KR20080019167A - 패턴 데이터를 이용하는 디스플레이에 대한 잉크젯 프린팅컬러 필터의 방법 및 장치 - Google Patents

패턴 데이터를 이용하는 디스플레이에 대한 잉크젯 프린팅컬러 필터의 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 잉크젯 프린팅 시스템을 제어하고, 디스플레이 오브젝트들을 제조하는 하는 방법, 시스템 및 구동기들을 제공한다. 상기 시스템은 하나 이상의 구동기를 포함하는 프린트 제어기, 구동기들과 결합되는 적어도 하나의 프린트 헤드, 프린트 제어기와 결합되는 스테이지 제어기, 스테이지 제어기와 결합되는 하나 이상의 모터, 모터 및 스테이지 제어기와 결합되는 인코더, 및 스테이지 제어기 및 프린트 제어기와 결합되는 호스트를 포함한다. 호스트는 프린트 제어기로 패턴 파라미터 데이터를 전송하도록 구성되며, 프린트 제어기는 기판이 호스트로부터의 명령에 응답하여 스테이지 제어기의 방향에 따라 적어도 하나의 모터에 의해 프린트 방향으로이동함에 따라, 기판 상의 픽셀 웰들로 잉크가 도포되도록 적어도 하나의 프린트 헤드를 작동시키기 위해 패턴 파라미터 데이터를 이용하도록 구성된다.

Description

패턴 데이터를 이용하는 디스플레이에 대한 잉크젯 프린팅 컬러 필터의 방법 및 장치{METHODS AND APPARATUS FOR INKJET PRINTING COLOR FILTERS FOR DISPLAYS USING PATTERN DATA}
본 출원은 2006년 8월 23일자로 "패턴 데이터를 이용하는 디스플레이에 대한 잉크젯 프린팅 컬러 필터의 방법 및 장치"란 명칭으로 출원된 미국 특허 출원번호 11/466,507호(대리인 도켓 No. 9521/P04) 우선권을 청구하며, 상기 문헌은 본 명세서에서 참조된다.
본 출원은 2005년 2월 18일자로 "프린트 헤드 어셈블리의 정확한 제어를 위한 방법 및 장치"란 명칭으로 출원된 미국 특허 출원번호 11/061,120호와 관련되며, 상기 문헌은 본 명세서에서 참조된다.
본 출원은 2005년 9월 29일자로 "높은 해상도 잉크젯 파이어 펄스 발생기에 대한 방법 및 장치"란 명칭으로 출원된 미국 특허 출원번호 11/238,637호와 관련되며, 상기 문헌은 본 명세서에서 참조된다.
본 발명은 전반적으로 플랫 패널 디스플레이용 컬러 필터를 제조하는 시스템에 관한 것으로, 특히 컬러 필터의 프린트에 이용되는 잉크젯 프린터의 동작을 제어하는 방법 및 시스템과 관련된다.
플랫 패널 디스플레이 산업은 디스플레이 장치, 특히 컬러 필터를 제조하는데 있어 잉크젯 프린팅을 이용하도록 시되되었다. 잉크젯 프린팅의 효과적인 사용에 따른 하나의 문제점은 높은 수율을 가지면서 정확하고 정교하게 기판 상에 잉크 또는 다른 물질을 잉크젯 분사(inkjet)하는 것이 어렵다는 것이다. 또한 상당한 메모리 리소스 및 다운로드 시간을 요구하는 고도의 상세 정보를 이용하여 잉크젯을 유도하는 것은 복잡하고 비효율적이다. 따라서, 프린터 제어 시스템을 효과적으로 정밀하게 구동시키기 위한 방법 및 장치가 요구된다.
일 면에서, 본 발명은 디스플레이 오브젝트(object)를 제조하기 위한 시스템을 제공한다. 상기 시스템은 하나 이상의 구동기를 포함하는 프린트 제어기, 구동기들과 결합되는 적어도 하나의 프린트 헤드, 프린트 제어기에 결합되는 스테이지 제어기, 스테이지 제어기에 결합되는 하나 이상의 모터, 모터 및 스테이지 제어기와 결합되는 인코더들, 및 스테이지 제어기와 프린트 제어기에 결합되는 호스트를 포함한다. 호스트는 프린트 제어기로 패턴 파라미터 데이터를 전송하도록 구성되며, 프린트 제어기는 기판이 호스트로부터의 명령에 응답하여 스테이지 제어기의 방향하에 적어도 하나의 모터에 의한 프린트 방향으로 이동함에 따라, 기판 상의 픽셀 웰들로 잉크가 도포(deposit)되도록 적어도 하나의 프린트 헤드를 작동시키기 위해 패턴 파라미터 데이터를 이용하도록 구성된다.
또 다른 면에서, 본 발명은 잉크젯 프린팅 시스템을 제어하는 장치를 제공한 다. 상기 장치는 프로세서를 포함하는 로직, 로직과 결합되는 메모리, 및 로직과 결합되며 프린트 헤드와 용이하게 결합되도록 접속기를 포함하는 파이어(fire) 펄스 발생기를 포함한다. 로직은 패턴 파라미터 데이터를 수신하도록 구성되며, 기판이 패턴 파라미터 데이터 상에 기초한 프린트 방향으로 이동함에 따라, 로직은 기판 상의 픽셀 웰들로 잉크가 도포되도록 프린트 헤드를 작동시키도록 구성된다.
또 다른 면에서, 본 발명은 잉크젯 프린팅 시스템을 제조하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 프로세서를 포함하는 로직을 제공하는 단계, 로직과 메모리를 결합시키는 단계, 로직과 파이어 펄스 발생기 회로를 결합시키는 단계, 프린트 헤드와의 결합이 용이하도록 파이어 펄스 발생기와 접속기를 결합시키는 단계, 및 기판이 프린트 방향으로 이동함에 따라, 기판 상의 픽셀 웰들로 잉크가 도포되도록 프린트 헤드를 작동시키기는데 이용되는 패턴 파라미터 데이터를 수신하도록 로직을 조작하는 단계를 포함한다.
또 다른 면에서, 본 발명은 컬러 필터 프린팅 방법을 제공한다. 상기 방법은, 패턴 파라미터 데이터를 수신하는 단계, 패턴 파라미터 데이터를 기초로 고정된 전류 소스 파이어 펄스 발생기 회로를 제어하는 단계, 및 고정된 전류 소스 파이어 펄스 발생기 회로에 의해 생성된 파이어 펄스를 이용하여 프린트 헤드를 작동시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 면들 및 특성들은 하기 상세한 설명, 첨부된 청구항 및 첨부된 도면을 참조로 보다 명확히 이해될 것이다.
잉크젯 프린터에서, 잉크젯 프린터 제어 시스템은 기판 상에 잉크(또는 다른 유체) 방울(droplet)을 도포 또는 분출(eject)시키기 위해 하나 이상의 잉크젯 프린트 헤드내에서 개별 노즐들을 작동시킨다. 기판이 프린트 헤드들을 중심으로 이동함에 따라, 잉크가 기판 상에 한정된 정확한 위치에 도포되도록 노즐의 작동은 기판의 이동과 동기화된다. 기판들은 상이한 크기 및 디스플레이 패턴들 및 오프셋들을 가지며, 노즐들은 가변 파라미터 및 배열을 가져, 정확한 도포(deposition)가 반드시 평범한 작업은 아니다; 그러나 실제로, 도포 패턴에는 노즐들을 지시하고 작동시키기 위해 이용되는 정보가 드롭(drop) 위치 마다의 한정적 나열(exhaustive list)과 비교할 때 실질적으로 단순화될 수 있는 충분한 규칙성이 제공된다.
본 발명은 패턴 파라미터 데이터 및 소정의 장치 파라미터를 기초로 기판 상에 필터가 "프린트(printed)"될 수 있게 하는 정보를 생성하는 장치 및 방법을 제공한다. 따라서, 본 발명에 따른 프린트 시스템은 하나 이상의 필터를 형성하기 위해 기판 상에 유체를 정확하고 신속하게 도포할 수 있다. 본 발명의 잉크젯 제어 시스템은 기판의 크기와 관련하여 융통성(flexibility)을 허용하며, 이는 각각의 프린팅 동안 실시간으로 설정될 수 있다.
드롭 공간, 드롭 크기, 디스플레이 당 픽셀의 수, 및 다른 수치적 파라미터와 같은 제한된 세트의 파라미터에 기초한 프린팅을 위한 예시적 알고리즘이 하기에 개시된다. 예시적인 알고리즘은 패턴 정보가 단순화되어 정보가 실제 잉크젯 프린팅 명령으로 신속하게 전환될 수 있다.
특히, 드롭 라인과 같은 픽셀 패턴은 드롭 공간, 드롭 크기, 픽셀간(inter-pixel) 간격, 디스플레이 당 픽셀 수, 기판 당 디스플레이 수, 및 디스플레이간(inter-display) 간격을 포함하는 패턴 데이터에 의해 효율적으로 표시될 수 있다. 파이어 펄스 전압 크기 및 폭은 이러한 정보를 기초로 각각의 드롭에 대해 검색된 다음, 유체 분사가 작동되도록 적절한 노즐로 전송될 수 있다. 이런 방식으로 픽셀 패턴 정보를 단순화시킴으로써, 프린터 제어기 내에서 통신되고 국부적으로 저장될 필요가 있는 상당량의 데이터가 방지될 수 있고, 보다 능률적이며 덜 비싼 제어기 설계가 허용될 수 있다. 소정의 실시예들에서, 디스플레이에 대한 컬러 필터는 웰들이 잉크로 채워질 때, 디스플레이에 대한 컬러 필터는 기판 상에 형성된 디스플레이 픽셀이 될 예정된 픽셀 웰들의 매트릭스를 포함할 수 있다. 매트릭스는 리소그래피 또는 다른 프로세스를 사용하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 픽셀 웰들은 코팅, 마스킹 및 에칭의 프로세스를 이용하여 프린팅 이전에 기판 상에 설계될 수 있다.
시스템 개요
도 1a를 참조로, 잉크젯 프린트 시스템(100)의 실시예의 개략도가 제공된다. 잉크젯 프린트 시스템(100)은 로직, 명령, 및 메모리 장치를 포함하는 제어기(102)를 포함할 수 있다. 제어기는 선택적으로 또는 부가적으로, 하나 이상의 프린트 헤드(110, 112, 114)에 제어 신호들(예를 들어, 파이어 펄스 신호들)을 전송하기 위해 각각 로직을 포함할 수 있는 하나 이상의 구동기(104, 106, 108)를 포함할 수 있다. 프린트 헤드(110, 112, 114)는 기판(S)(실선으로 도시됨) 상에 잉크 드롭들과 같은 유체를 도포하기 위해 하나 이상의 노즐(116, 118, 120)을 포함할 수 있다. 부가적으로 제어기(102)는 그래픽 데이터 및 다른 데이터를 수신하기 위해 호스트 컴퓨터(122)에 연결될 수 있고 증폭된 파이어링 펄스를 발생시키기 위해 전력원(124)에 결합될 수 있다.
도 1a에 도시된 실시예에서, 호스트 컴퓨터(122)는 프린트 헤드(110, 112, 114)를 기준으로 기판(S) 위치에 XY(예를 들어, 수평 및 수직) 이동 명령을 제공할 수 있는 스테이지 제어기(126)에 연결된다. 예를 들어, 스테이지 제어기(126)는 기판(S)을 지지하는 스테이지(129)를 이동시키기 위해 하나 이상의 모터(128)를 제어할 수 있다. 하나 이상의 인코더(130)는 스테이지 제어기(126)에 피드백 이동을 제공하기 위해 모터들(128) 및/또는 스테이지(129)와 결합되어, 결국 프린트 헤드(110, 112, 114)를 기준으로 기판(S)의 위치를 추적하는데 이용될 수 있는 신호를 제공하도록 제어기(102)와 결합될 수 있다. 소정의 실시예에서, 실시간 제어기(132)는 제어기(102)와 결합되어 잉크(또는 다른 유체)의 도포를 가능케하는 젯이네이블(jet enable) 신호를 제공한다. 접속은 도시되지 않았지만, 실시간 제어기(132)는 소정의 실시예들에서 젯 이네이블 신호가 호출될(asserted) 때를 결정하기 위해 스테이지 제어기(126) 및/또는 인코더(130)로부터의 신호를 수신할 수 있다.
제어기(102)는 하나 이상의 필드 프로그램가능 게이트 어레이(FPGA) 또는 다른 유사한 장치를 이용하여 구현될 수 있다. 소정의 실시예에서, 제어기(102)를 구현하는데 개별 부품들이 사용될 수 있다. 제어기(102)는 잉크젯 프린트 시스템(100) 및 하나 이상의 다양한 전기 및 기계적 부품들 및 본 명세서에서 개시되는 잉크젯 프린트 시스템의 시스템들을 제어 및/또는 모니터하도록 구성될 수 있다. 소정의 실시예에서, 제어기(102)는 임의의 적절한 컴퓨터 또는 컴퓨터 시스템이거나, 또는 임의의 개수의 컴퓨터 또는 컴퓨터 시스템을 포함할 수 있다.
소정의 실시예에서, 제어기(102)는 컴퓨터 또는 컴퓨터 시스템에 의해 통상적으로 사용되거나, 또는 컴퓨터 또는 컴퓨터 시스템과 접속되어 사용되는 임의의 부품들 또는 장치이거나 또는 상기 임의의 부품들 또는 장치를 포함할 수 있다. 도 1에는 도시되지 않았지만, 제어기(102)는 중앙 처리 장치(들), 리드 온리 메모리(ROM) 장치 및/또는 랜덤 액세스 메모리(RAM) 장치를 포함할 수 있다. 또한 제어기(102)는 키보드 및/또는 마우스 또는 다른 포인팅 장치와 같은 입력 장치, 프린터 또는 데이터 및/또는 정보를 얻을 수 있는 다른 장치와 같은 출력 장치, 및/또는 사용자 또는 작업자에게 정보를 디스플레이할 수 있는 모니터와 같은 디스플레이 장치를 포함할 수 있다. 또한 제어기(102)는 다른 시스템 부품들과의 통신 및/또는 네트워크 환경에서의 통신을 용이하게 하는 통신 포트 또는 LAN 어댑터와 같은 송신기 및/또는 수신기, 임의의 적절한 데이터 및/또는 정보를 저장하는 하나 이상의 데이터베이스, 본 발명의 방법들을 실행하는 하나 이상의 프로그램 또는 명령들의 세트, 및/또는 임의의 다른 컴퓨터 부품 또는 임의의 주변 장치를 포함하는 시스템을 포함할 수도 있다.
본 발명의 소정 실시예들에 따라, 프로그램의 명령들은 ROM으로부터 RAM 장 치로 또는 LAN 어댑터로부터 RAM 장치로와 같이, 다른 매체로부터 제어기(102)의 메모리 속에서 판독될 수 있다. 프로그램에서 순차적인 명령들의 실행은 제어기(102)가 본 명세서에 개시된 하나 이상의 프로세스 단계들을 수행하게 한다. 선택적 실시예에서, 하드-와이어드(hard-wired) 회로 또는 집적 회로는 본 발명의 프로세스들을 구현하기 위한 소프트웨어 명령들 대신에 또는 상기 소프트웨어 명령들과 조합되어 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 하드웨어, 팜웨어 및/또는 소프트웨어의 임의의 특정한 조합으로 제한되지 않는다.
앞서 개시된 바와 같이, 제어기(102)는 프린트될 픽셀의 패턴들과 관련된 데이터, 기판 레이아웃 데이터, 프린트 헤드 교정/드롭 변위(displacement) 데이터, 및/또는 기판 위치설정 및 오프셋 데이터를 포함하는 데이터베이스를 발생, 수신 및/또는 저장할 수 있다. 당업자들에게 인식되는 바와 같이, 본 명세서에 제시되는 샘플 데이터 구조 및 관계에 대한 개략적 일례들 및 수반되는 설명은 저장된 정보를 표현하기 위한 예시적인 배치들(arrangements)이다. 제시된 일례들에 의해 개시되는 것들 이외에 다른 임의의 개수의 배치들이 사용될 수 있다.
구동기(104, 106, 108)는 도 1a에 도시된 것처럼 제어기(102)의 로직의 일부 또는 부분들로 구현될 수 있다. 선택적 및/또는 부가적 실시예에서, 구동기(104, 106, 108)는 전체 제어기(102)로 구현되거나, 또는 구동기(104, 106, 108)는 제어기(102)와는 독립적으로, 제어기(102)에 결합되는 개별 아날로그 및 디지털 회로들로 구현될 수 있다. 도시된 바와 같이, 각각의 구동기(104, 106, 108)는 해당 프린트 헤드(110, 112, 114)를 구동시키기 위해 이용될 수 있다. 소정 실시예에서, 하나의 구동기(104)가 모든 프린트 헤드(110, 112, 114)를 구동시키기 위해 이용될 수 있다. 구동기(104, 106, 108)는 해당 프린트 헤드(110, 112, 114)에 데이터 및 클록 신호를 전송하기 위해 이용될 수 있다. 또한, 구동기(104, 106, 108)는 기판 상에 특정한 양의 잉크 또는 다른 유체가 도포되도록 프린트 헤드(110, 112, 114)의 개별 노즐들을 작동시키기 위해 해당 프린트 헤드(110, 112, 114)로 파이어링 펄스 전압 신호를 전송하기 위해 이용될 수 있다.
구동기(104, 106, 108) 각각은 잉크가 "분사(jet)"되도록 노즐들을 작동시키기 위해 비교적 높은 전압 파이어링 펄스를 발생시킬 수 있도록, 전력원(118)과 직접적으로 결합될 수 있다. 소정의 실시예들에서, 전력원(118)은 약 140 볼트 이상의 크기를 가지는 신호들을 발생시키도록 구성된 높은 전압의 네거티브 전력원일 수 있다. 다른 전압이 사용될 수 있다. 구동기(104, 106, 108)는 제어기(102)의 제어하에, 특정한 진폭 및 기간을 갖는 파이어링 펄스 전압 신호를 전송하여 프린트 헤드의 노즐들이 예를 들어, 앞서 개시된 미국 특허 출원번호 11/061,120호에 개시된 것처럼 특정한 드롭 크기의 유체 드롭을 분사하게 한다.
프린트 헤드(110, 112, 114) 각각은 임의의 개수의 노즐(116, 118, 120)을 포함할 수 있다. 소정의 실시예들에서, 각각의 프린트 헤드(110, 112, 114)는 각각 독립적으로 파이어링될 수 있는 128개의 노즐을 포함할 수 있다. 본 발명에 이용하기에 적합한 상업적으로 이용가능한 프린트 헤드의 예로는, 뉴헴프셔 레바논의 스펙트라 인크.에 의해 제조되는 모델 SX-128, 128-채널 젯팅 어셈블리가 있다. 이러한 특정한 젯팅 어셈블리는 전기적으로 독립적인 2개의 압전 슬라이스를 포함 하며, 이들 각각은 전체 128개의 젯트를 제공하도록 조합되는 64개의 어드레스가능한 채널을 갖는다. 노즐들은 노즐들 사이에서 0.020" 간격으로 단일 라인에 배열된다. 노즐들은 10 내지 12 피코리터의 드롭들을 분사하도록 설계되나 10 내지 30 피코리터를 분사하도록 설계될 수 있다. 다른 프린트 헤드가 사용될 수도 있다.
도 1b를 참조로, 개략도는 도 1a 제어기의 실시예에서 예시적인 접속부들의 상세한 설명을 제공한다. 특정 실시예에서, 제어기(102)는 적색(110'), 녹색(112'), 및 청색(114')(RGB)의 상이한 색상의 3가지 프린트 헤드 어셈블리를 독립적으로 구동시킨다. 소정의 실시예들에서, 잉크젯 프린팅 시스템(100)의 각각의 프린트 헤드(110', 112', 114')는 개별 구동기(104', 106', 108')에 의해 구동될 수 있다. 예를 들어, 각각의 프린트 헤드(110', 112', 114')는 각각 제어기(102)의 구동기(104', 106', 108')에 결합될 수 있다. 소정의 실시예들에서, 특히 구동기(104', 106', 108')가 병렬로 결합된 경우, 프로세서 제어 통신 허브(123)는 정확한 데이터가 정확한 구동기(104', 106', 108')로 전달되도록 호스트(122)로부터 구동기(104', 106', 108')로의 데이터 다운로드를 관리하고 최적화시키는데 이용된다. 각각의 프린트 헤드/구동기 어셈블리는 프로세서 제어 통신 허브(123)가 데이터의 적합한 부분들을 적절히 지향시키기 위해 신규한 매체 접근 제어(MAC) 및 전송 제어 프로토콜/인터넷 프로토콜(TCP/IP) 어드레스를 호출할 수 있다. 따라서, 호스트(122) 및 구동기(104', 106', 108')는 통신 링크를 통해, 예를 들어, 이더넷을 통해 직접적으로 각각 통신할 수 있다. 이러한 실시예들에서, 제어기(102)(또는 시스템(100))는 예를 들어 캘리포니아 다비스의 래빗 세미콘덕터에서 제조된 모 델 RCM3300 프로세서 보드를 이용하여 구현되는 이더넷 스위칭-기반 통신 허브(123)를 포함한다. 따라서 구동기(104', 106', 108')는 이더넷 LAN 장치와 같은 통신 어댑터를 포함할 수 있다. 소정 실시예들에서, 이더넷 LAN 장치 및 다른 통신 설비들이 예를 들어 구동기(104', 106', 108')의 로직 내에서 FPGA를 이용하여 구현될 수 있다.
구동기(104', 106', 108')는 명령 파일 형태로 호스트(122)로부터 구동기들로 전송될 수 있는 파라미터 세트를 기초로 프린트 헤드를 제어하도록 구성될 수 있다. 예를 들어 실시간 프로세싱을 가능케하는 VME 워크스테이션을 사용하여 구현될 수 있는 호스트(122)는 예를 들어, 개별적인 RS232 실리얼 및/또는 이더넷 통신 경로를 통해 각각의 구동기(104', 106', 108')로 명령 및 관련된 파라미터들을 직접 전송할 수 있다. 따라서, 구동기(104', 106', 108')는 이더넷 및/또는 RS232 시리얼 라인과 접속되어 통신되도록 적절한 로직을 포함할 수 있다.
각각의 구동기(104', 106', 108')는 예를 들어, 단방향 128개의 와이어-경로 평탄 리본 케이블(도 1b에 블록 화살표로 표시됨)을 통해 각각의 프린트 헤드(110', 112', 114')와 결합되어 각각의 노즐은 개별 파이어 펄스를 수신할 수 있다. 앞서 언급된 것처럼, 전력원(124)은 각각의 구동기(104', 106', 108')와 결합될 수 있다. 스테이지 제어기(126)는 앞서 언급된 것처럼, 기판 위치 또는 다른 정보를 제공하기 위해 단방향 또는 2-방향 통신 버스를 통해 각각의 구동기(104', 106', 108')와 결합될 수 있다. 예를 들어, RS485 통신 경로가 사용될 수 있다. 따라서, 구동기(104', 106', 108')는 RS485 버스와 결합되어 통신되도록 적절한 로 직을 포함할 수 있다. 이더넷 및/또는 RS232와 같은 다른 통신 설비가 사용되거나 또는 선택적으로 사용될 수 있다. 다양한 실시예들에서, 호스트(122)는 구동기(104', 106', 108')에 대해 다수의 2-방향 통신 접속부를 포함할 수 있다.
도 1c 및 1f를 참조로, 개략도는 도 1b에 도시된 것처럼 대표적인 구동기(104')의 예시적인 상세도를 나타낸다. 도 1f는 도 1c의 구동기(104')에 포함된 대표적인 로직(132)의 개략도이다. 로직(132)은 패턴 파라미터 데이터를 저장하기 위한 레지스터(160) 세트(이하 '패턴 데이터 레지스터(160)')를 포함하며, 검색표 메모리(134)와 결합된다. 패턴 데이터 레지스터(160)는 FPGA 장치에 저장 영역을 호출함으로써 및/또는 독립적인 플래시 또는 다른 메모리 부품을 사용함으로써 구현될 수 있다. 로직(132)은 파이어 펄스 발생기 회로(138) 및 통신 포트(140, 142, 144)와 결합된다. 소정의 실시예들에서, 구동기(104')는 통신 포트(14)와 결합되는 통신 포트(146)를 부가적으로 포함할 수 있다. 파이어 펄스 발생기(138)는 예를 들어, 해당 프린트 헤드(110')과 리본 케이블을 결합시키는 수단을 제공하는 프린트 헤드 접속기(146)에 결합된다.
구동기(104')(및 각각의 구동기(106', 108'))의 로직(132)은 예를 들어, 캘리포니아 샌어제이의 Xilinx
Figure 112007060308019-PAT00001
Inc.에 의해 제조된 SpartanTM-3E 시리즈 FPGA의 내부 프로세서를 각각 포함하는 하나 이상의 FPGA 장치를 사용하여 구현될 수 있다. 소정의 실시예들에서, 로직(132)은 예를 들어, 프린트 헤드(예를 들어, 앞서 언급된 모델 SX-128, 128-채널 젯팅 어셈블리)의 128개의 잉크젯 노즐들을 구동시키기 위해 4개의 동일한 32-젯트-제어-로직 세그먼트(예를 들어, 4개의 세그먼트 각각은 4개의 SpartanTM-3E 시리즈 FPGA들중 하나에서 구현됨)를 포함할 수 있다.
동작시, 패턴 데이터 레지스터(160)는 잉크를 분사하기 위해 프린트 헤드 노즐에서 압전 부재를 작동시키도록 전송되는 실제 파이어 펄스가 발생되도록 파이어 펄스 발생기(138)로 전송되는 로직 레벨 신호를 생성하기 위해 로직(132)이 이용되는 데이터를 저장할 수 있다. 일 실시예에서ㅓ, 패턴 데이터 레지스터(160)는 드롭-대-드롭 공간(161), 드롭 크기(162), 프린팅(Y) 방향에서 기판 길이에따라 프린트되는 전체 픽셀 수(163), Y 방향에서 기판 상에 있는 디스프레이들의 수(164), 디스플레이들 사이의 간격(갭)(165), 프린트 방향을 기준으로 프린트 헤드의 사베르(saber) 각도와 관련된 노즐-대-노즐 지연 정보(167), 및 픽셀 패턴내의 및/또는 픽셀들 사이의 블랭크 간격을 표시하기 위해 이용되는 추가의 간격 데이터(166)를 추가로 저장하기 위한 개별 레지스터를 포함한다.
검색표 메모리(134)는 파이어 펄스를 발생시키기 위해 파이어 펄스 발생기로 전송되는 데이터를 조절하기 위해 로직(132)에 의해 사용될 수 있는 예정된 교정 검색표(예를 들어, 교정 프로세스 동안 결정됨)로부터의 데이터를 저장할 수 있다. 소정의 실시예들에서, 16비트(예를 들어, 16비트 해상도)가 프린트 헤드 어셈블리에서 각각의 압전 부재로 전송되는 파이어 펄스 진폭을 한정하는데 이용될 수 있다. 파이어 펄스 진폭은 분출 동작 당 도포되는 잉크의 양(예를 들어, 드롭 크기)을 나타내는데 이용될 수 있다. 파이어 펄스 진폭을 특정화시키기 위해 16 비트를 사용함으로써 제어기(102)가 0.5 피코-리터 드롭 해상도를 갖는 것이 허용된다. 따라서, 16 비트의 파이어 펄스 진폭 데이터가 각각의 노즐 또는 각각의 드롭에 대해 저장될 수 있다. 마찬가지로, 검색표 메모리(134)에서의 간격은 트리거 전압, 펄스 지연 및/또는 노즐 베이시스에 따른 펄스 폭에 대해 저장될 수 있다. 또한 프린트 헤드들 간의 조절은 검색표 메모리(134)에 저장될 수도 있다. 또한 로직(132)은 호스트(122)에 의해 전송된 명령들을 해석하고, 로직(132) 내에서 하나 이상의 게이트 어레이를 구성하며, 예를 들어, 플래시 메모리일 수 있는 검색 메모리(134)와 패턴 데이터 레지스터(160) 속으로 데이터의 저장을 관리하기 위해 이용될 수 있는 추가의 내부 프로세서 메모리를 포함할 수 있다. 앞서 개시된 것처럼, 구동기(104')는 파이어 펄스의 원하는 레벨 및 진폭을 인코딩하는 로직 레벨 펄스를 발생시킨다. 적절한 시기에(예를 들어, 타겟 픽셀 웰을 기준으로 프린트 헤드의 위치를 기초로), 로직 레벨 신호들은 프린트 헤드의 잉크젯 노즐 각각의 작동시키기 위해 실제 파이어 펄스의 방출에 응답하는 파이어 펄스 발생기(138)로 개별적으로 전송된다.
프린트 헤드의 압전 부재들에 대해 파이어 펄스를 생성하는 파이어 펄스 발생기(138)는 예를 들어, 로직(132)과 결합되며 각각의 개별 노즐에 해당하는 파이어 펄스 신호 및 각각의 로직 레벨에 대해 독립적인 경로를 가지는 평탄 리본 케이블을 통해 프린트 헤드와 접촉될 수 있다. 이러한 리본 케이블은 도 1c에 블록 화살표로 도시된다.
다시 도 1d를 참조로, 부분적 개략도는 하나의 잉크젯 노즐에 대해 도 1c의 파이어 펄스 발생기 회로의 예시적인 사항을 도시한다. 파이어 펄스 발생기 회로(138)는 각각 전류원(152A, 152B)에 결합되어 제어되는 2개의 입력 스위치(150A, 150B)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 2개의 입력 스위치(150A, 150B)는 트랜지스터를 기초하며/기초하거나 전류원(152A, 152B)은 예를 들어, 스위칭 모드 전계 효과 트랜지스터(FET)를 사용하여 구현될 수 있다. 전류원(152A)은 고전압 공급부(HV)와 연결되며 전류원(152B)은 접지(154)와 연결된다. 두개의 전류원(152A, 152B)은 각각의 잉크젯 노즐의 압전 부재(Cpzt)(캐패시터로 표시됨)로 유도되는 라인과 결합된다. 비록 압전 부재(Cpzt)가 도시를 위해 파이어 펄스 발생기 회로(138)의 일부인 것으로 도시되었지만, 압전 부재(Cpzt)는 실질적으로 프린트 헤드(110)(도 1a)의 잉크젯 노즐(116)(도 1a) 밖에 있다는 것을 주지해야 한다.
다시 도 1e를 참조로, 그래프는 로직(132)(도 1c)으로부터의 입력 펄스에 응답하여 도 1d에 도시된 파이어 펄스 발생기 회로에 의해 생성된 전압 신호를 나타낸다. 동작시, 입력 스위치(150A)에서의 로직(132)으로부터 수신된 제 1 로직 레벨 펄스는 입력 스위치(150A)가 압전 부재(Cpzt)(전기적으로는 캐패시터처럼 작용한다)를 충전하는 T1에서 전류원(152A)에서 동조되게 한다. 일단 T2에서 제 1 로직 레벨 펄스가 종료되면, 입력 스위치(150A)는 전력원(152A)을 턴오프시킨다. 로직(132)으로부터의 제 2 로직 레벨 펄스가 T3에서 입력 스위치(150B)에 수신될 경우, 전력원(152B)은 턴온되고 압전 부재(Cpzt)의 방전이 시작된다. 일단 제 2 로직 레벨 펄스가 T4에서 종결되면, 입력 스위치(150B)는 전류원(152B)을 턴오프시킨 다.
앞서 개시된 바와 같이, 파이어 펄스 발생기 회로(138)는 압전 부재(Cpzt)의 충전 및 방전 이벤트를 제어하기 위해 스위칭 모드에서 동작되는 고정-전류원 및 트랜지스터를 이용한다. 도 1e에 도시된 것처럼, 고정-전류원 기반 회로(138)는 충전 및 방전 동안 시간에 따라 선형적으로 변화하는 사다리꼴 형상의 파이어 펄스 신호를 생성한다, 예를 들면 [Vpzt(t) = (Io/C)t]. 이러한 일정한 슬루율(slew rate) 특성은 특히 프린팅 동안, 드롭 크기 해상도를 제어하는데 유용하다. 예를 들어, 로직(132)(도 1c)으로부터의 로직 레벨 신호의 펄스 폭을 변화시킴으로써, Vpzt의 진폭은 압전 부재에 의해 분출되는 잉크 드롭 크기를 직접 제어하여 정확히 제어될 수 있다. 특히, 로직 레벨 신호 펄스 1을 T2'(T2 대신)로 그리고 로직 레벨 신호 펄스 2를 T4'(T4 대신)로 최종(ending) 변환을 이동시킴으로써, Vpzt의 진폭은 감소되며 보다 적은 잉크가 분출된다. 마찬가지로, 펄스 1을 T2"(T2' 대신)로 그리고 로직 레벨 신호 펄스 2를 T4"(T4' 대신)로 최종 변환을 이동시킴으로써, Vpzt의 진폭은 보다 더 감소되며 보다 적은 잉크가 분출된다.
일정한 슬루율 파이어 펄스를 발생시키는 고정 전류-기반 파이어 펄스 발생기 회로(138)와 비교할 때, 시간에 따라 지수적으로 전압이 변하는 가변 전류 RC-기반 회로[V=VHV(1-e-t/ RC), 여기서 VHV는 로(raw) DC 공급 전압임]는 시스템(100)이 프리닝되는 동안 제어하기 힘든 가변 슬루율 및 드롭 크기 해상도를 갖는다.
도 1g는 예시적인 잉크젯 프린트 시스템(100)의 개략적 투시도이다. 일부 실시예들에서, 제어기(102) 및.또는 프린트 헤드 구동기(104, 106, 108)는 개별적인 잉크젯 프린팅 모듈(115)에 고정될 수 있다. 잉크젯 프린트 헤드(110, 112, 114) 이외에, 프린팅 모듈(115)은 프린트 브리지(117) 상의 캐리지(잉크젯 프린팅 모듈(115) 아래/밑에 있으며 미도시)에 의해 지지될 수 있다. 따라서, 프린팅 모듈(115)은 프린트 헤드(110, 112, 114)과 함께 이동하도록(그리고 그 부근에서 유지되도록) 구성될 수 있다.
전체 시스템 동작
도 2a의 흐름도를 참조로, 시스템의 동작이 단계(201)에서 시작된다. 동작시, 단계(203)에서, 잉크젯 프린트 시스템(100)은 Y 방향으로 기판 상에서 최초 픽셀의 시작 에지와 최종 픽셀의 종료를 나타내는, 스테이지 제어기(126)로부터의 시작 및 종료 좌표(Y1, Y2)를 수신한다. 일 구현예에서, 기판 상에 임프린트된 소정의 기준 마크가 광학적 검출 장치를 사용하여 검출되는 호밍(homeing) 프로세스 동안, 스테이지 제어기(126)는 좌표(Y1, Y2)를 얻을 수 있다. 스테이지 상의 기판의 기준 "홈(home)" 위치를 기준으로 X 및 Y 디멘션의 오프셋은 기준 마크의 검출된 위치를 기초로 결정된다. 다음 오프셋으로부터 시작 및 종료 좌표가 결정된다.
패턴 파라미터 데이터를 포함하는 명령이 호스트(122)로부터 제어기(102)로 전달되어 단계(205)에서 개별 프린트 헤드 구동기(104, 106, 108)의 구동기 로직(132)으로 전달된다. 예를 들어, 패턴 파라미터 데이터는 픽셀 웰에있는 잉크 드롭의 라인을 나타낼 수 있으며, 각각의 잉크 드롭은 이웃하는 드롭들을 기준으로 한정된 드롭 크기 및 공간을 갖는다.
도 2b에 도시된 타이밍도(200)를 참조하면서 다시 도 2a를 참조로, 단계(206)에서 프린트 헤드(110, 112, 114)를 기준으로 초기 시작 좌표(Y1)에 스테이지 제어기(126)가 기판(S)을 위치시키도록, 호스트(122)는 스테이지 제어기(126)로의 다음 이동 명령(202)을 제공한다. 스테이지가 위치되었다는 표시를 스테이지 제어기(126)로부터 수신함에 따라, 단계(207)에서 스테이지 제어기(126)는 시작 펄스(204)와 스텝 카운터 펄스(208)를 인코더를 통해 호출함으로써(asserting) 프린팅 패스가 시작될 수 있다. 단계(209)에서, 스테이지가 프린팅 방향으로 스텝 카운터 펄스 당 예정된 양의 간격으로 기판을 움직임에 따라, 제어기는 스텝 카운터 펄스(n)를 카운트 한다. 소정의 실시예들에서, 제어기(102)는 기판의 현재 위치를 결정하기 위해 카운터 펄스(208)(n)를 추적한다. 제어기(102)가 시작 펄스(204)와 스텝 카운터 펄스(208)를 수신함에 따라, 파이어링 펄스 전압 신호(210)는 구동기(104, 106, 108)를 통해 제어기(102)에 의해 라인으로 배열된(사베르 각도에 의해 조절되는 프린팅 패스 방향과 대략 직교함) 개별 노즐로 전송될 수 있다. 제어기(102)에서의 패턴 파라미터 데이터는 특정한 노즐이 프린팅 방향의 특정 위치(스텝 카운터 펄스(208)에 의해 표시됨)를 통과함에 따라, 노즐이 유체를 분산하게(즉, "분출"하게)하는 파이어링 펄스 전압 신호를 수신하는지 여부를 구체화시킨다. 단계(211)에서, 프린팅 패스 종료에 이르면, 스테이지 제어기(126)는 정지 펄스(210) 호출할 수 있다. 단계(213)에서, 순차적 프린팅 패스를 위한 기판의 위치 설정을 위해 새로운 이동 명령(미도시)이 호스트(122)에 의해 호출될 수 있다. 다른 타이밍 관계 및/또는 신호가 사용될 수 있다. 일단 모든 프린팅 패스가 완료되면, 상기 방법은 단계(215)에서 종결된다.
도 3을 참조로, 예시적 기판(300)의 상부도가 제공된다. 도 3에 도시된 특정 기판(300)은 동시적으로 다중의 디스플레이 필터를 제조할 때 이용되기에 적합한 예시적인 기판(300)이다. 도 3을 참조로, 기판(300)은 기판(300) 상에 포함되는 것으로 도시된 6개의 개별 디스플레이 오브젝트(302)를 포함한다. 그러나 임의의 개수의 디스플레이 오브젝트(302)가 기판(300)에 배열될 수 있다. 도 3에 도시된 것처럼, 기판(300)은 상부 가장자리(304), 하부 가장자리(306), 좌측 가장자리(308), 및 우측 가장자리(310)를 포함한다. (예를 들어, 기판(300)에 대해 수평으로 이동하는 프린트 방향과 수직인) X 방향에서 디스플레이 오브젝트(302) 사이의 갭(312)이 도시된다. (예를 들어, 기판(300) 위 또는 아래로 수직으로 이동하는 프린트 방향인) Y 방향에서 디스플레이 오브젝트(302) 사이의 갭(314)도 도시된다. 각각의 디스플레이 오브젝트(302)는 다수의 디스플레이 픽셀을 포함할 수 있다(도 4).
도 4는 예시적 실시예에서, 캐패시터 라인(406)에 의해 분리되는 2개의 서브-픽셀(402, 404)을 포함하는 디스플레이 오브젝트(300)(도 3)의 개별 디스플레이 픽셀(400)의 상부 확대도이다. 도 4에 도시된 특정 실시예에서, 각각의 서브-픽셀(402, 404)은 각각 3개 컬러 필터 영역(408, 410, 412; 414, 416, 418)을 포함하며, 3개 각각은 상이한 컬러 필터와 관련된다. 도 4에는 컬러 필터 영역 내에 3개 의 유체 드롭 위치(420)가 도시되었지만, 임의의 적절한 개수의 유체 드롭 위치가 특정화될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 서브-픽셀 컬러 필터 영역에 대해 20개 이상의 유체 드롭 위치가 특정화되고 형성될 수 있다. 다수의 유체 드롭 위치(420)는 상부 서브-픽셀(402)의 맨왼쪽 컬러 영역(408)에 도시된다. 각각의 유체 드롭 위치(420)는 상부 서브-픽셀(402)의 상부 에지 및 서로 예정된 간격을 두고 이격되어, 유체 드롭 위치(420)는 서로 서브-픽셀(402)의 상부 및 하부 에지로부터 동등하게 이격된다. 동등한 간격으로 유체 드롭을 위치시킴으로써, 보다 균일하고 일정한 컬러 필터가 얻어질 수 있다.
그러나 다른 드롭 위치가 사용될 수 있다. 2개의 서브-픽셀(402, 404)이 상이한 볼륨을 갖는 경우, 유체 드롭 볼륨은 2개의 서브-픽셀(402, 404) 사이에서 상이하게 조절되어, 상이한 영역에서도 불구하고 대략적으로 동일한 도포가 유지된다.
앞서 개시된 바와 같이, 구동기 로직에 저장될 수 있는 패턴 파라미터 데이터는 기판 상에서 유체 드롭 위치설정을 제어하기 위해 이용된다. 패턴 파라미터 데이터는 드롭 공간, 드롭 크기, 픽셀 당 드롭 수(m), 픽셀 경계 공간, 디스플레이 오브젝트 당 픽셀 수(p), 기판 당 디스플레이 오브젝트 수(q), 디스플레이 경계 공간, 및 노즐-대-노즐 지연 정보를 포함할 수 있다. 교정 변위 정보는 개개의 노즐 오정렬, 기판 표면 결함 등에 대한 드롭 위치를 조절하는데 이용될 수 있다. 예를 들어, 교정 프로세스 동안, 노즐이 (프린트 방향으로) 일정하게 0.5 마이크로미터 뒤로 잉크를 도포하도록 특정한 노즐이 오정렬되는 것을 결정하는 경우, 예상할 때, 교정 변위 정보는 오정렬된 노즐에 의해 분출되는 모든 드롭들의 드롭 위치를 (예를 들어, 파이어 펄스 타이밍 변화를 통해)이동시키는데 이용될 수 있다.
이러한 정보를 기초로, 일 실시예에서 제어기(102)(및/또는 호스트(122))는 각각의 서브-픽셀 컬러 필터 영역에 도포되는 각각의 유체 드롭에 대해 실제 물리적 위치를 결정할 수 있다. 제어기(102)(및/또는 호스트(122))는 서브-픽셀의 컬러 필터 영역 내부에 유체 드롭이 균일하게 분포되도록 각각의 실제 유체 드롭 타이밍을 자동적으로 결정하도록 프로그램될 수 있다.
소정의 경우, 유체 드롭의 위치는 (예를 들어, 이동 정확도 또는 해상도로 인한 )스테이지(129)의 이동시 에러 또는 디스플레이 오브젝트 사이의 오프셋 에러로 인해 원하는 위치로부터 이동될 수 있다. 극단적 경우에, 드롭은 타겟 픽셀 영역 외측으로 떨어져 결함이 될 수 있다. 소정의 실시예에서, 이러한 에러를 방지하기 위해, 잉크젯팅 동안 잉크젯 헤드 위치의 동적 조절이 이용될 수 있다. 예를 들어, 카메라 또는 다른 검출기(예를 들어, 가시화 장치, 검사 장치, 및/또는 다른 유사한 장치)가 사용되어 잉크젯팅 이전에 기판 픽셀을 기준으로 잉크젯 헤드 및/또는 노즐 위치를 검사하는데 이용될 수 있다. 잉크젯 헤드 및/또는 노즐 위치 정보는 제어기(102)(또는 다른 제어기)로 공급될 수 있고, 오프셋은 예를 들어 각각의 디스플레이 오브젝트에 대해 임의의 위치설정 에러를 교정하도록 검출될 수 있다.
적어도 일 실시예에서, 잉크젯 헤드 위치 및/또는 노즐 파이어링/젯팅 시간은 검출된 오프셋을 기초한 프린팅 동안(예를 들어, 스테이지(129)가 움직이는 동 안) 조절될 수 있다. 예를 들어, 잉크젯팅 동안 스테이지(129)가 y-축 방향을 따라 (예를 들어, 일정한 속도로) 이동한다고 가정하면, 잉크젯 헤드의 y-축 위치에서의 에러는 잉크젯 노즐로부터의 초기, 나중 분출에 의해 또는 분출이 없게 함으로써, 보상될 수 있다. 마찬가지로, x-축 방향 위치(예를 들어, 스테이지의 이동 방향에 수직임)에서의 에러는 프린팅 이전에 잉크젯 헤드의 x-축 위치를 조절함으로써(예를 들어, 픽셀 위치에 대해 노즐이 적절히 위치설정되도록 이동 방향을 기준으로 잉크젯 헤드를 좌측 또는 우측으로 이동시킴으로써) 보상될 수 있다. 이러한 "온-더-플라이(on-the-fly)", 자체-보상 메커니즘은 일반적으로 잉크젯 프린트 위치에서의 동적 에러에 대해 보상됨으로써 프린팅 정확도를 크게 개선시킨다. 일반적으로, 일직선 위치, 측방 위치, 프린트 헤드의 높이, 핏치(pitch), 요우(yaw) 등은 (예를 들어, 스테이지의 이동을 유지하는 동안) 동적으로 조절된다.
패턴 데이터 사용을 위한 예시적 방법
도 5는 본 발명의 소정의 실시예들에 따라 패턴 데이터에 기초한 잉크 드롭을 프린팅하는 예시적 방법(500)의 흐름도이다. 프린팅은 임의의 개수의 디스플레이 오브젝트를 가지는 기판 또는 단일의 디스플레이 오브젝트만을 가지는 기판상에서 이루어질 수 있다.
도 5를 참조로, 제어기(102)의 동작이 도시된다. 단계(502)에서, 기판(300)에 대한 패턴 파라미터 데이터는 초기 프린팅 가장자리 좌표(Y1, Y2)와 함께 제어기(102)에 기입되거나 제공될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 제어기(102)에 대해 내부에 위치된 또는 제어기(102)로부터 외부 메모리 장치에 위치된 메모리 장치(미도시)로부터 패턴 파라미터 데이터가 검색될 수 있다. 패턴 파라미터 데이터는 제한되지는 않지만, 플로피 디스크, 콤팩 디스크(CD), 디지털 다기능 디스크(DVD) 또는 다른 적절한 저장 매체와 같은 임의의 적절한 저장 매체로부터 제어기(102)에 입력 또는 제공될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 패턴 파라미터 데이터는 이러한 데이터를 저장하도록 구성될 수 있는 데이터베이스 또는 다른 컴퓨터(예를 들어, 호스트(122))로부터 전송, 다운로드 또는 업로드될 수 있다.
패턴 파라미터 데이터는 앞서 개시된 임의의 데이터 및/또는 정보 및 기판과 관련된 데이터 및/또는 정보, 디스플레이 오브젝트 또는 오브젝트들, 디스플레이 픽셀, 서브-픽셀, 기판(300) 및/또는 디스플레이 오브젝트(302)의 x-방향 길이, 기판(300) 및/또는 디스플레이 오브젝트(302)의 y-방향 길이, Y-방향에서의 임의의 갭 또는 갭들(314), X-방향에서의 디스플레이 오브젝트의 수, Y-방향에서의 디스플레이 오브젝트 수, 및/또는 본 명세서에서 개시된 및/또는 프린팅 패턴을 간단히 표현하는데 유용한 임의의 다른 및/또는 임의의 다른 정보를 포함할 수 있다. 도 6은 패턴 파라미터 데이터에 포함될 수 있는, 드롭 공간(N), 픽셀 당 드롭(N), 디스플레이 당 픽셀(P) 및 기판 당 디스플레이(Q)의 파라미터들을 나타내는 기판의 상부도이다. 이러한 파라미터들은 제공되는 다른 관련된 파라미터들로부터 구동기 로직(132)을 사용하여 선택적으로 계산될 수 있다. 이를 테면, 디스프레이 당 픽셀 수는 기판 당 공지된 픽셀 및 기판 당 디스플레이를 나눔으로써 계산될 수 있다는 것을 주목해야 한다.
단계(504)에서, 저장 이동 인코더는 0으로 리셋되고 스테이지(129)가 Y-방향으로 이동함에 따라 개시된다. 단계(506)에서, 제어기는 임시적인 카운터 변수(n, m, p, q)를 생성하며 각각 1에서 초기화된다. 변수(n, m, p, q) 각각은 기록된 인코더 펄스(n), 분출된 잉크 드롭 수(m), 프린팅된 픽셀 수(p), 및 프린트된 디스플레이 수(q)를 나타낸다. 스테이지가 이동하고 잉크 드롭이 분출됨에 따라, 이들 각각의 카운터는 현재의 프린트 패스가 얼마나 많이 완료되었는지를 반영하도록 업데이트된다.
초기화 이후, 제어기는 Y-방향으로 스테이지(129)가 이동할 것을 지시한다. 일 실시예에서, 스테이지(129)는 약 500mm/sec의 속도로 움직일 수 있고 각각의 프린트헤드의 노즐은 약 25μsec(이하, "분출(jetting) 주파수") 마다 분출되도록 동작할 수 있다. 따라서, 본 예에서, 프린트 헤드의 노즐은 대략 12.5㎛ 마다 (최소한) 한번 파이어링될 수 있다. 카운터(n)는 각각 1 시간 만큼 증가되도록 설정되어 스테이지가 최소 파이어링 간격 12.5㎛로 이동했다는 것을 나타내는 펄스를 Y-방향 스테이지 인코더(130)로 전송한다. 주목할 것은 카운터 증가치에서 최소 파이어링 간격은 스테이지 속도 및 노즐 파이어링 특성에 따라 변하며, 12.5㎛의 특정 간격은 단지 예시적인 것이라는 것이다.
단계(508)에서, 카운터(n)가 스테이지(129)에 의해 이동된 간격이 드롭 공간 간격(N)에 도달했는지를 나타내는지 여부를 검출한다. 만약 그렇지 않다면, 스테이지는 이동되고, 카운터(n)는 증가되고(단계(509)에서), 프로세스가 검출 단계(508)로 다시 복귀된다. 카운터(n)가, 스테이지(129)가 드롭 공간 간격 만큼 이 동했다는 것을 나타내는 N에 도달한 경우, 카운터(n)는 단계(511)에서 1로 리셋되고, 단계(512)에서, 검색표(134)에 제공된 임의의 조절 정보가 통합되는 동안 제어기(102)는 패턴 파라미터 데이터에 표시된 크기의 잉크 드롭이 분출되도록 적절한 전압 및 크기의 파이어링 펄스를 제공한다.
단계(514)에서, 현재 픽셀이 완전히 프린트되었다는 것을 나타내는 픽셀 당 드롭의 설정 수(M)에 카운터(m)가 도달되었는지가 검출된다. 만약 그렇지 않다면,이는 픽셀을 완성하기 위해 추가의 드롭이 요구된다는 것을 나타내며, 카운터(m)는 또 다른 드롭이 프린트되었다는 것을 나타내도록 단계(515)에서 1 만큼 증가하고, 프로세스는 추가의 잉크젯팅을 위해 단계(508)로 다시 복귀된다. 만약 카운터(m)가 M에 도달했다면, 카운터(m)는 단계(516)에서 1로 리셋되고, 스테이지는 다음 픽셀이 프린트되기 이전에 공간을 나타내도록 단계(518)에서 예정된 간격으로 이동된다.
단계(520)에서, 현재의 디스플레이가 완전히 프린트되었다는 것을 나타내는 디스플레이 당 픽셀의 설정 수(P)에 카운터(p)가 도달되었는지가 검출된다. 만약 그렇지 않다면, 이는 추가의 픽셀이 디스플레이를 완료하기 위해 요구된다는 것을 나타내며, 카운터(p)는 또 다른 픽셀이 완료되었다는 것을 나타내도록 단계(521)에서 1만큼 증가되며 프로세스는 추가의 잉크젯팅을 위해 단계(508)로 다시 복귀된다. 카운터(p)가 P에 도달할 경우, 카운터(p)는 단계(522)에서 1로 리셋되며, 스테이지는 디스플레이들 간의 갭을 나타내기 위해 단계(524)에서 규정된 간격에 대해 이동된다.
다음 해상도 레벨의, 단계(526)에서, 기판 상의 모든 디스플레이들이 현재 프린트 패스를 커버한다는 것을 나타내는, 기판 당 디스플레이 설정 수(Q)에 카운터(q)가 도달했는지가 검출된다. 그렇지 않다면, 이는 프린트 패스를 완료하기 위해 추가의 디스플레이가 요구된다는 것을 나타내며, 카운터(q)는 현재의 프린트 패스에 의해 또 다른 디스플레이가 커버되었다는 것을 나타내기 위해 단계(527)에서 1 만큼 증가되며, 프로세스는 추가의 잉크젯팅을 위해 단계(508)로 복귀된다. 카운터(q)가 Q에 도달할 경우, 카운터(q)는 단계(528)에서 1로 리셋된다.
단계(530)에서, 현재 프린트 패스 종료에 도달되고, 제어기(112)는 X-방향으로 프린트 헤드를 이동시키며 다음 프린트 패스를 초기화시키기 위해 검색표(134)에서 데이터가 전환된다.
추가의 프린트 패스는 최종 프린트 패스에 도달할 때까지 유사하게 수행되며, 이는 스테이지(129)가 프린트 헤드(110, 112, 114)가 X-방향에서 기판과 교차되었는지를 나타내는(단계(532)) X-위치 정보를 제어기에 제공할 때 검출될 수 있다. 이 때, 기판 상에는 전체 프린트 패스가 아닌 부분적 프린트 패스가 허용되도록 충분한 공간이 남아 있어야 한다(단계(534)). 패턴 파라미터 데이터는 이러한 경우에 대한 '마스크' 정보를 포함할 수 있고/있거나 공지된 파라미터로부터 구동기 로직을 사용하여 계산될 수 있다. 제어기(102)는 마스크 정보가 하나 이상의 위치를 프린트하게 것이 아니라 하나 이상의 프린트 헤드(110, 112, 114)로 지향되게 하는데 이용될 수 있다. 이런 방식에서, 패턴 파라미터 정보는 최종 프린트 패스 동안 부분적 프린팅을 제공한다.
지금까지 설명은 단지 본 발명의 특정 실시예에 대해서만 개시했다. 본 발명이 범주내에서 상기 개시된 방법 및 장치의 변형이 당업자에게는 쉬울 것이다. 예를 들어, 본 발명은 스페이서 형성, 편광자 코팅, 및 나노입자 회로 형성에 적용될 수 있다.
따라서, 본 발명은 본 발명의 특정한 실시예들과 관련하여 개시되었지만, 하기 첨부되는 본 발명의 범주내에서 다른 실시예들이 고안될 수 있다.
도 1a는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 잉크젯 프린트 시스템의 개략도,
도 1b는 본 발명의 일부 실시예들에 따라 도 1a에 도시된 프린트 제어기의 상세 개략도,
도 1c는 본 발명의 일부 실시예들에 따라 도 1b에 도시된 구동기의 상세 개략도,
도 1d는 본 발명의 일부 실시예들에 따라 도 1c에 도시된 파이어 펄스 발생기 회로의 부분적 상세 개략도,
도 1e는 본 발명의 일부 실시예들에 따라 도 1d에 도시된 파이어 펄스 발생기 회로에 의해 발생된 전압 신호를 나타내는 그래프,
도 1f는 본 발명의 일부 실시예들에 따라 도 1c에 도시된 구동기의 대표적 로직의 개략도,
도 1g는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 잉크젯 프린트 시스템의 개략도,
도 2a는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 시스템 동작 방법의 예를 나타내는 흐름도,
도 2b는 본 발명에 따른 잉크젯 프린트 시스템의 상이한 신호들 간의 관계의 예시적 실시예를 나타내는 로직 타이임도,
도 3은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 잉크젯 프린트 시스템을 사용하기 위해 디스플레이 오브젝트를 포함하는 기판 상부도,
도 4는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 잉크젯 프린트 세스템을 사용하기 위한 기판 상의 디스플레이 오브젝트의 단일 디스플레이 픽셀의 확대도,
도 5는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 방법의 예를 나타내는 흐름도,
도 6은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 패턴 파라미터를 나타내는 기판의 상부도.

Claims (28)

  1. 디스플레이 오브젝트를 제조하는 시스템으로서,
    적어도 하나의 구동기를 포함하는 프린트 제어기;
    상기 적어도 하나의 구동기와 결합되는 적어도 하나의 프린트 헤드;
    상기 프린트 제어기와 결합되는 스테이지 제어기;
    상기 스테이지 제어기와 결합되는 적어도 하나의 모터;
    상기 적어도 하나의 모터와 상기 스테이지 제어기와 결합되는 적어도 하나의 인코더; 및
    상기 스테이지 제어기와 상기 프린트 제어기와 결합되는 호스트
    를 포함하며, 상기 호스트는 상기 프린트 제어기로 패턴 파라미터 데이터를 전송하도록 구성되며,
    기판이 상기 호스트로부터의 명령에 응답하여 상기 스테이지 제어기의 방향에 따라 상기 적어도 하나의 모터에 의해 프린트 방향으로 이동함에 따라, 상기 프린트 제어기는 기판 상의 픽셀 웰들로 잉크가 도포되도록 적어도 하나의 프린트 헤드를 작동시키는 패턴 파라미터 데이터를 이용하도록 구성되는, 디스플레이 오브젝트 제조 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어기 및 적어도 하나의 인코더와 결합되며, 상기 기판이 프린팅을 위 한 위치에 있을 때 상기 프린트 제어기에 이네이블 신호를 제공하도록 구성된 실시간 제어기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 오브젝트 제조 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 구동기는 메모리 및 파이어 펄스 발생기 회로와 결합되는 로직을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 오브젝트 제조 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 로직은 상기 호스트와 상기 스테이지 제어기와 결합되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 오브젝트 제조 시스템.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 로직은 상기 패턴 파라미터 데이터를 저장하도록 구성된 하나 이상의 레지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 오브젝트 제조 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 로직은,
    a) 개시 좌표를 기초로 파이어 펄스 발생기 회로를 파이어링하기 위한 타이밍, 상기 스테이지 제어기의 방향에 따른 상기 기판의 이동, 및 상기 패턴 파라미터 데이터에 제공되는 드롭 공간 정보를 결정하고,
    b) 파이어링을 위해 상기 타이밍을 기초로 상기 파이어 펄스 발생기로 로직 레벨 신호를 전송하도록, 구성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 오브젝트 제조 시스템.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 로직은 상기 메모리에 교정 변위 데이터를 저장하고 상기 교정 변위 데이터를 기초로 상기 로직 레벨 신호를 변조시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 오브젝트 제조 시스템.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 패턴 파라미터 데이터는 드롭 크기 정보를 포함하며 상기 로직 레벨 신호는 분출되는 잉크의 양을 나타내는 것을 특징으로 하는 디스플레이 오브젝트 제조 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 파이어 펄스 발생기 회로는 고정 전류원 회로를 기초로 동작하며 분출되는 잉크의 양은 로직에 의해 변하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 오브젝트 제조 시스템.
  10. 잉크젯 프린팅 시스템 제어 장치로서,
    프로세서를 포함하는 로직;
    상기 로직에 결합되는 메모리; 및
    상기 로직에 결합되며, 프린트 헤드와의 결합이 용이하도록 접속기를 포함하는 파이어 펄스 발생기 회로
    를 포함하며, 상기 로직은 패턴 파라미터 데이터를 수신하도록 구성되며, 또한 기판이 상기 패턴 파라미터 데이터에 기초하여 프린트 방향으로 이동함에 따라 기판 상의 픽셀 웰들에 잉크가 도포되도록 상기 프린트 헤드를 작동시키도록 구성되는, 잉크젯 프린팅 시스템 제어 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 로직은 호스트 및 스테이지 제어기와 접속되도록 구성된 통신 포트들과 결합되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린팅 시스템 제어 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 로직은 상기 패턴 파라미터 데이터를 저장하도록 구성된 하나 이상의 레지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린팅 시스템 제어 장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 로직은,
    a) 개시 좌표를 기초로 파이어 펄스 발생기 회로를 파이어링하기 위한 타이밍, 상기 스테이지 제어기의 방향에 따른 상기 기판의 이동, 및 상기 패턴 파라미터 데이터에 제공되는 드롭 공간 정보를 결정하고,
    b) 파이어링을 위해 상기 타이밍을 기초로 상기 파이어 펄스 발생기로 로직 레벨 신호를 전송하도록, 구성되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린팅 시스템 제어 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 로직은 상기 메모리에 교정 변위 데이터를 저장하고 상기 교정 변위 데이터를 기초로 상기 로직 레벨 신호를 변조시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린팅 시스템 제어 장치.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 패턴 파라미터 데이터는 드롭 크기 정보를 포함하며 상기 로직 레벨 신호는 분출되는 잉크의 양을 나타내는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린팅 시스템 제어 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 파이어 펄스 발생기 회로는 고정 전류원 회로를 기초로 동작하며 분출되는 잉크의 양은 상기 로직에 의해 변하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린팅 시스템 제어 장치.
  17. 잉크젯 프린팅 시스템을 제조하는 방법으로서,
    프로세서를 포함하는 로직을 제공하는 단계;
    상기 로직에 메모리를 결합시키는 단계;
    상기 로직에 파이어 펄스 발생기 회로를 결합시키는 단계;
    프린트 헤드와의 결합이 용이하도록 상기 파이어 펄스 발생기와 접속기를 결합시키는 단계; 및
    기판이 프린트 방향으로 이동함에 따라, 기판 상에 있는 픽셀 웰들로 잉크가 도포되도록 상기 로직이 상기 프린트 헤드를 동작시키는데 사용되는 패턴 파라미터 데이터를 수신하도록 조작하는 단계
    를 포함하는, 잉크젯 프린팅 시스템 제조 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    호스트와 스테이지 제어기와 접속되도록 구성된 통신 포트들을 상기 로직과 결합시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린팅 시스템 제조 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 로직에 포함된 레지스터들에 상기 패턴 파라미터 정보를 저장하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린팅 시스템 제조 방법.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 로직은,
    a) 개시 좌표를 기초로 파이어 펄스 발생기 회로를 파이어링하기 위한 타이밍, 상기 스테이지 제어기의 방향에 따른 상기 기판의 이동, 및 상기 패턴 파라미터 데이터에 제공되는 드롭 공간 정보를 결정하고,
    b) 파이어링을 위해 상기 타이밍을 기초로 상기 파이어 펄스 발생기로 로직 레벨 신호를 전송하도록, 구성되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린팅 시스템 제조 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 메모리에 교정 변위 데이터를 저장하고 상기 교정 변위 데이터를 기초로 상기 로직 레벨 신호들을 변조시키기 위해 상기 조직을 조작하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린팅 시스템 제조 방법.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 패턴 파라미터 데이터는 드롭 크기 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린팅 시스템 제조 방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    고정 전류원 회로를 이용하도록 상기 파이어 펄스 발생기 회로를 조작하는 단계 및 상기 드롭 크기 정보를 기초로 분출되는 잉크의 양을 변화시키기 위해 상기 로직을 조작하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린팅 시스템 제조 방법.
  24. 컬러 필터들을 프린팅하는 방법으로서,
    패턴 파라미터 데이터를 수신하는 단계;
    상기 패턴 파라미터 데이터를 기초로 고정 전류원 파이어 펄스 발생기 회로를 제어하는 단계; 및
    상기 고정 전류원 파이어 펄스 발생기 회로에 의해 발생된 파이어 펄스를 이용하여 프린트 헤드를 작동시키는 단계
    를 포함하는, 컬러 필터들의 프린팅 방법.
  25. 상기 패턴 파라미터 데이터는 드롭 크기 정보를 포함하며, 고정 전류원 파이어 펄스 발생기 회로를 제어하는 단계는 분출되는 잉크의 양을 나타내는 로직 레벨 신호들을 상기 고정 전류원 파이어 펄스 발생기 회로로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러 필터들의 프린팅 방법.
  26. 제 25 항에 있어서,
    로직 레벨 신호들을 상기 고정 전류원 파이어 펄스 발생기 회로로 전송하는 단계는 상기 파이어 펄스의 진폭이 시간에 따라 선형적으로 변하게 하는 로직 레벨 신호들을 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러 필터들의 프린팅 방법.
  27. 제 25 항에 있어서,
    고정 전류원 파이어 펄스 발생기 회로를 제어하는 단계는 프린트 헤드가 잉크를 분출할 때를 나타내는 로직 레벨 신호들을 상기 고정 전류원 파이어 펄스 발생기 회로로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러 필터들의 프린팅 방법.
  28. 제 24 항에 있어서,
    프린트 헤드를 작동시키는 단계는 일정한 슬루율(slew rate)을 갖는 파이어 펄스를 이용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러 필터들의 프린팅 방법.
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