KR20020024352A

KR20020024352A - 새로운 가공기술 및 조립방식을 이용한 플라즈마디스플레이 패널 하판 격벽 성형용 금형 제작 방법

Info

Publication number: KR20020024352A
Application number: KR1020000056072A
Authority: KR
Inventors: 김병수
Original assignee: 김병수
Priority date: 2000-09-25
Filing date: 2000-09-25
Publication date: 2002-03-30
Also published as: KR100367960B1

Abstract

본 발명에서 제안하는 새로운 가공기술 및 조립방식을 이용한 PDP(Plasma Display Panel) 하판 격벽 성형용 금형 제작방법은 먼저 PDP 하판의 격벽(barrier ribs) 형상을 갖는 core 금형 틀을 제작한다. 그런 후에, 플라스틱사출을 이용하여 단위 체적 크기의 고 강도 플라스틱 금형들을 대량으로 복제하여 이들을 정밀 조립함으로써 PDP 하판 격벽 성형을 위한 대면적 정밀 금형을 제작하는 것이다. 이렇게 제작된 금형으로 완전히 건조되지 않은 PDP 하판용 ceramic green sheet를 압착시킴으로써 screen printing, sand blasting 등 기존의 방식보다 훨씬 간단하고 저렴한 비용으로 PDP 하판 격벽을 제작할 수 있다.

Description

새로운 가공기술 및 조립방식을 이용한 플라즈마 디스플레이 패널 하판 격벽 성형용 금형 제작 방법{A method of manufacturing mold for barrier ribs replication of PDP rear panel by a new forming technology and fabrication}

본 발명은 새로운 가공방식 및 조립기술을 이용한 PDP(Plasma Display Panel) 하판 격벽 성형용 금형 제작 방법에 관한 것으로, 특히 미세한 격벽 제작이가능하여 PDP의 발광효율을 향상시키는 동시에 생산단가를 낮춰 양산시 제품의 경쟁력을 강화시키는 새로운 가공방식 및 조립기술을 이용한 PDP 하판 격벽 성형용 금형 제작 방법에 관한 것이다.

자외선에 의하여 형광 물질이 발광하는 특성을 이용한 display인 PDP(Plasma Display Panel)는 현재 급격히 발전하고있는 FPD(Flat Panel Display)중 향 후 대면적 dislay 시장을 주도해나갈 벽걸이 TV로 각광받고 있으며 현재 기술 수준 및 효율성으로 볼 때 PDP가 40″∼ 60″display로서 가장 유력할 것으로 평가되고 있다. 그러나 아직까지는 지나치게 높은 가격, 휘도개선, 고화질화 등 몇가지 해결하여야 할 문제점들이 남아있다.

PDP 구조에서는 방전거리를 유지시키고 인접한 셀 간의 전기적, 광학적 상호 간섭을 방지하기 위하여 격벽을 필요로 하며 최근들어 제작되는 격벽의 폭은 점점 더 미세화(100㎛ 이하)되고 있다. 격벽 폭의 감소에 따른 방전공간의 확대는 휘도의 향상을 도모하며 방전 효율을 증가 시킬 수 있다. 따라서 격벽의 형성은 PDP 공정에서 가장 큰 비중을 차지하며 하판 생산의 가장 큰 장애로 등장하였다. 초기에는 PDP 하판의 격벽 형성을 위하여 screen printing법을 이용한 후막 다층 인쇄 방법을 많이 사용하였으나 현재는 보호막이 patterning되어 있는 PDP 하판상에 미세한 분말입자를 분사시켜 격벽 구조를 제작하는 sand blasting method, lift off 방식을 이용하는 squeezing method, UV에 반응하는 감광성 유리를 이용하는 FODEL method등 다양한 방법이 이용되고 있다.

그러나 이러한 방법들은 정밀도, 제작비용, 효율성 등을 고려해볼 때 개선되어야할 많은 기술적 문제점들이 있으며 특히 향 후 양산을 통한 PDP의 cost down을 위해서는 계속적으로 적용하기 어려운 방식으로 평가되고 있다. 가장 최근에 선보이고 있는 금형을 이용한 press 성형법은 완전히 건조되지 않은 ceramic green sheet를 정밀 금형으로 압착하여 격벽을 성형하는 방법으로 PDP 하판의 격벽 제작공정을 간소화할 수 있으며 미세한 선폭의 격벽 제작이 용이한 차세대 기술로 각광 받고 있다.

도 1a 및 도 1b는 종래에 시도되고 있는 방식으로 기계가공 방식을 이용하여 PDP 하판 격벽 성형용 금형을 제작하는 방법을 도시한 것이다.

도 1a는 기계가공 방식증 하나인 dicing saw machine(110)으로 금속판을 가공하여 일정 간격으로 배열된 격벽 구조로 이루어진 금형(120)을 형성하는 단계를 보여준다.

도1b는 상기 기계가공 방식으로 제작된 격벽 구조를 갖는 금형(120)을 완전히 건조하지 않은 PDP 하판용 cermic green sheet 상에 압착하여 PDP 하판 격벽 구조(130)를 형성하는 단계를 보여준다.

그러나 전통적인 방법인 기계가공방식을 이용한 이 금형 제작법은 가공 한계, 누적오차 등의 어려움으로 인해 정밀 금형 제작 자체가 어려운 실정이며 기계가공방식 상 제작할 수 있는 금형의 격벽 형상이 수직 구조로 한정되기 때문에 금형 압착 후 이형이 어렵고 성형압의 불 균일성으로 인한 crack 발생 등의 문제점이있다.

본 발명은 새로운 가공기술 및 정밀 조립방식을 이용하여 기존의 PDP 하판 격벽 제작 방식이 갖는 기술적 문제점을 해결하고 저렴한 가격으로 양산이 가능한 새로운 PDP 하판 제작방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에서는 상기한 종래의 기계가공방식이 갖는 가공한계성을 극복할 수 있는 새로운 가공기술 및 정밀 조립방식을 이용하여 PDP 하판 격벽 성형용 정밀 금형 제작법을 제안한다.

새로운 개념의 가공기술인 이 LIGA(독일어 LIthographie, Galvanoformung, Abformung의 약자) 기술은 X-선을 이용하여 서브 마이크론의 정밀도(1㎛이하)를 갖는 금형 및 3차원 구조물을 일괄 가공할 수 있는 기술로 X-선을 이용한 사진식각공정, 전기도금공정 및 플라스틱 몰딩(plastic molding) 공정의 세가지 단계로 이루어진 미세가공기술이다.

X-선 사진식각공정은 X-선 마스크를 사용하여 고분자 감광체에 선택적으로 X-선을 조사, 현상하여 고분자 감광체에 미세 구조물을 제작하는 공정이다.

전기도금공정은 선택적으로 현상되어 제작된 상기 미세 감광체 구조물의 빈 부분을 전기 도금법에 의해 금속을 성장시켜 채우고, 그 후 고분자 감광체를 제거하여 초정밀 금속 구조물을 제작하는 공정이다.

플라스틱 몰딩 공정은 위의 제작된 초정밀 금속 구조물을 core 금형으로 사용하여 동일한 형상을 갖는 플라스틱 사출물을 대량으로 복제하는 공정이다.

도 1a 및 도 1b는 종래에 시도되고 있는 기계가공 방식을 이용하여 PDP 하판 격벽 성형용 금형을 제작하는 방법을 도시한 도면.

도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 PDP 하판 격벽 성형용 금형 제작 방법을 순차적으로 도시한 도면.

도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 PDP 하판 격벽 성형용 ceramic core 금형 제작방법을 순차적으로 도시한 도면.

본 발명은 X-선에 의해 선택적으로 조사된 후 현상되어 제작된 고분자 감광체 구조물을 이용하여 정밀 금형을 만들고, 이 정밀 금형을 core 금형으로 이용하여 단위 체적의 고 강도 플라스틱 금형을 대량으로 제조 및 이들을 정밀 조립하여 PDP 성형용 정밀 금형을 제작한 후 이 금형을 이용하여 완전히 건조되지 않은 ceramic green sheet를 압착함으로써 PDP 하판의 격벽 구조을 성형하는 방법이다.

이와 같은 본 발명의 특징에 따른 PDP 하판 격벽 성형용 금형 제작 방법은 고분자 감광체를 노광시키는 단계, 고분자 감광체 구조물의 현상 단계, 전기도금을 이용하여 core 금형을 형성하는 단계, 플라스틱 사출하는 단계, 조립하는 단계, PDP 하판용 ceramic green sheet를 압착하는 단계를 포함한다.

고분자 감광체를 노광시키는 단계에서 도전성 기판 위에 고분자 감광체를 형성시키고, 방사광가속기의 X-선 또는 자외선을 마스크를 통해 선택적으로 통과시켜 상기 고분자 감광체 상에 조사하여 노광시킨다.

고분자 감광체 구조물의 현상 단계에서 빛(X-선 또는 자외선)에 선택적으로 노광된 상기 감광체를 도전성 기판의 상면이 드러날 때까지 현상하여 격벽 형상으로 이루어진 고분자 감광체 구조물을 제작한다.

전기도금을 이용한 core 금형 형성 단계에서는 제작된 고분자 감광체 구조물의 바닥면인 전도성 기판으로부터 금속을 도금하여 core 금형을 형성한다.

플라스틱 사출하는 단계에서 상기 제작된 core 금형을 이용하여 단위체적을 갖는 고 강도의 플라스틱 형태의 금형을 대량으로 사출한다.

조립단계에서 상기 제작된 단위 체적의 고 강도 플라스틱 금형들을 자체 조립기구 및 정밀 정렬 봉을 이용하여 조립하여 대형화한다.

PDP 하판용 ceramic green sheet 압착단계에서 상기 조립되어 제작된 PDP 하판 격벽 성형용 금형을 완전히 건조되지 않은 ceramic green sheet상에 압착하여 PDP 하판 격벽을 성형한다.

이때, 감광체를 노광시키는 단계에서 사용하는 광원이 X-선일 경우 감광체는 PMMA sheet를 사용하는 것을 특징으로 한다.

다음으로, 본 발명의 다른 특징에 따른 PDP 하판 격벽 성형용 금형 제작 방법은 고분자 감광체를 노광시키는 단계, 고분자 감광체 구조물을 형성하는 단계, ceramic core 금형을 형성하는 단계, 플라스틱 사출하는 단계, 조립하는 단계, PDP 하판용 ceramic green sheet를 압착하는 단계를 포함한다.

감광체를 노광시키는 단계에서 도전성 기판 위에 고분자 감광체를 접합하고, X-선 또는 자외선을 마스크를 통해 선택적으로 통과시켜 고분자 감광체 상에 조사하여 노광시킨다.

고분자 감광체 구조물을 형성하는 단계에서 X-선에 선택적으로 노광된 상기감광체를 접합된 도전성 기판의 상면이 드러날 때까지 현상하여 격벽 형상으로 이루어진 고분자 감광체 구조물을 제작한다.

Ceramic core 금형을 형성하는 단계에서 상기 제작된 감광체 구조물에 ceramic slurry 또는 paste를 채워 넣고 건조 후 소결하여 플라스틱 사출용 ceramic core 금형을 형성한다.

플라스틱 사출하는 단계에서 상기 제작된 ceramic core 금형을 이용하여 단위 체적을 갖는 고 강도 플라스틱 금형을 대량으로 사출한다.

조립단계에서 상기 제작된 단위 체적의 고 강도 플라스틱 사출금형들을 자체 조립기구 및 정밀 봉을 이용하여 조립하여 대형화한다.

다음으로, 본 발명의 또 다른 특징에 따른 PDP 하판 격벽 성형용 금형 제작 방법은 core 금형을 제작하는 단계, 플라스틱 사츨하는 단계, 조립하는 단계, PDP 하판용 ceramic green sheet를 압착하는 단계를 포함한다.

Core 금형을 제작하는 단계에서 금속 또는 ceramic을 기계가공 하여 플라스틱 사출용 core 금형을 제작한다.

플라스틱 사출하는 단계에서 상기 제작된 core 금형을 이용하여 단위 체적을 갖는 고 강도 플라스틱 금형을 대량으로 사출한다.

조립단계에서 상기 제작된 단위체적의 고 강도 플라스틱 사출금형들을 자체 조립기구 및 정밀 봉을 이용하여 조립하여 대형화한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

도 2a 내지 도 2f는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 PDP하판 격벽 성형용 금형 제작 방법을 순차적으로 도시한 도면이다.

도 2a 내지 도 2f에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 PDP 하판 격벽 성형용 금형 제작 방법은 X-선 노광 단계, 감광체 현상단계, core 금속 금형 형성 단계, 플라스틱 사출 단계, 조립단계, PDP 하판용 ceramic green sheet를 압착하는 단계를 포함하는 것으로 core 금속 금형으로 고 강도 플라스틱 금형을 만들고 이 금형을 이용하여 PDP 하판 격벽을 제작한다.

도 2a에 도시한 바와 같이, X-선 노광 단계에서는 도전성 기판(210) 위에 X-선에 반응하는 고분자 감광체(220)를 일정 두께로 형성시킨다. 그런 후에, X-선 마스크(230)를 선택적으로 통과한 X-선이 고분자 감광체(220) 바닥에 도달되어 일정량의 에너지가 축적되도록 노광한다.

도 2b에 도시한 바와 같이, 고분자 감광체 현상 단계에서는 X-선에 선택적으로 노광된 고분자 감광체 시편을 현상액에 침지하여 현상함으로써 격벽 구조를 갖는 고분자 감광체 구조물을 형성한다. 현상이 완료되면 X-선에 의해 선택적으로 노광된 부분은 현상액에 의해 도전성 기판(210)의 상면이 드러날 때까지 식각되어 격벽 구조를 갖는 고분자 감광체 구조물이 형성된다.

Core 금속 금형 형성 단계에서는 이전단계에서 식각된 후 바닥이 드러난 전도성 기판(210) 상면을 O2 플라즈마 및 10% 황산 용액을 이용하여 활성화시킨 후 감광체 구조물에 전기 도금으로 금속을 도금시키고 성장한 도금층(240)의 윗 부분을 연마한 후 고분자 감광체를 제거한 후 이 도금된 금속을 전도성 기판으로부터 분리하면 도 2c에 도시한 바와 같이 금속 금형(250)이 형성된다. 이때, 전기도금으로 사용되는 금속은 니켈 또는 니켈합금이다.

도 2d에 도시한 바와 같이, 플라스틱 사출단계에서는 상기 제작된 core 금속 금형(250)과 기계가공법에 의한 금형(260)을 조합하여 사출금형(270)을 완성하고 이를 이용하여 단위 체적을 갖는 고 강도 플라스틱 금형(280)들을 대량으로 사출한다. 이때 사용되는 고강도 플라스틱 사출재료는 열경화성수지 및 열가소성수지 모두 가능하며 사출방식 또한 인젝션 몰딩 및 트랜스퍼 몰딩 모두 가능하다. 사출된 단위 플라스틱 금형은 수평방향의 조립을 위한 돌출부(290)와 수취부(300)를 포함하고 있으며 수직방향의 조립을 위해 정밀 봉(320)이 끼워질 수 있는 홈(310)을 구비하고 있다.

조립단계에서는 도 2e에 도시한 바와 같이, 이전 단계에서 제작된 단위체적을 갖는 고 강도 플라스틱 사출금형(280)들을 수평 방향으로는 금형의 돌출부(290) 및 수취부(300)를 이용하여 조립하고 수직방향으로는 정밀 봉(320)을 금형의홈(310)에 끼워 넣어 조립하여 대면적 PDP 하판 격벽 성형용 금형(330)이 완성된다.

도 2f에 도시한 바와 같이 이전 단계에서 제작된 PDP 하판 격벽 성형용 금형을 완전히 건조되지 않은 PDP 하판용 ceramic green sheet(340)에 압착하여 PDP하판 격벽을 형성한다. 이때, 사용하는 압착방법은 cold press법 또는 라미네이터를 이용한 압착방법 모든 가능하다. 이런 과정을 거침으로써 PDP 하판 격벽을 보다 간단하고 저렴한 비용으로 제작할 수 있다.

도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 제 2 실시 예를 설명하기 위한 도면으로서, 상기 제 1 실시예에서 X-선 노광 및 현상공정으로 제작된 고분자 감광체 구조물에 전기도금으로 core 금형을 제작하던 방법을 달리하여 ceramic core 금형을 형성하는 공정이다.

도 2a 및 도 2b의 공정에 의해 제작된 감광체 구조물(340)에 ceramic slurry 또는 paste(350)를 채워 넣고 건조한 후 소결한 후 표면처리를 가하여 ceramic core 금형(360)을 형성한다. 이때 ceramic slurry를 채워 넣은 방법은 일반적인 방법으로 단순히 부어 넣을 수도 있고 또는 챔버 내에서 진공을 뽑거나 압력을 가하면서 채워 넣을 수도 있다. 이하 제작된 ceramic core 금형을 이용하여 사출 성형을 하여 고 강도 플라스틱 금형을 만들고 이 금형을 이용하여 PDP 하판 격벽을 제작하는 공정은 제 1 실시예와 동일하다.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 하나의 실시예일 뿐 본 발명이 상기한 예에 한정되는 것은 아니며, 또한 상기 실시예 외에 많은 변경이나 변형이 가능한 것은 물론이다. 예를 들어, core 금형 제작시 X-선 노광 및 현상공정과 전기도금 공정 및 ceramic slurry 및 paste를 이용한 core 금형 제작이 아닌 일반 기계가공법에 의해 core 금형을 제작할 수 있다. 또한 전기도금 금형의 강도를 높이기 위하여 Ni-Fe, Ni-W 등 합금 도금을 하거나 core 금형 및 고 강도 플라스틱 금형의 표면 강화를 위해 TiN, Cr 등을 표면에 코팅할 수 있다. Core 금형의 격벽 형상을 바꾸므로서 PDP 하판의 격벽성형 공정시 금형과 ceramic 재료와의 이탈을 용이하게 하거나 PDP의 발광효율을 높이기 위해 격벽의 모양을 자유롭게 변형시키는 것이 가능하다. 그리고 플라스틱 형태의 금형을 금속 금형으로 바꾸기 위해서 조립공정으로 대형화된 플라스틱 금형 위에 금속층을 코팅한 후 전기도금공정을 수행하면 금속의 대면적 PDP 금형이 제작된다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 PDP 하판 격벽 성형용 금형 제작 방법은 대량으로 사출된 고 강도 플라스틱 금형을 조립하여 제작하므로 저렴한 가격으로 양산이 가능하며 PDP 하판 격벽 제작방법 또한 이 금형을 이용한 압착방식이므로 PDP 하판 격벽 제작에 따르는 시간 및 공정을 감소시켜 전체 PDP 가격을 현저히 낮출 수 있다. 또한 LIGA 기술로 제작된 PDP 하판 격벽 성형용 정밀 금형의 격벽 형상은 그 용도와 특성에 따라 다양한 모양과 크기로 제작이 가능하여 이 금형으로 제작된PDP는 발광효율 향상 및 휘도 개선이 가능하며 이형이 용이하고 성형압의 불 균일성을 방지할 수 있다.

Claims

도전성 기판 위에 고분자 감광체를 형성하고 X-선 마스크를 통하여 상기 감광체 상에 X-선을 선택적으로 노광시키는 단계:

상기 선택적으로 X-선에 노광된 고분자 감광체를 상기 도전성 기판의 상면이 드러날 때까지 현상하여 격벽 구조를 갖는 감광체 구조물을 형성하는 단계:

상기 고분자 감광체 구조물에 금속을 전기도금으로 채워 넣어 core 금속 금형을 형성하는 단계:

상기 core 금속 금형을 이용하여 단위 체적의 고 강도 플라스틱 금형을 대량으로 사출하는 단계:

상기 고 강도 플라스틱 금형들을 상호 조립하여 대면적화 하는 단계:

상기 조립된 대면적 플라스틱 금형을 완전히 건조하지 않은 PDP 하판용 ceramic green sheet 상에 압착하여 PDP 하판 격벽 구조를 성형하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 새로운 가공기술 및 조립방식을 이용한 PDP 하판 격벽 성형용 금형 제작 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 단위 체적의 고 강도 플라스틱 금형을 대량으로 사출하는 단계에서 플라스틱 사출 재료는 강도가 우수한 열경화성 및 열가소성 수지를 사용하는 것을 특징으로 하는 새로운 가공기술 및 조립방식을 이용한 PDP 하판격벽 성형용 금형 제작 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 PDP 하판용 ceramic green sheet를 압착하여 PDP 하판 격벽 구조를 성형하는 단계에서 압착방법은 cold press법 또는 라미네이터를 이용한 압착방법을 이용하는 것을 특징으로 하는 새로운 가공기술 및 조립방식을 이용한 PDP 하판 격벽 성형용 금형 제작 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 X-선 노광 및 현상 공정에 의해 제작된 고분자 감광체 구조물에 ceramic slurry 또는 paste를 채워 넣고 건조한 후 소결하여 ceramic core 금형을 형성하여 이를 core 금형으로 사용할 수 있는 것을 특징으로 하는 새로운 가공기술 및 조립방식을 이용한 PDP 하판 격벽 성형용 금형 제작 방법.
제 1 항에 있어서, X-선 사진식각공정 및 전기도금 공정에 의해 core 금형을 형성하는 대신 기계가공법으로 core 금형을 제작하여 사용할 수 있는 것을 특징으로 하는 새로운 가공기술 및 조립방식을 이용한 PDP 하판 격벽 성형용 금형 제작 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 사출공정에 의해 제작된 단위 체적의 플라스틱 금형은 금형간의 조립을 금형 간의 조립을 위해 수평 조립을 위한 돌출부 및 수취부를 포함하고 수직방향의 조립을 위해 정밀 봉이 끼워질 수 있는 홈을 구비하는 것을 특징으로 하는 새로운 가공기술 및 조립방식을 이용한 PDP 하판 격벽 성형용 금형 제작 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 조립공정에 의해 대형화된 플라스틱 금형 위에 금속층을 코팅한 후 전기도금공정을 수행하여 금속의 일체형으로 된 대형 PDP 금형이 제작되는 것을 특징으로 하는 새로운 가공기술 및 조립방식을 이용한 PDP 하판 격벽 성형용 금형 제작 방법.