KR950013666B1 - Thin el display element and manufacture method thereof - Google Patents

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Abstract

The thin film EL display device wherein a transparent electrode, a first insulating layer, a fluorescent layer made of ZnS: M, Sm, Tb, Tm, a second insulating layer and an Al rear electrode are sequentially formed over a transparent glass substrate, is characterized in that the ZnS: Mn, Sm, Tb, Tm constituting the fluorescent layer are composed with uniform concentration, thus making the inherent wave length of red, blue and green colors uniform.

Description

박막 EL 표시소자 및 그 제조방법Thin film EL display device and manufacturing method thereof

제 1 도는 통상 박막 EL 표시소자의 구성을 보인 단면도.1 is a cross-sectional view showing a configuration of a conventional thin film EL display element.

제 2 도는 본 발명 박막 EL 표시소자를 제조하기 위한 증착기의 단면도.Fig. 2 is a sectional view of a deposition machine for manufacturing the thin film EL display element of the present invention.

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

1 : 투명유리기판 2 : 투명전극1: transparent glass substrate 2: transparent electrode

3 : 제 1 절연층 4' : 형광층3: first insulating layer 4 ': fluorescent layer

5 : 제 2 절연층 6 : Al 배면전극5: second insulating layer 6: Al back electrode

8 : 본체 9 : 기판지지대8 main body 9 substrate support

10 : ZnS 페리트 11 : 도가니10: ZnS Fert 11: Crucible

12 : 전자빔원 13 : 도우펀트12 electron beam source 13 dopant

14 : 세라믹도가니 15 : 저항선14 ceramic crucible 15 resistance wire

본 발명은 박막 EL 표시소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 박막 EL 표시소자의 형광층을 ZnS ; Mn, Sm, Tb, Tm으로 제작하여 필터(Filter)를 사용한 풀컬러(Full color)표시소자의 백생광원에 적합하도록 한 박막 EL 표시소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a thin film EL display device and a method of manufacturing the same, in particular the fluorescent layer of the thin film EL display device is ZnS; A thin film EL display device manufactured by Mn, Sm, Tb, and Tm so as to be suitable for a white light source of a full color display device using a filter, and a manufacturing method thereof.

종래 단색 표시를 위한 박막 EL 표시소자는 ZnS : Mn을 형광체로 사용하여 황등색광을 표시하는 소자와, CaS : Eu를 형광체로 사용한 적색광 표시소자와, SrS : Ce를 형광체로 사용한 청색광 표시소자, ZnS : TbF3를 형광체로 사용한 녹색광 표시소자 등이 알려지고 있고, 통상 풀컬러(Full color) 박막 EL 표시소자를 제조하기 위한 방법으로는 CaS : Eu를 형광체로 사용한 적색광과 ZnS : Tb를 형광체를 사용한 녹색광, 그리고 SrS : Ce를 형광체로 사용한 청색광 등을 사용하여 이들층을 하나의 유리기판위에 각각의 EL막으로 적층시키는 방법이 있고, 또한 각층을 에칭하여 한평면 위에 적색, 녹색, 청색형광막을 라인(line)로 배치하여 이것을 하나의 픽셀(Pixel)화하는 스트라이프(Stripe)방식이 있으나, 이러한 방식은 제조공정상 매우 많은 작업량을 요구하고 각 공정에서 하나의 불량만 발생하여도 표시판으로서의 제구실을 하지 못하는 등 매우 많은 약점을 가지고 있다.Conventional thin-film EL display devices for monochromatic display include devices displaying yellow orange light using ZnS: Mn as phosphors, red light display devices using CaS: Eu as phosphors, blue light display devices using SrS: Ce as phosphors, and ZnS : A green light display device using TbF 3 as a phosphor is known, and as a method for manufacturing a full color thin film EL display device, a red light using CaS: Eu as a phosphor and a phosphor using ZnS: Tb as a phosphor are generally known. Using green light and blue light using SrS: Ce as a phosphor, there is a method of laminating these layers onto each EL film on one glass substrate, and etching each layer to line red, green and blue fluorescent films on one plane. There is a stripe method in which it is arranged in a line to make one pixel, but this method requires a large amount of work in the manufacturing process and The only cause bad also has a lot of weaknesses, such as not using the signs as jegusil.

이 때문에 보다 쉽게 풀컬러 표시판을 제조하는 새로운 방법으로 백색광을 이용하여 필터로써 적색, 녹색, 청색의 파장을 필터링(Filting)하는 방법이 각광을 받고 있다.For this reason, a method of filtering red, green, and blue wavelengths using a white light as a filter has been in the spotlight as a new method for manufacturing a full color display panel more easily.

이 백색광원으로 현재 연구되고 있는 구조로는 SrS : Ce 형광층의 양면에 ZnS : Mn 박막을 형성시켜 하나의 형광층으로 사용하는 방법과 ZnS : PrF3를 형광층으로 사용하여 얻는 광을 이용하는 방법이 있으나 이 모두가 발광휘도가 낮고 전(全)가 시영역의 파장을 고루 가지고 있지 못하기 때문에 필터를 사용할 경우 휘도가 더욱 떨어져서 풀컬러화에 요구되는 적색, 녹색, 청색의 고른 휘도분포를 얻을 수가 없기 때문에 실용화에 많은 어려움이 따른 문제점이 있었다.The structure currently being studied with this white light source is a method of forming a ZnS: Mn thin film on both sides of a SrS: Ce fluorescent layer and using it as a fluorescent layer and a method of using light obtained by using ZnS: PrF 3 as a fluorescent layer. However, since all of them have low luminous luminance and not all wavelengths in the field of view, even if the filter is used, the luminance is further lowered to obtain even luminance distribution of red, green, and blue required for full colorization. There was a problem with many difficulties in practical use because there is no.

본 발명은 상기한 바와같은 제반 문제점을 감안하여 안출한 것으로 ZnS : Mn이 형광층으로 사용되는 박막 표시소자에 있어서 ZnS : Mn 대신에 후기할 독특한 형광체를 사용하여 형광층을 형성함으로써 순수백색광을 얻을 수 있게하는 박막 EL 표시소자의 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.The present invention has been made in view of the above-mentioned problems. In a thin film display device in which ZnS: Mn is used as a fluorescent layer, pure white light can be obtained by forming a fluorescent layer using a unique phosphor to be described later instead of ZnS: Mn. It is to provide a method of manufacturing the thin film EL display element which makes it possible.

이러한 본 발명을 설명하기에 앞서 종래 ZnS : Mn이 형광층으로 사용되는 박막 EL 표시소자의 전형적인 예를 첨부된 도면 제 1 도에 의하여 보다 구체적으로 설명한다.Prior to explaining the present invention, a typical example of a thin film EL display device in which a conventional ZnS: Mn is used as a fluorescent layer will be described in more detail with reference to FIG.

종래 박막 EL 표시소자는 투명유리기판(1) 위에 투명전극(ITO)(2)을 약 2000Å 두께로 코팅하여 광식각법으로 원하는 폭으로 선에칭하고, 그 위에 고유전율의 제 1 절연층(3)을 적당한 두께로 코팅한 다음, 원하는 빛의 파장에 따른 형광체와 도우펀트(dopant)의 농도를 선택하고 약 1㎛ 두께로 형광체를 코팅하여 형광층(4)을 형성한 이후에, 다시 제 1 절연층(3)과 같은 방법으로 제 2 절연층(5)을 형성하고, 그 위에 Al을 열증착 혹은 스퍼터링법으로 2000Å의 두께로 코팅하여 투명전극(2)과 수직이 되게 원하는 폭으로 선에칭하여 Al 배면전극(6)을 형성하였으며, 이렇게 하여 형성한 EL 표시판은 습기로부터 각막을 보호하고 외부충력을 완화시키기 위하여 뒷면에 실리콘오일 등으로 봉지하였다.In the conventional thin film EL display device, a transparent electrode (ITO) 2 is coated on the transparent glass substrate 1 to a thickness of about 2000 microseconds, and line-etched to a desired width by photoetching, and the first insulating layer 3 having a high dielectric constant thereon is formed thereon. After coating to a suitable thickness, the concentration of the phosphor and the dopant according to the wavelength of the desired light is selected, and after coating the phosphor to a thickness of about 1㎛ to form the fluorescent layer 4, the first insulation again The second insulating layer 5 is formed in the same manner as the layer 3, and Al is coated thereon by thermal evaporation or sputtering to a thickness of 2000 Å and line-etched to a desired width perpendicular to the transparent electrode 2. An Al back electrode 6 was formed, and the EL display panel thus formed was encapsulated with silicon oil or the like on the back side to protect the cornea from moisture and to mitigate external shock.

이와 같이된 종래의 박막 EL 표시소자는 투명전극(2)과 배면전극(6) 사이에 약 200V의 교류전압이 걸리면 절연층과 형광층내에 고전장(∼MV/Cm)이 발생하며 이 전장은 형광층(4)과 절연층(3) (5)의 계면전자를 가속시키며 여기서 에너지를 얻은 열전자는 형광체와 발광중심을 충돌하게 된다. 여기서 발광중심의 기저상태에 있던 전자가 여기상태의 에너지 준위로 점핑하여 다시 기저상태로 돌아올 때 이 에너지 차만큼의 에너지를 갖는 파장의 광을 발생시키에 된다. 이때 빛의 세기는 인가되는 전압과 주파수 등의 외부 요인외에 형광층(4)의 두께 도우핑농도, 각막의 두께 균일성 등에 강하게 의존하며 이렇게 방출된 광은 제 1 절연층(3)과 투명전극(2) 그리고 투명유리기판(1)을 통해 나오며 각 화소를 선택적으로 발광시킴으로서 원하는 화상을 표시하게 된다.In the conventional thin film EL display device as described above, when an alternating voltage of about 200 V is applied between the transparent electrode 2 and the back electrode 6, a high field (˜MV / Cm) is generated in the insulating layer and the fluorescent layer. The surface electrons of the layer 4 and the insulating layer 3 and 5 are accelerated, and the hot electrons having energy collide with the phosphor and the emission center. Here, when the electron in the ground state of the light emitting center jumps to the energy level in the excited state and returns to the ground state, light of a wavelength having energy equal to this energy difference is generated. At this time, the intensity of light strongly depends on the thickness doping concentration of the fluorescent layer 4, the thickness uniformity of the cornea, etc. in addition to external factors such as the applied voltage and frequency, and the emitted light is the first insulating layer 3 and the transparent electrode. (2) Then, it comes out through the transparent glass substrate 1 and selectively emits each pixel to display a desired image.

이와같이 제 1 도에 예시한 EL 표시소자는 ZnS에 Mn을 적당한 농도로 도우핑하여 전자빔 증착 혹은 스퍼터링 등으로 코팅하여 형광층(4)을 형성하였기 때문에 결국 도우펀트에 따른 고유파장의 광만을 방출하게 되는 것이다.As described above, the EL display device illustrated in FIG. 1 forms a fluorescent layer 4 by doping ZnS to an appropriate concentration, and coating it by electron beam deposition or sputtering, so that only light having a unique wavelength according to the dopant is emitted. Will be.

본 발명에서는 상기한 EL 표시소자에서 형광층이 ZnS를 모형광체(Host Phosphor)로하여 도우펀트로서 Mn, Sm, Tb, Tm 등이 도우핑되는 새로운 구조를 갖게 하여 가시영역 부분의 파장을 전부 커버하는 백색광을 방출케 함으로써 풀컬러 표시판의 주방향으로 연구되고 있는 필터사용 표시소자에 적합하게 되는 EL 표시소자 및 그 제조방법을 제공한다.In the present invention, the fluorescent layer in the above-described EL display device has a new structure in which ZnS is a doped phosphor and a dopant is doped with Mn, Sm, Tb, and Tm to cover all wavelengths of the visible region. The present invention provides an EL display device and a method for manufacturing the same, which are suitable for a filter-use display device being studied in the main direction of a full color display panel by emitting white light.

즉, 제 1 도 참조하여 보다 상세히 설명하면 투명유리기판(1) 위에 투명전극(2), 제 1 절연층(3), 형광층(4'), 제 2 절연층(5) 및 Al 배면전극(6)이 순차적으로 적층된 것에 있어서, 상기 형광층(4)을 ZnS : Mn, Sm, Tb, Tm으로 형성하여 고휘도의 백색광을 표시하게 한 것이다.That is, referring to FIG. 1, the transparent electrode 2, the first insulating layer 3, the fluorescent layer 4 ′, the second insulating layer 5, and the Al back electrode are disposed on the transparent glass substrate 1. (6) is sequentially stacked, and the fluorescent layer 4 is formed of ZnS: Mn, Sm, Tb, and Tm to display high luminance white light.

이러한 본 발명 박막 EL 표시소자를 제조함에 있어서는 Na이온을 제거한 투명유리기판(1) 위에 ITO를 2000Å정도 스퍼터링하여 투명전극(2)을 형성하고, Y2O3나 Al2O3를 전자빔 증착으로 코팅하여 제 1 절연층(3)을 형성한 다음 이와같이 된 기판(7)을 제 2 도와 같이 증착기본체(8) 내부의 기판지지대(9)에 고정함과 아울러 ZnS 페리트(pellet)(10)를 도가니(11)에 넣고 전자빔원(12)으로부터 발생한 가속전자로써 가열시켜 ZnS를 증착하며 이때 Mn과 SmF3, TbF3, TmF3등의 도우펀트(13)를 각각 작은 세라믹도가니(14)에 넣고 저항선(15)으로 가열하여 독립적인 전원으로 증착을 한다. 도면에서 16은 전원선을 보인 것이다.In manufacturing the thin film EL display device of the present invention, the transparent electrode 2 is formed by sputtering about 2000 kV of ITO on the transparent glass substrate 1 from which Na ions are removed, and Y 2 O 3 or Al 2 O 3 is deposited by electron beam deposition. Coating to form a first insulating layer (3) and then fixing the substrate (7) thus secured to the substrate support (9) inside the deposition base (8) as a second degree, and ZnS pellets (10). Is deposited into a crucible (11) and heated with accelerating electrons generated from the electron beam source (12) to deposit ZnS. At this time, dopants 13 such as Mn and SmF 3 , TbF 3 , and TmF 3 are respectively placed in a small ceramic crucible 14. It is heated by the resistance wire 15 and deposited by an independent power source. In the figure, 16 shows a power line.

이때 도우펀트(13)를 넣은 세라믹도가니(14) 입구를 작게하여 도우핑 농도를 정확히 조정하고 도우펀트(13)가 증착기내에 넓게 확산 되는 것을 막아야 하며 동시에 기판지지대(9)를 일정속도로 회전시켜 균일한 박막을 얻게 한다.At this time, the entrance of the ceramic crucible 14 into which the dopant 13 is placed is made small so as to accurately adjust the doping concentration, and to prevent the dopant 13 from being widely diffused in the evaporator, and at the same time, rotate the substrate support 9 at a constant speed. A uniform thin film is obtained.

ZnS와 각 도우펀트의 비율을 균일하게 하고 ZnS의 결정성을 좋게하기 위해서는 ZnS의 증착율을 1-2Å/sec로 아주 작게 하여야 하며 Mn과 SmF3, TbF3, TmF3를 각각의 세라믹도가니(14)에서 아주 작은 증착속도로 증착되게 하여야 한다. 이렇게 형성한 ZnS : Mn, Sm, Tb, Tm 형광층(4')은 총 두께가 1-1.2㎛가 되게하고 곧바로 450-500℃에서 1시간정도 진공 열처리를 하여 ZnS내에 균일한 도우핑 농도를 가지게 한다. 이후에 상기 ZnS : Mn, Sm, Tb, Tm형광층(4')위에 제 1 절연층(3)과 같이 제 2 절연층(5)을 형성하고, 그 위에 Al 배면전극(6)을 형성한다.In order to make the ratio of ZnS and each dopant uniform and to improve the crystallinity of ZnS, the deposition rate of ZnS should be very small (1-2Å / sec), and Mn, SmF 3 , TbF 3 , and TmF 3 may be converted into ceramic crucibles (14). ), It should be deposited at a very small deposition rate. Thus formed ZnS: Mn, Sm, Tb, Tm fluorescent layer (4 ') has a total thickness of 1-1.2㎛ and immediately heat treatment at 450-500 ℃ for 1 hour to achieve a uniform doping concentration in ZnS To have. Thereafter, a second insulating layer 5 is formed on the ZnS: Mn, Sm, Tb, and Tm fluorescent layers 4 'like the first insulating layer 3, and an Al back electrode 6 is formed thereon. .

이와같이 하여 제작된 본 발명 EL 표시소자는 양전극(2)(6)에 약 200V의 전압을 인가했을때 형광층(4')내에 유도되는 약 2MV/Cm의 고전장에 의해 ZnS : Mn에서 발생되는 등황색 외에 ZnS : Sm, ZnS : Tb, ZnS : Tm이 가지는 적색, 녹색, 청색의 고유방출파장을 가지게 되어보다 균일한 휘도의 전가시영역을 커버하는 백색광이 하나의 발광층인 형광층(4')에서 발생되고 절연층(3)과 투명전극(2), 투명유리기판(1)을 통해 표시된다.The EL display device fabricated as described above is orange-yellow generated in ZnS: Mn due to a high field of about 2MV / Cm induced in the fluorescent layer 4 'when a voltage of about 200V is applied to the positive electrodes 2,6. In addition, it has the red, green, and blue inherent emission wavelengths of ZnS: Sm, ZnS: Tb, and ZnS: Tm, so that white light covering the full visible region of more uniform luminance is one light emitting layer in the fluorescent layer 4 '. Generated and displayed through the insulating layer 3, the transparent electrode 2, and the transparent glass substrate 1;

종래 필터링 방법에 의한 컬러 EL 표시소자에서 백색광원으로 사용되는 ZnS : PrF3, SrS : Ce/ZnS : Mn, SrS : Ce, Eu 등을 색의 파장이 전가시영역을 커버할 수 없으므로 충분한 휘도와 풍부한 색을 도출할 수 없었으나 본 발명으로 제작한 박막 EL 표시소자는 ZnS : Mn, Sm, Tb, Tm 형광층의 제조공정이 간단하며, 뿐만아니라 ZnS만을 모체로 사용하므로 SrS나 CaS를 사용하는 번거로움을 덜고 이 ZnS : Mn, Sm, Tb, Tm 형광층으로 사용한 EL 소자는 휘도가 높아 종래에 사용되는 ZnS : PrF3등의 낮은 휘도를 보완할 수 있다는 이점이 있고, 필터를 사용하는 풀컬러 표시소자의 이상적인 백색광원을 아주 간단히 제조할 수 있는 효과도 매우 크다.ZnS: PrF 3 , SrS: Ce / ZnS: Mn, SrS: Ce, Eu, etc., which are used as a white light source in a color EL display device by a conventional filtering method, have sufficient luminance and color because they cannot cover the full visible region. Although it was not possible to derive rich colors, the thin film EL display device manufactured according to the present invention has a simple manufacturing process of the ZnS: Mn, Sm, Tb, and Tm fluorescent layers, and also uses only ZnS as a matrix, so that SrS or CaS is used. The EL element used as a ZnS: Mn, Sm, Tb, and Tm fluorescent layer has a high brightness to compensate for the low luminance such as ZnS: PrF 3 , which is conventionally used, and has a full filter. The effect of producing the ideal white light source of a color display device very simply is also great.

Claims (2)

투명유리기판(1) 위에 투명전극(2), 제 1 절연층(3), ZnS : Mn, Sm, Tb, Tm으로 형성된 형광층(4'), 제 2 절연층(5) 및 Al 배면전극(6)이 순차적으로 적층된 것에 있어서, 상기 형광층(4')을 구성하는 ZnS : Mn, Sm, Tb, Tm이 균일한 농도로 적색, 청색, 녹색의 고유파장을 균일하게 한 것을 특징으로 하는 박막 EL 표시소자.Transparent electrode 2, first insulating layer 3, ZnS: fluorescent layer 4 'formed of Mn, Sm, Tb and Tm on transparent glass substrate 1, second insulating layer 5 and Al back electrode (6) is sequentially stacked, characterized in that ZnS: Mn, Sm, Tb, and Tm constituting the fluorescent layer 4 'are uniformly intrinsic in red, blue, and green at a uniform concentration. Thin film EL display element. 회전가능한 기판지지대(9)와, 형광체가 담기는 도가니(10)와, 가속전자를 발생하는 전자빔원(12)이 본체(8) 내부에 설치된 통상 증착기를 이용하여 박막 EL 표시소자를 제조함에 있어서, 투명유리기판(1) 위에 투명전극(2)과 제 2 절연층(5)이 형성된 기판(7)을 증착기 본체(8)의 기판지지대(9)에 고정하여 회전시키면서, 도가니(11)에 담긴 ZnS 페리트(10)를 전자빔원(12)으로부터 발생한 가속전자로 가열시킴과 아울러 도가니(11) 주위에 배설한 수개의 세라믹도가니(14)에 Mn과 SmF3, TbF3, TmF3등의 도우펀트(13)를 각각 넣고 도가니(11) 주위에 감은 저항선(15)으로 각각 독립적으로 가열하여 상기 기판(7)의 제 1 절연층(3) 위에 ZnS : Mn, Sm, Tb, Tm 형광층(4')을 증착함을 특징으로 하는 박막 EL 표시소자의 제조방법.In manufacturing a thin film EL display element using a rotatable substrate support 9, a crucible 10 containing phosphors, and an electron beam source 12 for generating accelerating electrons, a conventional evaporator provided in the main body 8 is used. To the crucible 11 while rotating the substrate 7 on which the transparent electrode 2 and the second insulating layer 5 are formed on the transparent glass substrate 1 to the substrate support 9 of the vapor deposition body 8. Mn, SmF 3 , TbF 3 , TmF 3 and the like are heated in several ceramic crucibles 14 which are heated around the crucible 11 while heating the contained ZnS ferrite 10 with the accelerating electrons generated from the electron beam source 12. ZnS: Mn, Sm, Tb, and Tm fluorescent layers were placed on the first insulating layer 3 of the substrate 7 by separately heating the dopant 13 with the resistance wire 15 wound around the crucible 11. And (4 '). A method of manufacturing a thin film EL display device, characterized by depositing 4'.
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