KR20040072849A - 평판 디스플레이 소자의 스페이서 형성방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 평판 디스플레이 소자의 스페이서 형성방법은 스페이서 패턴이 형성된 원판을 제작하는 원판제작단계와, 상기 원판제작단계에서 제작된 원판의 패턴 이외 부위를 수화처리하여 친수성 분위기로 만드는 수화처리단계와, 상기 수화처리단계가 완료된 후 수화처리되지 않은 원판의 패턴에 합성의 포토 레지스터를 도포하는 도포단계와, 상기 도포단계에서 상기 포토 레지스터가 도포된 패턴에 인쇄롤러를 구름시켜 상기 포토 레지스터를 전사시키는 전사단계와, 상기 전사단계에서 상기 포토 레지스터가 전사된 인쇄롤러를 대상기판에 구름시켜 상기 포토 레지스터를 인쇄하는 인쇄단계와, 상기 인쇄단계에서 인쇄된 포토 레지스터를 경화시키는 경화단계를 포함하여 구성되어, 스페이서가 형성될 곳에만 포토 레지스터가 도포되므로 사용량이 대폭 감소되어 재료비가 절감되고, 공정이 간단하여 짧은 시간에 스페이서의 형성이 가능하며, 견고하고도 균일한 스페이서의 형성되어 대면적 평판 디스플레이 소자에 적용이 가능한 이점이 있다.

또한, 별도의 생산설비를 필요치 않아 초기 시설투자비가 절감되며, 환경오염물질의 사용이 저감되므로 환경친화적인 이점이 있다.

Description

평판 디스플레이 소자의 스페이서 형성방법 {A spacer manufacturing device of flat display part and the same methode}

본 발명은 평판 디스플레이 소자의 전면패널 및 하면패널의 사이 간격을 일정하게 유지시키는 스페이서에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 물과 기름이 분리되는 성질을 이용하여 크기가 일정하고, 균일하게 분포되며, 공정이 간단한 평판 디스플레이 소자의 스페이서 형성방법에 관한 것이다.

최근들어 정보통신분야의 급속한 발전 및 생활수준의 향상으로 정보를 표시해주는 디스플레이 산업의 중요성이 대두되고 있으며, 이에 대면적의 화면의 구성이 가능하되 부피가 작은 평판 디스플레이 소자의 개발이 요구되고 있다.

최근 생산 또는 개발되고 있는 평판 디스플레이 소자로는 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel;PDP), 전계발광 디스플레이(Electro LuminescentDisplay;ELD), 전계방출 디스플레이(Field Emission Display;FED), 액정디스플레이(Liquid Crystal Display;LCD) 장치 등이 있다.

통상 상기한 평판 디스플레이 소자는 전면패널과 하면패널을 이루는 두장의 대상기판에 필요한 몇가지 막을 입히고, 회로를 형성시켜 상기 대상기판이 소정간격 이격되게 접합된 후, 내부가 진공으로 유지되거나, 방전가스 또는 액정이 봉입된 것으로서, 상기 대상기판의 내측에는 상기 액정의 작동을 위해 전극이 형성되고, 이들 전극은 외부단자와 전기적으로 연결된다.

상기와 같이 구성된 평판 디스플레이 소자는 상기 전면패널과 하면패널 사이에 진공압이 걸리는바, 상기 전면패널과 하면패널 사이의 공간이 일정하게 유지되도록 높이를 지지하는 다수의 스페이서가 설치된다.

상기한 스페이서의 형성을 위해서는 스프레이법과 에칭법이 주로 사용되는데, 상기 스프레이법은 볼 형상의 스페이서를 제작하여 상기 대상기판에 직접 도포시키는 것으로서, 상기 스페이서와 함께 뿌려지는 물질에 따라 습식 또는 건식으로 분류된다.

그리고, 상기 에칭법은 포토 레지스터를 형성시키고, 스페이서 패턴을 노광시킨 후 에칭, 박리시키는 방법이다.

도 1a는 종래 기술의 건식 스프레이법에 의한 평판 디스플레이 장치의 스페이서 형성방법이 도시된 구성도이고, 도 1b는 종래 기술의 습식 스프레이법에 의한 평판 디스플레이 장치의 스페이서 형성방법이 도시된 구성도로서, 건식 스프레이법은 도 1a와 같이, 볼 형상으로 형성된 스페이서(12)를 제작하고, 분사노즐(15)을통해 상기 스페이서(12)를 질소가스(A)와 함께 대상기판(10)에 분사하여 도포시키는 방법이고, 습식 스프레이법은 도 1b에 도시된 바와 같이 볼 형상으로 형성된 스페이서(32)가 증류수(B)와 혼합되어 대상기판(30)에 함께 뿌려지는 방법이다.

도 2는 종래 기술의 에칭법에 의한 평판 디스플레이 장치의 스페이서 형성방법이 도시된 구성도이다.

종래 기술에 의한 평판 디스플레이 장치의 스페이서 형성방법은 도 1에 도시된 바와 같이, 상면패널 또는 하면패널을 이루는 대상기판(50)에 포토 레지스터(52)를 코팅시킨 후 상기 포토 레지스터(52)의 상측에 패턴이 역상으로 형성된 포토 마스크(55)를 배치시킨다.

상기와 같이 포토 마스크(55)가 배치되면 상기 포토 레지스터(52)가 경화되도록 광원(L1)을 조사시킨다.

이때, 상기 포토 마스크(55)에 가려지지 않은 부분의 포토 레지스터(52a)는 상기 광원(L1)과 반응되어 경화되고, 상기 포토 마스크(55)에 가려진 부분의 포토 레지스터(52b)는 경화되지 않는다.

상기와 같이 포토 레지스터(52)가 경화된 대상기판(50)은 에칭공정을 거쳐 경화되지 않은 포토 레지스터(52b)가 제거된다.

상기와 같은 포토 레지스터(52)는 경화시키는 방법에 따라 열에 의해 경화되어지는 열경화성 폴리머 또는 자외선 경화성 폴리머로 구분되는데, 높은 신뢰성 확보를 위해 강한 접착강도와, 높은 결정화율, 양호한 인쇄성 등이 요구되어 지고, 보다 정밀한 셀 캡을 제어하기 위해 기판의 가압, 가열, 경화시의 퍼짐 정도가 균일한 것이 요구되고 있다.

상기와 같이 형성된 포토 레지스터는 상기 평판 디스플레이 소자에 있어서, 상면패널과 하면패널 사이에 위치되어 상기 상면패널과 하면패널이 소정 셀 캡을 유지하도록 지지하는 스페이서로 사용된다.

그러나, 종래 기술에 의한 스페이서 형성방법에 있어서, 상기 스프레이법의 경우에는 도포되는 스페이서가 상기 대상기판에 균일하게 도포되지 않는바, 상기 스페이서가 도포되지 않은 부분은 지지강도가 약하여 셀 갭이 유지되지 못하고, 반면에 상기 스페이서가 과도하게 도포된 부분은 상기 스페이서에 의해 빛이 투과되지 못하게 되어 화면밝기가 떨어지며, 상기 스페이서에 의해 빛의 굴절이 발생되어 빛샘현상이 발생되는 문제점이 있고, 상기 스페이서의 위치가 고정되지 않아 대면적 액정 주입시 상기 스페이서가 움직이게 되는 문제점이 있다.

또한, 상기 에칭법에 의한 스페이서의 형성시에는 전체 코팅되는 감광성 수지 중 극히 일부분만이 상기 스페이서로 사용되는바, 대부분의 감광성 수지가 낭비되는 문제점이 있어 생산비가 증가됨은 물론, 공정시간이 증가되는 문제점이 있고, 노광, 에칭, 박리 공정을 필요로 하므로 공정이 복잡하고, 생산설비가 증가되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 스페이서 패턴이 형성된 원판기판에 물을 묻힌 후 유성의 포토 레지스터를 떨어뜨려 물과 기름의 반발성을 이용하여 이를 대상기판에 전사시킴으로서, 상기 포토 레지스터가 스페이서가 형성될 부분에만 선택적으로 도포되므로 재료가 절감되고, 공정 및 설비가 간단하여 생산비가 절감되며, 스페이서의 형성시간이 단축되고, 견고하고도 균일한 스페이서가 형성되는 평판 디스플레이 소자의 스페이서 형성방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1a는 종래 기술의 건식 스프레이법에 의한 평판 디스플레이 장치의 스페이서 형성방법이 도시된 구성도,

도 1b는 종래 기술의 습식 스프레이법에 의한 평판 디스플레이 장치의 스페이서 형성방법이 도시된 구성도,

도 2는 종래 기술의 에칭법에 의한 평판 디스플레이 장치의 스페이서 형성방법이 도시된 구성도,

도 3은 본 발명에 의한 평판 디스플레이 소자의 스페이서 형성방법이 도시된 순서도,

도 4는 본 발명에 의한 평판 디스플레이 소자의 스페이서 형성과정이 순차적으로 도시된 구성도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

70 : 원판 72 : 패턴

80 : 인쇄롤러 90 : 대상기판

92 : 포토 레지스터 95 : 스페이서

S11 : 원판제작단계 S12 : 수화처리단계

S13 : 도포단계 S14 : 전사단계

S15 : 세정단계 S16 : 인쇄단계

S17 : 경화단계 S18 : 표면처리단계

S19 : 검사단계

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 의한 평판 디스플레이 소자의 스페이서 형성방법은 스페이서 패턴이 형성된 원판을 제작하는 원판제작단계와, 상기 원판제작단계에서 제작된 원판의 패턴 이외 부위를 수화처리하여 친수성 분위기로 만드는 수화처리단계와, 상기 수화처리단계가 완료된 후 수화처리되지 않은 원판의 패턴에 합성의 포토 레지스터를 도포하는 도포단계와, 상기 도포단계에서 상기 포토 레지스터가 도포된 패턴에 인쇄롤러를 구름시켜 상기 포토 레지스터를 전사시키는 전사단계와, 상기 전사단계에서 상기 포토 레지스터가 전사된 인쇄롤러를 대상기판에 구름시켜 상기 포토 레지스터를 인쇄하는 인쇄단계와, 상기 인쇄단계에서 인쇄된 포토 레지스터를 경화시키는 경화단계를 포함하여 구성된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 의한 평판 디스플레이 소자의 스페이서 형성방법이 도시된순서도이고, 도 4는 본 발명에 의한 평판 디스플레이 소자의 스페이서 형성과정이 순차적으로 도시된 구성도이다.

본 발명에 의한 평판 디스플레이 소자의 스페이서 형성방법은 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이, 스페이서 패턴(72)이 양각으로 형성된 원판(70)을 제작하는 원판제작단계(S11)와, 상기 원판제작단계(S11)에서 제작된 원판(70)의 패턴(72) 이외 부위에 수화처리하여 친수성 분위기로 만드는 수화처리단계(S12)와, 상기 수화처리단계(S12)에서 패턴(72) 이외 부위가 친수성 분위기로 전환된 후, 물과 기름이 반발되는 성질을 이용하여 수화처리되지 않은 원판(70)의 패턴(72)에 오일(Oil)베이스의 포토 레지스터(92)를 도포하는 도포단계(S13)와, 상기 도포단계(S13)에서 포토 레지스터(92)가 도포된 패턴(72)에 인쇄롤러(80)를 구름시켜 상기 포토 레지스터(92)를 전사시키는 전사단계(S14)와, 상기 전사단계(S14)에서 상기 포토 레지스터(92)가 전사된 인쇄롤러(80)를 대상기판(90)에 구름시켜 상기 포토 레지스터(92)를 상기 대상기판(90)의 표면에 인쇄하는 인쇄단계(S16)와, 상기 인쇄단계(S16)에서 인쇄된 포토 레지스터(92)를 경화시키는 경화단계(S17)를 포함하여 구성된다.

상기 원판제작단계(S11)에서 상기 원판(70)은 알루미늄 재질의 원판(70)이 사용되는데, 상기 원판(70)에 스페이서 패턴(72)을 형성하기 위해서는 먼저, 상기 원판(70)에 광분해성물질 또는 열반응성 물질을 도포하는 제 1과정과, 상기 제 1과정에서 도포된 광분해성 물질 또는 열반응성 물질이 알킬체인 구조로 변이되도록 각각 광을 조사하거나 가열시키는 제 2공정으로 구성된다.

그리고, 상기 수화처리단계(S12)는 상기 패턴(72) 이외의 부위에 물 또는 친수성 물질(H)을 묻히는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 알킬체인 구조는 일반적으로 소수성 구조로서, 물 또는 친수성 물질(H)과 반발되는 특성이 있는데, 상기와 같이 수화처리단계(S12)에서 물 또는 친수성 물질(H)이 묻게되더라도, 소수성으로 이루어진 상기 패턴(72)과 반발되어 상기 패턴(72)에 물 또는 친수성 물질(H)이 묻지 않게된다.

반면에, 상기 포토 레지스터(92)는 물 또는 친수성 물질(H)이 묻어있는 패턴(72) 이외의 부위에는 묻지 않고, 소수성의 패턴(72)에만 선택적으로 묻게된다.

즉, 상기 포토 레지스터(92)는 상기 패턴(72)에 정확하게 도포되지 않아도, 물 또는 친수성 물질(H)에 반발되어 상기 패턴(72)에만 정확하게 도포된다.

또한, 상기 포토 레지스터(92)는 경화되는 방법에 따라 광원에 노출시 경화되는 광경화성 폴리머 또는 열에 의해 경화되는 열경화성 폴리머로 구분된다.

한편, 상기 인쇄단계(S16)는 상기 포토 레지스터(92)가 인쇄되기전에 상기 대상기판(90)의 표면에 묻은 유, 수분 및 이물질을 제거하는 세정단계(S15)를 더 포함하여 구성된다.

즉, 상기 대상기판(90)의 표면에 유, 수분 및 이물질이 묻어있을 경우, 상기 인쇄롤러(80)에 묻어있는 포토 레지스터(92)가 상기 유, 수분 및 이물질에 의해 정확하게 인쇄되지 않으므로 인쇄의 정확성이 높아지도록 표면을 깨끗하게 세정하는 세정단계(S15)가 더 포함된다.

상기 세정단계(S15)는 상기 대상기판(90)의 표면에 탈지제를 분사하여 상기대상기판(90)의 표면에 묻은 유분을 제거하는 것으로서, 바람직하게는 탈지제의 분사후 수세 및 건조가 수반되어, 유, 수분의 제거가 함께 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 세정단계(S15)는 상기 대상기판(90)의 표면에 묻은 유기물이 제거되도록 자외선을 조사하는데, 상기 자외선에 조사된 유기물이 광분해되므로서 제거가 용이하게 된다.

그리고, 상기 세정단계(S15)는 상기 대상기판(90)의 표면에 고순도의 산소를 공급하고, 전자를 방전시켜 상기 대상기판(90)의 표면에 산소 플라즈마가 발생되도록 하여, 플라즈마 방전에 의해 표면의 세정이 이뤄지도록 한다.

상기와 같이 세정이 완료된 대상기판(90)의 상측으로 상기 인쇄롤러(80)를 이동시킨후, 상기 대상기판(90)의 표면에 상기 인쇄롤러(80)를 구름시켜 상기 포토 레지스터(92)가 인쇄되도록 한 후, 상기와 같이 인쇄된 포토 레지스터(92)를 경화시켜 스페이서(95)로 완성시킨다.

한편, 상기 경화단계(S17)는 상기 도포단계(S13)에서 도포된 포토 레지스터(92)가 광경화성 폴리머로 이루어진 경우, 상기 광경화성 폴리머가 경화되도록 광원을 조사하는 것을 특징으로 하고, 상기 도포단계(S13)에서 도포된 포토 레지스터(92)가 열경화성 폴리머로 미루어진 경우, 상기 열경화성 폴리머가 경화되도록 열을 가하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기와 같이 완성된 스페이서(95)는 롤 브러쉬를 사용하여 표면을 폴리싱하는 표면처리단계(S18)를 더 포함하여 구성되는데, 상기와 같이 표면을 폴리싱하므로서 균일하고 일정한 크기의 스페이서(95)를 획득할 수 있다.

상기와 같이 형성되는 스페이서(95)는 상기 스페이서 패턴(72)의 형상에 따라 다양한 크기로 형성되는 것이 가능하나, 본 발명에서 상기 스페이서(95)는 높이가 대략 3~5㎛로 형성되고, 지름의 크기가 200㎛정도로 형성된다.

아울러, 상기와 같이 형성된 스페이서(95)는 그 크기가 너무 크거나 작으면 상기 스페이서(95)로서의 역할을 수행하지 못하므로, 상기 표면처리단계(S18)후 상기 스페이서(95)의 양/불량을 검사하는 검사단계(S19)가 실시된다.

상기 검사단계(S19)는 레이저 빔을 상기 패턴(72)에 발사한 후 반 상기 패턴(72)에 반사된 레이저 빔을 수신하여, 상기 레이저 빔이 발사된 시간과 수신된 시간의 차이를 측정한 후, 이를 전기적인 신호로 변환하여 제어부로 송출시킨 후 상기 스페이서의 높이 및 크기를 화상으로 출력시킨다.

상기와 같이 상기 스페이서(95)의 형상이 화상으로 출력되면 검사자는 상기 화상을 관측하여 상기 스페이서(95) 형상의 양/불량을 판단한다.

이상과 같이 본 발명에 의한 평판 디스플레이 소자의 스페이서 형성방법을 예시된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명은 한정되지 않으며 그 발명의 기술사상 범위내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.

상기한 바와 같은 본 발명에 의한 평판 디스플레이 소자의 스페이서 형성방법은 스페이서 패턴이 형성된 원판기판에 물을 묻힌 후 유성의 포토 레지스터를 떨어뜨려 물과 기름의 반발성을 이용하여 이를 대상기판에 전사시킴으로서, 스페이서가 형성될 곳에만 포토 레지스터가 도포되므로 사용량이 대폭 감소되어 재료비가 절감되고, 공정이 간단하여 짧은 시간에 스페이서의 형성이 가능하며, 견고하고도 균일한 스페이서의 형성되어 대면적 평판 디스플레이 소자에 적용이 가능한 이점이 있다.

또한, 별도의 생산설비를 필요치 않아 초기 시설투자비가 절감되며, 환경오염물질의 사용이 저감되므로 환경친화적인 이점이 있다.

Claims (15)

1. 스페이서 패턴이 형성된 원판을 제작하는 원판제작단계와,

   상기 원판제작단계에서 제작된 원판의 패턴 이외 부위를 수화처리하여 친수성 분위기로 만드는 수화처리단계와,

   상기 수화처리단계가 완료된 후 수화처리되지 않은 원판의 패턴에 합성의 포토 레지스터를 도포하는 도포단계와,

   상기 도포단계에서 상기 포토 레지스터가 도포된 패턴에 인쇄롤러를 구름시켜 상기 포토 레지스터를 전사시키는 전사단계와,

   상기 전사단계에서 상기 포토 레지스터가 전사된 인쇄롤러를 대상기판에 구름시켜 상기 포토 레지스터를 인쇄하는 인쇄단계와,

   상기 인쇄단계에서 인쇄된 포토 레지스터를 경화시키는 경화단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 소자의 스페이서 형성방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 원판제작단계는 상기 원판에 광분해성물질을 도포하는 제 1공정과,

   상기 제 1공정에서 도포된 광분해성물질이 소수기의 알킬체인 구조로 변환되도록 광을 조사하는 제 2공정으로 구성된 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 소자의 스페이서 형성방법.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 원판제작단계는 상기 원판에 열반응성 물질을 도포하는 제 1공정과,

   상기 제 1공정에서 도포된 열반응성 물질이 소수기의 알킬체인 구조로 변환되도록 가열하는 제 2공정으로 구성된 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 소자의 스페이서 형성방법.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 수화처리단계는 상기 패턴 이외의 부위에 물 또는 친수성 물질을 묻히는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 소자의 스페이서 형성방법.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 포토 레지스터는 광원에 노출시 경화되는 광경화성 폴리머로 형성된 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 소자의 스페이서 형성방법.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 포토 레지스터는 열원에 노출시 경화되는 열경화성 폴리머로 형성된 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 소자의 스페이서 형성방법.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 인쇄단계는 상기 포토 레지스터가 인쇄되기전에 상기 대상기판의 표면에 묻은 유, 수분 및 이물질을 제거하는 세정단계를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 소자의 스페이서 형성방법.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 세정단계는 상기 대상기판의 표면에 묻은 유분이 제거되도록 탈지제를 분사하는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 소자의 스페이서 형성방법.
9. 제 7항에 있어서,

   상기 세정단계는 상기 대상기판의 표면에 묻은 유기물이 분해되어 제거되도록 자외선을 조사하는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 소자의 스페이서 형성방법.
10. 제 7항에 있어서,

    상기 세정단계는 상기 대상기판의 표면을 산소 플라즈마 처리하는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 소자의 스페이서 형성방법.
11. 제 1항에 있어서,

    상기 경화단계는 상기 도포단계에서 도포된 포토 레지스터가 광경화성 폴리머인 경우 상기 광경화성 폴리머가 경화되도록 광원을 조사하는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 소자의 스페이서 형성방법.
12. 제 1항에 있어서,

    상기 경화단계는 상기 도포단계에서 도포된 포토 레지스터가 열경화성 폴리머인 경우 상기 열경화성 폴리머가 경화되도록 열을 가하는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 소자의 스페이서 형성방법.
13. 제 1항에 있어서,

    상기 평판 디스플레이 소자의 스페이서 형성방법은 상기 경화단계가 완료된후 상기 스페이서의 표면을 폴리싱하는 표면처리단계를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 소자의 스페이서 형성방법.
14. 제 1항에 있어서,

    상기 평판 디스플레이 소자의 스페이서 형성방법은 상기 표면처리단계후 형성된 스페이서의 양/불량을 검사하는 검사단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 소자의 스페이서 형성방법.
15. 제 14항에 있어서,

    상기 검사단계는 레이저 빔을 상기 패턴에 조사한 후 반사된 시간을 측정하여 전자신호로 변환시키고, 변환된 전자신호에 따라 화상을 출력하는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 소자의 스페이서 형성방법.