KR101229685B1 - 패턴 블랭킷의 치수 안정성이 향상된 블랭킷 및 그 제조방법 - Google Patents

패턴 블랭킷의 치수 안정성이 향상된 블랭킷 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 치수 안정성이 향상된 패턴 블랭킷 및 그의 제조방법에 관한 것이다. 더 상세히는, 순차적으로 지지층, 부착층, 인쇄층 및 마스터몰드가 적층되어 있는 블랙 매트릭스의 블랭킷에 있어서, 상기 부착층으로 프라이머를 사용하는 블랭킷에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 종래의 블랭킷의 지지층과 인쇄층을 부착하기 위하여 적용되던 점착층 대신 프라이머층으로 블랭킷의 인쇄층과 지지층을 부착시켰을 경우, 블랙 매트릭스의 인쇄용 블랭킷 패턴의 오차를 기존 대비 10% 이상 줄어들게 할 수 있다.
블랙 매트릭스, 치수 안정성, 블랭킷, 프라이머, 접착

Description

패턴 블랭킷의 치수 안정성이 향상된 블랭킷 및 그 제조방법{PATTERN BLANCKET WITH IMPROVED MEASUREMENT STABILITY, AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 치수 안정성이 향상된 패턴 블랭킷, 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 대면적 패터닝 치수 안정성 향상을 위하여 블랙 매트릭스의 패턴 프린팅시 마스터 몰드의 사이즈와 위치 안정성을 향상시킨 패턴 블랭킷, 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
현재 엘시디(LCD) 내의 컬러필터(color filter) 용 포토리소그래피(photolithography)를 대체 하기 위하여 가장 많이 연구되는 프린팅(printing) 기법은 리버스 오프셋 프린팅(reverse off-set printing) 법이다. 리버스 오프셋의 경우, 치수 안정성이 좋다는 장점이 있지만, 고단차를 올릴 수 없으며, 패턴이 연속상을 이루는 블랙 매트릭스(Black Matrix, BM)의 경우 그 인쇄 특성이 레드, 그린, 블루에 비해 떨어진다. 따라서 본 연구에서는 고단차 패턴 인쇄가 가능하며, 블랙 매트릭스의 인쇄 특성이 양호한 다이렉트 소프트 그라비아 패턴 프린 팅(direct soft gravure pattern printing) 방법을 이용하여 블랙 매트릭스의 패턴 프린팅을 진행하였다. 하지만 소프트 그라비아(soft gravure)의 경우, 마스터 몰드로부터 패턴을 만들 때, 실리콘 블랭킷의 경화 수축 때문에 마스터 몰드 대비 패턴의 치수 안정성이 떨어지는 문제가 발생한다.
블랙 매트릭스 패턴 프린팅에서는 일차적으로 마스터 몰드와 동일한 레플리카(replica)를 형성한 실리콘 블랭킷의 제조가 만족되어야, 실제 패턴 프린팅 공정에서 위치 및 치수 안정성을 잡아갈 수 있다.
또한 다이렉트 그라비아(Direct Gravure) 방식의 프린팅의 경우, 그 패턴이 블랭킷에 있기 때문에 마스터 몰드와 패턴 블랭킷의 수치 오차를 최소화하여야 하는데, 이는 패턴이 블랭킷에 있기 때문에 마스터 몰드에서 동일하게 복제된 패턴 블랭킷에 지지층을 잘 고정시켜야, 패턴의 치수 및 위치가 틀어지는 것을 최소화 할 수 있기 때문이다. 따라서, 기존 방식의 블랭킷 제조 방식에서 인쇄층과 지지층과의 부착 조건을 달리 할 경우, 그 수치 안정성이 향상된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 블랙 매트릭스 패턴 프린팅에서 패턴 사이즈의 위치 및 사이즈 오차를 최소화하여 수치 안정성이 향상된 블랭킷 및 그 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서,
순차적으로 지지층, 부착층, 인쇄층 및 마스터몰드가 적층되어 있는 블랙 매트릭스의 블랭킷에 있어서, 상기 부착층으로 프라이머를 사용하는 블랭킷을 제공한다.
또한 본 발명의 블랭킷에 있어서, 상기 프라이머는 실리콘 부착용 프라이머를 사용하는 것을 특징으로 하는 블랭킷을 제공한다.
또한 본 발명의 블랭킷에 있어서, 상기 실리콘 부착용 프라이머는 비닐 실란 화합물 또는 트리에톡시 실란 화합물인 것을 특징으로 하는 블랭킷을 제공한다.
또한 본 발명의 블랭킷에 있어서, 상기 지지층은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 동판(cuppor) 또는 SUS 호일로 이루어진 것을 특징으로 하는 블랭킷을 제공한다.
또한 본 발명의 블랭킷에 있어서, 상기 지지층은 폴리에틸렌테레프탈레이 트(PET)에 우레탄계 화합물이 코팅된 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 블랭킷을 제공한다.
또한,
(a) 습식 에칭(wet etching) 방식으로 패터닝되어 있는 블랙 매트릭스 마스터 몰드에 실리콘 레진 코팅을 실시하여 블랭킷의 인쇄층을 제조하는 단계;
(b) 지지층에 프라이머층을 코팅하는 단계; 및
(c) 상기 실리콘 레진이 경화되기 전에 상기 블랭킷의 인쇄층과 지지층을 부착하는 단계
를 포함하는 블랭킷 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명의 제조방법에 있어서, 상기 실리콘 레진의 점도가 초기 점도의 1.5 ~ 2.5배일 때, 상기 (c) 단계의 부착을 시행하는 것을 특징으로 하는 블랭킷 제조방법을 제공한다.
본 발명에 의하면, 종래의 블랭킷의 지지층과 인쇄층을 부착하기 위하여 적용되는 점착층 대신 프라이머층으로 블랭킷의 인쇄층과 지지층을 부착시켰을 경우, 블랙 매트릭스의 인쇄용 블랭킷 패턴의 오차를 기존 대비 10% 이상 줄어들게 할 수 있으며, 블랭킷 내에서 그 두께 균일도 또한 기존 점착층 블랭킷과 동일하게 가져갈 수 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 순차적으로 지지층, 부착층, 인쇄층 및 마스터몰드가 적층되어 있는 블랙 매트릭스의 블랭킷에 있어서, 상기 부착층으로 프라이머를 사용하는 블랭킷에 관한 것이다.
본 발명에서는 블랭킷의 지지층과 인쇄층을 부착시키기 위하여 종래에 사용하던 접착제 대신 프라이머를 사용하는데, 이는 지지층과의 부착을 실리콘 점착제를 쓸 경우 보다 프라이머로 부착을 낼 경우 블랭킷을 마스터 몰드로부터 떼어낼 때 그 치수 오차를 10% 미만으로 줄일 수 있기 때문이다. 상기 프라이머는 실리콘층과의 반응이 가능한 비닐기와 지지층과 부착이 가능한 반응기를 동시에 가지고 있는 실리콘 부착용 프라이머를 사용한다. 상기 실리콘 부착용 프라이머의 예로 비닐트리메톡시실란(Vinyltrimethoxysilane)과 같은 비닐 실란 화합물 또는 트리에톡시 실란(Triethoxysilane) 화합물을 들 수 있다.
블랭킷의 치수 및 위치 안정성은 블랭킷 자체에서 오는 것이 아닌 블랭킷의 지지층과 인쇄층과의 부착 정도에 따라 결정되는 것이기 때문에, 부착력을 높혀갈수록 그 치수 및 위치 안정성은 향상된다. 기존 사용되어 오던 실리콘 점착제의 경우는 완전 경화된 실리콘 블랭킷과 지지층을 층간의 인터랙션(interaction)에 의해 부착하는 방식이였지만, 프라이머를 사용할 경우는 각층 간에 반응 사이트를 도입하는 것이며, 또한 실리콘 층 내의 경화제로 사용되는 비닐트리메톡시실란(Vinyltrimethoxysilane)과 같은 성분이 프라이머층에 함유되어 있어, 그 반응을 통하여 부착력이 향상될 수 있다.
본 발명에서 지지층으로 사용되는 것은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 것으로, 비교적 유연한 필름이 바람직하다. 또한, 상기 열가소성 필름 이외에 유연하여 롤에 구김 없이 감길 수 있는 물질들, 예를 들면 동판(cuppor), 스테인레스강(SUS) 호일 등도 가능하다.
또한, 상기 지지층으로 사용되는 PET의 경우, 아무 처리되지 않은 일반 PET의 경우 primer와의 부착을 내기 위하여, 종래에는 플라즈마(plasma) 및 코로나(corona) 처리 등을 실시하여 프라이머와의 부착력을 향상시키기도 한다. 하지만 상기의 처리 방법은 일반적으로 그 효과가 영구적이지 않으며, 표면 처리 효과가 크지 못하기 때문에 본 발명에서는 PET 내에 우레탄계 화합물을 코팅한 PET를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 실리콘 레진의 열경화시 PET 또한 유리온도(Tg) 근처의 온도에서 팽창을 일으키기 때문에, 가능하면 일반 등급의 PET 보다는 열 안정성이 높은 등급(grade)을 사용하는 것이 좋다. 그렇지 않으면 일반 PET를 충분히 열이력을 제거하는 고온 노출을 실시 한 후에 지지층으로 사용하는 것이 치수 및 위치 안정성을 더욱 높이는 방법이다.
본 발명에서 마스터 몰드는 패턴을 제공하는 영역으로, 마스터 몰드로부터 실리콘 블랭킷에 블랙 매트릭스 패턴이 복제된다. 위의 복제된 패턴이 그라비아 프린팅(gravure printing) 기법으로 유리에 프린팅되는 것이다. 위의 마스터 몰드는 유리의 습식 에칭(wet etching) 방법으로 제조되었다.
본 발명은 또한 하기의 단계를 포함하는 블랭킷 제조방법을 제공한다.
(a) 습식 에칭(wet etching) 방식으로 패터닝되어 있는 블랙 매트릭스 마스터 몰드에 실리콘 레진 코팅을 실시하여 블랭킷의 인쇄층을 제조하는 단계;
(b) 지지층에 프라이머층을 코팅하는 단계;및
(c) 상기 실리콘 레진이 경화되기 전에 상기 블랭킷의 인쇄층과 지지층을 부착하는 단계.
이하, 상기 블랭킷 제조방법을 상세히 설명한다.
(a) 습식 에칭(wet etching) 방식으로 패터닝되어 있는 블랙 매트릭스 마스터 몰드에 실리콘 레진 코팅을 실시하여 블랭킷의 인쇄층을 제조하는 단계
습식 에칭(Wet etching) 방식으로 패터닝되어 있는 블랙 매트릭스 마스터 몰 드에 실리콘 레진 코팅을 실시하여 블랭킷의 인쇄층을 제조한다. 실리콘 레진은 패턴 블랭킷을 만들기 위한 기초 재료로서, 실리콘 레진은 마스터 몰드의 패턴을 그대로 따라서 패턴을 형성한 뒤, 경화되어 딱딱해지는 성질이 있으며, 인쇄용 블랭킷으로서 적당한 모듈러스(modulus) 및 잉크 코팅(ink coating)성을 가지고 있기 때문에, 실리콘 레진을 선정하여 블랭킷의 인쇄층을 제조한다.
(b) 지지층에 프라이머층을 코팅하는 단계
지지층에는 종래의 마스터 몰드와의 부착을 위하여 사용되는 실리콘 접착제 대신 실리콘 부착용 프라이머를 사용하여 코팅한다.
(c) 상기 실리콘 레진이 경화되기 전에 상기 블랭킷의 인쇄층과 지지층을 부착하는 단계
상기 (a)단계에서 코팅된 인쇄층의 실리콘 레진이 완전 경화된 이후에는 프라이머 층과의 부착이 이루어지지 않기 때문에, 완전 경화가 되기 전에 프라이머 코팅된 지지층과의 합착이 이루어져야 한다. 하지만, 실리콘 레진을 마스터 몰드에 코팅한 후에 너무 일찍 합착을 진행하게 되면 실리콘 레진의 두께 균일도가 심하게 저하되는 현상이 발생한다. 이 경우 일정 시간 경화가 진행되어 점도가 상승되었지만, 경화가 진행될 수 있는 반응 사이트들이 남아 있는 조건을 선정하여 합착을 진행하여야 부착과 두께 균일도 조건 두 가지를 만족할 수 있는 인쇄용 패턴 블랭킷을 제조할 수 있다. 따라서, 상기 실리콘 레진의 점도가 초기 점도의 1.5 ~ 2.5배 일 때, 상기 (c) 단계의 부착을 시행하여야 한다.
이하, 본 발명을 실시예를 이용하여 설명한다. 하기 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명 및 그와 균등한 범위 내에서의 치환 및 변경을 포함하며, 본 실시예의 범위로 한정되는 것은 아니다.
실시예
실리콘 레진으로 Wacker 사의 RT607 레진을 크롬 글라스(Cr glass)에 블랙 매트릭스 패턴(BM pattern)이 습식 에칭(wet etching)된 마스터 몰드(일본 SHIN-EI-SHA)에 코팅한 후 상온에서 60min 이내로 1차 경화를 진행하였다. 1차 상온 경화없이 바로 부착을 시도할 경우, 두께 균일도가 심하게 틀어지며, 미경화 실리콘의 정전기로 인하여 표면 얼룩이 심하게 발생하게 된다. 프라이머(wacker 사의 G790)를 지지층인 PET(toyobo A4300 grade) mayer bar#5로 코팅한 후, 90℃에서 15분 동안 프라이머층 내의 용매를 날려준 후에 지지층 PET와 반경화 상태의 실리콘 레진이 코팅된 상기 마스터 몰드와 합착하였다. 합착 후 90℃에서 이틀간 2차 열경화를 통하여 부착력을 최대화 할 수 있다.
비교예
마스터 몰드(일본 SHIN-EI-SHA)에 실리콘 레진(Wacker 사의 RT607)을 코팅한 후에 완전 경화시킨 후, 점착층으로 대현 ST사 ST-910BH(peel strength>1,150 gf/in(ASTM D3330))의 실리콘 점착 필름을 이용하여 지지층 PET와 합착하였다.
도 1은 본 발명에 따른 실시예의 시간의 경과에 따른 점도 증가 곡선이다. 도 1을 살펴 보면 60분이 되는 때부터 점도의 증가가 이루어지고, 60분 미만에서는 점도가 낮아 합착시 두 층 사이의 갭(gap)이 유지되지 못하고, 합착시 두께 균일도가 저하되며, 60분을 초과하면 부착성이 현저히 저하되는 현상을 확인할 수 있어, 실제 합착은 60분에서 실시되어야 함을 알 수 있다.
도 2는 제조된 블랭킷에서 각각 위치가 마킹되어 있는 위치를 얼라인먼트 간의 거리를 측정하여 마스터 몰드와 비교하여 그 치수 안정성의 차이를 비교하였다. 수치 오차의 차이를 측정하는 방법은 얼라인먼트(alignment) 간의 간격을 측정할 수 있는 비접촉 삼차원 미세형상 측정 시스템 나노-스캔(nano-scan)기기를 사용하였다.
도 2의 좌측편 그림은, 마스터 몰드를 나타낸 것이다. 상기 마스터 몰드는 2세대 WXGA급 14.2inch를 2장을 만들 수 있도록 디자인되어 있으며, 본 특허에서는 마스터 몰드와 제작된 실리콘 블랭킷의 치수 및 위치 안정성을 판단하기 위하여 각각의 얼라인먼트(alignment) 간의 간격을 측정하였다. 얼라인먼트(alignment)는 도 2에 표시된 십자가 모양이며 각 패턴의 모서리에 총 8개가 위치하고 있다. 위의 얼 라인먼트(alignment)는 실제 포토 레지스트(PR) 공정에서 RGB(Red, Green, Blue)의 포토 레지스트(PR) 작업을 진행할 때 사용되는 얼라인먼트 마크(alignment mark)이다. 도면 내의 검정색 선으로 표시된 테두리는 칼라 필터(color filter)의 실링(sealing) 부분이며 실제 칼라 필터(color filter) 내에서 검정색 선이다. 또한 검정 테두리 선 내에는 실제 블랙 매스릭스(BM) 패턴들이 WXGA급 화소로 미세하게 분포되어 있다.
도 2의 좌측편 그림의 번호는 도 2의 우측편 그래프의 위치를 나타내는 번호와 각각 대응되는 것이다. 즉, 도 2의 좌측편 그림 상의 1번은 우측편 그래프의 위치 1에 해당하는 것이다.
각 실시예 및 비교예의 블랭킷의 수치 안정성의 향상은 도 2의 우측편 그림에서 확인할 수 있다. 도 2의 우측편 그림의 y축은 마스터 몰드와 블랭킷 간의 치수 차이, x축은 마스터 몰드에 표기된 위치를 나타낸 것으로, 종래의 접착제를 사용한 비교예에 비해 실시예의 수치 안정성이 뛰어남을 알 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 실시예의 시간의 경과에 따른 점도 증가 곡선 그래프.
도 2는 본 발명에 따른 실시예 및 비교예의 블랭킷의 수치 안정성을 비교한 그래프.

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 순차적으로 지지층, 부착층, 실리콘 레진을 포함하는 인쇄층 및 마스터몰드가 적층되어 있는 블랙 매트릭스의 블랭킷에 있어서, 상기 부착층으로 실리콘 부착용 프라이머를 사용하는 블랭킷.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 실리콘 부착용 프라이머는 비닐 실란 화합물 또는 트리에톡시 실란 화합물인 것을 특징으로 하는 블랭킷.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 지지층은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 동판(cuppor) 또는 SUS 호일로 이루어진 것을 특징으로 하는 블랭킷.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 지지층은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)에 우레탄계 화합물이 코팅된 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 블랭킷.
  6. (a) 습식 에칭(wet etching) 방식으로 패터닝되어 있는 블랙 매트릭스 마스터 몰드에 실리콘 레진 코팅을 실시하여 블랭킷의 인쇄층을 제조하는 단계;
    (b) 지지층에 실리콘 부착용 프라이머층을 코팅하는 단계; 및
    (c) 상기 실리콘 레진이 경화되기 전에 상기 블랭킷의 인쇄층과 지지층을 부착하는 단계
    를 포함하는 블랭킷 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 실리콘 레진의 점도가 초기 점도의 1.5 ~ 2.5배일 때, 상기 (c) 단계의 부착을 시행하는 것을 특징으로 하는 블랭킷 제조방법.
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