KR20050122726A - 도광판용 스템퍼 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스템퍼를 이용하여 도광판을 제작함에 있어서 상기 스템퍼 제작상의 문제점 예를 들면, 공정의 복잡함 및 공정시간의 증가 등의 문제점을 해결하여 제조가 용이하고 공정시간을 단축할 수 있으며 적은 비용으로 생산 효율을 증대시킬 수 있는 도광판용 스템퍼 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

이와 같은 본 발명의 도광판용 스템퍼는 기판과, 상기 기판 상에 선택적으로 형성된 감광성 패턴과, 상기 감광성 패턴을 포함한 상기 기판 상에 형성된 금속층을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. 그리고, 본 발명의 도광판용 스템퍼 제조방법은, 기판을 준비하는 단계와, 상기 기판상에 감광성 패턴을 형성하는 단계와, 상기 감광성 패턴을 포함한 기판 상에 금속층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

도광판용 스템퍼 및 그 제조방법{Stamper for manufacturing light guide plate(LGP) and method for manufacturing the stamper}

본 발명은 도광판용 스탬퍼(Stamper)에 관한 것으로서, 특히 액정표시장치(LCD: Liquid Crystal Display)에 사용되는 백라이트 유닛을 구성하는 각종 패턴, 바람직하게는 도광판 패턴을 보다 간단한 공정으로 손쉽게 제조하는데 적당한 액정표시장치의 도광판용 스템퍼 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 디스플레이 장치 중 CRT(Cathod Ray Tube)는 다양한 색을 표시할 수 있고, 화면의 밝기도 우수하다는 장점 때문에 지금까지도 꾸준한 인기를 누려왔으나, 대형, 고해상도 디스플레이에 대한 소비자의 욕구 충족을 위해서 무게와 부피가 큰 CRT 대신에 평판 디스플레이(Flat Panel Display)의 개발이 절실히 요구되었고, 이러한 평판 디스플레이의 하나로 액정표시장치가 개발되었다.

그러나 이러한 액정표시장치는 조도가 낮은 어두운 곳에서는 시인성이 좋지 않다는 단점이 있어, 외부 광원이 없는 장소에서는 화면의 표시 상태가 시각적으로 분명하게 인식될 수 있도록 패널의 후면에 백라이트 유닛(Back-light Unit)을 설치하고 있다.

일반적으로, 액정표시장치의 백라이트 유닛은 광원으로 작용하는 형광램프가 적어도 일측면에 설치되고, 상기 광원에서 발산된 빛을 LCD패널로 반사시키기 위한 도광판이 설치되며, 도광판의 하단에는 손실되는 빛을 반사시켜 주어 광원의 손실을 최소화하기 위한 반사시트가 설치된다.

그리고 상기 도광판의 상단에는 LCD패널로 입사되는 빛을 확산시키기 위한 1차 확산시트, 확산된 빛을 집광하는 프리즘 시트가 설치되며, 상기 프리즘 시트의 상단에는 빛을 소정의 각도로 확산시키는 2차 확산시트가 설치된다.

이와 같이 도광판의 측면에 광원을 배치하는 구조를 통상은 에지 라이트 방식의 백라이트라고 하며, 이러한 백라이트 유닛에서 광원을 LCD패널로 반사시키는 중요한 역할을 하는 도광판은 액정패널의 표시면 전체를 동일한 조도(照度)로 조명하는데 매우 중요한 역할을 담당한다.

일반적으로 상기의 도광판을 제조하는 방법에는 여러 가지가 있는데, 그 중 인쇄방식은 광산란 잉크를 도광판 하부에 스크린 인쇄(Screen print)하여 입사된 빛을 수직 산란시켜 출광시키는 방식이다.

그러나 상기의 인쇄방식은 광효율과 고온, 고습에서 안정성에 대한 문제가 있으며, 도광판을 성형한 후 인쇄 작업을 다시 수행해야 하는 번거로움이 있어서 생산 효율이 매우 낮다는 문제가 있었다.

한편, 인쇄를 하지 않은 방식의 대표적인 것은 에칭방식이 있는데, 이는 도광판에 포토레지스트를 도포한 후, 패턴 마스크를 이용한 노광 및 현상 공정을 수행하여 화학적으로 에칭하는 방식이다.

하지만, 이러한 에칭 방식은 패턴을 구현하기는 용이하나 동일 패턴 작업시 에칭 농도와 반응시간 제어가 까다로워 재현성에 문제점이 있었다.

마지막으로, 스템퍼를 이용한 사출금형을 통해 도광판을 제조하는 방법이 있는데, 이때에 사용되는 스템퍼는 제작 공정이 복잡하고, 도광판의 재현성이 떨어지는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 스템퍼를 이용하여 도광판을 제작함에 있어서 상기 스템퍼 제작상의 문제점을 해결함으로써, 도광판의 제조가 용이하여 공정시간을 단축할 수 있고 적은 비용으로 생산 효율을 증대시킬 수 있는 도광판용 스템퍼 및 그 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 도광판용 스템퍼는 기판과, 상기 기판 상에 선택적으로 형성된 감광성 패턴과, 상기 감광성 패턴을 포함한 상기 기판 상에 형성된 금속층을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 금속층은 상기와 같은 스템퍼를 이용한 도광판의 금형시 상기 감광성 패턴이 변형되는 것을 방지하기 위한 감광성 패턴 보호층으로 사용되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 도광판용 스템퍼는 상기 감광성 패턴의 상부가 라운드 형상을 갖는데 기술적 특징이 있고, 상기 감광성 패턴 및 기판의 상부에는 상기 금속층을 형성하기 위한 기반층으로 사용될 씨드금속층을 형성하는데 기술적 특징이 있다. 이때, 상기 씨드 금속층으로서는 티탄/니켈(Ti/Ni)의 적층막이 바람직하다.

한편, 본 발명의 도광판용 스템퍼 제조방법은, 기판을 준비하는 단계와, 상기 기판상에 감광성 패턴을 형성하는 단계와, 상기 감광성 패턴을 포함한 기판 상에 금속층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 기판 상에 감광성 패턴을 형성하는 단계는 상기 기판 상에 감광성수지를 도포하는 단계와, 상기 감광성수지를 패턴 마스를 이용하여 노광하는 단계와, 상기 감광성수지를 현상하여 감광성 패턴을 형성하는 단계와, 상기 감광성 패턴을 베이킹(Baking)하여 그 상부를 라운드 형상으로 만드는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 감광성 패턴의 베이킹은 100~150℃ 범위의 오븐 내에서 5~30분 정도 진행되는 것이 바람직하며, 상기 금속층을 형성하기에 앞서 씨드금속층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 기판을 준비하는 단계는 상기 기판을 세정하는 단계와, 세정된 기판을 베이킹하여 수분을 제거하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 금속층을 형성하기에 앞서 상기 감광성 패턴 및 기판 상에 상기 금속층 형성에 따른 기반층으로 사용될 씨드 금속층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

[실시 예]

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 도광판용 스템퍼 및 스템퍼 제조방법을 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 도광판용 스템퍼를 도시한 것으로서, 기판(11)과, 상기 기판(11)상에 선택적으로 형성되되, 그 상부가 라운드(Round) 형상을 갖는 감광성 패턴(13a)과, 상기 감광성 패턴(13a) 및 기판(11) 상에 형성된 금속층(19)을 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 금속층(19)은 바람직하게는 니켈(Ni) 재질이나, 이외에도 사출 금형을 통해 도광판을 제작하는 과정에서 변형이 일어나지 않을 정도의 것이면 어느 것이어도 무방하다.

한편, 상기 금속층(19)의 하부에는 씨드금속층(17)이 더 구비되는데, 상기 씨드금속층(17)은 니켈(Ni) 또는 티탄/니켈(Ti/Ni)의 적층막 형태로 형성하여도 무방하며, 적층막으로 형성할 경우 티탄(Ti) 대신에 상기 금속층(19)과 상기 감광성 패턴(13a) 및 기판(11)과의 접착력을 좋게 할 수 있는 재질이면 어느 것을 사용하여도 무방하다.

또한, 상기 씨드금속층(17)은 후에 전기도금법을 이용하여 금속층(19)을 형성함에 있어서 상기 감광성 패턴(13a) 및 기판(11)상에 전기가 도통될 수 있도록 함으로써, 전기도금법에 의한 금속층(19)의 형성이 가능케 하는 씨드층(Seed layer)으로 사용된다.

상기 감광성 패턴(13a)은 빛에 의해 반응하는 포토레지스트(Photoresist)로서, 빛에 반응하는 부분이 현상되는 포지티브 포토레지스트(Positive photoresist)가 바람직하다.

또한, 상기 감광성 패턴(13a)은 그 상부가 라운드 형상을 갖는 것이 바람직하다. 이때, 상기 감광성 패턴(13a)의 상부가 라운드 형상을 갖도록 하기 위해서는 현상 공정이 완료된 감광성 패턴(13a)을 오븐(Oven)에 넣은 후 소정의 온도 범위 내에서 소정 시간 동안 베이킹(Baking)하는 것에 의해 가능해진다.

이하에서는 상기와 같은 구조를 갖는 본 발명의 도광판용 스템퍼 제조방법을 설명하기로 한다.

도 2a 내지 2d는 본 발명의 도광판용 스템퍼 제조방법을 설명하기 위한 공정단면도이다.

먼저, 도 2a에 도시한 바와 같이, 기판(11)을 순 수(DI water)로 세정하여 상기 기판(11)에 존재하는 다양한 불순물을 제거한 후, 베이킹(Baking) 공정을 진행하여 상기 기판(11) 상에 존재하는 수분을 제거한다. 이때, 상기 기판(11)은 위와 같이 순 수(DI water)만을 이용하여 세정할 수도 있으며, 혹은 TCE, ACETONE, IPA, DI water를 순차적으로 이용하여 세정하여도 좋다.

이후, 베이킹(Baking) 공정에 의해 기판(11)상에 존재하는 수분이 제거된 상태에서, 상기 기판(11)을 포토레지스트 도포 장치, 예를 들면 스핀 코터(Spin coater) 상에 위치시킨 후, 감광성 재료인 포토레지스트(13)를 상기 기판(11)상에 소정의 두께로 도포한다. 이때, 상기 스핀 코터의 스핀 속도와 시간을 조절하면 상기 포토레지스트(13)를 얼마든지 원하는 두께로 도포할 수가 있다.

이어, 상기 포토레지스트(13)가 도포된 기판(11)을 다시 오븐(Oven)에 넣어 소정 시간 동안 베이킹 공정을 수행하여 포토레지스트(13)를 경화시킨 후 포토 마스크(Photo mask)(15)를 이용하여 선택적으로 노광시킨다. 즉, 상기 포토레지스트(13)의 상부에 포토 마스크(15)를 얼라인(Align)시킨 후 UV와 같은 빛을 조사하면 마스킹되지 않은 부분의 포토레지스트(13)는 빛에 민감하게 반응하게 된다.

이 상태에서 상기 기판(11)을 현상액에 담그면 빛이 조사된 영역의 포토레지스트(13)가 제거되어 상기 기판(11)상에는 도 2b와 같이, 선택적으로 감광성 패턴(13a)이 형성된다.

이어서, 상기 기판(11)을 대류 오븐(Oven)에 넣어 포토레지스트를 현상하는 과정에서 발생된 수분의 제거 그리고, 포토레지스트의 열적 안정화 및 차후 도광판 금형에 따른 감광성 패턴(13a)이 변형되는 것을 방지하기 위해 충분한 시간 동안 베이킹 공정을 수행하면, 도 2c에 도시한 바와 같이, 상기 감광성 패턴(13a)의 상부가 라운드 형상을 갖게 된다.

이어서, 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 감광성 패턴(13a)을 포함한 기판(11) 상에 씨드 금속층(17)을 형성한다. 이때, 상기 씨드 금속층(17)으로서는 니켈(Ni) 또는 티탄/니켈(Ti/Ni)의 적층막으로 형성하는 것이 바람직하며, 이러한 씨드 금속층(17)은 후에 금속층(19)을 형성함에 있어서 상기 감광성 패턴(13a) 및 기판(11)상에 전기가 도통될 수 있도록 함으로써, 전기도금법에 의한 금속층(19)의 형성이 가능케 한다.

이후, 도 2d에 도시한 바와 같이, 상기 씨드 금속층(17) 상에 금속층(19)을 형성하는데, 상기 금속층(19)은 전기도금법으로 형성하는 것이 바람직하다. 이때, 금속층(19)을 증착함에 따른 공정 변수, 예를 들면, 증착밀도나 시간 등을 적절히 조절하면 금속층(19)을 원하는 높이로 증착할 수가 있게 된다.

참고로, 전기 도금법은 음극과 양극으로 이루어진 전극에 전압을 인가하여 금속이온을 석출시켜 증착하는 증착방법의 일종으로서, 양극에는 도금시킬 금속타겟을, 음극에는 도금될 제품의 전기적으로 연결시켜 상기 양극에서의 용해와 음극에서의 금속이온을 석출시킨다.

이상의 과정을 통해서 액정표시장치의 백라이트 유닛에 사용되는 도광판용 스템퍼의 제작 공정이 완료되며, 이렇게 제작된 스템퍼를 이용한 사출 성형 기법을 이용하여 희망하는 도광판을 제조하게 된다. 참고로, 상기 씨드금속층(17) 상에 금속층(19)을 형성하는 이유는 도 2d와 같은 스템퍼를 이용한 사출 금형을 통해 도광판을 제작하는 과정에서 상기 감광성 패턴(13a)이 변형되어 도광판의 재현성이 떨어지는 것을 방지하기 위한 감광성 패턴 보호층으로 사용된다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수가 있고, 상기 실시예들을 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수가 있음이 명확하다. 예를 들면, 본 발명의 실시 예에 따른 스템퍼는 도광판용으로 한정하여 설명하였으나, 상기 도광판 이외에도 프리즘 시트(Prism sheet)를 포함한 각종 패턴들을 제조할 수 있는 스템퍼로도 적용이 가능하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기의 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.

이상 상술한 바와 같이, 본 발명의 도광판용 스템퍼 및 그 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.

스템퍼를 제작하는 공정이 매우 간단하여 제작에 소요되는 시간을 최소화할 수 있다.

또한, 감광막 패턴의 상부를 라운드 형태로 가공하여 그 위에 금속층을 형성함으로써, 스템퍼의 표면을 완벽하게 라운드 형태로 제작할 수가 있으며, 이러한 스템퍼를 제작함에 있어서 고가의 장비를 필요로 하지 않아 공정단가를 절감시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 도광판용 스템퍼의 단면구조도

도 2a 내지 2d는 본 발명의 실시 예에 따른 도광판용 스펨퍼의 제조공정 단면도

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

11 : 기판 13 : 포토레지스트

13a : 감광성 패턴 15 : 포토마스크

17 : 씨드금속층 19 : 금속층

Claims (9)

1. 기판;

   상기 기판 상에 선택적으로 형성된 감광성 패턴;

   상기 감광성 패턴을 포함한 상기 기판 상에 형성된 금속층을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 도광판용 스템퍼.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 감광성 패턴은,

   상부가 라운드 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 도광판용 스템퍼.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 금속층은,

   도광판의 금형시 상기 감광성 패턴이 변형되는 것을 방지하기 위한 감광성 패턴 보호층인 것을 특징으로 하는 도광판용 스템퍼.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 금속층의 하부에는 씨드금속층이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 도광판용 스템퍼.
5. 기판을 준비하는 단계;

   상기 기판 상에 감광성 패턴을 형성하는 단계;

   상기 감광성 패턴을 포함한 기판 상에 금속층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 도광판용 스템퍼 제조방법.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 기판 상에 감광성 패턴을 형성하는 단계는,

   상기 기판 상에 감광성수지를 도포하는 단계와,

   상기 감광성수지를 패턴 마스크를 이용하여 노광하는 단계와,

   상기 감광성수지를 현상하여 감광성 패턴을 형성하는 단계와,

   상기 감광성 패턴의 상부가 라운드 형상을 갖도록 상기 감광성 패턴을 베이킹(Baking)하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 도광판용 스템퍼 제조방법.
7. 제 5 항에 있어서, 상기 기판을 준비하는 단계는,

   상기 기판을 세정하는 단계와,

   세정된 기판을 베이킹하여 수분을 제거하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 도광판용 스템퍼 제조방법.
8. 제 6 항에 있어서, 상기 베이킹 공정은 100~150℃ 범위의 오븐 내에서 5~30분 정도 진행하는 것을 특징으로 하는 도광판용 스템퍼 제조방법.
9. 제 5 항에 있어서, 상기 금속층을 형성하기에 앞서 상기 감광성 패턴 및 기판 상에 씨드금속층을 형성하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 도광판용 스템퍼 제조방법.