KR101402831B1 - Patterning apparatus for organic materials and patterning method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유기재료를 이용하여 패턴을 형성하는 장치에 있어서, 용액상태의 유기재료가 저장되는 용액저장부와, 상기 용액저장부로부터 유기재료를 공급받아 상기 기판 위에 토출하여 패턴을 형성하며, 가늘고 긴 관 형태로 모세관 구조를 갖는 토출부과, 상기 토출부가 결합되며, 상기 토출부의 위치를 조절하는 위치조절부 를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 유기재료 패턴 형성 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for forming a pattern using an organic material, comprising: a solution storage unit for storing an organic material in a solution state; an organic material supply unit for supplying the organic material from the solution storage unit to form a pattern, And a position adjusting unit for adjusting the position of the discharging unit, wherein the discharging unit has a capillary structure in a long tube shape.

Description

유기재료 패턴 형성 장치 및 이를 이용한 유기재료 패턴 형성 방법{Patterning apparatus for organic materials and patterning method thereof}[0001] The present invention relates to an organic material pattern forming apparatus and an organic material pattern forming method using the same,

본 발명은 유기재료 패턴 형성 장치 및 이를 이용한 유기재료 패턴 형성 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 모세관 현상을 이용하여 용액저장부 내에 저장된 용액이 일정한 속도와 부피로 토출되도록 함으로써, 대면적에서 균일하고 규칙적인 패턴이 형성될 수 있는 유기재료 패턴 형성 장치 및 이를 이용한 유기재료 패턴 형성 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an organic material pattern forming apparatus and a method of forming an organic material pattern using the organic material pattern forming apparatus. More particularly, the present invention relates to an organic material pattern forming apparatus using a capillary phenomenon, And an organic material pattern forming method using the organic material pattern forming apparatus.

최근 국가차원에서 전략산업으로서 미래형 유연디스플레이 및 유기태양전지와 같은 유기전자소자에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.Recently, as a strategic industry at the national level, researches on organic electronic devices such as future flexible displays and organic solar cells are being actively conducted.

유기전자소자란 실리콘이나 화합물 반도체 같은 무기재료를 고분자 및 탄소기반의 유기기반재료로 대체하여 제작된 전자소자로서 유연성과 범용성을 확보할 수 있고 저가소자제작이 가능한 장점을 가지고 있다. 유기전자소자는 사용되는 유기반도체 재료에 따라 크게 고분자 유기전자소자와 저분자 유기전자소자로 나뉠 수 있다.The organic electronic device is an electronic device manufactured by replacing an inorganic material such as silicon or compound semiconductor with a polymer and a carbon-based organic-based material, and has flexibility and versatility and is capable of manufacturing a low-cost device. Organic electronic devices can be largely divided into polymer organic electronic devices and low molecular organic electronic devices depending on the organic semiconductor material used.

고분자 유기전자소자는 폴리티오펜 (polythiophene)계열 등과 같은 고분자 유기반도체 재료를 사용한 소자로서 용액공정이 편리한 장점이 있지만 기본소자성능이 낮은 단점이 있다.The polymer organic electronic device is a device using a polymer organic semiconductor material such as a polythiophene series. Although the solution process is advantageous, the basic device performance is low.

저분자 유기전자소자는 Bis (triisopropylsilylethynyl) pentacene 나 루브렌(rubrene)과 같이 저분자 유기반도체 재료를 사용하는 소자로서 고분자 기반의 소자에 비해 우수한 소자성능을 갖지만 패턴구조의 제어가 어려운 단점이 있다.The low molecular weight organic electronic device is a device using low molecular organic semiconductor materials such as bis (triisopropylsilylethynyl) pentacene or rubrene, which is superior to the polymer based device, but has a disadvantage that it is difficult to control the pattern structure.

현재 미래형 유기전자소자의 상용화를 위해 다양한 용액공정용 고분자/저분자 유기재료 패턴기술이 연구되고 있다. 그 중 대표적인 것은 잉크젯 프린팅 기술로서 가는 노즐을 통해 잉크를 원하는 곳에 떨어트리는 패턴기술이다.In order to commercialize future organic electronic devices, various polymer / low molecular organic material patterning technologies for various solution processes are being studied. A representative example of the ink jet printing technique is a patterning technique in which ink is dropped to a desired position through a thin nozzle.

국내등록특허 10-0945729호(등록일 2010.02.26, 명칭 : 유기 전자 소자에의 잉크젯 공정의 적용을 위한 자가조립단층을 이용한 투명전극의 선택적 표면개질 방법)에는 잉크젯 프린팅 기술로 유기 전자 소자를 패터닝하기 위한 기술이 개시된 바 있다.Korean Patent No. 10-0945729, entitled " Method for Selective Surface Modification of Transparent Electrode Using Self-Assembled Monolayer for Application of Ink-jet Process to Organic Electronic Device ", Feb. 26, 2010), an organic electronic device is patterned by inkjet printing Has been disclosed.

하지만 공정과정에서 용액의 종류 및 온도, 습도, 진동 등과 같은 다양한 외부변수에 의해 큰 영향을 받는 단점과 함께 용액방울을 떨어트리는 방식으로 인해 점 패턴을 제외한 선형패턴 제작에 균일성을 확보하기 어려운 단점이 존재했다. 뿐만 아니라 용액조건 및 외부조건에 의해 형성된 패턴의 구조가 일정하지 않는 단점으로 인해 상용화에 어려움을 겪고 있다.However, it is difficult to ensure uniformity in the production of linear patterns except point patterns due to the disadvantage of being influenced greatly by various kinds of external variables such as the kind of solution, temperature, humidity and vibration in the process, There was. In addition, it has difficulty in commercialization due to the disadvantage that the structure of the pattern formed by the solution condition and the external condition is not constant.

이에 따라 외부조건에 의한 안정성과 신뢰성을 확보하고, 자유로운 형태의 패턴이 가능한 새로운 용액공정용 유기재료의 패턴기술 개발에 대한 요구가 계속되고 있다.
Accordingly, there is a continuing need for development of a patterning technique for a new solution process organic material which ensures stability and reliability under external conditions and enables a free-form pattern.

국내등록특허 10-0945729호(등록일 2010.02.26, 명칭 : 유기 전자 소자에의 잉크젯 공정의 적용을 위한 자가조립단층을 이용한 투명전극의 선택적 표면개질 방법)Korean Registered Patent No. 10-0945729 (Feb. 26, 2010, entitled: Selective Surface Modification of Transparent Electrode Using Self-Assembled Monolayer for Application of Ink-jet Process to Organic Electronic Device)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 모세관 구조를 가지는 토출부가 구비됨으로써, 모세관 현상을 통해 용액 상태의 유기재료를 일정한 속도와 부피로 토출할 수 있는 유기재료 패턴 형성 장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been conceived to solve the problems as described above, and it is an object of the present invention to provide an organic material capable of discharging a liquid organic material at a constant rate and volume through capillary phenomenon, And to provide a pattern forming apparatus.

또한, 본 발명의 목적은 용액의 표면장력을 조절하여 모세관 현상을 통해 공급되는 용액의 부피가 일정하게 제어되도록 함으로써, 패턴 형성 효율을 향상시킬 수 있는 유기재료 패턴 형성 장치 및 이를 이용한 유기재료 패턴 형성 방법을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide an organic material pattern forming apparatus capable of controlling the volume of a solution supplied through capillary action by controlling the surface tension of a solution to improve the pattern formation efficiency, Method.

또, 본 발명의 목적은 용액공정용 유기재료에 사용되는 용매의 끓는점을 조절함으로써, 패턴의 결정화 및 결정구조를 조절하고 최적의 패턴 구조를 얻을 수 있는 유기재료 패턴 형성 장치 및 이를 이용한 유기재료 패턴 형성 방법을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide an organic material pattern forming apparatus capable of controlling crystallization of a pattern and controlling crystal structure and obtaining an optimal pattern structure by controlling the boiling point of a solvent used in an organic material for a solution process, And a method for forming the same.

아울러, 본 발명의 목적은 용액공정용 유기재료에 사용되는 용매의 표면장력을 조절하여 사용함으로써, 토출부를 통해 토출되는 유기재료의 양이 필요에 따라 적절히 조절될 수 있는 유기재료 패턴 형성 장치 및 이를 이용한 유기재료 패턴 형성 방법을 제공하는 것이다.
It is another object of the present invention to provide an organic material pattern forming apparatus capable of appropriately adjusting the amount of an organic material discharged through a discharge unit by adjusting the surface tension of a solvent used for an organic material for a solution process, And to provide a method of forming an organic material pattern.

본 발명의 유기재료 패턴 형성 장치는 유기재료를 이용하여 패턴을 형성하는 장치에 있어서, 기판(100); 용액상태의 유기재료가 저장되는 용액저장부(200); 상기 용액저장부(200)로부터 유기재료를 공급받아 상기 기판(100) 위에 토출하여 패턴을 형성하며, 얇고 긴 관 형태로 모세관 구조를 갖는 토출부(300); 및 상기 토출부(300)이 결합되며, 상기 토출부(300)의 위치를 조절하는 위치조절부(400); 를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 한다.An apparatus for forming an organic material pattern according to the present invention is an apparatus for forming a pattern using an organic material, comprising: a substrate (100); A solution storage part 200 for storing an organic material in a solution state; A discharging unit 300 having a capillary structure in the form of a thin and long tube, which is supplied with an organic material from the solution storage unit 200 and discharged onto the substrate 100 to form a pattern; A position adjusting unit 400 coupled to the discharging unit 300 and adjusting a position of the discharging unit 300; And is formed to include a plurality of protrusions.

또한, 상기 유기재료 패턴 형성 장치(1)는 상기 토출부(300)의 모세관 직경에 따라 토출되는 유기재료의 양이 조절될 수 있다.In addition, the organic material pattern forming apparatus 1 can control the amount of the organic material discharged according to the capillary diameter of the discharging unit 300.

또한, 상기 유기재료 패턴 형성 장치(1)는 상기 용액저장부(200)에 가해지는 압력에 따라 상기 토출부(300)로 토출되는 유기재료의 양이 조절될 수 있다.The organic material pattern forming apparatus 1 may control the amount of the organic material discharged to the discharging unit 300 according to the pressure applied to the solution storing unit 200.

또한, 본 발명의 상기 유기재료 패턴 형성 장치(1)는 상기 기판(100)에 표면밀착제인 HDMS(Hexamethyldisilazane)또는 ODTS(Octadecyltrichlorosilane)가 스핀코팅 될 수 있다.In the organic material pattern forming apparatus 1 of the present invention, HDMS (hexamethyldisilazane) or ODTS (octadecyltrichlorosilane), which is a surface adhesive agent, may be spin-coated on the substrate 100.

또한, 본 발명의 상기 유기재료 패턴 형성 장치(1)는 상기 토출부(300)에서 토출된 용액에 의해 형성된 패턴을 촬영하는 모니터링부를 더 포함할 수 있다.The organic material pattern forming apparatus 1 of the present invention may further include a monitoring unit for photographing a pattern formed by the solution discharged from the discharging unit 300.

또한, 상기 유기재료는 폴리스틸렌, 폴리메틸메타아크릴레이트, 폴리티오펜, 비스(트리이소프로필실릴에티닐)펜타센(bis(triisopropylsilylethynyl)pentacene) 중 어느 하나일 수 있다.The organic material may be any one of polystyrene, polymethylmethacrylate, polythiophene, and bis (triisopropylsilylethynyl) pentacene.

또한, 상기 용액저장부(200)에 저장되는 용액 상태의 유기재료는 서로 다른 끓는점을 가지는 적어도 두 개 이상의 용매가 혼합된 것을 이용하여 제조될 수 있다.In addition, the organic material in the solution state stored in the solution storage part 200 may be prepared by mixing at least two or more solvents having different boiling points.

또한, 상기 용매는 혼합된 상태에서 끓는점이 150~200℃일 수 있다.Also, the solvent may have a boiling point of 150-200 ° C in a mixed state.

또한, 상기 용액저장부(200)에 저장되는 용액 상태의 유기재료는 표면장력이 15~40dyn/cm인 적어도 두 개 이상의 용매가 혼합된 것을 이용하여 제조될 수 있다.The organic material in the solution state stored in the solution storage part 200 may be prepared by mixing at least two or more solvents having a surface tension of 15 to 40 dyn / cm.

또, 상기 충진재는 스펀지 형태 또는 섬유질 형태 중 어느 하나일 수 있다.
In addition, the filling material may be either a sponge-like shape or a fibrous shape.

본 발명의 유기재료 패턴 형성 장치는 모세관 구조를 가지는 토출부가 구비됨으로써, 모세관 현상을 통해 용액 상태의 유기재료를 일정한 속도와 부피로 토출할 수 있다는 장점이 있다.The organic material pattern forming apparatus of the present invention is provided with the discharging unit having the capillary structure, so that the organic material in the solution state can be discharged at a constant speed and volume through the capillary phenomenon.

이에 따라, 본 발명의 유기재료 패턴 형성 장치 및 이를 이용한 유기재료 패턴 형성 방법은 장시간 작업이 이루어지더라도 균일하고 연속적으로 패턴이 형성될 수 있다는 장점이 있다.Accordingly, the organic material pattern forming apparatus and the organic material pattern forming method using the organic material pattern forming apparatus of the present invention have an advantage that a pattern can be uniformly and continuously formed even if a long time operation is performed.

또한, 본 발명의 유기재료 패턴 형성 장치 및 이를 이용한 유기재료 패턴 형성 방법은 용액의 표면장력을 조절하여 모세관 현상을 통해 공급되는 용액의 부피가 일정하게 제어되도록 함으로써, 패턴 형성 효율을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.The organic material pattern forming apparatus of the present invention and the organic material pattern forming method using the same can improve the pattern forming efficiency by controlling the surface tension of the solution so that the volume of the solution supplied through the capillary phenomenon is controlled to be constant. There are advantages.

아울러, 본 발명의 유기재료 패턴 형성 장치 및 이를 이용한 유기재료 패턴 형성 방법은 용액공정용 유기재료에 사용되는 용매의 끓는점을 조절하여 사용함으로써, 패턴의 결정화 및 결정구조를 조절하고 최적의 패턴 구조를 얻을 수 있다는 장점이 있다.The organic material pattern forming apparatus of the present invention and the organic material pattern forming method using the organic material pattern forming apparatus according to the present invention can control the crystallization of the pattern and the crystal structure of the pattern by using the boiling point of the solvent used for the organic material for the solution process, There is an advantage that it can be obtained.

또, 본 발명의 유기재료 패턴 형성 장치 및 이를 이용한 유기재료 패턴 형성 방법은 용액공정용 유기재료의 대면적 패턴을 위한 효율적인 공정이 제공할 수 있으며, 특히 잉크젯 프린팅의 단점을 극복하고 연속공정이 가능한 패턴공정의 개발로 인해 유기 전자소자 및 유기구조체를 활용한 제품의 상용화를 앞당길 수 있다.The organic material pattern forming apparatus of the present invention and the organic material pattern forming method using the organic material pattern forming apparatus of the present invention can provide an efficient process for large area patterning of organic materials for solution process. In particular, it is possible to overcome the drawbacks of ink- Due to the development of the patterning process, commercialization of products utilizing organic electronic devices and organic structures can be promoted.

또, 본 발명의 유기재료 패턴 형성 장치 및 이를 이용한 유기재료 패턴 형성 방법은 점, 선, 곡선을 포함한 다양한 패턴 모양을 구현함으로써 소자의 종류 및 형태에 구애받지 않는 다양한 모양을 형성할 수 있다는 장점이 있다.
The organic material pattern forming apparatus and the organic material pattern forming method using the organic material pattern forming apparatus according to the present invention can realize various shapes regardless of kinds and shapes of devices by implementing various pattern shapes including points, lines and curves have.

도 1은 본 발명에 따른 유기재료 패턴 형성 장치를 나타낸 개략도.
도 2는 도 1의 유기재료 패턴 형성 장치에서 토출부와 용액저장부의 결합상태를 나타낸 개략도.
도 3은 본 발명에 따른 유기재료 패턴 형성 장치에서 토출부의 단부에 결정이 맺힌 모습을 나타낸 사진.
도 4는 본 발명의 유기재료 패턴 형성 방법을 나타낸 순서도.
도 5는 본 발명에 따른 유기재료 패턴 형성 장치에서 토출부를 나타낸 단면도.1 is a schematic view showing an organic material pattern forming apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic view showing a state in which the discharging portion and the solution storing portion are engaged with each other in the organic material pattern forming apparatus of FIG. 1;
3 is a photograph showing a state where crystals are formed at the end of the discharge portion in the organic material pattern forming apparatus according to the present invention.
4 is a flowchart showing an organic material pattern forming method of the present invention.
5 is a cross-sectional view showing a discharge unit in the organic material pattern forming apparatus according to the present invention.

이하, 상술한 바와 같은 본 발명의 유기재료 패턴 형성 장치 및 이를 이용한 유기재료 패턴 형성 방법을 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
Hereinafter, the organic material pattern forming apparatus of the present invention and the organic material pattern forming method using the same will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 유기재료 패턴 형성 장치를 나타낸 개략도이고, 도 2는 도 1의 유기재료 패턴 형성 장치에서 토출부와 용액저장부의 결합상태를 나타낸 개략도이며, 도 3은 본 발명에 따른 유기재료 패턴 형성 장치에서 토출부의 단부에 결정이 맺힌 모습을 나타낸 사진이고, 도 4는 본 발명의 유기재료 패턴 형성 방법을 나타낸 순서도이며, 도 5는 본 발명에 따른 유기재료 패턴 형성 장치에서 토출부를 나타낸 단면도이다.
FIG. 1 is a schematic view showing an apparatus for forming an organic material pattern according to the present invention, FIG. 2 is a schematic view showing a state of coupling of a discharge part and a solution storage part in the organic material pattern forming apparatus of FIG. 1, FIG. 4 is a flow chart showing a method of forming an organic material pattern according to the present invention, and FIG. 5 is a cross-sectional view showing the discharge part in the organic material pattern forming apparatus according to the present invention. Sectional view.

본 발명의 유기재료 패턴 형성 장치(1)는 크게 기판(100)과, 용액저장부(200)와, 토출부(300) 및 위치조절부(400)를 포함하여 형성된다.The organic material pattern forming apparatus 1 of the present invention is formed to include a substrate 100, a solution storage unit 200, a discharge unit 300, and a position adjustment unit 400.

상기 기판(100)에는 유기재료 패턴이 형성되며, 이 때, 상기 기판(100)은 실리콘 웨이퍼 및 PET 필름일 수도 있으며, 편평한 표면을 갖는 유기 기판 또는 무기 기판 중 어떤 것으로도 다양하게 변경 실시 가능하다.An organic material pattern is formed on the substrate 100. In this case, the substrate 100 may be a silicon wafer or a PET film, and may be variously modified from an organic substrate or an inorganic substrate having a flat surface .

상기 용액저장부(200)는 용액 상태의 유기재료가 저장되는 것으로 내부에 용액이 수용될 수 있는 공간이 구비된다.The solution storage part 200 is provided with a space in which a solution can be received by storing the organic material in a solution state.

이 때, 상기 용액저장부(200)에는 용액상 고정을 위한 충진재가 충진될 수 있다.At this time, the solution storage part 200 may be filled with a filler for solution-phase fixing.

상기 충진재는 스펀지 형태일 수도 있으며, 이 외에도 용액을 고정해주는 역할을 한다면 다른 재료 및 다른 형태로도 얼마든지 다양하게 변경실시 가능하다.The filler material may be in the form of a sponge, or may be modified in a variety of other materials and forms as long as it serves to fix the solution.

상기 토출부(300)는 상기 용액저장부(200)로부터 용액 상태의 유기재료를 공급받아 상기 기판(100) 위에 토출하여 패턴을 형성하며, 가늘고 긴 관 형태로 모세관 구조를 갖는다.The discharging unit 300 receives a solution organic material from the solution storage unit 200 and discharges the organic material onto the substrate 100 to form a pattern. The discharging unit 300 has a capillary structure in an elongated tube shape.

이에 따라, 상기 토출부(300)는 상기 용액저장부(200)로부터 공급된 용액 상태의 유기재료가 모세관 현상에 의해 기판(100) 위에 토출될 수 있도록 한다.Accordingly, the discharging unit 300 allows the organic material in the solution state supplied from the solution storage unit 200 to be discharged onto the substrate 100 by the capillary phenomenon.

상기 토출부(300)는 모세관 구조를 갖는 펜촉 형태일 수 있는데, 펜촉의 단부에 형성되는 미세한 틈을 통해 지속적으로 일정량의 유기재료가 토출된다.The discharging unit 300 may be in the form of a pen tip having a capillary structure, and a predetermined amount of the organic material is continuously discharged through a fine gap formed at an end portion of the pen tip.

이 때, 상기 토출부(300)의 모세관 구조는 특정 형태로 한정되지 않으며, 모세관 현상이 발생될 수 있는 관 형태이면 얼마든지 변경실시가 가능하다.At this time, the capillary structure of the discharging unit 300 is not limited to a specific form, and any change can be made if the capillary phenomenon occurs.

상기 토출부(300)는 모세관의 길이가 너무 길 경우, 용액 상태의 유기재료가 이송되는 시간이 너무 길어 유기재료의 상태변화가 일어날 수도 있으며, 너무 짧으면 모세관 효과에 의한 용액이동현상을 조절하기 어려우므로 모세관 길이가 1~3cm 정도인 것이 바람직하다.If the length of the capillary is too long, the discharging unit 300 may cause a change in the state of the organic material because the organic material is transported in the solution state for a too long time. If the capillary length is too short, So that the length of the capillary tube is preferably about 1 to 3 cm.

또한, 상기 토출부(300)의 모세관의 직경이 너무 좁을 경우 토출되는 용액상태의 유기재료의 양이 너무 적어 패턴 형성이 원활하게 이루어지기 어려우며, 너무 넓을 경우 모세관 효과가 발생되기 어려우므로 모세관의 직경이 5~100um인 것이 바람직하다. When the diameter of the capillary of the discharging unit 300 is too small, the amount of the organic material in the discharged solution state is too small to easily form a pattern, and when it is too wide, capillary effect is difficult to occur, Is preferably 5 to 100 mu m.

이 때, 상기 토출부(300)는 모세관에서 흘러나온 용액이 단부까지 흘러 이동됨으로써 최종적으로 패턴이 형성되므로, 단부에서 일정높이 위쪽부분에 모세관이 있는 것이 좋다. 따라서 모세관의 재질은 소수성, 또는 유기용액에 대한 적절한 친화력이 있는 것이 바람직하다.At this time, since the solution flowing from the capillary flows to the end portion of the discharging portion 300, the pattern is finally formed, and therefore, it is preferable that the capillary is located at a portion above the predetermined height at the end portion. It is therefore desirable that the material of the capillary be hydrophobic, or have an appropriate affinity for the organic solution.

본 발명의 유기재료 패턴 형성 장치(1)는 상기 토출부(300)의 모세관 직경에 따라 토출되는 용액의 양이 조절되는데, 그 예로, 모세관의 직경이 커지면 토출되는 용액의 양이 증가하여 패턴의 크기도 증가될 수 있다.In the organic material pattern forming apparatus 1 of the present invention, the amount of the solution discharged according to the diameter of the capillary of the discharge portion 300 is controlled. For example, when the diameter of the capillary is increased, The size can also be increased.

또, 본 발명의 유기재료 패턴 형성 장치(1)는 상기 용액저장부(200)에 가해지는 압력에 따라 상기 토출부(300)로 토출되는 유기재료의 양이 조절될 수 있다.The organic material pattern forming apparatus 1 of the present invention can control the amount of the organic material discharged to the discharging unit 300 according to the pressure applied to the solution storing unit 200.

상기 용액저장부(200)에 저장된 용액 상태의 유기재료는 상기 토출부(300)을 통해 일정량 공급되는데, 상기 토출부(300)가 펜촉일 경우 펜의 상ㆍ하ㆍ좌ㆍ우 움직임에 의해 기판(100)에 불연속 패턴인 점을 찍거나 연속 패턴인 선을 그리는 방식으로 패턴을 형성할 수 있다.The organic material stored in the solution storage unit 200 is supplied in a predetermined amount through the discharge unit 300. When the discharge unit 300 is a pen tip, It is possible to form a pattern by drawing a point which is a discontinuous pattern on the substrate 100 or by drawing a line which is a continuous pattern.

본 발명의 유기재료 패턴 형성 장치(1)에 이용되는 유기재료는 폴리스티렌, 폴리메틸메타아크릴레이트와 같은 상용고분자에서부터, 폴리티오펜이나bis (triisopropylsilylethynyl) pentacene과 같은 유기반도체 재료에 이르기까지 용액공정 가능한 재료에 대해 다양하게 적용가능하다.The organic material used in the apparatus 1 for forming an organic material pattern of the present invention may be a solution processable from a commercial polymer such as polystyrene or polymethylmethacrylate to an organic semiconductor material such as polythiophene or bis (triisopropylsilylethynyl) pentacene Various materials are applicable to the material.

상기 위치조절부(400)는 상기 용액저장부(200)와 토출부(300)가 결합된 상태로 결합되며, 상기 토출부(300)의 위치를 조절한다. 상기 위치조절부(400)는 3축 모터 포지션 시스템일 수도 있으며, 상기 토출부(300)가 x, y, z 방향 중 적어도 어느 한 방향으로 움직이도록 조절할 수 있다.The position adjusting part 400 is coupled with the solution storing part 200 and the discharging part 300 in a combined state to adjust the position of the discharging part 300. The position adjustment unit 400 may be a three-axis motor position system and may be adjusted so that the discharge unit 300 moves in at least one of the x, y, and z directions.

또한, 본 발명의 유기재료 패턴 형성 장치(1)는 상기 토출부(300)에서 토출된 용액에 의해 형성된 패턴을 촬영하는 모니터링부를 더 포함하여 형성될 수 있으며, 상기 모니터링부는 CCD 카메라일 수 있다.The organic material pattern forming apparatus 1 of the present invention may further include a monitoring unit for capturing a pattern formed by the solution discharged from the discharging unit 300. The monitoring unit may be a CCD camera.

한편, 상기 기판(100)에는 표면밀착제인 HDMS(Hexamethyldisilazane)가 스핀코팅되는 것이 바람직하나, 사용된 용매의 끓는점에 따라 ODTS(Octadecyltrichlorosilane)로 변경될 수 있다.On the other hand, HDMS (hexamethyldisilazane), which is a surface adhesion agent, is preferably spin-coated on the substrate 100, but may be changed to ODTS (octadecyltrichlorosilane) depending on the boiling point of the solvent used.

본 발명에서는 가장 적합한 표면 밀착제를 찾기 위해 표 1과 같이 세 가지 종류의 표면 밀착제를 가지고 물접촉각과 표면에너지를 측정하였다.In order to find the most suitable surface adhesion agent, water contact angle and surface energy of three types of surface adhesives were measured as shown in Table 1.

표 1을 참고로 설명하면, 옥타데실트리클로로실란(ODTS) 처리된 기판(100)은 낮은 표면에너지(28mJ/m2)로 인해 토출된 잉크가 마르기 전 수축되는 현상을 관찰되었으며, 이로 인해 패턴의 모양이 둥근 언덕과 같은 모양이 나왔다.Referring to Table 1, it was observed that the substrate 100 treated with octadecyltrichlorosilane (ODTS) shrinks before the ink ejected due to low surface energy (28 mJ / m 2 ) Shaped like a rounded hill came out.

피라나처리Piranha processing HMDSHMDS OTSOTS 물접촉각(deg)Water contact angle (deg) <5<5 6666 104104 표면에너지(mJ/㎡)*Surface energy (mJ / m &lt; 2 &gt;) * 287287 4545 2828

HMDS 처리된 기판(100)은 적절하게 높은 표면에너지(45mJ/m2)로 인해 패턴이 테이블과 같은 평평한 모양으로 형성되었다.The HMDS-treated substrate 100 was formed in a flat shape such as a table due to suitably high surface energy (45 mJ / m 2 ).

또한, 피라나 용액으로 세척된 기판(100)은 매우 높은 표면에너지로 인해 토출된 잉크의 확산으로 패턴형성이 원활하지 않는 것이 관찰되었다.
In addition, it was observed that the substrate 100 washed with the pyran solution was not patterned smoothly due to the diffusion of the ejected ink due to a very high surface energy.

한편, 본 발명에 의한 유기재료 패턴 형성 장치를 이용하여 패턴을 형성하는 방법은 상기 용액저장부(200) 내부에 일정 양의 충진재를 충진하는 단계(S100)와, 상기 용액저장부(200)에 저장될 용액상태의 유기재료를 제조하는 단계(S200)와, 제조된 용액상태의 유기재료를 상기 용액저장부(200)에 넣는 단계(S300)와, 상기 위치조절부(400)에 의해 상기 토출부(300)의 위치를 조절하여 패턴을 형성하는 단계S(400)를 포함한다.Meanwhile, a method of forming a pattern using the organic material pattern forming apparatus according to the present invention includes filling a predetermined amount of filler in the solution reservoir 200 (S100), filling the solution reservoir 200 A step S200 of producing an organic material in a solution state to be stored, a step S300 of putting the organic material in a solution state into the solution storing unit 200, And a step S (400) for adjusting the position of the part 300 to form a pattern.

상기 용액저장부(200) 내부에 일정 양의 충진재를 충진하는 단계(S100)는 용액저장부(200)에 용액의 유동성을 감소시키고, 용액을 일정하게 구속하기 위해 수행된다.The step S100 of filling a certain amount of the filling material in the solution storing part 200 is performed to reduce the fluidity of the solution in the solution storing part 200 and to constrain the solution constantly.

상기 용액저장부(200)에 저장될 용액상태의 유기재료를 제조하는 단계(S200)에서, 상기 용액저장부(200)에 저장되는 용액 상태의 유기재료는 서로 다른 끓는점을 가지는 적어도 두 개 이상의 용매가 혼합된 것을 이용하여 제조될 수 있으며, 혼합된 상태에서 끓는점이 150~200℃인 것이 바람직하다.In the step S200 of producing the organic material in a solution state to be stored in the solution storage part 200, the organic material in a solution state stored in the solution storage part 200 may include at least two or more solvents having different boiling points , And it is preferable that the boiling point is 150 to 200 ° C in a mixed state.

용액 공정용 유기재료 중 결정성을 가지는 유기재료는 모세관 구조의 상기 토출부(300)에서 토출 시 패턴모양을 조절하기 위해 끓는점을 결정하는 것이 중요하다.It is important that the organic material having crystallinity in the organic material for solution process determines the boiling point in order to control the pattern shape at the discharge part 300 of the capillary structure.

낮은 끓는점을 가지는 용매를 사용하는 경우, 패턴은 상기 토출부(300)에서 토출되어 처음 찍히는 형태, 또는 처음 그려지는 형태로 나오지만 빠른 용매의 증발로 인해 결정구조가 취약하다. 또한 용액이 토출되는 모세관이 있는 상기 토출부(300)의 단부에서 결정이 형성되지 때문에 상기 토출부(300)가 지저분해지고, 그 결과 패턴이 균일하지 못하다.In the case of using a solvent having a low boiling point, the pattern comes out from the discharge portion 300 for the first time, or is initially drawn, but the crystal structure is weak due to the evaporation of the fast solvent. In addition, since the crystals are formed at the end of the discharging portion 300 having the capillary through which the solution is discharged, the discharging portion 300 becomes dirty and the resulting pattern is not uniform.

이에 따라, 본 발명에서는 용액 상태의 유기재료의 끓는점을 조절하기 위한 실험의 예로, 클로로벤젠 (끓는점 131.8도)과 1,2-다이클로로벤젠 (끓는점 180.4도)을 1:0, 2:1, 그리고 1:1로 혼합하였다.Accordingly, in the present invention, examples of experiments for controlling the boiling point of the organic material in a solution state are as follows: chlorobenzene (boiling point: 131.8 degrees) and 1,2-dichlorobenzene (boiling point: 180.4 degrees) And mixed at a ratio of 1: 1.

그 결과, 클로로벤젠만으로 이루어진 bis (triisopropylsilylethynyl)pentacene 용액의 경우 토출부(300)의 단부에서 형성되던 결정이 2:1, 1:1혼합 용액에서는 관찰되지 않았고, 용매의 미세잔존시간의 증가로 인해 용질의 결정화도가 증가하는 것을 확인되었다.(도 3 참고)As a result, in the case of the bis (triisopropylsilylethynyl) pentacene solution consisting solely of chlorobenzene, crystals formed at the end of the discharge portion 300 were not observed in the 2: 1, 1: 1 mixed solution, It was confirmed that the crystallinity of the solute was increased (see FIG. 3).

또한, 상기 용액저장부(200)에 저장되는 용액 상태의 유기재료는 표면장력이 15~40dyn/cm인 적어도 두 개 이상의 용매가 혼합된 것을 이용하여 제조되는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the organic material in the solution state stored in the solution storage part 200 is prepared by mixing at least two or more solvents having a surface tension of 15 to 40 dyn / cm.

본 발명의 유기재료 패턴 형성 장치(1)에서 상기 토출부(300)를 통해 토출되는 유기재료의 양이 필요에 따라 적절히 조절될 수 있도록 사용되는 용매의 표면 장력을 조절하게 된다.In the organic material pattern forming apparatus 1 of the present invention, the surface tension of the solvent used is adjusted so that the amount of the organic material discharged through the discharge portion 300 can be appropriately adjusted as needed.

용액상태의 유기재료는 표면장력이 높으면 맺힘 현상이 강하게 나타나기 때문에 상기 토출부(300)를 통해 토출되는 용액의 양이 감소하게 되고, 표면장력이 낮으면 모세관 형태의 토출부(300) 내에서 이동현상이 활발해지므로 토출되는 용액의 양이 증가한다.The amount of the solution discharged through the discharging unit 300 is reduced because the organic material in the solution state exhibits a strong tendency to form when the surface tension is high. When the surface tension is low, the organic material moves in the capillary discharging unit 300 As the phenomenon becomes more active, the amount of the solution to be discharged increases.

이에 따라, 본 발명에서는 bis (triisopropylsilylethynyl) pentacene 용액의 제조시 토출되는 용액의 양을 단계적으로 증가시키기 위해 사용되는 용매로서 클로로벤젠에 헥산을 1:0에서 2:1, 1:1로 변화시켰다.Thus, in the present invention, hexane was changed from 1: 0 to 2: 1 and 1: 1 to chlorobenzene as a solvent used for increasing the amount of the solution to be discharged at the time of preparing bis (triisopropylsilylethynyl) pentacene solution.

클로로벤젠은 33.6 dyn/cm, 헥산은 18.4 dyn/cm의 표면장력을 가지고 있기 때문에, 헥산의 비율이 높을수록 전체 용액의 표면장력은 낮아지게 되고, 용액의 토출양은 증가한다. 실제 실험결과 용액의 토출량이 각각 10, 30% 정도 증가하는 것을 확인되었다.
Since chlorobenzene has a surface tension of 33.6 dyn / cm and hexane has a surface tension of 18.4 dyn / cm, the higher the ratio of hexane, the lower the surface tension of the whole solution and the higher the amount of solution discharged. As a result of the experiment, it was confirmed that the amount of the solution was increased by about 10% and 30%, respectively.

이에 따라, 본 발명의 유기재료 패턴 형성 장치(1)는 모세관 구조를 가지는 토출부(300)이 구비됨으로써, 모세관 현상을 통해 용액 상태의 유기재료를 일정한 속도와 부피로 토출할 수 있다는 장점이 있다.Accordingly, the organic material pattern forming apparatus 1 of the present invention is provided with the discharging unit 300 having a capillary structure, so that it is possible to discharge the organic material in the solution state at a constant rate and volume through the capillary phenomenon .

또한, 본 발명의 유기재료 패턴 형성 장치 및 이를 이용한 유기재료 패턴 형성 방법은 용액의 표면장력을 조절하여 모세관 현상을 통해 공급되는 용액의 부피가 일정하게 제어되도록 함으로써, 패턴 형성 효율을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.The organic material pattern forming apparatus of the present invention and the organic material pattern forming method using the same can improve the pattern forming efficiency by controlling the surface tension of the solution so that the volume of the solution supplied through the capillary phenomenon is controlled to be constant. There are advantages.

아울러, 본 발명의 유기재료 패턴 형성 장치 및 이를 이용한 유기재료 패턴 형성 방법은 용액공정용 유기재료에 사용되는 용매의 끓는점을 조절하여 사용함으로써, 패턴의 결정화 및 결정구조를 조절하고 최적의 패턴 구조를 얻을 수 있다는 장점이 있다.
The organic material pattern forming apparatus of the present invention and the organic material pattern forming method using the organic material pattern forming apparatus according to the present invention can control the crystallization of the pattern and the crystal structure of the organic material pattern by adjusting the boiling point of the solvent used in the organic material for the solution process, There is an advantage that it can be obtained.

본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It goes without saying that various modifications can be made.

1 : 유기재료 패턴 형성 장치
100 : 기판
200 : 용액저장부
300 : 토출부
400 : 위치조절부
500 : 충진재1: organic material pattern forming device
100: substrate
200: solution storage part
300:
400:
500: filler

Claims (11)

유기재료를 이용하여 패턴을 형성하는 장치에 있어서,
기판(100);
용액상태의 유기재료가 저장되며, 내부에 일정 양의 충진재가 충진된 용액저장부(200);
펜촉 형태로, 내부에 가늘고 기다란 모세관이 적어도 하나 이상 형성되며, 상기 모세관이 펜촉의 단부에서 일정높이 상측으로 이격되어 형성되고, 펜촉의 단부에 형성된 미세한 틈을 통해 상기 용액저장부(200)로부터 공급된 유기재료가 지속적으로 토출되는 토출부(300); 및
상기 토출부(300)가 결합되며, 상기 토출부(300)의 위치를 조절하는 위치조절부(400); 를 포함하여 형성되며,
상기 용액저장부(200)로부터 공급된 용액 상태의 유기재료가 상기 토출부(300)의 모세관 현상에 의해 상기 기판(100) 위로 토출되어 패턴이 형성되는 것을 특징으로 하는 유기재료 패턴 형성 장치.
An apparatus for forming a pattern using an organic material,
A substrate 100;
A solution storage part 200 storing an organic material in a solution state and filled with a certain amount of filler ;
The capillary is formed to be spaced upward from the end of the pen tip by a predetermined height and is supplied from the solution reservoir 200 through a fine gap formed at an end of the pen tip. A discharging part 300 through which the organic material is continuously discharged ; And
A position adjusting unit 400 coupled to the discharging unit 300 and adjusting the position of the discharging unit 300; And,
Wherein an organic material in a solution state supplied from the solution storage part (200) is discharged onto the substrate (100) by capillary phenomenon of the discharge part (300) to form a pattern.
제 1항에 있어서,
상기 유기재료 패턴 형성 장치(1)는
상기 토출부(300)의 모세관 직경에 따라 형성되는 패턴의 크기가 조절되는 것을 특징으로 하는 유기재료 패턴 형성 장치.
The method according to claim 1,
The organic material pattern forming apparatus 1 comprises:
Wherein the size of the pattern formed in accordance with the capillary diameter of the discharging unit (300) is adjusted.
삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 유기재료 패턴 형성 장치(1)는
상기 토출부(300)에서 토출된 용액에 의해 형성된 패턴을 촬영하는 모니터링부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기재료 패턴 형성 장치.
The method according to claim 1,
The organic material pattern forming apparatus 1 comprises:
Further comprising a monitoring unit for photographing a pattern formed by the solution discharged from the discharging unit (300).
제 1항, 제2항 및 제5항 중 어느 한 항에 의한 유기재료 패턴 형성 장치를 이용하여 패턴을 형성하는 방법에 있어서,
상기 용액저장부(200) 내부에 일정 양의 충진재를 충진하는 단계;
상기 용액저장부(200)에 저장될 용액상태의 유기재료를 제조하는 단계;
제조된 용액상태의 유기재료를 상기 용액저장부(200)에 넣는 단계;
상기 위치조절부(400)에 의해 상기 토출부(300)의 위치를 조절하는 단계;
상기 토출부(300)의 모세관에서 흘러나온 용액이 단부까지 흘러 이동됨으로써 상기 기판(100)상에 최종적으로 패턴이 형성되는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기재료 패턴 형성 방법.
 6. A method of forming a pattern using an organic material pattern forming apparatus according to any one of claims 1, 2, and 5 ,
Filling a predetermined amount of filler in the solution storage part 200;
Preparing an organic material in a solution state to be stored in the solution storage part (200);
Placing the prepared organic material in the solution storage part 200;
Adjusting the position of the discharging unit 300 by the position adjusting unit 400 ;
A step of finally forming a pattern on the substrate 100 by flowing the solution flowing from the capillary of the discharge part 300 to the end part; Wherein the organic material pattern is formed on the substrate.
제 6항에 있어서,
상기 유기재료는
폴리스틸렌, 폴리메틸메타아크릴레이트, 폴리티오펜, 비스(트리이소프로필실릴에티닐)펜타센(bis(triisopropylsilylethynyl)pentacene) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 유기재료 패턴 형성 방법.
The method according to claim 6,
The organic material
Wherein the organic material is any one selected from the group consisting of polystyrene, polymethylmethacrylate, polythiophene, and bis (triisopropylsilylethynyl) pentacene .
제 7항에 있어서,
용액상태의 유기재료를 제조하는 단계에서는
서로 다른 끓는점을 가지는 적어도 두 개 이상의 용매가 혼합된 것이 이용되는 것을 특징으로 하는 유기재료 패턴 형성 방법.
8. The method of claim 7,
In the step of producing an organic material in a solution state
Wherein a mixture of at least two solvents having different boiling points is used .
제 8항에 있어서,
상기 용매는
혼합된 상태에서 끓는점이 150~200℃인 것을 특징으로 하는 유기재료 패턴 형성 방법.
9. The method of claim 8,
The solvent
Wherein the organic material has a boiling point of 150 to 200 DEG C in a mixed state .
제 9항에 있어서,
용액상태의 유기재료를 제조하는 단계에서는
표면장력이 15~40dyn/cm인 적어도 두 개 이상의 용매가 혼합된 것이 이용되는 것을 특징으로 하는 유기재료 패턴 형성 방법. 10. The method of claim 9,
In the step of producing an organic material in a solution state
Wherein a mixture of at least two solvents having a surface tension of 15 to 40 dyn / cm is used . 삭제delete
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