KR20070057479A - 잉크젯 패터닝 장비의 프린트 헤드 노즐 및 기판 정렬장치및 방법 - Google Patents

잉크젯 패터닝 장비의 프린트 헤드 노즐 및 기판 정렬장치및 방법 Download PDF

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KR20070057479A
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Abstract

본 발명은 잉크젯 인쇄방식을 응용하여 디스플레이 패널의 제작에 사용되는 잉크젯 패터닝 장비의 프린트 헤드 노즐과 기판을 정렬하기 위한 장치에 있어서, 상기 기판 및 상기 노즐 사이에 위치하여, 상기 기준마크(Fiducial Mark)와 상기 노즐의 상을 90도 방향으로 반사시키는 프리즘과, 상기 기판 및 상기 노즐의 상이 동일 방향으로 반사되도록 상기 프리즘을 상하 90도 회전시키는 회전모터와, 상기 프리즘 및 상기 회전모터를 장착하는 리플렉터본체로 구성되는 리플렉터와; 상기 회전모터의 회전에 따라 상기 프리즘에 반사된 상기 기판의 기준마크와 상기 프린터 헤드 노즐을 촬영하는 CCD렌즈와, 상기 CCD렌즈로부터 촬영된 상기 기준마크와 상기 노즐의 이미지를 외부로 전송하는 전송수단과, 상기 CCD렌즈 및 상기 전송수단을 장착하는 카메라본체로 구성되는 카메라와; 상기 리플렉터와 상기 카메라를 장착하는 결합수단과; 상기 결합수단을 장착하고, 상기 리플렉터의 프리즘이 상기 기판 및 상기 노즐 사이에 위치하도록 상기 결합수단을 전/후 및 좌/우로 이동시키는 이송수단; 상기 카메라가 촬영한 상기 기준마크와 상기 노즐의 이미지로부터 오차를 계산하고, 정렬값을 산출하여 상기 프린트 헤드를 상기 정렬값만큼 이동시키도록 상기 프린트 헤드의 구동수단으로 제어신호를 인가하며, 상기 기준마크와 상기 노즐이 정렬되면 상기 결합수단을 상기 기준마크와 상기 노즐 사이로부터 제거하도록 상기 이송수단으로 제어신호를 인가하는 제어부;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 잉크젯 패터닝 장비의 프린트 헤드 노즐 및 기판 정렬장치 및 이를 이용 한 정렬방법을 제공한다.
잉크젯 패터닝 장비, 프린트헤드노즐, 기판, 정렬장치

Description

잉크젯 패터닝 장비의 프린트 헤드 노즐 및 기판 정렬장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR ALIGNING PRINT HEAD NOZZLE AND SUBSTRATE FOR INK-JET PATTERNING DEVICE}
도 1은 종래기술에 따른 잉크젯 패터닝 장비의 노즐 기판 정렬 장치의 측단면도,
도 2는 본 발명에 따른 잉크젯 패터닝 장비의 프린트 헤드 노즐 및 기판 정렬장치의 블록구성도,
도 3은 본 발명에 따른 잉크젯 패터닝 장비의 프린트 헤드 노즐 및 기판 정렬장치가 장착된 잉크젯 패터닝 장비의 개략적인 사시도,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 잉크젯 패터닝 장비의 프린트 헤드 노즐 및 기판 정렬장치의 정단면도,
도 5는 도 4의 잉크젯 패터닝 장비의 프린트 헤드 노즐 및 기판 정렬장치의 카메라 및 리플렉터의 측단면도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100: 정렬장치 110: 제어부
120: 리플렉터 121: 프리즘
123: 회전모터 125: 리플렉터본체
130: 카메라 131: CCD렌즈
133: 카메라본체 135: 이미지전송수단
140: 결합수단 150: 이송수단
160: 정렬보상수단 161: 인터페로메터
163, 165: 반사지그 170: 정렬보상카메라
200: 잉크젯 패터닝 장비 210: 프린트 헤드
211: 노즐 220: 기판로딩블록
230: 기판 240: 브릿지
250: 클리닝툴 260: 레일
270: 스테이지 280: 정반
본 발명은 잉크젯 인쇄방식을 응용하여 디스플레이 패널의 제작에 사용되는 잉크젯 패터닝 장비에 관한 것으로서, 특히 잉크젯 패터닝 장비의 프린트 헤드 노즐과 기판을 정렬하기 위한 장치 및 그 정렬방법에 관한 것이다.
잉크젯 패터닝 장비(Ink-jet Patterning Device)는 잉크젯 인쇄 방식을 디스 플레이 패널(Display Panel) 제작공정에 적용하기 위한 잉크젯 컬러 패터닝(Ink-Jet Color Patterning) 및 PI(Polyimide)막 생성장치를 말한다.
잉크젯 장비는 컬러 패턴을 매우 정밀하게 도포를 할 수 있고 증착공정 중 물리적인 접촉이 없으므로 소재에 손상이 없어 생산성 향상 및 대면적화에도 우수하다.
따라서 잉크젯 장비는 그 응용분야가 매우 광범위하여 LCD C/F, BM, PDP(Plasma Display Panel)의 형광막, OLED(Organic LED, 유기발광다이오드)의 고분자 및 FED(Field Emission Display, 전계방출디스플레이)의 형광 Layer 형성, 셀(Cell) 공정의 액정 도포 등의 디스플레이 분야뿐만 아니라 반도체 패키지(CSP/BGA, Chip Scaled Package/Ball Grid Array)용 범프(Bump) 형성, 광소자용 웨이브가이드(Waveguide), 치과치료 등의 메디컬응용, DNA 칩 제조 등의 분야에서 활용되어질 수 있다.
잉크젯 패터닝 장비의 프린트 헤드 노즐 및 기판 정렬장치는 프린트헤드(Print Head)에 구비되는 다수의 노즐(Nozzle)들을 디스플레이 패널의 기준마크(Fiducial Mark)들과 일치시킴으로써 토출되는 잉크를 원하는 위치에 정확하고 정밀하게 도포할 수 있도록 하는 장치이다.
잉크젯 패터닝 작업은 고도의 정밀도를 요구하므로 프린트 헤드의 노즐에서 분사된 잉크 액적(Ink Drop)이 기판 상의 전극 위로 형성된 폴리이미드 뱅크 사이의 공간에 정확히 안착되어 타 색의 잉크와 겹치지 않도록 하여야 한다.
그러나 종래의 잉크젯 패터닝 장비에서는 노즐의 중심이 기판에 형성되는 뱅 크 사이의 화소 중심에 정확히 사전 정렬되도록 하는 기능이 구비되지 않아서 하나의 화소에 대한 인쇄 위치 오류는 전체 화소에 대한 동일한 차이만큼의 계속적 오류를 가져오는 문제점이 있었다.
따라서 종래기술은 헤드의 노즐과 기판에 형성된 뱅크 사이의 화소 중심을 정렬하기 위해 실제 전극이 형성된 작업 기판에 인쇄하기 전에 뱅크만 형성된 더미기판을 사용하여 시험 인쇄를 실시하는 방법을 사용하였다.
즉, 더미기판에 시험 인쇄를 실시하여 더미기판에 형성된 인쇄 패턴을 현미경 등으로 정확히 관찰한 뒤 X, Y축으로의 보정 값인 dX, dY 값을 결정하고, 이 보정값을 반영하여 작업 스테이지나 헤드의 위치를 수정하였다.
그 결과 더미기판에 인쇄 패턴이 정확하면 실제 작업 기판을 이용하여 잉크젯 인쇄 공정을 실시하고, 차이가 있으면 같은 방법으로 보정을 다시 수행하게 된다.
그러나 이러한 종래의 방식은 더미기판을 이용하여 수동 보정을 하므로 작업이 불편하고, 또한 보정된 값으로 인쇄를 해도 실제 작업 기판에서는 화소 중심에서 다소 벗어난 위치에 잉크막이 형성될 수 있다는 문제가 있으며, 헤드에서 초기 토출이 불안정하여 기판에 형성되는 인쇄 패턴이 명확하지 않은 경우에는 보정값을 정하는 데 더욱 어려움이 있고, 많은 시간이 소요되는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 대한민국특허출원 제84465호(2005.06.01 공개)인 '잉크젯 패터닝 장비의 노즐 기판 정렬 방법 및 장치(이하 '선행기술'이라 함)'에는 더미기판을 이용한 시험 인쇄 없이, 실제 작업 기판을 통해 해드의 위치 나 기판의 위치를 보정하여 직접 인쇄 작업을 실시할 수 있는 잉크젯 패터닝 장비의 노즐 기판 정렬 방법 및 장치가 개시되어 있다.
그러나 선행기술은 작업테이블(20)의 하부에 기판(30)의 기준마크와 프린트 헤드 노즐(63)의 정렬을 하기 위한 관찰영역의 확보를 위해 특정한 홀(Hole)을 가공한 관찰창(50)을 구비하고 있다.
따라서 선행기술에 따른 정렬방법 및 장치를 적용하는 경우에, 기판(30)이 광투과성 재질이 아닌 경우에는 정렬여부를 관찰할 수 없는 문제점이 있다.
또한, 잉크젯 도포과정 중이나 도포과정 이후에 기판을 가열(Heating)하는 경우 기판의 전 영역에 대해서 균일한 온도 분포를 얻기 힘들어지므로 기판에 도포된 RGB컬러에 색 균일성을 보장하기 힘든 문제점이 있다.
따라서 상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 고도의 정밀도를 요구하는 잉크젯 패터닝 장비의 프린트 헤드 노즐과 기판의 뱅크패턴 내부의 원하는 위치에 정확하게 잉크를 도포하기 위한 잉크젯 패터닝 장비의 프린트 헤드 노즐 및 기판 정렬장치 및 방법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 기판의 전 영역에 걸쳐 균일한 온도분포를 구현하기 위한 잉크젯 패터닝 장비의 프린트 헤드 노즐 및 기판 정렬장치 및 방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 잉크젯 인쇄방식을 응용하여 디스플레이 패널의 제작에 사용되는 잉크젯 패터닝 장비의 프린트 헤드 노즐과 기판을 정렬하기 위한 장치에 있어서,
상기 기판 및 상기 노즐 사이에 위치하여, 상기 기준마크(Fiducial Mark)와 상기 노즐의 상을 90도 방향으로 반사시키는 프리즘과, 상기 기판 및 상기 노즐의 상이 동일 방향으로 반사되도록 상기 프리즘을 상하 90도 회전시키는 회전모터와, 상기 프리즘 및 상기 회전모터를 장착하는 리플렉터본체로 구성되는 리플렉터와;
상기 회전모터의 회전에 따라 상기 프리즘에 반사된 상기 기판의 기준마크와 상기 프린터 헤드 노즐을 촬영하는 CCD렌즈와, 상기 CCD렌즈로부터 촬영된 상기 기준마크와 상기 노즐의 이미지를 외부로 전송하는 전송수단과, 상기 CCD렌즈 및 상기 전송수단을 장착하는 카메라본체로 구성되는 카메라와;
상기 리플렉터와 상기 카메라를 장착하는 결합수단과;
상기 결합수단을 장착하고, 상기 리플렉터의 프리즘이 상기 기판 및 상기 노즐 사이에 위치하도록 상기 결합수단을 전/후 및 좌/우로 이동시키는 이송수단;
상기 카메라가 촬영한 상기 기준마크와 상기 노즐의 이미지로부터 오차를 계산하고, 정렬값을 산출하여 상기 프린트 헤드를 상기 정렬값만큼 이동시키도록 상기 프린트 헤드의 구동수단으로 제어신호를 인가하며, 상기 기준마크와 상기 노즐이 정렬되면 상기 결합수단을 상기 기준마크와 상기 노즐 사이로부터 제거하도록 상기 이송수단으로 제어신호를 인가하는 제어부;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하 는 잉크젯 패터닝 장비의 프린트 헤드 노즐 및 기판 정렬장치를 제공한다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 잉크젯 인쇄방식을 응용하여 디스플레이 패널의 제작에 사용되는 잉크젯 패터닝 장비의 프린트 헤드 노즐과 기판을 정렬하기 위한 장치에 있어서,
상기 기판 및 상기 노즐 사이에 위치하여, 상기 기준마크와 상기 노즐의 상을 90도 방향으로 각각 반사시키는 2개의 프리즘과, 상기 기판 및 상기 노즐의 상이 동일 방향으로 반사되도록 상기 프리즘을 상하 소정거리 이동시키는 실린더와, 상기 프리즘 및 상기 실린더를 장착하는 리플렉터본체로 구성되는 리플렉터와;
상기 회전모터의 회전에 따라 상기 프리즘에 반사된 상기 기판의 기준마크와 상기 프린터 헤드 노즐을 촬영하는 CCD렌즈와, 상기 CCD렌즈로부터 촬영된 상기 기준마크와 상기 노즐의 이미지를 외부로 전송하는 전송수단과, 상기 CCD렌즈 및 상기 전송수단을 장착하는 카메라본체로 구성되는 카메라와;
상기 리플렉터와 상기 카메라를 장착하는 결합수단과;
상기 결합수단을 장착하고, 상기 리플렉터의 프리즘이 상기 기판 및 상기 노즐 사이에 위치하도록 상기 결합수단을 전/후 및 좌/우로 이동시키는 이송수단;
상기 카메라가 촬영한 상기 기준마크와 상기 노즐의 이미지로부터 오차를 계산하고, 정렬값을 산출하여 상기 프린트 헤드를 상기 정렬값만큼 이동시키도록 상기 프린트 헤드의 구동수단으로 제어신호를 인가하며, 상기 기준마크와 상기 노즐이 정렬되면 상기 결합수단을 상기 기준마크와 상기 노즐 사이로부터 제거하도록 상기 이송수단으로 제어신호를 인가하는 제어부;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하 는 잉크젯 패터닝 장비의 프린트 헤드 노즐 및 기판 정렬장치를 제공한다.
또한, 본 발명에 따른 잉크젯 패터닝 장비의 프린트 헤드 노즐 및 기판 정렬장치에 있어서, 상기 프린트 헤드의 일측 적소에 하나 이상의 반사지그를 장착하고, 상기 반사지그와 신호를 송수신함으로써, 상기 기준마크와 상기 노즐이 정렬된 후, 상기 프린트 헤드의 상하 이동에 따른 위치오차를 측정하여, 측정된 오차만큼 상기 프린트 헤드를 보상하도록 상기 프린트 헤드의 구동수단으로 제어신호를 인가하는 인터페로메터(Interferometer)를 포함하여 구성되는 정렬보상수단;을 더 구비함이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 잉크젯 패터닝 장비의 프린트 헤드 노즐 및 기판 정렬장치에 있어서 상기 인터페로메터는, 상기 프린트 헤드의 상하 이동에 따른 위치오차를 측정하고, 측정한 위치오차 값을 상기 제어부로 전송하여, 상기 제어부로 하여금 상기 인터페로메터로부터 인가받은 상기 위치오차 값에 따라 상기 프린트 헤드를 보상하는 제어신호를 상기 프린트 헤드의 구동수단으로 인가하도록 함을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 잉크젯 패터닝 장비의 프린트 헤드 노즐 및 기판 정렬장치에 있어서, 상기 프린트 헤드의 일측 적소에 수직 하향으로 장착되어, 상기 프린트 헤드가 잉크토출 위치로 하향이동 한 후 상기 기준마크의 위치오차를 측정하여, 측정된 오차만큼 상기 프린트 헤드를 보상하도록 상기 제어부로 상기 측정한 위치오차값을 인가하는 정렬보상카메라;를 더 구비함이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 잉크젯 패터닝 장비의 프린트 헤드 노즐 및 기판 정렬 장치에 있어서 상기 정렬보상카메라는, 인쇄 작업 중 지속적으로 상기 프린트 헤드의 오차범위를 체크하고, 허용오차를 벗어나는 오차발생 시 상기 제어부로 오차값을 인가하여, 상기 제어부가 측정된 오차값으로부터 상기 프린트 헤드를 정렬하도록 하는 기능을 더 구비함을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 잉크젯 인쇄방식을 응용하여 디스플레이 패널의 제작에 사용되는 잉크젯 패터닝 장비의 프린트 헤드 노즐과 기판을 정렬하기 위한 방법에 있어서,
상기 프린트 헤드를 상기 기판 상에 초기정렬하는 단계와;
상기 프린트 헤드와 상기 기판 사이에 프리즘을 위치시키는 단계와;
상기 프리즘에 반사된 상기 프린트 헤드의 노즐 이미지를 촬영하는 단계와;
상기 프리즘을 90도 회전하여 상기 프리즘에 반사된 상기 기판의 기준마크 이미지를 촬영하는 단계와;
상기 노즐과 상기 기판의 기준마크의 이미지로부터 위치오차를 계산하고, 정렬값을 산출하는 단계와;
상기 산출된 정렬값에 따라 상기 프린트 헤드를 이동시키는 단계와;
상기 노즐과 상기 기준마크가 정렬되면 상기 프리즘을 제거하는 단계;로 이루어짐을 특징으로 하는 잉크젯 패터닝 장비의 프린트 헤드 노즐 및 기판 정렬방법을 제공한다.
또한, 본 발명에 따른 잉크젯 패터닝 장비의 프린트 헤드 노즐 및 기판 정렬방법에 있어서,
상기 프리즘을 제거한 후, 상기 프린트 헤드를 잉크 토출위치로 하향 이동시키는 단계와;
상기 프린트 헤드 이동시 발생하는 위치오차를 지속적으로 체크하는 단계와;
상기 프린트 헤드에 발생한 위치오차에 따라 상기 프린트 헤드를 상하 및 좌우로 이동시켜 위치오차를 보상하는 단계;를 더 구비함이 바람직하다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 2는 본 발명에 따른 잉크젯 패터닝 장비의 프린트 헤드 노즐 및 기판 정렬장치의 블록구성도이고, 도 3은 본 발명에 따른 잉크젯 패터닝 장비의 프린트 헤드 노즐 및 기판 정렬장치가 장착된 잉크젯 패터닝 장비의 개략적인 사시도이며, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 잉크젯 패터닝 장비의 프린트 헤드 노즐 및 기판 정렬장치의 정단면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 잉크젯 패터닝 장비의 프린트 헤드 노즐 및 기판 정렬장치(100)는 제어부(110), 리플렉터(120), 카메라(130), 결합수단(140) 및 이송수단(150)으로 구성되며, 더욱 정밀한 정렬을 위하여 정렬보상수단(160) 및 정렬보상카메라(170)를 더 구비한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 잉크젯 패터닝 장비의 프린트 헤 드 노즐 및 기판 정렬장치(100)는 잉크젯 패터닝 장비(200)의 정반(280) 및 스테이지(270) 위에 구비되는 레일(260)을 따라 이동하는 기판로딩블록(220) 상의 기판(230)과 브릿지(240) 상에 결합되어 동작하는 프린트 헤드(210) 사이에 위치하여 정렬동작을 수행한다.
본 발명에 따른 잉크젯 패터닝 장비의 프린트 헤드 노즐 및 기판 정렬장치(100)는 클리닝툴(250)에 결합된 이송수단(150)에 의해 전/후(Y축) 및 좌/우(X축)로 이동함으로써 기판(230) 및 프린트 헤드(210) 사이에서 그 둘을 정렬시킨다.
도 5는 도 4의 잉크젯 패터닝 장비의 프린트 헤드 노즐 및 기판 정렬장치의 카메라 및 리플렉터의 측단면도로서, 도시된 바와 같이 리플렉터(120)는 기판(230) 및 노즐(211) 사이에 위치하여, 기판(230)의 기준마크(Fiducial Mark)와 노즐(211)의 상을 90도 방향으로 반사시켜 카메라(130)에서 촬영할 수 있도록 하는 프리즘(121), 기판(230)의 기준마크 및 노즐(211)의 상이 동일 방향으로 반사되도록 프리즘(121)을 상하 90도 회전시키는 회전모터(123) 및 프리즘(121)과 회전모터(123)를 장착하는 리플렉터본체(125)로 구성된다.
리플렉터(120)는 제어부(110)의 제어에 따라 노즐(211)의 상을 반사시키고, 이를 카메라(130)가 촬영하면 회전모터(123)를 90도 회전시켜 이번에는 프리즘(121)이 기판(230)의 기준마크의 상을 반사시켜 카메라(130)가 촬영할 수 있도록 한다.
한편, 본 발명에 따른 리플렉터(120)는 상부의 노즐(211)의 상을 반사하는 프리즘(121)과 하부의 기판(230)의 기준마크의 상을 각각 반사하는 프리즘(121)을 각각 한 개씩 구비하고, 회전모터(123) 대신에 두 개의 프리즘(121)을 좌/우로 소정거리 이동시켜 줄 수 있는 실린더(미도시함)로 구성될 수도 있다.
두 개의 프리즘과 이를 소정거리 이동시키는 실린더 또한 제어부(110)의 제어에 따라 순차적으로 노즐(211) 및 기판(230)의 기준마크의 상을 카메라(130)로 반사시켜준다.
카메라(130)는 프리즘(121)으로부터 반사되어 인가되는 노즐(211) 및 기판(230)상의 기준마크의 상을 촬영하여 이미지화 하고, 이를 제어부(110)로 인가한다.
이를 위하여, 카메라(130)는 기판(230)의 기준마크와 프린터 헤드 노즐(211)을 촬영하는 CCD렌즈(131), CCD렌즈(131)로부터 촬영된 기준마크와 노즐(211)의 이미지를 외부로 전송하는 전송수단(135) 및 CCD렌즈(131)와 전송수단(135)을 장착하는 카메라본체(133)로 구성된다.
리플렉터(120)와 카메라(130)는 정확한 각도로 기준마크와 노즐(211)을 반사시키고, 이를 촬영해야 하므로 결합수단(140)에 의하여 일체로 결합된다.
제어부(110)는 카메라(130)가 촬영한 기판(230)의 기준마크와 노즐(211)의 이미지로부터 오차를 계산하고, 정렬값을 산출한다.
정렬값은 노즐(211)과 기판(230)의 기준마크가 정렬하기 위해 프린트 헤드(210)가 이동해야 하는 거리 및 방향을 지시한다. 제어부(110)의 제어에 따라 프린트 헤드(210)의 구동수단은 프린트 헤드(210)를 정렬값 만큼 X축 및 Y축으로 틀어진 거리만큼 이동시킨다.
제어부(110)는 기준마크와 노즐(211)이 정렬되면 프린트 헤드(210)를 인쇄위치로 이동시키기 위해 이동수단(150)을 제어하여 결합수단(140) 및 결합수단(140)에 결합된 카메라(130)와 리플렉터(120)를 초기위치로 이동시킨다.
잉크젯 패터닝 장비(200)는 기판의 기준마크와 프린트 헤드 노즐(211) 부위와의 정렬 오차범위를 1㎛ 이내로 정렬하여야 기판의 뱅크(Bank)패턴 내부의 원하는 위치에 잉크를 정밀하게 도포할 수 있다.
상술한 바와 같이 이미지 촬상 및 오차범위 분석, 프린트 헤드(210)의 반복 조정을 통해 정렬이 원하는 오차범위 이내에서 완료되면 기판(230)과 이격되어 있는 프린트 헤드 노즐(211)을 인쇄가 가능한 위치까지 접근시켜야 하므로 수직 축(Z축)을 따라 프린트 헤드(210)가 이동한다.
따라서 본 발명에 따른 잉크젯 패터닝 장비의 프린트 헤드 노즐 및 기판 정렬장치(100)에 의한 기판(230)의 기준마크와 노즐(211)의 1차 정렬이 완료된 후에 프린트 헤드(210)가 인쇄위치로 수직 이동함에 따라 발생할 수 있는 오차를 보상한다.
이를 위하여 사용하는 정렬보상수단(160)으로서 레이저 인터페로메터(161)를 사용한다. 노즐(211)이 기판(230) 상부에 인쇄가 가능한 위치(0.1mm ~ 1.5mm)만큼 근접하면 수직이동에 따라 틀어진 위치를 측정하기 위해 프린트 헤드(210)의 구동수단(213)의 일측 및 프린트 헤드(210)의 일측면에 반사지그(Jig, 163, 165)를 설치하고, 브릿지(240)의 일측에 반사지그(163, 165)와 대응하는 인터페로메터(162)을 설치한다.
정렬보상수단(160)은 프린트 헤드(210)가 수직이동함에 따라 변경되는 위치를 메모리에 저장된 최초 정렬 위치를 기준으로 측정한 후, 오차거리를 보상할 보상값을 X축, Y축, Z축에 따라 산출한다. 한편, 정렬보상수단(160)은 최초 정렬 위치를 기준으로 한 오차거리만을 측정하고, 이를 제어부(110)에 인가하면 제어부(110)에서 보상값을 산출하여 프린트 헤드 구동수단(213)을 제어할 수도 있다.
또한, 본 발명에 따른 잉크젯 패터닝 장비의 프린트 헤드 노즐 및 기판 정렬장치(100)는 프린트 헤드(210)의 일측에 수직 하향으로 구비되는 정렬보상카메라(170)를 구비하여 프린트 헤드(210)가 잉크토출 위치로 하향이동 한 후 기준마크의 위치오차를 측정하여, 측정된 오차만큼 상기 프린트 헤드(210)를 보상하도록 제어부(110)로 측정한 오차값을 인가하도록 함으로서 더욱 정밀한 패터닝 공정을 수행하도록 한다.
상술한 본 발명에 따른 잉크젯 패터닝 장비의 프린트 헤드 노즐 및 기판 정렬방법을 정리하면, 먼저 프린트 헤드(210)를 기판(230) 상에 초기정렬(대략적인 정렬)하여 위치시킨 후, 이송수단(150)을 제어하여 프린트 헤드(210)와 기판(230) 사이에 프리즘(121)을 위치시킨다.
그리고 프리즘(121)에 반사된 프린트 헤드(210)의 노즐(211) 이미지를 촬영하고, 회전모터(123) 또는 실린더를 구동시켜 프리즘(121)을 90도 회전하여 프리즘(121)에 반사된 기판(230)의 기준마크 이미지를 촬영하도록 한다.
이에 따라 카메라(130)로부터 인가되는 노즐(211)과 기판(230)의 기준마크의 이미지로부터 위치오차를 계산하고, 정렬값을 산출하여, 산출된 정렬값에 따라 프 린트 헤드(210)를 이동시켜 정렬을 완료한다.
이후, 노즐(211)과 기준마크가 정렬되면 프린트 헤드(210)를 인쇄위치로 이동시키기 위해 이송수단(150)을 제어하여 프리즘(121)을 포함한 리플렉터(120) 및 카메라(130)를 노즐(211)과 기판(230) 사이에서 제거하여 원위치 시킨다.
프리즘(121)을 제거한 후, 프린트 헤드(210)를 잉크 토출위치로 하향 이동시키고, 프린트 헤드(210) 이동시 발생하는 위치오차를 레이저 인터페로메터(161)를 이용한 정렬보상수단(160)에 의해 지속적으로 체크한다.
그리고 최종적으로 프린트 헤드(210)에 발생한 위치오차에 따라 프린트 헤드(210)를 그 구동수단(213)을 제어하여 실시간 또는 최종 위치에서 상하 및 좌우 이동시켜 위치오차를 보상한다.
또한, 정렬보상카메라(170)를 이용하여 정렬보상수단(160)과 같이 최종 위치에서 프린트 헤드(210)를 최종 정렬할 수 있으며, 인쇄작업 공정 중에 지속적으로 오차를 허용범위 내에서 체크하여 정렬보상을 수행할 수 있다.
따라서 상술한 바와 같이 본 발명에 따른 잉크젯 패터닝 장비의 프린트 헤드 노즐 및 기판 정렬장치 및 정렬방법은 기판 및 기판로딩블록과 별도의 모듈로 구비하고, 제어부에 의한 전자동 제어됨으로써 잉크젯 패터닝 장비 및 잉크젯 패터닝 공정에 있어서 노즐 및 기판을 신속하고 정확하게 정렬할 수 있다.
한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예를 들어 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후 술하는 특허청구의 범위뿐 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상술한 바와 같이 본 발명은 기판로딩블록에 기판의 기준마크(Fiducial Mark)와 노즐의 이미지를 촬영하기 위해 히팅블록(Heating Block)에 관찰용 홀(Hole)을 가공할 필요가 없으므로 기판 전면에 걸쳐서 균일한 온도 분포를 유지할 수 있으며, 기판에 인쇄된 컬러패턴의 색 균일도도 향상시키는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 정렬장치를 기판의 상부에 별도의 모듈로 구비함으로써 기판의 크기 및 기판의 내부패턴 형상에 관계없이 기판로딩블록을 제작할 수 있으므로 잉크젯 패터닝 장비의 제작비 및 유지 관리비를 절감할 수 있다.

Claims (8)

  1. 잉크젯 인쇄방식을 응용하여 디스플레이 패널의 제작에 사용되는 잉크젯 패터닝 장비의 프린트 헤드 노즐과 기판을 정렬하기 위한 장치에 있어서,
    상기 기판 및 상기 노즐 사이에 위치하여, 상기 기준마크(Fiducial Mark)와 상기 노즐의 상을 90도 방향으로 반사시키는 프리즘과, 상기 기판 및 상기 노즐의 상이 동일 방향으로 반사되도록 상기 프리즘을 상하 90도 회전시키는 회전모터와, 상기 프리즘 및 상기 회전모터를 장착하는 리플렉터본체로 구성되는 리플렉터와;
    상기 회전모터의 회전에 따라 상기 프리즘에 반사된 상기 기판의 기준마크와 상기 프린터 헤드 노즐을 촬영하는 CCD렌즈와, 상기 CCD렌즈로부터 촬영된 상기 기준마크와 상기 노즐의 이미지를 외부로 전송하는 전송수단과, 상기 CCD렌즈 및 상기 전송수단을 장착하는 카메라본체로 구성되는 카메라와;
    상기 리플렉터와 상기 카메라를 장착하는 결합수단과;
    상기 결합수단을 장착하고, 상기 리플렉터의 프리즘이 상기 기판 및 상기 노즐 사이에 위치하도록 상기 결합수단을 전/후 및 좌/우로 이동시키는 이송수단;
    상기 카메라가 촬영한 상기 기준마크와 상기 노즐의 이미지로부터 오차를 계산하고, 정렬값을 산출하여 상기 프린트 헤드를 상기 정렬값만큼 이동시키도록 상기 프린트 헤드의 구동수단으로 제어신호를 인가하며, 상기 기준마크와 상기 노즐이 정렬되면 상기 결합수단을 상기 기준마크와 상기 노즐 사이로부터 제거하도록 상기 이송수단으로 제어신호를 인가하는 제어부;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하 는 잉크젯 패터닝 장비의 프린트 헤드 노즐 및 기판 정렬장치.
  2. 잉크젯 인쇄방식을 응용하여 디스플레이 패널의 제작에 사용되는 잉크젯 패터닝 장비의 프린트 헤드 노즐과 기판을 정렬하기 위한 장치에 있어서,
    상기 기판 및 상기 노즐 사이에 위치하여, 상기 기준마크와 상기 노즐의 상을 90도 방향으로 각각 반사시키는 2개의 프리즘과, 상기 기판 및 상기 노즐의 상이 동일 방향으로 반사되도록 상기 프리즘을 상하 소정거리 이동시키는 실린더와, 상기 프리즘 및 상기 실린더를 장착하는 리플렉터본체로 구성되는 리플렉터와;
    상기 회전모터의 회전에 따라 상기 프리즘에 반사된 상기 기판의 기준마크와 상기 프린터 헤드 노즐을 촬영하는 CCD렌즈와, 상기 CCD렌즈로부터 촬영된 상기 기준마크와 상기 노즐의 이미지를 외부로 전송하는 전송수단과, 상기 CCD렌즈 및 상기 전송수단을 장착하는 카메라본체로 구성되는 카메라와;
    상기 리플렉터와 상기 카메라를 장착하는 결합수단과;
    상기 결합수단을 장착하고, 상기 리플렉터의 프리즘이 상기 기판 및 상기 노즐 사이에 위치하도록 상기 결합수단을 전/후 및 좌/우로 이동시키는 이송수단;
    상기 카메라가 촬영한 상기 기준마크와 상기 노즐의 이미지로부터 오차를 계산하고, 정렬값을 산출하여 상기 프린트 헤드를 상기 정렬값만큼 이동시키도록 상기 프린트 헤드의 구동수단으로 제어신호를 인가하며, 상기 기준마크와 상기 노즐이 정렬되면 상기 결합수단을 상기 기준마크와 상기 노즐 사이로부터 제거하도록 상기 이송수단으로 제어신호를 인가하는 제어부;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 잉크젯 패터닝 장비의 프린트 헤드 노즐 및 기판 정렬장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 프린트 헤드의 일측 적소에 하나 이상의 반사지그를 장착하고, 상기 반사지그와 신호를 송수신함으로써, 상기 기준마크와 상기 노즐이 정렬된 후, 상기 프린트 헤드의 상하 이동에 따른 위치오차를 측정하여, 측정된 오차만큼 상기 프린트 헤드를 보상하도록 상기 프린트 헤드의 구동수단으로 제어신호를 인가하는 인터페로메터(Interferometer)를 포함하여 구성되는 정렬보상수단;을 더 구비함을 특징으로 하는 잉크젯 패터닝 장비의 프린트 헤드 노즐 및 기판 정렬장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 인터페로메터는,
    상기 프린트 헤드의 상하 이동에 따른 위치오차를 측정하고, 측정한 위치오차 값을 상기 제어부로 전송하여, 상기 제어부로 하여금 상기 인터페로메터로부터 인가받은 상기 위치오차 값에 따라 상기 프린트 헤드를 보상하는 제어신호를 상기 프린트 헤드의 구동수단으로 인가하도록 함을 특징으로 하는 잉크젯 패터닝 장비의 프린트 헤드 노즐 및 기판 정렬장치.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 프린트 헤드의 일측 적소에 하방으로 장착되어, 상기 프린트 헤드가 잉크토출 위치로 하향이동 한 후 상기 기준마크의 위치오차를 측정하여, 측정된 오차만큼 상기 프린트 헤드를 보상하도록 상기 제어부로 상기 측정한 위치오차값을 인가하는 정렬보상카메라;를 더 구비함을 특징으로 하는 잉크젯 패터닝 장비의 프린트 헤드 노즐 및 기판 정렬장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 정렬보상카메라는,
    인쇄 작업 중 지속적으로 상기 프린트 헤드의 오차범위를 체크하고, 허용오차를 벗어나는 오차발생 시 상기 제어부로 오차값을 인가하여, 상기 제어부가 측정된 오차값으로부터 상기 프린트 헤드를 정렬하도록 하는 기능을 더 구비함을 특징으로 하는 잉크젯 패터닝 장비의 프린트 헤드 노즐 및 기판 정렬장치.
  7. 잉크젯 인쇄방식을 응용하여 디스플레이 패널의 제작에 사용되는 잉크젯 패터닝 장비의 프린트 헤드 노즐과 기판을 정렬하기 위한 방법에 있어서,
    상기 프린트 헤드를 상기 기판 상에 초기정렬하는 단계와;
    상기 프린트 헤드와 상기 기판 사이에 프리즘을 위치시키는 단계와;
    상기 프리즘에 반사된 상기 프린트 헤드의 노즐 이미지를 촬영하는 단계와;
    상기 프리즘을 90도 회전하여 상기 프리즘에 반사된 상기 기판의 기준마크 이미지를 촬영하는 단계와;
    상기 노즐과 상기 기판의 기준마크의 이미지로부터 위치오차를 계산하고, 정렬값을 산출하는 단계와;
    상기 산출된 정렬값에 따라 상기 프린트 헤드를 이동시키는 단계와;
    상기 노즐과 상기 기준마크가 정렬되면 상기 프리즘을 제거하는 단계;로 이루어짐을 특징으로 하는 잉크젯 패터닝 장비의 프린트 헤드 노즐 및 기판 정렬방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 프리즘을 제거한 후, 상기 프린트 헤드를 잉크 토출위치로 하향 이동시키는 단계와;
    상기 프린트 헤드 이동시 발생하는 위치오차를 지속적으로 체크하는 단계와;
    상기 프린트 헤드에 발생한 위치오차에 따라 상기 프린트 헤드를 상하 및 좌우로 이동시켜 위치오차를 보상하는 단계;를 더 구비함을 특징으로 하는 잉크젯 패터닝 장비의 프린트 헤드 노즐 및 기판 정렬방법.
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CN117782994A (zh) * 2024-02-23 2024-03-29 宁德时代新能源科技股份有限公司 极耳检测系统和极耳检测方法

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