KR101282071B1 - 잉크젯 방식을 이용한 컬러 필터의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

잉크젯방식을 이용한 컬러필터 제조방법이 개시된다. 개시된 잉크젯방식을 이용한 컬러필터 제조방법은 다수의 노즐이 구비된 잉크젯 헤드를 소정각도로 기울여, 복수의 작업영역으로 나누어진 컬러필터의 길이방향으로 이동시키면서, 복수의 픽셀에 각각 컬러잉크를 토출하며, 소정 작업영역의 작업완료 후 인접하는 다른 작업영역으로 이동하여 컬러잉크를 토출하여 컬러필터를 제조하며, 인접하는 작업영역 간에는 잉크젯 헤드를 거울상대칭으로 배치하여 컬러잉크를 토출시킨다.

Description

잉크젯 방식을 이용한 컬러 필터의 제조방법{Method of fabricating color filter using ink-jet method}
도 1은 종래의 잉크젯 헤드를 이용하여 컬러필터의 각 픽셀에 잉크를 토출시켜 컬러필터를 제조하는 방법의 일예를 도시한 도면,
도 2는 도 1에 도시된 방법에 의하여 제작된 컬러필터를 잉크두께에 따른 영역별로 나누어 표시한 도면,
도 3은 도 2에 도시된 Ⅰ-Ⅰ'에 따른 잉크두께를 표시한 그래프,
도 4는 도 2에 도시된 Ⅱ-Ⅱ'에 따른 잉크두께를 표시한 그래프,
도 5는 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 잉크젯방식을 이용한 컬러필터 제조방법을 설명하기 위한 도면,
도 6은 도 5에 도시된 잉크젯방식을 이용한 컬러필터 제조방법에 의하여 형성된 컬러필터의 프린팅진행방향(X)에 따른 잉크두께를 도시한 그래프,
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 잉크젯방식을 이용한 컬러필터 제조방법을 설명하기 위한 도면,
도 8은 도 7에 도시된 잉크젯방식을 이용한 컬러필터 제조방법에 의하여 형성된 컬러필터의 프린팅진행방향(X)에 따른 잉크두께를 도시한 그래프,
도 9는 본 발명의 제3실시예에 따른 잉크젯방식을 이용한 컬러필터 제조방법 을 설명하기 위한 도면,
도 10은 도 9에 도시된 잉크젯방식을 이용한 컬러필터 제조방법에 의하여 형성된 컬러필터의 프린팅진행방향(X)에 따른 잉크두께를 도시한 그래프.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100...컬러필터 101...제1작업영역
102...제2작업영역 103...경계
110...블랙매트릭스 111...픽셀
200...잉크젯 헤드 210,220,230,240...노즐
본 발명은 컬러필터의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 잉크젯 방식을 이용하여 컬러필터를 제조하는 방법에 관한 것이다.
최근에는, TV와 컴퓨터의 정보를 디스플레이하기 위해 화면의 크기를 크게 할 수 있는 액정 디스플레이(LCD; Liquid Crystal Display), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP; Plasma Display Panel), 유기 EL(Electro Luminescence), 발광 다이오드(LED; Light Emitting Diode) 및 전계방출 디스플레이(FED; Field Emission Display) 등과 같은 평판 디스플레이 장치가 사용되고 있다. 이러한 평판 디스플레이 장치 중 소비 전력이 적어 컴퓨터 모니터, 노트북 PC 등에 주로 사용되는 액정 디스플레이(LCD)가 각광을 받고 있다.
액정 디스플레이에는 액정층에 의하여 변조된 백색광을 통과시켜 원하는 색상의 화상을 형성하는 컬러필터가 구비되어 있다. 컬러필터는 투명한 기판 상에 다수의 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 픽셀(pixel)들이 소정 형태로 배열된 구조를 가지고 있다. 이러한 컬러필터를 제조하는 방법으로는 염색법(dyeing method), 안료분산법(pigment dispersion method), 인쇄법(printing method) 및 전착법(electrodeposition method) 등이 있다.
그러나, 위와 같은 컬러필터의 제조방법들에서는 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 픽셀의 형성을 위하여 각 색상별로 소정공정이 반복되어야 하므로 공정의 효율성이 떨어지며, 제조비용이 증가하는 문제점이 있었다.
따라서, 최근에는 제조공정을 단순화시킬 수 있고, 제조비용도 절감할 수 있는 잉크젯 방식을 이용한 컬러필터 제조방법이 제안되고 있다. 이러한 잉크젯 방식을 이용한 컬러필터 제조방법은 잉크젯 헤드의 노즐들을 통하여 소정 색상, 예를 들면 적색(R), 녹색(G) 및 청색(b)의 잉크 방울(ink drop)들을 기판 상의 각 픽셀영역에 토출(discharging)시킴으로써 소정 색상의 픽셀을 형성한다.
도 1은 종래의 잉크젯 헤드를 이용하여 컬러필터의 각 픽셀에 잉크를 토출시켜 컬러필터를 제조하는 방법의 일예를 도시한 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 방법에 의하여 제작된 컬러필터를 잉크두께에 따른 영역별로 나누어 표시한 도면이고, 도 3은 도 2에 도시된 Ⅰ-Ⅰ'에 따른 잉크두께를 표시한 그래프이고, 도 4는 도 2에 도시된 Ⅱ-Ⅱ'에 따른 잉크두께를 표시한 그래프이다.
도 1을 참조하면, 복수의 노즐(21,22,23,24)을 구비하는 잉크젯 헤드(20)는 컬러필터(10)에 대하여 소정각도로 기울어진 상태로 화살표방향(Y방향)으로 컬러필터(10)의 상측을 지나가면서 각 픽셀(11)에 잉크를 토출한다. 잉크젯 헤드(20)는 X방향으로 이동한 후, 다시 Y방향으로 이동하면서 각 픽셀(11)에 잉크를 토출한다. 이러한 과정을 되풀이하면서 컬러필터(10)의 픽셀(11)은 잉크로 채워진다.
그런데, 잉크젯 헤드(20)가 컬러필터(10)에 대하여 소정각도로 기울어진 상태로 이동함으로 인하여, 컬러필터(10)에 진입하고 퇴장하는 일정영역에서는 잉크를 토출하는 노즐의 수에 따라 각 노즐에서 토출되는 잉크의 양에 차이가 발생된다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 첫 번째 노즐(21)로부터 토출되는 잉크의 양은 Y방향을 따라 가면서 1영역에서는 점차 양이 줄어들고, 2영역에서는 일정한 양이 토출되는 것을 볼 수 있다. 한편, 네 번째 노즐(24)로부터 토출되는 잉크의 양은 Y방향을 따라 가면서 2영역에서는 일정한 두께로 토출되다가, 3영역에서는 점차 증가하는 것을 알 수 있다.
이는 잉크젯 헤드(20)가 Y방향으로 이동함에 따라 각 영역(1,2,3영역)을 통과하는 노즐의 수가 다르기 때문에 발생된다. 즉, 2영역에서는 4개의 노즐이 모두 동작하여 잉크를 토출하지만, 1영역에서는 첫 번째 노즐(21)부터 세 번째 노즐(23)이 순차적으로 진입함에 따라 잉크를 토출하는 노즐의 수가 점차 증가하며, 3영역에서는 세 번째 노즐(23)로부터 첫 번째노즐(21)이 순차적으로 퇴장함에 따라, 잉크를 토출하는 노즐의 숫자가 점차 감소한다. 따라서, 전체적으로 1영역과 3영역이 2영역보다 토출된 잉크의 양이 많다.
도 2 및 도 4를 참조하면, X방향을 따라 프린팅헤드(20)의 작업 경계(12)에서 잉크두께가 급격하게 두꺼워진 턱(13)이 발생되어 있는 것을 볼 수 있다. 이는 프린팅헤드(20)가 X방향을 따라 작업구역을 달리할 때, 그 경계(12)부분의 잉크두께가 두꺼워진 것이다.
이는 복수의 노즐(21,22,23,24)중 동작하는 노즐과 동작하지 않는 노즐간의 간섭(Cross-talk)이 발생되기 때문에, 노즐은 동시에 동작하는 인접하는 다른 노즐의 수에 따라 토출되는 잉크의 양에 차이가 발생된다. 한편, 반대의 경우도 발생될 수 있다.
이처럼 노즐간의 간섭으로 인하여 동일한 노즐로부터 토출되는 잉크의 양의 차이는 픽셀의 잉크두께에 차이를 발생시키고, 컬러필터의 일부영역에 두께의 불균일로 인하여 색상 재현율의 신뢰성을 떨어뜨리며 시인성에도 문제가 있다.
본 발명은 상기 문제점을 감안한 것으로, 컬러필터의 일부영역에 급격한 두께의 불균일을 제거하여 잉크두께를 균일하게 하여 시인성을 향상시킬 수 있는 컬러필터 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명인 잉크젯방식을 이용한 컬러필터 제조방법은 다수의 노즐이 구비된 잉크젯 헤드를 소정각도로 기울여, 복수의 작업영역으로 나누어진 컬러필터의 길이방향으로 이동시키면서, 복수의 픽셀에 각각 컬러잉크를 토출하며, 소정 작업영역의 작업완료 후 인접하는 다른 작업영역으로 이동하 여 컬러잉크를 토출하여 컬러필터를 제조하는 잉크젯 방식을 이용한 컬러필터 제조방법에 있어서,
인접하는 작업영역 간에는 상기 잉크젯 헤드를 거울상대칭으로 배치하여 컬러잉크를 토출시킨다.
본 발명에 따르면, 상기 잉크젯헤드는 인접하는 작업영역 사이의 경계에 대하여 대칭되게 배치되어 있다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 다수의 노즐이 구비된 잉크젯 헤드를 소정각도로 기울여, 복수의 작업영역으로 나누어진 컬러필터의 길이방향으로 이동시키면서, 복수의 픽셀에 각각 컬러잉크를 토출하며, 소정 작업영역의 작업완료 후 인접하는 다른 작업영역으로 이동하여 컬러잉크를 토출하여 컬러필터를 제조하는 잉크젯 방식을 이용한 컬러필터 제조방법에 있어서,
각 작업영역에서, 상기 잉크젯 헤드를 복 수번 왕복시키면서 컬러잉크를 토출시키며, 작업방향을 달리할 때마다 이전 작업시의 상기 잉크젯 헤드와 거울상대칭으로 배치하여 컬러잉크를 토출한다.
본 발명에 따르면, 각 셀에 채워지는 컬러잉크는 상기 잉크젯 헤드의 다수의 노즐로부터 각각 토출된다.
본 발명에 따르면, 상기 잉크젯헤드가 진행방향을 달리할 때마다, 상기 다수의 노즐은 순서대로 동일 픽셀에 컬러잉크를 토출한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 잉크젯방식을 이용한 컬러필터 제조방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 도 5에 도시된 잉크젯방식을 이용한 컬러필터 제조방법에 의하여 형성된 컬러필터의 프린팅진행방향(X)에 따른 잉크두께를 도시한 그래프이다.
도 5를 참조하면, 컬러필터(100)는 블랙매트릭스(110)에 의하여 구획되는 다수의 픽셀(111)을 구비한다. 상기 다수의 픽셀(111)에는 적색(Red), 녹색(Green) 및 청색(Blue)의 색상이 순차적으로 채워져 하나의 화소를 형성한다.
잉크젯 헤드(200)는 4개의 노즐(210,220,230,240)을 구비하고 있으며, 상기 컬러필터(100)에 대하여 소정간격 기울어진 상태로 상기 컬러필터(100)의 길이방향(Y방향)으로 상기 컬러필터(100)의 상측을 따라 이동하면서 상기 복수의 픽셀(111)에 잉크를 토출 시킨다. 상기 잉크젯 헤드(200)에 마련되는 노즐의 수는 도면에 도시된 숫자에 한정되는 것은 아니며 다양한 개수로 변형 적용이 가능하다.
상기 잉크젯 헤드(200)가 상기 컬러필터(100)의 상측을 상기 컬러필터(100)의 길이방향(Y방향)을 따라 이동할 때, 상기 잉크젯 헤드(200)가 상기 컬러필터(100)에 대하여 소정간격으로 기울어져 있기 때문에, 상기 컬러필터(100)의 2영역을 지날 때에는 상기 노즐(210,220,230,240)이 모두 온 되어 잉크를 토출하지만, 상기 컬러필터(100)의 1영역을 통과할 때는 진행방향(Y방향)으로 이동함에 따라 온 되는 노즐의 수가 점차 증가하며, 3영역을 통과할 때는 점차 감소한다.
상기 컬러필터(100)는 복수의 작업영역(101)(102)으로 나뉘어져 있다. 도면부호 101은 상기 복수의 작업영역(101)(102)사이의 경계를 나타낸다. 상기 컬러필 터(100)를 복수의 작업영역(101)(102)으로 나누는 것은 상기 잉크젯 헤드(200)의 길이에 제한이 있으므로 작업의 편의성을 위해서이다. 따라서, 상기 잉크젯헤드(200)를 이용하여 하나의 작업영역(101)의 작업을 완료한 후, 인접하는 다른 작업영역(102)으로 옮겨서 동일한 작업을 한다. 작업영역의 수는 상기 컬러필터(100)의 크기와 상기 잉크젯헤드(200)의 길이에 따라 변형적용이 가능하다.
여기서, 복수의 작업영역(101)(102)은 설명의 편의를 위하여 제1작업영역(102) 및 제2작업영역(103)으로 나누어 설명한다.
본 실시예의 특징은 상기 제1작업영역(101)과 제2작업영역(102)에서 상기 잉크젯헤드(200)의 배치를 경계(103)를 기준으로 거울상대칭으로 배치하여, 컬러잉크를 토출하는 것이다.
즉, 상기 제1작업영역(101)에서는, 상기 잉크젯헤드(200)가 Y방향으로 이동할 때, 노즐(210)이 상기 컬러필터(100)에 먼저 진입하도록 기울어져 있지만, 상기 제2작업영역(102)에서는, 노즐(240)이 상기 컬러필터(100)에 먼저 진입하도록 기울어져 있다.
위와 같이 인접하는 작업영역 간에 상기 잉크젯헤드(200)를 거울상대칭으로 배치하여 상기 컬러필터(100)에 컬러잉크를 토출한 결과가 도 6에 도시되어 있다. 상기 잉크젯헤드(200)의 프린팅진행방향(X)을 따라 실선으로 표시된 바와 같이 상기 컬러필터(100)의 전체에 걸쳐 거의 균일한 두께로 잉크가 토출된 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 의하여 컬러필터를 제조할 때, 종래의 컬러필터 제조방법 시 형성되는 잉크의 두께가 급격하게 두꺼워지는 턱(102)이 제거되었 음을 알 수 있다.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 잉크젯방식을 이용한 컬러필터 제조방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 8은 도 7에 도시된 잉크젯방식을 이용한 컬러필터 제조방법에 의하여 형성된 컬러필터의 프린팅진행방향(X)에 따른 잉크두께를 도시한 그래프이다.
본 발명의 제2실시예에 따른 잉크젯방식을 이용한 컬러필터 제조방법은 각 작업영역에서 상기 잉크젯헤드(200)를 복수번 왕복시키면서 컬러잉크를 토출시켜 상기 픽셀에 컬러잉크를 채우는 것이다. 이때, 상기 잉크젯헤드(200)는 진행방향에 따라 기울어지는 각도를 달리한다.
즉, 상기 제1작업영역(101)과 제2작업영역(102)에서, 상기 잉크젯헤드(200)의 진행방향(Y)에 대해서는 상기 잉크젯헤드(200)를 동일한 각도로 기울어서 이동시키고, 상기 잉크젯 헤드(200)의 반대 진행방향(Y')에서는 Y 진행방향의 상기 잉크젯헤드(200)의 기울기와 거울상대칭으로 기울어진 상태로 이동시킨다.
따라서, 상기 잉크젯헤드(200)의 Y 진행방향 및 Y' 진행방향 모두에서, 상기 노즐(210)이 상기 컬러필터(100)에 먼저 진입한다.
각 작업영역에서, 상기 잉크젯헤드(200)의 왕복횟수는 설계적인 사항으로 상황에 따라 달리할 수 있는 것으로, 적어도 2번 이상 진행방향을 달리하여 동작할 수 있다.
위와 같이 본 발명의 제2실시예에 따라 상기 컬러필터(100)에 컬러잉크를 토출한 결과가 도 8에 도시되어 있다. 상기 잉크젯헤드(200)의 프린팅진행방향(X)을 따라 실선으로 표시된 바와 같이 약간의 굴곡이 있기는 하지만 상기 컬러필터(100)의 전체에 걸쳐 거의 균일한 두께로 잉크가 토출된 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 제2실시예에 의하여 컬러필터를 제조할 때, 종래의 컬러필터 제조방법 시 형성되는 잉크의 두께가 급격하게 두꺼워지는 턱(102)이 제거되었음을 알 수 있다.
도 9는 본 발명의 제3실시예에 따른 잉크젯방식을 이용한 컬러필터 제조방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 10은 도 9에 도시된 잉크젯방식을 이용한 컬러필터 제조방법에 의하여 형성된 컬러필터의 프린팅진행방향(X)에 따른 잉크두께를 도시한 그래프이다.
본 발명의 제3실시예에 따른 잉크젯방식을 이용한 컬러필터 제조방법은 도 7에 도시된 본 발명의 제2실시예에 따른 잉크젯방식을 이용한 컬러필터 제조방법과 같이 상기 제1작업영역(101)과 제2작업영역(102)에서, 상기 잉크젯헤드(200)의 진행방향(Y)에 대해서는 상기 잉크젯헤드(200)를 동일한 각도로 기울어서 이동시키고, 상기 잉크젯 헤드(200)의 반대 진행방향(Y')에서는 Y 진행방향의 상기 잉크젯헤드(200)의 기울기와 거울상대칭으로 기울어진 상태로 이동시키는 것은 동일하다.
아울러, 하나의 픽셀(111)에 채워지는 컬러잉크는 상기 잉크젯헤드(200)의 다수의 노즐(210,220,230,240)로부터 각각 토출 되어진다. 예를 들어, 상기 픽셀(111)에 채워지는 컬러잉크는 상기 잉크젯헤드(200)가 Y방향으로 진행할 때는 홀수번째 위치하는 상기 노즐(210)(230)로부터 각각 토출 되어지고, Y'방향으로 진행할 때는 짝수번 째 위치하는 상기 노즐(220)(240)로부터 각각 토출 되어진다. 따라서, 상기 픽셀(111)에 채워지는 컬러잉크는 상기 잉크젯헤드(200)의 노 즐(210)(220)(230)(240)로부터 각각 토출되는 컬러잉크에 의하여 채워지는 것이다. 이때, 상기 잉크젯헤드(200)가 상기 컬러필터(100)에 대하여 진행방향으로 달리할 때마다 상기 노즐(210)(220)(230)(240)이 순서대로 상기 픽셀(111)에 컬러잉크를 토출한다. 결국, 하나의 픽셀은 다수의 노즐(210)(220)(230)(240)로부터 각각 토출되는 컬러잉크로 채워지는 것이다.
여기서, 진행방향에 따라 상기 잉크젯헤드(200)의 다수의 노즐(210)(220)(230)(240)의 선택 순서를 어떻게 정할 것인가는 임의로 선택하여 조합할 수 있다. 그러므로, 상기 잉크젯헤드(200)가 Y방향으로 진행할 때 짝수번 째 위치하는 상기 노즐(220)(240)로부터 각각 토출시킬 수 있고, Y'방향으로 진행할 때 홀수번 째 위치하는 상기 노즐(210)(230)로부터 각각 토출시킬 수 도 있다.
위와 같이 본 발명의 제3실시예에 따라 상기 컬러필터(100)에 컬러잉크를 토출한 결과가 도 10에 도시되어 있다. 상기 잉크젯헤드(200)의 프린팅진행방향(X)을 따라 실선으로 표시된 바와 같이 상기 컬러필터(100)의 전체에 걸쳐 균일한 두께로 잉크가 토출된 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 제3실시예에 의하여 컬러필터를 제조할 때, 종래의 컬러필터 제조방법 시 형성되는 잉크의 두께가 급격하게 두꺼워지는 턱(102)이 제거되었음을 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 잉크젯방식을 이용한 컬러필터 제조방법은
첫째, 잉크젯헤드의 진행방향에 따라 기울어지는 각도를 달리함으로써 크로 스토크에 따른 영향을 최소화하여 컬러필터의 전체에 걸쳐 잉크의 두께를 균일하게 할 수 있으며,
둘째, 잉크의 두께의 균일성의 향상으로 인하여 휘도의 균일성 및 시인성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다.

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  3. 다수의 노즐이 구비된 잉크젯 헤드를 소정각도로 기울여, 복수의 작업영역으로 나누어진 컬러필터의 길이방향으로 이동시키면서, 복수의 픽셀에 각각 컬러잉크를 토출하며, 소정 작업영역의 작업완료 후 인접하는 다른 작업영역으로 이동하여 컬러잉크를 토출하여 컬러필터를 제조하는 잉크젯 방식을 이용한 컬러필터 제조방법에 있어서,
    각 작업영역에서, 상기 잉크젯 헤드를 복 수번 왕복시키면서 컬러잉크를 토출시키며, 작업방향을 달리할 때마다 이전 작업시의 상기 잉크젯 헤드와 거울상대칭으로 배치하여 컬러잉크를 토출하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 방식을 이용한 컬러필터 제조방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    각 셀에 채워지는 컬러잉크는 상기 잉크젯 헤드의 다수의 노즐로부터 각각 토출되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 방식을 이용한 컬러필터 제조방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 잉크젯헤드가 진행방향을 달리할 때마다, 상기 다수의 노즐은 순서대로 동일 픽셀에 컬러잉크를 토출하는 것을 특징으로 하는 컬러필터 제조방법.
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