WO2021015385A1 - 잉크젯 프린팅 장치, 쌍극성 소자 정렬 방법 및 표시 장치의 제조 방법 - Google Patents

잉크젯 프린팅 장치, 쌍극성 소자 정렬 방법 및 표시 장치의 제조 방법 Download PDF

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WO2021015385A1
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electrode
electric field
ink
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bipolar
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유안나
곽진오
김성훈
이동호
조성찬
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삼성디스플레이 주식회사
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    • B41J2202/01—Embodiments of or processes related to ink-jet heads
    • B41J2202/09—Ink jet technology used for manufacturing optical filters

Definitions

  • the present invention relates to an inkjet printing device, a method for aligning a bipolar element, and a method for manufacturing a display device.
  • OLED organic light emitting display
  • LCD liquid crystal display
  • a device that displays an image of a display device includes a display panel such as an organic light emitting display panel or a liquid crystal display panel.
  • the light emitting display panel may include a light emitting device.
  • a light emitting diode LED
  • OLED organic light emitting diode
  • an inorganic material as a fluorescent material Inorganic light emitting diodes.
  • An inorganic light emitting diode using an inorganic semiconductor as a fluorescent material has an advantage of having durability even in a high temperature environment, and having high efficiency of blue light compared to an organic light emitting diode.
  • a transfer method using a dielectrophoresis (DEP) method has been developed. Accordingly, research on inorganic light emitting diodes having superior durability and efficiency compared to organic light emitting diodes is ongoing.
  • an inkjet printing device may be used to transfer the inorganic light emitting diode device by using a dielectrophoresis method or to form an organic material layer included in the display device.
  • a post-treatment process may be performed to transfer the inorganic light emitting diode device or to form an organic material layer.
  • a predetermined ink or solution may be supplied to an inkjet head, and the inkjet head may perform a process of spraying the ink or solution onto a predetermined substrate.
  • An object to be solved by the present invention is to provide an inkjet printing apparatus in which a bipolar element can be ejected with a certain orientation.
  • Another object to be solved by the present invention is to provide a method of aligning a bipolar element with improved alignment using an inkjet printing device, and a method of manufacturing a display device including the bipolar element.
  • An inkjet printing apparatus for solving the above problem is an inkjet printing apparatus that discharges ink including a bipolar element extending in one direction, and the inkjet printing apparatus generates an electric field on the stage and the stage.
  • An electric field generating unit including a probe unit and an inkjet head positioned above the stage and including a plurality of nozzles from which the ink is discharged, wherein the nozzle is connected to an inlet having a first diameter and the inlet, and the first It includes an outlet having a second diameter less than one diameter.
  • the nozzle may be formed such that a first side, which is one side of the outlet, extends in a first direction, and a second side, which is one side of the inlet, is inclined with respect to the first direction.
  • the ink may be introduced into the outlet through the inlet, and the bipolar element may be introduced into the outlet along the second side of the nozzle.
  • the bipolar element may be discharged from the outlet in a state in which one extended direction is parallel to the first direction.
  • the inkjet head may further include a guide portion positioned between the plurality of nozzles, and the guide portion may include a first guide portion between the outlets and a second guide portion between the inlets.
  • the inkjet head may further include an electric field generating electrode disposed on the guide part.
  • the electric field generating electrode is disposed on a first electric field generating electrode disposed on a surface in contact with the first side of the first guide unit and a first electric field generating electrode disposed on a surface in contact with the second side of the second guide unit, and the first electric field It may include a generating electrode and a second electric field generating electrode spaced apart in the first direction.
  • the first electric field generating electrode and the second electric field generating electrode may generate an electric field in the first direction at the inlet and the outlet.
  • the inkjet head may further include an electric field generating coil disposed to surround the nozzle.
  • the electric field generating coil may generate an electric field directed in the first direction at the inlet and the outlet.
  • the inkjet head may further include an inner tube connected to the inlet port, and the first diameter of the inlet port may decrease from the inner tube to the outlet port.
  • the inkjet head further includes a plurality of third guide portions disposed between the inlet and the inner tube, and the nozzle further includes an inlet tube formed by a space spaced apart from the third guide portion between the inner tube and the inlet.
  • the ink may be supplied from the inner tube to the inlet port along the inlet tube, and the bipolar element may be introduced to the second side along one side of the inlet tube.
  • the inkjet head is disposed on a print head unit mounted on a support extending in one direction, and the print head unit may move in the one direction.
  • the discharged ink is sprayed on the stage, and the electric field generating unit may generate an electric field on the stage.
  • the bipolar elements sprayed on the stage may be aligned such that a direction extended by the electric field faces a second direction different from the first direction.
  • the bipolar device alignment method includes the steps of spraying an ink including a bipolar device oriented in one direction on a target substrate, and generating an electric field on the target substrate to generate the bipolar device. And mounting the device on the target substrate.
  • the bipolar device has a shape extending in one direction, and the step of spraying the ink may be a step of spraying the bipolar device while being oriented in a state in which a direction in which a major axis of the bipolar device is directed is perpendicular to an upper surface of the target substrate.
  • Injecting the ink may include generating an electric field in the ink such that a major axis of the bipolar element is oriented in a direction in which the electric field is directed.
  • the ink may be sprayed in a state in which the first end of the bipolar device is oriented toward the upper surface of the target substrate.
  • the target substrate includes a first electrode and a second electrode
  • the step of mounting the bipolar device may be a step of mounting the bipolar device between the first electrode and the second electrode.
  • At least one end of the bipolar element may be disposed on at least one of the first electrode and the second electrode.
  • the step of spraying the ink onto the target substrate may be performed using an inkjet printing device.
  • the inkjet printing apparatus includes an electric field generation unit including a stage and a probe unit that generates an electric field on the stage, and an inkjet head located above the stage and including a plurality of nozzles from which the ink is discharged, and the nozzle An inlet having a first width and an outlet connected to the inlet and having a second width smaller than the first width may be included.
  • a method of manufacturing a display device includes the steps of preparing a target substrate on which a first electrode and a second electrode are formed, and ink including a light emitting element oriented in one direction on the target substrate. Spraying and mounting the light emitting device between the first electrode and the second electrode.
  • the light emitting device has a shape extending in one direction, and the spraying of the ink may be a step in which the long axis of the light emitting device is oriented in a state that is perpendicular to the upper surface of the target substrate and sprayed.
  • the step of mounting the light emitting device may further include generating an electric field on the first electrode and the second electrode, and aligning the orientation direction of the light emitting device by the electric field.
  • An inkjet printing apparatus has an inclined side surface, a partial region includes nozzles having different diameters, and a bipolar element dispersed in the ink may be ejected with an arbitrary orientation direction.
  • members capable of generating an electric field are further disposed on the inkjet head, and the bipolar elements may be discharged in a state aligned with a specific orientation direction.
  • FIG. 1 is a perspective view of an inkjet printing apparatus according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic plan view of a print head unit according to an embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing an operation of a print head unit according to an embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of an inkjet head according to an embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating ink ejection from an inkjet head according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing ink discharged from an inkjet head according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 7 is a schematic plan view of an electric field generating unit according to an exemplary embodiment.
  • FIGS. 8 and 9 are schematic diagrams illustrating an operation of a probe unit according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 10 is a schematic diagram illustrating that an electric field is generated on a target substrate by an electric field generating unit according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of an inkjet head according to another embodiment.
  • FIG. 13 is a schematic cross-sectional view illustrating another example of the inkjet head of FIG. 11.
  • FIG. 14 is a schematic cross-sectional view showing another example of the inkjet head of FIG. 11.
  • 15 is a schematic cross-sectional view of an inkjet head according to another embodiment.
  • 17 is a schematic cross-sectional view of an inkjet head according to another embodiment.
  • Fig. 18 is a schematic diagram showing ink flowing from the inkjet head of Fig. 17;
  • FIG. 19 is a flowchart illustrating a method of aligning a bipolar device according to an exemplary embodiment.
  • 20 to 23 are cross-sectional views illustrating a method of aligning a bipolar device using an inkjet printing apparatus according to an exemplary embodiment.
  • 24 is a schematic diagram of a light emitting device according to an embodiment.
  • 25 is a schematic diagram of a light emitting device according to another embodiment.
  • 26 is a schematic plan view of a display device according to an exemplary embodiment.
  • 27 is a plan view illustrating one pixel of a display device according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 28 is a cross-sectional view taken along lines Xa-Xa', Xb-Xb', and Xc-Xc' of FIG. 27;
  • 29 to 31 are cross-sectional views illustrating a part of a method of manufacturing a display device according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic plan view of an inkjet printing apparatus according to an exemplary embodiment.
  • an inkjet printing apparatus 1000 includes a print head unit 100 including a plurality of inkjet heads 300 (shown in FIG. 2) and an electric field generation unit 700.
  • the inkjet printing apparatus 1000 may further include a base frame 600 and a stage STA.
  • the inkjet printing apparatus 1000 may spray predetermined ink 90 (shown in FIG. 3) onto the target substrate SUB (shown in FIG. 3) using the print head unit 100.
  • An electric field is generated by the electric field generation unit 700 on the target substrate SUB on which the ink 90 is sprayed, and particles such as a bipolar element included in the ink 90 may be aligned on the target substrate SUB. .
  • the target substrate SUB may be provided on the electric field generating unit 700, and the electric field generating unit 700 forms an electric field on the top of the target substrate SUB, and the electric field is sprayed onto the target substrate SUB. It can be delivered to the ink 90. Particles such as a bipolar element included in the ink 90 may have a shape extending in one direction, and may be aligned so that the direction extended by the electric field faces one direction.
  • the inkjet printing apparatus 1000 includes the inkjet head 300 to be described later, and particles such as a bipolar element aligned on the target substrate SUB are oriented in a random direction. It may be sprayed on the substrate SUB.
  • the inkjet head 300 may prevent the nozzle 350 from which the ink 90 is discharged from being blocked by particles contained in the ink 90.
  • the inkjet printing apparatus 1000 will be described in detail with reference to the drawings.
  • a first direction DR1, a second direction DR2, and a third direction DR3 are defined.
  • the first direction DR1 and the second direction DR2 are located on one plane and are orthogonal to each other, and the third direction DR3 is perpendicular to the first direction DR1 and the second direction DR2, respectively.
  • Direction It can be understood that the first direction DR1 means the horizontal direction in the drawing, the second direction DR2 means the vertical direction in the drawing, and the third direction DR3 means the upper and lower directions in the drawing. have.
  • FIG. 2 is a schematic plan view of a print head unit according to an embodiment.
  • the inkjet printing apparatus 1000 includes a print head unit 100 including a plurality of inkjet heads 300 and an electric field generation unit 700.
  • the inkjet printing apparatus 1000 may further include a stage STA on which the electric field generating unit 700 is disposed.
  • the stage STA may provide an area in which the electric field generating unit 700 is disposed.
  • the inkjet printing apparatus 1000 includes a first rail RL1 and a second rail RL2 extending in a second direction DR2, and the stage STA includes a first rail RL1 and a second rail RL2. ) Is placed on.
  • the stage STA may move in the second direction DR2 through separate moving members on the first rail RL1 and the second rail RL2.
  • the electric field generating unit 700 may move in the second direction DR2 together with the stage STA, pass through the print head unit 100, and ink 90 may be sprayed thereon.
  • the print head unit 100 may include a plurality of inkjet heads 300 and be disposed on the base frame 600.
  • the print head unit 100 may spray a predetermined ink 90 on the target substrate SUB provided to the electric field generating unit 700 by using an inkjet head 300 connected to a separate ink storage unit.
  • the ink 90 may include a solvent 91 and a plurality of bipolar devices 95 included in the solvent 91.
  • the ink 90 may be provided in a solution or colloidal state.
  • the solvent 91 may be acetone, water, alcohol, toluene, propylene glycol (PG), or propylene glycol methyl acetate (PGMA), but is not limited thereto.
  • the plurality of bipolar elements 95 may be included in a state dispersed in the solvent 91 and supplied to the print head unit 100 to be discharged.
  • the base frame 600 may include a support part 610 and a moving unit 630.
  • the support 610 is connected to the first support 611 and the first support 611 extending in the first direction DR1 in the horizontal direction, and the second support 612 extending in the third direction DR3 in the vertical direction. ) Can be included.
  • the extending direction of the first support part 611 may be the same as the first direction DR1, which is a long side direction of the electric field generating unit 700.
  • the print head unit 100 may be disposed on the moving unit 630 mounted on the first support part 611.
  • the moving unit 630 is a moving unit 631 that is mounted on the first support unit 611 and is movable in one direction, and a fixing unit 632 disposed on the lower surface of the moving unit 631 to place the print head unit 100. ) Can be included.
  • the moving part 631 can move in the first direction DR1 on the first support part 611, and the print head unit 100 is fixed to the fixing part 632 and together with the moving part 631 ( You can move to DR1).
  • the print head unit 100 is disposed on the base frame 600 and may spray the ink 90 provided from the ink reservoir onto the target substrate SUB through the inkjet head 300 to be described later.
  • the print head unit 100 may be spaced apart from the stage STA passing under the base frame 600 at a predetermined interval.
  • the distance between the print head unit 100 and the stage STA may be adjusted by the height of the second support part 612 of the base frame 600.
  • the separation distance between the print head unit 100 and the stage STA is determined by the distance between the print head unit 100 and the target substrate SUB when the electric field generating unit 700 and the target substrate SUB are disposed on the stage STA. It can be adjusted within a range in which a process space can be secured with an interval of about.
  • the print head unit 100 may include an inkjet head 300 including a plurality of nozzles 350.
  • the inkjet head 300 may be disposed on the lower surface of the print head unit 100.
  • the plurality of inkjet heads 300 are disposed to be spaced apart from each other in one direction, and may be arranged in one row or a plurality of rows.
  • the inkjet heads 300 are arranged in two rows and the inkjet heads 300 in each row are arranged to be alternately arranged.
  • the present invention is not limited thereto, and the inkjet heads 300 may be arranged in a greater number of rows and may be arranged to overlap each other without crossing each other.
  • the shape of the inkjet head 300 is not particularly limited, but as an example, the inkjet head 300 may have a rectangular shape.
  • At least one inkjet head 300 for example, two inkjet heads 300 may be disposed adjacent to each other to form one pack.
  • the number of inkjet heads 300 included in one pack is not limited thereto, and as an example, the number of inkjet heads 300 included in one pack may be 1 to 5.
  • the number of inkjet heads 300 disposed in the print head unit 100 is shown in the drawing, this is for schematically showing the print head unit 100, and the number of inkjet heads 300 is thus Not limited.
  • the inkjet head 300 disposed on the print head unit 100 may spray the ink 90 onto the target substrate SUB disposed on the stage STA.
  • the print head unit 100 may move in one direction on the first support part 611, and the inkjet head 300 moves in the one direction to provide the ink 90 on the target substrate SUB. Can be sprayed.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing an operation of a print head unit according to an embodiment.
  • FIG. 3 is a front view of the print head unit 100 and the electric field generating unit 700 disposed on the stage STA according to an exemplary embodiment.
  • the print head unit 100 may move in the first direction DR1 in which the first support part 611 extends, and the inkjet head 300 moves in the first direction DR1. And it is possible to spray the ink 90 on the target substrate (SUB).
  • a width of the target substrate SUB measured in the first direction DR1 may be greater than a width of the print head unit 100.
  • the print head unit 100 moves in the first direction DR1 and may spray the ink 90 entirely on the target substrate SUB.
  • the print head unit 100 moves in the first direction DR1 and deposits the ink 90 on the plurality of target substrates SUB. Each can be sprayed.
  • the present invention is not limited thereto, and the print head unit 100 is located outside the first rail RL1 and the second rail RL2 and then moves in the first direction DR1 to provide ink ( 90) can be sprayed.
  • the print head unit 100 moves between the first rail RL1 and the second rail RL2 to obtain inkjet printing.
  • Ink 90 may be sprayed through the head 300.
  • the operation of the inkjet head 300 is not limited thereto, and may be variously modified within a range capable of implementing the inkjet head 300. A detailed description of the operation of the inkjet head 300 will be omitted.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of an inkjet head according to an embodiment.
  • 5 is a cross-sectional view illustrating ink ejection from an inkjet head according to an exemplary embodiment.
  • the inkjet head 300 may include a plurality of nozzles 350 and discharge the ink 90 through the nozzles 350.
  • the ink 90 discharged from the nozzle 350 may be sprayed onto the stage STA or the target substrate SUB provided on the electric field generating unit 700.
  • the nozzles 350 are located on the bottom of the inkjet head 300 and may be arranged along one direction in which the inkjet head 300 extends.
  • the inkjet head 300 includes a plurality of nozzles 350 connected to the base 310, the inner tube 330 to which the ink 90 is supplied, and the inner tube 330 to discharge the ink 90. ) And a guide part 370 positioned between the plurality of nozzles 350 among the base part 310.
  • the base 310 may be a part constituting the main body of the inkjet head 300.
  • the base part 310 is attached to the print head unit 100, and the inner tube 330 included in the base part 310 is connected to the inner flow path of the print head unit 100 so that the ink 90 can be supplied.
  • the base portion 310 may have a shape extending in one direction, and the inner tube 330 may be formed along the extending direction of the base portion 310.
  • the ink 90 supplied through the print head unit 100 may flow in along the inner tube 330 and may be discharged through the nozzle 350 of the inkjet head 300.
  • the inkjet head 300 may include a plurality of nozzles 350, and the base portion 310 may include a guide portion 370 that is a portion between the plurality of nozzles 350.
  • the plurality of nozzles 350 are arranged to be spaced apart from each other, and a portion of the base portion 310 between them may be a guide portion 370.
  • the plurality of nozzles 350 are connected to the inner tube 330 and may be arranged along the extension direction of the base part 310. Although not shown in the drawing, the plurality of nozzles 350 may be arranged in one row or in a plurality of rows. In addition, although the drawing shows that the inkjet head 300 has four nozzles 350 formed thereon, the present invention is not limited thereto. In some embodiments, the number of nozzles 350 included in the inkjet head 300 may be 128 to 1800.
  • the nozzle 350 may discharge the ink 90 introduced along the inner tube 330.
  • the injection amount of the ink 90 through the nozzle 350 may be adjusted according to the voltage applied to each nozzle 350.
  • the amount of the ink 90 discharged once from each nozzle 350 may be 1 to 50 pl (picolitter), but is not limited thereto.
  • the nozzle 350 is connected to an inlet 351 having a first diameter R1 and an inlet 351 and an outlet 353 having a second diameter R2 smaller than the first diameter R1.
  • the inlet 351 is directly connected to the inner tube 330 and is a portion through which the ink 90 flowing along the inner tube 330 is supplied to the nozzle 350.
  • the outlet 353 is connected to the inlet 351, and the ink 90 supplied from the inlet 351 may be discharged through the outlet 353.
  • the bipolar element 95 dispersed in the ink 90 may have a shape extending in one direction.
  • the bipolar elements 95 randomly distributed in the ink 90 may flow along the inner tube 330 and be supplied to the nozzle 350.
  • the inlet connected to the inner tube 330 of the nozzle 350 has a narrow diameter
  • the bipolar elements 95 in the ink 90 are supplied to the nozzle 350 in a clustered state, and the inlet of the nozzle 350 is Blocking may occur.
  • the inkjet head 300 includes an inlet 351 having a first diameter R1 larger than the second diameter R2 of the outlet 353, and the nozzle 350 by the bipolar element 95. ) Can be prevented from being blocked.
  • the first diameter R1 of the inlet 351 may be larger than the length of the long axis of the bipolar element 95, but is not limited thereto.
  • the orientation direction of the plurality of bipolar devices 95 may be determined in a direction in which the major axis faces.
  • the plurality of bipolar elements 95 may be supplied to the inner tube 330 in a state having a random orientation direction within the ink 90.
  • the orientation direction may change according to the shape of the inlet 351. .
  • the nozzle 350 of the inkjet head 300 may have an inclined side surface at least in part.
  • the nozzle 350 of the inkjet head 300 has a first side S1 that is one side of the outlet 353 extending in one direction, and a second side that is one side of the inlet 351 ( S2) may be formed to be inclined with respect to the one direction.
  • the first diameter R1 of the inlet 351 may decrease from the inner tube 330 to the outlet 353.
  • the inlet 351 has a larger diameter than the outlet 353, but the portion adjacent to the outlet 353 has a smaller diameter than the portion adjacent to the inner tube 330, so that the second side S2 is formed to be inclined. I can.
  • Ink 90 supplied from the inner tube 330 to the nozzle 350 may flow along the inclined side of the inlet 351.
  • the bipolar element 95 dispersed in the ink 90 flows along the second side S2 of the inlet 351, and the bipolar elements 95 having a random orientation direction have a second side S2.
  • the orientation direction may change as it flows along.
  • a direction in which the long axis faces may be changed in parallel with the inclined direction of the second side S2. Accordingly, the bipolar elements 95 dispersed in the ink 90 may have an orientation direction facing any one direction.
  • the outlet 353 of the nozzle 350 may have a first side S1 extending in one direction.
  • the ink 90 introduced through the inlet 351 may be discharged as it is without changing its orientation direction while flowing along the first side S1 of the outlet 353.
  • the bipolar elements 95 flowing into the outlet 353 have an arbitrary orientation direction while flowing along the second side S2 of the inlet 351, and can be discharged from the outlet 353 in a state having the orientation direction. have.
  • the bipolar element 95 discharged from the inkjet head 300 may be discharged in a state in which a direction of a major axis is parallel to a direction in which the first side S1 of the discharge port 353 extends. .
  • the bipolar elements 95 supplied to the inner tube 330 flow with a random orientation direction.
  • the bipolar elements 95 flowing into the outlet 353 through the inlet 351 of the nozzle 350 may be oriented such that one extended direction and one extended direction of the first side S1 are parallel.
  • the ink 90 discharged from the nozzle 350 of the inkjet head 300 may be included in a state in which a plurality of bipolar elements 95 having an arbitrary orientation direction are dispersed.
  • the base portion 310 of the inkjet head 300 includes a guide portion 370 that is a portion positioned between the nozzles 350, and the inlet 351 and the outlet 353 are formed according to the shape of the guide portion 370.
  • the shape and diameter (R1, R2) of the side surfaces (S1, S2) may be determined.
  • the inkjet head 300 includes a guide portion 370 positioned between the plurality of nozzles 350, and the guide portion 370 includes a first guide portion 371 between the outlets 353. ) And a second guide part 372 between the inlets 351.
  • the diameter R1 of the inlet 351 may be larger than the diameter R2 of the outlet 353, and similarly, the first width W1 of the first guide part 371 is the second guide It may be larger than the second width W2 of the portion 372.
  • the second guide portion 372 may have a second width W2 increased from the inner tube 330 to the first guide portion 371. Accordingly, the first diameter R1 of the inlet 351 between the second guide portions 372 may be changed, and an inclined side surface may be formed.
  • the nozzle 350 having the first side S1 and the second side S2 can discharge the ink 90 in a state in which the plurality of bipolar elements 95 have an arbitrary orientation direction, as described above.
  • the ink 90 discharged from the inkjet head 300 may be sprayed onto the target substrate SUB.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing ink discharged from an inkjet head according to an exemplary embodiment.
  • the ink 90 discharged from the inkjet head 300 is sprayed onto the target substrate SUB.
  • the bipolar elements 95 having a random orientation in the inner tube 330 may be discharged with a random orientation direction through the nozzle 350.
  • the ink 90 may be discharged from the inkjet head 300 by being oriented in a state in which the orientation direction of the long axis of the bipolar element 95 is perpendicular to the upper surface of the target substrate SUB.
  • the direction in which the major axes of the bipolar elements 95 are directed may face the top surface of the target substrate SUB. .
  • the bipolar elements 95 are sprayed onto the target substrate SUB with an arbitrary orientation direction, and have a specific orientation direction by the electric field generated by the electric field generating unit 700, and the target substrate SUB It can be seated on the top.
  • the bipolar device 95 may include a first end having a first polarity and a second end having a second polarity.
  • a specific orientation direction may be defined based on a direction toward which the first end faces.
  • the bipolar elements 95 dispersed in the ink 90 are shown to face an upper direction and a lower direction in the drawing, without a uniform direction of the first end.
  • the inkjet head 300 may further include a member for generating an electric field in the nozzle 350 such that the first ends of the bipolar elements 95 dispersed in the ink 90 face the same direction. .
  • the electric field generation unit 700 may generate an electric field on the target substrate SUB.
  • the bipolar elements 95 included in the ink 90 may be aligned to have a specific orientation direction.
  • the electric field generation unit 700 will be described with reference to other drawings.
  • FIG. 7 is a schematic plan view of an electric field generating unit according to an exemplary embodiment.
  • the electric field generation unit 700 may include a sub-stage 710, a probe support 730, a probe unit 750, and an aligner 780.
  • the electric field generation unit 700 is disposed on the stage STA and may move in the second direction DR2 together with the stage STA.
  • the electric field generation unit 700 on which the target substrate SUB is disposed moves along the stage STA, and the ink 90 may be sprayed thereon.
  • the electric field generation unit 700 may generate an electric field on the target substrate SUB when the ink 90 is injected.
  • the sub-stage 710 may provide a space in which the target substrate SUB is disposed.
  • a probe support 730, a probe unit 750, and an aligner 780 may be disposed on the sub-stage 710.
  • the shape of the sub-stage 710 is not particularly limited, but as an example, the sub-stage 710 has a rectangular shape in which both sides extend in the first direction DR1 and the second direction DR2 as shown in the drawing. Can have.
  • the sub-stage 710 may include a long side extending in the first direction DR1 and a short side extending in the second direction DR2. However, the overall planar shape of the sub-stage 710 may vary according to the planar shape of the target substrate SUB.
  • the shape of the sub-stage 710 may be a rectangular shape, and when the target substrate SUB has a circular plane, the sub-stage ( 710) may also have a circular shape in plan view.
  • At least one aligner 780 may be disposed on the sub-stage 710.
  • the aligner 780 is disposed on each side of the sub-stage 710, and an area enclosed by the plurality of aligners 780 may be an area where the target substrate SUB is disposed.
  • two aligners 780 are spaced apart from each other on each side of the sub-stage 710, and a total of eight aligners 780 are arranged on the sub-stage 710.
  • the present invention is not limited thereto, and the number and arrangement of the aligners 780 may vary according to the shape or type of the target substrate SUB.
  • the probe support 730 and the probe unit 750 are disposed on the sub-stage 710.
  • the probe support 730 may provide a space in which the probe unit 750 is disposed on the sub-stage 710.
  • the probe support 730 may be disposed on at least one side of the sub-stage 710 and may extend along a direction in which one side portion is extended.
  • the probe support 730 may be disposed to extend in the second direction DR2 from left and right sides on the sub-stage 710.
  • the present invention is not limited thereto, and the probe support 730 may be included in a larger number, and in some cases, may be disposed above and below the sub-stage 710. That is, the structure of the probe support 730 may vary according to the number or arrangement or structure of the probe units 750 included in the electric field generating unit 700.
  • the probe unit 750 may be disposed on the probe support 730 to form an electric field on the target substrate SUB prepared on the sub-stage 710. Like the probe support 730, the probe unit 750 extends in one direction, for example, the second direction DR2, and the extended length may cover the entire target substrate SUB. That is, the size and shape of the probe support 730 and the probe unit 750 may vary according to the target substrate SUB.
  • the probe unit 750 includes a probe driving unit 753 disposed on the probe support 730, a probe jig 751 disposed on the probe driving unit 753 to transmit an electric signal, and a probe jig 751. ) May include a probe pad 758 for transmitting the electric signal to the target substrate SUB.
  • the probe driver 753 may be disposed on the probe support 730 to move the probe jig 751 and the probe pad 758.
  • the probe driver 753 may move the probe jig 751 in a horizontal direction and a vertical direction, such as a first direction DR1 that is a horizontal direction and a third direction DR3 that is a vertical direction.
  • the probe pad 758 may be connected to or separated from the target substrate SUB by driving the probe driver 753.
  • the probe driving unit 753 is driven to connect the probe pad 758 to the target substrate SUB, and in other steps, The probe driver 753 may be driven again to separate the probe pad 758 from the target substrate SUB. A detailed description of this will be described later with reference to other drawings.
  • the probe pad 758 may form an electric field on the target substrate SUB through an electric signal transmitted from the probe jig 751.
  • the probe pad 758 may be connected to the target substrate SUB to transmit the electric signal to form an electric field on the target substrate SUB.
  • the probe pad 758 may contact an electrode or a power pad of the target substrate SUB, and an electrical signal of the probe jig 751 may be transmitted to the electrode or power pad.
  • the electric signal transmitted to the target substrate SUB may form an electric field on the target substrate SUB.
  • the probe pad 758 may be a member that forms an electric field through an electric signal transmitted from the probe jig 751. That is, when the probe pad 758 receives the electric signal to form an electric field, the probe pad 758 may not be connected to the target substrate SUB.
  • the shape of the probe pad 758 is not particularly limited, but in an exemplary embodiment, the probe pad 758 may have a shape extending in one direction to cover the entire target substrate SUB.
  • the probe jig 751 may be connected to the probe pad 758 and may be connected to a separate voltage application device.
  • the probe jig 751 may transmit an electric signal transmitted from the voltage applying device to the probe pad 758 to form an electric field on the target substrate SUB.
  • the electric signal transmitted to the probe jig 751 may be a voltage for forming an electric field, for example an AC voltage.
  • the probe unit 750 may include a plurality of probe jigs 751, and the number thereof is not particularly limited. In the drawing, three probe jigs 751 and three probe driving units 753 are arranged, but the probe unit 750 includes a larger number of probe jigs 751 and probe driving units 753. An electric field having a higher density may be formed on the substrate SUB.
  • the probe unit 750 is not limited thereto.
  • the probe unit 750 is shown as being disposed on the probe support 730, that is, the electric field generating unit 700, but in some cases, the probe unit 750 may be disposed as a separate device.
  • the electric field generating unit 700 includes a device capable of forming an electric field and can form an electric field on the target substrate SUB, the structure or arrangement thereof is not limited.
  • FIGS. 8 and 9 are schematic diagrams illustrating an operation of a probe unit according to an exemplary embodiment.
  • the probe driving unit 753 of the probe unit 750 may be operated according to a process step of the inkjet printing apparatus 1000. Referring to FIGS. 8 and 9, in a first state in which an electric field is not formed in the electric field generating unit 700, the probe unit 750 may be disposed on the probe support 730 to be spaced apart from the target substrate SUB. . The probe driving unit 753 of the probe unit 750 may be driven in a horizontal second direction DR2 and a vertical third direction DR3 to separate the probe pad 758 from the target substrate SUB. .
  • the probe driver 753 of the probe unit 750 is driven to connect the probe pad 758 to the target substrate SUB.
  • the probe driver 753 may be driven in a third direction DR3 that is a vertical direction and a first direction DR1 that is a horizontal direction, so that the probe pad 758 may contact the target substrate SUB.
  • the probe jig 751 of the probe unit 750 may transmit an electric signal to the probe pad 758, and an electric field may be formed on the target substrate SUB.
  • one probe unit 750 is disposed on both sides of the electric field generating unit 700, and two probe units 750 are simultaneously connected to the target substrate SUB.
  • the present invention is not limited thereto, and the plurality of probe units 750 may be separately driven.
  • the first probe unit 750 first forms an electric field on the target substrate SUB.
  • the second probe unit 750 may not be connected to the target substrate SUB.
  • the first probe unit 750 may be separated from the target substrate SUB and the second probe unit 750 may be connected to the target substrate SUB to form an electric field. That is, the plurality of probe units 750 may be driven simultaneously to form an electric field, or each of the probe units 750 may be sequentially driven to sequentially form an electric field.
  • FIG. 10 is a schematic diagram illustrating that an electric field is generated on a target substrate by an electric field generating unit according to an exemplary embodiment.
  • the bipolar element 95 may be an object having one end having a first polarity and the other end having a second polarity different from the first polarity.
  • one end of the bipolar device 95 may have a positive polarity, and the other end of the bipolar device 95 may have a negative polarity.
  • the bipolar elements 95 having different polarities at both ends receive electrical forces (gravitational force and repulsion force) when placed in a predetermined electric field, so that the orientation direction may be controlled.
  • the ink 90 is discharged from the nozzle 350 of the inkjet head 300 including the bipolar element 95.
  • the ink 90 discharged from the nozzle 350 may be sprayed onto the target substrate SUB including bipolar elements 95 having an arbitrary orientation direction.
  • the bipolar device 95 having the first polarity and the second polarity is placed on or until the ink 90 is mounted on the target substrate SUB. Even after it is made, it can receive electrical power.
  • the bipolar element 95 may be oriented according to the polarities of the first end and the second end.
  • the orientation direction of the bipolar device 95 may be a direction toward the electric field IEL.
  • the bipolar element 95 discharged from the inkjet head 300 may be oriented in a direction in which the major axis is directed perpendicular to the top surface of the target substrate SUB.
  • the electric field IEL generated on the target substrate SUB is formed in a horizontal direction on the upper surface of the target substrate SUB, and the first end and the second end of the bipolar element 95 are the direction of the electric field IEL.
  • the orientation direction and position may change along the way.
  • the bipolar device 95 sprayed on the target substrate SUB is oriented so that the direction extended by the electric field IEL faces a direction different from a direction perpendicular to the top surface of the target substrate SUB. Can be.
  • the bipolar element 95 extending in one direction has a first end and a second end facing a horizontal direction on the target substrate SUB.
  • the bipolar device 95 may be oriented such that a first end having a first polarity faces one direction, and a second end having a second polarity faces the other direction.
  • the bipolar element 95 discharged from the inkjet head 300 has a direction in which the major axis is directed perpendicular to the upper surface of the target substrate SUB, but the first end of each bipolar element 95 has a random direction. It can be oriented to face.
  • each of the bipolar devices 95 may be oriented so that the first end faces the same direction, and may be aligned on the target substrate SUB.
  • the inkjet printing apparatus 1000 may align the bipolar elements 95 on the target substrate SUB so that the first end thereof has a specific direction.
  • the bipolar elements 95 discharged from the inkjet head 300 have an arbitrary orientation direction, the bipolar elements 95 are smoothly aligned according to the direction of the electric field IEL generated on the target substrate SUB. Can be.
  • an orientation error of the other bipolar devices 95 may be calculated based on any one bipolar device 95, and the oriented bipolar devices 95 The degree of alignment of the elements 95 can be measured.
  • The'alignment degree' of the bipolar elements 95 may mean a degree of an error between the orientation directions of the bipolar elements 95 aligned on the target substrate SUB.
  • the bipolar device when the difference between the orientation directions of the bipolar devices 95 is large, the alignment of the bipolar devices 95 is low, and when the error between the orientation directions of the bipolar devices 95 is small, the bipolar device It can be understood that the degree of alignment of (95) is high or improved.
  • the inkjet printing apparatus 1000 may eject the bipolar element 95 in a state with an arbitrary orientation direction, and alignment of the bipolar element 95 aligned on the target substrate SUB. Degree can be improved.
  • the time point at which the electric field generating unit 700 generates the electric field IEL above the target substrate SUB is not particularly limited.
  • the probe unit 750 generates an electric field IEL.
  • the bipolar element 95 may receive force by the electric field IEL until it is discharged from the nozzle 350 and reaches the target substrate SUB.
  • the probe unit 750 may generate the electric field IEL after the ink 90 is sprayed onto the target substrate SUB.
  • the electric field generation unit 700 may generate an electric field IEL when the ink 90 is ejected from the inkjet head 300 or after.
  • an electric field generating member may be further disposed on the sub-stage 710 in some embodiments.
  • the electric field generating member may form an electric field on the top (ie, the third direction DR3) or on the target substrate SUB, like the probe unit 750 to be described later.
  • the electric field generating member may be an antenna unit or a device including a plurality of electrodes.
  • the inkjet printing apparatus 1000 may further include a heat treatment unit in which a process of volatilizing the ink 90 sprayed on the target substrate SUB is performed.
  • the heat treatment unit irradiates heat to the ink 90 sprayed on the target substrate SUB so that the solvent 91 of the ink 90 is volatilized and removed, and the bipolar element 95 is removed from the target substrate SUB. Can be settled in.
  • the process of removing the solvent 91 by irradiating the ink 90 with heat may be performed using a conventional heat treatment unit. A detailed description of this will be omitted.
  • the inkjet printing apparatus 1000 includes a nozzle 350 having a second side S2 in which the inkjet head 300 is inclined, so that the bipolar elements 95 may be discharged in a state having an arbitrary orientation direction. .
  • the bipolar elements 95 are dispersed with an arbitrary orientation direction, and the bipolar elements 95 are distributed by the electric field IEL generated by the electric field generating unit 700. 95) can be aligned with a specific orientation direction.
  • the inkjet printing apparatus 1000 according to an exemplary embodiment may improve alignment of the bipolar element 95 aligned on the target substrate SUB.
  • the bipolar element 95 includes a first end having a first polarity and a second end having a second polarity, and may have a specific orientation direction toward which the first end faces.
  • the inkjet head 300 according to an embodiment further includes a member for generating an electric field (IEL) in the nozzle 350 so that the discharged bipolar elements 95 have a specific orientation direction with the first end facing the same direction. You can induce.
  • IEL electric field
  • 11 is a schematic cross-sectional view of an inkjet head according to another embodiment.
  • 12 is an enlarged view of a portion Q1 of FIG. 11.
  • the inkjet head 300_1 may further include an electric field generating electrode 400_1 disposed on the guide unit 370.
  • the electric field generating electrode 400_1 may generate an electric field IEL in the nozzle 350 by an applied electric signal.
  • the bipolar element 95 discharged through the nozzle 350 may be aligned so that the polarized first end and the second end face a specific direction by the electric field IEL generated by the electric field generating electrode 400_1.
  • a plurality of bipolar elements 95 dispersed in the ink 90 including the electric field generating electrode 400_1 disposed on the guide part 370 are aligned so that the first end faces the same direction. Can be discharged.
  • Other members are described in the same manner as in the embodiment of FIG. 4, and redundant descriptions will be omitted and the differences will be mainly described below.
  • the field generating electrode 400_1 may be disposed on the side of the guide part 370.
  • the electric field generating electrode 400_1 may include a first electric field generating electrode 410_1 and a second electric field generating electrode 420_1, and the first electric field generating electrode 410_1 is located on one side of the first guide part 371. Is disposed, and the second electric field generating electrode 420_1 may be disposed on one side of the second guide part 372.
  • the first electric field generating electrode 410_1 may be disposed on one side of the first guide part 371 and disposed on the first side S1 of the outlet 353, and the second electric field generating electrode 420_1 may be It may be disposed on one side of the guide part 372 and disposed on the second side S2 of the inlet 351.
  • the first side S1 of the outlet 353 may have a shape extending in one direction, and the second side S2 of the inlet 351 may be formed to be inclined. Accordingly, the first electric field generating electrode 410_1 may be disposed on a side extending in one direction, and the second electric field generating electrode 420_1 may be disposed on an inclined side.
  • the first electric field generating electrode 410_1 and the second electric field generating electrode 420_1 may be spaced apart in one direction.
  • the first electric field generating electrode 410_1 and the second electric field generating electrode 420_1 may be disposed to be spaced apart from each other along side surfaces of the nozzle 350.
  • the first electric field generating electrode 410_1 may be disposed under the second electric field generating electrode 420_1.
  • the first electric field generating electrode 410_1 and the second electric field generating electrode 420_1 may perform substantially the same function as the probe unit 750 of the electric field generating unit 700. However, the electric field generating electrode 400_1 is different from the electric field generating unit 700 in that it is directly disposed on the inkjet head 300.
  • a predetermined electric signal may be applied to the first electric field generating electrode 410_1 and the second electric field generating electrode 420_1, and an electric field IEL may be generated between them.
  • the first electric field generating electrode 410_1 and the second electric field generating electrode 420_1 have an electric field (IEL) in one direction in which the first side S1 extends to the inlet 351 and the outlet 353. ) Can be created.
  • the electric field IEL may align the bipolar elements 95 dispersed in the ink 90 so that the first end portions having the first polarity face the same direction.
  • 11 and 12 further includes an electric field generating electrode 400_1 so that the discharged bipolar elements 95 have a specific orientation so that their first ends have the same direction.
  • the bipolar elements 95 aligned so that the first end faces the same direction may be dispersed, and the electric field generated by the electric field generating unit 700
  • the bipolar elements 95 can be smoothly aligned by (IEL). That is, the inkjet printing apparatus 1000 further including the field generating electrode 400_1 may further improve the alignment of the bipolar element 95.
  • FIG. 13 is a schematic cross-sectional view illustrating another example of the inkjet head of FIG. 11.
  • 14 is a schematic cross-sectional view showing another example of the inkjet head of FIG. 11.
  • the inkjet head 300_2 may include a larger number of field generating electrodes 400_2.
  • the first electric field generating electrodes 410_2 may be disposed on both sides of the first guide part 371, and the second electric field generating electrodes 420_2 may be disposed on both sides of the second guide part 372. Accordingly, a stronger electric field (IEL) may be generated in the nozzle 350 of the inkjet head 300_2, and the bipolar elements 95 may be discharged from the inkjet head 300_2 in an aligned state with a specific orientation direction.
  • IEL electric field
  • This embodiment is different from the embodiment of FIG. 11 in that a larger number of field generating electrodes 400_2 are disposed.
  • the inkjet head 300_3 may be disposed so that the field generating electrodes 400_3 surround the nozzle 350. Accordingly, a uniform electric field (IEL) may be generated according to a position in the nozzle 350 of the inkjet head 300_3, and the bipolar elements 95 are uniformly discharged through the nozzle 350.
  • IEL electric field
  • This embodiment is different from the embodiment of FIG. 13 in that the arrangement of the field generating electrodes 400_3 is different. Hereinafter, redundant descriptions will be omitted.
  • 15 is a schematic cross-sectional view of an inkjet head according to another embodiment. 16 is an enlarged view of part Q2 of FIG. 15.
  • the inkjet head 300_4 may include an electric field generating coil 500_4 disposed to surround the nozzle 350.
  • the electric field generating coil 500_4 may generate an electric field IEL in an extended direction of the coil by a flowing current.
  • the electric field generating coil 500_4 disposed to surround at least the outlet 353 among the nozzles 350 may generate an electric field IEL along one direction in which the first side S1 of the outlet 353 extends.
  • the bipolar elements 95 flowing into the nozzle 350 are to be discharged from the inkjet head 300_4 in a state in which the first and second ends are oriented according to the direction of the electric field IEL, and aligned with a specific orientation direction. I can.
  • This embodiment is different from the embodiment of FIG. 11 in that the member generating the electric field IEL in the nozzle 350 of the inkjet head 300_4 is the electric field generating coil 500_4.
  • redundant descriptions will be omitted.
  • FIG. 17 is a schematic cross-sectional view of an inkjet head according to another embodiment.
  • Fig. 18 is a schematic diagram showing ink flowing from the inkjet head of Fig. 17;
  • the inkjet head 300_5 further includes a plurality of third guide portions 380_5 disposed between the inlet 351_5 and the inner tube 330_5, and a nozzle ( 350_5 may further include an inlet pipe 355_5 formed by a space spaced apart from the third guide portion 380_5 between the inner pipe 330 and the inlet 351_5.
  • the ink jet head 300_5 further includes a third guide portion 380_5, and the ink 90 flowing along the inner tube 330 is supplied to the inlet port 351_5 through the inlet tube 355_5. It is different from the embodiment of FIG. 5.
  • overlapping descriptions will be omitted and will be described focusing on differences.
  • the third guide part 380_5 may be disposed on the second guide part 372_5.
  • the third guide part 380_5 has a shape extending in one direction, and may protrude from one side of the inlet 351_5 to the other side.
  • the first guide part 371_5 and the second guide part 372_5 are located between the plurality of nozzles 350_5, and even in the case of the third guide part 380_5, they may be disposed between the plurality of nozzles 350_5. .
  • the inkjet head 300_5 includes a plurality of third guide portions 380_5, and they may be spaced apart from each other.
  • the third guide part 380_5 is disposed between the inner tube 330 and the inlet port 351_5 of the nozzle 350_5, and an inlet pipe 355_5 may be formed in a space where the third guide parts 380_5 are spaced apart. .
  • the entrance of the inlet 351_5 through which the ink 90 is supplied from the inner tube 330 may be narrowed. That is, the third diameter R3 that is the diameter of the inlet pipe 355_5 may be smaller than the first diameter R1 that is the diameter of the inlet port 351_5.
  • the ink 90 flowing along the inner tube 330 may be supplied to the inlet 351_5 through the inlet tube 355_5 having a narrow diameter. While the ink 90 flows through the inlet pipe 355_5, the flow rate increases, and the ink 90 may flow into the outlet port 353_5 with an increased flow rate along the inclined side of the inlet port 351_5.
  • the ink 90 is supplied to the inlet 351_5 through the inlet pipe 355_5 formed by the third guide portion 380_5.
  • the third guide portion 380_5 is positioned above and below the inlet pipe 355_5.
  • the ink 90 flowing along the inner tube 330_5 may be supplied to the inlet 351_5 through the inlet tube 355_5.
  • the ink 90 supplied from the inner tube 330_5 having a relatively wide diameter to the inlet tube 355_5 having a narrow diameter flows along the side of the inlet port 351_5 with a fast flow rate.
  • the ink 90 flows while rotating along the side of the inlet 351_5, and flows into the outlet 353_5 with a rotational force. I can.
  • the inlet 351_5 is formed such that the second side S2, which is one side, is inclined, and the bipolar elements 95 dispersed in the ink 90 having a fast flow velocity may have an arbitrary orientation direction.
  • the inkjet head 300_5 may further include a third guide portion 380_5 to induce the bipolar element 95 to be ejected from the nozzle 350_5 with an arbitrary orientation direction. Thereafter, when the bipolar element 95 is sprayed on the target substrate SUB, the bipolar element 95 may be aligned to have a specific orientation direction by the electric field IEL generated by the electric field generating unit 700. .
  • redundant descriptions will be omitted.
  • the inkjet printing apparatus 1000 described above may discharge the ink 90 having the bipolar elements 95 arranged in an arbitrary direction.
  • the ink 90 having a state in which the bipolar elements 95 are arranged is sprayed onto the target substrate SUB, and the electric field generating unit 700 is formed on the target substrate SUB on which the ink 90 is sprayed. IEL).
  • the bipolar device 95 may be aligned in a specific direction on the target substrate SUB by changing its orientation direction and position by the electric field IEL.
  • a method of aligning the bipolar element 95 using the inkjet printing apparatus 1000 according to an exemplary embodiment will be described in detail.
  • 19 is a flowchart illustrating a method of aligning a bipolar device according to an exemplary embodiment.
  • 20 to 23 are cross-sectional views illustrating a method of aligning a bipolar device using an inkjet printing apparatus according to an exemplary embodiment.
  • the method of aligning the bipolar device 95 includes setting the inkjet printing apparatus 1000 (S100), in one direction on the target substrate SUB. It may include a step (S200) of spraying the ink 90 including the bipolar device (95) oriented in a direction (S200) and the step (S300) of mounting the bipolar device (95) on the target substrate (SUB).
  • the method of aligning the bipolar element 95 may be performed using the inkjet printing apparatus 1000 described above with reference to FIG. 1, and when the ink 90 is sprayed onto the target substrate SUB
  • the bipolar elements 95 may be discharged while being oriented in any one direction. Thereafter, the bipolar elements 95 may be aligned in one direction by the electric field IEL generated on the target substrate SUB.
  • the inkjet printing apparatus 1000 is set (S100).
  • the setting of the inkjet printing apparatus 1000 (S100) is a step of tuning the inkjet printing apparatus 1000 according to a target process. For precise tuning, an inkjet print test process is performed on an inspection substrate, and a set value of the inkjet printing apparatus 1000 may be adjusted according to the result.
  • the inspection substrate may have the same structure as the target substrate SUB, but a bare substrate such as a glass substrate may be used.
  • the water-repellent treatment may be performed by fluorine coating or plasma surface treatment.
  • the ink 90 including the bipolar element 95 is sprayed on the upper surface of the inspection substrate using the inkjet printing apparatus 1000, and the amount of droplets for each inkjet head 300 is measured.
  • the measurement of the droplet amount for each inkjet head 300 may be performed by using a camera to check the size of the droplet at the moment of injection and the size of the droplet applied to the substrate. If the measured droplet amount is different from the reference droplet amount, the voltage for each inkjet head 300 is adjusted so that the reference droplet amount can be discharged. This inspection method may be repeated several times until each inkjet head 300 discharges the correct amount of droplets.
  • the present invention is not limited thereto, and the step S100 of setting the inkjet printing apparatus described above may be omitted.
  • a target substrate SUB is prepared.
  • the first electrode 21 and the second electrode 22 may be disposed on the target substrate SUB.
  • the drawing shows that a pair of electrodes are disposed, a larger number of electrode pairs may be formed on the target substrate SUB, and a plurality of inkjet heads 300 apply the ink 90 to each electrode pair in the same manner. Can be sprayed.
  • the ink 90 including the solvent 91 in which the bipolar element 95 is dispersed is sprayed on the target substrate SUB (S200).
  • the ink 90 may be discharged from the inkjet head 300 of the print head unit 100 and may be injected onto the first electrode 21 and the second electrode 22 disposed on the target substrate SUB.
  • the inkjet head 300 according to an embodiment includes a nozzle 350 including an inlet 351 and an outlet 353 having different widths, and the bipolar element 95 dispersed in the ink 90 ) May be discharged while being oriented in one direction.
  • the ink 90 is sprayed on the first electrode 21 and the second electrode 22 disposed on the target substrate SUB, and the bipolar elements 95 dispersed in the ink 90 have an extended direction. It may be oriented in a direction perpendicular to the top surface of the target substrate SUB.
  • each of the bipolar elements 95 dispersed in the ink 90 is a first end having a first polarity.
  • the second end having the second polarity may be sprayed while being aligned to have the same direction. The description thereof is the same as described above, and a detailed description thereof will be omitted.
  • an electric field IEL is generated on the target substrate SUB, and the bipolar element 95 is mounted on the target substrate SUB by the electric field IEL (S300).
  • the bipolar device 95 is disposed between the first electrode 21 and the second electrode 22 by receiving a dielectrophoretic force by the electric field IEL generated on the target substrate SUB. I can.
  • an electric signal is applied to the first electrode 21 and the second electrode 22 using the probe unit 750.
  • the probe unit 750 is connected to a predetermined pad (not shown) provided on the target substrate SUB, and may apply an electric signal to the first electrode 21 and the second electrode 22 connected to the pad.
  • the electric signal may be an alternating voltage, and the alternating voltage may have a voltage of ⁇ (10 to 50)V and a frequency of 10kHz to 1MHz.
  • the bipolar elements 95 distributed such that one direction extending on the ink 90 is perpendicular to the target substrate SUB may have a different orientation direction according to the direction of the electric field IEL.
  • the bipolar element 95 may be aligned so that one direction extended by the electric field IEL faces a direction toward the electric field IEL.
  • the bipolar element 95 is aligned so that the extended direction is parallel to the target substrate SUB. It may be disposed between the first electrode 21 and the second electrode 22.
  • the step of seating the bipolar element 95 is the step of seating the bipolar element 95 between the first electrode 21 and the second electrode 22, and At least one end may be disposed on at least one of the first electrode 21 and the second electrode 22.
  • the present invention is not limited thereto, and the bipolar device 95 may be directly disposed on the target substrate SUB between the first electrode 21 and the second electrode 22.
  • the solvent 91 of the ink 90 sprayed on the target substrate SUB is removed.
  • the step of removing the solvent 91 is performed through a heat treatment apparatus, and the heat treatment apparatus may irradiate heat H or infrared rays on the target substrate SUB.
  • the heat treatment apparatus may irradiate heat H or infrared rays on the target substrate SUB.
  • the flow of the bipolar element 95 is prevented and may be mounted on the electrodes 21 and 22.
  • the inkjet printing apparatus 1000 may align the bipolar element 95 on the target substrate SUB.
  • the above-described bipolar device 95 may be a light emitting device including a plurality of semiconductor layers, and according to an embodiment, a display device including a light emitting device may be manufactured using the inkjet printing device 1000. have.
  • 24 is a schematic diagram of a light emitting device according to an embodiment.
  • the light-emitting element 30 may be a light-emitting diode, and specifically, the light-emitting element 30 has a size of a micrometer or nano-meter, and is an inorganic material. It may be a light emitting diode. Inorganic light emitting diodes may be aligned between the two electrodes that form a polarity when an electric field is formed in a specific direction between two electrodes facing each other. The light emitting device 30 may be aligned between the electrodes by an electric field formed on the two electrodes.
  • the light emitting device 30 may have a shape extending in one direction.
  • the light-emitting device 30 may have a shape such as a rod, a wire, or a tube.
  • the light emitting device 30 may be cylindrical or rod-shaped.
  • the shape of the light-emitting element 30 is not limited thereto, and has a shape of a polygonal column such as a regular cube, a rectangular parallelepiped, or a hexagonal column, or extends in one direction but has a partially inclined outer surface. 30) can take various forms.
  • a plurality of semiconductors included in the light-emitting device 30 to be described later may have a structure sequentially arranged or stacked along the one direction.
  • the light-emitting device 30 may include a semiconductor layer doped with an arbitrary conductivity type (eg, p-type or n-type) impurity.
  • the semiconductor layer may receive an electric signal applied from an external power source and emit it as light in a specific wavelength band.
  • the light emitting device 30 may include a first semiconductor layer 31, a second semiconductor layer 32, an active layer 33, an electrode layer 37, and an insulating layer 38.
  • the first semiconductor layer 31 may be an n-type semiconductor.
  • the first semiconductor layer 31 when the light emitting device 30 emits light in a blue wavelength band, the first semiconductor layer 31 is AlxGayIn1-x-yN (0 ⁇ x ⁇ 1,0 ⁇ y ⁇ 1, 0 ⁇ x+y ⁇ It may include a semiconductor material having the formula 1).
  • it may be any one or more of n-type doped AlGaInN, GaN, AlGaN, InGaN, AlN, and InN.
  • the first semiconductor layer 31 may be doped with an n-type dopant.
  • the n-type dopant may be Si, Ge, Sn, or the like.
  • the first semiconductor layer 31 may be n-GaN doped with n-type Si.
  • the length of the first semiconductor layer 31 may have a range of 1.5 ⁇ m to 5 ⁇ m, but is not limited thereto.
  • the second semiconductor layer 32 is disposed on the active layer 33 to be described later.
  • the second semiconductor layer 32 may be a p-type semiconductor.
  • the second semiconductor layer 32 is AlxGayIn1-x-yN (0 ⁇
  • a semiconductor material having a formula of x ⁇ 1,0 ⁇ y ⁇ 1, 0 ⁇ x+y ⁇ 1) may be included.
  • it may be any one or more of AlGaInN, GaN, AlGaN, InGaN, AlN, and InN doped with p-type.
  • the second semiconductor layer 32 may be doped with a p-type dopant.
  • the p-type dopant may be Mg, Zn, Ca, Se, Ba, or the like.
  • the second semiconductor layer 32 may be p-GaN doped with p-type Mg.
  • the length of the second semiconductor layer 32 may range from 0.05 ⁇ m to 0.10 ⁇ m, but is not limited thereto.
  • the first semiconductor layer 31 and the second semiconductor layer 32 are configured as one layer, but the present invention is not limited thereto. According to some embodiments, depending on the material of the active layer 33, the first semiconductor layer 31 and the second semiconductor layer 32 may have a higher number of layers, such as a clad layer or a TSBR (Tensile strain barrier reducing). It may further include a layer. A description of this will be described later with reference to other drawings.
  • the active layer 33 is disposed between the first semiconductor layer 31 and the second semiconductor layer 32.
  • the active layer 33 may include a material having a single or multiple quantum well structure.
  • the active layer 33 includes a material having a multiple quantum well structure, a plurality of quantum layers and well layers may be alternately stacked with each other.
  • the active layer 33 may emit light by combining an electron-hole pair according to an electric signal applied through the first semiconductor layer 31 and the second semiconductor layer 32.
  • the active layer 33 may include a material such as AlGaN and AlGaInN.
  • the active layer 33 when the active layer 33 has a structure in which quantum layers and well layers are alternately stacked in a multiple quantum well structure, the quantum layer may include a material such as AlGaN or AlGaInN, and the well layer may include a material such as GaN or AlInN.
  • the active layer 33 includes AlGaInN as a quantum layer and AlInN as a well layer. As described above, the active layer 33 is a blue light having a center wavelength band of 450 nm to 495 nm. Can emit
  • the active layer 33 may have a structure in which a semiconductor material having a high band gap energy and a semiconductor material having a low band gap energy are alternately stacked with each other, or the wavelength band of the emitted light.
  • Other Group 3 to 5 semiconductor materials may be included according to the present invention.
  • the light emitted by the active layer 33 is not limited to light in the blue wavelength band, and in some cases, light in the red and green wavelength bands may be emitted.
  • the length of the active layer 33 may have a range of 0.05 ⁇ m to 0.10 ⁇ m, but is not limited thereto.
  • the light emitted from the active layer 33 may be emitted not only to the outer surface of the light emitting device 30 in the longitudinal direction, but also to both side surfaces.
  • the light emitted from the active layer 33 is not limited in directionality in one direction.
  • the electrode layer 37 may be an ohmic contact electrode. However, the present invention is not limited thereto, and may be a Schottky contact electrode.
  • the light emitting device 30 may include at least one electrode layer 37. 24 illustrates that the light emitting device 30 includes one electrode layer 37, but is not limited thereto. In some cases, the light emitting device 30 may include or be omitted in a larger number of electrode layers 37. The description of the light-emitting element 30 to be described later may be equally applied even if the number of electrode layers 37 is changed or other structures are further included.
  • the electrode layer 37 may reduce resistance between the light emitting element 30 and the electrode or contact electrode when the light emitting element 30 is electrically connected to an electrode or a contact electrode in the display device 10 according to an exemplary embodiment.
  • the electrode layer 37 may include a conductive metal.
  • the electrode layer 37 is aluminum (Al), titanium (Ti), indium (In), gold (Au), silver (Ag), ITO (Indium Tin Oxide), IZO (Indium Zinc Oxide), and ITZO ( Indium Tin-Zinc Oxide) may contain at least any one.
  • the electrode layer 37 may include a semiconductor material doped with n-type or p-type.
  • the electrode layer 37 may include the same material or different materials, but is not limited thereto.
  • the insulating film 38 is disposed to surround the outer surfaces of the plurality of semiconductor layers and electrode layers described above.
  • the insulating layer 38 may be disposed so as to surround at least an outer surface of the active layer 33 and may extend in one direction in which the light emitting element 30 extends.
  • the insulating layer 38 may perform a function of protecting the members.
  • the insulating layer 38 may be formed to surround side surfaces of the members, and both ends of the light emitting device 30 in the longitudinal direction may be exposed.
  • the insulating layer 38 is formed to extend in the longitudinal direction of the light emitting element 30 to cover from the first semiconductor layer 31 to the side surface of the electrode layer 37, but is not limited thereto.
  • the insulating layer 38 may cover only the outer surface of some of the semiconductor layers including the active layer 33, or may cover only a part of the outer surface of the electrode layer 37 to partially expose the outer surface of each electrode layer 37.
  • the insulating layer 38 may be formed to have a rounded top surface in cross section in a region adjacent to at least one end of the light emitting device 30.
  • the thickness of the insulating layer 38 may have a range of 10 nm to 1.0 ⁇ m, but is not limited thereto. Preferably, the thickness of the insulating layer 38 may be about 40 nm.
  • the insulating layer 38 is a material having insulating properties, for example, silicon oxide (SiOx), silicon nitride (SiNx), silicon oxynitride (SiOxNy), aluminum nitride (AlN), It may contain aluminum oxide (Al2O3), and the like. Accordingly, it is possible to prevent an electrical short that may occur when the active layer 33 directly contacts an electrode through which an electrical signal is transmitted to the light emitting device 30. In addition, since the insulating film 38 includes the active layer 33 to protect the outer surface of the light-emitting element 30, it is possible to prevent a decrease in luminous efficiency.
  • the outer surface of the insulating layer 38 may be surface-treated.
  • the light-emitting elements 30 may be sprayed onto the electrode in a state dispersed in a predetermined ink to be aligned.
  • the surface of the insulating film 38 may be hydrophobic or hydrophilic.
  • the light emitting device 30 may have a length h of 1 ⁇ m to 10 ⁇ m or 2 ⁇ m to 6 ⁇ m, and preferably 3 ⁇ m to 5 ⁇ m.
  • the diameter of the light emitting device 30 may be in the range of 30 nm to 700 nm, and the aspect ratio of the light emitting device 30 may be 1.2 to 100.
  • the present invention is not limited thereto, and the plurality of light emitting devices 30 included in the display device 10 may have different diameters according to a composition difference of the active layer 33.
  • the diameter of the light emitting device 30 may have a range of about 500 nm.
  • the light emitting device 30 may have a shape extending in one direction.
  • the light-emitting device 30 may have a shape such as a nanorod, a nanowire, or a nanotube.
  • the light emitting device 30 may be cylindrical or rod-shaped.
  • the shape of the light-emitting element 30 is not limited thereto, and may have various shapes such as a regular cube, a rectangular parallelepiped, and a hexagonal column.
  • the structure of the light-emitting device 30 is not limited to that shown in FIG. 24, and may have other structures.
  • 25 is a schematic diagram of a light emitting device according to another embodiment.
  • the light-emitting device 30 ′ may have a shape extending in one direction, but may have a partially inclined side surface. That is, the light emitting device 30 ′ according to the exemplary embodiment may have a partially conical shape.
  • the light emitting device 30 ′ may be formed so that a plurality of layers are not stacked in one direction, and each layer surrounds an outer surface of any other layer.
  • the light emitting device 30 ′ of FIG. 25 may be formed such that a plurality of semiconductor layers surround at least a portion of an outer surface of another layer.
  • the light-emitting device 30 may include a semiconductor core in which at least a partial region extends in one direction and an insulating film 38 ′ formed to surround the semiconductor core.
  • the semiconductor core may include a first semiconductor layer 31 ′, an active layer 33 ′, a second semiconductor layer 32 ′, and an electrode layer 37 ′.
  • the light-emitting element 30 ′ of FIG. 25 is the same as the light-emitting element 30 of FIG. 24 except that the shapes of each layer are partially different.
  • the same content will be omitted and the differences will be described.
  • the first semiconductor layer 31 ′ may extend in one direction and both ends may be formed to be inclined toward the center.
  • the first semiconductor layer 31 ′ of FIG. 25 may have a rod-shaped or cylindrical body portion, and ends having an inclined side surface at the upper and lower portions of the body portion.
  • the upper end of the main body may have a steeper slope than the lower end.
  • the active layer 33 ′ is disposed to surround the outer surface of the body portion of the first semiconductor layer 31 ′.
  • the active layer 33 ′ may have an annular shape extending in one direction.
  • the active layer 33 ′ may not be formed on the upper and lower portions of the first semiconductor layer 31 ′.
  • the active layer 33 ′ may be formed only on a side of the first semiconductor layer 31 ′ that is not inclined. However, it is not limited thereto. Accordingly, light emitted from the active layer 33 ′ may be emitted not only to both ends of the light emitting device 30 ′ in the longitudinal direction, but also to both sides of the light emitting device 30 ′.
  • the light-emitting device 30 ′ of FIG. 25 has a larger area of the active layer 33 ′ and thus can emit a greater amount of light.
  • the second semiconductor layer 32 ′ is disposed to surround the outer surface of the active layer 33 ′ and the upper end of the first semiconductor layer 31 ′.
  • the second semiconductor layer 32 ′ may include an annular body portion extending in one direction and an upper end portion formed to have an inclined side surface. That is, the second semiconductor layer 32 ′ may directly contact the parallel side surface of the active layer 33 ′ and the inclined upper end of the first semiconductor layer 31 ′. However, the second semiconductor layer 32 ′ is not formed on the lower end of the first semiconductor layer 31 ′.
  • the electrode layer 37 ′ is disposed to surround the outer surface of the second semiconductor layer 32 ′. That is, the shape of the electrode layer 37 ′ may be substantially the same as the second semiconductor layer 32 ′. That is, the electrode layer 37 ′ may be in full contact with the outer surface of the second semiconductor layer 32 ′.
  • the insulating layer 38 ′ may be disposed to surround outer surfaces of the electrode layer 37 ′ and the first semiconductor layer 31 ′.
  • the insulating layer 38 ′ includes the electrode layer 37 ′ and may directly contact the lower end of the first semiconductor layer 31 ′ and the exposed lower end of the active layer 33 ′ and the second semiconductor layer 32 ′. .
  • the inkjet printing apparatus 1000 may spray or discharge the light emitting elements 30 and 30 ′ of FIG. 24 or 25 in the ink 90 on the target substrate SUB. Through this, the display device 10 including the light emitting element 30 may be manufactured.
  • 26 is a schematic plan view of a display device according to an exemplary embodiment.
  • the display device 10 displays a moving image or a still image.
  • the display device 10 may refer to all electronic devices that provide a display screen. For example, televisions, laptops, monitors, billboards, Internet of Things, mobile phones, smart phones, tablet PCs (Personal Computers), electronic watches, smart watches, watch phones, head mounted displays, mobile communication terminals, An electronic notebook, an electronic book, a portable multimedia player (PMP), a navigation device, a game machine, a digital camera, a camcorder, and the like may be included in the display device 10.
  • PMP portable multimedia player
  • the shape of the display device 10 may be variously modified.
  • the display device 10 may have a shape such as a long horizontal rectangle, a long vertical rectangle, a square, a square with a round corner (vertex), other polygons, and circles.
  • the shape of the display area DA of the display device 10 may also be similar to the overall shape of the display device 10. In FIG. 26, the display device 10 and the display area DA having a long rectangular shape are illustrated.
  • the display device 10 may include a display area DA and a non-display area NDA.
  • the display area DA is an area in which a screen can be displayed
  • the non-display area NDA is an area in which the screen is not displayed.
  • the display area DA may be referred to as an active area
  • the non-display area NDA may be referred to as an inactive area.
  • the display area DA may generally occupy the center of the display device 10.
  • the display area DA may include a plurality of pixels PX.
  • the plurality of pixels PX may be arranged in a matrix direction.
  • the shape of each pixel PX may be a rectangle or a square in a plane, but is not limited thereto, and each side may be a rhombus shape inclined with respect to one direction.
  • Each of the pixels PX may include one or more light-emitting elements 30 that emit light of a specific wavelength range and may display a specific color.
  • FIG. 27 is a schematic plan view of one pixel of a display device according to an exemplary embodiment.
  • each of the plurality of pixels PX may include a first sub-pixel PX1, a second sub-pixel PX2, and a third sub-pixel PX3.
  • the first sub-pixel PX1 emits light of a first color
  • the second sub-pixel PX2 emits light of a second color
  • the third sub-pixel PX3 emits light of a third color.
  • the first color may be blue
  • the second color may be green
  • the third color may be red
  • each sub-pixel PXn may emit light of the same color.
  • FIG. 27 illustrates that the pixel PX includes three sub-pixels PXn, the present invention is not limited thereto, and the pixel PX may include a larger number of sub-pixels PXn.
  • Each of the sub-pixels PXn of the display device 10 may include an area defined as a light emitting area EMA.
  • the first sub-pixel PX1 is the first emission area EMA1
  • the second sub-pixel PX2 is the second emission area EMA2
  • the third sub-pixel PX3 is the third emission area EMA2.
  • the light-emitting area EMA may be defined as an area in which the light-emitting element 30 included in the display device 10 is disposed and light of a specific wavelength band is emitted.
  • each of the sub-pixels PXn of the display device 10 may include a non-emission area defined as an area other than the emission area EMA.
  • the non-emission area may be a region in which the light-emitting element 30 is not disposed and light emitted from the light-emitting element 30 does not reach and thus does not emit light.
  • Each sub-pixel PXn of the display device 10 includes an emission layer EML.
  • the light emitting layer EML includes a plurality of electrodes 21 and 22, a light emitting element 30, a plurality of contact electrodes 26, a plurality of internal banks 41 and 42 shown in FIG. 28, an external bank 43, and at least one Insulation layers 51, 52, 53, 55 (shown in FIG. 28) may be included.
  • the plurality of electrodes 21 and 22 may be electrically connected to the light emitting devices 30, and may receive a predetermined voltage so that the light emitting device 30 emits light of a specific wavelength range. In addition, at least a portion of each of the electrodes 21 and 22 may be utilized to form an electric field in the sub-pixel PXn to align the light-emitting element 30.
  • the plurality of electrodes 21 and 22 may include a first electrode 21 and a second electrode 22.
  • the first electrode 21 may be a pixel electrode separated for each sub-pixel PXn
  • the second electrode 22 may be a common electrode connected in common along each sub-pixel PXn.
  • One of the first electrode 21 and the second electrode 22 may be an anode electrode of the light emitting device 30, and the other may be a cathode electrode of the light emitting device 30.
  • the present invention is not limited thereto, and vice versa.
  • the first electrode 21 and the second electrode 22 extend in the fourth direction DR4 and are disposed in the fourth direction DR4 in the electrode stem portions 21S and 22S and the electrode stem portions 21S and 22S, respectively. It may include at least one electrode branch 21B and 22B extending and branching in the fifth direction DR5, which is a direction crossing the.
  • the first electrode 21 extends in the fourth direction DR4 and is branched from the first electrode stem 21S and the first electrode stem 21S and extends in the fifth direction DR5. It may include a first electrode branch portion 21B.
  • Both ends of the first electrode stem 21S of an arbitrary pixel are spaced apart between each sub-pixel PXn and terminate, but the adjacent sub-pixels in the same row (e.g., adjacent in the fourth direction DR4)
  • the first electrode stem portion 21S may be disposed on substantially the same straight line. Since both ends of the first electrode stem portions 21S disposed in each sub-pixel PXn are spaced apart from each other, different electric signals may be applied to each of the first electrode branch portions 21B, and the first electrode branch portions ( 21B) can each be driven separately.
  • the first electrode branch portion 21B is branched from at least a portion of the first electrode stem portion 21S and is disposed extending in the fifth direction DR5, and the second electrode branch portion 21B is disposed to face the first electrode stem portion 21S. It can be terminated in a state spaced apart from the electrode stem part 22S.
  • the second electrode 22 extends in the fourth direction DR4 and is spaced apart from the first electrode stem portion 21S and the fifth direction DR5 to face the second electrode stem portion 22S and the second electrode stem portion.
  • the second electrode branch 22B branched at 22S and extending in the fifth direction DR5 may be included.
  • the second electrode stem portion 22S may be connected to the second electrode stem portion 22S of another sub-pixel PXn whose other end portion is adjacent in the fourth direction DR4. That is, unlike the first electrode stem portion 21S, the second electrode stem portion 22S extends in the fourth direction DR4 and may be disposed to cross each of the sub-pixels PXn.
  • the second electrode stem 22S crossing each sub-pixel PXn is formed at the outer portion of the display area DA where each pixel PX or sub-pixel PXn is disposed, or in the non-display area NDA. It can be connected to a portion extending in the direction.
  • the second electrode branch portion 22B may be spaced apart from and faced with the first electrode branch portion 21B, and may be terminated while being spaced apart from the first electrode stem portion 21S.
  • the second electrode branch 22B may be connected to the second electrode stem 22S, and an end portion in an extended direction may be disposed in the sub-pixel PXn in a state spaced apart from the first electrode stem 21S. .
  • the first electrode 21 and the second electrode 22 are each formed through a contact hole, for example, a first electrode contact hole CNTD and a second electrode contact hole CNTS, respectively, through a circuit element layer (not shown) of the display device 10. ) And can be electrically connected.
  • a first electrode contact hole CNTD is formed for each first electrode stem part 21S of each sub-pixel PXn
  • a second electrode contact hole CNTS is a single electrode contact hole crossing each sub-pixel PXn. It is shown that only one is formed in the second electrode stem portion 22S.
  • the present invention is not limited thereto, and in some cases, the second electrode contact hole CNTS may also be formed for each sub-pixel PXn.
  • the plurality of banks 41, 42, and 43 are an external bank 43 disposed at a boundary between each sub-pixel PXn, and disposed under each electrode 21, 22 adjacent to the center of each sub-pixel PXn.
  • a plurality of internal banks 41 and 42 may be included. Although the plurality of internal banks 41 and 42 are not shown in the drawing, the first internal bank 41 and the second internal bank 42 are respectively located under the first electrode branch 21B and the second electrode branch 22B. ) Can be placed.
  • the outer bank 43 may be disposed at a boundary between each sub-pixel PXn. Each end portion of the plurality of first electrode stem portions 21S may be spaced apart from each other based on the external bank 43 to be terminated.
  • the external bank 43 may extend in the fifth direction DR5 and may be disposed at the boundary of the sub-pixels PXn arranged in the fourth direction DR4. However, the present invention is not limited thereto, and the external bank 43 may extend in the fourth direction DR4 and may be disposed at the boundary of the sub-pixels PXn arranged in the fifth direction DR5.
  • the outer bank 43 may include the same material as the inner banks 41 and 42 and may be formed at the same time in one process.
  • the light emitting device 30 may be disposed between the first electrode 21 and the second electrode 22. One end of the light-emitting device 30 may be electrically connected to the first electrode 21 and the other end may be electrically connected to the second electrode 22. The light emitting device 30 may be electrically connected to the first electrode 21 and the second electrode 22, respectively, through a contact electrode 26 to be described later.
  • the plurality of light emitting devices 30 are disposed to be spaced apart from each other and may be aligned substantially parallel to each other.
  • the interval at which the light-emitting elements 30 are separated is not particularly limited.
  • a plurality of light-emitting elements 30 may be arranged adjacent to each other to form a group, and other plurality of light-emitting elements 30 may be grouped with a certain distance apart, and have non-uniform density but oriented in one direction. Can also be aligned.
  • the light-emitting element 30 has a shape extending in one direction, and the direction in which each electrode, for example, the first electrode branch 21B and the second electrode branch 22B, is extended and the light-emitting element
  • the direction in which (30) is extended may be substantially vertical.
  • the present invention is not limited thereto, and the light emitting device 30 may be disposed at an angle without being perpendicular to the direction in which the first electrode branch portion 21B and the second electrode branch portion 22B extend.
  • the light emitting device 30 may include an active layer 33 including different materials to emit light of different wavelength bands to the outside.
  • the light-emitting element 30 of the first sub-pixel PX1 emits a first light L1 having a first wavelength in the center wavelength band
  • the light-emitting element 30 of the second sub-pixel PX2 Emits second light L2 whose center wavelength band is a second wavelength
  • light emitting element 30 of the third sub-pixel PX3 emits third light L3 whose central wavelength band is a third wavelength. Can be released.
  • the first light L1 is emitted from the first sub-pixel PX1, the second light L2 is emitted from the second sub-pixel PX2, and the third light L1 is emitted from the third sub-pixel PX3. L3) can be emitted.
  • the first light L1 is blue light having a central wavelength band ranging from 450 nm to 495 nm
  • the second light L2 is green light having a central wavelength band ranging from 495 nm to 570 nm
  • the third light (L3) may be red light having a central wavelength band ranging from 620 nm to 750 nm.
  • the display device 10 may include a second insulating layer 52 covering at least a portion of the first electrode 21 and the second electrode 22.
  • the second insulating layer 52 may be disposed on each sub-pixel PXn of the display device 10.
  • the second insulating layer 52 may be disposed to substantially cover each sub-pixel PXn entirely, and may extend and be disposed in another adjacent sub-pixel PXn.
  • the second insulating layer 52 may be disposed to cover at least a portion of the first electrode 21 and the second electrode 22.
  • the second insulating layer 52 includes a portion of the first electrode 21 and the second electrode 22, specifically, the first electrode branch 21B and the second electrode branch 22B. It can be arranged to expose some areas of the.
  • the plurality of contact electrodes 26 may have a shape in which at least a partial region extends in one direction.
  • the plurality of contact electrodes 26 may contact the light emitting element 30 and the electrodes 21 and 22, respectively, and the light emitting elements 30 may be connected to the first electrode 21 and the second electrode through the contact electrode 26. Electrical signals may be received from the electrode 22.
  • the contact electrode 26 may include a first contact electrode 26a and a second contact electrode 26b.
  • the first contact electrode 26a and the second contact electrode 26b may be disposed on the first electrode branch portion 21B and the second electrode branch portion 22B, respectively.
  • the first contact electrode 26a may be disposed on the first electrode 21 or the first electrode branch 21B to extend in the fifth direction DR5.
  • the first contact electrode 26a may contact one end of the light emitting element 30. Further, the first contact electrode 26a may contact the exposed first electrode 21 without the second insulating layer 52 disposed thereon. Accordingly, the light emitting element 30 may be electrically connected to the first electrode 21 through the first contact electrode 26a.
  • the second contact electrode 26b may be disposed on the second electrode 22 or the second electrode branch 22B to extend in the fifth direction DR5.
  • the second contact electrode 26b may be spaced apart from the first contact electrode 26a in the fourth direction DR4.
  • the second contact electrode 26b may contact the other end of the light emitting device 30. Further, the second contact electrode 26b may contact the exposed second electrode 22 without the second insulating layer 52 disposed thereon. Accordingly, the light emitting element 30 may be electrically connected to the second electrode 22 through the second contact electrode 26b.
  • two first contact electrodes 26a and one second contact electrode 26b are disposed in one sub-pixel PXn, but the present invention is not limited thereto.
  • the number of the first contact electrode 26a and the second contact electrode 26b is the first electrode 21 and the second electrode 22 or the first electrode branch 21B disposed in each sub-pixel PXn. And the number of second electrode branches 22B.
  • the first contact electrode 26a and the second contact electrode 26b have a width measured in one direction, respectively, the first electrode 21 and the second electrode 22, or the first electrode branch ( 21B) and the second electrode branch 22B may be larger than the measured width in one direction.
  • the present invention is not limited thereto, and in some cases, the first contact electrode 26a and the second contact electrode 26b are disposed to cover only one side of the first electrode branch 21B and the second electrode branch 22B. It could be.
  • the display device 10 includes a circuit element layer (not shown) positioned under each of the electrodes 21 and 22, and the electrodes 21 and 22, and the light emitting element 30. It may include a third insulating layer 53 (shown in FIG. 28) and a passivation layer 55 (shown in FIG. 28) disposed to cover at least a portion of the.
  • a circuit element layer not shown
  • the display device 10 includes a circuit element layer (not shown) positioned under each of the electrodes 21 and 22, and the electrodes 21 and 22, and the light emitting element 30. It may include a third insulating layer 53 (shown in FIG. 28) and a passivation layer 55 (shown in FIG. 28) disposed to cover at least a portion of the.
  • FIG. 28 the structure of the display device 10 will be described in detail with reference to FIG. 28.
  • FIG. 28 is a cross-sectional view taken along lines Xa-Xa', Xb-Xb', and Xc-Xc' of FIG. 27;
  • 28 illustrates only a cross section of the first sub-pixel PX1, but the same may be applied to the other pixel PX or the sub-pixel PXn.
  • 28 is a cross-sectional view illustrating one end portion and the other end portion of the light emitting device 30 disposed in the first sub-pixel PX1.
  • the display device 10 may further include a circuit element layer positioned under each of the electrodes 21 and 22.
  • the circuit device layer may include a plurality of semiconductor layers and a plurality of conductive patterns, and may include at least one transistor and a power line. However, in the following, a detailed description thereof will be omitted.
  • the display device 10 includes a first insulating layer 51, electrodes 21 and 22 disposed on the first insulating layer 51, and a light emitting element 30.
  • Can include.
  • a circuit device layer (not shown) may be further disposed under the first insulating layer 51.
  • the first insulating layer 51 may include an organic insulating material to perform a surface planarization function.
  • a plurality of banks 41, 42 and 43, a plurality of electrodes 21 and 22, and a light emitting element 30 may be disposed on the first insulating layer 51.
  • the plurality of banks 41, 42, and 43 include inner banks 41 and 42 that are spaced apart from each other in each sub-pixel PXn, and an outer bank 43 that is disposed at the boundary of the neighboring sub-pixels PXn. can do.
  • the external bank 43 may extend in the fifth direction DR5 and may be disposed at the boundary of the sub-pixels PXn arranged in the fourth direction DR4.
  • the present invention is not limited thereto, and the external bank 43 may extend in the fourth direction DR4 and may be disposed at the boundary of the sub-pixels PXn arranged in the fifth direction DR5. That is, the outer bank 43 may divide the boundary of each sub-pixel PXn.
  • the external bank 43 manufactures the display device 10
  • the light emitting element 30 sprays the dispersed ink using the inkjet printing apparatus 1000 of FIG. 1 described above
  • the ink is transferred to the sub-pixel PXn. It can perform the function of preventing crossing the boundary.
  • the external bank 43 may separate the different light emitting devices 30 from different sub-pixels PXn so that the dispersed ink is not mixed with each other. However, it is not limited thereto.
  • the plurality of internal banks 41 and 42 may include a first internal bank 41 and a second internal bank 42 disposed adjacent to the center of each sub-pixel PXn.
  • the first internal bank 41 and the second internal bank 42 are disposed to face each other while being spaced apart.
  • the first electrode 21 may be disposed on the first inner bank 41 and the second electrode 22 may be disposed on the second inner bank 42. Referring to FIGS. 27 and 28, it may be understood that a first electrode branch 21B is disposed on the first internal bank 41 and a second electrode branch 22B is disposed on the second internal bank 42. .
  • the first internal bank 41 and the second internal bank 42 may be disposed to extend in the fifth direction DR5 within each sub-pixel PXn.
  • the present invention is not limited thereto, and the first internal bank 41 and the second internal bank 42 may be disposed for each sub-pixel PXn to form a pattern on the front surface of the display device 10.
  • the plurality of banks 41, 42, and 43 may include polyimide (PI), but are not limited thereto.
  • the first internal bank 41 and the second internal bank 42 may have a structure in which at least a portion of the first insulating layer 51 protrudes from the first insulating layer 51.
  • the first inner bank 41 and the second inner bank 42 may protrude upward based on a plane on which the light emitting element 30 is disposed, and at least a part of the protruded portion may have an inclination. Since the inner banks 41 and 42 protrude from the first insulating layer 51 and have an inclined side, the light emitted from the light emitting element 30 is reflected from the inclined side of the inner banks 41 and 42 Can be.
  • the electrodes 21 and 22 disposed on the inner banks 41 and 42 contain a material having a high reflectance, the light emitted from the light emitting device 30 is reflected by the electrodes 21 and 22. As a result, it can proceed in the upper direction of the first insulating layer 51.
  • the plurality of banks 41, 42, and 43 may include the same material and be formed in the same process.
  • the outer bank 43 is disposed at the boundary of each sub-pixel PXn to form a grid pattern, but the inner banks 41 and 42 are disposed in each sub-pixel PXn to extend in one direction. Has.
  • the plurality of electrodes 21 and 22 may be disposed on the first insulating layer 51 and the inner banks 41 and 42. As described above, each of the electrodes 21 and 22 includes electrode stem portions 21S and 22S and electrode branch portions 21B and 22B.
  • the first electrode 21 and the second electrode 22 are partially disposed on the first insulating layer 51 and some areas are disposed on the first inner bank 41 and the second inner bank 42 Can be.
  • the first electrode stem portion 21S of the first electrode 21 and the second electrode stem portion 22S of the second electrode 22 extend in the fourth direction DR4
  • the bank 41 and the second internal bank 42 may extend in the fifth direction DR5 and may also be disposed in the sub-pixel PXn adjacent in the fifth direction DR5.
  • a first electrode contact hole CNDT may be formed in the first electrode stem 21S of the first electrode 21 to penetrate the first insulating layer 51 to expose a part of the circuit device layer.
  • the first electrode 21 may be electrically connected to the transistor of the circuit element layer through the first electrode contact hole CNTD.
  • the first electrode 21 may receive a predetermined electric signal from the transistor.
  • the second electrode stem 22S of the second electrode 22 may extend in one direction and may be disposed in a non-emission area in which the light emitting elements 30 are not disposed.
  • a second electrode contact hole CNTS may be formed in the second electrode stem 22S to penetrate the first insulating layer 51 to expose a part of the circuit device layer.
  • the second electrode 22 may be electrically connected to the power electrode through the second electrode contact hole CNTS.
  • the second electrode 22 may receive a predetermined electric signal from the power electrode.
  • a first internal bank 41 and a second internal bank ( 42) can be placed on.
  • a plurality of light-emitting elements 30 Can be placed in the area between the first electrode 21 and the second electrode 22, that is, the first electrode branch portion 21B and the second electrode branch portion 22B are spaced apart and opposite each other.
  • each of the electrodes 21 and 22 may include a transparent conductive material.
  • each of the electrodes 21 and 22 may include a material such as Indium Tin Oxide (ITO), Indium Zinc Oxide (IZO), and Indium Tin-Zinc Oxide (ITZO), but is not limited thereto.
  • each of the electrodes 21 and 22 may include a conductive material having high reflectivity.
  • each of the electrodes 21 and 22 may include a metal such as silver (Ag), copper (Cu), or aluminum (Al) as a material having a high reflectance. In this case, light incident on each of the electrodes 21 and 22 may be reflected to be emitted upward of each sub-pixel PXn.
  • the electrodes 21 and 22 may have a structure in which one or more layers of a transparent conductive material and a metal layer having a high reflectivity are stacked, respectively, or may be formed as a single layer including them.
  • each of the electrodes 21 and 22 has a stacked structure of ITO/silver (Ag)/ITO/IZO, or an alloy containing aluminum (Al), nickel (Ni), lanthanum (La), etc. Can be However, it is not limited thereto.
  • the second insulating layer 52 is disposed on the first insulating layer 51, the first electrode 21 and the second electrode 22.
  • the second insulating layer 52 is disposed to partially cover the first electrode 21 and the second electrode 22.
  • the second insulating layer 52 is disposed to cover most of the top surfaces of the first electrode 21 and the second electrode 22, but may expose a part of the first electrode 21 and the second electrode 22.
  • the second insulating layer 52 includes a portion of the upper surfaces of the first electrode 21 and the second electrode 22, for example, the upper surface of the first electrode branch portion 21B disposed on the first internal bank 41 and the second insulating layer 52. 2 It may be disposed so that a part of the top surface of the second electrode branch 22B disposed on the inner bank 42 is exposed. That is, the second insulating layer 52 is substantially formed entirely on the first insulating layer 51, and may include an opening partially exposing the first electrode 21 and the second electrode 22. .
  • a step difference may be formed between the first electrode 21 and the second electrode 22 so that a portion of the upper surface of the second insulating layer 52 is depressed.
  • the second insulating layer 52 includes an inorganic insulating material, and the second insulating layer 52 disposed to cover the first electrode 21 and the second electrode 22 is disposed below. A part of the upper surface may be depressed by the step of the member.
  • the light emitting element 30 disposed on the second insulating layer 52 between the first electrode 21 and the second electrode 22 may form an empty space between the recessed upper surfaces of the second insulating layer 52. I can.
  • the light emitting device 30 may be disposed to be partially spaced apart from the upper surface of the second insulating layer 52, and a material forming the third insulating layer 53 to be described later may be filled in the space. However, it is not limited thereto.
  • the second insulating layer 52 may form a flat top surface so that the light emitting device 30 is disposed.
  • the second insulating layer 52 may protect the first electrode 21 and the second electrode 22 and insulate them from each other. In addition, it is possible to prevent the light emitting device 30 disposed on the second insulating layer 52 from being damaged by direct contact with other members.
  • the shape and structure of the second insulating layer 52 are not limited thereto.
  • the light emitting device 30 may be disposed on the second insulating layer 52 between the electrodes 21 and 22.
  • at least one light emitting device 30 may be disposed on the second insulating layer 52 disposed between the respective electrode branches 21B and 22B.
  • the present invention is not limited thereto, and although not shown in the drawing, at least some of the light emitting devices 30 disposed in each sub-pixel PXn may be disposed in a region other than between the respective electrode branches 21B and 22B.
  • the light-emitting element 30 is disposed on each end of the first electrode branch 21B and the second electrode branch 22B facing each other, and is electrically connected to each electrode 21 and 22 through the contact electrode 26. Can be connected.
  • a plurality of layers may be disposed in a horizontal direction on the first insulating layer 51.
  • the light emitting element 30 of the display device 10 may have a shape extending in one direction, and may have a structure in which a plurality of semiconductor layers are sequentially disposed in one direction.
  • the first semiconductor layer 31, the active layer 33, the second semiconductor layer 32, and the electrode layer 37 are sequentially disposed along one direction, and the outer surface thereof is The insulating film 38 may be surrounded.
  • the light-emitting element 30 disposed on the display device 10 is disposed so that one extended direction is parallel to the first insulating layer 51, and a plurality of semiconductor layers included in the light-emitting element 30 is a first insulating layer ( 51) may be sequentially arranged along a direction parallel to the upper surface.
  • a plurality of layers may be disposed in a direction perpendicular to the first insulating layer 51.
  • one end of the light emitting device 30 may contact the first contact electrode 26a, and the other end may contact the second contact electrode 26b.
  • the first contact electrode 26a and the second contact since the light emitting element 30 is exposed without the insulating film 38 formed on the extended end surface of the one direction side, the first contact electrode 26a and the second contact to be described later in the exposed area It can contact the electrode 26b.
  • the insulating layer 38 is removed from the light emitting device 30, and the insulating layer 38 may be removed to partially expose both end sides of the light emitting device 30.
  • the third insulating layer 53 may be partially disposed on the light emitting device 30 disposed between the first electrode 21 and the second electrode 22.
  • the third insulating layer 53 may be disposed to partially surround the outer surface of the light emitting device 30.
  • the third insulating layer 53 may protect the light emitting device 30 and at the same time perform a function of fixing the light emitting device 30 in a manufacturing process of the display device 10.
  • some of the materials of the third insulating layer 53 may be disposed between the lower surface of the light emitting element 30 and the second insulating layer 52.
  • the third insulating layer 53 may be formed to fill the space between the second insulating layer 52 and the light emitting element 30 formed during the manufacturing process of the display device 10. Accordingly, the third insulating layer 53 may be formed to surround the outer surface of the light emitting device 30.
  • the third insulating layer 53 may be disposed to extend in a fifth direction DR5 between the first electrode branch portion 21B and the second electrode branch portion 22B on a plane.
  • the third insulating layer 53 may have a planar island shape or a linear shape on the first insulating layer 51.
  • the third insulating layer 53 may be disposed on the light emitting device 30.
  • the first contact electrode 26a and the second contact electrode 26b are disposed on the electrodes 21 and 22 and the third insulating layer 53, respectively.
  • the first contact electrode 26a and the second contact electrode 26b may be disposed to be spaced apart from each other on the third insulating layer 53.
  • the third insulating layer 53 may insulate each other so that the first contact electrode 26a and the second contact electrode 26b do not directly contact each other.
  • the first contact electrode 26a may contact the exposed partial area of the first electrode 21 on the first internal bank 41, and the second contact electrode 26b is formed on the second inner bank 42. 2 It is possible to contact the exposed partial area of the electrode 22.
  • the first contact electrode 26a and the second contact electrode 26b may transmit electrical signals transmitted from the respective electrodes 21 and 22 to the light emitting device 30.
  • the contact electrode 26 may include a conductive material.
  • it may include ITO, IZO, ITZO, aluminum (Al), and the like. However, it is not limited thereto.
  • the passivation layer 55 may be disposed on the contact electrode 26 and the third insulating layer 53.
  • the passivation layer 55 may function to protect members disposed on the first insulating layer 51 from an external environment.
  • Each of the above-described second insulating layer 52, third insulating layer 53, and passivation layer 55 may include an inorganic insulating material or an organic insulating material.
  • the second insulating layer 52, the third insulating layer 53, and the passivation layer 55 are silicon oxide (SiOx), silicon nitride (SiNx), silicon oxynitride (SiOxNy), and aluminum oxide ( Inorganic insulating materials such as Al 2 O 3 ) and aluminum nitride (AlN) may be included.
  • the second insulating layer 52, the third insulating layer 53, and the passivation layer 55 are organic insulating materials, such as acrylic resin, epoxy resin, phenol resin, polyamide resin, polyimide resin, unsaturated polyester resin. , Polyphenylene resin, polyphenylene sulfide resin, benzocyclobutene, cardo resin, siloxane resin, silsesquioxane resin, polymethyl methacrylate, polycarbonate, polymethyl methacrylate-polycarbonate synthetic resin, etc. I can. However, it is not limited thereto.
  • 29 to 31 are cross-sectional views illustrating a part of a method of manufacturing a display device according to an exemplary embodiment.
  • the display device 10 may be manufactured using the inkjet printing apparatus 1000 described above with reference to FIG. 1.
  • the inkjet printing apparatus 1000 may spray the ink 90 in which the light-emitting element 30 is dispersed, and the light-emitting element 30 is disposed between the first electrode 21 and the second electrode 22 of the display device 10. ) Can be placed.
  • the first insulating layer 51 and the first inner bank 41 and the second inner bank 42 and the first insulating layer 51 are spaced apart from each other.
  • the first electrode 21 and the second electrode 22 disposed on the inner bank 41 and the second inner bank 42, respectively, and a second electrode covering the first electrode 21 and the second electrode 22
  • An insulating material layer 52' is prepared.
  • the second insulating layer 52 ′ may be partially patterned in a subsequent process to form the second insulating layer 52 of the display device 10.
  • the above members may be formed by performing a conventional mask process and patterning a metal, inorganic material, or organic material.
  • the ink 90 in which the light emitting element 30 is dispersed is sprayed on the first electrode 21 and the second electrode 22.
  • the light-emitting element 30 is a type of bipolar element, and spraying of the ink 90 in which the light-emitting element 30 is dispersed may be performed using the inkjet printing apparatus 1000 and the bipolar element alignment method described above.
  • the ink 90 sprayed through the inkjet printing apparatus 1000 the light-emitting element 30 extending in one direction may be dispersed, and the light-emitting element 30 is extended.
  • One of the directions may be sprayed in a state perpendicular to the upper surface of the first insulating layer 51. The description thereof is the same as described above, and a detailed description thereof will be omitted.
  • the light emitting element 30 by applying an electric signal to the first electrode 21 and the second electrode 22, the light emitting element 30 generates an electric field (IEL) in the dispersed ink 90 .
  • the light emitting device 30 may receive a dielectrophoretic force by an electric field IEL, and may be seated between the first electrode 21 and the second electrode 22 while the orientation direction and position are changed.
  • the solvent 91 of the ink 90 is removed.
  • the light emitting device 30 may be disposed between the first electrode 21 and the second electrode 22.
  • the second insulating layer 52 is formed by patterning the second insulating layer 52 ′, and the third insulating layer 53, the first contact electrode 26a and the second contact electrode ( 26b) and the passivation layer 55 may be formed to manufacture the display device 10.
  • the light emitting element 30 may be aligned with a high degree of alignment between the first electrode 21 and the second electrode 22. I can.
  • the light-emitting element 30 with improved alignment can reduce connection or contact failure between the electrodes 21 and 22 or the contact electrodes 26a and 26b, and the light emission reliability for each pixel PX of the display device 10 Can improve.

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Abstract

잉크젯 프린팅 장치, 쌍극성 소자 정렬 방법 및 표시 장치의 제조 방법이 제공된다. 잉크젯 프린팅 장치는 일 방향으로 연장된 쌍극성 소자를 포함하는 잉크를 토출하는 잉크젯 프린팅 장치로써, 상기 잉크젯 프린팅 장치는, 스테이지 및 상기 스테이지 상에 전계를 생성하는 프로브 유닛을 포함하는 전계 생성 유닛 및 상기 스테이지 상부에 위치하고, 상기 잉크가 토출되는 복수의 노즐을 포함하는 잉크젯 헤드를 포함하고, 상기 노즐은 제1 직경을 갖는 유입구 및 상기 유입구와 연결되고 상기 제1 직경보다 작은 제2 직경을 갖는 배출구를 포함한다.

Description

잉크젯 프린팅 장치, 쌍극성 소자 정렬 방법 및 표시 장치의 제조 방법
본 발명은 잉크젯 프린팅 장치, 쌍극성 소자 정렬 방법 및 표시 장치의 제조 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 쌍극성 소자가 일정한 배향을 갖고 토출될 수 있는 잉크젯 프린팅 장치를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 잉크젯 프린팅 장치를 이용하여 정렬도가 개선된 쌍극성 소자 정렬 방법, 및 쌍극성 소자를 포함하는 표시 장치의 제조 방법을 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 일 방향으로 연장된 쌍극성 소자를 포함하는 잉크를 토출하는 잉크젯 프린팅 장치로써, 상기 잉크젯 프린팅 장치는, 스테이지 및 상기 스테이지 상에 전계를 생성하는 프로브 유닛을 포함하는 전계 생성 유닛 및 상기 스테이지 상부에 위치하고, 상기 잉크가 토출되는 복수의 노즐을 포함하는 잉크젯 헤드를 포함하고, 상기 노즐은 제1 직경을 갖는 유입구 및 상기 유입구와 연결되고 상기 제1 직경보다 작은 제2 직경을 갖는 배출구를 포함한다.
상기 노즐은 상기 배출구의 일 측면인 제1 측면은 제1 방향으로 연장되고, 상기 유입구의 일 측면인 제2 측면은 상기 제1 방향을 기준으로 경사지도록 형성될 수 있다.
상기 잉크는 상기 유입구를 통해 상기 배출구로 유입되고, 상기 쌍극성 소자는 상기 노즐의 상기 제2 측면을 따라 상기 배출구로 유입될 수 있다.
상기 쌍극성 소자는 연장된 일 방향이 상기 제1 방향과 평행한 상태로 상기 배출구로부터 토출될 수 있다.
상기 잉크젯 헤드는 복수의 상기 노즐 사이에 위치하는 가이드부를 더 포함하고, 상기 가이드부는 상기 배출구들 사이의 제1 가이드부 및 상기 유입구들 사이의 제2 가이드부를 포함할 수 있다.
상기 잉크젯 헤드는 상기 가이드부에 배치된 전계 생성 전극을 더 포함할 수 있다.
상기 전계 생성 전극은 상기 제1 가이드부의 상기 제1 측면과 접촉하는 일 면에 배치된 제1 전계 생성 전극 및 상기 제2 가이드부의 상기 제2 측면과 접촉하는 일 면에 배치되고, 상기 제1 전계 생성 전극과 상기 제1 방향으로 이격된 제2 전계 생성 전극을 포함할 수 있다.
상기 제1 전계 생성 전극 및 상기 제2 전계 생성 전극은 상기 유입구와 상기 배출구에 상기 제1 방향을 향하는 전계를 생성할 수 있다.
상기 잉크젯 헤드는 상기 노즐을 감싸도록 배치된 전계 생성 코일을 더 포함할 수 있다.
상기 전계 생성 코일은 상기 유입구와 상기 배출구에 상기 제1 방향을 향하는 전계를 생성할 수 있다.
상기 잉크젯 헤드는 상기 유입구와 연결된 내부관을 더 포함하고, 상기 유입구의 상기 제1 직경은 상기 내부관으로부터 상기 배출구로 갈수록 작아질 수 있다.
상기 잉크젯 헤드는 상기 유입구와 상기 내부관 사이에 배치된 복수의 제3 가이드부를 더 포함하고, 상기 노즐은 상기 내부관과 상기 유입구 사이에서 상기 제3 가이드부가 이격된 공간이 형성하는 유입관을 더 포함할 수 있다.
상기 잉크는 상기 내부관으로부터 상기 유입관을 따라 상기 유입구로 공급되고, 상기 쌍극성 소자는 상기 유입관의 일 측면을 따라 상기 제2 측면으로 유입될 수 있다.
상기 잉크젯 헤드는 일 방향으로 연장된 지지대에 거치된 프린트 헤드 유닛에 배치되고, 상기 프린트 헤드 유닛은 상기 일 방향으로 이동할 수 있다.
상기 토출된 잉크는 상기 스테이지 상에 분사되고, 상기 전계 생성 유닛은 상기 스테이지 상에 전계를 생성할 수 있다.
상기 스테이지 상에 분사된 쌍극성 소자는 상기 전계에 의해 연장된 방향이 상기 제1 방향과 다른 제2 방향을 향하도록 정렬될 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 따른 쌍극성 소자 정렬 방법은 대상 기판 상에 일 방향으로 배향된 쌍극성 소자를 포함하는 잉크를 분사하는 단계 및 상기 대상 기판 상부에 전계를 생성하여 상기 쌍극성 소자를 상기 대상 기판 상에 안착시키는 단계를 포함한다.
상기 쌍극성 소자는 일 방향으로 연장된 형상을 갖고, 상기 잉크를 분사하는 단계는 상기 쌍극성 소자의 장축이 향하는 방향이 상기 대상 기판의 상면에 수직인 상태로 배향되어 분사되는 단계일 수 있다.
상기 잉크를 분사하는 단계는 상기 잉크에 전계가 생성되어 상기 쌍극성 소자의 장축이 상기 전계가 향하는 방향으로 배향되는 단계를 포함할 수 있다.
상기 잉크는 상기 쌍극성 소자의 제1 단부가 상기 대상 기판의 상면을 향하도록 배향된 상태로 분사될 수 있다.
상기 대상 기판은 제1 전극과 제2 전극을 포함하고, 상기 쌍극성 소자를 안착시키는 단계는 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 상기 쌍극성 소자를 안착시키는 단계일 수 있다.
상기 쌍극성 소자는 적어도 일 단부가 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 적어도 어느 하나 상에 배치될 수 있다.
상기 대상 기판 상에 상기 잉크를 분사하는 단계는 잉크젯 프린팅 장치를 이용하여 진행될 수 있다.
상기 잉크젯 프린팅 장치는 스테이지 및 상기 스테이지 상에 전계를 생성하는 프로브 유닛을 포함하는 전계 생성 유닛 및 상기 스테이지 상부에 위치하고, 상기 잉크가 토출되는 복수의 노즐을 포함하는 잉크젯 헤드를 포함하고, 상기 노즐은 제1 폭을 갖는 유입구 및 상기 유입구와 연결되고 상기 제1 폭보다 작은 제2 폭을 갖는 배출구를 포함할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법은 제1 전극 및 제2 전극이 형성된 대상 기판을 준비하는 단계, 상기 대상 기판 상에 일 방향으로 배향된 발광 소자를 포함하는 잉크를 분사하는 단계 및 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 상기 발광 소자를 안착시키는 단계를 포함한다.
상기 발광 소자는 일 방향으로 연장된 형상을 갖고, 상기 잉크를 분사하는 단계는 상기 발광 소자의 장축이 향하는 방향이 상기 대상 기판의 상면에 수직인 상태로 배향되어 분사되는 단계일 수 있다.
상기 발광 소자를 안착시키는 단계는 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 상에 전계가 생성되고, 상기 전계에 의해 상기 발광 소자의 배향 방향이 정렬되는 단계를 더 포함할 수 있다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
일 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치는 경사진 측면을 갖고, 일부 영역이 서로 다른 직경을 갖는 노즐을 포함하고, 잉크 내에 분산된 쌍극성 소자는 임의의 배향 방향을 가진 상태로 토출될 수 있다. 또한, 잉크젯 프린팅 장치는 전계를 생성할 수 있는 부재들이 잉크젯 헤드에 더 배치되고, 쌍극성 소자는 특정 배향 방향을 갖고 정렬된 상태로 토출될 수 있다.
이에 따라, 일 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치를 이용하여 높은 정렬도로 쌍극성 소자를 정렬시킬 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 사시도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 프린트 헤드 유닛의 개략적인 평면도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 프린트 헤드 유닛의 동작을 나타내는 개략도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드의 개략적인 단면도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드에서 잉크가 토출되는 것을 나타내는 단면도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드에서 토출된 잉크를 나타내는 개략도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 전계 생성 유닛의 개략적인 평면도이다.
도 8 및 도 9는 일 실시예에 따른 프로브 유닛의 동작을 도시하는 개략도들이다.
도 10은 일 실시예에 따른 전계 생성 유닛에 의해 대상 기판 상에 전계가 생성된 것을 도시하는 개략도이다.
도 11은 다른 실시예에 따른 잉크젯 헤드의 개략적인 단면도이다.
도 12는 도 11의 Q1 부분의 확대도이다.
도 13은 도 11의 잉크젯 헤드의 다른 일 예를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 14는 도 11의 잉크젯 헤드의 또 다른 일 예를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 15는 또 다른 실시예에 따른 잉크젯 헤드의 개략적인 단면도이다.
도 16은 도 15의 Q2 부분의 확대도이다.
도 17은 또 다른 실시예에 따른 잉크젯 헤드의 개략적인 단면도이다.
도 18은 도 17의 잉크젯 헤드에서 잉크가 흐르는 것을 나타내는 개략도이다.
도 19는 일 실시예에 따른 쌍극성 소자의 정렬 방법을 나타내는 순서도이다.
도 20 내지 도 23은 일 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치를 이용한 쌍극성 소자 정렬 방법을 나타내는 단면도들이다.
도 24는 일 실시예에 따른 발광 소자의 개략도이다.
도 25는 다른 실시예에 따른 발광 소자의 개략도이다.
도 26은 일 실시예에 따른 표시 장치의 개략적인 평면도이다.
도 27은 일 실시예에 따른 표시 장치의 일 화소를 나타내는 평면도이다.
도 28은 도 27의 Xa-Xa'선, Xb-Xb'선 및 Xc-Xc'선을 따라 자른 단면도이다.
도 29 내지 도 31은 일 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법 중 일부를 나타내는 단면도들이다.
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 개략적인 평면도이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치(1000)는 복수의 잉크젯 헤드(300, 도 2에 도시)를 포함하는 프린트 헤드 유닛(100) 및 전계 생성 유닛(700)을 포함한다. 잉크젯 프린트 장치(1000)는 베이스 프레임(600), 스테이지(STA)를 더 포함할 수 있다.
잉크젯 프린팅 장치(1000)는 프린트 헤드 유닛(100)을 이용하여 소정의 잉크(90, 도 3에 도시)를 대상 기판(SUB, 도 3에 도시) 상에 분사할 수 있다. 잉크(90)가 분사된 대상 기판(SUB) 상에는 전계 생성 유닛(700)에 의해 전계가 생성되고, 잉크(90)에 포함된 쌍극성 소자와 같은 입자들은 대상 기판(SUB) 상에서 정렬될 수 있다.
대상 기판(SUB)은 전계 생성 유닛(700) 상에 제공될 수 있으며, 전계 생성 유닛(700)은 대상 기판(SUB)의 상부에 전계를 형성하고, 상기 전계는 대상 기판(SUB) 상에 분사된 잉크(90)에 전달될 수 있다. 잉크(90)에 포함된 쌍극성 소자와 같은 입자는 일 방향으로 연장된 형상을 갖고, 상기 전계에 의해 연장된 방향이 일 방향을 향하도록 정렬될 수 있다. 여기서, 일 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치(1000)는 후술하는 잉크젯 헤드(300)를 포함하여, 대상 기판(SUB) 상에 정렬되는 쌍극성 소자와 같은 입자들은 임의의 방향으로 배향된 상태로 대상 기판(SUB) 상에 분사될 수 있다. 또한, 잉크젯 헤드(300)는 잉크(90)에 포함된 입자에 의해 잉크(90)가 토출되는 노즐(350)이 막히는 것을 방지할 수 있다. 이하, 도면을 참조하여 잉크젯 프린팅 장치(1000)에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
한편, 도 1에서는 제1 방향(DR1), 제2 방향(DR2) 및 제3 방향(DR3)이 정의되어 있다. 제1 방향(DR1)과 제2 방향(DR2)은 일 평면 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.
도 2는 일 실시예에 따른 프린트 헤드 유닛의 개략적인 평면도이다.
도 1에 결부하여 도 2를 참조하면, 잉크젯 프린팅 장치(1000)는 복수의 잉크젯 헤드(300)를 포함하는 프린트 헤드 유닛(100)과 전계 생성 유닛(700)을 포함한다. 또한, 잉크젯 프린팅 장치(1000)는 전계 생성 유닛(700)이 배치되는 스테이지(STA)를 더 포함할 수 있다.
스테이지(STA)는 전계 생성 유닛(700)이 배치되는 영역을 제공할 수 있다. 잉크젯 프린팅 장치(1000)는 제2 방향(DR2)으로 연장된 제1 레일(RL1) 및 제2 레일(RL2)을 포함하고, 스테이지(STA)는 제1 레일(RL1)과 제2 레일(RL2) 상에 배치된다. 스테이지(STA)는 제1 레일(RL1)과 제2 레일(RL2) 상에서 별도의 이동부재를 통해 제2 방향(DR2)으로 이동할 수 있다. 전계 생성 유닛(700)은 스테이지(STA)와 함께 제2 방향(DR2)으로 이동할 수 있고, 프린트 헤드 유닛(100)을 통과하며 그 상부에 잉크(90)가 분사될 수 있다.
프린트 헤드 유닛(100)은 복수의 잉크젯 헤드(300)를 포함하여 베이스 프레임(600)에 배치될 수 있다. 프린트 헤드 유닛(100)은 별도의 잉크 저장부와 연결된 잉크젯 헤드(300)를 이용하여 전계 생성 유닛(700)에 제공되는 대상 기판(SUB) 상에 소정의 잉크(90)를 분사할 수 있다.
한편, 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(colloide) 상태로 제공될 수 있다. 예컨대, 용매(91)는 아세톤, 물, 알코올, 톨루엔, 프로필렌글리콜(Propylene glycol, PG) 또는 프로필렌글리콜메틸아세테이트(Propylene glycol methyl acetate, PGMA) 등일 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 복수의 쌍극성 소자(95)는 용매(91) 내에 분산된 상태로 포함되어 프린트 헤드 유닛(100)에 공급되어 토출될 수 있다.
베이스 프레임(600)은 지지부(610) 및 이동유닛(630)을 포함할 수 있다. 지지부(610)는 수평 방향인 제1 방향(DR1)으로 연장된 제1 지지부(611) 및 제1 지지부(611)와 연결되고 수직 방향인 제3 방향(DR3)으로 연장된 제2 지지부(612)를 포함할 수 있다. 제1 지지부(611)의 연장 방향은 전계 생성 유닛(700)의 장변 방향인 제1 방향(DR1)과 동일할 수 있다. 프린트 헤드 유닛(100)은 제1 지지부(611) 상에 거치된 이동유닛(630)에 배치될 수 있다.
이동유닛(630)은 제1 지지부(611)에 거치되고 일 방향으로 이동할 수 있는 이동부(631) 및 이동부(631)의 하면에 배치되어 프린트 헤드 유닛(100)이 배치되는 고정부(632)를 포함할 수 있다. 이동부(631)는 제1 지지부(611) 상에서 제1 방향(DR1)으로 이동할 수 있고, 프린트 헤드 유닛(100)은 고정부(632)에 고정되어 이동부(631)와 함께 제1 방향(DR1)으로 이동할 수 있다.
프린트 헤드 유닛(100)은 베이스 프레임(600)에 배치되고, 잉크 저장소로부터 제공 받은 잉크(90)를 후술하는 잉크젯 헤드(300)를 통해 대상 기판(SUB) 상에 분사할 수 있다. 프린트 헤드 유닛(100)은 베이스 프레임(600)의 하부에서 통과하는 스테이지(STA)로부터 일정 간격 이격될 수 있다. 프린트 헤드 유닛(100)이 스테이지(STA)와 이격된 간격은 베이스 프레임(600)의 제2 지지부(612)의 높이에 의해 조절될 수 있다. 프린트 헤드 유닛(100)과 스테이지(STA)의 이격 거리는 스테이지(STA) 상에 전계 생성 유닛(700)과 대상 기판(SUB)이 배치되었을 때 프린트 헤드 유닛(100)이 대상 기판(SUB)으로부터 어느 정도의 간격을 가져 공정 공간이 확보될 수 있는 범위 내에서 조절될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 프린트 헤드 유닛(100)은 복수의 노즐(350)을 포함하는 잉크젯 헤드(300)를 포함할 수 있다. 잉크젯 헤드(300)는 프린트 헤드 유닛(100)의 하면에 배치될 수 있다.
복수의 잉크젯 헤드(300)는 일 방향으로 서로 이격되어 배치되고, 하나의 열 또는 복수의 열로 배열될 수 있다. 도면에서는 잉크젯 헤드(300)들이 2열로 배치되고 각 열의 잉크젯 헤드(300)들이 서로 엇갈리게 배치된 것을 도시하고 있다. 다만, 이에 제한되지 않고, 잉크젯 헤드(300)들은 더 많은 수의 열로 배열될 수 있고 서로 엇갈리지 않고 중첩되도록 배치될 수도 있다. 잉크젯 헤드(300)의 형상은 특별히 제한되지 않으나, 일 예로 잉크젯 헤드(300)는 사각형의 형상을 가질 수 있다.
잉크젯 헤드(300)는 적어도 하나, 예컨대 2개의 잉크젯 헤드(300)가 하나의 팩(pack)을 형성하여 서로 인접하게 배치될 수 있다. 다만, 하나의 팩에 포함되는 잉크젯 헤드(300)의 수는 이에 제한되지 않으며, 일 예로 하나의 팩에 포함되는 잉크젯 헤드(300)의 수는 1개 내지 5개일 수 있다. 또한, 도면에는 프린트 헤드 유닛(100)에 배치된 잉크젯 헤드(300)를 6개만 도시하고 있으나, 이는 프린트 헤드 유닛(100)을 개략적으로 도시하기 위함인 바, 잉크젯 헤드(300)의 수는 이에 제한되지 않는다.
프린트 헤드 유닛(100)에 배치된 잉크젯 헤드(300)는 스테이지(STA) 상부에 배치되는 대상 기판(SUB) 상에 잉크(90)를 분사할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 프린트 헤드 유닛(100)은 제1 지지부(611) 상에서 일 방향으로 이동할 수 있고, 잉크젯 헤드(300)는 상기 일 방향으로 이동하여 대상 기판(SUB) 상부에 잉크(90)를 분사할 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 프린트 헤드 유닛의 동작을 나타내는 개략도이다. 도 3은 일 실시예에 따른 프린트 헤드 유닛(100)과, 스테이지(STA) 상에 배치된 전계 생성 유닛(700)을 정면에서 바라본 형상을 도시하고 있다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 프린트 헤드 유닛(100)은 제1 지지부(611)가 연장된 제1 방향(DR1)으로 이동할 수 있고, 잉크젯 헤드(300)는 제1 방향(DR1)으로 이동하며 대상 기판(SUB) 상부에 잉크(90)를 분사할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 대상 기판(SUB)은 제1 방향(DR1)으로 측정된 폭이 프린트 헤드 유닛(100)의 폭보다 클 수 있다. 이 경우, 프린트 헤드 유닛(100)은 제1 방향(DR1)으로 이동하며 대상 기판(SUB) 상에 전면적으로 잉크(90)를 분사할 수 있다. 또한, 전계 생성 유닛(700) 상에는 복수개의 대상 기판(SUB)이 제공되는 경우 프린트 헤드 유닛(100)은 제1 방향(DR1)으로 이동하면서 복수개의 대상 기판(SUB) 상에 잉크(90)를 각각 분사할 수 있다.
다만, 이에 제한되지 않고, 프린트 헤드 유닛(100)은 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. 프린트 헤드 유닛(100)은 스테이지(STA)가 제2 방향(DR2)으로 이동하여 베이스 프레임(600)의 하부에 위치하게 되면, 제1 레일(RL1)과 제2 레일(RL2) 사이로 이동하여 잉크젯 헤드(300)를 통해 잉크(90)를 분사할 수 있다. 이러한 잉크젯 헤드(300)의 동작은 이에 제한되지 않으며, 이를 구현할 수 있는 범위 내에서 다양하게 변형될 수 있다. 잉크젯 헤드(300)의 동작에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 4는 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드의 개략적인 단면도이다. 도 5는 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드에서 잉크가 토출되는 것을 나타내는 단면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 잉크젯 헤드(300)는 복수의 노즐(350)을 포함하여 노즐(350)을 통해 잉크(90)를 토출할 수 있다. 노즐(350)로부터 토출된 잉크(90)는 스테이지(STA) 또는 전계 생성 유닛(700) 상에 제공된 대상 기판(SUB)에 분사될 수 있다. 노즐(350)은 잉크젯 헤드(300)의 저면에 위치하고, 잉크젯 헤드(300)가 연장된 일 방향을 따라 배열될 수 있다.
일 실시예에 따른 잉크젯 헤드(300)는 베이스부(310), 잉크(90)가 공급되는 내부관(330), 내부관(330)과 연결되어 잉크(90)가 토출되는 복수의 노즐(350) 및 베이스부(310) 중 복수의 노즐(350)들 사이에 위치하는 가이드부(370)를 포함할 수 있다.
베이스부(310)는 잉크젯 헤드(300)의 본체를 구성하는 부분일 수 있다. 베이스부(310)는 프린트 헤드 유닛(100)에 부착되고, 베이스부(310)에 포함된 내부관(330)은 프린트 헤드 유닛(100)의 내부 유로와 연결되어 잉크(90)가 공급될 수 있다. 베이스부(310)는 일 방향으로 연장된 형상을 가질 수 있고, 내부관(330)은 베이스부(310)의 연장 방향을 따라 형성될 수 있다. 프린트 헤드 유닛(100)을 통해 공급된 잉크(90)는 내부관(330)을 따라 유입되고, 잉크젯 헤드(300)의 노즐(350)을 통해 토출될 수 있다.
잉크젯 헤드(300)는 복수의 노즐(350)을 포함하고, 베이스부(310)는 복수의 노즐(350) 사이의 부분인 가이드부(370)를 포함할 수 있다. 복수의 노즐(350)은 서로 이격되어 배열되고, 베이스부(310) 중 이들 사이의 부분은 가이드부(370)일 수 있다.
복수의 노즐(350)은 내부관(330)과 연결되고, 베이스부(310)의 연장 방향을 따라 배열될 수 있다. 도면에 도시되지 않았으나, 복수의 노즐(350)은 1열 또는 복수열로 배열될 수 있다. 또한, 도면에서는 잉크젯 헤드(300)에 4개의 노즐(350)이 형성된 것이 도시되어 있으나 이에 제한되지 않는다. 몇몇 실시예에서, 잉크젯 헤드(300)에 포함된 노즐(350)의 수는 128개 내지 1800개일 수 있다.
노즐(350)은 내부관(330)을 따라 유입된 잉크(90)를 토출할 수 있다. 노즐(350)을 통한 잉크(90)의 분사량은 각 노즐(350)에 인가되는 전압에 따라 조절될 수 있다. 일 실시예에서, 각 노즐(350)에서 1회 토출되는 잉크(90)의 양은 1 내지 50 pl(picolitter)일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
일 실시예에 따르면, 노즐(350)은 제1 직경(R1)을 갖는 유입구(351) 및 유입구(351)와 연결되고 제1 직경(R1)보다 작은 제2 직경(R2)을 갖는 배출구(353)를 포함할 수 있다. 유입구(351)는 내부관(330)과 직접 연결되고, 내부관(330)을 따라 흐르는 잉크(90)가 노즐(350)로 공급되는 부분이다. 배출구(353)는 유입구(351)와 연결되고, 유입구(351)로부터 공급된 잉크(90)는 배출구(353)를 통해 토출될 수 있다.
잉크(90)에 분산된 쌍극성 소자(95)는 일 방향으로 연장된 형상을 가질 수 있다. 잉크(90) 내에서 무작위로 분산된 쌍극성 소자(95)는 내부관(330)을 따라 흐르다가 노즐(350)로 공급될 수 있다. 노즐(350)의 내부관(330)과 연결된 입구가 좁은 직경을 갖는 경우, 잉크(90) 내의 쌍극성 소자(95)들이 뭉친 상태로 노즐(350)로 공급되고, 노즐(350)의 입구가 막히는 현상이 발생할 수도 있다. 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드(300)는 배출구(353)의 제2 직경(R2)보다 큰 제1 직경(R1)을 갖는 유입구(351)를 포함하여 쌍극성 소자(95)에 의해 노즐(350)이 막히는 것을 방지할 수 있다. 유입구(351)의 제1 직경(R1)은 쌍극성 소자(95)의 장축의 길이보다 클 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
쌍극성 소자(95)는 일 방향으로 연장된 형상을 가짐에 따라, 복수의 쌍극성 소자(95)들은 장축이 향하는 방향인 배향 방향이 결정될 수 있다. 복수의 쌍극성 소자(95)들은 잉크(90) 내에서 무작위의 배향 방향을 가진 상태로 내부관(330)에 공급될 수 있다. 다만, 내부관(330)에 흐르는 잉크(90)가 노즐(350)에 공급될 때, 유입구(351)의 형상에 따라 쌍극성 소자(95)의 장축이 향하는 방향, 즉 배향 방향이 변할 수 있다.
잉크젯 헤드(300)의 노즐(350)은 적어도 일부 영역이 경사진 측면을 가질 수 있다. 일 실시예에 따르면, 잉크젯 헤드(300)의 노즐(350)은 배출구(353)의 일 측면인 제1 측면(S1)은 일 방향으로 연장되고, 유입구(351)의 일 측면인 제2 측면(S2)은 상기 일 방향을 기준으로 경사지도록 형성될 수 있다. 유입구(351)의 제1 직경(R1)은 내부관(330)으로부터 배출구(353)로 갈수록 작아질 수 있다. 유입구(351)는 배출구(353)보다 큰 직경을 갖되, 내부관(330)과 인접한 부분보다 배출구(353)와 인접한 부분은 더 작은 직경을 가짐으로써, 제2 측면(S2)은 경사지도록 형성될 수 있다.
내부관(330)으로부터 노즐(350)로 공급되는 잉크(90)는 유입구(351)의 경사진 측면을 따라 흐를 수 있다. 잉크(90)에 분산된 쌍극성 소자(95)는 유입구(351)의 제2 측면(S2)을 따라 흐르게 되고, 무작위의 배향 방향을 갖는 쌍극성 소자(95)들은 제2 측면(S2)을 따라 흐르면서 배향 방향이 변할 수 있다. 일 방향으로 연장된 쌍극성 소자(95)들은 장축이 향하는 방향이 제2 측면(S2)의 경사진 방향과 평행하게 변할 수 있다. 이에 따라 잉크(90)에 분산된 쌍극성 소자(95)들은 임의의 일 방향을 향하는 배향 방향을 가질 수 있다.
노즐(350)의 배출구(353)는 유입구(351)와 달리 제1 측면(S1)이 일 방향으로 연장될 수 있다. 유입구(351)를 통해 유입된 잉크(90)는 배출구(353)의 제1 측면(S1)을 따라 흐르면서 배향 방향이 변하지 않고 그대로 토출될 수 있다. 배출구(353)에 유입되는 쌍극성 소자(95)들은 유입구(351)의 제2 측면(S2)의 따라 흐르면서 임의의 배향 방향을 갖고, 상기 배향 방향을 가진 상태로 배출구(353)에서 토출될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 잉크젯 헤드(300)에서 토출되는 쌍극성 소자(95)는 장축의 방향이 배출구(353)의 제1 측면(S1)이 연장된 일 방향과 평행한 상태로 토출될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 내부관(330)에 공급된 쌍극성 소자(95)들은 무작위의 배향 방향을 갖고 흐르게 된다. 다만, 노즐(350)의 유입구(351)를 통해 배출구(353)로 유입되는 쌍극성 소자(95)들은 연장된 일 방향과 제1 측면(S1)이 연장된 일 방향이 평행하도록 배향될 수 있다. 잉크젯 헤드(300)의 노즐(350)에서 토출된 잉크(90)는 임의의 배향 방향을 갖는 복수의 쌍극성 소자(95)들이 분산된 상태로 포함될 수 있다.
잉크젯 헤드(300)의 베이스부(310)는 노즐(350) 사이에 위치하는 부분인 가이드부(370)를 포함하고, 가이드부(370)의 형상에 따라 유입구(351)와 배출구(353)의 측면(S1, S2)의 형상 및 직경(R1, R2)이 결정될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 잉크젯 헤드(300)는 복수의 노즐(350) 사이에 위치하는 가이드부(370)를 포함하고, 가이드부(370)는 배출구(353)들 사이의 제1 가이드부(371) 및 유입구(351)들 사이의 제2 가이드부(372)를 포함할 수 있다. 상술한 바와 같이, 유입구(351)의 직경(R1)은 배출구(353)의 직경(R2)보다 클 수 있고, 이와 유사하게 제1 가이드부(371)의 제1 폭(W1)은 제2 가이드부(372)의 제2 폭(W2)보다 클 수 있다. 또한, 제2 가이드부(372)는 내부관(330)으로부터 제1 가이드부(371)로 갈수록 제2 폭(W2)이 커질 수 있다. 이에 따라 제2 가이드부(372) 사이의 유입구(351)는 제1 직경(R1)이 변할 수 있고, 경사진 측면을 형성할 수 있다.
제1 측면(S1)과 제2 측면(S2)을 갖는 노즐(350)은 복수의 쌍극성 소자(95)가 임의의 배향 방향을 갖는 상태의 잉크(90)를 토출할 수 있고, 상술한 바와 같이 잉크젯 헤드(300)에서 토출된 잉크(90)는 대상 기판(SUB) 상에 분사될 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드에서 토출된 잉크를 나타내는 개략도이다.
도 6을 참조하면, 잉크젯 헤드(300)에서 토출된 잉크(90)는 대상 기판(SUB) 상에 분사된다. 내부관(330)에서 무작위의 배향을 갖는 쌍극성 소자(95)들은 노즐(350)을 통해 임의의 배향 방향을 갖고 토출될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 잉크(90)는 쌍극성 소자(95)의 장축이 향하는 배향 방향이 대상 기판(SUB)의 상면에 수직인 상태로 배향되어 잉크젯 헤드(300)에서 토출될 수 있다. 잉크(90)가 잉크젯 헤드(300)에서 토출되어 대상 기판(SUB) 상에 분사된 잉크(90)는 쌍극성 소자(95)들의 장축이 향하는 방향이 대상 기판(SUB)의 상면을 향할 수 있다. 후술할 바와 같이, 쌍극성 소자(95)들은 임의의 배향 방향을 갖고 대상 기판(SUB) 상에 분사되고, 전계 생성 유닛(700)이 생성하는 전계에 의해 특정한 배향 방향을 갖고 대상 기판(SUB) 상에 안착될 수 있다.
한편, 쌍극성 소자(95)는 제1 극성을 갖는 제1 단부와 제2 극성을 갖는 제2 단부를 포함할 수 있다. 일 방향으로 연장된 쌍극성 소자(95)는 제1 단부가 향하는 방향을 기준으로 특정한 배향 방향이 정의될 수 있다. 도 5 및 도 6에서는 잉크(90) 내에 분산된 쌍극성 소자(95)들은 제1 단부가 향하는 방향이 통일되지 않고 도면 상 상부 방향 및 하부 방향을 향하는 것이 도시되어 있다. 다만, 이에 제한되지 않는다. 몇몇 실시예에서, 잉크젯 헤드(300)는 잉크(90) 내에 분산된 쌍극성 소자(95)들이 제1 단부가 동일한 방향을 향하도록 노즐(350) 내에 전계를 생성하는 부재를 더 포함할 수 있다. 이에 대한 설명은 다른 실시예가 참조된다.
대상 기판(SUB) 상에 쌍극성 소자(95)를 포함하는 잉크(90)가 분사되면, 전계 생성 유닛(700)은 대상 기판(SUB) 상부에 전계를 생성할 수 있다. 상기 전계에 의해 잉크(90) 내에 포함된 쌍극성 소자(95)들은 특정한 배향 방향을 갖도록 정렬될 수 있다. 이하, 다른 도면을 참조하여 전계 생성 유닛(700)에 대하여 설명하기로 한다.
도 7은 일 실시예에 따른 전계 생성 유닛의 개략적인 평면도이다.
도 1 및 도 7을 참조하면, 전계 생성 유닛(700)은 서브 스테이지(710), 프로브 지지대(730), 프로브 유닛(750) 및 얼라이너(780)를 포함할 수 있다.
전계 생성 유닛(700)은 스테이지(STA) 상에 배치되고, 스테이지(STA)와 함께 제2 방향(DR2)으로 이동할 수 있다. 대상 기판(SUB)이 배치된 전계 생성 유닛(700)은 스테이지(STA)를 따라 이동하며 그 상부에 잉크(90)가 분사될 수 있다. 전계 생성 유닛(700)은 잉크(90)가 분사되면 대상 기판(SUB)의 상부에 전계를 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 유닛(750) 및 얼라이너(780)가 배치될 수 있다. 서브 스테이지(710)의 형상은 특별히 제한되지 않으나, 일 예로, 서브 스테이지(710)는 도면에 도시된 바와 같이 양 변이 제1 방향(DR1) 및 제2 방향(DR2)으로 연장된 사각형의 형상을 가질 수 있다. 서브 스테이지(710)는 제1 방향(DR1)으로 연장된 장변과 제2 방향(DR2)으로 연장된 단변을 포함할 수 있다. 다만, 서브 스테이지(710)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 서브 스테이지(710)의 형상은 직사각형일 수 있고, 대상 기판(SUB)이 원형의 평면을 갖는 경우, 서브 스테이지(710)도 평면상 형상이 원형일 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. 도면에서는 서브 스테이지(710)의 각 변 상에 2개의 얼라이너(780)가 이격되어 배치되고, 서브 스테이지(710) 상에는 총 8개의 얼라이너(780)들이 배치된 것이 도시되어 있다. 다만, 이에 제한되지 않으며 얼라이너(780)의 수와 배치 등은 대상 기판(SUB)의 형상 또는 종류에 따라 달라질 수 있다.
프로브 지지대(730) 및 프로브 유닛(750)은 서브 스테이지(710) 상에 배치된다. 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. 다만, 이에 제한되지 않으며, 프로브 지지대(730)는 더 많은 수 포함될 수 있으며 경우에 따라서는 서브 스테이지(710)의 상하측에도 배치될 수 있다. 즉, 프로브 지지대(730)는 전계 생성 유닛(700)에 포함되는 프로브 유닛(750)의 수, 또는 배치나 구조 등에 따라 그 구조가 달라질 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 일 방향, 예컨대 제2 방향(DR2)으로 연장되며 상기 연장된 길이는 대상 기판(SUB) 전체를 커버할 수 있다. 즉, 프로브 지지대(730)와 프로브 유닛(750)의 크기 및 형상은 대상 기판(SUB)에 따라 달라질 수 있다.
일 실시예에서, 프로브 유닛(750)은 프로브 지지대(730) 상에 배치되는 프로브 구동부(753), 프로브 구동부(753)에 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 이동시킬 수 있다. 예시적인 실시예에서, 프로브 구동부(753)는 프로브 지그(751)를 수평 방향 및 수직 방향, 예컨대 수평 방향인 제1 방향(DR1)과 수직 방향인 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. 잉크젯 프린팅 장치(1000)의 공정 중에, 대상 기판(SUB)에 전계를 형성하는 단계에서는 프로브 구동부(753)가 구동하여 프로브 패드(758)를 대상 기판(SUB)에 연결시키고, 그 이외의 단계에서는 프로브 구동부(753)가 다시 구동하여 프로브 패드(758)를 대상 기판(SUB)과 분리시킬 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 다른 도면을 참조하여 후술한다.
프로브 패드(758)는 프로브 지그(751)로부터 전달되는 전기 신호를 통해 대상 기판(SUB) 상에 전계를 형성할 수 있다. 프로브 패드(758)는 대상 기판(SUB)에 연결되어 상기 전기 신호를 전달하여 대상 기판(SUB) 상에 전계를 형성할 수 있다. 일 예로, 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. 대상 기판(SUB)에 전달된 상기 전기 신호는 대상 기판(SUB) 상에 전계를 형성할 수 있다.
다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 프로브 패드(758)는 프로브 지그(751)로부터 전달된 전기 신호를 통해 전계를 형성하는 부재일 수 있다. 즉, 프로브 패드(758)에서 상기 전기 신호를 전달받아 전계를 형성하는 경우, 프로브 패드(758)는 대상 기판(SUB)과 연결되지 않을 수도 있다.
프로브 패드(758)의 형상은 특별히 제한되지 않으나, 예시적인 실시예에서, 프로브 패드(758)는 대상 기판(SUB) 전체를 커버하도록 일 방향으로 연장된 형상을 가질 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 전계를 형성할 수 있다. 프로브 지그(751)로 전달되는 전기 신호는 전계를 형성하기 위한 전압, 일 예로 교류 전압일 수 있다.
프로브 유닛(750)은 복수개의 프로브 지그(751)를 포함할 수 있으며 그 수는 특별히 제한되지 않는다. 도면에서는 3개의 프로브 지그(751)와 3개의 프로브 구동부(753)가 배치된 것을 도시하고 있으나, 프로브 유닛(750)은 더 많은 수의 프로브 지그(751) 및 프로브 구동부(753)를 포함하여 대상 기판(SUB) 상에 더 높은 밀도를 갖는 전계를 형성할 수도 있다.
일 실시예에 따른 프로브 유닛(750)은 이에 제한되지 않는다. 도면에서는 프로브 유닛(750)이 프로브 지지대(730), 즉 전계 생성 유닛(700)에 배치된 것으로 도시하고 있으나, 경우에 따라서 프로브 유닛(750)은 별도의 장치로 배치될 수도 있다. 전계 생성 유닛(700)은 전계를 형성할 수 있는 장치를 포함하여 대상 기판(SUB) 상에 전계를 형성할 수 있으면, 그 구조나 배치는 제한되지 않는다.
도 8 및 도 9는 일 실시예에 따른 프로브 유닛의 동작을 도시하는 개략도들이다.
상술한 바와 같이, 프로브 유닛(750)의 프로브 구동부(753)는 잉크젯 프린팅 장치(1000)의 공정 단계에 따라 동작될 수 있다. 도 8 및 도 9를 참조하면, 전계 생성 유닛(700)에 전계를 형성하지 않는 제1 상태에서는 프로브 유닛(750)은 프로브 지지대(730) 상에 배치되어 대상 기판(SUB)과 이격될 수 있다. 프로브 유닛(750)의 프로브 구동부(753)는 수평 방향인 제2 방향(DR2)과 수직 방향인 제3 방향(DR3)으로 구동하여 프로브 패드(758)를 대상 기판(SUB)과 이격시킬 수 있다.
다음으로, 대상 기판(SUB) 상에 전계를 형성하는 제2 상태에서는 프로브 유닛(750)의 프로브 구동부(753)가 구동하여 프로브 패드(758)를 대상 기판(SUB)과 연결시킬 수 있다. 프로브 구동부(753)가 수직 방향인 제3 방향(DR3)과 수평 방향인 제1 방향(DR1)으로 구동하여 프로브 패드(758)는 대상 기판(SUB)과 접촉할 수 있다. 프로브 유닛(750)의 프로브 지그(751)는 프로브 패드(758)에 전기 신호를 전달하고, 대상 기판(SUB) 상에는 전계가 형성될 수 있다.
한편, 도면에서는 전계 생성 유닛(700)의 양 측에 프로브 유닛(750)이 각각 하나씩 배치되고, 두개의 프로브 유닛(750)이 동시에 대상 기판(SUB)에 연결되는 것을 도시하고 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 복수의 프로브 유닛(750)은 각각 별개로 구동될 수도 있다. 예를 들어, 서브 스테이지(710) 상에 대상 기판(SUB)이 준비되고, 잉크(90)가 분사되면, 임의의 제1 프로브 유닛(750)이 먼저 대상 기판(SUB) 상에 전계를 형성하고, 제2 프로브 유닛(750)은 대상 기판(SUB)에 연결되지 않을 수 있다. 이후, 제1 프로브 유닛(750)이 대상 기판(SUB)에서 분리되고 제2 프로브 유닛(750)이 대상 기판(SUB)과 연결되어 전계를 형성할 수도 있다. 즉, 복수의 프로브 유닛(750)은 동시에 구동하여 전계를 형성하거나, 각각 순차적으로 구동하여 순차적으로 전계를 형성할 수도 있다.
도 10은 일 실시예에 따른 전계 생성 유닛에 의해 대상 기판 상에 전계가 생성된 것을 도시하는 개략도이다.
쌍극성 소자(95)는 일 단부가 제1 극성을 갖고, 타 단부가 제1 극성과 다른 제2 극성을 갖는 물체일 수 있다. 예를 들어, 쌍극성 소자(95)의 일 단부는 양의 극성을 갖고, 쌍극성 소자(95)의 타 단부는 음의 극성을 가질 수 있다. 양 단부에 다른 극성을 갖는 쌍극성 소자(95)는 소정의 전계에 놓였을 때 전기적인 힘(인력과 척력)을 받아 배향 방향이 제어될 수 있다.
도 10을 참조하면, 잉크(90)는 쌍극성 소자(95)를 포함하여 잉크젯 헤드(300)의 노즐(350)로부터 토출된다. 노즐(350)에서 토출된 잉크(90)는 임의의 배향 방향을 갖는 쌍극성 소자(95)들을 포함하여 대상 기판(SUB) 상에 분사될 수 있다. 대상 기판(SUB) 상에 전계(IEL)가 생성되면, 제1 극성 및 제2 극성을 갖는 쌍극성 소자(95)는 대상 기판(SUB) 상에 잉크(90)가 안착될 때까지, 또는 안착된 후에도 전기적 힘을 받을 수 있다. 상기 전기적 힘에 의해 쌍극성 소자(95)는 제1 단부 및 제2 단부의 극성에 따라 배향될 수 있다. 일 예로 쌍극성 소자(95)의 배향 방향은 전계(IEL)가 향하는 방향일 수 있다.
상술한 바와 같이, 잉크젯 헤드(300)에서 토출된 쌍극성 소자(95)는 장축이 향하는 방향이 대상 기판(SUB)의 상면과 수직한 방향으로 배향될 수 있다. 대상 기판(SUB) 상에 생성되는 전계(IEL)는 대상 기판(SUB)의 상면에 수평한 방향으로 형성되고, 쌍극성 소자(95)는 제1 단부와 제2 단부가 전계(IEL)의 방향을 따라 배향 방향 및 위치가 변할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 대상 기판(SUB) 상에 분사된 쌍극성 소자(95)는 전계(IEL)에 의해 연장된 방향이 대상 기판(SUB)의 상면에 수직한 방향과 다른 방향을 향하도록 배향될 수 있다.
대상 기판(SUB) 상에 수평 방향의 전계(IEL)가 생성되면, 일 방향으로 연장된 쌍극성 소자(95)는 제1 단부와 제2 단부가 대상 기판(SUB) 상에 수평한 방향을 향하도록 배향될 수 있다. 여기서, 쌍극성 소자(95)는 제1 극성을 갖는 제1 단부가 일 방향을 향하고, 제2 극성을 갖는 제2 단부는 타 방향을 향하도록 배향될 수 있다. 잉크젯 헤드(300)에서 토출된 쌍극성 소자(95)는 장축이 향하는 방향이 대상 기판(SUB)의 상면에 수직한 방향을 갖되, 각 쌍극성 소자(95)들의 제1 단부는 무작위의 방향을 향하도록 배향될 수 있다. 반면에, 대상 기판(SUB) 상에 분사되어 전계(IEL)가 생성되면, 각 쌍극성 소자(95)들은 제1 단부가 동일한 방향을 향하도록 배향되고, 대상 기판(SUB) 상에서 정렬될 수 있다. 잉크젯 프린팅 장치(1000)는 제1 단부가 특정 방향을 갖도록 쌍극성 소자(95)들을 대상 기판(SUB) 상에 정렬시킬 수 있다.
잉크젯 헤드(300)에서 토출되는 쌍극성 소자(95)들이 임의의 배향 방향을 갖기 때문에, 대상 기판(SUB) 상에 생성되는 전계(IEL)의 방향에 따라 쌍극성 소자(95)들이 원활하게 정렬될 수 있다. 대상 기판(SUB) 상에 배향된 쌍극성 소자(95)들은 어느 하나의 쌍극성 소자(95)를 기준으로 다른 쌍극성 소자(95)들의 배향 오차가 계산될 수 있고, 이를 통해 배향된 쌍극성 소자(95)들의 정렬도가 측정될 수 있다. 쌍극성 소자(95)들이 갖는 '정렬도'란, 대상 기판(SUB) 상에서 정렬된 쌍극성 소자(95)들의 배향 방향간의 오차의 정도를 의미하는 것일 수 있다. 예를 들어, 쌍극성 소자(95)들의 배향 방향간의 오차가 클 경우, 쌍극성 소자(95)들의 정렬도가 낮은 것이고, 쌍극성 소자(95)들의 배향 방향간의 오차가 작을 경우, 쌍극성 소자(95)들의 정렬도가 높거나 개선된 것으로 이해될 수 있다.
쌍극성 소자(95)들이 무작위의 배향을 가진 상태로 대상 기판(SUB) 상에 분사되는 경우, 쌍극성 소자(95)가 전계(IEL)에 의해 전기적인 힘을 전달 받더라도, 이들이 특정 배향 방향을 갖도록 정렬되는 정도가 충분하지 않을 수 있다. 반면, 일 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치(1000)는 임의의 배향 방향을 가진 상태로 쌍극성 소자(95)를 토출할 수 있고, 대상 기판(SUB) 상에서 정렬되는 쌍극성 소자(95)의 정렬도를 개선할 수 있다.
한편, 전계 생성 유닛(700)이 대상 기판(SUB)의 상부에 전계(IEL)를 생성하는 시점은 특별히 제한되지 않는다. 도면에서는 잉크(90)가 노즐(350)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 노즐(350)에서 토출되어 대상 기판(SUB)에 도달할 때까지 전계(IEL)에 의해 힘을 받을 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않으며, 경우에 따라서 프로브 유닛(750)은 잉크(90)가 대상 기판(SUB)에 분사된 후에 전계(IEL)를 생성할 수도 있다. 전계 생성 유닛(700)은 잉크젯 헤드(300)으로부터 잉크(90)가 분사될 때, 또는 그 이후에 전계(IEL)를 생성할 수 있다.
도면에는 도시되지 않았으나, 몇몇 실시예에서 서브 스테이지(710) 상에는 전계 생성 부재가 더 배치될 수 있다. 전계 생성 부재는 후술하는 프로브 유닛(750)과 같이 상부(즉, 제3 방향(DR3)), 또는 대상 기판(SUB) 상에 전계를 형성할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 전계 생성 부재는 안테나 유닛이나, 복수의 전극을 포함한 장치 등이 적용될 수 있다.
한편, 도면에 도시되지 않았으나, 일 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치(1000)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 안착될 수 있다. 잉크(90)에 열을 조사하여 용매(91)를 제거하는 공정은 통상적인 열처리 유닛을 이용하여 수행될 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
잉크젯 프린팅 장치(1000)는 잉크젯 헤드(300)가 경사진 제2 측면(S2)을 갖는 노즐(350)을 포함하여, 쌍극성 소자(95)들이 임의의 배향 방향을 가진 상태로 토출될 수 있다. 대상 기판(SUB) 상에 분사된 잉크(90) 내에는 쌍극성 소자(95)들이 임의의 배향 방향을 갖고 분산되고, 전계 생성 유닛(700)이 생성하는 전계(IEL)에 의해 쌍극성 소자(95)들은 특정한 배향 방향을 갖고 정렬될 수 있다. 일 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치(1000)는 대상 기판(SUB) 상에 정렬되는 쌍극성 소자(95)의 정렬도를 개선할 수 있다.
이하에서는 잉크젯 프린팅 장치(1000)의 다양한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.
상술한 바와 같이, 쌍극성 소자(95)는 제1 극성을 갖는 제1 단부와 제2 극성을 갖는 제2 단부를 포함하고, 제1 단부가 향하는 특정 배향 방향을 가질 수 있다. 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드(300)는 노즐(350)에 전계(IEL)를 생성하는 부재를 더 포함하여 토출되는 쌍극성 소자(95)들이 제1 단부가 동일한 방향을 향하여 특정 배향 방향을 갖도록 유도할 수 있다.
도 11은 다른 실시예에 따른 잉크젯 헤드의 개략적인 단면도이다. 도 12는 도 11의 Q1 부분의 확대도이다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드(300_1)는 가이드부(370)에 배치된 전계 생성 전극(400_1)을 더 포함할 수 있다. 전계 생성 전극(400_1)은 인가되는 전기 신호에 의해 노즐(350)에 전계(IEL)를 생성할 수 있다. 노즐(350)을 통해 토출되는 쌍극성 소자(95)는 전계 생성 전극(400_1)이 생성하는 전계(IEL)에 의해 극성을 갖는 제1 단부 및 제2 단부가 특정 방향을 향하도록 정렬될 수 있다. 본 실시예는 가이드부(370)에 배치된 전계 생성 전극(400_1)을 더 포함하여 잉크(90)에 분산된 복수의 쌍극성 소자(95)들이 제1 단부가 동일한 방향을 향하도록 정렬된 상태로 토출될 수 있다. 그 외에 다른 부재들에 대한 설명은 도 4의 실시예와 동일한 바, 이하에서는 중복되는 설명은 생략하고 차이점을 중심으로 설명하기로 한다.
전계 생성 전극(400_1)은 가이드부(370)의 측면에 배치될 수 있다. 전계 생성 전극(400_1)은 제1 전계 생성 전극(410_1) 및 제2 전계 생성 전극(420_1)을 포함할 수 있고, 제1 전계 생성 전극(410_1)은 제1 가이드부(371)의 일 측면에 배치되고, 제2 전계 생성 전극(420_1)은 제2 가이드부(372)의 일 측면에 배치될 수 있다. 제1 전계 생성 전극(410_1)은 제1 가이드부(371)의 일 측면에 배치되어 배출구(353)의 제1 측면(S1)에 배치될 수 있고, 제2 전계 생성 전극(420_1)은 제2 가이드부(372)의 일 측면에 배치되어 유입구(351)의 제2 측면(S2)에 배치될 수 있다. 상술한 바와 같이, 배출구(353)의 제1 측면(S1)은 일 방향으로 연장된 형상을 갖고, 유입구(351)의 제2 측면(S2)은 경사지도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 제1 전계 생성 전극(410_1)은 일 방향으로 연장된 측면 상에 배치되고, 제2 전계 생성 전극(420_1)은 경사지도록 형성된 측면 상에 배치될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 전계 생성 전극(410_1)과 제2 전계 생성 전극(420_1)은 일 방향으로 이격될 수 있다. 제1 전계 생성 전극(410_1)과 제2 전계 생성 전극(420_1)의 노즐(350)의 측면을 따라 서로 이격되어 배치될 수 있다. 제1 전계 생성 전극(410_1)은 제2 전계 생성 전극(420_1)의 하부에 배치될 수 있다.
제1 전계 생성 전극(410_1)과 제2 전계 생성 전극(420_1)은 실질적으로 전계 생성 유닛(700)의 프로브 유닛(750)과 동일한 기능을 수행할 수 있다. 다만, 전계 생성 전극(400_1)은 잉크젯 헤드(300)에 직접 배치되는 점에서 전계 생성 유닛(700)과 차이가 있다.
제1 전계 생성 전극(410_1)과 제2 전계 생성 전극(420_1)에는 소정의 전기 신호가 인가될 수 있고, 이들 사이에는 전계(IEL)가 생성될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 제1 전계 생성 전극(410_1) 및 제2 전계 생성 전극(420_1)은 유입구(351)와 배출구(353)에 제1 측면(S1)이 연장된 일 방향을 향하는 전계(IEL)를 생성할 수 있다. 전계(IEL)는 잉크(90)에 분산된 쌍극성 소자(95)들이 제1 극성을 갖는 제1 단부가 동일한 방향을 향하도록 정렬시킬 수 있다. 도 5의 실시예와 달리, 도 11 및 도 12의 잉크젯 헤드(300_1)는 전계 생성 전극(400_1)을 더 포함하여 토출되는 쌍극성 소자(95)들이 제1 단부가 동일한 방향을 갖도록 특정 배향 방향을 갖고 정렬될 수 있다. 이에 따라, 대상 기판(SUB) 상에 분사된 잉크(90)에는 제1 단부가 동일한 방향을 향하도록 정렬된 쌍극성 소자(95)들이 분산될 수 있고, 전계 생성 유닛(700)이 생성하는 전계(IEL)에 의해 쌍극성 소자(95)가 원활하게 정렬될 수 있다. 즉, 전계 생성 전극(400_1)을 더 포함하는 잉크젯 프린팅 장치(1000)는 쌍극성 소자(95)의 정렬도를 더 개선할 수 있다.
도 13은 도 11의 잉크젯 헤드의 다른 일 예를 나타내는 개략적인 단면도이다. 도 14는 도 11의 잉크젯 헤드의 또 다른 일 예를 나타내는 개략적인 단면도이다.
먼저, 도 13을 참조하면, 잉크젯 헤드(300_2)는 더 많은 수의 전계 생성 전극(400_2)을 포함할 수 있다. 제1 전계 생성 전극(410_2)은 제1 가이드부(371)의 양 측면에 배치되고, 제2 전계 생성 전극(420_2)은 제2 가이드부(372)의 양 측면에 배치될 수 있다. 이에 따라 잉크젯 헤드(300_2)의 노즐(350)에는 보다 강한 전계(IEL)가 생성될 수 있고, 쌍극성 소자(95)들은 특정 배향 방향을 갖고 정렬된 상태로 잉크젯 헤드(300_2)에서 토출될 수 있다. 본 실시예는 더 많은 수의 전계 생성 전극(400_2)이 배치된 점에서 도 11의 실시예와 차이가 있다.
이어, 도 14를 참조하면, 잉크젯 헤드(300_3)는 전계 생성 전극(400_3)들이 노즐(350)을 감싸도록 배치될 수 있다. 이에 따라 잉크젯 헤드(300_3)의 노즐(350)에는 위치에 따라 균일한 전계(IEL)가 생성될 수 있고, 쌍극성 소자(95)들은 노즐(350)을 통해 토출되기 전까지 균일하게 전계(IEL)한 힘을 전달받을 수 있다. 본 실시예는 전계 생성 전극(400_3)의 배치가 상이한 점에서 도 13의 실시예와 차이가 있다. 이하, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 15는 또 다른 실시예에 따른 잉크젯 헤드의 개략적인 단면도이다. 도 16는 도 15의 Q2 부분의 확대도이다.
도 15 및 도 16을 참조하면, 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드(300_4)는 노즐(350)을 감싸도록 배치된 전계 생성 코일(500_4)을 포함할 수 있다. 전계 생성 코일(500_4)은 흐르는 전류에 의해 코일의 연장된 일 방향으로 전계(IEL)를 생성할 수 있다. 노즐(350) 중 적어도 배출구(353)를 감싸도록 배치된 전계 생성 코일(500_4)은 배출구(353)의 제1 측면(S1)이 연장된 일 방향을 따라 전계(IEL)를 생성할 수 있다. 노즐(350)로 유입되는 쌍극성 소자(95)들은 전계(IEL)의 방향에 따라 제1 단부 및 제2 단부가 배향되고, 특정한 배향 방향을 갖고 정렬된 상태로 잉크젯 헤드(300_4)에서 토출될 수 있다. 본 실시예는 잉크젯 헤드(300_4)의 노즐(350)에 전계(IEL)를 생성하는 부재가 전계 생성 코일(500_4)인 점에서 도 11의 실시예와 차이가 있다. 이하, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 17은 또 다른 실시예에 따른 잉크젯 헤드의 개략적인 단면도이다. 도 18은 도 17의 잉크젯 헤드에서 잉크가 흐르는 것을 나타내는 개략도이다.
도 17 및 도 18을 참조하면, 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드(300_5)는 유입구(351_5)와 내부관(330_5) 사이에 배치된 복수의 제3 가이드부(380_5)를 더 포함하고, 노즐(350_5)은 내부관(330)과 유입구(351_5) 사이에서 제3 가이드부(380_5)가 이격된 공간이 형성하는 유입관(355_5)을 더 포함할 수 있다. 본 실시예는 잉크젯 헤드(300_5)가 제3 가이드부(380_5)를 더 포함하여 내부관(330)을 따라 흐르는 잉크(90)가 유입관(355_5)을 통해 유입구(351_5)로 공급되는 점에서 도 5의 실시예와 차이가 있다. 이하에서는 중복되는 설명은 생략하고 차이점을 중심으로 설명하기로 한다.
제3 가이드부(380_5)는 제2 가이드부(372_5) 상에 배치될 수 있다. 제3 가이드부(380_5)는 일 방향으로 연장된 형상을 갖고, 유입구(351_5)의 일 측면으로부터 타 측면을 향하도록 돌출될 수 있다. 복수의 노즐(350_5)들 사이마다 제1 가이드부(371_5) 및 제2 가이드부(372_5)가 위치하고, 제3 가이드부(380_5)의 경우에도 복수의 노즐(350_5)들 사이마다 배치될 수 있다. 잉크젯 헤드(300_5)는 복수의 제3 가이드부(380_5)를 포함하고, 이들은 서로 이격될 수 있다. 제3 가이드부(380_5)는 내부관(330)과 노즐(350_5)의 유입구(351_5) 사이에 배치되며, 제3 가이드부(380_5)들이 이격된 공간에는 유입관(355_5)이 형성될 수 있다.
제3 가이드부(380_5)는 내부관(330)과 유입구(351_5) 사이에 배치됨에 따라, 내부관(330)으로부터 잉크(90)가 공급되는 유입구(351_5)의 입구가 좁아질 수 있다. 즉, 유입관(355_5)의 직경인 제3 직경(R3)은 유입구(351_5)의 직경인 제1 직경(R1)보다 작을 수 있다. 내부관(330)을 따라 흐르는 잉크(90)는 좁은 직경을 갖는 유입관(355_5)을 통해 유입구(351_5)로 공급될 수 있다. 잉크(90)는 유입관(355_5)을 통해 흐르는 동안 유속이 빨라지고, 잉크(90)는 유입구(351_5)의 경사진 측면을 따라 빨라진 유속을 갖고 배출구(353_5)로 유입될 수 있다.
도 18은 제3 가이드부(380_5)가 형성하는 유입관(355_5)을 통해 잉크(90)가 유입구(351_5)로 공급되는 것을 개략적으로 도시하고 있다. 도 18에서는 도시되지 않았으나, 유입관(355_5)의 상부와 하부에는 제3 가이드부(380_5)가 위치하는 것으로 이해될 수 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 내부관(330_5)을 따라 흐르는 잉크(90)는 유입관(355_5)을 통해 유입구(351_5)로 공급될 수 있다. 비교적 넓은 직경을 갖는 내부관(330_5)으로부터 좁은 직경을 갖는 유입관(355_5)으로 공급된 잉크(90)는 빠른 유속을 갖고 유입구(351_5)의 측면을 따라 흐르게 된다. 예시적인 실시예에서 유입구(351_5)가 평면상 원형을 갖는 형상을 가질 경우, 잉크(90)는 유입구(351_5)의 측면을 따라 회전하면서 흐르게 되고, 회전력을 가진 상태로 배출구(353_5)로 유입될 수 있다.
상술한 바와 같이 유입구(351_5)는 일 측면인 제2 측면(S2)이 경사지도록 형성되고, 빠른 유속을 갖는 잉크(90) 내에 분산된 쌍극성 소자(95)들은 임의의 배향 방향을 가질 수 있다. 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드(300_5)는 제3 가이드부(380_5)를 더 포함하여 쌍극성 소자(95)가 임의의 배향 방향을 갖고 노즐(350_5)에서 토출되도록 유도할 수 있다. 이후, 대상 기판(SUB) 상에 쌍극성 소자(95)가 분사되면, 전계 생성 유닛(700)이 생성하는 전계(IEL)에 의해 쌍극성 소자(95)는 특정한 배향 방향을 갖도록 정렬될 수 있다. 이하, 중복되는 설명은 생략한다.
이상에서 설명한 잉크젯 프린팅 장치(1000)는 쌍극성 소자(95)가 임의의 방향으로 배열된 상태를 갖는 잉크(90)를 토출할 수 있다. 쌍극성 소자(95)가 배열된 상태를 갖는 잉크(90)는 대상 기판(SUB) 상에 분사되고, 전계 생성 유닛(700)은 잉크(90)가 분사된 대상 기판(SUB) 상부에 전계(IEL)를 생성한다. 쌍극성 소자(95)는 전계(IEL)에 의해 배향 방향 및 위치가 변하여 대상 기판(SUB) 상에서 특정 방향으로 정렬될 수 있다. 이하에서는 일 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치(1000)를 이용한 쌍극성 소자(95)의 정렬 방법에 대하여 자세하게 설명하기로 한다.
도 19는 일 실시예에 따른 쌍극성 소자의 정렬 방법을 나타내는 순서도이다. 도 20 내지 도 23은 일 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치를 이용한 쌍극성 소자 정렬 방법을 나타내는 단면도들이다.
도 1, 및 도 19 내지 도 23을 참조하면, 일 실시예에 따른 쌍극성 소자(95) 정렬 방법은 잉크젯 프린팅 장치(1000)를 세팅하는 단계(S100), 대상 기판(SUB) 상에 일 방향으로 배향된 쌍극성 소자(95)를 포함하는 잉크(90)를 분사하는 단계(S200) 및 대상 기판(SUB) 상에 쌍극성 소자(95)를 안착시키는 단계(S300)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 쌍극성 소자(95) 정렬 방법은 도 1을 참조하여 상술한 잉크젯 프린팅 장치(1000)를 이용하여 수행될 수 있으며, 대상 기판(SUB) 상에 잉크(90)를 분사할 때 쌍극성 소자(95)들은 임의의 일 방향으로 배향된 상태로 토출될 수 있다. 이후, 대상 기판(SUB) 상부에 생성되는 전계(IEL)에 의해 쌍극성 소자(95)들은 일 방향으로 정렬될 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 설정값을 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 발수처리한다. 발수처리는 플루오린 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(300) 별 액적량을 측정한다. 잉크젯 헤드(300) 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(300) 별 전압을 조정하여 기준 액적량이 토출될 수 있도록 조절한다. 이와 같은 검사 방법은 각 잉크젯 헤드(300)가 정확한 액적량을 토출할 때까지 수회 반복될 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 20에 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 한쌍의 전극이 배치된 것을 도시하고 있으나, 대상 기판(SUB) 상에는 더 많은 수의 전극쌍이 형성될 수 있고, 복수의 잉크젯 헤드(300)가 각 전극쌍에 동일한 방식으로 잉크(90)를 분사할 수 있다.
이어, 도 21에 도시된 바와 같이, 대상 기판(SUB) 상에 쌍극성 소자(95)가 분산된 용매(91)를 포함하는 잉크(90)를 분사(S200)한다. 잉크(90)는 프린트 헤드 유닛(100)의 잉크젯 헤드(300)로부터 토출될 수 있으며, 대상 기판(SUB) 상에 배치된 제1 전극(21)과 제2 전극(22) 상에 분사될 수 있다. 특히, 일 실시예에 따른 잉크젯 헤드(300)는 서로 다른 폭을 갖는 유입구(351) 및 배출구(353)를 포함하는 노즐(350)을 포함하여, 잉크(90) 내에 분산된 쌍극성 소자(95)가 일 방향으로 배향된 상태로 토출될 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 연장된 일 방향이 대상 기판(SUB)의 상면에 수직한 방향으로 배향될 수 있다. 또한, 도면으로 도시하지 않았으나, 잉크젯 헤드(300)가 도 11 내지 도 16의 잉크젯 헤드(300)인 경우, 잉크(90)에 분산된 각 쌍극성 소자(95)들은 제1 극성 갖는 제1 단부 또는 제2 극성을 갖는 제2 단부가 동일한 방향을 갖도록 정렬된 상태로 분사될 수 있다. 이에 대한 설명은 상술한 바와 동일한 바, 자세한 설명은 생략하기로 한다.
다음으로, 도 22를 참조하면 대상 기판(SUB) 상에 전계(IEL)를 생성하여 전계(IEL)에 의해 쌍극성 소자(95)를 대상 기판(SUB) 상에 안착(S300) 시킨다. 몇몇 실시예에서, 쌍극성 소자(95)는 대상 기판(SUB) 상부에 생성된 전계(IEL)에 의해 유전영동힘을 전달 받아 제1 전극(21)과 제2 전극(22) 사이에 배치될 수 있다.
구체적으로 설명하면 프로브 유닛(750)을 이용하여 제1 전극(21)과 제2 전극(22)에 전기 신호를 인가한다. 프로브 유닛(750)은 대상 기판(SUB) 상에 구비된 소정의 패드(미도시)와 연결되고, 상기 패드와 연결된 제1 전극(21)과 제2 전극(22)에 전기 신호를 인가할 수 있다. 예시적인 실시예에서 상기 전기 신호는 교류 전압일 수 있고, 상기 교류 전압은 ±(10 ~50)V의 전압 및 10kHz 내지 1MHz의 주파수를 가질 수 있다. 상기 교류 전압이 제1 전극(21)과 제2 전극(22)에 인가되면, 이들 사이에는 전계(IEL)가 형성되고, 쌍극성 소자(95)는 전계(IEL)에 의한 유전영동힘(Dielectrophoretic Force)을 전달받는다. 유전영동힘을 전달 받은 쌍극성 소자(95)는 배향 방향 및 위치가 바뀌면서 제1 전극(21)과 제2 전극(22) 상에 배치될 수 있다.
도면에 도시된 바와 같이, 잉크(90) 상에서 연장된 일 방향이 대상 기판(SUB)에 수직하도록 분산된 쌍극성 소자(95)는 전계(IEL)의 방향에 따라 배향 방향이 달라질 수 있다. 일 실시예에 따르면, 쌍극성 소자(95)는 전계(IEL)에 의해 연장된 일 방향이 전계(IEL)가 향하는 방향을 향하도록 정렬될 수 있다. 대상 기판(SUB) 상에 생성되는 전계(IEL)가 대상 기판(SUB)의 상면에 평행하게 생성되는 경우, 쌍극성 소자(95)는 연장된 방향이 대상 기판(SUB)에 평행하도록 정렬되어 제1 전극(21)과 제2 전극(22) 사이에 배치될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 쌍극성 소자(95)를 안착시키는 단계는 쌍극성 소자(95)를 제1 전극(21)과 제2 전극(22) 사이에 안착시키는 단계이고, 쌍극성 소자(95)의 적어도 일 단부는 제1 전극(21) 또는 제2 전극(22) 중 적어도 어느 하나 상에 배치될 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않고, 쌍극성 소자(95)는 제1 전극(21)과 제2 전극(22) 사이의 대상 기판(SUB) 상에 직접 배치될 수 있다.
다음으로, 도 23에 도시된 바와 같이 대상 기판(SUB) 상에 분사된 잉크(90)의 용매(91)를 제거한다. 용매(91)를 제거하는 단계는 열처리 장치를 통해 수행되며, 열처리 장치는 대상 기판(SUB) 상에 열(H) 또는 적외선을 조사할 수 있다. 대상 기판(SUB) 상에 분사된 잉크(90)에서 용매(91)가 제거됨으로써 쌍극성 소자(95)의 유동이 방지되고, 전극(21, 22) 상에 안착될 수 있다.
이상의 방법을 통해, 일 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치(1000)는 대상 기판(SUB) 상에 쌍극성 소자(95)를 정렬시킬 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 24는 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 나노미터(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 신호를 전달 받고, 이를 특정 파장대의 광으로 방출할 수 있다.
도 24를 참조하면 참조하면, 발광 소자(30)는 제1 반도체층(31), 제2 반도체층(32), 활성층(33), 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(33) 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(33)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. 이에 대한 설명은 다른 도면을 참조하여 후술하기로 한다.
활성층(33)은 제1 반도체층(31)과 제2 반도체층(32) 사이에 배치된다. 활성층(33)은 단일 또는 다중 양자 우물 구조의 물질을 포함할 수 있다. 활성층(33)이 다중 양자 우물 구조의 물질을 포함하는 경우, 양자층(Quantum layer)과 우물층(Well layer)이 서로 교번적으로 복수개 적층된 구조일 수도 있다. 활성층(33)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(33)이 청색 파장대의 광을 방출하는 경우, AlGaN, AlGaInN 등의 물질을 포함할 수 있다. 특히, 활성층(33)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(33)은 양자층으로 AlGaInN를, 우물층으로 AlInN를 포함하여 상술한 바와 같이, 활성층(33)은 중심 파장대역이 450nm 내지 495nm의 범위를 갖는 청색(Blue)광을 방출할 수 있다.
다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 활성층(33)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(33)이 방출하는 광은 청색 파장대의 광으로 제한되지 않고, 경우에 따라 적색, 녹색 파장대의 광을 방출할 수도 있다. 활성층(33)의 길이는 0.05㎛ 내지 0.10㎛의 범위를 가질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
한편, 활성층(33)에서 방출되는 광은 발광 소자(30)의 길이방향 외부면뿐만 아니라, 양 측면으로 방출될 수 있다. 활성층(33)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 24에서는 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(33)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(33)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(33)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(33)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 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(33)의 조성 차이에 따라 서로 다른 직경을 가질 수도 있다. 바람직하게는 발광 소자(30)의 직경은 500nm 내외의 범위를 가질 수 있다.
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.
한편, 발광 소자(30)의 구조는 도 24에 도시된 바에 제한되지 않고, 다른 구조를 가질 수도 있다.
도 25는 다른 실시예에 따른 발광 소자의 개략도이다.
도 25를 참조하면, 발광 소자(30')는 일 방향으로 연장된 형상을 갖되, 부분적으로 측면이 경사진 형상을 가질 수 있다. 즉, 일 실시예에 따른 발광 소자(30')는 부분적으로 원추형의 형상을 가질 수 있다.
발광 소자(30')는 복수의 층들이 일 방향으로 적층되지 않고, 각 층들이 어느 다른 층의 외면을 둘러싸도록 형성될 수 있다. 도 25의 발광 소자(30')는 복수의 반도체층들이 어느 다른 층의 외면 중 적어도 일부를 둘러싸도록 형성될 수 있다. 발광 소자(30)는 적어도 일부 영역이 일 방향으로 연장된 반도체 코어와 이를 둘러싸도록 형성된 절연막(38')을 포함할 수 있다. 상기 반도체 코어는 제1 반도체층(31'), 활성층(33'), 제2 반도체층(32') 및 전극층(37')을 포함할 수 있다. 도 25의 발광 소자(30')는 각 층들의 형상이 일부 상이한 것을 제외하고는 도 24의 발광 소자(30)와 동일하다. 이하에서는 동일한 내용은 생략하고 차이점에 대하여 서술한다.
일 실시예에 따르면, 제1 반도체층(31')은 일 방향으로 연장되고 양 단부가 중심부를 향해 경사지게 형성될 수 있다. 도 25의 제1 반도체층(31')은 로드형 또는 원통형의 본체부와, 상기 본체부의 상부 및 하부에 각각 측면이 경사진 형상의 단부들이 형성된 형상일 수 있다. 상기 본체부의 상단부는 하단부에 비해 더 가파른 경사를 가질 수 있다.
활성층(33')은 제1 반도체층(31')의 상기 본체부의 외면을 둘러싸도록 배치된다. 활성층(33')은 일 방향으로 연장된 고리형의 형상을 가질 수 있다. 활성층(33')은 제1 반도체층(31')의 상단부 및 하단부 상에는 형성되지 않을 수 있다. 활성층(33')은 제1 반도체층(31')의 경사지지 않은 측면에만 형성될 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니다. 이에 따라 활성층(33')에서 방출되는 광은 발광 소자(30')의 길이방향의 양 단부뿐만 아니라, 길이방향을 기준으로 양 측면으로 방출될 수 있다. 도 24의 발광 소자(30)에 비해 도 25의 발광 소자(30')는 활성층(33')의 면적이 넓어 더 많은 양의 광을 방출할 수 있다.
제2 반도체층(32')은 활성층(33')의 외면과 제1 반도체층(31')의 상단부를 둘러싸도록 배치된다. 제2 반도체층(32')은 일 방향으로 연장된 고리형의 본체부와 측면이 경사지도록 형성된 상단부를 포함할 수 있다. 즉, 제2 반도체층(32')은 활성층(33')의 평행한 측면과 제1 반도체층(31')의 경사진 상단부에 직접 접촉할 수 있다. 다만, 제2 반도체층(32')은 제1 반도체층(31')의 하단부에는 형성되지 않는다.
전극층(37')은 제2 반도체층(32')의 외면을 둘러싸도록 배치된다. 즉, 전극층(37')의 형상은 실질적으로 제2 반도체층(32')과 동일할 수 있다. 즉, 전극층(37')은 제2 반도체층(32')의 외면에 전면적으로 접촉할 수 있다.
절연막(38')은 전극층(37') 및 제1 반도체층(31')의 외면을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 절연막(38')은 전극층(37')을 포함하여, 제1 반도체층(31')의 하단부 및 활성층(33')과 제2 반도체층(32')의 노출된 하단부와 직접 접촉할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 잉크젯 프린팅 장치(1000)는 도 24 또는 도 25의 발광 소자(30, 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 26은 일 실시예에 따른 표시 장치의 개략적인 평면도이다.
도 26을 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)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(DA)의 형상 또한 표시 장치(10)의 전반적인 형상과 유사할 수 있다. 도 26에서는 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 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. 화소(PX)들 각각은 특정 파장대의 광을 방출하는 발광 소자(30)를 하나 이상 포함하여 특정 색을 표시할 수 있다.
도 27은 일 실시예에 따른 표시 장치의 일 화소의 개략적인 평면도이다.
도 27을 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 27에서는 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 발광층(EML)을 포함한다. 발광층(EML)은 복수의 전극(21, 22), 발광 소자(30), 복수의 접촉 전극(26), 복수의 내부 뱅크(41, 42 도 28에 도시)와 외부 뱅크(43) 및 적어도 하나의 절연층(51, 52, 53, 55, 도 28에 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 전압을 인가 받을 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 제4 방향(DR4)으로 연장되어 배치되는 전극 줄기부(21S, 22S)와 전극 줄기부(21S, 22S)에서 제4 방향(DR4)과 교차하는 방향인 제5 방향(DR5)으로 연장되어 분지되는 적어도 하나의 전극 가지부(21B, 22B)를 포함할 수 있다.
제1 전극(21)은 제4 방향(DR4)으로 연장되어 배치되는 제1 전극 줄기부(21S)와 제1 전극 줄기부(21S)에서 분지되어 제5 방향(DR5)으로 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, 제4 방향(DR4)으로 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 제5 방향(DR5)으로 연장되어 배치되되, 제1 전극 줄기부(21S)와 대향하여 배치된 제2 전극 줄기부(22S)와 이격된 상태에서 종지할 수 있다.
제2 전극(22)은 제4 방향(DR4)으로 연장되어 제1 전극 줄기부(21S)와 제5 방향(DR5)으로 이격되어 대향하는 제2 전극 줄기부(22S)와 제2 전극 줄기부(22S)에서 분지되고 제5 방향(DR5)으로 연장된 제2 전극 가지부(22B)를 포함할 수 있다. 제2 전극 줄기부(22S)는 타 단부가 제4 방향(DR4)으로 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 제4 방향(DR4)으로 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 회로소자층(미도시)과 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.
복수의 뱅크(41, 42, 43)는 각 서브 화소(PXn)간의 경계에 배치되는 외부 뱅크(43), 각 서브 화소(PXn)의 중심부와 인접하여 각 전극(21, 22) 하부에 배치되는 복수의 내부 뱅크(41, 42)를 포함할 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 제5 방향(DR5)으로 연장되어 제4 방향(DR4)으로 배열된 서브 화소(PXn)들의 경계에 배치될 수 있다. 다만 이에 제한되지 않으며, 외부 뱅크(43)는 제4 방향(DR4)으로 연장되어 제5 방향(DR5)으로 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.
일 실시예에 따른 발광 소자(30)는 서로 다른 물질을 포함하는 활성층(33)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 광(L1)을 방출하고, 제2 서브 화소(PX2)의 발광 소자(30)는 중심 파장대역이 제2 파장인 제2 광(L2)을 방출하고, 제3 서브 화소(PX3)의 발광 소자(30)는 는 중심 파장대역이 제3 파장인 제3 광(L3)을 방출할 수 있다. 이에 따라 제1 서브 화소(PX1)에서는 제1 광(L1)이 출사되고, 제2 서브 화소(PX2)에서는 제2 광(L2)이 출사되고, 제3 서브 화소(PX3)에서는 제3 광(L3)이 출사될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제1 광(L1)은 중심 파장대역이 450nm 내지 495nm의 범위를 갖는 청색광이고, 제2 광(L2)은 중심 파장대역이 495nm 내지 570nm의 범위를 갖는 녹색광이고, 제3 광(L3)은 중심 파장대역이 620nm 내지 750nm의 범위를 갖는 적색광 일 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않는다.
도 27에서는 도시하지 않았으나, 표시 장치(10)는 제1 전극(21) 및 제2 전극(22)의 적어도 일부를 덮는 제2 절연층(52)을 포함할 수 있다.
제2 절연층(52)은 표시 장치(10)의 각 서브 화소(PXn)에 배치될 수 있다. 제2 절연층(52)은 실질적으로 각 서브 화소(PXn)를 전면적으로 덮도록 배치될 수 있으며, 이웃한 다른 서브 화소(PXn)에도 연장되어 배치될 수 있다. 제2 절연층(52)은 제1 전극(21)과 제2 전극(22)의 적어도 일부를 덮도록 배치될 수 있다. 도 27에 도시되지 않았으나, 제2 절연층(52)은 제1 전극(21) 및 제2 전극(22)의 일부, 구체적으로 제1 전극 가지부(21B)와 제2 전극 가지부(22B)의 일부 영역을 노출하도록 배치될 수 있다.
복수의 접촉 전극(26)들은 적어도 일부 영역이 일 방향으로 연장된 형상을 가질 수 있다. 복수의 접촉 전극(26)들은 각각 발광 소자(30) 및 전극(21, 22)들과 접촉할 수 있고, 발광 소자(30)들은 접촉 전극(26)을 통해 제1 전극(21)과 제2 전극(22)으로부터 전기 신호를 전달 받을 수 있다.
접촉 전극(26)은 제1 접촉 전극(26a) 및 제2 접촉 전극(26b)을 포함할 수 있다. 제1 접촉 전극(26a)과 제2 접촉 전극(26b)은 각각 제1 전극 가지부(21B)와 제2 전극 가지부(22B) 상에 배치될 수 있다.
제1 접촉 전극(26a)은 제1 전극(21), 또는 제1 전극 가지부(21B) 상에 배치되어 제5 방향(DR5)으로 연장될 수 있다. 제1 접촉 전극(26a)은 발광 소자(30)의 일 단부와 접촉할 수 있다. 또한, 제1 접촉 전극(26a)은 제2 절연층(52)이 배치되지 않고 노출된 제1 전극(21)과 접촉할 수 있다. 이에 따라, 발광 소자(30)는 제1 접촉 전극(26a)을 통해 제1 전극(21)과 전기적으로 연결될 수 있다.
제2 접촉 전극(26b)은 제2 전극(22), 또는 제2 전극 가지부(22B) 상에 배치되어 제5 방향(DR5)으로 연장될 수 있다. 제2 접촉 전극(26b)은 제1 접촉 전극(26a)과 제4 방향(DR4)으로 이격될 수 있다. 제2 접촉 전극(26b)은 발광 소자(30)의 타 단부와 접촉할 수 있다. 또한, 제2 접촉 전극(26b)은 제2 절연층(52)이 배치되지 않고 노출된 제2 전극(22)과 접촉할 수 있다. 이에 따라, 발광 소자(30)는 제2 접촉 전극(26b)을 통해 제2 전극(22)과 전기적으로 연결될 수 있다. 도면에서는 하나의 서브 화소(PXn)에 2개의 제1 접촉 전극(26a)과 하나의 제2 접촉 전극(26b)이 배치된 것이 도시되어 있으나, 이에 제한되지 않는다. 제1 접촉 전극(26a)과 제2 접촉 전극(26b)의 개수는 각 서브 화소(PXn)에 배치된 제1 전극(21)과 제2 전극(22), 또는 제1 전극 가지부(21B)와 제2 전극 가지부(22B)의 수에 따라 달라질 수 있다.
몇몇 실시예에서, 제1 접촉 전극(26a)과 제2 접촉 전극(26b)은 일 방향으로 측정된 폭이 각각 제1 전극(21)과 제2 전극(22), 또는 제1 전극 가지부(21B)와 제2 전극 가지부(22B)의 상기 일 방향으로 측정된 폭보다 클 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않고, 경우에 따라서 제1 접촉 전극(26a) 및 제2 접촉 전극(26b)은 제1 전극 가지부(21B)와 제2 전극 가지부(22B)의 일 측부만을 덮도록 배치될 수도 있다.
한편, 표시 장치(10)는 제2 절연층(52) 이외에도 각 전극(21, 22)의 하부에 위치하는 회로소자층(미도시)과, 각 전극(21, 22) 및 발광 소자(30)의 적어도 일부를 덮도록 배치되는 제3 절연층(53, 도 28에 도시) 및 패시베이션층(55, 도 28에 도시)을 포함할 수 있다. 이하에서는 도 28을 참조하여 표시 장치(10)의 구조에 대하여 자세히 설명하도록 한다.
도 28은 도 27의 Xa-Xa'선, Xb-Xb'선 및 Xc-Xc'선을 따라 자른 단면도이다.
도 28은 제1 서브 화소(PX1)의 단면만을 도시하고 있으나, 다른 화소(PX) 또는 서브 화소(PXn)의 경우에도 동일하게 적용될 수 있다. 도 28은 제1 서브 화소(PX1)에 배치된 발광 소자(30)의 일 단부와 타 단부를 가로지르는 단면을 도시하고 있다.
한편, 도 28에서는 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 27을 결부하여 도 28을 참조하면, 표시 장치(10)는 제1 절연층(51)과 제1 절연층(51) 상에 배치되는 전극(21, 22), 발광 소자(30)등을 포함할 수 있다. 제1 절연층(51)의 하부에는 회로소자층(미도시)이 더 배치될 수 있다. 제1 절연층(51)은 유기 절연 물질을 포함하여 표면 평탄화 기능을 수행할 수 있다.
제1 절연층(51) 상에는 복수의 뱅크(41, 42, 43)와 복수의 전극(21, 22) 및 발광 소자(30)가 배치될 수 있다.
복수의 뱅크(41, 42, 43)는 각 서브 화소(PXn) 내에서 이격되어 배치되는 내부 뱅크(41, 42) 및 이웃한 서브 화소(PXn)의 경계에 배치되는 외부 뱅크(43)를 포함할 수 있다.
외부 뱅크(43)는 제5 방향(DR5)으로 연장되어 제4 방향(DR4)으로 배열된 서브 화소(PXn)들의 경계에 배치될 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않으며, 외부 뱅크(43)는 제4 방향(DR4)으로 연장되어 제5 방향(DR5)으로 배열된 서브 화소(PXn)들의 경계에도 배치될 수 있다. 즉, 외부 뱅크(43)는 각 서브 화소(PXn)의 경계를 구분할 수 있다.
외부 뱅크(43)는 표시 장치(10)의 제조 시, 상술한 도 1의 잉크젯 프린팅 장치(1000)를 이용하여 발광 소자(30)가 분산된 잉크를 분사할 때 잉크가 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 잉크가 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 27 및 도 28을 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 제5 방향(DR5)으로 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 뱅크(41, 42, 43)들은 폴리이미드(Polyimide, PI)를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
제1 내부 뱅크(41) 및 제2 내부 뱅크(42)는 제1 절연층(51)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(51)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(51)의 상부 방향으로 진행할 수 있다.
상술한 바와 같이, 복수의 뱅크(41, 42, 43)들은 동일한 재료를 포함하여 동일한 공정에서 형성될 수 있다. 다만, 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(51) 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(51) 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 제4 방향(DR4)으로 연장되고, 제1 내부 뱅크(41)와 제2 내부 뱅크(42)는 제5 방향(DR5)으로 연장되어 제5 방향(DR5)으로 이웃하는 서브 화소(PXn)에도 배치될 수 있다.
제1 전극(21)의 제1 전극 줄기부(21S)에는 제1 절연층(51)을 관통하여 회로소자층의 일부를 노출하는 제1 전극 컨택홀(CNDT)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 신호를 전달 받을 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(51)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 신호를 전달 받을 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(51), 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(51) 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(51)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(33), 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(51)과 평행하도록 배치되고, 발광 소자(30)에 포함된 복수의 반도체층들은 제1 절연층(51)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(51)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 제5 방향(DR5)으로 연장되어 배치될 수 있다. 일 예로, 제3 절연층(53)은 제1 절연층(51) 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(51) 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(Al 2O 3), 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 29 내지 도 31은 일 실시예에 따른 표시 장치의 제조 방법 중 일부를 나타내는 단면도들이다.
도 29 내지 도 31을 참조하면, 일 실시예에 따른 표시 장치(10)는 도 1을 참조하여 상술한 잉크젯 프린팅 장치(1000)를 이용하여 제조될 수 있다. 잉크젯 프린팅 장치(1000)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 29에 도시된 바와 같이, 제1 절연층(51), 제1 절연층(51) 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 공정을 수행하여 금속, 무기물 또는 유기물 등을 패터닝함으로써 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 소자의 일종으로서, 발광 소자(30)가 분산된 잉크(90)의 분사는 상술한 잉크젯 프린팅 장치(1000) 및 쌍극성 소자 정렬 방법을 이용하여 이루어질 수 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치(1000)를 통해 분사되는 잉크(90)는 일 방향으로 연장된 발광 소자(30)가 분산될 수 있고, 발광 소자(30)는 연장된 일 방향이 제1 절연층(51)의 상면에 수직한 상태로 분사될 수 있다. 이에 대한 설명은 상술한 바와 동일한 바, 자세한 설명은 생략하기로 한다.
다음으로, 도 30에 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 유전영동힘을 전달 받고, 배향 방향 및 위치가 바뀌면서 제1 전극(21)과 제2 전극(22) 사이에 안착될 수 있다.
다음으로, 도 31에 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 장치(10)를 제조할 수 있다.
일 실시예에 따른 잉크젯 프린팅 장치(1000)를 이용한 표시 장치(10)의 제조 방법은 발광 소자(30)가 제1 전극(21)과 제2 전극(22) 사이에서 높은 정렬도를 갖고 정렬될 수 있다. 정렬도가 개선된 발광 소자(30)는 각 전극(21, 22) 또는 접촉 전극(26a, 26b) 간의 연결 또는 접촉 불량을 줄일 수 있고, 표시 장치(10)의 각 화소(PX) 별 발광 신뢰도를 향상시킬 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.

Claims (27)

  1. 일 방향으로 연장된 쌍극성 소자를 포함하는 잉크를 토출하는 잉크젯 프린팅 장치로써,
    상기 잉크젯 프린팅 장치는,
    스테이지 및 상기 스테이지 상에 전계를 생성하는 프로브 유닛을 포함하는 전계 생성 유닛; 및
    상기 스테이지 상부에 위치하고, 상기 잉크가 토출되는 복수의 노즐을 포함하는 잉크젯 헤드를 포함하고,
    상기 노즐은 제1 직경을 갖는 유입구 및 상기 유입구와 연결되고 상기 제1 직경보다 작은 제2 직경을 갖는 배출구를 포함하는 잉크젯 프린팅 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 노즐은 상기 배출구의 일 측면인 제1 측면은 제1 방향으로 연장되고, 상기 유입구의 일 측면인 제2 측면은 상기 제1 방향을 기준으로 경사지도록 형성된 잉크젯 프린팅 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 잉크는 상기 유입구를 통해 상기 배출구로 유입되고,
    상기 쌍극성 소자는 상기 노즐의 상기 제2 측면을 따라 상기 배출구로 유입되는 잉크젯 프린팅 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 쌍극성 소자는 연장된 일 방향이 상기 제1 방향과 평행한 상태로 상기 배출구로부터 토출되는 잉크젯 프린팅 장치.
  5. 제2 항에 있어서,
    상기 잉크젯 헤드는 복수의 상기 노즐 사이에 위치하는 가이드부를 더 포함하고, 상기 가이드부는 상기 배출구들 사이의 제1 가이드부 및 상기 유입구들 사이의 제2 가이드부를 포함하는 잉크젯 프린팅 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 잉크젯 헤드는 상기 가이드부에 배치된 전계 생성 전극을 더 포함하는 잉크젯 프린팅 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 전계 생성 전극은 상기 제1 가이드부의 상기 제1 측면과 접촉하는 일 면에 배치된 제1 전계 생성 전극 및 상기 제2 가이드부의 상기 제2 측면과 접촉하는 일 면에 배치되고, 상기 제1 전계 생성 전극과 상기 제1 방향으로 이격된 제2 전계 생성 전극을 포함하는 잉크젯 프린팅 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 전계 생성 전극 및 상기 제2 전계 생성 전극은 상기 유입구와 상기 배출구에 상기 제1 방향을 향하는 전계를 생성하는 잉크젯 프린팅 장치.
  9. 제5 항에 있어서,
    상기 잉크젯 헤드는 상기 노즐을 감싸도록 배치된 전계 생성 코일을 더 포함하는 잉크젯 프린팅 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 전계 생성 코일은 상기 유입구와 상기 배출구에 상기 제1 방향을 향하는 전계를 생성하는 잉크젯 프린팅 장치.
  11. 제2 항에 있어서,
    상기 잉크젯 헤드는 상기 유입구와 연결된 내부관을 더 포함하고,
    상기 유입구의 상기 제1 직경은 상기 내부관으로부터 상기 배출구로 갈수록 작아지는 잉크젯 프린팅 장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 잉크젯 헤드는 상기 유입구와 상기 내부관 사이에 배치된 복수의 제3 가이드부를 더 포함하고,
    상기 노즐은 상기 내부관과 상기 유입구 사이에서 상기 제3 가이드부가 이격된 공간이 형성하는 유입관을 더 포함하는 잉크젯 프린팅 장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 잉크는 상기 내부관으로부터 상기 유입관을 따라 상기 유입구로 공급되고,
    상기 쌍극성 소자는 상기 유입관의 일 측면을 따라 상기 제2 측면으로 유입되는 잉크젯 프린팅 장치.
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 잉크젯 헤드는 일 방향으로 연장된 지지대에 거치된 프린트 헤드 유닛에 배치되고, 상기 프린트 헤드 유닛은 상기 일 방향으로 이동하는 잉크젯 프린팅 장치.
  15. 제2 항에 있어서,
    상기 토출된 잉크는 상기 스테이지 상에 분사되고, 상기 전계 생성 유닛은 상기 스테이지 상에 전계를 생성하는 잉크젯 프린팅 장치.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 스테이지 상에 분사된 쌍극성 소자는 상기 전계에 의해 연장된 방향이 상기 제1 방향과 다른 제2 방향을 향하도록 정렬되는 잉크젯 프린팅 장치.
  17. 대상 기판 상에 일 방향으로 배향된 쌍극성 소자를 포함하는 잉크를 분사하는 단계; 및
    상기 대상 기판 상부에 전계를 생성하여 상기 쌍극성 소자를 상기 대상 기판 상에 안착시키는 단계를 포함하는 쌍극성 소자 정렬 방법.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 쌍극성 소자는 일 방향으로 연장된 형상을 갖고,
    상기 잉크를 분사하는 단계는 상기 쌍극성 소자의 장축이 향하는 방향이 상기 대상 기판의 상면에 수직인 상태로 배향되어 분사되는 단계인 쌍극성 소자 정렬 방법.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 잉크를 분사하는 단계는 상기 잉크에 전계가 생성되어 상기 쌍극성 소자의 장축이 상기 전계가 향하는 방향으로 배향되는 단계를 포함하는 쌍극성 소자 정렬 방법.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 잉크는 상기 쌍극성 소자의 제1 단부가 상기 대상 기판의 상면을 향하도록 배향된 상태로 분사되는 쌍극성 소자 정렬 방법.
  21. 제17 항에 있어서,
    상기 대상 기판은 제1 전극과 제2 전극을 포함하고,
    상기 쌍극성 소자를 안착시키는 단계는 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 상기 쌍극성 소자를 안착시키는 단계인 쌍극성 소자 정렬 방법.
  22. 제21 항에 있어서,
    상기 쌍극성 소자는 적어도 일 단부가 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 적어도 어느 하나 상에 배치되는 쌍극성 소자 정렬 방법.
  23. 제17 항에 있어서,
    상기 대상 기판 상에 상기 잉크를 분사하는 단계는 잉크젯 프린팅 장치를 이용하여 진행되는 쌍극성 소자 정렬 방법.
  24. 제23 항에 있어서,
    상기 잉크젯 프린팅 장치는,
    스테이지 및 상기 스테이지 상에 전계를 생성하는 프로브 유닛을 포함하는 전계 생성 유닛; 및
    상기 스테이지 상부에 위치하고, 상기 잉크가 토출되는 복수의 노즐을 포함하는 잉크젯 헤드를 포함하고,
    상기 노즐은 제1 폭을 갖는 유입구 및 상기 유입구와 연결되고 상기 제1 폭보다 작은 제2 폭을 갖는 배출구를 포함하는 쌍극성 소자 정렬 방법.
  25. 제1 전극 및 제2 전극이 형성된 대상 기판을 준비하는 단계;
    상기 대상 기판 상에 일 방향으로 배향된 발광 소자를 포함하는 잉크를 분사하는 단계; 및
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 상기 발광 소자를 안착시키는 단계를 포함하는 표시 장치의 제조방법.
  26. 제25 항에 있어서,
    상기 발광 소자는 일 방향으로 연장된 형상을 갖고, 상기 잉크를 분사하는 단계는 상기 발광 소자의 장축이 향하는 방향이 상기 대상 기판의 상면에 수직인 상태로 배향되어 분사되는 단계인 표시 장치의 제조방법.
  27. 제26 항에 있어서,
    상기 발광 소자를 안착시키는 단계는 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 상에 전계가 생성되고,
    상기 전계에 의해 상기 발광 소자의 배향 방향이 정렬되는 단계를 더 포함하는 표시 장치의 제조방법.
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