KR100977100B1 - 패턴 형성 장치 및 패턴 형성 방법 - Google Patents

Abstract

패턴 형성 장치는 프론트 패널(10)의 내면에 패턴 형상의 관통 구멍(22)을 갖는 마스킹판(20)을 밀착시켜, 프론트 패널(10)의 오목부(15)의 내측에 관통 구멍(22)을 위치 정렬한다. 이 상태에서 현상 롤러(34)를 통해 액체 현상제를 공급하고, 오목부(15)와 관통 구멍(22)이 연속된 현상 오목부(82)를 통과하는 전계를 형성한다. 이에 의해, 대전된 현상제 입자가 현상 오목부(82) 내에 모아져 프론트 패널(10)의 오목부(15)가 현상된다.

패턴 형성 장치, 프론트 패널, 마스킹판, 현상 롤러, 관통 구멍

Description

패턴 형성 장치 및 패턴 형성 방법 {PATTERN FORMING APPARATUS AND PATTERN FORMING METHOD}

본 발명은, 예를 들어 평면형 화상 표시 장치, 배선 기판, IC 태그 등의 제조에 이용하는 패턴 형성 장치 및 패턴 형성 방법에 관한 것이다.

종래, 기재(基材)의 표면에 미세한 패턴을 형성하는 기술로서, 포토리소그래피 기술이 중심적인 역할을 감당하고 있다. 그러나, 이 포토리소그래피 기술은 그 해상도나 퍼포먼스를 높이고 있는 반면, 거대하고 고액인 제조 설비를 필요로 하는 동시에, 패턴 이외에 도포한 재료의 재이용이 어렵고, 패턴 형성에 필요로 하는 비용을 낮게 억제하는 것이 어렵다.

이에 대해, 예를 들어 잉크젯 기술은 장치의 간편함이나 비접촉 패터닝 등의 특징을 살린 비교적 저렴한 패터닝 기술로서 실용화되기 시작했다. 그러나, 이 잉크젯 기술도 고해상도화나 고생산성에는 한계가 있는 것이 드러나고 있다.

즉, 이러한 점에 있어서, 전자 사진 기술, 특히 액체 토너를 이용한 전자 사진 기술은 우수한 가능성을 갖고 있다.

종래, 이와 같은 전자 사진 기술을 이용하여 플랫 패널 디스플레이용 전방면 기판의 형광체층이나 블랙 매트릭스, 컬러 필터 등을 형성하는 패턴 형성 방법이 제안되어 있다. 예를 들어, 평면형 화상 표시 장치의 전방면 기판에 형광체 스크린을 형성하는 장치로서, 감광체 드럼의 표면에 패턴 형상의 정전 잠상을 형성하여 이 정전 잠상에 대전한 현상제를 공급하여 현상하고, 이와 같이 현상한 각 색의 현상제상(現像劑像)을 전사 드럼으로 차례로 전사하여, 전사 드럼 상에서 겹쳐진 각 색의 현상제상을 기판에 일괄 전사하여 정착시키는 패턴 형성 장치가 알려져 있다[예를 들어, 일본 특허 공개 제2004-30980호 공보(도4) 참조].

그러나, 이러한 종류의 복수의 드럼을 이용한 장치에서는 감광체 드럼의 만곡된 주위면에 형성한 패턴 형상의 현상제상을 전사 드럼의 만곡된 주위면에 전사하고, 또한 이 전사 드럼 주위면의 패턴을 평평한 기판 상으로 전사하기 위해, 감광체 드럼과 전사 드럼 사이의 위치 정밀도 및 전사 드럼과 기판 사이의 위치 정밀도를 고정밀도로 유지하는 것이 매우 곤란하여, 미세한 패턴을 기판에 형성하는 것이 매우 어렵다.

또한, 이 패턴 형성 장치에서는 기판에 패턴을 형성하기 위해 많은 공정을 필요로 하여, 처리 시간이 길어져 처리 효율이 나쁘고, 고비용으로 연결되는 것이 고려된다.

본 발명의 목적은 장치 구성을 간략화할 수 있고, 패턴 형성의 공정수를 삭감할 수 있으며, 높은 위치 정밀도이고 고선명인 패턴을 단시간에 저렴하게 형성할 수 있는 패턴 형성 장치 및 패턴 형성 방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 패턴 형성 장치는 피인쇄 매체의 표면에 형성하는 인쇄 패턴에 상당하는 패턴 형상의 관통 구멍을 갖고 상기 표면에 근접하여 대향 배치되는 마스킹판과, 절연성 액체 중에 대전한 현상제 입자를 분산시킨 액체 현상제를 상기 마스킹판의 상기 피인쇄 매체로부터 이격한 이면측에 공급하고, 상기 관통 구멍을 지나는 전계를 형성하여 상기 현상제 입자를 상기 관통 구멍 내에 모아서 상기 피인쇄 매체의 표면에 상기 인쇄 패턴을 현상하는 현상 장치를 갖는다.

또한, 본 발명의 패턴 형성 방법은 피인쇄 매체의 표면에 형성하는 인쇄 패턴에 상당하는 패턴 형상의 관통 구멍을 갖는 마스킹판을 상기 표면에 근접하여 대향 배치시키는 대향 공정과, 절연성 액체 중에 대전된 현상제 입자를 분산시킨 액체 현상제를 상기 마스킹판의 상기 피인쇄 매체로부터 이격된 이면측에 공급하고, 상기 관통 구멍을 지나는 전계를 형성하여 상기 현상제 입자를 상기 관통 구멍 내에 모아서 상기 피인쇄 매체의 표면에 상기 인쇄 패턴을 현상하는 현상 공정을 갖는다.

상기 발명에 따르면, 패턴 형상의 관통 구멍을 갖는 마스킹판을 통해 피인쇄 매체의 표면에 액체 현상제를 공급하여 전계에 의해 현상제 입자를 관통 구멍 내에 모아서 인쇄 패턴을 현상하도록 하였으므로, 장치 구성을 간략화할 수 있고, 패턴 형성에 필요로 하는 공정수를 삭감할 수 있으며, 비교적 단시간에 패턴을 형성할 수 있어 저비용화를 실현할 수 있다. 또한, 패턴 형상의 관통 구멍을 통해 피인쇄 매체에 인쇄 패턴을 직접 현상하므로, 높은 위치 정밀도이고 고선명인 패턴을 형성할 수 있다.

도1은 본 발명의 실시 형태에 관한 패턴 형성 장치를 도시하는 블럭도이다.

도2는 도1의 패턴 형성 장치의 제어계를 도시하는 블럭도이다.

도3은 도1의 패턴 형성 장치에 세트되는 프론트 패널의 부분 확대 단면도 및 이 패널을 마스킹판측에서 본 평면도이다.

도4는 도1의 패턴 형성 장치의 마스킹판을 프론트 패널에 대향시킨 상태의 부분 확대 단면도 및 이 마스킹판을 이면측에서 본 저면도이다.

도5는 도1의 패턴 형성 장치의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.

도6은 마스킹판과 프론트 패널의 위치 정렬 방법에 대해 설명하기 위한 사시도이다.

도7은 프론트 패널과 마스킹판을 밀착시킨 상태를 도시하는 부분 확대 단면도이다.

도8은 현상 유닛에 의한 동작을 설명하기 위한 동작 설명도이다.

도9는 현상기에 의한 현상 동작을 설명하기 위한 부분 확대 단면도이다.

도10은 세정 기구에 의한 동작을 설명하기 위한 동작 설명도이다.

이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시 형태에 관한 패턴 형성 장치에 대해 상세하게 설명한다. 여기서는 패턴 형성 장치의 일례로서, 액정 표시 장치나 플라즈마 표시 장치 등의 평면형 화상 표시 장치의 프론트 패널 내면에 형광체 스크린을 인쇄하기 위한 패턴 형성 장치(100)에 대해 설명한다.

도1에 도시한 바와 같이, 패턴 형성 장치(100)는 프론트 패널(10)(피인쇄 매체)의 배면(10b)을 흡착하여 유지하는 흡착판(12), 프론트 패널(10)의 도면 중 하방에 수평한 자세로 배치된 마스킹판(20) 및 마스킹판(20)의 도면 중 하방에 배치되어 도면 중 좌우 방향으로 이동 가능하게 설치된 3개의 유닛[현상 유닛(30), 건조 유닛(40) 및 세정 유닛(50)]을 갖는다.

3개의 유닛(30, 40, 50)은 도면 중 파선 화살표로 나타낸 바와 같이, 마스킹판(20)에 대해 분리 접촉하는 방향 및 마스킹판(20)과 평행한 방향으로 가변속으로 이동 가능하게 설치되어 있다. 또한, 도면 중 우측의 현상 유닛(30)은 본 발명의 현상 장치로서 기능하고, 중앙의 건조 유닛(40)은 본 발명의 건조 기구로서 기능하고, 도면 중 좌측의 세정 유닛(50)은 본 발명의 세정 기구로서 기능한다. 또한, 3개의 유닛(30, 40, 50)을 프론트 패널(10)을 따라서 이동시키는 대신에 프론트 패널(10)을 수평 방향으로 이동시키도록 해도 좋다.

도2에 도시한 바와 같이, 패턴 형성 장치(100)의 동작을 제어하는 제어부(200)에는 후술하는 위치 결정용의 4대의 카메라(61, 62, 63, 64), 이들 카메라에 의해 촬영한 화상을 오퍼레이터에 대해 표시하는 표시 패널(66), 오퍼레이터에 의한 각종 조작 입력을 접수하는 조작 입력부(68), 상술한 흡착판(12)을 유지하는 동시에 면방향으로 이동시켜 프론트 패널(10)을 마스킹판(20)에 대해 위치 정렬하기 위한 위치 정렬 기구(72), 마스킹판(20)을 내측으로 팽팽하게 설치한 직사각형의 프레임(21)을 유지하여 마스킹판(20)을 프론트 패널(10)에 대해 분리 접촉시키는 방향으로 프레임(21)을 승강 이동시키는 승강 기구(74), 흡착판(12)에 의한 유 지력을 발생시키도록 프론트 패널(10)에 대한 흡착력을 발생하게 하는 흡착 기구(14), 프론트 패널(10)의 내면(10a)과 마스킹판(20)의 내면(20a)을 밀착시키기 위한 자기력을 발생하게 하는 전자석(16) 및 상술한 3개의 유닛(30, 40, 50)이 접속되어 있다.

흡착 기구(14)는 프론트 패널(10)의 배면(10b)에 정전기력을 작용시켜 패널(10)을 흡착판(12)에 흡착하도록 해도 좋고, 프론트 패널(10)의 배면(10b)에 흡착판(12)으로부터 부압을 작용시켜 흡착하도록 해도 좋다. 또한, 전자석(16)은, 예를 들어 흡착판(12)에 내장되어, 프론트 패널(10)을 통해 자성체에 의해 형성된 부위를 갖는 마스킹판(20)에 자력을 작용시켜서, 흡착판(12)과 마스킹판(20) 사이에서 프론트 패널(10)을 끼움 지지함으로써, 프론트 패널(10)과 마스킹판(20)을 밀착시키는 본 발명의 밀착 기구로서 기능한다.

도3에 부분적으로 확대하여 도시한 바와 같이, 프론트 패널(10)은 직사각형의 유리판(1)의 표면에 투명한 전극층(11) 및 격자 형상의 블랙 매트릭스(13)를 갖는다. 바꿔 말하면, 프론트 패널(10)의 내면(10a)에는 블랙 매트릭스(13)에 의해 구획된 3색의 형광체층을 형성하기 위한 대략 직사각형의 다수의 오목부(15)가 매트릭스 형상으로 정렬하여 형성되어 있다. 즉, 각 오목부(15)는 표시 장치의 1화소에 상당하고, 그 저부에는 전극층(11)이 설치되어 있게 된다. 또한, 전극층(11)은, 도1에 도시한 바와 같이 접지되어 있다.

전극층(11)은, 예를 들어 나가세켐텍스사제의 Denatrron G-115S를 유리판(1)의 표면에 스프레이 도포하고, 건조시켜 막 두께 0.2 [㎛]로 성막하여 형성된다. 혹은, 전극층(11)은 산화안티몬의 스퍼터막 등의 무기 재료에 의해 형성할 수도 있다.

도4에 부분적으로 확대하여 도시한 바와 같이, 마스킹판(20)은 프론트 패널(10)에 형성하는 3색의 형광체층의 인쇄 패턴(15)에 상당하는 패턴 형상의 관통 구멍(22)을 갖는다. 본 실시 형태에서는 이 마스킹판(20)을 이용하여 3색의 형광체층을 1색씩 프론트 패널(10)의 내면(10a)에 인쇄하기 때문에, 마스킹판(20)은 내면(10a)에 형성된 오목부(15) 수의 1/3인 수의 관통 구멍(22)을 갖는다. 그러나, 반도체 기판 등 다른 패턴을 1회에 인쇄하는 경우, 마스킹판의 관통 구멍의 형상은 인쇄 패턴과 대략 일치하는 형상이 된다. 또한, 1개의 관통 구멍(22)은 프론트 패널(10)의 표면(10a)에 형성된 오목부(15)의 개구 면적보다 작은 개구 면적을 갖는 것을 특징으로 하고 있다.

본 실시 형태에서는 1색분의 형광체층의 인쇄가 종료된 후, 마스킹판(20)을 필요에 따라서 세정하고, 그 후, 동일한 마스킹판(20)을 1색분 어긋나도록 프론트 패널(10)에 대해 상대적으로 면방향으로 이동시켜서, 다음 색의 형광체층을 인쇄하도록 마스킹판(20)을 운용한다. 이로 인해, 마스킹판(20)은 프론트 패널(10)의 내면(10a)에 형성하는 오목부(15) 수의 1/3인 수의 관통 구멍(22)만 갖는다. 또한, 세정 공정을 생략한 경우, 3종류의 색마다의 마스킹판(20)을 준비하게 된다.

본 실시 형태의 마스킹판(20)은 50 [㎛] 두께의 Ni-Fe 합금 판(24)을 포토 에칭에 의해 펀칭 가공한 후, 그 이면(20b)측으로부터 절연성 도료를 스프레이 도포하여 10 [㎛] 두께의 절연 피복층(26)을 형성함으로써 형성할 수 있다. 절연 피 복층(26)은 마스킹판(20)의 이면 전체를 피복하는 동시에, 관통 구멍(22) 내에도 도달하여 관통 구멍(22)의 내벽도 피복한다. 마스킹판(20)은 상술한 전자석(16)에 의한 자기 흡착이 가능한 재료를 포함하고, 또한 표면을 대전 가능한 고저항 재료로 피복한 것이면 좋고, 본 실시 형태의 구조로 한정되는 것은 아니다. 혹은, 마스킹판(20)을 대전이 가능한 고저항 재료에 의해 형성해도 좋다. 또한, 후술하는 현상제 입자의 이형성을 높이기 위해, 마스킹판(20)의 표면에 이형재를 도포해도 좋다.

다음에, 도5에 도시하는 흐름도와 함께 도6 내지 도9를 참조하여, 상기 구조의 패턴 형성 장치(100)에 의한 패턴 형성 동작을 설명한다.

우선, 유리판(1)의 표면에 미리 전극층(11)과 블랙 매트릭스(13)를 형성한 프론트 패널(10)을 준비한다. 그리고, 이 프론트 패널(10)의 배면(10b)에 흡착판(12)을 흡착시켜 흡착판(12)을 위치 정렬 기구(72)에 세트한다(도5, 스텝 1). 이때, 프론트 패널(10)의 내면(10a)이 하방을 향하는 자세로 흡착판(12)이 위치 정렬 기구(72)에 설치된다. 이에 의해, 프론트 패널(10)의 내면(10a)이 하방에 세트된 마스킹판(20)의 내면(20a)에 대향한 상태가 된다. 이때, 프론트 패널(10)의 내면(10a)과 마스킹판(20)의 내면(20a) 사이에는 간극이 있다(예를 들어, 도4의 상태).

이 상태에서, 도6에 도시한 바와 같이 4대의 카메라(61, 62, 63, 64)를 통해 촬영한 화상을, 표시 패널(66)을 통해 표시하고, 이 표시 화상을 본 오퍼레이터에 의해 위치 정렬 기구(72)가 조작되어 프론트 패널(10)이 면방향으로 이동되어 위치 정렬된다(스텝 2). 즉, 도1 및 도6에 도시한 바와 같이, 프론트 패널(10)의 4 코너에는 위치 정렬용 마크(M)가 미리 형성되어 있고, 도6에서는 도시를 생략한 흡착판(12)의 대응하는 부위에는 관통 구멍(12h)(도1)이 형성되어 있다. 그리고, 흡착판(12)의 배면측에 설치한 카메라(61, 62, 63, 64)에 의해, 프론트 패널(10)의 마크(M)와 마스킹판(20)이 대응하는 위치 정렬용 마크(M)를 중첩하여 검출함으로써, 프론트 패널(10)과 마스킹판(20)의 면방향의 어긋남을 검출하여, 위치 정렬 기구(72)에 의해 프론트 패널(10)과 마스킹판(20)의 면방향의 위치 정렬을 실시한다.

즉, 스텝 2의 위치 정렬 공정에서는 후술하는 밀착 공정에서 프론트 패널(10)과 마스킹판(20)을 밀착시켰을 때에, 프론트 패널(10)의 현상해야 할 색의 오목부(15)의 내측에 마스킹판(20)의 관통 구멍(22)이 위치 결정(도7의 상태)되도록 프론트 패널(10)을 마스킹판(20)에 대해 비교적 대략적으로 위치 정렬한다.

스텝 2의 위치 정렬 후, 승강 기구(74)가 동작되어 마스킹판(20)이 프론트 패널(10)의 내면(10a)을 향해 상승되고, 프론트 패널(10)의 내면(10a)과 마스킹판(20)의 내면(20a)이 밀착된다(도7). 이때, 흡착판(12)에 내장된 전자석(16)이 온으로 되고, 그 자력에 의해 자성 재료를 포함하는 마스킹판(20)이 프론트 패널(10)의 내면(10a)에 밀착된다(스텝 3). 또한, 마스킹판(20)을 고저항 재료에 의해 형성한 경우, 자성 재료를 혼합해도 충분한 흡착력을 발생시킬 수 없으므로, 마스킹판(20)의 이면(20b)측에서 패턴 형성 영역의 외측에 프레임 형상의 자성체로 이루어지는 지그를 배치하여, 전자석(16)과의 사이에서 프론트 패널(10)과 마스킹판(20)을 끼움 지지하도록 해도 좋다.

마스킹판(20)은, 상술한 바와 같이 얇은 금속판에 의해 형성되어 있으므로, 패널 사이즈가 커질수록 수평한 자세로 배치했을 때의 휨량이 많아져, 승강 기구(74)에 의해 마스킹판(20)을 상승시킨 것만으로는 프론트 패널(10)과 완전히 밀착하지 않는다. 이로 인해, 본 실시 형태에서는 전자석(16)의 자력을 이용하여 프론트 패널(10)의 내면(10a)에 마스킹판(20)의 내면(20a)을 밀착시키는 고안을 하였다. 이 상태를 도7에 부분적으로 확대하여 도시한다.

즉, 스텝 3에서 전자석(16)을 온으로 하여 도7에 도시한 바와 같이 프론트 패널(10)의 내면(10a)과 마스킹판(20)의 내면(20a)을 밀착시키면, 스텝 2에서 위치 정렬한 프론트 패널(10)의 내면(10a)에 형성되어 있는 오목부(15)와 마스킹판(20)의 관통 구멍(22)이 연결되어 1개의 연속된 현상 오목부(82)가 형성된다. 당연히 관통 구멍(22)이 형성되어 있지 않은 마스킹판(20)의 부위가 대향된 오목부(15)는 마스킹판(20)의 내면(20a)에 의해 막힌다.

본 실시 형태에서는 후술하는 현상 공정을 위해, 프론트 패널(10)과 마스킹판(20)을 도7과 같이 밀착시켰을 때에 마스킹판(20)의 관통 구멍(22)이 프론트 패널(10)의 대응하는 오목부(15)의 내측에 배치될 필요가 있으나, 관통 구멍(22)의 개구를 오목부(15)의 개구보다 작게 하고 있으므로, 스텝 2의 위치 정렬에 있어서, 그 정밀도를 낮게 할 수 있다. 즉, 위치 정렬 정밀도를 어느 정도 낮게 해도, 관통 구멍(22)이 대응하는 오목부(15)의 내측에 수렴되면 문제는 없다.

이후에, 제어부(200)는 도8에 도시하는 현상 유닛(30)을 동작시켜 마스킹판(20)의 이면(20b)을 피복한 절연 피복층(26)을 현상제 입자와 동극성으로 대전시 킨다(스텝 4). 본 실시 형태에서는 대전 장치로서, 코로나 대전기(32)를 이용하였다. 또한, 여기서는 스텝 3의 밀착 공정 후에 스텝 4의 대전 공정을 실시하도록 하였으나, 대전 공정은 밀착 공정보다 이전의 어떤 타이밍에서 실시해도 좋다. 또한, 본 실시 형태에서는 스텝 4의 대전 공정에 있어서, 절연 피복층(26)의 표면의 전위를 400 [V]로 대전시키도록 하였다.

현상 유닛(30)은, 도8에 도시한 바와 같이 마스킹판(20)의 이면(20b)을 향해 개방된 케이스(31)를 갖는다. 도6에 도시한 바와 같이, 현상 유닛(30)은 마스킹판(20)과 대략 동일한 폭을 갖는다. 케이스(31)의 개구의 상단부 모서리부에는 그 이동 방향(도8의 화살표 방향)과 직교하는 폭 방향으로 연장된 2개의 압박 롤러(33)(밀착 기구, 압박 부재)가 회전 가능하게 설치되어 있다. 이들 압박 롤러(33)는 현상 유닛(30)을 도8의 화살표 방향으로 이동시킬 때, 마스킹판(20)의 이면(20b)으로 압박되는 동시에 이면(20b)에 미끄럼 접촉한다. 이에 의해, 현상 유닛(30)이 통과하는 현상 영역에 있어서, 마스킹판(20)이 프론트 패널(10)에 대해 보다 강한 힘으로 밀착된다.

현상 유닛(30)의 케이스(31) 내에는 상술한 코로나 대전기(32) 외에, 현상 롤러(34)(공급 부재)와 스퀴즈 롤러(36)(제거 부재)를 수용한 현상기(38)가 배치되어 있다. 이 현상기(38)도 폭 방향으로 연장되어 패턴 형성 영역의 전체 폭을 커버한다. 도9에는 현상기(38)의 현상 롤러(34)와 스퀴즈 롤러(36)를 부분적으로 확대하여 도시하고 있다. 현상 롤러(34) 및 스퀴즈 롤러(36)는 마스킹판(20)의 이면(20b)에 대해 각각 일정한 갭을 통해 대향한다.

스텝 4의 대전 공정에 이어서, 프론트 패널(10)의 모든 오목부(15) 중 1색분의 오목부(15)가 현상된다(스텝 5). 본 실시 형태에서는 현상 유닛(30)이 코로나 대전기(32)와 현상기(38)를 케이스(31) 내에 함께 수용하고 있으므로, 대전 공정과 현상 공정이 대략 동시에 실시된다.

스텝 5의 현상 공정에서는 도시하지 않은 공급계에 의해 공급된 액체 현상제가, 회전하는 현상 롤러(34)의 주위면을 통해 마스킹판(20)의 이면(20b)측에 공급된다. 이때, 현상 롤러(34)에 현상 바이어스가 인가되어, 현상 롤러(34)와 프론트 패널(10)의 전극층(11) 사이에 전위차가 형성된다. 즉, 프론트 패널(10)의 전극층(11)은 상술한 바와 같이 접지되어 있고, 현상 롤러(34)에는 플러스의 전압이 인가되므로, 정대전되어 있는 현상제 입자에는 현상 오목부(82)를 향하는 전계가 작용된다. 이에 의해, 액체 현상제 중에 분산되어 있는 현상제 입자가 절연성 액체 중을 영동(泳動, migration)되어 현상 오목부(82)에 모인다. 본 실시 형태에서는 스텝 5의 현상 공정에 있어서, 현상 롤러(34)에 300 [V]의 바이어스 전압을 인가하도록 하였다.

이때, 마스킹판(20)의 이면(20b) 및 관통 구멍(22)의 내측면에 피복된 절연 피복층(26)의 표면도 상술한 대전 공정에 있어서 현상제 입자와 동극성으로 대전되어 있으므로, 영동하는 현상제 입자가 마스킹판(20)의 표면에 부착되는 일이 없다. 또한, 이때, 현상 바이어스를 컨트롤함으로써, 오목부(15) 내에 모이는 현상제 입자의 충전량을 제어할 수 있다. 이것 외에, 액체 현상제 중의 현상제 입자의 농도나 현상 유닛(30)의 이동 속도를 컨트롤함으로써도, 오목부(15)를 현상하는 현상제 입자의 양을 제어할 수 있다.

또한, 이때, 현상기(38)의 스퀴즈 롤러(36)가 역방향으로 회전되어 잉여의 현상제 입자와 함께 절연성 액체가 일부 회수된다. 스퀴즈 롤러(36)에는 현상 롤러(34)보다 낮은 전위이고 현상제 입자와 동극성의 전압이 인가되어, 스퀴즈 롤러(36)로부터 오목부(15)의 전극층(11)을 향하는 전계가 형성된다. 이로 인해, 오목부(15)에 모인 현상제 입자가 보다 견고하게 응집되는 동시에, 절연성 액체 중에 부유되어 있는 잉여의 현상제 입자가 스퀴즈 롤러(36)의 표면에 흡착된다. 또한, 본 실시 형태에서는 스텝 5의 현상 공정에 있어서, 스퀴즈 롤러(36)에 200 [V]의 전압을 인가하도록 하였다.

그런데, 상술한 바와 같이 액체 현상제가 마스킹판(20)의 이면(20b)측에 공급되면, 관통 구멍(22)과 연속된 프론트 패널(10)의 오목부(15), 즉 현상 오목부(82) 내에 균일하게 액체 현상제가 공급되어, 전기 영동에 의해 현상제 입자를 당해 오목부(15)의 코너부까지 공급할 수 있다. 이로 인해, 본 실시 형태의 패턴 형성 방법을 채용하면, 오목부(15)의 형상과 거의 일치하는 형상의 인쇄 패턴을 형성할 수 있다. 즉, 예를 들어, 플라즈마 디스플레이의 프론트 패널에 형성하는 리브 구조의 내면에 형광체 입자를 부착시키는 경우에 본 발명이 유효하다고 할 수 있다.

또한, 이 현상 공정에 있어서는, 마스킹판(20)을 프론트 패널(10)에 밀착시키는 것이 중요하다. 즉, 마스킹판(20)의 표면(20a)과 프론트 패널(10)의 표면(10a) 사이에 간극이 있으면, 이 간극에 액체 현상제가 흘러버려 프론트 패 널(10)에 형성되는 인쇄 패턴의 윤곽이 흐려져 버린다. 이로 인해, 본 발명에서는 전자석(16)을 이용하여 프론트 패널(10)과 마스킹판(20)을 자력에 의해 밀착시키는 동시에, 현상 유닛(30)의 압박 롤러(33)를 마스킹판(20)의 이면(20b)으로 압박하여, 적어도 현상 영역에 있어서 프론트 패널(10)과 마스킹판(20)을 견고하게 밀착시키도록 하였다.

스텝 5의 현상 공정 후, 제어부(200)는 도10에 도시하는 건조 유닛(40)을 동작시켜, 스텝 5에서 마스킹판(20)의 이면(20b)측에 공급한 액체 현상제 중 절연성 액체를 건조시킨다(스텝 6). 이때, 우선 스펀지(42)가 마스킹판(20)의 이면(20b)에 접촉되어 절연성 액체의 대부분이 스펀지(42)에 의해 흡수된다. 그리고, 드라이어(44)를 통해 마스킹판(20)의 이면(20b)으로 에어를 분사하여 남은 절연성 액체를 건조시킨다. 또한, 스펀지(42) 대신에 흡인 노즐을 갖는 흡인 장치를 이용하여 에어에 의해 절연성 액체의 대부분을 흡인하도록 해도 좋다. 이 경우, 현상 오목부(82) 내의 현상제 입자가 흡인되지 않도록 전계를 작용시켜도 좋다. 또한, 스펀지(42)나 흡인 노즐을 이용하지 않고, 드라이어(44)에 의한 에어의 분사만으로 절연성 액체를 원하는 상태까지 건조시키도록 해도 좋다.

그리고, 제어부(200)는 스텝 6에서 절연성 액체를 건조시킨 후, 승강 기구(74)를 동작시켜 마스킹판(20)[프레임(21)]을 프론트 패널(10)로부터 이격하는 방향으로 하강시켜, 프론트 패널(10)과 마스킹판(20)을 박리한다(스텝 7). 이때, 마스킹판(20)은 프론트 패널(10)에 대해 느린 속도로 서서히 박리되는 것이 바람직하고, 마스킹판(20)의 일단부측으로부터 조금씩 경사지게 하여 박리하는 것이 바람 직하다. 또한, 스텝 6의 건조 공정에서 마스킹판(20) 및 프론트 패널(10)의 구조물을 적시고 있던 절연성 액체가 어느 정도 건조되어 있으므로, 스텝 7의 박리 공정에서는 절연성 액체의 액류에 의해 현상제 입자가 확산되는 일이 없어, 현상 후의 현상제 입자가 파괴될 우려가 없다.

최후에, 제어부(200)는 세정 유닛(50)을 동작시켜, 프론트 패널(10)로부터 박리된 마스킹판(20)에 잔류한 액체 현상제를 세정한다(스텝 8). 이때, 예를 들어 마스킹판(20)의 표면(20a) 및 이면(20b)의 양면으로부터 도시하지 않은 노즐을 통해 세정액을 마스킹판(20)으로 스프레이한다. 또한, 이 스텝 8의 세정 공정은 필요에 따라서 실시되면 좋고, 반드시 필요한 공정이라고는 한정되지 않는다. 예를 들어, 다색 인쇄를 필요로 하지 않는 패턴 인쇄의 경우에는 판을 세정할 필요는 없다. 또한, 이 세정 공정에서는, 예를 들어 세정액을 샤워와 같이 내리게 하거나, 브러시를 이용하여 마스킹판(20)을 세정하거나, 초음파를 이용하여 마스킹판(20)을 세정할 수도 있다.

스텝 8의 세정 공정에서 세정된 마스킹판(20)은 다음 색의 형광체층을 프론트 패널(10)의 표면(10a)에 형성할 때에 이용된다. 이때, 표시 패널(66)을 통해 카메라(61, 62, 63, 64)로 촬영한 마크(M)를 관찰하여 위치 정렬 기구(72)를 동작시켜, 프론트 패널(10)을 그 면방향으로 약간 이동시키고, 마스킹판(20)에 대해 프론트 패널(10)을 1화소분만큼 어긋나게 하여 위치 정렬한다. 그리고, 다음 색의 현상제 입자를 포함하는 액체 현상제를 이용하여 다음 색의 패턴을 형성한다.

이상과 같이, 본 실시 형태에 따르면, 패턴 형상의 관통 구멍(22)을 갖는 마 스킹판(20)을 통해 액체 현상제에 의해 프론트 패널(10)에 직접 패턴을 형성하도록 하였으므로, 패턴 형성에 필요로 하는 공정수를 매우 적게 할 수 있어, 그만큼 장치 구성을 간략화할 수 있고, 또한 현상제의 사용량을 필요 최소한으로 억제할 수 있어, 패턴 형성에 필요로 하는 비용을 매우 낮게 억제할 수 있다. 또한, 패턴 형성 장치의 구성을 간략화할 수 있으므로, 그 설치 공간도 작게 할 수 있다. 또한, 패턴 형성의 공정수를 적게 함으로써, 패턴 형성에 필요로 하는 처리 시간을 매우 짧게 할 수 있어, 처리 효율을 높일 수 있고, 비용을 저감시킬 수 있다.

또한, 본 실시 형태의 패턴 형성 방법은 마스킹판(20)을 통해 현상제 입자를 프론트 패널(10)의 오목부(15) 내에 현상하므로, 형광체층 등 비교적 두꺼운 패턴의 형성에 적합하여 패턴의 고선명화에도 충분히 대응할 수 있다. 또한, 프론트 패널(10)의 내면에 오목부(15)를 형성할 때에는 포토리소그래피 기술을 이용할 수 있으므로, 본 실시 형태의 방법에 따르면, 이 오목부(15)의 위치 및 형상에 의존하는 패턴을 고정밀도로 형성할 수 있다.

또한, 본 발명은 상술한 실시 형태 그대로 한정되는 것이 아니라, 실시 단계에서는 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 구성 요소를 변형하여 구체화할 수 있다. 또한, 상술한 실시 형태에 개시되어 있는 복수의 구성 요소의 적절한 조합에 의해 다양한 발명을 형성할 수 있다. 예를 들어, 상술한 실시 형태에 도시되는 전체 구성 요소로부터 몇 개의 구성 요소를 삭제해도 좋다.

예를 들어, 상술한 실시 형태에서는 평면형 화상 표시 장치의 프론트 패널(10)에 형광체층을 패터닝하는 경우에 대해 설명하였으나, 이에 한정되지 않고, 블랙 매트릭스나 컬러 필터를 패터닝할 때에도 본 발명을 적용할 수 있다. 또한, 반도체 기판의 패터닝이나 IC 태그의 제조에도 본 발명의 패턴 형성 장치 및 패턴 형성 방법을 채용할 수 있다.

또한, 상술한 실시 형태에서는 피인쇄 매체[프론트 패널(10)]에 인쇄하는 인쇄 패턴에 상당하는 패턴 형상의 관통 구멍을 갖는 마스킹판을 이용하였으나, 이 「상당한다」라고 함은, 인쇄 패턴과 관통 구멍의 패턴이 일치하는 경우도 포함한다. 즉, 피인쇄 매체의 표면에 패턴 형상의 오목부(15)를 형성하지 않은 경우에는, 마스킹판(20)의 관통 구멍(22)의 형상이 그대로 인쇄 패턴의 형상이 된다.

반대로, 이 「상당한다」라고 함은, 상술한 실시 형태와 같이 인쇄 패턴[즉, 오목부(15)]의 윤곽보다 작은 개구를 갖는 관통 구멍(22)이라도 해당한다. 즉, 도7에 도시한 바와 같이, 프론트 패널(10)과 마스킹판(20)을 밀착시켰을 때에, 오목부(15)의 내측에 관통 구멍(22)의 개구가 수렴되는 상태이면 패턴을 정상적으로 형성할 수 있다. 다시 말하면, 관통 구멍(22)의 개구 형상은 오목부(15)의 형상에 맞추어 직사각형으로 할 필요는 없고, 예를 들어 원형 등이라도 좋다.

또한, 오목부(15)의 형상이 본 실시 형태와 같이 도트 형상이 아니라, 예를 들어 배선 패턴과 같이, 보다 복잡한 형상인 경우에는 패턴을 따라서 이격된 복수 개소에서 복수의 관통 구멍을 배치하여 액체 현상제를 공급해도 좋다. 액체 현상제를 사용함으로써, 오목부 내를 흘러서 구석구석까지 넓게 퍼지기 때문에, 관통 구멍의 형상은 비교적 자유도가 높다. 바꿔 말하면, 관통 구멍의 개구부를 패턴 오목부의 내측으로 위치 결정할 때에는, 상술한 바와 같이 높은 위치 정렬 정밀도 는 필요없다.

본 발명의 패턴 형성 장치는 상기와 같은 구성 및 작용을 갖고 있으므로, 장치 구성을 간략화할 수 있어, 패턴 형성의 공정수를 적게 할 수 있고, 높은 위치 정밀도이고 고선명인 패턴을 단시간에 저렴하게 형성할 수 있다.

Claims (21)

1. 피인쇄 매체의 표면에 형성하는 인쇄 패턴에 상당하는 패턴 형상의 관통 구멍을 갖고 상기 표면에 근접하여 대향 배치되는 마스킹판과,

   절연성 액체 중에 대전된 현상제 입자를 분산시킨 액체 현상제를 상기 마스킹판의 상기 피인쇄 매체로부터 이격된 이면측에 공급하고, 상기 관통 구멍을 지나는 전계를 형성하여 상기 현상제 입자를 상기 관통 구멍 내에 모아서 상기 피인쇄 매체의 표면에 상기 인쇄 패턴을 현상하는 현상 장치를 갖는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 현상 장치는 상기 액체 현상제를 공급하는 공급 부재 및 잉여의 현상제 입자를 제거하는 제거 부재를 갖는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 피인쇄 매체와 마스킹판을 면방향으로 상대적으로 이동시켜 위치 정렬하는 위치 정렬 기구를 더 갖는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 피인쇄 매체와 마스킹판을 밀착시키는 밀착 기구를 더 갖는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 밀착 기구는 상기 피인쇄 매체와 마스킹판을 자력에 의해 밀착시키는 자석을 갖는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 장치.
6. 제4항에 있어서, 상기 밀착 기구는 상기 현상 장치에 의한 현상 영역에 있어서 상기 피인쇄 매체와 마스킹판을 압박하는 압박 부재를 갖는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 마스킹판에 상기 현상제 입자가 부착되지 않도록 상기 마스킹판을 상기 현상제 입자와 동극성으로 대전시키는 대전 장치를 더 갖는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 마스킹판의 표면에는 상기 현상제 입자의 이형성을 높이기 위한 이형재가 도포되어 있는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 장치.
9. 제1항에 있어서, 상기 현상 장치에 의해 공급한 액체 현상제 중 절연성 액체를 건조시키는 건조 기구를 더 갖는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 장치.
10. 제9항에 있어서, 상기 건조 기구는 상기 절연성 액체를 에어에 의해 흡인하는 흡인 장치를 갖는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 장치.
11. 제9항에 있어서, 상기 건조 기구는 상기 절연성 액체를 흡수하는 스펀지를 갖는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 장치.
12. 제9항에 있어서, 상기 건조 기구는 상기 절연성 액체를 에어 블로우에 의해 건조시키는 드라이어를 갖는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 장치.
13. 제1항에 있어서, 상기 현상 장치에 의한 현상 후, 상기 마스킹판을 세정하는 세정 기구를 더 갖는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 장치.
14. 제1항에 있어서, 상기 피인쇄 매체의 표면에는 원하는 인쇄 패턴에 대략 일치하는 패턴 형상의 오목부가 형성되어 있고, 상기 마스킹판의 패턴 형상의 관통 구멍은 상기 오목부의 개구보다 작은 개구를 갖는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 장치.
15. 피인쇄 매체의 표면에 형성하는 인쇄 패턴에 상당하는 패턴 형상의 관통 구멍을 갖는 마스킹판을 상기 표면에 근접하여 대향 배치시키는 대향 공정과,

    절연성 액체 중에 대전된 현상제 입자를 분산시킨 액체 현상제를 상기 마스킹판의 상기 피인쇄 매체로부터 이격된 이면측에 공급하고, 상기 관통 구멍을 지나는 전계를 형성하여 상기 현상제 입자를 상기 관통 구멍 내에 모아서 상기 피인쇄 매체의 표면에 상기 인쇄 패턴을 현상하는 현상 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
16. 제15항에 있어서, 상기 대향 공정은 상기 피인쇄 매체와 마스킹판을 면방향으로 상대적으로 이동시켜 위치 정렬하는 위치 정렬 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
17. 제16항에 있어서, 상기 현상 공정 전에 상기 피인쇄 매체와 마스킹판을 밀착시키는 밀착 공정을 더 갖는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
18. 제15항에 있어서, 상기 현상 공정 전에 상기 마스킹판을 상기 현상제 입자와 동극성으로 대전시키는 대전 공정을 더 갖는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
19. 제15항에 있어서, 상기 현상 공정 후, 상기 현상 공정에서 공급한 액체 현상제 중 절연성 액체를 건조시키는 건조 공정을 더 갖는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
20. 제19항에 있어서, 상기 건조 공정 후, 상기 마스킹판과 상기 피인쇄 매체를 박리하는 박리 공정을 더 갖는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
21. 제20항에 있어서, 상기 박리 공정 후, 상기 마스킹판을 세정하는 세정 공정을 더 갖는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.

Images