KR101878287B1 - 기판처리장치 및 기판처리방법 - Google Patents

Abstract

본 명세서는 잉크젯인쇄공정을 수행하는 기판처리장치 및 기판처리방법을 개시한다. 본 발명의 일 양상에 따른 기판처리장치는, 기판이 안착되는 스테이지; 상기 스테이지의 상부에 배치되고, 잉크를 분사하는 분사유닛; 상기 분사유닛에 고전압을 인가하여, 상기 잉크를 하전시키고, 상기 스테이지와 상기 분사유닛 간에 전기장을 형성하는 전원; 상기 스테이지와 상기 분사유닛 사이에 배치되고, 복수의 홀이 형성되고, 상기 전기장을 상기 복수의 홀로 집중시켜 상기 잉크가 상기 복수의 홀을 통과하도록 안내하는 마스크;를 포함한다.

Description

기판처리장치 및 기판처리방법{APPARATUS AND METHOD FOR TREATING SUBSTRATE}

본 발명은 기판처리장치 및 기판처리방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 잉크젯인쇄공정을 수행하는 기판처리장치 및 기판처리방법에 관한 것이다.

액정표시장치(LCD: liquid crystal display)를 비롯한 평판디스플레이(FPD: flat panel display)는 색상을 표시하기 위하여 적녹청(RGB: red-green-blue)의 삼원색으로 구성된 컬러필터(CF: color filter)를 필요로 한다.

컬러필터의 제조방법에는 염색법, 안료분사법, 전착법, 인쇄법 등의 다양한 방법이 있다. 현재에는 안료분사법이 다른 제조방법에 비하여 미세패턴을 형성하는데 유리한 장점을 가지고 있어 주로 사용되고 있으나, 안료분사법은 삼원색 각각에 대한 사진식각공정(photolithography)을 거쳐야 하므로 제조과정이 복잡해지고, 컬러필터의 사이즈가 증가하면 기판 당 소요되는 마스크의 수가 증가되어, 결과적으로 대면적,대량생산에는 한계가 있다.

따라서, 최근에는 비교적 간단한 공정으로 미세한 패턴을 용이하게 제조할 수 있는 잉크젯방식의 인쇄법에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있는데, 그 일환으로 기판의 컬러필터소자가 형성될 화소영역의 경계에 격벽을 형성하고, 그 격벽의 사이에 잉크를 분사하는 방법이 제시되고 있다. 그러나 이러한 기존의 잉크젯방식은 잉크를 토출할 위치와 잉크의 토출양을 정밀하게 제어하기 어렵고, 또 이를 고형화하는 과정에서 그 두께가 불균일해질 수 있어, 휘도를 저해하고, 색편차를 유발하는 등 컬러필터에 불량을 일으키는 문제점을 안고 있어, 그 개선이 시급한 실정이다.

본 발명의 일 과제는 잉크를 정확한 위치에 코팅하는 기판처리장치 및 기판처리방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 과제는, 잉크를 균일한 두께로 코팅하는 기판처리장치 및 기판처리방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 과제는, 기판의 불량률을 낮추고, 기판처리율(substrate throughput)을 향상시키는 기판처리장치 및 기판처리방법을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명은 기판처리장치를 제공한다.

본 발명의 일 양상에 따른 기판처리장치는, 기판이 안착되는 스테이지; 상기 스테이지의 상부에 배치되고, 잉크를 분사하는 분사유닛; 상기 분사유닛에 고전압을 인가하여, 상기 잉크를 하전시키고, 상기 스테이지와 상기 분사유닛 간에 전기장을 형성하는 전원; 상기 스테이지와 상기 분사유닛 사이에 배치되고, 복수의 홀이 형성되고, 상기 전기장을 상기 복수의 홀로 집중시켜 상기 잉크가 상기 복수의 홀을 통과하도록 안내하는 마스크;를 포함한다.

상기 마스크는, 유전체(dielectric)로 제공될 수 있다.

상기 기판처리장치는, 상기 기판 및 상기 마스크 중 어느 하나를 이동시키는 이송장치;를 더 포함할 수 있다.

상기 기판처리장치는, 상기 기판과 상기 마스크의 정합관계에 따라 서로 상이한 잉크를 분사하도록 상기 분사유닛을 제어하는 제어기;를 더 포함할 수 있다.

상기 마스크에는, 서로 다른 정합위치 간의 거리의 정수 배의 간격으로 상기 이동방향에 따라 상기 복수의 홀이 형성될 수 있다.

본 발명의 다른 양상에 따른 기판처리장치는, 기판이 안착되는 스테이지; 상기 스테이지의 상부에 배치되는 몸체, 상기 몸체의 상기 기판에 대향하는 면에 형성되어 제1잉크를 전기분사하는 제1노즐 및 상기 몸체의 상기 기판에 대향하는 면에 형성되어 제2잉크를 전기분사하는 제2노즐을 포함하는 분사유닛; 상기 스테이지 및 상기 몸체에 연결되고, 상기 몸체에 고전압을 인가하여 상기 스테이지와 상기 몸체 사이에 전기장을 형성하는 전원; 복수의 홀이 형성되고, 상기 전기장을 상기 복수의 홀로 집중시켜 상기 전기분사된 잉크가 상기 복수의 홀을 통과하도록 안내하는 마스크를 상기 기판 상부의 제1위치 또는 제2위치에 정합하는 이송장치; 및 상기 마스크가 상기 제1위치에 배치된 경우 상기 제1잉크를 분사하고, 제2위치에 배치된 경우 상기 제2잉크를 분사하도록 상기 분사유닛을 제어하는 제어기;를 포함한다.

본 발명은 기판처리방법을 제공한다.

본 발명의 일 양상에 따른 기판처리방법은, 기판이 안착되는 단계; 상기 기판의 상부에 복수의 홀이 형성된 마스크를 배치하는 단계; 상기 기판의 상부에 전기장을 형성하는 단계; 잉크를 고전압으로 하전시켜 전기분사하는 단계; 및 상기 마스크가 상기 복수의 홀로 상기 전기장을 집중시켜 상기 분사된 잉크의 이동경로를 안내하는 단계;를 포함한다.

상기 기판 또는 상기 마스크를 수평방향으로 이동시키는 단계;를 더 포함하고, 및 상기 분사단계에서는, 상기 기판과 상기 마스크의 정합관계에 따라 서로 상이한 잉크를 분사할 수 있다.

상기 이동단계에서, 이동거리는 상기 복수의 홀의 이격간격의 1/2 또는 1/3일 수 있다.

본 발명에 의하면, 하전된 잉크가 마스크의 홀로 집중된 전기장에 안내되어 정확한 위치에 도포된다.

본 발명에 의하면, 별도의 건조 없이 잉크가 고형화되어 잉크를 균일한 두께로 도포할 수 있다.

본 발명에 의하면, 잉크젯인쇄공정으로 기판에 직접쓰기로 패턴을 형성하므로 사진식각공정과 같이 복잡한 절차를 생략할 수 있어 공정이 단순화되어, 대면적,대량생산이 가능해진다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 효과가 상술한 효과들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 기판처리장치의 일 실시예의 사시도이다.
도 2는 도 1의 기판처리장치의 단면도이다.
도 3은 도 1의 분사유닛 및 스테이지의 단면도이다.
도 4는 도 1의 마스크의 일 실시예의 단면도이다.
도 5는 도 4의 마스크에 의해 전기장이 변화되는 것을 도시한 도면이다.
도 6은 기판처리방법의 일 실시예의 순서도이다.
도 7은 도 6의 기판처리방법의 동작도이다.
도 8은 기판처리방법의 다른 실시예의 순서도이다.
도 9 내지 도 12는 도 8의 기판처리방법의 동작도이다.
도 13은 도 8의 기판처리방법에 따라 처리된 기판의 평면도이다.
도 14는 도 1의 마스크의 다른 실시예이다.
도 15는 도 8의 기판처리방법에 도 13의 마스크를 이용하여 처리된 기판의 평면도이다.

본 명세서에서 사용되는 용어와 첨부된 도면은 본 발명을 용이하게 설명하기 위한 것이므로, 본 발명이 용어와 도면에 의해 한정되는 것은 아니다.

본 발명에 이용되는 기술 중 본 발명의 사상과 밀접한 관련이 없는 공지의 기술에 관한 자세한 설명은 생략한다.

본 발명은 잉크젯인쇄공정에 관한 것이다. 잉크젯인쇄공정은 대표적으로 액정표시장치의 컬러필터의 제조에 이용될 수 있다. 그러나, 잉크젯인쇄공정의 용도가 컬러필터의 제조로 한정되는 것은 아니며, 잉크젯인쇄공정은 그 이외에도 평판디스플레이나 반도체소자 및 박막에 패턴이 형성되는 물건의 제조에 다양하게 적용될 수 있다. 다만 이하에서는 본 발명에 대하여 컬러필터를 제조하는 잉크젯인쇄공정을 중심으로 설명하나, 이는 본 발명에 대한 설명의 용이와 이해를 돕기 위한 것에 불과하므로 본 발명이 컬러필터에만 한정되는 것은 아님에 유의해야 한다.

이하에서는 본 발명에 따른 기판처리장치(100)의 일 실시예에 관하여 설명한다.

도 1은 기판처리장치(100)의 일 실시예의 사시도이고, 도 2는 도 1의 기판처리장치(100)의 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 기판처리장치(100)는 스테이지(110), 분사유닛(120), 전원(130), 마스크(140), 이송장치(150) 및 제어기(160)를 포함할 수 있다.

스테이지(110)는 기판(S)을 지지한다. 기판(S)은 외부로부터 반송되어 스테이지(110)에 안착될 수 있다. 여기서, 기판(S)은 유리기판을 비롯한 투명기판이 사용될 수 있다. 한편, 잉크젯인쇄공정이 반도체소자의 제조에 사용되는 경우에는 실리콘웨이퍼를 비롯한 웨이퍼가 기판(S)으로 사용될 수도 있을 것이다. 스테이지(110)는 그 상면이 기판(S)과 동일 또는 유사한 형상으로 제공되며, 그 상면의 면적이 기판(S)의 면적보다 크게 제공될 수 있다.

분사유닛(120)은 잉크를 분사한다. 분사유닛(120)은 스테이지(110)의 상부에 배치되어 스테이지(110)에 탑재된 기판(S)의 상부로 잉크를 분사할 수 있다. 여기서, 분사유닛(120)은 하나 또는 복수의 잉크를 분사할 수 있다.

도 3은 도 1의 분사유닛(120) 및 스테이지(110)의 단면도이다.

도 3을 참조하면, 분사유닛(120)은 몸체(121) 및 노즐(122)을 포함할 수 있다.

몸체(121)는 기판(S)의 상부에 배치된다. 몸체(121)의 하면은 스테이지(110)와 동일 또는 유사한 형상으로 제공되며, 그 면적도 스테이지(110)의 면적에 대응되게 스테이지(110)와 동일 또는 유사할 수 있다.

이러한 몸체(121)에는 외부의 잉크공급원으로 잉크를 공급하는 공급라인이 연결된다. 공급라인 상에는 공급되는 잉크유량을 조절하는 펌프가 연결될 수 있다. 공급라인은 몸체(121)의 상면으로 연결될 수 있다. 분사유닛(120)이 복수의 서로 상이한 잉크를 분사하는 경우에는 몸체(121)에는 상이한 잉크를 공급하는 복수의 잉크공급원으로부터 각각 연결되는 복수의 공급라인이 연결될 수 있다.

몸체(121)의 하면에는 노즐(122)이 설치된다. 노즐(122)은 공급라인을 통해 공급되는 잉크를 분사한다. 노즐(122)은 몸체(121)의 기판(S)에 대향하는 면에 설치될 수 있다. 노즐(122)은 미세한 내경을 가지는 튜브구조의 중공니들 형태로 제공될 수 있다. 중공니들 형태의 노즐(122)은 후술할 전원(130)의 고전압에 의해 잉크가 하전되면, 잉크를 전기분사(electro spray)할 수 있다.

분사유닛(120)이 복수의 잉크를 분사하는 경우에는 몸체(121)의 하면에 복수의 노즐(122)이 설치될 수 있다. 예를 들어, 몸체(121)에는 적색잉크를 분사하는 제1노즐(122a), 녹색잉크를 분사하는 제2노즐(122b), 청색잉크를 분사하는 제3노즐(122c)이 설치될 수 있다. 분사유닛(120)은 노즐(122)이 스테이지(110) 상의 기판(S)의 중앙부위에 위치하도록 고정되어 설치되거나 또는 수평방향으로 이동하도록 제공될 수 있다.

또한, 이때 각각의 상이한 잉크를 분사하는 노즐(122) 역시 다시 복수 개로 제공될 수 있다. 즉, 몸체(121)에는 복수의 제1노즐(122a), 복수의 제2노즐(122b), 복수의 제3노즐(122c)이 제공될 수 있다. 동일한 종류의 잉크를 분사하는 노즐(122)은 스테이지(110)에 탑재된 기판(S)의 전 영역에 잉크가 분사되도록 배치될 수 있다.

이상에서는 복수의 이종 잉크를 분사하는 분사유닛(120)이 하나의 몸체(121)와 그에 설치된 복수의 노즐(122)을 포함하는 것으로 설명하였으나, 분사유닛(120)의 구조가 상술한 예로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 기판처리장치(100)에는 각각 하나의 몸체(121)와 그 몸체(121)에 설치된 노즐(122)을 가지는 복수의 분사유닛(120)이 제공될 수 있다. 이때, 복수의 분사유닛(120)은 각각 공급라인을 통해 서로 다른 잉크를 공급하는 잉크공급원에 연결되어 서로 다른 잉크를 분사할 수 있을 것이다.

전원(130)은 고전압을 발생시킨다. 전원(130)은 고전압을 이용해 잉크를 하전시킬 수 있다. 대전된 잉크가 미세경 구조를 가지는 노즐(122)을 통해 분사되면, 잉크는 전하 간의 반발력에 의해 대기 중에서 나노단위 내지 마이크로미터단위의 크기의 입자로 분할되거나 가늘어져 초미립자의 형태로 분사될 수 있다. 이에 따라 노즐(122)이 전기분사를 수행할 수 있다. 전원(130)이 잉크를 하전시키는 방식은 다양할 수 있는데, 예를 들어, 분사유닛(120)의 몸체(121)에 고전압을 인가하여, 그 내부의 잉크를 하전시킬 수 있다. 이때에는 분사유닛(120)은 통전성이 좋은 금속재질로 제공될 수 있을 것이다. 다른 예를 들어, 전원(130)은 공급라인 상에 연결되어 분사유닛(120)으로 공급되는 잉크를 미리 하전시킬 수도 있을 것이다.

또 전원(130)은 기판(S)의 상부에 전기장을 형성한다. 예를 들어, 전원(130)은 분사유닛(120)과 스테이지(110)에 고전압을 인가하여 그 사이에 전기장을 형성할 수 있다. 이를 위해 분사유닛(120)과 스테이지(110)는 각각 통전성이 좋은 재질로 제공될 수 있다. 예를 들어, 분사유닛(120)과 스테이지(110)는 각각 금속재질로 제공될 수 있다. 또한, 분사유닛(120)과 스테이지(110) 사이에 균일한 전기장이 형성되도록, 몸체(121)의 하면과 스테이지(110)의 상면은 그 형상과 크기가 동일 또는 유사하게 제공될 수 있다. 한편, 잉크는 전원(130)으로부터 직접 고전압을 인가받아 하전되는 대신, 이와 같이 형성된 전기장에 의해 하전될 수도 있을 것이다.

도 4는 도 1의 마스크(140)의 일 실시예의 단면도이다.

도 4를 참조하면, 마스크(140)는 스테이지(110)와 분사유닛(120) 사이에 배치될 수 있다. 구체적으로 마스크(140)는 스테이지(110)에 안착된 기판(S)과 인접되도록 그 상부에 배치될 수 있다.

마스크(140)는 복수의 홀이 형성된 판 형태로 제공될 수 있다. 마스크(140)는 상부에서 바라볼 때 기판(S)보다 큰 면적으로 제공될 수 있다. 이에 따라 마스크(140)의 에지를 지나 기판(S)에 잉크가 오분사 되는 것이 방지될 수 있다.

복수의 홀은 각각 기판(S) 상에 잉크를 증착하고자 하는 패턴에 따라 형성될 수 있다. 가로방향으로 적녹청의 화소영역이 교대로 형성되는 스트라이프(stripe) 형태의 컬러필터를 제조하고자 하는 경우에는 마스크(140)에는 가로방향으로 화소영역 간의 간격의 세배의 간격으로 홀이 형성될 수 있다.

이러한 마스크(140)는 분사유닛(120)이 분사한 잉크가 기판(S) 상에 형성하고자 하는 패턴에 따라 도포되도록 안내한다. 구체적으로 마스크(140)는 전원(130)에 의해 기판(S)의 상부에 형성된 전기장을 홀로 집중시킬 수 있다. 이러한 마스크(140)의 재질은 유전체(dielectric)로 제공될 수 있다.

도 5는 도 4의 마스크(140)에 의해 전기장이 변화되는 것을 도시한 도면이다.

하전된 상태로 전기분사된 잉크는 전기장을 따라 이동하는데, 마스크(140)가 그 홀로 전기장을 집중시키므로, 잉크는 마스크(140)의 홀의 하부에 위치하는 기판(S)으로 정확히 타점될 수 있다.

이송장치(150)는 기판(S) 또는 마스크(140)를 이동시킬 수 있다. 기판(S) 또는 마스크(140)는 이송장치(150)에 의해 서로 상대적으로 이동하여 형성하고자 하는 패턴의 정위치에 잉크가 분사되도록 정합될 수 있다. 예를 들어, 이송장치(150)는 기판(S)이 탑재되는 지지부재를 수평방향으로 이동시킬 수 있다. 다른 예를 들어, 이송장치(150)는 마스크(140)를 기판(S)의 상부에 배치하고, 이를 수평방향으로 이동시킬 수 있다. 구체적으로, 이송장치(150)는 기판(S)의 상부에 수평방향으로 형성되는 레일, 마스크(140)를 보지하는 브라켓, 브라켓을 레일에 따라 이송하는 모터를 구비할 수 있다. 또한, 이러한 이송장치(150)에는 서로 직교하는 제1레일과 제2레일이 설치되어 마스크(140)를 평면 상에서 가로방향과 세로방향의 양 방향으로 이송시킬 수도 있을 것이다.

제어기(160)는 기판처리장치(100)의 구성요소들을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어기(160)는 분사유닛(120)을 제어하여 복수의 노즐(122) 중 어느 하나가 잉크를 분사하도록 할 수 있다. 다른 예를 들어, 제어기(160)는 이송장치(150)을 제어하여 기판(S)과 마스크(140)가 정합되도록 할 수 있다.

이러한 제어기(160)는 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합을 이용하여 컴퓨터 또는 이와 유사한 장치로 구현될 수 있다.

하드웨어적으로 제어기(160)는 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서(processors), 마이크로콘트롤러(micro-controllers), 마이크로프로세서(microprocessors)나 이들과 유사한 제어기능을 수행하는 전기적인 장치로 구현될 수 있다.

또 소프트웨어적으로 제어기(160)는 하나 이상의 프로그램 언어로 쓰여진 소프트웨어코드 또는 소프트웨어어플리케이션에 의해 구현될 수 있다. 소프트웨어는 하드웨어적으로 구현된 제어부에 의해 실행될 있다. 또 소프트웨어는 서버 등의 외부기기로부터 상술한 하드웨어적인 구성으로 송신됨으로써 설치될 수 있다.

이하에서는 본 발명에 따른 기판처리방법에 관하여 상술한 기판처리장치(100)를 이용하여 설명한다. 다만, 이는 설명의 용이를 위한 것에 불과하므로, 기판처리방법은 상술한 기판처리장치(100) 이외에도 이와 동일 또는 유사한 다른 장치를 이용하여 수행될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 기판처리방법은 이를 수행하는 코드 또는 프로그램의 형태로 컴퓨터 판독 가능 기록매체에 저장될 수 있다.

이하에서는 기판처리방법의 일 실시예에 관하여 설명한다. 기판처리장치(100)의 일 실시예는 단일한 잉크를 분사하여 기판(S) 상에 패턴을 형성하는 방법에 관한 것이다.

도 6은 기판처리방법의 일 실시예의 순서도이다.

기판처리방법의 일 실시예는, 스테이지(110)에 기판(S)이 안착되는 단계(S110), 기판(S)과 마스크(140)를 정합하는 단계(S120), 전기장을 형성하는 단계(S130), 마스크(140)의 홀로 전기장이 집중되는 단계(S140), 잉크를 전기분사하는 단계(S150), 잉크가 전기장을 따라 기판(S)에 도포되는 단계(S160) 및 잉크가 고형화되는 단계(S170)을 포함한다. 한편, 상술한 단계는 반드시 설명된 순서로 실행되어야만 하는 것은 아니며, 나중에 설명된 단계가 먼저 설명된 단계에 앞서 수행될 수도 있다. 이는 후술할 기판처리방법의 다른 실시예에서도 마찬가지이다. 이하에서는 상술한 각 단계에 관하여 설명한다.

도 7은 도 6의 기판처리방법의 동작도이다.

기판(S)은 외부로부터 이송되어 스테이지(110) 상에 안착된다(S110). 이러한 기판(S)은 로봇, 롤러, 그 밖의 다양한 이송수단에 의해 이송될 수 있다.

기판(S)이 스테이지(110) 상에 안착되면, 기판(S)과 마스크(140)가 정합된다(S120). 이송장치(150)는 기판(S)이나 마스크(140)를 수평이동시켜 기판(S)에 패턴을 형성하고자 하는 위치의 상부에 마스크(140)의 홀이 위치하도록 기판(S)과 마스크(140)를 정합할 수 있다. 다만, 기판(S)과 마스크(140)가 이미 고정되어 있는 경우에는 본 단계는 생략될 수도 있을 것이다.

전원(130)은 고전압을 이용하여 전기장을 형성한다(S130). 전원(130)은 스테이지(110)에 탑재된 기판(S)의 상부에 전기장을 형성할 수 있다. 예를 들어, 전원(130)은 스테이지(110)와 분사유닛(120)의 몸체(121)에 고전압을 인가하여 그 사이에 전기장을 형성할 수 있다.

도 7을 참조하면, 전기장이 형성되면, 마스크(140)가 그 전기장을 홀로 집중시킨다(S140). 마스크(140)는 유전체로 제공되므로, 기판(S)의 상부에 형성된 전기장은 마스크(140)의 홀로 집중된다.

분사유닛(120)은 잉크를 전기분사한다(S150). 분사유닛(120)에는 잉크공급원으로부터 공급라인을 통해 잉크가 공급되어 노즐(122)을 통해 잉크가 분사된다. 여기서, 잉크는 하전된 상태로 분사된다. 기판처리장치(100)에서 상술한 바와 같이 잉크는 분사유닛(120)에 하전된 상태로 공급되거나 또는 전원(130)이 분사유닛(120)으로 고전압을 인가하여 금속재질의 몸체(121)와 노즐(122)을 통해 하전되거나 또는 분사되는 과정에서 전기장에 의해 하전될 수 있다. 이처럼 하전된 잉크는 전기적 반발력에 의해 미세한 입자 상태로 분사될 수 있다. 이에 따라 도포가 균일한 두께로 이루어질 수 있다.

분사된 잉크는 전기장을 따라 기판(S)에 도포된다(S160). 분사된 잉크는 하전된 상태이므로, 전기장을 따라 이동하게 된다. 전기장은 마스크(140)에 의해 홀로 집중되어 있으므로, 잉크는 마스크(140)의 홀로 이동하여 홀을 통과한다. 따라서, 잉크는 기판(S)의 홀 바로 하부에 위치한 영역에 도포된다. 이러한 과정에 따라 잉크는 기판(S) 상에 정확한 위치로 타점되는 것이다.

잉크가 도포되면, 잉크가 고형화된다(S170). 도포된 잉크는 하전되어 있는 상태이므로, 잉크의 용제는 빠른 속도로 증발되어 잉크가 고형화된다. 일반적으로 잉크젯인쇄방법에서는 별도의 고형화 과정이 요구되지만, 전기분사된 잉크는 이에 비해 그 용제의 증발이 빠르게 진행되므로 별도의 고형화과정이 요구되지 않는다. 이에 따라 기판(S) 상에 도포된 잉크의 두께가 균일하게 유지될 수 있다.

이하에서는 기판처리방법의 다른 실시예에 관하여 설명한다. 기판처리장치(100)의 다른 실시예는 컬러필터를 제조하는 방법에 관한 것이다. 다만, 기판처리방법의 다른 실시예는 컬러필터를 제조하는데 이외에도 복수의 서로 상이한 잉크를 분사하여 복합패턴을 형성하는 다른 공정에도 이용될 수 있을 것이다.

도 8은 기판처리방법의 다른 실시예의 순서도이다.

기판처리방법의 다른 실시예는, 스테이지(110)에 기판(S)이 안착되는 단계(S210), 마스크(140)를 제1위치로 이동시키는 단계(S220), 적색패턴을 형성하는 단계(S230), 마스크(140)를 제2위치로 이동시키는 단계(S240), 녹색패턴을 형성하는 단계(S250), 마스크(140)를 제3위치로 이동시키는 단계(S260) 및 청색패턴을 형성하는 단계(S270)를 포함한다. 이하에서는 상술한 각 단계에 관하여 설명한다.

도 9 내지 도 12는 도 8의 기판처리방법의 동작도이다.

스테이지(110)에 기판(S)이 안착되는 단계(S210), 마스크(140)를 제1위치로 이동시키는 단계(S220), 적색패턴을 형성하는 단계(S230), 마스크(140)를 제2위치로 이동시키는 단계(S240), 녹색패턴을 형성하는 단계(S250), 마스크(140)를 제3위치로 이동시키는 단계(S260) 및 청색패턴을 형성하는 단계(S270)를 포함한다. 이하에서는 상술한 각 단계에 관하여 설명한다.

스테이지(110)에 기판(S)이 안착된다(S210). 기판(S)은 외부로부터 이송되어 스테이지(110)에 탑재될 수 있다.

기판(S)이 안착되면, 마스크(140)를 제1위치로 이동시킨다(S220). 이송장치(150)는 기판(S)의 적색패턴을 형성하고자 하는 영역 상부에 마스크(140)의 홀이 배치되도록 마스크(140)를 이동시킬 수 있다. 이에 따라 기판(S)과 마스크(140)가, 홀의 패턴과 적색패턴이 정합되는 제1정합상태를 이룰 수 있다. 물론, 상술한 예와 달리 이송장치(150)는 마스크(140) 대신 기판(S)을 이동시켜 기판(S)과 마스크(140)를 정합할 수도 있다.

마스크(140)와 기판(S)이 정합되면, 적색패턴을 형성한다(S230). 도 9를 참조하면, 적색패턴이 형성되는 과정은 구체적으로 다음과 같다. 먼저, 전원(130)이 고전압으로 기의 상부에 전기장을 형성한다(S231). 전기장이 형성되면, 그 전기장은 마스크(140)에 의해 홀로 집중된다(S232). 분사유닛(120)은 적색잉크를 전기분사한다(S233). 분사된 적색잉크는 전기장에 따라 이동하여 홀을 통과하여 기판(S)의 홀의 하부에 위치하는 영역에 도포된다(S234). 이에 따라 적색패턴이 형성되는 것이다. 도포된 적색잉크는 대전된 상태이므로 빠르게 용제가 증발되어 고형화된다.

적색패턴의 형성이 종료되면, 마스크(140)를 제2위치로 이동시킨다(S240). 이송장치(150)는 마스크(140)를 컬러화소패턴 간의 간격만큼 이동시킨다. 이때, 적녹청의 삼원색이 패턴을 형성하는 경우에는 이송장치(150)은 마스크(140)에 형성된 홀 간의 간격의 1/3에 해당하는 거리만큼 마스크(140)를 수평으로 이동시킨다. 이에 따라, 마스크(140)의 홀이 기판(S)에 녹색패턴을 형성하고자 하는 영역의 상부에 배치되어 기판(S)과 마스크(140)가 제2정합상태를 이루게 된다.

녹색패턴을 위해 마스크(140)와 기판(S)이 정합되면, 녹색패턴을 형성한다(S250). 녹색패턴을 형성하는 과정은 적색패턴을 형성하는 과정과 유사하게 진행될 수 있으므로, 그 차이점을 위주로 설명하고 중복되는 부분에 대한 설명은 생략한다. 도 10을 참조하면, 먼저 분사유닛(120)은 적색잉크 대신 녹색잉크를 분사한다. 분사된 잉크는 마스크(140)에 의해 집중된 전기장에 따라 홀을 통과하여 기판(S)으로 도포된다. 마스크(140)는 제1정합상태에서 제2정합상태로 이동된 상태이므로, 녹색잉크는 적색패턴이 형성된 위치의 옆 화소영역에 도포된다.

녹색패턴이 형성되면, 마스크(140)를 제3위치로 이동시킨다(S260). 이송장치(150)는 마스크(140)를 다시 홀 간의 간격의 1/3에 해당하는 거리만큼 수평으로 이동시킨다. 이에 따라, 마스크(140)의 홀이 기판(S)에 청색패턴을 형성하고자 하는 영역의 상부에 배치되어 기판(S)과 마스크(140)는 제3정합상태를 이룬다.

마스크(140)와 기판(S)이 제3정합상태를 이루면, 청색패턴을 형성한다(S270). 청색패턴은 적색이나 녹색패턴을 형성하는 과정과 동일 또는 유사하게 수행될 수 있다. 도 11을 참조하면, 청색패턴은 적색패턴과 녹색패턴의 사이 화소영역에 형성될 수 있다.

한편, 이때 기판(S)에는 각 컬러화소영역을 구분하는 격벽(B)가 설치되어 있을 수도 있다. 이러한 격벽(B)은 각 컬로화소영역에 제공되는 잉크들이 다른 컬러화소영역에 간섭 또는 침범하는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 격벽(B)은 적색잉크가 적색화소영역이 아닌 녹색 또는 청색화소영역에 분사되거나 침범하는 것을 방지할 수 있다.

이와 같은 단계를 거쳐 기판(S)에는 적녹청의 화소패턴이 형성될 수 있다. 도 13은 도 8의 기판처리방법에 따라 처리된 기판(S)의 평면도이다. 도 13을 참조하면, 상술한 방법에 따라 스트라이프 컬러필터가 제조될 수 있음을 알 수 있다.

이러한 기판처리방법에서 마스크(140)는 형성하고자 하는 패턴에 따라 다른 형상으로 제공될 수 있다.

도 14는 도 1의 마스크(140)의 다른 실시예이고, 도 15는 도 8의 기판처리방법에 도 14의 마스크(140)를 이용하여 처리된 기판(S)의 평면도이다.

예를 들어, 도 14와 같이 대각방향으로 홀이 형성되는 마스크(140)를 사용하면, 도 15에 도시된 바와 같이 모자이크(mosaic) 형식의 컬러필터를 제조할 수도 있을 것이다.

한편, 상술한 기판처리방법의 다른 실시예에서는 적녹청의 순서로 컬러패턴을 형성하였으나, 이와 달린 녹청적이나 청적녹 등으로 그 순서를 바꾸어 컬러필터를 제조할 수도 있을 것이며, 삼원색 이외에 필요에 따라 다른 색의 필터를 형성하거나, 형성되는 패턴의 수가 반드시 세 개가 아닌 두 개 또는 네 개 이상일 수도 있을 것이다.

이상에서 언급된 본 발명의 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 기재된 것이므로, 본 발명이 상술한 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

따라서, 본 발명은 상술한 실시예 및 그 구성요소를 선택적으로 조합하거나 공지의 기술을 더해 구현될 수 있으며, 나아가 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 수정, 치환 및 변경이 가해진 수정예, 변형예를 모두 포함한다.

또한, 본 발명의 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 발명은 모두 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 기판처리장치
110: 스테이지
120: 분사유닛
121: 몸체
122: 노즐
130: 전원
140: 마스크
150: 이송장치
S: 기판

Claims (9)

1. 기판이 안착되는 스테이지;
   통전성 재질로 제공되어 상기 스테이지의 상부에 배치되고, 상기 스테이지에 대응되는 면적을 갖는 몸체와 상기 몸체의 하면에 위치되어 잉크를 분사하는 노즐을 갖는 분사유닛;
   상기 분사유닛에 고전압을 인가하여, 상기 잉크를 하전시키고, 상기 스테이지와 상기 분사유닛 간에 전기장을 형성하는 전원;
   상기 스테이지와 상기 분사유닛 사이에 배치되고, 복수의 홀이 형성되고, 상기 전기장을 상기 복수의 홀로 집중시켜 상기 잉크가 상기 복수의 홀을 통과하도록 안내하는 마스크;를 포함하는 기판처리장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 마스크는 유전체(dielectric)로 제공되는 기판처리장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 기판처리장치는,
   상기 기판 및 상기 마스크 중 어느 하나를 이동시키는 이송장치;를 더 포함하는 기판처리장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 기판처리장치는,
   상기 기판과 상기 마스크의 정합관계에 따라 서로 상이한 잉크를 분사하도록 상기 분사유닛을 제어하는 제어기;를 더 포함하는 기판처리장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 마스크에는 서로 다른 정합위치 간의 거리의 정수 배의 간격으로 상기 기판 또는 상기 마스크의 이동방향에 따라 상기 복수의 홀이 형성되는 기판처리장치.
6. 기판이 안착되는 스테이지;
   상기 스테이지의 상부에 배치되고 상기 스테이지에 대응되는 면적을 갖는 몸체, 상기 몸체의 상기 기판에 대향하는 면에 형성되어 제1잉크를 전기분사하는 제1노즐 및 상기 몸체의 상기 기판에 대향하는 면에 형성되어 제2잉크를 전기분사하는 제2노즐을 포함하고 통전성 재질로 제공되는 분사유닛;
   상기 스테이지 및 상기 몸체에 연결되고, 상기 몸체에 고전압을 인가하여 상기 스테이지와 상기 몸체 사이에 전기장을 형성하는 전원;
   복수의 홀이 형성되고, 상기 전기장을 상기 복수의 홀로 집중시켜 상기 전기분사된 잉크가 상기 복수의 홀을 통과하도록 안내하는 마스크를 상기 기판 상부의 제1위치 또는 제2위치에 정합하는 이송장치; 및
   상기 마스크가 상기 제1위치에 배치된 경우 상기 제1잉크를 분사하고, 제2위치에 배치된 경우 상기 제2잉크를 분사하도록 상기 분사유닛을 제어하는 제어기;를 포함하는 기판처리장치.
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