KR101416168B1 - 표시장치 제조용 포토마스크 및 이를 포함한 스테이지 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 표시장치용 메탈 마스크 및 이를 포함한 스테이지 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 표시장치용 메탈 마스크를 기판의 상부에 기판과 접촉된 상태로 위치시켜 원하지 않는 영역에 광이 조사되지 않도록 할 수 있다.
또한, 표시장치용 포토마스크와 스테이지 시스템을 일체로 형성하여 자동 기계화시킴으로써 표시장치의 제작에 있어서 생산성 및 효율성을 향상시킬 수 있게 된다.

Description

표시장치 제조용 포토마스크 및 이를 포함한 스테이지 시스템{PHOTO MASK FOR FABRICATING DISPLAY DEVICE AND STAGE SYSTEM HAVING THE SAME}

본 발명은 표시장치의 제조과정에 적용할 수 있는 표시장치 제조용 포토마스크 및 이를 포함한 스테이지 시스템에 관한 것이다.

최근에는 액정표시장치(liquid crystal display device:LCD), 유기발광다이오드(organic light emitting diode:OLED) 표시장치와 같은 평판표시장치가 박형화, 경량화, 저소비전력화의 우수한 성능을 가지며 널리 사용되고 있는 추세에 있다.

이러한 평판표시장치 중에서 액정표시장치는 동화상 표시에 유리하고 콘트라스트비(contrast ratio)가 큰 특징을 보여 TV, 모니터 등에 활발하게 이용되고 있다.

일반적인 액정표시장치는 액정패널과, 액정패널의 배면에 배치되어 광을 제공하는 백라이트 유닛을 포함한다.

여기서, 액정패널은 서로 대면 합착된 제1기판 및 제2기판과, 그리고 제1기판과 제2기판의 사이에 개재되는 액정층으로 구성된다.

이때, 액정패널은 제1 및 제2기판의 사이에 개재된 액정층의 유출을 방지하기 위해 제1기판과 제2기판 사이의 최외곽 가장자리를 따라 인쇄된 씰 패턴을 포함하여 이루어짐으로써, 화상을 표시하는 표시영역과 이의 둘레를 따라 형성되며 화상을 표시하지 않는 비표시영역으로 구분된다.

제1기판에는 박막 트랜지스터가 형성되는 어레이 기판으로, 일정간격을 가지고 배열되는 다수의 게이트 배선과, 다수의 게이트 배선에 수직한 다수의 데이터 배선과, 다수의 게이트 배선 및 다수의 데이터 배선이 교차되어 정의된 화소영역에 매트릭스 형태로 형성되는 다수의 화소전극과, 게이트 배선의 신호에 의해 스위칭되어 데이터 배선의 신호를 화소전극에 전달하는 다수의 박막 트랜지스터가 형성된다.

이러한 제1기판과 마주보는 제2기판에는 화소영역을 제외한 영역의 빛을 차단하기 위한 블랙 매트릭스와, 다양한 컬러를 구현하기 위한 컬러필터가 형성된다.

이와 같은 구조를 가지는 액정표시장치의 구동원리는 액정의 광학적이방성(optical anisotropy)과 분극성질(polarization)을 이용한다.

액정분자는 구조가 가늘고 길기 때문에 배열에 방향성을 가지고 있으며 인위적으로 액정에 전기장을 인가하여 배열의 방향을 제어한다. 즉, 액정분자의 배열 방향을 전기장에 의해 변화시켜 투과율의 차이를 구현한다.

이때, 초기상태의 액정배열을 정의하기 위해 제1기판 및 제2기판 각각의 내측에 배향처리를 실시한다.

배향처리는 기판에 배향막을 형성하기 위한 과정으로, 러빙 방법이 가장 많이 이용되고 있다.

러빙 방법은 기판 상에 폴리이미드(polyimide)와 같은 고분자 배향제를 도포한후, 러빙포를 이용하여 기계적 마찰을 일으켜 배향 방향을 유발하는 방법으로써, 대면적화와 고속처리가 가능하여 많이 사용된다.

그러나, 러빙 방법은 마찰 강도에 따라 배향막에 형성되는 미세홈의 형태가 변하게 되어 액정 분자가 일정하게 배열되지 못하고, 이로 인해 불규칙한 위상 왜곡과 광 산란을 유발시켜 액정표시장치의 성능을 저하시키는 문제점이 생기고 있다. 또한, 러빙 시에 발생하는 먼지 및 정전기에 의해 수율이 감소하는 경우가 생기고 있다.

이에 따라, 최근에는 전술한 문제점을 해결할 수 있는 배향처리 기술이 다각적으로 개발 및 연구되고 있다.

이렇게 개발 및 연구되고 있는 기술 중에서도 기판 상에 폴리이미드(polyimide)와 같은 고분자 배향제를 코팅하고 배향제에 광 조사유닛을 적용하여 편광된 광을 조사함으로써 배향막을 형성하는 광 조사 방법이 각광을 받고 있다.

이때, 광 조사유닛에서 출사된 광은 기판 상의 표시영역뿐만 아니라 비표시영역의 전 영역에 조사된다. 이에 따라 표시영역과 비표시영역에 걸쳐 도포된 배향제에서 광 이성화 또는 광분해 반응이 일어나며 불균일한 표면을 가지는 배향막이 형성되게 된다.

한편 비표시영역의 배향막 상부로는 씰 패턴이 형성되는데, 이를 도면을 참조하여 설명한다.

도 1a는 액정표시장치의 비표시영역 일부를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 1b는 도 1의 일부 영역을 확대 도시한 단면도이다.

도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 기판(G) 상의 비표시영역(NAA)의 배향막(33) 상부로는 씰 패턴(35)이 형성된다.

이때 비표시영역(NAA)의 배향막(33)은 배향처리 과정에서 조사된 광에 의해 광 이성화 또는 광분해 반응이 일어난 상태로 표면이 불균일한 상태를 가지게 된다.

이러한 불균일한 표면에 씰 패턴이 형성되면, 배향막(33)의 일부 표면에만 씰 패턴(35)이 접착되게 됨으로써 배향막(33)과 씰 패턴(35) 간의 접착력이 약화되는 문제점이 있다.

이로 인해 후속 공정인 합착 공정이 진행될 시에 약화된 접착력에 의해 제1기판 및 제2기판이 씰 패턴(35)을 통해 정상적으로 합착되지 못하고, 액정층이 누설될 수 있는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 기판의 씰 패턴에 대응되는 비표시영역으로는 광이 조사되는 것을 차단할 수 있는 표시장치 제조용 포토마스크 및 이의 제조방법을 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 표시장치 제조용 포토마스크가 스테이지에 일체로 형성될 수 있는 표시장치 제조용 스테이지 시스템을 제공하는데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 표시장치 제조용 포토마스크는, 금속 물질로 형성되는 제1층; 및 상기 제1층의 일면에 러버 재질로 형성되며 기판과 접촉되는 제2층;을 포함하고 상기 제1층 및 제2층은 다수의 셀 영역 각각의 표시영역에 대응되는 다수의 개구영역과, 상기 다수의 개구영역의 경계를 둘러싸는 차단영역으로 구분되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제2층은 폴리테트라 플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene, PTFE), 테프론(Teflon), 폴리프로필렌(polypropylene, PP), 폴리에틸렌(polyethylene:PE), 실리콘 및 우레탄 중 하나로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이러한, 상기 제2층의 외곽 사이즈는 상기 제1층의 외곽 사이즈보다 작은 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2층의 다수의 개구영역 각각은 상기 제1층 보다 크게 형성되고, 상기 제2층의 차단영역의 폭은 상기 제1층 보다 작게 형성되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 다수의 셀 영역 각각은 상기 기판 내의 부화소에 대응되는 다수의 투과부와, 상기 다수의 투과부의 경계를 둘러싸는 차단부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 제2층의 다수의 투과부 각각은 상기 제1층 보다 크게 형성되고, 상기 제2층의 차단부의 폭은 상기 제1층 보다 작게 형성되는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명에 따른 스테이지 시스템은, 다수의 셀 영역을 포함하는 원판기판이 안착되는 스테이지와; 포토마스크를 포함하고 상하로 이동하며 상기 스테이지에 안착된 상기 원판기판의 상부로 위치되는 포토마스크부; 및 상부로 상기 포토마스크가 위치된 상기 원판기판에 광을 조사하는 광 조사 유닛을 포함하고, 상기 포토마스크는 금속 물질로 형성되는 제1층과, 상기 제1층의 일면에 러버 재질로 형성되며 상기 원판기판과 접촉하는 제2층을 포함하고, 상기 제1층 및 제2층은 상기 다수의 셀 영역 각각의 표시영역에 대응되는 다수의 개구영역과, 상기 다수의 개구영역의 경계를 둘러싸는 차단영역으로 구분된다.

여기서, 상기 광 조사 유닛은 UV광을 발생하는 램프와, 상기 램프에서 출사된 UV광에서 특정 파장을 차단하는 필터부 및 상기 필터부에 의해 필터된 UV광을 편광시키는 편광부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 제2층의 다수의 개구영역 각각은 상기 제1층 보다 크게 형성되고, 상기 제2층의 차단영역의 폭은 상기 제1층 보다 작게 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 표시장치 제조용 포토마스크에 따르면, 포토마스크가 금속물질의 제1층과 이의 일면에 형성되는 러버재질의 제2층으로 구성되며, 제2층이 기판에 접촉하게 됨에 따라 씰 패턴에 대응되는 비표시영역에는 광을 차단할 수 있게 된다.

이를 통해 비표시영역의 배향막에서는 광 이성화 또는 광분해 반응이 일어나지 않게 되므로 균일한 표면이 형성되며 이에 따라 배향막과 이의 상부로 형성되는 씰 패턴과의 접착력이 향상될 수 있게 된다.

한편, 표시장치 제조용 포토마스크를 스테이지와 일체형으로 형성하여 자동 기계화시킴으로써 표시장치 제조에 있어서 생산성과 효율성을 향상시킬 수 있게 된다.

도 1a는 액정표시장치의 비표시영역 일부를 개략적으로 도시한 단면도.
도 1b는 도 1a의 일부 영역을 확대 도시한 단면도.
도 2는 일반적인 액정표시장치를 개략적으로 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 표시장치 제조용 포토마스크를 보여주는 사시도.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 표시장치 제조용 포토마스크를 보여주는 사시도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 표시장치 제조용 포토마스크가 적용된 스테이지 시스템을 개략적으로 보여주는 사시도.
도 6은 도 5의 스테이지 시스템을 일부 도시한 단면도.
도 7은 도 6의 일부 영역을 확대 도시한 단면도.
도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 표시장치 제조용 포토마스크를 보여주는 평면도.
도 9는 도 8의 일부 영역을 확대 도시한 평면도.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.

도 2는 일반적인 액정표시장치를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 액정표시장치(100)는 액정층(116)을 사이에 두고 서로 대면 합착된 어레이기판 및 컬러필터기판(112, 114)을 포함하는 표시패널(115)을 포함한다. 이때, 표시패널(115)의 배면에는 광을 제공하는 백라이트유닛(미도시)이 배치된다.

표시패널(115)을 이루는 어레이기판 및 컬러필터기판(112, 114) 가장자리로는 씰 패턴(135)이 형성되어 어레이기판 및 컬러필터기판(114)을 합착시키며 액정층(116)의 누설을 방지한다.

이러한 표시패널(115)은 화상을 표시하는 표시영역(AA)과, 표시영역(AA)의 둘레를 따라 형성되며 화상을 표시하지 않는 비표시영역(NAA)으로 구분된다.

어레이기판 및 컬러필터기판 (112, 114) 외면으로는 각각 제 1 및 제2편광판(110a, 110b)이 부착되어 특정방향으로 진동하는 빛만을 선택적으로 통과시키게 된다.

여기서, 어레이기판(array substrate)(112)의 내면으로는 게이트배선과 데이터배선이 교차하여 화소영역이 정의되는데, 이들 각 화소영역에는 화소전극(129)이 형성된다.

또한 이들 게이트배선과 데이터배선의 교차지점에는 게이트전극(121), 게이트절연막(123), 반도체층(125), 소스 및 드레인전극(127a, 127b)으로 이루어진 스위칭 소자인 박막트랜지스터(T)가 형성되어 있다.

그리고, 박막트랜지스터(T) 상부에는 보호층(128)이 형성되어 있다.

이러한 박막트랜지스터(T)의 드레인전극(127b)은 화소전극(129)과 전기적으로 연결된다.

한편 어레이기판(112)과 마주보는 컬러필터기판(color filter substrate)(114)의 내면으로는 박막트랜지스터(T) 및 게이트배선과 데이터배선을 비롯하여 화소전극(129)의 가장자리와 같이 액정구동과 무관한 비표시영역을 가려 빛 샘 현상을 억제하는 블랙매트릭스(132)가 형성된다.

그리고, 화소영역에 각각 대응되게 개재된 일례로 R, G, B의 컬러필터(134)가 형성되며, 이들 블랙매트릭스(132)와 컬러필터(134)를 덮으며 액정층(116)을 사이에 두고 화소전극(129)과 대향되는 공통전극(136)이 구비되어 있다.

이때 액정층(116)과 화소전극(129) 그리고 공통전극(136) 사이로는 제 1 및 제 2 배향막(133a, 133b)이 개재되어 액정분자의 초기배열상태와 배향 방향을 균일하게 정렬한다.

그리고, 어레이기판 및 컬러필터기판(112, 114) 사이로 개재되는 액정층(116)에는 일정한 셀갭을 유지하기 위한 스페이서(144)가 산포되어 있다.

이러한 액정표시장치(100)는, 박막트랜지스터(T)에 온/오프 신호가 인가되면 박막트랜지스터(T)가 선택된 화소전극(129)으로 화소신호를 전달하며, 이때 발생되는 화소전극(129)과 공통전극(136) 사이의 전기장에 의해 그 사이에 개재된 액정분자 배열 방향이 인위적으로 조절되게 된다.

이에, 제1편광판(110a)과 액정층(116) 그리고 제2편광판(110b)을 거치는 동안 빛의 투과율이 결정되고 컬러필터(134)를 통과하면서 투과율에 따른 컬러가 나타나게 된다.

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 표시장치 제조용 포토마스크를 보여주는 사시도이고, 도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 표시장치 제조용 포토마스크를 보여주는 사시도로, 도 2를 참조한다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 표시장치 제조용 포토마스크(210, 310)는 제1층(212, 312)과 이의 일면에 형성되는 제2층(214, 314)으로 구성되며 제1층(212, 312) 및 제2층(214, 314)은 개구영역(210a, 310a)과 차단영역(210b, 310b)을 포함한다.

여기서, 본 발명에 따른 표시장치 제조용 포토마스크(210, 310)의 제1실시예와 제2실시예는 제2층(214, 314)의 사이즈에 있어서 차이점을 가지는 것으로, 도면을 참조하여 설명한다. 이때, 도 4에서 제1층은 도 3과 동일한 구조를 가지므로 동일 부호를 부여하고 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

우선 도 3을 참조하면, 표시장치 제조용 포토마스크(210)의 제1층(212)은 일정 두께를 가지며 니켈-합금(Ni-Alloy)와 같은 금속 물질로 이루어진다.

이러한 제1층(212)은 다수의 셀 영역 각각의 표시영역에 대응되어 광을 투과시키는 다수의 개구영역(210a)과, 다수의 개구영역(210a)의 경계를 둘러싸며 광을 차단시키는 차단영역(210b)으로 이루어진다.

이때, 다수의 셀 영역은 대면적의 원판 기판에 해당되는 것으로, 다수의 셀 영역 각각은 절단공정에서 절단됨으로써 어레이기판이라 불리는 제1기판(도 2의 112) 또는 컬러필터기판이라 불리는 제2기판(도 2의 114)이 된다. 이때, 제1기판(도 2의 112) 및 제2기판(도 2의 114)은 화상을 표시하는 표시영역과, 이의 둘레를 따라 형성되며 화상을 표시하지 않는 비표시영역을 가지는데, 제1층(212)의 다수의 개구영역(210a) 각각은 표시영역에 대응되는 사이즈로 형성된다

이러한 제1층(212)의 하부에 형성되는 제2층(214)은 기판과 접촉되는 층으로, 러버 재질로 형성되는데, 이때 러버 재질은 폴리테트라 플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene, PTFE), 테프론(Teflon), 폴리프로필렌(polypropylene, PP), 폴리에틸렌(polyethylene:PE), 실리콘 및 우레탄 중 하나로 이루어질 수 있다.

이와 같은 재질로 제2층(214)이 이루어짐에 따라 기판과 접촉되어도 기판에 손상이 가지 않게 된다.

이러한 제2층(214) 또한, 제1층(212)과 마찬가지로 기판(미도시) 각각의 표시영역에 대응되어 광을 투과시키는 다수의 개구영역(210a)과, 다수의 개구영역(210a)의 경계를 테두리하며 광을 차단시키는 차단영역(210b)으로 이루어진다.

한편, 제2층(214)은 제1층(212) 보다 작은 크기로 형성될 수 있는데, 제2층(214)의 둘레를 따라 제1층(212)의 가장자리가 노출되도록 형성될 수 있다. 이를 통해 기판에 접촉되는 제2층(214)의 표면적을 줄임으로써 제2층(214)에 미칠 수 있는 외부 열에 의한 영향을 최소화하며 동시에 제2층(214)의 물질 재료를 줄임으로써 부품비용을 절감할 수 있게 된다.

이에 따라, 배향처리 시에 본 발명에 따른 표시장치 제조용 포토마스크(210)를 적용하면, 표시장치 제조용 포토마스크(210)의 제2층(214)이 기판(도 2의 112 또는 114)의 배향제에 접촉되도록 기판(도 2의 112 또는 114)의 상부에 표시장치 제조용 포토마스크(210)가 위치됨에 따라 다수의 개구영역(210a)에 대응되는 기판(도 2의 112 또는 114)의 표시영역으로는 광이 조사되고, 차단영역(210b)에 대응되는 비표시영역에는 광이 차단되게 된다. 이때, 비표시영역은 씰패턴이 형성될 씰패턴 영역을 포함하므로, 종래 비표시영역(NAA)의 배향막(33)까지 광이 조사되어 광 이성화 또는 광분해 반응이 일어남으로써 배향막(도 1의 33)과 씰 패턴(도 1의 35) 간의 접착력이 약화되는 것을 방지할 수 있게 된다.

한편 도 4를 참조하면, 표시장치 제조용 포토마스크(310)의 제2층(314)은 외곽 사이즈가 제1층(312)의 외곽 사이즈 보다 작으면서 내부의 개구영역(310a)의 크기는 제1층(212) 보다 큰 크기로 형성될 수도 있다. 즉, 도 3과 동일한 구조를 가지는 제1층(212)과 제2층(314)을 비교하여 보면, 다수의 개구영역(310a)의 사이즈는 제1층(212)의 다수의 개구영역의 사이즈보다 커짐으로써 차단영역(310b)의 폭은 제1층(212)의 차단영역에 비해 좁아지는 것이다.

이는 기판에 접촉되는 제2층(314)의 표면적을 최소화함으로써 제2층(314)에 미칠 수 있는 외부 열에 의한 영향을 최소화하기 위함이다.

이러한 구조를 가지는 표시장치 제조용 포토마스크(210, 310)는 제1층(212, 312)과 제2층(214, 314)을 각각 형성한 후에 제1층(212, 312)의 일면에 제2층(214, 314)을 부착함으로써 완성할 수 있다. 또는 제2층(214, 314)을 먼저 형성한 후에 스틱 형태의 메탈을 제2층(214, 314)의 일면에 차례로 부착하여 제1층(212, 312)을 형성함으로써 완성할 수도 있다.

이하에서는, 본 발명에 따른 표시장치 제조용 포토마스크를 스테이지와 일체로 형성한 스테이지 시스템을 도면을 참조하여 설명한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 표시장치 제조용 포토마스크가 적용된 스테이지 시스템을 개략적으로 보여주는 사시도이고, 도 6은 도 5의 스테이지 시스템을 일부 도시한 단면도이며, 도 7은 도 6의 일부 영역을 확대 도시한 단면도로, 도 2 내지 도 4를 참조한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 스테이지 시스템(200)은 시스템을 지지하는 베이스 플레이트(202)와, 기판이 안착되는 스테이지(204)와, 스테이지(204)를 이동시키는 이동유닛(205)과, 포토마스크(310)를 포함한 포토마스크부(217) 및 광조사유닛(240)을 포함한다. 여기서, 포토마스크는 전술한 도 3 및 도 4의 포토마스크를 적용할 수 있으나 설명의 편의를 위하여 도 4의 포토마스크를 기준으로 설명하며, 포토마스크에 대한 상세한 설명은 생략한다.

스테이지(204)는 대면적의 원판기판(G)이 안착되는 부분으로 사각판 형상을 가진다. 이때, 원판기판(G, 이하 기판이라 함)에는 다수의 셀 영역이 일정간격 이격된 상태로 구비되는데, 다수의 셀 영역 각각은 절단공정에서 절단됨으로써 어레이기판이라 불리는 제1기판(도 2의 112) 또는 컬러필터기판이라 불리는 제2기판(도 2의 114)이 된다. 이때, 제1기판(도 2의 112) 및 제2기판(도 2의 114)은 화상을 표시하는 표시영역과, 이의 둘레를 따라 형성되며 화상을 표시하지 않는 비표시영역을 가지는데, 제1층(212)의 다수의 개구영역(210a) 각각은 표시영역에 대응되는 사이즈로 형성된다

한편 도면에 나타내지는 않았지만, 스테이지(204)는 기판(G)을 흡착 및 고정하기 위한 척부와, 척부의 내면에 일정 간격을 두고 위치하며 상하로 구동하는 사면체 형상의 지지블록을 다수 개 포함할 수 있다.

이에 따라, 이송 로봇(미도시)의 아암(미도시)이 기판(G)을 이동시켜 스테이지(204) 상에 올려 놓거나, 스테이지(204)에 놓여진 기판(G)을 들어올릴 때 지지블록이 상하 구동하게 된다.

이동유닛(205)은 스테이지(204)를 베이스 플레이트(202)에 형성된 라인(203)을 따라 이동시키기 위한 부로, 후속공정을 위해 제조공정의 라인을 따라 스테이지(204)를 이동시킬 수 있다.

이러한 이동유닛(205)은 포토마스크부(217)를 상하로 이동시키기 위한 다수의 이동축(206)을 포함한다.

이에 따라, 광 조사 유닛(240)에 의해 광이 조사되는 배향 처리가 진행될 시에 이송로봇(미도시)은 포토마스크부(217)를 이동유닛(205)의 다수의 이동축(306)을 따라 스테이지(204)가 위치하는 하방향으로 이동시켜 기판(G)에 포토마스크(310)의 제2층(도 4의 314)이 접촉되도록 한다. 이때, 포토마스크부(217)는 다양한 사이즈로 구비되며, 기판(G)에 대응하여 교체 가능하도록 구성됨이 바람직하다.

포토마스크부(217)는 포토마스크(310)와 포토마스크(310)의 둘레를 테두리하며 이동유닛(205)의 다수의 이동축(306)에 대응하여 다수의 이동축(206)이 삽입되기 위한 다수의 삽입홈을 포함하는 프레임으로 구성될 수 있다.

이때 포토마스크(310)는, 도 7에 도시된 바와 같이 제1층(212)과 이의 일면에 형성되는 제2층(314)으로 구성되며 제1층 및 제2층(212, 314)은 개구영역(210a, 310a)과 차단영역(210b, 310b)을 포함한다.

광 조사 유닛(240)은 UV광을 발생하는 램프(242)와, 램프(242)에서 출사된 UV광에서 특정 파장을 차단하는 필터부(244) 및 필터부(244)에서 특정 파장이 차단된 UV광을 편광시키는 편광부(246)를 포함한다. 이때 도시하지는 않았지만, 램프(242)에서 출사된 UV광을 확산 및 집광시키는 광 가공부를 더 포함할 수 있다.

램프(242)는 UV광을 출사하는 롱 아크램프(long arc lamp)일 수 있는데, 롱 아크램프는 대면적의 평판표시장치에 포함되는 표시패널에 있어서 노광공정 또는 경화공정을 진행할 시에 널리 사용되고 있는 것으로, 점광원에 비하여 가격이 저렴한 이점을 가진다.

필터부(244)는 UV광의 스펙트럼에서 특정 영역만을 통과시키는 기능을 한다.

이를 위해 필터부(244)는 광 배향을 위한 유효파장 이하의 단파장(일예로, 250nm 이하)을 차단하는 하이 패스 필터(high pass filter)를 구비할 수 있으며, 또한 광 배향을 위한 유효파장 이상의 장파장(일예로, 300nm 이상)을 차단하는 로우 패스 필터(low pass filter)를 함께 구비할 수 있다.

이와 같이 필터부(244)는 광 배향을 위한 유효파장만이 투과되도록 함으로써 광분해 반응에서 동반될 수 있는 광산화반응(부반응)을 억제시킨다. 여기서 광산화반응에 의해 카르복시산이 생성되는데, 이는 잔상발생을 야기시키는 요인으로 작용하며, 이러한 카르복시산 생성은 단파장 영역에서 일어난다.

편광부(246)는 램프(242)와 기판(G) 사이에 위치되는 것으로, 투명판(미도시)과, 투명판(미도시) 상에 형성되고 투명판(미도시)의 수평선에 대하여 브루스터 각을 가지고 서로 접하는 제1경사면 및 제2경사면(미도시)을 포함한다.

이에 따라 편광부(246)는 광 배향을 위한 일예로, 254nm, 365nm 파장의 단일광만을 투과시킨다.

이러한 구조를 가지는 광 조사 유닛(240)은, 도 6에 도시된 바와 같이 조사방향을 따라 진행하며 편광된 UV광을 출사시킨다.

이때, 배향제(133)가 도포된 기판(G)의 상부에는 본 발명에 따른 표시장치 제조용 포토마스크(310)가 제2층(314)을 통해 기판(G)과 접촉하며 위치된 상태로 기판(G)의 표시영역으로는 광이 조사되고, 기판(G)의 비표시영역으로는 포토마스크(310)에 의해 광이 차단되게 된다.

특히, 표시장치 제조용 포토마스크(310)의 제2층(314)은, 도 7에 도시된 바와 같이 상부의 제1층(312)보다 큰 다수의 개구영역(310a)을 가지며 기판(G)과 접촉됨으로써 기판(G)과 접촉되는 표면적을 줄여 외부 열에 의해 제2층(314)이 기판(G)에 미칠 수 있는 영향을 최소화하는 것을 특징으로 한다.

이때, 제2층(314)은 제2층(314)의 두께로 인한 광 퍼짐 현상이 일어나지 않는 두께(H)로 형성됨이 바람직하다. 이에 따라 제2층(314)의 두께(H)는 300㎛ 미만, 보다 바람직하게는 100㎛ 미만으로 형성될 수 있다.

또한, 제2층(314)의 차단영역(310b)의 폭(W)도 두께(H)와 함께 조절됨으로써 광 퍼짐 현상이 일어나지 않는 폭을 가지도록 형성됨이 바람직하다.

즉, 제2층(314)의 두께(H)가 두꺼워지거나 또는 제2층(314)의 차단영역(310b)의 폭(W)이 줄어들수록, 제1층(212)의 다수의 개구영역(210a)를 통해 입사되는 광이 제2층(314)의 개구영역(310a)를 통해 비표시영역으로 스며들 수 있으므로, 제2층(314)의 두께(H)와 제2층(314)의 차단영역(310b)의 폭(W)을 조절하여 제1층(212)의 다수의 개구영역(210a)를 통해 입사되는 광이 비표시영역으로 침투하지 못하도록 해야 한다.

이를 통해, 기판(G)과 접촉되는 제2층(314)의 차단영역(310b)을 최소화하며 기판(G)의 비표시영역에 광이 조사되지 않게 된다.

전술한 바와 같은 구조를 가지는 본 발명에 따른 표시장치 제조용 스테이지 시스템(200)은 표시장치 제조용 포토마스크(310)를 스테이지(302)와 일체로 형성하여 자동 기계화함으로써 제조공정이 보다 빠르게 진행될 수 있도록 한다.

한편, 본 발명에 따른 표시장치 제조용 스테이지 시스템(200)은 배향처리 시스템에 해당될 수 있으며, 이에 한정되지 않고 노광공정을 진행하는 노광공정 시스템에 해당될 수도 있다.

이상에서는 표시장치의 제조공정 중 배향처리에 적용되는 포토마스크를 예를 들어 설명하였지만, 본 발명에 따른 포토마스크는 금속 물질로 형성되는 제1층의 일면에 러버 재질의 제2층을 형성함으로써 제2층이 기판과 접촉되도록 하여 비표시영역에 광이 조사되지 않도록 하는데 가장 큰 특징이 있다.

따라서, 본 발명에 따른 포토마스크는 내부 구조를 변형하여 배향처리뿐만 아니라 표시장치의 제조공정 중에 마스크를 필요로 하는 다른 공정, 일예로 사진식각 공정에도 적용할 수 있다.

또한, 액정표시장치를 일예로 들어 본 발명에 따른 표시장치 제조용 포토마스크를 설명하였지만, 이에 한정되지 않고 유기발광다이오드 표시장치에 적용하여 유기발광다이오드의 발광층 형성에도 적용할 수 있음은 자명하다.

이를 도면을 참조하여 설명한다.

도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 표시장치 제조용 포토마스크를 보여주는 평면도이고, 도 9는 도 8의 일부 영역을 보여주는 평면도로, 도 3 및 도 4를 참조한다.

도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 표시장치 제조용 메탈 마스크(410)는 금속 물질의 제1층과 이의 일면에 러버 재질로 형성되는 제2층으로 구성되며, 제1층과 제2층은 다수의 셀 영역(422) 및 다수의 셀 영역(422)을 테두리하는 차단영역(424)을 포함할 수 있고, 다수의 셀 영역(422)에는 다수의 투과부(422a)와 다수의 투과부(422a)의 경계를 테두리하는 차단부(422b)가 형성될 수 있다.

여기서, 제1층은 포토 에칭(photo etching)방법을 통해 10㎛ 내지 100㎛ 범위 내의 두께를 가지는 인바 시트(invar sheet)에서 원하는 영역을 제거하여 제작될 수 있다. 이를 보다 설명하면, 금속 소재의 표면을 세척한 후 감광액을 코팅, 건조시키는 제1공정, 포토 마스크(photo mask)와 노광기를 사용하여 감광액에 원하는 형상을 패턴화(patterning)하는 제2공정, 노광되지 않은 부분을 씻어내고 경막 처리를 한 후 건조시키는 제3공정, 현상 완료 후 감광액이 씻겨져 내려가 금속소재가 노출되는 부분을 부식액에 의해 부식시켜 최종적으로 원하는 형상으로 만든 후, 남아 있는 감광액을 박리시켜 최종 건조시키는 제4공정으로 이루어질 수 있다.

제2층은 도 3 및 도 4와 마찬가지로 폴리테트라 플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene, PTFE), 테프론(Teflon), 폴리프로필렌(polypropylene, PP), 폴리에틸렌(polyethylene:PE), 실리콘 또는 우레탄과 같은 러버(rubber) 재질로 이루어질 수 있다.

이러한 제2층이 기판과 접촉되게 되는데, 이때 제2층은 제1층 보다 작은 크기로 형성됨이 바람직하다.

이에 따라, 제2층은 도 3과 마찬가지로 제2층의 둘레를 따라 제1층의 가장자리가 노출되도록 제1층 보다 작게 형성될 수 있으며, 또는 도 4와 마찬가지로 외곽 사이즈가 제1층의 외곽 사이즈 보다 작으면서 내부의 개구영역의 크기는 제1층 보다 큰 크기로 형성될 수도 있다.

이를 통해 제2층이 기판에 접촉되는 표면적을 줄임으로써 제2층에 미칠 수 있는 외부 열에 의한 영향을 최소화할 수 있게 된다.

한편, 차단부(422b)는 표시장치 제조용 포토마스크를 이용하여 유기물 증착 시 유기물이 차단되는 영역이고, 다수의 투과부(422a)는 유기물이 통과하는 영역이다.

이때 표시장치 제조용 포토마스크(410)는 투과부(422a)의 형상에 따라 마스크의 타입이 달라질 수 있는데, 다수의 투과부(422a)가 라인(line) 형상인 경우에는 스트라이프 타입의 마스크라 하고, 다수의 투과부(422a)가 각 부화소의 위치에 대응되는 슬롯(slot) 형상인 경우에는 슬롯 타입 마스크라고 한다.

이때, 기판에서 원하는 위치에 발광층을 형성하기 위해서는 기판의 부화소에 대응하여 다수의 투과부(422a)가 배치되도록 기판과 표시장치 제조용 포토마스크(410)를 정렬하는 것이 바람직하다.

예를 들어 적색 발광층을 형성하는 경우에 적색 발광층을 형성하는 영역에는 다수의 투과부(422a)가 대응되고, 나머지 청색 발광층 및 녹색 발광층이 형성되는 영역에는 차단부(422b)가 대응되도록 정렬할 수 있다.

이에 따라, 다수의 투과부(422a)를 통과한 유기물은 적색 발광층을 형성하고, 나머지 영역에는 차단부(422b)에 의해 유기물이 차단되어 적색 발광층의 형성을 방지할 수 있다. 그리고, 녹색 발광층 및 청색 발광층도 동일한 방법에 의해 형성시킬 수 있다.

이와 같이, 제1층 및 제2층으로 이루어지는 본 발명에 따른 표시장치 제조용 포토마스크를 기판에 접촉시킨 상태에서 발광층을 형성할 수 있게 된다.

본 발명의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 자유로운 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 첨부된 특허청구범위 및 이와 균등한 범위 내에서의 본 발명의 변형을 포함한다.

200: 표시장치 제조용 스테이지 시스템
204: 스테이지
210, 310: 표시장치 제조용 포토마스크
212, 312: 제1층 214, 314: 제2층
210a, 30a: 다수의 개구영역 210b, 310b: 차단영역

Claims (9)

1. 금속 물질로 형성되는 제1층; 및
   상기 제1층의 일면에 러버 재질로 형성되며 기판과 접촉되는 제2층;을 포함하고
   상기 제1층 및 제2층은 다수의 셀 영역 각각의 표시영역에 대응되는 다수의 개구영역과, 상기 다수의 개구영역의 경계를 둘러싸는 차단영역으로 구분되고,
   상기 제2층의 외곽 사이즈는 상기 제1층의 외곽 사이즈보다 작은 것을 특징으로 하는 표시장치 제조용 포토마스크.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 제2층은
   폴리테트라 플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene, PTFE), 테프론(Teflon), 폴리프로필렌(polypropylene, PP), 폴리에틸렌(polyethylene:PE), 실리콘 및 우레탄 중 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 표시장치 제조용 포토마스크.
   
3. 삭제
4. 금속 물질로 형성되는 제1층; 및
   상기 제1층의 일면에 러버 재질로 형성되며 기판과 접촉되는 제2층;을 포함하고
   상기 제1층 및 제2층은 다수의 셀 영역 각각의 표시영역에 대응되는 다수의 개구영역과, 상기 다수의 개구영역의 경계를 둘러싸는 차단영역으로 구분되고,
   상기 제2층의 다수의 개구영역 각각은 상기 제1층 보다 크게 형성되고,
   상기 제2층의 차단영역의 폭은 상기 제1층 보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 표시장치 제조용 포토마스크.
   
5. 제 1항 및 제 4항 중 어느 하나의 항에 있어서,
   상기 다수의 셀 영역 각각은 상기 기판 내의 부화소에 대응되는 다수의 투과부와, 상기 다수의 투과부의 경계를 둘러싸는 차단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치 제조용 포토마스크.
   
6. 제 5항에 있어서,
   상기 제2층의 다수의 투과부 각각은 상기 제1층 보다 크게 형성되고,
   상기 제2층의 차단부의 폭은 상기 제1층 보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 표시장치 제조용 포토마스크.
   
7. 다수의 셀 영역을 포함하는 원판기판이 안착되는 스테이지와;
   포토마스크를 포함하고 상하로 이동하며 상기 스테이지에 안착된 상기 원판기판의 상부로 위치되는 포토마스크부; 및
   상부로 상기 포토마스크가 위치된 상기 원판기판에 광을 조사하는 광 조사 유닛을 포함하고,
   상기 포토마스크는
   금속 물질로 형성되는 제1층과, 상기 제1층의 일면에 러버 재질로 형성되며 상기 원판기판과 접촉하는 제2층을 포함하고, 상기 제1층 및 제2층은 상기 다수의 셀 영역 각각의 표시영역에 대응되는 다수의 개구영역과, 상기 다수의 개구영역의 경계를 둘러싸는 차단영역으로 구분되고,
   상기 제2층의 외곽 사이즈는 상기 제1층의 외곽 사이즈보다 작은 것을 특징으로 하는 스테이지 시스템.
   
8. 제 7항에 있어서,
   상기 광 조사 유닛은
   UV광을 발생하는 램프와, 상기 램프에서 출사된 UV광에서 특정 파장을 차단하는 필터부 및 상기 필터부에 의해 필터된 UV광을 편광시키는 편광부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스테이지 시스템.
   
9. 다수의 셀 영역을 포함하는 원판기판이 안착되는 스테이지와;
   포토마스크를 포함하고 상하로 이동하며 상기 스테이지에 안착된 상기 원판기판의 상부로 위치되는 포토마스크부; 및
   상부로 상기 포토마스크가 위치된 상기 원판기판에 광을 조사하는 광 조사 유닛을 포함하고,
   상기 포토마스크는
   금속 물질로 형성되는 제1층과, 상기 제1층의 일면에 러버 재질로 형성되며 상기 원판기판과 접촉하는 제2층을 포함하고, 상기 제1층 및 제2층은 상기 다수의 셀 영역 각각의 표시영역에 대응되는 다수의 개구영역과, 상기 다수의 개구영역의 경계를 둘러싸는 차단영역으로 구분되고,
   상기 제2층의 다수의 개구영역 각각은 상기 제1층 보다 크게 형성되고,
   상기 제2층의 차단영역의 폭은 상기 제1층 보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 스테이지 시스템.
   

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