KR100324767B1 - Semiconductor display device and fabricating method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 표시소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 종래에는 발광층과 투명전극을 보호함과 아울러 상호확산을 방지하기 위해 삽입되는 박막유전체 상에 투명전극을 형성함에 따라 전극형상이 불균일해짐과 아울러 이로 인해 전압안정성이 저하되고, 저융점 유리 또는 실리콘 실란트를 형성하여 최종적으로 소자보호를 실시하고 있으나, 불순물이온 및 수분의 침투를 효과적으로 차단하기 어려운 문제점이 있었다. 따라서, 본 발명은 투명 유리기판 상에 투명 전극과 투명 유전체가 형성된 상판과 유리, 유리 세라믹(glass ceramics) 또는 금속 기판 상에 어드레스 전극, 강유전체, 평탄화층 및 발광층이 형성된 하판을 별도로 제작하여 합착하는 반도체 표시소자 및 그 제조방법을 제공하여 상판의 높은 표면조도를 갖는 유리기판 상에 투명 전극이 형성되므로, 투명 전극이 균일한 형상으로 형성됨과 아울러 전압안정성이 향상되고, 상판과 하판의 접착 전/후에 드라이드 에어 또는 N2가스를 통해 불순물이온 및 수분을 제거하므로, 효과적으로 소자를 보호함과 아울러 발광 효율을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor display device and a method of manufacturing the same. In the related art, an electrode shape becomes uneven as a transparent electrode is formed on a thin film dielectric inserted to protect a light emitting layer and a transparent electrode and prevent mutual diffusion. As a result, the voltage stability is lowered, and low melting glass or silicon sealant is formed to finally protect the device, but there is a problem that it is difficult to effectively block the penetration of impurity ions and moisture. Therefore, according to the present invention, a top plate having a transparent electrode and a transparent dielectric formed on a transparent glass substrate and a bottom plate having an address electrode, a ferroelectric, a planarization layer, and a light emitting layer formed on a glass, glass ceramics or a metal substrate are separately manufactured and bonded. By providing a semiconductor display device and a method of manufacturing the same, a transparent electrode is formed on a glass substrate having a high surface roughness of the upper plate, so that the transparent electrode is formed in a uniform shape, and the voltage stability is improved, before the upper plate and the lower plate are bonded. After the impurity ions and moisture are removed through the dry air or N 2 gas, there is an effect that can effectively protect the device and increase the luminous efficiency.
Description
본 발명은 반도체 표시소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 SSD(solid state display) 또는 TDEL(thick dielectric electroluminescent) 표시소자의 투명전극을 균일하게 형성함과 아울러 불순물이온이나 수분으로부터 소자를 효과적으로 보호하기에 적당하도록 한 반도체 표시소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor display device and a method for manufacturing the same. In particular, the transparent electrode of a solid state display (SSD) or a thick dielectric electroluminescent (TDEL) display device can be uniformly formed, and the device can be effectively protected from impurities and moisture. The present invention relates to a semiconductor display device and a method of manufacturing the same.
일반적으로, SSD 또는 TDEL 표시소자는 반도성 형광체 재료에 전기장을 인가하였을때 발광하는 현상을 이용하는 능동형 발광 표시소자이다.In general, SSD or TDEL display devices are active light emitting display devices that utilize the phenomenon of emitting light when an electric field is applied to the semiconducting phosphor material.
특히, 상기 TDEL 표시소자는 종래 박막형 EL 표시소자의 단점인 공정의 복잡성, 박막절연체의 재현성 저하등의 문제를 해결함과 아울러 우수한 발광특성으로 인해 새로운 차세대 표시소자로 주목받고 있다. 이와같은 종래 TDEL 표시소자의 제조방법을 첨부한 도1의 사시도를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.In particular, the TDEL display device is attracting attention as a new next generation display device due to solving the problems of the disadvantages of the conventional thin film type EL display device, such as a reduction in the reproducibility of the thin film insulator and excellent light emission characteristics. When described in detail with reference to the perspective view of Figure 1 attached to a conventional manufacturing method of such a TDEL display device as follows.
먼저, 기판(1)의 상부에 진공증착 또는 스크린 인쇄(screen printing) 방법을 통해 10㎛ 정도의 두께로 전극물질(Al 또는 Ag)을 형성하여 어드레스 전극(2)을 형성한다. 이때, 기판(1)은 고온소결특성에 따라 일반적으로 96% Al2O3기판을 적용한다.First, the address electrode 2 is formed by forming an electrode material Al or Ag on the substrate 1 with a thickness of about 10 μm through vacuum deposition or screen printing. In this case, the substrate 1 generally applies a 96% Al 2 O 3 substrate according to the high temperature sintering characteristics.
그리고, 상기 어드레스 전극(2)을 포함하는 기판(1) 상의 전면에 페로브스카이트(perovskite) 결정구조를 갖는 직경 2∼3㎛의 SrTiO3, PbTiO3, BaTiO3분말을 저융점 유기용제와 혼합한 페이스트(paste) 상태로 스크린 인쇄 방법을 이용하여 50∼200㎛의 후막(厚膜)으로 도포한 다음 산화분위기에서 900∼1000℃의 온도로 소성하여 강유전체(3)를 형성한다. 이때, 강유전체(3)는 후속 발광층(4)을 전기적인 절연파괴로부터 보호하는데 목적이 있으므로, 이상적으로 핀-홀(pin-hole)이 없어야 하며, tanδ가 작고 아울러 발광층(4)과의 밀착성이 우수해야 한다.Then, the entire surface of the perovskite (perovskite), a SrTiO 3, PbTiO 3, BaTiO 3 powder having a crystal structure with a diameter of 2~3㎛ low melting organic solvent on the substrate (1) comprising the address electrodes (2) The ferroelectric material 3 is formed by applying a thick film having a thickness of 50 to 200 µm in a mixed paste state by using a screen printing method and then firing at a temperature of 900 to 1000 ° C. in an oxidizing atmosphere. At this time, since the ferroelectric 3 has the purpose of protecting the subsequent light emitting layer 4 from electrical breakdown, it should be ideally free of pin-holes, small tanδ, and adhesion to the light emitting layer 4. Must be excellent
그리고, 상기 강유전체(3) 상의 전면에 진공증착법을 통해 ZnS:Sm(red), ZnS:Tb(green), CaGa2S4:Ce(blue) 발광체를 0.5∼2㎛의 두께로 증착하여 발광층(4)을 형성한다.In addition, a ZnS: Sm (red), ZnS: Tb (green), and CaGa 2 S 4 : Ce (blue) emitters are deposited to a thickness of 0.5 to 2 μm by vacuum deposition on the entire surface of the ferroelectric material 3. 4) form.
그리고, 상기 발광층(4)의 상부에 ITO(indium-tin oxide) 전극물질을 0.5㎛ 정도의 두께로 도포한 다음 450∼500℃의 온도로 1시간정도 소성하여 투명전극(5)을 형성한다.In addition, an ITO (indium-tin oxide) electrode material is coated on the light emitting layer 4 to a thickness of about 0.5 μm, and then fired at a temperature of 450 to 500 ° C. for about 1 hour to form a transparent electrode 5.
이후, 도면에 도시되지는 않았지만 상기 결과물 상에 저융점 유리 또는 실리콘 실란트(sealant)를 10∼20㎛의 두께로 형성하여 외부의 습기나 오염으로부터 소자를 보호한다.Subsequently, although not shown in the drawings, a low melting point glass or silicone sealant (sealant) is formed on the resultant to a thickness of 10 to 20 μm to protect the device from external moisture or contamination.
한편, 도면상의 미설명부호 '6'은 상기 강유전체(3)와 발광층(4)의 평활한 계면 유지를 위해 삽입하는 평탄화층으로, 졸-겔(Sol-Gel) 또는 MOD(metal oxide decomposition) 방법을 통해 수 ㎛의 두께로 형성된다.In the drawings, reference numeral '6' denotes a planarization layer inserted to maintain a smooth interface between the ferroelectric 3 and the light emitting layer 4, and may be a sol-gel or metal oxide decomposition (MOD) method. Through it is formed to a thickness of several μm.
또한, 도면상의 미설명부호 '7'은 상기 발광층(4)과 투명전극(5)을 보호함과 아울러 상호확산을 방지하기 위해 삽입하는 박막유전체로, 1∼3㎛의 두께로 형성된다.In addition, reference numeral '7' in the drawing is a thin film dielectric inserted to protect the light emitting layer 4 and the transparent electrode 5 and to prevent mutual diffusion, and is formed to a thickness of 1 to 3 μm.
그러나, 상기한 바와같은 종래 반도체 표시소자는 발광층과 투명전극을 보호함과 아울러 상호확산을 방지하기 위해 삽입되는 박막유전체 상에 투명전극을 형성함에 따라 전극형상이 불균일해짐과 아울러 이로 인해 전압안정성이 저하되고, 저융점 유리 또는 실리콘 실란트를 형성하여 최종적으로 소자보호를 실시하고 있으나, 불순물이온 및 수분의 침투를 효과적으로 차단하기 어려운 문제점이 있었다.However, in the conventional semiconductor display device as described above, as the transparent electrode is formed on the thin film dielectric inserted to protect the light emitting layer and the transparent electrode and prevent mutual diffusion, the shape of the electrode becomes uneven and thus voltage stability Although the low melting point glass or silicon sealant is formed and device protection is finally performed, there is a problem that it is difficult to effectively block the penetration of impurity ions and moisture.
본 발명은 상기한 바와같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로, 본 발명의 목적은 반도체 표시소자의 투명전극을 균일하게 형성함과 아울러 불순물이온이나 수분으로부터 소자를 효과적으로 보호할 수 있는 반도체 표시소자 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the conventional problems as described above, and an object of the present invention is to form a transparent electrode of a semiconductor display device uniformly and to protect the device from impurities and moisture effectively. The present invention provides a device and a method of manufacturing the same.
도1은 일반적인 TDEL 표시소자를 보인 사시도.1 is a perspective view showing a typical TDEL display device.
도2a 및 도2b는 본 발명에 의한 반도체 표시소자의 상판 형성방법을 보인 수순 사시도,2A and 2B are a perspective view showing a method for forming a top plate of a semiconductor display device according to the present invention;
도3a 내지 도3d는 본 발명에 의한 반도체 표시소자의 상판 형성방법을 보인 수순 사시도.3A to 3D are perspective views showing a top plate forming method of a semiconductor display device according to the present invention.
도4는 도2b 및 도3d에 도시한 상판과 하판의 접착과정을 보인 예시도.Figure 4 is an exemplary view showing the bonding process of the upper plate and the lower plate shown in Figures 2b and 3d.
***도면의 주요부분에 대한 부호의 설명****** Explanation of symbols for main parts of drawing ***
11:투명 유리기판 12:투명 전극11: transparent glass substrate 12: transparent electrode
13:투명유전체 21:유리, 유리 세라믹 또는 금속 기판13: transparent dielectric 21: glass, glass ceramic or metal substrate
22:어드레스 전극 23:강유전체22: address electrode 23: ferroelectric
24:평탄화층 25:발광층24: leveling layer 25: light emitting layer
상기한 바와같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 반도체 표시소자는 투명 유리기판 상에 투명 전극과 투명 유전체가 형성된 상판과 유리, 유리 세라믹(glass ceramics) 또는 금속 기판 상에 어드레스 전극, 강유전체, 평탄화층 및 발광층이 형성된 하판이 접착된 것을 특징으로 한다.The semiconductor display device for achieving the object of the present invention as described above is an address electrode, a ferroelectric, a planarization layer on a transparent plate and a top plate and a glass, glass ceramics or a metal substrate formed with a transparent electrode on a transparent glass substrate And a lower plate on which the light emitting layer is formed.
그리고, 상기한 바와같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 반도체 표시소자의 제조방법은 상판에는 투명 유리기판 상에 순차적으로 투명전극과 투명유전체를 형성하고, 하판에는 유리, 유리 세라믹 또는 금속 기판 상에 순차적으로 어드레스 전극, 강유전체, 평탄화층 및 발광층을 형성하는 공정과; 상기 상판과 하판 상에 각각 드라이드 에어(dried air) 또는 N2가스를 통해 불순물이온 및 수분을 제거한 다음접착하는 공정을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, in the method of manufacturing a semiconductor display device for achieving the object of the present invention as described above, the transparent electrode and the transparent dielectric are sequentially formed on a transparent glass substrate on the upper plate, and on the glass, glass ceramic or metal substrate on the lower plate. Sequentially forming an address electrode, a ferroelectric, a planarization layer, and a light emitting layer; And removing the impurity ions and the moisture through the dry air or the N 2 gas on the upper plate and the lower plate, respectively.
상기한 바와같은 본 발명에 의한 반도체 표시소자 및 그 제조방법을 첨부한 도면을 일 실시예로 하여 상세히 설명하면 다음과 같다.The semiconductor display device and the method of manufacturing the same according to the present invention as described above will be described in detail with reference to an embodiment as follows.
도2a 및 도2b는 본 발명에 의한 반도체 표시소자의 상판 형성방법을 보인 수순 사시도로서, 먼저 도2a에 도시한 바와같이 투명 유리기판(11)의 상부에 투명 전극(12)을 형성한다.2A and 2B are a perspective view showing a method of forming a top plate of a semiconductor display device according to the present invention. First, as shown in FIG. 2A, a transparent electrode 12 is formed on an upper portion of a transparent glass substrate 11.
그리고, 도2b에 도시한 바와같이 상기 투명 전극(12)을 포함한 투명 유리기판(11) 상의 전면에 스크린 인쇄 또는 증착법을 통해 투명 유전체(13)를 도포한다.As shown in FIG. 2B, the transparent dielectric 13 is coated on the entire surface of the transparent glass substrate 11 including the transparent electrode 12 by screen printing or vapor deposition.
이후, 상기와 같이 형성된 상판을 클래스(class) 1000 이하 클린-룸(clean room)의 진공박스 내에 위치시키고, 드라이드 에어 또는 N2가스를 약 1∼4Kg/㎠의 압력으로 약 30분간 흘린(blow) 다음 진공박스를 10-5torr 까지 배기시켜 약 5시간을 유지함으로써, 불순물이온 및 수분을 제거한다.Thereafter, the upper plate formed as described above is placed in a vacuum box of a clean room of class 1000 or less, and dry air or N 2 gas is flowed for about 30 minutes at a pressure of about 1 to 4 Kg / cm 2. ) The next vacuum box is evacuated to 10 -5 torr for 5 hours to remove impurities and moisture.
도3a 내지 도3d는 본 발명에 의한 반도체 표시소자의 하판 형성방법을 보인 수순단면도로서, 먼저 도3a에 도시한 바와같이 유리, 유리 세라믹 또는 금속 기판(21) 상부에 금속물질(Al 또는 Ag)을 통해 어드레스 전극(22)을 형성한다.3A to 3D are cross-sectional views showing a method of forming a lower plate of a semiconductor display device according to the present invention. First, as shown in FIG. 3A, a metal material (Al or Ag) is formed on a glass, glass ceramic, or metal substrate 21. The address electrode 22 is formed through this.
그리고, 도3b에 도시한 바와같이 상기 어드레스 전극(22)을 포함한 유리, 유리 세라믹 또는 금속 기판(21)의 상부 전면에 페로브스카이트 결정구조를 갖는 직경 2∼3㎛의 SrTiO3, PbTiO3, BaTiO3막을 스크린 인쇄, doctor-blade 또는 졸-겔 방법을 통해 50∼200㎛의 후막(厚膜)으로 도포한 다음 산화분위기에서 900∼1000℃의 온도로 소성하여 강유전체(23)를 형성한다.And, Figure 3b a glass, having a diameter of 2~3㎛ having a perovskite crystal structure to the top front of the glass ceramic, or metal substrate (21), SrTiO 3, PbTiO including the address electrode 22 as shown in 3 , BaTiO 3 film is applied to a thick film of 50-200 μm by screen printing, doctor-blade or sol-gel method and then fired at a temperature of 900-1000 ° C. in an oxidizing atmosphere to form ferroelectric 23. .
그리고, 도3c에 도시한 바와같이 상기 강유전체(23)의 상부에 후속공정을 통해 형성되는 발광층(25)과의 치밀한 접촉을 위하여 평탄화층(24)을 2∼5㎛의 두께로 도포한다.As shown in FIG. 3C, the planarization layer 24 is applied to the top of the ferroelectric 23 to have a thickness of 2 to 5 탆 for intimate contact with the light emitting layer 25 formed through a subsequent process.
그리고, 도3d에 도시한 바와같이 상기 평탄화층(24)의 상부에 증착 또는 스크린 인쇄 방법을 통해 발광층(25)을 형성한다.As shown in FIG. 3D, the light emitting layer 25 is formed on the planarization layer 24 by deposition or screen printing.
이후, 상기와 같이 형성된 하판을 상기 상판과 마찬가지로 클래스 1000 이하 클린-룸의 진공박스 내에 위치시키고, 드라이드 에어 또는 N2가스를 약 1∼4Kg/㎠의 압력으로 약 30분간 흘린 다음 진공박스를 10-5torr 까지 배기시켜 약 5시간을 유지함으로써, 불순물이온 및 수분을 제거한다.Thereafter, the lower plate formed as described above is placed in a vacuum box of a clean room of class 1000 or less, similarly to the upper plate, flowing dry air or N 2 gas at a pressure of about 1 to 4 Kg / cm 2 for about 30 minutes, and then the vacuum box 10 By exhausting to -5 torr and maintaining about 5 hours, impurities and moisture are removed.
도4는 상기 도2b 및 도3d에 도시된 상판과 하판의 접착과정을 보인 예시도로서, 이에 도시한 바와같이 불순물이온 및 수분이 제거된 상판과 하판을 접착하는데, 유리 기판(11,21)의 변형 및 발광층(25)의 변형을 방지하기 위해서 560℃ 이하의 온도로 클래스 1000 이하의 클린-룸에서 실시하는 것이 바람직하다.FIG. 4 is an exemplary view showing an adhesion process between the upper plate and the lower plate shown in FIGS. 2B and 3D. As shown in FIG. 4, the upper plate and the lower plate from which impurity ions and moisture are removed are bonded to each other. In order to prevent the deformation and the deformation of the light emitting layer 25, it is preferable to carry out in a clean room of class 1000 or less at a temperature of 560 ° C or less.
또한, 도면상에 도시되지는 않았지만 접착력을 증대시키기 위하여 하판의 발광층(25) 상부에 상판에 형성되는 투명유전체(13)를 일부 도포하여 접착을 실시하는 것도 고려될 수 있으며, 보다 완전한 소자보호를 구현하기 위하여 접착된 상판과 하판 상에 다시 한번 드라이드 에어 또는 N2가스를 통해 불순물이온 및 수분을 제거한다음 저융점 sealing 유리로 최종 봉착을 실시하는 것도 고려될 수 있다.In addition, although not shown in the drawings, in order to increase adhesion, a part of the transparent dielectric 13 formed on the upper plate may be applied to the upper part of the light emitting layer 25 of the lower plate to perform the adhesion. In order to implement, it may also be considered to remove the impurity ions and moisture through dry air or N 2 gas on the bonded upper plate and the lower plate and then perform final sealing with a low melting sealing glass.
상술한 바와같이 본 발명에 의한 반도체 표시소자 및 그 제조방법은 투명 유리기판 상에 투명 전극과 투명 유전체가 형성된 상판과 유리, 유리 세라믹 또는 금속 기판 상에 어드레스 전극, 강유전체, 평탄화층 및 발광층이 형성된 하판을 별도로 제작하여 접착함에 따라 상판의 높은 표면조도를 갖는 유리기판 상에 투명 전극이 형성되므로, 투명 전극이 균일한 형상으로 형성됨과 아울러 전압안정성이 향상되고, 상판과 하판의 접착 전/후에 드라이드 에어 또는 N2가스를 통해 불순물이온 및 수분을 제거하므로, 효과적으로 소자를 보호함과 아울러 발광 효율을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, the semiconductor display device and the method of manufacturing the same according to the present invention include a top plate having a transparent electrode and a transparent dielectric formed on a transparent glass substrate, and an address electrode, a ferroelectric, a planarization layer, and a light emitting layer formed on a glass, glass ceramic, or metal substrate. As the lower plate is separately manufactured and bonded, the transparent electrode is formed on the glass substrate having the high surface roughness of the upper plate, so that the transparent electrode is formed in a uniform shape, and the voltage stability is improved, and the dry before and after the upper plate and the lower plate are bonded. Since impurities and moisture are removed through air or N 2 gas, there is an effect to effectively protect the device and increase the luminous efficiency.
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| A201 | Request for examination | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
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Payment date: 20080102 Year of fee payment: 7 |
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| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |