KR100838075B1 - Ｘ-선을 이용한 플라즈마 디스플레이 패널용 하판을제조하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에서는 X-선을 이용한 플라즈마 디스플레이 패널용 하판을 제조하는 방법이 개시된다. 상기 플라즈마 디스플레이 패널용 하판을 제조하는 방법은 기저기판을 준비하는 단계, 기저기판상에 격벽을 구성할 무기미립자와 감광성 화합물을 포함하는 유기물을 포함하는 감광성 페이스트를 도포하는 단계, X-선에 대한 투광영역 및 차광영역이 설계된 광 마스크를 준비하는 단계, 광 마스크가 X-선의 출광 경로 상에 배치되도록, 광 마스크 및 X-선 광원을 감광성 페이스트 상방에 고정적으로 설치하는 단계, 광 마스크 및 X-선 광원에 대해 상대적으로 기저기판을 일 방향으로 이송하면서 동시에 X-선을 조사하는 노광 단계, 감광성 페이스트를 현상하여 격벽 패턴을 형성하는 현상 단계 및 격벽 패턴을 구성하는 감광성 페이스트를 고온 환경에서 소성하는 단계를 포함한다.

본 발명에 의하면, 고정세의 격벽 패턴을 높은 형상 정밀도로 성형할 수 있으면서도 노광 마스크의 제작비용을 절감함에 의해 제조원가를 낮추고 제품의 가격 경쟁력을 높일 수 있는 플라즈마 디스플레이 패널용 하판을 제조하는 방법이 제공된다.

Description

Ｘ-선을 이용한 플라즈마 디스플레이 패널용 하판을 제조하는 방법{The manufacturing method of the plasma display panel using X-ray}

도 1은 일반적인 플라즈마 디스플레이 패널의 일 형태를 보여주는 분해 사시도이다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널용 하판의 제조방법에 관한 공정 흐름도이다.

도 3a 내지 도 3d는 도 2에 도시된 각 공정들을 설명하기 위한 수직 단면도들이다.

도 4는 본 발명의 노광 공정을 설명하기 위한 사시도이다.

도 5는 본 발명과 대비되는 UV 리소그래피법으로 제조된 격벽 형상을 보여주는 수직 단면도이다.

도 6은 본 발명에 의해 형성된 격벽 패턴을 보여주는 사진이다.

도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 제2 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널용 하판을 제조하는 방법을 설명하기 위한 사시도들이다.

도 8은 본 발명의 제2 실시예에 의해 제작된 격벽 패턴의 형태를 보여준다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : X-선 120 : 하부기판

121 : 유전체층 122 : 어드레스 전극

130,130` : X-선 마스크 131,131` : 투명기재

132,132` : 흡수체 150 : 감광성 페이스트

151 : 유기물 152 : 무기미립자

본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널용 하판의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 고정세의 격벽 패턴을 높은 형상 정밀도로 성형할 수 있는 플라즈마 디스플레이 패널용 하판의 제조방법에 관한 것이다.

플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, 이하 "PDP"라 칭함)은 상부기판과 하부기판 사이에 유지전극과 어드레스 전극을 매트릭스 형태로 형성하여, 상기 전극들 사이에서 방전을 일으키고, 여기서 발생한 자외선을 이용하여 형광체를 여기시킴으로써 화상을 구현하는 평판 디스플레이 장치이다.

도 1은 통상적인 교류 구동방식의 면방전형 플라즈마 디스플레이 패널을 나타내는 개략도이다. 다수의 어드레스 전극(22)들이 배치된 하부기판(20)상에는 상기 어드레스 전극(22)들을 매립하는 하유전체층(21)이 형성되고, 상기 하유전체층 (21)위에는 다수의 방전공간(G)들을 구획하여 각각 독립적인 발광영역으로 형성하는 격벽(24)이 배치된다. 상기 각 방전공간(G)에는 R,G,B 형광체(25)들이 도포되어 있다. 상기 형광체(25)는 플라즈마 방전시 발생되는 자외선에 의해 여기되어 소정 의 영상을 구성하는 가시광을 생성한다.

유지전극 쌍(16)이 배치된 상부기판(10)에는 상유전체층(11)과 보호막(15)이 순차적으로 형성된다. 상기 상유전체층(11)은 플라즈마 방전시 벽전하를 축적하며, 보호막(15)은 플라즈마 방전시 가스 이온의 스퍼터링으로부터 유지전극 쌍(16)과 상유전체층(11)을 보호함과 아울러 2차 전자의 방출효율을 높이는 역할을 한다. 이러한 PDP의 방전공간(G) 내부에는 400 ~ 600 토르(Torr)정도의 압력으로 He, Xe, Ne의 불활성 혼합가스가 봉입된다.

상기 격벽(24)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 개방형 구조의 스트라이프 패턴(stripe type) 또는 보다 방전 효율이 높은 폐쇄형 구조로 형성될 수 있으며, 상부 및 하부기판(10,20) 사이의 소정 간격을 유지하고, 방전공간(G)들을 구획하는 역할을 한다. 상기 격벽(24)은 각 방전공간(G)들 사이의 전기적, 광학적인 크로스 토크(cross-talk)를 방지함으로써, 색 순도를 포함하는 영상품질을 향상시키며, 형광체(25)가 도포되는 도포 면적을 제공함으로써 PDP의 발광 휘도에 기여한다. 이러한 직접적인 역할과 함께, 상기 격벽(24)은 방전공간(G)들을 구획함에 의해, R,G,B의 방전공간(G)들이 모여서 이루어지는 영상의 최소단위로서의 화소(pixel)를 정의하게 되고, 또한, 방전공간(G)들 사이의 셀 피치를 정의하여 영상의 해상도를 결정하게 된다. 따라서 격벽(24)은 영상품질과 발광효율을 위한 핵심적인 구성이며, 최근 들어 패널의 대형화와 고정세화가 요구됨에 따라 격벽(24)에 대한 다양한 연구가 이루어지고 있다.

일반적인 격벽의 제조방법으로, 스크린 프린팅(Screen Printing)법, 샌드블 라스팅(Sandblasting)법, 에칭법, 감광성 페이스트를 사용한 포토리소그래피법 등이 적용되고 있다. 그 중, 감광성 페이스트를 사용한 포토리소그래피법은 이하와 같은 공정들로 이루어진다. 먼저, 세라믹 격벽 재료를 포함하고 있는 감광성 페이스트를 기판상에 도포 후 건조하여 원하는 두께를 얻은 다음, 정렬된 광 마스크를 통해 UV 광을 조사하여 감광성 페이스트를 선택적으로 노광시키고, 현상액을 적용하여 경화되지 않은 부분을 제거한 후, 소성하여 최종적으로 격벽을 완성한다. 이때, 상기 노광 단계에서 UV 광에 노출된 감광성 페이스트의 일부는 중합반응을 통해 경화되어 격벽을 형성하게 되고, 광 마스크에 의해 차광된 나머지 부분은 경화되지 않고 현상을 통해 분해 제거된다.

상기 감광성 페이스트는 무기미립자와 유기물들을 포함할 수 있는데, 무기미립자와 유기물의 계면에서 UV 광이 산란되면서 당초 마스크 상에 설계된 조사영역을 넘어 인접한 부분까지도 함께 광 경화되는 문제가 있다. 또한, UV 광의 진행 경로를 따라 발생되는 산란으로 인해, 감광성 페이스트의 바닥에 근접한 영역에는 경화를 위한 충분한 광량이 공급되지 못하는 문제도 발생된다. UV 광의 침투 깊이를 증가시키기 위해, UV의 광 강도를 높일 경우에는 필연적으로 산란 광의 강도도 함께 증가되는 문제가 있다.

대한민국 특허공개공보 제1997-7005053호에는 감광성 페이스트 내에 포함되는 무기미립자와 각종 유기물인 비히클(vehicle)의 굴절율을 같게 만들어 UV 광의 산란현상을 감소시키기 위한 기술이 개시되어 있다. 개시된 바에 의하면, 무기 미립자와 감광성 화합물을 함유하는 유기물을 포함하며, 유기물의 평균 굴절율과 무 기미립자의 평균 굴절율의 차이가 0.1 이하인 감광성 페이스트에 의해, 고종횡비(high aspect ratio)이며 고 정도의 패턴 가공을 가능하게 한다. 상기 종래기술에는 무기미립자의 평균 굴절율 N1과 감광성 유기물의 평균 굴절율 N2가 -0.1≤N1-N2≤0.2의 관계를 만족하는 감광성 페이스트의 제조에 관한 기술적 내용이 포함되어 있다. 그러나 이러한 재료는 합성하기 위해서는 높은 수준의 기술력이 요구되며 그 재료가 고가라는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 고정세의 격벽 패턴을 높은 형상 정밀도로 성형할 수 있는 PDP용 하판을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 노광 마스크의 제작비용을 절감함에 의해 PDP의 제조원가를 낮추고 제품의 가격 경쟁력을 높일 수 있는 PDP용 하판을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

상기한 목적 및 그 밖의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따른 PDP용 하판을 제조하는 방법은,

기저기판을 준비하는 단계;

상기 기저기판상에 격벽을 구성할 무기미립자와 감광성 화합물을 포함하는 유기물을 포함하는 감광성 페이스트를 도포하는 단계;

X-선에 대한 투광영역 및 차광영역이 설계된 광 마스크를 준비하는 단계;

상기 광 마스크가 X-선의 출광 경로 상에 배치되도록, 상기 광 마스크 및 X-선 광원을 상기 감광성 페이스트 상방에 고정적으로 설치하는 단계;

상기 광 마스크 및 X-선 광원에 대해 상대적으로 상기 기저기판을 일 방향으로 이송하면서 동시에 X-선을 조사하는 노광 단계;

상기 감광성 페이스트를 현상하여 격벽 패턴을 형성하는 현상 단계; 및

상기 격벽 패턴을 구성하는 감광성 페이스트를 고온 환경에서 소성하는 단계;를 포함한다.

한편, 본 발명의 다른 측면에 따른 PDP용 하판을 제조하는 방법은,

순차로 진행되는 제1 리소그래피 공정 및 제2 리소그래피 공정에 의해 계단식 격벽 패턴을 갖는 플라즈마 디스플레이 패널용 하판을 제조하는 방법으로서,

상기 제1 리소그래피 공정은,

준비된 기저기판상에 격벽을 구성할 무기미립자와 감광성 화합물을 포함하는 유기물을 포함하는 감광성 페이스트를 제1 두께로 도포하는 단계;

X-선에 대한 투광영역 및 차광영역이 설계된 제1 광 마스크를 준비하는 단계;

상기 제1 광 마스크가 X-선의 출광 경로 상에 배치되도록, 상기 제1 광 마스크 및 X-선 광원을 상기 감광성 페이스트 상방에 고정적으로 설치하는 단계; 및

상기 제1 광 마스크 및 X-선 광원에 대해 상대적으로 상기 기저기판을 어느 한 방향으로 이송하면서 동시에 X-선을 조사하는 노광 단계;를 포함하고,

상기 제2 리소그래피 공정은,

상기 제1 두께의 감광성 페이스트 상에 추가 도포를 통해 제2 두께의 감광성 페이스트를 형성하는 단계;

X-선에 대한 투광영역 및 차광영역이 설계된 제2 광 마스크를 준비하는 단계;

상기 제2 광 마스크가 X-선의 출광 경로 상에 배치되도록, 상기 제2 광 마스크 및 X-선 광원을 상기 감광성 페이스트 상방에 고정적으로 설치하는 단계; 및

상기 제2 광 마스크 및 X-선 광원에 대해 상대적으로 상기 기저기판을 어느 한 방향으로 이송하면서 동시에 상기 X-선을 조사하는 노광 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 명세서에 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 PDP용 하판을 제조하는 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다.

(제1 실시예)

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 PDP용 하판의 제조방법에 관한 공정 흐름도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 하판 제조방법은 이하와 같은 단계들을 포함하여 이루어진다. 먼저, PDP용 하부기판을 준비하고(S101), 상기 하부기판상에 세라믹 격벽재료를 포함하고 있는 감광성 페이스트를 도포하고 건조과정을 거쳐 원하는 두께로 형성한 다음(S103), 상기 감광성 페이스트 상에 X-선 마스크를 수직 정렬하고 X-선을 조사하여 감광성 페이스트를 선택적으로 노광시킨다(S105). 이어서, 감광성 페이스트에 현상액을 적용하여 노광을 통해 경화되지 않은 부분을 선택적으로 제거함에 의해 소정의 격벽 패턴을 형성하고(S107), 마지막으로 소성과정을 거쳐 최종적인 PDP용 하부기판을 완성한다(S109).

이하에서는 상술한 단계들에 대해 공정 순서에 따라 보다 구체적으로 설명하 기로 한다. 도 3a 내지 도 3d에는 상술한 단계들에 대한 개략적인 공정도가 도시되어 있다. 먼저, 도 3a에 도시된 바와 같이, 미리 준비된 PDP용 하부기판(120)을 스테이지(S) 상에 배치하는데, 상기 하부기판(120)은 유리 소재의 글라스 기판이나 가요성을 갖는 플라스틱 소재의 플렉서블(flexible) 기판으로 마련될 수 있다. 다음에, 상기 하부기판(120)상에 어드레스 전극(122)들을 배치한다. 상기 어드레스 전극(122)들은 방전공간이 형성될 부분에 대응되도록 소정간격을 두고 나란하게 배치될 수 있다. 다음에, 상기 어드레스 전극(122)들을 덮는 유전체층(121)을 형성한다. 상기 유전체층(121)은 유전체 페이스트를 하부기판(120)상에 전면 도포하여 형성될 수 있다. 상기한 어드레스 전극(122) 및/또는 이를 덮는 유전체층(121)을 형성하는 단계는 목적하는 PDP의 구체적인 구조에 따라 생략될 수 있으며, 예를 들어, 어드레스 전극(122)이 별도로 구비되지 않는 PDP 구조에서는 이를 덮는 유전체층(121)도 함께 제거될 수 있다.

이렇게 준비된 하부기판(120)상에 X-선 리소그래피법에 의해 격벽 패턴을 형성하게 된다. X-선 리소그래피법의 자세한 내용은 이하에서 설명되는 바와 같다. 먼저, 도 3b에 도시된 바와 같이, 선택적으로 어드레스 전극(122) 및 유전체층(121)이 형성된 기판(120)상에 감광성 페이스트(150)를 후막 두께(H)로 형성한다. 상기 감광성 페이스트(150)는 노광을 통해 경화되는 네거티브 형(negative type)으로 선택될 수 있다. 상기 감광성 페이스트(150)는 기본적으로 격벽을 구성할 유리소재의 무기미립자(152) 및 각종 기능성 유기물(151)들을 포함한다. 여기서, 상기 무기미립자(152)는 글라스 프릿 파우더(glass frit powder)로 이루어질 수 있으며, 상기 유기물(151)들로는 무기미립자(152)들을 페이스트 상으로 만들기 위한 비이클, 상기 무기미립자들을 상호 점착시키기 위한 결합제, 광화학적인 반응을 통해 경화를 촉진하기 위한 광개시제 등을 포함할 수 있으며, 이외에도 모노머, 분산제 등을 포함할 수 있다. 상기 감광성 페이스트(150)의 두께(H)는 최종적으로 얻어지는 격벽의 높이에 대응되므로, 충분한 두께로 형성되는 것이 바람직하다. 일례로서, 소성 후의 격벽 수축율을 감안하여 소성 전에는 160μm~180μm의 후막 두께로 형성되면, 소성 후의 최종적으로 120μm~130μm의 격벽 높이를 얻을 수 있다. 원하는 두께(H)의 감광성 페이스트(150)가 도포되면, 건조과정을 통해 액상의 감광성 페이스트를 고상으로 경화시킨다.

다음으로, 도 3c에 도시된 바와 같이, 소정의 패턴을 갖는 X-선 마스크(130)를 준비하여, X-선(100) 광 경로 상에 배치한다. 상기 X-선 마스크(130)에는 투광영역(Wmask) 및 차광영역이 설계되어 있다. 투명기재(131)상에 일정한 패턴으로 흡수체(132)가 형성된 마스크(130)가 사용될 때, 상기 투광영역(Wmask)은 투명기재(131)만이 존재하는 영역이 되고, 상기 차광영역은 상기 투명기재(131)의 적어도 일면에 흡수체(132)가 덮여 있는 영역이 된다. 상기 X-선 마스크(130)가 투영되는 감광성 페이스트(150) 상에서 상기 투광영역(Wmask)에 대응되는 부분은 광 경화에 의해 격벽이 형성될 부분이 되고, 상기 차광영역에 대응되는 부분은 경화되지 않고 제거될 부분이 된다. 여기서, 상기 투광영역(Wmask)을 통해 가능한 높은 광 강도의 X-선(100)이 투과될 수 있도록 상기 투명기재(131)는 투과율이 높은 소재로 이루어지는 것이 바람직하다. 이를 위해, 상기 투명기재(131)는 자체 광흡수율이 작도록 원자번호가 낮은 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 투명기재(131)는 경성의 글라스 기판 또는 연성의 폴리이미드 필름으로 마련될 수 있다. 한편, 상기 차광영역을 통해 광이 투과되지 않도록 상기 흡수체(132)는 소정의 두께(t) 이상으로 두껍게 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 흡수체(132)는 원자번호가 큰 물질로 이루어지는 것이 광흡수율을 높일 수 있어 바람직한데, 예를 들어, 금(Au), 텅스텐(W) 등으로 이루어질 수 있다. 상기 투명기재(131)상에 형성되는 흡수체(132)는 포토리소그래피 공정이나 전기도금 공정에 의해 패터닝될 수 있다. 한편, 선택적인 노광을 위한 X-선 마스크(130)는 감광성 페이스트(150)로부터 소정 높이로 이격되어 X-선(100)의 출광 경로 상에 배치된다. 이때, X-선(100)은 하방의 마스크(130)를 통과하면서 마스크(130)에 대응되는 형상으로 정형된다. 예를 들어, X-선 건(미도시)으로부터 선광 형태로 출사된 X-선(100) 중, 마스크(130)의 차광영역에 대응되는 성분은 모두 배제되고, 마스크(130)의 투광영역(Wmask)에 대응되는 성분만이 마스크(130)를 통과하여 감광성 페이스트(150)에 도달하게 되는 것이다. 때문에 감광성 페이스트(150)의 선택된 일부 영역만이 X-선(100)에 노출될 수 있다.

본 발명에서는 X-선 마스크(130)가 감광성 페이스트(150)를 전부 덮는 넓은 면적으로 형성되지 않고, X-선(100)의 광 경로 상에서 그 조사영역에 국한되는 좁은 면적으로 형성된다. 이에 따라, X-선 마스크(130)의 제작비용이 절감될 수 있으며, 결과적으로, PDP의 제조원가를 낮추고, 제품의 가격 경쟁력을 높일 수 있다. 이러한 효과는 특히 40인치 이상의 대면적 디스플레이에서 배가될 수 있을 것이다.

상기한 바와 같이 X-선 마스크(130)가 준비되면, 제공된 X-선 마스크(130)를 통하여 감광성 페이스트(150)를 선택적으로 노광시킨다. 본 노광 단계의 보다 자세한 기술적 내용을 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 즉, 감광성 페이스트(150)가 도포된 하부기판(120)을 일 방향을 따라 이동 가능하게 설치된 스테이지(S) 상에 배치하고, 그 위에 X-선 건(미도시) 및 마스크(130)를 고정적으로 설치한다. 이때, 상기 마스크(130)는 X-선(100)의 출광 경로 상에 배치되도록 정렬된다. 그리고, X-선(100)이 마스크(130)를 경유하여 조사되도록 하면서 동시에 하부기판(120)이 배치된 스테이지(S)를 일 방향으로 구동하여 하부기판(120)이 해당 방향을 따라 일정한 속도로 이송되도록 한다. 이에 따라, 하부기판(120)상에 도포된 감광성 페이스트(150)는 그 위치가 고정된 X-선 건에 대해 일정한 속도로 이송되면서 점진적으로 X-선(100)에 노출된다. 즉, 고정된 위치에서 출사되는 X-선(100)에 대해 감광성 페이스트(150)가 상대적으로 이송됨으로써, 감광성 페이스트(150)의 일단에서 타단으로 X-선(100)이 주사될 수 있는 것이다. 이때, 하부기판(120)의 이송속도는 X-선(100)의 주사속도에 해당되는데, 이를 증감함에 의해 감광성 페이스트(150)의 단위 부피당 흡수되는 에너지량(노광량 :dose, 단위:kJ/㎤)을 조절할 수 있다. 일반적으로, 상기 노광량은 최종적으로 얻어지는 구조물(본 발명에서는 최종적으로 얻어지는 격벽 패턴에 해당)의 정밀도와 밀접한 관계가 있으므로, 본 노광 단계에서는 정량적인 계산을 통해 X-선(100)의 노광량을 정확하게 제어하는 것이 바람직하다. 즉, 노광시간이 너무 짧게 설정되면, 노광 부족으로 인해 격벽 자체의 형상이 나오지 않게 되고, 노광시간이 너무 길게 설정되면, 격벽에 균열이나 캐비티와 같은 결함이 발생되며, 마스크(130) 상의 차광영역까지도 투과하여 마스 크(130) 상에 설계된 형상을 따르는 격벽 패턴을 얻을 수 없다. 때문에, X-선(100)의 투과 깊이 및 흡수율을 고려하여 상기 X-선(100)의 주사속도와, X-선(100)의 강도 및 노광시간 등의 노광 조건을 적절히 제어함으로써, 노광량을 최적화시키는 것이 바람직하다.

한편, X-선(100)에 노출된 노광부분(150a)은 중합반응을 일으키며 경화되고, 중합된 페이스트(150)는 현상시 그대로 남아있게 되어 최종적으로 격벽을 형성하게 된다. 반면에 X-선(100)이 조사되지 않은 페이스트(150)는 아무런 반응도 일어나지 않고, 현상을 통해 제거되면서 최종적으로 방전공간을 형성하게 된다.

다음으로, 상술한 노광 공정에 이어서 현상 공정이 진행된다. 본 현상 공정에서는 적합한 현상액, 예를 들어, 알칼리 수용액 등을 감광성 페이스트(150)에 대해 적용하여, 경화되지 않은 부분을 선택적으로 용해, 분산시켜 제거한다. 현상 공정이 완료된 후에는 도 3d에 도시된 바와 같이, 노광을 통해 경화된 부분만 잔존하여 격벽을 형성하게 된다. 본 발명에서는 X-선 리소그래피법을 적용함에 의해 마스크(130) 상에 설계된 투광영역(Wmask)을 따라 균일한 폭 Wrib을 갖는 정교한 격벽 형상을 얻을 수 있다. 이렇게 그 높이 방향으로 균일한 폭 Wrib이 유지되는 고정세의 격벽을 얻을 수 있는 것은 X-선의 광학적인 특성에 기인하는데, 이하에서는 이에 대해 상세히 설명하기로 한다.

도 5는 유기물(151) 및 무기미립자(152)가 혼합된 동일한 감광성 페이스트(150)를 사용하되, 종래 UV 광 리소그래피법이 적용되어 형성된 격벽 단면을 보여준다. UV 광에 의한 리소그래피법에서는 감광성 페이스트(150) 내부를 통과하면 서, UV 광이 무기미립자(152)의 계면에서 넓은 각도 범위로 산란되면서 인접한 영역으로 확산된다. 이렇게 산란 광에 노출된 감광성 페이스트(150)는 의도하지 않은 노광을 통해 경화될 수 있으며, 마스크(150)의 차광영역에 대응되는 부분까지도 UV 광에 노출될 수 있다. 때문에, 높이 방향을 따라 W`rib이 균일하게 유지되지 않고 광 진행방향으로 점차 그 폭이 점진적으로 증가되는 형상의 격벽이 형성된다.

또한, UV 광의 경로 상에서 산발적으로 발생되는 산란에 의해 그 진행방향을 따라 광량이 지속적으로 감소하게 되며, 그 결과 감광성 페이스트(150)의 바닥에 인접한 부분에는 충분한 광량의 UV 광이 공급되지 못하게 된다. 이러한 문제점을 해소하기 위해, UV 광의 강도를 증가시키게 되면, 산란 광의 강도도 함께 증가되면서 차광영역에 대응되는 부분에 대한 노광이 촉진되는 문제가 있다. 본 발명의 X-선 리소그래피법에서는 무기미립자(152) 계면에서 산란 특성이 적은 X-선을 사용하므로, 산란에 의한 제어되지 않는 노광 현상을 억제할 수 있고, 이에 따라 마스크(130) 상에 설계된 투광영역(Wmask)을 따라 균일한 폭(Wrib)을 갖는 정교한 형상의 격벽 패턴을 얻을 수 있는 것이다.

한편, 본 발명에 적용되는 단파장의 X-선은 후막으로 형성되는 감광성 페이스트(150)의 전체 두께를 투과할 수 있는 높은 투과율을 가지므로, 감광성 페이스트(150)의 바닥면에 이르기까지 높은 광량으로 침투될 수 있다. 이에 따라 본 발명에서는 조사광의 투과율에 의해 제한되던 감광성 페이스트(150)의 두께(H)에 대한 제약을 완화할 수 있고, 감광성 페이스트(150)를 설계상의 필요에 따라 두껍게 형성함에 의해, 폭에 대한 높이의 형상비율이 높은 고 형상비의 격벽이 용이하게 제 작될 수 있다. 또한, X-선의 높은 침투력으로 유기물(151)과 무기미립자(152) 사이의 굴절율 차이에 의해 발생되는 굴절 현상도 종래에 비해 억제될 수 있으므로, 광의 방향 정밀도가 향상되어 고정세 격벽의 제작이 가능하게 된다. 도 6은 X-선 리소그래피법을 적용하여 얻어진 격벽 형상을 보여준다. 도면에서 볼 수 있듯이, 굴절율이 서로 다른 유기물(151)과 무기미립자(152)를 포함하는 감광성 페이스트(150)로도 그 폭이 14㎛ 수준인 고정세의 격벽을 제작할 수 있다.

상술한 노광 및 현상 공정을 통해 격벽 형상이 얻어진 다음에는 격벽을 구성하는 감광성 페이스트(150)에 대한 소정 공정이 진행된다. 본 소성(firing) 공정에서는 감광성 페이스트(150)에 포함된 프릿 글래스 등의 무기미립자(152)들을 그 용융점에 근접한 고온으로 가열하여 융착 소결되게 하고, 이와 동시에 감광성 페이스트(150)에 포함된 유기물(151)을 가열 소산(burn-out)시키게 된다.

(제2 실시예)

도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 제2 실시예에 적용되는 X-선 리소그래피법을 설명하기 위한 공정도들이다. 본 X-선 리소그래피법은 크게, 제1 리소그래피 공정과 제2 리소그래피 공정을 포함하여, 서로 다른 수직 높이를 갖는 소위 계단식의 격벽 패턴을 형성할 수 있다.

상기 제1 리소그래피 공정은 이하에서 설명되는 바와 같이 진행된다. 우선, 도 7a에 도시된 바와 같이, 미리 준비된 PDP용 하부기판(120)을 스테이지(S) 상에 배치하는데, 이때, 하부기판(120)상에는 복수의 어드레스 전극(122)들 및 상기 어 드레스 전극(122)들을 덮는 유전체층(121)이 더 형성될 수 있다. 이어서, 상기 하부기판(120)상에 무기미립자와 각종 기능성 유기물들이 포함된 감광성 페이스트(150)를 소정의 후막 두께 ho로 도포한다. 여기서, 상기 감광성 페이스트의 두께 ho는 계단식 격벽에서 상대적으로 낮게 형성되는 제1 격벽의 수직 높이에 대응된다. 감광성 페이스트(150)를 도포한 후에는 액상 페이스트를 건조시키는 과정이 진행된다.

다음에, 도 7b에 도시된 바와 같이, X-선 마스크(130)를 준비하고, 이를 X-선(100)의 광 경로 상에 배치한다. 상기 X-선 마스크(130)로는 투명기재(131)의 일면에 소정의 패턴으로 흡수체(132)가 형성된 것이 사용될 수 있다. 여기서, 흡수체(132)는 X-선(100)이 차단되는 차광영역을 형성하고, 흡수체(132)가 형성되지 않은 투명기재(131)는 X-선이 투과되는 투광영역을 형성하게 된다. 상기 X-선 마스크(130)는 일 방향(x 방향)을 따라 투광영역이 형성되도록 설계될 수 있다. 본 발명에서는 X-선 마스크(130)가 감광성 페이스트(150)를 전부 덮는 넓은 면적으로 형성되지 않고, X-선(100)의 광 경로 상에서 그 조사영역에 국한되는 좁은 면적으로 형성된다. 이에 따라, X-선 마스크(130)의 제작비용이 절감될 수 있으며, 결과적으로, PDP의 제조원가를 낮추고, 제품의 가격 경쟁력을 높일 수 있다. 이러한 효과는 특히 40인치 이상의 대면적 디스플레이에서 배가될 수 있을 것이다.

다음에, 상기 X-선 마스크(130)를 통해 감광성 페이스트(150)를 선택적으로 노광시킨다. 본 노광 단계는 구체적으로 이하와 같이 진행된다. 즉, 감광성 페이스트(150)가 도포된 하부기판(120)을 스테이지(S) 상에 배치하고, 그 위에 X-선 건 (미도시) 및 마스크(130)를 고정적으로 설치한다. 이때, 상기 마스크(130)는 X-선(100)의 출광 경로 상에 배치되도록 정렬된다. 그리고, X-선(100)이 조사되도록 하면서 동시에 하부기판(120)이 배치된 스테이지(S)를 일 방향(x 방향)으로 구동하여 하부기판(120)이 해당 방향(x 방향)을 따라 일정한 속도로 이송되도록 한다. 여기서, 상기 하부기판(120)의 이송방향은 마스크(130)의 투광영역을 따르는 방향(x 방향)과 일치되게 설정된다.

고정된 위치에서 출사되는 X-선(100)에 대해 감광성 페이스트(150)가 일정한 속도로 이송됨에 따라, 감광성 페이스트(150)의 일단에서 타단 방향으로 X-선(100)이 주사될 수 있다. 이때, 하부기판(120)의 이송속도는 X-선(100)의 주사속도에 해당되는데, 이를 증감함에 의해 감광성 페이스트(150)의 단위 부피당 흡수되는 에너지량(노광량 :dose, 단위:kJ/㎤)을 조절할 수 있다. 감광성 페이스트(150)의 일단에서 타단 방향으로 X-선이 주사됨에 따라, 상기 감광성 페이스트(150) 중, 투광영역에 대응되는 스트라이프 형상의 노광부분(150a)은 X-선(100)에 노출되어 중합반응을 일으키며 경화된다. 상기 차광영역에 대응되는 페이스트 부분은 아무런 변화없이 원 상태를 유지한다.

이렇게 제1 리소그래피 공정이 완료되면, 이어서, 제2 리소그래피 공정이 진행된다. 상기 제2 리소그래피 공정은 이하에서 설명되는 바와 같이 진행된다. 먼저, 도 7c에 도시된 바와 같이, 두께 ho의 감광성 페이스트(150) 상에 두께 Δh의 감광성 페이스트(150)를 추가로 도포한다. 이에 따라, 전체 감광성 페이스트(150)는 하부기판(120)상에 첫 번째로 도포된 감광성 페이스트(150)의 두께 ho와, 본 단 계에서 추가된 감광성 페이스트의 두께 Δh가 더해지면서 전체 두께 h를 형성하게 된다. 이때, 상기 감광성 페이스트(150)의 전체 두께 h는 계단식 격벽에서 상대적으로 높게 형성되는 제2 격벽의 수직 높이에 대응된다. 이렇게 감광성 페이스트(150)가 추가적으로 도포된 후에는 액상 페이스트를 건조시키는 과정이 진행된다.

다음에, 도 7d에서 볼 수 있듯이, X-선 마스크(130`)를 준비하고, 이를 X-선(100)의 광 경로 상에 배치한다. 상기, 상기 X-선 마스크(130`)는 투명기재(131`)의 일면에 소정패턴으로 흡수체(132`)가 형성된 것이 사용될 수 있다. 상기 흡수체(132`)는 X-선(100)을 차단하여 차광영역을 형성하고, 상기 흡수체(132`)가 형성되지 않은 투명기재(131`)는 X-선(100)을 그대로 투과시키는 투광영역을 형성하게 된다. 상기 X-선 마스크(130`)는 일 방향(z 방향)을 따라 투광영역을 갖도록 설계될 수 있으며, 전술한 제1 리소그래피에서 사용된 X-선 마스크(130)와는 교차되는 방향으로 투광영역을 갖는다.

다음으로, 상기 X-선 마스크(130`)를 통해 상기 감광성 페이스트(150)를 선택적으로 노광시킨다. 적어도 일 방향(z 방향)으로 이동 가능하게 설치된 스테이지(S) 상에 상기 감광성 페이스트(150)가 도포된 하부기판(120)을 배치하고, 상기 하부기판(120)과 소정의 수직높이로 이격된 상방 위치에 X-선 건(미도시) 및 마스크(130`)를 고정적으로 설치한다. 이때, 상기 마스크(130`)는 X-선(100)의 광 경로 상에 배치되도록 정렬된다. 그리고, X-선(100)이 감광체 페이스트(150) 상에 조사되도록 하면서 동시에 상기 하부기판(120)이 배치되어 있는 스테이지(S)를 일 방 향(z 방향)으로 구동한다. 고정된 위치에서 출광되는 X-선(100)은 감광성 페이스트의 상대적인 이송동작에 의해 감광성 페이스트(150)의 일단에서 타단 방향으로 주사될 수 있다. 이때, 상기 감광성 페이스트(150)의 이송속도는 X-선(100)의 주사속도에 해당되며, 감광성 페이스트(150)에 대한 노광량을 좌우하게 된다. 따라서, 감광성 페이스트(150)의 침투 깊이나 흡수율 등을 고려하여 감광성 페이스트(150)의 이송속도를 최적화시키는 것이 바람직하다.

X-선(100)이 감광성 페이스트(150)의 일단에서 타단 방향으로 주사됨에 따라, 감광성 페이스트(150)의 노광부분(150c)은 중합반응을 일으키며 경화된다. 이때, 본 공정에 의해 노광/경화되는 부분은 선행하는 제1 리소그래피에 의해 노광/경화된 부분 위에 중첩적으로 형성될 수 있다.

이렇게 두 번의 X-선 노광을 수행한 감광성 페이스트(150)에 대해 현상 및 소성 공정을 적용하면, 감광성 페이스트의 무기미립자들이 서로 고착되면서 도 8에 도시된 바와 같은 최종적인 계단 형상의 격벽이 얻어진다. 도시된 계단 형상의 격벽(124)은 서로 교차하는 방향으로 연장되며, 서로에 대해 수직 단차를 갖도록 각각 높이 ho` 및 h`으로 형성된 제1 격벽(124a) 및 제2 격벽(124b)을 포함한다.

본 발명에서는 마스크에 의한 한정된 조사영역을 높은 방향 정밀도로 노광시킬 수 있는 X-선 리소그래피법을 적용함에 의해, 실제 마스크의 설계를 그대로 감광성 페이스트 상에 전사할 수 있으므로, 고정세의 격벽 패턴을 높은 형상 정밀도로 형성할 수 있다.

특히, 본 발명에서는 X-선 마스크가 감광성 페이스트를 전부 덮는 넓은 면적으로 형성되지 않고, X-선의 광 경로 상에서 그 조사영역에 국한되는 좁은 면적으로 형성되므로, X-선 마스크의 제작비용이 절감될 수 있으며, 결과적으로, PDP의 제조원가를 낮추고, 제품의 가격 경쟁력을 높일 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (16)

1. 기저기판을 준비하는 단계;

   상기 기저기판상에 격벽을 구성할 무기미립자와 감광성 화합물을 포함하는 유기물을 포함하는 감광성 페이스트를 도포하는 단계;

   X-선에 대한 투광영역 및 차광영역이 설계된 광 마스크를 준비하는 단계;

   상기 광 마스크가 X-선의 출광 경로 상에 배치되도록, 상기 광 마스크 및 X-선 광원을 상기 감광성 페이스트 상방에 고정적으로 설치하는 단계;

   상기 광 마스크 및 X-선 광원에 대해 상대적으로 상기 기저기판을 일 방향으로 이송하면서 동시에 X-선을 조사하는 노광 단계;

   상기 감광성 페이스트를 현상하여 격벽 패턴을 형성하는 현상 단계; 및

   상기 격벽 패턴을 구성하는 감광성 페이스트를 고온 환경에서 소성하는 단계;를 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널용 하판을 제조하는 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 광 마스크는 상기 기저기판의 이송방향을 따라 형성된 투광영역을 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널용 하판을 제조하는 방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 광 마스크는 투명기재의 적어도 일면에 패턴된 흡수체를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널용 하판을 제조하는 방법.
4. 제3항에 있어서,

   상기 투명기재는 유리기판 또는 폴리이미드 기판으로 마련되고, 상기 흡수체는 금(Au) 또는 텅스텐(W) 소재로 마련되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널용 하판을 제조하는 방법.
5. 제1항에 있어서,

   상기 감광성 페이스트는 적어도 유기물로 이루어진 비이클 및 결합제를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널용 하판을 제조하는 방법.
6. 제1항에 있어서,

   상기 무기미립자와 유기물은 서로 다른 굴절율을 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널용 하판을 제조하는 방법.
7. 제1항에 있어서,

   상기 무기미립자는 글라스 프릿 파우더(glass frit powder)인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널용 하판을 제조하는 방법.
8. 제1항에 있어서,

   상기 X-선은 0.01Å 내지 100Å의 파장을 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널용 하판을 제조하는 방법.
9. 제1항에 있어서,

   상기 감광성 페이스트의 도포 이후에는 액상 페이스트에 대한 건조 단계가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널용 하판을 제조하는 방법.
10. 제1항에 있어서,

    상기 기저기판상에는 다수의 어드레스 전극들 및 상기 어드레스 전극들을 덮는 유전체층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널용 하판을 제조하는 방법.
11. 제10항에 있어서,

    상기 감광성 페이스트는 상기 유전체층 상에 도포되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널용 하판을 제조하는 방법.
12. 순차로 진행되는 제1 리소그래피 공정 및 제2 리소그래피 공정에 의해 계단식 격벽 패턴을 갖는 플라즈마 디스플레이 패널용 하판을 제조하는 방법으로서,

    상기 제1 리소그래피 공정은,

    준비된 기저기판상에 격벽을 구성할 무기미립자와 감광성 화합물을 포함하는 유기물을 포함하는 감광성 페이스트를 제1 두께로 도포하는 단계;

    X-선에 대한 투광영역 및 차광영역이 설계된 제1 광 마스크를 준비하는 단계;

    상기 제1 광 마스크가 X-선의 출광 경로 상에 배치되도록, 상기 제1 광 마스크 및 X-선 광원을 상기 감광성 페이스트 상방에 고정적으로 설치하는 단계; 및

    상기 제1 광 마스크 및 X-선 광원에 대해 상대적으로 상기 기저기판을 어느 한 방향으로 이송하면서 동시에 X-선을 조사하는 노광 단계;를 포함하고,

    상기 제2 리소그래피 공정은,

    상기 제1 두께의 감광성 페이스트 상에 추가 도포를 통해 제2 두께의 감광성 페이스트를 형성하는 단계;

    X-선에 대한 투광영역 및 차광영역이 설계된 제2 광 마스크를 준비하는 단계;

    상기 제2 광 마스크가 X-선의 출광 경로 상에 배치되도록, 상기 제2 광 마스크 및 X-선 광원을 상기 감광성 페이스트 상방에 고정적으로 설치하는 단계; 및

    상기 제2 광 마스크 및 X-선 광원에 대해 상대적으로 상기 기저기판을 어느 한 방향으로 이송하면서 동시에 상기 X-선을 조사하는 노광 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널용 하판을 제조하는 방법.
13. 제12항에 있어서,

    상기 제1, 제2 리소그래피 공정에서 상기 기저기판의 이송방향은 서로 교차 되게 설정되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널용 하판을 제조하는 방법.
14. 제12항에 있어서,

    각각의 제1, 제2 광 마스크는 상기 기저기판의 이송방향을 따라 형성된 투광영역을 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널용 하판을 제조하는 방법.
15. 제12항에 있어서,

    각 리소그래피 공정에서, 상기 감광성 페이스트의 도포 이후에는 액상 페이스트에 대한 건조 단계가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널용 하판을 제조하는 방법.
16. 제12항에 있어서,

    상기 제1, 제2 리소그래피 공정 이후에는,

    상기 감광성 페이스트를 현상하여 격벽 패턴을 형성하는 현상 단계; 및

    상기 격벽 패턴을 구성하는 감광성 페이스트를 고온 환경에서 소성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널용 하판을 제조하는 방법.

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