KR100486459B1 - 도광판 제조용 스탬퍼의 제작방법 - Google Patents

도광판 제조용 스탬퍼의 제작방법 Download PDF

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Abstract

글래스(510)를 턴테이블(310)의 위에 장착한 후 턴테이블(310)과 함께 회전을 시키면서 니들(Niddle) (330)을 이용하여 글래스(510)의 위에 감광수지(520)를 도포하는 단계와, 입력될 패턴의 이미지 파일(450)을 신호제어 컴퓨터(460)를 이용하여 레이저(530)를 온/오프(On/Off)하는 방식으로 제어함으로써 이미지 파일(450)에 있는 이미지 데이터를 감광수지(520)에 기록하는 단계와, 레이저(440)에 의해 노광된 감광수지(520)를 현상공정에 의해 제거하는 단계와, 이온 에칭방식으로 글래스(510)에 패턴을 식각하는 단계와, 세척공정을 수행하여 감광수지(520)를 제거하고 전주공정을 수행하는 단계와, 글래스(510)에서 박리하여 도광판용 스템퍼(550)를 얻는 단계를 포함하여 이루어지며,
레이저를 이용하여 미세패턴을 기록함으로써 제작비용은 낮추면서도 제품의 품질을 고도화 및 정밀화시킬 수 있는, 도광판 제조용 스탬퍼의 제작방법을 제공한다.

Description

도광판 제조용 스탬퍼의 제작방법{Producing method for stamper for light quide panel}
이 발명은 도광판 제조용 스탬퍼 분야에 관한 것으로서, 좀더 세부적으로 말하자면 레이저를 이용하여 미세패턴을 기록함으로써 제작비용은 낮추면서도 제품의 품질을 고도화 및 정밀화시킬 수 있는, 도광판 제조용 스탬퍼의 제작방법에 관한 것이다.
액정표시소자(LCD, Liquid Crystal Display)는, 조도가 높은 밝은 곳에서는 빛을 차단하는 부분과 투과시키는 부분이 뚜렷이 생기게 됨으로써 문자가 선명하게 보이게 되지만, 조도가 낮은 어두운 곳에서는 문자의 식별이 잘 안되는 특성이 있다. 따라서, 액정표시소자는 외부 광원이 없는 장소에서도 음극선관처럼 화면 표시상태가 시각적으로 분명하게 인식될 수 있도록 시인성을 고려하여 액정 표시소자의 후면에 백라이트 유니트(BLU, Back Light Unit)를 설치하는 구조로 이루어진다.
도 1은 일반적인 액정표시소자의 분해 구조도로서, 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 일반적인 액정표시소자는, 광원으로서 형광램프(190)가 측면에 위치하고 있고, 형광램프(190)에서 발산된 빛을 LCD판넬(180)로 반사시켜주기 위해 도광판(130)으로 입사되며, 도광판(130)의 하단에는 반사시트(120)와 케이스(110)가 형성되며, 반사시트(120)는 손실되는 빛을 반사시켜 주어 광의 손실을 최소화 시켜주며, 도광판(130)의 상단에는 LCD판넬(180)로 입사되는 빛을 확산시켜주는 1차 확산시트(140)가 있고, 확산된 빛을 집광하는 수직 및 수평 프리즘 시트(150, 160)가 있으며, 프리즘 시트(160)의 상단에는 프리즘 시트(160)에서 집광되어 출사된 빛을 소정의 각도로 확산시켜 주는 2차 확산시트(170)가 배치되며, 상기 2차 확산시트(170)의 상단에는 LCD판넬(180)이 형성되는 구조로 이루어진다.
상기한 바와 같이 액정표시소자에서는 도광판이 매우 중요한 역할을 하게 되는데, 상기한 도광판을 제조하기 위한 방법은 여러 가지 방법이 있다.
인쇄 방식의 경우, 광산란 잉크를 도광판 하부에 스크린 인쇄하여 입사된 빛을 수직산란시켜 출광시키는 방식이다.
그러나 상기한 인쇄방식은 광효율과 고온, 고습에서 안정성 문제를 가지고 있으며, 또한 도광판을 성형한 후 인쇄 작업을 다시 수행해야 한다는 번거러움이 있어서 생산 효율이 매우 낮다는 문제점이 있다.
무인쇄 방식의 경우 많은 제조 방법들이 연구 개발되어 있는데, 가장 대표적인 방법으로서는 에칭(Etching) 방식이 있다.
상기한 에칭 방식은 감광수지(Photoresist)를 도포한 후 패턴 필름을 부착, 노광한 후 현상하여 화학적으로 에칭하는 방법이다.
그러나 상기한 에칭 방식은 패턴을 구현하기는 용이하나 동일 패턴 작업시 에칭 농도와 반응시간 제어가 까다로워 재현성에 문제점이 있으며, 또한 패턴면을 원하는 규격으로 형성하는 전사성에 결함이 있는 문제점이 있다.
도광판의 광효율을 개선시킨 대표적인 도광판 제조 방법으로서는, 샌드블라스트(Sand Blast) 방식, 브이-커트(V-Cut) 방식, 스탬퍼(Stamper) 방식 등이 있다.
그러나, 상기한 샌드 블라스트 방식은 사출조건의 변화에 따라 휘도분포가 변하기 쉬운 단점이 있고, 상기한 브이-커트 방식은 광효율이 우수하고 재현성이 뛰어나지만 세척공정과 긴 작업시간을 갖고 있어 양산용으로는 부적합하며, 상기한 스탬퍼 방식의 경우 광효율이 좋고 사출성이 좋지만 패턴의 밀도 조절을 간격변화로 제어하고 있어 부분적인 수정이 어렵고 선형으로 패턴을 성형하므로 패턴의 균일성에 문제를 갖고 있다.
상기한 방법중에서 스탬퍼 방식에 사용되는 스탬퍼의 제조방법에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.
종래의 스탬퍼 방식의 도광판 제조 공정은 도 2a 내지 도 2g에 도시되어 있는 바와 같다.
먼저 도 2a에 도시되어 있는 바와 같이 글래스(210)의 위에 감광수지(220)를 도포한 후, 도 2b에 도시되어 있는 바와 같이 패턴이 기록되어 있는 포토마스크(Photo Mask)(230)를 감광수지(220)의 위에 장착한다. 포토마스크(230)를 감광수지(220)의 위에 장착한 후, 도 2c에 도시되어 있는 바와 같이 자외선(240)을 조사하여 패턴을 기록한다. 이어서 도 2d에 도시되어 있는 바와 같이 현상공정을 거치고, 도 2e에 도시되어 있는 바와 같이 대전막(250)을 형성시킨 후, 도 2f에 도시되어 있는 바와 같이 전주 공정을 거쳐 메탈 글래스(260)를 만들고, 도 2g에 도시되어 있는 바와 같이 박리하여 스템퍼(270)를 얻게 된다.
그러나 상기한 종래의 스탬퍼 방식의 도광판 제조 공정은, 포토마스크(230)를 제작하기 위하여 별도의 작업을 수행하여야 하는 문제점이 있고, 일반적인 포토마스크(230)의 가격은 수백에서 수천만원 정도로 고가이며, 또한 포토마스크(230)의 위의 패턴 폭과 현상 후의 감광수지(220)의 폭이 일치하지 않아 편차가 발생하는 문제점이 있고, 광식각 기술(Photo lithography)을 이용하여 작업을 수행함으로써 감광수지(220)의 조성이나 감도에 의해 재현성의 쉽게 변한다는 단점이 있다.
이 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 레이저를 이용하여 미세패턴을 기록함으로써 제작비용은 낮추면서도 제품의 품질을 고도화 및 정밀화시킬 수 있는, 도광판 제조용 스탬퍼의 제작방법을 제공하는 데 있다.
이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 이 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다. 이 발명의 목적, 작용, 효과를 포함하여 기타 다른 목적들, 특징점들, 그리고 동작상의 이점들이 바람직한 실시예의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다.
참고로, 여기에서 개시되는 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 실시예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 부가 및 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시예가 가능함을 밝혀 둔다.
이 발명의 일실시예에 따른 도광판 제조용 스탬퍼의 제작방법의 구성은, 도 3 및 도 4 및 5a 내지 도 5f에 도시되어 있는 바와 같이, 글래스(510)를 턴테이블(310)의 위에 장착한 후 턴테이블(310)과 함께 회전을 시키면서 니들(Niddle) (330)을 이용하여 글래스(510)의 위에 감광수지(520)를 도포하는 단계와, 입력될 패턴의 이미지 파일(450)을 신호제어 컴퓨터(460)를 이용하여 레이저(530)를 온/오프(On/Off)하는 방식으로 제어함으로써 이미지 파일(450)에 있는 이미지 데이터를 감광수지(520)에 기록하는 단계와, 레이저(440)에 의해 노광된 감광수지(520)를 현상공정에 의해 제거하는 단계와, 이온 에칭방식으로 글래스(510)에 패턴을 식각하는 단계와, 세척공정을 수행하여 감광수지(520)를 제거하고 전주공정을 수행하는 단계와, 글래스(510)에서 박리하여 도광판용 스템퍼(550)를 얻는 단계를 포함하여 이루어진다.
상기한 구성에 의한, 이 발명의 일실시예에 따른 도광판 제조용 스탬퍼의 제작방법의 과정은 다음과 같다.
먼저 도 5a에 도시되어 있는 바와 같이 글래스(510)의 위에 감광수지(520)를 도포한다. 본 발명의 실시예에서는 원판을 글래스(510)로 예시하였으나 반드시 글래스(510)에 국한되지 않으며, 다른 예로서 실리콘이나 금속물질을 사용할 수도 있다.
글래스(510)의 위에 감광수지(520)를 도포하는 방법은, 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 글래스(510)를 턴테이블(310)의 위에 장착한 후 턴테이블(310)과 함께 회전을 시키면서, 니들(Niddle) (330)을 이용하여 글래스(510)의 위에 감광수지(520)를 도포하게 되는데, 이 경우에 턴테이블(310)을 저속회전에서 고속회전을 시키는 방식으로, 감광수지(520)의 균일한 두께 편차를 얻게된다. 이와 같이 얻어진 감광수지(520)의 두께는 300~3000 이상이다. 상기한 감광수지(520)의 두께의 선택은 미세패턴 기록에 이용되는 레이저 파장에 의해 달라지게 되는데, 크립톤 레이저는 413nm의 파장을 갖고 있으며, 이와 같은 크립톤 레이저의 기록에 가장 알맞은 감광수지(520)의 두께는 약 1,000~1,800 이다. 본 발명의 실시예에서는 감광수지(520)의 두께를 1000~1800 으로 예시하고 있으나 반드시 1000~1800 에 국한되는 것이 아니라, 레이저의 강도, 작업거리 등에 의해 수백~수만 까지 사용할 수도 있다.
다음에, 도 5b에 도시되어 있는 바와 같이 레이저(530)를 이용하여 미세패턴을 기록한다. 이와 같이 레이저(530)를 이용하여 미세패턴을 기록하는 경우에 회전방식을 이용하게 된다.
미세패턴의 기록은, 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 입력될 패턴의 이미지 파일(450)을 신호제어 컴퓨터(460)를 이용하여 레이저(530)를 온/오프(On/Off)하는 방식으로 제어함으로써 이루어지게 되는데, 신호제어 컴퓨터(460)는 레이저(530)의 제어를 반복 수행함으로써 이미지 파일(450)에 있는 이미지 데이터를 감광수지(520)에 기록한다.
이와 같이 레이저(440)에 의해 노광된 감광수지(520)는 현상공정에 의해 제거된다. 현상공정에서는 레이저(440)가 조사된 부분의 감광수지(520)를 제거함으로써 에칭시 에칭효율과 에칭면의 균일도를 얻을 수 있게 하여 준다.
현상공정이 완료된 글래스(510)는, 도 5c에 도시되어 있는 바와 같이, 이온 에칭방식으로 글래스(510)에 가로 5㎛ 세로 5㎛ 깊이 5㎛ 의 패턴을 식각하게 된다.
식각되어지는 글래스(510)의 면의 균일도와 각의 추이에 따라 도광판용 스탬퍼의 품질이 달라지게 된다. 이 경우에 얻어진 글래스(510)의 면의 균일도는 각 패턴간의 편차는 약 3%이고, 얻을 수 있는 각의 추이는 45 ~135 의 범위를 갖는다.
에칭이 완료된 글래스(510)에, 도 5d에 도시되어 있는 바와 같이 세척공정을 수행하여 감광수지(520)를 제거하고, 도 5e에 도시되어 있는 바와 같이 전주공정을 수행한다. 상기한 전주공정은 전주액의 수소이온농도(pH)와 전류밀도 등에 의해 제어된다. 전주공정이 완료된 후, 도 5f에 도시되어 있는 바와 같이 글래스(510)에서 박리하게 되면 도광판용 스템퍼(550)를 얻게 된다.
이상의 실시예에서 살펴 본 바와 같이 이 발명은, 레이저를 이용하여 미세패턴을 기록함으로써 제작비용은 낮추면서도 제품의 품질을 고도화 및 정밀화시킬 수 있는 효과를 갖는다.
도 1은 일반적인 액정표시소자의 분해 구조도이다.
도 2a 내지 도 2g는 종래의 도광판 제조용 스탬퍼의 제작방법의 전체 공정도이다.
도 3은 이 발명의 일실시예에 따른 도광판 제조용 스탬퍼의 제작방법의 감광수지 도포 공정도이다.
도 4는 이 발명의 일실시예에 따른 도광판 제조용 스탬퍼의 제작방법의 미세패턴 기록 공정도이다.
도 5a 내지 도 5f는 이 발명의 일실시예에 따른 도광판 제조용 스탬퍼의 제작방법의 전체 공정도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
510 : 글래스 520 : 감광수지
530 : 레이저 550 : 스탬퍼

Claims (2)

  1. 삭제
  2. (정정) 글래스(510)를 턴테이블(310)의 위에 장착한 후 턴테이블(310)과 함께 회전을 시키면서 니들(Niddle) (330)을 이용하여 글래스(510)의 위에 감광수지(520)를 도포하는 단계와,
    입력될 패턴의 이미지 파일(450)을 신호제어 컴퓨터(460)를 이용하여 레이저(530)를 온/오프(On/Off)하는 방식으로 제어함으로써 이미지 파일(450)에 있는 이미지 데이터를 감광수지(520)에 기록하는 단계와,
    상기한 레이저(530)를 이용하여 이미지 파일(450)에 대응하는 미세패턴을 감광수지(520)에 기록하는 경우에 턴테이블(310)을 회전시키면서 레이저(530)를 컴퓨터(460)로 제어하는 회전 기록방식을 이용하는 단계와,
    레이저(440)에 의해 노광된 감광수지(520)를 현상공정에 의해 제거하는 단계와,
    이온 에칭방식으로 글래스(510)에 패턴을 식각하는 단계와,
    세척공정을 수행하여 감광수지(520)를 제거하고 전주공정을 수행하는 단계와,
    글래스(510)에서 박리하여 도광판용 스템퍼(550)를 얻는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 도광판 제조용 스탬퍼의 제작방법.
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