KR20160141127A - 잉크젯 인쇄장치 및 이를 이용한 유기발광다이오드 표시장치의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 화소영역을 포함하는 어레이기판이 안착 고정되는 메인스테이지와, 상기 화소영역에 대응되는 등가화소영역을 포함하고, 상기 어레이기판 둘레에 인접 배치되는 등가기판과, 상기 메인스테이지에 분리가능하게 결합되고, 상기 등가기판이 안착 고정되는 보조스테이지와, 상기 어레이기판 및 상기 등가기판 상부에 각각 배치되어 유기물질을 분출하는 메인헤더 및 보조헤더를 포함하는 잉크젯 인쇄장치를 제공하는데, 발광층의 두께를 균일하게 함으로써, 게화소영역에 따라 블랙매트릭스의 폭을 상이하게 형성함으로써, 유기발광다이오드 표시장치의 표시품질, 효율 및 수명이 개선되고, 표시영역이 실질적으로 증가하여 고해상도 및 대면적에 적용이 용이해진다.

Description

잉크젯 인쇄장치 및 이를 이용한 유기발광다이오드 표시장치의 제조방법 {Inkjet Printing Apparatus And Method Of Fabricating Organic Light Emitting Diode Display Device Using The Same}

본 발명은 잉크젯 인쇄장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 등가기판을 갖는 보조스테이지를 어레이기판을 갖는 메인스테이지에 인접 배치하여 유기물질을 인쇄함으로써, 어레이기판에 균일한 두께의 발광층이 형성되도록 하는 잉크젯 인쇄장치 및 이를 이용한 유기발광다이오드 표시장치 제조방법에 관한 것이다.

평판표시장치(flat panel display: FPD) 중 하나인 유기발광다이오드(organic light emitting diode: OLED) 표시장치는 높은 휘도와 낮은 동작 전압 특성을 갖는다.

그리고, 스스로 빛을 내는 자체 발광형이기 때문에 대조비(contrast ratio)가 크고, 초박형 디스플레이의 구현이 가능하며, 응답시간이 수 마이크로초(micro second) 정도로 동화상 구현이 쉽고, 시야각의 제한이 없으며 저온에서도 안정적이고, 직류 5 내지 15V의 낮은 전압으로 구동하므로 구동회로의 제작 및 설계가 용이하다.

또한, 유기발광다이오드 표시장치의 제조공정은 증착(deposition) 및 인캡슐레이션(encapsulation)이 전부라고 할 수 있기 때문에, 제조공정이 매우 단순하다.

이러한 유기발광다이오드 표시장치에서는 각 화소영역에 발광다이오드가 형성되는데, 일반적으로 발광다이오드의 발광층은 열증착(thermal evaporation) 방법으로 형성한다.

그러나, 유기발광다이오드 표시장치가 고해상도화 및 대면적화 됨에 따라 열증착 방법은 신뢰성 및 생산성에서 한계에 다다르게 되고, 잉크젯 인쇄(inkjet printing) 방법이 제안되었다.

그런데, 잉크젯 인쇄 방법에 의하여 발광층을 형성할 경우, 어레이기판의 중앙영역과 주변영역에서의 인쇄된 유기물질의 건조속도 차이로 인하여 형성된 발광층의 두께 차이가 발생하는데, 이를 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 종래의 유기발광다이오드 표시장치의 평면도이고, 도 2a, 도 2b 및 도 2c는 각각 도 1의 2A부분, 2B부분, 2C부분의 확대 평면도이고, 도 3은 도 2a, 도 2b 및 도 2c의 절단선 III-III에 따른 발광층의 두께 분포를 나타내는 그래프이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 유기발광다이오드 표시장치(10)는 다수의 화소영역(P)을 이용하여 영상을 표시하는 표시영역(DA)을 포함하는데, 표시영역(DA)은 어레이기판 중앙의 중앙영역(CA)과, 어레이기판 가장자리에 중앙영역(CA)을 둘러싸는 주변영역(EA)을 포함한다.

이러한 어레이기판의 각 화소영역(P)에는 잉크젯 인쇄 방법에 의하여 발광층(도 2a, 도 2b 및 도 2c의 24)이 형성된다.

도 2a, 도 2b 및 도 2c에 도시한 바와 같이, 각 화소영역(P)에는 발광층(24)이 형성되는데, 어레이기판의 중앙영역(CA)인 2B부분의 발광층(24)은 화소영역(P) 내에서 상대적으로 균일한 두께 및 대칭적 단면형태를 갖는 반면, 어레이기판의 상부 주변영역(EA)의 2A부분과 하부 주변영역(EA)의 2C부분의 발광층(24)은 각각 화소영역(P) 내에서 상대적으로 불균일한 두께 및 비대칭적 단면형태를 갖는다.

구체적으로, 2A부분 및 2C부분의 발광층(24)의 중앙영역(CA)에 가까운 부분의 두께가 중앙영역(CA)으로부터 먼 부분의 두께보다 크게 형성된다.

도 3에 도시한 바와 같이, 각 화소영역(P)이 세로방향으로 제1폭(w1)을 가질 경우, 어레이기판의 중앙영역(CA)의 2B부분에 배치된 화소영역(P)의 발광층(24)은, 중앙(0)에서 제1두께(t1)를 갖고, 상단(-w1/2) 및 하단(+w1/2)에서 각각 제1두께(t1)보다 큰 제3두께(t3)를 가지며, 이에 따라 대칭적 단면형태로 형성된다.

반면에, 어레이기판의 상부 주변영역(EA)의 2A부분에 배치된 화소영역(P)의 발광층(24)은, 중앙(0)에서 제2두께(t2)를 갖고, 상단(-w1/2)에서 제3두께(t3)를 갖고, 하단(+w1/2)에서 제3두께(t3)보다 큰 제4두께(t4)를 가지며, 이에 따라 비대칭적 단면형태로 형성된다.

그리고, 어레이기판의 하부 주변영역(EA)의 2C부분에 배치된 화소영역(P)의 발광층(24)은, 중앙(0)에서 제2두께(t2)를 갖고, 상단(-w1/2)에서 제4두께(t4)를 갖고, 하단(+w1/2)에서 제4두께(t4)보다 작은 제3두께(t3)를 갖는 비대칭적 단면형태로 형성된다.

이와 같은 영역에 따른 발광층(24)의 위치에 따른 두께 불균일 및 비대칭적 단면형태는 인쇄된 유기물질의 건조속도 차이에 기인하는데, 이를 도면을 참조하여 설명한다.

도 4는 종래의 유기발광다이오드 표시장치의 단면도이다.

도 4에 도시한 바와 같이, 유기발광다이오드 표시장치(10)의 어레이기판(20)은 중앙의 중앙영역(CA)과 가장자리에서 중앙영역(CA)을 둘러싸는 주변영역(EA)을 포함하는데, 중앙영역(CA) 및 주변영역(EA)은 다수의 화소영역(P)을 포함한다.

도시하지는 않았지만, 어레이기판(20) 상부에는 서로 교차하여 각 화소영역(P)을 정의하는 게이트배선, 데이터배선 및 파워배선이 형성되고, 각 화소영역(P)에는 박막트랜지스터가 형성된다.

박막트랜지스터 상부에는 발광다이오드가 형성되는데, 발광다이오드는 박막트랜지스터 상부에 순차적으로 형성되는 제1전극(예를 들어 양극), 발광층(24), 제2전극(예를 들어 음극)을 포함한다.

이러한 발광다이오드 형성을 위하여, 각 화소영역(P)에 제1전극을 형성하고, 제1전극 상부에 제1전극의 중앙부를 노출하면서 가장자리부를 덮는 뱅크층(22)을 형성하고, 뱅크층(22) 내부의 제1전극 상부에 잉크젯 인쇄 방법으로 유기물질을 인쇄한다.

이때, 잉크젯 인쇄장치에서 각 화소영역(P)에 인쇄된 유기물질은 발광물질과 용매를 포함하는데, 유기물질이 인쇄된 어레이기판을 잉크젯 인쇄장치의 스테이지로부터 분리하고 건조장치로 이송하여 건조(dry) 공정을 진행함으로써, 인쇄된 유기물질로부터 용매를 제거하여 발광층(24)을 형성한다.

이러한 유기물질의 용매는 각 화소영역(P)에 유기물질을 인쇄한 직후부터 어레이기판의 이송과 건조 공정 중에 지속적으로 증발하는데, 다수의 화소영역(P)은 중앙영역(CA)에서 밀집도가 크고 주변영역(EA)에서 밀집도가 작으므로, 다수의 화소영역(P)에 인쇄된 유기물질로부터 증발되는 용매의 양은 중앙영역(CA)에서 많고 주변영역(EA)에서 적다.

이에 따라, 동일한 밀도를 갖는 부분을 나타내는 용매의 증기밀도선(VD)은 중앙영역(CA)에서 높게 위치하고 주변영역(EA)에서 낮게 위치하며, 증발된 용매의 부피에 대한 표면적의 비는 중앙영역(CA)에서 작고 주변영역(EA)에서 크다.

즉, 중앙영역(CA)은 용매 증기의 제1부피(V1)에 대하여 제1표면적(S1)을 갖고, 주변영역(EA)은 제1부피(V1)와 동일한 용매 증기의 제2부피(V3)에 대하여 제1표면적(S1)보다 큰 제2표면적(S2)을 갖는다.

따라서, 인쇄된 유기물질의 용매는 주변영역(EA)에서 먼저 증발하고 중앙영역(CA)에서 나중에 증발하며, 용매가 먼저 증발하는 주변영역(EA)의 발광층(24)은 중앙영역(CA)에 가까운 부분의 두께가 중앙영역(CA)으로부터 먼 부분의 두께보다 크게 된다.

이러한 발광층(24)의 두께 불균일은 얼룩현상으로 나타나서 유기발광다이오드 표시장치의 표시품질을 저하시키는 원인이 된다.

또한, 제1 및 제2전극 사이의 간격이 일정하지 않아서 전기장이 발광층(24)의 특정 부위(예를 들어 얇은 두께를 갖는 부위)에 집중적으로 인가되므로, 발광층(24)의 두께 불균일은 유기발광다이오드 표시장치의 효율 및 수명을 감소시키는 원인이 된다.

이를 방지하기 위하여 주변영역(EA)의 화소영역(P) 둘레에 더미(dummy)화소영역을 형성하고 더미화소영역에도 유기물질을 인쇄함으로써, 주변영역(EA)의 화소영역(P)이 중앙영역(CA)의 화소영역(P)과 동일한 용매증발(solvent evaporation) 상태를 갖도록 하여 균일한 두께의 발광층(24)을 형성하는 방법이 제안되었으나, 이 경우 어레이기판의 표시영역(DA)이 감소하거나 절단공정이 추가되는 문제가 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제시된 것으로, 등가화소영역을 갖는 등가기판을 화소영역을 갖는 어레이기판에 인접 배치하여 유기물질을 인쇄함으로써, 어레이기판에 균일한 두께의 발광층이 형성되도록 하는 잉크젯 인쇄장치 및 이를 이용한 유기발광다이오드 표시장치의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

그리고, 본원발명은, 인접 배치되는 등가기판 및 어레이기판에 유기물질을 인쇄하고, 유기물질이 인쇄된 등가기판 및 어레이기판을 함께 이송하고 건조함으로써, 균일한 두께의 발광층 형성에 의하여 유기발광다이오드 표시장치의 표시품질, 효율 및 수명이 개선되고, 표시영역이 실질적으로 증가하도록 하는 잉크젯 인쇄장치 및 이를 이용한 유기발광다이오드 표시장치의 제조방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

위와 같은 과제의 해결을 위해, 본 발명은, 화소영역을 포함하는 어레이기판이 안착 고정되는 메인스테이지와, 상기 화소영역에 대응되는 등가화소영역을 포함하고, 상기 어레이기판 둘레에 인접 배치되는 등가기판과, 상기 메인스테이지에 분리가능하게 결합되고, 상기 등가기판이 안착 고정되는 보조스테이지와, 상기 어레이기판 및 상기 등가기판 상부에 각각 배치되어 유기물질을 분출하는 메인헤더 및 보조헤더를 포함하는 잉크젯 인쇄장치를 제공한다.

그리고, 상기 등가화소영역은 상기 화소영역과 동일한 형태, 동일한 크기 및 동일한 간격을 가질 수 있다.

또한, 상기 화소영역의 경계에는 뱅크층이 배치되고, 상기 등가화소영역의 경계에는 상기 뱅크층과 동일한 형태, 동일한 높이 및 동일한 폭을 갖는 등가뱅크층이 배치될 수 있다.

그리고, 상기 등가뱅크층은 상기 등가기판 상부에 배치되거나, 상기 등가기판의 상면 또는 상기 보조스테이지의 상면에 직접 형성될 수 있다.

또한, 상기 등가기판은 진공압착 방식 또는 마그네틱 방식으로 상기 보조스테이지에 고정될 수 있다.

그리고, 상기 등가기판은, 상기 어레이기판의 상하좌측을 둘러싸는 "ㄷ"자 형태의 제1부분판과, 상기 어레이기판의 상하우측을 둘러싸는 "ㄷ"자 형태의 제2부분판을 포함할 수 있다.

또한, 상기 메인헤더는 발광물질과 용매의 혼합물을 상기 어레이기판에 분출하고, 상기 보조헤더는 상기 혼합물 또는 상기 용매를 상기 등가기판에 분출할 수 있다.

한편, 본 발명은, 화소영역을 포함하는 어레이기판 상부에 박막트랜지스터, 제1전극 및 뱅크층을 형성하는 단계와, 상기 뱅크층을 갖는 상기 어레이기판을 메인스테이지 상면에 안착 고정하는 단계와, 상기 화소영역에 대응되는 등가화소영역을 포함하는 등가기판이 고정 안착된 보조스테이지를 상기 메인스테이지에 결합하는 단계와, 메인헤더 및 보조헤더로부터 유기물질을 분출하여 상기 어레이기판 및 상기 등가기판에 각각 발광층 및 등가발광층을 형성하는 단계와, 결합된 상기 메인스테이지 및 상기 보조스테이지 상부의 상기 발광층 및 상기 등가발광층을 건조하는 단계와, 상기 어레이기판을 상기 메인스테이지로부터 분리하는 단계와, 상기 발광층 상부에 제2전극을 형성하는 단계를 포함하는 잉크젯 인쇄장치를 이용한 유기발광다이오드 표시장치의 제조방법을 제공한다.

그리고, 상기 잉크젯 인쇄장치를 이용한 유기발광다이오드 표시장치의 제조방법은, 상기 발광층 및 상기 등가발광층을 형성하는 단계와 상기 발광층 및 상기 등가발광층을 건조하는 단계 사이에 결합된 상기 메인스테이지 및 상기 보조스테이지를 이송하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명은, 등가화소영역을 갖는 등가기판을 화소영역을 갖는 어레이기판에 인접 배치하여 유기물질을 인쇄함으로써, 어레이기판에 균일한 두께의 발광층을 형성하는 효과를 갖는다.

그리고, 본원발명은, 인접 배치되는 등가기판 및 어레이기판에 유기물질을 인쇄하고, 유기물질이 인쇄된 등가기판 및 어레이기판을 함께 이송하고 건조함으로써, 균일한 두께의 발광층 형성에 의하여 유기발광다이오드 표시장치의 표시품질, 효율 및 수명이 개선되고, 유기발광다이오드 표시장치의 표시영역이 실질적으로 증가하는 효과를 갖는다.

도 1은 종래의 유기발광다이오드 표시장치의 평면도.
도 2a, 도 2b 및 도 2c는 각각 도 1의 2A부분, 2B부분, 2C부분의 확대 평면도.
도 3은 도 2a, 도 2b 및 도 2c의 절단선 III-III에 따른 발광층의 두께 분포를 나타내는 그래프.
도 4는 종래의 유기발광다이오드 표시장치의 단면도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 인쇄장치의 사시도.
도 6a 및 도 6b는 각각 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 인쇄장치에서의 어레이기판 및 등가기판의 결합 전후의 평면도.
도 7a 및 도 7b는 각각 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 인쇄장치에서의 메인스테이지 및 보조스테이지의 결합 전후의 단면도.
도 8a, 도 8b 및 도 8c는 각각 도 6b의 8A부분, 8B부분, 8C부분의 확대 평면도.
도 9는 도 8a, 도 8b 및 도 8c의 절단선 IX-IX에 따른 발광층의 두께 분포를 나타내는 그래프.
도 10은 도 6b의 8D부분, 8E부분, 8F부분의 발광층의 가로방향의 두께 분포를 나타내는 그래프.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치의 어레이기판과 등가기판의 단면도.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치의 제조방법을 설명하기 위한 흐름도.

첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 잉크젯 인쇄장치 및 이를 이용한 유기발광다이오드 표시장치의 제조방법을 설명한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 인쇄장치의 사시도이다.

도 5에 도시한 바와 같이, 잉크젯 인쇄장치(210)는 메인스테이지(220), 보조스테이지(222), 등가기판(solvent evaporation equal plate)(224), 메인헤더(header)(230) 및 보조헤더(232)를 포함한다.

메인스테이지(220) 상면에는 어레이기판(120)이 안착되고, 보조스테이지(222) 상면에는 등가기판(224)이 안착되는데, 등가기판(224)을 갖는 보조스테이지(222)는 어레이기판(120)을 갖는 메인스테이지(220)에 결합되거나 분리될 수 있다.

메인스테이지(220)는 어레이기판(120)과 동일한 사각형 형태의 표면을 갖고, 어레이기판(120)은 진공압착 방식 또는 마그네틱 방식으로 메인스테이지(220)에 고정될 수 있다.

보조스테이지(222)는 메인스테이지(220)를 둘러싸는 사각링 형태의 상면을 갖는데, 예를 들어 보조스테이지(222)는, 메인스테이지(220)의 상하좌측을 둘러싸는 "ㄷ"자 형태의 표면을 갖는 제1부분스테이지(222a)와, 메인스테이지(220)의 상하우측을 둘러싸는 "ㄷ"자 형태의 표면을 갖는 제2부분스테이지(222b)로 이루어질 수 있다.

등가기판(224)은 보조스테이지(222)의 상면과 동일한 사각링 형태를 갖는데, 예를 들어 등가기판(224)은, 제1부분스테이지(222a) 상면에 안착되고 어레이기판(120)의 상하좌측을 둘러싸는 "ㄷ"자 형태의 제1부분판(224a)과, 제2부분스테이지(222b) 상면에 안착되고 어레이기판(120)의 상하우측을 둘러싸는 "ㄷ"자 형태의 제2부분판(224b)으로 이루어질 수 있다.

이러한 등가기판(224)은 진공압착 방식 또는 마그네틱 방식으로 보조스테이지(222)에 고정될 수 있다.

도 5의 실시예에서는 등가기판(224)이 "ㄷ"자 형태의 제1 및 제2부분판(224a, 224b)으로 이루어지는 것을 예로 들었으나, 다른 실시예에서는 등가기판(224)이 사각링 형태의 일체형으로 이루어지거나, 어레이기판(120)의 상하좌우에 각각 배치되는 바(bar) 형태의 제1 내지 제4부분판으로 이루어질 수도 있으며, 이 경우 보조스테이지(222)는 등가기판(224)과 동일한 형태의 상면을 가질 수 있다.

등가기판(224)은 어레이기판(120)의 화소영역(P)에 대응되는 등가화소영역(EP)을 포함하는데, 이에 대해서는 뒤에서 상세히 설명한다.

그리고, 어레이기판(120)을 갖는 메인스테이지(220) 상부에는 메인헤더(230)가 배치되고, 등가기판(224)을 갖는 보조스테이지(222) 상부에는 보조헤더(232)가 배치된다.

메인헤더(230)는 어레이기판(120)의 각 화소영역(P)에 유기물질을 분출(jetting)하고, 보조헤더(232)는 등가기판(224)의 각 등가화소영역(EP)에 유기물질을 분출하는데, 예를 들어 보조헤더(232)는, 등가기판(224)의 제1부분판(224a)에 대응되는 제1부분헤더(232a)와, 등가기판(224)의 제2부분판(224b)에 대응되는 제2부분헤더(232b)로 이루어질 수 있다.

여기서, 메인헤더(230)는 적, 녹, 청색 발광물질과 용매를 포함하는 유기물질을 어레이기판(120)의 각 화소영역(P)에 분출하고, 보조헤더(232)는 발광물질 없이 용매만 등가기판(224)의 각 등가화소영역(EP)에 분출하거나 발광물질과 용매를 포함하는 유기물질을 등가기판(224)의 각 등가화소영역(EP)에 분출할 수 있다.

이러한 잉크젯 인쇄장치의 구성 및 동작을 도면을 참조하여 설명한다.

도 6a 및 도 6b는 각각 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 인쇄장치에서의 어레이기판 및 등가기판의 결합 전후의 평면도이고, 도 7a 및 도 7b는 각각 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 인쇄장치에서의 메인스테이지 및 보조스테이지의 결합 전후의 단면도로서, 각각 도 6a 및 도 6b의 절단선 VIIa-VIIa 및 VIIb-VIIb에 대응된다.

도 6a, 도 6b, 도 7a 및 도 7b에 도시한 바와 같이, 메인스테이지(220) 상면에 안착되는 어레이기판(120)은 다수의 화소영역(P)을 이용하여 영상을 표시하는 표시영역(DA)을 포함하고, 표시영역(DA)은 어레이기판(120) 중앙의 중앙영역(CA)과, 어레이기판 가장자리에 중앙영역(CA)을 둘러싸는 주변영역(EA)을 포함한다.

도시하지는 않았지만, 어레이기판(120) 상부에는 서로 교차하여 각 화소영역(P)을 정의하는 게이트배선, 데이터배선 및 파워배선이 형성되고, 각 화소영역(P)에는 박막트랜지스터가 형성된다.

박막트랜지스터 상부에는 보호층이 형성되고, 보호층 상부의 각 화소영역(P)에는 발광다이오드를 구성하는 제1전극(예를 들어 양극)이 형성되며, 제1전극 상부에는 제1전극의 중앙부를 노출하면서 가장자리부를 덮는 뱅크층(122)이 화소영역(P) 경계에 형성된다.

보조스테이지(222) 상면에 안착되는 등가기판(224)은 다수의 등가화소영역(EP)을 포함하는데, 등가화소영역(EP)은 화소영역(P)과 동일한 형태(사각형 형태), 동일한 크기(가로길이 및 세로길이) 및 동일한 간격(인접 화소영역 사이의 이격거리)을 가질 수 있다.

이러한 등가화소영역(EP)은 등가기판(224) 내에서 1 내지 10행 또는 1 내지 10열로 배열될 수 있다.

예를 들어, 등가기판(224)의 제1 및 제2부분판(224a, 224b) 상부에는 각각 어레이기판(120)의 뱅크층(122)과 동일한 형태, 동일한 높이 및 동일한 폭의 등가뱅크층(226)이 형성될 수 있으며, 이러한 등가뱅크층(226)에 의하여 다수의 등가화소영역(EP)이 정의될 수 있다.

그리고, 등가기판(224)은 유리 또는 플라스틱으로 이루어질 수 있으며, 등가뱅크층(226)은 증착 및 식각에 의하여 등가기판(224) 상부에 형성되거나, 식각 또는 몰딩에 의하여 등가기판(224)의 상면 또는 보조스테이지(222)의 상면에 직접 형성될 수도 있다.

도 6a 내지 도 7b의 실시예에서는 등가화소영역(EP)을 갖는 등가기판(224)이 보조스테이지(222) 상부에 안착되어 고정되는 것을 예로 들었으나, 다른 실시예에서는 보조스테이지(222) 상면에 직접 등가화소영역(EP)을 형성할 수도 있다.

이러한 잉크젯 인쇄장치(210)의 동작을 살펴보면, 먼저 도 6a 및 도 7a에 도시한 바와 같이, 메인스테이지(220) 상면에 어레이기판(120)을 안착시켜 고정하고, 보조스테이지(222) 상면에 등가기판(224)을 안착시켜 고정한 후, 보조스테이지(222)를 좌우 수평방향으로 이동시켜 메인스테이지(220)에 결합한다.

등가기판(224) 및 보조스테이지(222)의 상면이 사각링 형태의 일체형인 실시예에서는, 보조스테이지(222)를 상부 또는 하부로 이동시켜 메인스테이지(220)에 결합할 수 있다.

이에 따라, 도 6b 및 도 7b에 도시한 바와 같이, 보조스테이지(222) 상부의 등가기판(224)은 메인스테이지(220) 상부의 어레이기판(120) 둘레에 인접 배치된다.

메인스테이지(220) 및 보조스테이지(222)를 결합한 후, 메인헤더(230) 및 보조헤더(232)를 이용하여 유기물질을 어레이기판(120) 및 등가기판(224)에 분출함으로써, 화소영역(P) 및 등가화소영역(EP)에 발광층(124) 및 등가발광층(도 11의 228)을 형성한다.

이때, 등가기판(224)의 등가화소영역(EP)이 어레이기판(120)의 화소영역(P)과 동일한 형태, 동일한 크기 및 동일한 간격을 갖고, 등가기판(224)의 등가뱅크층(226)이 어레이기판(120)의 뱅크층(122)과 동일한 형태, 동일한 높이 및 동일한 폭을 가지므로, 등가기판(224)과 어레이기판(120)은 하나의 표시패널용 기판으로 기능할 수 있고, 등가기판(224)의 등가화소영역(EP)은 어레이기판(120)의 화소영역(P)에 대하여 더미화소영역 역할을 할 수 있다.

즉, 잉크젯 인쇄장치(210)에서 유기물질을 분출하여 발광층(124) 및 등가발광층(228)을 형성한 후, 메인스테이지(220) 및 보조스테이지(222)를 분리하지 않은 상태에서 그대로 건조장치로 이송하여 건조 공정을 진행함으로써, 어레이기판(120)의 중앙영역(CA)은 물론 주변영역(EA)에서도 발광층(124)이 균일한 두께를 갖게 되며, 그 결과 유기발광다이오드 표시장치의 표시품질, 효율 및 수명이 개선되고 표시영역(DA)이 실질적으로 증가한다.

도 8a, 도 8b 및 도 8c는 각각 도 6b의 8A부분, 8B부분, 8C부분의 확대 평면도이고, 도 9는 도 8a, 도 8b 및 도 8c의 절단선 IX-IX에 따른 발광층의 두께 분포를 나타내는 그래프이고, 도 10은 도 6b의 8D부분, 8E부분, 8F부분의 발광층의 가로방향의 두께 분포를 나타내는 그래프이다.

도 8a, 도 8b 및 도 8c에 도시한 바와 같이, 각 화소영역(P)에는 발광층(124)이 형성되는데, 어레이기판(120)의 중앙영역(CA)인 8B부분의 발광층(124)이 화소영역(P) 내에서 세로방향을 따라 균일한 두께를 가질 뿐만 아니라, 어레이기판(120)의 상부 주변영역(EA)의 8A부분과 하부 주변영역(EA)의 8C부분의 발광층(124)도 각각 화소영역(P) 내에서 세로방향을 따라 균일한 두께를 갖는다.

도 9에 도시한 바와 같이, 각 화소영역(P)이 세로방향으로 제1폭(w1)을 가질 경우, 어레이기판(120)의 상부 주변영역(EA)의 8A부분, 중앙영역(CA)의 8B부분 및 하부 주변영역(EA)의 8C부분에 배치된 화소영역(P)의 발광층(124)은, 중앙(0)에서 제1두께(t1)를 갖고, 상단(-w1/2) 및 하단(+w1/2)에서 각각 제1두께(t1)보다 큰 제2두께(t2)를 갖는 대칭적 단면형태로 형성된다.

그리고, 도 10에 도시한 바와 같이, 각 화소영역(P)이 가로방향으로 제2폭(도 8a, 도 8b 및 도 8c의 w2)을 가질 경우, 어레이기판(120)의 상부 주변영역(EA)의 8D부분, 중앙영역(CA)의 8E부분 및 하부 주변영역(EA)의 8F부분에 배치된 화소영역(P)의 발광층(124)은, 중앙(0)에서 제1두께(t1)를 갖고, 좌단(-w2/2) 및 우단(+w2/2)에서 각각 제1두께(t1)보다 큰 제3두께(t3)를 갖는 대칭적 단면형태로 형성된다.

이와 같은 영역에 무관한 발광층(124)의 두께 균일은 등가화소영역(EP)에 의한 인쇄된 유기물질의 건조속도의 동일성에 기인하는데, 이를 도면을 참조하여 설명한다.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치의 어레이기판과 등가기판의 단면도이다.

도 11에 도시한 바와 같이, 유기발광다이오드 표시장치의 어레이기판(120)은 중앙의 중앙영역(CA)과 가장자리에서 중앙영역(CA)을 둘러싸는 주변영역(EA)을 포함하는데, 중앙영역(CA) 및 주변영역(EA)은 다수의 화소영역(P)을 포함한다.

어레이기판(120) 상부의 화소영역(P) 경계에는 뱅크층(122)이 형성되고, 뱅크층(122) 내부의 제1전극 상부에는 발광층(124)이 형성된다.

그리고, 어레이기판(120)의 둘레에는 등가기판(224)이 인접 배치되는데, 등가기판(222)의 등가화소영역(EP)의 경계에는 등가뱅크층(226)이 형성되고, 등가뱅크층(226) 내부의 등가기판(222) 상부에는 등가발광층(228)이 형성된다.

잉크젯 인쇄장치를 이용하여 어레이기판(120) 및 등가기판(222) 상부에 각각 발광층(124) 및 등가발광층(228)을 형성한 후, 메인스테이지(220) 및 보조스테이지(222)가 분리되지 않고 결합된 상태에서 어레이기판(120) 및 등가기판(222)이 각각 안착 고정된 메인스테이지(220) 및 보조스테이지(222)를 건조장치로 이송하여 건조(dry) 공정을 진행함으로써, 인쇄된 유기물질로부터 용매를 제거하여 발광층(124)을 완성한다.

여기서, 유기물질의 용매는 각 화소영역(P)에 유기물질을 인쇄한 직후부터 어레이기판(120)의 이송과 건조 공정 중에 지속적으로 증발하는데, 등가기판(224)의 등가화소영역(EP)이 어레이기판(120)의 화소영역(P)과 동일한 형태, 동일한 크기 및 동일한 간격을 갖고, 등가기판(224)의 등가뱅크층(226)이 어레이기판(120)의 뱅크층(122)과 동일한 형태, 동일한 높이 및 동일한 폭을 가지므로, 다수의 화소영역(P)은 중앙영역(CA) 및 주변영역(EA)에서 실질적으로 동일한 밀집도를 갖고 다수의 등가화소영역(EP)은 다수의 화소영역(P)보다 작은 밀집도를 갖게 되고, 다수의 화소영역(P)에 인쇄된 유기물질로부터 증발되는 용매의 양은 중앙영역(CA) 및 주변영역(EA)에서 실질적으로 동일하고 다수의 등가화소영역(EP)에 인쇄된 유기물질로부터 증발되는 용매의 양은 다수의 화소영역(P)보다 적다.

이에 따라, 동일한 밀도를 갖는 부분을 나타내는 용매의 증기밀도선(VD)은 다수의 화소영역(P)의 중앙영역(CA) 및 주변영역(EA)에서 실질적으로 동일한 높이에 위치하고 다수의 등가화소영역(EP)에서 낮게 위치하며, 증발된 용매의 부피에 대한 표면적의 비는 다수의 화소영역(P)의 중앙영역(CA) 및 주변영역(EA)에서 작고 다수의 등가화소영역(EP)에서 크다.

즉, 다수의 화소영역(P)의 중앙영역(CA) 및 주변영역(EA)은 각각 서로 동일한 용매 증기의 제1 및 제2부피(V1, V2)에 대하여 실질적으로 동일한 제1 및 제2표면적(S1, S2)을 갖고, 다수의 등가화소영역(EP)은 제1 및 제2부피(V1, V2) 각각과 동일한 용매 증기의 제3부피(V3)에 대하여 제1 및 제2표면적(S1, S2) 각각 보다 큰 제3표면적(S3)을 갖는다.

이에 따라, 인쇄된 유기물질의 용매는 다수의 등가화소영역(EP)에서 먼저 증발하고 다수의 화소영역(P)의 중앙영역(CA) 및 주변영역(EA)에서 나중에 증발한다.

따라서, 비록 용매가 먼저 증발하는 다수의 등가화소영역(EP)의 등가발광층(228)은 다수의 화소영역(P)에 가까운 부분의 두께가 다수의 화소영역(P)으로부터 먼 부분의 두께보다 크게 되지만, 용매가 나중에 증발하는 다수의 화소영역(P)의 중앙영역(CA) 및 주변영역(EA)의 발광층(124)은 각 화소영역(P) 내에서 균일한 두께를 갖게 되며, 그 결과 유기발광다이오드 표시장치의 표시품질, 효율 및 수명이 개선되고 표시영역(DA)이 실질적으로 증가한다.

이러한 잉크젯 인쇄장치를 이용한 유기발광다이오드 표시장치의 제조방법을 도면을 참조하여 설명한다.

도 12는 본 발명의 실시예에 따른 유기발광다이오드 표시장치의 제조방법을 설명하기 위한 흐름도로서, 도 5 내지 도 11을 함께 참조하여 설명한다.

도 12에 도시한 바와 같이, 어레이기판(120) 상부에 서로 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 게이트배선, 데이터배선, 파워배선을 형성하고, 각 화소영역(P)에 박막트랜지스터를 형성한다(st10).

이후, 박막트랜지스터 상부에 보호층을 형성하고, 보호층 상부에 제1전극을 형성하고, 제1전극 상부의 화소영역(P) 경계에 대응하여 제1전극의 중앙부를 노출하면서 가장자리부를 덮는 뱅크층(122)을 형성한다(st12).

이후, 뱅크층(122)이 형성된 어레이기판(120)을 잉크젯 인쇄장치(210)로 이송하여 반입하고, 메인스테이지(220) 상면에 어레이기판(120)을 안착 고정한다(st14).

이후, 보조스테이지(222) 상면에 등가뱅크층(226)이 형성된 등가기판(224)을 안착 고정하고(st16), 등가기판(224)이 안착 고정된 보조스테이지(222)를 어레이기판(120)이 안착 고정된 메인스테이지(220)에 결합한다(st18).

여기서, 등가기판(224)을 보조스테이지(222) 상면에 안착 고정하는 단계는, 어레이기판(120)을 메인스테이지(220) 상면에 안착 고정하는 단계와 동시에 또는 이전에 진행할 수도 있으며, 보조스테이지(222)를 메인스테이지(220)에 결합하는 단계 이후에 어레이기판(120) 및 등가기판(224)을 각각 메인스테이지(220) 및 보조스테이지(222) 상면에 안착 고정하는 단계를 진행할 수도 있다.

이후, 어레이기판(120) 및 등가기판(224) 상부에 각각 메인헤더(230) 및 보조헤더(232)를 배치하고, 메인헤더(230) 및 보조헤더(232)로부터 유기물질을 분출하여 어레이기판(120)의 다수의 화소영역(P) 및 등가기판(224)의 다수의 등가화소영역(EP)에 각각 발광층(124) 및 등가발광층(228)을 형성한다(st20).

이후, 어레이기판(120) 및 등가기판(222)이 각각 안착 고정된 메인스테이지(220) 및 보조스테이지(222)를 분리하지 않고 결합한 상태에서 건조장치로 이송하여 건조 공정을 진행한다(st22).

이후, 어레이기판(120) 및 등가기판(222)이 각각 안착 고정된 메인스테이지(220) 및 보조스테이지(222)를 건조장치로부터 반출하고, 어레이기판(120)을 메인스테이지(220)로부터 분리한다(st24).

이때, 결합된 메인스테이지(220) 및 보조스테이지(222)를 분리하고, 등가기판(224)을 보조스테이지(222)로부터 분리할 수도 있다.

등가발광층(228)을 용매만으로 형성할 경우, 이송 및 건조 공정을 통하여 등가발광층(228)이 등가기판(224)으로부터 제거되므로, 등가기판(224)의 세정 공정은 필요치 않으며, 등가기판(224)을 보조스테이지(222)로부터 분리하지 않고 그대로 잉크젯 장치로 이송하여 그 다음 시료의 발광층 형성 공정에 이용할 수 있다.

그리고, 등가발광층(228)을 발광물질 및 용매의 혼합물로 형성할 경우, 등가기판(224)을 보조스테이지(222)로부터 분리하여 세정 공정을 진행한 후 보조스테이지(222)와 함께 잉크젯 장치로 이송하여 그 다음 시료의 발광층 형성 공정에 이용할 수 있다.

이후, 어레이기판(120)의 발광층(124) 상부에 제2전극을 형성하고, 어레이기판(120)에 인캡슐레이션(encapsulation) 기판을 합착하여 유기발광다이오드 표시장치를 완성한다(st26).

이상과 같이, 본 발명의 실시예에 따른 잉크젯 장치 및 이를 이용한 유기발광다이오드 표시장치의 제조방법에서는, 화소영역을 갖는 어레이기판 둘레에 화소영역과 동일한 형태, 동일한 크기 및 동일한 간격의 등가화소영역을 갖는 등가기판을 배치하여 유기물질을 인쇄함으로써, 어레이기판의 중앙영역 및 주변영역의 발광층이 균일한 두께를 갖게 되며, 그 결과 유기발광다이오드 표시장치의 표시품질, 효율 및 수명이 개선되고, 표시영역이 실질적으로 증가하여 고해상도 및 대면적에 적용이 용이해진다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

110: 유기발광다이오드 표시장치 120: 어레이기판
210: 잉크젯 장치 220: 메인스테이지
222: 보조스테이지 224: 등가기판

Claims (9)

1. 화소영역을 포함하는 어레이기판이 안착 고정되는 메인스테이지와;
   상기 화소영역에 대응되는 등가화소영역을 포함하고, 상기 어레이기판 둘레에 인접 배치되는 등가기판과;
   상기 메인스테이지에 분리가능하게 결합되고, 상기 등가기판이 안착 고정되는 보조스테이지와;
   상기 어레이기판 및 상기 등가기판 상부에 각각 배치되어 유기물질을 분출하는 메인헤더 및 보조헤더
   를 포함하는 잉크젯 인쇄장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 등가화소영역은 상기 화소영역과 동일한 형태, 동일한 크기 및 동일한 간격을 갖는 잉크젯 인쇄장치.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 화소영역의 경계에는 뱅크층이 배치되고, 상기 등가화소영역의 경계에는 상기 뱅크층과 동일한 형태, 동일한 높이 및 동일한 폭을 갖는 등가뱅크층이 배치되는 잉크젯 인쇄장치.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 등가뱅크층은 상기 등가기판 상부에 배치되거나, 상기 등가기판의 상면 또는 상기 보조스테이지의 상면에 직접 형성되는 잉크젯 인쇄장치.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 등가기판은 진공압착 방식 또는 마그네틱 방식으로 상기 보조스테이지에 고정되는 잉크젯 인쇄장치.
   
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 등가기판은, 상기 어레이기판의 상하좌측을 둘러싸는 "ㄷ"자 형태의 제1부분판과, 상기 어레이기판의 상하우측을 둘러싸는 "ㄷ"자 형태의 제2부분판을 포함하는 잉크젯 인쇄장치.
   
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 메인헤더는 발광물질과 용매의 혼합물을 상기 어레이기판에 분출하고, 상기 보조헤더는 상기 혼합물 또는 상기 용매를 상기 등가기판에 분출하는 잉크젯 인쇄장치.
   
8. 화소영역을 포함하는 어레이기판 상부에 박막트랜지스터, 제1전극 및 뱅크층을 형성하는 단계와;
   상기 뱅크층을 갖는 상기 어레이기판을 메인스테이지 상면에 안착 고정하는 단계와;
   상기 화소영역에 대응되는 등가화소영역을 포함하는 등가기판이 고정 안착된 보조스테이지를 상기 메인스테이지에 결합하는 단계와;
   메인헤더 및 보조헤더로부터 유기물질을 분출하여 상기 어레이기판 및 상기 등가기판에 각각 발광층 및 등가발광층을 형성하는 단계와;
   결합된 상기 메인스테이지 및 상기 보조스테이지 상부의 상기 발광층 및 상기 등가발광층을 건조하는 단계와;
   상기 어레이기판을 상기 메인스테이지로부터 분리하는 단계와;
   상기 발광층 상부에 제2전극을 형성하는 단계
   를 포함하는 잉크젯 인쇄장치를 이용한 유기발광다이오드 표시장치의 제조방법.
   
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 발광층 및 상기 등가발광층을 형성하는 단계와 상기 발광층 및 상기 등가발광층을 건조하는 단계 사이에 결합된 상기 메인스테이지 및 상기 보조스테이지를 이송하는 단계를 더 포함하는 잉크젯 인쇄장치를 이용한 유기발광다이오드 표시장치의 제조방법.
   

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