KR100996055B1 - 더미 영역을 구비한 패턴 기판 제조 장치 및 이를 이용한패턴 기판 제조 방법 - Google Patents

더미 영역을 구비한 패턴 기판 제조 장치 및 이를 이용한패턴 기판 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 더미 영역을 구비하는 패턴 기판 제조 장치 및 이를 이용한 패턴 기판 제조 방법을 개시한다. 본 발명에 따른 패턴 기판 제조 장치는 스캔 진행 방향에 따라 소정 이송 속도로 구동되는 구동 스테이지; 상기 구동 스테이지의 측면부를 따라 설치되고 상부에 길이 방향을 따라 잉크 흡입 홀이 구비된 더미 패턴 영역부; 상기 더미 패턴 영역부와 소정 거리 이격되도록 설치되고 패턴을 형성할 패턴 영역 기판이 장착되는 패턴 영역 기판 실장부; 및 상기 더미 패턴 영역부 및 상기 패턴 영역 기판 실장부에 장착된 패턴 영역 기판 상에 순차적으로 잉크를 토출시키는 잉크젯 헤드;를 구비하되, 상기 더미 패턴 영역부 상에 비유효 잉크가 탄착되고, 상기 패턴 영역 기판 상에 유효 잉크가 탄착되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 잉크젯 헤드에서 토출되는 불안정한 잉크 방울이 패턴 형성 지점에 탄착되는 것을 방지하여 기판 가장자리의 화소부가 미충진 되어 얼룩이 발생하는 것을 방지할 수 있고 배선 패턴의 인쇄 불량을 줄일 수 있어 LCD, PDP, OLED 등의 품질을 향상시킬 수 있다.
잉크젯 프린트 법, 더미, 컬러 필터, PDP, LCD, OLED

Description

더미 영역을 구비한 패턴 기판 제조 장치 및 이를 이용한 패턴 기판 제조 방법{Pattern substrate manufacturing apparatus having dummy area and Pattern substrate manufacturing method using the same}
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되지 않아야 한다.
도 1은 단일 노즐을 이용하여 잉크 제팅을 수행할 때 분사 초기에 점도가 다른 두 종류의 잉크가 비정상적으로 탄착되는 형태를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 패턴 기판 제조 장치의 구성을 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 패턴 기판 제조 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 4는 도 2에 도시된 패턴 기판 제조 장치의 패턴 형성 과정을 설명하기 위한 공정 단면도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 패턴 기판 제조 방법에서 잉크젯 헤드의 잉크 토출이 단방향으로 진행되는 방식을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 패턴 기판 제조 방법에서 잉크젯 헤드의 잉크 토출이 양방향으로 진행되는 방식을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 더미 패턴 영역부를 적용하여 탄착된 잉크 형태와 종래와 같이 더미 패턴 영역부를 적용하지 않은 상태에서 탄착된 잉크 형태를 서로 비교한 도면이다.
<도면의 주요 참조부호에 대한 설명>
10...구동 스테이지 20...더미 패턴 영역부
21...잉크 흡입 홀 22...경사면
30...패턴 영역 기판 실장부 31...패턴 영역 기판
40...잉크젯 헤드
본 발명은 더미 영역을 구비한 패턴 기판 제조 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 잉크젯 프린트 법에 의해 패턴이나 배선을 형성하는 PDP(Plasma Display Panel), LCD(Liquid Crystal Display), OLED(Organic Light Emitting Display) 등의 각종 기판의 제조에서 잉크 분사 초기에 발생하는 불안정한 잉크 탄착을 방지할 수 있는 더미 영역을 구비한 패턴 기판 제조 장치 및 이를 이용한 패턴 기판 제조 방법에 관한 것이다.
디스플레이 장치 산업은 LCD, PDP 및 OLED 등의 디스플레이 모듈의 제조 산 업을 비롯하여, 이의 전방 산업인 TV, 노트북, PC 모니터, PDA, 휴대폰 등과 함께 후방 산업인 부품 소재 및 제조 장비 등의 산업계를 총괄 포함하고 있다.
디스플레이 모듈의 장치 구성 중 패널은 백라이트 유닛에서 입사된 백색 평면관을 구동 회로 유닛으로부터 입력된 개별 화소의 신호 전압에 따라 화소에 투과되는 빛을 제어하여 컬러 형상을 구현하고, 블랙 매트릭스(Black Metrics; BM)는 컬러 필터의 픽셀 사이에 형성되어 각 화소에서 나온 빛들이 서로 간섭을 하지 않도록 차단해 주고, 외부에서 들어온 빛이 반사되지 않도록 흡수되도록 하며, 컬러 필터는 세가지 기본색(R, G, B)의 염료나 안료를 포함하는 수지 필름으로서 액정을 통과한 빛이 색을 갖도록 하는 특징이 있다.
최근, LCD를 비롯한 평판 디스플레이 분야 및 전자 산업 분야에서 원가 절감은 중요한 문제로 대두되고 있으며, 원가 절감을 위해 컬러 필터의 패턴 형성에 있어 잉크젯 인쇄 기술이 적용되고 있다. 즉, 컬러 필터의 패턴을 손쉽고 값싸게 제조하기 위해 생산 공정을 단순화하고, 대면적화에도 용이한 잉크젯 인쇄 기술이 원가 절감 측면에서 기존 기술을 대체하고 있으며, 디스플레이 분야를 시작으로 확대 적용되고 있다.
일반적으로, 잉크젯 인쇄는 미세 노즐을 통해 용액이나 현탁액을 수 내지 수십 pl(Pico Liter)의 방울로 분사하는 비접촉식 패터닝 기술로서, 수십 마이크로미터의 해상도로 패턴을 자유롭게 인쇄할 수 있는 장점이 있다.
이러한 잉크젯 인쇄 기술은 PDP, LCD 및 OLED 등과 같은 디스플레이 분야에서 컬러 필터 및 전극의 형성에 적용되고 있음은 물론이고, E-Paper 또는 RFID 를 포함하는 플렉서블 전자기기 및 반도체 회로에 이르기까지 다양하게 적용되고 있다.
잉크젯 인쇄 기술은 포토리소그라피 방법 또는 스크린 프린팅 방법과 비교하여 미세 라인 형성을 위한 마스크가 필요없고, 인쇄할 기판의 크기에 영향받지 않으며, 인쇄 시간이 짧고 공정이 간편하다.
그런데 종래의 잉크젯 인쇄 기술을 이용하여 패턴 기판을 제조할 경우 잉크젯 헤드로부터 잉크 분사가 시작되는 초기에는 토출되는 잉크 드롭의 유량이 작거나, 직진성이 흔들리는 현상이 발생하는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제가 발생되면, 예컨대, 컬러 필터를 제조하는데 있어서, 컬러 필터의 가장자리 부근에 미충진된 화소부가 발생되어 해당 지점에서 선명한 화상이 나타나지 못하고 얼룩이 나타날 가능성이 있다. 이런 현상의 원인은 대기 중에 노출되어 있는 잉크젯 헤드 노즐면에서 발생하는 건조 문제에 기인한 것으로 추정된다.
종래 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 방법으로는, 패턴 영역에 잉크를 분사하기 전에 노즐면을 용매로 와이핑(Wiping)하는 방법과 비점이 높은 용매를 사용하여 증발을 억제하는 방법 등이 있다.
하지만 상기 두 방법 모두 잉크 제팅의 초기 불안정 현상을 완전히 해결하는 데는 한계가 있다. 잉크젯 헤드 노즐면의 건조 특성은 잉크 특성과 공정 환경에 따라 달라질 수 있기 때문이다. 따라서 본 발명이 속한 기술분야에서는 잉크 특성이나 공정 환경 등에 큰 영향을 받지 않고 잉크 제팅의 초기 안정성을 향상시킬 수 있는 방안이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 잉크젯 인쇄 기술을 이용하여 패턴 기판을 제조하는데 있어서, 초기 잉크 분사에서 불완전하게 탄착되는 잉크를 수용할 수 있는 더미 영역을 마련하여 패턴 영역 기판에는 정상 조건의 안정된 잉크 탄착만이 이루어지도록 하는 패턴 기판 제조 장치 및 이를 이용한 패턴 기판 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 더미 영역을 구비하는 패턴 기판 제조 장치는, 잉크젯 방식으로 기판 상의 패턴 영역에 잉크를 토출하여 패턴 기판을 제조하는 장치에 있어서, 스캔 진행 방향에 따라 소정 이송 속도로 구동되는 구동 스테이지; 상기 구동 스테이지의 측면부를 따라 설치되고 상부에 길이 방향을 따라 잉크 흡입 홀이 구비된 더미 패턴 영역부; 상기 더미 패턴 영역부와 소정 거리 이격되도록 설치되고 패턴을 형성할 패턴 영역 기판이 장착되는 패턴 영역 기판 실장부; 및 상기 더미 패턴 영역부 및 상기 패턴 영역 기판 실장부에 장착된 패턴 영역 기판 상에 순차적으로 잉크를 토출시키는 잉크젯 헤드;를 구비하되, 상기 더미 패턴 영역부 상에 비유효 잉크가 탄착되고, 상기 패턴 영역 기판 상에 유효 잉크가 탄착되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 스캔 진행 방향은 단방향 또는 양방향이다.
바람직하게, 상기 잉크 흡입 홀을 통해 흡입력을 인가하여 상기 더미 패턴 영역부에 탄착된 비유효 잉크를 제거하는 진공 흡입 수단;을 더 포함한다.
바람직하게, 상기 더미 패턴 영역부는 좌우로 슬라이딩 구동이 가능하도록 가이드 라인에 마운트되어 패턴 영역 기판 실장부에 장착된 패턴 영역 기판과의 간격 조절이 가능하다.
본 발명에 있어서, 상기 더미 패턴 영역부의 재질은 글래스, 폴리이미드, 및 포토 페이퍼 중 선택된 어느 하나이다.
본 발명에 있어서, 상기 더미 패턴 영역부의 높이(h)는 상기 패턴 영역 기판 실장부에 장착된 패턴 영역 기판의 두께(D)와 h≤D 의 관계식을 만족한다.
본 발명에 있어서, 상기 더미 패턴 영역부의 폭은 10 내지 50 ㎜ 이다.
본 발명에 있어서, 상기 더미 패턴 영역부는 상기 구동 스테이지 상부의 일 측면 또는 양 측면에 구비된다.
본 발명에 있어서, 상기 패턴 영역 기판은 컬러 필터의 제조를 위해 블랙 매트릭스 패턴이 형성된 유리 기판일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 패턴 영역 기판은 배선 패턴을 형성할 LCD, PDP 또는 OLED용 인쇄 기판일 수 있다.
바람직하게, 상기 잉크의 점도는 상기 잉크젯 헤드에 따라 8 내지 20 cps 이다.
바람직하게, 상기 잉크젯 헤드는 더미 패턴 영역부에 잉크를 적어도 10개소 이상 등간격으로 탄착시킨다.
본 발명에 있어서, 상기 등간격은 200 ㎛ 이하 이다.
바람직하게, 상기 더미 패턴 영역부의 최종 잉크 토출과 상기 패턴 영역 기판의 최초 잉크 토출에 따른 잉크젯 헤드의 잉크 토출 휴지 시간은 5초 이하 이다.
바람직하게, 상기 구동 스테이지의 이송 속도는 10 내지 400 ㎜/s 이다.
바람직하게, 상기 더미 패턴 영역부와 상기 패턴 영역 실장부에 장착된 패턴 영역 기판 사이의 간격(d)은 상기 잉크젯 헤드의 잉크 토출 휴지 시간과 구동 스테이지 이송 속도에 따라 조절된다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 더미 영역을 구비하는 패턴 기판 제조 장치는, 인쇄 스테이지; 상기 인쇄 스테이지의 측면부를 따라 설치되고 상부에 길이 방향을 따라 잉크 흡입 홀이 구비된 더미 패턴 영역부; 상기 더미 패턴 영역부와 소정 거리 이격되도록 설치되고 패턴을 형성할 패턴 영역 기판이 장착되는 패턴 영역 기판 실장부; 및 스캔 진행 방향에 따라 소정 속도로 이동하면서 상기 더미 패턴 영역부 및 상기 패턴 영역 기판 실장부에 장착된 패턴 영역 기판 상에 순차적으로 잉크를 토출시키는 잉크젯 헤드;를 구비하되, 상기 더미 패턴 영역부 상에 비유효 잉크가 탄착되고, 상기 패턴 영역 기판 상에 유효 잉크가 탄착되는 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 더미 영역을 구비하는 패턴 기판 제조 장치에 의한 패턴 기판 제조 방법은, 잉크젯 방식으로 기판 상의 패턴 영역에 잉크를 토출하여 패턴 기판을 제조하는 방법에 있어서, (a) 길이 방향에 따라 상부에 잉크 흡입 홀이 형성된 띠 형상의 더미 패턴 영역부와 더미 패턴 영역부와 소정 간격 이격되어 배치되고 상부에 패턴 영역 기판이 장착된 패턴 영역 기판 실장부가 구비된 구동 스테이지를 스캔 진행 방향으로 구동시키는 단계; 및 (b) 상기 더미 패턴 영역부 및 상기 패턴 영역 기판 실장부에 장착된 패턴 영역 기판 상에 순차적으로 잉크를 탄착시키는 단계;를 포함하되, 상기 더미 패턴 영역부 상에 비유효 잉크가 탄착되고, 상기 패턴 영역 기판 상에 유효 잉크가 탄착되는 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 더미 영역을 구비하는 패턴 기판 제조 장치에 의한 패턴 기판 제조 방법은, 잉크젯 방식으로 기판 상의 패턴 영역에 잉크를 토출하여 패턴 기판을 제조하는 방법에 있어서, (a) 길이 방향에 따라 상부에 잉크 흡입 홀이 형성된 띠 형상의 더미 패턴 영역부와 더미 패턴 영역부와 소정 간격 이격되어 배치된 패턴 영역 기판 실장부가 마련된 스테이지를 준비하고, 상기 패턴 영역 기판 실장부에 패턴 영역 기판을 장착하는 단계; 및 (b) 스캔 진행 방향을 따라 잉크젯 헤드를 소정 속도로 이동시키면서 상기 더미 패턴 영역부 및 상기 패턴 영역 기판 실장부에 장착된 패턴 영역 기판 상에 순차적으로 잉크를 탄착시키는 단계;를 포함하되, 상기 더미 패턴 영역부 상에 비유효 잉크가 탄착되고, 상기 패턴 영역 기판 상에 유효 잉크가 탄착되는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원 칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 단일 노즐을 이용하여 잉크 제팅을 수행할 때 분사 초기에 점도가 다른 두 종류의 잉크가 비정상적으로 탄착되는 형태를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 단일 노즐의 잉크젯 헤드를 가지고, 200 ㎛ 의 등간격으로 200개의 잉크 방울을 3번의 스캔으로 분사한 후 탄착된 잉크의 모습을 촬영하였다. 여기서 사용된 기판은 세정된 글라스 원판(Bare Glass)이며, 사용 잉크의 점도는 10 내지 14 cps 이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 점도가 서로 다른 두 종류의 잉크를 토출할 경우 초기에 탄착된 잉크의 체적이 작거나 직진성이 흔들리는 현상이 나타난다. 하지만 이러한 현상은 일정 영역이 지나면 사라지는 것을 확인할 수 있다. 특히, 첫 번째 스캔에서 가장 불안하게 나타나고, 두 번째, 세 번째에서는 약하게 나타난다. 이는 헤드 노즐부 건조 정도가 첫번째 스캔을 시작할 때 가장 크고, 두 번째, 세 번째에서는 연속 분사의 연장선 하에서 진행되었기 때문에, 건조 현상이 약하게 나타나기 때문이다.
상기 결과를 바탕으로, 본 발명에서는 바람직한 패턴 영역을 형성하기 위해 잉크가 탄착되는 영역 앞부분에서 비정상적으로 탄착되는 잉크가 제거될 수 있도록 더미 패턴 영역을 설계하여, 분사 초기에 비정상적으로 탄착되는 잉크의 영향 없이 패턴 영역 기판을 양호한 품질로 제조하는 장치를 개시한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 패턴 기판 제조 장치의 구성을 도시한 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 패턴 기판 제조 장치는 스캔 진행 방향에 따라 소정 이동 속도(v)로 구동되는 구동 스테이지(10)와, 상기 구동 스테이지(10) 상부 일 측면 또는 양 측면에 소정의 폭과 높이(h)로 형성되는 더미 패턴 영역부(20)와, 상기 구동 스테이지(10) 상부에 상기 더미 패턴 영역부와 소정 거리(d) 이격되어 설치되고 패턴을 형성할 패턴 영역 기판(31)이 장착되는 패턴 영역 기판 실장부(30), 상기 더미 패턴 영역부(20)와 상기 패턴 영역 실장부에 장착된 패턴 영역 기판(31) 상에 순차적으로 잉크를 토출시키는 잉크젯 헤드(40)를 포함한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 구동 스테이지(10)는 스캔 진행 방향에 따라 소정 이송 속도(v)로 구동된다. 이때 구동 스테이지(10)의 이송 속도(v)는 10 내지 400 ㎜/s의 속도로 구동된다.
상기 더미 패턴 영역부(20)는 상기 구동 스테이지(10) 상부에 소정의 높이(h)와 폭으로 형성되며, 여기서, 더미 패턴 영역부(20)의 높이(h)는 구동 스테이지(10) 상부에 설치되는 패턴 영역 기판 실장부(30)에 장착되는 패턴 영역 기판(31)의 두께(D)에 대해서 같거나 작은 것이 바람직하다. 더미 패턴 영역부(20)의 폭은 잉크젯 헤드(40)로부터 200 ㎛ 의 등간격으로 토출되는 잉크를 적어도 10개소 이상 탄착될 수 있는 10 내지 50 ㎜ 인 것이 바람직하다. 이때, 더미 패턴 영역 부(20)가 50 ㎜ 라 하더라도, 실제 더미 패턴 영역부(20)에 젯팅되는 길이는 구동 스테이지(10) 속도를 고려해서 약 10 내지 20 ㎜ 로 조정이 가능하다.
또한, 더미 패턴 영역부(20) 상부에는 길이 방향을 따라 잉크 흡입 홀(21)이 구비되어 더미 패턴 영역부(20)에 탄착되는 비유효 잉크를 소정의 진공 흡입 수단(미도시)에서 인가된 흡입력으로 흡입 제거한다. 상기 더미 패턴 영역부(20) 상부에는 잉크 흡입 홀(21) 방향으로 잉크의 흐름을 유도할 수 있도록 양 측에 경사면(22)이 구비되는 것이 바람직하다.
또한, 더미 패턴 영역부(20)의 상부 표면에는 잉크가 탄착되었을 때 잉크가 건조 또는 휘발되는 것을 방지하기 위해 흡입 및 흡착이 가능한 포토 페이퍼가 형성된다. 하지만 본 발명이 더미 패턴 영역부(20)의 상부 표면 재질의 종류에 의해 한정되는 것이 아니므로 발수 코팅층이 형성된 글래스, 스펀지와 같은 형태로 탄력성이 부여된 폴리이미드 등이 형성되어도 무방하다.
상기 패턴 영역 기판(31)은 구동 스테이지(10) 상부에 설치된 패턴 영역 기판 실장부(30)에 더미 패턴 영역부(20)와 소정 거리(d) 이격되도록 장착된다. 장착된 패턴 영역 기판(31)은 스캔 진행 방향에 따라 구동되는 구동 스테이지(10)에 의해 잉크젯 헤드(40)로부터 토출되는 잉크가 탄착되어 패턴이 형성된다. 여기서, 패턴 영역 기판(31)은 컬러 필터의 제조를 위해 블랙 매트릭스가 형성된 유리 기판 또는 배선 패턴이 형성되는 LCD, PDP, 및 OLED용 인쇄 기판 등이 사용될 수 있다. 하지만 본 발명이 패턴 영역 기판의 종류에 의해 한정되는 것은 아니다.
상기 잉크젯 헤드(40)는 구동 스테이지(10)의 구동에 따라 이동되는 패턴 영 역 기판 상부에 잉크를 탄착시켜 패턴을 형성한다. 이때, 잉크젯 헤드(40)로부터 연속적으로 토출되는 잉크는 8 내지 20 cps 정도의 점도를 가지며 광경화 또는 열경화 방식에 의해 고화되는 잉크로서, 컬러 패턴 인쇄용 잉크 또는 도전성 패턴 인쇄를 위한 전도성 잉크 등이 사용될 수 있다. 하지만 본 발명이 잉크 종류에 한정되는 것은 아니다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 패턴 기판 제조 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 패턴 기판 제조 장치는 구동 스테이지(10) 상부의 패턴 영역 기판 실장부(30)에 장착되는 다양한 크기의 패턴 영역 기판(31)에 대응하기 위해 더미 패턴 영역부(20)는 구동 스테이지(10) 상부에 구비된 가이드 라인(11)에 마운트되어 좌우로 슬라이딩이 가능함으로써 패턴 영역 기판(31)과의 이격 간격(d)을 조절할 수 있는 것이 바람직하다.
도 4는 도 2에 도시된 패턴 기판 제조 장치의 패턴 형성 과정을 설명하기 위한 공정 단면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 먼저 더미 패턴 영역부(20)와 소정 거리(d) 이격되도록 설치된 패턴 영역 기판 실장부(30)에 패턴 영역 기판(31)이 장착된다. 이어서, 구동 스테이지(10)는 소정 이송 속도(v)로 구동한다. 여기서, 구동 스테이지(10)의 이송 속도는 10 내지 400 ㎜/s 범위에서 공정 상황에 맞게 조절한다. 그러면, 구동 스테이지(10)의 이동에 따라 구동 스테이지(10)에 형성된 더미 패턴 영역부(20)와 구동 스테이지(10)에 장착된 패턴 영역 기판(31)도 같이 이동하게 된 다. 한편, 고정 설치된 잉크젯 헤드(40)는 구동 스테이지(10)와 함께 이동하는 더미 패턴 영역부(20)와 패턴 영역 기판(40)의 패턴 영역에 잉크를 순차적으로 토출한다. 이때, 잉크젯 헤드(40)로부터 초기에 토출되는 잉크는 잉크젯 헤드(40) 노즐면의 건조 또는 젖음성의 문제에 기인하여 유량이 작거나 토출 방향이 불안정하다. 그런데 본 발명은 패턴 영역 기판(31)에 잉크를 토출하기에 앞서 더미 패턴 영역부(20)에 불완전한 잉크를 토출하는 구성을 채택하고 있으므로 불완전한 초기 잉크는 더미 패턴 영역부(20)에 탄착되고, 더미 패턴 영역부(20)와 소정 거리(d) 이격된 패턴 영역 기판(31)에는 안정화된 유효 잉크(41)만이 탄착된다.
한편 잉크젯 헤드(40)가 더미 패턴 영역부(20)와 패턴 영역 기판(31) 사이의 영역을 통과할 때에는 잉크 분사를 중지하는 것이 바람직하다. 이러한 경우, 더미 패턴 영역부(20)의 최종 잉크 토출 시점과 패턴 영역 기판(31)의 최초 잉크 토출 시점 사이의 잉크 토출 휴지 시간은 5초 이내인 것이 바람직하다. 예컨대, 구동 스테이지(10)의 이송 속도(v)가 200 ㎜/s 이고, 더미 패턴 영역부(20)와 패턴 영역 기판(31) 간의 이격 거리(d)가 200 ㎜ 인 경우 상기 잉크 토출 휴지 시간은 1초 이내가 바람직하다. 이러한 잉크 분사 휴지 시간을 감안할 때, 구동 스테이지(10)의 이송 속도(v)에 따라 더미 패턴 영역부(20)와 패턴 영역 기판(31) 간의 이격 거리(d)를 설계해야 하는 것은 자명하다.
상기 잉크 토출 공정이 진행되는 과정에서, 상기 더미 패턴 영역부(20)에 탄착된 비유효 잉크는 공정이 진행되는 동안 오염원으로 작용할 가능성이 있다. 따라서 더미 패턴 영역부(20)에 탄착된 비유효 잉크(42)는 잉크 흡입 홀(21)로부터 인가되는 흡입력에 의해 흡입 제거 된다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 패턴 기판 제조 방법에서 잉크젯 헤드의 잉크 토출이 단방향으로 진행되는 방식을 도시한 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 스캔 진행 방향에 따라 구동되는 구동 스테이지(10)에 대해 잉크젯 헤드(40)는 단방향으로 잉크를 토출한다. 이러한 방식에서 구동 스테이지(10) 상부에 형성되는 더미 패턴 영역부(20)는 패턴 영역 기판(31)의 선행되는 부분에만 구비되는 것이 바람직하다. 즉 스캔 진행 방향이 좌측에서 우측이면 더미 패턴 영역부(20)는 패턴 영역 기판 실장부(30)의 좌측에만 구비된다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 패턴 기판 제조 방법에서 잉크젯 헤드의 잉크 토출이 양방향으로 진행되는 방식을 도시한 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 스캔 진행 방향에 따라 구동되는 구동 스테이지(10)에 대해 잉크젯 헤드(40)는 양방향으로 잉크를 토출한다. 이러한 방식에서 구동 스테이지(10) 상부에 형성되는 더미 패턴 영역부(20)는 패턴 영역 기판(31)의 양측에 모두 구비되는 것이 바람직하다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 더미 패턴 영역부를 적용하여 탄착된 잉크 형태와 종래와 같이 더미 패턴 영역부를 적용하지 않은 상태에서 탄착된 잉크 형태를 서로 비교한 도면이다.
도 7을 참조하면, 단일 노즐의 잉크젯 헤드를 가지고, 200 ㎛ 의 등간격으로 동일한 펄스 조건을 적용하여 잉크 방울을 3번의 스캔으로 토출하였다.
도 7의 (a)에 도시된 더미 패턴 영역부를 적용하지 않은 경우에는 초기 비 정상적으로 토출된 잉크가 탄착된 것을 확인 할 수 있다. 하지만, 도 7의 (b)에 도시된 본 발명에 따라 더미 패턴 영역부를 적용한 경우에는 더미 패턴 영역부(20)에 의해 불완전한 잉크의 탄착이 배제되었으므로 초기 잉크 탄착의 안정성이 크게 개선된 것을 확인할 수 있다.
한편, 상술된 본 발명의 실시예에서는 구동 스테이지(10)가 고정되어 있는 잉크젯 헤드(40)에 대해 스캔 진행 방향에 따라 소정 이송 속도로 구동하고 구동 스테이지(10)에 장착된 패턴 영역 기판(31)과 대응하여 잉크젯 헤드(40)로부터 토출되는 잉크가 탄착 됨으로써 패턴 영역 기판(31)에 패턴을 형성하였다. 하지만, 이와는 반대로, 인쇄 스테이지(미도시)가 고정되어 있고 잉크젯 헤드(40)가 소정 속도로 구동하면서 인쇄 스테이지에 장착된 패턴 영역 기판(31)과 대응하여 잉크를 토출시킴으로써 패턴 영역 기판(31)에 패턴을 형성할 수도 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
본 발명에 따르면, 잉크젯 인쇄 기술로써 컬러 필터 또는 PDP, LCD, 및 OLED용 인쇄 기판 등의 패턴 기판에 색상 패턴 또는 배선 패턴을 형성할 때 더미 영역을 구비한 패턴 기판 제조 장치를 제공함으로써, 잉크젯 헤드의 초기 토출되는 불량 잉크가 패턴 형성 지점에 탄착되는 것을 방지하여 컬러 필터의 가장자리 화소부 의 미충진 및 얼룩 발생을 막을 수 있고, 두께 단차가 균일한 컬러 필터를 제조할 수 있다. 또한, PDP, LCD, 및 OLED용 인쇄 기판의 배선 패턴의 불량을 줄일 수 있어 제품의 신뢰성과 품질을 향상시킬 수 있다.

Claims (34)

  1. 잉크젯 방식으로 기판 상의 패턴 영역에 잉크를 토출하여 패턴 기판을 제조하는 장치에 있어서,
    스캔 진행 방향에 따라 소정 이송 속도로 구동되는 구동 스테이지;
    상기 구동 스테이지의 측면부를 따라 설치되고 상부에 길이 방향을 따라 잉크 흡입 홀이 구비되고, 상기 잉크 흡입 홀 방향으로 경사면이 형성된 더미 패턴 영역부;
    상기 더미 패턴 영역부와 소정 거리 이격되도록 설치되고 패턴을 형성할 패턴 영역 기판이 장착되는 패턴 영역 기판 실장부; 및
    상기 더미 패턴 영역부 및 상기 패턴 영역 기판 실장부에 장착된 패턴 영역 기판 상에 순차적으로 잉크를 토출시키는 잉크젯 헤드;를 구비하되, 상기 더미 패턴 영역부 상에 비유효 잉크가 탄착되고, 상기 패턴 영역 기판 상에 유효 잉크가 탄착되는 것을 특징으로 하는 더미 영역을 구비하는 패턴 기판 제조 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스캔 진행 방향은 단방향 또는 양방향인 것을 특징으로 하는 더미 영역을 구비하는 패턴 기판 제조 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 잉크 흡입 홀을 통해 흡입력을 인가하여 상기 더미 패턴 영역부에 탄착 된 비유효 잉크를 제거하는 진공 흡입 수단;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 더미 영역을 구비하는 패턴 기판 제조 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 더미 패턴 영역부는 좌우로 슬라이딩 구동이 가능하도록 가이드 라인에 마운트되어 패턴 영역 기판 실장부에 장착된 패턴 영역 기판과의 간격 조절이 가능한 것을 특징으로 하는 더미 영역을 구비하는 패턴 기판 제조 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 더미 패턴 영역부의 재질은 글래스, 폴리이미드, 및 포토 페이퍼 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 더미 영역을 구비하는 패턴 기판 제조 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 더미 패턴 영역부의 높이(h)는 상기 패턴 영역 기판 실장부에 장착된 패턴 영역 기판의 두께(D)와 h≤D 의 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하는 더미 영역을 구비하는 패턴 기판 제조 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 더미 패턴 영역부의 폭은 10 내지 50 ㎜ 인 것을 특징으로 하는 더미 영역을 구비하는 패턴 기판 제조 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 더미 패턴 영역부는 상기 구동 스테이지 상부의 일 측면 또는 양 측면에 구비되는 것을 특징으로 하는 더미 영역을 구비하는 패턴 기판 제조 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 패턴 영역 기판은 컬러 필터의 제조를 위해 블랙 매트릭스 패턴이 형성된 유리 기판인 것을 특징으로 하는 더미 영역을 구비하는 패턴 기판 제조 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 패턴 영역 기판은 배선 패턴을 형성할 LCD, PDP 또는 OLED용 인쇄 기판인 것을 특징으로 하는 더미 영역을 구비하는 패턴 기판 제조 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 잉크의 점도는 상기 잉크젯 헤드에 따라 8 내지 20 cps 인 것을 특징으로 하는 더미 영역을 구비하는 패턴 기판 제조 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 잉크젯 헤드는 더미 패턴 영역부에 잉크를 적어도 10개소 이상 등간격으로 탄착시키는 것을 특징으로 하는 더미 영역을 구비하는 패턴 기판 제조 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 등간격은 200 ㎛ 이하 인 것을 특징으로 하는 더미 영역을 구비하는 패턴 기판 제조 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 더미 패턴 영역부의 최종 잉크 토출과 상기 패턴 영역 기판의 최초 잉크 토출에 따른 잉크젯 헤드의 잉크 토출 휴지 시간은 5초 이하 인 것을 특징으로 하는 더미 영역을 구비하는 패턴 기판 제조 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 구동 스테이지의 이송 속도는 10 내지 400 ㎜/s 인 것을 특징으로 하는 더미 영역을 구비하는 패턴 기판 제조 장치.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    상기 더미 패턴 영역부와 상기 패턴 영역 실장부에 장착된 패턴 영역 기판 사이의 간격(d)은 상기 잉크젯 헤드의 잉크 토출 휴지 시간과 구동 스테이지 이송 속도의 곱으로 산출되는 이동 거리 내에서 조절되는 것을 특징으로 하는 더미 영역을 구비하는 패턴 기판 제조 장치.
  17. 잉크젯 방식으로 기판 상의 패턴 영역에 잉크를 토출하여 패턴 기판을 제조하는 장치에 있어서,
    인쇄 스테이지;
    상기 인쇄 스테이지의 측면부를 따라 설치되고 상부에 길이 방향을 따라 잉크 흡입 홀이 구비되고, 상기 잉크 흡입 홀 방향으로 경사면이 형성된 더미 패턴 영역부;
    상기 더미 패턴 영역부와 소정 거리 이격되도록 설치되고 패턴을 형성할 패턴 영역 기판이 장착되는 패턴 영역 기판 실장부; 및
    스캔 진행 방향에 따라 소정 속도로 이동하면서 상기 더미 패턴 영역부 및 상기 패턴 영역 기판 실장부에 장착된 패턴 영역 기판 상에 순차적으로 잉크를 토출시키는 잉크젯 헤드;를 구비하되, 상기 더미 패턴 영역부 상에 비유효 잉크가 탄착되고, 상기 패턴 영역 기판 상에 유효 잉크가 탄착되는 것을 특징으로 하는 더미 영역을 구비하는 패턴 기판 제조 장치.
  18. 잉크젯 방식으로 기판 상의 패턴 영역에 잉크를 토출하여 패턴 기판을 제조하는 방법에 있어서,
    (a) 길이 방향을 따라 상부에 잉크 흡입 홀이 형성되고, 상기 잉크 흡입 홀 방향으로 경사면이 형성된 띠 형상의 더미 패턴 영역부와 더미 패턴 영역부와 소정 간격 이격되어 배치되고 상부에 패턴 영역 기판이 장착된 패턴 영역 기판 실장부가 구비된 구동 스테이지를 스캔 진행 방향으로 구동시키는 단계; 및
    (b) 상기 더미 패턴 영역부 및 상기 패턴 영역 기판 실장부에 장착된 패턴 영역 기판 상에 순차적으로 잉크를 탄착시키는 단계;를 포함하되, 상기 더미 패턴 영역부 상에 비유효 잉크가 탄착되고, 상기 패턴 영역 기판 상에 유효 잉크가 탄착되는 것을 특징으로 하는 더미 영역을 구비하는 패턴 기판 제조 장치에 의한 패턴 기판 제조 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 (b) 단계에서, 상기 더미 패턴 영역부에 마련된 잉크 흡입 홀을 통해 탄착된 비유효 잉크를 흡입 제거하는 것을 특징으로 하는 더미 영역을 구비하는 패턴 기판 제조 장치에 의한 패턴 기판 제조 방법.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 (a) 단계에서, 스캔 진행 방향은 단방향 또는 양방향인 것을 특징으로 하는 더미 영역을 구비하는 패턴 기판 제조 장치에 의한 패턴 기판 제조 방법.
  21. 제18항에 있어서,
    상기 더미 패턴 영역부는 가이드 라인에 마운트되어 패턴 영역 기판 실장부에 장착된 패턴 영역 기판과의 간격 조절이 가능하고, 상기 (a) 단계에서, 상기 구동 스테이지를 스캔 진행 방향으로 구동시키기 전에, 더미 패턴 영역부와 패턴 영역 기판 실장부에 장착된 패턴 영역 기판의 간격을 조절하는 것을 특징으로 하는 더미 영역을 구비하는 패턴 기판 제조 장치에 의한 패턴 기판 제조 방법.
  22. 제18항에 있어서,
    상기 더미 패턴 영역부의 재질은 글래스, 폴리이미드, 및 포토 페이퍼 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 더미 영역을 구비하는 패턴 기판 제조 장치에 의한 패턴 기판 제조 방법.
  23. 제18항에 있어서,
    상기 더미 패턴 영역부의 높이(h)는 상기 패턴 영역 기판의 두께(D)와 h≤D 의 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하는 더미 영역을 구비하는 패턴 기판 제조 장치에 의한 패턴 기판 제조 방법.
  24. 제18항에 있어서,
    상기 더미 패턴 영역부의 폭은 10 내지 50 ㎜ 인 것을 특징으로 하는 더미 영역을 구비하는 패턴 기판 제조 장치에 의한 패턴 기판 제조 방법.
  25. 제18항에 있어서,
    상기 더미 패턴 영역부는 상기 구동 스테이지 상부의 일 측면 또는 양 측면에 구비되는 특징으로 하는 더미 영역을 구비하는 패턴 기판 제조 장치에 의한 패턴 기판 제조 방법.
  26. 제18항에 있어서,
    상기 패턴 영역 기판은 컬러 필터의 제조를 위해 블랙 매트릭스 패턴이 형성된 유리 기판인 것을 특징으로 하는 더미 영역을 구비하는 패턴 기판 제조 장치에 의한 패턴 기판 제조 방법.
  27. 제18항에 있어서,
    상기 패턴 영역 기판은 배선 패턴을 형성할 LCD, PDP 또는 OLED용 인쇄 기판인 것을 특징으로 하는 더미 영역을 구비하는 패턴 기판 제조 장치에 의한 패턴 기판 제조 방법.
  28. 제18항에 있어서,
    상기 잉크의 점도는 상기 잉크젯 헤드에 따라 8 내지 20 cps 인 것을 특징으로 하는 더미 영역을 구비하는 패턴 기판 제조 장치에 의한 패턴 기판 제조 방법.
  29. 제18항에 있어서,
    상기 잉크젯 헤드는 더미 패턴 영역부에 잉크를 적어도 10개소 이상 등간격으로 탄착시키는 것을 특징으로 하는 더미 영역을 구비하는 패턴 기판 제조 장치에 의한 패턴 기판 제조 방법.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 등간격은 200 ㎛ 이하 인 것을 특징으로 하는 더미 영역을 구비하는 패턴 기판 제조 장치에 의한 패턴 기판 제조 방법.
  31. 제18항에 있어서,
    상기 (b) 단계에서, 상기 더미 패턴 영역부와 상기 패턴 영역 기판 실장부에 장착된 패턴 영역 기판 상에 잉크를 순차적으로 토출하는데 있어서 더미 패턴 영역부에서의 최종 잉크 토출과 패턴 영역 기판의 최초 잉크 토출 사이의 잉크 토출 휴지 시간 간격은 5초 이하 인 것을 특징으로 하는 더미 영역을 구비하는 패턴 기판 제조 장치에 의한 패턴 기판 제조 방법.
  32. 제18항에 있어서,
    상기 구동 스테이지의 이송 속도는 10 내지 400 ㎜/s 인 것을 특징으로 하는 더미 영역을 구비하는 패턴 기판 제조 장치에 의한 패턴 기판 제조 방법.
  33. 제31항 또는 제32항에 있어서,
    상기 더미 패턴 영역부와 패턴 영역 기판 사이의 간격(d)은 상기 잉크젯 헤드의 잉크 토출 휴지 시간과 구동 스테이지 이송 속도의 곱으로 산출되는 이동 거리 내에서 조절되는 것을 특징으로 하는 더미 영역을 구비하는 패턴 기판 제조 장치에 의한 패턴 기판 제조 방법.
  34. 잉크젯 방식으로 기판 상의 패턴 영역에 잉크를 토출하여 패턴 기판을 제조하는 방법에 있어서,
    (a) 길이 방향을 따라 상부에 잉크 흡입 홀이 형성되고, 상기 잉크 흡입 홀 방향으로 경사면이 형성된 띠 형상의 더미 패턴 영역부와 더미 패턴 영역부와 소정 간격 이격되어 배치된 패턴 영역 기판 실장부가 마련된 스테이지를 준비하고, 상기 패턴 영역 기판 실장부에 패턴 영역 기판을 장착하는 단계; 및
    (b) 스캔 진행 방향을 따라 잉크젯 헤드를 소정 속도로 이동시키면서 상기 더미 패턴 영역부 및 상기 패턴 영역 기판 실장부에 장착된 패턴 영역 기판 상에 순차적으로 잉크를 탄착시키는 단계;를 포함하되, 상기 더미 패턴 영역부 상에 비유효 잉크가 탄착되고, 상기 패턴 영역 기판 상에 유효 잉크가 탄착되는 것을 특징으로 하는 더미 영역을 구비하는 패턴 기판 제조 장치에 의한 패턴 기판 제조 방법.
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