KR20110072739A - 평판 표시 소자의 제조 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스테이지의 불균일한 표면에 의한 얼룩 발생을 방지할 수 있는 평판 표시 소자의 제조 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 평판 표시 소자의 제조 장치는 액상 수지가 형성된 기판이 안착되는 스테이지와; 돌출부와 홈을 가지며, 상기 기판의 액상 수지와 합착되어 상기 기판 상에 박막 패턴을 형성하는 임프린트용 몰드와; 상기 스테이지와 상기 기판 사이에 형성되며 상기 스테이지의 표면을 평탄화시키는 평탄화층을 구비하는 것을 특징으로 한다.
임프린트용 몰드, 평탄화층

Description

평판 표시 소자의 제조 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD OF FABRICATING FLAT DISPLAY DEVICE}
본 발명은 스테이지의 불균일한 표면에 의한 얼룩 발생을 방지할 수 있는 평판 표시 소자의 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 임프린트용 몰드를 이용한 패터닝 공정을 통해 박막을 형성할 수 있는 연구가 진행되고 있다.
이러한 패터닝 공정은 기판 상에 액상 수지를 도포한 후, 홈과 돌출부를 가 지는 임프린트용 몰드와 액상 수지가 접촉하게 되면, 임프린트용 몰드의 홈과 돌출부가 액상 수지에 반전전사된 다음, 경화 공정을 통해 반전전사된 액상 수지를 경화시킴으로써 기판 상에 원하는 박막 패턴이 형성되는 공정이다.
여기서, 종래 경화 공정을 위해 액상 수지가 도포된 기판은 도 1에 도시된 스테이지(2) 상에 안착된다.
이러한 스테이지(2)는 일반적으로 평탄도가 우수하고 평탄도 틀어짐이 거의 없는 석정반 스테이지(2)가 이용된다. 그러나, 평탄도가 우수함에도 불구하고 석정반 스테이지(2)의 표면은 최저부와 최고부가 약 10~30㎛의 차이(D)를 나타낸다. 이러한 평탄도 불균일로 인해 박막 패턴에 얼룩이 발생됨과 아울러 석정반 스테이지(2)의 평탄도 불균일은 대형 스테이지로 갈수록 심해진다.
또한, 표면이 불균일한 스테이지(2) 상에 안착된 기판(4)과 임프린트용 몰드(8) 접촉시 액상 수지(6) 전면에서 받는 압력이 스테이지(2)와 기판(4) 간의 접촉면적에 따른 압력 불균일이 발생된다. 이러한 압력 불균일에 의해 기판(4) 상에 형성된 액상 수지(6)의 두께가 균일하지 않게 되므로 얼룩으로 보이는 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 스테이지의 불균일한 표면에 의한 얼룩 발생을 방지할 수 있는 평판 표시 소자의 제조 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 평판 표시 소자의 제조 장치는 액상 수지가 형성된 기판이 안착되는 스테이지와; 돌출부와 홈을 가지며, 상기 기판의 액상 수지와 합착되어 상기 기판 상에 박막 패턴을 형성하는 임프린트용 몰드와; 상기 스테이지와 상기 기판 사이에 형성되며 상기 스테이지의 표면을 평탄화시키는 평탄화층을 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 평탄화층은 폴리 우레탄으로 형성된 버퍼층을 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 평탄화층은 상기 버퍼층과 상기 기판 사이에 형성되는 슬립층을 추가로 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 평탄화층은 상기 버퍼층과 상기 스테이지 사이와, 상기 버퍼층과 상기 슬립층 사이에 형성되는 접착층을 추가로 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 버퍼층의 쇼어 경도는 20~90이하이며, 상기 슬립층의 정지마찰계수는 1이하인 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 평판 표시 소자의 제조 방법은 스테이지 상에 상기 스테이지의 표면을 평탄화시키는 평탄화층을 형성하는 단계와; 상기 평탄화층 상에 액상 고분자 전구체가 형성된 기판이 안착되는 단계와; 상기 액상 고분자 전구체를 홈과 돌출부를 가지는 임프린트용 몰드로 가압하도록 상기 임프린트용 몰드와 상기 기판을 합착하는 단계와; 상기 기판과 상기 임프린트용 몰드를 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 평탄화층을 형성하는 단계는 상기 스테이지 상에 폴리 우레탄으로 형성된 버퍼층을 형성하는 단계인 것을 특징으로 한다.
상기 평탄화층을 형성하는 단계는 상기 버퍼층과 상기 기판 사이에 슬립층을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 평탄화층을 형성하는 단계는 상기 버퍼층과 상기 스테이지 사이와, 상기 버퍼층과 상기 슬립층 사이에 접착층을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 평판 표시 소자의 제조 장치 및 방법은 표면이 불균일한 스테이지의 표면을 평탄화층을 이용하여 평탄화시킴으로써 스테이지의 두께 편차로 인한 박막 패턴의 얼룩 발생을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 평판 표시 소자의 제조 장치 및 방법은 평탄화층의 최상층을 슬립층으로 형성함으로써 기판과 스테이지 얼라인시 기판의 이동이 원활해진다.
이하, 첨부된 도면 및 실시 예를 통해 본 발명의 실시 예를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 임프린트용 제조 장치를 나타내는 단면도이다.
도 2에 도시된 임프린트용 제조 장치는 스테이지(102)와, 기판(101)과, 임프린트용 몰드(110)와, 광원부(112)와, 비젼부(124)와, 거치대(114)와, 평탄화 층(120)을 구비한다.
스테이지(102)는 가공이 가능한 석정반 또는 알루미늄 등으로 형성된다. 이 스테이지(102) 상부에는 기판(101)이 안착된다.
기판(101)에는 임프린트용 몰드(110)에 의해 가압/접촉됨으로써 패터닝되는 액상 고분자 전구체로 이루어진 박막 패턴(104)이 형성된다. 박막 패턴(104)은 임프린트용 몰드(110)의 홈과 돌출부 각각과 반전전사된 형태로 형성된다.
임프린트용 몰드(110)는 백플레인(108)과, 백플레인(108) 상에 형성되는 몰드부(106)로 이루어진다. 백플레인(108)은 도 3에 도시된 바와 같이 기판(101)보다 큰 사이즈로 형성되며, 몰드부(106)를 지지한다. 몰드부(106)는 기판(101)과 유사한 사이즈로 형성되며 박막 패턴(104)을 형성하기 위한 홈과 돌출부를 구비한다.
광원부(112)는 임프린트용 몰드(110)에 자외선 또는 적외선 등의 광을 조사시켜 기판(101) 상에 형성된 박막 패턴(104)을 경화한다.
비젼부(124)는 임프린트용 몰드(110)와 기판(101)의 위치 편차를 확인하고 보정한다.
거치대(114)는 임프린트용 몰드(110)의 백플레인(108)의 배면의 가장 자리가 안착되도록 형성되어 임프린트용 몰드(110)를 지지한다. 즉, 거치대(114)는 기판(101)과 중첩되지 않는 임프린트용 몰드(110)의 백플레인(108)의 배면의 가장 자리와 접촉한다. 이에 따라, 거치대(114)은 광원부(112)를 이용한 액상 고분자 전구체의 경화 공정시 적외선 또는 자외선의 이동 경로에 영향을 주지 않는다.
평탄화층(120)은 스테이지(102) 및 기판(101)보다 경도가 낮은 20~90의 쇼어 경도를 가지며, 우레탄 또는 실리콘 러버재질로 이루어진 단층 구조의 버퍼층으로 이루어진다. 이 평탄화층(120)은 필름 형태로 스테이지(102) 상에 라미네이팅되거나, 스테이지(102) 상에 직접 도포되거나, 접착제를 통해 스테이지(102) 상에 부착된다.
이러한 평탄화층(120)은 도 4에 도시된 바와 같이 탄성 복원력을 가지고 있어 임프린트용 몰드(110)와 기판(101)의 합착시 챔버 내에 N2가스가 공급될 때 발생되는 압력을 주위로 분산하게 된다. 따라서, 스테이지(102)와 접촉하는 평탄화층(120)의 배면은 응력분포가 불균일하고 스테이지(102)의 표면과 대응하는 변형을 보이지만, 기판(101)과 접촉하는 평탄화층(120)의 전면으로 갈수록 응력 분포가 균일해진다. 따라서, 기판(10)과 접촉하는 평탄화층(120)의 전면은 평탄한 표면을 가지도록 형성되므로 스테이지(102)의 두께 편차를 보상할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 임프린트용 장치는 표면이 불균일한 스테이지(102)의 표면을 평탄화층(120)을 이용하여 평탄화시킴으로써 스테이지(102)의 두께 편차로 인한 박막 패턴의 얼룩 발생을 방지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 평판 표시 소자의 제조 장치의 평탄화층을 설명하기 위한 단면도이다.
도 5에 도시된 평탄화층(120)은 도 3에 도시된 평탄화층과 대비하여 슬립층(124)과 접착층(126)을 추가로 구비하는 것을 제외하고는 동일한 구성요소를 구비한다. 따라서, 동일한 구성요소에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
슬립(Slip)층(124)은 기판(101)과 접촉하는 영역으로서, 스테이지(102)와 기판(101)의 얼라인시 기판(101)을 이동시키는 센터링 공정에서 기판(101)의 이동이 원할해지도록 기판(101)과의 마찰을 최소화한다. 이를 위해, 슬립층(124)은 기판(101)의 미끄러짐이 일어나도록 정지마찰계수가 1이하이다. 이러한 슬립층(124)은 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalte; PET) 또는 폴리에틸렌 (polyethylene; PE)로 형성된다.
접착층(126)은 버퍼층(122)과 스테이지(102) 사이에 형성되어 이들을 접착시키고, 버퍼층(122)과 슬립층(124) 사이에 형성되어 이들을 접착시킨다. 이러한 접착층(126)은 아크릴계 재질로 형성된다.
버퍼층(122)은 20~90의 쇼어 경도를 가지며, 우레탄 재질로 이루어진다. 이러한 버퍼층(122)은 도 4에 도시된 바와 같이 탄성 복원력을 가지고 있어 임프린트용 몰드(110)와 기판(101)의 합착시 챔버 내에 N2가스가 공급될 때 발생되는 압력을 주위로 분산하게 된다. 따라서, 스테이지(102)와 접촉하는 버퍼층(122)의 배면은 응력분포가 불균일하고 스테이지(102)의 표면과 대응하는 변형을 보이지만, 기판(101)과 접촉하는 버퍼층(122)의 전면으로 갈수록 응력 분포가 균일해진다. 따라서, 기판(101)과 접촉하는 버퍼층(122)의 전면은 평탄한 표면을 가지도록 형성되므로 스테이지(102)의 두께 편차를 보상할 수 있다.
도 6a 내지 도 6c는 도 2에 도시된 평판 표시 소자의 제조 장치를 이용한 박막 패턴의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
먼저, 기판(101) 상에 액상 고분자 전구체(126)가 스핀 코팅 또는 스핀리스 코팅 등의 방식 통해 도포된다. 액상 고분자 전구체(126)가 형성된 기판(101)은 도 6a에 도시된 바와 같이 스테이지(102)의 표면을 평탄화시키는 평탄화층(120) 상에 안착된다. 기판(101)이 안착된 스테이지(102)는 임프린트용 몰드(110)와 접촉하지 않는 최대한의 높이까지 상승하게 된다. 그런 다음, 비젼부(124)를 통해 임프린트용 몰드(110)와 기판(101) 각각에 형성된 얼라인키(도시하지 않음)가 일치하도록 임프린트용 몰드(110)와 기판(101)을 얼라인한다.
임프린트용 몰드(110)와 얼라인된 기판(101)이 안착된 스테이지(102)는 도 6b에 도시된 바와 같이 거치대(116)의 높이 이상까지 상승하게 된다.
여기서, 스테이지(102)가 거치대(116)의 높이 이상까지 상승하게 되면, 임프린트용 몰드(110)와 기판(101)이 합착되게 된다. 이 때, 챔버에는 N2가스가 주입된다. 그러면, 액상 고분자 전구체 내의 용매가 임프린트용 몰드(110) 표면으로 흡수되면서 액상 고분자 전구체가 임프린트용 몰드(110)의 홈내로 이동하게 되며, 그 액상 고분자 전구체는 광원부(112)를 통해 경화됨으로써 박막 패턴(104)이 형성된다. 박막 패턴(104)은 임프린트용 몰드(110)의 홈과 반전 전사된 형태를 가진다.
그런 다음, 도 6c에 도시된 바와 같이 박막 패턴(104)이 형성된 기판(101)이 안착된 스테이지(102)는 하강하게 된다. 이에 따라, 박막 패턴(104)이 형성된 기판(101)은 임프린트용 몰드(110)로부터 분리된다.
한편, 본 발명에 따른 임프린트용 몰드(110)로 형성된 박막 패턴(104)은 도 7에 도시된 액정 표시 패널에 적용된다. 구체적으로, 도 7에 도시된 본 발명에 따 른 액정 표시 패널은 액정층(160)을 사이에 두고 서로 대향하여 합착된 박막 트랜지스터 기판(150) 및 컬러 필터 기판(140)을 구비한다.
컬러 필터 기판(140)은 상부기판(142) 상에 빛샘 방지를 위해 형성된 블랙매트릭스(144), 컬러 구현을 위한 컬러필터(166), 화소 전극과 전계를 형성하는 공통 전극(148), 평탄화를 위한 오버 코트층과, 오버 코트층 상에 형성되며 셀갭 유지를 위한 컬럼 스페이서와, 컬럼 스페이서와 이들을 덮는 상부 배향막(도시하지 않음)을 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(168)와, 그 교차 구조로 마련된 화소 영역에 형성된 화소 전극(170) 및 이들을 덮는 하부 배향막(도시하지 않음)을 구비한다.
이러한 액정 표시 패널의 컬러필터(166), 블랙 매트릭스(154) 및 컬럼 스페이서, 박막트랜지스터(168), 게이트 라인(156), 데이터 라인(164) 및 화소 전극(170) 등은 각각의 패턴과 대응하는 홈을 가지는 상술한 임프린트용 몰드를 이용한 패터닝 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 종래 스테이지를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 평판 표시 소자의 제조 장치를 나타내는 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 평탄화층을 상세히 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 평탄화층에 의해 압력이 분사되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 2에 도시된 평탄화층의 다른 실시 예를 상세히 나타내는 도면이다.
도 6a 내지 도 6c는 도 2에 도시된 제조 장치를 이용한 본 발명에 따른 평판 표시 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 7은 도 6a 내지 도 6c의 제조 방법에 의해 형성된 박막 패턴을 가지는 액정 표시 패널을 나타내는 사시도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
110 : 임프린트용 몰드 120 : 평탄화층
122 : 버퍼층 124 : 슬립층

Claims (10)

  1. 액상 수지가 형성된 기판이 안착되는 스테이지와;
    돌출부와 홈을 가지며, 상기 기판의 액상 수지와 합착되어 상기 기판 상에 박막 패턴을 형성하는 임프린트용 몰드와;
    상기 스테이지와 상기 기판 사이에 형성되며 상기 스테이지의 표면을 평탄화시키는 평탄화층을 구비하는 것을 특징으로 하는 평판 표시 소자의 제조 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 평탄화층은 폴리 우레탄으로 형성된 버퍼층을 구비하는 것을 특징으로 하는 평판 표시 소자의 제조 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 평탄화층은
    상기 버퍼층과 상기 기판 사이에 형성되는 슬립층을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 평판 표시 소자의 제조 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 평탄화층은
    상기 버퍼층과 상기 스테이지 사이와, 상기 버퍼층과 상기 슬립층 사이에 형 성되는 접착층을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 평판 표시 소자의 제조 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 버퍼층의 쇼어 경도는 20~90이하이며, 상기 슬립층의 정지마찰계수는 1이하인 것을 특징으로 하는 평판 표시 소자의 제조 장치.
  6. 스테이지 상에 상기 스테이지의 표면을 평탄화시키는 평탄화층을 형성하는 단계와;
    상기 평탄화층 상에 액상 고분자 전구체가 형성된 기판이 안착되는 단계와;
    상기 액상 고분자 전구체를 홈과 돌출부를 가지는 임프린트용 몰드로 가압하도록 상기 임프린트용 몰드와 상기 기판을 합착하는 단계와;
    상기 기판과 상기 임프린트용 몰드를 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 평판 표시 소자의 제조 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 평탄화층을 형성하는 단계는
    상기 스테이지 상에 폴리 우레탄으로 형성된 버퍼층을 형성하는 단계인 것을 특징으로 하는 평판 표시 소자의 제조 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 평탄화층을 형성하는 단계는
    상기 버퍼층과 상기 기판 사이에 슬립층을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 평판 표시 소자의 제조 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 평탄화층을 형성하는 단계는
    상기 버퍼층과 상기 스테이지 사이와, 상기 버퍼층과 상기 슬립층 사이에 접착층을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 평판 표시 소자의 제조 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 버퍼층의 쇼어 경도는 20~90이하이며, 상기 슬립층의 정지마찰계수는 1이하인 것을 특징으로 하는 평판 표시 소자의 제조 방법.
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