KR20240009020A - 액적 토출 제어 장치 및 잉크젯 프린팅 방법 - Google Patents

액적 토출 제어 장치 및 잉크젯 프린팅 방법 Download PDF

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KR20240009020A
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Abstract

본 발명은 액정 토출 제어 장치 및 잉크젯 프린팅 방법에 관한 것으로 기판 처리 장치의 노즐 별 용적을 프린트 대상 표면 형상을 기반하여 조정하여 정확한 토출량을 제공함으로써 균일한 박막을 형성할 수 있는 방안을 개시한다.

Description

액적 토출 제어 장치 및 잉크젯 프린팅 방법{DROPLET DISCHARGE CONTROL DEVICE AND INKJET PRINTING METHOD}
본 발명은 액적 토출 제어 장치 및 이를 이용한 잉크젯 프린팅 방법에 관한 것이다.
최근에는 휴대 전화기, 휴대형 컴퓨터 등의 전자 기기의 표시부에 액정 표시 장치가 널리 이용되고 있다. 이러한 액정 표시 장치는 블랙 매트릭스, 컬러 필터, 공통 전극, 그리고 배향막이 형성된 컬러 필터 기판 및 박막트랜지스터(TFT), 화소 전극, 그리고 배향막이 형성된 어레이 기판 사이의 공간에 액정을 주입하여, 액정의 이방성에 따른 빛의 굴절률의 차이를 이용해 영상 효과를 얻는다.
컬러 필터 기판과 어레이 기판 상에 배향액이나 액정을 도포하는 장치로 잉크젯 방식의 도포 장치가 사용되고 있다.
잉크젯 방식의 설비는 전기 신호를 물리적인 힘으로 변환하여 작은 노즐을 통하여 액정을 액적의 형태로 토출되도록 하는 구조체이다. 잉크젯 방식의 설비는 처리액이 저장되는 처리액 공급 유닛 및 처리액 공급 유닛으로부터 처리액을 공급받아 기판 표면에 처리액을 토출하는 노즐 유닛 등을 포함한다. 그 중 노즐을 통해 액적을 분사하여 기판 상에 잉크를 도포하는 노즐 유닛은 정확한 위치에 정확한 토출량의 액적을 분사해야 하므로 정밀하게 제어될 필요가 있다.
특히, 최근에는 미세 패턴으로 액적을 토출해야하기 때문에 액적 토출량에 대한 높은 수준의 정밀도가 요구되고 있다.
일반적으로, 잉크젯 방식의 도포 장치 중 면 프린팅(Area Printing)을 수행하는 도포 장치의 경우 각 노즐의 개별 용적이 아닌 노즐 유닛의 평균 용적을 기반하여 이미지에 대한 레시피를 제작한다. 따라서, 복수의 노즐에 대하여 같은 용적값을 설정하여 도포를 진행하게 된다. 이와 같은 방식은 개별 노즐 내부의 압력 차이 및 각 노즐에 대한 개별 전압값이 다르기 때문에 토출하는 처리액의 양(용적)에 차이가 발생할 수 있고, 이러한 차이는 얼룩을 발생시킨다.
즉, 인쇄되는 이미지의 개별 점(dot)에 대한 정확한 용적 정보 없이 인쇄가 진행되기 때문에 평평(flat)하지 않은 기판에 대해 균일한 박막을 형성하는데 불량이 발생될 가능성이 있어 요구되는 높은 수준의 정밀도를 충족시키지 못하는 문제가 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 개별 노즐에 대한 용적값을 사용할 수 있는 방안을 제시하고자 한다.
특히, 평평하지 않은 기판에 대해서 균일한 박막을 형성하는데 불량 발생 가능성이 있는 문제를 해결하고자 한다.
본 발명의 목적은 전술한 바에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의하여 이해될 수 있다.
본 발명에 따른 잉크젯 프린팅 방법의 일 실시예는, 노즐 유닛을 구성하는 복수의 노즐 각각의 용적을 측정하는 용적 측정 단계; 프린트 대상에 대한 표면 형상 데이터를 입력하는 데이터 입력 단계; 상기 용적 측정 단계에서 측정된 각 노즐의 용적과 상기 표면 형상 데이터를 기반하여 상기 노즐 유닛을 구성하는 노즐들의 용적을 조정하는 프린트 레시피 제작 단계; 및 상기 프린트 레시피가 적용된 노즐 유닛을 이용하여 상기 프린트 대상을 향해 액적을 토출함으로써 상기 프린트 대상의 표면에 이미지를 형성하는 프린팅 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 프린트 레시피 제작 단계는 상기 용적 측정 단계에 의한 개별 노즐의 용적 데이터 및 상기 데이터 입력 단계에 의한 표면 형상 데이터를 수신하는 제1 단계; 상기 표면 형상 데이터를 기반하여 상기 프린트 대상 표면에 대한 단차부 존재 여부를 판단하는 제2 단계; 상기 프린트 대상 표면의 단차부 존재 여부에 기반하여 노즐 유닛을 구성하는 각 노즐의 용적을 조정하는 제3 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제3 단계에서 상기 각 노즐의 용적은, 상기 각 노즐에 인가되는 개별 전압을 제어함으로써 조정될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 단차부는 상기 프린트 대상의 표면으로부터 하방으로 함몰된 형태를 갖고, 상기 단차부에 대응하는 영역에 배치된 노즐의 용적은 비(非)단차부에 대응하는 영역에 배치된 노즐의 용적보다 큰 용적을 갖도록 조정될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 단차부는 상기 프린트 대상의 표면으로부터 상방으로 돌출된 형태를 갖고, 상기 단차부에 대응하는 영역에 배치된 노즐의 용적은 비(非)단차부에 대응하는 영역에 배치된 노즐의 용적보다 작은 용적을 갖도록 조정될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 용적 측정 단계는, 상기 노즐 유닛을 구성하는 모든 개별 노즐의 용적을 측정하기 위하여 공초점 센서(CCS; Confocal Sensor)를 이용하여 수행될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 데이터 입력 단계는, 프린트 대상의 표면을 면 스캐닝 카메라를 이용하여 스캔하는 스캐닝 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 액정 토출 제어 장치의 일 실시예는, 노즐 유닛을 구성하는 모든 개별 노즐의 용적을 각각 측정하기 위한 용적 측정 유닛; 프린트 대상의 표면 형상 데이터가 입력되는 표면 데이터 유닛; 및 상기 표면 형상 데이터에 기반하여 상기 노즐 유닛을 구성하는 개별 노즐들의 용적 배치를 조정하는 노즐 제어 유닛을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 노즐 제어 유닛은, 상기 표면 형상 데이터에 기반하여 상기 프린트 대상 표면의 단차부 영역과 비단차부 영역을 구분하고, 상기 노즐 유닛에 대하여, 상기 단차부와 대응하는 영역에 배치된 노즐들이 제1 용적을 갖도록 제어하고, 상기 비단차부와 대응하는 영역에 배치된 노즐들이 제2 용적을 갖도록 제어할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 단차부는 상기 표면으로부터 하부로 함몰되거나 상부로 돌출되고, 상기 단차부가 함몰 형태이면 상기 제1 용적이 상기 제2 용적보다 크고 상기 단차부가 돌출 형태이면 상기 제1 용적이 상기 제2 용적보다 작을 수 있다.
이와 같은 본 발명에 의하면, CCS(Confocal Sensor)를 이용하여 노즐 별 용적을 측정하고 활용할 수 있다.
특히, 노즐 헤드의 내부 압력 또는 개별 전압값에 의하여 개별 노즐의 용적에 발생하는 산포를 이용하여 노즐 유닛에 의하여 토출되는 액적의 용적에 단차를 형성함으로써 평평하지 않은 기판에 대해서도 균일한 박막을 형성할 수 있다.
본 발명의 효과는 위에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명이 적용되는 잉크젯 방식의 기판 처리 장치의 구성도를 도시한다.
도 2는 본 발명이 적용되는 기판 처리 장치의 액정 토출부에 대한 일 실시예의 사시도를 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 액정 토출 제어 장치의 일 실시예에 대한 구성도를 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 잉크젯 프린팅 방법의 일 실시예에 대한 흐름도를 도시한다.
도 5는 본 발명에 따른 잉크젯 프린팅 방법에서 개별 노즐에 대한 용적 측정 과정의 일 실시예에 대한 흐름도를 도시한다.
도 6은 본 발명에 따른 잉크젯 프린팅 방법에서 프린트 레시피 제작 과정의 일 실시예에 대한 흐름도를 도시한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예들에 의해 한정되거나 제한되는 것은 아니다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 설명하기 위하여 이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하고 이를 참조하여 살펴본다.
먼저, 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니며, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 또한 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명은 기판 처리 장치의 노즐 별 용적과 프린팅 대상인 기판 상의 패턴 형상을 기반하여 플랫하지 않은 대상 면에도 균일한 박막을 형성할 수 있는 방안에 대한 것이다. 이하에서 용적과 볼륨(volume)은 동일한 의미로 사용될 수 있다.
본 발명이 적용되는 실시예로서, 잉크젯 방식으로 액적을 토출하여 대상물에 박막을 형성하는 기판 처리 장치를 예로 들어 설명한다.
본 실시예에서 기판은 액정 표시 장치 등을 제조하기 위한 투명 기판이나 유기 EL 표시 장치 등으로 제조하기 위한 글라스 등 여러 기판이 이용될 수 있으며, 예를 들어, PEN(Polyethylene naphthalate), PET(Polyethleneterephthalate), PES(Polyether sulfone), PI(Polyimide), Glass 등의 기판이 이용될 수 있다.
일 예로, 대상물은 액정 표시 패널의 컬러 필터(CF) 기판 또는 박막트랜지스터(TFT) 기판 등일 수 있으며, 처리액은 액정(Liquid Crystal), 배향액, 용매에 안료 입자가 혼합된 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 잉크일 수 있다. 배향액으로는 폴리이미드(polyimide)가 사용될 수 있다.
배향액은 컬러 필터(CF) 기판과 박막트랜지스터(TFT) 기판의 전면에 도포될 수 있고, 액정은 컬러 필터(CF) 기판 또는 박막트랜지스터(TFT) 기판의 전면에 도포될 수 있다. 잉크는 컬러 필터(CF) 기판상에 격자 모양의 패턴으로 배열된 블랙 매트릭스의 내부 영역에 도포될 수 있다.
일 예로, 대상물은 소형 및/또는 플렉서블 OLED 디스플레이일 수 있으며, 대상물 상에 면 프린팅(Area Printing)되는 박막은 TFE(Thin Film Encapsulation) 층 혹은 보호 필름일 수 있다.
도 1은 본 발명이 적용되는 잉크젯 방식의 기판 처리 장치의 구성도를 도시한다.
본 실시예의 기판 처리 장치는 액정을 액적 형태로 토출하는 잉크젯 방식으로 기판에 액정(Liquid Crystal)을 도포하는 설비이다.
기판 처리 장치(1)는 액정 토출부(10), 기판 이송부(20), 로딩부(30), 언로딩부(40), 액정 공급부(50), 그리고 메인 제어부(90)를 포함할 수 있다. 액정 토출부(10)와 기판 이송부(20)는 일렬로 배치되고, 서로 간에 인접하게 위치할 수 있다.
액정 토출부(10)를 중심으로 기판 이송부(20)와 마주하는 위치에는 액정 공급부(50)와 메인 제어부(90)가 배치될 수 있다. 액정 공급부(50)와 메인 제어부(90)는 액정 토출부(10)와 기판 이송부(20)가 배치된 방향과 수직한 방향으로 일렬 배치될 수 있다. 기판 이송부(20)를 중심으로 액정 토출부(10)와 마주하는 위치에 로딩부(30)와 언로딩부(40)가 배치될 수 있다. 기판 이송부(20)는 이송 로봇를 포함할 수 있다. 이송 로봇은 로딩부(30), 액정 토출부(10), 그리고 언로딩부(40) 간에 기판(S)을 이송할 수 있다.
액정이 도포될 기판은 로딩부(30)로 반입될 수 있다. 기판 이송부(20)는 로딩부(30)에 반입된 기판을 액정 토출부(10)로 이송할 수 있다. 액정 토출부(10)는 액정 공급부(50)로부터 액정을 공급받고, 잉크젯 방식으로 기판상에 액정을 토출할 수 있다. 액정 토출이 완료되면, 기판 이송부(20)는 액정 토출부(10)로부터 언로딩부(40)로 기판을 이송할 수 있다.
액정이 도포된 기판은 언로딩부(40)로부터 반출될 수 있다. 메인 제어부(90)는 액정 토출부(10), 기판 이송부(20), 로딩부(30), 언로딩부(40), 그리고 액정 공급부(50)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.
도 2는 본 발명이 적용되는 기판 처리 장치의 액정 토출부에 대한 일실시예의 사시도를 도시한다.
액정 토출부(10)는 베이스(B), 지지 유닛(110), 갠트리(120), 갠트리 이동 유닛(130), 노즐 유닛(200), 처리액 공급 유닛(250), 헤드 이동 유닛(270), 개별 헤드 제어 유닛(미도시), 가열 유닛(미도시), 세정 유닛(150), 액정 토출 제어 유닛(300), 그리고 검사 유닛(170)을 포함할 수 있다.
지지 유닛(110)은 베이스(B)의 상면에 배치될 수 있다. 일 예로, 베이스(B)는 일정한 두께를 가지는 직육면체 형상으로 제공될 수 있다. 지지 유닛(110)은 기판(S)이 놓이는 지지판(111)을 포함할 수 있다. 지지판(111)은 사각형 형상의 판일 수 있다. 지지판(111)의 하면에는 회전 구동 부재(112)가 연결될 수 있다. 일 예로, 회전 구동 부재(112)는 회전 모터일 수 있다. 회전 구동 부재(112)는 지지판(111)에 수직한 회전 중심 축을 중심으로 지지판(111)을 회전시킬 수 있다. 지지판(111)이 회전 구동 부재(112)에 의해 회전되면, 기판(S)은 지지판(111)의 회전에 의해 회전될 수 있다.
지지판(111)과 회전 구동 부재(112)는 직선 구동 부재(113)에 의해 직선 이동될 수 있다. 직선 구동 부재(113)는 슬라이더(115)와 가이드 부재(116)를 포함할 수 있다. 회전 구동 부재(112)는 슬라이더(115)의 상면에 설치될 수 있다. 가이드 부재(116)는 베이스(B)의 상면 중심부에 길게 연장될 수 있다. 슬라이더(115)에는 리니어 모터가 내장될 수 있으며, 슬라이더(115)는 리니어 모터에 의해 가이드 부재(116)를 따라 직선 이동될 수 있다.
갠트리(120)는 지지 유닛(110)이 이동되는 경로의 상부에 제공될 수 있다. 갠트리(120)는 베이스(B)의 상면으로부터 상부 방향으로 이격 배치될 수 있다.
갠트리 이동 유닛(130)은 갠트리(120)를 직선 이동시키거나, 갠트리(120)의 길이 방향에 경사진 방향을 향하도록 갠트리(120)를 회전시킬 수 있다. 갠트리(120)의 회전에 의해, 노즐 유닛(200)이 경사진 방향으로 정렬될 수 있다.
노즐 유닛(200)은 기판에 처리액의 액적을 토출할 수 있다. 노즐 유닛(200)은 복수 개의 노즐 헤드(210a, 210b, 210c)와 각 노즐 헤드의 저면에 위치하는 복수개의 노즐 및 노즐 이동 유닛(270)을 포함할 수 있다. 본 실시예에서는 3 개의 노즐 헤드(210a, 210b, 210c)가 제공된 예를 들어 설명하지만, 이에 한정되지 않고 노즐 헤드의 개수는 변경될 수 있다. 노즐 헤드(210a, 210b, 210c)는 일렬로 나란하게 배열될 수 있으며, 갠트리(120)에 결합될 수 있다.
노즐 헤드(210a, 210b, 210c)의 저면에는 액정을 토출하는 복수 개의 노즐들이 마련될 수 있다. 예를 들어, 각각의 헤드들에는 128개 또는 256개의 노즐들이 마련될 수 있다. 노즐들은 일정 피치의 간격으로 일렬로 배치될 수 있다. 노즐들은 ㎍ 단위의 양으로 액정을 토출할 수 있다.
각각의 노즐 헤드(210a, 210b, 210c)에는 노즐들에 대응하는 수만큼의 압전 소자가 제공될 수 있으며, 노즐들의 액정 토출량 및 토출 시기는 압전 소자들에 인가되는 전압의 제어에 의해 각기 독립적으로 조절될 수 있다.
각각의 노즐 헤드(210a, 210b, 210c)는 헤드 이동 유닛(270) 및 갠트리 이동 유닛(130)에 의해 공정 위치 및 대기 위치로 이동이 가능할 수 있다. 여기서 공정 위치는 노즐 헤드가 기판과 대향되는 위치이고, 대기 위치는 노즐 헤드가 공정 위치를 벗어난 위치일 수 있다. 일례로서, 대기 위치는 노즐 헤드가 예비 토출 유닛, 세정 유닛, 그리고 검사 유닛에 대향된 위치일 수 있다.
처리액 공급 유닛(250)은 저장 탱크, 공급 라인, 압력 제어 라인, 필터 부재 등을 포함할 수 있다. 저장 탱크에는 노즐 유닛(200)에 공급하는 처리액이 저장된다. 처리액은 저장 탱크 내부에서 일정한 수위가 유지될 수 있다. 처리액의 수위가 일정하지 않으면 노즐 유닛(200)으로 이동하는 처리액의 압력이 상이하게 되고, 이로 인해 기판(S)으로 토출되는 처리액의 볼륨이 일정하지 않게 된다. 이를 방지하기 위해 처리액이 노즐 유닛(200)으로 이동되는 만큼 저장 탱크로 처리액이 공급되어 처리액의 수위가 일정하게 유지될 수 있도록 할 수 있다. 반면, 이를 이용하여 기판(S)으로 토출되는 처리액의 볼륨을 조절할 수도 있다.
공급 라인은 저장 탱크와 노즐 유닛(200)을 연결할 수 있다. 압력 제어 라인은 저장 탱크 내부의 압력을 공정에 따라 진공 상태로 조절하기 위해 양압과 음압을 인가할 수 있다. 필터 부재는 저장 탱크 내부의 처리액이 기화하여 저장 탱크 외부로 이동되는 것을 차단할 수 있다.
헤드 제어 유닛은 각각의 노즐 헤드(210a, 210b, 210c)의 액정 토출을 제어할 수 있다. 헤드 제어 유닛은 노즐 헤드(210a, 210b, 210c)에 인접하게 액정 토출부(10) 내에 배치될 수 있다. 예를 들어, 헤드 제어 유닛은 갠트리(120)의 일단에 배치될 수 있다.
헤드 제어 유닛은 각각의 노즐 헤드(210a, 210b, 210c)에 전기적으로 연결되고, 각각의 노즐 헤드(210a, 210b, 210c)로 제어 신호를 인가할 수 있다. 각각의 노즐 헤드(210a, 210b, 210c)에는 처리액 노즐들의 개수에 대응하는 수의 압전 소자가 제공될 수 있으며, 헤드 제어 유닛은 압전 소자들에 인가되는 전압을 제어하여 처리액 노즐들의 액정 토출량을 조절할 수 있다.
액정 토출 제어 유닛(300)은 용적 측정 유닛(400), 표면 데이터 유닛(500), 노즐 제어 유닛(600)을 포함하여 기판 상으로 토출되는 액정의 총 토출량을 제어할 수 있다.
검사 유닛(170)은 광학 검사를 통해 노즐 헤드(210a, 210b, 210c)에 제공된 개별 노즐의 이상 유무를 확인할 수 있다. 검사 유닛(170)은 거시적인 노즐의 이상 유무를 확인한 결과, 불특정의 처리액 노즐에 이상이 있는 것으로 판단된 경우, 검사유닛(170)은 개별 처리액 노즐의 이상 유무를 확인하면서 처리액 노즐에 대한 전수 검사를 진행할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 기판 처리 장치에서 잉크젯 방식으로 액정을 토출하는 과정에서 처리 대상물의 표면 형상에 관계없이 균일한 박막을 형성하기 위하여 개별 노즐의 용적과 하부에 제공된 패턴의 형상을 적절하게 대응시키는 방안을 제시하는데, 이하에서는 본 발명의 실시예를 통해 본 발명에 대하여 살펴보도록 한다.
도 3은 본 발명에 따른 액정 토출 제어 장치의 일 실시예에 대한 구성도를 도시한다.
액정 토출 제어 장치는, 노즐 유닛(200)에 포함되는 모든 개별 노즐의 용적을 측정하는 용적 측정 유닛(400)과, 프린트 대상인 기판의 표면에 형성된 패턴의 형상 데이터가 입력되는 표면 데이터 유닛(500)과, 각 노즐의 용적과 패턴의 형상을 대응시켜 노즐 유닛을 구성하는 개별 노즐의 배치를 조정하는 노즐 제어 유닛(600)을 포함할 수 있다.
용적 측정 유닛(400)은 노즐 헤드(210a, 210b, 210c)의 개별 용적을 측정할 수 있다. 구체적으로, 용적 측정 유닛(400)은 노즐 헤드의 수만큼 구비되어 노즐 유닛(200)의 각 노즐 헤드에 제공된 모든 개별 노즐들의 용적(볼륨)을 각각 측정할 수 있다.
용적 측정 유닛(400)는 촬영 부재를 포함하며, 촬영 부재를 통해 개별 노즐의 용적을 측정할 수 있다. 일 예로, 촬영 부재는 공초점 센서(CCS; Confocal Sensor)로 구비되고, CCS를 이용하여 노즐 별 토출량을 측정함으로써 각 노즐의 용적을 측정할 수 있다. 일 예로, 용적 측정 유닛(400)은 노즐 헤드의 개수만큼 구비된 촬영 부재(400a, 400b, 400c)를 포함할 수 있다.
한편, 용적 측정 유닛(400)은 CCS 측정 시퀀스에 따라 각 노즐 헤드의 노즐 열 별로 액정 토출 후 해당 노즐 헤드의 노즐 열 전체의 토출량을 합산하여 액정 사용량을 판단할 수 있다.
표면 데이터 유닛(500)은 프린트 대상인 기판 상의 패턴 형상에 대한 데이터가 입력될 수 있고, 패턴 형상 데이터를 노즐 제어 유닛(600)으로 제공할 수 있다. 한편, 표면 데이터 유닛(500)은 프린트 대상인 기판 상의 패턴 형상을 스캐닝하기 위한 면 스캔 카메라를 포함하고 프린트 대상의 상부에서 프린트 대상의 표면에 존재하는 패턴 형상을 직접 스캔하여 데이터화 하는 구성으로 제공될 수도 있다.
노즐 제어 유닛(600)은 용적 측정 유닛(400)에 의하여 측정된 모든 개별 노즐의 용적값을 제공받고 표면 데이터 유닛(500)으로부터 프린트 대상 표면(패턴)의 형상 데이터를 제공받으며, 표면 형상 데이터에 기반하여 노즐 유닛(200)을 구성하는 개별 노즐들의 용적 배치를 조정할 수 있다.
노즐 제어 유닛(600)은 표면 데이터 유닛(500)으로부터 제공받은 패턴의 형상 데이터를 기반하여 패턴의 단차부 영역과 비 단차부 영역을 구분하고, 패턴의 단차부 여부에 따라 개별 노즐의 용적 배치를 조정하여 노즐 유닛(200)이 기판 상에 균일한 박막을 형성하도록 제어할 수 있다.
구체적으로, 노즐 제어 유닛(600)은, 노즐 유닛(200)이 공정 위치에 존재하는 때, 노즐 유닛(200)에서 패턴의 단차부와 대응하는(대향하는) 영역에 배치된 노즐들이 제1 용적을 갖도록 제어하고, 노즐 유닛(200)에서 패턴의 비단차부와 대응하는(대향하는) 영역에 배치된 노즐들이 제2 용적을 갖도록 제어할 수 있다. 이때, 각 노즐의 용적은 헤드 제어 유닛에 신호를 전달하여 압전 소자들에 인가되는 전압을 제어함으로써 제어할 수 있다. 또는, 헤드 내부 압력을 제어함으로써 제어할 수도 있다.
일 예로, 단차부가 기판 표면으로부터 하부로 함몰된 형상인 경우 제1 용적은 제2 용적보다 클 수 있다.
일 예로, 단차부가 기판 표면으루부터 상부로 돌출된 형상인 경우 제1 용적은 제2 용적보다 작을 수 있다.
일 예로, 제1 용적과 제2 용적의 차이는 단차부의 볼륨차에 대응할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 상기의 본 발명에 따른 액정 토출 제어 장치를 이용하여 균일한 박막을 형성하는 잉크젯 프린팅 방법을 제시한다.
도 4는 본 발명에 따른 잉크젯 프린팅 방법의 일 실시예에 대한 흐름도를 도시한다.
본 발명에 따른 잉크젯 프린팅 방법의 일 실시예는, 노즐 유닛(200)을 구성하는 복수의 노즐 각각의 용적을 측정하는 용적 측정 단계(S110); 프린트 대상에 대한 표면 형상 데이터를 입력하는 데이터 입력 단계(S130); 각 노즐의 용적과 표면 형상 데이터에 기반하여 노즐 유닛을 구성하는 노즐들의 용적을 조정하는 프린트 레시피 제작 단계(S150); 및 제작된 프린트 레시피가 적용된 설비를 이용하여 프린트 대상에 액적을 토출하는 프린팅 단계(S170)를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 잉크젯 프린팅 방법의 각 단계에 대하여 실시예를 통해 좀 더 구체적으로 살펴본다.
도 5는 본 발명에 따른 잉크젯 프린팅 방법에서 개별 노즐들에 대한 용적 측정 과정의 일 실시예에 대한 흐름도를 도시한다.
노즐 유닛(200)은 액정 공급부(50)로부터 액정을 공급받아 노즐 헤드(210a, 210b, 210c)를 통해 액정을 토출(S111)할 수 있다.
각각의 노즐 헤드(210a, 210b, 210c)에는 다수의 노즐이 배열되어 있으며, 용적 측정 유닛(400)은 노즐 유닛(200)을 구성하는 모든 개별 노즐의 액정 토출량을 측정(S113)함으로써 각 노즐의 용적을 측정할 수 있다.
한편, 용적 측정 유닛(400)의 액정 토출량의 측정은, CCS(Confocal Sensor, 공초점 센서) 측정 시퀀스에 따라 노즐 별로 액정 토출을 계측하고 노즐 별로 계측된 액정 토출량을 합산하여 노즐열 전체에 대한 액정 토출량을 산출(S115)하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 용적 측정 유닛(400)은 노즐 헤드의 노즐열 별 액정 토출량을 기초로 액정 사용량을 판단(S117)하여 산정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이러한 과정을 통해 용적 측정 유닛(400)은 개별 노즐의 용적을 측정하고 노즐 유닛(200)의 액정 사용량을 측정할 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 잉크젯 프린트 방법에서 프린트 레시피 제작 과정의 일 실시예에 대한 흐름도를 도시한다.
노즐 제어 유닛(600)은 용적 측정 유닛(400)을 통해 측정된 개별 노즐의 용적과 표면 데이터 유닛(500)에 입력된 프린트 대상 표면 형상 데이터를 대응시켜 노즐 유닛(200)을 구성하는 각 노즐의 용적 배치를 제어(조정)할 수 있다.
프린트 레시피 제작 단계(S150)는 제1 단계(S151), 제2 단계(S153), 제3 단계(S155)를 포함할 수 있다.
제1 단계(S151)는 용적 측정 단계(S110)에 의한 개별 노즐의 용적 데이터 및 데이터 입력 단계(S130)에 의한 프린트 대상의 표면 형상 데이터를 수신하는 단계이다.
제2 단계(S153)는 프린트 대상의 표면 형상 데이터를 기반하여 프린트 대상 표면에 단차부가 존재하는지 여부를 판단하는 단계이다. 프린트 대상 표면에 단차부 존재 여부를 판단하고 그 결과를 노즐 유닛(200)을 구성하는 개별 노즐들의 용적을 조정하기 위한 기반 데이터로 사용할 수 있다.
제3 단계(S155)는 단차부를 기반하여 노즐 유닛(200)을 구성하는 노즐들의 용적을 조정하는 단계이다. 일 예로, 단차부는 프린트 대상의 표면으로부터 하방으로 함몰된 형태의 단차부일 수 있다. 이때, 공정 위치에 위지하는 노즐 유닛(200)의 단차부에 대응하는 영역에 배치된 노즐의 용적은 비단차부에 대응하는 영역에 배치된 노즐의 용적보다 큰 용적을 갖도록 조정(제어)될 수 있다. 일 예로, 단차부는 프린트 대상의 표면으로부터 상방으로 돌출된 형태의 단차부일 수 있다. 이때, 공정 위치에 위치하는 노즐 유닛(200)의 단차부에 대응하는 영역에 배치된 노즐의 용적은 비단차부에 대응하는 영역에 배치된 노즐의 용적보다 작은 용적을 갖도록 조정(제어)될 수 있다. 일 예로, 단차부에 대응하는 영역에 배치된 노즐들의 총 용적과 비단차부에 대응하는 영역에 배치된 노즐들의 총 용적의 차이값은 프린트 대상물 표면에 존재하는 총 단차부의 볼륨값에 대응할 수 있다.
각 노즐의 용적은 각 노즐에 인가되는 개별 전압을 제어함으로써 조정할 수 있다. 또는, 헤드 내부의 압력을 제어함으로써 조정할 수도 있다.
한편, 데이터 입력 단계(S130)는 프린트 대상의 표면을 면 스캐닝 카메라를 이용하여 스캔하는 스캐닝 단계를 포함할 수 있다. 이에 따라 프린트 대상의 표면 형상에 데이터를 입력받지 않아도 직접 표면 형상을 스캔함으로써 표면 형상 데이터를 생성할 수 있다.
마지막으로, 프린팅 단계(S170)는 프린트 레시피 제작 단계(S150)를 통해 제작된 프린트 레시피가 적용된 노즐 유닛(200) 및 이를 포함하는 기판 처리 장치를 이용하여 프린트 대상물, 즉 기판을 향해 액적을 토출함으로써 기판 표면에 이미지를 형성하는 단계이다.
본 발명에 의하면, 노즐 유닛(200)을 구성하는 개별 노즐에 인가되는 개별 전압값 또는 노즐 헤드의 내부 압력에 의하여 발생하는 노즐 용적의 산포를 프린트 대상(예: 기판) 표면에 존재하는 단차부(예: 기판 상에 형성된 패턴)에 대응시킴으로써 프린트 대상의 표면이 플랫하지 않더라도 단차 및 얼룩이 발생하지 않는 균일한 박막을 형성할 수 있다. 즉, 본 발명에 의하면, 프린트 대상의 표면 형상과 관계없이 균일한 박막을 형성할 수 있다. 또한, 본 발명을 이용하여 전체 노즐의 용적 값을 파악하고, 이미지 생성에 필요한 총 토출량을 계산하여 프린팅에 적용할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 기재된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상이 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의해서 해석되어야하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 액정 토출부,
50: 액정 공급부,
200: 노즐 유닛,
210a, 210b, 210c: 노즐 헤드,
300: 액정 토출 제어 유닛,
400: 용적 측정 유닛,
500: 표면 데이터 유닛
600: 노즐 제어 유닛

Claims (10)

  1. 노즐 유닛을 구성하는 복수의 노즐 각각의 용적을 측정하는 용적 측정 단계;
    프린트 대상에 대한 표면 형상 데이터를 입력하는 데이터 입력 단계;
    상기 용적 측정 단계에서 측정된 각 노즐의 용적과 상기 표면 형상 데이터를 기반하여 상기 노즐 유닛을 구성하는 노즐들의 용적을 조정하는 프린트 레시피 제작 단계; 및
    상기 프린트 레시피가 적용된 노즐 유닛을 이용하여 상기 프린트 대상을 향해 액적을 토출함으로써 상기 프린트 대상의 표면에 이미지를 형성하는 프린팅 단계를 포함하는 잉크젯 프린팅 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프린트 레시피 제작 단계는,
    상기 용적 측정 단계에 의한 각 노즐의 용적 데이터 및 상기 데이터 입력 단계에 의한 표면 형상 데이터를 수신하는 제1 단계;
    상기 표면 형상 데이터를 기반하여 상기 프린트 대상 표면에 대한 단차부 존재 여부를 판단하는 제2 단계;
    상기 단차부 존재 여부를 기반하여 상기 노즐 유닛을 구성하는 각 노즐의 용적을 조정하는 제3 단계를 포함하는 잉크젯 프린팅 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제3 단계에서 상기 각 노즐의 용적은,
    상기 각 노즐에 인가되는 개별 전압을 제어함으로써 조정되는 잉크젯 프린팅 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 단차부는 상기 프린트 대상의 표면으로부터 하방으로 함몰된 형태를 갖고,
    상기 단차부에 대응하는 영역에 배치된 노즐의 용적은 비단차부에 대응하는 영역에 배치된 노즐의 용적보다 큰 용적을 갖도록 조정되는 잉크젯 프린팅 방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 단차부는 상기 프린트 대상의 표면으로부터 상방으로 돌출된 형태를 갖고,
    상기 단차부에 대응하는 영역에 배치된 노즐의 용적은 비단차부에 대응하는 영역에 배치된 노즐의 용적보다 작은 용적을 갖도록 조정되는 잉크젯 프린팅 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 용적 측정 단계는,
    상기 노즐 유닛을 구성하는 모든 개별 노즐의 용적을 측정하기 위하여 공초점 센서(CCS; Confocal Sensor)를 이용하여 수행되는 잉크젯 프린팅 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 입력 단계는,
    프린트 대상의 표면을 면 스캐닝 카메라를 이용하여 스캔하는 스캐닝 단계를 포함하는 잉크젯 프린팅 방법.
  8. 노즐 유닛을 구성하는 개별 노즐의 용적을 각각 측정하는 용적 측정 유닛;
    프린트 대상의 표면 형상 데이터가 입력되는 표면 데이터 유닛; 및
    상기 표면 형상 데이터에 기반하여 상기 노즐 유닛을 구성하는 개별 노즐들의 용적 배치를 조정하는 노즐 제어 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 토출 제어 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 노즐 제어 유닛은,
    상기 표면 형상 데이터를 기반하여 상기 프린트 대상 표면의 단차부 영역과 비단차부 영역을 구분하고,
    상기 노즐 유닛에 대하여,
    상기 단차부와 대응하는 영역에 배치된 노즐들이 제1 용적을 갖도록 제어하고,
    상기 비단차부와 대응하는 영역에 배치된 노즐들이 제2 용적을 갖도록 제어하는 액적 토출 제어 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 단차부는 상기 표면으로부터 하부로 함몰되거나 상부로 돌출되고,
    상기 단차부가 함몰 형태이면 상기 제1 용적이 상기 제2 용적보다 크고,
    상기 단차부가 돌출 형태이면 상기 제1 용적이 상기 제2 용적보다 작은 액적 토출 제어 장치.
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