필름 증착 방법 및 장치(METHOD AND APPARATUS FOR DEPOSITING FILMS)

(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 공개특허공보(A)
(11) 공개번호 10-2010-0038301
(43) 공개일자 2010년04월14일
(51) Int. Cl.

H01L 51/56 (2006.01) B41J 2/01 (2006.01)
H05B 33/10 (2006.01)
(21) 출원번호 10-2009-7026150
(22) 출원일자 2008년06월13일
심사청구일자 없음
(85) 번역문제출일자 2009년12월15일
(86) 국제출원번호 PCT/US2008/066975
(87) 국제공개번호 WO 2008/157395
국제공개일자 2008년12월24일
(30) 우선권주장
60/944,000 2007년06월14일 미국(US)
(71) 출원인
메사츄세츠 인스티튜트 어브 테크놀로지
미합중국 메사츄세츠주 02139, 캠브리지, 77 메사
츄세츠 애비뉴
(72) 발명자
불로빅, 블라디미르
미국, 매사츄세츠 02420, 렉싱턴, 릴리안 로드 16
첸, 지앙롱
미국, 매샤츄세츠 02171, 퀸시, 뉴버리 애비뉴,
아파트 #2 30
(뒷면에 계속)
(74) 대리인
강명구
전체 청구항 수 : 총 27 항
(54) 필름 증착 방법 및 장치
(57) 요 약
본 발명은 LED 또는 다른 종류의 디스플레이의 일부분을 형성하는 기판에 필름을 증착하는 방법에 관한
발명이다. 일실시예에 따르면, 기판에 잉크를 증착하는 장치가 제시된다. 이 장치는 잉크를 수용하기 위한 챔버
와, 유입 포트와 유출 포트를 구비한 토출 노즐로서, 유입 포트에서 챔버로부터 잉크를 수용하고 유출 포트로부
터 잉크를 배출하기 위한 상기 토출 노즐과, 챔버로부터 토출 노즐의 유입 포트까지 잉크를 계량공급하기 위한
디스펜서를 포함하며, 상기 챔버는 복수의 현탁된 입자들을 가진 액체 형태의 잉크를 수용하고, 상기 잉크는 챔
버로부터 토출 노즐까지 맥동방식으로 계량공급되며, 토출 노즐은 캐리어 액체를 기화시키고 기판에 고체 입자들
을 증착시키는 것을 특징으로 한다.
대 표 도 - 도1A
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공개특허 10-2010-0038301
(72) 발명자
매디건, 코너 프란시스
미국, 캘리포니아 94114, 샌 프란시스코, 항콕 스
트리트 104
슈미트, 마틴 에이.
미국, 매사츄세츠 01867, 리딩, 폰드뷰 레인 11
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공개특허 10-2010-0038301
특허청구의 범위
청구항 1
기판에 잉크를 증착하는 장치에 있어서, 상기 장치는,
잉크를 수용하기 위한 챔버와,
유입 포트와 유출 포트를 구비한 토출 노즐로서, 유입 포트에서 챔버로부터 잉크를 수용하고 유출 포트로부터
잉크를 배출하기 위한 상기 토출 노즐과,
챔버로부터 토출 노즐의 유입 포트까지 잉크를 계량공급하기 위한 디스펜서
를 포함하며, 상기 챔버는 복수의 현탁된 입자들을 가진 액체 형태의 잉크를 수용하고, 상기 잉크는 챔버로부터
토출 노즐까지 맥동방식으로 계량공급되며, 토출 노즐은 캐리어 액체를 기화시키고 기판에 고체 입자들을 증착
시키는 것을 특징으로 하는 기판에 잉크를 증착하는 장치.
청구항 2
제 1 항에 있어서, 챔버와 토출 노즐을 수용하기 위한 하우징을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 기판에 잉
크를 증착하는 장치.
청구항 3
제 1 항에 있어서, 상기 하우징은 챔버와 토출 노즐 간에 도관을 구획하는 것을 특징으로 하는 기판에 잉크를
증착하는 장치.
청구항 4
제 1 항에 있어서, 기체를 하우징에 공급하기 위한 덕트를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 기판에 잉크를
증착하는 장치.
청구항 5
제 1 항에 있어서, 챔버와 유체적으로 연결되는 잉크 저장소를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 기판에 잉
크를 증착하는 장치.
청구항 6
제 1 항에 있어서 상기 디스펜서가 잉크의 계량공급을 위해 히터를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 기판에
잉크를 증착하는 장치.
청구항 7
제 1 항에 있어서, 상기 디스펜서가 잉크의 계량공급을 위해 압전 소자를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는
기판에 잉크를 증착하는 장치.
청구항 8
제 1 항에 있어서, 디스펜서는 제 1 주파수에서 에너지 펄스를 전달함으로써 앵체 잉크를 계량공급하는 것을 특
징으로 하는 기판에 잉크를 증착하는 장치.
청구항 9
제 1 항에 있어서, 토출 노즐은 유입 포트로부터 유출 포트까지 이어지는 복수의 도관들을 포함하고, 상기 복수
의 도관들은 유입 포트에서 액체 형태의 잉크를 수신하여 유출 포트로부터 복수의 입자들을 고체 형태로 배출하
는 것을 특징으로 하는 기판에 잉크를 증착하는 장치.
청구항 10
제 1 항에 있어서, 토출 노즐은 복수의 파티션에 의해 분리되는 복수의 도관들을 포함하고, 각 도관의 구멍 표
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공개특허 10-2010-0038301
면적 W는 토출 노즐의 유입 포트 표면적 D와 아래의 관계를 유지하는 것을 특징으로 하는 기판에 잉크를 증착하
는 장치.
1/20,000 < W/D < 1/4
청구항 11
기판에 잉크를 증착하는 방법에 있어서, 상기 방법은,
제 1 주파수를 가진 맥동 에너지를 이용하여 캐리어 액체 내 복수의 고체 입자들에 의해 구성되는 잉크를 토출
노즐에 계량공급하는 단계와,
토출 노즐에서 계량공급된 잉크를 수용하여 계량공급된 잉크로부터 캐리어 액체를 기화시켜서 고체 잉크 입자를
제공하는 단계와,
고체 잉크 입자를 토출 노즐로부터 토출시켜서 고체 잉크 입자를 기판 위에 증착시키는 단계
를 포함하며, 고체 잉크 입자의 일부분은 토출 노즐로부터 토출 중 증기 상태로 변환하여 증기 상태에서 기판을
향하게 되고 기판 표면에 고체 형태로 압착되는 것을 특징으로 하는 기판에 잉크를 증착하는 방법.
청구항 12
제 11 항에 있어서, 잉크를 토출 노즐에 계량공급하는 단계는, 복수의 열 펄스로 잉크를 가열하는 단계를 포함
하는 것을 특징으로 하는 기판에 잉크를 증착하는 방법.
청구항 13
제 11 항에 있어서, 잉크를 토출 노즐에 계량공급하는 단계는, 압전 소자를 동작시켜서 잉크를 계량공급하는 단
계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판에 잉크를 증착하는 방법.
청구항 14
제 13 항에 있어서, 제 1 주파수의 펄스 에너지를 제공함으로써 압전 소자가 동작하는 것을 특징으로 하는 기판
에 잉크를 증착하는 방법.
청구항 15
제 11 항에 있어서, 고체 잉크 입자를 기판 위에 증착시키는 단계는, 토출 노즐의 유입 포트로부터 토출 노즐의
유출 포트까지 이어진 복수의 도관들을 제공하는 단계를 추가로 포함하고, 복수의 도관들은 유입 포트에서 캐리
어 액체와 복수의 고체 입자들을 수용하여 잉크를 가열, 고체 형태로 유출 포트로부터 배출되게 하는 것을 특징
으로 하는 기판에 잉크를 증착하는 방법.
청구항 16
제 11 항에 있어서, 고체 잉크 입자를 토출 노즐로부터 토출시켜서 고체 잉크 입자를 기판 위에 증착시키는 단
계는, 복수의 파티션에 의해 분리되는 복수의 도관들을 구비한 토출 노즐을 제공하는 단계를 포함하고, 각각의
도관의 구멍 표면적 W는 토출 노즐의 유입 포트 표면적 D와 아래의 관계를 유지하는 것을 특징으로 하는 기판에
잉크를 증착하는 방법.
1/20,000 < W/D < 1/4
청구항 17
제 11 항에 있어서, 고체 잉크 입자에 용매가 없는 것을 특징으로 하는 기판에 잉크를 증착하는 방법.
청구항 18
기판에 잉크를 증착하는 방법에 있어서, 상기 방법은,
캐리어 액체에 현탁된 복수의 입자들에 의해 구성되는 액체 잉크를 챔버에 제공하는 단계와,
챔버로부터 토출 노즐까지 액체 잉크를 계량공급하도록 디스펜서를 맥동 방식으로 여기시키는 단계로서, 액체
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공개특허 10-2010-0038301
잉크가 펄스 진폭, 펄스 지속시간, 또는 펄스 주파수 중 한가지 이상의 함수로 계량공급되는 것을 특징으로 하
는 단계와,
계량공급되는 잉크를 지향시키기 위한 복수의 도관들을 지닌 토출 노즐에서 계량공급되는 잉크를 수용하는 단계
와,
계량공급되는 잉크를 복수의 도관에서 가열하여 캐리어 액체를 기화시키는 단계와,
현탁된 복수의 입자들을 토출 노즐로부터 기판에게로 토출시키는 단계
를 포함하며, 이때, 현탁된 복수의 입자들이 기판에 고체 형태로 증착되는 것을 특징으로 하는 기판에 잉크를
증착하는 방법.
청구항 19
제 18 항에 있어서, 챔버로부터 토출 노즐까지 액체 잉크를 계량공급하도록 디스펜서를 맥동 방식으로 여기시키
는 단계에서는, 복수의 에너지 버스트로 챔버를 가열하는 것을 특징으로 하는 기판에 잉크를 증착하는 방법.
청구항 20
제 18 항에 있어서, 챔버로부터 토출 노즐까지 액체 잉크를 계량공급하도록 디스펜서를 맥동 방식으로 여기시키
는 단계는, 압전 소자를 여기시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판에 잉크를 증착하는 방법.
청구항 21
제 18 항에 있어서, 액체 잉크를 챔버에 제공하는 단계는, 저장소로부터 챔버에 잉크를 공급하는 단계를 포함하
는 것을 특징으로 하는 기판에 잉크를 증착하는 방법.
청구항 22
제 18 항에 있어서, 토출 노즐에서 계량공급되는 잉크를 수용하는 단계는, 도관에 대한 유입구에서 계량공급되
는 잉크를 수용하고, 계량공급되는 잉크를 도관을 통해 전달하며, 계량공급되는 잉크가 도관을 통과함에 따라
캐리어 액체를 기화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판에 잉크를 증착하는 방법.
청구항 23
제 18 항에 있어서, 현탁된 복수의 입자들을 토출 노즐로부터 기판에게로 토출시키는 단계는, 토출 노즐을 선택
적으로 가열하여 현탁된 입자들을 토출시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판에 잉크를 증착하는 방
법.
청구항 24
제 23 항에 있어서, 토출 노즐을 선택적으로 가열하여 현탁된 입자들을 토출시키는 단계는, 토출 노즐을 맥동
방식으로 가열하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판에 잉크를 증착하는 방법.
청구항 25
제 18 항에 있어서, 토출 노즐을 선택적으로 가열하여 현탁된 입자들을 토출시키는 단계는, 토출 노즐에 대한
압전 효과를 이용하여 현탁된 입자를 기판에 증착시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판에 잉크를 증
착하는 방법.
청구항 26
제 25 항에 있어서, 토출 노즐에 대한 압전 효과를 이용하여 현탁된 입자를 기판에 증착시키는 단계는, 토출 노
즐에 기계적인 응력을 가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판에 잉크를 증착하는 방법.
청구항 27
제 18 항에 있어서, 챔버로부터 토출 노즐까지 액체 잉크를 계량공급하도록 디스펜서를 맥동 방식으로 여기시키
는 단계는, 펄스 에너지의 지속시간, 세기, 또는 주파수 중 한가지 이상을 제어함으로써 잉크의 양을 제어하는
단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판에 잉크를 증착하는 방법.
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공개특허 10-2010-0038301
명 세 서
기 술 분 야
본 출원은 2007년 6월 14일자 미국 가특허출원 번호 60/944,000 호(발명의 명칭: "Method and Apparatus for[0001]
Depositing Films")의 우선권을 주장한다.
본 발명은 기판에 필름 패턴을 효율적으로 증착시키는 방법 및 장치에 관한 발명으로서, 특히, LED 또는 그외[0002]
다른 종류의 디스플레이의 일부를 형성하는 기판에 필름을 증착하는 방법 및 장치에 관한 발명이다.
배 경 기 술
유기 발광 장치(OLED) 제작의 경우 기판에 한개 이상의 유기 필름을 증착시키고, 그후, 필름 스택의 상부와 하[0003]
부를 전극에 연결시켜야 한다. 필름 두께는 중대한 고려사항이다. 총 스택 두께는 약 100nm 이고, 각 층은 /-1
nm보다 우수한 정확도로 균일하게 최적으로 증착된다. 필름의 순도 역시 중요하다. 종래의 장치들은 아래의 두
가지 방법 중 한가지를 이용하여 필름 스택을 형성한다. 즉, 진공 환경에서 유기 물질을 고온 기화시킨 후 기판
위에 유기질 증기를 응착시키는 방법과, 2) 유기 물질을 용매에 용해시킨 후, 용액으로 기판을 코팅하고, 이어
서 용매를 제거하는 방법 중 한가지를 이용한다.
OLED의 유기 박막 증착에 있어 또한가지 고려사항은 필름을 요망 위치에 정확하게 배치하는 것이다. 여기에는[0004]
필름 증착 방식에 따라 두가지 기술이 있다. 고온 기화의 경우, 요망 형태의 OLED 필름 제조를 위해 섀도우 마
스킹이 사용된다. 섀도우 마스킹의 경우, 기판의 소정 영역 위에 정밀하게 구획된 마스크를 배치하고, 이어서
전체 기판 면적 위에 필름을 증착한다. 증착이 완료되면, 섀도우 마스크가 제거된다. 섀도우 마스크를 통해 노
출된 영역들은 기판 위에 증착된 패턴 물질을 구획한다. 이러한 프로세스는 섀도우 마스크를 통해 노출된 영역
들만 필름을 필요로함에도 불구하고 전체 기판이 코팅되어야 하기 때문에 비효율적이다. 더우기, 매번 섀도우
마스크가 점차적으로 코팅되어 결국에는 섀도우 마스크를 폐기하거나 세척하여야 한다. 마지막으로, 초박형 마
스크를 이용하여야 하고 마스크가 구조적으로 불안정해지기 때문에 넓은 면적에 섀도우 마스크를 이용하는 것이
어렵다. 그러나, 기상 증착 방식은 OLED 필름이 높은 균일도 및 순도, 그리고 우수한 두께 제어를 가능하게 한
다.
용매 증착 방식의 경우, OLED 필름 패턴 증착에 잉크 제트 프린팅이 사용될 수 있다. 잉크 제트 프린팅은 유기[0005]
물질을 용매에 용해시켜서 인쇄가능한 잉크를 생산한다. 더우기, 잉크 제트 프린팅은 단일 층의 OLED 필름 스택
이용만으로 제한되는 것이 일반적이고, 다층 스택에 비해 성능이 낮은 것이 일반적이다. 단일층의 한계는 프린
팅이 하부 유기층들의 소멸적 분해를 야기하기 때문이다. 마지막으로, 잉크가 증착될 영역을 구획하도록 기판이
먼저 준비되지 않을 경우, 이 프로세스, 즉, 잉크 제트 프린팅의 비용 및 복잡도를 증가시키는 단계가 원형의
증착 영역으로 국한되며, 기상 증착 필름에 비해 두께 균일도 역시 떨어진다. 재료의 품질 역시 일반적으로 우
수하지 못하고, 이는 잉크에 존재하는 불순물과 건조 과정 중 발생하는 재료의 구조적 변화 때문이다. 그러나,
잉크 제트 프린팅 기술은 매우 넓은 면적 위에 OLED 필름의 패턴을 우수한 재료 효율로 제공할 수 있다.
잉크 제트 프린팅에서의 넓은 면적을 커버하는 패턴처리 능력과, 유기 박막의 기상 증착에 있어서의 높은 균일[0006]
도, 순도, 두께 제어를 결합하는 기술은 지금까지 발견된 바 없다. 잉크 제트 처리된 단일층 OLED 소자들이 상
용화에 있어 계속적으로 부적절한 품질을 보이기 때문에, 그리고, 기상 증착의 경우 넓은 면적으로 확대하기에
는 실용적이지 못하기 때문에, 필름 품질이 우수하면서도 넓은 면적으로 효과적으로 확장할 수 있는 장점들을
모두 제공할 수 있는 기술을 개발하는 것이 OLED 산업계에 있어 핵심적인 쟁점이다.
마지막으로, 금속, 무기 반도체, 무기 절연체 중 한가지 이상의 박막들의 패턴처리된 증착이 OLED 디스플레이[0007]
제작에 요구될 수 있다. 일반적으로는 이러한 층들의 증착에 기상 증착이나 스퍼터링이 사용되고 있다. 사전 기
판 준비(가령, 절연체로 패턴처리 코팅), 상술한 섀도우 마스킹, 그리고, 새 기판이나 보호층이 이용될 경우의
종래의 포토리소그래피를 이용하여 패턴처리가 이루어진다. 이러한 각각의 방식이 요망 패턴의 직접적인 증착에
비해 효율적이지 못하다. 왜냐하면, 재료의 낭비가 있거나, 추가적인 처리 단계를 필요로하기 때문이다.
따라서, 고품질이면서 가격경쟁력을 가진, 그리고 넓은 면적으로 확대가능한 필름을 증착하는 방법 및 장치가
이러한 물질들에 대해 필요하다.
발명의 상세한 설명
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공개특허 10-2010-0038301
발명의 일실시예에 따르면, 기판에 잉크를 증착하는 장치가 제시되며, 상기 장치는,[0008]
잉크를 수용하기 위한 챔버와,[0009]
유입 포트와 유출 포트를 구비한 토출 노즐로서, 유입 포트에서 챔버로부터 잉크를 수용하고 유출 포트로부터[0010]
잉크를 배출하기 위한 상기 토출 노즐과,
챔버로부터 토출 노즐의 유입 포트까지 잉크를 계량공급하기 위한 디스펜서[0011]
를 포함하며, 상기 챔버는 복수의 현탁된 입자들을 가진 액체 형태의 잉크를 수용하고, 상기 잉크는 챔버로부터[0012]
토출 노즐까지 맥동방식으로 계량공급되며, 토출 노즐은 캐리어 액체를 기화시키고 기판에 고체 입자들을 증착
시키는 것을 특징으로 한다.
발명의 일실시예에 따르면, 기판에 잉크를 증착하는 방법이 제시되며, 상기 방법은,[0013]
제 1 주파수를 가진 맥동 에너지를 이용하여 캐리어 액체 내 복수의 고체 입자들에 의해 구성되는 잉크를 토출[0014]
노즐에 계량공급하는 단계와,
토출 노즐에서 계량공급된 잉크를 수용하여 계량공급된 잉크로부터 캐리어 액체를 기화시켜서 고체 잉크 입자를[0015]
제공하는 단계와,
고체 잉크 입자를 토출 노즐로부터 토출시켜서 고체 잉크 입자를 기판 위에 증착시키는 단계[0016]
를 포함하며, 고체 잉크 입자의 일부분은 토출 노즐로부터 토출 중 증기 상태로 변환하여 증기 상태에서 기판을[0017]
향하게 되고 기판 표면에 고체 형태로 압착되는 것을 특징으로 한다.
발명의 일실시예에 따르면, 기판에 잉크를 증착하는 방법이 제시되며, 상기 방법은,[0018]
캐리어 액체에 현탁된 복수의 입자들에 의해 구성되는 액체 잉크를 챔버에 제공하는 단계와,[0019]
챔버로부터 토출 노즐까지 액체 잉크를 계량공급하도록 디스펜서를 맥동 방식으로 여기시키는 단계로서, 액체[0020]
잉크가 펄스 진폭, 펄스 지속시간, 또는 펄스 주파수 중 한가지 이상의 함수로 계량공급되는 것을 특징으로 하
는 단계와,
계량공급되는 잉크를 지향시키기 위한 복수의 도관들을 지닌 토출 노즐에서 계량공급되는 잉크를 수용하는 단계[0021]
와,
계량공급되는 잉크를 복수의 도관에서 가열하여 캐리어 액체를 기화시키는 단계와, [0022]
현탁된 복수의 입자들을 토출 노즐로부터 기판에게로 토출시키는 단계[0023]
를 포함하며, 이때, 현탁된 복수의 입자들이 기판에 고체 형태로 증착된다. [0024]
발명의 일실시예에서는 기판에 잉크를 증착하는 시스템이 제시되며, 상기 시스템은[0025]
캐리어 액체에 현탁된 복수의 잉크 입자들에 의해 구성되는 잉크를 구비한 챔버와, [0026]
디스펜서에 의해 챔버로부터 맥동 방식으로 전달되는 계량공급되는 잉크를 수용하기 위해 챔버에 인접하게 배치[0027]
되는 토출 노즐로서, 상기 토출 노즐은 캐리어 액체를 기화시켜서 고체 잉크 입자를 형성하도록 하는 것을 특징
으로 하는 상기 토출 노즐과,
토출 노즐과 연결되는 컨트롤러로서, 토출 노즐로부터 기판에 고체 잉크 입자를 전달하기 위해 토출 노즐을 여[0028]
기시키도록 기능하는 상기 컨트롤러
를 포함한다.[0029]
발명의 일실시예에서는 기판에 잉크를 증착하는 시스템이 제시되며, 상기 시스템은,[0030]
캐리어 액체에 현탁된 복수의 입자들을 가진 잉크를 수용하기 위한 챔버와, [0031]
챔버로부터 전달되는 잉크를 맥동방식으로 계량공급하기 위한 잉크 디스펜서와,[0032]
챔버로부터 전달되는 계량공급된 잉크를 수용하여 수용한 잉크로부터 캐리어 액체를 기화시켜서 고체 입자를 형[0033]
성하게 하는 토출 노즐과,
잉크 디스펜서와 통신연결되어, 챔버로부터 전달되는 잉크를 계량공급하도록 디스펜서를 여기시키는 제 1 컨트[0034]
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공개특허 10-2010-0038301
롤러와,
토출 노즐에 통신연결되어, 토출 노즐로부터 기판에 계량공급된 입자들을 토출하도록 토출 노즐을 여기시키는[0035]
제 2 컨트롤러
를 포함한다. [0036]
발명의 일실시예에서는 기판에 정밀 잉크 증착을 제공하는 방법이 제시되며, 상기 방법은,[0037]
캐리어 액체에 현탁된 복수의 입자들을 가진 잉크를 챔버에 제공하는 단계와,[0038]
디스펜서를 동작시킴으로써 챔버로부터 토출 노즐의 유입구에 전달되는 잉크의 일부분을 계량공급하는 단계와,[0039]
유입 포트와 유출 포트를 가진 토출 노즐에서 계량공급되는 잉크를 수용하는 단계와,[0040]
토출 노즐의 유입 포트로부터 유출 포트까지 계량공급되는 잉크를 전달하여 고체 입자를 형성하는 단계와,[0041]
기판에 고체 입자들을 맥동방식으로 공급하도록 토출 노즐을 여기시킴으로써 토출 노즐의 유출 포트로부터의 고[0042]
체 입자를 기판에 증착하는 단계
를 포함한다. [0043]
발명의 일실시예에서는 기판에 잉크를 정밀 증착하는 시스템이 제시되고, 상기 시스템은[0044]
캐리어 액체에 잉크 입자들의 조성물을 저장하는 저장 수단과,[0045]
상기 조성물의 일부분을 맥동방식으로 계량공급하도록 상기 저장 수단에 연결된 계량공급 수단과, [0046]
챔버로부터 토출 노즐까지 잉크를 전달하기 위한 전달 수단과,[0047]
캐리어 액체를 기화시켜서 토출 노즐에 고체 잉크 입자를 형성하기 위한 기화 수단과,[0048]
토출 노즐로부터 기판에 고체 잉크 입자를 토출하기 위한 토출 수단[0049]
을 포함하는 것을 특징으로 한다. [0050]
발명의 일실시예에서는 기판에 입자를 증착하기 위한 장치가 제시되며, 상기 장치는, [0051]
캐리어 액체에 복수의 입자들을 구비한 액체 형태의 잉크를 수용하기 위한 챔버와, [0052]
챔버와 연결되어, 챔버로부터 토출 노즐까지 전달되는 잉크를 계량공급하기 위한 디스펜서로서, 상기 토출 노즐[0053]
은 캐리어 액체를 기화시켜서 고체 잉크 입자를 형성하는 것을 특징으로 하는 상기 디스펜서
를 포함하며, 이때, 상기 토출 노즐은 챔버에 대해 축방향으로 회전하여 고체 잉크 입자들을 토출하며, [0054]
토출 노즐은 기판에 고체 입자들을 증착시키는 것을 특징으로 한다.[0055]
발명의 일실시예에서는 인쇄 장치 제어 시스템이 제시되며, 상기 시스템은,[0056]
제 1 메모리 회로와 통신연결되는 제 1 프로세서 회로를 구비한 제 1 컨트롤러와, [0057]
제 2 메모리 회로와 통신연결되는 제 2 프로세서 회로를 구비한 제 2 컨트롤러[0058]
를 포함하며, [0059]
상기 제 1 메모리 회로는 제 1 프로세서로 하여금,[0060]
- 복수의 챔버를 식별하도록 지시하는 명령과, [0061]
- 각각의 챔버와 연결되어 토출을 위한 액체 잉크를 계량공급하도록 지시하는 명령[0062]
을 포함하며, 이때, 각각의 챔버는 캐리어 액체에 용해되거나 현탁된 복수의 입자들을 구비한 액체 잉크를 수용[0063]
하고,
상기 제 2 메모리 회로는 제 2 프로세서로 하여금,[0064]
- 복수의 토출 노즐을 식별하도록 지시하는 명령으로서, 이때, 각각의 토출 노즐은 복수의 챔버 중 대응하는 각[0065]
각의 챔버로부터 액체를 수용하는 것을 특징으로 하는 명령과,
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- 각각의 토출 노즐을 동작시켜서 캐리어 액체를 기화시키도록 지시하는 명령과,[0066]
- 기판에 고체 잉크 입자를 증착시키도록 각각의 토출 노즐을 지향시키도록 지시하는 명령[0067]
을 포함하는 것을 특징으로 한다. [0068]
실 시 예
일실시예에 따르면, 본 발명은 기판에 고체 형태로 필름을 증착시키는 방법 및 장치에 관한 발명이다. 이러한[0090]
필름은 가령, OLED 및 대면적 트랜지스터 회로의 설계 및 구성에 사용될 수 있다. 일실시예에서는 본 발명은 기
판에 고체 형태로 재료 필름을 증착시키는 방법 및 장치가 제시된다. 일실시예에서는 기판의 용매없이 재료 필
름을 증착시키는 방법 및 장치가 제시된다. 이러한 필름들은 가령, OLED 및 대면적 트랜지스터 회로의 설계 및
구성에 사용될 수 있다. 본 발명에서 언급되는 장치 및 방법에 의해 증착되는 물질로는, 유기 물질, 금속 물질,
무기 반도체 및 절연체 등이 있으며, 가령, 무기 옥사이드, 칼코게나이드, 4족 반도체, 3-5족 화합물 반도체,
2-6족 반도체 등등이 있다.
도 1A는 본 발명의 일실시예에 따른, 물질을 증착하는 장치의 개략도다. 즉, 도 1A는 본 발명의 일실시예에 따[0091]
른 열방식 제트 프린트-헤드의 개략적 모습을 제공한다.
도 1A와 관련하여, 기판에 물질을 증착하는 일례의 장치는 챔버(130), 오리피스(170), 노즐(180), 그리고 미세[0092]
다공질 도관(160)을 포함한다. 챔버(130)는 액체 형태의 잉크를 받아들여 오리피스(170)로부터 토출 노즐(180)
까지 전달한다. 잉크는 캐리어 액체에 용해된 입자나 현탁된 입자를 포함할 수 있다. 이러한 입자들은 단일 분
자 또는 단일 원자들을 포함할 수 있고, 또는, 분자나 원자의 집합체를 포함할 수도 있다. 오리피스(170)와 토
출 노즐(180) 간의 경로는 전달 경로를 구획한다. 도 1A의 실시예에서, 토출 노즐(180)은 파티션(165)에 의해
분리된 도관(160)들을 포함한다. 도관(160) 내부에는 미세다공질 물질이 구성된다. 오리피스(170)에 인접한 토
출 노즐(180)의 표면은 토출 노즐(180)에 대한 유입 포트를 구획하고, 토출 노즐(180)의 말단면은 배출 포트를
구획한다. 노즐로부터 증착되는 잉크를 수용하기 위해 토출 노즐(180)의 배출 포트에 인접한 위치에 기판이 배
치될 수 있다.
도 1의 열방식 제트 프린트-헤드는 하부 구조(140)를 추가로 포함하고, 이 하부 구조(140)는 토출 노즐(180)을[0093]
수용한다. 토출 노즐(180)은 하부 구조(140)의 일부분으로 제작될 수 있다. 또는, 토출 노즐(180)이 별도로 제
작되어 나중에 하부 구조(140)와 결합하여 일체형의 구조를 형성할 수도 있다. 상부 구조(142)는 챔버(130)를
수용한다. 상부 구조(142)는 적절한 캐비티 및 도관들과 함께 형성되어 챔버(130)를 형성한다. 상부 구조(142)
와 하부 구조(140)는 본드(120)를 통해 연결되어 하우징을 형성한다. 하우징은 열방식 제트 프린트-헤드를 압력
하에 또는 진공 하에서 동작하게 한다. 하우징은 토출 노즐로부터 기판(도시되지 않음)까지 물질을 운반하기 위
한 트랜스포트 기체를 수용하기 위한 유입 포트(도시되지 않음)를 추가로 포함할 수 있다. 또는, 트랜스포트 기
체를 수용하도록 구성된 플랜지가 유입 포트에 포함될 수도 있다. 일실시예에 따르면 트랜스포트 기체는 한가지
이상 기체들의 비활성 혼합물을 포함한다. 이 혼합물은 통상적인 유기 물질과 함께 사용될 때 질소나 아르곤처
럼, 장치에 의해 증착되는 물질과 반응을 일으키지 않는 기체들을 포함한다. 트랜스포트 기체는 마이크로-포어
(160)를 통해 유동함으로써 토출 노즐(180)로부터 입자들을 수송할 수 있다.
잉크 가열 및 배출을 위해 히터(110)가 챔버(130)에 부가적으로 제공될 수 있다. 도 1A에서, 히터(110)는 챔버[0094]
(130) 내부에 배치된다. 히터(110)는 액체 잉크에 맥동 에너지를 제공하여 오리피스(170)를 통해 액체 잉크 방
울을 토출하도록, 챔버(130)에 연결되는 임의의 열 에너지 소스일 수 있다. 일실시예에 따르면, 히터(110)가 1
분 또는 1분 미만의 지속시간을 가진 펄스로 열을 전달한다. 예를 들어, 히터는 1kHz의 주파수와 가변 듀티 사
이클을 가진 방형파로 여기될 수 있다. 따라서, 히터 에너지는 챔버(130)로부터 토출 노즐(180)까지 전달되는
잉크의 양을 계량공급하는 데 사용될 수 있다. 챔버(130)는 OLED나 트랜지스터 제작에 사용되는 필름 제조에 요
구되는, 잉크와는 다른 물질을 또한 포함할 수 있다. 잉크 배출 메커니즘이 동작하기 전에 챔버(13) 내 액체의
표면 장력이 액체의 토출을 방지할 수 있도록 오리피스(170)가 구성될 수 있다.
도 1A의 실시예에서, 토출 노즐(180)은 도관(160)에 의해 분리된 파티션(165)들을 포함한다. 도관(160)과 파티[0095]
션(165)은 미세다공질 환경을 구획할 수 있다. 미세다공질 환경은 미세가공된 포어들을 가진 실리콘이나 실리콘
카바이드 필름의 솔리드 막이거나, 미세다공질 알루미나같은 다양한 물질로 구성될 수 있다. 마이크로-포어
(160)들은 매질이 적절하게 동작할 때까지 액체에 현탁되거나 용해된 물질이 토출 노즐(180)을 통해 달아나는
것을 방지한다. 토출되는 액체 방울이 토출 노즐(180)과 만날 때, 액체는 모세관 작용의 도움으로 마이크로-포
어(160) 내로 들어가게 된다. 잉크 내의 액체는 토출 노즐(180) 동작 이전에 기화될 수 있고, 마이크로-포어 벽
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에 현탁되거나 용해된 입자들의 코팅을 남길 수 있다. 잉크의 액체는 비교적 낮은 기압으로 한가지 이상의 용매
를 포함할 수 있다. 잉크의 액체는 비교적 높은 기압으로 한가지 이상의 용매를 포함할 수도 있다.
잉크 내 액체의 기화는 토출 노즐을 가열함으로써 가속될 수 있다. 기화된 액체는 챔버로부터 제거되어, 그후,[0096]
가령, 토출 노즐 표면들 중 적어도 한개의 토출 노즐 표면 위에 기체를 흐르게 함으로써, 수거될 수 있다. 애플
리케이션 종류에 따라, 수 나노미터 내지 수백 미크론의 최대 선형 단면 길이 W를 가진 도관을 마이크로-포어
(160)가 제공할 수 있다. 토출 노즐(180)을 포함하는 미세다공질 영역은 애플리케이션 종류에 따라 각자의 형태
를 가질 것이고 각자 다른 영역을 커버할 것이다. 이 경우 전형적인 최대 선형 단면 길이 D는 수백 나노미터 내
지 수십 밀리미터에 달한다. 일실시예에서는 W/D 가 1/10 내지 1/1000 에 달한다.
도 1A의 실시예에서, 토출 노즐(180)은 노즐 히터(150)에 의해 동작한다. 노즐 히터(150)는 토출 노즐(180)에[0097]
인접한 위치에 배치된다. 노즐 히터(150)는 박막 금속을 포함할 수 있다. 박막 금속은 가령 플래티늄으로 구성
될 수 있다. 동작시, 노즐 히터(150)는 토출 노즐(180)에 맥동 열에너지를 제공하며, 이는 마이크로-포어(160)
내에 있는 물질들을 제거하게 되고, 이어서, 이 물질들이 토출 노즐로부터 흘러나올 수 있다. 일실시예에 따르
면, 맥동은 1분 또는 1분 미만의 시간 스케일 상에서 가변적일 수 있다.
잉크 입자 제거는 승화나 용융 및 이에 이어지는 비등을 통해 이루어지는 기화(vaporization)를 포함할 수[0098]
있다. 입자라는 용어가 일반적으로 사용되며, 이는 단일 분자나 원자로부터 분자나 원자들의 클러스터까지 임의
의 것들을 포함한다. 일반적으로, 토출 노즐(180)을 여기시켜서 마이크로-포어(160)로부터 물질들을 토출시킬
수 있는 에너지 소스가 토출 노즐에 연결된다. 예를 들어, 기계적인 에너지 소스, 가령, 진동형 에너지 소스가
사용될 수 있다. 일실시예에서는 압전 물질이 노즐 히터(150) 대신에 사용된다.
도 1B는 본 발명의 일실시예에 따라 필름을 증착하는 장치의 개략도다. 도 1B와 관련하여, 기판에 물질을 증착[0099]
시키는 일례의 장치는 도 1A의 실시예에서와 유사하다. 단지 챔버(130)의 형태가 다르고, 잉크가 압전 소자
(115)를 맥동 동작시킴으로써 배출되는 점에 차이가 있다. 동작시, 압전 소자(115)는 챔버(130) 내에 포함된 액
체의 방울을 오리피스(170)를 통해 토출 노즐(180)을 향해 토출하도록 맥동한다. 따라서, 챔버 히터(110)가 압
전 소자(115)로 대체될 수 있다. 도 1B에 도시되지는 않았지만, 압전 소자들이 챔버 히터에 부가하여 또는 챔버
히터와 조합하여 사용될 수 있다.
도 1C는 본 발명의 일실시예에 따른 필름 증착 장치의 개략도다. 도 1C와 관련하여 제시되는 기판에 물질을 증[0100]
착하는 장치는 도 1B의 경우와 유사한 소자들을 포함한다. 다만, 본드(120)가 제거되고 상부 구조(142)와 하부
구조(140)가 구조적으로 분리된 형태를 가질 수 있다는 점에 차이가 있다. 도 1C의 구성에서, 상부 구조(142)와
하부 구조(140)는 개별적으로 배치되고 액세스될 수 있으며, 장치 상에서의 관리를 행할 때 바람직할 수 있다.
도 1D는 본 발명의 일실시예에 따른 필름 증착 장치의 개략도다. 도 1D의 장치는 도 1C의 장치와 유사한 요소들[0101]
을 포함한다. 다만, 한정부(confining well)(145)가 도입된 점에 차이가 있다. 이러한 한정부(145)는 잉크 챔버
(130)로부터 챔버 오리피스(170)를 통해 토출 노즐(180)에 공급되는 잉크 또는 그외의 다른 물질을 기계적으로
국한시킨다. 한정부(145)는 마이크로-포어(160) 내로의 잉크 공급의 균일성을 개선시킬 수 있고, 잉크 챔버
(130)로부터 토출 노즐(180)에 공급되는 잉크 물질의 배치시의 배치 오류를 교정할 수 있다.
도 1D의 실시예에서의 또한가지 차별적인 사항은 연결 영역(155)들이 존재한다는 것이다. 도 1A 내지 도 1C에서[0102]
는 토출 노즐(180)이 하부 구조(140)와 일체형인 것으로 도시되고 있다. 이와는 달리, 도 1D의 토출 노즐(180)
은 물리적으로 분리된 하부 구조(140)와 토출 노즐(180) 및 연결 영역(155)들을 구비하도록 구성되며, 연결 영
역(155)은 토출 노즐(180)과는 다른 물질로 구성된다. 연결 영역(155)들은 토출 노즐(180)을 하부 구조(140)에
연결하는 데 사용된다. 연결 영역(155)은 하부 구조(140) 너머로 뻗어가서 구멍(156)을 남긴다. 구멍(156)은 하
부 구조(140)로부터 물리적으로 이격됨에 있어 목표물 및 하우징의 크기에 따라 조정될 수 있다. 예를 들어, 이
러한 구조는 주변 구조로부터 토출 노즐(180)을 열적으로 분리시키는 데 있어 기여하게 된다. 도 1D는 토출 노
즐(180)에 닿도록 브래킷(155) 아래에서 뻗어가는 히터(150)를 또한 도시한다. 히터(150)가 압전 소자, 또는,
맥동 에너지 전달을 위한 그외 다른 전기기계적 수단으로 대체되거나, 이러한 수단들에 의해 강화될 수 있다.
도 1E는 기판에 필름을 증착하는 장치의 일부분인 토출 노즐(180)의 이미지다. 도 1E에서, 토출 노즐 히터(15[0103]
0)는 실리콘 하우징(140) 상의 플래티늄 박막으로 구성된다. 토출 노즐(180)의 중심에는 이전 도면들의 마이크
로-포어(160)에 대응하는 토출 노즐 마이크로-포어들이 도시된다.
도 2A-2D는 본 발명의 일실시예에 따른 기판 위 잉크 증착 프로세스의 개략도다. 앞어 언급한 실시예들을 이용[0104]
하여 각각의 필름과 물질들이 증착될 수 있으나, 일실시예에서는 잉크가 고체 형태로 증착된다. 도 2A에서, 잉
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크(101)는 캐리어 액체 내 복수의 입자에 의해 규정되는 액체 잉크다. 캐리어 액체는 증기압을 가진 한가지 이
상의 용매를 포함할 수 있고, 수송 및 증착 프로세스 중 용매가 기화되어 캐리어 액체의 복수의 입자들이 고체
입자로 증착되도록 한다. 따라서, 증착되는 복수의 고체 입자들은 기판 상에 필름 형태로 증착된다.
도 2A와 관련하여, 챔버 히터(110)는 잉크 배출 메커니즘을 포함하고, 맥동 방식으로 열 에너지를 잉크(101)에[0105]
제공한다. 열 에너지는 오리피스(170)를 통해 잉크 액체(101)의 일부분을 구동시켜서 잉크 방울(102)을 형성한
다. 잉크 방울(102)은 액체 잉크(101)의 전부 또는 일부분을 형성할 수 있다. 에너지 소스(가령, 히터(110))로
부터 맥동 공급되는 에너지는 챔버(130)로부터 계량공급될 잉크의 양을 결정한다. 잉크 방울(102)이 챔버(130)
로부터 계량공급된 후, 토출 노즐(180)에 전달된다.
일실시예에서는 압전 소자(도시되지 않음)가 챔버(130) 근처에 배치되어 오리피스(170)를 통해 요망 양의 잉크[0106]
(101)를 계량공급하고, 이에 따라 잉크 방울(102)을 형성하게 된다. 일실시예에서는 액체가 (가령, 양의 잉크
압력을 유지함으로써) 오리피스(170)를 통해 챔버(130)로부터 스트리밍될 수 있고, 계량공급되는 액체 방울이
이 스트림으로부터 생성되어 토출 노즐(180)에게로 향하도록, 이 스트림이 기계적 또는 정전적 힘에 의해 맥동
방식으로 차단될 수 있다. 기계적 힘이 이용될 경우, 이 힘은 스트림을 맥동 방식으로 교차하는 패들을 삽입함
으로써 제공될 수 있다. 정전력이 사용될 경우, 스트림에 대해 전자기력을 맥동방식으로 인가하도록 스트림 둘
레로 커패시터(도시되지 않음)를 삽입함으로써 이 정전력이 제공될 수 있다. 따라서, 배출 메커니즘을 동작시키
는 그래서 챔버(130)로부터 오리피스(170)를 통해 토출 노즐(180)까지 전달되는 액체(102)를 계량공급하는 임의
의 맥동 에너지 소스가 사용될 수 있다. 각 에너지 펄스의 강도 및 지속시간은 아래 설명되는 컨트롤러(도시되
지 않음)에 의해 규정될 수 있다. 더우기, 앞서 언급한 바와 같이, 이러한 계량공급은 챔버(130)로부터 오리피
스(170)를 통해 잉크가 분사될 때 주로 발생한다. 또는, 잉크가 오리피스(170)로부터 토출 노즐(180)까지 진행
하고 있을 때 이러한 계량공급이 주로 일어날 수 있다.
도 1A-1E와 관련하여 살펴본 바와 같이, 토출 노즐(180)은 계량공급된 잉크 방울(102)을 수용 및 전달하기 위한[0107]
도관들을 포함한다. 토출 노즐(180) 인근에 토출 노즐 히터(150)가 배치되어 토출 노즐을 가열한다. 일실시예에
서는 파티션(165)들이 가열 소자를 구획하도록 히터가 토출 노즐과 일체형으로 구성된다.
토출 노즐(180)은 근접면(또는 유입 포트)(181)과 말단면(또는 배출 포트)(182)을 구비한다. 근접면(181)과 말[0108]
단면(182)은 복수의 파티션(160) 및 도관(165)들에 의해 분리된다. 근접면(181)은 챔버(130)와 면하고, 말단면
(182)은 기판(190)과 면한다. 토출 노즐(180)의 온도가 주변 온도를 넘어서 도관(160)에 나타나게 되는 액체 방
울(102)로부터 캐리어 액체의 신속한 기화가 이루어지도록 노즐 히터(150)가 동작할 수 있다. 노즐 히터(150)는
잉크 디스펜서를 여기시키기 전에 동작할 수도 있고 또는, 잉크 방울(102)이 토출 노즐(180)에 내려앉은 후에
동작할 수도 있다. 다시 말해서, 챔버 히터(110)와 토출 노즐 히터(150)가 조화를 이루도록 구성되어 동시에 또
는 순차적으로 맥동할 수 있다.
다음 단계에서는 액체 잉크(103)(앞서의 액체 방울(102))가 한정부(145) 사이의 토출 노즐(180)의 유입 포트[0109]
(181)에게로 전달된다. 액체 잉크(103)는 그후 도관(160)을 통해 배출 포트(182)를 향해 전달된다. 언급한 바와
같이, 도관(160)은 복수의 마이크로-포어를 포함할 수 있다. 도관(160)을 충진할 수 있는 액체 잉크(103)는 주
변의 표면에로 뻗어가고, 이러한 뻗어감의 한도는 한정부(145)의 가공에 의해 부분적으로 제어될 수 있다. 이러
한 액체 잉크는 토출 노즐(180) 동작 이전에 기화되어 마이크로-포어의 벽에 입자(104)(도 2C)들을 남기게
된다. 이 입자(104)들은 실질적으로 고체이며, 기판(190)에 증착될 수 있다. 또는, 액체 잉크(103)의 캐리어 액
체(도 2B)가 노즐 히터(150) 동작 중 기화할 수 있다.
도 2C의 노즐 히터(150)를 동작시키면, 토출 노즐(180)에 맥동 에너지가 제공되고 도관(160)으로부터 물질(10[0110]
4)이 빠져나오게 된다. 그 결과를 도 2D에 도시하였다. 각 에너지 펄스의 세기 및 지속시간이 컨트롤러에 의해
규정될 수 있다. 활성화 에너지는 열 에너지일 수 있다. 또는, 토출 노즐(180)을 여기시킬 수 있는 그래서 도관
(160)으로부터 물질(104)을 토출할 수 있는, 토출 노즐을 향해 공급되는 에너지 소스(가령, 기계적 소스, 진동
방식 소스, 초음파 형태의 소스)가 사용될 수 있다. 증착되는 필름은 잉크(101)에 존재하는 캐리어 액체가 실질
적으로 없는 고체 형태로 증착된다. 즉, 모든 캐리어 액체들은 토출 노즐(180)을 통해 전달될 때 잉크(103)로부
터 기화된다. 통상적으로 한가지 이상의 용매를 포함하는, 기화되는 캐리어 잉크는 한개 이상의 기체 도관(도시
되지 않음)에 의해 하우징으로부터 멀리 배출될 수 있다.
토출 노즐(180)에 인접한 위치에 기판(190)이 배치되어 토출된 물질을 수용하고 박막(105)을 형성한다. 도 2B-[0111]
2D에 도시된 단계들과 동시에, 챔버(130)에는 다음 증착 사이클을 위한 새로운 양의 액체 잉크(101)가
제공된다.
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도 3A는 물질 증착을 위한 가열 요소를 이용하는 토출 어레이를 도시한다. 도 3A의 장치는 액체(301)의 하우징[0112]
을 위한 챔버(330)를 포함한다. 액체(301)는 기판에 증착하기 위한 용해된 또는 현탁된 입자들을 포함할 수 있
다. 챔버(330)는 복수의 챔버 오리피스(370)를 또한 포함한다. 도 3A의 실시예는 각각의 챔버 오리피스(370)를
통해 토출 노즐(380)에 액체 잉크를 맥동 방식으로 계량공급하기 위한 잉크 배출 히터(310)를 포함한다. 토출
노즐(380)은 각각의 토출 노즐(380)이 이에 대응하는 챔버 오리피스(370)와 소통하도록 어레이 방식으로 배열된
다. 노즐 히터(350)는 토출 노즐(380) 근처에 배치되어 실질적으로 모든 캐리어 액체를 기화시키고 고체 입자들
이 토출 노즐 어레이에 의해 증착되게 한다.
도 3B는 압전 소자를 이용한 토출 어레이를 도시한다. 구체적으로, 도 3B는 액체 잉크(301)를 챔버 오리피스[0113]
(370)를 통해 토출 노즐(380)을 향해 맥동 방식으로 계량공급하는 압전 잉크 배출 요소(315)들을 도시한다. 일
반적으로, 잉크를 계량공급할 수 있는 임의의 에너지 소스가 사용될 수 있다. 토출 노즐(380)에는 노즐 히터
(350)가 또한 제공된다. 도 3A 및 도 3B에는 도시되지 않으나, 잉크 저장소와 유체적으로 연결된 한개 이상의
도관을 통해 챔버(330)에 액체 잉크가 전달된다. 추가적으로, 하우징으로부터 증기화된 캐리어 액체를 제거하기
위해 한개 이상의 기체 도관(도시되지 않음)이 구성될 수 있다. 동작 시에, 압전 요소(315)들은 버스트 또는 펄
스로 여기된다. 각각의 에너지 펄스로, 압전 소자는 분자간의 힘과 표면 장력으로 제 위치에 유지되고 있는 액
체 잉크(301)를 진동시키고 배출한다. 압전 요소(370)를 여기시키는 펄스의 지속시간은 각 챔버 오리피스(370)
로부터 계량공급되는 액체 잉크(370)의 양을 결정할 수 있다. 따라서, 방형파같은 펄스의 진폭이나 지속시간을
증가시킴으로써, 배출되는 액체 잉크의 양을 증가시킬 수 있다. 선택된 잉크의 점도나 요변성은 챔버(330)로부
터 토출 노즐(380)까지 전달되는 잉크의 계량공급 양에 대한 펄스 형태, 진폭, 그리고 지속시간에 영향을 미칠
것이다.
도 3A와 3B에서, 토출 노즐(380)은 미세다공질 구멍, 차단 견고 영역, 그리고 히터(350)를 포함한다. 일례의 장[0114]
치는 진공 또는 가압 환경에서 동작하도록 구성되는 하우징을 또한 포함할 수 있다. 하우징은 토출 노즐(380)로
부터 기판(도시되지 않음)까지 물질을 운반하는 트랜스포트 기체를 수용하기 위한 유입 포트를 또한 포함할 수
있다. 유입 포트는 트랜스포트 기체를 수용하도록 구성된 플랜지에 의해 구획될 수 있고, 일실시예에 따르면 트
랜스포트 기체는 질소나 아르곤같은 실질적으로 비활성인 한가지 이상의 기체들의 믹스처를 포함한다. 질소 및
아르곤은 종래의 유기 물질을 증착할 때 특히 적합하다. 트랜스포트 기체는 마이크로-포어나 도관을 통해 유동
함으로써 토출 노즐(380)로부터 잉크를 또한 전달하게 된다. 도 3A와 3B에 도시된 실시예는 여러개의 장치나 노
즐(도 1A 및 1B 참고)을 일체형으로 형성하여 멀티-노즐 증착 시스템 또는 프린트-헤드를 형성하며, 각각의 개
별 노즐은 도 1A-1E의 장치를 참고하여 설명한 모든 특징들 및 요소들을 포함할 수 있다.
또한 도 3A 및 3B의 실시예에서는 챔버 에너지 소스와 토출 노즐 에너지 소스가 개별적으로 동작할 수도 있고[0115]
동시에 맥동 방식으로 동작할 수도 있다. 이때, 각 펄스의 세기 및 지속시간은 컨트롤러(도시되지 않음)에 의해
규정된다. 도 3A 및 도 3B의 증착 장치를 이용할 때 복수의 동시적으로, 그리고 개별적으로 동작하는 토출 노즐
들을 활용하는 것은 매우 중요한 고려사항이 될 수 있다.
도 4는 복수의 저장소를 가진 프린트-헤드 장치의 개략도다. 도 4는 저장소(430, 431, 432)를 포함한다. 각각의[0116]
저장소는 서로 다른 증착 액체를 저장한다. 따라서, 저장소(430)는 액체 잉크(401)를, 저장소(431)는 잉크(40
2)를, 저장소(432)는 잉크(403)를 포함한다. 추가적으로, 저장소(401)는 챔버(410, 412)와, 저장소(402)는 챔버
(413, 414)와, 저장소(403)는 챔버(415, 416, 417)와 연결된다. 이러한 방식으로, 단일 프린트-헤드를 이용하여
동시에 여러가지 물질이 인쇄될 수 있다. 예를 들어, 액체(401)가 적색 OLED 제작을 위한 물질을, 액체(402)가
녹색 OLED 제작을 위한 물질을, 그리고 액체(403)가 청색 OLED 제작을 위한 물질을 함유하도록, 액체(401, 402,
403)들이 색상 결정을 위한 OLED 물질을 함유할 수 있다. 각각의 챔버(410, 412, 413, 414, 415, 416, 417)는
대응하는 각각의 토출 노즐(440, 442, 443, 444, 445, 446, 447)과 연결된다.
도 5는 한개 이상의 미세다공질 프린트-헤드 및 포지셔닝 시스템을 이용하여 박막 물질을 증착하는 장치를 도시[0117]
한다. 프린트-헤드 유닛(530)은 도 1A-1D와 관련하여 설명한 장치들 중 한가지 이상을 포함할 수 있고, 또는 도
3-4에 도시된 그 대체물들을 포함할 수도 있다. 도 5의 프린트-헤드 유닛(530)은 포지셔닝 시스템(520)에 연결
될 수 있고, 포지셔닝 시스템(520)은 가이드(522)를 따라 경주함으로써 프린트-헤드 유닛(530)과 기판(540) 간
의 거리를 조정할 수 있다. 일실시예에서는 프린트-헤드 유닛(530)이 포지셔닝 시스템(520)에 견고하게 연결된
다. 프린트-헤드 유닛(530), 포지셔닝 시스템(520), 그리고 가이드(522)가 집합적으로(또는 한덩어리 형태로)
포지셔닝 시스템(510)에 연결될 수 있고 포지셔닝 시스템(510)은 기판(540)면에서 기판(540)에 대한 프린트-헤
드 유닛(530)의 위치를 조정할 수 있다. 포지셔닝 시스템(510)에 의해 수행되는 위치 조정은 가이드(523, 521)
를 따라 진행함으로써 달성될 수 있다. 도 5의 일례의 장치는 독립적으로 동작하는 복수의 프린트-헤드 유닛과
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포지셔닝 시스템(도시되지 않음)들의 조합을 추가로 포함할 수 있다. 도 5의 장치에서, 기판의 위치가 고정될
수 있다. 프린트-헤드 유닛의 위치가 고정되고 기판이 프린트-헤드에 대해 상대적으로 이동하는 방식으로 관련
장치가 구성될 수 있다. 또다른 실시예의 장치에서는 프린트-헤드 유닛과 기판이 동시에 서로에 대해 상대적으
로 움직일 수 있다.
멀티-노즐 미세다공질 프린트-헤드를 구비한 모션 시스템을 포함할 경우, 임의의 패턴을 고속으로 인쇄할 수 있[0118]
는 장점이 있다. 도 5의 장치에 사용되는 포지셔닝 시스템은 프린트-헤드 유닛(530)과 기판(540) 간의 거리를
제어하여 그 거리가 1미크론 내지 1센티미터 범위에 있게 한다. 본원에서 제시한 원칙으로부터 벗어나지 않으면
서 다른 허용공차도 물론 가능하다. 제어 시스템은 일정 이격 거리를 능동적으로 유지시킬 수 있고, 광학적 또
는 용량적 피드백을 이용할 수 있다. 제어는 사전 측정에 기초한 패시브 방식일 수도 있다. 포지셔닝 시스템은
광학적 피드백을 이용함으로써 기판(540) 면 위의 특정 위치에 대하여 상대적으로 프린트-헤드 유닛을 등록시키
는 기능을 또한 가질 수 있다. 광학적 피드백은 디지털 카메라와, 디지털 이미지를 포지셔닝 명령으로 변환하기
위한 프로세싱 시스템을 포함할 수 있다. 포지셔닝 시스템은 응용분야에 따라 적합하도록 각 방향으로 10nm 내
지 10cm사이의 절대 위치 분해능을 가질 수 있다. 예를 들어, 일부 OLED 장비의 경우, 각 방향으로 1 미크론의
위치설정 분해능이 이용될 수 있다.
도 6은 가늘어지는 측벽을 가진 마이크로-포어들을 구비한 미세다공질 토출 노즐을 도시하고 있다. 토출 노즐[0119]
(680), 파티션(665), 미세다공질 구멍(660), 가열 소자(650)는 각각 도 1A의 소자(180, 165, 160, 150)에 대응
한다. 단 마이크로-포어(660)의 측벽이 가늘어지는 점에 차이가 있다. 마이크로-포어의 넓은쪽 부분이 좁은쪽
부분보다 기판(690)에 더 가깝게 배치되도록 이러한 가늘어짐을 구현할 수 있다. 토출 노즐이 동작하고 물질을
제거했을 때, 이러한 가늘어짐에 의해 마이크로-포어(660)의 넓은 쪽 부분의 방향으로 따라 토출이 이루어지기
때문에 이러한 가늘어지는 설계가 바람직하다. 도 6의 실시예에서, 이러한 가늘어짐에 의해, 가열 소자(650)를
구비한 토출 노즐(680)의 동작은 직선형 수직 측벽을 가진 마이크로-포어들에 비해 기판(690)으로 유동되는 물
질의 비율을 증가시킬 수 있다. 도 6의 측벽들이 직선에 가까운 가늘어짐을 가지고 있으나, 한 방향으로 또는
나머지 한 방향으로 노즐로부터 빠져나가는 물질의 비율이 변경되도록 한 단부에서 더 큰 구멍을 가지도록 설계
된 임의의 측벽 프로파일도 가능하다. 이러한 가늘어지는 측벽의 또다른 예로서, 한 단부로부터 다른 한 단부까
지 곡선 형태로 단조롭게 폭넓어지는 변을 가지는 경우가 있다. 파티션(665)에 대한 또다른 형태는 사다리꼴 형
태다.
도 7은 미세 다공질 토출 노즐에 사용되는 마이크로-포어 패턴을 도시한다. 형태(701, 702, 703)들이 일례의 패[0120]
턴을 나타낸다. 복합 화소 형태(701)는 장방형, 복합 화소 형태(702)는 L-형, 복합 화소 형태(703)는 삼각형 패
턴을 보인다. 타원형, 팔각형, 비대칭 패턴 등등과 같은 다른 복합 화소 형태도 물론 가능하다. 각각의 화소 패
턴은 한개 이상의 마이크로-포어(704)를 포함할 수 있다. 이러한 화소 패턴들은 간단한 정사각형이나 원이 아닌
영역을 커버하는 미세다공질 토출 노즐로 균일한 박막 물질을 증착할 때 특히 바람직하다. 복합 마이크로-포어
패턴들을 이용하여 필름을 증착하는 경우에는 원이나 정사각형의 마이크로-포어 패턴을 이용하여 복수회의 증착
을 통해 동일 크기의 영역을 증착하는 경우에 비해 우월하다. 왜냐하면, 단순한 패턴을 이용하는 경우 개별적인
증착들이 서로 겹쳐지기 때문에 두께가 균일하지 않은 필름이 생성되기 때문이다. 추가적으로, 실질적으로 불가
능하다고 할만큼 작은 크기의 정사각형이나 원형의 마이크로-포어 패턴을 이용하지 않는한 소정의 형태의 작은
특징부들(가령, 삼각형의 점들)을 재현하는 것이 불가능할 수 있기 때문이다.
도 7과 관련하여, 각각의 마이크로-포어(704)는 w1의 폭을 가질 수 있다. 일례의 실시예에서, w1은 0.1 미크론[0121]
내지 100 미크론의 크기를 가진다. 각각의 마이크로-포어 패턴은 마이크로-포어의 갯수, 크기, 간격에 따라 0.5
미크론 내지 1cm의 폭 w2를 가질 수 있다. 복합 마이크로-포어 패턴을 토출 장치에 의해 이에 대응하는 기판 위
증착 물질 패턴으로 변환하는 것은 토출 장치의 마이크로-포어의 갯수, 각 마이크로-포어의 지름, 마이크로-포
어들의 간격, 마이크로-포어 측벽들의 형태, 토출 장치와 기판간 거리에 따라 좌우될 수 있다. 예를 들어, 토출
장치는 복합 마이크로-포어 패턴(701)을 가질 수 있고, 각각의 마이크로-포어의 직경 w1은 1.0 미크론, 포어 중
심간 간격 2.0 미크론, 그리고 직선의 측벽을 가질 수 있다. 마이크로-포어가 기판으로부터 100미크론 거리에
위치할 수 있다. 이러한 방식이 복합 마이크로-포어 패턴(701)에 대응하는 증착 물질의 장방형 패턴을 재현하는
데 사용될 수 있다는 것이 발견되었다.
일실시예에서는 본 발명에 따른 토출 장치가 기판 위에 고체 형태로 잉크를 증착하는 데 사용될 수 있다. 잉크[0122]
는 초기에 캐리어 잉크에 현탁되거나 용해된 입자의 형태로 기판에 증착되는 물질로 구성될 수 있다. 캐리어 액
체는 유기 물질일 수 있다. 가령, 아세톤, 클로로폼, 이소프로파놀, 클로르벤젠, 톨루엔, 등일 수 있고, 물일
수도 있다. 캐리어 액체가 앞서 언급한 물질들의 혼합물일 수도 있다. 기판에 증착될 성분들 중 한가지 이상은
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유기 분자 화합물일 수 있다. 가령, 펜타센(pentacene), 알루미늄 tris-(8-hydroxyquinoline) (AlQ3), N,N'-
diphenyl-N,N'-bis(3-methylphenyl)-(1,1'-biphyenyl)-4,4'-diamine (TPD), bathocuproine (BCP), 또는 fac
tris(2-phenylpyridine) iridium (Irppy) 일 수 있다. 기판에 증착될 성분들 중 한가지 이상이 중합체일 수 있
다. 기판에 증착될 성분들 중 한가지 이상이 무기질일 수 있다. 가령, 반도체나 절연체, 또는 전도체일 수
있다. 증착될 물질 중 한가지 이상이 전자 공급 물질일 수 있다. 증착될 물질 중 한가지 이상이 전자 트랜스포
트 물질일 수 있다. 증착될 물질 중 한가지 이상이 발광 물질일 수 있다. 증착될 물질 중 한가지 이상이 전공
트랜스포트 물질일 수 있다. 증착될 물질 중 한가지 이상이 전공 공급 물질일 수 있다. 증착될 물질 중 한가지
이상이 여기 차단 물질일 수 있다. 증착될 물질 중 한가지 이상이 광 흡수 물질일 수 있다. 증착될 물질 중 한
가지 이상이 화학적 감지 물질일 수 있다. 증착될 물질이 가령, OLED, 트랜지스터, 포토디텍터, 태양전지, 화학
적 센서 등의 분야에서 전도체, 발광 소자, 광 흡수제, 전하 차단제, 여기 차단제, 절연체 등으로 사용될 수 있
다.
잉크의 성질은 필름 증착에 있어 중요한 요소로 기여한다. 잉크에 대한 중요한 성능 기준 중 한가지는 챔버로부[0123]
터 토출 노즐까지 물질의 효율적이고 믿을 수 있으며 균일한 잉크 물질 로딩을 들 수 있다. 관련 성능 기준은,
1) 토출 노즐 표면을 젖게 만드는 잉크의 능력, 토출 노즐 구멍까지 신속하게 인발되는 잉크의 능력, 3) 토출
노즐 구멍을 지닌 토출 노즐의 영역 위까지 신속하게 확산하는 잉크의 능력을 들 수 있다. 잉크에 대한 또다른
중요한 성능 기준은, 요망 양의 물질을 토출 노즐까지 일관되게 운반하는 능력에 있고, 따라서, 토출 노즐이 물
질을 토출할 때마다 요망 양의 물질이 일관되게 증착된다. 일관된 잉크 양으로 잉크가 챔버 오리피스로부터 토
출 노즐까지 신뢰성있게 전달되도록 잉크가 구성될 수 있다. 이러한 구성은 잉크에 용해되거나 현탁된 물질 및
잉크 용액의 물리적 및 화학적 성질을 설계함으로써 타겟 잉크를 위해 발명자에 의해 수행되고 있다. 이러한
성질들의 예로는 점성, 요변성, 비등점, 용해도, 표면에너지, 그리고 증기압 등이 있다.
일실시예에 따르면, 본 발명에 따른 토출 장치는 기판에 금속 물질을 증착시키는 데 사용될 수 있다. 증착되는[0124]
금속 물질은 고체 형태로 증착될 수 있다. 이러한 증착 물질은 용매에 용해되거나 현탁된 금속 또는, 용매에 용
해되거나 현탁된 유기-금속 프리커서 물질을 이용하여 금속 합성될 수 있다. 용매에 용해되거나 현탁된 금속은
나노입자를 포함할 수 있고, 이러한 나노입자들이 유기 화합물로 코팅될 수 있다. 이러한 금속의 예로는 금,
은, 알루미늄, 마그네슘, 구리, 등등이 있다. 금속은 복수종의 금속의 합금이나 혼합물일 수 있다. 이러한 금속
물질은 여러 분야에 사용된다. 가령, 박막 전극, 전화 회로 요소들 간의 전기적 상호연결, 그리고 패시브한 흡
수형 패턴이나 반사형 패턴에 사용될 수 있다. 토출 장치에 의해 증착되는 금속 필름은 OLED, 트랜지스터, 포토
디텍터, 태양 전지, 그리고 화학적 센서같은 유기 전자 소자들을 포함하는 회로에 사용되는 전극과 전기적 상호
연결부를 증착시키는 데 사용될 수 있다. 유기 금속 또는 금속 물질이 토출 노즐까지 전달될 수 있고, 토출 노
즐 동작시, 기판까지 전달될 수 있다. 유기 금속 물질을 금속 물질로 변환하는 반응은 챔버로부터 토출 노즐까
지 액체가 전달되기 전, 또는 전달되는 중에 이루어질 수 있으며, 또는 기판에 증착이 이루어진 이후에 이루어
질 수도 있다. 금속 물질을 토출 노즐로부터 기판까지 전달할 때, 나노입자를 이용하는 것이 바람직하다. 왜냐
하면, 나노 입자를 이용함으로써, 마이크로-포어로부터 금속을 제거하는 데 필요한 에너지가 감소하기
때문이다. 토출 장치를 이용하여 기판에 증착되는 금속은 물질을 효율적으로 이용한다는 장점과, 금속 필름의
증착이 이루어지는 대상 물질을 손상시키지 않는 증착 기술을 이용한다는 장점을 가진다. 즉, 아래에 놓인 기판
을 보호하면서 그 외 다른 증착층들까지도 보호하는 장점을 가진다.
일실시예에서는 토출 장치가 기판에 고체 형태로 무기 반도체나 절연체 물질을 증착시키는 데 사용된다. 이 증[0125]
착 물질은 캐리어 액체에 용해되거나 현탁된 무기 반도체나 절연체, 또는, 캐리어 액체에 용해되거나 현탁된 유
기 및 무기 프리커서를 이용하는 합성을 포함할 수 있다. 액체에 용해되거나 현탁된 무기 반도체/절연체는 나노
입자를 포함할 수 있고, 이 나노입자들은 유기 화합물로 코팅될 수 있다. 무기 반도체나 절연체의 예로는 4족
반도체(가령, 탄소, 실리콘, 게르마늄), 3-5족 화합물 반도체(가령, 갈륨나이트라이드, 인듐포스파이드, 갈륨아
시나이드), 2-6족 화합물 반도체(가령, 카드뮴셀레나이드, 징크셀레나이드, 카드뮴설파이드, 머큐리텔루라이
드), 무기 옥사이드(가령, 인듐틴옥사이드, 알루미늄옥사이드, 티타늄옥사이드, 실리콘옥사이드), 및 그외 다른
칼코게나이드가 있다. 이러한 반도체나 절연체 물질은 여러 분야에 사용될 수 있는데, 가령, 전자 회로 소자 간
의 전기적 상호연결 및 전극들을 위한 전도체로 사용될 수 있고, 절연층 및 부동태화층으로 사용될 수도 있고,
전자 소자 및 광전자 소자에서 액티브층으로 사용될 수도 있다. 함께 집적될 경우, 이러한 층들은 OLED, 트랜지
스터, 포토디텍터, 태양전지, 화학적 센서 등등과 같은 유기 전자 소자들을 포함하는 회로에 사용될 수 있다.
일실시예에서는 토출 노즐에 프리커서 또는 무기 반도체/절연체 물질이 전달될 수 있고, 토출 노즐 동작시, 이[0126]
물질이 기판에 전달될 수 있다. 프리커서 물질을 요망 무기 반도체/절연체 물질로 변환하는 반응은, 액체를 챔
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버로부터 토출 노즐에 전달하기 이전에, 또는 그 동안에, 또는, 토출 노즐로부터 기판에 전달하는 도중에,
또는, 기판에 증착한 이후에 수행될 수 있다. 무기 반도체/절연체 물질을 토출 노즐로부터 기판까지 전달할 때,
나노입자를 이용하여 마이크로-포어로부터 물질을 제거하기 위해 요구되는 에너지를 감소시킬 수 있다는 점에서
장점이 있다. 토출 장치를 이용하여 기판에 증착되는 무기 반도체/절연체 물질은 필름이 증착되는 물질(가령,
기판 및 그외 다른 증착 하부층)을 손상시키지 않는 증착 기술과 물질을 효율적으로 이용하는 장점을 가진다.
도 8A 및 8B(집합적으로 도 8)는 본 발명의 일실시예에 따른 다이 승화 프린터의 개략도다. 도 8A에서는 잉크[0127]
방울(809)이 액체 용매에 용해/현탁된 잉크 피그먼트를 포함한다. 캐리어 액체는 한가지 이상의 성분을 포함하
는데, 유기 용매와 물도 그 중에 포함된다. 잉크 방울(809)은 토출 장치(850)의 후면으로 향하게 된다. 잉크 방
울(809)은 마이크로-포어(840) 내로 인발되고, 여기서 액체 잉크의 용매부가 기화하여, 마이크로-포어(840) 벽
에 피그먼트 입자(810)들이 증착되게 한다.
그후, 도 8B를 참조할 때, 마이크로-포어(840)로부터 피그먼트 입자(810)를 증기화시키도록 히터(830)가 동작할[0128]
수 있고, 이 히터(830)가 토출 노즐(825)로부터 피그먼트 입자들을 토출한다. 토출된 피그먼트 입자들은 기판
표면(860)에 응착하여, 인쇄된 피그먼트의 화소 패턴(870)을 형성한다. 히터(830)는 화소 패턴(870) 내 임의의
잔여 용매를 기화시키는 데도 사용될 수 있다.
도 9A 및 9B는 공간적으로 국부화된 화학적 합성을 위한 토출 장치의 이용을 개시하고 있다. 도 9A의 실시예에[0129]
서, 반응 기체(910)가 토출 노즐(825)에게로 공급된다. 반응 기체(910)는 기화되는 용매의 증기화를 추가적으로
보조할 수 있고 제거할 수 있다. 기체 흐름은 증착 잉크(809)와 함께 토출 노즐 마이크로-포어(840)에게로 인발
될 수 있다.
도 9B에서는 증기화될 수 있는 반응 기체(920)가 토출 노즐(825)을 향하게 되고 마이크로-포어(840)를 통과하게[0130]
된다. 증착될 잉크 입자들을 지닌 반응 기체 흐름(909)을 가열시키도록 히터(830)가 동작할 수 있다. 마이크로-
포어(840)로부터 증기화가능한 반응 기체(도시되지 않음)는 배출 기체(도시되지 않음)를 이용하여 시스템으로부
터 이송될 수 있다. 히터(830)로부터의 열은 요망하는 화학적 반응을 일으켜서 기판(860) 위에 요망 물질(930)
을 생성할 수 있다. 일실시예에서는 토출 장치(850)는 히터(830)로부터의 열이 화학적 합성 프로세스를 개시하
는 데 사용되도록 기체 환경이나 액체 환경에 잠긴 효율적인, 국부화된 가열 요소로 이용될 수 있다.
일실시예에 따르면, 캐리어 액체(도시되지 않음)에 용해/현탁된 입자들을 가진 잉크가 토출 노즐(825)에 전달된[0131]
다. 토출 노즐(825)은 잉크를 수용하기 위한 마이크로-포어(840)들을 포함한다. 캐리어 액체가 기화된 후, 히터
(830)는 마이크로-포어(840)의 포어 벽들에 증착되는 입자들을 가열하고, 이때 입자들이 증기화되어 주변의 기
체/액체 환경과 믹싱된다. 일실시예에서는 토출 장치가 효율적인 국부화 가열 요소로 이용되어, 히터(830)로부
터의 열이 기판의 지정 영역 상에서 화학적 합성 프로세스를 개시하는 데 사용된다.
도 9C와 9D는 마이크로반응기로 토출 장치를 이용하는 경우를 도시한다. 도 9C에 도시되는 바와 같이, 토출 장[0132]
치(850)의 후면에 부가적인 반응 기체 흐름이나 잉크 증착물(909) 또는 기화가능한 반응제(911)가 증착될 수 있
다. 토출 장치(850)는 기체 및 액체 산물, 반응제, 합성 산물(970)의 유입/유출을 제어하기 위해 마이크로-스케
일 챔버 밸브(922, 924)를 구비한 마이크로-스케일 챔버 내에 통합될 수 있다. 도 9C에서, 부가적인 반응 기체
흐름이나 잉크 증착물(909) 또는 기화가능한 반응제(911)가 마이크로-포어(840) 내로 인발된다. 히터(830)가 동
작하여 마이크로-포어(840)로부터 기화가능한 반응제(911) 또는 부가적인 반응 기체 흐름이나 잉크 증착물(90
9)을 가열시키고, 토출 노즐(825)로부터 이들을 제거한다. 히터(830)로부터의 열은 화학적 합성 프로세스를 개
시하게 하여, 기판(860)에 합성 산물(970)을 생성하게 한다.
일실시예에서는 적색, 청색, 녹색 서브 화소들같은 디스플레이용 서브화소들을 생성하는 데 토출 장치가 사용될[0133]
수 있다. 각각의 서브화소는 20 미크론 내지 5 밀리미터 폭의 측방 치수를 가질 수 있다. 물론 다른 치수들도
가능하다. 이러한 서브화소들은 도 1A-1D와 관련하여 설명한 장치들이나 그 변형 장치(가령, 도 3-4, 도 10-11
관련 장치) 중 적어도 한개의 장치를 이용하여 증착되는 한개 이상의 필름을 포함할 수 있다. 이러한 장치를 "
열 제트"라 부르고, 이러한 증착 방법을 "열 제트 증착 방법"이라 부른다. 복수의 서브화소들이 기판 위에 증착
되어 한개 이상의 디스플레이를 형성한다. 복수의 디스플레이들이 기판에 증착될 때, 기판은 개별 디스플레이들
로 나누어지게 된다. 열 제트 증착 방법을 이용한 증착은 섀도우 마스킹에 대해 우월한 방식이다. 왜냐하면 섀
도우 마스킹은 대면적 위에서 휘고 구부릴 수 있는 구멍들을 구비한 얇고 긴 금속 조각들을 요구하게 되고, 이
는 청정 상태 유지가 어렵고 오염 입자들을 발생시킬 수 있기 때문이다.
도 10A는 일례의 프린트-헤드의 개략도다. 도 10A와 관련하여, 기판에 물질을 증착시키기 위한 일례의 장치는[0134]
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기판 위에 증착될 캐리어 액체에 용해/현탁된 입자 물질들을 지닌 잉크를 하우징하기 위한 챔버(1030)를 포함한
다. 챔버(1030)는 오리피스(1070)와, 오리피스(1070)로부터 토출 노즐(1080)까지의 전달 경로를 포함한다. 토출
노즐(1080)은 챔버(1030)로부터 오리피스(1070)를 통해 연결되는 물질을 수용하기 위한 복수의 마이크로-포어
(1060)들을 포함하는 표면에 의해 구획된다. 이러한 마이크로-포어(1060)들은 토출 노즐(1080)에 대한 기계적
지지부를 제공하는 지지 물질(1040) 내로 뻗어가지만 지지 물질(1040)을 관통하지는 않는다. 하우징(1040)은 브
래킷이나 연결 물질(1020)을 이용하여 챔버(1030)에 대한 하우징에 연결될 수 있다.
챔버 액츄에이터(1015)는 챔버(1030)에 연결된 압전 액츄에이터(1015)를 추가로 포함한다. 압전 액츄에이터[0135]
(1015)는 잉크 배출 메커니즘을 동작시키도록 맥동 에너지를 제공하고, 챔버(1030)로부터 오리피스(1070)를 통
해 토출 노즐(1080)을 향해 액체 방울을 계량공급할 수 있다. 맥동 에너지는 1분 또는 1분 미만의 시간 스케일
상에서 가변적일 수 있다. 예를 들어, 1kHz의 사이클 주파수와 가변적인 듀티 사이클을 가진 방형파로 압전 액
츄에이터(1015)가 여기될 수 있다. 챔버(1030)는 OLED나 트랜지스터 제작에 사용되는 필름을 제조하는 데 요구
되는 물질을 포함할 수 있다. 챔버(1030) 내 액체의 표면장력이 압전 잉크 배출 메커니즘의 동작 이전에 액체의
토출을 방지하도록 오리피스(1070)가 구성된다.
토출 노즐(1080)은 마이크로-포어(1060)에 의해 분리되는 파티션(1065)들을 포함할 수 있다. 마이크로-포어 영[0136]
역은 다양한 물질로 구성될 수 있는데, 가령, 미세다공질 알루미나나, 미세제작된 포어들을 가진 실리콘이나 실
리콘 카바이드의 고체막을 예로 들 수 있다. 일실시예에서는 마이크로-포어(1060)들이 액체에 용해/현탁된 물질
을 수용하여, 이 매질의 적절한 활성화시기까지, 이 물질이 토출 노즐(1080)로부터 다시 방출되는 것을 방지하
게 된다. 토출 노즐(1080)은 캐리어 액체에 용해/현탁되어 오리피스(1070)로부터 전달되는 물질을 수용하기 위
한 거친 표면(도시되지 않음)을 또한 포함할 수 있다. 이 표면은 토출 노즐이 적절히 동작할 때까지 그 물질을
함유하도록 구성될 수 있다. 이러한 구성은 액체 선택과 관련하여 토출 노즐 물질의 적절한 선택이나 표면 화학
계의 수정을 포함할 수 있다.
도 10A의 일례의 장치에서, 토출된 액체 방울이 토출 노즐(1080)을 만날 때, 액체는 모세관 작용의 도움 하에[0137]
마이크로-포어(1060) 내로 빨려들어간다. 잉크의 액체는 토출 노즐(1080) 동작 이전에 기화될 수 있고, 마이크
로-포어 벽에 용해/현탁된 물질의 코팅을 남기게 된다. 잉크 액체의 기화는 토출 노즐(1080) 가열에 의해 가속
될 수 있다. 토출 노즐 면들 중 적어도 한개의 면 위에서 기체를 유동시킴으로써, 기화된 액체가 챔버로부터 제
거되고 그후 수거될 수 있다.
요망 분야에 따라, 마이크로-포어(1060)들이 수 나노미터 내지 수백 미크론 범위의 최대 단면 거리 W를 가진 컨[0138]
테이너를 제공할 수 있다. 요망 분야에 따라, 토출 노즐(1080)을 포함하는 마이크로-포어 영역이 서로 다른 형
태를 취할 수 있고 서로 다른 영역을 커버할 수 있다. 이때 전형적인 치수 D는 수백 나노미터 내지 수십 밀리미
터에 달한다. 마이크로-포어 영역이 거친 표면 여역이나 매끄러운 표면 영역으로 대체되도록 토출 노즐(1080)이
구성될 경우, 토출 노즐(1080)은 실질적으로 동일한 방식으로 거동하며, 이에 따라, 챔버(1030)로부터 토출 노
즐(1080)까지 액체로 전달되는 물질이 토출 노즐(1080) 동작시까지 (표면의 적절한 제어 및 재료 성질에 따른
표면 장력에 의해) 표면 상에 보지된다. 잉크 내 액체의 기화는 토출 노즐 가열에 의해 가속될 수 있다. 또한,
토출 노즐 면들 중 적어도 한개의 면 위에 가스를 유동시킴으로써, 기화된 액체가 챔버로부터 제거되고, 그후
수거될 수 있다.
도 10A의 실시예에서, 챔버 노즐 오리피스(1070)와 토출 노즐(108)의 표면의 상대적 방향은, 챔버(1030) 내 액[0139]
체가 챔버 오리피스(1070)로부터 토출 노즐 표면에게로 직접 전달될 수 있도록 구현된다. 더우기, 토출 노즐 표
면은, 동작시, 토출 노즐 표면에 전달되는 물질이 기판을 향해 유동할 수 있도록 배치된다. 도 10A의 실시예에
서, 이는 기판의 각도와 챔버 오리피스(1070)를 통해 공급되는 액체의 유입 궤적 모두에 대해 중간 각도로 토출
노즐 표면을 정렬시킴으로써 구현된다. 기판은 프린트-헤드 아래에 놓일 것이다(도 10B 참조).
도 10A의 실시예에서, 토출 노즐은 토출 노즐(1080) 에 인접하게 위치한 히터(1050)에 의해 동작한다. 노즐 히[0140]
터(1050)는 플래티늄으로 구성된 박막 필름을 포함할 수 있다. 동작시, 노즐 히터(1050)는 맥동 열 에너지를 토
출 노즐(1080)에 제공하며, 토출 노즐(1080)은 마이크로-포어(1060) 내에 함유된 물질을 제거하여 토출 노즐로
부터 유동되어 나가게 한다. 물질 제거는 승화나 용융 그리고 이어지는 비등을 통해 고체 잉크 입자들의 증기화
를 포함할 수 있다. 일반적으로, 토출 노즐(1080)을 여기시켜서 마이크로-포어(1060)로부터 물질을 토출할 수
있는, 토출 노즐에 연결된 에너지 소스를 이용할 수 있다. 예를 들어, 진동 방식과 같은 기계적 에너지가 사용
될 수 있다.
도 10B-10E는 도 10A에 도시된 프린트-헤드를 이용하여 필름을 증착하는 방법을 도시한다. 도 10B의 방법은 열[0141]
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표면 제트 증착 방법이라 불린다. 도 10B와 관련하여, 챔버(1030)가 캐리어 액체에 용해/현탁된, 기판 위에 증
착될 입자 물질들을 포함하는 잉크(1002)로 작동된다. 압전 소자(1015)는 챔버(103)로부터 오리피스(1070)를 통
해 이동하도록 액체(1002)를 맥동 방식으로 계량공급하여 자유로운 액체 방울(1001)을 형성한다. 일실시예에서
는 압전 소자(1015) 대신에 히터가 배치되어, 열방식 잉크 배출 메커니즘을 맥동방식으로 동작시키고 그래서 챔
버(1030) 내 액체(1002)의 일부분을 오리피스(1070)를 통해 구동시킨다. 그래서 액체 방울(1001)을 형성한다.
일반적으로, 오리피스(1070)를 통해 토출 노즐(1080)까지 이동하도록 액체(1002)를 계량공급하게 잉크 배출 메
커니즘을 동작시킬 수 있다면 어떤 임의의 맥동 에너지 소스도 이용할 수 있다. 각 에너지 펄스의 세기와 지속
시간은 컨트롤러에 의해 규정될 수 있다.
도 10B와 관련하여, 토출 노즐 온도가 주변 온도보다 상상하도록 토출 노즐 히터(1050)가 동작할 수 있다. 가열[0142]
사이클은 잉크 액체가 토출 노즐 상에 증착된 후 이를 신속하게 기화되는 것을 돕는다. 잉크 배출 메커니즘이
동작하기 전에(그리고 챔버(1030)로부터 오리피스(1070)를 통해 잉크 방울(1001)을 토출하기 전에), 또는 액체
방울(1001)이 토출 노즐(1080) 상에 내려앉은 후에, 토출 노즐 히터(1050)가 동작할 수 있다.
도 10C에서, 액체 방울(1001)은 챔버 오리피스(1070)로부터 토출 노즐(1080)까지 전달되며, 이때 잉크가 마이크[0143]
로-포어(1060) 내로 빨려들어간다. 잉크(1003)의 캐리어 액체, 즉, 용매가 마이크로-포어를 충진하게 되고, 토
출 노즐(1080) 동작 이전에 기화하게 되어, 마이크로-포어 벽에 용매없는 고체 형태의 물질(1004)을 남기게 된
다. 이는 곧 기판에 증착되게 된다. 도 10D에서 그 결과를 확인할 수 있다. 또는, 용매나 액체(1003)가 토출 노
즐(1080) 동작 중에 기화될 수 있다.
도 10E는 마이크로-포어(1060)에서 물질을 제거하도록 토출 노즐(1080)에 맥동 에너지를 제공하게 노즐 히터[0144]
(1030)를 동작시키는 단계를 도시한다. 활성화 에너지는 열 에너지일 수 있다. 그러나, 토출 노즐(1080)을 여기
시키고 이 물질을 마이크로-포어(1060)로부터 제거하도록 하는 에너지 소스가 토출 노즐(1080)에 연결될 수 있
다. 예를 들어, 이 단계에 기계적 에너지(가령, 진동)가 사용될 수도 있다. 기판(1090)은 토출 노즐(1080)에 인
접하게 배치되어 제거된 물질을 수용하고 박막(1005)을 형성한다.
도 11A는 본 발명의 일실시예에 따른 열적으로 활성화된 프린트-헤드의 개략도다. 도 11A에 도시된 장치는 잉크[0145]
를 하우징하기 위한 챔버(1130), 챔버 오리피스(1170), 오리피스(1170)로부터 토출 노즐(1180)까지의 전달 경로
를 포함한다. 토출 노즐(1180)은 챔버(1130)로부터 오리피스(1170)를 통해 연결되는, 캐리어 액체에 용해/현탁
된, 기판에 증착될 입자 물질들을 함유한 액체 잉크를 수용하기 위해 복수의 마이크로-포어(1160)들을 지닌 표
면을 포함한다. 마이크로-포어(1160)는 브래킷(1142) 내로 뻗어가지만 브래킷(1142)을 관통하지는 않는다. 브래
킷(1142)은 토출 노즐(1180)을 구조적으로 지지한다. 브래킷(1142)은 회전 조인트(1141)를 통해 지지 측벽
(1140)에 결합된다. 측벽(1140)은 더 큰 프레임에 연결되어 챔버(1130)를 위한 하우징을 형성한다(도시되지 않
음).
챔버 액츄에이터(1110)는 챔버(1130) 내로부터 오리피스(1170)를 통해 토출 노즐(1180)을 향해 액체 방울을 계[0146]
량공급하기 위해 잉크 배출 메커니즘을 동작시키는 맥동 에너지를 제공하도록 챔버(1130)에 연결되는 히터를 부
가적으로 형성한다. 상술한 바와 같이, 맥동 에너지는 1분 또는 1분 미만의 시간 스케일 상에서 가변적일 수 있
다. 예를 들어, 액츄에이터(1110)는 1kHz의 사이클 주파수와 가변적인 듀티 사이클을 가진 방형파로 여기될 수
있다. 챔버(1130)는 OLED 또는 트랜지스터 제작에 사용되는 필름 제조에 요구되는 물질을 포함할 수 있다. 잉크
배출 메커니즘의 동작 이전에 챔버(1130)의 액체의 표면 장력이 액체 토출을 방지하도록 오리피스(1170)가 구성
될 수 있다.
토출 노즐(1180)은 마이크로-포어(1160)에 의해 분리되는 파티션(1165)들을 포함할 수 있다. 마이크로-포어 영[0147]
역은 다양한 물질로 구성될 수 있는데, 가령, 미세다공질 알루미나나, 미세 제작된 포어를 가지는 실리콘이나
실리콘 카바이드의 고체막일 수 있다. 마이크로-포어(1160)는 잉크를 수용하여, 매질이 적절히 활성화될 때까지
토출 노즐(1180)로부터 물질이 다시 배출되어 나오는 것을 방지한다. 토출 노즐(1180)은 액체에 용해/현탁되어
챔버 오리피스(1170)로부터 전달되는 물질을 수용하기 위한 거친면을 또한 포함할 수 있다. 이러한 면들은 토출
노즐이 적절히 동작할 때까지 이 물질을 보지하게 된다. 또는, 액체에 용해/현탁되어 챔버 오리피스(1170)로부
터 전달되는 물질을 수용하기 위한 매끄러운 면을 토출 노즐(1180)이 또한 포함할 수 있다. 이러한 면들은 토출
노즐이 적절히 동작할 때까지 이 물질을 보지할 수 있다. 이러한 구성은 액체의 주어진 표면 화학적 성질 하에
서 적절한 충전 노즐 구조를 선택하거나 표면의 화학적 성질을 수정하는 것을 요구할 수 있다.
도 11A에서, 액체의 토출된 방울이 토출 노즐(1180)을 만날 경우, 액체는 마이크로-포어(1160) 내로 끌려들어가[0148]
고 이때 모세관 작용과 분자 표면 장력의 영향을 받는다. 액체는 토출 노즐의 동작 이전에 기화되어, 마이크로-
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포어 벽(1160)에 용해/현탁된 입자들의 고체 코팅을 남기게 된다. 잉크 내 액체의 기화는 토출 노즐(1180) 가열
에 의해 가속될 수 있다. 토출 노즐 표면 위로 기체를 유동시킴으로써, 기화된 액체가 챔버로부터 제거되고, 그
후, 추가적으로 수거될 수 있다.
요망 분야에 따라, 수나노미터 내지 수백 미크론 범위의 최대 단면 거리 W를 가진 컨테이너가 마이크로-포어[0149]
(1160)에 제공될 수 있다. 토출 노즐(1180)을 포함하는 마이크로-포어 영역은 요망 분야에 따라 서로 다른 형태
를 가질 것이고 서로 다른 영역을 커버할 것이며, 이때 전형적인 치수 D는 수백 나노미터 내지 수십 밀리미터에
달한다. 마이크로-포어 영역이 거친 표면 영역이나 매끄러운 표면 영역으로 대체되도록 토출 노즐(1180)이 구성
되면, 토출 노즐(1180)은 실질적으로 동일한 방식으로 거동하며, 이에 따라, 챔버(1130)로부터 토출 노즐(118
0)까지 액체 형태로 전달되는 물질은 토출 노즐(1180) 동작 이전까지 그 표면에 보지된다. 액체는 토출 노즐의
동작 이전에 기화될 것이고, 토출 노즐 표면에 현탁/용해된 물질의 고체 코팅을 남기게 될 것이다. 기화 프로세
스는 토출 노즐 가열에 의해 가속될 수 있다. 또한, 토출 노즐 표면 위로 기체를 유동시킴으로써, 기화된 액체
가 챔버로부터 제거되고, 그후 수거될 수 있다.
챔버 노즐 오리피스(1170)와 토출 노즐(1180) 표면의 상대적 방향은 챔버(1130)의 액체가 챔버 오리피스(1170)[0150]
로부터 토출 노즐 표면까지 직접 전달될 수 있도록 구성된다. 토출 노즐(1180)은 측벽(1140)에 대해 조인트
(1141)를 따라 회전하도록 브래킷(1142)에 통합될 수 있다. 이 회전은 토출 노즐(1180)의 표면의 방향을 재설정
하는데 사용되어, 동작시, 토출 노즐 표면에 전달되는 물질이 기판을 향해 직접 또는 소정 각도로 유동하게 할
수 있다.
도 11A에서, 토출 노즐이 히터에 의해 동작할 수 있다. 토출 노즐 히터(1150)는 토출 노즐(1180)에 인접한 위치[0151]
에 배치될 수 있다. 노즐 히터(1150)는 플라티늄같은 금속 필림을 포함할 수 있다. 동작시, 노즐 히터(1150)는
맥동 열 에너지를 토출 노즐(1180)에 제공하며, 이는 마이크로-포어(1160) 내에 포함된 물질을 제거하는 기능을
하고, 이 물질은 그후 토출 노즐로부터 빠져나오게 된다. 이 물질을 제거하는 과정은 승화나 용융에 이은 비등
과정과 같은 증기화 과정을 포함한다. 마이크로-포어(1160)로부터 물질을 토출하기 위해 토출 노즐(1180)을 여
기시킬 수 있다면, 토출 노즐(1180)에 연결된 임의의 에너지 소스가 사용될 수 있다.
도 11B-11E는 도 11A의 프린트-헤드의 일례의 구현예를 도시한다. 도 11B와 관련하여, 제 1 단계는 챔버(1130)[0152]
를 잉크(1102)로 충진하는 것이다. 액체 잉크는 액체에 용해/현탁된 물질을 함유하며 박막으로 증착될 수 있다.
챔버 히터(1110)가 챔버(1130) 내 잉크(1102)에 열 에너지를 맥동 방식으로 가하며, 이에 따라, 오리피스(117
0)를 통해 액체(1102)의 일부분을 계량공급하여, 자유로운 액체방울(1101)을 형성한다. 일실시예에서는 챔버 압
전 소자(1115)가 맥동 방식으로 기계적 에너지를 잉크(1102)에 공급하여, 오리피스(1170)를 통해 액체(1102)의
일부분을 계량공급, 자유로운 액체 방울(1101)을 형성한다. 토출 노즐 히터(1150)는 토출 노즐 온도가 주변 온
도보다 상승하도록 동작할 수 있다. 이는 토출 노즐에 증착되면 잉크 내 액체을 신속하게 기화시키는 것을 돕게
된다. 잉크 챔버를 여기시키기 전에 또는 액체 방울(1101)이 토출 노즐(1180)에 내려앉은 후에 토출 노즐 히터
(1150)가 동작할 수도 있다.
도 11C에서, 액체 방울(1101)은 챔버 오리피스(1170)로부터 토출 노즐(1180)까지 전달되고, 이때 잉크가 마이크[0153]
로-포어(1160) 내로 끌려들어간다. 잉크의 액체(1103)는 마이크로-포어를 채우고 주변 표면에게로 뻗어가는데,
주변 표면의 작업에 의해 이러한 뻗어감의 크기를 제어할 수 있다. 이 액체는 토출 노즐(1180) 동작 전에 기화
할 수 있고, 용매없는 물질(1104)을 마이크로-포어 벽에 남기게 된다. 이 동작 단계는 도 11D에 도시된다. 액체
(1103)의 용매가 토출 노즐(1180) 동작 중에 기화할 수도 있다.
토출 노즐(1180)을 동작시키기 전에, 토출 노즐은 측벽(1140)에 대해 180도 회전한다. 도 11A와 관련하여 설명[0154]
한 바와 같이, 브래킷(1142)은 조인트(1141)를 따라 측벽(1140)에 대해 회전한다. 이 회전은 기판(1190)에 평행
하게 그리고 기판(1190)에 더 가깝게 토출 노즐 표면을 이동시키고, 따라서 토출 노즐 표면으로부터 기판까지
직접적인 경로가 존재한다. 이 단계가 도 11E에 도시된다. 그후, 토출 노즐(1180)에 맥동 에너지를 제공하기 위
해 노즐 히터(1130)를 동작시킴으로써 마이크로-포어(1160) 내의 물질이 제거된다. 각 펄스의 세기와 지속시간
은 컨트롤러에 의해 규정될 수 있다. 본 예에서, 활성화 에너지는 열 에너지다. 토출 노즐(1180)을 여기시킬 수
있고 물질을 마이크로-포어(1160)로부터 제거할 수 있다면, 토출 노즐(1180)에 연결되는 임의의 에너지 소스를
이용할 수 있을 것이다. 기판(1190)은 토출 노즐(1180)에 인접하게 배치되어 토출된 물질을 수용하게 되고 박막
(1105)이 형성될 수 있다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따라 기판에 입자를 증착하는 방법을 제시한다. 도 12와 관련하여 단계 1200에서[0155]
는 액체 잉크가 저장소로부터 열방식 제트 인쇄 장치의 챔버 내로 제공된다. 액체 잉크는 액체 캐리어와 복수의
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잉크 입자들의 조합일 수 있다. 단계 1210에서 요망하는 양의 액체 잉크가 챔버로부터 계량공급된다. 디스펜서
가 사용되어 요망 양의 액에 잉크를 계량공급하게 된다. 디스펜서는 챔버에 에너지를 전달하도록 구성되는 전기
-기계적 또는 진동 장치를 포함할 수 있다. 일실시예에서는 디스펜서가 히터를 포함한다. 일실시예에서는 디스
펜서가 압전 소자를 포함한다. 맥동 에너지가 디스펜서에 제공되어 요망 양의 잉크를 계량공급하게 된다. 단계
1220에서, 계량공급된 양의 잉크가 챔버로부터 토출 노즐에 전달된다. 잉크는 중력 공급이나, 공기 공급, 또는
그외 임의의 종래 수단을 통해 토출 노즐에 전달될 수 있다. 단계 1230에서, 액체 캐리어가 잉크의 고체 입자들
을 남긴채 기화된다.
일실시예에서는 계량공급되는 양의 잉크가 챔버를 떠나자마자 기화 단계가 시작된다. 일실시예에서는 액체 잉크[0156]
가 토출 노즐에 도달하면 기화가 시작된다. 일실시예에서는 모든 캐리어 액체가 기화될때까지 기화 단계가 계속
된다. 단계 1240에서, 고체 입자들이 토출 노즐로부터 배출되어 기판에 증착된다(단계 1250).
도 13은 디스펜싱 장치를 제어하기 위한 제어 시스템의 개략도다. 도 13에서, 챔버(1330)는 저장소(1399)와 유[0157]
체적으로 연결된다. 저장소(1399)는 챔버(1330)에 액체 잉크를 제공한다. 액체 잉크는 캐리어 액체(1391)와, 용
해/현탁된 입자(1396)를 포함한다. 디스펜서(1310)는 챔버(1330) 인근에 위치하여 챔버를 흔들게되고 따라서 챔
버로부터 요망 양의 액체 잉크를 계량공급하게 된다. 디스펜서(1310)는 히터를 포함할 수 있다. 디스펜서(131
0)는 배선(1353, 1352)을 통해 컨트롤러(1395)와 전기적으로 연결될 수 있다.
컨트롤러(1395)는 프로세서(1397)와 메모리(1398)를 포함한다. 메모리(1398)는 챔버(1330)로부터 정확한 양의[0158]
액체 잉크를 계량공급하기 위해 디스펜서(130)를 동작시키도록 프로세서에 지시하는 명령을 저장하고 있다. 예
를 들어, 메모리(1398)는 요망 양의 잉크를 토출 노즐(1380)에 공급하기 위해 맥동 방식으로 디스펜서(1310)를
동작시키도록 하는 프로그램을 포함할 수 있다. 컨트롤러(1395)는 토출 노즐(1380)에 요망 양의 잉크를 공급하
도록 챔버(1330)를 동작시킬 수도 있다.
토출 노즐(1380)은 챔버(1330)로부터 계량공급된 양의 액체 잉크를 공급받는다. 히터(1348, 1349)는 토출 노즐[0159]
(1380)에 인접하게 배치되어, 모든 캐리어 액체(1391)를 기화시키도록 계량공급된 양의 잉크를 가열하여, 고체
잉크 입자를 남기게 된다. 히터(1348, 1349)는 고체 잉크 입자들을 추가적으로 가열하여 물질을 비등시키거나
승화시키며, 따라서, 토출 노즐이 잉크 입자(1396)를 기판(1390)을 향해 공급할 수 있다. 입자(1396)들이 기판
(1390)에 내려앉아 압착되면, 이들은 고체 필름을 형성하게 된다. 히터(1348, 1349)는 토출 노즐(1380) 근처에
위치하여 액체 캐리어(1391) 기화를 돕고 고체 입자(1396) 공급을 돕는다.
도 13의 실시예에서, 컨트롤러(1395)는 전선(1350, 1351)을 통해 각각 히터(1348, 1349)의 전반적 동작을 제어[0160]
한다. 메모리(1398)는 액체 캐리어(1391)를 기화시키고 입자(1396)를 기판(1390)에 증착시키도록 히터(1348,
1349)의 결합 및 분리를 프로세서(1397)에 지시하는 명령을 포함하도록 구성될 수 있다.
도 13의 개략도가 단일 컨트롤러를 제공하고 있으나, 본 발명의 원리는 이에 제한받지 않는다. 실제로, 한개 이[0161]
상의 독립적인 프로세서 및 메모리 회로들을 각기 구비하고 있는 복수의 컨트롤러가 열방식 디스펜싱 메커니즘
을 정확하게 제어하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 제 1 컨트롤러는 디스펜서(1310)에 공급되는 펄스 매개변
수들을 제어함으로써 챔버(1330)로부터 전달되는 계량공급 액체 잉크를 제어하는 데 사용될 수 있고, 제 2 컨트
롤러(도시되지 않음)는 히터(1348, 1349)를 제어하는 데 사용될 수 있다. 제 2 컨트롤러가 캐리어 액체 기화를
위해 토출 노즐(1380)을 여기시키는 데 사용될 수 있다. 제 2 컨트롤러가 잉크의 속성을 식별하는 입력을 수신
할 수 있다. 잉크의 속성들의 예로는 잉크의 점도, 요변성, 그리고 분자량 등이 있다.
도면의 간단한 설명
도 1A는 본 발명의 일실시예에 따른 고온 잉크 배출 메커니즘을 구비한 일례의 프린트-헤드의 개략도.[0069]
도 1B는 본 발명의 일실시예에 따른 압전 잉크 배출 메커니즘을 구비한 일례의 프린트-헤드의 개략도.[0070]
도 1C는 본 발명의 일실시예에 따른, 물리적으로 분리된 챔버 하우징 및 토출 노즐 하우징부를 구비한 일례의[0071]
프린트-헤드의 개략도.
도 1D는 본 발명의 일실시예에 따른, 물리적으로 분리된 챔버 하우징과 토출 노즐 하우징부, 그리고, 토출 노즐[0072]
및 관련 하우징 간의 이격 공간을 포함하는 일례의 프린트-헤드의 개략도.
도 1E는 토출 노즐의 평면도.[0073]
도 2A-2D는 본 발명의 일실시예에 따른 프린트-헤드 장치를 이용하여 용매없는 물질을 증착하는 프로세스의 개[0074]
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략도.
도 3A는 복수의 토출 노즐을 구비한, 그리고 고온 잉크 배출 요소들을 이용하는 프린트-헤드 장치의 개략도.[0075]
도 3B는 복수의 토출 노즐 및 압전 잉크 배출 요소들을 이용하는 프린트-헤드 장치의 개략도.[0076]
도 4는 복수의 잉크 저장소를 구비한 프린트-헤드 장치의 개략도.[0077]
도 5는 한개 이상의 프린트-헤드 및 포지셔닝 시스템을 이용하여 박막 물질을 증착시키는 장치의 개략도로서,[0078]
프린트-헤드 중 한개 이상은 한개 이상의 토출 노즐을 갖추고 있는 도면.
도 6은 점차 가늘어지는 측벽을 가진 마이크로-포어(micro-pores)를 구비한 미세다공질 노즐의 개략적 도면.[0079]
도 7은 미세다공질 토출 노즐에 사용되는 마이크로-포어 패턴의 개략도.[0080]
도 8A와 8B는 본 발명의 일실시예에 따른 다이 승화 프린터의 개략적 도면.[0081]
도 9A와 9B는 공간적으로 국부화된 화학적 합성에 대한 토출 장치의 이용 예시도.[0082]
도 9C와 9D는 마이크로리액터로 토출 장치를 이용하는 경우의 개략도.[0083]
도 10A는 본 발명의 일실시예에 따른 일례의 프린트-헤드의 개략도.[0084]
도 10B-10E는 도 10A에 도시된 프린트-헤드를 이용하여 필름을 증착하는 방법의 도면.[0085]
도 11A는 본 발명의 일실시예에 따른 고온-작용 프린트-헤드의 개략도.[0086]
도 11B-11E는 도 11A에 도시된 프린트-헤드 장치를 이용하여 필름을 증착하는 방법의 도면.[0087]
도 12는 본 발명의 일실시예에 따라 기판에 입자를 증착하는 방법의 도면.[0088]
도 13은 본 발명의 일실시예에 따라 토출 노즐을 갖춘 프린트-헤드를 제어하는 제어 시스템의 개략도. [0089]
도면
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도면1B
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도면2A
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도면2C
도면2D
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도면3A
도면3B
도면4
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도면5
도면6
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도면7
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