KR20020071608A - 솔리드 스테이트 디스플레이 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 솔리드 스테이트 디스플레이 및 그 제조방법에 관한 것으로, 종래 솔리드 스테이트 디스플레이 및 그 제조방법은 유전층의 형성시 사용하는 고온공정에 의해 기판이 손상되는 것을 방지하기 위해 세라믹 기판을 사용함으로써, 대형화가 용이하지 않으며, 기판의 두께를 두껍게 성형해야 하기 때문에 제품의 무게가 증가하는 문제점이 있었다. 이와같은 문제점을 감안한 본 발명은 금속기판의 상부에 절연층을 증착하고, 그 절연층의 상부에 금속전극을 형성하는 단계와; 상기 구조의 상부전면에 소성온도가 700℃ 이하인 충진제와 모상유리의 혼합물인 유리 세라믹 재료를 도포하고, 소성하여 유전층을 형성하는 단계와; 상기 유전층의 상부전면에 평탄화막과 형광체 및 유전막을 순차적으로 형성하고, 상기 유전막의 상부에 ITO전극을 형성하는 단계로 구성되어 유전층의 소성온도를 낮추어, 세라믹기판 대신 대형화가 용이한 금속기판을 사용함이 가능해져, 솔리드 스테이트 디스플레이의 대형화가 용이한 효과와 아울러 기판의 변형이나 파손을 방지하여 수율을 향상시키는 효과가 있으며, 고가의 세라믹 기판 대신 상대적으로 저가인 금속기판을 사용하여 제조비용을 절감하는 효과가 있다.

Description

솔리드 스테이트 디스플레이 및 그 제조방법{SOLID STATE DISPLAY AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 솔리드 스테이트 디스플레이 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 기판을 티타늄 등의 금속으로 형성함으로써, 기판의 변형 또는 파손을 방지하여 수율을 향상시키는데 적당하도록 한 솔리드 스테이트 디스플레이 및 그 제조방법에 관한 것이다.

도1은 종래 솔리드 스테이트 디스플레이의 사시도로서, 이에 도시한 바와 같이 알루미나(Al₂O₃) 등의 세라믹 기판(1)의 상부에 진공증착 또는 스크린 인쇄법을 사용하여 금속전극(2)을 형성하는 단계와; 상기 구조의 상부전면에 강유전체재료를 도포하고, 소성하여 유전층(3)을 형성하는 단계와; 상기 유전층(3)의 상부전면에 평탄화막(4)과 형광체(5) 및 유전막(6)을 순차적으로 형성하고, 상기 유전막(6)의 상부에 ITO전극(7)을 형성하는 단계로 제조된다.

이하, 상기와 같은 종래 솔리드 스테이트 디스플레이 제조방법을 좀 더 상세히 설명한다.

먼저, 알루미나 기판(1)의 상부에 진공증착법 또는 스크린 인쇄법을 사용하여 복수의 금속전극(2)을 형성한다.

이때의 사용하는 알루미나 기판(1)등의 세라믹 기판은 이후의 공정에서 고온의 열처리시 기판의 변형을 방지하기 위한 것이나, 세라믹 기판의 특성상 대형화가 용이하지 않고, 두께가 얇을 경우 소성시 균열, 휨, 뒤틀림 등이 발생하여 수율이낮아지는 문제점이 있어 이를 방지하기위해 두껍게 성형하여 기판으로 이용한다. 이와 같이 두께가 두꺼워지면 무게가 증가하여 실제품의 무게가 증가하게 된다.

그 다음, 페로브스카이트(PEROVSKITE) 결정구조를 가지는 직경 2~3㎛의 SrTiO₃, PbTiO₃, BaTiO₃분말을 유기용제와 혼합하여 100~300㎛의 후막상태로 하여 상기 금속전극(2)이 형성된 기판(1)의 상부에 도포한다.

그 다음, 산화분위기 하에서 상기 기판(1)을 800~1000℃의 온도로 소성하여 상기 후막상태로 도포된 물질을 소성하여 유전층(3)을 형성한다.

이때, 유전층의 절연파괴 강도는 1.0×10⁶V/m 이며, 유전상수는 500~1000의 값을 갖게 된다.

이는 일반적인 솔리드 스테이트 디스플레이에서 요구하는 특성인 구동전압을 낮추기 위해 유전상수가 1000이상일 것과 형광체와의 계면에서 안정된 전자를 공급하기 위해서 절연강도가 1.0×10⁶V/m 이상일 것, 형광체와의 안정된 계면이 유지될 수 있도록 하기 위해 유전층의 표면조도가 매우 양호할 것, 높은 절연내력을 유지하기 위해 기포가 가능한 적고, 특히 유전체와 형광체 또는 전극계면에서 기포가 가능한 적을 것등의 특성에 맞추어 볼때, 1000℃의 높은 소성온도가 요구되어 기판의 선택에 제한을 받으며, 전극의 손상 및 기포의 불완전 제거등의 문제점이 발생하게 된다.

이를 방지하기 위해 충진제의 혼합물로 이루어지는 유리 세라믹을 이용하여 소성온도를 낮추는 기술이 시도되고 있다.

그 다음, 상기 유전층(3)의 상부전면에 평탄화막(4)을 증착하고, 형광체(5) 및 상기 유전층(3)에 비해 상대적으로 얇은 유전막(6)을 형성한 후, 투명전극인 ITO전극(7)을 상기 금속전극(2)에 대하여 수직으로 교차하는 방향으로 형성한다.

상기한 바와 같이 종래 솔리드 스테이트 디스플레이 및 그 제조방법은 유전층의 형성시 사용하는 고온에 의해 기판이 손상되는 것을 방지하기 위해 세라믹 기판을 사용함으로써, 대형화가 용이하지 않으며, 기판의 두께를 두껍게 성형해야 하기 때문에 제품의 무게가 증가하는 문제점이 있었다.

이와 같은 문제점을 감안한 본 발명은 유전층의 형성시 소성온도를 낮추어 기판으로 금속기판을 사용할 수 있도록 하는 솔리드 스테이트 디스플레이 및 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래 솔리드 스테이트 디스플레이의 사시도.

도 2는 본 발명 솔리드 스테이트 디스플레이의 사시도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1:금속기판2:금속전극

3:유전층4:평탄화막

5:형광체6:유전막

7:ITO전극8:절연층

상기와 같은 목적은 금속기판의 상부에 절연층을 증착하고, 그 절연층의 상부에 금속전극을 형성하는 단계와; 상기 구조의 상부전면에 소성온도가 700℃ 이하인 충진제와 모상유리의 혼합물인 유리 세라믹 재료를 도포하고, 소성하여 유전층을 형성하는 단계와; 상기 유전층의 상부전면에 평탄화막과 형광체 및 유전막을 순차적으로 형성하고, 상기 유전막의 상부에 ITO전극을 형성하는 단계를 통해 상부측에 절연층이 형성된 금속기판과; 상기 절연층의 상부에 위치하며, 일측 방향으로 긴 형태의 복수의 금속전극과; 상기 금속전극 및 절연층의 상부에 위치하며, 소성온도가 700℃이하인 유리 세라믹 유전층과; 상기 유전층의 상부에 순차적으로 적층된 평탄화막과 형광체 및 유전막과; 상기 유전막의 상부에 위하며, 상기 금속전극의 방향과는 수직으로 교차하는 방향으로 긴 형태의 복수의 투명전극으로 구성함으로써 달성되는 것으로, 이와 같은 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도2는 본 발명 솔리드 스테이트 디스플레이의 사시도로서, 이에 도시한 바와 같이 금속기판(1)의 상부에 절연층(8)을 증착하고, 그 절연층(8)의 상부에 금속전극(2)을 형성하는 단계와; 상기 구조의 상부전면에 소성온도가 700℃ 이하인 충진제와 모상유리의 혼합물인 유리 세라믹(GLASS CERAMICS) 재료를 도포하고, 소성하여 유전층(3)을 형성하는 단계와; 상기 유전층(3)의 상부전면에 평탄화막(4)과 형광체(5) 및 유전막(6)을 순차적으로 형성하고, 상기 유전막(6)의 상부에 ITO전극(7)을 형성하는 단계로 제조된다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명 솔리드 스테이트 디스플레이 및 그 제조방법을 좀 더 상세히 설명한다.

먼저, 티타늄등의 대형화가 용이하며, 그 두께가 얇은 경우에도 열처리에 의해 변형이 쉽게 되지 않는 금속기판(1)의 상부에 절연층(8)을 증착한다.

이때, 기판으로 사용하는 티타늄은 기계적 특성과 열적인 특성이 우수하며, 그 티타늄 기판을 변형없이 사용하려면 사용가능한 최대의 온도범위는 800~900℃의 온도범위를 갖는다. 이와 같은 이유로 종래 1000℃로 소성공정을 진행하는 공정에서는 사용할 수 없었다.

또한, 상기 절연층(8)의 열팽창계수는 티타늄의 열팽창계수인 80~90×10^-7/℃의 값을 갖는 절연체를 사용하여 형성한다. 만약 절연층(8)과 금속기판(1) 간의 열팽창 계수의 값차이가 크면 소성공정에서 열 응령의 발생에 의해 절연층에 균열이 발생하거나 금속기판(1)의 휨이 발생할 수 있다.

그 다음, 상기 절연층(8)의 상부에 스크린 인쇄법 등을 사용하여 복수의 금속전극(2)을 형성한다.

그 다음, 상기 구조의 상부전면에 모상 유리와 충진제의 혼합물인 유리 세라믹을 도포한다. 이때의 모상 유리는 그 전이점이 500℃이하인 P₂O₅-ZnO-BaO계, SiO₂-ZnO-B₂O₃계, PbO-ZnO-B₂O₃계를 사용하며, 충진제는 PbTiO₃+PbZrO₃의 2성분계 또는 PbTiO₃+PbZrO₃계에 다른 원소를 첨가한 3성분계를 사용한다.

이때의 유리 세라믹은 모상 유리에 산화물 충진제를 중량비로 약 20~40%정도로 혼합하여 점도가 약 50000~150000cps의 페이스트로 만든후, 스크린 프린팅법으로 도포하거나, 그린시트(GREEN SHEET)의 상태로 소성하여 후막 유전층(3)을 형성하게 된다.

그 다음, 상기 유리 세라믹이 도포된 금속기판(1)을 700℃ 이하의 온도에서 소성하여 후막 유전층(3)을 형성한다.

그 다음, 상기 유전층(3)의 상부전면에 평탄화막(4)을 증착하고, 형광체(5) 및 상기 유전층(3)에 비해 상대적으로 얇은 유전막(6)을 형성한 후, 투명전극인 ITO전극(7)을 상기 금속전극(2)에 대하여 수직으로 교차하는 방향으로 형성한다.

상기한 바와 같이 본 발명 솔리드 스테이트 디스플레이 및 그 제조방법은 유전층의 소성온도를 낮추어, 세라믹기판 대신 대형화가 용이한 금속기판을 사용함이 가능해져, 솔리드 스테이트 디스플레이의 대형화가 용이한 효과와 아울러 기판의 변형이나 파손을 방지하여 수율을 향상시키는 효과가 있으며, 고가의 세라믹 기판 대신 상대적으로 저가인 금속기판을 사용하여 제조비용을 절감하는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 상부측에 절연층이 형성된 금속기판과; 상기 절연층의 상부에 위치하며, 일측 방향으로 긴 형태의 복수의 금속전극과; 상기 금속전극 및 절연층의 상부에 위치하며, 소성온도가 700℃이하인 유리 세라믹 유전층과; 상기 유전층의 상부에 순차적으로 적층된 평탄화막과 형광체 및 유전막과; 상기 유전막의 상부에 위하며, 상기 금속전극의 방향과는 수직으로 교차하는 방향으로 긴 형태의 복수의 투명전극으로 이루어진 것을 특징으로 하는 솔리드 스테이트 디스플레이.
2. 제 1항에 있어서, 상기 절연층은 그 열팽창계수가 상기 금속기판의 열팽창계수에 근접하는 것을 특징으로 하는 솔리드 스테이트 디스플레이.
3. 금속기판의 상부에 절연층을 증착하고, 그 절연층의 상부에 금속전극을 형성하는 단계와; 상기 구조의 상부전면에 소성온도가 700℃ 이하인 충진제와 모상유리의 혼합물인 유리 세라믹 재료를 도포하고, 소성하여 유전층을 형성하는 단계와; 상기 유전층의 상부전면에 평탄화막과 형광체 및 유전막을 순차적으로 형성하고, 상기 유전막의 상부에 ITO전극을 형성하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 솔리드 스테이트 디스플레이 제조방법.
4. 제 3항에 있어서, 상기 절연층은 금속기판의 열팽창 계수에 근접하는 열팽창계수를 갖는 절연체를 증착하여 된 것을 특징으로 하는 솔리드 스테이트 디스플레이 제조방법.
5. 제 3항에 있어서, 상기 유리 세라믹은 전이점이 500℃이하인 P₂O₅-ZnO-BaO계, SiO₂-ZnO-B₂O₃계 또는 PbO-ZnO-B₂O₃계인 모상유리와, PbTiO₃+PbZrO₃의 2성분계 또는 PbTiO₃+PbZrO₃계에 다른 원소를 첨가한 3성분계인 충진제를 혼합하여 된 것을 특징으로 하는 솔리드 스테이트 디스플레이 제조방법.
6. 제 3항 또는 제 5항에 있어서, 상기 유리 세라믹은 모상유리와 충진제의 혼합비가 그 모상유리에 대한 충진제의 무게비가 20~40%가 되도록 혼합하여 된 것을 특징으로 하는 솔리드 스테이트 디스플레이 제조방법.