KR100407957B1 - 피디피용 금형 제조 방법 및 그를 이용한 피디피 기판제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 피디피용 금형 제조 방법 및 그를 이용한 피디피 기판 제조 방법을 제공하기 위한 것으로서, 화소별로 플라즈마 방전이 일어나도록 상기 화소를 분리시키는 격벽을 구비한 피디피용 기판의 제조에 있어서, 지지판에 감광막을 도포하고, 선택적으로 노광, 현상 등의 사진식각하여 도금틀을 완성하는 단계; 상기 도금틀 전면에 씨드층을 증착하고, 상기 도금틀의 최상부로부터 소정의 높이를 갖도록 상기 도금틀에 금속물질을 오버플로 도금(overflow plating)하는 단계; 상기 금속물질로부터 상기 도금틀을 제거하여 금형을 완성하는 단계; 상기 금형을 이용하여 압축, 사출 중 어느 한 방법으로 상기 금형의 역형상을 갖는 피디피용 기판을 제조하는 단계로 이루어져, 금형 제작 과정 중 도금틀 형성과정에서 소정의 각도로 기울여가며 감광을 함으로써 요철형상의 구조물의 정확한 형상 조절하여 피디피 백플레이트 격벽의 형상을 정확히 구현할 수 있고, 상기 도금틀에 오버플로 플레이팅하여 금형의 지지부와 격벽을 동일한 물질로 가공하여 백플레이트 제조시 응력을 줄이고, 대면적화에 유리하다.

Description

피디피용 금형 제조 방법 및 그를 이용한 피디피 기판 제조 방법{ fabricating method of master for plasma display panel and fabricating method of plate for plasma display panel using the same}

본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널(PDP : plasma display panel, 이하 피디피)의 격벽 제작을 위한 초정밀 금형의 제작 및 상기 금형을 이용한 피디피용 기판 제조방법에 관한 것으로, 마이크로머시닝 기술 중 LIGA 공정을 통해 제작되는 초정밀 금형과 이 금형을 전사하여 다량의 복제 격벽을 제조하기 위한 것이다.

최근 화상 표시장치의 발전추세는 대면적화 고선명화로 말할 수 있으며, 다양한 평판 디스플레이에 대한 수요가 급증하고 있다.

이와 같은 평판 디스플레이에는 박막 액정 표시 장치(TFT LCD), 전계 방출 표시 장치(FED), 전계 발광 표시 장치(ELD) 등이 있으나, 시야각, 조도 및 대면적화의 관점에서 최근 각광 받고 있는 방식이 피디피이다.

피디피는 화면을 구성하는 각 화소를 개별적으로 제어하여 화소별로 플라즈마 방전 상태를 생성하여 자체 발광시키고, 발광된 화소 상에 형성되어 있는 형광 물질을 투과하도록 하여 표시 장치에서 원하는 화소의 색상 및 휘도를 조절하도록 구성되어 있다. 각 화소는 플라즈마 여기를 위한 상하부 전극, 화소별로 독립적으로 플라즈마 방전이 일어나도록 하기 위한 격벽(sidewall), 화소별로 플라즈마 방전에 의해 발광하는 적 녹 청의 3원색 형광 물질, 플라즈마 상태로 여기되는 충진 기체 등으로 구성된다.

즉, 피디피의 하부기판인 백플레이트에는 각 화소별로 플라즈마 방전을 일으키기 위한 양극, 플라즈마 방전을 인접화소와 격리시키기 위한 격벽 등이 있고, 형광체 및 음극은 상부기판인 커버플레이트에 형성되어 두 플레이트를 정렬하여 접합함으로써 피디피 화면이 완성된다.

기존의 기술에서는 피디피의 격벽을 갖는 하부기판을 형성하는 방법으로 인쇄법, 샌드 블라스트(sand blast)법, 감광성 페이스트를 이용한 방법 등이 이용되고 있다. 그러나, 이 기술들을 적용할 경우 대면적인 각각의 하부기판에 대해서 감광막 도포, 노광, 현상, 화학적 식각등의 여러 공정을 거쳐 제작하기 때문에 양산성(throughput) 및 수율(yield)면에서 떨어지는 문제점이 있다.

그리고 최근 디스플레이의 대면적화 및 고선명화의 추세는 디스플레이 부품의 보다 정밀한 가공을 요구하는데, 피디피의 경우는 백플레이트 기판의 면적은 증가하는 반면, 각 화소의 크기는 줄어들어야 하며, 또한, 증가된 전체 면적의 디스플레이 기판에서 모든 화소가 균일하게 제조되어야 하므로, 제조 공정의 가공 정밀도와 균일도의 요구조건이 보다 강화되어야 하며 가공물의 수율도 고려되어야 한다.

최근에 이러한 기술의 한계를 개선한 반도체 제작 공정을 이용하여 금형을 제작하는 사례가 제안되고 있으나, 대면적화에 따른 응력 문제와 피디피 백플레이트 격벽의 기울기 등과 같은 형상을 정확히 구현하는데 어려움을 갖고 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 마이크로 머시닝 기술 중 LIGA 공정과 반도체 소자 제조 공정을 이용하여 정밀 가공된 금형을 제작하여 상기 제작된 금형으로 압축 또는 사출 성형에 의해 피디피기판을 성형함으로써, 피디피용 기판의 정밀도와 균일도를 향상시키는 피디피용 금형 제조 방법 및 상기 방법을 이용한 피디피 기판 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 다른 목적은 정밀 가공된 금형을 이용하여 압축 또는 사출성형에 의해 기판을 대량으로 복제함으로써 양산성 및 수율을 향상시키는 피디피용 금형 제조 방법 및 상기 방법을 이용한 피디피 기판 제조 방법을 제공하는데 있다.

본 발명에 따른 또 다른 목적은 오버플로 도금(overflow plating)을 하여 별도의 기판없이 지지부를 구비한 금형을 제작하고 금형을 도금틀로부터 분리하기 때문에 금형을 여러 번 제작할 수 있고, 금형의 지지부와 요철형상의 구조물을 동일한 물질로 도금을 함으로써 금형의 기계적 특성을 향상시켜 신뢰성이 증가된 피디피용 금형 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 또 다른 목적은 상기 도금틀의 제작시 원하는 격벽의 기울기를 위하여 감광시 도금틀 제작을 위한 지지판을 양쪽으로 기울여서(tilt exposure) 금형의 요철형상을 조절하여 금형으로 복제되는 백플레이트의 격벽의 형상 수치 조절을 원활히 제공하는데 있다.

도 1 은 일반적인 피디피 화면의 개략적인 사시도.

도 2a 내지 도 2h 는 본 발명에 따라 마이크로 머시닝 및 반도체 소자 제조 공정을 통해 피디피용 백플레이트 제조를 위한 정밀 금형의 제조 공정단면도.

도 3a 내지 도 3c 는 본 발명에 의한 피디피 백플레이트의 압축 성형 제조 공정 단면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 지지판 11 : 감광막

12 : 포토마스크 13 : 도금틀

14 : 금속층 15 : 금속

16 : 금형 17 : 백플레이트 재료 기판

20 : 백플레이트 21 : 격벽

22 : 백플레이트 기판 23 : 하부 전극

32 : 상부 전극 31 : 커버플레이트

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 피디피용 금형 제조 방법의 특징은 화소별로 플라즈마 방전이 일어나도록 상기 화소를 분리시키는 격벽을 구비한 피디피용 기판을 제조하기 위한 금형의 제조에 있어서, 지지판을 준비하고, 지지판의 한 면에 감광막을 도포하는 단계; 상기 감광막을 선택적으로 노광하는 단계; 상기 노광된 감광막과 노광되지 않은 감광막 중 어느 하나의 감광막을 제거하여 도금틀을 완성하는 단계; 상기 도금틀 전면에 씨드층을 증착하는 단계; 상기 도금틀의 최상부로부터 소정의 높이를 갖도록 상기 도금틀에 금속물질을 오버플로 도금(overflow plating)하는 단계; 상기 금속물질로부터 상기 도금틀을 제거하여 금형을 완성하는 단계를 포함하여 이루어지는데 있다.

상기 감광막은 상기 피디피의 격벽의 높이 만큼 도포하고, 상기 감광막이 형성된 지지판을 양쪽으로 기울이면서 노광을 진행하여 상기 도금틀이 원하는 소정 기울기를 갖는 요철형상을 가지도록 하여, 금형으로 복제되는 백플레이트의 격벽의 형상 수치를 조절하기 용이하다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 피디피용 기판 제조 방법의 특징은 화소별로 플라즈마 방전이 일어나도록 상기 화소를 분리시키는 격벽을 구비한 피디피용 기판의 제조에 있어서, 지지판을 준비하고, 지지판의 한 면에 감광막을 도포하는 단계; 상기 감광막을 선택적으로 노광하는 단계; 상기 노광된 감광막과 노광되지 않은 감광막 중 어느 하나의 감광막을 제거하여 도금틀을 완성하는 단계; 상기 도금틀 전면에 씨드층을 증착하는 단계; 상기 도금틀의 최상부로부터 소정의 높이를 갖도록 상기 도금틀에 금속물질을 오버플로 도금(overflow plating)하는 단계; 상기 금속물질로부터 상기 도금틀을 제거하여 금형을 완성하는 단계; 상기 금형 및 기판을 준비하고, 상기 기판 상부 또는 하부에 상기 금형을 배치시키는 단계; 상기 금형을 상기 기판 표면으로 이동시켜 가압하여 상기 금형의 형상을 기판에 역전사하고, 상기 금형을 상기 기판으로부터 제거하는 단계를 포함하여 이루어지는데 있다.

본 발명의 다른 목적, 특성 및 잇점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.

본 발명에 따른 피디피용 금형 제조 방법 및 상기 방법을 이용한 피디피 기판 제조 방법의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다

도 1 은 빗살 무늬 형태의 격벽(sidewall : 21)을 갖는 제1 기판(20, 이하 백플레이트)와 상부 전극(32)인 투명 대향 전극을 포함하는 제2 기판(31, 이하 커버플레이트)이 조립되어 구성되는 피디피 화면의 개략적인 사시도이다.

도 1 에 도시된 바와 같이, 피디피의 백플레이트(20)에는 각 화소별로 플라즈마 방전을 일으키기 위한 양극(anode)인 하부 전극(23)과, 플라즈마 방전을 인접 화소와 격리시키기 위한 격벽(21)이 형성되며, 형광 물질 및 음극(cathode)인 상부 전극(32)은 커버플레이트(31)에 형성되어, 이 백플레이트(20)와 커버플레이트(31)를 정렬하여 접합함으로써 피디피 화면이 완성된다.

투명한 상기 커버플레이트(31)에 패터닝되어 있는 상부 전극(32)인 대향 전극은 격벽(21)에 의해 격리되어 형성되는 미소한 플라즈마 방전 공간 및 백플레이트 기판(22)상에 형성된 하부 전극(23)에 대응하여 형성된다.

상기 전극에 전계를 인가하여 화면을 구성하는 각 화소(pixel)를 개별적으로 제어하여 화소별로 상기 미소한 플라즈마 방전 공간에 존재하는 Xe등의 가스를 이용하여 플라즈마 방전 상태를 생성하여 자체 발광시키고, 발광된 화소 상에 형성되어 있는 적·녹·청의 3 원색 형광 물질을 투과하도록 하여 표시 장치에서 원하는 화소의 색상 및 휘도를 조절한다.

도 2a 내지 도 2h 는 본 발명에 따라 마이크로 머시닝 및 반도체 소자 제조 공정을 통해 피디피용 백플레이트(20) 제조를 위한 정밀 금형을 가공하는 제조 공정을 나타낸다.

우선 도 2a 에 도시된 바와 같이, 지지판(10)을 준비하여 표면의 불순물 등을 제거하는 세정 공정을 거친다.

이어 도 2b 에 도시된 바와 같이, 지지판(10)의 한 면에 후막 감광막(11)을 백플레이트의 격벽 높이 만큼 도포하고 상기 감광성을 갖는 감광막(11)에 열처리를 가한다.

이어 도 2c 에 도시된 바와 같이, 마스크 정렬기 등과 같은 평행광 노광기로 미리 피디피의 격벽 구조의 평면 형상이 제조되어 있는 포토마스크(12)를 통하여 후막 감광막(11)을 감광한다. 이때 피디피의 격벽은 수직이 아니므로 기판을 기울일 수 있는 장치를 이용하여 원하는 기울기로 조절하여 도 2c의 (a) 및 (b)와 같이 양쪽으로 틸트(tilt)를 시켜서 감광을 한다. 음성 감광막에 대한 예를 도시하였으나, 포토마스크의 톤을 변경하면 양성 감광막도 적용할 수 있다.

이어 도 2d 에 도시된 바와 같이, 노광 후 현상 공정과 열처리 과정을 거쳐 도금틀(13)을 완성한다.

즉, 도금틀(13)은 후막 감광막(11)을 이용한 사진 공정으로 제조되고, 상기 사진 공정시 양쪽으로 기울여 감광함으로써 피디피의 격벽의 기울기를 조절할 수있다.

다음, 도 2e 에 도시한 바와 같이, 도금틀(13) 위에 씨드층로 이용될 금속층(14)을 전면에 증착한다.

이런 금속층(14)의 증착방법은 증발(evaporation), 스퍼터링(sputtering), CVD 방법 등 통상의 반도체 소자 제조 공정에서 활용되는 방법을 이용할 수 있다. 도금틀(13)과 이후 금속층(14) 위에 도금이 진행되는 도금부분의 분리를 위해 이형 처리를 한다.

이어 도 2f 에 도시한 바와 같이 금속층(14)이 형성된 도금틀(13)에 압축 성형시 금형 용도에 적합한 금속(15)을 전해(electro-) 또는 무전해(electroless-) 도금(plating) 등의 방법으로 채워 넣는다. 도금 공정을 계속 진행하여 도금된 금속이 도금틀(13)을 넘치도록 오버플로 플레이팅(overflow plating)을 실시한다. 이때 도금틀(13) 보다 더 높은 두께로 플레이팅 실시하여 이후 전사를 통해 격벽이 될 부분과 지지부분을 하나의 금속이 되도록 한다. 이어 오버플로된 금속을 화학적 기계적 연마를 통하여 평활도를 조절한다.

이어 도 2g 에 도시한 바와 같이 상기 도금된 금속(15)을 도금틀(13)로부터 분리한 후 평활도와 격벽 높이를 조절하고 연마를 통해 도 2h 에 도시한 바와 같이 금형(16)을 완성한다.

분리된 지지판(10) 및 도금틀(13)은 다시 도금할 수 있는 상태를 유지하게 된다. 도금으로 만든 금형(16)은 필요시에 동일한 재료 또는 물성이 비슷한 금속에 붙여서 이용될 수 있다.

이상의 과정을 거쳐 가공된 정밀 금형(16)을 이용하여 압축 성형 방식 또는 사출 성형 등의 방식으로 백플레이트의 격벽 구조물을 복제하고, 제조된 백플레이트 격벽 구조물 사이의 화소 영역에 양극을 쉐도우 마스크 방법으로 패터닝하면 피디피용 백플레이트가 완성된다.

도 3a 내지 도 3c 는 본 발명에 의한 피디피 백플레이트(20)의 압축 성형 제조 공정을 도시한 도면으로, 상기 도 2a 내지 도 2h 에 도시된 바와 같은 공정으로 제조된 금형(16)을 이용하여 압축 성형함으로써 피디피의 백플레이트를 제조하는 공정을 나타낸다. 압축 성형 뿐 아니라 사출 성형을 이용할 수 있다.

먼저, 도 3a 에 도시한 바와 같이 상기 금형(16) 및 피디피 백플레이트를 가공하기 위한 백플레이트 재료 기판(17)을 준비하고, 상기 기판(17) 상부 또는 하부에 상기 금형(16)을 배치시킨 다음, 도 3b 에 도시한 바와 같이 상기 금형(16)을 상기 기판(17) 표면으로 이동시켜 가압하여 상기 금형을 역전사하고, 도 3c 에 도시한 바와 같이 상기 금형(16)을 떼어 내면 격벽(21) 구조물과 백플레이트 기판(22)이 형성된 백플레이트(20)를 얻을 수 있다.

정밀 금형(master)(16)을 백플레이트를 형성하게 될 세라믹 및 폴리머 등으로 만들어진 시트형태의 상기 기판(17) 물질에 일정 온도 및 압력으로 압착하여 금형(16)에 형성되어 있는 요철의 역형상을 복제하고, 열처리 및 소결 등의 과정을 거쳐 금형(16)을 분리해 내면 격벽(21) 구조물이 형성된 백플레이트를 얻게 된다.

이 과정에서 사용된 금형(16)은 다시 재사용되어 동일한 복제를 대량 가공할 수 있으며, 도 3a 내지 도 3c 의 공정을 반복하면 다량의 동일한 백플레이트 형상을 제조할 수 있다.

상기의 성형법에 의한 백플레이트의 제조에서는 금형(16)의 패턴 정밀도, 표면 평활도, 균일도가 높기 때문에 복제되는 백플레이트 구조의 정밀도, 평활도, 균일도가 높게 된다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 피디피용 금형 제조 방법 및 상기 방법을 이용한 피디피 기판 제조 방법은 다음과 같은 효과가 있다.

LIGA 공정 및 반도체 소자 공정을 활용하여 피디피 백플레이트용 정밀 가공된 금형을 간단히 제작이 가능하며, 이 금형은 압축 성형 기법으로 대량 복제함으로써 양산성을 개선할 수 있고, 또한 백플레이트의 양산성도 개선하며, 하나의 도금틀을 이용하여 금형을 여러 번 복제할 수 있어 가격을 절감 및 수율을 높일 수 있다.

금형 자체의 정밀도를 조절하여 복제되는 백플레이트의 화소의 높은 균일도, 소형화, 정밀화를 꾀할 수 있으므로 피디피의 고선명화, 대면적화를 실현시킬 수 있다.

금형 제작 과정 중 도금틀 형성과정에서 소정의 각도로 기울여가며 감광을 함으로써 요철형상의 구조물의 정확한 형상 조절이 가능하기 때문에 피디피 백플레이트 격벽의 형상을 정확히 구현할 수 있고, 상기 도금틀에 오버플로 플레이팅하여 금형의 지지부와 격벽을 동일한 물질로 가공하기 때문에 대면적화에 따른 응력 문제를 해결할 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 이탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.

Claims (4)

1. 화소별로 플라즈마 방전이 일어나도록 상기 화소를 분리시키는 격벽을 구비한 피디피용 기판을 제조하기 위한 금형의 제조에 있어서,

   지지판을 준비하고, 상기 지지판의 한 면에 감광막을 도포하는 단계;

   상기 감광막이 형성된 지지판을 양쪽으로 기울이면서 선택적으로 노광을 진행하여 도금틀이 소정 기울기를 갖는 요철 형상이 되도록 하는 단계;

   상기 노광된 감광막과 노광되지 않은 감광막 중 어느 하나의 감광막을 제거하여 도금틀을 완성하는 단계;

   상기 도금틀의 최상부로부터 소정의 높이를 갖도록 상기 도금틀에 금속물질을 오버플로우 도금(overflow plating)하는 단계; 그리고

   상기 금속물질로부터 상기 도금틀을 제거하여 금형을 완성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 피디피용 금형 제조 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 감광막은 상기 피디피의 격벽의 높이 만큼 도포하는 것을 특징으로 하는 피디피용 금형 제조 방법.
3. 삭제
4. 화소별로 플라즈마 방전이 일어나도록 상기 화소를 분리시키는 격벽을 구비한 피디피용 기판의 제조에 있어서,

   지지판을 준비하고, 지지판의 한 면에 상기 피디피의 격벽의 높이 만큼 감광막을 도포하는 단계;

   상기 감광막이 형성된 지지판을 양쪽으로 기울이면서 선택적으로 노광을 진행하여 도금틀이 소정 기울기를 갖는 요철 형상이 되도록 하는 단계;

   상기 노광된 감광막과 노광되지 않은 감광막 중 어느 하나의 감광막을 제거하여 도금틀을 완성하는 단계;

   상기 도금틀의 최상부로부터 소정의 높이를 갖도록 상기 도금틀에 금속물질을 오버플로 도금(overflow plating)하는 단계;

   상기 금속물질로부터 상기 도금틀을 제거하여 금형을 완성하는 단계;

   상기 금형 및 기판을 준비하고, 상기 기판 상부 또는 하부에 상기 금형을 배치시키는 단계; 그리고

   상기 금형을 상기 기판 표면으로 이동시켜 가압하여 상기 금형의 형상을 기판에 역전사하고, 상기 금형을 상기 기판으로부터 제거하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 피디피 기판 제조 방법.