KR970006081B1 - 박막 el 표시소자의 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용없음.

Description

박막 EL 표시소자의 제조방법

제1도는 종래의 EL 표시소자의 구성 및 그 일부 확대도.

제2도는 본 발명의 EL 표시소자의 구성 및 그 일부 확대도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 유리기판 2 : 투명전극(ITO)

3 : 제1절연충 4 : 형광층

5 : 제2절연충 6 : 금속전극

본 발명은 박막 EL(Electroluminescence) 표시소자에 관한 것으로, 특히, 금속 배면전극의 두께를 균일하게 하며 제2절연충과 금속 배면전극간의 접착성을 양호하게 한 박막 EL 표시소자의 제조방법에 관한 것이다.

문명의 발달과 더불어 자동화를 추구하는 분야가 급속히 발전하고 있으며, 이때 인간과 기계와의 중계역할을 하는 분야, 즉, 표시소자에 대한 수요가 매우 증가하고 있는 실정이다.

종래의 표시소자로서는 음극선관(CRT)이 거의 모든 표시영역을 점유하고 있으나, 이는 부피가 방대하고 무게가 많이 나간다는 결함을 안고 있기 때문에 경박단소의 특성을 갖는 표시소자가 요구되어 오고 있으며, 이들 표시소자중에서 표시성질이 우수하고 소자가 완전 고체 구조를 가지는 발광소자인 EL에 대한 관심이 매우 고조되고 있는 실정이다.

일반적인 EL 표시소자는 제1도 및 제2도에 도시된 바와 같이 유리기판(1) 위에 ITO 등의 투명전극(2)과 제1절연충(3), 형광충(4) 및 제2절연층(5)을 순차 적층하여 EL막을 만들고 그 위에 A1 등의 금속 배면전극(6)을 형성한 구조로 되어 있다. 여기에서 투명전극(2)과 금속 배면전극(6)은 서로 수직이 되게 선에칭하여 매트릭스 구조를 가지게 되고, 이로써 이들 선전극이 교차되는 점이 하나의 화소(pixel)로 작동하며, 이들의 조합으로 원하는 화상을 디스플레이하게 된다.

상기 구조의 EL 표시소자에 있어서는 ZnS에 Mn을 도핑한 형광체를 스퍼터링 또는 전자빔 증착법을 이용하여 ZnS : Mn막을 균일한 두께로 만들며, 이때 ZnS : Mn은 5850Å의 파장을 가지는 고유 에너지갭을 만들게 된다. 이 형광체의 양단에 인가되는 고전압에 의해 전자는 에너지를 얻게 되어 Mn²⁺와 충돌을 하게되며, Mn²⁺내에 존재하는 전자는 에너지를 얻게 되어 자전자 띠(valence band)에서 전도 띠(conduction band)로 여기되고, 다시 가전자 띠로 천이되면서 전광효과를 나타내게 된다. ZnS 박막의 양단에 고전압을 인가하기 위해서는 고유전율과 높은 전압에서도 막이 견딜 수 있는 고내전압 특성을 갖는 절연층이 필요하게 되는데 이 절연층의 전기적 특성에 따라서 발광층이 안정되게 구동될 수 있다.

종래의 박막 EL의 구성을 나타내는 제1도에 있어서는, 제1절연층(3)과 형광층(4) 및 제2절연층(5)으로 이루어지는 EL막에서 양단에 존재하는 투명전극(2) 및 배면전극(6)에 의하여 고전압이 인가되는데 이때 상기 두 전극(2,6)은 각각 X축과 Y축으로 선에칭되어 매트릭스형을 만들고, 이 매트릭스형의 전극이 교차되는 점에서 발광이 일어나며, 이들의 조합에 의하여 원하는 화상을 표시하게 된다.

그러나 제1도의 EL 표시소자에 있어서는 절연층중에서 특히, 배면전극(6)에 가까운 제2절연층(5)의 경우 제2절연층(5)과 배면전극(6)간의 접착성이 좋지 않은 경우에는 전압이 EL막에 균일하게 인가되지 못하기 때문에 배면전극(6)에 많은 열이 발생하고 심한 경우 배면전극이 절연층에서 분리되어 전극으로서의 구실을 할 수 없게 된다.

제1도 종래의 예에서는 제1 및 제2절연층을 Y₂O₃, S_i3N₄, SiO₂등의 유전체를 스퍼터링하여 제조하고, 그위에 A1로서 배면전극을 형성하므로, 절연층과 배면전극간의 이종결합구조로 인해 진공브레이크가 형성되는 등 접착성이 좋지 못하여 전극이 절연층으로부터 분리되어 버리는 경우가 많았으며, 이로써 EL 표시소자의 수명이 단축되는 문제가 있었다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하여 EL 표시소자의 수명을 연장하고 소자의 구동전압을 낮출수 있는 EL 표시소자를 제공하는데에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 투명기판 위에 ITO를 도포한 후 습식에칭하여 ITO 투명전극을 선전극으로 형성하는 과정, 상기 ITO 투명전극 위에 유전체를 스퍼터링하여 제1절연층을 형성하는 과정, 상기 제1절연층 위에 발광층을 전자빔법으로 증착하는 과정, 상기 발과층 위에 Al₂O₃를 스퍼터링법으로 형성하여 제2절연층을 형성하는 과정, 상기 제2절연층 위에 Al을 스퍼터링법으로 증착하여 배면전극을 형성하는 과정으로 이루어지는 박막 EL 표시소자의 제조방법을 제공하고 있다.

이하 제1도를 참조하여 본 발명의 EL표시소자의 제조방법을 상세히 설명한다. 본 발명의 EL 표시소자의 구조는 제1도의 구성과 같이, ITO가 코팅된 유리(1')를 기판으로 사용하여 ITO 투명전극(2')을 습식에 칭함으로써 선전극이 형성되어 있고, 그 위에 Y₂O₃, S_i3N₄, SiO₂등의 유전체를 스퍼터링하여 제1절연층(3')이 형성되고, ZnS : Mn을 전자빔으로 증착하여 발광층(4')이 구성된다.

다음에는 후술되는 본 발명에 의해서 발광층(4') 위에 Al₂O₃을 스퍼터링하여 제2절연층(5')을 형성하고, 그 위에 Al을 스퍼터링법으로 증착하여 배면전극(6')을 형성한 후, 배면전극(6')을 투명전극(2')과 수직하고 선에칭하여 본 발명의 EL 표시소자가 구성된다.

본 발명에서는 절연층을 증착하는 방법으로 스퍼터링 공법을 이용하고 있는데, 이것은 막의 치밀성이나 두께의 균일성 등의 면에서 전자빔 증착법으로 하는 것보다 우수하며, 또한 대량 생산의 경우에도 유리하기 때문이다. 또한 Al 배면전극(6')의 증착법으로 종래에는 코팅법을 이용하였으나, 이것은 스퍼터링법에 의한 것에 비해서 막의 질을 저하시킬 수 있다. 따라서 제2절연층(5')과 배면전극(6')은 스퍼터링 공법으로 형성할 필요가 있으며, 이때 배면전극은 제2절연층(5')과의 증착을 본 발명의 방법에 따라 행하면 부착력이 우수해진다.

본 발명에 의한 EL 표시소자에 있어서, 제2절연층(5')과 배면전극(6')의 증착법을 더욱 상세히 이하에서 설명한다.

먼저 제2절연층(5')으로서는 Al₂O₃을 타게트로 사용하는 대신에 Al을 타게트로 사용하여 직류 스퍼터링법으로 코팅하게 되며, 이때 고순도의 산소가스(O₂)를 아르곤가스(Ar)와 함계 스퍼터링 챔버내에 주입하여 반응성 스퍼터링을 행한다. 이때 주입되는 산소의 양은 Al₂O₃의 막질을 결정하는 중요한 요소가 된다. 또한 스퍼터링 챔버내의 애노드와 캐소드 사이의 전압을 조정하여 5Å/sec의 증착률을 갖도록 형광체(4')상에 Al₂O₃막을 코팅하여 제2절연층(5')을 형성한 다음에, 즉시 산소가스의 주입을 차단하고 Al₂O₃막 형성시에 사용했던 Al 타게트를 사용하여 제2절연층상에 Al 금속 배면전극(6')을 형성한다.

이와 같이 본 발명에 따라 제2절연층(5')과 배면전극(6')을 형성하게 되면, 종래에 제2절연층(5)으로 SiO_2,S_i3N₄, Y₂O₃등을 사용하고 그 위에 Al의 배면전극을 형성한 이종결합막 구조를 가질때에 필요하던 제조공정상의 시간적 비연결성과 진공브레이크를 할 필요가 없어진다. 스퍼터링 챔버내에서 연속적으로 제2절연층(5')과 배면전극(6')을 제조할 수 있고, 제2절연층과 배면전극이 동종의 Al 원소로 강력하게 결합될 수 있어 각층의 계면에서의 결손부가 생기지 않기 때문에 이상적인 결합을 만들 수가 있다.

이상 설명한 바와 같이 제조된 본 발명의 박막 EL 표시소자는 제2절연층과 금속 배면전극과의 이상적인 결합으로 EL 표시소자의 장시간 구동시 문제가 되는 배면전극의 부분적인 전기적 파괴를 제거할 수 있어 소자의 수명을 연장할 수 있고, 제2절연층과 배면전극을 한 챔버내에서 하나의 타게트로 연속 제작할 수 있기 때문에 제작시간을 줄일 수 있으며, 절연층과 배면전극의 접합이 매우 좋기 때문에 소자의 구동전압을 종래 약 200V 정도에서 20V 이상 강하시킬 수 있는 등의 장점을 가진다.

Claims (3)

1. 투명기판 위에 ITO를 도포한 후 습식에칭하여 ITO 투명전극을 선전극으로 형상하는 과정, 상기 ITO 투명전극 위에 유전체를 스퍼터링하여 제1절연층을 형성하는 과정, 상기 제1절연층 위에 발광층을 전자방법으로 증착하는 과정, 상기 발광층 위에 Al₂O₃를 스퍼터링법으로 형성하여 제2절연층을 형성하는 과정, 상기 제2절연층 위에 AI을 스퍼터링법으로 증착하여 배면전극을 형성하는 과정으로 이루어지는 박막 EL 표시소자의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 제2절연층 및 배면전극의 형성과정은 Al을 타게트로 사용하는 동일한 스퍼터링 챔버내에서 산소가스(O₂)와 아르곤가스(Ar)를 반응성 가스로 상요하여 Al₂O₃의 제2절연층을 증착하고 연속하여 산소가스의 주입을 막아 Al의 배면전극을 형성하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 EL 표시소자의 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 제1절연층의 증착률은 5Å/sec인 것을 특징으로 하는 박막 EL 표시소자의 제조

Images