KR20110066559A - 인쇄 롤러용 블랭킷의 제조 방법 및 그를 이용한 박막 패턴의 제조 방법 - Google Patents

인쇄 롤러용 블랭킷의 제조 방법 및 그를 이용한 박막 패턴의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 블랭킷의 표면 에너지를 낮출 수 있는 인쇄 롤러용 블랭킷의 제조 방법 및 그를 이용한 박막 패턴의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 인쇄 롤러용 블랭킷의 제조 방법은 베이스 필름을 마련하는 단계와; 상기 베이스 필름 전면에 인쇄 몰드를 형성하는 단계와; 상기 인쇄 몰드 상에 액상의 자가 조립 단분자 물질로 이루어진 전구체를 도포하는 단계와; 상기 전구체를 어닐링함으로써 상기 인쇄 몰드 상에 상기 인쇄몰드보다 표면 에너지가 낮은 표면 처리층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
블랭킷, 기포, 소포제

Description

인쇄 롤러용 블랭킷의 제조 방법 및 그를 이용한 박막 패턴의 제조 방법{METHOD OF FABRICATING BLANKET FOR PIRNTING ROLLER AND METHOD OF FABRICATING THIN FILM PATTERN USING THE SAME}
본 발명은 블랭킷의 표면 에너지를 낮출 수 있는 인쇄 롤러용 블랭킷의 제조 방법 및 그를 이용한 박막 패턴의 제조 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 이용하여 인쇄 롤러에 유기 패턴을 형성한 다음, 그 유기 패턴을 기판 상에 전사함으로써 원하는 박막을 형성하는 공정이다.
종래 블랭킷의 표면에너지가 인쇄판 및 기판의 표면에너지보다 높으면 인쇄 롤러의 블랭킷에 도포된 유기액 및 유기 패턴이 인쇄판 및 기판에 제대로 전사되지 않는 문제점이 있다.
따라서, 최근에는 인쇄판 및 기판보다 표면에너지가 낮은 표면에너지를 갖는 블랭킷이 요구되고 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 블랭킷의 표면 에너지를 낮출 수 있는 인쇄 롤러용 블랭킷의 제조 방법 및 그를 이용한 박막 패턴의 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 인쇄 롤러용 블랭킷의 제조 방법은 베이스 필름을 마련하는 단계와; 상기 베이스 필름 전면에 인쇄 몰드를 형성하는 단계와; 상기 인쇄 몰드 상에 액상의 자가 조립 단분자 물질로 이루어진 전구체를 도포하는 단계와; 상기 전구체를 어닐링함으로써 상기 인쇄 몰드 상에 상기 인쇄몰드보다 표면 에너지가 낮은 표면 처리층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 박막 패턴의 제조 방법은 블랭킷을 마련하는 단계와; 상기 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 포함하며, 상기 블랭킷을 마련하는 단계는 베이스 필름을 마련하는 단계와; 상기 베이스 필름 전면에 인쇄 몰드를 형성하는 단계와; 상기 인쇄 몰드 상에 액상의 자가 조립 단분자 물질로 이루어진 전구체를 도포하는 단계와; 상기 전구체를 어닐링함으로써 상기 인쇄 몰드 상에 상기 인쇄몰드보다 표면 에너지가 낮은 표면 처리층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 인쇄 몰드는 폴리 우레탄 아크릴레이트계열 물질로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 인쇄 몰드의 말단부가 하이드록시(OH)그룹이면, 전구체의 반응 그룹(X)은 에폭시 그룹 또는 하이드록시 그룹으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 인쇄 몰드의 말단부가 아크릴그룹이면, 상기 전구체의 반응그룹(X)은 아크릴 그룹 또는 아크릴레이트 그룹으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 어닐링 온도는 100~120℃인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 인쇄 롤러용 블랭킷의 제조 방법 및 박막 패턴의 제조 방법은 액상의 자가 조립 단분자 물질을 이용하여 인쇄 몰드의 표면을 표면처리함으로 써 자가 조립 단분자 물질을 인쇄 몰드 상에 조밀하게 형성할 수 있다. 따라서, 본원 발명은 블랭킷의 표면 에너지를 원하는 만큼 낮출 수 있어 유기액의 전사 특성이 향상된다.
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. 여기서, 유기액은 액정 표시 패널의 박막트랜지스터 기판에 위치하는 박막 패턴 형성용 패터닝시 이용되는 유기 패턴 또는 컬러 필터 기판에 위치하는 박막 패턴의 재질로 이용된다.
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 패턴으로 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 베이스 필름(106), 인쇄 몰드(108) 및 표면 처리층을 포함한다.
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. 이 베이스 필름(106)과 인쇄 롤러(120) 사이에는 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 완충시키는 완충부(도시하지 않음)가 형성될 수도 있다.
인쇄 몰드(108)에는 기판(111) 및 인쇄판(130) 상에 전사될 유기액이 충진되 는 인쇄홈을 가지도록 형성된다. 이러한 인쇄 몰드(108)는 화학식 1과 같은 폴리우레탄 아크릴레이트(PUA)계열의 재질로 형성된다.
Figure 112009076704119-PAT00001
표면 처리층(106)은 인쇄 몰드(104)의 표면에너지를 낮추기 위해 인쇄 몰드(104)를 액상의 자가 조립 단분자(SAM: Self Assembled Monolayer) 물질로 표면처리함으로써 형성된다. 이러한 표면 처리층(106)은 인쇄 몰드(104)의 말단기와 결합되는 반응 그룹(reatictve group)과, 인쇄 몰드보다 낮은 표면 에너지를 가지는 작용 그룹(Funcitonal group)을 갖는 자가 조립 단분자 물질로 이루어진 전구체로 형성된다. 예를 들어, 표면 처리층(106)은 화학식 2와 같이 불소 계열(예를 들어, CF3)로 이루어진 작용 그룹과, X로 이루어진 반응 그룹을 가지는 전구체로 형성된다.
Figure 112009076704119-PAT00002
여기서, 인쇄 몰드(104)의 말단기의 재질에 따라 인쇄 몰드(104)와 반응하는 반응 그룹(X)도 달라진다. 예를 들어, 인쇄 몰드(104)의 말단부가 하이드록시(OH)그룹이면, 전구체의 반응 그룹(X)은 에폭시 그룹 또는 하이드록시 그룹으로 형성되며, 인쇄 몰드(104)의 말단부가 아크릴그룹이면, 전구체의 반응그룹(X)은 동일 그룹인 아크릴 그룹 또는 아크릴레이트 그룹으로 형성된다.
이러한 표면 처리층(106)은 도 3a 및 도 3b에 도시된 제조 방법에 의해 형성된다.
도 3a에 도시된 바와 같이 베이스 필름(102) 및 인쇄 몰드(104)가 순차적으로 형성된 후, 인쇄 몰드(104) 상에 액상의 자가 조립 단분자 물질로 이루어진 전구체(108)를 약 1~5㎛의 두께로 도포한다. 그런 다음, 액상의 자가 조립 단분자 물질로 이루어진 전구체(108)를 100~120℃로 어닐링함으로써 도 3b에 도시된 바와 같이 인쇄 몰드(104)와 결합된 표면처리층(106)이 형성된다.
여기서, 본원 발명은 기상의 자가 조립 단분자를 이용한 표면 처리한 것보다 액상의 자가 조립 단분자 물질(108)을 이용하여 인쇄 몰드(104)의 표면을 표면처리함으로써 자가 조립 단분자 물질(108)을 인쇄 몰드(104) 상에 조밀하게 형성할 수 있다. 이는 자가 조립 단분자 물질(118)을 기상 형태로 인쇄 몰드(104) 상에 형성하는 경우 도 4에 도시된 바와 같이 자가 조립 단분자 물질(118)이 인쇄 몰드(104) 상에 흡착되지 못해 드물게 형성되기 때문이다. 기상의 자가 조립 단분자 물질(118)이 인쇄 몰드(104) 상에 조밀하게 형성되지 못하면 표면 에너지를 원하는 만큼 낮출 수 없어 유기액의 전사 특성이 좋지 않게 된다.
따라서, 본원 발명은 액상의 자가 조립 단분자 물질을 이용하여 표면 처리된 블랭킷(110)의 표면 에너지를 원하는 만큼 낮출 수 있어 유기액의 전사 특성이 향상된다.
구체적으로, 표 1과 같이 본 발명에 따른 블랭킷의 접촉각은 DIW 및 DIM을 이용해 측정한 결과 기상의 자가 조립 단분자를 이용한 표면 처리의 경우보다 높아졌음을 알 수 있다.

 접촉각 극성항
(polar term)
DIW(탈이온수로 측정) DIM(diode methane로 측정)
본 발명(액상 SAM) 110.7 99.2 10.75(16.65%)
종래(기상 SAM) 100.4 90.4 15.99(21.70%)
이에 따라, 접촉각에 반비례하는 표면에너지와 극성항은 본 발명에 따른 블랭킷이 종래 블랭킷에 비해 낮아지므로 인쇄 롤러 상에 형성된 유기액의 전사 특성이 향상된다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 따른 블랭킷이 부착된 인쇄 롤러를 이용한 박막 패터닝 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 5a에 도시된 바와 같이 블랭킷(110)이 부착된 인쇄 롤러(120)를 마련한다. 여기서, 블랭킷(110)은 액상 형태의 자가 조립 단분자 물질을 어닐링함으로써 형성되는 기판(111) 및 인쇄판(130)보다 표면 에너지가 낮은 표면 처리층을 가진다. 이 표면 처리층을 가지는 블랭킷(110) 내에는 유기액 공급부(122)를 통해 유기액(124)이 충진된다.
그런 다음, 도 5b에 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 5c에 도시된 바와 같이 기판(111) 상에서 회전하게 된다. 이에 따라, 기판(111) 상에는 유기 패턴(136)이 전사된 후 건조 및 경화되어 박막으로 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 6에 도시된 본 발명에 따른 액정 표시 패널은 액정층(160)을 사이에 두고 서로 대향하여 합착된 박막 트랜지스터 기판(150) 및 칼라 필터 기판(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 2는 도 1에 도시된 블랭킷을 상세히 나타내는 단면도이다.
도 3a 및 도 3b는 도 2에 도시된 블랭킷의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 액상의 자가 조립 단분자 처리와 대비되는 기상의 자가 조립 단분자 처리를 설명하기 위한 도면이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 따른 인쇄 장치를 위한 박막 패턴의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 6은 도 5a 내지 도 5c의 제조 방법에 의해 형성된 박막 패턴을 가지는 액정 표시 패널을 나타내는 사시도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
106 : 표면처리층 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 : 액정층
170 : 화소전극

Claims (10)

  1. 베이스 필름을 마련하는 단계와;
    상기 베이스 필름 전면에 인쇄 몰드를 형성하는 단계와;
    상기 인쇄 몰드 상에 액상의 자가 조립 단분자 물질로 이루어진 전구체를 도포하는 단계와;
    상기 전구체를 어닐링함으로써 상기 인쇄 몰드 상에 상기 인쇄몰드보다 표면 에너지가 낮은 표면 처리층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄 롤러용 블랭킷의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 인쇄 몰드는 폴리 우레탄 아크릴레이트계열 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 인쇄 롤러용 블랭킷의 제조 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 인쇄 몰드의 말단부가 하이드록시(OH)그룹이면, 상기 전구체의 반응 그룹(X)은 에폭시 그룹 또는 하이드록시 그룹으로 형성되는 것을 특징으로 하는 인쇄 롤러용 블랭킷의 제조 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 인쇄 몰드의 말단부가 아크릴그룹이면, 상기 전구체의 반응그룹(X)은 아크릴 그룹 또는 아크릴레이트 그룹으로 형성되는 것을 특징으로 하는 인쇄 롤러용 블랭킷의 제조 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 어닐링 온도는 100~120℃인 것을 특징으로 하는 인쇄 롤러용 블랭킷의 제조 방법.
  6. 블랭킷을 마련하는 단계와;
    상기 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 포함하며,
    상기 블랭킷을 마련하는 단계는
    베이스 필름을 마련하는 단계와;
    상기 베이스 필름 전면에 인쇄 몰드를 형성하는 단계와;
    상기 인쇄 몰드 상에 액상의 자가 조립 단분자 물질로 이루어진 전구체를 도포하는 단계와;
    상기 전구체를 어닐링함으로써 상기 인쇄 몰드 상에 상기 인쇄몰드보다 표면 에너지가 낮은 표면 처리층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 패턴의 제조 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 인쇄 몰드는 폴리 우레탄 아크릴레이트계열 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 박막 패턴의 제조 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 인쇄 몰드의 말단부가 하이드록시(OH)그룹이면, 상기 전구체의 반응 그룹(X)은 에폭시 그룹 또는 하이드록시 그룹으로 형성되는 것을 특징으로 하는 박막 패턴의 제조 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 인쇄 몰드의 말단부가 아크릴그룹이면, 상기 전구체의 반응그룹(X)은 동일 그룹인 아크릴 그룹 또는 아크릴레이트 그룹으로 형성되는 것을 특징으로 하는 박막 패턴의 제조 방법.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 어닐링 온도는 100~120℃인 것을 특징으로 하는 박막 패턴의 제조 방법.
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