KR970006611B1 - 박막전계발광소자 - Google Patents
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Abstract
내용없음.
Description
제1도는 종래 박막전계발광소자의 단면구조도.
제2도 내지 제4도는 개선된 종래 박막전계발발광소자의 단면구조도.
제5도는 본 발명 박막전계발광소자의 단면구조도.
제6도는 제5도에 대한 휘도-전압 특성곡선도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11 : 유리기판 12 : 투명기판
13 : 제1절연층 14 : 발광층
15 : 제2절연층 16 : 금속전극
20 : 강유전체 버퍼층
본 발명은 박막전계발광소자에 관한 것으로, 특히 소자의 구동전압을 감소시키고, 휘도(brighrness)-전압(voltage)특성을 개선하여 소자의 구동을 용이하게 하도록 한 박막전계발광소자에 관한 것이다.
제1도는 종래 박막전계발광소자의 단면구도로서, 이에 도시된 바와 같이 유리기판(1)상에 투명전극(2)이 형성되고, 상기 투명전극(2)위에 제1절연층(3), 발광층(4), 제2절연층(5)이 차례로 형성되고, 상기 제2절연층(5)위에 금속전극(6)이 형성되어 구성된다.
이와 같이 구성되는 종래 박막전계발광소자의 제조공정을 제1도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
유리기판(1)상에 ITO를 약 200Å정도 도포하여 투명전극(2)을 형성한 후 그 투명전극(2)위에 Y2O3, SiO2, Si3N4, Ta2O5, PbTiO3등의 화합물중 하나를 약 3000Å내외의 두께로 증착하여 제1절연층(3)을 형성한다.
이후, 상기 제1절연층(3)위에 ZnS, SrS, CaS 계통의 발광층(4)을 약 5000Å~10000Å정도의 두께로 증착한 다음 그 위에 Y2O3, SiO2, Si3N4, Ta2O5, PbTiO3등의 화합물중 하나를 약 3000Å정도의 두께로 증착하여 제2절연층(5)을 형성하고, 상기 제2절연층(5)위에 알루미늄(Al)계통의 금속전극(6)을 약 2000Å정도 증착한 후 상기 투명전극(2)과 금속전극(6)사이에 교류전원을 연결하여 종래 박막전계발광소자를 제조한다.
한편, 제2도 내지 제4도는 개선된 종래 박막전계발광소자의 단면구조도로서, 제2도에 도시된 바와 같이 제1절연층(3)과 제2절연층(5)을 모두 2층(3-1,3-2), (5-1,5-2)으로 형성하여 구성하거나 제3도에 도시된 바와 같이 제1절연층(3)은 2층(3-1,3-2)으로 형성하고 제2절연층(5)은 단층(5-1)으로 형성하여 구성한 것이 있고, 또한 제4도에 도시된 바와 같이 제1절연층(3)은 단층(3-1)으로 형성하고 제2절연층(5)은 2층(5-1,5-2)으로 형성하여 구성한 것이 사용되는 경향이 있다.
이와 같은 구조를 갖는 종래 박막전계발광소자는 투명전극(2)과 금속전극(6)양단에 약 150Volt이상의 교류 전압을 인가하면 제1절연층(3)과 발광층(4), 발광층(4)과 제2절연층(5)사이의 계면상태(Interface State)로 부터 전자가 전도대(conduction band)로 터널링(tunneling)하면서 발광층(4)내의 고전계에 의해 에너지성 전자(Hot Electron)으로 가속되고, 이 가속된 전자는 발광층(4)의 모체(예를 들어 ZnS)내에 도우핑(doping)된 불순물 이온(dopant ion)을 충돌(Impact)시켜 여기(Excitation)시키며, 또한 일부전자는 상기 모체를 이온화시키면서 정공(Hole)과 결합하여 전자-홀 쌍(Electron-Hole Pair)을 만들게 된다.
한편, 에너지성 전자(Hot Electron)에 의해 전도대를 여가된 전자는 다시 가전자대(valence band)로 떨어지는데, 이때 전도대에서 가전도대로 떨어지는 에너지차 만큼의 빛이 발광층(4)에서 방출하게 된다.
그러나, 상기와 같이 동작되는 종래 박막전계발광소자는 일반적으로 약 200V의 높은 구동전압으로 구동되고, 휘도-전압특성에서 문턱전압(VTH)과 구동전압 사이의 휘도곡선의 기울기(slope)가 완만하여 구동이 용이하지 않은 단점이 있다.
본 발명은 이러한 단점을 해결하기 위하여 발광층과 제2절연막 사이에 2000Å두께 이하의 강유전체 버퍼층을 성막시켜 종래에 비해 구동전압을 감소시키는 것은 물론 휘도-전압 특성을 개선함으로써 소자의 구동을 용이하게 하도록 한 박막전계발광소자를 창안한 것으로, 이를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
제5도는 본 발명 박막전계발광소자의 단면구조로서, 이에 도시한 바와 같이 유리기판(11)위에 투명전극(12)을 형성하고, 상기 투명전극(12)위에 제1절연층(13), 발광층(14)을 차례로 형성하고, 상기 발광층(14)위에 강유전체 버퍼층(20)을 형성하며, 상기 강유전체 버퍼층(20)위에 제2절연층(15-1)(15-2)을 형성하고, 상기 제2절연층(15-2)위에 금속전극(16)을 형성하여 구성한 것으로, 이의 제조공정을 제5도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
유리기판(11)상에 ITO를 약2000Å정도 도포하여 투명전극(2)을 형성한 후 그 투명전극(2)위에 비유전율(유전상수)값이 약 140이상으로 큰 강유전체(Ferroelectron)물질을 약 5000Å정도 스퍼터링(Sputtering)방법으로 증착하여 제1절연층(13)을 형성한다.
이후, 상기 제1절연층(13)위에 ZnS, SrS, CaS 계통의 발광층(14)을 약 5000Å~10000Å정도의 두께로 증착한 다음 그 위에 단위면적당 전하량이 높은 강유전체 물질인 SrTiO3를 약 2000Å두께 이하로 증착하여 강유전체 버퍼층(20)을 형성한 후 그 강유전체 버퍼층(20)위에 Y2O3, SiON, Si3N4, SiO2, Ta2O5, PbTiO3, SrTiO3, BaTiO3, PLZT, BaTa2O6등의 화합물중 하나를 약 3000Å정도의 두께로 증착하여 제2절연층(15-1)(15-2)을 형성한다.
이후, 상기 제2절연층(15-2)위에 알루미늄(Al)계통의 금속전극(6)을 약2000Å정도 증착하여 본 발명 박막전계발광소자는 종래와 동일하게 동작된다.
즉, 투명전극(12)과 금속전극(16)양단에 약 15Volt이상의 교류전압을 인가하면 제1절연층(13)과 발광층(14), 발광층(14)과 강유전체 버퍼층(20)사이의 계면상태(Interface State)로 부터 발생한 전자가 전도대(conduction band)로 터널링(tunneling)하면서 발광층(4)내의 고전계에 의해 에너지성 전자(Hot Electron)으로 가속되고, 이 가속된 전자는 발광층(4)의 모체(예를들어 ZnS)내에 도우핑(doping)된 불순물 이온(dopant ion)을 충돌(Impact)시켜 여기(Excitation)시키며, 또한 일부전자는 상기 모체를 이온화시키면서 정공(Hole)과 결합하여 전자-홀 쌍(Electron-Hole Pair)을 만들게 된다.
한편, 에너지성 전자(Hot Electron)에 의해 전도대로 여기된 전자는 다시 가전자대(valence band)로 떨어지는데, 이때 전도대에서 가전도대로 떨어지는 에너지차 만큼의 빛이 발광칭(4)에서 방출하게 된다.
이때, 제1절연층(13)은 발광층(14)과의 계면에서 문턱전압(VTH) 및 구동전압을 강하시키는 역할을 하게되고, 강유전체 버퍼층(20)은 발광층(14)과의 계면에서 발광층(14)내로 터널링(tunneling)되는 전자를 많이 발생시켜 제6도와 같이 휘도(brightness)-전압(voltage)특성 즉, 문턱전압(VTH)과 구동전압사이의 휘도기울리(slope)를 더욱 경사지게 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 발광층과 제2절연막사이에 2000Å두께 이하의 강유전체 버퍼층을 성막시킴으로써 종래에 비해 구동전압이 감소됨은 물론 휘도-전압 특성이 개선됨으로 소자의 구동이 용이하게 되는 효과가 있다.
Claims (5)
- 기판위에 투명전극, 제1절연층, 발광층, 강유전체 버퍼증, 제2절연층, 금속전극이 차례로 형성되어 구성된 것을 특징으로 하는 박막전계발광소자.
- 제1항에 있어서, 제1절연층은 강유전체로 이루어진 것을 특징으로 하는 박막전계발광소자.
- 제1항에 있어서, 강유전체 버퍼층은 SrTiO3으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 박막전계발광소자.
- 제1항에 있어서, 강유전체 버퍼층은 2000Å 두께이하로 형성되는 것을 특징으로 하는 박막전계발광소자.
- 제1항에 있어서, 제2절연층은 2층구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 박막전계발광소자.
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