KR102084713B1

KR102084713B1 - 기판 프린팅 장치 및 기판 프린팅 방법

Info

Publication number: KR102084713B1
Application number: KR1020190057351A
Authority: KR
Inventors: 박준하; 이동훈; 카즈히로 하라구치
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사
Priority date: 2019-05-16
Filing date: 2019-05-16
Publication date: 2020-03-05
Also published as: KR20190060732A

Abstract

기판 하향식 프린팅 장치가 제공된다. 기판 하향식 프린팅 장치는 기판을 하향 고정하는 스테이지, 상기 스테이지의 아래에서 단부가 스테이지를 향하도록 위치하고, 내부에 프린팅용 유체를 포함하는 복수의 노즐들, 상기 기판과 상기 노즐들 사이의 간격을 제어하는 수직 위치 제어부, 및 상기 기판과 상기 노즐들의 접점의 위치를 제어하는 수평 위치 제어부를 포함한다.

Description

기판 프린팅 장치 및 기판 프린팅 방법 {DEVICE FOR PRINTING TO SUBSTRATE AND METHOD FOR PRINTING TO SUBSTRATE}

기판 프린팅 장치 및 기판 프린팅 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판 하향식 프린팅 장치 및 프린팅 방법에 관한 것이다.

유기 전계 발광 표시 장치는 유기 발광 소자(organic light emitting diode)를 포함하며, 유기 발광 소자의 유기 발광층 내부에서 전자와 정공이 결합하여 생성된 여기자(exciton)가 여기 상태로부터 기저 상태로 떨어질 때 발생하는 에너지에 의하여 발광한다.

유기 전계 발광 표시 장치는 낱개로 제조될 수도 있으나, 생산성 향상을 위하여 하나의 모기판 상에 다수의 유기 전계 발광 표시 장치를 형성한 후, 각각의 유기 전계 발광 표시 장치로 절단하여 제조한다.

유기 전계 발광 표시 장치는 기존 LCD 제품과 다르게 박막 공정이므로, 파티클(particle)이 공정면에 있을 경우, 제품에서 암점, off, dark spot 등의 불량으로 발현된다. 특히 TV 등 대형 제품의 경우, 대면적에 대한 파티클 관리가 되어야 하므로 제품 생산 수율이 저하된다.

기존의 잉크젯, 노즐, 스트라이프 코팅 등의 LCD 공정에서 사용되던 프린팅 방법을 유기 전계 발광 표시 장치의 제조 공정에 사용한 결과, 4" 제품의 암점 수가 2000여개 수준으로, 양산이 불가능한 상태이다.

이에, 본 발명이 해결하려는 과제는 파티클을 관리할 수 있는 기판 프린팅 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하려고 하는 다른 과제는 왕복운동을 최소화하여 대면적을 프린팅하는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 하향식 프린팅 장치는 기판을 하향 고정하는 스테이지; 상기 스테이지의 아래에서 단부가 스테이지를 향하도록 위치하고, 내부에 프린팅용 유체를 포함하는 복수의 노즐들; 상기 복수의 노즐들의 하부에 배치되고, 상기 복수의 노즐들을 지지하는 상부 지지판; 상기 상부 지지판의 하부에 배치된 하부 지지판; 상기 기판과 상기 노즐들 사이의 간격을 제어하는 수직 위치 제어부; 및 상기 기판과 상기 노즐들의 접점의 위치를 제어하는 수평 위치 제어부를 포함하되, 상기 수직 위치 제어부와 상기 수평 위치 제어부는 서로 연결되고, 상기 수평 위치 제어부는 수평 구동 모터, 및 상기 수평 구동 모터와 연결된 수평 구동 라인을 포함하고, 상기 수직 위치 제어부는 제1 수직 구동 모터, 및 상기 제1 수직 구동 모터와 연결된 제1 수직 구동 라인을 포함하는 제1 수직 구동부를 포함하고, 상기 수평 구동 라인은 상기 하부 지지판과 물리적으로 연결되고, 상기 제1 수직 구동 라인은 상기 상부 지지판과 물리적으로 연결된다.

상기 스테이지는 공기 흡착법 또는 정전기법으로 상기 기판을 고정될 수 있다.

상기 스테이지는 기판의 투입 및 취출용 스테이지 플립(flip) 기구를 포함할 수 있다.

상기 스테이지 플립 기구는 기판을 반전할 수 있는 반전 기구 및 리프트 핀(lift pin) 구조를 포함할 수 있다.

상기 노즐들은 별도의 유체 공급부에 연결되어, 상기 유체 공급부로부터 프린팅용 유체를 공급받을 수 있다.

상기 노즐들은 상기 유체 공급부와 유체 공급 튜브로 연결되어 있을 수 있다.

상기 노즐들은 상기 유체 공급 튜브와 매니폴드(manifold)로 연결되어 있을 수 있다.

상기 노즐들은 상기 기판의 크기에 대응되는 개수로 구성될 수 있다.

상기 노즐들은 정량의 유체를 토출하기 위한 유량 제어기를 포함할 수 있다.

상기 유량 제어기는 질량 유량계(mass flow controller: MFC)일 수 있다.

상기 수직 위치 제어부는 상기 노즐 단부와 상기 기판 사이의 거리를 측정하는 수직 거리 측정부; 및 상기 노즐 단부와 상기 기판 사이의 거리를 제어하는 제2 수직 구동부를 더 포함할 수 있다.

상기 스테이지와 연결된 지지체를 더 포함하고, 상기 스테이지와 상기 지지체는 상기 제2 수직 구동부에 의해 연결되고, 상기 제2 수직 구동부는 제2 수직 구동 모터, 및 상기 지지체 내부에 위치한 제2 수직 구동 라인을 포함할 수 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 따른 기판 프린팅 방법은 기판을 스테이지에 하향 고정시키는 단계; 상기 스테이지의 아래에서 단부가 상기 스테이지를 향하도록 위치하는 노즐의 단부에 프린팅용 유체를 구면체(spherical body) 형상으로 맺히게 하는 단계; 상기 기판과 상기 노즐 단부의 거리를 제어하는 수직 위치 제어부를 통해 상기 기판과 상기 노즐 단부의 프린팅용 유체가 접촉하도록 하는 단계; 상기 기판에 상기 프린팅용 유체가 비드(bead) 형상으로 맺히게 하는 단계; 및 상기 기판과 상기 노즐을 수평 방향으로 이동시키는 수평 위치 제어부를 통해 상기 기판과 상기 노즐 단부의 근접점을 수평 방향으로 이동시켜 기판에 프린팅용 유체를 인쇄하는 단계를 포함하되, 상기 수직 위치 제어부와 상기 수평 위치 제어부는 서로 연결되고, 상기 수평 위치 제어부는 수평 구동 모터, 및 상기 수평 구동 모터와 연결된 수평 구동 라인을 포함하고, 상기 수직 위치 제어부는 제1 수직 구동 모터, 및 상기 제1 수직 구동 모터와 연결된 제1 수직 구동 라인을 포함하는 제1 수직 구동부를 포함하고, 상기 수평 구동 라인은 상기 하부 지지판과 물리적으로 연결되고, 상기 제1 수직 구동 라인은 상기 상부 지지판과 물리적으로 연결된다.

상기 프린팅용 유체를 구면체 형상으로 맺히게 하는 단계는 유체 공급부에서 압력을 가하여 프린팅용 유체를 노즐 외부로 돌출시키는 것일 수 있다.

상기 기판에 프린팅용 유체를 인쇄하는 단계는 유체 공급부에서 가하던 압력을 제거하고 상기 기판과 상기 노즐 단부의 근접점을 수평 방향으로 이동시켜 인쇄하는 것일 수 있다.

상기 인쇄는 프린팅용 유체가 모세관 현상으로 토출되어 인쇄하는 것일 수 있다.

상기 수평 방향 이동은 균일한 속도로 이동하는 것일 수 있다.

상기 프린팅용 유체는 유기액일 수 있다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.

즉, 기판을 하향식으로 프린팅하기 때문에 파티클(particle)을 양산 수준으로 관리할 수 있는 기판 프린팅 장치를 제공할 수 있다.

또, 여러 개의 노즐들을 사용하여 프린팅 공정을 단순화 할 수 있는 기판 하향식 프린팅 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 하향식 프린팅 장치의 정면 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 하향식 프린팅 장치의 측면 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 노즐과 프린팅 유체 공급부 및 유체 공급 튜브의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 하향식 프린팅 장치의 개념도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 하향식 프린팅 장치의 부분 개념도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 노즐과 프린팅 유체 공급부의 구성도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층"위(on)"로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 하향식 프린팅 장치의 정면 개념도이고, 도 2는 도 1의 기판 하향식 프린팅 장치의 측면 개념도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 기판 하향식 프린팅 장치(10)는 기판(111)을 고정하는 스테이지(11), 기판(111)에 유체를 프린팅하는 노즐들(12)을 포함한다.

기판(111)은 아래쪽을 향하도록(face down) 하여 스테이지(11)에 고정된다. 기판(111)을 상향으로 배치하여 프린팅 작업을 하는 경우, 설비 내의 청정도 관리를 한다고 하여도 설비 내 FFU(Fan Filter Unit)의 down flow 또는 중력에 의해 공정 내에 존재하거나 설비 내에서 생성되는 파티클이 기판(111)의 공정면에 흡착되는 것을 피할 수 없다. 본 발명의 기판 하향식 프린팅 장치(10)를 사용하는 경우, 상기와 같은 파티클로 인한 암점 형성 등과 같은 문제를 해소할 수 있다.

기판(111)은 공기 흡착법 또는 정전기법으로 스테이지(11)에 고정될 수 있지만, 상기 방법들로 제한되는 것은 아니고 상기 방법들 이외의 방법을 사용하여 고정시킬 수도 있다.

스테이지(11)는 하판(15)으로부터 수직으로 연장되어 있는 지지체(132)에 제1 수직 구동부를 통하여 연결되어 있다. 상기 제1 수직 구동부는 제1 수직 구동 모터(131)와 지지체(132) 내부에 위치한 제1 수직 구동 라인(미도시)을 포함하고 있다. 또한, 스테이지(11)는 기판(111)이 투입되고 취출될 수 있도록 스테이지 플립(flip) 기구(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 스테이지 플립 기구는 기판을 반전시킬 수 있는 반전 기구 및 리프트 핀(lift pin) 구조를 포함할 수 있다.

노즐들(12)은 일측 단부가 기판(111)을 향하도록 배치되고, 형성하고자 하는 패턴에 대응하는 개수로 배열될 수 있다. 하나의 예에서, 상기 노즐들(12)은 기판의 크기에 대응되는 개수로 구성될 수 있다. 이 경우, 1회 동작으로 스트라이프 패턴을 형성할 수 있어 작업 공정을 단순화시킬 수 있다. 노즐들(12)의 타측 단부는 프린팅용 유체(미도시)를 공급하는 별도의 유체 공급부(123)에 유체 공급 튜브(125)로 연결되어 프린팅용 유체를 공급받는다.

유체 공급부(123)는 유체가 담지될 수 있으면 그 형상에는 제한이 없다. 유체 공급부(123)에는 프린팅용 유체를 노즐들(12)로 이송시키기 위한 가압 펌프(124)가 추가로 구성될 수 있다. 또한, 노즐들(12)에 정량의 유체가 토출되도록 유량 제어기(미도시)를 추가로 포함할 수 있다. 상기 유량 제어기의 하나의 예로 질량 유량계(mass flow controller: MFC)를 사용할 수 있다.

노즐들(12)과 유체 공급부(123)는 상부 지지판(121) 상에 함께 위치한다. 상부 지지판(121)은 제2 수직 구동 라인(134)을 통하여 제2 수직 구동 모터(133)와 연결되고, 이로 인하여 수직방향 운동을 할 수 있다. 노즐들(12)과 유체 공급부(123)가 함께 수직 운동을 함으로써, 수직 운동 시 발생하는 압력 변화를 최소화할 수 있다. 이하, 제2 수직 구동 모터(133)와 제2 수직 구동 라인(134)를 제2 수직 구동부라 한다.

제2 수직 구동 모터(133)는 하부 지지판(122)의 하면에 위치하고 있고, 제2 수직 구동 라인(134)은 하부 지지판(122)과 상부 지지판(121) 사이에서 제2 수직 구동 모터(133)에 의해 상부 지지판(121)을 상하로 이동시킨다.

제1 수직 구동 라인(미도시)과 제2 수직 구동 라인(134)은 각각 제1 수직 구동 모터(131)와 제2 수직 구동 모터(133)에 의해 스테이지(11)와 상부 지지판(121)을 수직 이송시킬 수 있는 것이면 어느 것이나 가능하지만, 바람직하게는 스크류로 구성될 수 있다. 상기 스크류의 종류는 특별히 한정되지는 않지만, 예를 들어 볼 스크류일 수 있다.

하부 지지판(122)은 수평 구동 모터(141)와 수평 구동 라인(142)을 포함하는 수평 구동부와 연결되어 하판(15) 상에 형성된다. 하부 지지판은 수평 이동을 위하여 별도의 구름 부재(미도시)를 하판(15)과의 사이에 추가로 포함할 수 있다.

수평 구동 라인(142)은 수평 구동 모터(141)에 의해 하부 지지판(122)을 수평 이송시킬 수 있는 것이면 어느 것이나 가능하지만, 바람직하게는 스크류로 구성될 수 있다. 상기 스크류의 종류는 특별히 한정되지는 않지만, 예를 들어 볼 스크류일 수 있다. 또한, 수평 구동 라인(142)은 직선 운동을 위하여 LM 가이드를 추가로 포함할 수 있다.

도 1 및 도 2에는 상기 수평 구동부가 노즐들(12)이 연결된 하부 지지판(122)을 수평 이동시키는 것으로 도시하고 있지만, 기판(111)이 연결된 스테이지(11)를 수평 이동시키는 것도 가능하다. 또한, 노즐들(12) 및 기판(111)을 모두 수평 이동시키는 것도 가능하다. 노즐들(12) 및 기판(111)을 모두 수평 이동시키는 경우에는, 노즐들(12)의 수평 이동 방향과 기판(111)의 수평 이동 방향은 서로 반대일 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 노즐과 프린팅 유체 공급부 및 유체 공급 튜브의 구성도이다. 도 3을 참조하면, 노즐들(220)의 일측 단부는 상부를 향하여 배열되어 있고, 타측 단부는 노즐들(220)과 유체 공급 튜브(225)를 연결하는 매니폴드(manifold)(226)에 연결되어 있다. 유체 공급 튜브(225)는 프린팅 유체 공급부(223)와 매니폴드(226)를 연결하고 프린팅 유체 공급부(223)로부터 유체를 공급받아 매니폴드(226)에 유체를 제공한다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 하향식 프린팅 장치의 개념도이다. 도 4를 참조하면, 기판 하향식 프린팅 장치는 기판(311)을 고정하는 스테이지(31), 기판(311)에 유체를 프린팅하는 노즐(32)을 포함한다. 기판 하향식 프린팅 장치의 스테이지(31), 기판(311), 하판(35), 수직 구동 모터(333), 수직 구동 라인(334), 수평 구동부(34)는 도 1 내지 도 2의 스테이지(11), 기판(111), 하판(15), 제2 수직 구동 모터(133), 제2 수직 구동 라인(134), 수평 구동부(14)와 실질적으로 동일하므로 중복 설명은 생략한다.

수평 이동판(343)은 상부에서 프린팅 유체 공급부(323)를 지지하고, 하부에서 수평 구동부(34)에 연결되어 있다. 노즐(32)의 상부 지지판(321)과 하부 지지판은 수평 이동판(343)을 사이에 두고 구성될 수 있다.

노즐(32) 내부에는 프린팅용 유체가 통과하는 노즐관(320)이 존재하고, 노즐관(320)은 유체 공급 튜브(325)를 통하여 프린팅 유체 공급부(323)와 연결된다. 프린팅 유체 공급부(323)의 상단에는 프린팅용 유체를 노즐(32)로 이송시키기 위한 가압 펌프(324)가 있다. 이러한 구성에서는, 노즐(32)이 수직 이동할 때 노즐관(320) 내부의 압력 변화에 대응하여 가압 펌프(324)가 작동하여야 한다.

노즐(32)의 수직 이동은 노즐(32) 단부와 기판(311) 사이의 거리를 측정하는 수직 거리 측정부(335)에서 측정한 거리를 기준으로 수직 구동 모터(333)를 구동시켜 노즐(32)을 수직 이동시키고, 수직 거리 측정부(335)에서 측정한 거리를 기준으로 수직 구동 모터(333)의 구동을 멈춰서 소망하는 수직 위치를 제어한다. 수직 방향 위치 제어는 상기와 같이 노즐(32)의 수직 이동으로 이루어질 수 있고, 기판(311)이 고정된 스테이지(31)의 수직 이동으로 이루어질 수도 있으며, 노즐(32)과 스테이지(31)의 상호 수직 이동으로 이루어질 수도 있다.

수평 구동 모터(341)는 위치 감지 센서(미도시)에서 측정된 위치를 기준으로 구동하여 노즐(32)의 수평 방향 이송을 인가하고, 위치 감지 센서에서 측정된 위치를 기준으로 노즐(32)의 수평 방향 이송을 멈춰서 기판의 시작점과 종료점 사이에서 도포를 한다. 수평 방향 위치 제어는 노즐(32)의 수평 이동으로 이루어질 수 있고, 기판(311)이 고정된 스테이지(31)의 수평 이동으로 이루어질 수도 있으며, 노즐(32)과 스테이지(31)의 상호 수평 이동으로 이루어질 수도 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 하향식 프린팅 장치의 부분 개념도이다. 도 5를 참조하면, 기판(411)이 하향 고정되어 있는 스테이지(41)의 아래쪽에 노즐(42)이 일측 단부를 기판을 향하도록 배치되어 있다. 노즐(42)이 좌우로 길게 배열되어 있으므로, 수직 구동 모터(433)와 수직 구동 라인(434)은 한 쌍으로 구성되어 있다. 수직 구동 모터(433)와 수직 구동 라인(434)은 상부 지지판(421)을 수평을 유지하면서 수직 방향으로 이동시킴으로써 노즐(42)을 수직 이동시킨다.

노즐은 매니폴드(420)와 노즐관(426)으로 구성되어 있고, 유체 공급부(미도시)와 유체 공급 튜브(미도시)를 통하여 연결되어 있다.

수평 이동판(422)은 하부에서 수평 구동부(미도시)에 연결되어 수평 이동이 가능하다. 수평 이동판(422)은 하판(45)과의 사이에 구름 부재(미도시)를 추가로 포함할 수 있다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 노즐과 프린팅 유체 공급부의 구성도이다. 도 6을 참조하면, 노즐들(52)은 프린팅 유체 공급부(523)의 내부에 상부를 향하여 배열되어 있을 수 있다. 이러한 구성은 별도의 유체 공급 튜브나 매니폴드를 사용하지 않는 점에서 구성을 단순화할 수 있고, 별도의 추가 장비 없이도 각 노즐(52)에서 동일한 압력으로 유체를 토출할 수 있다는 장점이 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 기판 프린팅 방법을 상기 도 4를 참조하여 설명한다.

기판 프린팅 방법은 기판(311)을 스테이지(31)에 하향 고정시키는 단계, 스테이지(31)의 아래에서 일측 단부가 스테이지(31)를 향하도록 위치하는 노즐(32)의 상기 단부에 프린팅용 유체를 구면체(spherical body) 형상으로 맺히게 하는 단계, 기판(311)과 노즐(32) 단부의 프린팅용 유체가 접촉하도록 하는 단계, 기판(311)에 프린팅용 유체가 비드(bead) 형상으로 맺히게 하는 단계, 및 기판(311)과 노즐(32) 단부의 근접점을 수평 방향으로 이동시켜 기판에 프린팅용 유체를 인쇄하는 단계를 포함한다.

기판(311)은 스테이지(31)에 진공을 이용하는 공기 흡착법 또는 정전기법으로 고정될 수 있다. 기판(311) 고정 방법으로는 이들 이외에도 업계에 공지되어 있는 방법들이 모두 사용될 수 있음은 물론이다.

노즐(32)의 일측 단부에 프린팅용 유체를 구면체 형상으로 맺히게 하는 단계는, 유체 공급부(323)의 내부에 가압 펌프(324)가 압력을 가하여 프린팅용 유체를 유체 공급 튜브(325)와 노즐관(320)을 거쳐 노즐(32) 외부로 돌출시킨다. 노즐(32) 외부로 돌출된 프린팅용 유체는 표면장력에 의하여 노즐(32) 단부에서 외부로 볼록한 곡선 형상, 즉 구면체 형상으로 형성된다.

균일한 프린팅을 위해서는, 복수의 노즐(32)에 동일한 크기와 형상으로 유체가 맺히도록 하는 것이 필요하다. 이를 위하여, 각각의 노즐(32)에 질량 유량계(mass flow controller: MFC)와 같은 유량 제어기를 사용할 수 있다.

기판(311)과 노즐(32) 단부의 프린팅용 유체가 접촉하는 단계와 기판(311)에 상기 프린팅용 유체가 비드 형상으로 맺히게 하는 단계는 기판(311)과 노즐(32)의 수직 위치를 제어함으로써 가능하다. 노즐(32) 단부와 기판(311) 사이의 거리를 측정하는 수직 거리 측정부(355)에서 측정한 거리가 기준 거리보다 크면 수직 구동 모터(333)를 구동시켜 노즐(32)을 수직 상향 이동시키고, 수직 거리 측정부(335)에서 측정한 거리가 기준 거리가 될 때 수직 구동 모터(333)를 멈춰서 노즐(32) 단부의 프린팅용 유체가 기판(311)과 접촉하도록 한다. 또한, 상기 접촉 후, 기판(311)과 노즐(32) 단부 사이의 수직 거리를 미세하게 늘리거나 줄임으로써 프린팅용 유체가 비드 형상으로 맺히도록 한다. 앞서 설명한 바와 같이, 상기 수직 이동은 노즐의 수직 이동 뿐만 아니라, 기판(311)을 수직 이동시킬 수도 있고, 노즐(32)과 기판(311)을 각각 수직 이동시킬 수도 있다.

상기와 같이 프린팅용 유체가 비드 형상으로 맺힌 상태에서, 유체 공급부(323) 내부에 가하던 압력을 제거하고 기판(311)과 노즐(32) 단부의 근접점을 수평 방향으로 이동시키면, 모세관 현상에 의하여 균일한 양의 프린팅용 유체가 기판(311)에 프린팅될 수 있다. 이를 위하여, 노즐(32) 단부와 기판(311)의 근접점을 균일한 속도로 수평 방향 이동시키는 것이 바람직하다.

노즐(32) 단부와 기판(311)의 근접점을 수평 방향으로 이동시키는 것은 수평 구동 모터(341)가 노즐(32)에 연결된 수평 이동판(343)을 수평 이동시킴으로써 이루어질 수 있다. 이러한 수평 이동은 직선 운동을 하기 위하여 LM 가이드를 추가로 포함하는 장치를 이용할 수 있다. 상기 수평 이동은 위치 감지 센서(미도시)에서 기판(311)의 시작점을 측정하여 이동을 시작하고, 기판(311)의 종료점에서 이동을 멈춘다. 앞에서 언급한 노즐(32)의 수직 이동 이전에 상기 시작점에 노즐(32) 단부와 기판(311)의 근접점을 위치하게 하는 것이 바람직하다.

상기 수평 이동은 노즐의 수평 이동 뿐만 아니라, 기판(311)을 수평 이동시킬 수도 있고, 노즐(32)과 기판(311)을 각각 수평 이동시킬 수도 있다.

바람직한 하나의 예에서, 상기 프린팅용 유체는 유기액일 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 프린팅 방법은 기판을 하향 고정시키는 단계, 상기 기판에 대면하는 노즐 단부에 맺혀있는 프린팅용 유체와 상기 기판이 접촉하는 단계, 상기 기판에 상기 프린팅용 유체가 비드(bead) 형상으로 맺히게 하는 단계, 및 상기 기판과 상기 노즐 단부의 근접점을 수평 방향으로 이동시켜 기판에 프린팅용 유체를 인쇄하는 단계를 포함한다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

10: 기판 하향식 프린팅 장치 11, 31, 41: 스테이지
111, 311, 411: 기판 12, 220, 32, 42, 52: 노즐
121, 321, 421: 상부 지지판 122, 322: 하부 지지판
123, 323, 523: 유체 공급부 124, 324: 가압 펌프
125, 225, 325: 유체 공급 튜브 226, 420: 매니폴드
131: 제1 수직 구동 모터 132: 지지체
133: 제2 수직 구동 모터 134: 제2 수직 구동 라인
141, 341: 수평 구동 모터 142, 342: 수평 구동 라인
320, 426: 노즐관 343, 422: 수평 이동판
15, 35, 45: 하판

Claims

기판을 하향 고정하는 스테이지;
상기 스테이지의 아래에서 단부가 스테이지를 향하도록 위치하고, 내부에 프린팅용 유체를 포함하는 복수의 노즐들;
상기 복수의 노즐들의 하부에 배치되고, 상기 복수의 노즐들을 지지하는 상부 지지판;
상기 상부 지지판의 하부에 배치된 하부 지지판;
상기 기판과 상기 노즐들 사이의 간격을 제어하는 수직 위치 제어부; 및
상기 기판과 상기 노즐들의 접점의 위치를 제어하는 수평 위치 제어부를 포함하되, 상기 수직 위치 제어부와 상기 수평 위치 제어부는 서로 연결되고,
상기 수평 위치 제어부는 수평 구동 모터, 및 상기 수평 구동 모터와 연결된 수평 구동 라인을 포함하고,
상기 수직 위치 제어부는 제1 수직 구동 모터, 및 상기 제1 수직 구동 모터와 연결된 제1 수직 구동 라인을 포함하는 제1 수직 구동부를 포함하고,
상기 수평 구동 라인은 상기 하부 지지판과 물리적으로 연결되고,
상기 제1 수직 구동 라인은 상기 상부 지지판과 물리적으로 연결된 기판 하향식 프린팅 장치.
제1 항에 있어서,
상기 스테이지는 공기 흡착법 또는 정전기법으로 상기 기판을 고정하는 기판 하향식 프린팅 장치.
제1 항에 있어서,
상기 스테이지는 기판의 투입 및 취출용 스테이지 플립(flip) 기구를 포함하는 기판 하향식 프린팅 장치.
제3 항에 있어서,
상기 스테이지 플립 기구는 기판을 반전할 수 있는 반전 기구 및 리프트 핀(lift pin) 구조를 포함하는 기판 하향식 프린팅 장치.
제1 항에 있어서,
상기 노즐들은 별도의 유체 공급부에 연결되어, 상기 유체 공급부로부터 프린팅용 유체를 공급받는 기판 하향식 프린팅 장치.
제5 항에 있어서,
상기 노즐들은 상기 유체 공급부와 유체 공급 튜브로 연결되어 있는 기판 하향식 프린팅 장치.
제6 항에 있어서,
상기 노즐들은 상기 유체 공급 튜브와 매니폴드(manifold)로 연결되어 있는 기판 하향식 프린팅 장치.
제1 항에 있어서,
상기 노즐들은 상기 기판의 크기에 대응되는 개수로 구성된 기판 하향식 프린팅 장치.
제1 항에 있어서,
상기 노즐들은 정량의 유체를 토출하기 위한 유량 제어기를 포함하는 기판 하향식 프린팅 장치.
제9 항에 있어서,
상기 유량 제어기는 질량 유량계(mass flow controller: MFC)인 기판 하향식 프린팅 장치.
제1 항에 있어서,
상기 수직 위치 제어부는
상기 노즐 단부와 상기 기판 사이의 거리를 측정하는 수직 거리 측정부; 및
상기 노즐 단부와 상기 기판 사이의 거리를 제어하는 제2 수직 구동부를 더 포함하는 기판 하향식 프린팅 장치.
제11 항에 있어서,
상기 스테이지와 연결된 지지체를 더 포함하고,
상기 스테이지와 상기 지지체는 상기 제2 수직 구동부에 의해 연결되고,
상기 제2 수직 구동부는 제2 수직 구동 모터, 및 상기 지지체 내부에 위치한 제2 수직 구동 라인을 포함하는 기판 하향식 프린팅 장치.
기판을 스테이지에 하향 고정시키는 단계;
상기 스테이지의 아래에서 단부가 상기 스테이지를 향하도록 위치하는 노즐의 단부에 프린팅용 유체를 구면체(spherical body) 형상으로 맺히게 하는 단계;
상기 기판과 상기 노즐 단부의 거리를 제어하는 수직 위치 제어부를 통해 상기 기판과 상기 노즐 단부의 프린팅용 유체가 접촉하도록 하는 단계;
상기 기판에 상기 프린팅용 유체가 비드(bead) 형상으로 맺히게 하는 단계; 및
상기 기판과 상기 노즐을 수평 방향으로 이동시키는 수평 위치 제어부를 통해 상기 기판과 상기 노즐 단부의 근접점을 수평 방향으로 이동시켜 기판에 프린팅용 유체를 인쇄하는 단계를 포함하되,
상기 수직 위치 제어부와 상기 수평 위치 제어부는 서로 연결되고,
상기 수평 위치 제어부는 수평 구동 모터, 및 상기 수평 구동 모터와 연결된 수평 구동 라인을 포함하고,
상기 수직 위치 제어부는 제1 수직 구동 모터, 및 상기 제1 수직 구동 모터와 연결된 제1 수직 구동 라인을 포함하는 제1 수직 구동부를 포함하고,
상기 수평 구동 라인은 하부 지지판과 물리적으로 연결되고,
상기 제1 수직 구동 라인은 상부 지지판과 물리적으로 연결된 기판 프린팅 방법.
제13 항에 있어서,
상기 프린팅용 유체를 구면체 형상으로 맺히게 하는 단계는 유체 공급부에서 압력을 가하여 프린팅용 유체를 노즐 외부로 돌출시키는 것인 기판 프린팅 방법.
제14 항에 있어서,
상기 기판에 프린팅용 유체를 인쇄하는 단계는 유체 공급부에서 가하던 압력을 제거하고 상기 기판과 상기 노즐 단부의 근접점을 수평 방향으로 이동시켜 인쇄하는 것인 기판 프린팅 방법.
제15 항에 있어서,
상기 인쇄는 프린팅용 유체가 모세관 현상으로 토출되어 인쇄하는 것인 기판 프린팅 방법.
제16 항에 있어서,
상기 수평 방향 이동은 균일한 속도로 이동하는 것인 기판 프린팅 방법.
제13 항에 있어서,
상기 프린팅용 유체는 유기액인 기판 프린팅 방법.
제13 항에 있어서,
상기 스테이지와 연결된 지지체를 더 포함하고,
상기 스테이지와 상기 지지체는 제2 수직 구동부에 의해 연결되고,
상기 제2 수직 구동부는 제2 수직 구동 모터, 및 상기 지지체 내부에 위치한 제2 수직 구동 라인을 포함하는 기판 프린팅 방법.