KR102644620B1 - 개선된 균질성 및 인쇄 속도로 박막을 제조하는 기술 - Google Patents

개선된 균질성 및 인쇄 속도로 박막을 제조하는 기술 Download PDF

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Abstract

특정 두께를 갖는 층을 제조하기 위해 액체를 침착시키는 프린터를 사용하는 개선된 제조는 구체적으로 측정되거나 추정된 잉크 또는 기판 특성에 기초한 자동화된 조정 또는 인쇄 파라미터를 포함한다. 일 실시예에서, 잉크 확산 특성은 특정 층을 생성하는데 사용된 액적 크기를 선택하고 및/또는 층의 균질성을 제공하도록 스케일링 및/또는 조정된 특정 기준선, 체적/면적 또는 액적 밀도를 선택하는데 사용된다. 제 2 실시예에서, 예상 액적 세부 사항은 액적의 삽입을 주의 깊게 제어하기 위해 액적을 인터리빙하는데 사용되며, 따라서 층 동질성을 돕는다. 액체 층은 경화되거나 영구적 구조를 제공하기 위해 베이킹 된다.

Description

개선된 균질성 및 인쇄 속도로 박막을 제조하는 기술
본 명세서는 참조로 다음 문헌을 통합한다: "개선된 균질성 및 인쇄 속도로 박막을 제조하는 기술" 대해 2015년 12월 7일 출원된 미국 잠정 특허 출원(USSN) 62/264076; "증착 액체의 정확한 공차 이내의 인쇄 잉크 액적 측정 및 제어를 위한 기술"에 대해 2016년 5월 31일에 허여된 미국 특허 제9,352,561호(USSN 14/3404034); "증착 액체의 정확한 허용 오차 내에서 인쇄 잉크 량 제어를 위한 기술"에 대해 2015년 4월 21일 허여된 미국 특허 제9,010,899호; "두께를 제어하기 위해 중간 색조를 사용하는 잉크 기반 층 제조"에 대해 2015년 3월 31일 허여된 미국 특허 번호 제 8995022호; "산업용 인쇄 시스템에 액적 파라미터의 빠른 측정"에 대해 2015년 8월 31일 출원된 미국 특허 공보 제20150373305호(USSN 14/84343); 및 "개선된 속도와 정확도 영구 층의 배열 인쇄하는 기술"에 대해 2015년 6월 30일 출원된 미국 특허 공보 제20150298153호(USSN 14/788609). 우선권은 상술한 미국 잠정 출원 제 62/264076 호로 주장된다.
프린터는 제조를 위한 다양한 산업 공정에서 사용된다. 일 적용예에서, 프린터는 기판 상에 액체를 분사하는데 사용될 수 있으며, 액체는 그 후 경화, 건조 또는 다른 방법으로 처리되어 전자 장치의 영구 층을 형성한다. 이 기술은 다른 기술, 예를 들어 유기 물질(예: 플라스틱)을 사용하여 쉽게 증착할 수 없는 물질의 증착에 특히 유용하다. 한 적용예는 디스플레이 패널(텔레비전 또는 다른 디스플레이 스크린과 같은), 태양 패널 및 발광 장치의 제조를 포함한다. 예를들어, 프린터는 민감한 내부 층이 산소, 습기 또는 다른 오염 물질에 노출되는 것을 보호하는 유기 캡슐 층뿐만 아니라 전기 자극의 영향을 받아 광을 생성하는 데 도움이 되는 유기 LED 물질을 증착하는데 사용될 수 있다. 대형 패널 전자 장치를 제조하는데 사용되는 종래의 공정에서 이러한 프린터는 "룸-사이즈"일 수 있으며 조립 라인 스타일 공정의 일부로 매우 정밀한 파라미터 내에서 매우 큰 기판에 인쇄하는 데 사용된다.; 대형 패널 장치는 이들 기판(예를 들어, 대형 TV 또는 태양 전지 패널)으로부터 형성될 수 있거나, 선택적으로 다수의 소형 장치가 이들 기판 상에 형성될 수 있고, 서로 분리될 수 있다. 당연히, 상기 적용예들은 단지 예시이며, 프린터는 전자 장치 이외의 많은 장치 유형(유기 또는 기타)을 위한 여러 가지 재료를 인쇄하는 많은 제조 공정에서 사용될 수 있다.
기술 향상에 따라 동일하거나 통상 더 나은 성능 특성 모두를 제공하면서, 더 얇고 덜 변형되는 증착 층이 요구된다. 그러나 크기가 줄어들면 상술한 기술을 사용하여 매우 얇은 층을 만드는 것이 어려워진다. 예를 들어 두꺼운 층의 표면(예를 들어, 상술한 용도의 경우 30 마이크론 이상)에서 약간의 불균일(예: 미크론 스케일 거칠기)이 허용될 수 있지만, 동일한 변형으로 인해 더 얇은 층들(예를 들어, 위에서 언급된 적용들에 대해 약 10 미크론보다 작은 층들)에 대한 층 실패 또는 기타 허용 불가능성이 발생할 수 있다. 층의 기하학적 구조에 예기치 않은 두께(즉, 두께 변화)가 생기면 습기 또는 산소 손상을 일으킬 수 있으며 층 주변에서 적절한 씰링이 손실되거나 그렇지 않으면 눈에 띄는 성능 결함이 발생할 수 있다.
이러한 문제점의 한 예시에서, 제조사양으로 조절된 층 두께의 균일성 및 매우 정밀한 경계 제어와 함께 수 마이크론 두께 이하의 층을 필요로 하는 유기 발광 다이오드(OLED)가 예상된다. 이러한 정밀도는, 종래의 인쇄 헤드가 20~30 마이크론 또는 그 이상의 피치에서(예를 들어, 인쇄 액적이 제대로 확산되지 않는 경우, 그들이 보이드/갭을 가진 층을 생성할 수 있거나 국지적으로 너무 두껍거나 얇은) 20~30 마이크론 직경 액적을 증착할 수 있다고 고려될 때 특히 달성하기 어렵다. 이와 관련하여, 인접한 액적의 확산 및 융합은 특히 다음을 설정하는 실험실 외부에서는 복잡하고 부정확한 과정이 될 수 있다.; 액적 점성, 표면 장력, 대기 온도, 기판 재료, 표면 화학 및 형상, 정전기, 기판 온도, 노즐 오류, 미립자 오염과 같은 요소 및 기타 요소는 제조 등급, 반복 가능한 공정을 제공하기가 어려울 수 있다. 반대로 극단적인 경우, 가능한 한 빠른 인쇄 처리, 예를 들어 룸 사이즈의 인쇄물을 약 60초에서 1 백 20초 미만으로 인쇄하는 것이 바람직하며, 상업용 제조가 너무 오래 걸리면 공정의 실행 가능성이 위협받을 수 있다.
즉, 예를 들어, 증착된 액체가 균일한 액체 코팅을 형성하기 위해 과도한 침강 시간을 필요로 하거나, 또는 증착된 액체가 불충분하게 또는 불규칙하게 퍼지면, 제조 공정이 너무 비싸거나, 결과 층이 바람직하지 않은 변화, 불규칙성 또는 갭과 같은 결함을 가질 수 있다. 상술한 바를 되풀이 하여 설명하자면, 매우 얇은 층의 경우 액체 두께가 궁극적인 재료 두께로 변환되는 제조 공정에서 정밀한 액체 층을 인쇄하는 것이 어렵다.
필요한 것은 액체를 처리하기 위해(경화, 건조 또는 그렇지 않으면 제품의 영구 요소로 렌더링되는)프린터를 사용하는 반복 가능한 제조 공정을 용이하게 하는 일련의 기술이다. 또한 필요한 것은 더 큰 제어로 층을 제조하기 위한 일련의 기술이며, 특히 얇은 유기층에 대해 증착된 층이 보다 큰 신뢰성 및 일관성을 갖도록 하는 것이다. 본 발명은 이러한 요구를 다루고 다른 관련 장점을 제공한다.
도 1은 개선된 균질성 및 인쇄 속도로 박막을 제조하기 위한 몇 가지 기술을 도시하는 설명도.
도 2A는 액적이 기판(205)과의 접촉을 확립한 후, 프린터로부터의 액체의 액적(209)의 설명도; 필름의 원하는 두께는 수평 라인에 의해 표현되고 액적 접촉 영역의 유효 직경은 "d1"으로 표시된다.
도 2B는 도 2A와 유사한 설명도이나 여기서 확산후 액적(213, 215 및 217)은 "너무 두껍고" "너무 멀리 떨어져서" 높이 오류("he") 및 갭 오류("ge")를 초래한다; 상기 도면에서, 액적 유효 직경은 "d2"로 표시되고, 최대 액적 높이는 "h2"로 표시된다.
도 2C는 도 2B와 유사한 설명도. 여기서, 액적은 원하는 박막 두께(207)에 대해 높이 차이("hd")를 갖는 연속 필름을 제공하도록 퍼지고 융합된다; 액적 유효 직경은 "d3"로 표시되고 최대 액적 높이는 "h3A"로 표시된다.
도 2D는 도 2C와 유사한 설명도. 여기서, 액적들은 더 큰 정도로 퍼져서 융합되어, 층(223)은 균일하고, 원하는 박막 두께(207)의 합리적인 근사치이다; 확산 후의 액적 접촉 영역 유효 직경은 효과적으로 "d4"로 표현된다.
도 2E는 도 2D와 유사한 설명도. 여기에서, 액적들은 균일한 층(223)을 형성하도록 퍼지거나 증착되지만, "정착"(즉, 완전하게 퍼지기 위해, 2개의 도시된 액적들로 표시되고 직경 화살표 d5로 표시)을 위해서는 매우 긴 시간이 걸림; 적절한 시간 내에 원하는 필름 두께를 형성하는 것이 어려울 수 있다.
도 3A는 가상의 인쇄 그리드(305) 및 인쇄 동안 액적의 가능한 랜딩 위치를 나타내는 설명도. 2개의 이상화된 액적 랜딩 위치(308, 311)가 지정되고, 원(309 및 312)으로 표시된 각각의 퍼짐을 가진다.
도 3B는 도 3A와 유사한 설명도, 잠재적으로 예측 불가능한 도트 게인(317) 및 커버리지 영역과 함께, 316에서 유효한 중심을 대신 가지도록 도 3A의 액적들의 중심들의 바람직하지 않은 위킹을 도시한다.
도 3C는 원하지 않는 위킹을 억제하도록 액적 증착이 어떻게 인터리브 될 수 있는지를 나타내는 설명도.
도 3D는 필터(335)가 액적 증착 패턴(334)에 어떻게 적용되어 인터리빙을 수행하는지를 나타내는 설명도(도 3C 참조).
도 3E는 의도되지 않은 액적 부피 변화(343, 345, 347 및 349로 번호가 매겨진 "원"으로 표시되는 각각의 액적에 대한 묘사된 도트 게인의 차이) 및 궤적 오프셋 및 변화(각각 증착된 액적에 대해 도시된 화살표로 표시)를 나타내는 설명도.
도 4A는 도 3E와 유사한 설명도가나, 액적 부피 변화 및/또는 오프셋 및 궤적 변동(즉, 의도하는 인터리빙(interleaving)이 상술한 변화와 함께 액적의 적절한 순서 및 위치설정을 초래하게되는)을 수행하도록 인터리빙 패턴을 사전 왜곡하기 위해 패턴/필터 조정(509)을 도시한다.
도 4B는 도 4A의 조정 기술을 사용하여 인터리브된 증착된 액적의 랜딩 위치(및 부피/밀도)를 나타내는 가상의 액적 증착 패턴이며, 노즐을 통한 의도되지 않은 액적 변화(예를 들어, 액적 크기 변환, "노즐 번호 5"와 같이 전혀 분사되지 않는 노즐)에 대한 보상을 위해 효과적으로 선택되는 액적을 가진다.
도 4C는 도 4B와 유사한 설명도이나, 선택 노즐(예를 들어, "노즐 번호 4")이 여분의 큰 액적 크기(473)를 생성하기 위해, 즉 의도하지 않은 액적 변화(예를 들어, "노즐 번호 5"가 물액적을 분사 할 수 없음)를 효과적으로 보상하기 위해 선택된다.
도 4D는 도 4B와 유사한 설명도이나., 동일한 노즐이 다수의 위치에서 사용될 수 있고, 복수의 노즐이 동일한 인쇄 그리드 위치에서 다른 크기의/다르게 분출된 액적을 증착하는데 사용될 수 있도록 스캔 사이의 인쇄 헤드 스텝 또는 오프셋의 사용을 도시한다.
도 5A는 개선된 균질성 및 인쇄 속도를 갖는 박막을 제조하기 위한 기술의 일 실시예를 나타내는 흐름도.
도 5B는 기판의 단위 면적당 잉크 부피(예를 들어, "잉크 충전 밀도")의 함수로서 층 두께의 플롯이다.
도 6A는 개선된 균질성 및 인쇄 속도를 갖는 박막을 제조하기 위한 인쇄 공정 계획/조정을 위한 몇몇 대안 기술을 도시한다.
도 6B는 또한 개선된 균질성 및 인쇄 속도를 갖는 박막을 제조하기 위한 인쇄 공정 계획/조정을 위한 몇몇 대안 기술을 도시하고; 선택적으로, 참조번호 665에 따라, 개별 노즐을 구동하는데 사용되는 파형을 변화(프로그래밍)함으로써 노즐 당 증착이 조정될 수 있다.
도 6C는 복수의 대체 노즐 구동 파형이 주어진 노즐과 관련된 회로에 프로그래밍되는 일 실시예에 관한 흐름도.
도 6D는 노즐 구동 파형(및 관련된 액적 크기, 속도, 궤적 등)이 커스터마이즈될 수 있는 실시예에서 가상의 노즐 구동 파형을 도시한다.
도 7A는 패널 전자 장치용 제조 장치의 일 실시예를 도시한다. 상기 장치는 다수의 모듈(예를 들어, 703, 705 및 707)을 포함하며, 그 중 하나는 프린터를 포함한다.
도 7B는 도 7A의 장치에 사용된 프린터의 제어에 관한 설명도.
도 7C는 도 7A의 프린터 모듈용 전자 제어 시스템의 블록도.
도 7D는 프린터와 액적 측정 장치의 통합을 도시하는 설명도.
도 8A는 다중 스캔(예컨대, 807 및 808)를 통해 기판(801) 상으로 인쇄하는 것을 도시한 평면도. 다중 대형 패널 장치가 표시된다(예: 802).
도 8B는 기판의 확대도.
도 8C는 도 8B의 화살표 CC를 따라 취한 도 8B의 기판의 단면도.
도 8D는 픽셀 웰의 평면도.
도 9A는 캡슐화 층(902)이 부가된 도 8C와 유사한 도면.
도 9B는 본 명세서에서 논의된 특정 에지 처리 기술을 사용하여 생성된 상이한 층에 대한 층 두께의 플롯.
도 9C는 에지 처리 기술이 적용된 플랫 패널 전자 장치의 코너의 평면도.
도 9D는 에지 처리 기술이 적용된 플랫 패널 전자 장치의 코너의 또 다른 평면도.
도 9E는 에지 처리 기술이 적용된 플랫 패널 전자 장치의 코너의 또 다른 평면도.
도 9F는 층의 코너에서 사용하도록 특별히 구성된 인쇄 그리드 액적 증착 패턴.
도 9G는 층의 코너에서 사용(예를 들어, 다중 액적 크기를 사용)하도록 특별히 구성된 다른 인쇄 그리드 액적 패턴.
열거된 청구 범위에 의해 한정된 주제는 첨부된 도면과 함께 다음의 상세한 설명을 참조함으로써 더 잘 이해될 수 있다. 청구 범위에 기재된 기술의 다양한 구현을 구현하고 사용할 수 있도록 하기 위해 이하에 설명되는 하나 이상의 특정 실시예에 대한 이러한 설명은 열거된 청구 범위를 한정하는 것이 아니라, 본 발명의 특정 방법, 시스템, 장치 및 장치를 예시하는 것이다. 특정 실시예는 특히 태양 전지, 유기 발광 다이오드("OLED") 디스플레이 장치와 같은 디스플레이 및 다른 발광 장치의 제조 및 특히 매우 박막 층의 제조 측면에서 제공되며, 본원에 기재된 원리는 또한 다른 방법, 시스템, 장치 및 장치에 적용될 수 있다.
본 명세서는 특정 두께 및 다른 원하는 층 특성을 갖는 층을 제조하기 위해 액체를 증착시키는 프린터를 사용하는 개선된 제조 기술을 제공한다.
원리의 제 1 세트는 잉크 및/또는 기판의 특성이 구체적 측정(또는 추정하거나 추측항법)되고 그후 인쇄 헤드 선택 또는 제어 또는 특정 잉크 액적 파라미터에 대한 다른 제어를 통해 액적 증착 환경을 선택 또는 조정하는데 사용되는 제조방법을 포함한다. 이와 관련하여, 증착 공정(예를 들어, 기판, 공정, 잉크 또는 다른 특성에 좌우됨)에 따라 예상되는 잉크 퍼짐이 주어진다면, 공정은 특정 층 두께 및 증착 시간에 대해 허용 오차 내에서 수용 가능한 증착을 생성하도록 조정되거나 선택될 수 있다. 한 적용예에서, 단위 면적 당 잉크 부피(부피/면적), 액적 증착 패턴 및/또는 액적 크기 및 층 두께 사이의 연결은 주어진 제조 설비, 증착 환경 및 인쇄 공정에 대해 증착 액체(즉, "잉크")의 예상 확산 특성에 따라 설정되거나 특별히 조정된다. 예를 들어, "하프 톤을 이용하여 두께를 제어하는 잉크 기반 층 제조"에 대한 미국 특허 제 8995022호는 원하는 두께를 갖도록 층을 형성하기 위해 층의 두께 값이 "잉크 충전" 밀도(예를 들어, 기판의 단위 면적당 잉크의 양)로 변환되는 공정에 관한 것이다; 인쇄된 잉크는 제한된 확산 특성을 가지며 일단 잉크 부피/면적과 결과 층 두께 사이의 관계가 이해되면 스케일링된 부피/면적을 사용하여 원하는 두께를 갖는 층을 "형성"할 수 있다. 다른 것들 중에서, 본 발명은 그 값의 관계에 적합한 값을 선택하는데 사용될 수 있는 특정 기술을 제공한다. 예를 들어 설명을 위해, 단위 면적당 기준량의 잉크가 1 마이크론 두께에서 기판의 블랭 킷 커버리지를 생성하고 3 마이크론 두께 층이 요구된다면, 단위 면적당 잉크의 기준량을 3배 증가시켜 원하는 3 마이크론 두께의 층을 생성할 수 있다. 본원에서 논의된 기술의 첫 번째 세트에 따라, 액적 확산이 이해되거나 정량화되면(예를 들어, 측정, 추정 또는 추측 항법을 통해), 단위 면적당 기준량을 선택하여 블랭킷 커버리지와 단위 면적당 기준량의 잉크를 사용하여 생성되는 결과 두께에 대한 이해를 도출 할 수 있다.; 본 명세서는 감소된 증착 시간으로 규정된 허용 오차 내에서 적절한 층 두께를 생성하기 위해 상기 스케일링 기술에 의존하여 이러한 이해를 개발하는 데 사용될 수 있는 증착 파라미터를 선택하는 기술을 제공한다.
다른 파라미터의 개수가 이러한 목적을 달성하기 위해 조절될 수 있다는 것을 유의해야 한다. 예를 들어, 소정의 잉크 및 증착 공정이 제한된 확산의 두꺼운 액적들을 생성한다면(즉, 잉크 액적이 너무 두껍고 결과적인 층이 너무 두꺼워서 원하는 두께의 층을 생성할 수 없는 경우), 더 작은 액적을 생성하도록 다른 인쇄 헤드가 선택되거나 노즐 전자 제어가 조정될 수 있다. 한 설계에서, 하나의 설계에서, 인쇄 헤드 또는 노즐 구동 신호를 변경하는 대신(또는 추가하여), 노즐 인쇄 그리드(예를 들어, 액적 피치)가 변경될 수 있는데, 예를 들어, 노즐의 분사 주파수를 변경하여 인-유효 노즐 간 피치를 변화시키거나, 유효 교차 주사 노즐 피치를 변화시키거나, 복수의 인쇄 헤드를 서로에 대해 비틀어 넣거나, 또는 이들의 임의의 조합으로 인쇄 헤드를 회전시킨다. 또 다른 설계에서, 다수의 불연속 액적 크기(예를 들어, 1x 부피, 2x 부피, 3x 부피, 4x 부피 등) 및 측정된, 추정된 또는 추정된 확산된 확산 특성에 기초한 액적 크기 선택을 특징으로 할 수 있는 인쇄 헤드가 사용된다. 한 예시는 서로의 정수 배수(또는 부피면에서 이러한 값에 가까운)의 드롭 크기를 특징으로 하지만, 다른 예시는 증착 부피를 정확하게 사용자 정의하는 데 사용되는 튜닝된 또는 "사용자 정의된" 파형을 사용하여 훨씬 더 미묘한 차이를 특징으로 한다는 것을 유의해야 한다. 한 실시예에서, 액적 부피가 다수의 크기 사이에서 변할 수 있는 정도까지, 원하는 층을 생성할 수 있는 허용 가능한 액적 크기 후보 세트의 가장 큰 액적 크기가 사용을 위해 선택된다. 예를 들어, 이러한 특정 원칙에 입각한 방법은 예상되는 확산을 기반으로 가능한 모든 액적 크기가(블랭킷 커버리지를 확보하는 데 필요한 단위 면적당 부피로) 원하는 층을 생성할 수 있는지 여부를 결정할 수 있다(즉, 상기 층은 경화후 너무 두껍지 않다). 상기 테스트를 만족하는 가장 큰 액적 부피(및 관련 공정 특성)가 다른 작은 액적 크기와 조합되어 선택될 수 있다. 필요하다면 선택적 "버퍼"를 공정에 삽입하여 공정 변화와 관련된 오류에 대한 마진을 허용할 수도 있다.; 예를 들어, 주어진 액적 크기가 원하는 두께를 "정확하게" 블랭킷 커버리지를 생성한다면, 그와 같은 액적 크기는 원하는 층 두께로부터 인위적으로 주입된 약간의 버퍼를 뺀, 예를 들어 원하는 층 두께에서 10%를 뺀 층 두께를 생성하는 능력에 대신하여 예측된 가장 큰 액적의 선택에 따라 거부될 수 있다.
다수의 예시 및 변형이 당업자에게 발생할 수 있다. 하기의 설명에서, 다양한 시스템, 장치, 장치, 방법 및 이들의 조합은 명백하게 이러한 원리를 유효하게 할 것이다.
원칙의 두 번쩨 세트는 노즐 오류(예: 용적 수차, 노즐 위치 오류 또는 "노즐 바우(bow)") 또는 액적 랜딩 위치 오류(예: 노즐 바우 및/또는 액적 궤도 및/또는 "위킹(wicking)"에 대한 성향) 및 액적이 적절한 융착 특성을 가지도록 잉크를 증착시키기 위해 노즐 선택 및/또는 타이밍 및/또는 액적 크기의 정정을 이해하는 것을 포함한다. 이들 기술들 중 임의의 기술은 전술한 기술들의 제 1 세트(및 이하에 논의되는 다른 기술들) 와 선택적으로 혼합되고 매칭될 수 있음을 유의해야 한다. 이와 관련하여, 액적들의 표면 장력 특성은 액적들이 효과적인 액적 포지셔닝을 왜곡시키는 위킹 특성을 나타내어 본질적으로 다른 액적의 위치를 벗어나게 할 수 있다. 이러한 문제는 위에서 언급한 요인 및/또는 오류로 인해 크게 악화될 수 있다. 인접한 액적들의 융합이 신중하게 제어되도록(예를 들어, 마지막으로 액적들을 "연결"시킴으로써, 또는 계획된 방식으로 액적들을 추가함으로써) 여러 스캔 패스에 걸쳐 액적들을 "인터리빙"하는 필터의 사용을 통해 이러한 경향을 완화시키는 기술이 본 명세서에 제시된다. 일 실시예에서, 액적 크기 및/또는 랜딩 위치의 측정되고 예상된 변화가 상기 인터리빙 계획에 따르도록 노즐 및/또는 액적 위치 오차는 인쇄 계획 공정에 의도적으로 포함된다. 예를 들어, 특별히 고안된 구현예에서, 액적은 노즐 당(또는 각 노즐에 대해 각 노즐에 대해 사용 가능한 파형 당) 반복적으로 측정되어 각 노즐(또는 "노즐-파형 조합")에 대한 통계량을 산출할 수 있다. 이는 잘 알려진 n½ 관계(즉, 측정 횟수 n에 비례)에 따라 측정 오류를 줄이는데 도움이 되며 노즐 당 및/또는 노즐 파형 조합 당 액적 부피 및/또는 랜딩 위치에 대한 정확한 예상 값 및 편차/분산 측정을 정의하는 데 도움이된다. 통계 파라미터는 방금 설명한 인터리빙, 다중 스캔 공정을 사용하여 균일한 액적 밀도를 생성하기위해 인터리빙 및/또는 인쇄 공정에 포함될 수 있다. 상술한 바와 같이, 본 명세서에서 논의된 다른 기술들은 또한 각각의 세부 실시예와 관련하여 구체적으로 언급되지 않았더라도, 선택적으로 이러한 기술들과 혼합되고 매칭될 수 있다. 예를 들어, 예를 들어, 상이한 액적 크기는 선택적으로 인터리빙과 조합될 수 있는데, 예를 들어, 한 패스에서 보다 큰 부피의 액적을 사용하고 다른 패스에서 보다 작은 부피의 액적을 "인터리브"한다; 다른 예를 인용하기 위해, 이들 기술은 미국 특허 제 9010899호 및 제 9352561호 및 참고로 결합된 다른 특허 및 공보에 개시된 바와 같이 실제로, 노즐 당 역학적 측정 데이터에 선택적으로 결합 될 수 있다.
이와 같이 도입된 일반적인 원리에 따라, 본 발명은 이제 다수의 상세한 구현을 설명한다.
먼저 여기에 사용된 여러 용어를 소개한다. 첫째, "잉크"에 대한 참조는 기판 위에 있거나 인쇄되며 그후 두께를 갖는 재료를 형성하도록 처리되는(예를 들어, 경화, 건조, 중합, 경화 또는 그렇지 않으면 제품의 영구적 부분으로 변환) 액체를 언급하는 것으로 이해해야 한다. 여기서 고유한 액체 착색 또는 특정 음영이 일반적으로 직접적으로 중요하지 않다; 이는 예를 들어, 잉크가 화상 패턴을 직접 부여하기 위해 매체에 전사될 특정 색상 또는 음영 특성을 갖는 그래픽 적용예와는 다르다. 즉, 일단 도포된 상기 "잉크"는 전형적으로 실질적(또는 임계적) 두께가 없고, 즉각적인 시각 효과를 내기 위해 증착된다. 본 명세서에서 논의된 적용예에서, 증착된 액체는 궁극적으로 몇몇 그래픽 또는 디스플레이 적용예에 사용될 수 있으나(예를 들어, 증착된 액체는 본원의 원리에 따라 적색, 녹색 또는 청색 픽셀의 광 생성 층을 형성하는데 사용될 수 있거나 그렇지 않으면 전기적으로 활성화 될 때 빛, 색 또는 다른 광학 효과를 생성하기 위해 사용되는), 상기 재료가 다른 층과 상호 작용할 수 있는 어떤 유형의 기계적, 구조적, 광학적 또는 전기적 특성을 위해 물질이 증착되는 것이 요점이다. 둘째로, "하프톤(halftone)"또는 "하프 토닝(halftoning)"에 대한 언급은 유사하게 이러한 용어의 종래 그래픽의 사용을 나타내는 것이 아니라 오히려 잉크가 인쇄되어 단위 면적당 특정 부피 증착된 층의 두께, 흐름, 확산, 용융 또는 기타 기계적(또는 재료) 특성을 언급하는 것으로 이해되어야 한다; 즉, 그래픽 적용예에서 "하프토닝(halftoning)"는 통상적으로 시각적 특성을 직접적으로 전달하기 위해 상대적인 양으로 하나 이상의 색상의 액 적을 사용하는 것을 말하며, 본 명세서에서, "하프 톤"은 단순히 층 처리 후에 특정 두께의 액체 층을 생성하는 액적 패턴을 나타낸다. "밀도"는 잉크와 관련하여 사용될 때 단위 면적당 부피를 의미하며, 예를 들어(1) 개별 액적 크기/부피 변화,(2) 인쇄 그리드 피치 변경 또는 그렇지 않으면 단위당 액적 밀도 조정(예: 더 많은 액적이 주어진 단위 면적에 인쇄된), 또는(3) 기타 기술로 조절될 수 있다. "인쇄 그리드"는 모든 가능한 "도트" 또는 특정 인쇄 스캔에서 인쇄에 사용되는 주어진 전기 기계적 특성으로 이론적으로 잉크 액적이 증착될 수 있는 특정 위치를 나타내는 가상의 메쉬를 나타낸다. 본 명세서에서 논의된 일부 기술들은, 예를 들어, 액적들의 노즐 분사 타이밍을 맞추는데(즉, 트리거링) 사용되는 디지털 신호의 주파수 조정, 기계적 스캐닝 속도의 변경, 인쇄 헤드의 회전(회전 각의 사인 함수에 따라 노즐 피치를 효과적으로 변경), 스캔/교차 스캔 또는 다른 축(스캔 간 또는 스캔 중)을 따라 인쇄 헤드를 분수/증분으로 전진시키는 등- 비 제한적인 예시의 다양한 메커니즘의 인쇄 그리드 스페이싱을 변화시키는 관점에서 언급한다는 것을 유의해야 한다. "회로"는 전기적으로 활성화될 때 특정 기능을 수행하는 특수 목적 회로로 구성된 아날로그 또는 디지털 전자 소자(예: 전용 논리 게이트) 또는 범용 회로(예: 프로세서, FPGA 또는 기타 구성 가능 회로)를 포함하며, 상기 회로는 명령(소프트웨어)에 의해 제어되거나 구성되어 상기 회로가 특정 기능을 수행하고 상기 회로가 특수 목적 회로인 것처럼 동작하게 한다. 소프트웨어 또는 다른 명령 로직의 경우, 소프트웨어 또는 다른 명령 로직의 경우, 명령은 일반적으로 특정 구조(아키텍처 특징)를 갖는 방식으로 작성되거나 설계되며, 그 명령들이 궁극적으로 실행될 때, 이들은 하나 이상의 범용 회로 또는 하드웨어 장치가 반드시 기술된 특정 작업을 수행하게 한다. "로직"은 소프트웨어 로직(즉, 명령어 로직) 또는 하드웨어 로직(예를 들어, 디지털 칩 또는 보드 디자인) 또는 이들의 조합을 지칭할 수있다. "비일시적 기계 판독 가능 매체"란 랜덤 액세스 메모리, 하드 디스크 메모리, 광학 메모리, 플로피 디스크 또는 CD를 포함하되 이에 제한되지 않는, 해당 매체의 데이터 저장 방법에 관계없이 유형의 모든(즉, 물리적인) 저장 매체를 의미한다. 서버 저장 장치, 휘발성 메모리, 메모리 카드 및/또는 명령들은 이후에 기계에 의해 검색될 수 있는 다른 유형의 메카니즘일 수 있다. 기계 판독 가능 매체는 독립형(예를 들어, 프로그램 디스크, 부트 가능 또는 실행 가능 또는 기타 메모리, 또는 다른 메모리 와 같은 프로그램 디스크, 고체 메모리 카드)일 수 있거나 랩탑 컴퓨터와 같은 더 큰 메카니즘의 일부로서 구현될 수 있으며, 서버, 데이터 센터, "블레이드" 장치, 서브 시스템, 전자 장치 "카드", 저장 장치, 네트워크 또는 다른 하나 이상의 다른 형태의 장치 세트로 구성된다. 명령은 다른 형식으로 예를 들어, 호출될 때 특정 동작을 호출하는 데 효과적인 메타 데이터(Java 코드 또는 스크립팅), 특정 프로그래밍 언어(예: C ++ 코드)로 작성된 코드, 프로세서 특정 명령 세트 또는 다른 형식으로 구현될 수 있다.; 명령들은 또한 실시예에 따라 동일한 프로세서 또는 공통 회로들에 의해, 또는 상이한 프로세서들 또는 회로들에 의해 실행될 수 있다. "비 일시적 기계 판독 가능 매체"란 랜덤 액세스 메모리, 하드 디스크 메모리, 광학 메모리, 플로피 디스크 또는 CD를 포함하되 이에 제한되지 않는, 해당 매체의 데이터 저장 방법에 관계없이 유형의 모든(즉, 물리적 인) 저장 매체를 의미하며, 서버 저장 장치, 휘발성 메모리, 메모리 카드 및/또는 다른 유형의 메카니즘을 포함 할 수 있다. 여기서 명령들은 이후에 기계에 의해 검색될 수 있다. 기계 판독 가능 매체는 독립형(예를 들어, 프로그램 디스크, 부트 가능 또는 실행 가능 또는 기타 메모리, 또는 다른 메모리와 같은 프로그램 디스크, 고체 메모리 카드)일 수 있거나 랩탑 컴퓨터와 같은 더 큰 메카니즘의 일부로서 구현될 수 있으며, 서버, 데이터 센터, "블레이드"장치, 서브 시스템, 전자 장치 "카드", 저장 장치, 네트워크 또는 다른 하나 이상의 다른 형태의 장치 세트로 구성된다. 명령은 다른 형식 예를 들어, 호출될 때 특정 동작을 호출하는 데 효과적인 메타 데이터(Java 코드 또는 스크립팅), 특정 프로그래밍 언어(예: C ++ 코드)로 작성된 코드, 프로세서 특정 명령 세트 또는 다른 형식으로 구현될 수 있다.; 명령들은 또한 실시예에 따라 동일한 프로세서 또는 공통 회로들에 의해, 또는 상이한 프로세서들 또는 회로들에 의해 실행될 수 있다. 예를 들어, "일시적이지 않은 기계 판독 가능 매체에 저장된 명령어"는 디스크 또는 다른 물리적 메모리 또는 스토리지에 저장된 소프트웨어를 말하며, 소프트웨어가 나중에(궁극적으로) 운영자에 의해 설치되거나 실행될 때 또는 최종 사용자인 경우, 그것은 소정의 방식으로 동작하도록 머신(예를 들어, 하나 이상의 프로세서)을 구성한다. 일 구현예에서, 일시적이지 않은 머신 판독 가능 매체상의 명령들은 단일 컴퓨터에 의해 실행될 수 있고, 다른 경우에 명시된 바와 같이, 예를 들어, 하나 이상의 서버, 웹 클라이언트 또는 응용 프로그램 특정 장치를 포함할 수 있다. 본 명세서 또는 도면에서 언급된 각각의 기능은 결합된 프로그램의 일부로서 또는 단일 미디어 표현(예를 들어, 단일 플로피 디스크) 상에 함께 저장되는 독립형 소프트웨어 모듈(즉, 호출 가능한 또는 호출 가능한 프로그램 또는 서브 루틴) 또는 여러 개의 별도 저장 장치에 저장하거나 이러한 소프트웨어와 결합된 전용 회로 또는 회로 형식으로 저장할 수 있다. "블랭킷" 커버리지 또는 "완전 "커버리지 란, 기판의 단위 면적 당 적어도 국부적으로 언급된 증착된 액체(퍼짐 또는 정착 시간이 허용된 후)가 액체에 의해 노출된 보이드 또는 갭을 갖지 않는다는 개념을 말한다. 본 명세서에 사용된 "모듈"은 특정 기능 전용의 구조를 말하며; 예를 들어 제 1 특정 기능을 수행하기 위한 "제 1 모듈"및 제 2 특정 기능을 수행하기 위한 "제 2 모듈"은 명령들의 컨텍스트(예를 들어, 컴퓨터 코드)에서 사용될 때 상호 배타적인 코드 세트들을 지칭한다. 기계적 또는 전자 기계적 구조물(예를 들어, "프린터 모듈")의 환경에서 사용될 때, 이는 실시예에 따라 소프트웨어를 포함할 수 있는 전용 부품 세트를 지칭한다. 예를 들어, "인쇄 모듈" 및 "경화 모듈"은 이러한 기능을 수행하기 위한 상호 배타적인 전용 구조 요소를 나타낸다. 모든 경우에 있어서, 용어 "모듈"은 특정 기술 분야에서 사용된 종래의 구조로서 본 발명이 속하는 분야의 당업자가 이해할 수 있는 기능 또는 동작을 수행하기 위한 특정 구조(예: 소프트웨어 모듈 또는 하드웨어 모듈)를 지칭하기 위해 사용되며, 인용된 기능을 수행하기 위한 일반적인 위치 홀더 또는 "임의의 구조"(예: "옥슨 팀")의 "수단"이 아니다. 기판상의 액체 잉크에 적용된 후 증착 단계를 언급하는 데 사용되는 "처리"는 액체 잉크에 적용되어 경화, 경화, 건조 등으로 장치의 영구 부분으로 만드는 단계를 의미한다. 중합 또는 다른 방식으로 액체를 장치의 영구 구조로서 적합한 형태(가요성 또는 다른 방식)로 전환시키는 것을 포함한다.
도 1은 개선된 균질성 및 인쇄 속도를 갖는 박막을 제조하기 위한 몇몇 기술을 도시하는 설명도이다. 보다 구체적으로, 도면은 일반적으로 참조 번호 101로 식별된 기능들의 시퀀스를 제공한다. 이들 기술은 산업 제조 프린터(105)에 의한 인쇄를 계획 및/또는 제어하기 위한 적어도 하나의 프로세서(컴퓨터 아이콘(103)으로 표시)의 사용을 포함한다. 적어도 하나의 프로세서(103)는 플로피 디스크 아이콘(107)으로 대표되는 소프트웨어의 도움으로 동작한다. 소프트웨어가 실행되면, 소프트웨어(즉, 명령) 상기 적어도 하나의 프로세서로 하여금 원하는 층 두께를 생성하도록 인쇄를 계획하는 특정 기능(109)을 수행하게 할 수 있다. 앞서 논의한 바와 같이 상기 층은 태양 전지판, 디스플레이(예: 전자 평면 패널 장치) 또는 다른 형태의 발광 장치의 일부로 사용될 특정 재료의 박막층일 수 있다.; 예를 들어, 이들 공정은 인쇄를 계획하고, 그 기판이 궁극적으로 모바일 장치 디스플레이(139), 다른 유형의 디스플레이(예를 들어, TV 스크린(141))를 형성하는 기판(130), 태양 전지판(143), 또는 그러한 장치 또는 다른 전자 장치의 층(층 기판(137)으로 표시)를 포함할 수 있다.
점선 시작 블록(113)으로 표시된 바와 같이, 제조 장치 및/또는 그의 제어 시스템은 기판 상에 제조될 층에 대한 층 두께를 수용한다. 층은 국부적으로만 증착될 수 있거나(예를 들어, 전자 장치 스택에 광 생성 요소 층 또는 다른 유형의 층을 형성하기 위해 픽셀 웰의 경계 내에 구체적으로 배치될 수 있음), 또는 전자 장치 스택의 넓은 영역에 증착 될 수 있다(예를 들어, 많은 전자 구조 부품에 걸쳐 있거나 또는 고 굴절률 재료 또는 특정 재료의 조합을 사용하여 생성된 광학 효과와 같은 다른 효과를 제공하는 평활화, 배리어, 전극, 절연체 또는 캡슐화 층으로서). 적용예에 관계없이, 상기 실시예에서, 층은 평탄한 상부면 및 특정 목표 영역에서의 구체적으로 요구되는(균일한)두께를 갖는 것으로 가정되며, 상기 명령들은 상기 제어 시스템으로 하여금 참조번호 111로 나타낸 바와 같이 잉크의 단위 면적당 기준 부피를 선택하도록 한다. 전술한 바와 같이, 다른 예들에서, 상기 두께는 원한다면(예를 들어, 밑에있는 표면 형상의 변화를 보상하기 위해) 목표 영역-타겟 영역으로부터 변화될 수 있거나, 또는 에지 테이퍼 또는 다른 특정 프로파일과 일치하는 방식으로 조정될 수 있다는 것에 유의해야 한다. 제어 시스템은 선택적으로 단위 면적 당 기준선 부피를 선택하기 위해 인쇄에 사용될 잉크에 대해(측정, 추측항법 또는 추정된) 확산 특성(115)을 사용한다. 본원에서 논의된 적용예에서, 의도된 증착 영역 내에서, 즉 보이드/갭없이 그리고 의도하지 않은 두께 변화가 거의없이 결함없는 균일한 막을 갖는 것이 일반적으로 바람직하다는 것을 유의해야 한다. 이러한 효과를 위해, 단위 면적당 기본 부피은 전형적으로 일단 증착(즉, 인쇄)되면 서로 융합되어 기재의 의도된 목표 영역의 포괄적인 커버리지를 가져오는 액적의 밀도를 통해 달성된다. 특정 층이 전자 층 스택의 요소(예를 들어, 광 발생 소자의 기능 층)일 경우, 타겟 영역은 층의 의도된 기하 구조이다(예를 들어, 층 높이 및 폭이 전진); 특정 층이 많은 전자 부품(예를 들어, 캡슐화, 장벽, 평탄화 또는 유사한 층)에 걸친 연속층인 경우, 타겟 영역은 적어도 구조적 특성 크기만큼의 면적을 갖는다. 간단히 말하면, 단위 면적 당 기준선 부피는 가능한한 결함 또는 수차가 거의없는 균일한 높이를 갖는 관심 영역(즉, "타겟 영역") 전체에 걸쳐 블랭킷 잉크 커버리지를 생성하는 것이다. 일반적으로 말해서, 액적은 잉크 점도, 표면 에너지, 화학 및 기하 및 다른 특성에 따라 전형적으로 시간 특성에 따라 퍼진다; 퍼짐 시간 후에, 인쇄된 액체는 실질적으로 안정하게 되고, 경화되거나 그렇지 않으면 굳어지게 처리되어 전자 장치의 영구 구조로 잉크가 변환된다.
층 균질성, 매끄러움, 인쇄 시간 및 기타 층 특성을 향상시키기 위해 시스템은 여기에 설명된 원칙에 따라 인쇄를 계획한다(117). 상기 계획에는 여기에 설명된 기술에 따라 단위 면적당 기본 부피 또는 기타 인쇄 공정 파라미터 조정이 포함될 수 있다. 한 선택적 실시예에서, 상술한 바와 같이, 스캔 필터(118)는 다수의 스캔에 걸쳐 액적들을 인터리빙하는데 사용될 수 있고(액적들이 보다 예측 가능한 방식으로 합쳐 지도록), 상기 필터 및/또는 패턴 노즐 에러 및/또는 다른 프로세스 변화를 설명하기 위해 선택적으로 조정될 수 있다(121). 예를들어, 개별 노즐 및/또는 특정 구동 파형을 갖는 특정 노즐의 조합( "노즐-파형 조합")이 다른 노즐로부터의 액적에 대해 수차(123)를 생성하는 경우, 이는 특히 현장에서 측정될 수 있고(125), 스캔 필터를 조정하거나 그렇지 않으면 액적 증착 패턴(121)을 조정하기 위해 적용될 수 있다. 또 다른 선택적 실시예에서, 노즐-파형 조합 특성은 측정의 통계적 모집단을 개발하고 변화하는 조건(예를 들어, 잉크 점도, 온도, 노즐 막힘 및 많은 다른 가능한 프로세스 파라미터)을 고려하여 액적 부피 및/또는 액적 랜딩 위치에 대해, 평균 및 분산 측정(예를 들어, 분산, 표준 편차, 3 시그마 측정 등)을 유도하도록 동적으로 측정되고 재 측정된다.; 이러한 값은 인쇄 계획 공정(117), 스캔 필터(118) 선택 또는 방금 설명한 조정 공정(121)에서 사용하기 위해 시스템 액세스 가능 메모리(127)에 저장될 수 있다. 또 다른 선택적인 실시예에서, 예를 들어, 트리거 신호 주파수 또는 지연 값을 조정하거나 또는 인쇄 헤드를 회전시킴으로써(따라서 인쇄 그리드 간격을 효과적으로 변화시킴), 액적 분사 신호(또는 노즐 피치)가 조정될 수 있고, 단위 면적당 기준량 또는 다른 인쇄 공정 특성을 변화시키도록 적용될 수 있다. 다른 구성 및/또는 형태의 조정도 가능하며, 이들 기술 중 임의의 것을 서로 혼합 및 매칭시킬 수 있고, 서로에 대해 고려된 선택적인 특성이 될 수 있다. 계획이 완료되면 결과는 시스템 메모리(127)에 저장되거나 인쇄에 즉시 적용될 수 있는 일련의 제어 데이터(129)이다. 예를 들어, 상기 언급된 바와 같이, 인쇄는 제어 데이터에 따라(즉, 새로운 기판(132)에 참조 번호 131에 의해 참조된 조정된 필터/데이터에 따라) 수행될 수 있다. 이어서, 처리(경화 또는 다른 처리) 및 기타 마무리(135)를 위해 기판을 적절하게 전진시킬 수 있다.(133) 적용에 따라, 각 기판은 궁극적으로(예를 들어, 단일 대형 HDTV 스크린과 같은) 전용 제품으로 형성될 수 있거나, 패널의 층으로서 제조될 수 있으며, 그 후 다수의 전자 패널 장치로 절단된다.
확산 특성은 사전에 측정될 수 있다는 것을 이미 지적한 바 있다. 일 실시예에서, 이러한 측정은 이상적으로 동일한 프린터, 잉크, 인쇄 헤드, 증착 환경, 온도 및 조립 라인에서 사용될 다른 공정 인자를 사용하는 테스트 기판에 대한 하나 이상의 테스트 증착 공정을 사용하여 수행될 수 있다. 즉, 공정 코너는 애플리케이션-애플리케이션 및 장비-장비간에 다양할 수 있기 때문에, 일 실시예에서, 제조 장치의 설치는 조립 라인 스타일 제조 중에 사용되는 잉크를 하나 또는 더 많은 테스트를 실행한 다음 자동 파라미터(예: 이미지 기반) 또는 수동 분석을 수행하여 스프레드 파라미터를 측정한다. 이러한 측정된 파라미터는 시스템에 프로그래밍되거나 여기에 표시된 방식으로 적용될 수 있다. 필요하다면, 고정된 팹 적용에 대해서조차도, 변화하는 공정 조건(예를 들어, 장비 마모, 잉크 변동, 온도 변화 또는 다른 요인)을 설명하기 위해 시간 경과에 따라 측정이 재수행될 수 있다. 전술한 바와 같이, 모든 실시예에 대해 측정된 파라미터(및/또는 다중 테스트 런에 기초한 측정된 통계 파라미터)의 사용은 요구되지 않는다.
이와 같이 소개된 몇 가지 기본 공정을 통해 잉크가 전자 장치의 영구적인 구조적 요소가 될 산업 제조를 위한 잉크 인쇄의 일부 특성을 살펴 보는 것이 도움이 될 것이다. 이러한 논의에 사용될 예시적인 적용예는 유기 LED("OLED") 디스플레이 패널의 제작이다.; 그러나 앞서 언급했듯이 여기에 설명된 기술은 제한적인 것이 아니다. 매체(예를 들어, 종이, 특정한 색상 특성을 부여하기 위해, 따라서 대부분의 적용예에 대해 "무 차원"으로 됨)에 흡수될 액체의 인쇄와 대조적으로, 이러한 적용예는 지지 매체에 흡수되지 않는 대부분의 액체를 침착시키고, 오히려 바람직한 구조적 층을 형성하도록 처리될 높이와 같은 구조적 특성(예를 들어, 증착된 단량체 액체를 동일 반응계에서 경화시켜 특정 계획된 두께를 갖는 중합체 층을 형성하는 것과 같은)을 보유하는 것이다. 도 2A는 참조 번호 201로 나타낸 도면을 통해 이러한 증착 공정을 도입하는데 사용된다.
보다 구체적으로, 액체 잉크의 액적(203)은 잉크젯 프린터로부터 분사되고, 기판(205)상의 특정 원하는 랜딩 위치(204)( "x"는 그 지점을 표시한다)에서 "조준"될 것이다. 기판은 하부 표면 형상을 생성하기 위해 이미 증착된 다른 층이 있거나 없는 임의의 원하는 지지체, 예를 들어 유리, 금속 또는 다른 물질일 수 있다. 예를 들어, 액적이 증착되는 표면은 잠재적으로 복잡한 화학 및/또는 기하 구조를 갖는 임의의 유형의 구조 또는 층 스택 일 수 있다. 노즐(209)로 표시된 바와 같이, 충격시에 약간의 평탄화가 일어나고(특히) 특정 팹(fab) 공정, 노즐, 인쇄 헤드, 구동 전자 장치 등에 대한 공정 코너에 따라 특정 원하는 랜딩 위치(204)에 대해 약간 벗어날 수 있다. 이러한 종류의 수차는 하기에 상세히 설명된다. 바람직한 궁극적인 층 높이는 라인(207)으로 표시되고, 액적이 랜딩됨에 따라, 액적에 의해 덮인 기판의 영역에 대응하는 충격 직경을 가지며, 값 "d1"로 표시된다. 상기 액적 커버리지 영역은 원으로 모델링되며, 그러나 실제적으로 작은 액적들은 많은 상이한 형상들(예를 들어, 타원형, 눈물 액적 모양 등)에 랜딩될 수 있다는 것을 유의해야 한다. -원형 충격 영역의 개념은 오직 도시 및 설명을 위해 도 2A-E와 관련하여 사용된다.
액적 충돌 후에, 액적은 "정착"하고 시간 감쇠 함수에 따라 약간 퍼지며, 즉, 액적이 도 2A의 묘사에 의해 모델링된 형상으로 랜딩되며, 그 다음 잉크 점도, 기판의 표면 에너지 및/또는 임의의 하부 표면 구조, 온도, 잉크 표면 장력 및 다른 파라미터와 같은 특성에 따라 평탄화(또는 "확산")된다.
도 2B는 3개의 액적(213, 215 및 217)이 기판(205) 상에 증착되고 정착하도록 하는 도면(211)을 제공한다 -확산 후 최대 높이( "h2") 및 액적에 의해 덮인 기판의 양을 나타내는 직경("d2")을 갖는 것으로 나타난다. 상기 도면에 도시된 바와 같이, 증착된 액적은 서로 접촉하고 융합되어 결과적인 구조 층에 보이드(void) 및 다른 결함을 나타내는 갭 에러("ge")를 초래한다. 또한, 도 2B는 액적 높이( "h2")가 원하는 층 높이(라인(207)으로 표시됨)보다 몇몇 위치에서 더 크고, 따라서 어떤 장소에서는 너무 두껍고 다른 장소에서는 너무 얇은 층을 생성한다. 이러한 유형의 증착은 많은 응용 예, 예를 들어 전자 응용 분야에서 허용될 수 없으며, 증착된 층을 통한 전류 흐름은 도시된 보이드에 의해 방해되거나 단락될 수 있고 그렇지 않으면 불규칙성을 야기할 수 있다. 컬러 필터 적용예(예를 들어, 백라이트 디스플레이) 및 발광층의 경우, 이러한 수차는 컬러 변화를 초래할 수 있고 결과적인 디스플레이 장치에서 라인 효과 및 다른 바람직하지 않은 결함을 야기할 수 있다. 캡슐화 적용예의 경우 이러한 수차는 민감한 전자 부품을 습기, 산소 또는 기타 유해한 오염 물질에 노출시켜 장치 수명을 저하시킬 수 있다. 적용예에 따라 다른 문제가 발생할 수도 있다. 예를 들어 층이 평탄화 층 또는 장벽일 경우 결과는 매끄럽지 않거나 그렇지 않으면 효과적인 장벽을 제공하지 않는 매끄러운 층일 수 있다.
도 2C는 상술한 것과 유사한 도면(221)을 제공하지만, 액적들이 보다 큰 정도로 확산되면("d3"), 원하는 층 두께(207)보다 작은 높이("h3")를 가지며 더 이상의 틈이나 결함이 없는 정도까지 융합된다. 따라서, 이러한 액적 및 공정 특성은 이제 원하는 층 두께(207)를 생성하는데 사용하기에 잠재적으로 적합하다. 도시된 최대 액적 높이("h3")는 원하는 층 두께(207)에 "근접"하고, 따라서 적절한 "하프 톤"선택(예를 들어, 액적 밀도 조정 또는 단위 면적 조정 당 다른 부피 포함)으로 상기 층 파라미터는 가장 큰 두께가 원하는 층 높이(207)와 대략 동일하게 "조정"하기 위해 파라미터가 조절될 수 있다. 그러나, 도시된 액적들(213, 215, 217)은 퍼짐과 융합이 여전히 제한된 정도로만 이루어지고 따라서 피크(최대 높이 "h3A"를 갖는), 밸리(최소 높이 "h3B"를 갖는) 및 상기 두 극단 사이의 변화("hd")에 대응하는 높이 차이의 범위에 의해 상기 도면에서 표현되는 표면 거칠기를 생성한다. 표면 거칠기로 인해, 증착된 층의 일부가 너무 두껍거나 너무 얇을 수도 있으므로(그리고 잠재적으로 산소나 습기가 층을 관통할 수 있는 단점, 또는 위에서 논의한 다른 결함이 생길 수 있음), 도시된 층은 차선책이다. 제조업체의 사양은 일반적으로 증착된 층에 허용되는 최대 허용 조도 또는 높이 변화를 설정하며, 이러한 기준은(예를 들어, 도 2C에 도시된 바와 같은) 조도가 수용 가능한 또는 과잉으로 간주 될 수 있는 범위를 결정하기 위해 특정 적용예에서 사용될 수 있다는 것을 유의해야 한다. 그러나 제조업체의 특정 허용 오차 내에서도 불균일성은 장치 성능에 부정적인 영향을 미치는 광학적 또는 전기적 변형을 초래하여 전자 디스플레이 또는 기타 발광 장치에 광학(또는 기타) 왜곡을 유발할 수 있다.
도 2D는 원하는 층(207)을 제조하는데 잘 맞는 인쇄 공정의 세부 사항들에 대응하는 층(233)을(도 231을 통해)나타낸다. 즉, 도시된 바와 같이 증착된 층(233)이 완전히 평평하고 원하는 층 높이(207)의 합리적인 근사치인 높이("h4")를 갖도록 상당히 확산된다. 즉, 단위 면적 당 부피가 최대(예를 들어, 모든 액적 분사 지점을 사용하지 않는 액적 밀도) 미만이라고 가정하면, 단위 면적당 부피는 높이("h4")를 증가시키도록 쉽게 "조정"될 수 있어 원하는 층 두께와 정확히 일치 시키게된다.; 예를 들어, 도시된 값("h4")이 원하는 층 높이(207)의 60%이고, 높이("h4")를 생성하는 액적 밀도가 최대 액적 밀도보다 충분히 작으면, 2/3만큼 액적 밀도가 증가하여 정확히 원하는 층이 생성된다. 층의 상부 표면이 평탄하고 도 2C에 도시된 표면 거칠기가 없기 때문에, 도 2D의 도면은 전술한 예들보다 결함에 훨씬 덜 취약한 최적의 층을 나타낸다. 또한, 도면들에 의해 표현되는 단위 면적당 부피가 일정한 경우, 인쇄 그리드에 의해 지지되는 최대 밀도에 가깝기 때문에, 경화 후 원하는 두께를 만들기 위해 추가 스캔을 인쇄 공정에 추가할 수 있다. 제조 타이밍 예산 내에서 허용되는 경우(예를 들어, 단일 스캔으로 얻을 수있는 최대치보다 큰 단위 면적당 용적으로 잉크를 침착시키기 위해 추가 스캔을 사용하는 경우).
마지막으로, 도 2E는 층(243)이 과도한 안정화 시간(즉, 높이 "h5"로 궁극적으로 안정화되는 것으로 도시)을 갖는 도면(241)을 제공한다. 상기 도면에서, 층 두께는 문제가 아니며, 오히려, 매우 긴 증착 공정이 궁극적으로 요구된다는 것을 의미하기 위해 실선 및 점선의 액적 및 가변 직경 "d5"가 도시되어있다. 이와 관련하여, 많은 소비자 제품이 매우 민감한 가격 포인트를 가지며, 예를 들어, 증착(예: 인쇄) 공정이 너무 오래 걸리는 경우, 이는 제품 당 제조 비용을 증가시킨다. 결과적인(증가된) 제품 가격 포인트는 구매 대중이 평면 패널 OLED TV 또는 경쟁 기술을 구매하는 것과 같은 소비자 수요에 상당한 차이를 만들 수 있다. 일반적으로 말하자면, 본 명세서에 의해 구상되는 현재의 제조 응용예와 관련하여, 도시된 시스템 및 공정은 다른 기술과 비교하여 상업적으로 실행 가능하기 위해 "실 크기의" 기판 상에 액체 층을 약 120초 이내에 인쇄할 수 있어야 한다는 것이 고려된다.; 미래의 제품 세대를 위해, 이 시간은 상당히 짧을 것(예를 들어, 45 초 이하)으로 예상된다. 따라서, 도 2E에 나타낸 증착 세부 사항 및 그와 관련된 설명은 도 2D 및 그와 관련된 설명에 나타낸 것보다 덜 바람직하다. 왜냐하면 도 2D는 전반적으로 훨씬 빠른 전체 인쇄 공정과 관련이 있기 때문이다.
이러한 고려 사항은 인쇄 공정이 원하는 층을 생성하는 능력에 영향을 주는 유일한 요소는 아니다. 도 3A 내지 도 3E는 본 명세서에 설명된 기술 중 일부에 관련된 다른 고려 사항을 소개하기 위해 사용된다. 일반적으로 말하자면, 이들 도면 각각은 교차점에서 노드를 정의하는 수직축(예컨대, 306) 및 수평축(예: 307)을 갖는 인쇄 헤드(303) 및 인쇄 그리드(305)를 도시하며, 각각은 기판(도 3A에 도시되지 않음)에 대한 인쇄 헤드(303)의 스캐닝 동작(304) 동안 액적이 잠재적으로 인쇄될 수 있는 위치일 수 있다. 수직축 사이의 간격은 노즐 피치를 나타내며 여러 가지 방법으로 나타낼 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 단일 인쇄 헤드가 사용될 수 있고, 인쇄 헤드의 인접한 노즐 사이의 간격은 이러한 "교차 스캔 피치"("Δx", 예를 들어, 노즐 1, 2, 3, 4, 5 등 사이.)를 결정한다.; 또 다른 실시예에서, 도시된 인쇄 헤드는, 예를 들어, 연속적인 스캔들 사이에서, 약간의 증분 거리로 움직일 수 있다, - 예를 들어, 노즐이 100 마이크론 떨어져 있지만 인쇄헤드를 25 미크론 단위로 "수평"방향으로 움직일 수 있다면, "교차 스캔 피치"는 25 미크론이이고 다중 스캔은 액적 사이의 25 미크론 간격을 얻는 데 사용된다. 또 다른 변형 예에서, 단일 스캔 동안 동일한 효과를 얻기 위해 다수의 인쇄 헤드가 사용될 수 있다(예를 들어, 각각이 "수평 방향"으로 서로 오프셋되어 있음). 제 4 변형예에서, 인쇄 헤드는 "교차 주사 피치"를 효과적으로 조정하도록 회전될 수 있다. 이들 옵션들 각각은 설명의 용이함을 위해 단일 도면 인쇄에 의해 이들 도면에서 집합 적으로 나타내지만, 상기 옵션들 각각은 도시된 인쇄 헤드에 의해 나타내지고, 사용된 디자인이 무엇이든, 스캐닝을 위한 효과적인 노즐 간격은 교차-스캔 피치로서 모델링된다는 것을 이해해야 한다. 스캔하는 동안, 인쇄 헤드는 또한 단위 시간( "Δt") 당 일정 거리(304)만큼 이동하여 스캐닝 속도를 정의한다; 인쇄 헤드가 움직일 때 노즐 분사 신호는 "스캔 내 피치"(도면에서 "Δy"로 표시되고 수평 축간에 관련된 분리)로 정의되는 최대 분사 주파수를 갖는 디지털 클럭에 의해 유발될 수 있다. 다시, 도시된 인쇄 그리드를 따라 "수직 간격"에서 액적을 배치하기 위한 다른 설계가 있음을 또한 이해되어져야 한다. 도 3A-E는 이러한 다양한 옵션을 포함하는 것으로 도시된다.
도 3A는 도시된 위치들(308 및 311)에서 계획된 것과 똑같은 방식으로 랜딩하는 것으로 가정되고 원들(309 및 312)에 대응하는 도트 게인을 갖는 것으로 가정된 액적들을 갖는 두 개의 노드들(308 및 311)에서 액적이 분사되는 도면(301)을 도시한다. 액적은 기판에 충격을 주며, 이전에 지시된대로 확산되며, 도시된 도트 게인의 중첩 영역(즉, 원(309)이 원(312)을 만나는 곳)에서 이상적으로 함께 융합된다.
그러나 실제로, 표면 에너지, 잉크의 액체 표면 장력 및 앞서 언급 한 파라미터의 다른 것들은 액적이 함께 융합되는 방식에 영향을 주어 예기치 못한 결과를 초래할 수 있다. 이것은 도 3B에서 참조 번호 315로 일반적으로 도시되어있다. 즉, 도 3A의 원(309 및 312)의 조합으로 나타낸 바와 같이 기판을 덮는 잉크를 가지지 않고, 액적이 서로로부터 벗어나서(예를 들어, 위크(wick)"), 상기 예에서 참조번호 316(인쇄 그리드 노드 위치에 대응하지 않으며, 대신에 타원(317)에 의해 표현되는 예측할 수 없는 위치 및 커버리지를 나타내는)에서 효과적인 액적 중심을 생성할 수 있다.; 잘못된 것으로 가정하면, 액적은 도 3A의 원(309 및 312)의 결합에 의해 나타내는 바와 같이 커버리지를 제공할 것이고, 도 3B에 도시된 실제 조합은 보이드/갭, 과도한 두께 및 표면 거칠기 등과 같은 결함을 야기할 수도 있다.
도 3C는 상기 문제점에 대한 잠재적 해결책을 설명하기 위해 사용된 도면(321)을 제공하며, "A"로 표시된 원(액적) 및 "B"로 표시된 원(액적)에 의해 도시된 방식으로 상이한 방식으로 액적 랜딩 위치를 인터리빙(즉, 분배)한다. "A"로 표시된 액적은 기판에 대해 인쇄 헤드(303)의 제 1 패스에 증착되고, 그 사이의 액적("B"로 표시됨)은 기판에 대해 인쇄 헤드(303)의 제 2 패스에 증착된다. 이러한 방식으로, "A"로 표시된 액적은 그 자체로는 융합(약하게 융합)되지 않고, "B"로 표시된 액적은 나중에 "A"액적들 사이(및 다른 "A"액적보다 "A" 액적들에 훨씬 더 가깝게 위치)에 위치되도록 후에 추가되고, 동시에 원하지 않는 위크 가능성을 줄이는 방식으로 주변 액적을 융합되도록 유발한다. 액체 잉크(및 임의의 다른 관련 요소)의 성질은 패스 "A"에 증착된 저밀도 액적과의 인터리빙 및 동시 용융으로 인해, 다양한 액적들의 의도된 중심이 실질적으로 변화하지 않도록 한다. 즉, 도 3B의 예와 관련하여, "B"액적은 다수의 이웃하는 것들과 동시에 융합되고 증착된 액적의 예측할 수 없거나 바람직하지 않은 "위킹(wicking)"을 초래하지 않는다. 상기 예시에서, 스캔 "A" 및 스캔 "B"에 대한 인쇄 그리드는 동일하고, 단지 두 번의 스캔이 사용된다고 가정한다(예를 들어, 3회 이상의 스캔을 사용하여 액적들을 인터리빙할 수 있음). 패스 "A" 및 "B"의 액적 크기는 동일하지만, 임의의 실시예에 대해 이들 중 어느 것도 요구되지 않는다. 즉, 예를 들어, 계획된 변형 특성 액적 크기는 패스 "A" 및 "B"가 의도적으로 다르게(예를 들어, 패스 "B"의 3배의 부피를 갖는 패스 "A"의 액적) 선택되며, 일부 위치(예: "A"로 표시된 노드 위치)에서 다중 액적의 사용 및/또는 3회 이상의 스캔 사용; 실제로 그러한 많은 변형이 가능하다.
도 3D는 일반적으로 참조 번호 331로 표시되는 인터리빙을 수행하는 하나의 가능한 방법을 도시한다. 다시 한번, 설명된 기술들은 장치 또는 시스템으로서 구현될 수 있고, 일시적이지 않은 기계-판독 가능 매체(예를 들어, 소프트웨어)에 저장된 명령들의 형태로 구현될 수 있다. 이 방법은 먼저, 전술한 원리에 따라 계산되고 기계 접근 가능한 디지털 메모리에 저장되는 특정 부피의 액적의 밀도 또는 상이한 부피의 액적의 조합과 같은 단위 면적 당 기준선 부피(332)를 식별하거나 검색한다. 단위 면적 당 상기 부피 또는 대응하는 액적의 부피/분사 패턴은 전술한 바와 같은 제약 내에서 최소 두께의 "블랭킷(blanket)"층을 생성하도록 선택될 수 있다(예를 들어, 이용가능한 액적 크기를 사용하여 인쇄될 수 있는 가장 얇은 층 블랭킷 커버리지를 제공, 즉, 정착 및 용융 후 결과적인 액상 코팅에 보이드가 없음). 상기 기준선은 예정된 층에 해당하는 두께의 정확한 양을 생성하기 위해 조정된다. 일 실시예에서, 액체 잉크로부터 형성된 의도된 층은 5 미크론 이하이고, 다른 실시예에서는 4 미크론 이하, 3 미크론 이하, 2 미크론 이하 또는 1 미크론이하이다. 예를 들어, 앞에서 논의한 원칙에 따르면 단위 면적당 주어진 기준선 부피가 "평방 밀리미터당 두 개의 10.0 피코 리터(pL) 액적"이면 완전한 커버리지를 가진 1 마이크론 두께의 층이 생성되고 1.60 마이크론 두께의 레이어가 필요하다. 단위 면적당 기본 부피는 "3.2-10.0pL 액적/평방 밀리미터"로 조정될 수 있다. 그 후, 기판의 인쇄 가능한 영역(예를 들어, 제품이 형성되는 기판의 영역에만 액적을 인쇄하도록 선택된 인쇄 패턴을 갖는)을 위한 중간 증착 패턴이 생성된다(334). 하나의 바람직한 실시예에서, 상기 패턴은 인쇄 가능 영역 정의(예를 들어, 높이 및 폭) 및 인쇄 헤드 상세(예를 들어, 노즐 피치, 인쇄 그리드 상세 사항 등) 및 조정된 밀도(예: "3.2-10pL 액적/평방 밀리미터")를 수용하는 이른바 "하프토닝" 서브 루틴(즉, 소프트웨어 모듈)에 의해 발생되며, 기판의 인쇄가능 영역에 대해 중첩되는 인쇄 그리드에 대한 노즐 분사 결정과 일치하는 액적 패턴 정보로 복귀한다. 상술한 바와 같이, 고려된 변형예에서,(a) 액적 크기는 액적의 수 대신에 또는 그에 추가하여 조정될 수 있다(예를 들어, 조정된 값은 "평방밀리미터당 2개의 32.0 pL의 액적" 또는 3.20pL 액적일 수 있음) 및/또는(b) 인쇄 그리드가 효과적으로 조정될 수 있다(예: 기존 액적 패턴을 효과적으로 유지하면서 인쇄 그리드 밀도를 변경하여 "0.3105mm2 당 두 개의 10.0pL 액적"). 또는(c) 다수의 액적 크기가 단일 스캔에서 함께 사용될 수 있고 및/또는(d) 다른 기술이 사용될 수 있다.
미국 특허 제 8995022 호(이미 참고 문헌으로 포함되어 있음)에 의해 소개된 바와 같이, 분사 명령을 계산하기 위한 서브 루틴의 사용(예를 들어, 액적들을 공간적으로 분배하기 위해 분사를 위한 노즐을 선택하는 것)이 알려져있다.; 결과적으로, 원하는 파라미터가 특정되고(예를 들어, "평방 밀리미터 당 10-3.20pL의 액적"), 소프트웨어는 요구된 액적을 공간적으로 분배하는 분사 맵을 리턴한다; 그러한 소프트웨어에 의해 생성된 패턴은 도 3D의 참조번호 334에 의해 효과적으로 표현되지만, 소프트웨어는 또한 다른 도시된 기능들(예를 들어, 액적 크기 선택 및/또는 인터리빙)과 통합될 수 있으며, 필터(335)의 출력). 그러나, 소프트웨어는 또한 다른 묘사된 기능(예를 들어, 액적 크기 선택 및/또는 필터(335)의 사용에 의해 표시되는 인터리빙)과 통합될 수 있음을 유의해야 한다.
또한, 도 3D는 5개의 행과 5개의 열(즉, 중간 증착 패턴으로서)을 갖는 가상의 인쇄 그리드에 대한 "1" 및 "0"의 가정적인 패턴을 도시 및 설명하기 위한 것이다.; 상기 단순화된 예에도 불구하고 실제적으로 인쇄 그리드에는 수천 개의 행과 수천 개의 열이 있다는 것을 이해해야 한다. 도시된 행렬에서, "1"은 해당 노즐이 대응하는 인쇄 그리드 위치(노드)에서 "분사"되는 결정을 나타내는 반면, "0"은 해당 노즐이 대응하는 인쇄 그리드 위치에서 "분사"되지 않는다는 결정을 나타낸다. 참조 번호 335로 표시된 바와 같이, 인터리빙 필터(A, B/B, A로 나타냄)는 노즐 분사를 각 스캔으로 분류하기 위해 중간 증착 패턴에 적용된다. 상기 예에서 2x2 행렬로 예시된 필터는 디지털 분사 결정(즉, 인쇄 그리드 분사 패턴의 1과 0)에 적용되어 인쇄 그리드의 각 열에 인접한 액적을 각각의 스캔에 단순히 분배한다. 다른 유형의 필터가 적용될 수 있고, 훨씬 더 복잡한 필터가 사용될 수 있음을 유의해야한다(예를 들어, 조정된 인쇄 그리드 분사 결정(337)과 관련하여, 좌측 하부 코너 특성 "A"는 서로 가까운 액적을 통과시키고, 최적 이하의 액적 분포를 제공할 수 있다 - 보다 견고한 필터가 사용되어 희박한 액적은 더 정밀하게 인터리빙된다). 인터리빙 증착을 위한 필터 또는 공정 유형이 사용되는 경우, 소프트웨어의 제어하에 있는 하나 이상의 공정은 메모리(336)에 저장된 중간 증착 패턴(334)으로 동작할 수 있고, 설계에 적합한 디지털 필터(즉, 필터(335)를 저장된 데이터로 변환하여 행렬 연산을 사용하여 저장된 데이터를 자동으로 변환한다. 결과(337)는 다시 메모리에 저장된다. 다른 실시예에서, 하프토닝 서브루틴은 제 1 패스라 칭할 수 있고 조정된 밀도(예를 들어, "1.60 액적/평방 밀리미터")를 통과하여 제 1 패스 액적 증착을 식별할 수 있다. 그후 위치 또는 유사한 오프셋(예: 두 번째 패스에 대해 동일한 크기 조정된 밀도가 전달된)으로 두 번째 호출된다. 모든 실시예에 대해 디지털 필터의 사용이 요구되는 것은 아니라는 것을 다시 한번 유의해야 한다. 도 3D의 우측에 표시된 바와 같이, 결과는 제 1 스캔( "A")에 대한 분사 명령 세트, 제 2 스캔( "B")에 대한 분사 결정 세트, 및 다른 스캔(즉, 타원(339)의 존재로 표시됨)에 대한 분사 결정 세트이다. 저장/수정된 데이터는 이후에 액적 융합을 개선하여 보다 균일한 층의 형성을 촉진하는데 적용되는 인터리빙으로 프린터가 인쇄를 제어하고 설명된 기술에 의해 부여된/지시된 물리적 구조적 특성을 갖는 층을 갖는 물리적 디바이스를 생성하는데 적용될 수 있다.; 다시 말하면, 이것은 얇은 층을 전제로 하는 전자 장치의 제조를 향상시키는 데 큰 도움이 될 수 있다.
실시예에 따라, 층의 균질성을 더욱 향상시키기 위한 추가적인 조치가 또한 취해질 수 있다. 예를 들어, 도 3E는 증착된 액적들에 관한 가상의 노즐 당 오차의 예(341)를 도시한다. 즉, 액적 크기(345, 347 및 349와 같이 다른 크기의 원으로 표시됨) 및 랜딩 위치의 오류(액적 345에 비해 화살표로 표시된 궤적 및 착륙 위치를 액적 345와 비교)의 의도하지 않은 변화가 잠재적으로 층 균질성을 저해한다.
보다 구체적으로, 도 3E는 인쇄 헤드의 각 노즐(1 내지 5)에 대한 가정적이고 반복 가능한 액적 또는 노즐 분사 에러를 도시한다. 예정된 액적 부피는 인쇄 그리드 노드 위치(예를 들어, 원(343))를 중심으로 하는 원으로 나타나지만, 기대되는 액적 랜딩 위치 및/또는 분사 궤적은 각 인쇄 그리드 노드 위치에서 시작하는 화살표로 표시된다. 노즐(1)은 상기 도면에서, 패스 당 중간 예상 부피(예를 들어, 10.04 피코리터 또는 "pL")을 갖는 액적을 생성하고, 우측으로 약간 벗어난 궤적을 생성한다. 상기 도면은, 예를 들어, 노즐(1)로부터의 하나의 액적(343)은 "스캔 A"의 일부로서 하향-우측 궤적을 갖는 것으로 보여지며, 동일한 노즐로부터의 다음 액적(345)은 "스캔 B"의 일부로서 상향-우측 궤적을 갖는 것(즉, 인쇄헤드/기판이 "스캔 A" 방향에 대해 반대로 움직이는)으로 보여지는 도 3C와 관련하여 도입된 액적-인터리빙 기술의 사용을 나타내는 것에 유의해야 한다. 노즐(2)로부터의 액적(347)은 노즐(1)보다 큰 예상 부피(예를 들어, 10.47 pL)를 갖는 것으로 보이지만, 더 큰 예상 속도 오차 및 비교적 작은 횡 방향 오차(예를 들어, 노즐(1)로부터 액적에 대해 약간 좌측으로)를 가지는 것으로 보인다. 노즐(3)로부터의 액적(349)은 노즐(1 또는 2)로부터의 액적에 비해 작은 예상 부피(예를 들어, 9.03pL), 낮은 예상 속도 및 임의의 예상 좌우 경사가 없는 갖는 액적을 생성한다. 도 3E는 노즐(5)로부터의 도시된 액적이 없으며, 즉, 이 가상의 경우, 노즐(5)이 작동 불능이며, 따라서 액적이 생성되지 않는다는 사실을 나타낸다. 원하는 액적 파라미터로부터의 편차의 정도에 따라, 이들 액적을 사용하는 증착은 극히 얇은 층에 대한 문제점을 야기 할 수 있다. 이러한 의도되지 않은 변화를 해결하기 위해, 일 실시예에서, 이러한 오차는 실제로 인쇄 액적 분사 패턴을 생성하는데, 즉 예상된 노즐 당 예상 액적 부피 및/또는 랜딩 위치 오차가 식별되고 실제로 의존되어(예를 들어, 하프 톤 서브 루틴 또는 다른 소프트웨어에 의해) 어떤 노즐을 분사할 것인지, 언제 노즐을 분사할 것인지, 및 어떤 노즐 구동 파형이나 지시 사항이 사용될 것인지를 계획할 때 액적 크기 및 랜딩 위치의 노즐당 또는 파형 당 오차가 고려되는 분산된 액적 패턴 및/또는 액적 크기를 생성한다. 이는 매끄러운 층 형성을 향상시키고 "위킹(wicking)"및 기타 문제를 최소화한다. 이러한 다양한 오류는 이러한 예상된 변화를 활용하기 위해 분사 맵을 미리 왜곡시키기 위해 인쇄 그리드 분사 결정(중간 또는 최종) 및/또는 스캔/스캔 위치를 생성 또는 조정하거나 필터를 조정하는 데 사용될 수 있다.
또한, 도 4A-D는 상기 의도되지 않은 오차/변동이 어떻게 수용 및/또는 감소될 수 있는지를 예시하는 추가의 예를 제공한다.
도 4A는 일반적으로 참조 번호 401로 지시된 액적 인터리빙을 수행하기 위한 또 다른 가능한 방법을 도시한다. 도 3E와 관련하여 전술한 방법과 유사하며, 동일한 참조 번호를 사용하여 기술된 유사한 단계를 사용한다. 이들 기술은 다시 한번 장치 또는 시스템으로서 구체화될 수 있고, 일시적이지 않은 기계-판독 가능 매체(예를 들어, 소프트웨어)에 저장된 명령의 형태로 구현될 수 있다. 상기 방법은 먼저, 앞서 논의된 원리들에 따라 계산되고 기계-액세스 가능 디지털 메모리에 저장되는 예를 들어, 단위 면적당 베이스 라인 볼륨(332)을 식별하거나 검색한다. 단위 면적당 상기 부피은 단위 면적당 주어진 크기의 액적의 최소 개수 또는 액적의 패턴으로 또는 원시 부피로 표현될 수 있으며, 또는 다른 방식으로,(기판에 대한)최소 스캔 시간 내의 베이스 라인 두께 또는 인쇄 헤드 스캔의 수의 "블랭킷 층"을 생성하도록 선택된다. 상기 양은 원하는 두께(예를 들어, 처리된 영구 층의 베이스 라인 두께에 대한 원하는 두께의 비율)에 비추어 스케일링(333) 또는 조정된다. 한 가상의 실시예에서, 베이스 라인 두께는 1 미크론 두께 층일 수 있고, 원하는 층의 최종 두께는 예컨대 3.2 미크론 일 수 있다. 예를 들어 앞에서 설명한 원칙에 따라, "평방 밀리미터 당 두 개의 10.0pL의 물액적"이라는 주어진 기준 밀도가 완전한 커버리지를 가진 1 마이크론 두께의 층을 생성하고 1.60 미크론 두께의 층이 요구된다면, 베이스 라인 밀도는 "3.2 액적/제곱 밀리미터" 또는 일부 수학적 등가로 조정될 수 있다. 그 후, 기판의 전체 인쇄 가능 영역에 대해 중간 증착 패턴이 생성된다(334). 한 바람직한 실시예에서, 상기 패턴은 인쇄 가능 영역 정의(예를 들어, 높이 및 폭) 및 인쇄 헤드 상세(예를 들어, 노즐 피치, 인쇄 그리드 상세 사항)을 수용하는 "하프 토닝" 서브 루틴(즉, 소프트웨어 모듈로서) 및 조정된 부피/면적 또는 액적 밀도(예: "3.2 액적/제곱 밀리미터")를 계산하고 인쇄 가능한 그리드에 대한 노즐 실행 결정과 일치하는 액적 패턴 정보를 기판의 인쇄 가능 영역에 겹쳐서 표시한다.
참조 번호(335)로 표시된 바와 같이, 인터리빙 필터는 이후 노즐 분사를 각 스캔으로 분류하기 위해 중간 증착 패턴에 다시 한번 적용될 수 있다. 상기 필터 는 기계 접근 가능 메모리(403)에 저장될 수 있다.
컴파일된(예: 현장 측정된) 노즐 대 노즐 또는 노즐 파형 조합 대 노즐 파형 조합 수차는 기계 액세스 가능 메모리(407)에 저장될 수 있고, 검색되어 참조번호 409로 표시된 바와 같이 저장된 필터(및/또는 중간 증착 패턴)를 조정 및/또는 생성하는데 사용될 수 있다. 상기 공정의 결과는 디지털 메모리(411)(예를 들어, 이것은 403 및 407으로 표시된 바와 같이 동일한 메모리 또는 다른 메모리 일 수 있고 메모리에 이전에 저장된 데이터의 적어도 일부의 변환을 나타낸다)에 저장될 수있다. 다시 한번, 거의 모든 유형의 필터가 액적 증착을 "인터리브"하도록 다중 액적으로 액적 증착 패턴을 분류하기 위해 적용될 수 있다. 상기 실시예에서, 소프트웨어의 제어하에 있는 하나 이상의 프로세서는 메모리(411)에 저장된 중간 증착 패턴(334)상에서 동작할 수 있고, 디자인에 관련된 디지털 필터(즉, 필터(335))를 저장된 데이터에 순서대로 적용하며, 그 결과(413)는 메모리에 재저장되거나 원래의 분사 결정을 덮어 쓰는데 사용되는 행렬 연산을 사용하여 저장된 데이터를 자동으로 변환한다. 앞에서도 언급했듯이, 여기에는 액적 데이터의 참조 변환을 수행하고 다수의 스캔에 대한 액적 분사 책임의 관련 정렬을 수행하기 위한 많은 대안이 있다. 이것은 제 1 스캔("A")에 대한 분사 명령 세트, 제 2 스캔("B")에 대한 분사 결정 세트, 및 추가 스캔(즉, 타원(339)으로 표시)에 대한 분사 결정의 가능한 세트를 표시함으로서 도 4A의 우측에 표시된다. 기준 수차는 반드시 인쇄 그리드 피치와 "깔끔하게" 정렬되지 않기 때문에, 일 실시예에서, 임의의 스캔은 교차-스캔 차원에서 인쇄 헤드의 위치를 재위치설정함으로써 분수만큼 오프셋 될 수 있다.; 예를 들어, 선택적 공정 블록(415 및 416)으로 지시된 바와 같이, "A" 및 "B"(또는 다른 스캔들) 각각 또는 둘다에 대해 "스텝 오프셋"만큼 점진적으로 인쇄 헤드가 전진 될 수 있다. 이와 관련하여, 프린터 메커니즘에 대한 하나의 선택적인 설계는 매우 작은 양, 예컨대 미크론 스케일 증분 만큼 교차-스캔 치수로 인쇄 헤드를 이동시키기 위한 스테퍼 모터를 포함한다. 많은 장비 구현에서 최소한의 인쇄 그리드 교차 주사 피치가 20 미크론 이상이 주어지면, 상기 "미세 조절" 능력은 액적을 위치 시키는데 있어서 상당히 정교함을 제공하여, 보다 적은 수차 및 더 균일한 층의 제조를 위한 액적 유착을 제공하게 된다.
다시 한번, 위에서 논의된 기술은 다음을 포함하는 하나 이상의 프로세서를 제어하는 소프트웨어를 포함하여 많은 다른 방식으로 구현될 수 있음을 유의해야 한다.
(a) 노즐당 또는 노즐당-파형-조합 액적 데이터를 수신하고,
(b) 수신된 데이터에 의해 나타나는 변동들에 따르는 방식으로 액적 포지셔닝 및/또는 액적 선택을 계획하여, 액적을 위치시키기 위해 보다 균질한 층들을 형성하는 방식으로 상기 변동들에 따르게 하고, 및/또는
(c) 보다 빠른 인쇄 시간을 사용하여 개선된 균질성을 갖는 액체 잉크(및 경화층)의 증착층을 얻도록 필요에 따라 인쇄 파라미터를 조정.
도 4B는 도 3E와 관련하여 앞서 논의된 것과 유사한 가정된 인쇄 패턴(451)을 도시하지만, 액적 세부 사항의 변화에 의존하는 방식으로 계획되거나 재계획되었다. 도 3E와는 달리, 증착된 액적 부피를 나타내는 원은(인쇄 그리드 노드보다는 오히려) 랜딩 위치의 중심에 도시되어 있고 균질성을 더 잘 설명하기 위해 희박 인쇄 액적 패턴을 나타내는 것으로 도시되어 있다. 보다 구체적으로, 도 4B는 인쇄 헤드(303), 인쇄 그리드(305),(희박 인쇄 패턴의 일부로서 분사되는 이들 액적들에 대한) 액적 궤적을 나타내는 화살표들을 다시 도시한다. 두 액적은 노즐(1)로부터, 두 액적은 노즐(2)로부터, 그리고 5 액적은 노즐(3) 및 노즐(4) 각각으로부터 사용되어 액적 예상 부피 및 예상되는 랜딩 위치 변동에 따라 비교적 균질한 잉크 밀도를 얻는다. 노즐 1과 2에서 단지 두 액적의 사용은 이들 노즐이 노즐 3과 4보다 큰 액적을 생성하는 수단으로 사용되었다는 사실과 상호 관련이 있으며, 반대로 더 큰 분사 주파수에서 액적을 각각 사용한다. 상기 예에서 노즐(2)로부터의 두 액적은 동일한 스캔("B"스캔)으로 정렬되는 반면, 상기 예에서 액적을 더 잘 분배하기 위해 노즐(1)로부터의 두 액적은 서로 다른 스캔(예를 들어, 그들의 미러링된 궤적에 따라)로 인터리빙된다. 노즐(5)로부터 액적을 생성할 수 없음을 설명하기 위해, 추가의 스캔(인쇄 헤드 오프셋 또는 크로스-스캔 치수 단계를 가진) 또는 노즐(4 및 6)(미도시)로부터의 비교적 무거운 액적의 사용은 균질한 잉크 밀도를 부여하기 위한 것이다. 전술한 바와 같이, 인터리빙은 개선된 유착 특성을 위해 액적을 증착시키는데 사용되지만, 상기 실시예에서는 노즐 변동이 또한 고려되며, 더 큰 층 균질성을 초래한다. 다시 한번, 상기 도면은 설명을 위한 도시의 목적으로 제공되며, 전술한 변형을 설명하는 인터리빙을 위한 적절한 필터(및 조정 공정)의 설계는 당업자의 능력 내에 있으며, 구현예에 크게 의존한다.
도 4C는 도 4B에 제시된 것과 유사한 예(471)를 제공하지만, 균일한 액체 코트의 층 균질성 및 정확한 증착을 촉진시키기 위해 액적 크기의 의도적인 변화를 도시한다.; 즉 도 4B의 유사한 도시와 관련하여 노즐(4)(참조 번호 473으로 표시됨)으로부터의 도시된 액적 확산(및 관련 액적 부피)을 비교하면, 도 4C의 액적이 더 크다는 것을 유의해야 한다. 일 실시예에서, 노즐 대 노즐 변화를 고려하도록 코딩된 인쇄 계획 또는 하프 토닝 소프트웨어는 노즐(4)로부터의 더 큰 부피 증착에 대한 필요성을 검출하고, 이에 따라 액적 크기 또는 부피를 생성하기 위해 사용되는 분사 파형을 변경한다.
다양한 실시예에서, 상기 부가된 부피는(a) 다중 스캔 패스,(b) "맞춤형"노즐 구동 파형(예를 들어, 노즐(4)의 구동 파형을 프로그래밍 또는 변경하여 부피 생성을 증가시키거나 액적 궤적을 변경)의 사용,(c) 지원된 "조정된" 액적 크기(예를 들어, 이중 구동 펄스의 적용을 통해 "이중"액적 볼륨의 생성을 허용하는 인쇄 헤드를 사용하는) 의 사용, 또는(d) 다른 수단을 통해 얻어질 수 있다.
도 4D는 다수의 스캔 패스가 패스들 사이에서 점차적으로 오프셋되는 인쇄헤드와 함께 적용되는 기술을 도시한다. 따라서, 인쇄 헤드가 드로잉 페이지에 대해 하향으로 이동하는 제 1 패스 "A"에서, 노즐들(1-5)은 하향 화살표로 나타낸 바와 같이 액적들을 생성하도록 제어된다. 그런 다음 인쇄 계획 소프트웨어는 인쇄 헤드를 도면 페이지 오른쪽의 두 위치로 이동하여 인쇄 헤드 위치를 오프셋하여 노즐 1이 위치 노즐(3)과 함께 제 1 패스에 정렬되도록 한다. 인쇄 헤드는 그 다음 반대 방향으로 이동되고, 제 2 패스에서 상향 화살표로 나타낸 바와 같이 액적(즉, 연관된 노즐 당 부피 및/또는 궤도)을 증착한다. 분사 결정 및 인쇄 헤드 오프셋 각각은 액적을 적절하게 인터리빙하고 균질한 액체 코트(및 처리 된 층)를 제공하도록 계획된다. 예를 들어, 상기 도면에 도시된 바와 같은 노즐(2)은 서로 다른 두 위치(483)에 액적을 증착하기 위해 왕복 스캔에 사용될 수 있고 반대로, 노즐(3)(및/또는 다른 노즐)은 의도하는 바와 같이 액적을 중첩하여 증착하는데 사용될 수 있다(참조 번호 485). 일 실시예에서, 본 명세서에서 논의된 기술을 통해 생성된 인쇄 헤드 오프셋, 액적 크기 및 궤도의 변화 및 인터리빙은 고도의 균일성을 제공하기 위해 3회 이상의 스캔에서 적용될 수 있다.
도 5A는 층 동질성 및 인쇄 속도를 향상시키는데 사용될 수 있는 기술의 또 다른 실시예(501)를 나타낸다. 보다 구체적으로, 상기 방법은 참조 번호 503으로 표시된 바와 같이, 층 두께에 대한 설명으로 시작한다. 상기 기술을 구현하는 방법, 장치 또는 시스템은 해당 층을 생성하기 위한 제조 공정 파라미터를 선택한다(505). 그 다음, 공정 파라미터는 기판 상에 액체 잉크를 인쇄(506)하는데 적용되며, 여기서 액체 잉크는 연속적으로 처리되어 액체 잉크를 경화시키거나 달리 영구 구조로 전환시킨다(507). 일 실시예에서, 액체는 상술된 바와 같이 유기 물질을 운반하는 균일한 액체 코팅을 형성하기 위해 함께 침전되고 병합되는 불연속 액적으로 증착된다; 상기 액체 코팅은 이후 상기 액체를 발광 장치의 구조적 요소로 변환시키기 위해(예를 들어, UV 광 노출을 통해)경화되거나 그렇지 않으면 베이킹되거나 건조된다. 동일한 공정이 많은 기판에 사용될 조립 라인 스타일 팹 공정에서, 여기서 제조 테스트는 초기에 테스트 기판상에서 수행되어 잉크 액적이 어떻게 확산되는지를 경험적으로 측정하고(509), 및 따라서 단위 면적당 적절한 부피(513) 또는 등가 측정(예를 들어, 단위 면적당 소정 크기의 액적 밀도)을 정의하는데 사용될 수 있는 피드백(511)을 제공할 수 있다는 것을 유의해야 한다. 상술 바와 같이, 일 실시예에서, 상기 방법은 예상된 액적 확산이 주어진 해당 영역의 "블랭킷"액체 커버리지 및 주어진 공정 파라미터들이(예를 들어, 관련 사양 파라미터들 내에서) 원하는 층을 생성할 수 있음을 여전히 보증하는 다른 프로세스 파라미터들을 생성하는 단위 면적당 가장 낮은 부피(예를 들어, "10.0pL"의 액 적의 패턴 밀도)를 식별할 수 있다.; 상기 "베이스 라인"은 원하는 층 두께를 생성하기 위해 조정될 수 있다(515). 일 실시예에서, 이들 기술은 5.0 미크론 이하의 두께, 4.0 미크론 이하의 두께, 3.0 미크론 이하의 두께, 2.0 미크론 또는 그 미만의 두께, 또는 1.0 미크론 이하의 두께를 갖는 층을 제조하는데 사용된다.
한 선택적인 실시예에서, 참조 번호 517로 집합적으로 나타내지는 인쇄 기반 구조는 다수의 불연속 액적 크기를 생성하는 능력을 제공한다. 한 버전에서, 다수의 상이한 인쇄 헤드가 사용될 수 있으며, 각각의 헤드는 각각의 개별적인 액적 크기를 생성한다. 예를 들어, 한 개의 인쇄 헤드가 액적 당 "대략"10.0 pL의 액적을 생성할 수 있고, 다른 것은 액적 당 7.0pL을 생성할 수 있고, 또 다른 것은 액적 당 4.5pL을 생성 할 수 있다. 이러한 실시예에서, 이들 각각은 액적 확산 특성 및 원하는 두께의 층을 생성하는 능력에 대해 개별적으로 보정되고, 이들 중 하나가 사용(액적 크기(1-n) 중 적어도 하나가 원하는 두께를 생성할 수 있다고 가정함)되도록 선택된다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, 제 1 액적 크기("액적 크기(1)")(518)는,(a) 특정 인쇄 공정에 이용 가능한 액적 밀도를 사용하는 블랭킷 커버리지(blanket coverage)(523),(b) 규정(예: 예를 들어, 도면에서 참조번호 525로 나타낸 바와 같이, fn{MV/A(최소 부피/단위 면적)}≤T))에 의해 규정된 두께(T) 이하의 층 두께, 및(c) 하나 이상의 스캔을 사용하여, 규정되나 도면에서 참조번호 527로 표시된 바와 같이 최대 특정 증착 시간, t(예, fn{j*MV/A}≤t)내의 두께(T)를 생성할 수 있는 능력에 대해 평가될 수 있다.
참조 번호 525와 관련하여, 버퍼는 인위적으로 주입될 수 있는데, 즉, 이용 가능한 대안이 존재한다면, 단위 면적당 최소 부피(MV/A)에서 원하는 두께를 오직 "정확하게" 생성할 수 있는 액적 크기는 선택되지 않을 것이고, 노즐 변형, 기대하지 않은 오류 등(따라서, 공정 박스(525)에 의한 "버퍼"에 대한 참조(즉, fn{MV/A}≤T(버퍼))를 수용하기 위해 이상적으로 공정 특정 사항은 참조된 최소값(블랭킷 커버리지를 얻기 위해 필요한) 이상의 버퍼를 제공한다. 그후 "액적 크기(2)"(519)는 상기 판단 기준 등에 따라 "액적 크기 n"(529)을 통해 평가된다. 다수의 액적 크기의 평가 후에, 복수의 대안적인 "수용 가능한" 액적 크기가 이들 테스트에 따라 각각 사용될 수 있다면, 하나의 선택적인 실시예에서, 가장 큰 액적 크기(529)를 갖는 이들 대안 중 하나(예를 들어, 증착 시간을 최소화하고 그렇지 않으면 증착 속도를 향상시키는)가 사용되도록 선택된다. 다른 선택 기준도 사용할 수도 있고 대신 사용할 수도 있다. 비 제한적인 예로서, 가장 매끄러운 층을 초래하는 액적 크기가 대신 선택 될 수 있다 -이러한 기준은 이용 가능한 대안의 최소 액적 크기가 선택되도록 할 수 있다. 명백하게 다른 대안(예를 들어, 가장 빠른 증착 공정)이 또한 가능하다. 다른 변형예에서, 단일의 인쇄 헤드가 다수의 액적 크기를 생성하는데(예를 들어, 주어진 노즐에 적용된 다른 대체 파형을 사용하는) 사용될 수 있다.
적절하게 선택된 액적 크기의 사용에 기초하여, 어떠한 방법론이 사용되든지 간에, 분사 결정은 참조 번호(531)에 따라 인쇄 그리드에 할당된다. 원하는 경우, 이전에 참조된 바와 같이, 분사 결정을 계획할때 예상되는 액적 부피 또는 랜딩 위치(예를 들어, 궤적, 속도, 노즐 바우 및/또는 다른 인자)에서의 노즐-파형 조합 수차(533)가(예를 들어, 표준 편차 또는 통계적 편차와 같은 수단 또는 다른 통계적 매개 변수를 기반으로)고려될 수 있다; 상술한 바에서 암시하는 바와 같이 일 실시예에서, 하나의 노즐-파형 조합이 대신 사용될 수 있는데, 상기 수단(즉, 예상 부피 또는 예상 랜딩 위치)이 최적이 아닐 수 있기 때문에, 관련된 통계적 분산(또는 다른 통계적 파라미터)이 작다. 측정 오차의 영향을 줄이기 위해 각 노즐(또는 노즐-파형 조합), 즉 각각의 액적 파라미터에 대한 많은 측정치에 기초하여 통계적 모집단이 구축되는 실시예에서, 많은 상이한 통계 파라미터가 계산되고 이러한 방식으로 적용될 수 있다. 참조 번호 531로 표시된 바와 같이, 인쇄 패턴 및/또는 필터 및/또는 패턴 선택은 노즐-대-노즐(또는 노즐-파형-조합-대-노즐-파형-조합) 파라미터의 지시된 변화에 기초하여 조정될 수 있다.
도 5A는 설계자가 적용예에 따라 구현하도록 선택할 수 있는 두 가지 추가 옵션을 나타낸다. 먼저, 시스템은 층 파라미터(535)와 블랭킷 커버리지(537)를 얻기 위해 필요한 지형 특정 최소 부피/단위 면적에 국부적인(즉, 기판 내부) 편차를 제공하도록 시스템을 설계할 수 있다. 이와 관련하여, 액적 확산 특성은 기판 표면 화학, 기판 표면 에너지 및 이들에 기여하는 다양한 인자를 포함하는 많은 요인에 따라 달라질 수 있음을 유의해야 한다.; 이러한 의존성은 일부 팹 공정에서, 동일한 잉크가 동일한 기판의 제 2 부분보다 기판의 제 1 부분에서 다르게 확산되어 바람직하지 않은 두께 편차(예를 들어, 공정이 캡슐화 층과 같은 대규모 필름을 증착 시키는데 사용되는 상황에서)를 발생시킬 수 있는 결과를 낳는다. 참조번호 535 및 537로 표시되는 선택적인 기술과 관련하여, 이러한 변화는 테스트 패널에 대해 캘리브레이션 또는 사전에 구체적으로 측정된 후, 인쇄되는 기판의 부분에 따라 파라미터가 변화하는 방식으로 시스템에 프로그래밍된다. 예를 들어, 베이스라인 부피/면적은 잉크를 특정 "최소"층 두께(즉, 블랭킷 커버리지와 관련됨)와 연결한다, 그러나 이것은 기판의 영역에 따라 일부 실시예에서 변할 수 있다. 아마도 다르게 언급하면, 잉크가 더 많이 확산되는 영역에서는 상이한(예를 들어, 보다 큰) 부피/면적 또는 액적 밀도가 사용될 수 있다. 다른 실시예들은 패널 또는 기판 당 하나의 파라미터 세트를 간단히 사용할 수 있음을 유의해야 한다.; 예를 들어, 층이 기판상의 각각의 "픽셀 웰"에서 제조되는 경우, 정확하게 동일한 방식으로 층을 수용하는 각 픽셀 웰을 처리하는 것이 바람직할 수 있다. 비교적 큰 층이 증착되는 실시예(예를 들어, 캡슐화, 평탄화 또는 장벽 층)에 대해서조차도, 많은 응용 분야에서 기판 전체에 걸쳐 일관된 증착 파라미터를 모델링하는 것이 바람직 할 수 있다. 조립 라인 공정 그러나 파라미터가 기판 영역에 한정되어 있다면, 이러한 고려 사항은 여러 대안적인 액적 크기 중 어느 것이 선택되어야 하는지를 결정할 때 선택적으로 고려 될 수 있다(예: 기준 523, 525 및 527을 초과하는 추가 테스트 또는 요구 사항). 참조 번호 539에 따라, 언급된 테스트 중 어느 것이 인쇄 프로세스의 세부 사항을 지시하는 데 사용되든지 간에, 인쇄는 이러한 파라미터를 기반으로 계획되며 그 결과는 그렇지 않은 경우보다 빠른 인쇄 시간을 사용하여 제조되고 층 균질성이 개선 된 완성된 전자 장치이다.
도 5B는 액체 잉크를 증착하는 공정 동안 층의 스케일링 깊이와 관련된 다양한 쟁점을 설명하는데 사용되는 그래프(551)를 제공한다. 도 5B는 교정 공정과 관련하여 유용하고 전술한 바와 같이 단위 면적당 또는 액적 밀도의 기준 잉크 부피를 스케일링하는 데 유용한 스타일러스 프로파일 메터로 얻어진 제조된 필름의 두께 프로파일을 도시한다. 재료의 실제 시험 층을 제작하거나 잉크 액적 확산 특성을 포함하여 그 층을 시뮬레이션한 결과, 잉크 부피는 층 두께의 다른 단계와 관련 될 수 있다. 예를 들어, 1.0 미크론 두께의 층을 나타내는 제 1 곡선(553)은 단위 면적당 최대 스캔 잉크 량의 8%에 상응하며 모든 인쇄 그리드 노드에서 액적 분사시(인쇄 그리드 최대 액적 모체에 대해) 단위 면적당 잉크 부피와 관련된다. 필름은 연속적이며, 즉 실질적으로 균일한 두께를 갖는 것으로 보여지는 곡선(853)으로 나타낸 층의 중심에 갭이 없다는 것을 유의해야 한다. 후속 제조 공정의 경우, 1.0 미크론의 층 두께가 증착된 층에 대한 수용된 레이아웃 데이터에 의해 할당되면, 이 1.0 미크론의 양은 균일 한 증착 층을 달성하기 위해(액적 확산 후에) 다양한 인쇄 그리드 지점에 액적을 분배하는 액적 패턴(예: "하프 톤" 패턴)을 선택하도록 잉크와 관련된 기준선 부피/면적과 함께(즉, 그 확산특성에 따라) 사용된다. 유사하게, 제 2 곡선(855)은 16% 인쇄 그리드 충전에 대응하는 균일한 2.0 미크론 두께 층을 나타내는 것으로 도시된다. 베이스 라인 부피/면적, 예를 들어 8%에 기초하여, 특정 기판 영역에 대한 16% 잉크 부피가 생성되어 2.0 미크론 두께의 층을 생성할 수 있다. 층 두께 값과 액적 패턴( "하프 톤") 선택 사이의 매핑은 상기 공정을 사용하여 외삽될 수 있다. 예로서, 1.5 마이크론 두께의 캡슐화 층을 위해 요구되는 레이아웃 데이터라면, 대략 2개의 값(12 %) 사이의 지점(예를 들어, 8%와 16% 사이의 중간)에 대응하도록 선택된 스케일링이 적용될 수 있다. 3.0, 4.0, 5.0 및 6.0 미크론 두께의 층에 각각 대응하는 다른 도시된 곡선(857, 859, 861 및 863)은 각각 24%, 32%, 40% 및 50%의 채우기와 관련된다. 각기 다른 층 두께에 대해 서로 다른 "스케일링된 "부피/면적 또는 액적 밀도를 구체적으로 매칭시키고 스케일을 조정하여 대상 영역에 잉크의 양을 전달함으로써 설계자는 예측 가능한 결과를 초래하는 방식으로 잉크 증착물을 원하는 두께로 사용자 정의할 수 있다.; 이는 액체 잉크를 통해 증착된 재료의 두께에 대해 고도의 제어를 제공한다. 이러한 예가 암시하는 바와 같이, 상기 제공된 1.5 미크론 두께의 예와 같이 원하는 두께에 대한 충진을 보완하기 위해 다수의 잉크 부피/면적(완전한 커버리지를 제공함)이 측정되고 사용될 수 있다.
많은 적용예에서, 경계 영역에서 선명한 직선 에지를 제공하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 도 5B에 참조번호 565로 도시된 바와 같이, 잉크 밀도가 정확히 층 주변부까지 일관된 기준으로 유지된다면, 잉크의 표면 장력은 액체 잉크가 후속적으로 경화되어 마무리된 층에서 바람직하지 않은 두께 변화를 형성할 수 있는 "혼" 또는 "배트 이어"를 형성하게 할 수 있다. 상기 효과 및 관련 효과를 완화하기 위해 예를 들어, 층의 에지에 인접한 층의 부분에서 부피/면적 또는 액적 패턴(또는 액적 크기와 같은 관련 파라미터)을 조정함으로써 달성될 수 있는 경계 영역에서의 잉크 밀도의 변화에 대한 기술이 하기에서 논의된다. 상기 기술은 본 명세서의 뒷부분에서 다시 살펴볼 것이다.
도 6A는 더 큰 층 동질성 및 인쇄 속도를 제공하기 위해 사용될 수 있는 또 다른 선택적인 기술을 도시한다. 이들 추가 기술은 일반적으로 참조 번호 601로 참조된다. 이전과 같이, 적어도 하나의 목표 영역에 대한 층 두께 값이 먼저 검색된다(603). 이러한 검색은 예를 들어 조작자 입력 또는 디지털(예를 들어, 컴퓨터 제어되는) 조립 라인 스타일 팹 프로세스와 관련된 사전 프로그래밍에 응답하는 머신 액세스 가능 디지털 메모리로부터 이루어질 수 있다. 시스템은, 예를 들어, 하나 이상의 프로세서의 형태로, 이전과 같이 층 파라미터를 정의하고, 층 균일성 및 인쇄 속도(즉, 공정(405)을 통해)를 향상시키는 기술을 다시 한번 이용한다. 예를 들어, 이전처럼 시스템은 주어진 잉크/기판 공정 구성(즉, 최소 면적 밀도가 "블랭킷"잉크 커버리지를 제공하는 곳)에 대한 최소 부피/면적(413)을 계산하고, 그후 원하는 층을 생성하기 위해 상기 양(즉, 최소 층의 사용을 통해 생성 된 두께에 대한 원하는 층 두께의 비율에 따라)을 스케일링한다. 도 6A의 우측은 이미 논의된 기술들에 부가하여(예를 들어, 특정 구현 예와 관련하여 임의의 원하는 조합 또는 순열에서) 사용될 수 있는 층 동질성 및 인쇄 속도를 향상시키기 위한 다수의 선택적인 기술들을 도시한다. 참조 번호 605로 표시된 바와 같이, 제 1 기술은 인쇄 그리드의 수평 축들 사이의 인-스캔 피치 또는 이격 거리를 변화시키는 것을 포함한다(도 3a와 관련하여 위에서 제공된 참조 번호 307 참조).; 또한 미국 특허 제 9010899호, 도 14A 및 도 14B 및 특히 시계 및 트리거에 대한 논의와 관련하여, 참조로 통합된 전술한 미국 특허 공보 제 20150373305호(USSN 14/840343), 도 5D에 제공된 회로 및 관련 논의를 참조하라.
주어진 파형의 분사를 시간 측정하는데 사용되는 클록(또는 트리거 신호)의 주파수를 변경함으로써, 주어진 액적 크기 및 / 또는 인쇄 헤드의 액적 밀도 및 용융 특성을 효과적으로 변화시킬 수 있으며, 그에 따라 주어진 액적 크기 및 / 또는 인쇄 헤드는 특정 인쇄 시간 내에 균일 한 필름을 생성 할 수있다.
일 실시예에서, 이들 기술은 액적들을 인터리빙하여 액적들의 융해를 제공하기 위해 각 스캔에 대한 트리거 속도 정의를 통해 상기 논의 된 필터 및 필터 / 패턴 조정 기술(도 4A의 논의 참조)과 관련하여 적용된다 바람직하지 않은 심지를 완화하고 균일 한 층 제조를 위해 액적을보다 잘 위치시킵니다.
즉, 일 실시예에서, 제 1 스캔 그리드 간격은 제 1 스캔을 위해 사용될 수 있고, 제 2, 상이한 간격(수직 또는 수평 인쇄 그리드 축 또는 둘 모두를 따라)이 제 2 스캔을 위해 사용될 수있다. 각각의 스캔은 공통 세트의 노즐 또는 각각의 노즐 세트로부터 각각의 액적 크기(또는 위치)로부터 유사한 액적 크기(및 랜딩 위치)를 증착 할 수있다.
다른 예를 인용하기 위해, 이러한 기술들을 가변 - 단계 인쇄 헤드 위치 설정(예컨대,도 4a의 숫자 416 및 417 및 논의 참조)과 더 결합함으로써, 이들 다양한 기술들의 조합은 특정 예상 볼륨의 액적들을 정확하게 위치시킬 수 있고, 상이한 노즐 또는 노즐 - 파형 조합으로부터의 액적들의 크기 및 상대적 위치 모두를주의 깊게 분산시킴으로써 주어진 단위 면적에 걸쳐 정확하게 계산된 부피 밀도 분포를 제공하는 궤적을 제공한다. 참조 부호(607)는 예를 들어 인쇄 헤드를 회전시킴으로써 크로스 스캔 인쇄 그리드 피치가 추가로 조정되는 또 다른 선택적인 변형을 나타낸다. 즉, 앞서 언급한 바와 같이, 일 실시예에서, 프린터는 유리하게는 인쇄 헤드를 회전시키기 위해 회전 메커니즘(즉, 일종의 파워 드라이브)을 포함할 수 있고 그에 따라 상대의 사인 또는 코사인에 따라 교차 주사 피치를 효과적으로 변화시킬 수 있다(예를 들어, 도 3A에서 참조 번호 307). 이러한 기술은 도 3A의 수직축(306) 사이의 분리를 변화시키고, 위에서 논의된 타이밍(Δy) 변화와 함께 또는 그 대신에 선택적으로 사용될 수 있다. 참조 번호(609 및 611)는 유효 액적 크기가, 예를 들어, 다수의 구동 파형을 사용하여 특정하게 요구되는 부피 특성(및 예상 부피 특성 사이의 분산)을 갖는 액적 크기를 생성하도록 적응된 인쇄 헤드를 사용함으로써 변화되거나,(예: 노즐 당 평균 부피가 10.0pL인 액적을 생성하는 것 또는 다른 값)을 다른 인쇄 헤드(예: 노즐 당 평균 부피가 7.0pL인 액적을 생성하는 것)으로 변경함으로써 변화된다. 일 실시예에서, 인쇄 헤드는 동시에 다수의 유사 크기의 액적(예를 들어, 이중 구동 펄스를 사용하는 두 개의 액적)을 효율적으로 증착하도록 선택될 수 있거나, 고정된 다수의 액적 크기(예를 들어, 1x, 2x, 3x, 4x)은 프로그래밍 및 사용자 정의가 가능하지 않고 고정되어 있다. 참조번호 613에 따라, 특정 증착을 수행하는데 사용되는 잉크를 변화시키는 것도 가능하다. 예를 들어, 주어진 층 두께(T)가 주어진 액적 크기에 비해 너무 크다고 결정되면(예를 들어, 주어진 프린터 및 인쇄 공정을 위한 액적은 도 2B 및 도 2C와 관련하여 도시된 바와 같이 접촉시에 충분히 펼쳐지지 않음)에서, 상이한 잉크를 선택하거나, 잉크의 조성(확산제를 도입하는 것을 포함하나 이에 제한되지 않음) 또는 상이한 표면에너지를 갖도록 기재를 변형시킬 수 있다. 또 다른 실시예에서, 또 다른 실시예에서, 평균적으로 7.0pL 이하의 예상 용량을 갖는 잉크 액적을 생성하거나 또는 4.00 미크론(617) 미만의 막 두께를 생성하는 잉크 액적을 생성하는 인쇄 헤드 및/또는 인쇄 프로세스가 사용된다. 또 다른 실시예에서, 잉크 밀도, 하프 톤 패턴, 또는 다른 잉크 또는 처리 파라미터는 에지 또는 경계 처리(619)의 형태로서 적용되어 선명한 에지를 생성하고; 전술한 미국 특허 제 8995022 호(참고 문헌으로 포함됨)는 원하는 층의 의도된 주변부까지 일관된 두께의 층을 맞춤형 또는 맞춤형 테이퍼링으로 제조하기 위한 강력한 기술을 제공한다. 최종적으로, 참조 번호 621에 의해 참조된 바와 같이, 주어진 단위 면적 및/또는 부착된 액적이 함께 융합되는 방식으로 액적 밀도 및/또는 잉크 부피를 변화시키거나 조절하고, 액적 위킹(wicking)을 억제하며, 개선된 인쇄 시간으로 매끄러운 층 형성을 제공하고, 그렇지 않으면 액적 자체가 의도된 막 두께보다 더 큰 고유 직경을 가질 수 있음에도 불구하고 매우 얇은 막 층을 생성하기 위해 다른 기술이 사용될 수 있다.
도 6B는 액적 크기가 다수의 불연속 대안들 사이에서 효과적으로 변화되는 실시예(631)를 논의하는데 사용된다. 전술한 바와 같이, 특정 기계(시스템) 구현의 특성에 의해 지지되는 경우, 이러한 유형의 변동은 일 실시예에서 층 동질성을 달성하고 및/또는 사양 내 인쇄 시간 및 상기 참조된 다른 개선을 최적화하도록 잉크 부피/면적 및 액적 융합을 조정할 수 있다. 첫 번째 예제를 인용하면, 특정 어셈블리 라인 스타일 공정에 대한 규격이 1.0 미크론±10%의 유기 캡슐화 층을 요구한다고 결정되는 경우 및, 특정 기계가(충분히 확산되지 않아서 너무 두꺼운 층을 생성하는, 도 2B 및 도 2C와 관련하여 위에서 제공된 논의를 참조) 30 미크론의 직경을 갖는 액적을 생성하는 경우, 일 실시예에서, 인쇄 헤드는 보다 작은 액적 직경(예를 들어 12 미크론)을 생성하는 것으로 변경되거나, 각 노즐에 대한 노즐-구동 파형은 더 작은 액적 크기의 분사를 지원하도록 변경 및/또는 프로그래밍된다. 이들 기술은 또한 다른 유형의 노즐 에러(예를 들어, 도 3E 및 도 4B와 관련하여 전술한 바와 같이 노즐 궤적, 부피 또는 속도에서의 오차 및 지지 논의)를 감소 및/또는 변화 시키는데 사용될 수 있음에 유의한다. 원할 경우, 원위치에서 선택 또는 변경될 수 있는 액적 특성을 제공하기 위해 사전에 미리 정의되거나 또는 인쇄 헤드 구동 회로에 프로그래밍된 불연속 액적을 제공하는 인쇄 헤드가 선택될 수 있다. 따라서, 주어진 액적 크기가 요구되는 층 특성을 충족시키지 못한다면(예를 들어, 도 2D와 관련하여 설명된 바와 같은 층을 생성하지 않는다면) 일 실시예에서, 액적 특성은 이러한 층이 얻어질 때까지 변화된다. "모든 것이 효과적"인 여러 액적 크기가 사용 가능한 경우 위에서 확인된 기술은 예를들어(예를 들어, 인쇄 시간을 최소화하기 위해) 가장 큰 크기의 불연속 액적 크기 또는 가장 작은 인쇄 그리드를 갖는 공정을 선택하거나, 가장 매끄러운 층(예를 들어, 잠재적으로 가장 작은 크기의 불연속 액적 크기)을 생성하는 원하는 기준에 따라 허용 가능한 선택예들 사이의 중재에 사용할 수 있다. 변형예에서, 다수의 크기(예를 들어, 인터리빙을 위해 더 큰 액적이 뒤따르는 분산된 패턴으로 증착된 작은 액적을 갖는 제 1 스캔, 또는 그 반대)가 함께 사용될 수 있다. 이러한 기술은 하나 또는 여러 스캔(예를 들어, 가변적인 액적 부피 하프 톤 또는 에지 프로파일 관리 기술의 일부로서 액적 크기가 임의의 원하는 치환(permutation)에서 결합될 수 있는)에서 여러 액적 크기를 사용할 수 없다는 것을 의미하지는 않는다는 것에 유의해야 한다.
도 6B에 도시된 바와 같이, 도시된 공정은 베이스라인 인쇄 그리드 정의(633), 사양-정의 층 두께(635), 잉크 확산 특성(637) 및 관련 잉크 정의 정보(참조번호 639에서 상기 실시예의 "접촉각", 액적 두께 또는 높이, 반경, 또는 다른 특성을 포함하는)에 관련된다. 상기 방법은 그 다음, 참조번호 641에 대한 각각의 대안적인 액적 크기를 평가하기 위해 진행된다. ["접촉 각"은 그 주변에서의 액 적과 기판 사이에 형성된 각도를 의미하며, 예를 들어, 구형 액적에 대한 평균 접촉각은 구의 주변부에서 구의 평평한 섹션으로 모델링될 수 있다. 도 2A 및 도 2B의 도면 부호 298 및 299를 각각 참조] 물론, 실시예에 따른 상기 논의에 따라, 이러한 잉크/액적 및/또는 인쇄 공정 파라미터들의 각각은 변화될 수 있지만, 즉각적인 설명을 위하여, 층의 균일성 및/또는 인쇄 시간을 층 제조에 대한 사양의 제약 내에서 모두 향상시키기 위해 인쇄 공정에서 사용하는 여러 액적 크기 중 하나를 선택하기 위해 여러 액적 크기(그러나 생산된 것)를 개별적으로 평가해야 한다고 가정해야 한다.; 주어진 잉크 액적을 평가하기 위해,참조번호 633, 635, 637 및 639로 표시된 파라미터는 주어진 인쇄 공정 크기가 주어진 인쇄 공정에서의 사용에 적합한지 또는 대안(다중) 액적 크기 중 다른 하나가 선택되어야 하는지 여부를 평가하기 위해 고정된 시간으로 가정한다.
따라서, 블록(641)에 의해 나타낸 바와 같이, 이들 파라미터는 고정된 것으로 가정되고 각각의 가능한 불연속 액적 크기가 평가된다. 반복 방법은 의도하는 두께(635)의 층을 생산할 수 있는지 여부를 결정하기 위해 가장 작은 것으로부터 시작하여 각각의 개별적인 액적 크기를 취한다. 평가된 각 액적의 크기에 대해, 이 방법은 간격/보이드가 없는 연속 필름의 경우인 잉크의 "블랭킷" 커버리지를 생성하는 잉크 그리드 정의(633)와 확산 특성(637)을 고려하여 문제의 액적 크기에 대한 최소 부피/면적(643)을 계산한다.
첫 번째로 고려해야 할 점은 도포된 액적이 지나치게 두꺼운 층을 생성하는지(예: 도 2B 참조 및 설명), 즉 층 처리/경화 후의 두께가 원하는 것보다 큰지(μ0-Δ0)이다. 예: 여기서 μ0는 층 두께에 대해 지정된 최대 값을 나타내고 Δ0는 앞서 소개한 것처럼 원하는 버퍼를 나타낸다. 액적 크기가 참조번호 "645"만큼 "얇은"층을 생성할 수 없다면, 도 6B의 "다음"참조로 나타낸 바와 같이, 상기 실시예에서의 액적 크기는 사용하기에 부적격한 것으로 간주된다. 다른 실시예에서, 액적 크기를 폐기하는 대신에, 주어진 액적 크기가 전적으로 사용될 수 있는지, 예를 들어 인쇄 그리드 조정, 잉크 특성 수정 등이 변할 수 있는지를 결정하기 위해 다른 기술들이 평가되거나 사용되며, 주어진 액적 크기는 여전히 "충분히 얇은"층을 생성하는데 사용될 수 있다. 주어진 액적 크기가 적당하면, 상기 방법은 액적 크기를 잠재적으로 사용할 수 있는 것으로 저장하고 유사하게 다음 액적 크기를 평가한다.
일단 모든 대안적인 불연속 액적 크기가 이러한 방식으로 평가되고 대안 세트가 확립되면, 방법은 이전에 논의된 다른 고려 사항을 적용하여 팹 공정에서 사용하기 위해 이들 대안 중 하나를 선택(647)하게 된다.예를 들어, 기능 블록(649)에 따라, 상기 방법은, 주어진 최대 액적 밀도(예를 들어, 목표 영역에 대해 완전하게 채워진 인쇄 그리드를 가정, 즉 모든 가능한 인쇄 그리드 노드가 액적 분사를 나타낼 때), 특정 대안이 사용된 경우 스캔 시간 제약이 위반되는지 여부를 결정할 수 있다; 그러한 제약이 위반된다면, 특정 액적은(다른 대안이 여전히 이용가능하다고 가정되면) 사용에서 제거될 수 있다. 또한, 다른 실시예에서, 액적 크기를 폐기하는 대신에(또는 다른 대안이 이용 가능하지 않은 경우), 액적 크기가 전혀 사용될 수 있는지 여부, 예를 들어 인쇄 그리드 조정, 잉크 특성 수정, 가변성을 가지면 제약 조건을 위반하지 않고 사양을 충족시키는 허용 가능한 팹 프로세스를 생성할 수 있다. 일 실시예에서, 참조번호 651에 따라, 이러한 기준은 최대 스캔 횟수 및/또는 최대 시간으로 표현될 수 있다. 또한, 참조 번호 649로 나타낸 바와 같이, 상기 방법은 평활도 기준을 사용하여 상이한 크기의 액적들을 평가할 수 있는데, 예를 들어, 시스템은 층 평활성(예를 들어, 측정된 및 조작자에 의한 입력 또는 시험 기판상에서 자동 측정된 RMS)을 달성하고, 최소 수의 스캔으로 가장 매끄러운 층을 생성하는 나머지 액적 후보들 중에서 선택한다. 고려된 한 구현예에서, 임의의 주어진 층 두께(예를 들어, 0-30 미크론)에 대해, 다수의 액적 크기(653)가 상기 "수용 가능한 후보들"을 중재하는 데 사용된 평활도/타이밍 제약과 함께 상기 도입된 평가 절차에 따라 사용하기에 충분히 적합하도록 일정 범위의 노즐 액적 크기(및 관련 구동 신호)가 미리 제공된다. 그러한 실시예에서, 시스템은 메모리로부터 단일 파일(예를 들어, 상기 파일은 문제의 인쇄 프로세스에 대해, 기판 직교 좌표에 따라 변하는 기초 위에서, 원한다면, 액적 크기에 따라 두께, 표면 거칠기, 접촉각 등과 같은 모든 측정 된 특성을 인덱싱한다)을 액세스할 수 있고, 소프트웨어에 따라 자동 처리를 수행하여 사용되는 액적 크기를 선택할 수 있다. 액적 크기를 변화시키도록 인쇄 헤드가 변경되는 시스템에서, 소프트웨어는 상이한 인쇄 헤드(예를 들어, 동일 또는 상이한 트래블러)를 관여시킬 수 있거나 또는 작업자에게 인쇄 헤드를 수동으로 변경시킬 필요가 있음을 경고할 수 있다. 다른 대안도 가능하다. 위에 언급된 기준에 추가되거나 대신에 제시된 대안들 중 하나를 선택하는데 많은 다른 기준들이 또한 사용될 수 있다.
도면의 나머지 부분에 의해 지시된 바와 같이, 도시된 방법은 인쇄 공정에서 사용하기 위한 대안적인 액적 크기 중 하나를 선택하고, 그 후 전술한 바와 같이 노즐 분사 데이터를 계산한다. 예를 들어, 선택된 액적 크기에 대해, 본 방법은 의도된 목표 영역의 "완전한" 잉크 커버리지를 얻기 위해 기준 액적/면적 또는 액적 밀도(655)를 최소(특정 액적 크기에 대해)로 선택한다. 액적 분포 또는 밀도는 잉크 확산 특성 및 인쇄 그리드의 인-스캔 및 교차-스캔 피치 치수에 근거하여 정해진 공식에 따라 결정될 수 있다. 다시 도면에서, Δ0 값은 선택적 버퍼를 나타내고, μ0 값은 베이스 라인 부피/면적 또는 액적 밀도(및 대응하는 베이스 라인 두께)를 나타낸다는 것을 다시 한번 유의해야 한다. 참조번호 659에 따라, 기준선은 액적 융해 및 영구적인 구조로의 전환 후에 원하는 두께의 잉크의 균일한 층을 생성하는 방식으로 액적을 분배하는 액적 패턴을 통해 적절한 층 두께를 얻는데 필요한 만큼 스케일링되고, 즉 보이드/갭이 없고, 높이 변화가 최소화된다. 일 실시예에서, 참조 번호 661로 표시된 바와 같이, 상기 기능은 서브 루틴을 호출하고, 액적 크기, 인쇄 그리드 피치 및 액적 확산 파라미터를 그 서브 루틴에 전달함으로써, 액적 분사가 분산된 큰 영역 분사 맵(663) 위에서 설명한 기술에 따라 적절한 개별 병합 내에서(예: 위킹을 제어하기 위해)뿐만 아니라 스캔을 통해 적절한 병합을 강화할 수 있다. 제 2 서브 루틴은 노즐-당 부피 및/또는 랜딩 위치 평균 및 확산(666)을 나타내는 디지털 메모리 내용에 따라 호출될 수 있고(665), 단위 면적 기준으로 수차를 검출하기 위해 분사 맵을 테스트하여 잉크 밀도 동질성을 보장할 수 있다;(예를 들어, 임의의 타겟 영역 내에서) 국소화된 잉크 량이 소정의 임계 오차량 이상 변화하거나, 프로세서-적용 모델링 알고리즘이 바람직하지 않은 위킹(wicking) 또는 두께 불량이 임계 오차량(즉, 인쇄에 사용되는 다양한 노즐에 대한 예상된 평균 및 확산 값에 좌우됨)을 넘어서 발생할 것이라는 것을 예측하면, 예외 프로세스(667)가 트리거되어 수정된 실행 결정을 내리는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 예상된 노즐 당 저장된 데이터로부터 결정된 바와 같이, 특정 컬럼의 액적이 중심으로부터 벗어날 것이라는 것이 결정되면, 상이한 구동 파형이 테스트되거나, 다른 노즐이 제 1 노즐의 사용(예를 들어 후속 스캔에서)으로 대체되거나, 또는 동일한 노즐이 사용될 수 있다(단, 위치 오프셋 또는 인쇄 헤드의 "단계"로). 본 명세서에서 언급된 다양한 기능을 사용하는 많은 변형이 본 명세서에서 논의된 기술의 정신을 벗어나지 않고 당업자에 의해 적용될 수 있다. 분사 맵에 의해 설정된 분사 데이터가 적절하게 조정/수정되면, 분사 맵은 공정 박스(668)에 표시된 바와 같이 저장 및/또는 인쇄를 위해 전송된다.
도 6C는 임의의 주어진 인쇄 노즐에 대한 다수의 파형을 정의하는 방법(671)의 블록도이다. 하나의 실시예에서, 각각의 노즐은 액적 부피 및 랜딩 위치에 관한 관련 가정과 함께 미리 정의되거나 선택되는 특정 형상의 파형을 갖는다(전술한 특허 및 특허 공보에 기재된 바와 같이)는 점에 유의한다. 예를 들어, 비제한적으로, 도 14A-C에 관한 미국 특허 공보 제 20150099059호와 유사한 미국 특허 제 9010899호에 관한 논의 및 참고 문헌으로 포함된 미국 특허 공보 제 20150298153호의 도 5D에 관한 논의 참조. 이들 참조 문헌들 각각은, 예를 들어, 수천 개의 노즐을 갖는 인쇄 헤드에 대해 개별화된 기초에 따라 인쇄 헤드 노즐에 파형을 제공하기 위한 메커니즘을 기술한다. 참조 번호 673 및 675에서, 상기 방법은 각 노즐에 대해 특정 파형을 선택하고, 부피, 랜딩 위치(예를 들어, 궤적) 및 기타 노즐-파형 조합 파라미터를 측정하고, 평균 및 확산 매개 변수에 대한 신뢰성을 위해 많은 독립적인 측정의 통계적 모집단을 컴파일한다. 이 정보에 기초하여, 상기 방법은 각각의 액적 부피 및 각각의 랜딩 위치를 생성할 것으로 예상될 수있는 각 노즐에 대한 "n"파형의 세트를 선택할 수 있다(677). 일 실시예에서, 이 세트를 식별하기 위해 원하는 기준이 사용될 수 있지만, 파형은 액적 부피 및 각각의 랜딩 위치의 범위(예를 들어, 기대 값의 ± 10 % 범위 내의)의 균일한 분포 값을 제공하도록 선택된다. 예를 들어, 두 개의 파형이 거의 이상적인(그러나 거의 동일한) 예상 부피 및 랜딩 위치를 생성하는 경우, 상기 방법은 이들 중 하나를 버리고 그 대신에 110%의 부피 및/또는 액적을 생성하거나 원하는 랜딩 위치로부터 의도적으로 예상되는 위치 오프셋을 나타내는 제 2 파형, 즉 가변성을 제공하도록 선택할 수 있다. 이것은 주어진 예정된 증착 영역에 대해(동일하거나 상이한 노즐로부터) 액적을 혼합 및 정합시키기 위해 예를 들어 20.00pL의 예상 총 부피를 얻기 위해 제 1 노즐/파형으로부터의 예상 액적 부피 9.90pL을 제 2 노즐/파형으로부터 예상되는 액적 부피 10.10pL과 조합하는 보다 효과적인 선택 세트를 제공하며; 예를 들어, 앞서 언급된 미국 특허 제 9010899 호 및 제 9352561 호를 참조. 마지막으로, 한 세트의 값이 선택되면, 상기 방법은 대응하는 파형을 갖는 개별 노즐에 대한 구동 회로를 프로그램하여(679), 프로그래밍된 파형이 적절한 "트리거 시간"에서 대응 노즐을 구동시키는데 사용된다. 참조로서 통합된 특허 및 특허 공보에 기재된 바와 같이, 일 실시예에서, 최대 16개의 상이한 파형이 각 노즐에 대해 선택되어 미리 프로그램될 수 있으며, 이들 대안 중 특정 하나의 선택은 특정 노즐에 대해 디지털 회로에 "기록된" 파형 선택값에 영향을 받는다. 이것은 모든 실시예에 필수는 아니다.
도 6D는 소정의 노즐에 대한 디지털-아날로그 변환기(DAC)에 의해 구동 파형이 생성되어 디지털 데이터에 의해 정의된 것과 같은 불연속 신호 레벨의 시퀀스로서 "맞춤형"파형이 미리 정의될 수 있는 방법을 도시한다. 도 6D의 참조번호 681은 불연속 신호 레벨(685, 687, 689, 691, 693, 695 및 697)을 갖는 파형(683)의 그래프를 식별한다. 일 실시예에서, 각각의 노즐 드라이버는 가변 전압 및 지속 기간의 일련의 신호 레벨로서 정의되는 다수의 파형(예를 들어, 최대 16 또는 다른 수)을 수신하는 회로를 포함할 수 있다. 시리즈의 각 신호 레벨은 다중 비트 전압 및 다중 비트 지속 기간으로 개별적으로 표현될 수 있다. 즉, 이러한 실시예에서, 펄스 폭은 하나 이상의 신호 레벨에 대해 상이한 지속 기간을 정의함으로써 효과적으로 변화될 수 있고, 구동 전압은 예를 들어 0.01pL 단위와 같은 특정 부피 계조를 제공하기 위해 측정된 액적 부피를 가진 미묘한 액적 크기, 속도 또는 궤도(랜딩)를 제공하도록 선택된 방식으로 파형-형성될 수 있다. 상기 방식의 파형-형성은 이상적인 값에 가깝도록 액적 부피 및 플라이트 파라미터를 조정하는 능력을 제공한다. 이러한 파형 형성 기술은 가시적인 결함을 줄이거나 없애기 위한 전략을 용이하게 한다.; 예를 들어 하나의 선택적인 실시예에서, 단일 할당된 노즐 구동 파형은 모든 노즐이 균일한 액적 부피(예를 들어, 가능한한 10.00 pL에 가깝게)를 제공하도록 각 노즐에 대해 미리 맞춤화된다. 전술한 바와 같이, 단기간에 적용될 대안적인 소정의 파형 중"하나"를 선택(예를 들어, 프로그램)하기 위해 사용되는 동적 교정(또는 다른 공정)을 이용하여 선택적으로 미리 결정된 다른 파형이 각 노즐에 이용 가능하게 된다. 다른 가능성들도 존재한다.
다른 구동 파형 및 그로 인한 액적 부피의 효과가 수 미리 측정될 수 있다. 일 실시예에서, 각각의 노즐에 대해, 소프트웨어에 의해 선택된 바와 같이, 개별적인 볼륨 변화를 제공하는데 있어서 나중에 선택적인 사용을 위해 노즐 특정의 전용 1k SRAM에 최대 16개의 다른 구동 파형을 저장할 수 있다(앞서 언급된 참고 문헌, 출판물 및 특허 참조). 각기 다른 구동 파형을 보유한 상태에서, 각 노즐은 특정 구동 파형을 달성하는 데이터 프로그래밍을 통해 어느 파형을 적용할 것인지가 액적 단위로 지시된다.
다른 실시예에서 구동 파형은 전술한 바와 같은 몇몇 개별 파형 중 하나를 각 노즐에 적용되면서 고정될 수 있다는 것을 유의해야 한다. 예를 들어, 앞에서 언급한 바와 같이, 일 실시예는 복수의 액적 크기(예를 들어, 1x, 2x, 3x, 4x 등)를 특징으로 할 수 있는 인쇄 헤드가 사용되는 것과 같이, 고정된 액적 부피가 서로 배수가 될 수 있는 인쇄 헤드를 사용한다. 각각의 선택을 구별하는 데 사용되는 파형이나 프로그램된 값이 다르다. 따라서, 이러한 시스템에서, 요구되는 경우, 1.0pL, 2.0pL, 4.0pL 등과 같은 각 노즐에 대해 액적 크기 범위를 선택할 수 있다. 액적 부피가 정수 배수와 관련된다는 그 자체의 요구 사항은 없으며 다른 실시예에서는 부피가 임의적일 수 있음을 유의해야 한다. 또 다른 고려되는 실시예에서, 단일 파형이 주어진 패스(스캔)에 대해 모든 노즐에 적용되지만, 이 파형은 스캔 사이에서 스케일될 수 있고 그러한 동작에 의해 한 번에 노즐 그룹에 대한 액적 세부 사항을 효과적으로 변경(예: 스케일)할 수 있다(예: 상기 파형은 스캔 당 노즐 그룹에 대해 재설정될 수 있음). 다시 한번, 어떤 기술이 사용 되든간에, 제어 소프트웨어는 유리하게는 액적당(노즐 당, 파형 당 통계치)를 검색하고 이들을 사용하여 액적 조합 및 분포를 계획하여 높은 수준의 예측 가능성으로 더 나은 층 균질성을 생성하는 방식으로 개별 액적을 서로 상대적으로 배치한다
도 7A는 여기에 개시된 기술을 적용하는데 사용될 수 있는 하나의 고려된 다중-챔버 제조 장치(701)를 도시한다. 일반적으로 말하면, 도시된 장치(701)는 이송 모듈(703), 인쇄 모듈(705) 및 처리 모듈(707)을 포함하는 몇 개의 일반적인 모듈 또는 서브 시스템을 포함한다. 각 모듈은 대기 환경을 유지하고 주변 공기와 다르게 제어되어 원치 않는 특정 또는 산소 또는 수분을 배제한다. 예를 들어, 인쇄는 제 1 제어 대기 및 다른 처리에서 인쇄 모듈(705)에 의해 수행될 수 있으며, 예를 들어, 무기 밀봉 층 증착 또는 경화 된 공정(예를 들어, 인쇄된 재료에 대한)과 같은 또 다른 증착 공정은 제 2 제어된 대기(이들 대기는 선택적으로 동일할 수도 있고, 선택적으로 질소 또는 다른 불활성 가스 대기일 수 있다)에서 수행될 수 있다. 장치(701)는 하나 이상의 기계적 핸들러를 사용하여 제어되지 않은 대기에 기판을 노출시키지 않고 모듈들 사이에서 기판을 이동시킨다. 임의의 주어진 모듈 내에서, 다른 기판 처리 시스템 및/또는 특정 모듈을 위해 수행될 처리에 적합한 특정 장치 및 제어 시스템을 사용할 수 있다.
이송 모듈(703)의 다양한 실시예는 입력 로드 락(inputloadlock)(709)(즉, 제어된 대기를 유지하면서 상이한 환경 사이에서 완충을 제공하는 챔버), 이송 챔버(711)(기판을 이송하기위한 핸들러를 가짐) 및 대기 버퍼 챔버(713)를 포함할 수 있다. 인쇄 모듈(705) 내에서, 인쇄 공정 동안 기판의 안정한 지지를 위한 부상 테이블과 같은 다른 기판 핸들링 메커니즘을 사용할 수 있다. 또한, 분할 축 또는 갠트리 이동 시스템과 같은 xyz-모션 시스템은 기판에 대한 적어도 하나의 인쇄 헤드의 정확한 위치 설정을 위해 사용될 수 있을뿐만 아니라, 인쇄 모듈(705)을 통한기판의 이송을 위한 y-축 이송 시스템을 제공할 수 있다. 또한, 인쇄 챔버 내에서, 예를 들어 제어된 대기에서 인쇄 모듈 내에서 2가지 상이한 유형의 증착 공정이 수행 될 수 있도록 각각의 인쇄 헤드 조립체를 사용하는 인쇄를 위해 다수의 잉크를 사용할 수도 있다. 인쇄 모듈(705)은 불활성 대기(예를 들어, 질소)를 도입하기 위한 수단 및 환경 조절(예를 들어, 온도 및 압력), 가스 성분 및 미립자 존재에 대한 대기를 제어하는 수단을 갖는 잉크젯 인쇄 시스템을 수용하는 가스 인클로저(715)를 포함할 수 있다.
처리 모듈(707)의 다양한 실시예는, 예를 들어 이송 챔버(716)를 포함한다; 상기 이송 챔버는 또한 기판을 이송하기 위한 핸들러를 포함한다. 또한, 처리 모듈은 출력 로드락(717), 질소 스택 버퍼(719) 및 경화 챔버(721)를 포함할 수 있다. 일부 응용예에서, 경화 챔버는 단량체 필름을 균일한 중합체 필름으로 경화, 베이킹 또는 건조시키는데 사용될 수 있다; 예를 들어, 2개의 구체적으로 고려되는 공정은 가열/베이킹 공정 및 UV 방사선 경화 공정을 포함한다.
일 응용예에서, 장치(701)는 예를 들어 단일 대형 기판 상에(예를 들어) 8 스크린의 층의 제조하는 액정 디스플레이 스크린 또는 OLED 디스플레이 스크린의 벌크 제조에 적용된다. 이러한 스크린은 텔레비전 및 다른 형태의 전자 장치용 디스플레이 화면으로 사용될 수 있다. 두 번째 적용예에서, 상기 장치는 동일한 방식으로 태양 전지판의 대량 생산에 사용될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 상기 장치는 다른 유형의 발광 장치 또는 다른 전자 제품의 생산에 사용될 수있다.
인쇄 모듈(705)은 OLED 디스플레이 장치의 민감한 요소를 보호하는데 도움이되는 유기 발광층 또는 캡슐화 층을 증착하는 용도에 유리하게 사용될 수 있다. 예를 들어, 도시된 장치(701)는 기판과 함께 로딩 될 수 있고, 캡슐화 공정 동안 제어되지 않은 대기에 노출됨으로써 중단되지 않는 방식으로 다양한 챔버들 사이에서 기판을 앞뒤로 이동시키도록 제어될 수 있다. 기판은 입력 로드락(709)을 통해 적재될 수 있다. 이송 모듈(703)에 위치된 핸들러는 기판을 입력 로드락(709)으로부터 인쇄 모듈(705)로 이동시킬 수 있고, 인쇄 공정의 완료 후에 경화를 위해 기판을 처리 모듈(707)로 이동시킬 수 있다. 후속 층을 제어된 두께로 반복 증착함으로써, 응집체 캡슐화는 원하는 용도로 적합하게 제조될 수 있도록 한다. 위에서 설명한 기술은 캡슐화 공정에만 국한되지 않으며 여러 가지 유형의 도구를 사용할 수 있다는 점을 다시 한번 유의해야 한다. 예를 들어, 장치(701)의 구성은 다양한 모듈(703, 705 및 707)을 서로 나란히 배치하도록 변경될 수 있다. 또한, 추가, 더 적은 모듈 또는 다른 모듈이 또한 사용될 수 있다. 이러한 실시예는 다수의 노즐이 존재하기 때문에 이전의 기판이 인쇄 챔버로부터 제거되고 새로운 기판이 도입되는(또는 런타임 중에 간헐적으로) 동안, 노즐/노즐-파형 보정의 처리 범위가 간격을 두고 재측정될 수 있는 조립 라인 스타일 제조에 적절하다.
도 7A는 연계된 챔버 또는 제조 요소의 세트의 일례를 제공하지만, 분명히 많은 다른 가능성이 존재한다. 상기에서 소개된 기술들은 도 7A에 도시된 장치에 사용될 수 있거나, 실제로, 임의의 다른 유형의 증착 장비에 의해 수행되는 제조 공정을 제어하기 위해 사용될 수 있다.
도 7B는 프린터 내의(예를 들어, 인쇄 모듈 내의) 몇몇 기능적 구성 요소를 도시하고 증착 공정 동안 나타날 수 있는 기판의 평면도를 도시하는 설명도이다. 인쇄 챔버는 일반적으로 참조 번호 725로 표시되고, 인쇄될 기판은 일반적으로 참조 번호 729로 표시되며, 기판을 이송하는데 사용되는 지지 테이블은 참조 번호 727로 일반적으로 표시된다. 일반적으로, 기판의 임의의 xy 좌표는 지지 테이블에 의한(예를 들어, 부유 지지를 사용하여) 기판의 y-차원 이동(및 선택적으로 x-차원 이동)을 포함하고 하나 이상의 인쇄 헤드의 트래블러(33)를 따라 "저속 축" x-차원 이동을 사용하는 움직임의 조합에 의해 도달된다. 상기 부유 테이블 및 기판 핸들링 하부구조는 기판을 움직이는데 사용되고 바람직하게는 필요한 경우 하나이상의 "고속 축"(731)을 따른 디스큐(deskew) 제어를 제공한다. 인쇄 헤드는 각각 분사 맵으로부터 유도된 분사 패턴(예를 들어, 프린터 그리드 포인트에 대응하는 컬럼의 인쇄를 수행하기 위해)에 의해 개별적으로 제어되는 복수의 노즐(739)을 가지는 것으로 도시된다. 하나 이상의 인쇄 헤드와 고속 축(즉, y- 축)의 방향으로 제공된 기판 사이의 상대적인 움직임에 있어서, 인쇄는 전형적으로 개별적인 열의 프린터 그리드 지점을 뒤따르는 스와스(swath)를 기술한다. 인쇄 헤드는 또한(예를 들어, 참조번호 741에 따라 하나 이상의 인쇄 헤드의 회전에 의해) 효과적인 노즐 간격을 변화시키도록 유리하게 조정될 수 있다. 이러한 다수의 인쇄 헤드는 원하는 대로 서로에 대해 x-차원, y-차원 및 / 또는 z-차원 오프셋으로 함께 배향될 수 있다(도 7B의 상부 좌측 코너의 축 범례 참조). 인쇄 작업은 원하는대로 전체 대상 영역(및 경계 영역)에 잉크가 인쇄 될 때까지 계속된다. 필요한 양의 잉크를 증착시킨 후,(예를 들어, 열 공정을 사용하여) 잉크를 건조시키기 위해 용매를 증발시킴으로써 또는 UV 경화 공정과 같은 경화 공정의 사용함으로써 기판을 마무리한다.
도 7B의 우측은 적절한 인쇄 공정 파라미터를 정의하고 인쇄를 제어하기 위해 이들 파라미터를 적용하는 제어 시스템(예를 들어, 제어 소프트웨어(745)의 지원하에 구동되는 하나 이상의 프로세서(743)를 포함)의 상호 작용을 도시한다. 보다 구체적으로, 제어 소프트웨어는 시스템으로 하여금 원하는 층이 인쇄될(예를들어 해당 층의 원하는 두께와 마찬가지로 참조번호 747에 따라 액체 잉크를 수용하는 기판 영역 또는 픽셀 웰을 정의하는 테카르트 맵에서) 위치(기판상의)를 정의하는 베이스층 설계를 수용하게 한다. 소프트웨어는 메모리로부터 이 정보를 저장 또는 검색하고, 시스템은 예를 들어 노즐 교차 주사 피치, 노즐 위치, 노즐 수, 및 인쇄트 헤드 및 다른 정보 및 예상되는 잉크의 확산 특성과 같은 공정 파라미터(749)를 수신하게 한다. 이 다양한 데이터는 인쇄 계획 및/또는 인쇄 최적화 단계(751)에서 적용되며, 여기서 계획은 층 균질성 및/또는 인쇄 속도를 향상시키기 위해 앞서 언급된 기술을 이용한다. 예를 들어 위에서 언급했듯이 소프트웨어는 시스템이 기준 부피/면적(753)을 계산하고 단위 두께(755)와 동일하게 만든 다음 이 두께를 분사맵을 전개하기 위해 기판 위의 데카르트 위치의 함수로 스케일링한다(757). 전술한 바와 같이, 이 분사 맵은 측정된, 노즐마다 또는 노즐-파형-파형 조합 수단 및 스프레드 측정에 의존할 수 있고 선택적으로 인터리빙된 액적을 증착시키는 스캔에 대응하는 다수의 맵을 제공하도록 필터링될 수 있다. 이러한 처리가 수행되면, 노즐 분사 특정을 나타내는 정보가 디지털 메모리에 저장되고 이어서 팹 공정에서 사용하기 위해 프린터로 전달된다. 참조 번호(761)로 표시된 바와 같이, 일 실시예에서, 소프트웨어는 제어 시스템이 앞서 논의된 기술을 사용하여 하나 이상의 공정 파라미터(액적 크기, 인쇄 그리드 정의 등)를 선택하거나 변화시키도록 하고, 저장된 인쇄 데이터를 저장한다(759). 런타임 동안, 노즐 드라이버는 최적화된대로 저장된 인쇄 데이터에 따라 구동된다. 이들 드라이버는 도 7B에서와 같이 관련된 분사 명령에 응답하여 인쇄를 제어하기 위해 예를 들어 256개의 노즐과 같은 다수의 노즐을 각각 구동하는 응용 특정 집적 회로의 형태로 구현된다. 따라서, 인쇄는 기판 상에 액체 잉크의 층을 형성하고, 이어서 액상 잉크를 경화시키거나 그렇지 않으면 영구적 형태로 변환시키기 위해 처리 모듈로 진행한다.
또한, 도 7C는 프린터용 전자 제어 시스템(765)의 구조에 대한 추가 세부 사항을 제공한다. 다양한 서브 시스템들에 대한 조정은 소프트웨어(도 7C에 도시되지 않음)에 의해 제공되는 명령들 하에서 작용하는 프로세서들(767)의 세트에 의해 제공된다. 일 실시예에서, 이러한 프로세서는 감독자 프로세서 또는 범용 CPU, 병렬 처리에 사용되는 추가 프로세서의 세트를 포함한다. 특정하게 고려된 구현에서, 이러한 추가 프로세서는 멀티 코어 프로세서 또는 그래픽 처리 유닛(예: 수백 개의 코어가 있는 GPU)의 형태를 취한다. 각 코어에는 처리할 노즐 분사 명령의 일부가 지정된다. 예를 들어, 각 코어는 일련의 노즐을 할당받을 수 있으며, 펌웨어의 제어하에 이전에 저장된 노즐 분사 명령을 테스트하여 이러한 명령이 층 균질성 및 최소화된 위킹에 대한 임계 값 테스트를 충족하는지 여부를 모델링하거나, 그렇지 않은 경우 예외 처리가 적용된다. 병렬 처리 및/또는 이 형태의 위임은 모든 실시예에 요구되지는 않는다. 제조 공정 동안, 프로세서는 데이터를 인쇄 헤드(768)에 공급하여 인쇄 헤드가 제공된 분사 명령에 따라 다양한 양의 잉크를 배출하게 한다. 인쇄 헤드(768)는 일반적으로 행 또는 층으로 배열된 다수의 잉크젯 노즐 및 압전기 또는 다른 변환기의 활성화에 응답하여 잉크의 분사를 허용하는 관련 저장조를 갖는다. 그러한 변환기는 각각의 노즐로 하여금 대응하는 압전 변환기에 인가된 전자 분사 파형 신호에 의해 제어되는 양으로 제어된 양의 잉크를 방출하게 한다. 다른 분사 메커니즘이 또한 사용될 수 있다. 인쇄 헤드는 그리드 좌표에 대응하는 다양한 x-y 위치에서 잉크를 기판(769)에 적용한다. 위치의 변화는 인쇄 헤드 이동 시스템(770) 및 기판 핸들링 시스템(771)(예를 들어, 인쇄가 기판에 걸쳐 하나 이상의 스와스를 기술하게 하는)에 의해 수행된다. 일 실시예에서, 인쇄 헤드 이동 시스템(771)은 트래블러를 따라 인쇄 헤드를 전후 방향으로 이동시키는 반면, 기판 핸들링 시스템은 안정한 기판 지지 및 예를 들어 정렬 및 기울기 조정을 위한 기판의 "x"및 "y"차원 이송(및 회전)을 제공한다; 인쇄 헤드 이동 시스템(770)은 다른 차원(예를 들어, 도 7C에서 "x"차원)에서 예를들어 인쇄 헤드 오프셋을 위한 상대적으로 느린 이송을 제공하는 반면, 기판 핸들링 시스템은 한 차원(예를 들어, 도 7C와 관련하여 "y" 차원)에서 상대적으로 빠른 이송을 제공한다, 다른 실시예에서, 다수의 인쇄 헤드가 사용될 수 있으며, 1차 이송은 기판 핸들링 시스템(771)에 의해 처리된다. 이미지 캡처 장치(772)는 임의의 기점을 찾아 내고 기판의 위치 및 배향에 적용된 정렬 및/또는 에러 검출 기능을 돕기 위해 사용될 수 있다.
또한, 상기 장치는 인쇄 동작을 지원하기 위해 잉크 공급 시스템(773) 및 인쇄 헤드 유지 보수 시스템(774)을 포함한다. 인쇄 헤드는 주기적으로 교정 또는 유지 관리 공정을 실시할 수 있다; 이를 위해, 유지 보수 시퀀스 동안, 인쇄 헤드 유지 보수 시스템(774)은 특정 공정에 알맞도록 적절한 프라이밍, 잉크 또는 가스의 퍼지, 테스트 및 캘리브레이션 및 다른 동작을 수행하는데 사용된다. 이러한 공정은 또한 참조번호 777 및 778에 의해 참조된 바와 같이, 액적 부피, 속도 및 궤적과 같은 파라미터의 개별적인 측정을 포함할 수 있다.
이전에 소개된 바와 같이, 인쇄 공정은 증착 층의 효율성을 저하시킬 수 있는 오염 물질의 위험의 감소를 제공하는 방식으로, 즉, 제어된 환경에서 수행될 수 있다. 이러한 효과를 위해, 상기 장치는 기능 블록(776)에 의해 표시된 바와 같이, 챔버 내의 대기를 제어하는 챔버 제어 서브 시스템(775)을 포함한다. 전술한 바와 같은 선택적인 공정 변형은 주위 질소 가스 대기(또는 특별히 선택된 가스를 갖는 다른 불활성 환경 및/또는 원하지 않는 미립자를 배제하도록 제어되는)의 존재하에 증착 재료의 분사를 수행하는 것을 포함할 수 있다. 참조 번호 779로 표시된 바와 같이, 상기 장치는 또한 필요에 따라 하프 톤 패턴 정보 또는 하프 톤 패턴 생성 소프트웨어, 템플릿 인쇄 이미지 데이터 및 다른 데이터를 저장하는 데 사용될 수 있는 메모리 서브 시스템을 포함한다. 예를 들어, 메모리 서브 시스템은 앞서 소개된 기술에 따라 이전에 생성된 인쇄 이미지의 변환을 위한 작동 메모리로 사용되어 각 액적의 분사(및 타이밍)를 제어하는 프린터 제어 명령을 내부적으로 생성할 수 있다. 이러한 렌더링의 일부 또는 전부가 다른 곳에서 수행되고, 장치의 임무가 수신된 프린터 명령에 따라 장치 층을 제조하는 것인 경우, 수신된 명령은 인쇄 공정 및/또는 적절한 조작동한 사용하기 위해 메모리 서브 시스템(779)에 저장될 수 있다. 참조번호 780에서 알수 있듯이, 하나의 선택 실시예에서, 각각의 액적 입자는 주어진 노즐 파형에 대해 분사 파형의 변형을 통해(예를 들어, 노즐 수차를 보정하기 위해) 변경될 수 있다. 일 실시예에서, 대체 분사 파형들의 세트는 사전에 선택될 수 있고 기판 에러 처리 시스템(781)(US 특허 공보 제20150298153호에 서술된 바 같은)과 함께 선택적으로 사용되는 공유 또는 전용 기반으로 각 노즐에 이용가능하다. 일부 실시예는 특정 노즐에 대해 상이한 노즐 및/또는 구동 파형을 사용하여 달성된 에러에 대한 보상과 함께 소정의 스캔 경로(즉, 에러에도 불구하고)를 사용하지만, 다른 실시예에서, 인쇄 경로 특정을 재평가하고 잠재적으로 증착 시간을 개선시키기 위해 인쇄 최적화(782)가 수행된다.
도 7D는 상대적으로 큰 인쇄 헤드 조립체(786)에 대한 액적 파라미터들을 측정하기 위해 원위치에서 사용되는 광학 측정에 관한 시스템(785)의 설명도이다.(즉, 788과 같은 다수의 개별 노즐을 갖는 각각의 인쇄 헤드(787A/787B)의 노즐 플레이트에 의해 표현됨); 전형적인 구현예에서, 수십 내지 수천 개의 노즐이 존재한다. 각각의 노즐(예를 들어, 노즐(788)에서)에는 잉크 공급원(도시되지 않음)이 연결되고, 노즐 전기 제어 신호의 제어하에 잉크 액적을 분사하기 위해 압전 변환기(또한 도시되지 않음)가 사용된다. 노즐 설계는 각각의 노즐(예를 들어, 노즐(788))에서 약간의 음압의 잉크를 유지하여, 주어진 노즐에 대한 전기 신호는 대응하는 압전 변환기를 작동 시키는데 사용되며, 주어진 노즐에 대한 잉크를 가압하고, 주어진 노즐로부터 하나 이상의 액적들을 배출할 수 있다. 일 실시예에서, 각 노즐에 대한 제어 신호는 일반적으로 0볼트에 있으며, 특정 노즐이 그 노즐에 대해 액적(펄스 당 하나)을 분사하는데 사용되는 주어진 전압에서 양의 펄스 또는 신호 레벨을 갖는다.; 다른 실시예에서, 상이한 맞춤 펄스(또는 다른 더 복잡한 파형)가 노즐 대 노즐로 사용될 수 있다. 그러나, 도 7D에 제공된 예와 관련하여, 잉크 액적이 스피툰(790)에 의해 수집되도록 인쇄 헤드로부터 하향(즉, 3 차원 좌표계(789)에 대한 z 축 높이를 나타내는 방향 "h")으로 토출되는 특정 노즐(예를 들어, 노즐(788))에 의해 생성된 액적의 부피를 측정하는 것이 바람직하다고 가정되어야 한다. 전형적인 적용예에서, "h"의 크기는 일반적으로 1 밀리미터 이하 정도이며, 작동하는 프린터 내에서 이러한 방식으로 개별적으로 측정된 각각의 액적을 갖는 수천 개의 노즐(예를 들어, 10,000개의 노즐)이 존재한다는 것을 의미한다. 따라서, 정밀하게 각 액적을 광학적으로 측정하기 위해(즉, 전술한 바와 같이 대략 밀리미터 측정 윈도우 내에서 대형 인쇄 헤드 조립체 환경의 수천 개의 노즐 중 특정 노즐로부터 유래한 액적), 광학 측정을 위한 광학 측정 구성요소, 인쇄 헤드 조립체(786), 또는 양자 모두를 정확하게 위치시키기 위한 특정 기술이 개시된 실시예에서 사용된다.
일 실시예에서, 이들 기술은(a) 광학 캘리브레이션/측정을 위한 액적을 생성하는 임의의 노즐에 바로 인접한 측정 영역(793)을 정확히 위치시키도록 측정 시스템의 적어도 일부의(예를 들어, 차원 평면(792) 내의) x-y 모션 제어(791A) 및(b) 아래의 평면 광학 리커버리(791B)(예를 들어, 큰 인쇄 헤드 표면 영역에도 불구하고 임의의 노즐 옆에 측정 영역을 용이하게 배치할 수 있게 함)의 조합을 이용한다. 따라서, 약 10,000개 이상의 인쇄 노즐을 갖는 예시적인 환경에서, 상기 이동 시스템은 인쇄 헤드 조립체의 각각의 개별 노즐의 배출 경로에 인접한(예를 들어) 10,000 또는 그 이상 불연속 위치에 광학 시스템의 적어도 일부분을 위치시킬 수 있다.; 일 실시예에서, 보다 미세한 포지셔닝 성능을 갖는 연속 모션 시스템 또는 시스템이 사용될 수 있다. 고려되는 광학 측정 기술은 한 번에 많은 개별 노즐로부터 액 적을 광학적으로 측정하기 위해 섀도우그래피(shadowgraphy), 간섭계(interferometry) 및 클리어 테이프(clear tape)의 사용을 포함한다.(참조로 포함되고 2015년 8월 31일 출원된 USSN 14/840343, 산업용 인쇄 시스템에서 액적 파라미터의 고속 측정에 대한 미국 특허 공보 제 20150373305호 참조). 이러한 기술 중 처음 두 가지를 통해, 광학수단은 측정 영역에서 정밀한 초점이 유지되도록(예를 들어, 섀도우 그래피의 경우 액적의 그림자를 효과적으로 이미징하기 위해) 작동 중 또는 일단 액적이 테이프 또는 측정 표면에 떨어지면(예를 들어, USSN 14/840343에 따라) 위치를 유지하도록 조정된다.
통상적인 액적은 직경이 수 미크론 정도 일 수 있으므로, 광학 배치는 일반적으로 상당히 정밀하며, 인쇄 헤드 조립체와 측정 광학수단/측정 영역의 상대 위치면에서 문제점을 나타낸다. 일부 실시예에서, 이러한 위치 설정을 돕기 위해, 광학수단(거울, 프리즘 등)은 치수 평면(792) 아래를 감지하기 위한 광 포착 경로를 배향 시키는데 사용되어, 측정 광학수단이 광학 시스템과 인쇄 헤드의 상대 위치 결정과 간섭없이 측정 영역에 근접 배치될 수 있다. 이는 액적이 이미징되는 수밀리미터 정도의 증착 높이(h) 또는 정밀 조사하에 인쇄 헤드에 의해 점유된 큰 x 및 y 폭에 의해 제한되지 않는 방식으로 효과적인 위치 제어를 가능하게 한다. 간섭계 기반의 액적 측정 기술을 사용하면, 작은 액적의 서로 다른 각도에서 입사하는 개별 광선은 일반적으로 광 경로와 직각인 관점에서 검출 가능한 간섭 패턴을 생성한다. 따라서, 이러한 시스템에서의 광학수단은 소스 빔의 경로로부터 대략 90도 벗어난 각도에서 광을 포착할뿐만 아니라, 액적 파라미터를 측정하기 위해 아래의 평면 광학 리커버리를 이용하는 방식으로 광을 캡쳐한다. 언급된 다른 광학 측정 기술도 사용할 수 있다. 이들 시스템의 또 다른 변형예에서, 모션 시스템(791A)은 임의로 그리고 유리하게는 액적 측정 동안 인쇄 헤드 조립체를 이동시키지 않고 액적 측정 시스템의 선택적 결합 및 해제를 허용하는 xyz-모션 시스템이 된다. 간략히 소개하면, 제조 가동 시간을 최대화하기 위해, 각각의 인쇄 헤드 조립체가 하나 이상의 유지 보수 기능을 수행하기 위해 때때로 서비스 스테이션에서 "파킹"될 하나 이상의 대형 인쇄 헤드 조립체를 갖는 산업 제조 장치에서 고려된다; 인쇄 헤드의 크기 및 노즐의 개수가 주어진다면, 인쇄 헤드의 상이한 부분에서 동시에 다수의 유지 보수 기능을 수행하는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 효과에서, 이러한 실시예에서, 인쇄 헤드 주위로 측정/교정 장치를 이동시키는 것이 유리할 수 있다.[이것은, 예를 들어, 필요하다면 다른 노즐과 관련하여, 다른 비-광학 유지 공정의 결합을 허용한다.] 이러한 동작을 용이하게 하기 위해 광학 캘리브레이션의 대상이 될 특정 노즐 또는 노즐 범위를 식별하는 시스템과 함께 인쇄 헤드 조립체를 선택적으로 "파킹"할 수 있다.
일단 인쇄 헤드 조립체 또는 소정의 인쇄 헤드가 고정되면, 특정 노즐로부터 분사된 액적을 검출하는데 적절한 위치에서 측정 영역(793)을 적절하게 위치설정하기 위해 "파킹된" 인쇄 헤드 조립체에 대해 광학 시스템의 적어도 일부분을 이동시켜 모션 시스템(791A)이 연결된다; z-축 이동의 사용은 광학 교정 대신 또는 광학 교정 이외의 다른 유지 보수 작업을 용이하게 하여 인쇄 헤드의 평면 아래에서 광 리커버리 광학수단의 선택적 결합을 가능하게 한다. 다르게 언급하면, xyz-모션 시스템을 사용하면 서비스 스테이션 환경에서 사용되는 다른 테스트 또는 테스트 장치와 독립적인 액적 측정 시스템의 선택적인 연결을 허용한다.; 인쇄 헤드 조립체만 이동하고 측정 조립체가 정지되거나 인쇄 헤드 조립체의 파킹이 필요하지 않은 다른 대안도 가능하다.
일반적으로, 액적 측정에 사용되는 광학수단은 광원(794),(필요에 따라 광원(794)으로부터 측정 영역(793)으로 광을 향하게하는)선택적 전달 광학 세트(795), 하나 이상의 광센서(796) 및 측정 영역(793)으로부터 하나 이상의 광 센서(796)로 액적(들)을 측정하는데 사용되는 광을 지향시키는 리커버리 광학 수단(797)의 세트를 포함할 수 있다. 모션 시스템(791A)은 분사된 잉크를 수집하기 위해 리셉터클(예, 스피툰(790)을 제공하는 동안 스피툰(790) 주위의 측정 영역(793)으로부터 하부 평면 위치로 후-액적 측정 광의 방향을 허용하는 방식으로 선택적으로 임의의 하나 이상의 이들 요소를 스피툰(spittoon)(790)과 함께 이동시킨다. 일 실시예에서, 광 전달 광학 수단(795) 및/또는 광 회절 광학 수단(797)은 액적 이송과 평행한 수직 크기를 따라 측정 영역(793)으로/으로부터 광을 유도하는 거울을 사용하며, 모션 시스템은 액적을 측정하는 동안 각 요소(794, 795, 796) 및 통합유닛으로써 스피툰(790)을 이동시킨다.; 상기 설정은 측정 영역(793)에 대해 초점을 재조정할 필요가 없다는 장점을 제공한다. 참조 번호(791C)로 나타낸 바와 같이, 광 전달 광학 수단은 일반적으로 도시된 바와 같이 측정을 위해 스피툰(790)의 양 측면에 광을 배향하는 예를들어 광원(794) 및 광 센서를 가진 측정 영역의 차원 평면(792)아래 위치로부터 광 자원을 공급하는데 사용된다. 참조번호 798 및 799로 표시된 바와 같이, 광학 시스템은(예를 들어, 많은 픽셀 화 된 "화상"의 처리에 의존하지 않는 비-이미징 기술을 위한) 광 검출기뿐만 아니라, 초점을 맞추기위한 렌즈를 선택적으로 포함할 수 있다. 다시 한번, 광학 조립체 및 스피툰에 대한 z-모션 제어의 선택적인 사용은 인쇄 헤드 조립체가 "파킹"되는 동안 임의의 시점에서 광학 시스템의 선택적인 맞물림 및 결합 해제 및 임의의 노즐에 근접한 측정 영역(793)의 정확한 위치 설정을 가능하게 한다는 것을 유의해야 한다. 인쇄 헤드 조립체(786)의 이러한 파킹 및 측정 시스템의 xyz-운동은 모든 실시예에 요구되지는 않는다. 예를 들어, 일 실시예에서, 레이저 간섭계는 액적 특성을 측정하는데 사용되며, 인쇄 헤드 조립체(및/또는 광학 시스템)는 다양한 노즐로부터 액적을 이미징하기 위해 증착 평면 내에서 또는 평행하게(예를 들어, 평면(792) 내에서 또는 평행하게) 움직인다; 다른 조합 및 치환도 가능하다.
도 8A-8D는 기판 상에 하나 이상의 평평한 패널을 제조하기 위한 쟁점을 설명하기 위해 사용된다. 예시는, 기판에 대한 인쇄 헤드의 스캐닝 동작, 다양한 전자 부품(예: 전자 디스플레이) 캡슐화 기술, 픽셀 웰 또는 뱅크의 경계 내에 레이어 제조, 및 층 엣지 프로파일 관리 기술(예: 그러한 뱅크가 없을 때)을 도시하는 다양한 도면에 제시된다.
도 8A는 기판(801)을 도시하며, 다수의 점선 상자는 개개의 패널 제품을 나타낸다. 도면의 좌측 아래에 도시된 하나의 상기 제품은 참조 번호 802를 사용하여 지정된다. 일 실시예에서의(일련의 기판들에서의) 각각의 기판은 도면 부호 803으로 나타낸 바와 같은 다수의 정렬 마크들을 갖는다. 한 실시예에서, 두개의 상기 마크(803)는 기판 위치 오프셋, 회전 에러 및 스케일 에러에 대한 조정을 가능하게하는 기판 전체에 사용되고, 다른 실시예에서는 3 개 이상의 상기 마크(803)는 경사 및 다른 형태의 에러에 대한 조정을 용이하게 하도록 사용된다. 또 다른 실시예에서, 각각의 패널(도시된 4개의 패널 중 임의의 패널)은 마크(805)와 같은 패널 당 정렬 마크를 수반한다. 이러한 정렬 마크는 패널 당 또는 제품 당 독립적인 에러 처리를 수행하는데 사용될 수 있다.; 다시 한번, 이러한 마크의 충분한 수 또는 밀도(예를 들어, 패널 또는 다른 제품 당 3 개 이상)는 비선형 에러에 대한 보상을 가능하게 한다. 이러한 마크는 기판 기준점(803)에 추가되거나 기판 기준점(803) 대신 존재할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 정렬 마크는 패널 위치(예를 들어 타원(809)에 의해 표시되는 것과 같은)에 관계없이 규칙적인 간격으로 복제된다. 어떤 방식이 사용되든 간에, 하나 이상의 카메라(806)는 방금 참조된 에러를 검출하기 위해 정렬 마크를 이미징하는데 사용된다. 하나의 고려된 실시예에서, 단일 모션리스 카메라가 사용되고, 프린터의 이송 메카니즘(예를 들어, 핸들러 및/또는 공기 부상기구)가 단일 카메라의 시야에서 순차적으로 각 정렬 마크를 위치시키도록 기판을 이동시킨다; 다른 실시예에서, 카메라는 기판에 대한 이송을 위해 모션 시스템 상에 장착된다. 아래에서 논의되는 바와 같이, 또 다른 실시예에서, 저배율 및 고배율 이미지가 취해지고, 저배율 이미지는 고배율을 위한 기준을 위치시키고, 고배율 이미지는 프린터 좌표계에 따라 정확한 기준 위치를 식별하는 데 사용된다. 일 실시예에서, 상기 논의를 반영하여, 프린터의 이송 메카니즘은 약 1 미크론의 의도된 위치 내에서 동작을 제어한다.
통상적인 구현예에서, 인쇄는 전체 기판 상에 주어진 재료 층을 한번에(즉, 다수의 제품에 대한 층을 제공하는 단일 인쇄 공정으로) 증착하기 위해 수행된다. 이를 설명하기 위해, 도 8A는 기판의 장축을 따른 인쇄 헤드의 2개의 예시적인 스캔(807 및 808)을 도시한다.; 분할 축 프린터에서, 기판은 전형적으로 스캔들 사이에서 인쇄 헤드를 위치적으로(즉, 드로잉 페이지에 대해 수직 방향으로) 전진시키는 프린터로(예를 들어, 도시된 화살표의 방향으로) 이동된다. 스캔 경로는 선형으로 묘사되지만, 이는 임의의 실시예에서 요구되지는 않는다. 또한, 스캔 경로들(예를 들어, 807 및 808)은 커버 영역에서 인접 및 상호 배타적인 것으로 도시되어 있지만, 이는 또한 임의의 실시예에서 요구되지 않는다(예를 들어, 인쇄 헤드는 필요에 따라 인쇄 스와스에 대해 분수 기반으로 움직인다). 마지막으로, 주어진 스캔 경로는 일반적으로 단일 패스에서 여러 제품의 층을 인쇄하기 위해 인쇄물의 인쇄 가능한 전체 길이를 통과한다. 각 패스는 인쇄 그리드 분사 맵(왜곡되거나 수정 됨)에 따라 노즐 분사 결정을 사용하며 분사 결정마다 원하는 프로그래밍된 파형을 적용하여 원하는 액적 양, 궤적 및 속도를 생성할 수 있다. 바람직하게는, 프린터에 탑재된 프로세서(이전에 도입된 바와 같이)는 노즐/액적 측정 및 파라미터의 검증 및 업데이트, 기판 당 또는 패널 당 검출, 템플릿 인쇄 계획의 보정 및 노즐 분사 데이터의 프로그래밍을 수행한다. 인쇄가 완료되면, 기판 및 습윤 잉크(즉, 증착된 액체)는 (예를 들어, 용융 및 정착을 용이하게 하기 위해) 정지되게 한 다음, 증착된 액체의 경화 또는 다른 처리를 위해 영구적인 층으로 이송될 수 있다. 예를 들어,도 7A의 설명으로 간략하게 돌아가면, 기판은 인쇄 모듈(705)에 적용된 "잉크"를 가질 수 있고, 이후 제어된 대기(즉, 습기, 산소, 오존 또는 미립자 오염을 억제하는데 유리하게 사용되는 질소 또는 다른 불활성 대기)를 파괴하지 않고 경화 챔버(721)로 이송될 수 있다.
도 8B는 상기 환경에서 OLED 패널을 제조하는 공정의 일 양태를 예시하는데 도움을 주기 위해 사용된다. 특히, 도 8B는 구조물이 기판에 추가된 후 제조 공정의 후반 단계에서 기판을 도시하고, 여기서 유기 캡슐화 층은 이들 요소 위에 형성된다. 조립체는 일반적으로 참조번호 811로 표시되며, 또한 공통 기판 상의 패널 층을 특징으로 하는 것으로 도시된다. 한 패널에만 해당되는 기능은 첫 번째 패널의 경우 문자 "A", 두 번째 패널의 경우 "B" 등과 같이 각각의 문자 뒤에 숫자를 사용하여 지정된다. 각각의 패널(812A/B)은 상이한 목적을 제공하는 다수의 영역을 갖는다; 예를 들어, 참조번호 813A/813B는 발광층(예를 들어, 많은 픽셀)을 포함하는 활성 표시 영역을 지칭한다. 일반적으로, 각각의 활성 영역(813A/B)은 제어 및 전력과 같은 전기 신호의 픽셀화 및 관련 라우팅을 제공하는데 필요한 전극 및 발광층을 포함한다. 능동 매트릭스 OLED 패널 설계에 있어서, 활성 영역은 또한 선택된 발광 픽셀로 전류 흐름을 유도하는 전기 회로 구성 요소(예를 들어, 커패시터, 트랜지스터, 전기 전도성 라인)를 포함한다. 각각의 패널의 활성 영역 내의 회로는 각각의 패널의 단자 블록(817A/817B)과 관련된 각각의 단자(예를 들어, 815A/B, 816A/B)와의 전기 접촉을 통해 전력이 공급되고 제어된다. 통상적으로, 캡슐화 층은 단자 블록(817A/B)에 대한 방해받지 않는 외부 접근을 허용하면서 활성 영역에만(즉, 전계 발광 물질을 밀봉하기 위해) 보호 블랭킷을 제공한다. 따라서, 캡슐 인쇄 프린팅 공정은 갭, 홀 또는 다른 결함없이 활성영역(813A/813B)을 신뢰성 있고 균일하게 덮는 방법으로 액상 잉크를 증착해야하고 동시에 터미널 블록(817A/817B)을 신뢰성 있고 균일하게 덮지 않아야 한다. 활성 영역은 원하는 층을 형성하기 위해 증착된 잉크를 수용하지만, 터미널 블록은 잉크를 수용하지 못하는 "노출된 영역"의 일부를 형성한다. 도 8B에서 xyz 좌표계를 나타내는 번호 818의 사용 및 배열의 x 및 y 차원에서 복제된 임의의 수의 패널의 존재를 나타내기 위한 타원의 각 세트를 참조하는 번호 819의 사용에 유의해야 한다.
도 8C는 캡슐화, 예를 들어 OLED 디스플레이 화소의 발광 또는 다른 활성층을 수용할 하부 전자 부품의 표면 토포그래피를 예시하는데 사용된다. 도 8C는 도 8B의 라인 C-C를 따라 취한 조립체(811)의 단면을 도시한다. 특히, 상기 도면은 패널 A와 관련된 기판의 영역, 패널 A의 활성 영역 813A 및 활성 영역에 전자 접속을 수행하는데 사용되는 패널 A의 도전 단자(815A)를 도시한다. 도면의 우측에 작은 타원형 영역(821)이 도시되어 기판(812A) 위의 활성 영역 내의 하나의 픽셀 웰에 대한 층을 도시한다. 상기 층들은 각각 양극 층 (829), 홀 주입 층("HIL")(831), 홀 이송층("HTL")(833), 발광성 또는 발광층("EML")(835), 전자 이송층( "ETL") (837), 전자 주입 층("EIL")(838) 및 음극 층(839)을 포함한다. 일단 완료되면, OLED 장치는 일반적으로 다음과 같이 동작한다; 순방향 바이어스 전압(음극에 대한 양극 양극)의 인가는 양극(829)으로부터의 홀 주입 및 음극 층(839)으로부터의 전자 주입을 초래하게 된다. 이들 전자 및 홀의 재결합은 발광층(835) 재료의 여기 상태의 형성을 가져오고, 이어서 광자의 방출로 기저 상태로 이완된다. "하부 방사 (bottom emitting)" 구조의 경우, 광은 홀 주입 층(831) 아래에 형성된 투명 양극 층(829)을 통해 빠져나간다. 공통 양극 물질은 예를 들어 인듐 주석 산화물(ITO)로 형성 될 수 있다. 바닥 방출 구조에서 음극 층(839)은 반사적이고 불투명하다. 일반적인 하부 방출 음극 재료는 전형적으로 100nm보다 큰 두께를 갖는 Al 및 Ag를 포함한다. 상부 방출 구조에서, 방출된 광은 음극 층을 통해 장치를 빠져나오고, 최적의 성능을 위해 양극 층은 고 반사성이고 음극은 매우 투명하다. 통상적으로 사용되는 반사 양극 구조는 고 반사 금속(예를 들어, Ag 또는 Al) 위에 형성되고 효율적인 홀 주입을 제공하는 투명 전도 층(예를 들어, ITO)을 갖는 층 구조를 포함한다. 우수한 전자 주입을 제공하는 일반적으로 사용되는 투명한 상부 방출 음극 층 재료는 Mg:Ag(~10:1의 원자 비로 ~10-15nm), ITO 및 Ag(10-15nm)를 포함한다. HI (831)은 전형적으로 양극 층(829)으로부터의 홀을 용이하게 수용하고 홀을 HTL(833) 층으로 주입하는 투명하고 높은 일 함수 재료이다. HT(833)은 HIL(831) 층에서 수용된 홀을 EML 층으로 전달하는 또 다른 투명 층이다. 전자는 음극 층 (839)으로부터 전자 주입 층(EIL(838))으로 제공된다. 전자 이송층으로의 전자 주입은 전자 이송층으로부터 EML로의 주입이 뒤따르고, 홀과의 재결합이 후속하는 광의 방출과 함께 발생한다. 방출 색은 EML 층 재료에 따라 다르며 일반적으로 풀 컬러 디스플레이는 적색, 녹색 또는 청색이다. 방출 강도는 장치에 인가된 구동 전압에 의존하는 전자-홀 재결합 비율에 의해 제어된다.
언급한 바와 같이, 활성 영역의 층은 산소 및/또는 수분에 노출됨으로써 열화될 수 있다. 따라서, 이들 층의 면(822) 또는 측면(823) 모두에 이들 층을 캡슐화함으로써 OLED 수명을 향상시키는 것이 바람직하다. 캡슐화의 목적은 전술한 바와 같이 산소 및/또는 내습성 장벽을 제공하는 것이다. 유기 발광층을 증착시키는 데 사용되는 것 이외에, 본원에 개시된 기술은 또한 캡슐화 층의 제조에 사용될 수있다. 바로 아래에서 논의되는 도 8B는 픽셀 뱅크 또는 "웰 (well)"의 경계 내에서의 층 제조를 설명하고, 도 9A는 캡슐화 층 제조를 설명하는데 사용된다.
도 8D는 픽셀 웰의 예를 일반적으로 참조번호(841)로 나타낸다. 점선 박스 (843)는 상기 픽셀 웰이 기판 상에 정의된 다수의 웰과 같은(예를 들어, HDTV 이 예에서 적색, 녹색 및 청색 픽셀 각각에 대해 개별적인 픽셀 웰과 함께) 한 예시이다. 참조 번호 847은 중앙 영역(845) 내에서 인쇄된 액체를 "댐핑"하는 역할을 하는 구조적 리지를 식별한다 - 즉, 픽셀의 광 생성 요소를 형성하며, 도체는 먼저 영역(843)에 걸쳐(또는 영역 (845) 내의 지점에 전기 접촉을 제공하는 방식으로, 상기 구조 위에 형성된 리지와 함께) 증착 될 수 있다. 도 8C와 관련하여 상기에서 식별된 층들 중 다양한 층과 같은 광 발생 요소는 웰 내에 액체로서 증착되고 영구 층을 형성하도록 처리된다. 상기 웰 내에서, 양호한 층 균질성을 갖는 것이 바람직하며, 상기 제시된 기술은 이 목적을 달성하는데 유리하게 사용된다.
모든 층이 한정 구조 내에 증착됨에 유의한다. 예를 들어, 캡슐화 층은 디스플레이 장치의 픽셀과 같은 많은 전자 부품에 걸쳐지도록 일부 적용에 증착될 수 있다. 몇몇 설계에서는, 위에서 논의된 픽셀의 경우에서와 같이 제한적인 뱅크 구조(또는 포토 리소그래피 구조)가 선택적으로 사용될 수 있지만, 이는 모든 설계에 해당할 필요는 없다. 예를 들어 많은 전자 디스플레이 설계에서, 증착 공정의 일부로서 자연 경계 또는 전이를 형성하도록 층을 증착하는 것이 가능하다.
전술한 바와 같이 경계 영역에서 선명한 직선 에지를 제공하는 것이 바람직합니다. 예를 들어도 5B에 간단히 돌아가면(즉, 참조 번호 565 참조), 정확하게 층 주변까지 잉크 밀도가 일정하게 유지되면, 잉크의 표면 장력은 액체 잉크가 "혼" 또는 "배트 이어"를 형성하게 할 수 있다. 도 9A-9G는 경계 영역에서 잉크 밀도를 변화시키는 기술을 논의하는데 사용되며, 예를 들어, 층의 에지에 인접한 층의 부분에서 부피/면적의 "스케일링(scaling)"을 조정함으로써, 상기 효과 및 관련 효과를 완화시킨다. 상기 스케일링은 디자인과 관련하여 에지 높이를 높이거나 낮추도록 상기 영역의 두께를 사용자 정의하기 위해 수행될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 기술은 의도된 인쇄 영역의 에지 또는 코너 근처에서 액적 밀도의 스케일링을 감소시키는 것을 포함한다. 다른 실시예에서, 액적 크기는 변경(예를 들어, 스케일링)될 수 있거나, 그렇지 않으면 이러한 장점을 달성하기 위해 제어되거나 사용자 정의된 국부적으로 증착된 잉크 부피일 수 있다.
도 9A는 캡슐(902)이 기판에 추가되고 경계 또는 테이퍼가 사용되는(예를 들어, 한정 구조 내에서의 증착 대신에) 응집 구조(901)를 도시한다. 캡슐(902)은 기판(812A)(도 8C로부터)에 대해 면(822) 및 측 방향 에지(823)를 둘러싸고, 캡슐이 하부 활성층보다 큰 증착 영역을 점유하도록 측 방향으로 연장된다; 상기 영역의 말단에서, 캡슐은 측부 에지를 둘러싸서 밀봉하고 단자(815A)를 노출된 상태로 두는 것을 돕기 위해 테이퍼 또는 경계 영역을 형성한다.; 이 경우에 경계 영역은 해당 층에 대한 목표 영역(예를 들어, 전자 부품이 캡슐화될 영역) 및 해당 층이 형성되지 않는 영역(예: 단자가 노출되는 영역 또는 제품 또는 기판 에지)사이의 전환을 제공한다. 이것은 확대된 타원형 영역(907) 내의 도 9A의 좌측에 도시된다. 상기 확대 된 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 캡슐은 수분 및 산소에 대한 장벽을 제공하는 다수의 얇은 층, 예를 들면, 교번하는 유기 및 무기 층을 포함한다. 유기 캡슐화 층은 전술한 기술을 사용하여 조절된 각각의 개별 층의 두께로 상기 도입된 기술을 사용하여 유리하게 증착될 수 있다. 특정 유기 캡슐화 층(909)과 관련하여, 제 1 영역(911)은 상기 전극 및 다른 OLED 층과 같은 하부 구조 위에 놓인다. 제 2 영역(913)은 즉 제 1 영역(911)과 평면인 실질적으로 균일한 표면 (915)을 유지하기 위해 버퍼 영역으로 작동한다. 선택적으로, 증착된 두께는 영역(911 및 913) 둘다에서 동일할 수 있지만, 모든 증착 공정의 경우에 동일할 필요는 없다. 영역에 관계없이, 본 명세서에 기술된 기술을 사용하는 잉크젯 인쇄 공정은 적어도 구조물이 캡슐화되고, 선택적으로 제 2 버퍼 영역(913)에 특정 캡슐화 층(909)의 두께를 제어하고 균일하게 하는 데 사용될 수 있다. 마지막으로, 제 3의 경사 또는 경계 영역(917)은 하부 기판의 노출된 영역으로의 전이(예를 들어, 활성 영역을 위한 전기 단자를 제공하기 위해)를 나타낸다. 참조 번호(919)는 노출된 기판으로 전이함에 따라 캡슐화 표면 내의 관련된 테이퍼를 지시한다.
도 9B는 상술한 기술들이 어떻게 층 엣지를 형성하는데 적용될 수 있는지를 나타내는 그래프(921)를 나타낸다.; 상기 기술은 제한 구조가 사용되지 않는 경우에 특히 유용하며, 물론, 제한된 구조 내에서 그러한 기술을 사용하는 것은 선택적이다. 보다 구체적으로, 제작된 6.0 미크론 캡슐화 층의 스타일러스 프로파일 측정을 사용하여 얻어진 3개의 곡선(923, 925 및 927)이 도 9B에 제시되어있다. 이러한 곡선의 차이는 의도된 층의 측면 에지에 접하는 영역에서 인쇄물의 단위 면적("인쇄 셀")에 적용된 밀도에 의해 생성된다. 곡선(923)에 의해 표현된 기준선과 관련하여, 곡선(925)은 캡슐 층의 경계에 접근할 때(예를 들어, 캡슐화 층 주변 전에) 인쇄 셀에 대한 잉크 부피/밀도가 감소되는 공정을 나타낸다. 대조적으로, 곡선(927)은 동일한 경계에 접하는 인쇄 셀에 대해 잉크 부피/밀도가 증가되는 공정을 나타낸다; 결과적인 층 두께는 실제로 2000㎛ 및 17000㎛의 x 위치에서 경계 직전에 약간 증가한다는 것을 유의해야 한다. 경계 영역에 대한 잉크 부피/밀도 또는 다른 세부 사항을 조정함으로써 설계자는 균일한 층 두께 또는 표면을 제공하거나 전환을 부드럽게 하거나 향상시키는 목적을 포함하여 원하는 방식으로 층 경계에서 에지 형성을 조정할 수 있다. 층 에지에 인접한 잉크 축적의 양은 표면 장력(및 온도에 대한 그 의존성)과 같은 잉크 특성에 크게 좌우되므로, 여기에 설명된 많은 조정 원리를 사용하여 이러한 축적을 조정할 수 있다. 예를 들어, 일부 잉크는 자연적으로 립 또는 소위 모세관 리지(capillary ridge)를 형성할 수 있으며(예를 들어 곡선(927)의 지점(929)에 표시되는 것과 같이); 이러한 경우에, 본 명세서에 기재된 부피/ 액적 밀도 조정 공정은 영구 층의 프로파일이 곡선(923)에 더 가깝게 매칭되도록 하기 위해 상기 립을 제거하도록, 예를 들어, 스케일링 값을 감소시키거나 레이어 가장자리에 접하는 인쇄 셀에 대한 조정 또는 보정 팩터를 추가함으로써 궁극적인 레이어의 두께를 맞추는 것을 돕도록 적용될 수 있다. 다른 공정들이, 예를 들어 경계 영역에서 "더 큰" 또는 "더 작은" 액적 크기를 사용하거나 테두리 접근법에서 "경사지게" 나타나는 여러 액적 크기 또는 패턴 수정 기법(예: 액적을 패턴에서 선택적으로 제거하는 순서 가장자리 프로파일 맞춤)을 사용하여 동일한 효과를 낼 수도 있다. 많은 다른 기술들이 당업자에게 발생할 것이다.
예를들어, 도트 게인의 증가(즉, 잉크가 지나치게 확산)함에 따라 잉크의 확산 특성이 깊은 기초층의 에지와 코너에 잠재적으로 영향을 미칠 수 있어 샤프니스를 제어하기가 더욱 어렵게 된다. 따라서, 방금 도입된 바와 같이, 잉크 부피, 액적 밀도 및/또는 액적 크기 또는 밀도는 인접 에지 또는 코너에서 변화될 수 있다.
도 9C는 그리드 지점이 도시되지 않은 증착 층(933)의 코너(939)에서의 효과를 설명하기 위해 사용된 도면(931)을 제공한다. 박막을 생성하기 위해, 잉크 부피/액적 밀도는 층 엣지 근처에 있지 않은 의도된 층(933)의 부분에 비해 영역(935 및 937)에서 비교적 희박해질 수 있어 상술한 "혼" 또는 "배트 이어"를 완화하는데 도움이 된다(도 5B 및 9B 참조). 그러나, 확산 특성에 의존하여, 희박한 잉크 증착이 영역(935, 937 및 939)에서 사용되면, 연관된 "낮은" 잉크 부피/밀도는 톱니 모양의 에지를 생성할 수 있다. 따라서, 영역(935, 937 및 939)에서의 잉크 부피(예를 들어, 액적 크기, 액적 밀도 등)은 의도적으로 증가될 수 있거나, 그렇지 않으면 에지 선형성을 향상시키기 위해 증착 특성이 변경될 수 있다. 선택적으로, 효과적인 그리드 간격, 교번 노즐 구동 파형을 사용하는 전용 스캔 패스(예를 들어, 액적 부피를 변화시키도록 선택됨) 또는 상술한 다른 기술이 역시 동일한 효과에 적용될 수 있다.
도 9D는 OLED 패널의 상황에서 층 에지에서 재료 두께를 조정하는 하나의 공정 기술을 설명하는데 도움이 되는 도면(941)을 제공한다. 예를 들어, 논의된 바와 같은 캡슐화 공정에서, 하부의 민감한 재료 층의 신뢰성 있는 에지 밀봉을 제공하기 위해 계획된 캡슐 주변부까지의 모든 단계에서 경화된 층의 일관된 두께를 보장하는 것이 바람직할 수 있다. 기판은 평면도로 관찰되지만, 전기 단자의 도시는 생략된다. 유기 밀봉 층이 하부 기판 위에 정확하게 인쇄되도록 공정을 정렬하기 위한 기점(951)의 사용에 유의해야 한다. 캡슐화 층이 증착되는 기판 형상은 영역(943 및 945)(예를 들어, 도 9A와 관련하여 상기 논의된 바와 같이 참조번호 911 및 913의 사용에 대체로 상응함)을 포함하는 것으로 보여진다. 증착된 잉크의 확산 및 그 잉크의 표면 에너지/장력의 효과에 의해 원하지 않는 에지 효과를 갖는 대신에, 잉크 부피/면적 또는 액적 밀도의 스케일링은 의도된 층의 에지를 따라 이 실시예에서 조정될 수 있으며, 그렇게함으로써 기판/층 주변에서 에지 프로파일을 변경시킬 수 있다. 예를 들어, 영역(945) 내에서의 스케일링은 도 9D의 좌측에 도시된 그레이 스케일 값에 의해 도시된 바와 같이 증가 될 수 있어, 경계에 근접한 영역에서 잉크 량을 선택적으로 증가시키거나, 계획된 부피에 보정 인자가 추가될 수 있다. 이와 관련하여, 기판의 각 단위 면적(각각 0-255의 값으로 표시됨)은 예를 들어, 상기 예시에서 가상의 그레이 스케일 값 "220"으로 표현되는 특정 두께와 관련될 수 있음에 유의해야 한다. 경험적으로, 잉크 확산으로 인해 전이(예를 들어, 영역(945 및 947) 사이의 경계에서의)가 불충분한 커버리지를 제공한다면, 그레이 스케일 값은 예를 들어, 영역(945) 및 연관된 스케일링 값(954)에 대응하는, 층 주변을 나타내는 타겟 영역의 하나 이상의 행 또는 열에 대해 값을 증가(예를 들어, 도 9D에서 "220"에서 "232")시킴으로써 선택적으로 증가되어 완화를 제공할 수 있다. 보정은 보정 이미지 또는 분사 맵으로(예: 보정이 적용예에 따라 공정, 온도, 잉크 및 기타 요인의 함수로 변할 수 있음에 따라) 미리 저장할 수 있거나, 원래 노즐 분사 명령 또는 다른 저장된 데이터에 통합될 수 있다. 상술한 미국 특허 제 8995022호의 기술과 관련하여, 이들 그레이 스케일 값은 액적 밀도(예를 들어, 하프 톤 밀도)를 선택하는데 사용될 수 있다.; 선택적으로, 이들 값은 노즐 그룹에 인가 될 파형을 조정(또는 선택)하기 위해 제 2 실시예에서 사용될 수있다.; 다중 경계 조건이 존재하는 경우, 예를 들어 두 개의 경계선이 교차하는 경우, 코너 목표 영역(955)에 대해 도시된 그레이 스케일 값 "240"과 같은 추가 조정을 제공하는 것이 바람직할 수 있음에 유의해야 한다. 명백히 많은 가능성이 존재하며, 도 9D에 예시된 바와 같은 그레이 스케일 값의 사용이 모든 실시예에 요구되지는 않는다. 이들 경계 영역에서 부피/면적, 액적 부피 및/또는 액적 밀도를 조정(또는 사전 측정된 특성에 따라 유효 잉크 부피를 조정)함으로써, 상기 도입된 기술은 문제가되는 특정 증착 공정에 적합한 임의의 방식, 예를 들어 평면 패널 장치의 에지 밀봉을 용이하게 하기 위해 층 에지에 대한 맞춤 제어를 가능하게 한다. 소프트웨어가 층 에지에서 정의된 거리 내에 있는 인쇄 셀을 감지할 때마다 소프트웨어가 조정된 액적 크기/밀도 배율을 자동으로 제공할 수도 있다. 아래에 도시된 바와 같이, "펜싱(fencing)"의 선택 기술이 바람직한 실시예 또는 효과에 따라, 이러한 부피/밀도 조정에 추가되거나 대신하여 사용될 수 있다.
에지 형성(또는 층 두께의 다른 전이)을 맞추기 위한 특정 기술의 선택이 많은 요인에 의존하는 숙련된 설계자에 의해 이루어질 수 있다. 예를 들어, 전형적 층 두께가 즉 (예: 에지 영역에서 "블랭킷" 기판 범위를 손상시키지 않고) 잉크 부피/면적을 수정하기 위한 헤드 룸이 존재하도록 인쇄 그리드에 대한 중간 밀도를 포함하는 인쇄 헤드 스캔에 대해(특정 층 증착 공정에 대해) 예측될 경우, 액적 밀도 의 조정이 의미가 있을 수 있다. 반대로, 해당 영역에서 "블랭킷 (blanket)" 기판 커버리지에 영향을 미치지 않고 액적 크기를 변경(크거나 작은 크기로)할 수 있는 경우, 인쇄 액적 크기의 변화(액적 밀도를 변화시키지 않는)가 효과적일 수 있다. 함께 채용됨으로써, 이러한 기술은 거의 모든 목표를 충족시키는 에지 프로파일을 생성하는 데 매우 효과적 일 수 있다.
도 9E는 에지 보전성을 향상시키는 "펜싱(fencing)" 및, 균일한 층 두께의 중심 영역(963), "조절된" 잉크 부피/면적의 경계 영역(965), 액적 밀도 또는 액적 크기(즉, 에지 형성을 피하도록 선택됨) 및 에지 균일성을 제공하도록 선택된 펜싱 클러스터들(967)의 세트를 가지는 기판(961)의 부분을 도시한다. 아마도 다르게 언급하면, 중앙 영역(963)은 실질적으로 잉크의 영역을 나타내고, 경계 영역(965)은 중앙 영역에 대한 조정된 잉크 부피 또는 밀도의 영역을 나타내고, 펜싱 클러스터(967)는 최종 층의 선명하고 잘 정의된 층 에지를 제공하도록 선택된 비교 밀도 잉크 패턴을 나타낸다. 고정 구조의 랜덤 혼합 및 테이퍼링 에지의 더 희박한 구조는 잉크 부피가 에지에 접근할 때 지나치게 확장되는 경우 불규칙함 및 더 큰 보이드의 형성을 감소시키는 것으로 여겨진다. 선택적인 설계에서, 펜싱 클러스터는 중앙 영역에 바로 인접하게 배치(예를 들어, 클러스터와 중앙 영역 사이에 경계 영역이 없음)될 수 있거나, 중앙 영역 자체의 일부(즉, 에지)가 될 수 있다. 이러한 예들에 의해 이해될 수 있는 바와 같이, 에지 형성을 조정하고 및/또는 원하는 에지 특성을 제공하기 위해 추가적인 밀도 변화에 의존하는 많은 변형이 가능하다.
경계 영역의 그레이 스케일 값을 조정하는 것 외에도 그러한 영역에 적용되는 인쇄 액적 분사 결정의 위치 또는 패턴을 조정하는 것, 즉 국부 분사 결정을 변경하여 에지 근처에 "경사진" 액적 패턴을 제공하는 것도 가능하다. 예를 들어, 도 9F는 영역이 증착된 필름의 코너를 나타내는 경우에 사용될 수 있는 예시적인 인쇄 그리드 패턴(981)을 도시한다.; 도 9F는 인쇄 그리드를 참조하는 도 3A-3C, 3E 및 5B와 유사하다. 도 9F에 나타낸 특정 액적 패턴은 도 5B에 도시된 패턴과 유사한 잉크 부피(즉, 25 개의 가능한 액적들 중 약 13개가 토출되는)을 나타낸다. 그러나, 도 9F의 패턴은 기판의 상부 에지(983) 및 필름의 좌측 에지(985)를 따라 상대적인 액적 밀도의 사용을 특징으로 하는 한편, 내부 영역(987)은 상대적으로 희박한 상태를 유지, 즉 비교적 선명한 좌측 및 상부 에지를 생성한다. 이러한 기술은 완성된 층의 에지 프로파일을 사용자 정의하기 위해 상술한 액적 크기 및/또는 그리드 간격 및/또는 다른 증착 세부 사항의 이러한 변화를 더 결합시킬 수 있다. 도 9G에 도시된 변형예에서, 변형가능한 액적 크기가 상기 목적을 위해 사용될 수 있다. 즉, 인쇄 그리드 패턴(991)은 예를들어 펜싱 또는 다른 효과를 제공하기 위해 상기 패턴의 주변에 더 큰 큰 액적 크기 선택(995)을 특징으로 할 수 있는 한편, 더 작은 액적 크기(993) 또는 희박한 액적(예: 987)가 상기 패턴 내의 다른 부분에서 사용될 수 있다.
다양한 에지 사용자 정의, 프레이밍 또는 "펜싱(fencing)"기술의 사용은 모든 실시예에 요구되는 것은 아니며, 특정 적용예, 잉크 및 공정에 대한 최상의 전략을 결정하는 것은 당업자의 능력 내에 있다. 또한, 도 9A 내지도 9G의 예들의 초점은 캡슐화 층이었지만, 이러한 동일한 원리들은 임의의 원하는 층의 형성에 적용될 수 있다. 예를 들어, 기재된 인쇄 원리는 예를 들어, 각각의 픽셀 웰 또는 다른 패턴화된 또는 패턴화되지 않은 기반으로 OLED 디바이스의 HIL, HTL, EML, ETL 또는 다른 층들 중 임의의 것을 제조하는데 사용될 수 있다.
전술한 기술을 반영하여, 잉크 층을 나타내는 불연속 액적으로서 원래 증착되어 처리-경화된 층의 균질성을 향상시키는 일련의 공정이 기술된다. 설명된 방식으로 인쇄 공정 및 파라미터 조정을 주의 깊게 제어함으로써, 액적을 증착하여 잉크 부피를 국부적으로 균일하게 제공하고 인접 액적의 융합을 제어하며, 위킹(wicking) 및 관련 층 결함을 완화하는 방식으로 사전에 인쇄 세부 사항을 계획할 수 있다. 잉크 확산을 포함하여 예상된 액적 특성에 기초하여 공정을 자동으로 조정함으로써, 인쇄 속도를 향상시키고 그렇지 않은 경우보다 균일한 층을 제공하여 층 품질 및 제품 품질을 향상시키고 궁극적으로 제품 제조 비용을 낮출 수 있다.
본 발명은 특히 전자 장치 제조 및 전자 플랫 패널 제조를 크게 향상시키는 시스템, 방법, 서비스 및 소프트웨어의 특정 예를 제공함을 이해해야 한다. 이러한 기술은 시스템, 상용 제품 또는 소프트웨어 또는 기타 구현 형태로 확장될 수 있다.
상술한 설명 및 하기되는 청구 범위에 의해 정의된 본 발명의 견지에서 전자 장치 제조를 위한 인쇄 공정에 익숙한 사람들에게는 다른 적용예가 쉽게 도출될 것이다. 따라서, 전술한 논의는 단지 예시적인 것으로 의도된다.; 그럼에도 불구하고, 다른 디자인, 용도, 대안, 수정 및 개선이 하기의 청구 범위 및 그 등가물에 의해서만 제한 및 한정되는 본 발명의 범위 내에서 또한 가능하다.

Claims (30)

  1. 복수의 액적 크기들을 갖는 별개의 액적들을 생성할 수 있는 인쇄 헤드를 갖는 프린터를 사용하여 기판을 처리하는 방법에 있어서,
    상기 기판 상에 형성될 층의 원하는 두께를 수신하는 단계;
    상기 층을 형성할 때 상기 기판 상에 증착되고 처리될 액체의 확산 특성을 나타내는 데이터를 수신하는 단계;
    상기 데이터에 기초하여, 처리 후 상기 층의 높이를 상기 원하는 두께보다 크지 않게 하는 복수의 액적 크기들로부터 가장 큰 액적 크기를 선택하는 단계;
    선택된 액적 크기에 기초하여, 단위 면적 내에 보이드가 없는 액체 코트를 형성하기 위한 액적 밀도를 식별하는 단계;
    단위 면적 당 상기 액체 코트의 부피를 결정하는 단계;
    상기 원하는 두께에 따라 상기 부피를 조정하는 단계;
    조정된 부피에 따라 상기 액적 밀도를 조정하는 단계;
    상기 인쇄 헤드의 각 노즐에 노즐 분사 결정들을 할당하는 단계;
    선택된 액적 크기 및 조정된 액적 밀도를 사용하여 할당된 노즐 분사 결정들에 따라 연속 액체 코트를 인쇄하는 단계; 및
    상기 층을 형성하기 위해 상기 연속 액체 코트를 처리하는 단계;를 포함하는, 방법
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 조정된 부피는 상기 부피보다 적어도 임계량만큼 더 큰, 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 단위 면적 내에 보이드가 없는 액체 코트를 형성하기 위해 상기 복수의 액적 크기들 각각에 대해 액적 밀도를 식별하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 액적 크기들은 가장 작은 액적 크기를 포함하고, 상기 복수의 액적 크기들의 각각의 액적 크기는 상기 가장 작은 액적 크기의 배수이고, 상기 할당된 노즐 분사 결정들에 따라 연속 액체 코트를 인쇄하는 단계는 상기 가장 작은 액적 크기의 함수로서 액적 크기를 전달하는 노즐 제어 신호를 생성하는 단계를 포함하는, 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 노즐 분사 결정들을 할당하는 단계는 소프트웨어 루틴에 선택된 액적 크기를 식별하는 방식으로 노즐 분사 결정들을 할당하기 위해 소프트웨어 루틴을 호출하는 단계를 포함하는, 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 원하는 두께는 4.0 미크론 이하이고; 및
    상기 선택된 액적 크기는 7.0 피코 리터 이하의 예상 부피를 갖는, 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 프린터는 인쇄 그리드의 노드들에서 상기 액적들을 인쇄하고, 상기 인쇄 그리드의 노드들 사이의 교차-스캔 간격은 교차-스캔 방향으로 인접한 액적들 사이의 최소 간격을 정의하고, 상기 인쇄 그리드의 상기 노드들 사이의 인-스캔 간격은 인-스캔 방향으로 인접한 액적들 사이의 최소 간격을 정의하며,
    상기 부피를 조정하는 단계는 상기 원하는 두께에 따라 교차-스캔 간격 또는 인-스캔 간격 중 적어도 하나를 변경하는 것을 포함하는, 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 프린터는 상기 인-스캔 방향에 대해 상기 기판 또는 상기 인쇄 헤드 중 적어도 하나를 회전시키기 위한 메커니즘을 포함하고,
    상기 교차-스캔 간격을 변경하는 단계는 상기 메커니즘이 상기 인쇄 그리드의 노드들 사이의 교차-스캔 간격을 변경하기 위해 인-스캔 방향에 대해 상기 기판 또는 상기 인쇄 헤드 중 적어도 하나를 회전시키는 단계를 포함하고,
    할당된 노즐 분사 결정들에 따라 연속 액체 코트를 인쇄하는 단계는 변경된 간격에 따라 상기 기판 상에 인쇄하는 단계를 포함하는, 방법.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 프린터는 각각의 노즐 분사 결정들에 따라 각각의 노즐들의 분사를 트리거링하기 위한 타이밍 신호를 생성하는 회로를 포함하고, 상기 변경하는 단계는 상기 타이밍 신호의 주파수를 변경시킴으로써 상기 인쇄 그리드의 노드들 사이의 간격을 변경하기 위해 상기 회로를 제어하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 기판 상에 테스트 패턴을 인쇄하기 위해 상기 프린터를 사용하는 단계, 인쇄된 테스트 패턴을 광학적으로 측정하는 단계, 및 광학적 측정을 기반으로 확산 특성을 식별하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 노즐 분사 결정들을 할당하는 단계는 상기 원하는 두께에 따라 상기 액적들 중 적어도 일부의 크기를 변경하는 단계를 포함하는, 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 복수의 액적 크기들은 적어도 네 개의 미리 결정된 액적 크기를 포함하는, 방법.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 층을 형성하기 위해 상기 연속 액체 코트를 처리하는 단계는 자외선을 사용하여 상기 연속 액체 코트를 경화시키는 단계 또는 상기 연속 액체 코트를 베이킹(baking)하는 단계 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 층이 상기 원하는 두께 이하로 제조될 수 없는 경우, (a) 인쇄에 사용하기 위해 상이한 액적 크기를 선택하는 단계, 또는 (b) 상기 액적들이 인쇄되는 인쇄 그리드의 적어도 하나의 간격을 변경하는 단계 중 적어도 하나를 수행하는 단계를 포함하는, 방법.
  15. 기판 표면 상에 전자 장치의 층을 제조하기 위한 장치로서, 연속 액체 코트를 형성하기 위해 상기 기판 표면 상에 액체의 액적들을 인쇄하는 프린터를 사용하고, 상기 층을 형성하기 위해 상기 연속 액체 코트를 처리하는 처리 모듈을 사용하여 상기 층이 형성되고, 상기 프린터는 복수의 액적 크기들을 생성할 수 있는 인쇄 헤드를 가지고, 상기 액적들은 상기 기판 표면 상에서 확산 특성을 가지고,
    상기 장치는 적어도 하나의 프로세서 및 비일시적 저장소에 저장된 명령들을 포함하고,
    상기 명령들은, 실행될 때, 적어도 하나의 프로세서가,
    상기 기판 상에 형성될 상기 층의 원하는 두께를 수신하고;
    상기 확산 특성을 나타내는 데이터를 수신하고;
    상기 데이터에 기초하여, 처리 후 상기 층의 높이를 상기 원하는 두께보다 크지 않게 하는 복수의 액적 크기들로부터 가장 큰 액적 크기를 선택하고,
    선택된 액적 크기에 기초하여, 단위 면적 내에 보이드가 없는 액체 코트를 형성하기 위한 액적 밀도를 식별하고;
    단위 면적 당 상기 액체 코트의 부피를 결정하고;
    상기 원하는 두께에 따라 상기 부피를 조정하고;
    조정된 부피에 따라 상기 액적 밀도를 조정하고;
    상기 인쇄 헤드의 각 노즐에 노즐 분사 결정들을 할당하고;
    상기 프린터가 상기 선택된 액적 크기 및 조정된 액적 밀도를 사용하여 할당된 노즐 분사 결정들에 따라 연속 액체 코트를 인쇄하고; 그리고
    상기 처리 모듈이 상기 층을 형성하기 위해 상기 연속 액체 코트를 처리하게 하는, 장치.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 명령들은, 실행될 때, 상기 적어도 하나의 프로세서가 적어도 임계량만큼 상기 부피를 조정하게 하는, 장치.
  17. 제 15 항에 있어서, 상기 명령들은, 실행될 때, 보이드가 없는 액체 코트를 형성하기 위해 상기 적어도 하나의 프로세서가 상기 복수의 액적 크기 각각에 대해 액적 밀도를 식별하게 하는, 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 복수의 액적 크기들은 가장 작은 액적 크기를 포함하고;
    상기 복수의 액적 크기들의 각각의 액적 크기는 상기 가장 작은 액적 크기의 배수이고;
    상기 명령들은, 실행될 때, 상기 적어도 하나의 프로세서가 상기 가장 작은 액적 크기의 함수로서 액적 크기를 전달하는 노즐 제어 신호를 생성하게 하는, 장치.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 명령들은, 실행될 때, 상기 적어도 하나의 프로세서가 소프트웨어 루틴에 선택된 액적 크기를 식별하는 방식으로 노즐 발사 결정들을 할당하기 위해 소프트웨어 루틴을 호출하게 하고;
    상기 프린터는 상기 노즐 분사 결정들에 응답하여 상기 선택된 액적 크기를 증착하는, 장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 층의 상기 원하는 두께는 4.0 미크론 이하인, 장치.
  21. 제 15 항에 있어서, 상기 프린터는 인쇄 그리드의 노드들에서 상기 액적들을 인쇄하고, 상기 인쇄 그리드의 노드들 사이의 교차-스캔 간격은 교차-스캔 방향으로 인접한 액적들 사이의 최소 간격을 정의하고, 상기 인쇄 그리드의 상기 노드들 사이의 인-스캔 간격은 인-스캔 방향으로 인접한 액적들 사이의 최소 간격을 정의하며,
    상기 명령들은, 실행될 때, 상기 적어도 하나의 프로세서가 상기 원하는 두께에 따라 상기 교차-스캔 간격 또는 상기 인-스캔 간격 중 적어도 하나를 변경하도록 하는, 장치.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 프린터는 상기 인-스캔 방향에 대해 상기 기판 또는 상기 인쇄 헤드 중 적어도 하나를 회전시키기 위한 메커니즘을 포함하고,
    상기 명령들은, 실행될 때, 상기 교차-스캔 방향으로 상기 인쇄 그리드의 상기 노드들 사이의 간격을 변경하기 위해 상기 메커니즘이 상기 인-스캔 방향에 대해 상기 기판 또는 상기 인쇄 헤드 중 적어도 하나를 회전시키도록 함으로써 상기 적어도 하나의 프로세서가 교차-스캔 간격을 변경하게 하고,
    상기 프린터는 변경된 간격에 따라 상기 기판 상에 상기 액적들을 인쇄하는, 장치.
  23. 제 21 항에 있어서, 상기 프린터는 각각의 노즐 분사 결정들에 따라 각각의 노즐들의 분사를 트리거링하기 위한 타이밍 신호를 생성하는 회로를 포함하고,
    상기 명령들은, 실행될 때, 상기 적어도 하나의 프로세서가 상기 타이밍 신호의 주파수를 변경시킴으로써 상기 인-스캔 방향에서 상기 인쇄 그리드의 노드들 사이의 간격을 변경하기 위해 상기 회로를 제어하도록 하는, 장치.
  24. 제 15 항에 있어서, 상기 명령들은, 실행될 때, 상기 프린터가 테스트 패턴을 기판 상에 인쇄하게 하고, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 수신된 상기 확산 특성을 나타내는 상기 데이터는 인쇄된 테스트 패턴의 광학 측정에 의존하는, 장치.
  25. 제 15 항에 있어서, 상기 명령들은, 실행될 때, 상기 적어도 하나의 프로세서가 상기 원하는 두께에 기초하여 상기 액적들의 적어도 일부의 크기를 변경하도록 하는, 장치.

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KR1020187019363A 2015-12-07 2016-12-02 개선된 균질성 및 인쇄 속도로 박막을 제조하는 기술 KR102644620B1 (ko)

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