액정 표시 장치용 인쇄 장비{PRINTING SYSTEM FOR LIQUID CRYSTAL DISPLAY}

본 발명은 액정 표시 장치의 박막 트랜지스터나 칼라 필터 및 블랙 매트릭스 제조시 사용되는 인쇄 방법에 관한 것으로, 상세하게는 레지스트가 클리체에 대하여 쉽게 탈착될 수 있고 기판에 잘 붙게 하기 위한 레지스트의 선택적 부착 방법에 관한 것이다.

TV와 컴퓨터의 정보를 디스플레이 하기 위해 지금까지 주로 CRT 모니터가 사용되어 왔다. CRT는 화질이 우수하고 화면 밝기가 좋아 그동안 디스플레이의 주종을 이루어왔다. 그러나 화면이 커짐에 따라 CRT 모니터의 크기가 너무 커져 공간을 많이 차지하는 문제점이 발생하기도 하였으며, 휴대용 기기가 보편화되면서 디스플레이의 무게 또한 문제가 되었다.

이러한 문제점들을 해결한 것이 액정 디스플레이, 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel), 유기 EL(Electro Luminescence), LED(Light Emitting Diode), FED(Field Emission Display) 등의 평판형 디스플레이 소자들이다. 이러한 평판형 디스플레이 중 노우트북 PC나 컴퓨터 모니터 등으로 이미 널리 사용되고 있으며 소비전력 소모가 적은 장점을 가지고 있는 액정 표시 장치(LCD)가 각광을 받고 있다.

도 1을 참조하여 상기 액정 표시 장치를 구성하고 있는 하부 기판 및 상부 기판의 구조와 기능에 관하여 상세히 설명한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 상부 기판은 유리 기판(10)위에 적색, 녹색, 청색의 세 가지 기본색깔의 염료나 혹은 안료를 포함하는 수지막의 컬러 필터(11)와, 상기 칼라 필터(11)의 픽셀 사이에 형성된 광 차단막의 블랙 매트릭스(12)와, 상기의 컬러 필터(11)의 평탄화를 위하여 또는 ITO 와의 접착력을 향상시키기 위한 오버 코우트(over coat)막(미도시)과, 액정셀에 전압을 인가하기 위해 형성된 투명한 전도체인 ITO로 만들어진 공통전극(13)과, 액정 분자들의 배향을 위해 형성된 배향막(14)으로 구성되어 있다.

상기 하부 기판은 도 1에 도시한 바와 같이, 유리 기판(10) 상부에 형성되어 주사신호가 인가되는 게이트 전극(15)과, 주사 신호에 대응하여 데이터 신호를 전송하도록 마련된 액티브층(16)과, 액티브층(16)과 게이트 전극(15),을 전기적으로 격리시켜주는 게이트 절연막(17)과, 액티브층(16)의 상부에 형성되어 데이터 신호를 인가하는 소오스 전극(18)과, 데이터 신호를 화소 전극에 인가하는 드레인 전극(19)과, 소오스 전극(18) 및 드레인 전극(19)을 보호하는 보호막(20)으로 이루어져 있다. 그리고 드레인 전극(19)은 컨택홀을 통하여 화소 전극(21)과 연결되어 있으며, 화소 전극(21)은 광빔이 투과 되도록 ITO로 이루어진 투명 전극으로 형성되어 있다. 그리고, 액정 분자들의 배향을 위해 형성된 배향막(14)이 구성되어 있다.

상기 액티브층(16)은 비정질 실리콘(a-Si)을 증착하여 형성된 반도체층(16a)과, 반도체층(16a)의 양측 상부에 n+ 도핑된 오믹 접촉층(ohmic contact layer)(16b)으로 구성되어 있다.

상기 액정 표시 장치를 제작하기 위해서는 여러 번의 박막 증착 공정(thin film deposition process)과, 포토리소그래피 공정(photolithography process)과, 식각 공정(etching process)이 이루어진다. 특히, 박막 트랜지스터와 칼라 필터(11) 및 블랙 매트랙스(12)를 제작하기 위해서 인쇄법에 의한 제조 공정이 단계적으로 진행된다.

패턴 형성을 위한 인쇄 장비는 도 2에 도시한 바와 같이 인쇄 패턴(23)이 형성된 클리체(24)와 패턴을 형성할 기판이 놓이게 되는 스테이지(25)와, 클리체(24)로부터 레지스트의 인쇄 패턴을 스테이지(25) 상의 기판(10)으로 옮기기 위한 로울러(33)로 구성되어 있으며, 인쇄법에 의한 제조 공정은 레지스트를 패턴 모양이 형성된 홈에 묻히는 단계와, 패터닝된 레지스트를 로울러에 묻히는 단계와, 패터닝된 레지스트가 묻은 로울러(33)를 기판(10) 위에 굴림으로써 기판(10) 위에 패턴을 형성하는 단계로 이루어진다.

이하, 도 3a내지 도 3d를 참조하여 상기 인쇄 공정의 단계에 대하여 상세하게 설명한다.

먼저, 도 3a에 도시한 바와 같이 인쇄 패턴이 직각의 형태의 홈(23)이 형성된 클리체(24) 위에 홈 내부를 용도에 맞는 잉크나 혹은 레지스트를 채우기 위해서 클리체(24) 위에 레지스트를 도포하고 닥터 블레이드(doctor blade)(32)로 레지스트가 도포된 클리체 위를 평평하게 밀어주어 움푹 패인 곳(23)에만 레지스트(31)가 남게 하고 그 이외의 곳은 레지스트를 제거 한다.

그리고, 클리체(24)에 형성된 모든 홈(23)에 레지스트(31)를 묻힌 다음, 도3b에 도시한 바와 같이 로울러(33)를 클리체(24) 위에 굴리면서 클리체(24)의 직각홈(23)에 형성되어 있던 레지스트(31)를 로울러(33)에 묻힌다. 상기 로울러(33)에 묻은 레지스트(31)는 클리체(24)에 형성된 인쇄 패턴의 모양을 그대로 따라간다.

그리고, 도 3c에 도시한 바와 같이 패턴이 형성된 레지스트(31)가 묻어있는 로울러(33)를 기판(10)으로 가져가 기판(10) 위에 레지스트(26)를 그대로 묻히는 단계로 이루어진다. 상기 기판(10)은 유리 기판이나 혹은 플라스틱 기판 모두 가능하다.

도 3d는 상기 인쇄 공정 작업을 마친 후, 기판(10) 상에 형성된 잉크 혹은 레지스트(31)를 나타낸 것이다. 기판(10) 상에 형성되는 레지스트(31)는 클리체(24)에 형성된 홈(23)의 형태와 동일하다.

본 발명의 목적은 클리체의 하부와 로울러의 중심부에 히터를 추가시켜 클리체와 로울러에 온도 차이를 둠으로써, 클리체에 형성된 레지스트의 패턴이 클리체로부터 쉽게 탈착되어 로울러에 잘 옮겨 붙도록 하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 로울러의 중심부와 스테이지의 하부에 히터를 추가시켜 로울러와 스테이지에 온도 차이를 둠으로써, 로울러에 붙어 있는 레지스트 패턴을 스테이지 상의 기판에 잘 옮겨 붙이는데 있다.

기타 본 발명의 목적 및 특징은 이하의 발명의 구성 및 특허청구범위에서 상세히 기술될 것이다.

도 1은 일반적인 액정 표시 패널의 구조이다.

도 2는 인쇄 장비에 대한 개략도이다.

도 3a내지 도 3d는 인쇄 공정 단계를 나타내는 공정 순서도이다.

도 4는 본 발명에 따른 인쇄 장비를 나타내는 도면이다.

*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***

10: 유리 기판11: 컬러 필터

12: 블랙 매트릭스13: 공통 전극

14: 배향막15: 게이트 전극

16: 액티브층17: 게이트 절연막

18: 소오스 전극19: 드레인 전극

20: 보호막21: 화소 전극

23: 홈24: 클리체

25: 스테이지31: 레지스트

32: 닥터 블레이드33: 로울러

41: 히터

본 발명은 액정 표시 장치의 인쇄 방법에 관한 것으로, 특히 인쇄판 즉, 클리체와 스테이지 그리고 로울러의 온도를 다르게 하여 클리체에 형성된 레지스트의 인쇄 패턴이 클리체로부터 잘 떨어져 나와 기판에 잘 옮겨 붙도록 하기 위한 인쇄 장비를 제공한다.

본 발명에 따른 인쇄 장비의 특징은 인쇄 패턴이 형성된 클리체와 패턴을 형성할 기판이 놓이게 되는 스테이지와, 클리체로부터 레지스트의 인쇄 패턴을 스테이지 상의 기판으로 옮겨 붙이기 위한 로울러로 구성되어 있는 인쇄 장비에 있어서, 클리체와 스테이지의 하부에 온도 조절을 할 수 있는 히터가 클리체와 스테이지 하부의 전 영역에 걸쳐서 형성되어 있으며, 로울러의 중심부에 히터가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

클리체의 인쇄 패턴 홈에 묻어있는 레지스트를 로울러에 옮겨 붙이고, 다시 로울러에 붙어있는 레지스트를 기판으로 옮겨 붙이는데는 레지스트의 접착력의 차이를 이용해야 한다.

즉, 클리체에 있는 레지스트를 로울러에 옮겨 붙이는 단계에서 레지스트가 클리체로부터 쉽게 탈착되기 위해서는 클리체보다 로울러에 대해서 레지스트의 접착성이 좋아야 한다. 마찬가지로 이 후, 로울러에 붙어 있는 레지스트가 기판에 쉽게 옮겨 붙기 위해서는 레지스트의 접착성이 로울러 보다 기판에 대해서 더 좋아야 한다.

일반적으로 레지스트는 온도가 높은 쪽으로 잘 붙는 경향이 있으므로, 클리체와 로울러와 기판에 대해서 각각 온도의 차이를 두면 상기 레지스트의 선택적 접착 방법을 해결할 수 있다.

즉, 온도가 높은 쪽으로 접착성이 향상되는 특성을 가지는 레지스트를 이용할 경우, 클리체와 로울러 그리고 기판 중 클리체의 온도를 상대적으로 가장 낮게 하고 기판을 가장 높게 하면 레지스트는 온도가 로울러에 비해서 상대적으로 낮은 클리체보다 로울러에 더욱 쉽게 달라 붙게되고 로울러보다 상대적으로 온도가 높은 기판에 대해서 로울러에 붙어있는 레지스트는 기판에 쉽게 옮겨 붙을 수 있다.

이하, 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 히터가 포함된 인쇄 장비의 특징에 대해서 상세히 설명한다.

도 4에 도시한 바와 같이 홈이 형성된 클리체(24)와, 패턴을 형성할 기판(10)이 놓인 스테이지(25)와, 상기 클리체(24) 및 스테이지(25)에의 하부에 형성된 히터(41)와, 클리체의 홈(23)에 있는 레지스트(31)를 기판(10)으로 전달하기 위한 로울러(33)와, 상기 로울러 내부에 형성된 히터(41)로 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 로울러(33) 내부와, 클리체(24) 및 스테이지(25) 하부에 위치하는 히터(41)는 클리체(24)와 스테이지(25) 그리고 로울러(33)에 대해서 각각 온도를 다르게 설정할 수 있다.

상기 히터(41)는 클리체(24) 및 스테이지(25) 그리고 로울러(33)의 전 영역에 있어서 균일한 온도를 유지할 수 있도록 형성되어 있다.

레지스트가 쉽게 떨어지고 붙는 접착 특성은 온도에 많은 영향을 받기 때문에 온도의 차이를 이용하여 레지스트의 접착 정도를 변화시킬 수 있다.

레지스트는 일반적으로 온도가 낮은 쪽에서 온도가 높은 쪽으로 잘 붙는 경향이 있다.

상기 클리체(24)로부터 레지스트가 쉽게 탈착되어 로울러(33)에 붙기 위해서는 로울러(33)의 온도가 클리체(24)의 온도 보다 높아야 한다. 또한 로울러(33)에 붙어 있는 레지스트 (31)를 스테이지(25) 상의 기판(10)에 잘 옮겨 붙기 위해서는 로울러(33)의 온도 보다 스테이지(25)의 온도가 더 높아야 한다.

클리체(24) 및 스테이지(25)의 하부와 로울러(33)의 중심부에 형성된 히터(41)를 통해서 클리체(24)의 온도 보다 로울러(33)의 온도를 높게 설정할 수 있으며, 로울러(33)의 온도 보다 기판(10)이 놓인 스테이지(25)의 온도를 상대적으로 높게 설정할 수 있다.

즉, 상기 히터(41)를 통해 클리체(24) ＜ 로울러(33) ＜ 스테이지(25) 순으로 온도를 설정하여 클리체(24)와 로울러(33) 그리고 스테이지(25)에 온도 차이를 둠으로써 레지스트가 클리체(24)로부터 쉽게 탈착되어 로울러(33)에 옮겨 붙게 되고, 이 후 로울러(33)에 붙어있던 레지스트(31)는 로울러(33)에 비해서 상대적으로 온도가 높은 스테이지(25) 상의 기판(10)에 쉽게 옮겨 붙게 된다.

만약, 온도가 높은 쪽에서 온도가 낮은 쪽으로 잘 붙는 특성을 가지는 레지스트를 사용할 경우에는 온도를 클리체(24) ＞ 로울러(33) ＞ 스테이지(25) 순으로 설정하여 사용한다. 즉, 레지스트가 온도가 낮은 쪽에 대해서 높은 접착성를 가지게 됨으로 클리체로부터 레지스트가 쉽게 로울러에 옮겨 붙기 위해서는 클리체의 온도보다 로울러의 온도가 낮게 설정해야 하고 상기 로울러에 붙어있는 레지스트패턴을 스테이지 상의 기판에 쉽게 옮겨 붙이기 위해서는 스테이지의 온도가 로울러의 온도보다 낮게 설정되어야 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 레지스트의 선택적 접착 방법은 레지스트가 클리체로부터 쉽게 탈착되어 로울러에 붙은 후, 로울러에 붙어있는 레지스트 패턴이 스테이지 상의 기판에 잘 옮겨 붙을 수 있도록 하기 위하여 클리체 및 스테이지의 하부와 로울러의 중심부에 히터를 삽입시켰다. 즉, 클리체, 로울러, 기판에 대하여 온도의 차이를 둠으로써 종래보다 레지스트의 패턴이 클리체로부터 쉽게 탈착되고 기판에 더 잘 옮겨 붙는 효과가 있다.