KR20030083361A - 음성 자외선 감광재를 이용한 액정소자 후광장치용 금형제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 음성 자외선 감광재를 이용한 액정소자 후광장치용 금형 제조 방법에 관한 것이다.

본 발명은 음성 자외선 감광재를 이용한 액정소자 후광장치용 금형의 제조 방법에 있어서; 기판 상부에 음성 자외선 감광재를 도포하는 단계와; 자외선 마스크 패턴에 자외선을 경사노광하여 상기 음성 자외선 감광재에 전사시키는 단계와; 상기 음성 자외선 감광재를 현상하여 상기 기판 상부에 패턴을 형성하는 단계와; 상기 기판 상부의 패턴 형상을 따라 금속층을 전기도금하여 일정 두께로 형성하는 단계와; 상기 기판 및 음성 자외선 감광재를 제거하여 상기 금속층으로 이루어진 금형을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 따라서 음성 자외선 감광재를 이용한 자외선 노광 기법으로 가공함으로써 표면 거칠기가 우수하며 다양한 형태의 액정소자 후광장치용 금형을 만들 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 액정소자 후광장치용 금형 공정의 재현성이 높고, 기존의 반도체 장비 등을 이용할 수 있으므로 대량생산이 가능하며, 단가가 매우 저렴한 효과가 있다.

Description

음성 자외선 감광재를 이용한 액정소자 후광장치용 금형 제조 방법{MANUFACTURING METHOD FOR MOLDS OF LCD BACKLIGHT UNIT USING NEGATIVE-TONE NEAR-UV PHOTORESIST}

본 발명은 음성 자외선 감광재를 이용한 액정소자 후광장치용 금형 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 음성 자외선 감광재를 이용하여 표면조도가 우수하며 다양한 형상의 금형을 제조할 수 있는 음성 자외선 감광재를 이용한 액정소자 후광장치용 금형 제조 방법에 관한 것이다.

액정소자(LCD; Liquid Crystal Display)(이하, 간단히 "LCD"라함)는 평판 표시 소자의 하나로서 자체 발광을 하지 못하는 수동 디스플레이 소자에 속한다. 이러한 LCD와 같은 수동 디스플레이 소자는 소자의 후면 또는 측면에서 빛을 발생시키는 액정소자용 후광장치가 반드시 필요하다.

이처럼 액정소자용 후광장치가 필요하나 LCD에 있어서 광손실의 대부분은 도광판, 확산판, 프리즘, 반사판 등으로 이루어진 후광장치에서 발생된다. 그러므로 광손실을 줄여서 고휘도, 저전력 소비 구현을 위한 후광장치에 대한 연구가 폭넓고도 다양하게 진행되고 있다.

액정소자의 후광장치에 대한 종래 기술의 일실시예로서 도광판의 뒷면에 광학패턴을 도트 인쇄 방식으로 형성하거나 기계 절삭 등의 방법으로 금형을 제작하여 광학패턴이 형성된 도광판을 제조하는 방식을 사용하고 있다.

도 1a는 일반적으로 사용되는 LCD용 후광장치가 도시되어 있다.

길이가 긴 광원(1)을 도광판(2)의 한 측면에 배치하고, 이 도광판(2)의 밑쪽에는 빛의 산란과 반사를 동시에 수행하는 반사판(3)을 배치하고, 도광판(2)의 위쪽에는 다수의 확산판(4, 4') 및 프리즘판(5, 5)을 적층한 후, 그 위에 LCD 패널(6)을 장착하여 구성된다.

그런데 LCD 화면에 화상이 고르고 정확하게 표시되기 위해서는 LCD 패널(6)로 입사되는 빛의 세기 분포가 LCD 패널(6) 전체에 걸쳐 균일한 분포가 요구된다. 이를 위하여 종래에 채택된 방식은 도광판(2)에 "V"자 홈 형상 등의 부가적인 처리를 하는 것이다.

전술한 바와 같은 "V"자 홈 형상의 도광판을 도 1b를 참조하여 살펴본다.

LCD 패널(6)로 입사되는 빛의 세기 분포가 LCD 패널(6) 전체에 걸쳐 균일하게 하기 위해 부가되는 도광판 처리의 대표적인 형태로서, 길이 방향으로 평행하게 형성된 프리즘 형태의 "V"자 홈을 형성한다.

이러한 도광판을 제작하기 위하여 다이아몬드 날로 가공하는 방법 등이 사용되어 진다.

그러나 상기와 같이 다이아몬드 날에 의한 가공 방법은 다이아몬드로 미세 패턴을 형성할 때 생기는 보푸라기의 제거가 어려우며 패턴을 형성하는데 오랜 시간이 소요된다. 또한, 액정소자 후광장치용 도광판 뿐만 아니라 반사판, 확산판, 프리즘과 같은 광학 소자는 마이크로 단위의 구조물이 배열되어 있는데, 기계 가공을 이용한 종래 기술에 의한 금형 제조 방법은 재현성 있는 공정을 확보하기가 어려우며 금형을 제조하는 단가가 비싸며 표면 거칠기가 우수한 금형을 제조하기가어려운 문제점을 가지고 있다.

또한 최근에 개발되는 X-선을 이용한 미소 금형 제조 방법은 X-선을 사용하기가 어렵고, 이용료도 비싸서 제조 단가가 높아지는 단점이 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 음성 자외선 감광재에 자외선 경사 노광으로 표면 거칠기가 우수하며, 다양한 형태의 후광장치용 금형을 제작할 수 있는 음성 자외선 감광재를 이용한 액정소자 후광장치용 금형 제조 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 액정소자 후광장치용 금형 공정의 높은 재현성과, 대량 생산을 이룰 수 있도록 음성 자외선 감광재를 이용한 액정소자 후광장치용 금형 제조 방법을 제공하는데 있다

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 음성 자외선 감광재를 이용한 액정소자 후광장치용 금형의 제조 방법에 있어서; 기판 상부에 음성 자외선 감광재를 도포하는 단계와; 자외선 마스크 패턴에 자외선을 경사노광하여 상기 음성 자외선 감광재에 전사시키는 단계와; 상기 음성 자외선 감광재를 현상하여 상기 기판 상부에 패턴을 형성하는 단계와; 상기 기판 상부의 패턴 형상을 따라 금속층을 전기도금하여 일정 두께로 형성하는 단계와; 상기 기판 및 음성 자외선 감광재를 제거하여 상기 금속층으로 이루어진 금형을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 음성 자외선 감광재를 이용한 액정소자 후광장치용 금형 제조 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 액정소자 후광장치용 금형의 패턴이 빛을 조사하는 각도와방향 그리고, 자외선 마스크의 패턴에 따라서 다양한 금형을 형성할 수 있는 음성 자외선 감광재를 이용한 액정소자 후광장치용 금형 제조 방법을 제공한다.

도 1a는 일반적으로 사용되는 LCD용 후광장치를 도시한 사시도이고,

도 1b는 종래의 도광판 구성을 도시한 도면이고,

도 2a 내지 도 2e는 본 발명에 따른 음성 자외선 감광재를 이용한 액정소자 후광장치용 금형 제조 방법의 공정 순서도이고,

도 3은 본 발명에 따른 음성 자외선 감광재를 이용한 액정소자 후광장치용 금형 제조 방법에 의해 제작된 도광판의 일실시예의 사시도이고,

도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따른 일실시예로써 사용되는 자외선 마스크의 평면도이고,

도 5a와 도 5b는 도 4b와 도 4c의 자외선 마스크로 제작된 도광판의 사시도이다.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

10 : 기판 20 : 음성 자외선 감광재

30, 32, 34 : 자외선 마스크 40 : 자외선

50 : 도금 씨앗층 60 : 금속층

70 : 금형 80 : 도광판

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.

도 2a 내지 도 2e는 본 발명에 따른 음성 자외선 감광재를 이용한 액정소자 후광장치용 금형 제조 방법의 공정 순서도이고, 도 3은 본 발명에 따른 음성 자외선 감광재를 이용한 액정소자 후광장치용 금형 제조 방법에 의해 제작된 도광판의 일실시예의 사시도이고, 도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따른 일실시예로써 사용되는 자외선 마스크의 평면도이고, 도 5a 내지 도 5b는 도 4b와 도 4c의 자외선 마스크로 제작된 도광판의 사시도이다.

본 발명에 따른 음성 자외선 감광재를 이용한 도광판 금형 제조 방법은 도 2a에서 도 2f에 도시된 바와 같다.

기판 상부에 음성 자외선 감광재를 도포하는 단계와; 자외선 마스크 패턴에 자외선을 경사 노광하여 상기 음성 자외선 감광재에 전사시키는 단계와; 상기 음성 자외선 감광재를 현상하여 상기 기판 상부에 패턴을 형성하는 단계와; 상기 기판 상부의 패턴 형상을 따라 금속층을 전기도금하여 일정 두께로 형성하는 단계와; 상기 기판 및 음성 자외선 감광재를 제거하여 상기 금속층으로 이루어진 도광판 금형을 형성하는 단계로 구성된다.

또한, 기판 상부에 음성 자외선 감광재를 도포하는 단계와; 자외선 마스크패턴에 자외선을 경사 노광하여 상기 음성 자외선 감광재에 전사시키는 단계와; 상기 음성 자외선 감광재를 현상하여 상기 기판 상부에 패턴을 형성하는 단계로 이루어진 도광판 금형을 형성하는 단계로 구성될 수도 있다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 음성 자외선 감광재를 이용한 도광판 금형 제조 과정은 다음과 같다.

먼저, 도 2a를 참조하면, 기판(10) 상부에 음성 자외선 감광재(20)를 도포한다. 여기서 기판(10)은 실리콘을 사용하였으며, 음성 자외선 감광재(20)로는 SU-8재질을 사용하였다. SU-8의 재질은 10micron 이하에서 수백micron까지 두꺼운 필름을 형성할 수 있는 음성 감광재로서 기계적 성질도 우수하여 전기도금을 하지 않고 이 자체를 구조물로 쓰기도 하는 물질이다.

본 실시예에서는 기판(10) 상부에 약 100micron의 두께로 도포한다. 그리고 도포 후 음성 자외선 감광재(20)를 약 65℃에서 10분, 약 95℃에서 30분간 열처리(soft bake)하게 된다.

그 다음 도 2b에 도시된 바와 같이, 자외선 마스크(30) 패턴에 자외선(40)을 경사 노광하여 상기 음성 자외선 감광재(20)에 전사시키게 된다. 이는 자외선(40) 빛을 받은 영역의 음성 자외선 감광재(20)들이 결합을 형성하여 현상공정 후 기판에 남게 된다.

파장이 365nm인 자외선(40)을 노광량이 400∼700mJ/㎠이 되도록 경사노광 하였으며, 경사각이 각각 45°와 70°두 방향에서 경사노광을 하였다.

한편, 경사각의 각도는 다양한 각도로 행해질 수 있다.

그리고 65℃에서 3분, 95℃에서 10분간 열처리(post exposure bake)하여 노광된 음성 자외선 감광재(20)들이 결합되게 한다.

그 후, SU-8 현상액에 기판(10)을 넣어 현상하면 도 2c에 도시한 바와 같이 자외선(40)에 노광되지 않은 영역들이 비스듬한 "V"자홈을 형성한다.

또한, 추가적인 열처리(hard bake)공정은 보통 생략하나 필요할 경우 하드베이크(hard bake) 공정을 하기도 한다

한편, 기계적 성질이 우수한 감광재의 특성상 음성 자외선 감광재(20)를 도포하여 얻어진 기판(10) 상태 자체로도 금형으로 사용할 수가 있다.

도 2d는 기판(10) 상부에 전기도금을 하기 위한 도금 씨앗층(50)을 형성한 후, 금속층(60)을 일정 두께로 형성하게 된다.

도 2e는 기판(10) 및 음성 자외선 감광재(20)를 제거하여 금속층(60)으로 이루어진 금형(70)을 형성하게 된다.

상기 금형(70)은 자외선 마스크(30)의 패턴이 도 4a와 같을 때 "V"자 홈의 크기가 길이 방향을 따라 점점 작아지는 형태의 금형(70)이 나타낸다.

이와 같은 "V"자 홈의 형상은 도광판의 경우 노트북에 들어가는 LCD의 후광장치에서 광원이 옆에 있게 되는데, 이럴 경우 광원에서 먼 곳과 가까운 곳의 광도가 서로 다르게 된다. 이를 보정하기 위해서 광원에서 가까운 곳에서는 광도를 작게 하기 위해 "V"자 홈을 띄엄띄엄 배치하거나 작게 하고, 멀 경우에는 크게 형성시키게 된다.

상기 금형(70)을 이용하면 도 3에 도시된 도광판(80)을 얻을 수 있다.

여기서 금형(70)은 액정소자 후광장치용인 도광판(80)뿐만 아니라, 반사판, 확산판, 프리즘을 제작할 수 있다.

한편, 상기 제조 공정은 금형(70)의 형태를 얻기 위한 일실시예를 설명한 것으로서, 자외선(40) 빛을 조사하는 각도와 방향 그리고, 자외선 마스크의 패턴에 따라서 다양한 형태의 실시예로 구현된다.

본 발명의 방법을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여, 이하 실시예를 나타내는데, 본 발명은 이들에 의해 한정되는 것은 아니다.

도 4b의 자외선 마스크(32)의 패턴은 도 5a의 연속적으로 삼각 산맥이 이어진 형태를 얻어낼 수 있으며, 도 4c의 자외선 마스크(34)의 패턴은 도 5b에 도시된 3차원 형상인 비연속적인 삼각형을 형성하게 된다.

따라서 음성 자외선 감광재를 이용한 액정소자 후광장치용 금형은, 표면 조도가 우수하며, 다양한 형태의 금형을 제조할 수 있게 되었다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상술한 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하 청구범위에 기재된 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변경실시가 가능할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 음성 자외선 감광재를 이용한 자외선 노광 기법으로 가공함으로써 표면 거칠기가 우수하며, 다양한 형태의 후광장치용 금형을 만들 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 액정소자 후광장치용 금형 공정의 재현성이 높고, 기존의 반도체 장비 등을 이용할 수 있으므로 대량생산이 가능하며, 단가가 매우 저렴한 효과가 있다.

Claims (4)

1. 음성 자외선 감광재를 이용한 액정소자 후광장치용 금형의 제조 방법에 있어서;

   기판 상부에 음성 자외선 감광재를 도포하는 단계와;

   자외선 마스크 패턴에 자외선을 경사 노광하여 상기 음성 자외선 감광재에 전사시키는 단계와;

   상기 음성 자외선 감광재를 현상하여 상기 기판 상부에 패턴을 형성하는 단계와;

   상기 기판 상부의 패턴 형상을 따라 금속층을 전기도금하여 일정 두께로 형성하는 단계와;

   상기 기판 및 음성 자외선 감광재를 제거하여 상기 금속층으로 이루어진 금형을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 음성 자외선 감광재를 이용한 액정소자 후광장치용 금형 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서;

   상기 음성 자외선 감광재는 SU-8 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 음성 자외선 감광재를 이용한 액정소자 후광장치용 금형 제조 방법.
3. 제 1 항에 있어서;

   상기 금형의 패턴은 빛을 조사하는 각도와 방향 그리고, 자외선 마스크 패턴에 따라서 다양한 금형을 형성할 수 있는 음성 자외선 감광재를 이용한 액정소자 후광장치용 금형 제조 방법.
4. 음성 자외선 감광재를 이용한 액정소자 후광장치용 금형의 제조 방법에 있어서;

   기판 상부에 음성 자외선 감광재를 도포하는 단계와;

   자외선 마스크 패턴에 자외선을 경사 노광하여 상기 음성 자외선 감광재에 전사시키는 단계와;

   상기 음성 자외선 감광재를 현상하여 상기 기판 상부에 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 음성 자외선 감광재를 이용한 액정소자 후광장치용 금형 제조 방법.