KR20230123028A - 잉크젯 프린팅 장치 - Google Patents

잉크젯 프린팅 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20230123028A
KR20230123028A KR1020220018741A KR20220018741A KR20230123028A KR 20230123028 A KR20230123028 A KR 20230123028A KR 1020220018741 A KR1020220018741 A KR 1020220018741A KR 20220018741 A KR20220018741 A KR 20220018741A KR 20230123028 A KR20230123028 A KR 20230123028A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
ink
unit
disposed
inkjet head
temperature
Prior art date
Application number
KR1020220018741A
Other languages
English (en)
Inventor
김경섭
박성호
최재원
Original Assignee
삼성디스플레이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성디스플레이 주식회사 filed Critical 삼성디스플레이 주식회사
Priority to KR1020220018741A priority Critical patent/KR20230123028A/ko
Priority to US18/102,116 priority patent/US20230256759A1/en
Priority to EP23156185.3A priority patent/EP4227105A1/en
Priority to CN202310113757.0A priority patent/CN116587736A/zh
Publication of KR20230123028A publication Critical patent/KR20230123028A/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J29/00—Details of, or accessories for, typewriters or selective printing mechanisms not otherwise provided for
    • B41J29/38—Drives, motors, controls or automatic cut-off devices for the entire printing mechanism
    • B41J29/393—Devices for controlling or analysing the entire machine ; Controlling or analysing mechanical parameters involving printing of test patterns
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/015—Ink jet characterised by the jet generation process
    • B41J2/04—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
    • B41J2/045—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by pressure, e.g. electromechanical transducers
    • B41J2/04501—Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/015—Ink jet characterised by the jet generation process
    • B41J2/04—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
    • B41J2/045—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by pressure, e.g. electromechanical transducers
    • B41J2/04501—Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits
    • B41J2/04563—Control methods or devices therefor, e.g. driver circuits, control circuits detecting head temperature; Ink temperature
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/17—Ink jet characterised by ink handling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/17—Ink jet characterised by ink handling
    • B41J2/1721—Collecting waste ink; Collectors therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/17—Ink jet characterised by ink handling
    • B41J2/175—Ink supply systems ; Circuit parts therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/17—Ink jet characterised by ink handling
    • B41J2/175—Ink supply systems ; Circuit parts therefor
    • B41J2/17503—Ink cartridges
    • B41J2/1752—Mounting within the printer
    • B41J2/17523—Ink connection
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/17—Ink jet characterised by ink handling
    • B41J2/18—Ink recirculation systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/17—Ink jet characterised by ink handling
    • B41J2/195—Ink jet characterised by ink handling for monitoring ink quality
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/315—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of heat to a heat sensitive printing or impression-transfer material
    • B41J2/32—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of heat to a heat sensitive printing or impression-transfer material using thermal heads
    • B41J2/335—Structure of thermal heads
    • B41J2/3358—Cooling arrangements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J29/00—Details of, or accessories for, typewriters or selective printing mechanisms not otherwise provided for
    • B41J29/377—Cooling or ventilating arrangements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J3/00—Typewriters or selective printing or marking mechanisms characterised by the purpose for which they are constructed
    • B41J3/407—Typewriters or selective printing or marking mechanisms characterised by the purpose for which they are constructed for marking on special material
    • B41J3/4073—Printing on three-dimensional objects not being in sheet or web form, e.g. spherical or cubic objects
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2202/00—Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
    • B41J2202/01—Embodiments of or processes related to ink-jet heads
    • B41J2202/09—Ink jet technology used for manufacturing optical filters
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
    • H10K71/10—Deposition of organic active material
    • H10K71/12—Deposition of organic active material using liquid deposition, e.g. spin coating
    • H10K71/13—Deposition of organic active material using liquid deposition, e.g. spin coating using printing techniques, e.g. ink-jet printing or screen printing
    • H10K71/135—Deposition of organic active material using liquid deposition, e.g. spin coating using printing techniques, e.g. ink-jet printing or screen printing using ink-jet printing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Ink Jet (AREA)

Abstract

표시 장치가 제공된다. 일 실시예에 따른 표시 장치는 적어도, 기판이 안착되는 스테이지; 상기 스테이지 상부에 배치되어, 상기 기판 상에 고형체가 분산된 용매를 포함하는 잉크를 분사하는 잉크젯 헤드부; 상기 잉크가 저장되어 있는 잉크 저장부; 상기 잉크 저장부와 상기 잉크젯 헤드부를 연결하고, 상기 잉크 저장부로부터 상기 잉크를 상기 잉크젯 헤드부에 공급하는 제1 연결관; 상기 잉크 저장부와 상기 잉크젯 헤드부를 연결하고, 상기 잉크젯 헤드부로부터 토출되고 남은 상기 잉크를 상기 잉크 저장부로 회수하는 제2 연결관; 및 냉각부 및 상기 냉각부의 일측에 배치되는 가열부를 포함하는 온도 제어부를 포함하되, 상기 제1 연결관은 상기 온도 제어부의 상기 가열부에 배치되고, 상기 제2 연결관은 상기 온도 제어부의 상기 냉각부에 배치될 수 있다.

Description

잉크젯 프린팅 장치{INKJET PRINTING APPARATUS}
본 발명은 잉크젯 프린팅 장치에 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.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 단위 액적 당 균일한 개수의 쌍극성 소자를 포함하는 잉크를 토출하는 잉크젯 프린팅 장치를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 토출되는 잉크의 단위 액적 당 쌍극성 소자의 개수를 증가시키는 잉크젯 프린팅 장치를 제공하고자 하는 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 적어도, 기판이 안착되는 스테이지; 상기 스테이지 상부에 배치되어, 상기 기판 상에 고형체가 분산된 용매를 포함하는 잉크를 분사하는 잉크젯 헤드부; 상기 잉크가 저장되어 있는 잉크 저장부; 상기 잉크 저장부와 상기 잉크젯 헤드부를 연결하고, 상기 잉크 저장부로부터 상기 잉크를 상기 잉크젯 헤드부에 공급하는 제1 연결관; 상기 잉크 저장부와 상기 잉크젯 헤드부를 연결하고, 상기 잉크젯 헤드부로부터 토출되고 남은 상기 잉크를 상기 잉크 저장부로 회수하는 제2 연결관; 및 냉각부 및 상기 냉각부의 일측에 배치되는 가열부를 포함하는 온도 제어부를 포함하되, 상기 제1 연결관은 상기 온도 제어부의 상기 가열부에 배치되고, 상기 제2 연결관은 상기 온도 제어부의 상기 냉각부에 배치될 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 다른 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치는 적어도, 기판이 안착되는 스테이지; 상기 스테이지 상부에 배치되어, 상기 기판 상에 고형체가 분산된 용매를 포함하는 잉크를 분사하는 잉크젯 헤드부; 상기 잉크가 저장되어 있는 잉크 저장부; 상기 잉크젯 헤드부 및 상기 잉크 저장부와 이격 배치되어 상기 잉크의 온도를 제어하는 온도 제어부; 상기 온도 제어부의 일 측에 배치되어 상기 잉크 저장부와 상기 잉크젯 헤드부를 연결하고, 상기 잉크 저장부로부터 상기 잉크를 상기 잉크젯 헤드부에 공급하는 제1 연결관; 및 상기 온도 제어부의 타 측에 배치되어 상기 잉크 저장부와 상기 잉크젯 헤드부를 연결하고, 상기 잉크젯 헤드부로부터 토출되고 남은 상기 잉크를 상기 잉크 저장부로 회수하는 제2 연결관을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치는 단위 액적 당 균일한 개수의 쌍극성 소자를 포함하는 잉크를 토출할 수 있다.
일 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치는 토출되는 잉크의 단위 액적 당 쌍극성 소자의 개수가 증가할 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 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치의 잉크젯 헤드부를 제3 방향에서 바라본 평면도이다.
도 3은 도 1의 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치의 잉크젯 헤드부의 동작을 나타내는 개략도이다.
도 4는 도 1의 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치의 잉크 저장부 및 잉크젯 헤드부의 연결관계를 개략적으로 도시한 구조도이다.
도 5는 도 1의 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치의 온도 제어부를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 6은 도 5의 Q1 영역을 확대한 확대도이다.
도 7은 온도 조절 부재로서, 펠티어 소자의 구성을 개략적으로 도시한 구조도이다.
도 8은 도 1의 실시예에 따른 잉크젯 헤드부의 내부를 개략적으로 도시한 구조도이다.
도 9는 도 1의 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치의 프로브 장치를 제3 방향에서 바라본 개략적인 평면도이다.
도 10 및 도 11은 도 9의 프로브 장치의 동작을 도시하는 개략도들이다.
도 12는 도 9의 프로브 장치에 의해 대상 기판 상에 전계가 생성되어 잉크 내부의 고형체가 정렬되는 것을 도시하는 개략도이다.
도 13은 일 실시예에 따른 표시 장치의 개략적인 평면도이다.
도 14는 도 13의 실시예에 따른 표시 장치의 일 화소의 구조를 개략적으로 도시한 레이아웃도이다.
도 15는 도 13의 실시예에 따른 표시 장치의 발광 소자의 개략도이다.
도 16은 도 14의 Xa-Xa`선, Xb-Xb`선 및 Xc-Xc`선을 따라 자른 단면도이다.
도 17 내지 도 19는 도 13의 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법을 도시하는 개략도들이다.
도 20은 다른 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치의 잉크 저장부 및 잉크젯 헤드부의 연결관계를 개략적으로 도시한 구조도이다.
도 21은 또 다른 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치의 온도 제어부를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 22는 또 다른 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치의 온도 제어부를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 23은 도 22의 온도 제어부 내부에 배치되는 온도 조절 부재의 구조를 개략적으로 도시한 구조도이다.
도 24는 도 22의 온도 제어부에서 수행되는 열 교환을 설명하기 위한 개략도이다.
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 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "상"으로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 이와 마찬가지로, "하", "좌" 및 "우"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.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 구체적인 실시예들에 대해 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다. 도 2는 도 1의 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치의 잉크젯 헤드부를 제3 방향에서 바라본 평면도이다. 도 3은 도 1의 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치의 잉크젯 헤드부의 동작을 나타내는 개략도이다.
도 1에서는 제1 방향(DR1), 제2 방향(DR2) 및 제3 방향(DR3)이 정의되어 있다. 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)은 서로 수직이고, 제1 방향(DR1) 및 제3 방향(DR3)은 서로 수직이며, 제2 방향(DR2) 및 제3 방향(DR3)은 서로 수직일 수 있다. 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. 이하의 명세서에서, 특별한 언급이 없다면 "방향"은 그 방향을 따라 연장하는 양측을 향하는 방향 모두를 지칭할 수 있다. 또한, 양측으로 연장하는 양 "방향"을 구분할 필요가 있을 경우, 일측을 "방향 일측"으로, 타측을 "방향 타측"으로 각각 구분하여 지칭하기로 한다. 도 1을 기준으로, 화살표가 향하는 방향이 일측, 그 반대 방향이 타측으로 지칭된다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치(1)는 대상 기판(SUB)이 안착되는 스테이지(STG), 복수의 노즐부(300)가 배치되는 잉크젯 헤드부(100), 베이스 프레임(600), 잉크 저장부(500), 잉크젯 헤드부(100)와 잉크 저장부(500)를 연결하는 제1 연결관(IL1), 잉크젯 헤드부(100)와 잉크 저장부(500)를 연결하는 제2 연결관(IL2) 및 온도 제어부(200)를 포함한다. 일 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치(1)는 잉크젯 헤드부(100) 및 복수의 노즐부(300)를 이용하여 소정의 잉크(90)를 스테이지(STG) 상에 안착된 대상 기판(SUB) 상에 분사할 수 있다.
스테이지(STG)는 대상 기판(SUB)을 안착하는 역할을 할 수 있다. 스테이지(STG)는 제2 방향(DR2)으로 연장된 제1 레일(RL1) 및 제2 방향(DR2)으로 연장된 제2 레일(RL2) 상에 배치될 수 있다. 스테이지(STG)는 제1 레일(RL1)과 제2 레일(RL2) 상에서 별도의 이동 부재를 통해 제2 방향(DR2)으로 이동할 수 있다. 이에 따라 대상 기판(SUB) 역시 스테이지(STG)를 따라 제2 방향(DR2)으로 이동할 수 있다. 스테이지(STG) 및 대상 기판(SUB)은 제2 방향(DR2)을 따라 이동하여 상부에 배치되는 잉크젯 헤드부(100)를 통과하여 대상 기판(SUB)의 상면에 잉크(90)가 분사될 수 있다. 도면에서는 스테이지(STG)가 제2 방향(DR2)으로 이동하는 구조가 도시되어 있으나, 이에 제한되는 것은 아니고, 몇몇 실시예에서는 잉크젯 헤드부(100)가 제2 방향(DR2)으로 이동할 수도 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 스테이지(STG)가 제1 레일(RL1) 및 제2 레일(RL2)을 통해 제2 방향(DR2)으로 이동하는 것을 중심으로 설명하도록 한다.
잉크젯 헤드부(100)는 잉크(90)를 복수의 노즐부(300)를 통해 대상 기판(SUB) 상에 분사하는 역할을 할 수 있다. 복수의 노즐부(300)는 잉크젯 헤드부(100)의 저면 상에 부착될 수 있다. 복수의 노즐부(300)는 잉크젯 헤드부(100)의 저면 상에서 서로 이격되어 배치되고, 하나의 열 또는 복수의 열로 배열될 수 있다. 도 2에서는 복수의 노즐부(300)들이 2열로 배치되고 각 열의 노즐부(300)들이 서로 엇갈리게 배치될 선을 도시하고 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 복수의 노즐부(300)들은 더 많은 수의 열로 배열될 수 있고 서로 엇갈리지 않고 중첩되도록 배치될 수도 있다. 몇몇 실시예에서 잉크젯 헤드의 형상은 사각형 형상을 가질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
잉크젯 헤드부(100)는 스테이지(STG)에 안착되는 대상 기판(SUB)과 제3 방향(DR3)으로 이격되어 배치되어 대상 기판(SUB)의 상면에 제3 방향(DR3)으로 잉크(90)를 토출할 수 있다. 잉크젯 헤드부(100)는 베이스 프레임(600)에 배치되어 베이스 프레임(600)의 구성에 의해 그 위치가 조절될 수 있다.
베이스 프레임(600)은 복수의 노즐부(300)가 배치된 잉크젯 헤드부(100)를 거치 및 이동시키고, 그 이동 경로를 정의하는 역할을 할 수 있다. 베이스 프레임(600)은 지지부(610) 및 이동 유닛(630)을 포함할 수 있다.
베이스 프레임(600)의 지지부(610)는 제1 지지부(611) 및 제2 지지부(612)를 포함할 수 있다. 제1 지지부(611)는 복수의 노즐부(300)가 배치된 잉크젯 헤드부(100)를 거치시키는 역할을 할 수 있다. 몇몇 실시예에서 제1 지지부(611)는 제1 방향(DR1)으로 연장하는 막대 형상을 가질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 제2 지지부(612)는 제1 지지부(611)를 제3 방향(DR3)으로 떠 받치는 역할을 할 수 있다. 제2 지지부(612)는 제1 지지부(611)의 제1 방향(DR1) 양측 끝단에 연결되어 제3 방향(DR3)으로 연장될 수 있다. 이에 따라 제1 지지부(611) 및 복수의 노즐부(300)가 배치된 잉크젯 헤드부(100)는 스테이지(STG)와 제3 방향(DR3)으로 이격되어 배치될 수 있다.
제1 지지부(611)의 제1 방향(DR1) 일측에 연결되는 제2 지지부(612)와 제1 지지부(611)의 제1 방향(DR1) 타측에 연결되는 제2 지지부(612)는 제1 방향(DR1)으로 상호 이격될 수 있다. 스테이지(STG) 및 기판(SUB)은 제1 지지부(611)의 제1 방향(DR1) 일측에 연결되는 제2 지지부(612)와 제1 지지부(611)의 제1 방향(DR1) 타측에 연결되는 제2 지지부(612) 사이의 이격 공간에 배치될 수 있다.
베이스 프레임(600)의 이동 유닛(630)은 복수의 노즐부(300)가 배치된 잉크젯 헤드부(100)를 거치시키는 역할 및 복수의 노즐부(300)가 배치된 잉크젯 헤드부(100)를 제1 방향(DR1)으로 이동시키는 역할을 할 수 있다. 이동 유닛(630)은 제1 지지부(611)에 거치되고 제1 방향(DR1)으로 이동할 수 있는 이동부(631) 및 이동부(631)의 저면에 배치되어 복수의 노즐부(300)가 배치된 잉크젯 헤드부(100)가 배치되는 고정부(632)를 포함할 수 있다. 이동부(631)는 제1 지지부(611) 상에 배치되어 제1 지지부(611) 상에서 제1 방향(DR1)으로 이동할 수 있고, 복수의 노즐부(300)가 배치된 잉크젯 헤드부(100)는 고정부(632)에 고정되어 이동부(631)와 함께 제1 방향(DR1)으로 이동할 수 있다.
잉크 저장부(500)는 잉크젯 헤드부(100)에 공급될 잉크(90)를 저장하는 역할을 할 수 있다. 몇몇 실시예에서 잉크 저장부(500)는 제1 지지부(611) 일측 상에 배치될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 잉크 저장부(500)는 제1 연결관(IL1) 및 제2 연결관(IL2)을 통해 잉크젯 헤드부(100)와 연결될 수 있다. 잉크 저장부(500)의 잉크(90)는 제1 연결관(IL1)을 통해 잉크젯 헤드부(100)에 공급되고, 잉크젯 헤드부(100)로부터 토출되고 남은 잉크(90)는 제2 연결관(IL2)을 통해 잉크 저장부(500)로 다시 회수될 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 후술하도록 한다.
온도 제어부(200)는 잉크젯 헤드부(100)에 공급되는 잉크(90)의 온도 또는 잉크 저장부(500)로 회수되는 잉크(90)의 온도를 제어하는 역할을 할 수 있다. 온도 제어부(200)는 잉크젯 헤드부(100)와 이격 배치되고, 잉크 저장부(500)와 이격 배치될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 온도 제어부(200)는 잉크젯 헤드부(100)와 잉크 저장부(500) 사이에 배치될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
온도 제어부(200)는 제1 연결관(IL1) 및 제2 연결관(IL2)을 감쌀 수 있다. 다시 말해, 제1 연결관(IL1) 및 제2 연결관(IL2)은 온도 제어부(200)를 관통할 수 있다. 이에 따라, 제1 연결관(IL1)을 통해 잉크 저장부(500)로부터 잉크젯 헤드부(100)에 공급되는 잉크(90)는 온도 제어부(200)에 의해 온도가 제어되고, 제2 연결관(IL2)을 통해 잉크젯 헤드부(100)로부터 잉크 저장부(500)로 회수되는 잉크(90)는 온도 제어부(200)에 의해 온도가 제어될 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 도 4 내지 도 8과 결부하여 후술하도록 한다.
잉크(90)는 용매(91)와 용매(91) 내에 포함된 고형체로서, 복수의 쌍극성 소자(95)를 포함할 수 있다. 잉크(90)는 용액 또는 콜로이드(colloid) 상태로 제공될 수 있다. 쌍극성 소자(95)는 제1 극성을 갖는 제1 단부와 제2 극성을 갖는 제2 단부를 포함할 수 있다. 복수의 쌍극성 소자(95)는 용매(91) 내에 분산된 상태로 포함되어 잉크젯 헤드부(100)에 공급되어 토출될 수 있다.
몇몇 실시예에서 용매(91)는 아세톤, 물, 알코올, 톨루엔(Toluene), 프로필렌글리콜(Propylene glycol: PG) 또는 프로필렌글리콜메틸아세테이트(Propylene gloycol methyl acetate: PGMA)일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
잉크젯 프린팅 장치(1)는 프로브 장치(700)를 더 포함할 수 있다.
프로브 장치(700)는 대상 기판(SUB)에 전계를 형성하는 역할을 할 수 있다. 프로브 장치(700)는 스테이지(STG) 상에 배치될 수 있다. 프로브 장치(700)는 대상 기판(SUB)을 떠 받치는 서브 스테이지(710)를 포함할 수 있다. 다시 말해 대상 기판(SUB)은 스테이지(STG) 상에 배치되는 프로브 장치(700)의 서브 스테이지(710) 상에 안착될 수 있다.
잉크(90)의 쌍극성 소자(95)들은 특정 배향 방향을 갖고 대상 기판(SUB) 상에 분사된 후, 프로브 장치(700)가 생성하는 전계에 의해 대상 기판(SUB) 상에서 일 방향으로 정렬될 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 도 9 내지 도 12와 결부하여 후술하도록 한다.
이하에서는 일 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치(1)의 잉크 저장부(500)와 잉크젯 헤드부(100) 사이의 잉크(90) 순환 시스템 및 온도 제어부(200)의 잉크(90) 온도 제어 방법에 대해 설명하도록 한다.
도 4는 도 1의 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치의 잉크 저장부 및 잉크젯 헤드부의 연결관계를 개략적으로 도시한 구조도이다. 도 5는 도 1의 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치의 온도 제어부를 개략적으로 도시한 사시도이다. 도 6은 도 5의 Q1 영역을 확대한 확대도이다. 도 7은 온도 조절 부재로서, 펠티어 소자의 구성을 개략적으로 도시한 구조도이다. 도 8은 도 1의 실시예에 따른 잉크젯 헤드부의 내부를 개략적으로 도시한 구조도이다.
도 4를 참조하면, 잉크 저장부(500)는 잉크(90)를 잉크젯 헤드부(100)에 공급하고 잉크젯 헤드부(100)는 공급받은 잉크(90)를 토출할 수 있다. 잉크젯 헤드부(100)에 공급된 잉크(90) 중 일부는 잉크젯 헤드부(100)에서 토출되고 잔부는 다시 잉크 저장부(500)로 공급될 수 있다. 다시 말해, 잉크(90)는 잉크 저장부(500)와 잉크젯 헤드부(100)를 제1 연결관(IL1) 및 제2 연결관(IL2)을 통해 순환할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 잉크 저장부(500)는 제1 잉크 저장부(510), 제2 잉크 저장부(520), 제3 잉크 저장부(530), 압력 펌프(550), 컴프레셔(560) 및 플로우미터를 포함할 수 있다. 이 경우, 잉크 저장부(500)는 제2 잉크 저장부(520), 압력 펌프(550), 및 제3 잉크 저장부(530)가 잉크젯 헤드부(100)와 연결되고, 이들은 하나의 순환 시스템을 형성할 수 있다.
제1 잉크 저장부(510)는 제조된 잉크(90)를 준비하는 역할을 할 수 있다. 용매(91) 및 쌍극성 소자(95)를 포함하는 잉크(90)는 제1 잉크 저장부(510)에 준비되고, 상기 순환 시스템에 잉크(90)가 공급될 수 있다.
제2 잉크 저장부(520)는 제1 잉크 저장부(510)와 연결되어 준비된 잉크(90)가 공급될 수 있다. 또한, 제2 잉크 저장부(520)는 잉크젯 헤드부(100)로부터 토출되고 남은 잉크(90)들이 제2 연결관(IL2)을 통해 회수되는 저장고 역할을 할 수 있다. 제2 잉크 저장부(520)는 제3 잉크 저장부(530)와 잉크젯 헤드부(100) 및 제1 잉크 저장부(510) 사이에 위치할 수 있다. 제2 잉크 저장부(520)가 제3 잉크 저장부(530)와 잉크젯 헤드부(100) 및 제1 잉크 저장부(510) 사이에 위치하는 경우, 제3 잉크 저장부(530)에 적정량의 잉크(90)가 공급되도록 제어하여 쌍극성 소자(95)의 분산을 원활하게 할 수 있다. 제2 잉크 저장부(520)에 공급된 잉크(90)는 압력 펌프(550)를 통해 제3 잉크 저장부(530)로 공급될 수 있다.
압력 펌프(550)는 상기 순환 시스템 내의 잉크(90)가 순환될 수 있도록 유체에 동력을 전달하는 역할을 할 수 있다. 압력 펌프(550)와 제3 잉크 저장부(530) 사이에는 플로우 미터(580)가 구비될 수 있고, 플로우 미터(580)는 제3 잉크 저장부(530)로 공급되는 잉크(90)의 유량을 측정할 수 있다. 압력 펌프(550)는 플로우 미터(580)로부터 측정된 잉크(90)의 유량에 따라 제3 잉크 저장부(530)로 공급되는 잉크(90)의 유량을 조절할 수 있다.
컴프레셔(560)는 제3 잉크 저장부(530) 내의 압력을 조절하는 역할을 할 수 있다. 컴프레셔(560)는 제3 잉크 저장부(530) 내부가 진공 상태가 되도록 기체를 제거하거나, 일정 압력을 갖도록 외부의 비활성 기체를 유입시킬 수 있다. 다만 실시예에 따라 컴프레셔(560)는 생략될 수도 있다.
제3 잉크 저장부(530)는 제1 연결관(IL1)을 통해 잉크젯 헤드부(100)로 잉크(90)를 공급할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제3 잉크 저장부(530)는 교반기를 포함할 수 있고, 상기 교반기는 잉크(90) 내의 쌍극성 소자(95)를 분산시킬 수 있다. 제3 잉크 저장부(530)로 공급된 잉크(90)는 상기 교반기가 회전함에 따라 쌍극성 소자(95)들이 가라앉지 않고 분산된 상태를 유지할 수 있다. 즉, 제3 잉크 저장부(530)의 상기 교반기는 쌍극성 소자(95)들이 제3 잉크 저장부(530)의 하부에 가라앉아 잉크젯 헤드부(100)를 통해 토출되는 잉크(90) 내 쌍극성 소자(95)의 수가 감소되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라 제3 잉크 저장부(530)는 쌍극성 소자(95)가 원활하게 분산된 잉크(90)를 잉크젯 헤드부(100)에 공급할 수 있고, 잉크젯 헤드부(100)는 일정 수준 이상의 쌍극성 소자(95)를 포함하는 잉크(90)를 토출할 수 있다.
한편, 잉크(90)의 용매(91)는 일반적으로, 온도가 높아질수록 그 점도가 낮아지는 상관관계를 가질 수 있다. 이에 따라 잉크 저장부(500)의 온도가 높아지게 되는 경우, 잉크(90)의 용매(91)의 점도가 낮아지게 되므로, 잉크(90)의 쌍극성 소자(95)의 침강이 증가할 수 있다. 다시 말해, 잉크 저장부(500)의 온도가 높아짐에 따라 잉크 저장부(500) 내의 잉크(90)의 온도가 높아져 잉크(90)의 용매(91)의 점도가 낮아지게 되는 경우, 쌍극성 소자(95)의 침강이 증가하게 되고, 제3 잉크 저장부(530)에서 잉크젯 헤드부(100)로 공급되는 잉크(90)의 쌍극성 소자(95)의 개수자 줄어들어 잉크젯 헤드부(100)는 일정 수준 이상의 쌍극성 소자(95)를 포함하는 잉크(90)를 토출하지 못할 수 있다. 따라서, 잉크 저장부(500)의 온도는 상대적으로 낮게 유지될 필요가 있다.
한편, 잉크젯 헤드부(100)에 배치된 복수의 노즐부(300) 각각은 충분한 액적량의 잉크(90)를 토출하여야 하므로 잉크(90)의 용매(91)가 일정 수준의 점도를 만족해야 할 수 있다. 구체적으로, 잉크젯 헤드부(100) 내의 잉크(90)의 용매(91)의 점도가 상대적으로 낮은 경우에는 잉크(90)가 상대적으로 많이 토출되고, 잉크(90)의 용매(91)의 점도가 상대적으로 높은 경우에는 잉크(90)가 상대적으로 적게 토출될 수 있다. 이에 따라 잉크젯 헤드부(100)는 헤드 가열부(110)를 더 포함하고, 헤드 가열부(110)는 잉크젯 헤드부(100)를 가열하여 잉크젯 헤드부(100)의 온도를 상대적으로 높게 유지하고, 잉크 저장부(500)로부터 공급되는 잉크(90)가 잉크젯 헤드부(100) 내에서 일정 수준의 점도를 만족하게 할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이 잉크 저장부(500)에서 필요한 잉크(90)의 용매(91)의 점도와 잉크젯 헤드부(100) 내에서 필요한 잉크(90)의 용매(91)의 점도는 서로 다르므로, 잉크 저장부(500)의 온도와 잉크젯 헤드부(100)의 온도는 상이할 수 있다. 구체적으로 잉크 저장부(500)의 온도는 잉크젯 헤드부(100)의 온도보다 낮을 수 있다. 이 경우, 잉크 저장부(500) 내의 잉크(90)의 온도는 잉크젯 헤드부(100) 내의 잉크(90)의 온도보다 낮을 수 있다. 다시 말해, 잉크 저장부(500) 내의 잉크(90)의 용매(91)의 점도는 잉크젯 헤드부(100) 내의 잉크(90)의 용매(91)의 점도보다 상대적으로 높을 수 있다.
또한, 잉크젯 헤드부(100)에 배치된 복수의 노즐부(300) 각각은 일정한 액적량의 잉크(90)를 토출하여야 하므로 잉크젯 헤드부(100)의 온도는 부위에 관계없이 일정하여야 한다. 구체적으로, 잉크젯 헤드부(100)의 온도가 부위별로 다른 경우, 잉크젯 헤드부(100) 내의 잉크(90)의 점도는 부위별로 달라지게 되고, 이에 따라 복수의 노즐 각각에서 토출되는 잉크(90)의 액적량은 달라질 수 있게 되므로, 잉크젯 헤드부(100)의 온도는 부위에 관계없이 일정하여야 한다. 그런데, 상술한 바와 같이 잉크 저장부(500) 내의 잉크(90)의 온도는 잉크젯 헤드부(100) 내의 잉크(90)의 온도보다 낮으므로, 제1 연결관(IL1)을 통해 잉크젯 헤드부(100)로 공급되는 잉크(90)의 온도는 잉크젯 헤드부(100) 내의 잉크(90)의 온도보다 낮아 잉크젯 헤드부(100)에서 제1 연결관(IL1)과 인접하는 부위의 온도는 잉크젯 헤드부(100)의 다른 부위에 비해 상대적으로 낮은 온도를 가질 수 있다. 따라서, 제1 연결관(IL1)을 통해 잉크젯 헤드부(100)로 공급되는 잉크(90)가 잉크젯 헤드부(100)로 공급되기 전에 미리 가열되어 잉크젯 헤드부(100)로 공급될 필요가 있다.
상술한 바와 같이 일 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치(1)는 온도 제어부(200)를 포함할 수 있다. 이 경우, 제1 연결관(IL1)은 온도 제어부(200)에 배치되는 제1 열 교환부(IL1c), 제1 열 교환부(IL1c)와 잉크 저장부(500)를 연결하는 제1 공급 연결부(IL1a) 및 제1 열 교환부(IL1c)와 잉크젯 헤드부(100)를 연결하는 제2 공급 연결부(IL1b)를 포함하고, 제2 연결관(IL2)은 온도 제어부(200)에 배치되는 제2 열 교환부(IL2c), 제2 열 교환부(IL2c)와 잉크젯 헤드부(100)를 연결하는 제1 회수 연결부(IL2b), 제2 열 교환부(IL2c)와 잉크 저장부(500)를 연결하는 제2 회수 연결부(IL2a)를 포함할 수 있다. 구체적으로 제1 공급 연결부(IL1a)는 제3 잉크 저장부(530)와 제1 열 교환부(IL1c)를 연결하고, 제2 회수 연결부(IL2a)는 제2 잉크 저장부(520)와 제2 열 교환부(IL2c)를 연결할 수 있다.
온도 제어부(200)는 온도 제어부(200)를 관통하는 제1 연결관(IL1)을 가열하고 제2 연결관(IL2)을 냉각함으로써 잉크 저장부(500)의 온도를 잉크젯 헤드부(100)의 온도에 비해 상대적으로 낮게 유지하고, 잉크젯 헤드부(100)의 온도를 부위에 관계없이 일정하게 유지할 수 있다. 이하에서는 온도 제어부(200)의 배치 및 구성에 대해 설명하도록 한다.
도 4에 부가하여 도 5 내지 도 7을 참조하면, 온도 제어부(200)는 잉크 저장부(500)에 비해 잉크젯 헤드부(100)에 인접하여 배치될 수 있다.
상술한 바와 같이 온도 제어부(200)는 잉크젯 헤드부(100)와 이격되고, 잉크 저장부(500)와 이격되어 배치될 수 있다. 만약 온도 제어부(200)가 잉크젯 헤드부(100)와 잉크 저장부(500) 중 어느 하나와 접촉한다면, 온도 제어부(200)에서 제1 열 교환부(IL1c) 또는 제2 열 교환부(IL2c)의 열 교환이 효과적으로 이루어지지 않고, 잉크 저장부(500)와 잉크(90) 헤드부 각각의 필요 온도가 잘 유지되지 않을 수 있다.
몇몇 실시예에서, 온도 제어부(200)는 잉크젯 헤드부(100)에 인접하여 배치될 수 있다. 이는 온도 제어부(200)에서 제1 연결관(IL1)의 제1 열 교환부(IL1c)에서 가열된 잉크(90)를 전달하는 경로를 짧게 하기 위한 것일 수 있다. 이에 따라. 제1 연결관(IL1)의 제1 공급 연결부(IL1a)의 길이는 제2 공급 연결부(IL1b)의 길이보다 크고, 제2 연결관(IL2)의 제1 회수 연결부(IL2b)의 길이는 제2 회수 연결부(IL2a)의 길이보다 짧을 수 있다.
또한 몇몇 실시예에서, 온도 제어부(200)는 도 4에 도시된 바와 같이 잉크젯 헤드부(100)에서 제1 연결관(IL1)이 연결된 부분에 치우쳐 배치될 수 있다. 이는 제1 연결관(IL1)의 제2 공급 연결부(IL1b)의 길이를 최소화하여 제1 연결관(IL1)의 제1 열 교환부(IL1c)에서 가열된 잉크(90)를 전달하는 경로를 짧게 하기 위한 것일 수 있다. 이에 따라 제1 연결관(IL1)의 제2 공급 연결부(IL1b)의 길이는 제2 연결관(IL2)의 제1 회수 연결부(IL2b)의 길이보다 짧을 수 있다.
제1 연결관(IL1) 상에는 제1 벨브(VA1)가 배치되고, 제2 연결관(IL2) 상에는 제2 벨브(VA2)가 배치될 수 있다. 제1 벨브(VA1)는 잉크 저장부(500)로부터 잉크젯 헤드부(100)에 공급되는 잉크(90) 유량을 조절하고, 제2 벨브(VA2)는 잉크젯 헤드부(100)로부터 잉크 저장부(500)로 회수되는 잉크(90) 유량을 조절하는 역할을 할 수 있다. 몇몇 실시예에서 제1 벨브(VA1)는 제1 연결관(IL1)의 제1 공급 연결부(IL1a)에 배치되고, 제2 벨브(VA2)는 제2 연결관(IL2)의 제2 회수 연결부(IL2a)에 배치될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어 제1 벨브(VA1)는 제1 연결관(IL1)의 제2 공급 연결부(IL1b)에 배치되고, 제2 벨브(VA2)는 제2 연결관(IL2)의 제1 회수 연결부(IL2b)에 배치될 수도 있다.
온도 제어부(200)는 가열부(210), 냉각부(230), 열원부(250) 및 열원부(250) 내부에 배치되는 온도 조절 부재(270)를 포함할 수 있다.
온도 제어부(200)의 가열부(210)는 제1 연결관(IL1)의 제1 열 교환부(IL1c)를 가열하는 역할을 할 수 있다. 가열부(210)에는 제1 열 교환부(IL1c)가 배치될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 가열부(210)는 제1 연결관(IL1)이 온도 제어부(200)를 관통하는 부분으로서, 제1 연결관(IL1)의 제1 열 교환부(IL1c)를 감쌀 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1 열 교환부(IL1c)는 단순히 가열부(210)에 인접 배치될 수도 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 제1 연결관(IL1)이 온도 제어부(200)의 가열부(210)를 관통하는 것을 중심으로 설명한다. 이 경우, 제1 열 교환부(IL1c)는 온도 제어부(200)에 고정되어 안정적으로 가열될 수 있다. 한편, 청구항에서 가열부(210)는 제1 온도 조절부로 지칭될 수 있다.
온도 제어부(200)의 냉각부(230)는 제2 연결관(IL2)의 제2 열 교환부(IL2c)를 냉각하는 역할을 할 수 있다. 냉각부(230)는 가열부(210)의 일측에 배치될 수 있다. 냉각부(230)에는 제2 열 교환부(IL2c)가 배치될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 냉각부(230)는 제2 연결관(IL2)이 온도 제어부(200)를 관통하는 부분으로서, 제2 연결관(IL2)의 제2 열 교환부(IL2c)를 감쌀 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 제2 열 교환부(IL2c)는 단순히 냉각부(230)에 인접 배치될 수도 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 제2 연결관(IL2)이 온도 제어부(200)의 냉각부(230)를 관통하는 것을 중심으로 설명한다. 이 경우, 제2 열 교환부(IL2c)는 온도 제어부(200)에 고정되어 안정적으로 냉각될 수 있다. 한편, 청구항에서 냉각부(230)는 제2 온도 조절부로 지칭될 수 있다.
온도 제어부(200)의 열원부(250)는 온도 조절 부재(270)가 배치되는 공간일 수 있다. 열원부(250)는 냉각부(230)와 가열부(210) 사이에 배치될 수 있다.
온도 제어부(200)의 온도 조절 부재(270)는 냉각부(230)의 열 에너지를 흡수하고, 가열부(210)에 열 에너지를 방출하는 역할을 할 수 있다. 일 실시예에 따른 온도 조절 부재(270)는 열전 소자, 즉 펠티어(Peltier)소자로서, 열원부(250)에 복수 개 배치될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 온도 조절 부재(270)가 펠티어 소자인 것을 중심으로 설명하도록 한다.
온도 조절 부재(270)가 펠티어 소자인 경우, 온도 조절 부재(270)는 냉각 플레이트(CP), 가열 플레이트(HP), 복수의 제1 연결 전극(CE1), 복수의 제2 연결 전극(CE2), 복수의 P형 열전 반도체 소자(PS) 및 복수의 N형 열전 반도체 소자(NS)를 포함할 수 있다.
온도 조절 부재(270)의 냉각 플레이트(CP)에서는 주위의 열 에너지가 흡수될 수 있다. 냉각 플레이트(CP)의 제1 면은 온도 제어부(200)의 냉각부(230)와 마주보는 면이고, 제2 면은 복수의 제2 연결 전극(CE2)이 배치되는 면일 수 있다.
온도 조절 부재(270)의 가열 플레이트(HP)는 주위에 열 에너지를 방출할 수 있다. 가열 플레이트(HP)의 제1 면은 온도 제어부(200)의 가열부(210)와 마주보는 면이고, 제2 면은 복수의 제1 연결 전극(CE1)이 배치되는 면일 수 있다. 온도 조절 부재(270)의 냉각 플레이트(CP)의 상기 제2 면은 가열 플레이트(HP)의 상기 제2 면과 서로 대향할 수 있다. 이에 따라 복수의 제1 연결 전극(CE1)과 복수의 제2 연결 전극(CE2)은 서로 마주볼 수 있다.
온도 조절 부재(270)의 P형 열전 반도체 소자(PS)는 P형 불순물이 주입된 반도체 소자이고, N형 열전 반도체 소자(NS)는 N형 불순물이 주입된 반도체 소자일 수 있다. P형 열전 반도체 소자(PS) 및 N형 열전 반도체 소자(NS)는 냉각 플레이트(CP)와 가열 플레이트(HP) 사이에서 상호 이격되고, 교번적으로 배치될 수 있다. P형 열전 반도체 소자(PS) 및 N형 열전 반도체 소자(NS)는 제1 연결 전극(CE1) 또는 제2 연결 전극(CE2)에 의해 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 구체적으로, P형 열전 반도체 소자(PS)와 이에 인접하는 N형 열전 반도체 소자(NS)는 제1 연결 전극(CE1) 또는 제2 연결 전극(CE2) 중 어느 하나에 공통으로 연결되고, 다른 하나에 개별적으로 연결될 수 있다.
예를 들어, 도 6에서 가장 상측에 위하는 P형 열전 반도체 소자(PS)를 '제1 열전 반도체 소자'로 지칭하고, 상기 제1 열전 반도체 소자에 인접하는 N형 열전 반도체 소자(NS)를 '제2 열전 반도체 소자'로 지칭한다면, 제1 열전 반도체 소자의 가열 플레이트(HP)측 단부 및 제2 열전 소자의 가열 플레이트(HP)측 단부는 하나의 제1 연결 전극(CE1)에 공통으로 연결되는 반면, 제1 열전 반도체 소자의 냉각 플레이트(CP)측 단부는 제2 연결 전극(CE2)과 전기적으로 연결되고, 제2 열전 소자의 냉각 플레이트(CP)측 단부는 제1 열전 반도체 소자의 냉각 플레이트(CP)측 단부와 전기적으로 연결된 제2 연결 전극(CE2)과 인접하는 다른 제2 연결 전극(CE2)과 전기적으로 연결될 수 있다.
몇몇 실시예에서, P형 열전 반도체 소자(PS)와 인접하는 N형 열전 반도체 소자(NS) 및 이들에 연결된 제1 연결 전극(CE1) 또는 제2 연결 전극(CE2)들은 파이(π) 형상을 이룰 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
복수의 P형 열전 반도체 소자(PS) 및 복수의 N형 열전 반도체 소자(NS)들은 도 7에 도시된 바와 같이 직류 전원(PW)의 제1 단자(CL1)와 직류 전원(PW)의 제2 단자(CL2) 사이에 직렬로 연결될 수 있다. 다시 말해, 복수의 P형 열전 반도체 소자(PS) 및 복수의 N형 열전 반도체 소자(NS)들은 복수의 제1 연결 전극(CE1) 및 복수의 제2 연결 전극(CE2)들을 통해 직류 전원(PW)의 제1 단자(CL1)와 제2 단자(CL2) 사이에 직렬로 연결될 수 있다. 제1 단자(CL1)는 직류 전원(PW)의 부극성 단자이고, 제2 단자(CL2)는 직류 전원(PW)의 정극성 단자일 수 있다. 부극성 단자는 부극성 전압(즉, 음전압)이 출력되고, 정극성 단자는 정극성 전압(즉, 양전압)이 출력될 수 있다.
복수의 제1 연결 전극(CE1) 중 직류 전원(PW)의 제2 단자(CL2)에 연결되는 제1 연결 전극(CE1)을 '제1 하부 전극'이라 지칭하고, 복수의 제1 연결 전극(CE1) 중 직류 전원(PW)의 제2 단자(CL2)에 연결되는 제1 연결 전극(CE1)과 다른 제1 연결 전극(CE1)으로서 제1 단자(CL1)에 연결되는 제1 연결 전극(CE1)을 '제2 하부 전극'이라고 지칭하면, 제1 하부 전극은 P형 열전 반도체 소자(PS) 또는 N형 열전 반도체 소자(NS) 중 어느 하나에 연결되고, 제2 하부 전극은 P형 열전 반도체 소자(PS) 또는 N형 열전 반도체 소자(NS) 중 다른 하나에 연결될 수 있다. 예를 들어 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 하부 전극은 P형 열전 반도체 소자(PS)에 연결된 제1 연결 전극(CE1)이며, 제2 하부 전극은 N형 열전 반도체 소자(NS)에 연결된 제2 연결 전극(CE2)일 수 있다. 다시 말해, 제1 하부 전극은 직류 전원(PW)의 정극성 단자에 연결되고, 제2 하부 전극은 직류 전원(PW)의 부극성 단자에 연결되어 복수의 제2 연결 전극(CE2)들에는 도 7에 도시된 바와 같은 전류 흐름(EC)이 형성될 수 있다. 이 경우, 서로 다른 두 개의 소자 양단에 직류 전압을 가하면 전류의 방향에 따라 한쪽 면에서는 흡열하고 반대 면에서는 발열을 일으키는 펠티어 효과에 의해 냉각 플레이트(CP)에서는 흡열이 일어나고, 가열 플레이트(HP)에서는 발열이 일어날 수 있다.
냉각 플레이트(CP)는 온도 조절부의 냉각부(230)에 인접 배치되고, 가열 플레이트(HP)는 온도 조절부의 가열부(210)에 인접 배치되므로, 냉각부(230)에 배치되는 제2 연결관(IL2)의 제2 열 교환부(IL2c)를 지나는 잉크(90)의 열 에너지가 흡수되어 냉각이 일어나고, 가열부(210)에 배치되는 제1 연결관(IL1)의 제1 열 교환부(IL1c)를 지나는 잉크(90)에는 열 에너지가 더해져 가열이 일어날 수 있다.
상기와 같은 구성에 의해 일 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치(1)는 잉크 저장부(500)로부터 제1 연결관(IL1)을 통해 유출되는 잉크(90)는 온도 제어부(200)의 가열부(210)에 의해 가열되어 잉크젯 헤드부(100)에 공급되고, 잉크젯 헤드부(100)로부터 제2 연결관(IL2)을 통해 유출되는 잉크(90)는 온도 제어부(200)의 냉각부(230)에 의해 냉각되어 잉크 저장부(500)에 다시 회수되어 잉크 저장부(500)의 온도를 잉크젯 헤드부(100)의 온도에 비해 상대적으로 낮게 유지하고, 잉크젯 헤드부(100)의 온도를 부위에 관계없이 일정하게 유지할 수 있다. 이에 따라, 제2 공급 연결부(IL1b)를 지나는 잉크(90)의 온도, 잉크젯 헤드부(100) 내부 유로를 지나는 잉크(90)의 온도 및 제1 회수 연결부(IL2b)를 지나는 잉크(90)의 온도는 실질적으로 동일할 수 있다.
이하에서는 잉크젯 헤드부(100) 내부 유로를 지나 복수의 노즐부(300)를 통해 잉크(90)가 토출되는 것을 설명하도록 한다.
도 8을 참조하면, 잉크젯 헤드의 저면에 배치되는 노즐부(300)는 노즐 베이스(310), 내부관(330), 복수의 토출구(350)를 포함할 수 있다.
노즐부(300)의 노즐 베이스(310)는 노즐부(300)의 본체를 구성하는 역할을 할 수 있다. 노즐 베이스(310)는 잉크젯 헤드부(100)에 부착될 수 있다.
노즐부(300)의 토출부(370)는 노즐의 노즐 베이스(310) 중 복수의 토출구(350)가 형성된 부분일 수 있다. 도면에서는 노즐 베이스(310)와 연결된 토출부(370) 및 이와 이격된 토출부(370)들이 배치되고 이들 사이에 토출구(350)가 형성된 것이 도시되어 있으나, 실질적으로 토출부(370)는 서로 이격되지 않고 일체로 형성되는 하나의 부재일 수 있으며, 토출구(350)는 토출부(370)를 관통하는 홀의 형상으로 형성된 것일 수 있다.
노즐부(300)의 내부관(330)은 노즐 베이스(310) 내에 배치되어 잉크젯 헤드부(100)의 내부 유로(미도시)와 연결될 수 있다. 내부관(330)은 잉크 저장부(500)와 연결된 제1 연결관(IL1)을 통해 잉크(90)가 공급되고 토출구(350)에서 토출되고 남은 잉크(90)는 잉크 저장부(500)와 연결된 제2 연결관(IL2)을 통해 잉크 저장부(500)로 공급하는 유로일 수 있다. 내부관(330)을 지나는 잉크(90)의 온도는 잉크젯 헤드부(100)의 내부 유로를 지나는 잉크(90)의 온도와 실질적으로 동일할 수 있다. 다시 말해, 제2 공급 연결부(IL1b)를 지나는 잉크(90)의 온도, 잉크젯 헤드부(100) 내부 유로를 지나는 잉크(90)의 온도, 노즐부(300)의 내부관(330)을 지나는 잉크(90)의 온도 및 제1 회수 연결부(IL2b)를 지나는 잉크(90)의 온도는 실질적으로 동일한 온도를 가지고, 제2 공급 연결부(IL1b)를 지나는 잉크(90)의 용매(91)의 점도, 잉크젯 헤드부(100) 내부 유로를 지나는 잉크(90)의 용매(91)의 점도, 노즐부(300)의 내부관(330)을 지나는 잉크(90)의 용매(91)의 점도 및 제1 회수 연결부(IL2b)를 지나는 잉크(90)의 용매(91)의 점도는 실질적으로 동일한 온도를 가질 수 있다.
복수의 토출구(350)는 노즐 베이스(310)의 하면에 위치하여 토출부(370)에 배치될 수 있다. 복수의 토출구(350)는 서로 이격되어 노즐 베이스(310)의 연장 방향을 따라 배열되고, 노즐 베이스(310)의 토출부(370)를 관통하여 내부관(330)과 연결되어 잉크(90)를 토출할 수 있다. 몇몇 실시예에서 토출구(350)를 통해 1회 토출되는 잉크(90)의 양은 1 내지 50 pl(pico-litter)일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
복수의 토출구(350) 각각은 유입구(351) 및 배출구(353)를 포함할 수 있다. 유입구(351)는 내부관(330)과 직접 연결되고, 내부관(330)을 따라 흐르는 잉크(90)가 노즐부(300)로 공급되는 부분일 수 있다. 배출구(353)는 유입구(351)와 연결되고 유입구(351)로부터 공급된 잉크(90)가 토출되는 부분일 수 있다.
노즐부(300)는 액츄에이터(390)를 더 포함할 수 있다. 액츄에이터(390)는 토출구(350)를 통해 잉크(90)가 원활하게 토출될 수 있도록 토출구(350)에 유입된 잉크(90)에 유압을 인가하는 역할을 할 수 있다. 액츄에이터(390)는 노즐 베이스(310)의 토출부(370)에 배치되고, 복수의 토출구(350) 각각을 둘러쌀 수 있다. 다만, 액츄에이터(390)는 실시예에 따라 생략될 수도 있다.
상술한 바와 같이 잉크젯 헤드부(100)의 내부 유로를 지나는 잉크(90)의 온도는 부위에 관계없이 실질적으로 일정한 온도를 가지게 되므로, 잉크젯 헤드부(100)의 내부 유로를 통해 노즐부(300)로 투입되는 잉크(90) 역시 부위에 관계없이 실질적으로 일정한 온도를 가지게 되어 도 8에 도시된 바와 같이 각 토출구(350)마다 실질적으로 동일한 액적량으로 토출될 수 있다.
이하에서는 일 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치(1)의 프로브 장치(700)에 대해 설명하도록 한다.
도 9는 도 1의 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치의 프로브 장치를 제3 방향에서 바라본 개략적인 평면도이다. 도 10 및 도 11은 도 9의 프로브 장치의 동작을 도시하는 개략도들이다. 도 12는 도 9의 프로브 장치에 의해 대상 기판 상에 전계가 생성되어 잉크 내부의 고형체가 정렬되는 것을 도시하는 개략도이다.
도 9 내지 도 12를 참조하면, 프로브 장치(700)는 서브 스테이지(710), 프로브 지지대(730), 프로브 유닛(750) 및 얼라이너(780)를 포함할 수 있다.
프로브 장치(700)는 스테이지(STG) 상에 배치되고, 스테이지(STG)와 함께 제2 방향(DR2)으로 이동할 수 있다. 대상 기판(SUB)이 배치된 프로브 장치(700)는 스테이지(STG)를 따라 이동하며 그 상부에 잉크(90)가 분사될 수 있다. 프로브 장치(700)는 잉크(90)가 분사되면 대상 기판(SUB)의 상부에 전계(IEL)를 생성할 수 있다.
서브 스테이지(710)는 대상 기판(SUB)이 배치되는 공간을 제공할 수 있다. 또한, 서브 스테이지(710) 상에는 프로브 지지대(730) 프로브 지지대(730), 프로브 유닛(750) 및 얼라이너(780)가 배치될 수 있다.
얼라이너(780)는 서브 스테이지(710) 상에 적어도 하나 배치될 수 있다. 얼라이너(780)는 서브 스테이지(710)의 각 변 상에 배치되며, 복수의 얼라이너(780)들이 둘러싸는 영역은 대상 기판(SUB)이 배치되는 영역일 수 있다.
프로브 지지대(730) 및 프로브 유닛(750)은 서브 스테이지(710) 상에 배치될 수 있다. 프로브 지지대(730)는 서브 스테이지(710) 상에서 프로브 유닛(750)이 배치되는 공간을 제공할 수 있다. 구체적으로 프로브 지지대(730)는 서브 스테이지(710) 상의 적어도 일 측에 배치되어, 일 측부가 연장된 방향을 따라 연장될 수 있다. 일 예로, 도면에 도시된 바와 같이 프로브 지지대(730)는 서브 스테이지(710) 상의 좌우측 측부에서 제2 방향(DR2)으로 연장되어 배치될 수 있다.
프로브 유닛(750)은 프로브 지지대(730) 상에 배치되어 서브 스테이지(710)에 준비되는 대상 기판(SUB) 상에 전계를 형성할 수 있다. 프로브 유닛(750)은 프로브 지지대(730)와 같이 제2 방향(DR2)으로 연장되며 상기 연장된 길이는 대상 기판(SUB) 전체를 커버할 수 있다.
프로브 유닛(750)은 프로브 지지대(730) 상에 배치되는 프로브 구동부(753), 프로브 구동부(753) 상에 배치되어 전기 신호가 전달되는 프로브 지그(751) 및 프로브 지그(751)에 연결되어 상기 전기 신호를 대상 기판(SUB) 상에 전기 신호를 전달하는 프로브 패드(758)를 포함할 수 있다.
프로브 구동부(753)는 프로브 지지대(730) 상에 배치되어 프로브 지그(751) 및 프로브 패드(758)를 제3 방향(DR3)으로 이동시킬 수 있다. 프로브 구동부(753)의 구동에 의해 프로브 패드(758)는 대상 기판(SUB)과 연결되거나 분리될 수 있다.
프로브 패드(758)는 도 11에 도시된 바와 같이 대상 기판(SUB)과 연결되어 프로브 지그(751)로부터 전달되는 전기 신호를 통해 대상 기판(SUB) 상에 전계(IEL)를 형성할 수 있다. 예를 들어 프로브 패드(758)는 대상 기판(SUB)의 전극 또는 전원 패드 등에 접촉되고, 프로브 지그(751)의 전기 신호는 상기 전극 또는 전원 패드로 전달될 수 있다.
프로브 지그(751)는 프로브 패드(758)에 연결되고, 별도의 전압 인가 장치와 연결될 수 있다. 프로브 지그(751)는 상기 전압 인가 장치에서 전달되는 전기 신호를 프로브 패드(758)에 전달하여 대상 기판(SUB) 상에 전계(IEL)를 형성할 수 있다. 프로브 지그(751)로 전달되는 전기 신호는 전계(IEL)를 형성하기 위한 전압, 일 예로 교류 전압일 수 있다. 프로브 지그(751)는 복수 개일 수 있고, 그 수는 제한되지 않는다.
노즐부(300)로부터 대상 기판(SUB) 상에 토출되는 잉크(90)는 상술한 바와 같이 극성을 가지는 제1 단부 및 제2 단부를 포함하는 쌍극성 소자(95)가 분산되어 있을 수 있다. 쌍극성 소자(95)는 소정의 전계에 놓이는 경우, 유전영동힘이 전달되어 위치 또는 배향 방향이 변할 수 있다. 대상 기판(SUB) 상에 분사된 잉크(90) 내의 복수의 쌍극성 소자(95)들은 도 12에 도시된 바와 같이 프로브 장치(700)가 생성하는 전계(IEL)에 의해 위치 및 배향 방향이 변하면서 대상 기판(SUB) 상에 안착될 수 있다
한편, 프로브 장치(700)가 대상 기판(SUB)의 상부에 전계(IEL)를 생성하는 시점은 특별히 제한되지 않는다. 도면에서는 잉크(90)가 노즐부(300)에서 토출되어 대상 기판(SUB) 상에 도달하는 동안 프로브 유닛(750)에서 전계(IEL)를 생성하는 것을 도시하고 있다. 이에 따라 쌍극성 소자(95)는 노즐에서 토출되어 대상 기판(SUB)에 도달할 때까지 전계(IEL)에 의해 유전영동힘을 받을 수 있다. 몇몇 실시예에서 프로브 유닛(750)은 잉크(90)가 대상 기판(SUB) 상에 안착한 뒤에 전계(IEL)를 생성할 수도 있다.
한편, 도면에 도시되지 않았으나, 일 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치(1)는 대상 기판(SUB) 상에 분사된 잉크(90)를 휘발시키는 공정이 수행되는 열처리 유닛을 더 포함할 수 있다. 상기 열처리 유닛은 대상 기판(SUB) 상에 분사된 잉크(90)에 열을 조사하여 잉크(90)의 용매(91)는 휘발되어 제거되고, 쌍극성 소자(95)는 대상 기판(SUB) 상에 배치될 수 있다. 잉크(90)에 열을 조사하여 용매(91)를 제거하는 공정은 통상적인 열처리 공정으로 수행될 수 있으므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
한편, 상술한 쌍극성 소자(95)는 복수의 반도체층을 포함하는 발광 소자(30)일 수 있으며, 일 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치(1)는 상기 발광 소자(30)를 포함하는 표시 장치(10)를 제조할 수 있다. 이하에서는 상기 발광 소자(30)를 포함하는 표시 장치(10)에 대해 설명하도록 한다.
도 13은 일 실시예에 따른 표시 장치의 개략적인 평면도이다. 도 14는 도 13의 실시예에 따른 표시 장치의 일 화소의 구조를 개략적으로 도시한 레이아웃도이다. 도 15는 도 13의 실시예에 따른 표시 장치의 발광 소자의 개략도이다. 도 16은 도 14의 Xa-Xa`선, Xb-Xb`선 및 Xc-Xc`선을 따라 자른 단면도이다. 도 17 내지 도 19는 도 13의 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법을 도시하는 개략도들이다.
도 13을 참조하면, 일 실시예에 따른 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)의 형상은 다양하게 변형될 수 있다. 예를 들어, 표시 장치(10)는 가로가 긴 직사각형, 세로가 긴 직사각형, 정사각형, 코너부가 둥근 사각형, 기타 다각형, 원형 등의 형상을 가질 수 있다. 표시 장치(10)의 표시 영역(DA)의 형상 또한 표시 장치(10)의 전반적인 형상과 유사할 수 있다. 도 13에서는 가로가 긴 직사각형 형상의 표시 장치(10) 및 표시 영역(DA)이 예시되어 있다.
표시 장치(10)는 표시 영역(DA)과 비표시 영역(NDA)을 포함할 수 있다. 표시 영역(DA)은 화면이 표시될 수 있는 영역이고, 비표시 영역(NDA)은 화면이 표시되지 않는 영역이다. 표시 영역(DA)은 활성 영역으로, 비표시 영역(NDA)은 비활성 영역으로도 지칭될 수 있다.
표시 영역(DA)은 대체로 표시 장치(10)의 중앙을 차지할 수 있다. 표시 영역(DA)은 복수의 화소를 포함할 수 있다. 복수의 화소는 행렬 방향으로 배열될 수 있다. 각 화소의 형상은 평면상 직사각형 또는 정사각형일 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니고 각 변이 일 방향에 대해 기울어진 마름모 형상일 수도 있다. 화소들 각각은 특정 파장대의 광을 방출하는 발광 소자(30)를 하나 이상 포함하여 특정 색을 표시할 수 있다.
도 14를 참조하면, 복수의 화소(PX)들 각각은 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 있으나, 이에 제한되지 않고, 각 서브 화소(PXn)들이 동일한 색의 광을 발광할 수도 있다. 또한, 도 30에서는 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.
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.
표시 장치(10)의 각 서브 화소(PXn)는 복수의 전극(21, 22), 발광 소자(30), 복수의 접촉 전극(26), 복수의 내부 뱅크(41, 42 도 15에 도시)와 외부 뱅크(43) 및 적어도 하나의 절연층(51, 52, 53, 55, 도 15에 도시)을 포함할 수 있다.
복수의 전극(21, 22)은 발광 소자(30)들과 전기적으로 연결되고, 발광 소자(30)가 특정 파장대의 광을 방출하도록 소정의 전압이 인가될 수 있다. 또한, 각 전극(21, 22)의 적어도 일부는 발광 소자(30)를 정렬하기 위해 서브 화소(PXn) 내에 전기장을 형성하는 데에 활용될 수 있다.
복수의 전극(21, 22)은 제1 전극(21) 및 제2 전극(22)을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 제1 전극(21)은 각 서브 화소(PXn) 마다 분리된 화소 전극이고, 제2 전극(22)은 각 서브 화소(PXn)를 따라 공통으로 연결된 공통 전극일 수 있다. 제1 전극(21)과 제2 전극(22) 중 어느 하나는 발광 소자(30)의 애노드(Anode) 전극이고, 다른 하나는 발광 소자(30)의 캐소드(Cathode) 전극일 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않으며 그 반대의 경우일 수도 있다.
제1 전극(21)과 제2 전극(22)은 각각 가로 방향으로 연장되어 배치되는 전극 줄기부(21S, 22S)와 전극 줄기부(21S, 22S)에서 가로 방향과 교차하는 방향인 세로 방향으로 연장되어 분지되는 적어도 하나의 전극 가지부(21B, 22B)를 포함할 수 있다.
제1 전극(21)은 가로 방향으로 연장되어 배치되는 제1 전극 줄기부(21S)와 제1 전극 줄기부(21S)에서 분지되어 세로 방향으로 연장된 적어도 하나의 제1 전극 가지부(21B)를 포함할 수 있다.
임의의 일 화소의 제1 전극 줄기부(21S)는 양 단이 각 서브 화소(PXn) 사이에서 이격되어 종지하되, 동일 행(예컨대, 가로 방향으로 인접한)에서 이웃하는 서브 화소의 제1 전극 줄기부(21S)와 실질적으로 동일 직선 상에 놓일 수 있다. 각 서브 화소(PXn)에 배치되는 제1 전극 줄기부(21S)들은 양 단이 상호 이격됨으로써 각 제1 전극 가지부(21B)에 서로 다른 전기 신호를 인가할 수 있고, 제1 전극 가지부(21B)는 각각 별개로 구동될 수 있다.
제1 전극 가지부(21B)는 제1 전극 줄기부(21S)의 적어도 일부에서 분지되고 세로 방향으로 연장되어 배치되되, 제1 전극 줄기부(21S)와 대향하여 배치된 제2 전극 줄기부(22S)와 이격된 상태에서 종지할 수 있다.
제2 전극(22)은 가로 방향으로 연장되어 제1 전극 줄기부(21S)와 세로 방향으로 이격되어 대향하는 제2 전극 줄기부(22S)와 제2 전극 줄기부(22S)에서 분지되고 세로 방향으로 연장된 제2 전극 가지부(22B)를 포함할 수 있다. 제2 전극 줄기부(22S)는 타 단부가 가로 방향으로 인접한 다른 서브 화소(PXn)의 제2 전극 줄기부(22S)와 연결될 수 있다. 즉, 제2 전극 줄기부(22S)는 제1 전극 줄기부(21S)와 달리 가로 방향으로 연장되어 각 서브 화소(PXn)들을 가로지르도록 배치될 수 있다. 각 서브 화소(PXn)를 가로지르는 제2 전극 줄기부(22S)는 각 화소(PX) 또는 서브 화소(PXn)들이 배치된 표시 영역(DA)의 외곽부, 또는 비표시 영역(NDA)에서 일 방향으로 연장된 부분과 연결될 수 있다.
제2 전극 가지부(22B)는 제1 전극 가지부(21B)와 이격되어 대향하고, 제1 전극 줄기부(21S)와 이격된 상태에서 종지될 수 있다. 제2 전극 가지부(22B)는 제2 전극 줄기부(22S)와 연결되고, 연장된 방향의 단부는 제1 전극 줄기부(21S)와 이격된 상태로 서브 화소(PXn) 내에 배치될 수 있다.
제1 전극(21)과 제2 전극(22)은 각각 컨택홀, 예컨대 제1 전극 컨택홀(CNTD) 및 제2 전극 컨택홀(CNTS)을 통해 표시 장치(10)의 회로소자층과 전기적으로 연결될 수 있다. 도면에는 제1 전극 컨택홀(CNTD)은 각 서브 화소(PXn)의 제1 전극 줄기부(21S)마다 형성되고, 제2 전극 컨택홀(CNTS)은 각 서브 화소(PXn)들을 가로지르는 하나의 제2 전극 줄기부(22S)에 하나만이 형성된 것을 도시하고 있다. 다만, 이에 제한되지 않으며, 경우에 따라서는 제2 전극 컨택홀(CNTS)의 경우에도 각 서브 화소(PXn) 마다 형성될 수 있다.
외부 뱅크(43)는 각 서브 화소(PXn)간의 경계에 배치되고, 복수의 내부 뱅크(41, 42)는 각 서브 화소(PXn)의 중심부와 인접하여 각 전극(21, 22) 하부에 배치될 수 있다. 도면에서는 복수의 내부 뱅크(41, 42)가 도시되지 않았으나, 제1 전극 가지부(21B)와 제2 전극 가지부(22B) 하부에는 각각 제1 내부 뱅크(41)와 제2 내부 뱅크(42)가 배치될 수 있다.
외부 뱅크(43)는 각 서브 화소(PXn)간의 경계에 배치될 수 있다. 복수의 제1 전극 줄기부(21S)는 각 단부가 외부 뱅크(43)를 기준으로 서로 이격되어 종지할 수 있다. 외부 뱅크(43)는 세로 방향으로 연장되어 가로 방향으로 배열된 서브 화소(PXn)들의 경계에 배치될 수 있다. 다만 이에 제한되지 않으며, 외부 뱅크(43)는 가로 방향으로 연장되어 세로 방향으로 배열된 서브 화소(PXn)들의 경계에도 배치될 수 있다. 외부 뱅크(43)는 내부 뱅크(41, 42)들과 동일한 재료를 포함하여 하나의 공정에서 동시에 형성될 수 있다.
발광 소자(30)는 제1 전극(21)과 제2 전극(22) 사이에 배치될 수 있다. 발광 소자(30)는 일 단부가 제1 전극(21)과 전기적으로 연결되고, 타 단부가 제2 전극(22)과 전기적으로 연결될 수 있다. 발광 소자(30)는 후술하는 접촉 전극(26)을 통해 각각 제1 전극(21)과 제2 전극(22)에 전기적으로 연결될 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 가지되 일 방향으로 배향되어 정렬될 수도 있다. 또한, 예시적인 실시예에서 발광 소자(30)는 일 방향으로 연장된 형상을 가지며, 각 전극, 예컨대 제1 전극 가지부(21B)와 제2 전극 가지부(22B)가 연장된 방향과 발광 소자(30)가 연장된 방향은 실질적으로 수직을 이룰 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않으며, 발광 소자(30)는 제1 전극 가지부(21B)와 제2 전극 가지부(22B)가 연장된 방향에 수직하지 않고 비스듬히 배치될 수도 있다.
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 로드형일 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.
몇몇 실시예에서, 발광 소자(30)는 일 방향으로 연장된 형상을 가질 수 있다. 발광 소자(30)는 나노 로드, 나노 와이어, 나노 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 다양한 형태를 가질 수 있다.
도 15를 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 15에서는 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 표시 장치(10)의 제조 시, 소정의 잉크(90) 내에서 분산된 상태로 전극 상에 분사되어 정렬될 수 있다. 여기서, 발광 소자(30)가 잉크(90) 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 따른 발광 소자(30)는 서로 다른 물질을 포함하는 활성층(36)을 포함하여 서로 다른 파장대의 광을 외부로 방출할 수 있다. 표시 장치(10)는 제1 서브 화소(PX1)의 발광 소자(30)는 중심 파장대역이 제1 파장인 제1 광을 방출하고, 제2 서브 화소(PX2)의 발광 소자(30)는 중심 파장대역이 제2 파장인 제2 광을 방출하고, 제3 서브 화소(PX3)의 발광 소자(30)는 중심 파장대역이 제3 파장인 제3 광을 방출할 수 있다. 이에 따라 제1 서브 화소(PX1)에서는 제1 광이 출사되고, 제2 서브 화소(PX2)에서는 제2 광이 출사되고, 제3 서브 화소(PX3)에서는 제3 광이 출사될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제1 광은 중심 파장대역이 450nm 내지 495nm의 범위를 갖는 청색광이고, 제2 광은 중심 파장대역이 495nm 내지 570nm의 범위를 갖는 녹색광이고, 제3 광은 중심 파장대역이 620nm 내지 750nm의 범위를 갖는 적색광 일 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않는다.
도 16을 참조하면, 도 16은 제1 서브 화소(PX1)의 단면만을 도시하고 있으나, 다른 화소(PX) 또는 서브 화소(PXn)의 경우에도 동일하게 적용될 수 있다. 도 16은 제1 서브 화소(PX1)에 배치된 발광 소자(30)의 일 단부와 타 단부를 가로지르는 단면을 도시하고 있다.
한편, 도 16에서는 도시하지 않았으나, 표시 장치(10)는 각 전극(21, 22)의 하부에 위치하는 회로소자층을 더 포함할 수 있다. 회로소자층은 복수의 반도체층 및 복수의 도전패턴을 포함하여, 적어도 하나의 트랜지스터와 전원 배선을 포함할 수 있다. 다만, 이하에서는 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 14 및 도 16을 참조하면, 표시 장치(10)는 제1 절연층(20)과 제1 절연층(20) 상에 배치되는 전극(21, 22), 발광 소자(30)등을 포함할 수 있다. 제1 절연층(20)의 하부에는 회로소자층(미도시)이 더 배치될 수 있다. 제1 절연층(20)은 유기 절연 물질을 포함하여 표면 평탄화 기능을 수행할 수 있다.
제1 절연층(20) 상에는 복수의 내부 뱅크(41, 42), 외부 뱅크(43), 복수의 전극(21, 22) 및 발광 소자(30)가 배치될 수 있다.
외부 뱅크(43)는 표시 장치(10)의 제조 시, 상술한 도 1의 잉크젯 프린팅 장치(1)를 이용하여 발광 소자(30)가 분산된 잉크(90)를 분사할 때 잉크(90)가 서브 화소(PXn)의 경계를 넘는 것을 방지하는 기능을 수행할 수 있다. 외부 뱅크(43)는 서로 다른 서브 화소(PXn)마다 다른 발광 소자(30)들이 분산된 잉크(90)가 서로 혼합되지 않도록 이들을 분리시킬 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
복수의 내부 뱅크(41, 42)는 각 서브 화소(PXn)의 중심부에 인접하여 배치된 제1 내부 뱅크(41) 및 제2 내부 뱅크(42)를 포함할 수 있다.
제1 내부 뱅크(41) 및 제2 내부 뱅크(42)는 서로 이격되어 대향하도록 배치된다. 제1 내부 뱅크(41) 상에는 제1 전극(21)이, 제2 내부 뱅크(42) 상에는 제2 전극(22)이 배치될 수 있다. 도 14 및 도 16을 참조하면 제1 내부 뱅크(41) 상에는 제1 전극 가지부(21B)가, 제2 내부 뱅크(42) 상에는 제2 전극 가지부(22B)가 배치된 것으로 이해될 수 있다.
제1 내부 뱅크(41)와 제2 내부 뱅크(42)는 각 서브 화소(PXn) 내에서 세로 방향으로 연장되어 배치될 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않으며, 제1 내부 뱅크(41)와 제2 내부 뱅크(42)는 각 서브 화소(PXn) 마다 배치되어 표시 장치(10) 전면에서 패턴을 이룰 수 있다. 복수의 내부 뱅크(41, 42)와 외부 뱅크(43)들은 폴리이미드(Polyimide, PI)를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
제1 내부 뱅크(41) 및 제2 내부 뱅크(42)는 제1 절연층(20)을 기준으로 적어도 일부가 돌출된 구조를 가질 수 있다. 제1 내부 뱅크(41) 및 제2 내부 뱅크(42)는 발광 소자(30)가 배치된 평면을 기준으로 상부로 돌출될 수 있고, 상기 돌출된 부분은 적어도 일부가 경사를 가질 수 있다. 내부 뱅크(41, 42)는 제1 절연층(20)을 기준으로 돌출되어 경사진 측면을 갖기 때문에, 발광 소자(30)에서 방출된 광이 내부 뱅크(41, 42)의 경사진 측면에서 반사될 수 있다. 후술할 바와 같이, 내부 뱅크(41, 42) 상에 배치되는 전극(21, 22)들이 반사율이 높은 재료를 포함하는 경우, 발광 소자(30)에서 방출된 광은 전극(21, 22)에서 반사되어 제1 절연층(20)의 상부 방향으로 진행할 수 있다.
외부 뱅크(43)는 각 서브 화소(PXn)의 경계에 배치되어 격자형 패턴을 이루도록 형성되나, 내부 뱅크(41, 42)들은 각 서브 화소(PXn) 내에 배치되어 일 방향으로 연장된 형상을 갖는다.
복수의 전극(21, 22)은 제1 절연층(20) 및 내부 뱅크(41, 42) 상에 배치될 수 있다. 상술한 바와 같이, 각 전극(21, 22)은 전극 줄기부(21S, 22S)와 전극 가지부(21B, 22B)를 포함한다.
제1 전극(21)과 제2 전극(22)은 일부 영역은 제1 절연층(20) 상에 배치되고, 일부 영역은 제1 내부 뱅크(41) 및 제2 내부 뱅크(42) 상에 배치될 수 있다. 상술한 바와 같이, 제1 전극(21)의 제1 전극 줄기부(21S)와 제2 전극(22)의 제2 전극 줄기부(22S)는 가로 방향으로 연장되고, 제1 내부 뱅크(41)와 제2 내부 뱅크(42)는 세로 방향으로 연장되어 세로 방향으로 이웃하는 서브 화소(PXn)에도 배치될 수 있다.
제1 전극(21)의 제1 전극 줄기부(21S)에는 제1 절연층(20)을 관통하여 회로소자층의 일부를 노출하는 제1 전극 컨택홀(CNTD)이 형성될 수 있다. 제1 전극(21)은 제1 전극 컨택홀(CNTD)을 통해 회로소자층의 트랜지스터와 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 전극(21)은 상기 트랜지스터로부터 소정의 전기 신호가 전달될 수 있다.
제2 전극(22)의 제2 전극 줄기부(22S)는 일 방향으로 연장되어 발광 소자(30)들이 배치되지 않는 비발광 영역에도 배치될 수 있다. 제2 전극 줄기부(22S)에는 제1 절연층(20)을 관통하여 회로소자층의 일부를 노출하는 제2 전극 컨택홀(CNTS)이 형성될 수 있다. 제2 전극(22)은 제2 전극 컨택홀(CNTS)을 통해 전원 전극과 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 전극(22)은 상기 전원 전극으로부터 소정의 전기 신호가 전달될 수 있다.
제1 전극(21)과 제2 전극(22)의 일부 영역, 예컨대 제1 전극 가지부(21B)와 제2 전극 가지부(22B)는 각각 제1 내부 뱅크(41) 및 제2 내부 뱅크(42) 상에 배치될 수 있다. 제1 전극(21)과 제2 전극(22) 사이의 영역, 즉, 제1 전극 가지부(21B)와 제2 전극 가지부(22B)가 이격되어 대향하는 공간에는 복수의 발광 소자(30)들이 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)으로 입사되는 광을 반사시켜 각 서브 화소(PXn)의 상부 방향으로 출사시킬 수도 있다.
또한, 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/IZO의 적층구조를 갖거나, 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 란타늄(La) 등을 포함하는 합금일 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
제2 절연층(52)은 제1 절연층(20), 제1 전극(21) 및 제2 전극(22) 상에 배치된다. 제2 절연층(52)은 제1 전극(21) 및 제2 전극(22)을 부분적으로 덮도록 배치된다. 제2 절연층(52)은 제1 전극(21)과 제2 전극(22)의 상면을 대부분 덮도록 배치되되, 제1 전극(21)과 제2 전극(22)의 일부를 노출시킬 수 있다. 제2 절연층(52)은 제1 전극(21)과 제2 전극(22)의 상면 중 일부, 예컨대 제1 내부 뱅크(41) 상에 배치된 제1 전극 가지부(21B)의 상면과 제2 내부 뱅크(42) 상에 배치된 제2 전극 가지부(22B)의 상면 중 일부가 노출되도록 배치될 수 있다. 즉, 제2 절연층(52)은 실질적으로 제1 절연층(20) 상에 전면적으로 형성되되, 제1 전극(21)과 제2 전극(22)을 부분적으로 노출하는 개구부를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예에서, 제2 절연층(52)은 제1 전극(21)과 제2 전극(22) 사이에서 상면의 일부가 함몰되도록 단차가 형성될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제2 절연층(52)은 무기물 절연성 물질을 포함하고, 제1 전극(21)과 제2 전극(22)을 덮도록 배치된 제2 절연층(52)은 하부에 배치되는 부재의 단차에 의해 상면의 일부가 함몰될 수 있다. 제1 전극(21)과 제2 전극(22) 사이에서 제2 절연층(52) 상에 배치되는 발광 소자(30)는 제2 절연층(52)의 함몰된 상면 사이에서 빈 공간을 형성할 수 있다. 발광 소자(30)는 제2 절연층(52)의 상면과 부분적으로 이격된 상태로 배치될 수 있고, 후술하는 제3 절연층(53)을 이루는 재료가 상기 공간에 채워질 수도 있다. 다만, 이에 제한되지 않는다. 제2 절연층(52)은 발광 소자(30)가 배치되도록 평탄한 상면을 형성할 수 있다.
제2 절연층(52)은 제1 전극(21)과 제2 전극(22)을 보호함과 동시에 이들을 상호 절연시킬 수 있다. 또한, 제2 절연층(52) 상에 배치되는 발광 소자(30)가 다른 부재들과 직접 접촉하여 손상되는 것을 방지할 수도 있다. 다만, 제2 절연층(52)의 형상 및 구조는 이에 제한되지 않는다.
발광 소자(30)는 각 전극(21, 22) 사이에서 제2 절연층(52) 상에 배치될 수 있다. 예시적으로, 발광 소자(30)는 각 전극 가지부(21B, 22B) 사이에 배치된 제2 절연층(52) 상에 적어도 하나 배치될 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않으며, 도면에 도시되지 않았으나 각 서브 화소(PXn) 내에 배치된 발광 소자(30)들 중 적어도 일부는 각 전극 가지부(21B, 22B) 사이 이외의 영역에 배치될 수도 있다. 발광 소자(30)는 제1 전극 가지부(21B)와 제2 전극 가지부(22B)가 서로 대향하는 각 단부 상에 배치되며 접촉 전극(26)을 통해 각 전극(21, 22)과 전기적으로 연결될 수 있다.
발광 소자(30)는 제1 절연층(20)에 수평한 방향으로 복수의 층들이 배치될 수 있다. 일 실시예에 따른 표시 장치(10)의 발광 소자(30)는 일 방향으로 연장된 형상을 갖고, 복수의 반도체층들이 일 방향으로 순차적으로 배치된 구조를 가질 수 있다. 상술한 바와 같이, 발광 소자(30)는 제1 반도체층(31), 활성층(36), 제2 반도체층(32) 및 전극층(37)이 일 방향을 따라 순차적으로 배치되고, 이들의 외면을 절연막(38)이 둘러쌀 수 있다. 표시 장치(10)에 배치된 발광 소자(30)는 연장된 일 방향이 제1 절연층(20)과 평행하도록 배치되고, 발광 소자(30)에 포함된 복수의 반도체층들은 제1 절연층(20)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 절연층(20)에 수직한 방향으로 배치될 수도 있다.
또한, 발광 소자(30)의 일 단부는 제1 접촉 전극(26a)과 접촉하고, 타 단부는 제2 접촉 전극(26b)과 접촉할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 발광 소자(30)는 연장된 일 방향측 단부면에는 절연막(38)이 형성되지 않고 노출되기 때문에, 상기 노출된 영역에서 후술하는 제1 접촉 전극(26a) 및 제2 접촉 전극(26b)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 발광 소자(30)의 양 단부 측면이 부분적으로 노출될 수 있다.
제3 절연층(53)은 제1 전극(21)과 제2 전극(22) 사이에 배치된 발광 소자(30) 상에 부분적으로 배치될 수 있다. 제3 절연층(53)은 발광 소자(30)의 외면을 부분적으로 감싸도록 배치될 수 있다. 제3 절연층(53)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, 제3 절연층(53)의 재료 중 일부는 발광 소자(30)의 하면과 제2 절연층(52) 사이에 배치될 수도 있다. 상술한 바와 같이 제3 절연층(53)은 표시 장치(10)의 제조 공정 중에 형성된 제2 절연층(52)과 발광 소자(30) 사이의 공간을 채우도록 형성될 수도 있다. 이에 따라 제3 절연층(53)은 발광 소자(30)의 외면을 감싸도록 형성될 수도 있다. 다만, 이에 제한되지 않는다.
제3 절연층(53)은 평면상 제1 전극 가지부(21B)와 제2 전극 가지부(22B) 사이에서 세로 방향으로 연장되어 배치될 수 있다. 일 예로, 제3 절연층(53)은 제1 절연층(20) 상에서 평면상 섬형 또는 선형의 형상을 가질 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제3 절연층(53)은 발광 소자(30)의 상부에 배치될 수 있다.
제1 접촉 전극(26a)과 제2 접촉 전극(26b)은 각각 전극(21, 22) 및 제3 절연층(53) 상에 배치된다. 제1 접촉 전극(26a)과 제2 접촉 전극(26b)은 제3 절연층(53) 상에서 서로 이격되어 배치될 수 있다. 제3 절연층(53)은 제1 접촉 전극(26a)과 제2 접촉 전극(26b)이 직접 접촉하지 않도록 상호 절연시킬 수 있다.
제1 접촉 전극(26a)은 제1 내부 뱅크(41) 상에서 제1 전극(21)의 노출된 일부 영역과 접촉할 수 있고, 제2 접촉 전극(26b)은 제2 내부 뱅크(42) 상에서 제2 전극(22)의 노출된 일부 영역과 접촉할 수 있다. 제1 접촉 전극(26a)과 제2 접촉 전극(26b)은 각 전극(21, 22)으로부터 전달되는 전기 신호를 발광 소자(30)에 전달할 수 있다.
접촉 전극(26)은 전도성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, ITO, IZO, ITZO, 알루미늄(Al) 등을 포함할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다.
패시베이션층(55)은 접촉 전극(26) 및 제3 절연층(53) 상에 배치될 수 있다. 패시베이션층(55)은 제1 절연층(20) 상에 배치되는 부재들을 외부 환경에 대하여 보호하는 기능을 할 수 있다.
상술한 제2 절연층(52), 제3 절연층(53) 및 패시베이션층(55) 각각은 무기물 절연성 물질 또는 유기물 절연성 물질을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 제2 절연층(52), 제3 절연층(53) 및 패시베이션층(55)은 실리콘 산화물(SiOx), 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산질화물(SiOxNy), 산화 알루미늄(Al2O3), 질화 알루미늄(AlN)등과 같은 무기물 절연성 물질을 포함할 수 있다. 또한, 제2 절연층(52), 제3 절연층(53) 및 패시베이션층(55)은 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.
도 17 내지 도 19를 참조하면, 일 실시예에 따른 표시 장치(10)는 도 1을 참조하여 상술한 잉크젯 프린팅 장치(1)를 이용하여 제조될 수 있다. 잉크젯 프린팅 장치(1)는 발광 소자(30)가 분산된 잉크(90)를 분사할 수 있고, 표시 장치(10)의 제1 전극(21)과 제2 전극(22) 사이에 발광 소자(30)가 배치될 수 있다.
먼저, 도 17에 도시된 바와 같이, 제1 절연층(20), 제1 절연층(20) 상에 서로 이격되어 배치되는 제1 내부 뱅크(41) 및 제2 내부 뱅크(42), 제1 내부 뱅크(41) 및 제2 내부 뱅크(42) 상에 각각 배치되는 제1 전극(21) 및 제2 전극(22), 및 제1 전극(21)과 제2 전극(22)을 덮는 제2 절연물층(52')을 준비한다. 제2 절연물층(52')은 후속 공정에서 일부 패터닝되어 표시 장치(10)의 제2 절연층(52)을 이룰 수 있다. 상기의 부재들은 통상적인 마스크 공정으로 금속, 무기물 또는 유기물 등을 패터닝하여 형성될 수 있다.
이어, 제1 전극(21)과 제2 전극(22) 상에 발광 소자(30)가 분산된 잉크(90)를 분사한다. 발광 소자(30)는 쌍극성 소자(95)의 일종으로서, 발광 소자(30)가 분산된 잉크(90)의 분사는 상술한 잉크젯 프린팅 장치(1) 및 쌍극성 소자(95)의 프린팅 방법을 이용하여 이루어질 수 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치(1)는 잉크(90) 내 발광 소자(30)의 개수를 균일하게 유지하며 잉크(90)를 토출할 수 있다. 이에 대한 설명은 상술한 바와 동일한 바, 자세한 설명은 생략하기로 한다.
다음으로, 도 18에 도시된 바와 같이, 제1 전극(21)과 제2 전극(22)에 전기 신호를 인가하여 발광 소자(30)가 분산된 잉크(90)에 전계(IEL)를 생성한다. 발광 소자(30)는 전계(IEL)에 의해 유전영동힘이 전달되고, 배향 방향 및 위치가 바뀌면서 제1 전극(21)과 제2 전극(22) 사이에 안착될 수 있다.
이어, 도 19에 도시된 바와 같이, 잉크(90)의 용매(91)를 제거한다. 이상의 공정을 통해 발광 소자(30)는 제1 전극(21)과 제2 전극(22) 사이에 배치될 수 있다. 이후, 도면으로 도시하지 않았으나 제2 절연물층(52')을 패터닝하여 제2 절연층(52)을 형성하고, 제3 절연층(53), 제1 접촉 전극(26a) 및 제2 접촉 전극(26b), 및 패시베이션층(55)을 형성하여 표시 장치를 제조할 수 있다.
한편, 발광 소자(30)는 그 형상 및 재료가 도 15에 제한되지 않는다. 몇몇 실시예에서, 발광 소자(30)는 더 많은 수의 층들을 포함하거나, 다른 형상을 가질 수도 있다.
이하, 일 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치(1)의 다른 실시예에 대해서 설명한다. 이하의 실시예에서 이전에 설명한 실시예와 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조 부호로 지칭하며, 중복 설명은 생략하거나 간략화하고, 차이점을 위주로 설명하기로 한다.
도 20은 다른 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치의 잉크 저장부 및 잉크젯 헤드부의 연결관계를 개략적으로 도시한 구조도이다.
도 20을 참조하면 본 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치(1_1)는 온도 제어부(200)가 잉크젯 헤드부(100)를 기준으로 한 쪽에 치우치지 않게 배치될 수 있음을 예시한다. 구체적으로, 본 실시예에 따른 온도 제어부(200)는 잉크젯 헤드부(100)의 중심에 배치될 수 있다.
본 실시예에 따른 제1 연결관(IL1_1)은 제1 공급 연결부(IL1_1a), 제1 열 교환부(IL1_1c) 및 제2 공급 연결부(IL1_1b)를 포함하고, 제2 연결관(IL2_1)은 제1 회수 연결부(IL2_1b), 제2 열 교환부(IL2_1c) 및 제2 회수 연결부(IL2_1a)를 포함할 수 있다. 제1 공급 연결부(IL1_1a), 제1 열 교환부(IL1_1c), 제2 열 교환부(IL2_1c) 및 제2 회수 연결부(IL2_1a)는 도 4의 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치(1)의 자세한 설명과 실질적으로 동일하거나 유사하므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하도록 한다.
한편, 본 실시예에 따른 제1 연결관(IL1_1)의 제2 공급 연결부(IL1_1b)의 길이 및 제2 연결관(IL2_1)의 제1 회수 연결부(IL2_1b)의 길이는 실질적으로 동일할 수 있다. 이와 같은 구성에 따라 본 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치(1_1)는 잉크젯 헤드부(100)가 안정적으로 거동할 수 있다.
도 21은 또 다른 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치의 온도 제어부를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 21을 참조하면, 본 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치(1_2)의 온도 제어부(202)는 가열부(210)에 온도 측정기(292)가 더 배치될 수 있음을 예시한다. 구체적으로 온도 측정기(292)는 제1 연결관(IL1)의 제1 열 교환부(IL1c)를 통과하여 제2 공급 연결부(IL1b)로 향하는 잉크(90)의 온도를 측정할 수 있다.
만약, 제2 공급 연결부(IL1b)로 향하는 잉크(90)의 온도가 잉크젯 헤드부(100)의 셋팅 온도보다 높은 경우, 잉크젯 헤드부(100)의 온도는 부위별로 달라져 노즐부(300)에서 토출되는 잉크(90)의 액적량이 부위에 따라 달라질 수 있다.
따라서, 가열부(210)에 온도 측정기(292)가 더 배치됨으로써, 제1 연결관(IL1)의 제1 열 교환부(IL1c)를 통과하여 제2 공급 연결부(IL1b)로 향하는 잉크(90)의 온도가 잉크젯 헤드부(100)의 셋팅 온도와 실질적으로 동일한지 모니터링 하여 제2 공급 연결부(IL1b)로 향하는 잉크(90)의 온도가 잉크젯 헤드부(100)의 셋팅 온도 이상으로 가열되지 않도록 제어할 수 있다.
도 22는 또 다른 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치의 온도 제어부를 개략적으로 도시한 사시도이다. 도 23은 도 22의 온도 제어부 내부에 배치되는 온도 조절 부재의 구조를 개략적으로 도시한 구조도이다. 도 24는 도 22의 온도 제어부에서 수행되는 열 교환을 설명하기 위한 개략도이다.
도 22 내지 도 24를 참조하면, 본 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치(1_3)의 온도 조절 부재(273)는 냉매를 이용하여 구동될 수 있음을 예시한다. 구체적으로 본 실시예에 따른 온도 조절 부재(273)는 냉매가 흐르는 냉매 파이프(RP), 압축기(COM), 증발기(EVA), 응축기(CON)를 포함할 수 있다.
온도 조절 부재(273)의 냉매 파이프(RP)는 냉매가 흐르는 관일 수 있다. 냉매 파이프(RP)는 압축기(COM)로부터 연장되어 응축기(CON), 증발기(EVA)를 순차적으로 지나 다시 압축기(COM)로 회수될 수 있다.
온도 조절 부재(273)의 압축기(COM)는 기체 상태의 냉매를 압축하고 순환시켜주는 역할을 할 수 있다. 압축기(COM)에서 압축된 냉매는 고온 고압의 기체 상태로서, 응축기(CON)를 향해 이동할 수 있다.
온도 조절 부재(273)의 응축기(CON)는 냉매를 응축시키는 역할을 할 수 있다. 이 경우, 냉매는 응축기(CON)에서 액화되어 액체로 상변화 하고, 응축기(CON)에 열을 방출할 수 있다.
온도 조절 부재(273)의 증발기(EVA)는 액화된 냉매를 기화시키는 역할을 할 수 있다. 이 경우, 냉매는 증발기(EVA)에서 기화되어 기체로 상변화 하고, 증발기(EVA) 주위의 열을 흡수할 수 있다. 증발기(EVA)를 통과한 냉매는 다시 압축기(COM)로 회수되어 상술한 과정을 반복하는 냉각 사이클을 형성할 수 있다.
본 실시예에 따른 온도 제어부(203)의 냉각부(230)는 온도 조절 부재(273)의 증발기(EVA)와 인접하고, 온도 제어부(203)의 가열부(210)는 온도 조절 부재(273)의 응축기(CON)와 인접할 수 있다. 이에 따라, 냉각부(230)를 지나는 잉크(90)의 열 에너지를 증발기(EVA)에서 흡수하여 잉크(90)를 냉각하고, 응축기(CON)는 가열부(210)를 지나는 잉크(90)에 열 에너지를 방출하여 잉크(90)를 가열할 수 있다.
상기한 바와 같은 구성에 따라 본 실시예에 따른 온도 제어부(203)는 열 교환 효율이 상대적으로 높아 설비 공정의 크기가 커지는 경우, 효과적으로 잉크젯 헤드부(100) 및 잉크 저장부(500)의 온도를 제어할 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
91: 용매
95: 쌍극성 소자
100: 잉크젯 헤드부
200: 온도 제어부
300: 노즐부
500: 잉크 저장부
700: 프로브 장치

Claims (20)

  1. 기판이 안착되는 스테이지;
    상기 스테이지 상부에 배치되어, 상기 기판 상에 고형체가 분산된 용매를 포함하는 잉크를 분사하는 잉크젯 헤드부;
    상기 잉크가 저장되어 있는 잉크 저장부;
    상기 잉크 저장부와 상기 잉크젯 헤드부를 연결하고, 상기 잉크 저장부로부터 상기 잉크를 상기 잉크젯 헤드부에 공급하는 제1 연결관;
    상기 잉크 저장부와 상기 잉크젯 헤드부를 연결하고, 상기 잉크젯 헤드부로부터 토출되고 남은 상기 잉크를 상기 잉크 저장부로 회수하는 제2 연결관; 및
    냉각부 및 상기 냉각부의 일측에 배치되는 가열부를 포함하는 온도 제어부를 포함하되,
    상기 제1 연결관은 상기 온도 제어부의 상기 가열부에 배치되고, 상기 제2 연결관은 상기 온도 제어부의 상기 냉각부에 배치되는 잉크젯 프린팅 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 잉크젯 헤드부의 온도는 상기 잉크 저장부의 온도보다 높은 잉크젯 프린팅 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 잉크젯 헤드부에 위치하는 상기 잉크의 상기 용매의 점도는 상기 잉크 저장부에 위치하는 상기 잉크의 상기 용매의 점도보다 낮은 잉크젯 프린팅 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 연결관은:
    상기 온도 제어부의 가열부에 배치되는 제1 열 교환부;
    상기 제1 열 교환부와 상기 잉크 저장부를 연결하는 제1 공급 연결부; 및
    상기 제1 열 교환부와 상기 잉크젯 헤드부를 연결하는 제2 공급 연결부를 포함하되,
    상기 제1 공급 연결부를 지나는 상기 잉크의 온도는 상기 제2 공급 연결부를 지나는 상기 잉크의 온도보다 낮은 잉크젯 프린팅 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2 연결관은:
    상기 온도 제어부의 냉각부에 배치되는 제2 열 교환부;
    상기 제2 열 교환부와 상기 잉크젯 헤드부를 연결하는 제1 회수 연결부; 및
    상기 제2 열 교환부와 상기 잉크 저장부를 연결하는 제2 회수 연결부를 포함하되,
    상기 제1 회수 연결부를 지나는 상기 잉크의 온도는 상기 제2 회수 연결부를 지나는 상기 잉크의 온도보다 높은 잉크젯 프린팅 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 온도 제어부는 상기 가열부 상에 배치되어 상기 잉크젯 헤드부의 온도를 측정하는 온도 측정 부재를 더 포함하는 잉크젯 프린팅 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 연결관의 상기 제2 공급 연결부를 지나는 상기 잉크의 온도, 상기 제2 연결관의 상기 제1 회수 연결부를 지나는 상기 잉크의 온도 및 상기 잉크젯 헤드부를 지나는 상기 잉크의 온도는 실질적으로 동일한 잉크젯 프린팅 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 연결관의 상기 제2 공급 연결부를 지나는 상기 잉크의 상기 용매의 점도, 상기 제2 연결관의 상기 제1 회수 연결부를 지나는 상기 잉크의 상기 용매의 점도 및 상기 잉크젯 헤드부를 지나는 상기 잉크의 상기 용매의 점도는 실질적으로 동일한 잉크젯 프린팅 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 온도 제어부는 상기 냉각부와 상기 가열부 사이에 배치되는 열원부를 더 포함하되,
    상기 열원부 내에는 온도 조절 부재가 배치되는 잉크젯 프린팅 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 열원부 내에 배치되는 상기 온도 조절 부재는:
    냉각 플레이트;
    상기 냉각 플레이트와 대향하는 가열 플레이트;
    상기 냉각 플레이트와 상기 가열 플레이트 사이에 위치하며, 상기 냉각 플레이트와 접촉하는 제1 연결 전극;
    상기 냉각 플레이트와 상기 가열 플레이트 사이에 위치하며, 상기 가열 플레이트와 접촉하는 제2 연결 전극;
    상기 제1 연결 전극과 상기 제2 연결 전극 사이에 배치되어 상기 제1 연결 전극과 상기 제2 연결 전극을 전기적으로 연결하는 P형 열전 반도체 소자; 및
    상기 제1 연결 전극과 상기 제2 연결 전극 사이에 배치되고, 상기 P형 열전 반도체 소자와 이격되며, 상기 제1 연결 전극과 상기 제2 연결 전극을 전기적으로 연결하는 N형 열전 반도체 소자를 포함하는 잉크젯 프린팅 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 온도 조절 부재의 상기 냉각 플레이트는 상기 온도 제어부의 상기 냉각부와 인접하고,
    상기 온도 조절 부재의 상기 가열 플레이트는 상기 온도 제어부의 상기 가열부와 인접하는 잉크젯 프린팅 장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 열원부 내에 배치되는 상기 온도 조절 부재는:
    냉매;
    상기 냉매를 압축시키는 압축기;
    상기 냉매가 증발하는 증발기; 및
    상기 냉매가 응축되는 응축기를 포함하는 잉크젯 프린팅 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 온도 조절 부재의 상기 증발기는 상기 온도 제어부의 상기 냉각부와 인접하고,
    상기 온도 조절 부재의 상기 응축기는 상기 온도 제어부의 상기 가열부와 인접하는 잉크젯 프린팅 장치.
  14. 기판이 안착되는 스테이지;
    상기 스테이지 상부에 배치되어, 상기 기판 상에 고형체가 분산된 용매를 포함하는 잉크를 분사하는 잉크젯 헤드부;
    상기 잉크가 저장되어 있는 잉크 저장부;
    상기 잉크젯 헤드부 및 상기 잉크 저장부와 이격 배치되어 상기 잉크의 온도를 제어하는 온도 제어부;
    상기 온도 제어부의 일 측에 배치되어 상기 잉크 저장부와 상기 잉크젯 헤드부를 연결하고, 상기 잉크 저장부로부터 상기 잉크를 상기 잉크젯 헤드부에 공급하는 제1 연결관; 및
    상기 온도 제어부의 타 측에 배치되어 상기 잉크 저장부와 상기 잉크젯 헤드부를 연결하고, 상기 잉크젯 헤드부로부터 토출되고 남은 상기 잉크를 상기 잉크 저장부로 회수하는 제2 연결관을 포함하는 잉크젯 프린팅 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 온도 제어부는 상기 잉크 저장부보다 상기 잉크젯 헤드부에 인접 배치되는 잉크젯 프린팅 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 연결관은:
    상기 온도 제어부의 상기 일 측에 배치되는 제1 열 교환부;
    상기 제1 열 교환부와 상기 온도 제어부를 연결하는 제1 공급 연결부; 및
    상기 제1 열 교환부와 상기 잉크젯 헤드부를 연결하는 제2 공급 연결부를 포함하되,
    상기 제1 공급 연결부의 길이는 상기 제2 공급 연결부의 길이보다 긴 잉크젯 프린팅 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제2 연결관은:
    상기 온도 제어부의 상기 타 측에 배치되는 제2 열 교환부;
    상기 제2 열 교환부와 상기 잉크젯 헤드부를 연결하는 제1 회수 연결부; 및
    상기 제2 열 교환부와 상기 온도 제어부를 연결하는 제2 회수 연결부를 포함하되,
    상기 제1 회수 연결부의 길이는 상기 제2 회수 연결부의 길이보다 더 긴 잉크젯 프린팅 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 온도 제어부의 상기 일 측은 온도를 높이는 영역이고,
    상기 온도 제어부의 상기 타 측은 온도를 낮추는 영역이며,
    상기 제2 공급 연결부의 길이는 상기 제1 회수 연결부의 길이보다 더 짧은 잉크젯 프린팅 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 온도 제어부는:
    상기 온도 제어부의 상기 타 측에 배치되는 냉각 플레이트;
    상기 냉각 플레이트와 대향하여 상기 온도 제어부의 상기 일 측에 배치되는 가열 플레이트;
    상기 냉각 플레이트와 상기 가열 플레이트 사이에 위치하며, 상기 냉각 플레이트와 접촉하는 제1 연결 전극;
    상기 냉각 플레이트와 상기 가열 플레이트 사이에 위치하며, 상기 가열 플레이트와 접촉하는 제2 연결 전극;
    상기 제1 연결 전극과 상기 제2 연결 전극 사이에 배치되어 상기 제1 연결 전극과 상기 제2 연결 전극을 전기적으로 연결하는 P형 열전 반도체 소자; 및
    상기 제1 연결 전극과 상기 제2 연결 전극 사이에 배치되고, 상기 P형 열전 반도체 소자와 이격되며, 상기 제1 연결 전극과 상기 제2 연결 전극을 전기적으로 연결하는 N형 열전 반도체 소자를 포함하는 잉크젯 프린팅 장치.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 온도 제어부는:
    냉매;
    상기 냉매를 압축시키는 압축기;
    상기 온도 제어부의 상기 일 측에 배치되고, 상기 압축기로부터 압축된 상기 냉매를 응축시키는 응축기; 및
    상기 온도 제어부의 상기 타 측에 배치되고, 상기 응축기로부터 응축된 상기 냉매를 증발시키는 증발기를 포함하는 잉크젯 프린팅 장치.
KR1020220018741A 2022-02-14 2022-02-14 잉크젯 프린팅 장치 KR20230123028A (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220018741A KR20230123028A (ko) 2022-02-14 2022-02-14 잉크젯 프린팅 장치
US18/102,116 US20230256759A1 (en) 2022-02-14 2023-01-27 Inkjet printing apparatus
EP23156185.3A EP4227105A1 (en) 2022-02-14 2023-02-10 Inkjet printing apparatus
CN202310113757.0A CN116587736A (zh) 2022-02-14 2023-02-14 喷墨印刷设备

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220018741A KR20230123028A (ko) 2022-02-14 2022-02-14 잉크젯 프린팅 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230123028A true KR20230123028A (ko) 2023-08-23

Family

ID=85225195

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220018741A KR20230123028A (ko) 2022-02-14 2022-02-14 잉크젯 프린팅 장치

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20230256759A1 (ko)
EP (1) EP4227105A1 (ko)
KR (1) KR20230123028A (ko)
CN (1) CN116587736A (ko)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090005762A (ko) * 2007-07-10 2009-01-14 삼성전자주식회사 잉크공급장치 및 이를 구비한 잉크젯 화상형성장치
JP2011031397A (ja) * 2009-07-29 2011-02-17 Olympus Corp 画像記録装置
JP2012091410A (ja) * 2010-10-27 2012-05-17 Riso Kagaku Corp インクジェット型画像形成装置
KR20220004841A (ko) * 2020-07-02 2022-01-12 삼성디스플레이 주식회사 잉크젯 프린팅 장치 및 표시 장치의 제조 방법

Also Published As

Publication number Publication date
EP4227105A1 (en) 2023-08-16
US20230256759A1 (en) 2023-08-17
CN116587736A (zh) 2023-08-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10971654B2 (en) Display device using semiconductor light emitting device and method for manufacturing the same
US11721786B2 (en) Micro light-emitting diode displays having color correction films applied thereto
US10607515B2 (en) Display device using semiconductor light emitting device and method for manufacturing the same
US20200411491A1 (en) Micro light-emitting diode displays having microgrooves or wells
JP7536079B2 (ja) インクジェットプリンティング装置、双極性素子の整列方法および表示装置の製造方法
US11515297B2 (en) Micro light-emitting diode displays having colloidal or graded index quantum dot films
US11869871B2 (en) Apparatus and method for self-assembling semiconductor light-emitting device
US20200411489A1 (en) Micro light-emitting diode displays having hybrid inorganic-organic pixel structures
US20230256735A1 (en) Inkjet printing apparatus and method for manufacturing display device
US20230163248A1 (en) Semiconductor light-emitting device self-assembly apparatus and method
KR20210130885A (ko) 잉크젯 프린팅 장치 및 이를 이용한 쌍극성 소자의 프린팅 방법
US20220115565A1 (en) Ink including light-emitting elements, display device and method of fabricating the same
JP7524304B2 (ja) 双極子整列装置および双極子の整列方法
CN115243898A (zh) 喷墨印刷装置、双极性元件印刷方法和显示装置制造方法
KR20230123028A (ko) 잉크젯 프린팅 장치
US12005706B2 (en) Inkjet printing device, printing method of bipolar element, and manufacturing method of display device
CN115461869A (zh) 发光元件墨及用于制造显示设备的方法
CN220129803U (zh) 喷墨打印装置
KR20230120193A (ko) 잉크젯 프린팅 장치 및 잉크젯 프린팅 방법
KR102715331B1 (ko) 잉크젯 프린팅 장치, 쌍극성 소자의 프린팅 방법 및 표시 장치의 제조 방법
KR20210056480A (ko) 잉크젯 프린팅 장치, 쌍극성 소자의 정렬 방법 및 표시 장치의 제조 방법
KR20230131982A (ko) 스크린 프린팅 장치 및 이를 이용한 스크린 프린팅 방법