KR20100080013A - 롤 프린트 장치 및 이를 이용한 액정표시장치의 제조방법 - Google Patents

롤 프린트 장치 및 이를 이용한 액정표시장치의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 롤 프린트(roll print) 장치 및 이를 이용한 액정표시장치의 제조방법은 서로 다른 슬릿 거리를 가진 2개의 슬릿마스크를 흡수노즐 위에 위치시키고, 그들 사이의 모아레(moire) 현상을 이용하여 블랑켓(blanket)을 균일하게 건조함으로써 패턴의 균일도를 확보하기 위한 것으로, 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 인쇄판을 롤 프린트 장치의 테이블 위에 로딩하는 단계; 상기 레지스트잉크가 도포된 롤을 상기 볼록 패턴이 형성된 인쇄판과 접촉시킨 상태에서 회전하여 상기 볼록 패턴과 접촉하는 레지스트잉크를 롤로부터 제거하여 상기 롤 표면에 소정의 레지스트 패턴을 형성하는 단계; 상기 식각대상층이 형성된 컬러필터 기판과 어레이 기판을 상기 롤 프린트 장치의 테이블 위에 로딩하는 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; 상기의 박막 트랜지스터 어레이와 블랙매트릭스를 형성하는 여러 번의 롤 프린트 공정을 진행하는 중에 롤의 블랑켓 표면에 흡수되어 누적된 레지스트잉크를 상기 테이블의 일측에 위치하는 흡수노즐과 상기 흡수노즐의 흡입구 위에 위치하는 서로 다른 슬릿 거리를 갖는 제 1 슬릿마스크와 제 2 슬릿 마스크를 이용하여 건조시켜 제거하는 단계; 및 상기 컬러필터 기판과 어레이 기판을 합착하는 단계를 포함한다.
롤 프린트, 슬릿마스크, 흡수노즐, 모아레, 블랑켓

Description

롤 프린트 장치 및 이를 이용한 액정표시장치의 제조방법{APPARATUS FOR ROLL PRINT AND METHOD OF FABRICATING LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE USING THEREOF}
본 발명은 롤 프린트 장치 및 이를 이용한 액정표시장치의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 롤 프린트 장치를 이용한 프린팅(printing) 중에 블랑켓의 건조 균일도를 확보한 롤 프린트 장치 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 장치 및 이를 이용한 액정표시장치의 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기의 롤 프린트 장치를 이용한 롤 프린팅 중에 블랑켓의 건조 균일도를 확보하도록 한 롤 프린트 장치 및 이를 이용한 액정표시장치의 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 필요에 따라 블랑켓의 건조상태를 제어할 수 있는 롤 프린트 장치 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 롤 프린트 장치는 글라스와 인쇄판이 로딩되는 테이블; 상기 테이블 위에 설치되어 상기 테이블의 전후방향으로 이동하는 롤; 상기 롤 표면에 레지스트잉크를 도포하는 레지스트잉크 공급장치; 상기 테이블의 일측에 위치하여 진공 또는 공기나 질소(N2) 가스를 내뿜거나 흡수하여 상기 롤 표면에 형성된 블랑켓 표면을 건조시키는 흡수노즐; 및 상기 흡수노즐의 흡입구 위에 위치하는 서로 다른 슬릿 거리를 갖는 제 1 슬릿마스크와 제 2 슬릿 마 스크를 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 인쇄판을 롤 프린트 장치의 테이블 위에 로딩하는 단계; 상기 레지스트잉크가 도포된 롤을 상기 볼록 패턴이 형성된 인쇄판과 접촉시킨 상태에서 회전하여 상기 볼록 패턴과 접촉하는 레지스트잉크를 롤로부터 제거하여 상기 롤 표면에 소정의 레지스트 패턴을 형성하는 단계; 상기 식각대상층이 형성된 컬러필터 기판과 어레이 기판을 상기 롤 프린트 장치의 테이블 위에 로딩하는 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; 상기의 박막 트랜지스터 어레이와 블랙매트릭스를 형성하는 여러 번의 롤 프린트 공정을 진행하는 중에 롤의 블랑켓 표면에 흡수되어 누적된 레지스트잉크를 상기 테이블의 일측에 위치하는 흡수노즐과 상기 흡수노즐의 흡입구 위에 위치하는 서로 다른 슬릿 거리를 갖는 제 1 슬릿마스크와 제 2 슬릿 마스크를 이용하여 건조시켜 제거하는 단계; 및 상기 컬러필터 기판과 어레이 기판을 합착하는 단계를 포함한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 롤 프린트 장치 및 이를 이용한 액정표시 장치의 제조방법은 롤 프린트 장치를 이용한 롤 프린팅 중에 블랑켓의 건조 균일도를 확보함으로써 미세 패턴을 정밀하고 균일하게 형성할 수 있게 되어 수율이 개선되는 효과를 제공한다.
본 발명에 따른 롤 프린트 장치 및 이를 이용한 액정표시장치의 제조방법은 롤 프린팅의 공정시간 중에 건조공정의 마진을 확보할 수 있는 효과를 제공한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 롤 프린트 장치 및 이를 이용한 액정표시장치의 제조방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 실시예에 따른 롤 프린트 장치를 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 인쇄판(100)을 준비한 다음, 상기 인쇄판(100) 표면에 레지스트잉크 막(160)이 형성된 롤(150)을 접촉시킨 상태에서 회전시킴에 따라, 인쇄판(100)의 볼록 패턴(101)과 접촉된 레지스트잉크가 상기 블랑켓(155)으로부터 제거되어 상기 인쇄판(100)의 볼록 패턴(101)과 접촉하지 않는 블랑켓(155) 표면에는 소정의 레지스트잉크 패턴(165)이 형성된다.
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 식각대상 층(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 혼산(混酸)과 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.
도 3은 상기의 패턴형성방법에 이용된 본 발명의 실시예에 따른 롤 프린트 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 롤 프린트 장치는 글라스(110)와 인쇄판(100)이 로딩되는 테이블(120), 상기 테이블(120) 위에 설치되어 상기 테이블(120)의 전후방향으로 이동하는 롤(150), 상기 롤(150) 표면에 레지스트잉크를 도포하는 레지스트잉크 공급장치(170) 및 상기 테이블(120)의 일측 하부에 위치하여 진공 또는 공기나 질소(N2) 가스를 내뿜거나(blow) 흡수(suction)하는 흡수노즐(130)을 포함하여 이루어진다.
이때, 전술한 바와 같이 상기 원통형 롤(150) 표면에는 블랑켓이 형성되고, 상기 레지스트잉크 공급장치(170)를 통해 상기 블랑켓 표면에 레지스트잉크를 도포하여 레지스트잉크 막을 형성하게 된다.
상기 롤 프린트 장치의 테이블(120) 위에 로딩된 인쇄판(100)은 표면에 복수의 볼록 패턴이 형성되어 있고, 상기 인쇄판(100) 표면에 레지스트잉크 막이 형성된 롤(150)을 접촉시킨 상태에서 회전시킴에 따라, 상기 인쇄판(100)의 볼록 패턴과 접촉하지 않는 블랑켓 표면에는 소정의 레지스트잉크 패턴이 형성된다.
그리고, 표면에 레지스트잉크 패턴이 남아 있는 롤(150)을 기판(110)의 식각대상층과 접촉한 상태에서 회전시킴에 따라 상기 롤(150)에 남아 있는 레지스트잉크 패턴이 상기 식각대상층의 표면으로 전사되며, 상기 식각대상층에 전사된 레지스트잉크 패턴을 경화(curing)시킴으로써 상기 식각대상층 상에 레지스트 패턴을 형성하게 된다.
이와 같이 상기 리버스 오프셋 롤 프린트 방식은 실리콘 고무(silicon rubber)로 이루어진 블랑켓 표면에 레지스트잉크를 코팅한 다음, 인쇄판의 볼록 패턴을 이용하여 필요 없는 부분을 제거하고 남은 레지스트잉크 패턴을 기판에 전사하는 기술이다.
이때, 상기 실리콘 고무에 레지스트잉크가 코팅되면 상기 레지스트잉크의 솔벤트(solvent) 성분이 실리콘 고무 표면으로 흡수되게 되고, 이것이 누적되면 레지스트잉크의 건조 정도가 균일하지 않아 패턴이 불균일하게 형성되는 패턴불량이 발생하게 된다.
도 4a 내지 도 4c는 블랑켓의 건조가 균일하게 이루어지지 못해 패턴이 불균일하게 형성되는 패턴불량을 나타내는 사진으로써, 이때 상기 도 4a와 도 4c 및 도 4b는 각각 기판의 에지부와 중앙부 및 그 외 영역에 형성된 패턴의 형상을 예를 들어 나타내고 있다.
도면에 도시된 바와 같이, 일반적으로 레지스트잉크가 코팅된 블랑켓 표면의 중앙부는 흡수 후 증발 및 제거되는 속도가 느려 인쇄가 반복적으로 진행됨에 따라 기판의 중앙부가 기판의 에지부에 비해 더 습한(wet) 상태에서 인쇄되게 된다. 그 결과 동일한 건조조건하에서 기판의 에지부는 패턴 일부가 소실되고, 기판의 중앙부는 패턴이 뭉그러지는 등 패턴이 불균일하게 형성되는 현상이 발생하게 된다.
이는 블랑켓 표면의 중앙부가 에지부보다 건조 속도가 느려 반복적으로 인쇄공정이 진행됨에 따라 실리콘 고무의 젖음(wetting)정도가 위치에 따라 달라지게 되며, 이와 같이 다른 건조정도에서 인쇄됨에 따라 패턴 형상이 기판의 위치에 따라 달라지게 된다.
이에 따라 본 발명에서는 상기 롤 프린트 장치의 테이블 일측 하부에 롤을 건조시키는 흡수노즐을 설치하는 한편, 서로 다른 슬릿 거리를 가진 2개의 슬릿마스크를 상기 흡수노즐 위에 위치시키고, 그들 사이의 모아레(moire) 현상을 이용하여 블랑켓 표면의 중앙부와 에지부의 건조정도를 제어함으로써 블랑켓 표면을 균일하게 건조시킬 수 있게 되는데, 이를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 슬릿마스크를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 슬릿마스크는 모아레 현상을 이용하기 위해 제 1 슬릿 거리(t1)를 가진 제 1 슬릿마스크(135a) 및 상기 제 1 슬릿 거리(t1)와 다른 제 2 슬릿 거리(t2)를 가진 제 2 슬릿마스크(135b)로 이루어진다.
이때, 상기 제 1 슬릿마스크(135a)와 제 2 슬릿마스크(135b)에는 소정의 폭을 가진 투과부(136a, 136b)와 차단부(137a, 137b)가 규칙적으로 배열되어 있으며, 상기 제 1 슬릿 거리(t1)는 상기 제 1 슬릿마스크(135a)에 대한 하나의 투과부(136a)에서 이웃하는 투과부(136a)까지의 거리를 의미하고, 상기 제 2 슬릿 거리(t2)는 상기 제 2 슬릿마스크(135b)에 대한 하나의 투과부(136b)에서 이웃하는 투과부(136b)까지의 거리를 의미한다.
또는, 상기 제 1 슬릿 거리(t1)는 상기 제 1 슬릿마스크(135a)에 대한 하나의 차단부(137a)에서 이웃하는 차단부(137a)까지의 거리를 의미하고, 상기 제 2 슬릿 거리(t2)는 상기 제 2 슬릿마스크(135b)에 대한 하나의 차단부(137b)에서 이웃하는 차단부(137b)까지의 거리를 의미한다.
도 6 내지 도 9는 상기 도 5에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 슬릿마스크를 구성하는 방법을 예를 들어 나타내는 도면이다.
먼저, 도 6에 도시된 바와 같이, 롤 표면에 형성된 블랑켓(155) 전면(全面)에 대해 균일한 강도로 건조하고자 하는 경우에는 흡수노즐의 흡입구(131)에 제 1 슬릿마스크(135a)나 제 2 슬릿마스크(135b) 하나만을 위치시킨다.
그리고, 도 7에 도시된 바와 같이, 블랑켓(255)의 좌우 에지부를 강하게 건 조하고자 하는 경우에는 흡수노즐의 흡입구(231)에 상기 제 1 슬릿마스크(235a)와 제 2 슬릿마스크(235b)가 겹쳐지도록 위치시켜 그들 사이의 형성되는 모아레 현상을 이용한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 블랑켓(355)의 중앙부를 강하게 건조하고자 하는 경우에는 흡수노즐의 흡입구(331)에 상기 제 1 슬릿마스크(335a)와 제 2 슬릿마스크(335b)가 겹쳐지도록 위치시킨 후, 예를 들어 상기 제 2 슬릿마스크(335b)를 일측으로 약간 이동시켜 중앙부의 슬릿이 크게 열리도록 한다.
전술한 바와 같이 일반적으로 레지스트잉크가 코팅된 블랑켓(355) 표면의 중앙부는 흡수 후 증발 및 제거되는 속도가 느려 인쇄가 반복적으로 진행됨에 따라 기판의 중앙부가 기판의 에지부에 비해 더 습한 상태에서 인쇄가 진행될 수 있으며, 이 경우에 상기 도 8에 도시된 바와 같이 흡수노즐의 흡입구(331)에 상기 제 1 슬릿마스크(335a)와 제 2 슬릿마스크(335b)가 겹쳐지도록 위치시킨 후, 예를 들어 상기 제 2 슬릿마스크(335b)를 일측으로 약간 이동시켜 중앙부의 슬릿이 크게 열리도록 구성하여 블랑켓(355)의 중앙부를 강하게 건조시키게 된다.
또한, 도 9에 도시된 바와 같이, 블랑켓(455)의 중앙부와 에지부를 적당하게 건조하고자 하는 경우에는 흡수노즐의 흡입구(431)에 상기 제 1 슬릿마스크(435a)와 제 2 슬릿마스크(435b)가 위, 아래방향으로 일부 겹쳐지도록 위치시킨다. 이와 같이 상기 제 1 슬릿마스크(435a)와 제 2 슬릿마스크(435b)가 일부 겹쳐지게 되면 균일하게 건조되는 동시에 모아레 현상이 발생하는 부분은 강도가 달라지게 된다.
이와 같은 방법으로 구성할 수 있는 본 발명의 실시예에 따른 제 1 슬릿마스 크와 제 2 슬릿마스크는 상기 제 1 슬릿마스크와 제 2 슬릿마스크 2개를 모두 이동시켜 제어하거나 예를 들어, 제 1 슬릿마스크는 흡수노즐에 고정시키고 제 2 슬릿마스크를 이동시켜 제어할 수 있다.
이하, 상기와 같은 롤 프린트 장치를 이용하여 실제 액정표시장치를 제조하는 방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 10a 내지 도 10h는 본 발명의 실시예에 따른 롤 프린트 장치를 이용하여 액정표시장치를 제조하는 방법을 순차적으로 나타내는 단면도이다.
우선, 도 10a에 도시된 바와 같이, 유리와 같은 투명한 물질로 이루어진 어레이 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 인쇄판에 의해 일부를 제거하여 레지스트잉크 패턴을 형성한다.
그리고, 상기 제 1 식각대상층(240a)이 형성된 어레이 기판(210)을 본 발명의 실시예에 따른 롤 프린트 장치의 테이블 위에 로딩(loading)한 후, 상기 도 2c 에 도시된 바와 같이, 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 제 1 식각대상층(240a)을 선택적으로 식각함으로써, 도 10b에 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 10c에 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 알루미 늄, 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 형성한다.
그리고, 상기 제 2 식각대상층(240b)이 형성된 어레이 기판(210)을 상기 롤 프린트 장치의 테이블 위에 로딩한 후, 상기 도 2c에 도시된 바와 같이, 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 10d에 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 형성한다.
그리고, 상기 제 3 식각대상층(240c)이 형성된 어레이 기판(210)을 상기 롤 프린트 장치의 테이블 위에 로딩한 후, 상기 도 2c에 도시된 바와 같이, 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 10e에 도시된 바와 같이, 상기 콘택홀을 통해 드레인전극(223)과 전기적으로 접속하는 화소전극(218)을 형성한다.
한편, 컬러필터 기판을 제조하기 위해 도 10f에 도시된 바와 같이, 유리와 같은 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 형성한다.
그리고, 상기 제 4 식각대상층(240d)이 형성된 어레이 기판(210)을 상기 롤 프린트 장치의 테이블 위에 로딩한 후, 상기 도 2c에 도시된 바와 같이, 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 10g에 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 10h에 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.
이때, 전술한 여러 번의 롤 프린트 공정을 진행하는 중에 롤의 블랑켓 표면에 흡수되어 누적된 레지스트잉크를 본 발명의 실시예에 따른 흡수노즐과 슬릿마스크를 이용하여 균일하게 제거함으로써 블랑켓의 건조 균일도를 확보할 수 있게 된다. 그 결과 미세 패턴을 정밀하고 균일하게 형성할 수 있게 되어 수율이 개선되는 효과를 제공한다.
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 프린트 장치를 이용한 패턴형성방법을 순차적으로 나타내는 단면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 롤 프린트 장치를 개략적으로 나타내는 단면도.
도 4a 내지 도 4c는 블랑켓의 건조가 균일하게 이루어지지 못해 패턴이 불균일하게 형성되는 패턴불량을 나타내는 사진.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 슬릿마스크를 개략적으로 나타내는 평면도.
도 6 내지 도 9는 상기 도 5에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 슬릿마스크를 구성하는 방법을 예를 들어 나타내는 도면.
도 10a 내지 도 10h는 본 발명의 실시예에 따른 롤 프린트 장치를 이용하여 액정표시장치를 제조하는 방법을 순차적으로 나타내는 단면도.
** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **
100,200 : 인쇄판 110,210 : 기판
130 : 흡수노즐 131 : 흡입구
135a~435a : 제 1 슬릿마스크 135b~435b : 제 2 슬릿마스크
140a,240a~240d : 식각대상층 140 : 패턴
150 : 롤 155 : 블랑켓
160 : 레지스트잉크 막 165 : 레지스트잉크 패턴
170 : 레지스트잉크 공급장치 180 : 레지스트 패턴

Claims (13)

  1. 글라스와 인쇄판이 로딩되는 테이블;
    상기 테이블 위에 설치되어 상기 테이블의 전후방향으로 이동하는 롤;
    상기 롤 표면에 레지스트잉크를 도포하는 레지스트잉크 공급장치;
    상기 테이블의 일측에 위치하여 진공 또는 공기나 질소(N2) 가스를 내뿜거나 흡수하여 상기 롤 표면에 형성된 블랑켓 표면을 건조시키는 흡수노즐; 및
    상기 흡수노즐의 흡입구 위에 위치하는 서로 다른 슬릿 거리를 갖는 제 1 슬릿마스크와 제 2 슬릿 마스크를 포함하는 롤 프린트 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 슬릿마스크와 제 2 슬릿마스크에는 소정의 폭을 가진 투과부와 차단부가 규칙적으로 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 롤 프린트 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 슬릿 거리는 상기 제 1 슬릿마스크에 대한 하나의 투과부에서 이웃하는 투과부까지의 거리를 의미하고, 상기 제 2 슬릿 거리는 상기 제 2 슬릿마스크에 대한 하나의 투과부에서 이웃하는 투과부까지의 거리를 의미하는 것을 특징으로 하는 롤 프린트 장치.
  4. 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 인쇄판을 롤 프린트 장치의 테이블 위에 로딩하는 단계;
    상기 레지스트잉크가 도포된 롤을 상기 볼록 패턴이 형성된 인쇄판과 접촉시킨 상태에서 회전하여 상기 볼록 패턴과 접촉하는 레지스트잉크를 롤로부터 제거하여 상기 롤 표면에 소정의 레지스트 패턴을 형성하는 단계;
    상기 식각대상층이 형성된 컬러필터 기판과 어레이 기판을 상기 롤 프린트 장치의 테이블 위에 로딩하는 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;
    상기의 박막 트랜지스터 어레이와 블랙매트릭스를 형성하는 여러 번의 롤 프린트 공정을 진행하는 중에 롤의 블랑켓 표면에 흡수되어 누적된 레지스트잉크를 상기 테이블의 일측에 위치하는 흡수노즐과 상기 흡수노즐의 흡입구 위에 위치하는 서로 다른 슬릿 거리를 갖는 제 1 슬릿마스크와 제 2 슬릿 마스크를 이용하여 건조시켜 제거하는 단계; 및
    상기 컬러필터 기판과 어레이 기판을 합착하는 단계를 포함하는 액정표시장치의 제조방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 식각대상층은 금속층, 반도체층 및 절연층을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 전사된 레지스트 패턴을 이용하여 상기 식각대상층을 식각하여 상기 컬러필터 기판에 컬러필터층을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  7. 제 4 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 접촉시킨 상태에서 회전하여 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.
  8. 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 슬릿마스크와 제 2 슬릿마스크에는 소정의 폭을 가진 투과부와 차단부가 규칙적으로 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 제 1 슬릿 거리는 상기 제 1 슬릿마스크에 대한 하나의 투과부에서 이웃하는 투과부까지의 거리를 의미하고, 상기 제 2 슬릿 거리는 상기 제 2 슬릿마스크에 대한 하나의 투과부에서 이웃하는 투과부까지의 거리를 의미하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  10. 제 4 항에 있어서, 상기 흡수노즐의 흡입구에 제 1 슬릿마스크나 제 2 슬릿마스크 하나만을 위치시켜 상기 블랑켓 전면(全面)에 대해 균일한 강도로 건조하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  11. 제 4 항에 있어서, 상기 흡수노즐의 흡입구에 상기 제 1 슬릿마스크와 제 2 슬릿마스크가 겹쳐지도록 위치시켜 그들 사이의 형성되는 모아레 현상을 이용하여 상기 블랑켓의 좌우 에지부를 강하게 건조하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  12. 제 4 항에 있어서, 상기 흡수노즐의 흡입구에 상기 제 1 슬릿마스크와 제 2 슬릿마스크가 겹쳐지도록 위치시킨 후, 상기 제 1 슬릿마스크나 상기 제 2 슬릿마 스크를 일측으로 약간 이동시켜 중앙부의 슬릿이 크게 열리도록 한 상태에서 상기 블랑켓의 중앙부를 강하게 건조하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  13. 제 4 항에 있어서, 상기 흡수노즐의 흡입구에 상기 제 1 슬릿마스크와 제 2 슬릿마스크가 위, 아래방향으로 일부 겹쳐지도록 위치시켜 상기 블랑켓의 중앙부와 에지부를 적당하게 건조하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
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