KR940009498B1 - El display device - Google Patents

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KR940009498B1 KR1019910023639A KR910023639A KR940009498B1 KR 940009498 B1 KR940009498 B1 KR 940009498B1 KR 1019910023639 A KR1019910023639 A KR 1019910023639A KR 910023639 A KR910023639 A KR 910023639A KR 940009498 B1 KR940009498 B1 KR 940009498B1
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류재화
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주식회사금성사
이헌조
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Abstract

a first insulating layer formed on a transparent substrate; a luminescence layer made of a first buffer layer, first luminescence layer, electron inducing layer, second luminescence layer, and a second buffer layer which are formed on the insulating layer; and a second insulating layer and back plate formed on the luminescence layer.

Description

전계 발광 표시소자EL display device

제 1 도는 종래의 전계 발광 표시소자의 수직 단면도.1 is a vertical cross-sectional view of a conventional EL display device.

제 2 도는 본 발명에 의한 전계발광 표시소자의 수직 단면도.2 is a vertical sectional view of an electroluminescent display device according to the present invention.

제 3 도는 본 발명의 전계 발광 표시소자 형광층 두께별 불순물 농도를 나타낸 그래프.3 is a graph showing impurity concentrations of respective thicknesses of fluorescent layers of the EL display device of the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1, 11 : 투명기판 2, 12 : 투명전극1, 11: transparent substrate 2, 12: transparent electrode

3, 13 : 제 1 절연층 4a : 제 1 완충층3, 13: first insulating layer 4a: first buffer layer

4b : 제 1 발광층 4c : 전자유도층4b: first light emitting layer 4c: electron inducing layer

4d : 제 2 절연층 4e : 제 2 완충층4d: second insulating layer 4e: second buffer layer

5, 15 : 제 2 절연층 6, 16 : 배면전극5, 15: second insulating layer 6, 16: back electrode

14 : 형광층14: fluorescent layer

본 발명은 전계발광(Electroluminescence, EL)표시소자 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히 형광층막두께 별로 도핑(doping)농도를 다르게 하므로 발광현상의 이동전자의 유효에너지를 높여 효과적인 발광효율을 얻게 하고, 도펀트(Dopant)와 절연층이 형광층/절연층 계면에서 만나지 못하게 하여 안정성을 향상시킬 수 있게 한 것에 관한 것이다.The present invention relates to an electroluminescence (EL) display device and a method of manufacturing the same, and in particular, the doping concentration is varied according to the thickness of the fluorescence layer, thereby increasing the effective energy of the mobile electron of the luminescence phenomenon to obtain an effective luminous efficiency, The dopant and the insulating layer do not meet at the fluorescent layer / insulating layer interface to improve the stability.

일반적으로 화상 정보를 전달하는 매체로서 널리 이용되는 CRT는 표시 장치로서 고효율 고화질의 화상을 얻을 수 있지만 큰 부피와 무게 등을 가져야 하는 단점으로 인해서 평면표시소자를 대체하여 사용하게 되는 경우가 점차 확대되어진다.In general, CRT, which is widely used as a medium for transmitting image information, can obtain a high-efficiency, high-definition image as a display device. However, due to the disadvantage of having a large volume and weight, the CRT is gradually replaced by a flat display device. Lose.

따라서 상기 평면표시소자로는 LCD, PDP, EL등이 있는데 이중 EL(전계발광)표시 소자는 완전 고체 표시소자이기 때문에 타 표시소자에 비해 많은 장점을 가지고 있다.Accordingly, the flat panel display devices include LCD, PDP, and EL. Since the EL display devices are all solid display devices, they have many advantages over other display devices.

상기 전계발광표시소자의 기본구조는 제 1 도와 같이 투명기판(11)위에 투명전극(12)과, 제 1 절연층(13)과, 형광층(14)과, 제 2 절연층(15)과, 배면전극(16)이 순차적으로 적층된 구조로서 되어 있다.The basic structure of the electroluminescent display device is a transparent electrode 12, a first insulating layer 13, a fluorescent layer 14, a second insulating layer 15 and The back electrodes 16 are stacked in this order.

상기 투명전극(12)과 배면전극(16)은 ITO와 Al로 되며 적당한 선폭으로 선에칭(Etching)하고 X-Y 매트릭스 형태로 하여 양전극 단에 교류전압을 인가하면 제 1 절연층(13)과 제 2 절연층(15)에 의해 캐리어(Carrier)는 주입되지 못하며 형광층(14)과 양 절연층 사이에 있는 불순물 준위나 계면 전자가 강한 전장에 의해 가속된다. 상기와 같이 가속된 전자는 ZnS 모체내를 이동하면서 Mn이온내의 전자는 여기 상태로 되어 다시 기저 상태로 내려올때 광이 발생하게 되어 표시를 하는 것이다.The transparent electrode 12 and the back electrode 16 are made of ITO and Al, and are line-etched with a suitable line width and have an XY matrix to apply an alternating voltage to both ends of the first insulating layer 13 and the second electrode. The carrier is not injected by the insulating layer 15, and the impurity level or interfacial electrons between the fluorescent layer 14 and both insulating layers are accelerated by the strong electric field. The electrons accelerated as described above move in the ZnS matrix while the electrons in the Mn ions become excited and light is generated when the electrons come back to the ground state to display.

상기와 같은 전계 발광표시소자에서 형광층(14)은 ZnS내에 발광중심을 되는 도펀트가 주입되어 두께별로 균일한 분포(isotropic)를 가지고 있으며, 양 전극에 교류전원을 인가하면 주파수에 따라 형광체 내에 전자가 이동하면서 형광층(14)의 양단계면에서 발광된다. 박막 전계 발광 표시소자에서 사용되는 발광층은 주로 Ⅱ-Ⅵ족 화합물의 다결정 형태로 구성되어 결정입 입경이나 불순물의 농도분포 여하에 따라 형광층의 효율을 지배하게 된다.In the electroluminescent display device as described above, the fluorescent layer 14 has a uniform distribution by thickness due to the dopant which is the emission center in ZnS, and when the AC power is applied to both electrodes, electrons in the phosphor according to frequency The light is emitted from both step surfaces of the fluorescent layer 14 as it moves. The light emitting layer used in the thin film electroluminescent display device is mainly composed of a polycrystalline form of a group II-VI compound to control the efficiency of the fluorescent layer depending on the grain size and concentration distribution of impurities.

그리고 소자 구동시 형광층을 통과하는 전자는 형광층 내부에 분포하는 발광중심과 충돌하게 되어 가속되는 에너지가 현저하게 줄어들 뿐만 아니라 이렇게 불충분한 에너지를 갖는 전자와 발광중심가의 충돌은 전계 발광표시소자의 발광에는 전혀 도움이 되지 못하기 때문에 소자의 효율이 떨어지게 되는 문제점을 가지고 있었다.In addition, the electrons passing through the fluorescent layer collide with the light emitting centers distributed inside the fluorescent layer when the device is driven, and the energy accelerated is significantly reduced. In addition, the collision between the electrons having insufficient energy and the light emitting center is caused by It has no problem that the efficiency of the device is lowered because it does not help at all.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하고자 형광층내의 도핑(doping)농도가 막 두께별로 균일하도록 하여 소자의 발광효율저하를 방지하고 표시소자의 안정성을 갖도록 한 것에 목적을 둔 것이다.The present invention has been made in order to solve the conventional problems as described above, so that the doping concentration in the fluorescent layer is uniform for each film thickness, thereby preventing degradation of the luminous efficiency of the device and having stability of the display device.

상기와 같은 목적을 가진 본 발명을 첨부도면에 따라서 상세히 설명하기로 하겠다.The present invention having the above object will be described in detail according to the accompanying drawings.

제 2 도와 같이 투명기판(1)위에 투명전극(2)과 제 1 절연층(3)을 순차적으로 적층하여 성막하고, 상기 제 1 절연층(3)위에 ZnS으로 500-1000Å의 두께를 가지고 기판의 온도를 200℃에서 제 1 완충층(4a)을 EB(Electron Beam)법으로 성막한 다음, 상기 제 1 완충층(4a)위에 ZnS내의 Mn을 1mol% 도핑하여 500-1000Å 두께로 제 1 발광층(4b)을 성막한다.As shown in FIG. 2, the transparent electrode 2 and the first insulating layer 3 are sequentially stacked on the transparent substrate 1 to form a film. The substrate has a thickness of 500-1000 Å with ZnS on the first insulating layer 3. The first buffer layer (4a) is formed by EB (Electron Beam) method at 200 ℃, and then the first light emitting layer (4b) to 500-1000Å thickness by doping 1 mol% Mn in ZnS on the first buffer layer (4a) )

상기 제 1 발광층(4b)위에 ZnS을 4000-6000Å의 두께로 전자유도층(4c)을 성막하고, 이 전자유도층(4c)위에 ZnS내의 Mn을 1mol%로 도핑하여 500-1000Å 두께로 제 1 발광층(4d)을 성막한다. 그리고 상기 제 2 발광층(4d)위에 상기 제 1 완충층의 조건과 같은 ZnS을 500-1000Å의 두께로 기판의 온도를 200℃에서 제 2 완충층(4e)을 성막한 다음, 그 위에 제 2 절연층(5)과 배면 전극(6)을 순차로 성막한다.An electron induction layer 4c is formed on the first light emitting layer 4b with a thickness of 4000-6000 μs, and the Mn in ZnS is doped to 1 mol% on the electron induction layer 4c to a thickness of 500-1000 μs. The light emitting layer 4d is formed. Then, a second buffer layer 4e is formed on the second light emitting layer 4d at a temperature of 200 ° C. with ZnS in the same thickness as that of the first buffer layer, and then a second insulating layer is formed thereon. 5) and the back electrode 6 are sequentially formed.

상기에서 제 1 완충층(4a)과 제 1 발광층(4b)와 전자유도층(4c)와 제 2 발광층(4d) 및 제 2 완충층(4e)의 제조공정은 동일한 EB법내에서 이루어지며 막각에 진공을 파괴하지 않는 상태를 유지하여야 한다.The manufacturing process of the first buffer layer 4a, the first light emitting layer 4b, the electron induction layer 4c, the second light emitting layer 4d and the second buffer layer 4e is carried out in the same EB method and vacuum is applied to the film angle. It must remain intact.

그리고 제 3a 도는 상기 제 2 도의 제 1 발광층(4b)과 제 2 발광층(4d)부분을 확대하여 나타낸 것이고, 제 3 도의 (b) 도는 (a)도의 제 1 발광층(4b)과 제 2 발광층(4d)의 불순물 도핑 농도를 나타낸 것이다. 상기와 같은 본 발명의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.3A is an enlarged view of a portion of the first light emitting layer 4b and the second light emitting layer 4d of FIG. 2, and FIG. 3B is a first light emitting layer 4b and a second light emitting layer of FIG. 4d) impurity doping concentration is shown. Referring to the effects of the present invention as described above are as follows.

본 발명의 투명전극(2)과 배면전극(6)사이에 약 200V의 AC전원이 인가하면 투명전극(2)이 음극을 가질 때 발광층(4a-4e)가 제 1 절연층(3)의 계면에 있는 전자가 터너링(Tunneling)되어 제 1 완충층(4a)으로 유도된다. 이렇게 유도된 전자는 제 1 발광층(4b)에서 발광중심과 충돌을 하게되나 이 전자는 발광현상이 일어날만한 충분한 에너지를 가지고 있지 못하기 때문에 빛은 거의 발생이 되지 않고 자유전자의 숫자는 증가된다. 이렇게 생긴 전자는 다시 전자유도층(4c)의 두께만큼을 통과하면서 가속되어 이 전자들은 gEd(g : 전하량, E : 전장의 세기, d : 전자유도층의 두께)만큼의 에너지를 가지고 제 2 발광층(4d)내의 발광중심과 충돌을 하게 되면 발광중심의 가전자대에 있는 전자가 전도대로 여기되고 다시 가전자대로 떨어질때 이 발광중심의 에너지 차만큼의 광이 발생되며 발광에 기여하지 못하는 전자는 제 2 완충층(4e)을 지나 제 2 절연층(5)의 계면에 도달하게 된다. 그리고 투명전극(2)쪽이 양극으로 되면 이 전자가 다시 역방향으로 이동하면서 제 2 발광층(4d)에서 발광이 발생된다.When AC power of about 200 V is applied between the transparent electrode 2 and the back electrode 6 of the present invention, when the transparent electrode 2 has a cathode, the light emitting layers 4a-4e interface with the first insulating layer 3. The electrons in the are turned and guided to the first buffer layer 4a. The induced electrons collide with the emission center in the first emission layer 4b, but since the electrons do not have enough energy to cause emission, light is hardly generated and the number of free electrons is increased. The electrons thus formed are accelerated while passing through the thickness of the electron induction layer 4c so that the electrons have energy equal to gEd (g: amount of charge, E: intensity of electric field, and d: thickness of the electron induction layer). When it collides with the light emitting center in (4d), when the electron in the valence band of the light emitting center is excited with the conduction band and falls back to the valence band, light is generated as much as the energy difference of the light emitting center. Passing through the second buffer layer 4e, the interface of the second insulating layer 5 is reached. When the transparent electrode 2 becomes the anode, light is emitted from the second light emitting layer 4d while the electrons move in the opposite direction again.

또한 본 발명에서 제 1 완충층(4a)과 제 2 완충층(4e)을 발광층 성막 공정시 제 1 발광층(4b)과 제 2 발광층(4d) 그리고 전자유도층(4c)의 결정을 높히고 제 1 발광층(4b)과 제 2 발광층(4d)을 직접 제 1 절연층(3)과 제 2 절연층(5)에 맞닿지 않게 되므로 종전과 같이 형광층(14)과 절연층(13, 15)이 맞닿게 되므로서 발생하는 구동시간에 따른 휘도 감소현상을 줄일 수 있게 된다.In the present invention, the first buffer layer 4a and the second buffer layer 4e are increased in the crystallization of the first light emitting layer 4b, the second light emitting layer 4d, and the electron induction layer 4c during the light emitting layer deposition process, and the first light emitting layer ( Since the 4b) and the second light emitting layer 4d do not directly contact the first insulating layer 3 and the second insulating layer 5, the fluorescent layer 14 and the insulating layers 13 and 15 come into contact with each other as before. Therefore, it is possible to reduce the decrease in luminance due to the driving time generated.

그리고 본 발명의 전계 발광소자는 AC전원으로 구동이 되기 때문에 인가전원의 주파수의 가변에 따라 발광되는 빈도수가 변하게 되며 결국 소자전체의 휘도는 변하게 된다.In addition, since the electroluminescent device of the present invention is driven by an AC power source, the frequency of light emission is changed according to the change of the frequency of the applied power source, and thus the luminance of the entire device is changed.

이와 같이 본 발명은 발광층(4a, 4b, 4c, 4d, 4e)의 막 두께별로 도핑농도를 다르게 하여 발광현상에 참여하는 이동전자의 유효에너지를 높혀서 효과적인 발광효율을 얻게 하고 발광층과 절연층이 계면에서 만나지 않게 되어 표시소자의 안정성을 높일 수 있게 된 것이다.As described above, the present invention increases the effective energy of mobile electrons participating in the light emitting phenomenon by varying the doping concentration for each film thickness of the light emitting layers 4a, 4b, 4c, 4d, and 4e to obtain an effective light emitting efficiency, and the light emitting layer and the insulating layer interface with each other. It is not possible to meet at, which will increase the stability of the display device.

Claims (3)

투명기판 위에 제 1 절연층을 적층하고, 상기 제 1 절연층 위에 제 1 완충층(4a), 제 1 발광층(4b), 전자유도층(4e), 제 2 발광층(4d), 제 2 완충층(4e)으로 된 발광층(14)을 적층하고, 상기 발광층 위에 제 2 절연층(5) 및 배면전극(6)을 적층하여 구성됨을 특징으로 하는 전계발광표시소자.A first insulating layer is laminated on the transparent substrate, and the first buffer layer 4a, the first light emitting layer 4b, the electron induction layer 4e, the second light emitting layer 4d, and the second buffer layer 4e are disposed on the first insulating layer. And a second insulating layer (5) and a back electrode (6) stacked on the light emitting layer. 제 1 항에 있어서, 제 1 완충층은 그 두께가 500-1000Å이고, 제 1 발광층의 두께는, 500-1000Å이고, 전자 유도층의 두께는 4000-6000Å이고, 제 2 발광층의 두께는 500-1000Å이고, 제 2 완충층의 두께는 500-1000Å인 것을 특징으로 하는 전계발광표시소자.The thickness of the first buffer layer is 500-1000 mPa, the thickness of the first light emitting layer is 500-1000 mW, the thickness of the electron induction layer is 4000-6000 mW, and the thickness of the second light emitting layer is 500-1000 mW. And the thickness of the second buffer layer is 500-1000 GPa. 제 1 항에 있어서 ; 제 1 발광층과 제 2 발광층은 ZnS내의 Mn을 1mol%로 도핑하여서 된 것을 특징으로 하는 전계발광표시소자.The method of claim 1; An electroluminescent display device according to claim 1, wherein the first light emitting layer and the second light emitting layer are doped with 1 mol% of Mn in ZnS.
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