KR20090127694A - 평판표시소자의 패턴형성장치 및 이를 이용한 패턴형성방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 롤 인쇄 방식으로 미세패턴 형성시 패턴의 균일도를 높여 패턴 불량을 방지하도록 한 평판표시소자의 패턴형성장치 및 이를 이용한 패턴형성방법에 관한 것이다.

본 발명에 따라 리버스 오프셋 인쇄방식을 이용하여 기판 상에 미세패턴을 형성하기 위한 평판표시소자의 패턴형성장치는, 회전 가능한 롤 프레임, 및 상기 롤 프레임을 감싸서 잉크 코팅면을 제공하기 위한 블랭킷을 가지는 블랭킷 롤; 상기 회전하는 블랭킷 롤에 잉크를 분사하여 상기 블랭킷을 상기 잉크로 코팅하는 슬릿 코터; 상기 코팅된 잉크에 자외선을 조사하여 상기 잉크를 경화시킴으로써 상기 코팅된 잉크의 점도값을 조절하는 자외선 조사기; 및 다수의 볼록부와 오목부를 구비하여 상기 점도값이 조절된 잉크를 부분적으로 박리함으로써 상기 기판 상에 전사될 잉크 패턴을 형성하는 인쇄판을 구비한다.

Description

평판표시소자의 패턴형성장치 및 이를 이용한 패턴형성방법{Pattern Forming Apparatus Of Flat Panel Display And Pattern Forming Method Using It}

본 발명은 평판표시소자의 패턴형성장치에 관한 것으로, 특히 롤 인쇄 방식으로 미세패턴 형성시 패턴의 균일도를 높여 패턴 불량을 방지하도록 한 평판표시소자의 패턴형성장치 및 이를 이용한 패턴형성방법에 관한 것이다.

최근의 정보화 사회에서 표시소자는 시각정보 전달매체로서 그 중요성이 어느 때보다 강조되고 있다. 한때 주류를 이루었던 있는 음극선관(Cathode Ray Tube) 또는 브라운관은 그 무게와 부피가 큰 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 대두된 평판표시소자에는 액정표시소자(Liquid Crystal Display : LCD), 전계 방출 표시소자(Field Emission Display : FED), 유기 발광다이오드 표시소자( Orgarnic Light Emitting Diode Display : OLED) 등이 있고 이들 대부분이 실용화되어 시판되고 있다.

이 중 액정표시소자는 전자제품의 경박단소 추세를 만족할 수 있고, 양산성이 향상되고 있어 많은 응용분야에서 음극선관을 빠른 속도로 대체하고 있다.

통상, 액정표시소자(Liquid Crystal Display : " LCD" 라 함)에서는 액정패널 상에 매트릭스 형태로 배열된 액정셀들의 광투과율을 공급되는 비디오 데이타 신호로 조절함으로써, 이 데이타 신호에 해당되는 화상을 액정패널 상에 표시하게 된다.

액정표시소자는 도 1에 도시된 바와 같이 액정(16)을 사이에 두고 서로 대향하여 합착된 박막 트랜지스터 어레이 기판(20) 및 컬러 필터 어레이 기판(10)을 구비한다.

컬러 필터 어레이 기판(10)은 상부 유리기판(11) 상에 적층되는 빛샘 방지를 위한 블랙 매트릭스(13)와, 컬러 구현을 위한 컬러 필터(12), 화소 전극(25)과 수직전계를 이루는 공통전극(14)과, 그들 위에 액정 배향을 위해 도포된 상부 배향막으로 구성된다.

박막 트랜지스터 어레이 기판(20)은 하부 유리기판(21) 상에 적층되는 서로 교차되게 형성된 게이트라인(23) 및 데이터라인(24)과, 그들(23,24)의 교차부에 형성된 박막트랜지스터(26)와, 박막트랜지스터(26)와 접속된 화소 전극(25)과, 그들 위에 액정 배향을 위해 도포된 하부 배향막으로 구성된다.

이러한 액정표시소자를 구성하는 컬러 필터 어레이 기판(10) 또는 박막 트랜지스터 어레이 기판(20)의 각부 구성 요소들은 일반적으로 마스크 공정을 통해 다양한 패턴들로 형성된다.

그러나, 기판상에 패턴을 형성하기 위한 마스크 공정은 박막 증착 공정, 세정공정, 포토리소그래피 공정, 식각 공정, 포토레지스트 박리 공정, 검사 공정 등 과 같은 많은 공정을 포함하고 있기 때문에 공정이 복잡할 뿐만 아니라 제조 단가가 높다는 단점이 있다.

이에, 인쇄판에 형성된 패턴을 롤에 도포된 포토레지스트에 형성한 후 이를 패턴이 형성될 박막 트랜지스터 어레이 기판 또는 칼라필터 얼라인 기판으로 전사시키는 롤 인쇄 방식의 일종인 리버스 오프셋 인쇄방식(Reverse Off-Set Printing)이 제안된 바 있다.

리버스 오프셋 인쇄방식은 블랭킷 롤(Blanket Roll) 위에 잉크를 코팅하고, 인쇄판의 볼록 패턴으로 필요 없는 부분을 제거(Off)한 다음, 기판에 전사(Set)하는 방식으로 패턴을 형성한다. 잉크는 통상 코팅시에는 2 ~ 10cp 의 점도를 가지고, 오프셋(Off-Set)시에는 수천 ~ 수십만cp 의 점도를 가진다. 리버스 오프셋 인쇄방식에서 코팅된 잉크의 점도를 높여 일정한 값으로 유지시키기 위하여 자연건조, 블로잉(Blowing) 건조, 열풍 건조 등의 방법을 이용한다.

그러나, 종래 평판표시소자의 패턴형성에 사용되는 리버스 오프셋방식은 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 일반적으로 자연적으로 건조되는 속도는 중앙부가 외곽부보다 느리게 된다. 따라서, 종래 리버스 오프셋 인쇄방식에서 채용하는 건조 방식들에 의하는 경우에는 도 2와 같이 위치별 건조 정도 차이에 의한 기판(Sub) 상에서의 패턴 불량(A,C)이 발생할 우려가 크다. 이는 시간경과에 따라 자연 건조 정도가 달라지는 잉크의 특성으로 인해 오프셋 될 때의 적정한 점도값 유지가 불가능한 것에 기인한다. 도 2에서 "B" 가 적정 건조 부분을 나타내는데 반해, "A"는 덜 건조된 부분 을, "C"는 과하게 건조된 부분을 나타낸다.

둘째, 종래 리버스 오프셋 인쇄방식은 두가지의 솔벤트 즉, 코팅시의 점도를 유지하기 위해 상대적으로 낮은 기화점(약 100℃ 정도)을 갖는 제1 솔벤트와, 오프셋시의 점도를 유지하기 위해 상대적으로 높은 기화점(200℃ 이상)을 갖는 제2 솔벤트를 잉크에 혼합하여 블랭킷 롤 위에 코팅한다. 그런데, 제2 솔벤트는 상대적으로 기화점이 높기 때문에 오프셋시까지 100 % 증발하지 않고 일부가 블랭킷 롤에 남아 스웰링(Swelling) 현상을 야기할 수 있다. 스웰링이란 증발되지 않고 남은 제2 솔벤트가 블랭킷 롤 표면에 습윤되는 현상으로, 연속 인쇄가 진행될수록 이 스웰링은 누적되고 누적된 스웰링 정도의 차이에 따라 각 코팅시마다 잉크내의 솔벤트양이 달라지기 때문에, 종래 리버스 오프셋 인쇄방식에서는 패턴의 균일성이 떨어지고 또한 공정 마진이 틀어지게 된다.

따라서, 본 발명의 목적은 롤 인쇄 방식으로 미세패턴 형성시 패턴의 균일도를 높여 패턴 불량을 방지하도록 한 평판표시소자의 패턴형성장치 및 이를 이용한 패턴형성방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따라 리버스 오프셋 인쇄방식을 이용하여 기판 상에 미세패턴을 형성하기 위한 평판표시소자의 패턴형성장치는, 회전 가능한 롤 프레임, 및 상기 롤 프레임을 감싸서 잉크 코팅면을 제공하기 위한 블랭킷을 가지는 블랭킷 롤; 상기 회전하는 블랭킷 롤에 잉크를 분사하여 상기 블랭킷을 상기 잉크로 코팅하는 슬릿 코터; 상기 코팅된 잉크에 자외선을 조사하여 상기 잉크를 경화시킴으로써 상기 코팅된 잉크의 점도값을 조절하는 자외선 조사기; 및 다수의 볼록부와 오목부를 구비하여 상기 점도값이 조절된 잉크를 부분적으로 박리함으로써 상기 기판 상에 전사될 잉크 패턴을 형성하는 인쇄판을 구비한다.

상기 잉크에는 상기 자외선에 반응할 수 있는 광개시제가 포함되며; 상기 잉크의 점도값은 상기 광개시제의 경화에 의해 상기 박리 및 전사시에 일정한 값으로 유지된다.

상기 자외선 조사기는 상기 블랭킷 상에 잉크 코팅이 완료된 후에 상기 자외 선을 조사한다.

상기 자외선 조사기는 상기 블랭킷 상에 잉크 코팅이 진행되는 동안 상기 자외선을 조사한다.

본 발명의 실시예에 따라 리버스 오프셋 인쇄방식을 이용하여 기판 상에 미세패턴을 형성하기 위한 평판표시소자의 패턴형성방법은, 회전 가능한 롤 프레임, 및 상기 롤 프레임을 감싸서 잉크 코팅면을 제공하기 위한 블랭킷을 가지는 블랭킷 롤을 마련하는 단계; 상기 회전하는 블랭킷 롤에 잉크를 분사하여 상기 블랭킷을 상기 잉크로 코팅하는 단계; 상기 코팅된 잉크에 자외선을 조사하여 상기 잉크를 경화시킴으로써 상기 코팅된 잉크의 점도값을 조절하는 단계; 및 다수의 볼록부와 오목부가 구비된 인쇄판을 마련하여 상기 점도값이 조절된 잉크를 부분적으로 박리함으로써 상기 기판 상에 전사될 잉크 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따른 평판표시소자의 패턴형성장치 및 이를 이용한 패턴형성방법은 오프셋시의 적정한 점도값 유지를 위해 광개시제를 포함하는 잉크를 코팅한 후 자외선 경화시킴으로써, 기화점이 높은 솔벤트의 사용으로 인해 발생되던 스웰링 현상과 패턴 균일성 불량 및 공정 마진 오차를 미연에 방지할 수 있다. 이 적정 점도값을 가지게 된 잉크는 시간 경과에 상관없이 일정한 점도값으로 유지되므로, 오프셋시의 패턴 균일성이 크게 향상되어 위치별 건조 정도 차이에 의한 기판 상에서의 패턴 불량은 방지된다.

나아가, 본 발명에 따른 평판표시소자의 패턴형성장치 및 이를 이용한 패턴형성방법은 자외선 조사기에 의해 순간적으로 잉크를 경화시키기 때문에, 종래 오프셋시의 점도 유지를 위해 소요되는 시간에 비해, 그 소요시간이 획기적으로 줄어들어 공정시간 단축에 크게 기여할 수 있다.

이하, 도 3 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 평판표시소자의 패턴형성장치 및 이를 이용한 패턴형성방법을 나타내는 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 평판표시소자의 패턴형성장치는 리버스 오프셋 인쇄방식을 이용하여 피 전사기판 상에 미세패턴을 형성한다. 상술했듯이, 리버스 오프셋 인쇄방식이란 블랭킷 롤 위에 잉크를 코팅하고, 인쇄판의 볼록 패턴으로 필요 없는 부분을 제거한 다음, 기판에 전사하는 방식으로 패턴을 형성하는 방식을 말한다.

이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 평판표시소자의 패턴형성장치는 블랭킷 롤(10), 슬릿 코터(Slit Coater : 20), 자외선 조사기(30), 인쇄판(40) 및 피 전사기판(50)을 구비한다.

블랭킷 롤(10)은 회전가능한 롤 프레임(12)과, 롤 프레임(12)을 감싸며 이 롤 프레임(12)의 회전에 따라 잉크(2) 코팅면을 제공하는 블랭킷(14)으로 이루어진 다. 롤 프레임(12)은 금속재질을 가진다. 블랭킷(14)은 투명한 재질을 가지며, 구체적으로 롤 프레임(12)의 표면을 감싸는 쿠션층(14a), 이 쿠션층(14a)의 표면을 감싸는 서포트층(14b), 및 이 서포트층(14b)을 감싸는 실리콘 고무층(14c)을 포함한다.

슬릿 코터(20)는 잉크(2)를 블랭킷(14)에 분사하는 장치로서, 잉크의 두께를 고려하여 블랭킷(14)과 일정거리 이격되어 배치된다. 이 슬릿 코터(20)는 블랭킷(14)과 마주보는 면이 일정 면적을 가지고 있고, 일방향으로 연장된 길이를 갖는다. 또한, 잉크(2)가 분사되는 슬릿 코터(20)의 노즐은 미세한 너비를 갖는 슬릿 형상으로 슬릿 코터(20)의 길이와 대응하여 일방향으로 길게 형성된다. 슬릿 코터(20)의 미세한 슬릿으로부터 분사되는 잉크(2)는 서로 간의 표면장력에 의해 블랭킷(14)에 부착되어 떨어지지 않고 일정한 높이를 유지하게 된다.

슬릿 코터(20)로부터 분사되는 잉크에는 코팅시의 점도를 2 ~ 10cp로 유지하기 위한 솔벤트와, 오프셋시의 점도를 수천 ~ 수십만cp로 일정하게 유지하기 위해 자외선 경화에 사용되는 광개시제(Photoinitiator)가 포함되어 있다. 솔벤트는 상대적으로 낮은 기화점(약 100℃ 정도)을 가지며 노즐 코팅이 가능하도록 코팅시의 점도를 2 ~ 10cp로 유지하는 역할을 한다. 광개시제는 바인더, 모노머(Monomer), 올리고머(Oligomer) 등을 포함하는 혼합물로서, 자외선에 노출시 이 혼합물이 순간적으로 경화되어 오프셋시의 점도를 수천 ~ 수십만cp로 일정하게 유지한다. 이 광개시제로 인해, 본 발명에서는 종래와 같이 오프셋시의 점도 유지를 위한 상대적으로 높은 기화점(200℃ 이상)을 갖는 솔벤트를 필요로 하지 않는다. 따라서, 기화 점이 높은 솔벤트의 사용으로 인해 발생되던 스웰링 현상과 패턴 균일성 불량 및 공정 마진 오차는 미연에 방지된다.

자외선 조사기(30)는 블랭킷 롤(10)의 표면에 코팅된 잉크(2)에 자외선을 조사하여 잉크(2)에 포함된 광개시제를 순간적으로 경화시키는 역할을 한다. 이러한 자외선 조사기(30)를 이용한 적정량의 자외선 조사에 의해, 코팅된 잉크(2)는 도 4와 같이 원하는 점도값을 가지게 된다. 그리고, 적정 점도값을 가지게 된 잉크(2)는 시간 경과에 상관없이 일정한 점도값으로 유지되므로, 오프셋시의 패턴 균일성이 크게 향상되어 위치별 건조 정도 차이에 의한 기판 상에서의 패턴 불량은 방지된다. 여기서, 적정 점도값을 가지게 된 잉크(2)가 시간 경과에 상관없이 일정하게 유지되는 이유는, 상술했듯이 오프셋시의 점도 유지를 위한 높은 기화점을 갖는 솔벤트가 잉크(2)내에 포함되어 있지 않기 때문이다. 또한, 자외선 조사기(30)에 의해 순간적으로 잉크(2)를 경화시키기 때문에, 본 발명에 따른 리버스 오프셋 인쇄방식은 종래 오프셋시의 점도 유지를 위해 소요되는 시간인 1분 ~ 4분에 비해, 그 소요시간이 획기적으로 줄어들어 공정시간 단축에 크게 기여할 수 있다.

한편, 이러한 자외선 조사기(30)를 통한 자외선 경화 공정은 잉크 코팅 공정이 완료된 후 별도의 프로세서로 진행되는 도 3과 달리, 도 7에 도시된 바와 같이 잉크 코팅 공정과 동시에 하나의 프로세서로 진행될 수도 있다. 이렇게 동시에 코팅과 경화를 수행하면, 공정시간 단축에는 더 큰 효과가 있다.

인쇄판(40)은 도 5에 도시된 바와 같이 블랭킷 롤(10)의 표면에 오프셋을 위해 적정한 점도로 코팅된 잉크(2)를 패턴화하기 위한 것으로서, 다수의 볼록 부(42a)와 다수의 오목부(42b)를 구비한다. 볼록부(42a)에는 블랭킷 롤(10)의 표면에 코팅된 잉크(2)가 전사되는 데 반해, 오목부(42b)에는 블랭킷 롤(10)의 표면에 코팅된 잉크(2)가 전사되지 않는다. 이러한 성질에 의해 인쇄판(40) 상에 잉크(2)가 코팅된 블랭킷 롤(10)을 회전시키면, 이 회전 과정에서 인쇄판(40)의 볼록부(42a)와 대응된 블랭킷 롤(10) 상의 잉크(2)는 박리(Off)되어 인쇄판(40)의 볼록부(42a)에 전사되게 된다. 반면, 인쇄판(40)의 오목부(42b)와 대응된 블랭킷 롤(10) 상의 잉크(2)는 블랭킷 롤(10) 상에 그대로 남아 원하는 패턴(4)이 된다.

피 조사기판(50)은 잉크 패턴(4)이 전사되기 위한 피 부착대상이 된다. 피 전사기판(50)상에서 잉크 패턴(4)이 형성된 블랭킷 롤(10)이 일정한 속도와 압력으로 회전되게 되면, 도 6에 도시된 바와 같이 잉크 패턴(4)이 피 전사기판(50) 상에 전사(Set)된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 평판표시소자의 패턴형성장치 및 이를 이용한 패턴형성방법은 오프셋시의 적정한 점도값 유지를 위해 광개시제를 포함하는 잉크를 코팅한 후 자외선 경화시킴으로써, 기화점이 높은 솔벤트의 사용으로 인해 발생되던 스웰링 현상과 패턴 균일성 불량 및 공정 마진 오차를 미연에 방지할 수 있다. 이 적정 점도값을 가지게 된 잉크는 시간 경과에 상관없이 일정한 점도값으로 유지되므로, 오프셋시의 패턴 균일성이 크게 향상되어 위치별 건조 정도 차이에 의한 기판 상에서의 패턴 불량은 방지된다.

나아가, 본 발명에 따른 평판표시소자의 패턴형성장치 및 이를 이용한 패턴형성방법은 자외선 조사기에 의해 순간적으로 잉크를 경화시키기 때문에, 종래 오 프셋시의 점도 유지를 위해 소요되는 시간에 비해, 그 소요시간이 획기적으로 줄어들어 공정시간 단축에 크게 기여할 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

도 1은 종래 액정표시소자를 나타내는 사시도.

도 2는 종래 리버스 오프셋 인쇄방식에서 위치별 건조 정도 차이에 의한 기판상에서의 패턴 불량을 보여주는 도면.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 평판표시소자의 패턴형성장치 및 이를 이용한 패턴형성방법을 나타내는 도면.

도 4는 자외선 경화 전후에 있어서의 잉크의 점도값을 보여주는 그래프.

도 5는 인쇄판에서의 박리과정을 보여주는 단면도.

도 6은 기판상에 전사되는 것을 보여주는 단면도.

도 7은 잉크 코팅과 자외선 조사가 동시에 수행되는 것을 보여주는 도면.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

2 : 잉크 4 : 잉크 패턴

10 : 블랭킷 롤 12 : 롤 프레임

14 : 블랭킷 30 : 자외선 조사기

40 : 인쇄판 50 : 피 전사기판

Claims (8)

1. 리버스 오프셋 인쇄방식을 이용하여 기판 상에 미세패턴을 형성하기 위한 평판표시소자의 패턴형성장치에 있어서,

   회전 가능한 롤 프레임, 및 상기 롤 프레임을 감싸서 잉크 코팅면을 제공하기 위한 블랭킷을 가지는 블랭킷 롤;

   상기 회전하는 블랭킷 롤에 잉크를 분사하여 상기 블랭킷을 상기 잉크로 코팅하는 슬릿 코터;

   상기 코팅된 잉크에 자외선을 조사하여 상기 잉크를 경화시킴으로써 상기 코팅된 잉크의 점도값을 조절하는 자외선 조사기; 및

   다수의 볼록부와 오목부를 구비하여 상기 점도값이 조절된 잉크를 부분적으로 박리함으로써 상기 기판 상에 전사될 잉크 패턴을 형성하는 인쇄판을 구비하는 것을 특징으로 하는 평판표시소자의 패턴형성장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 잉크에는 상기 자외선에 반응할 수 있는 광개시제가 포함되며;

   상기 잉크의 점도값은 상기 광개시제의 경화에 의해 상기 박리 및 전사시에 일정한 값으로 유지되는 것을 특징으로 하는 평판표시소자의 패턴형성장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 자외선 조사기는 상기 블랭킷 상에 잉크 코팅이 완료된 후에 상기 자외선을 조사하는 것을 특징으로 하는 평판표시소자의 패턴형성장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 자외선 조사기는 상기 블랭킷 상에 잉크 코팅이 진행되는 동안 상기 자외선을 조사하는 것을 특징으로 하는 평판표시소자의 패턴형성장치.
5. 리버스 오프셋 인쇄방식을 이용하여 기판 상에 미세패턴을 형성하기 위한 평판표시소자의 패턴형성방법에 있어서,

   회전 가능한 롤 프레임, 및 상기 롤 프레임을 감싸서 잉크 코팅면을 제공하기 위한 블랭킷을 가지는 블랭킷 롤을 마련하는 단계;

   상기 회전하는 블랭킷 롤에 잉크를 분사하여 상기 블랭킷을 상기 잉크로 코팅하는 단계;

   상기 코팅된 잉크에 자외선을 조사하여 상기 잉크를 경화시킴으로써 상기 코팅된 잉크의 점도값을 조절하는 단계; 및

   다수의 볼록부와 오목부가 구비된 인쇄판을 마련하여 상기 점도값이 조절된 잉크를 부분적으로 박리함으로써 상기 기판 상에 전사될 잉크 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 평판표시소자의 패턴형성방법.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 잉크에는 상기 자외선에 반응할 수 있는 광개시제가 포함되며;

   상기 잉크의 점도값은 상기 광개시제의 경화에 의해 상기 박리 및 전사시에 일정한 값으로 유지되는 것을 특징으로 하는 평판표시소자의 패턴형성방법.
7. 제 5 항에 있어서,

   상기 자외선 조사를 통한 점도값 조절 단계는 상기 잉크 코팅 단계가 완료된 후 별도의 프로세서로 진행되는 것을 특징으로 하는 평판표시소자의 패턴형성방법.
8. 제 5 항에 있어서,

   상기 자외선 조사를 통한 점도값 조절 단계는 상기 잉크 코팅 단계와 동시에 하나의 프로세서로 진행되는 것을 특징으로 하는 평판표시소자의 패턴형성방법.

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