OLED 실링용 Glass Frit Paste의 친환경화 및 물성 연구

Abstract

본 논문에서는 OLED 실링용 글라스 프릿 페이스트의 친환경화 및 물성에 관해 연구한 결과 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. 1. 글라스 프릿 파우더의 소성특성을 검토하기 위해서 글라스 프릿 파우더를 펠렛으로 만들어 온도별로 소성해 본 결과 400 ℃가 가장 양호하였으며 500 ℃로 높아질수록 펠렛 내의 공극이 커지고 갈라지는 현상을 보여 400 ℃의 소성 온도가 적정함을 알 수 있었다. 2. 글라스 프릿 페이스트에 쓰이는 에틸셀룰로오스 바인더 레진을 검토한 결과, 열분해 특성은 OLED 실링공정에서의 가소성 온도인 450 ℃에서 잔탄이 0.1 wt%이하로 남는 우수한 잔탄 특성을 나타내었으며, 에틸셀룰로오스 수지 고형분을 2 wt%로 함으로써 분산성과 소성 특성이 양호한 글라스 프릿 페이스트를 제작 할 수 있음을 알 수 있었다. 3. 글라스 프릿 페이스트의 점도를 검토한 결과, 스크린 인쇄법으로 글라스 프릿 페이스트를 글라스 기판 위에 인쇄를 할 경우, 페이스트의 점도가 100 rpm에서 6000 cps정도의 점도를 나타낼 때 페이스트의 번짐이나 토출불량 현상이 나타나지 않게 인쇄를 할 수 있음을 알 수 있었다. 4. 분산정도에 따른 글라스 프릿 페이스트의 물성을 검토한 결과, 글라스 프릿 페이스트를 three roll mill 공정을 통해 충분한 분산을 하여 grind gauge에서 테스트 시 10 ㎛이하의 분산성을 가지게 함으로써 글라스 프릿 페이스트를 소성하였을 시 공극률이 낮고 평탄성이 좋은 소성 도막을 얻을 수 있음을 알 수 있었다. 5. 스크린 인쇄법을 이용하여 인쇄한 도막의 두께에 따른 글라스 프릿 페이스트의 물성을 검토한 결과, 약 35 ㎛의 두께를 가진 도막을 형성하였을 시 글라스 프릿 페이스트의 공극률이 높고 평탄성이 좋지 않은 도막이 얻어졌으나 약 20 ㎛의 두께를 가진 도막을 형성하였을 시 글라스 프릿 페이스트의 소성 도막의 공극률이 낮고 평탄성이 좋은 페이스트를 얻을 수 있음을 알 수 있었다. 6. 실링 페이스트의 필러인 글라스 프릿의 함량에 따른 실링 페이스트의 물성을 검토한 결과, 에틸셀룰로오스 수지 고형분 함량이 2 wt%일 경우 글라스 프릿의 함량이 80 wt%에서 분산성과 소성 특성이 우수하였다. 반면, 같은 에틸셀룰로오스 수지 고형분에서 글라스 프릿의 함량이 60 wt%로 낮은 경우에는 분산성은 우수했으나 소성 특성이 좋지 않았고, 글라스 프릿 함량이 95 wt%로 높은 경우에는 분산성 및 소성 특성 모두가 좋지 않은 결과를 나타냄을 알 수 있었다. 7. OLED 실링제로서 실링 공정 시 글라스 프릿 페이스트의 분산성에 따른 접착강도를 검토한 결과, 소성한 글라스 프릿 페이스트 도막의 공극률이 낮을수록 그리고 도막의 평탄성이 좋을수록 OLED 글라스에 대한 글라스 프릿 페이스트의 접착강도가 우수해짐을 알 수 있었다.

Display technology has been remarkably developed throughout the rapid introduction of mobile devices such as cellular phones, MP3 players and satisfied the need of lighter, more stable, more qualified screen. In early 2000, LCD and PDP occupied the display market, since then, they have been used in various household electric appliances. However, these days, OLED is regarded as the substitute of LCD because OLED has faster response time, luminescence without backlight, possibility of producing ultra slim panel, less electrical need, and broader vision angle than LCD does. OLED is a luminous element applied by EL, electroluminescence phenomenon. EL phenomenon is that a fluorescent material becomes luminous by itself by applying an electric field or when electricity flows. OLED is a laminated structure. Two electrodes located on the substrate consisted of glass or plastic, then, organic luminous materials are inserted between those two electrodes. For activating electric charges more, ETL, electron transport layer and HTL, hole transport layer are built at upper and lower parts of organic luminous layers. Once the voltage is given to drive TFT, the light is generated from exciton formed by recombination of hole and electron delivered from positive and negative poles. Since this OLED is sensitive to humidity and air, sealing process between lower and upper substrate is needed to protect the device. In this process, glass frit paste is used as a sealing agent. Lately, in the world market, environment-friendly products are required. For example, EU prohibits six harmful materials like Pb under RoHS, Restriction of Hazardous Substances Directive. Unfortunately, the sealing paste which has been used till now includes Pb, so that it will not be able to fit the need of market in the future. Therefore, many researches to make Pb-free paste are going on, using glass frit of bismuth(Bi) and vanadium(V). glass frit of bismuth(Bi) has disadvantages of small bismuth deposits (Clarke number 0.00002) and expensive costs. This study set a goal to produce environment-friendly sealing paste which can take place of PbO glass frit; to manufacture sealing paste proper for screen printing and good firing property, utilizing vanadium glass frit that has more deposits and cheaper price than bismuth does. Ethylcellulose and BCA(butyl carbitol acetate) was used as a binder resin of glass frit paste. When contents of the glass frit and ethylcellulose resin were set to 80 wt%, 2 wt% each, dispersibility of glass frit paste was measured below 10㎛. Printability and sintering property was also satisfying.