KR101219098B1 - 잉크젯 프린팅 방식의 컬러필터 기판 제조장치 및 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 잉크젯 프린팅 방식의 컬러필터 기판을 제조하는 장치 및 이를 이용하여 컬러필터 기판을 제조하는 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 패턴 모양의 홈부가 형성된 인쇄층를 포함하는 블랭킷을 이용하여 기판 위에 패턴을 형성하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 컬러필터 기판의 제조공정은 종래 공정보다 간소화되어 시간 및 비용을 절약할 수 있으며, 재료의 소모량이 적고 마스크 또는 인쇄판의 제작이 불필요하며 패턴의 모양을 안정적으로 유지할 수 있어 우수한 품질의 컬러필터 기판을 제공할 수 있다.

Description

잉크젯 프린팅 방식의 컬러필터 기판 제조장치 및 제조방법{COLOR FILTER SUBSTRATE FABRICATING APPARATUS AND METHOD USING INK-JET PRINTING METHOD}

본 발명은 잉크젯 프린팅 방식의 컬러필터 기판을 제조하는 장치 및 이를 이용하여 컬러필터 기판을 제조하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 액정표시장치, 반도체 소자 등의 전자 소자는 기판상에 수많은 층들의 패턴이 형성되어 제작된다. 이러한 패턴을 형성하기 위해서 지금까지는 포토리소그래피(photolithography) 공정이 주로 많이 사용되어 왔다.

포토리소그래피(Photolithography) 공정은 특정한 포토레지스트(Photo resist, 이하, 'PR'이라 함)가 빛을 받으면 화학반응을 일으켜서 성질이 변화하는 원리를 이용하는 것인데, 컬러 필터 등에 사용되는 네가티브형 포토레지스트(Negative photo resist)는 빛에 의해 노광된 부분이 가교되기 때문에 노광되지 않은 비노광 부분만 현상액에 녹아서 제거되며, 반도체 소자 및 TFT 등의 금속 전극 패턴에 사용되는 포지티브형 포토레지스트(Positive photo resist)는 빛에 의해 노광된 부분이 분해되어 산을 형성하기 때문에 비노광 부분과의 현상액에 대한 용해도 차이가 급격하게 발생하게 되어 노광된 부분만 녹아서 제거된다. 따라서, 포토리소그래피 공정에서는 얻고자 하는 패턴(pattern)의 마스크(mask)를 사용하여 빛을 선택적으로 PR에 조사함으로써 마스크의 패턴과 동일한 혹은 역상의 패턴을 형성하게 되며, 기판에 PR을 도포하는 PR 도포공정, 마스크를 이용하여 선택적으로 빛을 조사하는 노광공정, 다음에 현상액을 이용하여 빛을 받은 노광 부분 혹은 빛을 받지 않은 비노광 부분의 PR을 제거하여 패턴을 형성시키는 현상공정으로 구성된다. 그러나 상기 포토리소그래피 공정은 소정의 패턴 마스크를 제작해야 하고, 포지티브 포토레지스트의 경우 메탈 전극 패턴을 형성하기 위한 후공정으로 화학적 에칭, 스트립핑 과정을 반복해야 하므로 제작 공정이 복잡하고, 환경에 유해한 화학 폐기물을 다량 발생시키는 문제점이 있다. 이는 곧 제작비용의 상승으로 연결되어 제품의 경쟁력을 떨어뜨린다.

이러한 포토리소그래피 공정의 단점을 해결하기 위한 새로운 패턴형성 방법으로서 근래에는 인쇄롤을 이용한 롤 프린팅(roll printing)이 제안되었으며, 나아가 잉크젯(inkjet) 프린팅 기법을 이용한 컬러필터 기판의 제조 기술에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

롤 프린팅 방법은 다양한 방법이 있지만 크게 그라비아 인쇄 및 리버스 오프셋 인쇄 방법의 2가지로 대별될 수 있다.

그라비아 인쇄는 홈부를 갖는 인쇄판에 잉크를 묻혀 여분의 잉크를 긁어내고 난 후 홈부에 남아 있는 잉크를 전사롤을 통해 기판으로 전사하는 방식에 의해 인쇄를 하는 인쇄방식으로서, 전사롤을 이용하여 기판상에 잉크를 전사하기 때문에, 원하는 표시소자의 면적에 대응하는 전사롤을 이용함으로써, 대면적의 표시소자의 경우에도, 1회의 전사에 의해 패턴을 형성할 수 있게 된다. 그라비아 인쇄 방법은 출판용, 포장용, 셀로판용, 비닐용, 폴리에틸렌용 등의 다양한 분야의 인쇄에 적합한 방법으로서 알려져 있으며, 컬러 필터의 Red, Green, Blue 등의 컬러 패턴의 형성과 PDP 디스플레이의 정전기 방지를 위한 EMI 차폐막 형성을 위한 메탈 패턴 형성 등에 상기 그라비아 인쇄 방법을 적용하기 위한 연구가 이루어지고 있다.

그러나 통상 미세패턴을 형성하기 위한 그라비아 인쇄에서는 유리와 같은 대형 기판에 에칭 등의 방법으로 홈을 형성하여 인쇄판을 제작하며, 홈부에 채워진 잉크 전체가 아닌 일부만의 전사롤에 전사된 후 기판으로 전사되기 때문에 기판에 전사에 의해 형성된 패턴의 두께 균일성을 확보하기 위해 프레스(Press) 공정을 추가로 필요로 하게 되며, 이로 인해 패턴의 크기가 크고 stripe 형태의 패턴 형성에는 유용하나 컬러 필터의 블랙매트릭스(Black matrix)나 TFT 기판의 패턴 등 정밀한 패턴의 형성에는 적합하지 않다. 이에, 정밀한 미세 패턴 형성을 위해서는 주로 리버스 오프셋 인쇄 방식이 채용된다.

리버스 오프셋 프린팅 방법은 그라비아 인쇄와는 달리 블랭킷에 잉크를 도포한 후, 홈부를 갖는 인쇄판의 돌출부를 블랭킷에 도포된 잉크에 접촉시켜 원하지 않는 패턴부를 먼저 제거하고 블랭킷에 남아 있는 패턴부를 기판으로 전사하는 방식으로 패턴을 형성하는 방법으로서, 컬러 필터의 컬러 패턴뿐만 아니라 BM과 TFT 등의 다양한 모양의 미세한 패턴을 형성할 수 있을 뿐만 아니라, 비용이 절감되고, 생산속도가 향상된다는 측면에서 매우 각광받는 기술이지만, 정밀한 패턴을 얻기 위해서는 양질의 블랭킷이 요구되며, 일정한 모양의 패턴을 유지하기 어려운 단점이 있다.

잉크젯 프린팅 방법의 경우, 잉크를 흩뿌리는 방식으로 인해 롤 프린팅 방법보다 재료의 소모량이 적고 마스크 또는 인쇄판의 제작이 불필요하다는 장점이 있어 컬러필터 기판의 제조에 더욱 효과적이다. 그러나 이러한 잉크젯 프린팅 방법은 잉크를 젯팅 하였을 때 패턴의 모양을 안정적으로 유지하기 위해 프린팅 대상물 상에 격벽이 반드시 필요하다.

따라서, 이러한 잉크젯 방식의 장점을 유지하면서보다 간소하게 우수한 품질의 컬러필터를 제조할 수 있는 방법에 대한 연구가 계속적으로 요구되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 필요에 의하여 안출된 발명으로서, 잉크젯 프린팅 방식을 이용하여 컬러필터를 제조함에 있어, 롤 프린팅 방식에 사용되던 블랭킷 및 인쇄롤을 이용하여, 상기 블랭킷 상에 패턴 모양의 홈부를 직접 형성하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 블랭킷 상에 직접 패턴 모양의 홈부를 형성하고 그 홈부에 잉크를 젯팅하여 기판에 패턴을 전사함으로써, 별도의 격벽 장치가 없더라도 안정적으로 패턴 모양을 유지하고 미세 패턴을 간소한 방법으로 기판에 형성할 수 있는 컬러필터 기판 제조장치 및 이를 이용한 컬러필터 기판 제조방법의 제공을 목적으로 한다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여,

본 발명은, 패턴 모양의 요철이 형성된 인쇄층을 제공한다. 상기 패턴은 BM 패턴, R, G, B 셀 패턴 및 컬럼 스페이서 패턴으로 이루어진 군에서 선택한 1종 이상의 패턴일 수 있다.

상기 인쇄층은 PDMS (poly-di-methyl-siloxane)와 같이 실리콘을 함유하는 유기중합체 혹은 폴리우레탄 재질의 유기중합체로 만들어질 수 있으며, 그 중 바람직하게는 PDMS와 같이 실리콘을 함유하는 유기중합체로 만들어진다. 상기 PDMS와 같이 실리콘을 함유하는 유기중합체 재질로 블랭킷의 인쇄층을 만들 경우, 인쇄층 내부로의 잉크 내지는 용제의 흡수가 용이하지 않으면서 블랭킷의 바람직한 내구성도 갖추므로 홈부에 채워진 잉크가 원하는 형상을 유지하며 기판으로 용이하게 전사될 수 있기 때문이다.

상기 인쇄층은 다수의 볼록부와 다수의 홈부를 구비하며, 상기 볼록부 상면에 잉크와 부착력이 작은 코팅층을 더 포함할 수 있다.

상기 코팅층은 불소계 계면활성제를 함유하는 용액이나 불소함량이 높은 단량체로부터 제조된 고분자 용액을 이용하여 형성할 수 있다.

본 발명은, 패턴 모양의 요철이 형성된 모듈(module)용 기판을 제작하는 단계; 상기 기판 위에 유기중합체를 도포하고 경화시키는 단계; 및 상기 유기중합체가 경화된 이후, 유기중합체 층을 기판과 분리하는 단계를 포함하는 인쇄층의 제조방법을 제공한다.

또한 본 발명은, 상기 인쇄층을 포함하는 블랭킷을 제공한다.

상기 블랭킷은 지지층을 제조하는 단계; 상기 지지층의 표면 일면에 쿠션층 형성 혼합물을 도포하고 경화하여 쿠션층을 형성하는 단계; 상기 인쇄층의 제조방법으로 제조된 인쇄층을 상기 지지층을 반전시켜 반대측 일면에 형성하는 단계를 거쳐 제조된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 방식의 컬러필터 기판 제조장치는, 상기 블랭킷, 상기 블랭킷이 기판 위로 회전가능 하도록 블랭킷을 감을 수 있는 인쇄롤, 및 상기 회전하는 블랭킷에 잉크를 토출하는 토출장치를 구비한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 방식의 컬러필터 기판 제조방법은, 상기 블랭킷의 제조방법으로 블랭킷을 마련하는 단계; 상기 블랭킷이 기판 위로 회전가능 하도록 블랭킷을 감을 수 있는 인쇄롤을 마련하는 단계; 상기 블랭킷을 인쇄롤에 감는 단계; 상기 블랭킷이 감긴 인쇄롤을 회전시키면서 블랑킷의 홈부에 토출장치로부터 토출된 잉크를 충진하는 단계; 및 상기 잉크가 충진된 블랭킷이 감긴 인쇄롤이 일정 속도로 회전하여 패턴이 기판상에 전사하는 단계를 포함한다.

상기 블랭킷의 홈에 잉크를 충진하는 단계에서 인쇄롤이 회전하는 속도는 10 ~ 200 mm/s 범위 내가 바람직하다. 상기 속도가 이 범위 미만에서는 잉크가 볼록부 높이를 넘어서까지 토출되어 볼록부에도 잉크가 부착되어 불량패턴 형성의 우려가 있을 뿐만 아니라 잉크를 홈에 충진하는데 많은 시간이 소요되어 공정시간이 길어지며, 상기 범위를 초과하는 경우에는 빠른 속도로 인하여 홈부에 잉크가 충분히 충진 되지 않아 패턴의 전사가 불완전하게 될 뿐만 아니라 모양이 변형되어 전사될 수도 있다.

본 발명은, 상기 잉크젯 프린팅 방식의 컬러필터 기판 제조방법에 의하여 만들어진 컬러필터 기판을 제공한다.

본 발명에 따른 잉크젯 프린팅 방식의 컬러필터 기판의 제조장치 및 이를 이용한 컬러필터 기판 제조방법은 종래 공정보다 간소화되어 시간 및 비용을 절약할 수 있으며, 재료의 소모량이 적고 마스크 또는 인쇄판의 제작이 불필요하며 패턴의 모양을 안정적으로 유지할 수 있어 우수한 품질의 컬러필터 기판을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 블랭킷의 구조 단면도를 간략히 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 코팅층를 더 포함하는 블랭킷의 구조 단면도를 간략히 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 블랭킷의 인쇄층 제조방법을 간략히 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 방식의 컬러필터 기판 제조방법을 간략히 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 컬러필터 기판 상에 컬럼 스페이서를 형성하는 방법을 간략히 나타낸 도면이다.

본 발명은 잉크젯 프린트 방식의 컬러필터 기판 제조 장치 및 이를 이용한 컬러필터 기판 제조방법에 있어서, 패턴 모양의 요철이 형성된 인쇄층을 포함하는 블랭킷을 이용하여 기판상에 별다른 격벽 장치가 없더라도 안정적으로 패턴을 형성하는 특징이 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.

잉크젯 프린트 방식의 컬러필터 기판 제조 장치는 크게 블랭킷(1), 인쇄롤(2) 및 토출장치(3)를 포함한다. 상기 블랭킷(1)은 크게 인쇄층(11), 지지층(12) 및 쿠션층(13)을 포함한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 블랭킷(1)의 구조 단면도를 간략히 나타낸 도면이며, 도 1을 참조하여 구체적으로 인쇄층(11)에 대하여 알아본다.

상기 인쇄층(11)은 토출장치(3)로부터 토출된 잉크(31)가 직접 부착되어 기판(4)과 접촉함으로써 기판상에 잉크를 부착시키는 역할을 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄층(11)은 종래의 요철이 없는 인쇄층과 달리 다수의 요철이 형성되어 있는 인쇄층(11)으로, 상기 요철은 홈부와 볼록부를 포함하며, 요철의 볼록한 부분을 볼록부(112)라 하고 오목한 부분을 홈부(111)라 한다. 상기 인쇄층(11)은 본 발명이 필수적인 구성요소이며, 다수의 홈부(111)를 포함함으로 인하여 하기 설명할 본 발명이 목적하는 효과를 거둘 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄층(11)은 볼록부(112)를 제외한 홈부(111)에만 잉크가 충진이 되며, 볼록부 부분은 잉크가 부착되지 않는 것을 특징으로 한다. 이러한 특징으로 인하여 기판(4)상에 별다른 격벽 장치가 없더라도 안정적으로 홈부(111)에 충진된 잉크를 기판상에 전사할 수 있다.

상기 홈부(111)의 크기 및 형상은 특별히 한정하지 않으며, 기판상에 전사하고자 하는 패턴(5)의 모양에 따라 그 크기 및 형상이 정하여진다.

상기 패턴은 특별히 한정하지는 않으나, 예를 들어 BM 패턴, R, G, B 셀 패턴 및 컬럼 스페이서 패턴으로 이루어진 군에서 선택한 1종 이상의 패턴일 수 있다.

상기 살펴본 바와 같이 컬러필터 기판 제조 장치에 있어서, 패턴 모양의 홈부가 형성된 인쇄층을 이용함으로써, 시간 및 비용이 절약되며 우수한 품질의 컬러필터 기판을 제조할 수 있는 컬러필터 제조 장치를 제공할 수 있다.

상기 인쇄층의 두께는 지지층과 인쇄층의 경계부터 홈부까지의 길이이며, 그 두께는 보통 0.1 ~ 1.0mm의 범위 내이나 특별히 이에 한정하지는 않는다.

상기 인쇄층(11)은 그 재질이 잉크와 부착력이 있고, 블랭킷의 바람직한 내구성을 갖게 하되, 인쇄층 내부로의 잉크 내지는 용제의 흡수가 용이하지 않고, 홈부에 채워진 잉크가 기판으로 용이하게 전사될 수 있는 유기중합체로 만들어질 수 있다.

상기 유기중합체는 PDMS (poly-di-methyl-siloxane)과 같이 실리콘을 함유하는 유기중합체 혹은 폴리우레탄 재질의 유기중합체일 수 있으며, 그 중 실리콘을 포함하는 유기중합체가 바람직하다.

본 발명은 더 나아가, 코팅층(114)를 더 포함하는 인쇄층(11)을 제공한다.

구체적으로 상기 인쇄층(11)의 볼록부(112)부분에 잉크가 부착이 되면 패턴 모양의 홈부(111)에 충진된 잉크뿐만 아니라 볼록부(112) 부분의 잉크까지 기판상에 전사가 되므로 원하지 않는 불량패턴이 형성된다. 이러한 불량 패턴 형성을 방지하기 위하여 도 2와 같이 볼록부 상면(113)에 잉크와 부착력이 작은 코팅층 (114)을 형성하는 것이 바람직하다. 도 2는 코팅층의 위치를 표시하기 위하여 코팅층을 실제 도포하는 두께보다 매우 두껍게 표현하였으나, 상기 코팅층은 매우 얇은 층으로 홈부의 외벽에 코팅층이 포함되어 잉크의 완전한 충진이 어려운 상태가 아님을 명시한다.

상기 코팅층(114)은 잉크(31)와 부착력이 작은 물질로 코팅을 하여 토출장치(3)로부터 잉크(31)가 볼록부(112)에 토출되더라도 볼록부에는 잉크가 부착되지 않고, 패턴 모양의 홈부(111)에만 잉크가 부착되어 불량 패턴을 방지할 수 있는 역할을 한다.

상기 코팅층은 볼록부의 표면장력을 매우 크게 낮추어 줄 수 있는 불소계 계면활성제를 함유하는 용액이나 불소함량이 높은 단량체로부터 제조된 고분자 용액을 이용하여 형성할 수 있으나, 코팅층 형성 물질이 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 불소계 계면활성제는 당 업계에서 사용하는 공지의 것을 사용할 수 있으며, 그 예로 암모늄 퍼플루오로알킬설포네이트(Ammonium perfluoroalkylsulfonate), 퍼플루오로알킬 에톡실레이트(Perfluoroalkyl ethoxylate), 소듐 도데실벤젠설포네이트(Sodium dodecylbenzenesulfonate), 칼슘 도데실벤젠설포네이트(Calcium dodecylbenzenesulfonate), 소듐 디옥틸설포숙시네이트(Sodium dioctylsulfosuccinate), 소듐 폴리옥시에틸렌 알킬아릴설페이트(Sodium polyoxyethylene alkylarylsulfate), 암모늄 폴리옥시에틸렌 알킬설페이트(Ammounium polyoxyethylene alkylsulfate), 암모늄 폴리옥시에틸렌 알킬아릴설페이트(Ammounium polyoxyethylene alkylarylsulfate), 암모늄 퍼플루오로알킬설포네이트(Ammonium perfluoroalkylsulfonate), 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르 설페이트(Polyoxyethylene alkyl ether sulfate)등을 들 수 있다.

상기 불소함량이 높은 단량체로부터 제조된 고분자는 당 업계에서 사용하는 공지의 것을 사용할 수 있으며, 그 예로 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중합체(FEP), 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로(알킬비닐에테르) 공중합체(PFA), 에틸렌-테트라플루오로에틸렌 공중합체(ETFE), 에틸렌-클로로트리플루오로에틸렌 공중합체(ECTFE) 등을 들 수 있다.

본 발명의 인쇄층은 패턴 모양의 홈부를 형성하는 과정을 제외하면 특별한 제한 없이 종래의 제조방법에 의하여 제조가 가능하나, 예를 들어 도 3을 참조하여 상기 패턴 모양의 홈부(111)가 형성된 인쇄층(11)의 제조방법을 살펴본다. 먼저 목적하는 패턴 모양의 요철이 형성된 모듈(module)용 기판(6)을 제작한다. 다음으로 상기 모듈(module)용 기판(6) 위에 유기 중합체를 도포하고 경화시킨다. 상기 유기중합체가 경화된 이후 유기중합체 층을 모듈(module)용 기판(6)과 분리하면 목적하는 패턴모양의 홈부(111)가 형성된 인쇄층(11)을 제작할 수 있다.

도 1을 참조하면, 상기 제작된 패턴 모양의 홈부(111)가 형성된 인쇄층(11)은 지지층(12)위에 형성된다.

상기 지지층(12)은 상기 인쇄층(11)과 쿠션층(13)을 지지하는 역할을 하며, 지지층의 재질로는 인쇄층과 쿠션층의 신축을 억제하고, 인쇄의 정밀도를 향상시키기 위하여 신축성이 작은 필름을 사용하는 것이 바람직하다. 특히 상온에서의 인장 탄성률이 1000MPa 이상, 특별히 2000~5000MPa 인 수지의 필름이 적당하다. 이러한 조건을 만족하는 수지 필름이라면 공지의 것을 사용할 수 있으며, 그 예로는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate, PET) 등의 폴리에스테르 필름, 폴리카보네이트(Polycarbonate)필름, 고밀도폴리에틸렌필름(High density polyethylene, HDPD), 폴리프로필렌 필름(Polypropylene, PP) 등을 들 수 있다.

상기 지지층(12)의 두께는 제한이 없으나, 0.1~0.5㎜인 것이 적당하고, 0.2~0.45㎜것이 바람직하다. 기재의 두께가 이 범위 미만에서는 해당 기재에 의한 쿠션층이나 인쇄층을 보강하고 지지하는 효과가 불충분할 수 있고, 상기 범위를 초과하는 경우에는 블랭킷의 두께를 두껍게 하여 인쇄롤에 블랭킷이 감길 때 잘 말리지 않는 문제가 발생할 수 있다.

도 1을 참조하면, 상기 지지층(12)은 쿠션층(13) 위에 형성하게 된다.

상기 쿠션층(13)은 상기 인쇄층(11)의 표면이 균일하지 않은 경우에, 이러한 두께 차이를 보상해주는 역할을 하며, 인쇄층(11)과 마찬가지로 주로 PDMS 재질의 foam이나 폴리우레탄 재질의 foam 구조로 제작되나 특별히 이에 한정하지 않는다.

상기 쿠션층(13)의 두께는 제한되지 않으나 0.05~2㎜인 것이 적당하고, 0.3~1㎜인 것이 바람직하다. 쿠션층(13)의 두께가 이 범위 미만에서는 해당 쿠션층(13)의 인압조절 효과가 충분히 얻어지지 않을 우려가 있고, 상기 범위를 초과하는 경우에는 상대적으로 기재의 두께가 작아 기재의 층들 간의 지지효과가 떨어지는 문제점이 발생할 우려가 있다.

상기 살펴본 패턴 모양의 홈부(111)가 형성된 인쇄층(11)은 지지층(12)위에 형성되며, 상기 인쇄층(11)이 형성된 지지층(12)의 반대면에 쿠션층(13)이 형성되어 블랭킷(1)을 이룬다. 이러한 블랭킷(1)은 인쇄롤(2)에 의하여 기판 위로 회전이 가능하다.

구체적으로, 도 4을 참조하면 상기 인쇄롤(2)은 상기 블랭킷(1)이 기판(4) 위로 회전가능 하도록 블랭킷(1)을 감을 수 있는 것으로, 블랭킷(1)의 쿠션층(13)이 인쇄롤(2)의 표면을 감싸게 된다.

상기 인쇄롤은 공지된 바와 같이 SUS(Steel Use Stainless)재질의 금속에 의하여 만들어지며, 그 길이와 직경은 특별히 한정되지는 않으나, 인쇄롤의 길이는 사용되는 기판의 폭의 1.1 ~ 1.3배의 길이를 갖도록 하는 것이 바람직하고, 인쇄롤의 직경은 인쇄롤의 둘레의 길이가 사용되는 기판의 길이의 1.1~1.5배가 되도록 하는 것이 바람직하다. 인쇄롤의 길이와 직경이 상기 범위 미만일 경우에는 인쇄롤에 감기는 인쇄층이 기판 전체에 패턴을 전사할 만큼 충분히 넓지 못하게 되며, 상기 범위를 넘어서는 경우에는 필요 이상으로 인쇄롤의 크기가 커져서 비효율적이게 된다.

상기 블랭킷(1)이 감긴 인쇄롤(2)이 기판 위로 회전을 함과 동시에 기판(4)은 상기 인쇄롤(2)의 회전방향과 상응하는 방향으로 전진한다. 이때 블랭킷(1)의 인쇄층(11)이 기판과 접촉됨으로써 인쇄층(11) 패턴 모양의 홈부(111)에 충진된 잉크(31)가 기판(4)상에 전사된다.

상기 블랭킷(1)의 홈에 잉크를 충진하는 단계에서 인쇄롤(2)이 회전하는 속도는 10 ~ 200 mm/s 범위 내가 바람직하다. 상기 속도가 이 범위 미만에서는 잉크(31)가 볼록부(112) 높이를 넘어서까지 토출되어 볼록부(112)에도 잉크가 부착되어 불량패턴 형성의 우려가 있을 뿐만 아니라 잉크를 홈에 충진하는데 많은 시간이 소요되어 공정시간이 길어지며, 상기 범위를 초과하는 경우에는 홈부(111)에 잉크(31)가 충분히 충진되지 않아 기판(4) 상에 원하는 패턴(5)이 전사되지 않을 문제가 발생할 수 있다. 또한 상기 잉크가 충진된 블랭킷이 감긴 인쇄롤로부터 기판상에 패턴을 전사하는 단계에서 인쇄롤의 회전속도 10 ~ 200 mm/s 범위 내가 바람직하다. 상기 속도가 이 범위 미만에서는 패턴을 전사하는데 많은 시간이 소요되어 공정시간이 길어지며, 상기 범위를 초과하는 경우에는 빠른 속도로 인해 패턴의 전사가 불완전하게 될 뿐만 아니라 모양이 변형되어 패턴이 전사될 수도 있다.

상기 잉크(31)는 토출장치(3)로부터 토출이 되며, 인쇄층의 볼록부(112)에는 잉크를 토출하지 아니하고 홈부(111)에만 잉크를 토출한다.

상기 토출장치(3)는 잉크(31)의 두께를 고려하여 블랭킷(1)과 일정거리 이격되어 배치되며, 잉크를 토출하는 장치이면 제한없이 사용할 수 있으나, 예를 들어 Thermal type 혹은 Piezo type의 nozzle이 장착된 토출장치를 사용할 수 있다.

본 발명은 상기 살펴본 바와 같이 패턴 모양의 홈부가 형성된 인쇄층을 포함하는 블랭킷(1); 블랭킷(1)이 기판 위로 회전이 가능하도록 하는 인쇄롤(2); 및 패턴 모양의 홈부(111)에 잉크를 충진하는 토출장치(3);를 포함하는 우수한 품질의 컬러필터 기판을 제조할 수 있는 컬러필터 기판 제조장치를 제공한다.

상기 컬러필터 기판 제조 장치를 이용하여 우수한 품질의 컬러필터 기판을 제조할 수 있다. 구체적으로 도 4를 참조하면, 토출장치(3)에서 토출된 잉크가 블랭킷(1)의 패턴 모양의 홈부(111)에 충진된다. 이때 블랭킷을 감은 인쇄롤이 회전하여 블랭킷의 패턴 모양의 홈부(111) 모두에 잉크가 충진되도록 한다.

상기 잉크가 충진되는 단계는 블랭킷(1)의 일 방향에서 잉크(31)가 충진됨과 동시에 다른 일 방향에서는 기판(4)상에 잉크가 전사되는 방법, 즉 잉크의 충진과 전사가 동시에 진행될 수도 있고, 블랭킷(1)의 홈부(111)에 잉크를 모두 충진한 다음 기판(4)을 준비하여 기판상에 잉크를 전사하는 방법, 즉 잉크의 충진과 전사를 분리하여 진행할 수도 있다.

상기 잉크(31)가 충진된 블랭킷(1)을 감은 인쇄롤(2)은 기판 상을 10 ~ 200 mm/s 범위 내의 속도로 회전하며, 이와 동시에 기판은 인쇄롤의 회전방향과 상응하는 방향으로 전진한다.

상기 블랭킷을 감은 인쇄롤이 기판 상을 회전하는 동안 블랭킷의 인쇄층(11)은 기판(4)과 접촉된다. 상기 인쇄층(11)의 패턴 모양의 홈부(111)에 충진된 잉크는 인쇄층과 기판이 접촉되었을 때 기판상으로 전사한다. 따라서 인쇄층(11)의 패턴 모양의 홈부(111)와 상응하는 패턴(5)이 별다른 격벽 장치가 없는 기판(4)상에 형성될 수 있다.

상기와 같은 방법으로 BM 패턴의 홈부를 갖는 인쇄층; R, G, B 셀 패턴의 홈부를 갖는 인쇄층; 및 컬럼 스페이서 패턴의 홈부를 갖는 인쇄층;을 포함하는 컬러필터 제조장치를 통하여 블랙매트릭스(BM), 레드(Red), 그린(Green), 블루(Blue), 오버코트(Over Coat) 및 컬럼 스페이스 패턴이 형성된 컬러필터를 간소하게 우수한 품질로 제조할 수 있다.

이하, 하기의 구체적인 예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명의 범위가 하기 예에 한정되는 것은 아니다.

1. 인쇄층의 제조

컬럼 스페이서 패턴 모양의 요철이 형성된 인쇄 기판을 제조하기 위해 유리 기판에 컬럼 스페이서용 photoresist를 이용하여 포토리소그래피 공정을 통해 두께 4~8㎛의 컬럼 스페이서 패턴을 형성하여 마스터 몰드(Master mold)를 제조하였다.

다음으로 PDMS는 Sylgard 184 (Dow Corning, USA)를 10:1의 베이스:경화제 비율로 혼합하고 기포를 제거한 후, 이를 상기 마스터 몰드에 약 20cm X 40cm의 영역으로 어플리케이터를 이용하여 골고루 도포하여 캐스팅하고, 90℃에서 1시간 경화시켜 두께 600㎛의 컬럼 스페이서 패턴 모양의 홈부가 형성된 인쇄층을 제작하였다. 그리고 나서 점착제를 이용하여 두께 350㎛의 polyethylene terephthalate (PET) 필름을 지지층으로 붙여 PDMS 인쇄층 패드를 완성하였다. 그리고 나서 점착제를 이용하여 두께 350㎛ 폴리우레탄 발포 필름을 붙여, 인쇄층-지지층-쿠션층으로 구성된 두께 1,300㎛의 블랑킷을 제조하였다.

2. 컬러필터 기판 제조 장치의 제조

상기 블랭킷을 SUS재질의 금속 인쇄롤에 장착하였는데, 인쇄롤에는 Servo moter를 장착하여 회전속도를 조절할 수 있다.

토출장치는 잉크가 토출되는 Piezo 타입의 노즐과 잉크를 저장하고 있는 저장부를 포함하는 것으로 블랭킷과 100 ~ 1,000㎛의 거리를 두어 블랭킷의 상면에 배치하여 블랭킷이 감긴 인쇄롤이 회전하는 동안 블랭킷의 인쇄층에 형성된 패턴의 홈부에 잉크 토출부로부터 토출된 잉크가 채워지도록 하였다.

3. 컬러필터 기판의 제조

상기 제조한 컬러필터 기판 제조장치를 이용하여 컬러필터 기판을 제조하였다. 우선 토출장치로 블랭킷의 컬럼 스페이서 패턴 모양의 홈부에 잉크를 충진하였다. 이때 블랭킷을 감은 인쇄롤이 회전하며 블랭킷의 일방향에서는 계속하여 잉크가 충진됨과 동시에 다른 일 방향에서는 기판상에 패턴의 전사가 진행되었다.

상기 기판은 블랙매트릭스(BM), 레드(Red), 그린(Green), 블루(Blue), 오버코트(Overcoat)가 차례대로 형성되어 있는 기판이며, 블랭킷이 감긴 인쇄롤이 회전하는 방향과 상응하는 방향으로 전진하도록 컨베이어 벨트에 의하여 이동이 되도록 하였다. 상기 속도는 인쇄롤의 회전 속도에 따라 결정이 되며 본 실시예에서 인쇄롤의 회전 속도는 10 ~ 200 mm/s이었다.

상기 블랭킷을 감은 인쇄롤을 기판 상으로 회전시켜 블랭킷의 인쇄층과 기판을 접촉시킴으로써, 상기 기판상으로 컬럼 스페이서 패턴이 전사되게 하여 컬러필터 기판을 제조하였다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것이 불과한 것으로 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

따라서 본 발명에 개시된 도면 및 이에 대한 설명은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것으로서 본 발명의 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1. 블랭킷
11. 인쇄층
111. 홈부
112. 볼록부
113. 볼록부 상면
114. 코팅층
12. 지지층
13. 쿠션층
2. 인쇄롤
3. 토출장치
31. 잉크
4. 기판
5. 패턴
6. 모듈(module)용 기판

Claims (16)

1. 패턴 모양의 요철이 형성된 인쇄층으로서,
   상기 인쇄층은 다수의 볼록부와 다수의 홈부를 구비하며,
   상기 볼록부 상면에 잉크와 부착력이 작은 코팅층을 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄층.
2. 제1항에 있어서, 상기 패턴은 BM 패턴, R, G, B 셀 패턴 및 컬럼 스페이서 패턴으로 이루어진 군에서 선택한 1종 이상의 패턴인 것을 특징으로 하는 인쇄층.
3. 제1항에 있어서, 상기 인쇄층은 PDMS(Poly-Di-Methyl-Siloxane) 또는 폴리우레탄으로 만들어지는 것을 특징으로 하는 인쇄층.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서, 상기 코팅층은 불소계 계면활성제를 함유하는 용액이나 불소함량이 높은 단량체로부터 제조된 고분자 용액을 이용하여 형성된 것을 특징으로 하는 인쇄층.
6. 제1항 내지 제3항, 및 제5항 중 어느 한 항에 따른 인쇄층을 포함하는 블랭킷.
7. 패턴 모양의 요철이 형성된 모듈(module)용 기판을 제작하는 단계; 상기 기판 위에 유기중합체를 도포하고 경화시키는 단계; 및 상기 유기중합체가 경화된 이후, 유기중합체 층을 기판과 분리하는 단계;를 포함하는 인쇄층의 제조방법으로서,
   상기 인쇄층은 다수의 볼록부와 다수의 홈부를 구비하며,
   상기 볼록부 상면에 잉크와 부착력이 작은 코팅층을 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄층의 제조방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 패턴은 BM 패턴, R, G, B 셀 패턴 및 컬럼 스페이서 패턴으로 이루어진 군에서 선택한 1종 이상인 것을 특징으로 하는 인쇄층의 제조방법.
9. 제7항에 있어서, 상기 유기중합체는 PDMS(Poly-Di-Methyl-Siloxane) 또는 폴리우레탄인 것을 특징으로 인쇄층의 제조방법.
10. 삭제
11. 제7항에 있어서, 상기 코팅층은 불소계 계면활성제를 함유하는 용액이나 불소함량이 높은 단랑체로부터 제조된 고분자 용액을 이용하여 형성된 것을 특징으로 하는 인쇄층의 제조방법.
12. 지지층을 제조하는 단계;
    상기 지지층의 표면 일면에 쿠션층 형성 혼합물을 도포하고 경화하여 쿠션층을 형성하는 단계;
    제7항 내지 제9항, 및 제11항 중 어느 한 항에 따른 인쇄층의 제조방법으로 제조된 인쇄층을 상기 지지층을 반전시켜 반대측 일면에 형성하는 단계;
    를 포함하는 블랭킷의 제조방법.
13. 잉크젯 프린팅 방식의 컬러필터 기판 제조장치에 있어서,
    제6항에 따른 블랭킷, 상기 블랭킷이 기판 위로 회전가능 하도록 블랭킷을 감을 수 있는 인쇄롤, 및 상기 회전하는 블랭킷에 잉크를 토출하는 토출장치를 포함하는 컬러필터 기판 제조장치.
14. 잉크젯 프린팅 방식의 컬러필터 기판 제조방법에 있어서,
    제12항에 따른 블랭킷의 제조방법으로 블랭킷을 마련하는 단계;
    상기 블랭킷이 기판 위로 회전 가능하도록 블랭킷을 감을 수 있는 인쇄롤을 마련하는 단계;
    상기 블랭킷을 인쇄롤에 감는 단계;
    상기 블랭킷 홈부에 토출장치로부터 토출된 잉크를 충진하는 단계; 및
    상기 잉크가 충진된 블랭킷이 감긴 인쇄롤이 일정 속도로 회전하여 패턴을 기판상에 전사하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러필터 기판 제조방법.
15. 제14항에 있어서, 상기 블랭킷이 감긴 인쇄롤의 속도는 10 ~ 200 mm/s 범위 내인 것을 특징으로 하는 컬러필터 기판 제조방법.
16. 제15항에 따른 컬러필터 기판 제조방법에 의하여 만들어진 컬러필터 기판.

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