KR101309865B1 - 평판 표시 소자의 제조 장치 및 방법 - Google Patents

평판 표시 소자의 제조 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 임프린트용 몰드와 기판의 얼라인시 오차를 최소화할 수 있는 평판 표시 소자의 제조 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 평판 표시 소자의 제조 장치는 기판이 안착되는 스테이지와; 돌출부와 홈을 가지며, 상기 기판과 합착되어 상기 기판 상에 박막 패턴을 형성하는 임프린트용 몰드와; 상기 기판과 상기 임프린트용 몰드의 합착시 상기 임프린트용 몰드의 측면을 고정하며 상기 임프린트용 몰드와 접촉하는 면이 쐐기 형태로 형성되는 몰드 고정부와; 상기 임프린트용 몰드의 배면 가장자리가 안착되는 거치대를 구비하며, 상기 기판과 상기 임프린트용 몰드의 합착시, 상기 임프린트용 몰드 및 상기 임프린트용 몰드와 정렬된 상기 기판이 안착된 스테이지는 상기 거치대의 높이 이상까지 상승한다.
임프린트용 몰드, 몰드 고정부

Description

평판 표시 소자의 제조 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD OF FABRICATING FLAT DISPLAY DEVICE}
본 발명은 임프린트용 몰드와 기판의 얼라인시 오차를 최소화할 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 고분자 전구체가 접촉하게 되면, 임프린트용 몰드의 홈과 돌출부가 액상 고분자 전구체에 반전전사된 다음, 경화 공정을 통해 반전전사된 액상 고분자 전구체를 경화시킴으로써 기판 상에 원하는 박막 패턴이 형성되는 공정이다.
여기서, 종래 임프린트용 몰드와 기판은 일정한 갭(gap)을 유지한 상태에서 얼라인된 후 기판이 안착된 스테이지가 상승함으로써 기판과 임프린트용 몰드는 합착된다. 그러나, 임프린트용 몰드와 기판이 소정 간격으로 이격된 상태에서 얼라인이 이루어지므로 임프린트용 몰드와 기판의 합착을 위해 기판이 안착된 스테이지 상승시 기구적 오차가 발생하게 된다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 임프린트용 몰드와 기판의 얼라인시 오차를 최소화할 수 있는 평판 표시 소자의 제조 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 평판 표시 소자의 제조 장치는 기판이 안착되는 스테이지와; 돌출부와 홈을 가지며, 상기 기판과 합착되어 상기 기판 상에 박막 패턴을 형성하는 임프린트용 몰드와; 상기 기판과 임프린트용 몰드의 합착시 상기 임프린트용 몰드의 측면을 고정하는 몰드 고정부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 기판과 임프린트용 몰드의 합착시 상기 기판은 상기 임프린트용 몰드에 얼라인되도록 상기 스테이지를 통해 위치 이동되는 것을 특징으로 한다.
상기 몰드 고정부는 상기 임프린트용 몰드와 접촉하는 면이 쐐기 형태로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 몰드 고정부는 테프론 재질로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 평판 표시 소자의 제조 방법은 스테이지 상에 액상 고분자 전구체가 형성된 기판이 안착되는 단계와; 상기 스테이지를 상승시켜 상기 액상 고분자 전구체를 홈과 돌출부를 가지는 임프린트용 몰드로 가압하도록 상기 임프린트용 몰드와 상기 기판을 합착하는 단계와; 상기 기판과 임프린트용 몰드의 합착시 상기 임프린트용 몰드의 측면을 몰드 고정부를 통해 고정하는 단계와; 상기 기판과 상기 임프린트용 몰드를 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 평판 표시 소자의 제조 장치 및 방법은 임프린트용 몰드와 기판의 합착 후 임프린트용 몰드를 몰드 고정부에 고정한 상태로 기판이 임프린트용 몰드에 얼라인된다. 이와 같이, 본 발명에 따른 평판 표시 소자의 제조 장치 및 방법은 임프린트용 몰드와 기판의 합착 후 기판이 임프린트용 몰드에 얼라인됨으로써 오버레이 정확도가 향상되며, 종래와 같은 기구적 오차를 방지할 수 있다.
이하, 첨부된 도면 및 실시 예를 통해 본 발명의 실시 예를 구체적으로 살펴 보면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 임프린트용 제조 장치를 나타내는 단면도이다.
도 1에 도시된 임프린트용 제조 장치는 기판(101)과, 임프린트용 몰드(110)와, 광원부(112)와, 비젼부(124)와, 임프린트용 몰드 지지부(120)를 구비한다.
기판(101)은 스테이지(102)에 진공 흡착되어 스테이지(102) 상에 안착된다. 이러한 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 형성된다. 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.
임프린트용 몰드 지지부(120)는 지지프레임(114)과, 거치대(116)와, 몰드 고정부(118)를 구비한다.
지지프레임(114)은 거치대(116)와 몰드 고정부(118)를 지지한다.
거치대(116)는 임프린트용 몰드(110)의 백플레인(108)의 배면의 가장 자리가 안착되도록 형성된다. 즉, 거치대(116)는 기판(101)과 중첩되지 않는 임프린트용 몰드(110)의 백플레인(108)의 배면의 가장 자리와 접촉한다. 이에 따라, 거치대(116)은 광원부(112)를 이용한 액상 고분자 전구체의 경화 공정시 적외선 또는 자외선의 이동 경로에 영향을 주지 않는다.
몰드 고정부(118)는 도 2에 도시된 바와 같이 임프린트용 몰드(110)의 측면을 고정한다. 구체적으로, 몰드 고정부(118)는 임프린트용 몰드(110)와 기판(101)의 합착된 후 임프린트용 몰드(110)와 기판(101)의 얼라인을 위해 기판(101)의 이동시 임프린트용 몰드(110)를 고정한다. 이에 따라, 기판(101)과 임프린트용 몰드(110)의 얼라인 정확도 향상을 통한 오버레이(overlay)를 향상시킬 수 있다.
또한, 몰드 고정부(118)는 임프린트용 몰드(110)와 기판(101)의 합착시 임프린트용 몰드(110)의 상면과 접촉하지 않도록 임프린트용 몰드(110)의 측면과 접촉하게 된다. 이에 따라, 임프린트용 몰드(110)와 기판(101)의 합착시 몰드 고정부(118)의 자중에 의한 압력이 기판(101) 상에 형성된 액상 고분자 전구체에 가해지지 않으므로 패턴 불량을 방지할 수 있다.
이러한 몰드 고정부(118)는 테프론(Teflon) 등과 같은 소프트한(soft) 재질로 쐐기 형태로 형성되어 임프린트용 몰드(110)의 파손을 방지함과 아울러 임프린트용 몰드(110)의 측면에 균일한 압력을 제공한다.
도 3a 내지 도 3c는 도 1에 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 3a에 도시된 바와 같이 스테이지(102) 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 3b에 도시된 바와 같이 거치대(116)의 높이 이상까지 상승하게 된다. 스테이지(102)가 거치대(116)의 높이 이상까지 상승하게 되면, 임프린트용 몰드(110)와 기판(101)이 합착되게 된다. 그런 다음, 임프린트용 몰드(110)의 측면은 몰드 고정부(118)에서 가해지는 압력에 의해 고정된다. 기판(101)은 비젼부(124)를 통해 임프린트용 몰드(110)와의 위치 편차를 확인하고 임프린트용 몰드(110)와 미스 얼라인(misalign)시 스테이지(102)를 통해 기판(101)의 위치가 이동됨으로써 얼라인 보정된다.
이와 같이, 기판(101)과 임프린트용 몰드(110)가 얼라인되면, 액상 고분자 전구체(104) 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 3c에 도시된 바와 같이 박막 패턴(104)이 형성된 기판(101)이 안착된 스테이지(102)는 하강하게 된다. 이에 따라, 임프린트용 몰드(110)는 거치대(116)에 의해 수평 고정되고, 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 4에 도시된 액정 표시 패널에 적용된다. 구체적으로, 도 4에 도시된 본 발명에 따른 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 본 발명에 따른 평판 표시 소자의 제조 장치를 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 몰드 고정부를 상세히 나타내는 도면들이다.
도 3a 내지 도 3c는 도 1에 도시된 제조 장치를 이용한 본 발명에 따른 평판 표시 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 4는 도 3a 내지 도 3c의 제조 방법에 의해 형성된 박막 패턴을 가지는 액정 표시 패널을 나타내는 사시도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
110 : 임프린트용 몰드 116 : 거치대
118 : 몰드 고정부

Claims (8)

  1. 기판이 안착되는 스테이지와;
    돌출부와 홈을 가지며, 상기 기판과 합착되어 상기 기판 상에 박막 패턴을 형성하는 임프린트용 몰드와;
    상기 기판과 상기 임프린트용 몰드의 합착시 상기 임프린트용 몰드의 측면을 고정하며, 상기 임프린트용 몰드와 접촉하는 면이 쐐기 형태로 형성되는 몰드 고정부와;
    상기 임프린트용 몰드의 배면 가장자리가 안착되는 거치대를 구비하며,
    상기 기판과 상기 임프린트용 몰드의 합착시, 상기 임프린트용 몰드 및 상기 임프린트용 몰드와 정렬된 상기 기판이 안착된 스테이지는 상기 거치대의 높이 이상까지 상승하는 것을 특징으로 하는 평판 표시 소자의 제조 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판과 임프린트용 몰드의 합착시 상기 기판은 상기 임프린트용 몰드에 얼라인되도록 상기 스테이지를 통해 위치 이동되는 것을 특징으로 하는 평판 표시 소자의 제조 장치.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 몰드 고정부는 테프론 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 평판 표시 소자의 제조 장치.
  5. 스테이지 상에 액상 고분자 전구체가 형성된 기판이 안착되는 단계와;
    홈과 돌출부를 갖는 임프린트용 몰드의 배면 가장자리를 거치대에 안착하는 단계와;
    상기 임프린트용 몰드 및 상기 임프린트용 몰드와 정렬된 상기 기판이 안착된 상기 스테이지를 상기 거치대의 높이 이상까지 상승시켜, 상기 임프린트용 몰드와 상기 기판을 합착하는 단계와;
    상기 기판과 임프린트용 몰드의 합착시 상기 임프린트용 몰드의 측면을 몰드 고정부를 통해 고정하는 단계와;
    상기 기판과 상기 임프린트용 몰드를 분리하는 단계를 포함하며,
    상기 몰드 고정부는 상기 임프린트용 몰드와 접촉하는 면이 쐐기 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 평판 표시 소자의 제조 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 기판과 임프린트용 몰드의 합착시 상기 기판은 상기 임프린트용 몰드에 얼라인되도록 상기 스테이지를 통해 위치 이동되는 것을 특징으로 하는 평판 표시 소자의 제조 방법.
  7. 삭제
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 몰드 고정부는 테프론 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 평판 표시 소자의 제조 방법.
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