KR20100011469A

KR20100011469A - 잉크젯 프린팅 시스템 및 이를 이용한 표시 장치의 제조방법

Info

Publication number: KR20100011469A
Application number: KR1020080072703A
Authority: KR
Inventors: 이윤호
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2008-07-25
Filing date: 2008-07-25
Publication date: 2010-02-03
Also published as: US8020960B2; US20100020122A1; JP5364355B2; KR101525800B1; TW201004806A; TWI445631B; JP2010032993A

Abstract

본 발명은 잉크젯 프린팅 시스템 및 이를 이용한 표시 장치의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 한 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 시스템은 기판이 탑재되는 스테이지, 상기 기판 위에 잉크를 적하하는 잉크젯 헤드, 상기 잉크젯 헤드를 이동시키는 이송 장치, 그리고 상기 기판 위에 적하된 잉크 방울의 높이를 측정하는 검량 장치를 포함한다.

잉크젯, 배향막, 체적 검량, 단면적

Description

잉크젯 프린팅 시스템 및 이를 이용한 표시 장치의 제조 방법{INKJET PRINTING SYSTEM AND MANUFACTURING METHOD OF DISPLAY DEVICE USING THE SAME}

본 발명은 잉크젯 프린팅 시스템 및 이를 이용한 표시 장치의 제조 방법에 관한 것이다.

평판 표시 장치는 화면의 크기에 비해 두께가 얇은 표시 장치를 말하며, 널리 사용되는 평판 표시 장치로는 액정 표시 장치(liquid crystal display)와 유기 발광 표시 장치(organic light emitting display) 등이 있다.

액정 표시 장치는 현재 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 화소 전극과 공통 전극 등 전기장 생성 전극(electric field generating electrode)과 배향막(alignment film)이 형성되어 있는 두 장의 표시판, 두 표시판 사이에 들어 있는 액정층, 그리고 색상 표시를 위한 복수의 색필터를 포함한다. 배향막은 액정 분자들의 초기 배향을 결정하며 전기장 생성 전극은 전기장을 생성하여 액정층의 액정 분자들의 배향을 바꾼다. 이러한 액정 표시 장치에서 액정층을 통과하는 입사광은 액정 분자의 배향에 따라 그 편광 상태가 달라지며 이러한 편광의 변화는 편광자에 의해 빛의 투과율 변화로 나타난다.

유기 발광 표시 장치는 화소 전극과 공통 전극의 두 개의 전극과 그 사이에 위치하는 발광층을 포함하며, 한 쪽 전극으로부터 주입된 전자(electron)와 다른 한 쪽 전극으로부터 주입된 정공(hole)이 발광층에서 결합하여 여기자(exiton)를 형성하고, 여기자가 에너지를 방출하면서 발광한다.

이러한 표시 장치는 화소 전극에 연결되어 있는 스위칭 소자, 스위칭 소자를 제어하여 화소 전극에 전압을 인가하기 위한 게이트선과 데이터선 등 다수의 신호선을 더 포함한다.

이러한 표시 장치의 여러 가지 구성 요소들은 일반적으로 사진 식각 공정을 이용하여 형성한다. 그러나, 평판 표시 장치가 대형화될수록 이러한 구성 요소들을 박막 패턴으로 형성하기 위해 기판에 도포되는 감광막 등의 재료의 양이 증가하여 제조 비용이 증가하고, 사진 식각 공정에 사용되는 제조 설비도 대형화된다.

이와 같은 문제점을 최소화하기 위해 잉크를 적하하여 박막 패턴을 형성하는 잉크젯 프린팅 시스템(inkjet printing system)이 개발되었다. 잉크젯 프린팅 시스템은 잉크젯 프린팅 본체및 복수개의 노즐을 가지는 잉크젯 헤드를 포함하며, 잉크가 잉크젯 헤드의 노즐을 통하여 기판 위에 적하된다.

이러한 잉크젯 프린팅 시스템에서 원하는 양의 잉크를 배출하기 위해서 본격적인 제조 공정 전에 잉크젯 헤드의 노즐을 통해 배출되는 잉크의 양을 측정하여 조절하는 단계가 필요하다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 표시 장치의 제조를 위한 잉크젯 프린팅 시스템에서 배출되는 잉크의 검량 방법의 정확성을 높이는 것이다.

본 발명의 한 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 시스템은 기판이 탑재되는 스테이지, 상기 기판 위에 잉크를 적하하는 잉크젯 헤드, 상기 잉크젯 헤드를 이동시키는 이송 장치, 그리고 상기 기판 위에 적하된 잉크 방울의 높이를 측정하는 검량 장치를 포함한다.

상기 검량 장치는 광원, 상기 광원으로부터의 빛은 통과시키고 상기 광원의 반대쪽에서 입사하는 빛은 반사하는 중간 거울, 광량을 검출하는 수광 소자, 상기 중간 거울과 상기 수광 소자 사이에 위치하며 핀홀을 포함하는 핀홀판, 좌우로 움직이는 수평 스캔부, 그리고 상하로 움직이는 수직 스캔부를 포함할 수 있다.

상기 광원은 반도체 레이저를 포함할 수 있다.

상기 검량 장치는 중간 거울을 통과한 빛을 초점으로 모아주는 대물 렌즈를 더 포함할 수 있다.

상기 수직 스캔부를 이동하여 상기 잉크 방울의 높이를 측정할 수 있다.

상기 검량 장치는 상기 수평 및 수직 스캔부를 이동하여 상기 잉크 방울의 단면 중 상기 기판의 면에 수직인 단면의 면적을 더 측정할 수 있다.

상기 검량 장치는 상기 수평 스캔부를 이동하여 상기 잉크 방울의 단면 중 상기 기판면상의 단면의 면적을 더 측정할 수 있다.

상기 잉크 방울에 열을 가하여 경화시키는 가열 기판을 더 포함할 수 있다.

상기 검량 장치는 상기 스테이지 또는 상기 잉크젯 헤드에 부착되어 있을 수 있다.

상기 잉크는 표시 장치의 배선용 잉크, 색필터용 잉크, 유기 발광 부재용 잉크, 그리고 배향액 중 어느 하나일 수 있다.

본 발명의 한 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 시스템은 기판이 탑재되는 스테이지, 상기 기판 위에 잉크를 적하하는 잉크젯 헤드, 상기 잉크젯 헤드를 이동시키는 이송 장치, 그리고 상기 기판 위에 적하된 잉크 방울의 체적을 산출하는 검량 장치를 포함한다.

상기 광원은 반도체 레이저를 포함할 수 있다.

상기 검량 장치는 상기 잉크 방울의 높이를 측정하여 상기 잉크 방울의 체적을 산출할 수 있다.

상기 검량 장치는 상기 잉크 방울의 상기 기판면상의 단면의 면적을 더 측정하여 상기 잉크 방울의 체적을 산출할 수 있다.

상기 검량 장치는 상기 잉크 방울의 단면 중 상기 기판의 면에 수직인 단면 의 면적을 측정하여 상기 잉크 방울의 체적을 산출할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법은 스테이지, 잉크젯 헤드, 이송 장치, 그리고, 검량 장치를 포함하는 잉크젯 프린팅 시스템에서, 기판을 상기 잉크젯 프린팅 시스템의 상기 스테이지에 탑재하는 단계, 상기 잉크젯 프린팅 시스템의 상기 잉크젯 헤드를 상기 기판 위에 위치시키는 단계, 상기 잉크를 상기 기판 위에 적하하여 잉크 방울을 형성하는 단계, 그리고 상기 검량 장치를 이용하여 상기 잉크 방울의 체적을 산출하는 단계를 포함한다.

상기 잉크 방울의 체적을 산출하는 단계는 상기 검량 장치를 이용하여 상기 잉크 방울의 높이와 상기 기판면상의 단면의 면적을 측정하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 잉크 방울의 체적을 산출하는 단계는 상기 검량 장치를 이용하여 상기 잉크 방울의 단면 중 상기 기판의 면에 수직인 단면의 면적을 측정하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 수평 및 수직 스캔부를 이동하여 상기 잉크 방울의 단면 중 상기 기판의 면에 수직인 단면의 면적을 측정할 수 있다.

상기 검량 장치는 상기 잉크 방울을 상기 기판의 면을 따라 스캐닝하며 상기 단면의 면적을 측정할 수 있다.

상기 잉크 방울에 열을 가하여 경화시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 잉크 방울의 체적을 산출하는 단계는 상기 잉크젯 프린팅 시스템 내부 또는 외부에서 이루어질 수 있다.

상기 잉크 방울의 체적을 산출하는 단계 이후에 상기 기판을 내리고 표시 장치용 기판을 상기 스테이지 위에 탑재하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 표시 장치는 액정 표시 장치 또는 유기 발광 표시 장치일 수 있다.

본 발명에 따르면 표시 장치 제조용 잉크젯 프린팅 시스템에서 배출되는 잉크의 양을 정확하게 측정할 수 있다.

그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부 분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.

그러면 도 1 및 도 2를 참고하여 본 발명의 한 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 시스템에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1 및 도 2는 각각 본 발명의 한 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 시스템의 사시도이다.

먼저 도 1을 참고하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 시스템은 기판(110)이 탑재되는 지지 기판(210) 및 스테이지(500), 잉크젯 헤드(700), 잉크젯 헤드(700)를 이동시키는 이송 장치(300), 검량 장치(620), 그리고 검량 장치(620)를 이동시키는 검량 이송 장치(600)를 포함한다.

지지 기판(210) 및 스테이지(500)는 기판(110)을 지지할 수 있도록 기판(110)보다 클 수 있다. 스테이지(500) 위에 올려진 지지 기판(210)에는 열이 가해져 기판(110) 위에 적하된 잉크 방울(5)을 굳힐 수 있다. 이 경우 잉크 방울(5)은 열경화성을 가진다. 예를 들어 액정 표시 장치의 배향막을 본 발명의 한 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 시스템을 이용해 형성하는 경우 잉크 방울(5)은 폴리이미드(polyimide)일 수 있다. 이와 다르게 지지 기판(110)은 생략될 수 있으며 이 경우, 스테이지(500)에 직접 열이 가해져 잉크 방울(5)을 경화시킬 수 있다.

잉크젯 헤드(700)는 스테이지(500) 위에 위치하며 스테이지(500)와 간격을 두고 떨어져 있다. 잉크젯 헤드(700)의 밑면에는 복수의 노즐(도시하지 않음)이 형성되어 있으며 이 노즐(도시하지 않음)을 통해 잉크 방울(5)을 기판(110) 위로 배출한다.

이송 장치(300)는 잉크젯 헤드(700)를 기판(110)으로부터 위쪽으로 필요한 간격만큼 떨어지게 위치시키며 잉크젯 헤드(700)를 y축 방향으로 이송시키는 y방향 이송부(310), 잉크젯 헤드(700)를 x축 방향으로 이송시키는 x방향 이송부(320), 그리고 잉크젯 헤드(700)를 승강시키는 승강부(330)를 포함한다.

검량 장치(620)는 잉크젯 헤드(700)로부터 기판(110) 위로 적하된 잉크 방울(5)의 단면적과 높이를 측정하여 체적을 산출하거나 체적을 측정한다. 검량 장치(620)는 광원을 이용하여 잉크 방울(5)을 스캔하여 잉크 방울(5)의 단면적 또는 높이 등을 측정하는 센서를 포함한다.

검량 이송 장치(600)는 검량 장치(620)를 검량하고자 하는 잉크 방울(5) 위로 위치시킨다.

다음 도 2를 참고하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 시스템도 기판(110)이 탑재되는 지지 기판(210) 및 스테이지(500), 잉크젯 헤드(700), 잉크젯 헤드(700)를 이동시키는 이송 장치(300), 그리고 검량 장치(800)를 포함한다.

본 실시예에서는 도 1에 도시한 실시예와 다르게 잉크 방울(5)의 체적을 산출하는 검량 장치(800)가 잉크젯 헤드(700) 옆에 부착되어 있다. 검량 장치(800)는 이송 장치(300)를 이용하여 원하는 위치로 이동시킬 수 있다. 본 실시예와 다르게 검량 장치(800)는 잉크젯 헤드(700)의 밑면 또는 이송 장치(300)에 부착될 수 있다.

검량 장치(800)는 잉크젯 프린팅 시스템의 도 1 및 도 2에 도시한 바와 다른 부분에 위치할 수도 있다.

그러면 도 3 및 도 4를 참고하여 본 발명의 한 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 시스템의 검량 장치에 대하여 상세하게 설명한다.

도 3 및 도 4는 각각 본 발명의 한 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 시스템의 검량 장치(620, 800)의 구조 및 원리를 나타내는 도면이다.

도 3 및 도 4를 참고하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 시스템의 검량 장치는 광원(631), 중간 거울(661), 핀홀판(641), 수광 소자(651), 대물 렌즈(670), 수평 스캔부(681) 및 수직 스캔부(691)를 포함한다.

광원(631)은 점광원이며, 세기가 큰 빛을 얻을 수 있는 반도체 레이저 따위의 레이저 광원일 수 있다.

중간 거울(661)은 비스듬히 기울어져 있으며 광원(631)으로부터 중간거울(661)의 윗면으로 입사하는 빛을 대물 렌즈(670) 쪽으로 통과시키거나 통과 후 다시 되돌아와 아랫면으로 입사하는 빛은 핀홀판(641) 쪽으로 반사한다.

핀홀판(641)은 가운데에 핀홀(642)을 포함하고 있으며 핀홀(642)을 통과한 빛을 수광 소자(651)로 보낸다.

수광 소자(651)는 핀홀(642)를 통과한 빛을 받아 광량을 측정한다.

대물 렌즈(670)는 중간 거울(661)을 통과한 빛의 경로를 바꾸어 초점으로 모이도록 한다.

도 3 및도 4를참고하면, 수평 스캔부(681) 및 수직 스캔부(691)은 대물 렌 즈(670)의 아래 부분(Sa)에 위치한다. 수평 스캔부(681)는 도 4와 같이 X축 방향으로 좌우로 이동하여 잉크 방울을 X축 방향으로 훑으며 측정할 수 있게 하고, 수직 스캔부(691)는 Z축 방향으로 위 아래로 이동하여 잉크 방울을 Z축 방향으로 훑으며 측정할 수 있게 한다.

그러면 본 발명의 한 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 시스템의 검량 장치의 측정 원리에 대하여 설명한다.

도 3을 참고하면, 광원(631)에서 나온 빛은 중간 거울(661)을 통과하여 대물 렌즈(670)를 통과하여 초점(F)에 모인다.

빛이 초점(F)의 위치(La)에서 반사되는 경우 입사 경로(PLa)를 다시 되돌아 중간 거울(661)에서 반사되어 핀홀(642)에 모인다. 핀홀(642)을 통과한 빛은 수광 소자(651)에서 검출된다.

빛이 초점 위치(La)가 아닌 비초점 위치(Lb)에서 반사되는 경우 입사 경로(PLa)를 벗어난 경로(PLb)를 통해 중간 거울(661)에 입사하며, 중간 거울(661)에서 반사된 빛은 핀홀판(641) 위에 분산되어 모인다. 따라서 핀홀(642)을 통과하는 빛의 양이 적어 수광 소자(651)를 통해 검출되는 광량이 적다. 이로써 초점 위치(La)에 잉크 방울과 같은 대상물의 일부가 위치하고 있음을 알아낼 수 있다.

수평 및 수직 스캔부(681, 691)가 X축 방향 및 Z축 방향으로 이동하여 초점 위치(La) 등 빛의 경로를 바꾸며, 대상물을 X축 및 Z축 방향으로 훑으면서 이와 같은 과정을 거쳐 잉크 방울과 같은 대상물의 xz평면상의 단면적을 측정할 수 있다. 필요에 따라 수평 스캔부(681) 및 수직 스캔부(691) 중 어느 하나만을 이동하며 측 정할 수도 있다.

그러면 이러한 잉크젯 프린팅 시스템을 이용하여 표시 장치를 제조하는 방법에 대하여 상세하게 설명한다.

우선 도 5 내지 도 8과 앞에서 설명한 도 1, 도 3 및 도 4를 참고하여 이러한 잉크젯 프린팅 시스템의 잉크젯 헤드(700)로부터 배출된 잉크 방울(5)을 검량하는 방법에 대해 설명한다.

도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 시스템에서 배출된 잉크의 평면도이고, 도 6은 본 발명의 한 실시예에 잉크젯 프린팅 시스템에서 배출된 잉크의 단면도이고, 도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 시스템에서 배출된 잉크의 단면적을 측정하는방법을 나타내는 단면도이고, 도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 시스템에서 배출된 잉크의 사시도이다.

먼저 스테이지(500) 위에 올려진 지지 기판(210) 또는 스테이지(500) 위에 기판(110)을 탑재하고, 이송 장치(300)를 이용하여 잉크젯 헤드(700)를 기판(110) 위에 위치시킨다.

다음 잉크젯 헤드(700)의 노즐(도시하지 않음)을 통해 잉크 방울(5)을 기판(110) 위로 적하한다.

다음 지지 기판(210)에 열을 가하여 기판(110) 위에 적하된 잉크 방울(5)을 경화시킨다. 이와 다르게 잉크 방울(5)을 적하하기 전부터 지지 기판(210)에 열을 가할 수 있다. 또한 지지 기판(210)이 생략되는 경우 스테이지(500)에 열을 가해 잉크 방울(5)을 경화시킬 수도 있으며 아예 가열 과정을 생략할 수도 있다.

다음 검량 이송 장치(600)를 이용해 검량 장치(620)를 검량하고자 하는 잉크 방울(5) 위로 위치시킨다.

도 5 및 도 6을 참고하면, 검량 장치(620)는 잉크 방울(5)과 기판(110)의 계면, 즉 xy평면상의 잉크 방울(5)의 단면적(A)과 높이(H)를 측정한다. 이때 xy평면상의 단면적(A)은 검량 장치(620)의 수평 스캔부(681)를 x방향으로 이동시키며 측정할 수 있다. y축 방향의 스캐닝을 위해 검량 장치(620)가 별도의 스캔부(도시하지 않음)를 더 포함하거나 이송 장치(600)를 이용할 수도 있다. 한편 잉크 방울(5)의 높이(H)는 검량 장치(620)의 수직 스캔부(691)를 y축 방향으로 이동시켜 측정할 수 있다.

검량 장치(620)는 이와 같이 측정된 잉크 방울(5)의 단면적(A)과 높이(H)를 이용해 잉크 방울(5)의 체적을 산출한다. 예를 들어 잉크 방울(5)이 반타원체라고 가정할 경우 다음 수학식 1과 같이 체적(V)을 구할 수 있다.

V = 2a²πH/3 = 2AH/3

여기서 a는 단면이 원일경우 반지름이다. 이와 같이구한 체적(V)에 잉크방울(5)의 밀도를 곱하여 잉크젯 헤드(700)의 노즐(도시하지 않음)로부터 한번에 배출되는 잉크액의 무게를 구할 수 있다.

이와 다르게 도 7을 참고하면, 검량 장치(620)의 수평 스캔부(681) 및 수직 스캔부(691)을 함께 이동시켜 잉크 방울(5)의 xz평면상의 면적을 측정할 수 있다. 도 7은 x축 방향의 9개의 위치에서의 z축 방향의 높이를 측정하는 방법을 예로서 나타내고 있다.

도 8을 참고하면, 검량 장치(620)는 y축 방향으로 이동하면서 도 7에 도시한 바와 같이 잉크 방울(5)의 xz평면상의 단면적(SA)을 측정하고 잉크 방울(5)의 체적을 산출할 수 있다.

한편 도 2에 도시한 잉크젯 프린팅 시스템을 이용해 배출된 잉크 방울(5)을 검량하는 방법도 앞선 실시예와 동일하나 잉크젯 헤드(700)에 부착된 검량 장치(800)를 이용해 잉크 방울(5)의 단면적 또는 높이를 측정하여 체적을 산출한다.

본 실시예에서와 다르게 기판(110) 위에 잉크 방울(5)을 적하한 후 기판(110)을 잉크젯 프린팅 시스템으로부터 분리하여 외부설비에서 잉크 방울(5)을 경화시키고 단면적 또는 높이를 측정하여 체적을 산출할 수 있다. 이 경우 잉크젯 프린팅 시스템 내에 잉크 방울(5)의 검량 장치가 설치되어 있지 않을 수 있다.

이와 같이 잉크 방울(5)을 기판(110) 위로 적하한 후 체적 또는 무게를 검량하여 잉크젯 헤드(700)로부터 배출되는 잉크액의 양을 조절한다.

이와 같은 한 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 시스템에 의해 제조되는 표시 장치는 액정 표시 장치 또는 유기 발광 표시 장치일 수 있다.

그러면 도 9 및 도 10과 앞에서 설명한 도 1 내지 도 8을 참고하여 이와 같이 잉크액의 배출량이 조절된 본 발명의 한 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 시스템을 이용하여 완성한 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에 대하여 상세하게 설명한다.

도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 시스템으로 완성한 액정 표시 장치의 배치도이고, 도 10은 도 9의 액정 표시 장치를 X-X 선을 따라 자른 단 면도이다.

도 9 및 도 10에 도시한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치는 서로 마주하는 박막 트랜지스터 표시판(100)과 색필터 표시판(200) 및 이들 두 표시판(100, 200) 사이에 형성되어 있는 액정층(3)을 포함한다.

먼저, 박막 트랜지스터 표시판(100)에 대하여 설명한다.

투명한 유리 또는 플라스틱 따위로 만들어진 절연 기판(111) 위에 복수의 게이트선(gate line)(121)을 포함하는 복수의 게이트 도전체가 형성되어 있다.

게이트선(121)은 게이트 신호를 전달하고 주로 가로 방향으로 뻗으며 위로 돌출한 복수의 게이트 전극(gate electrode)(124)을 포함한다.

게이트 도전체(121)는 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열 금속, 은(Ag)이나 은 합금 등 은 계열 금속, 구리(Cu)나 구리 합금 등 구리 계열 금속, 몰리브덴(Mo)이나 몰리브덴 합금 등 몰리브덴 계열 금속, 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta) 및 티타늄(Ti) 따위로 만들어질 수 있다. 그러나 게이트 도전체(121)는 이외에도 여러 가지 다양한 금속 또는 도전체로 만들어질 수 있다.

게이트 도전체(121) 위에는 질화규소(SiNx) 또는 산화규소(SiOx) 따위로 만들어진 게이트 절연막(gate insulating layer)(140)이 형성되어 있다.

게이트 절연막(140) 위에는 수소화 비정질 규소(hydrogenated amorphous silicon)(비정질 규소는 약칭 a-Si로 씀) 또는 다결정 규소(polysilicon) 등으로 만들어진 복수의 섬형 반도체(154)가 형성되어 있다. 반도체(154)는 게이트 전극(124) 위에 위치한다.

각각의 반도체(154) 위에는 한 쌍의 섬형 저항성 접촉 부재(ohmic contact)(163, 165)가 형성되어 있다. 저항성 접촉 부재(163, 165)는 인 따위의 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어지거나 실리사이드(silicide)로 만들어질 수 있다.

저항성 접촉 부재(163, 165) 및 게이트 절연막(140) 위에는 복수의 데이터선(data line)(171)과 복수의 드레인 전극(drain electrode)(175, 175)을 포함하는 데이터 도전체가 형성되어 있다.

데이터선(171)은 데이터 신호를 전달하며 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121)과 교차한다. 각 데이터선(171)은 게이트 전극(124)을 향하여 뻗은 복수의 소스 전극(source electrode)(173)을 포함한다.

데이터 도전체(171, 175)는 몰리브덴, 크롬, 탄탈륨 및 티타늄 등 내화성 금속(refractory metal) 또는 이들의 합금으로 만들어질 수 있으며, 내화성 금속막(도시하지 않음)과 저저항 도전막(도시하지 않음)을 포함하는 다중막 구조를 가질 수 있다. 그러나 데이터 도전체(171, 175)는 이외에도 여러 가지 다양한 금속 또는 도전체로 만들어질 수 있다.

드레인 전극(175)은 데이터선(171)과 분리되어 있으며 게이트 전극(124)을 중심으로 소스 전극(173)과 마주한다. 각드레인 전극(175)은 넓은 한 쪽 끝 부분과 막대형인 다른 쪽 끝 부분을 포함한다.

하나의 게이트 전극(124), 하나의 소스 전극(173) 및 하나의 드레인 전극(175)은 반도체(154)와 함께 하나의 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)를 이루며, 박막 트랜지스터의 채널(channel)은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 반도체(154)에 형성된다.

저항성 접촉 부재(163, 165)는 그 아래의 반도체(154)와 그 위의 데이터선(171) 및 드레인 전극(175) 사이에만 존재하며 이들 사이의 접촉 저항을 낮추어 준다.

데이터선(171), 드레인 전극(175) 및 노출된 반도체(151) 부분 위에는 보호막(passivation layer)(180)이 형성되어 있다. 보호막(180)은 무기 절연물 또는 유기 절연물 따위로 만들어지며 표면이 평탄할 수 있다.

보호막(180)에는 드레인 전극(175)을 드러내는 복수의 접촉 구멍(contact hole)(185)이 형성되어 있다.

보호막(180) 위에는 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질이나 알루미늄, 은, 크롬 또는 그 합금 등의 반사성 금속으로 만들어질 수 있는 복수의 화소 전극(pixel electrode)(191)이 형성되어 있다.

화소 전극(191)은 접촉 구멍(185)을 통하여 드레인 전극(175)과 물리적ㅇ전기적으로 연결되어 있으며, 드레인 전극(175)으로부터 데이터 전압을 인가 받는다.

다음, 색필터 표시판(200)에 대하여 설명한다.

투명한 유리 또는 플라스틱 등으로 만들어진 절연 기판(211) 위에 차광 부재(light blocking member)(220)가 형성되어 있다. 차광 부재(220)는 블랙 매트릭스(black matrix)라고도 하며 빛샘을 막아준다.

기판(211) 및 차광 부재(220)의 개구부(225)에는 복수의 색필터(230)가 형성 되어 있다. 색필터(230)는 차광 부재(230)로 둘러싸인 영역 내에 대부분 존재하며, 화소 전극(191) 열을 따라서 세로 방향으로 길게 뻗을 수 있다. 각 색필터(230)는 적색, 녹색 및 청색의 삼원색 등 기본색(primary color) 중 하나를 표시할 수 있다.

색필터(230) 및 차광 부재(220) 위에는 덮개막(overcoat)(250)이 형성되어 있다. 덮개막(250)은 (유기) 절연물로 만들어질 수 있으며, 색필터(230)가 노출되는 것을 방지하고 평탄면을 제공한다. 덮개막(250)은 생략할 수 있다.

덮개막(250) 위에는 공통 전극(270)이 형성되어 있다. 공통 전극(270)은 ITO, IZO 등의 투명한 도전체 따위로 만들어질 수 있다.

표시판(100, 200)의 안쪽 면에는 액정층(3)의 액정 분자(도시하지 않음)의 배향을 결정하는 배향막(alignment layer)(11, 21)이 도포되어 있으며 이들은 수평 배향막 또는 수직 배향막일 수 있다.

배향막(11, 21)은 본 발명의 한 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 시스템을 이용하여 형성할 수 있다.

우선 앞에서 설명한 바와 같이 폴리이미드 등의 배향액을 잉크젯 헤드(700)의 노즐(도시하지 않음)을 통하여 검량용 기판(110)에 적하하여 검량 장치(620, 800)를 통해 검량한 후 배출량을 균일하게 조절한다. 다음 게이트 도전체(121), 게이트 절연막(140), 반도체(154), 저항성 접촉 부재(163, 165), 데이터 도전체(171, 175), 보호막(180) 및 화소 전극(191) 등이 형성된 절연 기판(111) 또는 차광 부재(220), 색필터(230), 덮개막(250) 및 공통 전극(270) 등이 형성된 절연 기판(211)을 스테이지(500) 위에 탑재한 후 잉크젯 헤드(700)를 이동시켜 배향액을 적하하여 배향막(11, 21)을 형성할 수 있다.

특히 잉크젯 헤드(700)를 교체하거나 다른 장치를 변경하는 등 공정이 중간에 중단되었다가 다시 시작하는 경우, 잉크젯 헤드(700)로부터의 배출량을 다시 검사하고 조절한 후 배향막을 형성함으로써 균일한 두께의 배향막(11,21)을 형성할 수 있다.

배향막(11, 21) 외에도 게이트 도전체(121), 데이터 도전체(171, 175), 또는 색필터(230) 등을 비롯한 다른 박막도 본 발명의 한 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 시스템을 이용하여 형성할 수 있다.

다음 본 발명의 한 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 시스템을 이용하여 완성한 유기 발광 표시 장치에 대하여 설명한다.

도 11은 본 발명의 한 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 시스템을 이용하여 완성한 유기 발광 표시 장치의 배치도이고, 도 12는 도 11의 유기 발광 표시 장치를 XII-XII 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.

절연 기판(110) 위에 제1 제어 전극(control electrode)(124a)을 포함하는 복수의 게이트선(121) 및 복수의 제2 제어 전극(124b)을 포함하는 복수의 게이트 도전체(gate conductor)가 형성되어 있다.

제2 제어 전극(124b)은 아래 방향으로 뻗다가 오른 쪽으로 잠시 방향을 바꾸고 다시 위로 길게 뻗는 유지 전극(storage electrode)(127)을 포함한다.

게이트 도전체(121, 124b) 위에는 게이트 절연막(140)이 형성되어 있고, 게 이트 절연막(140) 위에는 복수의 제1 및 제2 섬형 반도체(154a, 154b)가 형성되어 있다. 제1 및 제2 반도체(154a, 154b)는 각각 제1 및 제2 제어 전극(124a, 124b) 위에 위치한다.

제1 및 제2 반도체(154a, 154b) 위에는 각각 복수 쌍의 제1 저항성 접촉 부재(163a, 165a)와 복수 쌍의 제2 저항성 접촉 부재(163b, 165b)가 형성되어 있다. 제1 저항성 접촉 부재(163a, 165a)는 쌍을 이루어 제1 반도체(154a) 위에 배치되어 있고, 제2 저항성 접촉 부재(163b, 165b) 또한 쌍을 이루어 제2 반도체(154b) 위에 배치되어 있다.

저항성 접촉 부재(163a, 163b, 165a, 165b) 및 게이트 절연막(140) 위에는 복수의 데이터선(171)과 복수의 구동 전압선(172)과 복수의 제1 및 제2 출력 전극(output electrode)(175a, 175b)을 포함하는 복수의 데이터 도전체(data conductor)가 형성되어 있다.

구동 전압선(172)은 구동 전압을 전달하며 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121)과 교차한다. 각구동 전압선(172)은 제2 제어 전극(124b)을 향하여 뻗은 복수의 제2 입력 전극(173b)을 포함한다. 구동 전압선(172)은 유지 전극(127)과 중첩하며, 서로 연결될 수 있다.

제1 및 제2 출력 전극(175a, 175b)은 서로 분리되어 있고 데이터선(171) 및 구동 전압선(172)과도 분리되어 있다. 제1 입력 전극(173a)과 제1 출력 전극(175a)은 제1 제어 전극(124a)을 중심으로 서로 마주하고, 제2 입력 전극(173b)과 제2 출력 전극(175b)은 제2 제어 전극(124b)을 중심으로 서로 마주한다.

데이터 도전체(171, 172, 175a, 175b)와 노출된 반도체(154a, 154b) 부분의 위에는 보호막(180)이 형성되어 있다.

보호막(180)에는 제1 및 제2 출력 전극(175b)을 드러내는 복수의 접촉 구멍(185a, 185b)이 형성되어 있으며, 보호막(180)과 게이트 절연막(140)에는 제2 입력 전극(124b)을 드러내는 복수의 접촉 구멍(184)이 형성되어 있다.

보호막(180) 위에는 복수의 화소 전극(191) 및 복수의 연결 부재(connecting member)(85)가 형성되어 있다. 이들은 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질이나 알루미늄, 은 또는 그 합금 등의 반사성 금속으로 만들어질 수 있다.

화소 전극(191)은 접촉 구멍(185b)을 통하여 제2 출력 전극(175b)과 물리적ㅇ전기적으로 연결되어 있으며, 연결 부재(85)는 접촉 구멍(184, 185a)을 통하여 제2 제어 전극(124b) 및 제1 출력 전극(175a)과 연결되어 있다.

보호막(180) 위에는 격벽(partition)(361)이 형성되어 있다. 격벽(361)은 화소 전극(191) 가장자리 주변을 둑(bank)처럼 둘러싸서 개구부(opening)(365)를 정의하며 유기 절연물 또는 무기 절연물로 만들어진다.

격벽(361)이 정의하는 화소 전극(191) 위의 개구부(365) 내에는 유기 발광 부재(organic light emitting member)(370)가 있다. 유기 발광 부재(370)는 적색, 녹색, 청색의 삼원색 등 기본색(primary color) 중 어느 하나의 빛을 고유하게 내는 유기 물질로 만들어진다. 유기 발광 표시 장치는 유기 발광 부재(370)들이 내는 기본색 색광의 공간적인 합으로 원하는 영상을 표시한다.

유기 발광 부재(370) 위에는 공통 전극(270)이 형성되어 있다. 공통 전 극(270)은 공통 전압을 인가 받으며, 칼슘(Ca), 바륨(Ba), 마그네슘(Mg), 알루미늄, 그리고 은 등을 포함하는 반사성 금속 또는 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질로 만들어질 수 있다.

이러한 유기 발광 표시 장치에서, 게이트선(121)에 연결되어 있는 제1 제어 전극(124a), 데이터선(171)에 연결되어 있는 제1 입력 전극(173a) 및 제1 출력 전극(175a)은 제1 반도체(154a)와 함께 스위칭 박막 트랜지스터(switching TFT)를 이룬다. 또한 제1 출력 전극(175a)에 연결되어 있는 제2 제어 전극(124b), 구동 전압선(172)에 연결되어 있는 제2 입력 전극(173b) 및 화소 전극(191)에 연결되어 있는 제2 출력 전극(175b)은 제2 반도체(154b)와 함께 구동 박막 트랜지스터(driving TFT)를 이룬다. 화소 전극(191), 유기 발광 부재(370) 및 공통 전극(270)은 유기 발광 다이오드를 이루며, 화소 전극(191)이 애노드(anode), 공통 전극(270)이 캐소드(cathode)가 되거나 반대로 화소 전극(191)이 캐소드, 공통 전극(270)이 애노드가 된다.

한편, 본 발명의 한 실시예에서는 비정질 규소로 이루어진 반도체(154a, 154b)를 가지는 유기 발광 표시 장치에 대해 설명하였으나, 본 발명의 내용은 다결정 규소로 이루어진 반도체를 가지는 유기 발광 표시 장치에도 적용 가능하다.

본 실시예에서 게이트 도전체(121, 124b), 데이터 도전체(171, 172, 175a, 175b) 등의 여러 신호선, 그리고 유기 발광 부재(370) 등은 본 발명의 한 실시예인 잉크젯 프린팅 시스템에 의해 형성할 수 있다. 앞에서 설명한 바와 같이 잉크젯 프린팅을 시작하기 전에 잉크젯 헤드(700)로부터의 배출량을 보다 정확히 검사하여 균일한 두께의 박막을 형성할 수 있다.

이 밖에 도 9 및 도 10에 도시한 액정 표시 장치의 여러 특징들이 본 실시예에도 적용될 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

도 1 및 도 2는 각각 본 발명의 한 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 시스템의 사시도이고,

도 3 및 도 4는 각각 본 발명의 한 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 시스템의 검량 장치의 구조 및 원리를 나타내는 도면이고,

도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 시스템에서 배출된 잉크의 평면도이고,

도 6은 본 발명의 한 실시예에 잉크젯 프린팅 시스템에서 배출된 잉크의 단면도이고,

도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 시스템에서 배출된 잉크의 단면적을 측정하는 방법을 나타내는 단면도이고,

도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 시스템에서 배출된 잉크의 사시도이고,

도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 시스템을 이용하여 완성한 액정 표시 장치의 배치도이고,

도 10은 도 의 액정 표시 장치를 X-X 선을 따라 자른 단면도이고,

도 11은 본 발명의 한 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 시스템을 이용하여 완성한 유기 발광 표시 장치의 배치도이고,

도 12는 도 11의 유기 발광 표시 장치를 XII-XII 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

3: 액정층 5: 배출된 잉크 방울

11, 21: 배향막 100, 200: 표시판

110, 111, 211: 기판 121: 게이트선

127: 유지 전극 140: 게이트 절연막

154: 반도체 163, 165: 저항성 접촉 부재

171: 데이터선 172: 구동 전압선

173: 소스 전극 175: 드레인 전극

180: 보호막 191: 화소 전극

210: 지지 기판 220: 차광 부재

230: 색필터 270: 공통 전극

300, 600: 이송 장치 370: 유기 발광 부재

500: 스테이지 620, 800: 검량 장치

631: 광원 641: 핀홀판

642: 핀홀 651: 수광 소자

670: 대물 렌즈 681: 수평 스캔부

691: 수직 스캔부 700: 잉크젯 헤드

A, SA: 방울의 단면적 H: 방울의 높이

PLa, PLb: 빛의 경로

Claims

기판이 탑재되는 스테이지,

상기 기판 위에 잉크를 적하하는 잉크젯 헤드,

상기 잉크젯 헤드를 이동시키는 이송 장치, 그리고

상기 기판 위에 적하된 잉크 방울의 높이를 측정하는 검량 장치

를 포함하는

잉크젯 프린팅 시스템.
제1항에서,

상기 검량 장치는

광원,

상기 광원으로부터의 빛은 통과시키고 상기 광원의 반대쪽에서 입사하는 빛은 반사하는 중간 거울,

광량을 검출하는 수광 소자,

상기 중간 거울과 상기 수광 소자 사이에 위치하며 핀홀을 포함하는 핀홀판,

좌우로 움직이는 수평 스캔부, 그리고

상하로 움직이는 수직 스캔부

를 포함하는 잉크젯 프린팅 시스템.
제2항에서,

상기 광원은 반도체 레이저를 포함하는 잉크젯 프린팅 시스템.
제2항에서,

상기 검량 장치는 중간 거울을 통과한 빛을 초점으로 모아주는 대물 렌즈를 더 포함하는 잉크젯 프린팅 시스템.
제2항에서,

상기 수직 스캔부를 이동하여 상기 잉크 방울의 높이를 측정하는 잉크젯 프린팅 시스템.
제2항에서,

상기 검량 장치는 상기 수평 및 수직 스캔부를 이동하여 상기 잉크 방울의 단면 중 상기 기판의 면에 수직인 단면의 면적을 더 측정하는 잉크젯 프린팅 시스템.
제2항에서,

상기 검량 장치는 상기 수평 스캔부를 이동하여 상기 잉크 방울의 단면 중 상기 기판면상의 단면의 면적을 더 측정하는 잉크젯 프린팅 시스템.
제2항에서,

상기 잉크 방울에 열을 가하여 경화시키는 가열 기판을 더 포함하는 잉크젯 프린팅 시스템.
제2항에서,

상기 검량 장치는 상기 스테이지 또는 상기 잉크젯 헤드에 부착되어 있는 잉크젯 프린팅 시스템.
제2항에서,

상기 잉크는 표시 장치의 배선용 잉크, 색필터용 잉크, 유기 발광 부재용 잉크, 그리고 배향액 중 어느 하나인 잉크젯 프린팅 시스템.
기판이 탑재되는 스테이지,

상기 기판 위에 잉크를 적하하는 잉크젯 헤드,

상기 잉크젯 헤드를 이동시키는 이송 장치, 그리고

상기 기판 위에 적하된 잉크 방울의 체적을 산출하는 검량 장치

를 포함하는

잉크젯 프린팅 시스템.
제11항에서,

상기 검량 장치는

광원,

상기 광원으로부터의 빛은 통과시키고 상기 광원의 반대쪽에서 입사하는 빛은 반사하는 중간 거울,

광량을 검출하는 수광 소자,

상기 중간 거울과 상기 수광 소자 사이에 위치하며 핀홀을 포함하는 핀홀판,

좌우로 움직이는 수평 스캔부, 그리고

상하로 움직이는 수직 스캔부

를 포함하는 잉크젯 프린팅 시스템.
제12항에서,

상기 광원은 반도체 레이저를 포함하는 잉크젯 프린팅 시스템.
제12항에서,

상기 검량 장치는 중간 거울을 통과한 빛을 초점으로 모아주는 대물 렌즈를 더 포함하는 잉크젯 프린팅 시스템.
제11항에서,

상기 검량 장치는 상기 잉크 방울의 높이를 측정하여 상기 잉크 방울의 체적을 산출하는 잉크젯 프린팅 시스템.
제15항에서,

상기 검량 장치는 상기 잉크 방울의 상기 기판면상의 단면의 면적을 더 측정하여 상기 잉크 방울의 체적을 산출하는 잉크젯 프린팅 시스템.
제11항에서,

상기 검량 장치는 상기 잉크 방울의 단면 중 상기 기판의 면에 수직인 단면의 면적을 측정하여 상기 잉크 방울의 체적을 산출하는 잉크젯 프린팅 시스템.
스테이지, 잉크젯 헤드, 이송 장치, 그리고, 검량 장치를 포함하는 잉크젯 프린팅 시스템에서,

기판을 상기 잉크젯 프린팅 시스템의 상기 스테이지에 탑재하는 단계,

상기 잉크젯 프린팅 시스템의 상기 잉크젯 헤드를 상기 기판 위에 위치시키는 단계,

상기 잉크를 상기 기판 위에 적하하여 잉크 방울을 형성하는 단계, 그리고

상기 검량 장치를 이용하여 상기 잉크 방울의 체적을 산출하는 단계

를 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
제18항에서,

상기 검량 장치는

광원,

상기 광원으로부터의 빛은 통과시키고 상기 광원의 반대쪽에서 입사하는 빛은 반사하는 중간 거울,

광량을 검출하는 수광 소자,

상기 중간 거울과 상기 수광 소자 사이에 위치하며 핀홀을 포함하는 핀홀판,

좌우로 움직이는 수평 스캔부, 그리고

상하로 움직이는 수직 스캔부

를 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
제19항에서,

상기 잉크 방울의 체적을 산출하는 단계는 상기 검량 장치를 이용하여 상기 잉크 방울의 높이와 상기 기판면상의 단면의 면적을 측정하는 단계를 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
제19항에서,

상기 잉크 방울의 체적을 산출하는 단계는 상기 검량 장치를 이용하여 상기 잉크 방울의 단면 중 상기 기판의 면에 수직인 단면의 면적을 측정하는 단계를 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
제21항에서,

상기 수평 및 수직 스캔부를 이동하여 상기 잉크 방울의 단면 중 상기 기판의 면에 수직인 단면의 면적을 측정하는 표시 장치의 제조 방법.
제22항에서,

상기 검량 장치는 상기 잉크 방울을 상기 기판의 면을 따라 스캐닝하며 상기 단면의 면적을 측정하는 표시 장치의 제조 방법.
제18항에서,

상기 잉크 방울에 열을 가하여 경화시키는 단계를 더 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
제18항에서,

상기 잉크 방울의 체적을 산출하는 단계는 상기 잉크젯 프린팅 시스템 내부 또는 외부에서 이루어지는 표시 장치의 제조 방법.
제18항에서,

상기 잉크 방울의 체적을 산출하는 단계 이후에 상기 기판을 내리고 표시 장치용 기판을 상기 스테이지 위에 탑재하는 단계를 더 포함하는 표시 장치의 제조 방법.
제26항에서,

상기 잉크는 표시 장치의 배선용 잉크, 색필터용 잉크, 유기 발광 부재용 잉크, 그리고 배향액 중 어느 하나인 표시 장치의 제조 방법.
제26항에서,

상기 표시 장치는 액정 표시 장치 또는 유기 발광 표시 장치인 표시장치의 제조 방법.