KR101329965B1 - 평판 표시 소자의 제조 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 상대적으로 적은 힘으로 기판과 임프린트용 몰드를 분리할 수 있는 평판 표시 소자의 제조 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 평판 표시 소자의 제조 장치는 돌출부와 홈을 가지며, 기판 상에 박막 패턴을 형성하기 위해 상기 기판과 합착되는 임프린트용 몰드와; 상기 임프린트용 몰드의 일측에서 타측으로 회전이동하면서 상기 임프린트용 몰드를 진공흡착하는 이동 분리부를 구비하며, 상기 이동 분리부는 상기 임프린트용 몰드의 전면을 전단력을 이용하여 일측에서 타측으로 순차적으로 진공 흡착하여 상기 임프린트용 몰드를 분리시키는 다수의 회전 흡착부와; 상기 회전 흡착부를 상기 임프린트용 몰드의 일측에서 타측으로 회전이동하도록 이송시켜 정렬하는 이송 지그를 구비하는 것을 특징으로 한다.
임프린트용 몰드, 전단력, 회전

Description

평판 표시 소자의 제조 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD OF FABRICATING FLAT DISPLAY DEVICE}
본 발명은 상대적으로 적은 힘으로 기판과 임프린트용 몰드를 분리할 수 있는 평판 표시 소자의 제조 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 음극선관(Cathode Ray Tube)의 단점인 무게와 부피를 줄일 수 있는 각종 평판 표시 장치들이 대두되고 있다. 평판 표시 장치로는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display), 전계 방출 표시 장치(Field Emission Display), 플라즈마 표시 패널(Plasma Display Panel) 및 일렉트로-루미네센스(Electro-Luminescence : EL) 표시 장치 등이 있다.
이러한 평판 표시 장치는 증착(코팅) 공정, 노광 공정, 현상 공정 및 식각 공정 등을 포함하는 마스크 공정에 의해 형성되는 다수의 박막으로 이루어진다. 그러나, 마스크 공정은 제조 공정이 복잡하여 제조 단가를 상승시키는 문제점이 있다. 이에 따라, 최근에는 임프린트용 몰드를 이용한 패터닝 공정을 통해 박막을 형성할 수 있는 연구가 진행되고 있다.
이러한 패터닝 공정은 기판 상에 액상 수지를 도포한 후, 홈과 돌출부를 가 지는 임프린트용 몰드와 액상 고분자 전구체가 접촉하게 되면, 임프린트용 몰드의 홈과 돌출부가 액상 고분자 전구체에 반전전사된 다음, 경화 공정을 통해 반전전사된 액상 고분자 전구체를 경화시킴으로써 기판 상에 원하는 박막 패턴이 형성되는 공정이다.
여기서, 종래 박막 패턴이 형성된 후 임프린트용 몰드와 기판은 분리된다. 이 때, 기판과 임프린트용 몰드의 크기가 동일한 경우, 기판이 흡착된 하부 스테이지와 임프린트용 몰드가 흡착된 상부 스테이지가 서로 이격되면서 임프린트용 몰드의 전면이 동시에 기판으로부터 분리된다. 임프린트용 몰드의 전면이 기판으로부터 동시에 분리는 경우, 기판의 면적이 클수록 분리시 매우 높은 기계적인 힘이 필요한 문제점이 있다. 또한, 매우 높은 기계적인 힘에 의해 기판과 임프린트용 몰드의 파손되는 경우가 종종 발생된다.
또한, 임프린트용 몰드가 기판보다 큰 경우, 임프린트용 몰드를 기판으로부터 순차 분리하게 된다. 이 경우, 임프린트용 몰드를 기판으로부터 동시에 분리하는 것보다 상대적으로 작은 힘으로도 분리가능하지만 기판이 대면적으로 갈수록 임프린트용 몰드의 크기가 커지기 때문에 대면적 적용용 임프린트 몰드의 수급이 어렵다. 또한, 대면적으로 갈수록 기판과 임프린트용 몰드의 분리에 필요한 거리가 증가함으로써 임프린트용 몰드의 파손 가능성이 높아진다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 상대적으로 적은 힘으로 기판과 임프린트용 몰드를 분리할 수 있는 평판 표시 소자의 제조 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 평판 표시 소자의 제조 장치는 돌출부와 홈을 가지며, 기판 상에 박막 패턴을 형성하기 위해 상기 기판과 합착되는 임프린트용 몰드와; 상기 임프린트용 몰드의 일측에서 타측으로 회전이동하면서 상기 임프린트용 몰드를 진공흡착하는 이동 분리부를 구비하며, 상기 이동 분리부는 상기 임프린트용 몰드의 전면을 전단력을 이용하여 일측에서 타측으로 순차적으로 진공 흡착하여 상기 임프린트용 몰드를 분리시키는 다수의 회전 흡착부와; 상기 회전 흡착부를 상기 임프린트용 몰드의 일측에서 타측으로 회전이동하도록 이송시켜 정렬하는 이송 지그를 구비하는 것을 특징으로 한다.
삭제
상기 회전 흡착부는 상기 이송 지그의 이동에 따라서 회전하는 회전 롤러와; 상기 회전 롤러의 외주면에 다수개 부착되며 상기 임프린트용 몰드를 진공 흡착하는 진공 흡착부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 이송 지그는 상기 임프린트용 몰드와 소정 각도로 경사지게 형성된 경사 지그와; 상기 경사 지그와 연결되며 상기 임프린트용 몰드와 평행한 수평 지그를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 경사 지그는 상기 임프린트용 몰드와 5~45도 경사지게 형성되며, 상기 수평 지그는 상기 임프린트용 몰드의 길이 이상의 길이를 가지도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제를 형성하기 위하여, 본 발명에 따른 평판 표시 소자의 제조 방법은 기판 상에 박막 패턴을 형성하기 위해 돌출부와 홈을 가지는 임프린트용 몰드와 상기 기판을 합착하는 단계와; 상기 임프린트용 몰드의 일측에서 타측으로 이동부를 회전 이동시키면서 상기 임프린트용 몰드를 진공흡착하여 상기 임프린트용 몰드와 상기 기판을 분리하는 단계를 포함하며, 상기 임프린트용 몰드와 상기 기판을 분리하는 단계는 상기 임프린트용 몰드의 일측에서 타측으로 이송 지그를 통해 상기 임프린트용 몰드를 순차적으로 진공 흡착하는 다수의 회전 흡착부를 이송시키는 단계를 포함하며, 상기 이송 지그의 이동에 따라서 회전하는 상기 회전 흡착부의 회전 롤러의 외주면에 다수개 부착된 상기 회전 흡착부의 진공 흡착부의 전단력을 이용하여 상기 임프린트용 몰드의 전면을 일측에서 타측으로 순차적으로 상기 임프린트용 몰드를 진공 흡착하여 상기 임프린트용 몰드를 분리시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
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상기 임프린트용 몰드와 상기 기판을 분리하는 단계는 상기 임프린트용 몰드와 소정 각도로 경사지게 형성된 경사 지그와, 상기 경사 지그와 연결되며 상기 임프린트용 몰드와 평행한 수평 지그를 가지는 상기 이송 지그를 통해 상기 다수의 회전 흡착부를 이송시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 경사 지그는 상기 임프린트용 몰드와 15~40도 경사지게 형성되며, 상기 수평 지그는 상기 임프린트용 몰드의 길이 이상의 길이를 가지도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 평판 표시 소자의 제조 장치 및 방법은 임프린트용 몰드를 이동분리부의 회전에 의한 전단력를 이용하여 임프린트용 몰드를 기판으로부터 순차적으로 분리한다. 이 경우, 임프린트용 몰드를 수직한 방향으로 분리하는 것보다 전단력을 이용하여 기판과 임프린트용 몰드를 분리하는 것이 상대적으로 적은 힘이 필요하므로 임프린트용 몰드의 파손을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 평판 표시 소자의 제조 장치 및 방법은 임프린트용 몰드의 크기에 관계없이 임프린트용 몰드와 기판을 순차 분리함으로써 기판 및 장비의 대형화가 유리하다.
뿐만 아니라, 본 발명에 따른 평판 표시 소자의 제조 장치 및 방법은 기판 및 임프린트용 몰드의 분리 시간 감소를 통해 공정 시간을 줄일 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있다.
이하, 첨부된 도면 및 실시 예를 통해 본 발명의 실시 예를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 임프린트용 제조 장치를 나타내는 단면도이다.
도 1에 도시된 임프린트용 제조 장치는 기판(101)과, 임프린트용 몰드(110)와, 상부 스테이지(132)와, 하부 스테이지(136)와, 이동 분리부(122)을 구비한다.
기판(101)에는 임프린트용 몰드(110)에 의해 가압/접촉됨으로써 패터닝되는 박막 패턴(104)이 형성된다. 박막 패턴(104)은 임프린트용 몰드(110)의 홈과 돌출부 각각과 반전전사된 형태로 형성된다.
임프린트용 몰드(110)는 백플레인(108)과, 백플레인(108) 상에 형성되는 몰드부(106)로 이루어진다. 몰드부(106)는 박막 패턴(104)을 형성하기 위한 홈과 돌출부를 구비한다.
상부 스테이지(132)는 상부 진공핀(134)을 통해 임프린트용 몰드(110)의 백플레인(108)을 흡착함으로써 이동 분리부(122)에 의해 기판(101)과 분리된 임프린트용 몰드(110)를 흡착한다.
하부 스테이지(136)는 하부 진공 라인(138)을 통해 기판(101)을 흡착 고정한다.
이동 분리부(122)는 임프린트용 몰드(110)를 진공으로 흡착하는 다수의 회전 흡착부(120)와, 다수의 회전 흡착부(120)의 위치를 이송시켜 정렬하는 이송 지그(114)를 구비한다.
다수의 회전 흡착부(120) 각각은 회전롤러(118)와, 회전 롤러(118)의 외주면을 따라 형성되는 다수의 진공 흡착부(116)를 구비한다.
회전 롤러(118)는 이송 지그(114)의 이동방향과 대응되게 회전하게 된다.
진공 흡착부(116)는 진공 펌프(도시하지 않음)와 연결된 이송 지그(114) 및 회전 롤러(118)를 통해 임프린트용 몰드(110)를 흡착하게 된다.
이송 지그(114)는 경사 지그(114a)와, 경사 지그(114a)와 연결된 수평 지 그(114b)를 구비한다.
수평 지그(114b)는 임프린트용 몰드(110)의 상부 표면과 평행하게 형성된다. 또한, 수평 지그(114b)는 기판(101)과 분리된 임프린트용 몰드(110)의 상부 표면과 마주보도록 형성되므로 임프린트용 몰드(110)의 길이 이상의 길이로 형성된다.
경사 지그(114a)는 임프린트용 몰드(110)의 상부 표면과 5~45도(θ)를 이루도록 경사지게 형성된다. 경사 지그(114a)가 임프린트용 몰드(110)의 상부 표면과 경사지게 형성됨으로써 임프린트용 몰드(110)와 기판(101)의 분리시 경사 지그(114a)에 부착된 회전 흡착부(120)의 회전 방향으로 전단력(shear force)이 발생하게 된다. 이러한, 전단력은 회전 흡착부(120)의 회전 방향으로 발생되므로 수직 방향으로 임프린트용 몰드(110)를 분리하는 것보다 상대적으로 적은 힘으로 임프린트용 몰드(110)를 기판(101)으로부터 분리할 수 있다.
도 2a 내지 도 2e는 도 1에 도시된 임프린트용 제조 장치를 이용한 박막 패턴의 제조 방법을 나타내는 단면도이다.
먼저, 기판(101) 상에 액상 고분자 전구체가 스핀 코팅 또는 스핀리스 코팅 등의 방식 통해 도포된다. 액상 고분자 전구체가 도포된 기판(101)은 도 2a에 도시된 바와 같이 하부 진공 라인(138)을 통해 하부 스테이지(136)에 흡착 고정된다. 또한, 홈과 돌출부를 가지는 임프린트용 몰드(110)는 상부 진공핀(134)을 통해 상부 스테이지(132)에 흡착 고정된다. 그런 다음, 상부 진공핀(134)을 통해 상부 스테이지(132)에 흡착 고정된 임프린트용 몰드(110)는 기판(101)쪽으로 하강함으로써 임프린트용 몰드(110)와 액상 고분자 전구체는 합착되고 열 또는 광을 통해 경화된 다. 그러면, 액상 고분자 전구체 내의 용매가 임프린트용 몰드(110) 표면으로 흡수되면서 액상 고분자 전구체가 임프린트용 몰드(110)의 홈내로 이동하게 되므로 기판(101) 상에 박막 패턴(104)이 형성된다. 박막 패턴(104)은 임프린트용 몰드(110)의 홈과 반전 전사된 형태를 가진다.
한편, 도 2a에 도시된 상부 스테이지(132)와 하부 스테이지(136) 각각에 흡착 고정된 임프린트용 몰드(110)와 기판(101)이 합착되어 기판(101) 상에 박막 패턴(104)이 형성되는 것으로 앞서 설명하였지만 이외에도 기판(101) 상에 박막 패턴(104)을 형성하기 위해 별도의 외부 장비에서 임프린트용 몰드(110)와 기판(101)이 합착된 후, 그 합착된 상태로 도 2a에 도시된 하부 스테이지(136)로 이송될 수도 있다.
그런 다음, 박막 패턴(104)이 형성된 기판(101)과 접촉된 임프린트용 몰드(110)의 일측은 도 2b에 도시된 바와 같이 이동 분리부(122)와 접촉하게 된다. 이동 분리부(122)는 임프린트용 몰드(110)의 일측에서 타측으로 이동하면서 회전 흡착부(120)을 회전시킨다. 이에 따라, 회전 흡착부(120)의 회전방향으로 전단력이 발생하게 되면서 기판(101)과 접촉된 임프린트용 몰드(110)는 도 2c에 도시된 바와 같이 기판(101)과 이격되면서 회전 흡착부(120)에 흡착되어 고정된다. 이 때, 이동 분리부(122)의 이송 속도를 상승시키면, 임프린트용 몰드(110)와 기판(101)의 분리속도는 증가하게 된다. 임프린트용 몰드(110)는 기판(101)과 완전히 분리됨으로써 도 2d에 도시된 바와 같이 이동 분리부(122)의 수평 지그(114b)와 평행하게 된다. 임프린트용 몰드(110)와 박막 패턴(104)이 형성된 기판(101)이 완 전분리되면, 상부 스테이지(132)의 상부 진공 핀(134)은 임프린트용 몰드(101)쪽으로 하강하여 임프린트용 몰드(110)를 진공 흡착한다.
임프린트용 몰드(101)가 상부 스테이지(132)에 진공 흡착된 후 도 2e에 도시된 바와 같이 이동 분리부(122)는 임프린트용 몰드(110)와 분리되어 다음 공정에 이동하게 된다. 그러면, 상부 진공핀(134)은 상승하게 되어 임프린트용 몰드(110)는 상부 스테이지(132)에 위치하게 된다.
한편, 본 발명에 따른 평판 표시 소자의 제조 장치는 이동 분리부(122)를 통해 임프린트용 몰드(110)를 진공 흡착하여 기판(101)으로부터 임프린트용 몰드(110)를 분리하는 것을 예로 들어 설명하였지만 이외에도 이동 분리부(122)를 통해 기판(101)을 진공 흡착하여 임프린트용 몰드(110)로부터 기판(101)을 분리하는 것도 적용가능하다.
한편, 본 발명에 따른 임프린트용 몰드(110)로 형성된 박막 패턴(104)은 도 3에 도시된 액정 표시 패널에 적용된다. 구체적으로, 도 3에 도시된 본 발명에 따른 액정 표시 패널은 액정층(160)을 사이에 두고 서로 대향하여 합착된 박막 트랜지스터 기판(150) 및 컬러 필터 기판(140)을 구비한다.
컬러 필터 기판(140)은 상부기판(142) 상에 빛샘 방지를 위해 형성된 블랙매트릭스(144), 컬러 구현을 위한 컬러필터(166), 화소 전극과 전계를 형성하는 공통 전극(148), 평탄화를 위한 오버 코트층과, 오버 코트층 상에 형성되며 셀갭 유지를 위한 컬럼 스페이서와, 컬럼 스페이서와 이들을 덮는 상부 배향막(도시하지 않음)을 구비한다.
박막 트랜지스터 기판(150)은 하부 기판(152) 위에 서로 교차하게 형성된 게이트 라인(156) 및 데이터 라인(164)과, 그 교차부에 인접한 박막 트랜지스터(168)와, 그 교차 구조로 마련된 화소 영역에 형성된 화소 전극(170) 및 이들을 덮는 하부 배향막(도시하지 않음)을 구비한다.
이러한 액정 표시 패널의 컬러필터(166), 블랙 매트릭스(154) 및 컬럼 스페이서, 박막트랜지스터(168), 게이트 라인(156), 데이터 라인(164) 및 화소 전극(170) 등은 각각의 패턴과 대응하는 홈을 가지는 상술한 임프린트용 몰드를 이용한 패터닝 공정을 통해 형성될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 종래의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 평판 표시 소자의 제조 장치를 나타내는 단면도이다.
도 2a 내지 도 2e는 도 1에 도시된 제조 장치를 이용한 본 발명에 따른 평판 표시 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 3은 도 2a 내지 도 2e의 제조 방법에 의해 형성된 박막 패턴을 가지는 액정 표시 패널을 나타내는 사시도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
110 : 임프린트용 몰드 114 : 이송 지그
120 : 회전 흡착부 122 : 이동 분리부

Claims (10)

  1. 돌출부와 홈을 가지며, 기판 상에 박막 패턴을 형성하기 위해 상기 기판과 합착되는 임프린트용 몰드와;
    상기 임프린트용 몰드의 일측에서 타측으로 회전이동하면서 상기 임프린트용 몰드를 진공흡착하는 이동 분리부를 구비하며,
    상기 이동 분리부는
    상기 임프린트용 몰드의 전면을 전단력을 이용하여 일측에서 타측으로 순차적으로 진공 흡착하여 상기 임프린트용 몰드를 분리시키는 다수의 회전 흡착부와;
    상기 회전 흡착부를 상기 임프린트용 몰드의 일측에서 타측으로 회전이동하도록 이송시켜 정렬하는 이송 지그를 구비하는 것을 특징으로 하는 평판 표시 소자의 제조 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전 흡착부는
    상기 이송 지그의 이동에 따라서 회전하는 회전 롤러와;
    상기 회전 롤러의 외주면에 다수개 부착되며 상기 임프린트용 몰드를 진공 흡착하는 진공 흡착부를 구비하는 것을 특징으로 하는 평판 표시 소자의 제조 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 이송 지그는
    상기 임프린트용 몰드와 소정 각도로 경사지게 형성된 경사 지그와;
    상기 경사 지그와 연결되며 상기 임프린트용 몰드와 평행한 수평 지그를 구비하는 것을 특징으로 하는 평판 표시 소자의 제조 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 경사 지그는 상기 임프린트용 몰드와 5~45도 경사지게 형성되며,
    상기 수평 지그는 상기 임프린트용 몰드의 길이 이상의 길이를 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 평판 표시 소자의 제조 장치.
  6. 기판 상에 박막 패턴을 형성하기 위해 돌출부와 홈을 가지는 임프린트용 몰드와 상기 기판을 합착하는 단계와;
    상기 임프린트용 몰드의 일측에서 타측으로 이동부를 회전 이동시키면서 상기 임프린트용 몰드를 진공흡착하여 상기 임프린트용 몰드와 상기 기판을 분리하는 단계를 포함하며,
    상기 임프린트용 몰드와 상기 기판을 분리하는 단계는
    상기 임프린트용 몰드의 일측에서 타측으로 이송 지그를 통해 상기 임프린트용 몰드를 순차적으로 진공 흡착하는 다수의 회전 흡착부를 이송시키는 단계를 포함하며,
    상기 이송 지그의 이동에 따라서 회전하는 상기 회전 흡착부의 회전 롤러의 외주면에 다수개 부착된 상기 회전 흡착부의 진공 흡착부의 전단력을 이용하여 상기 임프린트용 몰드의 전면을 일측에서 타측으로 순차적으로 상기 임프린트용 몰드를 진공 흡착하여 상기 임프린트용 몰드를 분리시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 평판 표시 소자의 제조 방법.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 임프린트용 몰드와 상기 기판을 분리하는 단계는
    상기 임프린트용 몰드와 소정 각도로 경사지게 형성된 경사 지그와, 상기 경사 지그와 연결되며 상기 임프린트용 몰드와 평행한 수평 지그를 가지는 상기 이송 지그를 통해 상기 다수의 회전 흡착부를 이송시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 평판 표시 소자의 제조 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 경사 지그는 상기 임프린트용 몰드와 5~45도 경사지게 형성되며,
    상기 수평 지그는 상기 임프린트용 몰드의 길이 이상의 길이를 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 평판 표시 소자의 제조 방법.
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