KR20080020094A

KR20080020094A - 잉크젯 도포 장치

Info

Publication number: KR20080020094A
Application number: KR1020060082998A
Authority: KR
Inventors: 이정영
Original assignee: 주식회사 케이씨텍
Priority date: 2006-08-30
Filing date: 2006-08-30
Publication date: 2008-03-05

Abstract

본 발명에 따른 잉크젯 도포 장치는 정렬 마크가 형성된 기판이 안착되고, 상기 정렬 마크와 대응되는 위치에 투광부가 형성된 스테이지와, 상기 스테이지 일측에 위치하여 상기 기판의 일면에 액적을 도포하는 노즐부와, 상기 투광부를 통해 상기 정렬 마크를 촬상하는 정렬용 카메라를 포함한다.

상기와 같은 발명은 스테이지 하부에 CCD 카메라를 설치함으로써, 대형화된 기판을 로딩 및 언로딩 할 때 CCD 카메라와의 간섭을 없앨 수 있는 효과가 있고, 상기 발명은 CCD 카메라가 스테이지보다 낮은 곳에 위치하기 때문에 카메라를 더욱 견고하게 고정시킬 수 있는 효과가 있고, 이에 의해 기판 정렬 공정을 보다 정확하게 수행할 수 있어 작업의 정밀도 및 수율을 높일 수 있는 효과가 있다.

스테이지, 렌즈부, 정렬 마크, 제어부, 정렬홀

Description

잉크젯 도포 장치{INK-JET APPLICATION APPARATUS}

도 1은 종래 잉크젯 도포 장치를 나타낸 개략 단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 잉크젯 도포 장치를 나타낸 개략 사시도이다.

도 3은 도 2의 잉크젯 도포 장치를 나타낸 개략 단면도이다.

도 4는 도 3의 변형예를 나타낸 잉크젯 도포 장치를 나타낸 개략 단면도이다.

< 도면 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10, 100: 스테이지 110: 정렬홀

20, 200: 노즐부 310: 렌즈부

320: 본체 400: 정렬 마크

500: 제어부 G: 기판

본 발명은 잉크젯 도포 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판이 대형화됨에 따라 기판과 정렬용 카메라와의 간섭을 방지하는 잉크젯 도포 장치에 관한 것이다.

평판 표시 장치(Flat Panel Display Device)로 널리 이용되고 있는 액정표시패널은 백라이트(Back light)의 백색광의 투과율을 조절하는 TFT(Thin Film Transistor)를 포함하는 TFT 기판과, 액정 셀의 동작과 R(Red), G(Green), B(Blue)의 CF(Color Filter)를 포함하는 CF 기판을 투과해 나오는 3원색의 가법 혼색을 통해서 이루어진다.

상기 CF 기판은 일반적으로 유리 등의 기판 위에 Cr/CrOx를 스퍼터링하여 블랙 매트릭스(Black Matrix, BM)를 형성한 후에, 상기 BM 사이에 컬러 필터를 형성하고, 그 위에 공통 전극을 형성함으로써 제조된다.

상기 컬러 필터의 제조 방법으로는 스크린 프린트법과 포토리소그래피 공정이 종래 주류를 이루고 있다.

상기 스크린 프린트법은 공정이 단순하고 저가의 장비를 사용하는 간편한 방법이지만, 도포되는 컬러 잉크의 두께 및 폭 균일도가 나쁘기 때문에 평판 표시 장치 제조 공정에 적용하기는 적합하지 않으며, 포토리소그래피 공정은 컬러 필터의 두께 및 균일성이 우수하고 두께도 얇게 성막하는 것이 가능하기 때문에 평판 표시 장치 제조 공정에 적용 가능하지만, 가격이 비싼 재료의 손실이 많으며, 복잡한 제조 공정 및 고가의 장비를 사용해야 하는 단점이 있다.

상기와 같은 면에서 잉크젯 방식의 프린트 법은 다양한 곳에 집약적인 장치와 저비용 공정으로 최근 많은 주목을 받고 있다. 이에, 평판 표시 장치의 패턴 형성을 위한 공정에는 전부 적용이 가능하며 특히 컬러 필터 형성, 배향막, 형광체 형성, 전극 형성, 유전층 형성 등에 이용될 수 있다.

도 1은 종래 잉크젯 도포 장치를 나타낸 개략 단면도이다.

도면을 참조하면, 상기 잉크젯 도포 장치는 기판(G)이 안착되는 스테이지(10)와, 상기 스테이지(10)의 상부에 형성된 잉크젯 헤드(20)와, 상기 기판(G)의 상부에 위치하여 상기 기판(G)을 촬상하기 위한 CCD(Charged Coupled Device) 카메라를 포함한다.

상기 스테이지(10)는 기판이 안착되도록 상기 기판(G) 형상에 대응되는 플레이트 형상으로써, 좌우 및 상하로 이동 가능하며, 또한 회전 가능하도록 구성된다. 또한, 상기 기판(G)의 상부 일측에는 상기 기판(G)의 정렬을 위한 정렬 마크(40)가 형성된다. 이때, 상기 정렬 마크(40)는 기판(G) 상에 복수개가 설치될 수 있음은 물론이다. 또한, CCD 카메라(30)는 상기 기판(G)의 상부에 설치되어, 정확한 위치에 잉크가 분사될 수 있도록 기판(G)과 잉크젯 헤드(20)를 정렬하는 역할을 한다.

하지만, 상기 기판(G)과 CCD 카메라(30)의 거리는 수 마이크로 단위이기 때문에, 기판(G)이 대형화됨에 따라 상기 스테이지에 로딩 및 언로딩될 때 상기 기판(G)과 CCD 카메라(30) 사이에 간섭이 일어나고, 이를 방지하기 위해 상기 CCD 카메라(30)와 스테이지(10) 사이에는 큰 공간이 요구되어 진다. 이는 잉크젯 도포 장치의 대형화를 초래하는 문제점을 발생시킨다.

또한, 상기 CCD 카메라(30)는 스테이지(10)의 상부에 소정 간격 위치하므로, 스테이지(10) 상부에 마련된 주변 부품들의 동작에 의해 진동 등의 영향을 받아 정밀도가 저하되는 문제점이 발생된다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 기판의 로딩 및 언로딩 시 기판과 CCD 카메라 사이의 간섭을 방지하기 위한 잉크젯 도포 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 잉크젯 도포 장치는 정렬 마크가 형성된 기판이 안착되고, 상기 정렬 마크와 대응되는 위치에 투광부가 형성된 스테이지와, 상기 스테이지 일측에 위치하여 상기 기판의 일면에 액적을 도포하는 노즐부와, 상기 투광부를 통해 상기 정렬 마크를 촬상하는 정렬용 카메라를 포함한다.

상기 투광부는 상기 스테이지에 상하 관통되거나 또는 플라스틱, 유리 등의 투명 재질로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 정렬용 카메라는 본체와, 상기 본체와 연결된 렌즈부를 포함하고, 상기 렌즈부는 기판을 향하도록 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 렌즈부는 절곡된 것을 특징으로 한다.

상기 렌즈부 내부에 반사 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 스테이지는 수평으로 이동 및 회전 가능한 것을 특징으로 한다.

상기 정렬용 카메라에 연결되는 제어부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 정렬용 카메라에서 수집된 데이터를 실시간 모니터링 하는 것을 특징으로 한다.

이하, 도면을 참조하여 잉크젯 도포 장치의 실시예를 더욱 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다 양한 형태로 구현된 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

도 2는 본 발명에 따른 잉크젯 도포 장치를 나타낸 개략 사시도이고, 도 3은 도 2의 잉크젯 도포 장치를 나타낸 개략 단면도이고, 도 4는 도 3의 변형예를 나타낸 잉크젯 도포 장치를 나타낸 개략 단면도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 잉크젯 도포 장치는 스테이지(100)와, 상기 스테이지(100)의 상부에 위치한 노즐부(200)와, 상기 스테이지(100)의 하부에 위치한 정렬용 카메라(300)를 포함한다.

상기 스테이지(100)는 상부에 잉크가 도포되어질 기판(G)이 안착되고, 상기 스테이지(100)의 하부에는 스테이지 구동부(미도시)가 연결되어 있어, 상기 스테이지(100)를 X, Y, Z 축으로 이동 및 세타 방향으로 회전가능하다. 또한, 상기 스테이지(100)에는 상기 기판(G)에 형성된 정렬 마크(400)와 대응하도록 기판(G)을 정렬하기 위한 정렬홀(110)이 형성되어 있다. 또한, 상기 스테이지(100)에는 상기 스테이지를 관통 형성된 진공 흡착을 위한 진공홀(미도시)과, 상기 기판(G)을 무사히 상기 스테이지(100)에 안착시키기 위한 리프트 핀(미도시)이 더 설치될 수 있다.

즉, 상기 기판(G)이 리프트 핀에 의해 상기 스테이지(100)에 안착되면, 상기 스테이지(100)에 형성된 진공홀에 연결된 진공 수단(미도시)에 의해 상기 기판(G)은 흡착 유지된다. 이때, 상기 기판(G)의 정렬 마크(400)가 정렬홀(110)과 일치되도록 상기 스테이지(100)에는 정렬 수단(미도시)이 더 구비될 수 있다.

상기 스테이지(100) 상부에는 기판(G)에 잉크를 도포하기 위한 노즐부(200)가 마련된다. 상기 노즐부(200)는 하부에 노즐(미도시)이 형성된 복수개의 잉크젯 헤드(220)와, 상기 잉크젯 헤드(220)를 지지하는 헤드 지지대(210)를 포함한다.

상기 복수개의 잉크젯 헤드(220)는 하나의 헤드 지지대(210)에 연결되고, 상기 헤드 지지대(210)는 상기 잉크젯 헤드(220)를 고정하거나 이동 경로를 제공하는 역할을 한다. 즉, 공정이 시작되면 상기 잉크젯 헤드(220)는 헤드 지지대(210)를 따라 스테이지(100) 상부로 이동하여 상기 스테이지(100)에 안착된 기판(G)을 향해 잉크를 분사한다.

이때, 상기 잉크젯 헤드(220)는 헤드 지지대(210)를 기준으로 세타 방향으로 회전할 수 있고, 하나의 헤드 지지대(210)에 연결된 잉크젯 헤드(220)의 개수는 한정되지 않는다. 또한, 상기 헤드 지지대(210)도 세타 방향으로 회전할 수 있으며, 상기 헤드 지지대(210)의 이동 방향 즉 X 축으로 복수개가 설치될 수 있음은 물론이다.

즉, 잉크젯 도포 장치는 공정 시간과 비용 절감의 목적을 갖기 때문에 원하는 도포 패턴에 따라 적정한 수의 잉크젯 헤드(220)를 장착하여, 잉크젯 헤드(200)가 기판(G)을 따라 한 번의 플로우 공정으로 도포함으로써 원하는 도포 패턴이 완료되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 잉크젯 도포 공정은 상기 노즐부(200)가 고정된 상태에서 상기 스테이지(100)를 이동 가능하게 설치하여 잉크젯 도포 작업을 수행할 수 있고, 이와 달리 스테이지(100)가 고정된 상태에서 노즐부(200)를 이동시켜 상기 기판(G)에 잉크를 도포할 수 있다.

상기 스테이지(100)의 하부에는 정렬용 카메라 즉 복수개의 CCD 카메라(300)가 위치한다. 즉, 상기 CCD 카메라(300)는 스테이지(100)에 관통 형성된 정렬홀(110)의 하부에 위치하여 기판(G)에 형성된 정렬 마크(400)를 촬상하는 역할을 한다. 또한, CCD 카메라(300)에는 정렬 위치를 실시간 모니터링 하기 위해 제어부(500)가 연결된다.

즉, 상기 CCD 카메라(300)는 본체(320)와, 상기 본체(320)와 연결된 렌즈부(310)를 포함하는 두 개의 CCD 카메라(300)로 구성되며, 상기 CCD 카메라(300)는 아래에서 위를 향해 있다. 즉, 하나의 CCD 카메라(300)는 기판(G)의 일측단에 형성된 정렬 마크(400)의 하부 및 스테이지(100)의 정렬홀(110)의 하부에 설치된다. 또한, 상기 제어부(500)는 상기 CCD 카메라(300)가 정렬 마크(400)를 촬상하는 동안 상기 기판(G)의 위치에 따른 데이터를 실시간으로 수집하면서, 상기 스테이지(100)가 이동하려는 방향 및 거리를 제시해 주는 역할을 한다. 이에 따라, 상기 제어부(500)는 도포 공정의 수율을 확보할 수 있는 효과가 있다.

따라서, 기판(G)이 상기 스테이지(100)에 고정 흡착되면, 상기 스테이지(100)의 하부에 위치한 CCD 카메라(300)는 상기 스테이지(100)에 형성된 정렬홀(110)을 통하여 상기 기판(G)에 형성된 정렬 마크(400)를 촬상하고, 이를 기초로 수집된 데이터는 상기 제어부(500)에 실시간 모니터링 되어, 이에 의해 상기 스테이지(100)를 이동시켜 상기 기판(G)을 정렬하게 된다.

이때, 상기 정렬홀(110) 대신 투광부를 설치할 수 있다. 즉, 상기 스테이 지(100)의 일부를 즉 상기 기판(G)의 정렬 위치에 투과 가능한 플라스틱 또는 유리로 구성하여 CCD 카메라(300)를 이용하여 촬상할 수 있다.

또한, 상기 CCD 카메라(300)의 일측에는 상기 잉크젯 헤드(220)의 정렬을 위해 잉크젯 헤드 정렬용 CCD 카메라(미도시)가 더 설치될 수 있다. 즉, 기판(G)에 형성된 패턴 피치(pitch)에 맞도록 상기 잉크젯 헤드(220)를 촬상하여 상기 피치에 맞도록 정렬하고, 상기 정렬 정보를 제어부(500)에 전달하여, 상기 CCD 카메라(300)와 함께 동작함으로써 작업 수율을 높일 수 있다.

상기와 같이 기판(G) 정렬용 CCD 카메라(330)를 스테이지(100) 하부에 설치한 구성은 스테이지(100)에 인접하여 간섭되는 구성 요소가 존재하지 않으므로, 즉 예를 들어 기판(G)을 스테이지(100)에 로딩 및 언로딩할 때 기판(G)과 간섭되는 구성요소가 없으므로 잉크젯 도포 장치의 전체적인 크기를 줄일 수 있는 효과가 있다. 더욱이 상기 CCD 카메라(300)가 상기 스테이지(100)보다 낮은 곳에 위치하기 때문에 외부의 진동 등에 영향을 받지 않게 되어 CCD 카메라(300)를 고정시키기가 용이해지며 기판(G)과 CCD 카메라(300) 사이의 공간이 감소하므로 정밀도가 향상된다. 또한, CCD 카메라(300)를 보다 견고하게 고정시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 CCD 카메라(300)를 구성할 수도 있다. 상기 CCD 카메라(300)는 본체(320)와, 상기 본체(320)에 연결된 렌즈부(310)를 포함한다. 즉, 상기 렌즈부(310)를 90도 절곡하여 형성하고, 상기 일단은 스테이지(100)에 형성된 정렬홀(110)을 향하도록 하고, 90도 절곡된 타단은 본체(320)와 연결한다. 이때, 상기 절곡된 렌즈부(310) 내부에는 거울 등의 반사 수단을 더 추 가할 수 있다.

상기에서는 상기 렌즈부(310)를 90도 절곡하여 형성하였지만, 상기 렌즈부(310)의 끝단이 기판(G)을 향하도록 설치되면, 상기 각도는 한정되지 않는다.

이와 같이, 상기와 같은 구성은 스테이지(100)의 하부에 아무런 간섭되는 구성 요소가 존재하지 않아 잉크젯 도포 장치의 전체적인 크기를 줄일 수 있는 효과가 있고, 상기 변형예에 따라 상기 렌즈부(310)에 경사를 줌으로써 상기 잉크젯 도포 장치의 크기를 더 줄일 수 있는 효과가 있다.

이하에서는 도 2 및 도 3을 참조하여 상기 잉크젯 도포 장치의 동작을 살펴본다.

먼저, 도 2를 참조하면, 이전 공정을 마친 기판(G)이 로봇암(미도시)으로부터 잉크젯 도포 장치의 스테이지(100) 상에 로딩되면, 상기 스테이지(100)의 하부에 위치한 CCD 카메라(300)는 스테이지(100)에 형성된 정렬홀(110)을 통해 기판(G)에 형성된 정렬 마크(400) 및 잉크젯 헤드(220)의 노즐을 촬상하고, 상기 촬상된 데이터에 기초하여 상기 스테이지(100)를 X, Y 축 또는 세타 방향으로 소정 간격 수평 이동 및 회전시켜 상기 기판(G)을 정렬한다.

기판(G)의 정렬을 마치면 상기 잉크젯 헤드(220)의 하부에 형성된 노즐을 통해 잉크를 상기 기판(G)의 상부로 분사하여 도포를 수행한다. 이때, 상기 도포를 수행하는 과정은 노즐부(200)가 고정되고, 스테이지(100)가 이동하여 도포될 수도 있고, 상기 스테이지(100)가 고정되고, 상기 노즐부(200)가 이동하여 기판(G)에 잉크를 도포할 수 있다.

상기 기판에 잉크 도포 작업을 마치면, 잉크가 도포된 기판(G)은 로봇암에 의해 상기 잉크젯 도포 장치의 외부로 언로딩되어 도포 작업을 마친다.

상기에서는 잉크젯 도포 장치에 적용하여 상기 정렬 방법을 설명하였지만, 기판(G)의 정렬이 필요한 다양한 장치에도 적용될 수 있음은 물론이다.

또한, 상기에서는 CCD 카메라(300)를 사용하여 상기 기판(G)과 잉크젯 헤드(220)를 촬상하여 정렬을 하였지만, 이에 한정되지 않고, CCD 카메라(300) 외의 다른 촬상 수단을 사용하여도 무방하다.

이상에서는 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명은 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 스테이지 하부에 CCD 카메라를 설치함으로써, 대형화된 기판을 로딩 및 언로딩 할 때 CCD 카메라와의 간섭을 없앨 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 CCD 카메라가 스테이지보다 낮은 곳에 위치하기 때문에 카메라를 더욱 견고하게 고정시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 상기 CCD 카메라를 견고하게 고정시켜, 기판 정렬 공정을 보다 정확하게 수행할 수 있어 작업의 정밀도 및 수율을 높일 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 스테이지 하부에 설치된 CCD 카메라의 구조를 변경함으로써, 상기 잉크젯 도포 장치의 전체적인 크기를 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims

정렬 마크가 형성된 기판이 안착되고, 상기 정렬 마크와 대응되는 위치에 투광부가 형성된 스테이지와,

상기 스테이지 일측에 위치하여 상기 기판의 일면에 액적을 도포하는 노즐부와,

상기 투광부를 통해 상기 정렬 마크를 촬상하는 정렬용 카메라

를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 도포 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 투광부는 상기 스테이지에 상하 관통되거나 또는 플라스틱, 유리 등의 투명 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 잉크젯 도포 장치.
청구항 2에 있어서, 상기 정렬용 카메라는 본체와, 상기 본체와 연결된 렌즈부를 포함하고, 상기 렌즈부는 기판을 향하도록 형성된 것을 특징으로 하는 잉크젯 도포 장치.
청구항 3에 있어서, 상기 렌즈부는 절곡된 것을 특징으로 하는 잉크젯 도포 장치.
청구항 4에 있어서, 상기 렌즈부 내부에 반사 수단을 더 포함하는 것을 특징 으로 하는 잉크젯 도포 장치.
청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스테이지는 수평으로 이동 및 회전 가능한 것을 특징으로 하는 잉크젯 도포 장치.
청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서, 상기 정렬용 카메라에 연결되는 제어부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 정렬용 카메라에서 수집된 데이터를 실시간 모니터링 하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 도포 장치.