KR20030001571A - A manufacturing process electro luminescence device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것으로 특히 저가격, 긴 수명이 가능한 전계발광소자의 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a display device, and more particularly, to a manufacturing method of an electroluminescent device capable of low cost and long life.
표시화면의 두께가 수 센티미터(cm)에 불과한 초박형의 평판 (flat panel) 디스플레이 장치에서도 액정 디스플레이 장치는 주로 노트북 컴퓨터용 모니터, 우주선, 항공기 등에 이르기까지 응용분야가 넓고 다양하나, 상기된 초박형 디스플레이 장치 중 수동발광형 액정 디스플레이 장치는 액정 패널 뒤에 광원으로 사용되는 백라이트 (back light)가 장착되어 있으며, 이러한 백라이트는 극미세 형광등, 도광판, 프리즘 시트(sheet), 확산 시트등의 복잡한 구조로 이루어져 있고 더욱이 이들 부품의 대부분을 외국에서 수입해 와야 하는 문제가 있다.Even in ultra-thin flat panel display devices, where the display screen is only a few centimeters (cm) thick, liquid crystal display devices have a wide range of applications, ranging from laptop computers to monitors, spacecraft, aircrafts, etc. The passive light emitting liquid crystal display device is equipped with a back light used as a light source behind the liquid crystal panel, and the backlight has a complicated structure such as an ultra-fine fluorescent lamp, a light guide plate, a prism sheet, and a diffusion sheet. There is a problem that most of these parts must be imported from foreign countries.
또한 이러한 종류의 백라이트는 무게, 전력소모, 두께 측면에서 비효율적인 면이 있어서 아직도 많은 연구가 필요한 실정으로써 향후 새로운 종류의 고효율 자체 발광형 표시장치로의 대체가 필수적인 것으로 예고되고 있으며, 이에 따라 얇고 가벼운 전계발광소자가 연구·개발되고 있는 추세이다.In addition, this type of backlight is inefficient in terms of weight, power consumption, and thickness, so much research is still needed, and it is predicted that the replacement of a new type of high-efficiency self-luminous display is essential in the future. Electroluminescent devices are being researched and developed.
전계발광소자는 적용원리에 따라 크게 LED와 ELD로 구분할 수 있으며, LED는 pn접합 부근에서 발생하는 전자-정공 재결합 과정의 복사성 전이과정을 이용하고 최근에는 유기재료를 이용한 LED의 급속한 발전이 이루어지고 있으며, 한편, ELD는 발광층 내에서 고에너지의 전자가 생성되고 이러한 전자들이 형광체를 충격 여기 (impact excitation)시킬 때 발생되는 발광현상을 이용하는 소자로서, 고전계하에서 발광층내의 전자가 전계로부터 에너지를 얻어 가속화되어 발광중심을 여기 완화시키는 과정에서 광을 발생시키게 된다.Electroluminescent devices can be classified into LED and ELD according to the application principle. LED uses radiative transition process of electron-hole recombination process occurring near pn junction, and recently, LED has been developed rapidly using organic materials. On the other hand, ELD is a device that uses the light emission phenomenon generated when high-energy electrons are generated in the light emitting layer and these electrons impact excitation of the phosphor, and the electrons in the light emitting layer under high electric field absorb energy from the electric field. It is accelerated to generate light in the process of exciting the light emitting center.
상기 ELD는 크게 레진 (resin)과 발광분말 (light emitting powder, 즉 phosphor)을 혼합하여 후막 인쇄하는 분산형과 박막기술로 제작되는 박막형으로 구분되며, 구동방법에 따라 AC와 DC형으로 구분할 수 있다.The ELD is classified into a dispersed type for printing thick film by mixing resin and light emitting powder (ie, phosphor) and a thin film type manufactured by thin film technology, and may be classified into AC and DC types according to a driving method. .
종래 기술에 따른 전계발광소자를 첨부된 도 1 의 구성도에 의서 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to the electroluminescent device according to the prior art in detail with reference to the configuration of Figure 1 as follows.
도 1 은 종래 기술에 따른 전계발광소자의 구성도로서, 기판(11)과, 상기 기판(11) 상에 ITO (indium tin oxide)와 같은 투명전극이 스트라이프 (stripe) 등의 소정의 형태로 형성된 투명전극층(13)과, 상기 투명전극층(13) 상에 실리콘 산화물 (SiOx), 실리콘 질화물 (SiNx), BaTiO3등으로 이루어진 하부절연층(15)과, 상기 하부절연층(15) 상에 ZnS와 같은 발광물질로 이루어진 발광층(17)과, 상기 발광층(17) 상에 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 산화알루미늄 (Al2O3) 등으로 이루어진 상부절연층(19)과, 상기 상부절연층(19) 상에 알루미늄 (Al) 등의 금속으로 이루어진 금속전극층(21) 및 상기 금속전극층(21) 상에 형성된 표면보호층(23)으로 구성된다.1 is a configuration diagram of an electroluminescent device according to the prior art, in which a substrate 11 and a transparent electrode such as indium tin oxide (ITO) are formed in a predetermined shape such as a stripe on the substrate 11. The transparent electrode layer 13, the lower insulating layer 15 made of silicon oxide (SiO x ), silicon nitride (SiN x ), BaTiO 3, etc. on the transparent electrode layer 13, and on the lower insulating layer 15. A light emitting layer 17 made of a light emitting material such as ZnS, an upper insulating layer 19 made of silicon oxide, silicon nitride, aluminum oxide (Al 2 O 3 ), etc. on the light emitting layer 17, and the upper insulating layer A metal electrode layer 21 made of a metal such as aluminum (Al) on (19) and a surface protection layer 23 formed on the metal electrode layer 21.
이와 같은 종래 전계발광소자는 투명전극층(13)과 금속전극층(21)에 교류전압을 인가하면 발광층(17) 내에 고전계 (∼106V/cm)가 형성되고, 상부절연층(19)과 발광층(17)의 계면에서 발생한 전자가 발광층(17)으로 터널링 (tunneling)되며, 상기 터널링된 전자는 발광층(17) 내의 고전계에 의해 가속화되고, 상기 가속화된전자는 발광층(17) 내의 발광중심 (activator: Cu 또는 Mn)에 충돌함으로써, 기저상태에서 전자가 여기되고 여기된 전자는 다시 기저상태로 떨어질 때, 그 에너지 차이만큼의 고유한 광을 방출하게 되는 것으로, 이때 상기된 방출광의 색깔은 발광층의 에너지 밴드갭과 발광중심의 종류에 따라 좌우된다.In the conventional EL device, when an alternating voltage is applied to the transparent electrode layer 13 and the metal electrode layer 21, a high electric field (˜10 6 V / cm) is formed in the light emitting layer 17, and the upper insulating layer 19 Electrons generated at the interface of the light emitting layer 17 are tunneled to the light emitting layer 17, and the tunneled electrons are accelerated by the high electric field in the light emitting layer 17, and the accelerated electrons are emitted from the light emitting center 17. By impinging on (activator: Cu or Mn), when the electrons are excited in the ground state and the excited electrons fall back to the ground state, they emit light as unique as the energy difference, and the color of the emitted light is It depends on the type of energy band gap and the light emitting center of the light emitting layer.
이와 같은 종래 전계발광소자의 제조방법을 보다 상세하게 설명하기로 한다.A conventional method of manufacturing the electroluminescent device will be described in more detail.
먼저, 글라스 기판(11) 상에 도전성이 높으면서 투명한 물리적 특성을 갖는 ITO (indium tin oxide) 박막을 증착한 후 사진식각 (photolithography) 공정을 이용하여 스트라이프 (stripe) 형태로 패터닝하여 투명전극층(13)을 형성한다.First, an ITO (indium tin oxide) thin film having high conductivity and transparent physical properties is deposited on the glass substrate 11, and then patterned in a stripe shape using a photolithography process to form a transparent electrode layer 13. To form.
그리고 상기 투명전극층(13) 상에 스퍼터링법 또는 CVD (chemical vapor deposition)법 등으로을 이용하여 BaTiO3계열 또는 Al2O3또는 실리콘 질화물 또는 실리콘 산화물 등의 하부절연층(15)을 형성한 후, 상기 하부절연층(15) 상에 발광층(17)을 형성하며, 상기 발광층(17)은 ZnS에 Cu 혹은 Mn이 도핑된 분말을 콜드-프레스 (cold press) 하여 작은 알갱이로 만들어서 전자빔 증착하거나 타겟 (target)을 이용한 스퍼터링 방법으로 형성할 수 있다.After the lower insulating layer 15, such as BaTiO 3 series or Al 2 O 3 or silicon nitride or silicon oxide, is formed on the transparent electrode layer 13 by a sputtering method or a chemical vapor deposition (CVD) method, A light emitting layer 17 is formed on the lower insulating layer 15, and the light emitting layer 17 is formed by forming a small grain by cold-pressing a powder doped with Cu or Mn on ZnS to form an electron beam or a target ( target) can be formed by a sputtering method.
이후, 상기 발광층(17)의 상부에 스퍼터링법 또는 CVD법 등으로 산화알루미늄 (Al2O3) 또는 실리콘 질화물, 실리콘 산화물 등으로 이루어진 상부절연층(19)을 형성하고, 상기 상부절연층(19) 상에 금속전극층(21)을 형성한다.Thereafter, an upper insulating layer 19 made of aluminum oxide (Al 2 O 3 ), silicon nitride, silicon oxide, or the like is formed on the light emitting layer 17 by a sputtering method or a CVD method, and the upper insulating layer 19 On the metal electrode layer 21 is formed.
즉 상부절연층(19) 상에 알루미늄 또는 은 등을 열증착법을 이용하여 박막을 형성한 후, 상기 투명전극층(13)의 투명전극들과 수직배열을 하는 복수개의 스트라이프형의 금속전극층(21)을 형성한 후, 최종적으로 상기 금속전극층(21) 상에 표면보호층(23)을 형성하면 종래 기술에 따른 전계발광소자의 제조공정이 완료된다.That is, after forming a thin film of aluminum or silver on the upper insulating layer 19 by thermal evaporation, the plurality of stripe metal electrode layers 21 vertically arranged with the transparent electrodes of the transparent electrode layer 13 are formed. After the formation of the surface protection layer 23 is finally formed on the metal electrode layer 21, the manufacturing process of the electroluminescent device according to the prior art is completed.
그러나 상기와 같은 종래 전계발광소자 및 그 제조방법은 다음과 같은 문제점이 있다.However, the conventional electroluminescent device and its manufacturing method have the following problems.
첫째, 전계발광소자는 고전계가 요구되므로 임의의 결함에 의한 단락 현상을 방지하기 위해 발광층의 상부와 하부에 각각 절연파괴를 방지할 목적으로 절연층이 필요하며, 이 절연층은 소자에 흐르는 최대전류의 크기를 절연층의 방전 및 충전변위 수준으로 제한하는 역할을 하게 되나 상기 절연층을 스퍼터링법과 같은 진공증착법으로 박막형으로 형성할 경우 스퍼터링 공정 자체가 고단가이고, 대형시료를 성장하기 위해서는 스퍼터링 장비도 커야 하는데 이는 매우 고단가이며, 공정이 복잡하고 진공분위기가 요구되는 어려운 점이 있다.First, since the electroluminescent device requires a high electric field, an insulating layer is required on the upper and lower portions of the light emitting layer to prevent breakdown, respectively, in order to prevent a short circuit caused by any defect. However, when the insulating layer is formed into a thin film by vacuum deposition such as sputtering, the sputtering process itself is expensive, and sputtering equipment is also needed to grow a large sample. It has to be large, which is very expensive, and the process is complicated and requires a vacuum atmosphere.
또한 이와 같은 배경 때문에 경제성을 고려하여 절연층을 벌크(bulk)분말을 이용한 후막인쇄로 형성하는 경우, 유기 바인더를 사용한 스크린 프린팅 (screen printing) 방법으로 절연층을 형성하는데, 이 역시 요구되는 공정이 복잡할 뿐 아니라 후술되겠지만 소자의 신뢰성에 큰 문제가 있다.Also, in view of economics, when the insulating layer is formed by thick film printing using bulk powder, the insulating layer is formed by a screen printing method using an organic binder, which is also required. In addition to the complexity, as will be described later, there is a big problem in the reliability of the device.
둘째, 발광층의 상부와 하부에 각각 절연층을 형성할 경우, 전압강하가 필연적으로 발생하게 되고, 그로 인하여 소자구동 (광발진)에 필요한 문턱전압 (threshold voltage)가 높아서 높은 구동전압이 요구된다.Second, when the insulating layer is formed on the upper and lower portions of the light emitting layer, a voltage drop inevitably occurs, and thus a high driving voltage is required because of a high threshold voltage required for device driving (photo oscillation).
셋째, 발광층의 상부와 하부에 절연층을 형성할 때, 특히 벌크분말을 이용하여 후막인쇄법으로 절연층을 형성하면 소자 전체의 두께가 두꺼워져서 (수십∼수백μm) 응용분야가 제한될 수 있다.Third, when the insulating layer is formed on the upper and lower portions of the light emitting layer, in particular, when the insulating layer is formed by thick film printing using bulk powder, the entire thickness of the device may be thickened (tens of tens to hundreds of micrometers), thereby limiting application fields. .
넷째, 상술한대로 공정단가를 줄이기 위해 상·하부 절연층을 분말을 이용한 스크린 프린팅으로 형성할 경우, 분말은 대개 수 μm에서 수십 μm의 크기를 갖는 벌크 분말을 사용하는데, 소자를 장시간 사용할 경우 외부의 수분이나 습기성분이 이 분말 사이를 통하여 발광층까지 침투하여 소자의 발광기능을 저하시키는 문제점이 있으며, 특히 이같은 외부수분 및 습기의 침투현상은 종래의 전계발광소자의 신뢰성을 저하시키는 가장 핵심적인 원인으로 알려져 있다.Fourth, when the upper and lower insulating layers are formed by screen printing using powder to reduce the process cost as described above, the powder is generally used bulk powder having a size of several μm to several tens of μm. Moisture or moisture component penetrates through the powder to the light emitting layer, thereby degrading the light emitting function of the device. In particular, the penetration of external moisture and moisture is the most important cause of deterioration of the reliability of the conventional electroluminescent device. Known.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 공정 수 및 제조단가를 최소화하고, 낮은 구동전압하에서도 충분한 발광효과를 구현할 수 있으며, 저가격으로 장시간 신뢰성을 높일 수 있는 전계발광소자의 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and can minimize the number of processes and manufacturing costs, can realize a sufficient light emitting effect even under a low driving voltage, and can be improved for a long time at low cost, electroluminescent device The purpose is to provide a method for producing.
도 1 은 종래 기술에 따른 전계발광소자의 구성도1 is a configuration diagram of an electroluminescent device according to the prior art
도 2 는 본 발명에 따른 전계발광소자의 구성도2 is a configuration diagram of an electroluminescent device according to the present invention;
도 3 은 도 2 에 도시된 전계발광소자의 절연층 확대단면도3 is an enlarged cross-sectional view of an insulating layer of the electroluminescent device shown in FIG. 2;
도 4a 내지 도 4f 는 본 발명에 따른 전계발광소자 제조방법을 설명하기 위한 공정도4A to 4F are process diagrams for explaining a method of manufacturing an electroluminescent device according to the present invention.
도 5 는 본 발명의 전계발광소자와 기존 소자의 문턱전압및 구동전압 비교 그래프5 is a graph comparing the threshold voltage and the driving voltage of the electroluminescent device and the existing device of the present invention.
도 6 은 본 발명의 전계발광소자와 기존 소자의 장시간 신뢰도 특성비교 그래프6 is a graph comparing the long-term reliability characteristics of the electroluminescent device and the existing device of the present invention.
[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명][Explanation of symbols on the main parts of the drawings]
100 : 기판 101 : 하부전극층 102 : 하부절연층100 substrate 101 lower electrode layer 102 lower insulating layer
103 : 발광층 104 : 상부절연층 105 : 상부전극층103: light emitting layer 104: upper insulating layer 105: upper electrode layer
107 : 보호층107: protective layer
본 발명의 전계발광소자는 기판과, 상기 기판 상에 형성된 하부전극층과, 상기 하부전극층 상에 형성되는 하부절연층과, 상기 하부절연층 상에 형성되는 발광층과, 상기 발광층 상에 상부절연층과, 상기 상부절연층 상에 형성되는 상부전극층과, 상기 상부전극층 상에 형성된 보호층을 포함하여 구성된다.The electroluminescent device of the present invention comprises a substrate, a lower electrode layer formed on the substrate, a lower insulating layer formed on the lower electrode layer, a light emitting layer formed on the lower insulating layer, an upper insulating layer on the light emitting layer, And an upper electrode layer formed on the upper insulating layer and a protective layer formed on the upper electrode layer.
그리고 본 발명에 따른 전계발광소자 제조방법은 기판 상에 하부전극층을 형성하는 공정과, 상기 하부전극층 상에 하부절연층을 형성하는 공정과, 상기 하부절연층 상에 발광층을 형성하는 공정과, 상기 발광층 상에 상부절연층을 형성하는 공정과, 상기 상부절연층 상에 상부전극층을 형성하는 공정과 , 상기 상부전극층 상에 보호층을 형성하는 공정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The electroluminescent device manufacturing method according to the present invention includes the steps of forming a lower electrode layer on a substrate, forming a lower insulating layer on the lower electrode layer, forming a light emitting layer on the lower insulating layer, and Forming an upper insulating layer on the light emitting layer, forming an upper electrode layer on the upper insulating layer, and forming a protective layer on the upper electrode layer.
이와 같은 본 발명의 전계발광소자는 발광층의 상부와 하부에 종래와 같이 스퍼터링에 의한 고가격 절연층이나 스크린 프린팅에 의한 벌크 분말형 절연층을 성장하지 않고, 고유전율을 갖는 BaTiO3계열의 나노콜로이드 (nano-colloid)를 TEOS(tetraethyl orthosillicate)(Si(OC2H5)4) 계열의 고분자 용매에 분산시켜 스핀 코팅(spin-coating)법으로 저렴하게 형성하게 되며, 상기 물질은 저렴하게 합성할 수 있는 물질이므로 제조원가가 최소화되면서 또한 공정수가 대폭 감소된다.Such an electroluminescent device of the present invention does not grow a high-cost insulating layer by sputtering or a bulk powder type insulating layer by screen printing on the upper and lower portions of the light emitting layer, and has a high dielectric constant of BaTiO 3 series nanocolloid ( The nano-colloid is dispersed in a polymer solvent of TEOS (tetraethyl orthosillicate) (Si (OC 2 H 5 ) 4 ) series and formed inexpensively by spin-coating, and the material can be synthesized at low cost. Material is minimized, and the number of processes is greatly reduced.
그리고 TEOS 용매의 고분자화(Polymerization)에 따라 절연층이 틈새없이 치밀한 구조가 되어 외부 수분이나 습기가 침투할 여지가 없어져서 장시간 신뢰성이 향상되어 소자의 긴 수명성이 확보된다.In addition, according to the polymerization of the TEOS solvent, the insulating layer has a compact structure without any gaps, so that there is no room for external moisture or moisture to penetrate, thereby improving reliability for a long time, thereby ensuring long lifetime of the device.
또한 BaTiO3계열의 나노콜로이드는 고유전율을 갖는 물질이므로 전압강하가 최소화되어 구동전압을 낮게 가져갈 수 있을 뿐 아니라, 발광층에 가해지는 전기장을 강하게 하여 충격 여기 효과를 높게 하여 발광효과가 향상될 수 있다.In addition, since the BaTiO 3 series nanocolloids have a high dielectric constant, the voltage drop is minimized to bring the driving voltage low, and the electric field applied to the light emitting layer can be strengthened to increase the impact excitation effect, thereby improving the luminous effect. .
이하, 본 발명의 전계발광소자 및 그 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the electroluminescent device of the present invention and a method of manufacturing the same will be described with reference to the accompanying drawings.
도 2 는 본 발명에 따른 전계발광소자의 구성도이고, 도 3 은 도 2 의 절연층의 단면을 확대하여 도시한 것이다.2 is a configuration diagram of an electroluminescent device according to the present invention, and FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the insulating layer of FIG. 2.
도 2 에 도시한 바와 같이, 본 발명의 전계발광소자는 기판(100)과, 상기 기판(100) 상에 형성된 하부전극층(101)과, 상기 하부전극층(101) 상에 형성된 하부절연층(102)과, 상기 하부절연층(102) 상에 형성된 발광층(103)과, 상기 발광층(103) 상에 형성된 상부절연층(104)과, 상기 상부절연층(104) 상에 형성된 상부전극층(105)과, 상기 상부전극층(105) 상에 형성된 보호층(107)으로 구성된다.As shown in FIG. 2, the electroluminescent device of the present invention includes a substrate 100, a lower electrode layer 101 formed on the substrate 100, and a lower insulating layer 102 formed on the lower electrode layer 101. ), An emission layer 103 formed on the lower insulation layer 102, an upper insulation layer 104 formed on the emission layer 103, and an upper electrode layer 105 formed on the upper insulation layer 104. And a protective layer 107 formed on the upper electrode layer 105.
본 발명의 절연층(102, 104)은 전압강하를 막아서 저전압 구동을 가능케 하고, 또한 발광층(103)으로 고 전기장을 인가하기 위해 도 3 에 도시한 바와 같이 고유전율을 갖는 BaTiO3계열의 나노콜로이드 입자(102a, 104a)가 TEOS 고분자용매(102b, 104b)에 분산된 상태로 스핀 코팅법으로 저렴하게 형성된다.Insulating layers (102, 104) of the present invention to prevent the voltage drop to enable low-voltage driving, and to apply a high electric field to the light emitting layer 103, as shown in Figure 3 BaTiO 3 series nanocolloids having a high dielectric constant The particles 102a and 104a are inexpensively formed by spin coating in a state in which the particles 102a and 104a are dispersed in the TEOS polymer solvents 102b and 104b.
상기 절연층(102,104)의 두께는 BaTiO3나노콜로이드 입자(102a, 104a)와 TEOS 고분자용매(102b, 104b)의 농도에 따라 좌우되는데, BaTiO3나노콜로이드는 15∼30wt%, TEOS 고분자용매는 1∼5wt%로 조절하여 절연층(102,104)의 두께를 조절하면 된다.The thickness of the insulating layer 102, 104 is there is dependent on the concentration of BaTiO 3 nano-colloidal particles (102a, 104a) and TEOS polymer solvent (102b, 104b), BaTiO 3 nano-colloid is 15~30wt%, TEOS polymer solvent is 1 The thickness of the insulating layers 102 and 104 may be adjusted by controlling the thickness to -5 wt%.
그리고 본 절연층(102, 104)을 스핀코팅 하기 위해서는 액체상태로 유지해야 하는데 이를 위해 메탄올을 추가로 투입하는데, BaTiO3계열의 나노콜로이드(102a, 104a)와 TEOS 고분자용매(102b, 104b)와 메탄올의 비율을 부피비로 1:1:5∼1:1:10으로 조절하는 것이 좋다.In addition, in order to spin coat the insulating layers 102 and 104, the liquid layer must be maintained in a liquid state. For this purpose, additional methanol is added, and the BaTiO 3 -based nanocolloids 102a and 104a and TEOS polymer solvents 102b and 104b are used. It is preferable to adjust the ratio of methanol in a volume ratio of 1: 1: 5-1: 1: 10.
이러한 비율로 자력교반에 의해 혼합된 절연층용 용액(solution)을 스핀코팅법으로 도포하는데, 하부절연층(102)의 경우 투명전극층(101) 상에, 그리고 상부절연층(104)의 경우 발광층(103) 상에 형성하고 건조오븐에서 150oC로 1시간 건조시킴을 통해 TEOS 고분자용매의 고분자화 (polymerization)을 완성하여 틈새없이 치밀한 절연층 막으로 완성한다.In this ratio, a solution for the insulating layer mixed by magnetic stirring is applied by spin coating. The lower insulating layer 102 is disposed on the transparent electrode layer 101, and the upper insulating layer 104 is formed of a light emitting layer ( 103) and dried at 150 o C for 1 hour in a drying oven to complete the polymerization of TEOS polymer solvent to complete a tight insulating layer film without gaps.
이와 같은 본 발명의 전계발광소자 제조방법을 도 4a 내지 도 4f 를 참조하여 설명하면 다음과 같다.Such a method of manufacturing an electroluminescent device of the present invention will be described with reference to FIGS. 4A to 4F.
도 4a 에 도시한 바와 같이, 유리 기판(100) 상에 하부전극층(101)을 형성한다.As shown in FIG. 4A, the lower electrode layer 101 is formed on the glass substrate 100.
즉, 기판(100) 상에 투명한 도전성 물질 예컨데, ITO (indium tin oxide)를 증착한 후, 노광 및 현상을 이용한 사진식각 (photolithography) 공정을 통해 일방향으로 복수개의 스트라이프 타입의 투명전극들로 하부전극층(101)들을 형성한다.That is, after depositing a transparent conductive material such as indium tin oxide (ITO) on the substrate 100, the lower electrode layer is formed of a plurality of stripe-type transparent electrodes in one direction through a photolithography process using exposure and development. Form 101.
이어서, 도 4b 에 도시한 바와 같이 전술한대로 BaTiO3계열의 나노콜로이드를 TEOS 고분자용매에 분산시킨 상태로 스핀코팅법에 의해 하부절연층(102)을 하부전극층(101) 상에 형성한 후, 도 4c 와 같이 상기 하부절연층(102) 상에 발광층(103)을 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 4B, the lower insulating layer 102 is formed on the lower electrode layer 101 by spin coating in a state in which BaTiO 3 series nanocolloids are dispersed in a TEOS polymer solvent as described above. A light emitting layer 103 is formed on the lower insulating layer 102 as shown in 4c.
이때 발광층(103)을 형성할 때, 발광중심 (Cu 혹은 Mn)이 도핑된 발광분말 (ZnS입자)을, 고유전율을 갖는 고분자 바인더 (polyvinylacetate (PVA) 혹은 polymethyl methaacrylate (PMMA)) 용매에 혼합하여 스핀코팅법을 이용하여 상기 하부절연층(102) 상에 코팅한 후 건조 및 열처리를 수행하면 발광층(103)이 형성된다.At this time, when the light emitting layer 103 is formed, a light emitting powder (ZnS particles) doped with a light emitting center (Cu or Mn) is mixed with a high molecular dielectric binder (polyvinylacetate (PVA) or polymethyl methaacrylate (PMMA)) solvent. The light emitting layer 103 is formed by coating on the lower insulating layer 102 by spin coating and then drying and heat treatment.
이후, 도 4d 에 도시한 바와 같이, 상기 발광층(103)의 상부에 상부절연층(104)을 형성하며, 이후, 도 4e 에 도시한 바와 같이 상기 상부절연층(104) 상에 상부전극층(105)을 형성한다.Thereafter, as shown in FIG. 4D, an upper insulating layer 104 is formed on the light emitting layer 103. Then, as shown in FIG. 4E, an upper electrode layer 105 is formed on the upper insulating layer 104. ).
즉, 알루미늄 (Al), 은 (Ag)과 같은 금속을 형성한 후, 상기 하부전극층(101)들과 교차하는 방향으로 복수개의 투명전극들을 스트라이프 타입으로 형성하여 상부전극층(105)을 형성한다.That is, after forming metals such as aluminum (Al) and silver (Ag), the upper electrode layer 105 is formed by forming a plurality of transparent electrodes in a stripe type in a direction crossing the lower electrode layers 101.
상기 금속은 열증착법 또는 스퍼터링 또는 화학기상증착법 등을 다양하게 적용할 수 있으며, 마지막으로 도 4f 에 도시한 바와 같이, 상기 상부전극층(105) 상에 보호층(107)을 형성하면 본 발명에 따른 전계발광소자 제조공정이 완료된다.The metal may be variously applied by thermal deposition, sputtering, or chemical vapor deposition. Finally, as shown in FIG. 4F, when the protective layer 107 is formed on the upper electrode layer 105, The electroluminescent device manufacturing process is completed.
이같이 구성된 본 발명에 의한 전계발광소자는 고유전율을 갖는 BaTiO3계열 나노콜로이드 입자가 역시 고유전율을 갖는 실리카 계열의 고분자용매(TEOS)에 분산된 상태로 절연층으로 형성되기 때문에 전압강하 효과가 극소화 되어 문턱전압 및 구동전압이 낮은 상태로 소자가 구동되게 되며 이를 그래프로서 기존 소자와 비교하면 도 5 에 도시된 바와 같다.The electroluminescent device according to the present invention configured as described above minimizes the voltage drop effect because BaTiO 3 series nanocolloid particles having a high dielectric constant are formed as an insulating layer dispersed in a silica-based polymer solvent (TEOS) having a high dielectric constant. As a result, the device is driven in a state where the threshold voltage and the driving voltage are low, which is as shown in FIG.
또한 본 발명에 의한 전계발광소자는 절연층의 매질로 이용되는 TEOS 고분자용매의 고분자화(polymerization)에 힘입어서 틈새없이 치밀한 구조가 되어 외부의 습기나 수분 침투에 의한 소자의 신뢰도 저하 현상을 극소화 시킬 수 있으며 이를 그래프로서 기존 소자와 비교하면 도 6 에 도시된 바와 같다.In addition, the electroluminescent device according to the present invention has a compact structure without gaps due to the polymerization of the TEOS polymer solvent used as the medium of the insulating layer, thereby minimizing the phenomenon of deterioration of the reliability of the device due to external moisture or moisture penetration. This is as shown in Figure 6 when compared with the conventional device as a graph.
본 발명은 첫째, 상부 및 하부 절연층을 형성함에 있어서, 스퍼터링법과 같은 고가의 진공장비를 사용하지 않고 스핀코팅법을 사용해서 BaTiO3나노콜로이드와 TEOS 고분자용매가 혼합된 용액을 도포하기 때문에 공정수가 최소화되고 그에 따라 공정단가가 대폭 감소시킬수 있는 효과가 있다.First, in the formation of the upper and lower insulating layers, the process water is applied because the spin coating method is used to apply a mixed solution of BaTiO 3 nanocolloid and TEOS polymer solvent without using expensive vacuum equipment such as sputtering. There is an effect that can be minimized and the process cost can be greatly reduced.
둘째, 고유전율을 갖는 BaTiO3계열 나노콜로이드 입자가, 역시 고유전율을 갖는 TEOS 고분자용매에 분산된 상태로 스핀코팅법에 의하여 절연층으로 형성되기 때문에 전압강하가 방지되어 문턱전압을 낮게 하여 저전압으로 소자를 구동할 수 있는 효과가 있다.Second, since the BaTiO 3 series nanocolloid particles having a high dielectric constant are formed in the insulating layer by spin coating method in a state dispersed in a TEOS polymer solvent having a high dielectric constant, the voltage drop is prevented and the threshold voltage is lowered to lower voltage. There is an effect that can drive the device.
셋째, TEOS 용매의 고분자화 (polymerization)에 힘입어서 틈새 없는 치밀한 절연층으로 되어, 외부 수분이나 습기의 침투가 원천적으로 차단되어 장시간 신뢰도가 향상되어 소자의 장수명성을 확보할 수 있는 효과가 있다.Third, the polymer layer of TEOS solvent provides a dense insulating layer without gaps, and the infiltration of external moisture or moisture is fundamentally blocked, thereby improving reliability for a long time, thereby securing long life of the device.
넷째, 발광층 상하부에 절연층을 후막형으로 형성하지 않고, 박막형으로 절연층을 형성하므로 소자의 두께가 대폭 감소되어 응용범위가 넓어지는 효과가 있다.Fourth, since the insulating layer is formed in a thin film form on the upper and lower portions of the light emitting layer, the thickness of the device is greatly reduced, thereby increasing the application range.
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