KR20040068921A

KR20040068921A - 패턴 형성체의 제조 방법 및 패턴 제조 장치

Info

Publication number: KR20040068921A
Application number: KR10-2004-7005317A
Authority: KR
Inventors: 야마모토마나부; 니시야마마사시
Original assignee: 다이니폰 인사츠 가부시키가이샤
Priority date: 2001-12-06
Filing date: 2002-11-27
Publication date: 2004-08-02
Also published as: US7374262B2; TW200301732A; TWI252168B; EP1452891A1; US20040201818A1; WO2003048818A1; EP1452891A4; US20080286454A1; JP4149161B2; CN1589412A; KR100987682B1; EP1452891B1; DE60231238D1; CN100510796C; JP2003172814A

Abstract

본 발명은 균일한 패턴을 형성하는 것을 주목적으로 한다. 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 기판(400)에 형성하는 패턴(P1∼P6)은 피에조 구동형 헤드 유닛(300)으로부터 토출되는 액적에 의해 형성된다. 각 오리피스(300-1∼300-n)로부터 토출되는 각 액적의 크기는 기계적 및 전기적 특성에 따라 상이하다. 각 오리피스(300-1∼300-n)로부터 토출되는 액적은 각 패턴(P1∼P6)에 착탄되는 단위 면적당 액적의 양이 동일하게 되도록 부분 차단한다.

Description

패턴 형성체의 제조 방법 및 패턴 제조 장치 {METHOD FOR MANUFACTURING PATTERN-FORMING BODY AND PATTERN MANUFACTURING APPARATUS}

컬러 액정 표시 장치는 각 화소마다 표시해야 할 색에 대응한 컬러 필터를 구비하고 있다. 컬러 필터의 제조 방법으로서는 종래부터 포토리소그래피 공정을 여러 번 반복하는 안료 분산법 등이 이용되어 왔지만, 최근에는 비용 절감을 주된 목적으로 하여 잉크젯 장치를 사용하는 방법이 주목을 끌고 있다.

컬러 필터의 패턴 피치는 컬러 액정 표시 장치의 정밀도 고도화에 수반하여, 더욱 미세화되는 경향이 있다. 잉크젯 장치로부터 토출되는 잉크의 양은 수피코 리터 정도로 지극히 작다. 섬세한 선폭의 패턴을 형성하는 데에는 토출량이 작아야 하며, 이 점에 있어서도 잉크젯 장치는 컬러 필터의 제조에 매우 적합하다.

그런데, 잉크젯 장치에서는 복수의 피에조 구동형 헤드(piezoelectric driving type head)를 구비한 헤드 유닛을 사용하여 컬러 필터의 패턴을 생성하는 것이 통상적이다.

그러나, 각 피에조 구동형 헤드에는 기계적 및 전기적 변동이 있으므로, 동일한 구동 펄스를 공급하여도 각 피에조 구동형 헤드로부터 토출되는 액적(液滴)의 양은 불균일하게 된다. 잉크의 토출량이 불균일하면 컬러 필터를 구성하는 착색층 등의 두께가 불균일하게 된다.

즉, 종래의 잉크젯 장치를 사용하여 컬러 필터를 제조하면 잉크의 토출량이 불균일하기 때문에 컬러 필터의 표시색에 얼룩이 발생하는 문제가 있었다.

본 발명은 정밀도 높은 패턴을 형성할 수 있는 패턴 형성 방법 및 패턴 제조 장치에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 토출 시스템의 외관 구성을 나타내는 사시도이다.

도 2는 상기 시스템에 사용하는 피에조 구동형 헤드 유닛의 기계적 구성을 나타내는 사시도이다.

도 3은 상기 유닛에 사용하는 피에조 소자의 구성을 나타내는 단면도이다.

도 4는 기판에 형성하는 컬러 필터의 패턴을 나타내는 평면도이다.

도 5는 액적이 착탄되는 위치와 피에조 구동형 헤드 유닛(300)의 관계를 모식적으로 나타내는 설명도이다.

도 6은 상기 시스템의 전기적 구성을 나타내는 블록도이다.

도 7은 상기 시스템에 사용하는 구동 회로의 회로도이다.

도 8은 상기 시스템의 동작을 나타내는 타이밍 차트이다.

도 9는 상기 시스템을 사용한 컬러 필터의 제조 공정을 나타내는 공정도이다.

도 10은 제1 양태에 따른 비트맵 데이터 BMD의 생성에 관한 퍼스널 컴퓨터(PC)의 동작을 나타내는 플로 차트이다.

도 11은 파라미터의 입력 화면을 설명하기 위한 설명도이다.

도 12는 제2 양태에 따른 비트맵 데이터 BMD의 생성에 관한 퍼스널 컴퓨터(PC)의 동작을 나타내는 플로 차트이다.

본 발명은 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 각 피에조 구동형 헤드로부터 토출되는 액적의 양이 불균일하여도, 균일한 패턴을 형성하는 데 적합한 잉크젯 장치 및 패턴 형성 방법을 제공하는 것을 해결 과제로 한다.

본 발명에 있어서는 상기 과제를 해결하기 위하여, 복수의 헤드가 일체를 이룬 헤드 유닛과 기판의 상대적인 위치를 변경하면서, 상기 각 헤드로부터 상기 기판에 대해서 복수의 액적을 토출함으로써, 상기 기판에 패턴을 형성하는 패턴 형성체의 제조 방법으로서, 형성할 패턴에 대응하여, 상기 액적이 습윤 및 전개(wet and spread)되는 친액성 영역(lyophilic area)으로 이루어지는 패턴을 상기 기판 표면에 형성하고, 상기 친액성 영역에 착탄(着彈)시키는 단위 면적당 액적의 양이 균일해지도록, 상기 각 헤드의 액적의 토출을 미리 정해진 규칙에 따라 부분 차단(thinning out)하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성체의 제조 방법을 제공한다.

본 발명에 의하면, 각 헤드로부터 토출되는 액적은 단위 면적당 액적의 양이 균일하게 되도록 부분 차단되기 때문에, 각 헤드의 1회의 토출량에 차이가 있어도 균일한 패턴을 형성할 수 있다. 또, 기판에는 액적이 습윤 및 전개되는 친액성 영역이 미리 형성되어 있기 때문에, 액적의 토출을 부분 차단했어도, 부분 차단된 부분에는 해당 부분의 인접한 부분에 착탄된 액적이 습윤 및 전개되기 때문에, 패턴 내에서도 용액을 균일하게 넓힐 수가 있으므로, 패턴 내에서 불균일이 발생하지 않는다. 따라서, 정밀도가 매우 높은 패턴을 저렴하게 형성할 수 있게 된다.

또한 이 때, 상기 각각의 헤드에 미리 정해짐과 동시에 상기 액적을 착탄시키는 상기 친액성 영역 상의 위치를 나타낸 토출 위치 정보에 따라 각 헤드가 상기 액적을 토출하는 것이 바람직하다. 토출 위치 정보는 각각의 헤드에 액적을 착탄시키는 친액성 영역 상의 위치를 정하는 것이기 때문에, 헤드간 토출량의 차이에 따라 토출 위치 정보를 설정함으로써, 헤드간 토출량의 차이를 상쇄하여 균일한 패턴을 형성할 수 있게 된다.

또한, 상기 토출 위치 정보는 상기 액적의 토출을 부분 차단하는 위치가 상기 친액성 영역 내에서 대략 균등하게 분산되도록 정해지는 것이 바람직하다. 친액성 영역에서는 액적이 습윤 및 전개되지만, 그 범위에는 일정한 한계가 있다. 따라서, 액적을 토출하지 않는 영역이 연속되어 있으면, 패턴 내에 불균일이 발생될 가능성이 있다. 그러나, 본 발명에 의하면, 액적의 토출을 부분 차단하는 위치가 친액성 영역 내에서 대략 균등하게 분산하도록 결정되기 때문에, 액적을 패턴 내에 균일하게 분산시킬 수가 있다.

여기서, 상기 토출 위치 정보는 상기 친액성 영역 상에 균등하게 위치하는 복수의 도트(dot) 중 액적의 토출을 행하는 도트를 지정하는 것이며, 형성할 패턴의 체적과 상기 각 헤드의 토출량에 따라 정하는 것이 바람직하다. 본 발명에 의하면, 각 도트마다 토출의 유무를 결정하기 때문에, 토출을 부분 차단함으로써 헤드간 토출량의 차이를 상쇄하여 균일한 패턴을 형성할 수 있게 된다.

또한, 상기 토출 위치 정보는 상기 각 헤드의 토출량 중 가장 적은 토출량과 형성할 패턴의 체적에 따라 상기 패턴 내의 도트수를 산출하고, 상기 각 헤드의 토출량의 평균치를 산출하고, 상기 평균치에 따라 각 도트마다 토출의 유무를 결정하여 상기 각 헤드의 토출량과 상기 평균치의 차이값을 각각 산출하고, 상기 각 차이값에 따라 각 도트마다 토출의 유무를 수정하여 생성할 수 있다. 각 헤드의 토출량은 대부분 평균치의 근방에 산재하므로, 본 발명에 의하면 토출 위치 정보를 효율적으로 생성할 수 있다.

또, 상기 토출 위치 정보는 상기 각 헤드의 토출량 중 가장 적은 토출량과 형성할 패턴의 체적에 따라 상기 패턴 내의 도트수를 산출하고, 상기 각 헤드의 토출량과 상기 최소 토출량의 각 차이값을 산출하고, 상기 각 차이값에 따라 각각의 도트마다 토출의 유무를 결정하도록 할 수 있다. 본 발명에 의하면, 최소 토출량을 기준으로 하여 각 도트마다 토출의 유무를 결정하기 때문에, 토출 위치 정보를 효율적으로 생성할 수 있다.

여기서, 상기 토출 위치 정보는 상기 친액성 영역의 단부(端部)에서 상기 액적의 토출을 부분 차단하도록 결정되는 것이 바람직하다. 예를 들면 라인형 패턴을 형성하기 위해 친액성 영역 상에 토출을 행한 경우, 그 라인의 양단부에서, 막 두께가 두꺼워지는 경향이 있다. 따라서, 친액성 영역의 단부에서 상기 액적의 토출을 부분 차단하고 단부로의 토출을 행하지 않도록 함으로써, 전면에 걸쳐 막 두께가 균일한 패턴을 형성할 수 있다.

전술한 발명에 있어서는 상기 기판 표면에 형성되는 친액성 영역으로 이루어지는 패턴이, 에너지의 패턴 조사에 수반하는 광촉매의 작용에 의해 습윤성을 변화시킬 수 있는 습윤성 가변층을 사용하고, 이 습윤성 가변층 상에 에너지를 패턴형으로 조사함으로써 형성되는 것이 바람직하다. 이와 같이 친액성 영역을 습윤성 가변층 상에 형성함으로써, 에너지의 패턴 조사에 의해 용이하게 정밀도 높은 친액성 영역을 형성할 수 있게 되며, 이로써 컬러 필터 등의 정밀도 높은 패턴을 갖는 패턴 형성체를 제조할 수 있기 때문이다.

이 때, 상기 습윤성 가변층이 광촉매를 함유하는 광촉매 처리층과 접촉시키거나, 또는 200㎛ 이하의 간극을 두고 배치한 후 에너지를 조사함으로써 습윤성이 변화되는 습윤성 변화층일 수도 있다. 이 경우에 광촉매가 패턴 형성체 내에 잔류하지 않기 때문에, 패턴 형성체의 물성이 경시적으로 변화될 가능성이 적은 이점을 가진다.

한편, 상기 습윤성 가변층이 광촉매와 바인더로 이루어지고, 에너지의 조사에 수반하는 광촉매의 작용에 의해 액체와의 접촉각이 저하되도록 습윤성이 변화하는 광촉매 함유층일 수도 있다. 습윤성 가변층으로서 광촉매 함유층을 사용함으로써, 단지 에너지를 조사하는 것 만으로 높은 정밀도를 갖는 패턴을 형성할 수 있게 된다.

또, 상기 광촉매가, 산화티탄(TiO₂), 산화아연(ZnO), 산화주석(SnO₂), 티탄산스트론튬(SrTiO₃), 산화텅스텐(WO₃), 산화비스무트(Bi₂O₃), 및 산화철(Fe₂O₃)로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 물질인 것이 바람직하고, 그 중에서도 상기 광촉매가 산화티탄(TiO₂)인 것이 바람직하다. 이것은 산화티탄의 밴드 갭 에너지가 높기 때문에 광촉매로서 유효하고, 또한 화학적으로도 안정하여 독성도 없고, 입수도 용이한 점에서, 산화티탄을 이용한 습윤성 가변층이 바람직하게 사용될 수 있으므로, 이 습윤성 패턴의 결함을 검출할 필요성이 높기 때문이다.

이 때, 상기 바인더 또는 상기 습윤성 변화층이, Y_nSiX_(4-n)(여기서, Y는 알킬기, 플루오로알킬기, 비닐기, 아미노기, 페닐기 또는 에폭시기를 나타내고, X는 알콕실기 또는 할로겐을 나타낸다. n은 0∼3의 정수이다.)로 표시되는 규소 화합물의 1종 또는 2종 이상의 가수분해 축합물 또는 공가수분해(共加水分解) 축합물인 오르가노폴리실록산을 함유하는 층인 것이 바람직하다. 이와 같은 재료를 사용함으로써, 에너지 조사에 수반하는 습윤성의 변화를 대폭적으로 이룰 수 있게 되어, 그 후의 패턴 형성에 바람직하기 때문이다.

다음에, 본 발명은 복수의 헤드가 일체화된 헤드 유닛과 기판의 상대적인 위치를 변경하면서, 상기 각 헤드로부터 상기 기판에 대해서 복수의 액적을 토출함으로써, 상기 기판에 패턴을 형성하는 패턴 제조 장치에 있어서, 상기 기판을 탑재하기 위한 스테이지, 상기 스테이지와 상기 헤드 유닛의 상대적 위치 관계를 조정하는 위치 조정 기구, 및 상기 기판에 착탄시키는 단위 면적당 액적의 양이 상기 각 헤드간에 균일해지도록 상기 각 헤드의 액적의 토출을 미리 정해진 규칙에 따라 부분 차단하면서 상기 각 헤드로부터 상기 액적을 토출시키는 제어부를 구비하는 패턴 제조 장치를 제공한다.

이 패턴 제조 장치에 의하면, 위치 제어 기구에 의해 헤드 유닛과 기판과의 상대적인 위치를 변경하면서, 각 헤드로부터 액적의 토출 시키지만, 이 때 기판에 착탄시키는 단위 면적당 액적의 양이 각 헤드간에 균일해지도록, 각 헤드의 액적의 토출을 부분 차단하기 때문에, 각 헤드의 1회 토출량에 차이가 있더라도 균일한 패턴을 형성할 수 있게 된다.

여기서, 제어부는 상기 각각의 헤드에 대해 미리 정해짐과 동시에 상기 액적을 착탄시키는 상기 기판 상의 위치를 나타낸 토출 위치 정보를 기억하는 기억부를 구비하고, 해당 기억부로부터 판독한 상기 토출 위치 정보에 따라, 상기 각 헤드의 액적의 토출을 제어하는 것이 바람직하다. 토출 위치 정보는 각각의 헤드에 액적을 착탄시키는 기판 상의 위치를 정한 것이기 때문에, 헤드간 토출량의 차이에 따라 토출 위치 정보를 설정함으로써, 헤드간 토출량의 차이를 상쇄하여 균일한 패턴을 형성할 수 있게 된다.

또한, 상기 토출 위치 정보는 상기 액적의 토출을 부분 차단하는 위치가 상기 기판 상에 형성하는 패턴 내에서 대략 균등하게 분산되도록 결정되는 것이 바람직하다. 본 발명에 의하면, 액적의 토출을 부분 차단하는 위치를 패턴 내에서 대략 균등하게 분산하도록 정하기 때문에, 액적을 패턴 내에서 균일하게 분산시킬 수가 있어 더욱 균일한 패턴을 형성할 수 있게 된다.

이에 더하여, 상기 헤드 유닛은 상기 각각의 헤드에 토출 동작을 유효로 할것인지 또는 무효로 할 것인지를 설정할 수 있는 설정부를 구비하고, 상기 제어부는 상기 토출 위치 정보에 따라, 상기 설정부를 제어하기 위한 설정 정보를 생성하여 상기 설정부에 공급하는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로, 상기 각 헤드는 공통의 피에조 소자를 구비하고, 상기 피에조 소자에는 공통 전극과 상기 각 헤드에 각각 대응하는 개별 전극이 형성되어 있고, 상기 제어부는 상기 각 헤드에 공통의 구동 펄스를 생성하여 상기 공통 전극에 공급하는 구동 펄스 생성부를 구비하고, 상기 설정부는 상기 설정 정보에 따라, 상기 각각의 개별 전극을 접지할 것인가 또는 개방할 것인가를 제어하는 것이 바람직하다.

본 발명은 또한, 전술한 패턴 형성체의 제조 방법을 이용하여 착색층 형성용 코팅액으로 이루어지는 패턴을 형성하고, 이어서 이것을 경화시켜 착색층을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러 필터의 제조 방법을 제공한다. 본 발명에 의하면, 착색층의 막 두께가 매우 균일하고 고품질인 컬러 필터를 제조하는 것이 가능하다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 각 헤드간의 토출량이 달라도 균일한 패턴을 형성할 수 있다.

이하, 본 발명의 일실시예에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.

〈1. 토출 시스템의 기계적 구성〉

도 1에 토출 시스템(1)의 외관 구성을 나타낸다. 토출 시스템(1)은 퍼스널 컴퓨터(PC), 제어 장치(U1), 구동 유닛(U2) 및 제조 장치(U3)를 구비한다. 제조 장치(U3)는 피에조 구동형 헤드 유닛(300), 기준 테이블(340) 및 스테이지(350)를 구비한다. 이 중 피에조 구동형 헤드 유닛(300F)은 복수의 피에조 구동형 헤드를구비하고 있고, 각 피에조 구동형 헤드로부터 잉크가 토출된다.

도 2는 피에조 구동형 헤드 유닛(300)의 외관 구성을 나타낸 사시도이다. 이하의 설명에서는 피에조 구동형 헤드 유닛(300)은 n개의 피에조 구동형 헤드(H1∼Hn)를 구비하는 것으로 한다. 피에조 구동형 헤드 유닛(300)은 본체(Q)와 피에조 소자(PZ)를 구비한다. 본체(Q)에는 잉크의 토출 오리피스인 오리피스(300-1∼300-n) 및 각각의 오리피스(300-1∼300-n)에 벽으로 칸막이를 이룬 잉크실이 각각 형성되어 있다. 그리고, 오리피스(300-1∼300-n)로부터 잉크가 토출되도록 되어 있다.

도 3은 피에조 소자(PZ)의 구성을 나타내는 단면도이다. 이 도면에 나타낸 바와 같이 본체(Q)와 고착되는 피에조 소자(PZ)의 하면에는 공통 전극(Y)이 형성되고, 그 상면에는 전극(X1∼Xn)이 형성되어 있다.

이와 같은 피에조 구동형 헤드 유닛(300)에 있어서, 각 피에조 구동형 헤드(H1∼Hn)는 각각의 오리피스(300-1∼300-n)에 벽으로 칸막이를 이룬 잉크실, 피에조 소자(PZ)의 각 전극(X1∼Xn)에 대응하는 부분으로 각각 구성되어 있다. 또한, 이 예에서는 각 헤드의 피에조 구동형 헤드(H1∼Hn)에서 공통의 피에조 소자(PZ)를 사용했지만, 피에조 소자(PZ)를 헤드마다 분할하여도 됨은 물론이다.

다음에, 도 1에 나타낸 스테이지(350)는 도시되지 않은 스테이지 구동 기구에 의하여, 기준 테이블(340)의 위치를 기준으로 하여 X 방향 및 Y 방향으로 이동 가능하고, 또한 θ 방향으로 회전 가능하다. 또, 스테이지(350)는 도시되지 않은 진공 기구를 갖추고 있어, 그 위에 탑재 되는 기판(400)을 흡인(吸引)할 수 있다.한편, 헤드 유닛(300)은 암(arm) 부재(360)을 통하여 벽(370)에 고정되어 있다. 또한 벽(370)은 기준 테이블(340)에 대해서 직각으로 고정되어 있다.

따라서, 진공 기구를 사용하여 기판(400)을 스테이지(350) 상에 고정하는 동시에, 스테이지 구동 기구에 의해 스테이지(350)을 이동시키면, 기판(400)과 헤드 유닛(300)의 상대적 위치를 조정할 수 있다. 이 제조 장치(U3)에서는 기판(400)을 이동시키면서 피에조 구동형 헤드(H1∼Hn)로부터 잉크를 토출하여 패턴을 형성한다.

도 4는 기판(400)에 형성하는 컬러 필터의 패턴을 나타낸다. 이 예의 컬러 필터는 스트라이프형(stripe-like) 패턴(P)을 가지고 있고, 도면 중에 나타낸 "R", "G", "B"의 각 부호는 그 패턴(P)이 R색, G색, B색으로 착색되어 있음을 나타닌다. 또, 각 패턴(P)간에는 블랙 매트릭스라 불리는 차광막이 형성된다.

도 5는 액적이 착탄되는 위치와 피에조 구동형 헤드 유닛(300)의 관계를 모식적으로 나타낸다. 단, 이 예의 피에조 구동형 헤드 유닛(300)은 6개의 피에조 구동형 헤드(H1∼H6)로 구성되어 있고, 오리피스(300-1∼300-6)를 구비하고 있다. 이 도면에서, 흑색 원의 도트(D)는 액적이 착탄되는 위치를 나타내고, 백색 원의 도트(D)는 액적의 토출이 이루어지지 않았다는 것을 나타낸다. 즉, 액적의 토출이 부분 차단되어 있다. 이하의 설명에서는 각 도트(D)간의 거리를 도트 피치(DP)라 칭하고, 또한, 어느 한 패턴의 중심으로부터 인접하는 패턴의 중심까지의 거리를 패턴 피치(PT)라고 칭한다.

상기 도면에 나타낸 바와 같이, 피에조 구동형 헤드 유닛(300)은 패턴(P)의길이 방향에 대해서 직각이 아니고, 소정의 각도로 배치되어 있다. 이것은 패턴 피치(PT)가 각 오리피스간의 거리(W)보다 작기 때문이다. 도면에 나타낸 각도 θ는 sin^-1(W/PT)로 주어진다.

또, 각 패턴(P1∼P6)의 색 농도는 도트 밀도에 의해 정해지기 때문에, 이 토출 시스템(1)에 있어서는 도트 피치(DP)를 조정함으로써 색 농도를 변경한다.

여기서, 모든 도트(D)에 대해서 액적을 토출하는 것으로 가정하면, 각 패턴(P1∼P6)간에 색 농도를 균일하게 하기 위해서, 각 오리피스(300-1∼300-6)로부터 토출되는 액적의 양이 같아야 한다. 그러나, 실제의 피에조 구동형 헤드(H1∼H6)는 기계적 및 전기적 특성이 불균일하므로, 각 오리피스(300-1∼300-6)로부터 토출되는 액적의 양은 동일하지 않다. 그래서, 이 토출 시스템(1)에 있어서는 액적의 토출을 부분 차단함으로써, 각 패턴(P1∼P6)간의 색 농도를 균일하게 한다.

예를 들면, 패턴(P1)에 있어서는 4회에 1회 비율로 액적의 토출을 부분 차단하고, 패턴(P5)에 있어서는 9회에 2회의 비율로 액적의 토출을 부분 차단한다. 패턴(P5)에서의 액적의 토출은 4회 연속하여 토출한 후 1회 쉬고, 3회 연속하여 토출한 후 1회 쉬는 토출 동작을 반복한다. 즉, 부분 차단이 가능한 한 분산되도록 토출 동작을 행한다.

후술하는 바와 같이, 기판(400)에는 기판 조정 처리로서 친액성 영역이 형성되어 있다. 친액성 영역은 양호한 습윤성을 가지기 때문에, 넓은 범위에 걸쳐서 액적이 습윤 및 전개된다. 따라서, 부분 차단에 의해 어느 한 도트(D)에 액적이토출되지 않아도, 인접한 도트(D)에 토출된 액적이 습윤 및 전개되어 부분 차단된 도트(D)에도 잉크를 바를 수 있게 된다.

그러나, 친액성 영역에 있어서 액적이 무제한으로 퍼지는 것은 아니고, 액적이 퍼지는 범위에는 일정한 한계가 있다. 부분 차단을 분산시킨 것은 기판(400)에 착탄된 액적에 의해 잉크를 가능한 한 균일하게 도포하고, 패턴 내의 색 농도를 일정하게 하기 위해서이다.

다음에, 도 1에 나타낸 퍼스널 컴퓨터(PC)는 소정의 프로그램에 비트맵 데이터 BMD를 생성하고, 이것을 제어 장치(U1)에 전송한다. 또, 모니터(M)는 퍼스널 컴퓨터(PC)에 접속되어 있고, 여기에는 토출 시스템(1)의 동작 상태를 나타내는 화상이나, 액적의 착탄 위치를 모식적으로 나타낸 화상 등이 표시된다.

여기서, 비트맵 데이터 BMD는 각 피에조 구동형 헤드(H1∼Hn)로부터 토출되는 각 액적이 기판(400)에 착탄되는 위치를 정한 것이다. 환언하면, 도 5에 나타낸 각 도트(D)에 대하여, 흑색 원의 경우에는 "1"을, 백색 원의 경우에는 "0"을 할당한다. 이 비트맵 데이터 BMD에 의하여, 각 도트(D)에 대해서 액적을 토출할 것인지 여부를 결정할 수 있다.

다음에, 제어 장치(U1)는 토출 시스템(1)의 제어 중추(control center)로서 기능하고, 퍼스널 컴퓨터(PC)로부터 전송되는 비트맵 데이터 BMD을 기초로 구동 유닛(U2) 및 제조 장치(U3)를 제어한다. 또, 구동 유닛(U3)은 제어 장치(U1)로부터 송출되는 트리거(trigger) 신호에 동기하여 고전압의 구동 펄스를 생성하고, 이것을 피에조 구동형 헤드 유닛(300)에 공급한다.

〈2. 비트맵 데이터의 생성〉

다음에, 비트맵 데이터 BMD의 생성에 대하여 설명한다. 비트맵 데이터 BMD의 생성에는 이하에 설명하는 두 가지 양태가 있다. 도 10은 제1 양태에 따른 퍼스널 컴퓨터(PC)의 동작을 나타낸 플로 차트이다.

퍼스널 컴퓨터(PC)는 비트맵 데이터 BMD를 생성하기 위해서 필요한 파라미터를 입력하기 위한 입력 화면을 모니터(M)에 표시하여 오퍼레이터에게 각 파라미터를 입력하도록 촉구한다(단계 S1).

도 11은 입력 화면의 일례를 나타낸다. 모니터(M)에는 제1 입력 화면(G1)이 표시된다. 여기서, 라인 폭이란 패턴(P)의 폭이며, 라인 길이란 패턴의 길이이다. 또한 높이라 함은 패턴(P)의 막 두께이다. 이들 파라미터에 의하여, 1개의 패턴(P)의 체적을 구할 수 있게 된다. 이 예에서는 오퍼레이터가 라인 폭으로서 X, 라인 길이로서 Y, 높이로서 H를 입력한 것으로 한다.

이에 더하여, 사용 오리피스 No.란 1개의 헤드 유닛(300)이 갖는 각 오리피스(30O-1∼300-n) 중, 액적을 토출 시키는 오리피스의 번호이다. 이 예에서는 n=128이며, 21번의 오리피스(300-21)로부터 116번의 오리피스(300-116)를 사용하는 것으로 한다.

오퍼레이터가 입력 화면(G1)의 각 파라미터의 입력을 완료하면, 퍼스널 컴퓨터(PC)는 입력 화면(G2)을 모니터(M)에 표시하고, 사용하는 오리피스에 대하여 1회의 토출당 토출량을 입력하도록 오퍼레이터에게 촉구한다. 오퍼레이터는 각 오리피스(300-1∼300-n)로부터의 토출량(체적)을 미리 계측해 둔다. 토출량은 실제로각 오리피스(300-1∼300-n)로부터 잉크를 토출시켜 그것의 중량을 측정한 값을 잉크의 비중으로부터 환산한다. 오퍼레이터가 토출량을 입력하면, 퍼스널 컴퓨터(PC)는 각 오리피스 번호와 토출량을 대응시켜 기억한다.

이들 파라미터의 입력이 종료되면, 퍼스널 컴퓨터(PC)는 도 10에 나타낸 단계 S2로 처리를 진행하여 최소 토출량을 특정한다. 다음에, 퍼스널 컴퓨터(PC)는 최소 토출량에 기초하여, 패턴 내의 도트 수 및 도트 피치(DP)를 산출한다(단계 S3). 도트 수는 패턴의 체적을 최소 토출량으로 나누어 산출한다. 구체적으로는 도트 수를 SD, 최소 토출량을 Kmin이라 했을 때, 퍼스널 컴퓨터(PC)는 다음에 나타내는 식을 연산하여 도트 수 SD를 산출한다: SD=(XㆍYㆍH)/Kmin.

또한, 퍼스널 컴퓨터(PC)는 다음에 나타낸 식을 연산하여 도트 피치(DP)를 산출한다: DP=Y/SD=Kmin/(XㆍH).

다음에, 퍼스널 컴퓨터(PC)는 도트(D)의 레이아웃 데이터를 생성한다(단계 S4). 레이아웃 데이터는 각 도트(D)의 배치를 나타낸 것으로서, 사용하는 오리피스 번호와 도트 수에 기초하여 생성된다. 이 시점에서는 각 도트(D)의 배치가 결정되는 것뿐이며, 어느 도트(D)를 유효하게 할 것인가 무효로 할 것인가에 대하여 결정되는 것은 아니다.

다음에, 퍼스널 컴퓨터(PC)는 각 오리피스(300-1∼300-n)로부터의 토출량에 대하여 평균치를 산출하고(단계 S5), 또한 모든 도트에 대하여 평균치를 기준으로 한 비트맵 데이터 BMD를 생성한다. 여기서, 평균치를 Kavr라 하면, 1-Kmin/Kavr의 비율로 도트를 부분 차단한 비트맵 데이터 BMD를 생성한다. 예를 들면, 평균치Kavr가 10p1이고 최소 토출량 Kmin가 9p1이면, 1-Kmin/Kavr의 값은 0.9가 되고, 10개의 도트(D)에 대해서 1개의 도트(D)를 부분 차단하고(무효), 9개의 도트(D)를 유효로 한다.

다음에, 퍼스널 컴퓨터(PC)는 각각의 오리피스(300-1∼300-n)마다 평균치로부터의 차이를 산출한다(단계 S7). 여기서, 각 차이값은 평균치를 기준으로 하는 %로 나타낸 것으로 한다. 예를 들면, 어느 한 오리피스의 토출량이 10.5p1이라고 하면, 이 오리피스에 대응하는 차이값 Δ는 다음에 나타낸 식으로 산출된다: Δ=100ㆍ(10.5-Kavr)/Kavr = +5%.

다음에, 퍼스널 컴퓨터(PC)는 각 오리피스(300-1∼300-n)마다 차이값에 따라 비트맵 데이터 BMD를 수정한다(단계 S8). 예를 들면, 차이값 Δ가 -10%이면, 10개의 도트(D)에 대해서 1개의 도트(D)를 유효가 되도록 비트맵 데이터 BMD를 수정 하고, 차이값 Δ가 +5%이면, 20개의 도트(D)에 대해서 1개의 도트(D)를 무효가 되도록 비트맵 데이터 BMD를 수정한다.

이로써, 각 오리피스(300-1∼300-n)로부터 토출하는 잉크의 토출량이 다른 경우에도, 기판(400)에 착탄되는 단위 면적당 액적의 양을 균일하게 하고, 각 피에조 구동형 헤드(H1∼Hn)간의 불균일성을 보정할 수 있다. 환언하면, 퍼스널 컴퓨터(PC)는 파라미터에 기초하여 기판(400)에 착탄되는 단위 면적당 액적의 양이 균일해지도록 비트맵 데이터 BMD를 생성한다.

다음에, 도 12는 제2 양태에 따른 퍼스널 컴퓨터(PC)의 동작을 나타내는 플로 차트를 나타낸다. 그리고, 단계 S1∼S4의 처리는 제1 양태와 동일하므로 설명을 생략한다.

단계 S4가 종료되면, 퍼스널 컴퓨터(PC)는 최소 토출량 Kmin를 기준으로 하여 각 오리피스(300-1∼300-n)로부터의 토출량에 대하여 차이값 Δ를 산출한다(단계 S9).

여기서, 각 차이값 Δ는 최소 토출량 Kmin를 기준으로 하는 %로 표시하기로 한다. 예를 들면, 어느 한 오리피스의 토출량이 11p1이고, 최소 토출량 Kmin가 10p1이라고 하면, 이 오리피스에 대응하는 차이값 Δ는 다음에 나타낸 식에서 산출된다: Δ=100ㆍ(11-Kmin)/Kmin=+10%.

다음에, 퍼스널 컴퓨터(PC)는 각 오리피스(300-1∼300-n)마다 차이값에 기초하여 비트맵 데이터 BMD를 생성한다(단계 S10). 예를 들면, 차이값 Δ가 +10%이면, 10개의 도트(D)에 대해서 1개의 도트(D)를 무효가 되도록 비트맵 데이터 BMD를 생성한다.

이로써, 각 오리피스 300-l∼300-n로부터 토출되는 잉크의 토출량이 다른 경우에도 기판(400)에 착탄되는 단위 면적당 액적의 양을 균일하게 하여, 각 피에조 구동형 헤드(H1∼Hn)간의 불균일성을 보정할 수 있다. 환언하면, 퍼스널 컴퓨터(PC)는 파라미터에 기초하여 기판(400)에 착탄되는 단위 면적당 액적의 양이 균일해지도록 비트맵 데이터 BMD를 생성한다.

또한, 전술한 제1 및 제2 양태에 있어서, 퍼스널 컴퓨터(PC)는 부분 차단에 대응하는 도트(D)를 패턴 내에서 대략 균등하게 분산시키도록 비트맵 데이터 BMD를 생성한다. 예를 들면, 100개의 도트(D) 중 5개의 도트(D)에 대한 토출을 부분 차단하는 경우, 퍼스널 컴퓨터(PC)는 연속하는 19개의 도트(D)에 대해서 토출을 지시하고, 이것에 이어서 1개의 도트(D)에 대해서 토출 정지를 지시하는 비트맵 데이터 BMD를 생성한다.

또, 전술한 제1 및 제2 양태에 있어서, 수동에 의한 비트맵 데이터 BMD의 수정 공정을 추가할 수도 있다. 이 수정 공정에서는 각 도트(D)마다 유효ㆍ무효를 나타내는 비트맵을 모니터(M)에 표시하고, 오퍼레이터가 마우스 등의 입력 장치를 사용하여 변경을 희망하는 도트(D)를 지정하여 변경 지시를 입력하도록 하면 된다. 이 경우, 퍼스널 컴퓨터(PC)는 변경이 지시된 도트(D)에 대하여 유효와 무효를 반전(反轉)시키면 된다. 예를 들면, 어느 한 도트(D)가 지정된 경우, 해당 도트(D)에 대응하는 비트맵 데이터 BMD의 값이 "1"이면 값을 "0"으로 변경하고, 값이 "O"이면 값을 "1"로 변경하면 된다.

또한, 전술한 제1 및 제2 양태에 있어서, 제조 장치(U3)에 각 오리피스(300-1∼300-n)의 토출량을 자동적으로 측정하는 측정 장치를 추가하고, 퍼스널 컴퓨터(PC)가 측정 장치로부터 측정 결과를 입력하도록 해도 된다. 이 경우에는 전자 저울과 테스트 기판을 사용한다. 첫째로, 테스트 기판의 중량을 전자 저울로 측정하고, 측정 결과를 퍼스널 컴퓨터(PC)에 입력한다. 둘째로, 테스트 기판을 자동 반송 장치에 의해 스테이지(350) 상에 탑재한다. 셋째로, 어느 하나의 오리피스로부터 잉크를 복수회 토출시킨다. 넷째로, 테스트 기판을 전자 저울에 다시 반송하여 그 중량을 측정하고, 측정 결과를 퍼스널 컴퓨터(PC)에 입력한다. 넷째로, 퍼스널 컴퓨터(PC)로 토출 전후의 중량차를 산출하고, 산출 결과를 토출 회수로 나누어 1회의 토출 중량을 산출한다. 다섯째로, 퍼스널 컴퓨터(PC)가 토출 중량을 잉크의 비중으로 환산하여 토출량을 구한다. 이상의 처리를 각 오리피스(300-1∼300-n)마다 실행함으로써, 각 오리피스(300-1∼300-n)의 토출량을 퍼스널 컴퓨터(PC)에 자동적으로 입력하도록 해도 된다.

〈3. 토출 시스템의 전기적 구성〉

다음에, 토출 시스템(1)의 전기적 구성에 대하여 설명한다. 도 6은 토출 시스템(1)의 전기적 구성을 나타낸 블록도이다.

제어 장치(U1)는 제어 회로(100), RAM(ll0), ROM(120), 비트맵 메모리(130), 및 인터페이스(140)를 구비한다. 제어 회로(100)는 CPU를 주요부로 하여 구성되고, 제어 장치(100)의 각 구성 부분과 버스(bus)(도면 표시 생략)를 통하여 접속되어 있다. RAM(ll0)은 제어 회로(100)의 작업 영역의 기능을 가지며, 연산 도중의 데이터 등을 기억한다. 또, ROM(120)에는 부트 프로그램 이외에, 제어 장치(U1) 전체를 제어하기 위한 제어 프로그램이 기억되어 있다. 제어 회로(100)는 이 제어 프로그램에 따라 토출 시스템(1)을 제어한다. 또한, 비트맵 메모리(130)는 퍼스널 컴퓨터(PC)로부터 전송되는 비트맵 데이터 BMD를 기억한다. 인터페이스(140)는 퍼스널 컴퓨터(PC)와의 사이에 통신을 행하는 것이므로, 그것의 통신 프로토콜은 예를 들면, SCSI 표준에 준거한다.

또, 제어 회로(100)는 스테이지 구동 기구(320)을 제어하여, 도 1에 나타낸 스테이지(350) 및 기판(400)을 이동시킨다. 스테이지(350)를 이동시키기 위해서는 그 위치를 정확하게 검출할 필요가 있다. 제조 장치(U3)에 설치된 위치 검출센서(330)는 스테이지(350)의 위치를 검출하기 위한 구성으로서, 스테이지(350)의 위치를 나타내는 위치 신호를 생성하고, 위치 신호를 제어 장치(U1)의 제어 회로(100)에 공급한다. 제어 회로(100)는 위치 신호에 기초하여 스테이지(350) 및 기판(400)을 이동시킨다.

또, 제어 회로(100)는 제어 프로그램에 따라, 로우 레벨에서 활성화(active)로 되는 트리거 신호(TG)를 생성한다. 구동 유닛(U2)은 트리거 신호(TG)의 논리 레벨이 하이 레벨로부터 로우 레벨로 천이된 것을 검지하여, 구동 펄스(V)를 생성하여 피에조 구동형 헤드 유닛(U3)을 구성하는 각 피에조 구동형 헤드(H1∼Hn)에 공급한다. 따라서, 구동 펄스(V)는 트리거 신호(TG)와 동기된 것이 된다. 또, 구동 유닛(U2)은 구동 펄스(V)가 활성과 기간을 나타내는 응답 신호(RS)를 생성하여 제어 회로(100)에 공급한다.

다음에, 피에조 구동형 헤드 유닛(U3)은 구동 회로(310)을 구비한다. 도 7은 구동 회로(310)와, 그 주변 회로의 구성을 나타내는 회로도이다. 이 도면에서, 콘덴서(C1, C2, …, Cn)는 각 피에조 구동형 헤드(H1∼Hn)를 구성하는 피에조 소자(PZ)를 등가 회로로서 나타낸 것이다. 각 콘덴서(Cl, C2, …, Cn)의 각 단자 중, 접속점(y)과 접속되는 각 단자는 도 3에 나타낸 공통 전극(Y)에 해당되는 한편, 접속점(y)과 반대측의 각 단자는 도 3에 나타낸 전극(X1, X2, …, Xn)에 해당된다.

구동 회로(310)는 시프트 레지스터(311), 래치 회로(312), 및 스위치(SWl, SW2, …, SWn)를 구비한다. 시프트 레지스터(3l1)는 클록 신호(CLK)에 동기하여제어 데이터(CD)를 입력한다. 제어 데이터(CD)는 시리얼 형식의 데이터로서, 각 피에조 구동형 헤드(H1∼Hn)를 유효로 할 것인가 또는 무효로 할 것인가를 지시한다. 제어 데이터(CD)는 제어 회로(100)가 비트맵 데이터 BMD에 기초하여 생성한다. 래치 회로(312)는 시프트 레지스터(311)의 각 출력 신호를 래치 펄스(LP)에 기초하여 래치한다. 그리고, 래치 회로(312)의 출력 신호(CTL1, CTL2, …, CTLn)에 기초하여 각 스위치(SW1, SW2, …, SWn)의 온ㆍ오프가 제어된다.

〈4. 토출 시스템의 동작〉

다음에, 토출 시스템(1)의 동작을 설명한다. 도 8은 토출 시스템(1)의 동작예를 나타낸 타이밍 차트이다. 이 예에서는 도 5에 나타낸 패턴(P1∼P6)을 형성하는 것으로 하고, 피에조 구동형 헤드 유닛(300)과 기판(400)의 상대적 위치는 도 5에 나타낸 것으로 한다.

시각(t0)에 있어서, 피에조 구동형 헤드 유닛(300)이 라인(L1)에 도달하면, 제어 회로(100)는 트리거 신호(TG)를 활성화(로우 레벨)로 한다.

트리거 신호(TG)를 수신한 구동 유닛(U2)은 기간(TA)에 있어서, 구동 펄스(V)를 활성화하는 동시에 응답 신호(RS)를 활성화(로우 레벨)로 한다. 이로써, 각 피에조 구동형 헤드(H1∼H6)에 대해서 구동 펄스(V)가 공급된다. 상기 기간(TA)에 있어서, 래치 회로(312)의 출력 신호(CTL1∼CTL6)가 "H, H, H, L, H"로 되어 있으므로, 스위치(SW1∼SW3, SW5, SW6)가 온 상태로 되는 한편, 스위치(SW4)는 오프 상태로 된다. 따라서, 오리피스(300-1∼300-3, 300-5, 300-6)로부터 액적이 토출되는 한편, 오리피스(300-4)로부터는 액적이 토출되지 않는다. 즉,라인(L1) 상의 패턴(P4)에 대한 도트(D)에 대하여는 액적의 토출이 부분 차단된다.

다음에, 시각(t1)에 있어서, 구동 펄스(V)가 비활성화(inactive)로 되면, 구동 유닛(U2)은 응답 신호(RS)를 비활성화(하이 레벨)로 한다. 제어 회로(100)는 응답 신호(RS)가 비활성화로 된 것을 검지하면, 다음 번의 토출을 위한 제어 데이터(CD)를 구동 회로(310)에 대해서 송출한다. 그리고, 제어 데이터(CD)의 송출이 종료된 후, 제어 회로(100)가 래치 펄스(LP)를 활성화하면(시각(t2)), 래치 회로(312)는 시프트 레지스터(311)의 각 출력 신호를 래치한다. 이로써, 출력 신호(CTL1∼CTL6)의 논리 레벨이 바뀐다.

이 예에서는 출력 신호(CTL3)의 논리 레벨이 하이 레벨로부터 로우 레벨로 변화되는 동시에 출력 신호(CTL4)의 논리 레벨이 로우 레벨로부터 하이 레벨로 천이된다.

그리고, 시각(t3)에 있어서, 피에조 구동형 헤드 유닛(300)이 라인(L2)에 도달하면, 제어 회로(100)는 트리거 신호(TG)를 활성화(로우 레벨)로 한다. 그러면, 기간(TB)에 있어서도 기간(TA)와 동일하게, 구동 펄스(V)가 각 피에조 구동형 헤드(H1∼H6)에 공급된다. 단, 기간(TB)에 있어서 출력 신호(CTL1∼CTL6)는 "H, H, L, H, H"로 되어 있으므로, 스위치(SW1, SW2, 및 SW4∼SW6)가 온 상태로 되는 한편, 스위치(SW3)가 오프 상태로 된다. 따라서, 오리피스(300-1, 300-2, 300-4∼300-6)로부터 액적이 토출되는 한편, 오리피스(300-3)로부터는 액적이 토출되지 않는다. 즉, 라인(L2) 상의 패턴(P4)에 대한 도트(D)에 대하여는 액적의 토출이 부분 차단된다.

이하와 마찬가지로, 기간(TC, TD, TE, …)에 있어서, 소정 도트(D)를 부분 차단한 액적의 토출을 행함으로써, 각 피에조 구동형 헤드(H1∼Hn)로부터 토출된 잉크가 기판(400)에 착탄되는 단위 면적당 액적의 양을 균일화할 수 있다. 이로써, 두께가 균일한 패턴을 형성할 수 있고, 색 농도가 균일한 컬러 필터를 제조할 수 있다.

〈5. 패턴 형성체의 제조 방법〉

다음에, 본 발명의 패턴 형성체의 제조 방법에 대하여 설명한다. 본 발명의 패턴 형성체의 제조 방법은 복수의 헤드가 일체를 이룬 헤드 유닛과 기판의 상대적인 위치를 변경하면서, 상기 각 헤드로부터 상기 기판에 대해서 복수의 액적을 토출함으로써, 상기 기판에 패턴을 형성하는 패턴 형성체의 제조 방법으로서,

형성할 패턴에 대응하여, 상기 액적이 습윤 및 전개되는 친액성 영역으로 이루어지는 패턴을 상기 기판 표면에 형성하고, 상기 친액성 영역에 착탄시키는 단위 면적당 액적의 양을 균일화하도록, 상기 각 헤드의 액적의 토출을 미리 정해진 규칙에 따라 부분 차단하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서는 이와 같이 미리 정해진 규칙에 따라 각 헤드로부터 토출되는 액적을 부분 차단하는 것이므로, 1회의 도포 공정에 의해 친액성 영역 상의 단위 면적당 액적량을 균일화할 수 있다고 하는 이점을 가진다. 또, 본 발명에 있어서는 액적의 착탄 위치가 친액성 영역이므로, 액적이 부분 차단된 경우라도 액적이 습윤 및 전개될 수 있고, 균일한 막 두께로 할 수 있다. 그리고, 여기서 말하는 친액성 영역이란, 착탄된 코팅액이 습윤 및 전개될 정도의 습윤성을 가지는 것이면 특별히 한정되지 않지만, 특히, 대상이 되는 코팅액에 대한 접촉각이 20˚ 이하, 바람직하게는 10˚ 이하로 되는 친액성 영역을 이용하는 것이 바람직하다.

또, 본 발명에서 형성되는 패턴 형성체의 패턴은 스트라이프형 패턴인 것이 바람직하고, 특히 하나의 헤드로부터의 액적으로 하나의 스트라이프를 형성 하도록 한 경우에 매우 적합하다. 이와 같은 패턴을 형성할 때, 특히 헤드간의 액적량의 불균형이 문제가 되기 때문이다.

본 발명에 있어서는 상기 헤드로부터의 액적 토출 정보는 상기 액적의 토출을 부분 차단하는 위치가 상기 친액성 영역 내에서 대략 균등하게 분산되도록 정한 것이 바람직하다. 토출을 부분 차단하는 위치, 즉 토출이 행해지지 않는 위치가 연속되면, 착탄된 액적이 습윤 및 전개된 경우에도, 균일한 막 두께를 형성할 수 없을 가능성이 있기 때문이다.

본 발명에 있어서는 어느 정도의 간격까지 연속하여 부분 차단할 수 있는가에 대하여는 미리 기판 상의 친액성 영역에 대한 코팅액의 습윤성을 측정하고, 그 범위 내에 들어가도록 함으로써 결정된다. 또, 통상 허용되는 범위 내의 잉크젯 장치 헤드의 불규칙성이 균일해지도록 액적을 부분 차단했을 때에, 액적이 친액성 영역 내에서 균일한 막 두께가 되도록 친액성 영역의 습윤성을 결정해도 된다.

본 발명에 있어서는, 또한 상기 토출 정보가 상기 친액성 영역의 단부에서 상기 액적의 토출을 부분 차단하도록 정해진 것이 바람직하다. 예를 들면 스트라이프형 패턴을 형성하는 경우, 스트라이프의 단부에 해당하는 친액성 영역의 단부, 즉 도포를 개시하는 영역과 도포가 종료되는 영역은 액적을 토출하지 않도록 하는것이 바람직하다.

일반적으로, 잉크젯 장치를 이용하여 액적을 도포했을 경우에, 이와 같은 단부에서는 막 두께가 두꺼워지는 경향이 있다. 본 발명에 있어서는 이와 같이 단부의 두께 증가를, 단부에서의 액적의 토출을 부분 차단함으로써 균일화하는 것이다. 이 때, 단부로부터 어느 정도의 거리까지 액적의 토출을 부분 차단할 것인가에 대하여는 각 기판의 친액성 영역과 도포하는 코팅액의 습윤성이나 코팅액의 점도 등에 따라 크게 다른 것이므로, 일반적으로는 미리 도포를 행함으로써 그 거리를 결정해 두는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서는 상기 기판 표면에 형성되는 친액성 영역으로 이루어지는 패턴이, 에너지의 패턴 조사에 수반하는 광촉매의 작용에 의해 습윤성을 변화시킬 수 있는 습윤성 가변층을 사용하고, 이 습윤성 가변층 상에 에너지를 패턴 형상으로 조사함으로써 형성하는 것이 바람직하다.

이와 같이 광촉매의 작용을 이용하여 친액성 영역의 패턴을 형성하는 방법은 에너지의 패턴 조사에 의해 친액성 영역을 형성할 수 있기 때문에, 정밀도 높은 친액성 영역의 패턴을 형성할 수 있고, 예를 들면 컬러 필터 등의 높은 정밀도를 갖는 패턴 형성체에도 대응할 수 있기 때문이다.

본 발명에 있어서, 이와 같이 광촉매를 이용하여 친액성 영역의 패턴을 형성하는 방법으로서, 상기 습윤성 가변층으로서, 광촉매를 함유하는 광촉매 처리층과 접촉시키거나 또는 200㎛ 이하의 간극을 두어 배치시킨 후, 에너지를 조사함으로써 습윤성이 변화되는 습윤성 변화층을 이용하는 실시형태(이하, 제1 실시형태라 함),및 상기 습윤성 가변층으로서, 광촉매와 바인더로 이루어지고, 에너지 조사에 수반하는 광촉매의 작용에 의해 액체와의 접촉각이 저하되도록 습윤성이 변화되는 광촉매 함유층을 이용하는 실시형태(이하, 제2 실시형태라 함)가 있다. 이하, 각각에 관해 설명한다.

(1) 제1 실시형태

먼저, 습윤성 변화층을 사용하는 실시형태에 관하여 설명한다. 본 실시형태에서 이용되는 습윤성 변화층은 광촉매를 가지는 광촉매 처리층과 접촉시킨 상태로 노광(여기서, 본 발명에서의 노광이란 에너지 조사를 포함한 개념으로 함. 또 에너지 조사의 에너지란 습윤성 변화층 또는 광촉매 함유층의 습윤성을 변화시킬 수 있는 자외선 등의 에너지를 나타냄)함으로써, 그 표면에 친액성 영역과 액체반발성(liquid repellent) 영역으로 이루어지는 습윤성 패턴이 형성되는 층이다.

이 습윤성 변화층은 에너지 조사에 수반하는 광촉매의 작용에 의해 액체의 접촉각이 저하되도록 습윤성이 변화되는 습윤성 변화층이다. 이에 따라, 패턴 노광 등을 실시하면, 용이하게 습윤성을 변화시켜 액체와의 접촉각이 작은 친액성 영역의 패턴을 형성할 수 있다. 따라서, 이 습윤성 변화층 상의 친액성 영역으로 하고자 하는 부분, 컬러 필터인 경우 착색층을 형성하는 영역만을 노광함으로써 용이하게 친액성 영역으로 하는 것이 가능해져, 이 부분에, 예를 들면, 상기 컬러 필터인 경우 착색층 형성용 코팅액을 부착시킴으로써 용이하게 착색층을 가지는 컬러 필터를 형성할 수 있다. 따라서, 효율적으로 컬러 필터를 제조할 수 있고, 코스트면에서 유리해진다.

여기서, 친액성 영역이란, 전술한 바와 같이 소정 액체에 대해서 접촉각이 작은 영역으로서, 패턴 형성용의 코팅액, 예를 들면 컬러 필터용의 착색층 형성용 코팅액 등에 대한 습윤성이 양호한 영역을 의미한다. 또한, 액체반발성 영역이란, 액체의 접촉각이 큰 영역으로서, 패턴 형성용 코팅액, 예를 들면 컬러 필터용의 착색층 형성용 코팅액 등에 대한 습윤성이 나쁜 영역을 의미한다.

본 실시형태에 이용되는 습윤성 변화층 표면에 형성되는 액체반발성 영역 및 친액성 영역의 습윤성은 이하의 범위인 것이 바람직하다. 즉 액체반발성 영역에 있어서는 표면 장력 40mN/m인 액체와의 접촉각이 10˚ 이상, 바람직하게는 표면 장력 30mN/m인 액체와의 접촉각이 10˚ 이상, 특히 표면 장력 20mN/m인 액체와의 접촉각이 10˚ 이상인 것이 바람직하다. 이것은 액체반발성 영역, 즉 노광되어 있지 않은 부분은 본 실시형태에 있어서는 액체반발성이 요구되는 부분이기 때문에, 액체와의 접촉각이 작은 경우는 액체반발성이 충분하지 않고, 코팅액 등이 잔존할 가능성이 있어서 바람직하지 않기 때문이다.

또, 습윤성 변화층 표면 상의 친액성 영역은 표면 장력 40mN/m인 액체와의 접촉각이 9˚ 이하, 바람직하게는 표면 장력 50mN/m인 액체와의 접촉각이 10˚ 이하, 특히 표면 장력 60mN/m인 액체와의 접촉각이 10˚ 이하인 것이 바람직하다. 친액성 영역에서의 액체와의 접촉각이 높으면 이 부분에서의 코팅액 등의 퍼짐성이 나빠질 가능성이 있기 때문이다.

또한, 본 실시형태에서의 접촉각은 여러 가지 표면 장력을 가지는 액체와의접촉각을 접촉각 측정기(교와가이멘가가쿠(協和界面科學)(株)제 CA-Z형)를 사용하여 측정(마이크로시린지로부터 액적을 적하하여 30초 후)하고, 그 결과로부터, 또는 그 결과를 그래프화하여 얻은 것이다. 또, 이 측정에 있어서, 여러 가지 표면 장력을 가진 액체로서는 준세이가가쿠(純正化學)(株)제의 습윤지수 표준액을 사용하였다.

본 실시형태에 이용되는 습윤성 변화층은 전술한 바와 같이 표면의 습윤성이 광촉매의 작용에 의해 변화될 수 있는 재료로 형성된 것이면 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 후술하는 바와 같이 기판 상에 도포되는 것일 수도 있지만, 그 자체가 자기 지지성(自己支持性)을 가지는 것, 예를 들면, 필름 형상인 것을 사용할 수도 있다.

본 실시형태에서 말하는 자기 지지성을 가진다고 함은 다른 지지재료 없이 유형인 상태로 존재할 수 있는 것을 의미한다.

이와 같은 본 실시형태에 이용되는 습윤성 변화층의 재료로서, 구체적으로는, 광촉매 함유층을 그 표면에 접촉시켜 에너지를 조사함으로써, 그 후 도포하는 패턴 형성용 코팅액이 가지는 표면 장력과 동등한 표면 장력을 갖는 액체에 대한 접촉각이 적어도 1˚ 이상, 바람직하게는 5˚, 특히 l0˚ 이상 변화하는 재료를 들 수 있다.

이와 같은 재료로서는 예를 들면, 폴리에틸렌, 폴리카보네이트, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리에스테르, 폴리비닐플루오라이드, 아세탈 수지, 나일론, ABS, PTFE, 메타아크릴 수지, 페놀 수지, 폴리플루오르화 비닐리덴, 폴리옥시메틸렌, 폴리비닐알코올, 폴리염화비닐, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 실리콘 등을 들 수 있다.

한편, 기재 상에 도포하여 습윤성 변화층을 형성하는 재료로서는 전술한 습윤성 변화층의 특성, 즉 노광에 의해 접촉되거나 또는 근방에 배치되는 광촉매 처리층 중의 광촉매의 작용에 의해 습윤성이 변화되는 재료이며, 또한 광촉매의 작용에 의해 열화(劣化), 분해되기 어려운 주쇄(主鎖)를 가진 것이면 특별히 한정되지 않는다.

구체적으로는, (1) 졸겔 반응 등에 의해 클로로 또는 알콕시실란 등을 가수분해, 또는 중축합하여 큰 강도를 발휘하는 오르가노폴리실록산, (2) 수(水)반발성이나 오일(oil)반발성이 뛰어난 반응성 실리콘을 가교시킨 오르가노폴리실록산 등의 오르가노폴리실록산을 들 수 있다.

상기 (1)의 경우, 일반식:

Y_nSiX_(4-n)

(여기서, Y는 알킬기, 플루오로알킬기, 비닐기, 아미노기, 페닐기 또는 에폭시기를 나타내고, X는 알콕실기, 아세틸기 또는 할로겐을 나타내고, n은 0∼3의 정수임)으로 나타내는 규소 화합물의 1종 또는 2종 이상의 가수분해 축합물 또는 공가수분해 축합물인 오르가노폴리실록산인 것이 바람직하다. 그리고, 여기서 Y로 나타낸 기의 탄소수는 1∼20의 범위 내인 것이 바람직하고, X로 나타낸 알콕시기는 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 부톡시기인 것이 바람직하다. 특히, 플루오로알킬기를 함유하는 폴리실록산을 바람직하게 이용할 수 있고, 일반적으로 플루오르계실란 커플링제로서 알려진 것을 사용할 수 있다.

구체적인 재료 등에 관해서는 본 발명자 등의 출원에 따른 일본 특개 2000-249821호 공보에 상세히 기재되어 있다.

또, 상기 (2)의 반응성 실리콘으로서는 아래와 같이 일반식으로 표시되는 골격을 가지는 화합물을 들 수 있다.

단, n은 2 이상의 정수이며, R^l, R²는 각각 탄소수 1∼10의 치환 또는 비치환의 알킬, 알케닐, 아릴 또는 시아노알킬기이며, 몰비로 전체의 40% 이하가 비닐, 페닐, 할로겐화 페닐이다. 또, R¹, R²가 메틸기인 것이 표면 에너지가 가장 작아지므로 바람직하고, 몰비로 메틸기가 60% 이상인 것이 바람직하다. 또, 사슬 말단 또는 측쇄에는 분자쇄 중에 적어도 1개 이상의 수산기 등의 반응성기를 가진다.

또, 상기 오르가노폴리실록산과 함께, 디메틸폴리실록산과 같은 가교 반응을 하지 않는 안정한 올가노실리콘 화합물을 혼합할 수도 있다.

이와 같은 습윤성 변화층은 전술한 성분을 필요에 따라 다른 첨가제와 함께 용제 중에 분산해 도포액을 조제하고, 이 도포액을 기판 상에 도포함으로써 형성할 수 있다. 본 실시형태에 있어서, 이 습윤성 변화층의 두께는 광촉매에 의한 습윤성의 변화 속도 등의 관계에서 볼 때, O.OO1㎛ 내지 1㎛인 것이 바람직하고, 특히 바람직하게는 O.O1∼O.1㎛의 범위 내이다.

본 실시형태에 있어서 전술한 성분의 습윤성 변화층을 사용함으로써, 접촉하거나 또는 소정 간격을 두고 배치된 광촉매 처리층 속의 광촉매의 작용에 의하여, 상기 성분의 일부인 유기기나 첨가제의 산화, 분해 등의 작용을 이용하여, 노광부의 습윤성을 변화시켜 친액성으로 만들고, 비노광부와의 습윤성에 큰 차이가 생기게 할 수 있다. 따라서, 기능성부를 위한 조성물, 예를 들면 착색층 형성용 코팅액 등과의 수용성(친액성) 및 반발성(액체반발성)을 높임으로써, 품질이 양호하고 또한 코스트 면에서도 유리한 컬러 필터 등을 만들 수 있다.

이와 같은 습윤성 변화층 상에 친액성 영역 및 액체반발성 영역으로 이루어지는 습윤성 패턴을 형성하는 방법은, 전술한 바와 같이, 광촉매 처리층과 접촉시켜 패턴 노광하는 것에 의한 것이다.

상기 광촉매 처리층으로서는 후술하는 광촉매 함유층을 적절히 사용할 수 있지만, 본 실시형태는 이에 한정되지 않고, 예를 들면 진공 막형성법 등에 의해 광촉매 만으로 형성된 층일 수도 있다. 또한, 사용하는 광촉매의 종류는 후술하는 제2 실시형태에서 사용되는 것을 사용할 수 있다.

또, 상기 접촉의 양태도, 실제로 접촉시킬 수도 있고, 200㎛ 이하, 특히 0.2㎛∼10㎛ 범위 내, 그 중에서도 1㎛∼5㎛ 범위 내의 공극을 상기 습윤성 변화층과 광촉매 처리층 사이에 형성하고, 이 상태에서 노광을 수행할 수도 있다.

(2) 제2 실시형태

본 실시형태는 습윤성 가변층이 광촉매와 바인더로 이루어지는 광촉매 함유층인 양태이다.

이 광촉매 함유층 상의 친액성 영역 및 액체반발성 영역의 정의 및 습윤성의 범위 등에 관해서는 상기 제1 실시형태의 항에서 설명한 바와 같으므로, 여기서의 설명은 생략한다.

본 실시형태에서 이용하는 상기 광촉매 함유층은 적어도 광촉매와 바인더로 구성된다. 이와 같은 층으로 함으로써, 에너지 조사에 따라 광촉매의 작용에 의해 바인더 중의 성분이 변화됨으로써, 임계 표면 장력을 높일 수 있게 되고, 그 결과 습윤성 패턴을 용이하게 형성할 수 있기 때문이다.

이와 같은 광촉매 함유층에서, 후술하는 바와 같은 산화티탄으로 대표되는 광촉매의 작용 기구는 반드시 명확한 것은 아니지만, 광의 조사에 의해 생성된 캐리어(carrier)가 근방의 화합물과의 직접 반응, 또는 산소, 물의 존재 하에 생긴 활성산소종(活性酸素種)에 의하여, 유기물의 화학 구조에 변화를 주는 것으로 생각된다.

본 실시형태에 있어서 습윤성 가변층으로서 광촉매 함유층을 사용한 경우, 광촉매에 의하여, 바인더의 일부인 유기기나 첨가제의 산화, 분해 등의 작용을 이용하여 에너지 조사부의 습윤성을 변화시켜 친액성으로 만들고, 미조사부와의 습윤성에 큰 차이가 생기게 할 수 있다.

또한, 본 실시형태에 있어서 이와 같은 광촉매 함유층을 사용한 경우, 이 광촉매 함유층이 적어도 광촉매와 플루오르를 함유하고, 또한 이 광촉매 함유층 표면의 플루오르 함유량이, 광촉매 함유층에 대해 에너지를 조사했을 때에, 상기 광촉매의 작용에 의해 에너지를 조사하기 전에 비해 저하되도록 상기 광촉매 함유층이 형성 되어 있을 수도 있다.

에너지가 조사되어 형성된 플루오르 함유량이 낮은 친액성 영역에서의 플루오르 함유량은 에너지가 조사되어 있지 않은 부분의 플루오르 함유량을 100으로 한 경우에 10 이하, 바람직하게는 5 이하, 특히 바람직하게는 1 이하인 것이 바람직하다.

이와 같은 광촉매 함유층 중의 플루오르 함유량의 측정은 일반적으로 행해지는 여러 가지 방법을 사용할 수 있고, 예를 들면, X선 광전자분광법(X-ray Photoelectron Spectroscopy, ESCA(Electron Spectroscopy for Chemical Analysis)라고도 칭함), 형광 X선 분석법, 질량분석법 등과 같이, 정량적으로 표면의 플루오르의 양을 측정할 수 있는 방법이면 특별히 한정되지 않는다.

본 실시형태에서 사용하는 광촉매로서는 광반도체로서 알려진 물질, 예를 들면, 산화티탄(TiO₂), 산화아연(ZnO), 산화주석(SnO₂), 티탄산스트론튬(SrTiO₃), 산화텅스텐(WO₃), 산화비스무트(Bi₂O₃), 및 산화철(Fe₂O₃)을 들 수 있고, 이들로부터 선택한 1종 또는 2종 이상을 혼합해 사용할 수 있다.

본 실시형태에 있어서는, 특히, 산화티탄이 밴드 갭 에너지가 높고, 화학적으로 안정하며 독성도 없고, 입수도 용이하기 때문에 적합하게 사용된다. 산화티탄에는 아나타제형과 루틸형이 있고, 본 실시형태에서는 어느 것이나 사용할 수 있지만, 아나타제형 산화티탄이 바람직하다. 아나타제형 산화티탄은 여기(勵起) 파장이 380nm 이하이다.

이와 같은 아나타제형 산화티탄으로서는, 예를 들면, 염산 해교형(解膠型)의 아나타제형 티타니아졸(이시하라산교(石原産業)(株)제 STS-02(평균 입경 7nm), 이시하라산교(株)제 ST-K01), 질산 해교형의 아나타제형 티타니아졸(닛산가가쿠(日産化學)(株)제 TA-15(평균 입경 12nm)) 등을 들 수 있다.

광촉매의 입경은 작을수록 광촉매 반응이 효과적으로 일어나므로 바람직하고, 평균 입경은 50nm 이하가 바람직하고, 20nm 이하의 광촉매를 사용하는 것이 특히 바람직하다. 또, 광촉매의 입경이 작을수록, 형성된 광촉매 함유층의 표면 거칠기가 작아지므로 바람직하고, 광촉매의 입경이 10Onm를 넘으면 광촉매 함유층의 중심선 평균 표면 거칠기가 증대되어, 광촉매 함유층의 비노광부의 액체반발성이 저하되고, 또 노광부의 친액성 발현이 불충분하게 되므로 바람직하지 않다.

본 실시형태에 이용되는 광촉매 함유층은 상기 광촉매와 바인더를 주된 성분으로 하는 것이다. 여기서, 사용하는 바인더는 상기 습윤성 변화층의 항에서 설명한, 기재 상에 도포하는 양태의 것과 동일하므로, 여기서의 설명은 생략한다.

본 실시형태에 있어서 광촉매 함유층에는 상기 광촉매, 바인더 이외에, 계면활성제를 함유시킬 수가 있다. 구체적으로는 닛코케미칼즈(株)제 NIKKOL BL, BC, BO, BB의 각 시리즈 등의 탄화수소계, 듀퐁사제 ZONYL FSN, 또는 FSO, 아사히가라스(株)제 SURFLON S-141, 145, 다이니혼잉키가가쿠고교(株)제 메가팍쿠 F-14l, 144, 네오스(株)제 FUTAGENT F-200, F251, 다이킨고교(株)제 UNIDYNE DS-401, 402,3M사제 FLUORAD FC-170, 176 등의 플루오르계 또는 실리콘계의 비이온 계면활성제를 들 수 있고, 또, 양이온계 계면활성제, 음이온계 계면활성제, 양성 계면활성제를 이용할 수도 있다.

또, 광촉매 함유층에는 상기 계면활성제 이외에도, 폴리비닐알코올, 불포화 폴리에스텔, 아크릴 수지, 폴리에틸렌, 디알릴프탈레이트, 에틸렌프로필렌디엔모노머, 에폭시 수지, 페놀 수지, 폴리우레탄, 멜라민 수지, 폴리카보네이트, 폴리염화비닐, 폴리아미드, 폴리이미드, 스티렌부타디엔 고무, 클로로프렌 고무, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌, 폴리스티렌, 폴리아세트산비닐, 폴리에스테르, 폴리부타디엔, 폴리벤즈이미다졸, 폴리아크릴니트릴, 에피클로르히드린, 폴리설파이드, 폴리이소프렌 등의 올리고머, 폴리머 등을 함유시킬 수 있다.

광촉매 함유층 중의 촉매의 함유량은 5∼60중량%, 바람직하게는 20∼40중량%의 범위로 설정할 수 있다. 또, 광촉매 함유층의 두께는 0.05∼10㎛의 범위 내가 바람직하다.

상기 광촉매 함유층은 광촉매와 바인더를 필요에 따라 다른 첨가제와 함께 용제 중에 분산하여 도포액을 조제하고, 이 도포액을 도포함으로써 형성할 수 있다. 사용하는 용제로서는 에탄올, 이소프로판올 등의 알코올계 유기 용제가 바람직하다. 도포는 스핀 코팅, 스프레이 코팅, 딥 코팅, 롤 코팅, 비드 코팅 등의 공지의 도포 방법에 의해 행할 수 있다. 바인더로서 자외선 경화형인 성분을 함유 하는 경우, 자외선을 조사하여 경화 처리를 행함으로써 광촉매 함유층을 형성할 수 있다.

〈6. 컬러 필터의 제조 방법〉

마지막으로, 본 발명의 컬러 필터의 제조 방법에 대하여 설명한다. 도 9에 컬러 필터의 제조 공정의 일례를 나타낸다.

도 9(A)에 나타낸 바와 같이, 유리 등의 투명 기판(410) 상에, 블랙 매트릭스(420)를 형성한다. 이어서, 도 9(B)에 나타낸 바와 같이, 광촉매 함유층 형성용 코팅액을 스핀 코팅법 등에 의해 도포하고, 경화시킴으로써 광촉매 함유층(430)을 형성한다. 그리고, 착색층이 형성되는 영역에, 패턴 형상으로 자외광이 조사되도록 광원(도시를 생략함)과 광촉매 함유층(430) 사이에 포토마스크(M)를 배치하고, 광원으로부터 광을 조사한다. 이로써, 광촉매 함유층(430) 중에 광이 조사된 부분이 친액성 영역(431)으로 되는 한편, 광이 조사되지 않은 부분이 수반발성 영역(432)으로 된다.

이들 공정은 토출 시스템(1)에 사용하는 기판(400)을 제조하기 위한 공정으로서, 기판 조정 처리라고 칭한다. 도 9(D)에 나타낸 공정에서는 이와 같이 하여 제조한 기판(400)을 제조 장치(U3)의 스테이지(350) 상에 탑재하고, 피에조 구동형 헤드 유닛(3O0)으로부터 착색층을 형성하기 위한 액적을 토출하여 착색층을 형성한다. 이 때, 각 피에조 구동형 헤드(Hl∼Hn)로부터 토출되는 액적은 필요에 따라 부분 차단하므로, 피에조 구동형 헤드(H1∼Hn)의 토출량이 달라도 균일하여 불규칙성이 없는 컬러 필터를 제조할 수 있게 된다.

상기 컬러 필터의 제조 방법의 일례에서는, 상기 패턴 형성체의 제조 방법의 제2 실시 형태인 광촉매 함유층을 사용한 예를 제시했으나, 본 발명에 있어서는 상기 제1 실시 형태에서 제시된 습윤성 변화층을 이용한 양태일 수도 있다.

상기 착색층을 형성하기 위한 착색층 형성용 코팅액으로서는 잉크젯 장치로 도포할 수 있는 착색층 형성용 코팅액이면 특별히 한정되지 않는다. 또 상기 블랙 매트릭스도 통상 사용되는 크롬 등의 금속 박막이나 차광성의 수지 등이 이용된다.

본 발명의 컬러 필터의 제조 방법에 있어서는 그 밖에 필요에 따라 투명 전극층 형성이나 보호층 형성 등의 공정이 실행되어 컬러 필터가 제조된다.

〈7. 변형예〉

본 발명은 전술한 실시 형태에 한정되지 않고, 상기 실시 형태는 예시적인 것이며, 예를 들면, 이하에 설명하는 변형이 가능하다. 또, 본 발명의 특허 청구의 범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 가지고, 동일한 작용 효과를 나타내는 것은 어느 것이나 본 발명의 기술적 범위에 포함 된다.

(1) 전술한 각 실시 형태의 잉크젯 장치는 컬러 필터 제조 장치의 일부로서 설명했지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 종이 등의 기록 매체에 잉크를 토출 해 인쇄를 행하는 프린터 장치에 적용할 수 있음은 물론이다.

(2) 전술한 각 실시 형태에 있어서는, 피에조 구동형 헤드(H1∼Hn)를 사용하여 잉크의 토출을 행하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 노즐 내의 히터를 가열함으로써 거품을 생성하여 이 거품에 의해 잉크를 밀어 내는 서멀 잉크젯 방식의 헤드를 사용할 수도 있다.

[실시예]

(투명 기판 상으로의 친액성 패턴의 형성)

300×400mm의 무알칼리 유리 기판 상에 광촉매 및 바인더를 함유하는 광촉매 함유층을 형성했다. 이 상태로 습윤성 가변층은 잉크 반발성을 가졌다. 자외선을 개구부 90㎛×200,000㎛, 100㎛피치로 1024개의 라인 형상의 마스크 패턴을 통하여 조사한 결과, 광촉매 함유층 상에 상기 피치의 친액성 라인 패턴이 형성되었다.

(잉크젯 토출량의 확인)

128개의 토출 구멍을 가진 피에조 구동식 잉크젯 헤드를 준비하고, 각 토출구멍으로부터 토출되는 잉크 드롭(drop)의 체적을 계측한 결과, 평균 20pL/drop, 최소 18pL/drop, 최대 22pL/drop이었다. 즉 평균 토출량에 대하여, ±10%의 불규칙성이 있는 것을 확인했다.

(비트맵 제작)

컬러 필터 제작에 필요한 토출량을 드롭의 양으로 계산했는데, 토출량이 가장 적은 토출 구멍으로부터의 토출에서 1라인당 9,000drop이 필요한 것을 알았다. 따라서 1라인당 9,000도트, 1,024라인분의 비트맵 데이터를 작성했다. 디폴트(default)로서, 1라인 9,000도트 중 90%의 도트를 "1", 나머지 10%의 도트를 "0"으로 했다.

(비트맵 조정)

잉크젯의 각 토출 구멍으로부터의 토출량에 맞추어 전라인의 비트맵 데이터를 조정했다. 예를 들면, 토출량 평균치보다 5% 적은 토출 구멍에 해당하는 라인의 데이터는, "1"로 하는 도트를 5% 증가하고, 토출량 평균치보다 8% 많은 토출 구멍에 해당히 해당하는 라인의 데이터는 "1"로 하는 도트를 8% 부분 차단했다.

(잉크젯 코팅, 컬러 필터 제작)

상기 제작한 비트맵 데이터에 기초하여 잉크젯 헤드로부터 컬러 필터 제작용 잉크를 토출시키고, 상기 친액성 패턴을 가지는 투명 기판의 친액성 패턴에 착탄 시켰다. 착탄 잉크는 친액성 부분에 균일하게 습윤 및 전개되었다. 이것을 경화, 건조시킨 결과, 막 두께 1㎛의 라인 형상의 컬러 필터를 제작할 수 있었다. 각 라인의 막 두께 차이는 ±1% 이내로 할 수 있었다.

Claims

복수의 헤드가 일체를 이룬 헤드 유닛과 기판의 상대적인 위치를 변경하면서, 상기 각 헤드로부터 상기 기판에 대해서 복수의 액적(液滴)을 토출(吐出)함으로써 상기 기판에 패턴을 형성하는 패턴 형성체의 제조 방법으로서,

형성할 패턴에 대응하여, 상기 액적이 습윤 및 전개(wet and spread)되는 친액성 영역(lyophilic area)으로 이루어지는 패턴을 상기 기판 표면에 형성하고,

상기 친액성 영역에 착탄(着彈)시키는 단위 면적당 액적의 양이 균일하게 되도록, 상기 각 헤드의 액적의 토출을 미리 정해진 규칙에 따라 부분 차단(thinning out)하는

것을 특징으로 하는 패턴 형성체의 제조 방법.
제1항에 있어서,

상기 각각의 헤드에 미리 정해짐과 동시에 상기 액적을 착탄시키는 상기 친액성 영역 상의 위치를 나타내는 토출 위치 정보에 기초하여 상기 각 헤드가 상기 액적을 토출하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성체의 제조 방법.
제2항에 있어서,

상기 토출 위치 정보는 상기 액적의 토출을 부분 차단하는 위치가 상기 친액성 영역 내에서 대략 균등하게 분산되도록 결정되는 것을 특징으로 하는 패턴 형성체의 제조 방법.
제2항 또는 제3항에 있어서,

상기 토출 위치 정보는 상기 친액성 영역 상에 균등하게 위치하는 복수의 도트 중 액적의 토출을 행하는 도트를 지정하는 것으로서, 형성할 패턴의 체적과 상기 각 헤드의 토출량에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 패턴 형성체의 제조 방법.
제4항에 있어서,

상기 토출 위치 정보는

상기 각 헤드의 토출량 중 최소 토출량 및 형성할 패턴의 체적에 기초하여 상기 패턴 내의 도트수를 산출하고,

상기 각 헤드의 토출량의 평균치를 산출하고,

상기 평균치에 기초하여 각 도트마다 토출의 유무를 정하고,

상기 각 헤드의 토출량과 상기 평균치의 각 차이값을 산출하고,

상기 각 차이값에 기초하여 각 도트마다 토출의 유무를 수정함으로써

생성되는 것을 특징으로 하는

패턴 형성체의 제조 방법.
제4항에 있어서,

상기 토출 위치 정보는

상기 각 헤드의 토출량 중 최소 토출량 및 형성할 패턴의 체적에 기초하여 상기 패턴 내의 도트 수를 산출하고,

상기 각 헤드의 토출량과 상기 최소 토출량의 각 차이값을 산출하고,

상기 각 차이값에 기초하여 각 도트마다 토출의 유무를 결정하는

것을 특징으로 하는 패턴 형성체의 제조 방법.
제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 토출 위치 정보는, 상기 친액성 영역의 단부에서 상기 액적의 토출을 부분 차단하도록 결정되는 것을 특징으로 하는 패턴 형성체의 제조 방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 기판 표면에 형성되는 친액성 영역으로 이루어지는 패턴이, 에너지의 패턴 조사에 따른 광촉매의 작용에 의해 습윤성을 변화시킬 수 있는 습윤성 가변층을 이용하여, 상기 습윤성 가변층 상에 에너지를 패턴형으로 조사함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 패턴 형성체의 제조 방법.
제8항에 있어서,

상기 습윤성 가변층이, 광촉매를 함유하는 광촉매 처리층과 접촉시키거나 또는 200㎛ 이하의 간극을 두고 배치한 후 에너지를 조사함으로써 습윤성이 변화되는습윤성 변화층인 것을 특징으로 하는 패턴 형성체의 제조 방법.
제8항에 있어서,

상기 습윤성 가변층이, 광촉매와 바인더로 이루어지고, 에너지의 조사에 따른 광촉매의 작용에 의해 액체와의 접촉각이 저하되도록 습윤성이 변화되는 광촉매 함유층인 것을 특징으로 하는 패턴 형성체의 제조 방법.
제9항 또는 제10항에 있어서,

상기 광촉매가, 산화티탄(TiO₂), 산화아연(ZnO), 산화주석(SnO₂), 티탄산스트론튬(SrTiO₃), 산화텅스텐(WO₃), 산화비스무트(Bi₂O₃) 및 산화철(Fe₂O₃)로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 물질인 것을 특징으로 하는 패턴 형성체의 제조 방법.
제11항에 있어서,

상기 광촉매가 산화티탄(TiO₂)인 것을 특징으로 하는 패턴 형성체의 제조 방법.
제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 습윤성 변화층 또는 상기 바인더가, Y_nSiX_(4-n)(여기서, Y는 알킬기, 플루오로알킬기, 비닐기, 아미노기, 페닐기 또는 에폭시기를 나타내고, X는 알콕실기또는 할로겐을 나타내고, n은 0∼3의 정수임)으로 나타내는 규소 화합물의 1종 또는 2종 이상의 가수분해 축합물 또는 공가수분해(共加水分解) 축합물인 오르가노폴리실록산을 함유하는 층인 것을 특징으로 하는 패턴 형성체의 제조 방법.
복수의 헤드가 일체를 이룬 헤드 유닛과 기판의 상대적인 위치를 변경하면서 상기 각 헤드로부터 상기 기판에 대해서 복수의 액적을 토출함으로써, 상기 기판에 패턴을 형성하는 패턴 제조 장치에 있어서,

상기 기판을 탑재하기 위한 스테이지(stage),

상기 스테이지와 상기 헤드 유닛의 상대적인 위치 관계를 조정하는 위치 조정 기구(機構), 및

상기 기판에 착탄시키는 단위 면적당 액적의 양을 상기 각 헤드간에 균일하게 되도록, 상기 각 헤드의 액적의 토출을 미리 정해진 규칙에 따라 부분 차단하면서 상기 각 헤드로부터 상기 액적을 토출시키는 제어부

를 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 제조 장치.
제14항에 있어서,

상기 제어부는, 상기 각각의 헤드에 미리 정해짐과 동시에 상기 액적을 착탄시키는 상기 기판 상의 위치를 나타내는 토출 위치 정보를 기억하는 기억부를 구비하고, 상기 기억부로부터 판독한 상기 토출 위치 정보에 기초하여, 상기 각 헤드의 액적의 토출을 제어하는 것을 특징으로 하는 패턴 제조 장치.
제15항에 있어서,

상기 토출 위치 정보는, 상기 액적의 토출을 부분 차단하는 위치가 상기 기판 상에 형성되는 패턴 내에서 대략 균등하게 분산되도록 결정되는 것을 특징으로 하는 패턴 제조 장치.
제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 헤드 유닛은, 상기 각각의 헤드에 토출 동작을 유효로 할 것인가 또는 무효로 할 것인가를 설정할 수 있는 설정부를 구비하고,

상기 제어부는 상기 토출 위치 정보에 기초하여, 상기 설정부를 제어하기 위한 설정 정보를 생성하여 상기 설정부에 공급하는

것을 특징으로 하는 패턴 제조 장치.
제17항에 있어서,

상기 각 헤드는 공통의 피에조 소자를 구비하고, 상기 피에조 소자에는 공통 전극과 상기 각 헤드에 각각 대응하는 개별 전극이 형성되어 있고,

상기 제어부는 상기 각 헤드에 공통의 구동 펄스를 생성하여 상기 공통 전극에 공급하는 구동 펄스 생성부를 구비하고,

상기 설정부는 상기 설정 정보에 기초하여, 상기 각 개별 전극을 접지(接地)할 것인가 또는 개방할 것인가를 제어하는

것을 특징으로 하는 패턴 제조 장치.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 기재된 패턴 형성체의 제조 방법을 이용하여 착색층 형성용 코팅액으로 이루어지는 패턴을 형성하고, 이어서 상기 패턴을 경화시켜 착색층을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러 필터의 제조 방법.