KR100975668B1 - 패턴 간격을 조정가능한 전기수력학적 패터닝 장치 및 이를이용한 전기수력학적 패터닝 방법 - Google Patents

패턴 간격을 조정가능한 전기수력학적 패터닝 장치 및 이를이용한 전기수력학적 패터닝 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 패턴 간격을 조정가능한 전기수력학적 패터닝 장치 및 이를 이용한 전기수력학적 패터닝 방법에 관한 것으로, 회전각 변위를 갖는 고정대(100); 및 상기 고정대(100)에 설정간격을 두고 다수가 병렬되게 배치되며, 전도성 입자가 포함된 용액을 전기수력학적 분무방식에 의해 분무하는 전기수력학 노즐(200);을 포함하여 구성됨을 기술적 요지로 하여, 다수의 전기수력학적 노즐을 이용하여 다수의 패턴을 동시에 형성함에 있어서 노즐의 설치간격과 무관하게 패턴의 간격을 마이크로 단위 이하의 정밀도로 정밀하게 조정, 구현할 수 있으며, 상호간에 일정한 이격간격을 가지는 다수의 패턴이나, 다중 적층된 형상의 패턴 등을 한차례의 진행만으로 한번에 형성할 수 있어, 패터닝의 정밀도, 신뢰성과, 패터닝 공정의 효율성을 보다 향상시킬 수 있는 패턴 간격을 조정가능한 전기수력학적 패터닝 장치 및 이를 이용한 전기수력학적 패터닝 방법에 관한 것이다.
전기수력학, 패터닝, 노즐, 회전조정장치

Description

패턴 간격을 조정가능한 전기수력학적 패터닝 장치 및 이를 이용한 전기수력학적 패터닝 방법{pattern gap-controllable electrohydrodynamic patterning device and patterning method using the same}
본 발명은 패턴 간격을 조정가능한 전기수력학적 패터닝 장치 및 이를 이용한 전기수력학적 패터닝 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다수의 전기수력학적 노즐을 이용하여 다수의 패턴을 동시에 형성함에 있어서 노즐의 설치간격과 무관하게 패턴의 간격을 조정할 수 있는 전기수력학적 패터닝 장치 및 이를 이용한 전기수력학적 패터닝 방법에 관한 것이다.
PCB인쇄회로 기판이나 LCD, PDP TV에 들어가는 전극들의 경우 일반적으로 반도체 공정을 이용하여 제작되고 있으나, 직접쓰기 기술의 하나인 전기수력학적 분무방식의 패터닝을 이용할 경우 반도체 공정의 여러 복잡한 과정을 획기적으로 줄일수 있고 식각(etching)공정에서 발생하는 환경 오염물질 배출을 막을 수 있다.
전기수력학적 분사(electrohydrodynamic spray) 기술은 용액에 고전압을 인 가하여 전하를 부여한 후 전하를 갖는 용액을 초미립화하는 기술로, 일반적으로 전기수력학적 분무방식의 패터닝 장치는 컴퓨터 제어에 의해 이동되는 지지대와 상기 지지대 상측에 설치된 마이크로모세관 노즐로 이루어져 있으며, 상기 노즐을 통해 분무시킨 미세한 잉크 방울을 상기 지지대와 함께 이동중인 기판 위에 부착시키며 패턴을 인쇄하게 된다.
종래에 다수의 전기수력학 노즐을 이용하여 패터닝함에 있어서는, 예를 들어 다수의 전기수력학 노즐이 10㎛의 간격으로 배치된 전기수력학적 패터닝 장치로 프린팅을 할 경우, 패터닝된 패턴들의 간격 역시 10㎛로 한정되는 것과 같이, 다수의 전기수력학 노즐에서 분사된 용액에 의해 형성되는 패턴간의 간격은 노즐 사이의 거리에 의해 지배적으로 결정될 수 밖에 없다는 한계가 있었다.
또한, 마이크로 단위의 미세간격으로 패터닝하기 위해 전기수력학 노즐간의 간격을 수마이크로 단위의 미세간격으로 좁히게 되면 전기장 교란에 의해 지정형상으로 명확하게 패턴을 형성할 수 없어, 전기수력학적 분사장치를 마이크로 단위의 미세간격으로 이동시키면서 동일한 진행방향으로 다수회의 패터닝을 반복하여 수행하여야 하는 번거로움이 있었다.
그리고, 다중으로 적층된 구조를 가지는 패턴을 형성할 경우, 패턴을 일차적으로 형성한 후에 그 위치와 방향이 정확히 일치되도록 전기수력학 분사노즐을 반복하여 진행시켜야 하는 어려움이 있어, 이러한 반복 횟수가 증가될수록 패터닝의 정밀도, 신뢰성이 현저히 저하될 뿐 아니라, 패터닝 공정의 효율성도 저하된다는 문제점이 있었다.
상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명은, 다수의 전기수력학적 노즐을 이용하여 다수의 패턴을 동시에 형성함에 있어서 노즐의 설치간격과 무관하게 패턴의 간격을 마이크로 단위 이하의 정밀도로 정밀하게 조정, 구현할 수 있는 패턴 간격을 조정가능한 전기수력학적 패터닝 장치 및 이를 이용한 전기수력학적 패터닝 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 마이크로 단위의 미세간격을 포함하여 상호간에 일정한 이격간격을 가지는 다수의 패턴이나, 다중 적층된 형상의 패턴 등을 한차례의 진행만으로 한번에 형성할 수 있으며, 패터닝의 정밀도, 신뢰성과, 패터닝 공정의 효율성을 보다 향상시킬 수 있는 패턴 간격을 조정가능한 전기수력학적 패터닝 장치 및 이를 이용한 전기수력학적 패터닝 방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
상술한 바와 같은 목적 달성을 위한 본 발명은, 회전각 변위를 갖는 고정대(100); 및 상기 고정대(100)에 설정간격을 두고 다수가 병렬되게 배치되며, 전도성 입자가 포함된 용액을 전기수력학적 분무방식에 의해 분무하는 전기수력학 노즐(200);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 패턴 간격을 조정가능한 전기수력학적 패터닝 장치를 기술적 요지로 한다.
여기서, 상기 고정대(100)는, 상기 다수의 전기수력학 노즐(200)로 용액을 공급하는 용액공급유로(110)가 상기 전기수력학 노즐(200) 각각에 대응하여 상호 독립되게 이격형성되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 고정대(100)는, 상기 다수의 전기수력학 노즐(200)로 용액을 공급하는 용액공급유로(110)가 상면에 함몰형성되고, 저면에 상기 다수의 전기수력학 노즐(200)이 상기 용액공급유로(110)에 연통되게 연결설치되는 노즐연결부(121); 및 상기 노즐연결부(121) 상면에 형성된 상기 용액공급유로(110)를 커버링하며 상기 노즐연결부(121) 상부에 결합되고, 상기 고정대(100)에 회전각 변위를 제공하는 회전조정장치(300)가 연결설치되는 덮개부(122);를 포함하는 구성을 가지는 것도 바람직하다.
또한, 상기 고정대(100)에 회전 조정력을 전달하는 회전축(310)이 상기 고정대(100)에 수직되는 방향으로 고정설치되어, 상기 회전축(310)의 회전변위 또는 상기 고정대(100)상에의 결합위치에 따라 상기 고정대(100)의 회전각 변위 및 이동동선을 다르게 조정하는 회전조정장치(300);를 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 고정대(100)에 연결설치되고, 상기 고정대(100)를 지정경로로 이동시키며 정위치에 정지된 상태의 패터닝대상물(10)에 상기 다수의 전기수력학 노즐(200)에서 동시에 분사되는 용액을 지정형상으로 패터닝시키는 이송용 로봇 암(410);을 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 다수의 전기수력학 노즐(200)에서 분사되는 용액이 패터닝되는 패터닝대상물(10)이 상면에 안착되며, 상기 패터닝대상물(10)을 지정경로로 이동시 키며 정위치에 정지된 상태의 상기 다수의 전기수력학 노즐(200)에서 동시에 분사되는 용액을 지정형상으로 패터닝시키는 스테이지(420);를 더 포함하여 구성되는 것도 바람직하다.
그리고, 본 발명은, 고정대(100)에 설정간격을 두고 병렬배치된 다수의 전기수력학 노즐(200)의 배치 방향이 패터닝 진행방향을 기준으로 360°이내의 회전각 변위를 가지도록 상기 고정대(100)를 회전시켜, 상기 다수의 전기수력학 노즐(200) 상호간의 이격간격은 그대로 유지하면서 상기 다수의 전기수력학 노즐(200)에서 분무되는 전도성 용액이 형성하는 다수의 패턴간의 이격간격을 확장 또는 축소시키는 것을 특징으로 하는 전기수력학적 패터닝 방법을 다른 기술적 요지로 한다.
여기서, 상기 전기수력학 노즐(200)이 3개 이상 구비되는 경우, 상기 전기수력학 노즐(200) 중 일부의 용액 공급을 선택적으로 차단시킨 상태로 패터닝이 이루어지는 것도 바람직하다.
또한, 본 발명은, 고정대(100)에 설정간격을 두고 병렬배치된 다수의 전기수력학 노즐(200)의 배치 방향이 패터닝 진행방향과 동일한 수직선상에 위치되도록 상기 고정대(100)를 회전시킨 상태에서 지정경로로 패터닝대상물(10)이나 상기 고정대(100)를 이동시키면서, 상기 다수의 전기수력학 노즐(200)에서 분무되는 전도성 용액으로 하나의 패턴을 적층형성하는 것을 특징으로 하는 전기수력학적 패터닝 방법을 또 다른 기술적 요지로 한다.
그리고, 상기 패터닝대상물(10) 또는 고정대(100)는, 진행방향에 대해 보다 전방에 위치된 상기 전기수력학 노즐(200)에서 분무되어 형성된 패턴이 건조된 상 태에서 보다 후방에 위치된 상기 전기수력학 노즐(200)에서 분무된 용액이 적층될 수 있는 속력으로 이동되는 것이 바람직하다.
또한, 박막트랜지스터를 구성하는 다중 금속 패턴의 소재가 되는 전도성 용액 각각을 상기 다수의 전기수력학 노즐(200)로 동시에 분사하며 한차례의 진행에 의해 진행방향에 대해 보다 전방에 위치된 상기 전기수력학 노즐(200)에서 분무된 용액부터 순차적으로 적층되도록 패터닝하는 것도 바람직하다.
그리고, 본 발명은, 고정대(100)에 설정간격을 두고 병렬배치된 다수의 전기수력학 노즐(200)의 배치 방향이 패터닝 진행방향과 근접한 각도가 되도록 상기 고정대(100)를 회전시킨 상태에서 지정경로로 패터닝대상물(10)이나 상기 고정대(100)를 이동시키면서, 상기 다수의 전기수력학 노즐(200)에서 분무된 용액에 의해 형성되는 패턴의 측면부가 서로 접하도록 패터닝하는 것을 특징으로 하는 전기수력학적 패터닝 방법을 또 다른 기술적 요지로 한다.
여기서, 한차례의 진행에 의해 상기 다수의 전기수력학 노즐(200)에서 분무되는 용액에 의해 형성되는 다수의 패턴 각각의 선폭을 모두 합한 사이즈의 선폭을 가지는 패턴을 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 바이메탈을 구성하는 열팽창율이 서로 다른 금속 패턴의 소재가 되는 전도성 용액 각각을 상기 다수의 전기수력학 노즐(200)로 동시에 분사하며 한차례의 진행에 의해 측면부가 상호 접속된 다수열의 패턴을 형성하는 것도 바람직하다.
상기와 같은 구성에 의한 본 발명은, 회전각 변위를 갖는 고정대에 다수의 전기수력학 노즐을 병렬되게 배치하고 패터닝 진행방향을 기준으로 고정대를 지정각도로 회전시키는 조정에 의해, 전기수력학 노즐의 설치간격과 무관하게, 다수의 전기수력학 노즐에 의해 형성되는 패턴들의 간격을 자유롭게 조정, 제어할 수 있다는 효과가 있다.
이에 따라, 각각의 패터닝 공정에서 요구되는 패턴 간격과 동일한 노즐 설치간격을 가지는 전기수력학적 분사장치를 일일이 개별적으로 구비하거나 노즐의 설치간격을 번거롭게 조정할 필요없이, 고정대의 회전각 변위를 조정하는 간단한 조작에 의해 하나의 전기수력학적 패터닝 장치를 이용하여 다양한 패턴 간격을 조정, 구현할 수 있다는 다른 효과가 있다.
그리고, 전기수력학 노즐 상호간의 이격간격은 그대로 유지하면서 패턴들의 간격을 자유롭게 조정, 제어할 수 있어, 전기장 교란의 우려가 없는 안정된 노즐 설치간격을 적용한 상태에서 마이크로 단위 이하의 정밀도로 패턴 간격을 정밀하게 조정, 구현할 수 있다는 다른 효과가 있다.
또한, 고정대의 회전각 변위를 패터닝 진행방향을 기준으로 자유롭게 조정하면서 상호간에 일정한 이격간격을 가지거나, 평행한 측면부끼리 상호 접속된 형상을 가지는 패턴, 다중 적층된 형상의 패턴 등을 한차례의 진행만으로 한번에 형성할 수 있어, 지정경로로 다수회 반복하여 패터닝을 수행하여야 하던 기존에 비해, 패터닝의 정밀도, 신뢰성과, 패터닝 공정의 효율성을 보다 향상시킬 수 있다는 다른 효과가 있다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 패턴 간격을 조정가능한 전기수력학적 패터닝 장치 및 이를 이용한 전기수력학적 패터닝 방법을 다음의 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 패턴 간격을 조정가능한 전기수력학적 패터닝 장치의 요부개략도이고, 도 2, 3, 4는 각각 본 발명에 따른 패턴 간격을 조정가능한 전기수력학적 패터닝 장치의 제1, 2, 3실시예를 도시한 요부사시도이며, 도 5는 본 발명에 따른 패턴 간격을 조정가능한 전기수력학적 패터닝 장치를 이용한 전기수력학적 패터닝 방법의 다양한 실시예를 보이고자 도시한 개략도이다.
본 발명에 따른 패턴 간격을 조정가능한 전기수력학적 패터닝 장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 회전각 변위를 갖는 고정대(100)와, 상기 고정대(100)에 설정간격을 두고 다수가 병렬되게 배치된 상태로 전도성 입자가 포함된 용액을 전기수력학적 분무방식에 의해 분무하는 전기수력학 노즐(200)을 포함하는 구조를 가진다.
상기 고정대(100)는, 내부에 상기 다수의 전기수력학 노즐(200)로 용액을 공급하는 용액공급유로(110)가 형성된 구조를 가지거나, 상기 다수의 전기수력학 노즐(200)이 상기 고정대(100)를 통하지 않고 용액공급수단(미도시)으로부터 독립적으로 용액을 공급받을 수 있도록 형성된 구조를 가지는 실시예들을 포함하여, 상기 전기수력학 노즐(200)을 설정간격을 두고 병렬되게 배치할 수 있는 설치면과 지지강도를 제공한다면 특정한 구조와 형상, 재질로 한정되지 않는다.
상기 다수의 전기수력학 노즐(200)은, 상기 용액공급수단으로부터 전도성 입자가 포함된 용액을 공급받아 수력학적 압력에 의해 분무가능한 구조를 가지고, 전원공급장치(미도시)와 전기적으로 연결되어, 상기 전원공급장치로부터 전압을 인가받아 형성된 전위차에 의해 상기 전도성 용액이 상기 전기수력학 노즐(200)의 말단으로부터 패터닝대상물(10)까지 안정적인 형상을 유지하도록 하게 된다.
상기 고정대(100)에 회전 조정력을 전달하는 회전조정장치(300)를 구비함에 있어서는, 회전 구동되는 회전축(310)을 상기 다수의 전기수력학 노즐(200)이 병렬 배치되는 방향과 수직되는 방향으로 상기 고정대(100)에 고정설치하여 상기 회전축(310)의 회전변위나 상기 고정대(100)상에의 결합위치에 따라 상기 고정대(100)의 회전각 변위와 이동동선을 다르게 조정하거나, 상기 고정대(100)의 측면부에 길이가 신축조정되는 암을 결합하여 암의 신장길이를 조정하면서 상기 고정대(100)의 각도를 조정하게 되는 실시예 등으로 간단하게 구현가능하다.
본 발명에 따른 패턴 간격을 조정가능한 전기수력학적 패터닝 장치의 제1, 2실시예에서, 상기 고정대(100)는, 도 2, 3에 도시된 바와 같이, 상기 용액공급유로(110)가 상기 전기수력학 노즐(200) 각각에 대응하여 상호 독립되게 이격형성되고, 볼트부재와 같은 결합수단에 의해 상호 착탈 조립되는 노즐연결부(121)와 덮개부(122)로 구분형성된 구조를 가진다.
상기 노즐연결부(121)는, 상기 다수의 전기수력학 노즐(200)로 용액을 공급 하는 용액공급유로(110)가 상면에 함몰형성되고, 저면에 상기 다수의 전기수력학 노즐(200)이 상기 용액공급유로(110)에 연통되게 연결설치되며, 상기 덮개부(122)는, 상기 노즐연결부(121) 상면에 형성된 상기 용액공급유로(110)를 커버링하며 상기 노즐연결부(121) 상부에 결합되고, 상기 고정대(100)에 회전각 변위를 제공하는 상기 회전조정장치(300)에 연결설치된다.
상기 제1, 2실시예에서, 상기 회전조정장치(300)는 모터의 회전축(310)이 상기 고정대(100)의 중앙부에 수직되게 연결설치된 구조를 가짐에 따라, 상기 모터의 작동여부, 속도나 방향 등을 선택적으로 조정, 제어하면서 이에 비례하여 상기 고정대(100)의 회전각 변위를 자유롭게 조정하게 되며, 상기 회전축(310)을 기준으로 구분되는 상기 고정대(100)의 일측부와 상기 고정대(100)의 타측부를 동일한 각속도와 이동변위로 이동시키게 된다.
상기 다수의 전기수력학 노즐(200)에서 분사되는 용액을 상기 패터닝대상물(10)의 표면에 분사하여 지정형상의 패터닝을 형성시킴에 있어서는, 도 2에 도시된 바와 같이 이송용 로봇 암(410)을 상기 고정대(100)에 연결설치하여 상기 고정대(100)를 지정경로로 이동시키며 정위치에 정지된 상태의 패터닝대상물(10)에 패터닝을 수행하거나, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 패터닝대상물(10)이 상면에 안착된 상태의 스테이지(420)를 지정경로로 이동시키며 정위치에 정지된 상태의 상기 다수의 전기수력학 노즐(200)에서 동시에 분사되는 용액을 지정형상으로 패터닝하거나, 상기 이송용 로봇 암(410)과 스테이지(420)를 상호 연계하여 상기 다수의 전기수력학 노즐(200)과 패터닝대상물(10)을 함께 이동시키며 패터닝을 수행할 수 있 다.
본 발명에 따른 패턴 간격을 조정가능한 전기수력학적 패터닝 장치의 제3실시예에서, 상기 고정대(100)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 다수의 전기수력학 노즐(200)을 지정위치에 고정가능한 다수의 홀이나 상기 전기수력학 노즐(200)의 외면에 형성된 걸림돌기와 이를 계합가능한 걸림턱과 같은 조립수단을 구비한 구조를 가진다.
상기 제3실시예에 따르면, 상기 다수의 전기수력학 노즐(200)이 상기 고정대(100)를 통하지 않고 용액공급수단으로부터 독립적으로 용액을 공급받을 수 있어, 상기 고정대(100)에의 착탈조립이 용이하게 이루어질 수 있어 교체가 간단하고 상기 고정대(100)가 용액으로 인해 오염될 염려가 없어 유지, 관리가 용이하고 청소가 간편하게 이루어질 수 있다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 패턴 간격을 조정가능한 전기수력학적 패터닝 장치를 이용하여 패터닝을 수행함에 있어서, 도 5의 (a)에 도시된 바와 같은 상태에서 상기 다수의 전기수력학 노즐(200)의 배치 방향이 패터닝 진행방향을 기준으로 360°이내의 회전각 변위를 가지도록 상기 고정대(100)를 회전시키면, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 다수의 전기수력학 노즐(200) 상호간의 이격간격은 그대로 유지하면서 상기 다수의 전기수력학 노즐(200)에서 분무되는 전도성 용액이 형성하는 다수의 패턴간의 이격간격을 확장 또는 축소시킬 수 있다.
그리고, 상기 전기수력학 노즐(200)이 3개 이상 구비되는 경우, 상기 전기수력학 노즐(200) 중 일부의 용액 공급을 선택적으로 차단시키면서 패터닝의 갯수나 패터닝간의 이격간격을 2차적으로 조정하여 패터닝을 수행할 수도 있으며, 상기 고정대(100)를 회전조정하면서 용액 공급이 이루어지는 시점을 함께 조정하여 상기 고정대(100)와 패터닝대상물(10)간의 상대이동이 직선이 아닌 곡선으로 이루어지도록 하면서 패터닝을 수행할 수도 있다.
상기 전기수력학 노즐(200)로 공급되는 용액을 전부 동일한 물성을 가지도록 하거나, 상호 차별되는 물성을 가지도록 채택하는 것에 의해서도, 다양한 형상, 작용효과를 가지는 금속 패터닝을 지정경로로 한차례 진행시키는 것에 의해 한꺼번에 형성시킬 수 있다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 패턴 간격을 조정가능한 전기수력학적 패터닝 장치를 이용하여 패터닝을 수행함에 있어서, 도 5의 (c)에 도시된 바와 같이, 상기 다수의 전기수력학 노즐(200)의 배치 방향이 패터닝 진행방향과 근접한 각도가 되도록 상기 고정대(100)를 회전시킨 상태에서 지정경로로 패터닝대상물(10)이나 상기 고정대(100)를 이동시키면, 상기 다수의 전기수력학 노즐(200)에서 분무된 용액에 의해 형성되는 패턴 각각의 측면부가 서로 접하도록 패터닝하게 된다.
상기 전기수력학 노즐(200)로 공급되는 전도성 용액을 전부 동일한 물성을 가지도록 하는 경우, 상기 다수의 전기수력학 노즐(200)에서 분무되는 용액에 의해 형성되는 다수의 패턴 각각의 선폭을 모두 합한 사이즈에 해당되는 균일한 선폭을 가지는 하나의 패턴을, 한차례의 진행만으로 신속하게 형성하게 된다.
상기 전기수력학 노즐(200)로 공급되는 전도성 용액을 상호 차별되는 물성을 가지도록 하는 경우, 한차례의 진행만으로 서로 다른 물성을 가지는 패턴 각각이 진행방향을 따라 균일한 정도로 상호 접속, 연결된 다수열의 패턴을 형성하게 된다.
열팽창율이 서로 다른 금속을 전도성 용액의 소재로 하면, 열팽창률이 서로 다른 두 개의 얇은 쇠붙이를 한데 붙여 합친 구성에 의해, 온도가 높아지면 열팽창률이 작은 쇠붙이 쪽으로 구부러지고, 온도가 낮아지면 그 반대쪽으로 구부러지는 작용효과를 가지며 온도계, 화재 경보기, 온도 조절기 등에 광범위하게 적용되는 바이메탈(bimetal)을 간단하게 형성할 수 있다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 패턴 간격을 조정가능한 전기수력학적 패터닝 장치를 이용하여 패터닝을 수행함에 있어서, 도 5의 (d)에 도시된 바와 같이, 상기 다수의 전기수력학 노즐(200)의 배치 방향이 패터닝 진행방향과 동일한 수직선상에 위치되도록 상기 고정대(100)를 회전시킨 상태에서 지정경로로 패터닝대상물(10)이나 상기 고정대(100)를 이동시키면, 상기 다수의 전기수력학 노즐(200)에서 분무되는 전도성 용액으로 다중 적층된 형상의 패턴을 한차례의 진행만으로 한꺼번에 형성할 수 있다.
상기 패터닝대상물(10) 또는 고정대(100)를 이송시킴에 있어서는, 진행방향에 대해 보다 전방에 위치된 상기 전기수력학 노즐(200)에서 분무되어 형성된 패턴이 건조된 상태에서, 보다 후방에 위치된 상기 전기수력학 노즐(200)에서 분무된 용액이 적층될 수 있도록, 각각의 전도성 용액의 건조 속도를 고려하여 이에 적합한 속력으로 이송시키는 것이 바람직하다.
TFT-LCD 패널의 기본적인 전극을 형성하는 박막 트랜지스터(TFT, thin film trasistor) 공정은, 일반적으로 게이트 전극 생성, 절연막 및 반도체막 생성, 데이터 전극 생성, 보호막 생성, 화소 전극 생성의 과정을 거치게 되며, 각각의 단계마다 1회 이상의 패터닝 공정이 필요한데, 이러한 패터닝 공정은, 기본적인 글라스위에 최종 산출물을 얇게 도포하는 증착 공정, 증착이 끝난 글라스위의 이물질을 제거 하는 세정 공정, 세정이 끝난 글라스 위에 자외선에 민감하게 반응하는 감광물질(PR, Photo Registor)로 된 막을 형성하는 PR코팅 공정, PR 코팅이 끝난 글라스에 원하는 마스크 패턴을 띄워 자외선을 쪼이는 노광 공정, 마스크 패턴을 이용하여 노광한 글라스를 현상하는 현상 공정, 노광 공정에서 자외선을 받은 부분을 제거하는 식각(etching) 공정, 남은 PR을 용제를 이용하여 제거하는 PR박리(strip) 공정을 거쳐 이루어지고 있다.
박막트랜지스터의 최종 산출물에 해당되는 다중 금속 패턴의 소재를 전도성 용액 각각의 소재로 하면, 종래와 같이 증착, 세정, PR코팅, 노광, 현상, 식각, PR박리 공정을 반복적으로 거칠 필요없이, 상기 다수의 전기수력학 노즐(200)로 동시에 분사하며 한차례 진행하는 것에 의해, 진행방향에 대해 보다 전방에 위치된 상기 전기수력학 노즐(200)에서 분무된 용액부터 순차적으로 적층시키면서 다중 적층 구조의 패턴을 간단하게 형성할 수 있다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 패턴 간격을 조정가능한 전기수력학적 패터닝 장치에 의하면, 회전각 변위를 갖는 상기 고정대(100)에 상기 다수의 전기수력학 노즐(200)을 병렬되게 배치하고 패터닝 진행방향을 기준으로 상기 고정대(100)를 지정각도로 회전시키는 조정에 의해, 상기 전기수력학 노즐(200)의 설치간격과 무관하게, 상기 다수의 전기수력학 노즐(200)에 의해 형성되는 패턴들의 간격을 자유롭게 조정, 제어할 수 있다.
이에 따라, 각각의 패터닝 공정에서 요구되는 패턴 간격과 동일한 노즐 설치간격을 가지는 전기수력학적 분사장치를 일일이 개별적으로 구비하거나 노즐의 설치간격을 번거롭게 조정할 필요없이, 상기 고정대(100)의 회전각 변위를 조정하는 간단한 조작에 의해 본 발명에 따른 전기수력학적 패터닝 장치 하나를 이용하여 다양한 패턴 간격을 조정, 구현할 수 있다.
또한, 상기 전기수력학 노즐(200) 상호간의 이격간격은 그대로 유지하면서 패턴들의 간격을 자유롭게 조정, 제어할 수 있어, 전기장 교란의 우려가 없는 안정된 노즐 설치간격을 적용한 상태에서 마이크로 단위 이하의 정밀도로 패턴 간격을 정밀하게 조정, 구현할 수 있다.
또한, 상기 고정대(100)의 회전각 변위를 패터닝 진행방향을 기준으로 자유롭게 조정하면서 상호간에 일정한 이격간격을 가지거나, 평행한 측면부끼리 상호 접속된 형상을 가지는 패턴, 다중 적층된 형상의 패턴 등을 한차례의 진행만으로 한번에 형성할 수 있어, 지정경로로 다수회 반복하여 패터닝을 수행하여야 하던 기존에 비해, 패터닝의 정밀도, 신뢰성과, 패터닝 공정의 효율성을 보다 향상시킬 수 있다.
그리고, LCD TV의 주요 부품으로 사용되는 연성인쇄회로기판(F-PCB), LCD TV, 태양열집열판(sola cell)의 전극, 반도체, 바이오 물질 패턴 등 직접쓰기기술 을 이용하는 다양한 분야에 적용가능함에 따라, 상기와 같은 분야에서의 생산성 향상 및 극대화, 상용화에 기여할 수 있을 것이다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되는 것이 아니고, 상기 실시예들을 기존의 공지기술과 단순히 조합적용한 실시예와 함께 본 발명의 특허청구범위와 상세한 설명에서 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 변형하여 이용할 수 있는 기술은 본 발명의 기술범위에 당연히 포함된다고 보아야 할 것이다.
도 1 - 본 발명에 따른 패턴 간격을 조정가능한 전기수력학적 패터닝 장치의 요부개략도
도 2 - 본 발명에 따른 패턴 간격을 조정가능한 전기수력학적 패터닝 장치의 제1실시예를 도시한 요부사시도
도 3 - 본 발명에 따른 패턴 간격을 조정가능한 전기수력학적 패터닝 장치의 제2실시예를 도시한 요부사시도
도 4 - 본 발명에 따른 패턴 간격을 조정가능한 전기수력학적 패터닝 장치의 제3실시예를 도시한 요부사시도
도 5 - 본 발명에 따른 패턴 간격을 조정가능한 전기수력학적 패터닝 장치를 이용한 전기수력학적 패터닝 방법의 다양한 실시예를 보이고자 도시한 개략도
<도면에 사용된 주요 부호에 대한 설명>
10 : 패터닝대상물 100 : 고정대
110 : 용액공급유로 121 : 노즐연결부
122 : 덮개부 200 : 전기수력학 노즐
300 : 회전조정장치 310 : 회전축
410 : 이송용 로봇 암 420 : 스테이지

Claims (14)

  1. 회전각 변위를 갖는 고정대(100); 및
    상기 고정대(100)에 설정간격을 두고 다수가 병렬되게 배치되며, 전도성 입자가 포함된 용액을 전기수력학적 분무방식에 의해 분무하는 전기수력학 노즐(200);
    을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 패턴 간격을 조정가능한 전기수력학적 패터닝 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 고정대(100)는,
    상기 다수의 전기수력학 노즐(200)로 용액을 공급하는 용액공급유로(110)가 상기 전기수력학 노즐(200) 각각에 대응하여 상호 독립되게 이격형성되는 것을 특징으로 하는 패턴 간격을 조정가능한 전기수력학적 패터닝 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 고정대(100)는,
    상기 다수의 전기수력학 노즐(200)로 용액을 공급하는 용액공급유로(110)가 상면에 함몰형성되고, 저면에 상기 다수의 전기수력학 노즐(200)이 상기 용액공급유로(110)에 연통되게 연결설치되는 노즐연결부(121); 및
    상기 노즐연결부(121) 상면에 형성된 상기 용액공급유로(110)를 커버링하며 상기 노즐연결부(121) 상부에 결합되고, 상기 고정대(100)에 회전각 변위를 제공하는 회전조정장치(300)가 연결설치되는 덮개부(122);
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 패턴 간격을 조정가능한 전기수력학적 패터닝 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 고정대(100)에 회전 조정력을 전달하는 회전축(310)이 상기 고정대(100)에 수직되는 방향으로 고정설치되어, 상기 회전축(310)의 회전변위 또는 상기 고정대(100)상에의 결합위치에 따라 상기 고정대(100)의 회전각 변위 및 이동동선을 다르게 조정하는 회전조정장치(300);
    를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 패턴 간격을 조정가능한 전기수력학적 패터닝 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 고정대(100)에 연결설치되고, 상기 고정대(100)를 지정경로로 이동시키며 정위치에 정지된 상태의 패터닝대상물(10)에 상기 다수의 전기수력학 노즐(200)에서 동시에 분사되는 용액을 지정형상으로 패터닝시키는 이송용 로봇 암(410);
    을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 패턴 간격을 조정가능한 전기수력학적 패터닝 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 전기수력학 노즐(200)에서 분사되는 용액이 패터닝되는 패터닝대상물(10)이 상면에 안착되며, 상기 패터닝대상물(10)을 지정경로로 이동시키며 정위치에 정지된 상태의 상기 다수의 전기수력학 노즐(200)에서 동시에 분사되는 용액을 지정형상으로 패터닝시키는 스테이지(420);
    를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 패턴 간격을 조정가능한 전기수력학적 패터닝 장치.
  7. 고정대(100)에 설정간격을 두고 병렬배치된 다수의 전기수력학 노즐(200)의 배치 방향이 패터닝 진행방향을 기준으로 360°이내의 회전각 변위를 가지도록 상기 고정대(100)를 회전시켜, 상기 다수의 전기수력학 노즐(200) 상호간의 이격간격은 그대로 유지하면서 상기 다수의 전기수력학 노즐(200)에서 분무되는 전도성 용액이 형성하는 다수의 패턴간의 이격간격을 확장 또는 축소시키는 것을 특징으로 하는 전기수력학적 패터닝 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 전기수력학 노즐(200)이 3개 이상 구비되는 경우, 상기 전기수력학 노즐(200) 중 일부의 용액 공급을 선택적으로 차단시킨 상태로 패터닝이 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기수력학적 패터닝 방법.
  9. 고정대(100)에 설정간격을 두고 병렬배치된 다수의 전기수력학 노즐(200)의 배치 방향이 패터닝 진행방향과 동일한 수직선상에 위치되도록 상기 고정대(100)를 회전시킨 상태에서 지정경로로 패터닝대상물(10)이나 상기 고정대(100)를 이동시키면서, 상기 다수의 전기수력학 노즐(200)에서 분무되는 전도성 용액으로 하나의 패턴을 적층형성하는 것을 특징으로 하는 전기수력학적 패터닝 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 패터닝대상물(10) 또는 고정대(100)는,
    진행방향에 대해 보다 전방에 위치된 상기 전기수력학 노즐(200)에서 분무되어 형성된 패턴이 건조된 상태에서 보다 후방에 위치된 상기 전기수력학 노즐(200)에서 분무된 용액이 적층될 수 있는 속력으로 이동되는 것을 특징으로 하는 전기수력학적 패터닝 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    박막트랜지스터를 구성하는 다중 금속 패턴의 소재가 되는 전도성 용액 각각을 상기 다수의 전기수력학 노즐(200)로 동시에 분사하며 한차례의 진행에 의해 진행방향에 대해 보다 전방에 위치된 상기 전기수력학 노즐(200)에서 분무된 용액부터 순차적으로 적층되도록 패터닝하는 것을 특징으로 하는 전기수력학적 패터닝 방법.
  12. 고정대(100)에 설정간격을 두고 병렬배치된 다수의 전기수력학 노즐(200)의 배치 방향이 패터닝 진행방향과 근접한 각도가 되도록 상기 고정대(100)를 회전시킨 상태에서 지정경로로 패터닝대상물(10)이나 상기 고정대(100)를 이동시키면서, 상기 다수의 전기수력학 노즐(200)에서 분무된 용액에 의해 형성되는 패턴의 측면부가 서로 접하도록 패터닝하는 것을 특징으로 하는 전기수력학적 패터닝 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    한차례의 진행에 의해 상기 다수의 전기수력학 노즐(200)에서 분무되는 용액에 의해 형성되는 다수의 패턴 각각의 선폭을 모두 합한 사이즈의 선폭을 가지는 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 전기수력학적 패터닝 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    바이메탈을 구성하는 열팽창율이 서로 다른 금속 패턴의 소재가 되는 전도성 용액 각각을 상기 다수의 전기수력학 노즐(200)로 동시에 분사하며 한차례의 진행에 의해 측면부가 상호 접속된 다수열의 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 전기수력학적 패터닝 방법.
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