KR20100056289A - 패턴형성방법 및 이를 이용한 액정표시장치의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 패턴형성방법 및 이를 이용한 액정표시장치의 제조방법은 롤 프린트(roll print) 방식을 이용하여 액정표시장치의 패턴을 형성하는데 있어, 롤과 인쇄판(cliche) 사이에 직류전압을 걸어 쿨롱 힘(Coulomb force)에 의해 대전된 잉크가 인쇄판 표면으로 당겨지도록 함으로써 롤 프린트의 전사율을 향상시키기 위한 것으로, 식각대상층이 형성된 기판을 제공하는 단계; 소정의 레지스트잉크를 롤에 도포하는 단계; 형성할 패턴과 실질적으로 동일한 형태를 가진 볼록 패턴을 포함하는 인쇄판을 준비하는 단계; 상기 레지스트잉크가 도포된 롤을 상기 볼록 패턴이 형성된 인쇄판과 접촉시켜 회전하는 상태에서 상기 롤과 인쇄판 사이에 직류전압을 걸어 쿨롱 힘에 의해 대전된 상기 레지스트잉크가 인쇄판 표면으로 당겨지도록 하여 상기 볼록 패턴과 접촉하는 레지스트잉크를 롤로부터 제거하여 상기 롤 표면에 소정의 레지스트 패턴을 형성하는 단계; 상기 롤을 상기 식각대상층이 형성된 기판에 작용시켜 상기 레지스트 패턴을 식각대상층 위에 전사하는 단계; 및 상기 전사된 레지스트 패턴을 이용하여 상기 식각대상층을 식각하여 상기 기판에 소정의 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.

롤 프린트, 액정표시장치, 인쇄판, 쿨롱 힘, 전사율

Description

패턴형성방법 및 이를 이용한 액정표시장치의 제조방법{METHOD OF FORMING PATTERN AND METHOD OF FABRICATING LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE USING THEREOF}

본 발명은 패턴형성방법 및 이를 이용한 액정표시장치의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 롤 프린트의 전사율을 향상시킴으로써 정밀한 미세 패턴을 형성할 수 있는 패턴형성방법 및 이를 이용한 액정표시장치의 제조방법에 관한 것이다.

최근 정보 디스플레이에 관한 관심이 고조되고 휴대가 가능한 정보매체를 이용하려는 요구가 높아지면서 기존의 표시장치인 브라운관(Cathode Ray Tube; CRT)을 대체하는 경량 박막형 평판표시장치(Flat Panel Display; FPD)에 대한 연구 및 상업화가 중점적으로 이루어지고 있다. 특히, 이러한 평판표시장치 중 액정표시장치는 액정의 광학적 이방성을 이용하여 이미지를 표현하는 장치로서, 해상도와 컬러표시 및 화질 등에서 우수하여 노트북이나 데스크탑 모니터 등에 활발하게 적용되고 있다.

상기 액정표시장치는 크게 컬러필터(color filter) 기판과 어레이(array) 기 판 및 상기 컬러필터 기판과 어레이 기판 사이에 형성된 액정층(liquid crystal layer)으로 구성된다.

상기 액정표시장치에 주로 사용되는 구동 방식인 액티브 매트릭스(Active Matrix; AM) 방식은 비정질 실리콘 박막 트랜지스터(Amorphous Silicon Thin Film Transistor; a-Si TFT)를 스위칭소자로 사용하여 화소부의 액정을 구동하는 방식이다.

이하, 도 1을 참조하여 일반적인 액정표시장치의 구조에 대해서 상세히 설명한다.

도 1은 일반적인 액정표시장치를 개략적으로 나타내는 분해사시도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 상기 액정표시장치는 크게 컬러필터 기판(5)과 어레이 기판(10) 및 상기 컬러필터 기판(5)과 어레이 기판(10) 사이에 형성된 액정층(liquid crystal layer)(30)으로 구성된다.

상기 컬러필터 기판(5)은 적(Red; R), 녹(Green; G) 및 청(Blue; B)의 색상을 구현하는 다수의 서브-컬러필터(7)로 구성된 컬러필터(C)와 상기 서브-컬러필터(7) 사이를 구분하고 액정층(30)을 투과하는 광을 차단하는 블랙매트릭스(black matrix)(6), 그리고 상기 액정층(30)에 전압을 인가하는 투명한 공통전극(8)으로 이루어져 있다.

또한, 상기 어레이 기판(10)은 종횡으로 배열되어 복수개의 화소영역(P)을 정의하는 복수개의 게이트라인(16)과 데이터라인(17), 상기 게이트라인(16)과 데이터라인(17)의 교차영역에 형성된 스위칭소자인 박막 트랜지스터(T) 및 상기 화소영 역(P) 위에 형성된 화소전극(18)으로 이루어져 있다.

이와 같이 구성된 상기 컬러필터 기판(5)과 어레이 기판(10)은 화상표시 영역의 외곽에 형성된 실런트(sealant)(미도시)에 의해 대향하도록 합착되어 액정표시패널을 구성하며, 상기 컬러필터 기판(5)과 어레이 기판(10)의 합착은 상기 컬러필터 기판(5) 또는 어레이 기판(10)에 형성된 합착키(미도시)를 통해 이루어진다.

상기 액정표시장치의 제조공정은 기본적으로 박막 트랜지스터를 포함하는 어레이 기판 및 컬러필터 기판의 제작에 다수의 포토리소그래피(photolithography)공정을 필요로 한다.

또한, 일반적으로 정보저장, 소형 센서, 광결정 및 광학 소자, 미세 전자기계 소자, 표시 소자, 디스플레이 및 반도체에 적용되는 소정의 패턴(pattern)을 형성하기 위해서는 빛을 이용하여 패턴을 형성하는 상기의 포토리소그래피공정을 이용하게 된다.

상기 포토리소그래피공정은 일종의 사진식각공정의 하나로 마스크에 그려진 패턴을 박막이 증착된 기판 위에 전사시켜 원하는 패턴을 형성하는 일련의 공정으로, 다음과 같이 감광액 도포, 정렬 및 노광, 현상공정 등 복잡한 다수의 공정으로 이루어져 있다.

먼저, 소정의 패턴을 형성하려는 박막 상에 감광물질인 포토레지스트를 도포한 후, 패턴이 형성된 포토마스크를 정렬하고 노광공정을 진행한다. 이때, 사용하는 포토마스크는 소정의 투과영역과 차단영역으로 구성되며, 상기 투과영역을 통과한 빛은 상기 포토레지스트를 화학적으로 변화시킨다.

상기 포토레지스트의 화학적 변화는 포토레지스트의 종류에 따라 달라지는데, 포지티브 타입의 포토레지스트는 빛을 받은 부분이 현상액에 의하여 용해되는 성질로 변화되며, 네거티브 타입의 포토레지스트는 반대로 빛을 받은 부분이 현상액에 용해되지 않는 성질로 변화된다. 여기서는 상기 포지티브 타입의 포토레지스트를 사용한 경우를 예를 들어 설명한다.

상기 노광공정에 이어서 포토레지스트의 노광된 부분을 현상액을 이용하여 제거하게 되면 박막 상에 소정의 포토레지스트패턴이 형성된다.

이후, 상기 포토레지스트패턴의 형태대로 상기 박막을 식각하고, 남은 포토레지스트패턴을 제거하면 소정 형태의 박막패턴이 형성되게 된다.

이때, 패턴의 초미세화가 진행됨에 따라 고가의 노광 장비로 인하여 초기 투자비용이 증가하고 고해상도의 마스크가 요구되는 등 공정비용이 과다해지는 단점이 있다. 뿐만 아니라, 패턴을 형성할 때마다 노광, 노광 후 베이크, 현상, 현상 후 베이크, 식각공정, 세정공정 등 복잡한 공정을 수행해야만 하기 때문에 공정 시간이 오래 걸리고, 다수회의 포토공정을 반복해야만 하기 때문에 생산성이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 포토리소그래피 기술을 대체하여 비용과 공정이 단순한 롤 프린트 방식을 이용하여 패턴형성방법 및 이를 이용한 액정표시장치의 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 리버스 오프셋(reverse offset) 롤 프린트의 전사율을 향상시키도록 한 패턴형성방법 및 이를 이용한 액정표시장치의 제조방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적 및 특징들은 후술되는 발명의 구성 및 특허청구범위에서 설명될 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 패턴형성방법은 식각대상층이 형성된 기판을 제공하는 단계; 소정의 레지스트잉크를 롤에 도포하는 단계; 형성할 패턴과 실질적으로 동일한 형태를 가진 볼록 패턴을 포함하는 인쇄판을 준비하는 단계; 상기 레지스트잉크가 도포된 롤을 상기 볼록 패턴이 형성된 인쇄판과 접촉시켜 회전하는 상태에서 상기 롤과 인쇄판 사이에 직류전압을 걸어 쿨롱 힘에 의해 대전된 상기 레지스트잉크가 인쇄판 표면으로 당겨지도록 하여 상기 볼록 패턴과 접촉하는 레지스트잉크를 롤로부터 제거하여 상기 롤 표면에 소정의 레지스트 패턴을 형성하는 단계; 상기 롤을 상기 식각대상층이 형성된 기판에 작용시켜 상기 레지스트 패턴을 식각대상층 위에 전사하는 단계; 및 상기 전사된 레지스트 패턴을 이용하여 상기 식각대상층을 식각하여 상기 기판에 소정의 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.

본 발명의 액정표시장치의 제조방법은 식각대상층이 형성된 컬러필터 기판과 어레이 기판을 제공하는 단계; 소정의 레지스트잉크를 롤에 도포하는 단계; 형성할 패턴과 실질적으로 동일한 형태를 가진 볼록 패턴을 포함하는 인쇄판을 준비하는 단계; 상기 레지스트잉크가 도포된 롤을 상기 볼록 패턴이 형성된 인쇄판과 접촉시켜 회전하는 상태에서 상기 롤과 인쇄판 사이에 직류전압을 걸어 쿨롱 힘에 의해 대전된 상기 레지스트잉크가 인쇄판 표면으로 당겨지도록 하여 상기 볼록 패턴과 접촉하는 레지스트잉크를 롤로부터 제거하여 상기 롤 표면에 소정의 레지스트 패턴을 형성하는 단계; 상기 롤을 컬러필터 기판과 어레이 기판에 작용시켜 상기 레지스트 패턴을 식각대상층 위에 전사하는 단계; 상기 전사된 레지스트 패턴을 이용하여 상기 식각대상층을 식각하여 상기 어레이 기판에 박막 트랜지스터 어레이를 형성하며, 상기 컬러필터 기판에 블랙매트릭스를 형성하는 단계; 및 상기 컬러필터 기판과 어레이 기판을 합착하는 단계를 포함한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 패턴형성방법 및 이를 이용한 액정표시장치의 제조방법은 롤과 인쇄판 사이에 형성된 쿨롱 힘을 이용하여 대전된 잉크를 인쇄판 표면으로 당겨지도록 함으로써 롤 프린트의 전사율을 효과적으로 향상시킬 수 있게 된다. 그 결과 미세 패턴을 정밀하고 균일하게 형성할 수 있게 되어 수율이 개선되는 한편, 공정마진이 넓어져 공정의 효율성을 향상시킬 수 있는 효과를 제공 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 패턴형성방법 및 이를 이용한 액정표시장치의 제조방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 실시예에 따른 롤 프린트를 이용한 패턴형성방법을 순차적으로 나타내는 단면도이다.

도 2a에 도시된 바와 같이, 우선 원통형 롤(150) 표면에 블랑켓(blanket)(155)을 형성한 다음, 레지스트잉크 공급장치(170)를 통해 상기 블랑켓(155) 표면에 레지스트잉크를 도포하여 레지스트잉크 막(160)을 형성한다.

여기서, 본 발명의 실시예에 따른 롤 프린트 방법은 기존의 포토리소그래피 기술의 문제를 해결할 수 있는 방법으로써, 기존의 포토리소그래피공정에서 패턴을 형성시킬 때 사용되는 고해상도의 마스크 대신 실리콘 고분자와 클리체(cliche)를 사용하여 미세 패턴을 형성하고자 하는 기판에 직접적인 패턴 전사를 통해 미세 패턴을 형성하게 된다.

이때, 상기 롤 프린트 방법은 인쇄될 상(像)이 인쇄판 표면에 깎여 들어감으로써 새겨지는 요판(凹版) 인쇄의 그라비어(gravure) 오프셋 방식과 인쇄판의 볼록 패턴을 이용하여 필요 없는 부분을 제거하는 리버스 오프셋 방식이 있는데, 본 발명의 실시예의 경우에는 상기 리버스 오프셋 방식을 사용하는 경우를 예를 들고 있다. 다만, 본 발명이 상기 리버스 오프셋 롤 프린트 방식에 한정되는 것은 아니다.

이어서, 도 2b에 도시된 바와 같이, 표면에 복수의 볼록 패턴이 형성된 인쇄 판(100)을 준비한 다음, 상기 인쇄판(100) 표면에 레지스트잉크 막(160)이 형성된 롤(150)을 접촉시킨 상태에서 회전시킴에 따라, 인쇄판(100)의 볼록 패턴과 접촉된 레지스트잉크가 상기 블랑켓(155)으로부터 제거되어 상기 인쇄판(100)의 볼록 패턴과 접촉하지 않는 블랑켓(155) 표면에는 소정의 레지스트잉크 패턴(165)이 형성된다.

일반적으로 인쇄판은 유리재질의 기판으로 이루어지며, 이때 유리기판을 그대로 인쇄판으로 사용하는 경우에는 레지스트잉크와의 부착력이 부족하여 레지스트잉크 패턴의 일부가 소실되는 현상이 발생할 수 있다. 즉, 인쇄판 위로 레지스트잉크를 전사할 때 레지스트잉크가 블랑켓 표면에서 인쇄판의 볼록 패턴으로 완전히 떨어지지 않는 경우 최종적으로 불량 패턴이 발생하게 된다.

롤 프린트를 이용한 패턴형성은 패턴의 형상과 전사율이 매우 중요하다. 롤에 도포된 레지스트잉크가 인쇄판으로 완벽하게 전사되어야 패턴 형상이 우수하고 라인(line) 단선과 같은 불량이 발생하지 않게 되는데, 레지스트잉크가 인쇄판으로 완벽하게 전사되기 위해서는 인쇄판 표면은 레지스트잉크가 잘 달라붙는 특징을 가져야 하다. 레지스트잉크가 잘 달라붙는 특징을 가지기 위하여서는 인쇄판은 표면에너지가 높고, 표면 거칠기가 커야 한다.

유리기판의 표면에너지는 약 70mN/m로 강한 편이지만 전사율을 높이기 위하여 더 높은 표면에너지가 요구되며, 이에 본 발명의 실시예의 경우에는 인쇄판(100) 표면에 100mN/m이상의 표면에너지를 가지는 알루미늄, 크롬, 몰리브덴, 티타늄과 같은 금속물질로 이루어진 표면층(101)을 추가로 형성함으로써 표면에너지 를 높이는 동시에 표면 거칠기를 증가시키게 된다.

또한, 본 발명의 실시예의 경우에는 상기 롤(150)과 상기 인쇄판(100)의 표면층(101) 사이에 직류전압을 걸어 쿨롱 힘에 의해 대전된 레지스트잉크가 인쇄판(100) 표면으로 당겨지도록 함으로써 롤 프린트의 전사율을 향상시킬 수 있게 되는데, 이를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 롤 프린트를 이용한 패턴 형성방법에 있어서, 롤과 인쇄판 사이에 직류전압을 걸어주는 방식을 나타내는 도면이다.

또한, 도 4는 상기 도 3에 도시된 롤과 인쇄판 사이의 대전 상태를 개략적으로 나타내는 도면으로써, 도 3의 A부분의 도전 상태를 확대하여 나타내고 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 인쇄판(100) 표면에 레지스트잉크 막(160)이 형성된 롤(150)을 접촉시킨 상태에서 회전시킴에 따라, 인쇄판(100)의 볼록 패턴과 접촉된 레지스트잉크가 상기 블랑켓(155)으로부터 제거되어 상기 인쇄판(100)의 볼록 패턴과 접촉하지 않는 블랑켓(155) 표면에는 소정의 레지스트잉크 패턴(165)이 형성되게 된다.

이때, 볼록 패턴을 갖는 인쇄판(100)은 기존의 사진식각공정을 통해 형성할 수 있으며, 본 발명의 실시예에 따른 상기 인쇄판(100)은 그 표면에 표면 에너지가 높은 금속물질이 도포된 표면층(101)이 추가로 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 롤(150) 표면의 블랑켓(155)은 20mN/m정도의 표면에너지를 가지는 PDMS(Polydimethylsiloxane)와 같은 실리콘 고무(rubber)로 이루어져 레지스트잉크를 롤(150) 표면으로부터 쉽게 떨어지게 한다.

또한, 본 발명의 실시예의 경우에는 상기 롤(150)과 상기 인쇄판(100)의 표면층(101) 사이에 소정의 직류전압이 걸려 있어 대전된 레지스트잉크가 쿨롱 힘에 의해 인쇄판(100) 표면으로 손쉽게 전사되게 된다.

도 4를 참조하면, 상기 롤(150)과 상기 인쇄판(100)의 표면층(101) 사이에 전압을 걸어주면 레지스트잉크 막(160) 내부에 전하 분극이 발생하게 된다. 예를 들어, 롤(150)에 양의 전압을 걸어주면 전하 분극에 의해 레지스트잉크 막(160) 표면은 양의 전압을 가지게 된다. 이때, 인쇄판(100)의 표면층(101)을 전하로 대전시키면 쿨롱 힘(F)에 의해 서로 당기는 힘이 발생하게 되고, 전사율 향상에 이바지하게 된다.

참고로, 쿨롱 힘(F)은 전하 q1과 q2의 곱에 직접적으로 비례하고 그들의 중심 사이의 거리 r의 제곱에 반비례한다. 이 관계는 쿨롱의 법칙이라고 하며, 방정식으로 표현하면

이다. 양 또는 음인 같은 부호를 가진 2개의 전하는 서로의 중심을 연결하는 직선을 따라서 서로를 밀친다. 하나는 양이고 하나는 음인 다른 부호를 갖는 2개의 전하는 그들의 중심을 잇는 직선을 따라서 서로를 끌어당긴다. 전기력은 최소한 10^－16m, 다시 말해 원자핵 반지름의 약 1/10의 거리에 있는 전하들에까지 작용한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 롤 프린트를 이용한 패턴 형성방법에 있어서, 롤과 인쇄판 사이에 직류전압을 걸어주는 다른 방식을 나타내는 도면으로써, 인쇄판을 유리재질 대신에 도전물질을 적용하고 롤과 인쇄판 사이에 직접 직류전압 을 걸어주는 경우를 예를 들고 있다.

도면에 도시된 바와 같이, 인쇄판(200) 표면에 레지스트잉크 막(260)이 형성된 롤(250)을 접촉시킨 상태에서 회전시킴에 따라, 인쇄판(200)의 볼록 패턴과 접촉된 레지스트잉크가 상기 블랑켓(255)으로부터 제거되어 상기 인쇄판(200)의 볼록 패턴과 접촉하지 않는 블랑켓(255) 표면에는 소정의 레지스트잉크 패턴(265)이 형성되게 된다.

이때, 볼록 패턴을 갖는 상기 인쇄판(200)은 유리재질 대신에 도전물질을 적용함으로써 표면에너지의 강화를 위해 그 표면에 표면층을 추가로 구비할 필요가 없으며, 상기 롤(250)과 상기 인쇄판(200) 사이에 직접 소정의 직류전압이 걸려 대전된 레지스트잉크가 쿨롱 힘에 의해 인쇄판(200) 표면으로 손쉽게 전사되는 것을 특징으로 한다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 롤 프린트를 이용한 패턴 형성방법에 있어서, 롤과 인쇄판 사이에 직류전압을 걸어주는 또 다른 방식을 나타내는 도면으로써, 롤과 블랑켓 사이에 도전물질의 금속층을 삽입하고 상기 금속층과 인쇄판의 표면층 사이에 직류전압을 걸어주는 경우를 예를 들고 있다.

도면에 도시된 바와 같이, 인쇄판(300) 표면에 레지스트잉크 막(360)이 형성된 롤(350)을 접촉시킨 상태에서 회전시킴에 따라, 인쇄판(300)의 볼록 패턴과 접촉된 레지스트잉크가 상기 블랑켓(355)으로부터 제거되어 상기 인쇄판(300)의 볼록 패턴과 접촉하지 않는 블랑켓(355) 표면에는 소정의 레지스트잉크 패턴(365)이 형성되게 된다.

이때, 볼록 패턴을 갖는 인쇄판(300)은 유리재질로 이루어져 기존의 사진식각공정을 통해 형성할 수 있으며, 상기 인쇄판(300)은 그 표면에 표면 에너지가 높은 금속물질이 도포된 표면층(301)이 추가로 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 롤(150)과 블랑켓(355) 사이에는 충격을 흡수하기 위한 소정의 쿠션(cushion)층(351)이 형성되어 있으며, 상기 쿠션층(351)에 의해 전계가 차단되는 것을 고려하여 상기 쿠션층(351)과 블랑켓(255) 사이에 도전물질로 이루어진 금속층(352)을 삽입하고 상기 금속층(352)과 상기 인쇄판(300)의 표면층(301) 사이에 소정의 직류전압을 인가하는 것을 특징으로 한다.

한편, 이와 같이 다양한 방식으로 롤(150~350)과 인쇄판(100~300) 사이에 직류전압을 걸어준 상태에서 상기 롤(150~350)을 회전시킴에 따라, 인쇄판(100~300)의 볼록 패턴과 접촉된 레지스트잉크가 상기 블랑켓(155~355)으로부터 제거되어 상기 인쇄판(100~300)의 볼록 패턴과 접촉하지 않는 블랑켓(155~355) 표면에는 소정의 레지스트잉크 패턴(165~365)이 형성되게 된다.

다음으로, 도 2c에 도시된 바와 같이, 소정의 패턴을 형성시킬 기판(110) 표면에 소정의 식각대상층(140a)을 형성한다.

이때, 상기 식각대상층(140a)은 금속층이나 반도체층 또는 절연층이 될 수 있으며, 금속층의 경우 스퍼터링(sputtering)법에 의해 기판(110)상에 금속물질을 적층하고 반도체층의 경우 플라즈마 화학기상증착(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition; PECVD)법에 의해 기판(110)상에 실리콘 등과 같은 비정질반도체 또는 결정질반도체를 적층한다. 또한, 절연층의 경우 화학기상증착법에 의해 무기물질을 적층하거나 유기물질을 스핀코팅 등의 방법에 의해 도포하게 된다.

이어서, 표면에 레지스트잉크 패턴(165)이 남아 있는 롤(150)을 기판(110)의 식각대상층(140a)과 접촉한 상태에서 회전시킴에 따라 롤(150)에 남아 있는 레지스트잉크 패턴(165)이 상기 식각대상층(140a)의 표면으로 전사되며, 상기 식각대상층(140a)에 전사된 레지스트잉크 패턴(165)을 약 150℃의 온도에서 가열함으로써 상기 식각대상층(140a) 상에 레지스트 패턴(180)을 형성하게 된다.

이후, 도 2d에 도시된 바와 같이, 상기 레지스트 패턴(180)으로 식각대상층(140a)의 일부를 블로킹한 상태에서 식각액을 상기 식각대상층(140a)에 작용시켜 상기 식각대상층(140a)을 선택적으로 식각함으로써 상기 레지스트 패턴(180) 하부에 소정의 패턴(140)을 형성한다.

이때, 상기 식각대상층(140a)이 금속층이면 HF와 같은 산성의 식각액을 작용시켜 상기 식각대상층(140a)을 식각하며, 반도체층이나 절연층인 경우 식각가스를 이용하여 식각대상층(140a)을 식각하게 된다.

이어서, 도 2e에 도시된 바와 같이, 상기 레지스트 패턴(180)을 제거(develop)하여 기판(110)상에 패턴(140)을 형성한다.

이하, 상기와 같은 롤 프린트용 인쇄판을 이용하여 실제 액정표시장치를 제조하는 방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 7a 내지 도 7h는 본 발명의 실시예에 따른 롤 프린트용 인쇄판을 이용하여 액정표시장치를 제조하는 방법을 순차적으로 나타내는 단면도이다.

우선, 도 7a에 도시된 바와 같이, 유리와 같은 투명한 물질로 이루어진 어레 이 기판(210) 전면에 제 1 도전막으로 이루어진 제 1 식각대상층(240a)을 형성한다.

이때, 상기 제 1 도전막은 게이트전극을 형성하기 위해 알루미늄(aluminium; Al), 알루미늄 합금(Al alloy), 텅스텐(tungsten; W), 구리(copper; Cu), 크롬(chromium; Cr), 몰리브덴(molybdenum; Mo), 몰리브덴 합금(Mo alloy) 등과 같은 저저항 불투명 도전물질을 사용할 수 있다. 또한, 상기 제 1 도전막은 상기 저저항 도전물질이 두 가지 이상 적층된 다층구조로 형성할 수도 있다.

이어서, 소정의 레지스트잉크를 상기 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 롤 표면에 도포하고 본 발명의 실시예에 따른 인쇄판에 의해 일부를 제거하여 레지스트잉크 패턴을 형성한 후, 상기 롤을 상기 제 1 식각대상층(240a)과 접촉한 상태에서 회전시킴으로써 레지스트잉크 패턴을 상기 제 1 식각대상층(240a) 위에 전사하여 제 1 레지스트 패턴(280a)을 형성한다.

이후, 상기 제 1 레지스트 패턴(280a)을 마스크로 상기 제 1 식각대상층(240a)의 일부를 블로킹한 상태에서 상기 상기 제 1 식각대상층(240a)을 선택적으로 식각함으로써, 도 7b에 도시된 바와 같이, 상기 어레이 기판(210) 상에 상기 제 1 도전막으로 이루어진 게이트전극(211)을 형성한다.

그리고, 상기 게이트전극(211)이 형성된 어레이 기판(210) 전면에 실리콘질화막이나 실리콘산화막으로 이루어진 게이트절연층(215a)을 형성한다. 이때, 상기 게이트절연층(215a)은 포토아크릴이나 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene; BCB)과 같은 유기절연막으로 형성할 수도 있다.

다음으로, 도 7c에 도시된 바와 같이, 상기 게이트전극(211)이 형성된 어레이 기판(210) 전면에 비정질 실리콘 박막 등을 증착한 후, 포토리소그래피공정을 통해 선택적으로 식각함으로써 상기 어레이 기판(210)의 게이트전극(221) 상부에 소정의 반도체층(224)을 형성한다.

이때, 상기 반도체층(224)은 본 발명의 롤 프린트 방법을 이용하여 형성할 수 있다.

이후, 상기 반도체층(224)이 형성된 어레이 기판(210) 전면에 제 2 도전막으로 이루어진 제 2 식각대상층(240b)을 형성한다.

이때, 상기 제 2 도전막은 소오스전극과 드레인전극을 형성하기 위해 알루미늄, 알루미늄 합금, 텅스텐, 구리, 크롬, 몰리브덴, 몰리브덴 합금 등과 같은 저저항 불투명 도전물질을 사용할 수 있다. 또한, 상기 제 2 도전막은 상기 저저항 도전물질이 두 가지 이상 적층된 다층구조로 형성할 수도 있다.

이어서, 소정의 레지스트잉크를 상기 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 롤 표면에 도포하고 본 발명의 실시예에 따른 인쇄판에 의해 일부를 제거하여 레지스트잉크 패턴을 형성한 후, 상기 롤을 상기 제 2 식각대상층(240b)과 접촉한 상태에서 회전시킴으로써 레지스트잉크 패턴을 상기 제 2 식각대상층(240b) 위에 전사하여 제 2 레지스트 패턴(280b)을 형성한다.

이후, 상기 제 2 레지스트 패턴(280b)을 마스크로 상기 제 2 식각대상층(240b)의 일부를 블로킹한 상태에서 상기 상기 제 2 식각대상층(240b)을 선택적으로 식각함으로써, 도 7d에 도시된 바와 같이, 상기 어레이 기판(210) 상에 상기 제 2 도전막으로 이루어진 소오스전극(222)과 드레인전극(223)을 형성한다.

그리고, 상기 소오스/드레인전극(222, 223)이 형성된 어레이 기판(210) 전면에 무기절연막이나 유기절연막으로 이루어진 보호층(215b)을 형성한 후, 상기 보호층(215b)의 일부영역을 식각하여 상기 드레인전극(223)의 일부를 노출시키는 콘택홀을 형성한다.

이때, 상기 콘택홀은 본 발명의 롤 프린트 방법을 이용하여 형성할 수 있다.

이후, 상기 보호층(215b)이 형성된 어레이 기판(210) 전면에 제 3 도전막으로 이루어진 제 3 식각대상층(240c)을 형성한다.

이때, 상기 제 3 도전막은 화소전극을 형성하기 위해 인듐-틴-옥사이드나 인듐-징크-옥사이드와 같은 투명한 도전물질을 사용할 수 있다.

이어서, 소정의 레지스트잉크를 상기 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 롤 표면에 도포하고 본 발명의 실시예에 따른 인쇄판에 의해 일부를 제거하여 레지스트잉크 패턴을 형성한 후, 상기 롤을 상기 제 3 식각대상층(240c)과 접촉한 상태에서 회전시킴으로써 레지스트잉크 패턴을 상기 제 3 식각대상층(240c) 위에 전사하여 제 3 레지스트 패턴(280c)을 형성한다.

이후, 상기 제 3 레지스트 패턴(280c)을 마스크로 상기 제 3 식각대상층(240c)의 일부를 블로킹한 상태에서 상기 상기 제 3 식각대상층(240c)을 선택적으로 식각함으로써, 도 7e에 도시된 바와 같이, 상기 콘택홀을 통해 드레인전극(223)과 전기적으로 접속하는 화소전극(218)을 형성한다.

한편, 컬러필터 기판을 제조하기 위해 도 7f에 도시된 바와 같이, 유리와 같 은 투명한 물질로 이루어진 컬러필터 기판(205)에 Cr의 단일층, Cr/CrO₂의 이중층 또는 유기막으로 이루어진 제 4 식각대상층(240d)을 형성한다.

그리고, 그 위에 소정의 레지스트잉크를 상기 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 롤 표면에 도포하고 본 발명의 실시예에 따른 인쇄판에 의해 일부를 제거하여 레지스트잉크 패턴을 형성한 후, 상기 롤을 상기 제 4 식각대상층(240d)과 접촉한 상태에서 회전시킴으로써 레지스트잉크 패턴을 상기 제 4 식각대상층(240d) 위에 전사하여 제 4 레지스트 패턴(280d)을 형성한다.

이후, 상기 제 4 레지스트 패턴(280d)을 마스크로 상기 제 4 식각대상층(240d)의 일부를 블로킹한 상태에서 상기 상기 제 4 식각대상층(240d)을 선택적으로 식각함으로써, 도 7g에 도시된 바와 같이, 상기 컬러필터 기판(205) 위에 소정의 블랙매트릭스(206)를 형성한다.

이후, 상기 블랙매트릭스(206)가 형성된 컬러필터 기판(205) 위에 적(Red; R), 녹(Green; G) 및 청(Blue; B)색의 서브-컬러필터로 이루어진 컬러필터층(207)을 형성하고, 그 위에 인듐-틴-옥사이드나 인듐-징크-옥사이드로 이루어진 공통전극(208)을 형성한다.

다음으로, 도 7h에 도시된 바와 같이, 상기 컬러필터 기판(205)과 어레이 기판(210)을 합착한 후, 상기 컬러필터 기판(205)과 어레이 기판(210) 사이에 액정층(230)을 형성함으로써 액정표시장치를 제작한다.

이때, 상기 액정층(230)은 컬러필터 기판(205)과 어레이 기판(210)을 합착한 후 그 사이에 액정을 주입하여 형성할 수도 있지만, 컬러필터 기판(205) 또는 어레이 기판(210) 위에 액정을 적하(dispensing)한 후, 상기 컬러필터 기판(205)과 어레이 기판(210)을 합착, 압력을 인가하여 적하된 액정을 합착된 컬러필터 기판(205)과 어레이 기판(210) 사이의 전체에 걸쳐 균일하게 분배함으로써 형성할 수 있다.

이와 같은 특징을 가지는 본 발명의 실시예에 따른 롤 프린트용 인쇄판은 정보저장, 소형 센서, 광결정 및 광학 소자, 미세 전자기계 소자, 표시 소자, 디스플레이 및 반도체에 적용되는 미세 패턴을 형성하는데 이용될 수 있다.

상기한 설명에 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나 이것은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 따라서 발명은 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위에 균등한 것에 의하여 정하여져야 한다.

도 1은 일반적인 액정표시장치를 개략적으로 나타내는 분해사시도.

도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 실시예에 따른 롤 프린트를 이용한 패턴형성방법을 순차적으로 나타내는 단면도.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 롤 프린트를 이용한 패턴 형성방법에 있어서, 롤과 인쇄판 사이에 직류전압을 걸어주는 방식을 나타내는 단면도.

도 4는 상기 도 3에 도시된 롤과 인쇄판 사이의 대전 상태를 개략적으로 나타내는 도면.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 롤 프린트를 이용한 패턴 형성방법에 있어서, 롤과 인쇄판 사이에 직류전압을 걸어주는 다른 방식을 나타내는 단면도.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 롤 프린트를 이용한 패턴 형성방법에 있어서, 롤과 인쇄판 사이에 직류전압을 걸어주는 또 다른 방식을 나타내는 단면도.

도 7a 내지 도 7h는 본 발명의 실시예에 따른 롤 프린트용 인쇄판을 이용하여 액정표시장치를 제조하는 방법을 순차적으로 나타내는 단면도.

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **

100~300 : 인쇄판 101,301 : 표면층

110,210 : 기판 140a,240a~240d : 식각대상층

140 : 패턴 150~350 : 롤

155~355 : 블랑켓 160~360 : 레지스트잉크 막

165~365 : 레지스트잉크 패턴 180 : 레지스트 패턴

351 : 쿠션(cushion)층 352 : 금속층

Claims (14)

1. 식각대상층이 형성된 기판을 제공하는 단계;

   소정의 레지스트잉크를 롤에 도포하는 단계;

   형성할 패턴과 실질적으로 동일한 형태를 가진 볼록 패턴을 포함하는 인쇄판을 준비하는 단계;

   상기 레지스트잉크가 도포된 롤을 상기 볼록 패턴이 형성된 인쇄판과 접촉시켜 회전하는 상태에서 상기 롤과 인쇄판 사이에 직류전압을 걸어 쿨롱 힘에 의해 대전된 상기 레지스트잉크가 인쇄판 표면으로 당겨지도록 하여 상기 볼록 패턴과 접촉하는 레지스트잉크를 롤로부터 제거하여 상기 롤 표면에 소정의 레지스트 패턴을 형성하는 단계;

   상기 롤을 상기 식각대상층이 형성된 기판에 작용시켜 상기 레지스트 패턴을 식각대상층 위에 전사하는 단계; 및

   상기 전사된 레지스트 패턴을 이용하여 상기 식각대상층을 식각하여 상기 기판에 소정의 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 패턴형성방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 인쇄판은 유리기판으로 이루어진 것을 특징으로 하는 패턴형성방법.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 유리기판 표면에 표면에너지가 높은 금속물질로 형 성되어 레지스트잉크와의 접착력을 강화시키는 표면층을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴형성방법.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 롤과 상기 인쇄판의 표면층 사이에 직류전압을 걸어주는 것을 특징으로 하는 패턴형성방법.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 인쇄판은 도전물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 패턴형성방법.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 롤 표면에 블랑켓을 형성하는 단계;

   상기 롤과 블랑켓 사이에 충격을 흡수하는 쿠션층을 형성하는 단계; 및

   상기 쿠션층과 블랑켓 사이에 도전물질로 이루어진 금속층을 삽입하는 단계를 추가로 포함하며, 상기 롤의 금속층과 상기 인쇄판 사이에 직류전압을 걸어주는 것을 특징으로 하는 패턴형성방법.
7. 식각대상층이 형성된 컬러필터 기판과 어레이 기판을 제공하는 단계;

   소정의 레지스트잉크를 롤에 도포하는 단계;

   형성할 패턴과 실질적으로 동일한 형태를 가진 볼록 패턴을 포함하는 인쇄판을 준비하는 단계;

   상기 레지스트잉크가 도포된 롤을 상기 볼록 패턴이 형성된 인쇄판과 접촉시 켜 회전하는 상태에서 상기 롤과 인쇄판 사이에 직류전압을 걸어 쿨롱 힘에 의해 대전된 상기 레지스트잉크가 인쇄판 표면으로 당겨지도록 하여 상기 볼록 패턴과 접촉하는 레지스트잉크를 롤로부터 제거하여 상기 롤 표면에 소정의 레지스트 패턴을 형성하는 단계;

   상기 롤을 컬러필터 기판과 어레이 기판에 작용시켜 상기 레지스트 패턴을 식각대상층 위에 전사하는 단계;

   상기 전사된 레지스트 패턴을 이용하여 상기 식각대상층을 식각하여 상기 어레이 기판에 박막 트랜지스터 어레이를 형성하며, 상기 컬러필터 기판에 블랙매트릭스를 형성하는 단계; 및

   상기 컬러필터 기판과 어레이 기판을 합착하는 단계를 포함하는 액정표시장치의 제조방법.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 인쇄판은 유리기판으로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 유리기판 표면에 표면에너지가 높은 금속물질로 형성되어 레지스트잉크와의 접착력을 강화시키는 표면층을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 롤과 상기 인쇄판의 표면층 사이에 직류전압을 걸어 주는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
11. 제 7 항에 있어서, 상기 인쇄판은 도전물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
12. 제 7 항에 있어서, 상기 롤 표면에 블랑켓을 형성하는 단계;

    상기 롤과 블랑켓 사이에 충격을 흡수하는 쿠션층을 형성하는 단계; 및

    상기 쿠션층과 블랑켓 사이에 도전물질로 이루어진 금속층을 삽입하는 단계를 추가로 포함하며, 상기 롤의 금속층과 상기 인쇄판 사이에 직류전압을 걸어주는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
13. 제 7 항에 있어서, 상기 전사된 레지스트 패턴을 이용하여 상기 식각대상층을 식각하여 상기 컬러필터 기판에 컬러필터층을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
14. 제 7 항에 있어서, 소정의 컬러 잉크를 롤에 도포하는 단계;

    형성할 컬러필터 패턴과 실질적으로 동일한 형태를 가진 볼록 패턴을 포함하는 인쇄판을 준비하는 단계;

    상기 컬러 잉크가 도포된 롤을 상기 볼록 패턴이 형성된 인쇄판과 접촉시켜 회전하는 상태에서 상기 롤과 인쇄판 사이에 직류전압을 걸어 쿨롱 힘에 의해 대전 된 상기 레지스트잉크가 인쇄판 표면으로 당겨지도록 하여 상기 볼록 패턴과 접촉하는 컬러 잉크를 롤로부터 제거하여 상기 롤 표면에 서브-컬러필터 패턴을 형성하는 단계; 및

    상기 롤을 블랙매트릭스가 형성된 컬러필터 기판에 작용시켜 상기 서브-컬러필터를 상기 컬러필터 기판 위에 전사하여 컬러필터층을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.

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