KR101425021B1 - 개선된 스프레이 방식의 패턴 형성 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 개선된 멀티 헤드 및 그 제조 방법, 및 이를 구비한 스프레이 방식의 패턴 형성 장치 및 그 제조 방법을 개시한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 헤드는 복수의 노즐 수용홀을 구비하는 노즐 플레이트; 상기 노즐 플레이트 내에 제공되며, 상기 복수의 노즐 수용홀과 연결되어 잉크가 유입되는 복수의 유입구; 및 상기 복수의 노즐 수용홀에 장착되어 상기 복수의 유입구와 연결되며, 상기 잉크가 토출되는 토출구를 구비하는 복수의 노즐을 포함하되, 상기 복수의 노즐은 상기 복수의 노즐 수용홀에 얼라인된 상태로 장착되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 헤드는 복수의 노즐 수용홀을 구비하는 노즐 플레이트; 상기 노즐 플레이트 내에 제공되며, 상기 복수의 노즐 수용홀과 연결되어 잉크가 유입되는 복수의 유입구; 및 상기 복수의 노즐 수용홀에 장착되어 상기 복수의 유입구와 연결되며, 상기 잉크가 토출되는 토출구를 구비하는 복수의 노즐을 포함하되, 상기 복수의 노즐은 상기 복수의 노즐 수용홀에 얼라인된 상태로 장착되는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 개선된 스프레이 방식의 패턴 형성 장치 및 방법에 관한 것이다.
좀 더 구체적으로, 본 발명은 복수의 패턴 홀이 형성된 리니어 마스크와 잉크의 분사 영역을 제어하기 위한 제 1 전극 사이에 보조 전극을 제공함으로써, 잉크가 분사되어 리니어 마스크를 통과할 때 분사 영역의 크기가 크게 감소되고, 리니어 마스크의 복수의 패턴 홀의 막힘이 방지되며, 잉크의 낭비가 크게 감소되고, 특히 잉크의 폭 방향 분사 균일성이 향상되어 잉크 패턴의 균일성이 현저하게 향상되며, 리니어 마스크의 교체 공정 또는 증착된 잉크의 제거를 위한 공정이 최소화되므로 전체 공정 시간이 크게 감소되는 개선된 스프레이 방식의 패턴 형성 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 PDP 패널, LCD 패널, 또는 OLED(유기 발광소자)과 같은 유기 EL 패널과 같은 FPD 또는 FPD의 부품을 제조하기 위해서는 글래스와 같은 기재(基材) 또는 작업물(work piece: 이하 :기판"이라 한다) 상에 R, G, B 픽셀 등과 같은 패턴을 형성하여야 한다. 이러한 패턴 형성 장치의 하나로 종래 기술에서는 복수의 노즐을 사용하는 다양한 형상의 스프레이 방식의 패턴 형성 장치가 개시되어 있다.
도 1은 복수의 노즐을 사용하는 종래 기술에 따른 멀티 헤드 및 이를 구비한 스프레이 방식의 패턴 형성 장치를 도시한 도면이다. 이러한 복수의 노즐을 사용하는 종래 기술에 따른 멀티 헤드 및 이를 구비한 스프레이 방식의 패턴 형성 장치는 예를 들어 렌 마이클 등에 의해 2007년 7월 10일자에 "소형 연무질 분사 장치 및 연무질 분사 장치의 배열:이라는 발명의 명칭으로 대한민국 특허출원 제10-2007-7015799호로 출원되어, 2007년 9월 17일에 공개된 대한민국 공개특허 제10-2007-0093101호에 상세히 기술되어 있다.
다시 도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 멀티 헤드(116) 및 이를 구비한 스프레이 방식의 패턴 형성 장치(100)에서는, 캐리어 가스가 제 1 포트(112a)를 통해 제 1 챔버(112b)로 유입된 후, 복수의 캐리어 가스 분사구(112)를 통해 복수의 노즐(117)을 구비한 멀티 헤드(116)로 들어간다. 이 때, 제 1 포트(112a)는 복수의 캐리어 가스 분사구(112)와 직접 연결될 수 있으며, 이 경우 제 1 챔버(112b)는 사용이 불필요하다. 또한, 잉크는 적어도 하나의 제 2 포트(114a)를 통해 제 2 챔버(114b)로 유입된다. 잉크와 캐리어 가스는 결합 챔버(115)에서 결합되어, 복수의 노즐(117) 및 토출구(118)를 통해 분사된다.
그러나, 상술한 종래 기술의 멀티 헤드(116)를 구비한 스프레이 방식의 패턴 형성 장치(100)는 2유체(잉크 및 캐리어 가스)를 사용하여야 하므로 전체 장비가 대형화되고, 특히 잉크의 분사를 돕기 위한 캐리어 가스의 흐름 속도를 조절하는 것이 어려워, 잉크를 일정량으로 분사시키는 것이 어렵다.
상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 전기 분사 증착(electrospray deposition)용 멀티 헤드 및 이를 구비한 스프레이 방식의 패턴 형성 장치가 사용되고 있다. 이러한 전기 분사 증착용 멀티 헤드 및 이를 구비한 스프레이 방식의 패턴 형성 장치를 사용하면, 잉크가 양전하로 하전되고, 하전된 잉크 입자가 반발력에 의해 멀티 헤드의 복수의 노즐을 통해 분사되므로 캐리어 가스를 사용할 필요가 없다.
도 2a는 종래 기술에 따른 전기 분사 증착을 이용한 스프레이 방식의 패턴 형성 장치를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2b는 도 2a에 도시된 전기 분사 증착을 이용한 스프레이 방식의 패턴 형성 장치에 의한 잉크 하전 입자의 분사 상태의 모식도를 도시한 도면이다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 종래 기술에 따른 스프레이 방식의 패턴 형성 장치(200)에서는 전기 분사 증착(electrospray deposition)용 미세 노즐 장치(211)를 사용한다. 이러한 전기 분사 증착용 미세 노즐 장치(211)는 본 발명 기술 분야에 널리 사용되는 공지의 장치이다.
좀 더 구체적으로, 도 2a에 도시된 미세 노즐 장치(211)에서는 전원 장치(216)의 양극 및 음극이 각각 미세 노즐 장치(211) 및 기판(230)에 연결된다. 전원 장치(216)가 온상태가 되면, 미세 노즐 장치(211)는 잉크의 양이온 하전 입자를 발생시키고, 발생된 잉크 하전 입자는 리니어 마스크(220)에 형성된 복수의 패턴 홀(222)을 통해 스프레이 방식으로 분사되어 기판(230) 상에 복수의 패턴(미도시)을 형성할 수 있다.
그러나, 상술한 도 2a에 도시된 종래 기술에 따른 스프레이 방식의 패턴 형성 장치(200)에서는, 미세 노즐 장치(211)로부터 토출된 잉크 하전 입자가 리니어 마스크(220) 상의 표면 전체에 걸친 분사 영역(S) 상에 분사된다(도 2b 참조). 따라서, 복수의 패턴 홀(222)을 통과하여 기판(230) 상에 도포되는 잉크보다 리니어 마스크(220) 상에 증착되는 잉크의 양이 많아, 잉크의 낭비가 심하다는 문제가 있었다.
또한, 상당량의 잉크 하전 입자가 리니어 마스크(220) 상에 증착되므로 복수의 패턴 홀(222)의 사이즈가 변경되어 정밀한 패턴 형성이 어렵다는 문제가 있었다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 방안의 하나로, 미세 노즐 장치(211)와 리니어 마스크(220) 사이에 전극을 설치하여, 미세 노즐 장치(211)로부터 분사되는 잉크 하전 입자의 분사 영역(S)을 감소시키는 방법이 사용되고 있다.
좀 더 구체적으로, 도 2c는 또 다른 종래 기술에 따른 스프레이 방식의 패턴 형성 장치를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2d는 도 2c에 도시된 또 다른 종래 기술에 따른 스프레이 방식의 패턴 형성 장치에 의한 잉크 하전 입자의 분사 상태의 모식도를 도시한 도면이며, 도 2e는 도 2c에 도시된 또 다른 종래 기술에 따른 스프레이 방식의 패턴 형성 장치에 의해 실제 분사된 잉크 하전 입자의 분사 상태를 도시한 도면이고, 도 2f는 도 2c에 도시된 또 다른 종래 기술에 따른 스프레이 방식의 패턴 형성 장치에 의해 기판 상에 형성된 실제 패턴을 도시한 도면이다.
도 2c 내지 도 2f를 참조하면, 또 다른 종래 기술에 따른 스프레이 방식의 패턴 형성 장치(200)는 기판(230) 상에 잉크 하전 입자를 발생시켜 스프레이 방식으로 분사하는 미세 노즐 장치(211); 상기 기판(230)과 상기 미세 노즐 장치(211) 사이에 제공되며, 복수의 패턴 홀(222)이 형성되는 리니어 마스크(220); 상기 미세 노즐 장치(211)와 상기 리니어 마스크(220) 사이에 제공되며, 상기 잉크 하전 입자의 분사 영역(S)을 제어하도록 제어홀(214)을 구비한 제 1 전극(212); 및 양극이 상기미세 노즐 장치(211) 및 상기 제 1 전극(212)에 각각 연결되고, 음극이 상기 기판(230)에 선택적으로 연결되는 전원 장치(216)를 포함한다. 여기서, 전원 장치(216)의 음극은 기판(230)에 연결되거나 또는 접지(earth)와 연결될 수 있다는 점에서 미세 노즐 장치(211)에 선택적으로 연결된다.
상기 또 다른 종래 기술에 따른 스프레이 방식의 패턴 형성 장치(200)에서는, 전원 장치(216)가 온상태가 되면, 미세 노즐 장치(211)는 양전하로 하전된 잉크 하전 입자를 발생 및 분사시킨다. 분사된 잉크 하전 입자는 전원 장치(216)의 양극(즉, +극)과 연결된 제 1 전극(212)에 의해 제어홀(214)을 통과하면서 반발력에 의해 분사 면적이 좁아진다. 그 결과, 잉크 하전 입자는 리니어 마스크(220)의 복수의 패턴 홀(222) 상에 복수의 분사 영역(S1,S2,S3,...,Sn)을 형성한다(도 2d 및 도 2e 참조).
상술한 또 다른 종래 기술에 따른 스프레이 방식의 패턴 형성 장치(200)를 사용하면 잉크 하전 입자가 리니어 마스크(220) 상의 복수의 분사 영역(S1,S2,S3,...,Sn) 상에 분사되므로, 도 2a 및 도 2b에 도시된 종래 기술에 따른 스프레이 방식의 패턴 형성 장치(200)에 의한 잉크 하전 입자의 분사 영역(S)에 비해 상대적으로 좁은 분사 영역(S)을 갖게 되어 잉크의 낭비가 줄어든다는 장점이 달성된다.
그러나, 또 다른 종래 기술에 따른 스프레이 방식의 패턴 형성 장치(200)를 사용하는 경우, 복수의 분사 영역(S1,S2,S3,...,Sn) 상에는 잉크 하전 입자의 강한 중첩 영역(Ds)과 약한 중첩 영역(Dw)이 형성된다. 그에 따라, 강한 중첩 영역(Ds)에 위치된 패턴 홀(222)과 약한 중첩 영역(Dw)에 위치된 패턴 홀(222)을 통과하는 잉크 하전 입자의 양이 상이하게 되어 기판(230) 상에 형성된 복수의 패턴(P)이 균일하게 형성되는 것이 상당히 어렵다(도 2f 참조).
또한, 또 다른 종래 기술에 따른 스프레이 방식의 패턴 형성 장치(200)에서도 여전히 상당량의 잉크 하전 입자가 리니어 마스크(220) 상에 증착되므로, 복수의 패턴 홀(222)의 사이즈가 변경되어 정밀한 패턴 형성이 추가적으로 어렵다는 문제가 있었다.
또한, 잉크 하전 입자의 리니어 마스크(220) 상의 증착에 따른 복수의 패턴 홀(222)의 사이즈 변경이 발생하면, 리니어 마스크(220)를 교체하거나 증착된 잉크를 제거하여야 하므로, 전체 공정 시간이 크게 증가한다.
따라서, 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 새로운 방안이 요구된다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 복수의 패턴 홀이 형성된 리니어 마스크와 잉크의 분사 영역을 제어하기 위한 제 1 전극 사이에 보조 전극을 제공함으로써, 잉크가 분사되어 리니어 마스크를 통과할 때 분사 영역의 크기가 크게 감소되고, 리니어 마스크의 복수의 패턴 홀의 막힘이 방지되며, 잉크의 낭비가 크게 감소되고, 특히 잉크의 폭 방향 분사 균일성이 향상되어 잉크 패턴의 균일성의 현저하게 향상되며, 리니어 마스크의 교체 공정 또는 증착된 잉크의 제거를 위한 공정이 최소화되므로 전체 공정 시간이 크게 감소되는 개선된 스프레이 방식의 패턴 형성 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 제 1 특징에 따른 스프레이 방식의 패턴 형성 장치는 기판 상에 잉크 하전 입자를 발생시켜 스프레이 방식으로 분사하는 미세 노즐 장치; 상기 기판과 상기 미세 노즐 장치 사이에 제공되며, 복수의 패턴 홀이 형성되는 리니어 마스크; 상기 미세 노즐 장치와 상기 리니어 마스크 사이에 제공되며, 상기 잉크 하전 입자의 분사 면적을 좁혀 상기 리니어 마스크 상에서의 분사 영역을 제어하기 위한 제 1 제어홀을 구비한 제 1 전극; 상기 제 1 전극과 상기 리니어 마스크 사이에 제공되며, 상기 잉크 하전 입자의 분사 면적을 추가로 좁혀 상기 분사 영역을 압축하기 위한 제 2 제어홀을 구비한 보조 전극; 및 양극이 상기 미세 노즐 장치, 상기 제 1 전극, 및 상기 보조 전극에 각각 연결되고, 음극이 상기 기판에 선택적으로 연결되는 전원 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 2 특징에 따른 스프레이 방식의 패턴 형성 장치는 기판 상에 잉크 하전 입자를 발생시켜 스프레이 방식으로 분사하는 미세 노즐 장치; 상기 기판과 상기 미세 노즐 장치 사이에 제공되며, 복수의 패턴 홀이 형성되는 리니어 마스크; 상기 미세 노즐 장치와 상기 리니어 마스크 사이에 제공되며, 상기 잉크 하전 입자의 분사 면적을 좁혀 상기 리니어 마스크 상에서의 분사 영역을 제어하도록 제 1 제어홀을 구비한 제 1 전극; 상기 제 1 전극과 상기 리니어 마스크 사이에 제공되며, 상기 잉크 하전 입자의 분사 면적을 추가로 순차적으로 좁혀 상기 분사 영역을 압축하기 위한 복수의 제 2 제어홀을 구비한 복수의 보조 전극; 및 양극이 상기 미세 노즐 장치, 상기 제 1 전극, 및 상기 복수의 보조 전극에 각각 연결되고, 음극이 상기 기판에 선택적으로 연결되는 전원 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 3 특징에 따른 스프레이 방식의 패턴 형성 방법은 a) 미세 노즐 장치에 연결된 전원 장치를 온시켜 상기 미세 노즐 장치로부터 양전하로 하전된 잉크 하전 입자를 발생 및 분사시키는 단계; b) 상기 잉크 하전 입자가 상기 미세 노즐 장치의 하부에 제공되며, 상기 전원 장치와 연결되는 제 1 전극의 제 1 제어홀을 통과할 때 상기 잉크 하전 입자의 분사 면적을 좁히는 단계; 및 c) 상기 잉크 하전 입자가 상기 제 1 전극의 하부에 제공되며, 상기 전원 장치와 연결되는 보조 전극의 제 2 제어홀을 통과할 때 상기 잉크 하전 입자의 분사 면적을 추가로 좁히는 단계를 포함하고, 상기 보조 전극의 하부에 제공되는 리니어 마스크 상에서 상기 잉크 하전 입자의 분사 영역이 압축되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 4 특징에 따른 스프레이 방식의 패턴 형성 방법은 a) 미세 노즐 장치에 연결된 전원 장치를 온시켜 상기 미세 노즐 장치로부터 양전하로 하전된 잉크 하전 입자를 발생 및 분사시키는 단계; b) 상기 잉크 하전 입자가 상기 미세 노즐 장치의 하부에 제공되며, 상기 전원 장치와 연결되는 제 1 전극의 제 1 제어홀을 통과할 때 상기 잉크 하전 입자의 분사 면적을 좁히는 단계; 및 c) 상기 잉크 하전 입자가 상기 제 1 전극의 하부에 제공되며, 상기 전원 장치와 연결되는 복수의 보조 전극의 복수의 제 2 제어홀을 통과할 때 상기 잉크 하전 입자의 분사 면적을 추가로 순차적으로 좁히는 단계를 포함하고, 상기 복수의 보조 전극의 하부에 제공되는 리니어 마스크 상에서 상기 잉크 하전 입자의 분사 영역이 압축되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 개선된 스프레이 방식의 패턴 형성 장치 및 방법을 사용하면 다음과 같은 장점이 달성된다.
1. 잉크가 분사되어 리니어 마스크를 통과할 때 분사 영역의 크기가 크게 감소된다.
2. 리니어 마스크의 복수의 패턴 홀의 막힘이 방지된다.
3. 잉크의 낭비가 크게 감소된다.
4. 특히 잉크의 폭 방향 분사 균일성이 크게 향상된다.
5. 상술한 1 내지 4의 효과에 따라 잉크 패턴의 균일성이 현저하게 향상된다.
6. 리니어 마스크의 복수의 패턴 홀의 사이즈 변경이 실질적으로 방지되어, 리니어 마스크의 교체 공정 또는 증착된 잉크의 제거를 위한 공정이 최소화되므로 전체 공정 시간이 크게 감소된다.
본 발명의 추가적인 장점은 동일 또는 유사한 참조번호가 동일한 구성요소를 표시하는 첨부 도면을 참조하여 이하의 설명으로부터 명백히 이해될 수 있다.
도 1은 복수의 노즐을 사용하는 종래 기술에 따른 멀티 헤드 및 이를 구비한 스프레이 방식의 패턴 형성 장치를 도시한 도면이다.
도 2a는 종래 기술에 따른 전기 분사 증착을 이용한 스프레이 방식의 패턴 형성 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2b는 도 2a에 도시된 전기 분사 증착을 이용한 스프레이 방식의 패턴 형성 장치에 의한 잉크 하전 입자의 분사 상태의 모식도를 도시한 도면이다.
도 2c는 또 다른 종래 기술에 따른 스프레이 방식의 패턴 형성 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2d는 도 2c에 도시된 또 다른 종래 기술에 따른 스프레이 방식의 패턴 형성 장치에 의한 잉크 하전 입자의 분사 상태의 모식도를 도시한 도면이다.
도 2e는 도 2c에 도시된 또 다른 종래 기술에 따른 스프레이 방식의 패턴 형성 장치에 의해 실제 분사된 잉크 하전 입자의 분사 상태를 도시한 도면이다.
도 2f는 도 2c에 도시된 또 다른 종래 기술에 따른 스프레이 방식의 패턴 형성 장치에 의해 기판 상에 형성된 실제 패턴을 도시한 도면이다.
도 3a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 스프레이 방식의 패턴 형성 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3b는 도 3a에 도시된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 스프레이 방식의 패턴 형성 장치에 의한 잉크 하전 입자의 분사 상태의 모식도를 도시한 도면이다.
도 3c는 도 3a에 도시된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 스프레이 방식의 패턴 형성 장치에 의해 실제 분사된 잉크 하전 입자의 분사 상태를 도시한 도면이다.
도 3d는 도 3a에 도시된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 스프레이 방식의 패턴 형성 장치에 의해 기판 상에 형성된 실제 패턴을 도시한 도면이다.
도 3e는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 스프레이 방식의 패턴 형성 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3f는 도 3e에 도시된 본 발명의 제 2 실시예에 따른 스프레이 방식의 패턴 형성 장치에 의해 실제 분사된 잉크 하전 입자의 분사 상태를 도시한 도면이다.
도 4a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 스프레이 방식의 패턴 형성 방법의 플로우차트를 도시한 도면이다.
도 4b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 스프레이 방식의 패턴 형성 방법의 플로우차트를 도시한 도면이다.
도 2a는 종래 기술에 따른 전기 분사 증착을 이용한 스프레이 방식의 패턴 형성 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2b는 도 2a에 도시된 전기 분사 증착을 이용한 스프레이 방식의 패턴 형성 장치에 의한 잉크 하전 입자의 분사 상태의 모식도를 도시한 도면이다.
도 2c는 또 다른 종래 기술에 따른 스프레이 방식의 패턴 형성 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2d는 도 2c에 도시된 또 다른 종래 기술에 따른 스프레이 방식의 패턴 형성 장치에 의한 잉크 하전 입자의 분사 상태의 모식도를 도시한 도면이다.
도 2e는 도 2c에 도시된 또 다른 종래 기술에 따른 스프레이 방식의 패턴 형성 장치에 의해 실제 분사된 잉크 하전 입자의 분사 상태를 도시한 도면이다.
도 2f는 도 2c에 도시된 또 다른 종래 기술에 따른 스프레이 방식의 패턴 형성 장치에 의해 기판 상에 형성된 실제 패턴을 도시한 도면이다.
도 3a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 스프레이 방식의 패턴 형성 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3b는 도 3a에 도시된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 스프레이 방식의 패턴 형성 장치에 의한 잉크 하전 입자의 분사 상태의 모식도를 도시한 도면이다.
도 3c는 도 3a에 도시된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 스프레이 방식의 패턴 형성 장치에 의해 실제 분사된 잉크 하전 입자의 분사 상태를 도시한 도면이다.
도 3d는 도 3a에 도시된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 스프레이 방식의 패턴 형성 장치에 의해 기판 상에 형성된 실제 패턴을 도시한 도면이다.
도 3e는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 스프레이 방식의 패턴 형성 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3f는 도 3e에 도시된 본 발명의 제 2 실시예에 따른 스프레이 방식의 패턴 형성 장치에 의해 실제 분사된 잉크 하전 입자의 분사 상태를 도시한 도면이다.
도 4a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 스프레이 방식의 패턴 형성 방법의 플로우차트를 도시한 도면이다.
도 4b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 스프레이 방식의 패턴 형성 방법의 플로우차트를 도시한 도면이다.
이하에서 본 발명의 실시예 및 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다.
도 3a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 스프레이 방식의 패턴 형성 장치를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 3b는 도 3a에 도시된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 스프레이 방식의 패턴 형성 장치에 의한 잉크 하전 입자의 분사 상태의 모식도를 도시한 도면이며, 도 3c는 도 3a에 도시된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 스프레이 방식의 패턴 형성 장치에 의해 실제 분사된 잉크 하전 입자의 분사 상태를 도시한 도면이고, 도 3d는 도 3a에 도시된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 스프레이 방식의 패턴 형성 장치에 의해 기판 상에 형성된 실제 패턴을 도시한 도면이다.
도 3a 내지 도 3d를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 스프레이 방식의 패턴 형성 장치(300)는 기판(330) 상에 잉크 하전 입자를 발생시켜 스프레이 방식으로 분사하는 미세 노즐 장치(311); 상기 기판(330)과 상기 미세 노즐 장치(311) 사이에 제공되며, 복수의 패턴 홀(322)이 형성되는 리니어 마스크(320); 상기 미세 노즐 장치(311)와 상기 리니어 마스크(320) 사이에 제공되며, 상기 잉크 하전 입자의 분사 면적을 좁혀 상기 리니어 마스크(320) 상에서의 분사 영역(S)을 제어하기 위한 제 1 제어홀(314)을 구비한 제 1 전극(312); 상기 제 1 전극(312)과 상기 리니어 마스크(320) 사이에 제공되며, 상기 잉크 하전 입자의 분사 면적을 추가로 좁혀 상기 분사 영역(S)을 압축하기 위한 제 2 제어홀(326)을 구비한 보조 전극(324); 및 양극이 상기 미세 노즐 장치(311), 상기 제 1 전극(312), 및 상기 보조 전극(324)에 각각 연결되고, 음극이 상기 기판(330)에 선택적으로 연결되는 전원 장치(316)를 포함한다. 여기서, 전원 장치(316)의 음극은 기판(330)에 연결되거나 또는 접지(earth)와 연결될 수 있다는 점에서 미세 노즐 장치(311)에 선택적으로 연결된다.
이하에서는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 스프레이 방식의 패턴 형성 장치(300)의 구체적인 구성 및 동작을 상세히 기술한다.
다시 도 3a 내지 도 3d를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 스프레이 방식의 패턴 형성 장치(300)에서는, 전원 장치(316)가 온상태가 되면, 미세 노즐 장치(311)는 양전하로 하전된 잉크 하전 입자를 발생 및 분사시킨다. 분사된 잉크 하전 입자는 전원 장치(316)의 양극(즉, +극)과 연결된 제 1 전극(312)에 의해 제 1 제어홀(314)을 통과하면서 반발력에 의해 분사 면적이 좁아진다. 그 후, 제 1 제어홀(314)을 통과한 잉크 하전 입자는 다시 제 1 전극(312)의 하부에 제공되며, 전원 장치(316)의 양극과 연결된 보조 전극(324)의 제 2 제어홀(326)을 통과하면서 반발력에 의해 분사 면적이 추가로 좁아져 궁극적으로 분사 영역(S)을 압축한다. 그 결과, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 스프레이 방식의 패턴 형성 장치(300)에서는 복수의 패턴 홀(322)의 폭방향 길이(W)보다 좁게 압축된 분사 영역(S)이 형성된다(도 3b 및 도 3c 참조).
상기 본 발명의 제 1 실시예에 따른 스프레이 방식의 패턴 형성 장치(300)에서, 전원 장치(316)의 양극과 미세 노즐 장치(311)와의 사이에 3 내지 20kV의 제 1 전압값(V1)이 인가되고, 제 1 전극(312)과의 사이에 0보다 크고 17kV 이하의 제 2 전압값(V2)이 인가되며, 보조 전극(324)과의 사이에 0.1 내지 19.9kV의 제 3 전압값(V3)이 인가될 수 있다. 또한, 전원 장치(316)의 음극과 기판(330) 사이에는 예를 들어 -0.1 내지 -2kV의 제 4 전압값(V4)이 인가될 수 있거나 전원 장치(316)의 음극이 접지될 수 있다. 이러한 전원 장치(316)에 의해 인가되는 제 1 내지 제 4 전압값(V1,V2,V3,V4)은 각각 예시적인 것으로, 가변적으로 변경될 수 있다는 것은 자명하다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 스프레이 방식의 패턴 형성 장치(300)를 사용하면 잉크 하전 입자가 리니어 마스크(320) 상의 좁게 압축된 분사 영역(S) 상에 분사된다. 따라서, 본 발명의 제 1 실시예에서는 압축된 분사 영역(S)으로 인하여, 잉크의 낭비가 현저하게 줄어든다는 장점이 달성된다.
또한, 본 발명의 제 1 실시예에서 압축된 분사 영역(S)은 잉크 하전 입자의 중첩 영역이 실질적으로 제거되어 복수의 패턴 홀(322)을 통과하는 잉크 하전 입자의 양이 실질적으로 균일하여 기판(330) 상에 형성된 복수의 패턴(P)이 매우 균일하게 형성됨을 알 수 있다(도 3d 참조).
또한, 본 발명의 제 1 실시예에서는, 잉크 하전 입자가 압축된 분사 영역(S)을 통해 기판(330) 상에 도포되므로 리니어 마스크(320)의 교체 공정 또는 증착된 잉크 제거 공정이 최소화되어 전체 공정 시간이 크게 감소된다.
도 3e는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 스프레이 방식의 패턴 형성 장치를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 3f는 도 3e에 도시된 본 발명의 제 2 실시예에 따른 스프레이 방식의 패턴 형성 장치에 의해 실제 분사된 잉크 하전 입자의 분사 상태를 도시한 도면이다.
도 3e 및 도 3f를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 스프레이 방식의 패턴 형성 장치(300)는 기판(330) 상에 잉크 하전 입자를 발생시켜 스프레이 방식으로 분사하는 미세 노즐 장치(311); 상기 기판(330)과 상기 미세 노즐 장치(311) 사이에 제공되며, 복수의 패턴 홀(322)이 형성되는 리니어 마스크(320); 상기 미세 노즐 장치(311)와 상기 리니어 마스크(320) 사이에 제공되며, 상기 잉크 하전 입자의 분사 면적을 좁혀 상기 리니어 마스크(320) 상에서의 분사 영역(S)을 제어하도록 제 1 제어홀(314)을 구비한 제 1 전극(312); 상기 제 1 전극(312)과 상기 리니어 마스크(320) 사이에 제공되며, 상기 잉크 하전 입자의 분사 면적을 추가로 순차적으로 좁혀 상기 분사 영역(S)을 압축하기 위한 복수의 제 2 제어홀(326a1,...,326an)을 구비한 복수의 보조 전극(324a1,...,324an); 및 양극이 상기 미세 노즐 장치(311), 상기 제 1 전극(312), 및 상기 복수의 보조 전극(324a1,...,324an)에 각각 연결되고, 음극이 상기 기판(330)에 선택적으로 연결되는 전원 장치(316)를 포함한다. 여기서, 전원 장치(316)의 음극은 기판(330)에 연결되거나 또는 접지(earth)와 연결될 수 있다는 점에서 미세 노즐 장치(311)에 선택적으로 연결된다.
이하에서는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 스프레이 방식의 패턴 형성 장치(300)의 구체적인 구성 및 동작을 상세히 기술한다.
다시 도 3e 및 도 3f를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 스프레이 방식의 패턴 형성 장치(300)에서는, 전원 장치(316)가 온상태가 되면, 미세 노즐 장치(311)는 양전하로 하전된 잉크 하전 입자를 발생 및 분사시킨다. 분사된 잉크 하전 입자는 전원 장치(316)의 양극(즉, +극)과 연결된 제 1 전극(312)에 의해 제 1 제어홀(314)을 통과하면서 반발력에 의해 분사 면적이 좁아진다. 그 후, 제 1 제어홀(314)을 통과한 잉크 하전 입자는 다시 제 1 전극(312)의 하부에 제공되며, 전원 장치(316)의 양극과 연결된 복수의 보조 전극(324a1,...,324an)의 복수의 제 2 제어홀(326a1,...,326an)을 통과하면서 반발력에 의해 분사 면적이 추가로 순차적으로 좁아져 궁극적으로 분사 영역(S)을 매우 좁게 압축한다. 그 결과, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 스프레이 방식의 패턴 형성 장치(300)에 의한 분사 영역(S)은 복수의 패턴 홀(322)의 폭방향 길이(W)보다 훨씬 더 좁게 압축된 분사 영역(S)이 형성된다(도 3f 참조).
상기 본 발명의 제 2 실시예에 따른 스프레이 방식의 패턴 형성 장치(300)에서, 전원 장치(316)의 양극과 미세 노즐 장치(311)와의 사이에 3 내지 20kV의 제 1 전압값(V1)이 인가되고, 제 1 전극(312)과의 사이에 0보다 크고 17kV 이하의 제 2 전압값(V2)이 인가되며, 복수의 보조 전극(324a1,...,324an)과의 사이에 0.1 내지 19.9kV의 제 3 전압값(V3)이 인가될 수 있다. 또한, 전원 장치(316)의 음극과 기판(330) 사이에는 예를 들어 -0.1 내지 -2kV의 제 4 전압값(V4)이 인가될 수 있거나 전원 장치(316)의 음극이 접지될 수 있다. 이러한 전원 장치(316)에 의해 인가되는 제 1 내지 제 4 전압값(V1,V2,V3,V4)은 각각 예시적인 것으로, 가변적으로 변경될 수 있다는 것은 자명하다.
상술한 본 발명의 제 2 실시예에 따른 스프레이 방식의 패턴 형성 장치(300)에서는, 복수의 보조 전극(324a1,...,324an)을 사용함으로써 제 2 실시예에 따른 스프레이 방식의 패턴 형성 장치(300)에서 보다 복수의 패턴 홀(322)의 폭방향 길이(W)에 있어서 훨씬 더 좁은 분사 영역(S)을 형성할 수 있다. 그러나, 복수의 보조 전극(324a1,...,324an)의 수가 증가할수록 복수의 보조 전극(324a1,...,324an) 사이에 형성된 반발력으로 인하여 복수의 제 2 제어홀(326a1,...,326an)을 통과하는 잉크 하전 입자가 지나치게 감소될 수 있으므로, 본 발명의 실시예에서 복수의 보조 전극(324a1,...,324an)의 수는 2 내지 4개인 것이 바람직하다.
도 4a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 스프레이 방식의 패턴 형성 방법의 플로우차트를 도시한 도면이다.
도 4a를 도 3a 내지 도 3d와 함께 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 스프레이 방식의 패턴 형성 방법(400)은 a) 미세 노즐 장치(311)에 연결된 전원 장치(316)를 온시켜 상기 미세 노즐 장치(311)로부터 양전하로 하전된 잉크 하전 입자를 발생 및 분사시키는 단계(410); b) 상기 잉크 하전 입자가 상기 미세 노즐 장치(311)의 하부에 제공되며, 상기 전원 장치(316)와 연결되는 제 1 전극(312)의 제 1 제어홀(314)을 통과할 때 상기 잉크 하전 입자의 분사 면적을 좁히는 단계(420); 및 c) 상기 잉크 하전 입자가 상기 제 1 전극(312)의 하부에 제공되며, 상기 전원 장치(316)와 연결되는 보조 전극(324)의 제 2 제어홀(326)을 통과할 때 상기 잉크 하전 입자의 분사 면적을 추가로 좁히는 단계(430)를 포함하고, 상기 보조 전극(324)의 하부에 제공되는 리니어 마스크(320) 상에서 상기 잉크 하전 입자의 분사 영역(S)이 압축되는 것을 특징으로 한다.
상술한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 스프레이 방식의 패턴 형성 방법(400)에서, 상기 분사 영역(S)은 상기 리니어 마스크(320)의 복수의 패턴 홀(322)의 폭방향 길이(W)보다 좁게 압축된다.
또한, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 스프레이 방식의 패턴 형성 방법(400)에서, 상기 전원 장치(316)의 양극과 각각 연결된 상기 미세 노즐 장치(311), 상기 제 1 전극(312), 및 상기 보조 전극(324)과의 사이에 인가되는 제 1 내지 제 3 전압값(V1,V2,V3)은 각각 가변적으로 변경될 수 있다.
도 4b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 스프레이 방식의 패턴 형성 방법의 플로우차트를 도시한 도면이다.
도 4b를 도 3e 및 도 3f와 함께 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 스프레이 방식의 패턴 형성 방법(400)은 a) 미세 노즐 장치(311)에 연결된 전원 장치(316)를 온시켜 상기 미세 노즐 장치(311)로부터 양전하로 하전된 잉크 하전 입자를 발생 및 분사시키는 단계(410); b) 상기 잉크 하전 입자가 상기 미세 노즐 장치(311)의 하부에 제공되는 제 1 전극(312)의 제 1 제어홀(314)을 통과할 때 상기 잉크 하전 입자의 분사 면적을 좁히는 단계(420); 및 c) 상기 잉크 하전 입자가 상기 제 1 전극(312)의 하부에 제공되며, 상기 전원 장치(316)와 연결되는 복수의 보조 전극(324a1,...,324an)의 복수의 제 2 제어홀(326a1,...,326an)을 통과할 때 상기 잉크 하전 입자의 분사 면적을 추가로 순차적으로 좁히는 단계(430)를 포함하고, 상기 복수의 보조 전극(324a1,...,324an)의 하부에 제공되는 리니어 마스크(320) 상에서 상기 잉크 하전 입자의 분사 영역(S)이 압축되는 것을 특징으로 한다.
상술한 본 발명의 제 2 실시예에 따른 스프레이 방식의 패턴 형성 방법(400)에서, 상기 분사 영역(S)은 상기 리니어 마스크(320)의 복수의 패턴 홀(322)의 폭방향 길이(W)보다 좁게 압축된다.
또한, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 스프레이 방식의 패턴 형성 방법(400)에서, 상기 전원 장치(316)의 양극과 각각 연결된 상기 미세 노즐 장치(311), 상기 제 1 전극(312), 및 상기 복수의 보조 전극(324a1,...,324an)과의 사이에 인가되는 제 1 내지 제 3 전압값(V1,V2,V3)은 각각 가변적으로 변경될 수 있다.
또한, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 스프레이 방식의 패턴 형성 방법(400)에서, 상기 복수의 보조 전극(324a1,...,324an)의 수는 2 내지 4개인 것이 바람직하다.
다양한 변형예가 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 본 명세서에 기술되고 예시된 구성 및 방법으로 만들어질 수 있으므로, 상기 상세한 설명에 포함되거나 첨부 도면에 도시된 모든 사항은 예시적인 것으로 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 따라서, 본 발명의 범위는 상술한 예시적인 실시예에 의해 제한되지 않으며, 이하의 청구범위 및 그 균등물에 따라서만 정해져야 한다.
100,200,300: 패턴 형성 장치 112a,114a,212a,312a: 포트
112b,114b: 챔버 112: 캐리어 가스 분사구 116: 멀티 헤드
115: 결합 챔버 117: 노즐 118: 토출구 211,311: 미세 노즐 장치
212,312: 제 1 전극 214,314,326,326a1,326an: 제어홀
216,316: 전원 장치 220,320: 리니어 마스크 222,322: 패턴 홀
324,324a1,324an: 보조 전극
112b,114b: 챔버 112: 캐리어 가스 분사구 116: 멀티 헤드
115: 결합 챔버 117: 노즐 118: 토출구 211,311: 미세 노즐 장치
212,312: 제 1 전극 214,314,326,326a1,326an: 제어홀
216,316: 전원 장치 220,320: 리니어 마스크 222,322: 패턴 홀
324,324a1,324an: 보조 전극
Claims (16)
- 스프레이 방식의 패턴 형성 장치에 있어서,
기판 상에 잉크 하전 입자를 발생시켜 스프레이 방식으로 분사하는 미세 노즐 장치;
상기 기판과 상기 미세 노즐 장치 사이에 제공되며, 복수의 패턴 홀이 형성되는 리니어 마스크;
상기 미세 노즐 장치와 상기 리니어 마스크 사이에 제공되며, 상기 잉크 하전 입자의 분사 면적을 좁혀 상기 리니어 마스크 상에서의 분사 영역을 제어하기 위한 제 1 제어홀을 구비한 제 1 전극;
상기 제 1 전극과 상기 리니어 마스크 사이에 제공되며, 상기 잉크 하전 입자의 분사 면적을 추가로 좁혀 상기 분사 영역을 압축하기 위한 제 2 제어홀을 구비한 보조 전극; 및
양극이 상기 미세 노즐 장치, 상기 제 1 전극, 및 상기 보조 전극에 각각 연결되고, 음극이 상기 기판에 선택적으로 연결되는 전원 장치
를 포함하고,
상기 리니어 마스크 상에 형성되는 상기 잉크 하전 입자의 분사 영역은 상기 복수의 패턴 홀의 폭방향 길이보다 좁게 압축되는
스프레이 방식의 패턴 형성 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 음극은 상기 기판에 연결되거나 또는 접지와 연결되는 스프레이 방식의 패턴 형성 장치. - 삭제
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 양극과 상기 미세 노즐 장치, 상기 제 1 전극, 및 상기 보조 전극 사이에 인가되는 제 1 내지 제 3 전압값과 상기 음극과 상기 기판 사이에 선택적으로 인가되는 제 4 전압값은 가변적으로 변경되는 스프레이 방식의 패턴 형성 장치. - 스프레이 방식의 패턴 형성 장치에 있어서,
기판 상에 잉크 하전 입자를 발생시켜 스프레이 방식으로 분사하는 미세 노즐 장치;
상기 기판과 상기 미세 노즐 장치 사이에 제공되며, 복수의 패턴 홀이 형성되는 리니어 마스크;
상기 미세 노즐 장치와 상기 리니어 마스크 사이에 제공되며, 상기 잉크 하전 입자의 분사 면적을 좁혀 상기 리니어 마스크 상에서의 분사 영역을 제어하도록 제 1 제어홀을 구비한 제 1 전극;
상기 제 1 전극과 상기 리니어 마스크 사이에 제공되며, 상기 잉크 하전 입자의 분사 면적을 추가로 순차적으로 좁혀 상기 분사 영역을 압축하기 위한 복수의 제 2 제어홀을 구비한 복수의 보조 전극; 및
양극이 상기 미세 노즐 장치, 상기 제 1 전극, 및 상기 복수의 보조 전극에 각각 연결되고, 음극이 상기 기판에 선택적으로 연결되는 전원 장치
를 포함하고,
상기 리니어 마스크 상에 형성되는 상기 잉크 하전 입자의 분사 영역은 상기 복수의 패턴 홀의 폭방향 길이보다 좁게 압축되는
스프레이 방식의 패턴 형성 장치. - 제 5항에 있어서,
상기 복수의 보조 전극의 수가 2 내지 4개인 스프레이 방식의 패턴 형성 장치. - 제 5항에 있어서,
상기 음극은 상기 기판에 연결되거나 또는 접지와 연결되는 스프레이 방식의 패턴 형성 장치. - 삭제
- 제 5항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 양극과 상기 미세 노즐 장치, 상기 제 1 전극, 및 상기 복수의 보조 전극 사이에 인가되는 제 1 내지 제 3 전압값과 상기 음극과 상기 기판 사이에 선택적으로 인가되는 제 4 전압값은 가변적으로 변경되는 스프레이 방식의 패턴 형성 장치. - 스프레이 방식의 패턴 형성 방법에 있어서,
a) 미세 노즐 장치에 연결된 전원 장치를 온시켜 상기 미세 노즐 장치로부터 양전하로 하전된 잉크 하전 입자를 발생 및 분사시키는 단계;
b) 상기 잉크 하전 입자가 상기 미세 노즐 장치의 하부에 제공되며, 상기 전원 장치와 연결되는 제 1 전극의 제 1 제어홀을 통과할 때 상기 잉크 하전 입자의 분사 면적을 좁히는 단계; 및
c) 상기 잉크 하전 입자가 상기 제 1 전극의 하부에 제공되며, 상기 전원 장치와 연결되는 보조 전극의 제 2 제어홀을 통과할 때 상기 잉크 하전 입자의 분사 면적을 추가로 좁히는 단계
를 포함하고,
상기 보조 전극의 하부에 제공되는 리니어 마스크 상에서 상기 잉크 하전 입자의 분사 영역이 압축되며,
상기 분사 영역은 상기 리니어 마스크의 복수의 패턴 홀의 폭방향 길이보다 좁게 압축되는
스프레이 방식의 패턴 형성 방법. - 삭제
- 제 10항에 있어서,
상기 전원 장치의 양극과 각각 연결된 상기 미세 노즐 장치, 상기 제 1 전극, 및 상기 보조 전극과의 사이에 인가되는 제 1 내지 제 3 전압값은 각각 가변적으로 변경될 수 있는 스프레이 방식의 패턴 형성 방법. - 스프레이 방식의 패턴 형성 방법에 있어서,
a) 미세 노즐 장치에 연결된 전원 장치를 온시켜 상기 미세 노즐 장치로부터 양전하로 하전된 잉크 하전 입자를 발생 및 분사시키는 단계;
b) 상기 잉크 하전 입자가 상기 미세 노즐 장치의 하부에 제공되며, 상기 전원 장치와 연결되는 제 1 전극의 제 1 제어홀을 통과할 때 상기 잉크 하전 입자의 분사 면적을 좁히는 단계; 및
c) 상기 잉크 하전 입자가 상기 제 1 전극의 하부에 제공되며, 상기 전원 장치와 연결되는 복수의 보조 전극의 복수의 제 2 제어홀을 통과할 때 상기 잉크 하전 입자의 분사 면적을 추가로 순차적으로 좁히는 단계
를 포함하고,
상기 복수의 보조 전극의 하부에 제공되는 리니어 마스크 상에서 상기 잉크 하전 입자의 분사 영역이 압축되며,
상기 분사 영역은 상기 리니어 마스크의 복수의 패턴 홀의 폭방향 길이보다 좁게 압축되는
스프레이 방식의 패턴 형성 방법. - 삭제
- 제 13항에 있어서,
상기 전원 장치의 양극과 각각 연결된 상기 미세 노즐 장치, 상기 제 1 전극, 및 상기 복수의 보조 전극과의 사이에 인가되는 제 1 내지 제 3 전압값은 각각 가변적으로 변경될 수 있는 스프레이 방식의 패턴 형성 방법. - 제 13항 또는 제 15항에 있어서,
상기 복수의 보조 전극의 수는 2 내지 4개인 스프레이 방식의 패턴 형성 방법.
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