KR101747724B1 - 박막 패턴의 제조 장치 및 방법 - Google Patents

박막 패턴의 제조 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 인쇄 롤러의 주행 축 변형량의 차이로 인한 패턴 불량을 방지할 수 있는 박막 패턴의 제조 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 박막 패턴의 제조 장치는 인쇄액에 도포되는 인쇄롤러와; 상기 인쇄 롤러 상에 도포된 상기 인쇄액을 패터닝하여 인쇄패턴을 형성하기 위한 홈과 돌출부가 형성된 인쇄판과; 상기 인쇄 롤러 상에 형성된 상기 인쇄 패턴이 전사되는 기판과; 상기 인쇄판 및 기판이 순차적으로 안착되는 공유 스테이지와; 상기 스테이지 상에 상기 인쇄판이 안착되었을 때와 상기 스테이지 상에 상기 기판이 안착되었을 때 상기 인쇄 롤러의 주행 경로가 동일하도록 상기 인쇄 롤러를 구동시키는 롤러 구동부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

박막 패턴의 제조 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR FABRICATING THIN FILM PATTERN}
본 발명은 인쇄 롤러의 주행 축 변형량의 차이로 인한 패턴 불량을 방지할 수 있는 박막 패턴의 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 인쇄 롤러를 이용한 인쇄 공정을 통해 박막을 형성할 수 있는 연구가 진행되고 있다.
이러한 인쇄 공정은 인쇄 롤러의 블랭킷에 인쇄액을 코팅한 후, 인쇄판 스테이지 상에 안착된 인쇄판을 이용하여 인쇄 롤러에 인쇄 패턴을 형성한 다음, 그 인쇄 패턴을 기판 스테이지 상에 안착된 기판 상에 전사함으로써 원하는 박막을 형성하는 공정이다.
여기서, 인쇄롤러는 가이드 레일을 따라 인쇄판 스테이지 및 기판 스테이지 상에서 순차적으로 회전하게 된다. 이 때, 가이드 레일이 직선 형태를 유지하지 못하고 휘게 되는 경우가 종종 발생된다. 이 경우, 인쇄판 스테이지의 가이드 레일을 따라 이동하는 인쇄 롤러의 주행축과 기판 스테이지의 가이드 레일을 따라 이동하는 인쇄 롤러의 주행축 변형량이 달라 인쇄 롤러에 형성된 인쇄 패턴이 기판의 원하지 않는 영역에 전사되게 된다. 이에 따라, 단축 방향으로 배열된 각 박막 패턴들의 단축 길이의 최대 평균값과 최소 평균값의 차이가 크며, 장축 방향으로 배열된 각 박막 패턴들의 장축 길이의 최대 평균값과 최소 평균값의 차이가 커지게 된다. 이 경우, 상부 기판 및 하부 기판의 합착시 상부 기판 상에 형성된 박막 패턴과 하부 기판 상에 형성된 박막 패턴이 일치하지 않아 빛샘이 발생하는 문제점이 있다.
또한, 인쇄판 스테이지의 가이드 레일을 따라 이동하는 인쇄 롤러의 주행축과 기판 스테이지의 가이드 레일을 따라 이동하는 인쇄 롤러의 주행축 변형량이 달라 동일 조건으로 인쇄를 반복해도 박막 패턴의 수치값이 재현성없이 변화되는 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 인쇄 롤러의 주행 축 변형량의 차이로 인한 패턴 불량을 방지할 수 있는 박막 패턴의 제조 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 박막 패턴의 제조 장치는 인쇄액에 도포되는 인쇄롤러와; 상기 인쇄 롤러 상에 도포된 상기 인쇄액을 패터닝하여 인쇄패턴을 형성하기 위한 홈과 돌출부가 형성된 인쇄판과; 상기 인쇄 롤러 상에 형성된 상기 인쇄 패턴이 전사되는 기판과; 상기 인쇄판 및 기판이 순차적으로 안착되는 공유 스테이지와; 상기 스테이지 상에 상기 인쇄판이 안착되었을 때와 상기 스테이지 상에 상기 기판이 안착되었을 때 상기 인쇄 롤러의 주행 경로가 동일하도록 상기 인쇄 롤러를 구동시키는 롤러 구동부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 롤러 구동부는 상기 스테이지 상에 상기 인쇄판이 안착되었을 때 상기 스테이지의 일측에서 타측으로 상기 인쇄 롤러를 이동시키며, 상기 스테이지 상에 상기 기판이 안착되었을 때 상기 기판의 일측에서 타측으로 상기 인쇄 롤러를 이동시키는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 인쇄판 상에서 상기 인쇄 롤러가 회전한 후 상기 인쇄판은 세정 장치로 이송되는 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 박막 패턴의 제조 방법은 인쇄 롤러 상에 인쇄액을 도포하는 단계와; 롤러 구동부에 의해 상기 인쇄 롤러가 공유 스테이지 상에 안착된 인쇄판 상에서 회전함으로써 인쇄패턴을 형성하는 단계와; 상기 롤러 구동부에 의해 상기 인쇄 롤러 상에 형성된 상기 인쇄 패턴을 상기 공유 스테이지 상에 안착된 기판 상에 전사하는 단계를 포함하며, 상기 롤러 구동부는 상기 스테이지 상에 상기 인쇄판이 안착되었을 때와 상기 스테이지 상에 상기 기판이 안착되었을 때 상기 인쇄 롤러의 주행 경로가 동일하도록 상기 인쇄 롤러를 구동시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 박막 패턴의 제조 방법은 상기 인쇄판 상에서 상기 인쇄 롤러가 회전한 후 상기 인쇄판을 세정 장치로 이송하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 인쇄판 및 기판이 동일한 공유 스테이지 상에 안착되므로 인쇄 롤러의 주행축 변형량이 동일한 공유 스테이지 상에 안착된 인쇄판 및 기판 상에서 인쇄 롤러가 순차적으로 회전하게 된다. 이에 따라, 단축(장축) 방향으로 배열된 각 박막 패턴들의 단축(장축) 길이의 최대값과 최소값의 차이가 종래보다 작아지게 되므로 상부 기판 및 하부 기판의 합착시 빛샘 불량을 방지할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 박막 패턴의 제조 장치 및 방법은 박막 패턴의 수치값의 재현성을 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 박막 패턴의 제조 장치를 나타내는 사시도이다.
도 2a 및 도 2b는 도 1에 도시된 인쇄 롤러에 인쇄액을 도포하는 공정을 설명하기 위한 사시도 및 단면도이다.
도 3a 및 도 3b는 도 2a 및 도 2b에 도시된 인쇄액이 도포된 인쇄 롤러가 인쇄판 상에서 회전하여 인쇄 패턴을 형성하는 공정을 설명하기 위한 사시도 및 단면도이다.
도 4a 및 도 4b는 도 3a 및 도 3b에 도시된 인쇄패턴이 형성된 인쇄 롤러가 원위치로 이동하는 과정을 설명하기 위한 사시도 및 단면도이다.
도 5a 및 도 5b는 도 4a 및 도 4b에 도시된 인쇄패턴이 형성된 인쇄 롤러가 기판 상에서 회전하는 공정을 설명하기 위한 사시도 및 단면도이다.
도 6은 종래와 본 발명에 따른 인쇄 롤러의 주행 경로에 따른 박막 패턴을 나타내는 도면이다.
도 7은 도 1에 도시된 박막 패턴의 제조 장치를 통해 형성된 박막 패턴을 가지는 액정 표시 패널을 나타내는 사시도이다.
이하, 첨부된 도면 및 실시 예를 통해 본 발명의 실시 예를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 박막 패턴 형성용 인쇄 장치를 나타내는 사시도이다.
도 1에 도시된 인쇄 장치는 인쇄액 공급부(122)와, 인쇄 롤러(120)와, 블랭킷(110)과, 롤러 구동부(140)와, 인쇄판(130)을 포함한다.
인쇄액 공급부(122)는 인쇄액(124)을 저장하며, 저장된 인쇄액(124)을 인쇄 롤러(120)의 블랭킷(110)에 공급한다.
인쇄 롤러(120)는 동일한 공유 스테이지(138) 상에 순차적으로 안착되는 인쇄판(130) 및 기판(111)과 순차적으로 접촉되도록 그들(130,111) 상에서 회전하게 된다.
롤러 구동부(140)는 회전 구동부(142)와, 수평 구동부(144)를 구비한다.
회전 구동부(142)는 인쇄 롤러(120)의 회전축과 연결되어 인쇄판(130) 및 기판(111) 상에서 인쇄 롤러(120)의 회전 운동이 가능하게 한다. 수평 구동부(144)는 가이드 레일(146)을 따라 인쇄 롤러(120)의 직선 이동이 가능하게 한다.
이러한 인쇄 롤러(120)는 인쇄액 공급부(122)로부터의 인쇄액(124)을 그 인쇄 롤러(120)의 외주면에 부착된 블랭킷(110)에 도포한다.
인쇄판(130)은 인쇄 롤러(120)의 블랭킷(110)에 도포된 인쇄액(124)이 원하는 영역에만 남도록 블랭킷(110)과 접촉한다.
이러한 인쇄판(130)은 기판(111) 상에 박막 패턴을 형성하기 위해 홈 패턴(134) 및 돌출 패턴(132)을 가진다.
돌출 패턴(132)은 인쇄 롤러(120)가 인쇄판(130) 상에서 회전하는 경우, 블랭킷(110)에 도포된 인쇄액(124)과 접촉하는 영역이다. 이에 따라, 돌출 패턴(132) 상에는 인쇄 롤러(120)가 인쇄판(130) 상에서 회전하는 경우, 블랭킷(110)의 인쇄액(124)이 전사된다.
홈 패턴(134)은 인쇄 롤러(120)가 인쇄판(130) 상에서 회전하는 경우, 블랭킷(110)에 도포된 인쇄액(124)과 접촉하지 않는 영역이다. 이에 따라, 홈 패턴(314)과 대응하는 블랭킷(110)의 인쇄액(124)은 블랭킷(110)에 남아 기판(111) 상에 박막 패턴으로 형성된다.
도 2a 내지 도 5b는 본 발명에 따른 인쇄판을 박막 패터닝 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이 블랭킷(110)이 부착된 인쇄 롤러(120)를 마련한다. 이 블랭킷(110) 상에는 인쇄액 공급부(122)를 통해 인쇄액(124)이 도포된다.
그런 다음, 인쇄액(124)이 도포된 인쇄 롤러(120)는 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이 공유 스테이지(138)에 안착된 인쇄판(130) 상에서 회전 운동과 수평 운동이 동시에 이루어지도록 회전하면서 공유 스테이지(138)의 일측에서 타측으로 수평 이동한다. 이 때, 인쇄판(130)의 돌출 패턴(132)과 접촉하는 영역의 인쇄액(124)은 돌출 패턴(132) 상에 전사되며, 인쇄판(130)의 홈 패턴(134)과 접촉하지 않는 영역의 인쇄액(124)은 블랭킷(110)의 표면에 남아 인쇄 패턴(136)으로 형성된다.
이 인쇄 패턴(136)이 형성된 인쇄 롤러(120)는 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이 수평 운동을 통해 공유 스테이지(138)의 타측에서 일측으로, 즉 인쇄 롤러(120)의 초기 위치로 수평 이동하게 된다. 동시에, 인쇄판(130)은 로봇암(도시하지 않음) 등의 이송수단을 통해 세정 장치로 이송되어 세정된다.
그런 다음, 인쇄 패턴(136)이 형성된 인쇄 롤러(120)는 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이 기판(101) 상에서 회전 운동과 수평 운동이 동시에 이루어지도록 회전하면서 공유 스테이지(138)의 일측에서 타측으로 수평 이동하게 된다. 이에 따라, 기판(101) 상에는 인쇄 패턴(136)이 전사된 후 건조 및 경화됨으로써 박막 패턴으로 형성된다. 이 때, 인쇄 롤러(120)는 인쇄판(130)이 공유 스테이지(138) 상에서 안착되었을 때 주행한 경로와 동일한 경로를 따라 이동하게 된다.
이와 같이, 본원 발명의 인쇄판(130) 및 기판(111)은 동일한 공유 스테이지(138)에 순차적으로 안착됨으로써 인쇄 롤러(120)는 동일한 공유 스테이지(138) 상에 순차적으로 안착되는 인쇄판(130) 및 기판(111) 상에서 회전하면서 왕복운동하게 된다. 이 경우, 인쇄판(130)이 공유 스테이지(138) 상에 안착되었을 때 인쇄 롤러(120)의 주행 경로와 기판(111)이 공유 스테이지(138) 상에 안착되었을 때의 인쇄 롤러(120)의 주행 경로가 동일하다. 이에 따라, 단축 방향으로 배열된 각 박막 패턴들의 단축 길이의 최대 평균값과 최소 평균값의 차이는 도 6 및 표 1에 도시된 바와 같이 종래보다 작으며, 장축 방향으로 배열된 각 박막 패턴들의 장축 길이의 최대 평균값과 최소 평균값의 차이는 종래보다 작다.
장축(단축) 길이의 최대평균값과
최소 평균값의 차이		 종래(인쇄판 스테이지 및
기판 스테이지 구비)		 본 발명
(공유 스테이지 구비)
개선율
10.7㎛ 4.2㎛ 60.7%개선
이에 따라, 본 발명은 상부 기판 및 하부 기판의 합착시 빛샘 불량을 방지할 수 있으며, 박막 패턴의 수치값의 재현성을 확보할 수 있다.
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(171)을 사이에 두고 서로 대향하여 합착된 박막 트랜지스터 기판(180) 및 칼라 필터 기판(160)을 구비한다.
칼라 필터 기판(160)은 상부기판(162) 상에 순차적으로 형성된 블랙매트릭스(164), 칼라필터(166), 공통 전극(168), 컬럼 스페이서(도시하지 않음)를 구비한다.
박막 트랜지스터 기판(180)은 하부 기판(182) 위에 서로 교차하게 형성된 게이트 라인(186) 및 데이터 라인(184)과, 그 교차부에 인접한 박막 트랜지스터(188)와, 그 교차 구조로 마련된 화소 영역에 형성된 화소 전극(170)을 구비한다.
이러한 액정 표시 패널의 컬러필터(166), 블랙 매트릭스(164) 및 컬럼 스페이서와, 유기 전계 발광 소자의 발광층을 포함하는 유기박막층 등과 같은 유기물질로 형성되는 박막 패턴과, 액정 표시 패널의 박막트랜지스터(188), 게이트 라인(186), 데이터 라인(184) 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.
110 : 블랭킷 111 : 기판
120 : 인쇄 롤러 122 : 인쇄액 공급부
124 : 인쇄액 130 : 인쇄판
138 : 공유 스테이지 140 : 롤러 구동부
146 : 가이드 레일

Claims (6)

  1. 인쇄액이 도포되는 인쇄롤러와;
    상기 인쇄 롤러 상에 도포된 상기 인쇄액을 패터닝하여 인쇄패턴을 형성하기 위한 홈 패턴과 돌출 패턴이 형성된 인쇄판과;
    상기 인쇄 롤러 상에 형성된 상기 인쇄 패턴이 전사되는 기판과;
    상기 인쇄판 및 기판이 순차적으로 안착되는 공유 스테이지와;
    상기 스테이지 상에 상기 인쇄판이 안착되었을 때 상기 공유 스테이지의 일측에서 타측으로 상기 인쇄 롤러를 이동시켜 인쇄 롤러의 표면에 인쇄 패턴을 형성하고, 상기 공유 스테이지의 타측에서 일측으로 상기 인쇄 롤러를 수평 이동시켜 초기 위치로 복귀시키고, 상기 스테이지 상에 상기 기판이 안착되었을 때 상기 공유 스테이지의 일측에서 타측으로 상기 인쇄 롤러를 이동시켜 상기 기판 상에 인쇄 패턴을 전사하도록 상기 인쇄 롤러를 구동시키는 롤러 구동부를 구비하는 것을 특징으로 하는 박막 패턴의 제조 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 인쇄판 상에서 상기 인쇄 롤러가 회전한 후 상기 인쇄판은 세정 장치로 이송되는 것을 특징으로 하는 박막 패턴의 제조 장치.
  4. 인쇄 롤러 상에 인쇄액을 도포하는 단계와;
    롤러 구동부를 이용하여 공유 스테이지 상에 안착된 인쇄판 상에서 상기 인쇄 롤러를 공유 스테이지의 일측에서 타측으로 이동시키면서 회전시킴으로써 인쇄패턴을 형성하는 단계와;
    상기 롤러 구동부를 이용하여 상기 공유 스테이지의 타측에서 일측으로 상기 인쇄 롤러를 수평 이동시켜 초기 위치로 복귀시키는 단계와;
    상기 롤러 구동부를 이용하여 상기 인쇄 롤러를 상기 공유 스테이지의 일측에서 타측으로 이동시키면서 회전시킴으로써 상기 인쇄 롤러 상에 형성된 상기 인쇄 패턴을 상기 공유 스테이지 상에 안착된 기판 상에 전사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 패턴의 제조 방법.
  5. 삭제
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 인쇄판 상에서 상기 인쇄 롤러가 회전한 후 상기 인쇄판을 세정 장치로 이송하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 패턴의 제조 방법.
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