KR101780431B1 - 하향 인쇄 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
필름-형성 장치, 시스템 및 방법이 제공된다. 상기 장치는 기판 위치설정 시스템과, 잉크젯 인쇄 어레이 및/또는 열 인쇄 어레이를 포함하는 인쇄 어레이를 포함할 수 있다. 위치설정 시스템은 기체 베어링 판 시스템일 수 있다. 상기 위치설정 시스템은 인쇄 어레이로부터 빗겨 있는 제 1 위치와 인쇄 어레이 위의 제 2 위치 사이에 기판을 이동시키도록 구성될 수 있다. 상기 장치, 시스템, 및 방법은 유기 발광 디바이스(OLED), 예를 들어, 평면 패널 디스플레이 를 제작하도록 사용될 수 있다.
Description
관련 출원의 상호 참조
본 발명은 2011년 08월 09일자 출원된 미국 가특허출원 61/521,631호 및 2012년 03월 20일자 출원된 61/613,348호로부터 우선권을 주장하며, 상기 미국 가특허출원은 그 전체가 본원에 참조로서 포함된다.
기술 분야
본 발명의 내용은 다양한 제품, 가령, 유기 발광 소자를 제작하기 위한 열 및 잉크젯 인쇄 시스템, 장치, 및 방법에 관한 것이다.
잉크가 증착될 표면을 접촉하지 않는 잉크의 증착을 위해 고안된 인쇄헤드(printhead)는 자신과 기판의 인쇄 표면 사이에 엄밀하게 제어되는 갭을 유지하는 것이 유익할 수 있다. 인쇄헤드가 기판 표면으로부터 너무 멀리 위치하는 경우, 인쇄는 지나치게 분사형일 수 있다. 인쇄헤드가 기판 표면에 너무 가까이 위치하는 경우, 인쇄는 지나치게 입자형일 수 있다. 심지어, 너무 가까울 때, 인쇄헤드가 기판에 접촉할 수도 있으며, 이는 기판과 인쇄헤드 모두에 손상을 초래한다. 수평면에서 기판을 위치설정하는 것이 또한 인쇄 품질 및 효율에 영향을 미칠 수 있다. 수평 위치설정은 기판과 간섭을 일으키지 않으면서 인쇄헤드에 잉크를 재도포할 필요성에 의해 복잡해진다. 따라서 인쇄 결과와 인쇄 공정 모두를 최적화하기 위해, 기판과 인쇄헤드 사이에 인쇄 갭을 제어할 필요성과 인쇄헤드 어레이에 대해 기판의 수평 위치를 제어할 필요성이 모두 존재한다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 인쇄 어레이 및 기판을 지지하도록 구성된 이송/지지 장치를 포함하는 필름-형성 장치가 제공되며, 여기서 기판은 필름이 형성될 표면을 갖고, 표면은 인쇄 동안 하향으로 위치한다. 상기 장치는 인쇄 어레이로부터 빗겨 있는 제 1 위치와, 상기 인쇄 어레이 위의 제 2 위치 사이에 기판을 이동시키도록 구성된다. 일부 실시예에서, 인쇄 어레이는 잉크젯 어레이를 포함한다. 일부 실시예에서, 인쇄 어레이는 열 인쇄 어레이를 포함하며 상기 장치는 열 인쇄 어레이에 필름-형성 물질을 로딩하도록 구성된 잉크젯 어레이를 더 포함한다.
본 발명의 다양한 실시예에 따라, 상부 표면 및 상기 상부 표면 내 적어도 하나의 개구부를 포함하는 기판 지지부를 포함하는 필름-형성 장치가 제공된다. 상기 필름-형성 장치는 기체 베어링 시스템을 더 포함할 수 있으며, 상기 기체 베어링 시스템은 상부 표면 내 제 1 복수의 애퍼처와 상기 애퍼처로부터 기판 지지부 내부로 뻗어 있는 제 1 복수의 기체 도관을 포함한다. 일부 실시예에서, 유체가 사용될 수 있지만, 간결성을 위해 본원에 기재된 유체는 기체로 지칭될 것이다. 본원에 기재된 기체 도관은 더 일반적으로 유체 도관일 수 있지만, 간결성을 위해 본원에서 기체 도관이라고 지칭될 것이다. 상기 기체 도관은 예를 들어, 가압된 기체를 기체 도관에 공급하도록 구성된 제 1 매니폴드와 연통될 수 있다. 상기 기체 베어링 시스템은 상부 표면 내 제 2 복수의 애퍼처와 상기 제 2 복수의 애퍼처로부터 기판 지지부 내부로 뻗어 있고 제 2 매니폴드와 연통하는 제 2 복수의 기체 도관을 포함할 수 있다. 제 1 복수의 애퍼처 및 제 2 복수의 애퍼처는 상부 표면 내 적어도 하나의 개구부를 둘러쌀 수 있고, 복수의 개구부가 제공될 때 복수의 개구부를 독립적으로 둘러쌀 수 있다. 필름-형성 장치는 개구부 각각 내에 배치되는 각각의 인쇄 어레이를 더 포함할 수 있다. 인쇄 어레이가 필름-형성 물질을 기판의 하향 표면 상으로 전사하는 동안 상기 기체 베어링 시스템은 상부 표면 상에 기판을 부유시키도록 구성될 수 있다. 인쇄 어레이 각각이 각자의 인쇄 모듈 패키지 내에 배치될 수 있고 각각의 인쇄 모듈 패키지의 적어도 일부분을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 인쇄 어레이는 잉크젯 인쇄 어레이를 포함하고 각각의 잉크젯 인쇄 어레이는 하나 이상의 상향 잉크젯 노즐을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 인쇄 어레이는 열 인쇄 어레이를 포함하며, 각각의 열 인쇄 어레이는 하나 이상의 상향 인쇄 전사 표면을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따라, 기판의 표면 상에 필름을 형성하는 방법이 제공된다. 상기 장치는 기체 베어링 판 시스템 내에서 설정되는 상향 잉크젯 인쇄 어레이 위의 제 1 위치에서 위치설정될 수 있다. 상기 구성은 상기 기판 표면이 잉크젯 인쇄 어레이를 향해 하향이도록 배열될 수 있다. 상기 잉크젯 인쇄 어레이는 제 1 필름-형성 물질을 상기 잉크젯 인쇄 어레이로부터 기판 표면 상으로 전달하도록 활성화될 수 있다. 상기 기판은 또한, 잉크젯 인쇄 어레이 위의 제 2 위치에 배열될 수 있고, 상기 잉크젯 인쇄 어레이는 제 2 필름-형성 물질을 잉크젯 인쇄 어레이로부터 기판 표면 상으로 전달하도록 활성화될 수 있다. 본 발명의 방법 중 임의의 방법은 가령, OLED의 하나 이상의 층을 형성하기 위해 진공 열 증발(VTE)을 사용하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따라, 기판의 표면 상에 필름을 형성하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 복수의 단계들을 포함할 수 있다. 제 1 필름-형성 물질이 열 인쇄 어레이의 마이크로구조물 내로 로딩될 수 있다. 기판의 표면이 하향으로 배향되도록 기판이 상기 열 인쇄 어레이 위에 위치설정될 수 있다. 상기 열 인쇄 어레이는 가열되어 제 1 필름-형성 물질을 열 인쇄 어레이로부터 상기 기판의 하향 배향된 표면 상으로 전달하도록 할 수 있다. 그 후 상기 기판은 열 인쇄 어레이로부터 멀리 이동될 수 있고, 상기 열 인쇄 어레이는 필름-형성 물질로 재-로딩될 수 있으며, 상기 기판은 표면의 서로 다른 영역 상으로 인쇄를 가능하게 하도록 위치설정될 수 있다.
이하의 도면을 참조하면 본 발명의 특징 및 이점을 더 잘 이해될 것이며, 상기 도면은 본 발명을 설명하기 위한 것이지 제한하려는 것이 아니다.
도 1a는 본 발명의 다양한 실시예에 따르는 공정 챔버를 포함하는 시스템의 평면도이다.
도 1b는 잉크젯 어레이가 열 인쇄 어레이 상으로 필름-형성 물질을 로딩하기 위한 위치에 있는 도 1a에서 도시되는 시스템의 구성의 평면도이다.
도 1c는 열 인쇄 어레이가 로딩된 후의 도 1a의 시스템의 구성의 평면도로서 열 인쇄 어레이로부터 필름-형성 물질을 수용하도록 위치설정된 기판을 보여준다.
도 1d는 기판이 완전히 통과되고 열 인쇄 어레이를 비운 후의 도 1a에 도시된 시스템의 구성의 평면도이며, 열 인쇄 어레이는 노출되어 필름-형성 물질로 재-로딩될 수 있다.
도 1e는 도 1a의 시스템의 구성의 평면도로서, 잉크젯 어레이가 다시 필름-형성 물질을 열 인쇄 어레이 상으로 로딩하도록 위치설정된다.
도 2a는 본 발명의 그 밖의 다른 다양한 실시예에 따르는 시스템 및 공정 챔버의 평면도이다.
도 2b는 도 2a의 시스템의 구성의 평면도로서, 여기서 제 2 잉크젯 어레이가 제 2 열 인쇄 어레이를 로딩하는 동안 제 1 잉크젯 어레이는 제 1 열 인쇄 어레이로부터 이격된 채 회수 위치로 유지된다.
도 2c는 도 2a의 시스템의 구성의 평면도로서, 여기서, 제 2 열 인쇄 어레이가 필름-형성 물질을 기판 상에 인쇄하고 제 2 잉크젯 어레이는 회수된 것과 동시에 제 1 잉크젯 어레이는 제 1 열 인쇄 어레이를 로딩하도록 위치설정된다
도 2d는 도 2a의 시스템의 구성의 평면도로서, 제 1 열 인쇄 어레이가 필름-형성 물질을 기판으로 전사하는 것과 동시에 제 1 잉크젯 어레이는 회수되고 제 2 잉크젯 어레이는 제 2 열 인쇄 어레이를 로딩한다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따르는 기판 인쇄 구성의 평면도이며, 적어도 하나의 인쇄 어레이에 대해 기판의 이동의 상대적 방향을 보여준다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따르는 기판 인쇄 구성의 평면도이며, 적어도 하나의 인쇄 어레이와 관련된 기판의 이동의 상대적 방향을 보여준다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따르는 기판 인쇄 구성의 평면도이며, 적어도 하나의 인쇄 어레이와 관련된 기판의 이동의 상대적 방향을 보여준다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따르는 인쇄 시스템 및 기판 조작 시스템의 투시도이다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따르는 열 인쇄 어레이 레이아웃을 포함하는 기판 지지부 및 인쇄 시스템의 투시도이다.
도 8은 본 발명의 다양한 실시예에 따르는 기판 인쇄 시스템의 투시 단면도이며 4개의 각각의 인쇄 모듈 패키지의 서로 다른 4개의 단면을 보여준다.
도 9는 본 발명의 다양한 실시예에 따라 사용될 수 있는 기체 베어링 시스템의 단면도 및 개략도이다.
도 10은 본 발명의 그 밖의 다른 실시예에 따르는 기판 인쇄 시스템의 투시도이다.
도 11은 도 10에 도시된 기판 인쇄 시스템의 측면도이다.
도 12는 도 10에 도시된 기판 인쇄 시스템의 평면도이다.
도 13은 도 10에 도시된 기판 인쇄 시스템의 작업 스테이션(622)의 확대도이다.
도 14a는 본 발명의 다양한 실시예에 따라, 비건조 픽셀 물질을 포함하는 인쇄 기판의 단면도이다.
도 14b는 도 14a의 인쇄 기판의 단면도이며, 여기서 픽셀 물질은 건조된 것이다.
도 15a는 본 발명의 다양한 실시예에 따라, 하향 배향되고 비건조 픽셀 물질을 포함하는 인쇄 기판의 단면도이다.
도 15b는 픽셀 물질이 건조된 도 15a의 인쇄 기판의 단면도이다.
도 16은 본 발명의 다양한 실시예에 따르는 하향 인쇄 시스템의 투시도이다.
도 17은 본 발명의 다양한 실시예에 따르는 하향 인쇄 시스템의 측면도이다.
도 18은 본 발명의 다양한 실시예에 따르는 하향 인쇄 시스템의 평면도이다.
도 19는 본 발명의 다양한 실시예에 따르는 또 다른 하향 인쇄 시스템의 평면도이다.
도 20은 본 발명의 다양한 실시예에 따르는 또 다른 하향 인쇄 시스템의 평면도이다.
도 21은 본 발명의 다양한 실시예에 따르는 블로터가 구비된 하향 인쇄 시스템의 부분 측면 단면도이다.
도 22는 본 발명의 다양한 실시예에 따르는 블로터가 구비된 또 다른 하향 인쇄 시스템의 측면 단면도이다.
도 23은 본 발명의 다양한 실시예에 따르는 진공 장치가 구비된 하향 인쇄 시스템의 측면 단면도이다.
도 1a는 본 발명의 다양한 실시예에 따르는 공정 챔버를 포함하는 시스템의 평면도이다.
도 1b는 잉크젯 어레이가 열 인쇄 어레이 상으로 필름-형성 물질을 로딩하기 위한 위치에 있는 도 1a에서 도시되는 시스템의 구성의 평면도이다.
도 1c는 열 인쇄 어레이가 로딩된 후의 도 1a의 시스템의 구성의 평면도로서 열 인쇄 어레이로부터 필름-형성 물질을 수용하도록 위치설정된 기판을 보여준다.
도 1d는 기판이 완전히 통과되고 열 인쇄 어레이를 비운 후의 도 1a에 도시된 시스템의 구성의 평면도이며, 열 인쇄 어레이는 노출되어 필름-형성 물질로 재-로딩될 수 있다.
도 1e는 도 1a의 시스템의 구성의 평면도로서, 잉크젯 어레이가 다시 필름-형성 물질을 열 인쇄 어레이 상으로 로딩하도록 위치설정된다.
도 2a는 본 발명의 그 밖의 다른 다양한 실시예에 따르는 시스템 및 공정 챔버의 평면도이다.
도 2b는 도 2a의 시스템의 구성의 평면도로서, 여기서 제 2 잉크젯 어레이가 제 2 열 인쇄 어레이를 로딩하는 동안 제 1 잉크젯 어레이는 제 1 열 인쇄 어레이로부터 이격된 채 회수 위치로 유지된다.
도 2c는 도 2a의 시스템의 구성의 평면도로서, 여기서, 제 2 열 인쇄 어레이가 필름-형성 물질을 기판 상에 인쇄하고 제 2 잉크젯 어레이는 회수된 것과 동시에 제 1 잉크젯 어레이는 제 1 열 인쇄 어레이를 로딩하도록 위치설정된다
도 2d는 도 2a의 시스템의 구성의 평면도로서, 제 1 열 인쇄 어레이가 필름-형성 물질을 기판으로 전사하는 것과 동시에 제 1 잉크젯 어레이는 회수되고 제 2 잉크젯 어레이는 제 2 열 인쇄 어레이를 로딩한다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따르는 기판 인쇄 구성의 평면도이며, 적어도 하나의 인쇄 어레이에 대해 기판의 이동의 상대적 방향을 보여준다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따르는 기판 인쇄 구성의 평면도이며, 적어도 하나의 인쇄 어레이와 관련된 기판의 이동의 상대적 방향을 보여준다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따르는 기판 인쇄 구성의 평면도이며, 적어도 하나의 인쇄 어레이와 관련된 기판의 이동의 상대적 방향을 보여준다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따르는 인쇄 시스템 및 기판 조작 시스템의 투시도이다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따르는 열 인쇄 어레이 레이아웃을 포함하는 기판 지지부 및 인쇄 시스템의 투시도이다.
도 8은 본 발명의 다양한 실시예에 따르는 기판 인쇄 시스템의 투시 단면도이며 4개의 각각의 인쇄 모듈 패키지의 서로 다른 4개의 단면을 보여준다.
도 9는 본 발명의 다양한 실시예에 따라 사용될 수 있는 기체 베어링 시스템의 단면도 및 개략도이다.
도 10은 본 발명의 그 밖의 다른 실시예에 따르는 기판 인쇄 시스템의 투시도이다.
도 11은 도 10에 도시된 기판 인쇄 시스템의 측면도이다.
도 12는 도 10에 도시된 기판 인쇄 시스템의 평면도이다.
도 13은 도 10에 도시된 기판 인쇄 시스템의 작업 스테이션(622)의 확대도이다.
도 14a는 본 발명의 다양한 실시예에 따라, 비건조 픽셀 물질을 포함하는 인쇄 기판의 단면도이다.
도 14b는 도 14a의 인쇄 기판의 단면도이며, 여기서 픽셀 물질은 건조된 것이다.
도 15a는 본 발명의 다양한 실시예에 따라, 하향 배향되고 비건조 픽셀 물질을 포함하는 인쇄 기판의 단면도이다.
도 15b는 픽셀 물질이 건조된 도 15a의 인쇄 기판의 단면도이다.
도 16은 본 발명의 다양한 실시예에 따르는 하향 인쇄 시스템의 투시도이다.
도 17은 본 발명의 다양한 실시예에 따르는 하향 인쇄 시스템의 측면도이다.
도 18은 본 발명의 다양한 실시예에 따르는 하향 인쇄 시스템의 평면도이다.
도 19는 본 발명의 다양한 실시예에 따르는 또 다른 하향 인쇄 시스템의 평면도이다.
도 20은 본 발명의 다양한 실시예에 따르는 또 다른 하향 인쇄 시스템의 평면도이다.
도 21은 본 발명의 다양한 실시예에 따르는 블로터가 구비된 하향 인쇄 시스템의 부분 측면 단면도이다.
도 22는 본 발명의 다양한 실시예에 따르는 블로터가 구비된 또 다른 하향 인쇄 시스템의 측면 단면도이다.
도 23은 본 발명의 다양한 실시예에 따르는 진공 장치가 구비된 하향 인쇄 시스템의 측면 단면도이다.
본 발명의 다양한 실시예에 따라, 인쇄 어레이 및 기판 이송기(conveyor)를 포함하는 필름-형성 장치 및 상기 기판을 지지하고 이송하는 지지 장치가 제공된다. 상기 기판은 필름이 그 위에 형성될 표면을 갖고 기판 지지대 및 이송기 장치는 표면이 필름-형성 동작 중에 하향이도록 구성된다. 기판 이송 및 지지 장치는 인쇄 어레이로부터 빗겨 있는 제 1 위치와 제 2 위치 간에 기판을 이동시킬 위치설정 시스템을 포함할 수 있으며, 상기 제 2 위치에서, 기판은 인쇄 어레이 위로 위치설정되며 인쇄 어레이로부터 물질을 수용할 준비가 된다. 일부 실시예에서, 인쇄 어레이는 잉크젯 어레이를 포함한다. 일부 실시예에서, 인쇄 어레이는 열 인쇄 어레이(thermal printing array)를 포함하고, 장치는 열 인쇄 어레이에 필름-형성 물질을 로딩(load)하도록 구성된 잉크젯 어레이를 더 포함한다. 본원에 기재된 인쇄 어레이는, 달리 특정되지 않는 한, 잉크젯 인쇄 어레이 및/또는 열 인쇄 어레이일 수 있다.
열 인쇄 어레이를 이용하는 실시예에서, 필름-형성 장치는, 제 1 위치에서 잉크젯 인쇄 어레이가 열 인쇄 어레이에 필름-형성 물질을 로딩하지 못하게 방해하지 않도록 기판이 열 인쇄 어레이로부터 빗겨 있게 위치하도록 구성될 수 있다. 제 2 위치에서 기판은 열 인쇄 어레이의 동작 중에 하향 표면(downwardly facing surface)이 필름-형성 물질을 수용하도록 위치설정될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 필름-형성 장치는 상부 표면과 상기 상부 표면 내 적어도 하나의 개구부를 포함하는 기판 지지부를 포함할 수 있다. 상기 필름-형성 장치는 기체 베어링 시스템을 포함할 수 있고 기체 베어링 시스템은 상부 표면 내 제 1 복수의 애퍼처를 포함할 수 있다. 제 1 복수의 기체 도관(gas channel)은 제 1 복수의 애퍼처로부터 기판 지지부 내부에 뻗어 있어, 제 1 매니폴드(manifold)와 연통할 수 있다. 또한 기체 베어링 시스템은 상부 표면 내에 제 2 복수의 애퍼처와, 상기 제 2 복수의 애퍼처로부터 기판 지지부 내부로 뻗어 있고 제 2 매니폴드와 연통할 수 있는 제 2 복수의 기체 도관을 포함할 수 있다. 제 1 복수의 애퍼처 및 제 2 복수의 애퍼처는 상부 표면 내 적어도 하나의 오프닝을 둘러쌀 수 있다. 필름-형성 장치는 복수의 인쇄 어레이, 가령, 복수의 개구부의 각각의 개구부에 배치되는 서로 다른 인쇄 어레이를 포함할 수 있다. 인쇄 어레이가 필름-형성 물질을 기판의 하향 표면 상으로 전사하는 동안 기체 베어링 시스템은 기판을 상부 표면 위에서 부유(float)시키도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 인쇄 어레이는 잉크젯 인쇄 어레이를 포함하고 각각의 잉크젯 인쇄 어레이는 하나 이상의 상향(upwardly facing) 잉크젯 노즐을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 인쇄 어레이는 열 인쇄 어레이를 포함하고 각각의 열 인쇄 어레이는 하나 이상의 상향 인쇄 전사 표면을 포함할 수 있다.
열 인쇄 시스템이 사용될 때, 필름-형성 장치는 하나 이상의 열 인쇄 어레이에 필름-형성 물질을 로딩하도록 구성된 하나 이상의 잉크젯 어레이를 포함할 수 있다. 복수의 잉크젯 어레이는, 가령, 1대1 비로 또는 그 밖의 다른 임의의 비로 복수의 각자의 열 인쇄 어레이와 연관될 수 있다. 각각의 잉크젯 어레이는 잉크 인쇄헤드의 하나 이상의 컬럼(column) 및/또는 로우(row)를 포함할 수 있다. 상기 필름-형성 장치는 각각의 잉크젯 어레이를 제 1 잉크젯 어레이 위치에서 제 2 잉크젯 어레이 위치로 이송(convey) 또는 병진이동(translate)시키도록 구성된 하나 이상의 대응하는 잉크젯 어레이 액추에이터를 더 포함할 수 있다. 제 1 위치는 열 인쇄 어레이에 필름-형성 물질을 로딩하기 위한 위치일 수 있고, 제 2 잉크젯 어레이 위치는 잉크젯 어레이가 제 1 기판 위치와 제 2 기판 위치 간의 기판의 움직임을 방해하지 않는 배향을 포함할 수 있다.
인쇄 어레이 위가 아닌 제 1 위치와 인쇄 어레이 위인 제 2 위치 간에 기판을 이동시키도록 구성된 이송기가 제공될 수 있다. 필름-형성 장치는 기판 지지부 위에 하우징을 더 포함할 수 있고, 상기 하우징은 기판 지지부와 함께 인쇄 챔버 또는 공정 챔버를 형성할 수 있으며, 상기 챔버 내에서 인쇄 어레이가 필름-형성 물질을 기판 상에 인쇄한다. 제 2 잉크젯 위치는 공정 챔버 내부 또는 외부일 수 있다. 적어도 하나의 로드-록 챔버(load-lock chamber)가 인쇄 챔버와 차단가능하게 기체 연통하도록 상기 인쇄 챔버에 인접하게 제공될 수 있다. 하나 이상의 기판이 로드-록 챔버에서 공정 챔버로 이동될 수 있고, 선택적으로 로드-록 챔버로 다시 이동될 수 있다. 로드-록 챔버 또는 공정 챔버의 내부 또는 외부로의 기판의 이동이 밸브(valve) 및/또는 도어(door)를 통해 이뤄질 수 있다. 일부 실시예에서, 전체 시스템 또는 로드-록 챔버를 제외한 모든 시스템이 비활성 기체 용기 내에 담길 수 있다. 로드-록 챔버를 배기하고 비활성 기체로 채우기 위한 시스템, 가령, 2011년 12월 22일자 출원된 미국 특허 출원 61/579,233호에 기재된 시스템이 제공될 수 있으며, 상기 미국 특허 출원은 그 전체가 본원에 참조로서 포함된다. 본 발명의 다양한 실시예에 따라 사용될 수 있는 그 밖의 다른 로드-록 특징부 및 이를 이용하기 위한 방법으로는 예를 들어 미국 특허 출원 공개 번호 2010/0201749 A1에 기재된 것들이 있으며, 상기 미국 공개 특허 출원은 그 전체가 본원에 참조로서 포함된다.
인쇄 어레이로부터 과도한 또는 잔여 필름-형성 물질을 제거하기 위한 세정 및/또는 유지관리 시스템이 제공될 수 있다. 예를 들어, 세정 시스템은 블로터(blotter) 및/또는 진공 챔버를 포함할 수 있다. 블로터의 예로는 인쇄헤드, 전사 표면 및/또는 노즐과 접촉하기 위한 스퀴지(squeege) 및 감긴 천(spooled cloth)이 있다. 세정 시스템 및/또는 유지관리 시스템은 기존 잉크가 제거되고 새로운 잉크기 인쇄 어레이로 도입되는 퍼시 시퀀스(purge sequence)의 일부로서 동작하도록 구성될 수 있다. 퍼지 시퀀스는 또한 공기, 가령, 기포를 인쇄 어레이로부터 제거하는 것을 포함할 수 있다.
기체 베어링 시스템의 제 1 매니폴드는 제 1 포트를 통해 공정 챔버의 외부 환경과 유체 연통할 수 있고, 제 2 매니폴드는 제 2 포트를 통해 공정 챔버의 외부 환경과 연통될 수 있다. 일부 경우, 제 1 복수의 기체 도관은 가압된 기체 공급원, 가령, 비활성 기체 공급원을 포함하는 가압된 기체 공급원과 연통될 수 있다. 가압된 기체 공급원은 질소 기체의 공급원, 아르곤 기체의 공급원, 영족 기체의 공급원, 청정 건조 공기(CDA: clean dry air)의 공급원, 이들의 조합, 등을 포함할 수 있다. 제 2 복수의 기체 도관은 진공 공급원과 유체 연통할 수 있다.
제 1 및 제 2 복수의 애퍼처의 애퍼처들은 서로 바람직한 임의의 거리만큼 이격되어 있을 수 있다. 예를 들어, 애퍼처는 약 0.5 mm 내지 약 50 mm, 약 1.0 mm 내지 약 10 mm, 약 2.5 mm 내지 약 7.5 mm, 또는 약 3.0 mm 내지 약 6.0 mm의 거리만큼 이격되어 있을 수 있다. 제 1 및 제 2 복수의 애퍼처의 개별 애퍼처들은 임의의 원하는 지름을 가질 수 있다. 예를 들어, 개별 애퍼처는 각각 약 0.001 인치 내지 약 0.1 인치, 약 0.005 인치 내지 약 0.05 인치, 또는 약 0.01 인치 내지 약 0.025 인치의 지름을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 제 1 복수의 애퍼처는 각각 약 0.005 인치 내지 약 0.025 인치의 지름을 갖고, 제 2 복수의 애퍼처는 각각 약 0.030 인치 내지 약 0.090 인치의 지름을 가질 수 있다.
필름-형성 장치의 기판 지지부는 제 1 위치에 기판을 지지하기 위한 제 1 영역을 포함하고 제 2 위치에 기판을 지지하기 위한 제 2 영역을 포함할 수 있다. 상기 장치는 제 1 위치에서 제 2 위치로 기판을 운반하도록 구성되는 하나 이상의 기판 액추에이터를 더 포함할 수 있다. 상기 기판 지지부는 길이를 가질 수 있고, 기판 액추에이터는 기판 지지부의 길이 방향을 따라 배치된 선형 모터를 포함할 수 있다. 제 1 위치는 제 1 작업 스테이션에 대응할 수 있고, 제 2 위치는 제 2 작업 스테이션에 대응할 수 있다. 일부 실시예에서, 제 2 선형 모터는 또한 기판 지지부의 길이 방향을 따라 배치될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따라, 기판 표면 상에 필름을 형성하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 복수의 단계를 포함할 수 있으며, 이는 필름-형성 물질이 열 인쇄 어레이의 마이크로구조물(microstructure)로 로딩되게 하는 제 1 단계를 포함할 수 있다. 기판의 표면이 하향(face down)이고, 상기 열 인쇄 어레이로부터 인쇄 또는 전사되는 물질을 수용하기 위해 상기 열 인쇄 어레이와 가까이 위치하도록 기판은 열 인쇄 어레이 위에 위치설정될 수 있다. 가열되어 열 인쇄 어레이로부터의 필름-형성 물질을 기판의 하향 표면 상으로 전달하도록 상기 열 인쇄 어레이는 가열될 수 있다. 필름-형성 물질을 수용한 후, 기판은 열 인쇄 어레이로부터 제거될 수 있다.
열 인쇄 공정의 로딩, 위치설정, 및 가열 단계는 임의의 바람직한 횟수만큼 반복될 수 있다. 열 인쇄 어레이의 마이크로구조물에 동일한 필름-형성 물질 또는 상이한 필름-형성 물질이 재-로딩될 수 있다. 일부 실시예에서, 재-로딩하는 것은 상기 열 인쇄 어레이에 인접한 제 1 잉크젯 위치로 하나 이상의 잉크젯 어레이를 위치설정하고, 그 후 잉크젯 어레이로부터의 필름-형성 물질을 상기 열 인쇄 어레이의 마이크로구조물 상으로 잉크젯팅하는 것을 포함한다. 잉크젯팅된 필름-형성 물질은 액체 형, 가령, 용액이거나 휘발성 베히클(volatile vehicle)에서 분산될 수 있다. 재-로딩 후, 상기 방법은 잉크젯 어레이를 제 1 잉크젯 위치에서, 잉크젯 어레이가 기판의 움직임을 방해하지 않는, 및/또는 잉크젯 어레이가 재-로딩되거나 재-충전될 수 있는 제 2 잉크젯 위치로 더 포함할 수 있다. 제 2 잉크젯 위치는 기판 인쇄가 발생하는 공정 챔버 내부 또는 외부에 있을 수 있다. 상기 열 인쇄 어레이는 복수의 열 인쇄 모듈 패키지를 포함할 수 있고, 사용되는 잉크젯은 복수의 잉크젯 인쇄헤드를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 잉크젯 인쇄만 사용하여 기판의 표면 상에 필름을 형성하는 방법이 제공된다. 기판은, 기체 베어링 플레이트 시스템 내에 설정된 상향(upwardly-facing) 잉크젯 인쇄 어레이 위의 제 1 위치로 배향 또는 배열될 수 있다. 기판의 인쇄 표면이 잉크젯 인쇄 어레이 쪽으로 하향이도록 설정된다. 상기 잉크젯 인쇄 어레이는 잉크젯 인쇄 어레이로부터의 제 1 필름-형성 물질이 기판 표면 상으로 전달되도록 활성화될 수 있다. 그 후 기판은 상기 잉크젯 인쇄 어레이 위의 제 2 위치로 위치설정될 수 있다. 그 후 상기 잉크젯 인쇄 어레이는 잉크젯 인쇄 어레이로부터의 필름-형성 물질을 기판 표면 상으로 전달하도록 활성화될 수 있다. 상기의 기재가 기판을 위치설정하는 것을 언급하지만, 인쇄 어레이는 기판과 인쇄 어레이 사이의 상대적 위치설정을 얻도록 이동 또는 위치설정될 수도 있음을 알 것이다. 본 발명의 임의의 방법은 가령 OLED의 하나 이상의 추가 층을 형성하기 위해 진공 열 증착(VTE)의 사용을 더 포함할 수 있다.
잉크젯 인쇄 어레이에 대한 기판의 임의의 개수의 서로 다른 위치가 확립될 수 있다. 이전에 확립된 위치는 차후 재확립될 수 있다. 위치 확립은 임의의 적합한 기구에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 위치설정은 잉크젯 어레이 이동 및 기판 이동 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 기체 베어링 시스템 및 선형 액추에이터와 동작 가능하게 연계된 기판 홀더 중 적어도 하나를 이용해 기판이 이동된다. 컴퓨터 또는 그 밖의 다른 프로세싱 시스템은 기체 베어링 시스템, 기판 홀더, 및/또는 선형 액추에이터를 저장, 기억, 실행, 수정, 또는 그 밖의 다른 방식으로 조작 및 제어하도록 사용될 수 있다.
임의의 개수의 서로 다른 필름-형성 물질이 인쇄를 위해 사용될 수 있다. 제 1 및 제 2 필름-형성 물질은 동일하거나 상이할 수 있다. 동일한 필름-형성 물질이 서로 다른 위치에서 기판 표면에 도포되거나, 서로 다른 필름-형성 물질이 서로 다른 위치에서 기판 표면에 도포될 수 있다. 일부 실시예에서, 잉크젯 인쇄식 인쇄 어레이는 인쇄 모듈 패키지의 3개의 컬럼을 포함하는데, 인쇄 모듈 패키지의 3개의 컬럼 중 제 1 컬럼이 적어도 하나의 적색(red) 잉크를 인쇄하도록 구성되고, 상기 인쇄 모듈 패키지의 3개의 컬럼 중 제 2 컬럼은 적어도 하나의 녹색 잉크를 인쇄하도록 구성되며, 인쇄 모듈 패키지의 컬럼 중 제 3 컬럼은 적어도 청색 잉크를 인쇄하도록 구성된다.
본 발명의 방법은 임의의 적합한 기법 및/또는 수단을 이용해 인쇄 어레이를 세정하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 블로터 및 진공 챔버 중 적어도 하나를 이용해 세정이 수행될 수 있다. 상기 블로터는 인쇄헤드, 노즐, 및/또는 전사 표면에 제공되어 과도한 또는 잔여 잉크를 제거할 수 있다. 상기 블로터는 임의의 적합한 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 블로터는 시퀴즈 또는 연속으로 또는 필요에 따라 천의 청정 세그먼트를 만들기 위해 감길 수 있는 천을 포함할 수 있다. 임의의 적합한 형태를 갖는 진공 챔버가 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 진공 챔버에 진공을 제공하기 위해 전용 진공 장치가 탑재된다. 일부 실시예에서, 상기 진공 챔버는 기체 베어링 시스템과 끼워맞춤 체결을 형성하고 기체 베어링 시스템에 의해 포함되는 진공 애퍼처를 이용한다. 상기 방법은 예를 들어 하나 이상의 노즐로부터 잉크 또는 그 밖의 다른 필름-형성 물질을 넣기 및/또는 빼기에 의해, 기존 잉크가 제거되고 인쇄 어레이에 새로운 잉크가 도입되는 퍼지 시퀀스를 포함할 수 있다. 세정에 의해 또한 노즐로부터 기포가 제거될 수 있다.
기판을 위치설정하는 단계는 기체 베어링 시스템을 이용해 기판 지지부 상에서 기판을 지지하는 단계를 포함할 수 있다. 임의의 유형의 적합한 기판 지지부가 사용될 수 있다. 예를 들어, 기판 지지부는 상부 표면 및 상부 표면 내 적어도 하나의 개구부를 포함하고, 인쇄 어레이 또는 이의 인쇄 모듈 패키지가 적어도 하나의 개구부 내에 배치될 수 있다. 기체 베어링 시스템은 상부 표면 내 제 1 복수의 애퍼처와 상부 표면 내 제 2 복수의 애퍼처를 포함할 수 있다. 제 1 복수의 기체 도관은 상기 제 1 복수 애퍼처로부터 기판 기기부 내부까지 뻗어 있으며 제 1 매니폴드와 연통될 수 있다. 기체 베어링 시스템은 또한 제 2 복수의 애퍼처로부터 기판 지지부 내부까지 뻗어 있고 제 2 매니폴드와 연통하는 제 2 복수의 기체 도관을 더 포함할 수 있다. 제 1 복수의 애퍼처 및 제 2 복수의 애퍼처는 상부 표면에 적어도 하나의 개구부를 둘러싸고, 복수의 개구부와 함께 개구부 각각을 독립적으로 둘러쌀 수 있다.
일부 실시예에서, 제 1 매니폴드가 가압된 비활성 가스의 공급원과 기체 연통되고, 제 2 매니폴드가 진공 공급원과 기체 연통되거나, 그 반대의 경우가 가능하다. 가압된 기체의 공급원은 유지되거나 압력에서 또는 압력 범위, 예를 들어, 약 20 psig 내지 약 200 psig, 약 30 psig 내지 약 90 psig, 또는 약 50 psig 내지 약 75 psig의 압력 내에서 가변될 수 있다. 진공 공급원은 진공상태를 여기(exert), 유지, 또는 변화시켜, 예를 들어 -1.0 psig 내지 약 -13.5 psig, 약 -5.0 psig 내지 약 3.0 psig, 또는 약 -8.0 psig 내지 약 -10.0 psig의 압력 또는 압력 범위를 유지할 수 있다.
일부 실시예에서, 인쇄 어레이로부터 빗겨 있게 기판을 이동시키는 단계는 제 1 위치에서 상이한 위치로 기판을 이송하는 단계, 및 기판의 하향 표면이 제 2 인쇄 어레이를 대향하도록, 기판을 제 2 인쇄 어레이 위로 위치설정하는 단계를 포함할 수 있다. 제 2 인쇄 어레이는 제 2 필름-형성 물질을 제 2 인쇄 어레이로부터 기판의 하향 표면으로 전달하도록 활성화될 수 있다. 일부 실시예에서, 제 2 필름-형성 물질은 제 1 필름-형성 물질과 상이하며, 그 밖의 다른 실시예에서 이들은 동일한 필름-형성 물질이다. 일부 실시예에서, 제 2 인쇄 어레이는 제 2 잉크젯 인쇄 어레이이다.
일부 실시예에서, 제 2 인쇄 어레이는, 가열되어 제 2 필름-형성 물질을 제 2 열 인쇄 어레이로부터 기판의 하향 표면 상으로 전달할 수 있는 제 2 열 인쇄 어레이이다. 기판은 제 1 인쇄 어레이 위에 위치설정되지 않고 제 1 인쇄 어레이를 가리지 않도록 제 2 인쇄 어레이 위에 위치설정될 수 있다. 가리지 않을 때, 제 1 열 인쇄 어레이의 마이크로구조물에 제 1 필름-형성 물질을 재로딩하는 것이 촉진된다. 일부 실시예에서, 상기 방법은 제 2 잉크젯 어레이를 제 2 열 인쇄 어레이 위에 위치설정하는 단계를 더 포함한다. 상기 제 2 필름-형성 물질은 제 2 잉크젯 어레이로부터 제 2 열 인쇄 어레이의 마이크로구조물 상으로 잉크젯팅된다.
일부 실시예에서, 기판을 위치설정 및 이동시키는 단계는 적어도 하나의 선형 모터로 연결된 하나 이상의 어펜디지(appendage)에 의해 기판을 그립(grip)하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서. 기체 베어링 시스템은 액추에이터, 가령, 기판 지지부의 상부 표면으로부터 상향으로 뻗어 있는 하나 이상의 회전 휠과 기판을 접촉시키도록 사용된다. 사용될 수 있는 예시적 액추에이터 및/또는 베어링 시스템의 예로는 미국 특허7,908,885 B2호에 기재된 것이 있으며, 상기 미국 특허는 그 전체가 본원에서 참조로서 포함된다.
인쇄 어레이는 인쇄 모듈 패키지의 임의의 바람직한 개수의 컬럼 및 로우를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 어레이는 인쇄 모듈 패키지의 1 내지 10개의 컬럼을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 인쇄 어레이는 인쇄 모듈 패키지의 3개의 컬럼을 포함한다. 인쇄 모듈 패키지의 3개의 컬럼 중 제 1 컬럼은 적어도 하나의 적색 잉크를 전사 또는 인쇄하도록 구성될 수 있다. 인쇄 모듈 패키지의 3개의 컬럼 중 제 2 컬럼은 적어도 하나의 녹색 잉크를 전사 또는 인쇄하도록 구성될 수 있다. 인쇄 모듈 패키지의 컬럼의 제 3 컬럼은 적어도 하나의 청색 잉크를 전사 또는 인쇄하도록 구성될 수 있다. 컬러 잉크 또는 그 밖의 다른 필름-형성 물질의 순서, 유형, 및 개수는 달라질 수 있다. 유기 발광 장치를 위한 발광 층을 형성하는 데 유용한 유기 물질이 필름-형성 물질 또는 잉크로서 사용될 수 있다.
기판의 표면 상에 필름을 형성하는 방법에 따르면, 열 인쇄 어레이의 마이크로구조물이 복수의 전사 표면을 포함할 수 있다. 임의의 개수의 적절한 전사 표면이 사용될 수 있다. 잉크젯 인쇄 어레이는 복수의 노즐을 포함할 수 있다. 임의의 개수의 적절한 노즐이 사용될 수 있다. 상기 방법은 적어도 하나의 기체 베어링을 이용함으로써 복수의 전사 표면 또는 노즐과 기판의 하향 표면 사이에 원하는 거리를 유지하는 단계를 더 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 거리는 약 500 ㎛ 내지 약 3.0 mm, 약 50 ㎛ 내지 약 0.5 mm, 100 ㎛ 내지 약 250 ㎛, 약 15 ㎛ 내지 약 50 ㎛, 또는 약 20 ㎛ 내지 약 40 ㎛이다.
상기 기체 베어링 시스템은 임의의 기체 또는 기체들의 혼합물을 이용할 수 있다. 상기 기체 베어링 시스템은 공정 챔버 또는 둘러싸는 기체 용기 시스템에 포함된 기체와 동일하거나 상이한 기체를 사용할 수 있다. 일부 실시예에서, 비활성 기체, 가령, 질소 기체, 하나 이상의 영족 기체, 또는 이들의 조합을 이용하는 기체 베어링은 구현된다. New Way Machine Components, Inc.(펜실배니아, 애스톤)의 기체 베어링 시스템뿐 아니라 이와 관련된 방법 및 시스템이 본 발명의 기법에서 기재된 기체 베어링 시스템으로서, 또는 상기 기체 베어링 시스템과 조합하여 사용될 수 있다. 기체 베어링 시스템과 관련되고 본 발명과 관련하여 사용될 수 있는 장치, 시스템, 방법, 및 애플리케이션의 예로는, 미국 특허 7,908,885 B2호에 기재된 것이 있으며, 상기 미국 특허는 그 전체가 본원에서 참조로서 포함된다. Coreflow Scientific Solutions LTD(뉴욕, 셜리)의 기체 베어링 시스템뿐 아니라 이와 관련된 방법 및 시스템이 사용될 수 있다. 기체 베어링 시스템과 관련되고 본 발명의 기법과 함께 사용될 수 있는 그 밖의 다른 예시적 장치, 시스템, 방법, 및 애플리케이션의 예로는, 미국 특허 7,883,832 B2호, 7,857,121 B2호, 7,604,439 B2호, 7,603,028 B2호, 및 7,530,778 B2호, 미국 특허 공개 출원 2009/0031579 A1호, 및 미국 특허 출원 61/521,604호에 기재된 것들이 있으며, 이들은 본원에 참조로서 포함된다.
일부 실시예에서, 본 발명의 기법은 인쇄 장치를 이용해 하나 이상의 필름-형성 물질을 기판 상으로 인쇄하고 하향(facing downwardly)인 기판 표면 상에 인쇄하기 위한 장치 및 방법과 관련된다. 따라서 인쇄 장치는 기판 아래 또는 밑으로부터 인쇄할 수 있다. 사용될 수 있는 적합한 열 인쇄 장치로는, 예를 들어, 미국 특허 출원 공개 번호 2008/0311307 A1호, 2008/0308037 A1호, 2006/0115585 A1호, 2010/0188457 A1호, 2011/0008541 A1호, 2010/0171780 A1호, 및 2010/0201749 A1호에 기재된 것이 있으며, 이들은 본원에 참조로서 포함된다. 임의의 적합한 잉크젯 인쇄 장치가 사용될 수 있다. 예를 들어, 잉크젯 인쇄 장치가 SAMBA 인쇄헤드 모듈(FUJIFILM Dimatix, Inc., 캘리포니아, 산타클라라)을 포함할 수 있다.
필름 물질과 관련하여, 일반적으로, 그리고 다양한 실시예에 따라, 필름 물질은 인쇄 어레이로, 순수 필름 물질 또는 필름 물질 및 비-필름(캐리어) 물질로 구성된 고체 잉크, 액체 잉크, 또는 기체 증기 잉크의 형태로 전달될 수 있다. 필름-형성 물질을 인쇄 어레이로 제공할 때 하나 이상의 비-필름-형성 물질과 함께 잉크를 포함하는 제형이 사용될 수 있다. 상기 비-필름-형성 물질의 예로는, 기판으로의 증착 전에 필름-형성 물질의 핸들링을 용이하게 하는 베히클, 캐리어, 및/또는 용매가 있을 수 있다. 필름-형성 물질은 OLED 물질을 포함할 수 있다. 상기 필름 물질은 복수의 물질의 혼합물을 포함할 수 있다. 상기 캐리어 물질은 하나 이상의 물질을 포함할 수 있으며, 가령, 캐리어는 물질의 혼합물을 포함할 수 있다. 액체 잉크의 예로는 캐리어 유체 또는 액체 내에 용해 또는 현탁되는 필름-형성 물질을 포함하는 것이 있다. 액체 잉크의 또 다른 예로는 액체 상태의 순수 필름-형성 물질, 가령, 필름-형성 물질이 액상 융해물이 되도록 상승된 온도에서 유지되는 필름-형성 물질이 있다. 고체 잉크의 예로는 필름-형성 물질의 고체 입자를 포함하는 것이 있다. 고체 잉크의 또 다른 예로는 캐리어 고체 내에 분산된 필름-형성 물질이 있다. 기체 증기 잉크의 예로는 기화된 필름-형성 물질이 있다. 기체 증기 잉크의 또 다른 예로는 캐리어 기체 내에 분산된 기화된 필름-형성 물질이 있다.
잉크는 열 인쇄 어레이 상에 액체 또는 고체로서 증착될 수 있고, 이러한 상태(phase)은 전달 동안 잉크의 상태와 동일하거나 상이할 수 있다. 하나의 예를 들어, 필름-형성 물질이 기체 증기 잉크로서 전달되지만 고체 상태로 열 인쇄 어레이 상에 증착된다. 또 다른 예를 들면, 필름-형성 물질이 액체 잉크로서 전달될 수 있고 액체 상태로 열 인쇄 어레이 상에 증착될 수 있다. 필름-형성 물질만 증착되고 캐리어 물질은 증착되지 않거나 증착 직후 증발되는 방식으로 잉크가 열 인쇄 어레이 상에 증착될 수 있다. 상기 잉크는 또한 필름-형성 물질뿐 아니라 하나 이상의 베히클 물질까지 열 인쇄 어레이 상에 증착되는 방식으로 증착될 수 있다.
일부 실시예에서, 필름-형성 물질은 기화된 필름-형성 물질과 캐리어 기체 모두를 포함하는 기체 증기 잉크로서 전달될 수 있고, 필름-형성 물질만 열 인쇄 어레이 상에 증착된다. 일부 실시예에서, 상기 필름-형성 물질는 필름-형성 물질 및 캐리어 유체를 포함하는 액체 잉크로서 전달될 수 있으며, 필름-형성 물질과 캐리어 유체 모두 열 인쇄 어레이에 증착되거나 기판 상에 직접 증착된다. 다양한 실시예에서, 상기 필름-형성 물질 전달 기구는 지정된 패턴으로 필름-형성 물질을 열 인쇄 어레이 또는 기판 상으로 전달할 수 있다. 필름-형성 물질의 전달은, 열 인쇄 어레이와 전달 기구 간, 또는 잉크젯 인쇄 어레이와 기판 간 물질 접촉 있이, 또는 이러한 물질 접촉 없이 수행될 수 있다.
인쇄 장치로부터 빗겨 있는 이송기의 영역에서, 기판을 지지하기 위한 압력(가령, 가압된 질소 가스)만 사용하는 것이 충분할 수 있다. 열 인쇄 장치에 가까운 영역에서, 기판을 지지하기 위한 압력(가령, 가압된 질소 가스)과 진공을 모두 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 일반적으로 인쇄 어레이 위에서의, 또는 가까운 곳에서의 부상 높이(flying height)는 25 ㎛ (+/-5.0 ㎛)이거나 이 근방이다. 그 밖의 다른 경우, 인쇄 어레이로부터 빗겨 있는 영역에서, 부상 높이는 예를 들어, 약 2.5 ㎛ 내지 약 2.5 mm, 약 5.0 ㎛ 내지 약 500 ㎛, 약 10 ㎛ 내지 약 300 ㎛, 또는 약 25 ㎛ 내지 약 250 ㎛일 수 있다. 선형 모터의 속도는 예를 들어, 약 25 mm/s 내지 약 5.0 m/s, 약 50 mm/s 내지 약 1.0 cm/s, 약 100 mm/s 내지 약 500 mm/s, 또는 약 300 mm/s일 수 있다. 다양한 실시예에서, 속도는 2.5 m/s이고 5.0 m/s2의 가속도가 초과되지 않는다.
공정 타이밍(process timing)과 관련해, 인쇄 장치의 연속적인 발사(firing)가 예를 들어, 약 0.050 초 내지 약 30 초, 약 0.10 초 내지 약 15 초, 약 1.0 초 내지 약 10 초, 약 1.5 초 내지 약 5.0 초, 또는 약 2.0 초의 간격을 두고 이뤄질 수 있다. 제 1 열 인쇄 어레이를 발사하는 것과 동시에, 동시가 아니라면, 1 또는 2초 내에, 제 1 열 인쇄 어레이 상으로 잉크를 증착시킨 잉크젯 어레이와 동일하거나 상이한 잉크젯 어레이가 제 2 열 인쇄 어레이 상으로 잉크를 증착시킬 수 있다. 하나의 인쇄 어레이에서 다음 인쇄 어레이로의 기판의 이동은, 예를 들어, 1초 미만 또는 1초 내지 약 10초가 걸릴 수 있다. 일반적으로 기판은 필름-형성 물질의 전사를 개시하기 위해 인쇄 어레이를 작동시키는 동안, 정지 상태이다.
이제 도면을 참조하면, 도 1a는 본 발명의 다양한 실시예에 따르는 공정 챔버(20)의 평면도이다. 공정 챔버(20)는 하우징(22)을 포함하고 하우징(22)은 측벽(24)과 베이스(25)를 포함할 수 있다. 측벽(sidewall)(24)은 제 1 측방 단부(lateral end)(26), 제 2 측방 단부(28), 제 1 횡방향 측부(transverse side)(30), 및 제 2 횡방향 측부(32)를 포함할 수 있다. 공정 챔버(20)는 천장(ceiling), 가령, 투명 천장(33)을 더 포함할 수 있다. 제 1 측방 단부(26)는 제 1 도어 밸브(door valve)(34)를 포함할 수 있고, 제 2 측방 단부(28)는 제 2 도어 밸브(36)를 포함할 수 있다. 도어 밸브(34 및 36)는 인쇄될 새 기판을 공정 챔버(20) 안팍으로 이송하기 위해 셔터(shutter) 스타일의 밀봉 가능한 개구부를 제공할 수 있다.
공정 챔버(20)는 챔버 내부(38)를 포함할 수 있다. 제 1 기판(40)은 챔버 내부(38)에 존재할 수 있다. 제 2 기판(42)은 도어 밸브(34)에 의해 챔버 내부(38)의 외부에 내부(38)로부터 이격되어 위치설정될 수 있다. 챔버 내부(38)는 제 1 측방 단부(26)에서 제 2 측방 단부(28)로 뻗어 있는 제 1 측방 영역(lateral region)(44)을 포함할 수 있다. 챔버 내부(38)는 제 1 측방 당부(26)에서 제 2 측방 단부(28)로 뻗어 있는 제 2 측방 영역(46)을 포함할 수 있다. 챔버 내부(38)는 제 2 측방 단부(28)에서 제 1 측방 단부(26)로 뻗어 있는 제 2 측방 영역(46)을 포함할 수 있다. 챔버 내부(38)는 제 1 측방 영역(44)과 제 2 측방 영역(46) 사이에 위치하는 중간 영역(48)을 더 포함할 수 있다. 중간 영역(48)은 영역(44 및 46)의 단부를 형성할 수 있다. 제 1 측방 영역(44)은 베이스(25)에서 제 1 측방 기체 베어링 시스템(50)과 제 2 측방 기체 베어링 시스템(52)을 포함할 수 있다. 제 2 측방 영역(46)은 베이스(25)에서 제 3 측방 기체 베어링 시스템(54)과 제 4 측방 기체 베어링 시스템(56)을 포함할 수 있다. 중간 영역(48)은 베이스(25)에서 중간 기체 베어링 시스템(58)을 포함할 수 있다. 인쇄 어레이(60)는 베이스(25)에서 기체 베어링 시스템(58) 내부에 장착될 수 있다. 인쇄 어레이(60)는 잉크젯 및/또는 열 인쇄 어레이를 포함할 수 있다. 인쇄 어레이(60)는 제 1 인쇄 모듈 패키지 컬럼(62) 및 제 2 인쇄 모듈 패키지 컬럼(64)을 포함할 수 있다. 인쇄 어레이(60)가 열 인쇄 어레이를 포함하는 실시예에서, 복수의 잉크 인쇄헤드(68)를 포함하는 잉크젯 어레이(66)가 공정 챔버(20)와 동작 가능하게 연계될 수 있고, 일부 경우 공정 챔버(20) 안팎으로 이동하도록 구성 또는 발동될 수 있다.
제 1 기판(40)이 기판 액추에이터(70)를 이용해 챔버 내부(38) 내로 이동될 수 있다. 상기 기판 액추에이터(70)는 액추에이터 트랙(72), 액추에이터 트롤리(actuator trolley)(74), 및 기판 홀더(76)를 포함할 수 있다. 액추에이터 트롤리(74)는 액추에이터 트랙(72) 상에 놓이도록 구성된다. 기판 홀더(76)는 트롤리(74)로 연결되고, 예를 들어, 제 1 기판(40)을 고정(hold)하도록 구성된다. 기판 홀더(76)는 예를 들어 진공 척(vacuum chuck), 그립 조(gripping jaw)의 세트, 석션 컵, 클램프(clamp), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 인쇄 어레이(60)가 열 인쇄 어레이를 포함하는 실시예에서, 전용 잉크젯 어레이 액추에이터가 또한 제공될 수 있다. 잉크젯 어레이 액추에이터는 잉크젯 어레이(66)를 챔버 내부(38) 안팎으로 이동시키도록 역할할 수 있다. 도 1a에서, 잉크젯 어레이(66)는 챔버 내부(38)의 외측에 위치설정되고 제 1 기판(40)은 제 2 측방 영역(46) 내에 위치설정된다. 인쇄 어레이(60)가 잉크젯 인쇄 어레이를 포함할 때, 잉크젯 어레이(66)는 시스템으로부터 생략될 수 있다.
도 1b는 도 1a에 도시된 시스템 및 공정 챔버(20)의 평면도이며, 여기서 잉크젯 어레이(66)는 챔버 내부(38) 내에 있고 열 인쇄 어레이(60) 위에 위치설정되어 잉크를 인쇄 어레이(60)로 도포할 수 있다. 제 1 기판(40)은 예를 들어, 기판 액추에이터(70)로 부착된 채 제 2 측방 영역(46)에 유지된다. 잉크젯 어레이(66)는 중간 영역(48) 내에 있다. 잉크젯 어레이(66)의 복수의 잉크 인쇄헤드(68)가 제 1 인쇄 모듈 패키지 컬럼(62) 및 제 2 인쇄 모듈 패키지 컬럼(64)으로 잉크를 제공하는 동안, 기체 베어링을 포함할 수도 있고 포함하지 않을 수도 있는 개별적인 서로 다른 위치설정 시스템에 의해 잉크젯 어레이(66)가 중간 기체 베어링 시스템(58) 상에 놓일 수 있다. 일부 실시예에서, 인쇄 어레이(60)에 대해 잉크젯 어레이(66)를 위치설정하기 위해 로봇 조립체가 사용된다.
도 1c는 도 1a에 도시된 시스템 및 공정 챔버(20)의 평면도이며, 여기서 잉크젯 어레이(66)는 다시 챔버 내부(38) 밖에 있다. 그러나 제 1 측방 영역(44)은 도 1c의 구성에서 비어 있고, 제 2 기판(40)이 중간 영역(48)에서 인쇄 어레이(60) 및 중간 기체 베어링 시스템(58) 위에 위치한다. 기판 인쇄가 진행됨에 따라, 제 1 기판(40)의 부분이 제 2 측방 영역(46) 내에 위치할 것이다. 기판 액추에이터(70)에 의해 적어도 부분적으로, 제 1 기판(40)의 이동이 제공된다.
도 1d는 도 1a에 도시된 것과 같은 시스템 및 공정 챔버(20)의 평면도이며, 여기서 잉크젯 어레이(66)가 챔버 내부(38) 밖에 있고, 제 1 기판(40)은 기판 액추에이터(70)에 의해 제 1 측방 영역(44) 내부로 이동되었다. 현재는 중간 영역(48) 내 인쇄 어레이(60)가 제 1 기판(40)에 의해 덮여 있거나 가려지지 않는다. 도시된 위치에서, 이제 잉크젯 어레이(66)는 인쇄 어레이(60)에, 기판(40)이 영역(44)에서 다시 영역(46)으로 이동할 때 기판(40) 상에 증착될 수 있는 더 많은 필름-형성 물질을 재-로딩할 수 있다.
도 1e는 도 1a에 도시된 시스템 및 공정 챔버(20)의 평면도이며, 제 1 기판(40)은 제 1 측방 영역(44)에 유지되고 잉크젯 어레이(66)는 챔버 내부(38)로 다시 들어갔으며 인쇄 어레이(60) 위에 위치설정된다. 잉크젯 어레이(66)는 인쇄 어레이(60) 위에서 중간 기체 베어링(58) 상에 놓이고, 추가 물질 또는 잉크를 제 1 인쇄 모듈 패키지 컬럼(62) 및 제 2 인쇄 모듈 패키지 컬럼(64)으로 제공한다.
다양한 실시예에서, 예를 들어, 도 1a에서 도시된 바와 같이, 기판(40)(예를 들어, 유리를 포함)이 공정 챔버(20)로 들어간다. 공정 챔버(20)는, 예를 들어, 대기압(atmospheric pressure) 또는 대기압보다 약간 높은 압력, 및 하나 이상의 비활성 기체(가령, 질소 기체)를 포함하는 제어된 환경을 포함할 수 있다. 상기 비활성 대기에는, 산소 기체, 산화이수소(dihydrogen oxide) 및 그 밖의 다른 반응성 기체가 없을 수 있으며, 이러한 화합물의 100 ppm 미만, 10 ppm 미만, 1.0 ppm 미만, 또는 0.1 ppm 미만을 포함할 수 있다. 기판(40)은, 예를 들어, 비-접촉성 기체 베어링 이송 및 지지 장치에 의해 이송 및 지지될 수 있다. 비-접촉성 다공질 공기 베어링 및 유리 평탄화 장치가 US 7,908,885 B2에 기재되어 있으며, 이는 본원에서 참조로서 포함된다.
도 1b에 도시된 것처럼, 잉크젯 어레이(66)는 도 1a에 도시된 회수 위치(retracted position)로부터 이동하며, 기판 지지부를 횡단하는 것으로 나타나며, 각각의 방향으로 하나의 경로(pass)를 갖고, 인쇄 어레이(60) 상에 잉크를 증착한다. 도 1c에 도시된 바와 같이, 이송/지지 장치의 선형 모터(기판 액추에이터(70))가 기판(40)을 인쇄 어레이(60) 위에 위치설정한다. 기판의 이동 동안, 잉크 제형의 용매가 증발되어, 열 인쇄 어레이의 마이크로구조물(가령, 공극 또는 도관)에 실질적으로 고체인 필름-형성 물질이 남겨진다. 기판(40)은 자신의 인쇄될 표면을 하향으로 한 채, 인쇄 어레이(60) 위에 위치설정될 수 있으며, 이 위치에서 인쇄 모듈 패키지가 활성화될 수 있다. 열 인쇄 어레이를 이용하는 실시예에서, 승화(sublimation) 및/또는 증발(evaporation)에 의해 필름-형성 물질(가령, OLED 물질)이 기판(40) 상에 응결되어, 상기 기판 상에 필름을 형성할 수 있다.
도 1d에서 볼 수 있듯이, 기판(40)은 잉크젯 어레이(66)가 더 많은 잉크를 인쇄 어레이(60) 상에 증착하도록 하는 위치로 이동된다. 도 1e에 도시된 바와 같이, 잉크젯 잉킹 공정은 반복될 수 있다. 상기 잉킹 공정은 각각의 인쇄 어레이(60)의 활성화 후 반복될 수 있으며, 이때 기판(40)이 경로 밖으로 이동된다. 기판(40)을 인쇄 어레이(60)에 의해 아직 인쇄되지 않은 영역으로 재위치설정할 때마다 기판(40)은 인쇄 어레이(60) 상에서 앞 뒤로 이동할 수 있다.
도 1a-1e에서 도시된 단계들의 시퀀스를 수행함으로써, 기판은 거의 이동시키지 않으면서, 기판이 필름-형성 물질의 하나 이상의 필름 또는 층을 수용하게 될 수 있다. 상기 단계들의 시퀀스가 기판 상으로 물질들의 동시 전사 및 열 인쇄 어레이의 재-로딩을 가능하게 한다.
도 2a는 본 발명의 다양한 실시예에 따르는 공정 챔버(120)를 포함하는 시스템의 평면도이다. 상기 공정 챔버(120)는 측벽(124) 및 베이스(125)를 포함하는 하우징(122)을 포함한다. 상기 측벽(124)은 제 1 측방 단부(126), 제 2 측방 단부(128), 제 1 횡방향 측부(130), 및 제 2 횡방향 측부(132)를 포함할 수 있다. 공정 챔버(120)는 천장(도시되지 않음)을 더 포함하거나, 이하에서 설명될 로드-록 챔버를 제외하고 완전히 봉입될 수 있다. 공정 챔버(120)는, 예를 들어, 비활성 기체 봉입 및 환경 제어 시스템에 봉입될 수 있다. 제 1 측방 단부(126)는 제 1 도어 밸브(134)를 포함할 수 있고 제 2 측방 단부(128)는 제 2 도어 밸브(136)를 포함할 수 있다. 공정 챔버(120)는 챔버 내부(138)를 포함할 수 있다. 제 2 기판(142)은 챔버 내부(138) 밖에 위치하는 동안 챔버 내부(138)는 제 1 기판(140)을 포함할 수 있다. 제 1 측방 영역(144)은 제 1 측방 단부(126)에서 제 2 측방 단부(128)로 뻗어 있을 수 있다. 제 2 측방 영역(146)은 제 2 측방 단부(128)로부터 제 1 측방 단부(126)로 뻗어 있을 수 있다. 중앙 영역(148)이 제 1 중간 영역(150)과 제 2 중간 영역(152) 사이에 위치할 수 있다. 제 1 중간 영역(150) 및 제 2 중간 영역(152)은 인접하며 각각 제 1 측방 영역(144) 및 제 2 측방 영역(146)을 부분적으로 형성한다. 제 1 측방 기체 베어링 시스템(154) 및 제 2 측방 기체 베어링 시스템(156)은 베이스(125)에서 제 1 측방 영역(144) 내에 위치할 수 있다. 제 3 측방 기체 베어링 시스템(158) 및 제 4 측방 기체 베어링 시스템(160)은 베이스(125)에서 제 2 측방 영역(146) 내에 위치할 수 있다. 제 1 중앙 기체 베어링 시스템(162) 및 제 2 중앙 기체 베어링 시스템(164)은 베이스(125)에서 중앙 영역(148) 내에 위치할 수 있다. 제 1 중앙 기체 베어링 시스템(166)은 베이스(125)에서 제 1 중간 영역(150) 내에 위치할 수 있다. 제 2 중간 기체 베어링 시스템(168)은 제 2 중간 영역(152) 내에 위치할 수 있다.
잉크젯 인쇄 어레이 및/또는 열 인쇄 어레이를 포함할 수 있는 제 1 인쇄 어레이(170)는 베이스(125)에서 위치할 수 잇고, 제 1 중간 기체 베어링 시스템(166)에 의해 둘러싸일 수 있다. 제 1 인쇄 어레이(170)는 제 1 인쇄 모듈 패키지 컬럼(172), 제 2 인쇄 모듈 패키지 컬럼(174), 및 제 3 인쇄 모듈 패키지 컬럼(176)을 포함할 수 있다. 잉크젯 인쇄 어레이 및/또는 열 인쇄 어레이를 포함할 수 있는 제 2 인쇄 어레이(178)가 베이스(125)에 위치할 수 있고 제 2 중간 기체 베어링 시스템(168)에 의해 둘러싸일 수 있다. 제 2 인쇄 어레이(178)는 제 4 인쇄 모듈 패키지 컬럼(180), 제 5 인쇄 모듈 패키지 컬럼(182), 및 제 6 인쇄 모듈 패키지 컬럼(184)을 포함할 수 있다. 열 인쇄 어레이를 이용하는 실시예에서, 제 1 잉크젯 어레이(186)는 챔버 내부(138) 밖에서, 제 1 인쇄 어레이(170)에 인접하게 정렬되어 위치할 수 있다. 제 1 잉크젯 어레이(186)는 제 1 잉크젯 인쇄헤드 컬럼(188), 제 2 잉크젯 인쇄헤드 컬럼(190), 및 제 3 잉크젯 인쇄헤드 컬럼(192)을 포함할 수 있다. 제 2 잉크젯 어레이(194)는 챔버 내부(138) 밖에 제 2 인쇄 어레이(178)에 인접하게 정렬되어 위치할 수 있다. 제 2 잉크젯 어레이(194)는 제 4 잉크젯 인쇄헤드 컬럼(196), 제 5 잉크젯 인쇄헤드 컬럼(198), 및 제 6 잉크젯 인쇄헤드 컬럼(200)을 포함할 수 있다.
제 1 로드-록 챔버(202)는 제 1 측방 단부(126)에서 공정 챔버(120)와 연통되도록 나란히 위치될 수 있다. 제 2 로드-록 챔버(204)는 제 2 측방 단부(128)에서 공정 챔버(120)와 연통되도록 나란히 위치될 수 있다. 제 1 로드-록 챔버(202)는 제 3 도어 밸브(206)를 포함할 수 있고, 제 2 로드-록 챔버(204)는 제 4 도어 밸브(208)를 포함할 수 있다. 제 1 로드-록 챔버(202)는 제 1 로드-록 챔버 내부(210)를 포함할 수 있고, 제 2 로드-록 챔버(204)는 제 2 로드-록 챔버 내부(212)를 포함할 수 있다. 도 2a에서, 제 1 로드-록 챔버 내부(210)에서 제 2 기판(142)이 수신된다. 제 1 기판(140)이 제 2 측방 영역(146)에 위치한다. 제 1 잉크젯 어레이(186)와 제 2 잉크젯 어레이(194) 모두 챔버 내부(138)의 외부에 위치한다. 인쇄 어레이(170 및 178)는 가려지지 않고(unobstruct) 각각 잉크젯 어레이(186 및 194)에 의해 필름-형성 물질로 로딩될 수 있다.
도 2b는 도 2a에 도시된 시스템 및 공정 챔버(120)의 평면도이며, 여기서, 제 2 잉크젯 어레이(194)가 챔버 내부(138)로 들어갔으며, 제 2 인쇄 어레이(178)를 로딩하기 위한 곳에 위치한다. 도 2b에서, 제 1 잉크젯 어레이(186)는 챔버 내부(138)의 외부에 유지된다. 잉크 또는 그 밖의 다른 물질이 제 4 잉크젯 인쇄헤드 컬럼(196)에서 제 4 인쇄 모듈 패키지 컬럼(180)으로, 제 5 잉크젯 인쇄 헤드 컬럼(198)에서 제 5 인쇄 모듈 패키지 컬럼(182)으로, 및 제 6 잉크젯 인쇄헤드 컬럼(200)에서 제 6 인쇄 모듈 패키지 컬럼(184)으로 각각 제공될 수 있다. 제 2 잉크젯 어레이(194)가 제 2 중간 영역(152) 내에 위치하는 동안, 기판(140)은 제 2 측방 영역(146)에 위치할 수 있다. 동시에, 또는 직전에, 또는 직후에, 잉크젯 어레이(186)에 필름-형성 물질이 채워져서 인쇄 어레이(170)를 로딩할 수 있다.
도 2c는 도 2a에 도시된 시스템 및 공정 챔버(120)의 구성의 평면도며, dulr서 제 1 잉크젯 어레이(186)는 챔버 내부(138) 내에 있고 제 2 잉크젯 어레이(194)는 챔버 내부(138) 외부에 있다. 기판(140)은 제 2 인쇄 어레이(178) 위에 위치설정되어 인쇄가 발생하도록 할 수 있다, 가령, 제 1 기판(140)의 아래 위치하는 표면으로의 물질의 고체 전사(solid transfer)가 발생할 수 있다. 또한 기판(140)은 제 2 중간 영역(152)과 제 2 측방 영역(146) 내에 위치설정된다. 인쇄가 기판(140) 상에서 발생하는 동안, 제 1 잉크젯 어레이(186)는 제 1 인쇄 어레이(170) 위에 위치설정되어 잉크가 제 1 인쇄 어레이로 전사되게 할 수 있다. 이러한 위치설정을 이용해, 잉크는 제 1 잉크젯 인쇄헤드 컬럼(188)에서 제 1 인쇄 모듈 패키지 컬럼(172)으로, 제 2 잉크젯 인쇄헤드 컬럼(190)에서 제 2 인쇄 모듈 패키지 컬럼(174)으로, 및 제 3 잉크젯 인쇄헤드 컬럼(192)에서 제 3 인쇄 모듈 패키지 컬럼(176)으로 전사될 수 있다.
도 2d는 도 2d에서 도시된 바와 같은 시스템 및 공정 챔버(120)의 구성의 평면도인데, 여기서 제 1 잉크젯 어레이(186)가 챔버 내부(138)의 외부로 이동했고 제 2 잉크젯 어레이(194)가 챔버 내부(138)로 복귀했다. 제 1 기판(140)이 제 1 중간 영역(150) 및 중앙 영역(148) 내에 위치설정되어, 제 1 기판(140)이 제 1 인쇄 어레이(170) 위에 위치하게 할 수 있다. 이 위치설정에 의해, 제 1 인쇄 어레이(170)에서 그 아래 위치하는 제 1 기판(140)의 표면으로 인쇄가 발생할 수 있다. 인쇄가 제 1 인쇄 어레이(170)에서 제 1 기판(140)으로 발생하는 동안, 제 2 잉크젯 어레이(194)는 다른 경우라면 가려질 제 2 인쇄 어레이(178) 위에 위치설정되어 제 2 인쇄 어레이(178)의 재-잉킹(re-inking)을 가능하게 할 수 있다. 다시, 제 4 잉크젯 인쇄헤드 컬럼(196)이 제 4 인쇄 모듈 패키지 컬럼(180)으로의 잉크의 전사를 위해 위치설정되고, 제 5 잉크젯 인쇄헤드 컬럼(198)이 제 5 인쇄 모듈 패키지 컬럼(182)으로의 잉크의 전사를 위해 위치설정되며, 제 6 잉크젯 인쇄헤드 컬럼(200)이 제 6 인쇄 모듈 패키지 컬럼(184) 위에 위치설정된다.
다양한 실시예, 가령, 도 2a-2d에 도시된 실시예에 의해, 세 가지 컬러(예를 들어, 적색(R), 녹색(G), 청색(B)), 이중 어레이 배열(dual array arrangement)을 가능하게 한다. 도 2a를 참조하면, 기판(140)(가령, 유리)은 공정 챔버(120)로 들어간다. 공정 챔버(120)는 예를 들어 대기압, 또는 대기압보다 약간 더 높은 기압, 및 하나 이상의 비활성 기체(가령, 질소 기체)를 포함하는 제어된 환경을 포함할 수 있다. 기판(140)은 예를 들어, 비-접촉성 기체 베어링 이송 및 지지 장치에 의해 이송 및 지지될 수 있다. 비-접촉성 다공질 공기 베어링 및 유리 평탄화 장치(glass flattening device)의 실시예가 미국 특허 No. US 7,908,885 B2에 기재되어 있다.
도 2b에 도시된 바와 같이, 각각의 방향으로 하나의 경로를 이용해, 특히, 적색, 녹색, 및 청색 각각의 하나씩의 로우(row)를 이용해, 제 2 잉크젯 어레이(194)는 잉크를 제 2 인쇄 어레이(178) 상에 증착한다. 도 2c는 제 1 잉크젯 어레이가 적색, 녹색, 및 청색 잉크를 각자의 제 1 열 인쇄 어레이로 증착하는 것과 동시에, 막 로딩된 제 2 인쇄 어레이가 필름 형성 물질을 기판(140) 상으로 발사(fire)하는 것을 도시한다. 제 2 인쇄 어레이(178)의 발사 전에, 기판(140)의 이동 동안, 잉크 제형의 용매가 증발되어, 제 2 인쇄 어레이(178) 내 인쇄 모듈 패키지의 마이크로구조물(가령, 공극 또는 도관)에 실질적으로 고체 필름-형성 물질만 남겨질 수 있다. 기판(140)은, 자신의 인쇄될 표면을 하향으로 두고, 인쇄 어레이(178) 위에 위치설정되며, 제 1 인쇄 어레이(170)에 잉크가 로딩되며, 제 2 인쇄 어레이(178)의 인쇄 모듈 패키지가 발동되고 발사된다. 승화 및/또는 증발에 의해 필름-형성 물질(가령, OLED 물질)이 기판(140) 상에 응결될 수 있고, 이로써 기판(140) 상에 필름이 형성된다.
도 2d에 도시된 바와 같이, 제 2 잉크젯 어레이(194)에 의해 제 2 인쇄 어레이(178)에 잉크를 재-로딩하는 것과 동시에 제 1 인쇄 어레이(170)는 필름-형성 물질을 기판(140)의 하향 표면 상에 증착한다. 기판의 평방 인치 각각이 인쇄 어레이에 의해 증착되는 필름 물질의 하나의 평방 인치만큼 덮일 때까지 도 2b, 2c 및 2d의 공정 단계가 반복될 수 있다. 다양한 실시예에서, 외주(outer-perimeter) 영역에 증착되지 않고, 기판 그립 및 핸들링을 위해 보류될 수 있다.
도 3은 제 1 인쇄 어레이(224)와 제 2 인쇄 어레이(226) 사이에 위치설정되는 기판(222)이 위치하는 기판 인쇄 구성(220)의 평면도이다. 양방향 화살표가 기판(222)이 중앙 위치에서 제 1 인쇄 어레이(224) 또는 제 2 인쇄 어레이(226) 위로 이동될 수 있다. 하나의 어레이가 인쇄될 수 있는 동안 그 밖의 다른 어레이가 로딩 또는 재-로딩될 수 있다.
도 4는 기판 인쇄 구성(240)의 평면도이다. 기판(242)은 인쇄 어레이(244)의 좌측에 위치한다. 점선이 기판(242)이 전달되어 인쇄 어레이(244)의 우측으로 이동할 때 차지할 수 있는 위치를 보여준다. 양방향 화살표가 기판(242)이 인쇄 어레이(244)의 어느 측부로도 이동할 수 있음을 보여준다.
도 5는 기판(262)이 제 1 인쇄 어레이(264) 위에 그리고 제 2 인쇄 어레이(266)의 바로 좌측에 위치설정되는 기판 인쇄 구성(260)의 평면도이다. 점선이 기판(262)에 의해 덮일 때 제 1 인쇄 어레이(264)의 우측 에지(right edge)를 보여준다. 화살표가 상기 기판(262)이, 나머지를 비우면서, 제 1 인쇄 어레이(264) 또는 제 2 인쇄 어레이(266) 위로 이동할 수 있음을 보여준다. 일부 실시예에서, 기판 인쇄 구성(260)은, 하나의 어레이가 발사되는 동안 다른 하나의 어레이가 재-로딩되지 않게 될만큼 서로 가깝지 않더라도 제 1 인쇄 어레이(264)와 제 2 인쇄 어레이(266)가 서로 가까이 위치하고 공간이 기판(262)의 이동을 최소화하기 때문에, 기판 인쇄 구성(220 또는 240) 중 어느 하나보다 더 효율적인 인쇄 시스템을 나타낸다.
도 6은 기판 인쇄 구성(320)의 투시도이다. 기판 인쇄 구성(320)은 내부 베이스 판(322) 및 일체된 중간 기체 베어링 시스템(324)을 포함한다. 중간 기체 베어링 시스템(324)은 복수의 애퍼처(326)를 포함한다. 인쇄 어레이(328)는 중간 기체 베어링 시스템(324) 내에 위치설정된다. 인쇄 어레이(328)는 제 1 인쇄 모듈 패키지 컬럼(330) 및 제 2 인쇄 모듈 패키지 컬럼(332)을 포함할 수 있다. 복수의 인쇄 모듈 패키지(333)가 제 2 인쇄 모듈 패키지 컬럼(332) 내에 수용된다. 기판(334)은 기판 액추에이터(336)에 부착되어 내부 베이스 판(322) 위로 기판(334)을 이동시키는 것이 가능해 질 수 있다. 기판 액추에이터(336)는 기판 액추에이터 트랙(338), 기판 액추에이터 트롤리(340), 및 기판 척 또는 홀더(342)를 포함한다. 모터 및 구동 유닛(도시되지 않음)이 기판 액추에이터 트롤리(340)를 기판 액추에이터 트랙(338)을 따라 병진운동시키도록 제공될 수 있다. 열 인쇄 모듈 패키지가 도 6에 도시되어 있지만, 잉크젯 인쇄 모듈 패키지가 열 인쇄 모듈 패키지에 추가로 또는 대신하여 사용될 수 있다.
도 7은 기체 베어링 시스템(362)을 포함하는 기판 인쇄 시스템(360)의 투시도이다. 인쇄 어레이(364)가 기체 베어링 시스템(362) 내에 일체 구성된다. 인쇄 어레이(364)가 복수의 인쇄 모듈 패키지(366)를 포함한다. 각각의 인쇄 모듈 패키지(366)는 인쇄 모듈 패키지 커넥터 조립체(368)로 연결된다. 인쇄 어레이(364)는 제 1 인쇄 모듈 패키지 컬럼(370), 제 2 인쇄 모듈 패키지 컬럼(372), 제 3 인쇄 모듈 패키지 컬럼(374), 및 제 4 인쇄 모듈 패키지 컬럼(376)을 포함한다. 열 인쇄 모듈 패키지가 도 7에 나타나 있지만, 잉크젯 인쇄 모듈 패키지가 열 인쇄 모듈 패키지를 대신하여 또는 이에 추가로 사용될 수 있다.
도 8은 기판 인쇄 시스템(420)의 투시적 단면도이다. 기판 인쇄 시스템(420)은 열 인쇄 어레이(422)를 포함할 수 있고, 상기 열 인쇄 어레이(422)는 제 1 인쇄 모듈 패키지 컬럼(424), 제 2 인쇄 모듈 패키지 컬럼(426), 제 3 인쇄 모듈 패키지 컬럼(428), 및 제 4 인쇄 모듈 패키지 컬럼(430)을 포함할 수 있다. 열 인쇄 어레이(422)는 각각의 인쇄 모듈 패키지 컬럼 내에 포함된 복수의 인쇄 모듈 패키지, 가령, 제 1 인쇄 모듈 패키지(432), 제 2 인쇄 모듈 패키지(434), 제 3 인쇄 모듈 패키지(436), 및 제 4 인쇄 모듈 패키지(438)를 포함할 수 있다. 제 2 인쇄 모듈 패키지(432)는 제 1 인쇄 모듈 패키지 수용 공동(cavity)(440) 내에 위치한다. 제 2 인쇄 모듈 패키지(434)는 제 2 인쇄 모듈 패키지 수용 공동(442) 내에 위치한다. 제 3 인쇄 모듈 패키지(436)이 제 3 인쇄 모듈 패키지 수용 공동(444) 내에 위치한다. 제 4 인쇄 모듈 패키지(438)는 제 4 인쇄 모듈 패키지 수용 공동(446) 내에 위치한다. 제 1 인쇄 모듈 패키지 커넥터 조립체(448)가 제 1 인쇄 모듈 패키지(432)로 연결되고, 제 2 인쇄 모듈 패키지 커넥터 조립체(450)가 제 2 인쇄 모듈 패키지(434)로 연결되며, 제 3 인쇄 모듈 패키지 커넥터 조립체(452)가 제 3 인쇄 모듈 패키지(436)로 연결되고, 제 4 인쇄 모듈 패키지 커넥터 조립체(454)가 제 4 인쇄 모듈 패키지(438)로 연결된다. 열 인쇄 모듈 패키지가 도 8에 도시되어 있지만, 잉크젯 인쇄 모듈 패키지는 열 인쇄 모듈 패키지에 추가로, 또는 이를 대신하여 사용될 수 있다.
도 9는 본 발명의 다양한 실시예에 따르는 기체 베어링 시스템(520)의 개략적 단면도이다. 기체 베어링 시스템(520)은 하우징(522)을 포함할 수 있다. 하우징(522)은 측벽(524)을 포함할 수 있다. 측벽(524)은 외부 표면(526) 및 내부 표면(528)을 포함할 수 있다. 내부 표면(528)은 내부 공동(530)을 형성할 수 있다. 내부 공동(530)은 공동 개구부(534)를 통해 인쇄 모듈 패키지(532)를 수용할 수 있다. 외부 표면(526)과 내부 표면(528) 사이에서 종단 표면(536)이 위치설정될 수 있다. 제 2 공동 개구부(538)는 공동 개구부(534)에 대향하도록 위치설정될 수 있다. 종단 표면(536) 내에 제 1 애퍼처(540) 및 제 2 애퍼처(542)가 제공될 수 있다. 제 1 기체 도관(544)이 제 1 애퍼처(540)에서 측벽(524) 내부로 뻗어 있을 수 있다. 제 2 기체 도관(546)이 제 2 애퍼처(542)로부터 측벽(524) 내부로 뻗어 있을 수 있다. 제 1 기체 도관(544) 및 제 2 기체 도관(546)은 제 1 매니폴드(548)와 기체 연통할 수 있다. 종단 표면(536)은 제 3 애퍼처(550), 제 4 애퍼처(552), 제 5 애퍼처(554), 및 제 6 애퍼처(556)를 더 제공할 수 있다. 제 3 기체 도관(558)은 제 3 애퍼처(550)에서 측벽(524) 내부로 뻗어 있을 수 있다. 제 4 기체 도관(560)은 제 4 애퍼처(552)에서 측벽(524) 내부로 뻗어 있을 수 있다. 제 5 기체 도관(562)은 제 5 애퍼처(554)에서 측벽(524) 내부로 뻗어 있을 수 있다. 제 6 도관(564)은 제 6 애퍼처(562)에서 측벽(524) 내부로 뻗어 있을 수 있다. 제 3 기체 도관(558), 제 4 기체 도관(560), 제 5 기체 도관(562), 및 제 6 기체 도관(564)이 제 2 매니폴드(566)와 기체 연통할 수 있다.
일부 실시예에서, 제 1 매니폴드(548)가 가압된 기체 공급원(568)과 기체 연통될 수 있고, 제 2 매니폴드(566)가 진공 공급원(570)과 기체 연통될 수 있다. 인쇄 모듈 패키지(532)가 적어도 하나의 전사 표면(572)를 포함할 수 있다. 물질, 가령, 잉크가 전사 표면(572)에서 기판(576)으로 전사될 수 있다. 일부 실시예에서, 전사 표면(572)은 잉크젯 노즐의 일부일 수 있다. 따라서 증착된 물질(574)은 기판(576)의 아래 위치하는 표면(578) 상에 형성될 수 있다. 인쇄 갭(580)이 전사 표면(572)과 아래 위치하는 표면(578) 사이의 거리로서 정의될 수 있다. 기체 베어링 시스템 갭(582)이 종단 표면(536)과 기판 표면(578) 사이의 거리로서 정의될 수 있다. 설정된 갭이 인쇄 갭(580)과 기체 베어링 시스템 갭(582) 간의 차이로서 정의될 수 있다.
도 10은 본 발명의 다양한 실시예에 따르는 기판 인쇄 시스템(620)의 투시도이다. 도 11은 도 10에서 도시된 기판 인쇄 시스템(620)의 측면도이다. 도 12는 도 10에 도시된 기판 인쇄 시스템(620)의 평면도이다. 도 13은 도 10에 도시된 제 1 작업 스테이션(622)의 확대도이며, 잉크젯 인쇄 어레이 및/또는 열 인쇄 어레이를 포함할 수 있는 제 1 인쇄 어레이(626)의 더 상세한 도시를 포함한다. 도 10-12에서 기판 인쇄 시스템(620)은 제 1 작업 스테이션(622) 및 제 2 작업 스테이션(624)을 포함할 수 있다. 제 1 작업 스테이션(622)은 제 1 인쇄 어레이(626)를 포함한다. 제 2 작업 스테이션(624)은 제 2 인쇄 어레이(628)를 포함한다. 제 1 잉크젯 어레이(630)는 제 1 인쇄 어레이(626) 위에서 나타나며 잉크를 상기 제 1 인쇄 어레이로 제공하도록 위치설정된다. 제 2 잉크젯 어레이(632)가 제 2 작업 스테이션(624)에 인접하게 정렬되도록 위치설정되지만 경로에서 벗어나게 회수된다. 제 1 및 제 2 인쇄 어레이(626, 628)가 열 인쇄 어레이를 포함하지 않는 실시예에서, 제 1 및 제 2 잉크젯 인쇄 어레이(630, 632)가 생략될 수 있다. 제 1 기판 또는 작업 부재(634)가 제 2 인쇄 어레이(628) 위에 위치설정되어 기판(634)의 아랫면(underside) 상으로의 인쇄를 가능하게 할 수 있다. 제 2 기판 또는 작업 부재(636)가 제 1 로드-록 스테이션(638) 내에 위치설정되어, 작업 스테이션(622) 및/또는 작업 스테이션(624) 내부로 로딩될 준비가 된다. 제 2 로드-록 스테이션(640)이 비어 있고, 기판(634)을 수용할 준비가 된다. 임의의 적합한 시스템 또는 수단, 가령, 기체 베어링 시스템, 액추에이터, 진공 척, 구동 휠, 또는 이들의 조합에 의해, 기판(634 및 636)이 하나의 작업 스테이션에서 또 다른 작업 스테이션으로 이동될 수 있을 뿐 아니라, 로드-록 스테이션으로 또는 로드-록 스테이션으로부터 이동될 수 도 있다. 복수의 지지부, 가령, 지지부(642)가 기판 인쇄 시스템(620)의 원하는 높이를 지원 및 유지하는 데 도움이 될 수 있다. 조절 가능한 지지부, 가령, 높이설정 기능(leveling function) 또는 미세 높이설정 조절 능력이 사용되어 기판 지지부의 수평 또는 실질적으로 수평 평면인 상부 표면을 보장할 수 있다.
도 14a는 본 발명의 다양한 실시예에 따르는 인쇄 기판(650)의 측면 단면도이다. 도 14a는 세워진 구성으로의 기판(652)을 도시한다. 기판(652)에 픽셀 뱅크(pixel bank)(654)가 사전-인쇄(preprint)되었다. 픽셀 뱅크(654) 내에서, 잉크 액적(656) 또는 그 밖의 다른 필름-형성 물질이 증착되었다. 도 14b는 잉크 또는 필름-형성 물질이 픽셀 뱅크(654) 내에서 건조 필름(658)을 기판(652) 상에 형성한 동일한 인쇄 기판(650)의 단면도이다.
도 15a는 본 발명의 다양한 실시예에 따르는 인쇄 기판(670)의 측면 단면도이다. 기판(672)은 하향 구성으로 도시되어 있다. 픽셀 뱅크(674)가 기판(672)에 사전-도포(pre-apply)되었다. 필름-형성 물질(676)의 잉크 액적이 상기 픽셀 뱅크(674) 내에서 기판(672) 상에 증착되었다. 도 15b는 도 15a에 도시된 것과 동일한 인쇄 기판(670)의 단면도이나, 도 15b에서는 잉크 또는 필름-형성 물질이 픽셀 뱅크(674)들 사이와 픽셀 뱅크 내에서 기판(672) 상에 건조 필름(678)을 형성했다. 진공 열 증발(VTE)은 하향 기판 유리에 의해 이뤄지는 것이 일반적이기 때문에, 잉크젯 공정도 역시 하향으로(face-down) 수행되는 것이 바람직할 수 있다. 일부 실시예에서, 본 발명의 기법은, 가령, VTE 공정에서 기판이 하향으로 배치될 수 있는 잉크젯 OLED 인쇄와 관련된다. 다양한 실시예에서, 본 발명은 잉크젯 프린터 단계 및 진공 열 증발 단계를 이용하는 잉크젯 OLED 인쇄와 관련된다. 하향 유리(glass facing down)를 이용한 인쇄에 의해 2개의 서로 다른 공정 사이에, 가령, 잉크젯 인쇄와 VTE 인쇄 사이에, 또는 열 인쇄와 VTE 인쇄 사이에 유리를 뒤집을 필요가 없을 수 있다. 하향 구성으로의 인쇄가 습식 및 건식 수행과 관련해 바람직한 결과를 산출함이 발견되었다. 픽셀 뱅크에 의해 정의된 픽셀 셀로 인쇄할 때, 표면 장력에 의해 잉크가 셀에서 확산될 수 있다. 픽셀 뱅크는 임의의 개수의 서로 다른 물질, 가령, 소수성 포토레지스트 물질로부터 만들어질 수 있다. 기판이 하향일 때, 표면 장력과 모세관력이 잉크를 유리 기판으로부터 잡아당기는 중력과 함께 작용할 수 있다. 이러한 구성은 하나 이상의 픽셀 뱅크의 범위 내에서 픽셀-형성 물질의 습윤 및 균일한 건조를 위한 상이하고 더 우수한 상태를 만들 수 있다.
도 16은 인쇄 장치(704) 위에 위치설정되는 기판(702)을 포함하는 하향 인쇄 시스템(700)의 투시도이다. 인쇄 장치(704)는 적어도 하나의 인쇄 어레이(706)를 포함한다. 차례로 인쇄 어레이(706)는 하나 이상의 인쇄헤드 컬럼(708)을 포함한다. 인쇄헤드 컬럼(708)은 임의의 개수의 인쇄헤드, 가령, 2개의 잉크젯 인쇄헤드를 포함할 수 있고, 인쇄 어레이(706)의 그 밖의 다른 인쇄헤드 컬럼과 함께 인쇄헤드 컬럼(708)은 복수의 애퍼처(712)를 포함하는 기체 베어링 시스템(710) 내에서 설정된다. 하향 인쇄 시스템(700)은 본 발명의 장치, 시스템, 및 방법의 다양한 실시예의 예시이다.
도 17은 본 발명의 다양한 실시예에 따르는 하향 인쇄 시스템(720)의 측면도이다. 하향인 기판 표면(724)을 포함하는 기판(722)이 기체 베어링 시스템(726) 위에 현수(suspend)된다. 잉크젯 인쇄헤드(728)는 기체 베어링 시스템(726)에 설정된다. 도시된 화살표는 잉크젯 인쇄헤드(728)에서 기판 표면(724)으로의 잉크 액적(730)의 이동을 나타낸다. 하향 인쇄 시스템(face-down printing system)(720)의 도시는 본 발명의 장치, 시스템, 및 방법의 다양한 실시예의 예시에 불과하다.
도 18은 본 발명의 다양한 실시예에 따르는 하향 인쇄 시스템(732)의 평면도를 도시한다. 기판(734)는 인쇄 장치(736) 위에 현수된다. 인쇄 장치(736)는 인쇄 어레이(738)를 포함하고, 상기 인쇄 어레이(738)는 인쇄헤드 컬럼(740)을 포함한다. 인쇄헤드 컬럼(740)은 임의의 개수의, 임의의 유형의 인쇄 모듈 패키지, 가령, 잉크젯 인쇄헤드 또는 열 인쇄헤드를 포함할 수 있다. 인쇄헤드 유형의 조합이 또한 사용될 수 있다. 인쇄 어레이(738)는 복수의 애퍼처(744)를 포함하는 기체 베어링 시스템(742) 내에 설정되는 것으로 도시된다. 제 1 기판 홀더(746) 및 제 2 기판 홀더(748)는 기판(734)을 고정할 수 있다. 제 1 및 제 2 기판 홀더(746, 748)는 선형 액추에이터(750)에 부착된다. 선형 액추에이터(750)는 예를 들어 기판을 y-축 방향으로 이동시킬 수 있다. 인쇄 장치(736)는 또한 기판(734)에 대해 x-축 방향으로 이동할 수 있다. 하향 인쇄 시스템(732)은 본 발명의 장치, 시스템, 및 방법의 다양한 실시예의 예시이다.
도 19는 본 발명의 그 밖의 다른 다양한 실시예에 따르는 하향 인쇄 시스템(760)의 평면도이다. 기판(762)은 적어도 하나의 인쇄 어레이(766)를 포함하는 인쇄 장치(764) 위에 현수된다. 인쇄 어레이(766)는 적어도 하나의 인쇄헤드 컬럼(768)을 포함하고, 상기 인쇄헤드 컬럼(768)은 임의의 개수의 또는 임의의 유형의 인쇄 모듈 패키지를 포함할 수 있다. 인쇄 어레이(766)는 복수의 애퍼처(772)를 포함하는 기체 베어링 시스템(770) 내에 설정될 수 있다. 제 1 기판 홀더(774) 및 제 2 기판 홀더(776)는 기판(762)을 고정시킬 수 있다. 제 1 및 제 2 기판 홀더(774, 776)은 각각 선형 액추에이터(778)와 동작 가능하게 연관될 수 있다. 선형 액추에이터(778)는 제 1 회전 구성요소(780) 및/또는 제 2 회전 구성요소(782)를 구비할 수 있다. 선형 액추에이터(778)는 x-축 방향과 y-축 방향 모두에서 기판(762)을 이동시키도록 구성될 수 있다. 선형 액추에이터(778)는 제 1 및 제 2 회전 구성요소(780, 782)를 이용해 기판(762)을 θz 방향으로 회전시키거나, 회전에 의해 기판(762)의 z-축 이동에 영향을 미칠 수 있다. 하햐 인쇄 시스템(760)은 본 발명의 장치, 시스템, 및 방법의 다양한 실시예의 예시이다.
도 20은 본 발명의 다양한 실시예에 따르는 또 다른 하향 인쇄 시스템(800)의 평면도이다. 기판(802)은 하나 이상의 인쇄 어레이(806)를 포함할 수 있는 인쇄 장치(804) 위에 현수된다. 인쇄 어레이(806)는 적어도 하나의 인쇄헤드 컬럼(808)을 포함할 수 있고, 상기 인쇄헤드 컬럼은 임의의 개수 또는 유형의 인쇄 모듈 패키지를 포함할 수 있다. 인쇄 어레이(806)는 기체 베어링 시스템(810) 내에 설정된다. 상기 기체 베어링 시스템(810)은 복수의 애퍼처(812)를 포함할 수 있다. 기판(802)이, 제 1, 제 2, 제 3, 및 제 4 기판 홀더(814, 816, 820, 및 822)에 의해 고정되는 것이 도시된다. 제 1 및 제 2 기판 홀더(814, 816)는 제 1 라인 액추에이터(818)와 동작 가능하게 연계될 수 있고, 제 3 및 제 4 기판 홀더(820, 822)는 제 2 선형 액추에이터(824)와 동작 가능하게 연계될 수 있다. 제 1 선형 액추에이터(818)와 제 2 선형 액추에이터(824) 중 하나 또는 둘 모두는 기판(802)을 y-축 방향, x-축 방향, 및/또는 θz 방향(즉, z-축 방향)으로 이동시킬 수 있다. 하향 인쇄 시스템(800)은 본 발명의 장치, 시스템, 및 방법의 다양한 실시예의 예시이다.
도 21은 본 발명의 다양한 실시예에 따르는 하향 인쇄 시스템(840)의 측면 부분 단면도이다. 잉크젯 인쇄헤드(844)는 기체 베어링 시스템(842) 내에 설정된다. 잉크 저장소(ink reservoir)(846)는 잉크 공급 라인(848)과 유체 연통되고, 잉크젯 인쇄헤드(844)로 잉크를 공급하도록 다함께 구성된 잉크젯 인쇄헤드(844)와 유체 연통된다. 블로터(852)는 잉크젯 인쇄헤드(844) 위에 위치설정되고 화살표는 블로터(852)가 x,y 평면 방향 모두로, 그리고 z-축 방향으로 이동하도록 구성되는 이동 방향을 도시한다. 블로터헤드(854)는 잉크젯 인쇄헤드(844)와 접촉이 가능하도록 블로터(852)의 바닥에 위치설정된다. 블로터(852)는, 예를 들어, 스퀴즈-형 블로터(squeegee-type blotter), 연속 웹 블로터(continuous web blotter) 등일 수 있다. 하향 인쇄 시스템(840)이 본 발명의 장치, 시스템, 및 방법의 다양한 실시예의 예시이다.
도 22는 본 발명의 다양한 실시예에 따르는 하향 인쇄 시스템(860)의 측면 단면도이다. 기체 베어링 시스템(862) 내부에 잉크젯 인쇄헤드(864)가 위치한다. 바람직하지 않은 잔여 잉크 액적(866)이 잉크젯 인쇄헤드(864) 상에 위치하는 것이 도시된다. 블로터(868)가 상기 잉크젯 인쇄헤드(864) 위에 위치설정된다. 블로터(868)는 블로터헤드(870)를 포함하며, 상기 블로터헤드(870) 위에서 천(872)이 화살표로 표시된 방향으로 이동할 수 있다. 천(872)의 이동은 제 1 천 스풀(cloth spool)(874)에서 제 2 천 스풀(876)으로, 또는 그 반대이거나, 앞뒤(back-and-forth) 방향일 수 있다. 제 1 천 스풀(874) 및/또는 제 2 천 스풀(876)이 천(872)의 이동 후 회전될 수 있다. 블로터(868)는 임의의 원하는 방향으로 이동되어 잉크젯 인쇄헤드(864)와의 접촉을 가능하게 하여 잉크젯 인쇄헤드(864) 및 잉크 액적(866)의 블로팅이 가능해 질 수 있다. 하향 인쇄 시스템(860)은 본 발명의 장치, 시스템, 및 방법의 다양한 실시예의 예시이다.
도 23은 본 발명의 다양한 실시예에 따르는 하향 인쇄 시스템(878)의 측면 단면도이다. 기체 베어링 시스템(880) 내에 인쇄헤드(882)가 설정된다. 진공 장치(884)가 인쇄헤드(882) 위에, 그리고 기체 베어링 시스템(880)과 접촉하여 위치설정된다. 진공 장치(884)는 기체 베어링 시스템(880)과 함께 진공 챔버(888)를 형성하는 진공 장치 하우징(886)을 포함한다. 진공 밸브(89)는 진공 장치 하우징(886)에 배치되어 진공 챔버(888)에 진공 상태를 제공하는 것을 가능하게 할 수 있다. 하향 인쇄 시스템(878)이 본 발명의 장치, 시스템, 및 방법의 다양한 실시예의 예시이다.
본 명세서에서 언급된 모든 간행물, 특허, 및 특허 출원은 각각의 개별 간행물, 특허, 또는 특허 출원이 참조로서 포함되도록 특정하고 개별적으로 지시되는 것과 동일한 범위까지, 그 전체가 참조로서 본원에 포함된다.
본 발명의 실시예가 기재되었지만, 해당 분야의 통상의 기술자라면 이러한 실시예는 단지 예로서 제공된 것임을 알 것이다. 본 발명의 범위 내에서 해당 분야의 통상의 기술자에게라면 다양한 변형, 변경, 및 치환이 자명할 것이다. 본원에 기재된 내용의 실시예에 대한 다양한 대안이 본 발명을 실시하는 데 사용될 수 있음이 자명할 것이다.
Claims (18)
- 필름-형성 장치로서, 상기 장치는
기체 베어링 시스템(gas-bearing system),
상기 기체 베어링 시스템 내에 설정되는 인쇄 어레이, 및
필름이 형성될 표면을 갖는 기판을, 상기 표면이 하향(face downwardly)인 채로 지지하도록 구성되는 기판 이송 및 지지 장치
를 포함하며,
상기 기판 이송 및 지지 장치는 인쇄 어레이로부터 빗겨 있는(away from) 제 1 위치와 인쇄 어레이 위의 제 2 위치 간에 기판을 이동시키도록 구성된 위치설정 시스템(positioning system)을 포함하며, 상기 인쇄 어레이는 기판이 상기 제 2 위치에 있을 때 표면에 필름-형성 물질을 전달하도록 구성되는, 필름-형성 장치. - 제1항에 있어서, 상기 인쇄 어레이는 잉크젯 인쇄 어레이를 포함하는, 필름-형성 장치.
- 제2항에 있어서, 잉크젯 인쇄 어레이와 유체 연통(fluid communication)하는 필름-형성 물질 저장소를 더 포함하는, 필름-형성 장치.
- 제1항에 있어서, 필름이 형성될 표면을 갖는 기판을 더 포함하며, 상기 표면은 하향이며, 인쇄 어레이가 동작하면, 상기 제 2 위치에서 상기 표면이 필름-형성 물질을 수용하도록 상기 기판이 위치설정되는, 필름-형성 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 인쇄 어레이는 열 인쇄 어레이를 포함하고 필름-형성 장치는
인쇄 어레이에 필름-형성 물질을 로딩(load)하도록 구성된 잉크젯 어레이, 및
필름이 형성될 표면을 갖는 기판
을 더 포함하며,
상기 표면은 하향이며, 제 1 위치에서 상기 기판은 잉크젯 어레이가 열 인쇄 어레이에 필름-형성 물질을 로딩하지 못하게 가리지 않도록 위치설정되는, 필름-형성 장치. - 필름-형성 장치로서, 상기 장치는
상부 표면 및 상기 상부 표면 내 적어도 하나의 개구부를 포함하는 기판 지지부,
상부 표면에 복수의 애퍼처, 및 상기 복수의 애퍼처로부터 기판 지지부 내부까지 뻗어 있고 매니폴드와 연통하는 복수의 기체 도관을 포함하는 기체 베어링 시스템 - 상기 복수의 애퍼처는 상부 표면 내 적어도 하나의 개구부를 둘러쌈 - , 및
적어도 하나의 개구부 내에 배치되며 상향(upwardly facing)인 인쇄헤드를 포함하는 인쇄 어레이
를 포함하며,
인쇄 어레이가 필름-형성 물질을 기판의 하향 표면 상으로 전사하는 동안 상기 기체 베어링 시스템은 상부 표면 위로 기판을 부유(fload)시키도록 구성되는, 필름-형성 장치. - 제6항에 있어서, 인쇄 어레이 위에 위치하지 않는 제 1 위치와, 인쇄 어레이 위에 위치하는 제 2 위치 사이에 기판을 이동시키도록 구성되는 이송기(conveyor)를 더 포함하는, 필름-형성 장치.
- 제6항에 있어서, 기판 지지부 위에 하우징을 더 포함하며, 상기 기판 지지부와 함께 인쇄 챔버를 형성하며, 상기 인쇄 챔버 내에서, 인쇄 어레이는 필름-형성 물질을 기판 상으로 인쇄하는, 필름-형성 장치.
- 제8항에 있어서, 상기 인쇄 챔버와 차단 가능하게 기체 연통하며, 상기 인쇄 챔버에 이웃하는 제 1 로드-록 챔버(load-lock chamber)를 더 포함하는, 필름-형성 장치.
- 제6항에 있어서, 상기 기판 지지부는 제 1 위치에서 기판을 지지하기 위한 제 1 영역과, 제 2 위치에서 기판을 지지하기 위한 제 2 영역을 포함하고, 상기 장치는 기판을 제 1 위치에서 제 2 위치로 이송하도록 구성되는 기판 액추에이터를 더 포함하는, 필름-형성 장치.
- 제10항에 있어서, 기판 지지부는 길이를 갖고, 상기 기판 액추에이터는 상기 기판 지지부의 길이 방향을 따라 배치되는 선형 모터를 포함하는, 필름-형성 장치.
- 제6항에 있어서, 상기 인쇄 어레이는 잉크젯 인쇄 어레이를 포함하는, 필름-형성 장치.
- 기판의 표면 상에 필름을 형성하는 방법으로서, 상기 방법은
기판을 기체 베어링 시스템 위의 제 1 위치로 위치설정하는 단계,
상기 기판의 표면이 잉크젯 인쇄 어레이를 향해 하향이도록, 상기 기판을 기체 베어링 시스템 내에 설정된 상향(upwardly-facing) 잉크젯 인쇄 어레이 위의 제 2 위치로 이동시키는 단계, 및
제 1 필름-형성 물질을 잉크젯 인쇄 어레이로부터 기판의 표면 상으로 상향으로 전달하도록 상기 잉크젯 인쇄 어레이를 활성화하는 단계
를 포함하는, 필름을 형성하는 방법. - 제13항에 있어서,
기판을 제 1 위치로 복귀시키는 단계,
상기 기판을 제 2 위치로 이동시키는 단계, 및
잉크젯 인쇄 어레이로부터 기판 표면으로 제 2 필름-형성 물질을 전달하도록 상기 잉크젯 인쇄 어레이를 활성화하는 단계
를 더 포함하는, 필름을 형성하는 방법. - 제14항에 있어서, 제 1 필름-형성 물질과 제 2 필름-형성 물질은 서로 동일한 물질을 포함하는, 필름을 형성하는 방법.
- 제13항에 있어서, 상기 기판은 기체 베어링 시스템 및 선형 액추에이터와 동작 가능하게 연관된 기판 홀더 중 적어도 하나를 이용해 이동되는, 필름을 형성하는 방법.
- 제13항에 있어서, 잉크젯 인쇄 어레이는 인쇄 모듈 패키지의 3개의 컬럼을 포함하고, 상기 인쇄 모듈 패키지의 3개의 컬럼 중 제 1 컬럼은 적어도 하나의 적색 잉크를 인쇄하도록 구성되고, 상기 인쇄 모듈 패키지의 3개의 컬럼 중 제 2 컬럼은 적어도 하나의 녹색 잉크를 인쇄하도록 구성되며, 인쇄 모듈 패키지의 3개의 컬럼 중 제 3 컬럼은 적어도 하나의 청색 잉크를 인쇄하도록 구성되는, 필름을 형성하는 방법.
- 제13항에 있어서, 상기 잉크젯 인쇄 어레이는 복수의 노즐을 포함하며, 상기 방법은 기체 베어링 시스템을 이용해, 복수의 노즐(nozzle)과 기판의 하향 표면 사이에 500㎛ 내지 3.0mm의 거리를 유지하는 단계를 더 포함하는, 필름을 형성하는 방법.
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