KR20070080986A - 컬러 필터의 제조방법 - Google Patents

컬러 필터의 제조방법 Download PDF

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KR20070080986A
KR20070080986A KR1020060012605A KR20060012605A KR20070080986A KR 20070080986 A KR20070080986 A KR 20070080986A KR 1020060012605 A KR1020060012605 A KR 1020060012605A KR 20060012605 A KR20060012605 A KR 20060012605A KR 20070080986 A KR20070080986 A KR 20070080986A
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Abstract

컬러 필터의 제조방법이 개시된다. 개시된 컬러 필터의 제조방법은, 기판 상에 픽셀들을 형성하는 블랙 매트릭스를 형성하는 단계; 픽셀들 내부에 액상의 잉크층을 형성한 다음, 이를 완전 건조시키는 단계; 건조된 잉크층의 표면 쪽에 솔벤트를 공급하여 연화시킨 다음, 연화된 잉크층의 상부를 스탬프로 누르는 단계; 및 연화된 잉크층을 건조시킨 다음, 스탬프를 제거하는 단계;를 포함한다.

Description

컬러 필터의 제조방법{Method of fabricating color filter}
도 1 내지 도 2c는 종래 컬러 필터의 제조방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 컬러 필터의 제조방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 7 내지 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 컬러 필터의 제조방법을 설명하기 위한 도면들이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110,210... 기판 120,220... 블랙 매트릭스
131,132,134,231,232,234... 잉크층
150,250... 스탬프
본 발명은 컬러 필터의 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 픽셀 내부에 형성되는 잉크층의 두께를 균일하게 함으로써 색특성을 향상시킬 수 있는 컬러 필터의 제조방법에 관한 것이다.
종래에는 TV와 컴퓨터의 정보를 디스플레이하기 위해 CRT 모니터가 주로 사 용되어 왔으나, 최근에는 화면의 크기가 커짐에 따라 액정 디스플레이(LCD; Liquid Crystal Display), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP; Plasma Display Panel), 유기 EL(Elctro Luminescence), 발광 다이오드(LED; Light Emitting Diode), 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.
이러한 액정 디스플레이는 액정층에 의하여 변조된 백색광을 통과시켜 원하는 색상의 화상을 형성하는 컬러 필터를 구비한다. 상기 컬러 필터는 투명한 기판 상에 다수의 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 픽셀(pixel)들이 소정 형태로 배열된 구조를 가지고 있다. 컬러 필터를 제조하는 방법으로 종래에는 염색법(dyeing method), 안료분산법(pigment dispersion method), 인쇄법(printing method), 전착법(electrodeposition method) 등을 사용하였으나, 이러한 컬러 필터의 제조방법들에서는 각 색상의 픽셀 별로 소정 공정이 반복되어야 하므로 공정의 효율성이 떨어지게 되며, 제조비용이 증가한다는 문제점이 있었다.
따라서, 최근에는 제조공정을 단순화시킬 수 있고, 제조비용도 절감할 수 있는 잉크젯 방식을 이용한 컬러 필터의 제조방법이 제안되고 있다. 잉크젯 방식을 이용한 컬러 필터의 제조방법은 잉크젯 헤드의 노즐들을 통하여 소정 색상, 예를 들면 적색(R), 녹색(G) 및 청색(b)의 잉크 방울(ink drop)들을 기판 상의 픽셀들 내부에 토출(discharging)시킴으로써 컬러 필터를 제조하게 된다.
도 1 및 도 2a 내지 도 2c에는 잉크젯 방식을 이용하여 컬러 필터를 제조하 는 종래의 방법이 개시되어 있다. 먼저, 도 1을 참조하면, 기판(10) 상의 블랙 매트릭스(20)에 의하여 구획된 픽셀들 내부에 잉크젯 헤드(미도시)의 노즐들로부터 소정 색상의 잉크 액적들을 토출시키면, 픽셀들 내부에는 액상의 잉크층(30)으로 채워진다. 다음으로, 상기 액상의 잉크층(30)을 건조시키게 되면 도 2a 내지 도 2c에 도시된 바와 같이 픽셀들 내부에 건조된 잉크층들(32a,32b,32c)이 형성된다. 그러나, 상기와 같은 컬러 필터의 제조방법에서는 액상의 잉크층(30)을 건조하는 과정에서 픽셀 내부의 에지(edge)부분과 중앙부분에서 솔벤트의 증발속도가 서로 달라지기 때문에 픽셀 내에서 물질 유동(mass flow)이 발생하게 되고, 이에 따라 픽셀 내부에는 건조된 잉크층들(32a,32b,32c)이 도 2a 내지 도2c에 도시된 바와 같이 매우 불균일한 두께를 가지고 형성된다. 또한, 컬러 필터의 픽셀들 위치에 따라 건조 조건도 달라지므로 픽셀들내에 형성된 건조된 잉크층들(32a,32b,32c)의 형상도 서로 달라지게 된다. 이와 같이, 픽셀들 내에 두께가 불균일한 건조된 잉크층들(32a,32b,32c)이 형성되면 픽셀에서 빛이 새는 현상(빛샘현상) 이나 화상에 얼룩이 생기는 현상이 유발되어 컬러 필터의 색특성이 저하된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 픽셀 내부에 형성되는 잉크층의 두께를 균일하게 함으로써 색특성을 향상시킬 수 있는 컬러 필터의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여,
본 발명의 구현예에 따른 컬러 필터의 제조방법은,
기판 상에 픽셀들을 형성하는 블랙 매트릭스를 형성하는 단계;
상기 픽셀들 내부에 액상의 잉크층을 형성한 다음, 이를 완전 건조시키는 단계;
상기 건조된 잉크층의 표면 쪽에 솔벤트를 공급하여 연화시킨 다음, 상기 연화된 잉크층의 상부를 스탬프(stamp)로 누르는 단계; 및
상기 연화된 잉크층을 건조시킨 다음, 상기 스탬프를 제거하는 단계;를 포함한다.
상기 건조된 잉크층의 표면 쪽에 솔벤트를 공급하는 것은 상기 솔벤트로 적셔진 상기 스탬프를 상기 건조된 잉크층의 표면에 접촉시킴으로써 수행되거나 상기 건조된 잉크층을 내부에 솔벤트 분위기가 형성된 챔버 내에 놓아 상기 솔벤트를 상기 건조된 잉크층의 표면 쪽으로 침투시킴으로써 수행될 수 있다.
상기 연화된 잉크층을 건조시키는 과정에서 증발되는 솔벤트 증기는 상기 스탬프를 통하여 외부로 방출되는 것이 바람직하다.
상기 스탬프는 다공성 물질로 이루어질 수 있으며, 상기 스탬프는 유연성(flexibility)이 있는 물질로 이루어질 수 있다. 상기 스탬프는 PDMS(polydimethylsiloxane)으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에 따른 컬러 필터의 제조방법은,
기판 상에 픽셀들을 형성하는 블랙 매트릭스를 형성하는 단계;
상기 픽셀들 내부에 액상의 잉크층을 형성한 다음, 이를 일부 건조시키는 단 계;
상기 일부 건조된 잉크층의 상부를 스탬프로 누르는 단계; 및
상기 일부 건조된 잉크층을 완전 건조시킨 다음, 상기 스탬프를 제거하는 단계;를 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하여, 이하의 도면에서는 편의상 하나의 픽셀만이 도시되었다.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 컬러 필터의 제조방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 3을 참조하면, 기판(110) 상에 픽셀들을 형성하는 블랙 매트릭스(120)를 형성한 다음, 이 픽셀들 내부에 액상의 잉크층(131)을 형성한다. 상기 기판(110)으로는 투명 기판으로서 유리 기판 또는 플라스틱 기판이 사용될 수 있다. 상기 블랙 매트릭스(120)는 기판(110) 상에 차광층(미도시)을 형성한 다음, 이를 소정 형태로 패터닝함으로써 형성될 수 있다. 상기 블랙 매트릭스(120)에 의하여 형성된 픽셀들 내부에 액상의 잉크층(131)을 형성한다. 여기서, 상기 액상의 잉크층(131)은 잉크젯 헤드(미도시)의 노즐들로부터 소정 색상의 잉크방울들(ink drops)을 픽셀 내부에 토출시켜 채움으로써 형성될 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 픽셀 내부에 형성된 액상의 잉크층(131)을 완전 건조시킨다. 이 과정에서는, 픽셀 내의 위치에 따라 액상의 잉크층(131)에 함유된 솔벤트의 증발속도가 서로 다르기 때문에 물질 유동이 발생하게 되고, 이에 따라 픽셀 내부에는 도 4에 도시된 바와 같이 건조된 잉크층(132)이 불균일한 두께를 가지고 형성된다.
도 5를 참조하면, 스탬프(stamp,150)의 하면(150a)을 솔벤트(solvent)로 적신 다음, 상기 스탬프(150)로 건조된 잉크층(132)의 상부를 소정 압력으로 누른다. 이 과정에서, 상기 스탬프(150)의 하면(150a)이 건조된 잉크층(132)의 표면에 접촉함으로써 솔벤트가 상기 건조된 잉크층(132)의 표면 쪽으로 흘러 들어가게 되고, 이렇게 흘러 들어간 솔벤트는 건조된 잉크층(132)의 표면을 연화(軟化)시키게 된다. 이에 따라, 건조된 잉크층(132)의 상부는 유동성을 가지게 되며, 이러한 잉크층(132)의 상부는 상기 스탬프(150)로부터 가해지는 압력에 의해 평탄하게 된다. 이와 같이, 상기 스탬프(150)에 의하여 잉크층(132)의 상부가 평탄해진 상태에서 잉크층(132)의 상부를 건조시키게 되면, 픽셀 내부에서는 잉크층(132) 전 표면으로부터 솔벤트가 균일하게 증발된다. 그리고, 이 과정에서 잉크층(132)의 상부로부터 증발되는 솔벤트 증기는 스탬프(150)를 통하여 외부로 방출된다.
본 실시예에서 사용되는 솔벤트는 건조된 잉크층(132)에 대해서 용해성이 있는 물질로 이루어지는 것이 바람직하다. 예를 들면, 상기 솔벤트는 DPMA(di(propylene glycol) methyl ether acetate), PGMEA(propylene glycol monomethyl ether acetate), 에틸 아세테이트(ethyle acetate) 및 아세톤(acetone)로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나로 이루어질 수 있다. 한편, 본 발명에 사용되는 솔벤트는 전술한 물질 이외에 다른 물질로 이루어지는 것도 가능하다. 또한, 본 실시예에서 상기 스탬프(150)는 솔벤트를 용이하게 흡수하고 또한 잉크층 (132)의 표면으로부터 증발하는 솔벤트 증기가 외부로 용이하게 방출될 수 있도록 다공성 물질로 이루어지는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 스탬프(150)는 블랙 매트릭스(120)의 높이에 영향을 받지 않고 건조된 잉크층(132)의 상부와 용이하게 접촉하여 그 상부를 평탄화시킬 수 있도록 유연성(flexibility)을 가지는 물질로 이루어지는 것이 바람직하다. 예를 들면, 상기 스탬프(150)는 PDMS(polydimethylsiloxane)으로 이루어질 수 있다.
한편, 이상에서는 솔벤트로 적셔진 스탬프(150)를 건조된 잉크층(132)의 표면에 접촉시킴으로써 상기 건조된 잉크층(132)의 표면에 솔벤트를 공급하는 경우가 설명되었으나, 이는 예시적인 것으로 이외에도 다양한 방법으로 상기 건조된 잉크층(132)의 표면에 솔벤트를 공급할 수 있다. 예를 들면, 건조된 잉크층(132)을 내부에 솔벤트 분위기가 형성된 챔버 내에 놓게 되면, 건조된 잉크층(132)의 표면에 솔벤트가 침투하게 되고, 이에 따라 건조된 잉크층(132)의 상부를 연화시킬 수 있다.
이와 같이, 건조된 잉크층(132)의 연화된 상부가 스탬프(150)에 의하여 평탄해진 상태에서 건조를 완료한 다음, 상기 스탬프(150)를 제거하게 되면 도 6에 도시된 바와 같이 픽셀 내부에 균일한 두께를 가지는 잉크층(134)이 형성된다. 한편, 본 실시예에서는 픽셀 내부에 균일한 두께의 잉크층(134)이 형성될 수 있도록 사용되는 솔벤트, 처리 온도, 스탬프를 누르는 압력 등을 조절하여 최적화시킬 수 있다.
도 7 내지 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 컬러 필터의 제조방법을 설명하기 위한 도면들이다. 이하에서는, 전술한 실시예와 다른 점을 중심으로 설명하기로 한다.
도 7을 참조하면, 기판(210) 상에 픽셀들을 형성하는 블랙 매트릭스(220)를 형성한 다음, 이 픽셀들 내부에 잉크젯 방식을 이용하여 액상의 잉크층(231)을 형성한다.
도 8을 참조하면, 상기 픽셀 내부에 형성된 액상의 잉크층(231)을 일부 건조시킨다. 이 과정에서는, 픽셀 내의 위치에 따라 액상의 잉크층(231)에 함유된 솔벤트의 증발속도가 서로 다르기 때문에 픽셀 내부에는 도 8에 도시된 바와 같이 일부 건조된 잉크층(221)이 불균일한 두께를 가지고 형성된다. 또한, 상기 픽셀 내부에 형성된 일부 건조된 잉크층(232)은 솔벤트를 함유하고 있기 때문에 어느 정도의 유동성을 가지게 된다. 한편, 본 실시예에서는 상기 일부 건조된 잉크층(232)이 건조가 너무 많이 진행되어 유동성이 없게 된 경우에는 상기 일부 건조된 잉크층(232)의 표면에 솔벤트를 공급함으로써 상기 일부 건조된 잉크층(232)의 상부가 유동성을 가지도록 할 수 있다.
도 9를 참조하면, 상기 일부 건조된 잉크층(232)의 상부를 스탬프(250)로 누른다. 이 과정에서, 유동성을 가지는 일부 건조된 잉크층(232)은 스탬프(250)로부터 가해지는 압력에 의해 상부가 평탄하게 된다. 이와 같이, 스탬프(250)에 의하여 일부 건조된 잉크층(232)의 상부가 평탄해진 상태에서 상기 잉크층(232)을 건조시키게 되면, 픽셀 내부에서는 잉크층(232) 전 표면으로부터 솔벤트가 균일하게 증발된다. 그리고, 이 과정에서 잉크층(232)의 상부로부터 증발되는 솔벤트 증기는 스탬프(250)를 통하여 외부로 방출된다. 상기 스탬프(250)는 일부 건조된 잉크층(232)의 표면으로부터 증발하는 솔벤트 증기가 외부로 용이하게 방출될 수 있도록 다공성 물질로 이루어지는 것이 바람직하며, 블랙 매트릭스(220)의 높이에 영향을 받지 않고 건조된 잉크층(232)의 상부와 용이하게 접촉하여 그 상부를 평탄화시킬 수 있도록 유연성을 가지는 물질로 이루어지는 것이 바람직하다. 예를 들면, 상기 스탬프(250)는 PDMS(polydimethylsiloxane)으로 이루어질 수 있다.
이와 같이, 스탬프(250)에 의하여 일부 건조된 잉크층(232)의 상부가 평탄해진 상태에서 건조를 완료한 다음, 상기 스탬프(250)를 제거하게 되면 도 10에 도시된 바와 같이 픽셀 내부에 균일한 두께를 가지는 잉크층(234)이 형성된다.
한편, 이상에서는 액정 디스플레이 분야에 주로 사용되는 컬러 필터의 제조방법에 대해서 설명되었으나, 이외에도 본 발명은 유기 발광다이오드(OLED;Organic Light Emitting Diode)의 제조시 잉크젯 방식을 이용하여 유기발광층을 형성하는 경우나 유기 박막 트렌지스터(OTFT; Organic Thim Film Transistor)의 제조시 잉크젯 방식을 이용하여 유기 반도체 물질을 형성하는 경우에도 동일하게 적용될 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예가 상세히 설명되었지만, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않고, 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 컬러 필터의 제조방법에 의하면 컬러 필터의 픽셀들 내부에 균일한 두께를 가지는 잉크층을 형성할 수 있다. 이에 따라, 원가절감에 효과적인 잉크젯 방식을 이용한 컬러 필터의 제작에 있어서 가장 큰 문제점 중의 하나였던 색특성 문제를 획기적으로 개선시킬 수 있다. 즉, 픽셀 간의 잉크층의 두께 분포 차이를 제거함으로써 픽셀에서 빛이 새거나 화상에 얼룩이 생기는 현상을 방지할 수 있고, 또한 픽셀 간에 발생되는 색특성 차이를 제거할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 컬러 필터의 제조방법은 사용되는 잉크가 블랙 매트릭스의 성질에 관계없이 모든 컬러 필터의 제조에 적용가능하다.

Claims (12)

  1. 기판 상에 픽셀들을 형성하는 블랙 매트릭스를 형성하는 단계;
    상기 픽셀들 내부에 액상의 잉크층을 형성한 다음, 이를 완전 건조시키는 단계;
    상기 건조된 잉크층의 표면 쪽에 솔벤트를 공급하여 연화시킨 다음, 상기 연화된 잉크층의 상부를 스탬프(stamp)로 누르는 단계; 및
    상기 연화된 잉크층을 건조시킨 다음, 상기 스탬프를 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러 필터의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 건조된 잉크층의 표면 쪽에 솔벤트를 공급하는 것은 상기 솔벤트로 적셔진 상기 스탬프를 상기 건조된 잉크층의 표면에 접촉시킴으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 컬러 필터의 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 건조된 잉크층의 표면 쪽에 솔벤트를 공급하는 것은 상기 건조된 잉크층을 내부에 솔벤트 분위기가 형성된 챔버 내에 놓아 상기 솔벤트를 상기 건조된 잉크층의 표면 쪽으로 침투시킴으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 컬러 필터의 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 연화된 잉크층을 건조시키는 과정에서 증발되는 솔벤트 증기는 상기 스탬프를 통하여 외부로 방출되는 것을 특징으로 하는 컬러 필터의 제조방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 스탬프는 다공성 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 컬러 필터의 제조방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 스탬프는 유연성(flexibility)이 있는 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 컬러 필터의 제조방법.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 스탬프는 PDMS(polydimethylsiloxane)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 컬러 필터의 제조방법.
  8. 기판 상에 픽셀들을 형성하는 블랙 매트릭스를 형성하는 단계;
    상기 픽셀들 내부에 액상의 잉크층을 형성한 다음, 이를 일부 건조시키는 단계;
    상기 일부 건조된 잉크층의 상부를 스탬프로 누르는 단계; 및
    상기 일부 건조된 잉크층을 완전 건조시킨 다음, 상기 스탬프를 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러 필터의 제조방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 일부 건조된 잉크층을 완전 건조시키는 과정에서 증발되는 솔벤트 증기는 상기 스탬프를 통하여 외부로 방출되는 것을 특징으로 하는 컬러 필터의 제조방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 스탬프는 다공성 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 컬러 필터의 제조방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 스탬프는 유연성(flexibility)이 있는 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 컬러 필터의 제조방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 스탬프는 PDMS(polydimethylsiloxane)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 컬러 필터의 제조방법.
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