KR100825312B1 - 액정 표시 장치용 인쇄 장비의 구조 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정 표시 장치 제조용 인쇄 장비에 관한 것으로, 본 발명에 따른 인쇄 장비는 기판이 놓이게 되는 스테이지 내부에 프리 얼라이너(pre-aligner)를 두어 기판이 스테이지에 안착되었을 경우 기판 주위에 있는 프리 얼라이너가 상승하여 기판을 밀어 스테이지에 기판이 정확하게 얼라인할 수 있도록 하며, 인쇄 작업에 있어서 기판의 로딩(loading)과 언로딩(unloading)의 자동화를 위해서 기판의 작업 영역에 기판의 로더(loader)부/언로더(unloader)부 및 카세트 로더부/언로더부를 포함하는 장비를 둠으로써 작업시간을 단축시킬 수 있는 것이다.

Description

액정 표시 장치용 인쇄 장비의 구조 {STRUCTURE OF PRINTING SYSTEM FOR LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
도 1은 일반적인 액정 표시 소자의 개략도.
도 2a내지 도 2d는 인쇄 공정 단계를 나타내는 공정 순서도.
도 3은 종래 인쇄 장비의 개략도.
도 4는 도 3에 있어서 A-A`를 따라 절단한 면을 나타내는 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 인쇄 장비를 나타내는 도면.
도 6은 도 5의 단면을 나타내는 단면도.
도 7은 본 발명에 따른 인쇄 장비를 나타내는 도면.
도 8은 도7의 측면도.
도 9는 도7의 단면도.
*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***
10: 유리 기판 11: 컬러 필터
12: 블랙 매트릭스 13: 공통 전극
14: 배향막 15: 게이트 전극
16: 액티브층 17: 게이트 절연막
18: 소오스 전극 19: 드레인 전극
20: 보호막 21: 화소 전극
23: 홈 24: 클리체
25: 스테이지 31: 레지스트 패턴 32: 탁터 블레이드 33: 로울러
41: 프리 얼라이너 42: 진공 홀
61: 로버트 암 62: 카세트 로더
62a: 카세트 63: 카세트 언로더 64: 로더 65: 언로더 25a: 로더와 언로더를 포함하는 스테이지부
68: 컨베이어
본 발명은 액정 표시 장치의 박막 트랜지스터나 칼라 필터 및 블랙 매트릭스 제조시에 사용되는 인쇄 장비에 관한 것으로, 특히 기판의 얼라인(align) 기능이 추가되거나 또는 기판의 로딩/언로딩의 자동화로 인해 작업성을 향상시킬 수 있는 액정 표시 장치 제조용 인쇄장비에 관한 것이다.
TV와 컴퓨터의 정보를 디스플레이 하기 위해 지금까지 주로 CRT 모니터가 사용되어 왔다. CRT는 화질이 우수하고 화면 밝기가 좋아 그 동안 디스플레이의 주종을 이루어왔다. 그러나 화면이 커짐에 따라 CRT 모니터의 크기가 너무 커져 공간을 많이 차지하는 문제점이 발생하기도 하였으며, 휴대용 기기가 보편화되면서 디스플레이의 무게 또한 문제가 되었다.
이러한 문제점들을 해결한 것이 액정 디스플레이, 플라즈마 디스플레이 패널(Plazma Display Panel), 유기 EL(Electro Luminescence), LED(Light Emitting Diode), FED(Field Emission Display) 등의 평판형 디스플레이 소자들이다. 이러한 평판형 디스플레이 중 노우트 북 PC나 컴퓨터 모니터 등으로 이미 널리 사용되고 있으며 소비전격 소모가 적은 장점을 가지고 있는 액정 표시 장치(LCD)가 각광을 받고 있다.
도 1을 참조하여 상기와 같은 액정 표시 장치를 구성하고 있는 하부 기판 및 상부 기판의 구조와 기능에 관하여 상세히 설명한다.
도 1은 일반적인 액정 표시 소자의 개략도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 상부 기판은 유리 기판(10)위에 적색, 녹색, 청색의 세 가지 기본색깔의 염료나 혹은 안료를 포함하는 수지막의 컬러 필터(11)와, 상기 칼라 필터(11)의 픽셀 사이에 형성된 광 차단막의 블랙 매트릭스(12)와, 상기의 컬러 필터(11)의 평탄화를 위하여 또는 ITO와의 접착력을 향상시키기 위해 상기 블랙 매트릭스(12) 및 컬러 필터(11) 위에 형성된 오버 코우트(over coat)막(미도시)과, 액정셀에 전압을 인가하기 위해 형성된 투명한 전기 전도체인 ITO(Indium Tin Oxide)로 만들어진 공통전극(13)과, 액정 분자들의 배향을 위해 형성된 배향막(14)으로 구성되어 있다.
또한, 하부 기판은, 유리 기판(10) 상부에 형성되어 주사신호가 인가되는 게이트 전극(15)과, 주사 신호에 대응하여 데이터 신호를 전송하도록 마련된 액티브층(16)과, 액티브층(16)과 게이트 전극(15)을 전기적으로 격리시켜주는 게이트 절연막(17)과, 액티브층(16)의 상부에 형성되어 데이터 신호를 인가하는 소오스 전극(18)과, 데이터 신호를 화소 전극에 인가하는 드레인 전극(19)과, 소오스 전극(18) 및 드레인 전극(19)을 보호하는 보호막(20)으로 이루어져 있다. 그리고 드레인 전극(19)은 컨택홀(contact hole)을 통하여 화소 전극(21)과 연결되어 있으며, 화소 전극(21)은 광빔이 투과 되도록 ITO로 이루어진 투명 전극으로 형성되어 있다. 그리고, 액정 분자들의 배향을 위해 형성된 배향막(14)이 구성되어 있다.
상기 액티브층(16)은 비정질 실리콘(a-Si)을 증착하여 형성된 반도체층(16a)과, 반도체층(16a)의 양측 상부에 n+ 도핑된 오믹 접촉층(ohmic contact layer)(16b)으로 구성되어 있다.
상기 액정 표시 장치를 제작하기 위해서는 여러 번의 박막 증착 공정(thin film deposition process)과, 포토리소그래피 공정(photolithography process)과, 식각 공정(etching process)을 거쳐야 한다. 특히, 박막 트랜지스터와 칼라 필터(11) 및 블랙 매트랙스(12)를 제작하기 위해서는 포토레지스트나 마스크를 이용하여 노광 공정에 의해 포토레지스트의 패턴을 형성한 후, 식각 공정을 거쳐야 하지만, 이러한 포토레지트스 패턴 형성 공정은 제조 공정이 복잡하고 대면적 표시소자에는 적합하지 않다는 문제점이 있었다.
따라서, 근래에는 노광 공정 없이도 패터닝된 포토레지스트를 간단하게 형성할 수 있는 인쇄법이 제시되고 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 상기의 인쇄 방법에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2a내지 도 2d는 인쇄 공정 방법을 나타내는 도면이다.
먼저, 도 2a에 도시한 바와 같이 인쇄 패턴이 직각의 형태의 홈(23)이 형성된 클리체(24) 위에 레지스트를 도포한 후, 닥터 블레이드(doctor blade)(32)을 사용하여 레지스트가 도포된 클리체 위를 평평하게 밀어준다. 이때, 움푹 패인 곳(23)에만 레지스트(31)가 남게 하고 그 이외의 곳은 레지스트가 제거된다.
그리고, 도 2b에 도시한 바와 같이, 로울러(33)를 클리체(24) 위에 굴리면서 클리체(24)의 홈(23)에 형성되어 있던 레지스트(31)를 로울러(33)에 묻힌다. 상기 로울러(33)에 묻은 레지스트(31)는 클리체(24)에 형성된 인쇄 패턴의 모양을 그대로 따라간다.
그리고, 도 2c에 도시한 바와 같이, 패턴이 형성된 레지스트(31)가 묻어있는 로울러(33)를 기판(10)으로 가져가 상기 레지스트 패턴(31)을 기판(10) 위에 그대로 전사시키는 단계로 이루어진다. 상기 기판(10)은 유리 기판이나 혹은 플라스틱 기판을 주로 이용한다.
삭제
도 2d는 상기 인쇄 공정 작업을 마친 후, 기판(10) 상에 형성된 레지스트 패턴(31)을 나타낸 것이다. 기판(10) 상에 형성되는 레지스트의 인쇄 패턴(31)은 클리체(24)에 형성된 홈(23)의 형태와 동일하다.
상기와 같은 방법으로 포토레지스트의 패턴을 형성하는 인쇄 장비는 도 3에 도시한 바와 같이 인쇄 패턴(23)이 형성된 클리체(cliche)(24)와 패턴을 형성할 기판이 놓이게 되는 스테이지(stage)(25)와, 클리체(24)로부터 레지스트(resist)의 인쇄 패턴을 스테이지(25) 상의 기판(10)으로 옮기기 위한 로울러(roller)(33)로 구성되어 있으며, 인쇄법에 의한 제조 공정은 레지스트를 패턴 모양이 형성된 홈에 묻히는 단계와, 패터닝된 레지스트를 로울러에 묻히는 단계와, 패턴닝된 레지스트가 묻은 로울러를 기판 위에 굴림으로써 기판 위에 패턴을 형성하는 단계로 이루어진다.
도 4는 도 3에 있어서 A-A`를 따라 절단한 단면을 보여 주고 있다.
오목한 홈(23)이 형성된 클리체(24)와, 기판(10)이 올려진 스테이지(25)가 연결되어 있으며, 상기 스테이지 위에는 로울러(33)가 위치하고 있다.
즉, 상기 로울러(33)는 스테이지(25)와 클리체(24) 사이를 이동하면서 클리 체(24)의 오목한 홈(23)에 채워지는 레지스트 패턴을 기판(10) 위로 옮겨 붙이는 역할을 한다.
그러나, 종래의 인쇄 장비는 기판을 단순히 스테이지에 올려놓는 간단한 기능만 있을 뿐 기판을 얼라인하는 기능을 가지고 있지 않아서 만약 스테이지 상에 기판이 오정렬(misalign)된 상태에서 인쇄가 이루어지게 되면 패턴의 불량을 초래하게 되는 문제가 발생한다.
또한, 종래에는 스테이지 상에 기판을 옮기고 패턴 형성작업이 끝난 기판을 스테이지에서 꺼낼 때, 기판을 한 장씩 올려놓고(loading), 패턴형성 작업이 끝난 후 꺼내는(unloading) 방법을 사용하였다. 즉 기판을 한 장씩 진행해야 하기 때문에 기판의 로딩과 언로딩이 느려져 인쇄 작업의 진행 속도에 제약을 받는 문제가 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 인쇄 장비에 얼라인 기능을 추가하여 기판의 오정열(misalign)로 인한 패턴의 인쇄 불량 발생을 막을 수 있는 액정표시장치 제조용 인쇄장비를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 기판이 놓이는 스테이지의 좌우에 기판의 로더(loader)/언로더(unloader)부를 둠으로써, 작업량을 향상시키고 기판이 스테이지에 정확하게 안착될 수 있도록 할 수 있는 액정표시장치 제조용 인쇄장비를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 기판을 담을 수 있는 카세트의 로더/언로더부를 둠으로써, 인쇄 작업의 진행속도를 향상시킬 수 있는 액정표시장치 제조용 인쇄장비를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 스테이지 하부에 컨베이어 벨트를 설치함으로써, 인쇄 작업의 진행속도를 향상시킬 수 있는 액정표시장치 제조용 인쇄장비를 제공함에 있다.
기타 본 발명의 목적 및 특징은 이하의 발명의 구성 및 특허청구범위에서 상세히 기술될 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시장치 제조용 인쇄 장비는 인쇄 패턴이 형성된 클리체와 패턴을 형성할 기판이 놓이게 되는 스테이지와, 클리체로부터 레지스트의 인쇄 패턴을 스테이지 상의 기판으로 옮기기 위한 로울러를 포함하는 인쇄 장비에 있어서, 상기 스테이지 내부에 기판을 얼라인 할 수 있는 프리 얼라이너(pre aligner)가 구비되어 있는 것이다.
따라서, 기판을 단순히 스테이지에 올려놓는 기능만을 가진 종래의 인쇄 장비에서 발생했던 패턴의 불량을 초래 문제를 해결 할 수 있다.
본 발명에 따른 인쇄 장비의 다른 특징은 인쇄 패턴이 형성된 클리체와 패턴을 형성할 기판이 놓이게 되는 스테이지와, 클리체로부터 레지스트의 인쇄 패턴을 스테이지 상의 기판으로 옮기기 위한 로울러로 구성된 인쇄 장비에 있어서, 상기 스테이지의 하부에 벨트 타입의 컨베이어가 설치되어 있으며, 스테이지의 좌우 및 기판의 작업 영역에 자동으로 기판을 로딩/언로딩 할 수 있는 장비가 구비되어 있는 것이다.
이하, 본 발명에 따른 액정표시장치 제조용 인쇄장비에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
삭제
도 5는 얼라인 기능이 추가된 본 발명의 인쇄 장비를 도시한 것으로, 인쇄 장비의 기본적인 인쇄 원리 도 2a 내지 도 2d에 도시된 방법과 동일하다.
도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 인쇄 장비는 인쇄 패턴(23)이 형성된 클리체부(24)와, 패턴을 형성할 기판이 놓이게 되는 스테이지부(25)와, 클리체부(24)로부터 레지스트의 패턴을 스테이지부(25) 위에 올려진 기판(10)으로 옮기는 로울러부(33)와, 상기 스테이지부(25) 내부에 형성되어 기판을 얼라인하는 프리 얼라이너(pre-aligner)(41)로 구성되어 있다.
그리고, 상기 프리 얼라이너(41)는 특정 폭 및 두께를 갖는 바형상으로 이루어져 있으며, 기판이 놓이는 주위에 설치되어, 기판(10)이 스테이지(25)에 안착되었을 경우, 스테이지(25) 위로 상승하면서 기판(10)을 스테이지(25) 위의 정해진 위치에 정확하게 얼라인 해주는 기능을 한다.
그리고, 상기 스테이지(25)에는 진공 펌프(미도시)에 연결된 진공 홀(vacuum hole)(42)이 형성되어 있어 기판(10)이 스테이지(25)에 올려진 상태에서 기판(10)이 움직이지 않도록 고정 시켜준다. 이때, 진공 펌프는 기판(10)의 얼라이닝이 종료된 후, 즉 프리 얼라이너(41)가 상승하여 기판(10)을 스테이지(25)의 정해진 위치에 배치시킨 후에 작동하기 때문에 기판(10)은 항상 정해진 위치에 고정된다.
한편, 상기 스테이지(25)와 클리체부(24)는 일체로 형성될 수도 있지만 분리될 수도 있다. 클리체부(24)가 분리형성 될 경우, 외력이나 공정상의 조건으로 인 해서 상기 클리체(24)가 스테이지(25)로부터 X, Y 또는θ 방향으로 틀어질 수가 있다.
따라서, 본 발명에서는 이러한 문제를 해결하기 위해서 스테이지(25)를 X, Y 또는 θ 방향으로 미세하게 구동시킬수 있는 스템 모터(미도시)가 설치되어 있다.
도 6은 도 5에 있어서, 인쇄 장비의 Y축의 단면을 도시한 도면이다.
삭제
도 6에 도시된 바와 같이, 프리 얼라이너(41)는 스테이지(25) 내부에 설치되어 있다. 상기 도면은 기판(10)의 얼라이닝이 종료된 경우(혹은 얼라이닝이 개시되기 전)를 나타내는 것으로, 기판(10)의 얼라이닝시에는 상기 프리 얼라이너(41)가 스테이지(25) 표면 위로 상승하여 기판(10)을 얼라이닝 시킨다.
도 6에 도시한 바와 같이, 클리체(24)는 스테이지(25)와 일렬로 구성되어 있으며, 레지스트가 충진되는 오목한 홈(23)이 형성되어 있다. 상기 홈(23)은 기판(10)에 형성되는 패턴과 대응하는 위치에 형성되는 것으로, 통상적인 식각 공정에 의해 형성될 수 있다.
상기한 바와 같이 일렬로 구성된 클리체(24)와 스테이지(25)의 상부에는 상기 클리체(24) 및 스테이지(25)와 접촉되는 로울러(33)가 설치되며, 클리체(24)의 홈(23)에 충진된 레지스트는 상기 로울러(33)가 회전, 진행함에 따라 로울러(33)를 통해 기판(12) 상에 전사된다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정표시장치 제조용 인쇄장비에 대해 도 7 내지 도 9를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 다른 실시예를 보여주는 도면으로 작업의 진행 속도를 향상시키기 위한 인쇄 장비이다.
도 7는 카세트를 사용하여 로딩과 언로딩을 자동화하는 인쇄 장비의 평면도이다.
도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명의 인쇄 장비는 인쇄 패턴이 형성된 클리체(24)와, 패턴을 형성할 기판이 놓이게 되는 스테이지(25)와, 상기 스테이지(25) 좌우에 구비된 로더부(64)/언로더부(65)와, 상기 스테이지(25) 및 로더부(64)와 언로더부(65)로 이루어진 스테이지부(25a)와, 상기 클리체(24)로부터 레지스트 패턴을 기판으로 옮기기 위한 로울러(33)와, 패턴을 형성할 기판을 적층할 수 있는 카세트 로더부(62)와, 패턴이 형성된 기판을 적층할 수 있는 카세트 언로더부(63)와, 기판 및 카세트를 나르기 위한 로버트(61)로 구성되어 있다.
또한, 상기 스테이지부(25a)의 하부에는 벨트 타입의 컨베이어(미도시)가 설치되어 있어서, 상기 컨베이어에 의해서 기판이 로더부(64) →스테이지(25) →언로더부(65)로 이동하게 된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 인쇄 장비의 동작을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 카세트 로더(62)에 보관된 기판이 로버트 암(61)에 의해서 스테이지(25) 옆에 마련된 기판의 로더부(64)로 이송된다. 상기 로더부(62)에 옮겨진 기판은 스테이지부(25a)의 하부에 설치된 벨트 타입의 컨베이어에 의해서 클리체(25)에 연결된 스테이지(25)로 이동하게 하게 된다.
이때, 기판과 로더부(62)부를 포함하는 스테이지부(25a)가 이동하면서 기판을 스테이지(25) 위치에 옮기게 된다.
상기 스테이지(25) 위로 기판이 옮겨지면 로울러(33)는 클리체(24)와 기판 위를 반복하여 이동하면서 클리체(24)의 홈(23)에 있던 패턴을 기판 위에 그대로 전사시킨다.
패턴 인쇄를 마친 기판은 스테이지(25) 옆에 마련된 언로더부(65)로 이동하게 된다. 이때, 스테이지부(25a)의 하부에 형성된 컨베이어에 의해서 스테이지부(25a)의 이동에의해 기판이 언로더부(65)로 옮겨지는 것이다.
상기 언로더부(65)로 옮겨진 기판은 로버트 암(61)에 의해서 카세트 언로더(63)로 이송된다.
도 8은 도 7에 도시된 인쇄 장비의 측면도를 나타낸 것이다.
도 8에 도시된 바와같이, 홈(23)이 형성된 클리체(24)와, 로더부와 패턴 형성이 이루어지는 스테이지와 언로더부를 포함하는 스테이지(25a)와, 기판을 운반하는 로버트(61)와, 기판이 탑재되어 있는 카세트 로더부 및 카세트 언로더부가 일렬로 구성되어 있다.
삭제
도 9는 도 7에 도시된 인쇄 장비의 정면도를 나타낸 것이다.
도 9에 도시된 바와같이, 로울러 작업이 이루어지는 스테이지(25)를 중심으로 좌우에 로더부(64)와 언로더부(65)가 위치하고 있으며, 상기 로더부(64) 및 언로더부(65) 뒤쪽에 기판을 운반해주는 로버트(61)와 상기 로버트 뒤쪽에 기판을 담고 있는 카세트 로더부(62) 및 카세트 언로더부(63)가 위치하고 있다.
상기 스테이지부(25a) 하부에는 밸트 타입의 컨베이어(68)가 설치되어 스테이지가 이동하면서 기판이 자동으로 다음 스테이지로 이동할 수 있도록 하고 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시장치 제조용 인쇄 장비에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명에 의하면, 기판이 놓이게 되는 스테이지 내부에 프리 얼라이너(pre-aligner)가 설치되어 기판이 스테이지에 정확하게 안착될 수 있어 불량 패턴 형성을 막을 수 있고, 또한 기판의 로딩(loading)과 언로딩(unloading)의 자동화로 인하여 작업시간을 단축시킬 수 있어서 제품의 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (10)

  1. 인쇄 패턴이 형성된 클리체;
    기판을 얼라인하는 프리 얼라이너가 설치된 스테이지; 및
    상기 클리체로부터 인쇄 패턴을 기판상에 전사시키는 로울러;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 인쇄 장비.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 스테이지에 진공홀이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 인쇄 장비.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 진공홀은 기판이 놓이게 되는 스테이지의 영역에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 인쇄 장비.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 스테이지는 스텝 모터에 의해서 X, Y, θ방향으로의 미세한 이동이 가능한 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 인쇄 장비.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 프리 얼라이너는 스테이지 내부에 설치되어 있는 것을 특징으로하는 액정표시장치용 인쇄장비.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 프리 얼라이너는 기판이 놓이는 영역 주위에 설치되어 기판이 스테이지의 위에 올려지게 되면 자동적으로 상승하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 인쇄 장비.
  7. 인쇄 패턴이 형성된 클리체;
    좌우에 로더부 및 언로더부가 설치된 스테이지부; 및
    상기 클리체로부터 인쇄 패턴을 기판 상에 전사시키는 로울러;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 인쇄 장비.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 로더부와 언로더부가 구성된 스테이지 주변에 카세트 로더 및 언로더가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 인쇄 장비.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 카세트 로더/언로더에 있는 기판은 로버트 암에 의해서 스테이지 로더부/언로더부로 이송되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 인쇄 장비.
  10. 제 7 항에 있어서, 상기 스테이지의 하부는 벨트 타입의 컨베이어로 구성되어 스테이지 자체가 옆으로 이동하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 인쇄 장비.
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