KR101762305B1 - 나노 입자 및 레이저를 이용한 손상 전극 복원 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시에에 의하면, 기판에 위치한 전극의 손상된 부분을 탐색하는 단계, 용매에 나노 입자를 분산시킨 나노 잉크를 상기 손상된 부분에 도포하여 나노 잉크 박막을 형성하는 단계 및 상기 나노 잉크 박막이 형성된 상기 손상된 부분에 레이저를 조사하여 상기 전극을 복원하는 단계를 포함하는 손상 전극 복원 방법이 제공될 수 있다. 상기 손상 전극 복원 방법에 의하면 나노 잉크의 용매의 종류, 나노 입자의 농도 및 나노 잉크 박막의 두께 등의 인자를 조절함으로써 전극의 성능 및 수율의 최적화를 달성할 수 있다.
Description
본 발명은 나노 입자 및 레이저를 이용하여 손상된 전극을 복원하는 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 전극의 손상된 부분에 나노 입자를 포함하는 나노 잉크 박막을 형성하고 상기 나노 잉크 박막에 레이저를 조사하여 손상된 부분에 새로운 전극을 형성함으로써 손상된 전극을 복원하는 방법에 관한 것이다.
정보화 시대가 도래함에 따라 각종 전자 기기가 산업 혹은 일상 생활에서 차지하는 비중은 점점 증가하고 있다. 이러한 전자 기기의 내부에는 기기의 구동을 위해 전극(electrode)을 포함하는 기판이 장착된다.
한편, 기판의 제작 과정에서는 공정의 불완전성 등 여러 가지 요인으로 인해 불량 기판이 제작될 수 있다. 이러한 불량 기판은 기기의 신뢰성을 저하시킬 수 있으므로 원칙적으로 폐기되어야 하나, 경제적인 측면 및 환경적인 측면을 고려하여 불량 기판을 폐기하기보다는 수리하여 사용할 필요가 있다.
특히 전극은 기판을 구성하는 중요 부분으로, 전극에 단선 등의 손상이 있을 경우 기기의 오작동이 야기될 수 있다. 이에 따라 전극의 손상을 복원하여 기판을 사용 가능하게 만드는 기술이 활발히 연구되고 있으며, 이러한 기술로는 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition, CVD)를 이용한 방법과 도포침을 이용한 스탬핑 방법을 들 수 있다.
CVD를 이용하는 방법은 전극의 손상된 부분에 전극 재료를 화학적으로 증착하여 전극을 복원하는 방법이다. 그러나 본 방법은 복원장비의 가격이 매우 고가이고 구조가 복잡하며, 복원 시간과 수율이 떨어지는 단점이 있다. 한편 스탬핑 방법은 도포침의 끝에 전극 재료를 묻힌 다음 도포침을 전극이 손상된 부위에 스탬핑하여 전극을 복원하는 방법이다. 그러나 본 방법은 도포침의 끝에 전극 재료를 묻히기 위하여 도포침을 반복적으로 이동시켜야 하고, 도포침이 오염되기 쉬우며, 도포침에 의해 추가적 손상이 야기될 수 있는 등의 단점을 갖는다.
따라서, 손쉽게 공정을 행할 수 있으면서도 공정의 안정성이 보장되고 복원되는 전극의 품질 및 수율 역시 향상시킬 수 있는 새로운 전극 복원 방법의 개발이 요구된다.
본 발명은 전극의 손상 부위에 도포된 나노 입자를 레이저로 소결시킴으로써 손상된 전극을 복원하는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 나노 입자를 포함하는 나노 잉크의 여러 가지 인자를 조절함으로써 전극 복원의 수율을 향상시킬 수 있는 손상 전극 복원 방법에 관한 것이다.
다만, 본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지는 않았으나 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있는 목적을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 손상 전극 복원 방법은 기판에 위치한 전극의 손상된 부분을 탐색하는 단계, 용매에 나노 입자를 분산시킨 나노 잉크를 상기 손상된 부분에 도포하여 나노 잉크 박막을 형성하는 단계 및 상기 나노 잉크 박막이 형성된 상기 손상된 부분에 레이저를 조사하여 상기 전극을 복원하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 손상된 부분은 자동 광학 검사(AOI)에 의하여 탐색될 수 있다.
또한, 상기 나노 입자는 금속 산화물 나노 입자일 수 있다.
또한, 상기 금속 산화물 나노 입자는 산화구리(I) 나노 입자일 수 있다.
또한, 상기 나노 잉크는 상기 금속 산화물 나노 입자를 환원시키는 환원제를 포함할 수 있다.
또한, 상기 용매는 상기 복원하는 단계에서 발열 특성을 나타낼 수 있다.
또한, 상기 잉크의 흡수계수(absorption coefficient)는 기 설정된 값 이상일 수 있다.
또한, 상기 흡수계수는 상기 용매의 질량에 대한 상기 나노 입자의 질량의 비율에 근거하여 결정될 수 있다.
또한, 상기 잉크의 흡광도(absorbance)는 기 설정된 값 이하일 수 있다.
또한, 상기 흡광도는 상기 나노 잉크 박막의 두께에 근거하여 결정될 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 종래의 기술에 비해 전극 복원 공정의 수율을 향상시킬 수 있고, 손쉽게 안정적으로 공정을 행할 수 있으며, 최적화된 조건을 적용함으로써 높은 품질의 복원 전극을 생성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 손상 전극 복원 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2는 도 1의 손상 전극 복원 방법을 기판 상의 손상된 전극에 적용하는 공정을 설명하기 위한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 손상 전극 복원 방법에 있어서 용매의 종류에 따른 열적 거동을 비교한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 손상 전극 복원 방법에 있어서 용매의 종류에 따른 복원 전극의 비저항을 비교한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 손상 전극 복원 방법에 있어서 용매의 종류에 따른 복원 전극 단면의 균일도를 비교한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 손상 전극 복원 방법에 있어서 나노 잉크의 용매 질량당 나노 입자의 질량에 따른 복원 전극의 비저항을 비교한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 손상 전극 복원 방법에 있어서 흡수 계수가 복원 전극의 성능에 미치는 영향을 설명하기 위한 개념도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 손상 전극 복원 방법에 있어서 나노 잉크 박막의 두께에 따른 복원 전극의 비저항을 비교한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 손상 전극 복원 방법에 있어서 흡광도가 복원 전극의 성능에 미치는 영향을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 도 1의 손상 전극 복원 방법을 기판 상의 손상된 전극에 적용하는 공정을 설명하기 위한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 손상 전극 복원 방법에 있어서 용매의 종류에 따른 열적 거동을 비교한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 손상 전극 복원 방법에 있어서 용매의 종류에 따른 복원 전극의 비저항을 비교한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 손상 전극 복원 방법에 있어서 용매의 종류에 따른 복원 전극 단면의 균일도를 비교한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 손상 전극 복원 방법에 있어서 나노 잉크의 용매 질량당 나노 입자의 질량에 따른 복원 전극의 비저항을 비교한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 손상 전극 복원 방법에 있어서 흡수 계수가 복원 전극의 성능에 미치는 영향을 설명하기 위한 개념도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 손상 전극 복원 방법에 있어서 나노 잉크 박막의 두께에 따른 복원 전극의 비저항을 비교한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 손상 전극 복원 방법에 있어서 흡광도가 복원 전극의 성능에 미치는 영향을 설명하기 위한 개념도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 손상 전극 복원 방법을 설명하기 위한 순서도이며, 도 2는 도 1의 손상 전극 복원 방법을 기판 상의 손상된 전극에 적용하는 공정을 설명하기 위한 개략도이다. 다만, 이러한 도 1 및 도 2의 손상 전극 복원 방법은 본 발명의 일 실시예에 불과하므로 도 1 및 도 2를 통해 본 발명의 사상이 한정 해석되는 것은 아니다.
도 1 및 도 2의 실시예에 의한 손상 전극 복원 방법은 기판(100)에 위치한 전극의 손상된 부분(210)을 탐색하는 단계(S100)를 포함할 수 있다. 여기서 기판(100)은 전자 기기를 구동시키기 위한 목적으로 그 위에 전극이 패턴되어 있는 장치이다. 본 실시예에서는 기판(100)을 전극 어레이(200)가 패턴된 디스플레이용 기판으로 상정하여 설명할 것이나, 본 실시예에 의해 본 발명의 사상이 한정 해석되는 것은 아니다.
전극의 손상된 부분(210)은, 예컨대 전극 어레이(200) 중 일부가 끊어져 단선이 발생한 부분이 될 수 있다. 전극의 손상된 부분(210)을 탐색하기 위한 방법으로는 자동 광학 검사(Automatic Optical Inspection, AOI)가 이용될 수 있다.
다음으로 상기 실시예에 의한 손상 전극 복원 방법은 용매에 나노 입자를 분산시킨 나노 잉크를 전극의 손상된 부분(210)에 도포하여 나노 잉크 박막(220)을 형성하는 단계(S200)를 포함할 수 있다. 상기 나노 입자는 예를 들면 금속 나노 입자(metal nanoparticle), 유기 금속 나노 입자(organometallic nanoparticle) 혹은 금속 산화물 나노 입자(metal oxide nanoparticle)일 수 있다. 이들 중 금속 산화물 나노 입자가 분산된 나노 잉크는 가격이 싸고 보관 중에 열화(deterioration)될 염려가 적으며 알코올 용매에 잘 분산되는 특징을 갖는다. 상기 금속 산화물 나노 입자는, 예컨대 산화구리(I)(Cu2O) 나노 입자일 수 있는데, 이러한 산화구리(I) 나노 입자는 적절한 가격 및 낮은 환원 에너지 등의 이점을 갖는다. 또한, 상기 나노 잉크는 금속 산화물 나노 입자를 환원시키는 환원제를 더 포함할 수 있으며, 이러한 환원제로는 PVP(polyvinylpyrrolidone) 등이 이용될 수 있다.
그리고 상기 실시예에 따른 손상 전극 복원 방법은 나노 잉크 박막(220)이 형성된 전극의 손상된 부분(210)에 레이저를 조사하여 전극을 복원하는 단계(S300)를 포함할 수 있다. 나노 잉크 박막(220)에 레이저가 조사되면 레이저의 에너지에 의해 나노 입자가 소결되며, 이에 따라 전극의 손상된 부분(210)에 새로운 전극이 형성되면서 복원 전극(230)이 만들어진다. 예컨대, 나노 입자가 산화구리(I) 나노 입자이고 환원제가 PVP일 경우, 레이저의 에너지에 의해 PVP가 산화구리(I)를 환원시키며, 이에 따라 전극의 손상된 부분(210)에 구리 전극이 형성되며 복원 전극(230)이 만들어진다.
한편, 본 실시예에 따른 손상 전극 복원 방법은 전극을 복원하는 과정에서 생성된 잔여물을 제거하는 공정(washing process)을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 손상 전극 복원 방법에 있어서, 공정의 안정성을 높이고 복원 전극(230)의 품질을 담보하기 위해 몇 가지 인자들을 최적화시킬 필요가 있다. 이러한 인자들로는 나노 입자가 분산되는 용매의 열적 특성, 나노 잉크의 흡수 계수(absorption coefficient) 또는 나노 잉크의 흡광도(absorbance) 등이 있다.
먼저 나노 입자가 분산되는 용매의 열적 특성에 따른 영향에 대해 설명하도록 한다. 나노 입자가 분산되는 용매의 종류에 따른 영향을 알아보기 위해, 용매를 각각 이소프로필알코올(IPA), 에탄올(EtOH) 및 부탄올(BuOH)로 다르게 한 3가지 종류의 나노 잉크를 이용하여 상기 손상 전극 복원 방법을 수행하였다. 상기 3가지 종류의 나노 잉크는 손상 전극 복원 방법의 수행 과정에서 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이 각기 다른 열적 거동을 보였는데, 우선 이소프로필알코올을 사용한 나노 잉크는 발열 특성을, 에탄올을 사용한 나노 잉크는 흡열 특성을, 부탄올을 사용한 나노 잉크는 다른 두 가지 잉크의 중간 정도의 열적 특성을 각각 보였다.
상기 3가지 종류의 나노 잉크를 이용하여 전극을 생성한 결과, 이소프로필알코올을 사용한 나노 잉크로 손상 전극 복원 방법을 수행한 경우에 도 4에 나타난 바와 같이 복원 전극(230)의 비저항이 가장 낮았으며, 또한 도 5에 나타난 바와 같이 복원 전극(230)의 전극 단면의 균일도가 가장 우수했다. 따라서, 나노 입자의 분산에 발열 특성을 갖는 용매를 사용할 경우에 복원 전극(230)의 품질 및 공정의 안정성이 우수하다는 결론이 도출될 수 있다.
다음으로, 나노 잉크의 흡수 계수에 따른 영향에 대해 설명하도록 한다. 흡수 계수에 따른 영향을 알아보기 위해, 나노 잉크의 wt%(용매 질량당 나노 입자의 질량)를 통해 흡수 계수를 조절하였으며, wt%가 증가할수록 흡수 계수 역시 증가하게 된다.
도 6을 참조하면, wt%가 높아 흡수 계수가 클수록 복원 전극(230)의 비저항이 낮음을 알 수 있다. 이러한 결과를 뒷받침하는 원리에 대해 도 7을 참조하여 설명하도록 한다. 흡수 계수가 낮으면 흡광이 원활히 이루어지지 않아 잉크 내의 마랑고니 유동이 일어나게 되어 복원 전극(230)의 성능이 저하된다. 한편, 흡수 계수가 지나치게 높으면 나노 잉크 중 기판(100)과 맞닿은 하층부의 나노 입자가 소결되기 힘들어 기판(100) 세척 시 씻겨 나가기 쉽다. 따라서, 흡수 계수는 지나치게 높지 않은 범위 내에서 높을수록 좋으며, 따라서 기 설정된 값 이상으로 유지할 필요가 있다.
마지막으로, 나노 잉크의 흡광도에 따른 영향에 대해 설명하도록 한다. 흡광도에 따른 영향을 알아보기 위해, 나노 잉크 박막의 두께를 통해 흡광도를 조절하였으며, 두께가 증가할수록 흡수 계수 역시 증가하게 된다. 나노 잉크 박막의 두께는, 예컨대, 나노 입자에 대한 환원제의 질량비를 이용하여 조절할 수 있으며, 환원제의 질량비가 증가할수록 두께 역시 증가하게 된다.
도 8을 참조하면, 환원제의 질량비가 높아 흡광도가 클수록 복원 전극(230)의 비저항이 낮음을 알 수 있다. 이러한 결과를 뒷받침하는 원리에 대해 도 9를 참조하여 설명하도록 한다. 흡광도가 높으면 나노 입자의 반응에 필요한 에너지에 도달하는 것보다 용매에 의한 열에너지의 비산이 빨라져 마랑고니 유동이 쉽게 발생하게 되어 복원 전극(230)의 성능이 저하된다. 한편, 흡광도가 지나치게 낮으면 공정 범위(process window)가 좁아져서 공정 안정성이 저하될 수 있다. 따라서, 흡광도는 지나치게 낮지 않은 범위 내에서 낮을수록 좋으며, 따라서 기 설정된 값 이하로 유지할 필요가 있다.
상기 내용을 참조하면, 용매가 발열 특성을 가질 경우 복원 전극(230)의 품질 및 공정의 안정성 측면에서 유리함을 알 수 있다. 또한 흡수 계수가 높을수록, 또한 흡광도가 낮을수록 낮은 비저항을 갖는 우수한 품질의 복원 전극(230)이 생성됨을 알 수 있다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 기판
200: 전극 어레이
210: 전극의 손상된 부분
220: 나노 잉크 박막
230: 복원 전극
200: 전극 어레이
210: 전극의 손상된 부분
220: 나노 잉크 박막
230: 복원 전극
Claims (10)
- 기판에 위치한 전극의 손상된 부분을 탐색하는 단계;
용매에 나노 입자를 분산시킨 나노 잉크를 상기 손상된 부분에 도포하여 나노 잉크 박막을 형성하는 단계; 및
상기 나노 잉크 박막이 형성된 상기 손상된 부분에 레이저를 조사하여 상기 전극을 복원하는 단계를 포함하며,
상기 나노 잉크 박막을 형성하는 단계는,
상기 용매의 질량에 대한 상기 나노 입자의 질량의 비율에 근거하여 상기 나노 잉크의 흡수계수를 결정하는 단계; 및
상기 나노 잉크 박막의 두께에 근거하여 상기 나노 잉크의 흡광도를 결정하는 단계를 포함하는
손상 전극 복원 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 손상된 부분은 자동 광학 검사(AOI)에 의하여 탐색되는 것을 특징으로 하는
손상 전극 복원 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 나노 입자는 금속 산화물 나노 입자인 것을 특징으로 하는
손상 전극 복원 방법. - 제 3 항에 있어서,
상기 금속 산화물 나노 입자는 산화구리(I) 나노 입자인 것을 특징으로 하는
손상 전극 복원 방법. - 제 3 항에 있어서,
상기 나노 잉크는 상기 금속 산화물 나노 입자를 환원시키는 환원제를 포함하는 것을 특징으로 하는
손상 전극 복원 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 용매는 상기 복원하는 단계에서 발열 특성을 나타내는 것을 특징으로 하는
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| KR1020150142789A KR101762305B1 (ko) | 2015-10-13 | 2015-10-13 | 나노 입자 및 레이저를 이용한 손상 전극 복원 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020150142789A KR101762305B1 (ko) | 2015-10-13 | 2015-10-13 | 나노 입자 및 레이저를 이용한 손상 전극 복원 방법 |
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2015
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