KR101407022B1 - 입자 주입 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

입자 주입 장치는 셀을 형성하기 위한 패턴이 형성되어 있는 구조물에 주입되는 입자를 당해 구조물에 제공하는 입자 제공부와, 상기 패턴과 동일한 패턴을 가지고, 상기 구조물의 상부에 위치하는 마스크와, 상기 구조물과 상기 마스크가 정렬하여 설치되는 스테이지와, 상기 마스크와 교차하여 상기 마스크의 상부에 존재하는 입자를 제거하는 스크래퍼를 포함한다. 또한, 입자 제공부는 입자가 상기 구조물에 균일하게 분포하여 주입되도록, 서로 반대 방향으로 회전하고, 중심축이 상기 구조물의 폭 방향을 향하도록 나란히 배치된 복수의 드럼을 가지는 입자 정렬 드럼을 포함한다.

Description

입자 주입 장치 및 방법 {PARTICLE INJECTION DEVICE AND METHOD}
본 발명은 입자 주입 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 전자 종이(E-paper)의 소자 제조 공정에 있어서, 유동성을 가지는 입자를 구조물에 균일하게 주입할 수 있는 입자 주입 장치 및 방법에 관한 것이다.
전자 종이 기술은 대전된 미세한 입자가 전기장에 의해 빠르게 이동하는 것을 이용하여, 일정한 공간 내에 부유하는 대전된 입자를 정전기적으로 이동시켜 색을 표시하는 기술이다. 이러한 기술에서는, 입자가 어떠한 극에서든 당해 입자가 이동한 후에는, 메모리 효과로 인해 전압을 제거해도 입자의 위치 변화가 없기 때문에, 이미지가 사라지지 않아 마치 종이에 잉크로 인쇄된 것과 같은 효과를 얻을 수 있다. 즉, 전자 종이 자체는 발광하지 않지만, 시각 피로도가 대단히 낮아, 실제 책을 보는 것과 같은 편안한 감상이 가능하다. 또한, 패널의 유연성이 뛰어나 구부릴 수 있는 정도가 높으며, 그 두께 역시 매우 얇게 형성할 수 있다. 따라서, 전자 종이 기술은 장래형 평판 표시 기술로서 큰 기대를 모으고 있다. 또한, 전자 종이는 기존의 평면 디스플레이 패널에 비하여 생산 단가가 훨씬 저렴하며, 배경 조명이나 지속적인 재충전이 필요하지 않으므로, 아주 적은 에너지로도 구동될 수 있어서 에너지 효율도 압도적으로 앞선다.
현재 개발되고 있는 전자 종이 구현을 위한 방법은, 마이크로 캡슐형 전기 영동 방식, 자이리콘(gyricon) 구동 방식, SiPix사의 마이크로컵(microcup) 형태의 전자 종이, 콜레스테릭(cholesteric) 액정 디스플레이, 유기 트랜지스터 형태의 전기 영동 방식 등이 있다. 마이크로 캡슐형 전기 영동 방식의 경우, 흑백 표시 대비, 응답 속도, 구동 전압 등에서 우수한 것으로 알려져 있다.
또한, 최근에는 리퀴드 파우더(Quick Response-Liquid Powder Display) 소재를 이용하여 전자 종이를 구현하는 기술이 개발되어 있다. 이러한 기술은, 분말 형태를 취하고 있지만, 액체와 같이 흐르는 유동성의 고분자 폴리머에 전기 신호를 가하면 흑백의 색상이 전환되고, 이 스위칭 시간이 대단히 빨라, 동영상 구현과 칼라화가 가능하다고 알려져 있다. 또한, 이 기술은 전원이 끊기는 경우에도 메모리 기능에 의해 이미지를 유지할 수 있는 특징을 가지고 있다.
도 1은 건식 입자를 이용하는 전자 종이 패널의 단면을 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 구조물로서의 전자 종이 패널에는 투명 유전체(10)로 코팅된 상부 전극(20)과 하부 전극(30)이 각각 형성된 상부 기판(40)과 하부 기판(50)의 사이에 투명 격벽(60)이 형성되어 있다. 상기 투명 격벽(60)에 의해 형성된 셀(90)의 내부에는, 정대전된 백색 입자(70)와 부대전된 흑색 입자(80)가 존재한다.
전자 종이의 구동시 동작에 대해 설명한다. 먼저 백색 입자(70)가 정대전되고, 흑색 입자(80)가 부대전되었다고 가정(반대로 대전될 수도 있음)한다. 상부 전극(20)에 (-) 전압을 인가하고, 하부 전극(30)에 (+) 전압을 인가하면 쿨롱력(Coulomb force)에 의해 정대전된 백색 입자(70)는 상부 기판(40)측으로 이동하고, 부대전된 흑색 입자(80)는 하부 기판(50)측으로 이동한다. 상부 기판(40)측에 백색 입자(70)가 위치하고 있으므로, 외부에서 관찰할 경우 백색으로 보인다. 반대로, 상부 전극(20)에 (+) 전압을 인가하고, 하부 전극(30)에 (-) 전압을 인가하면 부대전된 흑색 입자(80)는 상부 기판(40)측으로 이동하고, 정대전된 백색 입자(70)는 하부 기판(50)측으로 이동하여 흑색으로 표시된다. 따라서, 처음에 모든 셀이 백색으로 보이도록 전압을 가한 후, 원하는 셀(90)만 반대 전압을 가해 흑색으로 보이도록 함으로써 그림이나 문자 등을 표현할 수 있다.
도 2는 대전된 입자의 단면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 대전된 입자(70,80)는 내부에 착색제(72)가 분산되어 있는 고분자 입자(74)와, 상기 고분자 입자(74)에 코팅되고, (+) 전하 또는 (-) 전하를 가지는 전하 입자(76)와, 입자(70, 80) 자체의 유동성을 향상시켜 주는 외첨제(78)를 포함한다.
여기서, 종래에는 투명 격벽에 의해 형성된 셀 내부에 입자를 주입하기 위해 스프레이 도포 방법이 일반적으로 사용되었다. 이러한 스프레이 도포 방법은 특정한 셀에만 입자를 주입하는 것이 아니라 랜덤하게 주입하므로, 입자 도포기의 스프레이 노즐과 하부 기판의 투명 격벽과의 사이의 거리가 수십 센티미터로 이격되어 스프레이 도포하게 된다. 이 때, 스프레이 노즐에서 분사된 입자는 투명 격벽의 상면에 불필요하게 잔류하여 적층될 수 있다. 따라서, 불필요하게 소모되는 입자로 인하여 입자의 소모량이 증가하는 문제가 있었다. 또한, 불필요하게 투명 격벽 위에 존재하는 입자는 상부 기판과 하부 기판의 접합 시, 상부 기판과 하부 기판 사이과의 사이의 이격을 발생시켜, 소자의 화면 품질 및 수명의 저하를 가속화한다. 또한, 입자 주입 후, 불필요한 영역의 입자를 제거하는 추가적인 클리닝 공정이 불가피한 문제가 있었다.
본 발명은, 상기 사정을 고려하여 이루어진 것으로서, 그 목적으로 하는 점은, 구조물에 입자를 효율적으로 적절히 주입할 수 있는 입자 주입 장치 및 방법을 제공하는 것에 있다.
상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 제 1 측면은, 셀을 형성하기 위한 패턴이 형성되어 있는 구조물에 주입되는 입자를 당해 구조물에 제공하는 입자 제공부와, 상기 패턴과 동일한 패턴을 가지고, 상기 구조물의 상부에 위치하는 마스크와, 상기 구조물과 상기 마스크가 정렬되어 설치되는 스테이지와, 상기 마스크와 교차하여 상기 마스크의 상부에 존재하는 입자를 제거하는 스크래퍼(Scraper)를 포함하는 입자 주입 장치를 제공한다. 또한, 본 발명의 입자는, 예를 들어 미세한 입자이다. 또한, 스크래퍼가 마스크와 교차한다는 것은, 마스크 위의 임의의 한 방향에 있어서, 스크래퍼가 당해 한 방향의 마스크의 폭보다도 길게 연장하고 있는 상태를 가리킨다.
또한, 본 발명의 제 2 측면은 셀을 형성하기 위한 패턴이 형성되어 있는 구조물의 상부에, 상기 패턴과 동일한 패턴을 가지는 마스크를 정렬시켜 위치시키는 단계와, 상기 구조물에 주입되는 입자를 낙하시키는 단계와, 상기 정렬된 구조물과 마스크를 이동시키고, 상기 마스크의 상부에 존재하는 상기 입자를 제거하는 단계를 포함하는 입자 주입 방법을 제공한다.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단에 의하면, 투명 격벽 위에 입자가 불필요하게 적층되는 것을 방지하고, 셀 영역에만 입자를 주입하여 입자의 소모량을 줄일 수 있다.
또한, 전술한 본 발명의 과제 해결 수단에 의하면, 상부 기판과 하부 기판의 접합 시, 투명 격벽 상부에 잔존하는 입자에 의해 발생하는 투명 격벽 간의 이격을 줄일 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 과제 해결 수단 중 하나에 의하면, 입자 주입 공정 후, 불필요한 영역에 존재하는 입자를 제거하기 위한 추가 클리닝 공정이 불필요하게 된다.
도 1은 건식 입자를 이용하는 전자 종이 패널의 단면을 도시한 도면이다.
도 2는 대전된 입자의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 입자 주입 장치의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 스크래퍼가 마스크의 상부의 입자를 제거하는 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 마스크의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 마스크의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 입자 주입 방법의 플로우차트이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술 분야에서의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시의 형태를 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시 형태에 한정되지 않는다. 그리고, 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 하는 것은, "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 하는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 입자 주입 장치의 구성도이다.
본 명세서에서, 입자의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 본 발명의 기술 분야에서 화상 표현을 위해 이용될 수 있는 입자는 모두 사용될 수 있다. 즉, 고체뿐만 아니라 전해질 용액, 현탁액, 졸, 겔, 캡슐, 트위스트볼 등의 입자도 모두 포함하며, 예를 들면 도 2에 도시한 입자도 포함한다.
바람직하기로는, 액체, 현탁액 등과 같은 점성 특성이 없는 건식 입자를 구조물에 주입하는 것이 좋다. 즉, 대전되지 않은 입자를 주입한 후에 상부 기판과 하부 기판의 전극에 전압을 인가하여 입자들을 서로 충돌시켜, 충돌에 따른 전하를 띠게 하여 대전된 입자를 형성하는 건식 방식의 충돌 대전형 입자를 주입하는 것이 좋다. 또한, 흑백을 표시하기 위해서 흑색 입자로서는 카본 블랙(carbon black), 백색 입자로서는 산화티탄을 사용하는 것이 바람직하다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 입자 주입 장치는 입자 제공부(100), 스테이지(110), 마스크(120), 스크래퍼(130), 구동부(140), 전극 단자(150) 및 재사용 용기(160)를 포함한다.
입자 제공부(100)는 입자가 주입되는 셀을 형성하기 위한 패턴이 형성되어 있는 구조물(170)에 입자를 낙하시켜 주입하기 위해, 입자를 당해 구조물(170)에 제공할 수 있다. 상기 입자 제공부(100)는, 입자 정렬 드럼(102), 입자 투입 가이드(104) 및 드럼 구동 모터(106)를 포함한다.
입자 정렬 드럼(102)은 낙하하는 입자가 구조물(170)에 균일하게 분포되어 주입되도록 입자를 정렬하는 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 입자 정렬 드럼(102)은, 중심축이 구조물(170)의 폭 방향을 향하도록 나란히 배치된 복수의 드럼(103)을 포함하고 있다. 상기 복수의 드럼(103)은 서로 반대 방향으로 회전할 수 있다. 나아가, 입자 정렬 드럼(102)은, 회전하는 복수의 드럼(103) 사이로 유입되는 입자를 마스크(120) 위로 낙하시킬 수 있다.
또한, 입자 정렬 드럼(102)에는 전원이 연결되어 있어, 일정한 전압이 인가될 수 있다. 이 때, 입자 정렬 드럼(102)의 복수의 드럼(103)에는 입자의 고유 전극과 동일한 전극을 갖도록 전압이 인가되어, 입자는 입자 정렬 드럼(102)에 달라 붙지 않고, 마스크(120) 위로 낙하할 수 있다.
입자 투입 가이드(104)는 입자가 낙하하기 전에 입자 정렬 드럼(102), 즉, 복수의 드럼(103) 사이를 통과할 수 있도록 입자를 입자 정렬 드럼(102)으로 안내하는 역할을 한다. 예를 들어, 입자 투입 가이드(104)는 육면체 형상 또는 원추 형상으로 형성되어도 좋다. 입자 투입 가이드(104)는 그 입구부와 출구부가 개방되어 있고, 입구부를 통해 유입된 입자가 출구부를 통해 입자 정렬 드럼(102)에 유입하도록 당해 입자를 안내할 수 있다.
본 발명에 따른 입자 주입 장치는, 드럼 구동 모터(106)를 구비하여, 입자 정렬 드럼(102)을 회전시킬 수 있다. 예를 들어, 드럼 구동 모터(106)는 전원으로부터 일정한 전압을 받아서, 입자 정렬 드럼(102)의 복수의 드럼을 회전시킬 수 있다.
스테이지(120)에는 낙하된 입자가 주입되는 셀이 형성되어 있는 구조물(170)과, 상기 구조물(170)의 상부에 상기 구조물(170)과 정렬하여 마련되어 있고, 구조물(170)에 형성되어 있는 패턴과 동일한 패턴을 갖는 마스크(120)가 설치된다.
상기 구조물(170)은, 도 1을 참조하여 설명한 바와 같이, 상부 기판과 하부 기판 위에 투명 유전체로 코팅된 상부 전극과 하부 전극이 각각 형성되고, 입자가 주입되는 셀을 형성하기 위해 투명 격벽이 형성되어 있다.
또한, 구조물(170)에 형성되어 있는 상부 전극과 하부 전극에는, 전극 단자(150)가 연결되어 있다. 이 전극 단자(150)에 의해, 구조물(170)에 입자의 고유 전극과 반대의 전극을 갖도록 전압이 인가되어, 입자가 구조물(170)에 형성되어 있는 셀 내부에 안정적으로 유입될 수 있다.
다시 도 3으로 돌아가서, 마스크(120)는 셀을 형성하고 있는 투명 격벽의 패턴과 동일한 패턴을 가지고, 구조물(170)의 상부에 마련되어 있다. 입자를 주입하는 공정을 종료한 후, 투명 격벽 위에 형성되어 있는 마스크(120)를 제거하면, 투명 격벽 위에 불필요하게 존재하는 입자를 제거하기 위한 추가 클리닝 공정이 불필요하게 된다. 마스크(120)의 구조에 대해서는 후술하기로 한다.
스크래퍼(130)는 마스크(120)와 교차하여 상기 마스크(120)의 상부에 존재하는 입자를 제거할 수 있다.
예를 들어, 스크래퍼(130)는 스테이지(110)가 이동함에 따라, 스크래퍼(130)의 하방을 통과하는 마스크(120)의 상부에 불필요하게 존재하는 입자를 제거할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 입자 주입 장치에서는, 스테이지(110)가 이동하여 마스크(120)와 스크래퍼(130)가 교차하지만, 이에 한정되지 않으며, 스크래퍼(130)가 이동하거나, 또는 스테이지(110)와 스크래퍼(130) 모두가 이동하여, 마스크(120)와 스크래퍼(130)가 교차함으로써, 스크래퍼(130)가 마스크(120)의 상부에 불필요하게 존재하는 입자를 제거할 수 있다.
스크래퍼(130)는 물리적으로 마스크(120)의 상부에 불필요하게 존재하는 입자를 밀어내어 마스크(120)의 상부의 입자를 제거하고, 셀 내부의 입자의 높이를 평탄화할 수 있다.
또한, 스크래퍼(130)에는 전극 단자(150)에 의해 입자의 고유 전극과 동일한 전극을 갖도록 전압이 인가되어, 입자가 마스크(120)의 상부에서 밀려나도록 할 수 있다.
또한, 스크래퍼(130)는 스크래퍼(130)가 구조물(170)의 투명 격벽 또는 마스크(120)와 물리적으로 충돌하여, 투명 격벽 또는 마스크(120)가 손상되지 않도록, 마스크(120)의 상부와 소정의 이격 거리를 갖도록 설치되며, 상하 방향으로 높이 조절이 가능하다.
구동부(140)는 마스크(120)와 스크래퍼(130)가 교차하여 스크래퍼(130)가 마스크(120) 위에 존재하는 입자를 제거할 수 있도록, 스테이지(110)를 이동시킬 수 있다. 즉, 구동부(140)는 구조물(170)과 마스크(120)가 정렬하여 설치되어 있는 스테이지(110)를 미리 설정된 속도로 이동시킬 수 있다.
또한, 구동부(140)는 입자가 입자 투입 가이드(104)를 거쳐 입자 정렬 드럼(102)을 통해 낙하해 나오면, 구조물(170)에 형성되어 있는 셀 내부에 입자가 균일하게 분포될 수 있도록 스테이지(110)를 미리 설정된 속도로 이동시킬 수 있다.
재사용 용기(160)에는 마스크(120)의 상부에 불필요하게 존재하여 스크래퍼(130)에 의해 제거된 입자가 회수되어 유입될 수 있다. 예를 들어, 마스크(120)와 스크래퍼(130)가 교차하여 마스크(120)의 전 영역이 스크래퍼(130)를 통과한 후, 스크래퍼(130)에 의해 제거된 불필요한 입자가 스테이지(110)에 형성되어 있는 입자의 회수 홈을 따라 재사용 용기(160)로 유입될 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 입자 주입 장치에 의하면, 구조물(170)의 투명 격벽 위에 입자가 불필요하게 적층되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 입자의 소모량을 줄일 수 있다. 나아가, 입자 주입 공정 후, 불필요한 영역에 존재하는 입자를 제거하기 위한 추가 클리닝 공정이 불필요하게 된다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 스크래퍼가 마스크의 상부의 입자를 제거하는 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 구조물(170)의 투명 격벽에 의해 형성된 셀 내부에 입자가 낙하되어 적층된다. 이 때, 셀 내부에만 입자들이 주입되지 않고, 투명 격벽 위에 정렬되어 있는 마스크(120) 위에도 입자들이 적층된다. 따라서, 구조물(170)의 상부 기판과 하부 기판을 접합할 때, 불필요하게 존재하는 입자 때문에 상부 기판과 하부 기판의 사이에 이격이 생기고, 전자 종이의 수명 및 성능의 저하라는 심각한 문제가 있었다.
이 점, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 입자 주입 장치에 따르면, 마스크(120)와 스크래퍼(130)가 교차하여, 스크래퍼(130)에 의해 마스크(120)의 상부의 입자를 제거할 수 있다. 예를 들어, 마스크(120) 및 구조물(170)을 오른쪽으로 이동시킴과 함께, 마스크(120) 상부와 소정의 이격 거리를 갖도록 설치된 스크래퍼(130)에 의해 물리적으로 마스크(120)의 상부에 불필요하게 존재하는 입자를 효율적으로 제거할 수 있다.
이 때, 전술한 바와 같이, 구조물(170)의 상부 전극과 하부 전극에는 입자의 고유 전극과 반대의 전극을 갖도록 전압을 인가하여, 입자가 안정적으로 셀 내부에 주입될 수 있도록 하고 있다. 또한, 스크래퍼(130)에는 입자의 고유 전극과 동일한 전극을 갖도록 전압을 인가하고 있다. 이에 의해 입자를 효율적으로 제거할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 마스크의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 마스크(120)는, 입자가 통과하는 입자 통과 영역(122)의 연직 방향의 단면이 입자 통과 영역(122)의 상부에서 하부로 갈수록 좁아지는 형상을 갖도록 형성될 수 있다.
예를 들어, 마스크(120)는 인바(Inva), 스테인리스(SUS) 등의 재질로 형성될 수 있으며, 전술한 바와 같은 입자 통과 영역(122)의 연직 방향의 단면이 입자 통과 영역(122)의 상부에서 하부로 갈수록 좁아지는 형상을 가지고 있으므로, 입자의 주입 시에 입자의 흐름성을 조절할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 마스크의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 마스크(120)는 입자가 통과하는 입자 통과 영역(122)이 복수의 관통부(124, 125, 126, 127)를 갖도록 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 입자 통과 영역(122) 내에 원형, 타원형, 다각형 등 다양한 모양을 갖는 복수의 관통부(124, 125, 126, 127)가 형성되어, 셀 내부에 주입되는 입자의 양을 조절하고, 입자의 주입 속도를 조절할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 입자 주입 방법의 플로우차트이다.
단계(S700)에서는 구조물(170)의 투명 격벽에 의해 형성된 셀 내부에 유입되는 입자를 낙하시키기 위해 입자를 공급한다. 예를 들어, 단계(S700)에서는, 입자 투입 가이드(104)의 출구부를 통해 입자가 입자 정렬 드럼(102), 즉, 복수의 드럼(103) 사이로 유입될 수 있도록 할 수 있다.
단계(S710)에서는 상기 단계(S700)에서 공급된 입자가 구조물(170)에 대해 균일하게 분포되어 낙하하도록, 복수의 드럼(103)을 서로 반대 방향으로 회전시켜 입자를 정렬한다. 예를 들어, 드럼 구동 모터(106)는 전원으로부터 일정한 전압을 받아서, 입자 정렬 드럼(102)의 복수의 드럼(103)을 서로 반대 방향으로 회전시킬 수 있다.
이때, 입자 정렬 드럼(102)에는 전원이 연결되어 있고, 입자의 고유 전극과 동일한 전극을 갖도록 전압이 인가되어, 입자가 입자 정렬 드럼(102)에 달라 붙지 않고, 마스크(120) 위로 낙하할 수 있다.
단계(S720)에서는 입자가 주입되는 셀을 형성하기 위한 패턴이 형성되어 있는 구조물(170)과, 상기 구조물(170)의 상부에 위치하고, 상기 패턴과 동일한 패턴을 갖는 마스크(120)를 정렬시킨다. 예를 들어, 구조물(170)과 마스크(120)는 정렬 핀을 삽입할 수 있는 복수의 홈을 동일한 위치에 구비하고 있고, 상기 정렬 핀을 이용하여 구조물(170)에 형성된 패턴과 마스크(120)에 형성된 패턴이 일치하도록 구조물(170)과 마스크(120)를 정렬시킬 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이, 구조물(170)에 형성되어 있는 상부 전극과 하부 전극에는 전극 단자(150)가 연결되어 있고, 전극 단자(150)에 의해 입자의 고유 전극과 반대의 전극을 갖도록 전압이 인가된다. 이에 의해 입자가 구조물(170)에 형성되어 있는 셀 내부에 안정적으로 유입될 수 있다.
또한, 도 5를 참조하여 설명한 바와 같이, 마스크(120)는 입자가 통과하는 입자 통과 영역(122)의 연직 방향의 단면이 입자 통과 영역(122)의 상부에서 하부로 갈수록 좁아지는 형상을 갖도록 형성될 수 있다.
또한, 도 6을 참조하여 설명한 바와 같이, 마스크(120)는 입자가 통과하는 입자 통과 영역(122)이 복수의 관통부(124, 125, 126, 127)를 갖도록 형성될 수 있다.
단계(S730)에서는 상기 단계(S700)에서 공급되어 상기 단계(S710)에서 정렬된 입자를 마스크(120) 위로 낙하시킨다. 예를 들어, 단계(S730)에서는 입자가 입자 투입 가이드(104)를 거쳐, 입자 정렬 드럼(102)을 통해 구조물(170) 내부의 셀에 유입될 수 있도록 입자를 낙하시킬 수 있다.
단계(S740)에서는 상기 단계(S720)에서 정렬된 구조물(170)과 마스크(120)를 미리 설정된 속도로 이동시킨다. 예를 들어, 입자가 입자 투입 가이드(104)를 거쳐 입자 정렬 드럼(102)을 통해 낙하해 나오면, 구조물(170)에 형성되어 있는 셀 내부에 입자가 균일하게 분포될 수 있도록 구동부(140)를 구동하여 스테이지(110)를 미리 설정된 속도로 이동시킬 수 있다.
단계(S750)에서는 상기 단계(S730)에서 낙하하여 마스크(120)의 상부에 존재하는 입자를 제거한다. 단계(S750)에서는 마스크(120)와 스크래퍼(130)를 교차시켜, 마스크(120)의 상부에 불필요하게 존재하는 입자를 제거할 수 있다. 예를 들어, 단계(S750)에서는, 구조물(170)과 마스크(120)를 이동시킴으로써, 스크래퍼(130)의 하방을 통과하는 마스크(120)의 상부에 불필요하게 존재하는 입자를 제거할 수 있다. 또는, 스크래퍼(130)를 이동시킴으로써, 마스크(120)의 상부에 불필요하게 존재하는 입자를 제거할 수도 있다.
이 때, 스크래퍼(130)는 물리적으로 마스크(120)의 상부에 불필요하게 존재하는 입자를 밀어내어 마스크(120)의 상부의 입자를 제거할 수 있다. 또한, 스크래퍼(130)에 입자의 고유 전극과 동일한 전극을 갖도록 전압이 인가되어 입자가 마스크(120)의 상부로부터 밀려나도록 할 수 있다.
단계(S760)에서는 상기 단계(S750)에서 제거된 입자를 회수한다. 예를 들어, 단계(S760)에서는, 마스크(120)와 스크래퍼(130)가 교차하여, 마스크(120)의 전 영역이 스크래퍼(130)를 통과한 후, 스크래퍼(130)에 의해 제거된 불필요한 입자가 스테이지(110)에 형성되어 있는 입자 회수 홈을 따라 재사용 용기(160)로 유입될 수 있다.
따라서, 전술한 본 발명의 일 실시 형태에 따른 입자 주입 방법에 의하면, 원하는 영역에만 입자를 주입할 수 있고, 투명 격벽 위에 입자가 불필요하게 적층되는 것을 방지하고, 입자 주입 후, 및 상부 기판과 하부 기판의 접합 시, 투명 격벽 간의 이격을 줄일 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태는 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로서 구현해도 좋다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독 가능 매체는, 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독 가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 통신 매체는 전형적으로 컴퓨터 판독 가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 또는 반송파와 같은 변조된 데이터 신호의 기타 데이터, 또는 기타 전송 메커니즘을 포함하며, 임의의 정보 전달 매체를 포함한다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허 청구 범위에 의하여 나타내어지며, 특허 청구 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명은, 구조물에 입자를 주입할 때에 유용하다.
70, 80 : 입자
90 : 셀
100 : 입자 공급부
102 : 입자 정렬 드럼
103 : 드럼
104 : 입자 투입 가이드
106 : 드럼 구동 모터
110 : 스테이지
120 : 마스크
122 : 입자 통과 영역
124~127 : 관통부
130 : 스크래퍼
140 : 구동부
150 : 전자 단자
160 : 재사용 용기
170 : 구조물

Claims (17)

  1. 입자 주입 장치에 있어서,
    셀을 형성하기 위한 패턴이 형성되어 있는 구조물에 주입되는 입자를 상기 구조물에 제공하는 입자 제공부,
    상기 패턴과 동일한 패턴을 가지고, 상기 구조물의 상부에 위치하는 마스크,
    상기 구조물과 상기 마스크가 정렬되어 설치되는 스테이지,
    상기 마스크와 교차하여 상기 마스크의 상부에 존재하는 입자를 제거하는 스크래퍼 및
    상기 마스크와 상기 스크래퍼가 교차하도록 상기 스테이지를 이동시키는 구동부
    를 포함하고,
    상기 스크래퍼는 상기 마스크의 상부와 소정의 이격 거리를 갖도록 설치되며, 상하 방향으로 높이 조절이 가능한 것을 특징으로 하는 입자 주입 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 입자 제공부는
    상기 입자가 상기 구조물에 균일하게 분포되어 주입되도록 서로 반대 방향으로 회전하고, 중심축이 상기 구조물의 폭 방향을 향하도록 나란히 배치된 복수의 드럼을 갖는 입자 정렬 드럼을 포함하는 입자 주입 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 입자 제공부는
    상기 복수의 드럼을 회전시키기 위한 드럼 구동 모터 및
    상기 입자가 상기 복수의 드럼 사이를 통과하도록 상기 입자를 상기 입자 정렬 드럼으로 안내하는 입자 투입 가이드
    를 더 포함하는 입자 주입 장치.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 구조물 및 상기 스크래퍼에 전압을 공급하기 위한 전극 단자를 더 포함하는 입자 주입 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 전극 단자는 상기 입자의 고유 전극과 동일한 전극을 상기 스크래퍼에 공급하고, 상기 입자의 고유 전극과 반대의 전극을 상기 구조물에 공급하는 입자 주입 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 스크래퍼에 의해 제거된 입자를 회수하기 위한 재사용 용기를 더 포함하는 입자 주입 장치.
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 마스크는 상기 입자가 통과하는 입자 통과 영역의 연직 방향의 단면이 상기 입자 통과 영역의 상부로부터 하부로 갈수록 좁아지는 형상을 갖도록 형성되는 입자 주입 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 마스크는 상기 입자가 통과하는 입자 통과 영역이 복수의 관통부를 갖도록 형성되는 입자 주입 장치.
  11. 입자 주입 방법에 있어서,
    셀을 형성하기 위한 패턴이 형성되어 있는 구조물의 상부에, 상기 패턴과 동일한 패턴을 갖는 마스크를 정렬시켜 위치시키는 단계,
    상기 구조물에 주입되는 입자를 낙하시키는 단계 및
    상기 정렬된 구조물과 마스크를 이동시키고, 상기 마스크의 상부에 존재하는 상기 입자를 스크래퍼를 이용하여 제거하는 단계
    를 포함하고,
    상기 스크래퍼는 상기 마스크의 상부와 소정의 이격 거리를 갖도록 설치되며, 상하 방향으로 높이 조절이 가능한 것을 특징으로 하는 입자 주입 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 입자를 낙하시키기 위해, 중심축이 상기 구조물의 폭 방향을 향하도록 나란히 배치된 복수의 드럼 사이에 상기 입자를 공급하는 단계를 더 포함하는 입자 주입 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 입자를 공급하는 단계는
    상기 입자가 상기 구조물에 대해 균일하게 분포되어 낙하할 수 있도록, 상기 복수의 드럼을 서로 반대 방향으로 회전시켜 상기 입자를 정렬시키는 단계를 포함하는 입자 주입 방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 제거된 입자를 회수하는 단계를 더 포함하는 입자 주입 방법.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 구조물에는 상기 입자의 고유 전극과는 반대의 전극이 공급되는 입자 주입 방법.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 마스크는 상기 입자가 통과하는 입자 통과 영역의 연직 방향의 단면이 상기 입자 통과 영역의 상부로부터 하부로 갈수록 좁아지는 형상을 갖도록 형성되는 입자 주입 방법.
  17. 제 11 항에 있어서,
    상기 마스크는 상기 입자가 통과하는 입자 통과 영역이 복수의 관통부를 갖도록 형성되는 입자 주입 방법.
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