KR100299536B1 - 일렉트로루미네선스 표시소자의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다른 층과 유전체의 밀착력을 높임과 아울러 절연특성을 높일 수 있는 EL 표시소자의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 EL 표시소자 제조방법은 임의의 기판위에 금속전극을 형성하는 단계와, 금속전극이 형성된 기판위에 그린시트(Green Sheet) 또는 페이스트 상태의 유전체 후막을 형성한 후 동시 가열가압하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 동시 가열가압 방식으로 각 층의 밀착도를 증대시킬 수 있으며 각 층의 개별소성시 발생할 수 있는 유전체 후막의 핀홀 및 오염을 감소시킬 수 있으므로 내절연파괴 특성을 증대시키고 소자의 수명을 증대시킬 수 있는 장점이 있다.
Description
본 발명은 자발광 표시소자인 일렉트로루미네선스(Electroluminscence; 이하, EL이라 한다) 표시소자에 관한 것으로, 특히 다른 층과 유전체의 밀착력을 높임과 아울러 절연특성을 높일 수 있는 EL 표시소자의 제조방법에 관한 것이다.
차세대 표시소자인 SSD(Solid State Display), 즉 EL 표시소자는 반도성 형광체 재료에 전기장을 인가했을 때 발광하는 현상을 이용하는 능동형 표시소자이다. 구체적으로 EL 표시소자는 임의의 기판위에 후면전극, 제1 절연층, 발광층, 제2 절연층, 투명전극이 적층된 형태를 가지며, 후면전극과 투명전극 간에 소정의 전압을 인가하면 발광층에서 발광하게 된다. 이 경우, 발광층을 절연층으로 피복함으로써 소자의 절연파괴를 방지할 수 있을 뿐만 아니라 발광층에 고전압을 안정적으로 인가할 수 있게 된다. 또한, 절연막은 외부로부터의 불순물 및 습기의 침입을 방지할 수 있게 된다. 그런데, 절연막 두께가 비교적 얇은 박막형 EL 표시소자는 절연층으로 박막을 사용함에 따라 절연파괴 특성이 높고 공정의 복잡성, 박막절연층의 재현성 저하 등의 문제점을 가지고 있다. 이러한 박막 EL 표시소자의 문제점을 해결하고자 도 1에 도시된 바와 같이 유전체 후막을 이용한 TDEL(Thick Dielectric EL) 표시소자가 등장하게 되었다.
도 1에 도시된 TDEL 표시소자는 알루미나기판(2) 위에 순차적으로 적층된 후면전극(4), 유전체 후막(6), 형광체(8), 유전체 박막(10), 투명전극(12)을 구비한다. 그리고, 도 1에 도시된 TDEL 표시소자는 유전체 후막(6)와 형광체(8) 사이에 후막유전체(6)의 표면을 평활화시키기 위한 평활층(14)를 더 구비한다. 기판에는 TDEL 표시소자의 고온소결 특성으로 인하여 일박적으로 96%의 Al2O3을 포함하는 알루미나 기판(2)를 사용하게 된다. 후면전극(4)은 주사전극으로서 Al 등의 금속재질을 이용하여 진공증착 또는 스크린프린팅 방법에 의해 약 10㎛의 두께로 형성하게 된다. 전도성 후면전극(4) 위에는 높은 절연파괴 특성과 낮은 구동전압을 유지하기 위해 강유전체를 후막상태로 형성한 강유전체 후막(6)가 형성된다. 이 강유전체 후막(6)는 통상 페로브스카이트(Perovskite) 결정구조를 가지고 있는 직경 2∼3㎛의 SrTiO3, PbTiO3, BaTiO3분말을 유기용제와 혼합하여 50∼200㎛의 후막상태로 도포한 후 산화분위기하에서 900∼1000℃의 높은 온도로 소성함으로써 형성된다. 이 유전체 후막(6)는 형광체(8)를 절연파괴로부터 보호하는데 목적이 있으므로 핀홀(Pin Hole)이 없어야 하며 유전손실률(tanδ)이 작고, 형광체(8)와의 밀착성이 우수해야 한다. 이 유전체 후막(6) 위에는 형광체(8)가 진공증착법에 의해 약 0.5∼2㎛의 두께로 형성하고, 형광체(8) 위에 데이터전극인 투명전극(Indium-Tin Oxide;ITO, 12)를 약 0.5㎛의 두께로 도포한 뒤 450∼500℃의 온도범위에서 약 1시간 정도 소성하게 된다. 이 경우, 형광체(8)로는 적·녹·청의 가시광을 방출하기 위하여 적색 형광체로는 ZnS:Sm, 녹색 형광체로는 ZnS:Tb, 청색 형광체로는 CaGa2S4:Ce의 재질이 이용된다. 최종적으로 외부의 습기나 오염으로부터 소자를 보호하기 위하여 저윰점 유리 또는 실리콘(Silicon) 봉합제(Sealant)를 사용하여 10∼20㎛의 두께로 소자를 봉합(Sealing)하게 된다. 더불어, 유전체 후막(6)와 형광체(8) 사이에 거칠은 유전체 후막(6)의 표면을 매끄럽게 하기 위하여 평활층(14)을 솔-겔(Sol-Gel) 또는 MOD(Metal-organic decomposition) 방법으로 수 ㎛의 두께로 형성한다. 또한, 발광체(8)와 투명전극(12) 사이에 약 1∼3㎛ 두께의 유전체 박막(10)을 형성한다.
이러한 구조를 가지는 TDEL 표시소자에서 유전체 후막(6)는 형광체(8)를 절연파괴로부터 보호하는데 목적이 있으므로 핀홀(Pin Hole)이 없어야 하며 유전손실률(tanδ)이 작고, 형광체(8)와의 밀착성이 우수해야 한다. 그런데 종래의 TDEL 표시소자의 제조방법에서는 유전체 후막(6)을 도포하여 소성시킨 다음 형광체(8)를 도포하여 소성시킴으로써 형광체(8)와의 밀착력이 떨어지는 문제점이 있다. 아울러, 유전체 후막(6) 소성시 진공중에 포함된 불순물에 의한 핀홀이 발생하여 절연파괴 특성이 낮아지게 되는 문제점이 있다. 또한, 유전체 후막(6)를 고온소성함에 따라 기판으로 사용되는 재료가 알루미나 기판(2)과 같이 고융점을 가지는 재료로 한정되어 재료선택에 한계가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 유전체 후막과 발광층간의 밀착력을 높임과 아울러 유전체 후막에 핀홀이 발생하는 것을 방지할 수 있는 EL 표시소자 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 제조공정을 단순화함과 아울러 제조원가를 절감할 수있는 EL 표시소자 제조방법을 제공하는 것이다.
도 1은 종래의 TDEL 표시소자의 제조방법을 단계적으로 나타내는 사시도.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 TDEL 표시소자의 제조방법을 단계적으로 나타내는 사시도.
도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 TDEL 표시소자의 제조방법을 단계적으로 나타내는 사시도.
도 4는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 TDEL 표시소자의 제조방법을 단계적으로 나타내는 사시도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명>
2 : 알루미나 기판 4, 22 : 금속전극
6, 24 : 유전체 후막 8, 28 : 형광체
10, 30 : 유전체 박막 12, 32 : 투명전극
14 : 평활층 20 : 하부기판
26 : 황동 플레이트 34 : 티타늄 기판
36 : 절연보호막
상기 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 EL 표시소자 제조방법은 임의의 기판위에 금속전극을 형성하는 단계와, 금속전극이 형성된 기판위에 그린시트(Green Sheet) 또는 페이스트 상태의 유전체 후막을 형성한 후 동시 가열가압하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 이점들은 첨부 도면을 참조한 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 도 2 내지 도 4를 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 TDEL 표시소자 제조방법을 단계적으로 나타낸 것이다.
(a)에 도시된 바와 같이 글라스, 글라스-세라믹스 재질의 하부기판(20)을 마련한 후 Ag 재질의 금속전극(22)을 진공증착 또는 스크린프린팅 방법에 의해 형성하게 된다. 금속전극(22)이 형성된 하부기판(20) 위에 (b)에 도시된 바와 같이 높은 절연파괴 특성과 낮은 구동전압을 유지하기 위해 강유전체 후막(24)을 형성하게 된다. 이 강유전체 후막(24)은 페로브스카이트(Perovskite) 결정구조를 가지고 있는 직경 2∼3㎛의 SrTiO3, PbTiO3, BaTiO3분말과 전이온도 500℃ 이하의 저융점 글라스를 유기용제와 혼합하여 약 100∼300㎛ 두께의 그린시트(Green sheet) 또는 페이스트(Paste) 후막상태로 도포한 후 120℃의 온도에서 건조시킴으로써 형성된다. 그 다음, (c)에 도시된 바와 같이 황동 플레이트(26)를 이용하여 하부기판(20)의 하부쪽과 유전체 후막(24)의 상부쪽에서 약 100∼200 Kg/㎠의 압력으로 가압하게 된다. 이 경우, 가압은 종래의 1000℃의 고온에서와는 달리 600℃ 이하의 산화분위기 하에서 이루어지게 된다. 이러한 동시 가열가압 방법에 의해 유전체 후막(26)은 금속전극(20)과 양호한 접착특성을 유지할 수 있을 뿐만 아니라 높은 표면 평활도를 가지게 된다. 이 결과, 이후 형성될 형광체층과의 계면이 균일하고 핀홀의 발생을 최소화할 수 있기 때문에 양호한 절연파괴 특성을 유지할 수 있게 된다. 이어서, (d) 및 (e)에 도시된 바와 같이 유전체 후막(24) 위에 형광체(28)를 진공증착법에 의해 약 0.5∼2㎛의 두께로 형성하고, 그 형광체(28) 위에 유전체 박막(30)와 데이터전극인 투명전극(32)를 형성한 뒤 450∼500℃의 온도범위에서 약 1시간 정도 소성함으로써 TDEL 소자를 제작하게 된다. 이 경우, 형광체(28)로는 적·녹·청의 가시광을 방출하기 위하여 적색 형광체로는 ZnS:Sm, 녹색 형광체로는 ZnS:Tb, 청색 형광체로는 CaGa2S4:Ce의 재질이 이용된다.
도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 TDEL 표시소자 제조방법을 단계적으로 나타낸 것이다.
(a) 및 (b)에 도시된 바와 같이 글라스, 글라스-세라믹스 재질의 하부기판(20)을 마련하여 금속전극(22)과 유전체 후막(24)을 순차적으로 형성하게 된다. 이 유전체 후막(24)은 페로브스카이트(Perovskite) 결정구조를 가지고 있는직경 2∼3㎛의 SrTiO3, PbTiO3, BaTiO3분말과 전이온도 500℃ 이하의 저융점 글라스를 유기용제와 혼합하여 약 100∼300㎛ 두께의 그린시트(Green sheet) 또는 페이스트(Paste) 후막상태로 도포한 후 120℃의 온도에서 건조시킴으로써 형성된다. 이렇게, 유전체 후막(24)을 가소성한 후 (c)에 도시된 바와 같이 유전체 후막(24) 위에 형광체(28)를 진공증착법에 의해 약 0.5∼2㎛의 두께로 형성하고, 형광체(28) 위에 그린시트 또는 페이스트 상의 얇은 유전체 박막(30)를 약 2∼5㎛의 두께로 형성한다. 그 다음, (d)에 도시된 바와 같이 황동 플레이트(26)를 이용하여 소성온도 600℃ 이하에서 하부기판(20)의 하부쪽과 상부유전체(30)의 상부쪽에서 약 100∼200 Kg/㎠의 압력으로 가압하게 된다. 이 경우, 형광체(28) 소성전에 유전체 후막(24) 위에 형성된 후 동시 가열가압됨으로써 형광체(28)와 유전체 후막(24)는 보다 치밀한 계면상태를 유지할 수 있으며, 유전체 후막(24)에서의 핀홀의 발생을 최소화할 수 있게 된다. 이 결과, 유전체 후막(24)의 절연파괴 강도를 증대시킬 수 있을 뿐만 아니라 균일한 전기장에 의한 발광특성의 향상 등의 효과를 가지게 된다. 아울러, 유전체 후막(24)와 형광체(28) 및 유전체 박막(30)의 동시 소성 가압에 의해 생산성의 증대와 원가절감의 효과 등을 기대할 수 있게 된다. 그리고, (e)에 도시된 바와 같이 유전체 박막(30) 위에 데이터전극인 투명전극(32)를 형성함으로써 TDEL 소자를 제작하게 된다.
도 4는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 TDEL 표시소자 제조방법을 단계적으로 나타낸 것이다.
우선적으로, (a)에 도시된 바와 같이 티나늄(Titanium; Ti) 등의,금속기판(34)을 마련하게 된다. 이 티타늄 기판(34)은 열적, 기계적 안정성이 높아 동시 가열가압법의 기판으로서 매우 유용함과 아울러 두께를 1mm 이하까지 줄일 수 있어 매우 가벼우므로 소자의 중량을 감소시킬 수 있게 된다. 또한, 티나늄 기판(34)은 열팽창계수가 90∼92×10-7로서 유전체 재료인 글라스, 글라스-세라믹스 재료에 가까워 연속적인 열처리에 의한 소자의 열변형을 방지할 수 있는 이점이 있다. 이러한 티타늄 기판(34) 위에 금속전극(22)을 형성하기 전에 티타늄 기판(34)과 금속전극(22)과의 절연을 위해 저융점 글라스 또는 SiO4, Si3N4 와 같은 재질의 절연보호막(36)을 형성한 뒤, 그 절연보호막(36) 위에 금속전극(22)을 형성하게 된다. 그 다음, (b) 및 (c)에 도시된 바와 같이 유전체 후막(24)을 형성하여 가소성한 후 유전체 후막(24) 위에 형광체(28)와 얇은 유전체 박막(30)를 순차적으로 형성하게 된다. 이어서, (d)에 도시된 바와 같이 황동 플레이트(26)를 이용하여 소성온도 600℃ 이하에서 하부기판(20)의 하부쪽과 상부유전체(30)의 상부쪽에서 약 100∼200 Kg/㎠의 압력으로 가압한 후, (e)에 도시된 바와 같이 유전체 박막(30) 위에 투명전극(32)를 형성함으로써 TDEL 소자를 제작하게 된다. 이러한, (b) 내지 (e) 공정 대신에 도 1에 도시된 (b) 내지 (e) 공정이 적용될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 EL 표시소자 제조방법에 의하면 후막유전체로 모상유리의 전이점이 500℃ 이하인 재료를 사용함으로써 적층구조에 대한 동시 가열가압이 가능하고 열충격에 의한 각 층의 측성열화 및 기계적 변형을 최소화할 수 있게 된다. 또한, 본 발명에 따른 EL 표시소자 제조방법에 의하면 동시 가열가압 방식으로 각 층의 밀착도를 증대시킬 수 있으며 각층의 개별소성시 발생할 수 있는 유전체 후막의 핀홀 및 오염을 감소시킬 수 있으므로 내절연파괴 특성을 증대시키고 소자의 수명을 증대시킬 수 있는 장점이 있다. 더불어, 본 발명에 따른 TDEL 표시소자 제조방법에 의하면 금속기판, 특히 티타늄 기판을 사용함으로써 소자의 중량감소 및 생성성의 증대, 원가절감의 효과를 가져올 수 있게 된다. 또한, 본 발명에 따른 EL 표시소자 제조방법에 의하면 적층화된 연속층을 동시에 가열가압함으로써 공정의 단순화 및 원가절감 및 생산성 증대의 효과를 가져올 수 있게 된다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
Claims (7)
- 임의의 기판위에 금속전극을 형성하는 단계와,상기 금속전극이 형성된 기판위에 그린시트(Green Sheet) 또는 페이스트 상태의 유전체 후막을 형성한 후 동시 가열가압하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 일렉트로루미네선스 표시소자의 제조방법
- 제 1 항에 있어서,상기 유전체 후막 위에 형광체와 유전체 박막 및 투명전극을 순차적으로 형성한 후 소성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 일렉트로루미네선스 표시소자의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 동시 가열가압하는 단계는상기 유전체 후막을 가소성하는 단계와,상기 유전체 후막 위에 형광체와 유전체 박막을 순차적으로 형성하는 단계와,상기 금속전극이 형성된 기판 위에 상기 유전체 후막와 형광체 및 유전체 박막을 동시 가열가압하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 일렉트로루미네선스 표시소자의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 기판의 재질로는 글라스, 글라스-세라믹 중 어느 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는 일렉트로루미네선스 표시소자의 제조방법
- 제 1 항에 있어서,상기 기판의 재질로는 티타늄(Ti)과 같은 금속재질을 이용하는 것을 특징으로 하는 일렉트로루미네선스 표시소자의 제조방법
- 제 1 항에 있어서,상기 동시 가열가압은 600℃이하의 온도에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 일렉트로루미네선스 표시소자의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 유전체 후막의 모상유리가 500℃이하의 전이온도를 가지는 것을 특징으로 하는 일렉트로루미네선스 표시소자의 제조방법
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| KR1019990028580A KR100299536B1 (ko) | 1999-07-14 | 1999-07-14 | 일렉트로루미네선스 표시소자의 제조방법 |
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| JPH0660980A (ja) * | 1992-08-11 | 1994-03-04 | Toshiba Corp | Ｅｌパネルの製造方法およびｅｌパネル |
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1999
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