KR20010005192A - 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 제조 방법 - Google Patents

Abstract

이 발명은 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽을 제조한다. 흡수체 패턴이 형성되어 있는 X-선용 마스크를 제1 기판에 부착시키지 않고 감광막의 전면에 정렬시킨 후 X-선을 조사시킨다. 패턴이 형성된 제1 기판을 현상액에 침전시켜 현상하며, 이에 따라 X-선이 조사되지 않은 부분만 남게 되어 감광막 패턴이 형성된다. 다음에 전기 도금 공정을 통하여 제1 기판의 감광막이 제거되어 있는 부분에 금속 물질을 성장시켜 채우고 남겨진 감광막을 제거한다. 따라서 격벽 제조를 위한 금속 구조물이 형성된다. 다음에 PDP 제조를 위한 제2 기판 상의 격벽용 재료를 이 금속 구조물로 눌러서 제2 기판 상에 격벽을 형성한다. 따라서, X-선에 의하여 격벽면이 매우 매끄럽고 모양이 정밀한 격벽이 형성되어 격벽내의 발광 효율이 향상된다. 또한, 격벽간의 피치를 매우 정밀하게 조절할 수 있으므로 플라즈마 디스플레이 패널의 해상도가 향상된다.

Description

플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING PARTITIONS OF PLASMA DISPLAY PANNEL}

이 발명은 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, 이하 PDP로 명명함)의 격벽 제조 방법에 관한 것으로 더욱 상세하게 말하자면, 리가(LIGA) 공정을 이용하여 PDP의 격벽을 제조하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 PDP는 플라즈마 현상을 이용하여 영상을 디스플레이하는 장치로서 인가 전압에 따라 AC 구동형 PDP와 DC 구동형 PDP로 나뉘어진다. PDP는 전면 유리 기판과 배면 유리 기판 및 격벽으로 이루어지는 다수의 셀에 3원색(R, G, B) 형광체를 순차적으로 바르고 네온과 크세논 등의 가스를 주입한다. 다음에 유리 기판에 설치한 전극에 전압을 가하면 각 셀에 주입된 가스가 활성화되었다가 방전됨에 따라 발광 현상이 발생되어 디스플레이가 이루어진다.

이러한 PDP는 박형으로 대형화가 가능하기 때문에 차세대 디스플레이 장치 주자로서 기대되고 있다. PDP의 각 셀을 형성하는 격벽의 정밀도에 따라 발광 효율이 변화되고 격벽 피치(pitch)에 따라 해상도가 좌우됨으로써, 격벽을 정밀하게 제조하여야 한다.

PDP의 격벽을 제조하는 방법으로서는 스크린 프린트(screen print) 방법, 샌드 브라스트(sand blast) 방법, 리프트 오프(lift-off) 방법, 포토리소그래피(photolithography) 방법 등이 있다.

스크린 프린트 방법은 패터닝된 스크린을 일정 간격을 유지하여 기판 위에 놓고 격벽 형성에 필요한 페이스트(paste)를 압착하여 원하는 형상을 기판에 인쇄하는 방법으로서, 배면 기판을 고정시킨 상태에서 페이스트를 배면 기판 위에 인쇄하고 건조시키는 과정을 중복하여 배면 기판 위에 격벽을 형성한다.

그러나 스크린 프린트 방법은 페이스트 인쇄 과정을 반복할 때마다 스크린과 기판의 위치를 적당하게 조절하는 과정을 반복 수행함으로써, 공정이 복잡하고 시간이 많이 걸릴뿐만 아니라 반복 작업시에 위치가 어긋나고 해상도가 저하되는 단점이 있다.

샌드 블래스트 방법은 Al₂O₃, SiO₂등의 연마제를 배면 기판 위에 압축 공기 등으로 분사 및 제거하여 격벽을 형성하는 방법으로서, 배면 기판 위에 격벽 재료 물질을 도포하고, 도포된 격벽 재료 물질 위에 감광 필름을 피복하고, 감광 필름 상에 마스크를 고정한 다음에 노광과 현상 작업을 수행하여 격벽을 형성하며, 이 때 격벽이 형성된 부분 위에 격벽 보호를 위한 물질이 남겨진다. 그 다음에 연마제를 분사하여 감광성 필름이 보호되지 않는 부분을 물리적으로 제거하고 나머지 보호막을 걷어 내어 격벽을 완성한다.

그러나 샌드 브라스트 방법은 연마 분쇄 장비 등 설비 투자에 소요되는 경비가 증가되고 유리 가판에 물리적 충격이 가해짐에 따라 기판의 균열이 발생되는 단점이 있다.

리프트 오프 방법은 격벽 높이의 패턴을 형성한 다음에 글래스 페이스트를 채우고 높은 온도에서 소성하여 글래스 물질을 남기고 패턴을 제거하여 격벽을 형성하는 방법으로서, 배면 기판 위에 감광막을 도포하고 마스크를 감광성 물질 위에 장착한 다음에 노광한다. 다음에 노광한 부분을 현상함에 따라 감광성 물질이 소결되어 격벽이 형성된다.

그러나 리프트 오프 방법은 형성된 패턴이 허물어지거나 소성시 격벽 균열이 발생될 수 있고 소성 후에도 감광성 필름이 잔존하는 단점이 있다.

포로리소그래피 방법은 감광성의 격벽 물질을 배면 기판에 입힌 후 노광, 소성을 통하여 격벽을 제조하는 방법으로서, 배면 기판 위에 감광성 물질을 도포하고 마스크를 감광성 물질 위에 장착한 다음에 노광한다. 다음에 노광한 부분을 현상하고 소성함에 따라 감광성 물질이 소결되어 격벽이 형성된다.

그러나 포토리소그래피 방법은 격벽 두께의 200㎛ 이상을 자외선 노광만으로형성하기가 어려우며, 사용되는 감광성 물질이 불안정하고 비싼 단점이 있다.

이 발명은 이러한 종래 기술의 단점을 해결하기 위한 것으로, 저가의 비용으로 PDP의 격벽을 정밀하게 제조하기 위한 것이다.

도 1a 내지 도 1f는 이 발명의 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 제조 방법을 그 공정 순서에 따라 도시한 단면도이다.

도 2는 이 발명의 실시예에 따른 격벽 제조를 위한 금속 구조물 제조시의 X-선 조사 상태를 나타낸 도이다.

이러한 기술적 과제를 달성하기 위하여, 이 발명에서는 리가 공정을 이용하여 PDP의 격벽 제조를 위한 금속 구조물을 제조한 다음에, 제조된 금속 구조물을 격벽용 재료에 프레스시켜 PDP 격벽을 형성한다.

이 발명의 특징에 따른 PDP의 격벽 제조 방법은, 제1 기판의 감광막에 마스크를 통하여 X-선을 조사하여 감광막을 노광시키는 단계; 상기 감광막을 현상하여 감광막 구조물을 형성하는 단계; 전기 도금 공정을 통하여 상기 감광막 구조물이 형성되지 않은 제1 기판의 상부에 금속 구조물을 형성하는 단계; 및 격벽 형성막이 도포되어 있는 제2 기판의 상부를 상기 금속 구조물로 눌러서 상기 제2 기판 상에 격벽 구조물을 형성하는 단계를 포함한다.

한편, 노광 단계에서, 감광막에 자외선을 조사하여 감광막 구조물을 형성할 수도 있으며, 마스크를 제1 기판에 대하여 비스듬하게 설치하여 제1 기판에 대하여 일정 각도 경사진 형상의 감광막 구조물을 형성할 수도 있다.

그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 실시예를 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 기술을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명한다.

이 발명의 실시예에 따른 PDP의 격벽 제조 방법은 PDP 격벽 모양의 반대되는 패턴으로 금속 구조물을 제조한 다음에, 격벽용 재료를 이 금속 구조물로 눌러서 격벽을 형성한다. 격벽을 형성하기 위한 금속 구조물을 제조하기 위하여 이 발명의 실시예에서는 리가 공정을 이용하였다.

리가(LIGA) 공정은 X-선을 이용한 사진 공정(X-선 lithography), 전기 도금 공정(electroforming) 및 플라스틱 사출(plastic molding) 공정 등의 세 가지 단계로 이루어진 미세한 가공 기술을 의미하며, 독일어 Lithographie, Galvanoformung 및 Abformung의 첫글자를 인용한 약자이다.

X-선을 이용한 사진 공정에서는 X-선용 마스크를 통하여 감광막(photoresist)에 X-선을 조사하고 현상하여 미세한 감광막 구조물을 제작하는 공정이며, 전기 도금 공정은 제작된 미세한 감광막 구조물에서 감광막이 제거된 부분에 전기 도금법을 이용하여 금속물을 성장시켜 채운 후 남겨진 감광막을 제거하여 미세한 금속 구조물을 제작하는 공정이며, 사출 공정은 제작된 미세한 금속 구조물을 금형으로 이용하여 플라스틱 구조물을 사출하는 공정이다.

이러한 리가 공정은 감광막을 노광할 때, 투과성이 우수한 X-선(1~10Å 범위의 파장)을 광원으로 사용함으로써 수 μm의 폭을 유지하면서도 수백 μm의 높이를 가질 수 있는 감광막 구조물을 제작할 수 있다. 또한 제작된 감광막 구조물의 벽면에 대한 조도가 30nm의 범위에서 매우 작으므로 광학 부품을 제작하는 데 응용할 수 있다. 이러한 감광막 구조물을 이용하여 도금에 의한 금속 구조물을 제작할 때 감광막 구조물과 반대 형상의 금속 구조물을 얻을 수 있으며, 이때 정밀도는 감광막 구조물과 거의 일치한다.

도 1a 내지 도 1f에 이 발명의 실시예에 따른 PDP의 격벽 제조 방법이 그 공정 순서에 따라 도시되어 있다.

먼저, 격벽 제조를 위한 금속 구조물을 제조한다. 여기서는 금속 구조물 제조를 위한 기판은 제1 기판으로 명명되고, PDP의 격벽 제조를 위한 기판은 제2 기판으로 명명된다.

도 1a에서 도시된 바와 같이, 우선, 흡수체(absorber)(31)의 패턴이 형성되어 있는 박막(membrane)으로 이루어진 X-선용 마스크(30)를 제1 기판(10)에 부착시키지 않고 감광막(20)의 전면(前面)에 정렬시킨다.

제1 기판(10)의 전면에는 X-선에 반응하는 감광 물질로 이루어진 감광막(20)이 형성되어 있으며, 감광막(20)과 제1 기판(10) 사이에 감광막(20)과 제1 기판(10)의 밀착력을 향상시키기 위하여 중간층을 형성할 수도 있다. 여기서 감광막(20)은 PMMA(poly methyl methacrylate)를 사용한다.

도 2에 이 발명의 실시예에 따른 PDP의 격벽 제조를 위한 금속 구조물 제조시의 X-선 조사 상태가 도시되어 있다.

첨부한 도 2에 도시되어 있듯이, 제1 기판(10)의 감광막(20)이 형성된 부분에 대응하여 마스크(30)가 설치되고, 또한 제1 기판(10) 및 마스크(30)와 동일 축상에 X-선 발생기가 순차적으로 설치된다. 이 때, 마스크(30)는 X-선이 출력되는 방향에 수직하게 설치되며, 제1 기판(10)은 도시하지 않은 X-선 스캐너에 상하 좌우로 이동가능하게 설치된다.

이와 같이 X-선 발생기와 마스크(30)와 제1 기판(10)이 정렬된 상태에서, X-선 발생기로부터 출력되는 X-선이 마스크(30)로 조사되면 마스크(30)의 흡수체 패턴(31)이 입사되는 X-선을 선택적으로 흡수 및 통과시킴으로써, 제1 기판(10)에 마스크(30)의 패턴이 형성된다. 이 때, X-선의 조사는 감광막(20) 바닥에 축적되는 X-선 에너지가 충분하게 되면 종료한다.

만약, 제1 기판(10)이 대형인 경우에는 제1 기판(10)이 상하 좌우 방향으로 이동되면서 X-선 조사가 이루어짐으로써, 제1 기판(10)의 각 영역에 마스크(30)에 따른 패턴이 각각 형성된다. 그러므로, 제1 기판(10)이 대형인 경우에도 X-선의 반복 노광에 따라 용이하게 패턴 형성이 이루어진다.

이와 같이 X-선이 조사된 감광막(20)을 2-에탄올(2-ethanol), 2-아미노에탄올(2-aminoethanol), 모폴린(morpholine) 및 물의 혼합액인 현상액에 침전시켜 현상한다. 그러면 도 1b에서 보는 바와 같이 X-선이 조사되지 않은 부분만 남게 되어 감광막 패턴(A)이 형성된다.

이러한 현상 공정시에 음파(초음파 등)를 가하여 현상액이 보다 빨리 감광막(20) 속으로 침투되도록 할 수 있으며, 이 경우에는 현상 속도가 증가되어 감광막 패턴(A)이 보다 빨리 형성될 수 있다.

다음, 도 1c에서 도시된 같이, 전기 도금 공정을 통하여 노출된 제1 기판(10)의 상부 즉, 감광막이 제거되어 있는 부분에 금속 물질을 성장시켜 채우고 남겨진 감광막(20)을 제거한다. 따라서 도 1d에 도시된 바와 같은 금속 구조물(40)이 형성된다.

이때 금속 구조물(40)은 Ni, Cu, Cu-Be, Ni-Fe의 합금 등으로 형성하며, Ni또는 Cu로 형성하는 경우에는 금속 구조물의 수명을 연장하기 위하여 표면 강화 처리를 한다. 표면 강화 처리 방법은 Ni 또는 Cu의 표면에 Ni-P 또는 Ni-B를 무전해 도금하거나 또는 W(텅스텐), TiN을 화학 증기 증착법(chemical vapor deposition, CVD) 등을 사용하여 코팅한다. 그러나 금속 구조물(40)은 이것에 한정되지는 않는다.

다음, 도 1d에 도시된 바와 같이, PDP의 제2 기판(50)에 격벽용 재료(60)를 도포한다. 여기서 격벽용 재료(60)는 융점이 낮은 글래스인 소다라임을 이용한다. 다음에, 위에 기술된 공정에 따라 향상된 PDP의 격벽 제조를 위한 금속 구조물(40)을 이용하여 프레스 공정을 수행한다.

도 1e에 도시된 바와 같이 제2 기판(50)의 격벽용 재료(60)의 상부에서, 이 금속 구조물(40)을 격벽용 재료(60)를 향하여 내리 누룬다. 이에 따라 도 1f에 도시된 바와 같이 금속 구조물(40)에 대응하여 제2 기판(50)에 격벽이 형성된다.

이와 같이 형성되는 격벽은 X-선 조사에 의하여 정밀하게 형성된 금속 구조물(40)에 의하여 형성됨에 따라 격벽면이 유리면처럼 매끄럽게 형성된다. 격벽면이 매끄럽지 못한 경우에는 PDP의 각 셀 내의 형광체에 의하여 발광된 빛이 난반사되기 때문에 휘도가 떨어지게 된다. 그러나 위에 기술된 바와 같이 격벽을 형성하는 경우에는 형광체에 의하여 발광된 빛이 균일한 면을 가지는 격벽면에 의하여 균일하게 반사됨에 따라 발광 효율이 향상된다.

이러한 이 발명의 실시예에서는 격벽간의 치수 오차가 1㎛ 미만이고, 격벽의 조도가 약 20∼30㎚인 PDP의 격벽을 얻을 수가 있었다.

위에 기술된 실시예에 따른 사진 공정에서는 마스크(30)를 X-선 발생기의 X-선 출력 방향에 대하여 수직으로 설치하여 제1 기판(10)에 대하여 직각을 이루는 직사각형 형상의 감광막 패턴(A)을 형성하였으나, 감광막 패턴(A)이 제1 기판(10)에 대하여 일정 각도 경사지게 형성할 수도 있다.

이 경우에는 도 2에서, X-선 발생기에 대하여 마스크(30)가 수직이지 않고 일정 각도를 이루도록 비스듬하게 설치하면, 마스크(30)를 통하여 감광막(20)에 형성되는 패턴이 경사지게 형성된다.

또한, 위에 기술된 실시예에서는 X-선을 이용하여 격벽 제조를 위한 금속 구조물을 위한 패턴을 형성하였으나, X-선에 한정되지 않고 자외선 등을 이용하여 패턴을 형성하는 것도 가능하다. 이 경우에는 자외선에 반응하는 감광막을 이용하여, Su-8 등의 두꺼운(약 300㎛) 포토 레지스트 필름 등을 사용한다.

이상에서와 같이 리가 공정을 이용하여 PDP의 격벽 제조를 위한 금속 구조물을 형성한 다음, 이 형성된 금속 구조물를 이용하여 PDP의 격벽을 제조함으로써, PDP의 격벽을 매우 정밀하게 형성할 수가 있다.

또한 X-선에 의하여 격벽간의 피치를 매우 정밀하게 조절할 수 있으므로 PDP의 해상도를 증가시킬 수 있다.

또한, 형성된 격벽 모양이 매우 미세하고 선이 곧으므로 격벽내의 발광 효율이 향상되어, PDP에서 고휘도의 발광을 얻을 수가 있다.

또한, 기판을 상하 좌우로 이동하면서 X-선을 기판에 반복 노광함으로써, 대면적의 격벽을 제조할 수 있다.

또한, 현상 공정시에 음파를 사용함에 따라 현상 속도가 증가되어 제조 시간을 감소시킬 수 있다.

또한, 제조시에 PDP 용 기판에 균열이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

이 발명은 위에 기술한 실시예에 한정되지 않고, 다음에 기술되는 청구 범위를 벗어나지 않는 범위내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.

Claims (6)

1. 제1 기판의 감광막에 마스크를 통하여 X-선을 조사하여 감광막을 노광시키는 단계;

   상기 감광막을 현상하여 감광막 구조물을 형성하는 단계;

   전기 도금 공정을 통하여 상기 감광막 구조물이 형성되지 않은 제1 기판의 상부에 금속 구조물을 형성하는 단계; 및

   격벽 형성막이 도포되어 있는 제2 기판의 상부를 상기 금속 구조물로 눌러서 상기 제2 기판 상에 격벽 구조물을 형성하는 단계

   를 포함하는 PDP의 격벽 제조 방법.
2. 제1항에서,

   상기 노광 단계에서, 상기 제1 기판을 상하 좌우로 이동시키면서 X-선 노광을 반복 수행하는 PDP의 격벽 제조 방법.
3. 제1항에서,

   상기 노광 단계에서, 상기 감광막에 자외선을 조사하여 감광막 구조물을 형성하는 PDP의 격벽 제조 방법.
4. 제1항에서,

   상기 노광 단계에서, 상기 마스크를 제1 기판에 대하여 비스듬하게 설치하여 상기 제1 기판의 감광막에 일정 각도 경사진 형상의 감광막 구조물을 형성하는 PDP 의 격벽 제조 방법.
5. 제1항 내지 제4항에 있어서, 상기 금속 금조물은 Ni, Cu, Cu-Be 또는 Ni-Fe 중 하나의 금속으로 형성하는 PDP의 격벽 제조 방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 금속 금조물을 상기 Ni 또는 Cu로 형성하는 경우에는 상기 금속 구조물의 수명을 연장하기 위하여 Ni의 표면에 Ni-P 또는 Ni-B 또는 W 또는 TiN의 혼합물을 코팅하는 PDP 의 격벽 제조 방법.