KR20040098537A

KR20040098537A - 액체방울 토출 장치, 컬러 필터 제조 장치, 컬러 필터 및그 제조 방법, 액정 장치, 전자 기기

Info

Publication number: KR20040098537A
Application number: KR1020040032645A
Authority: KR
Inventors: 미즈타니세이고
Original assignee: 세이코 엡슨 가부시키가이샤
Priority date: 2003-05-14
Filing date: 2004-05-10
Publication date: 2004-11-20
Also published as: TWI255352B; JP4691874B2; CN1550794A; CN1278144C; JP2004341114A; TW200424573A; KR100658477B1; US20050035997A1; US7481883B2

Abstract

이 액체방울 토출 장치는, 피처리 기재 위에 패턴 형성용 재료를 함유하는 액상체를 토출함으로써 원하는 형상의 패턴을 형성하는 액체방울 토출 장치로서, 피처리 기재가 내부를 한 방향으로 이동하고, 상기 피처리 기재의 이동 방향과 교차하는 방향으로 배열된 복수의 액체방울 토출 헤드를 구비한 묘화부(描畵部)와, 묘화 전의 피처리 기재를 상기 묘화부를 향해 공급하는 급재부(給材部)와, 묘화 후의 피처리 기재를 상기 묘화부로부터 배출하는 제재부(除材部)를 구비하고, 상기 묘화부, 상기 급재부 및 상기 제재부가 상기 한 방향을 따라 배열됨과 동시에, 상기 복수의 액체방울 토출 헤드의 배열 방향과 교차하는 방향으로서 또한 상기 한 방향으로, 상기 복수의 액체방울 토출 헤드에 대해서 상기 피처리 기재를 상기 급재부 쪽으로부터 상기 제재부 쪽으로 상대 이동시키면서 상기 액체방울 토출 헤드로부터 액상체를 토출한다.

Description

액체방울 토출 장치, 컬러 필터 제조 장치, 컬러 필터 및 그 제조 방법, 액정 장치, 전자 기기{DROPLET DISCHARGE APPARATUS, MANUFACTURING APPARATUS FOR COLOR FILTER, COLOR FILTER, METHOD OF MANUFACTURING THEREFOR, LIQUID CRYSTAL APPARATUS, AND ELECTRONIC APPARATUS}

본 발명은 액체방울 토출 장치, 컬러 필터 제조 장치, 컬러 필터 및 그 제조방법, 액정 장치, 전자 기기에 관한 것이다.

본 출원은, 2003년 5월14일에 출원된 일본국 특허 출원 제2003-135875호에 대해 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

최근, 컴퓨터 디스플레이나 대형 텔레비전 등의 전자 기기의 발달에 수반하여, 액정 표시 장치, 특히 컬러 액정 표시 장치의 사용이 증가하고 있다. 이런 종류의 액정 표시 장치에는, 통상, 표시 화상을 컬러화하기 위하여 컬러 필터가 이용되고 있다. 컬러 필터에는, 예를 들어 유리 기판에 대해서 R(빨강), G(초록), B(파랑)의 잉크를 소정의 패턴으로 토출시켜, 이 잉크를 기판 위에서 건조시킴으로써 착색층을 형성하는 것이 있다. 이러한 기판에 대해 잉크를 토출하는 방식으로서는, 예를 들어 잉크젯 방식의 액체방울 토출 장치가 채용되고 있다.

잉크젯 방식의 액체방울 토출 장치를 채용한 경우, 잉크젯 헤드로부터 유리 기판에 대해서 소정량의 잉크를 토출하여 착탄시킨다. 이 경우, 예를 들면 직교하는 2방향(X방향, Y방향)으로 이동 가능, 및 임의의 회전축을 중심으로 하여 회전할 수 있게 된 XYθ스테이지(stage)에 유리 기판을 탑재하고, 잉크젯 헤드를 고정시킨 타입의 장치를 사용할 수 있다. 이 타입의 장치는, XYθ스테이지의 구동에 의해 잉크젯 헤드에 대해서 유리 기판을 소정의 위치로 위치 결정한 뒤, 유리 기판을 X방향, Y방향으로 주사하면서 잉크젯 헤드로부터 잉크를 토출함으로써, 유리 기판의 소정의 위치에 잉크를 착탄시키는 구성으로 되어 있다.

이런 종류의 액체방울 토출 장치를 이용한 컬러 필터 제조 장치의 예가, 일본국 특개 2001-33614호 공보에 개시되어 있다. 이 문헌에 개시된 컬러 필터 제조장치는, 전(前) 공정으로부터 후(後) 공정으로 피처리 기판을 반송하는 메인 반송 라인의 옆쪽에, 각각 R, G, B의 3색의 착색층의 묘화(描畵)가 가능한 3대의 착색 장치(액체방울 토출 장치)를 구비하고 있다. 또한, 각 착색 장치와 메인 반송 라인 사이에는 각 착색 장치에 미착색의 유리 기판을 공급하기 위한 공급 컨베이어 및 착색이 끝난 유리 기판을 각 착색 장치로부터 배출하기 위한 배출 컨베이어가 구비되고, 메인 반송 라인과 공급 컨베이어 및 배출 컨베이어 사이에는 이들 컨베이어 사이에서 유리 기판을 이동 적재(移載)하기 위한 로봇이 구비되어 있다.

그런데, 일본국 특개 2001-33614호 공보에 개시된 컬러 필터 제조 장치에는, 이하와 같은 문제점이 있었다.

즉, 상기한 컬러 필터 제조 장치는, 메인 반송 라인의 옆쪽에 착색 장치를 갖고 있고, 전 공정 측으로부터 후 공정 측으로 반송되는 유리 기판을 메인 반송 라인으로부터 각 착색 장치 안으로 끌어들여 묘화를 행하고, 묘화 후에 재차 메인 반송 라인으로 되돌리는 구성이다. 그 때문에, 묘화 시에 각 착색 장치 안으로는 1매의 유리 기판밖에 존재할 수 없고, 메인 반송 라인에는 묘화 후의 유리 기판을 되돌리는 장소도 필요하게 된다. 따라서, 각 착색 장치 안에서 묘화를 행하고 있는 동안, 묘화 전의 유리 기판은 묘화 후의 유리 기판과 간섭하지 않는 위치에서 대기하지 않으면 안 되고, 묘화 후의 유리 기판이 메인 반송 라인에 되돌아온 시점에서 비로소 묘화 전의 유리 기판을 착색 장치로 끌어들이는 동작이 개시된다. 결과적으로, 이 컬러 필터 제조 장치는 1매의 유리 기판을 처리하는데 필요한 택트 타임이 길어져, 생산성에 뒤떨어지는 것이 된다.

이 장치는 근본적으로 이런 결점을 갖고 있기 때문에, 3대의 착색 장치를 구비하여 이들 착색 장치로 병행하여 묘화를 행함으로써 상기의 결점을 커버하고 있다. 그러나, 메인 반송 라인의 옆쪽에 3대의 착색 장치를 배치한 구성 때문에, 컬러 필터 생산 라인에 있어서 이 장치의 점유 스페이스가 매우 커져, 생산 라인의 장치 레이아웃 등에도 지장을 초래한다. 처리 효율을 올리기 위해서 착색 장치의 대수를 늘리면 늘릴수록, 당연하지만 점유 스페이스가 커지고, 이 문제가 커진다. 그리고 최근, 30∼60인치 등의 대형 액정 텔레비전이 시장에 제공되고 있으며, 이에 적응할 수 있는 대형 컬러 필터 제조 장치에 있어서는 특히 이 문제가 현저하게 된다.

또한, 상기 장치에 있어서는 메인 반송 라인과, 메인 반송 라인과 각 착색 장치 사이를 연결하는 반송 라인은 유리 기판의 반송 방향이 90˚ 다르고, 메인 반송 라인과 각 착색 장치 사이에 공급 컨베이어, 배출 컨베이어, 로봇 등의 각종 반송 장치가 필요하게 된다. 그 때문에, 장치 구성이 복잡하게 됨과 동시에, 이들 반송 장치의 구동 제어가 복잡해진다. 또한, 메인 반송 라인 위를 묘화 전의 유리 기판과 묘화 후의 유리 기판이 혼재(混在)하여 흐르므로 이들 기판을 분리하는 제어도 필요하게 되었다.

최근, 컬러 필터뿐만 아니라 잉크젯 방식의 액체방울 토출 장치를 이용한 유기 EL(Electro-Luminescence) 소자 등의 디바이스 형성 기술, 혹은 배선 형성 기술이 검토되고 있다. 위에서는 컬러 필터 제조 장치를 예로 들어, 종래의 기술과 그 문제점을 설명했지만, 상기 문제점은 이들 디바이스 형성 기술, 배선 형성 기술에도 공통적인 문제점이며, 보다 생산성이 뛰어난 제조 장치, 나아가서는 해당 제조 장치를 구성하는 액체방울 토출 장치의 실현이 요망되고 있다.

본 발명은 상기의 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로서, 생산성이 뛰어남과 동시에 장치 구성이 비교적 간단하고 점유 스페이스를 함부로 소비하는 일이 없는, 생산 라인에 매우 적합한 액체방울 토출 장치, 이것을 이용한 컬러 필터 제조 장치, 컬러 필터 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예인 컬러 필터 제조 장치의 개략 구성도.

도 2는 본 발명의 일실시예인 컬러 필터 제조 장치의 액체방울 토출 장치를 나타내는 사시도.

도 3은 액체방울 토출 장치의 묘화부를 나타내는 사시도.

도 4A 및 도 4B는 액체방울 토출 헤드의 배치를 나타내는 사시도.

도 5A 및 도 5B는 액체방울 토출 헤드의 내부 구성을 나타내는 사시도.

도 6은 컬러 필터 형성용 기판을 나타내는 사시도.

도 7A∼도 7G는 컬러 필터의 제조 방법을 순서를 쫓아 나타내는 공정 단면도.

도 8은 본 발명의 일실시예인 액정 장치의 단면도.

도 9는 본 발명의 전자 기기의 일실시예인 액정 텔레비전의 사시도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1 컬러 필터 제조 장치

2 잉크 수용층 형성 장치

3 R 착색층 형성 장치

4 G 착색층 형성 장치

5 B 착색층 형성 장치

6 본소성 장치(가열 장치)

34 액체방울 토출 헤드

61 급재부

62 표면 개질부

63 묘화부

64 검사부

65 가소성부(가열부)

66 제재부

67 통로

71 헤드 유닛

72 액체방울 토출 장치

S 기판(피처리 기재)

본 발명의 제 1 태양은, 피처리 기재(基材) 위에 패턴 형성용 재료를 함유하는 액상체를 토출함으로써 소망하는 형상의 패턴을 형성하는 액체방울 토출 장치로서, 피처리 기재가 내부를 한 방향으로 이동하고, 상기 피처리 기재의 이동 방향과 교차하는 방향으로 배열된 복수의 액체방울 토출 헤드를 구비한 묘화부(描畵部)와, 묘화 전의 피처리 기재를 상기 묘화부를 향해 공급하는 급재부(給材部), 묘화 후의 피처리 기재를 상기 묘화부로부터 배출하는 제재부(除材部)를 구비하고, 상기 묘화부, 상기 급재부 및 상기 제재부가 상기 한 방향을 따라 배열됨과 동시에, 상기 복수의 액체방울 토출 헤드의 배열 방향과 교차하는 방향으로서 또한 상기 한 방향으로, 상기 복수의 액체방울 토출 헤드에 대해서 상기 피처리 기재를 상기 급재부 쪽으로부터 상기 제재부 쪽으로 상대 이동시키면서 상기 액체방울 토출 헤드로부터 액상체를 토출한다.

또한, 여기서의「피처리 기재가 내부를 한 방향으로 흐르는」이라는 표현은,피처리 기재가 직선 형상으로 흐르는 것만을 의미하고 있고, 흐름의 방향은 불문한다. 따라서, 경우에 따라서는 피처리 기재가 직선 위를 역송(逆送)하는 것도 포함된 표현이다.

즉, 본 발명의 액체방울 토출 장치는, 피처리 기재가 내부를 한 방향으로 이동하는 묘화부와 급재부와 제재부를 피처리 기재의 이동 방향을 따라 배열한 것이다. 환언하면, 본 발명의 액체방울 토출 장치는, 급재부와 제재부를 연결하는 직선 형상의 피처리 기재 반송 라인의 도중에 묘화부를 구비한 구성으로 되어 있다. 또한, 복수의 액체방울 토출 헤드의 배열 방향과 교차하는 방향으로서 또한 상기 한 방향(급재부, 묘화부 및 제재부의 배열 방향)으로, 복수의 액체방울 토출 헤드에 대해서 피처리 기재를 급재부 쪽에서 제재부 쪽으로 상대 이동시키면서 액체방울 토출 헤드로부터 액상체를 토출함으로써 소망 형상의 패턴을 형성한다. 즉, 묘화 전의 피처리 기재를 묘화부의 일단(一端)으로부터 공급하고, 묘화 후의 피처리 기재를 묘화부의 타단(他端)으로부터 배출하는 구성이기 때문에, 피처리 기재를 묘화부 안으로 연속적으로 흐르게 할 수 있고, 복수의 액체방울 토출 헤드를 이용하여 한 방향만의 반송(搬送) 중에 단번에 묘화를 행할 수 있다. 그 때문에, 피처리 기재를 반송 라인으로부터 착색 장치 안으로 1매씩 끌어들이는 종래의 장치처럼, 묘화 전의 피처리 기재를 묘화 후의 피처리 기재와 간섭하지 않는 위치에서 대기시키는 따위의 시퀀스가 불필요해진다. 따라서, 1매의 피처리 기재를 처리하는데 필요한 택트 타임을 단축할 수 있어서 생산성이 뛰어난 장치를 실현할 수 있다.

또한, 급재부, 묘화부, 제재부가 직선 형상으로 배열되어 있고, 이른바 묘화부가 반송 라인 위에 배치되어 있기 때문에, 반송 라인의 옆쪽에 착색 장치가 배치된 종래의 장치에 비해서 장치의 점유 스페이스를 축소할 수 있다.

게다가, 종래 장치와 같은 피처리 기재의 반송 방향을 바꾸는 기능을 갖는 반송 장치가 불필요해지므로, 장치 구성을 간략화할 수 있다.

본 발명의 액체방울 토출 장치에 있어서는, 복수의 액체방울 토출 헤드와 피처리 기재가 상기 한 방향으로 상대 이동하기만 한다면 묘화가 가능하기 때문에, 액체방울 토출 헤드와 피처리 기재의 어느 한 쪽이 이동해도 좋고, 양쪽 모두 이동하는 구성도 좋다.

그렇지만, 각 구성을 비교하면 묘화 시에는 액체방울 토출 헤드가 장치 본체에 대해서 고정된 상태에 있는 편이 바람직하다.

액체방울 토출 헤드에는 액상체를 헤드로 공급하기 위한 배관이나 헤드 구동용 배선이 다수 접속되고 있기 때문에, 액체방울 토출 헤드 쪽을 이동시키는 것보다도 피처리 기재 쪽을 이동시키는 편이 장치 구성이 간단해지기 때문이다.

상기 급재부와 상기 묘화부 사이에는, 묘화 전의 상기 피처리 기재를 세정(洗淨)하는 세정부를 구비하는 것이 바람직하다.

이 구성에 의하면, 세정 뒤의 청정한 피처리 기재를 묘화부로 공급할 수 있으므로, 피처리 기재에 부착된 이물(異物) 등에 기인하는 묘화 불량의 발생을 억제할 수 있고, 제품 수율을 향상시킬 수 있다.

상기 급재부와 상기 묘화부 사이에는, 묘화 전의 상기 피처리 기재에 상기 액상체에 대한 습윤성을 개선하는 표면 개질(改質)을 시행하는 표면 개질부를 구비하는 것이 바람직하다. 여기서 말하는「액상체에 대한 습윤성을 개선하는 표면 개질」에는, 피처리 기재 상의 액상체를 토출해야 할 영역에 시행하는 친액(親液) 처리나, 액상체를 토출하지 않아야 할 영역에 시행하는 발액(撥液) 처리가 포함된다.

이 구성에 의하면, 피처리 기재 위의 원하는 영역에 액상체를 확실히 토출할 수 있고, 원하는 영역 이외의 영역에 액상체가 도포되거나, 원하는 영역 안에 액상체가 스며들어 확장되지 않는 등의 묘화 불량의 발생을 억제할 수 있어서 제품 수율을 향상시킬 수 있다.

상기 묘화부와 상기 제재부 사이에는, 상기 피처리 기재 위에 토출된 액상체를 가열하는 가열부를 구비하는 것이 바람직하다.

이 구성에 의하면, 묘화 후에 피처리 기재 위에 토출된 액상체를 가열함으로써, 액상체에 포함되는 용매를 휘발시켜 액상체를 소성(燒成)할 수 있다. 이에 의해, 예를 들면 다음 공정에서 다른 종류의 액상체를 토출할 때의 액상체 끼리의 혼재를 방지할 수 있다.

상기 묘화부와 상기 제재부 사이에는, 묘화 후의 상기 피처리 기재 위의 묘화 상태를 검사하는 검사부를 구비하는 것이 바람직하다.

이 구성에 의하면, 묘화 후에 피처리 기재 위의 묘화 상태를 검사함으로써 묘화 불량의 유무를 판정하고, 액상체가 토출된 피처리 기재의 양/불량을 선별할 수 있다. 경우에 따라서는, 불량의 피처리 기재를 수복(修復) 작업으로 되돌릴 수도 있다.

본 발명의 제 2 태양은, 다른 색의 착색층을 구비한 컬러 필터를 제조하는컬러 필터 제조 장치로서, 상기의 액체방울 토출 장치가 복수 구비되고, 각 액체방울 토출 장치에서 사용하는 상기 액상체가 각각 다른 색의 색소를 포함하여 각 액체방울 토출 장치가 다른 색의 착색층을 각각 형성한다.

즉, 본 발명의 컬러 필터 제조 장치는, 다른 색의 착색층, 예를 들면 R, G, B의 착색층을 각각 형성하는 복수의 액체방울 토출 장치를 구비하고, 이 액체방울 토출 장치를 상기의 액체방울 토출 장치로 구성한 것이다. 이 태양에 의하면, 생산성이 우수하고, 장치 구성이 간단하며 장치의 점유 스페이스가 비교적 작은 컬러 필터 제조 장치를 실현할 수 있다.

상기 복수의 액체방울 토출 장치의 후단(後段)에, 각 액체방울 토출 장치에 의해 형성된 다른 색의 착색층을 일괄하여 가열하는 가열 장치를 구비하는 것이 바람직하다.

이 구성에 의하면, 컬러 필터의 착색층을 이루는 액상체에 포함되는 용매를 휘발시켜, 액상체의 소성을 행할 수 있다. 예를 들면 각 액체방울 토출 장치마다 액상체를 가열하는 가열부를 설치한 경우, 이 가열부에 의한 가열을 가(假)소성으로 하고, 상기 가열 장치에서의 가열을 본(本)소성으로 하여 가열 조건을 각각 최적화하면 된다. 이 경우, 각 착색층 개별의 특성에 맞춘 소성이 가능해지고, 품질이 좋은 컬러 필터를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 3 태양은, 다른 색의 착색층을 구비한 컬러 필터의 제조 방법으로서, 상기의 컬러 필터 제조 장치를 이용해 상기 착색층을 형성한다.

이 태양에 의하면, 생산성 좋게 컬러 필터를 제조할 수 있으며 제조 비용의저감도 도모할 수 있다.

본 발명의 제 4 태양은, 다른 색의 착색층을 구비한 컬러 필터로서, 상기 컬러 필터의 제조 방법에 의해 제조된다.

이 태양에 의하면, 염가이며 품질이 좋은 컬러 필터를 제공할 수 있다.

본 발명의 제 5 태양은, 한 쌍의 기판 사이에 액정이 사이에 끼워진 액정 장치로서, 상기 컬러 필터를 구비한다.

이 태양에 의하면, 염가이며 품질이 좋은 컬러 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.

본 발명의 제 6 태양은, 전자 기기로서 상기 액정 장치를 구비한다.

이 태양에 의하면, 염가로 품질이 좋은 컬러 액정 표시부를 구비한 전자 기기를 실현할 수 있다.

(실시예)

이하, 본 발명의 일실시예를 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은, 본 실시예의 컬러 필터 제조 장치의 개략 구성도이며, R, G, B의 3색의 착색층을 구비한 컬러 필터를 제조하기 위한 장치이다.

본 실시예의 컬러 필터 제조 장치(1)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 기판의 반송 방향 상류 쪽으로부터 잉크 수용층 형성 장치(2), R 착색층 형성 장치(3), G 착색층 형성 장치(4), B 착색층 형성 장치(5), 본소성 장치(6)(가열 장치)가 배치되고, 이들의 장치가 임의의 반송 장치(도시 생략)를 통하여 연결된 것이다. 이 컬러 필터 제조 장치(1)에는, R, G, B의 각 착색층의 패턴을 구획하는 격벽(뱅크라고도 함)이 형성된 유리, 플라스틱 등으로 이루어지는 투명 기판(피처리 기재)이 공급된다. 잉크 수용층 형성 장치(2)는, 격벽으로 구획된 영역 안에 수지 조성물로 이루어지는 잉크 수용층을 하지(下地)층으로서 형성하기 위한 장치이다. R 착색층 형성 장치(3), G 착색층 형성 장치(4), B 착색층 형성 장치(5)는, 각각 뒤에 착색층이 되는 R, G, B의 잉크로 이루어지는 액상체를 도포하기 위한 장치이다. 본소성 장치(6)는, 도포 후의 R, G, B의 잉크로 이루어지는 액상체를 일괄해서 가열, 소성하기 위한 장치이다. 이들 장치 중, 잉크 수용층 형성 장치(2), R 착색층 형성 장치(3), G 착색층 형성 장치(4), B 착색층 형성 장치(5)의 4대에는, 본 발명의 액체방울 토출 장치(잉크젯 장치)가 이용되고 있다.

도 2는, 본 실시예의 컬러 필터 제조 장치(1)의 주요부인 액체방울 토출 장치의 부분만을 나타내는 개략 구성 사시도이다. 액체방울 토출 장치가 이용되는 잉크 수용층 형성 장치(2), R 착색층 형성 장치(3), G 착색층 형성 장치(4), B 착색층 형성 장치(5)의 기본 구성은 모두 동일하기 때문에, 여기에서는 R 착색층 형성 장치(3)를 일례로 해서 설명한다.

R 착색층 형성 장치(3)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 상류 쪽으로부터 하류 쪽(도 2에서의 우측에서 좌측)을 향해 급재부(61), 표면 개질부(62), 묘화부(63), 검사부(64), 가(假)소성부(65), 제재부(66)가 구비되어 있다. 큰 처리의 흐름으로서는, 급재부(61)로부터 공급된 묘화 전의 기판(S)에 대해, 표면 개질부(62)에 있어서 친액(親液) 처리, 발액(撥液) 처리가 시행되고, 묘화부(63)에 있어서 격벽(隔璧)으로 구획된 소정의 영역에 R의 잉크가 토출, 묘화된다. 이어서, 검사부(64)에 있어서 묘화 상태가 검사되고, 가소성부(65)에서 잉크의 가소성이 시행된 뒤, 묘화 후의 기판이 제재부(66)에 의해 배출된다. 본 장치에 있어서, 이들 각 부(61∼66)는 기판(S)의 흐름 방향을 따라 직선 형상으로 배치되어 있다. 또한, 본 장치(3)는 대형의 기판을 처리할 수 있는 대규모 장치이기 때문에, 작업자가 후술할 헤드 유닛의 메인티넌스를 행하기 위한 통로(67)가 설치되어 있다.

급재부(61) 및 제재부(66)는, 임의의 기판 반송 수단으로 구성할 수 있고, 예를 들면 롤러 컨베이어, 벨트 컨베이어 등이 이용된다. 표면 개질부(62)는, 플라즈마 처리실을 구비하고 있고, 친액 처리로서는 대기 분위기 중에서 산소를 반응 가스로 하는 플라즈마 처리(O₂플라즈마 처리)가 행해지고, 기판(S)의 표면 및 격벽의 측면이 친액화된다. 발액 처리로서는 대기 분위기 중에서 테트라플루오르 메탄(4불화탄소)을 반응 가스로 하는 플라즈마 처리(CF₄플라즈마 처리)가 행해지고, 격벽 윗면이 발액화된다.

도 3은, 묘화부(63)의 근방만을 나타내는 개략 구성 사시도이다.

묘화부(63)는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 한 방향으로 이동 가능한 스테이지(70) 상에 기판(S)을 흡착 유지하고, 그 상태로 기판(S)을 한 방향(도 3에서의 우측에서 좌측)으로 반송하는 구성으로 되어 있고, 기판(S)의 반송 방향과 직교하여 연장되는 헤드 유닛(71)이 장치 본체에 가설(架設)되어 있다. 즉, 본 실시예의 액체방울 토출 장치(72)는, 액체방울 토출 헤드 쪽이 이동하지 않고, 기판 쪽만 이동하는 구성이다. 헤드 유닛(71)은, 기판(S)의 반송 방향과 직교하는 방향으로 배열된 복수 개의 액체방울 토출 헤드(34)가 고정된 대형 기준 플레이트(74)를 구비하고 있다.

도 4A는 대형 기준 플레이트(74)를 액체방울 토출 헤드(34)의 노즐 쪽에서 본 사시도, 도 4B는 1개의 액체방울 토출 헤드(34)의 확대도(도 4A의 부호 H의 원내 확대도)이다. 이들의 도에 나타내는 바와 같이, 1매의 소형 기준 플레이트(73)에 대해서 1개의 액체방울 토출 헤드(34)가 고정되고, 1매의 대형 기준 플레이트(74)에 대해서 헤드의 개수만큼의 소형 기준 플레이트(73)가 고정되어 있다. 본 실시예의 경우, 복수 개의 액체방울 토출 헤드(34)는 복수 개씩 3열로 배열되어 있고, 각 열 사이에서 대형 기준 플레이트(74)의 길이 방향으로 어긋난 위치에 배치되어 있다. 또한, 각 액체방울 토출 헤드(34)는, 복수의 노즐(토출구, 도 4에서는 도시 생략)을 갖고 있다. 이 구성에 의해, 이 헤드 유닛(71)은, 대형 기준 플레이트(74)가 길이 방향, 즉 기판(S)의 반송 방향과 직교하는 방향으로 예를 들면 수 m라고 하는 긴 치수에 걸쳐 소정 피치로 잉크방울을 토출 가능하게 되어 있다. 또한, 액체방울 토출 헤드(34)의 배열 방향과 직교하는 방향으로 기판(S)을 반송하면서 잉크방울을 토출함으로써, 기판(S)의 전면(全面)에 걸쳐서 원하는 패턴 형상으로 R의 잉크를 묘화할 수 있다. 또한, 도 3에서의 부호 76은 잉크 탱크이다. 잉크 탱크(76)는, 잉크를 저장하는 것이고, 배관(도시 생략)을 통하여 잉크를 액체방울 토출 헤드(34)로 공급하는 것으로 되어 있다.

액체방울 토출 헤드(34)는, 예를 들면 피에조 소자에 의해서 액실(液室)을 압축해서 그 압력파로 액체를 토출시키는 것으로, 상술한 바와 같이 일렬 또는 복수 열로 배열된 복수의 노즐을 갖고 있다. 이 액체방울 토출 헤드(34)의 구조의 일례를 설명하면, 액체방울 토출 헤드(34)는 도 5A에 나타내는 바와 같이, 예를 들면 스테인리스제(製)의 노즐 플레이트(12)와 진동판(13)을 구비하고, 양자를 구획 부재(리저버 플레이트)(14)를 통하여 접합한 것이다. 노즐 플레이트(12)와 진동판(13) 사이에는, 구획 부재(14)에 의해서 복수의 공간(15)과 액체 풀(16)이 형성되어 있다. 각 공간(15)과 액체 풀(16)의 내부는 잉크로 채워져 있고, 각 공간(15)과 액체 풀(16)은 공급구(17)를 통하여 연통한 것으로 되어 있다. 또한, 노즐 플레이트(12)에는, 공간(15)으로부터 잉크를 분사하기 위한 노즐(18)이 형성되어 있다. 한편, 진동판(13)에는, 액체 풀(16)에 잉크를 공급하기 위한 구멍(19)이 형성되어 있다.

또한, 진동판(13)의 공간(15)에 대향하는 면과 반대쪽 면 위에는, 도 5B에 나타내는 바와 같이, 압전 소자(피에조 소자)(20)가 접합되어 있다. 이 압전 소자(20)는, 한 쌍의 전극(21) 사이에 위치하고, 통전하면 이것이 바깥 쪽으로 돌출하도록 하여 요곡(撓曲)하도록 구성된 것이다. 또한, 이러한 구성 하에 압전 소자(20)가 접합되어 있는 진동판(l3)은, 압전 소자(20)와 일체가 되어 동시에 바깥 쪽으로 요곡하도록 되어 있고, 이것에 의해서 공간(15)의 용적이 증대하도록 되어 있다. 따라서, 공간(15) 안에 증대된 용적(容積) 만큼에 상당하는 잉크가, 액체 풀(16)로부터 공급구(17)를 통하여 유입된다. 또한, 이러한 상태에서 압전 소자(20)로의 통전을 해제하면, 압전 소자(20)와 진동판(13)은 함께 원래의 형상으로 되돌아온다.

따라서, 공간(15)도 원래의 용적으로 되돌아옴으로써 공간(15) 내부의 잉크의 압력이 상승하고, 노즐(18)로부터 기판을 향해 잉크의 액체방울(L)이 토출된다.

또한, 액체방울 토출 헤드(2)의 잉크젯 방식으로서는, 상기의 압전 소자(20)를 이용한 피에조젯 타입 이외의 방식이라도 좋고, 예를 들어 에너지 발생 소자로서 전기 열변환체를 이용한 방식을 채용해도 좋다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 헤드 유닛(7l)의 길이 방향의 옆쪽에는, 흡인ㆍ클리닝부(80)가 설치되어 있다. 흡인ㆍ클리닝부(80)는 각 액체방울 토출 헤드(34)가 막힘 등에 의한 토출 불량을 방지하도록 소정의 빈도로 각 액체방울 토출 헤드(34)의 흡인ㆍ클리닝 작업을 하기 위한 것이다. 구체적인 구성으로서는, 흡인ㆍ클리닝부(80)에는, 흡인 시에 각 액체방울 토출 헤드(34)의 노즐을 막기 위한 캡핑 유닛(81)이나, 노즐과 그 주위를 닦기 위한 와이퍼(82)가 구비되어 있다. 또한, 헤드 유닛(71)의 하류 쪽에는 묘화 후의 기판(S)의 묘화 상태, 즉 소정의 위치에 잉크방울이 확실히 토출되고 있는지 여부를 검사하는 검사부(64)가 설치되어 있다. 검사부(85)는, 예를 들어 CCD 등을 이용한 라인 센서에 의해 구성되어 있다.

또한, 본 실시예의 경우, 검사부(85)에 의해 소정의 위치에 잉크가 토출되어 있지 않은 불량한 곳이 발견되었을 때에 그 곳에만 재차 잉크를 토출하여 불량한 곳을 보수하기 위한 보수용 헤드(86)가 헤드 유닛(71) 상류 쪽에 설치되어 있다. 보수용 헤드(86)가 헤드 유닛(71)의 상류 쪽에 위치하고 있기 때문에, 보수 시에만 스테이지(70)가 역(逆)방향(도 3에서의 왼쪽에서 오른쪽)으로 이동하도록 되어 있다. 보수용 헤드(86)는, 1개의 액체방울 토출 헤드(34)만을 갖고 있고, 기판(S)의반송 방향과 직교하는 방향으로 이동 가능하게 되어 있다. 또는, 보수용 헤드(86)는, 헤드 유닛(71)의 하류 쪽에 위치하고 있어도 되고, 그 경우에는 스테이지(70)가 역방향으로 이동할 필요는 없다. 또한, 검사부(85)의 하류 쪽에는, 예를 들어 레이저 건조 방식에 의한 가소성부(假燒成部)(65)가 설치되어 있다. 가소성부의 소성 조건은, R, G, B의 각 색에 따라서 각각 최적화된다.

이상, 액체방울 토출 장치의 구성을 R 착색층 형성 장치(3)의 예를 들어 설명했지만, 컬러 필터 제조 장치(1)의 초단(初段)에 있는 잉크 수용층 형성 장치(2)만은 표면 개질(改質)부(62)의 상류 쪽에 세정부(90)를 구비하고 있다. 잉크 수용층 형성 장치(2)에는 격벽이 형성된 기판(S)이 공급되지만, 이 세정부(90)에 있어서 기판(S)의 표면 개질을 행하기 전에 습식 세정, 오존 세정 등의 방법에 의해 기판(S)을 세정하고, 청정하게 된 기판(S)을 표면 개질부(62)에 공급하는 구성으로 되어 있다. 이 구성에 의해, 기판(S)에 부착된 이물(異物) 등에 기인한 묘화 불량의 발생을 억제할 수 있어서, 제품 수율을 향상시킬 수 있다.

다음으로, 본 실시예의 컬러 필터 제조 장치(1)를 이용한 컬러 필터의 제조 방법의 일례를 설명한다. 상기 컬러 필터 제조 장치(1)를 이용한 컬러 필터의 제조 방법은, 도 6에 나타내는 바와 같이 생산성을 높이는 관점에서 직사각형 형상의 기판(S) 위에, 복수개의 컬러 필터 영역(51)을 매트릭스 형상으로 형성할 때 적용할 수 있다. 이들 컬러 필터 영역(51)은, 후에 기판(S)을 절단함으로써 액정 표시 장치에 적합한 개개의 컬러 필터로서 사용할 수 있다. 또한, 각 컬러 필터 영역(51)에 있어서는, 도 6에 나타낸 바와 같이 R 잉크, G 잉크 및 B 잉크를 각각소정의 패턴, 본 예에서는 종래 공지의 스트라이프(stripe)형으로 형성하여 배치한다. 또한, 이 형성 패턴으로서는, 스트라이프형 외에 모자이크형이나 델타형 혹은 스퀘어형 등으로 해도 된다.

이러한 컬러 필터 영역(51)을 형성하는 데는, 우선 도 7A에 나타내는 바와 같이, 투명한 기판(S)의 한쪽 면에 대해 블랙 매트릭스(52)를 형성한다. 이 블랙 매트릭스(52)를 형성할 때에는, 광투과성이 없는 수지(바람직하게는 흑색 수지)를, 스핀 코팅 등의 방법으로 소정의 두께(예를 들면 2μm정도)로 도포하고, 포토리소그래피 기술을 이용해 패터닝한다. 이 블랙 매트릭스(52)의 격자로 둘러싸이는 최소의 표시 요소, 즉 필터 요소(53)에 대해서는, 예를 들면 X축 방향의 폭을 30μm, Y축 방향의 길이를 100μm 정도로 한다. 이 블랙 매트릭스는 충분한 높이를 갖고 있어, 잉크 토출 시의 격벽으로서 기능한다.

다음으로, 도 7B에 나타내는 바와 같이, 본 실시예의 컬러 필터 제조 장치(1)에서의 잉크 수용층 형성 장치(2)의 액체방울 토출 헤드(34)로부터 잉크 수용층이 되는 수지 조성물을 함유하는 잉크방울(54)(액상체)을 토출하고, 이것을 기판(S) 위에 착탄시킨다. 토출하는 잉크방울(54)의 양에 대해서는, 가열 공정에서의 잉크의 체적 감소를 고려한 충분한 양으로 한다. 그 다음에, 잉크 수용층 형성 장치(2)의 소성부에 있어서 잉크방울의 소성을 행하여 도 7C에 나타내는 바와 같은 잉크 수용층(60)으로 한다.

다음으로, 도 7D에 나타내는 바와 같이, R 착색층 형성 장치(3)의 액체방울 토출 헤드(34)로부터 R의 잉크방울(54R)(액상체)을 토출하고, 이것을 기판(S) 위에착탄시킨다. 토출하는 잉크방울(54R)의 양에 대해서는, 가열 공정에서의 잉크의 체적 감소를 고려한 충분한 양으로 한다. 그 다음에, R 착색층 형성 장치(3)의 가소성부(65)에 있어서 잉크의 가소성을 행하고, 도 7E에 나타내는 바와 같은 R 착색층(34R)으로 한다. 이상의 공정을, G 착색층 형성 장치(4), B 착색층 형성 장치(5)에 있어서도 반복하고, 도 7F에 나타내는 바와 같이 G 착색층(34G), B 착색층(34B)를 차례차례 형성한다. R 착색층(34R), G 착색층(34G), B 착색층(34B)을 전부 형성한 뒤, 본소성 장치(6)에 있어서 이들 착색층(34R, 34G, 34B)을 일괄해서 소성한다.

그 다음에, 기판(S)을 평탄화하고, 또한 착색층(34R, 34G, 34B)을 보호하기 위해, 도 7G에 나타내는 바와 같이 각 착색층(34R, 34G, 34B)이나 블랙 매트릭스(52)를 덮는 오버코팅 막(보호막)(56)을 형성한다. 이 오버 코팅 막(56)의 형성에 있어서는 스핀 코팅법, 롤 코팅법, 립핑법 등의 방법을 채용할 수도 있지만, 착색층(34R, 34G, 34B)의 경우와 마찬가지로 액체방울 토출 장치를 이용할 수도 있다.

본 실시예의 컬러 필터 제조 장치(1)를 구성하는 액체방울 토출 장치(72)는, 급재부(61)와 제재부(66)를 연결하는 직선 모양의 기판 반송 라인의 도중에 묘화부(63)를 구비하고, 복수의 액체방울 토출 헤드(34)의 배열 방향과 교차하는 방향으로 기판(S)을 이동시키면서, 액체방울 토출 헤드(34)로부터 잉크를 토출함으로써 원하는 형상의 패턴을 형성하는 것이다. 즉, 묘화 전의 기판(S)을 묘화부(63)의 일단(一端)으로 부터 공급하고, 묘화 후의 기판(S)을 묘화부(63)의타단으로 배출하는 구성이기 때문에, 기판(S)을 묘화부(63) 안으로 연속적으로 흐르게 할 수 있고, 1방향만의 반송 중에 복수의 액체방울 토출 헤드(34)를 이용하여 단번에 묘화를 행할 수 있다. 그 때문에, 기판(S)을 반송 라인으로부터 착색 장치 안으로 1매씩 끌어들이는 종래의 장치에 비해서, 1매의 기판을 처리하는데 필요한 택트 타임을 단축할 수 있어서, 생산성이 뛰어난 장치를 실현할 수 있다.

또한, 급재부(61), 묘화부(63) 및 제재부(66)가 직선 모양으로 배열되어 있기 때문에, 반송 라인의 옆쪽에 착색 장치가 배치된 종래의 장치에 비해서 장치의 점유 스페이스를 축소할 수 있다. 또한, 종래 장치와 같은 피처리 기재의 반송 방향을 바꾸는 기능을 갖는 반송 장치가 불필요하게 되므로, 장치 구성을 간략화할 수 있다.

또한, 각 액체방울 토출 장치(72)에 표면 개질부(62)가 설치되어 있으므로, 잉크를 토출하기 전에 기판 표면에 친액 처리나 발액 처리를 실시할 수 있고, 기판 위의 원하는 영역에 잉크를 확실하게 토출할 수 있다. 따라서, 원하는 영역 이외의 영역에 잉크가 도포되거나, 원하는 영역 안에 잉크가 스며들어 확장되지 않는 등의 묘화 불량의 발생을 억제할 수 있거나, 제품 수율을 향상시킬 수 있다. 또한, 묘화부(63)의 하류 쪽에 가소성부(65)가 설치되어 있으므로, 묘화 후에 기판 위로 토출된 잉크를 가소성할 수 있다. 이것에 의해, 다음 공정에서 다른 종류의 잉크를 토출할 때의 잉크끼리의 혼재를 방지할 수 있다. 또한, 컬러 필터 제조 장치(1)의 최(最)하류 쪽에 본소성 장치(6)가 설치되어 있으므로, R, G, B의 잉크를 일괄해 본소성할 수 있다. 이 구성에 의해, 가소성, 본소성의 가열 조건을 각각최적화함으로써 R, G, B의 각 착색층 개별의 특성에 맞춘 소성이 가능해져 품질이 좋은 컬러 필터를 얻을 수 있다. 또한, 묘화 상태를 검사하는 검사부(64)가 설치되어 있으므로, 묘화 불량의 유무를 판정하고 잉크가 토출된 기판의 양/불량을 선별할 수 있다. 경우에 따라서는 불량한 기판을 수복 작업으로 되돌릴 수도 있다.

다음으로, 상기 컬러 필터를 구비한 액정 장치(전기 광학 장치)의 일실시예를 나타낸다. 도 8은, 패시브 매트릭스 형태의 액정 장치를 나타내는 도면이며, 도 8 중의 부호 30은 액정 장치이다. 이 액정 장치(30)는 투과형의 액정 장치로서, 한 쌍의 유리 기판(31, 32) 사이에 STN(Super Twisted Nematic) 액정 등으로 이루어지는 액정층(33)이 사이에 끼워져서 이루어진 것이다.

한쪽의 유리 기판(31)에는, 그 내면에 상기 컬러 필터(55)가 형성되어 있다. 컬러 필터(55)는 R, G, B의 각 색으로 이루어지는 착색층(34R, 34G, 34B)이 규칙적으로 배열되어 구성된 것이다. 또한, 이들의 색소층(34R, 34G, 34B) 사이에는, 블랙 매트릭스(52)가 형성되어 있다. 또한, 이들 컬러 필터(55) 및 블랙 매트릭스(52) 위에는, 컬러 필터(55)나 블랙 매트릭스(52)에 의해 형성되는 단차(段差)를 없애 이것을 평탄화하기 위하여 오버코팅 막(보호막)(56)이 형성되어 있다. 오버코팅 막(56) 위에는 복수의 전극(37)이 스트라이프 형상으로 형성되고, 또 그 위에는 배향막(38)이 형성되어 있다.

다른 쪽의 유리 기판(32)에는, 그 내면에 컬러 필터(55) 쪽의 전극과 직교하도록 하여, 복수의 전극(39)이 스트라이프 형상으로 형성되어 있고, 이들 전극(39) 위에는 배향막(40)이 형성되어 있다. 또한, 상기 컬러 필터(55)의 각 착색층(34R,34G, 34B)은, 각각 유리 기판(32) 위의 전극(39, 37)의 교차하는 위치에 배치되어 있다. 또한, 전극(37, 39)은 ITO(Indium Tin Oxide) 등의 투명 도전 재료로 형성되어 있다. 또한, 유리 기판(32)과 컬러 필터(55)의 바깥 면 쪽에는 각각 편광판(도시 생략)이 설치되고, 유리 기판(31, 32) 사이에는 이들 기판(31, 32) 사이의 간극(셀 갭)을 일정하게 유지하기 위하여 스페이서(41)가 설치되어 있다. 또한, 이들 유리 기판(31, 32) 사이에는 액정(33)을 봉입하기 위한 실링재(42)가 설치되어 있다.

본 실시예의 액정 장치(30)에서는, 상기 컬러 필터 제조 장치(1)를 이용해서 제조되는 컬러 필터(55)를 적용하고 있기 때문에, 염가로 품질이 좋은 컬러 액정 표시 장치를 실현할 수 있다.

다음으로, 상기 액정 장치로 이루어지는 표시 수단을 구비한 전자 기기의 구체적인 예에 대해서 설명한다.

도 9는 액정 텔레비전의 일례를 나타낸 사시도이다.

도 9에서 부호 500은 액정 텔레비전 본체를 나타내고, 부호 501은 상기 실시예의 액정 장치를 구비한 액정 표시부를 나타내고 있다. 이와 같이, 도 9에 나타내는 전자 기기는 상기 실시예의 액정 장치를 구비한 것이기 때문에, 염가이며 표시 품위가 뛰어난 컬러 액정 표시를 갖는 전자 기기를 실현할 수 있다.

또한, 본 발명의 기술 범위는 상기 실시예로 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 각종 변경을 가할 수 있다. 예를 들면 상기 실시예의 컬러 필터 제조 장치 세부의 구체적인 구성 등에 관해서는 적합한 변경을할 수 있다. 또한, 상기 실시예에서는 본 발명의 액체방울 토출 장치를 컬러 필터의 제조에 응용하는 예를 들었지만, 컬러 필터뿐만 아니라 유기 EL 소자 등의 디바이스 형성 기술, 혹은 각종 배선 형성 기술에 적용할 수도 있다.

본 발명에 따르면, 생산성이 뛰어남과 동시에 장치 구성이 비교적 간단하고 점유 스페이스를 함부로 소비하는 일이 없는, 생산 라인에 매우 적합한 액체방울 토출 장치, 이것을 이용한 컬러 필터 제조 장치, 컬러 필터 및 그 제조 방법을 제공할 수 있게 된다.

Claims

피처리 기재 위에 패턴 형성용 재료를 함유하는 액상체를 토출함으로써 원하는 형상의 패턴을 형성하는 액체방울 토출 장치로서,

피처리 기재가 내부를 한 방향으로 이동하고, 상기 피처리 기재의 이동 방향과 교차하는 방향으로 배열된 복수의 액체방울 토출 헤드를 구비한 묘화부(描畵部)와,

묘화 전의 피처리 기재를 상기 묘화부를 향해 공급하는 급재부(給材部)와,

묘화 후의 피처리 기재를 상기 묘화부로부터 배출하는 제재부(除材部)를 구비하고,

상기 묘화부, 상기 급재부 및 상기 제재부가 상기 한 방향을 따라 배열됨과 동시에, 상기 복수의 액체방울 토출 헤드의 배열 방향과 교차하는 방향으로서 또한 상기 한 방향으로, 상기 복수의 액체방울 토출 헤드에 대해서 상기 피처리 기재를 상기 급재부 쪽으로부터 상기 제재부 쪽으로 상대 이동시키면서 상기 액체방울 토출 헤드로부터 액상체를 토출하는 액체방울 토출 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 액체방울 토출 헤드는, 묘화 시에는 장치 본체에 대해서 고정되는 액체방울 토출 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 급재부와 상기 묘화부 사이에, 묘화 전의 상기 피처리 기재를 세정하는 세정부를 구비하는 액체방울 토출 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 급재부와 상기 묘화부 사이에, 묘화 전의 상기 피처리 기재에 상기 액상체에 대한 습윤성을 개선하는 표면 개질(改質)을 시행하는 표면 개질부를 구비하는 액체방울 토출 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 묘화부와 상기 제재부 사이에, 상기 피처리 기재 위에 토출된 액상체를 가열하는 가열부를 구비하는 액체방울 토출 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 묘화부와 상기 제재부 사이에, 묘화 후의 상기 피처리 기재 위의 묘화 상태를 검사하는 검사부를 구비하는 액체방울 토출 장치.
다른 색의 착색층을 구비한 컬러 필터를 제조하는 컬러 필터 제조 장치로서,

제 1 항에 기재된 액체방울 토출 장치가 복수 구비되고, 각 액체방울 토출 장치에서 이용하는 상기 액상체가 각각 다른 색의 색소를 함유하고, 각 액체방울토출 장치가 다른 색의 착색층을 각각 형성하는 컬러 필터 제조 장치.
제 7 항에 있어서,

상기 복수의 액체방울 토출 장치의 후단(後段)에, 각 액체방울 토출 장치에 의해 형성된 다른 색의 착색층을 일괄하여 가열하는 가열 장치를 구비하는 컬러 필터 제조 장치.
다른 색의 착색층을 구비한 컬러 필터의 제조 방법으로서,

제 7 항에 기재된 컬러 필터 제조 장치를 이용해 상기 착색층을 형성하는 컬러 필터의 제조 방법.
다른 색의 착색층을 구비한 컬러 필터로서,

제 9 항에 기재된 컬러 필터의 제조 방법에 의해 제조되는 컬러 필터.
한 쌍의 기판 사이에 액정이 끼워진 액정 장치로서,

제 10 항에 기재된 컬러 필터를 구비하는 액정 장치.
제 11 항에 기재된 액정 장치를 구비하는 전자 기기.