KR20090115353A - Method and apparatus of selective surface modification of black matrix for flat panel display - Google Patents

Method and apparatus of selective surface modification of black matrix for flat panel display Download PDF

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KR20090115353A
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박진구
김태곤
이승호
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한양대학교 산학협력단
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Abstract

PURPOSE: A selective surface reforming method of a black matrix for a flat panel display and an apparatus thereof are provided to reform only an upper surface of the black matrix into a hydrophobic surface. CONSTITUTION: A hydrophobic solution is sprayed to the first and second solution transferring rollers(22,24) through a nozzle(20). According as the solution transferring rollers are rotated, the hydrophobic solution is uniformly transferred to a transfer roller(30). A hydrophilic thin film is formed on the whole surface including a black matrix. The transfer roller which is coated by the hydrophobic solution and the black matrix are contacted with each other. The hydrophobic solution is transferred to the upper part of the black matrix. The black matrix is dried through a drying device(40).

Description

평판 디스플레이용 블랙 매트릭스의 선택적 표면 개질 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS OF SELECTIVE SURFACE MODIFICATION OF BLACK MATRIX FOR FLAT PANEL DISPLAY}METHOD AND APPARATUS OF SELECTIVE SURFACE MODIFICATION OF BLACK MATRIX FOR FLAT PANEL DISPLAY}

본 발명은 잉크젯 기술을 이용하여 칼라필터 제조시 주입된 잉크가 옆 픽셀(pixel)로 넘어가지 않고 충분히 충진할 수 있도록 블랙 매트리스의 상부가 소수성 표면을 갖도록 선택적으로 개질하는 표면 개질 방법과 이에 사용되는 장치에 관한 것이다The present invention relates to a surface modification method for selectively modifying an upper portion of a black mattress to have a hydrophobic surface so that ink injected during the manufacture of a color filter using inkjet technology can be sufficiently filled without passing to a side pixel. It is about a device

액정 디스플레이는 액정층에 의하여 변조된 백색광을 통과시켜 원하는 화상을 형성하기 위해, 다수의 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 픽셀들로 구성된 컬러필터를 구비하고, 이때 각각의 픽셀은 블랙 매트릭스(black matrix)에 의해 구획된다.The liquid crystal display has a color filter composed of a plurality of red (R), green (G), and blue (B) pixels, in order to pass a white light modulated by the liquid crystal layer to form a desired image, wherein each pixel Is partitioned by a black matrix.

상기 컬러필터를 형성하기 위해 잉크젯 기술이 사용되고 있으며, 각각의 R, G, B 칼라 잉크를 블랙 매트릭스 사이에 잉크젯 분사 장치를 이용하여 충진한다. 이러한 충진 과정에서 컬러잉크가 표면의 친수성에 의해 옆 픽셀로 넘어가, 다른 색의 컬러 잉크가 서로 혼색되는 현상이 일어난다.Inkjet technology is used to form the color filter, and each of R, G, and B color inks is filled between the black matrices using an inkjet ejection apparatus. In this filling process, the color ink is transferred to the side pixel by the hydrophilicity of the surface, and color inks of different colors are mixed with each other.

일반적으로 R, G, B 컬러 잉크는 친수성이므로, 이들 컬러 잉크가 옆 픽셀로 넘어가지 않도록 블랙 매트릭스를 소수성 재질로 구성하여 잉크가 주변 픽셀로 넘쳐서 다른 잉크와 혼색되는 것을 방지할 수는 있다. In general, since the R, G, and B color inks are hydrophilic, the black matrix may be formed of a hydrophobic material so that the color inks do not fall to the side pixels, thereby preventing the ink from overflowing with the surrounding pixels and mixing with other inks.

일예로 충진되는 컬러 잉크가 표면의 친수성에 의해 옆 픽셀로 넘어가는 현상을 방지하기 위해서 플라즈마나 자외선을 블랙 매트릭스에 조사하여 소수성 표면 처리하는 방법을 이용하였다. For example, in order to prevent the color ink from filling into the next pixel due to the hydrophilicity of the surface, a hydrophobic surface treatment was performed by irradiating a black matrix with plasma or ultraviolet rays.

그러나 이 경우 픽셀 내 모든 표면이 소수성 처리되어 잉크가 전 면적에 충진되지 않아 빛이 새는 또 다른 문제를 야기한다. 또한 잉크가 화소 영역에 고르게 퍼지지 못하게 되면 화소 영역에 칼라 필터가 전반적으로 균일하게 형성되지 못하게 됨에 따라 올바른 화소 구현이 어렵게 된다.However, in this case, all the surfaces in the pixels are hydrophobic, causing the ink to not fill the entire area, causing another problem of light leakage. In addition, when the ink is not evenly spread in the pixel region, color filters are not uniformly formed in the pixel region, thereby making it difficult to correctly implement the pixel.

대한민국 특허공개 제2007-0079880호는 컬러 필터용 블랙 매트릭스의 제조방법을 제안하면서, 투명기판의 표면에 잉크에 대한 반발력을 가지는 유기물로 이루어진 차광층을 형성하고, 이를 패터닝하여 블랙 매트릭스를 제조하고 있다.Korean Patent Laid-Open Publication No. 2007-0079880 proposes a method of manufacturing a black matrix for a color filter, and forms a light blocking layer made of an organic material having a repulsive force against ink on the surface of a transparent substrate, and then patterning the black matrix to manufacture a black matrix. .

이러한 구조에서 블랙 매트릭스의 측면 또한 소수성을 가져 잉크와의 반발력이 크도록 만들어져 있기 때문에 상기 블랙 매트릭스 사이에 도포되는 잉크가 투명기판상에 균일한 두께로 도포되지 않는 문제점이 있다.In this structure, the side of the black matrix is also hydrophobic, so that the repulsive force with the ink is large, so that the ink applied between the black matrices does not have a uniform thickness on the transparent substrate.

이에 미국특허공보 제2003-0030715호는 에어노즐을 통하여 공기를 잉크에 쐬여서 잉크가 픽셀에 편평하게 도포되도록 하는 방법을 제안하고 있다. Accordingly, US Patent Publication No. 2003-0030715 proposes a method in which ink is applied to a pixel flatly by aspirating air through an air nozzle.

이러한 방법은 잉크가 건조되기 전에 각각의 모든 픽셀을 건조 평탄화시키기 위한 공기공급이 현실적으로 쉽지 않고 잉크의 특성에 따라 오히려 평탄화를 악화시킬 수 있는 문제가 있다.This method has a problem that the air supply for dry flattening each and every pixel before the ink is dried is not practically easy and may worsen planarization depending on the characteristics of the ink.

또한 미국특허공보 제2003-0108804호는 잉크를 픽셀에 도포한 후 전기장을 형성하면, 잉크가 시간이 지남에 따라 접촉각이 작아지면서 편평해진다고 개시하고 있다. U.S. Patent Publication No. 2003-0108804 also discloses that when an ink is applied to a pixel to form an electric field, the ink becomes flat as the contact angle decreases over time.

그러나 이렇게 픽셀에 전기장을 걸어 잉크를 평탄화하는 방법은 전도성이 있는 잉크를 사용하여야 한다는 제약이 있어 실용화에는 한계가 있다.However, this method of flattening the ink by applying an electric field to the pixel has a limitation in that it has to use a conductive ink, which limits its practical use.

이에 본 발명은 잉크를 충분히 충진하여 빛이 새는 현상을 방지하고, 컬러 잉크가 옆 픽셀로 넘어가 야기하는 색의 혼색을 방지하기 위해, 선택적으로 블랙 매트릭스의 상부 표면만을 소수성으로 개질하는 방법 및 이에 사용되는 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention provides a method of selectively modifying only the upper surface of the black matrix hydrophobicly and use thereof in order to sufficiently fill the ink to prevent light leakage and to prevent color mixing caused by color inks passing to the side pixels. It is an object of the present invention to provide a device.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은,In order to achieve the above object, the present invention,

소수성 용액의 분사를 위한 노즐; 용액이송 롤러; 세정 장치가 장착된 세정 롤러; 전사 롤러; 및 건조 장치를 구비한 표면 개질 장치를 이용한 평판 디스플레이용 블랙 매트릭스의 선택적 표면 개질방법에 있어서,Nozzles for spraying hydrophobic solutions; Solution transfer roller; A cleaning roller equipped with a cleaning device; Transfer rollers; And in the selective surface modification method of the black matrix for flat panel display using the surface modification apparatus provided with the drying apparatus,

(단계 1) 소수성 용액을 상기 노즐을 통해 상기 용액이송 롤러에 분사하는 단계;(Step 1) spraying a hydrophobic solution onto the solution transfer roller through the nozzle;

(단계 2) 상기 용액이송 롤러를 회전시켜 소수성 용액을 상기 전사 롤러에 균일하게 이송하는 단계;(Step 2) rotating the solution transfer roller to uniformly transfer a hydrophobic solution to the transfer roller;

(단계 3) 상기 소수성 용액으로 도포된 전사 롤러와 블랙 매트릭스를 접촉시켜 상기 소수성 용액을 블랙 매트릭스 상부로 전사하는 단계; 및(Step 3) transferring the hydrophobic solution onto the black matrix by contacting the transfer matrix coated with the hydrophobic solution with the black matrix; And

(단계 4) 상기 소수성 용액이 전사된 블랙 매트릭스를 상기 건조장치를 거쳐 건조하는 단계;(Step 4) drying the black matrix to which the hydrophobic solution has been transferred through the drying apparatus;

를 포함하는 평판 디스플레이용 블랙 매트릭스의 선택적 표면 개질 방법을 제공한다.It provides a selective surface modification method of the black matrix for a flat panel display comprising a.

추가로 상기 소수성 용액 도포 전에 블랙 매트릭스를 포함하는 기판 전체에 친수성 박막을 형성하는 단계를 수행한다.Further, a step of forming a hydrophilic thin film on the entire substrate including the black matrix before applying the hydrophobic solution is performed.

또한 본 발명은 평판 디스플레이용 블랙 매트릭스를 선택적으로 표면 개질하기 위해, In addition, the present invention to selectively surface modification of the black matrix for flat panel display,

블랙 매트릭스가 형성된 기판을 이송하기 위한 하부이송 롤러;A lower feed roller for transferring the substrate on which the black matrix is formed;

상기 블랙 매트릭스 상부에 소수성 용액을 전사하기 위해 소수성 용액 저장조로부터 소수성 용액을 공급하는 노즐;A nozzle for supplying a hydrophobic solution from a hydrophobic solution reservoir to transfer a hydrophobic solution on top of the black matrix;

상기 노즐로부터 공급된 소수성 용액을 블랙 매트릭스로 균일하게 이송하고, 압력 조절이 가능한 제1 및 제2 용액이송 롤러;First and second solution transfer rollers for uniformly transferring the hydrophobic solution supplied from the nozzle to the black matrix and having a pressure control;

상기 용액이송 롤러를 통해 이송된 소수성 용액을 블랙 매트릭스 상부에 전사하기 위해, 상기 용액이송 롤러와 접촉 회전되는 전사 롤러; A transfer roller which is rotated in contact with the solution transfer roller to transfer the hydrophobic solution transferred through the solution transfer roller onto the black matrix;

상기 전사 롤러와 접촉 회전되며, 용액이송 롤러의 타측에 위치하고 세정 장치가 장착된 세정 롤러; 및A cleaning roller which is rotated in contact with the transfer roller and is disposed on the other side of the solution transfer roller and equipped with a cleaning device; And

상기 기판의 이송경로 방향에 설치되며, 상기 블랙 매트릭스 상부에 전사된 소수성 용액을 건조하기 위한 건조 장치A drying apparatus installed in the transport path direction of the substrate and drying the hydrophobic solution transferred on the black matrix;

를 구비한 표면 개질 장치를 제공한다.It provides a surface modification apparatus having a.

추가로 소수성 박막 형성을 위한 장치의 이전 위치에 기판에 친수성 용액을 공급하는 노즐, 및 건조 장치를 구비한다.It further comprises a nozzle for supplying a hydrophilic solution to the substrate at a previous position of the apparatus for forming a hydrophobic thin film, and a drying apparatus.

본 발명은 블랙 매트릭스의 상부 표면만 선택적으로 소수성 표면으로 개질시켜, 컬러필터 잉크 충진 전 표면처리를 통해 잉크젯을 통해 주입되는 잉크가 블랙 매트릭스 안에만 충진될 수 있도록 하는 효과가 있다.The present invention has the effect of selectively modifying only the upper surface of the black matrix to a hydrophobic surface, so that the ink injected through the inkjet can be filled only in the black matrix through the surface treatment prior to filling the color filter ink.

이하 본 발명에 따른 블랙 매트릭스의 표면 개질 방법을 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, a method for surface modification of a black matrix according to the present invention will be described with reference to the drawings.

도 1은 상기 표면 개질에 사용되는 표면 개질 장치를 정면에서 본 모식도이고, 도 2는 이를 위에서 본 모식도이다.FIG. 1 is a schematic view of the surface modification apparatus used for the surface modification, seen from the front, and FIG. 2 is a schematic view thereof.

먼저, 상기 장치는 평판 디스플레이용 블랙 매트릭스(12)의 상부만 소수성 용액으로 선택적으로 표면 개질하기 위해, 소수성 용액의 분사를 위한 노즐(20), 제1 및 제2 용액이송 롤러들(22, 24), 세정 장치(28)가 장착된 세정 롤러(26), 전사 롤러(30), 및 건조 장치(40)를 구비한다.First, the apparatus is adapted to selectively surface modify only the top of the black matrix 12 for flat panel displays with a hydrophobic solution, so that the nozzle 20 for spraying the hydrophobic solution, the first and second solution transfer rollers 22, 24 ), A cleaning roller 26 on which the cleaning device 28 is mounted, a transfer roller 30, and a drying device 40.

우선, 상기 장치는 블랙 매트릭스(12)가 형성된 기판(10)을 위치시키고, 일방향으로 이송하기 위한 하부이송 롤러들(2)을 구비한다.Firstly, the apparatus is provided with lower feed rollers 2 for positioning the substrate 10 on which the black matrix 12 is formed and transferring it in one direction.

또한 상기 장치는 블랙 매트릭스(12) 상부에 소수성 용액을 전사하기 위해 별도의 소수성 용액을 분사하기 위한 노즐(20)을 구비한다. The apparatus also has a nozzle 20 for injecting a separate hydrophobic solution to transfer the hydrophobic solution on top of the black matrix 12.

이러한 노즐(20)로부터 공급된 소수성 용액을 블랙 매트릭스(12)로 균일하게 이송하기 위한 제1 및 제2 용액이송 롤러들(22, 24)을 구비한다. First and second solution transfer rollers 22 and 24 are provided to uniformly transfer the hydrophobic solution supplied from the nozzle 20 to the black matrix 12.

이때 블랙 매트릭스(12)의 상부에 소수성 용액을 전사 후 제1 및 제2 용액이송 롤러들(22, 24) 표면에 잔류하는 소수성 용액을 제거하기 위한 세정 장치(28)가 장착된 세정 롤러(26)를 구비한다. 상기 세정 롤러(26)는 전사 롤러(30)와 접촉 회전되며, 제1 및 제2 용액이송 롤러들(22, 24)의 타측에 위치한다.At this time, the cleaning roller 26 equipped with the cleaning device 28 for removing the hydrophobic solution remaining on the surface of the first and second solution transfer rollers 22 and 24 after transferring the hydrophobic solution on the black matrix 12. ). The cleaning roller 26 is rotated in contact with the transfer roller 30 and is located on the other side of the first and second solution transfer rollers 22 and 24.

상기 제1 및 제2 용액이송 롤러들(22, 24) 및 세정롤러(26)는 전사 롤러(30)와 소정 압력으로 접촉되어 회전하고, 이 전사 롤러(30)는 이송되는 기판(10) 상에 소정 거리 이격되어 위치한다.The first and second solution transfer rollers 22 and 24 and the cleaning roller 26 are rotated in contact with the transfer roller 30 at a predetermined pressure, and the transfer roller 30 is on the substrate 10 to be transferred. Located at a predetermined distance apart.

또한 블랙 매트릭스(12) 상부에 전사된 소수성 용액을 건조하기 위해 기판(10)의 이송 방향으로 상기 전사 롤러(30)와 소정 거리 이격하여 건조 장치(40)를 구비한다.In addition, the drying apparatus 40 is provided to be spaced apart from the transfer roller 30 by a predetermined distance in the transfer direction of the substrate 10 to dry the hydrophobic solution transferred on the black matrix 12.

전술한 바의 장치를 통해, 상기 제1 및 제2 용액이송 롤러들(22, 24)과 전사 롤러(30)의 위치가 고정된 상태에서 하부이송 롤러들(2)에 의해 일측 방향으로 이송되는 기판(10)의 블랙 매트릭스(12) 상에 소수성 용액이 전사되고, 건조 장치(40)를 거쳐 블랙 매트릭스(12) 상에 소수성 박막이 형성된다.Through the above-described apparatus, the first and second solution transfer rollers 22 and 24 are transferred in one direction by the lower transfer rollers 2 while the positions of the transfer roller 30 are fixed. The hydrophobic solution is transferred onto the black matrix 12 of the substrate 10, and a hydrophobic thin film is formed on the black matrix 12 via the drying apparatus 40.

이러한 도 1 및 도 2에서 제시한 장치를 이용하여 제1 구현예에 따른 개질 방법을 설명한다(도 3 참조).The reforming method according to the first embodiment is described using the apparatus shown in FIGS. 1 and 2 (see FIG. 3).

단계 1) 소수성 용액 분사 단계Step 1) Hydrophobic Solution Spraying Step

먼저, 소수성 용액을 노즐(20)을 통해 제1 용액이송 롤러(22)에 분사한다.First, the hydrophobic solution is sprayed onto the first solution transfer roller 22 through the nozzle 20.

상기 소수성 용액은 소수성 박막을 형성하기 위한 소수성 화합물, 용매, 및 각종 첨가제를 포함하는 조성물이다.The hydrophobic solution is a composition containing a hydrophobic compound, a solvent, and various additives for forming a hydrophobic thin film.

상기 소수성 화합물로는 블랙 매트릭스보다 높은 소수성을 나타낼 수 있는 화합물이면 어느 것이든 가능하고, 본 발명에서 특별히 한정하지 않는다. 대표적으로 불소 유기 고분자, 바람직하기로 폴리테트라하이드로에틸렌 고분자가 가능하다.As the hydrophobic compound, any compound capable of exhibiting higher hydrophobicity than the black matrix is possible, and is not particularly limited in the present invention. Typically fluorine organic polymers, preferably polytetrahydroethylene polymers are possible.

이러한 소수성 용액은 전사(또는 코팅)를 용이하게 하기 위해 상온에서 1.0 cP 이상의 점도를 갖는다. 상기 점도는 기판(10)의 이송 속도, 롤러(22, 24, 26, 30) 회전 속도, 형성하고자 하는 소수성 박막(14)의 두께 등의 각종 파라미터들을 고려하여 조절하며, 필요한 경우 증점제 또는 희석제와 같은 첨가제를 사용할 수 있다.Such hydrophobic solutions have a viscosity of at least 1.0 cP at room temperature to facilitate transfer (or coating). The viscosity is adjusted in consideration of various parameters such as the feeding speed of the substrate 10, the rotating speed of the rollers 22, 24, 26, 30, and the thickness of the hydrophobic thin film 14 to be formed, and if necessary, thickeners or diluents and The same additive can be used.

상기 소수성 용액은 저장조 내 저장되어 노즐(20)을 통해 제1 용액이송 롤러(22)에 분사된다.The hydrophobic solution is stored in the reservoir and sprayed onto the first solution transfer roller 22 through the nozzle 20.

상기 노즐(20)은 본 발명에서 그 형태를 한정하지 않으며, 소수성 용액을 일정 속도로 균일하게 분사할 수 있는 것이면 어느 것이든 가능하다. The nozzle 20 is not limited in its form in the present invention, and any one may be used as long as it can uniformly spray the hydrophobic solution at a constant speed.

이때 분사 정도를 고려하여 용액이송 롤러들(22, 24)과 연결된 전사 롤러(30)에 소수성 용액이 안정하고 균일하게 이송될 수 있도록 한다. 또한 후속에서 블랙 매트릭스(12)의 상부(11)에 형성되는 소수성 박막(14)의 균일도 및 두께에 영향을 미치기 때문에 조절한다.In this case, the hydrophobic solution is stably and uniformly transferred to the transfer rollers 30 connected to the solution transfer rollers 22 and 24 in consideration of the degree of injection. In addition, since it affects the uniformity and thickness of the hydrophobic thin film 14 formed in the upper part 11 of the black matrix 12, it adjusts.

단계 2) 전사 롤러로의 이송 단계Step 2) Transfer to Transfer Roller

본 단계에서는 상기 제1 및 제2 용액이송 롤러들(22, 24)을 회전시켜 소수성 용액을 전사 롤러(30)에 균일하게 이송한다.In this step, the hydrophobic solution is uniformly transferred to the transfer roller 30 by rotating the first and second solution transfer rollers 22 and 24.

상기 제1 및 제2 용액이송 롤러들(22, 24)은 전사 롤러(30)와 소정 압력으로 각각 접촉되어 회전한다. The first and second solution transfer rollers 22 and 24 rotate in contact with the transfer roller 30 at a predetermined pressure, respectively.

이전 단계에서 노즐(20)을 통해 제1 용액이송 롤러(22)에 주입된 소수성 용액은 도 1에 도시한 바와 같이, 상기 제1 용액이송 롤러(22)의 표면에 도포되며, 이의 회전에 의해 하부에 위치한 전사 롤러(30)로 이송된다.Hydrophobic solution injected into the first solution transfer roller 22 through the nozzle 20 in the previous step is applied to the surface of the first solution transfer roller 22, as shown in Figure 1, by the rotation thereof It is transferred to the transfer roller 30 located at the bottom.

이때 제2 용액이송 롤러(24)는 전사 롤러(30)에 도포된 소수성 용액을 균일하고 편평하게 하여, 후속에서 전사 롤러(30)를 통해 블랙 매트릭스(12) 상부로 전사 시 균일한 두께의 소수성 막을 형성하도록 한다.At this time, the second solution transfer roller 24 makes the hydrophobic solution applied to the transfer roller 30 uniform and flat, so that the hydrophobic with a uniform thickness when transferring to the upper portion of the black matrix 12 through the transfer roller 30 later. Make a film.

또한 세정 장치(24)가 구비된 세정 롤러(26)는 상기 전사 롤러(30)에 잔류한 잉여의 소수성 용액과 오염 물질을 제거한다.The cleaning roller 26 with the cleaning device 24 also removes excess hydrophobic solution and contaminants remaining on the transfer roller 30.

단계 3) 블랙 매트릭스 상으로의 선택적 전사 단계Step 3) Selective Transcription onto Black Matrix

본 단계에서는 이전 단계를 통해 소수성 용액으로 도포된 전사 롤러(30)를 블랙 매트릭스(12)와 접촉시켜 상기 소수성 용액을 블랙 매트릭스(12) 상부로 전사한다.In this step, the hydrophobic solution is transferred onto the black matrix 12 by contacting the transfer roller 30 coated with the hydrophobic solution through the previous step with the black matrix 12.

도 3은 상기 도 1의 롤러 영역을 확대한 도면이다.3 is an enlarged view of the roller region of FIG. 1.

도 3을 참조하면, 하부이송 롤러들(2) 상에 위치한 기판(10)은 상기 다수의 하부이송 롤러들(2)에 의해 일측 방향으로 이송된다. Referring to FIG. 3, the substrate 10 located on the lower conveying rollers 2 is conveyed in one direction by the plurality of lower conveying rollers 2.

이때 전사 롤러(30)는 상기 기판(10)의 이송 방향, 즉, 하부이송 롤러들(2) 의 반대 방향으로 회전하고, 상기 용액이송 롤러(22, 24)와 세정 롤러는 이러한 전사 롤러(30)와 반대 방향으로 회전한다.At this time, the transfer roller 30 is rotated in the transfer direction of the substrate 10, that is, in the opposite direction of the lower transfer rollers 2, and the solution transfer rollers 22, 24 and the cleaning roller are such transfer rollers 30 Rotate in the opposite direction to).

이때 제1 용액이송 롤러(22)로부터 이송된 전사 롤러(30) 표면에 있는 소수성 용액이 기판(10) 상의 블랙 매트릭스(12)와 소정 압력으로 접촉하여, 상기 소수성 용액이 전사 롤러(30)에서 블랙 매트릭스(12)의 상부로 전사된다. At this time, the hydrophobic solution on the surface of the transfer roller 30 transferred from the first solution transfer roller 22 contacts the black matrix 12 on the substrate 10 at a predetermined pressure, so that the hydrophobic solution is transferred from the transfer roller 30. Transferred to the top of the black matrix 12.

제1 및 제2 용액이송 롤러(22, 24)는 전사 롤러(30) 상부와 측면에 위치시켜 각각 독립적인 압력 제어를 통해 블랙 매트릭스(12) 상부에 균일한 압력으로 도포할 수 있도록 한다. 이때 기판에 인가되는 압력은 하기 식을 만족하도록 한다.The first and second solution transfer rollers 22 and 24 are positioned on the upper side and the side of the transfer roller 30 so as to be applied at a uniform pressure on the black matrix 12 through independent pressure control. At this time, the pressure applied to the substrate to satisfy the following equation.

PS = P1 + P2 + P3 P S = P 1 + P 2 + P 3

PS: 기판에 인가되는 접촉 압력P S : contact pressure applied to the substrate

P1: 제1 용액이송 롤러와 전사 롤러의 접촉 압력P 1 : contact pressure between the first solution transfer roller and the transfer roller

P2: 제2 용액이송 롤러와 전사 롤러의 접촉 압력P 2 : contact pressure between the second solution transfer roller and the transfer roller

P3: 세정 롤러와 전사 롤러의 접촉 압력P 3 : Contact pressure between the cleaning roller and the transfer roller

바람직한 전사를 위해선, 상기 전사 롤러(30)와 블랙 매트릭스(12) 간의 접촉 압력을 조절하여야 하며, 특히 전사 롤러(30)가 블랙 매트릭스(12) 상부 이외에 기판(10)과 직접 닫지 않도록 조절하여 블랙 매트릭스(12) 상부에만 소수성 박막이 형성될 수 있는 제어가 필요하다.In order to achieve a desired transfer, the contact pressure between the transfer roller 30 and the black matrix 12 should be adjusted, and in particular, the transfer roller 30 may be adjusted so as not to directly close the substrate 10 other than the upper portion of the black matrix 12. Only the matrix 12 needs to be controlled so that a hydrophobic thin film can be formed.

또한 기판(10) 하부에 하부이송 롤러들(2)을 둬 기판(10)의 이송과 더불어 압력을 조절할 수 있도록 한다.In addition, the lower transfer rollers 2 are placed under the substrate 10 to adjust the pressure together with the transfer of the substrate 10.

단계 4) 건조 단계Step 4) drying step

본 단계에서는 이전 단계에서 블랙 매트릭스(12) 상에 전사된 소수성 용액을 건조 장치(40)를 통해 건조하여 블랙 매트릭스(12) 상의 표면에만 선택적으로 소수성 박막(14)을 형성한다.In this step, the hydrophobic solution transferred on the black matrix 12 in the previous step is dried through the drying apparatus 40 to selectively form the hydrophobic thin film 14 only on the surface on the black matrix 12.

상기 건조 장치(40)는 본 발명에서 특별히 한정하지 않으며, 블랙 매트릭스(12) 상에 전사된 소수성 용액 내 존재하는 용매를 제거할 수 있는 조건하에 사용한다. 상기 조건은 사용되는 용매의 종류, 함량, 기판 이송속도, 이송 길이 등의 여러 가지 파라미터들을 고려하여 당업자에 의해 선택이 가능하다.The drying apparatus 40 is not particularly limited in the present invention, and is used under conditions in which the solvent present in the hydrophobic solution transferred onto the black matrix 12 can be removed. The above conditions can be selected by a person skilled in the art in consideration of various parameters such as the type, content, substrate transfer speed and transfer length of the solvent used.

이어서 표면 개질이 이루어진 블랙 매트릭스(12)와 기판(10)은 건조 장치(40)를 통과하여 건조가 되고 반출된다.Subsequently, the surface-modified black matrix 12 and the substrate 10 pass through the drying apparatus 40 to be dried and taken out.

전술한 바의 단계를 통해 블랙 매트릭스 상에 소수성 박막이 선택적으로 존재한다(도 5 참조)Through the steps described above, a hydrophobic thin film is selectively present on the black matrix (see FIG. 5).

도 5는 표면 개질된 블랙 매트릭스(12)를 보여주는 단면도이다. 도 5를 참조하면, 블랙 매트릭스(12)의 상부 표면에만 소수성 박막(14)이 선택적으로 존재함을 알 수 있다.5 is a cross-sectional view showing the surface modified black matrix 12. Referring to FIG. 5, it can be seen that the hydrophobic thin film 14 is selectively present only on the upper surface of the black matrix 12.

이렇게 선택적으로 표면 개질된 블랙 매트릭스(12)의 상부는 친수성의 컬러 잉크와 접촉각이 크기 때문에, 잉크젯 분사 장치에 의한 컬러 잉크 주입시 상기 블 랙 매트릭스(12)를 넘어 옆 픽셀로 넘어가지 않는다. 이에 따라 혼색 현상을 방지하고, 각 픽셀 내부에 컬러 잉크가 충분히 충진되는 잇점이 있다.Since the top of the selectively surface modified black matrix 12 has a large contact angle with the hydrophilic color ink, the color matrix is not crossed beyond the black matrix 12 to the next pixel during the color ink injection by the inkjet ejection apparatus. Accordingly, there is an advantage in that mixed color phenomenon is prevented and color ink is sufficiently filled in each pixel.

전술한 바의 블랙 매트릭스의 표면 개질 장치는 추가로 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 잉크를 픽셀에 편평하게 도포하기 위해, 소수성 용액의 개질 이전에 블랙 매트릭스를 포함하는 기판 전체에 친수성으로 표면 처리한 다음, 소수성 표면 개질을 수행한다.The surface modification apparatus of the black matrix as described above further includes a substrate including the black matrix prior to the modification of the hydrophobic solution, so as to evenly apply the red (R), green (G), and blue (B) inks to the pixels. The entire surface is hydrophilic, followed by hydrophobic surface modification.

이하 도면을 참조하여 제2 구현예에 따른 블랙 매트릭스의 개질 방법을 설명한다.Hereinafter, a method of modifying a black matrix according to a second embodiment will be described with reference to the drawings.

도 6은 본 발명의 제2 구현예에 따른 블랙 매트릭스의 표면 개질 장치의 정면에서 본 모식도이고, 도 7은 표면 개질 방법을 보여주는 순서도이다.6 is a schematic view from the front of the surface modification apparatus of the black matrix according to the second embodiment of the present invention, Figure 7 is a flow chart showing a surface modification method.

도 6을 참조하면, 본 발명의 제2 구현예에 따른 블랙 매트릭스(12)의 표면 개질 장치는 제1 구현예에서 제시한 장치에 더하여 소수성 용액을 블랙 매트릭스(12)에 도포하기 전에 친수성 용액을 기판(10) 전체에 걸쳐 도포하여 소수성 박막 이전에 친수성 박막(16)을 형성한다.Referring to FIG. 6, the surface modification apparatus of the black matrix 12 according to the second embodiment of the present invention may be applied to the hydrophilic solution before applying the hydrophobic solution to the black matrix 12 in addition to the apparatus described in the first embodiment. It is applied over the entire substrate 10 to form the hydrophilic thin film 16 before the hydrophobic thin film.

이를 위해 블랙 매트릭스(12)가 형성된 기판(10)을 하부이송 롤러들(2) 상에 위치시키고, 일방향으로 이송한다.To this end, the substrate 10 on which the black matrix 12 is formed is positioned on the lower transfer rollers 2 and transferred in one direction.

상기 블랙 매트릭스(12) 상부에 친수성 박막을 형성하기 위해 별도의 친수성 용액을 분사하기 위해 친수성 용액이 저장된 저장조(미도시)를 구비한다.A reservoir (not shown) in which a hydrophilic solution is stored for spraying a separate hydrophilic solution to form a hydrophilic thin film on the black matrix 12 is provided.

이러한 저장조는 이와 연결되어 친수성 용액을 블랙 매트릭스(12)가 형성된 기판(10)에 분사하기 위한 노즐(21)을 구비한다.Such a reservoir has a nozzle 21 connected thereto to spray the hydrophilic solution onto the substrate 10 on which the black matrix 12 is formed.

상기 노즐(21)을 이용하여 친수성 용액을 블랙 매트릭스(12)를 포함하는 기판(10) 전면에 걸쳐 분사한다. The nozzle 21 is used to spray a hydrophilic solution over the entire surface of the substrate 10 including the black matrix 12.

이렇게 분사된 친수성 용액을 건조하기 위한 건조 장치(41)가 구비된다.A drying device 41 for drying the sprayed hydrophilic solution is provided.

상기 건조 장치(41)를 통과한 기판(10)은 블랙 매트릭스(12)의 상부만 소수성 용액으로 선택적으로 표면 개질하기 위해 소수성 용액의 노즐(20), 용액이송 롤러(22, 24), 세정 장치(28)가 장착된 세정 롤러(26), 전사 롤러(30), 및 건조 장치(40)를 구비한다.The substrate 10 passed through the drying device 41 is a hydrophobic solution nozzle 20, solution transfer rollers 22, 24, cleaning device to selectively surface-modify only the upper portion of the black matrix 12 into the hydrophobic solution. The cleaning roller 26 with which 28 was mounted, the transfer roller 30, and the drying apparatus 40 are provided.

이들 장치들은 상기 제1 구현예에서 언급한 바를 따른다.These devices follow as mentioned in the first embodiment above.

도 6의 표면 개질 장치를 이용하는 제2 구현예에 따른 표면 개질 방법은 하기와 같다.The surface modification method according to the second embodiment using the surface modification apparatus of FIG. 6 is as follows.

먼저, 친수성 용액을 노즐(21)을 통해 블랙 매트릭스(12)가 구비된 기판(10) 전체에 분사한다.First, the hydrophilic solution is sprayed onto the entire substrate 10 provided with the black matrix 12 through the nozzle 21.

상기 친수성 용액은 친수성 박막을 형성하기 위한 친수성 화합물, 용매, 및 각종 첨가제를 포함하는 조성물이다.The hydrophilic solution is a composition containing a hydrophilic compound, a solvent, and various additives for forming a hydrophilic thin film.

상기 친수성 화합물로는 블랙 매트릭스보다 높은 친수성을 나타낼 수 있는 화합물이면 어느 것이든 가능하고, 본 발명에서 특별히 한정하지 않는다. As the hydrophilic compound, any compound that can exhibit higher hydrophilicity than the black matrix is possible, and is not particularly limited in the present invention.

이러한 친수성 용액은 코팅을 용이하게 하기 위해 적절한 점도를 가지며, 상기 점도는 기판 이송 속도, 형성하고자 하는 친수성 박막의 두께 등의 각종 파라미 터들을 고려하여 조절하며, 필요한 경우 증점제 또는 희석제와 같은 첨가제를 사용할 수 있다.This hydrophilic solution has an appropriate viscosity to facilitate coating, and the viscosity is adjusted in consideration of various parameters such as substrate transfer speed and thickness of the hydrophilic thin film to be formed, and if necessary, additives such as thickeners or diluents may be used. Can be used.

상기 친수성 용액은 저장조 내 저장되어 노즐을 통해 분사되고, 이때 상기 노즐은 본 발명에서 그 형태를 한정하지 않으며, 친수성 용액을 일정 속도로 균일하게 분사할 수 있는 것이면 어느 것이든 가능하다. The hydrophilic solution is stored in the reservoir is sprayed through the nozzle, wherein the nozzle is not limited in its form in the present invention, it can be any one as long as it can uniformly spray the hydrophilic solution at a constant rate.

다음으로, 상기 도포된 친수성 용액을 건조하여 블랙 매트릭스(12)를 포함하는 기판(10) 전체에 친수성 박막(16)을 형성한다.Next, the applied hydrophilic solution is dried to form the hydrophilic thin film 16 on the entire substrate 10 including the black matrix 12.

이러한 친수성 박막(16)의 도입으로 잉크를 픽셀에 편평하게 도포하는 효과를 얻을 수 있다.By introducing such a hydrophilic thin film 16, the effect of applying the ink flat to the pixels can be obtained.

다음으로, 소수성 용액을 롤러들(22, 24, 26)를 회전시켜 전사 롤러(30)에 균일하게 이송한다.Next, the hydrophobic solution is uniformly transferred to the transfer roller 30 by rotating the rollers 22, 24, and 26.

다음으로, 상기 소수성 용액으로 도포된 전사 롤러(30)를 블랙 매트릭스(12)와 접촉하여 상기 소수성 용액을 블랙 매트릭스(12) 상부로 전사한다.Next, the transfer roller 30 coated with the hydrophobic solution is contacted with the black matrix 12 to transfer the hydrophobic solution onto the black matrix 12.

다음으로, 상기 소수성 용액이 전사된 블랙 매트릭스(12)는 건조 장치(40)를 거쳐 건조하여 상기 블랙 매트릭스(12) 상부 표면에만 선택적으로 소수성 박막(14)을 형성한다(도 8 참조).Next, the black matrix 12 to which the hydrophobic solution is transferred is dried through a drying apparatus 40 to selectively form a hydrophobic thin film 14 only on the upper surface of the black matrix 12 (see FIG. 8).

도 8은 표면 개질된 블랙 매트릭스(12)를 보여주는 단면도이다. 도 8을 참조하면, 블랙 매트릭스(12)를 포함하는 기판(10) 전면에 걸쳐 친수성 박막(16)이 형성되어 있고, 상기 친수성 박막(16) 상에 블랙 매트릭스(12) 영역에서만 소수성 박막(14)이 형성됨을 알 수 있다.8 is a cross-sectional view showing a surface modified black matrix 12. Referring to FIG. 8, a hydrophilic thin film 16 is formed over the entire surface of the substrate 10 including the black matrix 12, and the hydrophobic thin film 14 is formed only in the black matrix 12 region on the hydrophilic thin film 16. It can be seen that is formed.

이렇게 표면 개질된 블랙 매트릭스는 측면이 친수성을 나타내 잉크가 용이하게 충진될 수 있고, 상기 블랙 매트릭스의 상부가 소수성을 나타내 잉크가 옆 픽셀로 넘어가지 않아 잉크를 원하는 만큼 충분히 채울 수 있는 잇점이 있다.The surface-modified black matrix has an advantage that the side surface is hydrophilic, so that the ink can be easily filled, and the upper portion of the black matrix shows hydrophobicity, so that the ink does not fall to the next pixel to sufficiently fill the ink as desired.

본 발명에 따른 표면 개질 방법 및 장치을 통해 얻어진 블랙 매트릭스는 각종 평판표시장치에 적용이 가능하다.The black matrix obtained through the surface modification method and apparatus according to the present invention can be applied to various flat panel display devices.

도 1은 제1 구현예에 따른 표면 개질에 사용되는 장치를 정면에서 본 모식도.1 is a schematic front view of an apparatus used for surface modification according to a first embodiment;

도 2는 상기 도 1의 장치를 위에서 본 모식도.2 is a schematic view from above of the apparatus of FIG. 1;

도 3은 도 1의 롤러 영역을 확대한 도면.3 is an enlarged view of the roller region of FIG. 1;

도 4는 제1 구현예에 따른 방법을 보여주는 순서도.4 is a flow chart showing a method according to the first embodiment.

도 5는 제1 구현예에 따라 얻어진 블랙 매트릭스의 구조를 보여주는 단면도.5 is a sectional view showing a structure of a black matrix obtained according to the first embodiment.

도 6은 제2 구현예에 따른 표면 개질에 사용되는 장치를 정면에서 본 모식도.6 is a schematic front view of an apparatus used for surface modification according to a second embodiment;

도 7은 제2 구현예에 따른 방법을 보여주는 순서도.7 is a flowchart showing a method according to the second embodiment.

도 8은 제2 구현예에 따라 얻어진 블랙 매트릭스의 구조를 보여주는 단면도.8 is a sectional view showing a structure of a black matrix obtained according to the second embodiment.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

2: 기판 이송롤러 10 : 기판2: substrate transfer roller 10: substrate

12 : 블랙 매트릭스 14: 소수성 박막12 black matrix 14 hydrophobic thin film

16: 친수성 박막 20: 친수성 용액 노즐16: hydrophilic thin film 20: hydrophilic solution nozzle

21: 소수성 용액 노즐 22: 제1 용액이송 롤러21: hydrophobic solution nozzle 22: first solution transfer roller

24: 제2 용액이송 롤러 26: 세정 롤러24: second solution transfer roller 26: cleaning roller

28: 세정 장치 30: 전사 롤러28: cleaning device 30: transfer roller

40, 41: 건조 장치40, 41: drying apparatus

Claims (5)

소수성 용액의 분사를 위한 노즐; 용액이송 롤러; 세정 장치가 장착된 세정 롤러; 전사 롤러; 및 건조 장치를 구비한 표면 개질 장치를 이용한 평판 디스플레이용 블랙 매트릭스의 선택적 표면 개질방법에 있어서,Nozzles for spraying hydrophobic solutions; Solution transfer roller; A cleaning roller equipped with a cleaning device; Transfer rollers; And in the selective surface modification method of the black matrix for flat panel display using the surface modification apparatus provided with the drying apparatus, (단계 1) 소수성 용액을 상기 노즐을 통해 상기 용액이송 롤러에 분사하는 단계;(Step 1) spraying a hydrophobic solution onto the solution transfer roller through the nozzle; (단계 2) 상기 용액이송 롤러를 회전시켜 소수성 용액을 상기 전사 롤러에 균일하게 이송하는 단계;(Step 2) rotating the solution transfer roller to uniformly transfer a hydrophobic solution to the transfer roller; (단계 3) 상기 소수성 용액으로 도포된 전사 롤러와 블랙 매트릭스를 접촉시켜 상기 소수성 용액을 블랙 매트릭스 상부로 전사하는 단계; 및(Step 3) transferring the hydrophobic solution onto the black matrix by contacting the transfer matrix coated with the hydrophobic solution with the black matrix; And (단계 4) 상기 소수성 용액이 전사된 블랙 매트릭스를 상기 건조장치를 거쳐 건조하는 단계;(Step 4) drying the black matrix to which the hydrophobic solution has been transferred through the drying apparatus; 를 포함하는 평판 디스플레이용 블랙 매트릭스의 선택적 표면 개질 방법.Selective surface modification method of the black matrix for a flat panel display comprising a. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 소수성 용액은 불소 유기 고분자를 포함하는 것인 표면 개질 방법.Wherein said hydrophobic solution comprises a fluorine organic polymer. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 소수성 용액 도포 전에 블랙 매트릭스를 포함하는 기판 전체에 친수성 박막 을 형성하는 단계를 더 포함하는 표면 개질 방법.And forming a hydrophilic thin film throughout the substrate including the black matrix before applying the hydrophobic solution. 평판 디스플레이용 블랙 매트릭스를 선택적으로 표면 개질하기 위해, To selectively surface modify the black matrix for flat panel displays, 블랙 매트릭스가 형성된 기판을 이송하기 위한 하부이송 롤러;A lower feed roller for transferring the substrate on which the black matrix is formed; 상기 블랙 매트릭스 상부에 소수성 용액을 전사하기 위해 소수성 용액 저장조로부터 소수성 용액을 공급하는 노즐;A nozzle for supplying a hydrophobic solution from a hydrophobic solution reservoir to transfer a hydrophobic solution on top of the black matrix; 상기 노즐로부터 공급된 소수성 용액을 블랙 매트릭스로 균일하게 이송하고, 압력 조절이 가능한 제1 및 제2 용액이송 롤러;First and second solution transfer rollers for uniformly transferring the hydrophobic solution supplied from the nozzle to the black matrix and having a pressure control; 상기 용액이송 롤러를 통해 이송된 소수성 용액을 블랙 매트릭스 상부에 전사하기 위해, 상기 용액이송 롤러와 접촉 회전되는 전사 롤러; A transfer roller which is rotated in contact with the solution transfer roller to transfer the hydrophobic solution transferred through the solution transfer roller onto the black matrix; 상기 전사 롤러와 접촉 회전되며, 용액이송 롤러의 타측에 위치하고 세정 장치가 장착된 세정 롤러; 및A cleaning roller which is rotated in contact with the transfer roller and is disposed on the other side of the solution transfer roller and equipped with a cleaning device; And 상기 기판의 이송경로 방향에 설치되며, 상기 블랙 매트릭스 상부에 전사된 소수성 용액을 건조하기 위한 건조 장치A drying apparatus installed in the transport path direction of the substrate and drying the hydrophobic solution transferred on the black matrix; 를 구비한 표면 개질 장치Surface Modifiers 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 추가로 소수성 박막 형성을 위한 장치의 이전 위치에Further to the previous position of the device for forming a hydrophobic thin film 상기 기판에 친수성 용액을 공급하는 노즐, 및 건조 장치를 구비하는 것인 표면 개질 방법.And a nozzle for supplying a hydrophilic solution to the substrate, and a drying apparatus.
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