KR100720352B1 - 잉크젯 증착 방법 - Google Patents

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크리스토퍼 뉴솜
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세이코 엡슨 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 플렉시블 기판상에 가용성 재료를 증착하기 위한 방법 및 장치를 제공한다. 상기 장치는 자신의 길이 방향 축 주위로 회전 가능한 드럼, 및 이 드럼상에 배치되며 상기 드럼에 대해서 이 드럼의 길이 방향 축과 대략 평행한 방향으로 이동되도록 되는 잉크젯 프린트 헤드를 포함한다. 기판이 진공 수단에 의해 상기 드럼에 장착되고, 선택된 재료로 된 용액의 액체방울 라인이 드럼이 회전할 때에 고정 상태로 남게 되는 프린트 헤드에 의해 증착된다. 이 후, 프린트 헤드는 다음 라인의 증착 전에 상기 드럼에 대해서 이 드럼의 길이 방향 축과 대략 평행한 방향으로 이동된다. 이것에 의해 상기 기판상에 전기 장치를 구축할 수 있고, 대형 플렉시블 표시 장치를 제작할 수 있다.
플렉시블 기판, 프린트 헤드, 액체방울, 증착

Description

잉크젯 증착 방법{INKJET DEPOSITION METHOD}
도 1은 종래의 잉크젯 증착 장치를 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 잉크젯 증착 장치를 나타내는 개략도이다.
도 3의 (a) 및 도 3의 (b)는 본 발명에 따른 1개의 프린트 헤드를 사용한 기판 프린트를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4의 (a), 도 4의 (b) 및 도 4의 (c)는 본 발명에 따른 3개의 프린트 헤드를 사용한 기판 프린트를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 다른 잉크젯 증착 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 잉크젯 증착 장치상의 기판의 다른 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 7은 FSA(fluidic self assembly)를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명에 따라 사용하기 위해 패턴화된 기판의 제 1 예를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명에 따라 사용하기 위해 패턴화된 기판의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 10은 전기광학 장치의 블록도이다.
도 11은 본 발명에 따라 제조되는 표시 장치를 구비한 모바일 퍼스널 컴퓨터의 개략도이다.
도 12는 본 발명에 따라 제조된 표시 장치를 구비한 이동 전화의 개략도이다.
도 13은 본 발명에 따라 제조된 표시 장치를 구비한 디지털 카메라의 개략도이다.
본 발명은 가용성 재료의 증착(deposition)에 관한 것으로서, 특히 플렉시블 기판에 잉크젯 기술을 사용하여 가용성 재료를 증착하는 것에 관한 것이다.
최근, 폴리머, 염료, 콜로이드 재료 등의 유기 또는 무기 가용성 또는 분산성 재료를 강성 기판상에 증착하는 것을 제조 공정의 일부로서 필요로 하는 제품의 수가 증가되고 있다. 상기 제품의 일례로는 유기 폴리머 전계발광 표시 장치가 있다. 유기 폴리머 전계발광 표시 장치는 표시 장치의 발광 화소를 제공하기 위하여 강성 기판상에 미리 구획된 패턴 내로 가용성 폴리머를 증착하는 것이 필요하게 된다. 다른 예로는 유기 폴리머 박막 트랜지스터(TFT)를 기판상에 형성하기 위한 재료의 증착이 있으며, FSA(fluidic self assembly)를 사용하여 기판상에 조성된 반도체 칩들 사이를 상호접속한다. 상기 기판은, 예를 들면 유리, 플라스틱 또는 실리콘으로 형성될 수 있다.
종래에, 기판은 강성 기판이므로 강성 표시 장치를 제공하였다. 그러나, 둥글게 말리거나 접힐 수 있는 플렉시블 표시 장치로 이루어진 제품에 대한 요구가 증가하는 추세에 있는데, 특히 대형 표시 장치가 필요한 곳에서는 더욱 그러하다. 이러한 플렉시블 표시 장치는 실질적으로 개선된 중량와 핸들링 특성을 제공하므로, 표시 장치의 설치 또는 표시 장치의 사용중에 충격으로 인해 고장날 가능성이 적어지게 된다.
발광 다이오드(LED) 표시 장치를 포함한 반도체 표시 장치를 제조할 때에는, 통상 포토리소그라피 기술을 사용한다. 그러나, 포토리소그라피 기술은 비교적 복잡하고, 실행시에 시간이 걸리며, 비용이 든다. 또한, 포토리소그라피 기술을 유기 폴리머 재료를 포함한 표시 장치의 제조시에 사용하는 것이 쉽지 않다. 유기 폴리머 재료 화소의 제조에 관련하여, 발광 화소 요소로서 작용하는 상기 재료를 포함한 전계발광 표시 장치 등의 제품 개발에 다소 지장을 주는 문제점이 있다.
또한, 포토리소그라피를 위한 포토 마스크 또는 증발(evaporation) 증착에 의한 패터닝을 위한 금속 새도우 마스크 등의 에칭 마스크의 사용에 대해서는 종래의 제조 기술에 공지되어 있다. 공지되어 있기 때문에, 이 공정들에 대해서는 본 발명의 문맥에 상세하게 설명하지 않는다. 그러나, 이러한 종래의 제조 기술에서는 대형 표시 장치를 포함한 다양한 장치들과 관련된 심각한 공정상의 문제점이 있다. 실제로, 비교적 길지만 매우 가는 선의 에칭이나 증착시에는 장시간이 걸리며 심각한 제조상의 어려움이 있기 때문에, 완제품에 필요한 구획을 제공하게 될 기계 적으로 견고한 마스크를 생산하는 것이 매우 곤란하다. 예를 들면, 대형 표시 장치의 증발 증착을 위한 금속 새도우 마스크에는 마스크 중앙의 지지받지 않는 부분에서 불가피하게 약간의 새깅(sagging) 또는 보잉(bowing)이 나타난다. 이 때문에, 기판의 에지와 중심에서 각각 마스크와 기판간의 거리가 일정하지 않으므로, 증착된 선의 폭과 두께의 불균일을 야기해서, 표시 품질에 악영향을 미치게 된다.
따라서, 예를 들어, 전계발광 표시 장치의 제조시에 잉크젯 기술을 사용하여 가용성 유기 폴리머를 증착하는 것이 제안되었다. 잉크젯 기술은 이상적으로는 상기한 가용성 또는 분산성 재료의 증착에 적합한 것으로 정의된다. 이것은 빠르고 비용이 들지않는 기술이다. 스핀 코팅 또는 기상 증착 등의 다른 기술과는 달리, 리소그라피 기술과 연계한 에칭 스텝의 필요없이 패터닝을 즉시 제공한다. 그러나, 잉크젯 기술을 사용하여 강성 표면에 가용성 유기 재료를 증착하는 것은 용지에 잉크를 증착하는 종래 기술의 사용시와는 다르기 때문에, 많은 어려움에 직면하게 된다. 특히, 광출력의 균일성 및 전기 특성의 균일성이 표시 장치에서의 주요 요건으로 존재한다. 또한, 장치 제조시에 공간적인 제한도 가해진다. 그래서, 잉크젯 프린트 헤드로부터 기판으로 가용성 폴리머를 매우 정밀하게 증착하는데 문제점이 있다. 이것은 컬러 표시를 위해 적색, 녹색 및 청색 발광을 하는 각 폴리머가 표시 장치의 각 화소에 증착될 필요가 있는 경우에 더욱 그러하다.
가용성 재료의 증착을 돕기 위해서, 증착될 재료를 수용하기 위해 벽 구조의 경계를 갖는 길게 연장된 트렌치 또는 웰의 어레이를 제공하도록 가용성 재료에 대해서 감습성(de-wetting)의 재료로 한정된 벽 구조의 패턴을 포함한 층을 상기 기 판에 제공하는 것이 제안되어 있다. 이하, 이와 같이 패턴화된 기판을 뱅크 구조라 한다. 용액 내의 유기 폴리머가 웰 내에 증착되면, 유기 폴리머 용액과 뱅크 구조 재료의 습윤성의 차이로 인해 기판 표면상에 제공된 웰 내로 용액이 자기정렬(self align)하게 된다.
그러나, 유기 폴리머 재료 액적을 뱅크 구조의 웰에 실질적으로 정렬시켜 증착시킬 필요가 여전히 있다. 이러한 뱅크 구조를 사용하더라도, 증착된 유기 폴리머 용액이 웰을 구획하는 재료로 된 벽에 어느 정도 부착하게 된다. 이 때문에, 각 증착된 액적의 중심 영역에서 뱅크 구조의 벽에 증착되는 재료에 비해서 많아야 10%정도인 낮은 증착 재료의 얇은 코팅을 야기한다. 웰의 중심에 증착된 폴리머 재료는 표시 장치 내의 활성 발광 재료로서 작용한다. 이 폴리머 재료가 웰과 정밀한 정렬로 증착되지 않으면, 상기 재료가 불균일하게 분포되고, 따라서 활성 발광 재료의 양과 두께가 더 감소할 수 있다. 이와 같은 활성 발광 재료의 박형화는 심각한 문제점이 있는데, 그 이유는 표시 장치의 사용시 재료를 통과하는 전류가 증가해서, 표시 장치의 발광 장치 기대 수명과 효율이 저감하기 때문이다. 이와 같은 증착된 폴리머 재료의 박형화는 또한 증착 정렬이 정확하게 제어되지 않으면 화소마다 다를 수 있다. 이 경우, 화소마다 유기 폴리머 재료의 발광 성능의 변화가 야기되는데, 그 이유는 유기 재료로 구성되는 LED가 전류 구동형 장치이고, 상술한 바와 같이, 증착된 폴리머 재료를 통과하는 전류가 증착 재료의 두께가 감소함에 따라 증가하기 때문이다.
이와 같이 화소마다 성능의 변화가 생기면 표시되는 화상에 불균일이 야기되 어 표시되는 화상의 품질이 저하하게 된다. 또한, 이러한 화상 품질의 저하와 함께 표시 장치의 LED의 동작 효율 및 기대 작업 수명도 감소된다. 따라서, 뱅크 구조의 제공 여부와는 무관하게, 양호한 화상 품질과 적절한 효율 및 내구성을 제공하기 위해서는 폴리머 재료의 정밀한 증착이 필수적임을 알 수 있다.
잉크젯 헤드에는 2가지 주요한 타입이 있다. 그 한 타입에서는 열 프린트 헤드를 사용하며, 이들은 버블젯(bubble jet) 헤드로 공지되어 있다. 두 번째 타입에서는 압전 프린트 헤드를 사용하는데, 여기서는 압전 장치가 저장소와 연통하여 격막(diaphragm) 뒤에 위치하게 된다. 상기한 두 번째 타입의 잉크젯 헤드에서는, 압전 장치가 전력을 공급받고, 저장소를 가압하도록 격막이 편향되어 저장소에 수용된 액체를 가압한다. 이 경우, 표시 장치에 발광 화소를 형성하기 위한 용액 상태의 폴리머 재료가 이 폴리머 재료의 미세 액적으로서 노즐 밖으로 나간다. 이들 프린트 헤드 타입에서, 노즐은 일반적으로 직경이 약 30마이크론 정도인 매우 작은 배출구를 갖는다. 유기 폴리머는 일반적으로 비교적 휘발성인 유기 용매에 용해되어, 용액 상태로 증착될 수 있다.
증착 중, 잉크젯 프린트 헤드는 기판에 가능한 한 가깝게 유지된다. 일반적으로, 잉크젯 프린트 헤드는 기판 위에 약 0.5mm 내지 1.0mm 정도의 간격으로 배열된다. 그러나, 잉크젯 프린팅시에, 상기 액적은 일반적으로 2 내지 10ms-1 범위의 비행 속도를 갖는다. 기판과 프린트 헤드간의 상대 속도는 일반적으로 0.1 내지 1ms-1 범위에 있다. 잉크젯 헤드와 기판간의 간격이 1mm이고 액적의 속도가 약 5ms-1인 것으로 가정할 때, 토출되는 액적이 기판에 도달하는데 걸리는 시간은 약 0.2밀리초이다. 프린트 헤드가 증착 기판에 대해서 0.1ms-1의 횡단 속도를 갖는 경우, 토출 지점과 기판상의 실제 증착 지점간에 20㎛의 오프셋이 생성될 수 있다. 이 오프셋은 잉크젯 프린트 헤드의 모든 노즐에 대해서 규칙적이면서 동일하다. 통상적으로 프린팅을 위해서는, 기판이 용지인 경우에, 상기한 기술의 정상적인 사용시, 상기 오프셋은 문제가 없는데, 그 이유는 상기 오프셋이 전체 프린트 화상에 걸쳐 동일하고, 이와 같이 용지에 프린트된 화상 위치에서의 작은 오프셋은 그 프린트 화상을 보는 사람이 식별할 수 없거나 문제시되지 않기 때문이다.
그러나, 기판상에 전자, 광전자 또는 광학 장치의 프린트시, 증착 영역 전체에 걸쳐 완전한 정밀도가 이루어져야 하는 경우, 20㎛ 정도의 오프셋이 매우 큰 것이라는 것을 인식해야 한다. 예를 들면, 유기 폴리머 TFT를 기판상에 프린트해야 하는 곳에는, 소스와 드레인 간의 채널 길이를 가능한 한 작게, 바람직하게는 20㎛보다 작게 유지하는 것이 바람직하다. 마찬가지로, 컬러 전계발광 장치에서는, 3개의 다른 유기 재료 각각의 액적을 제공해야 하는 동시에, 하나의 화소 영역 내에서 각 액적에 대한 전극을 증착할 필요가 있다.
일반적으로, 상기한 오프셋은 프린트 헤드가 기판에 대해서 이동함에 따라 상기 프린트 헤드의 토출 타이밍을 제어함으로써 대처하게 된다. 그러나, 특히 플렉시블 기판, 보다 정확하게는 큰 플렉시블 기판상에 프린트를 할 때는 추가의 가변 오프셋이 도입될 수 있다. 현재, 플렉시블 기판의 프린트를 위한 2가지 방법이 제안되어 있다.
도 1은 수직 기둥(104)쌍을 지지하는 베이스(102)를 포함한 강성(rigid) 기판용의 종래의 잉크젯 증착 기기(100)를 나타낸다. 상기 기둥(104)은 잉크젯 프린트 헤드(110)를 지지하는 캐리어(108)가 장착된 횡축빔(106)을 지지한다. 상기 베이스(102)는 또한 플래튼(112)을 지지하며, 그 플래튼(112)에는 일반적으로는 유리로 이루어지고 최대 40cm×50cm의 크기를 갖는 기판(114)이 장착된다. 이 플래튼(112)은 도 1의 축 X 및 Y에 나타낸 바와 같이 잉크젯 프린트 헤드에 대해서 횡방향 및 종방향의 양방향으로 플래튼(112)을 이동시키기 위한 컴퓨터 제어 동력식 지지부(116)를 통해서 베이스(102)에 장착된다. 이와 같은 동력식 지지부는 통상 병진 스테이지(translation stage)로 불리운다. 플래튼(112)의 이동 및 이에 따른 잉크젯 헤드(110)에 대한 기판(114)의 이동은 컴퓨터 제어하에서 이루어지므로, 잉크젯 헤드(110)로부터 적절한 재료를 토출함으로써 기판상에 임의의 패턴을 프린트할 수 있다. 이러한 컴퓨터 제어는 또한 노즐의 선택과 구동을 제어하기 위해 사용되고, 프린트중에 기판을 관찰하기 위해서 카메라가 사용될 수도 있다. 프린트 정밀도를 향상시키기 위하여, 병진 스테이지에 위치 피드백이 제공될 수 있고, 따라서 플래튼의 위치가 이동중에 계속해서 모니터되도록 할 수 있다. 또한, 병진 스페이지와 컴퓨터 제어 사이에서의 통신을 위해 사용되는 신호가 타이밍 잉크젯 토출을 위한 클록으로서 사용될 수 있다.
플렉시블 기판의 잉크젯 프린트를 위해 첫 번째로 제안된 방법은, 종래의 잉크젯 증착 기기의 플래튼(112) 상에 플렉시블 기판을 제공하는 것이 있다. 물론, 도 1에 나타낸 구성에서는, 플렉시블 기판이 평면 형태로 지지되어야만 한다. 그러나, 충분히 평탄한 평면으로 제조하기 위해서는 고비용이 들며, 많은 어려움이 있게 된다. 이러한 문제점들은 프린팅될 기판이 큰 경우에 더 부각된다.
특히, 플래튼(112)의 이동시, 특히 이 플래튼이 큰 플렉시블 기판용인 경우에는, 큰 모멘텀을 일으켜서, 크고 통상은 넓은 지지부 또는 베이스(102)를 제공할 필요가 있다. 이 때문에, 실질적으로 기기(100)의 크기가 증가하게 된다. 또한, 플래튼(112)의 모멘텀은 백래쉬(backlash) 문제를 심화시킨다. 종래 용지에 프린팅시에도 알려져 있었고 문제가 있었던 백래쉬는 이동 메카니즘의 방향을 반전시킬 때 발생한다. 이러한 방향 반전은 제어시스템에 의해서 산출되는 기판에 대한 프린트 헤드의 위치 오차를 야기한다. 일반적으로 방향 반전이 빠를수록 오차가 크다. 따라서, 정확한 상대 위치를 계산하기 위해서는, 제어 시스템이 프린트 방향이 반전된 이후 프린트의 재개 이전에 이동 메카니즘에 대한 인코딩 마크를 판독해야만 한다. 따라서, 기판 에지에서의 프린트가 불가능하게 되거나, 또는 기기의 크기가 상당히 증가하게 된다.
그러나, 이동 메카니즘에 대한 인코딩 마크가 프린트 방향이 반전된 후에 판독되더라도, 이에 따라 증착되는 액적은 이동 메카니즘이 순방향으로 이동하는 동안 증착되는 액적과 정렬되지 않게 된다. 그 이유는 제어 시스템이 순방향에 이용되는 것과 다른 기준점으로 역방향에서의 이동 메카니즘의 위치를 계산해야 하기 때문이다.
이와 같은 불균일한 증착의 문제를 해결하기 위하여, 제어 시스템이 단일 기 준점에 대한 이동 메카니즘의 위치를 계산할 수 있도록 이동 메카니즘이 한 방향으로만 이동할 때, 액적이 증착될 수 있다. 그러나, 또 다시 기판의 한 에지에서의 프린트가 불가능하게 되거나, 또는 인코딩 마크가 판독되지 않는 기기에 비해서 기기의 크기가 상당히 커지게 된다. 또한, 액적을 단일 방향으로 증착하게 되면, 증착 속도가 크게 낮아질 수 있고, 효율도 저감될 수 있다.
또한, 프린트 헤드(110)보다는 플래튼(112)과 기판(114)의 이동으로 이동 메카니즘의 무게 중심을 변화시킴으로써, 고정된 프린트 헤드(110)에 대해서 기판(114)을 틸트시키는 작용을 한다. 따라서, 프린트 헤드(110)와 기판(114)간의 거리는 기판(114)이 프린트 헤드(110)하에서 이동함에 따라 변화하게 된다.
또한, 기판(114)의 중앙부에서, 프린트 헤드(110)에 의해 토출되는 액적의 비행 경로는 기판(114)과 대략 수직이다. 그러나, 프린트 헤드(110)에 의해 토출되는 액적의 비행 경로는 기판(114) 주변부와 90°이외의 각도로 배치된다. 이러한 변화는 추가적인 가변 오프셋을 야기시킨다. 이 가변 오프셋은 비교적 작은 기판에서도 존재하게 됨을 알아내었다. 그러나, 기판이 커짐에 따라, 이동 시스템이 길어져서 오프셋도 커지게 되어, 기판(114)과 수직인 곳으로부터 토출되는 액적의 비행 경로의 이탈 증가를 야기한다.
이러한 문제점들을 극복하기 위한 시도로서, 고정 기판(114)상에 수평으로 배치된 빔(106)을 따라 프린트 헤드(110)를 이동시키기 위한 메카니즘을 제공하는 것이 제안되어 있다. 그러나, 빔(106)의 물리적 구조는 중력하에서 아주 약간 구부러진다. 따라서, 빔(106)의 중심 부분은 거의 그 수평 배치를 유지하여, 기판 (11)의 중심 위치에 배치된 프린트 헤드(110)에 의해 증착되는 액적이 기판(114)에 수직으로 비행 경로를 유지할 수 있다. 그러나, 프린트 헤드(110)는 빔(106)의 상기 중심 부분으로부터 멀리 이동함에 따라, 기판(114)상에서 더 이상 수평으로 지지받지 못해서, 상기 제 2 위치에서의 비행 경로가 기판(114)과 더 이상 수직을 이루지 않게 된다. 그러므로, 프린트 헤드가 빔(106)을 거리 X만큼 이동하게 되면, 프린트 헤드는 기판(114)에서의 x+α의 증착 지점에서 변화를 일으킬 수 있으며, 여기서 α는 빔(106)의 약간 구부러짐에 의해 생기는 추가 가변 오프셋이다. 물론, 오프셋 α는 거리 X가 증가함에 따라 증가한다.
플렉시블 기판상에 증착하기 위한 두 번째 방법은 오픈릴식(reel to reel) 프린터로서, 여기서는 플렉시블 기판의 웨브(web)가 2개의 롤러 사이에서 감기고, 이들에 의해 지지된다. 이것에 의해, 기판의 일부가 2개의 롤러 사이에서 지지될 수 있다. 이 부분은 2개의 롤러 사이에서 팽팽해져 기판의 가요성을 감소시킴으로써, 프린팅을 위한 거의 평평한 표면을 제공할 수 있다. 그러나, 2개의 롤러 사이에서 기판을 팽팽하게 하면 기판에 불균일한 스트레칭이 생길 수 있다. 이와 같이 불균일한 스트레칭은, 예를 들면 충분히 평행하지 않게 정렬된 2개 롤러의 길이 방향 축, 한 롤러의 다른 롤러에 대한 부정확한 회전 속도, 기판의 화학적 조성의 변화 및 기판 두께의 변화에 기인할 수 있다. 이와 같이 불균일한 스트레칭 결과로 인해 큰 가변 오프셋이 생기고, 따라서 가용성 재료가 부정확한 위치에 증착하게 된다.
또한, 기판이 프린트 중 제 1 롤러에서 제 2 롤러로 이동하는 경우, 제 1 릴 의 직경이 감소함에 따라 제 2 릴의 직경이 증가하게 된다. 따라서, 롤러의 회전 속도를 서로 올바르게 제어하는 것이 어렵게 된다. 또한, 플렉시블 기판의 웹의 사실상 평탄 부분이 프린트중 프린트 헤드 아래를 통과할 때, 프린트 헤드와 사실상 평탄한 부분 사이의 거리와 각도가 모두 변화한다. 이 때문에 액적이 증착되는 위치가 보다 부정확하게 된다.
기판이 비교적 큰 크기로 되어 있으면, 증착 구역 주변 조건의 변화로 인해 생기는 기판의 열팽창 또는 수축으로 인해 보다 불규칙한 오프셋이 생길 수 있다.
또한, 유기 폴리머가 용매에 용해되기 때문에, 용액이 노즐 배출구로부터 토출됨에 따라 일부 용매의 증발이 발생할 수 있고, 통상 잉크젯 노즐 주위에 폴리머 재료이 증착이 형성된다. 이러한 증착은 불균일한 형태로 형성되는 경향이 있고, 따라서 노즐 개구 주변에 불규칙한 프로파일을 야기하여, 액적이 프린트 헤드 노즐로부터 토출됨에 따라 액적의 편향이 생긴다. 이러한 편향 때문에, 토출되는 액적이 기판에 대해서 일정하게 동일한 비행 각도를 가질 수 없다. 이 때문에 기판상에 증착되는 액적의 소망 위치와 실제 위치 사이에 불규칙한 오프셋이 더 야기된다.
또한, 이에 따라 일반적으로 증착 공정중에 변화하는 노즐 개구 주위의 증착물 및 소망하는 증착 지역과 실제 지역간의 오프셋이 액적이 증착되는 동안에 불규칙한 방식으로 변할 수 있다. 따라서, 액적의 증착을 반복적으로 모니터하여, 장치 제조중에 필요한 증착 정밀도를 유지할 수 있도록 하는 것이 중요하다. 만약, 증착 정밀도가 유지되지 않는다면, 잉크젯 헤드의 노즐은 증착물을 클리닝해야만 한다. 잉크젯 헤드의 위치와 증착 지점간의 상기한 불규칙한 오프셋은 기판상에 증착된 액적의 정렬 검사에 관련된 다른 문제점을 야기한다.
잉크젯 헤드는 일반적으로 노즐 어레이로 구성되어, 헤드가 증착 영역상에서 이동하게 되고, 유기 폴리머 또는 다른 물질로 된 많은 액적이 동시에 증착된다. 그러나, 증착물의 축적은 사실상 전체적으로 랜덤하게 이루어지기 때문에, 헤드의 제 1 노즐에 대한 불규칙한 오프셋이 (증착물의 축적 없는 노즐에 대한 비행 경로와 비교해서) 한 방향에서 이루어져서, 예를 들면 토출된 액적이 잉크젯 헤드의 이동 방향으로 더 이동하도록 하는 반면, 헤드의 제 2 노즐에서의 증착물은, 예를 들면 제 1 방향과 반대 방향, 즉 헤드의 이동 방향과 반대 방향으로 오프셋되도록 한다. 상술한 바와 같이, 액적의 비행 시간과 잉크젯 헤드의 이동 속도에 의해 규칙적인 오프셋이 일어난다. 예를 들어, 기판이 헤드에 대해 상대 이동하면, 액적이 한쪽의 소망하는 위치에 증착되는데, 그 이유는 상기 소망하는 위치가 액적이 헤드와 기판간의 분리 갭을 지날 때마다 비행 경로의 접점을 통과해서 이동하기 때문이다. 이것이 상기한 규칙적인 오프셋이고, 이것은 헤드와 기판의 초기 광학적 정렬중에 보상될 수 있다.
그러나, 액적이 제 1 노즐에 의해 토출되는 경우에는, 상기한 규칙적인 오프셋이 노즐상의 증착물에 의해 발생되는 불규칙한 오프셋에 의해 상쇄될 수 있다. 따라서, 제 1 노즐에 의해 토출되는 액적을 관찰하면 증착된 액적이 그 목표 위치와 완전하게 정렬되도록 나타나기 때문에 정렬의 문제점이 없다는 인상을 줄 수 있지만, 이것은 증착 공정중에 변화할 수 있는 불규칙한 오프셋에 기인한다. 그러 나, 제 2 노즐에 대한 불규칙한 오프셋은 제 1 노즐과는 반대의 방향이다. 그러므로, 규칙 및 불규칙적인 오프셋이 누적되어, 제 2 노즐과 그 목표 위치로부터 토출되는 액적 사이에 부적절한 정도의 오정렬을 제공할 수 있다. 이러한 부적절한 정렬은 잉크젯 헤드가 기판상에 적절하게 정렬되었음을 제 1 액적에서의 정렬 검사로 표시하기 때문에 통지받지 못할 수 있다. 이것은 특히 비교적 큰 크기의 전계발광 표시 장치의 제조시에 두드러지는데, 그 이유는 증착이 장시간에 걸쳐서 이루어지져서, 가변 오프셋이 생길 가능성이 증가하기 때문이다.
상술한 바와 같이, 뱅크 재료의 웰(well) 패턴은 폴리머 재료의 정렬에 도움을 주기 위하여 사용될 수 있다. 그러나, 폴리머 재료는 각 웰 내에 한번만 증착될 수 있고, 이 웰이 결국 표시 장치의 활성 화소를 형성하게 된다. 그래서, 허용할 수 없는 레벨에서 오정렬이 생기게 되면, 뱅크 구조의 소정의 특정한 웰 위에 토출 노즐을 재위치화시킬 수 없어, 폴리머 재료의 액적을 더 이상 증착시킬 수 없다. 따라서, 증착된 폴리머 재료의 소정의 액적이 그 각 웰과 정렬하지 않으면, 폴리머 재료의 결함적 웰이 결국 최종 표시 장치의 활성 영역 부분을 제공하게 되는 영역의 기판상에 이미 생성되어, 해상도 및 이에 따라 표시되는 화질을 저하시키게 된다.
상기한 오프셋들은 모두 뱅크 구조의 웰 내의 유기 재료에 대한 최적의 두께로부터 변동을 야기하여, 상술한 바와 같이 표시 화상에서 불균일 및 이에 따른 허용할 수 없는 화상 품질의 표시를 야기할 수 있다. 유기 박막 트랜지스터의 어레이 및 FSA(fluidic self assembly)을 사용하여 제조된 장치 내 칩의 배선의 공급과 관련하여 유사한 문제점이 발생한다. 따라서, 잉크젯 프린트 기술을 사용한 장치를 제조하기 위한 개선된 조성 공정 및 장치를 제공하는 것이 매우 중요시 된다.
본 발명의 제 1 양태에 따르면,
광학, 전기-광학, 전자 또는 센서 장치를 제조하는 방법으로서,
기판을 드럼에 대해서 그 위에 고정시켜서 장착하는 단계;
상기 드럼을 이 드럼의 길이 방향 축 주위로 회전시키는 단계; 및
상기 드럼이 회전할 때 상기 기판상의 선택된 위치에 액적 열(series)을 증착(doposition)시키는 단계
를 포함하는 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 제 2 양태에 따르면,
광학, 전기-광학, 전자 또는 센서 장치 제조 장치로서,
드럼;
기판을 상기 드럼에 대해서 그 위에 고정시켜서 장착하는 수단;
상기 드럼을 이 드럼의 길이 방향 축 주위로 회전시키는 수단; 및
상기 드럼이 회전할 때 상기 기판상에 액적 열을 증착시키는 수단
을 포함하는 제조 장치가 제공된다.
이하, 본 발명의 실시예들에 대해서 첨부된 도면을 참조하여 다른 예들로서만 설명한다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 잉크젯 증착 기기(1)는 플렉시블 기판(30)을 지지하기 위한 플래튼으로 작용하며, 1m2 또는 그 이상의 표면적을 갖을 수 있는 드럼(10)을 포함한다. 도면에는 기판(30)의 일부만 나타내었다. 드럼(10)은 원통형인 것이 바람직하다. 플렉시블 기판(30)은 드럼(10)의 외주 원통면 주위를 감싸고 있으며, 드럼(10)에 대해서 이동할 수 없도록 드럼(10) 위에 장착된다. 원통형 드럼 위에는 복수의 정렬 마크(11)가 설치되고, 기판(30) 위에는 대응하는 복수의 정렬 마크(33)가 설치되는 것이 바람직하다. 기판(30)이 드럼(10) 위에 장착될 때, 드럼(10)에 설치된 마크(11)는 기판(30)에 설치된 마크(33)와 정렬되는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 드럼(10)상에 기판(30)을 올바르게 정렬시킬 수 있다.
드럼(10)상에 기판(30)을 장착하기 위하여, 드럼(10)의 표면에 복수의 개구부(14)가 제공되고, 각 개구부(14)는 진공 흡입 펌프(미도시)와 접속된다. 이것에 의해, 드럼(10)상에 기판(30)이 설치되고, 진공 흡입 펌프가 동작될 때, 기판(30)이 드럼(10)의 표면에 신속히 고정되어, 드럼(10)에 정착된다. 물론, 드럼(10)상에나 이에 대해서 정착 상태로 기판(30)을 지지하기 위해, 접착제 또는 클램핑 기구의 사용을 포함한 다른 수단이 사용될 수 있음은 당업자에게는 자명하다.
도시하지는 않았지만, 드럼(10)은 그 길이 방향 축을 따라 주행하는 축상에 장착되어, 그 길이 방향 축 주위를 모터에 의해 회전할 수 있다. 이 모터는 컴퓨터 제어되며, 드럼(10)의 회전 속도 제어를 위해 위치 피드백 시스템을 사용한다. 또한, 드럼(10)의 절대각 위치가 모니터될 수 있다. 이러한 제어는, 예를 들면 도 5에 나타낸 바와 같은 드럼(10)상이나 또는 축 상에 설치된 인코딩 마크(19)를 판독합으로써 실행될 수 있다. 각도 위치를 모니터링하기 위한 다양한 방법이 있음은 당업자에게 자명하다.
잉크젯 프린트 헤드(20a)는 드럼(10) 위에 배치되고, 프린트 헤드(20a)와 드럼(10)은 이들이 드럼(10)의 길이 방향 축과 대략 평행한 방향으로 서로에 대해서 이동할 수 있도록 지지된다. 드럼(10)과 그 위에 지지되는 기판(30)이 회전함에 따라, 잉크젯 프린트 헤드(20a)는 기판(30)상에 선택된 적절한 위치에 가용성 유기 재료의 액적을 증착하기 위해 제어된다. 프린트 헤드(20a)의 제어는 회전 드럼(10)의 위치 또는 속도에 따라 액적의 토출 타이밍을 측정하여 수행된다. 이러한 드럼(10)의 속도와 위치는 상기 약술한 위치 피드백 시스템으로부터 알 수 있다.
통상적으로는, 실질적으로 정사각형 또는 직사각형인 기판(30)이, 그 2개의 대향 에지(31, 32)가 도 2에 나타낸 바와 같이 서로간에 그리고 드럼(10)의 길이 방향 축과 대략 평행하도록 드럼(10)상에 장착된다. 이 경우, 프린트 헤드(20a)는 드럼(10)의 1회전 동안 정체성을 유지할 수 있다. 따라서, 도 3의 (a)에 나타낸 바와 같이, 프린트 헤드(20a)의 노즐(25a-d)은 드럼(10)의 1회전동안 액적의 각 컬럼(22)(각 컬럼은 대쉬선으로 나타냄)을 증착할 수 있고, 각 컬럼(22)은 기판(30)의 에지(31, 32)에 수직으로 주행한다. 다음에, 프린트 헤드(20a)는 드럼의 길이 방향 축 방향으로 소정 거리 이동하고, 그 후의 액적의 각 컬럼(24)(도 3의 (b)의 실선으로 나타낸 각 다음 컬럼)이 증착된다.
그러나, 상술한 바와 같이, 고분해능의 액적이, 예를 들면 유기 박막 트랜지 스터에서의 짧은 채널 길이를 얻기 위해 필요하게 된다. 이러한 고분해능을 현재는 복수의 노즐(25a-d)을 갖는 프린트 헤드(20a)에서 얻을 수 없는데, 그 이유는 노즐(25a-d)이 증착된 증착물 사이에 필요한 거리보다 더 이격되어 있기 때문이다. 따라서, 프린트 헤드(20a)는 필요한 분해능을 얻기 위해 필요한 거리만큼 드럼(10)의 길이 방향 축 방향으로 이동될 수 있다. 이것에 의해, 도 3의 (b)에 나타낸 바와 같이, 제 2의 복수의 증착된 컬럼이 제 1 컬럼(22)에 삽입된다. 이어서, 제 3 및 다른 복수의 컬럼이 또한 노즐(25a-d)간의 거리, 프린트 헤드(20a)상의 노즐의 수 및 제조되는 장치에 필요한 해상도에 따라 제 1 및 제 2 컬럼(22, 24)에 증착되어 삽입될 수 있다.
바람직하게는, 드럼(10)은 제 1 및 다음 컬럼의 증착 중 한 방향으로 계속해서 회전하여, 하나 이상의 액적 컬럼이 드럼(10)의 일 회전 동안에 증착된다. 따라서, 각 액적이 증착된 후, 드럼(10)의 회전이 유지된다. 에지(31, 32) 사이의 기판(30)의 폭이 드럼(10) 주위와 동일하거나 또는 아주 약간 좁으면, 액적의 제 1 컬럼(22)이 드럼의 제 1 회전중에 증착된 후, 프린트 헤드(20a)가 액적의 증착없이 드럼(10)의 다음 제 2 회전중에 드럼(10)의 길이 방향 축 방향으로 이동할 수 있다. 이것에 의해, 제 3 회전의 초기에, 프린트 헤드(20a)는 기판(30)상의 올바른 길이 방향 축 위치에 배치되고, 액적의 증착이 기판 가장 끝의 에지에 행해질 수 있다. 이전에는, 기판, 특히 대형 표시 장치용 기판의 가장 끝의 에지에서의 액적의 정밀한 증착은 불가능한데, 그 이유는 프린트 헤드에 대해서 상기 기판의 에지 위치의 정합(registration)이 일반적으로 종래 기술의 잉크젯 증착 장치에서는 오 차가 있기 때문이다. 이와 같이 오차가 있는 위치 정합은 기판 또는 프린트 헤드의 이동 방향이 반전함에 따른 백래쉬를 포함한 상술한 이유 때문에, 종래의 잉크젯 증착 장치에서 발생한다. 따라서, 본 발명의 장치는 상기한 종래의 증착 장치상에서 매우 큰 장점을 제공한다. 물론, 이것은 드럼(10)의 회전 속도와 프린트 헤드(20a)가 이동해야 하는 거리에 의거하여, 제 1 컬럼(22)의 증착 후에 프린트 헤드(20a)를 스텝화하여, 드럼의 다음 회전중에 제 2 컬럼(24)을 증착할 때 기판(30)상의 올바른 길이 방향 축 위치에 배치될 수 있다.
또한, 에지(31, 32) 사이의 기판의 폭이 드럼(10) 외주보다 좁게 이루어지면, 보다 향상된 증착 속도를 얻을 수 있다. 이것은 프린트 헤드(20a)가 드럼(10)이 회전하는 동안에 프린트 헤드(20a) 아래에 에지(31, 32)간의 갭이 위치하는 기간중에 드럼의 길이 방향 축 방향으로 이동할 수 있기 때문이다. 따라서, 프린트 헤드(20a)는 제 1 컬럼(22)의 프린트 동작 직후, 기판(30)에 액적이 증착되지 않는 제 1 회전 동안에 이동된다. 이것에 의해, 프린트 헤드(20a)는 드럼(10)의 제 2 회전 개시시 기판상의 올바른 위치에 배치되고, 그래서 제 2 컬럼이 드럼(10)의 제 2 회전중에 증착될 수 있다.
또한, 드럼(10)은 그 길이 방향 축 주위를 회전하기 때문에, 드럼(10)의 무게 중심이 변하지 않는다. 따라서, 프린트 헤드(20a)와 드럼(10)간의 거리 및 이들간의 각도는 컬럼의 증착중에 일정하게 유지된다. 이것에 의해 종래의 잉크젯 증착 장치에서 발생하는 무게 중심에서의 변화와 연관된 문제가 회피될 수 있는 동시에, 드럼을 고속으로 회전시킬 수 있어서, 증착 속도를 크게 증가시킬 수 있고, 제조 처리량을 높이고 비용을 절감할 수 있다. 증착된 액적의 양은 작기 때문에, 기판(30)과 액적의 표면 에너지가 각각의 액적에 작용하는 주된 힘이다. 따라서, 증착된 액적은 드럼의 회전에 의해 이동되지 않는다. 따라서, 10ms-1 이상의 증착 속도를 달성할 수 있다.
상술한 바와 같이, 프린트 헤드로부터 토출되는 재료는 노즐상에 축적되어, 불규칙한 오프셋을 일으킨다. 종래의 장치에서는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 노즐이 규칙적인 간격으로 플러싱(flushing)된다. 플러싱 전에, 프린트 헤드(110) 및 기판(114)은 서로 상대적으로 이동하여, 프린트 헤드(110)는 기판(114)상에 배치되지 않는다. 이 후, 프린트 헤드(110)가, 예를 들면 기판(114)상에 증착되는 재료의 용액을 방출함으로써 플러싱되어, 상기 축적물을 제거한다. 그러나, 기판(114)을 프린트 헤드(110)로부터 이격하여 이동시킬 경우에는 추가적인 백래쉬가 생겨서, 위치 정밀도에 손실이 생기고 시간이 걸리게 되어, 효율 손실이 생기고, 장치(100)의 크기가 증가해야만 하는 단점이 생긴다. 따라서, 종래의 잉크젯 증착 방법에서 증착 공정중의 노즐의 플러싱이 회피된다.
본 발명의 상기한 구성의 다른 장점으로는, 에지(31)와 에지(32) 사이에 갭이 있고, 프린트 헤드(20a)가 이 갭상에 배치되는 경우에, 노즐(25a-d)이 플러시될 수 있는 점이 있다. 이것에 의해, 기판을 오염시키지 않거나 또는 기판(30)에 대한 프린트 헤드(20a)의 추가적인 이동 없이 재료 축적에 의해 생기는 불규칙한 오프셋이 최소화될 수 있다. 따라서, 장치(1)의 크기가 최소화될 수 있다. 또한, 시간 낭비가 없고, 기판(30)을 프린트 헤드(20a)로부터 이동시킴으로써 발생하는 위치 오차나 백래쉬가 없게 된다. 필요하다면, 프린트 헤드(20a)를 플러싱하기 위해 사용되는 유체를 회수하여 재생하기 위한 수단이 드럼(10)에 설치될 수 있다.
본 발명의 일부를 구성하는 다른 대안적 구조로서, 에지(31, 32)가 서로 평행하지만 드럼(10)의 길이 방향 축과 소정 각도를 이루도록 기판(30)을 드럼(10)에 소정 각도로 장착한다. 이러한 구성은 다만 예시를 목적으로 도 6에 개략적으로 나타내었다. 이러한 구성으로, 프린트 헤드(20a) 및 드럼(10)은 모두 기판(30)에 액적을 증착하는 동안에 계속해서 이동되는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 기판(30)은 드럼의 제 1 회전중에 증착되는 제 1 컬럼(22)의 단부가 제 2의 다음 회전중에 증착되는 제 2 컬럼(24)의 선두와 동일한 라인을 따라 정렬되도록 드럼(10)상에 장착된다. 따라서, 드럼의 계속되는 회전중에 증착되는 컬럼은 드럼(10) 외주의 나선형 라인을 따라 놓이게 된다. 따라서, 프린트 헤드(20a)는 기판(30)의 에지(31, 32)와 대략 수직으로 회전하는 컬럼을 유지하기 위하여 증착중에 길이 방향 축 방향으로 이동된다. 이것은 프린트 헤드(20a) 이동의 정지와 개시로 인해 생기는 위치 오차가 발생하지 않는 장점을 갖는다. 또한, 기판(30)의 크기 선택 여부와 상관없이 에지(31)와 에지(32) 사이에 갭이 생기도록 드럼(10)의 각 회전마다 컬럼을 프린트할 수 있어서, 증착 속도를 향상시킬 수 있다.
따라서, 본 발명이 종래기술에 많은 중요한 장점을 제공할 수 있음을 당업자는 바로 이해할 수 있을 것이다. 우선, 당업자에게 자명한 바와 같이, 대략 평탄한 표면을 갖는 플래튼(112)을 제공하는 것보다 대략 원형 단면을 갖는 원통형 드 럼(10)을 제공하는 편이 훨씬 쉽다. 또한, 본 발명의 원통형 드럼(10)은 종래의 평편의 플래튼(112)보다 훨씬 큰 견고성을 갖고 있으므로, 보잉을 받지 않는다. 따라서, 본 발명의 드럼(10)은 경량이고, 저가인 동시에 종래 장치의 플래튼(112)보다 제어가 용이하다. 이것에 의해, 지금까지 가능했던 것보다 훨씬 더 큰 플렉시블 기판을 제조할 수 있다.
프린트 헤드(20a)는 드럼(10)을 따라 이동하기 위해 이동 가능한 지지부상에 설치되는 것이 바람직하지만, 그 대신에 길이 방향 축 방향으로 이동 가능한 지지부상에 설치될 수도 있다. 또한, 드럼(10)과 프린트 헤드(20a)는 모두 이동 가능한 지지부상에 설치될 수 있다. 그러나, 이러한 사실과 상관없이, 종래의 장치에서 필요했던 크고 무거운 지지부가 본 발명의 장치(1)에서는 필요없다. 따라서, 본 발명의 장치(1)는 소형이고, 저가인 동시에, 종래 기술의 장치보다 제조 및 그 유지면에서 용이성이 있다.
또한, 드럼(10)은 한 방향만으로 일정하게 회전될 수 있기 때문에, 본 발명에서는 종래의 플래튼(112)에 대한 프린트 헤드(110)의 이동 방향에서의 변화로 인한 오프셋 방향에서의 백래쉬 및 반전의 문제점이 회피된다. 따라서, 본 발명에 따른 장치(1)를 사용하는 증착은 종래의 잉크젯 증착 장치를 사용하는 것보다 더 정밀하다. 이것에 의해, 성능이 향상되고 해상도가 높아진 장치를 제조할 수 있고, 증착의 부정확으로 인한 낭비를 저감할 수 있게 된다.
게다가, 드럼(10)을 한 방향만으로 회전시키는 특징에 의해서, 증착 정밀도에 악영향을 주지 않으면서 증착 속도를 크게 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 장치(1)는 종래의 장치보다 훨씬 적은 공간을 필요로 한다. 이것은 플래튼과 동일한 표면적을 갖는 드럼이 이 플래튼의 폭보다 훨씬 작은 직경을 갖는다는 사실로부터 명백하다.
물론, 드럼상에 하나보다 많은 프린트 헤드가 배치될 수 있다. 도 4의 (a)~(c)는 드럼상에 프린트 헤드(20a-c)를 배치한 경우를 나타낸다. 도 4의 (a)~(c)에 나타낸 예에서, 각 프린트 헤드(20a-c)는 단일 노즐을 갖고, 기판(30)상에 동일한 재료를 증착하기 위해 사용된다. 또한, 상기 도면에 나타낸 바와 같이, 프린트 헤드는 이들이 드럼의 길이를 따라 다른 거리에 배치되도록 지그재그로 배치될 수 있다. 따라서, 드럼(10)이 제 1 회전으로 회전되면, 각 프린트 헤드(20a-c)는 기판(30)상에 재료의 제 1 컬럼(26)(대쉬선으로 나타냄)을 증착하고, 이 각 컬럼은 도 4의 (a)에 나타낸 바와 같이 나란하게 되어 있다. 이 후, 각 프린트 헤드(20a-c)는 도 4의 (b)에 나타낸 바와 같이 드럼(10)에 대해서 그 길이 방향 축 방향으로 이동된다. 드럼(10)의 다음 회전중에, 각 프린트 헤드(20a-c)는 도 4의 (c)에 대쉬선으로 나타낸 바와 같이 기판 상에 재료의 제 2 컬럼(28)을 증착한다.
도 4의 (a)~(c)는 각 프린트 헤드(20a-c)가 단일 노즐을 갖고, 제 1 컬럼(26)과 제 2 컬럼(28) 사이에 삽입된 것이 없는 경우를 나타낸다. 그러나, 프린트 헤드(20a-c) 중 하나 이상이 복수의 노즐을 가질 수 있고, 프린트 헤드(20a-c) 중 하나의 각 노즐에 의해 증착된 복수의 제 1 컬럼(26)이 동일한 프린트 헤드의 노즐 또는 프린트 헤드(20a-c)의 다른 노즐이나 노즐들에 의해 증착되는 복수의 제 2 컬럼(28)이 삽입되도록 드럼(10)에 대해서 이동될 수 있다.
본 발명의 장치(1)는 제조되는 장치의 조성에 필요한 다수의 다른 공정의 혼합을 허용한다. 이러한 공정들은, 예를 들면 상술한 바와 같은 복수의 뱅크 구조를 생성하기 위한 자체적인 기판(30)의 패터닝, 또는 기판상에 증착된 재료의 패터닝을 포함한다.
따라서, 하나 이상의 프린트 헤드를 사용하는 경우에, 프린트 헤드 중 하나 이상이 이외의 프린트 헤드와는 다른 재료를 증착하기 위해 적용될 수 있다. 마찬가지로, 동일한 프린트 헤드의 다른 노즐이 다른 재료를 증착시키기 위해 적용될 수 있다. 따라서, 도 4에 예시한 예에서, 프린트 헤드(20a)는 기판(30)상에, 기판을 에칭하기 위한 에칭제인 제 1 재료를 증착시키기 위해 사용될 수 있다. 에칭 후, 에칭제는 제거될 수 있다. 이 후, 프린트 헤드(20b)는 에칭된 기판상에 제 2 재료를 증착시키기 위해 사용될 수 있고, 프린트 헤드(20c)는 드럼(10)의 다음 회전동안 기판 및 제 2 재료 모두에 또 다른 재료를 증착시키기 위해 사용될 수 있다. 이것에 의해, 예를 들면 유기 폴리머 박막 트랜지스터의 각 구성요소가 기판(30)상에 증착될 수 있다. 마찬가지로, 3개의 프린트 헤드(20a-c)는 각각 3개의 컬러 전계발광 표시 장치에 필요한 3개의 전계발광 재료 중 각각 상이한 것을 증착시키기 위해 적용될 수 있다. 물론, 상기 장치에는 3개보다 많은 프린트 헤드가 설치될 수 있고, 3개보다 많은 다른 재료가 증착될 수 있다. 또한, 프린트 헤드(20a-c)를 지그재그로 배치할 필요가 없다. 오히려, 각 프린트 헤드(20a-c)는 드럼(10)의 길이 방향 축에 수직이거나 평행하게 직선으로 설치될 수 있다.
도 5는 다른 처리 스텝이 제공되는 본 발명에 따른 장치(2)의 일례를 개략적 으로 나타낸다. 본 예에서, 장치(2)는 기판(30)을 지지하는 드럼(10)과 겐트리(gentry)(4)를 포함한다. 이 겐트리(4)는 수직 기둥(6)의 쌍 및 횡빔(8)으로 구성되어 있고, 횡빔에는 3개의 프린트 헤드(20a-c)가 드럼(10)의 상측 표면상에 배치되도록 제공된다. 드럼(10)은 동일한 표면적의 종래의 평탄한 플래튼(112)의 폭보다 작은 직경을 갖고, 횡빔(8)은 동등한 종래의 횡빔(106)(도 1에 나타내었음)보다 짧고, 따라서 보잉을 보다 적게 받는다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 프린트 헤드는 드럼(10)의 길이 방향 축에 대략 수직인 선에서 횡빔(8)상에 배치될 수 있다. 따라서, 프린트 헤드(20c)는 기판(30)상에 제 1 재료를 증착시킬 수 있고, 드럼(10)의 동일 또는 다음의 회전중에, 프린트 헤드(20b)는 프린트 헤드(20c)에 의해 증착된 재료상에 동일 또는 다른 재료를 증착시킬 수 있다. 또한, 프린트 헤드(20)는 사실상 도 4의 (a)~(c)에 개략적으로 나타낸 바와 같이 지그재그로 배치될 수 있다. 다른 예로서, 이들은 드럼(10)의 길이 방향 축과 대략 평행한 선에 배치될 수 있다. 이러한 구성, 프린트 헤드(20)의 수와 크기 및 드럼(10)의 크기에 의거하여, 프린트 헤드(20)는 각 프린트 헤드(20)의 노즐의 길이 방향 축이 드럼(10) 표면에 대략 수직이 되도록 필요에 따라 드럼(10)에 대해서 어떤 각도를 이룰 수 있다.
회전 가능한 드럼(10)은 고정 겐트리(4)에 대해 그 길이 방향 축을 따라 이동될 수 있도록 이동 가능한 지지부상에 설치될 수 있다. 그러나, 회전 가능한 드럼(10)에 대한 지지부는 길이 방향 축의 방향으로 이동 불가능한 것이 바람직하고, 겐트리(4)가 대신해서 상기 방향으로 이동되도록 된다. 프린트 헤드(20)는 횡빔 (8)상에 고정되어 있어서, 이 횡빔(8)을 따라 이동되지 않기 때문에, 일부 종래 잉크젯 장치와 연관된 문제점인 기판상에 증착되는 액적에서의 오프셋이 회피된다. 이것은 기판(30)에 대해 증착되는 액적의 비행 경로의 각도가 각 프린트 헤드 노즐(25)의 위치에 따라 변화하지 않기 때문이다. 또한, 상술한 바와 같이, 플래튼(112)의 무게 중심에서의 변화라는 반대의 문제점이 회피된다. 따라서, 기판상의 노즐의 위치와 상관없이 대략 일정한 비행 경로를 유지할 수 있다.
본 예의 장치(2)는 드럼(10)에 설치된 인코딩 마크(19)를 판독하기 위한 판독기(18)를 더 포함한다. 이 판독기(18)는 드럼(10)에 대해 길이 방향 축 방향에 고정되어, 인코딩 마크(19)가 드럼(10)의 한 주변부에 설치되어야 한다. 물론, 잉코딩 마크(19)는 또한 드럼(10)의 회전축(미도시) 및 구동 시스템의 도처에 설치될 수 있고, 이에 따라 판독기(18)가 배치된다. 이것에 의해, 모터(미도시)를 제어하기 위한 피드백 제어를 가능하도록 하여, 드럼(10)의 속도와 필요한 각도 위치 및 각 프린트 헤드(20)의 노즐 각각에 대한 적절한 토출 타이밍을 얻을 수 있다.
또한, 증착된 액적의 건조 속도를 높이기 위해 가스 분사구(17)에 의해 가스 스트림을 공급할 수 있다. 이 가스 분사구는 드럼(10)에 설치된 가열 필라멘트(12)에 추가하여 또는 그 대신에 설치될 수 있고, 겐트리(4)상에, 예를 들면 프린트 헤드에 인접한 횡빔(8)상에 배치될 수 있다. 일반적으로, 가스는 질소 또는 불활성 가스이다. 예를 들면, 단지 5피코리터 정도의 작은 양을 갖는 매우 작은 액적이 증착될 수 있기 때문에, 이 액적은 가스 분사구(17) 및/또는 가열 필라멘트(12)에 의해 매우 빨리 건조될 수 있다. 이것에 의해, 제 1 프린트 헤드(20a)에 의해 증착된 재료의 후속하는 증착 또는 패터닝이 제 2 프린트 헤드(20b)에 의해서 거의 즉시 행해지도록 한다.
가스 분사구는 종래 기술에서 제안된 것을 사용하였다. 그러나, 상술한 바와 같이, 기판에 대한 프린트 헤드의 이동 방향은 종래 장치에서의 프린트중에 변화된다. 이것은 각 액적이 급속한 건조를 위해 증착된 직후에 증착된 재료에 가스가 통과할 수 있도록, 종래 장치에서의 프린트 헤드의 다른 한 쪽에 가스 분사구가 배치되도록 해야만 한다. 이러한 문제에 대해서 한 가지 제안된 해결책으로는, 단독의 구부러진 가스 분사구를 제공하여, 프린트 헤드의 이동 방향에 상관없이 증착된 액적에 가스를 통과시키는 방법이 있다. 그러나, 이 경우에는 액적이 노즐로부터 기판으로 이동할 때에 경로 밖으로 흩날리고, 액적이 증착 후에 기판의 다른 위치로 흩날리기까지 해서, 추가적인 오프셋이 생기는 단점을 가지게 된다. 이러한 문제점은 추가적인 오프셋이 한 방향으로만 있다는 사실과 프린트중 기판에 대한 프린트 헤드의 왕복 운동에 의해 더 촉발된다. 이와 반대로, 본 발명에서는, 기판(30)이 증착중에 한 방향으로만 이동하기 때문에, 증착된 액적의 비행 경로에 영향을 미치지 않으면서 프린트 헤드(20)에 인접한, 바람직하게는 기판(30)에 대략 수직으로 배치된 단독 가스 분사구(17)만을 제공할 수 있다. 따라서, 본 발명에 의해서 종래 기술의 문제점을 회피할 수 있다. 물론, 필요하다면 각 프린트 헤드마다 가스 분사구(17)를 설치할 수 있다.
전하 결합 장치(CCD) 카메라(16)는 또한 겐트리(4)상에, 예를 들면 수직 기둥(6) 중 하나에 설치될 수 있다. 이 CCD 카메라(16)는 드럼(10) 및 기판(30) 모 두에 설치된 정렬 마크(11, 33)를 관찰하기 위해 사용될 수 있다. 따라서, 기판(30)이 드럼상에 올바르게 위치되고, 액적이 기판상의 올바른 위치에 배치되었음을 판독기(18) 및 이어지는 토출 타이밍의 제어를 통해서 증착 전과 증착 중에 검사할 수 있다. 따라서, 기판(30)과 드럼(10) 상의 각 정렬 마크(11, 33)를 증착전에 주사하여 드럼 상의 기판(30)의 위치를 표시하는 기판(10)의 가상 맵을 생성할 수 있다. 이에 따라, 프린트 헤드(20)의 위치 및 토출 타이밍이 조정되어, 액적이 올바른 위치에 증착될 수 있게 된다.
또한, 정렬 마크(33)는 드럼이 아닌 기판(30)상에만 제공될 수도 있다. 따라서, 증착전에 기판을 주사하고, 드럼(10)상의 인코딩 마크(19)만을 참조하여 기판(30)의 가상 맵을 생성하여, 프린트 헤드(20)의 위치와 토출 타이밍을 상기 맵을 참조하여 조정할 수 있다.
그러나, 기판(30)상의 정렬 마크(33)는 드럼(10)상에 설치된 정렬 마크(11)상에 정확하게 위치되는 것이 바람직하다. 그래서, 기판(30)이 드럼(10)상에 정확하게 위치되지 않은 경우에, 가상 맵은 이 잘못된 위치를 측정하여, 토출 타이밍을 상응하게 조정하는데 사용될 수 있다. 이러한 가상 맵은 또한 기판(30)의 임의의 스트레칭을 나타낼 수 있는데, 예를 들면, 기판(30)의 정렬 마크(33)의 일부만이 드럼(10)상에 설치된 정렬마크에 대하여 정확하게 위치되고, 그 나머지는 정확히 위치되지 않는 것을 나타낼 수 있다. 이에 따라 상기한 불일치를 규명하기 위해 토출 타이밍이 조정될 수 있다.
모든 처리 스텝은 기판(30)을 드럼(10)에서 제거하지 않고 기판(30)상에서 실행되는 것이 바람직하지만, 이러한 특징은 공정중에 기판(30)을 드럼(10)으로부터 제거한 후 재위치시키는 제조 방법에서 특히 장점이 있다. 예를 들면, 기판상에 제 1 재료를 증착하기 위한 제 1 공정 스텝은 본 발명의 장치를 사용하여 수행될 수 있다. 그 후, 기판(30)은 다음의 제 2 공정 스텝, 예를 들면 기판상의 절연층의 스핀 코팅동안 드럼(10)으로부터 제거될 수 있다. 결국, 기판(30)은 제 3 재료를 증착하기 위해 드럼(10)상에 재위치될 수 있다. 이 경우, 제 1 및 제 3 재료가 모두 증착되기 전에 가상 맵이 생성될 수 있고, 이어서 2개의 맵이 비교된다. 예를 들어, 제 1 증착 재료가 유기 박막 트랜지스터의 소스와 드레인을 형성하고, 제 3 증착 재료가 트랜지스터의 게이트를 형성하면, 가상 맵의 생성을 통해서 게이트가 소스와 드레인 사이의 채널상에 정확하게 증착될 수 있도록 한다.
CCD 카메라(16)는 또한 증착 공정중 이미 증착된 액적과 정렬 마크(11, 33)의 어느 하나 또는 이들 모두를 주사하도록 사용되어, 검출된 부정확을 참작하여, 토출 타이밍을 적절하게 조정할 수 있도록 한다. 또한, 기판(30)상에 뱅크 구조가 설치된 경우에는, 동일하거나 또는 추가의 CCD 카메라(16)가 뱅크 구조의 웰 각각에서 액적의 증착 정밀도를 검사하기 위해 사용될 수 있다. 상술한 바와 같이, 노즐상에 있는 재료의 축적물은 각 노즐로부터 증착되는 액적의 궤도를 변화시킴으로써 랜덤하고 불규칙적인 오프셋을 일으킬 수 있다. 이러한 불규칙적인 오프셋은 노즐 각각에 대한 CCD 카메라에 의해 검출될 수 있으며, 그 토출 타이밍은 불규칙적인 오프셋에 대한 보상을 위해 적절하게 조정될 수 있다. 이것은 특히 프린트 헤드(20)가 증착중에 플러싱되지 않는 경우에 장점이 있다.
또한, 뱅크 구조의 웰 내에 증착된 액적을 이들이 습윤(wet) 상태에 있는 동안에 검사하는 것이 바람직함을 알게 되었다. 이 경우, 용어 "습윤"이라 함은 건조와는 다른 액적의 소정 상태를 포함하고 있는데, 구체적으로 예를 들면, 액적이 완전히 건조되기 전의 점착성(tacky)의 상태를 포함한다. 그러나, 액적의 크기가 작고 가스 분사구(17) 및/또는 가열 필라멘트(12)을 제공함으로 인해, 액적이 이들이 검사되기 전에 건조되는 것이 발견되었다. 이러한 문제점을 회피하기 위하여, 드럼(10)은 중공(hollow)이며 CCD 카메라(16)에 대하여 투명하게 이루어지게 할 수 있고, CCD 카메라(16)는 드럼(10) 내에 배치될 수 있다. 따라서, 기판(30)이 마찬가지로 투명 기판인 경우, 정렬 마크(11, 33)와 증착 액적은 드럼 내측으로부터 검사될 수 있다. 이것은 액적이 증착 직후에 습윤 상태에서 검사될 수 있고, 그 기판(30)상의 위치가 보다 정확하게 확보될 수 있는 장점이 있다. 따라서, 토출 타이밍의 제어와 조정을 보다 양호하게 달성할 수 있다.
장치(2)는 기판(30)을 패터닝하기 위한 레이저(15)를 더 포함한다. 이 레이저(15)는 예를 들면 기판(30)상의 뱅크 구조의 패터닝시에 사용될 수 있다. 레이저는 또한 습윤성과 대조되는 특성을 형성시키기 위하여 감광성 재료를 노광시키는데 사용될 수 있으며, 상기 습윤성과 대조되는 특성은 잉크젯 헤드에 의해 증착된 재료의 정렬에 도움을 준다.
또한, 레이저(15)는 FSA에서 사용하기에 적합한 기판(30)을 패터닝하기 위해 사용될 수 있다. FSA는 트랜지스터 및 다른 반도체 장치의 제조와 표시 장치용 기판의 처리를 분리시킨다. 특히, 단일 트랜지스터 또는 집적 회로 등의 장치가 우 선, 예를 들어 단결정 실리콘 웨이퍼를 사용하는 종래 기술에 의해 개별적으로 제조된다. 이 후, 도처에 수 백에서 수 백만의 장치를 제공하기 위해 다이스되는데, 이 장치는 십에서 수 백 ㎛2 크기의 범위에 있는 블록(40)을 포함한다. 상기한 하나의 블록(40)을 도 7에 나타내었다. 이와 별도로, 플렉시블 플라스틱으로 된 기판(30)은 그 표면상에 오목부(42)를 제공하기 위해 패턴화되고, 그 오목부(42)는 블록(40)의 형상에 대응 형성된다. 이 후, 블록(40)은 유체에 부유되어, 대응 형성된 오목부(42)를 갖는 기판(30) 위를 통과한다. 블록(40)은 오목부(42) 내에 정착되며, 그 내에서 자기-정렬된다. 오목부(42)에 정착되지 않은 블록(40)들은 유체에 의해 씻겨 나간다. 최종적으로, 오목부(42) 내에 자기-집합된 블록(40)은 전기적으로 접속된다. 기판(30)이 플렉시블 기판인 경우에는, 블록(40)을 접속하기 위해 오픈릴식(reel-to-reel) 공정을 사용하는 것이 앞에서 제안되어 있다.
따라서, 본 발명에서는, FSA 장치 블록(40) 형상에 대응하는 형상을 갖는 오목부(42)를 구비한 기판(30)을 패터닝하기 위해 레이저(15)를 사용할 수 있다. 기판(30)에 많은 다른 타입의 장치를 위치시킬 필요가 있는 경우에, 각 블록(40)에는 다른 형상이 제공되고, 이에 따라 다른 형상의 오목부(42)가 기판(30)상에 제공된다. 따라서, 기판(30)의 소망하는 위치에 특정한 타입의 블록(40)만이 자기-집합할 수 있다. 따라서, 유체에 부유되는 장치 블록(40)은 패턴화된 기판(30)상에 어셈블될 수 있고, 최종적으로 프린트 헤드(20)는 PEDOT(poly-ethylenedioxthiophene, Bayer AG 사의 Baytron P ) 용액 등의 전기적으로 전도성 인 재료의 용액을 증착시키기 위해 사용될 수 있다. 이 용액은 건조되어 장치의 전기 접속부를 형성한다.
물론, 본 발명이 FSA 이외의 수단에 의해 기판상에 제공되는 분리 회로 사이에 상호접속부를 증착하는데 적합하다는 것은 당업자에게는 자명하다.
상술한 바로부터, 본 발명이 플렉시블 기판상에 복수의 다른 처리 스텝을 수행하여, 매우 다양한 다른 장치를 생성하기 위해 사용될 수 있다는 것은 당업자에게는 자명하다. 바람직하게는, 일단 기판이 드럼(10)상에 장착되면, 드럼으로부터 기판을 제거하지 않고 모든 증착과 에칭 스텝을 수행할 수 있다. 따라서, 프린트 헤드는 에칭제, 용액중의 전도성 재료, 용액중의 전계발광 재료 및 용액중의 절연 재료를 포함해서 필요에 따라 다양한 다른 재료를 토출시키기 위해 적용될 수 있다.
따라서, 일례로서, 유기 박막 트랜지스터는 플렉시블 기판상에 용액중의 제 1 재료를 증착하고, 건조 후, 상기 제 1 재료를 에칭하여 제 2 전도성 재료의 증착을 위한 패턴을 제공하고, 상기 기판상에 용액의 제 2 전도성 재료를 증착하여 상기 트랜지스터의 소스와 드레인을 형성하고, 상기 소스와 드레인상에 반도체 재료를 그리고 상기 반도체 재료상에 절연 재료를 증착하고, 상기 소스와 드레인 사이의 채널상에서의 절연 재료상에 용액중의 제 2 전도성 재료를 증착하여 게이트를 형성함으로써 형성될 수 있다. 다른 예에서는 발광 다이오드를 포함한 표시 장치의 각 화소 내에 하나, 둘, 셋 또는 그 이상의 컬러 전계발광 재료를 제공하고 FSA를 이용하여, 발광 다이오드와 박막 트랜지스터의 플렉시블 어레이를 제조하는 공 정을 포함한다. 물론, 잉크젯 증착을 사용하는 FSA나 잉크젯 증착을 사용하는 기판상의 TFT의 패터닝은 상술한 바와 같이 실시될 뿐만아니라, 전계발광 재료의 잉크젯 증착이 본 발명의 방법 및 장치를 사용하여 단일 단계에서 수행되어 표시 장치를 제조할 수도 있다.
본 발명은 특히 정밀도와 속도 및 신뢰성을 향상시킨 대형 플렉시블 표시 장치를 제조하는 방법을 제공한다. 실제로, 본 발명에 따라 제조된 플렉시블 표시 장치의 성능은 패터닝의 반복성과 균일성으로 인해 종래 기술을 사용하여 제조된 강성 기판을 갖는 표시 장치의 성능과 비교해서 최소한 동등하거나 또는 그 보다 우수하다. 그러나, 그 제조 비용과 속도는 실질적으로 떨어진다. 따라서, 본 발명에 따라 제조된 플렉시블 표시 장치는 강성 기판을 갖는 종래의 표시 장치 대신에 투명한 강성 시트에 부착될 수 있다.
또한, 본 발명의 장치는 종래 기술의 장치보다 저가이며, 현저히 적은 공간을 필요로 하고 있다. 따라서, 제조 비용이 상당히 절감된다. 본 발명의 공간-저감 효과는 단지 드럼(10)의 직경이 이에 필적하는 표면적을 갖는 종래의 플래튼의 폭보다 작다라는 사실에만 기인한 것이 아니다. 이것은 특히 본 발명에 제공되는 부가적인 처리 능력이 종래의 잉크젯 프린트 장치에 제공되는 경우, 별도의 공간을 필요로 한다는 사실을 감안할 때에 명백하다. 예를 들면, 레이저(15), CCD 카메라(16) 및 가스 스트림 각각은 사실상 기판에 대한 프린트 헤드 또는 헤드의 왕복 운동 방향으로 주행하는 선에 제공되어야만 한다. 기판 에지에서의 증착을 위해서, 상기한 구성요소들 중 마지막 구성요소가 기판의 에지상에 배치될 때, 다른 장치들 은 기판의 에지를 지난 소정 노상(way)에 배치된다. 따라서, 기판에 대한 상기 구성요소들의 이동량은 이 구성요소가 다른 한 쪽에서 기판의 에지상에 배치될 수 있도록 크게 증가해야 한다. 이와 반대로, 본 발명에서 드럼을 사용한다는 것은 이 드럼의 에지를 지난 구성요소들의 어느 것의 움직임도 없이 각 구성요소가 드럼(10) 둘레 주위에 또는 드럼(10) 위나 아래에 배치될 수 있음을 의미한다.
물론, 프린트 헤드(20), CCD 카메라(16), 가스 분사구(17) 및 레이저(15)는 도 5에 나타낸 바와 같은 겐트리(4) 이외에도 설치될 수 있다. 상기한 구성요소들을 지지하기 위한 다른 수단에 대해서 당업자들이 알 수 있음은 명백하다. 사실, 이것이 바람직하지만, 프린트 헤드(20)가 반드시 드럼(10)상에 지지되지 않고, 대신에 드럼(10) 옆측에 또는 그 아래에 설치될 수도 있다.
또한, 드럼(10)은 속이 차 있거나 또는 중공일 수 있다. 따라서, 본 발명의 장치는 기판을 드럼(10)의 내표면상에 지지하기 위해 적용될 수 있고, 이에 따라 본 발명의 다른 특징들이 적용된다. 또한, 드럼(10)은 반드시 원통형일 필요는 없다. 다른 예로서, 드럼의 단면부는 예를 들면 육각형의 다각형일 수 있고, 강성 기판은 예를 들면 회전식 드럼(10)의 6면 각각에 장착될 수 있다. 또 다른 예로서, 드럼은 타원형 단면을 가질 수 있는데, 예를 들면 캠(cam) 메카니즘이 드럼과 프린트 헤드 또는 헤드들 사이에서 일정한 거리와 각도를 유지하기 위해 제공될 수 있다.
본 발명에서는 뱅크 구조를 지지하는 패턴화된 기판에 대해서 설명하였다. 그러나, 일부 장치들에 대해서는 리소그라피 기술을 사용하여 도전성 회선 또는 전 극으로 프리-패터닝(pre-patterning)된 기판상에 잉크젯 기술을 사용한 프린트를 겸하도록 하는 것이 장점일 수 있다. 따라서, 예를 들면, 소스 및 드레인 전극, 회로 접속 부품 및 화소 전극이 기판상에 프리-패터닝될 수 있고, 반도체 영역, 절연체 영역, 게이트 전극 및 회로간의 접속을 위한 소정의 다른 부품, 특히 리소그라피 기술을 적용하는데 어려움이 있는 전극 크로스-오버 지점이 본 발명에 따라 잉크젯 프린트 기술을 사용하여 프리-패터닝된 기판상에 패터닝될 수 있는 장점이 있다. 도 8 및 도 9는 이와 같이 프리-패터닝된 기판의 예를 나타낸다.
도 10은 전기광학 장치의 바람직한 예로서 유기 전계발광 소자 등의 전기광학 소자를 합체한 액티브 매트릭스형 표시 장치(또는 기기), 및 본 발명의 방법 또는 장치를 사용하여 제조될 수 있는 어드레싱 회로를 예시하는 블록도이다. 도 10에 나타낸 표시 장치(200)에서는, 복수의 주사선 "gate", 이 복수의 주사선 "gate"이 뻗는 방향과 교차하는 방향으로 뻗는 복수의 데이터선 "sig", 이 데이터선 "sig"에 대략 평행하게 뻗는 복수의 공통 전원선 "com", 및 데이터선 "sig"와 주사선 "gate"의 교점에 위치되는 복수의 화소(201)가 상기 기판 위에 형성된다.
각 화소(201)는, 주사 신호가 주사선을 통해 게이트 전극에 공급되는 제 1 TFT(202), 이 제 1 TFT(202)를 통해서 데이터선 "sig"로부터 공급되는 화상 신호를 유지하는 유지 용량 "cap", 이 유지 용량 "cap"에 의해 유지되는 화상 신호가 게이트 전극(제 2 게이트 전극)에 공급되는 제 2 TFT(203), 및 전계발광 소자(저항으로 표시됨) 등의 전기광학 소자(204)를 포함하고, 이 소자(204)가 제 2 TFT(203)을 통해 공통 전원선 "com"과 전기적으로 접속될 때, 상기 공통 전원선 "com"으로부터 구동 전류가 흐른다. 주사선 "gate"는 제 1 구동 회로(205)와 접속되고, 데이터선 "sig"는 제 2 구동 회로(206)와 접속된다. 제 1 회로(205)와 제 2 회로(206) 중 적어도 하나는 제 1 TFT(202)와 제 2 TFT(203)가 그 위에 형성되는 기판 위에 바람직하게 형성될 수 있다. 본 발명에 따른 방법에 의해 제조되는 TFT 어레이(들)는 제 1 TFT(202)와 제 2 TFT(203)의 어레이, 제 1 구동 회로(205) 및 제 2 구동 회로(206) 중 적어도 하나에 적용되는 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명은, 표시 장치, 및 예를 들면 모바일 폰, 랩탑 퍼스널 컴퓨터, DVD 플레이어, 카메라, 현장 기기(field equipment) 등의 모바일 표시 장치; 데스크탑 컴퓨터, CCTV 또는 사진 앨범 등의 휴대용 표시 장치; 차량 또는 항공기 계기 패널 등의 계기 패널; 또는 제어실 장비 표시 장치 등의 산업용 표시 장치와 같은 많은 행태의 장치에 합체된 다른 장치들을 조립하기 위해 사용될 수 있다. 즉, 전계발광 장치 또는 본 발명에 따른 방법에 의해 제조되는 TFT 어레이(들)이 위의 지적과 같이 적용되는 표시 장치가 상술한 바와 같이 많은 형태의 장치들에 합체될 수 있다.
이하, 본 발명에 따라 제조되는 전기광학 표시 장치를 사용하는 다양한 전자 기기에 대해서 설명한다.
<1. 모바일 컴퓨터>
이하, 상기한 실시예들 중 하나에 따라 제조된 표시 장치가 모바일 퍼스널 컴퓨터에 적용된 예에 대해서 설명한다.
도 11은 상기한 퍼스널 컴퓨터의 구성을 예시하는 등각도이다. 도 11에서, 퍼스널 컴퓨터(1100)는 키보드(1102)와 표시 유닛(1106)을 포함한 본체(1104)를 구비한다. 표시 유닛(1106)은 상술한 바와 같이 본 발명의 패터닝 방법에 따라 제조된 표시 패널을 사용하여 구현된다.
<2: 휴대폰>
다음에, 표시 장치를 휴대폰의 표시부에 적용한 예에 대해서 설명한다. 도 12는 휴대폰의 구성을 예시하는 등각도이다. 도면에서, 휴대폰(1200)은 복수의 조작키(1202), 수화구(1204), 송화구(1206) 및 표시 패널(100)을 구비한다. 이 표시 패널(100)은 상술한 바와 같이 본 발명의 방법에 따라 제조된 표시 장치를 사용하여 구현된다.
<3: 디지털 스틸 카메라>
다음에, OEL 표시 장치를 파인더로서 사용한 디지털 스틸 카메라에 대해서 설명한다. 도 13은 디지털 스틸 카메라 및 외부 장치와의 접속 구성을 간략히 예시하는 등각도이다.
종래의 카메라는 감광 코팅을 갖는 감응화된 필름을 사용하고, 이 감광 코팅에서 화학적 변화를 일으켜서 피사체의 광 화상을 기록하는 반면, 디지털 스틸 카메라(1300)는 예를 들면 전하 결합 장치(CCD)를 사용하여 광전 변환에 의해서 피사 체의 광 화상으로부터 화상 신호를 생성한다. 디지털 스틸 카메라(1300)는 CCD로부터의 화상 신호에 기초한 표시를 행하기 위해 케이스(1302) 뒷면에 OEL 소자(100)를 구비하고 있다. 따라서, 표시 패널(100)은 피사체를 표시하기 위한 파인더로서 기능한다. 광학 렌즈를 구비한 수광 유닛(1304) 및 CCD는 케이스(1302)의 정면(도면의 뒤쪽)에 설치되어 있다.
카메라멘이 OEL 소자 패널(100)에 표시되는 피사체의 화상을 결정하고 셔터를 누르면, CCD로부터의 화상 신호가 회로 보드(1308) 내의 메모리에 전송되어 기억된다. 디지털 스틸 카메라(1300)에서, 비디오 신호 출력 단자(1312)와 데이터 통신용의 입출력 단자(1314)는 케이스(1302)의 측면에 설치된다. 도면에 도시되어 있는 바와 같이, 텔레비전 모니터(1430) 및 퍼스널 컴퓨터(1440)는 각각 비디오 신호 단자(1312) 및 입출력 단자(1314)에 각각 접속된다. 회로 보드(1308)의 메모리에 기억되어 있는 화상 신호는 소정의 조작에 의해 텔레비전 모니터(1430) 및 퍼스널 컴퓨터(1440)에 출력된다.
도 11에 나타낸 퍼스널 컴퓨터, 도 12에 나타낸 휴대폰 및 도 13에 나타낸 디지털 스틸 카메라 이외의 전자 장치의 예로는, OEL 소자 텔레비전 세트, 뷰파인더형 및 모니터 직시형 비디오 테이프 레코더, 차량 항법 및 계측 시스템, 페이저, 전자 수첩, 휴대용 계산기, 워드 프로세서, 워크스테이션, TV 전화, POS 단말, 및 터치 패널을 구비한 장치를 들 수 있다. 물론, 본 발명의 방법을 사용하여 제조된 OEL 장치는 상기 전자 장치의 표시부 뿐만아니라 표시부를 합체한 소정의 다른 형태의 기기에도 적용될 수 있다.
또한, 본 발명의 방법에 따라 제조된 표시 장치는 매우 얇고 유연하며 경량인 스크린형 대형 텔레비전에도 적합한다. 따라서, 벽에 대형 텔레비전을 붙이거나 걸 수 있다. 플렉시블 텔레비전은 필요하다면 사용하지 않을 때에 간편하게 말아올릴 수 있다.
프린트 회로 기판이 또한 본 발명의 기술을 사용하여 제조될 수 있다. 종래의 프린트 회로 기판은 IC 칩 또는 수동 소자 등의 다른 마이크로전자 장치보다 저가의 장치이지만은, 포토리소그라피 및 에칭 기술에 의해 제조되어서 그 제조 비용을 증가시킨다. 고밀도 패키징을 실현하기 위해서는 또한 고해상도의 패터닝이 필요하게 된다. 보드상에서의 고해상도의 배선은 본 발명을 사용하여 용이하며 신뢰성있게 실현될 수 있다.
또한, 본 발명을 사용하여 컬러 디스플레이 어플리케이션용 컬러 필터를 설치할 수 있다. 기판의 선택 영역상에는 염료 또는 안료를 함유한 액적이 정확하게 증착된다. 매트릭스 포맷은 액적과 서로 아주 근접하여 사용된다. 따라서, 원 위치에서의 시야성에 매우 장점이 있음을 증명할 수 있다. 건조 후, 액적 내의 염료 또는 안료는 필터 층으로서 작용한다.
DNA 센서 어레이 칩은 또한 본 발명을 사용하여 제공될 수 있다. 다른 DNA를 함유한 용액은 칩에 제공시에 작은 갭에 의해 분리된 수용 장소의 어레이상에 증착된다.
이상의 설명은 예로서만 주어진 것일 뿐이며, 본 발명의 범주를 일탈하지 않는 범위 내에서 많은 다른 변형이 이루어질 수 있음을 당업자는 이해할 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, 플렉시블 기판에 잉크젯 기술을 사용하여 가용성 재료를 증착하는 방법이 제공된다.

Claims (48)

  1. 광학, 전기-광학, 전자 또는 센서 장치를 제조하는 방법으로서,
    드럼 상에 장착되며, 습윤성과 대조되는 특성을 갖도록 처리된 기판에 액적(liquid droplet)을 증착하는 단계-상기 습윤성과 대조되는 특성은 상기 액적의 정렬을 돕는다-를 포함하며,
    상기 기판을 향하여 상기 액적을 열(列)로서 토출하기 위하여 잉크젯 헤드를 사용하며,
    상기 액적은 상기 드럼의 회전중에 상기 기판을 향하여 토출되고, 상기 잉크젯 헤드는 상기 액적이 상기 기판을 향하여 토출되는 기간 동안에 고정 상태로 유지되는 제조 방법.
  2. 광학, 전기-광학, 전자 또는 센서 장치를 제조하는 방법으로서,
    드럼 상에 장착되며, 뱅크(bank) 구조를 갖도록 처리된 기판에 액적을 증착하는 단계-상기 뱅크 구조는 상기 액적의 정렬을 돕는다-를 포함하며,
    상기 기판을 향하여 상기 액적을 열(列)로서 토출하기 위하여 잉크젯 헤드를 사용하며,
    상기 액적은 상기 드럼의 회전중에 상기 기판을 향하여 토출되고, 상기 잉크젯 헤드는 상기 액적이 상기 기판을 향하여 토출되는 기간 동안에 고정 상태로 유지되는 제조 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 액적 열을 토출한 후,
    상기 프린트 헤드는 상기 드럼에 대해서 이 드럼의 길이 방향 축과 평행한 방향으로 단계적(stepwise)으로 이동되고,
    후속 액적 열은 상기 드럼의 후속 회전중에 상기 기판을 향하여 토출되는 제조 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 액적 열은 상기 드럼의 회전중에 상기 기판을 향하여 토출되고, 상기 프린트 헤드는 상기 액적 열의 토출중에 상기 드럼에 대해서 이 드럼의 길이 방향 축과 평행한 방향으로 연속적으로 이동되는 제조 방법.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 프린트 헤드는 복수의 노즐을 포함하고, 각 복수 열의 액적은 상기 드럼의 회전중에 토출되는 제조 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 드럼의 회전중에 복수의 제 1 열의 액적이 토출되고,
    상기 프린트 헤드는 상기 기판에 대해서 상기 드럼의 길이 방향 축과 평행한 방향으로 이동되고,
    복수의 제 2 열의 액적 중 하나가 상기 복수의 제 1 열의 액적 사이에 삽입되도록 상기 드럼의 다음 회전중에 상기 기판을 향하여 복수의 제 2 열의 액적이 토출되는 제조 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 노즐의 하나는 나머지 노즐과는 다른 액적을 토출하는 제조 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 노즐의 하나는 나머지 노즐과 동일한 상기 기판상의 위치에 상기 다른 액적을 토출하는 제조 방법.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 토출은 또한 동일 또는 제 2 액적을 토출하는 제 2 잉크젯 프린트 헤드를 사용하여 수행되는 제조 방법.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 드럼을 회전시키기 위해 모터가 사용되고, 위치 피드백 시스템은 상기 모터를 제어하기 위한 신호를 생성하는 제조 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 위치 피드백 시스템에 의해 생성된 신호는 상기 액적의 토출 타이밍을 제어하기 위해 사용되는 제조 방법.
  12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 기판은 흡입(suction)에 의해서 상기 드럼상에 장착되는 제조 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 흡입은 상기 기판이 장착되는 상기 드럼의 표면상에 설치된 복수의 개구를 통해서 제공되는 제조 방법.
  14. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 드럼은 이 드럼의 길이 방향 축과 평행인 복수의 평면인 표면을 포함하도록 단면이 다각형인 제조 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 복수의 표면 중 하나 이상에 강성(rigid) 기판이 장착되는 제조 방법.
  16. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 드럼은 단면이 타원형(ovoid)이 되도록 선택되는 제조 방법.
  17. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 드럼은 원통형이 되도록 선택되는 제조 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 기판은 플렉시블 기판으로 구성되도록 선택되고, 상기 드럼의 곡면을 따라 접하여 장착되는 제조 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 플렉시블 기판은 직사각형 또는 정사각형 기판으로 구성되도록 선택되고, 상기 드럼상에 그 반대쪽의 에지(edge)들이 서로간에 그리고 상기 드럼의 길이 방향 축과도 평행하도록 장착되는 제조 방법.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 플렉시블 기판은 직사각형 또는 정사각형 기판으로 구성되도록 선택되고, 상기 드럼상에 그 반대쪽의 에지들이 서로간에는 평행하지만 상기 드럼의 길이 방향 축과는 소정의 각도를 이루도록 장착되는 제조 방법.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 플렉시블 기판은 직사각형 또는 정사각형 기판으로 구성되도록 선택되고, 상기 드럼상에 상기 반대쪽의 에지들이 서로간에 인접되도록 하여 상기 드럼의 둘레를 에워싸도록 장착되는 제조 방법.
  22. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 기판은 상기 드럼의 내표면상에 장착되는 제조 방법.
  23. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 드럼을 가열하는 단계를 더 포함하는 제조 방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 가열은 상기 기판이 장착되는 상기 드럼의 표면에 인접해서 설치된 복수의 가열 필라멘트에 의해서 제공되는 제조 방법.
  25. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 드럼이 회전할 때, 상기 기판을 레이저로 패터닝하는 단계를 더 포함하는 제조 방법.
  26. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 기판상에 토출된 상기 액적을 건조하기 위한 가스 스트림을 제공하는 단계를 더 포함하는 제조 방법.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 가스는 질소 또는 불활성 가스인 제조 방법.
  28. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 드럼상에 제 1 정렬(alignment) 마크의 제 1 어레이(array)를 마련하고, 상기 기판상에 제 2 정렬 마크의 제 2 어레이를 마련하고, 상기 제 1 정렬 마크의 제 1 어레이와 상기 제 2 정렬 마크의 제 2 어레이를 관찰하여 상기 기판에 대한 상기 드럼의 위치를 검출하는 단계를 더 포함하는 제조 방법.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 기판상에서 관찰되는 정렬 마크가 상기 드럼상의 정렬 마크와 정렬되지 않는 경우에, 상기 액적이 상기 기판상의 올바른 위치에 토출되도록 가용성 재료의 후속 증착을 제어하는 단계를 더 포함하는 제조 방법.
  30. 제 28 항에 있어서,
    상기 검출된 위치에 기초하여 상기 드럼에 대하여 상기 기판을 조정하는 단계를 더 포함하는 제조 방법.
  31. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 기판상에 정렬 마크의 어레이를 제공하는 단계 ─여기서 상기 액적은 상기 정렬 마크 중 하나와 정렬된 기판을 향하여 토출됨으로써, 상기 액적의 정렬 점(alignment dot)을 제공함─ 와, 이 정렬 점을 관찰하는 단계를 더 포함하는 제조 방법.
  32. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 기판상에 정렬 마크의 어레이를 제공하는 단계 ─여기서 상기 액적은 상기 정렬 마크 중 하나와 정렬된 기판의 제 1 표면을 향하여 토출됨으로써, 상기 액적의 정렬 점을 습윤 상태에서 제공함─ 와, 상기 액적의 토출된 정렬 점이 상기 습윤 상태에서 건조 상태로 변화하기 전에 상기 제 1 표면에 반대쪽인 기판의 다른 표면을 통해서 상기 정렬 점을 관찰하는 단계를 더 포함하는 제조 방법.
  33. 제 31 항에 있어서,
    상기 관찰되는 정렬 점이 상기 기판상의 정렬 마크와 정렬되지 않는 경우에, 상기 액적이 상기 기판상의 정렬 마크 중 하나와 정렬해서 토출되도록 상기 액적의 후속 증착을 제어하는 단계를 더 포함하는 제조 방법.
  34. 제 28 항에 있어서,
    상기한 관찰을 위해서 전하 결합 장치(CCD)를 사용하는 단계를 더 포함하는 제조 방법.
  35. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 액적은 상기 기판의 에칭에 적합하도록 선택되는 제조 방법.
  36. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 액적은 상기 기판상에 증착된 재료에 대한 용매를 포함하도록 선택되는 제조 방법.
  37. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 액적은 용매와 가용성 재료를 함유한 용액을 포함하도록 선택되는 제조 방법.
  38. 제 37 항에 있어서,
    상기 가용성 재료는 전도성 재료를 포함하도록 선택되는 제조 방법.
  39. 제 38 항에 있어서,
    상기 전도성 재료는 PEDOT를 포함하도록 선택되는 제조 방법.
  40. 제 37 항에 있어서,
    상기 가용성 재료는 전계발광 재료를 포함하도록 선택되는 제조 방법.
  41. 제 37 항에 있어서,
    상기 가용성 재료는 전기적으로 절연성인 재료를 포함하도록 선택되는 제조 방법.
  42. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 전자 장치는 상기 기판상의 용액 내에 토출되는 유기 반전도성 폴리머를 포함하는 제조 방법.
  43. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 전자 장치는 유기 폴리머 발광 다이오드를 포함하는 제조 방법.
  44. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 전자 장치는 유기 폴리머 박막 트랜지스터를 포함하는 제조 방법.
  45. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 방법은 상기 전기-광학, 전자 또는 센서 장치의 자기-집합된(self assembled) 칩간의 배선을 증착하는 방법인 제조 방법.
  46. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 기판은 도전성 회선 또는 전극으로 프리-패터닝(pre-patterning)되는 제조 방법.
  47. 제 1 항에 있어서,
    상기 습윤성과 대조되는 특성을 갖도록 처리된 기판의 영역은 벽(wall)으로 이루어지는 제조 방법.
  48. 제 32 항에 있어서,
    상기 관찰되는 정렬 점이 상기 기판상의 정렬 마크와 정렬되지 않는 경우에, 상기 액적이 상기 기판상의 정렬 마크 중 하나와 정렬해서 토출되도록 상기 액적의 후속 증착을 제어하는 단계를 더 포함하는 제조 방법.
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