Threshold Voltage Variation of ZnS:Mn/ZnS:Tb Thin- film Electroluminescent(TFEL) Devices

ZnS:Mn/ZnS:Tb 박막 전계발광소자의 문턱전압 변화

Electrical and optical characteristics of ZnS:Mn/ZnS:Tb multilayer TFEL devices were investigated for multi-color electroluminescent display applications. Emission spectra of M $n^{2+}$ and T $b^{3+}$ ions were observed from ZnS:Mn/ZnS:Tb multi-layer TFEL devices, and were very broad from 540 nm to 640 nm. Saturation luminance measured at 155 V was 1025 Cd/$m^2$. C-V, $Q_{t}$ - $V_{p}$ curves showed that the phosphor capacitance ( $C_{p}$ ) and the insulator capacitance ( $C_{i}$ ) were 13.5nF/$\textrm{cm}^2$ and 60 nF/$\textrm{cm}^2$, respectively. Threshold voltage( $V_{thl}$) was shown to decrease from 126 V to 93 V due to the increase of the applied voltage from 155 V to 185 V, which was attributed to the increase of the polarization charge. The equation for the calculation of the threshold voltage as a function of the applied voltage was proposed for the first time. The calculated threshold voltage agreed well with the data obtained from the measurement.t.t.t.

E-beam 장비로 ZnS:Mn/Zns:Tb 2층 구조의 TFEL 소자를 제작하여 전기, 광학적 특성을 조사하였다. ITO 투명전극과 ATO 절연체가 증착된 유리기판(corning 7059 glass) 위에 E-beam 장비를 이용하여 ZnS:Mn, ZnS:Tb 형광체를 각각 3000 A로 증착하여 총 두께 6000 Å 갖도록 제작하였다. ZnS:Mn/ZnS:Tb TFEL 소자의 스펙트럼은 Mn/sup 2+/ 이온과 Tb/sup 3+/ 이온의 고유한 발광 스펙트럼을 모두 포함하여 540㎚에서 640㎚에 이르는 매우 넓은 범위의 발광 스펙트럼을 나타내었다. 휘도는 인가전압의 크기가 112V에서부터 급격히 증가하여 155 V에서 포화 휘도 1025 Cd/㎡를 나타내었고 최대 전압 185 V에서의 휘도는 2080 Cd/㎡이었다. Capacitance-voltage(C-V) 및 transferred charge-phosphor voltage(Q/sub t/-V/sub p/) 특성으로부터 형광층 capacitance (C/sub p/)와 절연층 capacitance (C/sub i/)가 각각 13.5 nF/㎠, 60 nF/㎠됨을 알 수 있었고, 인가전압의 최대치를 155 V에서 185 V로 증가시킬수록 TFEL 소자의 문턱전압(V/sub thl/)이 126 V에서 93 V로 감소함을 알 수 있었다. 이것은 인가전압을 증가시킬수록 polarization charge가 증가되고 polarization charge에 의해 형성된 형광체 내부전압이 증가되었기에 문턱전압이 감소한 것이다. 또한 처음으로 문턱전압에 관한 수식을 제안하였으며 문턱전압의 이론치와 실험치가 일치하는 것을 확인하였다.