KR20080014429A - 임프린트 방법 - Google Patents

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KR20080014429A
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김규영
배정목
장재혁
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Abstract

본 발명은 임프린트 공정을 통해 균일한 박막 패턴을 형성할 수 있는 임프린트 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 임프린트 방법은 기판상에 수지를 코팅하는 단계와; 상기 수지 위에 몰드를 안착하고 램프가 내장된 롤러를 사용하여 상기 수지를 성형과 동시에 가경화 시키는 단계; 및 자외선을 조사하여 상기 수지를 본경화 시키는 단계를 포함하는 임프린트 방법이다.
임프린트, 자외선 램프, 롤러

Description

임프린트 방법{IMPRINT METHOD}
도 1a 내지 도 1b는 본 발명에 따른 롤러를 나타내는 사시도와 단면도.
도 2 는 본 발명에 따른 임프린트 공정시 임프린트 수지 위치를 나타내는 사시도.
도 3a 내지 도 3b는 임프린트 공정시 임프린트 몰드를 가압 및 롤링을 나타내는 사시도와 단면도.
도 4 는 임프린트 공정시 수지를 경화시키는 자외선 램프를 나타내는 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 표시패널을 나타내는 사시도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 기판 3: 수지
5: 임프린트 몰드 6: 홈
7: 외부 롤러 8: 내부 롤러
9, 13: 자외선 램프 10: 돌출부
11: 투과창 12: 투과부
15: 차단막 21: 액정
23: 상부 배향막 25: 공통전극
27: 컬러필터 29: 상부기판
30: 컬러필터 기판 31: 블랙 매트릭스
33: 데이터 라인 35: 화소 전극
37: 박막 트랜지스터 39: 게이트 라인
41: 하부기판 43: 하부 배향막
45: 박막 트랜지스터기판 47: 칼럼 스페이서
본 발명은 임프린트 방법에 관한 것으로, 특히 임프린트 공정을 통해 균일한 박막 패턴을 형성할 수 있는 임프린트 방법에 관한 것이다.
액정표시장치(Liquid Crystal Display)는 매트릭스(Matrix)형태로 배열된 액정 셀들의 광투과율을 화상 신호정보에 따라 조절함으로써, 원하는 화상을 표시할 수 있도록 하는 장치이다. 이러한 액정표시장치는 평판형 디스플레이 장치로 얇고 가벼우며, 낮은 소비전력 및 낮은 구동전압을 갖추고 있어, 다양한 전자장치에 광범위하게 사용되고 있다.
이러한 액정표시장치는 박막 트랜지스터기판 및 컬러필터기판과, 박막 트랜지스터기판 및 컬러필터기판 사이에 형성된 액정을 포함하는 액정표시패널을 가진다. 이러한 액정표시패널은 공정 소요시간이 길고 노광 장비 등의 고가의 장비가 필요한 포토레지스트(Photoresist)공정 대신에 임프린트(Imprint) 공정으로 대신하여 형성할 수 있다.
임프린트 공정은 패널의 모양에 따라 적당한 형태를 가지는 임프린트 몰드를 수지(Resin) 전면에 가압하는 전면 균일 가압방법과, 수지상에 임프린트 몰드를 접착시킨 다음 롤러로 가압하는 롤러 가압 방법 등을 포함한다.
롤러 가압방법은 임프린트 몰드의 일측인 가압 시작위치에서 임트린트 몰드의 타측인 가압종료 위치까지 롤러가 동일한 압력과 동일한 속도로 회전하면서 임프린트 수지를 가압하는 것이다. 그런 후 경화시키는 공정을 거치게 된다. 그러나 임프린트 몰드 가압과 경화공정 사이의 공정시간이 지체되면 임프린트 수지가 웨이브(Wave)형태로 나타날 수 있고, 롤러가 지나간 후의 부분은 가압 되는 면적이 없기 때문에 수지가 가압된 상태를 유지할 수 없는 단점이 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는 임프린트 공정을 통해 균일한 두께를 가지는 박막 패턴을 형성할 수 있는 표시패널의 임프린트 방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 표시패널의 임프린트 장치 및 임프린트 방법은 기판상에 수지를 코팅하는 단계와 상기 수지 위에 몰드를 안착하고 램프가 내장된 롤러를 사용하여 상기 수지를 성형과 동시에 가경화 시키는 단계 및 자외선을 조사하여 상기 수지를 본경화 시키는 단계를 포함하는 임프린트 방법이다.
구체적으로 상기 롤러의 내부롤러 투과부와 외부롤러 투과창이 중첩될 때마다 상기 수지가 가경화 되는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 롤러의 내부롤러 투과부와 외부롤러 투과창이 롤러 하단부에서 중첩되는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 램프는 자외선 램프인 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 수지는 스핀코팅, 슬릿코팅 및 디스펜싱 중 선택된 어느 하나를 사용해 코팅하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 몰드를 수지 일단에 위치시켜 타단까지 순차적으로 접촉하는 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제 외에 본 발명의 다른 기술적 과제 및 이점들은 첨부 도면을 참조한 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 롤러를 나타내는 사시도와 단면도이다.
도 1을 참조하면 롤러는 외부롤러(7)와 내부롤러(8)로 구성된다.
외부롤러(7)는 불투명한 소재로 형성되며 투과창(11)이 포함된 구조이다.
투과창(11)은 내부롤러(8)의 자외선 램프(13)로부터 자외선이 투과되는 곳으로 유리 또는 투명 아크릴등 투명한 소재가 사용된다.
내부롤러(8)는 투명 소재로 형성되며 자외선 램프(13)와 차단막(15) 그리고 자외선이 통과하는 차단막(15) 사이의 투과부(12)로 구성된다.
자외선 램프(13)는 롤링시 외부롤러(7)의 투과창(11)을 통해 수지를 가경화 시킨다.
차단막(15)은 자외선이 투과하지 못하는 재질로 투과창(11)과 대응된 크기를 제외한 나머지 부분은 내부롤러(8)를 감싼다. 그리고, 롤러 진행 방향 앞부분은 경화되지 않아야 하기 때문에 내부롤러(8)는 고정되어 있으며 외부롤러(7)만 회전하는 2중 구조이다. 즉, 차단막(15) 부분은 투명한 재질인 내부 롤러(8)에 고정되어 있고, 내부롤러(8)는 불투명한 소재로 구성되어 외부롤러(7)만 돌아가는 구조이다. 따라서, 자외선은 내부롤러(8)부분의 투과부(12)가 위치한 곳을 통과한다. 이에 따라, 롤러가 진행방향으로 회전하다 내부롤러(8)의 투과부(12)와 외부롤러(7)의 투과창(11)이 중첩될 때만 자외선을 투과하여 가경화 된다. 자외선이 투과하여 가경화 되는 부분은 롤러의 하단부가 된다.
상기 롤러를 사용하여 임프린트 공정을 수행하는 단계는 도 2 내지 도 5를 참조해 설명하겠다.
도 2 는 본 발명에 따른 임프린트 공정시 임프린트 수지 위치를 나타내는 사 시도이다.
도 2를 참조하면 양면이 연마된 기판(1)상에 수지(3)가 형성된다. 구체적인 코팅 방법으로는 스핀코팅(Spin coating), 슬릿코팅(Slit coating) 및 디스펜싱(Dispensing) 등의 코팅 방법이 사용된다. 수지(3)는 자외선에 반응하는 아크릴레이트 화합물 등으로 구성된 액상 자외선 경화수지 조성물 및 에폭시 수지, 불포화 폴리에스테르 수지 등으로 구성된 시트형 자외선 경화수지 조성물 등도 사용될 수 있다.
도 3a 내지 도 3b 는 임프린트 공정시 임프린트 몰드를 가압 및 롤링하는 것을 나타내는 사시도와 단면도이다.
도 3a를 참조하면 기판(1)상에 수지(3)가 형성된 후 수지(3) 일측에 임프린트 몰드(5) 후단을 정렬시킨다. 임프린트 몰드(5)를 순차적으로 수지(3)를 코팅한 기판(1)상에 접촉시키면서 롤링을 실시한다. 임프린트 몰드(5)와 수지(3) 사이에 공기가 있으면 그 부분이 결함으로 검출되기 때문에 소프트한 몰드를 사용할 경우 기판(1)의 가장자리 부분부터 순차적으로 접촉시킨다. 이에 따라 자외선 램프(13)의 투과창(11)을 통해 자외선이 조사되는 부분은 롤러가 임프린트 몰드(5)를 가압한 몰드면이 된다. 따라서, 몰드면 바로 아래에 위치하고 있는 수지(3)가 경화된다. 수지(3)가 가경화되는 부분은 외부롤러(7)의 투과창(11)을 통해 자외선이 조사된 후 외부롤러(7)가 한 바퀴 돌고 투과창(11)과 내부롤러(8)의 투과부(12)가 중첩되어 다시 자외선이 조사되는 부분이다. 따라서, 일정간격으로 수지(3)가 가경화 됨을 알 수 있다.
도 3b를 참조하면 접촉된 부분은 롤러 콘트롤러에 의해 일정한 방향과 속도 및 압력이 조절되는 롤러가 정렬되며 롤링을 실시한다. 롤러는 임프린트 몰드(5)의 일측, 즉 가압 시작 위치에서 타측인 가압종료 위치로 이동하면서 임프린트 몰드(5)를 가압함으로써 그 가압력이 수지(3)로 전달되어 박막 패턴이 형성된다. 박막 패턴은 임프린트 몰드(5)의 접촉부로 수지(3)가 이동함으로써 접촉부와 반전 전사된 패턴 형태로 형성된다. 그리고 가압 후 제거되고 남아 있는 수지(3)는 원상태를 유지하도록 한다. 이에 따라 홈(6) 형태의 접촉부는 추후에 박막 패턴이 형성될 영역에 정렬된다.
현재 사용하는 수지(3)의 완전 경화 시간은 약 15초 정도이므로 롤러가 이동하면서 약간씩 경화시키는 정도로는 완전경화가 되지 않는다. 즉, 가경화 후 다음 공정을 진행하는데 전혀 문제가 되지 않는다. 또한 롤러 진행 후에도 일정한 막 두께를 유지할 수 있게 된다.
도 4는 임프린트 공정시 수지를 경화시키는 자외선 램프를 나타내는 사시도 이다.
도 4를 참조하면 임프린트 몰드(5)는 자외선이 통과할 수 있는 투명한 고분자 소재가 사용된다. 기판상에 롤러를 통해 가압과 동시에 가경화된 수지에 형성된 패턴을 경화하기 위해 자외선 램프(9)가 임프린트 몰드(5)상에 위치한다. 여기서 형성된 패턴은 임프린트 몰드(5)를 통과한 자외선 램프(9)의 자외선을 통해 경화 된다. 그리고 본 경화 단계를 마친 패턴을 감싸고 있던 임프린트 몰드(5)는 제거 된다.
롤링 방식의 임프린트 공정은 수지(3) 코팅 후 임프린팅을 하고 수지(3)를 경화시키는 공정을 거쳐야 한다. 그러나 이러한 공정을 거치는 동안 수지(3)와 임프린트 몰드(5)의 정렬(Align)이나 수지(3)가 수축하는 문제가 발생할 수 있다. 따라서 임프린트 몰드(5)는 가압된 상태를 잘 유지해야 된다. 이런 이유로 본 발명은 임프린트 공정을 수지(3) 코팅 후 임프린트 몰드(5) 가압과 함께 수지(3)를 가경화시키고 난후 본 경화시키는 방식이 이용된다.
도 7 은 본 발명에 따른 표시패널을 나타내는 사시도 이다.
액정표시패널은 액정층을 사이에 두고 서로 대향 하여 접착된 박막 트랜지스터기판(45)과 컬러필터 기판(30)으로 구성된다.
컬러필터 기판(30)은 상부기판(29)상에 순차적으로 형성된 블랙 매트릭스(31), 컬러필터(27), 공통전극(25), 상부 배향막(23) 및 칼럼 스페이서(47)를 구비한다.
블랙 매트릭스(31)는 상부기판(29)을 컬러필터(27)가 형성될 다수의 셀 영역들로 나누고, 인접한 셀들 간의 광 간섭 및 외부광 반사를 방지한다. 이를 위해, 블랙 매트릭스(31)는 상부기판(29)상에 형성된 데이터 라인(33), 게이트 라인(39) 및 박막 트랜지스터(37) 중 적어도 어느 하나와 중첩되게 하부기판(41)상에 형성된다.
컬러필터(27)는 블랙 매트릭스(31)에 의해 구분된 셀 영역에 적(R), 녹(G), 청(R)으로 구분되게 형성되어 적, 녹, 청색 광을 각각 투과시킨다.
공통전극(25)은 컬러필터(27) 위에 도포된 투명 도전층으로 액정(21) 구동 시 기준이 되는 공통전압(Vcom)을 공급한다.
상부 배향막(23)은 블랙 매트릭스(31), 컬러필터(27) 및 공통전극(25)이 형성된 상부기판(29)상에 액정배향을 위해 도포 된다.
칼럼 스페이서(47)는 박막 트랜지스터 기판(45)과 컬러필터 기판(30)과의 셀갭을 일정하게 유지시키는 역할을 한다. 이러한 칼럼 스페이서(47)는 상부 배향막(23)과 동일 물질로 형성된다.
박막 트랜지스터기판(45)은 상부기판(29) 위에 서로 교차하게 형성된 게이트 라인(39) 및 데이터 라인(33)과 그 교차부에 인접한 박막 트랜지스터(37)와 그 교차 구조로 마련된 화소 영역에 형성된 화소 전극(35)을 구비한다.
박막 트랜지스터(37)는 게이트 라인(39)에 공급되는 스캔 신호에 응답하여 데이터 라인(33)에 공급되는 화소 신호가 화소 전극(35)에 충전되어 유지되게 한다. 이를 위하여 박막 트랜지스터(37)는 게이트 라인(39)과 접속된 게이트 전극, 데이터 라인(33)과 접속된 소스 전극, 소스 전극과 대향 하게 위치하여 화소 전극(35)과 접속된 드레인 전극, 소스 전극과 드레인 전극 사이에 채널을 형성하는 활성층, 소스 전극 및 드레인 전극과의 오믹 접촉을 위한 오믹 접촉층으로 형성된다.
화소 전극(35)은 박막 트랜지스터(37)로부터 공급된 화소 신호를 충전하여 컬러필터 기판(30)에 형성되는 공통 전극(25)과 전위차를 발생시키게 된다. 이 전위차에 의해 박막 트랜지스터 기판(45)과 컬러필터 기판(30)에 위치하는 액정(21)이 유전 이방성에 의해 회전하게 되며 백라이트 유닛으로부터 화소 전극(35)을 경 유하여 입사되는 광량을 조절하여 컬러필터 기판(30) 쪽으로 투과시키게 된다.
하부 배향막(43)은 박막 트랜지스터(37) 및 화소 전극(35)이 형성된 하부 기판(41)상에 액정 배향을 위해 도포 된다.
본 발명에 따른 액정 표시 패널은 상부 배향막(23) 및 하부 배향막(43) 중 적어도 어느 하나와 칼럼 스페이서(47)가 동일 물질로 동시에 형성된다.
배향막은 상부 기판(29)상에 형성되는 상부 배향막(23)을 예로 들어 설명하기로 한다.
블랙 매트릭스(31), 컬러필터(27) 및 공통 전극(25)이 형성된 상부 기판(29)상에 도 2에 도시된 바와 같이 수지(3)가 스핀코팅(Spin coating), 슬릿코팅(Slit coating) 및 디스펜싱(Dispensing) 등의 코팅방법으로 코팅된다. 이어서, 수지(3) 상부에 임프린트 몰드(5)가 정렬된다. 임프린트 몰드(5)의 돌출부는 상부 배향막(23)이 형성될 영역과 대응되며, 임프린트 몰드(5)의 홈은 칼럼 스페이서(47)가 형성될 영역과 대응된다. 이러한 임프린트 몰드(5)의 돌출부 표면과 수지(3)가 접속되도록 롤러를 사용하여 수지(3)를 가압하며 가경화 시킨다. 이에 따라, 수지(3) 일부가 임프린트 몰드(5)의 홈 내로 이동함으로써 임프린트 몰드(5)의 홈(6)과 반전 전사된 패턴 형태의 칼럼 스페이서(47)와, 임프린트 몰드(5)의 돌출부(48)와 대응되는 영역에 표면이 평탄한 상부 배향막(23)이 형성된다.
그런 다음, 임프린트 몰드(5)와 상부 기판(29)의 수지(3)는 자외선 램프(7)를 통해 본 경화 단계를 거친다.
또한, 본 발명에 따른 임프린트 방법은 임프린트 몰드(5)를 이용하여 상부 배향막(23)과 칼럼 스페이서(47)가 동시에 형성되는 것을 예로 들어 설명하였다. 하지만, 이외에도 하부 배향막(43)과 칼럼 스페이서(47)를 임프린트 몰드(5)를 이용하여 동시에 형성할 수도 있다. 이와 같이 임프린트 공정은 표시패널을 만드는 모든 공정에 쓰일 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 임프린트 방법은 임프린트 몰드를 가압 후 롤러 내측에 위치한 자외선램프를 통해 수지를 가경화 시킴으로써 임프린트 공정시 균일한 두께를 가지는 박막 패턴을 형성할 수 있다. 이에 따라, 후속공정 진행률이 높아짐과 아울러 품질을 높일 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (6)

  1. (a) 기판상에 수지를 코팅하는 단계;
    (b) 상기 수지 위에 몰드를 안착하고 램프가 내장된 롤러를 사용하여 상기 수지를 성형과 동시에 가경화 시키는 단계; 및
    (c) 자외선을 조사하여 상기 수지를 본 경화시키는 단계를 포함하는 임프린트 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 (b) 단계에서 상기 롤러의 내부롤러 투과부와 외부롤러 투과창이 중첩될 때마다 상기 수지가 가경화 되는 것을 특징으로 하는 임프린트 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 롤러의 내부롤러 투과부와 외부롤러 투과창이 롤러 하단부에서 중첩되는 것을 특징으로 하는 임프린트 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 램프는 자외선 램프인 것을 특징으로 하는 임프린트 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 수지는 스핀코팅, 슬릿코팅 및 디스펜싱 중 선택된 어느 하나를 사용해 코팅하는 것을 특징으로 하는 임프린트 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 몰드를 수지 일단에 위치시켜 타단까지 순차적으로 접촉하는 것을 특징으로 하는 임프린트 방법.
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