KR102592426B1 - 잉크젯 프린팅 장치, 쌍극자 정렬 방법 및 표시 장치의 제조 방법 - Google Patents

잉크젯 프린팅 장치, 쌍극자 정렬 방법 및 표시 장치의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

잉크젯 프린팅 장치, 쌍극자 정렬 방법 및 표시 장치의 제조 방법이 제공된다. 잉크젯 프린팅 장치는 스테이지를 포함하는 스테이지 유닛, 상기 스테이지 상에 쌍극자 및 상기 쌍극자가 분산된 용매를 포함하는 잉크를 분사하는 적어도 하나의 잉크젯 헤드를 포함하는 잉크젯 헤드 유닛, 상기 스테이지 상에 분사된 상기 용매를 제거하는 열처리 장치, 상기 잉크젯 헤드의 위치를 측정하는 제1 센싱유닛 및 상기 스테이지 상에 분사된 상기 쌍극자의 위치를 측정하는 제2 센싱유닛을 포함한다.

Description

잉크젯 프린팅 장치, 쌍극자 정렬 방법 및 표시 장치의 제조 방법{Ink-jet printing apparatus, method of aligning dipoles and method of fabricating display device}
본 발명은 잉크젯 프린팅 장치, 쌍극자 정렬 방법 및 표시 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
표시 장치는 멀티미디어의 발달과 함께 그 중요성이 증대되고 있다. 이에 부응하여 유기발광 표시 장치(Organic Light Emitting Display, OLED), 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display, LCD) 등과 같은 여러 종류의 표시 장치가 사용되고 있다.
표시 장치의 화상을 표시하는 장치로서 유기 발광 표시 패널이나 액정 표시 패널과 같은 표시 패널을 포함한다. 그 중, 발광 표시 패널로써, 발광 소자를 포함할 수 있는데, 예를 들어 발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED)의 경우, 유기물을 형광 물질로 이용하는 유기 발광 다이오드(OLED), 무기물을 형광물질로 이용하는 무기 발광 다이오드 등이 있다.
형광물질로 무기물 반도체를 이용하는 무기 발광 다이오드는 고온의 환경에서도 내구성을 가지며, 유기 발광 다이오드에 비해 청색 광의 효율이 높은 장점이 있다. 또한, 기존의 무기 발광 다이오드 소자의 한계로 지적되었던 제조 공정에 있어서도, 유전영동(Dielectrophoresis, DEP)법을 이용한 전사방법이 개발되었다. 이에 유기 발광 다이오드에 비해 내구성 및 효율이 우수한 무기 발광 다이오드에 대한 연구가 지속되고 있다.
한편, 유전영동법을 이용하여 무기 발광 다이오드 소자를 전사하거나 표시 장치에 포함되는 유기물층을 형성하기 위해, 잉크젯 프린팅 장치가 이용될 수 있다. 임의의 잉크나 용액을 잉크젯으로 프린팅한 뒤, 후처리 공정을 수행하여 상기 무기 발광 다이오드 소자를 전사하거나 유기물층을 형성할 수도 있다. 잉크젯 프린팅 장치는 소정의 잉크나 용액이 잉크젯 헤드로 공급되고, 잉크젯 헤드는 소정의 기판 상에 상기 잉크나 용액을 분사하는 공정을 수행할 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 잉크의 분사와 쌍극자의 정렬 및 쌍극자 정렬도 검사를 연결된 공정으로 수행할 수 있는 잉크젯 프린팅 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 프린팅 공정 중에 발생하는 잉크의 양 및 쌍극자 정렬 상태 등의 오차를 공정 수행 중에 조정할 수 있는 잉크젯 프린팅 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치는, 스테이지를 포함하는 스테이지 유닛, 상기 스테이지 상에 쌍극자 및 상기 쌍극자가 분산된 용매를 포함하는 잉크를 분사하는 적어도 하나의 잉크젯 헤드를 포함하는 잉크젯 헤드 유닛, 상기 스테이지 상에 분사된 상기 용매를 제거하는 열처리 장치, 상기 잉크젯 헤드의 위치를 측정하는 제1 센싱유닛 및 상기 스테이지 상에 분사된 상기 쌍극자의 위치를 측정하는 제2 센싱유닛을 포함한다.
상기 잉크젯 헤드는 서로 이격되어 배치된 제1 잉크젯 헤드 및 제2 잉크젯 헤드를 포함하고, 상기 잉크젯 헤드 유닛은 상기 제1 잉크젯 헤드와 상기 제2 잉크젯 헤드를 이동시키는 적어도 하나의 구동부를 포함할 수 있다.
상기 구동부는 상기 잉크젯 헤드를 제1 방향으로 이동시키는 제1 구동부 및 상기 제1 방향과 수직한 방향인 제2 방향으로 이동시키는 제2 구동부를 포함할 수 있다.
상기 제1 잉크젯 헤드에서 상기 스테이지 상에 분사된 제1 잉크 및 상기 제2 잉크젯 헤드에서 상기 스테이지 상에 분사된 제2 잉크의 위치를 측정하는 제3 센싱유닛을 더 포함할 수 있다.
상기 제3 센싱유닛은 상기 제1 잉크 및 상기 제2 잉크의 직경을 측정할 수 있다.
상기 제2 센싱유닛은 상기 쌍극자가 연장된 일 방향과 상기 제1 방향이 이루는 예각을 측정할 수 있다.
상기 제2 센싱유닛은 상기 스테이지 상에 분사된 상기 쌍극자의 단위 면적 당 수를 측정할 수 있다.
상기 잉크젯 헤드 유닛, 상기 제2 센싱유닛 및 상기 열처리 장치는 제3 방향을 따라 배치되고, 상기 스테이지 유닛은 상기 제3 방향으로 이동할 수 있다.
상기 잉크젯 헤드는 상기 제3 방향에 수직한 제4 방향으로 서로 이격되어 배치되고, 상기 제1 센싱유닛은 상기 제4 방향으로 이동하는 제1 이동부를 포함할 수 있다.
상기 제2 센싱유닛은 상기 제3 방향으로 이동하는 제2 이동부 및 상기 제4 방향으로 이동하는 제3 이동부를 포함할 수 있다.
상기 스테이지 유닛은 상기 스테이지 상에 전계를 생성하는 프로브 유닛을 더 포함할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 따른 쌍극자 정렬 방법은, 대상 기판 상에 쌍극자 및 상기 쌍극자가 분산된 용매를 포함하는 잉크를 분사하는 단계, 상기 대상 기판 상에 전계를 생성하고 상기 전계에 의해 상기 쌍극자가 상기 대상 기판 상에 배치되는 단계 및 상기 용매를 제거하고 상기 대상 기판 상에 배치된 상기 쌍극자의 위치를 측정하는 단계를 포함한다.
상기 잉크는 잉크젯 헤드에서 분사되고, 상기 잉크를 분사하는 단계 전에 상기 대상 기판 상에 분사되는 상기 잉크의 위치를 정렬하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 잉크젯 헤드는 제1 헤드 및 제2 헤드를 포함하고, 상기 분사되는 잉크의 위치를 정렬하는 단계는, 상기 제1 헤드에서 분사된 잉크와 상기 제2 헤드에서 분사된 잉크의 위치를 측정하는 단계 및 상기 측정된 잉크의 위치를 이용하여 상기 제1 헤드 및 상기 제2 헤드의 위치를 정렬하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 대상 기판은 제1 방향으로 연장된 제1 전극 및 제2 전극을 포함하고, 상기 쌍극자의 위치를 측정하는 단계는, 상기 쌍극자의 배향 방향을 측정하고 상기 쌍극자의 배향 방향과 상기 제1 방향이 이루는 예각을 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 쌍극자의 위치를 측정하는 단계는 상기 대상 기판 상에 배치된 상기 쌍극자의 단위 면적 당 수를 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 대상 기판 상에 배치된 상기 쌍극자의 위치에 대한 기준 설정값을 설정하고, 상기 쌍극자의 위치를 측정하는 단계에서 측정된 상기 예각 및 상기 쌍극자의 단위 면적당 수와 상기 기준 설정값을 비교하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법은, 제1 전극 및 제2 전극이 형성된 대상 기판에 발광 소자 및 상기 발광 소자가 분산된 용매를 포함하는 잉크를 분사하는 단계, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 상에 상기 발광 소자를 배치하고, 상기 대상 기판 상에 분사된 상기 용매를 제거하는 단계 및 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 상에 배치된 상기 발광 소자의 위치를 측정하는 단계를 포함한다.
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 제1 방향으로 연장되고, 상기 발광 소자의 위치를 측정하는 단계는 상기 발광 소자가 연장된 일 방향과 상기 제1 방향이 이루는 예각을 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 대상 기판은 복수의 화소를 포함하고, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극은 상기 각 화소마다 구비되며, 상기 발광 소자의 위치를 측정하는 단계는 상기 각 화소에 배치된 상기 발광 소자의 수를 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
일 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치는, 잉크젯 헤드 장치, 열처리 장치 및 정렬도 검사 장치를 포함하여 하나의 공정에서 쌍극자를 포함하는 잉크를 분사하고, 잉크를 건조시킨 뒤 쌍극자의 정렬도를 검사할 수 있다. 이에 따라, 잉크젯 프린팅 장치를 이용하여 표시 장치를 제조할 때, 대상 기판 상에 배치된 쌍극자의 정렬도를 향상시킬 수 있다.
또한, 잉크젯 프린팅 장치는 복수의 센싱유닛을 포함하여 잉크젯 프린팅 공정 중에 잉크젯 헤드에서 분사되는 잉크, 대상 기판 상에 배치된 쌍극자의 정렬도 등을 감지할 수 있다. 이를 통해 프린팅 공정 중에 발생하는 분사되는 잉크의 양 및 쌍극자 정렬 상태의 오차를 최소화할 수 있다.
실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1 및 도 2는 일 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치의 개략적인 사시도들이다.
도 3은 일 실시예에 따른 토출량 검사 장치의 평면도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 토출량 검사 장치의 개략적인 단면도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 검사용 기판 상에 분사된 잉크를 나타내는 개략도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 서브 스테이지 유닛의 개략적인 단면도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드 장치의 평면도이다.
도 8은 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드에서 잉크가 토출되는 것을 도시하는 개략도이다.
도 9는 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드 장치의 제2 센싱유닛이 잉크젯 헤드의 위치를 검사하는 것을 도시하는 개략도이다.
도 10은 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드 유닛의 평면도이다.
도 11은 일 실시예에 따른 스테이지 유닛의 평면도이다.
도 12 및 도 13은 일 실시예에 따른 프로브 유닛의 상태를 도시하는 개략도들이다.
도 14는 일 실시예에 따른 프로브 유닛에 의해 대상 기판 상에 전계가 형성된 것을 도시하는 개략도이다.
도 15는 일 실시예에 따른 열처리 장치의 단면도이다.
도 16은 일 실시예에 따른 열처리 장치의 구동을 나타내는 개략도이다.
도 17은 일 실시예에 따른 정렬도 검사 장치의 평면도이다.
도 18 및 도 19는 일 실시예에 따른 정렬도 검사 장치의 제3 센싱유닛의 구동을 나타내는 개략도들이다.
도 20은 다른 실시예에 따른 정렬도 검사 장치를 나타내는 평면도이다.
도 21은 일 실시예에 따른 잉크 공급 장치를 나타내는 개략도이다.
도 22는 일 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치를 이용한 쌍극자 정렬 방법을 나타내는 순서도이다.
도 23 내지 29는 도 22의 쌍극자 정렬 방법을 도시하는 개략도들이다.
도 30은 다른 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치의 잉크젯 헤드 장치를 나타내는 개략도이다.
도 31은 일 실시예에 따른 발광 소자의 개략도이다.
도 32는 다른 실시예에 따른 발광 소자의 개략도이다.
도 33은 일 실시예에 따른 방법으로 제조된 표시 장치의 평면도이다.
도 34는 도 33의 I-I'선을 따라 자른 표시 장치의 부분 단면도이다.
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 층의 "상(on)"으로 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, 첨부된 도면을 참고로 하여 실시예들에 대해 설명한다.
일 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치(1000)는 소정의 잉크(30, 도 4에 도시)를 대상 기판 상에 분사하고, 상기 잉크(I) 내에 분산된 입자, 예컨대 쌍극자와 같은 입자를 상기 대상 기판 상에 정렬시킬 수 있다. 여기서, 잉크젯 프린팅 장치(1000)는 상기 잉크를 일정한 양으로 분사하고 각 공정에서 잉크 내에 동일한 양의 입자 수를 유지하기 위해, 복수의 검사장치를 포함할 수 있다. 상기 검사 장치는 잉크젯 프린팅 장치(1000)에서 분사된 잉크와 정렬된 입자의 상태를 검사하고, 그 결과를 피드백하여 잉크젯 프린팅 장치(1000)의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
일 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치(1000)는 토출량 검사 장치(100), 잉크젯 헤드 장치(100), 스테이지 유닛(500), 정렬도 검사 장치(700) 및 열처리 장치(900)를 포함할 수 있다.
도 1 및 도 2는 일 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치의 개략적인 사시도들이다.
도면에서 제1 방향(D1), 제2 방향(D2) 및 제3 방향(D3)이 정의되어 있다. 제1 방향(D1)과 제2 방향(D2)은 일 평면 상에 위치하며 서로 직교하는 방향이고, 제3 방향(D3)은 제1 방향(D1)과 제2 방향(D2)에 각각 수직한 방향이다.
도 1 및 도 2는 일 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치(1000)의 구성을 설명하기 위한 예시적인 도면이며, 잉크젯 프린팅 장치(1000)의 구조 및 배치가 도 1 및 도 2에 제한되는 것은 아니다. 잉크젯 프린팅 장치(1000)는 더 많은 부재들은 포함할 수 있고, 도 1 및 도 2와 다른 구조를 가질 수도 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 잉크젯 프린팅 장치(1000)는 토출량 검사 장치(100), 잉크젯 헤드 장치(300) 및 스테이지 유닛(500), 정렬도 검사 장치(700) 및 열처리 장치(900)를 포함한다. 도 1은 잉크젯 프린팅 장치(1000)의 토출량 검사 장치(100), 잉크젯 헤드 장치(300) 및 스테이지 유닛(500)을 도시하고 있고, 도 2는 스테이지 유닛(500), 정렬도 검사 장치(700) 및 열처리 장치(900)를 도시하고 있다. 도 2는 도 1의 스테이지 유닛(500)이 위치를 이동한 것이며, 잉크젯 프린팅 장치(1000)는 하나의 스테이지 유닛(500)을 포함할 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않으며 잉크젯 프린팅 장치(1000)는 스테이지 유닛(500)이 하나 이상 배치될 수도 있다.
도면에서는 분리되어 도시되어 있으나, 잉크젯 프린팅 장치(1000)는 토출량 검사 장치(100), 잉크젯 헤드 장치(300), 정렬도 검사 장치(700) 및 열처리 장치(900)가 동일한 행을 따라 순차적으로 배치되어 연결된 구조를 가질 수 있다. 즉, 잉크젯 프린팅 장치(1000)는 일 방향, 예컨대 제2 방향(D2)으로 연장된 제1 레일(RA1) 및 제2 레일(RA1)을 포함하고, 복수의 장치들은 제1 및 제2 레일(RA1, RA2)을 따라 제2 방향(D2)으로 배치될 수 있다. 도 1의 제1 레일(RA1) 및 제2 레일(RA2)은 제2 방향(D2)으로 연장되어 각각 도 2의 제1 레일(RA1) 및 제2 레일(RA2)과 연결되며, 도 1과 도 2에 도시된 장치들은 하나의 잉크젯 프린팅 장치(1000)를 구성할 수 있다. 이하에서는 각 장치 또는 구성들에 대하여 자세하게 설명하기로 한다.
도 3은 일 실시예에 따른 토출량 검사 장치의 평면도이다. 도 3은 토출량 검사 장치(100)를 제3 방향(D3), 예컨대 상부에서 바라본 평면도이다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 토출량 검사 장치(100)는 제1 베이스 프레임(110), 제1 센싱유닛(150) 및 서브 스테이지 유닛(180)을 포함할 수 있다. 토출량 검사 장치(100)는 제1 센싱유닛(150)을 포함하여 잉크젯 프린팅 장치(1000)에서 분사되는 잉크(I)의 액적량 및 탄착 위치를 검사할 수 있다.
한편, 일 실시예에서, 잉크(I)는 용매(SV)와 용매(SV) 내에 포함된 복수의 쌍극자(DP)를 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 잉크(I)는 용액 또는 콜로이드(colloide) 상태로 제공될 수 있다. 예컨대, 용매(35)는 아세톤, 물, 알코올, 톨루엔, 프로필렌글리콜(Propylene glycol, PG) 또는 프로필렌글리콜메틸아세테이트(Propylene glycol methyl acetate, PGMA) 등일 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 복수의 쌍극자(DP)는 용매(35) 내에 분산된 상태로 포함되어 잉크젯 헤드 장치(300)에 공급되어 토출될 수 있다.
제1 베이스 프레임(110)은 제1 방향(D1)으로 연장된 제1 베이스부(111)와, 제1 베이스부(111)의 양 단부에 연결되고 제3 방향(D3)으로 연장되어 제1 베이스부(111)를 지지하는 제1 지지대(112)들을 포함할 수 있다. 제1 베이스 프레임(110)의 형상은 특별히 제한되지 않는다. 다만, 제1 베이스 프레임(110)은 제1 방향(D1)으로 연장된 제1 베이스부(111)를 포함하며, 토출량 검사 장치(100)의 제1 센싱유닛(150)은 베이스부(111) 상에서 제1 방향(D1)으로 이동하는 동작을 수행할 수 있다.
한편, 일 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치(1000)는 복수의 베이스 프레임, 예컨대 제1 내지 제5 베이스 프레임(110, 310, 710, 720, 910)을 포함하고, 각 베이스 프레임(110, 310, 710, 720, 910)들은 제1 방향(D1)으로 연장된 베이스부(111, 311, 711, 721, 911)와 베이스부(111, 311, 711, 721, 911)의 양 단부에 배치되고 베이스부(111, 311, 711, 721, 911)를 지지하는 지지대(112, 312, 712, 722, 912)들을 포함할 수 있다. 제1 내지 제5 베이스 프레임(110, 310, 710, 720, 910)들의 형상은 실질적으로 동일하되, 베이스부의 연장된 길이가 부분적으로 상이할 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않는다. 이하에서는 베이스 프레임에 대한 자세한 설명은 생략하고 서술하기로 한다.
제1 센싱유닛(150)은 제1 베이스 프레임(110)의 제1 베이스부(111)에 배치될 수 있다. 제1 센싱유닛(150)은 복수개일 수 있으며, 도 1에서는 4개의 제1 센싱유닛(150)이 배치된 것을 도시하고 있다. 다만, 이에 제한되지 않는다. 제1 센싱유닛(150)은 서브 스테이지 유닛(180)과 이격되어 서브 스테이지 유닛(180) 상에 배치되는 소정의 물질을 감지할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 센싱유닛(150)은 제1 베이스 프레임(110)에 연결되고, 일 방향으로 이동할 수 있는 제1 이동부(151), 제1 이동부(151)의 일 면에 배치된 제1 지지부(153) 및 제1 지지부(153) 상에 배치되는 제1 센서부(155)를 포함할 수 있다.
제1 센싱유닛(150)의 제1 이동부(151)는 제1 베이스 프레임(110)의 제1 베이스부(111)에 거치되며, 일 예로, 제1 이동부(151)는 제1 베이스부(111)가 연장된 제1 방향(D1)으로 이동할 수 있다. 제1 이동부(151)가 제1 방향(D1)으로 이동함에 따라, 제1 센싱유닛(150)의 제1 센서부(155)는 제1 방향(D1)을 따라 배열된 소정의 물질들을 감지할 수 있다.
제1 지지부(153)는 제1 이동부(151)의 하면에서 연결되도록 배치되며, 제2 방향(D2)으로 연장된 형상을 가질 수 있다. 제1 지지부(153)의 일 단부는 제1 이동부(151)와 연결되고, 제2 방향(D2)의 타 단부는 하면에 제1 센서부(155)가 배치될 수 있다. 이에 따라, 제1 센싱유닛(150)은 제1 베이스 프레임(110)으로부터 제2 방향(D2)으로 돌출된 형상을 가질 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
제1 센서부(155)는 제1 지지부(153)의 하면에 배치된다. 제1 센서부(155)는 서브 스테이지 유닛(180)과 대향하고, 서브 스테이지 유닛(180) 상에 배치되는 물질을 감지할 수 있다. 일 예로, 제1 센서부(155)는 고해상도 카메라일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상술한 바와 같이, 제1 센싱유닛(150)의 제1 이동부(151)는 제1 방향(D1)으로 이동하며 왕복운동을 할 수 있다. 제1 이동부(151)의 이동에 따라 제1 센서부(155)도 이동하며 서브 스테이지 유닛(180) 상에 배치되는 물질들의 직경이나 위치, 및 이들간의 오차를 감지할 수 있다.
서브 스테이지 유닛(180)은 제1 베이스 프레임(110) 하에서 제1 레일(RA1) 및 제2 레일(RA2) 상에 배치될 수 있다. 서브 스테이지 유닛(180)은 제1 레일(RA1) 및 제2 레일(RA2) 상에서 제2 방향(D2)으로 이동할 수 있으며, 잉크젯 헤드 장치(300)와 토출량 검사 장치(100) 사이를 왕복운동할 수 있다. 서브 스테이지 유닛(180)은 소정의 폭을 갖고 제1 방향(D1)으로 연장된 형상을 가질 수 있다. 서브 스테이지 유닛(180) 상에는 제1 센싱유닛(150)에 의해 감지 또는 검사되는 물질이 배치될 수 있다. 토출량 검사 장치(100)는 서브 스테이지 유닛(180) 상에 검사용 기판(ISUB)을 준비하고, 잉크젯 헤드 장치(300)에서 분사된 잉크(I)를 검사할 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 토출량 검사 장치의 개략적인 단면도이다. 도 5는 일 실시예에 따른 검사용 기판 상에 분사된 잉크를 나타내는 개략도이다.
도 4 및 도 5를 참조하여 구체적으로 설명하면, 토출량 검사 장치(100)의 서브 스테이지 유닛(180) 상에는 검사용 기판(ISUB)이 준비되고, 서브 스테이지 유닛(180)이 제2 방향(D2)으로 이동하여 잉크젯 헤드 장치(300)에서 잉크(I)가 토출된다. 토출된 잉크(I)는 검사용 기판(ISUB) 상에 분사되고, 서브 스테이지 유닛(180)은 다시 제2 방향(D2)으로 이동하여 제1 베이스 프레임(110) 하에 위치한다. 잉크젯 헤드 장치(300)에서 잉크(I)가 토출되는 것에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.
검사용 기판(ISUB) 상에 분사된 잉크(I)는 제1 센싱유닛(150)에 의해 검사될 수 있다. 제1 센싱유닛(150)은 적어도 하나 이상 배치되어 검사용 기판(ISUB) 상에 분사된 잉크(I)를 검사할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 하나의 제1 센싱유닛(150)은 제1 방향(D1)으로 이동하면서 잉크(I) 중 적어도 일부를 검사할 수 있다. 도면에서는 4개의 제1 센싱유닛(150)이 각각 검사용 기판(ISUB) 상에 분사된 잉크(I)를 부분적으로 검사하는 것을 도시하고 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 제1 센싱유닛(150)의 수는 이에 제한되지 않으며, 경우에 따라서 더 많거나 적을 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 센싱유닛(150)은 검사용 기판(ISUB) 상에 분사된 잉크(I)의 직경 및 분사위치를 감지하고, 복수의 잉크(I)들의 직경과 분사위치의 오차를 측정할 수 있다. 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 센싱유닛(150)은 검사용 기판(ISUB) 상에 분사된 잉크(I)의 직경(WI1, WI2) 또는 액적량, 및 잉크(I)들 간의 간격(PI1, PI2)을 측정할 수 있다. 후술할 바와 같이, 잉크젯 헤드 장치(300)에서 토출되는 잉크(I)는 수회 공정을 반복하여도 대상 기판(SUB) 또는 검사용 기판(ISUB) 상에 동일한 양의 잉크(I)를 동일한 위치에 분사할 필요가 있다. 토출량 검사 장치(100)는 잉크젯 프린팅 장치(1000)를 구동하기 전, 잉크젯 헤드 장치(300)에서 분사되는 잉크(I)의 직경(WI1, WI2) 및 간격(PI1, PI2)을 기준 설정값에 근접하도록 조절할 수 있다.
구체적으로, 제1 센싱유닛(150)에서 감지된 잉크(I)의 직경(WI1, WI2)과 간격(PI1, PI2)은 잉크젯 헤드 장치(300)로 전달되고, 상기 전달된 정보를 기초하여 잉크젯 헤드 장치(300)의 잉크 토출 부재를 정렬할 수 있다. 도 5와 같이, 잉크젯 헤드 장치(300)에서 토출된 잉크(I)는 직경(WI1, WI2)과 간격(PI1, PI2)이 서로 일치하지 않을 수 있다. 제1 센싱유닛(150)은 이러한 오차를 감지하여 잉크젯 헤드 장치(300)로 전달하고, 잉크젯 헤드 장치(300)는 잉크 토출 부재를 정렬한다.
또한, 상술한 바와 같이 잉크(I)는 쌍극자(DP)를 포함할 수 있고, 토출량 검사 장치(100)는 분사된 잉크(I)의 직경(WI1, WI2)을 측정하여 1회 토출되는 잉크(I) 내에 분산된 쌍극자(DP)의 수를 조절할 수 있다. 잉크(I)의 직경(WI1, WI2)이 서로 다를 경우, 잉크젯 프린팅 장치(1000)로 제조된 제품의 신뢰도가 불량할 수 있다. 잉크(I)의 직경(WI1', WI2')을 일치시켜 1회 토출된 잉크(I) 내 쌍극자(DP)의 수를 유지할 수 있다.
도면과 같이, 제1 센싱유닛(150)을 이용한 검사와 잉크젯 헤드 장치(300)의 정렬 공정은 각 잉크(I)의 직경(WI1', WI2')과 간격(PI1', PI2') 또는 쌍극자(DP)의 수 등이 각 잉크(I)마다 균일하거나 기준 설정값에 일치 또는 근접하도록 반복될 수 있다. 상기 '기준 설정값'은 잉크젯 프린팅 장치(1000)를 구동함에 있어서 잉크젯 헤드 장치(300)에서 분사되는 잉크(I)에 요구되는 특성들일 수 있다. 예를 들어, 잉크젯 헤드 장치(300)에서 분사되는 잉크(I)의 양, 잉크(I)간의 간격, 잉크(I)에 포함된 쌍극자(DP)의 수 등일 수 있으며, 이에 제한되지 않는다. 보다 자세한 설명은 후술하기로 한다.
한편, 일 실시예에서, 검사용 기판(ISUB)은 유기필름(film)이고, 서브 스테이지 유닛(180)은 검사용 기판(ISUB)을 고정시키는 적어도 하나의 흡착장치를 포함할 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 서브 스테이지 유닛의 개략적인 단면도이다.
도 6을 참조하면, 일 실시예에 따른 서브 스테이지 유닛(180)은 하부기판(181), 하부기판(181)과 이격되어 대향하는 상부기판(182) 및 하부기판(181)과 상부기판(182) 사이에 배치되는 복수의 흡착장치(183, 184, 185)를 포함할 수 있다.
서브 스테이지 유닛(180)은 제1 방향(D1)으로 연장된 하부기판(181) 및 상부기판(182)을 포함한다. 하부기판(181)은 서브 스테이지 유닛(180)의 복수의 부재들을 지지할 수 있다. 상부기판(182)은 하부기판(181)과 이격되고, 상부기판(182) 상에는 검사용 기판(ISUB)이 준비될 수 있다. 예시적인 실시예에서 검사용 기판(ISUB)은 유리, 필름 등일 수 있으며, 그 종류는 특별히 제한되지 않는다. 바람직하게는 검사용 기판(ISUB)은 유기물 필름일 수 있다.
하부기판(181) 상에는 복수의 흡착장치(183, 184, 185)가 배치될 수 있다. 흡착장치는 제1 흡착장치(183) 제2 흡착장치(184) 및 제3 흡착장치(185)를 포함할 수 있다. 제1 흡착장치(183) 및 제2 흡착장치(184)는 하부기판(181)의 제1 방향(D1) 양 단부 상에 배치되어 제2 방향(D2)으로 연장될 수 있다. 제3 흡착 장치(185)는 하부기판(181)의 제2 방향(D2) 단부 상에 배치되어 제1 방향(D1)으로 연장될 수 있다. 즉, 흡착장치(183, 184, 185)는 하부기판(181)의 외곽부에 배치되며, 제3 방향(D3)으로 구동될 수 있다. 이에 따라, 검사용 기판(ISUB)이 상부기판(182) 상에 준비되면, 흡착장치(183, 184, 185)가 제3 방향(D3)으로 이동하여 검사용 기판(ISUB)을 고정시킬 수 있다. 예시적인 실시예에서, 흡착장치(183, 184, 185)는 진공장치, 클램프장치 등일 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
한편, 일 실시예에서, 서브 스테이지 유닛(180)은 복수의 롤(WR1, WR2)을 더 포함할 수 있다. 검사용 기판(ISUB)은 복수의 롤(WR1, WR2)에 감겨 상부기판(182) 상에 준비되었다가, 잉크젯 프린팅 장치(1000)가 구동될 때에는 롤(WR1, WR2)이 회전하여 제거될 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
잉크젯 헤드 장치(300)는 잉크젯 프린팅 장치(1000)의 구동 시 소정의 잉크(I)를 대상 기판(SUB) 상에 분사할 수 있다. 잉크젯 헤드 장치(300)는 잉크젯 헤드 유닛(330)과 제2 센싱유닛(350)을 포함하며, 제2 센싱유닛(350)은 잉크젯 헤드 유닛(330)에 포함된 잉크 토출 부재의 정렬 상태 및 토출되는 잉크(I)의 양 등을 검사할 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드 장치의 평면도이다. 도 7은 잉크젯 헤드 장치(300)를 제3 방향(D3) 예컨대 상부에서 바라본 평면도이다.
도 1 및 도 7을 참조하면, 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드 장치(300)는 제2 베이스 프레임(310), 잉크젯 헤드 유닛(330) 및 제2 센싱유닛(350)을 포함할 수 있다. 잉크젯 헤드 장치(300)는 제2 센싱유닛(350)으로 잉크젯 헤드 유닛(330)에 포함된 잉크 토출 부재의 정렬도와 토출되는 잉크(I)의 양 등을 검사하고, 잉크 토출 부재를 통해 잉크(I)를 대상 기판(SUB) 상에 분사할 수 있다.
제2 베이스 프레임(310)은 제1 방향(D1)으로 연장된 제2 베이스부(311)와 제2 베이스부(311)의 양 단부에 연결되고 제3 방향(D3)으로 연장되어 제2 베이스부(311)를 지지하는 제2 지지대(312)들을 포함할 수 있다. 제2 베이스 프레임(310)에 대한 자세한 설명은 제1 베이스 프레임(110)을 참조하여 상술한 바와 동일하다.
잉크젯 헤드 유닛(330)은 제2 베이스 프레임(310)의 제2 베이스부(311)에 배치될 수 있다. 도면에서 도시되지 않았으나, 잉크젯 헤드 유닛(330)은 별도의 잉크 저장소와 연결되어 잉크(I)를 제공받고, 후술하는 잉크젯 헤드(335)를 통해 잉크(I)를 대상 기판(SUB) 상에 분사할 수 있다 .다만, 이에 제한되지 않는다.
일 실시예에 따르면, 잉크젯 헤드 유닛(330)은 헤드 베이스(331), 헤드 베이스(331)의 일 면에 배치된 복수의 지그부(333) 및 지그부(333)에 배치되며 복수의 노즐(NZ)을 포함하는 적어도 하나의 잉크젯 헤드(335)를 포함할 수 있다.
잉크젯 헤드 유닛(330)의 헤드 베이스(331)는 제2 베이스 프레임(310)의 제2 베이스부(311)에 거치되며, 일 예로 헤드 베이스(331)는 제1 방향(D1)으로 연장된 형상을 가질 수 있다. 헤드 베이스(331)는 스테이지 유닛(500)으로부터 일정 간격 이격될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 헤드 베이스(331)는 이동 부재를 더 포함하여, 제2 베이스 프레임(310)의 제2 베이스부(311)가 연장된 방향, 즉 제1 방향(D1)으로 이동할 수도 있다.
헤드 베이스(331)의 일 면, 예컨대 제3 방향(D3)의 하면에는 복수의 지그부(333)가 배치되고, 지그부(333)에는 적어도 하나의 잉크젯 헤드(335)가 배치된다. 복수의 지그부(333)는 일 방향으로 서로 이격되어 배치될 수 있다. 복수의 지그부(333)는 일 방향으로 배치되어 하나의 열 또는 복수의 열로 배열될 수 있다. 도면에서는 지그부(333)가 2열로 배치되고 각 열의 지그부(333)들이 서로 엇갈리게 배치된 것을 도시하고 있다. 다만, 이에 제한되지 않고, 지그부(333)는 더 많은 수의 열로 배열될 수 있고 서로 엇갈리지 않고 중첩되도록 배치될 수도 있다. 지그부(333)의 형상은 특별히 제한되지 않으나, 일 예로 지그부(333)는 사각형의 형상을 가질 수 있다.
일 실시예에서, 지그부(333)는 일 방향 및 타 방향으로 이동할 수 있는 복수의 헤드 구동부(AM1, AM2)를 포함하여 각 지그부(333)의 위치 및 이들 간의 간격을 조정할 수 있다. 지그부(333)에 배치되는 잉크젯 헤드(335)에서 분사되는 잉크(I)의 탄착 위치를 조정하기 위해, 지그부(333)는 헤드 구동부(AM1, AM2)를 구비하여 지그부(333) 간의 간격을 조정할 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.
잉크젯 헤드(335)는 지그부(333)에 배치된다. 잉크젯 헤드(335)는 적어도 하나, 예컨대 2개의 잉크젯 헤드(335)가 하나의 팩(pack)을 형성하여 하나의 지그부(333)에 배치될 수 있다. 즉, 하나의 지그부(333)에는 2개의 잉크젯 헤드(335)가 배치될 수 있다. 다만, 하나의 팩에 포함되는 잉크젯 헤드(335)의 수는 이에 제한되지 않으며, 일 예로 하나의 팩에 포함되는 잉크젯 헤드(335)의 수는 1개 내지 5개일 수 있다.
또한, 도면에는 잉크젯 헤드 유닛(330)에 몇몇의 지그부(333)와 잉크젯 헤드(335)가 배치된 것을 도시하고 있으나, 지그부(333)와 잉크젯 헤드(335)의 수는 이에 제한되지 않는다. 예시적인 실시예에서 지그부(333) 및 잉크젯 헤드(335)의 수는 128개 내지 1800개일 수 있다.
잉크젯 헤드(335)는 복수의 노즐(NZ)을 포함하여, 헤드 베이스(331)로부터 잉크(I)를 전달받아 대상 기판(SUB)으로 분사할 수 있다. 잉크젯 헤드(335)의 저면에 위치하는 노즐(NZ)은 잉크젯 헤드(335)의 내부관(IP)에 연결되어 내부관(IP)으로 전달된다. 잉크(I)는 헤드 베이스(331)로부터 잉크젯 헤드(335)에 이동하여 내부관(IP)을 따라 흐르다가 각 노즐(NZ)을 통해 토출될 수 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드에서 잉크가 토출되는 것을 도시하는 개략도이다.
도 8을 참조하면, 잉크젯 헤드(335)는 잉크(I)가 전달되는 내부관(IP) 및 잉크(I)가 토출되는 복수의 노즐(NZ)을 포함하고, 잉크(I)는 노즐(NZ)에서 토출되어 대상 기판(SUB) 상에 분사될 수 있다. 노즐(NZ)을 통한 잉크(I)의 분사량은 각 노즐(NZ)에 인가되는 전압에 따라 조절될 수 있다. 일 실시예에서, 각 노즐(NZ)에서 1회 토출되는 잉크(I)의 양은 1 내지 50 pl(picolitter)일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 도면에는 도시되지 않았으나, 잉크(I)는 복수의 쌍극자(DP)를 포함하며, 쌍극자(DP)는 노즐(NZ)에서 잉크(I)와 함께 토출될 수 있다. 대상 기판(SUB) 상에 분사된 잉크(I)에는 쌍극자(DP)가 포함되며, 후속 공정에 의해 용매(SV)는 휘발되고 쌍극자(DP)는 대상 기판(SUB) 상에 랜딩 또는 인쇄될 수 있다.
한편, 잉크젯 헤드(335)는 내부관(IP)과 연결되지 않아 잉크(I)가 토출되지 않는 더미 노즐(DN, 도 10에 도시)을 포함할 수 있다. 더미 노즐(DN)은 잉크젯 헤드(335)의 하면에서 최외곽 측면에 위치할 수 있다. 후술하는 제2 센싱유닛(350)은 각 잉크젯 헤드(335)의 더미 노즐(DN)의 위치를 측정하여 각 잉크젯 헤드(335)의 위치나 이들간의 간격을 계산할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제2 센싱유닛(350)은 제2 베이스 프레임(310)에 배치되고, 일 방향으로 이동할 수 있는 제2 이동부(351), 제2 이동부(351)의 일 면에 배치된 제2 지지부(353) 및 제2 지지부(353) 상에 배치되는 제2 센서부(355)를 포함할 수 있다.
제2 센싱유닛(350)의 제2 이동부(351)는 제2 베이스부(311)에 거치된다. 제1 센싱유닛(350)과 달리, 제2 센싱유닛(350)은 제2 이동부(351)가 제2 베이스부(311)의 저면에 거치될 수 있다. 제2 이동부(351)는 제2 베이스부(311)가 연장된 제1 방향(D1)으로 이동할 수 있다. 제2 센싱유닛(350)은 제2 이동부(351)가 이동하면서 제2 베이스부(311)에 거치된 잉크젯 헤드 유닛(330)의 하부를 거쳐 이동할 수 있다. 제2 센싱유닛(350)은 잉크젯 헤드 유닛(330)의 저면에 배치되는 잉크젯 헤드(335)의 위치를 측정할 수 있다.
제2 지지부(353)는 제2 이동부(351)의 하면에서 연결되도록 배치되며, 제2 방향(D2)으로 연장된 형상을 가질 수 있다. 제2 지지부(353)의 일 단부는 제2 이동부(351)와 연결되고, 제2 방향(D2)의 타 단부는 상면에 제2 센서부(355)가 배치될 수 있다. 즉, 제2 센서부(355)는 잉크젯 헤드(335)와 대향하도록 배치될 수 있다. 제2 센싱유닛(350)은 전반적으로 제2 베이스 프레임(310)으로부터 제2 방향(D2)으로 돌출되도록 배치될 수 있다. 제2 센싱유닛(350)의 제2 베이스 프레임(310)으로부터 돌출된 영역에 제2 센서부(355)가 위치하여, 잉크젯 헤드(335)의 위치를 검사할 수 있다.
제2 센서부(355)는 제2 지지부(353)의 상면에 배치된다. 제2 센서부(355)는 제2 이동부(351)의 이동에 따라 잉크젯 헤드 유닛(330)의 하면을 거쳐 이동할 수 있으며, 잉크젯 헤드(335)의 위치나 정렬 상태를 검사할 수 있다. 뿐만 아니라 제2 센서부(355)는 잉크젯 헤드(335)에서 토출되는 잉크(I)의 양, 잉크젯 헤드(335) 상에 생기는 얼룩이나 건조된 잉크(I)등을 모니터링 할 수 있다. 도면에서는 제2 센서부(355)의 형상을 개략적으로 도시하여 하나의 감지 부재가 배치되어 있다. 다만, 제2 센서부(355)가 이에 제한되는 것은 아니며, 제2 센서부(355)는 잉크젯 헤드(335)의 정렬도를 검사하기 위해 다양한 형상을 가질 수 있다. 예컨대 잉크젯 헤드(335)가 복수의 열로 배열되므로, 제2 센서부(355)도 복수개의 감지 부재를 포함하며 상기 감지 부재가 복수의 열로 배열될 수도 있다.
또한, 일 실시예에서, 제2 센서부(355)는 제2 지지부(353) 상에서 적어도 제1 방향(D1) 또는 제2 방향(D2)으로 이동할 수 있다. 잉크젯 헤드(335)가 복수개 배치되며 2열 이상으로 배열되는 경우, 제2 센서부(355)는 제1 방향(D1) 또는 제2 방향(D2)으로 이동하며 각 잉크젯 헤드(335)의 위치나 이들간의 간격을 측정할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 9는 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드 장치의 제2 센싱유닛이 잉크젯 헤드의 위치를 검사하는 것을 도시하는 개략도이다. 도 10은 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드 유닛의 평면도이다. 도 10은 잉크젯 헤드 유닛(330)의 제3 방향(D3), 예컨대 하부에서 바라본 평면도이다.
도 9 및 도 10을 참조하여 잉크젯 헤드 장치(300)의 제2 센싱유닛(350)의 동작을 설명하면, 잉크젯 헤드(335)가 대상 기판(SUB) 또는 검사용 기판(ISUB) 상에 잉크(I)를 분사하기 전에, 제2 센싱유닛(350)은 잉크젯 헤드 유닛(330)의 잉크젯 헤드(335)의 정렬도 및 잉크젯 헤드(335)에 생기는 얼룩 등을 검사할 수 있다. 상술한 바와 같이, 제2 센싱유닛(350)은 제2 이동부(351)를 구비하여 제1 방향(D1)으로 이동할 수 있다. 제2 이동부(351)가 제1 방향(D1)으로 이동하면, 제2 지지부(353)와 제2 센서부(355)는 잉크젯 헤드 유닛(330)의 하면을 거쳐 이동할 수 있다. 제2 지지부(353)상에 배치되어 상면을 바라보는 제2 센서부(355)는 잉크젯 헤드 유닛(330)의 하면에서 잉크젯 헤드(335)의 위치나 잉크젯 헤드(335) 간의 간격, 잉크젯 헤드(335)에 얼룩과 같은 이물질이 형성되는지 여부, 잉크젯 헤드(335)에서 토출되는 잉크(I)의 양 등을 모니터링 할 수 있다.
특히, 제2 센싱유닛(350)을 통해 측정된 잉크젯 헤드(335)의 위치, 간격, 및 토출량 검사 장치(100)를 통해 측정된 잉크(I)의 탄착위치나 크기 등의 정보를 통해 잉크젯 헤드 유닛(330)은 잉크젯 헤드(335)를 정렬시킬 수 있다.
구체적으로 도 10에 도시된 바와 같이, 잉크젯 헤드(335)가 배치된 지그부(333)는 복수의 헤드 구동부, 예컨대 제1 헤드 구동부(AM1)와 제2 헤드 구동부(AM2)를 포함하고, 제1 및 제2 헤드 구동부(AM1, AM2)의 동작에 의해 지그부(333) 및 잉크젯 헤드(335)의 위치나 간격을 조정할 수 있다.
잉크젯 헤드(335)는 양 측부에 위치하는 더미 노즐(DN)을 포함하고, 제2 센싱유닛(350)은 더미 노즐(DN)의 위치를 감지하여 잉크젯 헤드(335)의 정렬 상태를 측정할 수 있다. 제2 센싱유닛(350)이 더미 노즐(DN)의 위치를 감지하면, 각 잉크젯 헤드(335)의 더미 노즐(DN)이 배치된 위치를 통해 잉크젯 헤드(335)간의 간격(HP1, HP2)를 측정할 수 있다. 제2 센싱유닛(350)이 측정한 잉크젯 헤드(335) 간의 간격(HP1, HP2)과, 토출량 검사 장치(100)의 제1 센싱유닛(150)이 측정한 잉크(I)의 직경(WI1, WI2) 및 간격(PI1, PI2)을 통해 헤드 구동부(AM1, AM2)를 작동하여 지그부(333)와 잉크젯 헤드(335)를 정렬시킨다.
제1 헤드 구동부(AM1)는 지그부(333)의 제1 방향(D1)에 위치하여 제1 방향(D1), 또는 X축 방향의 위치를 정렬하기 위한 구동부이고, 제2 헤드 구동부(AM2)는 지그부(333)의 제2 방향(D2)에 위치하여 제2 방향(D2), 또는 Y축 방향의 위치를 정렬하기 위한 구동부일 수 있다. 잉크젯 헤드 유닛(330)은 제1 센싱유닛(150) 및 제2 센싱유닛(350)에 의해 측정된 정보를 제공받으면, 제1 헤드 구동부(AM1)와 제2 헤드 구동부(AM2)를 작동하여 지그부(333) 및 잉크젯 헤드(335)를 정렬시킬 수 있다. 일 예로, 제2 센싱유닛(350)이 도면상 좌하측에 위치하는 하나의 지그부(333)에 배치된 잉크젯 헤드(335)의 더미 노즐(DN)을 원점으로 설정하고, 제1 헤드 구동부(AM1)와 제2 헤드 구동부(AM2)가 다른 잉크젯 헤드(335)의 더미 노즐(DN)을 기준으로 이들의 위치 및 간격을 조정할 수 있다. 이를 통해, 잉크젯 헤드 장치(300)는 잉크젯 프린팅 장치(1000)를 이용하여 대상 기판(SUB) 상에 쌍극자(DP)를 포함하는 잉크(I)를 분사하기 전에, 잉크젯 헤드(335) 및 잉크(I)가 분사되는 위치를 정렬하는 단계를 수행할 수 있다.
한편, 제2 센싱유닛(350)은 잉크젯 헤드(335)의 상태나 분사되는 잉크(I)의 양 등을 모니터링 할 수 있다. 도면에는 도시되지 않았으나, 잉크젯 헤드 장치(300)는 잉크젯 헤드(335)의 노즐(NZ)을 세척하기 위한 클리닝 유닛을 더 포함할 수도 있다. 상기 클리닝 유닛은 제2 센싱유닛(350)이 감지는 정보에 기초하여 잉크젯 프린팅 장치(1000)의 공정 중에 잉크젯 헤드(335)를 세척하는 공정을 수행할 수도 있다. 즉, 제2 센싱유닛(350)이 잉크젯 헤드(335)에 생기는 얼룩이나 노즐(NZ)이 막히는 현상을 감지하면, 클리닝 유닛은 잉크젯 헤드(335)의 노즐(NZ)을 세척하는 공정을 수행할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
스테이지 유닛(500)은 잉크젯 프린팅 장치(1000) 내에서 제2 방향(D2)으로 이동할 수 있다. 스테이지 유닛(500)은 상부에 대상 기판(SUB)이 준비되고, 대상 기판(SUB) 상에 잉크(I)가 분사되면 잉크(I)에 전계를 형성할 수 있다. 대상 기판(SUB) 상에 형성된 전계에 의해 잉크(I) 내의 쌍극자(DP)는 일 방향으로 배향될 수 있다.
도 11은 일 실시예에 따른 스테이지 유닛의 평면도이다.
다시, 도 1 및 도 11을 참조하면, 스테이지 유닛(500)은 스테이지(510), 서브 스테이지(520), 프로브 지지대(530), 프로브 유닛(550) 및 얼라이너(580)를 포함할 수 있다.
스테이지(510)는 스테이지 유닛(500)에 배치되는 부재들을 지지할 수 있다. 스테이지(510)는 제1 레일(RR1) 및 제2 레일(RR2) 상에 배치되며 잉크젯 프린팅 장치(1000) 내에서 제2 방향(D2)으로 이동하며 왕복운동을 할 수 있다. 도면으로 도시하지 않았으나, 스테이지(510)의 하면에는 소정의 이동부재가 배치되고, 상기 이동부재가 제1 및 제2 레일(RR1, RR2)과 체결되어 스테이지(510)를 일 방향으로 이동시킬 수 있다. 잉크젯 프린팅 장치(1000)의 공정 중에 스테이지(510)의 이동에 따라 각 장치들이 구동하며, 잉크젯 프린팅 장치(1000)의 공정 순서에 따라 스테이지(510)는 이동될 수 있다. 스테이지(510)의 형상은 특별히 제한되지 않으나, 일 예로, 스테이지(510)는 도면에 도시된 바와 같이 양 변이 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2)으로 연장된 사각형의 형상을 가질 수 있다.
서브 스테이지(520)는 스테이지(510) 상에 배치될 수 있다. 서브 스테이지(520)는 대상 기판(SUB)이 배치되는 공간을 제공할 수 있다. 또한, 서브 스테이지(520) 상에는 프로브 지지대(530), 프로브 유닛(550) 및 얼라이너(580)가 배치될 수 있다. 서브 스테이지(520)의 형상은 실질적으로 스테이지(510)와 동일하되, 그 면적은 더 작을 수 있다. 다만, 서브 스테이지(520)의 전반적인 평면 형상은 대상 기판(SUB)의 평면상 형상에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어 대상 기판(SUB)이 평면상 직사각형일 경우, 도면에 도시된 바와 같이 서브 스테이지(520)의 형상은 직사각형일 수 있고, 대상 기판(SUB)이 원형의 평면을 갖는 경우, 서브 스테이지(520)도 평면상 형상이 원형일 수 있다.
얼라이너(580)는 서브 스테이지(520) 상에 적어도 하나 배치될 수 있다. 얼라이너(580)는 서브 스테이지(520)의 각 변 상에 배치되며, 복수의 얼라이너(580)들이 이루는 영역은 대상 기판(SUB)이 배치되는 영역일 수 있다. 도면에서는 서브 스테이지(520)의 각 변 상에 2개의 얼라이너(580)가 이격되어 배치되고, 서브 스테이지(520) 상에는 총 8개의 얼라이너(580)들이 배치된 것이 도시되어 있다. 다만, 이에 제한되지 않으며 얼라이너(580)의 수와 배치 등은 대상 기판(SUB)의 형상 또는 종류에 따라 달라질 수 있다.
프로브 지지대(530) 및 프로브 유닛(550)은 서브 스테이지(520) 상에 배치된다. 프로브 지지대(530)는 서브 스테이지(520) 상에서 프로브 유닛(550)이 배치되는 공간을 제공할 수 있다. 구체적으로 프로브 지지대(530)는 서브 스테이지(520) 상의 적어도 일 측에 배치되어, 일 측부가 연장된 방향을 따라 연장될 수 있다. 일 예로, 도면에 도시된 바와 같이 프로브 지지대(530)는 서브 스테이지(520) 상의 좌우측 측부에서 제2 방향(D2)으로 연장되어 배치될 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않으며, 프로브 지지대(530)는 더 많은 수 포함될 수 있으며 경우에 따라서는 서브 스테이지(520)의 상하측에도 배치될 수 있다. 즉, 프로브 지지대(530)는 스테이지 유닛(500)에 포함되는 프로브 유닛(550)의 수, 또는 배치나 구조 등에 따라 그 구조가 달라질 수 있다.
프로브 유닛(550)은 프로브 지지대(530) 상에 배치되어 서브 스테이지(520)에 준비되는 대상 기판(SUB) 상에 전계를 형성할 수 있다. 프로브 유닛(550)은 프로브 지지대(530)와 같이 일 방향, 예컨대 제2 방향(D2)으로 연장되며 상기 연장된 길이는 대상 기판(SUB) 전체를 커버할 수 있다. 즉, 프로브 지지대(530)와 프로브 유닛(550)의 크기 및 형상은 대상 기판(SUB)에 따라 달라질 수 있다.
일 실시예에서, 프로브 유닛(550)은 프로브 지지대(530) 상에 배치되는 프로브 구동부(553), 프로브 구동부(553)와 연결되고 대상 기판(SUB)과 접촉할 수 있는 프로브 패드(558) 및 프로브 패드(558)에 연결되어 전기 신호를 전달하는 복수의 프로브 지그(551, 552)를 포함할 수 있다.
프로브 구동부(553)는 프로브 지지대(530) 상에 배치되어 프로브 패드(558)를 이동시킬 수 있다. 예시적인 실시예에서, 프로브 구동부(553)는 프로브 패드(558)를 수평 방향 및 수직 방향, 예컨대 수평 방향인 제1 방향(D1) 및 수직 방향인 제3 방향(D3)으로 이동시킬 수 있다. 프로브 구동부(553)의 구동에 의해 프로브 패드(558)는 대상 기판(SUB)과 연결되거나 분리될 수 있다. 잉크젯 프린팅 장치(1000)의 공정 중에, 대상 기판(SUB)에 전계를 형성하는 단계에서는 프로브 구동부(553)가 구동하여 프로브 패드(558)를 대상 기판(SUB)에 연결시키고, 그 이외의 단계에서는 프로브 구동부(553)가 다시 구동하여 프로브 패드(558)를 대상 기판(SUB)과 분리시킬 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 다른 도면을 참조하여 후술한다.
프로브 패드(558)는 프로브 지그(551, 552)로부터 전달되는 전기 신호를 통해 대상 기판(SUB) 상에 전계를 형성할 수 있다. 프로브 패드(558)는 대상 기판(SUB)에 연결되어 상기 전기 신호를 전달하여 대상 기판(SUB) 상에 전계를 형성할 수 있다. 일 예로, 프로브 패드(558)는 대상 기판(SUB)의 전극 또는 전원패드 등에 접촉되고, 프로브 지그(551, 552)의 전기 신호는 상기 전극 또는 전원패드로 전달될 수 있다. 대상 기판(SUB)에 전달된 상기 전기 신호는 대상 기판(SUB) 상에 전계를 형성할 수 있다.
다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 프로브 패드(558)는 프로브 지그(551, 552)로부터 전달된 전기 신호를 통해 전계를 형성하는 부재일 수 있다. 즉, 프로브 패드(558)에서 상기 전기 신호를 전달받아 전계를 형성하는 경우, 프로브 패드(558)는 대상 기판(SUB)과 연결되지 않을 수도 있다.
프로브 패드(558)의 형상은 특별히 제한되지 않으나, 예시적인 실시예에서, 프로브 패드(558)는 대상 기판(SUB) 전체를 커버하도록 일 방향으로 연장된 형상을 가질 수 있다.
프로브 지그(551, 552)는 프로브 패드(558)에 연결되고, 별도의 전압 인가 장치와 연결될 수 있다. 프로브 지그(551, 552)는 상기 전압 인가 장치에서 전달되는 전기 신호를 프로브 패드(558)에 전달하여 대상 기판(SUB) 상에 전계를 형성할 수 있다. 프로브 지그(551, 552)로 전달되는 전기 신호는 전계를 형성하기 위한 전압, 일 예로 교류 전압일 수 있다.
프로브 유닛(550)은 복수개의 프로브 지그(551, 552)를 포함할 수 있으며 그 수는 특별히 제한되지 않는다. 도면에서는 2개의 프로브 지그(551, 552)가 배치된 것을 도시하고 있으나, 프로브 유닛(550)은 더 많은 수의 프로브 지그(551, 552)를 포함하여 대상 기판(SUB) 상에 더 높은 밀도를 갖는 전계를 형성할 수도 있다.
일 실시예에 따른 프로브 유닛(550)은 이에 제한되지 않는다. 도면에서는 프로브 유닛(550)이 프로브 지지대(530), 즉 스테이지 유닛(500)에 배치된 것으로 도시하고 있으나, 경우에 따라서 프로브 유닛(550)은 별도의 장치로 배치될 수도 있다. 스테이지 유닛(500)은 전계를 형성할 수 있는 장치를 포함하여 대상 기판(SUB) 상에 전계를 형성할 수 있으면, 그 구조나 배치는 제한되지 않는다.
도 12 및 도 13은 일 실시예에 따른 프로브 유닛의 상태를 도시하는 개략도들이다.
상술한 바와 같이, 프로브 유닛(550)의 프로브 구동부(553)는 잉크젯 프린팅 장치(1000)의 공정 단계에 따라 동작될 수 있다. 도 12 및 도 13을 참조하면, 스테이지 유닛(500)에 대상 기판(SUB)이 준비되지 않은 제1 상태에서는 프로브 유닛(550)은 프로브 지지대(530) 상에 배치되어 서브 스테이지(520)와 이격될 수 있다. 프로브 유닛(550)의 프로브 구동부(553)는 수평 방향인 제1 방향(D1)과 수직 방향인 제3 방향(D3)으로 구동하여 프로브 패드(558)를 서브 스테이지(520)와 이격시킬 수 있다.
다음으로, 스테이지 유닛(500) 상에 대상 기판(SUB)이 준비되고, 대상 기판(SUB) 상에 전계를 형성하는 제2 상태에서는 프로브 유닛(550)의 프로브 구동부(553)가 구동하여 프로브 패드(558)를 대상 기판(SUB)과 연결시킬 수 있다. 프로브 구동부(553)가 수직 방향인 제3 방향(D3)과 수평 방향인 제1 방향(D1)으로 구동하여 프로브 패드(558)는 대상 기판(SUB)과 접촉할 수 있다. 프로브 유닛(550)의 프로브 지그(551, 552)는 프로브 패드(558)에 전기 신호를 전달하고, 대상 기판(SUB) 상에는 전계가 형성될 수 있다.
한편, 도면에서는 스테이지 유닛(500)의 양 측에 프로브 유닛(550)이 각각 하나씩 배치되고, 두개의 프로브 유닛(550)이 동시에 대상 기판(SUB)에 연결되는 것을 도시하고 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 복수의 프로브 유닛(550)은 각각 별개로 구동될 수도 있다. 예를 들어, 서브 스테이지(520) 상에 대상 기판(SUB)이 준비되고, 잉크(I)가 분사되면, 임의의 제1 프로브 유닛(550)이 먼저 대상 기판(SUB) 상에 전계를 형성하고, 제2 프로브 유닛(550)은 대상 기판(SUB)에 연결되지 않을 수 있다. 이후, 제1 프로브 유닛(550)이 대상 기판(SUB)에서 분리되고 제2 프로브 유닛(550)이 대상 기판(SUB)과 연결되어 전계를 형성할 수도 있다. 즉, 복수의 프로브 유닛(550)은 동시에 구동하여 전계를 형성하거나, 각각 순차적으로 구동하여 순차적으로 전계를 형성할 수도 있다.
도 14는 일 실시예에 따른 프로브 유닛에 의해 대상 기판 상에 전계가 형성된 것을 도시하는 개략도이다.
상술한 바와 같이, 대상 기판(SUB) 상에는 전계가 형성될 수 있는데, 대상 기판(SUB) 상에 분사된 잉크(I)는 쌍극자(DP)를 포함할 수 있다. 쌍극자(DP)는 대상 기판(SUB) 상에 형성된 전계에 의해 일 방향으로 배향할 수 있다.
쌍극자(DP)는 일 단부가 제1 극성을 띠고, 타 단부가 제1 극성과 다른 제2 극성을 띠는 물체일 수 있다. 예를 들어, 쌍극자(DP)의 일 단부는 양의 극성을 띠고, 쌍극자(DP)의 타 단부는 음의 극성을 띨 수 있다. 양 단부에 다른 극성을 갖는 쌍극자(DP)는 소정의 전계에 놓였을 때 전기적인 힘(인력과 척력)을 받아 배향 방향이 제어될 수 있다.
도 14를 참조하면, 잉크(I)는 쌍극자(DP)를 포함하여 잉크젯 헤드(335)의 노즐(NZ)로부터 토출될 수 있다. 노즐(NZ)에서 토출된 잉크(I)는 대상 기판(SUB)을 향해 분사되고, 잉크(I)는 대상 기판(SUB) 상에 공급될 수 있다. 이때, 대상 기판(SUB) 상에 전계(IEL)가 형성되면, 제1 극성 및 제2 극성을 갖는 쌍극자(DP)는 노즐(NZ)로부터 대상 기판(SUB) 상에 잉크(I)가 공급될 때까지 전기적 힘을 받을 수 있다. 상기 전기적 힘에 의해 쌍극자(DP)는 배향될 수 있고, 일 예로 쌍극자(DP)의 배향 방향은 전계(IEL) 방향을 향할 수 있다.
도면에서는 잉크(I)가 노즐(NZ)에서 분사될 때 프로브 유닛(550)에서 전계(IEL)를 형성하는 것을 도시하고 있다. 이에 따라 쌍극자(DP)는 노즐(NZ)에서 토출되어 대상 기판(SUB)에 도달할 때까지 전계(IEL)에 의해 힘을 받을 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않으며, 경우에 따라서 프로브 유닛(550)은 잉크(I)가 대상 기판(SUB)에 분사된 후에 전계(IEL)를 형성될 수도 있다. 이 경우, 쌍극자(DP)는 랜덤한 배열 방향을 갖고 대상 기판(SUB)에 분사되고, 그 이후에 분사된 잉크(I) 내에서 전계(IEL)에 의해 일 방향으로 배열될 수도 있다.
도면에서는 프로브 유닛(550)이 대상 기판(SUB) 상에 잉크(I)가 분사되면 이와 동시에 대상 기판(SUB) 상에 전계(IEL)를 형성하는 것을 도시하고 있다. 다만, 이에 제한되지 않으며 프로브 유닛(550)은 후술하는 단계에서 스테이지 유닛(500)이 열처리 장치(900)로 이동한 뒤에 전계(IEL)를 형성할 수도 있다. 즉, 프로브 유닛(550)은 잉크(I)가 분사되는 시점 또는 잉크(I)의 용매(SV)가 제거되는 시점에 전계(IEL)를 형성할 수 있다.
또한, 도면에는 도시되지 않았으나, 서브 스테이지(520) 상에는 전계 생성 부재가 더 배치될 수 있다. 전계 생성 부재는 후술하는 프로브 유닛(550)과 같이 상부(즉, 제3 방향(D3)), 또는 대상 기판(SUB) 상에 전계를 형성할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 전계 생성 부재는 안테나 유닛이나, 복수의 전극을 포함한 전계 형성 장치 등이 적용될 수 있다.
한편, 일 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치(1000)는 대상 기판(SUB) 상에 잉크(I)가 분사되고 쌍극자(DP)가 정렬된 후에는 잉크(I)의 용매(S)를 휘발시키고 대상 기판(SUB) 상에 쌍극자(DP)가 정렬된 상태를 검사하는 공정이 수행된다. 즉, 스테이지 유닛(500)은 도 2에 도시된 열처리 장치(900)를 먼저 통과한 후, 다시 정렬도 검사 장치(700)로 이동될 수 있다. 이하에서는 열처리 장치(900)와 정렬도 검사 장치(700)에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 15는 일 실시예에 따른 열처리 장치의 단면도이다. 도 15는 열처리 장치(900)의 제2 방향(D2) 예컨대 정면에서 바라본 도면이다.
도 2 및 도 15를 참조하면, 일 실시예에 따른 열처리 장치(900)는 제5 베이스 프레임(910) 및 열처리 유닛(950)을 포함할 수 있다. 열처리 유닛(950)은 제5 베이스 프레임(910)의 제5 베이스부(911)에 거치된 베이스 부재(930)의 하면에 배치될 수 있다. 열처리 장치(900)는 열처리 유닛(950)에서 열 또는 적외선(Infrared)을 조사하여 대상 기판(SUB) 상에 분사된 잉크(I)의 용매(SV)를 제거할 수 있다. 열처리 장치(900)를 통과한 대상 기판(SUB) 상에는 쌍극자(DP)가 배치될 수 있다.
베이스 부재(930)는 제5 베이스 프레임(910)의 제5 베이스부(911)에 배치된다. 베이스 부재(930)는 제1 방향(D1)으로 연장된 형상을 갖고, 열처리 유닛(950)이 배치되는 공간을 제공할 수 있다. 베이스 부재(930)는 대상 기판(SUB)의 일 변, 예컨대 제1 방향(D1)으로 연장된 일 변을 커버할 수 있다. 즉, 베이스 부재(930)의 제1 방향(D1)으로 연장된 길이는 적어도 대상 기판(SUB)의 제1 방향(D1)으로 연장된 일 변보다 길 수 있다. 이에 따라 베이스 부재(930)의 하면에 배치되는 열처리 유닛(950)도 제1 방향(D1)으로 연장된 형상을 갖고 대상 기판(SUB)의 일 변 전체를 커버할 수 있다.
열처리 유닛(950)은 베이스 부재(930)의 하면에 배치되며, 대상 기판(SUB)과 소정 거리 이격될 수 있다. 열처리 유닛(950)은 조사되는 열 또는 적외선에 의해 대상 기판(SUB) 상에 배치된 다른 부재들이 손상되지 않을 정도로 이격될 수 있다. 열처리 유닛(950)과 대상 기판(SUB)이 이격된 간격은 열처리 유닛(950) 또는 베이스 부재(930)의 제3 방향(D3)으로 측정된 길이에 따라 달라질 수 있다. 열처리 유닛(950)의 종류는 특별히 제한되지 않으나, 일 예로 열처리 유닛(950)은 IR 조사 장치일 수 있다. 또한, 일 예로 열처리 유닛(950)의 하면에는 차폐 장치가 더 배치될 수도 있다. 상기 차폐 장치는 대상 기판(SUB)이 손상되지 않도록 열처리 유닛(950)에서 조사되는 열 또는 적외선을 부분적으로 차단할 수도 있다.
열처리 유닛(950)은 베이스 부재(930)와 같이 제1 방향(D1)으로 연장될 수 있다. 열처리 유닛(950)의 제1 방향(D1)으로 연장된 길이는 적어도 대상 기판(SUB)의 제1 방향(D1)으로 연장된 길이보다 클 수 있다. 스테이지 유닛(500)이 이동하면서 열처리 장치(900)의 하면에서 제2 방향(D2)으로 이동하면, 열처리 유닛(950)은 대상 기판(SUB)의 제1 방향(D1)으로 연장된 영역을 커버하면서 열 또는 적외선을 조사할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 열처리 장치(900)는 열처리 유닛(950)과 중첩되는 영역에 열 또는 적외선을 조사하고, 열처리 유닛(950)과 중첩되는 영역에 위치하는 잉크(I)는 용매(SV)가 제거될 수 있다. 즉, 스테이지 유닛(500)이 일 방향, 예컨대 제2 방향(D2)으로 이동함에 따라 대상 기판(SUB) 상의 용매(SV)는 상기 일 방향을 따라 순차적으로 제거될 수 있다.
도 16은 일 실시예에 따른 열처리 장치의 구동을 나타내는 개략도이다.
도 16을 참조하면, 열처리 장치(900)는 열처리 장치(900)의 하면에서 열처리 유닛(950)과 중첩되는 영역에 열(H)을 조사할 수 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 대상 기판(SUB) 상에서 열처리 유닛(950)과 중첩된 영역에만 열(H)이 조사된다. 대상 기판(SUB) 상에 분사된 잉크(I) 중, 제1 방향(D1)으로 분사된 잉크(I)는 열처리 유닛(950)이 제1 방향(D1)으로 연장됨에 따라 열(H)이 동시에 조사될 수 있다. 반면에 제2 방향(D2)으로 분사된 잉크(I)는 스테이지 유닛(500)이 열처리 유닛(950)을 통과함에 따라 열(H)이 순차적으로 조사될 수 있다. 스테이지 유닛(500)이 제2 방향(D2)으로 이동하며 열처리 장치(900)를 통과하는 경우, 스테이지 유닛(500)이 이동함에 따라 대상 기판(SUB) 상에 분사된 잉크(I)의 용매(SV)는 순차적으로 제거될 수 있다. 도면과 같이, 열처리 유닛(950)과 중첩되는 영역에는 대상 기판(SUB) 상의 용매(SV)에 열(H)이 조사되고, 열처리 유닛(950)을 통과한 영역에는 용매(SV)가 제거(점선 영역)되어 쌍극자(DP)만이 존재할 수 있다.
한편, 도면에는 도시하지 않았으나, 스테이지 유닛(500)에는 대상 기판(SUB) 상부의 온도를 감지하고 상기 온도를 조절하는 제어 장치를 더 포함할 수 있다. 열처리 유닛(950)에서 조사되는 열 또는 적외선에 의해 대상 기판(SUB)의 온도가 일정 수준 이상으로 상승하면 상기 제어 장치에 의해 대상 기판(SUB)이 냉각될 수도 있다.
스테이지 유닛(500)이 열처리 유닛(950)을 통과하여 용매(SV)는 제거되고 대상 기판(SUB) 상에 쌍극자(DP)가 남게되면, 스테이지 유닛(500)은 정렬도 검사 장치(700)로 이동한다. 정렬도 검사 장치(700)는 대상 기판(SUB) 상에 존재하는 쌍극자(DP)의 위치를 측정하여 쌍극자(DP)의 배향 방향, 단위 면적당 수 등을 검사할 수 있다.
도 17은 일 실시예에 따른 정렬도 검사 장치의 평면도이다. 도 17은 정렬도 검사 장치(700)의 제3 방향(D3), 예컨대 상부에서 바라본 평면도이며, 스테이지 유닛(500)도 도시되어 있다.
도 2 및 도 17을 참조하면, 정렬도 검사 장치(700)는 제3 베이스 프레임(710) 및 제4 베이스 프레임(720), 제3 및 제4 베이스 프레임(710, 720) 사이를 연결하는 제3 레일(RR3) 및 제4 레일(RR4) 및 제3 센싱유닛(750)을 포함할 수 있다.
제3 베이스 프레임(710)과 제4 베이스 프레임(720)은 각각 제3 베이스부(711) 및 제4 베이스부(721)와, 이들을 지지하는 제3 지지대(712) 및 제4 지지대(722)를 포함할 수 있다. 제3 베이스 프레임(710)과 제4 베이스 프레임(720)은 제2 방향(D2)으로 이격되며, 이들 사이에는 제3 레일(RR3) 및 제4 레일(RR4)이 배치될 수 있다. 제3 레일(RR3) 및 제4 레일(RR4)은 제3 베이스부(711)와 제4 베이스부(721) 사이에 배치되어 이들을 연결할 수 있다. 제3 레일(RR3) 및 제4 레일(RR4)은 양 단부가 제3 베이스부(711) 및 제4 베이스부(721), 또는 제3 지지대(712) 및 제4 지지대(722)와 연결되어 서로 제1 방향(D1)으로 이격될 수 있다. 제1 레일(RR1) 및 제2 레일(RR2)과 같이, 제3 및 제4 레일(RR3, RR4)은 제2 방향(D2)으로 연장되며 이들 상에 거치되는 제3 센싱유닛(750)은 제2 방향(D2)으로 이동할 수 있다. 제3 레일(RR3) 및 제4 레일(RR4)이 연장된 길이, 즉 제3 베이스 프레임(710)과 제4 베이스 프레임(720)이 이격된 거리는 특별히 제한되지 않는다. 일 예로, 제3 레일(RR3) 및 제4 레일(RR4)이 이격되고 이들 각각이 연장되여 형성되는 영역의 면적은 스테이지 유닛(500)의 전체를 커버할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
제3 센싱유닛(750)은 제3 지지부(730) 상에 거치될 수 있다. 제3 레일(RR3) 및 제4 레일(RR4) 상에는 제3 이동부(760) 및 제4 이동부(770)가 거치되고, 제3 및 제4 이동부(760, 770)는 제3 지지부(730)의 양 단부에 연결될 수 있다. 제3 지지부(730)는 제3 레일(RR3) 및 제4 레일(RR4)이 이격된 제1 방향(D1)으로 연장된 형상을 가질 수 있다.
제3 및 제4 이동부(760, 770)는 제3 및 제4 레일(RR3, RR4) 상에 거치되어 제2 방향(D2)으로 이동할 수 있다. 제3 및 제4 이동부(760, 770)가 이동하면 제3 지지부(730)와 제3 지지부(730) 상에 거치된 제3 센싱유닛(750)도 이동할 수 있다. 즉, 일 실시예에 따르면, 제3 센싱유닛(750)은 제2 방향(D2)으로 이동할 수 있으며, 제2 방향(D2)을 따라 스테이지 유닛(500) 상에 배치된 쌍극자(DP)의 위치, 또는 정렬도를 검사할 수 있다.
제3 센싱유닛(750)은 제3 지지부(730) 상에 거치된 제5 이동부(751), 제5 이동부(751) 하면에 배치된 제5 지지부(753) 및 제5 지지부(753)에 배치된 제3 센서부(755)를 포함할 수 있다.
제3 센싱유닛(750)의 제5 이동부(751)는 제3 지지부(730) 상에 거치되며, 제3 지지부(730)가 연장된 제1 방향(D1)으로 이동할 수 있다. 제5 이동부(751)의 하면에는 제5 지지부(753)가 배치되고, 제5 지지부(753)의 저면에는 적어도 하나의 제3 센서부(755)가 배치될 수 있다. 도면에서는 하나의 제5 지지부(753) 하면에 4개의 제3 센서부(755)가 서로 이격되어 배치된 것을 도시하고 있다. 다만, 이에 제한되지 않으며, 제3 센서부(755)의 수는 더 많을 수도 있고, 경우에 따라서 복수의 제5 지지부(753)가 배치되어 하나의 제5 지지부(753)에 하나의 제3 센서부(755)만이 배치될 수도 있다.
제3 센서부(755)는 제5 지지부(753)의 하면에 배치되어, 스테이지 유닛(500)의 대상 기판(SUB)과 대향할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 제3 센서부(755)는 대상 기판(SUB) 상에 배치된 쌍극자(DP)의 위치를 측정할 수 있다. 대상 기판(SUB) 상에 잉크(I)를 분사하고 용매(SV)를 제거하면, 대상 기판(SUB) 상에는 쌍극자(DP) 만이 배치될 수 있다. 정렬도 검사 장치(700)는 제3 센싱유닛(750)을 구비하여, 대상 기판(SUB) 상에 배치된 쌍극자(DP)의 위치를 측정하고, 쌍극자(DP)의 배향 방향, 정렬도, 또는 단위 면적당 수 등을 측정할 수 있다.
구체적으로, 제3 센싱유닛(750)은 제5 이동부(751)가 제3 지지부(730) 상에서 제1 방향(D1)으로 이동함에 따라, 스테이지 유닛(500) 상에서 제1 방향(D1)에 따른 쌍극자(DP)의 위치를 측정할 수 있다. 또한, 제3 및 제4 이동부(760, 770)가 제2 방향(D2)으로 이동함에 따라, 스테이지 유닛(500) 상에서 제2 방향(D2)에 따른 쌍극자(DP)의 위치도 측정할 수 있다.
도 18 및 도 19는 일 실시예에 따른 정렬도 검사 장치의 제3 센싱유닛의 구동을 나타내는 개략도들이다. 도 18은 제3 센싱유닛(750)이 제1 방향(D1)으로 이동하며 쌍극자(DP)를 검사하는 것을, 도 19는 제2 방향(D2)으로 이동하며 검사하는 것을 도시하고 있다.
도 18 및 도 19를 참조하면, 먼저, 제3 지지부(730) 상에 거치된 제5 이동부(751)는 제1 방향(D1)으로 왕복운동할 수 있다. 제3 센싱유닛(750)의 제3 센서부(755)는 제1 방향(D1)을 따라 대상 기판(SUB) 상에 배치된 쌍극자(DP)의 위치를 측정할 수 있다. 특히, 잉크젯 헤드 장치(300)의 잉크젯 헤드(335)는 서로 다른 복수의 잉크젯 헤드(335)가 제1 방향(D1)으로 이격되어 배치되므로, 제3 센싱유닛(750)은 제1 방향(D1)에 따라 서로 다른 잉크젯 헤드(335)에서 분사된 쌍극자(DP)의 위치를 측정할 수 있다.
또한, 제3 레일(RR3) 및 제4 레일(RR4) 상에 거치된 제3 및 제4 이동부(760, 770)는 제2 방향(D2)으로 왕복운동할 수 있다. 제3 센싱유닛(750)의 제3 센서부는 제2 방향(D2)을 따라 대상 기판(SUB) 상에 배치된 쌍극자(DP)의 위치를 측정할 수 있다. 잉크젯 헤드 장치(300)에서 잉크(I)가 분사될 때, 스테이지 유닛(500)이 제2 방향(D2)으로 이동함에 따라 잉크(I)는 대상 기판(SUB) 상에 제2 방향(D2)으로 순차적으로 분사된다. 하나의 잉크젯 헤드(335)에서 분사되는 잉크(I)는 공정 시간에 따라 쌍극자(DP)의 분산도가 달라질 수 있다. 즉, 동일한 잉크젯 헤드(335)에서 대상 기판(SUB)으로 잉크(I)를 분사하더라도, 대상 기판(SUB) 상에서 제2 방향(D2)에 따라 분사된 잉크(I)에 편차가 생길 수 있다. 도 18과 달리, 도 19에서는 제3 센싱유닛(750)이 대상 기판(SUB) 상에서 제2 방향(D2)을 따라 쌍극자(DP)의 위치를 측정함으로써, 동일한 잉크젯 헤드(335)에서 분사된 쌍극자(DP)의 대상 기판(SUB)의 위치에 따른 편차를 측정할 수 있다.
상술한 바와 같이, 제3 센싱유닛(750)은 쌍극자(DP)의 위치를 측정할 수 있는데, 일 실시예에 따르면, 제3 센싱유닛(750)은 대상 기판(SUB) 상에 배치된 쌍극자(DP)의 배향 방향을 측정하고, 상기 배향 방향과 일 방향, 예컨대 제1 방향(D1) 또는 제2 방향(D2)과 이루는 예각을 측정할 수 있다. 쌍극자(DP)는 일 방향으로 연장된 형상을 가질 수 있고, 이에 따라 대상 기판(SUB) 상에 배치될 때 상기 연장된 방향에 따라 쌍극자(DP)의 배향 방향이 결정될 수 있다. 상술한 바와 같이, 쌍극자(DP)를 포함하는 잉크(I)가 대상 기판(SUB) 상에 분사되고 스테이지 유닛(500)의 프로브 유닛(550)에서 전계가 형성되면 쌍극자(DP)는 상기 전계에 의해 일 방향으로 배향될 수 있다. 정렬도 검사 장치(700)는 대상 기판(SUB) 상에 배치된 쌍극자(DP)의 배향 방향을 측정하거나 서로 다른 쌍극자(DP) 간에 상기 배향 방향의 차이를 계산할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 대상 기판(SUB)은 제1 방향(D1)으로 연장되어 형성된 전극을 포함할 수 있고, 제3 센싱유닛(750)은 상기 전극 상에 배치된 쌍극자(DP)의 배향 방향과 상기 전극이 연장된 제1 방향(D1)이 이루는 예각을 측정할 수 있다. 정렬도 검사 장치(700)는 대상 기판(SUB) 상에 배치된 쌍극자(DP)들로부터 측정된 상기 예각을 기준 설정값과 비교하여 쌍극자(DP)들의 정렬도를 검사할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따르면, 제3 센싱유닛(750)은 대상 기판(SUB)의 단위 면적 당 배치된 쌍극자(DP)의 수를 측정할 수 있다. 잉크젯 헤드(335)에서 분사된 쌍극자(DP)는 분사된 위치, 대상 기판(SUB) 상에서 갖는 배향 방향뿐만 아니라, 단위 면적당 수도 균일할 필요가 있다. 잉크젯 헤드(335)에서 분사되는 잉크(I)는 용매(SV)와 용매(SV)에 분산된 쌍극자(DP)를 포함할 수 있는데, 잉크(I) 내에서 쌍극자(DP)가 공정 시간에 따라 분산도가 달라질 수 있다. 일 실시예에 따르면, 정렬도 검사 장치(700)는 대상 기판(SUB) 상의 단위 면적당 쌍극자(DP) 수를 측정하여, 대상 기판(SUB) 상에 배치되는 쌍극자(DP)의 수를 균일하게 유지할 수 있다. 이에 대한 보다 자세한 설명은 후술하기로 한다.
한편, 다른 실시예에서, 스테이지 유닛(500) 상에 더 많은 수의 대상 기판(SUB)이 준비되는 경우, 정렬도 검사 장치(700)가 이동될 수도 있다.
도 20은 다른 실시예에 따른 정렬도 검사 장치를 나타내는 평면도이다. 도 20은 정렬도 검사 장치(700')를 상면에서 바라본 평면도이다.
도 20을 참조하면, 다른 실시예에 따른 정렬도 검사 장치(700')는 더 많은 수의 이동부(760', 770')와 지지부(730')를 포함할 수 있다. 도 1 및 도 2에 비해 스테이지 유닛(500')이 더 큰 면적을 갖고 더 많은 수의 대상 기판(SUB) 상에 쌍극자(DP)가 배치되는 경우, 정렬도 검사 장치(700')는 더 넓은 면적을 커버하도록 이동하며 쌍극자(DP)들의 위치를 측정할 수 있다.
일 실시예에서, 스테이지 유닛(500') 상에 복수의 대상 기판(SUB)이 준비되는 경우, 정렬도 검사 장치(700')는 더 많은 수의 이동부와 지지부를 포함하여 더 큰 면적을 갖는 스테이지 유닛(500')을 커버할 수 있다.
구체적으로, 도 20의 정렬도 검사 장치(700')는 제2 방향(D2)으로 연장된 제3 베이스 프레임(710') 및 제4 베이스 프레임(720')을 포함하고, 제3 베이스 프레임(710') 상에 배치된 제3-1 이동부(761') 및 제4 베이스 프레임(720') 상에 배치된 제4-1 이동부(771')를 포함할 수 있다.
제3-1 이동부(761')와 제4-1 이동부(771')는 각각 제3 베이스 프레임(710') 및 제4 베이스 프레임(720') 상에 거치되어, 제2 방향(D2)으로 이동할 수 있다. 제3-1 이동부(761')와 제4-1 이동부(771')는 서로 제1 방향(D1)으로 이격되며 이들 사이에는 후술하는 제3 센싱유닛(750')이 위치할 수 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 제3-1 이동부(761')와 제4-1 이동부(771')가 이동함에 따라 제3 센싱유닛(750')도 제2 방향(D2)으로 이동하고, 정렬도 검사 장치(700')는 스테이지 유닛(500')의 제2 방향(D2)을 커버할 수 있다.
제3-1 이동부(761')와 제4-1 이동부(771') 사이에는 제3-1 지지부(731') 및 제3-2 지지부(732')가 연결될 수 있다. 제3-1 지지부(731')와 제3-2 지지부(732')는 제1 방향(D1)으로 연장되고 제2 방향(D2)으로 이격되어 배치된다. 이들 사이에는 제3 센싱유닛(750')이 위치하여 제3 센싱유닛(750')이 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2)으로 이동할 수 있다. 제3-1 지지부(731') 및 제3-2 지지부(732')에는 다른 이동부 또는 지지부들이 거치되어, 이들이 제1 방향(D1)으로 이동하는 경로를 제공할 수 있다.
제3-3 지지부(733')와 제3-4 지지부(734')는 각각 제3-1 지지부(731')와 제3-2 지지부(732')에 거치된다. 제3-3 지지부(733')와 제3-4 지지부(734')는 제1 방향(D1)으로 연장되고, 각각 제3-1 지지부(731')와 제3-2 지지부(732') 상에서 이동할 수 있다. 또한, 제3-3 지지부(733')와 제3-4 지지부(734') 사이에는 제3 레일(RR3)과 제4 레일(RR4)이 연결되며, 제3 센싱유닛(750')은 제3 레일(RR3) 및 제4 레일(RR4) 사이에 제2 방향(D2)으로 이동할 수 있다. 도 17의 정렬도 검사 장치(700)와 달리, 도 20의 정렬도 검사 장치(700')는 제3 레일(RR3)과 제4 레일(RR4)이 연결된 부재, 예컨대 제3-3 지지부(733')와 제3-4 지지부(734')가 제1 방향(D1)으로 이동할 수 있다. 또한, 제3-3 지지부(733')와 제3-4 지지부(734')는 이들이 연결된 제3-1 지지부(731') 및 제3-2 지지부(732')의 이동에 의해 제2 방향(D2)으로도 이동할 수 있다.
제3-2 이동부(762') 및 제4-2 이동부(772')는 각각 제3 레일(RR3)과 제4 레일(RR4)에 거치되고, 이들 사이에는 제3-5 지지부(735')가 연결된다. 제3 센싱유닛(750')은 제3-5 지지부(735')에 배치되고, 제1 방향(D1)으로 이동할 수 있다. 즉, 도 20의 제3-2 이동부(762'), 제4-2 이동부(772') 및 제3-5 지지부(735')는 도 17의 제3 이동부(760), 제4 이동부(770) 및 제3 지지부(730)에 대응될 수 있다.
도 20의 정렬도 검사 장치(700')는 도 17의 정렬도 검사 장치(700)에 비해 더 많은 수의 이동부와 지지부를 포함하여, 제3 센싱유닛(750)이 거치된 제3 레일(RR3) 및 제4 레일(RR4)이 제1 방향(D1)과 제2 방향(D2)으로 이동할 수 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 하나의 대상 기판(SUB) 상에서 제3-2 이동부(762'), 제4-2 이동부(772') 및 제3 센싱유닛(750')이 이동하며 쌍극자(DP)의 위치를 측정한다. 이후에는 제3-3 지지부(733')와 제3-4 지지부(734')가 제1 방향(D1)으로 이동하여 다른 대상 기판(SUB) 상에 제3 센싱유닛(750')이 위치하고, 다시 3-2 이동부(762'), 제4-2 이동부(772') 및 제3 센싱유닛(750')이 이동하며 쌍극자(DP)의 위치를 측정한다. 이에 따라 스테이지 유닛(500') 상에서 제1 방향(D1)으로 배열된 제1 열의 대상 기판(SUB)들을 검사한다.
다음으로, 제3-1 이동부(761')와 제4-1 이동부(771')가 제2 방향(D2)으로 이동하여, 제2 열의 대상 기판(SUB) 상에 제3 센싱유닛(750')이 위치한다. 이후에는 상술한 방법과 동일하게, 제3 센싱유닛(750')이 이동하여 제1 방향(D1)으로 배열된 대상 기판(SUB)들을 검사할 수 있다. 제3 센싱유닛(750')의 이동이나 쌍극자(DP)의 위치를 측정하는 방법 등은 상술한 바와 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.
한편, 상술한 바와 같이, 잉크젯 헤드 장치(300)는 별도의 잉크 공급 장치(400)를 더 포함할 수 있다.
도 21은 일 실시예에 따른 잉크 공급 장치를 나타내는 개략도이다.
잉크 공급 장치(400)는 제조된 잉크(I)를 잉크젯 헤드 장치(300)로 공급하는 역할을 수행할 수 있다. 잉크(I) 내 쌍극자(DP)가 분산된 상태로 제조되면, 제조된 잉크(I)를 저장 또는 운송하여 잉크젯 프린팅 장치(1000)의 잉크젯 헤드 장치(300)로 공급할 수 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 잉크 공급 장치(400)는 잉크젯 헤드 장치(300)와 연결될 수 있다.
도 21을 참조하면, 잉크 공급 장치(400)는 잉크 탱크(410), 잉크 교반기(420), 잉크 저장소(430) 및 순환펌프(450)를 포함할 수 있다.
잉크 탱크(410)는 제조된 잉크(I)를 저장하고, 이를 잉크 교반기(420)에 공급하는 역할을 할 수 있다. 잉크 탱크(410)의 형상은 특별히 제한되지 않으며, 예시적인 실시예에서, 잉크 탱크(410)는 잉크 카트리지, 잉크 용기(vessel) 등일 수 있다. 도면에는 도시되지 않았으나, 잉크 탱크(410)는 잉크 교반기(420)로 잉크(I)를 공급하는 압력을 전달할 수 있는 공압형성장치를 더 포함할 수 있다.
잉크 교반기(420)는 잉크 탱크(410)로부터 공급받은 잉크(I)를 교반시키고, 쌍극자(DP)를 다시 분산시켜 잉크 저장소(430)로 전달하는 역할을 할 수 있다. 쌍극자(DP)는 비교적 비중이 큰 물질을 포함하여 제조된 잉크(I) 내에서 시간이 흐름에 따라 침전 또는 침강될 수 있다. 잉크 교반기(420)는 잉크(I)를 잉크 저장소(430)로 공급하기 전, 잉크(I) 내 침전된 쌍극자(DP)를 다시 분산되도록 이를 교반시킬 수 있다.
예시적인 실시예에서, 잉크 교반기(420)는 교반장치(425)를 포함하여 잉크(I) 내 쌍극자(DP)를 분산시킬 수 있다. 교반장치(425)의 종류는 특별히 제한되지 않는다. 일 예로, 교반 장치(425)는 자력 교반기(magnetic stirrer), 프로펠러 교반기(propeller stirrer) 등일 수 있다. 도면에서는 자력 교반기에 도시되어 있으며, 교반 장치(425)는 잉크 탱크(410)로부터 공급된 잉크(I) 내 쌍극자(DP)를 다시 분산시킬 수 있다.
잉크 저장소(430)는 잉크 교반기(420)로부터 공급된 잉크(I)를 잉크젯 헤드 장치(300)로 공급할 수 있다. 잉크 저장소(430)는 실질적으로 잉크 탱크(410)와 동일한 기능을 수행하되, 제조된 잉크(I)를 교반시키는 잉크 교반기(420)를 통해 잉크(I)를 공급받을 수 있다. 이에 따라, 잉크 저장소(430)는 비교적 높은 분산도를 갖는 쌍극자(DP)를 포함하는 잉크(I)를 잉크젯 헤드 장치(300)로 공급할 수 있다. 잉크젯 헤드 장치(300)는 잉크 탱크(410)로부터 직접 잉크(I)를 공급받지 않고, 잉크 저장소(430)를 통해 공급받음으로써 잉크젯 헤드(335)에서 1회 토출되는 잉크(I) 내에 포함된 쌍극자(DP)의 수 또는 분산도를 제어할 수 있다. 즉, 잉크젯 프린팅 장치(1000)의 공정에 따라 균일한 잉크(I)의 품질을 유지할 수 있다.
순환펌프(450)는 일 단이 잉크젯 헤드 장치(300)와 연결되고 타 단이 잉크 교반기(420)와 연결되어 잉크젯 프린팅 장치(1000)에서 잉크(I)를 순환시킬 수 있다. 잉크젯 프린팅 장치(1000)의 공정 중, 정렬도 검사 장치(700)에서 측정된 대상 기판(SUB) 상에 분사된 쌍극자(DP)의 수가 기준 설정값보다 작은 경우, 순환펌프(450)를 구동하여 잉크젯 헤드 장치(300)의 잉크(I)를 잉크 교반기(420)로 전달할 수 있다. 즉, 순환펌프(450)는 정렬도 검사 장치(700)에서 측정된 쌍극자(DP)의 정렬도 및 수에 대한 정보를 제공받아 잉크젯 헤드 장치(300)에 공급되는 잉크(I)의 품질을 유지하기 위해, 잉크(I)를 잉크 교반기(420), 잉크 저장소(430) 및 잉크젯 헤드 장치(300) 내에서 순환시킬 수 있다. 이를 통해, 정렬도 검사 장치(700)에서 제공받은 정보를 피드백하여 잉크젯 헤드 장치(300)에 잉크(I)를 공급할 수 있다.
한편, 잉크젯 프린팅 장치(1000)는 각 장치에서 측정된 정보, 또는 감지된 변화량 등을 피드백하여 수회의 공정을 반복하더라도 동일한 양 또는 품질의 잉크(I)를 대상 기판(SUB) 상에 분사할 수 있다. 이를 통해, 일 실시예에 따라 잉크젯 프린팅 장치(1000)를 이용하여 표시 장치를 제조할 때, 상술한 복수의 센싱유닛들을 통해 수집된 정보를 처리하는 과정을 수행함으로써 잉크젯 헤드 장치(300)에서 분사되는 잉크(I)의 품질을 유지할 수 있다. 이에 따라, 잉크젯 프린팅 장치(1000)는 대상 기판(SUB) 상에 배치되는 쌍극자(DP)의 정렬도를 향상시키고 및 단위 면적당 쌍극자(DP) 수를 일정하게 조절할 수 있다. 이하에서는 일 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치(1000)를 이용한 쌍극자(DP)의 정렬 방법에 대하여 자세하게 설명하기로 한다.
도 22는 일 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치를 이용한 쌍극자 정렬 방법을 나타내는 순서도이다. 도 23 내지 29는 도 22의 쌍극자 정렬 방법을 도시하는 개략도들이다.
도 1, 도 2 및 도 22 내지 도 29를 참조하면, 일 실시예에 따른 쌍극자(DP) 정렬 방법은 대상 기판(SUB) 상에 쌍극자(DP)가 분산된 용매(SV)를 포함하는 잉크(I)를 분사하는 단계(S100), 대상 기판(SUB) 상에 전계를 생성하고 상기 전계에 의해 쌍극자(DP)가 대상 기판(SUB) 상에 배치되는 단계(S200) 및 용매(SV)를 제거하고 대상 기판(SUB) 상에 배치된 쌍극자(DP)의 위치를 측정하는 단계(S300)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 쌍극자(DP) 정렬 방법은 도 1 및 도 2를 참조하여 상술한 잉크젯 프린팅 장치(1000)를 이용할 수 있으며, 대상 기판(SUB) 상에 쌍극자(DP)를 배치하고, 쌍극자(DP)의 위치를 측정하여 쌍극자(DP)를 분사하는 잉크젯 헤드(335)의 위치나 잉크(I) 내에 분산된 쌍극자(DP)의 수 등을 조절할 수 있다.
대상 기판(SUB) 상에 잉크(I)를 분사하기 전에, 잉크젯 프린팅 장치(1000)를 세팅하는 단계를 수행할 수 있다. 잉크젯 프린팅 장치(1000)를 세팅하는 단계는 잉크젯 프린팅 장치(1000)를 대상 공정에 맞게 튜닝하는 단계이다. 정밀한 튜닝을 위해, 상술한 검사용 기판(ISUB) 상에 잉크젯 프린팅 테스트 공정을 진행하고, 그 결과에 따라 잉크젯 프린팅 장치(1000)의 기준 설정값을 조절할 수 있다.
여기서, '기준 설정값'은 검사용 기판(ISUB) 상에 수행하는 테스트 공정에 따라 결정되며, 후술하는 단계에서 제2 센싱유닛(350) 및 제3 센싱유닛(750)에서 측정된 오차나 편차 등의 기준이 될 수 있다. 제2 센싱유닛(350)과 제3 센싱유닛(750)은 잉크젯 프린팅 장치(1000)의 공정 중에 측정되는 정보들을 기준 설정값과 비교하여 편차를 계산하고, 이를 피드백하여 그 편차를 최소화할 수 있다. 기준 설정값으로 측정되는 예시들은 잉크젯 헤드(335)에서 토출되는 잉크(I)의 양, 분사된 잉크(I)의 탄착 위치, 대상 기판(SUB) 상에 분사된 쌍극자(DP)의 정렬도 및 단위 면적당 수 등일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
잉크젯 프린팅 장치(1000)를 세팅하는 단계에 대하여 구체적으로 설명하면, 검사용 기판(ISUB)을 준비한다. 검사용 기판(ISUB)은 대상 기판(SUB)과 동일한 구조를 가질 수 있지만, 유리 기판, 필름 등과 같은 기판이 사용될 수도 있다.
다음으로 도면에서 도시되지 않았으나, 검사용 기판(ISUB)의 상면을 발수 처리한다. 발수 처리는 플루오린(Fluorine) 코팅 또는 플라즈마 표면 처리 등으로 진행될 수 있다.
다음으로 도 23 및 24에 도시된 바와 같이, 검사용 기판(ISUB) 상면에 잉크(I)를 분사하고, 제1 센싱유닛(150)으로 잉크(I) 별 크기, 액적량, 위치 등을 측정한다. 검사용 기판(ISUB) 상에 분사된 잉크(I)의 크기(WI1', WI2') 또는 액적량과, 이들 간의 간격(PI1)이 기준 설정값과 상이하면, 잉크젯 헤드(335)의 위치나 전압 등을 조절하여, 기준 설정값의 잉크(I)가 분사될 수 있도록 조절한다. 잉크젯 헤드(335)의 위치를 조절하는 방법은 도 10을 참조하여 상술한 바와 같다. 이와 같은 검사방법은 각 잉크젯 헤드(335)가 기준 설정값에 해당하는 액적량 또는 위치로 분사할 때까지 수회 반복될 수 있다. 다만, 상술하나 잉크젯 프린팅 장치(1000)를 세팅하는 단계는 생략될 수도 있다.
다음으로, 잉크젯 프린팅 장치(1000)의 세팅이 완료되면, 도 25에 도시된 바와 같이, 대상 기판(SUB) 상에 쌍극자(DP)를 포함하는 잉크(I)를 분사(S100)한다. 여기서, 대상 기판(SUB)은 스테이지 유닛(500) 상에 준비되고, 잉크젯 헤드 장치(300)로 이동하여 잉크(I)가 대상 기판(SUB) 상에 분사될 수 있다. 일 예로, 스테이지 유닛(500)은 도 2의 열처리 장치(900)의 제2 방향(D2)에서 위치하고, 여기서 대상 기판(SUB)이 준비될 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 예시적인 실시예에서 대상 기판(SUB) 상에는 제1 전극(21)과 제2 전극(22)이 형성되어 있고, 잉크(I)는 이들 상부에 분사될 수 있다. 도면에서는 한쌍의 전극 상에 잉크(I)가 분사되는 경우를 예시적으로 도시하였지만, 대상 기판(SUB) 상에는 더 많은 수의 전극쌍이 형성되어 있고, 복수의 잉크젯 헤드(335)가 각 전극쌍에 동일한 방식으로 잉크(I)를 분사할 수 있다.
한편, 도면으로 도시하지 않았으나, 제2 센싱유닛(350)은 잉크젯 프린팅 장치(1000)의 공정 중에 잉크젯 헤드(335)에서 토출되는 잉크(I)의 양, 잉크젯 헤드(335)의 상태 등을 지속적으로 모니터링 할 수 있다. 제2 센싱유닛(350)이 측정된 정보는 잉크젯 헤드 장치(300), 및 잉크 공급 장치(400)로 제공되고, 기준 설정값과 편차가 생길 경우 이를 제어할 수 있다. 예컨대 공정 시간이 지남에 따라 잉크젯 헤드(335)에도 토출되는 양이 감소하는 경우, 잉크젯 헤드(335)에 인가되는 전압을 조절하고, 잉크젯 헤드(335)의 노즐(NZ)에 잉크(I)가 건조되어 얼룩이 형성되는 경우 잉크젯 헤드(335)를 세척하는 공정을 수행할 수도 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
다음으로, 도 26에 도시된 바와 같이 대상 기판(SUB) 상에 전계(E)를 형성하고 전계(E)에 의해 쌍극자(DP)가 배치되는 단계(S200)를 수행한다. 쌍극자(DP)는 유전영동법(Dielectrophoresis)에 의해 배치될 수 있다. 구체적으로 설명하면 프로브 유닛(550)으로부터 제1 전극(21)과 제2 전극(22)에 전기 신호를 인가한다. 프로브 유닛(550)은 대상 기판(SUB) 상에 구비된 소정의 패드(미도시)와 연결되고, 상기 패드와 연결된 제1 전극(21)과 제2 전극(22)에 전기 신호를 인가할 수 있다. 예시적인 실시예에서 상기 전기 신호는 교류 전압일 수 있고, 상기 교류 전압은 ±(10 ~50)V의 전압 및 10kHz 내지 1MHz의 주파수를 가질 수 있다. 상기 교류 전압이 제1 전극(21)과 제2 전극(22)에 인가되면, 이들 사이에는 전계(E)가 형성되고, 쌍극자(DP)는 전계(E)에 의한 유전영동힘(Dielectrophoretic Force)을 작용된다. 유전영동힘에 의해 쌍극자(DP)는 배향 방향 및 위치가 바뀌면서 제1 전극(21)과 제2 전극(22) 상에 배치될 수 있다.
다음으로, 도 27에 도시된 바와 같이 대상 기판(SUB) 상에 분사된 잉크(I)의 용매(SV)를 제거(S300)한다. 용매(SV)를 제거하는 단계는 열처리 장치(900)를 통해 수행되며, 여기서 스테이지 유닛(500)은 잉크젯 헤드 장치(300)로부터 제2 방향(D2)으로 이동하여 열처리 장치(900)에 위치할 수 있다. 일 예로, 열처리 장치(900)는 대상 기판(SUB) 상에 열(H) 또는 적외선을 조사할 수 있고, 용매(SV)는 휘발되거나 기화될 수 있다. 열처리 장치(900)가 열(H) 또는 적외선을 조사하는 방법은 도 16을 참조하여 상술한 바와 동일하다.
대상 기판(SUB) 상에 분사된 잉크(I)에서 용매(SV)가 제거됨으로써 쌍극자(DP)의 유동이 방지되고, 전극(21, 22)과의 결합력이 증가할 수 있다. 이를 통해 쌍극자(DP)는 제1 전극(21)과 제2 전극(22) 상에 정렬될 수 있다.
다음으로, 도 28 및 도 29에 도시된 바와 같이, 제3 센싱유닛(750)을 이용하여 대상 기판(SUB) 상에 배치된 쌍극자(DP)의 위치를 측정(S300)한다. 제3 센싱유닛(750)이 쌍극자(DP)의 위치를 측정하는 방법은 도 18 및 도 19를 참조하여 상술한 바와 동일하다. 쌍극자(DP)의 위치를 측정하는 단계는 쌍극자(DP)의 정렬도를 측정하거나 단위 면적 당 쌍극자(DP)의 수를 측정할 수 있다.
구체적으로, 도 29에 도시된 바와 같이, 제3 센싱유닛(750)은 일 방향, 예컨대 제1 방향(D1) 또는 제2 방향(D2)으로 이동하면서 쌍극자(DP)의 위치를 측정한다. 쌍극자(DP)의 정렬도는 쌍극자(DP)가 연장된 일 방향(dd)과 제1 전극(21) 및 제2 전극(22)이 연장된 방향과 이루는 예각(Θ1, Θ2, Θ3)을 측정하는 것으로 수행될 수 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 제3 센싱유닛(750)은 쌍극자(DP)가 연장된 방향과 제1 전극(21) 및 제2 전극(22)이 연장된 방향, 예컨대 제2 방향(D2)이 이루는 예각을 측정하여 기준 설정값과 비교한다. 일 예로, 쌍극자(DP)의 정렬도의 기준 설정값은 쌍극자(DP)가 연장된 일 방향(dd)과 전극(21, 22)이 연장된 방향이 이루는 예각이 85° 내지 90°의 범위일 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 제3 센싱유닛(750)은 단위 면적(AA) 당 쌍극자(DP)의 수를 측정할 수 있다. 도면에서는 임의의 영역으로 정의된 제1 영역(AA1), 제2 영역(AA2) 및 제3 영역(AA3)이 도시되어 있다. 제3 센싱유닛(750)은 각 영역(AA1, AA2, AA3)에 배치된 쌍극자(DP)의 수를 측정하여 기준 설정값과 비교할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 센싱유닛(150), 제2 센싱유닛(350) 및 제3 센싱유닛(750)은 각각이 측정한 정보와 기준 설정값과 비교하는 단계를 수행하고, 이를 통해 잉크젯 프린팅 장치(1000)의 부재들을 제어할 수 있다. 예컨대, 제2 센싱유닛(350)에서 측정된 잉크(I)의 토출량, 제3 센싱유닛(750)에서 측정된 쌍극자(DP)의 정렬도 및 단위 면적 당 수에 대한 정보는 각각 잉크젯 헤드 장치(300)로 전달될 수 있다. 잉크젯 헤드 장치(300)는 상기 정보들을 제공받아 잉크(I)를 분사하는 잉크젯 헤드(335)의 정렬 상태를 조절하거나 노즐(NZ)을 세척하고, 제공된 잉크(I) 내 쌍극자(DP)의 분산도 등을 조절할 수 있다.
이에 따라, 일 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치(1000)는 적어도 하나의 센싱 유닛(150, 350, 750)을 포함하여 잉크젯 프린팅 장치(1000)의 공정 중에 발생할 수 있는 오차를 실시간으로 감지할 수 있다. 각 센싱 유닛(150, 350, 750)은 공정 중에 발생하는 오차 및 불량을 감지하여 이를 공정을 수행함과 동시에 보완할 수 있다. 이에 따라 잉크젯 프린팅 장치(1000)는 공정을 수회 반복하여도 최종적으로 제조된 쌍극자(DP)를 포함하는 대상 기판(SUB)의 품질을 유지할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치(1000)는 잉크젯 헤드 장치(300), 열처리 장치(900) 및 정렬도 검사 장치(700)를 포함하고 이들은 일 방향을 따라 순차적으로 배치될 수 있다. 잉크젯 프린팅 장치(1000)는 대상 기판(SUB) 상에 잉크(I)를 분사하고 잉크(I)의 용매(SV)를 제거한 후 쌍극자(DP)의 정렬도를 검사하는 공정 중에 대상 기판(SUB)의 이동을 최소화할 수 있다. 이에 따라 잉크젯 프린팅 장치(1000)의 공정 시간을 감소할 수 있으며, 특히 잉크(I)가 대상 기판(SUB) 상에 분사된 후 연속적으로 열처리 장치(900)를 통과하여 용매(SV)를 휘발시킴으로써 쌍극자(DP)의 정렬 이탈문제를 방지할 수 있다.
한편, 잉크젯 프린팅 장치(1000)는 하나 이상의 잉크젯 헤드 장치(300)를 포함할 수 있다. 표시 장치(1)를 제조하는 공정을 반복하는 경우, 잉크젯 헤드(335)를 세척하거나 다시 정렬하는 동안 다른 잉크젯 헤드 장치(300)를 이용하여 공정을 수행할 수 있다.
도 30은 다른 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치의 잉크젯 헤드 장치를 나타내는 개략도이다.
도 30을 참조하면, 다른 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치(1000_1)는 하나 이상의 잉크젯 헤드 장치(300_1)를 포함할 수 있다. 잉크젯 헤드 장치(300_1)는 서로 대향하도록 배치된 제1 잉크젯 헤드 장치(301_1) 및 제2 잉크젯 헤드 장치(302_1)를 포함하고 이들은 실질적으로 동일한 구조를 가질 수 있다. 즉, 제1 잉크젯 헤드 장치(301_1) 및 제2 잉크젯 헤드 장치(302_1)는 각각 복수의 잉크젯 헤드(335)를 포함하여 각각 대상 기판(SUB) 상에 잉크(I)를 분사하고, 제2 센싱유닛(350)을 포함하여 잉크젯 헤드(335)의 상태를 검사할 수 있다.
표시 장치(1)의 제조 공정 중에 제2 센싱유닛(350)에 의해 측정된 잉크젯 헤드(335)의 상태에 문제가 생길 경우 잉크(I)의 분사를 중단하고 초기 설정값을 조정하는 단계를 수행할 수 있다. 예를 들어, 잉크젯 헤드(335)에서 토출되는 잉크(I)의 양이 일정하지 않거나 노즐(NZ)이 막히는 경우 잉크젯 헤드(335)를 세척하고 이들의 위치나 잉크(I) 토출량을 재조정하는 단계가 필요하다. 도 30의 잉크젯 프린팅 장치(1000_1)는 어느 하나의 잉크젯 헤드 장치(300_1)가 잉크(I)를 분사하는 공정이 중단되면 다른 잉크젯 헤드 장치(300_1)를 가동하여 표시 장치(1) 제조 공정을 수행할 수 있다. 즉, 도 30의 잉크젯 프린팅 장치(1000_1)는 초기에는 제1 잉크젯 헤드 장치(301_1)를 구동하고, 제2 잉크젯 헤드 장치(302_1)는 구동하지 않다가, 제1 잉크젯 헤드 장치(301_1)를 중단하는 경우 제2 잉크젯 헤드 장치(302_1)를 구동할 수 있다.
또한, 제2 센싱유닛(350)과 제3 센싱유닛(750)에서 측정된 정보들은 제1 잉크젯 헤드 장치(301_1)와 제2 잉크젯 헤드 장치(302_1)로 제공되고, 이에 따른 잉크젯 헤드(335)의 정렬을 실시간으로 반영할 수 있다. 예컨대 제1 잉크젯 헤드 장치(301_1)를 구동함에 따라 제3 센싱유닛(750)에서 측정된 쌍극자(DP)의 위치가 기준 설정값과 달라지는 경우, 이에 대한 피드백을 제2 잉크젯 헤드 장치(302_1)에 제공하여 프린팅 공정 중에 실시간으로 반영할 수 있다.
일 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치(1000)는 하나 이상의 잉크젯 헤드 장치(300)를 포함하여 복수의 센싱유닛(150, 350, 750)에서 측정된 정보들을 실시간으로 반영하여 표시 장치(1) 또는 대상 제품의 생산성 및 수율을 향상시킬 수 있다.
한편, 상술한 쌍극자(DP)는 도전형 반도체를 포함하는 발광 소자일 수 있으며, 일 실시예에 따르면, 잉크젯 프린팅 장치(1000)를 이용하여 발광 소자를 포함하는 표시 장치를 제조할 수 있다.
도 31은 일 실시예에 따른 발광 소자의 개략도이다.
발광 소자(30)는 임의의 도전형(예컨대, p형 또는 n형) 불순물로 도핑된 반도체 결정을 포함할 수 있다. 반도체 결정은 외부의 전원으로부터 인가되는 전기 신호를 전달받고, 이를 특정 파장대의 광으로 방출할 수 있다.
발광 소자(30)는 발광 다이오드(Light Emitting diode)일 수 있으며, 구체적으로 발광 소자(30)는 마이크로 미터(micro-meter) 또는 나노미터(nano-meter) 단위의 크기를 가지고, 무기물로 이루어진 무기 발광 다이오드일 수 있다. 발광 소자(30)가 무기 발광 다이오드일 경우, 서로 대향하는 두 전극들 사이에 특정 방향으로 전계를 형성하면, 무기 발광 다이오드는 극성이 형성되는 상기 두 전극 사이에 정렬될 수 있다. 발광 소자(30)는 전극으로부터 소정의 전기 신호를 인가받아 특정 파장대의 광을 방출할 수 있다.
도 31을 참조하면, 일 실시예에 따른 발광 소자(30)는 복수의 도전형 반도체(31, 32), 활성층(33), 전극 물질층(37) 및 절연막(38)을 포함할 수 있다. 복수의 도전형 반도체(31, 32)는 발광 소자(30)로 전달되는 전기 신호를 활성층(33)으로 전달하고, 활성층(33)은 특정 파장대의 광을 방출할 수 있다.
구체적으로, 발광 소자(30)는 제1 도전형 반도체(31), 제2 도전형 반도체(32), 제1 도전형 반도체(31)와 제2 도전형 반도체(32) 사이에 배치되는 활성층(33), 제2 도전형 반도체(32) 상에 배치되는 전극 물질층(37)과, 이들의 외면을 둘러싸도록 배치되는 절연막(38)을 포함할 수 있다. 도 30의 발광 소자(30)는 제1 도전형 반도체(31), 활성층(33), 제2 도전형 반도체(32) 및 전극 물질층(37)이 길이방향으로 순차적으로 형성된 구조를 도시하고 있으나, 이에 제한되지 않는다. 전극 물질층(370은 생략될 수 있고, 몇몇 실시예에서는 제1 도전형 반도체(31) 및 제2 도전형 반도체(32)의 양 측면 중 적어도 어느 하나에 배치될 수도 있다. 후술되는 발광 소자(30)에 관한 설명은 발광 소자(30)가 다른 구조를 더 포함하더라도 동일하게 적용될 수 있다.
제1 도전형 반도체(31)는 n형 반도체층일 수 있다. 일 예로, 발광 소자(30)가 청색 파장대의 광을 방출하는 경우, 제1 도전형 반도체(31)는 InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1,0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 화학식을 갖는 반도체 재료일 수 있다. 예를 들어, n형으로 도핑된 InAlGaN, GaN, AlGaN, InGaN, AlN 및 InN 중에서 어느 하나 이상일 수 있다. 제1 도전형 반도체(31)는 제1 도전성 도펀트가 도핑될 수 있으며, 일 예로 제1 도전성 도펀트는 Si, Ge, Sn 등일 수 있다. 제1 도전형 반도체(31)의 길이는 1.5㎛ 내지 5㎛의 범위를 가질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
제2 도전형 반도체(32)는 p형 반도체층일 수 있다. 일 예로, 발광 소자(30)가 청색 파장대의 광을 방출하는 경우, 제2 도전형 반도체(32)는 InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1,0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 화학식을 갖는 반도체 재료일 수 있다. 예를 들어, p형으로 도핑된 InAlGaN, GaN, AlGaN, InGaN, AlN 및 InN 중에서 어느 하나 이상일 수 있다. 제2 도전형 반도체(32)는 제2 도전성 도펀트가 도핑될 수 있으며, 일 예로 제2 도전성 도펀트는 Mg, Zn, Ca, Se, Ba 등일 수 있다. 제2 도전형 반도체(32)의 길이는 0.08㎛ 내지 0.25㎛의 범위를 가질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
한편, 도면에서는 제1 도전형 반도체(31)와 제2 도전형 반도체(32)가 하나의 층으로 구성된 것을 도시하고 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 경우에 따라서는 후술하는 활성층(33)의 물질에 따라 제1 도전형 반도체(31)와 제2 도전형 반도체(32)는 더 많은 수의 층을 포함할 수도 있다.
활성층(33)은 제1 도전형 반도체(31) 및 제2 도전형 반도체(32) 사이에 배치되며, 단일 또는 다중 양자 우물 구조의 물질을 포함할 수 있다. 활성층(33)이 다중 양자 우물 구조의 물질을 포함하는 경우, 양자층(Quantum layer)와 우물층(Well layer)가 서로 교번적으로 복수개 적층된 구조일 수도 있다. 활성층(33)은 제1 도전형 반도체(31) 및 제2 도전형 반도체(32)를 통해 인가되는 전기 신호에 따라 전자-정공 쌍의 결합에 의해 광을 발광할 수 있다. 일 예로, 활성층(33)이 청색 파장대의 광을 방출하는 경우, AlGaN, AlInGaN 등의 물질을 포함할 수 있다. 특히, 활성층(33)이 다중 양자 우물 구조로 양자층과 우물층이 교번적으로 적층된 구조인 경우, 양자층은 AlGaN 또는 AlInGaN, 우물층은 GaN 또는 AlGaN 등과 같은 물질을 포함할 수 있다.
다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 활성층(33)은 밴드갭(Band gap) 에너지가 큰 종류의 반도체 물질과 밴드갭 에너지가 작은 반도체 물질들이 서로 교번적으로 적층된 구조일 수도 있고, 발광하는 광의 파장대에 따라 다른 3족 내지 5족 반도체 물질들을 포함할 수도 있다. 활성층(33)이 방출하는 광은 청색 파장대의 광으로 제한되지 않고, 경우에 따라 적색, 녹색 파장대의 광을 방출할 수도 있다. 활성층(33)의 길이는 0.05㎛ 내지 0.25㎛의 범위를 가질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
한편, 활성층(33)에서 방출되는 광은 발광 소자(30)의 길이방향 외부면 뿐만 아니라, 양 측면으로 방출될 수 있다. 활성층(33)에서 방출되는 광은 일 방향으로 방향성이 제한되지 않는다.
전극 물질층(37)은 오믹(ohmic) 접촉 전극일 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않고, 쇼트키(Schottky) 접촉 전극일 수도 있다. 전극 물질층(37)은 전도성이 있는 금속을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전극 물질층(37)은 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 인듐(In), 금(Au), 은(Ag), ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide) 및 ITZO(Indium Tin-Zinc Oxide) 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 전극 물질층(37)은 동일한 물질을 포함할 수 있고, 서로 다른 물질을 포함할 수도 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
절연막(38)은 제1 도전형 반도체(31), 제2 도전형 반도체(32), 활성층(33) 및 전극 물질층(37) 과 접촉하며 이들의 외면을 감싸도록 형성될 수 있다. 절연막(38)은 상기 부재들을 보호하는 기능을 수행할 수 있다. 일 예로, 절연막(38)은 상기 부재들의 측면부를 둘러싸도록 형성되되, 발광 소자(30)의 길이방향의 양 단부는 노출되도록 형성될 수 있다. 다만, 이에 제한되지는 않는다.
절연막(38)은 절연특성을 가진 물질들, 예를 들어, 실리콘 산화물(Silicon oxide, SiOx), 실리콘 질화물(Silicon nitride, SiNx), 산질화 실리콘(SiOxNy), 질화알루미늄(Aluminum nitride, AlN), 산화알루미늄(Aluminum oxide, Al2O3) 등을 포함할 수 있다. 이에 따라 활성층(33)이 발광 소자(30)가 전기 신호가 전달되는 전극과 직접 접촉하는 경우 발생할 수 있는 전기적 단락을 방지할 수 있다. 또한, 절연막(38)은 활성층(33)을 포함하여 발광 소자(30)의 외면을 보호하기 때문에, 발광 효율의 저하를 방지할 수 있다.
도면에서는 절연막(38)이 발광 소자(30)의 길이방향으로 연장되어 제1 도전형 반도체(31)부터 전극 물질층(37)까지 커버할 수 있도록 형성된 것을 도시하고 있으나, 이에 제한되지 않는다. 절연막(38)은 제1 도전형 반도체(31), 활성층(33) 및 제2 도전형 반도체(32)만 커버하거나, 전극 물질층(37) 외면의 일부만 커버하여 전극 물질층(37)의 일부 외면이 노출될 수도 있다.
절연막(38)의 두께는 0.5 ㎛ 내지 1.5㎛의 범위를 가질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 몇몇 실시예에서, 절연막(38)은 외면이 표면처리될 수 있다. 발광 소자(30)는 표시 장치(1)의 제조 시, 소정의 잉크 내에서 분산된 상태로 전극 상에 분사되어 정렬될 수 있다. 여기서, 발광 소자(30)가 잉크 내에서 인접한 다른 발광 소자(30)와 응집되지 않고 분산된 상태를 유지하기 위해, 절연막(38)은 표면이 소수성 또는 친수성 처리될 수 있다.
발광 소자(30)는 일 방향으로 연장된 형상을 가질 수 있다. 발광 소자(30)는 나노 로드, 나노 와이어, 나노 튜브 등의 형상을 가질 수 있다. 예시적인 실시예에서, 발광 소자(30)는 원통형 또는 로드형(rod)일 수 있다. 다만, 발광 소자(30)의 형태가 이에 제한되는 것은 아니며, 정육면체, 직육면체, 육각기둥형 등 다양한 형태를 가질 수 있다.
도 32는 다른 실시예에 따른 발광 소자의 개략도이다.
도 32를 참조하면, 발광 소자(30')는 복수의 층들이 일 방향으로 적층되지 않고, 각 층들이 어느 다른 층의 외면을 둘러싸도록 형성될 수 있다. 도 32의 발광 소자(30')는 각 층들의 형상이 일부 상이한 것을 제외하고는 도 31의 발광 소자(30)와 동일하다. 이하에서는 동일한 내용은 생략하고 차이점에 대하여 서술한다.
일 실시예에 따르면, 제1 도전형 반도체(31')는 일 방향으로 연장되고 양 단부가 중심부를 향해 경사지게 형성될 수 있다. 도 32의 제1 도전형 반도체(31')는 로드형 또는 원통형의 본체부와, 상기 본체부의 상부 및 하부에 각각 원뿔형의 단부가 형성된 형상일 수 있다. 상기 본체부의 상단부는 하단부에 비해 더 가파른 경사를 가질 수 있다.
활성층(33')은 제1 도전형 반도체(31')의 상기 본체부의 외면을 둘러싸도록 배치된다. 활성층(33')은 일 방향으로 연장된 고리형의 형상을 가질 수 있다. 활성층(33')은 제1 도전형 반도체(31')의 상단부 및 하단부 상에는 형성되지 않는다. 즉, 활성층(33')은 제1 도전형 반도체(31')의 평행한 측면에만 접촉할 수 있다.
제2 도전형 반도체(32')는 활성층(33')의 외면과 제1 도전형 반도체(31')의 상단부를 둘러싸도록 배치된다. 제2 도전형 반도체(32')는 일 방향으로 연장된 고리형의 본체부와 측면이 경사지도록 형성된 상단부를 포함할 수 있다. 즉, 제2 도전형 반도체(32')는 활성층(33')의 평행한 측면과 제1 도전형 반도체(31')의 경사진 상단부에 직접 접촉할 수 있다. 다만, 제2 도전형 반도체(32')는 제1 도전형 반도체(31')의 하단부에는 형성되지 않는다.
전극 물질층(37')은 제2 도전형 반도체(32')의 외면을 둘러싸도록 배치된다. 즉, 전극 물질층(37')의 형상은 실질적으로 제2 도전형 반도체(32')와 동일할 수 있다. 즉, 전극 물질층(37')은 제2 도전형 반도체(32')의 외면에 전면적으로 접촉할 수 있다.
절연막(38')은 전극 물질층(37') 및 제1 도전형 반도체(31')의 외면을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 절연막(38')은 전극 물질층(37')을 포함하여, 제1 도전형 반도체(31')의 하단부 및 활성층(33')과 제2 도전형 반도체(32')의 노출된 하단부와 직접 접촉할 수 있다.
한편, 발광 소자(30)는 길이(h)가 1㎛ 내지 10㎛ 또는 2㎛ 내지 5㎛의 범위를 가질 수 있으며, 바람직하게는 4㎛ 내외의 길이를 가질 수 있다. 또한, 발광 소자(30)의 직경은 30nm 내지 700nm의 범위를 가질 수 있으며, 표시 장치(1)에 포함되는 복수의 발광 소자(30)들은 활성층(33)의 조성 차이에 따라 서로 다른 직경을 가질 수도 있다. 바람직하게는 발광 소자(30)의 직경은 500nm 내외의 범위를 가질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 잉크젯 프린팅 장치(1000)는 도 31 또는 도 32의 발광 소자(30, 30')를 잉크(I)에 분산시켜 대상 기판(SUB) 상에 분사 또는 토출시킬 수 있고, 이를 통해 발광 소자(30)를 포함하는 표시 장치(1)를 제조할 수 있다.
도 33은 일 실시예에 따른 방법으로 제조된 표시 장치의 평면도이다.
도 33을 참조하면, 표시 장치(1)는 복수의 화소(PX)를 포함할 수 있다. 화소(PX)들 각각은 특정 파장대의 광을 방출하는 발광 소자(30)를 하나 이상 포함하여 특정 색을 표시할 수 있다.
복수의 화소(PX)들 각각은 제1 서브 화소(PX1), 제2 서브 화소(PX2) 및 제3 서브 화소(PX3)를 포함할 수 있다. 제1 서브 화소(PX1)는 제1 색의 광을 발광하고, 제2 서브 화소(PX2)는 제2 색의 광을 발광하며, 제3 서브 화소(PX3)는 제3 색의 광을 발광할 수 있다. 제1 색은 적색, 제2 색은 녹색, 제3 색은 청색일 수 있으나, 이에 제한되지 않고, 각 서브 화소(PXn)들이 동일한 색의 광을 발광할 수도 있다. 또한, 도 33에서는 화소(PX)들 각각이 3 개의 서브 화소들을 포함하는 것을 예시하였으나, 이에 제한되지 않고, 화소(PX)들 각각은 더 많은 수의 서브 화소들을 포함할 수 있다.
표시 장치(1)의 각 서브 화소(PXn)들은 발광 영역과 비발광 영역으로 정의되는 영역을 포함할 수 있다. 발광 영역은 표시 장치(1)에 포함되는 발광 소자(30)가 배치되어 특정 파장대의 광이 방출되는 영역으로 정의된다. 비발광 영역은 발광 영역 이외의 영역으로, 발광 소자(30)가 배치되지 않고 광이 방출되지 않는 영역으로 정의될 수 있다.
표시 장치(1)의 서브 화소(PXn)는 복수의 격벽(40), 복수의 전극(21, 22)과 발광 소자(30)를 포함할 수 있다.
복수의 전극(21, 22)은 발광 소자(30)들과 전기적으로 연결되고, 발광 소자(30)가 발광하도록 소정의 전압을 인가 받을 수 있다. 또한, 각 전극(21, 22)의 적어도 일부는 발광 소자(30)를 정렬하기 위해, 서브 화소(PXn) 내에 전기장을 형성하는 데에 활용될 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않으며 경우에 따라서 상기 전기장은 별도의 정렬 신호 인가 장치에 의해 형성될 수도 있다.
도 33을 참조하여 구체적으로 설명하면, 복수의 전극(21, 22)은 제1 전극(21) 및 제2 전극(22)을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 제1 전극(21)은 각 서브 화소(PXn) 마다 분리된 화소 전극이고, 제2 전극(22)은 각 서브 화소(PXn)를 따라 공통으로 연결된 공통전극일 수 있다. 제1 전극(21)과 제2 전극(22) 중 어느 하나는 발광 소자(30)의 애노드(Anode) 전극이고, 다른 하나는 발광 소자(30)의 캐소드(Cathode) 전극일 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않으며 그 반대의 경우일 수도 있다.
제1 전극(21)과 제2 전극(22)은 각각 제1 방향(D1)으로 연장되어 배치되는 전극 줄기부(21S, 22S)와 전극 줄기부(21S, 22S)에서 제1 방향(D1)과 교차하는 방향인 제2 방향(D2)으로 연장되어 분지되는 적어도 하나의 전극 가지부(21B, 22B)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 제1 전극(21)은 제1 방향(D1)으로 연장되어 배치되는 제1 전극 줄기부(21S)와 제1 전극 줄기부(21S)에서 분지되되, 제2 방향(Y축 방향)으로 연장되는 적어도 하나의 제1 전극 가지부(21B)를 포함할 수 있다.
임의의 일 화소의 제1 전극 줄기부(21S)는 양 단이 각 서브 화소(PXn) 사이에서 이격되어 종지하되, 동일 행에 속하는(예컨대, 제1 방향(D1)으로 인접한) 이웃하는 서브 화소의 제1 전극 줄기부(21S)와 실질적으로 동일 직선 상에 놓일 수 있다. 이에 따라, 각 서브 화소(PXn)에 배치되는 제1 전극 줄기부(21S)는 각 제1 전극 가지부(21B)에 서로 다른 전기 신호를 인가할 수 있고, 제1 전극 가지부(21B)는 각각 별개로 구동될 수 있다.
제1 전극 가지부(21B)는 제1 전극 줄기부(21S)의 적어도 일부에서 분지되고, 제2 방향(D2)으로 연장되어 배치되되, 제1 전극 줄기부(21S)에 대향되어 배치되는 제2 전극 줄기부(22S)와 이격된 상태에서 종지될 수 있다.
제2 전극(22)은 제1 방향(D1)으로 연장되어 제1 전극 줄기부(21S)와 이격되어 대향하도록 배치되는 제2 전극 줄기부(22S)와 제2 전극 줄기부(22S)에서 분지되되, 제2 방향(D2)으로 연장되어 배치되는 제2 전극 가지부(22B)를 포함할 수 있다. 다만, 제2 전극 줄기부(22S)는 타 단부가 제1 방향(D1)으로 인접한 복수의 서브 화소(PXn)로 연장될 수 있다. 이에 따라, 임의의 일 화소 제2 전극 줄기부(22S)는 양 단이 각 화소(PX) 사이에서 이웃 화소의 제2 전극 줄기부(22S)에 연결될 수 있다.
제2 전극 가지부(22B)는 제1 전극 가지부(21B)와 이격되어 대향하고, 제1 전극 줄기부(21S)와 이격된 상태에서 종지될 수 있다. 즉, 제2 전극 가지부(22B)는 일 단부가 제2 전극 줄기부(22S)와 연결되고, 타 단부는 제1 전극 줄기부(21S)와 이격된 상태로 서브 화소(PXn) 내에 배치될 수 있다.
도면에서는 두개의 제1 전극 가지부(21B)가 배치되고, 그 사이에 제2 전극 가지부(22B)가 배치된 것을 도시하고 있으나, 이에 제한되지 않는다.
복수의 격벽(40)은 각 서브 화소(PXn)간의 경계에 배치되는 제3 격벽(43), 각 전극(21, 22) 하부에 배치되는 제1 격벽(41) 및 제2 격벽(42)을 포함할 수 있다. 도면에서는 제1 격벽(41) 및 제2 격벽(42)이 도시되지 않았으나, 제1 전극 가지부(21B)와 제2 전극 가지부(22B) 하부에는 각각 제1 격벽(41)과 제2 격벽(42)이 배치될 수 있다.
제3 격벽(43)은 각 서브 화소(PXn)간의 경계에 배치될 수 있다. 복수의 제1 전극 줄기부(21S)는 각 단부가 제3 격벽(43)을 기준으로 서로 이격되어 종지할 수 있다. 제3 격벽(43)은 제2 방향(D2)으로 연장되어 제1 방향(D1)으로 배열된 서브 화소(PXn)들의 경계에 배치될 수 있다. 다만 이에 제한되지 않으며, 제3 격벽(43)은 제1 방향(D1)으로 연장되어 제2 방향(D2)으로 배열된 서브 화소(PXn)들의 경계에도 배치될 수 있다. 복수의 서브 화소(PXn)는 제3 격벽(43)을 기준으로 구분될 수 있다. 제3 격벽(43)은 제1 격벽(41) 및 제2 격벽(42)과 동일한 재료를 포함하여 실질적으로 동일한 공정에서 형성될 수 있다.
도면에서는 도시하지 않았으나, 각 서브 화소(PXn)에는 제1 전극 가지부(21B)와 제2 전극 가지부(22B)를 포함하여 서브 화소(PXn)를 전면적으로 덮는 제1 절연층(51)이 배치될 수 있다. 제1 절연층(51)은 각 전극(21, 22)을 보호함과 동시에 이들이 직접 접촉하지 않도록 상호 절연시킬 수 있다.
제1 전극 가지부(21B)와 제2 전극 가지부(22B) 사이에는 복수의 발광 소자(30)가 정렬될 수 있다. 복수의 발광 소자(30) 중 적어도 일부는 일 단부가 제1 전극 가지부(21B)와 전기적으로 연결되고, 타 단부가 제2 전극 가지부(22B)와 전기적으로 연결될 수 있다.
복수의 발광 소자(30)들은 제2 방향(D2)으로 이격되고, 실질적으로 서로 평행하게 정렬될 수 있다. 발광 소자(30)들이 이격되는 간격은 특별히 제한되지 않는다. 경우에 따라서는 복수의 발광 소자(30)들이 인접하게 배치되어 무리를 이루고, 다른 복수의 발광 소자(30)들은 일정 간격 이격된 상태로 무리를 이룰 수도 있으며, 불균일한 밀집도를 가지되 일 방향으로 배향되어 정렬될 수도 있다.
제1 전극 가지부(21B)와 제2 전극 가지부(22B) 상에는 각각 접촉 전극(26)이 배치될 수 있다. 다만, 접촉 전극(26)은 실질적으로 제1 절연층(51) 상에 배치되며, 접촉 전극(26)의 적어도 일부가 제1 전극 가지부(21B) 및 제2 전극 가지부(22B)와 접촉하거나 전기적으로 연결될 수 있다.
복수의 접촉 전극(26)은 제2 방향(D2)으로 연장되어 배치되되, 제1 방향(D1)으로 서로 이격되어 배치될 수 있다. 접촉 전극(26)은 발광 소자(30)의 적어도 일 단부와 컨택될 수 있으며, 접촉 전극(26)은 제1 전극(21) 또는 제2 전극(22)과 컨택되어 전기 신호를 인가받을 수 있다. 이에 따라, 접촉 전극(26)은 각 전극(21, 22)으로부터 전달되는 전기 신호를 발광 소자(30)에 전달할 수 있다.
접촉 전극(26)은 제1 접촉 전극(26a)과 제2 접촉 전극(26b)을 포함할 수 있다. 제1 접촉 전극(26a)은 제1 전극 가지부(21B) 상에 배치되며, 발광 소자(30)의 일 단부와 컨택되고 제2 접촉 전극(26b)은 제2 전극 가지부(22B) 상에 배치되며, 발광 소자(30)의 타 단부와 컨택될 수 있다.
제1 전극 줄기부(21S)와 제2 전극 줄기부(22S)는 각각 컨택홀, 예컨대 제1 전극 컨택홀(CNTD) 및 제2 전극 컨택홀(CNTS)을 통해 표시 장치(1)의 회로소자층과 전기적으로 연결될 수 있다. 도면에는 복수의 서브 화소(PXn)의 제2 전극 줄기부(22S)에 하나의 제2 전극 컨택홀(CNTS)이 형성된 것을 도시하고 있다. 다만, 이에 제한되지 않으며, 경우에 따라서는 각 서브 화소(PXn) 마다 제2 전극 컨택홀(CNTD)이 형성될 수 있다.
또한, 도면에서는 도시하지 않았으나, 표시 장치(1)는 각 전극(21, 22) 및 발광 소자(30)의 적어도 일부를 덮도록 배치되는 제2 절연층(52, 도 33에 도시) 및 패시베이션층(55, 도 33에 도시)을 포함할 수 있다. 이들 간의 배치와 구조 등은 도 34를 참조하여 후술한다.
도 34는 도 33의 I-I'선을 따라 자른 표시 장치의 부분 단면도이다.
도 34는 제1 서브 화소(PX1)의 단면도만을 도시하고 있으나, 다른 화소(PX) 또는 서브 화소(PXn)의 경우에도 동일하게 적용될 수 있다. 도 34는 임의의 발광 소자(30)의 일 단부와 타 단부를 가로지르는 단면을 도시한다.
한편, 도 34에서는 도시하지 않았으나, 표시 장치(1)는 각 전극(21, 22)의 하부에 위치하는 회로소자층을 더 포함할 수 있다. 회로소자층은 복수의 반도체층 및 복수의 도전패턴을 포함하여, 적어도 하나의 트랜지스터와 전원 배선을 포함할 수 있다. 다만, 이하에서는 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 34를 참조하면, 표시 장치(1)는 비아층(20)과 비아층(20) 상에 배치되는 전극(21, 22), 발광 소자(30)등을 포함할 수 있다. 비아층(20)의 하부에는 회로소자층(미도시)이 더 배치될 수 있다. 비아층(20)은 유기 절연 물질을 포함하여 표면 평탄화 기능을 수행할 수 있다.
비아층(20) 상에는 복수의 격벽(41, 42, 43)이 배치된다. 복수의 격벽(41, 42, 43)은 각 서브 화소(PXn) 내에서 서로 이격되어 배치될 수 있다. 복수의 격벽(41, 42, 43)은 서브 화소(PXn)의 중심부에 인접하여 배치된 제1 격벽(41) 및 제2 격벽(42), 서브 화소(PXn)간의 경계에 배치된 제3 격벽(43)을 포함할 수 있다.
제3 격벽(43)은 표시 장치(1)의 제조 시, 상술한 도 1 및 도 2의 잉크젯 프린팅 장치(1000)를 이용하여 잉크(I)를 분사할 때, 잉크(I)가 서브 화소(PXn)의 경계를 넘지 않도록 차단하는 기능을 수행할 수 있다. 또는, 표시 장치(1)가 다른 부재를 더 포함하는 경우, 제3 격벽(43) 상에 상기 부재가 배치되어 제3 격벽(43)이 이를 지지하는 기능을 수행할 수도 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
제1 격벽(41)과 제2 격벽(42)은 서로 이격되어 대향하도록 배치된다. 제1 격벽(41) 상에는 제1 전극(21)이, 제2 격벽(42) 상에는 제2 전극(22)이 배치될 수 있다. 도 33과 도 34에서는 제1 격벽(41) 상에는 제1 전극 가지부(21B)가, 제2 격벽(42) 상에는 제2 격벽(42)이 배치된 것으로 이해될 수 있다.
상술한 바와 같이, 제1 격벽(41), 제2 격벽(42) 및 제3 격벽(43)은 실질적으로 동일한 공정에서 형성될 수 있다. 이에 따라, 격벽(41, 42, 43)은 하나의 격자형 패턴을 이룰 수도 있다. 복수의 격벽(41, 42, 43)은 폴리이미드(Polyimide, PI)를 포함할 수 있다.
복수의 격벽(41, 42, 43)은 비아층(20)을 기준으로 적어도 일부가 돌출된 구조를 가질 수 있다. 격벽(41, 42, 43)은 발광 소자(30)가 배치된 평면을 기준으로 상부로 돌출될 수 있고, 상기 돌출된 부분은 적어도 일부가 경사를 가질 수 있다. 돌출된 구조의 격벽(41, 42, 43)의 형상은 특별히 제한되지 않는다. 도면에 도시된 바와 같이, 제1 격벽(41)과 제2 격벽(42)은 동일한 높이로 돌출되되, 제3 격벽(43)은 더 높은 위치까지 돌출된 형상을 가질 수 있다.
제1 격벽(41)과 제2 격벽(42) 상에는 반사층(21a, 22a)이 배치되고, 반사층(21a, 22a) 상에는 전극층(21b, 22b)이 배치될 수 있다. 반사층(21a, 22a)과 전극층(21b, 22b)은 각각 전극(21, 22)을 구성할 수 있다.
반사층(21a, 22a)은 제1 반사층(21a)과 제2 반사층(22a)을 포함한다. 제1 반사층(21a)은 제1 격벽(41)을 덮고, 제2 반사층(22a)은 제2 격벽(42)을 덮을 수 있다. 반사층(21a, 22a)의 일부는 비아층(20)을 관통하는 컨택홀을 통해 회로소자층과 전기적으로 된다.
반사층(21a, 22a)은 반사율이 높은 물질을 포함하여 발광 소자(30)에서 방출되는 광을 반사시킬 수 있다. 일 예로, 반사층(21a, 22a)은 은(Ag), 구리(Cu), ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ITZO(Indium Tin-Zinc Oxide) 등과 같은 물질을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
전극층(21b, 22b)은 제1 전극층(21b)과 제2 전극층(22b)을 포함한다. 전극층(21b, 22b)은 실질적으로 반사층(21a, 22a)과 동일한 패턴을 가질 수 있다. 제1 반사층(21a) 및 제1 전극층(21b)은 제2 반사층(22a) 및 제2 전극층(22b)과 서로 이격되도록 배치된다.
전극층(21b, 22b)은 투명성 전도성 물질을 포함하여 발광 소자(30)에서 방출되는 방출광(EL)이 반사층(21a, 22a)으로 입사될 수 있다. 일 예로, 전극층(21b, 22b)은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ITZO(Indium Tin-Zinc Oxide) 등과 같은 물질을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
몇몇 실시예에서, 반사층(21a, 22a)과 전극층(21b, 22b)은 ITO, IZO, ITZO 등과 같은 투명도전층과 은, 구리와 같은 금속층이 각각 한층 이상 적층된 구조를 이룰 수 있다. 일 예로, 반사층(21a, 22a)과 전극층(21b, 22b)은 ITO/은(Ag)/ITO/IZO의 적층구조를 형성할 수도 있다.
한편, 몇몇 실시예에서, 제1 전극(21)과 제2 전극(22)은 하나의 층으로 형성될 수 있다. 즉, 반사층(21a, 22a)과 전극층(21b, 22b)이 하나의 단일층으로 형성되어 발광 소자(30)에 전기 신호를 전달함과 동시에 광을 반사할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 제1 전극(21)과 제2 전극(22)은 반사율이 높은 전도성 물질을 포함할 수 있다. 일 예로, 제1 전극(21) 및 제2 전극(22)은 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 란타늄(La) 등을 포함하는 합금일 수 있다. 다만 이에 제한되는 것은 아니다.
제1 절연층(51)은 제1 전극(21)과 제2 전극(22)을 부분적으로 덮도록 배치된다. 제1 절연층(51)은 제1 전극(21)과 제2 전극(22)의 상면을 대부분 덮도록 배치되되, 제1 전극(21)과 제2 전극(22)의 일부를 노출시킬 수 있다. 제1 절연층(51)은 제1 전극(21)과 제2 전극(22)이 이격된 영역과, 제1 전극(21) 및 제2 전극(22)의 상기 영역의 반대편도 부분적으로 덮도록 배치될 수 있다.
제1 절연층(51)은 제1 전극(21)과 제2 전극(22)의 비교적 평탄한 상면이 노출되도록 배치되며, 각 전극(21, 22)이 제1 격벽(41)과 제2 격벽(42)의 경사진 측면과 중첩하도록 배치된다. 제1 절연층(51)은 발광 소자(30)가 배치되도록 평탄한 상면을 형성하고, 상기 상면이 제1 전극(21)과 제2 전극(22)을 향해 일 방향으로 연장된다. 제1 절연층(51)의 상기 연장된 부분은 제1 전극(21)과 제2 전극(22)의 경사진 측면에서 종지한다. 이에 따라, 접촉 전극(26)은 상기 노출된 제1 전극(21) 및 제2 전극(22)과 접촉하고, 제1 절연층(51)의 평탄한 상면에서 발광 소자(30)와 원활하게 접촉할 수 있다.
제1 절연층(51)은 제1 전극(21)과 제2 전극(22)을 보호함과 동시에 이들을 상호 절연시킬 수 있다. 또한, 제1 절연층(51) 상에 배치되는 발광 소자(30)가 다른 부재들과 직접 접촉하여 손상되는 것을 방지할 수도 있다.
발광 소자(30)는 제1 절연층(51) 상에 배치될 수 있다. 발광 소자(30)는 제1 전극(21)과 제2 전극(22) 사이의 제1 절연층(51) 상에 적어도 하나 배치될 수 있다. 발광 소자(30)는 비아층(20)에 수평한 방향으로 복수의 층들이 배치될 수 있다. 일 실시예에 따른 표시 장치(1)의 발광 소자(30)는 상기 제1 도전형 반도체(31), 활성층(33), 제2 도전형 반도체(32) 및 전극 물질층(37)이 비아층(20)에 수평한 방향으로 순차적으로 배치될 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않는다. 발광 소자(30)의 복수의 층들이 배치된 순서는 반대방향일 수도 있으며, 경우에 따라서는 발광 소자(30)가 다른 구조를 갖는 경우, 복수의 층들은 비아층(20)에 수직한 방향으로 배치될 수도 있다.
제2 절연층(52)은 발광 소자(30) 상에 부분적으로 배치될 수 있다. 제2 절연층(52)은 발광 소자(30)를 보호함과 동시에 표시 장치(1)의 제조 공정에서 발광 소자(30)를 고정시키는 기능을 수행할 수도 있다. 제2 절연층(52)은 발광 소자(30)의 외면을 감싸도록 배치될 수 있다. 즉, 제2 절연층(52)의 재료 중 일부는 발광 소자(30)의 하면과 제1 절연층(51) 사이에 배치될 수도 있다. 제2 절연층(52)은 평면상 제1 전극 가지부(21B)와 제2 전극 가지부(22B) 사이에서 제2 방향(D2)으로 연장되어 섬형 또는 선형의 형상을 가질 수 있다.
접촉 전극(26)은 각 전극(21, 22) 및 제2 절연층(52) 상에 배치된다. 접촉 전극(26)은 제1 전극(21) 상에 배치되는 제1 접촉 전극(26a)과 제2 전극(22) 상에 배치되는 제2 접촉 전극(26b)을 포함한다. 제1 접촉 전극(26a)과 제2 접촉 전극(26b)은 제2 절연층(52) 상에서 서로 이격되어 배치된다. 이에 따라, 제2 절연층(52)은 제1 접촉 전극(26a)과 제2 접촉 전극(26b)을 상호 절연시킬 수 있다.
제1 접촉 전극(26a)은 적어도 제1 절연층(51)이 패터닝되어 노출된 제1 전극(21) 및 발광 소자(30)의 일 단부와 접촉할 수 있다. 제2 접촉 전극(26b)은 적어도 제1 절연층(51)이 패터닝되어 노출된 제2 전극(22) 및 발광 소자(30)의 타 단부와 접촉할 수 있다. 제1 및 제2 접촉 전극(26a, 26b)은 발광 소자(30)의 양 단부 측면, 예컨대 제1 도전형 반도체(31), 제2 도전형 반도체(32) 또는 전극 물질층(37)에 각각 접촉할 수 있다. 상술한 바와 같이, 제1 절연층(51)은 평탄한 상면을 형성함으로써, 접촉 전극(26)이 발광 소자(30)의 측면에 원활하게 접촉할 수 있다.
접촉 전극(26)은 전도성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, ITO, IZO, ITZO, 알루미늄(Al) 등을 포함할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
패시베이션층(55)은 제2 절연층(52) 및 접촉 전극(26)의 상부에 형성되어, 비아층(20) 상에 배치되는 부재들을 외부 환경에 대하여 보호하는 기능을 할 수 있다.
상술한 제1 절연층(51), 제2 절연층(52) 및 패시베이션층(55) 각각은 무기물 절연성 물질 또는 유기물 절연성 물질을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 제1 절연층(51) 및 패시베이션층(55)은 실리콘 산화물(SiOx), 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산질화물(SiOxNy), 산화 알루미늄(Al2O3), 질화 알루미늄(AlN)등과 같은 물질을 포함할 수 있다. 제2 절연층(52)은 유기물 절연성 물질로 포토레지스트 등을 포함할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
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.
1: 표시 장치
30: 발광 소자
100: 토출량 검사 장치 150: 제1 센싱유닛
300: 잉크젯 헤드 장치 350: 제2 센싱유닛
500: 스테이지 유닛 550: 프로브 유닛
700: 정렬도 검사 장치 750: 제3 센싱유닛
1000: 잉크젯 프린팅 장치
I: 잉크 DP: 쌍극자

Claims (20)

  1. 스테이지를 포함하는 스테이지 유닛;
    상기 스테이지 상에 쌍극자 및 상기 쌍극자가 분산된 용매를 포함하는 잉크를 분사하는 적어도 하나의 잉크젯 헤드를 포함하는 잉크젯 헤드 유닛;
    상기 스테이지 상에 분사된 상기 용매를 제거하는 열처리 장치;
    상기 잉크젯 헤드의 위치를 측정하는 제1 센싱유닛; 및
    상기 스테이지 상에 분사된 상기 쌍극자의 위치를 측정하는 제2 센싱유닛을 포함하는 잉크젯 프린팅 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 잉크젯 헤드는 서로 이격되어 배치된 제1 잉크젯 헤드 및 제2 잉크젯 헤드를 포함하고,
    상기 잉크젯 헤드 유닛은 상기 제1 잉크젯 헤드와 상기 제2 잉크젯 헤드를 이동시키는 적어도 하나의 구동부를 포함하는 잉크젯 프린팅 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 구동부는 상기 잉크젯 헤드를 제1 방향으로 이동시키는 제1 구동부 및 상기 제1 방향과 수직한 방향인 제2 방향으로 이동시키는 제2 구동부를 포함하는 잉크젯 프린팅 장치.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 잉크젯 헤드에서 상기 스테이지 상에 분사된 제1 잉크 및 상기 제2 잉크젯 헤드에서 상기 스테이지 상에 분사된 제2 잉크의 위치를 측정하는 제3 센싱유닛을 더 포함하는 잉크젯 프린팅 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제3 센싱유닛은 상기 제1 잉크 및 상기 제2 잉크의 직경을 측정하는 잉크젯 프린팅 장치.
  6. 제3 항에 있어서,
    상기 제2 센싱유닛은 상기 쌍극자가 연장된 일 방향과 상기 제1 방향이 이루는 예각을 측정하는 잉크젯 프린팅 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제2 센싱유닛은 상기 스테이지 상에 분사된 상기 쌍극자의 단위 면적 당 수를 측정하는 잉크젯 프린팅 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 잉크젯 헤드 유닛, 상기 제2 센싱유닛 및 상기 열처리 장치는 제3 방향을 따라 배치되고, 상기 스테이지 유닛은 상기 제3 방향으로 이동하는 잉크젯 프린팅 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 잉크젯 헤드는 상기 제3 방향에 수직한 제4 방향으로 서로 이격되어 배치되고,
    상기 제1 센싱유닛은 상기 제4 방향으로 이동하는 제1 이동부를 포함하는 잉크젯 프린팅 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 제2 센싱유닛은 상기 제3 방향으로 이동하는 제2 이동부 및 상기 제4 방향으로 이동하는 제3 이동부를 포함하는 잉크젯 프린팅 장치.
  11. 제8 항에 있어서,
    상기 스테이지 유닛은 상기 스테이지 상에 전계를 생성하는 프로브 유닛을 더 포함하는 잉크젯 프린팅 장치.
  12. 대상 기판 상에 쌍극자 및 상기 쌍극자가 분산된 용매를 포함하는 잉크를 분사하는 단계;
    상기 대상 기판 상에 전계를 생성하고 상기 전계에 의해 상기 쌍극자가 상기 대상 기판 상에 배치되는 단계; 및
    상기 용매를 제거하고 상기 대상 기판 상에 배치된 상기 쌍극자의 위치를 측정하는 단계를 포함하는 쌍극자 정렬 방법.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 잉크는 잉크젯 헤드에서 분사되고,
    상기 잉크를 분사하는 단계 전에 상기 대상 기판 상에 분사되는 상기 잉크의 위치를 정렬하는 단계를 더 포함하는 쌍극자 정렬 방법.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 잉크젯 헤드는 제1 헤드 및 제2 헤드를 포함하고,
    상기 분사되는 잉크의 위치를 정렬하는 단계는,
    상기 제1 헤드에서 분사된 잉크와 상기 제2 헤드에서 분사된 잉크의 위치를 측정하는 단계; 및
    상기 측정된 잉크의 위치를 이용하여 상기 제1 헤드 및 상기 제2 헤드의 위치를 정렬하는 단계를 포함하는 쌍극자 정렬 방법.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 대상 기판은 제1 방향으로 연장된 제1 전극 및 제2 전극을 포함하고,
    상기 쌍극자의 위치를 측정하는 단계는,
    상기 쌍극자의 배향 방향을 측정하고 상기 쌍극자의 배향 방향과 상기 제1 방향이 이루는 예각을 측정하는 단계를 포함하는 쌍극자 정렬 방법.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 쌍극자의 위치를 측정하는 단계는 상기 대상 기판 상에 배치된 상기 쌍극자의 단위 면적 당 수를 측정하는 단계를 더 포함하는 쌍극자 정렬 방법.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 대상 기판 상에 배치된 상기 쌍극자의 위치에 대한 기준 설정값을 설정하고, 상기 쌍극자의 위치를 측정하는 단계에서 측정된 상기 예각 및 상기 쌍극자의 단위 면적당 수와 상기 기준 설정값을 비교하는 단계를 더 포함하는 쌍극자 정렬 방법.
  18. 제1 전극 및 제2 전극이 형성된 대상 기판에 발광 소자 및 상기 발광 소자가 분산된 용매를 포함하는 잉크를 분사하는 단계;
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 상에 상기 발광 소자를 배치하고, 상기 대상 기판 상에 분사된 상기 용매를 제거하는 단계; 및
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 상에 배치된 상기 발광 소자의 위치를 측정하는 단계를 포함하는 표시 장치의 제조방법.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 제1 방향으로 연장되고,
    상기 발광 소자의 위치를 측정하는 단계는 상기 발광 소자가 연장된 일 방향과 상기 제1 방향이 이루는 예각을 측정하는 단계를 포함하는 표시 장치의 제조방법.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 대상 기판은 복수의 화소를 포함하고,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극은 상기 각 화소마다 구비되며,
    상기 발광 소자의 위치를 측정하는 단계는 상기 각 화소에 배치된 상기 발광 소자의 수를 측정하는 단계를 포함하는 표시 장치의 제조방법.
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