KR101148112B1 - 액정표시장치용 인쇄판 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시장치용 인쇄판의 제조공정 및 구조물에 관한 것으로, 투명기판상에 감광물질층을 형성하는 1단계와 상기 감광물질층을 패터닝하여 인쇄패턴을 형성하는 2단계를 포함하는 공정으로 제조되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 종래의 습식식각에 의한 제조공정에 비해 미세패턴의 구현이 가능하며, 높은 A/R(aspect ratio)를 구현할 수 있으며, 종래의 건식습각에 희한 방식에 비해 공정이 단순하며, 저가의 인쇄판을 구현할 수 있으며, 나아가 리소그래피에 의한 공정으로 높은 형상정밀도의 패턴을 구현할 수 있는 효과가 있다.

Description

액정표시장치용 인쇄판 및 그 제조방법{A CLICHE FOR PRINTING INK AND A METHOD OF FABRICATINGTHEREOF}
본 발명은 액정표시장치의 제조시 레지스트패턴의 인쇄용 인쇄판의 제조공정에 관한 것이다.
액정표시소자(Liquid Crystal Display Device)와 같은 평판표시소자에서는 각각의 화소에 박막트랜지스터와 같은 소자가 구비되어 평판표시소자를 구동하게 된다. 그런데 액정표시소자와 같은 평판표시소자에 있어서 PR패턴형성 공정은 제조된 소자의 성능에 크게 영향을 미치는 중요한 공정이다. 이에 따라 최근에는 소자의 성능을 향상시킬 수 있는 연구가 진행되고 있는데, 특히 미세금속패턴을 형성하여 소자의 성능을 향상시키고자 하는 다양한 시도가 전개되고 있다. 현재까지 가장 일반적으로 PR패턴 형성 공정은 감광성 물질인 포토레지스트(photoresist, PR)를 도포하여 이를 마스크를 사용하여 노광하고 현상하는 방식을 사용하고 있으나, 이는 공정이 지나치게 복잡할 뿐만 아니라 복수 개의 패턴이 형성된 전기 소자의 경우에는 각 패턴을 형성하기 위해서 별도로 포토레지스트 공정이 각각 수행되어야 하기 때문에 제조비용이 상승하여 바람직하지 않다. 따라서, 최근에는 인쇄방법을 이용하여 PR패턴을 형성하는 방법이 제안되고 있다.
도 1a를 참조하면, 상술한 인쇄방법에 따른 포토레지스트의 프린팅방법은, 인쇄 패턴(P 1)이 형성되어 인쇄판(cliche)으로 쓰이는 제 1 투명 절연 기판(110)에서 직접 피 인쇄물인 제 2 투명 절연 기판(120) 상에 포토레지스트 패턴(P2)을 전사하지 않고, 표면이 실리콘 고무등으로 이루어져 매개물의 역할을 하는 블랭킷(100)에 일단 포토레지스트 패턴(P2)을 전이시킨 다음, 제 2 투명 절연 기판(120)을 피전사체로 하여 다시 포토레지스트 패턴(P2)을 전사시키는 것이다.
구체적으로는, 도 1b에 도시된 것처럼, (a) 제 1 투명 절연 기판(110) 상에 금속막(111)을 증착하는 단계, (b) 금속막(111)을 패터닝하기 위하여 포토레지스트(112)를 도포하는 단계, (c) 습식 식각을 통하여 금속막(111)을 식각하는 단계, (d)포토레지스트(112)를 제거(Strip)하는 단계, (e)제 1 투명 절연 기판(110)을 식각하여 인쇄 패턴(P1)을 형성하는 단계, (f) 금속막(111)을 식각하여 제거하는 단계로 이루어진다.
그러나 상술한 제조공정에서 사용되는 습식 식각은 결정면 방향에 상관없이 균일한 식각 특성을 보이는 등방성 식각 특성을 가지므로, 인쇄 패턴(P 1)의 형성 시, 일괄적인 습식 식각으로 인하여 최소 선폭(CD; Critical dimension)의 손실이 크게 발생하여 미세 패턴이 형성된 정밀한 인쇄판을 제작하기가 어려운 단점이 발생하게 된다. 즉, 제 1 투명 절연 기판(110) 상의 인쇄 패턴(P 1)이 a1의 정확한 폭으로 형성되는 것이 이상적이나, 습식 식각을 통하여 인쇄판을 제조하게 되면, a2 만큼의 손실이 양측으로 발생하게 되는 것이다.
구체적으로는, 종래의 습식에칭을 할 경우, 등방성에칭의 특성상 에칭 깊이에 따라 동일하게 좌우의 손실폭(a2)이 늘어가게 되므로, 인쇄판의 움푹 들어간 부분의 깊이(d1)를 "1"로 했을 경우, 상부 폭(d2)는 최소 "2"의 비율로 형성할 수 밖에 없는 한계가 발생하게 된다. 즉, d1: d2=(1 이하):2 의 범위로 밖에 만들 수 없는 한계에 봉착하게 된다.
이는, 인쇄판에 식각되는 인쇄 패턴(P 1)은 폭은 좁고 깊이는 깊을수록, 깊이와 폭의 비가 클수록 인쇄 특성이 우수해지나, 종래의 습식 식각을 이용하는 방법은 깊이를 깊게 식각할수록 폭도 넓어지기 때문에 미세 패턴을 갖는 인쇄판을 제작하기에 불리하여 패턴 해상도 및 전사 특성을 향상시키기 어렵다는 문제로 귀착하게 된다.
아울러, 이러한 문제를 해결하기 위해 도 1c에서처럼, (a) 건식식각을 이용하는 방법에서는 투명기판상에 건식식각용물질막(210)을 형성하고, 투명기판의 하부에는 지지막을 형성한다. 이후 상기 건식식각용물질막(210) 상부에 포토레지스트를 도포하고, 이를 패터닝한다.
(b) 이후, 건식식각을 수행하여 건식식각용 물질막을 에칭하고, (c)에 도시된 것처럼, 기판상에 건식식각용물질막(210)을 제외한 포토레지스트(PR)를 제거하여 인쇄패턴을 형성하는 방법으로 구현된다.
즉, 종래 습식식각에서의 최소선폭의 문제를 건식식각용물질막을 별도로 형성하고, 이후에 전사용 물질막을 형성하는 공정을 통해 이러한 문제를 해결하고자 하였으나, 이 방법은 건식 식각용 물질막을 형성하는 공정과 건식식각 공정에 사용되는 고가의 진공장비의 설비에 고가의 비용이 발생하게 되며, 인쇄판을 개별적으로 제작해야 하기 때문에 제조비용을 더욱 증가시키는 단점이 발생하게 된다. 또한, 인쇄판의 사용대상이 컬러필터용으로 사용되는 경우에는 20㎛의 이상의 피치라서 습식에칭이 가능하나 등방성 에칭의 경우 20㎛이하 피치가 구현이 불가능하며, 나아가 TFT의 경우의 5㎛ / 5㎛의 피치를 등방성의 에칭의 경우 구현이 불가능한 단점이 발생하게 된다.
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 종래의 건식 및 습식식각 공정과는 달리, 미세패턴의 구현이 가능하며, 높은 A/R(aspect ratio)를 구현할 수 있으며, 공정이 단순하며, 저가의 인쇄판을 구현할 수 있으며, 나아가 리소그래피에 의한 공정으로 높은 형상정밀도의 패턴을 구현할 수 있는 제조공정 및 이에 따른 인쇄판을 제공하는 데 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명은 투명기판상에 감광물질층을 형성하는 1단계; 상기 감광물질층을 광조사 패터닝하여 인쇄패턴을 형성하는 2단계;를 포함하는 액정표시장치용 인쇄판 제조방법을 제공할 수 있다.
이 경우, 상기 1단계는, 상기 감광물질층의 형성 전에, 접착물질층을 형성하는 단계가 수행될 수 있다. 특히 상기 접착물질층을 형성하는 단계는, 상기 투명기판상에 저점도의 감광성 수지를 코팅하고 전면노광을 수행하여 구현되거나, 투명기판 상에 금속층을 형성하는 것으로 구현될 수 있다.
상술한 공정에서의 상기 감광물질층은, 에폭시계, 폴리이미드계, 노발락(Novolak) 계열의 수지층으로 형성될 수 있다.
아울러, 상기 2단계에서의 인쇄패턴의 형성은 상기 감광물질층을 포토마스크를 이용하여 노광, 현상하여 패턴을 형성하는 단계로 구현되거나, 또는 레이저 라이터(laser writer)를 이용하여 패터닝을 수행하는 단계로 구현될 수 있다. 이 경우 상기 인쇄패턴의 깊이(d)와 폭(w)을 (1~4):1의 비율로 형성할 수 있다.
상술한 제조공정은, 상기 2단계 이후에, 상기 인쇄판의 최상부에 기능층을 형성하는 3단계를 더 포함할 수 있으며, 이 경우 상기 기능층은 Cr, Ni, Au, 페를린, a-Si, SiOx, SiNx 중 어느 하나 이상을 포함하는 물질로 형성될 수 있다.
상술한 제조공정에 따라 제조되는 인쇄판은 다음과 같은 구조로 형성될 수 있다.
구체적으로는, 본 발명에 따른 액정표시장치용 인쇄판은 투명기판에 감광물질층으로 형성되는 인쇄패턴을 구비할 수 있으며, 상기 인쇄패턴은, 에폭시계, 폴리이미드계, 노발락(Novolak) 계열로 형성될 수 있다. 나아가 상기 인쇄패턴은, 상기 인쇄패턴의 깊이(d)와 폭(w)을 (1~4):1의 비율로 형성될 수 있다.
또한, 상기 투명기판과 인쇄패턴의 사이에는 접착물질층을 더 구비할 수 있으며, 상기 접착물질층은 감광성수지 또는 금속층으로 구현될 수 있다.
아울러, 상기 인쇄판의 최상부에 형성되는 기능층을 더 포함하는 액정표시장치용 인쇄판으로 구현하는 것이 가능하며, 이 경우 상기 기능층은, Cr, Ni, Au, 페를린, a-Si, SiOx, SiNx 중 어느 하나 이상을 포함하는 물질층으로 구성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 종래의 습식식각에 의한 제조공정에 비해 미세패턴의 구현이 가능하며, 높은 A/R(aspect ratio)를 구현할 수 있으며, 종래의 건식습각에 희한 방식에 비해 공정이 단순하며, 저가의 인쇄판을 구현할 수 있으며, 나아가 리소그래피에 의한 공정으로 높은 형상정밀도의 패턴을 구현할 수 있는 효과가 있다.
도 1a 내지 도 1c는 종래의 기술에 따른 인쇄판의 제조방법을 도시한 도면이다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 인쇄판의 제조순서도 및 제조공정도를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 인쇄판 요부 개념도를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 인쇄판의 실제 구현 이미지를 도시한 것이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 구성 및 작용을 구체적으로 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성요소는 동일한 참조부여를 부여하고, 이에 대한 중복설명은 생략하기로 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 발명은 액정표시장치에 사용되는 인쇄판의 제조에 있어서, 기판 위에 오목패턴으로 형성된 감광성 수지막(인쇄패턴)을 구비하는 인쇄판을 제공하여 제조공정의 효율성을 높이고, 패턴정밀도를 향상시키는 인쇄판을 제공하는 것을 요지로 한다.
도 2 및 도 3은 각각 본 발명에 따른 인쇄판의 제조방법의 순서도 및 공정도를 도시한 것이다.
본 발명에 따른 인쇄판의 제조공정은 크게 투명기판상에 감광물질층을 형성하는 1단계와 상기 감광물질층을 광조사 패터닝하여 인쇄패턴을 형성하는 2단계를 포함하며, 인쇄성 및 내구성의 향상을 위해 기능층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
도 3을 참조하여 본 발명에 따른 공정을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
우선, 본 발명에 따른 인쇄판의 제조공정은 기판(110)상에 감광물질층(130)을 적층하는 공정이 수행된다. 이 경우, 상기 기판(110)과 감광물질층(130)의 밀착성을 향상하기 위해 접착물질층(120)을 형성하는 공정이 수행될 수 있다(S 1~S 3단계).
상기 기판(110)은 투명재질의 기판을 이용할 수 있으며, 본 발명에서는 글라스기판을 이용하는 것을 일례로 설명하기로 한다.
또한, 상기 감광물질층(130)은 에폭시계, 폴리이미드계, 노발락(Novolak) 계열의 수지층을 코팅하는 방식으로 형성할 수 있으며, 상술한 바와 같이, 상기 기판(110)과의 밀착성 향상을 위해서 감광성수지 또는 금속층으로 구현되는 접착물질층을 형성할 수 있다. 이를 테면 상기 접착물질층으로 저점도의 감광성수지를 코팅하고 전면노광을 통해 형성 후, 그 상부에 감광물질층을 도포하여 밀착성을 향상시킬 수 있다.
다음으로는, S 3단계 이후에 상기 감광물질층(130)을 광조사패터닝하여 인쇄패턴(131)을 형성하는 공정이 수행될 수 있다. 여기에서 '광조사패터닝'이란 감광물질층에 광을 조사하여 인쇄패턴을 구현하는 패터닝을 의미하는 것으로, 후술하는 포토마스크를 이용한 포토리소그라피나 레이저 라이터(laser writer)를 이용하여 패턴을 형성하는 공정을 일예로 들 수 있다.
즉, 본 공정은 포토마스크를 이용하여 노광, 현상 공정을 거쳐서 인쇄패턴(131)을 형성하거나(S 41단계), 또는 레이저 라이터(laser writer;L2)를 이용하여 패턴을 형성할 수 있다(S 42단계). 이 경우 인쇄패턴(131)의 돌출패턴과 오목패턴을 고려할 경우, 상기 인쇄패턴의 깊이(d)와 폭(w)을 (1~4):1의 비율로 형성하는 것이 바람직하다(도 4 참조).
이후에는, 상기 인쇄패턴(131)이 형성된 후의 구조물(S 5단계)의 상면에 인쇄성 및 내구성을 향상하기 위한 기능층(140)을 더 형성할 수 있다. 이 경우 상기 기능층의 재료는 잉크재료가 인쇄되는 기판과 동일한 표면에너지를 가지는 것을 사용함이 바람직하다. 이러한 기능층의 형성물질로는 Cr, Ni, Au, 페를린, a-Si, SiOx, SiNx 중 어느 하나 이상을 포함하는 물질을 이용할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 인쇄판의 구조를 도시한 개념도이다.
도시된 것처럼, 본 발명에 따른 인쇄판은 기판 위에 일정한 패턴이 형성된 감광성 수지막을 구비하는 구조로 형성될 수 있다. 즉 투명기판(110)에 감광물질층으로 형성되는 인쇄패턴(131)을 구비할 수 있으며, 상기 인쇄패턴(131)은 볼록패턴과 오목패턴을 형성하는 구조로 형성된다. 이 경우 볼록한 패턴인 인쇄패턴(131)은 에폭시계, 폴리이미드계, 노발락(Novolak) 계열로 형성될 수 있다.
나아가 더욱 바람직하게는, 상기 인쇄패턴의 깊이(d)와 폭(w)을 (1~4):1의 비율로 형성할 수 있으며, 제조공정에서 상술한 바와 같이 상기 투명기판(110)과 인쇄패턴(131)의 사이에는 접착물질층(120)을 더 구비하여 밀착성을 향상시킬 수 있다. 이 경우 상기 접착물질층은 감광성수지 또는 금속층으로 구성될 수 있다.
구체적으로, 상기 접착물질층은 금속 Au, Ni, Cu, Al, Zn, Fe, Co, W, Sn, P, Cr, Si 중 선택되는 어느 하나의 물질로 형성되거나, 선택되는 금속의 산화물 또는 질화물로 구성될 수 있다. 즉, 상기 금속산화물은 CrOx, CrCOx, SiOx 등으로 , 상기 금속질화물은 CrN, CrCON, SiNx 등의 구성으로 구현될 수 있다.
또한, 상술한 구조에서 상기 인쇄판의 최상부에는 기능층을 더 포함할 수 있으며, 이 경우 상기 기능층은, Cr, Ni, Au, 페를린, a-Si, SiOx, SiNx 중 어느 하나 이상을 포함하는 물질층으로 구성될 수 있으며, 이를 통해 인쇄패턴의 내구성과 인쇄성을 향상시킬 수 있게 된다. 특히 더욱 바람직하게는 전사특성이 좋은 Si-base의 물질, 이를 테면 a-Si, SiNx, SiOx 등의 물질이 이용될 수 있다.
도 5는 상기 도 4에서 설명한 본 발명에 따른 인쇄판의 인쇄패턴을 구현한 실제 이미지를 도시한 것이다.
이러한 본 발명에 따른 인쇄판은 종래의 습식시각에 의한 인쇄판에 비해 미세패턴을 구현할 수 있는 한편, 높은 A/R(aspect ratio)을 구현할 수 있는 장점이 구현되게 된다. 즉, 종래의 습식 식각공정 시 발생하던 최소선 폭의 손실문제를 해결하여 미세패턴의 구현이 용이하며, 특히 미세패턴의 깊이와 폭의 비율을 크게 높여 패턴의 전사특성을 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 종래의 건식식각용 물질막을 형성하고 건식식각에 의해 인쇄판을 구현하는 공정에 비해 공정이 매우 간소해지는 장점이 있으며, 제조비용도 현저하게 저렴하며, 리소그라피에 의한 인쇄패턴의 형성공정이므로 높은 형상정밀도를 구현할 수 있게 된다.
전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 기술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
110: 기판
120: 접착물질층
130: 감광물질층
131: 인쇄패턴
140: 기능층
M: 포토마스크
L1: 노광기
L2: 레이저라이터(laser writer)
M: 포토마스크

Claims (16)

  1. 투명기판상에 접착물질층을 형성하는 1단계;
    상기 접착물질층 상에 감광물질층을 형성하는 2단계;
    상기 감광물질층에 광조사 패터닝을 통해 인쇄패턴을 형성하는 3단계;
    를 포함하며,
    상기 접착물질층을 형성하는 단계는,
    상기 투명기판상에 저점도의 감광성 수지를 코팅하고 전면노광을 수행하는 단계인 액정표시장치용 인쇄판 제조방법.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 2단계는,
    상기 감광물질층을 에폭시계, 폴리이미드계, 노발락(Novolak) 계열의 수지층으로 형성하는 단계인 액정표시장치용 인쇄판 제조방법.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 접착물질층을 형성하는 단계는,
    상기 투명기판상에 금속층을 형성하는 단계인 액정표시장치용 인쇄판 제조방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 3단계의 광조사 패터닝 공정은,
    상기 감광물질층을 포토마스크를 이용하여 노광, 현상하여 패턴을 형성하는 단계이거나,
    레이저 라이터(laser writer)를 이용하여 패터닝을 수행하는 단계인 액정표시장치용 인쇄판 제조방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 3단계는,
    상기 인쇄패턴의 깊이(d)와 폭(w)을 (1~4):1의 비율로 형성하는 단계인 액정표시장치용 인쇄판 제조방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 3단계 이후에,
    상기 인쇄판의 최상부에 기능층을 형성하는 4단계를 더 포함하는 액정표시장치용 인쇄판 제조방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 4단계는,
    상기 기능층을 Cr, Ni, Au, 페를린, a-Si, SiOx, SiNx 중 어느 하나 이상을 포함하는 물질층으로 형성하는 단계인 액정표시장치용 인쇄판 제조방법.
  10. 투명기판에 감광물질층으로 형성되는 인쇄패턴; 및
    상기 투명기판과 인쇄패턴의 사이에 접착물질층을 포함하고,
    상기 접착물질층은 상기 투명기판상에 저점도의 감광성 수지를 코팅하고 전면노광을 수행함으로써 형성되는 액정표시장치용 인쇄판.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 인쇄패턴은,
    에폭시계, 폴리이미드계, 노발락(Novolak) 계열로 이루어지는 액정표시장치용 인쇄판.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 인쇄패턴의 깊이(d)와 폭(w)을 (1~4):1의 비율로 형성하는 액정표시장치용 인쇄판.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 청구항 10에 있어서,
    상기 인쇄판의 최상부에 형성되는 기능층을 더 포함하는 액정표시장치용 인쇄판.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 기능층은,
    Cr, Ni, Au, 페를린, a-Si, SiOx, SiNx 중 어느 하나 이상을 포함하는 물질층으로 구성되는 액정표시장치용 인쇄판.
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