KR102161419B1 - 저-입자 가스 인클로저 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기판에 인접한 저-입자 영역을 제공할 수 있는 입자 제어 시스템을 포함한 다양한 구성요소를 가질 수 있는 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태에 관한 것이다. 입자 제어 시스템의 다양한 구성요소는 가스 순환 및 여과 시스템, 기판에 대해 프린트헤드 조립체를 이동시키기 위한 저-입자 생성 모션 시스템, 서비스 번들 하우징 배출 시스템, 및 프린트헤드 조립체 배출 시스템을 포함할 수 있다. 입자 제어 시스템을 갖는 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태에 대해 수증기 및 산소와 같은 다양한 반응성 대기 가스를 포함하는 다양한 반응종에 대해 실질적으로 낮은 수준을 유지하는 것에 추가로, 기판-상 입자 기준이 쉽사리 부합될 수 있다. 따라서, 본 발명의 시스템 및 방법에 따른 불활성 저-입자 가스 환경에서 다양한 기판의 처리는 실질적으로 더 낮은 제조 결함을 가질 수 있다.
Description
본 출원은 2013년 6월 10일자에 출원된 미국 일부 계속 출원 제61/833,398호를 우선권 주장한다. 이 출원은 2013년 12월 4일자에 출원된 미국 일부 계속 출원 제61/911,934호를 우선권 주장한다. 이 출원은 2014년 1월 9일자에 출원된 미국 일부 계속 출원 제61/925,578호를 우선권 주장한다. 이 출원은 2014년 4월 23일자에 출원된 미국 일부 계속 출원 제61/983,417호를 우선권 주장한다. 이 출원은 2014년 3월 11일자에 출원된 미국 일부 계속 출원 14/205,340호를 우선권 주장한다. 2014년 3월 11일자에 출원된 미국 출원 제14/205,340호는 US 2013/0206058로서 2013년 8월 15일에 공고되고 2013년 3월 13일에 출원된 미국 특허 출원 13/802,304호의 일부계속 출원이다. 미국 특허 출원 13/720,830호는 2011년 12월 22일자에 출원된 미국 일부 계속 출원 61/579,233호를 우선권 주장한다. 미국 특허 출원 13/720,830호는 US 2008/0311307호로서 2008년 12월 18일자에 공고되고 2008년 6월 13일자에 출원된 미국 특허 출원 12/139,391호의 일부 계속 출원인, US 8,383,202로서 2013년 2월 26일자에 공고되고 2010년 1월 5일자에 출원된 미국 특허 출원 12/652,040호의 일부 계속 출원이다. 또한, 미국 특허 출원 12/652,040호는 2009년 1월 5일자에 출원된 미국 일부 계속 출원 61/142,575호를 우선권 주장한다. 본 명세서에 나열된 참조문헌은 본 명세서에서 참조문헌으로서 인용된다.
본 발명은 다양한 기판 크기 및 기판 재료 상에 OLED 패널을 제조하기 위하여 불활성의 실질적으로 저-입자 환경을 갖는 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태에 관한 것이다.
유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이 기술의 잠재성은 고선명 색상, 고조도, 초박막, 신속-반응, 및 에너지 효율성을 가진 디스플레이 패널의 시현을 포함하는 OLED 디스플레이 기술 특성에 의해 가속화된다. 추가로, OLED 디스플레이 기술의 제작에, 가요성 중합체 재료를 포함하는 다양한 기판 재료가 사용될 수 있다. 소형 스크린 분야, 예컨대, 주로 휴대폰에 대한 디스플레이 시현이 이 기술의 잠재성을 강조하도록 제공되지만 더 큰 포맷으로 제작하는 데 위험요소가 여전히 존재한다.
포맷의 스케일링에 관하여, 5.5 세대 기판은 대략 8개의 26인치 평판 디스플레이를 산출할 수 있고 약 130 cm X 150 cm의 치수를 갖는다. 대조적으로, 더 큰 포맷의 기판이 7.5 세대 및 8.5 세대를 위한 마더 글래스 크기를 포함할 수 있다. 7.5 세대 마더 글래스는 약 195cm x 225 cm의 수치를 가지며, 기판 당 8개의 42" 또는 6개의 47" 평판으로 절단될 수 있다. 8.5 세대에 사용되는 마더 글래스는 거의 220 x 250 cm이며, 기판 당 6개의 55" 또는 8개의 46" 평판으로 절단될 수 있다. 더 큰 포맷에 대한 OLED 디스플레이 제조의 스케일링에 존재하는 요구의 일 표시는 5.5 세대 기판보다 더 큰 기판에 있어서 높은 산출의 OLED 디스플레이의 고-부피 제조가 입증된 실질적인 요구를 갖는다.
대체적으로, OLED 장치는 다양한 유기 박막 필름, 뿐만 아니라 그 밖의 재료를 OLED 프린팅 시스템을 사용하여 기판 위에 프린팅함으로써 제작될 수 있다. 이러한 유기 재료는 산화 및 그 밖의 화학 공정에 의해 쉽게 손상될 수 있다. 불활성이고 실질적으로, 저-입자 프린팅 환경으로 구현될 수 있으며 다양한 기판 크기로 제작될 수 있는 OLED 프린팅 시스템을 수용하는 것은 다양한 공학적 요구가 존재할 수 있다. 고출력 대형-포맷 기판 프린팅, 예를 들어, 7.5 세대 및 8.5 세대 기판의 프린팅을 위한 제조 공구는 대형 설비를 필요로 한다. 따라서 불활성 대기 하에서 실질적으로 저입자 프린팅 환경을 유지하면서 반응성 대기종, 예컨대, 수증기 및 산소, 뿐만 아니라 유기 용매 및 증기를 제거하기 위해 가스 정화 공정을 지속적으로 필요로 하는 공정은 상당한 요구가 존재할 수 있다.
이와 같이, 고 산출의 기판 포맷의 범위에 걸쳐서 OLED 디스플레이 기술의 고부피 제조의 스케일링에 있어 요구가 존재한다. 따라서, 불활성이고 실질적으로 저-입자 환경에서 OLED 프린팅 시스템을 수용할 수 있는 본 발명의 가스 인클로저 시스템의 필요성이 다양한 실시 형태의 경우 요구되며, 이는 다양한 기판 크기 및 기판 재료에 대해 OLED 패널의 제조를 위하여 쉽사리 스케일링될 수 있다. 추가로, 본 발명의 다양한 가스 인클로저 시스템은 최소의 중지 시간에 따른 유지보수 중에 내부로의 용이한 접근을 위해 그리고 처리 중에 외부로부터 OLED 프린팅 시스템에 대한 용이한 접근을 위해 제공된다.
본 발명의 특징 및 이점들, 본 발명을 제한하지 않고 예시하기 위한 첨부 도면들을 참조함으로써, 보다 잘 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시 형태에 따른 가스 인클로저 조립체의 우측 정면 사시도.
도 2는 본 발명의 다양한 실시 형태에 따른 가스 인클로저 조립체의 분해도.
도 3은 본 발명의 다양한 실시 형태에 따른 프레임 부재 조립체의 전방 분해도.
도 4a 내지 도 4c는 조인트를 형성하기 위하여 개스킷 밀봉부의 다양한 실시 형태의 도식적 상면도.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 다양한 실시 형태에 따른 가스 인클로저 조립체의 프레임 부재의 밀봉을 도시하는 다양한 사시도.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 가스 인클로저 조립체에 따른 용이 제거가능 서비스 윈도우를 수용하기 위한 섹션 패널의 밀봉에 대한 다양한 도면.
도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따른 인셋 패널 또는 윈도우 패널을 수용하기 위한 섹션 패널의 밀봉에 대한 다양한 도면을 도시하는 도면.
도 8은 본 발명에 따른 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태에 대한 라이팅 시스템을 포함하는 천장의 도면.
도 9는 본 발명의 다양한 실시 형태에 따른 가스 인클로저 조립체의 전방 사시도.
도 10a는 도 9에 도시된 바와 같이 가스 인클로저 조립체의 다양한 실시 형태의 분해도이며 도 10b는 도 10a에 도시된 프린팅 시스템의 확대된 사시도이고 도 10c는 도 10a에 도시된 보조 인클로저의 팽창된 확대된 사시도.
도 11은 본 발명의 다양한 실시 형태에 따른 부유 테이블의 사시도.
도 12는 본 발명의 다양한 실시 형태에 따른 가스 인클로저 조립체의 도식적인 도면.
도 13은 본 발명의 다양한 실시 형태에 따른 가스 인클로저 조립체의 도식적인 도면.
도 14는 본 발명의 다양한 실시 형태에 따른 가스 인클로저 조립체의 도식적인 도면.
도 15는 본 발명의 다양한 실시 형태에 따른 가스 인클로저 조립체의 도식적인 도면.
도 16은 본 발명의 다양한 실시 형태에 따른 가스 인클로저 조립체의 내부에 설치된 배관을 도시하는, 가스 인클로저 조립체의 전방 사시도.
도 17은 본 발명의 다양한 실시 형태에 따른 가스 인클로저 조립체의 내부에 설치된 배관을 도시하는, 가스 인클로저 조립체의 상면 사시도.
도 18은 본 발명의 다양한 실시 형태에 따른 가스 인클로저 조립체의 내부에 설치된 배관을 도시하는, 가스 인클로저 조립체의 저면 사시도.
도 19a는 본 발명의 다양한 실시 형태에 따른 서비스 번들을 도시하는 도식적 도면이고 도 19b는 본 발명에 따른 배관의 다양한 실시 형태를 통해 공급되는 서비스 번들을 지난 가스 스위핑을 도시하는 도면.
도 20은 서비스 번들의 사공간 내에서 차단된 반응종이 번들이 유도되는 덕트를 통하여 이동하는 불활성 가스(B)로부터 능동 퍼징되는 방법을 도시하는 도식적 도면.
도 21a는 본 발명의 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태에 따른 배관을 통해 유도되는 케이블 및 튜브의 사시도.
도 21b는 본 발명의 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태에 따른, 개구에 걸쳐 밀폐를 위한 커버의 세부사항을 도시하는, 도 21a에 도시된 개구의 확대도.
도 22는 본 발명의 다양한 실시 형태에 따른 가스 인클로저 조립체를 통한 가스 순환의 실시 형태를 도시하는 가스 인클로저 시스템의 도식적 측면도.
도 23은 본 발명의 다양한 실시 형태에 따른 가스 인클로저 조립체를 통한 가스 순환의 실시 형태를 도시하는 가스 인클로저 시스템의 도식적 측면도.
도 24는 본 발명의 다양한 실시 형태에 따른 가스 인클로저 조립체를 통한 가스 순환의 실시 형태를 도시하는 가스 인클로저 시스템의 도식적 전방 측면도.
도 25는 본 발명의 다양한 실시 형태에 따른 시스템 구성요소를 갖는 가스 인클로저 조립체의 단면도.
도 26은 저-입자 X-축 모션 시스템 및 서비스 번들 하우징 배출 시스템을 포함할 수 있는 본 발명의 다양한 실시 형태에 따른 패널 제어 시스템의 다양한 실시 형태를 도시하는 프린팅 시스템의 사시도.
도 27a 및 도 27b는 본 발명의 다양한 실시 형태에 따른 저-입자 X-축 모션 시스템의 단면도.
도 28a 및 도 28b는 본 발명의 다양한 실시 형태에 따른 프린팅 시스템을 위한 서비스 번들 하우징 배출 시스템의 다양한 사시도.
도 29a는 본 발명의 다양한 실시 형태에 따른 서비스 번들 하우징 배출 시스템의 도식적 도면이며, 도 29b, 도 29c, 및 도 29d는 본 발명의 다양한 실시 형태에 따른 서비스 번들 하우징의 다양한 실시 형태의 도식적 도면.
도 30a 및 도 30b는 본 발명의 다양한 실시 형태에 따른 가스 인클로저 조립체 내의 프린트헤드 조립체 주위에 가스 순환 및 입자 수집을 나타내는 가스 인클로저 시스템의 도식적 도면.
도 31a 및 도 31b는 본 발명의 다양한 실시 형태에 따른 가스 인클로저 조립체 내의 프린트헤드 조립체 주위에 가스 순환 및 입자 수집을 나타내는 가스 인클로저 시스템의 도식적 도면.
도 32a 및 도 32b는 본 발명의 다양한 실시 형태에 따른 가스 인클로저 조립체 내의 프린트헤드 조립체 주위에 가스 순환 및 입자 수집을 나타내는 가스 인클로저 시스템의 도식적 도면.
도 33은 본 발명의 다양한 실시 형태에 따른 휴대용 부유 입자 카운팅 장치의 실시 형태를 도시하는 도면.
도 34는 전자기 방사선의 스캐터링을 기초로 한 다양한 휴대용 부유 입자 카운팅 장치의 작동 원리의 도식적 도면.
도 35는 본 발명의 다양한 프린팅 시스템 내에 휴대용 부유 입자 카운팅 장치가 배치될 수 있는 다양한 영역을 도시하는 도식적 도면.
도 36은 본 발명의 다양한 실시 형태에 따른 기판 지지 장치에 근접하게 위치된 휴대용 부유 입자 카운팅 장치의 사시도.
도 37a 및 도 37b는 본 발명의 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태 내에서 입자 카운트의 오랜 기간의 시험 결과를 나타내는 그래프.
도 38은 가스 인클로저 시스템 윈도우 개방 이전 및 이후에 입자 카운트의 회복 시험 결과를 도시하는 그래프.
도 39는 전자기 방사선의 스캐터링을 기초로 기판 상의 입자 감지를 위한 다양한 입자 감지 장치의 작동 원리의 도면.
도 40은 본 발명의 다양한 실시 형태에 따른 프린팅 영역에 인접한 위치에 테스트 기판의 배치의 사시도.
도 41은 본 발명의 다양한 실시 형태에 따른 카메라가 장착된 프린팅 시스템 내의 프린팅 영역에 인접한 기판의 배치의 사시도.
도 1은 본 발명의 다양한 실시 형태에 따른 가스 인클로저 조립체의 우측 정면 사시도.
도 2는 본 발명의 다양한 실시 형태에 따른 가스 인클로저 조립체의 분해도.
도 3은 본 발명의 다양한 실시 형태에 따른 프레임 부재 조립체의 전방 분해도.
도 4a 내지 도 4c는 조인트를 형성하기 위하여 개스킷 밀봉부의 다양한 실시 형태의 도식적 상면도.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 다양한 실시 형태에 따른 가스 인클로저 조립체의 프레임 부재의 밀봉을 도시하는 다양한 사시도.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 가스 인클로저 조립체에 따른 용이 제거가능 서비스 윈도우를 수용하기 위한 섹션 패널의 밀봉에 대한 다양한 도면.
도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따른 인셋 패널 또는 윈도우 패널을 수용하기 위한 섹션 패널의 밀봉에 대한 다양한 도면을 도시하는 도면.
도 8은 본 발명에 따른 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태에 대한 라이팅 시스템을 포함하는 천장의 도면.
도 9는 본 발명의 다양한 실시 형태에 따른 가스 인클로저 조립체의 전방 사시도.
도 10a는 도 9에 도시된 바와 같이 가스 인클로저 조립체의 다양한 실시 형태의 분해도이며 도 10b는 도 10a에 도시된 프린팅 시스템의 확대된 사시도이고 도 10c는 도 10a에 도시된 보조 인클로저의 팽창된 확대된 사시도.
도 11은 본 발명의 다양한 실시 형태에 따른 부유 테이블의 사시도.
도 12는 본 발명의 다양한 실시 형태에 따른 가스 인클로저 조립체의 도식적인 도면.
도 13은 본 발명의 다양한 실시 형태에 따른 가스 인클로저 조립체의 도식적인 도면.
도 14는 본 발명의 다양한 실시 형태에 따른 가스 인클로저 조립체의 도식적인 도면.
도 15는 본 발명의 다양한 실시 형태에 따른 가스 인클로저 조립체의 도식적인 도면.
도 16은 본 발명의 다양한 실시 형태에 따른 가스 인클로저 조립체의 내부에 설치된 배관을 도시하는, 가스 인클로저 조립체의 전방 사시도.
도 17은 본 발명의 다양한 실시 형태에 따른 가스 인클로저 조립체의 내부에 설치된 배관을 도시하는, 가스 인클로저 조립체의 상면 사시도.
도 18은 본 발명의 다양한 실시 형태에 따른 가스 인클로저 조립체의 내부에 설치된 배관을 도시하는, 가스 인클로저 조립체의 저면 사시도.
도 19a는 본 발명의 다양한 실시 형태에 따른 서비스 번들을 도시하는 도식적 도면이고 도 19b는 본 발명에 따른 배관의 다양한 실시 형태를 통해 공급되는 서비스 번들을 지난 가스 스위핑을 도시하는 도면.
도 20은 서비스 번들의 사공간 내에서 차단된 반응종이 번들이 유도되는 덕트를 통하여 이동하는 불활성 가스(B)로부터 능동 퍼징되는 방법을 도시하는 도식적 도면.
도 21a는 본 발명의 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태에 따른 배관을 통해 유도되는 케이블 및 튜브의 사시도.
도 21b는 본 발명의 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태에 따른, 개구에 걸쳐 밀폐를 위한 커버의 세부사항을 도시하는, 도 21a에 도시된 개구의 확대도.
도 22는 본 발명의 다양한 실시 형태에 따른 가스 인클로저 조립체를 통한 가스 순환의 실시 형태를 도시하는 가스 인클로저 시스템의 도식적 측면도.
도 23은 본 발명의 다양한 실시 형태에 따른 가스 인클로저 조립체를 통한 가스 순환의 실시 형태를 도시하는 가스 인클로저 시스템의 도식적 측면도.
도 24는 본 발명의 다양한 실시 형태에 따른 가스 인클로저 조립체를 통한 가스 순환의 실시 형태를 도시하는 가스 인클로저 시스템의 도식적 전방 측면도.
도 25는 본 발명의 다양한 실시 형태에 따른 시스템 구성요소를 갖는 가스 인클로저 조립체의 단면도.
도 26은 저-입자 X-축 모션 시스템 및 서비스 번들 하우징 배출 시스템을 포함할 수 있는 본 발명의 다양한 실시 형태에 따른 패널 제어 시스템의 다양한 실시 형태를 도시하는 프린팅 시스템의 사시도.
도 27a 및 도 27b는 본 발명의 다양한 실시 형태에 따른 저-입자 X-축 모션 시스템의 단면도.
도 28a 및 도 28b는 본 발명의 다양한 실시 형태에 따른 프린팅 시스템을 위한 서비스 번들 하우징 배출 시스템의 다양한 사시도.
도 29a는 본 발명의 다양한 실시 형태에 따른 서비스 번들 하우징 배출 시스템의 도식적 도면이며, 도 29b, 도 29c, 및 도 29d는 본 발명의 다양한 실시 형태에 따른 서비스 번들 하우징의 다양한 실시 형태의 도식적 도면.
도 30a 및 도 30b는 본 발명의 다양한 실시 형태에 따른 가스 인클로저 조립체 내의 프린트헤드 조립체 주위에 가스 순환 및 입자 수집을 나타내는 가스 인클로저 시스템의 도식적 도면.
도 31a 및 도 31b는 본 발명의 다양한 실시 형태에 따른 가스 인클로저 조립체 내의 프린트헤드 조립체 주위에 가스 순환 및 입자 수집을 나타내는 가스 인클로저 시스템의 도식적 도면.
도 32a 및 도 32b는 본 발명의 다양한 실시 형태에 따른 가스 인클로저 조립체 내의 프린트헤드 조립체 주위에 가스 순환 및 입자 수집을 나타내는 가스 인클로저 시스템의 도식적 도면.
도 33은 본 발명의 다양한 실시 형태에 따른 휴대용 부유 입자 카운팅 장치의 실시 형태를 도시하는 도면.
도 34는 전자기 방사선의 스캐터링을 기초로 한 다양한 휴대용 부유 입자 카운팅 장치의 작동 원리의 도식적 도면.
도 35는 본 발명의 다양한 프린팅 시스템 내에 휴대용 부유 입자 카운팅 장치가 배치될 수 있는 다양한 영역을 도시하는 도식적 도면.
도 36은 본 발명의 다양한 실시 형태에 따른 기판 지지 장치에 근접하게 위치된 휴대용 부유 입자 카운팅 장치의 사시도.
도 37a 및 도 37b는 본 발명의 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태 내에서 입자 카운트의 오랜 기간의 시험 결과를 나타내는 그래프.
도 38은 가스 인클로저 시스템 윈도우 개방 이전 및 이후에 입자 카운트의 회복 시험 결과를 도시하는 그래프.
도 39는 전자기 방사선의 스캐터링을 기초로 기판 상의 입자 감지를 위한 다양한 입자 감지 장치의 작동 원리의 도면.
도 40은 본 발명의 다양한 실시 형태에 따른 프린팅 영역에 인접한 위치에 테스트 기판의 배치의 사시도.
도 41은 본 발명의 다양한 실시 형태에 따른 카메라가 장착된 프린팅 시스템 내의 프린팅 영역에 인접한 기판의 배치의 사시도.
본 발명은 OLED 프린팅 시스템을 수용할 수 있는 가스 인클로저 조립체의 다양한 실시 형태를 개시한다. 가스 인클로저 조립체의 다양한 실시 형태는 불활성 가스 환경을 필요로 하는 공정의 경우 실질적으로 저-입자인 불활성 가스 환경을 유지할 수 있는 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태를 형성하기 위하여 입자 제어 시스템, 가스 순환 및 여과 시스템, 가스 정화 시스템 등을 제공하는 다양한 구성요소와 통합될 수 있고 이와 밀봉가능하게 구성될 수 있다.
대형 기판 크기를 포함하는 다양한 기판 크기의 프린팅을 허용할 수 있는 제조 공구는 OLED 제조 공구를 수용하기 위한 실질적으로 대형의 설비를 필요로 할 수 있다. 따라서, 불활성 대기 하에서 전체 대형 설비를 유지하는 것은 큰 부피의 불활성 가스의 연속적인 정화와 같은 공학적 도전을 나타낸다. 본 발명에 따라서, 불활성 가스는 소정 세트의 조건 하에서 화학 반응을 겪지 않는 임의의 가스일 수 있다. 불활성 가스의 일부 통상적으로 사용되는 비-제한적인 예시는 질소, 임의의 노블 가스, 및 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 추가로, 수증기 및 산소와 같은 다양한 반응성 대기 가스뿐만 아니라 다양한 프린팅 공정으로부터 생성된 유기 용매 및 증기의 오염을 방지하기 위하여 실질적으로 밀폐 방식으로 밀봉되는 대형 설비의 제공은 공학적 도전을 갖는다. 본 발명에 따라서, OLED 프린팅 설비는 수증기 및 산소와 같은 다양한 반응성 대기 가스뿐만 아니라 유기 용매 및 증기를 포함하는 다양한 반응종 각각에 대한 수준을 100 ppm 이하, 예를 들어 10 ppm 이하, 1.0 ppm 이하, 또는 0.1 ppm 이하로 유지할 수 있다.
불활성 환경을 필요로 하는 대형 설비의 연속적 유지보수는 여전히 추가 요구를 갖는다. 예를 들어, 제조 설비는 예를 들어, 제한되지 않은 프린팅 시스템을 작동시키기 위해 필요한 광학, 전기, 기계 및 유체 연결부를 제공하기 위하여 다양한 시스템 및 조립체로부터 작동가능하게 연결될 수 있는 상당 길이의 다양한 서비스 번들을 필요로 할 수 있다. 본 발명에 따라서, 서비스 번들은 비-제한적인 예시로서 광학 케이블, 전기 케이블, 와이어 및 튜브 등을 포함할 수 있다. 본 발명에 따르는 서비스 번들의 다양한 실시 형태는 서비스 번들 내에서 다양한 케이블, 와이어, 및 튜브, 및 등을 번들로 형성함으로써 상당한 개수의 공극 공간으로 인해 상당한 총 데드 볼륨(dead volume)을 가질 수 있다. 서비스 번들 내에서 상당 개수의 공극 공간으로부터 야기되는 총 데드 볼륨은 이 내에서 차단된 상당 부피의 반응 가스 종의 보유를 야기할 수 있다. 이러한 상당 부피의 차단된 반응 가스 종은 산소 및 수증기와 같은 반응성 대기 구성요소뿐만 아니라 산소 및 수증기의 수준에 대한 조건으로 가스 인클로저를 효과적으로 구성하는 요구가 존재할 수 있다. 게다가, 이러한 프린팅 시스템의 작동에 사용되는 서비스 번들은 미립자 물질의 공급원일 수 있다.
이에 관해, OLED 제조 설비 내에서 실질적으로 불활성의 저-입자 환경을 제공 및 유지하는 것은 예를 들어, 대기 상태, 예컨대, 야외(open air)의 고-유동 층류 여과 후드 하에서 수행될 수 있는 공정에 대해 존재하지 않는 추가 도전을 제공한다. 이와 같이, 본 발명의 시스템 및 방법의 다양한 실시 형태는 불활성의, 실질적으로 저-입자 환경에서 다양한 크기 및 재료의 OLED 기판의 OLED 프린팅을 위해 제공된 도전을 해결한다.
가스 순환 및 여과 시스템의 실질적으로 저-입자 환경을 유지하는 것은 문헌 [International Standards Organization Standard (ISO) 14644-1 :1999, "Cleanrooms and associated controlled environments-Part 1 : Classification of air cleanliness," as specified by Class 1 through Class 5]의 국제 기준에 부합되는 에어본 미립자에 대한 저입자 불활성 환경을 제공하도록 설계될 수 있다. 그러나, 에어본 미립자 물질의 단독 제어는 이러한 공정 중에 기판에 인접하게 생성된 입자가 이들이 가스 순환 및 여과 시스템을 통하여 이동되기 전에 기판 표면 상에 축적될 수 있기 때문에 비제한적인 프린팅 공정 중에 기판에 인접하게 저-입자 환경을 제공하기에 충분하지 못하다.
따라서, 본 발명의 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태는 프린팅 단계에서 처리 중에 기판이 인접하게 저-입자 영역을 제공할 수 있는 가스 순환 및 여과 시스템에 추가로 구성요소를 포함할 수 있는 입자 제어 시스템을 가질 수 있다. 본 발명의 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태에 따라서, 본 발명의 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태에 대한 입자 제어 시스템은 가스 순환 및 여과 시스템, 기판에 대해 프린트헤드 조립체를 이동시키기 위한 저-입자-생성 X-축 선형 베어링 시스템, 배출 시스템을 수용하는 서비스 번들, 및 프린트헤드 조립체 배출 시스템을 포함할 수 있다. 이에 관하여, 에어본 미립자 물질에 대한 실질적으로 저-입자 조건를 유지하기 위한 순환 및 여과 시스템에 추가로, 본 발명의 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태는 기판 상에 증착된 미립자 물질에 대한 실질적으로 저-입자 조건을 유지하기 위한 추가 구성요소를 포함할 수 있다.
본 발명의 시스템 및 방법의 다양한 실시 형태는 기판-상 증착 속도 조건을 초과하지 않는 특정 크기 범위의 입자의 평균 기판-상 분포를 위해 제공되는 실질적으로 저-입자 환경을 유지할 수 있다. 기판-상 증착 속도 기준은 약 0.1 μm 내지 약 10 μm 초과의 입자 크기 범위 각각에 대해 설정될 수 있다. 본 발명의 다양한 실시 형태 시스템 및 방법에 있어서, 기판-상 입자 증착 속도 기준은 목표 입자 크기 범위 각각에 대해 분당 제곱미터 기판으로 증착된 입자의 개수 제한으로서 표현될 수 있다.
기판-상 입자 증착 속도 기준의 다양한 실시 형태는 각각의 목표 입자 크기 범위에 대해 분당 기판에 대해 증착된 입자 크기 제한으로 분당 제곱미터의 기판에 대해 증착된 입자의 크기의 제한으로부터 쉽사리 변환될 수 있다. 이러한 변환은 예를 들어, 기판 세대에 대한 대응 영역 및 특정 세대-크기의 기판의 기판들 사이의 알려진 상관관계를 통하여 쉽사리 수행될 수 있다. 예를 들어, 하기 표 1은 일부 알려진 세대-크기의 기판에 대한 종횡비 및 영역을 요약한다. 종횡비 및 크기의 약간의 변환은 제조자에 따라 나타날 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 그러나, 이러한 변환을 고려하지 않고, 제곱 미터의 영역 및 특정 세대-크기의 기판에 대한 변환 인자는 다양한 생성-크기의 기판에 대해 야기될 수 있다.
표 1: 영역과 기판 크기의 상관관계
추가로, 분당 기판의 제곱 미터로 증착된 입자의 개수 제한으로서 표현되는 기판-상 입자 증착 속도 기준은 임의의 단위 시간 변환 표현으로 쉽사리 변환될 수 있다. 분으로 표준화된 기판-상 입자 증착 속도 기준은 예를 들어, 제한되지 않은 초, 시, 일 등의 시간의 알려진 상관관계를 통해 시간의 임의의 다른 표현으로 쉽사리 변환될 수 있는 것으로 쉽사리 이해된다. 추가로, 구체적으로 공정에 관한 시간 단위가 사용될 수 있다. 예를 들어, 프린트 사이클이 시간 단위와 연계될 수 있다. 본 발명에 따른 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태의 경우, 프린트 사이클은 기판이 프린팅을 위해 가스 인클로저 시스템 내로 이동하고 그 뒤에 프린팅이 완료된 후에 가스 인클로저 시스템으로부터 제거되는 기간일 수 있다. 본 발명에 따른 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태의 경우, 프린트 사이클은 기판 상으로 잉크의 최종 주입된 방물의 전달에 대한 프린트헤드 조립체에 대해 기판의 정렬의 개시로부터의 기간일 수 있다. 처리 분야에서, 전체 평균 사이클 시간 또는 TACT는 특정 공정 사이클에 대한 단위 시간의 표현일 수 있다. 본 발명의 시스템 및 방법의 다양한 실시 형태에 따라서, 프린트 사이클에 대한 TACT는 약 30초일 수 있다. 본 발명의 시스템 및 방법의 다양한 실시 형태의 경우, 프린트 사이클에 대한 TACT는 약 60초일 수 있다. 본 발명의 시스템 및 방법의 다양한 실시 형태의 경우, 프린트 사이클에 대한 TACT는 약 90초일 수 있다. 본 발명의 시스템 및 방법의 다양한 실시 형태의 경우, 프린트 사이클에 대한 TACT는 약 120초일 수 있다. 본 발명의 시스템 및 방법의 다양한 실시 형태의 경우, 프린트 사이클에 대한 TACT는 약 300초일 수 있다.
시스템 내에서 에어본 미립자 물질 및 입자 증착에 관하여, 상당 개수의 변수가 임의의 특정 제조 시스템에 대해 기판과 같은 표면 상에서 입자 강하 속도에 대한 값의 근삿값을 적절히 연산할 수 있는 일반적인 모델의 생성에 영향을 미칠 수 있다. 입자 크기, 특정 크기의 입자 분포, 기판의 표면 영역 및 시스템 내에서 기판의 노출 시간과 같은 변수가 다양한 제조 시스템에 따라 변환될 수 있다. 예를 들어, 입자 크기, 및 특정 크기의 입자 분포는 다양한 제조 시스템 내에서 입자-생성 구성요소의 소스 및 위치에 의해 실질적으로 영향을 받을 수 있다. 본 발명의 다양한 입자 제어 시스템 없이 제안되는 본 발명의 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태를 기초로 한 계산에 있어서, 기판의 제곱 미터 당 프린트 사이클 당 미립자 물질의 기판-상 증착은 0.1 μm 이상의 크기 범위의 입자의 경우 약 100만 초과 내지 약 1000만 초과일 수 있다. 본 발명의 다양한 입자 제어 시스템 없이 제안되는 이러한 계산에 있어서, 기판의 제곱 미터 당 프린트 사이클 당 미립자 물질의 기판-상 증착은 2 μm 이상의 크기 범위의 입자의 경우 약 1000 초과 내지 약 10,000 초과일 수 있다.
본 발명의 저-입자 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태는 10 μm 크기 이상의 입자의 경우 분당 기판의 제곱 미터 당 약 100개 이하의 입자의 기판-상 증착 속도 기준에 부합하는 평균 기판-상 입자 분포에 대해 제공되는 저-입자 환경을 유지할 수 있다. 본 발명의 저-입자 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태는 5 μm 크기 이상의 입자의 경우 분당 기판의 제곱 미터 당 약 100개 이하의 입자의 기판-상 증착 속도 기준에 부합하는 평균 기판-상 입자 분포에 대해 제공되는 저-입자 환경을 유지할 수 있다. 본 발명의 저-입자 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태는 2 μm 크기 이상의 입자의 경우 분당 기판의 제곱 미터 당 약 100개 이하의 입자의 기판-상 증착 속도 기준에 부합하는 평균 기판-상 입자 분포에 대해 제공되는 저-입자 환경을 유지할 수 있다. 본 발명의 저-입자 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태는 1 μm 크기 이상의 입자의 경우 분당 기판의 제곱 미터 당 약 100개 이하의 입자의 기판-상 증착 속도 기준에 부합하는 평균 기판-상 입자 분포에 대해 제공되는 저-입자 환경을 유지할 수 있다. 본 발명의 저-입자 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태는 0.5 μm 크기 이상의 입자의 경우 분당 기판의 제곱 미터 당 약 1000개 이하의 입자의 기판-상 증착 속도 기준에 부합하는 평균 기판-상 입자 분포에 대해 제공되는 저-입자 환경을 유지할 수 있다. 본 발명의 저-입자 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태는 0.3 μm 크기 이상의 입자의 경우 분당 기판의 제곱 미터 당 약 1000개 이하의 입자의 기판-상 증착 속도 기준에 부합하는 평균 기판-상 입자 분포에 대해 제공되는 저-입자 환경을 유지할 수 있다. 본 발명의 저-입자 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태는 0.1 μm 크기 이상의 입자의 경우 분당 기판의 제곱 미터 당 약 1000개 이하의 입자의 기판-상 증착 속도 기준에 부합하는 평균 기판-상 입자 분포에 대해 제공되는 저-입자 환경을 유지할 수 있다.
앞에서 언급한 것과 같이, 5.5 세대 기판보다 더 큰 기판 상에서 높은 산출률의 OLED 디스플레이의 고부피 제조는 상당한 공학적 도전을 제시한다. 다양한 OLED 장치의 제조 시에 사용될 수 있는 기판 크기와 관련된 더 명확한 관점의 경우, 마더 글래스(mother glass) 기판 크기의 세대는 대략 1990년 초기 이래로 OLED 프린팅 외에 평판 디스플레이 용도로 진화하여 왔다. 1 세대로 지칭되는 마더 글래스 기판의 제1 세대는 약 30cm x 40cm이며, 따라서 15" 패널을 생산할 수 있다. 1990년 중반쯤에는, 평판 디스플레이를 제작하기 위한 기존의 기술은 약 60cm x 72cm 수치를 가지는 3.5 세대의 마더 글래스 기판 크기로 진화하였다. 비교하여, 5.5 세대 기판은 약 130 cm X 150 cm의 치수를 갖는다.
세대가 진화해갈 때, OLED 프린팅 제작 공정 외의 용도를 위해 7.5 세대 및 8.5 세대를 위한 마더 글래스 크기가 생산 중이다. 7.5 세대 마더 글래스는 약 195cm x 225 cm의 수치를 가지며, 기판 당 8개의 42" 또는 6개의 47" 평판으로 절단될 수 있다. 8.5 세대에 사용되는 마더 글래스는 거의 220 x 250 cm이며, 기판 당 6개의 55" 또는 8개의 46" 평판으로 절단될 수 있다. OLED 평판 디스플레이 품질은 트루 칼라, 고선명, 박막, 가요성, 투명도, 및 에너지 효율이 구현되는 동시에, 실제로 OLED 제작은 3.5 세대 및 그보다 더 작은 크기에 제한된다. 현재, OLED 프린팅은 이러한 제약을 깨뜨리고 3.5 세대 및 그보다 작은 마더 글래스 크기뿐만 아니라 가장 큰 마더 글래스 크기, 예컨대, 5.5 세대, 7.5 세대, 및 8.5 세대를 위해 OLED 패널을 제작할 수 있게 하는 최적의 제작 기술이라고 믿어진다. OLED 패널 디스플레이 특징들 중 한 특징으로, 다양한 기판 재료, 이들에만 제한되지는 않지만, 예컨대, 예를 들어, 다양한 유리 기판 재료, 뿐만 아니라 다양한 중합체 기판 재료들이 사용되는 것이 포함될 수 있다. 이런 점에서, 유리-기반의 기판을 사용하는 데에서 기인하는 크기는 OLED 프린팅에 사용하기에 적합한 임의의 재료의 기판에 제공될 수 있다.
다양한 잉크 제제가 본 발명의 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태의 불활성의 실질적으로 저-입자 환경 내에서 인쇄될 수 있다. OLED 디스플레이의 제조 중에, OLED 픽셀은 전압이 인가 시에 특정 피크 파장의 광을 방출할 수 있는 OLED 필름 스택을 포함하도록 형성될 수 있다. 음극과 양극 사이의 OLED 필름 스택 구조물은 홀 주입 층(HIL), 홀 이송 층(HTL), 방출 층(EL), 전자 이송 층(ETL) 및 전자 주입 층(EIL)을 포함할 수 있다. OLED 필름 스택 구조물의 일부 실시 형태에서, 전자 이송 층(ETL)은 ERL/EIL 층을 형성하기 위하여 전자 주입 층(EIL)과 조합될 수 있다. 본 발명에 따라서, OLED 필름 스택의 다양한 색상 픽셀 EL 필름에 대한 EL의 다양한 잉크 제제가 잉크젯 프린팅을 사용하여 프린팅될 수 있다. 추가로, 예를 들어, 비제한적으로 HIL, HTL, EML, 및 ETL/EIL 층이 잉크젯 프린팅을 사용하여 프린팅될 수 있는 잉크 제제를 가질 수 있다.
추가로 유기 캡슐화 층(organic encapsulation layer)은 잉크젯 프린팅을 사용하여 OLED 패널 상에 프린팅될 수 있다. 우선, 소정 범위의 진공 처리 작업이 이러한 잉크젯-기반 제조가 대기 압력에서 수행될 수 있기 때문에 생략될 수 있다. 추가로, 잉크젯 프린팅 공정 중에, 유기 캡슐화 층은 활성 영역의 횡방향 에지를 포함하는, 활성 영역을 효과적으로 캡슐화하기 위하여 활성 영역에 근접하게 그리고 이에 걸쳐 OLED 기판의 일부를 덮도록 국부화될 수 있다. 잉크젯 프린팅을 사용하여 목표 패터닝은 전형적으로 유기 층의 패터닝을 구현하기 위해 필요한 추가 공정이 배제될 뿐만 아니라 재료 폐기물을 제거한다. 캡슐화 잉크는 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 우레탄, 또는 다른 재료뿐만 아니라 열 처리(예를 들어, 베이크), UV 노출, 및 이의 조합을 사용하여 경화될 수 있는 공중합체 및 이의 혼합물을 포함하지만 이에 제한되지 않는 중합체를 포함할 수 있다.
OLED 프린팅에 관해, 본 발명에 따르면, 요구 수명 기준(requisite lifetime specification)을 충족시키는 OLED 평판 디스플레이를 제공하는데 상호관련을 위하여, 반응종, 예를 들어, 이들에만 제한되지는 않지만, 대기 성분, 예컨대, 산소 및 수증기, 뿐만 아니라 OLED 잉크에 사용되는 다양한 유기용매 증기의 레벨을 실질적으로 낮게 유지하는 방법이 밝혀졌다. 상기 요구 수명 기준은 특히 OLED 패널 기술의 용도로 상당한 의미를 가지며, 이것이 디스플레이 생산 수명, 및 모든 패널 기술에 대한 생산 기준에 직접적으로 상호관련이 있고, 현재의 OLED 패널 기술이 충족해야 하는 기준에 위험요소가 되고 있다. 요구 수명 기준을 충족하는 패널을 제공하기 위하여, 본 발명의 가스 인클로저 조립체 시스템의 여러 실시 형태들을 이용하면, 반응종, 예컨대, 수증기, 산소, 뿐만 아니라 유기용매 증기 각각의 레벨이 100 ppm 또는 그 이하, 예를 들어, 10 ppm 또는 그 이하, 1.0 ppm 또는 그 이하, 또는 0.1 ppm 또는 그 이하에 유지될 수 있다.
반응종, 예컨대, 수증기, 산소, 뿐만 아니라 유기용매 증기 각각의 레벨이 100 ppm 또는 그 이하, 예를 들어, 10 ppm 또는 그 이하, 1.0 ppm 또는 그 이하, 또는 0.1 ppm 또는 그 이하에 유지될 수 있는 설비 내에 OLED 패널을 프린팅하기 위한 필요성은 표 2에 요약된 정보를 검토함으로써 예시될 수 있다. 큰-픽셀(pixel)의 스핀-코팅된(spin-coated) 장치 포맷에서 제작된, 레드, 그린, 및 블루 각각에 대한 유기 박막 필름 조성물을 포함하는 테스트 쿠폰(test coupon)을 각각 테스트함으로써, 표 2에 요약된 데이터를 얻었다. 이러한 테스트 쿠폰은 다양한 조성 및 공정을 신속하게 평가하기 위하여 테스트하고 제작하기에 실질적으로 용이하다. 테스트 쿠폰 테스트가 프린팅 패널의 수명 테스트와 혼동되어서는 안 되지만, 수명에 끼치는 다양한 조성 및 공정의 영향을 가리키는 것일 수 있다. 밑의 표에 도시된 결과는, 오직 스핀-코팅 환경(spin-coating environment)이 질소 환경에서 제작된 테스트 쿠폰에 대해 변경되며, 반응종은 질소 환경(nitrogen environment) 대신에 공기(air)에서 비슷하게 제작된 테스트 쿠폰에 비해 1 ppm 미만인 테스트 쿠폰의 제작에 있어 공정 단계에서의 변경을 보여준다.
서로 다른 처리 환경 하에서, 특히, 레드 및 블루 경우에서, 제작된 테스트 쿠폰에 대해 표 2의 데이터를 검사함으로써, 유기 박막 필름 조성이 반응종에 노출되는 것을 효율적으로 감소시키는 환경에서 프린팅은 다양한 EL의 안정성에 실질적인 영향을 끼치고 이에 따라 수명에 영향을 끼칠 수 있음은 자명하다.
표 2: OLED 패널에 대한 수명의 불활성 가스 처리의 영향
추가로, OLED 프린팅을 위한 실질적으로 저-입자 환경을 유지하는 것은 특히 중요하며, 이는 매우 작은 입자가 OLED 패널 상에 가시 결함을 야기할 수 있기 때문이다. 이에 관하여, 본 발명의 시스템 및 방법은 고-품질 OLED 패널 제조를 위해 충분히 저-입자 환경을 유지하기 위하여 그리고 수증기, 산소뿐만 아니라 유기 용매 및 증기와 같은 각각의 반응종의 낮은 수준을 유지하기 위하여 제공된다. 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태는 프린팅 단계에서 처리 중에 기판에 인접한 저-입자 영역을 제공하기 위하여 가스 순환 및 여과 시스템에 추가로 구성요소를 포함할 수 있는 입자 제어 시스템을 가질 수 있다.
본 발명의 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태는 기판이 인접한 다양한 입자-생성 구성요소가 프린팅 공정 중에 기판 상에 입자가 축적되는 것을 방지하기 위하여 수용 및 배출될 수 있는 기판에 대해 인접한 저-입자 영역을 제공하는 입자 제어 시스템을 가질 수 있다. 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태에서, 입자 제어 시스템은 기판에 인접할 뿐만 아니라 가스 인클로저 시스템 내에서 문헌 [International Standards Organization Standard (ISO) 14644-1 :1999, as specified by Class 1 through Class 5]의 기준에 부합하는 에어본 미립자 수준을 유지하기 위하여 가스 순환 및 여과 시스템을 포함할 수 있다. 입자 제어 시스템의 다양한 실시 형태는 수용되는 입자-생성 구성요소와 유체연통되는 가스 순환 및 여과 시스템을 포함할 수 있고, 이에 따라 이러한 입자-수용 구성요소는 가스 순환 및 여과 시스템으로 배출될 수 있다. 입자 제어 시스템의 다양한 실시 형태의 경우, 수용되는 입자-생성 구성요소는 가스 인클로저 시스템 내에서 미립자 물질이 재순환하지 않는 영역인 사공간(dead space) 내로 배출될 수 있다. 본 발명의 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태는 다양한 구성요소가 본질적으로 저-입자 생성을 위한 입자 제어 시스템을 가질 수 있고, 이에 따라 입자가 프린팅 공정 중에 입자 상에 축적되는 것이 방지된다. 본 발명의 입자 제어 시스템의 다양한 구성요소는 입자-생성 구성요소의 배출 및 구속뿐만 아니라 기판에 인접한 저-입자 영역을 제공하기 위하여 고유하게 저-입자 생성되는 구성요소의 선택을 이용할 수 있다.
밀폐된 시스템 내에서 실질적으로 저-입자 환경을 유지하는 본 발명의 저-입자 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태의 경우, 밀폐된 OLED 프린팅 시스템은 예를 들어, 대기 상태, 예컨대, 야외의 고-유동 층류 여과 후드 하에서 수행될 수 있는 공정에 대해 입자 감소에 의해 나타나지 않는 추가 도전을 제공한다. 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태는 예를 들어, 제한되지 않은 다음에 의해 실질적으로 저-입자 환경을 제공할 수 있다: 1) 미립자 물질이 수집될 수 있는 기판에 인접한 영역의 제거를 통하여, 2) 번들 케이블, 와이어 및 튜브 등뿐만 아니라 본 발명의 입자 제어 시스템의 다양한 실시 형태 내에서 마찰 베어링을 이용하는 팬 또는 선형 모션 시스템과 같은 구성요소를 이용하는 다양한 장치, 조립체 및 시스템을 포함할 수 있는 입자-생성 구성요소의 수용 및 배출, 및 3) 제한되지 않는, 기판 부유 테이블, 에어 베어링, 및 공압 작동식 로봇 등과 같은 다양한 고유하게 저-입자 생성 공압 작동식 구성요소의 사용. 본 발명의 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태에 따라서, 실질적으로 저-입자 환경은 프린팅 중에 기판에 인접한 저-입자 영역을 제공하기 위한 구성요소를 포함하는 입자 제어 시스템을 포함할 수 있다.
본 명세서에 더 상세히 논의된 바와 같이, 기판에 인접한 저-입자 영역을 제공하기 위하여 기판에 인접한 입자 생성의 직접 제어는 입자-생성 요소의 구속, 저-입자 생성 구성요소의 사용, 및 입자 생성의 구속 및 저-입자 생성 구성요소의 사용의 조합에 의해 구현될 수 있다. 따라서, 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태는 기판에 대해 프린트헤드 조립체를 이동시키기 위하여 저-입자 생성 X-축 선형 베어링 시스템과 유체 연통하는 가스 순환 및 여과 시스템, 서비스 번들 하우징 배출 시스템, 및 프린트헤드 조립체 배출 시스템을 포함할 수 있는 입자 제어 시스템을 가질 수 있다. 서비스 번들 하우징 배출 시스템 및 프린트헤드 조립체 배출 시스템의 다양한 실시 형태의 경우, 이러한 시스템 내에 수용된 입자가 가스 순환 및 여과 시스템 내로 배출될 수 있다. 서비스 번들 하우징 배출 시스템 및 프린트헤드 조립체 배출 시스템의 다양한 실시 형태의 경우, 이러한 시스템 내에 수용된 입자는 사공간 내로 배출될 수 있고 이에 따라 사공간 내로 배출되는 이러한 미립자 물질이 가스 인클로저 시스템 내에서 순환을 위해 형성되지 않을 수 있다.
추가로, 시스템 검증뿐만 아니라 시스템 모니터링은 에어본 및 기판-상 입자 모니터링 둘 모두에 대해 수행될 수 있다. 에어본 미립자 물질의 측정은 예를 들어, 휴대용 입자 카운팅 장치를 사용하여 품질 체크로서 프린팅 공정 이전에 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태에 대해 수행될 수 있다. 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태에서, 에어본 미립자 물질의 측정은 기판이 프린팅되는 동안에 적절히 품질 체크로서 수행될 수 있다. 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태의 경우, 에어본 미립자 물질의 측정은 기판이 프린팅되는 동안 추가로 그리고 기판이 프린팅되기 전에 품질 체크로서 수행될 수 있다. 기판 상에서 미립자 물질의 기판-상 분포의 측정은 예를 들어, 테스트 기판을 사용하여 시스템 검증을 위해 기판이 프린팅되기 전에 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태에 대해 수행될 수 있다. 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태에서, 미립자 물질의 기판-상 분포의 측정은 예를 들어, X-축 캐리지 조립체 상에 장착된 카메라 조립체를 사용하여 기판이 프린팅되는 동안에 품질 체크로서 수행될 수 있다. 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태의 경우, 미립자 물질의 기판-상 분포의 측정은 기판이 프린팅되기 전에 그리고 추가로 기판이 프린팅되는 동안에 시스템 검증을 위해 수행될 수 있다.
가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태는 약 0.1 μm 또는 약 10 μm 초과의 입자에 대한 기판-상 입자 기준을 위해 제공되는 실질적으로 저-입자 환경을 유지할 수 있는 입자 제어 시스템을 가질 수 있다. 기판-상 입자 기준의 다양한 실시 형태는 분당 기판의 제곱 미터당 평균 기판-상 입자 분포로부터 각각의 목표 입자 크기 범위에 대해 분당 기판에 대해 평균 기판-상 입자 분포로 쉽사리 변환될 수 있다. 본 명세서에서 전술된 바와 같이, 이러한 변환은 예를 들어, 기판 세대에 대한 대응 영역 및 특정 세대-크기의 기판의 기판들 사이의 알려진 상관관계를 통하여 쉽사리 수행될 수 있다. 추가로, 분당 기판의 제곱 미터당 평균 기판-상 입자 분포는 임의의 단위 시간 변환 표현으로 쉽사리 변환될 수 있다. 예를 들어, 표준 시간 단위들 간의 변환에 추가로, 예를 들어 구체적으로 처리와 관련된 초, 분, 및 일과 같은 시간 단위가 사용될 수 있다. 예를 들어, 전술된 바와 같이 프린트 사이클이 시간 단위와 연계될 수 있다.
본 발명의 저-입자 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태는 10 μm 크기 이상의 입자의 경우 분당 기판의 제곱 미터 당 약 100개 이하의 입자의 기판-상 증착 속도 기준에 부합하는 평균 기판-상 입자 분포에 대해 제공되는 저-입자 환경을 유지할 수 있다. 본 발명의 저-입자 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태는 5 μm 크기 이상의 입자의 경우 분당 기판의 제곱 미터 당 약 100개 이하의 입자의 기판-상 증착 속도 기준에 부합하는 평균 기판-상 입자 분포에 대해 제공되는 저-입자 환경을 유지할 수 있다. 본 발명의 저-입자 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태는 2 μm 크기 이상의 입자의 경우 분당 기판의 제곱 미터 당 약 100개 이하의 입자의 기판-상 증착 속도 기준에 부합하는 평균 기판-상 입자 분포에 대해 제공되는 저-입자 환경을 유지할 수 있다. 본 발명의 저-입자 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태는 1 μm 크기 이상의 입자의 경우 분당 기판의 제곱 미터 당 약 100개 이하의 입자의 기판-상 증착 속도 기준에 부합하는 평균 기판-상 입자 분포에 대해 제공되는 저-입자 환경을 유지할 수 있다. 본 발명의 저-입자 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태는 0.5 μm 크기 이상의 입자의 경우 분당 기판의 제곱 미터 당 약 1000개 이하의 입자의 기판-상 증착 속도 기준에 부합하는 평균 기판-상 입자 분포에 대해 제공되는 저-입자 환경을 유지할 수 있다. 본 발명의 저-입자 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태는 0.3 μm 크기 이상의 입자의 경우 분당 기판의 제곱 미터 당 약 1000개 이하의 입자의 기판-상 증착 속도 기준에 부합하는 평균 기판-상 입자 분포에 대해 제공되는 저-입자 환경을 유지할 수 있다. 본 발명의 저-입자 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태는 0.1 μm 크기 이상의 입자의 경우 분당 기판의 제곱 미터 당 약 1000개 이하의 입자의 기판-상 증착 속도 기준에 부합하는 평균 기판-상 입자 분포에 대해 제공되는 저-입자 환경을 유지할 수 있다.
추가로, 이러한 가스 인클로저 시스템은, 예를 들어, 이들에만 제한되지는 않지만, 최소화된 불활성 가스 부피를 제공하면서도 OLED 프린팅 시스템을 위해 최적화된 작업 공간을 제공하며, 중지시간을 최소로 하면서 관리를 위해 내부에 접근을 제공하면서도 처리 작업 동안 외부로부터 OLED 프린팅 시스템에 쉽게 접근하도록 쉽게 스케일링될 수 있는 가스 인클로저를 포함하는 속성을 가지는 것으로 고려된다. 이에 따라, 본 발명의 다양한 실시 형태에 따라서, 불활성 환경(inert environment)을 필요로 하는 다양한 공기-민감성 공정(air-sensitive process)을 위한 설비를 갖는 가스 인클로저 조립체가 제공되는데, 상기 가스 인클로저 조립체는 함께 밀봉될 수 있는 복수의 벽 프레임 및 천장 프레임 부재를 포함할 수 있다. 몇몇 실시 형태들에서, 복수의 벽 프레임 및 천장 프레임 부재는 재사용 패스너(reusable fastener), 예를 들어, 볼트 및 스레드형 홀(threaded hole)을 이용하여 함께 고정될 수 있다. 본 발명에 따른 가스 인클로저 조립체의 여러 실시 형태들에 대해서, 복수의 프레임 부재는 가스 인클로저 프레임 조립체를 형성하도록 구성될 수 있으며, 각각의 프레임 부재는 복수의 패널 프레임 섹션을 포함한다. 가스 인클로저 조립체의 다양한 실시 형태는 프린팅 시스템 인클로저와 같이 가스 인클로저 시스템의 작업 부피로부터 밀봉가능하게 격리될 수 있는 가스 인클로저 조립체의 섹션으로 구성된 보조 인클로저를 포함할 수 있다. 예를 들어, 프린팅 시스템 인클로저로부터 보조 인클로저의 이러한 물리적 격리는 프린팅 공정의 차단이 거의 또는 전혀 없이 수행되는 다양한 절차, 예를 들어 프린트헤드 조립체 상에서 다양한 관리 절차를 가능하게 하며 이에 따라 가스 인클로저 시스템 중지시간을 최소화 또는 배제할 수 있다.
본 발명의 가스 인클로저 조립체가 시스템 주위에서 인클로저의 부피를 최소화할 수 있는 방식으로 프린팅 시스템, 예컨대, OLED 프린팅 시스템을 수용하도록 설계될 수 있다. 가스 인클로저 조립체의 다양한 실시 형태는 가스 인클로저 조립체의 내부 부피를 최소화하면서도 이와 동시에 다양한 OLED 프린팅 시스템의 여러 풋프린트(footprint)를 수용하기 위해 작업 공간을 최적화하는 방식으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태에 따른 OLED 프린팅 시스템은 예를 들어, 그래니트 베이스(granite base), OLED 프린팅 장치를 지지할 수 있는 이동식 브리지, 가압된 불활성 가스 재순환 시스템의 다양한 실시 형태로부터 이어지는 하나 이상의 장치, 예컨대 기판 부유 테이블, 에어 베어링, 트랙, 레일, OLED 잉크 공급 서브시스템 및 잉크젯 프린트헤드, 하나 이상의 로봇 등을 포함하는, 기판 상으로 OLED 필름 형성 재료를 증착하기 위한 잉크젯 프린터 시스템을 포함할 수 있다. OLED 프린팅 시스템을 포함할 수 있는 다양한 구성요소가 제시됨에 따라, OLED 프린팅 시스템의 다양한 실시 형태가 다양한 풋프린트 및 폼 팩터를 가질 수 있다. 이렇게 구성된 가스 인클로저 조립체의 다양한 실시 형태는 처리 공정 동안 외부로부터 가스 인클로저 조립체의 내부에 용이하게 접근할 수 있게 하고 중지시간을 최소화시키면서도 관리를 위해 내부에 용이하게 접근할 수 있게 하는 접근성을 추가로 제공한다. 이런 점에서, 본 발명에 따른 가스 인클로저 조립체의 다양한 실시 형태는 다양한 OLED 프린팅 시스템의 여러 풋프린트에 대해 윤곽이 형성될 수 있다(contoured). 다양한 실시 형태에 따르면, 일단 윤곽이 형성된 프레임 부재가 가스 인클로저 조립체를 형성하도록 구성되고 나면, 다양한 타입의 패널이 가스 인클로저 조립체의 설치 작업을 완료하기 위해 프레임 부재를 포함하는 복수의 패널 섹션 내에 밀봉 가능하게 설치될 수 있다. 가스 인클로저 조립체의 다양한 실시 형태에서, 복수의 프레임 부재, 예컨대, 예를 들어, 이들에만 제한되지는 않지만, 복수의 벽 프레임 부재 및 하나 이상의 천장 프레임 부재, 뿐만 아니라 패널 프레임 섹션 내에 설치하기 위한 복수의 패널이 한 위치 또는 여러 위치들에서 제작될 수 있으며 또 다른 장소에서도 제작될 수 있다. 게다가, 본 발명의 가스 인클로저 조립체를 형성하도록 사용된 구성요소들이 이동가능한 성질을 고려해 볼 때, 가스 인클로저 조립체의 다양한 실시 형태는 제작 및 해체 사이클을 통해 반복적으로 설치되고 제거될 수도 있다.
가스 인클로저가 밀폐 방식으로 밀봉될 수 있도록 보장하기 위하여, 본 발명의 가스 인클로저 조립체의 다양한 실시 형태는 프레임 밀봉을 제공하기 위해 각각의 프레임 부재를 결합하도록 제공된다. 내부는 개스킷 또는 그 외의 다른 씰을 포함하는 여러 프레임 부재들 사이의 교차면들을 타이트하게 끼워맞춤으로써(tight-fitting) 충분히 밀봉될 수 있으며, 예컨대, 예를 들어, 밀폐 방식으로 밀봉될 수 있다. 완전히 구성되고 나면, 밀봉된 가스 인클로저 조립체가 내부 및 복수의 내부 코너 에지, 인접한 프레임 부재와 각각의 프레임 부재의 교차면에 제공된 하나 이상의 내부 코너 에지를 포함할 수 있다. 하나 또는 그 이상의 프레임 부재, 예컨대, 예를 들어, 프레임 부재의 적어도 절반은 하나 또는 그 이상의 각각의 에지를 따라 고정된 하나 또는 그 이상의 압축성 개스킷을 포함할 수 있다. 하나 또는 그 이상의 압축성 개스킷은, 복수의 프레임 부재가 함께 결합되고 가스가 새지 않는(gas-tight) 패널이 설치되고 나면, 밀폐 방식으로 밀봉된 가스 인클로저 조립체를 생성하도록 구성될 수 있다. 밀봉된 가스 인클로저 조립체가 복수의 압축성 개스킷에 의해 밀봉된 프레임 부재의 코너 에지를 가진 채로 형성될 수도 있다. 각각의 프레임 부재에 대해, 예를 들어, 이들에만 제한되지는 않지만, 내부 벽 프레임 표면, 상부 벽 프레임 표면, 수직면 벽 프레임 표면, 바닥 벽 프레임 표면, 및 이들의 조합에는 하나 또는 그 이상의 압축성 개스킷이 제공될 수도 있다.
가스 인클로저 조립체의 다양한 실시 형태에 대해, 각각의 프레임 부재는 각각의 패널에 가스가 새지 않는 패널 씰을 제공하기 위해 각각의 섹션에 밀봉 가능하게 설치될 수 있는 다양한 패널 타입 중 임의의 타입의 패널을 수용하도록 제작되고 구성된 복수의 섹션을 포함할 수 있다. 본 발명의 가스 인클로저 조립체의 다양한 실시 형태에서, 각각의 섹션 프레임은, 선택된 패스너들로, 각각의 섹션 프레임 내에 설치된 각각의 패널이 각각의 패널에 대해 가스가 새지 않는 씰을 제공할 수 있으며 이에 따라 완전히 형성된 가스 인클로저에 대해 가스가 새지 않는 씰을 제공할 수 있는 섹션 프레임 개스킷을 가질 수 있다. 다양한 실시 형태에서, 한 가스 인클로저 조립체가 각각의 벽 패널 내에 하나 또는 그 이상의 윈도우 패널 또는 서비스 윈도우를 가질 수 있으며, 여기서, 각각의 윈도우 패널 또는 서비스 윈도우 하나 이상의 글로브포트를 가질 수 있다. 가스 인클로저 조립체 조립 동안, 각각의 글로브포트는 내부 안으로 연장될 수 있는 부착된 글로브를 가질 수 있다. 다양한 실시 형태에 따르면, 각각의 글로브포트는 글로브를 장착하기 위한 하드웨어를 가질 수 있는데, 여기서, 이러한 하드웨어는 각각의 글로브포트 주위에 개스킷 씰을 이용하여 글로브포트를 통해 분자 확산 또는 누출(leakage)을 최소화하도록 가스가 새지 않는 씰을 제공한다. 본 발명의 가스 인클로저 조립체의 다양한 실시 형태에 대해, 추가로, 하드웨어는 최종 사용자에게 글로브포트를 용이하게 캡핑하고(capping) 언캡핑(uncapping)하도록 구성된다.
본 발명에 따른 가스 인클로저 조립체 및 시스템의 다양한 실시 형태는 복수의 프레임 부재 및 패널 섹션들로 형성된 가스 인클로저 조립체, 뿐만 아니라 가스 순환, 여과 및 정화 구성요소를 포함할 수 있다. 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태에 대해, 배관이 조립 공정 동안에 설치될 수 있다. 본 발명의 다양한 실시 형태에 따르면, 배관은 복수의 프레임 부재들로부터 구성된 가스 인클로저 프레임 조립체 내에 설치될 수 있다. 다양한 실시 형태에서, 배관은 가스 인클로저 프레임 조립체를 형성하기 위해 결합되기 전에 복수의 프레임 부재 위에 설치될 수도 있다. 가스 인클로저 시스템의 여러 실시 형태들을 위한 배관은 하나 또는 그 이상의 덕트 입구로부터 배관 내로 유입되는 실질적으로 모든 가스가 가스 인클로저 시스템의 내부에 있는 미립자 물질을 제거하기 위해 가스 여과 루프의 여러 실시 형태들을 통해 이동하도록 구성될 수 있다. 그 외에도, 가스 인클로저 시스템의 여러 실시 형태들의 배관은 가스 인클로저 조립체의 내부에 있는 가스 여과 루프로부터 가스 인클로저 조립체의 외부에 있는 가스 정화 루프의 입구 및 출구를 분리하도록 구성될 수도 있다. 본 발명의 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태에 따라서, 가스 순환 및 여과 시스템이 예를 들어, 제한되지 않은 입자 제어 시스템의 구성요소와 유체 연통될 수 있다. 가스 인클로저 조립체의 다양한 실시 형태의 대해, 가스 순환 및 여과 시스템이 서비스 번들 하우징 배출 시스템과 유체 연통될 수 있다. 가스 인클로저 조립체의 다양한 실시 형태의 대해, 가스 순환 및 여과 시스템이 프린트헤드 조립체 배출 시스템과 유체 연통될 수 있다. 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태에서, 가스 순환 및 여과 시스템과 유체 연통되는 입자 제어 시스템의 다양한 실시 형태가 프린팅 시스템 내에 배열된 기판에 근접한 저입자 영역을 제공할 수 있다.
예를 들어, 가스 인클로저 시스템이 가스 인클로저 조립체 내부에 가스 순환 및 여과 시스템을 가질 수 있다. 이러한 내부 여과 시스템은 내부 안에 복수의 팬 필터 유닛을 가질 수 있으며 내부 안에 가스의 층류를 제공하도록 구성될 수 있다. 층류는 내부의 상부로부터 내부의 바닥 방향, 또는 그 외의 다른 임의의 방향일 수 있다. 순환 시스템에 의해 생성된 가스 흐름이 층류일 필요는 없지만, 내부에 가스의 철저하고 완전한 턴오버를 보장하도록 가스의 층류가 사용될 수 있다. 가스의 층류가 난류(turbulence)를 최소화시키도록 사용될 수 있으며, 이러한 난류는 환경 내에 있는 입자가 이러한 난류 영역에 수거되게 하여 여과 시스템이 환경으로부터 이러한 입자들을 제거하는 것을 방지하게 하기 때문에 바람직하지 않다. 게다가, 내부에 원하는 온도를 유지하기 위하여, 예컨대, 예를 들어, 팬 또는 또 다른 가스 순환 장치로 작동되고, 이러한 팬 또는 또 다른 가스 순환 장치에 인접하게 배열되거나 또는 상기 팬 또는 또 다른 가스 순환 장치와 함께 사용되는 복수의 열교환기를 사용하는 온도 조절 시스템이 제공될 수 있다. 가스를 가스 인클로저 조립체의 내부 안으로부터 하나 이상의 가스 정화 구성요소를 통해 인클로저 외부로 순환시키도록 가스 정화 루프가 구성될 수 있다. 이런 점에서 볼 때, 가스 인클로저 조립체의 외부에 있는 가스 정화 루프와 함께 가스 인클로저 조립체의 내부에 있는 순환 및 여과 시스템이 가스 인클로저 조립체에 걸쳐 실질적으로 낮은 레벨의 반응종을 가진 실질적으로 저-입자 불활성 가스의 연속적인 순환을 제공할 수 있다. 가스 정화 시스템을 갖는 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태는 물, 수증기, 산소 등뿐만 아니라 예를 들어, 유기 용매 및 이의 증기와 같은 바람직하지 못한 성분을 매우 낮은 수준으로 유지하도록 구성될 수 있다.
가스 순환, 여과 및 정화 구성요소에 대해 제공되는 것이 추가로, 배관이 하나 이상의 서비스 번들을 내부에 수용하도록 크기 및 형태가 형성된다. 본 발명에 따라서, 서비스 번들은 예를 들어 비제한적인 광학 케이블, 전기 케이블, 와이어뿐만 아니라 다양한 유체 수용 튜브 등을 포함할 수 있다. 본 발명의 서비스 번들의 다양한 실시 형태는 서비스 번들의 다양한 구성요소들 간에 형성되는 공극 공간에 의해 형성된 상당한 데드 볼륨을 가질 수 있다. 다양한 광학 케이블, 전기 케이블, 와이어 및 유체 수용 튜브의 번들링 내에 형성될 수 있는 상당한 데드 볼륨은 공극 공간 내에 포획된 물, 수증기, 산소 등과 같은 상당 부피의 반응성 대기종을 가질 수 있다. 이러한 상당 부피의 차단된 반응성 대기종은 정화 시스템에 의해 신속히 제거되기가 어려울 수 있다. 추가로, 이러한 서비스 번들은 미립자 물질의 식별된 공급원이다. 몇몇 실시 형태들에서, 케이블, 전선 및 와이어 번들 중 임의의 조합, 및 유체-함유 튜브는 실질적으로 배관 내에 배열될 수 있으며 가스 인클로저 시스템의 내부에 배열된 광학 시스템, 전기 시스템, 기계적 시스템, 및 냉각 시스템 중 하나 이상과 작동 가능하게 연결될 수 있다. 실질적으로 모든 순환된 불활성 가스가 배관을 통해 유입되도록 가스 순환, 여과 및 정화 구성요소가 구성될 수 있기 때문에, 다양하게 번들된 재료들의 데드 볼륨 내에 포획된 대기 성분들은 배관 내에 실질적으로 수용된 번들된 재료들을 가짐으로써 상기 번들 재료들의 상당한 데드 볼륨으로부터 효율적으로 제거될 수 있다.
본 발명에 따른 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태는 복수의 프레임 부재 및 패널 섹션으로부터 형성된 가스 인클로저 조립체뿐만 아니라 입자 제어 시스템, 가스 순환, 여과 및 정화 구성요소 및 추가로 압축된 불활성 가스 재순환 시스템의 여러 실시 형태들을 포함할 수 있다. 이러한 압축된 불활성 가스 재순환 시스템은 다양한 공압-작동식 장치 및 기기들을 위한 OLED 프린팅 시스템의 작동 중에 사용될 수 있는데, 이것은 밑에서 보다 상세하게 논의될 것이다.
본 발명에 따르면, 가스 인클로저 시스템에 압축된 불활성 가스 재순환 시스템의 여러 실시 형태들을 위해 제공하기 위하여 몇몇 공학적 위험요소들이 제기되었다. 우선, 압축된 불활성 가스 재순환 시스템 없이 가스 인클로저 시스템의 통상적인 작동 하에서, 외부 가스 또는 공기가 내부로 유입되고 가스 인클로저 시스템 내에 임의의 누출이 진행되는(develop) 것을 방지하기 위하여 가스 인클로저 시스템이 외부 압력에 대해 약간 양의 내부 압력에 유지될 수 있다. 예를 들어, 통상적인 작동 하에서, 본 발명의 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태에 대해, 가스 인클로저 시스템의 내부는 인클로저 시스템의 외부에 있는 주변 대기에 대한 압력, 예를 들어, 2mbarg 이상의 압력, 예를 들어, 4mbarg 이상의 압력, 6mbarg 이상의 압력, 8mbarg 이상의 압력, 또는 그보다 더 높은 압력에 유지될 수 있다. 압축된 불활성 가스 재순환 시스템을 가스 인클로저 시스템 내에 유지하는 것은 위험요소가 많을 수 있는데, 이것은 압축 가스가 가스 인클로저 시스템 내에 지속적으로 유입되면서도, 이와 동시에, 가스 인클로저 시스템의 내부 압력을 약간 양의 값으로 유지하는 데 관한 동적이고 진행중인 밸런싱 작용(balancing act)을 포함하기 때문이다. 게다가, 다양한 장치 및 기기들에 대한 가변적인 요구로 인해 본 발명의 여러 가스 인클로저 조립체 및 시스템에 대해 불규칙적인 압력 프로파일이 생성될 수 있다. 이러한 상태 하에서, 가스 인클로저 시스템에 대해 동압 밸런스(dynamic pressure balance)를 외부 환경에 대해 약간 양의 압력에 고정되도록 유지하면, 진행중인 OLED 프린팅 공정의 일체성(integrity)이 제공될 수도 있다.
가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태에 대해, 본 발명에 따른 압축된 불활성 가스 재순환 시스템은 압축기, 어큐뮬레이터, 및 블로워, 그리고 이들의 조합 중 하나 이상을 사용할 수 있는 압축된 불활성 가스 루프의 여러 실시 형태들을 포함할 수 있다. 압축된 불활성 가스 루프의 여러 실시 형태들을 포함하는 압축된 불활성 가스 재순환 시스템의 다양한 실시 형태는 본 발명의 가스 인클로저 시스템 내에 불활성 가스의 내부 압력을 안정적이고 미리 정해진 값으로 제공할 수 있는 특별히 고안된 압력-조절된 바이패스 루프를 가질 수 있다. 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태에서, 압축된 불활성 가스 재순환 시스템은 압축된 불활성 가스 루프의 어큐뮬레이터 내에 있는 불활성 가스의 압력이 미리 정해진 임계 압력을 초과할 때 압력-조절된 바이패스 루프를 통해 압축된 불활성 가스를 재순환시키도록 구성될 수 있다. 임계 압력은, 예를 들어, 약 25 psig 내지 약 200 psig 사이의 범위, 또는 보다 구체적으로 약 75psig 내지 약 125psig 사이의 범위, 또는 보다 구체적으로 약 90 psig 내지 약 95 psig 사이의 범위 내에 있다. 이 경우, 특별히 고안된 압력-조절된 바이패스 루프의 여러 실시 형태들이 있는 압축된 불활성 가스 재순환 시스템을 가진 본 발명의 가스 인클로저 시스템은 밀폐 방식으로 밀봉된 가스 인클로저 내에 압축된 불활성 가스 재순환 시스템을 가진 밸런스를 유지할 수 있다.
본 발명에 따르면, 다양한 장치 및 기기들이 내부 안에 배열될 수 있으며 다양한 압축 가스 공급원, 예컨대, 압축기, 블로워, 및 이들의 조합 중 하나 이상을 사용할 수 있는 다양한 압축된 불활성 가스 루프를 가진 압축된 불활성 가스의 여러 실시 형태들과 유체 연통할 수 있다. 본 발명의 가스 인클로저 및 시스템의 다양한 실시 형태에 대해, 다양한 공압-작동식 장치 및 기기들을 사용하면 저-입자 발생 성능(low-particle generating performance)을 제공할 수 있을 뿐만 아니라 관리가 낮게 된다. 가스 인클로저 시스템의 내부에 배열될 수 있으며 다양한 압축된 불활성 가스 루프와 유체 연통할 수 있는 대표적인 장치 및 기기는, 예컨대, 예를 들어, 이들에만 제한되지는 않지만, 공압식 로봇, 기판 부유 테이블, 에어 베어링(air bearing), 에어 부싱(air bushing), 압축식 가스 공구, 공압식 액츄에이터, 및 이들의 조합 중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다. 기판 부유 테이블, 뿐만 아니라 에어 베어링은 본 발명의 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태에 따른 OLED 프린팅 시스템을 작동하는 다양한 형태들을 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 에어 베어링 기술을 이용하는 기판 부유 테이블은 기판을 프린트 헤드 챔버 내의 위치로 이송하도록 사용될 수 있을 뿐만 아니라 OLED 프린팅 공정 동안 기판을 지지하도록 사용될 수도 있다.
도 1a는 본 발명의 다양한 실시 형태에 따른 가스 인클로저 조립체(100)의 우측 전방 투시도이다. 가스 인클로저 조립체는 본 발명의 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태에 대해 제공되도록 다양한 구성요소와 일체로 구성될 수 있다. 본 발명의 가스 인클로저 시스템은 가스 인클로저 조립체 내부에 불활성 환경을 유지하기 위해 하나 또는 그 이상의 가스를 함유할 수 있고 실질적으로 저-입자 환경을 유지하기 위해 구성요소를 포함할 수 있다. 비-제한적인 예시로서, 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태는 가스 순환 및 여과 시스템을 포함할 수 있는 입자 제어 시스템을 가질 수 있고 압축된 불활성 가스 재순환 시스템의 다양한 실시 형태를 가질 수 있으며 재순환된 불활성 가스로부터 반응종을 제거하기 위한 정화 구성요소를 가질 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태는 불활성의 실질적으로 저-입자 가스 환경을 내부에 유지하는데 유용할 수 있다.
예를 들어, 도 1b는 가스 인클로저 시스템(500)의 다양한 실시 형태의 좌측 정면 사시도이다. 도 1b는 입구 게이트(1112)를 가질 수 있는 하중-고정된 입구 챔버(load-locked inlet chamber, 1110)를 포함할 수 있는 가스 인클로저 시스템(500)을 도시한다. 도 1b의 가스 인클로저 시스템(500)은 실질적으로 낮은 수준의 반응성 대기종, 예컨대, 수증기 및 산소, 뿐만 아니라 OLED 프린팅 공정으로부터 나오는 유기용매 증기를 가진 불활성 가스를 가스 인클로저 조립체(100)에 제공하기 위한 가스 정화 시스템(3130)을 포함할 수 있다. 불활성 가스는 정해진 상태 세트 하에서 화학 반응을 거치지 않은 임의의 가스일 수 있다. 일반적으로 사용되는 불활성 가스의 몇몇 예들은 질소, 임의의 노즐 가스, 및 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 본 발명의 가스 정화 시스템의 실시 형태의 경우, 도 1b의 가스 정화 시스템(3130)은 유기 용매 및 증기뿐만 아니라 수증기와 산소와 같은 다양한 반응성 대기 가스를 포함하는 다양한 반응종의 각각의 종에 대해 100 ppm 이하, 예를 들어, 10 ppm 이하, 1.0 ppm 이하, 또는 0.1 ppm 이하의 수준을 유지할 수 있다.
도 1b의 가스 인클로저 시스템(500)은 시스템 제어 기능을 위한 시스템 제어기(1130)을 가질 수 있다. 예를 들어, 시스템 제어기(1130)는 하나 또는 그 이상의 메모리 회로(도시되지 않음)와 연통하는 하나 또는 그 이상의 프로세서 회로(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 또한, 시스템 제어기(1130)는 입구 챔버(1110) 및 출구 챔버(도시되지 않음)를 포함하는 하중-고정된 입구 챔버(1110)와 연통할 수 있으며 궁극적으로는 가스 인클로저 시스템(500) 내에 수용될 수 있는 OLED 프린팅 시스템의 프린트 노즐과 연통할 수 있다. 이와 같은 방식으로, 시스템 제어기(1130)는 예를 들어 가스 인클로저 시스템(500) 내로 기판의 유입을 허용하기 위하여 하중-고정 입구 챔버(1110) 내에서 게이트(1112)의 개방을 조절할 수 있다. 시스템 제어기(1130)는 OLED 프린팅 시스템의 프린트 노즐에 대한 잉크 분포를 제어하는 것과 같은 다양한 시스템 기능을 제어할 수 있다. 도 1b의 가스 인클로저 시스템(500)은 공기-민감성 공정, 예컨대, 산업용 프린팅 시스템을 사용하는 OLED 스택을 형성하는데 유용한 다양한 잉크를 프린팅하는 공정을 포함하고 보호하도록 구성된다. OLED 잉크에 반응하는 대기 가스의 예는 수증기 및 산소뿐만 아니라 다양한 OLED 잉크를 위한 캐리어와 같이 사용되는 유기 용매로부터 다양한 유기 증기를 포함한다. 전술된 바와 같이, 가스 인클로저 조립체(100)는 밀폐된 대기를 유지하고 가스 인클로저 시스템(500)이 불활성 대기를 유지하기 위해 필요한 모든 구성요소를 제공할 수 있는 상태에서 구성요소 또는 프린팅 시스템이 효율적으로 작동할 수 있도록 구성될 수 있다. 추가로, 가스 인클로저 시스템(500)은 비-제한적인 예시로서 가스 순환 및 여과 시스템, 기판에 대해 프린트헤드 조립체를 이동시키기 위한 저-입자 생성 X-축 선형 베어링 시스템, 서비스 번들 하우징 배출 시스템, 및 프린트헤드 조립체 배출 시스템과 같은 구성요소를 포함할 수 있는 기판에 대해 인접한 저-입자 영역을 제공하는 입자 제어 시스템을 가질 수 있다.
도 1a에 도시된 것과 같이, 가스 인클로저 조립체(100)의 다양한 실시 형태는 전방 벽 패널(210'), 좌측 또는 제2 벽 패널(도시되지 않음), 우측 또는 제3 벽 패널(230'), 후방 또는 제4 벽 패널(도시되지 않음), 및 천장 패널(250')을 포함하는 구성요소 부분들을 포함할 수 있으며, 가스 인클로저 조립체는 베이스(도시되지 않음) 위에 정지된 팬(204)에 부착될 수 있다. 밑에서 보다 상세하게 논의되는 것과 같이, 도 1a의 가스 인클로저 조립체(100)의 다양한 실시 형태는 전방 또는 제1 벽 프레임(210), 좌측 또는 제2 벽 프레임(도시되지 않음), 우측 또는 제3 벽 프레임(230), 후방 또는 제4 벽 패널(도시되지 않음), 및 천장 프레임(250)로 구성될 수 있다. 천장 프레임(250)의 다양한 실시 형태는 팬 필터 유닛 커버(103), 뿐만 아니라 제1 천장 프레임 덕트(105), 및 제1 천장 프레임 덕트(107)를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시 형태들에 따르면, 다양한 타입의 섹션 패널들이 프레임 부재를 포함하는 복수의 패널 섹션 중 임의의 섹션 내에 설치될 수 있다. 도 1의 가스 인클로저 조립체(100)의 다양한 실시 형태에서, 프레임 제작 동안, 시트 금속 패널 섹션(109)들이 프레임 부재 내에 용접될 수 있다. 가스 인클로저 조립체(100)의 다양한 실시 형태에 대해, 가스 인클로저 조립체의 제작 및 해체 사이클들을 통해 반복적으로 설치되고 제거될 수 있는 섹션 패널들의 타입은 전방 벽 패널(210') 용도로 사용되는 인셋 패널(110), 뿐만 아니라 벽 패널(230') 용도로 사용되는 쉽게 제거가능한 서비스 윈도우(130) 및 윈도우 패널(120)을 포함할 수 있다.
쉽게 제거가능한 서비스 윈도우(130)가 인클로저(100)의 내부에 쉽게 접근할 수 있도록 하지만, 관리 및 일상적인 서비스를 위해 가스 인클로저 시스템의 내부에 접근을 제공하기 위하여 제거가능한 임의의 패널이 사용될 수 있다. 일상적인 서비스 또는 관리를 위한 이러한 접근은 패널, 예컨대, 윈도우 패널(120) 및 쉽게 제거가능한 서비스 윈도우(130)에 의해 제공된 접근과는 구분되는데, 사용 동안 가스 인클로저 조립체의 외부로부터 가스 인클로저 조립체의 내부에 대한 최종 사용자 글로브 접근을 제공할 수 있다. 예를 들어, 임의의 글로브, 예컨대, 도 1a에 도시된 것과 같이, 패널(230)에 대해 글로브포트(140)에 부착된 글로브(142)가 가스 인클로저 조립체를 사용하는 동안 최종 사용자 접근을 제공할 수 있다.
도 2는 도 1a에 도시된 것과 같이 가스 인클로저 조립체의 여러 실시 형태들의 분해도를 도시한다. 가스 인클로저 조립체의 다양한 실시 형태는 복수의 벽 패널, 예컨대, 전방 벽 패널(210')의 외부 투시도, 좌측 벽 패널(220')의 외부 투시도, 우측 벽 패널(230')의 내부 투시도, 후방 벽 패널(240')의 내부 투시도, 및 천장 패널(250')의 상부 투시도를 가질 수 있으며, 도 1a에 도시된 것과 같이 베이스(202) 위에 정지된 팬(204)에 부착될 수 있다. OLED 프린팅 시스템이 팬(204)의 상부 위에 장착될 수 있는데, 이 프린팅 공정은 대기 상태에 민감한 것으로 알려져 있다. 본 발명에 따르면, 한 가스 인클로저 조립체가 프레임 부재, 예를 들어, 전방 벽 패널(210')의 벽 프레임(210), 좌측 벽 패널(220')의 벽 프레임(220), 벽 패널(230')의 벽 프레임(230), 벽 패널(240')의 벽 프레임(240), 및 천장 패널(250')의 천장 프레임(250)으로 구성될 수 있으며, 내부에 복수의 섹션 패널들이 설치될 수 있다. 이 경우, 본 발명의 가스 인클로저 조립체의 여러 실시 형태들의 제작 및 해체 사이클을 통해 반복적으로 설치되고 제거될 수 있는 섹션 패널의 디자인을 유선형으로 하는(streamline) 것이 바람직할 수 있다. 게다가, 가스 인클로저 조립체(100)의 윤곽은 가스 인클로저 조립체 내에 필요한 불활성 가스의 부피를 최소화시킬 뿐만 아니라 최종 사용자에게 쉽게 접근을 제공하기 위하여 OLED 프린팅 시스템의 여러 실시 형태들의 풋프린트를 수용하도록 형성될 수 있는데, 이 둘 모두 가스 인클로저 조립체를 사용하는 동안, 뿐만 아니라 관리 동안에 구현된다.
대표적으로 전방 벽 패널(210') 및 좌측 벽 패널(220')을 사용하여, 프레임 부재의 다양한 실시 형태는 프레임 부재 형성 동안 프레임 부재 내에 용접된 시트 금속 패널 섹션(109)을 가질 수 있다. 인셋 패널(110), 윈도우 패널(120) 및 쉽게 제거가능한 서비스 윈도우(130)는 각각의 벽 프레임 부재 내에 설치될 수 있으며, 도 2의 가스 인클로저 조립체(100)의 제작 및 해체 사이클을 통해 반복적으로 설치되고 제거될 수 있다. 도시된 것과 같이, 전방 벽 패널(210') 및 좌측 벽 패널(220')의 예에서, 벽 패널은 쉽게 제거가능한 서비스 윈도우(130)에 인접하게 위치된 윈도우 패널(120)을 가질 수 있다. 유사하게, 후방 벽 패널(240')의 예에 도시된 것과 같이, 벽 패널은 윈도우 패널, 예컨대, 두 개의 인접한 글로브포트(140)를 가진 윈도우 패널(125)을 가질 수 있다. 본 발명에 따른 벽 프레임 부재의 다양한 실시 형태에 대해, 도 1a의 가스 인클로저 조립체(100)에 대해 볼 수 있는 것과 같이, 글로브들을 상기와 같이 배열하면, 가스 인클로저의 외부로부터 인클로저 시스템 내에 있는 구성요소 부품들에 쉽게 접근할 수 있게 된다. 이에 따라, 가스 인클로저의 다양한 실시 형태는 두 개 또는 그 이상의 글로브포트를 제공할 수 있으며 이에 따라 최종 사용자는, 내부 안의 가스 대기의 조성을 교란시키지 않고도, 좌측 글로브 및 우측 글로브를 내부 안으로 연장할 수 있고 내부에 있는 하나 또는 그 이상의 아이템들을 조작할 수 있다. 예를 들어, 가스 인클로저 조립체의 내부 안에 있는 조절가능한 구성요소로 쉽게 접근할 수 있도록 하기 위해 임의의 윈도우 패널(120) 및 서비스 윈도우(130)가 위치될 수 있다. 윈도우 패널, 예컨대, 윈도우 패널(120) 및 서비스 윈도우(130)의 다양한 실시 형태에 따르면, 글로브포트 글로브를 통해 최종 사용자 접근이 제공되지 않을 때, 이러한 윈도우들은 글로브포트 및 글로브포트 조립체를 포함하지 않을 수도 있다.
벽 및 천장 패널의 다양한 실시 형태는, 도 2에 도시된 것과 같이, 복수의 인셋 패널(110)을 가질 수 있다. 도 2에서 볼 수 있는 것과 같이, 인셋 패널은 다양한 형태와 종횡비(aspect ratio)를 가질 수 있다. 인셋 패널 외에도, 천장 패널(250')은 팬 필터 유닛 커버(103) 뿐만 아니라 제1 천장 프레임 덕트(105), 및 장착되고, 볼트고정되고, 나사로 조여지고, 고정되거나, 또는 그 외의 경우 천장 프레임(250)에 체결된 제2 천장 프레임 덕트(107)를 가질 수 있다. 밑에서 보다 상세하게 논의되는 것과 같이, 천장 패널(250')의 덕트(107)와 유체 연통되는 배관이 가스 인클로저 조립체의 내부 안에 설치될 수 있다. 본 발명에 따르면, 이러한 배관은 가스 인클로저 조립체의 내부에 위치되고, 뿐만 아니라 가스 인클로저 조립체의 외부에 있는 하나 이상의 가스 정화 구성요소를 통과하여 순환시키기 위해 가스 인클로저 조립체로부터 배출되는 흐름 유동을 분리시키도록 제공하는 가스 순환 시스템의 일부분일 수 있다.
도 3은 프레임 부재 조립체(200)의 분해된 전방 투시도로서, 벽 프레임(220)은 패널의 완전한 보완재(complement)를 포함하도록 구성될 수 있다. 도시된 디자인에만 제한되지는 않지만, 벽 프레임(220)을 사용하는 프레임 부재 조립체(200)는 본 발명의 프레임 부재 조립체의 다양한 실시 형태에 대한 대표적인 예로서 사용될 수 있다. 프레임 부재 조립체의 다양한 실시 형태는 다양한 프레임 부재 및 본 발명에 따른 다양한 프레임 부재의 다양한 프레임 패널 섹션들 내에 설치된 섹션 패널들로 구성될 수 있다.
본 발명의 다양한 프레임 부재 조립체의 다양한 실시 형태에 따르면, 프레임 부재 조립체(200)는 프레임 부재, 예컨대, 벽 프레임(220)으로 구성될 수 있다. 가스 인클로저 조립체, 예컨대, 도 1a의 가스 인클로저 조립체(100)의 다양한 실시 형태에 대해, 이러한 가스 인클로저 조립체 내에 수용된 기기를 이용할 수 있는 공정은 불활성 환경을 제공하는 밀폐 방식으로 밀봉된 인클로저를 필요로 할 뿐만 아니라 입자 물질이 실질적으로 없는 환경을 제공하는 인클로저를 필요로 할 수 있다. 이런 점에서 볼 때, 본 발명에 따른 프레임 부재는 프레임의 여러 실시 형태들을 구성하기 위해 다양하게 수치가 측정된 금속 튜브 재료를 사용할 수도 있다. 이러한 금속 튜브 재료는 원하는 재료 속성, 예컨대, 이들에만 제한되지는 않지만, 입자 물질을 형성할 때 품질이 저하되지 않을 뿐만 아니라 고-강도를 가지면서도 최적의 중량을 가지는 프레임 부재를 형성하고, 다양한 프레임 부재 및 패널 섹션을 포함하는 가스 인클로저 조립체의 한 장소로부터 다른 장소로 쉽게 이송하고, 구성하며 분해할 수 있는 고-일체성 재료를 가진다. 본 발명에 따라서, 이러한 요건들을 충족하는 임의의 재료들이 본 발명에 따른 다양한 프레임 부재를 형성하기 위해 사용될 수 있다.
예를 들어, 본 발명에 따른 프레임 부재의 다양한 실시 형태는, 예컨대, 프레임 부재 조립체(200)는 압출 금속 튜브로 구성될 수 있다. 프레임 부재의 다양한 실시 형태에 따르면, 알루미늄, 스틸, 및 다양한 금속 복합재가 프레임 부재를 구성하기 위해 사용될 수 있다. 다양한 실시 형태에서, 특정 수치를 가진, 예를 들어, 이들에만 제한되지는 않지만, 2"w x 2"h, 4"w x 2"h 및 4"w x 4"h 그리고 1/8" 내지 1/4" 벽 두께를 가진 금속 튜브가 본 발명에 따른 프레임 부재의 여러 실시 형태들을 구성하도록 사용될 수 있다. 그 외에도, 다양한 강화 섬유 중합체 복합재의 다양한 튜브 또는 그 외의 다른 형태들도 사용가능한데, 이들은 재료 속성, 예컨대, 이들에만 제한되지는 않지만, 입자 물질을 형성할 때 품질이 저하되지 않을 뿐만 아니라 고-강도를 가지면서도 최적의 중량을 가진 프레임 부재를 형성하고 한 장소로부터 다른 장소로 쉽게 이송하고, 구성하며 분해할 수 있는 고-일체성 재료를 가진다.
다양하게 수치가 측정된 금속 튜브 재료들로부터 다양한 프레임 부재를 형성하는 데 있어서, 프레임 용접물(weldment)의 여러 실시 형태들을 용접하는 방법이 고려될 수 있다. 그 외에도, 적절한 산업용 접착제를 사용하여, 다양하게 수치가 측정된 빌딩 재료들로부터 다양한 프레임 부재를 형성하는 방법도 구현될 수 있다. 다양한 프레임 부재를 형성하는 방법은 프레임 부재를 통해 본질적으로 누출 경로(leak path)를 생성하지 않는 방식으로 구현되어야 한다. 이런 점에서 볼 때, 다양한 프레임 부재를 형성하는 방법은 가스 인클로저 조립체의 다양한 실시 형태에 대하여 프레임 부재를 통해 본질적으로 누출 경로를 생성하지 않는 임의의 접근 방법을 사용하여 구현될 수 있다. 추가로, 본 발명에 따른 프레임 부재, 예컨대, 도 2의 벽 프레임(220)의 다양한 실시 형태는 페인팅되거나 코팅될 수 있다. 금속 튜브 재료로 제작된 프레임 부재의 다양한 실시 형태에 대해서, 입자 물질의 형성을 방지하기 위하여, 예컨대, 예를 들어, 표면에 형성된 재료가 입자 물질을 생성할 수 있는 산화, 페인팅 또는 코팅, 또는 그 외의 표면 처리, 예컨대, 애노다이징(anodizing)이 사용될 수 있다.
프레임 부재 조립체, 예컨대, 도 3의 프레임 부재 조립체(200)는 프레임 부재, 예컨대, 벽 프레임(220)을 가질 수 있다. 벽 프레임(220)은 상부 벽 프레임 스페이서 플레이트(227)가 고정될 수 있는 상부(226), 뿐만 아니라 바닥 벽 프레임 스페이서 플레이트(229)가 고정될 수 있는 바닥(228)을 가질 수 있다. 밑에서 보다 상세하게 논의되는 것과 같이, 프레임 부재의 표면 위에 장착된 스페이서 플레이트들은 개스킷 밀봉 시스템의 일부분으로서, 프레임 부재 섹션들 내에 장착된 패널의 개스킷 씰과 결합되어, 본 발명에 따른 가스 인클로저 조립체의 여러 실시 형태들의 밀폐 방식 밀봉을 제공한다. 프레임 부재, 예컨대, 도 3의 프레임 부재 조립체(200)의 벽 프레임(220)이 몇몇 패널 프레임 섹션들을 가질 수 있는데, 이들 각각의 섹션들은 다양한 타입의 패널, 예컨대, 이들에만 제한되지는 않지만, 인셋 패널(110), 윈도우 패널(120) 및 쉽게 제거가능한 서비스 윈도우(130)를 수용하도록 구성될 수 있다. 다양한 타입의 패널 섹션이 프레임 부재를 구성할 때 형성될 수 있다. 패널 섹션의 타입은, 예컨대, 예를 들어, 이들에만 제한되지는 않지만, 인셋 패널(110)을 수용하기 위한 인셋 패널 섹션(10), 윈도우 패널(120)을 수용하기 위한 윈도우 패널 섹션(20), 및 쉽게 제거가능한 서비스 윈도우(130)를 수용하기 위한 서비스 윈도우 패널 섹션(30)을 포함할 수 있다.
각각의 패널 섹션 타입은 패널을 수용하기 위한 패널 섹션 프레임을 가질 수 있으며, 각각의 패널은 밀폐 방식으로 밀봉된 가스 인클로저 조립체를 구성하기 위해 본 발명에 따른 각각의 패널 섹션 내에 밀봉 가능하게 고정될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 프레임 조립체를 도시한 도 3에서, 인셋 패널 섹션(10)이 프레임(12)을 가지도록 도시되고, 윈도우 패널 섹션(20)은 프레임(22)을 가지도록 도시되며, 서비스 윈도우 패널 섹션(30)은 프레임(32)을 가지도록 도시된다. 본 발명의 벽 프레임 조립체의 다양한 실시 형태에 대해, 다양한 패널 섹션 프레임은 밀폐 방식의 밀봉을 제공하기 위해 연속 용접-비드(continuous weld-bead)로 패널 섹션 내에 용접된 금속 시트 재료일 수 있다. 벽 프레임 조립체의 다양한 실시 형태에 대해, 다양한 패널 섹션 프레임은 다양한 시트 재료, 예컨대, 적절한 산업용 접착제를 사용하여 패널 섹션 내에 장착될 수 있는 강화 섬유 중합체 복합재로부터 선택된 빌딩 재료로 제작될 수 있다. 밑에서 밀봉에 관해 보다 상세하게 논의되는 것과 같이, 각각의 패널 섹션 프레임은 상부에 배열된 압축성 개스킷을 가질 수 있어서 각각의 패널 섹션 내에 고정되고 설치된 각각의 패널에 대해 가스가 새지 않는 씰이 형성될 수 있다. 패널 섹션 프레임 외에도, 각각의 프레임 부재 섹션은 패널을 배열시킬 뿐만 아니라 패널 섹션 내에 패널을 안정적으로 고정하는 데 관련된 하드웨어를 가질 수 있다.
윈도우 패널(120)에 대한 패널 프레임(122)과 인셋 패널(110)의 다양한 실시 형태는 시트 금속 재료, 예컨대, 이들에만 제한되지는 않지만, 알루미늄, 알루미늄 및 스테인리스 스틸의 다양한 합금으로부터 구성될 수 있다. 패널 재료의 속성은 프레임 부재들의 여러 실시 형태들을 구성하는 구성 재료의 속성과 동일할 수 있다. 이런 점에서 볼 때, 다양한 패널 부재의 속성을 가진 재료는, 예컨대, 이들에만 제한되지는 않지만, 입자 물질을 형성할 때 품질이 저하되지 않을 뿐만 아니라 고-강도를 가지면서도 최적의 중량을 가진 패널을 형성하고 한 장소로부터 다른 장소로 쉽게 이송하고, 구성하며 분해할 수 있는 고-일체성 재료를 가진다. 여러 실시 형태들, 예컨대, 예를 들어, 벌집 코어 시트 재료는 윈도우 패널(120)의 패널 프레임(122)과 인셋 패널(110)을 구성하기 위해 패널 재료로서 사용하기 위한 필수 속성을 가질 수 있다. 벌집 코어 시트 재료는 다양한 재료, 예컨대, 둘 다 금속, 뿐만 아니라 금속 복합재 및 중합체, 뿐만 아니라 중합체 복합재 벌집 코어 시트 재료로 제작될 수 있다. 금속 재료로 제작되는 경우, 제거가능한 패널의 다양한 실시 형태는 가스 인클로저 조립체가 구성될 때 전체 구성이 접지되는 것을 보장하기 위해 패널 내에 포함된 접지 연결부를 가질 수 있다.
본 발명의 가스 인클로저 조립체를 구성하도록 사용되는 가스 인클로저 조립체 구성요소들의 이송가능한 성질을 고려하면, 가스 인클로저 조립체의 내부에 접근을 제공하기 위해 본 발명의 섹션 패널의 여러 실시 형태들 중 임의의 실시 형태가 가스 인클로저 시스템을 사용하는 동안 반복적으로 설치되고 제거될 수 있다.
예를 들어, 쉽게 제거가능한 서비스 윈도우 패널(130)을 수용하기 위한 패널 섹션(30)이 4개의 스페이서 세트를 가질 수 있는데, 이중 하나가 윈도우 가이드 스페이서(34)로서 도시된다. 그 외에도, 쉽게 제거가능한 서비스 윈도우 패널(130)을 수용하기 위해 구성된 패널 섹션(30)이 4개의 클램핑 클리트(36) 세트를 가질 수 있는데, 각각의 쉽게 제거가능한 서비스 윈도우(130)에 대한 서비스 윈도우 프레임(132) 위에 장착된 4개의 반대-작용식 토글 클램프(136) 세트를 사용하여 서비스 윈도우(130)를 서비스 윈도우 패널 섹션(30) 내에 클램프고정하도록 사용될 수 있다. 또한, 각각의 윈도우 핸들(138)의 두 개는 최종 사용자가 서비스 윈도우(130)를 쉽게 설치하고 제거할 수 있도록 하기 위해 쉽게 제거가능한 서비스 윈도우 프레임(132) 위에 장착될 수 있다. 제거가능한 서비스 윈도우 핸들의 개수, 타입 및 배열은 변경될 수 있다. 그 외에도, 쉽게 제거가능한 서비스 윈도우 패널(130)을 수용하기 위한 서비스 윈도우 패널 섹션(30)은 각각의 서비스 윈도우 패널 섹션(30) 내에 선택적으로 설치된 적어도 2개의 윈도우 클램프(35)를 가질 수 있다. 각각의 서비스 윈도우 패널 섹션(30)의 상부 및 바닥에 도시되기는 했지만, 두 개 이상의 윈도우 클램프가 패널 섹션 프레임(32) 내에 서비스 윈도우(130)를 고정하도록 작용하는 임의의 방식으로 설치될 수 있다. 서비스 윈도우(130)가 제거되고 재설치될 수 있도록 하기 위해 윈도우 클램프(35)를 제거하고 설치하도록 공구가 사용될 수 있다.
서비스 윈도우(130)의 반대-작용식 토글 클램프(136), 뿐만 아니라 패널 섹션(30) 내에 설치된 하드웨어, 예컨대, 클램핑 클리트(36), 윈도우 가이드 스페이서(34), 및 윈도우 클램프(35)는 임의의 적합한 재료, 뿐만 아니라 이 재료들의 조합으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 이러한 요소들의 하나 또는 그 이상은 하나 이상의 금속, 하나 이상의 세라믹, 하나 이상의 플라스틱, 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 제거가능한 서비스 윈도우 핸들(138)도 임의의 적합한 재료, 뿐만 아니라 이 재료들의 조합들로 구성될 수 있다. 예를 들어, 이러한 요소들의 하나 또는 그 이상은 하나 이상의 금속, 하나 이상의 세라믹, 하나 이상의 플라스틱, 하나 이상의 고무, 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 인클로저 윈도우, 예컨대, 윈도우 패널(120)의 윈도우(124), 또는 서비스 윈도우(130)의 윈도우(134)는 임의의 적합한 재료뿐만 아니라 이 재료들의 조합들을 포함할 수 있다. 본 발명의 가스 인클로저 조립체의 다양한 실시 형태에 따르면, 인클로저 윈도우는 투명 및 반투명 재료를 포함할 수 있다. 가스 인클로저 조립체의 다양한 실시 형태에서, 인클로저 윈도우는 실리카-계 재료, 예컨대, 예를 들어, 이들에만 제한되지는 않지만, 예컨대, 유리 및 석영을 포함할 수 있을 뿐만 아니라 다양한 타입의 중합체-계 재료, 예를 들어, 이들에만 제한되지는 않지만, 예컨대, 다양한 군의 폴리카보네이트, 아크릴, 및 비닐을 포함할 수 있다. 본 발명의 시스템 및 방법에 따라서, 다양한 복합재 및 이의 조합의 투명 및 반투명 특성이 예시적인 윈도우 재료에 대한 선호되는 속성이다.
밑에서 도 8a-9b에서 논의되는 것과 같이, 가스가 새지 않는 섹션 패널 프레임 씰과 결합된 벽 및 천장 프레임 부재 씰은 불활성 환경을 필요로 하는 공기-민감성 공정에 대한 밀폐 방식으로 밀봉된 가스 인클로저 조립체의 여러 실시 형태들을 위해 함께 제공된다. 실질적으로 낮은 농도의 반응종뿐만 아니라 실질적으로 낮은 입자 환경을 제공하는 가스 인클로저 시스템의 구성요소들은, 예컨대, 이들에만 제한되지는 않지만, 밀폐 방식으로 밀봉된 가스 인클로저 조립체, 뿐만 아니라 고 효율 가스 순환 및 입자 여과 시스템, 예컨대, 배관을 포함할 수 있다. 가스 인클로저 조립체에 대해 효율적인 밀폐방식의 밀봉을 제공하면 위험요소가 있을 수 있는데, 특히, 3개의 프레임 부재가 함께 3-면 조인트를 형성할 때 위험요소가 될 수 있다. 이 경우, 3-면 조인트 밀봉은 제작 및 해체 사이클을 통해 조립되고 해체될 수 있는 가스 인클로저 조립체에 대한 쉽게 설치될 수 있는 밀폐방식의 밀봉을 제공하는 데 대해 특히 어려운 위험 요소를 내포한다.
이런 점에서 볼 때, 본 발명에 따른 가스 인클로저 조립체의 다양한 실시 형태는 조인트의 효율적인 개스킷 밀봉을 통해 완전히-구성된 가스 인클로저 시스템의 밀폐방식 밀봉을 제공할, 뿐만 아니라 하중 지탱 빌딩 구성요소들 주위에 효율적인 개스킷 밀봉을 제공한다. 통상적인 조인트 밀봉과는 다르게, 본 발명에 따른 조인트 밀봉은: 1) 3개의 프레임 부재가 결합되는 상부 및 바닥 터미널 프레임 조인트 이음부에서 수직 방향으로 배열된 개스킷 길이로부터 접해진 개스킷 세그먼트의 균일한 평행 정렬을 포함하며 이에 따라 앵귤러 심 정렬 및 밀봉(angular seam alignment and sealing)이 방지되고; 2) 조인트의 전체 폭을 걸쳐 접해진 길이를 형성하기 위해 제공되어 이에 따라 3-면 조인트 이음부에서 밀봉 접촉 영역이 증가되고; 3) 모든 수직, 및 수평, 뿐만 아니라 상부 및 바닥 3-면 조인트 개스킷 씰에 걸쳐 균일한 압축력을 제공하는 스페이서 플레이트로 구성된다. 그 외에도, 개스킷 재료의 선택은 밀폐방식 밀봉을 제공하는 효율성에 영향을 끼칠 수 있으며, 이는 밑에서 논의될 것이다.
도 4a-4c는 종래의 3-면 조인트 밀봉과 본 발명에 따른 3-면 조인트 밀봉을 비교하여 개략적으로 도시한 상부도이다. 본 발명의 가스 인클로저 조립체의 다양한 실시 형태에 따르면, 예를 들어, 이들에만 제한되지는 않지만, 4개 이상의 벽 프레임 부재, 천장 프레임 부재 및 팬이 제공되어, 가스 인클로저 조립체를 형성하도록 결합될 수 있으며, 복수의 수직, 수평, 및 밀폐방식의 밀봉을 필요로 하는 3-면 조인트를 생성한다. 도 4a는 X-Y 평면에서 개스킷 II에 대해 수직으로 배열된 제1 개스킷 I로부터 형성된 종래의 3-면 개스킷 씰의 개략적인 상부도이다. 도 4a에 도시된 것과 같이, X-Y 평면에서 수직 방향으로 배열되어 형성된 심(seam)은 개스킷의 폭 수치만큼 형성된 2개의 세그먼트 사이에서 접촉 길이(W1)를 가진다. 그 외에도, 개스킷 I 및 개스킷 II에 대해 수직 방향으로 서로 직각으로 배열된 개스킷인 개스킷 III의 터미널 단부 부분이 개스킷 I 및 개스킷 II에 대해 접할 수 있으며, 이것은 빗금으로 표시된다. 도 4b는 제2 개스킷 길이 II에 대해 수직이고 두 길이의 면을 45°로 결합하는 심을 가진 제1 개스킷 길이 I로부터 형성된 종래의 3-면 조인트 개스킷 씰의 개략적인 상부도로서, 심은 개스킷 재료의 폭보다 더 큰 두 세그먼트 사이에서 접촉 길이(W2)를 가진다. 도 4a의 형상과 비슷하게, 수직 방향으로 개스킷 I 및 개스킷 II에 대해 수직인 개스킷 III의 단부 부분은 개스킷 I 및 개스킷 II에 접할 수 있으며, 이 또한 빗금으로 표시된다. 도 4a 및 도 4b에서 개스킷 폭이 똑같다고 가정하면, 도 4b에서의 접촉 길이(W2)는 도 4a에서의 접촉 길이(W1)보다 더 길다.
도 4c는 본 발명에 따른 3-면 조인트 개스킷 씰의 개략적인 상부도이다. 제1 개스킷 길이 I는 개스킷 길이 I의 방향에 대해 수직으로 형성된 개스킷 세그먼트 I'를 가질 수 있으며, 개스킷 세그먼트 I'는 결합되는 구성요소의 폭의 수치와 거의 비슷할 수 있는 길이를 가지는데, 예컨대, 4"w x 2"h 또는 4"w x 4"h 금속 튜브가 본 발명의 가스 인클로저 조립체의 다양한 벽 프레임 부재를 형성하도록 사용된다. 개스킷 II는 X-Y 평면에서 개스킷 I에 수직이며 결합되는 구성요소들의 폭과 거의 비슷한 개스킷 세그먼트 I'와 중첩되는 길이를 가진 개스킷 세그먼트 II'를 가진다. 개스킷 세그먼트 I' 및 II'의 폭은 선택되는 압축성 개스킷 재료의 폭이다. 개스킷 III은 수직 방향으로 개스킷 I 및 개스킷 II에 대해 수직으로 배열된다. 개스킷 세그먼트 III'는 개스킷 III의 단부 부분이다. 개스킷 세그먼트 III'는 개스킷 III의 수직 길이에 대해 개스킷 세그먼트 III'의 수직 배열방향으로부터 형성된다. 개스킷 세그먼트 III'는 개스킷 세그먼트 I' 및 II'와 거의 똑같은 길이, 및 선택되는 압축성 개스킷 재료의 두께인 폭을 가지도록 형성될 수 있다. 이런 점에서 볼 때, 도 4c에 도시된 3개의 정렬된 세그먼트에 대한 접촉 길이(W3)는 각각 접촉 길이(W1 및 W2)를 가진 도 4a 또는 도 4b에 도시된 종래의 3-코너 조인트 씰보다 더 크다.
이런 점에서 볼 때, 본 발명에 따른 3-면 조인트 개스킷 밀봉은 도 4a 및 도 4b의 경우에 도시된 것과 같이, 그 외의 경우, 수직으로 정렬된 개스킷으로부터 터미널 조인트 이음부에서 개스킷 세그먼트의 균일한 평행 정렬을 생성한다. 3-면 조인트 개스킷 밀봉 세그먼트의 이러한 균일한 평행 정렬은 벽 프레임 부재로부터 형성된 조인트의 상부 및 바닥 코너에서 3-면 조인트 밀봉을 형성하기 위해 제공된다. 그 외에도, 각각의 3-면 조인트 밀봉에 대해 균일하게 정렬된 개스킷 세그먼트의 각각의 세그먼트는 결합되는 구성요소들의 폭과 거의 똑같도록 선택되어, 균일하게 정렬된 세그먼트의 최대 접촉 길이를 제공한다. 게다가, 본 발명에 따른 조인트 밀봉은 모든 수직, 및 수평, 및 빌딩 조인트의 3-면 개스킷 씰에 걸쳐 균일한 압축력을 제공하는 스페이서 플레이트로 구성된다. 도 6a 및 6b의 예에 대해 주어진 종래의 3-면 씰을 위해 선택된 개스킷 재료의 폭이 결합되는 구성요소들의 폭과 적어도 똑같을 수 있다는 사실에 대해 반박할 수도 있다.
도 5a의 확대 투시도는 모든 프레임 부재들이 결합되기 전에 본 발명에 따른 밀봉 조립체(300)를 도시하는데, 개스킷들은 비압축 상태로 도시된다. 도 5a에서, 복수의 벽 프레임 부재, 예컨대, 제1 벽 프레임(310), 벽 프레임(350), 뿐만 아니라 천장 프레임(370)이 가스 인클로저 조립체의 다양한 구성요소들로부터 가스 인클로저의 구성의 제1 단계에서 밀봉 가능하게 결합될 수 있다. 본 발명에 따른 프레임 부재 밀봉은 일단 완전히 구성되고 나면 가스 인클로저 조립체가 밀폐 방식으로 밀봉될 뿐만 아니라 가스 인클로저 조립체의 제작 및 해체 사이클을 통해 구현될 수 있는 밀봉을 제공하는 실질적인 부분이다. 밑에서 도 7a-7b에 대해 제공된 예가 가스 인클로저 조립체의 한 부분을 밀봉하기 위한 것이기는 하지만, 당업자는 이러한 것들이 본 발명의 가스 인클로저 조립체 중 임의의 전체에 적용된다는 것을 이해할 것이다.
도 5a에 도시된 제1 벽 프레임(310)은 상부에 스페이서 플레이트(312)가 장착되는 내측면(311), 수직면(314), 및 상부에 스페이서 플레이트(316)가 장착되는 상측 표면(315)을 가질 수 있다. 제1 벽 프레임(310)은 스페이서 플레이트(312)로부터 형성된 공간에 부착되고 상기 공간 내에 배열된 제1 개스킷(320)을 가질 수 있다. 제1 개스킷(320)이 스페이서 플레이트(312)로부터 형성된 공간에 부착되고 상기 공간 내에 배열된 후에 남겨진 틈(302)은 도 5a에 도시된 것과 같이 제1 개스킷(320)의 수직 길이만큼 형성될 수 있다. 도 5a에 도시된 것과 같이, 제1 개스킷(320)이 스페이서 플레이트(312)로부터 형성된 공간에 부착되고 상기 공간 내에 배열될 수 있으며 수직 개스킷 길이(321), 곡선 개스킷 길이(323), 및 제1 벽 프레임(310)의 수직면(314)에서 종료되고 내부 프레임 부재(311) 위에서 수직 개스킷 길이(321)에 대해 평면에서 90°로 형성된 개스킷 길이(325)를 가질 수 있다. 도 5a에서, 제1 벽 프레임(310)은 상부에 스페이서 플레이트(316)가 장착되는 상측 표면(315)을 가질 수 있으며 제2 개스킷(340)이 제1 벽 프레임(310)의 내부 에지(317)에 근접하게 부착되고 배열된 표면(315) 상의 한 공간을 형성한다. 제2 개스킷(340)이 스페이서 플레이트(316)로부터 형성된 공간에 부착되고 상기 공간 내에 배열된 후에 남겨진 틈(304)은 도 5a에 도시된 것과 같이 제2 개스킷(340)의 수평 길이만큼 형성될 수 있다. 추가로, 빗금선으로 표시된 것과 같이, 제2 개스킷(340)의 길이(345)는 제1 개스킷(320)의 길이(325)와 인접하여 나란하게 정렬되고 균일하게 평행하다.
도 5a에 도시된 제2 벽 프레임(350)은 외부 프레임 측면(353), 수직면(354), 및 스페이서 플레이트(356)가 장착되는 상측 표면(355)을 가질 수 있다. 제2 벽 프레임(350)은 스페이서 플레이트(356)로부터 형성된 제1 개스킷 공간에 부착되고 상기 공간에 배열된 제1 개스킷(360)을 가질 수 있다. 제1 개스킷(360)이 스페이서 플레이트(356)로부터 형성된 공간에 부착되고 상기 공간 내에 배열된 후에 남겨진 틈(306)은 도 5a에 도시된 것과 같이 제1 개스킷(360)의 수평 길이만큼 형성될 수 있다. 도 5a에 도시된 것과 같이, 컴플라이언트 개스킷(360)은 수평 길이(361), 곡선 길이(363), 및 외부 프레임 부재(353)에서 종료되고 상측 표면(355) 위의 평면에서 90°로 형성된 길이(365)를 가질 수 있다.
도 5a의 확대 투시도에 도시된 것과 같이, 제1 벽 프레임(310)의 내부 프레임 부재(311)는 가스 인클로저 조립체의 한 빌딩 조인트를 형성하기 위해 벽 프레임(350)의 수직면(354)에 결합될 수 있다. 이렇게 형성된 빌딩 조인트의 밀봉에 관하여, 도 5a에 도시된 것과 같이 본 발명에 따른 벽 프레임 부재의 터미널 조인트 이음부에서 개스킷 밀봉의 다양한 실시 형태에서, 제1 개스킷(320)의 길이(325), 개스킷(360)의 길이(365) 및 제2 개스킷(340)의 길이(345)는 모두 인접하여 균일하게 나란히 정렬된다. 그 외에도, 밑에서 보다 상세하게 논의되는 것과 같이, 본 발명의 스페이서 플레이트의 다양한 실시 형태는 본 발명의 가스 인클로저 조립체의 여러 실시 형태들을 밀폐 방식으로 밀봉하기 위해 사용되는 압축성 개스킷 재료의 약 20% 내지 약 40% 편향 사이의 균일한 압축을 위해 제공될 수 있다.
도 5b는 모든 프레임 부재가 결합되고 난 뒤 본 발명에 따른 밀봉 조립체(300)를 도시하는데, 개스킷은 압축 상태로 도시된다. 도 5b는 제1 벽 프레임(310), 제2 벽 프레임(350) 및 천장 프레임(370) 사이의 상부 터미널 조인트 이음부에 형성된 3-면 조인트의 코너 씰을 상세하게 도시하는데, 이는 가상으로 도시된다. 도 5b에 도시된 것과 같이, 스페이서 플레이트에 의해 형성된 개스킷 공간은, 가상으로 도시된, 제1 벽 프레임(310), 벽 프레임(350) 및 천장 프레임(370)이 결합될 때, 수직, 수평, 및 3-면 개스킷 씰을 형성하기 위해 압축성 개스킷 재료의 약 20% 내지 약 40% 편향 사이의 균일한 압축으로 인해 벽 프레임 부재의 조인트에서 밀봉된 모든 표면들이 밀폐 방식의 밀봉을 제공할 수 있도록 하는 폭이 되게끔 측정될 수 있다. 또한, 개스킷 틈(302, 304, 및 306(도시되지 않음))은, 압축성 개스킷 재료의 약 20% 내지 약 40% 편향 사이의 최적 압축 시에, 각각의 개스킷이 도 5b에서 제2 개스킷(340) 및 개스킷(360)을 위해 도시된 것과 같이 개스킷 틈을 채울 수 있도록 수치가 정해진다. 이에 따라, 각각의 개스킷이 부착되고 배열되는 공간을 형성함으로써 균일한 압축을 제공하는 것 외에도, 틈을 제공하도록 구성된 스페이서 플레이트의 다양한 실시 형태는 각각의 압축된 개스킷이 주름(wrinkling) 또는 돌출(bulging) 또는 그 외의 경우 누출 경로를 형성할 수 있는 방식으로 압축 상태에서 불규칙적으로 형성되지 않고도, 스페이서 플레이트에 의해 형성된 공간 내에서 일치할 수 있다.
본 발명의 가스 인클로저 조립체의 다양한 실시 형태에 따르면, 다양한 타입의 섹션 패널이 각각의 패널 섹션 프레임 상에 배열된 압축성 개스킷 재료를 사용하여 밀봉될 수 있다. 프레임 부재 개스킷 밀봉과 함께, 다양한 섹션 패널 및 패널 섹션 프레임 사이에서 씰을 형성하도록 사용되는 압축성 개스킷의 재료 및 위치는 가스 누출이 거의 없거나 또는 전혀 없이도 밀폐 방식으로 밀봉된 가스 인클로저 조립체를 제공할 수 있다. 그 외에도, 모든 타입의 패널, 예컨대, 인셋 패널(110), 윈도우 패널(120) 및 도 3의 쉽게 제거가능한 서비스 윈도우(130)에 대한 밀봉 디자인은 이러한 패널들을 반복적으로 제거하고 설치한 후에 내구성 있는 패널 밀봉을 위해 제공할 수 있으며, 이는 예를 들어, 관리를 위해 가스 인클로저 조립체의 내부에 접근하는데 필요할 수 있다.
예를 들어, 도 6a는 서비스 윈도우 패널 섹션(30), 및 쉽게 제거가능한 서비스 윈도우(130)를 도시하는 확대도이다. 전술된 바와 같이, 서비스 윈도우 패널 섹션(30)은 쉽게 제거가능한 서비스 윈도우(130)를 수용하기 위해 제작될 수 있다. 가스 인클로저 조립체의 다양한 실시 형태에 대해, 패널 섹션, 예컨대, 제거가능한 서비스 패널 섹션(30)은 패널 섹션 프레임(32), 뿐만 아니라 패널 섹션 프레임(32) 위에 배열된 압축성 개스킷(38)을 가질 수 있다. 다양한 실시 형태에서, 제거가능한 서비스 윈도우 패널 섹션(30)에 쉽게 제거가능한 서비스 윈도우(130)를 고정하는데 관한 하드웨어는 최종 사용자가 쉽게 설치하고 재설치할 수 있으면서도, 이와 동시에, 쉽게 제거가능한 서비스 윈도우(130)가 가스 인클로저 조립체의 내부에 직접적으로 접근할 필요가 있는 최종 사용자에 의해 필요한 것과 같이 패널 섹션(30)에 설치되고 재설치될 때 가스가 새지 않는 밀봉이 유지되는 것을 보장할 수 있다. 쉽게 제거가능한 서비스 윈도우(130)는, 예컨대, 예를 들어, 이들에만 제한되지는 않지만, 본 발명의 프레임 부재 중 임의의 부재를 구성하기 위해 기술된 것과 같은 금속 튜브 재료로부터 구성될 수 있는 강성의 윈도우 프레임(132)을 포함할 수 있다. 서비스 윈도우(130)는 최종 사용자가 서비스 윈도우(130)를 쉽게 제거하고 재설치할 수 있도록 제공하기 위해 신속-작용 고정 하드웨어, 예를 들어, 이들에만 제한되지는 않지만 반대-작용식 토글 클램프(136)를 사용할 수 있다.
도 6a의 제거가능한 서비스 윈도우 패널 섹션(30)의 전방도에 도시된 것과 같이, 쉽게 제거가능한 서비스 윈도우(130)는 윈도우 프레임(132)에 고정된 4개의 토글 클램프(136) 세트를 가질 수 있다. 서비스 윈도우(130)는 개스킷(38)에 대해 알맞은 압축력을 가하기 위해 미리 정해진 거리에 있는 패널 섹션 프레임(30) 내에 위치될 수 있다. 4개의 윈도우 가이드 스페이서(34) 세트를 사용하면, 도 6b에 도시된 것과 같이, 패널 섹션(30) 내에 서비스 윈도우(130)를 위치시키기 위해 패널 섹션(30)의 각각의 코너 안에 설치될 수 있다. 각각의 클램핑 클리트(36) 세트는 쉽게 제거가능한 서비스 윈도우(136)의 반대-작용식 토글 클램프(136)를 수용하도록 제공될 수 있다. 설치 및 제거 사이클을 통해 서비스 윈도우(130)의 밀폐방식 밀봉을 위한 다양한 실시 형태에 따르면, 압축성 개스킷(38)에 대해 윈도우 가이드 스페이서(34)의 세트에 의해 제공된 서비스 윈도우(130)의 미리 정해진 위치와 함께, 서비스 윈도우 프레임(132)의 기계적 강도의 조합은, 서비스 윈도우(130)가, 예를 들어, 이들에만 제한되지는 않지만, 클램핑 클리트(36)를 수용하는데 고정된 반대-작용식 토글 클램프(136)을 사용하는 대신에 고정되고 나면, 서비스 윈도우 프레임(132)는 윈도우 가이드 스페이서(34)의 세트에 의해 세트와 같이 미리 정해진 압축으로 패널 섹션 프레임(32) 위에 균일 힘(even force)을 제공할 수 있다. 윈도우 가이드 스페이서(34)의 세트는 개스킷(38) 상에 윈도우(130)의 압축력이 압축성 개스킷(38)을 약 20% 내지 약 40% 사이로 편향하도록 위치될 수 있다. 이런 점에서 볼 때, 서비스 윈도우(130)의 구성, 뿐만 아니라 패널 섹션(30)의 제작은 패널 섹션(30) 내에서 서비스 윈도우(130)의 가스가 새지 않는 밀봉을 제공한다. 전술된 바와 같이, 윈도우 클램프(35)는 서비스 윈도우(130)가 패널 섹션(30) 내에 고정되고 난 뒤에 패널 섹션(30) 내에 설치될 수 있으며 서비스 윈도우(130)가 제거될 필요가 있을 때에는 제거될 수도 있다.
반대-작용식 토글 클램프(136)는 임의의 적절한 수단, 뿐만 아니라 이러한 수단의 조합을 사용하여 쉽게 제거가능한 서비스 윈도우 프레임(132)에 고정될 수 있다. 사용될 수 있는 적절한 고정 수단의 예는 하나 이상의 접착제, 예를 들어, 이들에만 제한되지는 않지만, 에폭시, 또는 시멘트, 하나 이상의 볼트, 하나 이상의 스크루, 하나 이상의 그 밖의 패스너, 하나 이상의 슬롯, 하나 이상의 트랙, 하나 이상의 용접, 및 이들의 조합을 포함한다. 반대-작용식 토글 클램프(136)는 제거가능한 서비스 윈도우 프레임(132)에 직접 연결될 수 있거나 또는 어댑터 플레이트를 통해 간접적으로 연결될 수도 있다. 반대-작용식 토글 클램프(136), 클램핑 클리트(36), 윈도우 가이드 스페이서(34), 및 윈도우 클램프(35)는 임의의 적합한 재료, 뿐만 아니라 이 재료들의 조합으로 구성될 수도 있다. 예를 들어, 이러한 요소들의 하나 또는 그 이상은 하나 이상의 금속, 하나 이상의 세라믹, 하나 이상의 플라스틱, 및 이들의 조합을 포함할 수 있다.
쉽게 제거가능한 서비스 윈도우를 밀봉하는 것 외에도, 인셋 패널 및 윈도우 패널을 위해 가스가 새지 않는 밀봉이 제공될 수 있다. 패널 섹션 내에 반복적으로 설치되고 제거될 수 있는 그 외의 타입의 섹션 패널은, 예컨대, 예를 들어, 이들에만 제한되지는 않지만, 도 3에 도시된 것과 같이 인셋 패널(110) 및 윈도우 패널(120)을 포함한다. 도 3에서 볼 수 있는 것과 같이, 윈도우 패널(120)의 패널 프레임(122)은 인셋 패널(110)와 비슷하게 구성된다. 이에 따라, 가스 인클로저 조립체의 다양한 실시 형태에 따르면, 윈도우 패널과 인셋 패널을 수용하기 위한 패널 섹션들을 제작하는 과정은 동일하다. 이런 점에서 볼 때, 인셋 패널 및 윈도우 패널의 밀봉은 똑같은 원리를 이용하여 구현될 수 있다.
도 7a 및 도 7b를 참조하여, 본 발명의 다양한 실시 형태에 따르면, 가스 인클로저의 패널 중 임의의 패널, 예컨대, 도 1의 가스 인클로저 조립체(100)는 하나 또는 그 이상의 인셋 패널 섹션(10)을 포함할 수 있는데, 상기 인셋 패널 섹션은 각각의 인셋 패널(110)을 수용하도록 구성된 프레임(12)을 가질 수 있다. 도 7a는 도 7b에 도시된 확대 부분을 도시한 투시도이다. 도 7a에서, 인셋 패널(110)은 인셋 프레임(12)에 대해 위치된 상태로 배열된다. 도 7b에서 볼 수 있는 것과 같이, 인셋 패널(110)은 프레임(12)에 부착되며, 여기서 프레임(12)은, 예컨대, 예를 들어, 금속으로 구성된다. 몇몇 실시 형태들에서, 상기 금속은 알루미늄, 스틸, 구리, 스테인리스 스틸, 크롬, 합금, 및 이들의 조합 등을 포함할 수 있다. 복수의 블라인드 탭핑 홀(14)이 인셋 패널 섹션 프레임(12) 내에 형성될 수 있다. 패널 섹션 프레임(12)은 인셋 패널(110) 및 프레임(12) 사이에 개스킷(16)을 포함할 수 있도록 구성되는데, 압축성 개스킷(18)이 내부에 배열될 수 있다. 블라인드 탭핑 홀(14)은 M5 변형(variety)으로 구성될 수 있다. 스크루(15)는 블라인드 탭핑 홀(14)에 의해 수용될 수 있으며, 인셋 패널(110) 및 프레임(12) 사이에서 개스킷(16)을 압축한다. 개스킷(16)에 대해 그 자리에 고정되고 나면, 인셋 패널(110)은 인셋 패널 섹션(10) 내에서 가스가 새지 않는 씰을 형성한다. 전술된 바와 같이, 이러한 패널 밀봉은 다양한 섹션 패널, 예컨대, 이들에만 제한되지는 않지만, 도 3에 도시된 것과 같이, 인셋 패널(110) 및 윈도우 패널(120)에 대해서도 구현될 수 있다.
본 발명의 압축성 개스킷의 다양한 실시 형태에 따르면, 패널 밀봉 및 프레임 부재 밀봉을 위한 압축성 개스킷 재료는 다양한 압축성 중합체 재료, 예컨대, 예를 들어, 이들에만 제한되지는 않지만, 당업계에서 팽창된 고무 재료 또는 팽창된 중합체 재료로 지칭되는 밀폐-기포 중합체 재료의 군에 있는 임의의 재료로부터 선택될 수 있다. 요약하면, 밀폐-기포 중합체가 가스가 이산 세포(discrete cell) 내에 포함된 방식으로 준비되며, 여기서 각각의 이산 세포는 중합체 재료에 의해 포함된다. 프레임 및 패널 구성요소들의 가스가 새지 않는 밀봉에 사용하기에 바람직한 압축성 밀폐-기포 중합체 개스킷 재료의 성질은, 예컨대, 이들에만 제한되지는 않지만, 광범위한 화학종에 걸친 화학적 공격에 대해 견고하며, 우수한 수분-배리어 성질을 소유하고, 넓은 온도 범위에 걸쳐 탄성을 지니며, 영구적인 압축 세트에 대해 저항성을 지닌 성질을 포함한다. 일반적으로, 개방-세포-구성 중합체 재료들에 비해, 밀폐-기포 중합체 재료는 더 큰 수치적 안정성, 낮은 수분 흡수 계수, 및 고 강도를 지닌다. 밀폐-기포 중합체 재료가 형성될 수 있는 다양한 타입의 중합체 재료는, 예컨대, 예를 들어, 이들에만 제한되지는 않지만, 실리콘, 네오프렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 터중합체(EPT); 에틸렌-프로필렌-디엔-모노머(EPDM), 비닐 니트릴, 스티렌-부타디엔 고무(SBR), 및 다양한 코중합체 및 이들의 혼합물을 사용하여 형성된 중합체 및 복합재를 포함한다.
밀폐-기포 중합체의 바람직한 재료 성질은 벌크 재료를 포함하는 세포가 사용 동안 온전한 상태로 유지되는 경우에만 유지된다. 이런 점에서 볼 때, 밀폐-기포 중합체에 대해 재료 특성 세트를 초과할 수 있는, 예컨대, 예를 들어, 미리 정해진 온도 또는 압축 범위 내에서 사용하기 위한 특성을 초과할 수 있는 방식으로 이러한 재료를 사용하면, 개스킷 씰이 저하되게 할 수 있다. 프레임 패널 섹션에서 섹션 패널 및 프레임 부재를 밀봉하기 위해 사용되는 밀폐-기포 중합체 개스킷의 다양한 실시 형태에서, 이러한 재료의 압축은 약 50% 내지 약 70%의 편향 사이를 초과해서는 안 되며, 최적 성능을 위해서는 약 20% 내지 약 40% 사이의 편향일 수 있다.
밀폐-세포 압축성 개스킷 재료 외에도, 본 발명에 따른 실시 형태들을 구성하는 데 사용하기 위해 바람직한 성질을 가진 압축성 개스킷 재료의 군의 또 다른 예는 중공-압출 압축성 개스킷 재료의 군을 포함한다. 재료의 군으로서 중공-압출 개스킷 재료는 바람직한 성질, 예컨대, 이들에만 제한되지는 않지만, 광범위한 화학종에 걸친 화학적 공격에 대해 견고하며, 우수한 수분-배리어 성질을 소유하고, 넓은 온도 범위에 걸쳐 탄성을 지니며, 영구적인 압축 세트에 대해 저항성을 지닌 성질을 포함한다. 이러한 중공-압출 압축성 개스킷 재료는 넓은 범위의 다양한 폼 팩터(form factor), 예컨대, 예를 들어, 이들에만 제한되지는 않지만, U-세포, D-세포, 정사각형-세포, 직사각형-세포, 뿐만 아니라 다양한 맞춤식 폼 팩터 중공-압출 개스킷 재료 중 임의의 재료를 포함할 수 있다. 다양한 중공-압출 개스킷 재료는 밀폐-기포 압축성 개스킷 제작에 사용되는 중합체 재료로 제작될 수 있다. 예를 들어, 이들에만 제한되지는 않지만, 중공-압출 개스킷의 다양한 실시 형태는 실리콘, 네오프렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 터중합체(EPT); 에틸렌-프로필렌-디엔-모노머(EPDM), 비닐 니트릴, 스티렌-부타디엔 고무(SBR), 및 다양한 코중합체 및 이들의 혼합물을 사용하여 형성된 중합체 및 복합재로 제작될 수 있다. 이러한 중공 세포 개스킷 재료의 압축은 원하는 성질을 유지하기 위하여 약 50% 편향을 초과해서는 안 된다.
밀폐-세포 압축성 개스킷 재료의 군 및 중공-압출 압축성 개스킷 재료의 군이 예로서 주어졌지만, 당업자는 여러 구성요소들, 예컨대, 다양한 벽 및 천장 프레임 부재를 밀봉하기 위해, 뿐만 아니라, 본 발명에 의해 제공되는 것과 같이, 패널 섹션 프레임 내의 다양한 패널을 밀봉하기 위하여 원하는 성질을 가진 임의의 압축성 개스킷 재료가 사용될 수 있다는 사실을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
도 8은 본 발명의 천장 패널, 예를 들어, 예컨대, 도 1a의 가스 인클로저 시스템(100)의 천장 패널(250')의 여러 실시 형태들의 저면도이다. 가스 인클로저 조립체에 대한 본 발명의 다양한 실시 형태에 따르면, 천장 패널, 예컨대, 도 1a의 가스 인클로저 시스템(100)의 천장 패널(250')의 내부 상측 표면 위에 광(lighting)이 설치될 수 있다. 도 8에 도시된 것과 같이, 내측 부분(251)을 가진 천장 프레임(250)은 다양한 프레임 부재의 내측 부분 위에 설치된 광을 가질 수 있다. 예를 들어, 천장 프레임(250)은 2개의 천장 프레임 섹션(40)을 가질 수 있으며, 이 둘은 공통으로 2개의 천장 프레임 빔(42 및 44)을 가진다. 각각의 천장 프레임 섹션(40)은 천장 프레임(250)의 내부를 향해 위치된 제1 면(41), 및 천장 프레임(250)의 외부를 향해 위치된 제2 면(43)을 가질 수 있다. 가스 인클로저를 위해 광을 제공하는 본 발명에 따른 다양한 실시 형태에 대해, 광 요소(46) 쌍들이 설치될 수 있다. 광 요소(46)의 각각의 쌍은 제1 면(41)에 대해 근위에 위치된 제1 광 요소(45) 및 천장 프레임 섹션(40)의 제2 면(43)에 대해 근위에 위치된 제2 광 요소(47)를 가질 수 있다. 도 8에 도시된 광 요소의 개수, 위치, 및 그룹은 대표적인 것이다. 광 요소의 개수 및 그룹은 임의의 원하는 방식 또는 적절한 방식으로 변경될 수 있다. 다양한 실시 형태에서, 광 요소는 평평하게 장착될 수 있고, 그 밖의 실시 형태들에서는 다양한 위치 및 각도로 이동될 수 있도록 장착될 수도 있다. 광 요소의 위치는 상부 패널 천장(433)에만 제한되는 것이 아니라, 그 외에도 또는 대안으로, 그 밖의 임의의 내측 표면, 외측 표면, 및 도 1a에 도시된 가스 인클로저 시스템(100)의 여러 표면들의 조합 위에 위치될 수 있다.
다양한 광 요소는 임의의 개수, 타입의 광, 예컨대, 예를 들어, 할로겐 광, 백색광, 백열광, 아크 램프, 또는 발광 다이오드 또는 장치(LED), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 각각의 광 요소는 1 LED 내지 약 100 LED, 약 10 LED 내지 약 50 LED, 또는 100 LED보다 더 큰 LED를 포함할 수 있다. LED 또는 그 밖의 광 장치는 색상 스펙트럼 내에, 색상 스펙트럼 외부에, 또는 이들의 조합에 임의의 색상 또는 이 색상들의 조합을 방출할 수 있다. OLED 재료의 잉크젯 프린팅 용도로 사용되는 가스 인클로저 조립체의 다양한 실시 형태에 따르면, 몇몇 재료들이 광의 몇몇 파장에 대해 민감하기 때문에, 가스 인클로저 조립체 내에 설치된 광 장치를 위한 광의 파장은 처리 공정 동안 재료가 저하되는 것을 방지하도록 특별히 선택될 수 있다. 예를 들어, 4X 백색 LED가 4X 주황 LED 또는 이들의 임의의 조합에 사용될 수 있는 것과 같이 사용될 수 있다. 4X 백색 LED의 한 예는 미국, 캘리포니아 서니베일의 IDEC 코퍼레이션으로부터 구매할 수 있는 LF1 B-D4S-2THWW4이다. 사용될 수 있는 4X 주황 LED의 한 예는 역시 IDEC 코퍼레이션으로부터 구매할 수 있는 LF1 B-D4S-2SHY6이다. LED 또는 그 밖의 광 요소는 천장 프레임(250)의 내측 부분(251) 또는 가스 인클로저 조립체의 또 다른 표면 위에 있는 임의의 위치에 위치될 수 있거나 상기 위치로부터 걸려있을 수 있다. 상기 광 요소들은 LED에만 제한되지 않는다. 임의의 적절한 광 요소 또는 이러한 광 요소들의 조합이 사용될 수 있다. 도 9는 IDEC LED 광 스펙트럼의 그래프로서 피크 강도가 100%일 때의 강도에 상응하는 x-축과 나노미터로 표시된 파장에 상응하는 y-축을 보여준다. LF1 B 주황 타입, 주황 형광 램프, LF1 B 백색 타입 LED, LF1 B 백색 타입 LED, 및 LF1 B 레드 타입 LED에 대한 스펙트럼이 도시된다. 본 발명의의 다양한 실시 형태에 따라 그 외의 다른 광 스펙트럼 및 이러한 광 스펙트럼의 조합이 사용될 수 있다.
상기하면, 가스 인클로저 조립체의 다양한 실시 형태는 가스 인클로저 조립체의 내부 부피를 최소화하는 동시에 다양한 OLED 프린팅 시스템의 다양한 풋프린트를 허용하도록 작업 공간을 최적화하는 방식으로 구성될 수 있다. 이렇게 구성된 가스 인클로저 조립체의 다양한 실시 형태는 처리 동안 외부로부터 가스 인클로저 조립체의 내부에 용이하게 접근할 수 있게 하고 중지시간을 최소화시키면서도 관리를 위해 내부에 용이하게 접근할 수 있게 하는 접근성을 추가로 제공한다. 이런 점에서, 본 발명에 따른 가스 인클로저 조립체의 다양한 실시 형태는 다양한 OLED 프린팅 시스템의 여러 풋프린트에 대해 윤곽이 형성될 수 있다(contoured).
본 발명의 방법 및 시스템의 다양한 실시 형태에 따라서, 프레임 부재 구성, 패널 구성, 프레임 및 패널 밀봉, 뿐만 아니라 가스 인클로저, 예컨대, 도 1a의 가스 인클로저(100)의 구성에 대해 다양한 크기와 디자인의 가스 인클로저 조립체에 적용될 수 있다. 가스 인클로저 조립체의 다양한 실시 형태는 가스 인클로저 조립체에 대한 윤곽을 제공하도록 구성되는 다양한 프레임 부재를 가질 수 있다. 가스 인클로저 조립체의 다양한 실시 형태는, OLED 프린팅 시스템을 수용하고, 이와 동시에, 불활성 가스 부피를 최소화하도록 작업 공간을 최적화하고, 처리 동안 외부로부터 OLED 프린팅 시스템에 용이하게 접근할 수 있다. 이런 점에서 볼 때, 본 발명의 다양한 가스 인클로저 조립체는 윤곽이 형성된 형태(topology) 및 부피에 있서 변경될 수 있다. 비-제한적인 예시로서, 본 발명에 따르는 윤곽형성된 가스 인클로저의 다양한 실시 형태는 3.5 세대 내지 10 세대의 프린팅 기판 크기일 수 있는 프린팅 시스템의 다양한 실시 형태를 수용하기 위하여 약 6m3 내지 약 95m3의 가스 인클로저 부피를 가질 수 있다. 추가 비-제한적인 예시로서, 본 발명에 따르는 윤곽형성된 가스 인클로저의 다양한 실시 형태는 예를 들어 5.5 세대 내지 8.5 세대의 프린팅 기판 크기일 수 있는 프린팅 시스템의 다양한 실시 형태를 수용하기 위하여 약 15m3 내지 약 30m3의 가스 인클로저 부피를 가질 수 있다. 윤곽형성된 가스 인클로저의 이러한 실시 형태는 폭, 길이 및 높이에 대해 비-윤곽형성된 치수를 갖는 비-윤곽형성된 인클로저에 비해 약 30% 내지 약 70%의 볼륨 절감을 가져올 수 있다.
도 9의 가스 인클로저 조립체(1000)는 도 1a의 예시적인 가스 인클로저 조립체(100)에 대해 본 발명에서 언급된 모든 특징을 가질 수 있다. 예를 들어, 비제한적으로 가스 인클로저 조립체(1000)는 구성 및 분해의 사이클을 통하여 밀폐-밀봉 인클로저를 제공하는 본 발명에 따른 밀봉을 이용할 수 있다. 가스 인클로저 조립체(1000)에 기초로 한 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태는 유기 용매 및 증기뿐만 아니라 수증기와 산소와 같은 다양한 반응성 대기 가스를 포함하는 다양한 반응성 종의 각각의 종에 대해 100 ppm 이하, 예를 들어, 10 ppm 이하, 1.0 ppm 이하, 또는 0.1 ppm 이하의 수준으로 유지할 수 있는 가스 정화 시스템을 가질 수 있다.
추가로, 하기에서 더욱 상세히 언급되는 바와 같이, 도 9의 가스 인클로저 조립체(1000) 및 도 1a의 가스 인클로저 조립체(100)를 기초로 한 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태는 문헌 [International Standards Organization Standard (ISO) 14644-1 :1999, as specified by Class 1 through Class 5]의 기준에 부합하는 에어본 미립자 수준을 유지함으로써 실질적으로 저-입자 환경을 형성할 수 있고 난류를 최소화할 수 있는 층류 환경을 제공할 수 있는 순환 및 여과 시스템을 가질 수 있다. 에어본 미립자 물질의 측정은 예를 들어, 휴대용 입자 카운팅 장치를 사용하여 시스템 검증을 위해 프린팅 공정 이전에 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태에 대해 수행될 수 있다. 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태에서, 에어본 미립자 물질의 측정은 기판이 프린팅되는 동안 품질 체크로서 수행될 수 있다. 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태의 경우, 에어본 미립자 물질의 측정은 기판이 프린팅되기 전에 그리고 추가로 기판이 프린팅되는 동안에 시스템 검증을 위해 수행될 수 있다.
추가로, 본 발명의 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태의 경우, 실질적으로 저-입자 환경이 실질적으로 저-입자 기판 표면에 대해 제공될 수 있다. 본 발명의 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태를 기초로 한 모델링은 본 발명의 다양한 입자 제어 시스템이 없는 것을 제안하며, 기판의 제곱 미터 당 프린트 사이클 당 기판-상 증착은 0.1 μm 이상의 크기 범위의 입자의 경우 약 100만 초과 내지 약 1000만 초과일 수 있다. 본 발명의 다양한 입자 제어 시스템 없이 제안되는 이러한 계산에 있어서, 기판의 제곱 미터 당 프린트 사이클 당 기판-상 증착은 약 2 μm 이상의 크기 범위의 입자의 경우 약 1000 초과 내지 약 10,000 초과일 수 있다. 기판 상에서 미립자 물질의 기판-상 분포의 측정은 예를 들어, 테스트 기판을 사용하여 시스템 검증을 위해 기판이 프린팅되기 전에 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태에 대해 수행될 수 있다. 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태에서, 미립자 물질의 기판-상 분포의 측정은 기판이 프린팅되는 동안 품질 체크로서 수행될 수 있다. 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태의 경우, 미립자 물질의 기판-상 분포의 측정은 기판이 프린팅되기 전에 그리고 추가로 기판이 프린팅되는 동안에 시스템 검증을 위해 수행될 수 있다.
가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태는 약 0.1 μm 또는 약 10 μm 초과의 입자에 대한 기판-상 입자 기준을 위해 제공되는 실질적으로 저-입자 환경을 유지할 수 있는 입자 제어 시스템을 가질 수 있다. 기판-상 입자 기준의 다양한 실시 형태는 분당 기판의 제곱 미터당 평균 기판-상 입자 분포로부터 각각의 목표 입자 크기 범위에 대해 분당 기판에 대해 평균 기판-상 입자 분포로 쉽사리 변환될 수 있다. 본 명세서에서 전술된 바와 같이, 이러한 변환은 예를 들어, 기판 세대에 대한 대응 영역 및 특정 세대-크기의 기판의 기판들 사이의 알려진 상관관계를 통하여 쉽사리 수행될 수 있다. 추가로, 분당 기판의 제곱 미터당 평균 기판-상 입자 분포는 임의의 단위 시간 변환 표현으로 쉽사리 변환될 수 있다. 예를 들어, 표준 시간 단위들 간의 변환에 추가로, 예를 들어 구체적으로 처리와 관련된 초, 분, 및 일과 같은 시간 단위가 사용될 수 있다. 예를 들어, 전술된 바와 같이 프린트 사이클이 시간 단위와 연계될 수 있다.
본 발명의 저-입자 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태는 10 μm 크기 이상의 입자의 경우 분당 기판의 제곱 미터 당 약 100개 이하의 입자의 기판-상 증착 속도 기준에 부합하는 평균 기판-상 입자 분포에 대해 제공되는 저-입자 환경을 유지할 수 있다. 본 발명의 저-입자 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태는 5 μm 크기 이상의 입자의 경우 분당 기판의 제곱 미터 당 약 100개 이하의 입자의 기판-상 증착 속도 기준에 부합하는 평균 기판-상 입자 분포에 대해 제공되는 저-입자 환경을 유지할 수 있다. 본 발명의 저-입자 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태는 2 μm 크기 이상의 입자의 경우 분당 기판의 제곱 미터 당 약 100개 이하의 입자의 기판-상 증착 속도 기준에 부합하는 평균 기판-상 입자 분포에 대해 제공되는 저-입자 환경을 유지할 수 있다. 본 발명의 저-입자 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태는 1 μm 크기 이상의 입자의 경우 분당 기판의 제곱 미터 당 약 100개 이하의 입자의 기판-상 증착 속도 기준에 부합하는 평균 기판-상 입자 분포에 대해 제공되는 저-입자 환경을 유지할 수 있다. 본 발명의 저-입자 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태는 0.5 μm 크기 이상의 입자의 경우 분당 기판의 제곱 미터 당 약 1000개 이하의 입자의 기판-상 증착 속도 기준에 부합하는 평균 기판-상 입자 분포에 대해 제공되는 저-입자 환경을 유지할 수 있다. 본 발명의 저-입자 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태는 0.3 μm 크기 이상의 입자의 경우 분당 기판의 제곱 미터 당 약 1000개 이하의 입자의 기판-상 증착 속도 기준에 부합하는 평균 기판-상 입자 분포에 대해 제공되는 저-입자 환경을 유지할 수 있다. 본 발명의 저-입자 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태는 0.1 μm 크기 이상의 입자의 경우 분당 기판의 제곱 미터 당 약 1000개 이하의 입자의 기판-상 증착 속도 기준에 부합하는 평균 기판-상 입자 분포에 대해 제공되는 저-입자 환경을 유지할 수 있다.
도 9는 본 발명의 가스 인클로저 조립체의 다양한 실시 형태에 따른 가스 인클로저 조립체(1000)의 사시도를 도시한다. 가스 인클로저 조립체(1000)는 전방 패널 조립체(1200'), 중앙 패널 조립체(1300'), 및 후방 프레임 조립체(1400')를 포함할 수 있다. 전방 패널 조립체(1200')는 전방 천장 패널 조립체(1260'), 기판을 수용하기 위한 개구(1242)를 가질 수 있는 전방 벽 패널 조립체(1240'), 및 전방 베이스 패널 조립체(1220')를 포함할 수 있다. 후방 패널 조립체(1400')는 후방 천장 패널 조립체(1460'), 후방 벽 패널 조립체(1440'), 및 후방 베이스 패널 조립체(1420')를 포함할 수 있다. 중간 패널 조립체(1300')는 제1 중간 인클로저 패널 조립체(1340'), 중간 벽 및 천장 패널 조립체(1360') 및 제2 중간 인클로저 패널 조립체(1380')뿐만 아니라 중간 베이스 패널 조립체(1320')를 포함할 수 있다.
추가로, 중간 패널 조립체(1300')는 제1 프린트헤드 관리 시스템 보조 패널 조립체(1330')뿐만 아니라 제2 프린트헤드 관리 시스템 보조 패널 조립체(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 가스 인클로저 조립체의 섹션으로 구성된 보조 인클로저의 다양한 실시 형태는 가스 인클로저 시스템의 작동 부피로부터 밀봉방식으로 분리될 수 있다. 보조 인클로저의 이러한 물리적 격리는 프린팅 공정의 차단이 거의 또는 전혀 없이 수행되는 다양한 절차, 예를 들어 프린트헤드 조립체 상에서 다양한 관리 절차를 가능하게 하며 이에 따라 가스 인클로저 조립체 중지시간을 최소화 또는 배제할 수 있다.
도 10a에 도시된 바와 같이, 가스 인클로저 조립체(1000)는 전방 베이스 패널 조립체(1220'), 중간 베이스 패널 조립체(1320'), 및 후방 베이스 패널 조립체(1420')를 포함할 수 있고 이는 전체적으로 구성 시에 OLED 프린팅 시스템(2000)이 장착될 수 있는 연속적인 베이스 또는 팬을 형성한다. 도 1a의 가스 인클로저 조립체(100)에 대해 기재된 바와 유사 방식으로, 가스 인클로저 조립체(1000)의 전방 패널 조립체(1200'), 중간 패널 조립체(1300'), 및 후방 패널 조립체(1400')를 포함하는 다양한 프레임 부재 및 패널이 프린팅 시스템 인클로저를 형성하기 위하여 OLED 프린팅 시스템(2000) 주위에서 결합될 수 있다. 따라서, 전체적으로 구성된 가스 인클로저 조립체, 예컨대 가스 인클로저 조립체(1000)는 다양한 환경 제어 시스템과 통합 시에 OLED 프린팅 시스템(2000)의 다양한 실시 형태를 포함하는 가스 인클로저 조립체의 다양한 실시 형태를 형성할 수 있다. 전술된 바와 같이, 본 발명의 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태에 따라서, 가스 인클로저 조립체에 의해 형성된 내부 부피의 환경적 제어는 특정 파장의 광의 배치 및 개수에 의한 조명 제어, 입자 제어 시스템의 다양한 실시 형태를 사용하여 미립자 물질의 제어, 가스 정화 시스템의 다양한 실시 형태를 사용하여 반응 가스종의 제어, 및 열 제어 시스템의 다양한 실시 형태를 사용하여 가스 인클로저 조립체의 온도 제어를 포함할 수 있다.
OLED 잉크젯 프린팅 시스템, 예컨대 도 10b에 확대도로 도시된 도 10a의 OLED 잉크젯 프린팅 시스템(2000)은 기판 상의 특정 위치로 잉크 액적의 신뢰성 있는 배치를 허용하는 복수의 장치로 구성될 수 있다. 이들 장치는 제한되지는 않지만 잉크 전달 시스템, 프린트헤드 조립체와 기판 사이에 상대 운동을 제공하는 모션 시스템, 기판 지지 장치, 기판 로딩 및 언로딩 시스템, 및 프린트헤드 관리 시스템을 포함할 수 있다.
프린트헤드 조립체는 제어 비율, 속도 및 크기로 잉크의 액적을 분사할 수 있는 하나 이상의 오리피스를 갖는 하나 이상의 잉크젯 헤드를 포함할 수 있다. 잉크젯 헤드는 잉크젯 헤드에 잉크를 제공하는 잉크 공급 시스템에 의해 공급된다. 도 10b의 확대도에서 도시된 바와 같이, OLED 잉크젯 프린팅 시스템(2000)는 예를 들어, 진공 척, 압력 포트를 갖는 기판 부유 척, 및 진공 및 압력 포트를 갖는 기판 부유 척과 같은 척에 의해 지지될 수 있는 기판(2050)과 같은 기판일 수 있다. 본 발명의 다양한 시스템 및 방법에 따라서, 기판 지지 장치는 기판 부유 테이블일 수 있다. 더욱 상세하게 언급된 바와 같이, 도 10b의 기판 부유 테이블(2200)은 기판(2050)을 지지하기 위해 사용될 수 있고, Y-축 모션 시스템과 공동으로 기판(2050)의 무마찰 이송을 위해 제공되는 기판 이송 시스템의 일부일 수 있다. 본 발명의 Y-축 모션 시스템은 기판을 보유하기 위한 그리퍼 시스템(도시되지 않음)을 포함할 수 있는 제1 Y-축 트랙(2351) 및 제2 Y-축 트랙(2352)을 포함할 수 있다. Y-축 모션은 선형 에어 베어링 또는 선형 기계식 시스템에 의해 제공될 수 있다. 도 10a 및 도 10b에 도시된 OLED 잉크젯 프린팅 시스템(2000)의 기판 부유 테이블(2200)은 프린팅 공정 중에 도 9의 가스 인클로저 조립체(1000)를 통하여 기판(2050)의 이동을 정할 수 있다.
프린팅은 프린트 헤드 조립체 및 기판 사이의 상대 운동을 필요로 한다. 이는 모션 시스템, 통상, 갠트리 또는 스플릿 축 XYZ 시스템으로 구현된다. 둘 다 프린트 헤드 조립체가 정지 기판 위에서 이동될 수 있고(갠트리 스타일), 또는 프린트 헤드 및 기판은 둘 다 스플릿 축 형상의 경우에서 이동할 수 있다. 또 다른 실시 형태에서, 프린트헤드 조립체는 고정될 수 있으며 기판은 X 및 Y 축에서 프린트 헤드에 대해 이동할 수 있으며, Z 축 모션은 기판 또는 프린트 헤드에 제공된다. 프린트 헤드가 기판에 대해 이동할 때, 잉크 액적은 기판 상의 원하는 위치에 증착되어야 하는 정확한 시간에서 배출된다. 기판은 기판 로딩 및 언로딩 시스템을 사용하여 프린터에 삽입되고 프린터로부터 제거된다. 프린터 형상에 따라, 이는 기계식 컨베이어, 기판 부유 테이블, 또는 엔드 이펙터(end effector)가 있는 로봇을 사용하여 구현될 수 있다. 프린트헤드 관리 시스템은 노즐 발사를 위한 체크뿐만 아니라 프린트헤드 내의 모든 노즐로부터의 액적 부피, 속도 및 궤적의 측정과 초과 잉크의 잉크젯 노즐 표면을 와이핑 또는 블로팅과 같은 관리 임무, 프린트 헤드의 교체, 폐기물 용기(waste basin) 내에 잉크를 배출하기 위한 프라이밍(priming) 및 퍼징과 같이 이러한 관리 임무를 수행할 수 있게 하는 몇몇 서브시스템으로 구성될 수 있다. OLED 프린팅 시스템을 포함할 수 있는 다양한 구성요소들을 고려하면, OLED 프린팅 시스템의 다양한 실시 형태는 다양한 풋프린트 및 폼 팩터를 가질 수 있다.
도 10b를 참조하면, 프린팅 시스템 베이스(2100)는 제1 라이저(도시되지 않음) 및 제2 라이저(2122)를 포함할 수 있고, 이 위에 브리지(2130)가 장착된다. OLED 잉크젯 프린팅 시스템(2000)의 다양한 실시 형태에 대해, 브리지(2130)는 제1 X-축 캐리지 조립체(2301) 및 제2 X-축 캐리지 조립체(2302)를 지지할 수 있고, 이는 각각 제1 프린트헤드 조립체(2501) 및 제2 프린트헤드 조립체(2502)의 운동을 제어할 수 있다. 프린팅 시스템(2000)의 다양한 실시 형태에 대해, 제1 X-축 캐리지 조립체(2301) 및 제2 X-축 캐리지 조립체(2302)는 고유하게 저-입자 생성하는 선형 에어 베어링 모션 시스템을 이용할 수 있다. 본 발명의 프린팅 시스템의 다양한 실시 형태에 따라, X-축 캐리지는 이 위에 장착된 Z-축 이동 플레이트를 가질 수 있다. 도 10b에서, 제1 X-축 캐리지 조립체(2301)는 제1 Z-축 이동식 플레이트(2301)와 함께 도시되지만 제2 X-축 캐리지 조립체(2302)는 제2 Z-축 이동식 플레이트(2312)와 함께 도시된다. 도 10b는 OLED 잉크젯 프린팅 시스템(2000)의 다양한 실시 형태에 대해 2개의 캐리지 조립체 및 2개의 프린트헤드 조립체를 도시하며, 여기서 단일의 캐리지 조립체 및 단일의 프린트헤드 조립체가 제공될 수 있다. 예를 들어, 제1 프린트헤드 조립체(2501) 및 제2 프린트헤드 조립체(2502)는 X-Z-축 캐리지 조립체 상에 장착될 수 있고, 기판(2050)의 특징을 검사하기 위한 카메라 시스템이 X-Z-축 캐리지 조립체 상에 장착될 수 있다. OLED 잉크젯 프린팅 시스템(2000)의 다양한 실시 형태는 단일의 프린트헤드 조립체를 가질 수 있고, 예를 들어, 제1 프린트헤드 조립체(2501) 및 제2 프린트헤드 조립체(2502)는 X-Z-축 캐리지 조립체 상에 장착될 수 있고, 기판(2050) 상에 프린팅된 캡슐화 층을 경화시키기 위한 UV 램프는 제2 X-Z-축 캐리지 조립체 상에 장착될 수 있다. OLED 잉크젯 프린팅 시스템의 다양한 실시 형태의 경우, 단일의 프린트헤드 조립체가 제공될 수 있고, 예를 들어, X-Z-축 캐리지 조립체 상에 장착된 제1 프린트헤드 조립체(2501) 및 제2 프린트헤드 조립체(2502) 상에 장착될 수 있으며, 기판(2050) 상에 프린팅된 캡슐화 층을 경화하기 위한 열이 제2 캐리지 조립체 상에 장착될 수 있다.
도 10b에서, 제1 X-Z-축 캐리지 조립체(2301)는 기판 부유 테이블(2200) 상에 지지된 것으로 도시되는 기판(2050)에 걸쳐 제1 X-Z-축 이동 플레이트(2310) 상에 장착될 수 있는 제1 프린트헤드 조립체(2501)를 배치하기 위하여 사용될 수 있다. 제2 X-Z-축 캐리지 조립체(2302)는 기판(2050)에 대해 제2 프린트헤드 조립체(2502)의 X-Z 축 이동을 제어하도록 유사하게 구성될 수 있다. 각각의 프린트헤드 조립체, 예컨대 도 10b의 제1 프린트헤드 조립체(2501) 및 제2 프린트헤드 조립체(2502)는 복수의 프린트헤드(2505)를 도시하는 제1 프린트헤드 조립체(2501)에 대해 부분도로 도시된 바와 같이 하나 이상의 프린트헤드 장치 내에 장착된 복수의 프린트헤드를 가질 수 있다. 프린트헤드 장치는 하나 이상의 프린트헤드에 대한 비제한적인 유체 및 전자 연결부를 포함할 수 있고, 각각의 프린트헤드는 제어된 비율, 속도 및 크기에서 잉크를 배출할 수 있는 복수의 노즐 또는 오리피스를 갖는다. 프린팅 시스템(2000)의 다양한 실시 형태에 대해, 프린트헤드 조립체는 약 1개 내지 약 60개의 프린트헤드 장치를 포함할 수 있고, 각각의 프린트헤드 장치는 각각의 프린트헤드 장치 내에 약 1개 내지 약 30개의 프린트 헤드를 가질 수 있다. 프린트헤드, 예를 들어, 산업용 잉크젯 헤드는 약 0.1 pL 내지 약 200pL의 액적 부피를 배출할 수 있는 약 16개 내지 약 2048개의 노즐을 가질 수 있다.
본 발명의 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태에 따라서, 프린트헤드 및 프린트헤드 장치의 전체적인 개수가 제시됨에 따라, 제1 프린트헤드 관리 시스템(2701) 및 제2 프린트헤드 관리 시스템(2702)은 프린팅 공정의 차단이 거의 또는 전혀 없는 상태에서 다양한 측정 및 관리 임무를 수행하기 위한 프린팅 공정 중에 격리될 수 있는 보조 인클로저 내에 수용될 수 있다. 도 10b에 도시될 수 있는 바와 같이, 제1 프린트헤드 조립체(2501)는 제1 프린트헤드 관리 시스템 장치(2707, 2709, 2711)에 의해 수행될 수 있는 다양한 측정 및 관리 절차의 용이한 성능을 위해 제1 프린트헤드 관리 시스템(2701)에 대해 배치될 수 있는 것으로 도시된다. 장치(2707, 2709, 2711)는 다양한 프린트헤드 관리 기능을 수행하기 위하여 임의의 다양한 서브시스템 또는 모듈일 수 있다. 예를 들어, 장치(2707, 2709, 2011)는 임의의 액적 측정 모듈, 프린트헤드 교체 모듈, 퍼지 용기 모듈, 및 블로터 모듈일 수 있다.
도 10c는 본 발명의 가스 인클로저 조립체 및 시스템의 다양한 실시 형태에 따른 제1 프린트헤드 관리 시스템 보조 패널 조립체(1330') 내에 수용된 제1 프린트헤드 관리 시스템(2701)의 확대도를 도시한다. 도 10c에 도시된 바와 같이, 보조 패널 조립체(1330')는 제1 프린트헤드 관리 시스템(2701)의 세부사항을 더욱 명확히 도시하기 위해 제거된, 전방 제거가능 서비스 윈도우를 포함하는 것으로 도시된다. 본 발명의 다양한 실시 형태에서, 도 10c의 제1 프린트헤드 관리 시스템(2701 )과 같이, 장치(2707, 2709, 2711)는 다양한 기능을 수행하기 위하여 임의의 다양한 서브시스템 또는 모듈일 수 있다. 예를 들어, 장치(2707, 2709, 2011)는 임의의 액적 측정 모듈, 프린트헤드 교체 모듈, 퍼지 용기 모듈, 및 플로터 모듈일 수 있다. 도 10c에 도시된 바와 같이, 프린트헤드 교체 모듈(2713)은 하나 이상의 프린트헤드 장치(2505)를 도킹하기 위한 위치를 제공할 수 있다. 제1 프린트헤드 관리 시스템(2701)의 다양한 실시 형태에서, 제1 프린트헤드 관리 시스템 보조 패널 조립체(1330')는 가스 인클로저 조립체(1000)(도 19 참조)가 관리되는 환경적 구체사항이 유지될 수 있다. 제1 프린트헤드 관리 시스템 보조 패널 조립체(1330')는 다양한 프린트헤드 관리 절차와 연계된 임무를 수행하도록 배치된 핸들러(2530)를 가질 수 있다. 예를 들어, 각각의 서브시스템은 본래 소모가능한 다양한 부분들을 가질 수 있고, 블로터 종이, 잉크, 및 폐기물 리저버를 교체하는 것과 같은 교체를 필요로 할 수 있다. 다양한 소모가능한 부분은 예를 들어, 핸들러를 사용하는 완자동 모드에서 삽입을 위하여 패키징될 수 있다. 비-제한적인 예시로서, 블로터 종이는 블로팅 모듈로 사용하기 위하여 쉽사리 삽입가능한 카트리지 형태로 패키징될 수 있다. 또 다른 비-제한적인 예시로서, 잉크는 프린팅 시스템에서 사용하기 위한 카트리지 형태뿐만 아니라 교체가능 리저버 내에 패키징될 수 있다. 폐기물 리저버의 다양한 실시 형태는 퍼지 용기 모듈(purge basin module)로 사용하기 위하여 쉽사리 삽입될 수 있는 카트리지 형태로 패키징될 수 있다. 추가로, 프린팅 시스템의 다양한 구성요소의 부분은 주기적 교체가 필요할 수 있다. 프린팅 공정 중에, 프린트헤드 조립체의 관리, 예를 들어, 프린트헤드 장치 또는 프린트헤드의 교체가 선호될 수 있다. 프린트헤드 교체 모듈은 프린트헤드 조립체 내에서 사용을 위해 쉽사리 삽입될 수 있는 프린트헤드 장치 또는 프린트헤드와 같은 부분을 가질 수 있다. 모든 노즐로부터 액적 부피, 속도 및 궤적의 광학 감기를 기초로 한 측정뿐만 아니라 노즐 배출을 위한 체크에 사용되는 액적 관리 모듈은 사용 이후 주기적 관리를 필요로 할 수 있는 디텍터 및 소스를 가질 수 있다. 다양한 소모가능하고 고-사용 부분이 예를 들어, 최종 사용자 교환에 의해 또는 핸들러를 사용하여 완자동 모드로 용이한 삽입을 위해 패키징될 수 있다. 핸들러(2530)는 암(2534)에 장착된 엔드 이펙터(2536)를 가질 수 있다. 엔드 이펙터 구성의 다양한 실시 형태는 예를 들어, 블레이드-타입 엔드 이펙터, 클램프-타입 엔드 이펙터, 및 그리퍼-타입 엔드 이펙터에 대해 사용될 수 있다. 엔드 이펙터의 다양한 실시 형태는 기계식 파지 및 클램핑 조립체뿐만 아니라 프린트헤드 장치로부터 프린트헤드 또는 프린트헤드 장치를 보유하거나 또는 엔드 이펙터의 일부를 구동하기 위한 공압 또는 진공-보조 조립체를 포함할 수 있다.
프린트헤드 장치 또는 프린트헤드의 교체에 관하여, 도 10c의 프린트헤드 관리 시스템(2701A)의 프린트헤드 교체 모듈(2713)은 프린트헤드에 대한 저장 리셉터클뿐만 아니라 하나 이상의 프린트헤드를 갖는 프린트헤드 장치에 대한 도킹 스테이션을 포함할 수 있다. 각각의 프린트헤드 조립체(도 10b 참조)가 약 1개 내지 약 60개의 프린트헤드 장치를 포함할 수 있고, 각각의 프린트헤드는 각각의 프린트헤드 장치 내에 약 1개 내지 약 30개의 프린트헤드를 가질 수 있고, 그 뒤에 본 발명의 프린팅 시스템의 다양한 실시 형태는 약 1개 내지 약 1800개의 프린트헤드를 가질 수 있다. 프린트헤드 교체 모듈(2713)의 다양한 실시 형태에서, 프린트헤드가 도킹되면, 프린트헤드 장치에 장착된 각각의 프린트헤드는 프린팅 시스템 내에서 사용되지 않는 경우 작동가능 상태로 유지될 수 있다. 예를 들어, 도킹 스테이션에 배치되면, 각각의 프린트헤드 장치 상의 각각의 프린트헤드는 잉크 공급 및 전기적 연결부에 연결될 수 있다. 각각의 프린트헤드 장치 상의 각각의 프린트헤드에 전력이 제공될 수 있고, 이에 따라 각각의 프린트헤드의 각각의 노즐에 대한 주기적 발사 펄스(periodic firing pulse)가 적용될 수 있는 동시에 노즐이 프라이밍 상태로 유지되고 막히지 않도록 보장된다. 도 10c의 핸들러(2530)는 프린트헤드 조립체(2500)에 인접하게 배치될 수 있다. 프린트헤드 조립체(2500)는 도 10c에 도시된 바와 같이, 제1 프린트헤드 관리 시스템 보조 패널 조립체(1330') 위에 도킹될 수 있다. 프린트헤드를 교체하는 절차 중에, 핸들러(2530)는 프린트헤드 조립체(2500)로부터 하나 이상의 프린트헤드를 갖는 프린트헤드 또는 프린트헤드 장치, 목표 부분을 제거할 수 있다. 핸들러(2530)는 교체 공정을 완료하고 프린트헤드 교체 모듈(2713)로부터 프린트헤드 또는 프린트헤드 장치와 같은 교체 부분을 회수할 수 있다. 제거된 부분은 회수를 위해 프린트헤드 교체 모듈(2713) 내에 배치될 수 있다.
제1 작동 부피로부터 밀봉방식으로 격리될 뿐만 아니라 이로부터 밀폐될 수 있는 보조 인클로저를 갖는 가스 인클로저 조립체의 다양한 실시 형태에 대해, 재차 도 10a가 참조된다. 도 10b에 도시된 바와 같이, OLED 잉크젯 프린팅 시스템(2000) 상에는 4개의 아이소레이터가 제공될 수 있고, 즉 OLED 잉크젯 프린팅 시스템(2000)의 기판 부유 테이블(2200)을 지지하는 제1 아이소레이터 세트(2110)(두번째는 마주보는 측면에서는 도시되지 않음) 및 제2 아이소레이터 세트(2112)(두번째는 마주보는 측면 상에서는 도시되지 않음)가 제공된다. 도 10a의 가스 인클로저 조립체(1000)에 대해, 제1 아이소레이터 세트(2110) 및 제2 아이소레이터 세트(2112)는 중간 베이스 패널 조립체(1320')의 제1 아이소레이터 벽 패널(1325') 및 제2 아이소레이터 벽 패널(1327')과 같이 각각의 아이소레이터 벽 패널 내에 장착될 수 있다. 도 10a의 가스 인클로저 조립체(1000)의 경우, 중간 베이스 조립체(1320')는 제1 프린트헤드 관리 시스템 보조 패널 조립체(1330')뿐만 아니라 제2 프린트헤드 관리 시스템 보조 패널 조립체(1370')을 포함할 수 있다. 가스 인클로저 조립체(1000)의 도 10a는 제1 후방 벽 패널 조립체(1338')를 포함할 수 있는 제1 프린트헤드 관리 시스템 보조 패널 조립체(1330')를 나타낸다. 유사하게 또한 제2 후방 벽 패널 조립체(1378')을 포함할 수 있는 제2 프린트헤드 관리 시스템 보조 패널 조립체(1370')을 도시한다. 제1 프린트헤드 관리 시스템 보조 패널 조립체(1330')의 제1 후방 벽 패널 조립체(1338')는 제2 후방 벽 패널 조립체(1378')에 대해 도시된 바와 같이 유사 방식으로 구성될 수 있다. 제2 프린트헤드 관리 시스템 보조 패널 조립체(1370')의 제2 후방 벽 패널 조립체(1378')는 제2 후방 벽 프레임 조립체(1378)에 밀봉방식으로 장착된 제2 씰-지지 패널(1375)을 갖는 제2 후방 벽 프레임 조립체(1378)로부터 구성될 수 있다. 제2 씰-지지 패널(1375)은 베이스(2100)(도시되지 않음)의 제2 단부에 근접한 제2 통로(1365)를 가질 수 있다. 제2 씰(1367)은 제2 통로(1365) 주위에서 제2 씰-지지 패널(1375) 상에 장착될 수 있다. 제1 씰은 제1 프린트헤드 관리 시스템 보조 패널 조립체(1330')에 대한 제1 통로 주위에 유사하게 배치 및 장착될 수 있다. 보조 패널 조립체(1330') 및 보조 패널 조립체(1370') 내의 각각의 통로는 도 20b의 제1 및 제2 관리 시스템 플랫폼(2703, 2704)이 통로를 통과하는 바와 같이 각각의 관리 시스템 플랫폼을 갖도록 허용될 수 있다. 하기에서 더욱 상세히 언급된 바와 같이, 보조 패널 조립체(1330')와 보조 패널 조립체(1370')를 밀봉방식으로 분리하기 위하여, 도 10a의 제2 통로(1365)와 같은 통로가 밀봉가능해야 한다. 팽창 씰, 벨로우즈 씰 및 립 씰과 같은 다양한 씰이 프린팅 시스템 베이스에 부착된 관리 플랫폼 주위에서 도 10a의 제2 통로(1365)와 같은 통로를 밀봉하기 위하여 사용될 수 있다.
제1 프린트헤드 관리 시스템 보조 패널 조립체(1330')와 제2 프린트헤드 관리 시스템 보조 패널 조립체(1370')는 각각 제1 플로어 패널 조립체(1341')의 제1 프린트헤드 조립체 개구(1342)와 제2 플로어 패널 조립체(1381')의 제2 프린트헤드 조립체 개구(1382)를 포함할 수 있다. 제1 플로어 패널 조립체(1341')는 중간 패널 조립체(1300')의 제1 중간 인클로저 패널 조립체(1340') 부분으로 도 10A에 도시된다. 제1 플로어 패널 조립체(1341')는 제1 중간 인클로저 패널 조립체(1340')와 제1 중간 관리 시스템 패널 조립체(1330') 둘다와 함께 공통의 패널 조립체이다. 제2 플로어 패널 조립체(1381')는 중간 패널 조립체(1300')의 제2 중간 인클로저 패널 조립체(1380')의 일부로서, 도 10A에 도시되어있다. 제2 플로어 패널 조립체(1381')는 제2 중간 인클로저 패널 조립체(1380')와 제1 중간 관리 시스템 패널 조립체 (1370') 둘 다와 함께 공통의 패널 조립체이다.
전술된 바와 같이, 제1 프린트헤드 조립체(2501)는 제1 프린트헤드 조립체 인클로저(2503) 내에 수용될 수 있고, 제2 프린트헤드 조립체(2502)는 제2 프린트헤드 조립체 인클로저(2504) 내에 수용될 수 있다. 하기에 더욱 상세히 서술되는 바와 같이, 제1 프린트헤드 조립체 인클로저(2503)와 제2 프린트헤드 조립체 인클로저(2504)는 다양한 프린트헤드 조립체가 프린팅 공정 동안 인쇄를 위해 위치설정될 수 있도록 림(도시되지 않음)을 가질 수 있는 하부에 개구를 가질 수 있다. 또한, 하우징을 형성하는 제1 프린트헤드 조립체 인클로저(2503)와 제2 프린트헤드 조립체 인클로저(2504)의 부분은 프레임 조립체 부재와 패널이 밀폐 인클로저를 제공할 수 있도록 다양한 패널 조립체에 대해 상술한 바와 같이 구성될 수 있다.
압축성 개스킷은 제1 프린트헤드 조립체 개구(1342)와 제2 프린트헤드 조립체 개구(1382) 주위에 각각 또는 제1 프린트헤드 조립체 인클로저(2503) 및 제2 프린트헤드 조립체 인클로저(2504)의 림 주위에 선택적으로 부착될 수 있다.
도 10a에 도시된 바와 같이, 제1 프린트헤드 조립체 도킹 개스킷(1345)과 제2 프린트헤드 조립체 도킹 개스킷(1385)은 제1 프린트헤드 조립체 개구(1342)와 제2 프린트헤드 조립체 개구(1382) 주위에 각각 부착될 수 있다. 다양한 프린트헤드 측정 및 관리 절차 중에, 제1 프린트헤드 조립체(2501) 및 제2 프린트헤드 조립체(2502)는 각각 제2 플로어 패널 조립체(1381')의 제2 프린트헤드 조립체 개구(1382)와 제1 플로어 패널 조립체(1341')의 제1 프린트헤드 조립체 개구(1342)에 걸쳐 각각 제1 X-Z-축 캐리지 조립체(2301) 및 제2 X-Z-축 캐리지 조립체(2302)에 의해 배치될 수 있다. 이에 관하여, 프린트헤드 측정 및 관리 절차를 위해, 제1 프린트헤드 조립체(2501) 및 제2 프린트헤드 조립체(2502)는 제1 프린트헤드 조립체 개구(1324)와 제2 프린트헤드 조립체 개구(1382)를 덮거나 또는 밀봉하지 않고 제2 플로어 패널 조립체(1381')의 제2 프린트헤드 조립체 개구(1382) 및 제1 플로어 패널 조립체(1341')의 제1 프린트헤드 조립체 개구(1342)에 걸쳐 배치될 수 있다. 제1 X-Z-축 캐리지 조립체(2301) 및 제2 X-Z-축 캐리지 조립체(2302)는 각각 제1 프린트헤드 관리 시스템 보조 패널 조립체(1330') 및 제2 프린트헤드 관리 시스템 보조 패널 조립체(1370')과 제1 프린트헤드 조립체 인클로저(2503) 및 제2 프린트헤드 조립체 인클로저(2504)를 도킹할 수 있다. 다양한 프린트헤드 측정 및 관리 절차에서, 이러한 도킹은 제1 프린트헤드 조립체 개구(1342)와 제2 프린트헤드 조립체 개구(1382)를 밀봉할 필요 없이 제1 프린트헤드 조립체 개구(1342)와 제2 프린트헤드 조립체 개구(1382)를 효과적으로 밀폐할 수 있다. 다양한 프린트헤드 관리 절차를 위해, 상기 도킹은 각 프린트헤드 조립체 인클로저와 관리 시스템 패널 조립체 사이의 캐스킷 씰의 형성을 포함 할 수 있다. 도 10a의 상보적인 제1 통로 및 제2 통로(1365)와 같이 밀봉방식 밀폐 통로와 함께, 제1 프린트헤드 조립체 인클로저(2503)와 제2 프린트헤드 조립체 인클로저(2504)가 제1 프린트헤드 조립체 개구(1342)와 제2 프린트헤드 조립체 개구(1382)를 밀봉가능하게 폐쇄하기 위해 제1 프린트헤드 관리 시스템 보조 패널 조립체(1330')와 제2 프린트헤드 관리 시스템 보조 패널 조립체(1370')과 도킹할 때, 결합된 구조는 상기와 같이 형성되고 밀폐방식으로 밀봉된다.
추가로, 본 발명에 따라서, 보조 인클로저는 도 10a의 제1 프린트헤드 조립체 개구(1342) 및 제2 프린트헤드 조립체 개구(1382)와 같이 통로를 밀봉가능하게 밀폐하기 위하여 구조적 밀폐부를 사용함으로써 가스 인클로저 조립체의 외부뿐만 아니라 프린팅 시스템 인클로저와 같이 또 다른 내부 인클로저 부피로부터 격리될 수 있다. 본 발명에 따라서, 구조적 밀폐부는 인클로저 패널 개구 또는 통로의 비-제한 예시를 포함하는 이러한 개구 또는 통로, 개구 또는 통로를 위한 다양한 밀봉가능 커버링을 포함할 수 있다. 본 발명의 시스템 및 방법에 따라서, 게이트가 공압, 유압, 전기식 또는 수동 조작을 사용하여 임의의 개구 또는 통로를 가역적으로 덮거나 또는 가역적으로 밀봉방식으로 밀폐하기 위해 사용될 수 있는 임의의 구조적 밀폐부일 수 있다. 이와 같이, 도 10a의 제1 프린트헤드 조립체 개구(1342)와 제2 프린트헤드 조립체 개구(1382)는 게이트를 사용하여 가역적으로 덮이거나 또는 가역적으로 밀봉방식으로 밀폐될 수 있다.
도 10b의 OLED 프린팅 시스템(2000)의 확대도에서, 프린팅 시스템의 다양한 실시 형태는 기판 기판 부유 테이블 베이스(2220)에 의해 지지되는 기판 부유 테이블(2200)을 포함할 수 있다. 기판 부유 테이블 베이스(2220)는 프린팅 시스템 베이스(2100) 상에 장착될 수 있다. OLED 프린팅 시스템의 기판 부유 테이블(2200)은 기판(2050)을 지지할 수 있고, 뿐만 아니라 OLED 기판의 프린팅 동안에 가스 인클로저 조립체(1000)를 통하여 기판(2050)이 이동할 수 있는 이동을 정한다. 이에 관하여, 모션 시스템과 관련하여, 도 10b에 도시된 바와 같이, Y-축 모션 시스템, 기판 부유 테이블(2200)은 프린팅 시스템을 통하여 기판(2050)의 무마찰 이송을 제공할 수 있다.
도 11은 도 10b의 기판(2050)과 같이 부하의 안전한 이송, 이송 시스템과 관련하여, 그리고 무마찰 지지를 위해 본 발명의 다양한 실시 형태에 따른 부유 테이블을 도시한다. 부유 테이블의 다양한 실시 형태는 본 발명의 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태에서 사용될 수 있다. 상술한 바와 같이, 본 발명의 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태는 약 61cm X 72cm의 크기 뿐만 아니라 더 큰 세대의 행정을 가지는 3.5 세대 기판보다 작은 OLED 평판 디스플레이의 기판 크기의 범위를 처리할 수 있다. 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태는 약 130cm X 150cm의 크기를 가지는 5.5 세대뿐만 아니라 약 195cm X 225cm의 크기를 갖는 7.5 세대의 머더 글래스 크기를 처리할 수 있으며, 기판 당 8개의 42" 또는 6개의 47" 평판 패널 및 더 큰 것으로 절단될 수 있다는 것이 고려된다. 8.5세대는 약 220cm X 250cm이며, 기판 당 6개의 55" 또는 8개의 46" 평판 패널로 절단될 수 있다. 그러나, 기판 세대 크기는, 약 285cm X 305cm의 크기를 가지는 현재 사용가능한 10 세대가 기판 크기의 궁극적인 세대가 되지 않도록 발전하고 있다. 또한, 유리-기반 기판의 사용으로부터 발생하는 용어에서 인용되는 크기는 OLED 인쇄에 사용하기에 적합한 물질의 기판에 적용될 수 있다. OLED 프린팅 시스템의 다양한 실시 형태의 경우, 다양한 기판 재료가 예를 들어, 제한되지 않은 다양한 유리 기판 재료뿐만 아니라 다양한 중합체 기판 재료가 기판(2050)에 대해 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태에서 프린팅 중에 안정적인 이송을 필요로 하는 다양한 기판 크기 및 재료가 존재한다.
도 11에 도시된 바와 같이, 기판 부유 테이블(2200)은 복수의 부유 테이블 영역을 지지하기 위한 부유 테이블 베이스(2220)를 가질 수 있다. 기판 부유 테이블(2200)은 압력과 진공 둘 모두가 복수의 포트를 통해 인가될 수 있는 영역(2210)을 가질 수 있다. 압력 및 진공 제어를 갖는 이러한 영역은 기판(도시되지 않음)과 영역(2210) 사이의 유체 스프링을 효과적으로 제공할 수 있다. 압력 및 진공 제어를 갖는 영역(2210)은 양방향 강성을 갖는 유체 스프링이다. 부하 및 부유 테이블 표면 사이에 존재하는 간격이 플라이 높이(fly height)로 표현된다. 양방향 강성을 갖는 유체 스프링이 복수의 압력 및 진공 포트를 사용하여 생성되는 도 11의 기판 부유 테이블(2200)의 영역(2210)과 같은 영역은 기판과 같은 하중을 위한 제어가능한 플라이 높이(fly height)를 제공할 수 있다.
제1 및 제2 전이 영역; 2211, 2212는 각각 영역(2210)에 인접하고, 압력 전용 영역(2213, 2214)은 제1 및 제2 전이 영역(2211, 2212)에 인접한다. 상기 전이 영역에서, 진공 노즐에 대한 압력의 비율은 영역(2210)에서 영역(2213, 2214)까지의 점진적인 전이를 제공하기 위해 압력 전용 영역을 향해 점진적으로 증가한다. 예를 들어 도 11에 도시 된 바와 같이, 기판 부유 테이블의 여러 실시 형태에 대해서, 압력 전용 영역(2213, 2214)은 레일 구조를 포함하는 것을 도시된다. 기판 부유 테이블의 여러 실시 형태에 대해서, 도 11의 압력 전용 영역(2213, 2214)과 같은 압력 전용 영역은 도 11의 압력-진공 영역(2210)에서 도시된 것과 같은 연속적인 플레이트를 포함할 수 있다.
도 11에 도시 된 바와 같은 부유 테이블의 다양한 실시 형태에서, 허용 오차 내에서, 세 영역이 하나의 평면에 실질적으로 놓여지고 길이가 변화할 수 있도록, 압력-진공 영역, 전이 영역, 및 압력 전용 영역 사이에서 필수적으로 균일한 높이가 될 수 있다. 예를 들어, 비제한적인 예시로, 스케일 및 비율의 관점을 제공하기 위해 본 발명의 부유 테이블의 다양한 실시 형태에 대해, 전이 영역은 약 400mm일 수 있는 한편, 압력 전용 영역은 약 2.5 m가 될 수 있고 압력 진공 영역은 약 800 mm가 될 수 있다. 도 11에서, 압력 전용 영역(2213, 2214)은 양방향 강성을 갖는 유체 스프링을 제공하지 않으며, 따라서 영역(2210)이 제공할 수 있는 제어를 제공하지 않는다. 따라서, 하중의 플라이 높이는 하중이 압력 전용 영역에서 부유 테이블과 충돌하지 않도록 충분한 높이를 허용하기 위해, 압력 진공 영역에 걸쳐 기판의 플라이 높이보다 압력 전용 영역에 걸쳐 일반적으로 더 크다. 예를 들어, 비제한적인 예시로, OLED 패널 기판을 처리하기 위해 영역(2213, 2214)와 같은 압력 전용 영역 위로 약 150μ 내지 약 300μ사이, 그리고 영역(2210)과 같은 압력 진공 영역 위로 약 30μ 내지 약 50μ사이의 플라이 높이를 가지는 것이 바람직하다.
본 발명의 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태는 제어된 가스 인클로저 환경을 유지하기 위한 가스 순환 및 여과 시스템에 추가로 다양한 장치, 기구 및 시스템을 이용할 수 있다. 예를 들어, 가스 인클로저 내부의 가스의 전체적이고 완전한 턴오버를 보장하기 위한 가스 순환 및 여과 시스템에 추가로, 복수의 열교환기를 이용하는 온도 조절 시스템이 가스 인클로저 내부에 원하는 온도를 유지하도록 제공될 수 있다. 예를 들어, 복수의 열교환기가 팬 또는 또 다른 가스 순환 장치에 인접하게 또는 이와 함께 사용되도록 제공될 수 있다. 가스를 가스 인클로저 조립체의 내부 안으로부터 하나 이상의 가스 정화 구성요소를 통해 인클로저 외부로 순환시키도록 가스 정화 루프가 구성될 수 있다. 이런 점에서 볼 때, 가스 인클로저 조립체의 외부에 있는 가스 정화 루프와 함께 가스 인클로저 조립체의 내부에 있는 순환 및 여과 시스템이 가스 인클로저 시스템에 걸쳐 실질적으로 낮은 레벨의 반응종을 가진 실질적으로 저-미립자 불활성 가스의 연속적인 순환을 제공할 수 있다. 본 발명에 따라서, 불활성 가스는 정해진 상태 세트 하에서 화학 반응을 거치지 않은 임의의 가스일 수 있다. 일반적으로 사용되는 불활성 가스의 몇몇 예들은 질소, 임의의 노즐 가스, 및 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 가스 정화 시스템을 갖는 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태는 예를 들어, 유기 용매 및 증기뿐만 아니라 물 수증기와 산소와 같이 바람직하지 못한 성분을 매주 낮은 수준으로 유지하도록 구성될 수 있다. 가스 인클로저 시스템의 이러한 실시 형태는 유기 용매 및 증기뿐만 아니라 수증기와 산소와 같은 다양한 반응성 대기 가스를 포함하는 다양한 반응성 종의 각각의 종에 대해 100 ppm 이하, 예를 들어, 10 ppm 이하, 1.0 ppm 이하, 또는 0.1 ppm 이하의 수준으로 유지할 수 있다.
도 12는 가스 인클로저 시스템(501)을 개략적으로 도시한 다이어그램이다. 가스 인클로저 시스템(501)의 다양한 실시 형태는 프린팅 시스템을 수용하기 위한 가스 인클로저 조립체(1101), 가스 인클로저 조립체(1101)와 유체 연통하는 가스 정화 루프(3130), 및 하나 이상의 온도 조절 시스템(3140)을 포함할 수 있다. 그 외에도, 가스 인클로저 시스템(501)의 다양한 실시 형태는 다양한 장치, 예컨대, OLED 프린팅 시스템을 위한 기판 부유 테이블을 작동하기 위해 불활성 가스를 공급할 수 있는 압축된 불활성 가스 재순환 시스템(3000)을 가질 수 있다. 압축된 불활성 가스 재순환 시스템(3000)의 다양한 실시 형태는, 밑에서 보다 상세하게 논의되는 것과 같이, 불활성 가스 재순환 시스템(3000)의 다양한 실시 형태에 대한 공급원으로서, 압축기, 블로워 및 이 둘의 조합을 사용할 수 있다. 그 외에도, 가스 인클로저 시스템(501)은 가스 인클로저 시스템(501)(도시되지 않음)의 내부에 있는 여과 및 순환 시스템을 가질 수 있다.
도 12에 도시된 것과 같이, 본 발명에 따른 가스 인클로저 조립체의 다양한 실시 형태에 대해, 배관의 디자인은 가스 인클로저 조립체의 다양한 실시 형태에 대해 내부적으로 연속하여 여과되고 순환되는 불활성 가스로부터 가스 정화 루프(3130)를 통해 순환되는 불활성 가스를 분리시킬 수 있다. 가스 정화 루프(3130)는 가스 인클로저 조립체(1101)로부터 용매 제거 구성요소(3132)로 이어지고 그 뒤 가스 정화 시스템(3134)으로 이어지는 출구 라인(3131)을 포함한다. 그 뒤, 불활성 가스가 정화된 용매 및 그 외의 다른 반응 가스종, 예컨대, 산소 및 수증기는 입구 라인(3133)을 통해 가스 인클로저 조립체(1101)로 회수된다. 또한, 가스 정화 루프(3130)는 적절한 덕트 및 연결부, 및 센서, 예컨대, 예를 들어, 산소, 수증기 및 용매증기 센서를 포함할 수 있다. 가스 순환 유닛, 예컨대, 팬, 블로워 또는 모터 등이, 예를 들어, 가스 정화 시스템(3134) 내에서, 가스 정화 루프(3130)를 통해 가스를 순환시키기 위해 독립적으로 제공되거나 또는 일체로 구성될 수 있다. 가스 인클로저 조립체의 다양한 실시 형태에 따르면, 도 12에 개략적으로 도시한 독립 유닛으로서 용매 제거 시스템(3132) 및 가스 정화 시스템(3134)이 도시되었지만, 용매 제거 시스템(3132) 및 가스 정화 시스템(3134)은 단일의 정화 유닛으로서 함께 수용될 수도 있다.
도 12의 가스 정화 루프(3130)는 가스 정화 시스템(3134)의 상류에 위치된 용매 제거 시스템(3132)을 가질 수 있으며, 가스 인클로저 조립체(1101)로부터 순환되는 불활성 가스는 출구 라인(3131)을 통해 용매 제거 시스템(3132)을 통과한다. 다양한 실시 형태에 따르면, 용매 제거 시스템(3132)은 도 12의 용매 제거 시스템(3132)을 통과하는 불활성 가스로부터 용매증기를 흡수하는 데 따른 용매 포획 시스템일 수 있다. 흡착제(sorbent)의 베드(bed) 또는 복수의 베드, 예를 들어, 이들에만 제한되지는 않지만, 예컨대, 활성탄, 분자체(molecular sieve) 등이 다양한 유기용매 증기를 효율적으로 제거할 수 있다. 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태에 대해, 용매 제거 시스템(3132) 내에 있는 용매증기를 제거하기 위해 콜드 트랩 기술(cold trap technology)이 사용될 수 있다. 앞에서 언급한 것과 같이, 본 발명에 따른 가스 인클로저 조립체의 다양한 실시 형태에 대해, 가스 인클로저 조립체 시스템, 예컨대, 도 12의 가스 인클로저 조립체 시스템(502)을 통해 연속적으로 순환하는 불활성 가스로부터 이러한 종들을 효율적으로 제거하는 것을 모니터링하기 위해, 센서, 예컨대, 산소, 수증기 및 용매증기 센서가 사용될 수 있다. 용매 제거 시스템의 다양한 실시 형태는 흡착제, 예컨대, 활성탄소(activated carbon), 분자체 등이 용량(capacity)에 도달할 때를 표시할 수 있으며, 이에 따라 흡착제의 베드 또는 복수의 베드가 재생(regeneration)되거나 교체될 수 있다. 분자체의 재생은 분자체 가열, 분자체와 포밍 가스(forming gas)의 접촉, 이들의 조합 등을 포함할 수 있다. 다양한 종, 예컨대, 산소, 수증기, 및 용매를 포획하도록 구성된 분자체는 수소를 포함하는 포밍 가스, 예를 들어, 약 96% 질소 및 4% 수소를 포함하는 포밍 가스에 노출하거나 가열함으로써 재생될 수 있으며, 상기 백분율은 체적% 또는 중량%이다. 활성탄의 물리적 재생은 불활성 환경 하에서 이와 비슷한 가열 절차를 사용하여 수행될 수 있다.
임의의 적절한 가스 정화 시스템이 도 12의 가스 정화 루프(3130)의 가스 정화 시스템(3134)을 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 뉴햄프셔, 스테탐의 MBRAUN Inc. 또는 매사추세츠, 아메스베리의 Innovative Technology사로부터 구매가능한 가스 정화 시스템이 본 발명에 따른 가스 인클로저 조립체의 다양한 실시 형태에 통합하도록 사용할 수 있다. 가스 정화 시스템(3134)은, 예를 들어, 가스 인클로저 조립체 내의 전체 가스 환경을 정화하기 위해, 가스 인클로저 시스템(501) 내에 있는 하나 또는 그 이상의 불활성 가스를 정화하도록 사용될 수 있다. 앞에서 언급한 것과 같이, 가스 정화 루프(3130)를 통해 가스를 순환시키기 위하여, 가스 정화 시스템(3134)은 가스 순환 유닛, 예컨대, 팬, 블로워 또는 모터 등을 가질 수 있다. 이런 점에서 볼 때, 가스 정화 시스템을 통해 불활성 가스를 이동시키기 위해 체적 유량(volumetric flow rate)을 형성할 수 있는 인클로저의 볼륨에 따라 가스 정화 시스템이 선택될 수 있다. 최대 약 4 m3의 부피를 가진 가스 인클로저 조립체를 포함하는 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태에 대해, 약 84 m3/h로 이동할 수 있는 가스 정화 시스템이 사용될 수 있다. 최대 약 10 m3의 부피를 가진 가스 인클로저 조립체를 포함하는 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태에 대해, 약 155 m3/h로 이동할 수 있는 가스 정화 시스템이 사용될 수 있다. 약 52-114 m3 사이의 부피를 가진 가스 인클로저 조립체의 다양한 실시 형태에 대해서는, 하나보다 많은 가스 정화 시스템이 사용될 수도 있다.
임의의 적절한 가스 필터 또는 정화 장치가 본 발명의 가스 정화 시스템(3134) 내에 포함될 수 있다. 몇몇 실시 형태들에서, 가스 정화 시스템은 2개의 평행 정화 장치를 포함할 수 있는데, 이 장치들 중 하나는 관리를 위해 라인을 제거할 수 있으며 다른 장치는 중단 없이 시스템 작동을 지속하도록 사용될 수 있다. 몇몇 실시 형태들에서, 예를 들어, 가스 정화 시스템은 하나 또는 그 이상의 분자체를 포함할 수 있다. 몇몇 실시 형태들에서, 가스 정화 시스템은 적어도 제1 분자체, 및 제2 분자체를 포함할 수 있으며, 분자체 중 하나가 불순물로 포화될 때 또는 그 외의 경우 충분히 효율적으로 작동되지 못할 때, 상기 시스템은 다른 분자체로 변경될 수 있어서 포화 또는 비효율적인 분자체를 재생한다. 각각의 분자체의 작동 효율을 측정하고, 상이한 분자체들 간의 작동을 변경하며, 하나 또는 그 이상의 분자체를 재생하거나, 또는 이들의 조합을 위해 제어 유닛이 제공될 수 있다. 앞에서 언급한 것과 같이, 분자체는 재생되고 재사용될 수도 있다.
도 12의 온도 조절 시스템(3140)은 가스 인클로저 조립체 내로 냉각제를 순환시키기 위하여 칠러 출구 라인(3141) 및 칠러에 냉각제를 복귀시키기 위한 칠러 입구 라인(3143)을 가질 수 있는 하나 이상의 칠러(3142)를 포함할 수 있다. 하나 이상의 칠러(3142)는 가스 인클로저 시스템(501) 내의 가스 대기를 냉각시키기 위하여 제공될 수 있다. 본 발명의 가스 인클로저 조립체의 다양한 실시 형태에 대해, 칠러(3142)는 냉각된 유체를 인클로저 내에 있는 열교환기로 전달하고, 여기서 불활성 가스는 인클로저 내부에 있는 여과 시스템 위로 통과한다. 또한, 하나 이상의 유체 칠러에는 가스 인클로저 시스템(501) 내에 포함된 장치로부터 배출되는 열을 냉각시키기 위해 가스 인클로저 시스템(501)이 제공될 수 있다. 예를 들어, 이들에만 제한되지는 않지만, 하나 이상의 유체 칠러에는 OLED 프린팅 시스템으로부터 배출되는 열을 냉각시키기 위해 가스 인클로저 시스템(501)이 제공될 수 있다. 온도 조절 시스템(3140)은 열교환 또는 펠티에(Peltier) 장치를 포함할 수 있으며 다양한 냉각 성능을 가질 수 있다. 예를 들어, 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태에 대해, 칠러는 약 2 kW 내지 약 20 kW 사이의 냉각 용량을 제공할 수 있다. 유체 칠러는 하나 또는 그 이상의 유체를 냉각시킬 수 있다. 몇몇 실시 형태들에서, 유체 칠러는 냉각수로서 다수의 유체, 예컨대, 예를 들어, 이들에만 제한되지는 않지만, 물, 부동액(anti-freeze), 냉매(refrigerant), 및 열교환 유체로서 이들의 조합을 사용할 수 있다. 시스템 구성요소들과 덕트를 연결하는 데 있어서, 유출-없는(leak-free) 적절한 고정 연결부(locking connection)가 사용될 수 있다.
전술된 바와 같이, 본 발명은 제2 부피를 형성하는 보조 인클로저 및 제1 부피를 형성하는 프린팅 시스템 인클로저를 포함할 수 있는 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태를 개시한다. 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태는 가스 인클로저 조립체의 섹션으로 밀봉가능하게 구성될 수 있는 보조 인클로저를 가질 수 있다. 본 발명의 시스템 및 방법에 따라서, 보조 인클로저는 프린팅 시스템 인클로저로부터 밀봉가능하게 격리될 수 있고 외부 환경에 대한 프린팅 시스템 인클로저의 노출없이 가스 인클로저 조립체의 외부 환경으로 개방될 수 있다. 예를 들어, 비제한적인 다양한 프린트헤드 관리 절차를 수행하기 위하여 보조 인클로저의 이러한 물리적 격리는 미립자 오염뿐만 아니라 공기 및 수증기와 다양한 유기 증기와 같이 오염에 대한 프린팅 시스템 인클로저의 노출을 배제 또는 최소화시키도록 수행될 수 있다.프린팅 공정의 차단이 거의 또는 전혀 없이 수행되는 다양한 절차, 예를 들어 프린트헤드 조립체 상에서 다양한 관리 절차를 가능하게 하며 이에 따라 중지시간이 최소화 또는 배제될 수 있다.
본 발명의 시스템 및 방법의 다양한 실시 형태에서, 보조 인클로저는 가스 인클로저 시스템의 인클로저 부피의 약 1% 이하일 수 있다. 본 발명의 시스템 및 방법의 다양한 실시 형태에서, 보조 인클로저는 가스 인클로저 시스템의 인클로저 부피의 약 2% 이하일 수 있다. 본 발명의 시스템 및 방법의 다양한 실시 형태에서, 보조 인클로저는 가스 인클로저 시스템의 인클로저 부피의 약 5% 이하일 수 있다. 본 발명의 시스템 및 방법의 다양한 실시 형태에서, 보조 인클로저는 가스 인클로저 시스템의 인클로저 부피의 약 10% 이하일 수 있다. 본 발명의 시스템 및 방법의 다양한 실시 형태에서, 보조 인클로저는 가스 인클로저 시스템의 인클로저 부피의 약 20% 이하일 수 있다. 반응성 가스를 수용하는 주변 환경에 대한 보조 인클로저의 개방이 예를 들어 관리 절차를 수행하는 것으로 지시되어야 하는 경우, 가스 인클로저의 작동 부피로부터 보조 인클로저의 격리는 가스 인클로저의 전체 부피의 오염을 방지할 수 있다. 게다가, 가스 인클로저의 프린팅 시스템 인클로저 부분에 비해 보조 인클로저의 비교적 작은 부피가 주어짐에 따라 보조 인클로저에 대한 회수 시간이 프린팅 시스템 인클로저 전체 프린팅 시스템 인클로저의 회수보다 상당히 적은 시간을 소요할 수 있다.
제2 부피를 형성하는 보조 인클로저 및 제1 부피를 형성하는 프린팅 시스템 인클로저를 갖는 가스 인클로저 시스템의 경우, 양 부피는 프린팅 공정의 차단이 거의 또는 전혀 없는 환경을 필요로 하는 공정에 대해 불활성의 실질적으로 저-입자 환경에 노출될 수 있는 가스 인클로저 시스템을 형성하기 위하여 가스 순환, 여과 및 정화 구성요소와 쉽사리 통합될 수 있다. 본 발명의 시스템 및 방법에 따라서, 프린팅 시스템 인클로저는 프린팅 공정에 영향을 미치기 전에 정화 시스템이 오염물을 제거할 수 있기에 충분히 낮은 오염 수준으로 채택될 수 있다. 보조 인클로저의 다양한 실시 형태는 외부 환경에 대한 노출 이전에 불활성의 저-입자 환경을 신속히 회복할 수 있는 보조 인클로저를 형성하기 위하여 가스 순환, 여과 및 정화 구성요소와 쉽사리 통합될 수 있고, 가스 인클로저 조립체의 총 부피보다 실질적으로 더 작은 부피를 가질 수 있고, 이에 따라 프린팅 공정의 차단이 거의 또는 전혀 제공되지 않는다.
본 발명의 시스템 및 방법에 따라서, 가스 인클로저 조립체의 섹션으로 구성된 보조 인클로저 및 프린팅 시스템 인클로저의 다양한 실시 형태는 개별적으로 기능을 하는 프레임 부재 조립체 섹션에 대해 제공되도록 구성될 수 있다. 가스 인클로저(500, 501)에 대해 개시된 모든 요소를 갖는 것에 추가로 도 13의 가스 인클로저 시스템(502)은 제2 부피를 형성하는 가스 인클로저 조립체(1101)의 제2 가스 인클로저 조립체 섹션(1101-S2) 및 제1 부피를 형성하는 가스 인클로저(1101)의 제1 가스 인클로저 섹션(1101-S1)을 가질 수 있다. 모든 밸브(V1, V2, V3, V4)가 개방되면, 그 뒤에 가스 정화 루프(3130)가 도 12의 가스 인클로저 조립체 및 시스템에 대해 전술된 바와 같이 실질적으로 작동한다. V3 및 V4의 밀폐에 따라, 단지 제1 가스 인클로저 조립체 섹션(1101-S1)만이 가스 정화 루프(3130)와 유체 연통된다. 이 밸브 상태는 예를 들어, 제2 가스 인클로저 조립체 섹션(1101-S2)이 대기로 개방되도록 하는 다양한 측정 및 관리 작업 중에 제1 가스 인클로저 조립체 섹션(1101-S1)으로부터 분리되고 제2 가스 인클로저 조립체 섹션(1101-S2)이 밀봉방식으로 밀폐할 때 사용될 수 있다. V1 및 V2의 밀폐에 따라, 단지 제2 가스 인클로저 조립체 섹션(1101-S2)만이 가스 정화 루프(3130)와 유체 연통한다. 이 밸브는 섹션이 대기로 개방된 후에 제2 가스 인클로저 조립체 섹션(1101-S2)의 회수 중에 사용될 수 있고 이에 제한되지 않는다. 도 12에 대해 전술된 바와 같이, 가스 정화 루프(3130)에 대한 요건이 가스 인클로저 조립체(1101)의 총 부피에 대해 특정된다. 따라서, 가스 인클로저(1101)의 총 부피 미만의 부피인 도 13에 도시된 제2 가스 인클로저 섹션(1101-S2)과 같이 가스 인클로저 조립체 섹션을 회수에 대해 가스 정화 시스템의 리소스를 제공함으로써 회수 시간이 실질적으로 감소될 수 있다.
추가로, 보조 인클로저의 다양한 실시 형태는 라이팅, 가스 순환 및 여과, 가스 정화 및 서모스탯 구성요소와 같은 환경적 규제 시스템 구성요소와 쉽사리 통합될 수 있다. 이와 같이, 가스 인클로저 조립체의 섹션으로 밀봉방식으로 구성될 수 있는 보조 인클로저를 포함하는 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태는 프린팅 시스템을 수용하는 가스 인클로저 조립체에 의해 형성된 제1 부피와 균일한 제어 환경을 가질 수 있다. 추가로, 가스 인클로저 조립체의 섹션으로 밀봉방식으로 구성될 수 있는 보조 인클로저를 포함하는 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태는 프린팅 시스템을 수용하는 가스 인클로저 조립체에 의해 형성된 제1 부피의 제어 환경과 상이하게 설정된 제어 환경을 가질 수 있다.
다시, 본 발명의 가스 인클로저 조립체의 여러 실시 형태들이 가스 인클로저 조립체의 내부 부피를 최소화하고 이와 동시에 다양한 프린팅 시스템 인클로저의 다양한 풋프린트를 수용하기 위해 작업 부피를 최적화하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따르는 윤곽형성된 가스 인클로저 조립체의 다양한 실시 형태는 예를 들어, 3.5 세대 내지 10 세대의 기판 크기를 포함하는 본 발명의 가스 인클로저 조립체의 다양한 실시 형태에 대해 약 6m3 내지 약 95m3 사이의 가스 인클로저 부피를 가질 수 있다. 본 발명에 따르는 윤곽형성된 가스 인클로저 조립체의 다양한 실시 형태는 예를 들어, 5.5 세대 내지 8.5 세대 기판 크기의 OLED 프린팅에 대해 유용할 수 있는 약 15m3 내지 약 30 m3의 가스 인클로저 부피를 가질 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 보조 인클로저의 다양한 실시 형태는 이러한 환경을 필요로 하는 공정에 대해 불활성의 실질적으로 저-입자 환경에 노출될 수 있는 가스 인클로저 시스템을 형성하기 위하여 가스 순환, 여과 및 정화 구성요소와 쉽사리 통합되고 가스 인클로저 조립체의 섹션으로서 구성될 수 있다.
도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이, 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태는 압축된 불활성 가스 재순환 시스템(3000)을 포함할 수 있다. 압축된 불활성 가스 재순환 루프의 다양한 실시 형태는 압축기, 블로워 및 이의 조합을 이용할 수 있다.
예를 들어, 도 14 및 도 15에 도시된 것과 같이, 가스 인클로저 시스템(503, 504)의 다양한 실시 형태는 가스 인클로저 시스템(503, 504)의 다양한 작동 형태에서 사용하기 위해 청정 건조 공기(CDA) 공급원(3203) 및 불활성 가스 공급원(3201)을 통합하고 조절하기 위한 외부 가스 루프(3200)를 가질 수 있다. 가스 인클로저 시스템(503, 504)이 내부 입자 여과 및 가스 인클로저 조립체의 여러 실시 형태들 뿐만 아니라 앞에서 기술한 것과 같이 외부 가스 정화 시스템의 여러 실시 형태들도 포함할 수 있다. 가스 인클로저 시스템의 이러한 실시 형태는 불활성 가스로부터 다양한 반응종을 정화하기 위하여 가스 정화 시스템을 포함할 수 있다. 불활성 가스의 일부 통상적으로 사용되는 비-제한적인 예시는 질소, 임의의 노블 가스, 및 이의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 가스 정화 시스템의 다양한 실시 형태는 본 발명의 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태의 경우 유기 용매 증기뿐만 아니라 수증기와 산소와 같은 각각의 종에 대해 100 ppm 이하, 예를 들어, 10 ppm 이하, 1.0 ppm 이하. 또는 0.1 ppm 이하의 수준을 가질 수 있다. 불활성 가스 공급원(3201) 및 CDA 공급원(3203)을 통합하고 조절하기 위한 외부 루프(3200) 외에도, 가스 인클로저 시스템(503, 504)은 가스 인클로저 시스템(503, 504)의 내부 안에 배열될 수 있는 다양한 장치 및 기기를 작동시키기 위해 불활성 가스를 공급할 수 있는 압축기 루프(3205)를 가질 수 있다.
도 14의 압축기 루프(3250)는 압축기(3262), 유체 연통할 수 있도록 구성된 제1 어큐뮬레이터(3264) 및 제2 어큐뮬레이터(3268)를 포함할 수 있다. 압축기(3262)는 가스 인클로저 조립체(1101)로부터 철회된(withdrawn) 불활성 가스를 압축하도록 구성될 수 있다. 압축기 루프(3250)의 입구 면(inlet side)은 밸브(3256) 및 체크 밸브(3528)을 가진 라인(3254)을 통해 가스 인클로저 조립체 출구(3252)에 의해 가스 인클로저 조립체(1101)와 유체 연통될 수 있다. 압축기 루프(3250)는 외부 가스 루프(3200)를 통해 압축기 루프(3250)의 출구 면(outlet side) 위에서 가스 인클로저 조립체(1101)와 유체 연통될 수 있다. 어큐뮬레이터(3264)는 외부 가스 루프(3200)와의 압축기 루프(3250)의 이음부(junction)와 압축기(3262) 사이에 배열될 수 있으며 5 psig 또는 그 이상의 압력을 생성하도록 구성될 수 있다. 제2 어큐뮬레이터(3268)는 압축기 피스톤 사이클로 인해 감쇠 변동(dampening fluctuation)을 약 60Hz로 제공하기 위해 압축기 루프(3250) 내에 있을 수 있다. 압축기 루프(3250)의 다양한 실시 형태에 대해, 제1 어큐뮬레이터(3264)는 약 80 갤런 내지 약 160 갤런 사이의 용량을 가질 수 있으며, 제2 어큐뮬레이터는 약 30 갤런 내지 약 60 갤런 사이의 용량을 가질 수 있다. 가스 인클로저 시스템(503)의 다양한 실시 형태에 따르면, 압축기(3262)는 제로 잉그레스 압축기(zero ingress compressor)일 수 있다. 다양한 타입의 제로 잉그레스 압축기는 본 발명의 가스 인클로저 시스템의 여러 실시 형태들 내에 대기 가스가 누출되지 않고도 작동할 수 있다. 제로 잉그레스 압축기의 다양한 실시 형태는, 연속적으로, 예컨대, 예를 들어, 압축된 불활성 가스를 필요로 하는 다양한 장치 및 기기를 사용하여, OLED 프린팅 공정 동안, 수행될 수 있다.
어큐뮬레이터(3264)는 압축기(3262)로부터 압축된 불활성 가스를 수용하고 수거하도록 구성될 수 있다. 어큐뮬레이터(3264)는 가스 인클로저 조립체(1101) 내에 필요한 것과 같이 압축된 불활성 가스를 공급할 수 있다. 예를 들어, 어큐뮬레이터(3264)는 가스 인클로저 조립체(1101)의 다양한 구성요소, 예컨대, 이들에만 제한되지는 않지만, 공압식 로봇, 기판 부유 테이블, 에어 베어링, 에어 부싱, 압축식 가스 공구, 공압식 액츄에이터, 및 이들의 조합 중 하나 또는 그 이상을 위한 압력을 유지하도록 가스를 제공할 수 있다. 가스 인클로저 시스템(503)에 대해 도 14에 도시된 것과 같이, 가스 인클로저 조립체(1101)는 내부에 포함된 OLED 프린팅 시스템(2003)을 가질 수 있다. 도 16에 도시된 것과 같이, 잉크젯 프린팅 시스템(2003)은 그래나이트 스테이지일 수 있는 프린팅 시스템 베이스(2100)에 의해 지지될 수 있다. 프린팅 시스템 베이스(2100)는 기판 지지 장치, 예컨대 진공 척, 압력 포트를 갖는 기판 부유 척, 및 진공 및 압력 포트를 갖는 기판 부유 척을 지지할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시 형태에서, 기판 지지 장치는 도 14에 도시된 기판 부유 테이블(2200)과 같은 기판 부유 테이블일 수 있다. 기판 부유 테이블(2200)은 기판의 무마찰 지지부용으로 사용될 수 있다. 저-입자 생성 부유 테이블에 추가로, 기판의 무마찰 y-축 이송을 위하여, 프린팅 시스템(2003)은 에어 부싱을 이용하는 y-축 모션 시스템을 가질 수 있다. 추가로, 프린팅 시스템(2003)은 저-입자 발생 X-축 에어 베어링 조립체에 의해 제공된 모션 제어에 따라 적어도 하나의 X-Z-축 캐리지 조립체를 가질 수 있다. X-축 에어 베어링 조립체와 같이 저-입자 발생 모션 시스템의 다양한 구성요소가 예를 들어, 다양한 입자-발생 선형 기계 베어링 시스템 대신에 사용될 수 있다. 본 발명의 가스 인클로저 및 시스템의 다양한 실시 형태에 대해, 다양한 고압-작동식 장치 및 기기를 사용하면, 저-입자 발생 성능을 제공할 수 있을 뿐만 아니라 관리 비용도 낮을 수 있다. 압축기 루프(3250)는 가스 인클로저 시스템(503)의 다양한 장치 및 기기에 압축된 불활성 가스를 지속적으로 공급하도록 구성될 수도 있다. 압축된 불활성 가스를 공급하는 것 외에도, 에어 베어링 기술을 사용하는 잉크젯 프린팅 시스템(2000)의 기판 부유 테이블(2200)은 밸브(3274)가 개방 위치에 있을 때 라인(3272)을 통해 가스 인클로저 조립체(1101)와 연통되는 진공 시스템(3270)을 사용한다.
본 발명에 따른 압축된 불활성 가스 재순환 시스템은, 도 14에 도시된 것과 같이, 사용 동안 가변적인 압축 가스의 필요성을 상쇄시켜(compensate) 이에 따라 본 발명의 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태에 대해 동적 밸런스를 제공하도록 작용하는 압축기 루프(3250)에 대한 압력-조절된 바이패스 루프(3260)를 가질 수 있다. 본 발명에 따른 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태에 대해, 바이패스 루프는 인클로저(1101) 내의 압력을 변경시키거나 교란시키지 않고도 어큐뮬레이터(3264) 내의 압력을 일정하게 유지할 수 있다. 바이패스 루프(3260)는 바이패스 루프(3260)가 사용되지 않는 한 닫혀 있는 바이패스 루프(3260)의 입구 면에 제1 바이패스 입구 밸브(3261)를 가질 수 있다. 또한, 바이패스 루프(3260)는 제2 밸브(3263)가 닫힐 때 사용될 수 있는 배압 조절기(back pressure regulator)를 가질 수도 있다. 바이패스 루프(3260)는 바이패스 루프(3260)의 출구 면에 배열된 제2 어큐뮬레이터(3268)를 가질 수 있다. 제로 잉그레스 압축기를 사용하는 압축기 루프(3250)의 실시 형태들에 대해, 바이패스 루프(3260)는 가스 인클로저 시스템을 사용하는 동안의 시간에 걸쳐 발생할 수 있는 작은 압력 편위(pressure excursion)를 상쇄할 수 있다. 바이패스 루프(3260)는 바이패스 입구 밸브(3261)가 개방 위치에 있을 때 바이패스 루프(3260)의 입구 면 위에서 압축기 루프(3250)와 유체 연통될 수 있다. 바이패스 입구 밸브(3261)가 개방될 때, 바이패스 루프(3260)를 통해 분류되는(shunted) 불활성 가스는 압축기 루프(3250)로부터 나온 불활성 가스가 가스 인클로저 조립체(1101)의 내부 안에서 필요하지 않는 경우에 압축기로 재순환될 수 있다. 압축기 루프(3250)는 어큐뮬레이터(3264) 내의 불활성 가스의 압력이 미리 정해진 임계 압력을 초과할 때 바이패스 루프(3260)를 통해 불활성 가스를 분류하도록 구성된다. 어큐뮬레이터(3264)에 대한 미리 정해진 임계 압력은 적어도 약 1 분당 입방피트(CFM)의 흐름 속도에서는 약 25 psig 내지 약 200 psig 사이, 또는 적어도 약 1 분당 입방피트(CFM)의 흐름 속도에서는 약 50 psig 내지 약 150 psig 사이, 또는 적어도 약 1 분당 입방피트(CFM)의 흐름 속도에서는 약 75 psig 내지 약 125 psig 사이 또는 적어도 약 1 분당 입방피트(CFM)의 흐름 속도에서는 약 90psig 내지 약 95psig 사이일 수 있다.
압축기 루프(3250)의 다양한 실시 형태는 제로 잉그레스 압축기가 아닌 다양한 압축기, 예컨대, 가변-속도식 압축기 또는 온-스테이트(on-state) 또는 오프-스테이트(off-state)에 있도록 조절될 수 있는 압축기를 사용할 수 있다. 전술된 바와 같이, 제로 잉그레스 압축기에는 가스 인클로저 시스템 내에 유입될 수 있는 대기 반응종이 없어야 한다. 이에 따라, 대기 반응종이 가스 인클로저 시스템 내에 유입되는 것을 방지하는 임의의 압축기 형상이 압축기 루프(3250)를 위해 사용될 수 있다. 다양한 실시 형태에 따르면, 가스 인클로저 시스템(503)의 압축기(3262)가, 예컨대, 예를 들어, 이들에만 제한되지는 않지만, 밀폐 방식으로 밀봉된 하우징 내에 수용될 수 있다. 하우징 내부는 가스 인클로저 조립체(1101)를 위해 불활성 가스 환경을 형성하는 불활성 가스의 공급원과 유체 연통되도록 구성될 수 있다. 압축기 루프(3250)의 다양한 실시 형태에 대해, 압축기(3262)는 일정한 압력을 유지하기 위해 일정한 속도로 조절될 수 있다. 제로 잉그레스 압축기를 사용하지 않는 압축기 루프(3250)의 그 밖의 실시 형태들에서, 압축기(3262)는 최대 임계 압력에 도달할 때 턴-오프될 수 있고 최소 임계 압력에 도달할 때 턴-온될 수 있다.
가스 인클로저 시스템(504)에 대한 도 15에서, 가스 인클로저 조립체(1101) 내에 수용되는 잉크젯 프린팅 시스템(2000)의 기판 부유 테이블(2200)을 작동시키기 위해 진공 블로워(3290)를 이용하는 블로워 루프(3280)가 도시된다. 압축기 루프(3250)에 대해 전술된 바와 같이, 블로워 루프(3280)는 프린팅 시스템(2000)의 기판 부유 테이블(2200)에 압축된 불활성 가스를 지속적으로 공급하도록 구성될 수 있다.
압축된 불활성 가스 재순환 시스템을 사용할 수 있는 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태는 다양한 압축 가스 공급원, 예컨대, 압축기, 블로워, 및 이들의 조합 중 하나 이상을 사용하는 다양한 루프를 가질 수 있다. 가스 인클로저 시스템(504)에 대한 도 15에서, 압축기 루프(3250)는 고-소모 매니폴드(3225) 뿐만 아니라 저-소모 매니폴드(3215)를 위해 불활성 가스를 공급하기 위해 사용될 수 있는 외부 가스 루프(3200)와 유체 연통될 수 있다. 가스 인클로저 시스템(504)에 대해 도 15에 도시된 것과 같이 본 발명에 따른 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태에 대해, 고-소모 매니폴드(3225)는 불활성 가스를 다양한 장치 및 기기, 예컨대, 이들에만 제한되지는 않지만, 기판 부유 테이블, 공압식 로봇, 에어 베어링, 에어 부싱, 및 압축식 가스 공구, 및 이들의 조합 중 하나 또는 그 이상에 공급하도록 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태에 대해, 저-소모 매니폴드(3215)는 불활성 가스를 다양한 장치 및 기기, 예컨대, 이들에만 제한되지는 않지만, 아이솔레이터, 및 공압식 액츄에이터, 및 이들의 조합 중 하나 또는 그 이상에 공급하도록 사용될 수 있다.
도 15의 가스 인클로저 시스템(504)의 다양한 실시 형태에 대해, 블로워 루프(3280)는 압축된 불활성 가스를 기판 부유 테이블(2200)의 다양한 실시 형태에 공급하도록 사용될 수 있으며, 외부 가스 루프(3200)와 유체 연통되는 압축기 루프(3250)는 압축된 불활성 가스를, 예를 들어, 이들에만 제한되지는 않지만, 공압식 로봇, 에어 베어링, 에어 부싱, 및 압축식 가스 공구, 및 이들의 조합 중 하나 또는 그 이상에 공급하도록 사용될 수 있다. 압축된 불활성 가스를 공급하는 것 외에도, 에어 베어링 기술을 이용하는 OLED 잉크젯 프린팅 시스템(2000)의 기판 부유 테이블(2200)은 밸브(3294)가 개방 위치에 있을 때 라인(3292)을 통해 가스 인클로저 조립체(1101)와 유체 연통되는 블로워 진공 시스템(3290)을 사용한다. 블로워 루프(3280)의 하우징(3282)은 기판 부유 테이블(2200)에 압축된 불활성 가스를 공급하는 공급원으로서 작용하는 제1 블로워(3284), 및 불활성 가스 환경에서 기판 부유 테이블(2200)에 대한 진공 공급원으로서 작용하는 제2 블로워(3290)를 유지할 수 있다. 기판 부유 테이블의 다양한 실시 형태에 대해, 압축된 불활성 가스 또는 진공의 공급원으로서 사용하기에 적합하게 블로워를 만들 수 있는 특성에 따르면, 예를 들어, 이들에만 제한되지는 않지만, 관리 비용을 저렴하게 하는 높은 안정성을 가지고, 가변 속도 제어를 가지며, 광범위한 흐름 부피를 가지고, 다양한 실시 형태는 약 100 m3/h 내지 약 2,500 m3/h 사이의 체적 유량을 제공할 수 있다. 블로워 루프(3280)의 다양한 실시 형태는 블로워 루프(3280)의 입구 단부에 있는 제1 분리 밸브(3283), 뿐만 아니라 블로워 루프(3280)의 출구 단부에 있는 제2 분리 밸브(3287) 및 체크 밸브(3285)를 추가로 가질 수 있다. 블로워 루프(3280)의 다양한 실시 형태는 조절식 밸브(3286)를 가질 수 있는데, 예컨대, 예를 들어, 이들에만 제한되지는 않지만, 게이트, 버터플라이(butterfly), 니들 또는 볼 밸브, 뿐만 아니라 블로워 루프(3280)로부터 기판 부유 테이블(2200)로의 불활성 가스를 미리 정해진 온도로 유지시키기 위한 열교환기(3288)일 수 있다.
도 15는, 도 14에 도시된 것과 같이, 도 15의 가스 인클로저 시스템(504) 및 도 14의 가스 인클로저 시스템(503)의 다양한 작동 형태에 사용하기 위해 청정 건조 공기(CDA) 및 불활성 가스 공급원(3201)을 통합 및 제어하는 외부 가스 루프(3200)를 도시한다. 도 14 및 도 15의 외부 가스 루프(3200)는 4개 이상의 기계식 밸브를 포함할 수 있다. 이러한 밸브는 제1 기계식 밸브(3202), 제2 기계식 밸브(3204), 제3 기계식 밸브(3206), 및 제4 기계식 밸브(3208)를 포함한다. 이러한 다양한 밸브는 불활성 가스, 예를 들어, 예컨대, 질소, 임의의 영족기체, 및 이들의 임의의 조합, 및 공기 공급원, 예컨대, 청정 건조 공기(CDA) 이 둘을 모두 조절할 수 있게 하는 다양한 흐름 라인(flow line) 위치에 위치된다. 하우스(house) 불활성 가스 공급원(3201)으로부터, 하우스 불활성 가스 라인(3210)이 연장된다. 하우스 불활성 가스 라인(3210)은 저-소모 매니폴드(3215)와 유체 연통되는 저-소모 매니폴드 라인(3212)과 같이 선형으로 계속 연장된다. 크로스-라인(cross-line) 제1 섹션(3214)이 하우스 불활성 가스 라인(3210), 저-소모 매니폴드 라인(3212), 및 크로스-라인 제1 섹션(3214)의 교차점(intersection)에 위치되는 제1 흐름 이음부(3216)로부터 연장된다. 크로스-라인 제1 섹션(3214)은 제2 흐름 이음부(3218)로 연장된다. 압축기 불활성 가스 라인(3220)이 압축기 루프(3250)의 어큐뮬레이터(3264)로부터 연장되고 제2 흐름 이음부(3218)에서 종료된다. CDA 라인(3222)이 CDA 공급원(3203)로부터 연장되고 고-소모 매니폴드(3225)와 유체 연통되는 고-소모 매니폴드 라인(3224)과 같이 계속 연장된다. 제3 흐름 이음부(3226)가 크로스-라인 제2 섹션(3228), 청정 건조 공기 라인(3222), 및 고-소모 매니폴드 라인(3224)의 교차점에 위치된다. 크로스-라인 제2 섹션(3228)이 제2 흐름 이음부(3218)로부터 제3 흐름 이음부(3226)로 연장된다. 고소모성인 다양한 구성요소가 고소모 매니폴드(3225)에 의해 관리 동안에 CDA가 공급될 수 있다. 밸브(3204, 3208, 3230)를 사용하여 압축기의 분리는 산소 및 수증기와 같은 반응종이 압축기 및 어큐뮬레이터 내에서 불활성 가스를 오염시키는 것을 방지할 수 있다.
가스 인클로저 조립체의 다양한 실시 형태의 불활성 가스의 연속적인 순환 및 여과는 가스 인클로저 조립체 시스템의 여러 실시 형태들 내에 실질적으로 저-입자 환경을 유지하기 위해 제공될 수 있는 입자 제어 시스템의 일부이다. 가스 순환 및 여과 시스템의 다양한 실시 형태는 문헌 [International Standards Organization Standard (ISO) 14644-1 :1999, "Cleanrooms and associated controlled environments-Part 1 : Classification of air cleanliness," as specified by Class 1 through Class 5]의 기준에 부합되는 에어본 미립자에 대한 저입자 환경을 제공하도록 설계될 수 있다. 추가로, 입자 제어 시스템의 다양한 구성요소는 기판이 인접한 저-입자 영역을 유지하기 위하여 가스 순환 및 여과 시스템 내로 미립자 물질을 배출할 수 있다. 에어본 미립자 물질의 측정은 예를 들어, 휴대용 입자 카운팅 장치를 사용하여 시스템 검증을 위해 프린팅 공정 이전에 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태에 대해 수행될 수 있다. 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태에서, 에어본 미립자 물질의 측정은 기판이 프린팅되는 동안 품질 체크로서 수행될 수 있다. 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태의 경우, 에어본 미립자 물질의 측정은 기판이 프린팅되기 전에 그리고 추가로 기판이 프린팅되는 동안에 시스템 검증을 위해 수행될 수 있다.
가스 순환 및 여과 시스템의 다양한 실시 형태가 도 16 내지 도 18에 도시된다. 본 발명의 가스 순환 및 여과 시스템의 다양한 실시 형태에 따라서, 배관은 벽 프레임과 천장 프레임 부재의 결합에 의해 형성된 내부 부분에 설치될 수 있다. 가스 인클로저 조립체의 다양한 실시 형태의 경우, 배관은 제조 공정 중에 설치될 수 있다. 본 발명의 다양한 실시 형태에 따라서, 배관은 복수의 프레임 부재로 구성되는 가스 인클로저 프레임 조립체 내에 설치될 수 있다. 다양한 실시 형태에서, 배관은 가스 인클로저 프레임 조립체를 형성하기 위하여 결합되기 전에 복수의 프레임 부재 상에 설치될 수 있다. 가스 인클로저 시스템의 여러 실시 형태들을 위한 배관은 하나 또는 그 이상의 덕트 입구로부터 배관 내로 유입되는 실질적으로 모든 가스가 가스 인클로저 시스템의 내부에 있는 미립자 물질을 제거하기 위해 가스 순환 및 여과 루프의 여러 실시 형태들을 통해 이동하도록 구성될 수 있다. 그 외에도, 가스 인클로저 시스템의 여러 실시 형태들의 배관은 가스 인클로저 조립체의 내부에 있는 가스 순환 및 여과 루프로부터 가스 인클로저 조립체의 외부에 있는 가스 정화 루프의 입구 및 출구를 분리하도록 구성될 수도 있다. 본 발명에 따른 배관의 다양한 실시 형태는 예를 들어, 약 80mil의 두께를 갖는 알루미늄 시트와 같은 금속 시트로부터 제조될 수 있다.
도 16은 가스 인클로저 조립체(100)의 배관 조립체(1501) 및 팬 필터 유닛 조립체(1502)를 포함할 수 있는 순환 및 여과 시스템(1500)의 우측 전방 가상 투시도이다. 인클로저 배관 조립체(1501)는 전방 벽 패널 배관 조립체(1510)를 가질 수 있다. 도시된 것과 같이, 전방 벽 패널 배관 조립체(1510)는 전방 벽 패널 입구 덕트(1512), 제1 전방 벽 패널 라이저(1514) 및 제2 전방 벽 패널 라이저(1516)를 가질 수 있으며, 이 둘은 전방 벽 패널 입구 덕트(1512)와 유체 연통된다. 제1 전방 벽 패널 라이저(1514)는 팬 필터 유닛 커버(103)의 천장 덕트(1505)와 밀봉 가능하게 결합된 출구(1515)를 가진 상태로 도시된다. 이와 비슷한 방식으로, 제2 전방 벽 패널 라이저(1516)가 팬 필터 유닛 커버(103)의 천장 덕트(1507)와 밀봉 가능하게 결합된 출구(1517)를 가진 상태로 도시된다. 이런 점에서 볼 때, 가스 인클로저 조립체와 함께, 전방 벽 패널 입구 덕트(1512)를 사용하여 바닥으로부터 각각의 전방 벽 패널 라이저(1514 및 1516)을 통해 불활성 가스를 순환시키고 출구(1505 및 1507)를 통해 공기를 전달하고 이 공기가, 예를 들어, 팬 필터 유닛(1552)에 의해 여과될 수 있도록 하기 위해 전방 벽 패널 배관 조립체(1510)가 제공된다. 근위 팬 필터 유닛(1552)은 온도 조절 시스템의 일부분으로서 가스 인클로저 조립체(100)를 통해 순환하는 불활성 가스를 원하는 온도에 유지할 수 있는 열교환기(1562)이다.
우측 벽 패널 배관 조립체(1530)는 우측 벽 패널 제1 라이저(1534) 및 우측 벽 패널 제2 라이저(1536)을 통해 우측 벽 패널 상부 덕트(1538)와 유체 연통하는 우측 벽 패널 입구 덕트(1532)를 가질 수 있다. 우측 벽 패널 상부 덕트(1538)는 제1 덕트 입구 단부(1535) 및 제2 덕트 출구 단부(1537)를 가질 수 있으며, 제2 덕트 출구 단부(1537)는 후방 벽 배관 조립체(1540)의 후방 벽 패널 상부 덕트(1536)와 유체 연통된다. 좌측 벽 패널 배관 조립체(1520)는 도 16에 도시된 좌측 벽 패널 제1 라이저(1524) 및 좌측 벽 패널 제2 라이저(1526)를 통해 제1 좌측 벽 패널 라이서(1524)를 통해 좌측 벽 패널 상부 덕트(도시되지 않음)와 유체 연통하는 좌측 벽 패널 입구 덕트(1522)의 우측 벽 패널 조립체(1530)에 대해 기재된 것과 동일한 구성요소를 가질 수 있다. 후방 벽 패널 배관 조립체(1540)는 좌측 벽 패널 조립체(1520) 및 우측 벽 패널 조립체(1530)과 유체 연통되는 후방 벽 패널 입구 덕트(1542)를 가질 수 있다. 그 외에도, 후방 벽 패널 배관 조립체(1540)는 후방 벽 패널 제1 입구(1541) 및 후방 벽 패널 제2 입구(1543)를 가질 수 있는 후방 벽 패널 바닥 덕트(1544)를 가질 수 있다. 후방 벽 패널 바닥 덕트(1544)는 제1 벌크헤드(1547) 및 제2 벌크헤드(1549)를 통해 후방 벽 패널 상부 덕트(1536)와 유체 연통될 수 있고, 상기 벌크헤드 구조물은 가스 인클로저 조립체(100)의 외부로부터 내부로 서비스를 제공하기 위해 사용될 수 있다. 본 발명에 따라서, 서비스 번들은 비-제한적인 예시로서 광학 케이블, 전기 케이블, 와이어 및 튜브 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제조 설비는 예를 들어, 제한되지 않은 프린팅 시스템을 작동시키기 위해 필요한 광학, 전기, 기계 및 유체 연결부를 제공하기 위하여 다양한 시스템 및 조립체로부터 작동가능하게 연결될 수 있는 상당 길이의 다양한 서비스 번들을 필요로 할 수 있다.
덕트 개구(1533)는 벌크헤드(1549)를 통하여 후방 벽 패널 상부 덕트(1546)를 통과할 수 있는 후방 벽 패널 상부 덕트(1546)로부터 하나 이상의 서비스 번들을 이동시키기 위해 제공된다. 벌크헤드(1547, 1549)는 전술된 바와 같이 제거가능한 인셋 패널을 사용하여 외부에 대해 밀폐방식으로 밀봉될 수 있다. 후방 벽 패널 상부 덕트는 예를 들어, 벤트(545)를 통하여 팬 필터 유닛(1554)에 의해 유체 연통되며, 이의 코너가 도 16에 도시된다. 이에 관하여, 좌측 벽 패널 배관 조립체(1520), 우측 벽 패널 배관 조립체(1530), 및 후방 벽 패널 배관 조립체(1540)는 다양한 라이서, 덕트, 벌크헤드 통로 등을 통하여 벤트(1545)와 유체 연통하는 후방 패널 하부 덕트(1544)뿐만 아니라 벽 패널 입구 덕트(1522, 1532, 1542)로부터 가스 인클로저 조립체 내에서의 불활성 가스를 이용하는 하부로부터 가스 인클로저 조립체 내의 불활성 가스를 순환시키기 위해 제공된다. 따라서, 공기는 예를 들어, 순환 및 여과 시스템(1500)의 팬 필터 유닛 조립체(1502)의 팬 필터 유닛(1554)에 의해 여과될 수 있다. 근위 팬 필터 유닛(1554)은 온도 조절 시스템의 일부분으로서 가스 인클로저 조립체(100)를 통해 순환하는 불활성 가스를 원하는 온도에 유지할 수 있는 열교환기(1564)이다. 하기에서 더욱 상세히 설명된 바와 같이, 순환 및 여과 시스템(1500)의 팬 필터 유닛(1552, 1554)을 포함하는 팬 필터 유닛 조립체(1502)와 같이 팬 필터 유닛 조립체에 대한 팬 필터의 개수, 크기 및 형태는 처리 중에 프린팅 시스템 내의 기판의 물리적 위치에 따라 선택될 수 있다. 기판의 물리적 이동에 대해 선택된 팬 필터 유닛 조립체에 대한 팬 필터 유닛의 개수, 크기 및 형상은 기판 제조 공정 중에 기판에 인접한 저-입자 영역을 제공할 수 있는 저-입자 가스 인클로저 시스템의 요소일 수 있다.
도 17에서, 인클로저 배관 조립체(1501)의 상부 가상 투시도가 도시된다. 좌측 벽 패널 배관 조립체(1520) 및 우측 벽 패널 배관 조립체(1530)의 대칭 성질을 볼 수 있다. 우측 벽 패널 배관 조립체(1530)에 대해, 우측 벽 패널 입구 덕트(1532)는 우측 벽 패널 제1 라이저(1534) 및 우측 벽 패널 제2 라이저(1536)을 통해 우측 벽 패널 상부 덕트(1538)와 유체 연통된다. 우측 벽 패널 상부 덕트(1538)는 제1 덕트 입구 단부(1535) 및 제2 덕트 출구 단부(1537)를 가질 수 있으며, 제2 덕트 출구 단부(1537)는 후방 벽 배관 조립체(1540)의 후방 벽 패널 상부 덕트(1536)와 유체 연통된다. 이와 비슷하게, 좌측 벽 패널 배관 조립체(1520)는 좌측 벽 패널 제1 라이저(1524) 및 좌측 벽 패널 제2 라이저(1526)를 통해 좌측 벽 패널 상부 덕트(1528)와 유체 연통되는 좌측 벽 패널 입구 덕트(1522)를 가질 수 있다. 좌측 벽 패널 상부 덕트(1528)는 제1 덕트 입구 단부(1525) 및 제2 덕트 출구 단부(1527)를 가질 수 있으며, 제2 덕트 출구 단부(1527)는 후방 벽 배관 조립체(1540)의 후방 벽 패널 상부 덕트(1546)와 유체 연통된다. 그 외에도, 후방 벽 패널 배관 조립체는 좌측 벽 패널 조립체(1520) 및 우측 벽 패널 조립체(1530)과 유체 연통되는 후방 벽 패널 입구 덕트(1542)를 가질 수 있다. 그 외에도, 후방 벽 패널 배관 조립체(1540)는 후방 벽 패널 제1 입구(1541) 및 후방 벽 패널 제2 입구(1543)를 가질 수 있는 후방 벽 패널 바닥 덕트(1544)를 가질 수 있다. 후방 벽 패널 바닥 덕트(1544)는 제1 벌크헤드(1547) 및 제2 벌크헤드(1549)를 통해 후방 벽 패널 상부 덕트(1536)와 유체 연통될 수 있다. 도 12 및 도 13에 도시된 것과 같이, 배관 조립체(1501)는 전방 벽 패널 배관 조립체(1510)로부터 불활성 가스의 효율적인 순환을 제공할 수 있으며, 각각 전방 벽 패널 출구(1515 및 1517)를 통해, 불활성 가스를 전방 벽 패널 입구 덕트(1512)로부터 천장 패널 덕트(1505 및 1507)로 순환시킬 뿐만 아니라 좌측 벽 패널 조립체(1520), 우측 벽 패널 조립체(1530) 및 후방 벽 패널 배관 조립체(1540)로부터 순환시키며, 공기를 각각 입구 덕트(1522, 1532, 및 1542)로부터 벤트(1545)로 순환시킨다. 불활성 가스가 천장 패널 덕트(1505 및 1507) 및 벤트(1545)를 통해 인클로저(100)의 팬 필터 유닛 커버(103) 밑에 있는 인클로저 영역 안에 배출되고 나면, 이렇게 배출된 불활성 가스는 팬 필터 유닛(752 및 754)을 통해 여과될 수 있다. 그 외에도, 순환된 불활성 가스는 온도 조절 시스템의 일부분으로서 열교환기(1562 및 1564)에 의해 원하는 온도에 유지될 수 있다.
도 18은 인클로저 배관 조립체(1501)의 바닥 가상 도면이다. 입구 배관 조립체(1509)는 전방 벽 패널 입구 덕트(1512), 좌측 벽 패널 입구 덕트(1522), 우측 벽 패널 입구 덕트(1532), 및 후방 벽 패널 입구 덕트(1542)를 포함하며, 이들은 서로 유체 연통된다. 전술된 바와 같이, 덕트 I는 외부 가스 정화 시스템에 대해 불활성 가스의 출구를 제공하고, 반면 덕트 II는 가스 인클로저 조립체(100)의 내부에 있는 순환 및 여과 루프에 정화된 불활성 가스의 회수를 제공한다.
입구 배관 조립체(1509) 내에 포함된 각각의 입구 덕트에 대해, 각각의 덕트 바닥에 걸쳐 균일하게 분포된 개구가 제공되며, 이 개구 세트는, 전방 벽 패널 입구 덕트(1512)의 개구(1504), 좌측 벽 패널 입구 덕트(1522)의 개구(1521), 우측 벽 패널 입구 덕트(1532)의 개구(1531), 및 우측 벽 패널 입구 덕트(1542)의 개구(1541)와 같이, 본 발명을 위해 특별히 강조된다. 이러한 개구들은, 각각의 입구 덕트의 바닥에 걸쳐 명확하게 도시된 것과 같이, 연속적인 순환 및 여과를 위해 인클로저(100) 내에 불활성 가스를 효율적으로 흡수하도록(uptake) 제공된다. 가스 인클로저 조립체의 불활성 가스의 연속적인 순환 및 여과의 다양한 실시 형태는 가스 인클로저 조립체 시스템의 여러 실시 형태들 내에 실질적으로 입자-없는 환경을 유지하기 위해 제공된다. 가스 순환 및 여과 시스템의 다양한 실시 형태는 문헌 [International Standards Organization Standard (ISO) 14644-1 :1999, "Cleanrooms and associated controlled environments-Part 1 : Classification of air cleanliness," as specified by Class 1 through Class 5]의 기준에 부합되는 에어본 미립자에 대한 저입자 환경을 제공하도록 설계될 수 있다. 추가로, 서로 번들링되는 케이블, 와이어, 및 튜브 등을 포함할 수 있는 서비스 번들이 미립자 물질의 공급원으로서 기능을 할 수 있다. 따라서, 배관을 통해 공급되는 서비스 번들은 순환 및 여과 시스템을 통한 미립자 물질의 배출 및 배관 내의 입자의 식별된 공급원을 포함한다.
가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태는 약 0.1 μm 또는 약 10 μm 초과의 입자에 대한 기판-상 입자 기준을 위해 제공되는 실질적으로 저-입자 환경을 유지할 수 있는 입자 제어 시스템을 가질 수 있다. 기판-상 입자 기준의 다양한 실시 형태는 분당 기판의 제곱 미터당 평균 기판-상 입자 분포로부터 각각의 목표 입자 크기 범위에 대해 분당 기판에 대해 평균 기판-상 입자 분포로 쉽사리 변환될 수 있다. 본 명세서에서 전술된 바와 같이, 이러한 변환은 예를 들어, 기판 세대에 대한 대응 영역 및 특정 세대-크기의 기판의 기판들 사이의 알려진 상관관계를 통하여 쉽사리 수행될 수 있다. 추가로, 분당 기판의 제곱 미터당 평균 기판-상 입자 분포는 임의의 단위 시간 변환 표현으로 쉽사리 변환될 수 있다. 예를 들어, 표준 시간 단위들 간의 변환에 추가로, 예를 들어 구체적으로 처리와 관련된 초, 분, 및 일과 같은 시간 단위가 사용될 수 있다. 예를 들어, 전술된 바와 같이 프린트 사이클이 시간 단위와 연계될 수 있다.
본 발명의 저-입자 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태는 10 μm 크기 이상의 입자의 경우 분당 기판의 제곱 미터 당 약 100개 이하의 입자의 기판-상 증착 속도 기준에 부합하는 평균 기판-상 입자 분포에 대해 제공되는 저-입자 환경을 유지할 수 있다. 본 발명의 저-입자 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태는 5 μm 크기 이상의 입자의 경우 분당 기판의 제곱 미터 당 약 100개 이하의 입자의 기판-상 증착 속도 기준에 부합하는 평균 기판-상 입자 분포에 대해 제공되는 저-입자 환경을 유지할 수 있다. 본 발명의 저-입자 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태는 2 μm 크기 이상의 입자의 경우 분당 기판의 제곱 미터 당 약 100개 이하의 입자의 기판-상 증착 속도 기준에 부합하는 평균 기판-상 입자 분포에 대해 제공되는 저-입자 환경을 유지할 수 있다. 본 발명의 저-입자 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태는 1 μm 크기 이상의 입자의 경우 분당 기판의 제곱 미터 당 약 100개 이하의 입자의 기판-상 증착 속도 기준에 부합하는 평균 기판-상 입자 분포에 대해 제공되는 저-입자 환경을 유지할 수 있다. 본 발명의 저-입자 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태는 0.5 μm 크기 이상의 입자의 경우 분당 기판의 제곱 미터 당 약 1000개 이하의 입자의 기판-상 증착 속도 기준에 부합하는 평균 기판-상 입자 분포에 대해 제공되는 저-입자 환경을 유지할 수 있다. 본 발명의 저-입자 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태는 0.3 μm 크기 이상의 입자의 경우 분당 기판의 제곱 미터 당 약 1000개 이하의 입자의 기판-상 증착 속도 기준에 부합하는 평균 기판-상 입자 분포에 대해 제공되는 저-입자 환경을 유지할 수 있다. 본 발명의 저-입자 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태는 0.1 μm 크기 이상의 입자의 경우 분당 기판의 제곱 미터 당 약 1000개 이하의 입자의 기판-상 증착 속도 기준에 부합하는 평균 기판-상 입자 분포에 대해 제공되는 저-입자 환경을 유지할 수 있다.
제조 설비는 예를 들어, 프린팅 시스템을 작동시키기 위해 필요한 광학, 전기, 기계 및 유체 연결부를 제공하기 위하여 다양한 시스템 및 조립체로부터 작동가능하게 연결될 수 있는 상당 길이의 다양한 서비스 번들을 필요로 할 수 있다. 본 발명에 따라서, 서비스 번들은 비-제한적인 예시로서 광학 케이블, 전기 케이블, 와이어 및 튜브 등을 포함할 수 있다. 본 발명에 따르는 서비스 번들의 다양한 실시 형태는 서비스 번들 내에서 다양한 케이블, 와이어, 및 튜브, 및 등을 번들로 형성함으로써 상당한 개수의 공극 공간으로 인해 상당한 총 데드 볼륨을 가질 수 있다. 서비스 번들 내에서 상당 개수의 공극 공간으로부터 야기되는 총 데드 볼륨은 이 내에서 차단된 상당 부피의 반응 가스 종의 보유를 야기할 수 있다. 이러한 상당한 반응 대기 가스의 공급원은 예를 들어, 관리 이후에 가스 인클로저 조립체의 회수 시간을 상당히 증가시킬 수 있다.
따라서, 입자 제어 시스템의 구성요소를 제공하는 것에 추가로 배관을 통하여 서비스 번들을 공급하는 것은 반응종에 대해 가스 인클로저 조립체의 회수 시간을 감소시킬 수 있고, 이에 따라 가스 인클로저 조립체는 공기-민감성 공정을 수행하기 위한 기준 내로 더욱 신속히 되돌아간다. OLED 장치를 프린팅하는데 유용한 본 발명의 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태의 경우, 유기 용매 증기뿐만 아니라 수증기 및 산소와 같은 다양한 반응 대기 가스를 포함한 다양한 반응종 각각은 100 ppm 이하, 예를 들어, 10 ppm 이하, 1.0 ppm 이하. 또는 0.1 ppm 이하로 유지될 수 있다.
배관을 통해 공급된 케이블이 다양한 광학 케이블, 전기 케이블, 와이어, 및 유체 튜브 등의 번들링의 결과로서 형성되는 서비스 번들 내의 공극 공간에 의해 형성된 데드 볼륨으로부터 상기 차단된 반응성 대개 가스를 퍼지하는 데 걸리는 시간을 어떻게 감소시킬 수 있는 지를 이해하기 위하여, 도 19a, 19b 및 20를 참조한다. 도 19a는 서비스 번들 I의 확대도를 도시하는데, 상기 서비스 번들은 튜브, 가령, 다양한 잉크, 용매 등을 프린팅 시스템, 가령, 도 13a의 프린팅 시스템(1050)으로 전달하기 위한 튜브 A를 포함할 수 있는 번들일 수 있다. 도 19a의 서비스 번들 I은 전기 와이어, 가령, 전선 B 또는 케이블, 가령, 동축 또는 광학 케이블 C을 추가로 포함할 수 있다. 서비스 번들 내에 포함된 이러한 튜브, 와이어 및 케이블은 OLED 프린팅 시스템을 포함하는 다양한 장치 및 기기에 연결되어야 하는 외부로부터 내부로 유도될 수 있다. 도 19a의 빗금친 영역에서 볼 수 있듯이, 서비스 번들 내의 공극 공간은 명확한 사공간(D)를 생성할 수 있다. 도 19b의 개략적인 투시도에서, 서비스 번들 I이 배관 II을 통하여 공급될 때 불활성 가스 III는 번들을 지나 연속적으로 스윕(sweep)될 수 있다. 도 20의 확대 단면도는 번들 튜브, 와이어 및 케이블을 지나 연속적으로 스위핑되는 불활성 가스가 얼마나 효율적으로 이러한 서비스 번들 내에 형성된 데드 볼륨으로부터 상기 차단된 반응종의 제거 속도를 증가시킬 수 있는 지를 도시한다. 반응종(A)에 의해 점유된 수집 영역(collective area)에 의해 도 20에서 표시된 데드 볼륨으로부터 반응종(A)의 확산 속도는 불활성 가스 종(B)에 의해 점유된 수집 영역에 의해 도 20에 표시된 데드 볼륨의 외부에 있는 반응종의 농도에 반비례한다. 이는 즉, 반응종의 농도가 데드 볼륨의 바로 외부에 있는 볼륨에서 높은 경우, 확산 속도는 감소된다는 의미이다. 이러한 영역 내의 반응종 농도가 불활성 가스의 흐름에 의해 데드 볼륨 공간 바로 외부에 있는 볼륨으로부터 지속적으로 감소되면, 단체 작용(mass action)에 의해, 반응종이 데드 볼륨으로부터 확산되는 속도는 증가된다. 그 외에도, 똑같은 원리에 의해, 불활성 가스는 차단된 반응종이 이러한 공간로부터 효율적으로 제거될 때 데드 볼륨 내로 확산될 수 있다.
도 21a는 가스 인클로저 조립체(101)의 여러 실시예들의 후방 코너의 투시도로서, 리턴 덕트(1605)이 가스 인클로저 조립체(101)의 내부 안으로의 가상도면이다. 가스 인클로저 조립체(101)의 여러 실시예들에 대해, 후방 벽 패널(1640)은 예를 들어, 전기 벌크헤드에 접근을 제공하도록 구성된 인셋 패널(1610)을 가질 수 있다. 서비스 번들은 벌크헤드를 통해 케이블 라우팅 배관, 가령, 우측 벽 패널(1630)에 도시된 배관(1632) 내로 공급될 수 있는데, 제1 서비스 번들 덕트 입구(636) 내에 라우팅된 서비스 번들을 보여주도록 제거가능한 인셋 패널이 제거되었다. 그로부터, 서비스 번들은 가스 인클로저 조립체(101)의 내부 안으로 공급될 수 있으며, 가스 인클로저 조립체(101)의 내부 안에 있는 리턴 덕트(1605)를 통해 가상 도면으로 도시된다. 서비스 번들 라우팅을 위한 가스 인클로저 조립체의 다양한 실시 형태는 여전히 또 다른 번들을 위해, 제1 서비스 번들 덕트 입구(1634) 및 제2 서비스 번들 덕트 입구(1636)를 도시하는 도 21a에 도시되는 하나 초과의 서비스 번들 입구를 가질 수 있다.
도 21b는 케이블, 와이어, 및 튜브 번들에 대한 제1 서비스 번들 덕트 입구(1634)의 확대도이다. 제1 서비스 번들 덕트 입구(1634)는 슬라이딩 커버(1633)가 있는 씰을 형성하도록 구성된 개구(1631)를 가질 수 있다. 여러 실시예들에서, 개구(1631)는 가요성 밀봉 모듈, 예컨대, 케이블 입구 씰에 대한 Roxtec Company에 의해 제공된 모듈을 사용할 수 있으며, 다양한 직경의 케이블, 와이어, 및 튜브 등을 서비스 번들 내에 수용할 수 있다. 대안으로, 개구(1631)의 상측 부분(1637) 및 슬라이딩 커버(1633)의 상부(1635)는 각각의 표면 위에 배열된 일치 재료를 가질 수 있으며 상기 일치 재료는 입구, 가령, 제1 서비스 번들 덕트 입구(1634)를 통해 공급된 번들 내에서 다양한 크기의 직경의 케이블, 와이어, 및 튜브 등의 주위에 씰을 형성할 수 있다.
도 22 및 도 23에 도시된 것과 같이, 하나 또는 그 이상의 팬 필터 유닛은 가스 인클로저 조립체의 내부를 통해 실질적으로 가스의 층류를 제공하도록 구성될 수 있다. 본 발명의 가스 인클로저 조립체의 순환 및 여과 시스템의 여러 실시예들에 따르면, 하나 또는 그 이상의 팬 유닛은 가스 인클로저 조립체의 제1 내측 표면에 인접하게 배열되고 맞은편에 있는 가스 인클로저 조립체의 제2 내측 표면에 인접하게 배열된다. 예를 들어, 가스 인클로저 조립체는 내부 천장 및 바닥 내부 주변을 포함할 수 있으며 하나 또는 그 이상의 팬 유닛이 내부 천장에 인접하게 배열될 수 있고, 하나 또는 그 이상의 배관 입구는 도 16-18에 도시된 것과 같이, 배관 시스템의 일부분인 바닥 내부 주변에 인접하게 배열된 복수의 입구 개구를 포함할 수 있다.
도 22는 본 발명의 여러 실시예들에 따르는 가스 인클로저 시스템(505)의 길이를 따라 절단한 횡단면도이다. 도 22의 가스 인클로저 시스템(505)은 OLED 잉크젯 프린팅 시스템(2001)을 수용할 수 있는 가스 인클로저 조립체(1100), 뿐만 아니라 순환 및 정화 시스템(1500), 가스 정화 시스템(도 12 및 도 13 참조), 및 온도 조절 시스템(3140)을 포함할 수 있다. 가스 순환 및 여과 시스템(1500)은 배관 조립체(1501) 및 팬 필터 유닛 조립체(1502)를 포함할 수 있다. 온도 조절 시스템(3140)은 칠러 출구 라인을 포함할 수 있으며, 상기 유체 칠러는 칠러 입구 라인(3143) 및 칠러 출구 라인(3141)과 유체 연통된다. 냉각된 유체는 칠러(3142)로부터 배출되어, 칠러 출구 라인(3141)을 통해 흘러서, 열교환기로 전달될 수 있는데, 상기 열교환기는 가스 인클로저 시스템의 여러 실시예들에 대해, 도 22에 도시된 것과 같이, 복수의 팬 필터 유닛 각각에 근접하게 위치될 수 있다. 유체는 원하는 온도에 일정하게 유지될 수 있도록 팬 필터 유닛에 근접한 열교환기로부터 칠러 입구 라인(3143)을 통해 칠러(3142)로 회수될 수 있다. 앞에서 언급한 것과 같이, 칠러 출구 라인(3141) 및 칠러 입구 라인(3143)은 복수의 열교환기, 가령, 제1 열교환기(1562), 제2 열교환기(1564), 및 제3 열교환기(1566)와 유체 연통된다. 도 22에 도시된 것과 아 가스 인클로저 시스템(505)의 여러 실시예들에 따르면, 제1 열교환기(1562), 제2 열교환기(1564), 및 제3 열교환기(1566)는 각각 여과 시스템(1500)의 제1 팬 필터 유닛(1552), 제2 팬 필터 유닛(1554), 및 제3 팬 필터 유닛(1502)와 열 연통(thermal communication)된다.
도 22에서, 다수의 화살표가 가스 인클로저 조립체(1100) 내의 저-입자 여과된 공기를 제공하는 순환 및 여과 시스템(1500) 내의 공기의 흐름을 도시한다. 도 22에서, 배관 조립체(1501)는 도 22의 간략화된 도면에 도시된 바와 같이 제1 배관 덕트(1573) 및 제2 배관 덕트(1573)를 포함할 수 있다. 제1 배관 덕트(1573)는 제1 배관 입구(1571)를 통해 가스를 수용할 수 있으며 이 가스는 제1 배관 출구(1575)를 통해 배출될 수 있다. 이와 비슷하게, 제2 배관 덕트(1574)는 제2 배관 입구(1572)를 통해 가스를 수용할 수 있으며 이 가스는 제2 배관 출구(1576)를 통해 배출될 수 있다. 그 외에도, 도 22에 도시된 것과 같이, 배관 조립체(1501)는 가스 정재 입구 라인(3133) 및 가스 정제 출구 라인(3131)을 통해 가스 정화 시스템(3130)과 유체 연통되는 공간(1580)을 효율적으로 형성함으로써, 팬 필터 유닛 조립체(1502)를 통해 내부적으로 재순환되는 불활성 가스를 분리한다. 이러한 순환 시스템, 가령, 도 16-18에 대해 기술한 것과 같이 배관 시스템의 여러 실시예들은 실질적으로 층류를 제공하고, 난류를 최소화시키며, 인클로저의 내부 안의 가스 대기의 입자 물질의 순환, 턴오버 및 여과를 촉진시키고, 가스 인클로저 조립체에 대해 외부에 있는 가스 정화 시스템을 통해 순환되도록 제공된다.
도 23는 본 발명의 여러 실시예들에 따르는 가스 인클로저 시스템(505)의 길이를 따라 절단한 횡단면도이다. 도 22의 가스 인클로저 시스템(505)와 같이 도 23의 가스 인클로저 시스템(506)은 OLED 잉크젯 프린팅 시스템(2001)을 수용할 수 있는 가스 인클로저 조립체(1100), 뿐만 아니라 순환 및 정화 시스템(1500), 가스 정화 시스템(3130)(도 15), 및 온도 조절 시스템(3140)을 포함할 수 있다. 순환 및 여과 시스템(1500)은 배관 조립체(1501) 및 팬 필터 유닛 조립체(1502)를 포함할 수 있다. 가스 인클로저 시스템(506)의 다양한 실시 형태에 대해, 온도 조절 시스템(3140)은 칠러(3142)를 포함할 수 있으며, 상기 유체 칠러는 칠러 출구 라인(3141) 및 칠러 입구 라인(3143)과 유체 연통하고 이는 도 23에 도시된 바와 같이 제1 열 교환기(1562) 및 제2 열 교환기(1564)와 같은 복수의 열 교환기와 유체 연통할 수 있다.
도 22에 도시된 것과 같이 가스 인클로저 시스템(506)의 여러 실시예들에 따르면, 다양한 열교환기, 가령, 제1 열교환기(1562) 및 제2 열교환기(1564)는 배관 출구, 가령, 배관 시스템(1501)의 제1 배관 출구(1575) 및 제2 배관 출구(1576)에 근접하게 위치됨으로써 순환하는 불활성 가스와 열 소통될 수 있다. 이런 점에서 볼 때, 여과를 위해 배관 입구, 가령, 배관 입구, 가령, 배관 조립체(1501)의 제1 배관 입구(1571) 및 제2 배관 입구(1572)로부터 회수되는 불활성 가스는, 예를 들어, 도 23의 팬 필터 유닛 조립체(1502)의 각각의 제1 팬 필터 유닛(1552), 제2 팬 필터 유닛(1554), 및 제3 팬 필터 유닛(1556)을 통해 순환되기 전에 열 조절될 수 있다.
도 22 및 23에서 인클로저를 통한 불활성 가스의 순환 방향을 보여주는 화살표로부터 볼 수 있듯이, 팬 필터 유닛은 층류를 인클로저의 상부로부터 바닥을 향해 실질적으로 하부 방향으로 제공하도록 구성된다. 예를 들어, 미국, 노스 캐롤라이나주 워싱턴의 Flanders Corporation사, 혹은 노스 캐롤라이나주 샌포드에 위치한 Envirco Corporation사로부터 구매가능한 팬 필터 유닛이 본 발명의 가스 인클로저 조립체의 여러 실시예들에 통합되도록 사용할 수 있다. 팬 필터 유닛의 여러 실시예들은 각각의 유닛을 통과하는 불활성 가스의 약 350 분당 입방피트(CFM) 내지 약 700 CFM 사이에서 교환될(exchange) 수 있다. 도 22 및 23에 도시된 것과 같이, 팬 필터 유닛은 직렬 배열이 아니라 병렬 배열되며, 복수의 팬 필터 유닛을 포함하는 시스템 내에서 교환될 수 있는 불활성 가스의 양은 사용되는 유닛의 개수와 비례한다.
인클로저의 바닥 근처에서, 가스 흐름은 도 22 및 23에 개략적으로 도시된 제1 배관 입구(1571) 및 제2 배관 입구(1572)와 같이 복수의 배관 입구를 향해 유도된다(directed). 도 16-18에 대해 위에서 논의한 것과 같이, 배관 입구를 실질적으로 인클로저의 바닥에 위치시키면 가스 흐름이 팬 필터 유닛의 상부로부터 하부 방향으로 이동하게 하여, 인클로저 내의 가스 대기가 훌륭하게 턴오버되게 하며 인클로저와 연결되어 사용되는 가스 정제 시스템을 통해 전체 가스 대기가 용이하게 이동되고 완전하게 턴오버되게 한다. 여과 및 순환 시스템(1500)을 이용하여, 인클로저 내에서 가스 대기를 완전히 턴오버시키고 층류를 촉진시키며 배관을 통해 가스 대기를 순환시키고, 상기 배관 조립체(1501)는 가스 정제 루프(3130)를 통하여 순환을 위해 불활성 가스 흐름을 분리시킴으로써, 각각의 반응종, 가령, 물 및 산소, 뿐만 아니라 각각의 용매의 레벨은, 가스 인클로저 조립체의 여러 실시예들에서, 100 ppm 또는 그 이하, 예를 들어 1 ppm 또는 그 이하, 예를 들어, 0.1 ppm 또는 그 이하로 유지될 수 있다.
도 24는 도 11의 가스 인클로저 시스템(505)의 도식적 정면도일 수 있는 가스 인클로저 시스템(507)의 도식적 정면도이다. 도 24에서, 가스 인클로저 시스템(507) 내에 둘러싸인 것으로 도시되는 프린팅 시스템(2001)이 더욱 상세히 도시된다. 입자 제어 시스템을 갖는 본 발명의 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태는 기판 지지 장치에 의해 지지될 수 있는 도 24의 기판(2050)과 같은 기판에 인접한 저-입자 영역을 제공할 수 있다. 프린팅 시스템의 다양한 실시 형태에 대해 프린팅 시스템(2001)의 기판 지지 장치는 척 또는 부유 테이블일 수 있다. 전술된 바와 같이, 본 발명에 따른 가스 순환 및 여과 시스템의 다양한 실시 형태는 배관 조립체, 예컨대 도 24의 배관 조립체(1501)뿐만 아니라 팬 필터 유닛 조립체를 포함할 수 있고, 상기 팬 필터 유닛 조립체는 팬 필터 유닛 조립체(1502)와 같은 복수의 팬 필터 유닛을 가질 수 있고, 팬 필터 유닛(1552)은 도 24의 정면도에 도시된다. 화살표로 도시된 가스 흐름은 기판(2050)에 인접한 여과된 가스의 층류 흐름을 나타낸다. 재차 층류 환경은 문헌 [International Standards Organization Standard (ISO) 14644-1 :1999, as specified by Class 1 through Class 5]의 표준에 부합하는 에어본 미립자 수준을 유지할 수 있는 실질적으로 저입자 환경을 형성할 수 있고, 난류를 최소화시킬 수 있다.
본 명세서에 상세히 언급된 바와 같이, 본 발명의 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태의 경우, 효과적인 가스 순환 및 여과 시스템이 입자 제어 시스템의 일부일 수 있다. 그러나, 또한 본 발명의 다양한 입자 제어 시스템은 프린팅 공정 중에 기판에 인접한 입자 생성에 대해 보호된다. 가스 인클로저 시스템(507)의 가스 인클로저 조립체(1100)에 대해 도 24에 도시된 바와 같이, 기판(2050)은 입자를 생성할 수 있는 프린팅 시스템(2001)의 다양한 구성요소에 대해 인접할 수 있다. 예를 들어, X,Z 캐리지 조립체(2300)가 입자를 생성할 수 있는 선형 베어링 시스템과 같은 구성요소를 포함할 수 있다. 서비스 번들 하우징(2410)은 프린팅 시스템을 포함하는 가스 인클로저 시스템에 대해 다양한 장치 및 시스템으로부터 작동가능하게 연결된 입자-생성 서비스 번들을 포함할 수 있다. 서비스 번들의 다양한 실시 형태는 가스 인클로저 시스템의 내부 내에 배열된 다양한 조립체 및 시스템을 위해 광학, 전기, 기계, 및 유체 기능을 제공하기 위한 번들된 광학 케이블, 전기 케이블, 와이어, 튜브 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 가스 인클로저 시스템은 입자 제어 시스템을 제공하는 다양한 구성요소를 가질 수 있다. 입자 제어 시스템의 다양한 실시 형태는 수용되는 입자-생성 구성요소와 유체연통되는 가스 순환 및 여과 시스템을 포함할 수 있고, 이에 따라 이러한 입자-수용 구성요소는 가스 순환 및 여과 시스템으로 배출될 수 있다. 입자 제어 시스템의 다양한 실시 형태의 경우, 수용되는 입자-생성 구성요소는 사공간 내로 배출될 수 있으며, 이에 따라 이러한 미립자 물질이 가스 인클로저 시스템 내에서 재순환을 위해 형성되지 않는다. 본 발명의 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태는 다양한 구성요소가 본질적으로 저-입자 생성을 위한 입자 제어 시스템을 가질 수 있고, 이에 따라 입자가 프린팅 공정 중에 입자 상에 축적되는 것이 방지된다. 본 발명의 입자 제어 시스템의 다양한 구성요소는 입자-생성 구성요소의 배출 및 구속뿐만 아니라 기판에 인접한 저-입자 영역을 제공하기 위하여 고유하게 저-입자 생성되는 구성요소의 선택을 이용할 수 있다.
OLED 프린팅 시스템에 대해 사용된 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태에 따라서, 팬 필터 유닛의 개수는 처리 중에 프린팅 시스템 내의 기판의 물리적 위치에 따라 선택될 수 있다. 이와 같이, 팬 필터 유닛의 개수는 가스 인클로저 시스템를 통하여 기판의 이동에 따라 변화할 수 있다. 예를 들어, 도 25는 도 9에 도시된 것과 유사한 가스 인클로저 시스템인 가스 인클로저 시스템(508)의 길이를 따라 취해진 단면도이다.
가스 인클로저 시스템(508)은 가스 인클로저 조립체 베이스(1320) 위에서 지지되는 OLED 잉크젯 프린팅 시스템(2001)을 수용하는 가스 인클로저 조립체(1100)를 포함할 수 있다. OLED 프린팅 시스템의 기판 부유 테이블(2200)은 기판의 처리 동안 시스템(508)을 통해 기판이 이동될 수 있는 이동 영역을 형성한다. 이에 따라, 가스 인클로저 시스템(508)의 팬 필터 유닛 조립체(1502)는 처리 중에 잉크젯 프린팅 시스템(2001)을 통하여 기판의 물리적 이동에 대응하는 적절한 개수의 팬 필터 유닛(1551-1555)을 갖는다. 추가로, 도 25에 개략적으로 도시된 단면도는 가스 인클로저의 여러 실시예들의 윤곽형성을 도시하는데, OLED 프린팅 공정 동안에 필요한 불활성가스의 볼륨을 효율적으로 줄일 수 있으며, 이와 동시에, 예를 들어, 다양한 글로브포트에 설치된 글로브를 이용하여, 원격으로 처리하는 동안, 또는 관리 공정의 경우, 다양한 제거가능한 패널에 의해 직접적으로 처리되는 동안, 가스 인클로저 조립체(1100)의 내부에 대한 용이한 접근을 제공한다.
도 26은 본 발명의 프린팅 시스템의 다양한 실시 형태에 따른 프린팅 시스템(2002)을 도시한다. 프린팅 시스템(2002)은 도 10b의 프린팅 시스템(2000)에 대해 전술된 바와 같은 많은 특징을 가질 수 있다. 프린팅 시스템(2002)은 프린팅 시스템 베이스(2101)에 의해 지지될 수 있다. 제1 라이서(2120)와 제2 라이서(2122)는 프린팅 시스템 베이스(2101)에 직교하고 이 위에 장착될 수 있으며, 이 위에서 브리지(2130)가 장착될 수 있다. 잉크젯 프린팅 시스템(2002)의 다양한 실시 형태의 경우, 브리지(2130)는 서비스 번들 캐리어 런(2401)을 통하여 기판 지지 장치(2250)에 대해 X-축 방향으로 이동할 수 있는 하나 이상의 X,Z 캐리지 조립체(2300)를 지지할 수 있다. 하기에서 더욱 상세히 언급된 바와 같이, 프린팅 시스템(2002)의 다양한 실시 형태의 경우, X,Z 캐리지 조립체(2300)는 본질적으로 저-입자를 생성하는 선형 에어 베어링 모션 시스템을 이용할 수 있다. 본 발명의 프린팅 시스템의 다양한 실시 형태에 따라서, X-축 캐리지는 상부에 장착된 Z-축 이동 플레이트를 가질 수 있다. 도 26에서, X,Z 캐리지 조립체(2300)는 Z-축 이동 플레이트(2315)와 함께 도시된다. 프린팅 시스템(2002)의 다양한 실시 형태에서, 제2 X-축 캐리지 조립체가 또한 상부에 장착된 Z-축 이동 플레이트를 가질 수 있는 브리지(2130) 상에 장착될 수 있다. 이에 관하여, OLED 잉크젝 프린팅 시스템(2002)의 다양한 실시 형태에 대해 도 10b의 프린팅 시스템(2000)과 유사하게, 프린트헤드 조립체를 각각 포함한, 2개의 캐리지 조립체, 즉 도 26의 프린트헤드 조립체(2500) 및 제2 X,Z-축 캐리지 조립체(도시되지 않음) 상에 장착된 제2 프린트헤드 조립체가 있을 수 있다. 프린팅 시스템(2002)의 다양한 실시 형태에서, 도 26의 프린트헤드 조립체(2500)와 같은 제1 프린트헤드 조립체가 X,Z-축 캐리지 조립체 상에 장착될 수 있고, 기판(2050)을 특징부를 검사하기 위한 카메라 시스템이 제2 X,Z-캐리지 조립체(도시되지 않음) 상에 장착될 수 있다. 도 26의 프린팅 시스템(2002)의 다양한 실시 형태에서, 도 26의 프린트헤드 조립체(2500)와 같은 프린트헤드 조립체가 X,Z-축 캐리지 조립체 상에 장착될 수 있고, 기판(2050) 상에 프린팅된 캡슐화 층을 경화하기 위한 UV 램프 또는 열 공급원이 제2 X,Z-캐리지 조립체(도시되지 않음) 상에 장착될 수 있다.
프린팅 시스템(2002)의 다양한 실시 형태에 따라서, 기판 지지 장치(2250)는 도 10b의 프린팅 시스템(2000)의 부유 테이블과 유사한 부유 테이블일 수 있고, 기판은 X,Y 평면 내에 수용될 수 있고, 부유 테이블은 안정한 Z-축 플라이 높이를 고정하기 위해 사용될 수 있다. 프린팅 시스템(2002)의 다양한 실시 형태에서, 기판 지지 장치(2250)는 척일 수 있다. 프린팅 시스템(2002)의 다양한 실시 형태에서, 척은 기판을 장착하기 위한 상부 표면(2252)을 가질 수 있다. 프린팅 시스템(2002)의 다양한 실시 형태에서, 상부 표면(2252)은 상이한 기판 크기 및 타입들 간에 용이 교환을 가능하게 하도록 교체가능한 상부 플레이트를 지지할 수 있다. 프린팅 시스템(2002)의 다양한 실시 형태에서, 상부 플레이트는 상이한 크기와 타입의 다수의 기판을 수용할 수 있다. 기판 지지 장치로서 척을 이용할 수 있는 프린팅 시스템(2002)의 다양한 실시 형태에서, 기판은 당업계에 공지된 진공, 자기 또는 기계식 수단을 이용하여 프린팅 공정 중에 척 상에 확고히 보유될 수 있다. 정밀 XYZ 모션 시스템은 X,Z 캐리지 조립체(2300)뿐만 아니라 Y-축 모션 시스템(2355)을 포함할 수 있는 프린트헤드 조립체(2500)에 대해 기판 지지 장치(2250) 상에 장착된 기판의 배치를 위한 다양한 구성요소를 가질 수 있다. 기판 지지 장치(2250)는 예를 들어, 비제한적으로 기계식 베어링 또는 에어 베어링을 이용하는 선형 베어링 시스템을 이용하여 레일 시스템(2360) 상에서 이동할 수 있고 Y-축 모션 시스템(2355) 상에 장착될 수 있다. 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태의 경우, 에어 베어링 모션 시스템은 기판 지지 장치(2250) 상에 배치되는 기판에 대한 Y-축 방향으로 무마찰 이송을 돕는다. Y-축 모션 시스템(2355)은 또한 선형 기계식 베어링 모션 시스템 또는 선형 에어 베어링 모션 시스템에 의해 제공된 듀얼 레일 모션을 선택적으로 이용할 수 있다. 본 발명에 따라서, 다른 정밀 XYZ 모션 시스템이 3-축 갠트리 시스템의 다양한 실시 형태에 의해 사용될 수 있다. 예를 들어, 3-축 갠트리 시스템의 다양한 실시 형태는 정밀 X,Z 축 이동을 위해 갠트리 브리지 상에 장착된 X,Z 캐리지 조립체를 가질 수 있다.
가스 인클로저 시스템 내에서 저-입자 환경을 유지하기 위하여 가스 순환 및 여과 시스템에 추가로, 프린팅 시스템의 다양한 실시 형태, 예컨대 도 10b의 프린팅 시스템 및 도 26의 프린팅 시스템(2002)은 프린팅 공정 중에 기판에 인접한 입자 생성에 대해 보호되는 가스 인클로저 시스템 내로 통합된 추가 구성요소를 가질 수 있다. 예를 들어, 도 26의 프린팅 시스템(2002) 및 도 10b의 프린팅 시스템(2000)은 X-축 모션 시스템을 생성하는 고유 저-입자를 가질 수 있으며 여기서 X,Z 캐리지 조립체(2300)는 선형 에어-베어링 시스템(2320)을 사용하여 브리지(2130) 상에 장착 및 배치될 수 있다. 추가로, 도 26의 프린팅 시스템(2002) 및 도 10b의 프린팅 시스템(2000)은 서비스 번들로부터 생성된 입자를 수용 및 배출하기 위한 서비스 번들 하우징 배출 시스템(2400)을 가질 수 있다.
본 발명에 따라서, 서비스 번들은 비-제한적인 예시로서 광학 케이블, 전기 케이블, 와이어 및 튜브 등을 포함할 수 있다. 본 발명의 서비스 번들의 다양한 실시 형태는 예를 들어, 다양한 장치 및 프린팅 시스템과 연계된 장치의 작동 시에 필요한 광학, 전기, 기계 및 유체 연결을 제공하기 위하여 가스 인클로저 시스템 내의 다양한 장치 및 기기에 작동가능하게 연결될 수 있다. 다양한 서비스 번들의 크기 및 복잡성이 주어짐에 따라, 다양한 모션 시스템이 이 시스템이 서비스 번들을 관리하기 위하여 서비스 번들 캐리지를 필요로 한다. 본 발명의 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태의 경우, 서비스 번들 캐리지는 규칙적인 간격으로 케이블, 와이어, 및 튜브의 번들을 타잉하기 위한 가요성 타이일 수 있다. 본 발명의 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태에서, 서비스 번들 캐리지는 서비스 번들의 케이블, 와이어, 튜브 등을 덮을 수 있는 시스 또는 자켓일 수 있다. 본 발명의 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태에서, 서비스 번들 캐리어는 서비스 번들의 케이블, 와이어, 튜브 등의 번들과 함께 몰딩될 수 있다. 다양한 실시 형태, 서비스 번들 캐리어는 케이블, 와이어, 튜브 등의 번들을 지지하고 이동시킬 수 있도록 세그먼트화 또는 가요성일 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 형태에 따라서, 서비스 번들 하우징을 이용하여 관리되는 서비스 번들을 포함할 수 있는 서비스 번들 하우징은 서비스 번들 하우징 내의 서비스 번들 및 서비스 번들 캐리어로부터 생성된 미립자 물질을 함유할 수 있다. 추가로, 하기에서 더욱 상세히 언급되는 바와 같이, 서비스 번들 캐리어의 운동은 예를 들어, 서비스 번들 캐리어와 연계된 입자-생성 구성요소로부터 형성된 미립자 물질이 캐리어 런을 통하여 형성된 개구를 통해 빠져나가도록 허용할 수 있는 서비스 번들 하우징의 외부의 주변 환경과 내부 서비스 번들 하우징 사이의 양의 압력 차이를 형성하는, 서비스 번들 하우징 내에서 이동하도록 피스톤-형 방식으로 공기 부피를 압축할 수 있다. 기판이 바로 인접한 이러한 미립자 물질은 순환 및 여과 시스템 내로 스윕되기 전에 기판 표면을 오염시킬 수 있는 상당한 가능성을 갖는다. 따라서, 서비스 번들 하우징 배출 시스템은 실질적으로 저-입자 프린팅 환경을 보장하기 위하여 서비스 번들 하우징을 수용 및 배출할 수 있는 가스 인클로저 시스템의 입자 제어 시스템의 다양한 실시 형태의 구성요소일 수 있다.
도 26에 도시되고 점선으로 도시된 바와 같이, 서비스 번들 하우징 배출 시스템(2400)의 다양한 실시 형태의 경우, 서비스 번들 하우징(2410)과 서비스 번들 하우징 배출 플리넘(2420)은 단일 조립체일 수 있다. 이러한 실시 형태의 경우, 서비스 번들 하우징 배출 시스템(2400)은 서비스 번들 하우징 배출 플리넘 제2 덕트(2424)와 서비스 번들 하우징 배출 플리넘 제1 덕트(2422)를 통하여 가스 순환 및 여과 시스템 내로 서비스 번들 하우징(2410) 내에 형성된 입자를 배출시키기 위하여 유지될 수 있는 서비스 번들 하우징의 출구 부분과 입구 부분 사이의 양의 압력 차이를 보장할 수 있다. 대안으로, 다양한 실시 형태의 경우 서비스 번들 하우징 배출 시스템(2400)은 서비스 번들 하우징(2410)과 유체 연통되고 이에 장착될 수 있는 서비스 번들 하우징 배출 플리넘(2420)을 포함할 수 있다. 서비스 번들 하우징(2410)은 번들링되는 케이블, 와이어, 및 튜브 등을 포함할 수 있는 서비스 번들에 의해 생성된 입자를 포함할 수 있다. 본 발명의 서비스 번들의 다양한 실시 형태는 가스 인클로저의 내부에 배열된 다양한 조립체 및 시스템에 대해 하나 이상의 광학, 전기, 기계식 및 유체 기능을 포함한, 프린팅 시스템을 포함할 수 있는 가스 인클로저 시스템을 제공할 수 있다. 프린팅 시스템(2002)의 다양한 실시 형태의 경우, 서비스 번들 하우징 배출 시스템(2400)은 서비스 번들 하우징 배출 플리넘(2420) 내로 서비스 번들 하우징(2410) 내에 수용된 입자를 배출하기 위해 유지될 수 있는 서비스 번들 하우징의 출구 부분과 입구 부분 사이의 양의 압력 차이를 보장할 수 있다. 서비스 번들 하우징 배출 플리넘(2420)은 서비스 번들 하우징 배출 플리넘 제2 덕트(2424)와 서비스 번들 하우징 배출 플리넘 제1 덕트(2422)를 통하여 가스 순환 및 여과 시스템과 유체 연통할 수 있다. 대안으로, 서비스 번들 하우징 배출 플리넘 제1 덕트(2422)와 서비스 번들 하우징 배출 플리넘 제2 덕트(2424)는 가요성 배출 호스와 끼워맞춤될 수 있고, 이에 따라 서비스 번들 하우징에 의해 수용된 입자는 목표 사공간 내로 가요성 배출 호스를 통해 유도되고 서비스 번들 하우징 배출 플리넘을 통해 배출될 수 있다.
게다가, 서비스 번들 하우징 배출 시스템의 출구 부분과 입구 부분 사이의 양의 압력 차이를 유지하는 것에 추가로, 서비스 번들 하우징 배출 시스템의 다양한 실시 형태의 경우, 비교적 중립 또는 음의 압력 차이는 주변 환경과 서비스 번들 하우징 배출 시스템의 내부 사이에 추가로 유지될 수 있다. 주변 환경과 서비스 번들 하우징 배출 시스템의 내부 사이에 유지될 수 있는 이러한 비교적 중립 또는 음의 압력 차이는 크랙, 심 등을 통하여 서비스 번들 하우징 배출 시스템으로부터 입자의 누출을 방지할 수 있다. 기판에 바로 인접한, 크랙, 심 등을 통한 입자의 누출은 순환 및 여과 시스템 내로 스윕되기 전에 기판 표면을 오염시키는 상당한 가능성을 갖는다.
도 27은 본 발명의 다양한 실시 형태에 따른 저-입자 생성 X-축 모션 시스템(2320)의 측면 단면도를 도시한다. 도 27a에서, 저-입자 생성 X-축 모션 시스템(2320)은 서비스 번들 하우징 배출 플리넘 제1 덕트(2422)와 유체 연통하는 서비스 번들 하우징 배출 플리넘(2420)과 서비스 번들 하우징(2410)을 가질 수 있는 도 27a에 도시된 바와 같은 서비스 번들 하우징 배출 시스템(2400)에 대한 관계가 도시된다. 프린팅 시스템(2002)은 기판 지지 장치(2250)가 장착될 수 있는 기저(2101)를 포함할 수 있다. X,Z 캐리지 조립체(2300)는 브리지(2130)에 장착될 수 있다. 도 27a에 도시된 단면도에 도시된 바와 같이, X-축 모션 시스템(2320)은 고유하게 저-입자를 생성하는 선형 에어 베어링 모션 시스템일 수 있다. X-축 모션 시스템(2320)은 브러시리스 선형 모터(2340) 및 복수의 에어 베어링 퍽(2330)을 포함할 수 있다. 서비스 번들 캐리어(2430)는 X,Z 캐리지 조립체(2300)에 장착되고 서비스 번들 하우징(2410) 내에 수용될 수 있다. 도 27a에 도시된 바와 같이, 서비스 번들 하우징 배출 플리넘(2420)은 서비스 번들 하우징 배출 플리넘 제1 덕트(2422)와 같이 배관을 통해 가스 순환 및 여과 시스템과 유체 연통할 뿐만 아니라 서비스 번들 하우징(2410)과 유체 연통할 수 있다. 이에 관하여, 서비스 번들 하우징(2410)은 서비스 번들의 다양한 실시 형태로부터 생성되는 입자를 배출할 수 있다. 본 발명에 따른 서비스 번들은 서비스 번들 캐리어(2430)의 다양한 실시 형태를 사용하여 관리될 수 있는 광학 케이블, 전기 케이블, 와이어 및 튜브 등을 포함할 수 있는 번들일 수 있다. 본 발명의 서비스 번들의 다양한 실시 형태는 예를 들어, 제한되지 않은 프린팅 시스템을 작동하기 위해 필요한 광학, 전기, 기계 및 유체 연결을 제공하기 위하여 프린트 시스템에 작동가능하게 연결될 수 있다. 본 발명의 가스 인클로저의 다양한 실시 형태의 경우, 서비스 번들 캐리어, 예컨대 서비스 번들 캐리어(3430)는 서비스 번들 하우징 바닥 측면(2404)에 의해 지지될 수 있다. 본 발명의 가스 인클로저의 다양한 실시 형태의 경우, 서비스 번들 캐리어, 예컨대 서비스 번들 캐리어(2430)는 트레이 또는 선반에 의해 지지될 수 있다.
도 27b는 프린팅 시스템(2002)의 저-입자 생성 X-축 모션 시스템(2320)을 더욱 상세히 도시하는 도 27a의 확대도이다. 복수의 에어 베어링 퍽(2330)은 X,Z 캐리지 조립체(2300)의 내부 표면에 장착될 수 있다. 이에 관하여, 저-입자 생성 X-축 모션 시스템(2320)의 다양한 실시 형태는 브리지(2130)에 걸쳐 X,Z 캐리지 조립체(2300)의 무마찰 이동을 제공할 수 있다. 도 27a에서, 제1 퍽(2332) 및 제2 퍽(2334)은 브리지(2130)의 제1 측면(2132)에 인접한 것으로 도시된다. 도 27b의 제3 퍽(2335)은 브리지(2130)의 상부 표면(2133)에 인접할 수 있고, 브리지(2130)의 제2 측면(2134)에 인접할 수 있다. 브러시리스 선형 모터는 X,Z 캐리지 조립체(2300)에 장착될 수 있는 선형 모터 와이딩(2344) 및 브리지(2130) 상에 장착될수 있는 X,Z 캐리지 조립체 자석 트랙(2342)을 포함할 수 있다. 인코더 리드 헤드(2346)는 선형 모터(2340)를 배치하기 위하여 선형 모터 와인딩(2344)과 연계될 수 있다. 브러시리스 선형 모터(2340)의 다양한 실시 형태에서, 인코더 리드 헤드(2346)는 광학 인코더일 수 있다. 하기에서 더욱 상세히 설명된 바와 같이, 무마찰 에어 베어링 퍽을 이용하는 저-입자 X-축 모션 시스템(2320)의 다양한 실시 형태는 도 33 및 도 34에 대해 도시되고 기재된 바와 같이 압축기 루프의 다양한 실시 형태와 일체구성될 수 있다. 최종적으로, 도 27b에 도시된 바와 같이, 서비스 번들 하우징 배출 시스템(2400)은 서비스 번들 캐리어(2430)를 수용할 수 있는 서비스 번들 하우징(2410)을 포함할 수 있다. 서비스 번들 하우징 배출 시스템(2400)은 서비스 번들 캐리어(2430)와 같이 서비스 번들 캐리어를 사용하여 관리될 수 잇는 서비스 번들을 생성하는 서비스 번들 하우징(2410)으로부터 입자를 수용 및 배출할 수 있다.
도 28a는 브리지(2130)의 상부에 장착된 서비스 번들 하우징 배출 시스템(2400)을 갖는 것으로 도시되는 프린팅 시스템(2003)의 정면 사시도이다. 프린팅 시스템(2003)의 다양한 실시 형태는 도 26의 프린팅 시스템(2002) 및 도 10b의 프린팅 시스템(2000)에 대해 전술된 바와 같은 많은 특징을 가질 수 있다. 예를 들어, 프린팅 시스템(2003)은 프린팅 시스템 베이스(2101)에 의해 지지될 수 있다. 제1 라이서(2120)와 제2 라이서(2122)는 프린팅 시스템 베이스(2101)에 직교하고 이 상에 장착될 수 있고, 이 위에 브리지(2130)가 장착될 수 있다. 잉크젯 프린팅 시스템(2003)의 다양한 실시 형태의 경우, 브리지(2130)는 서비스 번들 캐리어 런(2401)을 통하여 기판 지지 장치(2250)에 대해 X-축 방향으로 이동할 수 있는 하나 이상의 X,Z 캐리지 조립체(2300)를 지지할 수 있다. 본 발명의 프린팅 시스템의 다양한 실시 형태에 따라, X,Z 캐리지 조립체(2300)는 상부에 장착된 Z-축 이동 플레이트(2310)를 가질 수 있다. 이에 관하여, X,Z 캐리지 조립체(2300)의 다양한 실시 형태는 기판 지지 장치(2250)에 대해 프린트헤드 조립체(2500)의 정밀한 X,Z 배치를 제공할 수 있다. 프린팅 시스템(2003)의 다양한 실시 형태에서, 제2 X-축 캐리지 조립체는 브리지(2130) 상에 장착될 수 있고, 제2 X-축 캐리지는 상부에 장착된 Z-축 이동 플레이트를 가질 수 있다. 2개의 X-축 캐리지 조립체를 갖는 프린팅 시스템(2003)의 실시 형태의 경우, 프린트헤드 조립체는 2개의 X,Z-축 캐리지 조립체 상에 장착될 수 있는 도 26의 프린팅 시스템(2002) 및 도 10b의 프린팅 시스템(2000)에 대해 기재된 바와 같이 예를 들어, 카메라, UV 램프, 및 열 공급원과 같은 다양한 장치 또는 각각의 X, Z-축 캐리지 상에 장착될 수 있다. 프린팅 시스템(2003)의 다양한 실시 형태에 따라, 기판을 지지하기 위한 기판 지지 장치(2250)는 도 26의 OLED 프린팅 시스템에 대해 기재된 바와 같이 척일 수 있거나 또는 도 10b의 프린팅 시스템(2000)의 기판 부유 테이블(2200)과 유사한, 부유 테이블일 수 있다. 도 28a의 프린팅 시스템(2003)은 고유하게 저-입자 생성 X-축 모션 시스템을 가질 수 있고, 여기서 X,Z 캐리지 조립체(2300)는 에어 베어링 선형 슬라이더 조립체를 사용하여 브리지(2130) 상에 장착 및 배치될 수 있다. 본 발명의 다양한 프린팅 시스템의 경우, 에어 베어링 선형 슬라이드 조립체는 브리지(2130) 전체 주위에 감겨질 수 있고, 이에 따라 브리지(2130) 상에서 X,Z 캐리지 조립체(2300)이 무마찰 운동이 허용되며 뿐만 아니라 비스듬하게 이동하는 것이 방지될 뿐만 아니라 X,Z 캐리지 조립체(2300)에 대한 이동의 정확성을 보장할 수 있는 3점 장착이 제공된다.
프린트헤드 조립체에 대해 기판의 정밀한 이동에 관하여, 도 28a의 프린팅 시스템(2003)의 다양한 실시 형태는 X,Z 캐리지 조립체(2300)에 추가로 Y-축 모션 시스템(2355)을 포함할 수 있는 정밀 XYZ 모션 시스템을 가질 수 있다. 기판 지지 장치(2250)는 예를 들어, 비제한적으로 기계식 베어링 또는 에어 베어링을 이용하는 선형 베어링 시스템을 이용하여 레일 시스템(2360) 상에서 이동할 수 있고 Y-축 모션 시스템(2355) 상에 장착될 수 있다. 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태의 경우, 에어 베어링 모션 시스템은 기판 지지 장치(2250) 상에 배치되는 기판에 대한 Y-축 방향으로 무마찰 이송을 돕는다. Y-축 모션 시스템(2355)은 또한 선형 기계식 베어링 모션 시스템 또는 선형 에어 베어링 모션 시스템에 의해 제공된 듀얼 레일 모션을 선택적으로 이용할 수 있다. 본 발명에 따라서, 다른 정밀 XYZ 모션 시스템이 3-축 갠트리 시스템의 다양한 실시 형태에 의해 사용될 수 있다. 예를 들어, 3-축 갠트리 시스템의 다양한 실시 형태는 정밀 X,Z 축 이동을 위해 갠트리 브리지 상에 장착된 X,Z 캐리지 조립체를 가질 수 있고, 갠트리는 정밀하게 Y-축 방향으로 이동할 수 있다.
도 28a에 도시된 바와 같이, 프린팅 시스템(2003)의 다양한 실시 형태의 경우, 서비스 번들 하우징 배출 시스템(2400)은 브리지(2130)에 걸쳐 장착될 수 있다. 서비스 번들 하우징 배출 시스템(2400)은 서비스 번들 하우징(2410)과 유체 연통되고 이에 장착될 수 있는 서비스 번들 하우징 배출 플리넘(2420)을 포함할 수 있다. 서비스 번들 하우징(2410)은 번들링되는 케이블, 와이어, 및 튜브 등을 포함할 수 있는 서비스 번들에 의해 생성된 입자를 포함할 수 있다. 본 발명의 서비스 번들의 다양한 실시 형태는 가스 인클로저의 내부에 배열된 다양한 조립체 및 시스템에 대해 하나 이상의 광학, 전기, 기계식 및 유체 기능을 포함한, 프린팅 시스템을 포함할 수 있는 가스 인클로저 시스템을 제공할 수 있다. 프린팅 시스템(2003)의 다양한 실시 형태의 경우, 서비스 번들 하우징 배출 시스템(2400)은 서비스 번들 하우징 배출 플리넘(2420) 내로 서비스 번들 하우징(2410) 내에 수용된 입자를 배출하기 위해 유지될 수 있는 서비스 번들 하우징의 출구 부분과 입구 부분 사이의 양의 압력 차이를 보장할 수 있다. 서비스 번들 하우징 배출 플리넘(2420)은 서비스 번들 하우징 배출 플리넘 제2 덕트(2424)와 서비스 번들 하우징 배출 플리넘 제1 덕트(2422)를 통하여 가스 순환 및 여과 시스템과 유체 연통할 수 있다. 대안으로, 서비스 번들 하우징 배출 플리넘 제1 덕트(2422)와 서비스 번들 하우징 배출 플리넘 제2 덕트(2424)는 가요성 배출 호스와 끼워맞춤될 수 있고, 이에 따라 서비스 번들 하우징에 의해 수용된 입자는 목표 사공간 내로 가요성 배출 호스를 통해 유도되고 서비스 번들 하우징 배출 플리넘을 통해 배출될 수 있다.
서비스 번들 하우징 배출 시스템의 다양한 실시 형태의 경우, 서비스 번들 하우징 배출 시스템의 출구 부분과 입구 부분 사이의 양의 압력 차이를 유지하는 것에 추가로, 서비스 번들 하우징 배출 시스템의 다양한 실시 형태의 경우, 비교적 중립 또는 음의 압력 차이는 주변 환경과 서비스 번들 하우징 배출 시스템의 내부 사이에 추가로 유지될 수 있다. 주변 환경과 서비스 번들 하우징 배출 시스템의 내부 사이에 유지될 수 있는 이러한 비교적 중립 또는 음의 압력 차이는 크랙, 심 등을 통하여 서비스 번들 하우징 배출 시스템으로부터 입자의 누출을 방지할 수 있다. 기판에 바로 인접한, 크랙, 심 등을 통한 입자의 누출은 순환 및 여과 시스템 내로 스윕되기 전에 기판 표면을 오염시키는 상당한 가능성을 갖는다.
도 28b는 프린팅 시스템(2003)의 부분적으로 절단된 정면 사시도이다. 도 28b에서, X,Z 캐리지 조립체(2300)는 브리지(2130) 상에 X,Z 캐리지 조립체(2300)를 배치하기 위한 에어 베어링 선형 슬라이더 조립체를 이용할 수 있다. X,Z 캐리지 조립체(2300)의 이동은 서비스 번들 캐리어 런(2401)에 의해 형성된 거리에 걸쳐 X-축 방향으로 이동한다. 서비스 번들 캐리어 런(2401)은 예를 들어, 제한되지 않은 프린트헤드 조립체(2500)에 연결될 수 있고, 서비스 번들 하우징(2410) 내에 수용되는 서비스 번들에 번들링되는 광학 케이블, 전기 케이블, 와이어 및 튜브 등의 이동을 허용하는 개구이다. 다양한 서비스 번들의 크기 및 복잡성이 주어짐에 따라, 다양한 모션 시스템이 이 시스템이 서비스 번들을 관리하기 위하여 서비스 번들 캐리지를 필요로 한다. 이에 관하여, 서비스 번들 캐리어(2430)는 도 28b의 서비스 번들 하우징(2410) 내에 수용된 것으로 도시된다. 프린팅 중에, 캐리지 조립체가 이 위에 위치된 기판에 대해 X-축 방향으로 프린트헤드 조립체를 정밀하게 배치하기 위해 이동됨에 따라, 케이블, 와이어, 튜브 등을 포함할 수 있는 서비스 번들의 이동뿐만 아니라 서비스 번들 캐리어 자체의 이동을 포함할 수 있다. 게다가, 서비스 번들 캐리어의 운동은 예를 들어, 서비스 번들 캐리어와 연계된 입자-생성 구성요소로부터 형성된 미립자 물질이 서비스 번들 캐리어 런(2401)을 통하여 빠져나가도록 허용할 수 있는 양의 압력 차이를 형성하는, 서비스 번들 하우징 내에서 이동하도록 피스톤-형 방식으로 공기 부피를 압축할 수 있다. 기판이 바로 인접한 이러한 미립자 물질은 순환 및 여과 시스템 내로 스윕되기 전에 기판 표면을 오염시킬 수 있는 상당한 가능성을 갖는다. 따라서, 서비스 번들 하우징 배출 시스템은 실질적으로 저-입자 프린팅 환경을 보장할 수 있는 가스 인클로저 시스템의 입자 제어 시스템의 다양한 실시 형태의 구성요소일 수 있다.
도 28b에서, 서비스 번들 하우징 상부 표면(2402)은 슬롯형 상부 표면을 형성하는 일련의 슬롯(2414)을 갖는 것으로 도시된다. 도 28b의 서비스 번들 하우징 배출 시스템(2400)의 다양한 실시 형태의 경우, 서비스 번들 캐리어와 연계된 입자-생성 구성요소로부터 형성된 미립자 물질이 순환 및 여과 시스템 내로 스윕되는 것을 보장하기 위한 이러한 시스템의 두 요건이 제공된다: 1) 서비스 번들 하우징 배출 시스템을 통한 배기 유동이 서비스 번들 하우징 내에서 이동함에 따라 서비스 번들 캐리어의 가스 압축 측면 상에 부피 변화보다 커야 하며 2) 서비스 번들 하우징 부피를 효과적으로 스윕하기 위하여 일정한 배출 유동의 균등한 분포가 제공되어야 한다. 본 발명의 서비스 번들 하우징 배출 시스템의 다양한 실시 형태는 이들 두 요건이 부합되는 것을 보장한다.
예를 들어, 도 29a에 도시된 바와 같이, 서비스 번들 하우징 배출 시스템의 다양한 실시 형태는 서비스 번들 캐리어(2430)를 수용하기 위하여 사용될 수 있는 서비스 번들 하우징(2410)을 포함할 수 있다. 도 29a에서, 서비스 번들 캐리어의 서비스 번들 캐리어(2430)는 세그먼트화된 가요성 체인 타입으로 도시되며, 사용될 수 있는 서비스 번들 캐리어의 다양한 다른 타입이 유사하게 거동할 수 있고, 이에 따라 본 발명의 서비스 번들 하우징 배출 시스템의 다양한 실시 형태를 이용하는 것이 필요하다. 서비스 번들 캐리어 런(2401)는 서비스 번들 캐리어와 연계된 입자-생성 구성요소로부터 형성된 미립자 물질이 서비스 번들 캐리어의 이동에 의해 형성된 양의 압력의 결과로서 서비스 번들 하우징을 배출하도록 허용할 수 있는 개구이다. 서비스 번들 하우징 배출 플리넘(2420)은 서비스 번들 캐리어와 연계된 입자-생성 구성요소가 순환 및 여과 시스템 내로 그리고 서비스 번들 하우징 배출 플리넘 제2 덕트(2424) 및 서비스 번들 하우징 배출 플리넘 제1 덕트(2422)를 통하여 배출될 있도록 보장하는 양의 압력으로 유지될 수 있다. 도 29a에 도시된 바와 같이 서비스 번들 하우징 상부 표면(2402) 내에 형성된 일련의 서비스 번들 하우징 슬롯(2412)이 서비스 번들 하우징(2410)의 부피를 효과적으로 스윕하기 위하여 일정한 배출 유동의 균등한 분배를 허용한다.
서비스 번들 하우징 슬롯(2412)이 서비스 번들 하우징 상부 측면(2402)을 가로질러 형성된 도 29a에 도시될지라도, 일련의 슬롯은 도 29b에 도시된 바와 같이 서비스 번들 하우징의 다양한 표면 상에 위치될 수 있다. 도 29b에 도시된 바와 같이, 일련의 슬롯이 서비스 번들 하우징 바닥 측면(2404)(세트 I), 서비스 번들 하우징 제1 측면(2406)(세트 II), 및 서비스 번들 하우징 제2 측면(2408)(세트 III) 상에 위치될 수 있다. 게다가, 도 29c에 도시된 바와 같이, 슬롯이 서비스 번들 하우징 부피를 효과적으로 스윕하기 위하여 일정한 배출 유동의 균등한 분포를 촉진하기 위한 일 타입의 개구일 수 있고, 다양한 형상, 종횡비 및 위치를 갖는 개구가 사용될 수 있다. 도 29c에 도시된 바와 같이, 실질적으로 원형 개구, 서비스 번들 하우징 상부 측면(2402) 내에 형성된 것으로 도시된 예컨대 제1 서비스 번들 하우징 개구(2411) 및 제2 서비스 번들 하우징 개구(2413)는 서비스 번들 하우징 부피를 효과적으로 스윕하기 위하여 일정한 배출 유동의 균등한 분포를 촉진하도록 사용될 수 있다. 도 29c에 도시된 바와 같이, 실질적으로 원형 개구에 대한 대안의 배치가 서비스 번들 하우징의 단부 상에 있을 수 있다. 도 29c에서, 각각 서비스 번들 하우징 제1 단부(2415) 및 서비스 번들 하우징 제2 단부(2417) 내에 형성된 것으로 도시된 예컨대 제1 서비스 번들 하우징 개구(2411) 및 제2 서비스 번들 하우징 개구(2413)는 서비스 번들 하우징 부피를 효과적으로 스윕하기 위하여 일정한 배출 유동의 균등한 분포를 촉진하도록 사용될 수 있다. 추가로, 서비스 번들 하우징의 다양한 실시 형태는 서비스 번들 캐리어 런(2401) 및 서비스 번들 캐리어 런(2407)을 가질 수 있다. 서비스 번들 하우징 상부 표면(2402)은 서비스 번들 하우징 부피를 효과적으로 스윕하기 위하여 일정한 배출 유동의 균등한 분포를 촉진하도록 사용될 수 있는 서비스 번들 캐리어(2401) 및 서비스 번들 캐리어 런(2407)에 인접한 제1 세트의 슬롯(2412) 및 제2 세트의 슬롯(2414)을 가질 수 있다. 최종적으로, 도 27b에 도시된 바와 같이, 서비스 번들 하우징 배출 시스템이 단일 부분인 하우징을 포함할 때, 일정한 배출 유동의 균일한 분포가 효과적인 배기 가스 흐름을 고려하여 촉진될 수 있다.
도 30A/30B 내지 도 32A/32B에 도시된 바와 같이 본 발명의 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태는 인클로저 내에서 가스 대기를 완전히 턴오버시키고 층류를 촉진시킬 수 있는 가스 순환 및 여과 시스템에 관해 도 22, 도 23 및 도 24에 대해 전술된 바와 같은 특징을 가질 수 있고, 이에 따라 에어본 미립자 물질에 대한 실질적으로 저-입자 환경이 유지될 수 있다. 전술된 바와 같이, 저-미립자 에어본 기준을 유지하기 위한 순환 및 여과 시스템은 본 발명의 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태에 대한 미립자 에어 시스템의 일 부분이다. 본 발명의 입자 제어 시스템은 또한 서비스 번들 하우징 배출 시스템을 이용할 뿐만 아니라 에어 베어링을 이용하는 저-입자 생성 X-축 모션 시스템을 포함할 수 있다. 에어 베어링을 이용하는 저-입자 생성 X-축 모션 시스템의 다양한 실시 형태는 실질적으로 미립자 물질의 생성을 배제할 수 있다. 게다가, 서비스 번들 하우징 배출 시스템의 다양한 실시 형태는 프린팅 공정 중에 기판에 바로 인접하게 생성된 미립자 물질이 수용되고 그 뒤에 제거를 위해 순환 및 여과 시스템 내로 스윕될 수 있도록 보장하기 위하여 사용될 수 있다. 추가로, 프린팅 공정 중에 기판에 인접하게 위치될 수 있는 다양한 장치, 기구, 서비스 번들 등에 의해 형성된 미립자 물질을 제어하기 위하여 도 30A/30B 내지 도 32A/32B에 도시된 바와 같이, 본 발명의 입자 제어 시스템의 다양한 실시 형태가 프린트헤드 조립체 배기 시스템을 가질 수 있다.
도 30a/30b는 가스 인클로저 시스템(509)를 도시하며 도31A/31B는 가스 인클로저 시스템(510)을 도시하고, 도 32A/32B는 가스 인클로저 시스템(511)을 도시하며, 이들 모두는 도시된 바와 같이 도 22 및 도 23의 특징을 가질 수 있다. 가스 인클로저 시스템(509 내지 511)은 순환 및 여과 시스템(1500), 가스 정화 시스템(3130), 및 온도 조절 시스템(3140)을 가질 수 있다. 가스 순환 및 여과 시스템(1500)은 배관 조립체(1501) 및 팬 필터 유닛 조립체(1502)를 포함할 수 있다. 배관 조립체(1501)는 가스 정화 시스템(3130)과 효과적으로 유체 연통되는 공간(1580)을 효과적으로 형성함으로써 가스 정화 시스템(3130)의 외부에 그리고 팬 필터 유닛 조립체(1502)를 통하여 내부에서 재순환하는 불활성 가스를 분리할 수 있다. 공간(1580)은 가스 정화 입구 라인(3133) 및 가스 정화 출구 라인(3131)을 통하여 가스 정화 시스템(3130)(도 12 및 도 13)과 유체 연통할 수 있다. 도 16 내지 도 18에 대해 기재된 바와 같이 배관 시스템의 다양한 실시 형태를 포함하는 이러한 순환 시스템은 실질적으로 층류를 제공하고, 난류를 최소화시키며, 가스 인클로저의 내부 안의 가스 대기의 입자 물질의 순환, 턴오버 및 여과를 촉진시키고, 가스 인클로저 조립체에 대해 외부에 있는 가스 정화 시스템을 통해 순환되도록 제공된다.
추가로, 각각 도 30A/30B 내지 도 32A/32B에 도시된 바와 같이 가스 인클로저 시스템(509, 511)은 각각 프린팅 시스템(2003)과 연계된 다양한 조립체에 의해 형성된 미립자를 수용 및 배출하기 위하여 이용될 수 있는 프린트헤드 조립체 배기 시스템(2600)을 가질 수 있다. 가스 인클로저 시스템(509, 510, 511)의 다양한 실시 형태의 경우, 프린트헤드 조립체 배기 시스템(2600)는 예를 들어 도 30A/30B, 도 31A/31 B, 및 도 32A/32B에 도시된 바와 같이 프린트헤드 조립체(2500)가 부착될 수 있는 X,Z 캐리지 조립체(2300)에 의해 수용될 수 있다. 이러한 이동 플레이트는 전술된 바와 같이 OLED 프린팅 시스템의 작동 중에 입자를 생성할 수 있는 마찰 베어링을 이용할 수 있다. 추가로, 본 명세서에 언급된 바와 같이, 캐리지 조립체는 캡슐화 층을 경화시키기 위한 UV 램프 조립체 또는 열 공급원 조립체와 같은 장치를 장착하기 위해 사용될 수 있다. UV 램프 또는 열 공급원은 팬을 사용하는 냉각을 필요로 할 수 있다.
따라서, 가스 인클로저 시스템(509, 510, 511)의 프린트헤드 조립체 배출 시스템(2600)은 프린팅 공정 중에 기판에 인접하게 배치될 수 있는 다양한 장치, 기기, 서비스 번들 등에 의해 형성된 미립자 물질을 수용 및 배출하기 위하여 사용되는 미립자 제어 시스템의 일부일 수 있다. 가스 인클로저 시스템(509, 510, 511)의 프린트헤드 조립체 배출 시스템(2600)과 같은 프린트헤드 조립체 배출 시스템의 다양한 실시 형태는 양의 압력 차이가 가스 순환 및 여과 시스템 내로 프린트헤드 조립체의 다양한 구성요소에 의해 생성된 입자를 배출하기 위하여 프린트헤드 조립체 배출 하우징의 입구 부분과 출구 부분 사이에서 유지될 수 있도록 보장된다. 프린트헤드 조립체 배출 시스템의 다양한 실시 형태에서, 양의 압력 차이가 사공간 내로 프린트헤드 조립체의 다양한 구성요소에 의해 생성된 입자를 배출하기 위하여 프린트헤드 조립체 배출 하우징의 입구 부분과 출구 부분 사이에서 유지될 수 있도록 보장된다. 하기에서 상세히 설명된 바와 같이, 프린트헤드 조립체의 다양한 구성요소에 의해 생성된 입자를 배출하기 위한 양의 압력 차이는 순환 및 여과 시스템과 프린트헤드 조립체 배출 하우징 사이의 유체 연통을 제공함으로써 팬뿐만 아니라 다른 시스템 구성요소에 의해 생성될 수 있다.
프린트헤드 조립체 배출 시스템의 다양한 실시 형태의 경우, 프린트헤드 배출 조립체의 출구 부분과 입구 부분 사이에 양의 압력 차이를 유지하는 것에 추가로, 비교적 중립 또는 음의 압력 차이가 주변 환경과 프린트헤드 배출 조립체의 내부 사이에 추가로 유지될 수 있다.
주변 환경과 프린트헤드 배출 조립체의 내부 사이에 유지될 수 있는 이러한 비교적 중립 또는 음의 압력 차이가 트랙, 심 등을 통하여 프린트헤드 배출 조립체로부터 입자의 누출을 방지할 수 있다. 기판에 바로 인접한 크랙, 심 등을 통한 입자의 누출은 순환 및 여과 시스템 내로 스윕되기 전에 기판 표면을 오염시키는 상당한 가능성을 갖는다.
도 30a 및 도 30b에 도시된 바와 같이, 서비스 번들 하우징(2410)은 프린팅 시스템(2003)의 브리지(2130) 상에 지지될 수 있다. 도 10b의 프린팅 시스템(2000)을 참조하여 전술된 바와 같이, X,Z 캐리지 조립체(2300)는 프린트헤드 조립체(2500)가 부착될 수 있는 Z-축 이동 플레이트를 포함하는 X-Z 축 이동을 제어하기 위한 구성요소를 가질 수 있다. 프린트헤드 조립체 배출 시스템 하우징(2610)은 예를 들어 제한되지 않은 프린트헤드 조립체 배출 시스템 제1 덕트(2612)에 의해 서비스 번들 하우징(2410)과 유체 연통할 수 있다. 서비스 번들 하우징(2410)은 예를 들어 제2 배관 도관(1574)과 유체 연통할 수 있는 제한되지 않은 프린트헤드 조립체 배출 시스템 제2 도관(2614)을 통하여 배관 조립체(1501)와 유체 연통될 수 있다. 이동 플레이트와 같이 입자를 생성하는 위험성에서 구성요소를 수용할 수 있는 도 30a 및 도 30b의 프린트헤드 조립체 배출 시스템(2600)은 서비스 번들 하우징(2410) 내로 그리고 프린트헤드 조립체 배출 시스템(2600)을 통하여 가스 이동을 촉진시키기 위한 팬(2620)과 같은 하나 이상의 팬을 가질 수 있다. 이에 관하여, 서비스 번들 하우징(2410) 및 프린트헤드 조립체 배출 시스템(2600) 내에 수용된 전체 공기는 도 30a에 도시된 바와 같이 순환 및 여과 시스템(1500)에 의해 효과적으로 여과될 수 있다.
본 발명에 따라서, 기판 지지 장치 상에 장착된 기판으로부터 이격되는 방향으로 사공간 내에 수집되는 미립자 물질은 가스 인클로저 시스템 내에서 재순환하지 않을 수 있다. 이에 관하여, 도 31A/31B 및 도 32A/32B에 도시된 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태는 사공간 내로 그리고 배관 시스템 내로 미립자 물질을 유도하기 위해 이용될 수 있다. 규칙적인 가스 인클로저 시스템 관리 중에, 이러한 미립자 물질은 사공간으로부터 제거될 수 있다.
이에 관하여, 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태의 경우, 도 31a 및 도 31b의 가스 인클로저 시스템(510)과 같이, 서비스 번들 하우징(2410)은 순환 및 여과 시스템(1500)과 유체연통할 수 있다. 도 31b에 도시된 바와 같이, 프린트헤드 조립체 배출 시스템 하우징(2610)은 예를 들어, 프린트헤드 조립체 배출 시스템 제1 도관(2612)에 의해 서비스 번들 하우징(2410)과 유체 연통할 수 있다. 도 31b에 도시된 바와 같이, 프린트헤드 조립체 배출 시스템 하우징(2610)은 예를 들어, 제한되지 않은 프린트헤드 조립체 배출 시스템 제1 도관(2612)에 의해 서비스 번들 하우징(2410)과 유체 연통할 수 있다. 서비스 번들 하우징(2410)은 배관 조립체(1501)의 제2 배관 입구(1572)에 인접한 출구 단부를 가질 수 있는 프린트헤드 조립체 배출 시스템 제2 도관(2614)과 유체 연통할 수 있다. 이에 관하여, 프린트헤드 조립체 배출 시스템 제2 도관(2614)은 제2 배관 도관(1574)을 통하여 배관 조립체와 유체 연통할 수 있다. 프린트헤드 조립체 배출 시스템 제1 도관(2612)은 프린트헤드 조립체 배출 시스템 제1 도관(2612)을 통하여 가스 이동을 촉진시키기 위한 팬(2620)과 같은 팬을 가질 수 있다. 추가로, 프린트헤드 조립체 배출 시스템 제2 도관(2614)은 프린트헤드 조립체 배출 시스템(2614)을 통하여 가스 이동을 촉진시키기 위해 팬(2622)을 가질 수 있어서 서비스 번들 하우징(2410) 및 프린트헤드 조립체 배출 시스템(2600)에 의해 수용된 입자가 도 31a에 도시된 바와 같이 가스 순환 및 여과 시스템(1500)에 의해 효과적으로 여과될 수 있다. 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태의 경우, 도 31a 및 도 31b의 가스 인클로저 시스템(510)과 같이 제2 배관 입구(1572) 내로 유동하지 않은 임의의 미립자 물질이 사공간(1590)을 향하여 궤적을 가질 수 있다.
도 32a 및 도 32b의 가스 인클로저 시스템(511)에 대해 도시된 바와 같이, 서비스 번들 하우징(2410)은 가스 순환 및 여과 시스템(1500)과 유체 연통될 수 있다. 도 32b에 도시된 바와 같이, 프린트헤드 조립체 배출 시스템 하우징(2610)은 프린트헤드 조립체 배출 시스템 제1 도관(2612)을 통하여 가스 이동을 촉진시키기 위하여 팬(2620)과 같은 팬을 가질 수 있는 프린트헤드 조립체 배출 시스템 제1 도관(2612)에 의해 서비스 번들 하우징(2410)과 유체 연통될 수 있다. 도 32b에 도시된 바와 같이, 프린트헤드 조립체 배출 시스템 하우징(2610)은 예를 들어, 프린트헤드 조립체 배출 시스템 제1 도관(2612)를 통하여 가스 이동을 촉진시키기 위한 팬(2620)과 같은 팬을 가질 수 있는 프린트헤드 조립체 배출 시스템 제1 도관(2612)에 의해 서비스 번들 하우징(2410)과 유체 연통될 수 있다. 서비스 번들 하우징(2410)은 필터 헤드(2616)를 가질 수 있는 프린트헤드 조립체 배출 시스템 제2 도관(2614)과 유체 연통될 수 있다. 필터 헤드(2616)는 가스 인클로저 시스템(511) 내로 직접 필터 헤드(2616)로부터 유동하는 저-입자 가스 스트림을 유도하고 서비스 번들 하우징(2410) 내로 그리고 프린트헤드 조립체 배출 시스템(2600)으로부터 생성되는 미립자 물질을 여과할 수 있다. 이에 관하여, 프린트헤드 조립체 배출 시스템 제2 도관(2614)은 도 32a에 도시된 바와 같이 가스 인클로저 시스템(511)의 가스 순환 및 여과 시스템(1500)을 통하여 순환할 수 있는 가스 인클로저 시스템(511) 내로 저-입자 가스를 배출할 수 있다.
본 발명의 다양한 시스템, 예컨대 도 12의 가스 인클로저 시스템(501) 및 도 13의 가스 인클로저 시스템(502)은 도 9의 가스 인클로저(1000) 및 도 1a의 가스 인클로저(100)와 같은 다양한 가스 인클로저를 이용할 수 있다. 추가로, 도 9의 가스 인클로저(1000) 및 도 1a의 가스 인클로저(100)와 같은 다양한 가스 인클로저가 도 28a의 프린팅 시스템(2003) 및 도 26의 프린팅 시스템(2002), 및 도 10b의 프린팅 시스템(2000)과 같은 다양한 프린팅 시스템을 수용할 수 있다. 본 발명의 가스 인클로저 시스템 및 방법의 경우, 가스 인클로저의 제어된 환경을 모니터링하는 것은 가스 인클로저의 제어된 환경을 유지하는 중요한 양태이다.
모니터링될 수 있는 제어된 환경의 일 파라미터는 미립자 물질의 제어의 효율성이다. 시스템 검증뿐만 아니라 시스템 모니터링이 에어본 및 기판-상 입자 모니터링을 위해 수행될 수 있다.
에어본 미립자 물질의 측정은 예를 들어, 휴대용 입자 카운팅 장치를 사용하여 품질 체크로서 프린팅 공정 이전에 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태에 대해 수행될 수 있다. 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태에서, 에어본 미립자 물질의 측정은 기판이 프린팅되는 동안에 적절히 품질 체크로서 수행될 수 있다. 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태의 경우, 에어본 미립자 물질의 측정은 기판이 프린팅되는 동안 추가로 그리고 기판이 프린팅되기 전에 품질 체크로서 수행될 수 있다.
도 33은 에어본 미립자 물질을 측정하기 위한 장치를 도시한다. 본 발명에 따라서, 도 33의 입자 카운터(800)의 다양한 실시 형태가 휴대용이거나 또는 이와는 달리 이동식일 수 있다. 도 33에 도시된 바와 같이, 입자 카운터(800)는 파워 버튼(810), 다양한 파라미터, 예컨대 모니터링되는 입자 크기뿐만 아니라 그 크기의 미립자 물질의 현재 개수를 실시간 시각적 모니터링하기 위한 디스플레이(812)를 가질 수 있다. 본 발명의 휴대용 입자 카운터는 분석 중에 몇몇의 입자 크기 범위를 모니터링하기 위한 다수의 채널을 가질 수 있다. 비-제한적인 예시로서, 입자 카운터(800)의 디스플레이(812)는 3개의 개별 입자 크기 범위를 모니터링하는 것으로 도시된다. 본 발명의 시스템 및 방법의 다양한 실시 형태의 경우, 약 0.3 μm 초과의 크기 범위인 입자를 모니터링하는 것은 가스 인클로저 시스템이 여과 시스템의 오작동의 조기 표시일 수 있는 크기의 입자의 서든 스파이크(sudden spike)로서 시스템 품질을 모니터링하는데 유용할 수 있다. 본 발명에 따른 입자 카운터의 다양한 실시 형태는 비제한적인 예시로서 입자 카운터로부터 데이터의 저장 및 수집을 제공할 수 있는 컴퓨터로 입자 카운터로부터 무선 연결부(도시되지 않음) 또는 케이블을 가질 수 있다. 입자 카운터(800)는 입자 카운터(800) 내로 공기 입자를 흡인하기 위한 입구 노즐(814)을 가질 수 있다. 에어본 미립자 물질을 측정하기 위한 입자 카운터의 다양한 실시 형태는 등속성 샘플링 프로브(isokinetic sampling probe), 에컨대 입자, 특히 작은 입자의 샘플링 유동 속도, 공력 특성과 관련된 카운트 에러를 감소시킬 수 있는 도 33의 샘플링 프로브(816)를 가질 수 있다. 유동 스트림 내에서 미립자 물질에 대해 정확한 결과를 수득하기 위하여, 샘플링 시스템을 통한 샘플의 유동은 샘플링 지점 입구에서의 속도가 그 지점에서 유동 스트림 가스의 속도와 동일하도록 형성되어야 한다. 등속 샘플링 프로브는 샘플링 프로브 커넥터(817)를 사용하여 입구 노즐(814)에 부착될 수 있는 입구 프로브(815)를 가질 수 있다. 샘플링 프로브(816)의 다양한 실시 형태의 경우, 샘플링 프로브 커넥터(817)는 가요성 튜브의 섹션일 수 있다. 본 발명의 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태에서의 샘플링을 위해, 샘플링 프로브(816)의 입구 프로브(815)는 공기 유동 내로 직접 향할 수 있다.
다양한 상용 입자 카운터가 광 차단, 다이렉트 이미징 및 광 스캐너링을 포함할수 있는 다양한 측정 원리를 기초로 할 수 있을지라도, 입자로부터의 광 스캐터링을 기초로 한 측정이 입자 크기를 포함하는 정보를 산출하기에 적합하다. 주요하게, 약 1 nm까지의 입자 크기가 광 스캐터링을 사용하여 측정될 수 있다.
도 34는 광 스캐터링을 기초로 입자 카운터 디텍터(particle counter detector, 830)의 도식적 도면이다. 광 스캐터링을 기초로 한 입자 카운터 디텍터는 광원(820)과 같은 알려진 파장 범위의 전자기 방사선의 공급원을 가질 수 있다. 입자 카운터 디텍터(830)의 다양한 실시 형태의 경우, 광원(820)은 알려진 파장의 광을 방출하는 레이저 공급원일 수 있다. 입자 카운터의 다양한 실시 형태의 경우, 특히 휴대용 입자 카운팅 장치의 경우, 광원(820)은 약 600 nm 내지 약 850 nm의 알려진 파장의 광을 방출하는 발광 다이오드(LED)일 수 있다. 방출 광원(821)은 상면도로서 도 34에 도시되는 유동 경로(824)의 감지 영역(822)에 포커싱될 수 있다. 감지 영역(822)에서의 임의의 입자가 광을 스캐터링할 수 있고, 이에 따라 광 경로(825)에 대해 도시된 바와 같이 방출 광(821)의 방향에 대해 직교를 포함하는 다수의 방향으로 스캐터링된 광 또는 전진 스캐터링된 광(823)이 생성된다. 감지 영역(822)에서 입자에 대해 직교 방향으로 스캐터링되는 광은 포커싱 렌즈(826)를 사용하여 포커싱될 수 있고, 예를 들어 포토다이오드 기술을 기초로 다양한 타입의 포토미터 디텍터(photometer detector)일 수 있는 디텍터(828)에 의해 감지되기 전에 공간 또는 광학 밴드패스 필터(optical bandpass filter), 또는 이의 조합과 같은 하나 이상의 광학 필터를 사용하여 필터링될 수 있다. 입자 카운터의 다양한 실시 형태는 다양한 크기 범위의 입자의 정해진 분포의 미립자 물질을 갖는 에어로졸과 같이 교정 표준기를 사용하여 교정될 수 있고, 여기서 각각의 크기 범위는 정해진 집중도(concentration)를 갖는다.
예를 들어, 광 스캐터링을 기초로 한 다양한 상용 입자 카운터는 약 ≥ 0.3 μm 내지 약 ≥ 10 μm 범위의 에어본 입자 크기를 감지할 수 있고 및 일반적으로 입방 미터 또는 입방 피트와 같이 공기의 부피에 대해 특정 크기의 입자의 개수를 보고할 수 있다. 다양한 상용 입자 카운터는 특정 크기의 최대 약 100만 내지 약 300만을 카운팅할 수 있다. 이에 관하여, 다양한 상용 교정 표준기는 예를 들어, 그 범위를 포함하는 종의 바이모달(bimodal) 또는 트라이모달 분포(trimodal distribution)의 경우 약 ≥ 0.3 μm 내지 약 ≥ 10 μm의 입자 분포를 가질 수 있으며, 각각의 입자 집단은 약 100만 내지 약 300만개의 입자의 감지 한계일 수 있는 정해진 농도를 갖는다. 본 명세서에서 전술된 바와 같이, 에어본 미립자 물질을 측정하기 위한 다양한 입자 카운터가 다수의 입자 크기 범위를 모니터링하기 위하여 다수의 채널을 가질 수 있다. 하나의 광원 및 하나의 디텍터가 도시될지라도, 에어본 미립자 물질을 측정하기 위한 입자 카운터의 다양한 실시 형태는 하나 초과의 광원 및 다양한 각도로 스캐터링되는 광을 모니터링하기 위한 다양한 위치에서 다수의 디텍터를 가질 수 있다. 이러한 에어본 입자 카운터는 약 ≥ 0.1 μm 내지 약 ≥ 10.0 μm의 에어본 미립자 물질에 대해 큰 동적 입자 크기를 모니터링할 수 있고 이에 걸쳐 보고될 수 있다.
도 35는 입자 카운터 아이콘(800A 내지 800D)을 이용하는 도식적인 도면이며, 이는 입자 카운팅 장치의 다양한 실시 형태가 기판이 인접한 프린팅 시스템의 저-입자 영역에 대해 위치될수 있는 것을 의미한다. 도 35의 가스 인클로저 시스템(512)은 열 교환기(1562)에 인접한 팬 필터 유닛(1552)에 의해 나타내진 바와 같이 가스 순환 및 여과 시스템과 통합될 수 있는 온도 조절 시스템(3140) 및 가스 인클로저 조립체(1100)를 포함하는 가스 인클로저 시스템(500-511)에 대해 전술된 바와 같은 구성요소를 가질 수 있다. 도 35의 가스 인클로저 시스템(512)은 하우징 프린팅 시스템(2004)뿐만 아니라 가스 정화 시스템(도시되지 않음)에 대한 출구 라인(3131) 및 입구 라인(3133)을 가질 수 있다. 프린팅 시스템(2004)은 기판 지지 장치가 장착될 수 있는 베이스(2101)를 가질 수 있다. 프린팅 시스템(2004)은 상부에 장착된 제2 캐리지 조립체(2300B) 및 제1 캐리지 조립체(2300A)를 가질 수 있는 브리지(2130)를 추가로 가질 수 있다. 프린팅 시스템(2004)은 또한 서비스 케이블(도시되지 않음)을 수용하기 위한 서비스 케이블 하우징(2410)을 가질 수 있다.
도 35에 관하여, 하나 이상의 입자 카운터는 팬 필터 유닛(1552)의 층류 스트림으로 도시된 입자 카운터 아이콘(800A)으로 도시된 바와 같이 예를 들어 서비스 번들 하우징(2410) 상에 배치 또는 장착될 수 있다. 이에 따라 팬 필터 유닛으로부터 가스의 층류 스트림 내에 배치된 입자 카운터는 가스 인클로저 시스템의 여과 시스템의 효율성을 모니터링할 수 있다. 추가로, 프린팅 시스템(2004)의 브리지(2130)는 프린트헤드 조립체(2500)가 장착될 수 있는 제1 X,Z 축 캐리지 조립체(2300A)를 지지할 수 있다. 제2 X,Z 축 캐리지 조립체(2300B)는 입자 카운터 아이콘(800B)에 의해 도시된 바와 같이 상부에 장착된 하나 이상의 입자 카운터를 가질 수 있다. 이러한 캐리지 조립체와 같은 다양한 프린팅 장치 및 기구에 인접한 위치에서의 모니터링은 서비스 번들과 같이 입자 생성의 다양한 공급원을 모니터링하는데 유용할 수 있다. 입자 카운터 아이콘(800C)에 의해 도시된 바와 같이 장착된 입자 카운터는 절차 진행 및 가스 인클로저 시스템 검증 런(validation run)을 위해 유용할 수 있다. 입자 카운터 아이콘(800D)에 의해 도시된 바와 같이 장착된 입자 카운터는 프린팅 공정 중에 에어본 미립자 물질의 모니터링뿐만 아니라 가스 인클로저 시스템 검증 런 및 절차 진행을 위해 유용할 수 있다.
다양한 본 발명의 시스템 및 방법에 따라서, 입자 카운팅 장치는 프린팅 중에 기판이 배치될 수 있는 중간 영역에서 정해진 조건 하에서 입자를 측정하기 위하여 기판 지지 장치 상에 장착 또는 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 35에 도시된 바와 같이, 입자 카운터는 입자 카운터 아이콘(800C)의 위치에 의해 도시된 바와 같이 기판 지지 장치의 상부에 장착되거나 또는 이에 배치될 수 있다. 본 발명의 시스템 및 방법의 다양한 실시 형태에서, 기판 지지 장치의 상부에 배치 또는 장착된 입자 카운터를 사용하여 미립자 물질의 모니터링은 가스 인클로저 시스템 검증 런 또는 절자 진행의 다양한 타입에 대해 수행될 수 있다. 또 다른 비-제한적인 예시로서, 입자 카운터는 입자 카운터 아이콘(800D)의 위치에 의해 도시된 바와 같이 기판 지지 장치의 측면 상에 장착될 수 있다. 샘플링 프로브(816)를 갖는, 도 33의 입자 카운터(800)와 같이 가요성 커넥터를 갖는 샘플링 프로브와 입자 카운터를 사용함으로써, 기판 지지 장치의 측면에 장착된 입자 카운터가 기판의 높이에 배치된 샘플링 프로브를 가질 수 있다.
입자 카운터 아이콘(800D)에 의해 도시된 바와 같이 기판 지지 장치의 측면 상에 장착된 입자 카운터는 프린팅 공정 중에 에어본 미립자 물질의 모니터링뿐만 아니라 가스 인클로저 시스템 검증 런, 및 절자 진행에 유용할 수 있다. 예를 들어, 도 36에서 도 26 및 도 28a에 대해 기재된 바와 같은 프린팅 시스템(2003)은 또한 프린트헤드 조립체(2500)의 Z-축 배치를 위해 Z-축 이동 플레이트(2310)를 포함할 수 있는 브리지(2130) 상에 장착된 X,Z 캐리지 조립체(2300)를 가질 수 있다. 이에 관해, X,Z 캐리지 조립체(2300)의 다양한 실시 형태는 기판(2050)에 대해 프린트헤드 조립체(2500)의 정밀 X,Z 배치를 제공할 수 있다. 프린팅 시스템(2003)의 다양한 실시 형태에서, X,Z 캐리지 조립체(2300)는 고유하게 저-입자를 생성하는 선형에어 베어링 모션 시스템을 이용할 수 있다. 도 36의 프린팅 시스템(2003)은 서비스 번들을 수용하기 위한 서비스 번들 하우징(2410)을 포함할 수 있는 서비스 번들로부터 생성된 입자를 수용 및 배출하기 위한 서비스 번들 하우징 배출 시스템(2400)을 가질 수 있다. 본 발명에 따라서, 서비스 번들은 예를 들어, 프린팅 시스템과 연계된 다양한 장치 및 기구와 같이 가스 인클로저 시스템 내의 다양한 장치 및 기구를 작동시키기 위하여 필요한 다양한 광학, 전기, 기계식 및 유체 연결부를 제공하기 위하여 프린팅 시스템에 작동가능하게 연결될 수 있다. 도 36의 프린팅 시스템(2003)은 Y-축 모션 시스템(2355)을 사용하여 Y-축 방향으로 정밀하게 배치될 수 있는 기판(2050)을 지지하기 위한 기판 지지 장치(2250)를 가질 수 있다. 기판 지지 장치(2250) 및 Y-축 모션 시스템(2355)은 프린팅 시스템 베이스(2101)에 의해 지지된다.
도 36의 프린팅 시스템(2003)의 경우, 정밀 XYZ 모션 시스템은 X,Z 캐리지 조립체(2300)뿐만 아니라 Y-축 모션 시스템(2355)을 포함할 수 있는 프린트헤드 조립체(2500)에 대해 기판 지지 장치(2250) 상에 장착된 기판의 배치를 위한 다양한 구성요소를 가질 수 있다. 기판 지지 장치(2250)는 예를 들어, 비제한적으로 기계식 베어링 또는 에어 베어링을 이용하는 선형 베어링 시스템을 이용하여 레일 시스템(2360) 상에서 이동할 수 있고 Y-축 모션 시스템(2355) 상에 장착될 수 있다. 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태의 경우, 에어 베어링 모션 시스템은 기판 지지 장치(2250) 상에 배치되는 기판에 대한 Y-축 방향으로 무마찰 이송을 돕는다. Y-축 모션 시스템(2355)은 또한 선형 기계식 베어링 모션 시스템 또는 선형 에어 베어링 모션 시스템에 의해 제공된 듀얼 레일 모션을 선택적으로 이용할 수 있다. 본 발명에 따라서, 다른 정밀 XYZ 모션 시스템이 3-축 갠트리 시스템의 다양한 실시 형태에 의해 사용될 수 있다. 예를 들어, 3-축 갠트리 시스템의 다양한 실시 형태는 정밀 X,Z 축 이동을 위해 갠트리 브리지 상에 장착된 X,Z 캐리지 조립체를 가질 수 있다.
다양한 본 발명의 시스템 및 방법에 따라서, 도 36의 프린팅 시스템(2003)은 기판 지지 장치(2250)의 측면에 장착된 입자 카운터(800)를 가질 수 있고, 이에 따라 등속성 샘플 프로브(816)가 기판(2050)과 동일한 높이에 있다. 도 36이 기판 지지 장치의 전방 측면 상의 입자 카운터(800)를 도시할지라도, 이는 기판에 인접한 에어본 미립자 물질을 효과적으로 모니터링하기 위하여 기판 지지 장치의 다양한 위치에 하나 이상의 입자 카운터를 장착할 수 있다. 추가로 시스템 및 방법의 다양한 실시 형태에서, 추가 입자 카운터가 도 35에 기재된 바와 같이 다른 위치에 장착 및 위치될 수 있다.
본 발명의 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태에서 수용된 가스 순환 및 여과 시스템의 다양한 실시 형태에 따라서, 에어본 입자의 연속적인 측정이 가스 인클로저 시스템 내에서 수행될 수 있다. 본 발명의 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태에서, 이러한 측정은 완전 자동 모드로 수행될 수 있고, 예를 들어, 그래픽 유저 인터페이스(graphical user interface, GUI)를 통하여 최종 사용자에서 연속적으로 보고될 수 있다. 본 발명의 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태에서, 에어본 미립자 물질의 측정은 도 35에 도시된 바와 같이 목표 위치에서 수행될 수 있다. 가스 인클로저 내에 위치된 입자 카운터로부터의 출력은 예를 들어, GUI를 통하여 최종 사용자에게 보고될 수 있다. 예를 들어, 목표 영역은 도 36에 도시된 바와 같이 척 또는 부유 테이블과 같은 기판 지지 장치에 걸쳐 기판에 바로 인접한 에어본 미립자 물질일 수 있다.
이에 관하여, 본 발명의 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태의 연속적인 모니터링은 약 ≥ 2 μm의 크기의 입자가 프린트 사이클에 걸쳐 약 1의 입자 미만으로 유지될 수 있는 것을 확인한다. 본 발명의 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태의 경우, 약 ≥ 2 μm의 크기의 입자가 적어도 약 24 시간에 걸친 크기 범위의 약 1의 입자 미만으로 유지될 수 있다. 본 발명의 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태의 경우, 약 ≥ 0.3 μm의 크기의 입자가 프린트 사이클에 걸친 크기 범위의 약 3의 입자 미만으로 유지될 수 있다. 본 발명의 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태의 경우, 약 ≥ 0.3 μm의 크기의 입자가 적어도 약 24 시간에 걸친 크기 범위의 약 3의 입자 미만으로 유지될 수 있다. 본 발명에 따라서, 적어도 약 24 시간에 걸쳐 본 발명의 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태에서 다양한 위치로부터 취해진 미립자 물질의 측정은 ≥ 0.5 μm의 0.02 입자 및 ≥ 2 μm의 0.001 입자 평균으로서 보고된다.
예를 들어, 도 37a 및 도 37b는 본 발명의 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태에서 취해진 오랜 기간 동안의 측정 결과를 나타낸다. 도 37a에서 상이한 날짜의 2가지의 테스트가 도시된다. 이러한 테스트는 불활성 질소 환경에서 유지되는 도 12 및 도 13에 도시된 것과 같이 가스 인클로저 시스템에서 수행되었다. 측정은 도 36에 도시된 바와 같이 척 또는 부유 테이블과 같은 기판 지지 장치에 인접한 위치에서 수행되었다. 테스트 중에, 가스 인클로저 시스템은 프린팅, 관리 및 아이들을 포함하는 순서에 대해 지속적으로 사용되었다. 테스트 1에서, 실시간 측정이 약 16시간 지속되었다. 이 기간 중에, 약 ≥ 2 μm의 크기의 2개의 입자가 측정되었고, 1은 약 5시간, 1 근처에서 시험이 종료되었다. 테스트 2의 경우, 약 10시간 지속되었고, 어떠한 입자 크기도 측정되지 않았다. 도 37b에서, 8시간을 초과하여 시스템에 대해 수행되고, 이는 약 ≥ 0.5 μm 크기의 입자에 대해 도시된다. 이 테스트 기간 중에, 가스 인클로저 조립체 윈도우, 예컨대 도 1a의 윈도우(130)가 약 2시(기준 번호 I), 약 6.5 시(기준 번호 II), 및 약 7시(기준 번호 III)에 주기적으로 개방되었다. 주변 환경에 대한 가스 인클로저 시스템 노출의 기간 중에, 미립자 물질의 측정은 그 크기 범위에서 약 ≤ 1 입자의 기준 값에 대해 신속히 재설정되고 스파이크(spike)하는 것으로 관찰될 수 있다.
본 발명의 시스템 및 방법의 다양한 실시 형태의 경우, 가스 인클로저 시스템 내에서 측정된 에어본 미립자 물질은 약 ≥ 0.3 μm의 입자에 대해 3 입자/ft3 미만, 약 ≥ 0.5 μm의 입자에 대해 1 입자/ft3 미만, 및 약 ≥ 0.1 μm의 입자에 대해 0 입자/ft3 미만일 수 있다. 이에 관하여, 가스 순환 및 여과 시스템의 다양한 실시 형태는 문헌 [International Standards Organization Standard (ISO) 14644-1 :1999, "Cleanrooms and associated controlled environments? Part 1 : Classification of air cleanliness," as specified by Class 1 through Class 5, and may even meet or exceed the standards set by Class 1]의 기준에 부합하는 에어본 미립자에 대해 저입자 불활성 가스 환경을 제공하기 위해 설계될 수 있다.
도 37b에 대한 데이터로 나타난 바와 같이 본 발명의 가스 순환 및 여과 시스템의 다양한 실시 형태에 의한 이러한 신속 시스템 회복이 도 38의 그래프에 추가로 도시된다. 도 38에서, 약 ≥ 2 μm 크기의 입자가 척 또는 부유 테이블과 같은 기판지지 장차에 인접한 위치에서 모니터링된다. 도 38의 그래프에 도시된 바와 같이, 크기 범위 내에서 약 ≤ 1 입자의 기준 수준으로의 재차 회복은 3 분 미만에서 발생하였다.
기판 상에서 미립자 물질의 기판-상 분포의 측정은 예를 들어, 테스트 기판을 사용하여 시스템 검증을 위해 기판이 프린팅되기 전에 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태에 대해 수행될 수 있다. 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태의 경우, 기판 상에서 미립자 물질의 기판-상 분포의 측정은 기판이 프린팅되는 동안에 품질 체크로서 수행될 수 있다. 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태의 경우, 기판 상에서 미립자 물질의 기판-상 분포의 측정은 프린팅되기 전에 그리고 추가로 기판이 프린팅되는 동안에 시스템 검증을 위해 수행될 수 있다.
도 39는 에어본 미립자 물질에 대한 감지 시스템에 관하여 도 34의 입자 카운터 디텍터(830)에 대해 전술된 바와 같이 동일한 구성요소를 실질적으로 가질 수 있는 광 스캐터링을 기초로 기판-상 감지 순서를 도시한다.
도 39에서, 광 스캐터링을 기초로 한 기판-상 입자 카운터 감지 시스템(860)은 광원(850)과 같이 알려진 파장의 알려진 파장 범위의 전자기 방사선의 공급원을 가질 수 있다. 기판-상 입자 카운터 감지 시스템(860)의 다양한 실시 형태의 경우, 광원(850)은 약 600 nm 내지 약 850 nm의 알려진 파장의 광을 방출하는 레이저 공급원일 수 있다. 방출된 광(851)은 기판(854) 상의 입자(852)와 상호작용하도록 추적된 광선에 의해 도시된다. 본 발명의 시스템 및 방법의 다양한 실시 형태의 경우, 기판은 실리콘 웨이퍼와 같은 테스트 기판일 수 있다. 반도체 산업으로부터 유도되는 기판-상 기판 측정의 히스토리에 따라, 실리콘 웨이퍼 상에서 입자 측정은 양호하게 허용되는 시험 방법이다. 추가로, 실리콘 웨이퍼는 광 스캐터링을 기초로 기판-상 감지 시스템에 대해 선호될 수 있는 반사 표면을 갖는 속성을 가질 수 있다. 추가로, 실리콘 웨이퍼는 실질적으로 전도성 재료이고, 이에 따라 접지될 수 있다. 전기적 중성인 기판 표면이 제공되는 것은 기판-상 입자 증착의 비편향 샘플링을 수득하는데 중요하다. 전하를 나르는 미립자 물질에 대해 통상적으로, 하전된 표면은 하전 입자와 하전 표면 사이의 상호작용이 척력 또는 인력이 작용하는지에 따라 펄스 포지티브(false positive) 또는 펄스 네거티브(false negative) 결과를 야기할 수 있다.
실리콘 웨이퍼 테스트 기판과 같이 반사 표면을 갖는 기판에 대해, 방출된 광(851)은 반사된 광선(853)에 의해 도시된 바와 같이 반사될 수 있고, 이는 또한 스캐터링된 광(855)에 의해 도시된 바와 같이 스캐터링된 광을 생성하기 위하여 기판 표면(854) 상의 입자(852)과 상호작용할 수 있다. 도 34의 입자 카운터 디텍터(830)와 같이 광 스캐터링을 기초로 한 에어본 입자 감지의 경우에 대해 전술된 바와 같이, 광은 광 경로(I) 내에 있는 스캐터링된 광(855)에 대해 도시된 바아 같이 방출된 광(851)의 방향에 대한 직교를 포함하는 다수의 각 방향으로 스캐터링될 수 있다. 포커싱된 렌즈(856)는 광학 필터(857)와 같은 하나 이상의 광학 필터를 향하여 광 경로(II)로 도시된 바와 같이 입자(852)에 의해 방출된 광(851)의 방향에 직교하도록 스캐터링된 광을 포커싱할 수 있다. 광학 필터(857)는 예를 들어, 공간적 또는 광학 밴드패스 필터일 수 있거나 또는 추가 필터가 이의 조합을 제공하기 위하여 추가될 수 있다. 최종적으로, 방출된 광(851)의 방향에 대해 직교하도록 스캐터링된 광은 예를 들어, 포토다이오드 기술을 기초로 다양한 타입의 포토미터 디텍터(photometer detector)일 수 있는 디텍터(858)에 의해 감지될 수 있다. 본 발명의 시스템 및 방법의 다양한 실시 형태에 따라서, 도 39의 기판-상 입자 카운터 감지 시스템(860)과 같은 기판-상 입자 카운터 감지 시스템을 사용하여, 다양한 입자 크기의 입자를 포함한 리포트뿐만 아니라 표면 상에서 감지된 모든 입자의 위치가 최종 사용자에게 제공될 수 있다.
예를 들어, 비제한적인 시스템 검증과 같이 기판-상 입자 측정을 위한 프로토콜을 시험하는 것과 관련하여, 분석되고 그 뒤에 밀봉되는 실리콘 테스트 웨이퍼는 각각의 테스트 웨이퍼에 대해 측정된 입자의 크기 및 위치의 리포트에 따라 수득될 수 있다. 테스트 웨이퍼는 카세트 내에서 또는 개별적으로 밀봉되듯이 수득될수 있다. 다양한 본 발명의 시스템 및 방법에 따라서, 위트니스 웨이퍼(witness wafer)의 카세트는 카세트 하우징 내에 밀봉될 수 있고, 그 뒤에 카세트 하우징은 밀봉된 중합체성 파우치와 같이 제거가능 밀봉 재료로 밀봉될 수 있다. 가스 인클로저 시스템 검증을 위한 기판-상 입자 측정의 다양한 테스트 프로토콜의 경우, 위트니스 웨이퍼의 카세트는 최종 사용자 또는 로봇방식으로 가스 인클로저 시스템 내에 배치될 수 있다. 예를 들어 카세트는 전술된 바와 같이 로봇 방식으로 또는 최종 사용자에 의해 전술된 바와 같이 보조 인클로저 내에 배치될 수 있고, 보조 인클로저는 가스 환경이 반응 가스에 대한 기준으로 보내질 때까지 회수 공정을 통하여 배치될 수 있다. 카세트는 최종 사용자 또는 로봇 방식으로 프린팅 시스템 인클로저 내로 이송될 수 있다. 밀봉된 카세트가 가스 인클로저 시스템 내에 있을 때, 위트니스 웨이퍼의 카세트는 밀봉되지 않을 수 있고, 카세트 하우징은 웨이퍼에 용이하게 접근할 수 있도록 개방될 수 있다.
도 40을 참조하면, 테스트 웨이퍼(854)를 갖는 것으로 도시된 프린팅 시스템(2003)이 도 36 및 도 28a의 프린팅 시스템(2003)뿐만 아니라 도 26의 프린팅 시스템(2002)에 대해 전술된 모든 요소를 가질 수 있다. 예를 들어, 도 40에서, 프린트헤드 조립체(2500)의 Z-축 배치를 위해 Z-축 이동 플레이트(2310)를 포함할 수 있는 브리지(2130) 상에 장착된 X,Z 캐리지 조립체(2300)를 가질 수 있다. 이에 관해, X,Z 캐리지 조립체(2300)의 다양한 실시 형태는 기판 지지부(2250) 상에 배열된 기판에 대해 프린트헤드 조립체(2500)의 정밀 X,Z 배치를 제공할 수 있다. 프린팅 시스템(2003)의 다양한 실시 형태에서, X,Z 캐리지 조립체(2300)는 고유하게 저-입자를 생성하는 선형에어 베어링 모션 시스템을 이용할 수 있다. 도 40의 프린팅 시스템(2003)은 서비스 번들을 수용하기 위한 서비스 번들 하우징(2410)을 포함할 수 있는 서비스 번들로부터 생성된 입자를 수용 및 배출하기 위한 서비스 번들 하우징 배출 시스템(2400)을 가질 수 있다. 도 40의 프린팅 시스템(2003)은 Y-축 모션 시스템(2355)을 사용하여 Y-축 방향으로 정밀하게 배치될 수 있는 기판을 지지하기 위한 기판 지지 장치(2250)를 가질 수 있다. 기판 지지 장치(2250) 및 Y-축 모션 시스템(2355)은 프린팅 시스템 베이스(2101)에 의해 지지된다. 기판 지지 장치(2250)는 예를 들어, 비제한적으로 기계식 베어링 또는 에어 베어링을 이용하는 선형 베어링 시스템을 이용하여 레일 시스템(2360) 상에서 이동할 수 있고 Y-축 모션 시스템(2355) 상에 장착될 수 있다. 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태의 경우, 에어 베어링 모션 시스템은 기판 지지 장치(2250) 상에 배치되는 기판에 대한 Y-축 방향으로 무마찰 이송을 돕는다. Y-축 모션 시스템(2355)은 또한 선형 기계식 베어링 모션 시스템 또는 선형 에어 베어링 모션 시스템에 의해 제공된 듀얼 레일 모션을 선택적으로 이용할 수 있다.
도 40의 테스트 웨이퍼(854)는 프린팅 시스템(2003)의 기판 지지 장치(2250) 상에 배치될 수 있다. 기판 지지 장치(2250)는 프린팅 공정 중에 기판이 배치될 수 있는 다양한 위치에서 브리지(2130)에 인접하게 배치될 수 있다. 시험 웨이퍼는 웨이퍼 에지에서 오염을 유도할 수 있는, 취급이 수행되는 영역인 에지 배제 영역과 같이 입자 측정이 시험 이후에 수행되지 않는 에지 배제 영역을 가질 수 있다. 가스 인클로저 시스템 검증을 위한 기판-상 입자 측정을 위한 다앙한 시험 프로토콜에 따라서, 에지 배제 영역은 웨이퍼 에지로부터 측정되고 웨이퍼의 주연부 주위에서 약 1 cm 내지 약 2 cm일 수 있다. 가스 인클로저 시스템 검증을 위한 기판-상 입자 측정의 다양한 테스트 프로토콜에 대해, 일련의 기판-상 입자 측정이 프린팅 시스템을 수용하는 가스 인클로저 시스템 하우징의 상태를 평가할 수 있다. 우선, 백스라운드 테스트가 수행될 수 있으며, 여기서 에지 배제 영역에서 테스트 기판을 취급함으로써 테스트 웨이퍼의 개수가 취해질 수 있고, 그 뒤 카세트 내에 재차 배치될 수 있다. 다음의 정적 테스트에서, 테스트 웨이퍼의 통계적 개수가 에지 배지 영역에서 테스트 기판을 취급함으로써 취해질 수 있고, 그 뒤에 가스 인클로저 시스템 내에서 임의의 장치 또는 기기의 임의의 구동 없이 프린팅 공정의 지속 중에 일련의 기간에 공구 환경에 노출될 수 있다. 이에 관하여, 정적 세트의 테스트 웨이퍼 내에서 테스트 웨이퍼는 정적 프린팅 환경에 있다. 정적 테스트를 위한 일련의 테스트 웨이퍼는 그 뒤에 카세트 하우징 내로 이동될 수 있다. 프린트 테스트 시에, 테스트 웨이퍼의 통계적 개수는 에지 배제 영역에서 테스트 기판을 취급함으로써 취해질 수 있고, 그 뒤에 가스 인클로저 시스템 내에서 장치 또는 기기의 완전한 구동에 따라 잉크 배출의 임의의 구동 없이 프린팅 공정을 지속 중에 공구 환경에 노출될 수 있다. 예를 들어, X,Z 캐리지 조립체(2300) 상에 장착된 프린트헤드 조립체(2500)는 실제 프린트 사이클을 시뮬레이팅하는, 도 40에 도시된 프린팅 시스템(2003)의 기판 지지 장치 상에 장착된 테스트 웨이퍼(854)에 대해 이동할 수 있다. 이에 관하여, 테스트 웨이퍼의 프린트 세트 내에서 테스트 웨이퍼는 정적 프린팅 환경에 있다. 프린트 테스트를 위한 일련의 테스트 웨이퍼는 그 뒤에 카세트 하우징 내로 이동할 수 있다.
백그라운드 테스트, 정적 테스트 및 프린트 테스트를 포함하는 테스트 프로토콜이 완료되면, 카세트 하우징이 재밀봉될 수 있고, 카세트는 테스팅을 위해 프린팅 시스템 인클로저로부터 제거될 수 있다. 예를 들어, 일련의 테스트 웨이퍼를 갖는 밀봉된 카세트는 보조 인클로저 내에 배치될 수 있다. 프린팅 시스템 인클로저가 전술된 바와 같이 보조 인클로저로부터 밀봉가능하게 격리될 때, 보조 인클로저는 주변 환경으로 개방될 수 있고, 테스트 웨이퍼를 갖는 밀봉된 카세트는 분석을 위해 회수 및 보내진다. 다양한 실시 형태에 대한 모든 공정 단계에 있어서, 본 발명의 기판-상 입자 측정 테스팅 프로토콜이 최종 사용자 또는 로봇에 의해 또는 이의 조합에 의해 수행될 수 있다. 최종적으로 보조 인클로저는 밀폐되고 가스 환경이 반응 가스에 대한 기준으로 보내질 때까지 회수 공정을 통하여 배치될 수 있다.
본 발명의 다양한 이미징 시스템 및 방법이 시스템 검증 절차의 수행뿐만 아니라 기판-상 미립자 물질 측정을 위해 사용될 수 있다. 도 41을 참조하면, 프린팅 시스템(2004)이 도 28a, 도 36 및 도 40의 프린팅 시스템(2003)뿐만 아니라 도 26의 프린팅 시스템(2002)에 대해 전술된 모든 요소를 가질 수 있다. 예를 들어, 도 41의 프린팅 시스템(2004)은 서비스 번들로부터 생성된 입자를 수용 및 배출하기 위한 서비스 번들 하우징 배출 시스템(2400)을 가질 수 있다. 본 발명에 따라서, 서비스 번들은 예를 들어, 프린팅 시스템과 연계된 다양한 장치 및 기구와 같이 가스 인클로저 시스템 내의 다양한 장치 및 기구를 작동시키기 위하여 필요한 다양한 광학, 전기, 기계식 및 유체 연결부를 제공하기 위하여 프린팅 시스템에 작동가능하게 연결될 수 있다. 도 41의 프린팅 시스템(2004)은 Y-축 모션 시스템(2355)을 사용하여 Y-축 방향으로 정밀하게 배치될 수 있는 기판(2050)을 지지하기 위한 기판 지지 장치(2250)를 가질 수 있다. 기판 지지 장치(2250) 및 Y-축 모션 시스템(2355)은 프린팅 시스템 베이스(2101)에 의해 지지된다. 기판 지지 장치(2250)는 예를 들어, 비제한적으로 기계식 베어링 또는 에어 베어링을 이용하는 선형 베어링 시스템을 이용하여 레일 시스템(2360) 상에서 이동할 수 있고 Y-축 모션 시스템(2355) 상에 장착될 수 있다. 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태의 경우, 에어 베어링 모션 시스템은 기판 지지 장치(2250) 상에 배치되는 기판에 대한 Y-축 방향으로 무마찰 이송을 돕는다. Y-축 모션 시스템(2355)은 또한 선형 기계식 베어링 모션 시스템 또는 선형 에어 베어링 모션 시스템에 의해 제공된 듀얼 레일 모션을 선택적으로 이용할 수 있다.
다양한 캐리어 조립체를 지지하는 모션 시스템에 관하여, 도 41의 프린팅 시스템(2004)은 상부에 장착된 카메라 조립체(2550)를 갖는 것을 도시되는 제2 X-축 캐리지 조립체(2300B) 및 상부에 장착된 프린트헤드 조립체(2500)를 갖는 것으로 도시되는 제1 X-축 캐리지 조립체(2300A)를 가질 수 있다. 기판 지지 장치(2250) 상에 있는 기판(2050)이 예를 들어, 프린팅 공정 중에 브리지(2130)에 인접한 다양한 위치에 위치될 수 있다. 기판 지지 장치(2250)는 프린팅 시스템 베이스(2101) 상에 장착될 수 있다. 도 41에서, 프린팅 시스템(2004)은 브리지(2130) 상에 장착된 제1 X-축 캐리지 조립체(2300A) 및 제2 X-축 캐리지 조립체(2300B)를 가질 수 있다. 제1 X-축 캐리지 조립체(2300A)는 프린트헤드 조립체(2500)의 Z-축 배치를 위해 제1 Z-축 이동 플레이트를 포함할 수 있고, 제2 X-축 캐리지 조립체(2300B)는 카메라 조립체(2550)의 Z-축 배치를 위해 제2 Z-축 이동 플레이트(2310B)를 가질 수 있다. 이에 관하여, 캐리지 조립체(2300A, 2300B)의 다양한 실시 형태는 각각 카메라 조립체(2550)와 프린트헤드 조립체(2500)에 대한 지지 기판(2250) 상에 배치된 기판에 대해 정밀 X,Z 배치를 제공할 수 있다. 프린팅 시스템(2004)의 다양한 실시 형태에 대해, 제1 X-축 캐리지 조립체(2300A) 및 제2 X-축 캐리지 조립체(2300B)는 고유하게 저-입자를 생성하는 선형 에어 베어링 모션 시스템을 이용할 수 있다.
도 41의 카메라 조립체(2550)는 고-속, 고-해상도 카메라일 수 있다. 카메라 조립체(2550)는 카메라(2552), 카메라 마운트 조립체(2554) 및 렌즈 조립체(2556)를 포함할 수 있다. 카메라 조립체(2550)는 카메라 마운트 조립체(2556)를 통하여 Z-축 이동 플레이트(2310B) 상에서 모션 시스템(2300B)에 장착될 수 있다. 카메라(2552)는 광학 이미지를 전기 신호로 전환할 수 있는, 비-제한적인 예시로, 전하-결합된 장치(CCD), 상보적 금속-산화물-반도체(CMOS) 장치 또는 N-타입 금속-산화물-반도체(NMOS) 장치와 같은 임의의 이미지 센서 장치일 수 있다. 다양한 이미지 센서 장치는 라인에 대한 1열 센서 또는 면적 스캔 카메라용 센서의 어레이로서 구성될 수 있다. 카메라 조립체(2550)는 예를 들어, 결과치를 저장, 처리 및 제공하기 위한 컴퓨터를 포함할 수 있는 이미지 처리 시스템에 연결될 수 있다. 도 41의 프린팅 시스템(2004)에 대해 전술된 바와 같이, Z-축 이동 플레이트(2310B)는 기판(2050)에 대해 카메라 조립체(2550)의 Z-축 위치를 제어가능하게 조절할 수 있다. 다양한 공정 중에, 예를 들어 프린팅 및 데이터 수집 중에, 기판(2050)은 X-축 모션 시스템(2300B) 및 Y-축 모션 시스템(2355)을 사용하여 카메라 조립체(2550)에 대해 제어가능하게 배치될 수 있다.
따라서, 도 41의 스플릿 축 모션 시스템은 원하는 초점 및/또는 높이에서 기판(2050)의 일부상의 이미지 데이터를 캡처하기 위하여, 삼차원으로 서로에 대한 카메라 조립체(2550)와 기판(2050)의 정확한 위치 배치를 제공할 수 있다. 게다가, 기판에 대한 카메라의 정밀 XYZ은 면적 스캐닝 또는 라인 스캐닝 공정 중에 수행될 수 있다. 전술된 바와 같이, 갠트리 모션 시스템과 같은 다른 모션 시스템은, 기판에 대해 가령, 프린트헤드 조립체 및/또는 카메라 조립체 사이에 삼차원으로 정확한 움직임을 제공하는데도 사용될 수 있다. 추가로, 조명이 X-축 모션 시스템 또는 기판에 인접한 기판 지지 장치 상에, 그리고 이의 조합으로 다양한 위치에 장착될 수 있다. 이에 관하여, 조명은 다양한 라이트필드(lightfield) 및 다크필드(darkfield) 분석 및 이의 조합을 수행하기 위해 배치될 수 있다. 모션 시스템의 다양한 실시 형태는 기판(2050)의 표면의 일련의 하나 이상의 이미지를 캡쳐하기 위하여 연속적이거나 계단식 모션 또는 이들의 조합을 사용하여 기판(2050)에 대해 카메라 조립체(2550)를 위치시킬 수 있다. 각각의 이미지는 하나 이상의 픽셀 우물(pixel well), 개별 픽셀, 또는 이들의 조합과 관련된 영역을 포함할 수 있고, 이는 주변 표면 영역을 포함한다(가령, 관련 전자 회로 소자, 경로 및 연결부를 포함함). 이미지 처치를 사용함으로써, 입자의 이미지가 획득될 수 있고 측정된 특정 크기의 입자의 크기 및 개수가 획득될 수 있다. 본 발명의 시스템 및 방법의 다양한 실시 형태에서, 약 34 kHz에서 스캐닝할 수 있고, 약 190mm의 작동 높이를 포함하고 약 8192개의 픽셀을 갖는 라인 스캔 카메라가 사용될 수 있다. 추가로, 하나 초과의 카메라가 프린팅 시스템 기판 카메라 조립체의 다양한 실시 형태에 대해 X-축 캐리지 조립체 상에 장착될 수 있고, 여기서 각각의 카메라는 시계(field of view) 및 해상도에 대한 상이한 기준을 가질 수 있다. 예를 들어, 하나의 카메라가 입자 검사를 위한 라인 스캔 카메라일 수 있고, 제2 카메라가 가스 인클로저 시스템 내에서 기판의 규칙적 네비게이션(regular navigation)을 위해 사용될 수 있다. 규칙적 네비게인션에 유용한 이러한 카메라는 약 0.9X의 배율을 갖는 약5.4 mm X 4 mm 범위 내지 약 0.45X의 배율을 갖는 약 0.9X 내지 약 10.6 mm x 8 mm의 시계를 갖는 면적 스캔 카메라일 수 있다. 다른 실시 형태에서, 하나의 카메라가 입자 검사를 위한 라인 스캔 카메라일 수 있는 동시에 제2 카메라는 예를 들어 기판 정렬을 위해 가스 인클로저 시스템 내의 기판의 정밀 네비게이션용일 수 있다. 정밀 네비게이션에 유용한 이러한 카메라는 약 7.2X의 배율을 갖는 약 0.7 mm X 0.5 mm의 시계를 갖는 면적 스캔 카메라일 수 있다.
OLED 기판의 적소(in situ) 검사에 관하여, 프린팅 시스템 기판 카메라 조립체, 예컨대 도 41에 도시된 프린팅 시스템(2004)의 카메라 조립체(2550)의 다양한 실시 형태는 총 평균 사이클 시간(TACT)에 대해 상당한 영향을 미치지 않고 패널을 검사하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 8.5 세대 기판은 70초 미만에서 기판-상 미립자 물질에 대해 스캐닝될 수 있다. OLED 기판의 검사에 추가로, 프린팅 시스템 기판 카메라 조립체는 가스 인클로저 시스템에 대한 충분히 저입자 환경이 프린팅 공정 중에 가스 인클로저 시스템을 사용하기 전에 검증되는지를 결정하기 위하여 시험 기판을 사용하여 시스템 검증 연구를 위해 사용될 수 있다.
시스템 내에서 에어본 미립자 물질 및 입자 증착에 관하여, 상당 개수의 변수가 임의의 특정 제조 시스템에 대해 기판과 같은 표면 상에서 입자 강하 속도에 대한 값의 근삿값을 적절히 연산할 수 있는 일반적인 모델의 생성에 영향을 미칠 수 있다. 입자 크기, 특정 크기의 입자 분포, 기판의 표면 영역 및 시스템 내에서 기판의 노출 시간과 같은 변수가 다양한 제조 시스템에 따라 변환될 수 있다. 예를 들어, 입자 크기, 및 특정 크기의 입자 분포는 다양한 제조 시스템 내에서 입자-생성 구성요소의 소스 및 위치에 의해 실질적으로 영향을 받을 수 있다. 본 발명의 다양한 입자 제어 시스템 없이 제안되는 본 발명의 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태를 기초로 한 계산에 있어서, 기판의 제곱 미터 당 프린트 사이클 당 미립자 물질의 기판-상 증착은 0.1 μm 이상의 크기 범위의 입자의 경우 약 100만 초과 내지 약 1000만 초과일 수 있다. 본 발명의 다양한 입자 제어 시스템 없이 제안되는 이러한 계산에 있어서, 기판의 제곱 미터 당 프린트 사이클 당 미립자 물질의 기판-상 증착은 2 μm 이상의 크기 범위의 입자의 경우 약 1000 초과 내지 약 10,000 초과일 수 있다.
본 발명의 기판-상 입자 결정 시험 프로토콜의 다양한 실시 형태에 대해 기재된 바와 같이 테스팅 프로토콜을 사용하여 본 발명의 저-입자 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태는 10 μm 크기 이상의 입자의 경우 분당 기판의 제곱 미터 당 약 100개 이하의 입자의 기판-상 증착 속도 기준에 부합하는 평균 기판-상 입자 분포에 대해 제공되는 저-입자 환경을 유지할 수 있다. 본 발명의 저-입자 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태는 5 μm 크기 이상의 입자의 경우 분당 기판의 제곱 미터 당 약 100개 이하의 입자의 기판-상 증착 속도 기준에 부합하는 평균 기판-상 입자 분포에 대해 제공되는 저-입자 환경을 유지할 수 있다. 본 발명의 저-입자 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태는 2 μm 크기 이상의 입자의 경우 분당 기판의 제곱 미터 당 약 100개 이하의 입자의 기판-상 증착 속도 기준에 부합하는 평균 기판-상 입자 분포에 대해 제공되는 저-입자 환경을 유지할 수 있다. 본 발명의 저-입자 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태는 1 μm 크기 이상의 입자의 경우 분당 기판의 제곱 미터 당 약 100개 이하의 입자의 기판-상 증착 속도 기준에 부합하는 평균 기판-상 입자 분포에 대해 제공되는 저-입자 환경을 유지할 수 있다. 본 발명의 저-입자 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태는 0.5 μm 크기 이상의 입자의 경우 분당 기판의 제곱 미터 당 약 1000개 이하의 입자의 기판-상 증착 속도 기준에 부합하는 평균 기판-상 입자 분포에 대해 제공되는 저-입자 환경을 유지할 수 있다. 본 발명의 저-입자 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태는 0.3 μm 크기 이상의 입자의 경우 분당 기판의 제곱 미터 당 약 1000개 이하의 입자의 기판-상 증착 속도 기준에 부합하는 평균 기판-상 입자 분포에 대해 제공되는 저-입자 환경을 유지할 수 있다. 본 발명의 저-입자 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태는 0.1 μm 크기 이상의 입자의 경우 분당 기판의 제곱 미터 당 약 1000개 이하의 입자의 기판-상 증착 속도 기준에 부합하는 평균 기판-상 입자 분포에 대해 제공되는 저-입자 환경을 유지할 수 있다.
본 명세서에 언급된 모든 문헌, 특허, 및 특허출원은 이들 문헌, 특허, 및 특허출원이 각각 참조문헌으로서 특정적이고도 개별적으로 구성되도록 본 명세서에 참조문헌으로서 인용된다.
본 명세서에서, 본 발명의 여러 실시 형태들이 도시되고 기술되었지만, 당업자는 이러한 실시 형태들이 오직 예로서 제공된 것임을 이해할 수 있을 것이다. 이제, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고도 다양한 변형예, 개선예, 및 대체예들이 제공될 것이다. 본 명세서에 기재된 본 발명의 실시 형태에 대한 다양한 대체예가 본 발명을 실시하기 의해 이용될 수 있다. 예를 들어, 화학, 생물공학, 하이 테크놀로지 및 제약과 같은 폭 넓은 종래 기술이 본 발명으로부터 이점이 제공될 수 있다. OLED 프린팅은 본 발명에 따르는 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태를 예시하기 위해 사용된다. 프린팅 시스템을 수용할 수 있는 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태는 제한되지는 않지만, 구성 및 분해의 사이클, 인클로저 부피의 소형화, 및 관리 중에 또는 처리 중에 외부로부터 내부로의 용이 접근을 통하여 밀폐-밀봉 인클로저를 제공하는 본 발명에 따른 밀봉과 같은 특징을 제공할 수 있다. 가스 인클로저 시스템의 다양한 실시 형태의 이러한 특징은 관리 사이클 동안에 중지 시간의 최소화하는 신속한 인클로저-부피 턴오버뿐만 아니라 처리 중에 반응종의 낮은 수준을 유지하는데 용이한 구조적 일체성, 및 기능성에 대한 구성을 가질 수 있다. 이와 같이, OLED 패널 프린팅을 위한 기능을 제공하는 다양한 특징 및 기준이 다양한 기술 영역에 이점이 될 수 있다. 하기 청구범위는 본 발명의 범위를 정의하고 본 발명의 방법 및 구성들이 청구항들 및 본 명세서에서 다루는 균등예의 범위 내에 있게 하기 위한 것이다.
Claims (22)
- 내부를 형성하는 가스 인클로저 조립체, 및
가스 인클로저 조립체 내에 배치된 프린팅 시스템을 포함하고, 상기 프린팅 시스템은
프린트헤드 조립체,
프린팅되는 기판을 지지하고 가스 인클로저 조립체의 내부에 배치된 기판 지지 장치,
기판 및 프린트헤드 조립체를 서로에 대해 이동시키기 위하여 기판 지지 장치와 프린팅 시스템에 작동가능하게 결합된 모션 시스템,
가스 인클로저 조립체의 내부에 배열된 서비스 번들 하우징,
서로 일렬로 피봇회전가능하게 결합된 복수의 세그먼트를 포함하고 서비스 번들 하우징 내에 배열되는 가요성 체인 캐리어, 및
서비스 번들 하우징을 통하여 유도되는 서비스 번들을 포함하고, 상기 서비스 번들은 가요성 체인 캐리어에 의해 서비스 번들의 일부를 따라 보유되고, 가요성 체인 캐리어는 프린트헤드의 배치에 응답하여 이동가능한 시스템. - 제1항에 있어서, 서비스 번들 하우징과 유체연통되는 서비스 번들 하우징 배출 시스템을 추가로 포함하는 시스템.
- 제1항에 있어서, 서비스 번들 하우징은 서비스 번들 하우징의 외부와 서비스 번들 하우징의 내부 사이에 가스 유동의 균등한 분배를 돕도록 배열된 하나 이상의 표면 상에 복수의 개구를 포함하는 시스템.
- 제1항에 있어서, 가요성 체인 캐리어의 제1 단부 부분은 서비스 번들 하우징에 의해 지지되고, 가요성 체인 캐리어의 제2 단부 부분은 프린트헤드의 배치에 응답하여 제2 단부 부분에 대해 이동가능한 시스템.
- 제1항에 있어서, 가스 인클로저 조립체의 내부 내로 서비스 번들을 유도하기 위한 개구를 형성하는 도관, 및
개구를 각각 밀폐 및 개방하기 위하여 개방 위치와 밀폐 위치를 갖는 밀봉 커버 기구를 추가로 포함하고, 밀봉 커버 기구는 밀폐 위치에서 개구를 밀봉하는 시스템. - 제5항에 있어서, 밀봉 커버 기구는 일체성 재료(conformable material)로 제조되는 시스템.
- 제1항에 있어서, 내부의 미립자 물질을 모니터링하도록 구성되고 가스 인클로저 조립체의 내부에 배열된 입자 카운팅 장치를 추가로 포함하는 시스템.
- 제7항에 있어서, 입자 카운팅 장치는 서비스 번들 하우징, 프린트헤드 조립체를 보유하는 캐리지, 및 기판 지지 장치 중 하나 이상에 근접하게 배열되는 시스템.
- 제1항에 있어서, 기판 지지 장치에 의해 지지된 기판의 표면 상에 미립자 물질의 양을 감지하도록 배열된 기판-상 미립자 물질 감지 시스템을 추가로 포함하는 시스템.
- 제9항에 있어서, 기판-상 미립자 물질 감지 시스템은 이미징 시스템을 포함하는 시스템.
- 제10항에 있어서, 이미징 시스템은 프린트헤드 조립체와 함께 이동하도록 장착된 카메라를 포함하는 시스템.
- 기판을 처리하는 방법으로서,
기판 상에 필름을 형성하기 위하여 가스 인클로저 조립체 내에 수용된 기판 상에 유기 재료를 증착하는 동안에 순환 경로를 따라 가스 인클로저 조립체 내에서 가스를 순환시키는 단계,
가스 인클로저 조립체 내에 수용된 서비스 번들 하우징을 통하여 순환된 가스를 배출시키는 단계 - 상기 서비스 번들 하우징은 기판 상에 유기 재료를 증착시키도록 구성된 프린팅 시스템에 연결된 서비스 번들을 수용함 - ,
배출된 가스의 흐름을 서비스 번들 하우징으로부터 유동시키는 단계, 및
배출된 가스로부터 미립자 물질을 수집하는 단계를 포함하는 기판을 처리하는 방법. - 제12항에 있어서, 배출된 가스의 흐름을 서비스 번들 하우징으로부터 유동시키는 단계는 배출된 가스의 흐름을 서비스 번들 하우징으로부터 사공간(dead space)으로 유동시키는 단계를 포함하고, 상기 사공간에서 배출된 가스의 흐름으로부터 미립자 물질이 수집되는 기판을 처리하는 방법.
- 제12항에 있어서, 배출된 가스의 흐름을 서비스 번들 하우징으로부터 유동시키는 단계는 배출된 가스의 흐름을 서비스 번들 하우징으로부터 필터를 통하여 유동시키는 단계를 포함하고, 미립자 물질이 배출된 가스의 흐름으로부터 필터에 의해 수집되는 기판을 처리하는 방법.
- 제12항에 있어서, 배출된 가스의 흐름을 서비스 번들 하우징으로부터 유동시키는 단계는 배출된 가스의 흐름을 가스 인클로저 조립체의 외부에 있는 가스 정화 시스템을 통하여 유동시키는 단계를 포함하는 기판을 처리하는 방법.
- 제12항에 있어서, 가스 인클로저 조립체 내에 수용된 서비스 번들 하우징을 통하여 순환된 가스를 배출시키는 단계는 가스 인클로저 조립체 내에 배열된 기판 지지 장치로부터 서비스 번들을 수용하는 서비스 번들 하우징으로 순환된 가스를 유동시키는 단계를 포함하는 기판을 처리하는 방법.
- 제12항에 있어서, 프린팅 시스템은 기판 상에 유기 재료를 증착시키기 위한 잉크젯 프린트헤드 조립체를 포함하는 기판을 처리하는 방법.
- 제17항에 있어서, 유기 재료는 OLED 재료 잉크인 기판을 처리하는 방법.
- 제17항에 있어서, 유기 재료는 캡슐화 구조를 형성하기 위해 사용된 경화성 재료인 기판을 처리하는 방법.
- 제17항에 있어서, 기판 상에 증착된 유기 재료를 경화시키는 단계를 추가로 포함하는 기판을 처리하는 방법.
- 내부를 형성하는 가스 인클로저 조립체, 및
가스 인클로저 조립체 내에 배치된 프린팅 시스템을 포함하고, 상기 프린팅 시스템은
프린트헤드 조립체,
프린팅되는 기판을 지지하고 가스 인클로저 조립체의 내부에 배치된 기판 지지 장치,
기판 및 프린트헤드 조립체를 서로에 대해 이동시키기 위하여 기판 지지 장치와 프린팅 시스템에 작동가능하게 결합된 모션 시스템,
가스 인클로저 조립체의 내부에 배열된 서비스 번들 하우징,
서비스 번들 하우징을 통하여 유도되는 서비스 번들을 포함하고, 상기 서비스 번들은 프린트헤드의 배치에 응답하여 이동가능하고 캐리어에 의해 보유되고,
기판 지지 장치에 의해 지지된 기판의 표면 상에 미립자 물질의 양을 감지하도록 배열된 기판-상 미립자 물질 감지 시스템을 포함하고, 기판-상 미립자 물질 감지 시스템은 이미징 시스템을 포함하는 시스템. - 제21항에 있어서, 이미징 시스템은 프린트헤드 조립체와 함께 이동하도록 장착된 카메라를 포함하는 시스템.
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| TW201831336A (zh) | 利用一輔助包體的氣體包體系統 |
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