KR970004829B1 - 컬러 전계 발광 표시소자 및 그 제작방법 - Google Patents

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Description

컬러 전계 발광 표시소자 및 그 제작방법

제1도는 종래의 컬러 전계 발광표시소자의 단면도.

제2도는 본 발명의 컬러 전계 발광표시소자의 사시도.

제3도는 제2도를 설명하기 위한 전극 배치 평면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

102 : 제1절연층 103 : 발광층

104 : 제2절연층 105 : 투명전극

106 : 금속보조전극 109 : 원편광판

본 발명은 컬러 전계 발광 표시소자 및 그 제작방법에 관한 것으로, 특히 투명전극위에 금속보조전극을 각 화소별로 배치하여 투명전극의 저항을 내림과 동시에 전기장 발광표시소자의 콘트라스트를 높히며, 컬러 필터를 직접 원평광판 위에 제작하여 컬러별로 선에칭하여 금속보조전극위에 봉지하므로써, 주위광이 금속전극에서 반사되어 콘트라스트를 내리는 것을 방지하는데 목적이 있다.

평면 표시소자의 종류에는 액정표시(Liquid Cryetal Display : LCD)소자와 플라즈마 표시(Plasma Display : PDP) 소자 및 전계 발광(Electroluminescence element : 이하 EL로 표기) 표시소자 등이 있다.

고밀도 화상표시를 실현할 수 있는 완전한 컬러화를 구현하기 위하여 상기 소자들에 대한 많은 연구가 진행되어 왔다.

그 중에서 액정표시소자와 플라즈마 표시소자는 현재 완전한 컬러화가 가능하였지만, EL 표시소자는 색순도가 좋은 청색광이 아직 개발되지 않아서 이러한 문제를 해결하기 위한 연구가 다각도로 진행중이다.

그 중에서도 특히, 백색광을 컬러 필터를 사용하여 필터링하는 방법에 대하여 가장 폭 넓은 연구가 진행되고 있다.

이러한 종래의 백색광을 이용한 컬러 구현 방법은 첨부한 도면 제1도에 도시한 바와같이 유리 기판(1)위에 알루미늄(Aluminum : 이하 Al로 표기)과 같은 금속을 2000옹스트롬(Å) 정도의 두께로 진공증착(Vacumn evaporation)한 후, 광식각법으로 선에칭(line etching)하여 금속전극(2)을 형성한 다음, 상기 금속전극 위에 SiON, BaTa₂O₆, SrTiO₃와 같은 유전성 물질들을 3000Å의 두께로 스퍼터링(Sputtering)법으로 성막하여 제1 절연층(3)을 형성하고, 상기 제1 절연층 위에 SrS : Ce, Eu, K, ZnS ; Pr, ZnS : Mn/SrS : Ce/ZnS : Mn등과 같이 EL소자 구동시 백색광이 나오는 형광체를 진공증착과 다중원 증착(Multi-Source Deposition)등의 방법으로 0.5~1.5㎛의 두께로 성막하여 발광층(4)을 만들고, 다시 SiON, BaTa₂O₆, SrTiO₃등을 스퍼터링 법에 의하여 3000Å의 두께로 성막하여 제2 절연층(5)을 형성한다.

상기 제2 절연층 위에 투명박막층인 인듐 주석 산화물(Indium Tin Oxide : 이하 ITO로 표기) 투명전극(6)을 스퍼터링 방법으로 약 2000Å의 두께로 성막한 후, 광식막법을 이용하여 금속전극(2)과 수직되는 방향으로 선에칭하여 투명전극을 형성한다.

상기 공정들로 제조된 판을 EL판(10)이라 명명한다.

한편, 습기, 산소등으로 부터 EL판(10)의 EL막을 보호하기 위한 투명봉지판(9)위에 광을 선택적으로 투과시킬 수 있는 컬러 필터(8)를 금속전극폭과 투명전극폭의 크기로 적색(RED : 이하 R로 표기), 녹색(Green : 이하 G로 표기) 및 청색(Blue : 이하 B로 표기)으로 분할 제작하여 각 전극들과 일직선이 되게 배치하고 수 ㎛의 두께로 두 기판을 봉지한다.

상기 과정에서 형성된 판을 필터판(11)이라 명명한다.

상기의 EL판(10)과 필터 판(11) 사이에 실리콘 오일을 주입하여 컬러 EL 표시소자의 제작을 완료한다.

이와 같이 제작된 EL 소자의 동작을 금속전극(2)과 투명전극(6) 사이에 200V 정도의 교류전압을 인가해주면, 상기 교류전압에 대한 강한 전기장으로 인하여 핫 일렉트론(Hot electron)이 생성된다.

상기의 핫 일렉트론들은 발광층(4)내의 도핑된 발광중심, 즉, 셀륨(Ce), 프레서디뮴(Pr), 망간(Mn)에 충돌하여 상기 발광중심의 전자를 가전자대(Valence band)에서 전도대(Conduction band)로 여기시킨다.

전도대로 여기된 전자들은 불안정하여 상기 여기된 전자들이 다시 가전자대로 천이할 때, 고유광이 발생된다.

EL판(10)에서 발생되는 광은 적(R), 녹(G), 청(B)색의 파장을 균일하게 포함하는 백색 광이다.

이 백색광은 금속전극(2)과 투명전극(6)에 의하여 분할 발광하게 되고, 컬러 필터(8)를 통하여 적(R), 녹(G), 청(B)으로 필터링되어 상기 3색의 조합으로 컬러를 표시하게 된다.

이와 같은 종래의 백색광을 이용한 컬러 구현방법은 Al을 금속전극으로 사용하기 때문에 EL 표시소자 구동시 주위광이 Al 표면에 사용자측으로 반사되어 나오므로 인하여 소자의 콘트라스트가 떨어질 뿐만 아니라, 컬러필터(8)와 발광층(4)의 위치가 멀리 떨어져 있으므로써, 각 화소간의 변위(Parallax) 현상이 발생하고, 또한 투명전극의 높은 저항으로 이하여 브이 지이 에이(VGA) 모니터용 또는 고품위(HD) 티브이용의 대면적 EL소자의 구동시, 알씨 시간지연(RC Time delay) 문제가 발생하여 고품질의 완전한 컬러 구현이 어렵다는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 상기 문제점들을 해결하기 위하여 몰리브덴(Molybdenum : 이하 Mo로 표기)같은 전기 비저항이 낮은 고융점 금속을 보조전극으로 사용함으로써, EL 소자의 콘트라스트를 향상시킴과 동시에, 알씨 시간지연 문제를 해결할 수 있는 컬러 EL 소자 및 그 제조방법을 제공함에 있다.

이와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 수단은 금속전극과 투명전극에서 발생하는 전기장에 의하여 발광하는 발광부와, 상기 발광부에 전류를 공급하는 투명전극의 저항을 낮추고 콘트라스트를 높이는 금속 보조전극과, 상기 금속보조전극을 통과한 백색광을 적, 녹, 청색으로 필터링하는 컬러 필터부와, 상기 컬러 필터부 위에서 수직으로 입사되는 반사되는 광을 흡수하여 콘트라스트의 저하를 막는 원편광판으로 이루어지므로써 달성된다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 방법은 실리콘 기판위에 Al 박막을 1000~2000Å의 두께로 스퍼터링 증착하여 각각의 단위화소에 해당하는 금속전극으로 선택에칭한 후, 그 위에 제1 절연층, 발광층, 투명전극을 성막한 후, 상기 투명전극층 위에 1000Å 정도의 두께의 Mo 금속 보조전극용 박막을 스퍼터링법이나 진공증착법으로 증착하는 공정과, 상기 금속보조전극용 박막을 5~3㎛의 폭을 갖는 전극 패턴만을 남기고 선택 에칭하는 공정과, 상기 금속보조전극과, 원편광판 위에 컬러 필터를 직접 봉지하여 제작한 필터판 사이에 실리콘 오일을 주입하는 공정으로 이루어짐으로써 달성된다.

제2도는 본 발명 컬러 EL 표시소자로서 이에 도시한 바와 같이 유리기판(101) 위에 Al 금속전극(102), 제1 절연층(103), 발광층(104), 제2 절연층(105), 투명전극(106), 금속보조전극(107), 실리콘오일(301), 컬러필터(201) 및 원편광판(202)의 구조로 구성되어 있다.

상기 유리 기판(101), 제1 절연층(102), 발광층(103), 제2 절연층(104), 투명전극(105)은 종래 EL 표시 소자와 같은 재료, 구조 및 공정으로 이루어지나, 금속전극(102)은 EL 소자의 휘도를 높이기 위하여 배면으로 향하는 광이 금속전극(102)에서 반사되어 다시 관측자쪽으로 향하도록 하기 위해 스퍼터링 법을 이용하여 1000~2000Å의 두께로 성막하였다.

또한, 적(R), 청(B), 녹(G)의 3색을 독립적으로 구현하기 위하여 상기 Al 박막을 d_R, d_G, d_B의 폭을 가지도록 선택에칭하였다.

상기 3개의 금속전극은 하나의 화소에 해당한다.

상기 발광층(104)에서 전기장에 의하여 발생하는 백색광이 모니터 상에서 완전한 컬러를 구현하기 위해서는 적(R), 녹(G), 청(B)의 이상적 휘도 비율이 3 : 6 : 1이 되도록 해야 한다.

따라서 d_R, d_G, d_B는 상기 발광층(104)에서 발생되는 백색광의 파장별 휘도를 고려하여 결정해야 한다.

ITO 투명전극(106)은 저항값이~10Ω/?로 높고 투명 전극 폭은 200~400㎛로 좁으며, EL 소자의 구조가 콘덴서 구조이기 때문에, 알씨 시간지연이 발생하므로 고융점 금속인 몰리브덴(Mo)을 1000Å의 두께로 스퍼터링 법이나 진공증착법으로 ITO 투명전극위에 성막한 후, 제3도에 표시된 것처럼, 각 단위 화소의 색간의 경계를 5~30㎛의 선폭을 남기도록 선택에칭하여 금속보조전극(107)을 만들어 준다.

상기 금속전극으로 인하여 ITO 투명전극의 높은 저항값에 의한 RC 시간지연 문제를 해결한다.

또한, 원평광판(202)위에 컬러 필터를 직접 제작하고 금속전극(102)의 폭과 같은 비율로 컬러별로 선에칭한 필터판(200)과 EL판(100) 사이에 실리콘 오일을 주입하여 두 판을 봉지하면 컬러 EL 표시소자의 제조공정은 완료된다.

이와 같은 공정으로 제조된 컬러 EL 표시소자는 외부에서 수직으로 입사되는 광이 원편광판(202)을 통과하여 금속전극에서 반사되면, 반사된 광은 원편광판을 통하면서 흡수되어 EL 표시소자의 콘트라스트를 높이게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명의 효과는 투명전극 위에 금속보조전극을 일정폭으로 각 화소별로 분할되게 제작하므로써, EL의 고집적 표시 및 대화면에서 문제가 되는 투명전극의 알 씨 시간지연 문제를 해결할 수가 있고, 외부에서 입사되는 광과 발광층에서 발생되는 광 중에 화소면과 수직으로 입사되지 않는 광을 흡수하여 콘트라스트를 높일 수 있을 뿐만 아니라, 컬러 필터를 원편광판 위에 직접 제작하여 봉지하므로써, 종래 구조에서 갖는 봉지기능 뿐만 아니라 반사되는 외부광을 흡수하여 콘트라스트가 저하되는 것을 막을 수가 있다.

Claims (8)

1. 유리기판위에 Al 금속전극을 1000~2000 옹스트롬(Å) 두께로 성막하는 공정과, 상기 Al 금속박막을 각각의 색필터에 해당하는 금속전극으로 선택에칭하는 공정과, 상기 전면에 제1 절연층, 발광층, 투명전극을 순차적으로 스퍼터링법으로 성막하는 공정과, 상기 투명전극위에 금속보조전극용 박막을 소정의 두께로 성막하는 공정과, 상기 금속보조전극용 박막의 Al 금속박막폭과 대응되는 일정영역을 에칭하여 소정의 전극형태를 형성하는 공정과, 상기 금속보조전극위에 컬러 필터 및 원편광판을 형성하는 공정과, 상기 금속보조전극과 컬러필터 사이에 실리콘오일을 주입하는 공정으로 이루어짐을 특징으로 하는 컬러 전기장 발광표시소자 제조방법.
2. 제1항에 있어서, Al 금속전극은 스퍼터링법으로 증착함을 특징으로 하는 컬러 전기장 발광소자 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 금속 보조전극용 박막은 1000옹스트롬(Å) 정도의 두께를 갖도록 스퍼터링법으로 성막함을 특징으로 하는 컬러 전기장 발광소자 제조방법.
4. 제1항에 있어서, 금속 보조전극용 박막은 진공증착법으로 성막함을 특징으로 하는 컬러 전기장 발광소자 제조방법.
5. 제1항에 있어서, 금속 보조전극은 몰리브덴(Molybdenum)으로 이루어짐을 특징으로 하는 컬러 전기장 발광소자.
6. 제1항에 있어서, 금속 보조전극은 적, 녹, 청색간 단위 화소부의 경계부를 5~30㎛의 선폭으로 남기고 나머지 각 화소의 중심부는 에칭하여 제조함을 특징으로 하는 컬러 전기장 발광표시소자 제조방법.
7. 제1항에 있어서, 필터판은 킬러필터를 원편광판 위에 직접 제작한 후 선에칭하여 제조함을 특징으로 하는 컬러 전기장 발광 표시소자 제조방법.
8. 유리기판(101) 위에 Al 금속전극(102)을 형성하고, 상기 Al 금속전극(102)을 가각의 색필터에 해당하는 금속전극으로 선택 에칭한후 그의 전면에 제1 절연층, 발광층, 투명전극을 순차적으로 스퍼터링법에 의해 형성하며, 상기 투명전극 위에 금속 보조 전극용 박막을 형성하고, 상기 금속보조전극용 박막의 Al 금속막박폭과 대응하는 일정 영역에 전극 형태를 형성하고, 상기 금속 보조전극 위에는 컬러 필터 및 원편광판을 형성하며, 상기 금속보조전극과 컬러필터 사이에는 실리콘 오일을 주입하여 형성됨을 특징으로 한 컬러 전기장 발광 표시 소자.