JP2023011535A - インクジェットプリンティング装置、それを用いたインクプリンティング方法および表示装置の製造方法 - Google Patents

インクジェットプリンティング装置、それを用いたインクプリンティング方法および表示装置の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】インクジェットプリンティング装置、それを用いたインクプリンティング方法および表示装置の製造方法が提供される。【解決手段】インクプリンティング方法は、複数の粒子が分散したインクをインクジェットヘッドから吐出する段階、前記吐出されたインクに互いに異なる波長を有する第1光および第2光を照射して前記インクから出射された第1出射光および第2出射光に対するデータを取得する段階、および前記第1出射光および前記第2出射光に対するデータから前記インク内の前記粒子の濃度を算出し、前記濃度が基準値からの誤差範囲を超えたか否かを確認する判断段階を含み、前記第1光は波長が500nm以下であり、前記第2光は波長が1000nm以上である。【選択図】図1

Description

本発明は、インクジェットプリンティング装置、それを用いたインクプリンティング方法および表示装置の製造方法に関する。
表示装置はマルチメディアの発達につれてその重要性が増大している。これに応じて有機発光表示装置(Organic Light Emitting Display,OLED)、液晶表示装置(Liquid Crystal Display,LCD)などのような様々な種類の表示装置が用いられている。
表示装置の画像を表示する装置として発光素子を含む自発光表示装置がある。自発光表示装置は、発光素子として有機物を発光物質として用いる有機発光表示装置、または無機物を発光物質として用いる無機発光表示装置などがある。
表示装置に含まれる、有機物層を形成したり無機発光ダイオードを配置したりするために、インクジェットプリンティング装置が用いられる。粒子が分散したインクをプリンティングした後、後処理工程を行って前記粒子を特定領域に配置したり、これらが分散した有機物層を形成したりすることができる。
中国特許出願公開第106769721号明細書
インクジェットプリンティング装置を用いて表示装置を製造する際、表示装置の製品完成度を確保するためにプリンティング工程中に吐出されるインクは単位液滴当たりに含まれた粒子の濃度が均一であることが求められる。
本発明が解決しようとする課題は、インクジェットヘッドから吐出される液滴またはインク内粒子の濃度をリアルタイムで測定できるインクジェットプリンティング装置、それを用いたインクプリンティング方法および表示装置の製造方法を提供することにある。
本発明の課題は、以上で言及した課題に制限されず、言及されていないまた他の技術的課題は以下の記載から当業者に明確に理解されることができる。
前記課題を解決するための一実施形態によるインクプリンティング方法は、複数の粒子が分散したインクをインクジェットヘッドから吐出する段階、前記吐出されたインクに互いに異なる波長を有する第1光および第2光を照射して前記インクから出射された第1出射光および第2出射光に対するデータを取得する段階、および、前記第1出射光および前記第2出射光に対するデータから前記インク内の前記粒子の濃度を算出し、前記濃度が基準値からの誤差範囲を超えたか否かを確認する判断段階を含み、前記第1光は波長が500nm以下であり、前記第2光は波長が1000nm以上である。
前記第1出射光は前記インクに照射された前記第1光が散乱した光であり、前記第2出射光は前記インクに照射された前記第2光が屈折した光であり得る。
前記粒子の濃度を算出する段階は、前記第1出射光に対するデータから前記インク内粒子の個数に対するデータを取得する段階、および前記第2出射光に対するデータから前記インクの体積に対するデータを取得する段階を含み得る。
前記判断段階は、前記第1出射光および前記第2出射光データから前記インク内粒子の濃度変化値を算出する段階を含み得る。
前記判断段階の後に、前記濃度が前記基準値から誤差範囲を超えたと判断されると前記インクジェットヘッドに注入される前記インク内の前記粒子の濃度を制御する段階をさらに含み得る。
前記インクジェットヘッドで前記インクを吐出する段階前に、前記基準値を設定する段階をさらに含み得る。
前記基準値は、互いに異なる粒子濃度を有するインクに前記第1光および前記第2光を照射した際に、前記インクから出射された光の正規化された散乱強度、および、前記正規化された散乱強度の標準偏差値を含み、前記第1出射光および前記第2出射光に対するデータを取得する段階は、前記第1出射光および前記第2出射光についての正規化された散乱強度、および前記正規化された散乱強度の標準偏差値を取得する段階を含み、前記判断段階は、前記基準値の前記正規化された散乱強度、および前記標準偏差値と、前記第1出射光および前記第2出射光に対するデータとを比較して、前記インク内粒子の濃度を算出する段階を含み得る。
前記インクは前記インクジェットヘッドから第1方向に吐出され、前記第1光は前記第1方向と垂直な第2方向に照射され、前記第2光は前記第1光が照射された後に照射され得る。
前記第1光が照射されて前記インクから出射された前記第1出射光は、前記インクが吐出される経路に、曲率中心を有し、外面が湾曲した形状を有する反射装置にて反射され得る。
前記インクは、前記インクジェットヘッドから第1方向に吐出され、前記第1光と前記第2光とは互いに異なる方向に照射されて、それぞれ同時に前記インクに照射され得る。
前記課題を解決するための一実施形態によるインクジェットプリンティング装置は、複数の粒子が分散したインクを吐出するインクジェットヘッド、前記吐出されたインクにそれぞれ互いに異なる波長帯の光を照射する第1光照射装置および第2光照射装置、前記第1光照射装置から照射された第1光が前記インクに入射されて散乱した第1散乱光が入射される第1センシング装置、前記第2光照射装置で照射された第2光が前記インクに入射されて散乱した第2散乱光が入射される第2センシング装置、および前記第1センシング装置および前記第2センシング装置に入射された前記第1出射光および前記第2出射光に対するデータが入力されるプロセッサを含み、前記第1光照射装置から照射される前記第1光は波長が500nm以下であり、前記第2光照射装置から照射される前記第2光は波長が1000nm以上である。
前記インクは、前記インクジェットヘッドから第1方向に吐出され、前記第1光照射装置は前記第1光を前記第1方向と垂直な第2方向に照射し得る。
前記第2光照射装置は、前記第1光照射装置から前記第1方向に離隔して配置され、前記第2光を前記第2方向に照射し得る。
前記第1光照射装置と前記第2光照射装置は、それぞれ前記インクが吐出される経路のうちの互いに異なる領域に前記第1光および前記第2光を照射し得る。
前記第1センシング装置は前記インクが吐出される経路を基準として前記第1光照射装置と対向するように配置され、前記第2センシング装置は前記インクが吐出される経路を基準として前記第2光照射装置と対向するように配置され得る。
前記第1光照射装置から離隔して配置されて前記インクが吐出される経路に曲率中心を有し、外面が湾曲した形状を有する第1反射装置をさらに含み、前記第1出射光は前記第1反射装置にて反射されて前記第1センシング装置に入射され得る。
前記第1センシング装置は前記インクが吐出される経路を基準として前記第1反射装置が位置した一側の反対側の他側に配置され得る。
前記第2光照射装置から離隔して配置されて前記インクが吐出される経路に曲率中心を有し、外面が湾曲した形状を有する第2反射装置をさらに含み、前記第2出射光は前記第2反射装置にて反射されて前記第2センシング装置に入射され得る。
前記第2光照射装置は、前記第1光照射装置から前記第1方向に離隔して配置され、前記第2光を前記第1方向および前記第2方向の間の方向に照射し、前記第1光照射装置および前記第2光照射装置はそれぞれ前記吐出されたインクに前記第1光および前記第2光を照射し得る。
前記プロセッサは、互いに異なる前記インク内における前記粒子の濃度に応じた前記第1出射光および前記第2出射光に対するデータが保存され得る。
前記課題を解決するための一実施形態による表示装置の製造方法は、第1領域および第2領域を含む対象基板を準備する段階、前記対象基板の前記第1領域に粒子が分散した第1インクを第1ノズルから吐出する第1インク吐出段階、前記第1ノズルから吐出されたインクに、互いに異なる波長を有する第1光および第2光を照射して、前記第1インクから出射された第1出射光および第2出射光に対するデータを取得する段階、前記第1出射光および前記第2出射光に対するデータから前記第1インク内における前記粒子の濃度を算出し、前記濃度が基準値からの誤差範囲を超えたか否かを確認する判断段階、および前記第1ノズルと異なる第2ノズルから前記粒子が分散した第2インクを吐出する第2インク吐出段階を含む。
前記第1光は波長が500nm以下であり、前記第2光は波長が1000nm以上であり得る。
前記粒子は酸化チタン(TiO)を含み得る。
前記第2インク吐出段階は、前記判断段階にて前記濃度が前記基準値からの誤差範囲を超えたと判断されると、前記第2ノズルから前記第2インクを前記第1領域に吐出し得る。
前記第1領域に吐出された前記第1インクおよび前記第2インクは第1インクパターンを形成し得る。
前記第2インク吐出段階は、前記判断段階にて前記濃度が前記基準値からの誤差範囲を超えていないと判断されると、前記第2ノズルから前記第2インクを前記第2領域に吐出し得る。
前記第1領域に吐出された前記第1インクは第1インクパターンを形成し、前記第2領域に吐出された前記第2インクは前記第1インクパターンと異なる第2インクパターンを形成し得る。
前記第1インク吐出段階にて、前記第1ノズルと異なる第3ノズルから、前記粒子が分散した第3インクが前記第1領域に吐出され得る。
前記第1インク吐出段階にて、前記第1ノズルと異なる第3ノズルから、前記粒子が分散した第3インクが前記第2領域に吐出され得る。
前記第1出射光および第2出射光に対するデータを取得する段階にて、前記第3ノズルで吐出された前記第2インクに前記第1光および前記第2光を照射して、前記第3インクから出射された第3出射光および第4出射光に対するデータを取得し、前記判断段階で、前記第3出射光および前記第4出射光に対するデータから前記第3インク内における前記粒子の濃度を算出し、前記濃度が基準値から誤差範囲を超えたか否かを確認し得る。
その他実施形態の具体的な内容は、詳細な説明および図面に含まれている。
一実施形態によるインクジェットプリンティング装置は、ノズルで吐出されるインクに、互いに異なる波長帯の光をそれぞれ照射して、リアルタイムでインク内の粒子の濃度変化を感知することができる。
一実施形態によるインクプリンティング方法は、前記インクジェットプリンティング装置を用いてインク内の粒子の濃度を感知しながらインクを吐出でき、粒子の濃度変化に対応してインクジェットヘッドに注入されるインクの粒子濃度を制御するか、特定領域に着弾して付着されたインク内の粒子の濃度を制御して、均一な品質の製品を製造することができる。
実施形態による効果は、以上で例示した内容によって制限されず、より一層多様な効果が本明細書内に含まれている。
一実施形態によるインクジェットプリンティング装置の動作を示す概略図である。 一実施形態によるインク濃度測定装置の構成を示す概略図である。 インク内の分散した粒子が照射された光が散乱することを示す概略図(1)である。 インク内の分散した粒子が照射された光が散乱することを示す概略図(2)である。 一実施形態によるインクジェットプリンティング装置の動作を示す概略図である。 他の実施形態によるインクジェットプリンティング装置の動作を示す概略図である。 他の実施形態によるインクジェットプリンティング装置の動作を示す概略図である。 図7のインクジェットプリンティング装置で反射装置によって反射した光が進行することを示す概略図である。 他の実施形態によるインクジェットプリンティング装置の動作を示す概略図である。 他の実施形態によるインクジェットプリンティング装置の動作を示す概略図である。 他の実施形態によるインクジェットプリンティング装置の動作を示す概略図である。 一実施形態によるインクジェットプリンティング装置を用いたインクプリンティング方法を示すフローチャートである。 一実施形態によるインクプリンティング方法を順に示す概略図(1)である。 一実施形態によるインクプリンティング方法を順に示す概略図(2)である。 一実施形態によるインクプリンティング方法を順に示す概略図(3)である。 一実施形態によるインクプリンティング方法を順に示す概略図(4)である。 インクジェットプリンティング装置を用いて測定されたインク内粒子の濃度に応じた出射光データを示すグラフ(1)である。 インクジェットプリンティング装置を用いて測定されたインク内粒子の濃度に応じた出射光データを示すグラフ(2)である。 他の実施形態によるインクジェットプリンティング装置を用いたインクプリンティング方法を示すフローチャートである。 一実施形態によるインクジェットプリンティング装置のインクジェットヘッドに含まれた複数のノズルの配置を示す図である。 図20のインクジェットヘッドに含まれた複数のノズルでインクが吐出されることを示す図である。 一実施形態によるインクプリンティング方法の一部段階の順序を示すフローチャートである。 図22の一段階の順序を示すフローチャートである。 図23の一段階を示す図である。 一実施形態による表示装置の製造方法を示すフローチャートである。 一実施形態によるインクプリンティング方法を用いた表示装置の製造方法を示す断面図(1)である。 一実施形態によるインクプリンティング方法を用いた表示装置の製造方法を示す断面図(2)である。 一実施形態によるインクプリンティング方法を用いた表示装置の製造方法を示す断面図(3)である。 一実施形態によるインクプリンティング方法を用いた表示装置の製造方法を示す断面図(4)である。 一実施形態による表示装置の一部分を示す断面図である。 他の実施形態による表示装置の製造方法を示すフローチャートである。 図31の表示装置の製造方法の一段階を示す断面図(1)である。 図31の表示装置の製造方法の一段階を示す断面図(2)である。
本発明の利点および特徴、並びにこれらを達成する方法は添付する図面と共に詳細に後述している実施形態を参照すると明確になる。しかし、本発明は、以下で開示する実施形態に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態で実現されることができ、本実施形態は、単に本発明の開示を完全にし、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供するものであり、本発明は請求項の範疇によってのみ定義される。
素子(Elements)または層が、他の素子または層の「上(On)」と称される場合は、他の素子のすぐ上に、または、中間に他の層または他の素子が介在する場合をすべて含む。これと同様に、「下(Below)」、「左(Left)」および「右(Right)」と称される場合は他の素子とすぐ隣に介在する場合または中間に他の層または他の素材を介在する場合をすべて含む。明細書全体にわたって同一参照符号は同一構成要素を指すものとする。
第1、第2などが多様な構成要素を叙述するために使われるが、これらの構成要素は、これらの用語によって制限されないのはもちろんのことである。これらの用語は単に一つの構成要素を他の構成要素と区別するために使用する。したがって、以下で言及される第1構成要素は本発明の技術的思想内で第2構成要素であり得るのはもちろんである。
以下、添付された図面を参照して実施形態について説明する。
図1は、一実施形態によるインクジェットプリンティング装置の動作を示す概略図である。図2は、一実施形態によるインク濃度測定装置の構成を示す概略図である。
図1および図2を参照すると、インクジェットプリンティング装置10は、インクジェットヘッドPAおよびインク濃度測定装置100を含む。インクジェットヘッドPAは、複数の粒子(図3の「PT」)が分散したインクDLを、ノズル(図示せず)を介して吐出する。インクジェットヘッドPAから吐出されるインクDLは、プリンティングの対象物体に噴射され、インクDLの材料に応じて、対象物体上に層またはパターンを形成しうる。図面では、インクジェットプリンティング装置10におけるインクDLが吐出されるインクジェットヘッドPAと、インク濃度測定装置100のみが示されているが、インクジェットプリンティング装置10は、インクジェットヘッドPA以外に他の装置をさらに含み得る。
インク濃度測定装置100は、光照射装置110、センシング装置130およびプロセッサ150を含む。インク濃度測定装置100は、光照射装置110およびセンシング装置130を用いて、測定対象のインクDLに対する光データを取得し、前記取得されたデータからインク内粒子の濃度、および濃度変化を感知する。一実施形態によるインク濃度測定装置100は、測定対象のインクDL内に含まれた粒子(図3の「PT」)の個数の変化、およびインクの液滴の体積、速度といったデータを取得し得るのであり、これからインクにおける単位液滴当たりの、分散した粒子の濃度の変化を確認することができる。
一実施形態によるインク濃度測定装置100の測定対象は、複数の粒子PTが分散したインクDLとして、インクジェットヘッドPAから吐出されたインクDLであり得る。例示的な実施形態で、インクジェットヘッドPAは、複数のノズルまたは吐出部を含み、各ノズルからインクDLを同時に吐出する。インクジェットヘッドPAから吐出されたインクDLは、溶媒(図3の「SV」)およびそれに分散した複数の粒子PTを含み得るのであり、吐出されたインクDLは、プリンティングの対象、例えば対象基板上に吐出されて、粒子PTを含む層またはパターンを形成する。インクDLが形成する層またはパターンが、均一な品質を維持するために、プリンティング工程が繰り返される間に、インクジェットヘッドPAから吐出されるインクDLにおける単位液滴当たりの粒子PTの個数または濃度が均一であることが求められる。特に、液体状態のインクDL内に分散した粒子PTは、工程が繰り返されるに伴ってインクDL内で沈殿し、インクジェットヘッドPAから吐出されるインクDLの単位液滴当たり粒子PTの個数が変わり得る。
一実施形態によるインク濃度測定装置100は、インクジェットヘッドPAを含むインクジェットプリンティング装置10に内蔵されて、インクジェットヘッドPAのプリンティング工程が行われる間、インクジェットヘッドPAから吐出されたインクDLにおける単位液滴当たりの粒子PTの個数、またはインクDL内の粒子PTの濃度の変化をリアルタイムで感知する。インク濃度測定装置100は、感知された粒子PTの濃度変化に基づいてインクジェットヘッドPAにフィードバックすることで、インクジェットヘッドPAから吐出されたインクDL内における粒子PTの濃度を均一に維持することができる。
光照射装置110は、インクジェットヘッドPAから吐出されたインクDLに光を照射する。光照射装置110は、インクジェットヘッドPAから吐出されたインクDLが通過する経路に設定された照射領域SAに光Lを照射しうるのであり、照射領域SAを通過するインクDLは光照射装置110で照射された光が入射されうる。光照射装置110は、インクジェットヘッドPAから吐出されたインクDLが通過する経路に光Lを照射できる位置に配置されうる。一例として、インクジェットヘッドPAからインクDLが第1方向DR1に吐出される場合、光照射装置110は第1方向DR1と異なる方向に光Lを照射しうる。例えば、光照射装置110は第1方向DR1に垂直な第2方向DR2に光Lを照射できるようにインクDLが吐出される経路から第2方向DR2に離隔して配置されうる。インクジェットヘッドPAではインクDLが吐出されるインクジェットヘッドの第1方向DR1には光照射装置110が配置されず、インクジェットヘッドの下部から第2方向DR2に離隔して配置されうる。ただし、これに制限されず、光照射装置110とインクジェットヘッドPAのインクジェットヘッドとの配置関係は図面に示されたものと異なってもよい。
センシング装置130は、光照射装置110からインクDLに照射された光LがインクDLにより反射、屈折または散乱して出射された光(SL、以下「インクDLで出射された光」)が入射されうる。センシング装置130は、インクDLからの出射光SLの量および強度と散乱強度などを感知しうる。
光照射装置110とセンシング装置130は、インクDLへの光照射や、出射光SLのセンシングに容易な位置に配置されうる。一例として、インクジェットヘッドPAからインクDLが第1方向DR1へと吐出される場合、光照射装置110は第1方向DR1と異なる方向に光Lを照射し得るのであり、センシング装置130は、インクDLが吐出される経路を基準として、光照射装置110とは反対の側に配置され得る。例えば、光照射装置110が、インクDLが吐出される経路から第2方向DR2の一方の側に離隔して配置された場合、センシング装置130は、インクDLが吐出される経路から、第2方向DR2の他方の側に離隔して配置されることにより、光照射装置110とセンシング装置130は互いに対向するのでありうる。図面では、光照射装置110とセンシング装置130とが、インクDLの吐出経路を基準として、互いに逆方向に配置されたことが例示しているが、これに制限されない。いくつかの実施形態で、インク濃度測定装置100は、インクDLから出射光SLを特定方向に反射したり集光したりすることができる装置をさらに含み得るのであり、この場合、センシング装置130の配置は変わってもよい。
光照射装置110から照射された光Lは、インクDLを通過しながらインクDLに分散した粒子PTによって散乱または屈折しうる。インクDLに入射された光Lの散乱強度は、インクDL内における分散した粒子PTの量または濃度に応じて変わりうる。光照射装置110から一定の強度または波長帯の光Lを照射する場合、センシング装置130にてセンシングされる出射光SLの強度および散乱強度は、インクDL内に分散した粒子の個数または濃度に応じて変わりうる。
図3および図4は、インク内の分散した粒子が、照射された光を散乱することを示す概略図である。図3と図4は、それぞれ、光照射装置110から照射された光LがインクDLにより散乱することを示している。図3に示されたインクDLは、分散した粒子PTの個数が、図4に示されたインクDLより小さい場合を例示している。
図3および図4を参照すると、インクジェットヘッドPAから吐出されるインクDLは、溶液またはコロイド(Colloid)状態であり得る。インクDLは、溶媒SV、および溶媒SVに分散した複数の粒子PTを含み得る。一実施形態で、溶媒SVは、アセトン、水、アルコール、トルエン、プロピレングリコール(Propylene glycol,PG)またはプロピレングリコールメチルアセテート(Propylene glycol methyl acetate,PGMA)、トリエチレングリコールモノブチルエーテル(Triethylene glycol monobutyl ether,TGBE)、ジエチレングリコールモノフェニルエーテル(Diethylene glycol monophenyl ether,DGPE)、アミド系溶媒、カルボニル系溶媒、ジエチレングリコールジベンゾエート(Diethylene glycol dibenzoate)、トリカルボニル系溶媒、トリエチルシトレート(Triethyl citrate)、フタレート系溶媒、フタル酸ベンジルブチル(Benzyl butyl phthalate)、ビス(2-エチルヘキシル)フタレート(Bis(2-ethlyhexyl) phthalate)、ビス(2-エチルヘキシル)イソフタレート(Bis(2-ethylhexyl) isophthalate)、エチルフタリルエチルグリコレート(Ethyl phthalyl ethyl glycolate)などであり得るがこれに制限されない。複数の粒子PTは、無機粒子、または有機粒子として量子ドット、散乱体または無機物半導体粒子であり得る。インクDLに分散して吐出される粒子PTの種類は、インクジェットヘッドPAを用いて形成しようとする層、またはパターンの種類によって変わる。例示的な実施形態で、インクジェットプリンティング装置10がインクDLに分散させて吐出する粒子PTは、酸化チタン(TiO)、酸化ジルコニウム(ZrO)、酸化アルミニウム(Al)、酸化インジウム(In)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化スズ(SnO)、アクリル系樹脂またはウレタン系樹脂などといった散乱体、IV族系ナノ結晶、II-VI族系化合物ナノ結晶、III-V族系化合物ナノ結晶、IV-VI族系ナノ結晶またはこれらの組み合わせなどといった量子ドット物質であり得る。または、粒子PTが無機物半導体粒子の場合、粒子PTは、マイクロメーターないしナノメーターの大きさを有する無機物発光素子として、ガリウム(Gallium,Ga)を含む無機半導体粒子であり得る。
インクDLに分散した粒子PTの種類に関係なく、インクDLに入射されて散乱した光SLの強度または量と散乱強度は、粒子PTの個数または濃度に応じて変わりうる。インクDL内の粒子PTの個数が多くなるほど、インクDLに入射された光Lの散乱強度、および散乱した光SLの強度および散乱強度が増加しうる。インク濃度測定装置100は、プロセッサ150をさらに含むことで、センシング装置130にて取得された光データから、インクDL内における粒子PTの濃度の変化を感知または算出しうる。
プロセッサ150は、センシング装置130に入射された出射光SLに対するデータが入力される。プロセッサ150は、入力された出射光データから、インクDL内の粒子PTの濃度変化を感知する。プロセッサ150は、センシング装置130にて取得された光データから、インクDLで出射された光SLに対するデータを選別するアルゴリズム、前記出射された光SLに対するデータからインクDL内の粒子PTの濃度変化を算出するアルゴリズムを含み得る。例えば、センシング装置130はインクDLで出射された光SLだけでなく、センシング装置130と光照射装置110の配置によって光照射装置110で照射される光Lも入射される。プロセッサ150は光照射装置110で照射される光Lの進行経路、強度、散乱強度などのようなデータに基づいてセンシング装置130に入射された光データのうちインクDLで出射された光SLに対するデータを選別する。インクDLで出射された光SLに対するデータに基づいてインクDL内の粒子PTの濃度変化を感知する。
インク濃度測定装置100を用いて行われる、インクDL内における粒子PTの濃度の測定は、インクジェットヘッドPAからインクDLの吐出工程が行われる間、インクDL内の粒子PTの濃度変化を感知し、インクジェットヘッドPAが吐出するインクDLが、単位液滴当たり均一な個数の粒子PTを含むように維持することに目的がある。前記過程にてセンシング装置130で取得できるデータは、インクDLから出射された光SLの強度および量と散乱強度に対するデータである。インク濃度測定装置100は、前記取得された光データに基づいて、インクDLにおける単位液滴当たりの、粒子PTの個数および濃度に対するデータを抽出または算出するのであり、これから粒子PTの濃度変化が基準値を超えるか否かを判断して、インクジェットヘッドPAを制御するアルゴリズムが行われうる。インク濃度測定装置100で行われる濃度測定方法に係る説明は、他の図面を参照して後述する。
一方、インク濃度測定装置100が感知しようとするインクDL内の粒子PTの変化のデータは、インクジェットヘッドPAから吐出されたインクDLにおける単位液滴当たり粒子PTの個数の変化として、インクDL内における粒子PTの濃度変化のデータであり得る。インクジェットヘッドPAから吐出されるインクDLにおける粒子PTの濃度変化は、1回で吐出されたインクDLの液滴の体積、および、1回で吐出されたインクDL内に含まれた粒子PTの個数に、それぞれ関連しうる。インクジェットヘッドPAに含まれた、配管から流れるインクDLにおける粒子PTが沈殿すると、1回で吐出されるインクDL内の粒子PTの個数が変わりうる。また、インクジェットヘッドPAからインクDLが吐出されるノズルに異物が生じて、1回で吐出されるインクDLの体積が変わる場合は、単位時間当たりに吐出された粒子PTの個数も変わりうる。このような変化は、インクジェットヘッドPAから1回で吐出されるインクDL内の粒子PTの濃度変化をもたらし、これによってインクジェットヘッドPAを用いて形成する層またはパターンの品質が均一でない。インク濃度測定装置100は、インクジェットヘッドPAから1回で吐出されるインクDL内における粒子PTの濃度変化をリアルタイムで感知してインクジェットヘッドPAにフィードバックする。
一実施形態によるインク濃度測定装置100は、複数の光照射装置110および複数のセンシング装置130を含むことで、これらが、インクDLに対する、互いに異なるデータを取得する。インク濃度測定装置100は、インクジェットヘッドPAから1回で吐出されるインクDLの体積および速度と、インクDL内に含まれた粒子PTの個数に関係するデータとにより、インクDLの単位液滴当たりの粒子PTの濃度変化を感知し、これをインクジェットヘッドPAにフィードバックする。
図5は、一実施形態によるインクジェットプリンティング装置の動作を示す概略図である。
図5を参照すると、一実施形態によるインク濃度測定装置100は、互いに異なる光L1,L2を照射する複数の光照射装置(110;111,113)と、各光照射装置111,113から照射された光L1,L2がインクDLを通り抜けて出射された光SL1,SL2をそれぞれセンシングする複数のセンシング装置(130;131,133)とを含み得る。互いに異なる、光照射装置110及びセンシング装置130の組み合わせは、それぞれ、インクジェットヘッドPAから吐出されるインクDLから、互いに異なるデータを取得する。
一実施形態によれば、光照射装置110は、互いに異なる波長帯の光を照射する第1光照射装置111および第2光照射装置113を含み得る。センシング装置130は、第1光照射装置111から照射されて、インクDLから出射された第1出射光SL1が入射される第1センシング装置131、および、第2光照射装置113から照射されて、インクDLから出射された第2出射光SL2が入射される第2センシング装置133を含み得る。第1光照射装置111と第1センシング装置131は、一対をなして、インクDL内に分散した粒子PTの個数に関連するデータを取得し、第2光照射装置113と第2センシング装置133とは一対をなして1回で吐出されたインクDLの体積、および速度と関連するデータを取得しうる。
前述したように、第1光照射装置111および第2光照射装置113は、それぞれ、インクジェットヘッドPAからインクDLが吐出される第1方向DR1と異なる方向に光L1,L2を照射できるように配置されうる。例えば、第1光照射装置111及び第2光照射装置113は、それぞれ、インクジェットヘッドPAから吐出されたインクDLが通過する経路から、第2方向DR2の一方の側に離隔して配置されうる。第1光照射装置111及び第2光照射装置113は、それぞれ、インクDLが吐出される経路に設定された照射領域SA1,SA2に、第2方向DR2へと光L1,L2を照射しうる。第1光照射装置111及び第2光照射装置113は、インクDLが吐出される経路から同じ方向の一方の側に配置されて、第1方向DR1に並んで配置されるが、これに制限されない。第1光照射装置111と第2光照射装置113は互いに並ばないように配置されたり、いくつかの実施形態で、インクDLが吐出される経路を基準として互いに反対側に配置されることもありうる。
図面では、第1光照射装置111が、第2光照射装置113の第1方向DR1の一方の側に離隔して配置されることによって、第2光照射装置113よりもインクジェットヘッドPAに、より隣接して配置されたことが例示されている。インクDLが吐出される領域に設定される照射領域SA1,SA2のうちの、第1光照射装置111の第1光L1が照射される第1照射領域SA1は、第2光照射装置113の第2光L2が照射される第2照射領域SA2よりも、インクジェットヘッドPAに、より隣接して位置し得る。ただし、これに制限されず、いくつかの実施形態では、第2光照射装置113が第1光照射装置111よりもインクジェットヘッドPAにより隣接して配置されてもよい。
複数のセンシング装置130は、インクDLで出射された光SL1,SL2が入射され得る位置に配置される。例えば、インクジェットヘッドPAからインクDLが第1方向DR1に吐出され、第1光照射装置111および第2光照射装置113の場合、第2方向DR2に光L1,L2を照射し、センシング装置130をインクDLが吐出される経路を基準として、光照射装置110とは反対の側に配置される。第1センシング装置131は、第1光照射装置111から第2方向DR2に離隔して、インクDLが吐出される経路の反対側に配置されうるのであり、第2センシング装置133は、第2光照射装置113から第2方向DR2に離隔して、インクDLが吐出される経路の反対側に配置されうる。第1光照射装置111及び第2光照射装置113は、それぞれ、第1センシング装置131および第2センシング装置133と、第2方向DR2に対向しうる。
一実施形態によれば、第1光照射装置111と第2光照射装置113とは、互いに異なる波長帯の光を照射しうる。例えば、第1光照射装置111は波長が500nm以下の短い短波長帯の第1光L1を照射し、第2光照射装置113は波長が1000nm以上の長い長波長帯の第2光L2を照射するのでありうる。インクDLに照射される光L1,L2は、インクDLおよびインクDL内の粒子PTにより、屈折または散乱してセンシング装置130に入射されうる。光L1,L2の波長が短いほど、粒子PTによって、より多く散乱されうるので、波長が短い短波長帯の第1光L1は、インクDL内の粒子PTの個数変化を測定するのに有利である。反面、長波長帯の第2光L2は、吐出されたインクDLの大きさ、および体積と速度を測定するのに有利である。いくつかの実施形態で、第1光照射装置111が照射する第1光L1は、インクDLに入射される第1入射光であり、第1光L1がインクDLから出射された第1出射光SL1は、インクDLから散乱した光であり得る。第2光照射装置113が照射する第2光L2はインクDLに入射される第2入射光であり、第2光L2がインクDLから出射された第2出射光SL2は、インクDLにより屈折した光であり得る。インク濃度測定装置100は、互いに異なる波長帯の光L1,L2を放出する第1光照射装置111および第2光照射装置113を含むことで、インクジェットヘッドPAから吐出されたインクDLの大きさ、体積および速度に関連するデータと、インクDL内の粒子PTの個数に関連するデータとをそれぞれ取得しうる。
第1センシング装置131は、第1光照射装置111から照射された第1光L1が、インクDLにより散乱した第1出射光SL1が入射され、これからインクDL内の粒子PTの個数と関連するデータを取得しうる。第1光L1に対して第1出射光SL1の強度および散乱強度が強いほど、インクDL内の粒子PTの個数が多く、第1出射光SL1の強度および散乱強度が小さいほど、インクDL内の粒子PTの個数が少ないのでありうる。第2センシング装置133は、第2光照射装置113から照射された第2光L2がインクDLにより屈折した、第2出射光SL2が入射され、これからインクDLの大きさおよび体積と速度に関連するデータを取得しうる。
インク濃度測定装置100のプロセッサ150は、第1センシング装置131および第2センシング装置133にて取得された出射光SL1,SL2に対するデータに基づいて、インクDL内の粒子PTの濃度変化を感知する。第1センシング装置131と第2センシング装置133にて取得される出射光SL1,SL2に対するデータは、光の強さ、散乱強度、および光が入射される方向などに対するデータであり得る。プロセッサ150は、インクジェットヘッドPAからインクDLを吐出する工程が行われる際、各吐出工程ごとに、インクDLに光を照射して取得されるデータを処理して、初期値、または既設定値と対比したその差を計算して、インクDL内の粒子PTの濃度を算出しうる。
例えば、インクジェットヘッドPAの最初の吐出工程で吐出されたインクDLの大きさ、体積および速度並びに粒子PTの個数と関連するデータとして、インクDL内の粒子PTの濃度と関連するデータが設定されると、プロセッサ150は、各吐出工程ごとに変わるインクDLの大きさ、体積および速度と粒子PTの個数と関連するデータからインクDL内の粒子PTの濃度変化量に対するデータを算出しうる。またはインクジェットヘッドPAのプリンティング工程にて1回で吐出されるインクDLに必要な大きさ、体積および速度と粒子PTの個数と関連する数値がプロセッサ150に保存された場合、プロセッサ150は各吐出工程ごとに取得されたインクDLに関するデータを保存されたデータと比較してインクDL内の粒子PTの濃度に対するデータを算出する。これに係る、より詳しい説明は、他の図面を参照して後述する。
一実施形態によるインクジェットプリンティング装置10は、インクジェットヘッドPAから吐出されるインクDL内の粒子PTの濃度をリアルタイムで感知するインク濃度測定装置100を含むことで、繰り返されるプリンティング工程中のインクDL内の粒子PTの濃度を均一に維持しうる。インクジェットプリンティング装置10を用いて粒子PTを含む層またはパターンを形成する場合、プリンティング工程で形成される製品は、前記層およびパターンの品質を均一に維持できる利点がある。
図6は、他の実施形態によるインクジェットプリンティング装置の動作を示す概略図である。
図6を参照すると、一実施形態によるインクジェットプリンティング装置10は、第2光照射装置113および第2センシング装置133が、第1光照射装置111および第1センシング装置131よりも、インクジェットヘッドPAに隣接して配置されうる。インクジェットヘッドPAの第1方向DR1にインクDLが吐出されて、インクDLの吐出経路には、光照射装置110が光L1,L2を照射する照射領域SA1,SA2が位置するが、本実施形態は、第2照射領域SA2が第1照射領域SA1よりインクジェットヘッドPAに隣接して位置しうる。インクジェットプリンティング装置10のインク濃度測定装置100は、第1光照射装置111および第2光照射装置113を含むことで、互いに異なる波長帯の光L1,L2を照射して、インクDLに対する多様なデータを取得できるのであれば、これらの相対的な配置は特に制限しない。本実施形態は、第2光照射装置113および第2センシング装置133と、第1光照射装置111および第1センシング装置131との、相対的な配置が異なることを除いては、図5の実施形態と同一である。
インクジェットプリンティング装置10は、第2光照射装置113および第2センシング装置133が、インクジェットヘッドPAに、より隣接して配置されることにより、インク濃度測定装置100にて、吐出されたインクDLの大きさ、体積および速度と関連するデータをさらに容易に取得できる利点がある。インクDLがインクジェットヘッドPAから吐出された後に、プリンティングの対象物体または対象基板上に着弾して付着される間、外部の他の要因によってインクDL液滴の物理的特性が変わることもありうる。第1光照射装置111および第1センシング装置131にて取得できる、インクDL内の粒子PTの個数と関連するデータは、インクDL液滴の物理的特性とは関係なく、インクジェットヘッドPAで吐出された後にはほとんど一定でありうる。したがって、インクジェットプリンティング装置10は、インクジェットヘッドPAから吐出された直後に、インクDLの大きさ、体積および速度に対するデータの第2出射光SL2を取得できるように、第2光照射装置113および第2センシング装置133が、インクジェットヘッドPAに、より隣接するように配置されうる。
図7は、他の実施形態によるインクジェットプリンティング装置の動作を示す概略図である。図8は、図7のインクジェットプリンティング装置で反射装置によって反射した光が進行することを示す概略図である。
図8および図7を参照すると、一実施形態によるインクジェットプリンティング装置10は、インク濃度測定装置100が、光照射装置110から照射されてインクDLから出射された光SLを特定領域に集光できる反射装置190をさらに含み得る。
反射装置190は、外面が湾曲した半円形状を有し、インクジェットヘッドPAから吐出されたインクDLが通過する吐出経路を囲みうる。インクジェットヘッドPAから吐出されたインクDLは、反射装置190の曲率中心を通過するように吐出され、光照射装置110から照射された光Lは、インクDLにて散乱または屈折して出射された光SLとして反射装置190に入射される。反射装置190は、反射率が高い材料を含んでインクDLで出射された光SLを入射された方向の逆方向に反射しうる。
反射装置190は、インクDLから出射された光SLを反射できる位置に配置される。例えば、光照射装置110がインクDLの吐出経路から第2方向DR2に離隔して配置された実施形態で、反射装置190は、インクDLの吐出経路を基準として、光照射装置110の反対側に向かうように湾曲して形成されうる。反射装置190は、曲率中心がインクDLの吐出経路に置かれるように配置され、インクDLの吐出経路を基準として、光照射装置110が配置された方向とは逆の方向に膨らんだ形状を有することができる。光照射装置110から照射されてインクDLから出射された光SLは、反射装置190の凹んだ内側に向かうように進行しうる。
また、出射された光SLは、反射装置190から光照射装置110が配置された方向に向かって反射され得る。図1および図5の実施形態とは異なり、出射された光SLが向かう方向が、光照射装置110が配置された側へと向かうので、一実施形態によるセンシング装置130は、インクDLの吐出経路を基準として光照射装置110と同じ側に配置されうる。反射装置190は、インクDLから出射された光SLを光照射装置110が配置された部分に設定された任意の領域、例えば感知領域SSに向かって反射しうるのであり、センシング装置130は感知領域SSに入射する光SLをセンシングしうる。光照射装置110とセンシング装置130とは、第2方向DR2に互いに対向せず、インクDLの吐出経路から見て一方の側に並んで配置されうる。
反射装置190は、光照射装置110でから照射される光Lと、インクDLから出射された光SLとを感知領域SSに反射できるため、光の集光効果を誘導することができる。センシング装置130は、反射装置190により反射した光が向かう感知領域SSに入射される光のみをセンシングして、インクDLにより出射された光SLに対するデータを取得する。インクジェットプリンティング装置10のインク濃度測定装置100は、反射装置190をさらに含むことで、センシング装置130にて取得するデータの正確度および精密性を向上させ得る利点がある。
図9および図10は、他の実施形態によるインクジェットプリンティング装置の動作を示す概略図である。
図9および図10を参照すると、一実施形態によるインクジェットプリンティング装置10は、インク濃度測定装置100が少なくとも一つの反射装置(190;191,193)を含むことで、第1センシング装置131および第2センシング装置133にて取得するデータの正確度および精密性を向上させることができる。
図9の実施形態は、インク濃度測定装置100が一つの反射装置190を含むことで、第1光照射装置111と対向するように配置されうる。第1光照射装置111と反射装置190とは、互いに第2方向DR2に対向して向かい合うように配置されるのであり、第1センシング装置131は、第1光照射装置111と第2方向DR2にて対向せず、インクDLの吐出経路から一方の側に並んで配置される。反面、第2光照射装置113と第2センシング装置133とは、図6の実施形態と同様に、互いに第2方向DR2に対向するように配置される。
図10の実施形態は、インク濃度測定装置100が第1反射装置191および第2反射装置193を含み得る。第1反射装置191は、第1光照射装置111と対向するように配置されるのであり、第2反射装置193は、第2光照射装置113と対向するように配置される。第1センシング装置131は、第1光照射装置111と第2方向DR2にて対向せず、インクDLの吐出経路から見て一方の側に並んで配置される。第2センシング装置133は、第2光照射装置113と第2方向DR2にて対向せず、インクDLの吐出経路から見て一方の側に並んで配置されうる。
図11は、他の実施形態によるインクジェットプリンティング装置の動作を示す概略図である。
図11を参照すると、一実施形態によるインクジェットプリンティング装置10は、第1光照射装置111および第2光照射装置113が、それぞれ同じ照射領域SAに、光L1,L2を照射する。第1光照射装置111と第2光照射装置113とが、互いに異なる方向に向かうように光L1,L2を照射する場合、これらが同じ照射領域SAに向かって光を照射しても、互いに異なるセンシング装置131,133は、それぞれ他の出射光SL1,SL2をセンシングする。いずれか一つの光照射装置110が、他の光照射装置110の光進行経路を迂回して光を照射すると、互いに異なる光照射装置111,113は同じ領域に位置したインクDLに同時に光を照射し、互いに異なるセンシング装置131,133は、出射光SL1,SL2データを個別に取得する。
例えば、インクDLがインクジェットヘッドPAから吐出されて任意の照射領域SAに位置するとき、第1光照射装置111は第2方向DR2に第1光L1を照射する。第2方向DR2に照射された第1光L1は、インクDLにて散乱して反射装置190に向かう。第1センシング装置131は、反射装置190にて反射した第1出射光SL1が感知領域(図示せず)に入射されると、これらをセンシングする。第1センシング装置131は、インクDLの吐出経路の一方の側(一側)にて、第1光照射装置111と並んで配置される。第1光照射装置111で照射された第1光L1は、短波長のレーザー光であり得るのであり、第1センシング装置131にて取得された第1出射光SL1に対するデータは、インクDL内の粒子PTの個数と関連するデータであり得る。
図5の実施形態とは異なり、インクDLが、インクジェットヘッドPAから吐出されて任意の照射領域SAに位置する時に、第2光照射装置113は、第1方向DR1と第2方向DR2との間の方向に第2光L2を照射し得る。第2光照射装置113から照射された第2光L2は、反射装置190に向かわず、第2光照射装置113と対向するように配置された第2センシング装置133に向かう。
第2光照射装置113が第1光照射装置111から第1方向DR1に離隔して配置されており、第1光照射装置111の第2方向DR2に位置した照射領域SAに第2光L2を照射する場合、第2光L2は、第1光照射装置111の下側(第1方向DR1の他側)から反射装置190の上側(第1方向DR1の一側)に向かう。第2センシング装置133は、照射領域SAを基準として、第2光照射装置113と対向するように配置されており、反射装置190の上側(第1方向DR1の一側)に配置される。照射領域SAに向かう第2光L2は、反射装置190に向かわず、第2センシング装置133に向かう。第2光照射装置113から照射された第2光L2は、長波長のレーザー光であり得るのであり、第2センシング装置133にて取得された第2出射光SL2に対するデータは、インクDLの大きさ、体積および速度と関連するデータであり得る。
第1光照射装置111は、反射装置190に向かって第1光L1を照射することにより、第1光照射装置111と第1センシング装置131とは、インクDLの吐出経路の一側にて並んで配置される。反面、第2光照射装置113は、反射装置190に向かわないように、斜線方向に第2光L2を照射することにより、第2光照射装置113と第2センシング装置133はインクDLの吐出経路を基準として反対側に配置されて対向する。本実施形態によるインクジェットプリンティング装置10は、互いに異なる光照射装置111,113が同じ照射領域SAに置かれたインクDLに、同時に光L1,L2を照射して出射光SL1,SL2データを収得する。光照射装置111,113とセンシング装置131,133とは、それに対応した配置を有する。
以下、他の図面をさらに参照してインクジェットプリンティング装置10を用いたインクプリンティング方法について説明する。
図12は、一実施形態によるインクジェットプリンティング装置を用いたインクプリンティング方法を示すフローチャートである。
図12を参照すると、一実施形態によるインクジェットプリンティング装置10を用いたインクプリンティング方法は、インクジェットヘッドPAからインクDLを吐出する段階(S10)、吐出されたインクDLに光L1,L2を照射して出射光SL1,SL2データを収得する段階(S20)、および、インクDL内の粒子PTの濃度が基準値を超えたか否かを判断(S30)する段階を含み得る。インク濃度測定装置100にて、プロセッサ150が、インクDL内の粒子PTの濃度変化、および、濃度を感知し、基準値を超えたか否かに応じて、インクジェットヘッドPAからインクDLを吐出してプリンティング工程を行うか(S10)、インクジェットヘッドPAに、濃度変化をフィードバックして、吐出されるインクDL内の粒子PTの濃度を制御(S40)する段階を含み得る。
インクジェットプリンティング装置10は、プリンティングの対象製品、例えば対象基板上に粒子PTを含む層またはパターンを形成する工程にて、インクジェットプリンティング工程を行うのに用いられる。インクジェットプリンティング装置10は、粒子PTが分散したインクDLをインクジェットヘッドPAから前記対象基板上に吐出し得るのであり、対象基板上に着弾して付着されたインクDLは、後処理工程が行われて、粒子PTを含む層またはパターンを形成する。
一実施形態によるインクプリンティング方法は、粒子PTを含む層またはパターンを形成するためのプリンティング工程のうち、インクDLに含まれた粒子PTの濃度変化を感知したりまたは濃度を測定したりする段階を含み得る。上述した実施形態のように、インク濃度測定装置100を含むインクジェットプリンティング装置10は、インクジェットヘッドPAから吐出されるインクDLの液滴および粒子PTの変化を測定して、インクDL内の粒子PTの濃度を感知し得るのであり、これをインクジェットヘッドPAにフィードバックして、吐出されるインクDL内の粒子PTの濃度を均一に維持することができる。以下、他の図面をさらに参照して、インクジェットプリンティング装置10を活用したインクプリンティング方法について説明する。
図13ないし図16は、一実施形態によるインクプリンティング方法を順に示す概略図である。図13ないし図16は、図9のインクジェットプリンティング装置10を用いたインクプリンティング方法を順に示している。
先に、図13を参照すると、インクジェットプリンティング装置10のインクジェットヘッドPAからインクDLを吐出(S10)する。前述したようにインクDLは、溶媒SVと、溶媒SVに分散した複数の粒子PTとを含み得る。図面に示していないが、インクDLは、インクジェットプリンティング装置10に含まれたインク貯蔵部などに収容され、配管を介してインクジェットヘッドPAに注入される。インクDLは、インクジェットヘッドPAに含まれた複数のノズルを介して吐出され、プリンティングの対象物体である対象基板(図示せず)上に噴射されうる。
インクDLは、インクジェットヘッドPAから第1方向DR1に吐出される。インクDLは、インクジェットヘッドPAから吐出されて、インク濃度測定装置100における光照射装置(110;111,113)の光が照射される、照射領域SA1,SA2を経て対象基板上に噴射されうる。
次に、図14を参照すると、インクジェットヘッドPAから吐出されたインクDLが第1照射領域SA1を通過する際、第1光照射装置111が第1照射領域SA1に第1光L1を照射し、第1センシング装置131は、インクDLにて散乱した第1出射光SL1に対するデータを収得(S20)しうる。インクジェットプリンティング装置10におけるインク濃度測定装置100が、第1光照射装置111と対向する一つの反射装置190を含む実施形態にて、インクDLは、反射装置190の曲率中心を通過するように吐出され、第1光照射装置111は、インクDLが第1照射領域SA1に位置する時に、第1光L1を照射しうる。
いくつかの実施形態にて、反射装置190の曲率中心は、第1照射領域SA1と重なり、インクDLが反射装置190の曲率中心に置かれる時に、第1光L1が照射されうる。第1光照射装置111から照射された第1光L1は、インクDLにより散乱して、第1出射光SL1として反射装置190に向かいうる。反射装置190は第1出射光SL1を反射し、第1センシング装置131は、反射装置190にて反射した第1出射光SL1をセンシングしうる。
第1センシング装置131がセンシングした第1出射光SL1データは、インクDL内の粒子PTの個数と関連するデータであり得る。インクDL内の粒子PTの個数が多い場合に、第1出射光SL1の強度および散乱強度が大きくなり、インクDL内の粒子PTの個数が少ない場合に、第1出射光SL1の強度および散乱強度が小さいのでありうる。
次に、図15を参照すると、インクジェットヘッドPAから吐出されたインクDLが第2照射領域SA2を通過する時に、第2光照射装置113が第2照射領域SA2に第2光L2を照射し、第2センシング装置133は、インクDLにて屈折した第2出射光SL2に対するデータを収得(S20)しうる。インクジェットプリンティング装置10のインク濃度測定装置100中、第2光照射装置113と第2センシング装置133とが対向するように配置された実施形態において、第2照射領域SA2に照射された第2光L2は、インクDLにより屈折して第2出射光SL2として、第2センシング装置133に入射される。第2センシング装置133は、第2出射光SL2をセンシングしてインクDLの大きさ、体積および速度に対するデータを取得しうる。
次に、図16を参照すると、インク濃度測定装置100のプロセッサ150は、センシング装置130にて取得された出射光SL1,SL2データから、インクDL内の粒子PTの濃度を感知し、インクDL内の粒子PTの濃度が基準値を超えたか否かを判断(S30)する。プロセッサ150は、第1センシング装置131にて取得された第1出射光SL1データから、インクDL内における粒子PTの個数の変化量を計算し、第2センシング装置133にて取得された第2出射光SL2データから、インクジェットヘッドPAより吐出されたインクDLの大きさおよび体積を計算し、これから粒子PTの濃度変化量および濃度を算出しうる。
一実施形態によれば、プロセッサ150にて算出した粒子PTの濃度変化量は、センシング装置130にて取得された出射光SL1,SL2データを、各プリンティング工程で取得されたデータと比較して算出しうるのであり、粒子PTの濃度は、プリンティング工程の前にプロセッサ150に保存された、基準値との比較により算出された値であり得る。プロセッサ150には、インクDL内の粒子PTの濃度が、プリンティング工程に必要な範囲内であるならば、該当インクDLに光L1,L2が照射された時に現れる出射光SL1,SL2のデータが保存される。インクDLのプリンティング工程が行われることにより、プロセッサ150は、センシング装置130から取得される出射光SL1,SL2データを、既に保存された基準値データと同じ形式でフィルタリングし、これを相互に比較する方式により、インクDL内の粒子PTの濃度が、基準値からの誤差範囲を超えたか否かを判断(S30)しうる。
図17および図18は、インクジェットプリンティング装置を用いて測定されたインク内粒子の濃度に応じた出射光データを示すグラフである。
図17および図18は、光照射装置110から照射された光L1,L2が、インクDLにて散乱または屈折して、出射光SL1,SL2としてセンシング装置130に入射される際における、インクDL内の粒子PTの濃度に応じた出射光SL1,SL2の強度を正規化(Normalized)して示すグラフである。図17のグラフで、Y軸座標の「Normalized Scattering Intensity」(正規化散乱強度)は、短波長光の第1光L1が照射された際における、第1出射光SL1の散乱強度を正規化して示している。第1出射光SL1の正規化された強度が「1.0」に近い数値を示すならば、インクDLにより散乱された程度が小さい光であり、第1出射光SL1の正規化された強度が「1.0」から遠い数値を示すならば、インクDLにより散乱された程度が大きい光であることが分かる。
図18は、図17の第1出射光SL1の正規化された強度に対する標準偏差(Standard deviation)値を計算して示している。図18にて、標準偏差値が大きいということは、インクDLによる散乱の強度が大きいことを意味し、標準偏差値が小さいということは、インクDLによる散乱の強度が小さいことを意味しうる。
図17および図18を参照すると、インクDL内の粒子PTの濃度が増加するほど、第1出射光SL1の正規化された強度が「1.0」から遠くなった数値を示す光が、多く検出されるということが分かる。逆に、インクDL内の粒子PTの濃度が減少するほど、第1出射光SL1の正規化された強度が「1.0」に近い数値を示す光が、多く検出されるということが分かる。また、インクDL内の粒子PTの濃度が減少するほど、散乱した光の正規化された強度が有する標準偏差値が小さいのであり、インクDL内の粒子PTの濃度が増加するほど、散乱光の正規化された強度が有する標準偏差値が大きいことが分かる。
インクジェットプリンティング装置10のインク濃度測定装置100に含まれたプロセッサ150には、インクDL内の粒子PTの濃度に応じた出射光データが保存される。例えば、インクジェットプリンティング装置10のインクジェットヘッドPAから吐出されるインクDLが、4wt%の粒子PT濃度である場合が基準値になると、プロセッサ150には、図17および図18のようなデータとして、インクDLの粒子PT濃度が4wt%であるデータ値が保存されているのでありうる。
インクのプリンティング工程を行うことにより、第1センシング装置131および第2センシング装置133にて取得される出射光SL1,SL2データは、プロセッサ150にて、図17および図18のように、散乱光の正規化された強度、およびその標準偏差値を含み得る。第1センシング装置131では、短波長光による第1出射光SL1データとして、粒子PTの個数に対するデータが取得されるのであり、これは第2センシング装置133にて長波長光による第2出射光SL2データのインクDLの体積に対するデータでもって補償されうる。単にインクDLの体積および大きさを無視して、第1出射光SL1によるデータだけで基準値データと比較する場合、インクDLの単位液滴当たりの体積変化に応じた変化量を考慮しないため、誤差範囲の判断においてエラーが発生し得る。そのため、プロセッサ150は、第1センシング装置131および第2センシング装置133にてそれぞれ取得されたデータを、総合的にフィルタリングして出射光SL1,SL2の強度およびその標準偏差値を算出しうる。
次に、プロセッサ150は、出射光データから算出された値を、保存された基準値と比較して、誤差範囲を超えたか否かを判断する。ここで、プロセッサ150に保存された基準値は、インクジェットプリンティング装置10を用いるユーザーが設定する値であり得る。ただし、これに制限されず、前記基準値は、インクジェットプリンティング装置10がプリンティング工程を繰り返して学習する設定値であり得る。
一実施形態によれば、プロセッサ150には、インクDL内の粒子PTの濃度に対する基準値のデータに加え、誤差範囲に対するデータ値がさらに保存されうる。プロセッサ150に保存される基準値データは、インクDLによる出射光データとして、散乱光の正規化された強度に対するデータ(図17)、および、正規化された強度の標準偏差値(図18)であり得るのであり、プロセッサ150には、各データを基準とした誤差範囲が保存されうる。プロセッサ150には、インクDL内の粒子PTの濃度に応じた出射光の正規化された強度および標準偏差値が、一つ以上のデータとして保存されうる。例えば、プロセッサ150は、基準値になる4wt%濃度のインクDLに対するデータに加え、これからの誤差範囲内にあるデータ、および、誤差範囲以外のデータとしての1wt%、2wt%、3wt%、5wt%、および6wt%などに対するデータがさらに保存されうる。
図面を参照して例示した場合以外にも、プロセッサ150には多数のデータ値が保存されうる。そのため、プロセッサ150は、プリンティング工程中に算出された値を、基準値と、誤差範囲のみについて比較する場合よりも、他の濃度範囲のデータ値との比較により、該当工程で吐出されたインクDL内の粒子PTの濃度をより正確に算出することができる。
プロセッサ150が、出射光データから算出された値と、保存された基準値および追加データとを比較した際、算出された値が基準値に対して誤差範囲を超えたと判断されると、プロセッサ150は、インクジェットヘッドPAに該当結果をフィードバックしてインクDL内の粒子PTの濃度を制御(S40)しうる。例えば、プロセッサ150により出射光データから算出された値が基準値に対して低い粒子PT濃度を示す場合、プロセッサ150は、インクジェットヘッドPAに、インクDL内の粒子PTの濃度を高めるためのフィードバックを与えうる。逆に、プロセッサ150により出射光データから算出された値が基準値に対して高い粒子PT濃度を示す場合、プロセッサ150は、インクジェットヘッドPAに、インクDL内の粒子PTの濃度を低くするためのフィードバックを与えうる。または、プロセッサ150が出射光データから算出された値が、基準値に対して誤差範囲内であると判断される場合、インクDL内の粒子PTの濃度を調節せず、プリンティング工程を繰り返しうる。
以上の過程により、インクジェットプリンティング装置10を活用したインクプリンティング方法を行うことができる。一実施形態によるインクジェットプリンティング装置10は、インク濃度測定装置100を含むことで、プリンティング工程が行われる間に、インクDL内の粒子PTの濃度変化量をリアルタイムで算出および感知することができる。インクジェットプリンティング装置10は、リアルタイムで感知された変化量をインクジェットヘッドPAにフィードバックして、プリンティング工程によって形成される製品の品質を均一に維持できる利点がある。
一方、上述した実施形態は、インクジェットプリンティング装置10のインク濃度測定装置100が、ユーザーが設定した基準値データをプロセッサ150に保存する過程を経るのでありうる。ただし、これに制限されず、インクジェットプリンティング装置10を用いたインクプリンティング方法は、対象製品上にインクDLをプリンティングする前に、プロセッサ150に、インクDL内の粒子PTの濃度に対する初期値を保存する段階をさらに含み得る。
図19は、他の実施形態によるインクジェットプリンティング装置を用いたインクプリンティング方法を示すフローチャートである。
図19を参照すると、一実施形態によるインクプリンティング方法は、対象製品上にインクDLをプリンティングする段階(S10~S40)より前に行われる段階として、プロセッサ150に、初期値データを保存する段階(S0)をさらに含み得る。初期値データを保存する段階(S0)は、インクジェットヘッドPAから粒子PTが分散したインクDLを吐出する段階(S1)、吐出されたインクDLに光L1,L2を照射して出射光SL1,SL2データを収得する段階(S2)、および、インクDL内の粒子PTの濃度初期値を設定する段階(S3)を含み得る。図面では、初期値データを保存する段階(S0)が1回行われることとして示されているが、これに制限されない。初期値データを保存する段階(S0)は、少なくとも1回行われうるのであり、本段階は、インクジェットプリンティング装置10の製品仕様に応じて、数回繰り返して行われることもありうる。本実施形態は、別途の基準値をプロセッサ150に保存せずに、インクジェットプリンティング装置10の試運転による初期値を保存する段階を含み得る。粒子PTが分散されたインクDLを吐出する段階(S1)と、吐出されたインクDLに光L1,L2を照射して出射光SL1,SL2データを収得する段階(S2)とは、実質的に、図12ないし図18を参照して上述した内容と同様である。これに係る詳しい説明は省略する。
粒子PTが分散したインクDLが製造される場合、これを別途の試料として製作して出射光データ生成のための実験を経ずとも、インクジェットプリンティング装置10を活用して、プロセッサ150に保存される初期値を設定することができる。そのため、該当インクジェットプリンティング装置10が有する仕様に合う初期値が設定されうるのであり、図12の実施形態のように、別途の基準値データを保存することより、さらに正確に粒子PTの濃度を感知できるという利点がある。
プロセッサ150は、初期値データを保存する段階(S0)が完了したと判断される場合、図12の実施形態のように対象製品上にインクDLを吐出し、それぞれのプリンティング工程ごとに、インクDL内の粒子PTの濃度が保存された初期値からの誤差範囲を超えたか否かを判断する。プロセッサ150で判断された結果によってインクジェットヘッドPAは、インクDLの吐出を繰り返すか、インクジェットヘッドPAに注入されるインクDL内の粒子PTの濃度を制御する段階(S40)が行われうる。
なお、以上の実施形態では、インクジェットヘッドPAが一つのノズルからインクDLが吐出されることとして例示しているが、これに制限されない。インクジェットヘッドPAは、複数のノズル(図20の「NZ」)を含むことで、複数のインクDLを同時に吐出することができる。インクジェットヘッドPAの複数のノズルNZから吐出されたインクDLのうちの一部のインクDLは、互いに同じ領域に着弾して付着され得るのであり、互いに異なる複数のノズルNZから吐出されたインクDLが、一定の領域内で一つの層またはパターンを形成しうる。一実施形態によるインクジェットプリンティング装置10は、それぞれのノズルNZごとに吐出されるインクDLにおける単位液滴当たりの粒子PTの個数または濃度を感知できるだけでなく、複数のノズルNZから吐出された複数のインクDLに含まれた、粒子PTの全体の個数が変わることや、他のノズルNZから吐出されたインクDLに含まれた粒子PTとの個数の差も感知することができる。
図20は、一実施形態によるインクジェットプリンティング装置のインクジェットヘッドに含まれた複数のノズルの配置を示す図である。図21は、図20のインクジェットヘッドに含まれた複数のノズルからインクが吐出されることを示す図である。図20は、インクジェットヘッドPAのうちの複数のノズルNZが形成された一面を見た平面図を示している。
図20および図21を参照すると、インクジェットプリンティング装置10のインクジェットヘッドPAは、一方向に延びた形状を有し、前記一方向および他方向に配列された複数のノズルNZを含み得る。複数のノズルNZは、インクジェットヘッドPAのベース部の一面に、例えばベース部の下面に配置されうる。複数のノズルNZは、インクジェットヘッドPAの下面から部分的に突出した形状を有するが、これに制限されない。例えば、複数のノズルNZは、インクジェットヘッドPAのベース部の下面を貫いて、インクジェットヘッドPAの内部に配置された配管(図示せず)と連結される。
複数のノズルNZは、インクジェットヘッドPAが延びた一方向、および前記一方向に垂直な他方向に配列されうる。複数のノズルNZは、前記一方向に配列された列が1列または2以上の列に配列されうる。一つのインクジェットヘッドPAでは複数のノズルNZから複数のインクDLが同時に吐出され、互いに異なるノズルNZから吐出されたインクDLは、プリンティングの対象となる対象基板SUBに形成された、互いに異なる領域JA1,JA2,JA3,…JAnに、それぞれ着弾して付着される。
例えば、インクジェットヘッドPAに配置された複数のノズルNZは、対象基板SUBに形成された複数の領域JA1,JA2,JA3,…JAnに、それぞれインクDLを吐出する複数のノズルグループNG1,NG2,NG3,…NGnに区分されうる。各ノズルグループNG1,NG2,NG3,…NGnは、一つ以上のノズルNZで構成され、一つ以上のノズルNZから同時に吐出されたインクDLは、それぞれ対象基板SUBの一定領域JA1,JA2,JA3,…JAn内に共に着弾して付着される。
インクジェットヘッドPAの第1ノズルグループNG1に属する複数のノズルNZは、対象基板SUBの第1領域JA1にインクDLを吐出しうる。第2ノズルグループNG2に属する複数のノズルNZは対象基板SUBの第2領域JA2にインクDLを吐出し、第3ノズルグループNG3および第nノズルグループNGnに属する複数のノズルNZは、それぞれ、対象基板SUBの第3領域JA3および第n領域JAnにインクDLを吐出しうる。複数のノズルNZが、互いに異なるノズルグループNG1,NG2,NG3,…NGnに区分されたことから、それぞれのノズルNZが配置された位置、および、吐出されたインクDLが対象基板SUB上に着弾して付着された領域JA1,JA2,JA3,…JAnによって区分されうる。ただし、これに制限されず、インクジェットプリンティング装置10のインクジェットヘッドPAにて、既に設定された条件に応じてそれぞれのノズルNZが、互いに異なるノズルグループNG1,NG2,NG3,…NGnに区分されることもありうる。
複数のノズルNZが、いずれか一つの領域JA1,JA2,JA3,…JAnに同時にインクDLを吐出する場合、対象基板SUB上にインクDLが着弾して付着されることで形成される層またはパターンの品質は、それぞれのノズルNZごとに吐出されたインクDL内における粒子PTの濃度を均一に維持して達成できるが、各ノズルグループNG1,NG2,NG3,…NGnに属する複数のノズルNZから同時に吐出された複数のインクDLに含まれた粒子PTの全体の個数を均一に維持して達成することもできる。例えば、対象基板SUBの第1領域JA1に着弾して付着されたインクDLが形成する層またはパターンの品質は、第1ノズルグループNG1に属するノズルNZから吐出されたインクDLに含まれた粒子PTの全体の個数を均一に維持して達成することができる。図面に示していないが、上述した実施形態と同様に、インクジェットヘッドPAから吐出された複数のインクDLは、インク濃度測定装置100およびその動作によって、インクDL内の粒子PTの個数または濃度が一定に維持されうる。一実施形態によれば、インクジェットプリンティング装置10は、インク濃度測定装置100が各ノズルグループNG1,NG2,NG3,…NGnから吐出されるインクDL全体における粒子PTの濃度変化、または他のノズルグループNG1,NG2,NG3,…NGnから吐出されたインクDL内の粒子PTの濃度変化を感知し、これをフィードバックしうる。
図22は、一実施形態によるインクプリンティング方法の一部段階の順序を示すフローチャートである。図22は、図12および図19のインクプリンティング方法のうち、インクDL内における粒子PTの濃度が基準値を超えたか否かを判断する段階(S30)にて行われる段階をより詳細に示している。
図22を参照すると、一実施形態によるインクプリンティング方法は、インクDL内の粒子PTの濃度が基準値を超えたか否かを判断する段階(S30)で、複数の出射光データのうちの同じグループNG1,NG2,NG3,…NGnに属するノズルNZから吐出されたインクDLの出射光データを分類(S31)する段階、複数の出射光データから各インクDL内の粒子PTの濃度を算出(S32)し、同じグループNG1,NG2,NG3,…NGnに属するノズルNZから吐出されたインクDL内の粒子PT個数の合算データを算出(S33)する段階、および、前記合算データに基づいてインクDL内の粒子PTの濃度が誤差範囲を超えたか否かを判断(S34)する段階が行われうる。本実施形態はインクDLそれぞれの粒子PT濃度を感知する前記実施形態とは異なり、複数のノズルNZを含むノズルグループNG1,NG2,NG3,…NGnから吐出されたインクDLの全体における粒子PTの個数の変化を感知する点で、上述した実施形態とは差がある。
複数のノズルNZからインクDLが吐出されると、インクジェットプリンティング装置10のインク濃度測定装置100は、光照射装置110およびセンシング装置130により各インクDLから出射光データを収得しうる。これは、上述した実施形態を参照して説明した内容と同様である。光照射装置110からインクDLにそれぞれ光を照射すると、センシング装置130は、インクDLにて散乱または屈折した光に対するデータを取得する。
次に、インク濃度測定装置100のプロセッサ150は、センシング装置130にて取得された、それぞれのインクDLに対する複数の出射光データを、同じノズルグループNG1,NG2,NG3,…NGnに属するノズルNZから吐出されたインクDLの出射光データに分類(S31)する。例えば、第1ノズルグループNG1に属するノズルNZから吐出されたインクDLに対するデータは第1ノズルグループNG1の出射光データに分類され、第2ノズルグループNG2に属するノズルNZから吐出されたインクDLに対するデータは第2ノズルグループNG2の出射光データに分類されうる。他のノズルグループNG1,NG2,NG3,…NGnに属するノズルNZから吐出されたインクDLに対するデータも、それぞれ互いに異なるノズルグループNG1,NG2,NG3,…NGnの出射光データに分類される。同じグループに分類された出射光データは、他のノズルNZから吐出されたインクDLに対するデータと共に、該当ノズルグループNG1,NG2,NG3,…NGnに属するノズルNZから吐出された全体のインクDLに対するデータとして考慮されうる。
次に、複数の出射光データのそれぞれからインクDL内の粒子PTの濃度を算出(S32)し、同じグループに属する出射光データから、同じノズルグループNG1,NG2,NG3,…NGnに属するノズルNZより吐出されたインクDL内の粒子PTの個数の合算データを算出(S33)する。本段階では、各ノズルNZから吐出されたインクDLのそれぞれに対する粒子濃度でなく、同じノズルグループNG1,NG2,NG3,…NGnのノズルNZから吐出されたインクDLの全体に対する粒子濃度についてのデータを算出する。例えば、第1ノズルグループNG1に属する複数のノズルNZから吐出されたインクDLの粒子PTの濃度に加え、各インクDLの粒子PTの濃度を合算して、第1ノズルグループNG1から同時に吐出されたインクDLの全体における粒子PTの濃度または個数が算出されうる。第1ノズルグループNG1より吐出されたインクDLからの第1合算データが算出され、第2ノズルグループNG2より吐出されたインクDLからの第2合算データが算出されうる。他のノズルグループNG1,NG2,NG3,…NGnに対しても、それぞれ同一に同時に吐出されたインクDLの全体における第n合算データが算出されうる。前記第n合算データは、インクDL内の粒子PTの濃度の基準データになりうる。
前述したように、最終的に同じノズルグループNG1,NG2,NG3,…NGnに属するノズルNZから吐出されたインクDLが、対象基板SUB上に、粒子PTを含む層またはパターンを形成するので、前記層またはパターンは、一つのインクDL内の粒子PTの濃度よりも、いずれか一つのノズルグループNG1,NG2,NG3,…NGnに属するノズルNZから吐出されたインクDLの全体における粒子PTの濃度に応じて、品質が変わりうる。それぞれのノズルNZごとに吐出されたインクDL内における粒子PTの濃度の変化があっても、同じノズルグループNG1,NG2,NG3,…NGnに属するノズルNZが吐出したインクDLの全体における粒子PTの濃度または個数の変化がない場合は、該当ノズルグループNG1,NG2,NG3,…NGnのノズルNZから吐出されたインクDLが形成する層またはパターンは、均一な品質を維持することができる。
一実施形態によれば、インクプリンティング装置は、同じノズルグループNG1,NG2,NG3,…NGnのノズルNZから吐出されたインクDLに対する出射光データの合算データに基づいて、インクDL内の粒子PTの濃度が誤差範囲を超えたか否かを判断(S34)しうる。各ノズルNZから吐出されたインクDLにおける粒子PTの個数または濃度の変化があっても、同じノズルグループNG1,NG2,NG3,…NGnに属する他のノズルNZにて発生した粒子PTの個数または濃度の変化によって、同じノズルグループNG1,NG2,NG3,…NGnから吐出されたインクDLの濃度に変化がないこともありうる。この場合、該当プリンティング工程で吐出されたインクDLは、基準値内の範囲で粒子PTが吐出されたものであるから、インクDL内の粒子PTの個数を制御せずに同一の工程が繰り返されうる。
逆に、それぞれのインクDLにて発生した粒子PTの個数または濃度の変化が基準値内の範囲に属しても、同じノズルグループNG1,NG2,NG3,…NGnにて吐出されたインクDLの全体における粒子PTの個数または濃度の変化が基準値を超えたならば、次の工程ではインクDL内の粒子PTの濃度が制御されうる。一実施形態によれば、インクジェットプリンティング装置10のインク濃度測定装置100にて、プロセッサ150は、それぞれのインクDLの単位液滴当たりの粒子PTの個数または濃度に対する基準値以外に、同じノズルグループNG1,NG2,NG3,…NGnから吐出されたインクDLの全体における粒子PTの個数または濃度に対する基準値が、さらに保存されうる。プリンティング工程にて、プロセッサ150は、吐出されたインクDLのそれぞれに対する粒子PTの濃度変化に加え、同じノズルグループNG1,NG2,NG3,…NGnから吐出されたインクDLの全体に対する粒子PTの濃度変化を算出しうる。そのため、一実施形態によるインクジェットプリンティング装置10は、プリンティング工程が行われる対象基板SUBにおけるそれぞれの領域JA1,JA2,JA3,…JAnごとに、インクDLが吐出される際、複数のノズルNZからインクDLを同時に吐出して、それぞれの領域JA1,JA2,JA3,…JAnに形成される層またはパターンの品質を均一に維持することができる。
なお、複数の領域JA1,JA2,JA3,…JAnを含む対象基板SUBは、1回のインクプリンティング工程によって各領域JA1,JA2,JA3,…JAnに形成される層またはパターンが、互いに同じ粒子PTの個数を有するが、これに制限されない。例えば、第1ノズルグループNG1および第2ノズルグループNG2から吐出されたインクDLが、対象基板SUBの第1領域JA1および第2領域JA2で層またはパターンを形成すると、第1領域JA1に形成された層と、第2領域JA2に形成された層とが互いに実質的に同じ個数の粒子PTを含み得るのであり、また、そうでないこともありうる。これは、対象基板SUB上に形成される層またはパターンの設計条件によって変わりうる。1回のプリンティング工程で、それぞれの領域JA1,JA2,JA3,…JAnの位置に関係なく、それぞれ同じ層またはパターンが形成されるべきだとすれば、互いに異なるノズルグループNG1,NG2,NG3,…NGnから吐出されたインクDL内における粒子PTの個数または濃度が、互いに均一に維持されなければならない。逆に、1回のプリンティング工程で、それぞれの領域JA1,JA2,JA3,…JAnの位置によって互いに異なる層またはパターンが形成されるべきだとすれば、互いに異なるノズルグループNG1,NG2,NG3,…NGnから吐出されたインクDL内の粒子PTの個数または濃度は、個別に、均一に維持されなければならない。
一実施形態によるインクプリンティング方法は、インクプリンティング工程が行われる対象基板SUBに形成される層またはパターンの設計値に応じて、インクDL内の粒子PTの濃度が誤差範囲を超えたか否かを判断(S34)する段階の方式が異なってもよい。
図23は、図22の一段階の順序を示すフローチャートである。図23は、図22の合算データに基づいて、インクDL内の粒子PTの濃度が誤差範囲を超えたか否かを判断(S34)する段階をより具体的に示している。
図22に関連して図23を参照すると、インクプリンティング工程が行われる対象基板SUBが1回のプリンティング工程でそれぞれの領域JA1,JA2,JA3,…JAnの位置に関係なくそれぞれ同じ層またはパターンが形成される実施形態で、インクDL内の粒子PTの濃度が誤差範囲を超えたか否かを判断(S34)する段階は、互いに異なるノズルグループNG1,NG2,NG3,…NGnのノズルNZから吐出されたインクDL内の粒子PTの個数が、互いに同一であるか否かを判断(S341)する段階、および、いずれか一つのノズルグループNG1,NG2,NG3,…NGnのノズルNZから吐出されたインクDL内の粒子PTの個数が、基準値から誤差範囲を超えたか否かを判断(S342)する段階を含み得る。
複数のノズルグループNG1,NG2,NG3,…NGnのそれぞれから吐出されたインクDLが、基準値から誤差範囲を超えたか否かを判断する以前に、互いに異なるノズルグループNG1,NG2,NG3,…NGnから吐出されたインクDLに対するデータを互いに比較して、どのノズルグループNG1,NG2,NG3,…NGnから吐出されたインクDLが、他のデータ値を有するかを判断しうる。1回のプリンティング工程でそれぞれの領域JA1,JA2,JA3,…JAnの位置に関係なく、それぞれ同じ層またはパターンが形成されなければならないので、互いに異なるノズルグループNG1,NG2,NG3,…NGnからインクDLが吐出されても、これらのインクDL内の粒子PTの個数または濃度は、互いに同一であることが求められる。
例えば、第1ノズルグループNG1、第2ノズルグループNG2および第3ノズルグループNG3から吐出されたインクDLに対する第1合算データ、第2合算データ、および第3合算データを互いに比較して、これらのうちの互いに異なる合算データを有するノズルグループNG1,NG2,NG3,…NGnを選別しうる。第1ノズルグループNG1が第2ノズルグループNG2および第3ノズルグループNG3と異なるデータ値を有する場合、以後の段階で第1ノズルグループNG1のノズルNZから吐出されたインクDL内の粒子PTの個数が、基準値からの誤差範囲を超えたか否かを判断(S342)する。第1ノズルグループNG1から吐出されたインクDLについての第1合算データが、基準値からの誤差範囲を超えた場合、第1ノズルグループNG1のノズルから吐出されるインクDL内の粒子PTの濃度または個数を制御(S40)する。反面、第1ノズルグループNG1から吐出されたインクDLについての第1合算データが、基準値からの誤差範囲を超えていない場合、第2ノズルグループNG2、および第3ノズルグループNG3を含めて、第1ノズルグループNG1とは異なる合算データ値を有するノズルグループNG1,NG2,NG3,…NGnのノズルから吐出されるインクDL内の粒子PTの濃度または個数を制御(S40)する。
第1ノズルグループNG1、第2ノズルグループNG2および第3ノズルグループNG3から吐出されたインクDLに対する合算データを互いに比較した際、これらが実質的に互いに同じである、または誤差範囲内のデータ値を有するとしても、以後の段階でいずれか一つのノズルグループNG1,NG2,NG3,…NGnのノズルNZから吐出されたインクDL内の粒子PTの個数が、基準値からの誤差範囲を超えたか否かを判断(S342)する。第1ノズルグループNG1の吐出されたインクDLのデータが基準値からの誤差範囲を超えていない場合、インクDL内の粒子PTの個数を制御せずに、プリンティング工程を繰り返し、前記データが基準値からの誤差範囲を超えた場合、複数のノズルグループNG1,NG2,NG3,…NGnの全体におけるインクDL内の粒子PTの個数を制御(S40)し、プリンティング工程を行いうる。この場合、インクジェットプリンティング装置10のインク濃度測定装置100にて、プロセッサ150には、複数のノズルグループNG1,NG2,NG3,…NGnに対する基準値が、同じ値で保存されうる。互いに異なるノズルグループNG1,NG2,NG3,…NGnが、同じ粒子PTの個数を吐出しなければならないため、プロセッサ150に保存された基準値は、ノズルグループNG1,NG2,NG3,…NGnに関係なく同一に適用されうる。
反面、インクプリンティング工程が行われる対象基板SUBが1回のプリンティング工程で各領域JA1,JA2,JA3,…JAnの位置に応じて互いに異なる、同じ層またはパターンが形成される実施形態にて、インクDL内の粒子PTの濃度が誤差範囲を超えたか否かを判断(S34)する段階は、各ノズルグループNG1,NG2,NG3,…NGnのノズルNZから吐出されたインクDL内における粒子PTの個数が、互いに異なる基準値からの誤差範囲を超えたか否か判断(S343)しうる。
1回のプリンティング工程にて、それぞれの領域JA1,JA2,JA3,…JAnの位置に応じて、互いに異なる層またはパターンが形成されなければならないので、互いに異なるノズルグループNG1,NG2,NG3,…NGnからインクDLが吐出されると、インクDL内の粒子PTの個数または濃度は、それぞれ既に設定された互いに異なる基準値によって制御されることが求められる。
図24は図23の一段階を示す図である。
図22および図23に関連して図24を参照すると、対象基板SUBの互いに異なる領域JA1,JA2,JA3,…JAnに、それぞれ吐出されるインク(DL;DL1,DL2,DL3)は、互いに異なる粒子PTの個数を有することができる。例えば、第1領域JA1には第1ノズルグループNG1のノズルNZが第1インクDL1を吐出し、第2領域JA2には第2ノズルグループNG2のノズルNZが第2インクDL2を吐出する。このように、第3領域JA3および第n領域JAnには、それぞれ第3ノズルグループNG3および第nノズルグループNGnのノズルNZが、第3インクDL3または他のインクDLを吐出する。第1インクDL1、第2インクDL2および第3インクDL3は、それぞれ単位液滴当たりの他の個数または濃度の粒子PTを含むように設定される。また、互いに異なるノズルグループNG1,NG2,NG3,…NGnから吐出されたインクDL全体における粒子PTの個数または濃度は、互いに異なってもよい。
第1ノズルグループNG1、第2ノズルグループNG2および第3ノズルグループNG3から吐出されたインクDLに対する合算データが算出されると、これらをそれぞれ互いに異なる基準値と比較して、誤差範囲を超えたか否かを判断(S343)する。第1ノズルグループNG1から吐出された第1インクDL1については、合算データが第1基準値に基づいて誤差範囲を超えたか否かを判断し、第2ノズルグループNG2から吐出された第2インクDL2については、合算データが第2基準値に基づいて誤差範囲を超えたか否かを判断する。他のノズルグループNG1,NG2,NG3,…NGnの場合にも、それぞれ互いに異なる基準値に基づいて、誤差範囲を超えたか否かを判断する。それぞれのノズルグループNG1,NG2,NG3,…NGnのデータに基づいて、基準値と比較した結果、いくつかのノズルグループNG1,NG2,NG3,…NGnのインクDLが誤差範囲を超えた場合、該当ノズルグループNG1,NG2,NG3,…NGnから吐出されるインクDL内の粒子PTの個数を制御(S40)しうる。
この場合、インクジェットプリンティング装置10のインク濃度測定装置100にて、プロセッサ150には、複数のノズルグループNG1,NG2,NG3,…NGnに対する基準値が、それぞれ互いに異なるか、または少なくとも一部は互いに異なる基準値として保存されうる。対象基板SUBの複数の領域JA1,JA2,JA3,…JAnに、それぞれ他の個数の粒子PTを含む層またはパターンが形成される場合、プロセッサ150に保存された基準値の個数は、対象基板SUBの互いに異なる領域JA1,JA2,JA3,…JAnの個数と同一であり得る。反面、対象基板(SUB)の複数の領域JA1,JA2,JA3,…JAnのいくつかは、互いに同じ個数の粒子PTを含む層またはパターンが形成される場合、プロセッサ150に保存される基準値の個数は対象基板SUBの互いに異なる領域JA1,JA2,JA3,…JAnの個数と異なりうる。
一実施形態によるインクジェットプリンティング装置10は、インクジェットヘッドPAが複数のノズルNZを含み、これらが複数のノズルグループNG1,NG2,NG3,…NGnに分類される。そのため、インク濃度測定装置100は、インクDL内の粒子PTの個数または濃度変化を、複数のノズルグループNG1,NG2,NG3,…NGn単位で感知しうる。
一実施形態によるインクジェットプリンティング装置10は、それぞれの領域JA1,JA2,JA3,…JAnごとに他の層またはパターンを含む表示装置(図29の「1000」)を製造するのに活用されうる。表示装置1000は複数の領域JA1,JA2,JA3,…JAnを含み、それぞれの領域JA1,JA2,JA3,…JAnごとに、互いに異なる層またはパターンが形成されるか、複数の領域JA1,JA2,JA3,…JAnの一部は互いに同じ層またはパターンが形成され、少なくとも一部は互いに異なる層またはパターンが形成されうる。以下、他の図面を参照して、インクジェットプリンティング装置10を活用した表示装置1000の製造方法について説明する。
図25は、一実施形態による表示装置の製造方法を示すフローチャートである。図26ないし図29は、一実施形態によるインクプリンティング方法を用いた表示装置の製造方法を示す断面図である。図26ないし図29は、一実施形態による表示装置1000の製造方法のうちの複数のインクパターンJL1,JL2,JL3,…JLnを形成する工程を順に示す図である。
図25ないし図29を参照すると、一実施形態による表示装置1000の製造方法は、対象基板SUBを準備する段階(S101)、インクジェットヘッドPAから対象基板SUBの互いに異なる領域JA1,JA2,JA3,…JAnにそれぞれインクDLを吐出する段階(S102)、吐出されたインクDLに光L1,L2を照射して出射光SL1,SL2のデータを収得する段階(S103)、および、インクDL内の粒子PTの濃度が基準値を超えたか否かを判断(S104)する段階を含み得る。インク濃度測定装置100でプロセッサ150が、インクDL内の粒子PTの濃度変化を感知して、基準値を超えたか否かに応じて、インクジェットヘッドPAからインクDLを吐出してプリンティング工程を行うか(S102)、インクジェットヘッドPAに濃度変化をフィードバックして、吐出されるインクDL内における粒子PTの濃度を制御(S105)する段階を含み得る。表示装置1000の製造方法において、インクDLを吐出(S102)し、出射光データを収得(S103)し、および、これに基づいて基準値からの誤差範囲を超えたか否かを判断(S104)する段階は、図12ないし図16を参照して、上述した内容と実質的に同一である。また、インクプリンティング工程が、複数の領域JA1,JA2,JA3,…JAnを含む対象基板SUBに行われて、表示装置1000を製造することは図21ないし図24を参照して、上述した内容と実質的に同一である。以下では重複した内容に係る説明は簡略にし、差異点を中心に説明する。
先に、図26に示すように、複数の領域JA1,JA2,JA3,…JAnを含む、インクプリンティング工程が行われる対象基板SUBを準備(S101)する。表示装置1000は、対象基板SUBおよび対象基板SUB上に形成される複数のインクパターン(図29の「JL1」、「JL2」、「JL3」、「JLn」)を含み得る。例示的な実施形態にて、インクジェットプリンティング装置10を活用して製造される表示装置1000は、動画や静止映像を表示できるすべての電子装置を指す。例えば、表示装置1000は、表示画面を提供するテレビ、ノートパソコン、モニター、広告板、モノのインターネット、モバイルフォン、スマートフォン、タブレットPC(Personal Computer)、電子時計、スマートウォッチ、ウォッチフォン、ヘッドマウントディスプレイ、移動通信端末機、電子手帳、電子ブック、PMP(Portable Multimedia Player)、ナビゲーション、ゲーム機、デジタルカメラ、カムコーダなどであり得る。
表示装置1000は表示画面を提供する表示パネルを含む。表示パネルの例としては、無機発光ダイオード表示パネル、有機発光表示パネル、量子ドット発光表示パネル、プラズマ表示パネル、電界放出表示パネルなどが挙げられる。以下では表示パネルの一例として、無機発光ダイオード表示パネルが適用された場合を例示するが、それに制限されるものではなく、同じ技術的思想を適用できれば他の表示パネルにも適用することができる。
対象基板SUBは、ベース部1001、ベース部1001上に配置された表示層1003、および表示層1003上に配置された絶縁層1004を含み得る。対象基板SUBは絶縁層1004上に区画または割り当てられた複数の領域JA1,JA2,JA3,…JAnを含み、インクジェットプリンティング装置10を用いたプリンティング工程が行われて表示装置1000を形成する。
対象基板SUBの構造について説明すると、ベース部1001は透明な材質からなるベース基板、および前記ベース基板上に配置された回路層を含み得る。前記ベース基板は、ガラス、石英、または高分子樹脂などの絶縁物質からなる。また、ベース基板はリジッド(Rigid)基板であり得るが、ベンディング(Bending)、フォールディング(Folding)、ローリング(Rolling)などが可能なフレキシブル(Flexible)基板であることもあり得る。
前記ベース基板上に配置される前記回路層は、複数のスイッチング素子を含み得る。前記スイッチング素子は、それぞれポリシリコンを含む薄膜トランジスタまたは酸化物半導体を含む薄膜トランジスタであり得る。図面に示していないが、対象基板SUBには前記各スイッチング素子に信号を伝達する複数の信号線(例えば、ゲート線、データ線、電源線など)がさらに配置されてもよい。
表示層1003はベース部1001上に配置され、前記回路層に電気的に接続された複数の発光素子を含み得る。例示的な実施形態で、表示層1003は複数の電極とこれらの間に配置された有機発光層を含み得るのであり、表示装置1000は、有機物を発光物質として含む有機発光表示装置(Organic Light Emitting Display,OLED)であり得る。前記複数の電極は、それぞれベース部1001の回路層と電気的に接続され、前記有機発光層は、前記電極から電気信号の伝達を受けて光を放出する。ただし、これに制限されない。表示装置1000が有機発光表示装置でない実施形態で、前記表示層は、有機発光層でない他の発光層または発光素子を含み得る。また、図面に詳しく示していないが、対象基板SUBはベース部1001および表示層1003に配置された複数の層またはパターンをさらに含み得る。
絶縁層1004は表示層1003上に配置される。絶縁層1004は、表示層1003上に直接配置されてこれらを完全に覆う。ただし、これに制限されず絶縁層1004と表示層1003との間には他の層がさらに配置されることもありうる。
一実施形態にて、絶縁層1004は複数の層からなりうるのであり、絶縁層1004の各層は、無機物絶縁性物質または有機物絶縁性物質を含み得る。例えば、無機物絶縁性物質は、それぞれの層にて、シリコン窒化物、アルミニウム窒化物、ジルコニウム窒化物、チタン窒化物、ハフニウム窒化物、タンタル窒化物、シリコン酸化物、アルミニウム酸化物、チタン酸化物、スズ酸化物、セリウム酸化物、シリコン酸窒化物(SiOxNy)、リチウムフルオリドなどのうち少なくともいずれか一つを含み得る。有機物絶縁性物質はアクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、ポリイソプレン、ビニル系樹脂、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、セルロース系樹脂およびペリレン系樹脂などのうちの少なくともいずれか一つを含み得る。ただし、絶縁層1004の構造および材料は上述したものに制限されず、その積層構造や材料は多様に変えることができる。
対象基板SUBは絶縁層1004上に区画または割り当てられた複数の領域JA1,JA2,JA3,…JAnを含み得るのであり、それぞれの領域JA1,JA2,JA3,…JAnには、インクジェットプリンティング装置10を活用したプリンティング工程により複数のインクパターンJL1,JL2,JL3,…JLnが形成される。各領域JA1,JA2,JA3,…JAnに形成されるインクパターンJL1,JL2,JL3,…JLnは、位置に関係なく互いに同一であるか、または位置に応じて互いに異なってもよい。インクパターンJL1,JL2,JL3,…JLnが位置に関係なく互いに同じである実施形態にて、表示装置1000の製造方法は、図23の実施形態の「S341」段階および「S342」段階により製造できる。またはインクパターンJL1,JL2,JL3,…JLnが位置によって互いに異なるが他は同じである実施形態にて、表示装置1000の製造方法は、図23の実施形態の「S343」段階により製造できる。以下の図面では、表示装置1000の製造が、図23の実施形態の「S341」段階および「S342」段階により行われる場合を例示して説明する。
図27および図28を参照すると、インクジェットヘッドPAから対象基板SUBの互いに異なる領域JA1,JA2,JA3,…JAnにそれぞれインクDLを吐出(S102)し、吐出されたインクDLに光L1,L2を照射して、出射光SL1,SL2データを取得(S103)する。
第1ノズルグループNG1は、第1領域JA1にインクDLを吐出し、第2ノズルグループNG2は第2領域JA2に、第3ノズルグループNG3は第3領域JA3にインクDLを吐出する。対象基板SUB上の複数の領域JA1,JA2,JA3,…JAnにそれぞれ同じインクパターンJL1,JL2,JL3,…JLnが形成される実施形態で、第1ノズルグループNG1、第2ノズルグループNG2、第3ノズルグループNG3および第nノズルグループNGnではそれぞれ同じ濃度の粒子PTを有するインクDLが吐出されるこ。ただし、これとは異なり対象基板SUB上の複数の領域JA1,JA2,JA3,…JAnに互いに異なるインクパターンJL1,JL2,JL3,…JLnが形成される実施形態で、第1ノズルグループNG1、第2ノズルグループNG2、第3ノズルグループNG3および第nノズルグループNGnではそれぞれ互いに異なる濃度の粒子PTを有するインクDLが吐出される。
インクDLはインクジェットヘッドPAで第1方向DR1に吐出される。インクDLはインクジェットヘッドPAから吐出されてインク濃度測定装置100の光照射装置(110;111,113)の光が照射される照射領域SA1,SA2を経て対象基板SUB上に噴射される。インクジェットヘッドPAで吐出されたインクDLが第1照射領域SA1を通過する時、第1光照射装置111が第1照射領域SA1に第1光L1を照射し、第1センシング装置131はインクDLで散乱した第1出射光SL1に対するデータを収得する。インクジェットヘッドPAで吐出されたインクDLが第2照射領域SA2を通過する時、第2光照射装置113が第2照射領域SA2に第2光L2を照射し、第2センシング装置133はインクDLで屈折した第2出射光SL2に対するデータを収得する。これに係る説明は上述した内容と同様である。
インク濃度測定装置100のプロセッサ150はセンシング装置130で取得された出射光SL1,SL2データからインクDL内の粒子PTの濃度変化を感知し得、インクDL内の粒子PTの濃度が基準値を超えたか否かを判断(S104)する。複数の領域JA1,JA2,JA3,…JAnにそれぞれ互いに同じインクパターンJL1,JL2,JL3,…JLnを形成する実施形態で、本段階は図23の「S341」段階および「S342」段階が行われる。複数の領域JA1,JA2,JA3,…JAnにそれぞれ互いに異なるインクパターンJL1,JL2,JL3,…JLnを形成する実施形態で、本段階は図23の「S343」段階が行われる。これに係る詳しい説明は上述した内容と同様であるため省略する。各ノズルグループNG1,NG2,NG3,…NGnで吐出されたインクDLから収得したデータに基づいて、インクDL内の粒子PTの濃度が制御される必要がある場合はこれを制御(S105)し、そうでないない場合はプリンティング工程を繰り返す。
次に、図29を参照すると、以上の工程を行って対象基板SUB上に複数のインクパターンJL1,JL2,JL3,…JLnを形成して表示装置1000を製造することができる。
図30は一実施形態による表示装置の一部分を示す断面図である。
図29に関連して図30を参照すると、一実施形態による表示装置1000は、対象基板SUBおよび対象基板SUB上に配置されてインクジェットプリンティング装置10を用いて形成された複数の波長変換層WLC1,WLC2および透光層LTUを含み得る。また、表示装置1000は各波長変換層WLC1,WLC2および透光層LTUが形成される領域JA1,JA2,JA3,…JAnを区分するバンク層BK、およびバンク層BKと波長変換層WLC1,WLC2および透光層LTUを覆うキャッピング層CAPをさらに含み得る。
バンク層BKは対象基板SUB上で波長変換層WLC1,WLC2および透光層LTUが配置される部分を囲む。バンク層BKは対象基板SUB上で一定の高さを有するように配置される。例示的な実施形態で、バンク層BKは有機絶縁物質を含んで高さが4μm~20μmの範囲を有し、幅が4μm~20μmの範囲を有することができる。ただし、これに制限されない。図面ではバンク層BKの側面が対象基板SUBの上面に垂直な場合が例示されているが、これに制限されない。いくつかの実施形態で、バンク層BKの側面は傾斜または湾曲した形状を有することができる。一例として、バンク層BKは上面の幅が下面の幅より大きな逆テーパー(Taper)形状を有することができる。
波長変換層WLC1,WLC2および透光層LTUはバンク層BKが囲む領域内に配置される。波長変換層WLC1,WLC2および透光層LTUは対象基板SUB上で島状のパターンを形成する。ただし、これに制限されず、波長変換層WLC1,WLC2および透光層LTUはそれぞれ一方向に延びて配置されることによって線状のパターンを形成することもできる。
波長変換層WLC1,WLC2は第1領域JA1に配置された第1波長変換層WLC1、および第2領域JA2に配置された第2波長変換層WLC2を含み得る。透光層LTUは第3領域JA3に配置される。図面では第1波長変換層WLC1、第2波長変換層WLC2、および透光層LTUがそれぞれ一つずつ配置された部分が例示しているが、これに制限されない。表示装置1000は第1波長変換層WLC1、第2波長変換層WLC2、および透光層LTUをそれぞれ複数含み得る。
第1波長変換層WLC1は第1ベース樹脂BS1および第1ベース樹脂BS1内に配置された第1波長変換物質WLS1を含み得る。第2波長変換層WLC2は第2ベース樹脂BS2および第2ベース樹脂BS2内に配置された第2波長変換物質WLS2を含み得る。第1波長変換層WLC1と第2波長変換層WLC2はそれぞれベース樹脂に分散した第1散乱体SCT1および第2散乱体SCT2をさらに含み得る。
透光層LTUは第3ベース樹脂BS3および第3ベース樹脂BS3内に配置された第3散乱体SCT3を含み得る。透光層LTUは発光素子EDで入射される第3色の青色光の波長を維持した状態で透過させる。透光層LTUの第3散乱体SCT3は透光層LTUを介して出射される光の出射経路を調節する役割をすることができる。透光層LTUは波長変換物質を含まなくてもよい。
第1ないし第3散乱体SCT1,SCT2,SCT3はそれぞれ金属酸化物粒子または有機粒子であり得る。これに関する説明は上述した内容と同様である。第1ないし第3ベース樹脂BS1,BS2,BS3は透光性有機物質を含み得る。例えば、第1ないし第3ベース樹脂BS1,BS2,BS3はエポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、カルド系樹脂またはイミド系樹脂などを含んでなる。第1ないし第3ベース樹脂BS1,BS2,BS3はすべて同じ物質からなるが、これに制限されない。
第1波長変換物質WLS1は青色光を赤色光に変換し、第2波長変換物質WLS2は青色光を緑色光に変換する物質であり得る。第1波長変換物質WLS1と第2波長変換物質WLS2は量子ドット、量子ロッド、蛍光体などであり得る。前記量子ドットはIV族系ナノ結晶、II-VI族系化合物ナノ結晶、III-V族系化合物ナノ結晶、IV-VI族系ナノ結晶またはこれらの組み合わせを含み得る。
キャッピング層CAPは波長変換層WLC1,WLC2および透光層LTUおよびバンク層BK上に配置される。キャッピング層CAPは外部から水分または空気などの不純物が浸透して波長変換層WLC1,WLC2および透光層LTUを損傷または汚染させることを防止することができる。キャッピング層CAPは無機物絶縁性物質からなる。
表示装置1000の製造工程で、互いに異なる波長変換層WLC1,WLC2および透光層LTUはそれぞれ互いに異なる物質を含み得る。また、互いに異なる波長変換層WLC1,WLC2および透光層LTUはそれぞれ同じ散乱体SCT1,SCT2,SCT3を含んでも、各層に含まれた散乱体SCT1,SCT2,SCT3の濃度は互いに異なってもよい。例えば、第1波長変換層WLC1の第1散乱体SCT1の濃度は第2波長変換層WLC2の第2散乱体SCT2の濃度と異なってもよく、これらは透光層LTUの第3散乱体SCT3の濃度と異なってもよい。
一実施形態で、インクジェットプリンティング装置10を活用した表示装置1000の製造方法で、互いに異なる波長変換層WLC1,WLC2および透光層LTUがそれぞれ個別のプリンティング工程で行われ得る。この場合、1次プリンティング工程では対象基板SUB上に配置された複数の第1波長変換層WLC1が形成され、2次および3次のプリンティング工程ではそれぞれ第2波長変換層WLC2および透光層LTUが形成される。該当実施形態ではインクジェットヘッドPAの互いに異なるノズルグループNG1,NG2,NG3,…NGnで吐出されるインクDLがそれぞれ同じ波長変換層WLC1,WLC2および透光層LTUを形成するので、図23の「S341」段階および「S342」段階が行われる。1次プリンティング工程ではインクジェットプリンティング装置10が表示装置1000の複数の第1波長変換層WLC1を形成するための基準値が設定されてプリンティング工程が行われる。1次プリンティング工程では互いに異なるノズルグループNG1,NG2,NG3,…NGnがそれぞれ第1波長変換層WLC1を形成するためにインクDLを吐出するため、各ノズルグループNG1,NG2,NG3,…NGnで吐出されたインクDL内の粒子PTの濃度は互いに実質的に均一に維持される。
次に、2次および3次プリンティング工程が行われる時はそれぞれ表示装置1000の複数の第2波長変換層WLC2および複数の透光層LTUを形成するための基準値が設定されてプリンティング工程が行われる。2次および3次プリンティング工程それぞれで設定された基準値は互いに異なってもよいが、これらは複数のノズルグループNG1,NG2,NG3,…NGnに同様に適用することができる。
ただし、これに制限されない。いくつかの実施形態で、インクジェットプリンティング装置10は、1次のプリンティング工程で複数の第1波長変換層WLC1、複数の第2波長変換層WLC2、および複数の透光層LTUを同時に形成するための工程が行われることもできる。該当実施形態ではインクジェットヘッドPAの互いに異なるノズルグループNG1,NG2,NG3,…NGnで吐出されるインクDLがそれぞれ互いに異なる波長変換層WLC1,WLC2および透光層LTUを形成するので、図23の「S343」段階が行われる。プリンティング工程で、インクジェットプリンティング装置10のインクジェットヘッドPAは互いに異なるノズルグループNG1,NG2,NG3,…NGnでそれぞれ表示装置1000の互いに異なる波長変換層WLC1,WLC2および透光層LTUを形成するための基準値が設定されてプリンティング工程が行われる。例えば、第1ノズルグループNG1では第1領域JA1に第1波長変換層WLC1を形成するための第1インクDL1が吐出され、第2ノズルグループNG2では第2領域JA2に第2波長変換層WLC2を形成するための第2インクDL2が吐出され、第3ノズルグループNG3では第3領域JA3に透光層LTUを形成するための第3インクDL3が吐出される。各ノズルグループNG1,NG2,NG3,…NGnで吐出されたインクDL内の粒子PTの濃度は互いに異なる値を有してそれぞれ個別に均一に維持されることができる。
なお、以上の実施形態ではインクDLのプリンティング工程のうちインクDL内の粒子PTの濃度が変わる時、インクジェットヘッドPAに流入するインクDLの粒子PT濃度を調節する場合を説明した。ただし、前述したように、最終的に対象基板SUB上に形成されるインクパターンJL1,JL2,JL3,…JLnは対象基板SUBの各領域JA1,JA2,JA3,…JAnに吐出されたインクDL全体に対する粒子PTの個数に応じて変わってもよい。一実施形態によれば、インクジェットプリンティング装置10を用いた表示装置1000の製造方法は、いずれか一つのノズルNZで吐出されたインクDLが粒子PTの濃度が低い場合、これを補完するために他のノズルNZでインクDLを該当領域に吐出する。すなわち、一実施形態による表示装置1000の製造方法は、互いに異なるインクDLが対象基板SUBの一領域に異なる粒子PTの濃度を有するインクDLを吐出することができる。
図31は、他の実施形態による表示装置の製造方法を示すフローチャートである。図32および図33は、図31の表示装置の製造方法の一段階を示す断面図である。
図31ないし図33を参照すると、一実施形態による表示装置1000の製造方法は、互いに異なる領域JA1,JA2,JA3,…JAnを含む対象基板SUBを準備する段階(S101)、第1ノズルNZ1で対象基板SUBの一領域にインクを吐出する段階(S102)、吐出されたインクDLに光L1,L2を照射して出射光SL1,SL2データを収得する段階(S103)、インクDL内の粒子PTの濃度が基準値を超えたか否かを判断(S104)する段階、および第2ノズルNZ2で該当領域にインクDLを吐出する段階(S105)を含み得る。本実施形態は実質的にS105段階が異なる点で図25の実施形態と差がある。以下、重複した内容は省略して差異点を中心に説明する。
第1ノズルNZ1で第1インクDL1を第1領域JA1に吐出すると、前記インクDLの粒子PT濃度を算出するために第1光L1および第2光L2を照射して出射光データを取得する。本段階に係る説明は上述した内容と同様である。
次に、取得された出射光データに基づいて第1領域JA1に吐出されたインクDL内の粒子PTの濃度が基準値を超えたと判断される場合、第1ノズルNZ1と他の第2ノズルNZ2を介して第1領域JA1に第2インクDL2を吐出する。第1領域JA1には第1ノズルNZ1で吐出された第1インクDL1と第2ノズルNZ2で吐出された第2インクDL2が混合される。第1インクDL1の粒子PT濃度が基準値から外れた値を有している場合、これをインクジェットプリンティング装置10のインク濃度測定装置100がセンシングして第1ノズルNZ1と異なる第2ノズルNZ2で補完する。第2ノズルNZ2は第1インクDL1が吐出された第1領域JA1に第2インクDL2を吐出する。
図面に示していないが、第2ノズルNZ2は第1ノズルNZ1で第1領域JA1に第1インクDL1を吐出する間、第1領域JA1以外の第2領域JA2に第2インクDL2を吐出する。第2インクDL2が吐出される時、第1インクDL1と同一に第1光L1および第2光L2を照射して第2インクDL2に対する出射光データが取得される。第1インクDL1に対する出射光データか、ら第1インクDL1の粒子PT濃度が低いことがセンシングされると、インク濃度測定装置100は第1領域JA1により必要な粒子PT濃度を有しているインクDLを吐出するノズルNZを見つける。第2インクDL2が第1ノズルNZ1で吐出された第1インクDL1に不足した分の粒子PT濃度を有している場合、第1インクDL1が吐出された後、第2ノズルNZ2を用いて第1領域JA1にインクをさらに吐出する。第1インクDL1と第2インクDL2は互いに異なる工程で吐出されたが、同じ領域(例えば第1領域JA1)に吐出されて一つのインクパターンJL1,JL2,JL3,…JLnを形成する。インクジェットプリンティング装置10は一定領域に吐出されるインクDL内の粒子PTの濃度をリアルタイムでセンシングし、ノズルNZを介して吐出されるインクDLの粒子PT濃度を制御できるだけでなく、隣接する他のノズルNZを介して該当領域JA1,JA2,JA3,…JAnに吐出されたインクDL内の粒子PTの濃度を調節または補完することができる。
以上、添付する図面を参照して本発明の実施形態について説明したが、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者は、本発明のその技術的思想や必須の特徴を変更せず他の具体的な形態で実施できることを理解することができる。したがって、上記一実施形態はすべての面で例示的なものであり、限定的なものではないと理解しなければならない。
好ましい一実施形態によると、下記のとおりである。
まず、本件の背景及び課題は下記(i)~(v)のとおりである。
(i) 有機発光表示装置(OLED)や液晶表示装置(LCD)における発光層、波長変換層、カラーフィルタ層、光散乱層などの機能性パターンを作製するにあたり、画素領域ごとに塗布を行うことができる、インクジェットプリンティングの技術が開発されている。
(ii) 特には、量子ドットまたは顔料と硬化性樹脂材料などを含有するインク粒子が、溶媒中に分散されて、インクジェットプリンティングのインクとして用いられる。
(iii) インクジェットプリンティングのプリンタヘッドであるインクジェットヘッドは、典型的には、ブロック状であってその下面に多数のノズルが配列されており、ブロック中にブロックの一方から他方へと延びる多数のインクチャネルが形成されている。
そして、圧電素子などの作用により、インクチャネル中のインクがノズルから吐出され、インクチャネルには、インク室(インク溜り)からインクが供給される。
例えば、R, G, Bの三原色に対応する機能パターンを形成する場合、一連のインクチャネルには、それぞれR, G, Bに対応するインクが、それぞれのインク室を通じて供給される。
(例えば、「コニカミノルタのインクジェット技術について」
https://www.konicaminolta.jp/inkjet/technology/technology.html)
(iv) 表示パネル製造に用いるインクジェットプリンティングのインクは、工程効率、及び、吐出量の制御精度などの観点から、増粘剤を添加することが望ましくなく、また、分散剤の含量も大きくできない場合が多い。
(v) インク室やインクチャネルの中で、インク粒子の部分的な沈殿などが生じると、インク粒子の濃度が、初期設定値からずれてしまう。この結果、形成される機能性パターンの厚みや機能性粒子の濃度が規定値からずれてしまう可能性がある。
そこで、好ましい一実施形態によると、下記A1~A3、A1~A4またはA1~A5のとおりとすることができる。また、A6~A10の少なくとも一つとすることができる。
A1 ノズルから塗布箇所へと吐出される最中のインク液滴にレーザー光を照射し、インク液滴から出て来る二次レーザー光を観測することで、インク液滴中のインク粒子の濃度と、インク液滴の体積とを、リアルタイムで計測する。必要に応じて、インク液滴の飛翔速度もリアルタイムで計測する。
この計測値に基づき、インク室に供給するインクにおけるインク粒子の濃度、または、インクの吐出量(体積及び飛翔速度の少なくとも一方)を、リアルタイムに調整することで、初期設定値からの許容誤差範囲内となるようにする。
A2 インク液滴中のインク粒子の濃度を計測するには、波長が500nm以下のレーザー光、例えば波長が400~500nmの青色光、または波長が300nm以上または315nm以上で400nm未満の近紫外(near ultraviolet rays, UV-A)レーザー光を用いることができる。
この場合、青色または近紫外のレーザー光が液滴中にて散乱される程度について、すなわち散乱光の強度を計測することで、インク粒子の濃度を求めることができる。
A3 インク液滴の体積や、インク液滴の飛翔速度を計測するには、波長が1000nm(1.0μm)以上の赤外レーザー光、例えば波長が1000~1400nm(1.0~1.4μm)の近赤外(Near-infrared, NIR)レーザー光、または波長が1400nm(1.4μm)より大きく3000nm(3.0μm)以下の短波長赤外(Short-wavelength infrared, SWIR)レーザー光を用いることができる。
この場合、近赤外や短波長赤外のレーザー光がインク液滴により屈折する程度について、すなわち屈折光の強度を計測することで、各時点でのインク液滴の体積を求めることができる。
A4 インク液滴からの散乱光を集光してセンシング装置に導くための反射鏡を設置する。必要に応じて、インク液滴からの屈折光を集光してセンシング装置に導くための反射鏡をも設置する。
A5 散乱光に基づきインク粒子の濃度を求めるためには、レーザー光の経路中のインク粒子の個数が大きくなるほど、散乱光の強度の測定値についての標準偏差が大きくなることを利用する。
本願図17~18には、インク粒子の濃度が1~5重量%の範囲で、インク粒子の濃度に、ほぼ比例して、散乱光の強度についての標準偏差が増大することが示されている。
A6 散乱光に基づきインク粒子の濃度を求めるにあたり、赤外レーザー光の屈折により求めたインク液滴の体積のデータ、また、液滴の体積及び移動速度のデータを用いて、適宜の補正を行う。(本願[0113])
A7 予め設定された濃度値(例えば4wt%)から、許容誤差を超えて濃度がずれた場合には、インク室に供給するインクにおけるインク粒子の濃度を、適宜に増減させる。
(本願図19)
A8 インクジェットヘッドPAの複数のノズルNZから一つの領域(例えば画素ドットをなす所定領域)へとインク液滴の吐出が行われる場合、これら複数のノズルを一つのノズルグループNG1に属するものとする。そして、ノズルグループNG1,NG2,NG3,…NGnごとに、グループ内のノズルからの合算されたインク粒子の量(個数)に基づいて、インク粒子の濃度などの制御を行う。(本願図20~24)
A9 特定の一つの領域へと、一つまたは一連のノズルから吐出されるインク液滴の測定の結果、インク粒子が、予め設定された値から許容誤差を超えてずれた場合、同一の特定の一つの領域へと他の一つまたは一連のノズルから吐出されるインク液滴におけるインク粒子の量を適宜に増減するように、供給されるインク中のインク粒子の濃度、または吐出量を制御する。
A10 具体的な実施形態にて、インクジェットプリンティングにより形成される機能性パターン層は、バンク層BKにより区画される領域ごとに形成される波長変換層のパターン、または散乱層のパターンでありうる(本願図30)。また、機能性パターン層は、半導体パターンでありうる(本願[0057])。
10 インクジェットプリンティング装置
100 インク濃度測定装置
110 光照射装置
130 センシング装置
150 プロセッサ
190 反射装置
DL インク
PT 粒子
PA インクジェットヘッド
1000 表示装置

Claims (30)

  1. 複数の粒子が分散したインクをインクジェットヘッドから吐出する段階、
    前記吐出されたインクに、互いに異なる波長を有する第1光および第2光を照射して前記インクから出射された第1出射光および第2出射光に対するデータを取得する段階、および
    前記第1出射光および前記第2出射光に対するデータから、前記インク内の前記粒子の濃度を算出し、前記濃度が基準値からの誤差範囲を超えたか否かを確認する判断段階を含み、
    前記第1光は波長が500nm以下であり、前記第2光は波長が1000nm以上である、インクプリンティング方法。
  2. 前記第1出射光は、前記インクに照射された前記第1光が散乱した光であり、
    前記第2出射光は、前記インクに照射された前記第2光が屈折した光である、請求項1に記載のインクプリンティング方法。
  3. 前記粒子の濃度を算出する段階は、前記第1出射光に対するデータから前記インク内の粒子の個数に対するデータを取得する段階、および
    前記第2出射光に対するデータから、前記インクの体積に対するデータを取得する段階を含む、請求項2に記載のインクプリンティング方法。
  4. 前記判断段階は、前記第1出射光および前記第2出射光データから、前記インク内の粒子の濃度変化値を算出する段階を含む、請求項2に記載のインクプリンティング方法。
  5. 前記判断段階の後に、前記濃度が前記基準値からの誤差範囲を超えたと判断されると、前記インクジェットヘッドに注入される前記インク内の前記粒子の濃度を制御する段階をさらに含む、請求項2に記載のインクプリンティング方法。
  6. 前記インクジェットヘッドから前記インクを吐出する段階の前に、前記基準値を設定する段階をさらに含む、請求項1に記載のインクプリンティング方法。
  7. 前記基準値は、互いに異なる粒子濃度を有するインクに前記第1光および前記第2光を照射した際に、前記インクから出射された光の正規化された散乱強度および前記正規化された散乱強度の標準偏差値を含み、
    前記第1出射光および前記第2出射光に対するデータを取得する段階は、前記第1出射光および前記第2出射光についての正規化された散乱強度、および前記正規化された散乱強度の標準偏差値を取得する段階を含み、
    前記判断段階は、前記基準値の前記正規化された散乱強度および前記標準偏差値と、前記第1出射光および前記第2出射光に対するデータとを比較して、前記インク内の粒子の濃度を算出する段階を含む、請求項6に記載のインクプリンティング方法。
  8. 前記インクは前記インクジェットヘッドから第1方向に吐出され、
    前記第1光は前記第1方向と垂直な第2方向に照射され、前記第2光は前記第1光が照射された後に照射される、請求項1に記載のインクプリンティング方法。
  9. 前記第1光が照射されて前記インクから出射された前記第1出射光は、前記インクが吐出される経路に曲率中心を有し、外面が湾曲した形状を有する反射装置にて反射される、請求項8に記載のインクプリンティング方法。
  10. 前記インクは前記インクジェットヘッドから第1方向に吐出され、
    前記第1光と前記第2光とは、互いに異なる方向に照射されて、それぞれ同時に前記インクに照射される、請求項1に記載のインクプリンティング方法。
  11. 複数の粒子が分散したインクを吐出するインクジェットヘッド、
    前記吐出されたインクに、それぞれ互いに異なる波長帯の光を照射する第1光照射装置および第2光照射装置、
    前記第1光照射装置から照射された第1光が、前記インクに入射されて散乱した第1散乱光が入射される第1センシング装置、
    前記第2光照射装置で照射された第2光が、前記インクに入射されて散乱した第2散乱光が入射される第2センシング装置、および
    前記第1センシング装置および前記第2センシング装置に入射された前記第1出射光および前記第2出射光に対するデータが入力されるプロセッサを含み、
    前記第1光照射装置から照射される前記第1光は波長が500nm以下であり、
    前記第2光照射装置から照射される前記第2光は波長が1000nm以上である、インクジェットプリンティング装置。
  12. 前記インクは前記インクジェットヘッドから第1方向に吐出され、
    前記第1光照射装置は、前記第1光を前記第1方向と垂直な第2方向に照射する、請求項11に記載のインクジェットプリンティング装置。
  13. 前記第2光照射装置は、前記第1光照射装置から前記第1方向に離隔して配置され、
    前記第2光を前記第2方向に照射する、請求項12に記載のインクジェットプリンティング装置。
  14. 前記第1光照射装置と前記第2光照射装置は、それぞれ前記インクが吐出される経路のうちの互いに異なる領域に前記第1光および前記第2光を照射する、請求項13に記載のインクジェットプリンティング装置。
  15. 前記第1センシング装置は、前記インクが吐出される経路を基準として、前記第1光照射装置と対向するように配置され、
    前記第2センシング装置は、前記インクが吐出される経路を基準として、前記第2光照射装置と対向するように配置された、請求項12に記載のインクジェットプリンティング装置。
  16. 前記第1光照射装置と離隔して配置されて、前記インクが吐出される経路に曲率中心を有し、外面が湾曲した形状を有する第1反射装置をさらに含み、
    前記第1出射光は、前記第1反射装置にて反射されて前記第1センシング装置に入射される、請求項12に記載のインクジェットプリンティング装置。
  17. 前記第1センシング装置は、前記インクが吐出される経路を基準として、前記第1反射装置が位置した一側の反対側である他側に配置された、請求項16に記載のインクジェットプリンティング装置。
  18. 前記第2光照射装置から離隔して配置されて、前記インクが吐出される経路に曲率中心を有し、外面が湾曲した形状を有する第2反射装置をさらに含み、
    前記第2出射光は、前記第2反射装置にて反射されて前記第2センシング装置に入射される、請求項16に記載のインクジェットプリンティング装置。
  19. 前記第2光照射装置は、前記第1光照射装置から前記第1方向に離隔して配置され、前記第2光を前記第1方向と前記第2方向との間の方向に照射し、
    前記第1光照射装置および前記第2光照射装置は、それぞれ前記吐出されたインクに前記第1光および前記第2光を照射する、請求項12に記載のインクジェットプリンティング装置。
  20. 前記プロセッサは、互いに異なる前記インク内における前記粒子の濃度に応じた前記第1出射光および前記第2出射光に対するデータが保存された、請求項11に記載のインクジェットプリンティング装置。
  21. 第1領域および第2領域を含む対象基板を準備する段階、
    前記対象基板の前記第1領域に粒子が分散した第1インクを第1ノズルで吐出する第1インク吐出段階、
    前記第1ノズルから吐出されたインクに、互いに異なる波長を有する第1光および第2光を照射して、前記第1インクから出射された第1出射光および第2出射光に対するデータを取得する段階、
    前記第1出射光および前記第2出射光に対するデータから前記第1インク内における前記粒子の濃度を算出し、前記濃度が基準値からの誤差範囲を超えたか否かを確認する判断段階、および
    前記第1ノズルと異なる第2ノズルから、前記粒子が分散した第2インクを吐出する第2インク吐出段階を含む、表示装置の製造方法。
  22. 前記第1光は波長が500nm以下であり、前記第2光は波長が1000nm以上である、請求項21に記載の表示装置の製造方法。
  23. 前記粒子は酸化チタン(TiO)を含む、請求項21に記載の表示装置の製造方法。
  24. 前記第2インク吐出段階は、前記判断段階にて前記濃度が前記基準値からの誤差範囲を超えたと判断されると、前記第2ノズルから前記第2インクを前記第1領域に吐出する、請求項21に記載の表示装置の製造方法。
  25. 前記第1領域に吐出された前記第1インクおよび前記第2インクは第1インクパターンを形成する、請求項24に記載の表示装置の製造方法。
  26. 前記第2インク吐出段階は、前記判断段階にて前記濃度が前記基準値からの誤差範囲を超えていないと判断されると、前記第2ノズルで前記第2インクを前記第2領域に吐出する、請求項21に記載の表示装置の製造方法。
  27. 前記第1領域に吐出された前記第1インクは第1インクパターンを形成し、前記第2領域に吐出された前記第2インクは、前記第1インクパターンと異なる第2インクパターンを形成する、請求項26に記載の表示装置の製造方法。
  28. 前記第1インク吐出段階にて、前記第1ノズルとは異なる第3ノズルから、前記粒子が分散した第3インクが前記第1領域に吐出される、請求項21に記載の表示装置の製造方法。
  29. 前記第1インク吐出段階にて、前記第1ノズルとは異なる第3ノズルから、前記粒子が分散した第3インクが前記第2領域に吐出される、請求項21に記載の表示装置の製造方法。
  30. 前記第1出射光および第2出射光に対するデータを取得する段階にて、前記第3ノズルで吐出された前記第2インクに前記第1光および前記第2光を照射して、前記第3インクから出射された第3出射光および第4出射光に対するデータを取得し、
    前記判断段階にて、前記第3出射光および前記第4出射光に対するデータから前記第3インク内における前記粒子の濃度を算出し、前記濃度が基準値からの誤差範囲を超えたか否かを確認する、請求項29に記載の表示装置の製造方法。
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