KR20110064052A - 박막 패턴의 제조 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유기액의 건조 속도를 조절할 수 있는 인쇄롤러용 블랭킷을 가지는 박막 패턴의 제조 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 박막 패턴의 제조 장치는 유기액을 공급하는 유기액 공급부와; 상기 유기액을 패터닝하기 위한 홈과 돌출부가 형성된 인쇄판과; 상기 유기액 공급부를 통해 공급되는 유기액이 충진되며, 폴리 실록산과, 그 폴리 실록산 체인 사이의 공극을 채우는 실리콘 오일이 함유된 블랭킷과; 상기 블랭킷이 외주면에 부착되며, 상기 인쇄판과 상기 기판 상에서 회전하는 인쇄 롤러를 구비하는 것을 특징으로 한다.

폴리실록산,실리콘 오일

Description

박막 패턴의 제조 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD OF FABRICATING THIN FILM PATTERN}

본 발명은 유기액의 건조 속도를 조절할 수 있는 인쇄롤러용 블랭킷을 가지는 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 유기액을 코팅한 후, 인쇄판을 이 용하여 인쇄 롤러에 유기 패턴을 형성한 다음, 그 유기 패턴을 기판 상에 전사함으로써 원하는 박막을 형성하는 공정이다.

여기서, 블랭킷의 표면에 유기액이 코팅되면, 유기액의 용매의 일부가 블랭킷 내부로 흡수되어 흡수된 용매량만큼 유기액의 건조 속도가 빨라지게 된다. 이 경우, 인쇄 공정을 통해 기판 상에 형성되는 유기 패턴의 일부가 손실되어 유기 패턴은 원하는 패턴으로 형성되지 못하게 된다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 유기액의 건조 속도를 조절할 수 있는 인쇄롤러용 블랭킷을 가지는 박막 패턴의 제조 장치 및 방법를 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 박막 패턴의 제조 장치는 유기액을 공급하는 유기액 공급부와; 상기 유기액을 패터닝하기 위한 홈과 돌출부가 형성된 인쇄판과; 상기 유기액 공급부를 통해 공급되는 유기액이 충진되며, 폴리 실록산과, 그 폴리 실록산 체인 사이의 공극을 채우는 실리콘 오일이 함유된 블랭킷과; 상기 블랭킷이 외주면에 부착되며, 상기 인쇄판과 상기 기판 상에서 회전하는 인쇄 롤러를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 블랭킷은 상기 폴리 실록산에 상기 실리콘 오일이 함유된 인쇄 몰드와; 상기 인쇄 몰드 배면에 형성되는 베이스 필름과; 상기 베이스 필름과 상기 인쇄 롤 러 사이에 형성되는 완충부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 실리콘 오일은 상기 인쇄 몰드 전체 함량에 30wt% 이하로 함유되는 것을 특징으로 한다.

상기 실리콘 오일은 하기 화학식 1의 구조를 가지며, 화학식 1에서 단량(n)이 4~10이며, 분자량은 300~1000인 것을 특징으로 한다.

[화학식 1]

상기 폴리 실록산은 고분자 골격에 소수성의 바이닐기를 가지는 것을 특징으로 한다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 박막 패턴의 제조 방법은 폴리 실록산과, 그 폴리 실록산 체인 사이의 공극을 채우는 실리콘 오일이 함유된 블랭킷이 외주면에 부착된 인쇄 롤러에 유기액을 코팅하는 단계와; 상기 인쇄 롤러를 홈과 돌출부를 가지는 인쇄판 상에서 회전시킴으로써 상기 유기액을 패터닝하는 단계와; 상기 패터닝되어 형성되는 유기 패턴을 기판 상에 전사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 박막 패턴 제조 장치 및 방법은 폴리실록산 체인 사이의 공 극을 실리콘 오일로 채워주므로 블랭킷에 코팅되는 유기액의 침투경로를 차단하게 된다. 따라서, 유기액의 용매는 인쇄 몰드의 표면에 위치하게 되므로 유기액의 건조 속도를 종래보다 완화시킬 수 있다.

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 유기액 공급부(122)와, 인쇄 롤러(120)와, 블랭킷(110)과, 인쇄판(130)을 포함한다.

유기액 공급부(122)는 유기액을 저장하며, 저장된 유기액을 인쇄 롤러(120)의 블랭킷(110)에 공급한다.

인쇄판(130)은 인쇄 롤러(120)의 블랭킷(110)에 충진된 유기액이 원하는 영역에만 남도록 인쇄 롤러(120)와 접촉한다. 이를 위해, 인쇄판(130)은 홈 형태로 형성된 오목 패턴(134)과, 돌출되게 형성된 볼록 패턴(132)을 포함한다. 볼록 패턴(132)은 인쇄 롤러(120)가 인쇄판(130) 상에서 회전하는 경우, 인쇄 롤러(120)에 도포된 유기액과 접촉하는 영역이다. 이에 따라, 볼록 패턴(132) 상에는 인쇄 롤러(120)가 인쇄판(130) 상에서 회전하는 경우, 인쇄 롤러(120)의 유기액이 전사된다. 오목 패턴(134)은 인쇄 롤러(120)가 인쇄판(130) 상에서 회전하는 경우, 인쇄 롤러(120)에 도포된 유기액과 접촉하지 않는 영역이다. 이에 따라, 오목 패턴(134)과 대응하는 인쇄 롤러(120)의 유기액은 인쇄 롤러(120)에 남아 유기 패턴 으로 형성된다.

인쇄 롤러(120)는 이송부(138)를 통해 이동하는 인쇄판(130) 및 기판(111)과 순차적으로 접촉되도록 그들(111,130) 상에서 회전하게 된다. 이외에도 인쇄판(130) 및 기판(111)이 고정된 상태에서 인쇄 롤러(120)가 이동하여 인쇄판(130) 및 기판(111)과 순차적으로 접촉될 수도 있다.

이러한 인쇄 롤러(120)는 유기액 공급부(122)로부터의 유기액을 그 인쇄 롤러(120)의 외주면에 부착된 블랭킷(110)에 충진한다. 블랭킷(110)은 도 2에 도시된 바와 같이 완충부(104), 베이스 필름(106) 및 인쇄 몰드(108)를 포함한다.

완충부(104)는 베이스 필름(106) 배면에 형성되며 폴리디메틸실록산( Polydimethylsiloxane: PDMS)와 발포 입자로 이루어진다. 이러한 완충부(104)는 인쇄 몰드(108)에 충진된 유기액을 기판(111) 및 인쇄판(130) 상에 전사시 인쇄 롤러(120)로부터 기판(111) 및 인쇄판(130) 중 적어도 어느 하나에 가해지는 충격을 완충시킨다.

베이스필름(106)은 블랭킷(110)에 가해지는 장력을 유지하여 인쇄공정시 인쇄 몰드(108)가 변형되지 않도록 지지하는 역할을 한다. 이러한 베이스 필름(106)은 플라스틱 수지로, 예를 들어 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET: Polyethylene therephthalate) 또는 폴리프로필렌(PP: Polypropylene)로 형성된다.

인쇄 몰드(108)에는 기판(111) 및 인쇄판(130) 상에 전사될 유기액이 충진되는 인쇄홈을 가지도록 형성된다.

이러한 인쇄 몰드(108)는 말단이 소수성의 비닐기를 가진 화학식 1의 폴리디 메틸실록산(Vinyl Terminated Polydimethylsiloxane)에 화학식 2의 저분자량의 실리콘 오일을 함유시킴으로써 형성된다.

화학식 2에서 n은 4~10이며, 분자량은 300~800으로 형성된다.

이러한 화학식 2의 실리콘 오일은 도 3에 도시된 바와 같이 폴리디메틸실록산 체인 사이의 공극을 채워주므로 블랭킷(110)에 코팅되는 유기액의 침투경로를 차단하게 된다. 따라서, 유기액의 용매는 인쇄 몰드(108)의 표면에 위치하게 되므로 유기액의 건조 속도를 종래보다 완화시킬 수 있다.

이와 같은 인쇄 몰드(108)에 포함되는 실리콘 오일은 인쇄 몰드(108)의 전체 함량에 30%이하로 형성된다. 실리콘 오일의 함량이 30%를 초과하게 되면, 폴리디 메틸실록산 체인 사이의 공극을 채우고 남은 잔량의 실리콘 오일이 인쇄 몰드(110)의 외부로 나오게 된다. 이 남은 잔량의 실리콘 오일은 기판(111)과 인쇄 롤러(120)의 접촉시 유기 패턴의 잔사로 작용하게 되므로 실리콘 오일은 인쇄 몰드(108)의 전체 함량에 30%이하로 형성되는 것이 바람직하다.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따른 블랭킷의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.

도 4a에 도시된 바와 같이 베이스 필름(106)을 마련한다. 그런 다음, 인쇄 몰드(108)의 재료들인 액상의 폴리 실록산(예를 들어, 폴리디메틸실록산)과 실리콘 오일을 혼합한다. 혼합된 재료들을 베이스 필름(106) 전면 상에 도포한 후 약 120~170℃에서 약 5~10분 정도 고온 열경화함으로써 도 4b에 도시된 바와 같이 인쇄 몰드(108)가 형성된다. 그런 다음, 베이스 필름(106)의 배면 상에 도 4c에 도시된 바와 같이 완충부(104)를 부착한다.

도 5는 종래와 본 발명에 따른 블랭킷에 도포된 유기액의 건조 시간을 비교 설명하기 위한 도면이다.

도 5에 도시된 본 발명의 실리콘 오일을 포함하는 블랭킷(110)에 도포된 유기액의 건조 속도는 종래 블랭킷에 도포된 유기액의 건조 속도보다 감소되었음을 알 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 실리콘 오일을 가지는 블랭킷(110) 내부로 유기액이 흡수되는 속도는 종래 블랭킷 내부로 유기액이 흡수되는 속도보다 감소된다.

또한, 실리콘 오일의 단량이 낮을수록 건조 속도가 느려지고, 실리콘 오일의 단량이 높을수록 건조 속도가 빨라진다. 즉, 실리콘 오일의 함량에 따라 유기액의 건조 속도를 조절할 수 있으므로 공정 마진을 조절할 수 있다.

도 6a 내지 도 6c는 본 발명에 따른 블랭킷이 부착된 인쇄 롤러를 이용한 박막 패터닝 방법을 설명하기 위한 도면들이다.

도 6a에 도시된 바와 같이 블랭킷(110)이 부착된 인쇄 롤러(120)를 마련한다. 여기서, 블랭킷(110)에는 유기액의 건조 속도를 조절하기 위한 실리콘 오일이 함유된 폴리디메틸 실록산이 포함된다. 이 인쇄 몰드 내에는 유기액 공급부(122)를 통해 유기액(124)이 충진된다.

그런 다음, 도 6b에 도시된 바와 같이 오목 패턴(134) 및 볼록 패턴(132)을 가지는 인쇄판(130)에 유기액(124)이 도포된 인쇄 롤러(120)를 회전시킨다. 볼록 패턴(132)과 접촉하는 영역의 유기액(124)은 볼록 패턴(132) 상에 전사되며, 오목 패턴(134)과 접촉하지 않는 영역의 유기액(124)은 블랭킷(110)의 표면에 남아 유기 패턴(136)으로 형성된다.

이 유기 패턴(136)이 형성된 인쇄 롤러(120)는 도 6c에 도시된 바와 같이 기판(111) 상에서 회전하게 된다. 이에 따라, 기판(111) 상에는 유기 패턴(136)이 전사된 후 건조 및 경화되어 박막 패턴이 형성된다.

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(160)을 사이에 두고 서로 대향하여 합착된 박막 트랜지스터 기판(150) 및 칼라 필터 기 판(140)을 구비한다.

칼라 필터 기판(140)은 상부기판(142) 상에 순차적으로 형성된 블랙매트릭스(144), 칼라필터(146), 공통 전극(148), 컬럼 스페이서(도시하지 않음)를 구비한다.

박막 트랜지스터 기판(150)은 하부 기판(152) 위에 서로 교차하게 형성된 게이트 라인(156) 및 데이터 라인(154)과, 그 교차부에 인접한 박막 트랜지스터(158)와, 그 교차 구조로 마련된 화소 영역에 형성된 화소 전극(170)을 구비한다.

이러한 액정 표시 패널의 컬러필터(146), 블랙 매트릭스(144) 및 컬럼 스페이서와, 유기 전계 발광 소자의 발광층을 포함하는 유기박막층 등과 같은 유기물질로 형성되는 박막 패턴과, 액정 표시 패널의 박막트랜지스터(158), 게이트 라인(156), 데이터 라인(154) 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.

도 1은 본 발명에 따른 박막 패턴의 제조 장치를 나타내는 사시도이다.

도 2은 도 1에 도시된 블랭킷을 나타내는 사시도 및 단면도이다.

도 3은 도 2에 도시된 블랭킷의 인쇄 몰드를 상세히 나타내는 도면이다.

도 4a 내지 도 4c는 도 2에 도시된 블랭킷의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.

도 5는 종래와 본 발명에 따른 블랭킷에 도포된 유기액의 건조 시간을 비교 설명하기 위한 도면이다.

도 6a 내지 도 6c는 도 도 2에 도시된 블랭킷을 이용하여 기판 상에 형성되는 박막 패턴의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 7은 6a 내지 도 6c의 제조 방법에 의해 형성된 박막 패턴을 가지는 액정 표시 패널을 나타내는 사시도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

104 : 완충부 106 : 베이스 필름

108 : 인쇄 몰드 110 : 블랭킷

111: 기판 120 : 인쇄 롤러

122: 유기액 공급부 124: 유기액

130 : 인쇄판 132 : 오목 패턴

134 : 볼록 패턴 136 : 유기 패턴

138 : 이송부 140 : 컬러필터 기판

144 : 블랙매트릭스 146 : 컬러 필터

148 : 공통 전극 150 : 박막트랜지스터 기판

154 : 데이터 라인 156 : 게이트 라인

158 : 박막트랜지스터 160 : 액정

170 : 화소전극

Claims (10)

1. 유기액을 공급하는 유기액 공급부와;

   상기 유기액을 패터닝하기 위한 홈과 돌출부가 형성된 인쇄판과;

   상기 유기액 공급부를 통해 공급되는 유기액이 충진되며, 폴리 실록산과, 그 폴리 실록산 체인 사이의 공극을 채우는 실리콘 오일이 함유된 블랭킷과;

   상기 블랭킷이 외주면에 부착되며, 상기 인쇄판과 상기 기판 상에서 회전하는 인쇄 롤러를 구비하는 것을 특징으로 하는 박막 패턴의 제조 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 블랭킷은

   상기 폴리 실록산에 상기 실리콘 오일이 함유된 인쇄 몰드와;

   상기 인쇄 몰드 배면에 형성되는 베이스 필름과;

   상기 베이스 필름과 상기 인쇄 롤러 사이에 형성되는 완충부를 구비하는 것을 특징으로 하는 박막 패턴의 제조 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 실리콘 오일은 상기 인쇄 몰드 전체 함량에 30wt% 이하로 함유되는 것을 특징으로 하는 박막 패턴의 제조 장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 실리콘 오일은 하기 화학식 1의 구조를 가지며, 화학식 1에서 단량(n)이 4~10이며, 분자량은 300~1000인 것을 특징으로 하는 박막 패턴의 제조 장치.

   [화학식 1]

   
5. 제 2 항에 있어서,

   상기 폴리 실록산은 고분자 골격에 소수성의 바이닐기를 가지는 것을 특징으로 하는 박막 패턴의 제조 장치.
6. 폴리 실록산과, 그 폴리 실록산 체인 사이의 공극을 채우는 실리콘 오일이 함유된 블랭킷이 외주면에 부착된 인쇄 롤러에 유기액을 코팅하는 단계와;

   상기 인쇄 롤러를 홈과 돌출부를 가지는 인쇄판 상에서 회전시킴으로써 상기 유기액을 패터닝하는 단계와;

   상기 패터닝되어 형성되는 유기 패턴을 기판 상에 전사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 패턴의 제조 방법.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 블랭킷은

   상기 폴리 실록산에 상기 실리콘 오일이 함유된 인쇄 몰드와;

   상기 인쇄 몰드 배면에 형성되는 베이스 필름과;

   상기 베이스 필름과 상기 인쇄 롤러 사이에 형성되는 완충부를 구비하는 것을 특징으로 하는 박막 패턴의 제조 방법.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 실리콘 오일은 상기 인쇄 몰드 전체 함량에 30wt% 이하로 함유되는 것을 특징으로 하는 박막 패턴의 제조 방법.
9. 제 6 항에 있어서,

   상기 실리콘 오일은 하기 화학식 1의 구조를 가지며, 화학식 1에서 단량(n)이 4~10이며, 분자량은 300~1000인 것을 특징으로 하는 박막 패턴의 제조 방법.

   [화학식 1]

   
10. 제 6 항에 있어서,

    상기 폴리 실록산은 고분자 골격에 소수성의 바이닐기를 가지는 것을 특징으로 하는 박막 패턴의 제조 방법.

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