KR101950325B1 - 노즐 젯 프린팅 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 노즐 젯 프린팅 장치는, 기판에 대향되게 위치되어 기판을 향해 잉크를 분사하는 노즐과; 상기 노즐과 기판 사이에 위치되고, 상기 노즐에서 분사된 잉크가 통과하는 복수의 개구부가 형성되어 있는 마스크와; 상기 마스크의 개구부에 구성되어 잉크의 통과를 안내하는 유도 가이드와; 상기 복수의 개구부 중 하나가 상기 노즐에서 분사된 잉크에 대응하도록 마스크를 이동시키는 마스크 구동부를 포함하고, 상기 유도 가이드는 상부에 확장된 모양으로 형성된 확장부가 형성되고, 하부에 마스크의 저면보다 하측으로 더 돌출된 연장부가 형성됨으로써, 마스크 외부로 흘러가는 잉크의 손실을 최소화하면서 정확한 위치에 잉크가 공급되면서 패턴을 형성하도록 하여 프린팅 성능 향상에 기여할 수 있게 된다.

Description

노즐 젯 프린팅 장치{Nozzle jet printing device}
본 발명은 평판표시소자 중 하나인 유기 발광 소자(Organic Light Emitting Diodes, OLED)를 제조하는 장치에 관한 것으로서, 특히 기판에 잉크를 도포하여 패턴을 형성하는 노즐 젯 프린팅 장치에 관한 것이다.
일반적으로 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 위해서, 유기물을 포함하는 잉크를 기판을 향하여 토출시켜 프린팅 함으로써 유기층을 형성하는 방법이 제안되고 있다.
한편, 잉크젯에 의해 토출되어 기판에 프린팅 되는 잉크는 연속적인 선(line) 형태이거나, 필요한 경우 액적(droplet) 형태로 토출되어 기판에 점(dot) 형태로 프린팅될 수 있다. 종래 잉크를 액적 형태로 토출시키기 위해서는 노즐과 기판 사이에 전압을 인가하고 인가된 전압에 펄스(pulse)를 형성하여 형성된 펄스에 의해 잉크가 액적 형태로 토출되도록 하는 방법이 사용되었다. 그러나, 이러한 방법에 의할 경우 액적 토출을 위한 펄스의 형성 조건을 전자적으로 조절하기 어려워 액적을 원하는 크기나 간격으로 토출하기 어려운 문제가 있었다.
대한민국 등록특허 제10-0858820호 대한민국 등록특허 10-1670052호
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 마스크 외부로 흘러가는 잉크의 손실을 최소화하면서 정확한 위치에 잉크가 공급되면서 패턴을 형성하도록 하여 프린팅 성능 향상에 기여할 수 있는 노즐 젯 프린팅 장치를 제공하는 데 목적이 있다.
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 노즐 젯 프린팅 장치는, 기판에 대향되게 위치되어 기판을 향해 잉크를 분사하는 노즐과; 상기 노즐과 기판 사이에 위치되고, 상기 노즐에서 분사된 잉크가 통과하는 복수의 개구부가 형성되어 있는 마스크와; 상기 마스크의 개구부에 구성되어 잉크의 통과를 안내하는 유도 가이드와; 상기 복수의 개구부 중 하나가 상기 노즐에서 분사된 잉크에 대응하도록 마스크를 이동시키는 마스크 구동부를 포함하고, 상기 유도 가이드는 상부에 확장된 모양으로 형성된 확장부가 형성되고, 하부에 마스크의 저면보다 하측으로 더 돌출된 연장부가 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 확장부는 하측으로 갈수록 내경이 점차 축소되어 경사지게 형성되는 것이 바람직하다.
상기 유도 가이드는 별도의 관형 구조로 이루어져 상기 마스크의 개구부에 삽입되어 장착될 수 있다.
이와는 달리, 상기 유도 가이드는 상기 마스크의 개구부에 직접 형성되는 것도 가능하다.
상기 유도 가이드는 히팅이 가능한 도전체로 이루어지고, 상기 마스크에는 상기 유도 가이드에 전원을 공급하기 위한 전원 공급부가 구성될 수 있다.
이때, 상기 전원 공급부는 상기 마스크의 개구부에 노출되게 설치되어 유도 가이드와 전기적으로 연결되는 접속부와, 상기 마스크에 형성되어 외부 전원으로부터 상기 접속부에 전원을 공급하는 패턴부를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
상기 마스크는, 회전 중심을 기준으로 하여 상기 복수의 개구부가 환형상으로 배치되고, 상기 개구부를 통과하지 못한 잉크가 수집되도록 경사면을 갖도록 구성하는 것도 가능하다.
상기한 바와 같은 본 발명의 주요한 과제 해결 수단들은, 아래에서 설명될 '발명의 실시를 위한 구체적인 내용', 또는 첨부된 '도면' 등의 예시를 통해 보다 구체적이고 명확하게 설명될 것이며, 이때 상기한 바와 같은 주요한 과제 해결 수단 외에도, 본 발명에 따른 다양한 과제 해결 수단들이 추가로 제시되어 설명될 것이다.
본 발명에 따른 노즐 젯 프린팅 장치는, 마스크 개구부의 상부에 확장부가 형성되고 하부에 연장부를 갖는 유도 가이드가 구성되기 때문에 마스크 외부로 흘러가는 잉크의 손실을 최소화하면서 정확한 위치에 잉크가 공급되도록 하여, 프린팅 성능 향상에 기여할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 노즐 젯 프린팅 장치가 도시된 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 노즐 젯 프린팅 장치의 회전판이 도시된 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 노즐 젯 프린팅 장치의 회전판이 도시된 단면도이다
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 노즐 젯 프린팅 장치의 회전판이 도시된 단면도로서, 유도 가이드 분해 상태도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 노즐 젯 프린팅 장치의 회전판이 도시된 단면도이다
첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하면 다음과 같다.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 노즐 젯 프린팅 장치가 도시된 도면들로서, 도 1은 전체 구성도, 도 2는 회전판의 평면도, 도 3은 회전판의 단면도, 도 4는 유도 가이드 분해 상태도이다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 노즐 젯 프린팅 장치는, 기판(1)에 대향하도록 위치하며 기판(1)을 향해 잉크를 분사하는 노즐(10)과, 복수의 개구부(21)가 서로 이격되어 형성되며 노즐(10)과 기판(1) 사이에 위치하는 마스크(20)와, 잉크가 개구부(21)를 단속적으로 통과됨에 따라 액적(7)의 형태로 토출되도록 마스크(20)를 이동시키는 마스크 구동부(30)와, 상기 노즐(10)로 잉크를 공급하기 위한 잉크 공급부(50)와, 상기 마스크(20)의 배출구(23)와 잉크 공급부(50)에 각각 연결되어 수집된 잉크를 잉크 공급부(50)로 회수하는 회수 튜브(51)를 포함하여 구성된다.
이와 같은 본 실시예에 따른 노즐 젯 프린팅 장치의 주요 구성 부분에 대하여 상세히 설명한다.
기판(1)은 스테이지(3) 상에 배치되며, 공정 챔버(미도시) 내부에 위치할 수 있다.
노즐(10)은 기판(1)에 대향하도록 위치하며 기판(1)을 향해 잉크를 분사한다. 구체적으로, 노즐(10)은 기판(1)의 상측에 배치되어 후술할 잉크 공급부(50) 및 공급 튜브(53)를 통해 잉크를 공급받아 선단에 형성되는 노즐공(미도시)을 통해 기판(1)을 향해 잉크를 분사한다. 노즐(10)에서 분사된 잉크는 후술할 마스크(20)를 통과하면서 액적(7) 형태 등으로 변환되어 기판(1)에 프린팅 되는 것이다. 분사되는 잉크는 유기 물질을 포함할 수 있다.
한편, 노즐(10)에는 전압 인가부(40)가 전기적으로 연결되어 전압이 인가될 수 있다. 전압 인가부(40)에 의해 인가되는 전압은 노즐(10)과 기판(1) 사이에 전위차를 형성하여, 노즐(10)로부터 분사되는 잉크가 직진성을 갖고 기판(1)으로 분사되도록 한다. 노즐(10)에 인가되는 전압은 직류(DC) 전압일 수 있다. 또한, 기판(1)이 배치되는 스테이지(3)는 접지되거나 노즐(10)에 인가되는 전압과 반대되는 전압이 인가될 수도 있다.
마스크(20)는 복수의 개구부(21)가 서로 이격되어 형성되며, 노즐(10)과 기판(1) 사이에 위치한다. 마스크(20)는 후술할 마스크 구동부(30)의 의해 이동되며, 분사된 잉크가 마스크(20)에 형성된 개구부(21)를 단속적으로 통과됨에 따라 액적(7) 형태 등으로 변환된다. 즉, 마스크(10)의 이동에 따라 개구부(21)가 노즐 (10) 하단에 위치하거나 개구부(21) 이외의 막힌 부분이 순차적으로 위치하게 되는데 마스크(20)에 형성된 복수의 개구부(21)가 이동되면서 순차적으로 노즐(10)의 노즐공(미도시) 하측에 위치하여 연속적으로 분사되는 잉크가 개구부(21)를 통과하면서 단속되어 액적(7) 형태로 변환되어 마스크(20) 하측으로 토출되는 것이다. 토출된 액적(7) 형태의 잉크는 기판(1)에 프린팅된다.
마스크 구동부(30)는 마스크(20)를 이동시켜 잉크가 개구부(21)를 통과함에 따라 단속되어 잉크 액적(7)의 형태로 토출되도록 한다. 마스크(20)의 이동에 따라 인접하는 복수의 개구부(21)가 차례로 노즐(10) 하측으로 이동되고 분사되는 잉크의 일부만을 통과시켜 잉크를 액적(7) 형태로 토출한다. 토출된 잉크 액적(7)은 기판(1)에 점(dot) 형태 등으로 프린팅 된다.
본 실시예에 따른 마스크(20)는, 회전 중심을 기준으로 하여 복수의 개구부(21)가 환형으로 형성되는 회전판(27)을 포함한다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 회전판(27)은, 회전판(27)의 회전 중심이 노즐(10)의 중심과 이심되고, 회전판(27)의 회전 시 개구부(21)가 노즐(10) 하측에 위치하도록 배치된다. 회전판(27)의 회전에 의해 복수의 개구부(21)가 순차적으로 노즐(10) 하측에 위치하게 되고, 노즐(10)을 통해 분사되는 잉크가 개구부(21)를 통과하면서 단속되어 액적(7)의 형태로 토출되는 것이다. 회전판(27)이 회전하도록 회전판(27)의 회전 중심에는 회전축(미도시)이 형성되고 회전축(미도시)에 벨트(미도시)가 연결될 수 있다. 또한, 구동 모터(미도시)등의 구동원이 벨트(미도시)에 연결되어 회전판(27)을 회전시킬 수 있다.
회전판(27)의 상면에는, 개구부(21)를 통과하지 못한 잉크가 수집되도록 경사면(25)이 형성될 수 있다. 회전판(27)의 몸체에는 경사면(25)이 형성되며, 노즐(10)로부터 분사되어 개구부(21)를 통과하지 못한 잉크가 경사면(25)을 따라 흘러 수집될 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 회전판(27)은 중앙으로 갈수록 하향 경사지도록 경사면(25)이 형성되며, 개구부(21)를 통과하지 못한 잉크는 경사면(25)을 따라 흘러 회전판(27)의 중앙부로 모이게 된다. 본 실시예에서는 경사면(25)이 중앙으로 갈수록 하향 경사지는 경우를 중심으로 설명하였으나, 본 실시예와 달리 경사면(25)이 외측으로 갈수록 하향 경사지도록 형성되어 개구부(21)를 통과하지 못한 잉크가 회전판(27) 외측에 둘레를 따라 수집되는 경우도 가능하다.
회전판(27)은 경사면(25)에 의해 수집된 잉크를 외부로 배출시키기 위한 배출구(23)가 형성될 수 있다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 경사면(25)이 중앙으로 갈수록 하향 경사지게 형성되는 경우 배출구(23)는 회전판(27)의 중앙부에 형성되며, 경사면(25)을 따라 수집된 잉크가 배출구(23)를 통해 외부로 배출된다.
한편, 상기한 바와 같은 마스크(20)에는 개구부(21)에 잉크의 통과를 안내하는 유도 가이드(70)가 추가로 구성된다.
도 1 내지 도 4에 예시된 유도 가이드(70)는 별도의 관형 구조로 이루어져 상기 마스크(20)의 개구부(21)에 삽입되어 장착되는 구조이다.
이러한 유도 가이드(70)는 상부에 확장된 모양으로 형성된 확장부(72)가 형성되고, 하부에 마스크(20)의 저면보다 하측으로 더 돌출된 연장부(74)가 형성된다.
확장부(72)는 노즐(10)에서 공급되는 잉크가 개구부(21) 안쪽으로 용이하게 유입될 수 있도록 하여, 잉크가 개구부(21) 밖으로 흘러 나가는 것을 최소화시킬 수 있도록 구성된다.
이러한 확장부(72)는 하측으로 갈수록 내경이 점차 축소되어 경사지게 형성되는 것이 바람직하고, 이때 확장부(72)의 입구 내경은 떨어지는 잉크의 양에 따라 적절한 크기로 형성되는 것이 바람직하다.
연장부(74)는 개구부(21)를 통과하는 잉크가 마스크(20) 즉, 회전판(27)의 밑면을 따라 흐르지 않게 하는 동시에 개구부(21) 하측에 위치된 기판(1)으로 정확하게 공급하도록 하는 기능을 수행한다. 따라서 잉크가 회전판(27)의 밑면으로 흐르면서 원하지 않은 위치에 떨어지는 것을 방지할 수 있다.
한편, 유도 가이드(70)는 히팅이 가능한 도전체로 이루어지고, 마스크(20)에는 유도 가이드(70)에 전원을 공급하기 위한 전원 공급부(80)가 구성되는 것도 가능하다.
이러한 유도 가이드(70)의 히팅 구조는 마스크(20)의 개구부(21)를 가열함으로써 개구부(21) 안쪽에 잉크가 말라서 개구부(21)가 막히거나 내경이 축소되는 것을 방지하기 위한 것이다. 또한 개구부(21)를 가열하여 개구부를 적절한 온도로 유지함으로써 잉크의 토출을 보다 용이하게 하는 기능도 수행할 수 있다.
이를 위해 전원 공급부(80)는 상기 마스크(20)의 개구부(21)에 노출되게 설치되어 유도 가이드(70)와 전기적으로 연결되는 접속부(84)와, 마스크(20)에 PCB 형태로 인쇄되어 외부 전원으로부터 접속부(84)에 전원을 공급하는 패턴부(82)를 포함하여 구성할 수 있다.
마스크(20)에서 접속부(84) 및 패턴부(82)의 위치는 실시 조건에 따라 적절한 위치로 변경하여 실시할 수 있다.
한편, 상기의 실시예에서는 마스크(20)가 경사면을 갖는 구조에 유도 가이드(70)가 설치된 구조를 설명하였으나, 도 5에 도시된 바와 같이 마스크(20A)의 상면이 평면인 구조에서도 적용이 가능하다.
즉, 도 5에 도시된 바와 같이 상면(26)이 평면인 마스크(20A)의 개구부(21)에 유도 가이드(70)를 장착하여 구성하는 것이 가능하다.
마스크(20A)의 상면(26)이 평면인 구조를 제외하면, 앞서 설명한 일 실시예의 구성과 동일 또는 유사하게 구성되므로 도면에 동일한 도면 부호를 부여하고, 반복 설명은 생략한다.
또한, 상기한 여러 실시예들에서는 유도 가이드(70)가 마스크(20)의 개구부(21)에 삽입되어 장착되는 구조를 설명하였으나, 이에 한정되지 않고 마스크(20)의 개구부(21)에 유도 가이드 형상이 직접 형성되는 것도 가능하다.
이때에는 개구부(21)가 유도 가이드 형태로 이루어지고, 마스크(20) 밑면 즉, 회전판(27)의 밑면의 개구부(21) 둘레가 환형상으로 돌출되게 구성함으로써 가능하게 된다.
한편, 상기의 실시예들에서는 노즐 젯 프린팅 장치에 대하여 설명하였으나 본 발명은 유사한 작동 구조를 갖는 잉크젯 유닛 및 잉크젯 유닛을 포함하는 잉크젯 장치에도 적용 가능함은 물론이다.
상기한 바와 같은, 본 발명의 실시예들에서 설명한 기술적 사상들은 각각 독립적으로 실시될 수 있으며, 서로 조합되어 실시될 수 있다. 또한, 본 발명은 도면 및 발명의 상세한 설명에 기재된 실시예를 통하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
1: 기판 3: 스테이지(Stage)
7: 잉크 액적(Ink droplet) 10: 노즐(Nozzle)
20: 마스크(Mask) 21: 개구부
23: 배출구 25: 경사면
27: 회전판 30: 마스크 구동부
40: 전압 인가부 50: 잉크 공급부
51: 회수 튜브 53: 공급 튜브
70 : 유도 가이드 72 : 확장부
74 : 연장부 80 : 전원 공급부
82 : 패턴부 84 : 접속부

Claims (7)

  1. 기판에 대향되게 위치되어 기판을 향해 잉크를 분사하는 노즐과;
    상기 노즐과 기판 사이에 위치되고, 상기 노즐에서 분사된 잉크가 통과하는 복수의 개구부가 형성되어 있는 마스크와;
    상기 마스크의 개구부에 구성되어 잉크의 통과를 안내하는 유도 가이드와;
    상기 복수의 개구부 중 하나가 상기 노즐에서 분사된 잉크에 대응하도록 마스크를 이동시키는 마스크 구동부를 포함하고,
    상기 유도 가이드는 상부에 확장된 모양으로 형성된 확장부가 형성되고, 하부에 마스크의 저면보다 하측으로 더 돌출된 연장부가 형성되며,
    상기 유도 가이드는 히팅이 가능한 도전체로 이루어지고, 상기 마스크에는 상기 유도 가이드에 전원을 공급하기 위한 전원 공급부가 구성된 것을 특징으로 하는 노즐 젯 프린팅 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 확장부는 하측으로 갈수록 내경이 점차 축소되어 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 노즐 젯 프린팅 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 유도 가이드는 별도의 관형 구조로 이루어져 상기 마스크의 개구부에 삽입되어 장착되는 것을 특징으로 하는 노즐 젯 프린팅 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 유도 가이드는 상기 마스크의 개구부에 직접 형성된 것을 특징으로 하는 노즐 젯 프린팅 장치.
  5. 삭제
  6. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전원 공급부는 상기 마스크의 개구부에 노출되게 설치되어 유도 가이드와 전기적으로 연결되는 접속부와, 상기 마스크에 형성되어 외부 전원으로부터 상기 접속부에 전원을 공급하는 패턴부를 포함한 것을 특징으로 하는 노즐 젯 프린팅 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 마스크는, 회전 중심을 기준으로 하여 상기 복수의 개구부가 환형상으로 배치되고, 상기 개구부를 통과하지 못한 잉크가 수집되도록 경사면을 갖는 것을 특징으로 하는 노즐 젯 프린팅 장치.
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Citations (4)

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