KR101866796B1 - 잉크 분사 유닛 및 이를 포함하는 화소 형성 장치 - Google Patents

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Abstract

잉크 분사 유닛 및 이를 포함하는 화소 형성 장치에 관한 것으로, 본 발명의 일 측면에 따르면, 기판에 화소를 형성하기 위하여 잉크를 토출하는 잉크 분사 유닛에 있어서, 노즐몸체와, 상기 노즐몸체의 선단에 결합되며 상기 기판에 잉크를 토출하는 노즐팁을 구비하는 노즐부와; 상기 노즐부가 삽입되는 중공부가 형성되며, 상기 중공부의 내면과 상기 노즐부의 외주면에 의해 분사유로가 형성되는 분사헤드와; 상기 분사유로에 가스를 주입하는 가스 공급부를 포함하는 잉크 분사 유닛 및 이를 포함하는 화소 형성 장치가 제공된다.

Description

잉크 분사 유닛 및 이를 포함하는 화소 형성 장치{INK INJECTION UNIT AND PIXEL FORMING APPARATUS HAVING THE SAME}
본 발명은 잉크 분사 유닛 및 이를 포함하는 화소 형성 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 노즐팁을 통해 기판을 향하여 분사된 잉크가 수직으로 뱅크 사이의 공간에 주입될 수 있는 잉크 분사 유닛 및 이를 포함하는 화소 형성 장치에 관한 것이다.
최근 디스플레이 소자로 액정 표시 소자(Liquid Crystal Display, LCD), 플라즈마 디스플레이 소자(Plasma Display Panel, PDP), 유기 발광 소자(Organic Light Emitting Diodes, OLED) 등 평판 표시 소자(Flat Panel Display)가 널리 이용되고 있다.
이러한, 평판 표시 소자의 화소를 형성하기 위해서는, 기판에 화소를 형성하기 위한 뱅크(bank, 격벽)를 만들고, 이 뱅크 사이의 공간에 각각 R, G, B에 해당하는 유기 발광 재료를 포함하는 잉크를 잉크 분사 유닛을 사용하여 주입한다.
그러나, 미세한 크기의 뱅크 사이의 공간에 잉크를 분사하는 과정에서 잉크가 토출 경로를 따라 수직으로 토출되지 않고 노즐로부터 멀어질수록 퍼지게 되어 이웃하는 뱅크의 공간으로 넘어가 다른 잉크와 섞이게 되는 문제가 있었다.
또한, 잉크는 휘발성이 강해 토출된 잉크의 일부가 증발하여 노즐과 기판 사이에 부유하는 미스트라고 불리는 미세한 잉크방울(이하, 잉크미스트(ink mist))을 형성하는데, 이와 같은 잉크미스트가 노즐팁의 토출공에 부착하여 토출 불량을 발생시키거나, 잉크 분사 유닛의 다른 구성부재에 부착하여 오염시키는 문제가 있었다.
한국등록특허 제10-0858820호
본 발명은 노즐팁을 통해 기판을 향하여 분사된 잉크가 수직으로 토출되어 뱅크 사이의 공간에 부착할 수 있는 잉크 분사 유닛 및 이를 포함하는 화소 형성 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 잉크미스트를 제거할 수 있는 잉크 분사 유닛 및 이를 포함하는 화소 형성 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 기판에 화소를 형성하기 위하여 잉크를 토출하는 잉크 분사 유닛에 있어서, 노즐몸체와, 노즐몸체의 선단에 결합되며 기판에 잉크를 토출하는 노즐팁을 구비하는 노즐부와; 노즐부가 삽입되는 중공부가 형성되며, 중공부의 내면과 노즐부의 외주면에 의해 분사유로가 형성되는 분사헤드와; 분사유로에 가스를 주입하는 가스 공급부를 포함하는 잉크 분사 유닛이 제공된다.
이때, 가스는 아르곤(Ar) 또는 질소(N2)를 포함할 수 있다.
또한, 노즐팁의 단부는 선단으로 갈수록 단면이 축소되는 형상으로 형성되며, 분사유로의 단부는 노즐팁 단부의 형상에 상응하여 형성될 수 있다.
또한, 분사헤드는, 분사헤드의 측벽에 형성되며, 분사헤드에 의해 분사된 가스를 배기하는 배기유로를 포함할 수 있다.
이때, 배기유로의 단부는 선단으로 갈수록 단면이 증가되는 형상으로 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 기판에 화소를 형성하는 화소 형성 장치로서, 기판이 이송되어 안착되는 챔버와; 챔버 내에 배치되며, 기판 상면에 잉크를 분사하는 상기 잉크 분사 유닛을 포함하는 화소 형성 장치가 제공된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 잉크가 뱅크 사이에 수직으로 토출되어 이웃하는 공간으로 잉크가 전이되어 잉크가 오염되는 현상을 방지할 수 있다.
또한, 분사헤드에 배기유로를 형성하여 잉크미스트를 제거함으로써 잉크미스트가 노즐에 부착하여 잉크의 토출 불량을 야기시키는 현상을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크 분사 유닛의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크 분사 유닛의 분사헤드의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크 분사 유닛의 분사헤드의 단면도이다.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크 분사 유닛의 분사헤드의 작동상태도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 잉크 분사 유닛의 분사헤드의 개략도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 잉크 분사 유닛의 분사헤드의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 잉크 분사 유닛의 분사헤드의 작동상태도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 잉크 분사 유닛을 포함하는 화소 형성 장치의 개략도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명에 따른 잉크 분사 유닛 및 이를 포함하는 화소 형성 장치의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크 분사 유닛의 개략도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크 분사 유닛의 분사헤드의 개략도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크 분사 유닛의 분사헤드의 단면도이며, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 잉크 분사 유닛의 분사헤드의 작동상태도이다.
도 1 내지 도 4에는, 기판(20), 뱅크(50), 분사헤드(110), 분사유로(115), 가스 공급부(120), 노즐부(130), 노즐팁(131), 노즐몸체(133) 및 잉크(I)가 도시되어 있다.
본 실시예에 따른 잉크 분사 유닛은 노즐부(130), 분사헤드(110) 및 가스 공급부(120)를 포함한다.
노즐부(130)는 노즐몸체(133)와 노즐팁(131)을 포함한다.
노즐몸체(133)는 잉크(I)의 유동 경로로서 노즐팁(131)에 잉크(I)를 공급한다.
노즐팁(131)은 노즐몸체(133)와 연통되며, 선단에 형성되는 토출공을 통해 기판(20) 상부에 잉크(I)를 토출한다. 노즐팁(133)은 잉크(I)를 기판(20) 상면에 직접 토출하거나, 기판(20) 상에 형성된 뱅크(50) 사이에 토출할 수 있다. 이하에서는, 기판(20)에 뱅크(50)가 형성되고, 잉크(I)가 뱅크(50) 사이의 공간에 토출되는 경우를 중심으로 설명하기로 한다.
이때, 토출되는 잉크(I)는 R, G, B에 해당하는 형광액을 포함할 수 있다.
분사헤드(110)는 노즐부(130)가 삽입되는 중공부가 형성되며, 중공부의 내면과 노즐부(130)의 외주면에 의해 분사유로(115)가 형성된다.
분사헤드(110)는 대략 실린더 형상으로, 내부에 노즐(130)이 위치하는 중공부가 형성된다.
분사헤드(110)는 잉크 토출 경로의 외주를 향하여 가스를 분사하여, 노즐부(130)에서 토출된 잉크(I)를 가이드한다.
분사헤드(110)에서 분사된 가스는 토출된 잉크(I)를 잉크 토출 경로를 따라 이동하도록 가이드하여, 잉크(I)가 분산되지 않고 뱅크(50) 사이의 공간에 주입될 수 있도록 한다.
여기서, 잉크 토출 경로는 노즐팁(131)의 선단에 형성되는 잉크 토출공과 뱅크(50) 사이에 형성된 공간이 연결되는 가상의 경로로서, 잉크(I)가 노즐팁(131)에서 뱅크(50)까지 연속적으로 토출되어 형성되는 토출된 잉크의 이동경로를 의미한다.
종래, 잉크 분사 유닛의 노즐부에 의해 분사되는 잉크는 잉크 토출 경로의 말단부에서 잉크가 퍼지는 현상이 발생하여 토출된 잉크가 이웃하는 뱅크 사이의 공간으로 전이되어 잉크가 오염되는 문제가 있었다.
그러나, 본 발명에 따른 분사헤드(110)는, 분사된 가스가 토출된 잉크(I)의 잉크 토출 경로를 감싸도록 분사함으로써, 잉크(I)가 분산되지 않고 뱅크(50) 사이의 공간에 수직으로 주입될 수 있도록 하며, 잉크(I)가 이웃하는 뱅크 사이의 공간으로 전이되어 오염되는 현상을 방지할 수 있다.
구체적으로, 분사헤드(110)의 중공부는 노즐(130)의 사이즈에 비해 크게 형성되어, 분사헤드(110)의 중공부에 노즐(130)이 삽입되면, 중공부의 내면과 노즐(130)의 외주면에 의해 분사유로(115)가 형성된다.
분사유로(115)는 가스 공급부(120)에서 공급되는 가스가 유동하는 공간으로서, 잉크 토출 경로를 향하여 가스를 분사한다.
분사유로(115)를 따라 유동하는 가스가 잉크 토출 경로 외주를 향해 분사되면, 분사된 가스가 토출된 잉크(I)의 잉크 토출 경로를 따라 감싸게 되어, 잉크(I)가 뱅크(50) 사이의 공간에 수직으로 주입되는 것이다.
가스 공급부(120)는 분사유로(115)에 가스를 주입한다.
가스 공급부(120)에로부터 분사유로(115)에 주입되는 가스는 아르곤(Ar) 또는 질소(N2)를 포함할 수 있다.
분사헤드(110)는 가스가 토출된 잉크(I)의 잉크 토출 경로를 감싸도록 분사함으로써, 잉크(I)와 산소(O2)의 접촉을 최소화한다.
아르곤(Ar)은 불활성 기체로서 잉크(I)가 챔버 내의 산소(O2)와 화학반응하는 것을 방지할 수 있으며, 질소(N2)는 주변 산소(O2)와 반응하여 산소(O2)를 제거하고 NO를 생성함으로써 잉크(I)가 산소(O2)와 화학반응하는 것을 방지할 수 있다.
한편, 노즐팁(131)의 단부는, 도 4에 도시된 바와 같이, 선단으로 갈수록 단면이 축소될 수 있으며, 이때 분사유로(115)의 단부는 노즐팁(131) 단부의 형상에 상응하도록 형성될 수 있다.
분사유로(115)의 단부가 노즐팁(131)에 상응하도록 콘(cone) 형상으로 형성되면, 잉크(I)가 토출 경로 상에 더욱 밀집될 수 있도록 가스의 공급이 이루어져, 잉크(I)의 수직 토출에 유리하기 때문이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 분사헤드의 개략도이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 분사헤드의 단면도이며, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 분사헤드의 작동상태도이다.
도 5 내지 도 7에는, 기판(20), 뱅크(50), 분사헤드(110), 분사유로(115), 가스 공급부(120), 노즐부(130), 배기유로(117), 및 잉크(I)가 도시되어 있다.
본 실시예에 따른 잉크 분사 유닛은 배기유로(117)의 구성을 제외하고는 앞선 실시예와 동일하며, 동일한 구성에 관하여는 앞선 실시예의 설명에 갈음한다.
본 실시예에 따른 잉크 분사 유닛의 분사헤드(110)는 배기유로(117)를 포함한다.
배기유로(117)는 대략 환형의 원기둥 형상이며, 분사헤드(110)의 측벽에 형성되어 분사헤드(110)에 의해 분사된 가스를 배기한다. 이때, 가스의 배기 과정에서 주변의 잉크미스트를 흡수하여, 챔버내 잉크미스트를 제거할 수 있다.
잉크미스트는 토출된 잉크(I)의 일부가 증발한 미세한 잉크방울로서, 이러한 잉크미스트가 노즐(130)의 노즐구에 부착되거나 다른 구성부재에 부착하여 잉크(I)의 토출 불량을 발생시킨다.
배기유로(117)는 분사헤드(110)의 측벽에 챔버 내부와 연통되도록 형성되어, 챔부 내부의 잉크미스트를 흡수하여 제거할 수 있다. 이때, 펌프(pump) 또는 디퓨져(diffuser)가 배기유로(117)와 연결되어 잉크미스트를 챔버 외부로 배출한다. 펌프(pump), 디퓨져(diffuser)는 공지의 구성으로서 이에 관한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
배기유로(117)의 단부는 선단으로 갈수록 단면이 증가되는 형상으로 형성될 수 있으며, 이러한 경우 잉크미스트의 배기에 유리하다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 잉크 분사 유닛을 포함하는 화소 형성 장치의 개략도이다.
본 실시예에 따른 화소 형성 장치는, 챔버(60), 기판(20), 기판 안착부(30), 뱅크(50), 지지대(70), 잉크 분사 유닛을 포함한다.
기판(20)은 챔버(60) 내부로 이송되어 기판 안착부(30)에 의해 지지된다. 잉크 분사 유닛은 지지대(70)에 의해 챔버(60)내에 고정된다.
챔버(60)내로 이송된 기판(20)이 정위치에 배치되면, 잉크 분사 유닛에 의해 잉크(I)가 뱅크(50) 사이의 공간에 토출된다.
이때, 분사헤드(110)와 노즐부(130)에 의해 형성된 분사유로(115)를 통해 가스가 잉크 토출 경로의 외주를 향하여 분사되어 잉크(I)가 수직으로 뱅크(50) 사이로 주입되며, 분사헤드(110)의 측벽에 형성된 배기유로(117)를 통해 챔버(60) 내부의 잉크미스트가 제거되어 챔버(60) 외부로 배출된다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
20: 기판 30: 기판 안착부
50: 뱅크 60: 챔버
70: 지지대 110: 분사헤드
115: 분사유로 117: 배기유로
120: 가스 공급부 130: 노즐부
131: 노즐팁 133: 노즐몸체
I: 잉크

Claims (6)

  1. 기판에 화소를 형성하기 위하여 상기 기판의 뱅크(bank)에 잉크를 토출하는 잉크 분사 유닛에 있어서,
    노즐몸체와, 상기 노즐몸체의 선단에 결합되며 상기 기판의 뱅크에 잉크를 토출하는 노즐팁을 구비하는 노즐부와;
    상기 노즐부가 삽입되는 중공부가 형성되며, 상기 중공부의 내면과 상기 노즐부의 외주면에 의해 분사유로가 형성되는 분사헤드와;
    상기 분사유로에 가스를 주입하는 가스 공급부를 포함하되,
    상기 분사헤드는,
    상기 분사헤드의 측벽에 형성되며, 상기 분사헤드에 의해 분사된 상기 가스를 배기하는 배기유로를 포함하고, 상기 배기유로의 단부는 선단으로 갈수록 단면이 증가되는 형상으로 형성되며,
    상기 분사유로에서 토출되는 상기 가스가 상기 노즐팁에서 토출되는 상기 잉크의 잉크 토출 경로의 외주면을 감싸 상기 잉크가 상기 잉크 토출 경로를 따라 상기 뱅크에 주입되도록 가이드하고, 분사된 상기 가스는 상기 배기유로 배기되는 것을 특징으로 하는, 잉크 분사 유닛.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 가스는 아르곤(Ar) 또는 질소(N2)를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 분사 유닛.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 노즐팁의 단부는 선단으로 갈수록 단면이 축소되는 형상으로 형성되며,
    상기 분사유로의 단부는 상기 노즐팁 단부의 형상에 상응하여 형성되는 것을 특징으로 하는 잉크 분사 유닛.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 기판에 화소를 형성하는 화소 형성 장치로서,
    상기 기판이 이송되어 안착되는 챔버와;
    상기 챔버 내에 배치되며, 상기 기판 상면에 잉크를 분사하는 제 1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 잉크 분사 유닛을 포함하는 화소 형성 장치.
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