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KR101695289B1 - 평판 표시 소자의 제조 장치 및 방법 - Google Patents

평판 표시 소자의 제조 장치 및 방법 Download PDF

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KR101695289B1
KR101695289B1 KR1020100040645A KR20100040645A KR101695289B1 KR 101695289 B1 KR101695289 B1 KR 101695289B1 KR 1020100040645 A KR1020100040645 A KR 1020100040645A KR 20100040645 A KR20100040645 A KR 20100040645A KR 101695289 B1 KR101695289 B1 KR 101695289B1
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imprinting
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김호수
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Abstract

본 발명은 기판과 임프린팅용 몰드의 분리를 용이하게 실시 할 수 있는 평판 표시 소자의 제조 장치 및 방법에 관한 것으로, 기판 상에 박막 패턴을 형성하기 위해 상기 기판과 합착되는 임프린팅용 몰드와; 상기 임프린팅용 몰드의 가운데 영역을 진공 흡착하는 제 1 흡착패드와; 상기 임프린팅용 몰드의 외곽 영역을 진공 흡착하는 제 2 흡착패드와; 상기 제 1 및 제 2 흡착패드의 서로 다른 영역에서 수직 이동하는 진공핀과 체결되는 체결부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

평판 표시 소자의 제조 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD OF FABRICATING FLAT DISPLAY DEVICE}
본 발명은 기판과 임프린팅용 몰드의 분리를 용이하게 실시 할 수 있는 평판 표시 소자의 제조 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 임프린트용 몰드를 이용한 패터닝 공정을 통해 평판 표시 소자의 박막을 형성할 수 있는 연구가 진행되고 있다.
이러한 패터닝 공정은 다음과 같은 순서로 진행된다. 먼저, 기판 상에 액상 수지를 도포한 후 홈과 돌출부를 가지는 임프린트용 몰드와 임프린팅용 수지를 접촉시킨다. 그러면, 임프린트용 몰드의 홈과 돌출부가 임프린팅용 수지에 반전전사된다. 그리고 경화 공정을 통해 반전전사된 임프린팅용 수지를 경화시킴으로써 기판 상에 원하는 박막 패턴이 형성된다.
여기서, 박막 패턴이 형성된 후 임프린트용 몰드와 기판을 분리하는 공정이 필수적이다. 이를 위해, 종래에는 임프린팅용 몰드를 기판보다 크게 형성하였다. 이 경우, 기판이 대면적으로 갈수록 임프린트용 몰드의 크기가 커지기 때문에 임프린트 몰드의 수급이 어렵다. 또한, 대면적으로 갈수록 기판과 임프린트용 몰드의 분리에 필요한 거리가 증가함으로써 임프린트용 몰드의 파손 가능성이 높아지는 문제점이 있다. 이를 개선하기 위해, 임프린팅용 몰드와 기판의 크기를 동일하게 형성하였다. 이 경우, 임프린팅용 몰드의 크기는 줄어들지만 임프린팅용 몰드와 기판을 분리하기 위해 높은 기계적인 힘이 필요한 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 기판과 임프린팅용 몰드의 분리를 용이하게 실시할 수 있는 평판 표시 소자의 제조 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 평판 표시 소자의 제조 장치는 기판 상에 박막 패턴을 형성하기 위해 상기 기판과 합착되는 임프린팅용 몰드와; 상기 임프린팅용 몰드의 가운데 영역을 진공 흡착하는 제 1 흡착패드와; 상기 임프린팅용 몰드의 외곽 영역을 진공 흡착하는 제 2 흡착패드와; 상기 제 1 및 제 2 흡착패드의 서로 다른 영역에서 수직 이동하는 진공핀과 체결되는 체결부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 체결부는 상기 제 1 흡착패드의 중앙부에 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 체결부는 상기 임프린팅용 몰드의 모서리와 인접하도록 상기 제 2 흡착패드의 가장 자리부에 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 및 제 2 흡착패드는 원형 또는 다각형의 형태를 가진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 평판 표시 소자의 제조 방법은 기판 상에 박막 패턴을 형성하기 위해 돌출부와 홈을 가지는 임프린팅용 몰드와 상기 기판을 합착하는 단계와, 상기 임프린틴용 몰드의 가운데 영역을 진공 흡착하는 제 1 흡착패드와, 상기 임프린팅용 몰드의 외곽 영역을 진공 흡착하는 제 2 흡착패드와, 상기 제 1 및 제 2 흡착패드의 서로 다른 영역에서 수직 이동하는 진공핀과 체결되는 체결부를 이용하여 상기 기판과 상기 임프린팅용 몰드를 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 평판 표시 소자의 제조 장치 및 방법은 임프린팅용 몰드의 가운데 영역을 진공흡착하는 제 1 흡착패드와, 임프린팅용 몰드의 외곽 영역을 진공흡착하는 제 2 흡착패드를 구비한다.
이때, 제 2 흡착패드와 진공핀이 체결되는 체결부가 임프린팅용 몰드의 외곽 모서리와 인접하도록 제 2 흡착패드의 가장 자리부에 형성된다. 따라서, 기판과 임프린팅용 몰드의 분리시 제 2 흡착패드를 수직 상승시키는 힘의 작용점이 임프린팅용 몰드의 외곽 모서리와 인접한 제 2 흡착패드의 외곽 영역에 위치한다. 이에 따라, 제 2 흡착패드는 체결부가 제 2 흡착패드의 중앙부에 위치할 때 보다 적은 힘으로 기판과 임프린팅용 몰드를 분리할 수 있다. 이때, 기판과 임프린팅용 몰드의 분리시 필요한 힘이 줄어들면 임프린팅용 몰드의 파손을 줄일 수 있다.
또한, 흡착력을 높이기 위해 흡착패드의 크기가 증가하더라도 흡착패드의 체결부가 이동하므로 기판으로부터 임프린팅용 몰드를 분리하는 힘의 작용점이 임프린팅용 몰드의 외곽 모서리와 인접하게 유지할 수 있다.
또한, 기판으로부터 임프린팅용 몰드의 분리 시간이 감소되므로 공정 시간을 줄일 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 임프린팅용 제조 장치를 나타내는 단면도.
도 2는 도 1에 도시된 제 2 흡착패드를 구체적으로 나타낸 평면도 및 단면도.
도 3a 내지 도 3c는 도 1 및 도 2에 도시된 임프린팅용 제조 장치를 이용한 박막 패턴의 제조 방법을 나타낸 단면도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판과 임프린팅용 몰드의 분리 방법을 나타낸 단면도.
도 5는 도 3a 내지 도 3c의 제조 방법에 의해 형성된 박막 패턴을 가지는 액정 표시 패널을 나타내는 사시도.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 평판 표시 소자의 제조 장치 및 방법을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 임프린팅용 제조 장치를 나타내는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 임프린팅용 제조 장치는 박막 패턴(6)이 형성되는 기판(4)이 안착되는 스테이지(2)와, 박막 패턴(6)을 형성하는 임프린팅용 몰드(12)와, 임프린팅용 몰드(12)를 진공흡착하는 다수의 흡착패드(14, 15)와, 각 흡착패드(14, 15)와 체결되어 수직 이동하는 다수의 진공핀(16)을 구비한다.
스테이지(2)는 진공 라인(20)을 통해 기판(4)을 흡착/고정한다. 기판(4) 상에는 임프린팅용 몰드(12)에 의해 가압/접촉됨으로써 패터닝 되는 박막 패턴(6)이 형성된다. 이러한 박막 패턴(6)은 임프린팅용 몰드(12)의 홈과 돌출부 각각과 반전전사된 형태로 형성된다.
임프린팅용 몰드(12)는 박막 패턴(6)을 형성하기 위한 홈과 돌출부를 구비한 몰드부(8)와, 몰드부(8)를 지지하는 백플레인(10)을 포함한다.
다수의 진공핀(16)은 각 흡착패드(14, 15)를 체결하고 수직 이동한다. 이때, 다수의 진공핀(16)이 수직 하강하면 임프린팅용 몰드(12)가 기판(4)과 합착되고, 다수의 진공핀(16)이 수직 상승하면 임프린팅용 몰드(12)가 기판(4)으로부터 분리된다.
다수의 흡착패드(14, 15)는 임프린팅용 몰드(12)를 진공흡착함으로써 기판(4)과 임프린팅용 몰드(12)를 합착 또는 분리한다. 이러한 다수의 흡착패드(14, 15)는 고무재질을 이용하여 원형 또는 다각형 등의 형태로 형성된다. 이러한 다수의 흡착패드(14, 15)는 임프린팅용 몰드(12)의 가운데 영역을 진공흡착하는 제 1 흡착패드(15)와, 임프린팅용 몰드(12)의 외곽 영역을 진공흡착하는 제 2 흡착패드(14)를 구비한다.
제 1 흡착패드(15)의 중앙부에는 체결부(18)가 형성되며, 그 체결부(18)를 통해 제 1 흡착패드(15)와 진공핀(16)과 체결된다. 따라서, 기판(4)과 임프린팅용 몰드(12)의 분리시 제 1 흡착패드(15)를 수직 상승시키는 힘의 작용점이 체결부(18)와 대응하는 제 1 흡착패드(15)의 중앙부에 위치한다.
제 2 흡착패드(14)는 도 2에 도시된 바와 같이, 체결부(18)를 통해 진공핀(16)과 체결된다. 이때, 제 2 흡착패드(14)의 체결부(18)는 제 2 흡착패드(14)의 외곽 영역에 형성된다. 구체적으로, 제 2 흡착패드(14)의 체결부(18)는 임프린팅용 몰드(12)의 외곽 모서리와 인접하도록 제 2 흡착패드(14)의 가장 자리부에 형성된다. 따라서, 기판(4)과 임프린팅용 몰드(12)의 분리시 제 2 흡착패드(14)를 수직 상승시키는 힘의 작용점이 임프린팅용 몰드(12)의 외곽 모서리와 인접한 제 2 흡착패드(14)의 가장 자리부에 위치한다. 이러한 제 2 흡착패드(14)는 체결부(18)가 제 2 흡착패드(14)의 중앙부에 위치할 때 보다 적은 힘으로 기판(4)과 임프린팅용 몰드(12)를 분리할 수 있다.
이러한 임프린팅용 제조 장치를 이용한 박막 패턴의 제조 방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 3a 내지 도 3c는 도 1 및 도 2에 도시된 임프린팅용 제조 장치를 이용한 박막 패턴의 제조 방법을 나타낸 단면도이다.
먼저, 기판(4) 상에 임프린팅용 수지가 스핀 코팅 또는 스핀리스 코팅 등의 방법으로 도포된다. 임프린팅용 수지가 도포된 기판(4)은 도 3a에 도시된 바와 같이, 진공 라인(20)을 통해 스테이지(2)에 흡착/고정된다. 또한, 홈과 돌출부를 갖는 임프린팅용 몰드(12)는 다수의 흡착패드(14, 15) 및 진공핀(16)에 의해 흡착/고정된다. 이러한 임프린팅용 몰드(12)는 진공핀(16)이 수직 하강함으로써 임프린팅용 수지와 합착되고, 열 또는 광을 통해 경화된다. 이에 따라, 임프린팅용 수지 내의 용매가 임프린팅용 몰드(12) 표면으로 흡수되면서 임프린팅용 수지가 임프린팅용 몰드(12)의 홈내로 이동하게 되므로 기판(4) 상에 박막 패턴(6)이 형성된다. 이러한 박막 패턴(6)은 임프린팅용 몰드(12)의 홈과 반전전사된 형태를 갖는다.
이어서, 도 3b 및 도 3c에 도시된 바와 같이 박막 패턴(6)이 형성된 후에 임프린팅용 몰드(12)의 일측에서 타측으로 순차적으로 흡착패드(14, 15) 및 진공핀(16)이 수직 상승한다. 이를 구체적으로 설명하면, 먼저 임프린팅용 몰드(12)의 일측에 위치하는 제 2 흡착패드(14)에 체결된 진공핀(16)이 수직 상승한다. 이에 따라, 임프린팅용 몰드(12)의 일측이 기판(4)과 분리된다. 이때, 제 2 흡착패드(14)는 체결부(18)가 임프린팅용 몰드(12)의 일측 모서리와 인접한 제 2 흡착패드(14)의 가장 자리부에 형성된다. 이에 따라, 제 2 흡착패드(14)를 수직 상승시키는 힘의 작용점이 임프린팅용 몰드(12)의 일측 모서리와 인접한 제 2 흡착패드(14)의 가장 자리부에 위치한다. 이에 따라, 제 2 흡착 패드는 체결부(18)가 제 2 흡착패드(14)의 중앙부에 위치할 때 보다 적은 힘으로 기판(4)과 임프린팅용 몰드(12)를 분리할 수 있다.
임프린팅용 몰드(12)의 일측이 기판(4)과 분리된 후 제 1 흡착패드(15)에 연결된 진공핀(16)의 일측에서 타측 방향으로 순차적으로 수직 상승한다. 그리고, 임프린팅용 몰드(12)의 타측에 위치하는 제 2 흡착패드(14)에 연결된 진공핀(16)이 수직 상승한다. 이에 따라, 임프린팅용 몰드(12)가 기판(4)의 일측에서부터 순차적으로 분리된다.
한편, 임프린팅용 몰드(12)와 기판(4)의 분리를 원활하게 하기 위해 기판(4)과 합착된 임프린팅용 몰드(12)의 측면에서 N2가스를 불어준다.
한편, 도 3b 및 도 3c에서는 기판(4)으로부터 임프린팅용 몰드(12)를 일측에서 타측으로 순차적으로 분리하였지만 도 4에 도시된 바와 같이, 박막 패턴(6)이 형성된 후에 임프린팅용 몰드(12)를 기판(4)의 양쪽 측면에서 가운데 영역으로 순차적으로 분리할 수도 있다.
한편, 본 발명에 따른 임프린트용 몰드(12)로 형성된 박막 패턴(6)은 도 5에 도시된 액정 표시 패널에 적용된다. 구체적으로, 도 5에 도시된 본 발명에 따른 액정 표시 패널은 액정층(60)을 사이에 두고 서로 대향하여 합착된 박막 트랜지스터 기판(30) 및 컬러 필터 기판(50)을 구비한다.
컬러 필터 기판(50)은 상부기판(52) 상에 빛샘 방지를 위해 형성된 블랙매트릭스(58), 컬러 구현을 위한 컬러필터(54), 화소 전극과 전계를 형성하는 공통 전극(56), 평탄화를 위한 오버 코트층과, 오버 코트층 상에 형성되며 셀갭 유지를 위한 컬럼 스페이서와, 컬럼 스페이서와 이들을 덮는 상부 배향막(미도시)을 구비한다.
박막 트랜지스터 기판(30)은 하부 기판(32) 위에 서로 교차하게 형성된 게이트 라인(36) 및 데이터 라인(34)과, 그 교차부에 인접한 박막 트랜지스터(38)와, 그 교차 구조로 마련된 화소 영역에 형성된 화소 전극(40) 및 이들을 덮는 하부 배향막(미도시)을 구비한다.
이러한 액정 표시 패널의 컬러필터(54), 블랙 매트릭스(58) 및 컬럼 스페이서, 박막 트랜지스터(38), 게이트 라인(36), 데이터 라인(34) 및 화소 전극(40) 등은 각각의 패턴과 대응하는 홈을 가지는 상술한 임프린트용 몰드를 이용한 패터닝 공정을 통해 형성될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 평판 표시 소자의 제조 장치 및 방법은 임프린팅용 몰드(12)의 가운데 영역을 진공흡착하는 제 1 흡착패드(15)와, 임프린팅용 몰드(12)의 외곽 영역을 진공흡착하는 제 2 흡착패드(14)를 구비한다.
이때, 제 2 흡착패드(14)와 진공핀(16)이 체결되는 체결부(18)가 임프린팅용 몰드(12)의 외곽 모서리와 인접하도록 제 2 흡착패드(14)의 가장 자리부에 형성된다. 따라서, 기판(4)과 임프린팅용 몰드(12)의 분리시 제 2 흡착패드(14)를 수직 상승시키는 힘의 작용점이 임프린팅용 몰드(12)의 외곽 모서리와 인접한 제 2 흡착패드(14)의 외곽 영역에 위치한다. 이에 따라, 제 2 흡착패드(14)는 체결부(18)가 제 2 흡착패드(14)의 중앙부에 위치할 때 보다 적은 힘으로 기판(4)과 임프린팅용 몰드(12)를 분리할 수 있다. 이때, 기판(4)과 임프린팅용 몰드(12)의 분리시 필요한 힘이 줄어들면 임프린팅용 몰드(12)의 파손을 줄일 수 있다.
또한, 흡착력을 높이기 위해 흡착패드(14, 15)의 크기가 증가하더라도 흡착패드(14, 15)의 체결부(18)가 이동하므로 기판(4)으로부터 임프린팅용 몰드(12)를 분리하는 힘의 작용점이 임프린팅용 몰드(12)의 외곽 모서리와 인접하게 유지할 수 있다.
또한, 기판(4)으로부터 임프린팅용 몰드(12)의 분리 시간이 감소되므로 공정 시간을 줄일 수 있어 생산성을 향상시킬 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.
4: 기판 6: 박막 패턴
12: 임프린팅용 몰드 14: 흡착패드
16: 진공핀 18: 체결부

Claims (8)

  1. 기판 상에 박막 패턴을 형성하기 위해 상기 기판과 합착되는 임프린팅용 몰드와;
    상기 임프린팅용 몰드의 가운데 영역을 진공 흡착하는 제 1 흡착패드와;
    상기 임프린팅용 몰드의 외곽 영역을 진공 흡착하는 제 2 흡착패드와;
    상기 제 1 및 제 2 흡착패드의 서로 다른 영역에서 수직 이동하는 진공핀과 체결되는 체결부를 구비하고,
    상기 체결부는 상기 임프린티용 몰드의 모서리와 인접하도록 상기 제 2 흡착패드의 가장자리부에 위치하는 것을 특징으로 하는 평판 표시 소자의 제조 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 체결부는 상기 제 1 흡착패드의 중앙부에 형성되는 것을 특징으로 하는 평판 표시 소자의 제조 장치.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 흡착패드는
    원형 또는 다각형의 형태를 가진 것을 특징으로 하는 평판 표시 소자의 제조장치.
  5. 기판 상에 박막 패턴을 형성하기 위해 돌출부와 홈을 가지는 임프린팅용 몰드와 상기 기판을 합착하는 단계와,
    상기 임프린틴용 몰드의 가운데 영역을 진공 흡착하는 제 1 흡착패드와, 상기 임프린팅용 몰드의 외곽 영역을 진공 흡착하는 제 2 흡착패드와, 상기 제 1 및 제 2 흡착패드의 서로 다른 영역에서 수직 이동하는 진공핀과 체결되는 체결부를 이용하여 상기 기판과 상기 임프린팅용 몰드를 분리하는 단계를 포함하고,
    상기 체결부는 상기 임프린팅용 몰드의 모서리와 인접하도록 상기 제 2 흡착패드의 가장자리부에 위치하는 것을 특징으로 하는 평판 표시 소자의 제조 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 체결부는 상기 제 1 흡착패드의 중앙부에 형성되는 것을 특징으로 하는 평판 표시 소자의 제조 방법.
  7. 삭제
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 흡착패드는
    원형 또는 다각형의 형태를 가진 것을 특징으로 하는 평판 표시 소자의 제조 방법.
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