KR100281990B1 - 컬러필터의 제조방법과 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 컬러필터의 제조방법과 그 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 적색, 녹색, 청색의 3색 컬러층을 형성하는 컬러필터층 형성과정에서 포토리도그래피(photolithography) 방법을 이용하지 아니하고 노즐을 이용하여 모세관 원리로 연속 코팅형성하므로써 간단하고도 경제적으로 컬러필터층을 형성할 수 있는 방법과 그에 사용되는 장치에 관한 것이다.

Description

컬러필터 제조방법과 그 장치

제1a-d도는 종래의 컬러필터의 컬러층 형성과정을 나타낸 도면이고,

제2도의 제1도와 같은 종래의 컬러필터의 컬러층 형성과정으로 적색, 녹색 및 청색 컬러층을 형성한 컬러필터의 제조공정을 도식화한 공정도이며,

제3도는 본발명에 따른 컬러필터의 제조방법을 도식화한 공정도이고,

제4도는 본발명에 따른 제3도의 컬러필터의 제조방법에 이용되는 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 기판 2 : 크롬층

3 : 포토레지스트층 4 : 패턴

5 : 블랙 매트릭스 6 : 적색컬러층

11 : 기판 11a : 기판상면

11b : 기판하면 12a,12b : 기판회전수단

13 : 기판건조수단 14 : 노즐

15 : 베이킹(Baking)수단 16 : 연마기 유니트

본발명은 컬러필터의 제조방법과 그 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 적색, 녹색, 청색의 3색 컬러층을 형성하는 컬러필터층 형성과정에서 포토리도그래피(photolithography) 방법을 이용하지 아니하고 노즐을 이용하여 모세관 원리로 연속 코팅형성하므로써 간단하고도 경제적으로 컬러필터층을 형성할 수 있는 방법과 그에 사용되는 장치에 관한 것이다.

일반적으로 컬러필터에 적색, 녹색 및 청색의 컬러층을 형성하는 과정은 제1도에 도시한 바와같이 기판(1)상에 크롬층(2)과 포토레지스트(photoresist;PR)층 (3)을 형성한 다음 (a), 패턴(4)을 이용하여 현상 및 애칭을 시행하여 (b), 블랙 매트릭스(Black Matrix)(5)를 형성하고, (c) 그다음 예컨대 적색컬러층(6)을 형성한다(d). 이렇게 적색컬러층(6)이 형성된 다음에는 반복적으로 다음 컬러층을 형성하는데, 그 일련의 컬러층을 형성하는 제조공정은 제2도에 도시한 바와같은 반복되는 과정을 거치게 된다.

그러나, 이와같은 종래의 컬러필터 제조과정은 색상별로 반복적인 공정을 거쳐서 컬러층을 형성해야 하는 번거로움으로 인해 공정이 복잡하고 그로인해 불량률이 증가하는 요인이 되기도 한다. 또한 제조과정이 복잡하여 제조에 장시간이 소요되고 이로 말미암아 공정에 투입되는 인원이 많아지고 제조경비가 높아져서 생산성이 떨어지는 등 컬러필터의 제조에 경비가 과다하게 소요되는 문제가 있었다.

그러나, 이와같은 경제적 부담에도 불구하고 컬러필터의 컬러층 형성공정은 개선되지 못하여 생산성을 향상시키는데 한계가 있을 뿐아니라 불량률도 자연적으로 개선되기 어려운 실정이었다.

따라서, 본발명은 이와같은 종래의 컬러필터 제조공정에서 나타나는 공정의 복잡성과 경제적 부담을 격감시킬 수 있는 방법의 일환으로, 종래의 컬러층 형성방법과 전혀 다른 노즐을 이용하여 3색의 컬러층을 동시에 형성하도록 하는 새로운 컬러필터의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본발명은 상기와 같은 노즐을 이용한 컬러층 형성방법에 사용되는 장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

이하, 본발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본발명은 기판상에 적색, 녹색 및 청색의 3색 컬러층을 형성하는 컬러필터의 제조방법에 있어서, 기판을 뒤집어 배기 및 건조 후, 3색의 컬러안료를 나란히 배열된 노즐을 통해 기판상에 공급하면서 연속적으로 3색의 컬러층을 코팅한 다음, 기판을 다시 뒤집고 베이킹시켜서 됨을 그 특징으로 한다.

상기와 같은 컬러필터의 제조방법에 사용되는 장치는 유리기판(11)을 상면(11a)이 아래로 향하도록 뒤집는 기판회전수단(12a)과 ; 기판(11)의 컬러층 형성면인 상면(11a)을 건조하는 기판건조수단(13) ; 상기 건조된 기판(11)의 상면(11a)에 3색 컬러층을 연속적으로 코팅하도록 3색 안료를 공급하는 노즐유니트(14) ; 상기 컬러층이 코팅된 기판(11)을 상면(11a) 위로 향하도록 뒤집는 기판회전수단(12b) ; 그리고 컬러층의 형성을 완성시켜주는 베이킹(baking)수단(15)이 연속적으로 연결되어 구성되어 있다.

미설명부호 16은 필요에 따라 컬러층의 요철을 연마하기 위한 연마기 유니트이다.

이와같은 본발명을 제조과정 및 첨부도면과 관련하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본발명은 종래의 컬러층 형성방법에서 색상별로 반복적인 공정을 거쳐서 컬러층을 형성하는 것과는 전혀 다르게 3색의 안료를 연속적으로 공급하는 노즐을 이용하여서 단 한번의 연속공정을 통해 3색의 컬러층을 동시에 형성하는 것을 기본 원리로 하는 방법이다.

본발명에 따르면, 컬러층 형성공정은 제3도에 도시한 과정을 거치는데, 우선 본발명에서 사용되는 기판은 컬러층 형성전에 컬러층 형성면인 상면이 아래로 향하도록 뒤집어지고 통상의 방법으로 배기시킨 후 건조시킨다. 그후 곧바로 3색 안료를 공급하는 노즐위를 통과하게 되는데, 이때 3색안료는 아래에서 윗방향으로 노즐을 통해 기판에 공급된다.

본발명에서는 바람직하게도 미세한 관형태의 노즐선단을 기판에 최대로 가까이 위치시키고 모세관 원리에 의해 노즐 선단으로 상승배출되는 안료가 기판에 자연스럽게 코팅되게 하고 기판의 이동에 따라 모세관 현상과 표면장력의 힘에 의해 지속적으로 안료가 코팅되도록 자연배출 공급방식을 이용한다. 따라서 안료공급을 위해 별도의 동력을 필요로 하지 않는다.

또한, 이렇게 3색 안료를 공급하는 노즐은 그 간격이 컬러층 형성간격에 맞게 순서대로 나란히 배열되는데, 예컨대 노즐간의 간격은 110㎛이고 노즐 3종의 1유니트 간격은 330 ㎛가 되도록 하는 경우(VGA, 10.4in 기준)가 고려될 수 있다. 기판상에 형성되는 3색 컬러층은 반복적으로 다수 형성되어야 하므로 노즐은 3색 컬러가 공급되는 1유니트를 반복하여 소정의 간격으로 배열하면 된다. 이때의 노즐간격은 제조하고자 하는 컬러필터의 종류에 부합되게 조절하면 된다.

이렇게 연속적으로 3색 컬러층이 형성되는 경우 공정의 처음 시작부분이나 끝부분에서는 노즐 배열상 원하는 3색 컬러층 형성이 불가능하나 이런 양 끝부분의 불량부위는 공업적 제조상 5 ∼ 7 mm 이내에 불과하여 컬러필터로 이용시 직접 이용되는 부분이 아니므로 문제될 것이 없다.

한편, 상기와 같이 컬러층이 형성된 기판은 다시 뒤집어서 컬러층 형성을 완성짓기 위해 베이킹(baking) 공정에 투입된다. 이 베이킹 공정은 통상의 방법대로 시행하면 된다. 이 과정을 통해 컬러층 형성이 완성된 기판은 필요에 따라서 요철을 평탄하게 연마하기 위해 연마공정을 거칠 수도 있다.

이러한 본발명의 컬러필터 제조방법에 이용되는 장치는 제4도의 (a) 및 (b) 에 개략적으로 도시된 바와같은 구현예로 구성할 수 있다. 제4도의 (a)는 장치와 연관된 부위에 따라 기판(11)의 상면(11a)과 하면(11b)의 위치를 보여주기 위해 도시한 것이고, (b)는 그 기판(11)의 상하면(11a,11b) 위치에 해당되는 장치의 각 수단 또는 유니트를 도시한 것이다.

제4도에서 보면, 준비된 기판(11)은 상면(11a)이 위로 향하고 하면(11b)이 아래로 향하도록 준비된 상태로 자동 이송장치(도시되지 아니함)에 의해 기판회전수단(12a)으로 옮겨진 후, 여기에 예컨대 유리홀더(Glass Holder)와 터너(Turner)로 이루어진 기판회전수단(12a)으로 뒤집기가 시행되어 기판(11)의 상면(11a)이 아래로, 그리고 하면(11b)이 위로 향하도록 하여 다음 단계인 기판건조수단(13)으로 보내져서 배기 및 건조를 행한다. 이때 배기 및 건조는 배기시스템을 이용하여 시행될 수 있다. 배기 및 건조과정을 거친 기판(11)은 컬러층 형성을 위해 노즐유니트(14)로 보내져 3색 안료가 공급되는 노즐들에 의해서 자동연속적으로 컬러층이 코팅된다.

본발명에서는 컬러층 형성을 노즐을 통해 시행한다는 것이 가장 큰 특징인바, 본발명에서 노즐유니트(14)는 아래에서 위로 향하여 안료를 배출하도록 설치되어 있고 동력을 이용하거나 별도의 동력없이 안료가 모세관 현상에 의해 노즐을 통해 상승 배출되도록 구성되어 있으며, 기판(11)의 상면(11a)과 인접하게 위치되어 기판(11)의 이동에 따라 노즐을 통해 상승 배출된 안료는 기판(11)의 상면(11a)에 곧바로 닿으면서 기판(11)이 이동하면 모세관 현상을 이용하면서 배출되어 자동적으로 연속하여 컬러층을 코팅할 수 있게 된다. 이때 안료배출은 동력을 이용해도 무방하다.

또한, 본발명의 노즐유니트(14)는 3색 안료배출을 위한 3쌍의 노즐이 규칙적인 일정간격을 두고 나란히 반복 배열되므로써 자동적으로 각 컬러층의 간격과 3색 컬러층 사이의 반복적인 간격이 유지되도록 설치되어 있다.

이렇게 컬러층이 형성된 기판(11)은 다시 기판회전수단(2b)에서 상면(11a)과 하면(11b)이 뒤집어지고, 베이킹 수단(15)에서 구어져서 완성된 컬러층을 형성한다. 또한, 필요에 따라서는 컬러층의 요철면을 연마하여 다음 작업이 효율적으로 이루어지도록 하기 위해 연마기 유니트(16)를 거칠 수도 있다.

상술한 바와같이 구성된 방법과 장치를 이용하여 컬러필터를 제조하게 되면 전체의 컬러층 형성공정에 따른 기존의 반복공정이 거의 불필요하기 때문에 공정이 크게 단순화되고 재료비도 기존에 비하여 약 1/10 이하로 절감되며, 생산 시간도 종래에 비해 약 1/5 이하로 단축되는 등 제조공정의 단순화를 통한 경제적 잇점이 매우 클 뿐아니라 그 생산성도 극대화시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 기판상에 적색, 녹색 및 청색의 3색 컬러층을 형성하는 컬러필터의 제조방법에 있어서, 기판을 뒤집어 건조 후, 3색의 컬러안료를 나란히 배열된 노즐을 통해 기판상에 공급하면서 연속적으로 3색의 컬러층을 코팅한 다음, 기판을 다시 뒤집고 베이킹시켜서 됨을 특징으로 하는 컬러필터의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 노즐을 통한 컬러층 코팅은 동력을 이용하거나 별도의 동력없이 모세관 현상을 이용하여 안료를 공급하므로써 이루어지도록 함을 특징으로 하는 컬러필터의 제조방법.
3. 유리기판(11)을 상면(11a)이 아래로 향하도록 뒤집는 기판회전수단(12a)과 ; 기판(11)의 컬러층 형성면인 상면(11a)을 건조하는 기판건조수단(13) ; 상기 세정된 기판(11)의 상면(11a)에 3색 컬러층을 연속적으로 형성하도록 3색 안료를 공급하는 노즐유니트(14) ; 상기 컬러층이 형성된 기판(11)을 상면(11a) 위로 향하도록 뒤집는 기판회전수단(12b) ; 그리고 컬러층의 형성을 완성시켜주는 베이킹(baking)수단(15)이 연속적으로 연결되어 구성된 것을 특징으로 하는 컬러필터의 제조장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 노즐유니트(14)는 아래에서 위로 향하여 안료를 배출하도록 설치되어 있고, 안료가 동력을 이용하거나 별도의 동력없이 모세관 현상에 의해 노즐을 통해 상승배출되도록 구성된 것을 특징으로 하는 컬러 필터의 제조장치.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 노즐유니트(14)는 3색 안료배출을 위한 3쌍의 노즐이 규칙적 간격을 두고 나란히 반복 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 컬러필터의 제조장치.