KR102178802B1 - 잉크젯 헤드 유닛 및 잉크젯 헤드 유닛의 코팅 방법 - Google Patents

잉크젯 헤드 유닛 및 잉크젯 헤드 유닛의 코팅 방법 Download PDF

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Abstract

미세 접촉 인쇄 방법을 이용하여 노즐 플레이트의 표면에 선택적으로 소수성 코팅층을 형성하는 잉크젯 헤드 유닛의 코팅 방법 및 그에 따라 소수성 코팅층이 형성되는 잉크젯 헤드 유닛을 제공한다. 상기 잉크젯 헤드 유닛의 코팅 방법은, 스탬프를 제조하는 단계; 싸이올 계열의 제1 물질과 실란 계열의 제2 물질 중 어느 하나의 물질을 기초로 코팅액을 제조하는 단계; 스탬프의 표면에 코팅액을 도포하는 단계; 및 잉크젯 헤드 유닛을 구성하는 노즐 플레이트에 스탬프를 접촉시켜 노즐 플레이트에 소수성 코팅층을 형성하는 단계를 포함한다.

Description

잉크젯 헤드 유닛 및 잉크젯 헤드 유닛의 코팅 방법 {Ink-jet head unit and coating method thereof}
본 발명은 잉크젯 헤드 유닛 및 잉크젯 헤드 유닛의 코팅 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 노즐 플레이트의 표면에 선택적으로 코팅층이 형성되는 잉크젯 헤드 유닛 및 잉크젯 헤드 유닛의 코팅 방법에 관한 것이다.
액적 토출 장치는 LCD(Liquid Crystal Display) 등과 같은 디스플레이 장치를 제조할 때에 배향막(alignment layer)의 형성 등을 위해 사용될 수 있다. 이러한 액적 토출 장치는 잉크젯 헤드(ink-jet head)를 이용하여 기판 상의 원하는 위치에 액적(droplet)을 토출할 수 있다.
한국등록특허 제10-1257838호 (공고일: 2013.04.29.)
잉크젯 헤드는 기판 상의 원하는 위치에 액적을 토출하기 위해 복수개의 홀이 형성되어 있는 노즐 플레이트(nozzle plate)를 구비할 수 있다.
그런데 잉크젯 헤드에 있어서, 노즐 플레이트의 표면 처리는 액적의 직진성, 토출 속도 등 잉크의 토출 성능에 직접적인 영향을 미칠 수 있다. 특히 노즐 플레이트에 소수 코팅을 처리하면 습윤(wetting) 현상을 방지하여 사선 토출 현상, 미토출 현상 등을 개선할 수 있다.
그러나 침지(dipping), 증착(deposition) 등 종래의 소수 코팅 방식은 노즐 플레이트 사용시 내부 관로까지 코팅되는 문제가 있다. 이를 방지하기 위해서는, 관로를 보호하는 형태의 선택적 코팅 방법이 필요하다.
본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, 미세 접촉 인쇄 방법(micro contact printing)을 이용하여 노즐 플레이트의 표면에 선택적으로 소수성 코팅층을 형성하는 잉크젯 헤드 유닛의 코팅 방법을 제공하는 것이다.
또한 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, 상기의 코팅 방법에 따라 노즐 플레이트의 표면에 선택적으로 소수성 코팅층이 형성되는 잉크젯 헤드 유닛을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 잉크젯 헤드 유닛의 코팅 방법의 일 면(aspect)은, 스탬프(stamp)를 제조하는 단계; 싸이올(thiol) 계열의 제1 물질과 실란(silane) 계열의 제2 물질 중 어느 하나의 물질을 기초로 코팅액을 제조하는 단계; 상기 스탬프의 표면에 상기 코팅액을 도포하는 단계; 및 잉크젯 헤드 유닛을 구성하는 노즐 플레이트에 상기 스탬프를 접촉시켜 상기 노즐 플레이트에 소수성 코팅층을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 코팅액을 제조하는 단계는 상기 노즐 플레이트가 금속 재질인 경우 상기 제1 물질을 기초로 상기 코팅액을 제조하며, 상기 노즐 플레이트가 폴리머 재질인 경우 상기 제2 물질을 기초로 상기 코팅액을 제조할 수 있다.
상기 코팅액을 제조하는 단계는 상기 어느 하나의 물질과 무수 에탄올을 혼합하여 상기 코팅액을 제조할 수 있다.
상기 잉크젯 헤드 유닛의 코팅 방법은, 상기 코팅액이 도포된 상기 스탬프를 건조시키는 단계를 더 포함하며, 상기 형성하는 단계는 건조시킨 상기 스탬프를 상기 노즐 플레이트에 접촉시킬 수 있다.
상기 형성하는 단계는 미세 접촉 인쇄 방법(micro contact printing)을 이용하여 상기 노즐 플레이트에 상기 소수성 코팅층을 형성할 수 있다.
상기 형성하는 단계는 SAM(Self Assembled Monolayer) 계층을 상기 소수성 코팅층으로 형성할 수 있다.
상기 형성하는 단계는 상기 스탬프의 크기가 상기 노즐 플레이트의 크기보다 작은 경우 상기 스탬프를 상기 노즐 플레이트에 반복적으로 접촉시킬 수 있다.
상기 스탬프를 제조하는 단계는 PDMS(Polydimethylsiloxane) 성분을 기초로 상기 스탬프를 제조할 수 있다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 잉크젯 헤드 유닛의 일 면은, 노즐 플레이트; 상기 노즐 플레이트에 홀 형태로 형성되는 복수 개의 노즐; 및 상기 노즐 플레이트의 표면에 형성되는 소수성 코팅층을 포함하며, 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 코팅 방법으로 상기 노즐 플레이트에 상기 소수성 코팅층이 형성된다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
도 1은 잉크젯 방식으로 작동하는 처리액 도포 설비를 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 2는 도 1의 처리액 도포 설비를 구성하는 액정 토출부의 개략적인 구조를 보여주는 사시도이다.
도 3은 도 1의 처리액 도포 설비를 구성하는 액정 토출부의 개략적인 구조를 보여주는 평면도이다.
도 4는 도 2의 액정 토출부를 구성하는 잉크젯 헤드 유닛의 저면에 형성되는 노즐을 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 잉크젯 헤드 유닛의 코팅 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 잉크젯 헤드 유닛의 코팅 방법을 설명하기 위한 제1 참고도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 잉크젯 헤드 유닛의 코팅 방법을 설명하기 위한 제2 참고도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 잉크젯 헤드 유닛의 코팅 방법을 설명하기 위한 제3 참고도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 잉크젯 헤드 유닛의 코팅 방법을 설명하기 위한 제4 참고도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
종래에는 잉크젯 헤드(ink-jet head)에 구비되는 노즐 플레이트(nozzle plate)의 표면을 처리하기 위해, 노즐 플레이트의 표면과 관로 내부를 동시에 코팅한 후 관로 내부의 코팅층을 식각(etching)하는 방법, 관로 내부에 보호층을 형성한 후 왁스나 필름 등으로 전체를 코팅하고 이후 보호층을 제거하는 방법 등이 이용되었다.
그러나 상기의 방법은 관로 내부에 손상을 주거나 관로가 막히는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 상기의 방법은 노즐 플레이트의 오리피스(orifice) 직경이 줄어들수록 적용하기 어려운 문제가 있다.
본 발명은 미세 접촉 인쇄 방법(micro contact printing)을 이용하여 잉크젯 헤드(ink-jet head)에 구비되는 노즐 플레이트(nozzle plate)의 표면에 선택적으로 소수성 코팅층을 형성하는 잉크젯 헤드 유닛의 코팅 방법 및 이와 같은 코팅 방법에 따라 소수성 코팅층이 형성되는 잉크젯 헤드 유닛에 관한 것이다. 이하에서는 도면 등을 참조하여 본 발명을 자세하게 설명하기로 한다.
도 1은 잉크젯 방식으로 작동하는 처리액 도포 설비를 개략적으로 도시한 개념도이다. 이하 설명은 도 1을 참조한다.
처리액 도포 설비(100)는 기판에 처리액을 도포하는 설비이다. 이러한 처리액 도포 설비(100)는 액적(droplet)을 토출하는 잉크젯 방식으로 기판에 처리액을 도포할 수 있다.
상기에서, 기판은 액정 표시 패널(LCD panel)의 컬러 필터(CF) 기판, 박막트랜지스터(TFT) 기판 등일 수 있다. 또한 상기에서, 처리액은 액정(liquid crystal), 배향액, 용매에 안료 입자가 혼합된 적색(R) 잉크, 녹색(G) 잉크, 청색(B) 잉크 등일 수 있다. 한편, 배향액으로는 폴리이미드(polyimide)가 사용될 수 있다.
배향액은 컬러 필터 기판과 박막트랜지스터 기판의 전면에 도포될 수 있으며, 액정은 컬러 필터 기판 또는 박막트랜지스터 기판의 전면에 도포될 수 있다. 잉크는 컬러 필터 기판 상에 격자 모양의 패턴으로 배열된 블랙 매트릭스의 내부 영역에 도포될 수 있다.
이하에서는 처리액 도포 설비(100)가 처리액으로 액정을 사용하는 액정 도포 설비인 경우에 대하여 설명할 것이나, 본 실시예에서 처리액 도포 설비(100)가 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1에 따르면, 처리액 도포 설비(100)는 액정 토출부(110), 기판 이송부(120), 로딩부(130), 언로딩부(140), 액정 공급부(150) 및 메인 제어부(160)를 포함하여 구성될 수 있다.
액정 토출부(110)는 기판 상에 액정을 토출하는 것이다. 이러한 액정 토출부(110)는 잉크젯 방식으로 기판 상에 액정을 토출할 수 있다.
기판 이송부(120)는 기판을 액정 토출부(110)로 이송하는 것이다. 이러한 기판 이송부(120)는 로딩부(130)로 기판이 반입되면, 이 기판을 액정 토출부(110)로 이송할 수 있다.
기판 이송부(120)는 기판을 언로딩부(140)로 이송할 수 있다. 기판 이송부(120)는 액정 토출부(110)에 의해 기판 상에 액정 토출이 완료되면, 기판을 액정 토출부(110)로부터 언로딩부(140)로 이송할 수 있다.
로딩부(130)는 액정이 도포될 기판을 반입하는 것이다. 로딩부(130)는 기판 이송부(120)를 통해 기판을 액정 토출부(110)로 이송할 수 있다.
언로딩부(140)는 기판을 외부로 반출하는 것이다. 언로딩부(140)는 기판 이송부(120)에 의해 기판이 액정 토출부(110)로부터 이송되면, 이 기판을 외부로 반출할 수 있다.
액정 공급부(150)는 액정 토출부(110)에 액정을 공급하는 것이다. 액정 토출부(110)는 기판 상에 액정을 토출할 때 액정 공급부(150)로부터 액정을 공급받을 수 있다.
메인 제어부(160)는 처리액 도포 설비(100)를 구성하는 액정 토출부(110), 기판 이송부(120), 로딩부(130), 언로딩부(140) 및 액정 공급부(150)의 전반적인 동작을 제어하는 것이다.
액정 토출부(110)와 기판 이송부(120)는 제1 방향(10)으로 일렬로 배치되고, 서로 간에 인접하게 위치할 수 있다. 액정 토출부(110)를 중심으로 기판 이송부(120)와 마주하는 위치에는 액정 공급부(150)와 메인 제어부(160)가 배치될 수 있다.
액정 공급부(150)와 메인 제어부(160)는 제2 방향(20)으로 일렬 배치될 수 있다. 기판 이송부(120)를 중심으로 액정 토출부(110)와 마주하는 위치에 로딩부(130)와 언로딩부(140)가 배치될 수 있다.
한편, 로딩부(130)와 언로딩부(140)는 제2 방향(20)으로 일렬 배치될 수 있다.
다음으로 처리액 도포 설비(100)의 작동 방법에 대하여 설명한다.
먼저, 액정이 도포될 기판은 로딩부(130)로 반입된다. 이후, 기판 이송부(120)는 로딩부(130)에 반입된 기판을 액정 토출부(110)로 이송한다. 이후, 액정 토출부(110)는 액정 공급부(150)로부터 액정을 공급받고, 액정을 토출하는 잉크젯 방식으로 기판 상에 액정을 토출한다.
액정 토출이 완료되면, 기판 이송부(120)는 액정 토출부(110)로부터 언로딩부(140)로 기판을 이송한다. 이후, 액정이 도포된 기판은 언로딩부(140)로부터 외부로 반출된다.
도 2는 도 1의 처리액 도포 설비를 구성하는 액정 토출부의 개략적인 구조를 보여주는 사시도이며, 도 3은 도 1의 처리액 도포 설비를 구성하는 액정 토출부의 개략적인 구조를 보여주는 평면도이다.
도 2 및 도 3에 따르면, 액정 토출부(110)는 베이스(210), 기판 지지 유닛(220), 갠트리(230), 갠트리 이동 유닛(240), 잉크젯 헤드 유닛(250), 헤드 이동 유닛(260), 액정 토출량 측정 유닛(270), 노즐 검사 유닛(280) 및 헤드 세정 유닛(290)을 포함하여 구성될 수 있다.
베이스(210)는 일정한 두께를 가지는 직육면체 형상으로 제공될 수 있다. 베이스(210)의 상면에는 기판 지지 유닛(220)이 배치된다.
기판 지지 유닛(220)은 기판(S)이 놓이는 지지판(221)을 가진다. 지지판(221)은 사각형 형상의 판일 수 있다. 지지판(221)의 하면에는 회전 구동 부재(222)가 연결된다. 회전 구동 부재(222)는 회전 모터일 수 있다. 회전 구동 부재(222)는 지지판(221)에 수직한 회전 중심축을 중심으로 지지판(221)을 회전시킨다.
지지판(221)이 회전 구동 부재(222)에 의해 회전되면, 기판(S)은 지지판(221)의 회전에 의해 회전될 수 있다. 액정이 도포될 기판(S)에 형성된 셀의 장변 방향이 제2 방향(20)을 향하는 경우, 회전 구동 부재(222)는 셀의 장변 방향이 제1 방향(10)을 향하도록 기판을 회전시킬 수 있다.
지지판(221)과 회전 구동 부재(222)는 직선 구동 부재(223)에 의해 제1 방향(10)으로 직선 이동될 수 있다. 직선 구동 부재(223)는 슬라이더(224)와 가이드 부재(225)를 포함한다. 회전 구동 부재(222)는 슬라이더(224)의 상면에 설치된다.
가이드 부재(225)는 베이스(210)의 상면 중심부에 제1 방향(10)으로 길게 연장된다. 슬라이더(224)에는 리니어 모터(미도시)가 내장될 수 있으며, 슬라이더(224)는 리니어 모터(미도시)에 의해 가이드 부재(225)를 따라 제1 방향(10)으로 직선 이동된다.
갠트리(230)는 지지판(221)이 이동되는 경로의 상부에 제공된다. 갠트리(230)는 베이스(210)의 상면으로부터 상측 방향으로 이격 배치되며, 갠트리(230)는 길이 방향이 제2 방향(20)을 향하도록 배치된다.
갠트리 이동 유닛(240)은 갠트리(230)를 제1 방향(10)으로 직선 이동시킨다. 갠트리 이동 유닛(240)은 제1 이동 유닛(241)과 제2 이동 유닛(242)을 포함한다.
제1 이동 유닛(241)은 갠트리(230)의 일단에 제공되고, 제2 이동 유닛(242)은 갠트리(230)의 타단에 제공된다. 제1 이동 유닛(241)은 베이스(210)의 일측에 제공된 가이드 레일(311)을 따라 슬라이딩 이동하고, 제2 이동 유닛(242)은 베이스(210)의 타측에 제공된 가이드 레일(312)을 따라 슬라이딩 이동하며 갠트리(230)를 제1 방향(10)으로 직선 이동시킨다.
잉크젯 헤드 유닛(250)은 헤드 이동 유닛(260)에 의해 갠트리(230)에 결합된다. 잉크젯 헤드 유닛(250)은 헤드 이동 유닛(260)에 의해 갠트리의 길이 방향, 즉 제2 방향(20)으로 직선 이동할 수 있으며, 제3 방향(30)으로 직선 이동할 수도 있다. 또한 잉크젯 헤드 유닛(250)은 헤드 이동 유닛(260)에 대해 제3 방향(30)에 나란한 축을 중심으로 회전할 수 있다.
잉크젯 헤드 유닛(250)은 기판(S)에 액정의 액적을 토출한다. 잉크젯 헤드 유닛(250)은 복수 개 제공될 수 있다. 잉크젯 헤드 유닛(250)은 예를 들어, 제1 헤드 유닛(251), 제2 헤드 유닛(252), 제3 헤드 유닛(253) 등 세 개 제공될 수 있다. 복수 개의 잉크젯 헤드 유닛(250)은 제2 방향(20)으로 일렬로 나란하게 갠트리(230)에 결합된다.
잉크젯 헤드 유닛(250)은 도 4에 도시된 바와 같이 액정의 액적을 토출하는 복수 개의 노즐(254a, 254b, …, 254n) 및 복수 개의 노즐(254a, 254b, …, 254n)이 형성되어 있는 노즐 플레이트(255)를 포함하여 구성될 수 있다. 잉크젯 헤드 유닛(250)에는 예를 들어, 128개의 노즐 또는 256개의 노즐이 제공될 수 있다.
도 4는 도 2의 액정 토출부를 구성하는 잉크젯 헤드 유닛의 저면에 형성되는 노즐을 보여주는 도면이다. 이하 설명은 도 4를 참조한다.
복수 개의 노즐(254a, 254b, …, 254n)은 일정 피치의 간격으로 일렬로 배치될 수 있다. 복수 개의 노즐(254a, 254b, …, 254n)은 ㎍ 단위의 양으로 액정을 토출할 수 있다.
복수 개의 노즐(254a, 254b, …, 254n)에는 친수성 코팅층(hydrophilic coating layer)이 형성될 수 있으며, 노즐 플레이트(255)의 표면에는 소수성 코팅층(hydrophobic coating layer)이 형성될 수 있다. 즉, 본 실시예에서는 노즐 플레이트(255)의 표면에 선택적으로 소수성 코팅층을 형성할 수 있다. 이에 대해 보다 자세한 설명은 도 5 내지 도 9를 참조하여 후술하기로 한다.
잉크젯 헤드 유닛(250)에는 복수 개의 노즐(254a, 254b, …, 254n)에 대응하는 수만큼의 압전 소자가 제공될 수 있다. 복수 개의 노즐(254a, 254b, …, 254n)의 액적 토출량은 압전 소자에 인가되는 전압의 제어에 의해 각기 독립적으로 조절될 수 있다.
다시 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다.
헤드 이동 유닛(260)은 잉크젯 헤드 유닛(250)에 각각 제공될 수 있다. 본 실시예의 경우, 세 개의 잉크젯 헤드 유닛(251, 252, 253)이 제공된 예를 들어 설명하고 있으므로, 헤드 이동 유닛(260) 또한 헤드의 수에 대응하도록 세 개가 제공될 수 있다. 이와 달리 헤드 이동 유닛(260)은 단일 개 제공될 수 있으며, 이 경우 잉크젯 헤드 유닛(250)은 개별 이동이 아니라 일체로 이동될 수 있다.
액정 토출량 측정 유닛(270)은 잉크젯 헤드 유닛(250)의 액정 토출량을 측정한다. 액정 토출량 측정 유닛(270)은 베이스(210) 상의 기판 지지 유닛(220)의 일측에 배치될 수 있다.
액정 토출량 측정 유닛(270)은 잉크젯 헤드 유닛(250)마다 전체 노즐(254a, 254b, …, 254n)로부터 토출되는 액정량을 측정한다. 잉크젯 헤드 유닛(250)의 액정 토출량 측정을 통해, 잉크젯 헤드 유닛(250)의 전체 노즐(254a, 254b, …, 254n)의 이상 유무를 거시적으로 확인할 수 있다. 즉, 잉크젯 헤드 유닛(250)의 액정 토출량이 기준치를 벗어나면, 잉크젯 헤드 유닛(250) 중 적어도 하나에 이상이 있음을 알 수 있다.
잉크젯 헤드 유닛(250)은 갠트리 이동 유닛(240)과 헤드 이동 유닛(260)에 의해 제1 방향(10)과 제2 방향(20)으로 이동되어 액정 토출량 측정 유닛(270)의 상부에 위치할 수 있다. 헤드 이동 유닛(260)은 잉크젯 헤드 유닛(250)을 제3 방향(30)으로 이동시켜 잉크젯 헤드 유닛(250)과 액정 토출량 측정 유닛(270) 간 상하 방향 거리를 조절할 수 있다.
노즐 검사 유닛(280)은 광학 검사를 통해 잉크젯 헤드 유닛(250)에 제공된 개별 노즐의 이상 유무를 확인한다. 액정 토출량 측정 유닛(270)에서 거시적인 노즐의 이상 유무를 확인한 결과, 불특정의 노즐에 이상이 있는 것으로 판단된 경우, 노즐 검사 유닛(280)은 개별 노즐의 이상 유무를 확인하면서 노즐에 대한 전수 검사를 진행할 수 있다.
노즐 검사 유닛(280)은 베이스(210) 상의 기판 지지 유닛(220) 일측에 배치될 수 있다. 잉크젯 헤드 유닛(250)은 갠트리 이동 유닛(240)과 헤드 이동 유닛(260)에 의해 제1 방향(10)과 제2 방향(20)으로 이동되어 노즐 검사 유닛(280)의 상부에 위치할 수 있다. 헤드 이동 유닛(260)은 잉크젯 헤드 유닛(250)을 제3 방향(30)으로 이동시켜 잉크젯 헤드 유닛(250)과 노즐 검사 유닛(280)과의 상하 방향 거리를 조절할 수 있다.
헤드 세정 유닛(290)은 퍼징 공정(purging process)과 흡입 공정(suction process)을 진행한다. 퍼징 공정은 잉크젯 헤드 유닛(250)의 내부에 수용된 액정의 일부를 고압으로 분사하는 공정이다. 흡입 공정은 퍼징 공정 이후 잉크젯 헤드 유닛(250)의 노즐면에 잔류하는 액정을 흡입하여 제거하는 공정이다.
액정 공급부(150)는 갠트리(230)의 상부 및 측부에 설치될 수 있다. 이러한 액정 공급부(150)는 액정 공급 모듈(321)과 압력 조절 모듈(322)을 포함한다.
액정 공급 모듈(321)과 압력 조절 모듈(322)은 갠트리(230)에 결합될 수 있다. 액정 공급 모듈(321)은 액정 공급부(150)로부터 액정을 공급받고, 액정을 잉크젯 헤드 유닛(250)으로 공급한다. 압력 조절 모듈(322)은 액정 공급 모듈(321)에 양압 또는 음압을 제공하여 액정 공급 모듈(321)의 압력을 조절한다.
다음으로, 잉크젯 헤드(250)를 구성하는 노즐 플레이트(255)의 표면에 선택적으로 소수성 코팅층을 형성하는 방법에 대하여 설명한다.
잉크 토출 성능을 향상시키기 위해서는, 노즐 플레이트(255)의 내부에 형성되어 있는 관로 즉, 복수 개의 노즐(254a, 254b, …, 254n)은 친수성을 가져야 하고, 노즐 플레이트(255)의 표면은 소수성을 가져야 한다.
본 실시예에 따른 잉크젯 헤드 유닛(250)의 코팅 방법은 미세 접촉 인쇄 방법(micro contact printing)을 이용하는 선택적 코팅 방법으로서, 복수 개의 노즐(254a, 254b, …, 254n)을 제외하고 노즐 플레이트(255)의 표면에만 선택적으로 소수 코팅할 수 있다. 또한, 잦은 토출 및 헤드 케어 (블로팅)(head care (blotting)) 동작으로 손상된 잉크젯 헤드 유닛(250)의 표면을 소수성으로 재생할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 잉크젯 헤드 유닛의 코팅 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다. 이하 설명은 도 5를 참조한다.
먼저, 스탬프(stamp; 510)를 제조한다(S410).
본 실시예에서는 실리콘 성형제를 스탬프(510)로 제조할 수 있다. 예를 들어, PDMS(Poly-DiMethyl-Siloxane, 폴리디메틸실록산) 성분을 실리콘 코팅제의 주요 성분으로 하여 PDMS 스탬프를 제조할 수 있다.
스탬프(510)는 실리콘 탄성 코팅제와 경화제를 소정의 비율로 혼합하여 제조될 수 있다. 이때 실리콘 탄성 코팅제로 실리콘 합성 중합체(silicone elastomer)가 이용될 수 있으며, 경화제로 실리콘 합성 중합체와 관련된 경화제(silicone elastomer curing agent)가 이용될 수 있다.
스탬프(510)는 실리콘 탄성 코팅제와 경화제를 서로 다른 비율로 혼합하여 제조될 수 있다. 스탬프(510)는 예를 들어, 실리콘 탄성 코팅제를 경화제보다 더 많은 비율로 혼합하여 제조될 수 있다. 스탬프(510)는 이 경우, 실리콘 엘라스토머(silicone elastomer)와 실리콘 엘라스토머 큐어링 에이전트(silicone elastomer curing agent)를 10 대 1의 비율로 혼합하여 제조될 수 있다.
한편, 스탬프(510)는 실리콘 탄성 코팅제와 경화제를 소정의 비율로 혼합한 후, 이 혼합물을 스탬프 틀에서 경화하여 제조될 수 있다.
스탬프(510)를 제조한 후, 코팅액(520)을 제조한다(S420). 본 실시예에서 S420 단계는 S410 단계와 동시에 수행되거나, S410 단계보다 먼저 수행되는 것도 가능하다.
코팅액(520)은 노즐 플레이트(255)의 재질에 따라 서로 다른 성분을 소재로 하여 제조될 수 있다. 예를 들어, 노즐 플레이트(255)가 금속(metal) 재질인 경우, 코팅액(520)은 싸이올(thiol) 계열의 물질을 소재로 하여 제조될 수 있으며, 노즐 플레이트(255)가 폴리머(polymer) 재질인 경우, 코팅액(520)은 실란(silane) 계열의 물질을 소재로 하여 제조될 수 있다.
코팅액(520)은 싸이올 계열의 물질과 실란 계열의 물질 중 어느 하나의 물질과 무수 에탄올(anhydrous ethanol)을 소정의 비율로 혼합하여 제조될 수 있다. 코팅액(520)은 예를 들어, 무수 에탄올 약 50mL에 대해 싸이올 계열의 물질이나 실란 계열의 물질을 0.1mM ~ 1.0mM의 비율로 혼합하여 제조될 수 있다. 이때 싸이올 계열의 물질로 alkanethiol, perfluorothiol 등이 이용될 수 있으며, 실란 계열의 물질로 alkanesilane, perfluorosilane 등이 이용될 수 있다.
코팅액(520)을 제조한 후, 스탬프(510)의 표면에 코팅액(520)을 도포한다(S430).
코팅액(520)은 도 6에 도시된 바와 같이 스탬프(510)의 일면에 도포될 수 있다. 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 잉크젯 헤드 유닛의 코팅 방법을 설명하기 위한 제1 참고도이다.
다시 도 5를 참조하여 설명한다.
스탬프(510)의 표면에 코팅액(520)을 도포한 후, 코팅액(520)이 도포된 스탬프(510)를 건조시킨다(S440).
코팅액(520)이 도포된 스탬프(510)를 건조시킨 후, 미세 접촉 인쇄 방법(micro contact printing)을 이용하여 노즐 플레이트(255)의 표면에 소수성 코팅층(530)을 형성시킨다(S450).
S450 단계를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 7에 도시된 바와 같이 노즐 플레이트(255) 상에 코팅액(520)을 도포한 후 건조시킨 스탬프(510)를 위치시킨다. 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 잉크젯 헤드 유닛의 코팅 방법을 설명하기 위한 제2 참고도이다.
이후, 도 8에 도시된 바와 같이 스탬프(510)를 소수성 코팅층(530)을 형성시킬 노즐 플레이트(255)의 표면에 소정의 압력으로 접촉시킨다. 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 잉크젯 헤드 유닛의 코팅 방법을 설명하기 위한 제3 참고도이다.
이후, 스탬프(510)를 노즐 플레이트(255)의 표면으로부터 분리시킨다. 그러면, 도 9에 도시된 바와 같이 복수 개의 노즐(254a, 254b, …, 254n)을 제외하고 스탬프(510)와 접촉된 노즐 플레이트(255)의 표면에만 소수성 코팅층(530)을 형성하는 것이 가능해진다. 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 잉크젯 헤드 유닛의 코팅 방법을 설명하기 위한 제4 참고도이다.
본 실시예에서는 코팅액(520)을 제조할 때 싸이올 계열의 SAM(Self Assembled Monolayer, 자기 조립 단분자막) 물질이나 실란 계열의 SAM 물질을 이용할 수 있다. 이에 따라, 노즐 플레이트(255)의 표면에는 SAM 계층이 소수성 코팅층(530)으로 형성될 수 있다.
한편, 스탬프(510)의 크기가 노즐 플레이트(255)의 크기보다 작은 경우, 스탬프(510)를 노즐 플레이트(255)의 표면에 복수 회 반복적으로 접촉시켜 노즐 플레이트(255)의 표면에 소수성 코팅층(530)을 형성할 수 있다.
이상 도 1 내지 도 9를 참조하여 설명한 본 실시예는 미세 접촉 인쇄 방법을 이용하여 노즐 플레이트(255)의 내부 관로 즉, 노즐(254a, 254b, …, 254n)을 제외한 노즐 플레이트(255)의 표면에만 선택적으로 소수성 코팅층(530)을 형성하는 방법에 관한 것이다. 본 실시예에 따르면, 잉크젯 헤드 유닛(250)의 오리피스(orifice) 막힘 현상이나 손상을 방지할 수 있다. 또한, 손상된 잉크젯 헤드 유닛(250)의 표면을 소수성 형태로 빠르게 재생할 수 있다.
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 처리액 도포 설비 110: 액정 토출부
120: 기판 이송부 130: 로딩부
140: 언로딩부 150: 액정 공급부
160: 메인 제어부 210: 베이스
220: 기판 지지 유닛 230: 갠트리
240: 갠트리 이동 유닛 250: 잉크젯 헤드 유닛
254a, 254b, …, 254n: 노즐 255: 노즐 플레이트
260: 헤드 이동 유닛 270: 액정 토출략 측정 유닛
280: 노즐 검사 유닛 290: 헤드 세정 유닛
321: 액정 공급 모듈 322: 압력 조절 모듈
510: 스탬프 520: 코팅액
530: 소수성 코팅층

Claims (9)

  1. 스탬프(stamp)를 제조하는 단계;
    싸이올(thiol) 계열의 제1 물질과 실란(silane) 계열의 제2 물질 중 어느 하나의 물질을 기초로 코팅액을 제조하는 단계;
    상기 스탬프의 표면에 상기 코팅액을 도포하는 단계; 및
    잉크젯 헤드 유닛을 구성하는 노즐 플레이트에 상기 스탬프를 접촉시켜 상기 노즐 플레이트에 소수성 코팅층을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 코팅액을 제조하는 단계는 상기 노즐 플레이트가 금속 재질인 경우 상기 제1 물질을 기초로 상기 코팅액을 제조하며, 상기 노즐 플레이트가 폴리머 재질인 경우 상기 제2 물질을 기초로 상기 코팅액을 제조하는 잉크젯 헤드 유닛의 코팅 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 코팅액을 제조하는 단계는 상기 어느 하나의 물질과 무수 에탄올을 혼합하여 상기 코팅액을 제조하는 잉크젯 헤드 유닛의 코팅 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 코팅액이 도포된 상기 스탬프를 건조시키는 단계를 더 포함하며,
    상기 형성하는 단계는 건조시킨 상기 스탬프를 상기 노즐 플레이트에 접촉시키는 잉크젯 헤드 유닛의 코팅 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 형성하는 단계는 미세 접촉 인쇄 방법(micro contact printing)을 이용하여 상기 노즐 플레이트에 상기 소수성 코팅층을 형성하는 잉크젯 헤드 유닛의 코팅 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 형성하는 단계는 SAM(Self Assembled Monolayer) 계층을 상기 소수성 코팅층으로 형성하는 잉크젯 헤드 유닛의 코팅 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 형성하는 단계는 상기 스탬프의 크기가 상기 노즐 플레이트의 크기보다 작은 경우 상기 스탬프를 상기 노즐 플레이트에 반복적으로 접촉시키는 잉크젯 헤드 유닛의 코팅 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 스탬프를 제조하는 단계는 PDMS(Polydimethylsiloxane) 성분을 기초로 상기 스탬프를 제조하는 잉크젯 헤드 유닛의 코팅 방법.
  9. 노즐 플레이트;
    상기 노즐 플레이트에 홀 형태로 형성되는 복수 개의 노즐; 및
    상기 노즐 플레이트의 표면에 형성되는 소수성 코팅층을 포함하며,
    제 1 항 및 제 3 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 코팅 방법으로 상기 노즐 플레이트에 상기 소수성 코팅층이 형성되는 잉크젯 헤드 유닛.
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