KR100997572B1 - 코팅용 다이헤드와 코팅장치 - Google Patents

Abstract

기재(1)에 대해 상대적으로 이동하면서 슬릿(12a)으로부터 도포액을 토출시켜 기판의 표면에 도포하는 코팅용 다이헤드로서, 이 다이헤드가 리프부(12b)와 선단부 측면(12c)을 갖도록 되어 있다. 또, 상기 선단부 측면(12c)의 도포액에 대한 접촉각이 상기 리프면(12b)의 도포액에 대한 접촉각 보다 크도록 되어 있어서, 도포를 할 때 도포액의 비드를 안정시켜 도포액의 줄무늬흠집이나 계단모양흠집이 생기는 것을 방지할 수 있기 때문에, 액정용 컬러필터를 제조할 때 요구되는 고정밀도의 도포가 이루어질 수 있게 된다.

Description

코팅용 다이헤드와 코팅장치{Die head for coating, coating device}

본 발명은 기재에 대해 도포액을 도포하는 코팅용 다이헤드와 코팅장치에 관한 것이다.

종래에는 액정용(液晶用) 컬러필터를 제조하는 공정에서, 유리판과 같은 기재(基材)에다 홍(R), 녹(G), 청(B)의 각 색깔의 층을 형성하거나 표면보호층이나 기하학적 무늬를 형성하기 위해 액상의 레지스트액(resist liguid)을 도포(塗布)하도록 되어 있다. 이들 레지스트액을 도포하는 데에는 높은 정밀도로 도포할 필요가 있기 때문에, 통상적으로 기재의 표면에 과잉되는 량의 액체를 공급하고서 기재를 고속으로 회전시켜 얇고 균일하게 펼쳐지도록 하는 스핀코팅(spin coating)방식이 채용되고 있다. 그러나, 이러한 방식에서는 공급된 레지스트액의 태반이 주위로 비산(飛散)하게 됨으로써 레지스트액의 소비량이 많아져 제조비용이 높아진다고 하는 문제가 있었다.

그 때문에, 이에 대신하는 방법으로서 기재에 대해 코팅용 다이헤드(die head)로 도포하도록 하는 방법이 고려되고 있다.

그러나, 코팅용 다이헤드로 도포액을 도포하는 방법에 있어서도, 도포층 에 기재의 이동방향으로 그어진 줄무늬흠집이나 기재의 횡방향으로 그어진 계단모양흠집이 생겨 도포두께에 균일성을 얻을 수 없게 되는 일이 있게 된다.

본 발명은 이상과 같은 점을 고려해서 발명하게 된 것으로, 액정용 컬러필터를 제조할 때 요구되는 고정밀도의 도포를 할 수 있도록 하는 코팅용 다이헤드를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 발명자들이 다이헤드를 써서 도포할 때 비드(bead)의 안정을 도모하기 위해 예의 검토한 결과, 다이헤드 선단부 측면의 도포액에 대한 접촉각을 리프면(lip surface)의 도포액에 대한 접촉각 보다 크게 함으로써, 비드 최외부의 액이 다이헤드로부터 벗어나는 점을, 선단부 측면과 리프면의 경계선인 엣지부에 유지되도록 할 수가 있음을 발견하여 본 발명을 달성하게 되었다.

본 발명에 따른 코팅용 다이헤드는, 기재에 대해 도포액을 토출하는 슬릿을 가진 코팅용 다이헤드에 있어서, 기재 쪽 선단에 위치하면서 슬릿에 대해 직교하도록 형성된 리프면과 이 리프면에 대해 경사진 선단부 측면을 갖고서, 이들 선단부 측면과 상기 리프면은 선단부 측면의 도포액에 대한 접촉각이 리프면의 도포액에 대한 접촉각 보다 크게 되도록 구성된 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따른 코팅용 다이헤드는 선단부 측면과 리프면이, 선단부 측면의 도포액에 대한 접촉각이 리프면의 도포액에 대한 접촉각 보다 5°이상 크도록 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 코팅용 다이헤드는 선단부 측면의 표면재질과 리프면 의 표면재질이 서로 다르게 된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 코팅용 다이헤드는 선단부 측면의 표면거칠기와 리프면의 표면거칠기가 서로 다르게 된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 코팅용 다이헤드는 선단부 측면과 리프면 사이에 경계선이 형성되되, 이 경계선의 진직도(眞直度) 및 슬릿에 대한 평행도가 모두 5㎛/m 이하로 되어 있고, 선단부 측면 및 리프면의 경계영역에서의 도포액에 대한 접촉각이 큰 영역과 작은 영역 사이에 형성되는 접촉각 경계선과, 선단부 측면과 리프면 사이의 경계선의 어긋나는 정도가 5㎛ 이하로 된 것임을 특징으로 한다.

한편, 본 발명에 따른 코팅장치는, 기재에 대해 도포액을 토출하는 슬릿을 가진 코팅용 다이헤드에서, 기재 쪽 선단에 위치하여 슬릿에 대해 직교하도록 형성된 리프면과, 이 리프면에 대해 경사진 선단부 측면을 갖고서, 이 선단부 측면과 상기 리프면은 선단부 측면의 도포액에 대한 접촉각이 리프면의 도포액에 대한 접촉각 보다 크게 되도록 구성된 것을 특징으로 하는 코팅용 다이헤드와, 이 코팅용 다이헤드가 토출하는 도포액을 기재의 표면에 도포하도록 코팅용 다이헤드의 앞끝을 기재에 접근시킨 상태로 코팅용 다이헤드와 기재를 상대적으로 이동시키는 수단을 갖춰 이루어진 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성됨으로써, 도포시의 비드를 안정시켜 도포층에 생기기 쉬운 줄무늬흠집이나 계단모양흠집을 방지할 수 있게 된다. 그 결과, 본 발명에 따른 다이헤드를 액정컬러필터를 제조할 때 레지스트액을 도포하는데 사용하게 되면, 종래 행해지고 있던 스핀공정을 생략할 수 있어 제조비용을 저감할 수가 있게 된다.

또한, 본 발명에 따른 코팅용 다이헤드는, 기재에 대해 도포액을 토출하는 슬릿을 가진 코팅용 다이헤드에 있어서, 기재 쪽 선단에 위치하고서 슬릿에 대해 직교하도록 형성된 리프면과, 이 리프면에 대해 경사진 선단부 측면을 갖되, 상기 리프면의 표면거칠기가 Rmax 0.3 이하로 된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 코팅용 다이헤드는 리프면의 표면이 경면연삭가공(鏡面硏削加工)으로 처리된 것임을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 코팅용 다이헤드는 리프면 표면을 경면연삭가공함에 있어 전해인프로세스드레싱(Electrolytic In-process Dressing;ELID) 연삭가공으로 처리된 것임을 특징으로 한다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의하면, 상기 리프면의 표면거칠기가 작아져 상기 리프면의 도포액에 대한 접촉각의 국부적인 변화가 적게 됨으로써, 도포액이 도포폭방향으로 이동하기가 쉬워 비드가 형성되는 시간이 짧아질 수 있게 된다. 따라서, 액정컬러필터를 제조할 때 레지스트액을 도포하는데 사용하게 되면, 코팅개시단부(開始端部)에서의 막두께 불량영역을 극히 짧아지도록 억제함으로써, 액정컬러필터를 제조할 때 요구되는 고정밀도의 도포를 이행할 수 있는 코팅용 다이헤드를 제공할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따른 코팅용 다이헤드는 선단부 측면과 리프면이, 선단부 측면의 도포액에 대한 접촉각(接觸角)이 리프면의 도포액에 대한 접촉각보다 크게 되도록 된 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 비드 최외부의 액이 다이헤드에서 벗어나는 점 을 선단부 축면과 리프면과의 경계선인 엣지면에 유지되도록 할 수가 있게 된다. 따라서, 액정컬러필터를 제조할 때 레지스트액을 도포하는데 사용하게 되면 도포두께의 불균일이 극히 적어지도록 억제함으로써, 액정컬러필터를 제조할 때 요구되는 고도로 정밀한 도포를 할 수 있는 코팅용 다이헤드를 제공할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따른 코팅용 다이헤드는 선단부 측면이 불소수지를 1 ~ 10% 함유한 무전해 니켈도금처리된 것임을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 코팅용 다이헤드는 상기 선단부 측면의 표면거칠기와 상기 리프면의 표면거칠기가 서로 다르게 된 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 비드 최외부의 액이 다이헤드에서 벗어나는 점이 선단부 측면과 리프면과의 경계선인 엣지면에 유지되도록 할 수 있게 된다. 따라서, 액정컬러필터를 제조할 때 레지스트액을 도포하는데 사용하면 도포두께의 불균일이 극히 적어지도록 억제해서, 액정컬러필터를 제조할 때 요구되는 고도로 정밀한 도포를 할 수 있는 코팅용 다이헤드를 제공할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따른 코팅용 다이헤드는 선단부 측면과 리프면 사이에 경계선이 형성되되, 이 경계선의 진직도(眞直度) 및 슬릿에 대한 평행도가 모두 2㎛/m 이하로 된 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의하면, 액정컬러필터를 제조할 때 레지스트액을 도포하는데 사용하면, 코팅개시단부에서의 막두께 불량영역이 극히 짧아지도록 억제함과 더불어, 도포두께의 불균일이 극히 적어지도록 억제해서, 액정컬러필터를 제조할 때 요구되는 고도로 정밀한 도포를 할 수 있는 코팅용 다이헤드를 제공할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따른 코팅용 다이헤드는 선단부 측면 및 리프면의 경계영역에서의 도포액에 대한 접촉각이 큰 영역과 작은 영역과의 사이에 접촉각 경계선이 형성되되, 이 접촉각 경계선과, 상기 선단부 측면과 리프면 사이의 경계선과의 어긋난 정도가 2㎛ 이하로 된 것임을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 액정컬러필터를 제조할 때 레지스트액을 도포하는데 사용하면, 도포두께의 불균일이 극히 적어지도록 억제해서, 액정컬러필터를 제조할 때 요구되는 고도로 정밀한 도포를 할 수 있는 코팅용 다이헤드를 제공할 수 있게 된다.

한편, 본 발명에 따른 코팅장치는 기재에 대해 도포액을 토출하는 슬릿을 가진 코팅용 다이헤드로서, 기재 쪽 선단에 위치하여 슬릿에 대해 직교하도록 형성된 리프면과, 이 리프면에 대해 경사진 선단부 측면을 갖고서, 상기 리프면의 표면거칠기가 Rmax 0.3 이하로 된 것을 특징으로 하는 코팅용 다이헤드와, 이 코팅용 다이헤드가 토출하는 도포액을 기재의 표면에 도포하도록, 코팅용 다이헤드의 앞끝을 기재에 접근시킨 상태에서 코팅용 다이헤드와 기재를 상대적으로 이동시키는 수단을 갖춰 이루어진 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의하면, 액정컬러필터를 제조할 때 레지스트액을 도포하는데 사용하면, 코팅개시단부에서의 막두께 불량영역이 극히 짧아지도록 억제함과 더불어, 도포두께의 불균일이 극히 적어지도록 억제해서, 액정컬러필터를 제조할 때 요구되는 고도로 정밀한 도포를 할 수 있는 코팅장치를 제공할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따른 코팅용 다이헤드 제조방법은 기재에 대해 도포액을 토출하는 슬릿을 가진 코팅용 다이헤드로서, 기재 쪽 선단에 위치하여 슬릿에 대해 직교하도록 형성된 리프면과, 이 리프면에 대해 경사진 선단부 측면을 갖고서, 상기 리프면의 표면거칠기가 Rmax 0.3 이하로 된 것을 특징으로 하는 코팅용 다이헤드의 제조방법에서, 상기 리프면의 표면을 경면연삭가공으로 처리하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명의 의하면, 상기 리프면의 표면거칠기가 작아지고, 상기 리프면의 도포액에 대한 접촉각의 국부적인 변화가 적어지게 함으로써, 도포액이 도포폭방향으로 이동하기가 쉬워져 비드의 형성시간을 짧아지게 할 수 있다. 따라서, 액정컬러필터를 제조할 때 레지스트액의 도포에 사용하게 되면, 코팅초기단부에서의 막두께 불량영역이 극히 짧아지도록 할 수 있는 코팅용 다이헤드 제조방법을 제공할 수 있게 된다.

한편, 본 발명에 따른 코팅용 다이헤드 및 코팅장치는 액정컬러필터제조용 이외의 도포에 사용하더라도 좋음은 물론이다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 코팅용 다이헤드의 개략사시도 및 그 일부의 확대단면도,

도 2는 도 1에 도시된 다이헤드 선단부를 확대해서 나타낸 개략사시도,

도 3의 (a) 및 (b)는 도 1에 도시된 다이헤드의 제조공정을 설명하기 위한 개략사시도,

도 4는 도 1에 도시된 다이헤드로 기재의 표면에 도포액을 도포하는 상태를 나타낸 개략단면도,

도 5는 상기 제1실시예의 다른 변형예에 따른 다이헤드 선단부의 개략사시도,

도 6은 상기 제1실시예의 또 다른 변형예에 따른 다이헤드 선단부의 개략사시도,

도 7은 비교예의 다이헤드로 기재의 표면에 도포액을 도포하는 상태를 나타낸 개략사시도,

도 8은 비교예의 다이헤드로 기재의 표면에 도포액을 도포하는 상태를 나타낸 개략단면도,

도 9는 다른 비교예의 다이헤드로 기재의 표면에 도포액을 도포하는 상태를 나타낸 개략단면도,

도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 코팅용 다이헤드의 개략사시도 및 그 일부의 확대단면도,

도 11은 도 10에 도시된 다이헤드 선단부를 확대해서 나타낸 개략사시도,

도 12의 (a) 및 (b)는 도 10에 도시된 다이헤드의 제조공정을 설명하기 위한 개략사시도,

도 13은 도 10에 도시된 다이헤드로 기판의 표면에 도포액을 도포하는 상태를 나타낸 개략단면도,

도 14의 (a)는 다이헤드로부터 도포액을 토출하고 있는 상태를 나타낸 개략사시도이고, (b)는 리프면의 표면을 유리된 연마석입자로 연마한 경우의 리프면 표면의 확대단면도이며, (c)는 리프면 표면을 ELID연삭가공으로 연마한 경우의 리프면 표면의 확대단면도,

도 15의 (a)는 리프면 표면을 유리된 연마석입자로 연마한 경우에 형성되는 초기비드를 나타낸 개략단면도이고, (b)는 리프면 표면을 ELID연삭가공으로 연마한 경우에 형성되는 초기비드를 나타낸 개략단면도,

도 16은 상기 제2실시예의 다른 변형예에 따른 다이헤드 선단부의 개략사시도,

도 17은 상기 제2실시예의 또 다른 변형예에 따른 다이헤드 선단부의 개략사시도,

도 18은 비교예의 다이헤드로 기판의 표면에 도포액을 도포하는 상태를 나타낸 개략사시도,

도 19는 비교예의 다이헤드로 기판의 표면에 도포액을 도포하는 상태를 나타낸 개략단면도,

도 20은 비교예의 다른 다이헤드로 기판의 표면에 도포액을 도포하는 상태를 나타낸 개략사시도이다.

이하 본 발명의 실시예를 설명한다.

(제1실시예)

본 발명에 따른 코팅용 다이헤드의 기본적 형태는, 다이헤드 선단부 측면의 도포액에 대한 접촉각(接觸角)을 리프면(리프부라고도 함)의 도포액에 대한 접촉각 보다 크게 되도록 구성되어 있는 점에 있다.

이렇게 구성됨으로써, 도포 중 리프부와 기재와의 사이에 형성되는 비드(bead)가 안정되어져 고속의 고정밀도 도포가 이루어질 수 있게 된다. 여기서, 다이헤드 선단부 측면의 도포액에 대한 접촉각과 리프부의 도포액에 대한 접촉각의 차이가 너무 적게 되면 비드를 안정시키는 효과가 적어지기 때문에, 적어도 5°이상이 되도록 하는 것이 바람직하다.

또, 이 차이가 크면 클수록 비드를 안정시키는 효과가 커져, 도포속도를 빠르게 하는 등 도포조건을 가혹하게 하는 경우에도 대응할 수가 있기 때문에 크게 설정하는 것이 좋다. 구체적으로는 10°이상으로 하는 것이 바람직하고, 20°이상으로 하는 것이 한층 더 바람직하다.

다이헤드 선단부 측면의 도포액에 대한 접촉각을 리프부의 도포액에 대한 접촉각 보다 크도록 하기 위한 수단으로는, 선단부 측면과 리프부의 어느 한쪽 또는 양쪽의 표면에 도금이나 코팅 등의 표면처리를 시행하거나, 선단부 측면과 리프부를 별개의 부품으로 제조하는 방법으로, 상기 선단부 측면의 표면재질과 리프부의 표면재질을 서로 다르게 하는 것을 들 수 있다. 또, 상기 선단부 측면의 표면거칠기와 리프부의 표면거칠기를 다르게 하는 것도 효과가 있다. 그리고, 이들을 조합하여도 좋다.

본 발명에 따른 다이헤드는 상기와 같이 선단부 측면의 도포액에 대한 접촉 각을 리프부의 도포액에 대한 접촉각 보다 크게 하여, 비드 최외부의 액이 비드로부터 벗어나는 점이 선단부 측면과 리프부와의 경계선 상에 유지되도록 한 것이다. 이 경계선의 진직도 및 슬릿에 대한 평행도도 도포층의 불균일을 억제하는데 중요한 바, 컬러필터의 제조와 같이 고정밀의 도포가 요망되는 경우에는 이 진직도 및 평행도가 극력 작아지도록 하는 것이 바람직하다. 구체적으로는 5㎛/m 이하로 되는 것이 좋다. 그리고, 상기 선단부 측면과 리프부의 경계영역을 미세적으로 보면, 선단부 측면 또는 리프부가 반드시 상기 경계선까지 일정한 접촉각으로 되어 있어야 하는 것은 아니다.

예컨대, 선단부 측면에 코팅을 함으로써 접촉각을 커지게 하는 경우, 리프부에 마스크를 시행하여 선단부 측면만 코팅하더라도, 코팅으로 형성되어진 표면층의 끝 가장자리가 반드시 상기 경계선에 일치하지 않게 되고, 장소에 따라서는 상기 경계선에 이르지 않거나 경계선을 넘거나 하기도 한다.

그 때문에, 접촉각이 큰 영역과 작은 영역 사이의 접촉각 경계선은, 엄밀하게는 앞에서 설명한 선단부 측면과 리프부와의 경계선과는 일치하지 않는 경우가 있게 되고, 그 차이가 크게 되면 도포가 균일하게 이루어지지 못하는 원인으로 된다. 따라서, 컬러필터의 제조와 같이 고정밀의 도포가 요망되는 경우에는, 접촉각이 큰 영역과 작은 영역 사이의 접촉각 경계선과, 선단부 측면과 리프부와의 경계선의 어긋나는 정도를 극력 작아지도록 하는 것이 바람직한 바, 구체적으로는 5㎛/m 이하로 되는 것이 좋다.

본 발명에 따른 코팅장치는 상기와 같이 구성된 코팅용 다이헤드와, 이 코팅 용 다이헤드에서 토출되는 도포액을 기재의 표면에 도포하도록, 상기 코팅용 다이헤드의 앞끝을 상기 기재에 근접시킨 상태에서 상기 코팅용 다이헤드와 기재를 상대적으로 이동시키는 수단을 구비하도록 된 구성인 바, 이와 같이 구성됨으로써 기재에 대해 고정밀도의 도포를 시행할 수 있게 된다.

본 발명에 따른 코팅용 다이헤드 및 코팅장치는 고정밀도의 도포가 가능하기 때문에, 액정용 컬러필터의 제조공정에서 유리기판과 같은 기재에 대해 R, G, C의 각 색의 층을 형성하거나 표면보호층이나 기하학적 무늬를 형성하기 위해 액상의 레지스트를 도포하는데 쓰게 되면, 스핀공정을 추가하지 않고도 소망하는 정밀도의 도포를 할 수 있게 된다. 한편, 이러한 용도 이외의 도포에 써도 좋음은 물론이다.

이하 도면을 참조로 해서 본 제1실시예에 대해 보다 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 코팅용 다이헤드(12)를 나타낸 개략사시도 및 그 일부의 확대단면도이고, 도 2는 상기 다이헤드(12)의 선단부를 확대해서 나타낸 개략사시도이다.

이 다이헤드(12)도 종래의 것과 마찬가지로, 도포할 도포액을 토출하는 슬릿(12a)과, 그 선단부 양쪽에 상기 슬릿(12a)과 대략 직각으로 형성된 리프면(리프부;12b) 및, 그 바깥에 위치해서 상기 리프부(12b)에 대해 경사진 선단부 측면(12c)을 갖도록 되어 있다. 이 다이헤드(12)는 그 전체가 스테인리스강으로 형성되어 있다.

상기 리프부(12b)의 폭(d)은 통상적으로 0.1 ~ 1.0mm 정도로 설정되어 있다. 또, 리프부(12b)는 다이헤드(12)의 모재(母材)를 그대로 노출시킨 형태로서, 그 표 면이 Rmax 0.1 ~ 0.4 정도로 끝손질되도록 되어 있다. 한편, 선단부 측면(12c)은 모재의 표면을 Rmax 0.1 ~ 0.4 정도로 끝손질한 후 그 위에 도포액에 대해 습윤성(wettability)이 나쁜 재료를 도금 또는 코팅을 해서 표면층(13)을 형성하도록 하고 있다. 따라서, 선단부 측면(12c)이 도포액에 대해 습윤성이 나쁜(접촉각이 큰) 표면을 이루도록 되어 있다.

여기서, 상기 표면층(13)의 형성에는 무전해(無電解) 니켈도금, 불소수지를 혼합시킨 무전해 니켈도금, 불소수지코팅과 같은 표면처리를 들 수가 있다. 상기 표면층(13)의 재질을 선정함에 있어서는, 도포액에 대한 접촉각이 리프부(12b)의 도포액에 대한 접촉각 보다 커지도록, 예컨대 5°이상 커지도록, 바람직하기로는 10°이상, 보다 더 바람직하기로는 20°이상 커지도록 설정하는 것이 좋다.

보다 구체적으로는, 도포액으로서 액정용 컬러필터의 제조에 쓰이는 액상의 레지스트를 쓰는 경우, 리프부(12b)의 도포액에 대한 접촉각이 7 ~ 10°정도이기 때문에, 표면층(13)을 무전해 니켈도금으로 형성시키면, 접촉각이 20°정도로 되어 10°이상의 차이를 확보할 수 있게 된다. 또, 표면층(13)을 불소수지코팅을 형성시키면 접촉각이 50°정도로 되어 40°이상의 큰 차이를 확보할 수 있게 된다. 한편, 불소수지 단독코팅은 무전해 니켈도금에 비하면 접촉각이 크기는 하지만 내구성에서 떨어지므로, 무전해 니켈도금에 불소수지를 혼입함으로써 접촉각을 무전해 니켈도금에 비해 커지게 하면서 내구성을 불소수지코팅에 비해 향상되도록 할 수가 있다. 따라서, 니켈과 불소수지의 혼합비율을 소망하는 특성에 대응해서 적절히 선택하면 된다. 표면층(13)을 형성하는 영역은 적어도 도포할 때 도포액이 말려들 염려 가 있는 영역으로 하면 된다.

도 2에 도시된 것과 같이 선단부 측면(12c)에 형성되는 표면층(13)은 리프부(12b)와 선단부 측면(12c)의 경계선에 일치하는 위치까지 정확하게 형성되도록 되어 있다. 그리고, 리프부(12b)와 선단부 측면(12c)의 표면층(13)과의 경계선(14)이 직선상으로 형성되도록 함과 더불어, 그 경계선(14)의 진직도 및 슬릿(12a)에 대한 평행도가 모두 5㎛/m 이하가 되도록 만들어져 있다.

여기서, 표면층(13)을 리프부(12b)와 선단부 측면(12c)과의 경계선에 일치하는 위치까지 정확히 형성시키고, 경계선(14)의 진직도 및 슬릿(12a)에 대한 평행도를 5㎛/m 이하가 되도록 하려면, 도 3의 (a)에 도시된 것과 같이 다이헤드(12)의 선단부 측면(12c) 뿐 아니라 리프부(12b)에도 도금이나 코팅 등에 의한 표면층(13)을 형성시키고, 그 후 도 3의 (b)에 도시된 것과 같이 리프부(12b)를 연마함으로써, 그 부분의 표면층(13)을 제거함과 더불어 소망하는 진직도와 평행도가 되도록 하면 된다.

다이헤드(12)를 써서 도포를 하는 데에는, 도 4에 도시된 것과 같이 척(chuck;도시되지 않음)에 보유지지된 기재(1)의 표면에 다이헤드(12)의 앞끝이 접근하도록 배치하고서, 기재(1)를 다이헤드(12)에 대해 이동시켜가면서 다이헤드(12)로부터 도포액을 토출시켜 리프부(12b)와 기재(1) 사이에 비드(3)가 형성되도록 하여, 이 비드(3)의 도포액을 기재(1)의 표면에다 도포하게 된다.

여기서, 다이헤드(12)의 선단부 측면(12c)을 비드(3)가 접촉하고 있는 리프부(12b) 보다 도포액에 대한 접촉각이 커지게 되도록 함으로써 도포액에 대한 습윤 성이 나빠지도록 되어 있기 때문에, 코팅을 하는 도중 비드(3)의 최외부 액이 다이헤드에서 벗어나는 점(A,B)이, 습윤성이 좋은 리프부(12b)와 습윤성이 나쁜 선단부 측면(12c)과의 경계선(14)에 해당하는 엣지부에 유지되어 거의 움직이지 않게 된다. 그 때문에, 코팅을 하고 있는 도중에 비드(3)가 안정된 상태를 유지하게 되고, 기재(1) 상에 형성되는 도포층(4)에는 종래에 생겼던 줄무늬나 계단형 반점이 거의 발생하지 않아, 두께에 불균일성이 적은(예컨대 두께의 ±3% 이하의) 도포층을 형성시킬 수 있게 된다. 그 때문에, 이 다이헤드(12)를 액정컬러필터를 제조할 때 레지스트액의 도포에 사용하게 되면, 액정컬러필터에 요구되는 도포정밀도(예컨대 두께의 불균일부가 두께의 ±3% 이하)의 코팅을 할 수 있게 되어, 종래에 시행하던 스핀공정을 생략할 수가 있게 된다.

한편, 상기 실시예에서는 리프부(12b)가 모재 그대로의 표면으로 이루어져 다이헤드(12)의 선단부 측면(12c)에 도포액에 대한 습윤성이 나쁜(접촉각이 큰) 표면층(13)을 형성함으로써 리프부(12b) 보다 접촉각이 커지도록 되어 있으나, 본 발명은 이러한 구성에 한정되지 않고 리프부(12b)가 습유성이 좋은 재료의 표면층으로 형성되는 반면에 선단부 측면(12c)은 모재 그대로의 표면으로 하거나, 리프부(12b)에는 습윤성이 좋은 재료의 표면층을 형성시키고 선단부 측면(12c)에는 습윤성이 나쁜 재료의 표면층을 형성시키는 등으로 변경되도록 하여도 좋다.

그리고, 리프부(12b) 및 선단부 측면(12c)의 접촉각을 변경시키는 방법은, 도금이나 코팅 등의 표면처리에 한하지 않고 적절히 변경할 수도 있다. 예컨대, 도 5에 도시된 다이헤드(12A)는 리프부(12b)를 형성하는 부분(16)과 선단부 측면(12c) 을 형성하는 부분(17)을 별개의 부재로 형성되도록 하고서 그 재료를 다르게 한 것이다. 또, 도 6에 도시된 다이헤드(12B)는 전체가 같은 재료로 형성되었으나, 리프부(12b)의 표면거칠기를 크게 해서 도포액에 대해 습윤되기 쉽도록 하고(접촉각을 적어지도록 하고), 선단부 측면(12c)의 표면거칠기를 작도록 해서 도포액에 대해 습윤되기 어렵도록(접촉각이 크도록) 한 것이다. 이와 같은 구성에 의해서도, 선단부 측면(12c)의 접촉각을 리프부(12b)의 접촉각 보다 크게 할 수 있게 된다. 한편, 리프부(12b) 및 선단부 측면(12c)의 접촉각을 변경하려면, 리프부(12b) 및 선단부 측면(12c)의 표면재질을 다르게 하는 것과 표면거칠기를 다르게 하는 것을 적절히 조합하는 방법을 채택하여도 좋다.

또, 선단부 측면(12c)과 리프부(12b)의 경계영역에서, 도포액에 대한 접촉각이 큰 영역과 작은 영역 사이에 접촉각 경계선(14a)이 생기는 일이 있게 되는 바, 이 접촉각 경계선(14a)은 선단부 측면(12c)과 리프부(12b)의 경계선(14)에 근접하도록 하는 것이 좋고, 양자는 모두 5㎛ 이하로 되는 것이 바람직하다(도 4참조).

다음에는 본 제1실시예와 관련된 비교예를 도 7 ~ 도 9에 기해 설명한다.

도 7에 도시된 것과 같이, 기재(1)를 척(5)에다 지지되도록 하고서 그 기재(1)의 표면에 일반적인 구조로 된 리프부와 선단부 측면을 가진 코팅용 다이헤드(2)의 앞끝을 근접하도록 배치시킨다. 다음, 기재(1)를 다이헤드(2)에 대해 상대적으로 이동시키면서 다이헤드(2)로부터 액상의 레지스트를 토출시켜 기재의 표면에 레지스트액을 도포해서 도포층(4)을 형성시킨다. 그 후 바로 기재(1)를 고속으로 회전시켜 도포층(4)의 두께를 균일해지도록 한다. 여기서, 기재(1)에 레지스트 액을 도포한 후 기재(1)를 고속으로 회전시켜 막두께를 균일화하는 것은, 다이헤드(2)에 의한 코팅에서는 다음과 같이 도포층(4)에 줄(4a)이나 계단형 반점(4b)이 생겨 도포막 두께의 불균일을 허용범위 내로 억제할 수가 없기 때문이다. 그러나, 이와 같은 방법에서는 다이헤드에 의한 도포공정과 그 후의 스핀공정의 2개 공정이 필요하기 때문에 여전히 제조비용이 높아지게 된다.

다음에는 다이헤드(2)에 의한 도포에서 도포막의 두께가 균일하지 않게 되는 원인에 대해 설명한다.

다이헤드(2)는 도 8에 도시된 것과 같이 도포할 레지스트액(도포액이라 함)을 토출하는 슬릿(2a)과, 그 선단부 양쪽에 상기 슬릿(2a)과 대략 직각으로 형성된 리프부(2b) 및, 그 바깥에 위치하고서 리프부(2b)에 대해 경사진 선단부 측면(2c)을 갖도록 되어 있어서, 도포시에 리프부(2b)와 기재(1)의 사이에 도포액의 비드(방울;3)가 형성되도록 함으로써, 이 비드(3)로 된 도포액을 기재(1)의 표면에다 도포하게 된다. 이렇게 도포를 하는 도중 비드(3)가 안정되어 일정한 형상을 유지하게 되면, 즉 비드(3)의 최외부 액이 다이헤드(2)로부터 벗어나는 점(A,B)이 다이헤드(2)의 리프부(2b)와 선단부 측면(2c)과의 경계선(엣지부) 상에 유지되게 되면 도포층(4)의 불균일이 거의 발생하지 않게 된다.

그런데, 비교예에 의하면 비드(3)의 최외부 액이 다이헤드(2)로부터 벗어나는 점(A,B)이 다이헤드(2)의 엣지부에 유지되지 않고 화살표(C)로 나타내어진 것과 같이 리프부(2b)에서 선단부 측면(2c)으로 돌아 들어가 선단부 측면(2c) 상을 이동하거나, 화살표(D)로 나타내어진 것과 같이 리프부(2b)에서 이동하는 것이 많아 비 드(3)가 불안정하게 변하는 일이 많게 된다. 그리고, 점(A,B)의 이동이 다이헤드(2)의 폭방향으로 국부적으로 생기게 되면, 기재의 이동방향으로 뻗은 줄무늬흠집(4a;도 4 참조)이 생기게 되고, 전체폭에 걸쳐 전체적으로 생기면 기재의 횡방향으로 뻗은 단계모양흠집으로 된 불균일부가 생기게 된다.

그리하여, 비드(3)의 최외부의 액이 다이헤드(2)에서 벗어나는 점(A,B)을 일정한 위치로 유지시켜 비드(3)가 안정되도록 하기 위해, 도 9에 도시된 것과 같이 리프부(2b)의 바깥쪽 단부에 예각모양의 엣지(2d)가 형성된 다이헤드(2A)도 고려해볼 수 있다. 그러나, 이와 같이 구성된 다이헤드(2A)는 도 7에 도시된 다이헤드(2)에 비해서는 비드(3)를 어느 정도 안정시킬 수 있으나, 비드(3)의 최외부 액이 다이헤드(2)서 벗어나는 점(A,B)의 불안정한 이동을 완전히 억제할 수가 없기 때문에 줄무늬흠집이나 계단모양흠집의 일부가 다소 줄여지는 정도여서, 액정용 컬러필터의 제조에 요구되는 고정밀도의 도포가 이루어질 수 없게 된다.

이에 대해 본 발명의 제1실시예에 의하면, 코팅 중에 비드(3)를 안정시켜 유지되도록 할 수가 있어, 기재(1) 상에 형성되는 도포액(4)에 줄무늬흠집이나 계단모양흠집이 생기지 않게 된다.

(실험예)

다음에는 본 제1실시예의 보다 구체적인 실험예에 대해 설명한다.

(1) 사용하는 다이헤드(12)

다이헤드(12)의 재질 : 스테인리스강

리프부(12b) : 폭 - 500㎛

표면 - 모재(스테인리스강) 그대로

표면거칠기 - Rmax 0.4

아래의 도포액에 대한 접촉각 - 약 7°

선단부 측면(12c) : 표면 - 무전해 니켈도금

표면거칠기 - Rmax 0.4

아래의 도포액에 대한 접촉각 - 약 15°

리프부(12b)와 선단부 측면(12c)의 경계의 진직도 : 5㎛/m 이하

(2) 사용하는 도포액

유기용제계의 컬러레지스트액

점도 : 5cP

표면장력 : 25dyne/cm

(3) 도포조건

도 4에 도시된 것과 같이 다이헤드(12)를 아래를 향하도록 배치하고서, 그 아래쪽에 기재(1)를 수평으로 80mm/초의 속도로 이동시켜, 도포액을 약 10㎛ 정도의 두께로 도포하였다.

(4) 결과

도포를 종료한 후 형성된 도장층을 눈으로 검사하였는데, 줄무늬흠집이나 계단진 흠집을 볼 수가 없었다. 그 도포층을 건조시킨 후 두께를 측정하였던 바, 두께는 1.5㎛가 되었고, 두께의 오차는 ±2% 이하가 되었다. 따라서, 만들어진 도포층이 컬러필터에 요구되는 두께의 불균일의 허용범위 내에 있게 됨으로써, 종래와 같이 스핀을 걸지 않고 제조하여도 컬러필터에 쓸 수가 있음을 확인할 수 있었다.

이상과 같이 본 실시예에 따른 코팅용 다이헤드는 다이헤드 선단부 측면의 도포액에 대한 접촉각을 리프부의 도포액에 대한 접촉각 보다 크게 함으로써, 도포동작 중 비드 최외부의 액이 다이헤드에서 벗어나는 점을 선단부 측면과 리프부의 경계선인 엣지부에 유지되도록 하여 비드를 안정시킬 수 있게 된다. 그 때문에, 도포층에 생기기 쉬운 줄무늬흠집이나 계단모양흠집이 생기는 것을 방지하여, 두께의 불균일이 극히 작아지게 억제할 수 있는 효과가 있게 된다. 그리고, 본 실시예에 따른 다이헤드는 고속으로 고정밀도의 도포를 할 수 있기 때문에, 이를 액정용 컬러필터를 제조할 때 레지스트액을 도포하는데 채용하게 되면 종래에 시행하고 있던 스핀공정을 생략할 수가 있어 제조비용의 저감을 도모할 수 있게 된다.

(제2실시예)

다음에는 본 발명의 제2실시예에 대해 설명한다.

도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 코팅용 다이헤드(101)를 나타낸 개략사시도 및 그 일부의 확대단면도이고, 도 11은 그 다이헤드(101)의 선단부를 확대해서 나타낸 개략사사도이다.

이 제2실시예의 다이헤드(101)는 도포할 도포액을 토출하는 슬릿(111)과, 그 선단부 양쪽에 이 슬릿(111)에 대략 직각으로 형성된 리프부(리프면;112) 및, 그 바깥쪽에 위치하여 상기 리프부(112)에 대해 경사진 선단부 측면(113)을 갖도록 되어 있다. 이 다이헤드(101)는 전체가 스테인리스강으로 형성되어 있다. 리프부(112)의 폭(d)은 동상 0.1mm ~ 1.0mm 정도로 설정되어 있다.

또, 상기 리프부(112)는 다이헤드(101)의 모재를 그대로 노출시킨 형태이면서, 표면의 연마방법으로서 ELID연삭가공으로 표면거칠기 Rmax 0.05 정도로 마감처리가 되도록 되어 있다. 여기서, 표면거칠기 Rmax는 일본국 공업표준규격 JISB060에 준거하여 대상면의 전체영역에서의 최대높이로 정의하는 한편, 그 측정방법으로는 JISB0601에 준거한 식침싯(蝕針式) 측정방법으로 한다.

여기서, 상기 표면거칠기가 Rmax 0.05라 함은 최대높이 0.05㎛를 나타내는 것이다. 한편, 상기 JISB0601은 ISO486-1982, ISO3276-1975, ISO4287/1-1984, ISO4287/2-1984 및 ISO4288-1985에 대응하는 것이다.

한편, 상기 선단부 측면(113)은 그 위에 도포액에 대해 습윤성이 나쁜 재료를 도금 또는 코팅을 해서 표면층(114)을 형성하도록 되어 있다. 따라서, 선단부 측면(113)은 도포액에 대해 습윤성이 나쁜(접촉각이 큰) 표면을 갖도록 되어 있다. 여기서, 표면층(114)의 형성에는 불소수지를 1 ~ 10% 함유한 무전해 니켈도금처리를 실시하도록 되어 있다.

도포액으로서 액정컬러필터의 제조에 쓰이는 액상의 레지스트를 쓰는 경우, 리프부(112)의 도포액에 대한 접촉각이 7 ~ 10°이고, 표면층(114)의 형성에 불소수지를 1 ~ 10% 함유한 무전해 니켈도금처리를 하게 되면, 접촉각이 55°정도로 되어 40°이상의 차이를 확보할 수 있게 된다. 불소수지의 함유율이 10% 이내라면 모재 자체의 경도(로크웰경도 HRC 45 ~ 55)와 같은 정도로서 리프부(112) 표면의 내마모성을 유지할 수 있게 된다. 한편, 불소수지의 함유율이 1% 보다 적으면, 리프부(112)의 도포액에 대한 접촉각이 작아지게 된다. 또, 불소수지의 함유율이 10% 보다 많으면, 리프부(112) 표면의 내마모성을 유지할 수 없게 된다. 그리고, 표면층(114)을 형성하는 영역은, 적어도 도포시에 도포액이 돌아 들어갈 염려가 있는 영역이 되도록 하면 된다.

도 11에 도시된 것과 같이 상기 선단부 측면(113)에 형성되는 표면층(114)은 리프부(112)와 표면층(114)과의 경계선(115)에 일치하는 위치까지 정확히 형성되도록 되어 있다. 그리고, 리프부(112)와 선단부 측면(113)의 표면층(114)과의 경계선(115)이 직선상으로 형성됨과 더불어, 그 경계선(115)의 진직도 및 슬릿(111)에 대한 평행도가 모두 2㎛/m 이하가 되도록 형성되어 있다.

여기서, 표면층(114)을 리프부(112)와 표면층(114)의 경계선과 일치하는 위치까지 정확히 형성하고서, 이 경계선(115)의 진직도 및 슬릿(111)에 대한 평행도를 2㎛/m 이하가 되도록 하려면, 도 12의 (a)에 도시된 것과 같이 다이헤드(101)의 선단부 측면(113) 뿐만 아니라 리프부(112)에도 도금이나 코팅 등으로 표면층(114)을 형성시킨 후, 도 12의 (b)에 도시된 것과 같이 리프부(112)를 연마해서 그 부분의 표면층(114)을 제거하여, 경계선(115)을 바라는 진직도가 되도록 하면 된다. 여기서, 상기 경계선(115)의 진직도는 JISB0601에 준거해서 식침식 측정방법으로 측정하게 된다.

이 다이헤드(101)를 써서 도포를 하게 되면, 도 13에 도시된 것과 같이 척(도시되지 않음)에 보유지지된 기재(102;기판이라고도 함)의 표면에 다이헤드(101)의 앞끝을 근접하도록 배치하고서, 기판(102)을 다이헤드(101)에 대해 이동시키면서 다이헤드(101)로부터 도포액을 토출하여 리프부(112)와 기판(102) 사이에 비드(103)를 형성시켜, 이 비드(103)의 도포액을 기판(102)의 표면에다 도포하게 된다.

도 14의 (a)는 다이헤드(101)로부터 도포액이 토출되고 있는 상태를 나타낸 개략사시도이다. 또, 도 14의 (b)에 도시된 것과 같이 다이헤드(101)의 리프부(112)의 표면을 종래의 유리(遊離)된 연마석으로 연마하는 경우에는 표면거칠기가 커져, 리프부(112)의 도포액에 대한 접촉각의 국부적인 변화가 크기 때문에, 도포액이 도포폭방향으로 이동하기가 어려워져 비드(103a)의 형성시간이 길어지게 된다. 그 때문에, 도 15의 (a)에 도시된 것과 같이 비드(103a)를 형성하기 위한 도포액의 량(초기비드량)이 많아져, 기판(102) 상에 형성되는 도포층이 코팅개시단부에서의 막두께가 두꺼워지게 됨으로써, 코팅개시단부에서의 막두께가 균일화될 때까지의 막두께 불량영역이 길어지게 된다.

그 때문에, 도 14의 (c)에 도시된 것과 같이 다이헤드(101)의 리프부(112) 표면을 ELID연삭가공으로 연마함으로써 표면거칠기가 작아지도록 하고 있다. 따라서, 리프부(112)의 도포액에 대한 접촉각의 국부적인 변화가 적어지기 때문에, 도포액이 도포폭방향으로 이동하기 쉬워져, 비드(103b)의 형성기간을 짧아지도록 할 수가 있게 된다. 그 때문에, 도 15의 (b)에 도시된 것과 같이 비드(103b)를 형성하기 위한 초기비드량을 극히 적어지게 억제하여, 기판(102) 상에 형성되는 도포층(104)이, 코팅개시단부에서의 막두께가 균일화될 때까지의 막두께 불량영역이 극히 짧은(예컨대 5mm 이하의) 도포층(104)으로 형성되게 된다. 그 때문에, 본 실시예에 따른 코팅용 다이헤드를 액정용 컬러필터를 제조할 때 레지스트액을 도포하는데 쓰게 되면, 액정용 컬러필터를 제조할 때 요구되는 도포정밀도(예컨대 코팅개시단부에서의 막두께 불량영역이 5mm 이내)의 코팅이 이루어질 수 있게 된다.

한편, ELID연삭가공으로 연마함으로써 표면거칠기가 Rmax 0.3 이하가 되도록 해서 리프부(112)에 경면성(鏡面性)을 갖도록 함으로써, 리프부(112)의 도포액에 대한 접촉각의 국부적인 변화가 적어지도록 하여, 도포액을 도포폭방향으로 이동하기 쉽도록 하는 것이 좋다. 또, 비드(103)의 형성기간을 짧아지도록 하려면 표면거칠기를 Rmax 0.1로 하는 것이 좋은 바, 보다 바람직하기는 표면거칠기를 Rmax 0.1이 되도록 하는 것이 좋다.

또, 다이헤드(101)의 선단부 측면(113)을 비드(103)가 접촉해있는 리프부(112) 보다 도포액에 대한 접촉각이 크도록, 따라서 도포액에 대한 습윤성이 나쁘도록 되어 있기 때문에, 도포를 하는 도중 비드(103) 최외부의 액이 다이헤드(101)에서 벗어나는 점(A,B)이 습윤성이 좋은 리프부(112)와 습윤성이 나쁜 선단부 측면(113)의 경계선인 엣지부에 유지됨으로써 거의 변동을 하지 않게 된다.

그 때문에, 도포를 하는 도중 비드(103)가 안정되고, 기판(102) 상에 형성되는 도포층(104)에는 종래에 생겼던 줄무늬흠집이나 계단모양흠집이 거의 발생하지 않아, 두께의 불균일이 극히 적은(예컨대 두께의 ±1.5% 이내의) 도포층(104)을 형성할 수 있게 된다. 그리하여, 액정용 컬러필터를 제조할 때 레지스트액의 도포에 본 실시예에 따른 코팅용 다이헤드를 쓰게 되면, 액정용 컬러필터를 제조할 때 요구되는 도포정밀도(예컨대 두께 불균일성이 두께의 ±1.5% 이내)의 코팅을 할 수 있게 된다.

한편, 상기 실시예에서는 다이헤드(101)의 리프부(112)가 모재 그대로의 표면을 이루도록 하고서, 선단부 측면(113)에 도포액에 대한 습윤성이 나쁜(접촉각이 큰) 표면층(114)을 도금이나 코팅과 같은 표면처리를 함으로써 리프부(112) 보다 접촉각이 커지도록 하고 있으나, 본 발명은 리프부(112) 및 선단부 측면(113)의 접촉각을 변경시키는 방법으로서 이렇게 구성되는 것에 한정되지 않는다. 즉, 예컨대 도 16에 도시된 것과 같이 리프부(112)를 형성하는 부분과 선단부 측면(113)을 구성하는 부분을 별개의 부재로 구성되도록 하고서 그 표면재질이 다르게 하여도 좋다. 또는, 도 17에 도시된 것과 같이 전체를 같은 재료로 구성하고서, 리프부(112)의 표면거칠기를 크게 하여 도포액에 대해 습윤되기 쉽도록 하고(접촉각을 적어지도록 하고), 선단부 측면(113)의 표면거칠기가 작아지도록 하여 도포액에 대해 습윤이 어려워지게(접촉각을 크게)해서 표면거칠기가 달라지게 함으로써도, 선단부 측면(113)의 접촉각이 리프부(112)의 접촉각 보다 커지도록 할 수가 있게 된다. 한편, 리프부(112) 및 선단부 측면(113)의 접촉각을 변경시키려면, 리프부(112) 및 선단부 측면(113)의 표면재질을 다르게 하는 것과 표면거칠기를 다르게 하는 것을 적절히 조합하는 방법을 채택하여도 된다.

또, 선단부 측면(113)과 리프부(112)의 경계영역에서 도포액에 대한 접촉각이 큰 영역과 작은 영역 사이에 접촉각 경계선(115a)이 생길 수가 있는데, 이 접촉각 경계선(115a)은 선단부 측면(113)과 리프부(112)의 경계선(115)에 근접하는 것이 바람직하고, 양자의 어긋나는 정도는 2㎛ 이하로 되는 것이 좋다(도 13 참조).

다음에는 본 제2실시예의 비교예에 대해 도 18 ~ 도 20을 참조로 해서 설명한다.

도 18에 도시된 것과 같이, 기판(102)을 척(105)에 보유지지되도록 하고서, 그 기판(102)의 표면에 일반적인 구조의 리프부와 선단부 측면을 가진 코팅용 다이헤드(101)의 앞끝을 근접하도록 배치한다. 다음, 기판(102)을 다이헤드(101)에 대해 상대적으로 이동시키면서 다이헤드(101)로부터 액상의 레지스트를 토출시켜 기판의 표면에 레지스트액을 도포해서 도포층(104)을 형성시킨다. 그 후, 바로 기판(102)을 고속으로 회전시켜 도포층(104)의 두께를 균일해지도록 한다. 그러나, 이 방법에서는 다이헤드에 의한 도포공정과 그 후의 스핀공정의 2가지 공정이 필요하기 때문에 역시 제조비용이 높아지게 된다. 또, 일본국 특허 제3201195호 공보에 기재된 것과 같은 다이헤드(101)에 의한 도포공정만으로 도포층(104)의 두께를 균일하게 하는 방법도 알려져 있다. 여기서, 액정용 컬러필터를 제조할 때의 규격에서, 도포층(104)의 막두께가 균일화될 때까지의 막두께 불량영역을 코팅개시단부(104a)로부터 도포방향으로 5mm 이내가 되도록 억제할 것이 요구되어 오고 있다. 그러나, 다이헤드(101)에 의한 도포에서는 막두께 불량영역을 코팅개시단부(104a)로부터 도포방향으로 5mm 이내로 억제하기가 어렵다.

다음에는 다이헤드(102)에 의한 도포에서 코팅개시단부(104a)에서 막두께 불량영역이 발생하는 원인에 대해 설명한다.

다이헤드(101)는 도 11에 도시된 것과 같이 도포할 레지스트액(도포액이라 함)을 토출하는 슬릿(111)과, 이 슬릿(111)의 선단부 양쪽에 상기 슬릿(111)과 대 략 직각으로 형성된 리프부(112) 및, 이 리프부(112)의 바깥에 위치하여 리프부(112)에 대해 경사진 선단부 측면(113)을 갖도록 되어 있어, 도포시에 리프부(112)와 기판(102) 사이에 도포액의 비드(방울;103)가 형성되어져, 이 비드(103)로 된 도포액을 기판재(102)의 표면에 도포하도록 되어 있다. 도포를 개시할 때 이 슬릿(111)에서 토출되는 도포액이 리프부(112)의 도포폭방향으로 이동해서 비드(103)를 형성하게 된다. 이 비드(103)를 형성하는 시간이 짧으면 코팅개시단부에서의 막두께가 균일화될 때까지의 막두께 불량영역이 짧아지게 된다. 그런데, 실제로는 리프부(112) 표면의 최종의 끝처리를 하기 위한 연마가 연마기의 성능 내지 수작업에 의존하게 되어 있기 때문에 표면거칠기가 커져, 이 표면거칠기가 큰 표면의 요철에 의해 리프부(112)의 도포액에 대한 접촉각이 국부적으로 변하게 되어 도포액의 이동을 저해하게 된다. 그리고, 도포액이 도포폭방향으로 이동하기가 어려워져, 비드(103)의 형성기간이 길어지면 비드(103)를 형성하기 위한 도포액의 량(초기비드량)이 많이 필요하기 때문에 코팅개시단부에서의 막두께가 두꺼워지게 되고, 그 때문에 코팅개시단부에서의 막두께가 균일화될 때까지의 막두께 불량영역이 길어지게 되고 만다.

또, 다이헤드(101)에 의한 도포에서는 다음과 같이 도포층(104)에 줄무늬흠집(141)이나 계단모양흠집(142)이 생겨 도포층의 두께불균일이 허용범위 내로 억제될 수 없게 된다.

여기서, 다이헤드(101)에 의한 도포에서 도포두께가 불균일이 발생하는 원인에 대해 설명한다. 도 19에서, 도포를 하는 중 비드(103)가 안정되어 일정한 형성 을 유지하고 있으면, 즉 비드(103) 최외부의 액이 다이헤드(101)에서 벗어나는 점(A,B)이 다이헤드(101)의 리프부(112)와 선단부 측면(113)의 경계선(엣지부) 상에 유지되도록 되어 있으면, 도포층(104)의 두께불균일은 거의 발생하지 않게 된다. 그러나, 실제로는 비드(103) 최외부의 액이 다이헤드(101)에서 벗어나는 점(A,B)이 다이헤드(101)의 엣지부에 유지되지 않고 화살표(C)로 나타내어진 것과 같이 리프부(2b)에서 선단부 측면(113)으로 돌아들어가 선단부 측면(113) 상을 이동하거나, 화살표(D)로 나타내어진 것과 같이 리프부(112)에서 이동하는 것이 많아 비드(103)가 불안정하게 변화하게 되는 일이 많다. 그리고, 점(A,B)의 이동이 다이헤드(101)의 폭방향으로 국부적으로 생기면, 기판의 이동방향으로 뻗은 줄무늬흠집(141;도 18 참조)이 생기게 되고, 점(A,B)의 이동이 전체 폭에 걸쳐 전체적으로 생기면, 기판의 횡방향으로 뻗은 계단모양흠집(142)이 생기게 된다.

그리하여, 비드(103) 최외부의 액이 다이헤드(101)에서 벗어나는 점(A,B)을 일정한 위치로 유지되도록 해서 비드(103)를 안정시키기 위해, 도 20에 도시된 것과 같이 리프부(112)의 바깥쪽 단부에 예각(銳角)모양의 엣지(118)가 형성된 다이헤드(101A)가 알려져 있기도 하다. 그러나, 이와 같이 구성된 다이헤드(101A)는 도 19에 도시된 다이헤드(101)에 비해서는 비드(103)를 어느 정도 안정시킬 수는 있으나, 비드(103) 최외부의 액이 다이헤드(101)서 벗어나는 점(A,B)의 불안정한 이동을 충분히는 억제할 수가 없기 때문에 줄무늬흠집이나 계단모양흠집이 다소 줄여지는 정도에 그쳐, 액정용 컬러필터의 제조에 요구되는 정도의 고정밀도 도포가 이루어질 수 없게 된다.

이에 대해 본 발명의 제2실시예에 의하면, 리프부의 표면거칠기가 작아져 리프부의 도포액에 대한 접촉각의 국부적인 변화가 적어지게 됨으로써, 도포액이 도포폭방향으로 이동하기 쉬워져, 비드의 형성시간이 짧아질 수 있게 된다. 따라서, 액정용 컬러필터를 제조할 때 레지스트액의 도포에 본 실시예에 따른 코팅용 다이헤드를 쓰게 되면, 코팅개시단부에서의 막두께 불량영역이 극히 짧아질 수 있게 억제시켜, 액정용 컬러필터를 제조할 때 요구되는 고정밀도의 도포가 이루어질 수 있게 된다.

또, 본 실시예에 의하면 비드 최외부의 액이 다이헤드에서 벗어나는 점을 선단부 측면과 리프부의 경계선에 있는 엣지부에 유지되도록 할 수가 있어, 액정용 컬러필터를 제조할 때 레지스트액을 도포하는 데 사용하면, 도포두께의 불균일이 극히 적어지도록 억제할 수가 있어 액정용 컬러필터를 제조할 때 요구되는 고정밀도의 도포를 할 수 있게 된다.

또, 본 실시예에 의하면 액정용 컬러필터를 제조할 때 레지스트액를 도포하는데 사용하게 되면, 코팅개시단부에서의 막두께 불량영역을 극히 짧아지도록 억제할 수 있음과 더불어, 막두께의 불균일이 적어지도록 억제되어, 액정용 컬러필터를 제조할 때 요구되는 고정밀도의 도포가 이루어질 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 다이헤드의 선단부 측면의 도포액에 대한 접촉각을 리프부의 도포액에 대한 접촉각 보다 크게 함으로써, 도포동작 중 비드의 최외부의 액이 다이헤드에서 벗어나는 점이 선단부 측면과 리프부의 경 계선인 엣지부에 유지되어 비드를 안정시킬 수 있게 된다. 그 때문에, 도포층에 생기기 쉬운 줄무늬흠집이나 계단모양흠집이 생기는 것이 방지되어 도포두께의 불균일이 극히 적도록 억제하는 효과가 있게 된다. 그리고, 본 발명에 따른 다이헤드는 고속으로 고정밀도 도포를 할 수 있기 때문에, 이를 액정용 컬러필터를 제조할 때 레지스트액을 도포하는 데 사용하면 종래에 시행하고 있던 스핀공정을 생략할 수가 있어, 제조비용의 저감을 도모할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 의하면 리프부의 표면거칠기가 작아져 리프부의 도포액에 대한 접촉각의 국부적인 변화가 적어지게 됨으로써, 도포액이 도포폭방향으로 이동하기 쉬워져 비드의 형성시간이 짧아져, 액정용 컬러필터을 제조할 때 레지스트액의 도포에 사용하면, 코팅개시단부에서의 막두께 불량영역이 극히 짧아지도록 억제하게 되어, 액정용 컬러필터를 제조할 때 요구되는 고정밀도의 도포가 이루어질 수 있게 된다.

Claims (16)

1. 기재(기판)에 대해 도포액을 토출하는 슬릿을 가진 코팅용 다이헤드에 있어서,

   기재 쪽 선단에 위치하면서 슬릿에 대해 직교하도록 형성된 리프면과, 이 리프면에 대해 경사지도록 형성된 선단부 측면을 갖고,

   상기 선단부 측면과 리프면이 선단부 측면의 도포액에 대한 접촉각이 리프면의 도포액에 대한 접촉각보다 크도록 구성되되, 상기 선단부 측면과 리프면은, 선단부 측면의 도포액에 대한 접촉각이, 리프면의 도포액에 대한 접촉각보다 5°이상 크도록 구성되고,

   상기 선단부 측면과 상기 리프면 사이에 경계선이 형성되되, 이 경계선의 진직도 및 슬릿에 대한 평행도가 모두 5㎛/m 이하로 되어 있고,

   상기 선단부 측면 및 리프면의 경계영역에서의 도포액에 대한 접촉각이 큰 영역과 작은 영역 사이에 접촉각 경계선이 형성되되, 이 접촉각 경계선과, 상기 선단부 측면과 리프면 사이의 경계선과의 어긋남이 5㎛ 이하로 되어 있는 것을 특징으로 하는 코팅용 다이헤드.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 선단부 측면의 표면재질과 상기 리프면의 표면재질이 서로 다르게 되어 있는 것을 특징으로 하는 코팅용 다이헤드.
4. 제1항에 있어서, 상기 선단부 측면의 표면거칠기와 상기 리프면의 표면거칠기가 서로 다르게 되어 있는 것을 특징으로 하는 코팅용 다이헤드.
5. 삭제
6. 기재에 대해 도포액을 토출하는 슬릿을 가진 코팅용 다이헤드로서, 기재 쪽 선단에 위치하여 슬릿에 대해 직교하도록 형성된 리프면과, 이 리프면에 대해 경사진 선단부 측면을 갖되, 이 선단부 측면과 상기 리프면이, 선단부 측면의 도포액에 대한 접촉각이 리프면의 도포액에 대한 접촉각 보다 크도록 구성된 것을 특징으로 하는 코팅용 다이헤드와,

   상기 코팅용 다이헤드가 토출하는 도포액을 기재의 표면에 도포하도록, 코팅용 다이헤드의 선단을 기재에 접근시킨 상태로 코팅용 다이헤드와 기재를 상대적으로 이동시키는 수단을 갖추되,

   상기 선단부 측면과 리프면이, 선단부 측면의 도포액에 대한 접촉각이 리프면의 도포액에 대한 접촉각 보다 5°이상 크도록 구성되고,

   상기 선단부 측면과 상기 리프면 사이에 경계선이 형성되되, 이 경계선의 진직도 및 슬릿에 대한 평행도가 모두 5㎛/m 이하로 되어 있고,

   상기 선단부 측면 및 리프면의 경계영역에서의 도포액에 대한 접촉각이 큰 영역과 작은 영역 사이에 접촉각 경계선이 형성되되, 이 접촉각 경계선과, 상기 선단부 측면과 리프면 사이의 경계선과의 어긋남이 5㎛ 이하로 된 것을 특징으로 하는 코팅장치.
7. 기재에 대해 도포액을 토출하는 슬릿을 가진 코팅용 다이헤드에 있어서,

   기재 쪽 선단에 위치하면서 슬릿에 대해 직교하도록 형성된 리프면과,

   이 리프면에 대해 경사진 선단부 측면을 갖추되,

   상기 리프면의 표면이 경면연삭가공으로 처리되어, 상기 리프면의 표면거칠기가 Rmax 0.3 이하로 되고,

   상기 선단부 측면이 불소수지를 1 ~ 10% 함유한 무전해 니켈도금처리가 실시되어, 선단부 측면의 도포액에 대한 접촉각이 리프면의 도포액에 대한 접촉각보다 크게 되도록 구성되고,

   상기 선단부 측면과 상기 리프면 사이에 경계선이 형성되되, 이 경계선의 진직도 및 슬릿에 대한 평행도가 모두 2㎛/m 이하로 되어 있고,

   상기 선단부 측면 및 리프면의 경계영역에서의 도포액에 대한 접촉각이 큰 영역과 작은 영역 사이에 접촉각 경계선이 형성되되, 이 접촉각 경계선과, 상기 선단부 측면과 리프면 사이의 경계선과의 어긋난 정도가 2㎛ 이하로 된 것임을 특징으로 하는 코팅용 다이헤드.
8. 삭제
9. 제7항에 있어서, 상기 리프면의 표면이 경면연삭가공으로서, 전해 인프로세스드레싱 연삭가공이 실시되어 있는 것임을 특징으로 하는 코팅용 다이헤드.
10. 삭제
11. 삭제
12. 제7항에 있어서, 상기 선단부 측면의 표면거칠기와 상기 리프면의 표면거칠기가 서로 다르게 되어 있는 것을 특징으로 하는 코팅용 다이헤드.
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