KR101622639B1 - 평판 표시 소자의 제조 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스테이지 얼룩 전사로 인한 불량을 방지할 수 있는 평판 표시 소자의 제조 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 평판 표시 소자의 제조 장치는 기판 상에 액상 수지를 도포하는 인쇄부와; 상기 액상 수지와 접촉되는 돌출부와 홈을 가지는 소프트 몰드와; 상기 액상 수지와 상기 소프트 몰드가 접촉된 상태에서 상기 액상 수지가 도포된 기판과 이격되도록 상기 기판을 부양시키는 스테이지와; 상기 기판이 부양된 상태에서 상기 액상수지를 경화시키는 경화부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

소프트 몰드, 공기홀, 부양

Description

평판 표시 소자의 제조 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD OF FABRICATING FLAT DISPLAY DEVICE}

본 발명은 스테이지 얼룩 전사로 인한 불량을 방지할 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 소프트 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 소프트 몰드와 액상 수지가 접촉하게 되면, 소프트 몰드의 홈과 돌출부가 액상 수지에 반전전사된 다음, 경화 공정을 통해 반전전사된 액상 수지를 경화시킴으로써 기판 상에 원하는 박막 패턴이 형성되는 공정이다.

여기서, 종래 경화 공정을 위해 액상 수지가 도포된 기판은 임프린트 몰드와 접촉된 상태에서 도 1에 도시된 스테이지(2) 상에 안착된다.

이러한 스테이지(2)는 일반적으로 평탄도가 우수하고 평탄도 틀어짐이 거의 없는 석정반 스테이지(2)가 이용된다. 그러나, 평탄도가 우수함에도 불구하고 석정반 스테이지(2)의 표면은 최저부와 최고부가 약 10~30㎛의 차이를 나타낸다. 이러한 평탄도 불균일로 인해 박막 패턴에 얼룩이 발생됨과 아울러 석정반 스테이지(2)의 평탄도 불균일은 대형 스테이지로 갈수록 심해진다.

또한, 종래 스테이지(2)에는 기판의 반송을 위해 스테이지(2) 외곽에 리프트 핀이 형성된다. 즉, 리프트 핀을 하강시켜 기판을 스테이지(2) 상에 안착시키고, 리프트 핀을 상승시켜 기판과 스테이지(2) 사이에 빈공간을 형성하여 이송암이 기판을 다음 공정으로 반송시킨다. 그러나, 리프트 핀이 형성된 스테이지 영역과 리프트 핀이 형성되지 않은 스테이지 영역에 높이차가 발생되어 스테이지(2)의 평탄도가 저하되는 문제점이 있다. 또한, 리프트 핀을 상승시킬 경우, 기판의 외곽은 리프트 핀에 의해서 지지되는 반면에 기판의 중앙부는 지지수단이 없으므로 기판의 중앙부가 스테이지(2)쪽으로 휘어지는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 스테이지 얼룩 전사로 인한 불량을 방지할 수 있는 평판 표시 소자의 제조 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 평판 표시 소자의 제조 장치는 기판 상에 액상 수지를 도포하는 인쇄부와; 상기 액상 수지와 접촉되는 돌출부와 홈을 가지는 소프트 몰드와; 상기 액상 수지와 상기 소프트 몰드가 접촉된 상태에서 상기 액상 수지가 도포된 기판과 이격되도록 상기 기판을 부양시키는 스테이지와; 상기 기판이 부양된 상태에서 상기 액상수지를 경화시키는 경화부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 경화부는 상기 소프트 몰드 상부에 위치하는 램프이며, 상기 스테이지는 상기 기판을 상기 램프쪽으로 부양시키는 것을 특징으로 한다.

상기 평판 표시 소자의 제조 장치는 상기 부양된 기판과 상기 스테이지의 이격거리를 일정하게 유지시키기 위해 상기 부양된 상기 기판의 가장자리를 고정시키는 클램핑부를 추가로 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 평판 표시 소자의 제조 장치는 상기 스테이지에 형성되는 다수개의 공기홀과; 상기 경화 공정시 상기 공기홀을 통해 공기를 분사하여 기판에 부양력을 공급하며, 경화 공정 후 상기 공기홀을 통해 공기를 흡입하여 상기 스테이지에 상기 기판을 흡착하는 공기 제어부를 추가로 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 평판 표시 소자의 제 조 방법은 기판 상에 액상 수지를 도포하는 단계와; 상기 액상 수지 상에 홈과 돌출부를 가지는 소프트 몰드를 정렬시키는 단계와; 상기 액상 수지와 상기 소프트 몰드가 접촉된 상태에서 상기 액상 수지가 도포된 기판과 이격되도록 스테이지를 이용하여 상기 기판을 부양시키는 단계와; 상기 기판이 부양된 상태에서 상기 액상수지를 경화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 액상 수지를 경화시키는 단계는 상기 소프트 몰드 상부에 위치하는 램프를 이용하여 상기 액상 수지를 경화시키는 단계이며, 상기 기판을 부양시키는 단계는 상기 기판을 상기 램프쪽으로 부양시키는 단계인 것을 특징으로 한다.

상기 평판 표시 소자의 제조 방법은 상기 부양된 기판과 상기 스테이지의 이격거리를 일정하게 유지시키기 위해 상기 부양된 상기 기판의 가장자리를 고정시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 기판을 부양시키는 단계는 상기 경화 공정시 상기 스테이지에 형성되는 다수개의 공기홀을 통해 공기를 분사하여 기판에 부양력을 공급하는 단계인 것을 특징으로 한다.

상기 평판 표시 소자의 제조 방법은 상기 경화 공정 후 상기 공기홀을 통해 공기를 흡입하여 상기 스테이지에 상기 기판을 흡착시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 평판 표시 소자의 제조 장치 및 방법은 경화 공정시 기판과 소프트 몰드와 접촉된 상태에서 기판과 스테이지가 이격되도록 기판을 부양시킨다. 이에 따라, 본 발명에 따른 평판 표시 소자의 제조 장치 및 방법은 기판과 스테이지가 비접촉되므로 스테이지 표면의 높이 불균일로 인한 스테이지 얼룩 전사를 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 평판 표시 소자의 제조 장치 및 방법은 기판의 반송 공정시 종래 리프트 핀 대신에 공기홀을 통해 기판을 부양시킨 후 이송암을 이용해 기판을 다음 공정으로 이송시킴으로써 종래 리프트 핀에 의한 스테이지의 평탄도 저하를 방지할 수 있다.

뿐만 아니라 기판의 전 영역에 공기가 분사되므로 기판과 스테이지의 이격거리가 일정하므로 기판 부양시 기판의 휨 현상을 방지할 수 있다.

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

도 2a 내지 도 2f는 본 발명에 따른 박막 패턴의 제조 방법을 나타내는 단면도이다.

먼저, 기판(151) 상에 도 2a에 도시된 바와 같이 액상 수지(158)가 스핀 코팅 또는 스핀리스 코팅 등의 방식 통해 도포된다.

액상 수지(158)가 형성된 기판(151) 상부에 도 2b에 도시된 바와 같이 소프트 몰드(110)가 정렬된다. 소프트 몰드(110)는 홈(112)과 돌출부(114)를 가진다. 또한, 소프트 몰드(110)는 예를 들어 액상 수지(158)의 용매를 효과적으로 흡수할 수 있는 폴리디메틸실록세인(Polydimethysiloxane: PDMS)로 형성된다.

그런 다음, 소프트 몰드(110)는 액상 수지(158)와 정합 접촉(Conformal contact)된다. 그러면, 액상 수지(158) 내의 용매가 소프트 몰드(120) 표면으로 흡수되면서 액상 수지(158)가 소프트 몰드(120)의 홈(122)내로 이동하게 되므로 도 2c에 도시된 바와 같이 박막 패턴(154)이 형성된다. 박막 패턴(154)은 소프트 몰드(110)의 홈(112)과 반전 전사된 형태를 가진다.

그런 다음, 정합 접촉된 소프트 몰드(110)와 박막 패턴(154)이 형성된 기판(151)은 도 2d에 도시된 바와 같이 스테이지(120)로 이송된다. 스테이지(120)는 도 3에 도시된 바와 같이 다수개의 공기홀(122)을 가진다. 이 다수개의 공기홀(122)은 도 4a에 도시된 바와 같이 공기 제어부(124)와 직접 연결되거나 도 4b에 도시된 바와 같이 공기 패스(126)를 통해 공기 제어부(124)와 연결된다.

스테이지(120)로 이송된 기판(151)은 공기 제어부(124)의 제어하에 공기홀(122)을 통해 배출되는 공기에 의해 스테이지(120)와 이격되도록 부양된다. 이 때, 스테이지(120)와 기판(151)의 이격거리를 일정하게 유지하기 위해 기판(151)과 소프트 몰드(110)의 가장 자리는 클램핑(118)에 의해 고정된다. 그런 다음, 부양된 기판(151)에 형성된 박막 패턴(154)은 소프트 몰드(110)와 정합 접촉된 상태로 자외선 램프(146)에 의해 경화된다. 이 경화 공정을 통해 박막 패턴(154) 내의 용매는 증발된다. 이와 같이, 경화 공정시 기판(151)과 스테이지(120)가 비접촉되므로 스테이지(120) 표면의 높이 불균일로 인한 스테이지 얼룩 전사를 방지할 수 있다.

이러한 경화 공정이 완료된 후 공기 제어부(124)의 제어하에 공기홀(122)을 통해 공기가 흡입됨으로써 기판(151)은 도 2d에 도시된 바와 같이 스테이지(120)에 안착된다.

그런 다음, 도 2f에 도시된 바와 같이 소프트 몰드(110)는 박막 패턴(154)이 형성된 기판(151)으로부터 분리된다.

한편, 본 발명에 따른 소프트 몰드(110)로 형성된 박막 패턴(154)은 도 5에 도시된 액정 표시 패널에 적용된다. 구체적으로, 도 5에 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(14)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 소프트 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 종래 평판 표시 소자의 제조 장치인 스테이지를 나타내는 단면도이다.

도 2a 내지 도 2f는 본 발명에 따른 평판 표시 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.

도 3은 도 2d에 도시된 스테이지를 나타내는 사시도이다.

도 4a 및 도 4b는 도 2d에 도시된 스테이지와 연결된 공기 제어부를 설명하기 위한 도면이다.

도 5는 도 2a 내지 도 2f의 제조 방법에 의해 형성된 박막 패턴을 가지는 액정 표시 패널을 나타내는 사시도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

110 : 소프트 몰드 112 : 홈

114 : 돌출부

Claims (9)

1. 기판 상에 액상 수지를 도포하는 인쇄부와;

   상기 액상 수지와 접촉되는 돌출부와 홈을 가지는 소프트 몰드와;

   상기 액상 수지와 상기 소프트 몰드가 접촉된 상태에서 상기 액상 수지가 도포된 기판과 이격되도록 상기 기판을 부양시키는 스테이지와;

   상기 기판이 부양되어 상기 기판과 상기 스테이지가 비접촉된 상태에서 상기 액상수지를 경화시키는 경화부를 구비하는 평판 표시 소자의 제조 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 경화부는 상기 소프트 몰드 상부에 위치하는 램프이며,

   상기 스테이지는 상기 기판을 상기 램프쪽으로 부양시키는 평판 표시 소자의 제조 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 부양된 기판과 상기 스테이지의 이격거리를 일정하게 유지시키기 위해 상기 부양된 상기 기판의 가장자리를 고정시키는 클램핑부를 추가로 구비하는 평판 표시 소자의 제조 장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 스테이지에 구비되는 다수개의 공기홀과;

   상기 액상 수지의 경화시 상기 공기홀을 통해 공기를 분사하여 기판에 부양력을 공급하며, 상기 액상 수지의 경화 후 상기 공기홀을 통해 공기를 흡입하여 상기 스테이지에 상기 기판을 흡착하는 공기 제어부를 추가로 구비하는 평판 표시 소자의 제조 장치.
5. 기판 상에 액상 수지를 도포하는 단계와;

   상기 액상 수지 상에 홈과 돌출부를 가지는 소프트 몰드를 정렬시키는 단계와;

   상기 액상 수지와 상기 소프트 몰드가 접촉된 상태에서 상기 액상 수지가 도포된 기판과 이격되도록 스테이지를 이용하여 상기 기판을 부양시키는 단계와;

   상기 기판이 부양되어 상기 기판과 상기 스테이지가 비접촉된 상태에서 상기 액상수지를 경화시키는 단계를 포함하는 평판 표시 소자의 제조 방법.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 액상 수지를 경화시키는 단계는 상기 소프트 몰드 상부에 위치하는 램프를 이용하여 상기 액상 수지를 경화시키는 단계이며,

   상기 기판을 부양시키는 단계는 상기 기판을 상기 램프쪽으로 부양시키는 단계인 평판 표시 소자의 제조 방법.
7. 제 5 항에 있어서,

   상기 부양된 기판과 상기 스테이지의 이격거리를 일정하게 유지시키기 위해 상기 부양된 상기 기판의 가장자리를 고정시키는 단계를 추가로 포함하는 평판 표시 소자의 제조 방법.
8. 제 5 항에 있어서,

   상기 기판을 부양시키는 단계는

   상기 액상 수지의 경화시 상기 스테이지에 구비되는 다수개의 공기홀을 통해 공기를 분사하여 기판에 부양력을 공급하는 단계인 평판 표시 소자의 제조 방법.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 액상 수지의 경화 후 상기 공기홀을 통해 공기를 흡입하여 상기 스테이지에 상기 기판을 흡착시키는 단계를 추가로 포함하는 평판 표시 소자의 제조 방법.

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