KR100724611B1 - 잉크젯 장치, 잉크젯 방법 및 가스공급유닛 - Google Patents

잉크젯 장치, 잉크젯 방법 및 가스공급유닛 Download PDF

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이동원
이주현
최준호
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Abstract

본 발명은 잉크젯 장치, 잉크젯 방법 및 가스 공급 유닛에 관한 것이다. 본 발명에 따른 잉크젯 장치는 제팅 대상 기판이 안착되는 스테이지와, 상기 스테이지의 상부에 위치하는 노즐헤드를 포함하는 제팅 유닛과; 상기 제팅 유닛에 보조적으로 가스를 공급하는 보조 가스 공급부와, 외부로부터 공급되는 가스와 상기 보조 가스 공급부의 가스 중 어느 하나를 선택하여 상기 제팅 유닛에 공급하는 가스공급원 선택부를 가지는 가스 공급 유닛을 포함하는 잉크젯 장치에 의해 외부 가스 공급 이상으로 인한 장비 손상이 감소하는 잉크젯 장치가 제공된다.

Description

잉크젯 장치, 잉크젯 방법 및 가스공급유닛{APPARTUS AND METHOD FOR INK-JETTING AND GAS-SUPPLYING UNIT}
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 잉크젯 장치의 사시도이고,
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 제1실시예에 따른 잉크젯 장치의 노즐 헤드를 설명하기 위한 도면이며,
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 잉크젯 장치의 가스 베어링을 나타낸 개략도이고,
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 잉크젯 장치에서 가스공급원선택부를 설명하기 위한 블록도이고,
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 잉크젯 장치의 제어블록도이고,
도 6는 본 발명의 제1실시예에 따른 잉크젯 장치에서 노즐헤드의 경로를 설명하기 위한 도면이고,
도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 잉크젯 장치를 이용한 잉크젯 방법을 설명하기 위한 순서도이고,
도 8은 본 발명의 제1실시예에 따른 잉크젯 장치를 이용하여 제조된 표시장치의 등가회로도이고,
도 9는 본 발명의 제1실시예에 따른 잉크젯 장치를 이용하여 제조된 표시장 치의 단면도이고,
도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 잉크젯 장치의 제어블록도이고,
도 11은 본 발명의 제2실시예에 따른 잉크젯 장치를 이용한 잉크젯 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
* 도면의 주요부분의 부호에 대한 설명 *
10 : 베이스부 11 : 지지기둥
12 : 수평유지부 13 : 레일부
21 : 스테이지 31 : 지지본체
32 : 축 부재 41 : 헤드본체
42 : 노즐헤드 43 : 노즐
45 : 잉크공급부 51 : 보조가스공급부
61 내지 64 : 가스배관 71 : 가스공급원선택부
72 : 압력조절부 73 : 수평센서
75 : 제어부 81 : 스테이지 구동부
82 : 노즐헤드 구동부
본 발명은 잉크젯 장치, 잉크젯 방법 및 가스공급 유닛 관한 것으로서, 더 자세하게는, 제팅 유닛에 보조가스공급부를 연결하여 외부 가스 공급 이상으로 인 한 장비 손상이 감소하는 잉크젯 장치, 잉크젯 방법 및 가스공급 유닛에 관한 것이다.
최근 기존의 브라운관을 대체하여 액정표시장치와 유기전계발광장치(OLED)와 같은 평판표시장치(flat panel display)가 많이 사용되고 있다.
액정표시장치는 박막트랜지스터가 형성되어 있는 제1 기판과, 제1기판에 대향배치되어 있는 제2기판, 그리고 이들 사이에 액정층이 위치하고 있는 액정표시패널을 포함한다. 액정표시패널은 비발광소자이기 때문에 박막트랜지스터 기판의 후면에는 빛을 조사하기 위한 백라이트 유닛이 위치할 수 있다. 백라이트 유닛에서 조사된 빛은 액정층의 배열상태에 따라 투과량이 조절된다.
유기전계발광장치는 저전압 구동, 경량 박형, 광시야각 그리고 고속응답 등의 장점으로 인하여 각광 받고 있다. 유기전계발광장치는 구동방식에 따라 수동형(passive matrix)과 능동형(active matrix)으로 나누어진다. 이중 수동형은 제조과정은 간단하지만 디스플레이 면적과 해상도가 증가할수록 소비전력이 급격히 증가하는 문제가 있다. 따라서 수동형은 주로 소형 디스플레이에 응용되고 있다. 반면 능동형은 제조과정은 복잡하지만 대화면과 고해상도를 실현할 수 있는 장점이 있다.
이들 표시장치에는 컬러필터층, 유기반도체층, 발광층, 배향막 등 여러 유기층이 존재하는데 최근 이들 유기층을 잉크 젯 방식으로 많이 형성하고 있다. 잉크 젯 방식은 노광, 현상, 식각 등의 공정 없이도 유기층을 패터닝할 수 있으며, 유기물의 사용량도 절감할 수 있는 장점이 있다.
한편 최근 기판이 대형화 되면서 잉크젯 장치도 대형화되고 있다. 잉크젯 장치가 대형화되면서 각 설비는 갠트리(GANTRY) 타입으로 설치되며, 스테이지와 헤드 본체 등은 에어 베어링(air bearing) 타입으로 설계된다. 여기서 각 설비에 공급되는 가스는 외부로부터 공급된다.
그런데 외부로부터의 가스 공급에 이상이 생길 경우, 헤드 본체가 멈추게 되어 노즐이 클로깅(clogging)되는 등의 문제가 발생한다.
따라서 본 발명의 목적은 외부 가스 공급 이상으로 인한 장비 손상이 감소하는 잉크젯 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 외부 가스 공급 이상으로 인한 장비 손상이 감소하는 잉크젯 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 외부 가스 공급 이상으로 인한 장비 손상을 감소시키는 가스 공급 유닛을 제공하는 것이다.
상기 본 발명의 목적은 제팅 대상 기판이 안착되는 스테이지와, 상기 스테이지의 상부에 위치하는 노즐헤드를 포함하는 제팅 유닛과; 상기 제팅 유닛에 보조적으로 가스를 공급하는 보조 가스 공급부와, 외부로부터 공급되는 가스와 상기 보조 가스 공급부의 가스 중 어느 하나를 선택하여 상기 제팅 유닛에 공급하는 가스공급원 선택부를 가지는 가스 공급 유닛을 포함하는 잉크젯 장치에 의하여 달성된다.
상기 외부로부터 공급되는 가스는 주 가스 공급부를 이루는 것이 바람직하다.
상기 가스공급원 선택부는 상기 외부로부터 공급되는 가스와 상기 보조 가스 공급원의 가스 중 압력이 높은 쪽의 가스를 선택하여 상기 제팅 유닛에 공급하는 것이 바람직하다.
상기 스테이지 상부에 위치하는 축 부재와; 상기 노즐헤드를 상기 축 부재와 연결시키는 기체 베어링(gas bearing)을 더 포함하며, 상기 선택된 가스는 상기 기체 베어링에 공급되는 것이 바람직하다.
상기 스테이지가 안착되어 있는 베이스부와; 상기 베이스부 하부에 위치하며 상기 베이스부를 수평으로 유지하는 수평유지부를 더 포함하며, 상기 선택된 가스는 상기 수평유지부에 공급되는 것이 바람직하다.
상기 스테이지를 상기 베이스부 상에서 왕복운동시키는 스테이지 구동부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 축 부재는 상기 스테이지의 운동방향의 수직방향으로 연장되어 있으며, 상기 노즐 헤드를 상기 축 부재의 연장방향으로 왕복운동시키는 노즐 헤드 구동부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 수평유지부는 복수개로 마련되며, 상기 베이스부의 수평여부를 감지하는 수평센서와; 상기 수평센서의 감지 결과에 따라 상기 각 수평유지부에 공급되는 가스의 압력을 조절하는 압력 조절부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 외부로부터 공급되는 가스의 압력을 측정하는 압력센서를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 보조 가스 공급부는 가스 실린더인 것이 바람직하다.
상기 외부로부터 공급되는 가스 및 상기 보조 가스 공급부에 저장된 가스는 공기인 것이 바람직하다.
상기 본 발명의 다른 목적은 제팅 유닛에 외부에서 공급되는 가스를 공급하는 단계와; 외부에서 공급되는 가스와 보조 가스공급부의 가스의 압력을 비교하는 단계와; 상기 외부에서 공급되는 가스와 상기 보조 가스공급부의 가스 중 어느 한 쪽의 가스를 선택하여 상기 제팅 유닛에 공급하는 단계를 포함하는 잉크젯 방법에 의하여 달성된다.
상기 외부에서 공급되는 가스와 상기 보조 가스공급부의 가스의 압력을 비교하는 단계를 더 포함하며, 상기 제팅 유닛에 공급되는 가스는 상기 외부에서 공급되는 가스와 상기 보조 가스공급부의 가스 중 압력이 높은 쪽의 가스인 것이 바람직하다.
상기 제팅 유닛은. 축 부재와; 상기 노즐헤드를 상기 축 부재와 연결시키는 기체 베어링(gas bearing)을 더 포함하며, 상기 선택된 가스는 상기 기체 베어링에 공급되는 것이 바람직하다.
상기 제팅 유닛은, 스테이지가 안착되는 베이스부와; 상기 베이스부 하부에 위치하며 상기 베이스부를 수평으로 유지하는 복수의 수평유지부를 더 포함하며, 상기 선택된 가스는 상기 수평유지부에 공급되는 것을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 베이스부의 수평여부를 감지하는 단계를 더 포함하며, 상기 각 수평유 지부에 공급되는 가스는 상기 수평센서의 감지 결과에 따라 압력이 조절되는 것이 바람직하다.
상기 본 발명의 목적은 제팅 유닛에 외부에서 공급되는 가스를 공급하는 단계와; 상기 외부에서 공급되는 가스의 압력과 기준 압력과 비교하는 단계와; 상기 외부에서 공급되는 가스의 압력이 상기 기준 압력보다 낮은 경우 보조 가스 공급부의 가스를 상기 제팅 유닛에 공급하는 단계를 포함하는 잉크젯 방법에 의하여도 달성된다.
상기 본 발명의 또 다른 목적은 제팅 유닛에 가스를 공급하는 가스 공급 유닛에 있어서, 외부로부터의 가스가 공급되는 제1배관과; 보조 가스 공급부로부터의 가스가 공급되는 제2배관과; 상기 제1배관 및 상기 제2배관에 연결되어 있으며 상기 외부로부터의 가스와 상기 보조 가스 공급부로부터의 가스 중 압력이 높은 쪽의 가스를 상기 제팅 유닛에 공급하는 가스공급원 선택부를 포함하는 가스 공급 유닛에 의하여 달성된다.
상기 보조 가스 공급부는 가스 실린더인 것이 바람직하다.
상기 외부로부터 공급되는 가스 및 상기 보조 가스 공급부에 저장된 가스는 공기인 것이 바람직하다.
이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하겠다.
여러 실시예에 있어서 동일한 구성요소에 대하여는 동일한 참조번호를 부여하였으며, 동일한 구성요소에 대하여는 제1실시예에서 대표적으로 설명하고 다른 실시예에서는 생략될 수 있다.
도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 잉크젯 장치를 설명하면 다음과 같다. 도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 잉크젯 장치의 사시도이고, 도 2a 및 도 2b는 본 발명의 제1실시예에 따른 잉크젯 장치의 노즐 헤드를 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 잉크젯 장치의 가스 베어링을 나타낸 개략도이고, 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 잉크젯 장치에서 가스공급원선택부를 설명하기 위한 블록도이고, 도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 잉크젯 장치의 제어블록도이다.
잉크젯 장치(1)는 제팅 유닛(2)과, 잉크제 유닛(2)에 가스를 공급하는 가스 공급 유닛(3)을 포함한다. 제팅 유닛(2)은 베이스부(10), 스테이지(21), 노즐 헤드(42) 등을 포함한다. 스테이지(21)와 노즐 헤드(42)는 서로 직교하는 방향으로 이동하며, 각각 스테이지 구동부(81)와 노즐 헤드 구동부(82)에 연결되어 있다. 가스 공급 유닛(3)은 보조 가스공급부(51), 가스배관(61 내지 64), 가스공급원선택부(71), 압력조절부(72) 등을 포함한다
먼저 제팅 유닛(2)에 대하여 설명한다.
베이스부(10)는 대략 직사각형 형상으로 마련되어 있으며 스테이지 이동방향으로 연장되어 있다. 베이스부(10)의 상부에는 레일부(13)가 마련되어 있으며 스테이지(21)는 레일부(13)를 따라 왕복운동한다. 베이스부(10)는 스테이지(21)의 이동에 의해 위치가 변형되지 않도록 무거운 재질로 마련되며, 예를 들어 돌로 만들어질 수 있다.
베이스부(10)는 4개의 지지기둥(11)으로 지지되어 있으며, 베이스부(10)와 각 지지기둥(11) 사이에는 수평유지부(12)가 위치하고 있다.
스테이지(21)가 레일부(13)를 따라 이동하면 지지기둥(11) 각 부분에 가해지는 하중이 달라져 베이스부(10)의 수평이 유지되지 않을 수 있다. 베이스부(10)의 수평이 유지되지 않으면 스테이지(21) 및 잉크 젯 대상 기판(101)의 수평이 유지되지 않는다. 잉크 젯팅은 제팅 대상 기판(101)과 노즐(43)이 매우 근접한 상태에서 이루어진다. 제팅 대상 기판(101)의 수평이 유지되지 않으면 제팅 대상 기판(101)과 노즐(43) 사이의 간격이 불균일해져 품질이 저하된다.
이러한 문제를 해결하기 위해 수평유지부(12)는 가스공급원선택부(71)에서 선택된 가스를 공급받아 베이스부(10)의 수평을 유지한다. 실시예에서 수평유지부(12)는 4개로 마련되며, 각 수평유지부(12)에 공급되는 가스의 압력은 서로 다른데 이에 대하여는 후술한다.
스테이지(21)는 레일부(13)를 따라 왕복운동하며 제팅 대상 기판(101)은 이 스테이지(21)에 안착되어 이동한다. 스테이지(21)는 왕복운동을 위해 스테이지 구동부(81)에 연결되어 있다. 스테이지(21)에는 안착된 제팅 대상 기판(101)을 고정하기 위한 진공척(도시하지 않음)이 마련되어 있을 수 있다.
스테이지(21)의 상부에는 대략 ‘ㄷ’자 형상이며 헤드 본체(41)를 지지하기 위한 지지본체(31)가 마련되어 있다. 헤드 본체(41)에는 복수의 노즐 헤드(42)가 장착되어 있다. 지지본체(31)는 스테이지 이동방향의 수직방향으로 연장되어 있다.
축 부재(32)는 지지본체(31)의 측변에 고정되어 있으며 역시 스테이지 이동 방향의 수직방향으로 연장되어 있다. 헤드 본체(41)는 축 부재(32)를 따라 왕복운동하며, 노즐 헤드 구동부(82)에 연결되어 있다.
헤드 본체(41)는 축 결합부(33) 및 중간연결부(34)를 통해 축 부재(32)와 연결되어 있다.
도 2a 및 도 2b를 참조하여 노즐 헤드(42)를 더 상세히 설명한다. 도 2b는 노즐 헤드(42)가 장착되어 있는 헤드 본체(41)를 스테이지(21)에서 본 모습을 나타낸 것이다.
헤드본체(41)는 노즐 헤드 이동방향을 따라 길게 연장된 직사각형 형상이다. 노즐 헤드(42)는 3개의 서브 노즐 헤드(42a, 42b, 42c)로 이루어지며, 이들은 노즐 헤드 이동방향을 따라 헤드 본체(41)에 장착되어 있다. 각 노즐 헤드(42)는 제1방향과 일정한 각도를 이루고 있는데 이 각도는 잉크 젯 대상의 간격에 따라 결정된다.
각 노즐 헤드(42)에는 4개의 노즐(43)이 일렬로 장착되어 있다. 각 노즐 헤드(42)는 별도의 잉크 공급부(45)로부터 잉크를 공급받는다. 잉크공급부(45)는 잉크를 저장하는 잉크 탱크(46), 잉크 유량을 조절하는 유량조절기(mass flow controller, 47) 및 잉크 탱크(46)와 헤드 본체(41)를 연결하는 유로관(48)을 포함한다. 잉크 공급부(45)는 3개의 서브 잉크 공급부(45a, 45b, 45c)로 이루어지며, 각 서브 잉크 공급부(45a, 45b, 45c)는 연결되어 있는 서브 노즐 헤드(42a, 42b, 42c) 각각에 별도로 잉크를 공급한다. 잉크탱크(45), 유량조절기(47) 및 유로관(48) 역시 각각 3개씩의 서브 잉크탱크(45a, 45b, 45c), 서브 유량조절기(47a, 47b, 47c) 및 서브 유로관(48a, 48b, 48c)으로 이루어진다.
각 서브 잉크 공급부(45a, 45b, 45c)는 서로 다른 잉크를 공급하거나, 동일한 잉크를 공급할 수 있다.
유로관(48)을 통해 헤드 본체(41)로 공급된 잉크는 헤드 본체(41)와 노즐 헤드(42)에 마련된 유로(44)를 통해 노즐(43)로 공급되어 제팅된다.
도 3을 참조하여 축 부재(32)와 축 결합부(33)의 연결을 살펴보면 다음과 같다. 축 결합부(33)에는 축 부재(32)의 연장방향을 따라 축 부재(32) 보다 직경이 큰 축 통과공(33a)이 형성되어 있다. 축 결합부(33)에는 이와 함께 축 통과공(33a)과 외부를 연결하는 복수의 가스 통과공(33b)가 마련되어 있다.
잉크젯 장치(1) 구동 시에 축 부재(32)는 축 통과공(33a) 내에 떠 있는 상태가 되며 축 부재(32)를 둘러싸는 공간에는 가스가 유입 및 유출 되면서 축부재(32)와 축 결합부(33)의 직접 접촉을 방지한다. 이상에서 설명한 축 부재(32)와 축 결합부(33)는 가스 베어링(gas bearing, A)을 형성하며 축 통과공(33a)을 흐르는 가스가 공기인 경우 이를 공기 베어링(air bearing)이라고 한다.
가스 통과공(33b)을 통해 공급되는 가스는 가스공급 유닛(3)으로부터 공급된다.
다음 가스 공급 유닛(3)을 설명한다.
보조가스공급부(51)는 외부 가스 공급에 이상이 발생한 경우 제팅 유닛(2)에 가스를 공급한다. 실시예에서 보조가스공급부(51)는 가스 실린더로 마련되어 있으며 공기가 충진되어 있다. 보조가스공급부(51)의 가스 압력은 외부 가스의 압력 에 비하여 다소 낮게 유지되고 있다. 다만 보조가스공급부(51)의 가스 압력은 외부 압력 보다는 낮으나 제팅 유닛(2)을 구동하는데는 충분한 압력을 유지해야 한다.
도 4를 참조하면 가스공급원선택부(71)는 가스배관(61, 62)을 통해 외부로부터의 가스(외부 가스)와 보조가스공급원(51)으로부터의 가스(보조 가스)를 모두 공급받는다. 가스공급원선택부(71)는 이 중 압력이 높은 쪽의 가스를 압력조절부(72)에 공급한다. 가스공급원선택부(71)는 두 개의 가스공급원에 연결되어 있으며 압력이 높은 쪽으로 오픈 방향이 바뀌는 밸브를 포함할 수 있다. 여기서 외부 가스는 통상 보조 가스보다 압력이 높아 주 가스 공급원이 된다.
보조가스공급원(51)의 가스 압력이 외부로부터의 가스 압력보다 다소 낮게 설정되어 있으므로, 가스공급선택부(71)는 통상 외부 가스를 선택하여 공급한다. 그런데 외부 가스 공급에 이상이 발생할 경우에는 외부 가스의 압력이 감소하게 된다. 외부 가스의 압력이 감소하여 보조 가스의 압력이 더 높게 되면 가스공급선택부(71)는 보조 가스를 선택하여 공급한다. 보조 가스의 압력은 외부 가스의 압력보다 낮지만 제팅 유닛(2)을 구동하는데는 문제가 없다. 따라서 외부 가스 공급에 이상이 발생하는 비상 상황 시 노즐(43)의 클로깅 등을 방지할 수 있다.
가스공급원선택부(71)에서 선택된 가스는 압력 조절부(72)를 거친 후 제팅 유닛(2)으로 공급된다. 더 자세하게는 압력 조절부(72)를 거친 가스는 제팅 유닛(2) 중 수평유지부(12)와 가스 베어링(A)에 공급된다.
압력조절부(72)는 가스공급원선택부(71)로부터 가스를 공급받아 수평유지부(12) 및 가스 베어링(A)에 가스를 공급한다.
압력조절부(72)를 도 5를 참조하여 자세히 설명한다.
제어부(75)는 잉크 공급부(45), 스테이지 구동부(81) 및 노즐 헤드 구동부(82)를 제어하며, 노즐헤드(42)와 제팅 대상 기판(101)을 서로 상대이동시키면서 잉크를 제팅한다.
한편 제어부(75)에는 베이스부(10)의 수평을 감지하는 수평센서(73)가 연결되어 있다. 수평센서(73)는 베이스부(10)의 수평 여부와, 수평이 유지되지 않는 경우에 어느 부분이 올라가고 어느 부분이 내려갔는지를 판단한다. 제어부(75)는 수평센서(73)의 감지 결과에 기초하여 각 수평유지부(12)에 공급되는 가스 압력을 조절하도록 압력조절부(72)를 제어한다.
압력조절부(72)는 베이스부(10) 중 내려간 부분에 해당하는 수평유지부(12)에 다른 수평유지부(12)에 비해 더 큰 압력을 가지는 가스를 공급하여 베이스부(10)를 수평으로 유지한다.
이상의 제1실시예는 다양하게 변형될 수 있다. 가스 베어링(A)에 공급되는 가스는 압력조절부(72)를 거치지 않고 가스공급원선택부(71)로부터 직접 공급될 수 있다. 압력조절부(72)는 각 수평유지부(12) 각각에 마련될 수도 있다.
한편 제팅 유닛(2)에서 가스를 필요로 하는 부분은 수평유지부(12)와 가스 베어링(A)에 한정되지 않는다.
도 6 및 도 7을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 잉크젯 장치의 작동을 설명한다. 도 6는 본 발명의 제1실시예에 따른 잉크젯 장치에서 노즐헤드의 경로를 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 잉크젯 장치를 이용한 잉크젯 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 6과 같이 노즐헤드(42)는 제팅 대상 기판(101)과 지그재그로 상대이동하면서 제팅 대상 기판(101) 전체에 잉크를 제팅한다.
잉크젯을 위한 상대이동 시 노즐헤드(42)는 우측에서 좌측으로 이동하고, 제팅 대상 기판(101)이 안착되어 있는 스테이지(21)는 상하 방향으로 왕복운동한다. 스테이지(21)가 이동 중에는 노즐헤드(42)는 고정되어 있어, 잉크 제팅 중에는 노즐헤드(42)는 움직이지 않는다.
도 7을 보면 잉크 제팅을 위해 먼저 제팅 유닛(2)과 가스공급유닛(3)을 포함하는 잉크젯 장치(1)를 가동한다(S100).
잉크젯 장치(1)가 가동되면 외부로부터 외부 가스가 제팅 유닛(2)으로 공급(S200)되고, 도 6에서 설명한 바와 같이 잉크 제팅이 진행되다. 정상 상태의 외부 가스는 보조가스공급부(51)의 가스에 비하여 압력이 높으므로 가스공급원선택부(71)는 외부가스를 선택하여 공급하는 것이다. 외부 가스는 수평유지부(12)와 가스 베어링(A)에 공급되어, 잉크제팅 과정에서 베이스부(10)를 수평으로 유지시키고 노즐 헤드(42)의 이동을 돕는다.
잉크 제팅 과정에서 가스공급원선택부(71)는 외부 가스와 보조 가스의 압력을 비교(S300) 한다.
가스 공급원선택부(71)는 외부가스의 압력이 보조 가스의 압력보다 큰 경우에는 계속하여 외부 가스를 선택하여 공급한다.
외부 가스의 공급에 이상이 발생하면 외부가스의 압력이 낮아진다. 가스 공 급원선택부(71)는 외부가스의 압력이 보조 가스의 압력보다 낮아지면 보조 가스를 선택하여 공급한다(S400).
이러한 방법을 통해 제팅 유닛(2)에는 외부 가스의 공급 이상과 상관없이 적정 압력의 가스가 공급되어 노즐(43)의 클로깅 등이 방지된다.
이후 외부 가스의 공급이 정상화되면 가스공급원선택부(71)는 다시 외부가스를 선택하여 공급한다. 이와 함께 보조가스공급부(51)을 교체하거나 가스를 다시 충진한다.
외부 가스의 공급이 지연될 경우 잉크 제팅을 중단하고 보조가스공급부(51)에서 공급되는 가스를 이용하여 노즐 헤드(42)를 유지작업이 용이한 곳으로 이동시킬 수도 있다.
본 발명의 제1실시예에 따른 잉크젯 장치를 이용한 표시장치를 도 8 및 도 9를 참조하여 설명한다.
도 8은 본 발명의 제1실시예에 따른 잉크젯 장치를 이용하여 제조된 표시장치의 등가회로도이고, 도 9는 본 발명의 제1실시예에 따른 잉크젯 장치를 이용하여 제조된 표시장치의 단면도이다.
도 8을 보면 하나의 화소에는 복수의 신호선이 마련되어 있다. 신호선은 주사신호를 전달하는 게이트선, 데이터 신호를 전달하는 데이터선 그리고 구동 전압을 전달하는 구동 전압선을 포함한다. 데이터선과 구동 전압선은 서로 인접하여 나란히 배치되어 있으며, 게이트선은 데이터선 및 구동 전압선과 수직을 이루며 연장되어 있다.
각 화소는 유기발광소자(LD), 스위칭 박막트랜지스터(Tsw), 구동 박막트랜지스터(Tdr), 축전기(C)를 포함한다.
구동 박막트랜지스터(Tdr)는 제어 단자, 입력 단자 및 출력단자를 가지는데, 제어단자는 스위칭 박막트랜지스터(Tsw)에 연결되어 있고, 입력 단자는 구동 전압선에 연결되어 있으며, 출력 단자는 유기발광소자(LD)에 연결되어 있다.
유기발광소자(LD)는 구동 박막트랜지스터(Tdr)의 출력 단자에 연결되는 애노드(anode)와 공통전압(Vcom)에 연결되어 있는 캐소드(cathod)를 가진다. 유기 발광 소자(LD)는 구동 박막트랜지스터(Tdr)의 출력 전류에 따라 세기를 달리하여 발광함으로써 영상을 표시한다. 구동 박막트랜지스터(Tdr)의 전류는 제어 단자와 출력 단자 사이에 걸리는 전압에 따라 그 크기가 달라진다.
스위칭 박막트랜지스터(Tsw)는 또한 제어 단자, 입력 단자 및 출력 단자를 가지는데, 제어 단자는 게이트선에 연결되어 있고, 입력 단자는 데이터선에 연결되어 있으며, 출력 단자는 구동 박막트랜지스터(Tdr)의 제어 단자에 연결되어 있다. 스위칭 박막트랜지스터(Tsw)는 게이트선에 인가되는 주사 신호에 따라 데이터선에 인가되는 데이터 신호를 구동 박막트랜지스터(Tdr)에 전달한다.
축전기(C)는 구동 박막트랜지스터(Tdr)의 제어 단자와 입력단자 사이에 연결되어 있다. 축전기(C)는 구동 박막트랜지스터(Tdr)의 제어 단자에 입력되는 데이터 신호를 충전하고 유지한다.
도 9를 보면 표시 장치(100)는 절연기판(110) 상에 형성되어 있는 박막트랜지스터(120), 박막트랜지스터(120)에 전기적으로 연결되어 있는 화소전극(132), 화 소전극(132) 상에 형성되어 있는 유기층(150)을 포함한다.
도면에서는 비정질 실리콘을 사용한 박막트랜지스터(120)를 예시하였으나 폴리실리콘을 사용하는 박막트랜지스터를 사용할 수 있음은 물론이다.
본 발명에 따라 제조된 표시 장치(100)를 자세히 살펴보면 다음과 같다.
유리, 석영, 세라믹 또는 플라스틱 등의 절연성 재질을 포함하여 만들어진 절연기판(110) 상에 게이트 전극(121)이 형성되어 있다.
절연기판(110)과 게이트 전극(121) 위에는 실리콘 질화물(SiNx) 등으로 이루어진 게이트 절연막(122)이 형성되어 있다. 게이트 전극(121)이 위치한 게이트 절연막(122) 상에는 비정질 실리콘으로 이루어진 반도체층(123)과 n형 불순물이 고농도 도핑된 n+ 수소화 비정질 실리콘으로 이루어진 저항성 접촉층(124)이 순차적으로 형성되어 있다.　여기서, 저항성 접촉층(124)은 게이트 전극(121)을 중심으로 양쪽으로 분리되어 있다.
저항 접촉층(124) 및 게이트 절연막(122) 위에는 소스 전극(125)과 드레인 전극(126)이 형성되어 있다. 소스 전극(125)과 드레인 전극(126)은 게이트 전극(121)을 중심으로 분리되어 있다.
소스 전극(125)과 드레인 전극(126) 및 이들이 가리지 않는 반도체층(123)의 상부에는 보호막(131)이 형성되어 있다. 보호막(131)은 실리콘 질화물(SiNx) 또는/그리고 유기막으로 이루어질 수 있다. 보호막(131)에는 드레인 전극(126)을 드러내는 접촉구(127)가 형성되어 있다.
보호막(131)의 상부에는 화소전극(132)이 형성되어 있다. 화소전극(132)은 음극(anode)이라고도 불리며 유기 발광층(152)에 정공을 공급한다. 화소전극(132)은 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide)등의 투명한 도전물질로 이루어져 있으며 스퍼터링 방법에 의하여 형성된다. 화소전극(132)은 평면에서 보아 대략 사각형으로 패터닝되어 있을 수 있다.
각 화소전극(132) 간에는 격벽(141)이 형성되어 있다. 격벽(141)은 화소전극(132) 간을 구분하여 화소영역을 정의하며 박막트랜지스터(120)와 접촉구(127) 상에 형성되어 있다. 격벽(141)은 박막트랜지스터(120)의 소스 전극(125) 및 드레인 전극(126)이 공통전극(161)과 단락되는 것을 방지하는 역할도 한다. 격벽(141)은 아크릴 수지, 폴리이미드 수지 등의 내열성, 내용매성이 있는 감광물질이나 SiO2, TiO2와 같은 무기재료로 이루어질 수 있으며 유기층과 무기층의 2층 구조도 가능하다.
화소전극(132) 상부에는 정공주입층(151, hole injecting layer)과 유기 발광층(152)이 위치하고 있다.
정공주입층(151)으로는 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(PEDOT) 등의 폴리티오펜 유도체와 폴리스틸렌 술폰산(PSS) 등의 혼합물을 사용할 수 있다.
유기 발광층(152)은 적색을 발광하는 적색 발광층(152a), 녹색을 발광하는 녹색 발광층(152b), 청색을 발광하는 청색 발광층(152c)으로 이루어져 있다.
유기 발광층(152)은 폴리플루오렌 유도체, (폴리)파라페닐렌비닐렌 유도체, 폴리페닐렌 유도체, 폴리비닐카바졸, 폴리티오펜 유도체, 또는 이들의 고분자 재료에 페릴렌계 색소, 로더민계 색소, 루브렌, 페릴렌, 9,10-디페닐안트라센, 테트라 페닐부타디엔, 나일 레드, 쿠마린 6, 퀴나크리돈 등을 도핑하여 사용할 수 있다.
화소전극(132)에서 전달된 정공과 공통전극(161)에서 전달된 전자는 유기 발광층(152)에서 결합하여 여기자(exciton)가 된 후, 여기자의 비활성화 과정에서 빛을 발생시킨다.
격벽(141) 및 유기 발광층(152)의 상부에는 공통전극(161)이 위치한다. 공통전극(161)은 양극(cathode)이라고도 불리며 유기 발광층(152)에 전자를 공급한다. 공통전극(161)은 칼슘층과 알루미늄층으로 적층되어 구성될 수 있다. 이 때 유기 발광층(152)에 가까운 측에는 일함수가 낮은 칼슘층이 배치되는 것이 바람직하다.
불화 리튬은 유기 발광층(152)의 재료에 따라서는 발광효율을 증가시키기 때문에, 유기 발광층(52)과 공통전극(161) 사이에 불화리튬층을 형성할 수도 있다. 공통전극(161)을 알루미늄, 은과 같은 불투명한 재질로 만들 경우 유기 발광층(152)에서 발광된 빛은 절연기판(110) 방향으로 출사되며 이를 바텀 에미션(bottom emission) 방식이라 한다.
도시하지는 않았지만 표시장치(100)는 유기 발광층(152)과 공통전극(161) 사이에 전자수송층(electron transfer layer)과 전자주입층(electron injection layer)을 더 포함할 수 있다. 또한 공통전극(161)의 보호를 위한 보호막, 유기층(150)으로의 수분 및 공기 침투를 방지하기 위한 봉지부재를 더 포함할 수 있다. 봉지부재는 밀봉수지와 밀봉캔으로 이루어질 수 있다.
이하 도 10을 참조하여 본 발명의 제2실시예에 따른 잉크젯 장치를 설명한다. 도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 잉크젯 장치의 제어블록도이다.
제2실시예에 따른 잉크젯 장치는 외부로부터 공급되는 가스의 압력을 측정하는 압력센서(74)를 더 포함한다. 제어부(75)는 압력센서(74)의 측정결과에 기초하여 가스공급원선택부(71)를 제어한다.
제어부(75)는 기준 압력을 가지고 있으며 외부 가스의 압력이 기준 압력보다 작게 되면 보조가스를 선택하도록 가스공급원선택부(71)를 제어한다. 이 때 기준 압력은, 예를 들어, 정상 시의 외부 가스 압력보다는 낮으며 보조가스공급원(51)의 가스 압력보다는 다소 높게 설정될 수 있다.
한편 실시예와 달리 압력센서(74)가 보조가스공급원(51)의 가스 압력을 추가로 측정하며, 제어부(75)가 보조가스공급원(51)의 압력이 적정 수준을 유지하는지를 판단할 수도 있다.
도 11은 본 발명의 제2실시예에 따른 잉크젯 장치를 이용한 잉크젯 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 11을 보면 잉크 제팅을 위해 먼저 제팅 유닛(2)과 가스공급유닛(3)을 포함하는 잉크젯 장치(1)를 가동한다(S101).
잉크젯 장치(1)가 가동되면 외부로부터 외부 가스가 제팅 유닛(2)으로 공급(S201)되고, 도 6에서 설명한 바와 같이 잉크 제팅이 진행되다. 정상 상태의 외부 가스는 보조가스공급부(51)의 가스에 비하여 압력이 높으므로 가스공급원선택부 (71)는 외부가스를 선택하여 공급하는 것이다. 외부 가스는 수평유지부(12)와 가스 베어링(A)에 공급되어, 잉크제팅 과정에서 베이스부(10)를 수평으로 유지시키고 노즐 헤드(42)의 이동을 돕는다.
잉크 제팅 과정에서 압력 센서(74)는 외부 가스의 압력을 측정하며 제어부(75)는 외부 가스의 압력과 기준 압력을 비교한다(S301).
제어부(75)는 외부가스의 압력이 보조 가스의 압력보다 큰 경우에는 계속하여 외부 가스를 선택하여 공급하도록 가스공급원선택부(71)를 제어한다.
외부 가스의 공급에 이상이 발생하면 외부가스의 압력이 낮아진다. 제어부(75)는 외부가스의 압력이 기준 압력보다 낮아지면 보조 가스를 선택하여 공급하도록 가스공급원선택부(71)를 제어한다(S401).
이러한 방식을 제팅 유닛(2)에는 외부 가스의 공급 이상과 상관없이 적정 압력의 가스가 공급되어 노즐(43)의 클로깅 등이 방지된다.
이후 외부 가스의 공급이 정상화되어 외부가스의 압력이 기준 기압 이상이 되면 제어부(75)는 다시 외부가스를 선택하여 공급하도록 가스공급원선택부(71)를 제어한다. 이와 함께 보조가스공급부(51)을 교체하거나 가스를 다시 충진한다.
외부 가스의 공급이 지연될 경우 잉크 제팅을 중단하고 보조가스공급부(51)에서 공급되는 가스를 이용하여 노즐 헤드(42)를 유지작업이 용이한 곳으로 이동시킬 수도 있다.
이상에서 설명한 잉크젯 장치 및 잉크젯 방법은 OLED외에 다른 표시장치용 기판의 제조에 적용될 수 있다.
예를 들어 반도체층으로 유기반도체를 사용하는 유기 박막트랜지스터 기판의 제조에 적용될 수 있다. 유기 박막트랜지스터 유기전계발광장치나 액정표시장치 등에 사용될 수 있다.
본 발명의 잉크젯 장치 및 잉크젯 방법은 컬러필터 기판의 제조에도 사용될 수 있는데 폴리이미드를 이용한 배향막 형성이나 컬러필터 기판의 컬러필터층의 제조에 적용될 수 있다.
비록 본발명의 몇몇 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 본발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 본발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 외부 가스 공급 이상으로 인한 장비 손상이 감소하는 잉크젯 장치 및 잉크젯 방법이 제공된다.
또한 외부 가스 공급 이상으로 인한 장비 손상을 감소시키는 가스 공급 유닛이 제공된다.

Claims (20)

  1. 제팅 대상 기판이 안착되는 스테이지와, 상기 스테이지의 상부에 위치하는 노즐헤드를 포함하는 제팅 유닛과;
    상기 제팅 유닛에 보조적으로 가스를 공급하는 보조 가스 공급부와, 외부로부터 공급되는 가스와 상기 보조 가스 공급부의 가스 중 어느 하나를 선택하여 상기 제팅 유닛에 공급하는 가스공급원 선택부를 가지는 가스 공급 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 외부로부터 공급되는 가스는 주 가스 공급부를 이루는 것을 특징으로 하는 잉크젯 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 가스공급원 선택부는 상기 외부로부터 공급되는 가스와 상기 보조 가스 공급원의 가스 중 압력이 높은 쪽의 가스를 선택하여 상기 제팅 유닛에 공급하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 스테이지 상부에 위치하는 축 부재와;
    상기 노즐헤드를 상기 축 부재와 연결시키는 기체 베어링(gas bearing)을 더 포함하며,
    상기 선택된 가스는 상기 기체 베어링에 공급되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스테이지가 안착되어 있는 베이스부와;
    상기 베이스부 하부에 위치하며 상기 베이스부를 수평으로 유지하는 수평유지부를 더 포함하며,
    상기 선택된 가스는 상기 수평유지부에 공급되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 스테이지를 상기 베이스부 상에서 왕복운동시키는 스테이지 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 축 부재는 상기 스테이지의 운동방향의 수직방향으로 연장되어 있으며,
    상기 노즐 헤드를 상기 축 부재의 연장방향으로 왕복운동시키는 노즐 헤드 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 수평유지부는 복수개로 마련되며,
    상기 베이스부의 수평여부를 감지하는 수평센서와; 상기 수평센서의 감지 결과에 따라 상기 각 수평유지부에 공급되는 가스의 압력을 조절하는 압력 조절부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 외부로부터 공급되는 가스의 압력을 측정하는 압력센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 보조 가스 공급부는 가스 실린더인 것을 특징으로 하는 잉크젯 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 외부로부터 공급되는 가스 및 상기 보조 가스 공급부에 저장된 가스는 공기인 것을 특징으로 하는 잉크젯 장치.
  12. 제팅 유닛에 외부에서 공급되는 가스를 공급하는 단계와;
    외부에서 공급되는 가스와 보조 가스공급부의 가스의 압력을 비교하는 단계와;
    상기 외부에서 공급되는 가스와 상기 보조 가스공급부의 가스 중 어느 한 쪽의 가스를 선택하여 상기 제팅 유닛에 공급하는 단계를 포함하는 잉크젯 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 외부에서 공급되는 가스와 상기 보조 가스공급부의 가스의 압력을 비교하는 단계를 더 포함하며,
    상기 제팅 유닛에 공급되는 가스는 상기 외부에서 공급되는 가스와 상기 보조 가스공급부의 가스 중 압력이 높은 쪽의 가스인 것을 특징으로 하는 잉크젯 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제팅 유닛은.
    축 부재와;
    상기 노즐헤드를 상기 축 부재와 연결시키는 기체 베어링(gas bearing)을 더 포함하며,
    상기 선택된 가스는 상기 기체 베어링에 공급되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 방법.
  15. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제팅 유닛은,
    스테이지가 안착되는 베이스부와;
    상기 베이스부 하부에 위치하며 상기 베이스부를 수평으로 유지하는 복수의 수평유지부를 더 포함하며,
    상기 선택된 가스는 상기 수평유지부에 공급되는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 베이스부의 수평여부를 감지하는 단계를 더 포함하며,
    상기 각 수평유지부에 공급되는 가스는 상기 수평센서의 감지 결과에 따라 압력이 조절되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 방법.
  17. 제팅 유닛에 외부에서 공급되는 가스를 공급하는 단계와;
    상기 외부에서 공급되는 가스의 압력과 기준 압력과 비교하는 단계와;
    상기 외부에서 공급되는 가스의 압력이 상기 기준 압력보다 낮은 경우 보조 가스 공급부의 가스를 상기 제팅 유닛에 공급하는 단계를 포함하는 잉크젯 방법.
  18. 제팅 유닛에 가스를 공급하는 가스 공급 유닛에 있어서,
    외부로부터의 가스가 공급되는 제1배관과;
    보조 가스 공급부로부터의 가스가 공급되는 제2배관과;
    상기 제1배관 및 상기 제2배관에 연결되어 있으며 상기 외부로부터의 가스와 상기 보조 가스 공급부로부터의 가스 중 압력이 높은 쪽의 가스를 상기 제팅 유닛에 공급하는 가스공급원 선택부를 포함하는 가스 공급 유닛.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 보조 가스 공급부는 가스 실린더인 것을 특징으로 하는 가스 공급 유닛.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 외부로부터 공급되는 가스 및 상기 보조 가스 공급부에 저장된 가스는 공기인 것을 특징으로 하는 가스 공급 유닛.
KR1020050134257A 2005-12-29 2005-12-29 잉크젯 장치, 잉크젯 방법 및 가스공급유닛 KR100724611B1 (ko)

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