KR101189616B1 - 디스플레이 제조용 잉크제트 프린터 - Google Patents

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Abstract

구조가 간단하고 혼색 및 잉크의 응고를 방지할 수 있는 디스플레이 제조용 잉크제트 프린터를 개시한다.
개시된 프린터는 인쇄 대상 기판을 제1방향(x)으로 이송하는 스테이지와; 상기 제1방향에 직교하는 제2방향(y)으로 배열되는 다수의 노즐을 가지는 복수의 프린트 헤드와; 상기 프린트 헤드를 상기 제1방향(x)과 제2방향(y)에 직교하는 제3방향으로 상기 헤드를 이송하는 프레임과; 상기 각 프린트 헤드와 상기 기판의 사이에 마련되어 헤드로 부터의 분사된 유기물을 차단하는 잉크회수 트레이; 그리고 상기 트레이를 이송시켜 상기 유기물의 진행을 단속하는 트레이 이송부;를 구비한다.
Figure R1020050055113
유기물, 잉크, 제트, 프린터, 디스플레이

Description

디스플레이 제조용 잉크제트 프린터{Inkjet printer for fablicating display}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 제조용 잉크제트 프린터의 개략적 외관 사시도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 프린터의 헤드와 헤드의 하부에 위치하는 배출 트레이의 관계를 설명하는 도면이다.
도 3a 및 도 3c는 프린트 시 본 발명에 따른 프린터의 헤드와 헤드의 하부에 위치하는 배출 트레이의 동작을 보이는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 프린터에 적용되는 프린트 헤드의 한 예를 보이는 사진이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 프린터의 실시예들로서 스테이지 상의 기판과 이에 대응하는 헤드의 배치 구조를 보이는 도면이다.
본 발명은 디스플레이 제조용 잉크제트 프린터에 관한 것으로 정밀 위치제어가 가능하고 혼색 및 노즐 막힘 현상등을 개선한 잉크제트 프린터에 관한 것이다.
유기재료에 의한 디스플레이의 칼라필터 또는 발광층의 형성에 사용되는 잉크제트 프린터는 복수 색상의 유기물질을 분사하는 다수의 노즐을 가진다.
필립스 사에서 제안한 프린터는 멀티 프레임 방식으로 프린트 헤드가 독립적으로 작동하는 프레임에 개별적으로 장착되는 구조를 가진다.(참조 SID 2002) 이러한 필립스의 프린터의 각 프레임은 X-Y 평면상에서 X-Y 좌표 및 각 좌표에서의 높이(Z방향)의 조절이 가능하게 3차원적으로 이동한다. 이러한 종래 프린터의 프레임들은 시순차적으로 동작하면서 주어진 위치에 고분자 재료를 분사하게 된다. 그러나 이러한 종래 프린터는 별도의 프레임에 의해 위치 제어되는 구조를 가지기 때문에 고가이며, 한편으로는 정밀한 고분자 패턴의 형성을 위해 각 프레임에 의해 독립적으로 이동하는 헤드들 간의 오정렬(misalign)의 문제가 극복되어야 한다.
헤드 간의 오정렬의 문제를 개선하기 위해 다수의 헤드가 하나의 프레임에 장착되는 구조가 제안되었다. 그러나 이것은 싱글 프레임 방식의 프린터는 하나의 프레임에 의해 다수의 헤드가 이동하기 때문에 헤드간의 오정렬의 염려는 없다. 그너, 여러 헤드에서 동시에 액적을 분사했을때 인접 액적 간의 혼합에 의한 혼색이 염려되고, 이러한 혼색을 피하기 위하여 각 헤드를 시순차적으로 동작시켜 액적을 분사할 경우 휴지(休止) 노즐(waiting nozzle)에서의 유기물 응고가 우려된다.
본 발명은 가격이 저렴하며 헤드 위치의 정밀제어가 가능한 디스플레이 제조용 잉크제트 프린터를 제공한다.
또한 본 발명은 타 유기물의 혼합을 방지하고 유기물의 응고를 효과적으로 억제할 수 있는 디스플레이 제조용 잉크제트 프린터를 제공한다.
본 발명에 따른 잉크제트 프린터는:
인쇄 대상 기판을 제1방향(x)으로 이송하는 스테이지와;
상기 제1방향에 직교하는 제2방향(y)으로 배열되는 다수의 노즐을 가지는 복수의 프린트 헤드와;
상기 프린트 헤드를 상기 제1방향(x)과 제2방향(y)에 직교하는 제3방향으로 상기 헤드를 이송하는 프레임과;
상기 각 프린트 헤드와 상기 기판의 사이에 마련되어 헤드로 부터의 분사된 유기물을 차단하는 잉크회수 트레이; 그리고
상기 트레이를 이송시켜 상기 유기물의 진행을 단속하는 트레이 이송부;를 구비한다.
상기 본 발명이 프린터에 있어서, 상기 프레임을 상기 제2방향(y)으로 이송하는 프레임 이송부를 더 구비한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 프린트 헤드는 상기 제2방향에 대해 소정각도 경사진 방향으로 배치된다.
또한, 상기 프레임은 상기 헤드를 제3방향으로 이송하는 헤드 이송부를 더 구비하며, 상기 복수의 헤드는 상기 제1방향으로 소정간격을 두고 배치되며, 각 헤드는 제2방향으로 소정 간격 오프셋되어 각 헤드의 노즐이 제2방향에서 소정간격을 유지하다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 디스플레이 제조용 잉크제트 프린터를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 프린터의 전체 외관을 개략적으로 보이는 사시도이다.
도 1을 참조하면, 테이블(10) 상에 제1방향(x)으로 왕복이동이 가능한 스테이지(11)가 마련된다. 스테이지(11) 위에는 인쇄대상인 디스플레이의 기판(12)이 위치한다. 이러한 스테이지(11)의 하부에 마련되는 이송부(미도시)에 의해 이송된다. 이송부는 일반적인 정밀 위치 제어가 가능한 일반적인 이송수단을 적용한다.
상기 테이블(10)의 일측에는 제2방향(y)으로 연장되는 레일(14)이 소정 높이로 현수되어 있고, 여기에 제2방향(y)으로 이동하는 프레임(13)이 마련되어 있다. 프레임(13)은 레일(14)을 따라 이동하며, 별도의 정밀 위치 제어가 가능한 이송부(미도시)에 의해 이송된다.
상기 프레임(13)의 저부에는 복수의 헤드(15a, 15b, 15c)가 마련되며, 이들 각 헤드는 제2방향에 나란하게 배치되어 있다. 복수의 헤드(15a, 15b, 15c)는 제1방향으로 소정 간격을 유지하게 배치되며, 예를 들어 적색, 녹색, 청색 유기물질을 각각 분사하도록 되어 있다. 이러한 헤드(15a, 15b, 15c)는 제3방향(z) 즉 상하 방향으로 승하강이 가능하도록 배치되어 있다. 이러한 제3방향(z)으로의 각 헤드(15a, 15b, 15c)의 이송을 위하여 각 헤드(15a, 15b, 15c)는 승하강장치(16a, 16b, 16c)에 결합되어 있다. 한편, 상기 각 헤드(15a, 15b, 15c)의 하부에는 헤드(15a, 15b, 15c)로 부터 분사되는 유기물을 차단 흡수하는 배출 트레이(drain tray, 17a, 17b, 17c)가 마련된다. 이 배출 트레이(17a, 17b, 17c)는 제2방향으로의 작동축(18a, 18b, 18c)을 갖는 이송장치(미도시)에 연결된다.
상기 배출트레이(17a, 17b, 17c)와 헤드(15a, 15b, 15c)의 동작은 상단되어 헤드가 상승했을때 배출트레이(17a, 17b, 17c)가 전진하여 헤드의 밑에 위치하며, 이때에 하강된 상태를 유지하는 헤드는 유기물 잉크을 인쇄대상 기판(12)에 분사한다. 모든 헤드는 동식 작동되어 헤드(15a, 15b, 15c)의 위치에 관계없이 유기물 잉크를 분사하며, 이때에 배출트레이(17a, 17b, 17c)가 전진해 있는 해당 헤드(15a, 15b, 15c)는 유기물 잉크를 기판(12)이 아닌 배출 트레이(17a, 17b, 17c)에 분사하게 된다. 좀 더 구체적인 작동은 이후에 설명된다.
도 2a, 2b는 헤드(15a, 15b, 15c)의 승하강과 이에 대응한 배출트레이(17a, 17b, 17c)의 전후진 상태를 보인다.
도 2a는 헤드(15a, 15b, 15c)가 상승하고 헤드 밑으로 배출트레이(17a, 17b, 17c)가 위치된 상태를 보인다. 그리고 도 2a는 헤드드(15a, 15b, 15c)가 하강하고 헤드 밑에 있는 배출트레이(17a, 17b, 17c)는 뒤로 후퇴한 상태를 보인다.
도 13a, 13b, 13c는 헤드(15a, 15b, 15c)들에 의한 유기물 잉크의 분사 단계를 보인다.
도 3a는 유기물 잉크 분사시, 제 1 헤드(15a)가 하강하고 나머지 제 2, 3 헤드(15b, 15c)는 상승한 상태를 보인다. 이러한 상태에서 유기물 잉크을 각 헤드를 통해 분사하게 되면 예를 들어 제 1 헤드(15a)에서 분사되는 적색 유기물 잉크는 기판(11)에 도달하고, 나머지 제 2, 제 3 헤드(15b, 15c)에서 분사된 녹색 및 청색 유기물 잉크는 배출트레이(17b, 17c)에 의해 차단 및 흡수된다.
도 3b는 적색 잉크 인쇄에 이어 녹색 잉크의 인쇄 상태를 보인다. 이때에 제 2 헤드(15b)가 하강하고 나머지 제 1, 3 헤드(15a, 15c)는 상승한 상태를 보인다. 이러한 상태에서 유기물 잉크을 각 헤드를 통해 분사하게 되면 예를 들어 제 2 헤드(15b)에서 분사되는 녹색 유기물 잉크는 기판(11)에 도달하고, 나머지 제 1, 제 3 헤드(15a, 15c)에서 분사된 적색 및 청색 유기물 잉크는 배출트레이(17a, 17c)에 의해 차단 및 흡수된다.
도 3c는 녹색 잉크 인쇄에 이어 청색 잉크의 인쇄 상태를 보인다. 이때에 제 3 헤드(15c)가 하강하고 나머지 제 1, 2 헤드(15a, 15b)는 상승한 상태를 보인다. 이러한 상태에서 유기물 잉크을 각 헤드를 통해 분사하게 되면 예를 들어 제 3 헤드(15c)에서 분사되는 청색 유기물 잉크는 기판(11)에 도달하고, 나머지 제 1, 제 2 헤드(15a, 15b)에서 분사된 적색 및 녹색 유기물 잉크는 배출트레이(17a, 17b)에 의해 차단 및 흡수된다.
위의 설명에서 알수 있듯이 본 발명의 잉크제트 프린터는 인쇄시 모든 헤드로 부터의 잉크 토출이 이루어지면 그 중에 선택된 하나의 헤드로 부터의 잉크는 기판에 랜딩하여 잉크패턴을 형성하고 나머지 헤드로 부터의 잉크는 배출 트레이를 통해 회수된다. 이와 같이 본 발명의 특징에 따라서 항상 모든 헤드로 부터의 잉크 토출이 이루어지면 종래 프린터에서 발생된 휴지 헤드에서의 잉크 응고 등의 문제가 발생하지 않는다.
본 발명에 따른 프린터의 동작 상 다른 특징은 기판의 이송은 테이블(10) 위 의 스테이지(11)에 의해 이루어지며 기판에 대한 프레임(13)에 의해 이루어지는 점이다. 다수의 헤드(15a, 15b, 15c)는 하나의 프레임(13)에 설치되어 x-y 평면상에서의 헤드들간의 상대적 위치 이동이 없으며, 다만 X-Y 평면에 수직인 Z 방향으로 승하강함으로써 비록 헤드가 승하강하더라고 기판(12)에 대한 X-Y 좌표 상의 위치 이동이 없다. 프레임(13)의 제2방향으로의 이동은 헤드(15a, 15b, 15c)의 폭이 전체 기판(12)의 폭에 비해 좁을때 이루어지며, 헤드(15a, 15b, 15c)의 폭이 전체 기판(12)의 폭에 대응하며 프레임(13)의 제2방향으로의 이동은 불필요하다. 따라서, 프레임(13)의 제2방향으로의 이동구조는 본 발명에 따른 프린터의 선택적 구성요소이다.
도 4는 잉크 제트 프린트 헤드의 일례를 보인다. 이러한 헤드는 복수개 예를 들어 3색의 유기물 잉크를 분사할 경우 3개가 필요하며, 이러한 헤드들은 프레임이 이동하는 제2방향에 나란하게 배치될 수 도 있으며, 경우에 따라 인쇄 패턴의 돗트 간격의 조절을 위하여 경사지게 배치할 수 있다.
도 5a는 헤드가 지지되는 프레임의 이동방향에 나란하게 헤드가 배치된 구조를 보이며, 이때에 각 헤드의 노즐을 상호 오프셋시켜 일정 간격의 돗트 패턴을 얻는다.
도 5b는 헤드가 지지되는 프레임의 이동방향에 소정 각도 경사진 방향으로 헤드가 배치된 구조를 보이며, 이때에 각 헤드의 노즐을 상호 오프셋시켜 일정 간격의 돗트 패턴을 얻는다.
도 5a 나 도 5b에 도시된 바와 같이 헤드를 기판의 진행방향에 기울어지게 배치한 구조는 일반적으로 알려진 것이며 이러한 구조는 역시 본 발명에 적용가능하다.
도 5a 나 도 5b에 도시된 바와 같은 어떠한 헤드의 배치에서도 패턴 인쇄시 모든 헤드로 부터의 잉크 토출이 이루어지며, 이때에 본 발명의 특징적인 요소인 배출 트레이가 불필요 잉크를 해당 헤드로 부터 회수하여 기판에 도달하는 것을 방지한다.
전술한 실시예에서 스테이지, 프레임, 헤드, 배출 트레이 등의 이송장치에 대해 구체적으로 설명되지 않았으며, 이는 기존에 알려진 어떠한 이송구조의 적용도 본 발명의 범주에 속함으로 의미한다.
본 발명의 디스플레이 제조용 잉크제트 프린터는 그 구조가 간단하다. 즉, 스테이지와 프레임의 이송이 별개로 독립적으로 이루어지며, 특히 하나의 프레임에 다수의 헤드가 장착되므로 프레임을 위한 하나의 프레임 이송장치가 필요하다.
한편, 본 발명의 프린터는 인쇄시 모든 헤드로 부터의 잉크 토출이 이루어지므로 헤드의 노즐에서의 잉크의 응고가 발생하지 않는다. 그러면서도 잉크의 토출은 단위 색상별로 이루어지므로 색상간의 혼색이 없다.
이러한 본 발명의 프린터는 유기물 잉크를 인쇄하는 다양한 용도로 사용될 수 있다. 예를 들어 OLED, PDP, LCD의 필터 등의 제조에 사용될 수 있다.
이러한 본원 발명의 이해를 돕기 위하여 몇몇의 모범적인 실시예가 설명되고 첨부된 도면에 도시되었으나, 이러한 실시예들은 단지 넓은 발명을 예시하고 이를 제한하지 않는다는 점이 이해되어야 할 것이며, 그리고 본 발명은 도시되고 설명된 구조와 배열에 국한되지 않는다는 점이 이해되어야 할 것이며, 이는 다양한 다른 수정이 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일어날 수 있기 때문이다.

Claims (5)

  1. 인쇄 대상 기판을 제1방향(x)으로 이송하는 스테이지와;
    상기 제1방향에 직교하는 제2방향(y)으로 배열되는 다수의 노즐을 가지는 복수의 프린트 헤드와;
    상기 복수의 프린트 헤드 각각을 상기 제1방향(x)과 제2방향(y)에 직교하는 3방향(z)으로 이송하는 프레임과;
    상기 프레임에 마련되어 상기 복수의 프린트 헤드 각각을 제3방향으로 승하강시키는 복수의 승하강장치;
    상기 각 프린트 헤드와 상기 기판의 사이에 마련되어 프린트 헤드로부터의 분사된 유기물을 차단하는 잉크회수 트레이;
    상기 프레임을 상기 제2방향(y)으로 이송하는 프레임 이송부; 그리고
    상기 트레이를 이송시켜 상기 유기물의 진행을 단속하는 트레이 이송부;를 구비하는 것을 특징으로 디스플레이 제조용 잉크제트 프린터.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 프린트 헤드는 상기 제2방향(y)에 대해 소정각도 경사진 방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 제조용 잉크제트 프린터.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 프레임은 상기 다수의 프린트 헤드를 제3방향으로 이송하는 헤드 이송부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 제조용 잉크제트 프린터.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 프린트 헤드는 상기 제1방향(x)으로 소정간격을 두고 배치되며, 각 프린트 헤드는 제2방향(y)으로 소정 간격 오프셋되어 각 프린터 헤드의 노즐이 제2방향(y)에서 소정간격을 유지하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 제조용 잉크제트 프린터.
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