KR102112271B1 - 전극 인쇄 장치 및 전극 인쇄 방법 - Google Patents

전극 인쇄 장치 및 전극 인쇄 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102112271B1
KR102112271B1 KR1020180009304A KR20180009304A KR102112271B1 KR 102112271 B1 KR102112271 B1 KR 102112271B1 KR 1020180009304 A KR1020180009304 A KR 1020180009304A KR 20180009304 A KR20180009304 A KR 20180009304A KR 102112271 B1 KR102112271 B1 KR 102112271B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrode
electrode line
printing
laser beam
line
Prior art date
Application number
KR1020180009304A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20190090518A (ko
Inventor
안상훈
이동근
김지현
최지연
노지환
조성학
Original Assignee
한국기계연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국기계연구원 filed Critical 한국기계연구원
Priority to KR1020180009304A priority Critical patent/KR102112271B1/ko
Publication of KR20190090518A publication Critical patent/KR20190090518A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102112271B1 publication Critical patent/KR102112271B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/0026—Apparatus for manufacturing conducting or semi-conducting layers, e.g. deposition of metal
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/0016—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables for heat treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/0036—Details

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 전극 인쇄 장치는, 기판 상에 전극 라인을 인쇄하는 인쇄부; 및 상기 인쇄부의 후단에 배치되어 상기 인쇄된 전극 라인의 선폭을 조절하는 가공부;를 포함하며, 상기 가공부는, 상기 인쇄된 전극 라인에 극초단 펄스의 제 1 레이저 빔을 조사하여 상기 전극 라인의 선폭을 조절한다.

Description

전극 인쇄 장치 및 전극 인쇄 방법 {APPARATUS FOR PRINTING ELECTRODE AND METHOD FOR PRINTING ELECTRODE}
본 발명은 전극 인쇄 장치 및 전극 인쇄 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 레이저 빔을 조사하여 전극의 선폭 및 전기적 특성을 조절하는 전극 인쇄 장치 및 전극 인쇄 방법에 관한 것이다.
최근 스마트폰, 테블릿 피씨를 포함하는 다양한 모바일 기기의 보급이 급속도로 성장하고, 고성능, 고화소의 TV의 점유율이 높아짐에 따라, 모바일 기기나 TV의 영상 표시를 위하여 액정을 채용한 LCD나 자체발광이 되는 OLED가 널리 사용되고 있다.
모바일 기기나 TV를 포함한 거의 모든 전자제품에 IC와 같은 반도체 소자들이 들어있고 PCB도 소형화, 슬림화되는 경향에 맞추어 기판에 형성되는 배선이 점점 얇아지고 고집적화 되고 있는 추세이다. 특히, 모바일 기기나 TV의 영상 표시를 위하여 채용되는 LCD나 OLED의 경우, 컬러 영상을 구현하기 위해 각 화소를 조절하기 위한 TFT를 포함하는 구동소자와 이들을 연결하는 전극 라인이 복잡하게 형성된 기판을 포함하고 있다.
반도체, 평면 패널 디스플레이, PCB 등에서 공통적으로 나타나는 현상은 각 기판에 형성된 회로소자의 크기가 작아지고 있을 뿐만 아니라 각 소자들을 연결하는 전극 라인의 폭이 매우 좁아지고 있다는 것이고, 이러한 기판들에 전극 라인을 인쇄하는 장치나 인쇄된 전극 라인에 발생한 결함을 수리하는 리페어(repair) 기기들도 더 얇은 도선을 형성하여야 하는 문제가 있다.
최근, LCD 디스플레이 패널의 경우, 레이저를 적용한 리페어 작업이 시도되고 있으나, 레이저에 의한 고열에 노출될 때 기판에 손상이나 변형을 줄 수 있으며, 특히, 400°C 이상의 높은 열에 노출될 때 수면이 단축되는 OLED 디스플레이 패널에는 레이저의 적용이 제한적인 문제가 있다.
본 발명의 일 측면은, 레이저를 이용하여 인쇄 전극의 선폭을 작게 가공할 수 있는 전극 인쇄 장치를 제공하고자 한다.
또한, 인쇄 전극을 어닐링하여 비저항을 감소시킬 수 있는 전극 인쇄 장치를 제공하고자 한다.
또한, 전극을 인쇄하는 인쇄부와 인쇄된 전극의 선폭을 조절하는 가공부가 하나의 장치로 통합된 전극 인쇄 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 다른 측면은, 레이저를 이용하여 인쇄 전극의 선폭을 작게 가공할 수 있는 전극 인쇄 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전극 인쇄 장치는, 기판 상에 잉크를 토출하여 전극 라인을 인쇄하는 인쇄 노즐이 구비된 인쇄부; 및 상기 인쇄부의 후단에 배치되어 상기 인쇄된 전극 라인의 선폭을 조절하는 가공부;를 포함하며, 상기 가공부는, 상기 인쇄된 전극 라인에 극초단 펄스의 제 1 레이저 빔을 조사하여 상기 전극 라인의 선폭을 조절한다.
상기 전극 인쇄 장치는, 상기 전극 라인에 나노초 이하 펄스의 제 2 레이저 빔을 조사하여 열처리하는 열처리부를 더 포함할 수 있다.
상기 제 2 레이저 빔은 상기 인쇄 노즐의 중심을 관통하여 상기 전극 라인으로 조사될 수 있다.
상기 인쇄부는, 상기 인쇄 노즐에서 상기 잉크가 토출되는 동시에 상기 제 2 레이저 빔이 상기 전극 라인으로 조사될 수 있다.
상기 제 1 레이저 빔은, 상기 전극 라인을 따라 이동하면서 상기 전극 라인의 가장자리를 절삭하여 상기 선폭을 작게 조절할 수 있다.
상기 제 1 레이저 빔은, 펄스폭이 500 펨토초 이하이고, 상기 선폭을 0.5 μm 내지 5 μm 로 조절할 수 있다.
상기 제 1 레이저 빔은, 상기 전극 라인의 양측 가장자리를 동시에 절삭하도록 한 쌍으로 구성될 수 있다.
상기 한 쌍의 제 1 레이저 빔 사이의 거리가 조절될 수 있다.
상기 전극 인쇄 장치는, 상기 인쇄부 및 상기 가공부가 지지되며, 상기 기판에 대한 상기 인쇄부 및 상기 가공부의 위치를 이동시키는 스테이지부;를 더 포함할 수 있다.
상기 가공부는, 상기 제 1 레이저 빔을 발생시키는 레이저 발생기; 및 상기 제 1 레이저 빔의 광 경로 상에 배치되는 광학 소자;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전극 인쇄 방법은, 인쇄 노즐에서 잉크를 토출하여 기판 상에 전극 라인을 인쇄하는 인쇄 단계; 상기 전극 라인을 열처리하는 어닐링 단계; 및 상기 전극 라인에 극초단 펄스의 제 1 레이저 빔을 조사하여 상기 전극 라인의 선폭을 조절하는 가공 단계;를 포함한다.
상기 어닐링 단계는, 상기 전극 라인을 인쇄하는 동시에 나노초 펄스의 제 2 레이저 빔을 상기 전극 라인에 조사하여 상기 전극 라인의 비저항을 감소시킬 수 있다.
상기 어닐링 단계는, 상기 잉크가 토출되는 인쇄 노즐의 중심을 상기 제 2 레이저 빔이 관통하여 상기 전극 라인에 조사될 수 있다.
상기 가공 단계는, 펄스폭이 500 펨토초 이하인 상기 제 1 레이저 빔을 조사하고, 상기 선폭을 0.5 μm 내지 5 μm 로 조절할 수 있다.
상기 가공 단계는, 상기 제 1 레이저 빔이 상기 전극 라인을 따라 이동하면서 상기 전극 라인의 가장자리를 절삭하여 상기 선폭을 작게 조절할 수 있다.
상기 가공 단계는, 상기 제 1 레이저 빔을 한 쌍으로 구성하고, 상기 한 쌍의 제 1 레이저 빔이 각각 상기 전극 라인의 양측 가장자리를 동시에 절삭할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 레이저를 이용하여 인쇄 전극의 선폭을 줄임으로써, 정밀하고 미세한 전극을 인쇄할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 전극을 인쇄하는 인쇄부와 인쇄된 전극의 선폭을 조절하는 가공부를 하나의 장비로 통합함으로써, 전극 인쇄와 인쇄 전극의 선폭 조절이 동시에 진행될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 인쇄 전극을 레이저로 어닐링함으로써, 인쇄 전극의 전기적 특성을 증대시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 전극을 인쇄하는 공정과 전극의 선폭을 조절하는 공정을 통합함으로써, 정밀하고 미세한 전극의 인쇄 및 리페어 작업을 효과적으로 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 인쇄 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 전극 인쇄 장치에서 인쇄부를 도시한 도면이다.
도 3은 도 1의 전극 인쇄 장치에서 가공부를 도시한 도면이다.
도 4는 도 1의 전극 인쇄 장치에서 가공부의 변형례를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 인쇄 방법을 도시한 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 인쇄 장치를 통하여 인쇄된 인쇄 전극으로서, 선폭이 조절되기 전을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 인쇄 장치를 통하여 인쇄된 인쇄 전극으로서, 선폭이 조절된 후를 확대하여 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 인쇄 장치를 통하여 인쇄된 전극 라인의 선폭에 따른 저항값을 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 인쇄 장치를 통하여 인쇄된 전극 라인의 선폭에 따른 비저항값을 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 만 아니라, 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"된 것도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, "~상에" 라 함은 대상부재의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력방향을 기준으로 상부에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다. 또한, 대상부재의 바로 위 만을 의미하는 것이 아니며, 다른 부재를 사이에 두고 위치하는 것도 포함하는 의미이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 인쇄 장치를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 인쇄 장치(100)는, 기판(10) 상에 전극 라인(5)을 인쇄하는 인쇄부(120)와, 인쇄된 전극 라인(5)의 선폭을 조절하는 가공부(160)를 포함한다.
인쇄부(120)는 기판(10) 상에 잉크(50)를 토출하여 전극 라인(5)을 인쇄하는 구성이며, 가공부(160)는 인쇄부(120)의 후단에 배치되어, 인쇄부(120)를 통해 인쇄된 전극 라인(5)의 선폭을 조절하는 구성이다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 인쇄 장치(100)는, 전극 인쇄와 인쇄된 전극의 선폭 조정이 하나의 장비에서 동시에 진행될 수 있도록 구성된다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 인쇄 장치(100)는 전극 라인(5)의 전기적 특성을 향상시키기 위하여 열처리, 즉 인쇄된 전극 라인(5)을 어닐링(annealing)하는 열처리부(140, 도 2 참조)를 포함할 수 있는데, 이에 대해서는 해당 부분에서 상세히 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 인쇄 장치(100)는 스테이지부(110)를 포함할 수 있다. 즉, 전술한 인쇄부(120)와 가공부(160)는 스테이지부(110)에 의해 지지될 수 있으며, 스테이지부(110)는 인쇄부(120)와 가공부(160)의 위치를 이동시킬 수 있다. 예를 들어, 스테이지부(110)는 인쇄부(120) 및 가공부(160)의 헤드 부분을 이동 가능하게 지지할 수 있으며, 인쇄부(120) 및 가공부(160)의 헤드 부분이 x, y, z 축을 포함한 다수의 축 방향으로 이동 가능하도록 스테이지부(110)는 다축 스테이지(multi-axis stage)로 구성될 수 있다.
도면에 도시되지 않았지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 인쇄 장치(100)는 비전부를 더 포함할 수 있다. 비전부는 인쇄부(120)에서 토출되는 잉크(50)와 가공부(160)에서 조사되는 제 1 레이저 빔(165)의 위치를 측정하는 구성으로, 촬영이 가능한 비전 카메라(vision camera)를 포함할 수 있다. 따라서, 비전부를 통해 촬영된 영상에 연동되어 인쇄부(120)와 가공부(160)가 스테이지부(110)의 제어를 통해 필요한 위치로 정밀하게 이동될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 가공부(160)에서 인쇄된 전극 라인(5)으로 조사되는 제 1 레이저 빔(165)는 극초단 펄스를 가지는 레이저 빔으로서, 인쇄된 전극 라인(5)의 선폭을 효과적으로 조절할 수가 있는데, 이에 대해서는 해당 부분에서 상세히 설명한다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 인쇄 장치(100)는 인쇄부(120)를 통해 인쇄된 전극 라인(5)이 가공부(160)에서 조사되는 제 1 레이저 빔(165)를 통해 선폭이 조절됨으로써, 미세한 전극 라인의 인쇄가 가능하며, 인쇄부(120)와 가공부(160)가 하나의 장치로 통합됨으로써, 효율적인 전극 인쇄 공정이 가능하다. 이하, 인쇄부(120)와 가공부(160)의 구성을 상세히 설명한다.
한편, 본 명세서에서 '기판(10)'은 전기 회로가 형성되는 기재를 총칭하는 것이며 '전극 라인(5)'은 기판(10)에 형성된 전극(electrode)뿐만 아니라, 배선(wiring)과 전기 회로를 구성하는 각종 소자 등을 모두 총칭하는 것이다.
도 2는 도 1의 전극 인쇄 장치에서 인쇄부를 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 인쇄부(120)는 잉크(50)를 기판(10) 상으로 토출하는 인쇄 노즐(122), 및 인쇄 노즐(122)과 연결되어 잉크(50)를 인쇄 노즐(122)로 공급하는 잉크 공급부(124)를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 인쇄부(120)는 전기 수력학적(EHD: electrohydrodynamic) 방식을 통하여 잉크(50)를 기판(10) 상으로 토출할 수 있다. 이를 통해 전극 라인(5)을 증착 방식이 아닌 잉크젯 방식을 통하여 형성할 수 있으므로, 진공 챔버가 불필요하게 되고 매우 얇은 전극 라인(5)의 형성 및 전극 라인(5)의 가공이 용이해질 수 있다. 예를 들어, 잉크젯(inkjet) 노즐로 구성된 인쇄 노즐(122)과 기판(10) 사이에 전기장이 형성되고 잉크(50) 내부에 형성된 이온들이 인쇄 노즐(122)과 기판(10) 사이에 형성된 전지장에 의해 토출될 수 있는데, 전기 수력학적 방식은 해당 기술분야에서 널리 알려진 바 상세한 설명은 생략한다. 다만, 전기 수력학적 방식은 인쇄부(120)의 일 예시이며 그 외에도 다양한 방식으로 구성될 수 있다.
한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 인쇄 노즐(122)은 미세한 전극 라인(5)의 형성을 위하여 잉크(50)가 토출되는 끝단이 뾰족한 형태로 이루어질 수 있다.
도 2를 참조하면, 전술한 열처리부(140)는 인쇄부(120)를 통하여 제 2 레이저 빔(145)을 전극 라인(5)으로 조사할 수 있다. 이 때, 제 2 레이저 빔(145)은 나노초 이하 펄스, 예를 들어 나노초 펄스, 피코초 펄스, 펨토초 펄스 또는 아토초 펄스를 가지는 레이저 빔일 수 있으며, 전극 라인(5)에 나노초 펄스 이하의 제 2 레이저 빔(145)가 조사됨으로써 전극 라인(5)을 어닐링할 수 있다.
예를 들어, 제 2 레이저 빔(145)는 수~수백ns(10-9초)의 펄스 폭을 가지는 레이저 빔 일 수 있으며, 이러한 제 2 레이저 빔(145)을 인쇄된 전극 라인(5)에 조사할 경우 레이저 빔 조사 부위가 고온이 되어 재료의 성질이 변화될 수 있다. 특히, 나노초 이하 펄스의 제 2 레이저 빔(145)을 조사하는 어닐링 과정을 통해 전극 라인(5)의 전기적 특성이 향상될 수 있는데, 예를 들어 전극 라인(5)의 비저항이 감소될 수 있다. 일반적으로 전극 라인(5)의 선폭이 작아짐에 따라 저항이 증가하게 되는데, 나노초 펄스 이하의 제 2 레이저 빔(145)을 전극 라인(5)에 조사하여 어닐링함으로써, 전극 라인(5)의 비저항을 감소시킬 수 있으며, 후술할 가공부(160)를 통한 선폭 조절에 의하여 저항이 증가하는 것을 최소화할 수 있다(도 8 참조).
본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 2에 도시된 바와 같이, 열처리부(140)는 잉크(50)가 토출되는 인쇄 노즐(122)의 중심을 관통하여 제 2 레이저 빔(145)을 조사할 수 있다. 즉, 인쇄 노즐(122)에서 잉크(50)가 토출될 때, 동시에 인쇄 노즐(122)을 통해 제 2 레이저 빔(145)이 조사될 수 있게 되어, 인쇄부(120)를 통한 전극 라인(5)의 인쇄와 열처리부(140)를 통한 전극 라인(5)의 어닐링이 동시에 진행될 수 있다.
도 2를 참조하면, 잉크(50)는 인쇄 노즐(122)의 내부 공간에서 가장자리를 통하여 공급되어 인쇄 노즐(122)의 끝단으로 토출되고, 제 2 레이저 빔(145)은 인쇄 노즐(122)의 내부 공간에서 중심부를 통해 인쇄 노즐(122)의 끝단으로 조사되어 전극 라인(5)에 조사될 수 있다. 이 때, 열처리부(140)는, 제 2 레이저 빔(145)이 미세한 인쇄 노즐(122)의 끝단을 통해 조사될 수 있도록, 레이저 빔의 형태를 변형시키는 광학 소자(미도시)를 포함할 수 있다.
인쇄 노즐(122)의 다른 형태로써, 인쇄 노즐(122) 내부 공간이 잉크(50)가 토출되는 가장자리 구역과 제 2 레이저 빔(145)이 통과되는 중심 구역으로 구획되거나, 인쇄 노즐(122)의 끝단이 환형 형태로 이루어질 수 있다. 이 외에도 인쇄 노즐(122)은 잉크(50) 토출과 제 2 레이저 빔(145) 조사가 동시에 이루어질 수 있도록 다양한 형태로 형성될 수 있다.
다만, 전술한 인쇄부(120)를 통하여 전극 라인(5)을 형성할 때, 전극 라인(5)의 선폭에는 한계가 있다. 예를 들어, 전기 수력학적 방식의 잉크젯 노즐을 통해 전극 라인(5)을 형성할 경우 선폭을 3 μm 미만으로 형성하는 것은 현재의 기술수준으로 불가능하다. 그러나 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 인쇄 장치(100)는, 인쇄부(120)의 후단에 배치된 가공부(160)를 통해 인쇄부(120)를 포함함으로써, 전극 라인(5)을 인쇄한 후 연속적으로 인쇄된 전극 라인(5)의 선폭을 보다 작게 조절할 수 있다. 즉, 하나의 장치에 인쇄부(120)와 가공부(160)를 통합함으로써, 연속적으로 전극 라인(5)의 인쇄 및 선폭 조절 과정을 진행할 수 있으며, 이를 통해 인쇄부(120) 만으로는 형성이 불가능한 미세한 선폭의 전극 라인(5)을 형성할 수가 있다.
여기서 '후단' 이란 연속적으로 연결되는 다음 단계 또는 다음 위치를 의미하는데, 예를 들어, 인쇄 노즐(122)이 이동하면서 전극 라인(5)을 형성할 때, 인쇄 노즐(122)의 이동 방향을 기준으로 인쇄 노즐(122)에 인접하여 가공부(160)가 배치될 수 있다. 도 1을 참조하여 설명하면, 인쇄부(120)가 y축을 따라 좌측에서 우측으로 이동하면서 전극 라인(5)을 형성할 때, 가공부(160)는 인쇄부(120)의 좌측에 배치되어 인쇄된 전극 라인(5)을 따라 좌측에서 우측으로 이동하면서 선폭을 조절할 수 있다. 이하, 가공부(160)를 상세히 설명한다.
도 3은 도 1의 전극 인쇄 장치에서 가공부를 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 가공부(160)는 인쇄부(120)에 의해 기판(10) 상에 인쇄된 전극 라인(5)에 제 1 레이저 빔(165)을 조사하는 구성이다. 제 1 레이저 빔(165)을 전극 라인(5)에 조사함으로써, 인쇄된 전극 라인(5)의 선폭을 조절할 수 있다. 전술하였듯이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제 1 레이저 빔(165)은 극초단 펄스의 레이저 빔으로서 전극 라인(5) 상에 조사될 수 있다. 즉, 제 1 레이저 빔(165)은 펄스폭이 피코초(10-12초), 펨토초(10-15초) 또는 아토초(10-18초) 수준의 레이저 빔으로서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 500 펨토초 이하의 펄스폭을 가질 수 있다.
제 1 레이저 빔(165)은 조사 부위에서 열이 발생하는 전술한 나노초 펄스의 레이저 빔 또는 나노초 이상 펄스의 레이저 빔과는 달리, 조사 부위에서 열이 아닌 플라즈마가 생성되어 가공이 이루어지게 된다. 따라서, 제 1 레이저 빔(165)이 전극 라인(5)에 조사될 때 열에 의한 기판 손상, 하부막 데미지, 재료 변성 등의 문제가 발생되지 않는다. 다시 말해, 극초단 레이저 빔을 사용할 경우 전극 라인(5)의 가공에서 비열적(non-thermal) 공정이 가능해진다. 특히, 열에 취약한 OLED 의 경우 전극의 인쇄, 가공 및 리페어 공정에 효과적으로 적용될 수 있다.
도 3을 참조하면, 가공부(160)는 극초단 레이저 빔을 발생시키는 레이저 발생기(162), 및 레이저 빔의 광 경로상에 배치되어 레이저 빔의 경로나 형태를 변경시키는 복수의 광학 소자(164)를 포함할 수 있다. 예를 들어 광학 소자(164)는 렌즈(lens)를 포함할 수 있고, 필요에 따라 공지된 다양한 광학 소자를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제 1 레이저 빔(165)은 기판(10) 상에 형성된 전극 라인(5)을 따라 이동되면서 전극 라인(5)의 가장자리를 절삭(트리밍)할 수 있다. 예를 들어, 가공부(160)의 헤드가 스테이지부(110, 도 1 참조)에 의해 전극 라인(5)을 따라 이동되면서, 제 1 레이저 빔(165)을 이동시킬 수 있으며, 제 1 레이저 빔(165)의 이동을 통해 전극 라인(5)의 가장자리를 절삭함으로써, 전극 라인(5)의 선폭을 줄일 수 있다.
이 때, 제 1 레이저 빔(165)은 전극 라인(5)의 일측 가장자리를 절삭하거나, 위치를 이동하여 전극 라인(5)의 양측 가장자리를 모두 절삭할 수 있다. 전술하였듯이, 가공부(160)가 스테이지부(110)에 지지되어 다축으로 이동될 수 있기 때문에 제 1 레이저 빔(165)은 전극 라인(5)을 따라 이동될 수 있으며, 일회 또는 수회 이동을 반복하면서 전극 라인(5)의 선폭을 원하는 범위 만큼 줄일 수 있다. 예를 들어, 500 펨토초 이하의 펄스폭을 가지는 제 1 레이저 빔(165)을 전극 라인(5)에 조사하여, 선폭을 0.5 μm 내지 5 μm 로 조절할 수 있다.
한편, 극초단 펄스의 제 1 레이저 빔(165)을 전극 라인(5)의 가장자리에 조사함으로써, 전극 라인(5)의 가장자리에는 2차적인 어닐링, 보다 상세하게는 어닐링과 유사하게 전극 라인(5)의 구조를 변형하는 현상이 부가적으로 발생될 수 있다. 이를 통해, 전극 라인(5)의 전기적 특성, 예를 들어 비저항값을 감소시키는데 도움을 줄 수 있다. 따라서, 제 1 레이저 빔(165)을 전극 라인(5)에 조사함으로써, 전술한 제 2 레이저 빔(145)을 통한 어닐링 만을 진행하는 경우보다 어닐링 효과를 향상시킬 수 있다.
도 4는 도 1의 전극 인쇄 장치에서 가공부의 변형례를 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 제 1 레이저 빔(165)은 한 쌍으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 가공부(160)는 제 1 레이저 빔(165)을 한 쌍으로 조사하도록 구성된 헤드를 포함할 수 있다. 이 때, 한 쌍의 제 1 레이저 빔(165)은 소정 간격(G)이 이격된 상태로 배열될 수 있으며, 각각 전극 라인(5)의 양측 가장자리를 따라 조사되어, 전극 라인(5)의 양측 가장자리를 동시에 절삭할 수 있다.
즉, 도 4에 도시된 변형례의 경우, 전극 라인(5)의 절삭을 위하여 가공부(160)를 이동시키는 횟수를 줄일 수 있다. 바람직하게는 가공부(160)를 전극 라인(5)을 따라 일회 이동시키는 과정을 통해, 전극 라인(5)의 선폭 조절 작업을 완료할 수 있게 되어, 전극 라인(5)을 가공하는 공정 시간을 대폭 줄일 수 있다. 도 4를 참조하면, 최초 선폭이 D1인 전극 라인(5)을 한 쌍의 제 1 레이저 빔(165)을 조사하여 전극 라인(5)의 선폭을 D2로 줄일 수 있다.
한편, 전술한 변형례의 경우, 가공부(160)는 한 쌍의 제 1 레이저 빔(165)의 간격(G)을 조절할 수 있도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 가공부(160)는 한 쌍의 제 1 레이저 빔(165)이 조사되는 헤드를 구비하며, 하나의 레이저 빔을 한 쌍의 제 1 레이저 빔(165)으로 분기시키는 분기 수단과, 분기된 한 쌍의 제 1 레이저 빔(165) 간의 간격을 조절하는 조절 수단을 구비할 수 있다. 이에 따라, 가공하고자 하는 전극 라인(5)의 선폭을 필요에 따라 용이하게 조절할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 인쇄 장치(100)는 기판(10) 상에 전극 라인(5)을 인쇄하는 인쇄부(120)와 인쇄된 전극 라인(5)의 선폭을 작게 조절하는 가공부(160)를 함께 포함함으로써, 미세한 선폭의 전극 라인(5)을 용이하게 형성할 수 있다. 또한, 전극 라인(5)의 인쇄와 동시에 전극 라인(5)을 어닐링 할 수 있는 어닐링부(140)를 포함으로써, 전극 라인(5)의 저항값을 줄일 수 있으며, 이에 따라 전극 라인(5)의 선폭이 축소됨에 따른 전극 라인(5)의 저항값의 증가를 최소화할 수 있다. 이하, 전극 인쇄 장치(100)를 통한 전극 인쇄 과정을 공정 순서대로 설명한다. 앞서 전극 인쇄 장치(100)를 설명하면서 전극 인쇄 과정을 전반적으로 설명하였으므로, 실시예의 주요 특징을 중심으로 간략히 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 인쇄 방법을 도시한 순서도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 인쇄 방법은, 전극 라인(5)을 인쇄하는 인쇄 단계(S501), 전극 라인(5)을 열처리하는 어닐링 단계(S502), 및 전극 라인의 선폭을 조절하는 가공 단계(S503)을 포함한다.
인쇄 단계(S501)은 기판(10) 상에 전극 라인(5)을 인쇄하는 과정으로, 전극 라인(5)의 재료가 되는 잉크를 기판(10) 상에 토출하여 전극 라인(5)을 형성할 수 있으며, 예를 들어, 전기 수력학적 잉크젯 방식으로 전극 라인(5)을 인쇄할 수 있다.
이어서, 어닐링 단계(S502)는 전극 라인(5)을 열처리하여 전기적 특성을 향상시키는 과정으로, 나노초 이하의 펄스폭의 제 2 레이저 빔(145)을 전극 라인(5)에 조사하여 열에 의한 변성을 통해 전극 라인(5)의 저항값을 줄일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 인쇄 단계(S501)와 동시에 이루어질 수 있는데, 인쇄 노즐(122)의 중심부를 관통하여 제 2 레이저 빔(145)을 조사함으로써, 인쇄 노즐(122)로부터 잉크가 토출됨과 동시에 제 2 레이저 빔(145)을 전극 라인(5)에 조사할 수 있다.
다만, 어닐링 단계(S502)는 전극 라인(5)의 저항값을 줄이기 위한 과정으로서, 미세 선폭의 전극 라인(5)을 형성하기 위한 필수적인 과정이 아니므로, 생략될 수 있다.
마지막으로, 가공 단계(S503)은 인쇄된 전극 라인(5)의 선폭을 조절하는 과정으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면 극초단 펄스의 제 1 레이저 빔(165), 또는 500 펨토초 이하의 펄스폭을 가지는 제 1 레이저 빔(165)을 인쇄된 전극 라인(5)에 조사하여 전극 라인(5)의 선폭을 줄일 수 있다. 보다 상세히는 전극 라인(5)의 가장자리를 제 1 레이저 빔(165)으로 절삭하여 선폭을 줄일 수 있으며, 예를 들어, 선폭을 0.5 μm 내지 5 μm 로 조절할 수 있다.
이 때, 제 1 레이저 빔(165)이 인쇄된 전극 라인(5)을 따라 이동하면서 전극 라인(5)의 가장자리를 절삭할 수 있으며, 또는 한 쌍의 제 1 레이저 빔(165)이 각각 전극 라인(5)의 양측 가장자리를 동시에 절삭할 수도 있다.
한편, 전술하였듯이 제 1 레이저 빔(165)을 전극 라인(5)에 조사함으로써, 전극 라인(5)의 비저항을 줄이는 데 도움을 줄 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 효과를 실험 데이터와 함께 설명한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 인쇄 장치를 통하여 인쇄된 인쇄 전극으로서, 선폭이 조절되기 전을 확대하여 나타낸 도면이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 인쇄 장치를 통하여 인쇄된 인쇄 전극으로서, 선폭이 조절된 후를 확대하여 나타낸 도면이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 17±2 μm 정도로 인쇄된 전극 라인을 펨토초 펄스폭의 제 1 레이저 빔을 이용하여 전극 라인의 가장자리를 절삭한 후 1±0.2 μm 선폭의 전극 라인으로 가공할 수 있음을 확인할 수 있다. 또한, 제 1 레이저 빔을 통한 절삭 과정 이전에 나노초 펄스폭을 가지는 제 2 레이저 빔을 통하여 전극 라인을 어닐링하였으며, 실험 결과, 도 6에 도시된 최초 인쇄 전극의 비저항은 6.6 * 10-6 Ωcm 이고, 가공이 완료된 도 7에 도시된 최종 인쇄 전극의 비저항은 3.2 * 10-6 Ωcm 으로 확인되었다. 즉 제 2 레이저 빔을 이용한 어닐링 과정, 및 제 1 레이저 빔에 의한 부가적인 구조 변형 효과를 통해, 인쇄 전극의 비저항 값이 작아짐을 확인할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 인쇄 장치를 통하여 인쇄된 전극 라인의 선폭에 따른 저항값을 나타낸 그래프이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 인쇄 장치를 통하여 인쇄된 전극 라인의 선폭에 따른 비저항값을 나타낸 그래프이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 나노초 펄스폭을 가지는 제 2 레이저 빔을 통하여 전극 라인을 어닐링한 후에 펨토초 펄스폭을 가지는 제 1 레이저 빔을 통하여 전극 라인의 선폭을 축소하는 경우, 전극 라인의 선폭이 줄어듦에 따라 전극 라인의 저항값의 증가가 이론치보다 작아지거나, 또는 전극 라인의 선폭이 줄어듦에 따라 전극 라인의 비저항값이 최초의 값보다 작아지는 결과를 확인할 수 있다, 즉, 본 발명을 통하여 전극 라인의 선폭을 줄이는 동시에, 전극 라인의 비저항값을 줄여 전기적 특성을 향상시킬 수 있음을 확인할 수 있다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
5 전극 라인 10 기판
50 잉크 100 전극 인쇄 장치
110 스테이지부 120 인쇄부
122 인쇄 노즐 124 잉크 공급부
140 열처리부 145 제 2 레이저 빔
160 가공부 162 레이저 발생기
164 광학 소자 165 제 1 레이저 빔

Claims (16)

  1. 기판 상에 잉크를 토출하여 전극 라인을 인쇄하는 인쇄 노즐이 구비된 인쇄부;
    상기 전극 라인을 열처리하는 열처리부; 및
    상기 인쇄부의 후단에 배치되어 상기 인쇄된 전극 라인의 선폭을 조절하는 가공부;
    를 포함하며,
    상기 가공부는,
    상기 인쇄된 전극 라인에 극초단 펄스의 제 1 레이저 빔을 조사하여 상기 전극 라인의 선폭을 조절하고,
    상기 제 1 레이저 빔은,
    펄스폭이 500 펨토초 이하이며, 상기 전극 라인을 따라 이동하면서 비열적(non-thermal) 공정으로 상기 전극 라인의 가장자리를 절삭하여 상기 선폭을 작게 조절하고,
    상기 열처리부는,
    상기 전극 라인에 나노초 이하 펄스의 제 2 레이저 빔을 조사하여 상기 전극 라인의 비저항이 감소되도록 상기 전극 라인을 어닐링하며,
    상기 제 2 레이저 빔은 상기 잉크가 토출되는 상기 인쇄 노즐의 중심을 관통하여 상기 전극 라인으로 조사되는, 전극 인쇄 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 레이저 빔은,
    상기 선폭을 0.5 μm 내지 5 μm 로 조절하는, 전극 인쇄 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 레이저 빔은,
    상기 전극 라인의 양측 가장자리를 동시에 절삭하도록 한 쌍으로 구성되는, 전극 인쇄 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 제 1 레이저 빔 사이의 거리가 조절되는, 전극 인쇄 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 인쇄부 및 상기 가공부가 지지되며, 상기 기판에 대한 상기 인쇄부 및 상기 가공부의 위치를 이동시키는 스테이지부;
    를 더 포함하는, 전극 인쇄 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 가공부는,
    상기 제 1 레이저 빔을 발생시키는 레이저 빔 발생기; 및
    상기 제 1 레이저 빔의 광 경로 상에 배치되는 광학 소자;
    를 포함하는, 전극 인쇄 장치.
  11. 인쇄 노즐에서 잉크를 토출하여 기판 상에 전극 라인을 인쇄하는 인쇄 단계;
    상기 전극 라인을 열처리하는 어닐링 단계; 및
    상기 전극 라인에 극초단 펄스의 제 1 레이저 빔을 조사하여 상기 전극 라인의 선폭을 조절하는 가공 단계;
    를 포함하고,
    상기 어닐링 단계에서,
    상기 전극 라인을 인쇄하는 동시에 나노초 이하 펄스의 제 2 레이저 빔을 상기 전극 라인에 조사하여 상기 전극 라인의 비저항을 감소시키고, 상기 잉크가 토출되는 인쇄 노즐의 중심을 상기 제 2 레이저 빔이 관통하여 상기 전극 라인에 조사되며,
    상기 가공 단계에서,
    펄스폭이 500 펨토초 이하인 상기 제 1 레이저 빔이 상기 전극 라인을 따라 이동하면서 비열적(non-thermal) 공정으로 상기 전극 라인의 가장자리를 절삭하여 상기 선폭을 작게 조절하는, 전극 인쇄 방법.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 가공 단계는,
    상기 선폭을 0.5 μm 내지 5 μm 로 조절하는, 전극 인쇄 방법.
  15. 삭제
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 가공 단계는,
    상기 제 1 레이저 빔을 한 쌍으로 구성하고,
    상기 한 쌍의 제 1 레이저 빔이 각각 상기 전극 라인의 양측 가장자리를 동시에 절삭하는, 전극 인쇄 방법.
KR1020180009304A 2018-01-25 2018-01-25 전극 인쇄 장치 및 전극 인쇄 방법 KR102112271B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180009304A KR102112271B1 (ko) 2018-01-25 2018-01-25 전극 인쇄 장치 및 전극 인쇄 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180009304A KR102112271B1 (ko) 2018-01-25 2018-01-25 전극 인쇄 장치 및 전극 인쇄 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190090518A KR20190090518A (ko) 2019-08-02
KR102112271B1 true KR102112271B1 (ko) 2020-05-18

Family

ID=67614136

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180009304A KR102112271B1 (ko) 2018-01-25 2018-01-25 전극 인쇄 장치 및 전극 인쇄 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102112271B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112670212B (zh) * 2020-12-24 2024-05-07 武汉理工大学 一种大面积印刷与激光退火制造装置及半导体制造方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017228556A (ja) * 2016-06-20 2017-12-28 信越ポリマー株式会社 電極用シートの製造方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101442727B1 (ko) * 2012-02-13 2014-09-23 주식회사 잉크테크 레이저 에칭을 이용한 패턴 형성 방법
KR101819654B1 (ko) * 2015-05-22 2018-01-17 한국기계연구원 용액 공정 장치 및 이를 이용한 다층 구조 소자의 제조 방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017228556A (ja) * 2016-06-20 2017-12-28 信越ポリマー株式会社 電極用シートの製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190090518A (ko) 2019-08-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI780684B (zh) 雷射處理設備、雷射處理工件的方法及相關配置
JP6181031B2 (ja) バースト超高速のレーザーパルスのエネルギー移転による基板への前方堆積の方法および装置
US8440581B2 (en) Systems and methods for non-periodic pulse sequential lateral solidification
KR101738982B1 (ko) 리페어 장치 및 리페어 방법
US20130164506A1 (en) Apparatus for the selective separation of two layers of material using an ultrashort pulse source of electromagnetic radiation
KR20050047103A (ko) 다양한 조사 패턴을 포함하는 원 샷 반도체 가공 시스템 및방법
KR20070119725A (ko) 박막의 라인 스캔 순차적 횡방향 고형화
KR20090035483A (ko) 증착 복구 장치 및 방법
US9633845B2 (en) Method of manufacturing a substrate having a crystallized layer and a laser crystallizing apparatus for the same
KR102112271B1 (ko) 전극 인쇄 장치 및 전극 인쇄 방법
KR20140113217A (ko) 전기 수력학을 이용한 패턴라인 형성장치 및 패턴라인을 형성하는 방법
KR20180123524A (ko) 박막 트랜지스터의 제조 방법 및 그 제조 방법에 사용하는 마스크
US20140363626A1 (en) Method of manufacturing glass substrate, and glass substrate
KR20170096242A (ko) 레이저 가공장치 및 레이저 가공방법
Park et al. 37‐1: Invited Paper: 800 PPI FMM Processing System using Femtosecond Laser
KR102468204B1 (ko) 엑시머 레이저 실리콘 결정화를 위한 에너지 컨트롤러
KR102084148B1 (ko) 전극 라인 수리 장치 및 그를 이용한 수리 방법
CN107479203B (zh) 在激光退火系统中用于控制边缘轮廓的定制光瞳光阑
KR20150049992A (ko) 전기 수력학을 이용하는 패턴라인 형성장치 및 전기 수력학을 이용하여 패턴라인을 형성하는 방법
EP1742758A1 (en) A method of laser etching a structure by first radiating areas of the structure for altering the crystallinity
KR100667899B1 (ko) 저온 다결정 폴리 실리콘 박막트랜지스터 액정표시장치의레이저 어닐링 장치 및 방법
KR101285876B1 (ko) 레이저 가공 기술을 이용한 기판 상 박막의 선택적 제거 장치
KR20130094893A (ko) 극초단 펄스 레이저를 이용한 유연 능동형 유기 자체 발광 소자의 비열 리페어 방법 및 장치
CN107225857B (zh) 图形线形成装置及方法
KR101387996B1 (ko) 능동형 유기 자체 발광 소자의 열적 및 비열적 복합 리페어 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant