KR20070016275A - 솔벤트 토출장치를 구비하는 잉크젯 프린트헤드 및 솔벤트토출을 이용하여 균일한 두께를 갖는 컬러필터의 제조방법 - Google Patents

솔벤트 토출장치를 구비하는 잉크젯 프린트헤드 및 솔벤트토출을 이용하여 균일한 두께를 갖는 컬러필터의 제조방법 Download PDF

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Abstract

균일한 두께의 디스플레이용 컬러필터를 제조할 수 있는 컬러필터의 제조방법 및 컬러필터 제조용 잉크젯 프린트헤드가 개시된다. 본 발명에 따른 컬러필터의 제조방법은, 투명기판을 준비하는 단계, 상기 투명기판 위에 픽셀 패턴의 블랙매트릭스를 형성하는 단계, 상기 투명기판 위에서 적어도 하나의 픽셀을 선택하여 상기 픽셀 내에 컬러필터 제조용 잉크를 토출하는 단계 및 상기 토출된 잉크가 건조되기 전 또는 건조된 후에 상기 픽셀 내에 불균일한 두께로 분포된 잉크드롭에 선택적으로 솔벤트를 토출하여 이를 평탄화시키는 단계를 포함한다.

Description

솔벤트 토출장치를 구비하는 잉크젯 프린트헤드 및 솔벤트 토출을 이용하여 균일한 두께를 갖는 컬러필터의 제조방법{Ink-jet printhead having solvent jetting apparatus and manufacturing method of color filter having uniform thickness by solvent jetting}
도 1a는 종래 잉크젯 프린팅 방식에 의해 제조된 컬러필터의 개략도이다.
도 1b는 도 1a에서 A-A'(기판 가장자리 부분)의 부분단면도이다.
도 1c는 도 1a에서 B-B'(기판 중앙부분)의 부분단면도이다.
도 2a 및 도 2b는 각각 본 발명의 일실시예에 따른 컬러필터 제조용 잉크젯 프린트헤드의 사시도와 측면도이다.
도 3a 내지 도 3f는 본 발명의 일실시예에 따른 컬러필터의 제조방법을 보여주는 공정흐름도이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
12:투명기판 13:픽셀
14:블랙매트릭스 16, 16a:컬러필터 잉크
20:잉크토출헤드 20a:잉크토출노즐
30:솔벤트 토출장치 30a:솔벤트토출노즐
본 발명은 디스플레이용 컬러필터의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 균일한 두께의 컬러필터를 제조할 수 있는 컬러필터의 제조방법 및 컬러필터 제조용 잉크젯 프린트헤드에 관한 것이다.
최근에 개인용 컴퓨터, 특히 휴대형 개인용 컴퓨터의 진보가 이루어지면서, 액정 디스플레이, 특히 칼라 액정 디스플레이에 대한 요구가 증대되고 있다. 그러나, 액정 디스플레이의 사용을 더욱 보편화하기 위해서는 고비용의 제조단가를 절감하여야 하며, 특히, 전체 비용의 대부분을 차지하는 컬러필터 제조비용의 절감이 요구된다.
한편 액정 디스플레이에서 고품질의 화질을 구현하기 위해서는 컬러필터의 제조 및 방법이 가장 중요하며, 이를 구현하기 위해 종래에도 많은 시도와 제안이 있었다. 이하, 종래의 기술에 대한 내용을 살펴보기로 한다.
제1 방법은 안료 분산법(pigment dispersion method)이다. 이 방법은 기판 상에 안료 분산 감광 수지층을 형성하고, 이를 단색 패턴으로 패턴화시키는 방법이다. 이러한 공정을 3회 반복함으로써 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 컬러 필터층을 얻는다.
제2 방법은 염색법(dyeing method)이다. 이 방법은 염색 재료인 수용성 고분자 재료를 유리 기판에 도포하고, 이를 포토리소그래피 공정(photolithography process)에 의해 소정 형상으로 패터닝한 다음, 이 패턴을 염색 욕에 침지하여 착 색 패턴을 얻는 방법이다. 이러한 공정을 3회 반복함으로써 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 컬러 필터층을 얻는다.
제3 방법은 전착법(electrodeposition method)이다. 이 방법은 기판상에 투명 전극을 패터닝하고, 이 구조체를 안료, 수지, 전해액 등이 들어 있는 전착 도장액에 침지하여 제1색을 전착한다. 그리고, 이러한 공정을 3회 반복하여 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 컬러 필터층을 형성한 다음, 마지막으로 상기 컬러 필터층을 소성한다.
제4 방법은 인쇄법(printing method)이다. 이 방법은 안료를 열경화성 수지에 분산시켜 인쇄 동작을 3회 수행함으로써 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 컬러 필터층을 각각 형성하고, 수지는 열경화시켜 착색층을 형성한다. 그리고, 상기한 방법들 모두는 일반적으로 착새층 상에 보호층을 형성한다.
상기한 방법들의 공통점은 동일 공정을 3회 반복함으로써 3색, 즉 R, G, B의 착색층을 얻는다는 점이다. 그러나, 이는 컬러 필터의 제조비용을 증가시키는 요인이 되며, 또한 공정 수가 증가되므로 수율이 저하된다. 그리고, 전착법에서는 성형할 수 있는 패턴 형상에 제약이 따르기 때문에 기존 기술로는 이 전착법을 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(TFT LCD)에 적용하기가 어렵다. 또한, 인쇄법에서는 해상도 및 평활도가 낮기 때문에 미세 피치를 가진 패턴을 형성하기 어렵다.
이러한 단점을 개선하기 위해, 잉크젯 프린팅 방식에 의해 컬러 필터를 제작하는 방법이 일본특허공개공보 소59-75205호, 소63-235901호, 평1-217320호 등에 개시되어 있다. 이들 방법은 삼색, 즉 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 착색제를 함 유하는 잉크를 잉크젯 프린팅 방식에 의해 투명 기판 상에 분무하고, 각 색상의 잉크를 건조시켜 착색 화상부를 형성한다. 이러한 잉크제트 프린팅 방식을 이용한 컬러 필터의 제조방법에 있어서는 R, G, B 화소가 한번에 형성될 수 있으며, 제작 공정이 극히 단순화될 수 있고, 또한 제조비용도 상당히 절감된다.
도 1a는 종래 잉크젯 프린팅 방식에 의해 제조된 컬러필터의 개략도이며, 도 1b와 도 1c는 각각 도 1a에서 A-A'(기판 가장자리 부분)와 B-B'(기판 중앙부분)의 부분단면도이다.
도 1a 내지 도 1c를 참조하면, 기판(2) 위에 픽셀(3) 패턴의 블랙매트릭스(4)가 마련되어 있으며, 상기 픽셀(3) 내에 컬러필터 제조용 잉크(6)가 채워져 있다. 도 1b와 도 1c는 기판 가장자리 부분의 픽셀(pixel)과 중앙부분의 픽셀간의 두께편차를 보여준다. 잉크젯 프린팅 방식에 의한 컬러필터의 제조시에 주로 발생되는 이러한 컬러필터 두께의 불균일성은 기판 가장자리 부분의 픽셀(pixel)과 기판 중앙부분의 픽셀간에 색얼룩을 발생시킨다는 문제점을 갖는다. 그리고, 이러한 두께의 불균일성은 기판의 가장자리 부분과 중앙부분에서 잉크의 건조속도 또는 잉크에 함유된 솔벤트의 증발속도가 다르기 때문에, 잉크내에서 안료(pigment)의 몰림(aggregation)이 야기되기 때문인 것으로 알려져 있으며, 이에 대한 개선책이 요구된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 종래기술의 문제점을 개선하기 위한 것으로, 균일한 두께의 컬러필터를 제조할 수 있는 컬러필터의 제조방법 및 컬러필터 제조용 잉크젯 프린트헤드를 제공함에 있다.
본 발명에 따른 컬러필터 제조용 잉크젯 프린트헤드는,
기판 위에 마련된 픽셀에 컬러필터 제조용 잉크를 토출하는 것으로 적어도 하나의 잉크토출노즐을 구비하는 잉크토출헤드;와
상기 잉크토출헤드의 주위에 설치되어 상기 픽셀 내에 불균일한 두께로 분포된 잉크드롭(Ink-drop)에 솔벤트를 토출하여 이를 평탄화시키는 솔벤트 토출장치;를 구비한다.
상기 솔벤트 토출장치는 적어도 하나의 솔벤트토출노즐을 구비하며, 바람직하게 상기 솔벤트토출노즐은 상기 각각의 잉크토출노즐에 대응하여 다수로 마련된다. 그리고, 상기 솔벤트 토출장치는 상기 잉크토출헤드와 일체형 또는 분리형으로 상기 잉크토출헤드의 일측에 설치될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 컬러필터의 제조방법은,
투명기판을 준비하는 단계;
상기 투명기판 위에 픽셀 패턴의 블랙매트릭스를 형성하는 단계;
상기 투명기판 위에서 적어도 하나의 픽셀을 선택하여 상기 픽셀 내에 컬러필터 제조용 잉크를 토출하는 단계; 및
상기 토출된 잉크가 건조되기 전 또는 건조된 후에 상기 픽셀 내에 불균일한 두께로 분포된 잉크드롭(Ink-drop)에 선택적으로 솔벤트를 토출하여 이를 평탄화시키는 단계;를 포함한다.
바람직하게, 상기 잉크드롭의 돌출부에 선택적으로 솔벤트를 토출하여 이를 평탄화시킬 수 있으며, 상기 돌출부에 선택적으로 솔벤트를 토출할 수 있도록 솔벤트의 토출위치가 제어될 수 있다.
그리고, 상기 솔벤트의 토출시에 상기 불균일한 두께의 정도에 따라 솔벤트의 드롭(drop) 수 또는 드롭 사이즈가 제어될 수 있다. 그리고 바람직하게, 상기 평탄화를 위해 토출되는 솔벤트의 조성은 상기 잉크에 함유된 솔벤트의 조성과 동일할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 솔벤트 토출장치를 구비하는 잉크젯 프린트헤드 및 솔벤트 토출을 이용하여 균일한 두께를 갖는 컬러필터의 제조방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 층이나 영역들의 두께는 명세서의 명확성을 위해 과장되게 도시된 것이다.
도 2a 및 도 2b는 각각 본 발명의 일실시예에 따른 컬러필터 제조용 잉크젯 프린트헤드의 사시도와 측면도이다.
도 2a와 도 2b를 함께 참조하면, 본 발명에 따른 컬러필터 제조용 잉크젯 프린트헤드는 기판(12) 위에 마련된 픽셀(13)에 컬러필터 제조용 잉크(16)를 토출하는 잉크토출헤드(20)와 상기 픽셀(13) 내에 불균일한 두께로 분포된 잉크드롭(Ink-drop)에 솔벤트를 토출하여 이를 평탄화시키는 솔벤트 토출장치(30)를 구비하는 것을 특징으로 한다. 그리고, 상기 잉크토출헤드(20)는 적어도 하나의 잉크토출노즐(20a)을 구비한다.
상기 솔벤트 토출장치(30)는 상기 잉크토출헤드(20)의 일측에 또는 그로부터 소정간격 이격되어 설치될 수 있다. 바람직하게는, 상기 솔벤트 토출장치(30)는 상기 잉크토출헤드(20)와 일체형 또는 분리형으로 그 일측에 설치된다. 여기에서, 상기 솔벤트 토출장치(30)는 적어도 하나의 솔벤트토출노즐(30a)을 구비하며, 바람직하게 상기 솔벤트토출노즐(30a)은 상기 각각의 잉크토출노즐(20a)에 대응하여 다수로 마련된다.
이와 같은 구조를 갖는 잉크젯 프린트헤드를 이용하여 컬러필터를 형성할 경우, 상기 잉크토출헤드(20)의 토출노즐(20a)로부터 상기 픽셀(13) 내에 잉크(16)가 토출되면, 각각의 픽셀(13) 내에 불균일한 두께분포의 잉크드롭(Ink-drop)이 형성될 수 있다. 이러한 잉크두께의 불균일성은 상기 픽셀(13)을 구획하는 블랙매트릭스(black matrix)의 재질, 컬러필터 제조용 잉크(16)의 특성, 상기 토출된 잉크(16)의 건조속도 등과 같은 다양한 변수(factor)의 영향으로부터 야기될 수 있다.
그러나, 상기 토출된 잉크(16)가 건조되기 전 또는 건조된 후에 상기 픽셀 내(13)에 불균일한 두께로 분포된 잉크드롭에 선택적으로 솔벤트를 토출하여 이를 평탄화시킬 수 있으며, 따라서 균일한 두께의 컬러필터가 형성될 수 있다. 상기 컬러필터 제조용 잉크(16)는 솔벤트(solvent), 안료(pigment), 분산제(dispersant) 및 결합제(binder) 등을 함유한다. 여기에서, 상기 솔벤트는 그 밖의 다른 성분들을 녹이는 용매제로 작용하기 때문에, 상기 불균일한 두께로 분포된 잉크드롭에 솔벤트를 토출하면 불균일한 영역, 예를 들어 돌출부를 구성하는 안료, 분산제, 결합제 등과 같은 성분이 재용해되어 이들이 셀프얼라인됨으로써 균일한 두께로 평탄화될 수 있다.
상기 솔벤트의 토출은 상기 솔벤트 토출장치(30)에 의해 수행될 수 있다. 여기에서, 상기 솔벤트 토출장치(30)는 잉크토출헤드(20)의 진행방향과 반대방향측으로 설치되어 상기 잉크토출헤드(20)와 일체로 움직일 수 있으며, 잉크토출헤드(20)로부터 토출된 잉크가 건조되기전 또는 건조된후에 작동될 수 있다.
상기와 같은 구조의 잉크젯 프린트헤드에 의하면, 픽셀 내에 불균일한 두께로 분포된 잉크드롭(Ink-drop)에 솔벤트를 토출하여 이를 평탄화시킴으로써, 두께 균일성이 향상된 디스플레이용 컬러필터가 제조될 수 있다. 따라서, 기판 가장자리 부분의 픽셀과 기판 중앙부분의 픽셀 사이에 색얼룩 발생이 억제되어, 컬러필터의 칼라특성이 종래 보다 향상될 수 있다. 또한, 픽셀 내에서 잉크채움(ink-filling)이 부분적으로 덜된 부분에, 이미 고착화된 안료(pigment)가 토출된 솔벤트에 녹아서 셀프얼라인될 수 있기 때문에, 안료몰림(pigment aggregation) 현상 및 빛샘현상이 완화 또는 개선될 수 있다. 특히, 토출된 잉크가 건조되기 전에 뿐만 아니라 건조된 후에도 언제든지 불균일한 두께로 분포된 잉크드롭을 균일한 두께로 수정할 수 있기 때문에, 컬러필터의 제조시에 불량률을 최소화할 수 있고 두께 균일화를 위한 재공정이 가능하다.
도 3a 내지 도 3f는 본 발명의 일실시예에 따른 컬러필터의 제조방법을 보여주는 공정흐름도이다. 여기에서, 도 2a와 도 2b에 도시된 구성요소와 동일한 구성요소에 대하여는 중복되는 설명을 생략하기로 하고, 동일한 참조번호를 그대로 사용하기로 한다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 먼저 투명기판(12)을 준비하여, 상기 투명기판 (12) 위에 픽셀(13) 패턴의 블랙매트릭스(14)를 형성한다. 이와 같은 공정은 일반적으로 포토리소그래피 공정에 의해 수행될 수 있다.
도 3c 내지 도 3e를 참조하면, 상기 투명기판(12) 위에서 적어도 하나의 픽셀(13)을 선택하여 상기 픽셀(13) 내에 컬러필터 제조용 잉크(16)를 토출한다. 그리고나서, 상기 토출된 잉크(16)가 건조되기 전 또는 건조된 후에 상기 픽셀(13) 내에 불균일한 두께로 분포된 잉크드롭(Ink-drop)에 선택적으로 솔벤트를 토출하여 이를 평탄화시킨다. 예를 들어, 상기 잉크드롭의 돌출부와 같은 불균일 두께영역에 선택적으로 솔벤트를 토출하여, 상기 돌출부를 재용해시켜 셀프얼라인시킴으로써 평탄화시킬 수 있다. 바람직하게, 상기 돌출부에 선택적으로 솔벤트를 토출할 수 있도록 솔벤트의 토출위치가 제어될 수 있다. 그리고, 상기 솔벤트의 토출시에 상기 불균일한 두께의 정도에 따라 솔벤트의 드롭 수 또는 드롭 사이즈가 제어될 수 있다.
여기에서, 바람직하게 상기 평탄화를 위해 토출되는 솔벤트의 조성은 상기 컬러필터 제조용 잉크(16)에 함유된 솔벤트의 조성과 동일할 수 있다. 그 밖에도, 상기 평탄화를 용이하게 하기 위해 새로운 조성의 솔벤트를 제조하여 이용할 수도 있다. 상기와 같은 공정과정을 통하여, 도 3f에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 두께 균일성이 향상된 디스플레이용 컬러필터가 제조될 수 있다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 픽셀 내에 불균일한 두께로 분포된 잉크드롭(Ink-drop)에 솔벤트를 토출하여 이를 평탄화시킴으로써, 두께 균 일성이 향상된 디스플레이용 컬러필터가 제조될 수 있다. 따라서, 기판 가장자리 부분의 픽셀과 기판 중앙부분의 픽셀 사이에 색얼룩 발생이 억제되어, 컬러필터의 칼라특성이 종래 보다 향상될 수 있다.
특히, 이와 같은 컬러필터의 제조방법에 의하면, 토출된 잉크가 건조되기 전에 뿐만 아니라 건조된 후에도 언제든지 불균일한 두께로 분포된 잉크드롭을 균일한 두께로 수정할 수 있기 때문에, 컬러필터의 제조시에 불량률을 최소화할 수 있고 두께 균일화를 위한 재공정이 가능하다.
또한, 픽셀 내에서 잉크채움(ink-filling)이 부분적으로 덜된 부분에, 이미 고착화된 안료(pigment)가 토출된 솔벤트에 녹아서 셀프얼라인될 수 있기 때문에, 안료몰림(pigment aggregation) 현상 및 빛샘현상이 완화 또는 개선될 수 있다.
이러한 본원 발명의 이해를 돕기 위하여 몇몇의 모범적인 실시예가 설명되고 첨부된 도면에 도시되었으나, 이러한 실시예들은 단지 넓은 발명을 예시하고 이를 제한하지 않는다는 점이 이해되어야 할 것이며, 그리고 본 발명은 도시되고 설명된 구조와 배열에 국한되지 않는다는 점이 이해되어야 할 것이며, 이는 다양한 다른 수정이 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일어날 수 있기 때문이다.

Claims (11)

  1. 기판 위에 마련된 픽셀에 컬러필터 제조용 잉크를 토출하는 것으로 적어도 하나의 잉크토출노즐을 구비하는 잉크토출헤드;와
    상기 잉크토출헤드의 주위에 설치되어 상기 픽셀 내에 불균일한 두께로 분포된 잉크드롭(Ink-drop)에 솔벤트를 토출하여 이를 평탄화시키는 솔벤트 토출장치;를 구비하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 솔벤트 토출장치는 적어도 하나의 솔벤트토출노즐을 구비하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 솔벤트 토출장치는 상기 잉크토출헤드의 일측에 설치된 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 솔벤트 토출장치는 상기 잉크토출헤드와 일체형 또는 분리형으로 설치된 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 솔벤트토출노즐은 상기 각각의 잉크토출노즐에 대응하여 다수로 마련되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린트헤드.
  6. 투명기판을 준비하는 단계;
    상기 투명기판 위에 픽셀 패턴의 블랙매트릭스를 형성하는 단계;
    상기 투명기판 위에서 적어도 하나의 픽셀을 선택하여 상기 픽셀 내에 컬러필터 제조용 잉크를 토출하는 단계; 및
    상기 토출된 잉크가 건조되기 전 또는 건조된 후에 상기 픽셀 내에 불균일한 두께로 분포된 잉크드롭(Ink-drop)에 선택적으로 솔벤트를 토출하여 이를 평탄화시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러필터의 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 잉크드롭의 돌출부에 선택적으로 솔벤트를 토출하여 이를 평탄화시키는 것을 특징으로 하는 컬러필터의 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 돌출부에 선택적으로 솔벤트를 토출할 수 있도록 솔벤트의 토출위치를 제어하는 것을 특징으로 하는 컬러필터의 제조방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 솔벤트의 토출시에 상기 불균일한 두께의 정도에 따라 솔벤트의 드롭(drop) 수를 제어하는 것을 특징으로 하는 컬러필터의 제조방법.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 솔벤트의 토출시에 상기 불균일한 두께의 정도에 따라 솔벤트의 드롭(drop) 사이즈를 제어하는 것을 특징으로 하는 컬러필터의 제조방법.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 평탄화를 위해 토출되는 솔벤트의 조성은 상기 잉크에 함유된 솔벤트의 조성과 동일한 것을 특징으로 하는 컬러필터의 제조방법.
KR1020050070649A 2005-08-02 2005-08-02 솔벤트 토출장치를 구비하는 잉크젯 프린트헤드 및 솔벤트토출을 이용하여 균일한 두께를 갖는 컬러필터의 제조방법 KR20070016275A (ko)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100981004B1 (ko) * 2007-12-28 2010-09-07 주식회사 삼양사 잉크젯 방식의 칼라 필터 제조방법 및 장치
KR101249683B1 (ko) * 2010-03-22 2013-04-05 주식회사 엘지화학 컬러 필터 및 이의 제조 방법
KR20210044431A (ko) 2019-10-15 2021-04-23 (주)에스티아이 잉크젯 프린트 장치와 이를 이용한 잉크젯 프린팅 방법

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