KR20030017248A - 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 형성용 매립형 소프트몰드 제작방법 및 그를 이용한 격벽 형성방법 - Google Patents

플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 형성용 매립형 소프트몰드 제작방법 및 그를 이용한 격벽 형성방법 Download PDF

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KR20030017248A
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최정웅
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Abstract

본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널(plasma display panel, PDP) 제조 기술에 관한 것이며, 특히 PDP의 격벽(barrier rib) 형성용 매립형 소프트 몰드(additive soft mold)의 제작방법 및 그를 이용한 격벽 형성방법에 관한 것이다. 본 발명은 기판의 휨 또는 파손을 방지하며, 격벽의 높이 균일도를 확보하고, 성형 후 소프트 몰드의 탈형이 용이한 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 형성용 매립형 소프트 몰드 제작방법 및 그를 이용한 격벽 형성방법을 제공하는데 그 목적이 있다. 본 발명에서는 굴곡 탄성을 가지는 고무 원료를 사용하여 매립형 소프트 몰드를 제작하고, 그를 이용한 매립법으로 격벽을 형성한다. 특히, 소프트 몰드의 배면을 연마하여 관통홀이 형성되도록 함으로써 격벽 형성시 가압 성형 없이 스퀴즈를 사용하여 격벽 페이스트를 매립할 수 있도록 한다. 한편, 격벽 페이스트로 광중합형 감광성 페이스트를 사용하고 매립 직후 자외선(UV) 노광을 수행하는 경우, 광중합 반응에 의한 페이스트 내 고분자의 수축 효과를 얻을 수 있어 탈형이 용이하게 된다.

Description

플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 형성용 매립형 소프트 몰드 제작방법 및 그를 이용한 격벽 형성방법{Fabrication method of additive soft mold for barrier rib in plasma display panel and method of forming barrier rib using the mold}
본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널(plasma display panel, PDP) 제조 기술에 관한 것이며, 특히 PDP의 격벽(barrier rib) 형성용 매립형 소프트 몰드(additive soft mold)의 제작방법 및 그를 이용한 격벽 형성방법에 관한 것이다.
플라즈마 디스플레이 패널(PDP)은 기체 방전시에 생성된 플라즈마를 이용하여 화상을 표시하는 표시소자로서, 기체 방전 표시(gas discharge display) 소자라고도 부른다. PDP는 상판과 하판 사이에 Ne, Xe 등의 방전 기체를 충진하고, 기체 방전을 통해 발생한 진공자외선이 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 형광체를 여기하여 가시광선을 발생시킨다.
PDP는 직류(DC)형과 교류(AC)형으로 구분이 되며 AC형은 방전 셀의 전극 구조에 따라 다시 대향방전형과 면방전형으로 나뉘어 지는데, 대향방전형은 이온충격에 의한 형광체 열화로 인해 수명이 단축되는 문제가 있는 반면, 면방전형은 방전을 형광체 반대편면으로 모아 형광체 열화를 최소화함으로써 대향형 구조의 문제점을 극복하였고, 현재 대부분의 PDP에서 이 방식을 채택하고 있다.
도 1은 면방전형 AC PDP의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 면방전형 AC PDP는 배면기판(10), 어드레스 전극(11), 백색 유전체(12), 격벽(13) 등이 배면판을 이루며, 전면기판(14), 투명 전극(15), 버스 전극(16), 투명 유전체(17), 유전체 보호막(18), 블랙 스트라이프(black stripe)(도시되지 않음) 등이 전면판을 이룬다. 또한, PDP에서 색상을 구현하기 위한 형광체(R, G, B)(19)는 투과형의 경우는 전면판에, 반사형의 경우는 도시된 바와 같이 배면판의 격벽(13) 사이에 배치된다.
이 중에서 격벽은 50∼80㎛ 내외의 선폭을 가진 3차원 구조를 이루고 있기 때문에 그 형성 공정이 까다롭다. 현재 PDP의 격벽 형성 공정으로는 스크린 인쇄법(Screen printing method), 샌드 블라스트법(Sand blast method), 사진식각법(Photolithography), 금형법(Press method), LTCC-M법(Low Temperature Co-fired Ceramic on Metal) 등이 알려져 있다.
스크린 인쇄법은 스크린 마스크(screen mask)를 이용하여 원하는 패턴(pattern) 인쇄 및 건조 과정을 수회 반복하는 방법이다. 이러한 스크린 인쇄법은 원하는 격벽 높이를 얻기까지 여러 차례 반복 인쇄를 수행해야 하기 때문에 격벽의 기울어짐, 격벽의 높이 편차에 따른 방전 특성의 불안정 및 형광체 형성시 균일성 저하, 스크린 마스크 메쉬(screen mask mesh) 자국 등이 문제점으로 지적되어 재현성 불량에 따른 수율 저하가 예상되며, 스크린 마스크의 한계로 인해 고정세 패턴의 제작이 상당히 어려운 단점이 있다.
샌드블라스트법은 격벽 페이스트를 300∼400㎛ 두께로 도포 및 건조시킨 후 내샌딩성을 가지는 드라이 필름 레지스트(dry film resist, DFR)를라미네이팅(laminating)하고 노광, 현상하여 원하는 격벽 패턴을 얻고 미세한 연마제 알갱이로 깍아내는 공정이다. 이러한 샌드블라스트법은 인쇄법에 비해 고정세의 격벽 형성이 가능한 장점이 있으나, 공정이 복잡하고 재료 손실이 많으며, 샌드블라스트 과정에서 생성된 분말 혼합물의 분리가 쉽지 않고 공해 물질이기 때문에 비환경친화적이라는 문제점이 있다. 무엇보다도 샌드블라스트 과정에서 유리기판에 유발되는 물리적인 충격이 크기 때문에 후속 소성 과정에서 격벽에 균열이 발생하는 것이 단점으로 지적되고 있다.
사진식각법은 감광성 격벽 페이스트를 도포 및 건조한 다음 포토마스크를 사용하여 노광한 후 비노광 부분의 페이스트를 현상액으로 선택적으로 용해시켜 제거하는 공정이다. 이러한 사진식각법은 정밀한 치수 조정이 가능한 장점이 있는 반면, 페이스트의 손실이 크고, 감광성 격벽 페이스트의 하부까지 감광이 어렵기 때문에 100㎛ 이상 높이의 격벽 형성이 곤란하다는 단점이 있다.
도 2a 내지 도 2c는 종래기술에 따른 금형법을 이용한 격벽 형성 공정도이다. 종래기술에 따른 금형법은 우선, 도 2a에 도시된 바와 같이 유리기판(20) 상에 그린테이프(green tape)(21)를 부착시킨 다음, 격벽 패턴이 음각된 판상의 금속 몰드(22)를 그린테이프(21) 위에 정렬시킨다.
다음으로, 도 2b에 도시된 바와 같이 가압 성형을 실시한다.
이어서, 도 2c에 도시된 바와 같이 판상의 금속 몰드(22)를 수직 방향으로 분리시켜 격벽(21a)을 형성한다.
상기와 같은 종래의 금형법은 공정이 매우 단순하고 재료 이용율이 높다는장점을 가지고 있는 반면, 수득된 격벽(21a)의 높이 균일도가 떨어지고, 대면적의 판상의 금속 몰드(22)에 가해지는 압력으로 인하여 유리기판(20)의 파손이 우려되며 가압 성형 후 판상의 금속 몰드(22)와 그린테이프(21) 사이의 분리(탈형)가 어렵다는 단점이 있다.
한편, LTCC-M(Low Temperature Co-fired Ceramic on Metal)법은 금속기판(예컨대, Ti) 상에 그린테이프를 부착시키고, 그린테이프 상에 어드레스 전극과 유전체층을 형성한 후, 판상의 금속 몰드인 엠보싱 몰드(embossing mold)로 가압 성형하여 격벽을 형성하는 공정이다. 이러한 LTCC-M법은 공정이 간단하고 설비 및 재료비를 절감할 수 있으나 실제 PDP의 양산에 적용되기 위해서는 가압 성형 후 탈형의 용이성 확보, 동시 소성시 발생하는 휨(camber) 억제, 가압 성형시 배면기판의 휨 방지 등의 기술적인 사항을 해결해야 한다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 기판의 휨 또는 파손을 방지하며, 격벽의 높이 균일도를 확보하고, 성형 후 소프트 몰드의 탈형이 용이한 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 형성용 매립형 소프트 몰드 제작방법 및 그를 이용한 격벽 형성방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 면방전형 AC PDP의 단면도.
도 2a 내지 도 2c는 종래기술에 따른 금형법을 이용한 격벽 형성 공정도.
도 3a 내지 도 3f는 본 발명의 일 실시예에 따른 매립형 소프트 몰드 제작 공정도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 제작된 매립형 소프트 몰드의 평면도.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 매립형 소프트 몰드를 이용한 PDP의 격벽 형성 공정도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
40 : 소프트 몰드
50 : 배면기판
51 : 광중합형 감광성 격벽 페이스트
52 : 스퀴즈
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 기본 몰드틀용 기판 표면에 포토레지스트를 도포하는 단계; 격벽 패턴이 그려진 포토마스크를 사용하여 포토레지스트 패턴을 형성하여 기본 몰드틀을 형성하는 단계; 상기 기본 몰드틀에 액상의 고무 원료를 주입하는 단계; 상기 고무 원료를 경화시키는 단계; 상기 경화된 고무 원료를 상기 기본 몰드틀로부터 분리시키는 단계; 및 분리된 상기 경화된 고무 원료의 배면을 연마하여 관통홀이 형성되도록 하는 단계를 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 형성용 매립형 소프트 몰드 제작방법이 제공된다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기의 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 형성용 매립형 소프트 몰드 제작방법에 따라 제작된 매립형 소프트 몰드를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 형성방법에 있어서, 기판 상에 상기 매립형 소프트 몰드를 정렬하여 안착시키는 단계; 상기 매립형 소프트 몰드의 상기 관통홀 내에 격벽층을 충진하는 단계; 상기 몰드를 탈형시키는 단계; 및 상기 기판 상에 잔류하는 상기 격벽층을 소성하는 단계를 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 형성방법이 제공된다.
본 발명에서는 굴곡 탄성을 가지는 고무 원료를 사용하여 매립형 소프트 몰드를 제작하고, 그를 이용한 매립법으로 격벽을 형성한다. 특히, 소프트 몰드의 배면을 연마하여 관통홀이 형성되도록 함으로써 격벽 형성시 가압 성형 없이 스퀴즈를 사용하여 격벽 페이스트를 매립할 수 있도록 한다. 한편, 격벽 페이스트로 광중합형 감광성 페이스트를 사용하고 매립 직후 자외선(UV) 노광을 수행하는 경우, 광중합 반응에 의한 페이스트 내 고분자의 수축 효과를 얻을 수 있어 탈형이 용이하게 된다.
이하, 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 보다 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예를 소개하기로 한다.
도 3a 내지 도 3f는 본 발명의 일 실시예에 따른 매립형 소프트 몰드의 제작 공정도로서, 이하 이를 참조하여 설명한다.
우선, 도 3a에 도시된 바와 같이 금속기판(구리, 니켈 등)(30) 또는 유리기판 표면 위에 실리콘계 커플링제(31)(예컨대, Dow-Corning사의 Z-6040)를 0.1∼0.2㎛ 두께로 도포한다.
다음으로, 도 3b에 도시된 바와 같이 300㎛ 이상의 두꺼운 막을 형성하기가 용이한 포토레지스트(32)(예컨대, Microchem사의 SU 8)를 스핀 도포(900rpm, 30sec)하고, 건조(90℃/20min) 공정을 실시한다.
이어서, 도 3c에 도시된 바와 같이 격벽 패턴이 그려진 포토마스크를 사용하여 노광(360∼420nm 노광원, 600∼1000mJ/cm2노광 에너지) 공정을 실시하고, 현상을 실시하여 기본 몰드틀을 제작한다.
계속하여, 도 3d에 도시된 바와 같이 진공 주형기 내에서 액상의 RTV 투명 실리콘 고무 원료(33)(예컨대, 실리콘 수지 용액:경화제=5∼15:1) 또는 우레탄 고무 원료를 기본 몰드틀에 주입하고, 기포를 제거한 후, 오븐(oven)에서 약 80℃ 온도로 약 5분 동안 경화시킨다.
다음으로, 도 3e에 도시된 바와 같이 기본 몰드틀로부터 경화된 RTV 투명 실리콘 고무를 분리시켜 소프트 몰드 틀(34)을 얻는다.
이어서, 도 3f에 도시된 바와 같이 소프트 몰드 틀(34)의 배면을 연마하여 매립형 소프트 몰드(35)를 얻는다. 이때, 연마는 소프트 몰드 틀(34)의 격벽 패턴이 노출되어 관통홀이 형성될 정도로 수행한다.
도 4는 상기와 같은 공정을 통해 제작된 소프트 몰드의 평면도로서, 도면부호 '40'은 매립형 소프트 몰드를 나타낸 것이다.
상기와 같이 본 발명에서는 실리콘 고무와 같이 굴곡 탄성을 가진 재료를 사용하여 PDP의 격벽 형성용 매립형 소프트 몰드를 제작한다. 상기와 같은 공정을 통해 소프트 몰드를 제조하는 경우, 포토마스크의 설계 변경만으로 다양한 셀 구조(격벽 구조)를 용이하게 구현할 수 있다.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 일 실시예에 따른 매립형 소프트 몰드를 이용한 PDP의 격벽 형성 공정도이다.
본 실시예에 따른 매립형 소프트 몰드를 이용한 PDP의 격벽 형성 공정은 우선, 도 5a에 도시된 바와 같이 소정의 공정을 마친 배면기판(50) 상에 소프트 몰드(40)를 정렬하여 안착시킨다.
다음으로, 도 5b에 도시된 바와 같이 매립형 소프트 몰드(40) 상에 광중합형 감광성 격벽 페이스트(51)를 도포하고, 스퀴즈(squeeze)(52)를 사용하여 매립형 소프트 몰드(40)의 홈 내에 200∼300㎛ 두께의 광중합형 감광성 격벽 페이스트(51)가매립되도록 한다.
이어서, 도 5c에 도시된 바와 같이 광중합형 감광성 격벽 페이스트(51)에 대해 자외선(UV) 노광을 실시한다.
따라서, 도 5d에 도시된 바와 같이 자외선 노광에 의해 중합된 광중합형 감광성 격벽 페이스트(51)와 매립형 소프트 몰드(40)와의 계면 접착력이 감소된 상태에서 굴곡성 탄성이 있는 매립형 소프트 몰드(40)를 일측 가장자리부터 중심부쪽으로 감아올리듯이 점진적으로 탈형시키고, 550∼580℃의 온도로 소성 공정을 실시하여 광중합형 감광성 격벽 페이스트(51) 내의 유기물 성분을 연소시켜 제거하고 무기 격벽 재료만을 잔류시켜 110∼200㎛ 높이의 격벽을 수득한다.
상기와 같은 공정을 실시하는 경우, 공정이 단순하고, 가압 성형이 아닌 매립 방식을 사용하여 성형하기 때문에 유리기판의 파손의 우려가 없다. 감광성 격벽 페이스트 조성물에 대해 자외선(UV) 노광을 실시하면, 광중합으로 인해 페이스트 내의 고분자가 수축하게 되어 몰드와 페이스트의 계면 접착면을 감소시킴으로써 탈형이 용이하도록 한다. 그리고 자외선 노광 후 굴곡 유연성이 우수한 소프트 몰드를 감아올리는 방식으로 탈형시킬 수 있어 매립형 소프트 몰드와 격벽 페이스트 간의 접촉면적이 적으므로 탈형이 용이한 장점이 있다. 한편, 종래의 금형법의 경우 형성된 격벽의 높이가 평균 높이 대비 10%의 편차를 나타내는 반면, 본 실시예에 따라 수득된 격벽의 경우 평균 높이 대비 1% 이내의 편차를 나타내었다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
예컨대, 전술한 실시예에서는 격벽층으로서 광중합형 감광성 페이스트를 사용하고 매립 후 자외선 노광을 수행하는 경우를 일례로 들어 설명하였으나, 본 발명은 일반 격벽 페이스트를 사용하고 노광을 수행하지 않는 경우에도 적용된다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 유리 또는 금속 기판의 휨이나 손상을 방지할 수 있어 PDP의 수율을 높일 수 있으며, 몰드의 탈형이 용이하여 탈형 과정에서 발생하는 격벽 패턴의 손상을 최소화할 수 있으며, 균일한 높이의 격벽을 수득할 수 있어 고정세 PDP의 제조 기술을 확보하는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 포토레지스트를 사용한 기본 몰드틀 제작을 통해 다양한 격벽 패턴을 용이하게 구현할 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 기본 몰드틀용 기판 표면에 포토레지스트를 도포하는 단계;
    격벽 패턴이 그려진 포토마스크를 사용하여 포토레지스트 패턴을 형성하여 기본 몰드틀을 형성하는 단계;
    상기 기본 몰드틀에 액상의 고무 원료를 주입하는 단계;
    상기 고무 원료를 경화시키는 단계;
    상기 경화된 고무 원료를 상기 기본 몰드틀로부터 분리시키는 단계; 및
    분리된 상기 경화된 고무 원료의 배면을 연마하여 관통홀이 형성되도록 하는 단계를 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 형성용 매립형 소프트 몰드 제작방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기본 몰드틀용 기판 표면에 접착층으로서 실리콘계 커플링제를 도포하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 형성용 매립형 소프트 몰드 제작방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 고무 원료는 액상의 RTV 투명 실리콘 고무 원료인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 형성용 매립형 소프트 몰드 제작방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 고무 원료는 액상의 우레탄 고무 원료인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 형성용 매립형 소프트 몰드 제작방법.
  5. 제1항의 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 형성용 매립형 소프트 몰드 제작방법에 따라 제작된 매립형 소프트 몰드를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 형성방법에 있어서,
    기판 상에 상기 매립형 소프트 몰드를 정렬하여 안착시키는 단계;
    상기 매립형 소프트 몰드의 상기 관통홀 내에 격벽층을 충진하는 단계;
    상기 몰드를 탈형시키는 단계; 및
    상기 기판 상에 잔류하는 상기 격벽층을 소성하는 단계
    를 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 형성방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 격벽층을 충진하는 단계는,
    상기 몰드 상에 상기 격벽층으로 광중합형 감광성 페이스트를 도포하는 단계;
    스퀴즈를 사용하여 상기 광중합형 감광성 페이스트를 상기 관통홀 내에 충진하는 단계; 및
    상기 광중합형 감광성 페이스트에 대해 자외선(UV) 노광을 실시하여 광중합 반응을 유도하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 격벽 형성방법.
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