KR20070042272A - Ｒｇｂ 패턴 형성용 질소 인클루저 및 질소가스 회수방법 - Google Patents

Ｒｇｂ 패턴 형성용 질소 인클루저 및 질소가스 회수방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 RGB 패턴 형성용 질소 인클루저 및 질소가스 회수방법에 관한 것으로서, 본 발명에 의한 RGB 패턴 형성용 질소 인클루저는 기판 적재대 및 잉크젯 헤드가 내장된 하우징; 상기 하우징 내부에 질소(N2)가스를 공급하는 질소공급기; 공급된 상기 질소가스의 파티클을 필터링하고, 상기 질소가스의 라미나 플로우(larmina flow)를 형성하여 필터; 상기 하우징 내부의 유체를 흡입하여 배출하는 배기관; 및 상기 유체로부터 질소가스를 회수하여 상기 하우징에 재 공급하는 회수관;을 포함하여 이루어지며, 또한 상기 회수관에는 상기 유체에 포함되어 있는 잉크 용매를 필터링하기 위한 용매필터가 구비되며, 이 경우 상기 용매필터의 교체 또는 수리시에 상기 유체가 우회하는 바이패스관;이 더 부가될 수 있다.
본 발명에 따르면 질소가스를 회수하여 재사용할 수 있을 뿐만 아니라 배출가스에 포함되어 있는 용매를 필터링함으로써 재사용하는 고순도의 질소가스를 회수할 수 있으며, 재사용가스에 포함되어 있는 산소나 수증기를 체크함으로써 공정상 불량을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
RGB 패턴. 질소 인클루저. 재사용. 필터. 캐핑 스테이션.

Description

ＲＧＢ 패턴 형성용 질소 인클루저 및 질소가스 회수방법{Nitrogen enclosure for forming RGB pattern and method for recovering nitrogen gas}
도 1은 본 발명에 따른 RGB 패턴 형성용 질소 인클루저의 개략도를 나타낸 것이다.
**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**
10: 하우징 11: 기판 적재대
12: 노즐 13, 14: 센서
15: 배플 20: 질소공급기
30: 필터 40: 배기관
43: 에어 블로워 50: 회수관
51: 용매필터 51a: 칠러
52: 바이패스관 53: 에어블로워
54: 열교환기 55: 센서
61: 호퍼 62: 유입관
63: 밀폐용기 64: 가스배출관
65: 가스배출수단
본 발명은 RGB 패턴 형성용 질소 인클루저 및 질소가스 회수방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고순도의 질소가스를 회수하여 재사용할 수 있는 RGB 패턴 형성용 질소 인클루저 및 질소가스 회수방법에 관한 것이다.
최근 정보 통신 기술의 비약적인 발전과 시장의 팽창에 따라 디스플레이 소자로 평판표시소자(Flat Panel Display)가 각광받고 있다. 이러한 평판표시소자로는 액정 표시소자(Liquid Crystal Display), 플라즈마 디스플레이 소자(Plasma Display Panel), 유기 발광 소자(Organic Light Emitting Diodes) 등이 대표적이다.
그 중에서 유기발광소자는 빠른 응답속도, 기존의 액정표시소자보다 낮은 소비 전력, 경량성, 별도의 백라이트(back light) 장치가 필요 없어서 초 박형으로 만들 수 있는 점, 고휘도 등의 매우 좋은 장점을 가지고 있어서 차세대 디스플레이 소자로서 각광받고 있다.
이러한 유기발광소자는 기판 위에 양극 막, 유기 박막, 음극 막을 순서대로 입히고, 양극과 음극 사이에 전압을 걸어줌으로써 적당한 에너지의 차이가 유기 박막에 형성되어 스스로 발광하는 원리이다. 즉, 주입되는 전자와 정공(hole)이 재결합하며 남는 여기 에너지가 빛으로 발생하는 것이다. 이때 유기 물질의 도판트의 양에 따라 발생하는 빛의 파장을 조절할 수 있으므로 풀 칼라(full color)의 구현이 가능하다.
유기발광소자의 자세한 구조는 기판상에 양극(anode), 정공 주입층(hole injection layer), 정공 운송층(hole transfer layer), 발광층(emitting layer), 전자 운송층(eletron transfer layer), 전자 주입층(eletron injection layer), 음극(cathode)이 순서대로 적층되어 형성된다. 여기에서 양극으로는 면저항이 작고 투과성이 좋은 ITO(Indium Tin Oxide)이 주로 사용된다. 그리고 유기 박막은 발광 효율을 높이기 위하여 정공 주입층, 정공 운송층, 발광층, 전자 운송층, 전자 주입층의 다층으로 구성되며, 발광층으로 사용되는 유기물질은 Alq3, TPD, PBD, m-MTDATA, TCTA 등이다. 또한, 음극으로는 LiF-Al 금속막이 사용된다. 그리고 유기 박막이 공기 중의 수분과 산소에 매우 약하므로 소자의 수명(life time)을 증가시키기 위해 봉합하는 봉지막이 최상부에 형성된다.
현재까지 개발된 유기박막형성 방법에는 진공증착법(Vacuum Deposition Method), 스퍼터링(sputtering)법, 이온빔 증착(Ion-beam Deposition)법, Pulsed-laser 증착법, 분자선 증착법, 화학기상증착법, 스핀코터(spin coater)및 잉크젯(Ink jet) 방식 등이 있다.
상기 잉크젯 방식에 의한 종래의 RGB 패턴 형성은 일반적으로 질소 인클로저(Enclosure)에서 공정이 수행된다.
상기 질소 인클로저는 하우징 내에 질소(N2)가스의 라미나 플로우(larmina flow)가 형성된 하우징을 일컫는다. 상기 질소 인클로저의 내부에서 액상인 잉크를 잉크젯 모듈 헤드의 노즐로 분사하여 패턴을 형성하는 것이다. 이와 같이 하우징 내에 질소가스의 라미나 플로우를 형성하는 것은 액상의 잉크와 하우징 내부의 공기 중에 포함되어 있는 산소(O2) 및 수증기(H2O)와의 접촉을 방지하고자 상기 산소 및 수증기의 농도(ppm)을 낮추기 위함과 동시에 인체에 유해한 유기용매를 배출하기 위함이다. 한편으로는 패터닝의 정밀도를 향상시키기 위함이기도 하다.
따라서 종래의 질소 인클로저는 계속하여 고순도의 질소가스를 공급하여야 하므로 질소가스의 소비가 매우 많은 문제점이 있었다. 뿐만 아니라 패터닝 공정이 어떠한 이유로 잠시 중지되는 경우에 액상의 잉크가 하우징 내부로 떨어져 작업환경을 악화시키는 문제점도 있었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 고순도의 질소가스를 회수하여 재사용할 수 있는 RGB 패턴 형성용 질소 인클루저 및 질소가스 회수방법을 제공함에 있다.
위와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 의한 RGB 패턴 형성용 질소 인클루저는 기판 적재대 및 잉크젯 헤드가 내장된 하우징; 상기 하우징 내부 에 질소(N2)가스를 공급하는 질소공급기; 공급된 상기 질소가스의 파티클을 필터링하고, 상기 질소가스의 라미나 플로우(larmina flow)를 형성하여 필터; 상기 하우징 내부의 유체를 흡입하여 배출하는 배기관; 및 상기 유체로부터 질소가스를 회수하여 상기 하우징에 재 공급하는 회수관;을 포함하여 이루어진다.
또한 상기 하우징에는 그의 하부에 형성되어 상기 유체가 통과하여 배출되는 배플;과 O2 농도 측정 센서 및 잉크용매 농도 측정 센서;가 더 부가되는 것이 바람직하다.
또한 상기 회수관에는 상기 유체에 포함되어 있는 잉크 용매를 필터링하기 위하여 상기 회수관 내부로 착탈가능하게 결합하는 냉매유로; 및 상기 냉매유로에 냉각용매를 공급하는 칠러(chiller);를 포함하여 이루어지는 용매필터가 구비되며, 이 경우 상기 용매필터의 교체 또는 수리시에 상기 유체가 우회하는 바이패스관;이 더 부가될 수 있다.
또한, 상기 회수관에는 회수된 상기 질소가스를 냉각하는 열교환기;O2 및 H2O의 농도를 측정하는 센서가 더 부가되는 것이 바람직하다.
특히 상기 질소 인클로저는, 공정 휴면 중 상기 잉크젯 헤드의 노즐로부터 떨어지는 잉크를 수거할 수 있도록 호퍼, 밀폐용기 및 가스배출수단을 포함하여 이루어지는 캐핑 스테이션이 더 부가되는 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 질소가스의 라미나 플로우(larmina flow)를 형성하면서 잉크젯 프린팅하여 RGB 패턴을 형성하는 질소인클루저의 질소가스 회수방법은 상기 질 소 인클루저 내부의 유체를 흡입하여 배출하는 단계; 배출된 상기 유체로부터 잉크용매를 필터링하는 단계; 필터링된 유체를 냉각하는 단계; 및 냉각된 유체를 상기 질소 인클루저에 재공급하는 단계;를 포함하여 이루어진다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예의 구성 및 작용을 구체적으로 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 의한 RGB 패턴 형성용 질소 인클루저는 하우징(10), 질소공급기(20), 배플(15), 배기관(40), 회수관(50), 캐핑 스테이션 등을 포함하여 이루어진다.
상기 하우징(10)은 그 내부에 기판 적재대(11) 및 잉크젯 헤드가 구비되어 있다.
상기 하우징(10)의 상부에는 필터(30)가 구비되어 있는데, 질소 공급기(20)로부터 공급받은 질소가스는 상기 필터(30)를 통과하면서 파티클을 필터링 함과 동시에 질소가스의 라미나 플로우를 형성하는 구성요소이다. 라미나 플로우를 형성하기 위하여 예를 들어 플레이트에 다수개의 슬롯이 형성된 배플이 포함될 수 있다.
위와 같은 방법으로 질소가스의 라미나 플로우가 형성된 분위기에서 잉크젯 헤드의 노즐(12)를 이용하여 기판(1)에 RGB를 패터닝한다.
이러한 패터닝 공정 중에도 라미나 플로우를 유지하기 위하여 상기 하우징(10)의 내부를 펌핑(pumping)하여야 한다. 즉, 에어 블로우(43, 53)를 통해 상기 하우징(10) 내부의 유체를 배기해야 라미나 플로우가 유지된다.
배기관(40)은 펌핑에 의해 상기 하우징(10) 내부의 유체를 배출한다.
에어 블로워(43) 및 배기관(40)을 통해 배기될 때, 이로부터 라미나 플로우가 영향받지 않도록 상기 하우징(10)의 하부에는 배플(15)이 형성되어 있다.
회수관(50)은 상기 배기관(40)과 분기되어 상기 유체로부터 고순도의 질소가스를 회수하여 재사용하도록 하는 구성요소이다.
이를 구체적으로 설명하면, 상기 회수관(50)에는 에어블로워(53), 잉크용매필터(51), 열교환기(54), 산소 및 수증기 농도를 측정하는 센서(55)를 포함하여 이루어진다.
상기 에어블로워(53)는 상기 유체를 회수관(50)을 통해 배기하기 위한 구성이다.
상기 잉크용매필터(51)는 상기 유체에 포함되어 있는 잉크용매를 필터링하기 위한 구성이다. 상기 하우징(10) 내부에서 펌핑되어 이송되는 유체에는 재사용하고자 하는 질소가스 이외에도 패터닝하기 위하여 필요한 잉크용매가 다량 포함되어 있을 수밖에 없다. 따라서 상기 잉크용매를 제거해야만 재사용할 수 있는 고순도의 질소가스를 얻을 수 있는 것이다.
상기 잉크용매필터(51)는 상기 질소가스와 잉크용매의 응축점이 다르다는 점을 이용하여 필터링하는 것으로서, 구체적으로는 프레온가스 등의 냉각용매를 공급하는 칠러(chiller, 51a) 및 냉매유로로 구성된다. 즉, 상기 회수관(50) 내부로 장착되어 상기 유체와 접할 수 있도록 형성된 냉매유로에 칠러(51a)로부터 공급된 냉매가 흐르도록 함으로써 상기 냉매유로의 표면에 상기 잉크용매가 응축되는 것이 다. 이와 같이 냉매유로의 표면에 잉크용매가 응축된 것을 외부로 배출시킬 수도 있고, 또는 주기적으로 교체함으로써 필터링할 수 있는 것이다. 물론 이와 같은 잉크용매필터의 구성은 일 실시예에 불과한 것이며, 이와 다른 필터를 사용할 수 있을 것이다.
상기 냉매유로를 주기적으로 교체하는 경우에는 그 동안에 상기 유체의 흐름이 차단되지 않도록 상기 냉매유로의 전후로 바이패스관(52)이 연결되어 있고, 그 흐름을 유도하는 밸브(56b, 56c, 56d)가 구비되어 있다.
또한 상기 용매필터(51)에 의해 잉크용매가 필터링된 고순도의 질소가스(유체)는 상기 하우징(10)의 공정 수행중에 얻은 고온을 가지고 있다. 이러한 고온의 질소가스가 재사용되는 것도 패터닝의 불량을 유발하기 때문에 상기 하우징(10)에 재사용(재주입)되기 전에 냉각시키는 열교환기(54)가 구비되어 있음을 알 수 있다. 상기 열교환기(54)는 공지의 수단이 적용 가능하다.
또한 상기 회수관(50)에는 상기 유체에 산소 및 수증기의 농도를 측정할 수 있는 센서가 더 구비되어 있다. 만약 산소 및 수증기가 다량 포함되어 있는 상태로 재사용된다면 상술한 바와 같은 문제가 있기 때문에 재사용하기 전에 이를 체크하는 것이다.
또한 상기 하우징(10)에는 산소 및 수증기의 농도를 감지하는 센서(13)와, 잉크용매의 농도를 감지하는 센서(14)가 구비된다. 이것은 작업자가 유지보수 등을 위하여 상기 하우징(10) 내부에 들어갈 필요가 있을 때, 작업자에게 위험을 경고하기 위한 수단이다.
특히, 본 발명에 의한 질소 인클루저에는 캐핑 스테이션(capping station)이 구비되어 있다. 상황에 따라 패터닝공정을 잠시 중단하여야 할 경우가 있는데 이러한 공정 휴면 중에 상기 잉크젯 헤드의 노즐(12)로부터 액상의 잉크가 상기 하우징(10)에 떨어지는 것은 작업환경을 악화시키는 작용을 한다. 따라서 이러한 공정 휴면 중에는 상기 노즐(12)로부터 떨어지는 잉크를 별도로 포집하여야 하는데, 상기 캐핑 스테이션이 이러한 역할을 한다. 그 구성을 살펴보면, 상기 캐핑 스테이션은 상기 노즐(12)로부터 떨어지는 잉크를 포집하는 호퍼(61)가 구비되며, 상기 호퍼(61)로 낙하하는 잉크는 유입관(62)을 통해 밀폐용기(63)로 수송된다. 또한 상기 밀폐용기(63)에 수용된 잉크(S)에는 질소가스도 포함되어 있는데, 이를 분리하기 위하여 기액분리수단 및 가스배출수단(65)이 마련된다. 상기 가스배출수단(65)은 일반적인 펌프에 의하여 펌핑할 수도 있고, 또는 인젝터를 적용할 수도 있다. 따라서 이와 같이 분리된 기체를 가스배출관(64)을 통해 배출하고 잉크만을 저장한다.
이하, 본 발명에 의한 RGB 패턴 형성용 질소 인클루저의 작용 및 질소가스 회수방법을 구체적으로 설명한다.
질소공급부(20)로부터 공급된 질소가스는 상기 필터(30)를 거치면서 파티클이 제거되고, 라미나 플로우를 형성하면서 상기 하우징(10)으로 공급된다. 또한 상기 라미나 플로우를 유지하기 위하여 상기 하우징(10) 내부에 존재하는 유체를 에어 블로워(43, 53)를 이용하여 배기관으로 펌핑한다. 이 때 라미나 플로우에 영향을 최소화하기 위하여 하우징(10)의 하부에 배플(15)을 형성한다.
이러한 질소가스의 라미나 플로우가 형성된 분위기에서 잉크젯 헤드의 노즐(12)를 이용하여 기판(1)에 RGB 패턴을 형성한다.
또한 상기 배기관으로 배출되는 유체가 산소 및 수증기가 많이 포함되어 있는 경우에는 곧 바로 외부로 배출하며, 재사용이 가능한 유체의 경우에는 밸브(41, 42, 56a)에 의하여 회수관(50)으로 이송되도록 제어한다.
상기 회수관(50)으로 이송되는 상기 유체는 상기 잉크용매필터(51)를 거치면서 상기 잉크용매를 필터링하며, 이와 같이 필터링되어 얻어진 질소가스에 산소 및 수증기의 농도를 감지한다.
이와 같이 얻어진 고순도의 질소가스를 상기 하우징(10)에 재주입 전에 열교환기(54)를 거치도록 하여 냉각하는 것이다.
또한 상기 패터닝 공정의 휴면기간에는 상기 잉크가 분사되는 헤드의 노즐(12)을 호퍼(61)의 상부로 이송한다. 따라서 상기 노즐(12)로부터 낙하하는 잉크(S)는 상기 하우징(10)으로 떨어지지 아니하고 상기 호퍼(61)를 통해 밀폐용기(63)로 수송되며, 상기 밀폐용기(63)로부터 기액분리하여 가스를 배출한다.
본 발명에 따르면 질소가스를 회수하여 재사용할 수 있기 때문에 질소가스의 사용을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
특히, 배출가스에 포함되어 있는 용매를 필터링함으로써 재사용하는 고순도의 질소가스를 회수할 수 있는 것이다.
또한 재사용가스에 포함되어 있는 산소나 수증기를 체크함으로써 공정상 불량을 감소시킬 수 있다.
이와 더불어 하우징의 산소 및 잉크용매의 농도를 측정하여 경고하고, 또한 공정의 휴면기간에 액화된 잉크를 별도로 수거함으로써 작업환경의 악화를 방지할 수 있다.

Claims (12)

  1. 기판 적재대 및 잉크젯 헤드가 내장된 하우징;
    상기 하우징 내부에 질소(N2)가스를 공급하는 질소공급기;
    공급된 상기 질소가스의 파티클을 필터링하고, 상기 질소가스의 라미나 플로우(larmina flow)를 형성하여 필터;
    상기 하우징 내부의 유체를 흡입하여 배출하는 배기관; 및
    상기 유체로부터 질소가스를 회수하여 상기 하우징에 재 공급하는 회수관;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 RGB 패턴 형성용 질소 인클루저.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징의 하부에는 상기 유체가 통과하여 배출되는 배플;이 더 부가되는 것을 특징으로 하는 RGB 패턴 형성용 질소 인클루저.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 회수관에는 상기 유체에 포함되어 있는 잉크 용매를 필터링하는 용매필터;가 더 부가되는 것을 특징으로 하는 RGB 패턴 형성용 질소 인클루저.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 용매필터는,
    상기 회수관 내부로 착탈가능하게 결합하는 냉매유로; 및
    상기 냉매유로에 냉각용매를 공급하는 칠러(chiller);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 RGB 패턴 형성용 질소 인클루저.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 회수관에는 상기 용매 필터를 우회하는 바이패스관;이 더 부가되는 것을 특징으로 하는 RGB 패턴 형성용 질소 인클루저.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 회수관에는 회수된 상기 질소가스를 냉각하는 열교환기;가 더 부가되는 것을 특징으로 하는 RGB 패턴 형성용 질소 인클루저.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 회수관에는, O2 및 H2O의 농도를 측정하는 센서가 더 부가되는 것을 특징으로 하는 RGB 패턴 형성용 질소 인클루저.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징 내부에는 O2 농도 측정 센서 및 잉크용매 농도 측정 센서를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 RGB 패턴 형성용 질소 인클루저.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 질소 인클로저는,
    공정 휴면 중 상기 잉크젯 헤드의 노즐로부터 떨어지는 잉크를 포집하는 캐핑 스테이션(capping station);이 더 부가되는 것을 특징으로 하는 RGB 패턴 형성용 질소 인클루저.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 캐핑 스테이션은,
    상기 노즐로부터 떨어지는 잉크를 포집하는 호퍼;
    상기 호퍼를 통해 유입되는 잉크를 저장하는 밀폐용기; 및
    상기 밀폐용기로부터 가스를 분리하여 배출시키는 가스배출수단;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 RGB 패턴 형성용 질소 인클루저.
  11. 질소가스의 라미나 플로우(larmina flow)를 형성하면서 잉크젯 프린팅하여 RGB 패턴을 형성하는 질소인클루저의 질소가스 회수방법에 있어서,
    상기 질소 인클루저 내부의 유체를 흡입하여 배출하는 단계;
    배출된 상기 유체로부터 잉크용매를 필터링하는 단계;
    필터링된 유체를 냉각하는 단계; 및
    냉각된 유체를 상기 질소 인클루저에 재공급하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 질소가스 회수방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 질소가스 회수방법은,
    O2 및 H2O의 농도를 측정하는 단계;를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 질소가스 회수방법.
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