KR20230039098A - 분사장치, 프린팅 장치 및 분사방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 복수의 발광소자들이 혼합된 용액이 이동하는 이동부, 이동부에서 이동되는 용액을 분사하는 노즐, 및 용액을 믹싱하는 믹싱부를 포함하여, 용액에 혼합된 발광소자들이 서로 이격된 상태로 토출될 수 있는 분사장치, 프린팅 장치 및 분사방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 분사장치, 프린팅 장치 및 분사방법에 관한 것이다.
디스플레이 장치의 제작을 위하여 프린팅 기술이 사용되고 있다. 디스플레이 장치의 제작에 일반적으로 사용되는 잉크젯 프린트 장치는, 잉크젯 헤드를 이용하여 인쇄용 잉크 또는 용액의 미소한 액적(droplet)을 인쇄 매체, 예컨대 인쇄용지 상의 원하는 위치에 토출시켜서 인쇄용지의 표면에 소정 색상의 화상을 인쇄하는 장치이다. 이러한 잉크젯 프린팅 장치는 최근에 액정 디스플레이(LCD; Liquid Crystal Display)와 유기발광소자(OLED; Organic Light Emitting Device) 등과 같은 평판 디스플레이 분야, 전자종이(E-Paper) 등과 같은 플렉시블 디스플레이 분야, 금속 배선 등과 같은 인쇄 전자공학(Printed electronics) 분야, 및 유기 박막트랜지스터(OTFT; Organic Thin Film Transistor) 등과 같은 다양한 분야로 응용 범위가 확대되고 있다. 이러한 잉크젯 프린팅 장치가 상기한 디스플레이 분야나 인쇄 전자공학 분야에 적용되는데 있어서 공정 기술상 가장 중요한 기술적 과제 중의 하나가 고 해상도 및 초정밀 프린팅이다. 이에 따라, 고 해상도 및 초정밀 프린팅을 위한 프린팅 장치의 필요성이 대두되고 있다.
프린팅 장치의 잉크젯 노즐은 발광소자들이 혼합된 잉크를 분사한다. 발광소자들이 혼합된 잉크를 잉크젯 노즐을 통해 연속 도포하는 경우, 노즐 내부 또는 잉크가 토출되는 부분 주위에서 발광소자들의 뭉침이 발생할 수 있으며, 이로 인한 노즐막힘으로 제조상 손실이 발생하거나, 또는 프린팅 장치의 수명이 감소될 수 있다.
대한민국 공개특허 제10-2012-0022403호 등은 불량 노즐의 잉크 분사 간격을 조절하여 인쇄 균일성(uniformity)을 보장하는 방법을 개시하고 있으나, 이는 불량 노즐의 발생을 차단하는 것이 아니라, 기 발생한 불량 노즐에 대한 사후적 조치에 불과하다는 단점이 있다.
본 발명은 용액에 혼합된 복수의 발광소자들이 서로 이격된 상태로 토출되어 노즐 막힘을 방지하고, 공정 정밀도를 향상시키기 위한 분사장치, 프린팅 장치 및 분사방법을 제공하는 것을 발명의 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여,
본 발명은 복수의 발광소자들이 혼합된 용액을 분사하는 분사장치에 있어서, 상기 용액이 이동하는 이동부; 상기 이동부에서 이동되는 용액을 분사하는 노즐; 및 상기 용액에 혼합된 발광소자들이 서로 이격된 상태로 토출될 수 있도록, 상기 용액을 믹싱하는 믹싱부;를 포함하는 분사장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 전극기판이 배치되는 스테이지; 및 상기 스테이지에 배치된 전극기판에 복수의 발광소자들이 혼합된 용액을 분사하는 분사장치;를 포함하고, 상기 분사장치는 상기 본 발명에 따른 분사장치인 것을 특징으로 하는 프린팅 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 복수의 발광소자들이 혼합된 용액이 노즐로 유입되는 단계; 상기 발광소자들이 서로 이격된 상태로 토출되도록, 상기 용액을 믹싱하는 단계; 및 상기 노즐에서 상기 용액을 분사하는 단계를 포함하는 분사방법을 제공한다.
본 발명에 따른 분사장치, 프린팅 장치 및 분사방법을 이용하는 경우, 발광소자들이 서로 이격된 상태로 전극기판 상에 도포됨에 따라 공정 정밀도를 향상시키고, 노즐의 막힘을 사전 차단하여 공정성을 향상시키고, 노즐의 수명을 연장시키는 효과를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자를 나타낸 도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 분사장치를 나타낸 도이다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 믹싱부를 좀 더 상세히 도시한 도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 노즐의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 믹싱부를 나타낸 블록도이다.
도 5a는 믹싱부가 노즐에 존재하는 본 발명의 일 예를 나타낸 단면도이다.
도 5b는 믹싱부가 노즐에 존재하는 본 발명의 다른 예를 나타낸 단면도이다.
도 6은 노즐의 다른 예를 나타낸 도이다.
도 7a 내지 7b는 믹싱부가 노즐에 존재하는 본 발명의 또 다른 예를 나타낸 단면도이다.
도 8는 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치를 도시한 도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 분사방법의 흐름도를 나타낸 도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 분사장치를 나타낸 도이다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 믹싱부를 좀 더 상세히 도시한 도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 노즐의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 믹싱부를 나타낸 블록도이다.
도 5a는 믹싱부가 노즐에 존재하는 본 발명의 일 예를 나타낸 단면도이다.
도 5b는 믹싱부가 노즐에 존재하는 본 발명의 다른 예를 나타낸 단면도이다.
도 6은 노즐의 다른 예를 나타낸 도이다.
도 7a 내지 7b는 믹싱부가 노즐에 존재하는 본 발명의 또 다른 예를 나타낸 단면도이다.
도 8는 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치를 도시한 도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 분사방법의 흐름도를 나타낸 도이다.
본 발명은 분사장치, 프린팅 장치 및 분사방법에 관한 것이다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 명세서 전체에서 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
<발광소자>
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자(100)를 나타낸 도이다. 본 실시예에 따른 발광소자(Light Emitting Diode)(100)는 마이크로미터(micro-meter) 또는 나노미터(nano-meter) 단위의 크기를 가지고, 무기물로 이루어진 무기 발광 다이오드(inorganic LED)가 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
서로 대향하는 두 전극들 사이에 특정 방향으로 전계를 형성하면, 상기 두 전극 사이에 극성이 형성되고, 무기 발광 다이오드는 상기 극성이 형성된 두 전극 사이에 정렬될 수 있다. 즉, 본 실시예에 따른 발광소자(100)에 해당하는 나노소자 또는 무기 발광 다이오드는 기판 상에 존재하는 두 전극 사이에 정렬될 수 있다.
발광소자(100)에 대하여 좀 더 상세히 설명하면, 발광소자(100)는 막대 형태의 쌍극자 LED가 될 수 있다. 예를 들어 설명하면, 발광소자(100)는 제1 전극층(110), 제1 반도체층(120), 활성층(130), 제2 반도체층(140) 및 제2 전극층(150)을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 이때, 발광소자(100)에 포함된 제1 전극층(110), 제1 반도체층(120), 활성층(130), 제2 반도체층(140) 및 제2 전극층(150)은 일 방향을 따라 순차적으로 배치되거나, 적층된 구조를 가질 수 있다.
발광소자(100)의 제1 전극층(110) 및 제2 전극층(150) 각각이 전극기판의 제1 전극부 및 제2 전극부와 동시에 접촉함에 따라, 발광소자(100)와 전극기판이 제1 전극부 및 제2 전극부를 통하여 전기적으로 연결될 수 있다. 이때, 본 실시예에 따른 제1 말단부(102) 및 제2 말단부(104)는 발광소자(100)가 전극기판의 제1 전극부 및 제2 전극부와 접촉하는 부분을 나타낼 수 있다.
본 실시예에 따른 발광소자(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 길이 L(105)을 가지는 원통형이 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 이때, 발광소자(100)의 길이 L(105)은 10 μm 가 될 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 바람직하게는 1.5 μm 이상 7um 이하가 될 수 있다.
발광소자(100)는 길이 L(105)의 일 방향으로 연장된 형상을 가지는 로드형(rod), 직사각형, 육각기둥형 등과 같은 다각기둥형 형상을 가질 수 있다. 또한, 본 실시예에 따른 발광소자(100)의 형태는 이에 제한되는 것은 아니며, 정육면체, 튜브, 와이어와 같은 형상을 가질 수도 있고, 일 방향으로 연장되고 외면이 부분적으로 경사진 형상을 갖는 등 다양한 형태를 가질 수 있다.
발광소자(100)의 제1 반도체층(120), 활성층(130) 및 제2 반도체층(140)은 전기신호가 인가됨에 따라, 특정 파장대의 광을 방출할 수 있다. 예를 들어 설명하면, 제1 반도체층(120)은 n형 반도체층을 포함할 수 있고, 제2 반도체층(140)은 p형 반도체층을 포함할 수 있다. 이에 따라, 외부의 전원으로부터 전기신호가 발광소자(100)에 인가되면, 활성층(130)은 전자와 정공이 재결합함에 따라 낮은 에너지 준위로 천이하며, 그에 상응하는 파장을 가지는 빛을 생성하여 방출할 수 있다.
본 실시예에 따른 발광소자(100)가 빛을 생성할 수 있도록 발광소자(100)에 전기신호가 인가되어야 한다. 발광소자(100)에 전기신호를 안정적이고 효율적으로 인가하기 위하여, 두 개의 전극부들을 포함하는 전극기판이 사용될 수 있고, 발광소자(100)는 전극기판과 전기적으로 연결됨에 따라, 소정 파장의 빛을 생성할 수 있다.
본 실시예에 따른 전극기판에 발광소자(100)가 전기적으로 연결되기 위하여, 발광소자(100)들이 전극기판에 도포되어야 한다. 예를 들어 설명하면, 발광소자(100)들은 소정의 용액에 혼합된 상태로 전극기판에 제공될 수 있고, 이를 위하여 발광소자(100)들이 혼합된 용액을 분사하기 위한 분사장치가 필요하다.
<분사장치>
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 분사장치(200)를 나타낸 도이다. 도 2a는 분사장치(200)의 단면도를 도시한 도면으로, 본 실시예에 따른 분사장치(200)는 이동부(210), 노즐(220) 및 믹싱부(230)를 포함할 수 있다. 도 2a에는 하나의 노즐(220) 및 두개의 믹싱부(230)만이 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않고, 분사장치(200)는 복수의 노즐(220)들 및 복수의 믹싱부(230)들을 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 분사장치(200)는 잉크젯 프린트 장치의 잉크젯 헤드가 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어 설명하면, 잉크젯 프린트 장치는 잉크젯 헤드를 이용하여, 발광소자(100)들이 혼합된 용액, 즉, 인쇄용 잉크의 미소한 액적(droplet)을 전극기판 상의 원하는 위치에 토출시켜서, 인쇄용지의 표면에 소정 색상의 화상을 인쇄할 수 있다. 이때, 발광소자(100)들이 혼합된 용액은 콜로이드(colloide) 상태로 제공될 수 있다. 이를 위하여, 용매는 메틸에틸케톤, 메틸부틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 이소프로필알코올, 이소부틸알코올, 이소아밀알코올, 증류수, 헥사메틸인산트리아미드, 아세토니트릴, 디에틸 에테르, 디이소프로필 에테르, 메틸-t-부틸에테르 등일 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 즉, 복수의 발광소자(100)들은 용매 내에 분산된 상태로 포함되어 분사장치(200)에 공급된 후, 토출될 수 있다.
분사장치(200)는 일반적으로, 전기신호를 물리적인 힘으로 변환하여 작은 노즐(220)을 통하여 용액이 액적의 형태로 토출되도록 한다. 이러한 동작을 위하여, 분사장치(200)는 용액 저장 장치(미도시)로부터 주입된 용액이 노즐(220)로 이동할 수 있는 경로인 이동부(210), 이동부(210)를 흐르는 용액을 외부로 분사하는 노즐(220)을 포함한다. 본 실시예에 따른 분사장치(200)는 노즐(220)이 용액을 토출하기 위한 과정 중 불균일한 제어에 의한 노즐 막힘을 방지하기 위해 믹싱부(230)를 더 포함할 수 있다.
이동부 (210)
본 실시예에 따른 발광소자(100)들이 혼합된 용액은 이동부(210)를 통하여 이동한다. 예를 들어 설명하면, 이동부(210)는 용액 공급부(212)를 통하여 발광소자(100)들이 혼합된 용액을 공급받는다. 도 2a를 참조하면, 용액 공급부(212)를 통하여 공급된 용액은 화살표 방향을 따라 이동할 수 있다.
노즐 (220)
본 실시에에 따른 노즐(220)은 이동부(210)에서 이동되는 용액을 분사한다. 노즐(220)은 이동부(210)에 연결될 수 있고, 이동부(210)를 따라 흐르는 용액이 노즐(220)을 통하여 토출되어 전극기판의 상면에 제공될 수 있다. 본 실시예에 따른 노즐(220)에서 토출되는 용액의 분사속도(m/s)는 노즐(220)에 인가되는 전압에 따라 조정될 수 있다. 예를 들어, 노즐(220)에서 토출되는 용액의 분사속도(m/s)는 10m/s 이하, 바람직하게는 5m/s 내지 10m/s일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 실시예에 따른 노즐(220)은 발광소자(100)들이 혼합된 용액을 분사할 수 있는 형태를 가질 수 있다. 예를 들어 설명하면, 노즐(220)은 원기둥형, 직사각형, 상부에서 하부로 갈수록 직경이 좁아지는 원기둥 형태 등이 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 이하에서 도 3을 참조하여 노즐(220)에 대하여 좀 더 상세히 설명한다.
도 3은 본 실시예에 따른 노즐(220)의 사시도이다. 도 3을 참조하면, 노즐(220)은 용액 유입부(222), 용액 토출부(224) 및 연결부(226)를 포함할 수 있다. 용액 유입부(222)는 이동부(210)와 연결되고, 이동부(210)에서 이동되는 용액이 용액 유입부(222)를 통하여 노즐(220)로 유입될 수 있다.
용액 토출부(224)는 용액 유입부(222)의 반대쪽에 위치하고, 용액 유입부(222)를 통하여 유입된 용액이 토출될 수 있다. 예를 들어 설명하면, 용액 유입부(222)의 직경은 용액 토출부(224)의 직경보다 더 큰 값을 가진다. 이러한 형태를 가지는 노즐(220)에서 토출되는 용액은 원하는 방향으로 분사되기 용이하고, 이에 따라, 용액에 혼합된 발광소자(100)들이 원하는 위치에 제공될 수 있기에, 공정의 정밀도가 향상될 수 있다.
연결부(226)는 용액 유입부(222)와 용액 토출부(224)를 연결하고, 용액 유입부(222)에서 유입된 용액이 용액 토출부(224)를 통하여 토출될 수 있도록 한다. 도 3을 참조하면, 직경이 서로 다른 용액 유입부(222)와 용액 토출부(224)를 연결하기 위하여, 연결부(226)의 직경이 점진적으로 감소되는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않고, 연결부(226)는 용액이 이동할 수 있는 다양한 형태를 가질 수 있다.
믹싱부 (230)
다시 도 2a를 참조하면, 본 실시예에 따른 믹싱부(230)는 용액에 혼합된 발광소자들이 서로 이격된 상태로 토출될 수 있도록, 용액을 믹싱한다. 예를 들어 설명하면, 믹싱부(230)는 발광소자(100)들이 혼합된 용액의 유동에 방해되지 않으며 발광소자(100)들 사이의 뭉침 또는 접촉을 최소화할 수 있도록 용액을 믹싱 또는 교반할 수 있는 방법을 모두 포함할 수 있다.
도 2b는 본 실시예에 따른 믹싱부(230)를 좀 더 상세히 도시한 도이다. 도 2b를 참조하면, 믹싱부(230)는 용액을 믹싱하기 위하여, 회전축을 중심으로 회전하는 회전부(232) 및 회전부(232)의 회전축을 지지하는 지지부(234)를 포함할 수 있다. 본 실시예에 따른 지지부(234)는 회전부(232)를 분사장치에 고정시키기 위한 지지대로서, 회전부(232)의 회전축으로 사용될 수도 있으나, 이에 한정되지 않고, 회전부(232)의 회전축과 연결되어 상기 회전축을 지지하기 위하여 사용될 수도 있다. 이때, 회전축은 이동부(210)에서 노즐(220) 방향으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 회전부(232)를 회전시키기 위한 다양한 형태 및 방향으로 형성될 수 있다.
믹싱부(230)에 대하여 좀 더 상세히 예를 들어 설명하면, 믹싱부(230)는 물리적인 방법으로 용액이 서로 균일하게 섞이도록 회전부(232)가 회전축을 중심으로 회전할 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 용액의 흐름에 방해되지 않으며, 용액에 혼합된 발광소자(100)들의 뭉침 또는 접촉을 최소화할 수 있는 다양한 방법을 포함할 수 있다.
회전부(232)는 프로펠러 타입으로 구현될 수 있다. 이때, 프로펠러의 모양과 크기는 회전부(232)의 위치에 따라 다양하게 사용될 수 있으며, 예를 들면, 디스크터빈형, 십자형, 앵커형, 나선 리본형 등이 사용될 수 있다. 또한, 발광소자(100)들을 효과적으로 이격시키기 위하여, 회전부(232)는 회전축을 중심으로 대칭된 형태를 이루는 것이 바람직하다.
이처럼, 믹싱부(230)에서 용액을 믹싱함에 따라, 노즐(220)에 유입된 용액 속에 혼합된 발광소자(100)들이 서로 이격될 수 있다. 즉, 발광소자(100)들은 용액 속에 서로 뭉쳐진 상태로 혼합되어 있을 수 있고, 상기 뭉쳐진 상태의 발광소자(100)들이 노즐(220) 내에 존재하는 경우 노즐막힘으로 인해 용액의 토출이 불가한 문제가 발생될 수 있다. 또한, 발광소자(100)들이 뭉쳐진 상태로 혼합된 용액이 토출되면, 발광소자(100)들이 전극기판에서 전기적으로 연결되기가 용이하지 않아, 발광효율이 저하될 수 있다. 따라서, 믹싱부(230)는 용액을 믹싱하여, 용액 속에 혼합된 발광소자(100)들이 서로 이격되도록 한다.
이를 위하여, 본 실시예에 따른 믹싱부(230)는 노즐(220)에서 토출되는 용액의 유속(m/s)에 따라 가해지는 회전부(232)의 회전 속도가 달라질 수 있다. 예를 들어 설명하면, 노즐(220)에서 토출되는 용액의 유속(m/s)이 많아질수록 회전부(232)의 회전 속도가 더 빨라질 수 있다. 이하에서 도 4를 참조하여 믹싱부(230)에 대하여 좀 더 상세히 설명한다.
도 4는 본 실시예에 따른 믹싱부(230)를 나타낸 블록도이다. 도 4를 참조하면, 믹싱부(230)는 센싱부(231), 회전 속도 선택부(233), 회전부(232) 및 지지부(234)를 포함할 수 있다.
센싱부(231)는 노즐(220)에서 토출될 용액의 유속(m/s)을 센싱한다. 예를 들어 설명하면, 노즐(220)에 유입되는 용액의 유속(m/s)을 센싱하거나, 또는 노즐(220)에 가해지는 전압 값을 센싱할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
회전 속도 선택부(233)는 센싱부(231)에서 센싱된 용액의 변화량에 기초하여, 회전부(232)의 회전 속도를 선택한다.
회전부(232)는 용액을 믹싱하기 위하여, 회전 속도 선택부(233)에서 선택된 회전 속도에 따라 회전한다. 이와 같이 믹싱부(230)는 토출되는 용액의 유속(m/s)에 따라 회전 속도를 조절하여, 효과적으로 발광소자(100)들을 이격시킬 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 믹싱부(230)는 용액을 믹싱하는 믹싱시기를 적절히 조정할 수 있다. 도 4에서는 센싱부(231) 및 회전 속도 선택부(233)가 믹싱부(230) 내부에 존재하는 것으로 도시 및 설명하였으나, 이에 한정되지 않고, 센싱부(231) 및 회전 속도 선택부(233)는 믹싱부(230) 내부가 아닌 분사장치(200)의 제어부(미도시)에 존재할 수 있다.
이러한 경우, 센싱부(231) 및 회전 속도 선택부(233)에 의하여 선택된 회전 속도는 믹싱부(230)의 회전부(232)로 전달될 수 있다. 이에 따라, 분사장치(200)가 복수의 믹싱부(230)들을 포함하고 있는 경우, 믹싱부(230) 각각에 포함된 회전부(232)는 모두 동일한 회전 속도로 회전할 수도 있고, 또는, 각 노즐(220)에서 토출되는 용액의 유속(m/s)에 따라 서로 다른 회전 속도로 회전할 수도 있다.
본 실시예에 따른 믹싱부(230)는 용액을 지속적으로 믹싱할 수도 있으나, 이에 한정되지 않고, 회전부(232)의 위치에 따라 적절한 믹싱 시기를 선택할 수 있다.
예를 들어 설명하면, 회전부(232)가 이동부(210)의 내부에 위치할 경우, 회전부(232)는 지속적으로 회전할 수 있다.
다른 예들 들어 설명하면, 회전부(232)가 노즐(220)의 내부에 위치할 경우, 노즐(220)에서 용액을 분사할 때, 또는 노즐(220)이 막혔을 경우, 회전부(232)는 회전할 수 있다.
이처럼, 믹싱부(230)에서 회전 강도 및 회전 시기를 조절함에 따라, 발광소자(100)들이 용액 속에서 이격되어 존재하기에, 사용자가 원하는 위치에 발광소자(100)들을 정밀하게 적하하기 위한 위치 정밀도를 향상시킬 수 있고, 이는 궁긍적으로 공정 정밀도를 향상시킬 수 있다.
다시 도 2a를 참조하면, 믹싱부(230)는 이동부(210) 내부에 위치하고, 이에 따라, 이동부(210)에서 이동되는 용액을 믹싱한다. 본 실시예에 따른 믹싱부(230)는 이에 한정되지 않고, 분사장치(200) 내부의 다양한 곳에 위치할 수 있다.
도 5a 내지 도 5b는 본 실시예에 따른 믹싱부(230)가 노즐(220) 내부에 위치하는 예를 나타낸 도이다. 도 5a 및 도 5b 각각은 노즐(220) 내부에 믹싱부(230)가 위치하는 단면도를 나타낸다. 도 5a 내지 도 5b에 도시된 바와 같이, 믹싱부(230)는 노즐(220)의 내부에 위치하되, 발광소자(100)들이 혼합된 용액(510)의 유동에 방해가 되지 않도록 한다.
도 5a 내지 도 5b는 본 실시예에 따른 발광소자(100)들이 혼합된 용액(510)이 노즐(220)을 통하여 토출되는 일 예를 나타낸 도이다. 도 5a 내지 도 5b를 참조하면, 노즐(220)내부에 믹싱부(230)가 존재하고, 복수의 발광소자(100)들이 혼합된 용액(510)이 이동부(210)를 통하여 노즐(220)로 유입되면, 믹싱부(230)는 소정의 방법에 따라 노즐(220)을 통과하는 용액(510)을 믹싱할 수 있다.
도 5a를 참조하면, 회전부(232)는 노즐(220) 내부에서 용액을 믹싱하여, 발광소자(100)들을 이격시킨다. 이에 따라, 도 5a에 도시된 바와 같이, 용액 유입부(222)와 믹싱부(230) 사이에서는 복수의 발광소자(100)들이 뭉쳐져서 용액(510)에 혼합되어 있지만, 노즐 내부에 존재하는 회전부(232)에 의하여 용액이 믹싱됨에 따라, 회전부(232)와 용액(510)이 토출되는 용액 토출부(224) 사이에서는 복수의 발광소자(100)들이 서로 이격된 상태로 용액(510)에 혼합되게 된다. 이에 따라, 노즐(220)에서 토출된 용액 액적(droplet)(520)에는 발광소자(100)들이 서로 이격된 상태로 존재할 수 있게 됨에 따라, 공정의 정밀도가 향상될 수 있다.
도 5b를 참조하면, 회전부(232)는 이동부(210)와 연결되는 노즐부(220)의 용액 유입부(222)에 위치할 수 있다. 이에 따라, 이동부(210)에서는 복수의 발광소자(100)들이 뭉쳐져서 용액(510)에 혼합되어 있지만, 회전부(232)에 의하여 용액이 믹싱됨에 따라, 회전부(232)와 용액(510)이 토출되는 용액 토출부(224) 사이에서는 복수의 발광소자(100)들이 서로 이격된 상태로 용액(510)에 혼합되게 된다. 이에 따라, 노즐(220)에서 토출된 용액 액적(droplet)(520)에는 발광소자(100)들이 서로 이격된 상태로 존재할 수 있게 됨에 따라, 공정의 정밀도가 향상될 수 있다.
도 6은 노즐(220)의 다른 예를 나타낸 단면도를 나타낸다. 도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 노즐(220)의 연결부(226)는 용액 유입부(222)의 직경 및 용액 토출부(224)의 직경보다 더 큰 직경을 가지는 최대 직경 지점(228)을 포함한다. 즉, 노즐(220)은 연결부(226)가 항아리 형태를 가지도록 구현될 수 있다.
최대 직경 지점(228)을 통과한 후 연결부(226)의 직경이 다시 좁아짐에 따라, 발광소자(100)들이 혼합된 용액이 노즐(220)의 최대 직경 지점(228)을 통과하면, 용액 속의 발광소자(100)들의 뭉침 현상이 발생한다. 즉, 노즐(220)이 최대 직경 지점(228)을 가지도록 구현됨에 따라, 발광소자(100)들이 뭉치는 위치를 인위적으로 조절할 수 있다. 본 실시예에 따른 믹싱부(230)는 최대 직경 지점(228)의 위치를 고려하여 적절한 위치에 배치됨에 따라, 발광소자(100)들을 효율적으로 이격시킬 수 있다.
도 7a 내지 도 7b를 참조하면, 본 실시예에 따른 노즐(220)에 존재하는 믹싱부(230)의 또 다른 예를 나타낸 도이다. 도 7a에 도시된 바와 같이, 회전부(232)는 최대 직경 지점(228)에 위치할 수 있다. 이에 따라, 예를 들어 회전부(232)가 프로펠러로 구현된 경우, 프로펠러의 크기가 더 커질 수 있고, 이에 따라 회전력이 더욱 강해질 수 있기에, 발광소자(100)들의 뭉침 현상을 더욱 잘 해소할 수 있다.
도 7b를 참조하여 좀 더 상세히 설명하면, 용액 유입부(222)와 회전부(232)사이에서는 복수의 발광소자(100)들이 뭉쳐져서 용액(510)에 혼합되어 있지만, 회전부(232)에 의하여 용액이 믹싱됨에 따라 회전부(232)와 용액(510)이 토출되는 용액 토출부(224) 사이에서는 복수의 발광소자(100)들이 서로 이격된 상태로 용액(510)에 혼합되게 된다. 이에 따라, 노즐(220)에서 토출된 용액 액적(droplet)(520)에는 발광소자(100)들이 서로 이격된 상태로 존재할 수 있게 됨에 따라, 공정의 정밀도 및 발광효율이 향상될 수 있다.
이처럼, 회전부(232)는 다양한 위치에 존재함에 따라, 용액에 혼합된 발광소자(100)들을 효과적으로 이격시킬 수 있다.
예를 들어 설명하면, 회전부(232)는 이동부(210) 내부에 위치함에 따라, 용액 속의 발광소자(100)들이 이격된 상태로 노즐(220)로 유입되게 할 수 있다. 또한, 회전부(232)가 노즐(220)과 분리되어 존재하기에 노즐(220)의 분사 정확도에 영향을 미치지 않을 수 있다.
다른 예를 들어 설명하면, 회전부(232)는 노즐(220) 내부 또는 이동부(210)와 노즐(220)을 연결하는 용액 유입부(222)에 위치할 수 있다. 이처럼, 회전부(232)가 노즐(220)에 근접하거나 노즐(220) 내부에 위치할 수록, 노즐(220) 막힘을 효과적으로 억제할 수 있다.
이와 같이, 분사장치(200)의 사용환경에 따라 믹싱부(230)를 다양한 위치에 위치시킴에 따라, 용액 속에 혼합된 발광소자(100)들을 효율적으로 이격시킬 수 있다.
<프린팅 장치>
도 8는 본 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치(800)를 도시한 도이다. 도 8은 잉크젯 프린팅 장치(800)의 단면도를 나타낸 도면으로, 잉크젯 프린팅 장치(800)는 분사장치(200) 및 스테이지(810)를 포함한다. 본 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치(800)의 잉크는 도 1 내지 도 7b에서 설명한 발광소자(100)들이 혼합된 용액을 나타낼 수 있기에, 도 1 내지 도 7b와 관련하여 기재된 설명은 도 8의 잉크에도 적용될 수 있다. 이하에서는 잉크 및 용액은 서로 동일한 의미로 사용될 수 있다.
잉크젯 프린팅 장치(800)는 압전 방식 또는 정전 방식과 같은 다양한 잉크 토출 방식을 채용할 수 있다. 압전 방식은 압전체의 변형에 의해 잉크를 토출시키는 방식이고, 정전 방식은 정전기력에 의해 잉크를 토출시키는 방식이다. 상기 정전 방식은 정전 유도(electrostatic induction)에 의해 잉크를 토출시키는 방식과, 대전된 안료(charged pigments)를 정전기력에 의해 축적시킨 뒤 잉크 액적으로 토출하는 방식으로 나뉠 수 있다.
본 실시예에 따른 잉크젯 프린트 장치(800)는 전극기판(820)이 배치될 수 있는 스테이지(810), 및 잉크를 분사하는 분사장치(200), 즉, 잉크젯 헤드를 포함할 수 있다. 도 8에 도시된 분사장치(200)와 관련하여, 도 1 내지 도 7b와 관련하여 기재된 설명은 도 8의 분사장치(200)에 적용될 수 있기에, 중복되는 설명은 생략한다. 도 8을 참조하면, 분사장치(200)는 4개의 노즐(220)들을 포함하고 있으나, 이에 한정되지 않고, 분사장치(200)는 적어도 2개의 노즐(220)들을 포함할 수 있다.
전극기판(820)은 스테이지(810) 상부에 배치될 수 있다. 즉, 스테이지(810)는 전극기판(820)이 배치되는 잉크를 도포하는 영역 및 전계 생성 유닛(미도시)이 배치되는 영역을 제공할 수 있다. 또한, 스테이지(810)는 이동 가능한 레일(미도시) 상에 배치될 수 있다. 이때, 레일은 서로 다른 방향으로 이동하는 제1 레일과 제2 레일을 포함할 수 있다. 스테이지(810)는 상기 레일 상에서 별도의 이동부재를 통하여 이동할 수 있다. 또한, 전계 생성 유닛은 스테이지와 함께 이동할 수 있으며, 노즐(220)로부터 분사된 잉크가 스테이지(810) 상부에 형성된 전계를 통하여 배향되어 전극기판(820) 상에 도포될 수 있다. 노즐(220)은 전극기판(820) 위에 발광소자(100)들이 혼합된 잉크를 도포하여야 하기에, 노즐(220)은 이동부(210)로부터 전극기판(820) 방향을 향해 직경이 좁아지거나 넓어질 수 있으나, 도포되는 발광소자(100)들의 위치 정확도를 향상시키기 위하여 도 3에 도시된 바와 같이 직경이 좁아지는 형태를 가지도록 구현되는 것이 바람직하다.
또한, 본 실시예에 따른 노즐(220)의 센싱부(231) 및 회전 속도 선택부(233)는 복수의 노즐(220)들 각각에 존재할 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 잉크젯 프린팅 장치(800)의 제어부(미도시)에 존재할 수 있다. 예를 들어 설명하면, 센싱부(231) 및 회전 속도 선택부(233)는 선택된 회전 속도를 복수의 회전부(232) 각각에 전달하여, 회전부(232)가 동일한 속도로 회전할 수 있도록 한다.
<분사방법>
또한, 본 발명은, 복수의 발광소자들이 혼합된 용액을 상기 복수의 발광소자들이 이격된 상태로 분사하는 분사방법을 제공한다.
상기 분사방법에 있어서, 발광소자, 이동부, 노즐, 믹싱부 등에 관한 내용은 상기 도 1 내지 도 8에서 기술된 내용이 그대로 적용될 수 있다.
본 발명의 분사방법에 있어서, 상기 발광소자, 이동부, 노즐, 믹싱부 등의 구조 및 구성요소, 및 그의 제조방법은 상기 기술한 기술적 특징에 방해가 되지 않는 한, 특별히 한정되지 않으며, 이 분야에 공지된 것들이 제한 없이 채용될 수 있다.
도 9는 본 실시예에 따른 분사방법의 흐름도를 나타낸 도이다. 도 9에 기재된 방법은 도 1 내지 도 8에 도시된 구성요소들을 이용하여 구현될 수 있고, 도 9에 기재된 순서는 하나의 실시예에 기반한 것으로, 901 내지 903 단계는 동시에 또는 순서에 관계없이 구현될 수 있다.
본 실시예에 따른 분사방법은 복수의 발광소자들이 혼합된 용액이 노즐로 유입되는 단계 (901), 상기 발광소자들이 서로 이격된 상태로 토출되도록, 상기 용액을 믹싱하는 단계 (902) 및 상기 노즐에서 상기 용액을 분사하는 단계 (903)를 포함한다.
이에 따라, 분사장치에서 토출되는 용액은 복수의 발광소자들이 서로 이격된 상태로 존재할 수 있기에, 공정의 정밀도 및 인쇄의 균일성이 향상될 수 있다.
Claims (12)
- 복수의 발광소자들이 혼합된 용액을 분사하는 분사장치에 있어서,
상기 용액이 이동하는 이동부;
상기 이동부에서 이동되는 용액을 분사하는 노즐; 및
상기 용액에 혼합된 발광소자들이 서로 이격된 상태로 토출될 수 있도록, 상기 용액을 믹싱하는 믹싱부;를 포함하는 분사장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 믹싱부는 상기 이동부에서 이동되는 용액을 믹싱하는 것을 특징으로 하는 분사장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 믹싱부는 상기 노즐을 통과하는 용액을 믹싱하는 것을 특징으로 하는 분사장치. - 제 1 항에 있어서, 상기 믹싱부는
상기 용액을 믹싱하기 위하여, 회전축을 중심으로 회전하는 회전부; 및
상기 회전부의 회전축을 지지하는 지지부;를 포함하는 분사장치. - 제 4 항에 있어서, 상기 노즐은
상기 이동부와 연결된 용액 유입부; 및
상기 용액 유입부의 반대쪽에 위치하고, 상기 용액이 토출되는 용액 토출부; 및
상기 제1 말단과 상기 제2 말단을 연결하는 연결부;를 포함하고,
상기 연결부는 상기 용액 유입부의 직경 및 상기 용액 토출부의 직경보다 더 큰 직경을 가지는 최대 직경 지점을 포함하는 것을 특징으로 하는 분사장치. - 제 5 항에 있어서,
상기 회전부는 상기 최대 직경 지점에 위치하는 것을 특징으로 하는 분사장치. - 제 4 항에 있어서, 상기 노즐은
상기 이동부와 연결된 용액 유입부; 및
상기 용액 유입부의 반대쪽에 위치하고, 상기 용액이 토출되는 용액 토출부; 및
상기 용액 유입부와 상기 용액 토출부를 연결하는 연결부;를 포함하고,
상기 회전부는 상기 용액 유입부에 위치하는 것을 특징으로 하는 분사장치. - 제 4 항에 있어서,
상기 노즐에서 토출되는 용액의 양에 따라, 상기 회전부의 회전 속도가 달라지는 것을 특징으로 하는 분사장치. - 제 4 항에 있어서, 상기 믹싱부는
상기 노즐에서 토출될 용액의 유속(m/s)을 센싱하는 센싱부; 및
상기 센싱된 용액의 유속(m/s)에 기초하여, 상기 회전부의 회전 속도를 선택하는 회전 속도 선택부;를 더 포함하고,
상기 회전부는 상기 선택된 회전 속도에 따라 회전하여, 상기 용액을 믹싱하는 분사장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 복수의 발광소자들 각각의 길이는 10 μm 이하인 것을 특징으로 하는 분사장치. - 전극기판이 배치되는 스테이지; 및
상기 스테이지에 배치된 전극기판에 복수의 발광소자들이 혼합된 용액을 분사하는 분사장치;를 포함하고,
상기 분사장치는 청구항 1항에 따른 분사장치인 것을 특징으로 하는 프린팅 장치. - 복수의 발광소자들이 혼합된 용액이 노즐로 유입되는 단계;
상기 발광소자들이 서로 이격된 상태로 토출되도록, 상기 용액을 믹싱하는 단계; 및
상기 노즐에서 상기 용액을 분사하는 단계;를 포함하는 분사방법.
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- 2021-09-13 KR KR1020210122000A patent/KR20230039098A/ko active Search and Examination
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20120022403A (ko) | 2010-09-02 | 2012-03-12 | 엘아이지에이디피 주식회사 | 플랫타입 잉크젯 프린터의 잉크출력 제어방법 |
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