KR970009736B1 - 백색 전계발광소자 - Google Patents

Abstract

내용없음.

Description

백색 전계발광소자

제1도는 종래의 전계발광소자 구성도.

제2도는 제1도에 대한 각 발광층(SrS : Ce, Zn S : Mn)의 전계발광파장 특성도.

제3도는 제1도에 있어 발광층(Zn S : Mn/SrS : Ce)의 백색 전계발광파장 특성도.

제4도는 본 발명의 백색 전계발광소자 구성도.

제5도는 본 발명에 대한 발광층(SrS : CeㆍEu)의 전계발광파장 특성도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 유리기판 12 : 투명도전층

13 : 제1절연층 14 : 발광층

14-1 : ZnS : Mn층 14-2 : SrS : CeㆍE층

14-3 : SrS : Ce층 15 : 제2절연층

16 : 상부전극

본 발명은 백색(White Color) 전계발광소자에 관한 것으로, 특히 발광층을 한층 더 형성하여 단파장영역의 빛의 강도를 높여 주도록 하는 백색 전계발광소자에 관한 것이다.

제1도는 종래 전계발광소자의 구조도로서, 이에 도시된 바와 같이 유리기판(1)위에 투명도전층(2)과 제1절연층(3)이 차례로 형성되고, 상기 제1절연층(3) 위에 발광층(4)이 형성되며, 상기 발광층(4)위에 제2절연층(5)과 상부전극(6)이 차례로 형성되어 구성되는 것으로, 상기 발광층(4)은 형광층인 ZnS : Mn층(4-1)과 SrS : Ce층(4-2)이 차례로 형성되어 구성된다.

이와같이 구성되는 종래의 전계발광소자는 모재인 유리기판(1)위에 아이티오(ITO : Indium Tin Oxide)를 형성한 후 포토리소그라피(Photolithography)방법으로 패터닝하여 투명도전층(2)을 형성하고, 그 투명도전층(2)위에 Ta₂O₅를 약 200Å정도 증착하여 제1절연층(3)을 형성한다.

그런다음 상기 제1절연층(3)위에 원하는 빛깔을 내는 원소를 함유한 형광층인 ZnS : Mn층(4-1)과 SrS : Ce층(4-2)을 차례로 증착하여 발광층(4)을 형성하고, 그 발광층(4)위에 제2절연층(5)을 약 2000Å정도증착시킨다.

그런다음 상기 제1절연층(3)위에 원하는 빛깔을 내는 원소를 함유한 형광층인 ZnS : Mn층(4-1)과 SrS : Ce층(4-2)을 차례로 증착하여 발광층(4)을 형성하고, 그 발광층(4)위에 제2절연층(5)을 약 2000Å정도 증착시킨다.

그후 상기 제2절연층(5)위에 알루미늄(Al)을 증착한 후 포토리소그라피(Photolithography)방법으로 원하는 형태로 에칭을 실시하여 상부전극(6)패턴을 형성한다.

이후, 습기나 산화등에 의한 소자의 기능저하를 방지하기 위해 실리콘오일(silicon oil)과 백 글라스(back glass)를 이용하여 실링(sealing)을 행하여 전계발광소자를 제조한다.

이와같이 제조되는 종래 전계발광소자는 양단전극인 투명도전층(2)과 상부전극(6)에 약 200V정도의 교류전압을 인가하게 되면 상기 발광층(4)을 구성하는 형광층인 ZnS : Mn층(4-1), SrS : Ce층(4-2)과 제1절연층(2) 및 제2절연층(5)상이에 고전압이 발생하여 상기 ZnS : Mn층(4-1)과 Srs : Ce층(4-2)과 절연층(2)(5)사이의 계면에 존재하는 전자를 가속시킨다.

상기 과정에서 에너지를 얻은 전자는 상기 ZnS : Mn층(4-1)과 Srs : Ce층(4-2)내에 있는 발광중심과 충돌하게 되고, 상기 전자와 발광중심의 충돌로 인해 전자는 지니고 있던 에너지를 발광중심에 전달하여 그 발광 중심의 외곽전자를 여기시키게 된다.

이때, 여기된 전자들은 기저상태로 다시 떨어지면서 각각의 에너지에 해당하는 빛을 발산하게 된다.

일반적으로 백색(White color)은 노란색(Yellow Color)와 청색(Bule Color)이 혼합되어 발생하는데, 종래에 사용했던 형광층인 ZnS : Mn층(4-1)은 노란색을 띄고, SrS : Ce층(4-2)은 청색을 발생하여 이 두색이 백색을 형성하게 된다.

즉, ZnS : Mn층(4-1)을 단일 형광층으로 사용할 경우에는 약 580nm의 주 피크(peak)를 갖는 노란색의 발광이 있게 되며 SrS : Ce층(4-2)을 단일 형광층으로만 사용할 경우에는 470~520nm의 더블 험프 피크(Double Hump Peak)를 갖는 초록색을 띈 청색빛이 발광된다.

백색의 경우에는 파장이 약 450nm부터 680nm가지 넓게 분포하여야 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 3색의 각각 분리하여 구현할 수 있게 된다.

따라서, 지금까지는 ZnS : Mn층(4-1)과 SrS : Ce층(4-2)의 두가지 형광층를 적층하여 이와같이 파장의 빛을 발생시켜 백색 전계발광소자를 제조하였다.

이와같이 ZnS : Mn층(4-1)과 SrS : Ce층(4-2)을 각각 단일층으로 하여 제조한 백색 전계발광소자의 발광파장과 두 형광층을 발광층(4)으로 형성하여 제작된 백색 전계발광소자의 발광파장은 제2도와 제3도와 같이 나타난다.

그러나, 상기한 종래 백색 전계발광소자는 형광층으로 ZnS : Mn와 SrS : Ce를 복충으로 증착하여 초록색을 띄는 청색과 노란색의 빛을 합성하여 백색을 얻게되는데 이 두색을 함께 발광시켜 얻은 합성파장은 제3도에서 보는 바와 같이 장파장영역인 적색(R)부분은 충분한 빛의 세기를 얻을 수 있으나 단파장영역인 녹색(G) 이나 청색(B)은 원하는 만큼의 빛의 강도가 나오지 않게 되고, 특히 청색(B)영역에서는 매우 적은 양의 빛이 나와 충분히 원하는 색을 표현할 수 없는 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 형광층인 ZnS : Mn과 SrS : Ce으로 구성되는 발광층에 단파장영역에서 빛의 강도를 높여 주는층을 한 층 더 형성하여 발광층을 구성함으로써, 단파장에서 나오는 광의양을 증가시켜 완전한 풀 칼라를 구현할 수 있도록 하는 백색 전계발광소자를 제공하는 것이다.

본 발명은 모재위에 제1전극층과 제1절연층이 형성되고, 그 제1절연층위에 ZnS : Mn층, SrS : CeㆍEu층, SrS : Ce층이 차례로 형성된 발광층이 형성되며, 상기 발광층위에 제2절연층과 제2전극층이 차례로 형성되고 구성되는 것으로, 이를 첨부한 도면을 실시예로 하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제4도는 본 발명 전계발광소자의 구조도로서, 이에 도시한 바와 같이 유리기판(11)위에 투명도전층(1)2과 제1절연층(13)이 차례로 형성되고, 상기 제1절연층(13)위에 형광층인 ZnS : Mn층(14-1), SrS : Ce : Eu층(14-2), SrS : Ce층(14-3)이 차례로 형성된 발광층(14)이 형성되며, 상기 발광층(14) 위에 제2절연층(15)과 상부전극(16)이 차례로 형성되어 구성되는 것으로, 상기 발광층(4)은 형광층인 SrS : CeㆍEu층(14-2)과 SrS : Ce층(14-3)이 역으로 형성되어 구성될 수 있다.

이와같이 구성한 본 발명은 종래와 동일한 공정을 통해 제조하는 것으로, 다만 발광층(14)을 형성할시 형광층인 ZnS : Mn층(14-1)을 형성한후 그 위에 SrS : Ce : Eu층(14-2), SrS : Ce층(14-3)을 형성하여 발광층(14)을 형성하여 본 발명 백색 전계발광소자를 제조하게 된다.

이때, 상기 SrS : CeㆍEu층(14-2)을 상기 SrS : Ce층(14-3)을 형성한 다음에 형성하여도 무방하다.

그 이유는 상기 두 층은 주 물질이 동일하고 단지 첨가되는 도펀트(Dopant)만이 차이가 나기 때문에 이도펀트들에 의하여 나오는 빛의 파장이 결정된다.

따라서 이 두 층은 같은 증착온도 및 증착조건하에서 증착이 이루어질 수 있고, 이 두 층의 두께는 원하는 빛의 파장강도에 따라 두께로 조절가능하다.

제5도는 본 발명에 대한 형광층인 SrS : CeㆍEu 단일막의 백색 전계발광파장 특성을 도시한 것으로, 이에서 보는 바와 같이 넓은 백색파장중에서 장파장인 적색(R)영역보다는 단파장영역인 녹색(G)과 청색(B)의 파장영역에서 더 큰 빛의 강도를 나타내고 있음을 알수 있고, 본 발명은 이같이 강한강도의 단파장영역을 이용하게 된다.

즉, 종래기술인 제2도에서 보는 바와 같이 발광층(4)이 SrS : Ce 단층막일 경우 가장 큰 피크가 약 475nm에서 있고 제2피크가 약 525nm 영역에서 발생하며, 이는 청색형광체로 사용하고 있다.

그러나, 이 SrS : Ce층의 청색 형광체에 Eu를 더 첨가할 경우에는 백색 형광체(SrS : CeㆍEu)로 사용되며, 제5도에 보는 바와같이 단파장의 영역에서 3개의 피크(a,b,c)가 약 460nm, 480nm, 520nm에서 각각 나탄고 있음을 알 수 있고, SrS : Ce 단층막 보다 더 많은 양의 단파장영역광이 발생함을 알 수 있다.

또한, SrS : CeㆍEu층(14-2)인 백색 형광체에서는 SrS : Ce층의 청색 형광체에서 나타나지 않은 460nm영역의 새로운 피크가 발생함을 알수 있다.

이는 SrS : Ce 단층막만을 ZnS : Mn과 함께 사용하여 백색을 구현하는 경우보다 SrS : CeㆍEu층(14-2)을 삽입하여 청색영역인 단파장에서 나오는 광의 양을 증가시킬 수 있게되어 완전한 풀 칼라를 구현할 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 ZnS : Mn와 SrS : Ce으로 형성되는 발광층에 백색을 내는 SrS : CeㆍEu 단일막을 더 첨가하여 발광층을 구성함으로써 청색과 녹색파장을 증가시켜 보다 완벽한 R,G,B의 3색을 구현할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 모재위에 제1전극층과 제1절연층이 형성되고, 그 제1절연층위에 ZnS : Mn층, SrS : CeㆍEu층, SrS : Ce층이 차례로 형성된 발광층이 형성되며 상기 발광층위에 제2절연막층과 제2전극층이 연속적으로 형성되어 구성되는 것을 특징으로 하는 백색 전계발광소자.
2. 제1항에 있어서, 발광층은 ZnS : Mn층, SrS : CeㆍEu층이 차례로 형성되어 구성되는 것을 특징으로 하는 백색 전계발광소자.