KR101306370B1 - 롤 프린팅 장치 및 이를 이용한 컬러필터 패턴 형성방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 롤 프린팅 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 표면에 블랑킷이 감긴 인쇄롤; 상기 블랑킷에 코팅물을 도포하는 코터; 상기 블랑킷과 인쇄롤 사이에 위치하는 보조롤; 및 상기 블랑킷에 도포된 코팅물을 패터닝하는 클리쉐를 포함하는 것을 특징으로 하는 롤 프린팅 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 보조롤을 이용하면 블랑킷을 롤에 감을 때 롤과 블랑킷과의 밀착성을 향상시킬 수 있다.

Description

롤 프린팅 장치 및 이를 이용한 컬러필터 패턴 형성방법{APPARATUS FOR ROLL PRINTING AND METHOD FOR FORMING OF COLOR FILTER PATTERN}

본 발명은 롤 프린팅 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 컬러 필터를 제조하기 위한 롤 프린팅 장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 회로 소자 및 LCD, PDP 등의 디스플레이 장치에 사용되는 미세 패턴은 포토레지스트(photoresist)를 이용한 포토리소그래피 (photolithography)에 의해 형성되는데, 대체로 코팅, 노광, 현상, 세정, 경화의 단계를 거쳐 제조된다.

그러나, 포토리소그래피(Photolithography)는 원하는 패턴을 정밀하게 얻을 수 있는 장점이 있음에도 불구하고, 많은 단계의 공정을 거쳐야 한다는 것과 포토레지스트의 효과를 극대화하기 위해 많은 종류의 재료들이 사용된다는 점, 그리고 코팅 등의 공정에서 많은 양의 포토레지스트가 소모된다는 단점이 있다.

최근 반도체 회로소자 및 LCD, PDP 등의 디스플레이 장치에 사용되는 미세패턴을 형성하기 위한 차세대 공정의 하나로서, 롤 프린팅 방식이 크게 주목 받고 있다.

롤 프린팅에 의한 미세 패턴의 형성에는 옵셋 인쇄, 반전 옵셋 인쇄, 롤-투-롤(roll-to-roll)인쇄 등 다양한 방식이 적용될 수 있으며, 컬러 필터의 구성 요소인 R(Red), G(Green), B(Blue)의 컬러 및 BM(Black Matrix) 패턴뿐만 아니라 박막트랜지스터(TFT), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP)의 전극 형성용 패턴과 격벽 재료의 패턴 전사 등에도 광범위하게 적용할 수 있다. 대표적인 롤 프린팅 방식의 하나인 반전 옵셋 인쇄의 경우 코터로부터 블랑킷으로의 잉크의 코팅, 블랑킷으로부터 클리쉐에 의해 원하지 않는 패턴의 전사, 블랑킷에 남은 패턴의 글래스 기판으로의 전사의 세 단계에 의해 패턴이 형성된다.

롤 프린팅 장치는 대체로 코터, 롤, 롤 구동 장치, 클리쉐 또는 기판 스테이지와 스테이지 얼라인을 위한 구동 장치를 가장 기본적인 구성 요소로 하여 클리쉐 및/또는 배관 세정장치, 블랑킷에 흡수된 용제를 흡수하여 블랑킷을 건조시키기 위한 건조 장치 및 각종 센서 장치 등으로 구성될 수 있다.

롤 프린팅 방식에 의해 형성되는 패턴의 정밀도 및 패턴 전사효율은 코터로부터 롤의 블랑킷으로의 코팅 상태, 코팅 후 클리쉐 혹은 기판으로의 전사되기 전까지의 용제의 휘발 정도와 대기시간, 전사되는 동안의 스테이지와 블랑킷 간 간격에 의해 형성되는 인압 등의 공정 조건에 크게 의존한다.

특히, 롤 프린팅 공정의 첫 단계인 블랑킷으로의 코팅시 코팅 상태에 의해 전체 패턴의 균일성(uniformity) 뿐만 아니라 여러 가지 형태의 얼룩 형성 여부가 결정되는데, 블랑킷을 롤에 감을 때 롤에 균일하게 밀착되어 감기지 못하거나 롤과 블랑킷 사이에 공기가 차게 되면 잉크의 코팅이 불균일하게 될 뿐만 아니라, 패턴 전사시에도 인압이 균일하게 적용되지 못하여 균일한 패턴 전사가 되지 못한다는 문제점이 있다.

상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명은 블랑킷을 롤에 감을 때 롤과 블랑킷과의 밀착성을 향상시킬 수 있는 롤 프린팅 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은

표면에 블랑킷이 감긴 인쇄롤; 상기 블랑킷에 코팅물을 도포하는 코터; 상기 블랑킷과 인쇄롤 사이에 위치하는 보조롤; 및 상기 블랑킷에 도포된 코팅물을 패터닝하는 클리쉐를 포함하는 것을 특징으로 하는 롤 프린팅 장치를 제공한다.

또한, 본 발명은

1)블랑킷이 감긴 인쇄롤에 코터를 이용하여 코팅물을 도포하는 단계;

2)도포된 코팅물로부터 클리쉐를 이용하여 원하지 않는 패턴부를 제거하는 단계; 및

3)인쇄롤에 남아 있는 원하는 패턴부를 기판으로 전사하는 단계를 포함하는 컬러 필터 패턴 형성방법을 제공한다.

본 발명에 따르면, 롤프린팅 공정의 첫 단계인 블랑킷으로의 코팅 시 보조롤을 이용함으로써 블랑킷을 롤에 감을 때 롤에 균일하게 밀착되어 롤과 블랑킷 사이에 공기가 차는 것을 방지하고 잉크의 코팅이 균일하게 되도록 하며, 패턴 전사시에도 인압이 균일하게 적용되어 균일한 패턴 전사를 할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.

도 1은 블랑킷 장착 방법에 대하여 나타낸 것으로, (a)는 종래의 블랑킷 장착 방법, (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 보조롤을 이용한 블랑킷 장착 방법을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 롤 프린팅 장치에 있어서 일 실시예에 따른 블랑킷 및 블랑킷 홀더를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 롤 프린팅 장치에 있어서 블랑킷 홀더에 의해 인쇄롤에 장력이 조절되어 장착된 예를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 롤 프린팅 장치의 일 구체예를 나타낸 것이다.
도 5는 보조롤을 사용하지 않은 경우의 블랑킷 표면의 변위 측정 결과를 나타낸 것이다(비교예 1).

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 롤 프린팅 장치는 표면에 블랑킷이 감긴 인쇄롤; 상기 블랑킷에 코팅물을 도포하는 코터; 상기 블랑킷과 인쇄롤 사이에 위치하는 보조롤; 및 상기 블랑킷에 도포된 코팅물을 패터닝하는 클리쉐를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 상기 보조롤은 블랑킷을 인쇄롤에 감는 동안 인쇄롤과 반대 방향으로 회전하면서 블랑킷의 바깥 쪽으로부터 블랑킷을 인쇄롤에 눌러서 밀착시키기 위한 것으로서, 인쇄롤과 보조롤 사이에 블랑킷이 위치한다.

또한, 상기 보조롤은 상기 인쇄롤의 지름을 R이라 하였을 때, 1/20R 내지 1/2R의 범위에 해당하는 지름을 가지는 것이 바람직하고, 1/10R 내지 1/5R의 범위의 지름을 가지는 것이 더욱 바람직하나, 이에 한정되지는 않는다. 상기 보조롤의 지름이 1/20R 미만인 경우에는 인쇄롤에 비해 보조롤의 회전 속도가 너무 빠르게 되어 균일하게 밀착되지 못하는 문제점이 있고, 1/2R을 초과하는 경우에는 보조롤의 크기와 무게가 너무 커지게 되어 장비 전체의 크기가 커질 뿐만 아니라 장비 운용상에 있어서도 어려움이 있는 문제점이 있다.

상기 보조롤을 사용함으로써, 롤프린팅 공정의 첫 단계인 블랑킷으로의 코팅 단계에서 블랑킷을 인쇄롤에 감을 때 인쇄롤에 균일하게 밀착되어 인쇄롤과 블랑킷 사이에 공기가 차는 것을 방지하고, 잉크의 코팅이 균일하게 되도록 하며, 패턴 전사시에도 인압이 균일하게 적용되어 균일한 패턴 전사를 할 수 있는 효과를 얻을 수 있는데, 그 원리는 하기와 같다.

즉, 상기 보조롤은 롤 프린팅 장치에 있어서 인쇄롤에 블랑킷을 감을 때 인쇄롤과 반대 방향으로 회전하면서 블랑킷의 바깥 쪽으로부터 블랑킷을 인쇄롤에 눌러서 밀착 시킴으로써 블랑킷이 인쇄롤에 균일하게 밀착되어 장착될 수 있도록 하는 것이다.

본 발명에 따른 롤 프린팅 장치는 블랑킷 홀더를 추가로 포함할 수 있다.

상기 블랑킷 홀더는 블랑킷의 양쪽 끝 부분에 장착될 수 있고, 그 구체적인 구조는 하기 도 2에 나타낸 바와 같다.

상기 블랑킷 홀더는 블랑킷의 양쪽 끝 부분에 장착되는데, 블랑킷의 끝 부분을 블랑킷 홀더의 받침 부분에 올려 놓은 뒤 그 위에 홀더 덮개를 올리고 나사를 균일하게 조여서 블랑킷을 블랑킷 홀더에 단단하게 고정시킨다. 양쪽의 블랑킷 홀더에 장착된 장력 조절 나사는 서로 결합시켜 조여줌으로써 장력(tension)을 조정하는 역할을 하는 것으로서, 그 원리는 하기와 같다.

한쪽 홀더에 장착된 조정나사는 볼트 형태로 되어 있고, 다른 쪽 홀더에 장착된 조정나사는 너트 형태로 되어 있어서 블랑킷을 인쇄롤에 다 감은 후에 양쪽의 블랑킷 홀더가 서로 마주 보면서 인접하게 되면 양쪽의 조정 나사를 서로 결합하여 회전시키면서 일정한 거리로 조여주는 원리에 의하여 장력(tension)을 조정할 수 있으며, 블랑킷이 인쇄롤에 장착되어 조정나사에 의해 장력이 조정된 구조는 하기 도 3에 나타낸 바와 같다.

일반적인 롤프린팅 장치에 있어서, 블랑킷 양쪽에 장착된 블랑킷 홀더 중에서 한 쪽 홀더를 인쇄롤에 고정시키고, 다른 한 쪽 홀더는 블랑킷에 일정한 인장력이 가해지도록 당겨주면서 인쇄롤을 천천히 회전시키면서 블랑킷이 인쇄롤에 감기게 된다.

이때, 블랑킷이 인쇄롤에 균일하지 못하게 밀착되면서 감기거나, 인쇄롤과 블랑킷 사이에 공기가 차는 문제가 생기게 된다. 따라서, 블랑킷을 인쇄롤에 감은 후에도 양쪽 홀더를 당겨서 인장력을 더 가해주거나, 블랑킷이 감긴 인쇄롤을 기판 위에 압박하면서 여러 차례 공회전을 하도록 하여 균일하게 밀착되도록 하여 준다.

본 발명에서는 이러한 어려움을 제거하기 위해, 블랑킷의 한쪽 홀더를 인쇄롤에 고정시키고 다른 한쪽 홀더를 인장력이 가해지도록 당겨주면서 인쇄롤을 회전시킬 때, 보조롤을 블랑킷 위로 같이 회전시키면서 눌러 주어 블랑킷을 인쇄롤에 압박하면서 균일하게 밀착될 수 있도록 하여 준다.

본 발명에 따른 롤 프린팅 장치에 있어서, 상기 인쇄롤은 2개 이상이 구비될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

예컨대, 블랙 매트릭스(black matrix, BM) 패턴, 레드(red, R) 패턴, 그린(green, G) 패턴, 및 블루(blue, B) 패턴 각각을 기판 상에 전사하는 4개의 인쇄롤이 구비될 수 있다.

본 발명에 따른 롤 프린팅 장치에 있어서, 상기 코터로는 슬릿 코터를 사용할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

본 발명에 따른 롤 프린팅 장치에 있어서, 상기 클리쉐로는 금속 재질, 유리 재질 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

하기 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 롤 프린팅 장치는 표면에 블랑킷이 감긴 인쇄롤; 상기 블랑킷에 코팅물을 도포하는 코터; 상기 블랑킷과 인쇄롤 사이에 위치하는 보조롤; 및 상기 블랑킷에 도포된 코팅물을 패터닝하는 클리쉐를 포함한다. 또한, 하기 도 1은 보조롤을 이용한 블랑킷 장착방법을 나타낸 것이다.

하기 도 1, 4에 도시된 바와 같이, 보조롤은 롤 프린팅 장치에서 블랑킷을 인쇄롤에 감는 동안 인쇄롤과 반대 방향으로 회전하면서 블랑킷의 바깥 쪽으로부터 블랑킷을 인쇄롤에 눌러서 밀착시키는 작용을 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 하기 도 1, 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 롤 프린팅 장치에서 블랑킷 홀더는 블랑킷을 인쇄롤에 안전하게 장착하고, 장력을 조절할 수 있게 하는 작용을 하는 것을 특징으로 한다.

하기 도 3은 본 발명에 따른 롤 프린팅 장치에 있어서 보조롤의 작동에 의해 블랑킷이 인쇄롤에 균일하게 밀착되어 감기고, 블랑킷 홀더에 의해 인쇄롤에 장력이 조절되어 장착된 예를 나타낸 것이다.

또한, 본 발명은

1) 블랑킷이 감긴 인쇄롤에 코터를 이용하여 코팅물을 도포하는 단계;

2) 도포된 코팅물로부터 클리쉐를 이용하여 원하지 않는 패턴부를 제거하는 단계; 및

3) 인쇄롤에 남아 있는 원하는 패턴부를 기판으로 전사하는 단계를 포함하는 컬러 필터 패턴 형성방법을 제공한다.

이하에서 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하나, 이하의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위를 한정하기 위한 것은 아니다.

실시예 1

하기 도 1의 (b)와 같이 블랑킷 홀더에 블랑킷의 한쪽 끝을 장착한 후, 인쇄롤을 회전시킬 때 폴리우레탄 재질의 고무 층이 감겨져 있는 보조롤을 접촉시켜 압착하면서 반대 방향으로 함께 회전시켜 블랑킷을 인쇄롤에 감는다. 블랑킷을 인쇄롤에 감은 후, 레이저식 변위측정 장치(Kyenes ZS-HLDS2)를 이용하여 블랑킷이 감겨져 있는 인쇄롤을 회전시키면서 변위를 측정하여 블랑킷이 인쇄롤에 균일하게 감겨져 있는 정도, 즉 평균 변위와 최대 변위를 측정한다. 평균 변위

와 최대 변위

는 아래의 식에 의해 구할 수 있다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

,

: 평균 변위

:변위 측정 장치로 처음 측정되는 블랑킷 위치에서의 초기 변위

:인쇄롤을 회전시키면서 측정되는 위치에서의 변위

n : 변위가 측정되는 총 횟수

: 초기 변위

와 가장 차이가 크게 나는 위치에서의 변위

비교예 1

하기 도 1의 (a)와 같이 보조롤을 사용하지 않고 블랑킷을 인쇄롤에 감은 후 실시예에서와 같이 변위를 측정하였으며, 이때 측정된 변위는 하기 도 5에 나타내었다.

또한, 상기의 보조롤을 사용하지 않고 블랑킷을 인쇄롤에 감은 후 스테이지 위에서 상기 롤을 인압을 가하면서 1회에서 5회까지 회전시킨 후 상기 실시예 1에서와 같은 방법으로 변위를 측정한다.

그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

	실시예	비교예
		초기	1회 회전	2회 회전	3회 회전	4회 회전
	1.7㎛	10.9㎛	6.4㎛	3.9㎛	2.7㎛	2.1㎛
	8.7㎛	47㎛	34㎛	25㎛	17㎛	11㎛

상기에서 살펴본 바와 같이, 보조롤을 사용하지 않고 블랑킷을 인쇄롤에 감은 경우 인쇄롤을 스테이지 위에서 최소 4회 이상 dummy로 인압을 가하면서 회전을 시켜주어야만 균일하게 블랑킷이 인쇄롤에 감긴다. 이에 반해, 블랑킷을 인쇄롤에 감을 때 보조롤을 이용하면 dummy로 스테이지 위에서 회전을 시켜주지 않더라도 균일하게 블랑킷을 인쇄롤에 감을 수 있다.

Claims (5)

1. 표면에 블랑킷이 감긴 인쇄롤;
   상기 블랑킷에 코팅물을 도포하는 코터;
   상기 블랑킷을 인쇄롤에 감는 동안 인쇄롤과 반대 방향으로 회전하면서 블랑킷의 바깥쪽으로부터 블랑킷을 인쇄롤에 눌러서 밀착시키는 보조롤; 및
   상기 블랑킷에 도포된 코팅물을 패터닝하는 클리쉐를 포함하는 것을 특징으로 하는 롤 프린팅 장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 인쇄롤의 지름을 R이라 하였을 때 상기 보조롤의 지름은 1/20R 내지 1/2R의 범위인 것을 특징으로 하는 롤 프린팅 장치.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 롤프린팅 장치는 블랑킷 홀더를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 롤 프린팅 장치.
4. 청구항 3에 있어서, 상기 블랑킷 홀더는 블랑킷의 양쪽 끝부분에 장착되는 것을 특징으로 하는 롤 프린팅 장치.
5. 1) 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항의 롤 프린팅 장치를 이용하고, 블랑킷이 감긴 인쇄롤에 코터를 이용하여 코팅물을 도포하는 단계;
   2) 도포된 코팅물로부터 클리쉐를 이용하여 원하지 않는 패턴부를 제거하는 단계; 및
   3) 인쇄롤에 남아 있는 원하는 패턴부를 기판으로 전사하는 단계를 포함하는 컬러 필터 패턴 형성방법.

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