KR20010054537A - white emitting multi-layer phosphor composed of same host material and AC TFELD using the same - Google Patents

Abstract

PURPOSE: A multi-layered white fluorescent film having same base material and an AC drive type TFELD(thin film electroluminescent device) using the same are provided to be capable of easily adjusting voltage required to lighten the electroluminescent device and of improving blue color purity and brightness portions to realize white color having wide color gamut. CONSTITUTION: The white fluorescent film has a laminated structure of a CaS:Pb blue fluorescent film(4), a CaS:Pb green fluorescent film(5) and a CaS:Eu red fluorescent film(6). The AC drive type TFELD has a laminated structure in which a transparent electrode(2), a lower insulator(3), the white fluorescent film(4,5,6) of multi-layered structure, an upper insulator(7) and a metal electrode(8) are sequentially stacked on a transparent substrate(1). An ITO(Indium tin oxide) or ZnO:Al(aluminum-doped zinc oxide) is used as the transparent electrode(2), and Au or Al having an excellent reflective factor can be as the metal electrode(8).

Description

동일 모재료를 갖는 다층 구조의 백색 형광막과 그를 사용한 교류 구동형 박막 전계발광소자{white emitting multi-layer phosphor composed of same host material and AC TFELD using the same}White phosphor multi-layer phosphor composed of same host material and AC TFELD using the same

본 발명은 디스플레이 소자 기술에 관한 것으로, 특히 박막 전계발광소자(thin film electroluminescent device, TFELD)에 관한 것이며, 더 자세히는 백색 전계발광소자와 천연색 전계발광소자에 적합한 백색 형광막에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to display device technology, and more particularly, to thin film electroluminescent devices (TFELDs), and more particularly to white fluorescent films suitable for white electroluminescent devices and natural color electroluminescent devices.

천연색 전계발광소자를 제작하는 방법으로 크게 두가지 방법을 들 수 있다. 그 한가지는 적색, 녹색 그리고 청색의 삼원색 형광체를 패터닝(patterning) 하여 줄무늬로 증착하는 '형광체 형성법(patterned-phosphor)'에 의한 방법이고, 다른 방법은 색필터(color filter)를 형성하여 백색광으로부터 천연색을 얻는 '백색에 의한 천연색(color by white)법'이다.Two methods can be cited as a method of manufacturing a color electroluminescent device. One is by the 'patterned-phosphor' method of patterning and depositing three primary phosphors of red, green, and blue into stripes, and the other method is to form a color filter to form natural color from white light. The 'color by white' method is obtained.

우선 전자의 경우, 각각의 픽셀(pixel)이 삼원색의 형광체로 구성되어 있으며 이 삼원색의 형광체는 동일한 절연체에 증착된 후에 에칭(etching)하여 줄무늬를 이루게 된다. 이렇게 형성된 형광막 위에 상부 절연체를 증착하여 소자를 제작하게 되는데, 이 경우 소자의 구동 방식이 간단하고 삼원색의 형광막이 발광하는 빛을 효율적으로 사용할 수 있는 장점이 있다. 그러나, 이 방법은 에칭 과정이 복잡하고 각각의 형광막 하부의 계면이 동일한 정도로 에칭되지 않는 경우 소자의 파괴를 야기시키고 콘트라스트(contrast)가 저하되는 단점이 있다.First, in the former case, each pixel is composed of three primary phosphors, and the three primary phosphors are deposited on the same insulator and then etched to form stripes. The device is fabricated by depositing an upper insulator on the formed fluorescent film. In this case, the driving method of the device is simple and the light emitted from the fluorescent film of the three primary colors can be efficiently used. However, this method has the disadvantage that the etching process is complicated and the element is destroyed and the contrast is lowered if the interface under each fluorescent film is not etched to the same extent.

그리고, 후자의 경우에는 넓은 가시광선 영역에서 고휘도로 발광하는 형광막이 필요하다는 단점이 있으나, 전자의 경우에 비해 제조 공정이 훨씬 간단하고 LCD 용으로 개발된 기존의 색필터의 기술을 그대로 사용할 수 있다는 장점이 있기 때문에 최근에 이를 이용한 천연색 전계발광소자의 개발이 활발히 진행 중에 있다.In the latter case, there is a disadvantage in that a fluorescent film emitting high luminance in a wide visible light region is required, but the manufacturing process is much simpler than in the former case, and the technology of the existing color filter developed for LCD can be used as it is. Recently, the development of a color electroluminescent device using the same is actively underway.

한편, 백색광을 내기 위한 방법으로는 단일 모재료에 전체 가시광선 영역대의 넓은 백색광을 방출하는 단일 발광체(첨가제, activator)를 도핑하여 백색광을 만들거나, 단일 모재료에 적색, 녹색, 청색을 따로 발광하는 발광체를 첨가하여 백색광을 만들거나, 단일 모재료에 단일 첨가제가 도핑된 형광층을 여러 층으로 적층시켜 발광빛이 백색이 되도록 하는 방법이 있다.On the other hand, to emit white light, a single light emitting material (additive, activator) that emits a broad white light in the entire visible light region is doped to create a white light, or a single light emitting red, green, blue separately There is a method of making white light by adding a light emitter, or by stacking a fluorescent layer doped with a single additive to a single base material in a plurality of layers so that the emitted light becomes white.

첫번째 방법의 경우, 첨가제로서 주로 Pr(praseudymiun)이 많이 사용되는데, ZnS:Pr, SrS:Pr 등의 형광막은 천연색 구현에 적당한 밝기를 제공하지 못한다. Oh M.H. 등의 미국 특허 US 5,912,532에서는 Si_xN_y을 SrS:Pr, F 형광막과 BaTa₂O₅절연체 사이에 삽입하여 특성을 개선한 백색 전계발광소자에 관한 기술이 제안된 바 있다.In the first method, Pr (praseudymiun) is mainly used as an additive, and fluorescent films such as ZnS: Pr and SrS: Pr do not provide adequate brightness for natural colors. In US Pat. No. 5,912,532 of Oh MH et al., A technique has been proposed for a white electroluminescent device having improved characteristics by inserting Si _x N _y between an SrS: Pr, F fluorescent film and a BaTa ₂ O ₅ insulator.

두번째 방법을 이용한 종래기술로, Tanaka 등은 SrS:Ce, Eu, K 형광막으로 구성된 넓은 영역의 백색광을 방출하는 소자를 제작한 바 있으며[Appl.Phy.Lett. 1987 p.1661], Horng R-H 등은 SrS:Pr, Ce 형광막 사이에 Ta₂O₅를 삽입하여 발광 휘도를 증가시키고 구동 전압을 낮출 수 있는 소자를 제안한 바 있다[Jpn. J.Appl. Phys. Vol. 36, 1997, p.7245]. 이와 같은 방법을 적용하는 경우, 첨가제에서 발광하는 빛간의 상호 흡수 작용으로 인하여 충분한 빛을 얻기가 힘들며, 각각의 첨가제가 적절히 발광하여 순수 백색광을 내도록 구동 전압을 조절하기가 매우 어려운 단점이 있다.As a conventional technique using the second method, Tanaka et al. Have fabricated a device that emits a wide area of white light composed of SrS: Ce, Eu, K fluorescent films [Appl. Phy. Lett. 1987 p.1661], Horng RH et al. Have proposed a device capable of increasing the luminescence brightness and lowering the driving voltage by inserting Ta ₂ O ₅ between SrS: Pr and Ce fluorescent films [Jpn. J.Appl. Phys. Vol. 36, 1997, p.7245]. In the case of applying such a method, it is difficult to obtain sufficient light due to the mutual absorption between the light emitted from the additives, and it is very difficult to control the driving voltage so that each additive emits pure white light.

세번째 방법을 적용하여 제작한 소자는 청색 발광빛의 휘도가 충분하지 않고 각각의 막간에 전압-휘도 특성이 달라서 백색 순도를 조절하기가 어렵다. 현재까지는 SrS:Ce/ZnS:Mn이 이 방법에 가장 적절한 형광막으로 알려져 있다. 그 일례로 Seiichi O. 등은 ZnS:Mn 층 사이에 SrS:Ce층을 삽입하여 소자를 제안한 바 있다[미국 특허 US 4,727,003]. 이때 구조적으로 불안한 SrS:Ce층이 Y₂O₃절연층에 접촉되는 것을 막음으로써 소자의 안정성을 증가시켰으며, 5KHz 사인 구동파(sine wave)로 1200cd/m²의 백색광을 얻었다. 뛰어난 안정성을 가진 SrS:Ce/ZnS:Mn TFEL 또한 Mikami 등에 의해 보고된 바 있다[Proc. EL 96, p369]. Sun S.S 등은 Sr_xCa_1-xGa₂S₄:Ce층을 ZnS:Mn과 SrS:Ce층과 함께 다층 구조에 포함시켜 개선된 청색 영역의 휘도 특성을 갖는 백색광을 발광하는 소자 제작법을 제안하였으며[미국 특허 US 5598059], 청색빛의 순도를 높인 SrS:Cu,Ag 형광막과 ZnS:Mn 오렌지색 형광막으로 구성된 백색 형광막을 보고한 바 있다[SID 99 Digest, p.1146]. 이 형광막으로 구성된 백색 전계발광소자는 특히 자동차의 계기판에 사용될 목적으로 개발된 것으로 색순도 x=0.4, y=0.4 값과 100∼1000cd/m²의 휘도를 보였다. 그 밖의 다층 백색 형광막으로 SrS:Ce/ CaS:Eu가 사용되기도 하였다.The device fabricated by the third method is difficult to control white purity because the luminance of blue light is insufficient and the voltage-luminance characteristics are different between the films. To date, SrS: Ce / ZnS: Mn is known as the most suitable fluorescent film for this method. For example, Seiichi O. et al. Proposed a device by inserting an SrS: Ce layer between ZnS: Mn layers (US Pat. No. 4,727,003). At this time, the stability of the device was increased by preventing the structurally unstable SrS: Ce layer from contacting the Y ₂ O ₃ insulating layer, and white light of 1200 cd / m ² was obtained as a 5 KHz sine wave. SrS: Ce / ZnS: Mn TFEL with excellent stability has also been reported by Mikami et al. [Proc. EL 96, p 369]. Sun SS et al. Proposed a method for fabricating a device that emits white light having an improved blue region luminance characteristic by including an Sr _x Ca _1-x Ga ₂ S ₄ : Ce layer in a multilayer structure with ZnS: Mn and SrS: Ce layers. [US Pat. No. 55,980,59], a white fluorescent film composed of a SrS: Cu, Ag fluorescent film and a ZnS: Mn orange fluorescent film with a high purity of blue light has been reported [SID 99 Digest, p. 1146]. White light-emitting diode consisting of a fluorescent film in particular showed a brightness of the color purity as x = 0.4, y = 0.4 and the value 100~1000cd / m ² developed for use on a vehicle dashboard. SrS: Ce / CaS: Eu was also used as another multilayer white fluorescent film.

색필터를 이용하여 천연색을 구현하려면 적어도 1kHz 에서 3000cd/m²의 휘도를 갖는 백색 형광체가 필요하다. 최근에 개발된 백색 형광체(ZnS:Mn/SrS:Ce 다층 구조)로부터 1kHz에서 4000cd/m²의 휘도를 얻는 등 천연색 구현에 필요한 최소한의 적색, 녹색, 청색의 휘도는 얻었으나 아직 상용화 수준의 청색 휘도 수준은 되지 못하고 있다. 무엇보다도, 앞에서 언급한 형광막들은 청색의 색순도가 좋지 않기 때문에 음극선관(CRT)과 같은 천연색을 구현하는데 어려움이 많았다. 또한, 현재까지 백색광에 가장 적절한 형광막으로 알려져 있는 ZnS:Mn/SrS:Ce에서 망간(Mn)은 금지된 천이(forbidden transition)를 하고 시리움(Ce)은 허락된 천이(allowed transition)를 하기 때문에 발광체의 감쇠시간(decay time)이 서로 다르며 그 결과로주파수 증가에 따른 색도의 조절에 곤란을 겪게 되는 문제점이 있었다.To realize natural colors using color filters, a white phosphor having a luminance of 3000 cd / m ² at least 1 kHz is required. From the recently developed white phosphor (ZnS: Mn / SrS: Ce multilayer), the luminance of 4000 cd / m ² at 1 kHz has been obtained. The luminance level is not reached. First of all, the fluorescent films mentioned above have difficulty in realizing natural colors such as cathode ray tubes (CRT) because the color purity of blue is not good. In addition, in ZnS: Mn / SrS: Ce, which is known as the most suitable fluorescent film for white light, manganese (Mn) makes a forbidden transition and cerium makes an allowed transition. As a result, the decay time of the light emitters is different from each other, and as a result, there is a problem of difficulty in controlling the chromaticity according to the frequency increase.

본 발명은 발광체가 발광하는데 필요한 전압의 조절이 용이하고, 청색의 색순도와 휘도 부분을 개선시켜 색영역(color gamut)이 넓은 백색을 구현할 수 있는 백색 형광막 및 그를 사용한 사용한 교류 구동형 박막 전계발광소자를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is easy to control the voltage required to emit light, the white fluorescent film that can realize a white color with a wide color gamut by improving the color purity and luminance of the blue and the AC-driven thin film electroluminescence using the same The object is to provide an element.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 정상구조로 형성된 교류 구동형 박막 전계발광소자의 단면도.1 is a cross-sectional view of an AC driven thin film electroluminescent device formed in a normal structure according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따라 반전구조로 형성된 교류 구동형 박막 전계발광소자의 단면도.2 is a cross-sectional view of an AC driven thin film electroluminescent device formed in an inverted structure according to another embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 다층 구조 형광막이 구현할 수 있는 색영역을 CIE 색좌표계에 나타낸 특성도.Figure 3 is a characteristic diagram showing a color gamut that can be implemented in a multilayer fluorescent film according to the present invention in a CIE color coordinate system.

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

1 : 투명 기판 2 : 투명 전극1: transparent substrate 2: transparent electrode

3 : 하부 절연체 4 : CaS:Pb 청색 형광막3: lower insulator 4: CaS: Pb blue fluorescent film

5 : CaS:Pb 녹색 형광막 6 : CaS:Eu 적색 형광막5: CaS: Pb green fluorescent film 6: CaS: Eu red fluorescent film

7 : 상부 절연체 8 : 금속 전극7: upper insulator 8: metal electrode

9 : 불투명 기판 10 : 내화성 금속 전극9: opaque substrate 10: refractory metal electrode

11 : 삼원색 색필터11: three primary color filter

상기의 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 특징적인 백색 형광막은, 디스플레이 소자의 백색 형광막에 있어서, CaS:Pb 청색 형광막, CaS:Pb 녹색 형광막 및 CaS:Eu 적색 형광막의 적층 구조를 이루어진 것을 특징으로 한다.The characteristic white fluorescent film of the present invention for solving the above technical problem has a stacked structure of CaS: Pb blue fluorescent film, CaS: Pb green fluorescent film and CaS: Eu red fluorescent film in a white fluorescent film of a display element. It is characterized by.

또한, 본 발명의 특징적인 교류 구동형 백색 박막 전계 발광소자는, 투명 기판 상에 차례로 적층된 투명 전극, 하부 절연체, CaS:Pb 청색 형광막, CaS:Pb 녹색 형광막, CaS:Eu 적색 형광막, 상부 절연체 및 상부 전극을 구비한다.In addition, the characteristic AC-driven white thin film EL device of the present invention includes a transparent electrode, a lower insulator, a CaS: Pb blue fluorescent film, a CaS: Pb green fluorescent film, and a CaS: Eu red fluorescent film, which are sequentially stacked on a transparent substrate. And an upper insulator and an upper electrode.

또한, 본 발명의 특징적인 교류 구동형 백색 박막 전계 발광소자는, 불투명 기판 상에 차례로 적층된 내화성 금속 전극, 하부 절연체, CaS:Eu 적색 형광막, CaS:Pb 녹색 형광막, CaS:Pb 청색 형광막, 상부 절연체 및 투명 전극을 구비한다.In addition, the characteristic AC-driven white thin film EL device of the present invention includes a refractory metal electrode, a lower insulator, a CaS: Eu red fluorescent film, a CaS: Pb green fluorescent film, and a CaS: Pb blue fluorescent light, which are sequentially stacked on an opaque substrate. A film, an upper insulator, and a transparent electrode.

또한, 본 발명의 특징적인 교류 구동형 천연색 박막 전계 발광소자는, 불투명 기판 상에 차례로 적층된 내화성 금속 전극, 하부 절연체, CaS:Eu 적색 형광막, CaS:Pb 녹색 형광막, CaS:Pb 청색 형광막, 상부 절연체, 투명 전극 및 색필터를 구비한다.In addition, the characteristic AC-driven color thin-film EL device of the present invention is a refractory metal electrode, a lower insulator, a CaS: Eu red fluorescent film, a CaS: Pb green fluorescent film, and a CaS: Pb blue fluorescent light which are sequentially stacked on an opaque substrate. A film, an upper insulator, a transparent electrode, and a color filter.

그리고, 상기 각 형광막 사이에는 ZnS층 또는 SrS층이 삽입하는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that a ZnS layer or an SrS layer is inserted between the respective fluorescent films.

Yun S.J. 등에 의하면 화학증착법이나 원자층증착법으로 제조한 CaS:Pb 형광막을 포함하는 청색 전계발광소자를 제조하여 CRT 수준에 이르는 고순도, 고휘도의 청색을 얻을 수 있었다[SID 99 Digest, p1142]. 또한, 같은 기술을 이용하여 발광체(PbS)의 크기를 조절하여 형광막을 제조하면 휘도가 우수한 녹색빛을 얻을 수도 있다. 이러한 현상은 발광하는 반도체 결정의 크기에 따라 발광 스펙트럼을 조절하는 양자점(quantum dots)을 이용한 것으로, Alivisatos 등은 유기 고분자를 전도 매개체로 사용하고 CdSe를 발광체로 이용한 전계발광소자에서 CdSe의 크기에 따라서 580∼630nm의 파장에 해당하는 빛을 얻을 수 있음을 제안한 바 있다[미국 특허 US 5,537,000].Yun S.J. Et al. Have prepared a blue electroluminescent device comprising a CaS: Pb fluorescent film prepared by chemical vapor deposition or atomic layer deposition to obtain a high purity and high luminance blue color reaching a CRT level [SID 99 Digest, p1142]. In addition, if the fluorescent film is manufactured by adjusting the size of the light emitting body (PbS) using the same technique, green light having excellent luminance may be obtained. This phenomenon uses quantum dots to adjust the emission spectrum according to the size of the semiconductor crystal to emit light, Alivisatos et al. According to the size of the CdSe in the electroluminescent device using an organic polymer as a conductive medium and CdSe as a light emitter It has been proposed that light corresponding to a wavelength of 580 to 630 nm can be obtained (US Pat. No. 5,537,000).

본 발명은 Yun S. J. 등에 의해 제안된 CaS:Pb 형광막 증착법을 이용하여 고휘도, 고순도의 청색과 녹색을 발광하는 형광막을 제작하고 또한 동일한 모재료에 적색을 발광하는 발광체를 도핑한 막을 쌓아 삼원색 형광막을 모두 포함하는 다층 구조의 백색 형광막을 제작하였다. 즉, 본 발명은 백색 형광체를 구현함에 있어서, CaS:Pb를 청색 형광막과 녹색 형광막으로 사용하고, CaS:Eu를 적색 형광막으로 사용하는 다층 구조를 취한다. CaS:Pb 형광막은 원자층증착법이나 화학증착법으로, CaS:Eu 형광막은 스퍼터링, 전자빔증착법, 원자층증착법, 화학증착법으로 증착이 가능한데, CaS:Eu 형광막을 CaS:Pb 형광막과 같이 원자층증착법이나 화학증착법으로 증착할 경우 전계발광소자의 모든 구성 막들을 동일한 반응기에서 성장시킬 수 있으므로 박막의 질을 높이고 또한 제작 공정을 단순화 할 수 있다.The present invention uses a CaS: Pb fluorescent film deposition method proposed by Yun SJ et al. To produce a fluorescent film that emits blue and green with high brightness and high purity. A white fluorescent film having a multilayer structure containing all of them was produced. That is, the present invention takes a multi-layer structure in which CaS: Pb is used as a blue fluorescent film and a green fluorescent film, and CaS: Eu is used as a red fluorescent film in implementing a white phosphor. CaS: Pb fluorescent film can be deposited by atomic layer deposition or chemical vapor deposition, and CaS: Eu fluorescent film can be deposited by sputtering, electron beam deposition, atomic layer deposition, or chemical vapor deposition. In the case of chemical vapor deposition, all the films of the electroluminescent device can be grown in the same reactor, thereby improving the quality of the thin film and simplifying the manufacturing process.

이하, 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 보다 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예를 소개하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be introduced in order to enable those skilled in the art to more easily carry out the present invention.

첨부된 도면 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 정상구조로 형성된 교류 구동형 박막 전계발광소자의 단면을 도시한 것으로, 본 실시예에 따른 교류 구동형백색 박막 전계발광소자는 투명 기판(1) 상에 투명 전극(2), 하부 절연체(3), 다층 구조의 백색 형광막(4, 5, 6), 상부 절연체(7), 금속 전극(8)이 적층된 구조를 가진다. 이때, 투명 기판(1)으로는 유리(Glass), 보로실리키트(Borosilicate) 등을 사용할 수 있으며, 투명 전극(2)으로는 ITO(Indium tin oxide)나 ZnO:Al(aluminum-doped zinc oxide)를 사용할 수 있으며, 금속 전극(8)으로는 Au, Al 등과 같이 반사율이 우수한 금속을 사용할 수 있다.1 is a cross-sectional view of an AC driven thin film electroluminescent device formed in a normal structure according to an embodiment of the present invention. The AC driven white thin film electroluminescent device according to the present embodiment includes a transparent substrate 1 ), A transparent electrode 2, a lower insulator 3, a white fluorescent film 4, 5, 6 of a multilayer structure, an upper insulator 7, and a metal electrode 8 are laminated. In this case, glass, borosilicate, or the like may be used as the transparent substrate 1, and indium tin oxide (ITO) or aluminum-doped zinc oxide (ZnO: Al) may be used as the transparent electrode 2. The metal electrode 8 may be a metal having excellent reflectance such as Au, Al, or the like.

여기서, 특징적인 부분은 다층 구조의 백색 형광막(4, 5, 6)인데, 본 실시예에서는 CaS:Pb 청색 형광막(4)이 투명 전극(2) 쪽에 위치하도록 하고, 그 상부에 CaS:Pb 녹색 형광막(5)과 CaS:Eu 적색 형광막(6)을 적층시킨 구조를 취하도록 한다. 이때, CaS:Pb 청색 형광막(4) 및 CaS:Pb 녹색 형광막(5)은 원자층증착법이나 화학증착법으로 성장시키며, CaS:Eu 적색 형광막(6)은 스퍼터링, 전자빔증착법, 원자층증착법, 화학증착법 등으로 성장시키는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 CaS:Eu 적색 형광막(6)도 CaS:Pb 청색 형광막(4) 및 CaS:Pb 녹색 형광막(5)과 같이 원자층증착법이나 화학증착법으로 성장시키는 것이 바람직하다.Here, the characteristic part is the white fluorescent film 4, 5, 6 of a multilayer structure, In this embodiment, CaS: Pb blue fluorescent film 4 is located in the transparent electrode 2 side, and CaS: The Pb green fluorescent film 5 and the CaS: Eu red fluorescent film 6 are laminated. At this time, the CaS: Pb blue fluorescent film 4 and the CaS: Pb green fluorescent film 5 are grown by atomic layer deposition or chemical vapor deposition, and the CaS: Eu red fluorescent film 6 is sputtered, electron beam deposition, or atomic layer deposition. It is preferable to grow by, for example, chemical vapor deposition. More preferably, the CaS: Eu red fluorescent film 6 is also grown by the atomic layer deposition method or the chemical vapor deposition method like the CaS: Pb blue fluorescent film 4 and the CaS: Pb green fluorescent film 5.

단파장의 청색 형광막(4)이 제일 먼저 증착된 후에 연속하여 녹색 형광막(5)을, 그리고 마지막으로 장파장의 적색 형광막(6)을 증착한다. 단파장 빛의 형광막을 투명 전극(2)에 가까운 곳에 증착하여 다른 형광막에 의해 흡수되어 장파장으로 빛이 이동(shift) 되는 것을 방지함으로써 다른 형광막과의 상호 작용을 줄이도록 한다.After the short wavelength blue fluorescent film 4 is deposited first, the green fluorescent film 5 is successively deposited, and finally, the long fluorescent red fluorescent film 6 is deposited. The fluorescent film of the short wavelength light is deposited near the transparent electrode 2 so as to be absorbed by another fluorescent film to prevent the light from being shifted to the long wavelength, thereby reducing interaction with other fluorescent films.

한편, CaS:Pb 형광막이 청색을 발광하기 위해서는 PbS가 다이머(dimer) 상태로 존재하도록 박막 성장 속도를 조절하고, 녹색을 발광하기 위해서는 PbS가 클러스터(cluster) 상태로 존재하도록 해야한다. 즉, 녹색을 발광하는 형광체를 제조하기 위해서는, CaS 모재료에 PbS를 도핑할 때 PbS의 성장 횟수를 증가시켜 PbS의 결정크기를 키우거나 PbS의 성장 속도를 높일 수 있는 온도에서 Pb가 많이 도핑되도록 형광막을 성장시켜 PbS 끼리 클러스터를 형성하도록 유도해야 한다.On the other hand, in order for the CaS: Pb fluorescent film to emit blue light, the growth rate of the thin film is controlled so that the PbS is in a dimer state, and in order to emit green light, the PbS should be present in a cluster state. That is, in order to prepare green phosphors, PbS is doped at a temperature that increases the number of PbS growth and increases the crystal size of PbS or increases the growth rate of PbS when doping PbS to CaS parent material. The fluorescent film must be grown to induce clusters of PbS.

첨부된 도면 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따라 반전구조로 형성된 교류 구동형 천연색 박막 전계발광소자의 단면을 도시한 것으로, 색필터를 이용하여 백색광으로부터 천연색을 구현하는 반전구조의 전계발광소자를 나타내고 있다.2 is a cross-sectional view of an AC-driven color thin-film electroluminescent device formed of an inverted structure according to another embodiment of the present invention. The electroluminescent device of the inverted structure implements natural colors from white light using a color filter. Indicates.

본 실시예에 따른 교류 구동형 천연색 박막 전계발광소자는 불투명 기판(9) 상에 내화성 금속 전극(10), 하부 절연체(3), 다층 구조의 백색 형광막(4, 5, 6), 상부 절연체(7), 투명 전극(2) 및 삼원색 색필터(11)이 적층된 구조를 가진다. 물론, 교류 구동형 백색 박막 전계 발광소자를 구성하기 위해서는 삼원색 색필터(11)를 사용하지 않는다.In the AC-driven color thin film electroluminescent device according to the present embodiment, a refractory metal electrode 10, a lower insulator 3, a white fluorescent film 4, 5, and 6, an upper insulator are formed on an opaque substrate 9. (7), the transparent electrode 2 and the three primary color filter 11 are laminated. Of course, the three primary color filter 11 is not used to configure the AC-driven white thin film EL device.

이 경우 불투명 기판(9)으로는 실리콘 기판, 세라믹 기판을 사용할 수 있으며, 내화성 금속 전극(10)으로는 W, Mo 등을 사용할 수 있다. 또한, 다층 구조의 백색 형광막(4, 5, 6)은 상기 도 1과 동일한 방식으로 구성하며, 각 삼원색의 화소에 해당하는 투명 전극(2)의 면적을 조절함으로써 상대적으로 모자라는 색의 휘도를 조절할 수 있다. 통상적으로 청색의 휘도가 부족하므로 청색을 위한 투명 전극(2)의 면적을 가장 크게 하는 것이 바람직하다.In this case, a silicon substrate or a ceramic substrate can be used as the opaque substrate 9, and W, Mo, or the like can be used as the refractory metal electrode 10. In addition, the white fluorescent films 4, 5, and 6 of the multi-layered structure are configured in the same manner as in FIG. 1, and the luminance of colors that are relatively low by adjusting the area of the transparent electrode 2 corresponding to the pixels of each of the three primary colors is adjusted. Can be adjusted. In general, since the luminance of blue is insufficient, it is desirable to maximize the area of the transparent electrode 2 for blue.

CaS:Pb/CaS:Pb/CaS:Eu로 표현할 수 있는 본 발명에 따른 다층 구조의 형광막은 각각 100∼1000nm 영역에서의 두께를 가지며 발광되는 백색광의 색순도는 단색 형광막의 두께를 조절하여 조정할 수 있다. 각각의 형광막 상하부에 ZnS, SrS 등을 삽입하면 형광막의 질을 높이거나 CaS층이 절연체와 직접 접촉 되는 것을 막을 수 있다.The fluorescent film of the multilayer structure according to the present invention, which can be expressed as CaS: Pb / CaS: Pb / CaS: Eu, has a thickness in the range of 100 to 1000 nm, respectively, and the color purity of the emitted white light can be adjusted by adjusting the thickness of the monochromatic fluorescent film. . Inserting ZnS, SrS, or the like above and below each fluorescent film can improve the quality of the fluorescent film or prevent the CaS layer from directly contacting the insulator.

첨부된 도면 도 3은 본 발명에 따른 다층 구조 형광막이 구현할 수 있는 색영역을 CIE 색좌표계에 나타낸 특성도로서, 청색(BLUE)은 색좌표 x=0.15, y=0.07∼0.15에 해당하는 빛을 발광하고, 녹색(GREEN)은 x=0.25∼0.35, y=0.4∼0.65에 해당하는 빛을, 그리고 적색(RED)은 x=0.65∼0.7, y=0.25∼0.35에 해당하는 빛을 발광할 수 있다. 이처럼 본 발명에 따라 CaS만을 모재료로 하는 백색 형광막은 청색 그리고 적색의 색순도가 CRT 수준이므로 종래기술에서 구현하는 색영역보다 더 넓은 영역의 색을 구현 할 수 있다.3 is a characteristic diagram illustrating a color gamut that can be implemented by a multilayer fluorescent film according to the present invention in a CIE color coordinate system, and blue (BLUE) emits light corresponding to color coordinates x = 0.15 and y = 0.07 to 0.15 Green may emit light corresponding to x = 0.25 to 0.35, y = 0.4 to 0.65, and red may emit light corresponding to x = 0.65 to 0.7 and y = 0.25 to 0.35. . As described above, according to the present invention, the white fluorescent film having only CaS as a mother material can realize a wider color range than the color gamut realized in the prior art because the blue and red color purity is CRT level.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes can be made in the art without departing from the technical spirit of the present invention. It will be apparent to those of ordinary knowledge.

전술한 본 발명에 따른 백색 형광막은 종래기술의 형광막에 비해 청색의 색순도와 휘도가 증가 되어 순백색을 구현할 수 있는 효과가 있다. 특히, 동일한 모재료로 다층 구조를 이루는 형광막이므로 발광체간의 에너지 흡수에 따른 간섭으로 야기되는 색의 변화를 막을 수 있고, 동시에 모재료의 결정성이 향상되어 전계발광소자의 휘도와 색순도 특성을 개선 시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 의한 형광막의 발광체는 동일 모재료를 사용하여 모두 허락된 전이과정(allowed transition)으로 여기 되므로 빠른 감쇠시간(decay time)을 가진다. 그리고, 같은 이유로 모든 발광체가 구동 주파수에 따라 보이는 발광 특성이 비슷하므로 SrS:Cu/ZnS:Mn 등의 소자와는 달리 고주파로 구동을 하거나 전압을 변화시켜도 백색의 색순도가 변화될 우려가 없다. 또한, 본 발명에 의한 백색 형광막을 구성하는 단일 형광막은 각각 문턱전계(threshold field)가 비슷하므로 전압 상승에 따라 발광하는 빛의 색순도가 달라지는 것을 피할 수 있다.The white fluorescent film according to the present invention described above has the effect of realizing pure white color by increasing the color purity and luminance of blue compared to the fluorescent film of the prior art. In particular, since it is a fluorescent film having a multilayer structure of the same parent material, it is possible to prevent color change caused by interference due to energy absorption between light emitters, and at the same time improve crystallinity of the parent material, thereby improving brightness and color purity characteristics of the electroluminescent device. You can. In addition, the emitters of the fluorescent film according to the present invention have a fast decay time since they are all excited by the allowed transition using the same parent material. For the same reason, since all light emitters have similar light emission characteristics according to driving frequency, unlike the devices such as SrS: Cu / ZnS: Mn, white color purity does not change even when driving at high frequency or changing voltage. In addition, since the single fluorescent film constituting the white fluorescent film according to the present invention has a similar threshold field, the color purity of light emitted as the voltage rises can be avoided.

Claims (7)

디스플레이 소자의 백색 형광막에 있어서,In a white fluorescent film of a display element, CaS:Pb 청색 형광막, CaS:Pb 녹색 형광막 및 CaS:Eu 적색 형광막의 적층 구조를 이루어진 것을 특징으로 하는 백색 형광막.A white fluorescent film comprising a stacked structure of a CaS: Pb blue fluorescent film, a CaS: Pb green fluorescent film, and a CaS: Eu red fluorescent film. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 각 형광막 사이에 ZnS층 또는 SrS층이 삽입된 것을 특징으로 하는 백색 형광막.A white fluorescent film, characterized in that a ZnS layer or SrS layer is inserted between each fluorescent film. 투명 기판 상에 차례로 적층된 투명 전극, 하부 절연체, CaS:Pb 청색 형광막, CaS:Pb 녹색 형광막, CaS:Eu 적색 형광막, 상부 절연체 및 상부 전극을 구비한 교류 구동형 백색 박막 전계 발광소자.AC-driven white thin film EL device having a transparent electrode, a lower insulator, a CaS: Pb blue fluorescent film, a CaS: Pb green fluorescent film, a CaS: Eu red fluorescent film, an upper insulator, and an upper electrode sequentially stacked on a transparent substrate . 불투명 기판 상에 차례로 적층된 내화성 금속 전극, 하부 절연체, CaS:Eu 적색 형광막, CaS:Pb 녹색 형광막, CaS:Pb 청색 형광막, 상부 절연체 및 투명 전극을 구비한 교류 구동형 백색 박막 전계발광소자.AC-driven white thin film electroluminescence with refractory metal electrodes, lower insulators, CaS: Eu red fluorescent films, CaS: Pb green fluorescent films, CaS: Pb blue fluorescent films, top insulators and transparent electrodes sequentially stacked on an opaque substrate device. 제3항 또는 제4항에 있어서,The method according to claim 3 or 4, 상기 각 형광막 사이에 ZnS층 또는 SrS층이 삽입된 것을 특징으로 하는 교류 구동형 백색 박막 전계발광소자.AC-driven white thin film electroluminescent device, characterized in that a ZnS layer or SrS layer is inserted between each fluorescent film. 불투명 기판 상에 차례로 적층된 내화성 금속 전극, 하부 절연체, CaS:Eu 적색 형광막, CaS:Pb 녹색 형광막, CaS:Pb 청색 형광막, 상부 절연체, 투명 전극 및 색필터를 구비한 교류 구동형 천연색 박막 전계발광소자.AC-driven natural color with refractory metal electrode, lower insulator, CaS: Eu red fluorescent film, CaS: Pb green fluorescent film, CaS: Pb blue fluorescent film, upper insulator, transparent electrode and color filter stacked one after another on opaque substrate Thin film electroluminescent device. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 각 형광막 사이에 ZnS층 또는 SrS층이 삽입된 것을 특징으로 하는 교류 구동형 백색 박막 전계발광소자.AC-driven white thin film electroluminescent device, characterized in that a ZnS layer or SrS layer is inserted between each fluorescent film.