KR102642502B1

KR102642502B1 - 잉크젯 프린터 장치 및 이의 구동 방법

Info

Publication number: KR102642502B1
Application number: KR1020180135886A
Authority: KR
Inventors: 김동술; 민홍기; 김민수
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2018-11-07
Filing date: 2018-11-07
Publication date: 2024-03-04
Also published as: US11110730B2; US20200139737A1; CN111152558B; KR20200053056A; CN111152558A

Abstract

잉크젯 프린터 장치는 대상 기판에 포함된 N x M 구조의 화소들에 잉크를 프린팅하는 복수의 노즐들을 포함하는 프린팅 헤드, 상기 프린팅 헤드를 스캔 방향인 y 방향과 수직인 x 방향으로 이동하여 상기 복수의 노즐을 가장 많이 사용할 수 있는 최적 위치를 결정하는 제어부, 및 상기 프린팅 헤드를 상기 최적 위치로 이동하고, 상기 최적 위치에서 상기 y 방향을 따라서 상기 프린팅 헤드를 이동하는 구동부를 포함한다. 이에 따라서, 프린팅 헤드에 포함된 복수의 노즐들을 최대로 사용하기 위한 상기 프린팅 헤드의 최적 위치를 결정하고, 상기 최적 위치에서 대상 기판을 프린팅함으로써 상기 프린팅 헤드의 노즐의 사용 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 노즐을 장시간 동안 사용하지 않아 발생하는 노즐 막힘과 같은 불량을 개선할 수 있다. 또한, 많은 노즐을 사용하여 잉크를 토출함으로써 프린팅 완료 시간을 단축시킬 수 있다.

Description

잉크젯 프린터 장치 및 이의 구동 방법 {INKJET PRINTER APPARATUS AND METHOD OF MANUFACTURING DRIVING THE SAME}

본 발명은 잉크젯 프린터 장치 및 이의 구동 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사용 노즐의 수를 극대화하기 위한 잉크젯 프린터 장치 및 이의 구동 방법에 관한 것이다.

산업용 잉크젯 프린터는 일반 염료는 물론 구리, 금, 은 등 금속소재와 세라믹, 고분자 등을 프린팅 용액으로 사용한다. 기판, 필름, 직물, 디스플레이 등 다양한 대상에 바로 인쇄를 하는 방식으로 산업그래픽, 디스플레이, 태양전지 등에 사용되고 있다. 특히, 디스플레이 분야에 있어 잉크젯 프린터를 이용한 공정은 컬러 필터 제조, 액정 배향 공정 및 유기 발광층 제조 등에 적용되고 있다.

액정 표시 장치에서는, 기판 상에 형성된 블랙 매트릭스에 의해 정의된 화소 공간에 잉크젯 프린팅 방식으로 컬러 필터층을 형성할 수 있다.

또한, 유기 발광 표시 장치에서는, 기판 상에 화소 정의막에 정의된 화소 공간에 잉크젯 프린팅 방식으로 상기 정공 주입층, 상기 유기 발광층, 상기 전자 주입층 등을 형성할 수 있다.

상기 잉크젯 프린팅 장치는 복수의 노즐을 포함하는 프린팅 헤드를 포함한다. 상기 프린팅 헤드를 대상 기판을 스캔하면서 상기 대상 기판에 형성된 프린팅 영역에 잉크를 토출하여 프린팅한다. 상기 대상 기판은 잉크가 프린팅되는 프린팅 영역과 잉크가 프린팅되지 않는 비프린팅 영역을 포함한다. 상기 프린팅 헤드가 1회 스캔하는 동안 상기 비프린팅 영역에 대응하는 노즐은 한번도 잉크를 토출하지 않게 된다.

이와 같이, 노즐이 사용되지 않는 시간이 길어질수록 노즐은 막히게 되어 불량을 발생한다.

본 발명의 일 목적은 사용 노즐 수를 증가시키기 위한 잉크젯 프린터 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 목적은 상기 잉크젯 프린터 장치의 구동 방법을 제공하는 것이다.

상기 일 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 실시예들에 따른 잉크젯 프린터 장치는 대상 기판에 매트릭스 형태로 배열된 화소들에 잉크를 프린팅하는 복수의 노즐들을 포함하는 프린팅 헤드, 상기 프린팅 헤드를 스캔 방향인 y 방향과 교차하는 x 방향으로 이동하여 상기 복수의 노즐을 가장 많이 사용할 수 있는 최적 위치를 결정하는 제어부 및 상기 프린팅 헤드를 상기 최적 위치로 이동하고, 상기 최적 위치에서 상기 y 방향을 따라서 상기 프린팅 헤드를 이동하는 구동부를 포함한다.

일 실시예에 따르면, 상기 제어부는 상기 프린팅 헤드의 x 방향 길이에 대응하여 상기 대상 기판의 x 방향으로 배열된 n 개의 화소들을 화소 그룹으로 설정하고, 상기 화소 그룹 중 제1 화소의 x 방향 길이 내에 상기 프린팅 헤드의 최적 위치를 결정한다.

일 실시예에 따르면, 상기 제어부는 상기 프린팅 헤드의 제1 노즐의 단부와 상기 화소 그룹의 제1 화소의 단부를 정렬하여 초기 위치로 설정하고, 상기 프린팅 헤드를 상기 제1 화소의 x 방향 길이에 대해 설정된 기준 쉬프트 값을 이용하여 상기 프린팅 헤드의 최적 위치를 결정한다.

일 실시예에 따르면, 상기 제어부는 상기 제1 화소의 x 방향 길이를 상기 기준 쉬프트 값으로 나눈 쉬프트 위치로 순차적으로 이동하면서 상기 화소 그룹의 화소들과 매칭되는 상기 프린팅 헤드의 노즐 개수를 산출하고, 상기 쉬프트 위치 별로 산출된 상기 프린팅 헤드의 노즐 개수가 가장 큰 쉬프트 위치를 상기 최적 위치로 결정한다.

일 실시예에 따르면, 상기 쉬프트 위치는 상기 제1 화소의 x 방향 길이 내에 존재한다.

일 실시예에 따르면, 상기 기준 쉬프트 값은 상기 노즐로부터 토출된 잉크의 지름 보다 크고 상기 노즐간의 간격보다 작다.

일 실시예에 따르면, 상기 기준 쉬프트 값은 다음의 식, Droplet의 지름 ± k1 ≤ 기준 쉬프트 값 ≤ 노즐간 간격 ± k2 과 같으며, 여기서, Droplet은 상기 노즐로부터 토출되는 잉크이고, 상기 k1 및 k2 는 실험치이다.

일 실시예에 따르면, 상기 잉크는 유기 발광 표시 장치의 제조 공정에 사용되는 발광층이다.

일 실시예에 따르면, 상기 발광층은 정공 주입층(hole injection layer), 정공 수송층(hole transport layer), 전자 수송층(electron transport layer) 유기 발광층 및 전자 주입층(electron injection layer)을 포함한다.

일 실시예에 따르면, 상기 잉크는 액정 표시 장치의 제조 공정에 사용되는 컬러 필터층이다.

상기 일 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 실시예들에 따른 대상 기판에 매트릭스 형태로 배열된 화소들에 잉크를 프린팅하는 복수의 노즐들을 포함하는 프린팅 헤드를 포함하는 잉크젯 프린터 장치의 구동 방법은 상기 프린팅 헤드를 스캔 방향인 y 방향과 교차하는 x 방향으로 이동하여 상기 복수의 노즐을 가장 많이 사용할 수 있는 최적 위치를 결정하는 단계, 상기 프린팅 헤드를 상기 최적 위치로 이동하는 단계 및 상기 최적 위치에서 상기 y 방향을 따라서 상기 대상 기판의 상기 화소들에 잉크를 프린팅하는 단계를 포함한다.

일 실시예에 따르면, 상기 프린팅 헤드의 x 방향 길이에 대응하여 상기 대상 기판의 x 방향으로 배열된 n 개의 화소들을 화소 그룹으로 설정하고, 상기 화소 그룹 중 제1 화소의 x 방향 길이 내에 상기 프린팅 헤드의 최적 위치를 결정하는 것을 더 포함한다.

일 실시예에 따르면, 상기 프린팅 헤드의 제1 노즐의 단부와 상기 화소 그룹의 제1 화소의 단부를 정렬하여 초기 위치로 설정하고, 상기 프린팅 헤드를 상기 제1 화소의 x 방향 길이에 대해 설정된 기준 쉬프트 값을 이용하여 상기 프린팅 헤드의 최적 위치를 결정하는 것을 더 포함한다.

일 실시예에 따르면, 상기 제1 화소의 x 방향 길이를 상기 기준 쉬프트 값으로 나눈 쉬프트 위치로 순차적으로 이동하면서 상기 화소 그룹의 화소들과 매칭되는 상기 프린팅 헤드의 노즐 개수를 산출하고, 상기 쉬프트 위치 별로 산출된 상기 프린팅 헤드의 노즐 개수가 가장 큰 쉬프트 위치를 상기 최적 위치로 결정하는 것을 더 포함한다.

일 실시예에 따르면, 유기 발광 표시 장치의 화소 정의막에 의해 정의된 개구 내에 발광층을 프린팅하는 것을 더 포함한다.

일 실시예에 따르면, 상기 발광층은 정공 주입층(hole injection layer), 정공 수송층(hole transport layer), 전자 수송층(electron transport layer), 유기 발광층 및 전자 주입층(electron injection layer)을 포함한다.

일 실시예에 따르면, 상기 액정 표시 장치의 컬러 필터 기판에 컬러 필터층을 프린팅하는 것을 더 포함한다.

상기와 같은 본 발명의 실시예들에 따른 잉크젯 프린터 장치 및 이의 구동 방법에 있어서, 프린팅 헤드에 포함된 복수의 노즐들을 최대로 사용하기 위한 상기 프린팅 헤드의 최적 위치를 결정하고, 상기 최적 위치에서 대상 기판을 프린팅함으로써 상기 프린팅 헤드의 노즐의 사용 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 노즐을 장시간 동안 사용하지 않아 발생하는 노즐 막힘과 같은 불량을 개선할 수 있다. 또한, 많은 노즐을 사용하여 잉크를 토출함으로써 프린팅 완료 시간을 단축시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 프린터 장치의 사시도이다.
도 2a 및 도 2b는 도 1에 도시된 잉크젯 프린터 장치의 배면도 및 정면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 프린터 장치의 구동 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 프린터 장치의 구동 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 도 3의 상기 잉크젯 프린터 장치의 구동 방법 중 단계 S110을 설명하기 위한 개념도이다.
도 5는 도 3의 상기 잉크젯 프린터 장치의 구동 방법 중 단계 S120 및 단계 S130을 설명하기 위한 개념도이다.
도 6은 도 3의 상기 잉크젯 프린터 장치의 구동 방법 중 단계 S140 및 단계 S150을 설명하기 위한 개념도이다.
도 7 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 프린터 장치의 사시도이다. 도 2a 및 도 2b는 도 1에 도시된 잉크젯 프린터 장치의 배면도 및 정면도이다.

도 1을 참조하면, 상기 잉크젯 프린터 장치(400)는 프린팅 헤드(100), 구동부(200) 및 제어부(300)를 포함한다.

상기 프린팅 헤드(100)는 본체(110), 잉크 저장부(130) 및 노즐부(140)를 포함한다.

상기 본체(110)는 프린트 헤드의 프레임 역할을 한다. 상기 본체(110)는 다양한 형상을 가질 수 있다. 상기 본체(110)는 사각 기둥 형태를 가질 수 있다.

상기 본체(110)는 상기 본체(110)의 양 측에 배치되는 잉크 주입부(111)를 포함할 수 있다. 상기 몸체(110) 상에 홀을 형성하여, 상기 잉크 주입부(111)를 형성한다. 상기 잉크 주입부(111)를 통하여 다양한 종류의 잉크 조성물, 세정제 등이 주입될 수 있다.

상기 노즐부(140)는 상기 잉크 저장부(130)의 하부에 배치된다.

상기 노즐부(140)는 압전 세라믹 막을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 압전 세라믹 막은 티탄산 지르콘산 연(lead zirconate titanate; PZT)일 수 있다.

도 2a를 참조하면, 상기 노즐부(140)는 상기 잉크를 토출하는 복수의 노즐들(141)을 포함하고, 상기 복수의 노즐들(141)은 상기 본체(110)의 배면에 배열될 수 있다.

상기 복수의 노즐들(141)은 복수의 행들(R1, R2, R3)로 배열될 수 있다. 예를 들면, 제1 행(R1)의 제1 노즐들(141a)은 제2 행(R2)의 제2 노즐들(141b)과 x 방향(X)으로 이격되어 배열될 수 있고, 제2 행(R2)의 제2 노즐들(141b)은 상기 제3 행(R3)의 제3 노즐들(141c)과 x 방향(X)으로 이격되어 배열될 수 있다.

도 2b를 참조하면, 상기 잉크젯 프린터 장치(400)를 정면에서 바라볼 때, 상기 복수의 행들(R1, R2, R3)로 배열된 상기 제1 노즐들(141a), 상기 제2 노즐들(141b) 및 제3 노즐들(141c)은 상기 잉크젯 프린터 장치(400)에 대해 상기 x 방향(X)으로 일 열(141a, 141b, 141c, 141a, 141b, 141c,...)로 배열될 수 있다.

상기 구동부(200)는 구동 회로부(210)를 포함한다.

상기 구동 회로부(210)는 상기 본체(110)의 측면에 배치될 수 있다.

도시하지는 않았으나, 상기 구동 회로부(210)는 실리콘 기판 상에 다수의 트랜지스터, 저항, 캐패시터 등이 집적되어 있는 회로 등을 포함할 수 있다. 상기 구동 회로부(210)는 상기 노즐부(140)를 구동하여 잉크를 토출할 수 있다. 상기 구동 회로부(210)는 상기 프린트 헤드(100)를 상기 제어부(300)의 제어에 따라서 x 방향(X) 및 y 방향(Y)으로 이동을 제어할 수 있다.

상기 구동부(200)는 상기 구동 회로부(210)를 상기 제어부(300)와 전기적으로 연결하는 연성회로기판(220) 및 인쇄회로기판(230)을 더 포함할 수 있다.

상기 제어부(300)는 상기 구동부(200)를 통해 상기 잉크젯 프린터 장치(400)의 전반적인 프린팅 구동을 제어할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 제어부(300)는 대상 기판(500)에 대해서 상기 잉크젯 프린터 장치(400)의 복수의 노즐들(141a, 141b, 141c)을 최대로 사용하기 위해 상기 프린팅 헤드(100)가 스캔하는 스캔 방향, 즉 y 방향(Y)과 교차하는 x 방향(X)으로 이동하여 상기 프린팅 헤드(100)의 최적 위치를 결정할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 프린터 장치의 구동 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 4는 도 3의 상기 잉크젯 프린터 장치의 구동 방법 중 단계 S110을 설명하기 위한 개념도이다.

도 1, 도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 잉크젯 프린터 장치(400)의 제어부(300)는 대상 기판(500)의N X M 구조(N, M은 자연수)로 배열된 복수의 화소들(P)에 기초하여 프린팅 헤드(100)의 x 방향 길이에 대응하는 x 방향(X)으로 배열된 n 개(n < N은 자연수)의 화소들을 하나의 화소 그룹으로 설정한다(단계 S110).

상기 대상 기판(500)은 복수의 화소 그룹들(PG1,.., PGk)(k는 자연수)로 설정될 수 있다. 상기 대상 기판(500)의 x 방향(X)으로 배열된 화소의 개수 및 상기 프린팅 헤드(100)의 x 방향 길이에 기초하여 상기 대상 기판(500)은 복수의 화소 그룹들(PG1,.., PGk)을 포함할 수 있다. 일 예에 따르면, 상기 복수의 화소 그룹들(PG1,.., PGk) 중 마지막 제k 화소 그룹(PGk)은 상기 n 보다 작은 q 개의 화소들을 포함할 수 있다(q < N 인 자연수).

도 5는 도 3의 상기 잉크젯 프린터 장치의 구동 방법 중 단계 S120 및 단계 S130을 설명하기 위한 개념도이다.

도 3, 도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 제어부(300)는 화소 그룹에 대응하여 상기 프린팅 헤드(100)의 초기 위치에 설정한다(단계 S120). 상기 제어부(300)는 화소 그룹(PG)의 화소들 중 첫 번째 위치한 제1 화소(P1)의 제1 단부(E1)와 상기 프린팅 헤드(100)의 복수의 노즐들 중 첫 번째 위치한 제1 노즐(141a)의 단부를 정렬하여 상기 프린팅 헤드(100)의 초기 위치를 설정할 수 있다.

상기 초기 위치를 설정한 후, 상기 제어부(300)은 상기 화소 그룹(PG)에 포함된 화소들을 프린팅하기 위한 상기 프린팅 헤드(100)의 최적 위치를 결정한다(단계 S130).

구체적으로, 상기 제어부(300)는 상기 제1 화소(P1)의 x 방향 길이를 기 설정된 기준 쉬프트 값(dx)으로 나눈 복수의 쉬프트 위치들을 설정한다. 상기 쉬프트 위치들은 상기 제1 화소(P1)의 x 방향 길이를 벗어나지 않고 상기 제1 화소(P1)의 x 방향 길이 내에 설정한다.

상기 기준 쉬프트 값(dx)은 다음의 식1과 같이 정의될 수 있다.

식1

Droplet의 지름 ± k1 ≤ 기준 쉬프트 값(dx) ≤ Nozzle간의 간격 ± k2

여기서, Droplet은 상기 노즐로부터 토출되는 잉크 방울(ID)이고, 상기 k1 및 k2 는 실험치이다.

예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 대상 기판(500)은 각 화소의 x 방향 길이에 대응하는 토출 가능 영역과 상기 x 방향(X)으로 인접한 화소들 간 이격 거리에 대응하는 토출 불가 영역으로 구분될 수 있다.

상기 제1 화소(P1)의 x 방향 길이는 100 ㎛ 이고, 상기 x 방향(X)으로 인접한 제1 및 제2 화소들(P1, P2) 간의 이격 거리는 50 ㎛ 이고, 상기 프린팅 헤드(100)의 노즐 간격은 25 ㎛ 이고, 상기 노즐로부터 토출되는 잉크 방울(Droplet)의 지름은 2 ㎛ 이라고 가정한다. 이때, 상기 기준 쉬프트 값(dx)은 식1에 따라서, 2 ㎛ 내지 25 ㎛ 범위 내에서 설정될 수 있다.

예를 들어, 상기 기준 쉬프트 값(dx)이 2 ㎛ 로 설정되면, 상기 프린팅 헤드(100)는 제1 화소(P1)의 x 방향 길이 내에서 50 회 이동할 수 있는 50 개의 쉬프트 위치들이 설정될 수 있고, 상기 기준 쉬프트 값(dx)이 25 ㎛ 로 설정되면, 상기 프린팅 헤드(100)는 제1 화소(P1)의 x 방향 길이 내에서 4 회 이동할 수 잇는 4개의 쉬프트 위치들이 설정될 수 있다.

상기 제어부(300)은 상기 제1 화소(P1)에 대해서 상기 기준 쉬프트 값(dx)만큼 상기 프린팅 헤드(100)를 반복적으로 이동하고, 상기 복수의 쉬프트 위치들에서 화소 그룹의 x 방향(X)으로 배열된 화소들에 매칭되는 상기 프린팅 헤드(100)의 노즐 개수를 산출한다(단계 S131).

상기 제어부(300)는 상기 제1 화소(P1)의 제1 단부(E1)에서 상기 제1 단부(E1)와 마주하는 제2 단부(E2)까지인 x 방향 길이를 벗어나지 않는 범위 내에서 상기 프린팅 헤드(100)를 상기 기준 쉬프트 값(dx)만큼 반복적으로 이동하면서 상기 프린팅 헤드(100)의 노즐 개수를 각각 산출한다.

상기 제어부(300)는 상기 프린팅 헤드(100)의 쉬프트 위치 별로 산출된 노즐 개수 중 가장 큰 수에 대응하는 쉬프트 위치를 상기 화소 그룹(PG)에 대한 상기 프린팅 헤드(400)의 최적 위치로 결정한다(단계 S132).

예를 들면, 상기 기준 쉬프트 값(dx)에 기초하여 상기 제1 화소(P1)의 x 방향 길이는 제1 내지 제7 쉬프트 위치들(a0, a1, a2, a3, a4, a5, a6, a7)를 포함하고, 상기 화소 그룹(PG) 내 x 방향(X)으로 배열된 화소의 개수는 100 개를 가정한다.

먼저, 상기 제어부(300)는 초기 위치(a0)에서 x 방향(X)으로 배열된 100 개의 화소들에 매칭되는 상기 프린팅 헤드(100)의 노즐 개수를 산출하고, 초기 위치(a0)에 상기 기준 쉬프트 값(dx)만큼 이동한 제1 쉬프트 위치(a1)에서 x 방향(X)으로 배열된 100 개의 화소들에 매칭되는 상기 프린팅 헤드(100)의 노즐 개수를 산출하고, 제1 쉬프트 위치(a1)에서 상기 기준 쉬프트 값(dx)만큼 이동한 제2 쉬프트 위치(a2)에서 x 방향(X)으로 배열된 100 개의 화소들에 매칭되는 상기 프린팅 헤드(100)의 노즐 개수를 산출하고, 제2 쉬프트 위치(a2)에서 상기 기준 쉬프트 값(dx)만큼 이동한 제3 쉬프트 위치(a3)에서 x 방향(X)으로 배열된 100 개의 화소들에 매칭되는 상기 프린팅 헤드(100)의 노즐 개수를 산출하고, 제3 쉬프트 위치(a3)에서 상기 기준 쉬프트 값(dx)만큼 이동한 제4 쉬프트 위치(a4)에서 x 방향(X)으로 배열된 100 개의 화소들에 매칭되는 상기 프린팅 헤드(100)의 노즐 개수를 산출하고, 제4 쉬프트 위치(a4)에서 상기 기준 쉬프트 값(dx)만큼 이동한 제5 쉬프트 위치(a5)에서 x 방향(X)으로 배열된 100 개의 화소들에 매칭되는 상기 프린팅 헤드(100)의 노즐 개수를 산출하고, 제5 쉬프트 위치(a5)에서 상기 기준 쉬프트 값(dx)만큼 이동한 제6 쉬프트 위치(a6)에서 x 방향(X)으로 배열된 100 개의 화소들에 매칭되는 상기 프린팅 헤드(100)의 노즐 개수를 산출하고, 제6 쉬프트 위치(a6)에서 상기 기준 쉬프트 값(dx)만큼 이동한 제7 쉬프트 위치(a7)에서 x 방향(X)으로 배열된 100 개의 화소들에 매칭되는 상기 프린팅 헤드(100)의 노즐 개수를 산출한다.

표 1

상기 제어부(300)에서 쉬프트 위치 별로 산출된 노즐 개수가 표 1과 같은 경우, 상기 제어부(300)는 상기 제5 쉬프트 위치(a5)를 상기 프린팅 헤드(100)의 최적 위치로 결정할 수 있다.

한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 마지막 화소 그룹인 제k 화소 그룹(PGk)에 포함된 x 방향(X)으로 배열된 q 개의 화소들은 이전 화소 그룹의 n 개의 화소들 보다 작을 수 있다. 이 경우, 상기 제어부(300)는 상기 제k 화소 그룹(PGk)에 대해서, 상기 프린팅 헤드(100)의 노즐들 중 q 개의 화소들에 대응하는 정상 노즐(141_1)과 q 개의 화소들에 대응하지 않는 비정상 노즐(141_2)을 구분할 수 있다.

상기 제k 화소 그룹(PGk)의 최적 위치를 결정할 때, 상기 제어부(300)은 상기 제k 화소 그룹(PGk)의 제1 화소(P1)에 대해서 상기 기준 쉬프트 값(dx)만큼 상기 프린팅 헤드(100)를 반복적으로 이동하면서 화소 그룹의 x 방향(X)으로 배열된 q 개의 화소들에 매칭되는 상기 프린팅 헤드(100)의 정상 노즐(141_1)의 개수를 산출한다. 상기 제어부(300)은 상기 프린팅 헤드(100)의 쉬프트 위치 별로 산출된 정상 노즐의 개수 중 가장 큰 개수에 대응하는 쉬프트 위치를 상기 제k 화소 그룹(PGk)에 대한 상기 프린팅 헤드(400)의 최적 위치로 결정할 수 있다.

도 6은 도 3의 상기 잉크젯 프린터 장치의 구동 방법 중 단계 S140 및 단계 S150를 설명하기 위한 개념도이다.

도 3 및 도 6을 참조하면, 상기 제어부(300)는 각 화소 그룹(PG1, PG2,.., PGk) 마다 결정된 상기 최적 위치로 상기 프린팅 헤드(100)를 각각 이동할 수 있다(단계 S140).

각 화소 그룹(PG1, PG2,.., PGk)의 제1 화소 내에 설정된 상기 최적 위치로 이동한 상기 프린팅 헤드(100)는 스캔 방향인 y 방향(Y)으로 이동하면서 각 화소 그룹(PG1, PG2,.., PGk)의 화소들을 프린팅 할 수 있다 (단계 S150).

예를 들면, 상기 대상 기판(500)은 x 방향(X)으로 배열된 복수의 노즐들을 포함하는 상기 프린팅 헤드(100)에 대응하여 복수의 화소 그룹들(PG1, PG2,..., PGk)로 구분될 수 있다.

제1 화소 그룹(PG1)에 대응하는 제1 스캔 그룹은 n X M 구조의 화소들을 포함할 수 있고, 제2 화소 그룹(PG2)에 대응하는 제2 스캔 그룹은 n X M 구조의 화소들을 포함할 수 있고, 마지막 화소 그룹인 제k 화소 그룹(PGk)에 대응하는 제k 스캔 그룹은 q X M 구조의 화소들을 포함할 수 있다. 상기 q 는 n 보다 작은 자연수 이다.

제1 화소 그룹(PG1)에 대응하는 상기 프린팅 헤드(100)의 최적의 위치는 제1 화소(P11) 내의 제1 쉬프트 위치(SH1)로 결정되고, 상기 제2 화소 그룹(PG2)에 대응하는 상기 프린팅 헤드(100)의 최적의 위치는 제2 화소(P21) 내의 제2 쉬프트 위치(SH2)로 결정되고, 이와 같은 방식으로 제k 화소 그룹(PGk)에 대응하는 상기 프린팅 헤드(100)의 최적의 위치는 제2 화소(Pk1) 내의 제k 쉬프트 위치(SHk)로 결정될 수 있다.

상기 제어부(300)는 먼저, 상기 프린팅 헤드(100)를 상기 제1 화소 그룹(PG1)의 최적 위치인 제1 쉬프트 위치(SH1)로 이동한 후, 스캔 방향(y 방향(Y))을 따라서 제1 스캔 그룹인 n X M 구조의 화소들을 프린팅 한다.

상기 제1 화소 그룹(PG1)을 프린팅 한 후, 상기 제어부(300)는 상기 프린팅 헤드(100)를 상기 제2 화소 그룹(PG2)의 최적 위치인 제2 쉬프트 위치(SH2)로 이동한 후, 스캔 방향(y 방향(Y))을 따라서 제2 스캔 그룹인 n X M 구조의 화소들을 프린팅 한다.

이와 같은 방식을 반복하여 상기 대상 기판(500)의 화소들을 프린팅한다. 제k-1 화소 그룹(미도시)을 프린팅 한 후, 상기 제어부(300)는 상기 프린팅 헤드(100)를 상기 제k 화소 그룹(PGk)의 최적 위치인 제k 쉬프트 위치(SHk)로 이동한 후, 스캔 방향(y 방향(Y))을 따라서 제k 스캔 그룹인 q X M 구조의 화소들을 프린팅 한다.

한편, 도 4를 참조하면, 상기 프린팅 헤드(100)가 상기 제k 화소 그룹(PGk)에 대응하는 제k 스캔 그룹의 q X M 구조의 화소들을 프린팅할 때, 상기 제어부(300)는 프린팅 대상 화소가 없는 상기 프린팅 헤드(100)의 비정상 노즐들(141_2)에 인가되는 전원을 차단하여 상기 비정상 노즐들(141_2)로부터 잉크가 토출되는 것을 막을 수 있다.

상기 대상 기판(500)의 화소에 잉크가 원하는 양만큼 채워질 때까지 상기 제어부(300)는 상기 구동부(200)를 제어함으로써 상기 프린팅 헤드(100)는 상기 x 방향(X) 및 상기 y 방향(Y)으로 반복적으로 이동하면서 상기 화소들에 잉크를 프린팅할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 프린팅 헤드에 포함된 복수의 노즐들을 최대로 사용하기 위한 상기 프린팅 헤드의 최적 위치를 결정하고, 상기 최적 위치에서 상기 대상 기판을 프린팅함으로써 상기 프린팅 헤드의 노즐의 사용 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 노즐을 장시간 동안 사용하지 않아 발생하는 노즐 막힘과 같은 불량을 개선할 수 있다. 또한, 많은 노즐을 사용하여 잉크를 토출함으로써 프린팅 완료 시간을 단축시킬 수 있다.

도 7 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 발광 표시 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.

도 7을 참조하면, 상기 기판(510) 상에 버퍼막(515)을 형성할 수 있다. 예를 들면, 버퍼막(515)은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물 등을 이용하여 화학 기상 증착, 스퍼터링 등의 다양한 방법에 의하여 형성될 수 있다.

상기 버퍼막(515)이 형성된 기판(510) 상에 박막 트랜지스터(TFT)를 형성할 수 있다. 상기 박막 트랜지스터(TFT)는 반도체층(520), 게이트 전극(530), 소스 전극(540) 및 드레인 전극(550)을 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 버퍼막(515)이 형성된 기판(510) 상에 반도체층(520)을 형성할 수 있다. 예를 들면, 실리콘을 함유하는 물질, 산화물 반도체 등을 포함하는 막을 버퍼막(515)의 전면에 형성하고, 이를 패터닝하여 반도체층(520)을 형성할 수 있다. 상기 실리콘을 함유하는 물질을 사용하여 반도체층(520)을 형성하는 경우에, 비정질 실리콘막을 버퍼막(515)의 전면에 형성하고, 이를 결정화하여 다결정 실리콘막을 형성할 수 있다. 그 후, 이를 패터닝한 후에 상기 패터닝된 다결정 실리콘막의 양 측부들에 불순물을 도핑하여 소스 영역, 드레인 영역 및 그들 사이에 채널 영역을 포함하는 반도체막(520)을 형성할 수 있다.

상기 반도체막(520)이 형성된 기판(510) 상에 게이트 절연막(525)을 형성할 수 있다. 예를 들면, 게이트 절연막(525)은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물 등을 이용하여 형성될 수 있다.

상기 게이트 절연막(525) 상에 게이트 전극(530)을 형성할 수 있다. 상기 게이트 전극(530)은 반도체층(520)과 중첩할 수 있다.

상기 게이트 전극(530)이 형성된 기판(510) 상에 층간 절연막(535)을 형성할 수 있다. 예를 들면, 상기 층간 절연막(535)은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물 등을 이용하여 형성될 수 있다.

상기 층간 절연막(535) 및 상기 게이트 절연막(525)에 상기 반도체층(520)을 노출하는 복수의 접촉 구멍들을 형성할 수 있다. 예를 들면, 상기 접촉 구멍들은 각각 반도체층(520)의 소스 영역 및 드레인 영역을 노출시킬 수 있다.

상기 층간 절연막(535)이 형성된 기판(510) 상에 상기 소스 영역과 연결된 소스 전극(540) 및 상기 드레인 영역과 연결된 드레인 전극(550)을 형성할 수 있다.

상기 소스 및 드레인 전극들(540, 150)이 형성된 기판(510)에 평탄화막(575)을 형성한다. 상기 평탄화막(575)은 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 폴리이미드계 수지, 폴리에스테르계 수지 등의 유기 물질을 포함할 수 있다.

상기 평탄화막(575)이 형성된 기판(510) 위에 제1 발광 전극(580)을 형성한다. 상기 제1 발광 전극(580)은 박막 트랜지스터(TFT)의 드레인 전극(550)과 상기 평탄화막(575)에 형성된 비아 홀(미도시)을 통해 연결될 수 있다.

상기 제1 발광 전극(580)이 형성된 기판(510) 상에 화소 정의막(590)을 형성한다.

상기 화소 정의막(590)은 예를 들면, 상기 화소 정의막(590)은 폴리이미드(polyimide)계 수지, 포토레지스트(photoresist), 아크릴(acryl)계 수지, 폴리아미드(polyamide)계 수지, 실록산(siloxane)계 수지 등으로 형성될 수 있다. 상기 화소 정의막(590)을 패터닝하여 상기 제1 발광 전극(580)의 일부 면을 노출시키는 개구(OP)를 형성할 수 있다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 상기 제1 발광 전극(580)을 노출하는 상기 개구(OP) 내에 발광층(610)을 형성할 수 있다. 예를 들면, 상기 발광층(610)은 도 1 내지 도 6에서 설명된 이전 실시예와 같이 잉크젯 프린터 장치(400)를 이용하여 잉크젯 프린팅 방식으로 형성될 수 있다.

이전 실시예에 따른 상기 대상 기판(500)은 상기 개구(OP)가 형성된 상기 화소 정의막(590)이 형성된 기판(510)에 대응할 수 있고, 이전 실시예에 따른 화소는 상기 화소 정의막(590)에 형성된 상기 개구(OP)에 대응할 수 있다.

상기 잉크젯 프린터 장치의 프린팅 헤드는 상기 기판(510) 상에 형성된 개구(OP)에 잉크젯 프린팅 방식으로 상기 유기 발광층(610)을 형성한다.

일 실시예에 있어서, 상기 발광층(610)은 정공 주입층(hole injection layer), 정공 수송층(hole transport layer), 전자 수송층(electron transport layer), 유기 발광층(EML) 및 전자 주입층(electron injection layer)을 포함할 수 있다.

도 9를 참조하면, 상기 개구(OP) 내의 상기 제1 발광 전극(580) 상에 정공 주입층(611)을 상기 잉크젯 프린터 장치를 이용하여 잉크젯 프린팅 방식으로 형성한다. 상기 개구(OP) 내의 상기 정공 주입층(611) 상에 정공 수송층(613)을 상기 잉크젯 프린터 장치를 이용하여 잉크젯 프린팅 방식으로 형성한다. 상기 개구(OP) 내의 상기 정공 수송층(613) 상에 유기 발광층(615)을 상기 잉크젯 프린터 장치를 이용하여 잉크젯 프린팅 방식으로 형성한다. 상기 개구(OP) 내의 상기 유기 발광층(615) 상에 전자 수송층(617)을 상기 잉크젯 프린터 장치를 이용하여 잉크젯 프린팅 방식으로 형성한다. 상기 개구(OP) 내의 상기 전자 수송층(617) 상에 전자 주입층(619)을 상기 잉크젯 프린터 장치를 이용하여 잉크젯 프린팅 방식으로 형성한다.

도 10을 참조하면, 상기 발광층(610)을 형성된 상기 기판(510) 상에 제1 발광 전극(630)을 형성한다. 상기 제1 발광 전극(630)은 상기 기판(510) 상에 전체적으로 형성된다.

이상에서는 잉크젯 프린터 장치를 이용하여 유기 발광 표시 장치의 발광층을 형성하는 것을 도면들을 참조하여 설명하였지만, 이에 한정하지 않는다. 도시되지 않았으나, 상기 잉크젯 프린터 장치를 이용하여 액정 표시 장치의 컬러 필터 기판에 포함된 컬러 필터층을 형성할 수 있다.

이상의 본 발명의 실시예들에 따르면, 프린팅 헤드에 포함된 복수의 노즐들을 최대로 사용하기 위한 상기 프린팅 헤드의 최적 위치를 결정하고, 상기 최적 위치에서 대상 기판을 프린팅함으로써 상기 프린팅 헤드의 노즐의 사용 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 노즐을 장시간 동안 사용하지 않아 발생하는 노즐 막힘과 같은 불량을 개선할 수 있다. 또한, 많은 노즐을 사용하여 잉크를 토출함으로써 프린팅 완료 시간을 단축시킬 수 있다.

본 발명은 표시 장치 및 이를 포함하는 다양한 장치 및 시스템에 적용될 수 있다. 따라서 본 발명은 휴대폰, 스마트 폰, PDA, PMP, 디지털 카메라, 캠코더, PC, 서버 컴퓨터, 워크스테이션, 노트북, 디지털 TV, 셋-탑 박스, 음악 재생기, 휴대용 게임 콘솔, 네비게이션 시스템, 스마트 카드, 프린터 등과 같은 다양한 전자 기기에 유용하게 이용될 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범상에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 것이다.

100 : 프린팅 헤드 200 : 구동부
210 : 구동 회로부 220 : 연성회로기판
230 : 인쇄회로기판 300 : 제어부
400 : 잉크젯 프린터 장치 500 : 대상 기판
510: 기판 520: 반도체층
530: 게이트 전극 540: 소스 전극
550: 드레인 전극 575 : 평탄화막
580 : 제1 발광 전극 610 : 발광층
620 : 제2 발광 전극
141, 141a, 141b, 141c, 141_1, 141_2 : 노즐

Claims

대상 기판에 매트릭스 형태로 배열된 화소들에 잉크를 프린팅하는 복수의 노즐들을 포함하는 프린팅 헤드;
상기 프린팅 헤드를 스캔 방향인 y 방향과 교차하는 x 방향으로 이동하여 상기 복수의 노즐을 가장 많이 사용할 수 있는 최적 위치를 결정하는 제어부; 및
상기 프린팅 헤드를 상기 최적 위치로 이동하고, 상기 최적 위치에서 상기 y 방향을 따라서 상기 프린팅 헤드를 이동하는 구동부를 포함하고,
상기 제어부는 상기 프린팅 헤드의 x 방향 길이에 대응하여 상기 대상 기판의 x 방향으로 배열된 n 개의 화소들을 화소 그룹으로 설정하고, 상기 화소 그룹 중 제1 화소의 x 방향 길이 내에 상기 프린팅 헤드의 최적 위치를 결정하며, 상기 프린팅 헤드의 제1 노즐의 단부와 상기 화소 그룹의 제1 화소의 단부를 정렬하여 초기 위치로 설정하고, 상기 프린팅 헤드를 상기 제1 화소의 x 방향 길이에 대해 설정된 기준 쉬프트 값을 이용하여 상기 프린팅 헤드의 최적 위치를 결정하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 장치.
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제1항에 있어서, 상기 제어부는
상기 제1 화소의 x 방향 길이를 상기 기준 쉬프트 값으로 나눈 쉬프트 위치로 순차적으로 이동하면서 상기 화소 그룹의 화소들과 매칭되는 상기 프린팅 헤드의 노즐 개수를 산출하고,
상기 쉬프트 위치 별로 산출된 상기 프린팅 헤드의 노즐 개수가 가장 큰 쉬프트 위치를 상기 최적 위치로 결정하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 장치.
제4항에 있어서, 상기 쉬프트 위치는 상기 제1 화소의 x 방향 길이 내에 존재하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 장치.
제1항에 있어서, 상기 기준 쉬프트 값은
상기 노즐로부터 토출된 잉크의 지름 보다 크고 상기 노즐간의 간격보다 작은 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 장치.
제1항에 있어서, 상기 기준 쉬프트 값은 다음의 식과 같은 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 장치:
Droplet의 지름 ± k1 ≤ 기준 쉬프트 값 ≤ 노즐간 간격 ± k2
여기서, Droplet은 상기 노즐로부터 토출되는 잉크이고, 상기 k1 및 k2 는 실험치이다.
제1항에 있어서, 상기 잉크는 유기 발광 표시 장치의 제조 공정에 사용되는 발광층인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 장치.
제8항에 있어서, 상기 발광층은 정공 주입층(hole injection layer), 정공 수송층(hole transport layer), 전자 수송층(electron transport layer), 유기 발광층 및 전자 주입층(electron injection layer)을 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 장치.
제1항에 있어서, 상기 잉크는 액정 표시 장치의 제조 공정에 사용되는 컬러 필터층인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 장치.
대상 기판에 매트릭스 형태로 배열된 화소들에 잉크를 프린팅하는 복수의 노즐들을 포함하는 프린팅 헤드를 포함하는 잉크젯 프린터 장치의 구동 방법에서,
상기 프린팅 헤드를 스캔 방향인 y 방향과 교차하는 x 방향으로 이동하여 상기 복수의 노즐을 가장 많이 사용할 수 있는 최적 위치를 결정하는 단계;
상기 프린팅 헤드를 상기 최적 위치로 이동하는 단계; 및
상기 최적 위치에서 상기 y 방향을 따라서 상기 대상 기판의 상기 화소들에 잉크를 프린팅하는 단계를 포함하고,
상기 프린팅 헤드의 x 방향 길이에 대응하여 상기 대상 기판의 x 방향으로 배열된 n 개의 화소들을 화소 그룹으로 설정하는 단계;
상기 화소 그룹 중 제1 화소의 x 방향 길이 내에 상기 프린팅 헤드의 최적 위치를 결정하는 단계;
상기 프린팅 헤드의 제1 노즐의 단부와 상기 화소 그룹의 제1 화소의 단부를 정렬하여 초기 위치로 설정하는 단계; 및
상기 프린팅 헤드를 상기 제1 화소의 x 방향 길이에 대해 설정된 기준 쉬프트 값을 이용하여 상기 프린팅 헤드의 최적 위치를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 장치의 구동 방법.
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제11항에 있어서,
상기 제1 화소의 x 방향 길이를 상기 기준 쉬프트 값으로 나눈 쉬프트 위치로 순차적으로 이동하면서 상기 화소 그룹의 화소들과 매칭되는 상기 프린팅 헤드의 노즐 개수를 산출하는 단계; 및
상기 쉬프트 위치 별로 산출된 상기 프린팅 헤드의 노즐 개수가 가장 큰 쉬프트 위치를 상기 최적 위치로 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 장치의 구동 방법.
제14항에 있어서, 상기 쉬프트 위치는 상기 제1 화소의 x 방향 길이 내에 존재하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 장치의 구동 방법.
제11항에 있어서, 상기 기준 쉬프트 값은
상기 노즐로부터 토출된 잉크의 지름 보다 크고 상기 노즐간의 간격보다 작은 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 장치의 구동 방법.
제11항에 있어서, 상기 기준 쉬프트 값은 다음의 식과 같은 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 장치의 구동 방법:
Droplet의 지름 ± k1 ≤ 기준 쉬프트 값 ≤ 노즐간 간격 ± k2
여기서, Droplet은 상기 노즐로부터 토출되는 잉크이고, 상기 k1 및 k2 는 실험치이다.
제11항에 있어서, 상기 잉크는 유기 발광 표시 장치의 화소 정의막에 의해 정의된 개구 내의 발광층인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 장치의 구동 방법.
제18항에 있어서, 상기 발광층은 정공 주입층(hole injection layer), 정공 수송층(hole transport layer), 전자 수송층(electron transport layer), 유기 발광층 및 전자 주입층(electron injection layer)을 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 장치의 구동 방법.
제11항에 있어서, 상기 잉크는 액정 표시 장치의 컬러 필터 기판 상의 컬러 필터층인 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린터 장치의 구동 방법.