KR101595458B1

KR101595458B1 - 박막 패턴의 제조 장치

Info

Publication number: KR101595458B1
Application number: KR1020090073641A
Authority: KR
Inventors: 김성희; 김진욱; 김병걸
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2009-08-11
Filing date: 2009-08-11
Publication date: 2016-02-18
Also published as: KR20110016109A

Abstract

본 발명은 스웰링과 디스웰링 특성을 일정하게 유지시킬 수 있는 인쇄롤러용 블랭킷을 가지는 박막 패턴의 제조 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 박막 패턴의 제조 장치는 유기액을 공급하는 유기액 공급부와; 상기 유기액을 패터닝하기 위한 홈과 돌출부가 형성된 인쇄판과; 상기 유기액 공급부를 통해 공급되는 유기액이 충진되며, 트라이플루오르프로필기를 가지는 폴리 실록산이 포함된 블랭킷과; 상기 블랭킷이 외주면에 부착되며, 상기 인쇄판과 기판 상에서 회전하는 인쇄 롤러를 구비하며, 상기 블랭킷과 상기 유기액과의 반발력은 상기 블랭킷과 상기 유기액과의 접착력보다 작거나 같은 것을 특징으로 한다.

메틸 그룹, 점착성

Description

박막 패턴의 제조 장치{APPARATUS OF FABRICATING THIN FILM PATTERN}

본 발명은 스웰링과 디스웰링 특성을 일정하게 유지시킬 수 있는 인쇄롤러용 블랭킷을 가지는 박막 패턴의 제조 장치에 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 인쇄 롤러를 이용한 인쇄 공정을 통해 박막을 형성할 수 있는 연구가 진행되고 있다.

이러한 인쇄 공정은 인쇄 롤러의 블랭킷에 유기액을 코팅한 후, 인쇄판을 이용하여 인쇄 롤러에 유기 패턴을 형성한 다음, 그 유기 패턴을 기판 상에 전사함으 로써 원하는 박막을 형성하는 공정이다.

여기서, 블랭킷은 인쇄 공정 횟수가 많아질수록 유기액의 용매가 블랭킷에 흡수되어 블랭킷이 스웰링(swelling)되는 문제점이 있다.

블랭킷이 스웰링되면, 인쇄 공정을 통해 기판 상에 형성되는 유기 패턴은 크기가 크거나 작게 형성되어 원하는 패턴과 상이한 패턴으로 형성된다. 이러한 스웰링 현상을 해결하기 위해서는 인쇄 공정 후 블랭킷을 대기 중에 노출시키는 대기 시간이 필요로하다.

그러나, 도 1에 도시된 바와 같이 인쇄 공정의 횟수가 증가할수록 대기 시간이 길어져 공정성을 잡기 어려운 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 스웰링과 디스웰링 특성을 일정하게 유지시킬 수 있는 인쇄롤러용 블랭킷을 가지는 박막 패턴의 제조 장치를 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 박막 패턴의 제조 장치는 유기액을 공급하는 유기액 공급부와; 상기 유기액을 패터닝하기 위한 홈과 돌출부가 형성된 인쇄판과; 상기 유기액 공급부를 통해 공급되는 유기액이 충진되며, 트라이플루오르프로필기를 가지는 폴리 실록산이 포함된 블랭킷과; 상기 블랭킷이 외주면에 부착되며, 상기 인쇄판과 기판 상에서 회전하는 인쇄 롤러를 구비하며, 상기 블랭킷과 상기 유기액과의 반발력은 상기 블랭킷과 상기 유기액과의 접착력보다 작거나 같은 것을 특징으로 한다.

상기 블랭킷은 상기 트라이플루오르프로필기를 가지는 폴리 실록산이 포함된 인쇄 몰드와; 상기 인쇄 몰드 배면에 형성되는 베이스 필름과; 상기 베이스 필름과 상기 인쇄 롤러 사이에 형성되는 완충부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 트라이플루오르프로필기를 가지는 폴리실록산은 상기 인쇄 몰드 전체 함량에 5% 이하로 함유되는 것을 특징으로 한다.

상기 인쇄 몰드는 고분자 골격에 상기 트라이플루오르프로필기와 메틸기를 가지는 폴리실록산과 폴리디메틸실록산이 혼합되어 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 블랭킷은 상기 트라이플루오르프로필기를 가지는 폴리 실록산이 포함된 배리어층과; 상기 배리어층의 배면에 형성되는 베이스 필름과; 상기 베이스 필름과 상기 인쇄 롤러 사이에 형성되는 완충부와; 상기 배리어층의 전면에 형성되는 인쇄 몰드를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 블랭킷은 1~12㎛의 두께로 형성되며, 상기 인쇄 몰드는 150~200㎛의 두께로 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 박막 패턴 제조 장치의 인쇄 롤러용 블랭킷은 플루오르 그룹에 의해 유기액과 접착력 및 반발력이 일정하게 유지된다. 따라서, 본 발명에 따른 박막 패턴 제조 장치의 블랭킷은 디스웰링현상과 스웰링 현상이 평행을 이루게 되므로 종래 인쇄 몰드의 스웰링 현상을 방지할 수 있다.

이하, 첨부된 도면 및 실시 예를 통해 본 발명의 실시 예를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

도 2은 본 발명에 따른 박막 패턴 형성용 인쇄 장치를 나타내는 사시도이다.

도 2에 도시된 인쇄 장치는 역 오프셋 롤 인쇄(Reverse off-set roll printing) 방법에 적용되며, 유기액 공급부(122)와, 인쇄 롤러(120)와, 블랭킷(110)과, 인쇄판(130)을 포함한다.

유기액 공급부(122)는 유기액을 저장하며, 저장된 유기액을 인쇄 롤러(120)의 블랭킷(110)에 공급한다.

인쇄판(130)은 인쇄 롤러(120)의 블랭킷(110)에 충진된 유기액이 원하는 영역에만 남도록 인쇄 롤러(120)와 접촉한다. 이를 위해, 인쇄판(130)은 홈 형태로 형성된 오목 패턴(134)과, 돌출되게 형성된 볼록 패턴(132)을 포함한다. 볼록 패턴(132)은 인쇄 롤러(120)가 인쇄판(130) 상에서 회전하는 경우, 인쇄 롤러(120)에 도포된 유기액과 접촉하는 영역이다. 이에 따라, 볼록 패턴(132) 상에는 인쇄 롤러(120)가 인쇄판(130) 상에서 회전하는 경우, 인쇄 롤러(120)의 유기액이 전사된다. 오목 패턴(134)은 인쇄 롤러(120)가 인쇄판(130) 상에서 회전하는 경우, 인쇄 롤러(120)에 도포된 유기액과 접촉하지 않는 영역이다. 이에 따라, 오목 패턴(134)과 대응하는 인쇄 롤러(120)의 유기액은 인쇄 롤러(120)에 남아 유기 패턴으로 형성된다.

인쇄 롤러(120)는 이송부(138)를 통해 이동하는 인쇄판(130) 및 기판(111)과 순차적으로 접촉되도록 인쇄판(130) 및 기판(111) 상에서 회전하게 된다. 이외에도 인쇄판(130) 및 기판(111)이 고정된 상태에서 인쇄 롤러(120)가 이동하여 인쇄판(130) 및 기판(111)과 순차적으로 접촉될 수도 있다.

이러한 인쇄 롤러(120)는 유기액 공급부(122)로부터의 유기액을 그 인쇄 롤러(120)의 외주면에 부착된 블랭킷(110)에 충진한다. 블랭킷(110)은 도 3에 도시된 제1 실시 예 또는 도 4에 도시된 제2 실시 예 중 어느 한 구조로 형성된다.

도 3에 도시된 블랭킷(110)은 완충부(104), 베이스 필름(106) 및 인쇄 몰드(108)를 포함한다.

완충부(104)는 베이스 필름(106) 배면에 형성되며 폴리디메틸실록산( Polydimethylsiloxane: PDMS)와 발포 입자로 이루어진다. 이러한 완충부(104)는 인쇄 몰드(108)에 충진된 유기액을 기판(111) 및 인쇄판(130) 상에 전사시 인쇄 롤러(120)로부터 기판(111) 및 인쇄판(130) 중 적어도 어느 하나에 가해지는 충격을 완충시킨다.

베이스필름(106)은 블랭킷(110)에 가해지는 장력을 유지하여 인쇄공정시 인쇄 몰드(108)가 변형되지 않도록 지지하는 역할을 한다. 이러한 베이스 필름(106)은 플라스틱 수지로, 예를 들어 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET: Polyethylene therephthalate) 또는 폴리프로필렌(PP: Polypropylene)로 형성된다.

인쇄 몰드(108)에는 기판(111) 및 인쇄판(130) 상에 전사될 유기액이 충진되는 인쇄홈을 가지도록 형성된다.

이러한 인쇄 몰드(108)는 화학식 1과 같이 고분자 골격에 메틸기와 트라이플루오르프로필기를 가지는 폴리실록산과, 폴리디메틸실록산이 혼합됨으로써 형성된다.

여기서, 인쇄 몰드(108)에 포함되는 트라이플루오르프로필기는 인쇄 몰드(108)의 전체 함량에 5%이하로 형성된다. 트라이플루오르프로필기의 함량이 5%를 초과하게 되면, 인쇄 몰드(108)와 접촉하는 유기액에 함유된 용매의 휘발성이 강해져 유기액이 인쇄판(130)과 기판(111)에 전사되지 않고 인쇄 몰드(108)에 고착된다.

이와 같이, 인쇄 몰드(108)의 표면은 유기액과 동일한 극성을 가지는 메틸 그룹(CH3)과, 유기액과 반대 극성을 가지는 플루오르(-F) 그룹으로 형성된다.

인쇄 몰드(108) 표면의 메틸 그룹(CH3)은 유기액과 인쇄 몰드(108) 사이의 인력을 발생하여 인쇄 몰드(108) 표면에 공급되는 유기액과의 접착력을 형성한다.

인쇄 몰드(108) 표면의 플루오르(-F) 그룹은 유기액과 인쇄 몰드(108) 사이의 척력을 발생시켜 인쇄 몰드(108) 표면에 공급되는 유기액과의 반발력을 형성한 다. 이 때, 인쇄 몰드(108)와 유기액과의 반발력은 인쇄 몰드(108)와 유기액과의 접착력보다 작거나 같게 형성된다.

따라서, 본원 발명의 인쇄 몰드(108)는 플루오르 그룹에 의해 유기액과 접착력 및 반발력이 일정하게 유지된다. 따라서, 본 발명에 따른 박막 패턴 제조 장치의 블랭킷은 디스웰링현상과 스웰링 현상이 평행을 이루게 되므로 종래 인쇄 몰드의 스웰링 현상을 방지할 수 있다.

도 4에 도시된 블랭킷(110)은 완충부(104), 베이스 필름(106), 배리어층(102) 및 인쇄 몰드(108)를 포함한다. 여기서, 완충부(104) 및 베이스 필름(106)은 도 3에 도시된 그것들과 동일하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

인쇄 몰드(108)에는 기판(111) 및 인쇄판(130) 상에 전사될 유기액이 충진되는 인쇄홈을 가지도록 형성된다. 인쇄 몰드의 두께는 150~200㎛로 형성된다.

이러한 인쇄 몰드(108)의 표면은 화학식 2와 같이 메틸기와 비닐기로 이루어진 폴리디메틸실록산으로 형성되거나 화학식 1과 같은 구조로 형성된다.

배리어층(102)은 그 배리어층(102)과 인쇄 몰드(108)의 두께의 합이 도 3에 도시된 인쇄 몰드 두께와 동일해지도록 1~12㎛의 두께로 형성된다.

이 배리어층(102)는 고분자 골격에 메틸기와 트라이플루오르프로필기를 가지는 폴리실록산으로 형성된다.

이와 같이, 배리어층(102)의 표면은 유기액과 동일한 극성을 가지는 메틸 그룹(CH3)과, 유기액과 반대 극성을 가지는 플루오르(-F) 그룹으로 형성된다.

배리어층(102) 표면의 메틸 그룹(CH3)은 인쇄 몰드 표면의 메틸 그룹과 동일하게 유기액과 배리어층(102) 사이의 인력을 발생하여 배리어층(102)으로 침투하는 유기액과의 접착력을 형성한다.

배리어층(102) 표면의 플루오르(-F) 그룹은 유기액과 배리어층(102) 사이의 척력을 발생시켜 배리어층(102)으로 침투하는 유기액과의 반발력을 형성한다. 이 때, 배리어층(102)과 유기액과의 반발력은 배리어층(102)와 유기액과의 접착력보다 작거나 같게 형성된다.

따라서, 본원 발명의 배리어층(102)은 유기액과 접착력 및 반발력이 일정하게 유지되어 디스웰링현상과 스웰링 현상이 평행을 이루게 되므로 종래 인쇄 몰드의 스웰링 현상을 방지할 수 있다.

도 5는 종래와 본 발명에 따른 인쇄 공정의 공정 마진을 비교 설명하기 위한 도면이다.

도 5에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 트라이플루오르프로필기를 가지는 폴리 실록산이 포함된 블랭킷의 습윤도(Wet Thickness)의 공정 마진은 종래 블랭킷의 습윤도의 공정 마진보다 넓다. 또한, 본 발명에 따른 트라이플루오르프로필기를 가지는 폴리 실록산이 포함된 블랭킷의 점도(Viscosity) 또는 표면 에너지(Surface Energy)의 공정 마진은 종래 블랭킷의 그것의 공정 마진보다 넓다.

이와 같이, 본 발명에 따른 트라이플루오르프로필기를 가지는 폴리 실록산이 포함된 블랭킷은 종래 블랭킷보다 공정 마진이 넓으므로 공정성을 확장시킬 수 있다.

도 6a 내지 도 6c는 본 발명에 따른 블랭킷이 부착된 인쇄 롤러를 이용한 박막 패터닝 방법을 설명하기 위한 도면들이다.

도 6a에 도시된 바와 같이 블랭킷(110)이 부착된 인쇄 롤러(120)를 마련한다. 여기서, 블랭킷(110)에는 스웰링 특성과 디스웰링 특성을 일정하게 유지시키기 위한 트라이플루오르프로필기를 가지는 폴리 실록산이 포함된다. 이 인쇄 몰드 내에는 유기액 공급부(122)를 통해 유기액(124)이 충진된다.

그런 다음, 도 6b에 도시된 바와 같이 오목 패턴(134) 및 볼록 패턴(132)을 가지는 인쇄판(130)에 유기액(124)이 도포된 인쇄 롤러(120)를 회전시킨다. 볼록 패턴(132)과 접촉하는 영역의 유기액(124)은 볼록 패턴(132) 상에 전사되며, 오목 패턴(134)과 접촉하지 않는 영역의 유기액(124)은 블랭킷(110)의 표면에 남아 유기 패턴(136)으로 형성된다.

이 유기 패턴(136)이 형성된 인쇄 롤러(120)는 도 6c에 도시된 바와 같이 기판(111) 상에서 회전하게 된다. 이에 따라, 기판(111) 상에는 유기 패턴(136)이 전사된 후 건조 및 경화되어 박막으로 형성된다.

한편, 본 발명에 따른 인쇄 장치로는 액정 표시 패널 뿐만 아니라 플라즈마 디스플레이 패널, 전계 발광 표시 패널 및 전계 방출 소자 등의 평판 표시 소자의 박막 또는 후막을 형성할 수 있다.

구체적으로, 도 7에 도시된 본 발명에 따른 액정 표시 패널은 액정층(160)을 사이에 두고 서로 대향하여 합착된 박막 트랜지스터 기판(150) 및 칼라 필터 기판(140)을 구비한다.

칼라 필터 기판(140)은 상부기판(142) 상에 순차적으로 형성된 블랙매트릭스(144), 칼라필터(146), 공통 전극(148), 컬럼 스페이서(도시하지 않음)를 구비한다.

박막 트랜지스터 기판(150)은 하부 기판(152) 위에 서로 교차하게 형성된 게이트 라인(156) 및 데이터 라인(154)과, 그 교차부에 인접한 박막 트랜지스터(158)와, 그 교차 구조로 마련된 화소 영역에 형성된 화소 전극(170)을 구비한다.

이러한 액정 표시 패널의 컬러필터(146), 블랙 매트릭스(144) 및 컬럼 스페이서와, 유기 전계 발광 소자의 발광층을 포함하는 유기박막층 등과 같은 유기물질로 형성되는 박막 패턴과, 액정 표시 패널의 박막트랜지스터(158), 게이트 라인(156), 데이터 라인(154) 및 화소 전극(170) 등과 같은 무기물질로 형성되는 박막을 패터닝하기 위한 마스크로 이용되는 유기 패턴은 본원 발명에 따른 인쇄 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 종래 블랭킷의 대기 시간을 설명하기 위한 도면이다.

도 2는 본 발명에 따른 박막 패턴의 제조 장치를 나타내는 사시도이다.

도 3은 도 2에 도시된 블랭킷의 제1 실시 예를 나타내는 사시도 및 단면도이다.

도 4는 도 2에 도시된 블랭킷의 제2 실시 예를 나타내는 사시도 및 단면도이다.

도 5는 종래와 본 발명에 따른 인쇄 공정의 공정 마진을 설명하기 위한 도면이다.

도 6a 내지 도 6c는 본 발명에 따른 인쇄 장치를 위한 박막 패턴의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.

도 7은 도 6a 내지 도 6c의 제조 방법에 의해 형성된 박막 패턴을 가지는 액정 표시 패널을 나타내는 사시도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

104 : 완충부 106 : 베이스 필름

108 : 인쇄 몰드 110 : 블랭킷

111,152: 기판 120 : 인쇄 롤러

122: 유기액 공급부 124: 유기액

130 : 인쇄판 132 : 오목 패턴

134 : 볼록 패턴 136 : 유기 패턴

138 : 이송부 140 : 컬러필터 기판

144 : 블랙매트릭스 146 : 컬러 필터

148 : 공통 전극 150 : 박막트랜지스터 기판

154 : 데이터 라인 156 : 게이트 라인

158 : 박막트랜지스터 160 : 액정

170 : 화소전극

Claims

유기액을 공급하는 유기액 공급부와;

상기 유기액을 패터닝하기 위한 홈과 돌출부가 형성된 인쇄판과;

상기 유기액 공급부를 통해 공급되는 유기액이 충진되며, 트라이플루오르프로필기를 가지는 폴리 실록산이 포함된 블랭킷과;

상기 블랭킷이 외주면에 부착되며, 상기 인쇄판과 기판 상에서 회전하는 인쇄 롤러를 구비하며,

상기 블랭킷과 상기 유기액과의 반발력은 상기 블랭킷과 상기 유기액과의 접착력보다 작거나 같은 것을 특징으로 하는 박막 패턴의 제조 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 블랭킷은

상기 트라이플루오르프로필기를 가지는 폴리 실록산이 포함된 인쇄 몰드와;

상기 인쇄 몰드 배면에 형성되는 베이스 필름과;

상기 베이스 필름과 상기 인쇄 롤러 사이에 형성되는 완충부를 구비하는 것을 특징으로 하는 박막 패턴의 제조 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 트라이플루오르프로필기를 가지는 폴리실록산은 상기 인쇄 몰드 전체 함량에 5% 이하로 함유되는 것을 특징으로 하는 박막 패턴의 제조 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 인쇄 몰드는 고분자 골격에 상기 트라이플루오르프로필기와 메틸기를 가지는 폴리실록산과 폴리디메틸실록산이 혼합되어 형성되는 것을 특징으로 하는 박막 패턴의 제조 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 블랭킷은

상기 트라이플루오르프로필기를 가지는 폴리 실록산이 포함된 배리어층과;

상기 배리어층의 배면에 형성되는 베이스 필름과;

상기 베이스 필름과 상기 인쇄 롤러 사이에 형성되는 완충부와;

상기 배리어층의 전면에 형성되는 인쇄 몰드를 구비하는 것을 특징으로 하는 박막 패턴의 제조 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 인쇄 몰드는 고분자 골격에 상기 트라이플루오르프로필기와 메틸기를 가지는 폴리실록산과 폴리디메틸실록산이 혼합되어 형성되는 것을 특징으로 하는 박막 패턴의 제조 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 블랭킷은 1~12㎛의 두께로 형성되며,

상기 인쇄 몰드는 150~200㎛의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 박막 패턴의 제조 장치.