KR20210130885A - 잉크젯 프린팅 장치 및 이를 이용한 쌍극성 소자의 프린팅 방법 - Google Patents

잉크젯 프린팅 장치 및 이를 이용한 쌍극성 소자의 프린팅 방법 Download PDF

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정흥철
허명수
곽진오
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Abstract

잉크젯 프린팅 장치 및 이를 이용한 쌍극성 소자의 프린팅 방법이 제공된다. 잉크젯 프린팅 장치는 제1 방향으로 이동하는 스테이지, 상기 스테이지 상에 잉크를 분사하는 잉크젯 장치, 상기 스테이지와 분리되어 상기 제1 방향으로 이동하며 상기 스테이지 상에 전계를 생성하는 복수의 전계 생성 장치, 상기 스테이지 상에 광을 조사하는 광 조사 장치 및 상기 스테이지 상에 분사된 상기 잉크를 건조시키는 건조 장치를 포함하며, 상기 잉크젯 장치, 상기 광 조사 장치 및 상기 건조 장치는 상기 제1 방향을 따라 일렬로 배치된다.

Description

잉크젯 프린팅 장치 및 이를 이용한 쌍극성 소자의 프린팅 방법 {Inkjet printing apparatus and method of printing dipolar elements using the same}
본 발명은 잉크젯 프린팅 장치 및 이를 이용한 쌍극성 소자의 프린팅 방법에 관한 것이다.
표시 장치는 멀티미디어의 발달과 함께 그 중요성이 증대되고 있다. 이에 부응하여 유기발광 표시 장치(Organic Light Emitting Display, OLED), 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display, LCD) 등과 같은 여러 종류의 표시 장치가 사용되고 있다.
표시 장치의 화상을 표시하는 장치로서 유기 발광 표시 패널이나 액정 표시 패널과 같은 표시 패널을 포함한다. 그 중, 발광 표시 패널로써, 발광 소자를 포함할 수 있는데, 예를 들어 발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED)의 경우, 유기물을 형광 물질로 이용하는 유기 발광 다이오드(OLED), 무기물을 형광물질로 이용하는 무기 발광 다이오드 등이 있다.
형광물질로 무기물 반도체를 이용하는 무기 발광 다이오드는 고온의 환경에서도 내구성을 가지며, 유기 발광 다이오드에 비해 청색 광의 효율이 높은 장점이 있다. 또한, 기존의 무기 발광 다이오드 소자의 한계로 지적되었던 제조 공정에 있어서도, 유전영동(Dielectrophoresis, DEP)법을 이용한 전사방법이 개발되었다. 이에 유기 발광 다이오드에 비해 내구성 및 효율이 우수한 무기 발광 다이오드에 대한 연구가 지속되고 있다.
한편, 유전영동법을 이용하여 무기 발광 다이오드 소자를 전사하거나 표시 장치에 포함되는 유기물층을 형성하기 위해, 잉크젯 프린팅 장치가 이용될 수 있다. 임의의 잉크나 용액을 잉크젯으로 프린팅한 뒤, 후처리 공정을 수행하여 상기 무기 발광 다이오드 소자를 전사하거나 유기물층을 형성할 수도 있다. 잉크젯 프린팅 장치는 소정의 잉크나 용액이 잉크젯 헤드로 공급되고, 잉크젯 헤드는 소정의 기판 상에 상기 잉크나 용액을 분사하는 공정을 수행할 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 프린팅 공정이 수행되는 복수의 장치들이 일렬로 배치되어 서로 다른 공정들이 연속적으로 수행될 수 있는 잉크젯 프린팅 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 쌍극성 소자들의 정렬도가 개선되는 쌍극성 소자의 프린팅 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치는 제1 방향으로 이동하는 스테이지, 상기 스테이지 상에 잉크를 분사하는 잉크젯 장치, 상기 스테이지와 분리되어 상기 제1 방향으로 이동하며 상기 스테이지 상에 전계를 생성하는 복수의 전계 생성 장치, 상기 스테이지 상에 광을 조사하는 광 조사 장치 및 상기 스테이지 상에 분사된 상기 잉크를 건조시키는 건조 장치를 포함하며, 상기 잉크젯 장치, 상기 광 조사 장치 및 상기 건조 장치는 상기 제1 방향을 따라 일렬로 배치된다.
상기 전계 생성 장치는 상기 스테이지를 따라 이동하면서 상기 스테이지 상에 전계를 생성할 수 있다.
상기 전계 생성 장치는 상기 스테이지의 일 측에 배치된 제1 전계 생성 장치 및 타 측에 배치된 제2 전계 생성 장치를 포함하고, 상기 제1 전계 생성 장치와 상기 제2 전계 생성 장치는 서로 분리되어 상기 제1 방향으로 이동할 수 있다.
상기 제1 전계 생성 장치 및 상기 제2 전계 생성 장치 중 적어도 어느 하나는 상기 스테이지가 상기 건조 장치로 이동하면 상기 스테이지의 이동 방향과 반대 방향으로 이동할 수 있다.
상기 잉크젯 장치는 상기 전계가 생성된 상기 스테이지 상에 상기 잉크를 분사할 수 있다.
상기 잉크는 용매 및 상기 용매에 분산된 복수의 쌍극성 소자를 포함하고, 상기 쌍극성 소자는 상기 전계에 의해 일 단부가 일 방향을 향하도록 배열될 수 있다.
상기 광 조사 장치는 상기 전계에 놓인 상기 잉크에 광을 조사할 수 있다.
상기 쌍극성 소자 중 일부는 상기 광이 조사되면 상기 전계에 의해 일 단부가 향하는 방향이 변할 수 있다.
상기 제1 방향으로 연장된 복수의 제1 레일 및 제2 레일들, 및 상기 제1 레일 및 제2 레일 상부에 배치되며 상기 제1 방향으로 이격된 복수의 프레임들을 더 포함하며, 상기 스테이지는 상기 제1 레일 상에 배치되고 상기 전계 생성 장치는 상기 제2 레일 상에 배치되며, 상기 스테이지 및 상기 전계 생성 장치는 상기 제1 방향으로 이동하면서 상기 복수의 프레임들 하부를 통과할 수 있다.
상기 잉크젯 장치는 제1 프레임에 배치되고, 상기 광 조사 장치는 상기 제1 프레임에 배치된 제1 광 조사 장치 및 상기 제1 프레임과 상기 제1 방향으로 이격된 제2 프레임에 배치된 제2 광 조사 장치를 포함할 수 있다.
상기 스테이지가 상기 제1 광 조사 장치로 이동하는 동안 상기 잉크가 분사되고, 상기 제1 광 조사 장치는 상기 스테이지 상에 상기 잉크가 분사되는 동안 광을 조사할 수 있다.
상기 제2 광 조사 장치는 상기 스테이지 상에 상기 잉크가 분사된 후에 상기 광을 조사할 수 있다.
상기 건조 장치는 상기 전계 생성 장치와 상기 스테이지가 이동하는 제1 건조 장치를 포함하고, 상기 스테이지는 상기 전계가 생성된 상태로 상기 제1 건조 장치로 이동할 수 있다.
상기 건조 장치는 상기 전계 생성 장치와 다른 전계 생성 유닛을 포함하는 제2 건조 장치를 더 포함하고, 상기 전계 생성 유닛은 상기 스테이지가 상기 제2 건조 장치로 이동하면 상기 스테이지 상에 전계를 생성할 수 있다.
상기 제2 건조 장치 하부에 배치되어 상기 전계 생성 유닛이 배치된 서브 스테이지를 더 포함하고, 상기 스테이지와 상기 전계 생성 장치는 상기 제2 건조 장치로 이동하지 않을 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 따른 쌍극성 소자의 프린팅 방법은 대상 기판을 준비하고 상기 대상 기판 상에 전계를 생성하며 용매 및 상기 용매에 분산된 쌍극성 소자를 포함하는 잉크를 상기 대상 기판 상에 분사하는 단계, 상기 전계 상에 놓인 상기 잉크에 광을 조사하여 상기 쌍극성 소자를 상기 대상 기판 상에서 배열시키는 단계 및 상기 잉크의 상기 용매를 제거하여 상기 쌍극성 소자를 상기 대상 기판 상에 안착시키는 단계를 포함한다.
상기 잉크를 상기 대상 기판 상에 분사하는 단계에서, 상기 쌍극성 소자는 상기 전계에 의해 일 단부가 일 방향을 향하도록 배향될 수 있다.
상기 쌍극성 소자를 배열시키는 단계에서, 상기 쌍극성 소자 중 적어도 일부는 상기 일 단부가 향하는 방향이 변할 수 있다.
상기 광은 상기 잉크가 분사되는 동안 상기 대상 기판 상에 조사될 수 있다.
상기 쌍극성 소자를 안착시키는 단계는 상기 대상 기판 상에 상기 전계가 생성된 상태에서 상기 용매를 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 대상 기판은 서로 이격되어 배치된 제1 전극 및 제2 전극을 포함하고, 상기 쌍극성 소자는 일 단부는 상기 제1 전극 상에 배치되고 타 단부는 상기 제2 전극 상에 배치될 수 있다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
일 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치는 쌍극성 소자를 프린팅 공정에 필요한 장치들이 일렬로 배치되고, 스테이지가 일 방향으로 이동하면서 상기 장치들을 통과할 수 있다. 쌍극성 소자를 프린팅하기 위한 공정은 스테이지의 이동에 따라 연속적으로 수행될 수 있어 프린팅 공정의 공정 시간이 단축될 수 있다.
또한, 스테이지와 전계 생성 장치가 분리되어 각각 개별적으로 이동할 수 있어, 하나의 프린팅 공정이 완료되기 전에 전계 생성 장치가 다음 프린팅 공정을 준비할 수 있다. 이에 따라, 수회 반복되는 프린팅 공정 간 불필요한 준비 시간을 최소화할 수 있어 전체 공정 시간이 더욱 단축될 수 있다.
실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치의 개략도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 잉크젯 장치, 전계 생성 장치와 광 조사 장치의 배치를 나타내는 사시도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 건조 장치와 검사 장치의 배치를 나타내는 사시도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 잉크젯 장치, 전계 생성 장치와 광 조사 장치를 나타내는 평면도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 잉크젯 장치에서 잉크를 토출하는 것을 나타내는 단면도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 잉크젯 장치에서 토출된 잉크를 나타내는 단면도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 스테이지와 전계 생성 장치를 나타내는 평면도이다.
도 8 및 도 9는 일 실시예에 따른 전계 생성 장치의 동작을 나타내는 개략도들이다.
도 10은 일 실시예에 따른 전계 생성 장치에 의해 대상 기판 상에 전계가 생성된 것을 나타내는 개략도이다.
도 11은 일 실시예에 따른 대상 기판 상에 토출된 쌍극성 소자들이 배열된 것을 나타내는 개략도이다.
도 12는 일 실시예에 따른 잉크젯 장치와 광 조사 장치를 나타내는 측면도이다.
도 13은 일 실시예에 따른 광 조사 장치를 나타내는 단면도이다.
도 14는 일 실시예에 따른 대상 기판 상에 배열된 쌍극성 소자들에 광이 조사되는 것을 나타내는 개략도이다.
도 15는 일 실시예에 따른 건조 장치를 나타내는 정면도이다.
도 16은 일 실시예에 따른 대상 기판 상에 토출된 잉크가 건조되어 쌍극성 소자들이 안착되는 것을 나타내는 개략도이다.
도 17은 일 실시예에 따른 잉크의 용매가 건조되는 것을 나타내는 개략도이다.
도 18은 일 실시예에 따른 전계 생성 장치의 이동을 나타내는 개략도이다.
도 19는 일 실시예에 따른 검사 장치를 나타내는 정면도이다.
도 20은 다른 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치의 개략적인 평면도이다.
도 21은 일 실시예에 따른 건조 장치를 나타내는 정면도이다.
도 22는 다른 실시예에 따른 건조 장치를 나타내는 정면도이다.
도 23은 다른 실시예에 따른 전계 생성 장치를 나타내는 개략도이다.
도 24는 일 실시예에 따른 쌍극성 소자의 프린팅 방법을 나타내는 순서도이다.
도 25 내지 도 28은 일 실시예에 따른 쌍극성 소자의 프린팅 방법을 나타내는 단면도들이다.
도 29 및 도 30은 일 실시예에 따른 대상 기판 상에 프린팅 된 쌍극성 소자를 검사하는 단계를 나타내는 개략도들이다.
도 31은 일 실시예에 따른 발광 소자의 개략도이다.
도 32는 일 실시예에 따른 표시 장치의 평면도이다.
도 33은 일 실시예에 따른 표시 장치의 일 화소를 나타내는 평면도이다.
도 34는 도 33의 IIIa-IIIa'선, IIIb-IIIb'선 및 IIIc-IIIc'선을 따라 자른 단면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
소자(Elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "상(On)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 이와 마찬가지로, "하(Below)", "좌(Left)" 및 "우(Right)"로 지칭되는 것들은 다른 소자와 바로 인접하게 개재된 경우 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소재를 개재한 경우를 모두 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 실시예들에 대해 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치의 개략도이다. 도 2는 일 실시예에 따른 잉크젯 장치, 전계 생성 장치와 광 조사 장치의 배치를 나타내는 사시도이다. 도 3은 일 실시예에 따른 건조 장치와 검사 장치의 배치를 나타내는 사시도이다.
도 1은 잉크젯 프린팅 장치(1000)에 포함된 각 구성들의 배치를 개략적으로 도시하고, 도 2는 잉크젯 프린팅 장치(1000)의 잉크젯 장치(300)와 광 조사 장치(500; 510, 520), 및 전계 생성 장치(700; 710, 720)를, 도 3은 잉크젯 프린팅 장치(1000)의 건조 장치(800)와 검사 장치(900)를 도시하고 있다. 도 1은 잉크젯 프린팅 장치(1000)를 상부에서 바라본 것을 도시하고 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치(1000)는 스테이지(STA), 잉크젯 장치(300), 복수의 광 조사 장치(500), 복수의 전계 생성 장치(700), 및 건조 장치(800)를 포함한다. 또한 잉크젯 프린팅 장치(1000)는 검사 장치(900)를 더 포함할 수 있다.
도 1 내지 도 3에서는 제1 방향(DR1), 제2 방향(DR2) 및 제3 방향(DR3)이 정의되어 있다. 제1 방향(DR1)과 제2 방향(DR2)은 동일 면 상에 위치하며 서로 직교하는 방향이고, 제3 방향(DR3)은 제1 방향(DR1)과 제2 방향(DR2)에 각각 수직한 방향이다. 제1 방향(DR1)은 도면 상 가로 방향을 의미하고, 제2 방향(DR2)은 도면 상 세로 방향을 의미하며, 제3 방향(DR3)은 도면 상 상부 및 하부 방향을 의미하는 것으로 이해될 수 있다.
잉크젯 프린팅 장치(1000)는 잉크젯 헤드(330)를 이용하여 잉크를 스테이지(STA), 또는 스테이지(STA) 상에 배치된 대상 기판(SUB)에 분사할 수 있고, 대상 기판(SUB) 상에 잉크가 분사되면 전계 생성 장치(700)는 대상 기판(SUB) 상에 전계를 생성할 수 있다. 잉크 내에 포함된 입자, 예를 들어 쌍극성 소자는 상기 전계에 의해 배향 방향이 변하면서 정렬될 수 있고, 스테이지(STA)가 광 조사 장치(500) 및 건조 장치(800)를 거쳐 이동하면서 쌍극성 소자는 대상 기판(SUB) 상에 프린팅될 수 있다. 본 명세서에서, 쌍극성 소자의 '프린팅(printing)'은 잉크젯 프린팅 장치(1000)에서 쌍극성 소자를 일정 대상에 토출, 또는 분사하는 것을 의미할 수 있다. 예를 들어, 쌍극성 소자를 프린팅하는 것은 잉크젯 장치(300)를 이용하여 대상 기판(SUB) 상에 쌍극성 소자를 분사하는 것에 더하여, 상기 쌍극성 소자 또는 잉크가 대상 기판(SUB)에 안착하는 것을 의미할 수 있다. 이하에서는 잉크젯 프린팅 장치(1000)의 구성들과 이를 이용하여 쌍극성 소자를 프린팅하는 공정을 예시하여 설명하기로 한다.
쌍극성 소자를 대상 기판(SUB) 상에 프린팅 하기 위해, 쌍극성 소자를 포함하는 잉크를 분사하는 잉크젯 장치(300)와, 쌍극성 소자를 정렬하는 전계 생성 장치(700)와 광 조사 장치(500) 및 대상 기판(SUB) 상에 쌍극성 소자를 안착시키는 건조 장치(800)를 이용한 공정이 수행된다. 일 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치(1000)는 대상 기판(SUB)이 잉크젯 장치(300), 광 조사 장치(500) 및 건조 장치(800)를 거쳐 이동하면서 쌍극성 소자를 프린팅하는 공정이 연속적으로 수행될 수 있다. 또한, 쌍극성 소자를 정렬하기 위해 전계를 생성하는 전계 생성 장치(700)는 대상 기판(SUB)이 배치되는 스테이지(STA)와 분리된 상태로 대상 기판(SUB)을 따라 이동할 수 있다. 잉크젯 프린팅 장치(1000)는 서로 다른 공정들이 연속적으로 수행될 수 있도록 복수의 장치들이 일 방향으로 순차적으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 잉크젯 프린팅 장치(1000)는 잉크젯 장치(300), 광 조사 장치(500) 및 건조 장치(800)가 스테이지(STA)가 이동하는 방향을 따라 일렬로 배치될 수 있다. 또한, 잉크젯 프린팅 장치(1000)는 전계 생성 장치(700)와 스테이지(STA)가 분리됨에 따라 전계 생성 장치(700)와 대상 기판(SUB) 간 탈착시 소요되는 시간을 절약할 수 있고, 선행 공정과 후속 공정 사이의 소요 기간이 단축되어 공정의 연속성이 향상될 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 잉크젯 장치, 전계 생성 장치와 광 조사 장치를 나타내는 평면도이다. 도 4에서는 잉크젯 프린팅 장치(1000)의 스테이지(STA), 잉크젯 장치(300), 광 조사 장치(500) 및 전계 생성 장치(700)의 배치를 개략적으로 도시하고 있다.
도 1 내지 도 3에 더하여 도 4를 참조하면, 스테이지(STA)는 대상 기판(SUB)이 배치되는 영역을 제공할 수 있다. 스테이지(STA)의 형상은 특별히 제한되지 않으나, 일 예로, 스테이지(STA)는 양 변이 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)으로 연장된 사각형의 형상을 가질 수 있다. 스테이지(STA)는 제1 방향(DR1)으로 연장된 장변과 제2 방향(DR2)으로 연장된 단변을 포함할 수 있다. 다만, 스테이지(STA)의 전반적인 평면 형상은 대상 기판(SUB)의 평면상 형상에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어 대상 기판(SUB)이 평면상 직사각형일 경우, 도면에 도시된 바와 같이 스테이지(STA)의 형상은 직사각형일 수 있고, 대상 기판(SUB)이 원형의 평면을 갖는 경우, 스테이지(STA)도 평면상 형상이 원형일 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않으며, 스테이지(STA)의 형상과 대상 기판(SUB)의 형상은 서로 다를 수도 있다.
잉크젯 프린팅 장치(1000)는 제2 방향(DR2)으로 연장된 복수의 제1 레일(RL1) 및 제2 레일(RL2)을 포함하고, 스테이지(STA)는 복수의 제1 레일(RL1) 상에 배치된다. 제1 레일(RL1)과 제2 레일은 각각 제2 방향(DR2)으로 연장되어 배치되고, 제1 레일(RL1)들은 제2 레일(RL2)들이 이격된 공간 사이에 배치될 수 있다. 스테이지(STA)는 제1 레일(RL1) 상에서 이동부재(미도시)를 통해 제2 방향(DR2)으로 이동할 수 있다. 스테이지(STA)는 그 상부에 대상 기판(SUB)이 배치되면, 제1 레일(RL1)을 따라 제2 방향(DR2)으로 왕복할 수 있고, 대상 기판(SUB) 상에는 입자들이 프린팅될 수 있다. 제2 레일(RL2) 상에는 후술하는 전계 생성 장치(700)가 배치될 수 있다. 스테이지(STA)와 전계 생성 장치(700)는 제1 레일(RL1) 또는 제2 레일(RL2) 상에서 제2 방향(DR2)으로 이동할 수 있다.
스테이지(STA) 상에는 복수의 얼라이너(AL)가 배치될 수 있다. 얼라이너(AL)는 스테이지(STA)의 각 변 상에 배치되며, 복수의 얼라이너(AL)들이 둘러싸는 영역은 대상 기판(SUB)이 배치되는 영역일 수 있다. 도면에서는 스테이지(STA)의 각 변 상에 2개의 얼라이너(AL)가 이격되어 배치되고, 스테이지(STA) 상에는 총 8개의 얼라이너(AL)들이 배치된 것이 도시되어 있다. 다만, 이에 제한되지 않으며 얼라이너(AL)의 수와 배치 등은 대상 기판(SUB)의 형상 또는 종류에 따라 달라질 수 있다. 또한, 경우에 따라 얼라이너(AL)들은 생략될 수 있다.
대상 기판(SUB)은 스테이지(STA) 상에 준비될 수 있다. 대상 기판(SUB)은 잉크젯 프린팅 장치(1000)가 프린팅하는 입자가 안착되는 대상 공간을 제공할 수 있다. 후술할 바와 같이, 대상 기판(SUB) 상에는 특정 부재들이 배치될 수 있고, 상기 입자는 상기 부재들 상에 안착, 또는 프린팅될 수 있다. 대상 기판(SUB)은 얼라이너(AL)와 함께 상기 입자가 프린팅되는 위치를 고려하여 스테이지(STA) 상에서 위치할 수 있다.
잉크젯 장치(300)는 복수의 잉크젯 헤드(도 5의 '330')를 포함하여 제1 프레임(FM1)에 배치될 수 있다. 잉크젯 장치(300)는 잉크 순환부(600)와 연결된 잉크젯 헤드(330)를 이용하여 대상 기판(SUB) 상에 잉크(도 5의 '90')를 분사할 수 있다.
잉크젯 프린팅 장치(1000)는 복수의 프레임(FM1~FM6)들을 포함할 수 있다. 프레임(FM1~FM6)들은 제1 레일(RL1)과 제2 레일(RL2) 상부에 배치되며 쌍극성 소자(95)의 프린팅 공정이 수행되는 장치들이 배치될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 스테이지(STA)와 전계 생성 장치(700)는 레일(RL1, RL2)들 상에서 제2 방향(DR2)으로 이동하면서 프레임(FM1~FM6)들의 하부를 통과할 수 있다.
제1 프레임(FM1)은 복수의 지지부(FM_C, FM_R)를 포함할 수 있다. 지지부(FM_C, FM_R)는 수평 방향인 제1 방향(DR1)으로 연장된 제1 지지부(FM_C) 및 제1 지지부(FM_C)와 연결되고 수직 방향인 제3 방향(DR3)으로 연장된 제2 지지부(FM_R)를 포함할 수 있다. 제1 지지부(FM_C)의 연장 방향은 스테이지(STA)의 장변 방향인 제1 방향(DR1)과 동일할 수 있다. 잉크젯 장치(300)는 제1 지지부(FM_C) 상에 거치될 수 있다.
잉크젯 장치(300)는 제1 프레임(FM1)의 하부에서 통과하는 스테이지(STA)로부터 일정 간격 이격될 수 있다. 잉크젯 장치(300)가 스테이지(STA)와 이격된 간격은 제1 프레임(FM1)의 제2 지지부(FM_R)의 높이에 의해 조절될 수 있다. 잉크젯 장치(300)와 스테이지(STA)의 이격 거리는 스테이지(STA) 상에 대상 기판(SUB)이 배치되었을 때 잉크젯 장치(300)가 대상 기판(SUB)으로부터 어느 정도의 간격을 가져 프린팅 공정에 필요한 공간이 확보될 수 있는 범위 내에서 조절될 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 잉크젯 장치에서 잉크를 토출하는 것을 나타내는 단면도이다. 도 6은 일 실시예에 따른 잉크젯 장치에서 토출된 잉크를 나타내는 단면도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 잉크젯 장치(300)는 제1 베이스부(310) 및 제1 베이스부(310)의 저면에 배치된 복수의 잉크젯 헤드(330)를 포함할 수 있다. 잉크젯 헤드(330)는 복수의 노즐(335)을 포함하고, 잉크 순환부(600)에서 제공된 잉크는 잉크젯 헤드(330)의 노즐(335)을 통해 토출될 수 있다.
복수의 잉크젯 헤드(330)는 일 방향으로 서로 이격되어 배치되고, 하나의 열 또는 복수의 열로 배열될 수 있다. 도면에서는 잉크젯 헤드(330)들이 1열로 배열된 것을 도시하고 있으나, 이에 제한되지 않는다. 잉크젯 헤드(330)들은 더 많은 수의 열로 배열될 수 있고, 서로 엇갈리게 배치되거나 서로 이웃하도록 배치될 수도 있다. 잉크젯 헤드(330)의 형상은 특별히 제한되지 않으나, 일 예로 잉크젯 헤드(330)는 사각형의 형상을 가질 수 있다.
몇몇 실시예에서, 잉크젯 헤드(330)는 적어도 하나, 예컨대 2개의 잉크젯 헤드(330)가 하나의 팩(pack)을 형성하여 서로 인접하게 배치될 수 있다. 다만, 하나의 팩에 포함되는 잉크젯 헤드(330)의 수는 이에 제한되지 않으며, 일 예로 하나의 팩에 포함되는 잉크젯 헤드(330)의 수는 1개 내지 5개일 수 있다. 또한, 도면에는 잉크젯 장치(300)에 배치된 잉크젯 헤드(330)를 5개만 도시하고 있으나, 이는 잉크젯 장치(300)를 개략적으로 도시하기 위한 것이며 잉크젯 헤드(330)의 수는 이에 제한되지 않는다.
몇몇 실시예에서, 대상 기판(SUB)은 제1 방향(DR1)으로 측정된 폭이 잉크젯 장치(300)의 폭보다 클 수 있다. 이 경우, 잉크젯 장치(300)는 제1 방향(DR1)으로 이동하며 대상 기판(SUB) 상에 전면적으로 잉크(90)를 분사할 수 있다. 또한, 스테이지(STA) 상에 복수 개의 대상 기판(SUB)이 제공되는 경우 잉크젯 장치(300)는 제1 방향(DR1)으로 이동하면서 복수 개의 대상 기판(SUB) 상에 잉크(90)를 각각 분사할 수 있다.
다만, 이에 제한되지 않고, 잉크젯 장치(300)는 제1 레일(RL1)과 제2 레일(RL2)의 외측에 위치하다가 제1 방향(DR1)으로 이동하여 대상 기판(SUB) 상부에 잉크(90)를 분사할 수 있다. 잉크젯 장치(300)는 스테이지(STA)가 제2 방향(DR2)으로 이동하여 제1 프레임(FM1)의 하부에 위치하게 되면, 제1 레일(RL1)들 사이로 이동하여 잉크젯 헤드(330)를 통해 잉크(90)를 분사할 수 있다. 이러한 잉크젯 헤드(330)의 동작은 이에 제한되지 않으며, 유사한 공정을 구현할 수 있는 범위 내에서 다양하게 변형될 수 있다.
잉크젯 장치(300)에 배치된 잉크젯 헤드(330)는 스테이지(STA) 상부에 배치되는 대상 기판(SUB) 상에 잉크(90)를 분사할 수 있다.
일 실시예에서, 잉크(90)는 용매(91)와 용매(91) 내에 포함된 복수의 쌍극성 소자(95)를 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 잉크(90)는 용액 또는 콜로이드(Colloid) 상태로 제공될 수 있다. 예컨대, 용매(91)는 아세톤, 물, 알코올, 톨루엔, 프로필렌글리콜(Propylene glycol, PG) 또는 프로필렌글리콜메틸아세테이트(Propylene glycol methyl acetate, PGMA), 트리에틸렌 글리콜 모노뷰틸 에테르(Triethylene glycol monobutyl ether, TGBE), 디에틸렌 글리콜 모노페닐 에테르(Diethylene glycol monophenyl ether, DGPE), 아마이드계 용매, 디카보닐계 용매, 디에틸렌 글리콘 디벤조에이트(Diethylene glycol dibenzoate), 트리카보닐계 용매, 트리에틸 시트레이트(Triethly citrate), 프탈레이트계 용매, 벤질 뷰틸 프탈레이트(Benzyl butyl phthalate), 비스(2-에틸헥실) 프탈레이트(Bis(2-ethlyhexyl) phthalate), 비스(2-에틸헥실) 이소프탈레이트(Bis(2-ethylhexyl) isophthalate), 에틸프탈릴 에틸 글리콜레이트(Ethyl phthalyl ethyl glycolate) 등일 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 복수의 쌍극성 소자(95)는 용매(91) 내에 분산된 상태로 포함되어 잉크젯 장치(300)에 공급되어 토출될 수 있다.
잉크젯 프린팅 장치(1000)는 잉크 순환부(600)를 더 포함할 수 있다. 잉크 순환부(600)는 잉크(90)를 잉크젯 장치(300)에 공급할 수 있고, 잉크젯 헤드(330)는 공급받은 잉크(90)를 토출할 수 있다. 잉크(90)는 잉크 순환부(600)와 잉크젯 헤드(330)를 순환하며 잉크젯 헤드(330)로 공급된 잉크(90) 중 일부는 잉크젯 헤드(330)에서 토출되고, 잔부는 다시 잉크 순환부(600)로 공급될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 잉크 순환부(600)는 복수의 잉크 저장부, 압력 펌프, 컴프레셔 및 플로우미터를 포함할 수 있다. 잉크 순환부(600)는 잉크 저장부가 잉크젯 헤드(330)와 연결되고, 이들은 하나의 잉크 순환 시스템을 형성할 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
잉크 순환부(600)는 제1 연결관(IL1) 및 제2 연결관(IL2)을 통해 잉크젯 헤드(330)와 연결될 수 있다. 예를 들어, 잉크 순환부(600)는 제1 연결관(IL1)을 통해 잉크젯 헤드(330)에 잉크(90)를 공급할 수 있고, 공급되는 잉크(90)의 유량은 제1 밸브(VA1)를 통해 조절될 수 있다. 또한, 잉크 순환부(600)는 제2 연결관(IL2)을 통해 잉크젯 헤드(330)로부터 토출되고 남은 잉크(90)의 잔부가 공급될 수 있다. 제2 연결관(IL2)을 통해 잉크 순환부(600)에 공급되는 잉크(90)의 유량은 제2 밸브(VA2)를 통해 조절될 수 있다. 잉크(90)가 잉크 순환부(600)를 통해 순환됨에 따라 잉크젯 헤드(330)에서 토출된 잉크(90) 내에 포함된 쌍극성 소자(95) 수의 편차가 최소화될 수 있다.
잉크 순환부(600)는 제1 프레임(FM1)에 거치될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 잉크 순환부(600)는 잉크젯 프린팅 장치(1000)에 구비되되, 그 위치 또는 형태는 특별히 제한되지 않는다. 예컨대 잉크 순환부(600)는 별도의 장치를 통해 배치될 수 있으며 잉크젯 헤드(330)와 연결된다면 그 범위 내에서 다양한 배치가 가능하다.
잉크젯 헤드(330)는 내부관(331) 및 복수의 노즐(335)을 포함하여 노즐(335)을 통해 잉크(90)를 토출할 수 있다. 노즐(335)로부터 토출된 잉크(90)는 스테이지(STA) 상에 제공된 대상 기판(SUB)에 분사될 수 있다. 노즐(335)은 잉크젯 헤드(330)의 저면에 위치하고, 잉크젯 헤드(330)가 연장된 일 방향을 따라 배열될 수 있다.
내부관(331)은 제1 베이스부(310)의 내부 유로와 연결되고, 잉크 순환부(600)로부터 잉크(90)가 공급될 수 있다. 내부관(331)은 잉크 순환부(600)와 연결된 제1 연결관(IL1)을 통해 잉크(90)가 공급되고, 노즐(335)에서 토출되고 남은 잉크(90)는 제2 연결관(IL2)을 통해 잉크 순환부(600)로 공급될 수 있다. 내부관(331)은 잉크젯 헤드(330)의 연장 방향을 따라 형성될 수 있다. 잉크젯 장치(300)를 통해 공급된 잉크(90)는 내부관(331)을 통해 흐르다가 잉크젯 헤드(330)의 노즐(335)을 통해 토출될 수 있다.
복수의 노즐(335)은 잉크젯 헤드(330)의 하면에 위치할 수 있다. 복수의 노즐(335)은 서로 이격되어 잉크젯 헤드(330)의 연장 방향을 따라 배열되고, 내부관(331)과 연결되어 잉크(90)를 토출할 수 있다. 도면에 도시되지 않았으나, 복수의 노즐(335)은 1열 또는 복수열로 배열될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 잉크젯 헤드(330)에 포함된 노즐(335)의 수는 128개 내지 1800개일 수 있다. 노즐(335)을 통한 잉크(90)의 분사량은 각 노즐(335)에 인가되는 전압에 따라 조절될 수 있다. 일 실시예에서, 각 노즐(335)에서 1회 토출되는 잉크(90)의 양은 1 내지 50 pl(Pico-litter)일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
노즐(335)을 통해 토출되는 잉크(90)는 용매(91) 및 용매(91)에 분산된 쌍극성 소자(95)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면 쌍극성 소자(95)는 일 방향으로 연장된 형상을 가질 수 있다. 쌍극성 소자(95)는 잉크(90) 내에서 무작위로 분산되어 내부관(331)을 따라 흐르다가 노즐(335)로 공급될 수 있다. 쌍극성 소자(95)는 일 방향으로 연장된 형상을 가짐에 따라, 장축이 향하는 방향인 배향 방향을 가질 수 있다. 또한, 쌍극성 소자(95)는 제1 극성을 갖는 제1 단부와 제2 극성을 갖는 제2 단부를 포함하고, 상기 제1 단부 및 제2 단부는 쌍극성 소자(95)의 장축 방향의 양 단부일 수 있다. 일 방향으로 연장된 쌍극성 소자(95)는 제1 단부가 향하는 방향을 기준으로 배향 방향이 정의될 수 있다. 잉크젯 헤드(330)의 내부관(331) 및 노즐(335) 내에 흐르는 쌍극성 소자(95)들은 배향 방향이 일정하지 않고 무작위의 방향으로 분산될 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않고, 쌍극성 소자(95)들은 특정 배향 방향을 가진 상태로 내부관(331) 및 노즐(335) 내에서 흐를 수 있다.
잉크젯 헤드(330)에서 토출된 잉크(90)는 대상 기판(SUB) 상에 분사된다. 쌍극성 소자(95)들은 특정 배향 방향을 갖고 대상 기판(SUB) 상에 분사된 후, 전계 생성 장치(700)가 생성하는 전계에 의해 일정한 배향 방향을 갖고 대상 기판(SUB) 상에서 배열될 수 있다. 즉, 쌍극성 소자(95)들은 상기 전계에 의해 대상 기판(SUB) 상에서 일 방향으로 정렬될 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 스테이지와 전계 생성 장치를 나타내는 평면도이다. 도 7은 스테이지(STA), 대상 기판(SUB) 및 전계 생성 장치(700)의 배치를 나타내고 있다.
도 2 및 도 4에 더하여 도 7을 참조하면, 잉크젯 프린팅 장치(1000)는 제2 레일(RL2) 상에 배치된 복수의 전계 생성 장치(700)를 포함할 수 있다. 전계 생성 장치(700)는 스테이지(STA)와 유사하게 제2 레일(RL2) 상에서 제2 방향(DR2)으로 왕복할 수 있다. 전계 생성 장치(700)는 스테이지(STA) 상에 배치된 대상 기판(SUB) 상에 전계를 생성하기 위해 대상 기판(SUB)과 전기적으로 연결될 수 있다. 전계 생성 장치(700)와 대상 기판(SUB)이 전기적으로 연결되면, 전계 생성 장치(700)에서 인가된 전기 신호에 의해 대상 기판(SUB) 상에 전계가 생성될 수 있다.
일 실시예에서, 전계 생성 장치(700)는 스테이지(STA)의 일 측에 배치된 제1 전계 생성 장치(710) 및 타 측에 배치된 제2 전계 생성 장치(720)를 포함할 수 있다. 제1 전계 생성 장치(710)와 제2 전계 생성 장치(720)는 각각 제2 레일(RL2)에 배치되고, 스테이지(STA)의 일 측과 타 측에서 각각 대상 기판(SUB)과 전기적으로 연결될 수 있고, 대상 기판(SUB)의 면적이 크더라도 위치에 무관하게 균일한 세기의 전계를 생성할 수 있다.
제1 전계 생성 장치(710)와 제2 전계 생성 장치(720)는 각각 개별적으로 구동하거나 서로 동시에 구동할 수도 있다. 예를 들어, 스테이지(STA) 상에 대상 기판(SUB)이 준비되고, 잉크(90)가 분사되면 제1 전계 생성 장치(710)가 먼저 대상 기판(SUB) 상에 전계를 형성하고, 제2 전계 생성 장치(720)는 대상 기판(SUB)에 연결되지 않을 수 있다. 이후, 제1 전계 생성 장치(710)가 대상 기판(SUB)에서 분리되고 제2 전계 생성 장치(720)가 대상 기판(SUB)과 연결되어 전계를 형성할 수도 있다. 즉, 복수의 전계 생성 장치(700)는 동시에 구동하여 전계를 형성하거나, 각각 순차적으로 구동하여 전계를 형성할 수도 있다.
한편, 일 실시예에 따르면, 전계 생성 장치(700)는 스테이지(STA)와 분리된 상태로 제2 레일(RL2) 상에서 이동할 수 있다. 스테이지(STA)가 쌍극성 소자(95)의 프린팅 공정에 따라 이동하면 전계 생성 장치(700)는 스테이지(STA)와 함께 이동하면서 프린팅 공정 중 대상 기판(SUB) 상에 전계를 생성할 수 있다. 또한, 전계 생성 장치(700)는 쌍극성 소자(95)의 프린팅이 완료된 대상 기판(SUB)을 운반하기 전에 스테이지(STA)와 분리되어 이동할 수 있고 다른 대상 기판(SUB)과 연결이 가능한 상태로 준비될 수 있다.
또한, 제1 전계 생성 장치(710)와 제2 전계 생성 장치(720)도 서로 분리되어 개별적으로 이동할 수 있다. 쌍극성 소자(95)의 프린팅 공정에서 제1 전계 생성 장치(710)와 제2 전계 생성 장치(720)는 스테이지(STA)를 따라 이동할 수 있다. 다만, 후속 프린팅 공정을 위해 이들 중 어느 하나는 스테이지(STA)의 이동 방향과 반대 방향으로 이동할 수 있다. 보다 자세한 설명은 후술하기로 한다.
전계 생성 장치(700)는 프로브 지지대(701), 프로브 구동부(703), 프로브 지그(705) 및 프로브 패드(708)를 포함할 수 있다. 전계 생성 장치(700)는 프로브 구동부(703) 및 프로브 지그(705)가 이동하여 프로브 패드(708)가 대상 기판(SUB)과 전기적으로 연결될 수 있다.
프로브 지지대(701)는 프로브 구동부(703) 및 프로브 지그(705) 등이 배치되는 공간을 제공할 수 있다. 프로브 지지대(701)는 제2 레일(RL2)과 연결되어 제2 방향(DR2)으로 이동할 수 있다. 프로브 지지대(701)는 스테이지(STA)의 일 측에 배치되어 일 방향으로 연장된 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 프로브 지지대(701)는 제2 레일(RL2)을 따라 제2 방향(DR2)으로 연장된 형상을 가질 수 있고, 프로브 지지대(701)는 스테이지(STA) 또는 대상 기판(SUB)의 제2 방향(DR2)으로 연장된 단변에 대응한 길이를 가질 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않으며, 프로브 지지대(701)는 전계 생성 장치(700) 또는 대상 기판(SUB)이나 스테이지(STA)의 형상이나 구조 등에 따라 그 형상이 달라질 수 있다.
프로브 지지대(701) 상에는 프로브 구동부(703), 프로브 구동부(703)에 연결되어 전기 신호가 전달되는 프로브 지그(705), 및 프로브 지그(705)에 연결되어 상기 전기 신호를 대상 기판(SUB) 상에 전기 신호를 전달하는 프로브 패드(708)를 포함할 수 있다.
프로브 구동부(703)는 프로브 지지대(701) 상에 배치되어 프로브 지그(705) 및 프로브 패드(708)를 이동시킬 수 있다. 예시적인 실시예에서, 프로브 구동부(703)는 프로브 지그(705)를 수평 방향 및 수직 방향, 예컨대 수평 방향인 제1 방향(DR1)과 수직 방향인 제3 방향(DR3)으로 이동시킬 수 있다. 프로브 구동부(703)의 구동에 의해 프로브 패드(708)는 대상 기판(SUB)과 연결되거나 분리될 수 있다. 잉크젯 프린팅 장치(1000)의 공정 중에, 대상 기판(SUB)에 전계를 형성하는 단계에서는 프로브 구동부(703)가 구동하여 프로브 패드(708)를 대상 기판(SUB)에 연결시키고, 그 이외의 단계에서는 프로브 구동부(703)가 다시 구동하여 프로브 패드(708)를 대상 기판(SUB)과 분리시킬 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 다른 도면을 참조하여 후술한다.
프로브 지그(705)는 프로브 패드(708)에 연결되고, 별도의 전압 인가 장치와 연결될 수 있다. 프로브 지그(705)는 상기 전압 인가 장치에서 전달되는 전기 신호를 프로브 패드(708)에 전달하여 대상 기판(SUB) 상에 전계를 형성할 수 있다. 프로브 지그(705)로 전달되는 전기 신호는 전계를 형성하기 위한 전압, 일 예로 교류 전압일 수 있다.
전계 생성 장치(700)는 복수의 프로브 지그(705)를 포함할 수 있으며 그 수는 특별히 제한되지 않는다. 도면에서는 3개의 프로브 지그(705)와 3개의 프로브 구동부(703)가 배치된 것을 도시하고 있으나, 프로브 유닛(750)은 더 많은 수의 프로브 지그(705) 및 프로브 구동부(703)를 포함하여 대상 기판(SUB) 상에 더 높은 밀도를 갖는 전계를 형성할 수도 있다.
프로브 패드(708)는 프로브 지그(705)로부터 전달되는 전기 신호를 통해 대상 기판(SUB) 상에 전계를 형성할 수 있다. 프로브 패드(708)는 대상 기판(SUB)에 연결되어 상기 전기 신호를 전달하여 대상 기판(SUB) 상에 전계를 생성할 수 있다. 일 예로, 프로브 패드(708)는 대상 기판(SUB)의 전극 또는 전원 패드 등에 접촉되고, 프로브 지그(705)의 전기 신호는 상기 전극 또는 전원 패드로 전달될 수 있다. 대상 기판(SUB)에 전달된 상기 전기 신호는 대상 기판(SUB) 상에 전계를 생성할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 프로브 패드(708)는 대상 기판(SUB)과 접촉하지 않은 상태로 대상 기판(SUB)과 전기적으로 연결되고, 대상 기판(SUB) 상에 전계를 생성할 수도 있다.
프로브 패드(708)의 형상은 특별히 제한되지 않으나, 예시적인 실시예에서, 프로브 패드(708)는 대상 기판(SUB)의 일 변, 예컨대 제2 방향(DR2)으로 연장된 단변을 커버하도록 일 방향으로 연장된 형상을 가질 수 있다.
스테이지(STA) 상에 대상 기판(SUB)이 준비되면, 전계 생성 장치(700)는 프로브 구동부(703)가 이동하여 대상 기판(SUB)과 전기적으로 연결된다. 전계 생성 장치(700)는 대상 기판(SUB) 상에 잉크(90)가 분사되기 전, 또는 분사되는 동안이나 그 이후에 대상 기판(SUB) 상에 전계를 생성할 수 있다.
도 8 및 도 9는 일 실시예에 따른 전계 생성 장치의 동작을 나타내는 개략도들이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 대상 기판(SUB)에 전계를 형성하지 않는 제1 상태에서는 전계 생성 장치(700)의 프로브 패드(708)는 대상 기판(SUB)과 이격된 상태일 수 있다. 프로브 구동부(703)는 수평 방향인 제2 방향(DR2)과 수직 방향인 제3 방향(DR3)으로 구동하여 프로브 패드(708)를 대상 기판(SUB)과 이격시킬 수 있다.
다음으로, 대상 기판(SUB) 상에 전계를 형성하는 제2 상태에서는 프로브 구동부(703)가 구동하여 프로브 패드(708)를 대상 기판(SUB)과 전기적으로 연결시킬 수 있다. 예시적인 실시예에서, 프로브 구동부(703)가 수직 방향인 제3 방향(DR3)과 수평 방향인 제1 방향(DR1)으로 구동하여 프로브 패드(708)는 대상 기판(SUB)과 접촉할 수 있다. 대상 기판(SUB) 상에는 전기 신호가 인가될 수 있는 복수의 패드부들이 배치될 수 있고, 프로브 패드(708)는 대상 기판(SUB)의 패드부와 접촉하여 전기 신호를 전달할 수 있다. 프로브 지그(705)는 프로브 패드(708)에 전기 신호를 전달하고, 대상 기판(SUB) 상에는 전계가 형성될 수 있다.
한편, 전계 생성 장치(700)의 구성은 반드시 이에 제한되지 않는다. 예시적인 실시예에서, 전계 생성 장치(700)는 안테나 유닛이나, 복수의 전극을 포함한 장치 등이 적용될 수 있다.
도 10은 일 실시예에 따른 전계 생성 장치에 의해 대상 기판 상에 전계가 생성된 것을 나타내는 개략도이다. 도 11은 일 실시예에 따른 대상 기판 상에 토출된 쌍극성 소자들이 배열된 것을 나타내는 개략도이다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 잉크젯 장치(300)는 스테이지(STA) 또는 대상 기판(SUB) 상에 전계(EL)가 생성되면 잉크(90)를 분사할 수 있다. 상술한 바와 같이 쌍극성 소자(95)는 극성을 갖는 제1 단부 및 제2 단부를 포함하고, 소정의 전계에 놓였을 때 유전영동힘이 전달되어 위치 또는 배향 방향이 변할 수 있다. 대상 기판(SUB) 상에 분사된 잉크(90) 내의 복수의 쌍극성 소자(95)들은 전계 생성 장치(700)가 생성하는 전계(EL)에 의해 위치 및 배향 방향이 변할 수 있다. 잉크젯 프린팅 장치(1000)를 이용한 쌍극성 소자(95)의 프린팅 공정에서, 대상 기판(SUB) 상에 잉크(90)를 분사하면 쌍극성 소자(95)들을 일 방향으로 배향하는 제1 정렬 단계가 수행될 수 있다.
전계 생성 장치(700)가 대상 기판(SUB) 상에 전계(EL)를 생성한 상태에서 잉크젯 장치(300)에서 잉크(90)를 토출하는 경우, 잉크젯 헤드(330)에서 토출된 잉크(90)는 전계(EL)를 통과하여 대상 기판(SUB) 상에 분사될 수 있다. 쌍극성 소자(95)는 잉크(90)가 대상 기판(SUB) 상에 도달할 때까지, 또는 대상 기판(SUB) 상에 도달한 후에도 전계(EL)에 의해 유전영동힘을 받을 수 있다. 쌍극성 소자(95)는 잉크(90) 내에서 무작위의 배향 방향으로 분산되어 있다가, 잉크젯 헤드(330)로부터 토출된 후에는 전계 생성 장치(700)가 생성하는 전계(EL)에 의해 배향 방향 및 위치가 변할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 전계 생성 장치(700)가 생성하는 전계(EL)는 대상 기판(SUB)의 상면에 평행한 방향으로 형성될 수 있다. 대상 기판(SUB) 상에 분사된 쌍극성 소자(95)는 전계(EL)에 의해 장축이 연장된 방향이 대상 기판(SUB)의 상면에 수평한 방향을 향하도록 배향될 수 있다. 또한, 쌍극성 소자(95)들은 극성을 갖는 제1 단부가 특정 방향으로 배향되어 대상 기판(SUB) 상에 안착될 수 있다.
복수의 쌍극성 소자(95)들은 대상 기판(SUB) 상에 안착되면, 이들이 갖는 배향 방향의 편차, 또는 대상 기판(SUB) 상에 안착된 위치 등의 편차를 고려하여 정렬도가 측정될 수 있다. 대상 기판(SUB) 상에 안착된 쌍극성 소자(95)들은 어느 하나의 쌍극성 소자(95)를 기준으로 다른 쌍극성 소자(95)들의 배향 방향의 편차 및 안착된 위치의 편차가 측정될 수 있고, 이를 통해 쌍극성 소자(95)들의 정렬도가 측정될 수 있다. 쌍극성 소자(95)들이 갖는 '정렬도'는 대상 기판(SUB) 상에서 정렬된 쌍극성 소자(95)들의 배향 방향 및 안착된 위치의 편차를 의미하는 것일 수 있다. 예를 들어, 쌍극성 소자(95)들의 배향 방향 및 안착된 위치 등의 편차가 클 경우, 쌍극성 소자(95)들의 정렬도가 낮은 것이고, 쌍극성 소자(95)들의 배향 방향 및 안착된 위치 등의 편차가 작을 경우, 쌍극성 소자(95)들의 정렬도가 높거나 개선된 것으로 이해될 수 있다.
전계 생성 장치(700)가 대상 기판(SUB)의 상부에 전계(EL)를 생성하는 시점은 이에 제한되지 않는다. 도면에서는 잉크(90)가 노즐(335)에서 토출되어 대상 기판(SUB) 상에 도달하는 동안 전계 생성 장치(700)에서 전계(EL)를 생성하는 것을 도시하고 있다. 이에 따라 쌍극성 소자(95)는 노즐(335)에서 토출되어 대상 기판(SUB)에 도달할 때까지 전계(EL)에 의해 유전영동힘을 받을 수 있다. 이에 따라, 쌍극성 소자(95)들이 전계(EL)에 놓이는 시간이 증가하고, 잉크(90) 내에서 위치 및 방향이 변하면서 대상 기판(SUB) 상에 분사될 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않으며, 경우에 따라서 전계 생성 장치(700)는 잉크(90)가 대상 기판(SUB) 상에 안착한 뒤에 전계(EL)를 생성할 수도 있다. 즉, 전계 생성 장치(700)는 잉크젯 헤드(330)으로부터 잉크(90)가 분사될 때, 또는 그 이후에 전계(EL)를 생성할 수 있다.
한편, 대상 기판(SUB)의 상에 분사된 쌍극성 소자(95)는 전계 생성 장치(700)가 형성하는 전계(EL)에 의해 일 방향으로 배향될 수 있다. 다만, 몇몇 실시예에서 쌍극성 소자(95)는 고 비중의 반도체 물질을 포함할 수 있고, 잉크(90)의 용매(91)는 비중이 큰 쌍극성 소자(95)가 장시간 분산될 수 있도록 점도가 큰 용액일 수 있다. 이 경우, 전계 생성 장치(700)가 생성한 전계(EL)에 의해 쌍극성 소자(95)의 위치 및 방향의 변화가 원활하지 않을 수 있다. 또한, 쌍극성 소자(95)는 서로 다른 극성을 갖는 제1 단부와 제2 단부를 포함하고, 어느 한 단부가 전계(EL)가 향하는 방향으로 배향될 수 있다. 도 11에 도시된 바와 같이 쌍극성 소자(95)가 전계(EL)에 의해 배향되더라도 용매(91)의 점도가 크거나 전계(EL)에 의한 정렬 반응성이 낮을 경우, 쌍극성 소자(95)들의 특정 단부가 방향이 일정하지 않을 수도 있다.
일 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치(1000)는 쌍극성 소자(95)가 전계(EL)에 의해 배향되는 정도를 향상시키기 위해, 광을 조사하는 광 조사 장치(500)를 포함할 수 있다. 전계 생성 장치(700)가 전계(EL)를 생성할 때, 또는 그 전에 잉크(90)에 광이 조사되면 쌍극성 소자(95)의 쌍극성 모멘트(dipole moment)가 커지게되고, 동일한 세기 전계(EL)에도 더 강한 힘을 받을 수 있다. 즉, 쌍극성 소자(95)의 전계(EL)에 의한 정렬 반응성이 증가할 수 있다. 이에 따라, 쌍극성 소자(95)들은 배향 방향이 더 균일하게 정렬될 수 있다.
도 12는 일 실시예에 따른 잉크젯 장치와 광 조사 장치를 나타내는 측면도이다. 도 13은 일 실시예에 따른 광 조사 장치를 나타내는 단면도이다. 도 12는 제1 프레임(FM1)에 배치된 잉크젯 장치(300)와 제1 광 조사 장치(510)의 측면을 함께 도시하고 있고, 도 13은 제2 광 조사 장치(520)가 대상 기판(SUB) 상에 광(hv)을 조사하는 것을 나타내는 정면도이다.
도 12 및 도 13을 참조하면, 잉크젯 프린팅 장치(1000)는 적어도 하나의 광 조사 장치(500; 510, 520)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 광 조사 장치(500)는 잉크젯 장치(300)와 같이 제1 프레임(FM1)에 배치된 제1 광 조사 장치(510)에 더하여 제2 프레임(FM2)과 제3 프레임(FM3) 사이에 배치된 제2 광 조사 장치(520)를 포함할 수 있다.
잉크젯 프린팅 장치(1000)는 잉크젯 장치(300)가 배치된 제1 프레임(FM1)에 더하여, 더 많은 수의 프레임(FM2~FM6)들을 포함할 수 있다. 복수의 프레임(FM2~FM6)들은 제1 레일(RL1)과 제2 레일(RL2)이 연장된 방향을 따라 서로 이격되어 배치될 수 있다. 잉크젯 프린팅 장치(1000)는 쌍극성 소자(95)의 프린팅 공정 및 검사 공정에 필요한 장치들이 배치될 수 있도록 복수의 프레임(FM2~FM6)들을 포함할 수 있다. 각 프레임(FM2~FM6)들은 제1 프레임(FM1)과 동일하게 제1 지지부(FM_C)와 제2 지지부(FM_R)를 포함하여 각각 필요한 장치들이 배치될 수 있다. 각 프레임(FM2~FM6)의 형상 및 배치에 관한 설명은 제1 프레임(FM1)을 예시하여 상술한 바와 실질적으로 동일한 바, 이하 자세한 설명은 생략하기로 한다.
각 광 조사 장치(500; 510, 520)는 제2 베이스부(501) 및 광 조사 유닛(503)을 포함한다.
제2 베이스부(501)는 잉크젯 장치(300)의 제1 베이스부(310)와 유사하게 일 방향으로 연장된 형상을 가질 수 있다. 제2 베이스부(501)는 스테이지(STA) 또는 대상 기판(SUB)의 장변, 예를 들어 제1 방향(DR1)으로 연장된 변에 대응하여 제1 방향(DR1)으로 연장된 형상을 가질 수 있다. 도면에서는 광 조사 장치(500)의 제2 베이스부(501)를 개략적인 형상으로 도시하였으나, 이에 제한되지 않는다. 광 조사 장치(500)의 제2 베이스부(501)는 스테이지(STA) 및 대상 기판(SUB)의 형상과 무관한 형상을 가질 수도 있다. 이에 제한되지 않는다.
광 조사 유닛(503)은 제2 베이스부(501)에 배치될 수 있다. 광 조사 유닛(503)은 스테이지(STA)에 배치되는 대상 기판(SUB)의 상부에 광(hv)을 조사할 수 있다. 광 조사 유닛(503)이 제2 베이스부(501)에 배치되는 방식은 특별히 제한되지 않는다. 도면에서는 광 조사 유닛(503)이 제2 베이스부(501)의 하면에 직접 체결된 것으로 도시되어 있으나, 광 조사 유닛(503)은 별도의 부재를 통해 제2 베이스부(501)에 결합 또는 거치될 수 있다.
광 조사 유닛(503)의 종류는 특별히 제한되지 않는다. 몇몇 실시예에서, 광 조사 유닛(503)은 수은 광, Fe계 금속 할라이드 계열, Ga계 금속 할라이드 계열, 반도체 발광 소자 등을 포함할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
일 실시예에서, 제1 광 조사 장치(510)는 잉크젯 장치(300)와 함께 제1 프레임(FM1)에 거치되고, 쌍극성 소자(95)의 프린팅 공정 중 잉크(90)를 분사하는 공정과 동시에 광(hv)을 조사할 수 있다. 도 11에 도시된 바와 같이, 제1 프레임(FM1)의 하부를 통과하는 스테이지(STA) 상에 배치된 대상 기판(SUB)에는 전계 생성 장치(700)에 의해 생성된 전계(EL) 상에 잉크(90)가 분사될 수 있다. 스테이지(STA)가 잉크젯 장치(300)를 통과하면 대상 기판(SUB) 중 일부 영역에는 제1 프레임(FM1)에 거치된 제1 광 조사 장치(510)에서 방출된 광(hv)이 조사될 수 있다. 제1 광 조사 장치(510)는 스테이지(STA)가 이동하는 동안 일정한 영역에만 광(hv)을 조사하기 때문에, 제1 광 조사 장치(510)에서 수행되는 1차 광 조사 공정은 스테이지(STA)의 이동에 따른 스캔(Scan) 방식으로 수행될 수 있다. 제1 광 조사 장치(510)는 잉크젯 장치(300)와 함께 제1 프레임(FM1)에 거치되므로, 제1 광 조사 장치(510)에서 광(hv)이 조사되는 면적이 작을 수 있고, 대상 기판(SUB) 상에 충분한 광(hv)이 조사되지 않을 수도 있다. 일 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치(1000)는 제1 광 조사 장치(510)보다 더 큰 면적에 광을 조사할 수 있는 제2 광 조사 장치(520)를 더 포함하고, 쌍극성 소자(95)의 프린팅 공정에서 1차에 이은 2차 광 조사 공정이 수행될 수 있다.
제2 광 조사 장치(520)의 제2 베이스부(501)는 제2 프레임(FM2) 및 제3 프레임(FM3)에 거치될 수 있다. 제1 프레임(FM1)을 통과한 스테이지(STA)는 이어서 제2 프레임(FM2)과 제3 프레임(FM3)을 지나면서 제2 광 조사 장치(520)의 하부를 통과할 수 있다. 제2 광 조사 장치(520)의 광 조사 유닛(503)은 대상 기판(SUB) 전체를 커버할 수 있도록 제1 광 조사 장치(510)의 광 조사 유닛(503)보다 더 큰 면적을 가질 수 있다. 제2 광 조사 장치(520)의 경우에도 스테이지(STA)가 이를 통과하면서 대상 기판(SUB) 상에 광(hv)을 조사하지만, 제1 광 조사 장치(510)보다 더 큰 면적을 가짐에 따라 대상 기판(SUB) 상에 광(hv)이 조사되는 시간이 더 길 수 있다. 제2 광 조사 장치(520)는 대상 기판(SUB)보다 더 큰 면적을 가질 수 있어 2차 광 조사 공정에서 대상 기판(SUB)에는 전면적으로 광이 조사될 수 있다.
일 실시예에 따르면 제2 광 조사 장치(520)는 제1 광 조사 장치(510)와 달리 잉크젯 장치(300)에서 잉크(90)가 분사된 후에 광(hv)을 조사할 수 있다. 잉크젯 프린팅 장치(1000)는 복수의 광 조사 장치(500; 510, 520)를 포함하여 쌍극성 소자(95)의 정렬도를 개선하기 위한 광 조사 공정을 2회에 걸쳐 수행할 수 있다.
한편, 구체적으로 도시하지 않았으나, 제2 광 조사 장치(520)는 스테이지(STA)가 통과하는 동안 광(hv)을 조사할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 몇몇 실시예에서 스테이지(STA)는 제2 광 조사 장치(520)의 하부에서 일정 시간 정지한 상태로 2차 광 조사 공정을 수행한 뒤에 다시 이동할 수도 있다. 이는 쌍극성 소자(95)의 정렬에 필요한 광 조사 정도에 따라 조절될 수 있다.
광 조사 장치(500)는 대상 기판(SUB) 상에 분사된 잉크(90)에 광(hv)을 조사하여 쌍극성 소자(95)의 전계(EL)에 의한 정렬 반응성을 향상시킬 수 있다. 쌍극성 소자(95)는 제1 극성을 갖는 제1 단부 및 제1 극성과 다른 제2 극성을 갖는 제2 단부를 포함하여 쌍극자 모멘트(Dipole moment)를 가질 수 있다. 쌍극자 모멘트를 갖는 쌍극성 소자(95)는 전계 생성 장치(700)가 생성하는 전계(EL)에 의해 소정의 전기적인 힘을 전달 받아 일 방향으로 배향될 수 있다. 여기서, 광 조사 장치(500)가 쌍극성 소자(95)에 광(hv)을 조사하면, 쌍극성 소자(95)는 부분적인 극성이 더 형성되어 쌍극자 모멘트가 더 커지게 되고, 전계(EL)에 의해 더 큰 힘의 전기적인 힘을 전달 받을 수 있다. 이에 따라, 잉크(90) 내에 분산된 쌍극성 소자(95)는 정렬 반응성이 증가하고, 대상 기판(SUB) 상에서 높은 정렬도를 갖고 배향될 수 있다.
도 14는 일 실시예에 따른 대상 기판 상에 배열된 쌍극성 소자들에 광이 조사되는 것을 나타내는 개략도이다.
도 14를 참조하면, 전계 생성 장치(700) 상에 준비된 대상 기판(SUB) 상에는 복수의 쌍극성 소자(95)들이 분사되고, 광 조사 장치(500)는 대상 기판(SUB) 상에 분사된 잉크(90)에 광(hv)을 조사할 수 있다. 잉크젯 프린팅 장치(1000)를 이용한 쌍극성 소자(95)의 프린팅 공정에서, 대상 기판(SUB) 상에 잉크(90)를 분사한 뒤, 대상 기판(SUB) 상에 광(hv)을 조사하면서 쌍극성 소자(95)들을 배향하는 제2 정렬 단계가 수행될 수 있다.
예를 들어 1차 광 조사 공정과 같이 대상 기판(SUB)의 제1 영역(AA1)에는 광(hv)이 조사되지 않고, 제2 영역(AA2)에는 광(hv)이 조사될 수 있고, 대상 기판(SUB) 상에 분사된 쌍극성 소자(95) 중, 제1 영역(AA1)에 위치하여 광(hv)이 조사되지 않은 제1 쌍극성 소자(95A)와 제2 영역(AA2)에 위치하여 광(hv)이 조사된 제2 쌍극성 소자(95B)가 존재할 수 있다.
광(hv)이 조사된 제2 쌍극성 소자(95B)는 극성을 갖는 부분의 전자들이 조사된 광(hv)에 의해 반응, 또는 여기(Excited)되어 제1 극성의 제1 단부와 제2 극성의 제2 단부 간 쌍극자 모멘트가 더 커질 수 있다. 쌍극성 소자(95)가 큰 쌍극성 모멘트를 갖는 경우, 대상 기판(SUB) 상에 생성된 전계(EL)에 의한 유전영동힘의 크기가 더 커질 수 있다. 상술한 바와 같이 쌍극성 소자(95)는 전계(EL)에 의해 위치 및 방향이 변하면서 제1 극성의 제1 단부가 향하는 방향을 기준으로 배향 방향이 결정될 수 있다. 쌍극성 모멘트가 더 커진 쌍극성 소자(95)들은 전계(EL)에 대한 정렬 반응성이 증가하게 되고, 쌍극성 소자(95)들은 상기 배향 방향이 균일하도록 정렬될 수 있다.
제1 영역(AA1)에 분사된 제1 쌍극성 소자(95A)들은 전계(EL)에 의해 연장된 방향이 특정 방향을 향하도록 배향되나, 제1 단부가 향하는 배향 방향은 균일하지 않을 수 있다. 제2 영역(AA2)에 분사된 제2 쌍극성 소자(95B)들은 광(hv)이 조사됨에 따라 전계(EL)에 대한 정렬 반응성이 증가하고, 제1 단부가 향하는 배향 방향이 균일하도록 최초의 위치(점선 부분)으로부터 회전하거나 이동하면서 다시 배향될 수 있다.
또한, 잉크젯 프린팅 장치(1000)는 스테이지(STA)와 분리되되 이와 동시에 이동할 수 있는 전계 생성 장치(700)를 포함한다. 스테이지(STA)의 이동에 따라 대상 기판(SUB) 상에 잉크(90)가 분사되거나 광(hv)이 조사되는데, 전계 생성 장치(700)는 쌍극성 소자(95)의 프린팅 공정 중 공정 단계에 무관하게 대상 기판(SUB) 상에 지속적으로 전계(EL)를 생성할 수 있다. 이에 따라, 잉크(90)의 분사하기 전, 또는 이와 동시에 전계(EL)를 생성함에 따라 쌍극성 소자(95)가 전계(EL)에 놓이는 시간이 증가하고, 광 조사 공정 중에도 전계(EL) 생성이 유지됨에 따라 쌍극성 소자(95)들의 배향 방향이 균일해지고 정렬도가 향상될 수 있다.
한편, 몇몇 실시예에서, 광 조사 장치(500)에서 조사되는 광(hv)의 중심 파장대역은 특별히 제한되지 않는다. 상기 광(hv)은 쌍극성 소자(95)의 종류에 따라 달라질 수 있다. 후술할 바와 같이, 쌍극성 소자(95)는 반도체 재료를 포함할 수 있고, 광 조사 장치(500)에서 조사되는 광(hv)의 중심 파장대역은 쌍극성 소자(95)의 재료에 따라 달라질 수 있다. 예시적인 실시예에서, 광 조사 장치(500)에서 조사되는 광의 중심 파장대역은 300nm 내지 700nm, 또는 350nm 내지 500nm의 범위를 가질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
대상 기판(SUB) 상에 분사된 쌍극성 소자(95)들이 일 방향으로 배향 또는 정렬되면, 잉크(90)의 용매(91)를 제거하기 위한 건조 공정이 수행된다. 일 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치(1000)는 광 조사 장치(500)에 이어 건조 장치(800)를 더 포함할 수 있다.
도 15는 일 실시예에 따른 건조 장치를 나타내는 정면도이다. 도 15는 스테이지(STA) 상에 열(Heat)을 조사하는 건조 장치(800)를 정면에서 바라본 것을 도시하고 있다.
도 15를 참조하면, 잉크젯 프린팅 장치(1000)의 건조 장치(800)는 제3 베이스부(801) 및 열처리 유닛(805)을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 잉크젯 프린팅 장치(1000)는 제4 프레임(FM4)과 제5 프레임(FM5) 사이에 배치된 건조 장치(800)를 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이, 잉크젯 프린팅 장치(1000)는 복수의 프레임(FM1~FM6)들을 포함할 수 있다. 복수의 프레임(FM1~FM6)들은 제1 레일(RL1)과 제2 레일(RL2)이 연장된 방향을 따라 서로 이격되어 배치될 수 있다. 제2 광 조사 장치(520)가 배치된 제2 프레임(FM2)과 제3 프레임(FM3)에 이어 제4 프레임(FM4) 및 제5 프레임(FM5)이 더 배치되고, 이들 사이에는 건조 장치(800)가 배치될 수 있다.
제3 베이스부(801)는 잉크젯 장치(300)의 제1 베이스부(310) 및 광 조사 장치(500)의 제2 베이스부(502)와 유사한 형상을 가질 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
열처리 유닛(805)은 제3 베이스부(801)에 배치될 수 있다. 열처리 유닛(805)은 스테이지(STA)에 배치되는 대상 기판(SUB)의 상부에 열(Heat)을 조사할 수 있다. 본 명세서에서 건조 장치(800)의 일 예로 열처리 유닛(805)을 포함하여 열(Heat)을 통한 용매(91) 건조 장치를 예시하고 있으나, 이에 제한되지 않는다. 건조 장치(800)는 잉크(90)의 용매(91)를 건조하기 위한 장치로써 다양한 유닛들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 건조 장치(800)는 적외선(Infrared)을 조사하는 IR 조사 유닛을 포함할 수도 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
열처리 유닛(805)이 제3 베이스부(801)에 배치되는 방식은 특별히 제한되지 않는다. 도면에서는 열처리 유닛(805)이 제3 베이스부(801)에 직접 체결된 것으로 도시되어 있으나, 열처리 유닛(805)은 별도의 부재를 통해 제3 베이스부(801)에 결합 또는 거치될 수 있다. 건조 장치(800)의 열처리 유닛(805)은 조사되는 열(Heat)에 의해 대상 기판(SUB) 상에 배치된 다른 부재들이 손상되지 않을 정도로 이격될 수 있다. 또한, 몇몇 실시예에서, 열처리 유닛(805)의 하면에는 차폐 장치가 더 배치될 수도 있다. 상기 차폐 장치는 대상 기판(SUB)이 손상되지 않도록 열처리 유닛(805)에서 조사되는 열을 부분적으로 차단할 수도 있다.
스테이지(STA)가 제2 광 조사 장치(520)에 이어 건조 장치(800)를 통과하는 동안 건조 장치(800)는 대상 기판(SUB) 상에 열(Heat)을 조사할 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않고 스테이지(STA)는 건조 장치(800)의 하부에서 일정 시간 정지한 상태로 건조 공정이 수행될 수도 있다.
대상 기판(SUB) 상에 분사된 잉크(90)는 일 방향으로 배향된 쌍극성 소자(95)들에 더하여 이들이 분산된 용매(91)를 포함한다. 건조 장치(800)는 잉크(90)의 용매(91)를 제거할 수 있고, 쌍극성 소자(95)는 대상 기판(SUB) 상에서 위치가 고정되도록 안착될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 용매(91)가 제거될 때 쌍극성 소자(95)의 배향 방향 및 위치가 변하는 것을 방지하기 위해, 잉크젯 프린팅 장치(1000)는 전계 생성 장치(700)가 대상 기판(SUB) 상에 전계(EL)를 생성한 상태에서 용매(91)의 건조 공정이 수행될 수 있다.
도 16은 일 실시예에 따른 대상 기판 상에 정렬된 쌍극성 소자들이 안착되는 것을 나타내는 개략도이다. 도 17은 일 실시예에 따른 잉크의 용매가 건조되는 것을 나타내는 개략도이다.
도 16 및 도 17을 참조하면, 대상 기판(SUB)의 제1 영역(AA1)과 제2 영역(AA2)에는 복수의 쌍극성 소자(95)들이 일 방향으로 배향된 상태로 정렬될 수 있다. 스테이지(STA)가 건조 장치(800)를 통과하면 대상 기판(SUB) 상에 열(Heat)이 조사되고 용매(91)가 제거되면서 쌍극성 소자(95)는 대상 기판(SUB) 상에 안착될 수 있다. 다만, 상술한 바와 같이 잉크(90)의 용매(91)는 쌍극성 소자(95)가 분산된 상태를 장시간 유지하기 위해 고점도의 용매일 수 있다. 용매(91)가 열(Heat)에 의해 건조 또는 휘발되어 제거되는 과정에서 유체의 유동에 의한 인력 또는 용매(91)와 쌍극성 소자(95) 간 인력에 의해 쌍극성 소자(95)의 최초 정렬 상태가 변할 수 있다. 일 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치(1000)의 전계 생성 장치(700)는 용매(91)의 건조 공정 중에도 대상 기판(SUB) 상에 전계(EL)를 생성할 수 있고 쌍극성 소자(95)들의 배향 방향 및 위치가 변하는 정렬 이탈 문제를 방지할 수 있다.
또한, 잉크젯 프린팅 장치(1000)의 건조 장치(800)가 대상 기판(SUB)의 상부에서 열(Heat)을 조사함에 따라, 용매(91)가 표면에서부터 건조되어 열에 의한 내부 대류의 발생을 최소화할 수 있다. 광 조사 공정에서 수행된 제2 정렬 단계 이후에 최초의 건조 공정에서 열처리에 의한 용매(91) 내 대류가 발생하면 쌍극성 소자(95)들의 정렬이 이탈할 수 있다. 일 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치(1000)는 건조 장치(800)가 스테이지(STA) 또는 대상 기판(SUB)의 상부에서부터 열(Heat)을 조사할 수 있고, 용매(91)가 표면에서부터 건조됨에 따라 쌍극성 소자(95)들의 이탈 현상이 최소화될 수 있다.
한편, 쌍극성 소자(95)들의 이탈 현상을 방지하기 위해 건조 공정에서 필요한 전계(EL)의 세기는 쌍극성 소자(95)들의 정렬 공정에서 필요한 전계(EL)보다 그 세기가 약할 수 있다. 전계 생성 장치(700)는 프로브 구동부(703)의 이동을 통해 대상 기판(SUB)과 프로브 패드(708)를 연결할 수 있고, 이 과정에서 일정 시간이 소요될 수 있다. 전계 생성 장치(700)와 대상 기판(SUB) 간의 연결 및 분리 과정에서 많은 시간이 소요될 경우, 쌍극성 소자(95)의 프린팅 공정이 연속적으로 수행되어 공정 시간이 단축되더라도 이후 다음 공정의 준비에 많은 시간이 소요될 수 있다.
일 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치(1000)는 스테이지(STA)와 전계 생성 장치(700)가 분리되어 각각 이동할 수 있고, 1회의 프린팅 공정이 완전히 완료되기 전에 적어도 하나의 전계 생성 장치(700)는 대상 기판(SUB)과 분리되어 이동할 수 있다.
도 18은 일 실시예에 따른 전계 생성 장치의 이동을 나타내는 개략도이다.
도 18을 참조하면, 스테이지(STA)가 건조 장치(800)에서 건조 공정이 진행되는 동안 전계 생성 장치(700)는 대상 기판(SUB) 상에 전계(EL)를 생성할 수 있다. 다만, 상술한 바와 같이 건조 공정에서 필요한 전계(EL)의 세기는 정렬 공정보다 약할 수 있으므로, 반드시 제1 전계 생성 장치(710)와 제2 전계 생성 장치(720)가 모두 대상 기판(SUB)과 연결되지 않을 수 있다. 일 실시예에서, 제1 전계 생성 장치(710)와 제2 전계 생성 장치(720)는 스테이지(STA)와 분리되어 이동하고, 스테이지(STA)가 특정 공정 장치로 이동하면 제1 전계 생성 장치(710)와 제2 전계 생성 장치(720) 중 적어도 어느 하나는 스테이지(STA)의 이동 방향과 반대 방향으로 이동할 수 있다. 예를 들어, 스테이지(STA)가 건조 장치(800)로 이동하면 제1 전계 생성 장치(710)는 대상 기판(SUB)과 분리되어 초기의 위치인 제1 프레임(FM1) 이전으로 이동할 수 있다. 제2 전계 생성 장치(720)는 대상 기판(SUB)과 연결되어 건조 공정 동안 전계(EL)를 생성할 수 있다. 제1 전계 생성 장치(710)는 스테이지(STA)의 이동 방향과 반대 방향으로 이동하여 다음 프린팅 공정을 준비할 수 있고, 제2 전계 생성 장치(720)는 스테이지(STA)와 함께 이동하여 건조 공정에 쌍극성 소자(95)의 정렬이 이탈하는 것을 방지한 뒤 대상 기판(SUB)과 분리될 수 있다.
도면에서는 스테이지(STA)가 건조 장치(800)로 이동하여 건조 공정이 수행되는 동안 제1 전계 생성 장치(710)가 분리된 것을 예시하였으나, 이에 제한되지 않는다. 몇몇 실시예에서, 어느 한 전계 생성 장치(700)는 스테이지(STA)가 제2 광 조사 장치(520)로 이동하여 2차 광 조사 공정이 수행되는 동안 분리될 수도 있다. 전계 생성 장치(700)는 적어도 2차 광 조사 공정에는 전계(EL)를 생성할 수 있도록 대상 기판(SUB)과 연결되고, 그 이후의 공정에서는 대상 기판(SUB)과 분리되어 다음 공정을 준비하기 위해 이동할 수 있다.
일 실시예에 따르면 복수의 전계 생성 장치(700; 710, 720)들 간, 또는 전계 생성 장치(700)와 스테이지(STA)간 각각 개별적으로 이동할 수 있다. 이에 따라, 프린팅 공정 중 많은 시간이 소요되는 전계 생성 장치(700)와 대상 기판(SUB)의 연결 및 분리시 필요한 시간을 단축할 수 있다. 잉크젯 프린팅 장치(1000)는 프린팅 공정에 필요한 장치들이 일렬로 배치되어 각 공정들이 연속적으로 수행되어 공정 간 불필요한 시간을 최소화할 수 있으면서, 다음 공정의 준비에 필요한 시간도 단축할 수 있다.
도 19는 일 실시예에 따른 검사 장치를 나타내는 정면도이다.
도 19를 참조하면, 잉크젯 프린팅 장치(1000)는 검사 장치(900)를 더 포함하여 대상 기판(SUB) 상에 정렬된 쌍극성 소자(95)들의 정렬도를 검사할 수 있다. 건조 공정 이후 용매(91)가 모두 제거되면, 전계 생성 장치(700)들은 대상 기판(SUB)과 분리되어 다음 공정 준비를 위해 이동할 수 있다. 반면, 스테이지(STA)는 건조 장치(800)를 통과하여 검사 장치(900)로 이동하여 쌍극성 소자(95)들의 정렬도 검사 공정이 더 수행될 수 있다.
잉크젯 프린팅 장치(1000)의 검사 장치(900)는 제4 베이스부(910) 및 복수의 센싱 유닛(950)들을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 잉크젯 프린팅 장치(1000)는 제6 프레임(FM6)에 배치된 검사 장치(900)를 포함할 수 있다.
제4 베이스부(910)는 잉크젯 장치(300)의 제1 베이스부(310) 및 광 조사 장치(500)의 제2 베이스부(502)와 유사한 형상을 가질 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
센싱 유닛(950)은 제4 베이스부(910)에 배치될 수 있다. 센싱 유닛(950)은 대상 기판(SUB) 상에 안착, 또는 정렬된 쌍극성 소자(95)들의 위치나 배향 방향 등을 측정하고, 복수의 쌍극성 소자(95)들의 위치 및 배향 방향들의 편차를 통해 정렬도를 측정할 수 있다.
예를 들어, 센싱 유닛(950)은 대상 기판(SUB) 상에서 쌍극성 소자(95)들이 안착된 위치나 이웃한 쌍극성 소자(95)들 사이의 간격, 또는 일정 영역 내에 안착된 쌍극성 소자(95)들의 수 등을 측정할 수 있다. 대상 기판(SUB) 상에 복수의 영역들이 정의될 경우, 잉크젯 프린팅 장치(1000)는 대상 기판(SUB) 상에 정의된 영역에 일정 개수의 쌍극성 소자(95)를 프린팅할 수 있다. 검사 장치(900)는 몇 개의 쌍극성 소자(95)들이 상기 영역에 정확히 안착되었는지 여부에 더하여 다른 쌍극성 소자(95)들과 뭉친 상태로 안착되었는지 등을 검사할 수 있다.
또한, 쌍극성 소자(95)는 일 방향으로 연장된 형상을 갖고 양 단부가 서로 다른 극성을 가짐에 따라 제1 극성을 갖는 제1 단부가 향하는 배향 방향이 결정될 수 있다. 검사 장치(900)는 쌍극성 소자(95)의 위치를 측정하면서 배향 방향을 측정하여 쌍극성 소자(95)들의 정렬도를 측정할 수 있다. 검사 장치(900)는 복수의 쌍극성 소자(95)들의 제1 단부가 향하는 방향 및 임의의 선을 기준으로 제1 단부가 향하는 방향과의 사이각, 즉 배향각 등을 측정할 수 있다. 대상 기판(SUB) 상에 쌍극성 소자(95)들이 배치되는 부분이 특정될 경우, 검사 장치(900)는 쌍극성 소자(95)들이 상기 부분 상에 정확하게 배치되었는지 검사할 수 있다. 잉크젯 프린팅 장치(1000)는 검사 장치(900)를 통해 측정된 쌍극성 소자(95)들의 안착 위치 편차, 정렬도 등을 통해 프린팅 공정의 완성도를 확인함과 동시에 이를 통해 얻은 정보들을 토대로 각 장치들에 피드백(Feedback)하여 프린팅 공정의 신뢰도를 향상시킬 수도 있다.
한편, 잉크(90)의 용매(91)가 고점도 용매인 경우, 건조 공정에서 용매(91)가 완전히 제거되지 않을 수 있고, 후속 공정에서 대상 기판(SUB) 상에 이물질로 남을 수 있다. 이들을 완전히 제거하기 위해 일 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치(1000)는 더 많은 수의 건조 장치(800)들을 포함하여 쌍극성 소자(95)의 프린팅 공정 중 1회 이상의 건조 공정을 수행할 수 있다.
도 20은 다른 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치의 개략적인 평면도이다. 도 21은 일 실시예에 따른 건조 장치를 나타내는 정면도이다.
도 20 및 도 21을 참조하면, 일 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치(1000)는 더 많은 수의 건조 장치(800; 810, 820)를 포함할 수 있다. 건조 장치(800)는 제2 광 조사 장치(520)에 이어 배치된 제1 건조 장치(810)와 제2 건조 장치(820)를 포함할 수 있다. 스테이지(STA)는 제1 건조 장치(810)에서 1차 건조 공정을 수행한 뒤, 제2 건조 장치(820)로 이동하여 2차 건조 공정이 수행될 수 있다. 본 실시예는 잉크젯 프린팅 장치(1000)가 제2 건조 장치(820)를 더 포함하여 쌍극성 소자(95)의 프린팅 공정에서 복수의 건조 공정이 수행되는 점에서 차이가 있다. 제1 건조 장치(810)에 대한 설명은 상술한 바와 동일한 바, 이하 제2 건조 장치(820)에 대하여 자세히 설명하기로 한다.
잉크젯 프린팅 장치(1000)는 제7 프레임(FM7)과 제8 프레임(FM8)을 더 포함하고, 제2 건조 장치(820)는 이들 사이에 배치된다. 제2 건조 장치(820)도 제3 베이스부(801)와 열처리 유닛(805)을 포함하고, 그 하부로 이동한 스테이지(STA) 또는 대상 기판(SUB) 상에 열을 조사할 수 있다.
제1 건조 장치(810)에서 1차 건조 공정을 수행하더라도 대상 기판(SUB) 상에 배치된 용매(91)가 완전히 제거되지 않고 일부 남을 수 있다. 상술한 바와 같이 용매(91)는 고점도의 용매 물질일 수 있고, 쌍극성 소자(95)의 정렬 이탈을 방지하기 위해 1차 건조 공정에서는 용매(91)가 표면에서부터 제거되기 때문에 일부의 용매(91)들은 대상 기판(SUB) 상에 남을 수 있다. 대상 기판(SUB) 상에 남는 용매(91)들은 쌍극성 소자(95)를 포함한 제품을 제조하기 위한 후속 공정에서 이물질로 남을 수 있다.
잉크젯 프린팅 장치(1000)는 잉크(90)의 용매(91)를 완전히 제거하기 위해 복수의 건조 장치(800; 810, 820)를 포함하여 2회에 걸쳐 건조 공정을 수행할 수 있다. 제1 건조 장치(810)를 통해 1차 건조 공정이 수행된 후에는 쌍극성 소자(95)들이 대상 기판(SUB) 상에서 안전하게 안착되고, 정렬 이탈 문제가 발생하지 않을 수 있다. 이에 따라, 제2 건조 장치(820)를 이용한 2차 건조 공정에서는 1차 건조 공정보다 더 고온에서 열처리 공정이 수행될 수도 있다.
또한, 예시적인 실시예에서 잉크젯 프린팅 장치(1000)는 제2 건조 장치(820)에 배치된 복수의 전계 생성 유닛(730)들을 더 포함할 수 있다. 전계 생성 유닛(730)은 전계 생성 장치(700; 710, 720)와 유사하게 프로브 구동부(703), 프로브 지그(705) 및 프로브 패드(708)를 포함하여 대상 기판(SUB) 상에 전계(EL)를 생성할 수 있다. 다만, 전계 생성 유닛(730)들은 제1 전계 생성 장치(710) 및 제2 전계 생성 장치(720)와 달리 스테이지(STA)를 따라 제2 방향(DR2)으로 이동하지 않는다. 전계 생성 유닛(730)들은 제7 프레임(FM7)과 제8 프레임(FM8) 사이에 배치되어 스테이지(STA)가 제2 건조 장치(820)로 이동하면 대상 기판(SUB)과 전기적으로 연결되어 그 상부에 전계(EL)를 생성할 수 있다. 제2 건조 장치(820)에서 고온의 2차 건조 공정이 수행되는 동안 전계 생성 유닛(730)들은 대상 기판(SUB) 상의 쌍극성 소자(95)들이 정렬 이탈하는 것을 방지할 수 있다.
몇몇 전계 생성 유닛(730)들은 제2 레일(RL2) 상에 배치되어 스테이지(STA)의 제1 방향(DR1) 양측에 배치될 수 있다. 이에 제한되지 않고, 몇몇 전계 생성 유닛(730)들은 스테이지(STA)가 제2 건조 장치(820)로 이동하면 스테이지(STA)의 제2 방향(DR2) 양 측으로 이동하여 대상 기판(SUB)과 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 일부 전계 생성 유닛(730)들은 제7 프레임(FM7)과 제8 프레임(FM8)에 거치되었다가, 스테이지(STA)가 이동하면 프로브 구동부(703)가 이동하여 대상 기판(SUB)과 연결될 수 있다. 도면에서는 스테이지(STA)의 제1 방향(DR1) 양측으로 2개의 전계 생성 유닛(730)이 배치되고 제2 방향(DR2) 양측으로 2개의 전계 생성 유닛(730)이 배치되어 총 4개의 전계 생성 유닛(730)이 배치된 것이 예시되어 있다. 다만, 이에 제한되지 않는다. 경우에 따라 제1 방향(DR1) 양측으로 배치된 2개의 전계 생성 유닛(730)은 생략되고, 전계 생성 장치(700; 710, 720)가 스테이지(STA)와 함께 제2 건조 장치(820)로 이동할 수도 있다.
잉크젯 프린팅 장치(1000)는 제2 건조 장치(820)와 함께 배치된 복수의 전계 생성 유닛(730)을 포함하므로, 전계 생성 장치(700; 710, 720)들은 제1 건조 장치(810)에서 수행된 1차 건조 공정 후에 스테이지(STA)와 분리될 수 있다. 1차 건조 공정 후에는 스테이지(STA) 상에 용매(91) 일부가 제거된 상태로 쌍극성 소자(95)들이 남을 수 있고, 스테이지(STA)가 제2 건조 장치(820)로 이동하면 전계 생성 유닛(730)들이 생성하는 전계(EL)에 의해 쌍극성 소자(95)들의 정렬 이탈이 방지될 수 있다. 이에 따라, 전계 생성 장치(710, 720)들은 제2 건조 장치(820)로 이동하지 않고 스테이지(STA)와 분리되어 후속 프린팅 공정을 준비할 수 있다. 잉크젯 프린팅 장치(1000)가 복수의 스테이지(STA)를 포함하는 경우, 1번 스테이지가 제2 건조 장치(820)에서 2차 건조 공정을 수행하는 동안, 2번 스테이지 상에 대상 기판(SUB)이 준비되고 전계 생성 장치(700)들은 2번 스테이지와 함께 이동할 수도 있다. 이에 따라, 제2 건조 장치(820)를 더 포함하여 프린팅 공정의 공정 시간이 증가하더라도 복수의 프린팅 공정들 간의 준비 시간이 단축되어 전체 공정 시간은 단축될 수 있다.
한편, 제2 건조 장치(820)는 반드시 스테이지(STA)가 이동하지 않고 대상 기판(SUB)만 이동할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 잉크젯 프린팅 장치(1000)는 제2 건조 장치(820)와 함께 배치된 스테이지와 전계 생성 유닛(730)을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 2차 건조 공정을 위해 대상 기판(SUB) 만이 이동하고, 스테이지(STA)와 전계 생성 장치(700)들은 후속 프린팅 공정을 위해 초기의 위치로 이동할 수 있다.
도 22는 다른 실시예에 따른 건조 장치를 나타내는 정면도이다.
도 22를 참조하면, 잉크젯 프린팅 장치(1000)는 제2 건조 장치(820)와 함께 배치된 서브 스테이지(STA2)를 더 포함할 수 있다. 전계 생성 유닛(730)들은 서브 스테이지(STA2) 상에 배치되고, 서브 스테이지(STA2) 상에 대상 기판(SUB)이 준비되면 이와 연결되어 전계(EL)를 생성할 수 있다. 본 실시예는 잉크젯 프린팅 장치(1000)가 2차 건조 공정이 수행되는 서브 스테이지(STA2)를 더 포함하는 점에서 차이가 있다. 이하, 중복된 설명은 생략하고 차이점을 중심으로 설명하기로 한다.
서브 스테이지(STA2)는 제7 프레임(FM7)과 제8 프레임(FM8) 사이에서 제2 건조 장치(820)의 하부에 배치될 수 있다. 서브 스테이지(STA2)는 실질적으로 스테이지(STA)와 동일한 형상을 가질 수 있다. 다만, 서브 스테이지(STA2)는 일 방향으로 이동하지 않고 제2 건조 장치(820) 하부에 고정되어 배치될 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않는다. 도면에서는 서브 스테이지(STA2)가 레일(RL1, RL2) 상에 배치되지 않은 것이 예시되어 있으나, 이에 제한되지 않고 서브 스테이지(STA2)도 제1 레일(RL1) 상에 배치되어 제2 건조 장치(820)와 검사 장치(900) 사이를 이동할 수도 있다.
2차 건조 공정에서는 용매(91)를 완전히 제거하기 위해 1차 건조 공정보다 고온의 건조 공정이 수행될 수 있다. 1차 건조 공정과 달리 용매(91)가 어느 정도 제거된 상태에서 2차 건조 공정이 수행되므로, 잉크(90)의 내부 대류가 발생할 가능성이 낮다. 일 실시예에 따르면, 대상 기판(SUB) 상의 용매(91)를 완전히 제거하기 위해 서브 스테이지(STA2)는 대상 기판(SUB)의 하부에서 열을 전달할 수 있는 히트 싱크(STA_H)를 포함할 수 있다. 히트 싱크(STA_H)는 서브 스테이지(STA2)의 내부에 배치되어 그 상부에 배치되는 대상 기판(SUB)의 하부로부터 열을 조사할 수 있다. 2차 건조 공정에서는 대상 기판(SUB)의 상부에 배치된 제2 건조 장치(820)와 그 하부로부터 열을 전달하는 히트 싱크(STA_H)를 통해 용매(91)를 완전하게 제거할 수 있다. 또한, 서브 스테이지(STA2) 상에 배치된 전계 생성 유닛(730)들이 대상 기판(SUB) 상에 전계(EL)를 생성하기 때문에, 용매(91)의 제거 시 발생할 수 있는 쌍극성 소자(95)들의 정렬 이탈도 방지할 수 있다.
제1 건조 장치(810)를 지나 1차 건조 공정이 수행된 대상 기판(SUB)은 스테이지(STA)로부터 별도의 운송 장치를 통해 서브 스테이지(STA2)로 이동할 수 있다. 대상 기판(SUB)이 서브 스테이지(STA2)로 이동하면, 스테이지(STA)와 전계 생성 장치(700)는 후속 프린팅 공정을 위해 초기의 위치로 이동할 수 있다. 일 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치(1000)는 2차 건조 공정이 수행되는 서브 스테이지(STA2)를 더 포함하여 프린팅 공정이 종료하기전에 스테이지(STA)가 후속 공정 준비를 위해 이동할 수 있어 전체 공정 시간을 단축시킬 수 있다.
한편, 전계 생성 장치(700)는 프로브 구동부(703)가 이동하면서 프로브 패드(708)가 대상 기판(SUB)과 연결되기 위해 프로브 패드(708)가 대상 기판(SUB) 상에 배치된 패드부(미도시)와 정렬된 상태로 정확하게 접촉되는 것이 필요하다. 이 과정에서 프로브 패드(708)와 대상 기판(SUB) 사이의 정렬과 프로브 패드(708)와 상기 패드부 사이의 접촉시 많은 시간이 소요되고, 프린팅 공정의 전체 공정 시간이 증가할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 전계 생성 장치(700)는 대상 기판(SUB)과 직접 접촉하지 않고 무선으로 연결되어 대상 기판(SUB) 상에 전계(EL)를 생성할 수 있다. 이에 따라, 전계 생성 장치(700)의 프로브 패드(708)와 대상 기판(SUB)의 접촉 과정이 생략되므로, 프린팅 공정의 준비 시간이 단축될 수 있다.
도 23은 다른 실시예에 따른 전계 생성 장치를 나타내는 개략도이다.
도 23을 참조하면, 일 실시예에 따른 전계 생성 장치(700_1)는 프로브 패드(708)가 무선으로 전기적 연결을 형성할 수 있는 전극 패드(PAD_E)를 포함할 수 있다. 전극 패드(PAD_E)는 대상 기판(SUB) 상에 배치된 패드부(PAD_S)와 직접 접촉하지 않은 상태에서 전기적으로 연결될 수 있다.
스테이지(STA) 상에 대상 기판(SUB)이 준비되면, 전계 생성 장치(700_1)는 대상 기판(SUB) 상에 배치된 얼라인 마크(AM)를 기준으로 프로브 패드(708)의 전극 패드(PAD_E)를 대상 기판(SUB)의 패드부(PAD_S)를 정렬시킨다. 이어, 전극 패드(PAD_E)와 패드부(PAD_S) 간의 거리를 조절하여 이들이 무선으로 연결되면 대상 기판(SUB) 상에 전계(EL)를 생성할 수 있다. 도면에서는 대상 기판(SUB)과 전계 생성 장치(700_1)의 프로브 패드(708)가 일정 간격 이격된 상태로 서로 연결된 것이 예시되어 있으나, 이에 제한되지 않는다. 몇몇 실시예에서 전계 생성 장치(700_1)는 프로브 패드(708)의 전극 패드(PAD_E)와 대상 기판(SUB)의 패드부(PAD_S)가 두께 방향, 또는 제3 방향(DR3)으로 중첩되어 정렬된 상태에서 전기적으로 연결될 수도 있다. 본 실시예는 전계 생성 장치(700_1)가 대상 기판(SUB) 상에 무선으로 전계(EL)를 생성할 수 있는 점에서 차이가 있다. 그 외 다른 부분에 대한 설명은 상술한 바와 실질적으로 동일하므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
이하, 일 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치(1000)를 이용한 쌍극성 소자(95)의 프린팅 방법에 대하여 자세하게 설명하기로 한다.
도 24는 일 실시예에 따른 쌍극성 소자의 프린팅 방법을 나타내는 순서도이다. 도 25 내지 도 28은 일 실시예에 따른 쌍극성 소자의 프린팅 방법을 나타내는 단면도들이다.
도 1 및 도 24 내지 도 28을 참조하면, 일 실시예에 따른 쌍극성 소자(95)의 프린팅 방법은 잉크젯 프린팅 장치(1000)를 세팅하는 단계(S100), 대상 기판(SUB) 상에 쌍극성 소자(95)를 분사하는 단계(S200) 및 대상 기판(SUB) 상에 전계를 생성하며 광을 조사하여 쌍극성 소자(95)를 안착하는 단계(S300)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 쌍극성 소자(95)의 프린팅 방법은 도 1을 참조하여 상술한 잉크젯 프린팅 장치(1000)를 이용하여 수행될 수 있으며, 쌍극성 소자(95)를 대상 기판(SUB) 상에 안착시키는 단계에서 전계 생성 장치(700)는 대상 기판(SUB) 상에 전계(EL)를 생성할 수 있다. 전계(EL)는 잉크젯 장치(300)에서 잉크(90)가 분사될 때, 또는 그 이후에 생성되어 광 조사 공정 및 건조 공정에서 지속적으로 생성될 수 있다.
먼저, 잉크젯 프린트 장치(1000)를 세팅(S100)한다. 잉크젯 프린팅 장치(1000)를 세팅하는 단계(S100)는 잉크젯 프린트 장치(1000)를 대상 공정에 맞게 튜닝하는 단계이다. 정밀한 튜닝을 위해 검사용 기판에 대한 잉크젯 프린트 테스트 공정을 진행하고 그 결과에 따라 잉크젯 프린트 장치(1000)의 설정 값을 조절할 수 있다.
구체적으로 설명하면, 검사용 기판을 먼저 준비한다. 검사용 기판은 대상 기판(SUB)과 동일한 구조를 가질 수도 있지만, 유리 기판 등과 같은 베어 기판이 사용될 수도 있다.
이어, 검사용 기판의 상면을 발수 처리한다. 발수처리는 플루오린(Fluorine) 코팅 또는 플라즈마 표면처리 등으로 진행될 수 있다.
이어, 검사용 기판의 상면에 잉크젯 프린트 장치(1000)를 이용하여 쌍극성 소자(95)를 포함하는 잉크(90)를 분사하고, 각 잉크젯 헤드(330) 별 액적량을 측정한다. 잉크젯 헤드(330) 별 액적량의 측정은 카메라를 이용하여 분사되는 순간의 액적의 크기 및 기판에 도포된 액적의 크기를 확인하는 방식으로 진행될 수 있다. 측정된 액적량이 기준 액적량과 상이하면 해당 잉크젯 헤드(330) 별 전압을 조정하여 기준 액적량이 토출될 수 있도록 조절한다. 이와 같은 검사 방법은 각 잉크젯 헤드(330)가 정확한 액적량을 토출할 때까지 수회 반복될 수 있다.
또한, 잉크젯 프린팅 장치(1000)를 세팅하는 단계에서, 상기 기준 설정값의 설정이 완료되면 복수의 쌍극성 소자(95)가 분산된 잉크(90)를 잉크 순환부(600)에 준비하고, 잉크(90)는 잉크젯 헤드(330)에 공급될 수 있다. 잉크 순환부(600)와 잉크젯 헤드(330)는 잉크 순환 시스템에 의해 잉크(90) 내 쌍극성 소자(95)들이 균일한 분산도를 갖도록 유지될 수 있다.
다만, 이에 제한되지 않으며, 상술한 잉크젯 프린트 장치를 세팅하는 단계(S100)는 생략될 수도 있다.
다음으로, 잉크젯 프린팅 장치(1000)의 세팅이 완료되면, 도 25에 도시된 바와 같이, 대상 기판(SUB)을 준비한다. 예시적인 실시예에서 대상 기판(SUB) 상에는 제1 전극(21)과 제2 전극(22)이 배치될 수 있다. 도면에서는 한 쌍의 전극이 배치된 것을 도시하고 있으나, 대상 기판(SUB) 상에는 더 많은 수의 전극쌍이 형성될 수 있고, 복수의 잉크젯 헤드(330)가 각 전극쌍에 동일한 방식으로 잉크(90)를 분사할 수 있다.
이어, 도 26에 도시된 바와 같이, 대상 기판(SUB) 상에 쌍극성 소자(95)가 분산된 용매(91)를 포함하는 잉크(90)를 분사한다. 잉크(90)는 잉크젯 헤드(330)로부터 토출될 수 있으며, 대상 기판(SUB) 상에 배치된 제1 전극(21)과 제2 전극(22) 상에 분사될 수 있다. 잉크(90)는 대상 기판(SUB)에 배치된 제1 전극(21)과 제2 전극(22) 상에 분사되고, 잉크(90)에 분산된 쌍극성 소자(95)들은 일 방향으로 연장된 상태로 대상 기판(SUB) 상에 분사될 수 있다.
예시적인 실시예에서, 잉크(90)를 전극(21, 22) 상에 분사하는 단계 전에 전계 생성 장치(700)가 대상 기판(SUB)의 전극(21, 22)들과 전기적으로 연결되고, 그 상부에 전계(EL)를 생성할 수 있다. 이에 따라, 잉크(90)는 전계(EL)가 생성된 대상 기판(SUB) 상에 분사될 수 있다. 전계 생성 장치(700)는 대상 기판(SUB)이 스테이지(STA) 상에 준비되면, 대상 기판(SUB) 상의 전극(21, 22)과 전기적으로 연결될 수 있다. 대상 기판(SUB) 상에는 각 전극(21, 22)과 연결된 패드부(미도시)가 배치되고, 전계 생성 장치(700)는 프로브 구동부(703)가 이동하여 프로브 패드(708)와 상기 패드부과 접촉할 수 있다. 스테이지(STA)가 잉크젯 장치(300)로 이동하여 잉크(90)가 분사되기 전에 전계 생성 장치(700)는 대상 기판(SUB) 상에 전계(EL)를 생성할 수 있고, 잉크(90)는 전계(EL)를 통과하여 전극(21, 22) 상에 분사될 수 있다.
다만, 이에 제한되지 않으며, 전계 생성 장치(700)는 잉크젯 장치(300)가 잉크(90)를 토출한 뒤에 대상 기판(SUB)과 전기전으로 연결되고, 그 상부에 전계(EL)를 생성할 수도 있다.
잉크(90)에 포함된 쌍극성 소자(95)들은 전계(EL)에 의해 대상 기판(SUB) 상에서 일 방향으로 배향될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 쌍극성 소자(95)는 대상 기판(SUB) 상부에 생성된 전계(EL)에 의해 유전영동힘이 전달되어 제1 전극(21)과 제2 전극(22) 상에 배치될 수 있다. 상술한 바와 같이, 쌍극성 소자(95)는 전계(EL)에 의해 위치 및 배향 방향이 변할 수 있고, 더 효과적으로 쌍극성 소자(95)를 정렬하기 위해 대상 기판(SUB) 상에 광(hv)을 조사하는 광 조사 공정이 수행될 수 있다.
도 27에 도시된 바와 같이, 광 조사 장치(500)가 대상 기판(SUB) 상에 광(hv)을 조사하면, 쌍극성 소자(95)는 광(hv)에 반응하여 쌍극자 모멘트가 커질 수 있다. 예시적인 실시예에서, 광 조사 장치(500)가 광(hv)을 조사하면, 전계(EL)에 의해 복수의 쌍극성 소자(95)들 중 적어도 일부는 제1 단부가 향하는 방향이 변할 수 있다. 쌍극자 모멘트가 커진 쌍극성 소자(95)들은 전극(21, 22) 상에 생성된 전계(EL)에 반응하여 제1 단부가 일정한 방향을 향하도록 배향될 수 있다. 이와 동시에 쌍극성 소자(95)들은 적어도 일 단부가 제1 전극(21) 또는 제2 전극(22) 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 쌍극성 소자(95)들은 제1 단부가 제1 전극(21) 상에 배치되고, 제2 단부가 제2 전극(22) 상에 배치될 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않고, 몇몇 쌍극성 소자(95)는 제1 전극(21)과 제2 전극(22) 사이의 대상 기판(SUB) 상에 직접 배치될 수 있다.
다음으로, 도 28에 도시된 바와 같이 대상 기판(SUB) 상에 분사된 잉크(90)의 용매(91)를 제거한다. 용매(91)를 제거하는 단계는 건조 장치(800)를 통해 수행되며, 상술한 바와 같이 쌍극성 소자(95)의 정렬 이탈을 방지하기 위해 전계 생성 장치(700)는 건조 공정 중에도 대상 기판(SUB) 상에 전계(EL)를 생성할 수 있다. 대상 기판(SUB) 상에 분사된 잉크(90)에서 용매(91)가 제거됨으로써 쌍극성 소자(95)는 그 위치가 고정되어 전극(21, 22) 상에 안착될 수 있다.
일 실시예에 따른 쌍극성 소자(95)의 프린팅 방법은 도 1의 잉크젯 프린팅 장치(1000)를 이용하여 대상 기판(SUB) 상에 배치된 전극(21, 22) 상에 쌍극성 소자(95)를 안착시킬 수 있다.
한편, 잉크젯 프린팅 장치(1000)는 검사 장치(900)를 포함할 수 있고, 쌍극성 소자(95)의 프린팅 방법은 전극(21, 22) 상에 배치된 쌍극성 소자(95)의 정렬도를 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
도 29 및 도 30은 일 실시예에 따른 대상 기판 상에 프린팅 된 쌍극성 소자를 검사하는 단계를 나타내는 개략도들이다.
도 29 및 도 30을 참조하면, 쌍극성 소자(95)의 프린팅 방법은 검사 장치(900)를 이용하여 대상 기판(SUB) 상에 배치된 쌍극성 소자(95)의 개수 및 위치를 측정하는 단계를 포함할 수 있다. 검사 장치(900)의 센싱 유닛(950)은 대상 기판(SUB) 상에 정의된 영역(도 30의 'AA1', 'AA2', 'AA3')에 배치된 쌍극성 소자(95)의 개수를 측정하거나, 전극(21, 22) 상에 배치된 쌍극성 소자(95)의 배향 방향을 측정할 수 있다.
먼저, 센싱 유닛(950)은 단위 영역(AA1, AA2, AA3)에 배치된 쌍극성 소자(95)의 수를 측정할 수 있다. 도면에서는 임의의 영역으로 정의된 제1 영역(AA1), 제2 영역(AA2) 및 제3 영역(AA3)이 도시되어 있다. 센싱 유닛(950)은 각 영역(AA1, AA2, AA3)에 배치된 쌍극자(DP)의 수를 측정하여 기준 설정값과 비교할 수 있다. 여기서, 기준 설정값 대비 각 영역(AA1, AA2, AA3)에 배치된 쌍극성 소자(95)의 개수에 오차가 발생할 경우, 이를 피드백하여 쌍극성 소자(95)의 수를 조절할 수 있다. 예를 들어, 잉크젯 프린팅 장치(1000)는 잉크젯 장치(300)의 잉크젯 헤드(330)에서 토출되는 잉크(90) 내 쌍극성 소자(95)의 분산도를 조절하여 각 영역(AA1, AA2, AA3)당 배치되는 쌍극성 소자(95)의 개수를 조절할 수 있다.
또한, 센싱 유닛(950)은 제1 전극(21)과 제2 전극(22) 상에 배치된 쌍극성 소자(95)의 위치 및 배향 방향을 측정하여 쌍극성 소자(95)의 정렬도를 측정할 수 있다. 예를 들어, 대상 기판(SUB) 상에 배치된 전극(21, 22)들이 일 방향으로 연장된 형상을 갖고 쌍극성 소자(95)들이 이들 사이에 배치되면, 쌍극성 소자(95)의 연장된 일 방향과 전극(21, 22) 들이 연장된 방향에 수직한 방향이 이루는 예각(Θ1, Θ2, Θ3)이 측정될 수 있다. 경우에 따라서 센싱 유닛(950)은 쌍극성 소자(95)의 양 단부 위치를 측정하여 상기 단부들이 전극(21, 22) 상에 배치되었는지 확인할 수도 있다. 잉크젯 프린팅 장치(1000)는 상기 측정된 예각과 쌍극성 소자(95)의 양 단부 위치를 기준 설정값과 비교하여 쌍극성 소자(95)의 정렬도를 측정할 수 있다. 여기서, 기준 설정값 대비 쌍극성 소자(95)의 정렬도에 오차가 발생할 경우, 이를 피드백하여 쌍극성 소자(95)의 정렬도를 조절할 수 있다. 예를 들어, 잉크젯 프린팅 장치(1000)는 전계 생성 장치(700)가 생성하는 전계(EL)의 세기, 또는 광 조사 장치(500)에서 조사되는 광(hv)의 양 등을 조절하여 쌍극성 소자(95)의 정렬도를 조절할 수 있다.
일 실시예에 따른 쌍극성 소자(95)의 프린팅 방법은 잉크젯 프린팅 장치(1000)를 이용하여 대상 기판(SUB) 상의 원하는 위치에 쌍극성 소자(95)를 배치 및 정렬시킬 수 있다. 프린팅 공정 중, 전계 생성 장치(700)는 잉크 분사 공정, 광 조사 공정 및 건조 공정동안 지속적으로 전계(EL)를 생성할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 잉크젯 프린팅 장치(1000)를 이용하여 대상 기판(SUB) 상에 쌍극성 소자(95)들을 높은 정렬도로 프린팅할 수 있다.
한편, 상술한 쌍극성 소자(95)는 복수의 반도체층을 포함하는 발광 소자일 수 있으며, 일 실시예에 따르면, 잉크젯 프린팅 장치(1000)를 이용하여 발광 소자를 포함하는 표시 장치를 제조할 수 있다.
도 31은 일 실시예에 따른 발광 소자의 개략도이다.
발광 소자(30)는 발광 다이오드(Light Emitting diode)일 수 있으며, 구체적으로 발광 소자(30)는 마이크로 미터(Micro-meter) 또는 나노 미터(Nano-meter) 단위의 크기를 가지고, 무기물로 이루어진 무기 발광 다이오드일 수 있다. 무기 발광 다이오드는 서로 대향하는 두 전극들 사이에 특정 방향으로 전계를 형성하면 극성이 형성되는 상기 두 전극 사이에 정렬될 수 있다. 발광 소자(30)는 두 전극 상에 형성된 전계에 의해 전극 사이에 정렬될 수 있다.
일 실시예에 따른 발광 소자(30)는 일 방향으로 연장된 형상을 가질 수 있다. 발광 소자(30)는 로드, 와이어, 튜브 등의 형상을 가질 수 있다. 예시적인 실시예에서, 발광 소자(30)는 원통형 또는 로드형(Rod)일 수 있다. 다만, 발광 소자(30)의 형태가 이에 제한되는 것은 아니며, 정육면체, 직육면체, 육각기둥형 등 다각기둥의 형상을 갖거나, 일 방향으로 연장되되 외면이 부분적으로 경사진 형상을 갖는 등 발광 소자(30)는 다양한 형태를 가질 수 있다. 후술하는 발광 소자(30)에 포함되는 복수의 반도체들은 상기 일 방향을 따라 순차적으로 배치되거나 적층된 구조를 가질 수 있다.
발광 소자(30)는 임의의 도전형(예컨대, p형 또는 n형) 불순물로 도핑된 반도체층을 포함할 수 있다. 반도체층은 외부의 전원으로부터 인가되는 전기 신호가 전달되어 특정 파장대의 광을 방출할 수 있다.
도 31을 참조하면, 발광 소자(30)는 제1 반도체층(31), 제2 반도체층(32), 활성층(36), 전극층(37) 및 절연막(38)을 포함할 수 있다.
제1 반도체층(31)은 n형 반도체일 수 있다. 일 예로, 발광 소자(30)가 청색 파장대의 광을 방출하는 경우, 제1 반도체층(31)은 AlxGayIn1-x-yN(0≤x≤1,0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 화학식을 갖는 반도체 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, n형으로 도핑된 AlGaInN, GaN, AlGaN, InGaN, AlN 및 InN 중에서 어느 하나 이상일 수 있다. 제1 반도체층(31)은 n형 도펀트가 도핑될 수 있으며, 일 예로 n형 도펀트는 Si, Ge, Sn 등일 수 있다. 예시적인 실시예에서, 제1 반도체층(31)은 n형 Si로 도핑된 n-GaN일 수 있다. 제1 반도체층(31)의 길이는 1.5㎛ 내지 5㎛의 범위를 가질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
제2 반도체층(32)은 후술하는 활성층(36) 상에 배치된다. 제2 반도체층(32)은 p형 반도체일 수 있으며 일 예로, 발광 소자(30)가 청색 또는 녹색 파장대의 광을 방출하는 경우, 제2 반도체층(32)은 AlxGayIn1-x-yN(0≤x≤1,0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 화학식을 갖는 반도체 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, p형으로 도핑된 AlGaInN, GaN, AlGaN, InGaN, AlN 및 InN 중에서 어느 하나 이상일 수 있다. 제2 반도체층(32)은 p형 도펀트가 도핑될 수 있으며, 일 예로 p형 도펀트는 Mg, Zn, Ca, Se, Ba 등일 수 있다. 예시적인 실시예에서, 제2 반도체층(32)은 p형 Mg로 도핑된 p-GaN일 수 있다. 제2 반도체층(32)의 길이는 0.05㎛ 내지 0.10㎛의 범위를 가질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
한편, 도면에서는 제1 반도체층(31)과 제2 반도체층(32)이 하나의 층으로 구성된 것을 도시하고 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 몇몇 실시예에 따르면 활성층(36)의 물질에 따라 제1 반도체층(31)과 제2 반도체층(32)은 더 많은 수의 층, 예컨대 클래드층(Clad layer) 또는 TSBR(Tensile strain barrier reducing)층을 더 포함할 수도 있다.
활성층(36)은 제1 반도체층(31)과 제2 반도체층(32) 사이에 배치된다. 활성층(36)은 단일 또는 다중 양자 우물 구조의 물질을 포함할 수 있다. 활성층(36)이 다중 양자 우물 구조의 물질을 포함하는 경우, 양자층(Quantum layer)과 우물층(Well layer)이 서로 교번적으로 복수 개 적층된 구조일 수도 있다. 활성층(36)은 제1 반도체층(31) 및 제2 반도체층(32)을 통해 인가되는 전기 신호에 따라 전자-정공 쌍의 결합에 의해 광을 발광할 수 있다. 일 예로, 활성층(36)이 청색 파장대의 광을 방출하는 경우, AlGaN, AlGaInN 등의 물질을 포함할 수 있다. 특히, 활성층(36)이 다중 양자 우물 구조로 양자층과 우물층이 교번적으로 적층된 구조인 경우, 양자층은 AlGaN 또는 AlGaInN, 우물층은 GaN 또는 AlInN 등과 같은 물질을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 활성층(36)은 양자층으로 AlGaInN를, 우물층으로 AlInN를 포함하여 상술한 바와 같이, 활성층(36)은 중심 파장대역이 450nm 내지 495nm의 범위를 갖는 청색(Blue)광을 방출할 수 있다.
다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 활성층(36)은 밴드갭(Band gap) 에너지가 큰 종류의 반도체 물질과 밴드갭 에너지가 작은 반도체 물질들이 서로 교번적으로 적층된 구조일 수도 있고, 발광하는 광의 파장대에 따라 다른 3족 내지 5족 반도체 물질들을 포함할 수도 있다. 활성층(36)이 방출하는 광은 청색 파장대의 광으로 제한되지 않고, 경우에 따라 적색, 녹색 파장대의 광을 방출할 수도 있다. 활성층(36)의 길이는 0.05㎛ 내지 0.10㎛의 범위를 가질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
한편, 활성층(36)에서 방출되는 광은 발광 소자(30)의 길이방향 외부면뿐만 아니라, 양 측면으로 방출될 수 있다. 활성층(36)에서 방출되는 광은 하나의 방향으로 방향성이 제한되지 않는다.
전극층(37)은 오믹(Ohmic) 접촉 전극일 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않고, 쇼트키(Schottky) 접촉 전극일 수도 있다. 발광 소자(30)는 적어도 하나의 전극층(37)을 포함할 수 있다. 도 31에서는 발광 소자(30)가 하나의 전극층(37)을 포함하는 것을 도시하고 있으나, 이에 제한되지 않는다. 경우에 따라서 발광 소자(30)는 더 많은 수의 전극층(37)을 포함하거나, 생략될 수도 있다. 후술하는 발광 소자(30)에 대한 설명은 전극층(37)의 수가 달라지거나 다른 구조를 더 포함하더라도 동일하게 적용될 수 있다.
전극층(37)은 일 실시예에 따른 표시 장치(10)에서 발광 소자(30)가 전극 또는 접촉 전극과 전기적으로 연결될 때, 발광 소자(30)와 전극 또는 접촉 전극 사이의 저항을 감소시킬 수 있다. 전극층(37)은 전도성이 있는 금속을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전극층(37)은 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 인듐(In), 금(Au), 은(Ag), ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide) 및 ITZO(Indium Tin-Zinc Oxide) 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 또한 전극층(37)은 n형 또는 p형으로 도핑된 반도체 물질을 포함할 수도 있다. 전극층(37)은 동일한 물질을 포함할 수 있고, 서로 다른 물질을 포함할 수도 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
절연막(38)은 상술한 복수의 반도체층 및 전극층들의 외면을 둘러싸도록 배치된다. 예시적인 실시예에서, 절연막(38)은 적어도 활성층(36)의 외면을 둘러싸도록 배치되고, 발광 소자(30)가 연장된 일 방향으로 연장될 수 있다. 절연막(38)은 상기 부재들을 보호하는 기능을 수행할 수 있다. 일 예로, 절연막(38)은 상기 부재들의 측면부를 둘러싸도록 형성되되, 발광 소자(30)의 길이방향의 양 단부는 노출되도록 형성될 수 있다.
도면에서는 절연막(38)이 발광 소자(30)의 길이방향으로 연장되어 제1 반도체층(31)으로부터 전극층(37)의 측면까지 커버하도록 형성된 것을 도시하고 있으나, 이에 제한되지 않는다. 절연막(38)은 활성층(36)을 포함하여 일부의 반도체층의 외면만을 커버하거나, 전극층(37) 외면의 일부만 커버하여 각 전극층(37)의 외면이 부분적으로 노출될 수도 있다. 또한, 절연막(38)은 발광 소자(30)의 적어도 일 단부와 인접한 영역에서 단면상 상면이 라운드지게 형성될 수도 있다.
절연막(38)의 두께는 10nm 내지 1.0㎛의 범위를 가질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 바람직하게는 절연막(38)의 두께는 40nm 내외일 수 있다.
절연막(38)은 절연특성을 가진 물질들, 예를 들어, 실리콘 산화물(Silicon oxide, SiOx), 실리콘 질화물(Silicon nitride, SiNx), 산질화 실리콘(SiOxNy), 질화알루미늄(Aluminum nitride, AlN), 산화알루미늄(Aluminum oxide, Al2O3) 등을 포함할 수 있다. 이에 따라 활성층(36)이 발광 소자(30)에 전기 신호가 전달되는 전극과 직접 접촉하는 경우 발생할 수 있는 전기적 단락을 방지할 수 있다. 또한, 절연막(38)은 활성층(36)을 포함하여 발광 소자(30)의 외면을 보호하기 때문에, 발광 효율의 저하를 방지할 수 있다.
또한, 몇몇 실시예에서, 절연막(38)은 외면이 표면처리될 수 있다. 발광 소자(30)는 소정의 잉크 내에서 분산된 상태로 전극 상에 분사되어 정렬될 수 있다. 여기서, 발광 소자(30)가 잉크 내에서 인접한 다른 발광 소자(30)와 응집되지 않고 분산된 상태를 유지하기 위해, 절연막(38)은 표면이 소수성 또는 친수성 처리될 수 있다.
발광 소자(30)는 길이(h)가 1㎛ 내지 10㎛ 또는 2㎛ 내지 6㎛의 범위를 가질 수 있으며, 바람직하게는 3㎛ 내지 5㎛의 길이를 가질 수 있다. 또한, 발광 소자(30)의 직경은 30nm 내지 700nm의 범위를 갖고, 발광 소자(30)의 종횡비(Aspect ratio)는 1.2 내지 100일 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않고, 표시 장치(10)에 포함되는 복수의 발광 소자(30)들은 활성층(36)의 조성 차이에 따라 서로 다른 직경을 가질 수도 있다. 바람직하게는 발광 소자(30)의 직경은 500nm 내외의 범위를 가질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 잉크젯 프린팅 장치(1000)는 도 31의 발광 소자(30)를 잉크(90)에 분산시켜 대상 기판(SUB) 상에 분사 또는 토출시킬 수 있고, 이를 통해 발광 소자(30)를 포함하는 표시 장치(10)를 제조할 수 있다.
도 32는 일 실시예에 따른 표시 장치의 개략적인 평면도이다.
도 32를 참조하면, 표시 장치(10)는 동영상이나 정지영상을 표시한다. 표시 장치(10)는 표시 화면을 제공하는 모든 전자 장치를 지칭할 수 있다. 예를 들어, 표시 화면을 제공하는 텔레비전, 노트북, 모니터, 광고판, 사물 인터넷, 모바일 폰, 스마트 폰, 태블릿 PC(Personal Computer), 전자 시계, 스마트 워치, 워치 폰, 헤드 마운트 디스플레이, 이동 통신 단말기, 전자 수첩, 전자 책, PMP(Portable Multimedia Player), 내비게이션, 게임기, 디지털 카메라, 캠코더 등이 표시 장치(10)에 포함될 수 있다.
표시 장치(10)는 표시 화면을 제공하는 표시 패널을 포함한다. 표시 패널의 예로는 무기 발광 다이오드 표시 패널, 유기발광 표시 패널, 양자점 발광 표시 패널, 플라즈마 표시 패널, 전계방출 표시 패널 등을 들 수 있다. 이하에서는 표시 패널의 일 예로서, 무기 발광 다이오드 표시 패널이 적용된 경우를 예시하지만, 그에 제한되는 것은 아니며, 동일한 기술적 사상이 적용 가능하다면 다른 표시 패널에도 적용될 수 있다.
표시 장치(10)의 형상은 다양하게 변형될 수 있다. 예를 들어, 표시 장치(10)는 가로가 긴 직사각형, 세로가 긴 직사각형, 정사각형, 코너부(꼭지점)가 둥근 사각형, 기타 다각형, 원형 등의 형상을 가질 수 있다. 표시 장치(10)의 표시 영역(DPA)의 형상 또한 표시 장치(10)의 전반적인 형상과 유사할 수 있다. 도 1에서는 가로가 긴 직사각형 형상의 표시 장치(10) 및 표시 영역(DPA)이 예시되어 있다.
표시 장치(10)는 표시 영역(DPA)과 비표시 영역(NDA)을 포함할 수 있다. 표시 영역(DPA)은 화면이 표시될 수 있는 영역이고, 비표시 영역(NDA)은 화면이 표시되지 않는 영역이다. 표시 영역(DPA)은 활성 영역으로, 비표시 영역(NDA)은 비활성 영역으로도 지칭될 수 있다. 표시 영역(DPA)은 대체로 표시 장치(10)의 중앙을 차지할 수 있다.
표시 영역(DPA)은 복수의 화소(PX)를 포함할 수 있다. 복수의 화소(PX)는 행렬 방향으로 배열될 수 있다. 각 화소(PX)의 형상은 평면상 직사각형 또는 정사각형일 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니고 각 변이 일 방향에 대해 기울어진 마름모 형상일 수도 있다. 각 화소(PX)는 스트라이프 타입 또는 펜타일 타입으로 교대 배열될 수 있다. 또한, 화소(PX)들 각각은 특정 파장대의 광을 방출하는 발광 소자(30)를 하나 이상 포함하여 특정 색을 표시할 수 있다.
표시 영역(DPA)의 주변에는 비표시 영역(NDA)이 배치될 수 있다. 비표시 영역(NDA)은 표시 영역(DPA)을 전부 또는 부분적으로 둘러쌀 수 있다. 표시 영역(DPA)은 직사각형 형상이고, 비표시 영역(NDA)은 표시 영역(DPA)의 4변에 인접하도록 배치될 수 있다. 비표시 영역(NDA)은 표시 장치(10)의 베젤을 구성할 수 있다. 각 비표시 영역(NDA)들에는 표시 장치(10)에 포함되는 배선들 또는 회로 구동부들이 배치되거나, 외부 장치들이 실장될 수 있다.
도 33은 일 실시예에 따른 표시 장치의 일 화소를 나타내는 평면도이다.
도 33을 참조하면, 복수의 화소(PX)들 각각은 복수의 서브 화소(PXn, n은 1 내지 3의 정수)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나의 화소(PX)는 제1 서브 화소(PX1), 제2 서브 화소(PX2) 및 제3 서브 화소(PX3)를 포함할 수 있다. 제1 서브 화소(PX1)는 제1 색의 광을 발광하고, 제2 서브 화소(PX2)는 제2 색의 광을 발광하며, 제3 서브 화소(PX3)는 제3 색의 광을 발광할 수 있다. 제1 색은 청색, 제2 색은 녹색, 제3 색은 적색일 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않고, 각 서브 화소(PXn)들은 동일한 색의 광을 발광할 수도 있다. 또한, 도 2에서는 화소(PX)가 3개의 서브 화소(PXn)들을 포함하는 것을 예시하였으나, 이에 제한되지 않고, 화소(PX)는 더 많은 수의 서브 화소(PXn)들을 포함할 수 있다.
표시 장치(10)의 각 서브 화소(PXn)들은 발광 영역(EMA)으로 정의되는 영역을 포함할 수 있다. 제1 서브 화소(PX1)는 제1 발광 영역(EMA1)을, 제2 서브 화소(PX2)는 제2 발광 영역(EMA2)을, 제3 서브 화소(PX3)는 제3 발광 영역(EMA2)을 포함할 수 있다. 발광 영역(EMA)은 표시 장치(10)에 포함되는 발광 소자(30)가 배치되어 특정 파장대의 광이 출사되는 영역으로 정의될 수 있다. 발광 소자(30)의 활성층(36)은 특정 파장대의 광을 방향성 없이 방출할 수 있고, 상기 광들은 발광 소자(30)의 양 측면 방향으로 방출될 수 있다. 발광 영역(EMA)은 발광 소자(30)가 배치된 영역을 포함하여, 발광 소자(30)와 인접한 영역으로 발광 소자(30)에서 방출된 광들이 출사되는 영역을 포함할 수 있다.
이에 제한되지 않고, 발광 영역(EMA)은 발광 소자(30)에서 방출된 광이 다른 부재에 의해 반사되거나 굴절되어 출사되는 영역도 포함할 수 있다. 복수의 발광 소자(30)들은 각 서브 화소(PXn)에 배치되고, 이들이 배치된 영역과 이에 인접한 영역을 포함하여 발광 영역(EMA)을 형성할 수 있다.
도면에 도시되지 않았으나, 표시 장치(10)의 각 서브 화소(PXn)들은 발광 영역(EMA) 이외의 영역으로 정의된 비발광 영역을 포함할 수 있다. 비발광 영역은 발광 소자(30)가 배치되지 않고, 발광 소자(30)에서 방출된 광들이 도달하지 않아 광이 출사되지 않는 영역일 수 있다.
도 34는 도 33의 Ⅲa-Ⅲa'선, Ⅲb-Ⅲb'선 및 Ⅲc-Ⅲc'선을 따라 자른 단면도이다. 도 34는 도 3의 제1 서브 화소(PX1)의 단면만을 도시하고 있으나, 다른 화소(PX) 또는 서브 화소(PXn)의 경우에도 동일하게 적용될 수 있다. 도 34는 제1 서브 화소(PX1)에 배치된 발광 소자(30)의 일 단부와 타 단부를 가로지르는 단면을 도시하고 있다.
도 33에 결부하여 도 34를 참조하면, 표시 장치(10)는 제1 기판(11), 및 제1 기판(11) 상에 배치되는 반도체층, 복수의 도전층, 및 복수의 절연층들을 포함할 수 있다.
구체적으로, 제1 기판(11)은 절연 기판일 수 있다. 제1 기판(11)은 유리, 석영, 또는 고분자 수지 등의 절연 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 제1 기판(11)은 리지드(Rigid) 기판일 수 있지만, 벤딩(Bending), 폴딩(Folding), 롤링(Rolling) 등이 가능한 플렉시블(Flexible) 기판일 수도 있다.
차광층(BML1, BML2)은 제1 기판(11) 상에 배치될 수 있다. 차광층(BML1, BML2)의 제1 차광층(BML1)과 제2 차광층(BML2)은 적어도 각각 구동 트랜지스터(DT) 및 스위칭 트랜지스터(ST)의 활성물질층(DT_ACT, ST_ACT)과 중첩하도록 배치된다. 차광층(BML1, BML2)은 광을 차단하는 재료를 포함하여, 각 트랜지스터들의 활성물질층(DT_ACT, ST_ACT)에 광이 입사되는 것을 방지할 수 있다. 일 예로, 제1 및 제2 차광층(BML1, BML2)은 광의 투과를 차단하는 불투명한 금속 물질로 형성될 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않으며 경우에 따라서 차광층(BML1, BML2)은 생략되거나, 제1 차광층(BML1)만을 포함할 수도 있다.
버퍼층(12)은 차광층(BML1, BML2)을 포함하여 제1 기판(11) 상에 전면적으로 배치될 수 있다. 버퍼층(12)은 투습에 취약한 제1 기판(11)을 통해 침투하는 수분으로부터 화소(PX)의 트랜지스터(DT, ST)들을 보호하기 위해 제1 기판(11) 상에 형성되며, 표면 평탄화 기능을 수행할 수 있다. 버퍼층(12)은 교번하여 적층된 복수의 무기층들로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 버퍼층(12)은 실리콘 산화물(SiOx), 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산질화물(SiON) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 무기층이 교번하여 적층된 다중층으로 형성될 수 있다.
반도체층은 버퍼층(12) 상에 배치된다. 반도체층은 구동 트랜지스터(DT)의 제1 활성물질층(DT_ACT)과 스위칭 트랜지스터(ST)의 제2 활성물질층(ST_ACT)을 포함할 수 있다. 이들은 후술하는 제1 게이트 도전층의 게이트 전극(DT_G, ST_G)등과 부분적으로 중첩하도록 배치될 수 있다.
예시적인 실시예에서, 반도체층은 다결정 실리콘, 단결정 실리콘, 산화물 반도체 등을 포함할 수 있다. 다결정 실리콘은 비정질 실리콘을 결정화하여 형성될 수 있다. 반도체층이 다결정 실리콘을 포함하는 경우, 제1 활성물질층(DT_ACT)은 불순물도 도핑된 복수의 도핑 영역(DT_ACTa, DT_ACTb) 및 이들 사이의 채널 영역(DT_ACTc)을 포함할 수 있다. 제2 활성물질층(ST_ACT)도 복수의 도핑 영역(ST_ACTa, ST_ACTb) 및 이들 사이의 채널 영역(ST_ACTc)을 포함할 수 있다.
다른 예시적인 실시예에서, 반도체층은 산화물 반도체를 포함할 수도 있다. 이 경우, 각 활성물질층(DT_ACT, ST_ACT)의 도핑 영역은 각각 도체화 영역일 수 있다. 상기 산화물 반도체는 인듐(In)을 함유하는 산화물 반도체일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 상기 산화물 반도체는 인듐-주석 산화물(Indium-Tin Oxide, ITO), 인듐-아연 산화물(Indium-Zinc Oxide, IZO), 인듐-갈륨 산화물(Indium-Gallium Oxide, IGO), 인듐-아연-주석 산화물(Indium-Zinc-Tin Oxide, IZTO), 인듐-갈륨-주석 산화물(Indium-Gallium-Tin Oxide, IGTO), 인듐-갈륨-아연 산화물(Indium-Gallium-Zinc Oxide, IGZO), 인듐-갈륨-아연-주석 산화물(Indium-Gallium-Zinc-Tin Oxide, IGZTO) 등일 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않는다.
제1 게이트 절연층(13)은 반도체층 및 버퍼층(12)상에 배치된다. 제1 게이트 절연층(13)은 반도체층을 포함하여, 버퍼층(12) 상에 배치될 수 있다. 제1 게이트 절연층(13)은 각 트랜지스터(DT, ST)의 게이트 절연막으로 기능할 수 있다. 제1 게이트 절연층(13)은 무기물, 예컨대 실리콘 산화물(SiOx), 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산질화물(SiON)을 포함하는 무기층으로 이루어지거나, 이들이 적층된 구조로 형성될 수 있다.
제1 게이트 도전층은 제1 게이트 절연층(13) 상에 배치된다. 제1 게이트 도전층은 구동 트랜지스터(DT)의 제1 게이트 전극(DT_G)과 스위칭 트랜지스터(ST)의 제2 게이트 전극(ST_G)을 포함할 수 있다. 제1 게이트 전극(DT_G)은 제1 활성물질층(DT_ACT)의 제1 채널 영역(DT_ACTc)과 두께 방향으로 중첩하도록 배치되고, 제2 게이트 전극(ST_G)은 제2 활성물질층(ST_ACT)의 제2 채널 영역(ST_ACTc)과 두께 방향으로 중첩하도록 배치될 수 있다. 제1 게이트 도전층은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd) 및 구리(Cu) 중 어느 하나 또는 이들의 합금으로 이루어진 단일층 또는 다중층으로 형성될 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
제1 보호층(15)은 제1 게이트 도전층 상에 배치된다. 제1 보호층(15)은 제1 게이트 도전층을 덮도록 배치되어 이를 보호하는 기능을 수행할 수 있다. 제1 보호층(15)은 무기물, 예컨대 실리콘 산화물(SiOx), 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산질화물(SiON)을 포함하는 무기층으로 이루어지거나, 이들이 적층된 구조로 형성될 수 있다.
제2 게이트 도전층은 제1 보호층(15) 상에 배치된다. 제2 게이트 도전층은 적어도 일부 영역이 제1 게이트 전극(DT_G)과 두께 방향으로 중첩하도록 배치된 스토리지 커패시터의 제1 용량 전극(CE1)을 포함할 수 있다. 제1 용량 전극(CE1)은 제1 보호층(15)을 사이에 두고 제1 게이트 전극(DT_G)과 두께 방향으로 중첩하고, 이들 사이에는 스토리지 커패시터가 형성될 수 있다. 제2 게이트 도전층은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd) 및 구리(Cu) 중 어느 하나 또는 이들의 합금으로 이루어진 단일층 또는 다중층으로 형성될 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
제1 층간 절연층(17)은 제2 게이트 도전층 상에 배치된다. 제1 층간 절연층(17)은 제2 게이트 도전층과 그 위에 배치되는 다른 층들 사이에서 절연막의 기능을 수행할 수 있다. 제1 층간 절연층(17)은 무기물, 예컨대 실리콘 산화물(SiOx), 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산질화물(SiON)을 포함하는 무기층으로 이루어지거나, 이들이 적층된 구조로 형성될 수 있다.
제1 데이터 도전층은 제1 층간 절연층(17) 상에 배치된다. 제1 데이터 도전층은 구동 트랜지스터(DT)의 제1 소스/드레인 전극(DT_SD1)과 제2 소스/드레인 전극(DT_SD2), 스위칭 트랜지스터(ST)의 제1 소스/드레인 전극(ST_SD1)과 제2 소스/드레인 전극(ST_SD2)을 포함할 수 있다.
구동 트랜지스터(DT)의 소스/드레인 전극(DT_SD1, DT_SD2)은 제1 층간 절연층(17)과 제1 게이트 절연층(13)을 관통하는 컨택홀을 통해 제1 활성물질층(DT_ACT)의 도핑 영역(DT_ACTa, DT_ACTb)과 각각 접촉될 수 있다. 스위칭 트랜지스터(ST)의 소스/드레인 전극(ST_SD1, ST_SD2)은 제1 층간 절연층(17)과 제1 게이트 절연층(13)을 관통하는 컨택홀을 통해 제2 활성물질층(ST_ACT)의 도핑 영역(ST_ACTa, ST_ACTb)과 각각 접촉될 수 있다. 또한, 구동 트랜지스터(DT)의 제1 소스/드레인 전극(DT_SD1)과 스위칭 트랜지스터(ST)의 제1 소스/드레인 전극(ST_SD1)은 또 다른 컨택홀을 통해 각각 제1 차광층(BML1) 및 제2 차광층(BML2)과 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 데이터 도전층은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd) 및 구리(Cu) 중 어느 하나 또는 이들의 합금으로 이루어진 단일층 또는 다중층으로 형성될 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
제2 층간 절연층(18)은 제1 데이터 도전층 상에 배치될 수 있다. 제2 층간 절연층(18)은 제1 데이터 도전층을 덮으며 제1 층간 절연층(17) 상에 전면적으로 배치되고, 제1 데이터 도전층을 보호하는 기능을 수행할 수 있다. 제2 층간 절연층(18)은 무기물, 예컨대 실리콘 산화물(SiOx), 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산질화물(SiON)을 포함하는 무기층으로 이루어지거나, 이들이 적층된 구조로 형성될 수 있다.
제2 데이터 도전층은 제2 층간 절연층(18) 상에 배치된다. 제2 데이터 도전층은 제1 전압 배선(VL1), 제2 전압 배선(VL2), 및 제1 도전 패턴(CDP)을 포함할 수 있다. 제1 전압 배선(VL1)은 구동 트랜지스터(DT)에 공급되는 고전위 전압(또는, 제1 전원 전압)이 인가되고, 제2 전압 배선(VL2)은 제2 전극(22)에 공급되는 저전위 전압(또는, 제2 전원 전압)이 인가될 수 있다. 또한, 제2 전압 배선(VL2)은 표시 장치(10)의 제조 공정 중, 발광 소자(30)를 정렬시키기 데에 필요한 정렬 신호가 인가될 수도 있다.
제1 도전 패턴(CDP)은 제2 층간 절연층(18)에 형성된 컨택홀을 통해 구동 트랜지스터(DT)의 제1 소스/드레인 전극(DT_SD1)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 도전 패턴(CDP)은 후술하는 제1 전극(21)과도 접촉하며, 구동 트랜지스터(DT)는 제1 전압 배선(VL1)으로부터 인가되는 제1 전원 전압을 제1 도전 패턴(CDP)을 통해 제1 전극(21)으로 전달할 수 있다. 한편, 도면에서는 제2 데이터 도전층이 하나의 제2 전압 배선(VL2)과 하나의 제1 전압 배선(VL1)을 포함하는 것이 도시되어 있으나, 이에 제한되지 않는다. 제2 데이터 도전층은 더 많은 수의 제1 전압 배선(VL1)과 제2 전압 배선(VL2)을 포함할 수 있다.
제2 데이터 도전층은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd) 및 구리(Cu) 중 어느 하나 또는 이들의 합금으로 이루어진 단일층 또는 다중층으로 형성될 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
제1 평탄화층(19)은 제2 데이터 도전층 상에 배치된다. 제1 평탄화층(19)은 유기 절연 물질, 예를 들어 폴리 이미드(Polyimide, PI)와 같은 유기 물질을 포함하여, 표면 평탄화 기능을 수행할 수 있다.
제1 평탄화층(19) 상에는 복수의 제1 뱅크(40)들, 복수의 전극(21, 22)들, 발광 소자(30), 제2 뱅크(45) 및 복수의 접촉 전극(26, 27)들이 배치된다. 또한, 제1 평탄화층(19) 상에는 복수의 절연층(51, 52, 53, 54)들이 더 배치될 수 있다.
복수의 제1 뱅크(40)들은 제1 평탄화층(19) 상에 직접 배치될 수 있다. 복수의 제1 뱅크(40)들은 각 서브 화소(PXn) 내에서 제2 방향(DR2)으로 연장되되, 제2 방향(DR2)으로 이웃하는 다른 서브 화소(PXn)로 연장되지 않도록 서브 화소(PXn)들 간의 경계에서 이격되어 종지할 수 있다. 또한, 복수의 제1 뱅크(40)들은 제1 방향(DR1)으로 서로 이격 대향하도록 배치될 수 있다. 제1 뱅크(40)들은 서로 이격되어 배치되어 이들 사이에 발광 소자(30)가 배치되는 영역을 형성할 수 있다. 복수의 제1 뱅크(40)들은 각 서브 화소(PXn)마다 배치되어 표시 장치(10)의 표시 영역(DPA)에서 선형의 패턴을 형성할 수 있다. 도면에서는 2개의 제1 뱅크(40)들이 도시되어 있으나, 이에 제한되지 않는다. 후술하는 전극(21, 22)의 수에 따라 더 많은 수의 제1 뱅크(40)들이 더 배치될 수도 있다.
제1 뱅크(40)는 제1 평탄화층(19)의 상면을 기준으로 적어도 일부가 돌출된 구조를 가질 수 있다. 제1 뱅크(40)의 돌출된 부분은 경사진 측면을 가질 수 있고, 발광 소자(30)에서 방출된 광은 제1 뱅크(40)의 경사진 측면을 향해 진행될 수 있다. 제1 뱅크(40) 상에 배치되는 전극(21, 22)들은 반사율이 높은 재료를 포함할 수 있고, 발광 소자(30)에서 방출된 광은 제1 뱅크(40)의 측면에 배치된 전극(21, 22)에서 반사되어 제1 평탄화층(19)의 상부 방향으로 출사될 수 있다. 즉, 제1 뱅크(40)는 발광 소자(30)가 배치되는 영역을 제공함과 동시에 발광 소자(30)에서 방출된 광을 상부 방향으로 반사시키는 반사격벽의 기능을 수행할 수도 있다. 제1 뱅크(40)의 측면은 선형의 형상으로 경사질 수 있으나, 이에 제한되지 않고 제1 뱅크(40)는 외면이 곡률진 반원 또는 반타원의 형상을 가질 수도 있다. 예시적인 실시예에서 제1 뱅크(40)들은 폴리이미드(Polyimide, PI)와 같은 유기 절연 물질을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
복수의 전극(21, 22)은 제1 뱅크(40)와 제1 평탄화층(19) 상에 배치된다. 복수의 전극(21, 22)은 제1 전극(21) 및 제2 전극(22)을 포함할 수 있다. 제1 전극(21) 및 제2 전극(22)은 제2 방향(DR2)으로 연장되고, 이들은 서로 제1 방향(DR1)으로 이격 대향하도록 배치될 수 있다. 제1 전극(21)과 제2 전극(22)은 실질적으로 제1 뱅크(40)와 유사한 형상을 갖되, 제1 뱅크(40)보다 제2 방향(DR2)으로 측정된 길이가 더 긴 형상을 가질 수 있다.
제1 전극(21)과 제2 전극(22)은 각각 서브 화소(PXn) 내에서 제2 방향(DR2)으로 연장되되, 제2 방향(DR2)으로 이웃하는 다른 서브 화소(PXn)와의 경계에서 다른 전극(21, 22)과 이격될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 각 서브 화소(PXn)의 경계에는 제2 뱅크(45)가 배치되고, 제2 방향(DR2)으로 이웃하는 각 서브 화소(PXn)에 배치된 전극(21, 22)들은 제2 뱅크(45)와 중첩된 부분에서 이격될 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않으며, 몇몇 전극(21, 22)들은 각 서브 화소(PXn) 마다 분리되지 않고 제2 방향(DR2)으로 이웃하는 서브 화소(PXn) 넘어 연장되어 배치될 수도 있다.
제1 전극(21)은 제2 방향(DR2)으로 이웃하는 서브 화소(PXn)와의 경계에서 제1 컨택홀(CT1)을 통해 구동 트랜지스터(DT)와 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(21)은 적어도 일부분이 제2 뱅크(45)의 제1 방향(DR1)으로 연장된 부분과 중첩하도록 배치되고, 제1 평탄화층(19)을 관통하는 제1 컨택홀(CT1)을 통해 제1 도전 패턴(CDP)과 접촉할 수 있다. 제2 전극(22)은 제2 방향(DR2)으로 이웃하는 서브 화소(PXn)와의 경계에서 제2 컨택홀(CT2)을 통해 제2 전압 배선(VL2)과 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 제2 전극(22)은 제2 뱅크(45)의 제1 방향(DR1)으로 연장된 부분과 중첩하도록 배치되고, 제1 평탄화층(19)을 관통하는 제2 컨택홀(CT2)을 통해 제2 전압 배선(VL2)과 접촉할 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않는다. 몇몇 실시예에서 제1 컨택홀(CT1)과 제2 컨택홀(CT2)은 제2 뱅크(45)와 중첩하지 않도록 제2 뱅크(45)가 둘러싸는 영역 내에 배치될 수도 있다.
도면에서는 각 서브 화소(PXn)마다 하나의 제1 전극(21)과 제2 전극(22)이 배치된 것이 예시되어 있으나, 이에 제한되지 않는다. 몇몇 실시예에서 각 서브 화소(PXn)마다 배치되는 제1 전극(21)과 제2 전극(22)의 수는 더 많을 수 있다. 또한, 각 서브 화소(PXn)에 배치된 제1 전극(21)과 제2 전극(22)은 반드시 일 방향으로 연장된 형상을 갖지 않을 수 있으며, 제1 전극(21)과 제2 전극(22)은 다양한 구조로 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(21)과 제2 전극(22)은 부분적으로 곡률지거나, 절곡된 형상을 가질 수 있고, 어느 한 전극이 다른 전극을 둘러싸도록 배치될 수도 있다. 제1 전극(21)과 제2 전극(22)은 적어도 일부 영역이 서로 이격되어 대향함으로써, 그 사이에 발광 소자(30)가 배치될 영역이 형성된다면 이들이 배치되는 구조나 형상은 특별히 제한되지 않는다.
복수의 전극(21, 22)들은 발광 소자(30)들과 전기적으로 연결되고, 발광 소자(30)가 광을 방출하도록 소정의 전압이 인가될 수 있다. 예를 들어, 복수의 전극(21, 22)들은 후술하는 접촉 전극(26, 27)을 통해 발광 소자(30)와 전기적으로 연결되고, 전극(21, 22)들로 인가된 전기 신호를 접촉 전극(26, 27)을 통해 발광 소자(30)에 전달할 수 있다.
예시적인 실시예에서, 제1 전극(21)과 제2 전극(22) 중 어느 하나는 발광 소자(30)의 애노드(Anode) 전극과 전기적으로 연결되고, 다른 하나는 발광 소자(30)의 캐소드(Cathode) 전극과 전기적으로 연결될 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않으며 그 반대의 경우일 수도 있다.
각 전극(21, 22)은 발광 소자(30)를 정렬하기 위해 서브 화소(PXn) 내에 전기장을 형성하는 데에 활용될 수도 있다. 발광 소자(30)는 제1 전극(21)과 제2 전극(22) 상에 형성된 전계에 의해 제1 전극(21)과 제2 전극(22) 사이에 배치될 수 있다. 상술한 잉크젯 프린팅 장치(1000)를 이용하는 경우, 각 전극(21, 22) 상에는 발광 소자(30)를 포함하는 잉크가 분사되고, 전계 생성 장치(700)는 각 전극(21, 22)과 전기적으로 연결되어 그 상부에 전계(EL)를 생성할 수 있다. 잉크 내에 분산된 발광 소자(30)는 전극(21, 22) 상에 생성된 전계(EL)에 의해 유전영동힘을 받아 전극(21, 22) 상에 정렬될 수 있다.
제1 전극(21) 및 제2 전극(22)은 각각 제1 뱅크(40)들 상에 배치될 수 있다. 제1 전극(21)과 제2 전극(22)은 제1 방향(DR1)으로 이격 대향할 수 있고, 이들 사이에는 복수의 발광 소자(30)들이 배치될 수 있다. 발광 소자(30)는 제1 전극(21)과 제2 전극(22) 사이에 배치됨과 동시에 적어도 일 단부가 제1 전극(21) 및 제2 전극(22)과 전기적으로 연결될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 제1 전극(21)과 제2 전극(22)은 각각 제1 뱅크(40)보다 큰 폭을 갖도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 전극(21)과 제2 전극(22)은 각각 제1 뱅크(40)의 외면을 덮도록 배치될 수 있다. 제1 뱅크(40)의 측면 상에는 제1 전극(21)과 제2 전극(22)이 각각 배치되고, 제1 전극(21)과 제2 전극(22) 사이의 간격은 제1 뱅크(40) 사이의 간격보다 좁을 수 있다. 또한, 제1 전극(21)과 제2 전극(22)은 적어도 일부 영역이 제1 평탄화층(19) 상에 직접 배치될 수 있다.
각 전극(21, 22)은 투명성 전도성 물질을 포함할 수 있다. 일 예로, 각 전극(21, 22)은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ITZO(Indium Tin-Zinc Oxide) 등과 같은 물질을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 몇몇 실시예에서, 각 전극(21, 22)은 반사율이 높은 전도성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 각 전극(21, 22)은 반사율이 높은 물질로 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al) 등과 같은 금속을 포함할 수 있다. 이 경우, 각 전극(21, 22)은 발광 소자(30)에서 방출되어 제1 뱅크(40)의 측면으로 진행하는 광을 각 서브 화소(PXn)의 상부 방향으로 반사시킬 수 있다.
이에 제한되지 않고, 각 전극(21, 22)은 투명성 전도성 물질과 반사율이 높은 금속층이 각각 한층 이상 적층된 구조를 이루거나, 이들을 포함하여 하나의 층으로 형성될 수도 있다. 예시적인 실시예에서, 각 전극(21, 22)은 ITO/은(Ag)/ITO/, ITO/Ag/IZO, 또는 ITO/Ag/ITZO/IZO 등의 적층구조를 갖거나, 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 란타늄(La) 등을 포함하는 합금일 수 있다.
제1 절연층(51)은 제1 평탄화층(19), 제1 전극(21) 및 제2 전극(22) 상에 배치된다. 제1 절연층(51)은 제1 전극(21) 및 제2 전극(22) 사이 영역을 포함하여 이들을 부분적으로 덮도록 배치된다. 예를 들어, 제1 절연층(51)은 제1 전극(21)과 제2 전극(22)의 상면을 대부분 덮되, 제1 전극(21)과 제2 전극(22)의 일부가 노출되도록 배치될 수 있다. 다시 말해, 제1 절연층(51)은 실질적으로 제1 평탄화층(19) 상에 전면적으로 형성되되, 제1 전극(21)과 제2 전극(22)을 부분적으로 노출하는 개구부(미도시)를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예에서, 제1 절연층(51)은 제1 전극(21)과 제2 전극(22) 사이에서 상면의 일부가 함몰되도록 단차가 형성될 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않는다. 제1 절연층(51)은 발광 소자(30)가 배치되도록 평탄한 상면을 형성할 수 있다.
제1 절연층(51)은 제1 전극(21)과 제2 전극(22)을 보호함과 동시에 이들을 상호 절연시킬 수 있다. 또한, 제1 절연층(51) 상에 배치되는 발광 소자(30)가 다른 부재들과 직접 접촉하여 손상되는 것을 방지할 수도 있다. 다만, 제1 절연층(51)의 형상 및 구조는 이에 제한되지 않는다.
제2 뱅크(45)는 제1 절연층(51) 상에 배치될 수 있다. 제2 뱅크(45)는 제1 절연층(51) 상에서 제1 뱅크(40)들이 배치된 영역을 둘러싸며 각 서브 화소(PXn)들 간의 경계에 배치될 수 있다. 제2 뱅크(45)는 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)으로 연장된 형상을 갖도록 배치되어 표시 영역(DPA) 전면에 걸쳐 격자형 패턴을 형성할 수 있다. 제2 뱅크(45)의 제1 방향(DR1)으로 연장된 부분은 부분적으로 제1 전극(21) 및 제2 전극(22)과 중첩하되, 제2 방향(DR2)으로 연장된 부분은 복수의 제1 뱅크(40)들과 제1 전극(21) 및 제2 전극(22)과 이격될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제2 뱅크(45)의 높이는 제1 뱅크(40)의 높이보다 클 수 있다. 제1 뱅크(40)와 달리, 제2 뱅크(45)는 이웃하는 서브 화소(PXn)들을 구분함과 동시에 표시 장치(10)의 제조 공정의 잉크젯 프린팅 공정에서 잉크가 인접한 서브 화소(PXn)로 넘치는 것을 방지하는 기능을 수행할 수 있다. 제2 뱅크(45)는 서로 다른 서브 화소(PXn)마다 다른 발광 소자(30)들이 분산된 잉크가 서로 혼합되지 않도록 이들을 분리시킬 수 있다. 제2 뱅크(45)는 제1 뱅크(40)와 같이 폴리이미드(Polyimide, PI)를 포함할 수 있으나, 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
발광 소자(30)는 각 전극(21, 22) 상에 배치될 수 있다. 복수의 발광 소자(30)들은 서로 이격되어 배치되며 실질적으로 상호 평행하게 정렬될 수 있다. 발광 소자(30)들이 이격되는 간격은 특별히 제한되지 않는다. 경우에 따라서 복수의 발광 소자(30)들이 인접하게 배치되어 무리를 이루고, 다른 복수의 발광 소자(30)들은 일정 간격 이격된 상태로 무리를 이룰 수도 있으며, 불균일한 밀집도를 갖고 배치될 수도 있다. 또한, 각 전극(21, 22)들이 연장된 방향과 발광 소자(30)가 연장된 방향은 실질적으로 수직을 이룰 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않으며, 발광 소자(30)는 각 전극(21, 22)들이 연장된 방향에 수직하지 않고 비스듬히 배치될 수도 있다.
발광 소자(30)는 서로 다른 물질을 포함하는 활성층(36)을 포함하여 서로 다른 파장대의 광을 외부로 방출할 수 있다. 표시 장치(10)는 서로 다른 파장대의 광을 방출하는 발광 소자(30)들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 서브 화소(PX1)의 발광 소자(30)는 중심 파장대역이 제1 파장인 제1 색의 광을 방출하는 활성층(36)을 포함하고, 제2 서브 화소(PX2)의 발광 소자(30)는 중심 파장대역이 제2 파장인 제2 색의 광을 방출하는 활성층(36)을 포함하고, 제3 서브 화소(PX3)의 발광 소자(30)는 중심 파장대역이 제3 파장인 제3 색의 광을 방출하는 활성층(36)을 포함할 수 있다. 이에 따라 제1 서브 화소(PX1), 제2 서브 화소(PX2) 및 제3 서브 화소(PX3)에서는 각각 제1 색, 제2 색 및 제3 색의 광이 출사될 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않는다. 경우에 따라서는 각 서브 화소(PXn)들은 동일한 종류의 발광 소자(30)를 포함하여 실질적으로 동일한 색의 광을 방출할 수도 있다.
발광 소자(30)는 제1 뱅크(40)들 사이 또는 각 전극(21, 22) 사이에서 제1 절연층(51) 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 발광 소자(30)는 적어도 일 단부가 제1 전극(21) 또는 제2 전극(22) 상에 놓이도록 배치될 수 있다. 발광 소자(30)의 연장된 길이는 제1 전극(21)과 제2 전극(22) 사이의 간격보다 길고, 발광 소자(30)의 양 단부가 각각 제1 전극(21)과 제2 전극(22) 상에 배치될 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않으며, 발광 소자(30)는 어느 한 단부만이 전극(21, 22) 상에 배치되거나, 양 단부가 각각 전극(21, 22) 상에 배치되지 않을 수도 있다. 발광 소자(30)가 전극(21, 22) 상에 배치되지 않더라도 후술하는 접촉 전극(26, 27)들을 통해 양 단부가 각 전극(21, 22)과 전기적으로 연결될 수 있다.
발광 소자(30)는 제1 기판(11) 또는 제1 평탄화층(19)의 상면에 수직한 방향으로 복수의 층들이 배치될 수 있다. 표시 장치(10)의 발광 소자(30)는 연장된 일 방향이 제1 평탄화층(19)과 평행하도록 배치되고, 발광 소자(30)에 포함된 복수의 반도체층들은 제1 평탄화층(19)의 상면과 평행한 방향을 따라 순차적으로 배치될 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않는다. 경우에 따라서는 발광 소자(30)가 다른 구조를 갖는 경우, 복수의 층들은 제1 평탄화층(19)에 수직한 방향으로 배치될 수도 있다.
또한, 발광 소자(30)의 양 단부는 각각 접촉 전극(26, 27)들과 접촉할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 발광 소자(30)는 연장된 일 방향측 단부면에는 절연막(38)이 형성되지 않고 반도체층 일부가 노출되기 때문에, 상기 노출된 반도체층은 접촉 전극(26, 27)과 접촉할 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않는다. 경우에 따라서 발광 소자(30)는 절연막(38) 중 적어도 일부 영역이 제거되고, 절연막(38)이 제거되어 반도체층들의 양 단부 측면이 부분적으로 노출될 수 있다. 상기 노출된 반도체층의 측면은 접촉 전극(26, 27)과 직접 접촉할 수도 있다.
제2 절연층(52)은 제1 전극(21)과 제2 전극(22) 사이에 배치된 발광 소자(30) 상에 부분적으로 배치될 수 있다. 제2 절연층(52)은 발광 소자(30)의 외면을 부분적으로 감싸도록 배치될 수 있다. 제2 절연층(52) 중 발광 소자(30) 상에 배치된 부분은 평면상 제1 전극(21)과 제2 전극(22) 사이에서 제2 방향(DR2)으로 연장된 형상을 가질 수 있다. 일 예로, 제2 절연층(52)은 각 서브 화소(PXn) 내에서 선형 또는 섬형 패턴을 형성할 수 있다.
제2 절연층(52)은 발광 소자(30) 상에 배치되되, 발광 소자(30)의 일 단부 및 타 단부를 노출할 수 있다. 제2 절연층(52)은 발광 소자(30)를 보호함과 동시에 표시 장치(10)의 제조 공정에서 발광 소자(30)를 고정시키는 기능을 수행할 수도 있다. 또한, 예시적인 실시예에서, 제2 절연층(52)의 재료 중 일부는 발광 소자(30)의 하면과 제1 절연층(51) 사이에 배치될 수도 있다. 상술한 바와 같이 제2 절연층(52)은 표시 장치(10)의 제조 공정 중에 형성된 제1 절연층(51)과 발광 소자(30) 사이의 공간을 채우도록 형성될 수도 있다. 이에 따라 제2 절연층(52)은 발광 소자(30)의 외면을 감싸도록 배치되어 발광 소자(30)를 보호함과 동시에 표시 장치(10)의 제조 공정 중 발광 소자(30)를 고정시킬 수도 있다.
제2 절연층(52) 상에는 복수의 접촉 전극(26, 27)들과 제3 절연층(53)이 배치될 수 있다.
복수의 접촉 전극(26, 27)들은 일 방향으로 연장된 형상을 가질 수 있다. 복수의 접촉 전극(26, 27)들은 각각 발광 소자(30) 및 전극(21, 22)들과 접촉할 수 있다. 접촉 전극(26, 27)의 제1 접촉 전극(26)과 제2 접촉 전극(27)은 각각 제1 전극(21)과 제2 전극(22) 중 일부 상에 배치될 수 있다. 제1 접촉 전극(26)은 제1 전극(21) 상에 배치되고, 제2 접촉 전극(27)은 제2 전극(22) 상에 배치되며, 제1 접촉 전극(26)과 제2 접촉 전극(27)은 각각 제2 방향(DR2)으로 연장된 형상을 가질 수 있다. 제1 접촉 전극(26)과 제2 접촉 전극(27)은 서로 제1 방향(DR1)으로 이격 대향할 수 있으며, 이들은 각 서브 화소(PXn)의 발광 영역(EMA) 내에서 스트라이프형 패턴을 형성할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 제1 접촉 전극(26)과 제2 접촉 전극(27)은 일 방향으로 측정된 폭이 각각 제1 전극(21)과 제2 전극(22)의 상기 일 방향으로 측정된 폭과 같거나 더 작을 수 있다. 제1 접촉 전극(26)과 제2 접촉 전극(27)은 각각 발광 소자(30)의 일 단부 및 타 단부와 접촉함과 동시에, 제1 전극(21)과 제2 전극(22)의 노출된 상면 일부를 덮도록 배치될 수 있다. 상술한 바와 같이, 제1 전극(21)과 제2 전극(22)은 상면 일부가 노출되고, 노출된 상면은 각 접촉 전극(26, 27)과 접촉할 수 있다.
상술한 바와 같이 발광 소자(30)는 연장된 방향의 양 단부면에는 반도체층이 노출되고, 제1 접촉 전극(26)과 제2 접촉 전극(27)은 상기 반도체층이 노출된 단부면에서 발광 소자(30)와 접촉할 수 있다. 발광 소자(30)의 일 단부는 제1 접촉 전극(26)을 통해 제1 전극(21)과 전기적으로 연결되고, 타 단부는 제2 접촉 전극(27)을 통해 제2 전극(22)과 전기적으로 연결될 수 있다.
도면에서는 하나의 서브 화소(PXn)에 하나의 제1 접촉 전극(26)과 제2 접촉 전극(27)이 배치된 것이 도시되어 있으나, 이에 제한되지 않는다. 제1 접촉 전극(26)과 제2 접촉 전극(27)의 개수는 각 서브 화소(PXn)에 배치된 제1 전극(21)과 제2 전극(22)의 수에 따라 달라질 수 있다.
제3 절연층(53)은 제1 접촉 전극(26) 상에 배치된다. 제3 절연층(53)은 제1 접촉 전극(26)과 제2 접촉 전극(27)을 전기적으로 상호 절연시킬 수 있다. 제3 절연층(53)은 제1 접촉 전극(26)을 덮도록 배치되되, 발광 소자(30)가 제2 접촉 전극(27)과 접촉할 수 있도록 발광 소자(30)의 타 단부 상에는 배치되지 않을 수 있다. 제3 절연층(53)은 제2 절연층(52)의 상면에서 제1 접촉 전극(26) 및 제2 절연층(52)과 부분적으로 접촉할 수 있다. 제3 절연층(53)의 제2 전극(22)이 배치된 방향의 측면은 제2 절연층(52)의 일 측면과 정렬될 수 있다. 또한, 제3 절연층(53)은 비발광 영역, 예컨대 제1 평탄화층(19) 상에 배치된 제1 절연층(51) 상에도 배치될 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
제2 접촉 전극(27)은 제2 전극(22), 제2 절연층(52) 및 제3 절연층(53) 상에 배치된다. 제2 접촉 전극(27)은 발광 소자(30)의 타 단부 및 제2 전극(22)의 노출된 상면과 접촉할 수 있다. 발광 소자(30)의 타 단부는 제2 접촉 전극(27)을 통해 제2 전극(22)과 전기적으로 연결될 수 있다.
즉, 제1 접촉 전극(26)은 제1 전극(21)과 제3 절연층(53) 사이에 배치되고, 제2 접촉 전극(27)은 제3 절연층(53) 상에 배치될 수 있다. 제2 접촉 전극(27)은 부분적으로 제2 절연층(52), 제3 절연층(53), 제2 전극(22) 및 발광 소자(30)와 접촉할 수 있다. 제2 접촉 전극(27)의 일 단부는 제3 절연층(53) 상에 배치될 수 있다. 제1 접촉 전극(26)과 제2 접촉 전극(27)은 제2 절연층(52)과 제3 절연층(53)에 의해 상호 비접촉될 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않으며, 경우에 따라 제3 절연층(53)은 생략될 수 있다.
접촉 전극(26, 27)은 전도성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, ITO, IZO, ITZO, 알루미늄(Al) 등을 포함할 수 있다. 일 예로, 접촉 전극(26, 27)은 투명성 전도성 물질을 포함하고, 발광 소자(30)에서 방출된 광은 접촉 전극(26, 27)을 투과하여 전극(21, 22)들을 향해 진행할 수 있다. 각 전극(21, 22)은 반사율이 높은 재료를 포함하고, 제1 뱅크(40)들의 경사진 측면 상에 놓인 전극(21, 22)은 입사되는 광을 제1 기판(11)의 상부 방향으로 반사시킬 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
제4 절연층(54)은 제1 기판(11) 상에 전면적으로 배치될 수 있다. 제4 절연층(54)은 제1 기판(11) 상에 배치된 부재들 외부 환경에 대하여 보호하는 기능을 할 수 있다.
상술한 제1 절연층(51), 제2 절연층(52), 제3 절연층(53) 및 제4 절연층(54) 각각은 무기물 절연성 물질 또는 유기물 절연성 물질을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 제1 절연층(51), 제2 절연층(52), 제3 절연층(53) 및 제4 절연층(54)은 실리콘 산화물(SiOx), 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산질화물(SiOxNy), 산화 알루미늄(Al2O3), 질화 알루미늄(AlN)등과 같은 무기물 절연성 물질을 포함할 수 있다. 또는, 이들은 유기물 절연성 물질로써, 아크릴 수지, 에폭시 수지, 페놀 수지, 폴리아마이드 수지, 폴리이미드 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 폴리페닐렌 수지, 폴리페닐렌설파이드 수지, 벤조사이클로부텐, 카도 수지, 실록산 수지, 실세스퀴옥산 수지, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리카보네이트, 폴리메틸메타크릴레이트-폴리카보네이트 합성수지 등을 포함할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
잉크젯 프린팅 장치(1000)는 잉크젯 장치(300)를 통해 표시 장치(10)의 전극(21, 22) 상에 발광 소자(30)를 분사할 수 있다. 또한, 전계 생성 장치(700)는 각 전극(21, 22)과 전기적으로 연결되어 이들 상부에 전계(EL)를 생성할 수 있고, 발광 소자(30)는 전계(EL)에 의해 전극(21, 22) 상에 정렬될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 잉크젯 프린팅 장치(1000)를 이용하여 전극(21, 22) 상에 배치되는 발광 소자(30)를 프린팅하여 표시 장치(10)를 제조할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 표시 장치
30: 발광 소자
90: 잉크 95: 쌍극성 소자
300: 잉크젯 장치
500: 광 조사 장치 700: 전계 생성 장치
800: 건조 장치 900: 검사 장치
1000: 잉크젯 프린팅 장치

Claims (21)

  1. 제1 방향으로 이동하는 스테이지;
    상기 스테이지 상에 잉크를 분사하는 잉크젯 장치;
    상기 스테이지와 분리되어 상기 제1 방향으로 이동하며 상기 스테이지 상에 전계를 생성하는 복수의 전계 생성 장치;
    상기 스테이지 상에 광을 조사하는 광 조사 장치; 및
    상기 스테이지 상에 분사된 상기 잉크를 건조시키는 건조 장치를 포함하며,
    상기 잉크젯 장치, 상기 광 조사 장치 및 상기 건조 장치는 상기 제1 방향을 따라 일렬로 배치된 잉크젯 프린팅 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 전계 생성 장치는 상기 스테이지를 따라 이동하면서 상기 스테이지 상에 전계를 생성하는 잉크젯 프린팅 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 전계 생성 장치는 상기 스테이지의 일 측에 배치된 제1 전계 생성 장치 및 타 측에 배치된 제2 전계 생성 장치를 포함하고,
    상기 제1 전계 생성 장치와 상기 제2 전계 생성 장치는 서로 분리되어 상기 제1 방향으로 이동하는 잉크젯 프린팅 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 전계 생성 장치 및 상기 제2 전계 생성 장치 중 적어도 어느 하나는 상기 스테이지가 상기 건조 장치로 이동하면 상기 스테이지의 이동 방향과 반대 방향으로 이동하는 잉크젯 프린팅 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 잉크젯 장치는 상기 전계가 생성된 상기 스테이지 상에 상기 잉크를 분사하는 잉크젯 프린팅 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 잉크는 용매 및 상기 용매에 분산된 복수의 쌍극성 소자를 포함하고,
    상기 쌍극성 소자는 상기 전계에 의해 일 단부가 일 방향을 향하도록 배열되는 잉크젯 프린팅 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 광 조사 장치는 상기 전계에 놓인 상기 잉크에 광을 조사하는 잉크젯 프린팅 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 쌍극성 소자 중 일부는 상기 광이 조사되면 상기 전계에 의해 일 단부가 향하는 방향이 변하는 잉크젯 프린팅 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 방향으로 연장된 복수의 제1 레일 및 제2 레일들, 및 상기 제1 레일 및 제2 레일 상부에 배치되며 상기 제1 방향으로 이격된 복수의 프레임들을 더 포함하며,
    상기 스테이지는 상기 제1 레일 상에 배치되고 상기 전계 생성 장치는 상기 제2 레일 상에 배치되며, 상기 스테이지 및 상기 전계 생성 장치는 상기 제1 방향으로 이동하면서 상기 복수의 프레임들 하부를 통과하는 잉크젯 프린팅 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 잉크젯 장치는 제1 프레임에 배치되고,
    상기 광 조사 장치는 상기 제1 프레임에 배치된 제1 광 조사 장치 및 상기 제1 프레임과 상기 제1 방향으로 이격된 제2 프레임에 배치된 제2 광 조사 장치를 포함하는 잉크젯 프린팅 장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 스테이지가 상기 제1 광 조사 장치로 이동하는 동안 상기 잉크가 분사되고,
    상기 제1 광 조사 장치는 상기 스테이지 상에 상기 잉크가 분사되는 동안 광을 조사하는 잉크젯 프린팅 장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 제2 광 조사 장치는 상기 스테이지 상에 상기 잉크가 분사된 후에 상기 광을 조사하는 잉크젯 프린팅 장치.
  13. 제9 항에 있어서,
    상기 건조 장치는 상기 전계 생성 장치와 상기 스테이지가 이동하는 제1 건조 장치를 포함하고,
    상기 스테이지는 상기 전계가 생성된 상태로 상기 제1 건조 장치로 이동하는 잉크젯 프린팅 장치.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 건조 장치는 상기 전계 생성 장치와 다른 전계 생성 유닛을 포함하는 제2 건조 장치를 더 포함하고,
    상기 전계 생성 유닛은 상기 스테이지가 상기 제2 건조 장치로 이동하면 상기 스테이지 상에 전계를 생성하는 잉크젯 프린팅 장치.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 제2 건조 장치 하부에 배치되어 상기 전계 생성 유닛이 배치된 서브 스테이지를 더 포함하고,
    상기 스테이지와 상기 전계 생성 장치는 상기 제2 건조 장치로 이동하지 않는 잉크젯 프린팅 장치.
  16. 대상 기판을 준비하고 상기 대상 기판 상에 전계를 생성하며 용매 및 상기 용매에 분산된 쌍극성 소자를 포함하는 잉크를 상기 대상 기판 상에 분사하는 단계;
    상기 전계 상에 놓인 상기 잉크에 광을 조사하여 상기 쌍극성 소자를 상기 대상 기판 상에서 배열시키는 단계; 및
    상기 잉크의 상기 용매를 제거하여 상기 쌍극성 소자를 상기 대상 기판 상에 안착시키는 단계를 포함하는 쌍극성 소자의 프린팅 방법.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 잉크를 상기 대상 기판 상에 분사하는 단계에서, 상기 쌍극성 소자는 상기 전계에 의해 일 단부가 일 방향을 향하도록 배향되는 쌍극성 소자의 프린팅 방법.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 쌍극성 소자를 배열시키는 단계에서, 상기 쌍극성 소자 중 적어도 일부는 상기 일 단부가 향하는 방향이 변하는 쌍극성 소자의 프린팅 방법.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 광은 상기 잉크가 분사되는 동안 상기 대상 기판 상에 조사되는 쌍극성 소자의 프린팅 방법.
  20. 제17 항에 있어서,
    상기 쌍극성 소자를 안착시키는 단계는 상기 대상 기판 상에 상기 전계가 생성된 상태에서 상기 용매를 제거하는 단계를 포함하는 쌍극성 소자의 프린팅 방법.
  21. 제20 항에 있어서,
    상기 대상 기판은 서로 이격되어 배치된 제1 전극 및 제2 전극을 포함하고,
    상기 쌍극성 소자는 일 단부는 상기 제1 전극 상에 배치되고 타 단부는 상기 제2 전극 상에 배치되는 쌍극성 소자의 프린팅 방법.
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