), 형광층(4'), 제2유전층(5'), 그리고 배면전극(6')이 순차적으로 적층되는 EL 표시소자에 있어서, 배면전극(6')을 제거시킨 제2유전층(5')의 상측에 포토레지스터층(9)을 코팅하여 하방으로 투명유리기판(1')의 상측까지 에칭한 후, 그위에 게르마늄(Ge) 혹은 PrMnO₃혹은 As₂Se₃로 된 제1유색절연층(7)을 전면코팅하여 포토레지스터층(9)을 제거시켜 배면전극(6')과 포토레지스터층(9)을 다시 순차적층하고, 다시 하방으로 제1유전층(3')의 상단까지 에칭하여 그위에 유색절연체를 전면코팅한 다음 포토레지스터층(9)을 제거시켜 제2유색절연층(8)을 배면전극(6')의 높이와 같게하여 제1유색절연층(7)과 수직되게 제2유색절연층(8)을 형성하여 구성한 것을 특징으로 하는 하이콘트라스트 표시소자.