JP4012109B2

JP4012109B2 - インクジェット方式のディスプレイパネル製造装置及び製造方法

Info

Publication number: JP4012109B2
Application number: JP2003101328A
Authority: JP
Inventors: ムン，ウン・ア; ベ，ボム・ジン; チョ，ヨン・ゼ; ソン，ジ・フン; リュ，ビョン・キル
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: LG Electronics Inc
Priority date: 2002-04-08
Filing date: 2003-04-04
Publication date: 2007-11-21
Anticipated expiration: 2023-04-04
Also published as: KR100437799B1; US20060068083A1; US6997536B2; KR20030080380A; US20030189606A1; US6799826B2; US20040252153A1; JP2003303544A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディスプレイパネル製造装置及び製造方法に関するもので、特に、ディスプレイパネルのカラーフィルタや蛍光体その他のパターンを形成する際に、パネル製造費用の低減及び不良パターン発生の防止のためにインクジェット印刷方法を利用したディスプレイパネル製造装置及び製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、一般に情報ディスプレイとして陰極線管（ＣＲＴ）が主に用いられてきた。しかしながら、情報のデジタル化と共に、様々な使用環境によって新しい概念のディスプレイが求められている。例えば、個人携帯用や、自動車、航空機などのように移動する使用環境では軽薄短小、低消費電力などの特性を有するディスプレイが求められ、一方、大衆への情報伝達を目的とする使用環境では輝度が高く、視野角が広い大画面のディスプレイが求められている。
【０００３】
最近、多様な使用環境に適したディスプレイとして、フラットパネルディスプレイに対する研究及び開発が盛んである。フラットパネルディスプレイの種類としては液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ）、そして電場発光ディスプレイ（ＥＬＤ：Electro Luminescent Display）などが挙げられる。
【０００４】
しかしながら、のディスプレイの商用化のためには製造工程を簡素化し、製造原価をコストダウンせねばならないという課題を抱えている。特に高価な装備と複雑な製造段階などを必要とするカラーフィルタなどのパネルパターン形成工程では切実にコストダウンが求められている。
【０００５】
従来のパネルパターン形成工程では主にフォトリソグラフィ方法とスクリーンプリント法が用いられてきた。フォトリソグラフィ方法は、パターンを薄膜で、均一に形成できるが、工程に用いられる材料の価格が高価で、蒸着、マスキング、エッチングなど多数の製造段階が求められるので製造工程が複雑である。また、スクリーンプリント法はフォトリソグラフィ方法に比べて工程が単純であり、低価の装備を用いるが、パターンの厚さ及び幅の均一度が悪い。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術の問題点を解決するためのもので、製造費用を減らし、工程を単純化させたインクジェット方式のディスプレイパネル製造装置及び製造方法を提供することが目的である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明によるインクジェット方式のディスプレイパネル装置は、基板を支え、ホールを有するステージと、基板にパターン形成用溶液を噴射するノズルを有する一つ以上のインクジェットヘッドと、ステージの下に位置し、ホールを通じてノズルをモニタリングするための一つ以上のカメラを含んでいることを特徴とする。
【０００８】
ステージのホールは、基板のアラインマークと整列させられる位置に形成されていることが望ましい。
【０００９】
形成しようとするパターン間の間隔に沿ってインクジェットヘッドを一定角度で回転させるヘッド調節手段を更に含んでおり、ヘッド調節手段は、パターン間の間隔が小さいほどパターンの長手方向に垂直な方向（Ｖ）を基準に、インクジェットヘッドを大きい角度で回転させることが望ましい。
【００１０】
また、形成しようとするパターン間の間隔に沿って一定間隔を有するグリッドと共にノズルを表示する一つ以上のモニタを更に含んでいることが望ましい。
【００１１】
本発明の他の実施態様として、アラインマークを有する基板を支持し、アラインマークと一致する位置にホールを有するステージと、基板にパターン形成用溶液を噴射するノズルを有し、回転可能な多数のインクジェットヘッドと、ステージの各ホールの下に固定され、ホールを通じてノズルをモニタリングするためのカメラと、カメラに連結され、形成しようとするパターン間の間隔に沿って一定間隔を有するグリッドと共にノズルを表示するモニタを含んでいることを特徴とする。
【００１２】
本発明の他の実施態様としての、インクジェット方式を利用したディスプレイパネル製造方法は、（ａ）インクジェットヘッドをセッティングする段階と、（ｂ）形成しようとするパターン間の間隔に沿って一定間隔のグリッドを表示するモニタを通じてインクジェットヘッドのノズルの位置をモニタリングする段階と、（ｃ）基板をステージ上に整列させる段階と、（ｄ）基板を移動させながらインクジェットヘッドのノズルを通じてパターン形成用溶液を基板上に噴射する段階とを含んでいることを特徴とする。
【００１３】
インクジェットをセッティングする段階において、形成しようとするパターン間の間隔に沿ってインクジェットヘッドを一定角度で傾斜させてセッティングする。その際、形成しようとするパターン間の間隔が小さいほど、パターンの長手方向に垂直な方向を基準にインクジェットヘッドを大きい角度で回転させることが望ましい。
【００１４】
基板をステージ上に整列させる段階において、ステージのホールと基板のアラインマークが互いに整列させられるように基板を整列することが望ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照して本発明のカラーフィルタのパターンを形成する方法と装置について詳細に説明する。いうまでもなく、本発明方法と装置はカラーフィルタのパターンを形成する方法に限定されるわけではなく、蛍光体や電極、誘電体層のパターンを形成する際にも利用することができる。すなわち、フラットパネルディスプレイに形成させなければならないあらゆるパターンの形成に用いることができる。
【００１６】
図１は本発明によるインクジェット方式のディスプレイパネル製造装置を示す図であり、図２は図１のステージと基板を示す平面図である。
図１及び図２に示すように、本発明によるインクジェット方式のディスプレイパネル製造装置は、基板１を支え、一つ以上のホール３を有するステージ２と、基板にパターン形成用溶液を噴射するノズル５２を有する複数のインクジェットヘッド７と、ステージのホール３を通じてノズル５２の位置をモニタリングするためにホール３各々の下に固定されている一つ以上のＣＣＤカメラ４とを含んでいる。
【００１７】
ここで、基板１としては、製造しようとするディスプレイの種類によってインジウム−錫酸化物（Ｉndium Tin Oxide：ＩＴＯ）がコーティングされた透明ガラス基板又はプラスチック基板を用いることができる。また、パターン形成用溶液としては、カラーフィルタ層、配向膜、蛍光体、電極、誘電層などのディスプレイパネルのパターンを形成するための溶液を用いる。又ステージ２のホール３は基板１のアラインマーク５とアラインする位置に各々形成されている。
【００１８】
又、ステージ２の下の支持台６にはステージ２を左右に移動させるためのレール８が配置されており、インクジェットヘッド７の上にはそれらのヘッド７を支持するヘッド支持台１０と、インクジェットヘッド７などを回転させるヘッド調節手段がある。図３及び図４に示すように、ヘッド調節手段９は基板１上に形成しようとするパターンの間隔に沿ってインクジェットヘッド７を一定角度で回転させる。また、ヘッド支持台１０はインクジェットヘッド７と基板１との間隔を調節するためにインクジェットヘッド７を上下に移動させることができる。また、インクジェットヘッド７はユーザが形成しようとするパターンに沿って１〜１００個を設置でき、一回のフローでパターン形成工程が仕上げられる。
【００１９】
又、ノズル５２の位置を正確に判別するために、印刷するパターン５１間のピッチＢに沿って一定間隔のグリッド１２を表示するモニタ１１がＣＣＤカメラ４に各々連結される。
【００２０】
先ず、このような構造を有する本発明のインクジェット方式のディスプレイパネル製造装置を利用したディスプレイパネルのパターン製造方法を説明すると次のとおりである。
図５は本発明によるディスプレイパネルのパターン製造工程を示すフローチャートであり、図６ａないし図６ｃは本発明によるディスプレイパネルの製造工程を説明するための図である。
【００２１】
先ず、図６ａに示すように、多数のインクジェットヘッド７をヘッド支持台１０にセッティングしＳ１、パターン形成用溶液を貯蔵するチューブ（図示せず）からインクジェットヘッド７にパターン形成用溶液をローディングする。この時１―１００個のインクジェットヘッド７が設置可能であり、セッティングされるインクジェットヘッド７の数は形成しようとするパターン５１の数によって設定される。例えば、３２個のノズルを有するインクジェットヘッド７を用いて３２０個のパターン５１を一回のフローで形成しようとするためには１０個のインクジェットヘッド７をセッティングすべきである。
【００２２】
又、図３に示すように、ヘッド調節手段を利用して、形成しようとするパターン５１間の間隔Ｂによってインクジェットヘッド７を一定角度θだけ回転させ、パターン５１の長手方向に垂直な方向Ｖを基準に傾斜させてインクジェットヘッド７を配置する。インクジェットヘッド７を傾斜させて配置する理由は、ノズル５２間の間隔Ａが、形成しようとするパターン５１間の間隔より大きい場合、各々のノズル５２を対応するパターン５１の位置に一致させるためである。
【００２３】
形成しようとするパターン５１の長手方向に垂直な方向Ｖを基準としたインクジェットヘッド７の傾斜角度θは、パターン５１間の間隔Ｂ、言い換えれば、ディスプレイの解像度によって異なる。例えば、図４に示すように、ＰＤＰ、ＬＣＤなどのカラーフィルタ層は一定間隔で繰り返し配列されたＲ／Ｇ／Ｂパターン（６１ａ、６１ｂ、６１ｃ）からなる。ＶＧＡ（video graphic array）級解像度の４０インチディスプレイの場合、同一カラーのパターン間の間隔Ｙは約１．２μｍである。しかしながら、Ｒ／Ｇ／Ｂパターン（６１ａ、６１ｂ、６１ｃ）を形成するための三つの溶液を各々噴射するインクジェットヘッド６７ａ、６７ｂ、６７ｃのノズル６２間の間隔Ｘが約１．４μｍであるので、各々のノズル６２を対応するパターンの位置に一致させるためにはインクジェットヘッド６７ａ、６７ｂ、６７ｃをＲ／Ｇ／Ｂパターンの長手方向に垂直な方向を基準として約３２°程度傾斜させて配置しなければならない。
【００２４】
ＶＧＡ級解像度のディスプレイより解像度が更に高いＷＸＧＡ級解像度のディスプレイの場合、各々のノズル６２を対応するパターンの位置と一致させるためにはインクジェットヘッド６７ａ、６７ｂ、６７ｃをＲ／Ｇ／Ｂなどの長手方向に垂直な方向を基準として約６２°程度傾斜させて配置させる。これはＷＸＧＡ級のＲ／Ｇ／Ｂパターン間の間隔がＶＧＡ級のＲ／Ｇ／Ｂパターン間の間隔より更に小さいからである。
即ち、ディスプレイの解像度が高いほどインクジェットヘッドは大きい角度で傾斜させなければならない。
【００２５】
又、図６ｂに示すように、インクジェットヘッド７のノズル５２の位置が正確かどうかをＣＣＤカメラ４とモニタ１１を用いてモニタリングするＳ２。この時ステージ２と共にＣＣＤカメラ４が移動しながらステージ２のホールを通じてインクジェットヘッド７を順にモニタリングする。モニタに示されるノズルはモニタのグリッドと一致すべきである。ノズルがグリッドと正確に一致しない場合、インクジェットヘッド７を再整列させて、ノズルをグリッドに一致させる（Ｓ３）。
【００２６】
又、図６ｃに示すように、ノズル５２の位置を正確に整列させた後、ステージ２上に基板１を載せ（Ｓ４）、基板１をステージ２の設定された位置に整列させる（Ｓ５）。この時ＣＣＤカメラ４とモニタ１１を利用して基板１のアラインマーク５がステージ２の各ホール３と整列させられるかどうかを確認する。より精密に基板１を整列させるためにはアラインマーク５各々がホール３の上に特定ノズル５２と整列させられるようにする。
【００２７】
又、インクジェットヘッド７の全ノズル５２をテストするためにダミーパターニング作業を行う。これはノズル５２がパターン形成用溶液の噴射中よりも噴射開始時に異常な徴候が多く発生するからである。又ダミーパターニング作業を通じてノズル入口の異物質を除去することもできる。
【００２８】
又、レール８に沿ってステージ２が移動すると同時にノズル５２は基板１上にパターン形成用溶液を噴射するＳ６。パターン形成用溶液の粘性は、形成しようとするパターンのステップカバレッジ特性を考慮して調節されるべきである。即ち、ステップカバレッジ特性に優れたパターンを形成しようとする場合、パターン形成用溶液の粘性を小さくし、反対の場合、パターン形成用溶液の粘性を大きくする。従って、本発明によるインクジェット方式のディスプレイパネル製造装置はパターンのステップカバレッジ特性を向上させることができ、均一なパターンを形成することができる。
【００２９】
最後にパターン５１の形成工程が完了された後、基板１を精査する（Ｓ７）。また、次の工程、例えば、それがＲ／Ｇ／Ｂカラーフィルタ−製作工程だとしたら、基板１上に噴射されたパターン形成用溶液を硬化させるための熱処理工程のためにレールに沿って基板１をベーキングオブンに移送する（Ｓ８）。
【００３０】
【発明の効果】
このような本発明によるインクジェット方式のディスプレイパネル製造装置及び製造方法は次のような効果を奏する。
【００３１】
インクジェットヘッドをパターン間の間隔に沿って一定角度で傾斜させて配置することによって、様々な解像度のディスプレイパネルを形成することができる。従って、製造費用を低減させる効果が得られる。
【００３２】
又、形成しようとするパターン間の間隔とノズル間の間隔のミスマッチングによる不良パターン発生を防止することができる。
【００３３】
又、本発明はディスプレイパネルのカラーフィルタ以外に蛍光体、電極及び誘電層及び全てのパターン形成工程に適用できる効果がある。
【００３４】
以上、本発明の好適な一実施形態に対して説明したが、実施形態のものに限定されるわけではなく、本発明の技術思想に基づいて種々の変形可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施形態によるインクジェット方式のディスプレイパネル製造装置を示す図である。
【図２】図１のステージと基板を示す平面図である。
【図３】本発明の第１実施形態によるインクジェット方式のディスプレイパネル製造装置のインクジェットヘッドなどの配置を示す図である。
【図４】本発明の他の実施形態によるインクジェット方式のディスプレイパネル製造装置のインクジェットヘッドの配置を示す図である。
【図５】本発明によるディスプレイパネル製造工程を説明するためのフローチャートである。
【図６ａ】本発明によるディスプレイパネル製造工程を示す図である。
【図６ｂ】本発明によるディスプレイパネル製造工程を示す図である。
【図６ｃ】本発明によるディスプレイパネル製造工程を示す図である。
【符号の説明】
１基板
２ステージ
３ホール
４ＣＣＤカメラ
５アラインマーク
６支持台
７６７ａ、６７ｂ、６７ｃインクジェットヘッド
８レール
９ヘッド調節手段
１０ヘッド支持台
１１モニタ
１２グリッド
５２，６２ノズル

Claims

基板を支え、一つ以上のホールを有するステージと、
基板にパターン形成用溶液を噴射するノズルを有する一つ以上の噴射ヘッドと、
ステージの下に位置し、ホールを通じてノズルをモニタリングするための一つ以上のカメラとを含んでいることを特徴とする直接噴射方式のディスプレイパネル製造装置。
ステージのホールは、基板のアラインマークと整列させられる位置に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の直接噴射方式のディスプレイパネル製造装置。
ステージは、移動可能であることを特徴とする請求項１に記載の直接噴射方式のディスプレイパネル製造装置。
形成しようとするパターン間の間隔に沿って噴射ヘッドを一定角度で回転させるヘッド調節手段を更に含んでいることを特徴とする請求項１に記載の直接噴射方式のディスプレイパネル製造装置。
ヘッド調節手段は、パターン間の間隔が小さいほどパターンの長手方向に垂直な方向（Ｖ）を基準に、噴射ヘッドを大きい角度で回転させることを特徴とする請求項４に記載の直接噴射方式のディスプレイパネル製造装置。
噴射ヘッドを支持するヘッド支持台を更に含んでいることを特徴とする請求項１に記載の直接噴射方式のディスプレイパネル製造装置。
形成しようとするパターン間の間隔に沿って一定間隔を有するグリッドと共にノズルを表示する一つ以上のモニタを更に含んでいることを特徴とする請求項１に記載の直接噴射方式のディスプレイパネル製造装置。
ステージを移送するためのレールを有する支持台を更に含んでいることを特徴とする請求項１に記載の直接噴射方式のディスプレイパネル製造装置。
アラインマークを有する基板を支持し、アラインマークと一致する位置にホールを有するステージと、
基板にパターン形成用溶液を噴射するノズルを有し、回転可能な多数の噴射ヘッドと、
ステージの各ホールの下に固定され、ホールを通じてノズルをモニタリングするためのカメラと、
カメラに連結され、形成しようとするパターン間の間隔に沿って一定間隔を有するグリッドと共にノズルを表示するモニタと
を含んでいることを特徴とする直接噴射方式のディスプレイパネル製造装置。
直接噴射方式は、インクジェットによるインクの印刷方法を示すインクジェットプリンティング方法またはインクの散布方法を示すディスペンシング方法であることを特徴とする請求項１に記載の直接噴射方式のディスプレイパネル製造装置。
（ａ）噴射ヘッドをセッティングする段階と、
（ｂ）形成しようとするパターン間の間隔に沿って一定間隔のグリッドを表示するモニタを通じて噴射ヘッドのノズルの位置をモニタリングする段階と、
（ｃ）基板をステージ上に整列させる段階と、
（ｄ）基板を移動しながら噴射ヘッドのノズルを通じてパターン形成用溶液を基板上に噴射する段階と
を含んでいることを特徴とする直接噴射方式のディスプレイパネル製造方法。
形成しようとするパターン間の間隔に沿って噴射ヘッドを一定角度で傾斜させてセッティングすることを特徴とする請求項１１に記載の直接噴射方式のディスプレイパネル製造方法。
形成しようとするパターン間の間隔が小さいほど、パターンの長手方向に垂直な方向を基準に噴射ヘッドを大きい角度で回転させることを特徴とする請求項１１に記載の直接噴射方式のディスプレイパネル製造方法。
噴射ヘッドをセッティングする段階において、
形成しようとするパターンの個数の増加に応じて噴射ヘッドの個数が増加するように設定することを特徴とする請求項１１に記載の直接噴射方式のディスプレイパネル製造方法。
噴射ヘッドは、パターンの個数によって１〜１００個の間で決定されることを特徴とする請求項１１に記載の直接噴射方式のディスプレイパネル製造方法。
ノズルの位置をモニタリングする段階において、
パターン形成用溶液を基板に噴射する前に、ノズルをテストするためのダミーパターニング段階を更に含んでいることを特徴とする請求項１１に記載の直接噴射方式のディスプレイパネル製造方法。
ステージのホールと基板のアラインマークが互いに整列させられるように基板を整列させることを特徴とする請求項１１に記載の直接噴射方式のディスプレイパネル製造方法。
基板にパターン形成用溶液を噴射した後、パターン形成用溶液を硬化させる熱処理段階を更に含んでいることを特徴とする請求項１１に記載の直接噴射方式のディスプレイパネル製造方法。
直接噴射方式は、インクジェットによるインクの印刷方法を示すインクジェットプリンティング方法またはインクの散布方法を示すディスペンシング方法であることを特徴とする請求項１１に記載の直接噴射方式のディスプレイパネル製造方法。