KR102381833B1 - 액적 토출 장치 및 액적 토출 방법 - Google Patents

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Abstract

액적 토출 장치는 제1 액체를 저장하기 위한 제1 액체 저장부 및 이 제1 액체 저장부의 제1 액체를 제1 액적으로서 토출하기 위한 제1 선단부를 포함하는 제1 액적 토출부와, 제2 액체를 저장하기 위한 제2 액체 저장부 및 이 제2 액체 저장부의 제2 액체를 제1 액적과는 다른 제2 액적으로서 토출하기 위한 제2 선단부를 포함하는 제2 액적 토출부와, 상기 제1 액체 및 상기 제2 액체가 토출되는 대상물을 지지하기 위한 대상물 지지부와, 상기 대상물 지지부에 대해 상기 제1 선단부 및 상기 제2 선단부를 상대적으로 제1 방향으로 이동시키기 위한 구동부를 포함하고, 상기 제2 선단부의 내경은 상기 제1 선단부의 내경보다 크고, 상기 제1 선단부 및 상기 제2 선단부는 상기 제1 방향을 따라 배치되고, 상기 제2 선단부는 상기 제1 선단부에 대해 후방에 배치되어 있다.

Description

액적 토출 장치 및 액적 토출 방법
본 발명은 액적 토출 장치 및 액적 토출 방법에 관한 것이다.
최근 잉크젯 인쇄 기술이 공업용 프로세스에 응용되고 있다. 예를 들어 액정 디스플레이용의 칼라 필터 제조 공정 등이 그 일례이다. 잉크젯 인쇄 기술로서 종래의 기계적 압력이나 진동에 의해 액적을 토출하는 소위 피에조형 잉크젯 헤드가 이용되고 있다.
피에조 잉크젯 헤드를 이용한 인쇄 기술은 성숙한 기술인 반면, 형성할 수 있는 액적의 사이즈, 안착(
Figure 112020119728756-pct00001
) 정밀도 등을 제어하기가 어렵다. 예를 들어 4 피코 리터의 액적량의 잉크젯은 액적의 직경이 약 20㎛ 정도로, 수㎛ 피치의 QD(양자 도트) 디스플레이의 픽셀 형성에 대응하기는 어렵다.
이에 보다 미세한 액적을 토출할 수 있는 정전형 잉크젯 헤드가 주목을 받고 있다. 특허문헌 1에는 정전 토출형 잉크젯 기록 장치에 대해 개시되어 있다.
특허문헌 1：일본 특허출원 공개 평10-34967호 공보
한편, 정전 토출형의 잉크젯 방식의 경우, 정밀도나 토출량과 관련하여 뛰어난 제어성을 가지나 액적을 크게 하기가 어렵다. 따라서 정전 토출형의 잉크젯 방식의 경우에는 처리 시간을 단축해야 하는 과제가 있다. 또한 정전 토출형의 잉크젯에서 입자를 포함하고 있는 재료를 취급하는 경우 노즐의 건조에 의한 막힘이 발생할 우려가 있다.
이에 본 발명은 위치 정밀도를 높이면서 높은 처리 능력을 갖는 액적 토출 기술을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 제1 액체를 저장하기 위한 제1 액체 저장부 및 이 제1 액체 저장부의 제1 액체를 제1 액적으로서 토출하기 위한 제1 선단부를 포함하는 제1 액적 토출부와, 제2 액체를 저장하기 위한 제2 액체 저장부 및 이 제2 액체 저장부의 제2 액체를 제1 액적과는 다른 제2 액적으로서 토출하기 위한 제2 선단부를 포함하는 제2 액적 토출부와, 상기 제1 액체 및 상기 제2 액체가 토출되는 대상물을 지지하기 위한 대상물 지지부와, 상기 대상물 지지부에 대해 상기 제1 선단부 및 상기 제2 선단부를 상대적으로 제1 방향으로 이동시키기 위한 구동부를 포함하고, 상기 제2 선단부의 내경은 상기 제1 선단부의 내경보다 크고, 상기 제1 선단부 및 상기 제2 선단부는 상기 제1 방향을 따라 배치되고, 상기 제2 선단부는 상기 제1 선단부에 대해 후방에 배치되어 있는 액적 토출 장치가 제공된다.
상기 액적 토출 장치에 있어서, 상기 제2 액적 토출부의 단위시간 당 토출량은 상기 제1 액적 토출부의 단위시간 당 토출량보다 많을 수 있다.
상기 액적 토출 장치에 있어서, 상기 제1 액적 토출부는 정전 토출형 노즐 헤드를 갖고, 상기 제2 액적 토출부는 피에조형 노즐 헤드를 가질 수 있다.
상기 액적 토출 장치에 있어서, 상기 제1 액적 토출부 및 상기 제2 액적 토출부는 상기 제1 액적 토출부 및 상기 제2 액적 토출부가 상기 제1 방향에 대해 교차하는 방향으로 복수 마련될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 대상물의 제1 영역에 제1 액적을 토출하고, 상기 제1 영역으로, 상기 토출된 상기 제1 액적과 접촉하도록 상기 제1 액적보다 많은 토출량으로 상기 제1 액적과 다른 제2 액적을 토출하고, 상기 제1 영역으로 제2 액적을 토출하는 것과 동기하여 상기 제1 영역과는 다른 제2 영역으로 상기 제1 액적을 토출하는 액적 토출 방법이 제공된다.
상기 액적 토출 방법에 있어서, 상기 제1 액적의 적어도 일부가 상기 제2 액적이 토출되기 전에 상기 대상물에 고정될 수 있다.
상기 액적 토출 방법에 있어서, 상기 토출된 상기 제1 액적의 사이즈는 100nm 이상 500㎛ 이하일 수 있다.
상기 액적 토출 방법에 있어서, 상기 제1 액적의 용매와 상기 제2 액적의 용매는 동종의 액체일 수 있다.
상기 액적 토출 방법에 있어서, 상기 제1 액적은 입자를 포함하지 않고, 상기 제2 액적은 입자를 포함할 수 있다.
상기 액적 토출 방법에 있어서, 상기 대상물 상에는 구조체가 상기 대상물의 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역의 각각을 둘러싸도록 마련되고, 상기 구조체의 표면은 친액성을 가지며, 상기 구조체의 표면은 발액성을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시형태를 이용함으로써 위치 정밀도를 높이면서 높은 처리 속도로 액적 토출을 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 액적 토출 장치의 개략도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 액적 토출 방법의 단면도이고,
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 액적 토출 방법의 단면도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 액적 토출 방법의 단면도이고,
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 액적 토출 방법의 단면도이고,
도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따른 액적 토출 방법의 단면도이고,
도 7은 본 발명의 일 실시형태에 따른 액적 토출 방법의 단면도이고,
도 8은 본 발명의 일 실시형태에 따른 액적 토출 방법에 의해 형성된 패턴의 상면도이고,
도 9는 본 발명의 일 실시형태에 따른 액적 토출 방법의 단면도이고,
도 10은 본 발명의 일 실시형태에 따른 액적 토출 방법의 단면도이고,
도 11은 본 발명의 일 실시형태에 따른 액적 토출 방법의 단면도이고,
도 12는 본 발명의 일 실시형태에 따른 액적 토출 방법의 단면도이고,
도 13은 본 발명의 일 실시형태에 따른 액적 토출 방법의 단면도이고,
도 14는 본 발명의 일 실시형태에 따른 액적 토출 방법에 의해 형성된 패턴의 상면도이고,
도 15는 본 발명의 일 실시형태에 따른 액적 토출 장치의 개략도이고,
도 16은 본 발명의 일 실시형태에 따른 제2 액적 노즐의 상면도이고,
도 17은 본 발명의 일 실시형태에 따른 제2 액적 노즐의 일부를 확대한 상면도 및 단면도이다.
이하, 본 출원에서 개시되는 발명의 각 실시형태에 대해 도면을 참조하면서 설명한다. 단, 본 발명은 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 형태로 실시할 수 있고, 이하에 예시하는 실시형태의 기재 내용에 한정하여 해석되는 것은 아니다.
아울러 본 실시형태에서 참조하는 도면에서 동일 부분 또는 동일한 기능을 갖는 부분에는 동일한 부호 또는 유사한 부호(숫자 뒤에 단순히 A, B 등만을 부여한 부호)를 부여하고 그 반복 설명은 생략할 수 있다. 또한 도면의 치수 비율은 설명의 편의상 실제의 비율과는 다르거나 구성의 일부가 도면에서 생략될 수 있다.
나아가 본 발명의 상세한 설명에서 어느 구성물과 다른 구성물의 위치 관계를 규정할 때 '위에', '아래에'는 어느 구성물의 바로 위 혹은 바로 아래에 위치하는 경우 뿐 아니라, 특별히 정의되지 않는 한, 사이에 또 다른 구성물을 개재하는 경우를 포함하기로 한다.
＜제1 실시형태＞
(1-1. 액적 토출 장치(100)의 구성)
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 액적 토출 장치(100)의 개략도이다.
액적 토출 장치(100)는 제어부(110), 기억부(115), 전원부(120), 구동부(130), 제1 액적 토출부(140), 제2 액적 토출부(150), 및 대상물 지지부(160)를 포함한다.
제어부(110)는 CPU(Central Processing Unit), ASIC(Application Specific Inte4grated Circuit), FPGA(Field Programable Gate Array), 또는 그 밖의 연산 처리 회로를 포함한다. 제어부(110)는 미리 설정된 액적 토출용 프로그램을 이용하여 제1 액적 토출부(140) 및 제2 액적 토출부(150)의 토출 처리를 제어한다.
제어부(110)는 제1 액적 토출부(140)의 제1 액적(147)(도 3 참조)의 토출 타이밍 및 제2 액적 토출부(150)의 제2 액적(157)(도 5 참조)의 토출 타이밍을 제어한다. 자세한 것은 후술하나, 제1 액적 토출부(140)에 의한 제1 액적(147)의 토출과 제2 액적 토출부(150)의 제2 액적(157)의 토출은 동기하고 있다. 본 실시형태에서의 '동기한다'는 제1 액적 및 제2 액적이 일정한 주기로 토출되는 것을 의미한다. 이 예에서는 제1 액적(147) 및 제2 액적(157)이 동시에 토출된다. 또한 제어부(110)는 제1 액적 토출부(140)가 제1 액적(147)을 토출하는 대상물(200)의 제1 영역과 이격된 제2 영역으로 이동했을 때, 제2 액적 토출부(150)가 제1 영역으로 이동하여 제2 액적(157)을 토출하도록 제어한다.
기억부(115)는 액적 토출용 프로그램, 및 액적 토출용 프로그램에 이용되는 각종 정보를 기억하는 데이타베이스로서의 기능을 갖는다. 기억부(115)로는 메모리, SSD, 또는 기억 가능한 소자가 이용된다.
전원부(120)는 제어부(110), 구동부(130), 제1 액적 토출부(140) 및 제2 액적 토출부(150)와 접속된다. 전원부(120)는 제어부(110)로부터 입력되는 신호를 기초로 제1 액적 토출부(140) 및 제2 액적 토출부(150)로 전압을 인가한다. 이 예에서는 전원부(120)는 제1 액적 토출부(140)에 대해 펄스상의 전압을 인가한다. 아울러 펄스 전압에 한정되지 않고, 일정한 전압이 상시 인가될 수도 있다.
구동부(130)는 모터, 벨트, 기어 등의 구동 부재에 의해 구성된다. 구동부(130)는 제어부(110)로부터의 지시에 기초하여 이 예에서는 제1 액적 토출부(140) 및 제2 액적 토출부(150)를 대상물(200) 상의 소정의 위치로 이동시킨다.
제1 액적 토출부(140)는 제1 액적 노즐(141) 및 제1 잉크 탱크(143)(제1 액체 저장부라고도 함)를 포함한다. 제1 액적 노즐(141)로는 정전 토출형의 잉크젯 노즐이 이용된다. 제1 액적 노즐(141)의 노즐 선단부(141a)의 내경은 100nm 이상 30㎛ 이하, 바람직하게는 0.5㎛ 이상 20㎛ 이하, 보다 바람직하게는 1.5㎛ 이상 10㎛ 이하이다.
제1 액적 노즐(141)은 유리관을 가지며, 유리관의 내부에 전극(145)이 마련된다. 이 예에서는 전극(145)으로 텅스텐의 세선이 이용된다. 아울러 전극(145)은 텅스텐에 한정되지 않고, 니켈, 몰리브덴, 티타늄, 금, 은, 동, 백금 등이 마련될 수도 있다.
제1 액적 노즐(141)의 전극(145)은 전원부(120)와 전기적으로 접속되어 있다. 제1 액적 노즐(141)의 내부 및 전극(145)에 대해 전원부(120)로부터 인가된 전압(이 예에서는 1000V)에 의해 제1 잉크 탱크(143)에 저장된 제1 액체가 제1 액적 노즐(141)의 노즐 선단부(141a)(제1 선단부라고도 함)를 통해 제1 액적(147)으로서 토출된다. 전원부(120)로부터 인가되는 전압을 제어함으로써, 제1 액적(147)에 의해 형성되는 액적(패턴)의 형상을 제어할 수 있다.
제2 액적 토출부(150)는 제2 액적 노즐(151) 및 제2 잉크 탱크(153)를 포함한다. 이 예에서는 제2 액적 노즐(151)로는 피에조형 잉크젯 노즐이 이용된다. 제2 액적 노즐(151)의 상부에는 압전 소자(155)가 마련된다. 압전 소자(155)는 전원부(120)와 전기적으로 접속된다. 압전 소자(155)는 전원부(120)로부터 인가된 전압에 의해 제2 액체를 누름으로써, 제2 잉크 탱크(153)에 저장된 제2 액체를 제2 액적 노즐(151)의 노즐 선단부(151a)(제2 선단부라고도 함)를 통해 제2 액적(157)으로서 토출한다.
제2 액적 토출부(150)의 제2 액적 노즐(151)은 대상물(200)의 표면에 대해 수직으로 마련된다.
제2 액적 노즐(151)의 노즐 선단부(151a)의 내경은 제2 액적 노즐(151)의 노즐 선단부(151a)의 내경보다 넓은 것이 바람직하다. 이에 의해 제2 액적 토출부(150)의 단위시간 당 토출량을 제1 액적 토출부(140)의 단위시간 당 토출량보다 많게 할 수 있다.
대상물 지지부(160)는 대상물(200)을 지지하는 기능을 갖는다. 대상물 지지부(160)는 이 예에서는 스테이지가 이용된다. 대상물 지지부(160)가 대상물(200)을 지지하는 기구는 특별히 제한되지 않고 일반적인 지지 기구가 이용된다. 이 예에서는 대상물(200)은 대상물 지지부(160)에 진공 흡착되어 있다. 아울러 이에 한정되지 않고, 대상물 지지부(160)는 고정구를 이용하여 대상물(200)을 지지할 수도 있다.
제1 액적 토출부(140) 및 제2 액적 토출부(150)는 제1 액적 토출부(140) 및 제2 액적 토출부(150)가 대상물 지지부(160)에 대해 이동하는 방향(이 예에서는 제1 방향(D1 방향))을 따라 배치된다. 구체적으로는, 제2 액적 토출부(150)(보다 구체적으로는 제2 액적 노즐(151)의 노즐 선단부(151a))는 D1 방향에서 제1 액적 토출부(140)(보다 구체적으로는 제1 액적 노즐(141)의 노즐 선단부(141a))의 후방에 배치된다. 아울러 제1 액적 토출부(140)와 제2 액적 토출부(150) 간의 거리(L)는 적절히 조정할 수 있다.
(1-2. 액적 토출 방법)
이어서, 액적 토출 방법에 대해 도면을 이용하여 설명한다.
먼저, 제1 액적 토출부(140) 및 제2 액적 토출부(150)는 제어부(110) 및 구동부(130)에 의해 액적 토출 장치(100)에 준비된 대상물(200) 상으로 이동한다. 이 때, 도 2에 도시된 바와 같이 제1 액적 토출부(140)가 대상물(200)의 제1 영역(R1) 상에 표면에서 일정 거리 이격되어 배치된다.
대상물(200)은 제1 액적(147) 및 제2 액적(157)이 토출되는 부재를 말한다. 이 예에서는 대상물(200)로는 평탄한 유리판이 이용된다. 아울러 대상물(200)은 평탄한 유리판에 한정되지 않는다. 예를 들어 금속판일 수도 있고, 유기 수지 부재일 수도 있다. 또한 대상물(200)에는 적절히 대향 전극이 마련될 수도 있다.
이어서, 도 3에 도시된 바와 같이 제1 액적 토출부(140)는 제1 영역(R1)에 제1 액적(147)을 D2 방향으로 토출한다.
제1 액적(147)으로는 입자를 포함하지 않는 액체 재료가 사용된다. 구체적으로는 안료 등의 입자를 포함하지 않는 유기 용매가 사용된다. 제1 액적(147)에 입자를 포함하지 않음으로써 제1 액적 토출부(140)의 노즐 선단부(141a)의 막힘이 억제된다. 이에 의해 제1 액적 토출부(140)를 통한 토출 불량이 억제된다.
제1 액적 토출부(140)에는 정전 토출형 잉크젯이 마련되어 있으므로 전원부(120)로부터 인가된 전압에 의해 토출량이 제어된다. 제1 액적(147)의 토출량은 0.1fl 이상 100pl 이하, 바람직하게는 0.1fl 이상 10pl 이하, 보다 바람직하게는 0. 3fl 이상 1pl 이하인 것이 바람직하다. 이 때, 대상물(200) 상에 안착된 제1 액적(147)의 사이즈는 100nm 이상 500㎛ 이하인 것이 바람직하다.
또한 대상물(200) 상에 적하된 제1 액적(147)의 일부는 제2 액적(157)을 토출하기 전에 대상물(200)에 고정되는 것이 바람직하다. 이 때, 제1 액적(147)에는 피닝 처리를 하는 것이 바람직하다. 피닝 처리로는 광 조사 처리가 이용되는 것이 바람직하다. 조사되는 광의 파장은 토출되는 재료에 따라 적절히 조정된다.
이어서, 도 4에 도시된 바와 같이 제1 액적 토출부(140)는 대상물(200)의 제1 영역(R1) 상에서터 제2 영역(R2) 상으로 이동한다. 제2 액적 토출부(150)는 제1 액적 토출부(140)의 이동에 맞추어 제1 액적(147)이 토출된 제1 영역(R1) 상으로 이동한다. 이 때, 제1 액적 토출부(140) 및 제2 액적 토출부(150)는 D1 방향으로 이동한다고 할 수 있다. 제1 액적 토출부(140) 및 제2 액적 토출부(150)의 이동 속도는 제1 액적(147)의 건조 시간, 제1 액적 토출부(140)와 제2 액적 토출부(150) 사이의 거리(L) 등을 고려하여 미리 설정하는 것이 바람직하다.
이어서, 도 5에 도시된 바와 같이 제1 액적 토출부(140)는 제1 영역(R1)과 동일하게, 대상물(200)의 제2 영역(R2)에 제1 액적(147)을 D2 방향으로 토출한다. 제2 액적 토출부(150)는 제1 액적 토출부(140)가 제1 액적(147)을 제2 영역(R2)에 토출하는 것과 동기하여 제1 영역(R1)에 제2 액적(157)을 D2 방향으로 토출한다. 이 예에서는 제2 액적 토출부(150)는 제1 액적 토출부(140)가 제1 액적(147)을 토출하는 것과 동시에 제2 액적(157)을 토출한다.
제2 액적(157)으로는 제1 액적(147)보다 점도가 높은 재료가 사용된다. 구체적으로는, 제2 액적(157)으로는 안료를 포함하는 패턴 형성용의 잉크가 사용된다. 제1 액적(147)의 용매와 제2 액적(157)의 용매는 동종의 액체인 것이 바람직하다. 또한 제1 액적(147)은 안료의 입자를 포함하지 않고 제2 액적(157)이 안료 등의 입자를 포함할 수도 있다.
이 때, 도 6에 도시된 바와 같이, 토출되는 제2 액적(157)의 사이즈는 제1 액적(147)의 사이즈보다 넓은 것이 바람직하다. 또한 제2 액적(157)은 제1 액적(147)과 접촉하도록 토출되는 것이 바람직하다. 또한 대상물(200)의 표면은 제2 액적(157)에 대해 발액성을 갖는 것이 바람직하다.
도 7은 제2 액적(157)이 제1 영역(R1)에서 소정의 위치를 벗어나 토출되었을 때의 단면도이다. 도 7에 도시된 바와 같이 제2 액적(157)의 토출 위치가 소정의 위치를 벗어나 토출된 경우에도 제2 액적(157)이 제1 액적(147)과 접촉하고 있으면 표면 에너지의 최소화를 도모하기 위해, 피닝 처리된 제1 액적(147)을 거둬들이도록 제2 액적(157)이 이동하여 위치를 바꿀(리얼라인먼트할) 수 있다. 이에 의해 제2 액적(157)의 토출 위치가 어긋나도 목적의 위치로 위치 맞춤을 할 수 있다.
제1 액적 토출부(140) 및 제2 액적 토출부(150)는 상기 처리를 반복함으로써 원하는 액적 토출을 수행한다. 도 8은 액적 토출 후의 대상물(200)의 상면도이다. 도 8에 도시된 바와 같이 대상물(200)의 원하는 위치에 패턴(제1 액적 및 제2 액적(157))을 배치할 수 있다.
여기서, 종래 기술과 본 발명을 비교하면, 종래 기술에서는 공업용으로 널리 이용되고 있는 피에조 잉크젯 방식의 경우, 미세 액적화가 어렵고, 안착 정밀도나 분해능의 점에서 문제가 있었다. 정전 토출형 잉크젯 방식은 미소 액적을 토출할 수 있고 위치 정밀도, 분해능 등이 우수한 기술이지만, 택트 타임의 감소, 고수율화 등과의 사이에 트레이드 오프가 존재한다.
그러나, 본 실시형태를 이용함으로써 정전 토출형 잉크젯을 통해 고정밀도로 위치 제어되어 안착된 제1 액적에 의해 피에조 잉크젯 헤드를 통해 토출된 사이즈가 큰 제2 액적이 위치 제어되게 된다. 즉, 본 실시형태를 이용함으로써 고정세화, 고정밀화 및 고생산성의 양립이 가능해진다.
또한 본 실시형태를 이용함으로써 정전 토출형 잉크젯 헤드를 통해서는 제1 액적으로서 입자를 포함하지 않는 용매가 토출된다. 또한 패턴 형성용의 입자를 갖는 액체(잉크)는 정전 토출형 잉크젯 노즐의 선단부의 내경보다 큰 내경을 갖는 피에조형 잉크젯 헤드를 통해 토출된다. 따라서, 입자(고형물)에 유래하는 잉크젯의 노즐 막힘을 방지할 수 있다.
＜제2 실시형태＞
본 실시형태에서는 대상물(200)의 표면에 구조체(170)를 갖는 예에 대해 도면을 이용하여 설명한다.
먼저, 구조체(170)를 갖는 대상물(200) 상으로 제1 액적 토출부(140) 및 제2 액적 토출부(150)가 구동부(130)에 의해 이동한다. 대상물(200)의 표면에 마련된 구조체(170)(패턴, 구조체라고도 함)는 유기 절연층으로서 마련된다. 구조체(170)로 이용되는 유기 절연층은 특별히 한정되지 않으나, 이 예에서는 구조체(170)로 폴리이미드 수지가 이용된다. 아울러 구조체(170)는 아크릴 수지, 에폭시 수지 등의 다른 유기 수지일 수도 있고, 산화실리콘(SiOx), 질화실리콘(SiNx), 산화알루미늄(AlOx) 등의 무기 재료가 이용될 수도 있다. 또한 이 예에서는 구조체(170)는 대상물(200)의 일부의 표면을 노출하도록 우물 정자형(
Figure 112020119728756-pct00002
)으로 마련된다. 이에 의해 제1 액적(147) 및 제2 액적(157)이 토출되는 제1 영역(R1) 및 제2 영역(R2) 각각은 구조체(170)에 의해 둘러싸인다. 본 실시형태에서 대상물(200)의 표면은 친액성을 갖고 구조체(170)의 표면은 발액성을 갖는 것이 바람직하다. 따라서 대상물(200)로서 최적인 재료를 적절히 선택하는 것이 바람직하다.
도 9에 도시된 바와 같이 제1 액적 토출부(140)는 제1 영역(R1) 상에 배치된다. 제1 액적 토출부(140)는 제1 영역(R1)으로 제1 액적(147)을 토출한다. 제1 액적(147)은 도 10에 도시된 바와 같이 대상물(200)의 표면의 제1 영역(R1)(보다 구체적으로는 제1 영역(R1)내의 미리 설정된 위치)에 안착된다.
대상물(200)에 안착된 제1 액적(147)은 피닝 처리되는 것이 바람직하다. 이에 의해 제1 액적(147)의 적어도 일부분이 대상물(200)에 고정된다. 또한 제1 액적(147)을 토출하기 전에 대상물(200)에 대해 표면 처리할 수도 있다. 이에 의해 대상물(200)의 젖음성을 향상시켜 대상물(200)이 제1 액적(147)에 대해 친액성을 가질 수 있다.
이어서, 도 11에 도시된 바와 같이 제1 액적 토출부(140)는 대상물(200)의 제1 영역(R1) 상에서 제2 영역(R2) 상으로 이동한다. 제2 액적 토출부(150)는 제1 액적(147)이 토출된 제1 영역(R1) 상으로 이동한다. 제1 액적 토출부(140)는 제1 영역(R1)과 동일하게, 대상물(200)의 제2 영역(R2)으로 제1 액적(147)을 토출한다. 제2 액적 토출부(150)는 제1 액적 토출부(140)가 제1 액적(147)을 제2 영역(R2)으로 토출하는 것과 동기하여 제1 영역(R1)으로 제2 액적(157)을 토출한다. 이 예에서는 제2 액적 토출부(150)는 제1 액적 토출부(140)가 제1 액적을 토출하는 것과 동시에 제2 액적(157)을 토출한다. 이 때, 제2 액적(157)은 제1 액적(147)과 접촉하도록 토출되는 것이 바람직하다.
제2 액적(157)이 소정의 위치에 토출된 경우에는, 도 12에 도시된 바와 같이 제2 액적(157)은 구조체(170)에 마련된 우물 정자형 구조의 내부의 대상물(200)의 표면에 안착된다. 한편, 도 13에 도시된 바와 같이 제2 액적(157)이 소정의 위치를 벗어나 토출되는 경우가 있다. 이 경우, 제2 액적(157)이 제1 액적(147)과 접촉하고 있으면 표면 에너지의 최소화를 도모하기 위해, 피닝 처리된 제1 액적(147)을 거둬들이도록 제2 액적(157)의 구조체(170) 상에 존재하는 부분이 대상물(200)로 이동하여 제2 액적(157) 전체의 위치가 바뀐다(리얼라인먼트한다). 이에 의해, 제2 액적(157)의 토출 위치가 어긋나도 목적의 위치에 제2 액적(157)을 위치 맞춤할 수 있다. 이 현상은 대상물(200)의 표면이 친액성이고 구조체의 표면이 발액성인 경우 제2 액적(157)이 쉽게 이동하게 되어 효과적이다.
제1 액적 토출부(140) 및 제2 액적 토출부(150)이 상기 처리를 반복함으로써 도 14에 도시된 바와 같이 제1 액적(147) 및 제2 액적(157)은 구조체(170) 상이 아니라 대상물(200)의 표면에 마련된다.
＜제3 실시형태＞
본 실시형태에서는 제1 실시형태와는 다른 패턴의 형성 장치에 대해 설명한다. 구체적으로는 제1 액적 노즐(141) 및 제2 액적 노즐(151)이 복수 마련되어 있는 예에 대해 설명한다. 아울러 설명의 관계상 적절히 부재를 생략하여 설명한다.
(3-1. 액적 토출 장치(100)의 구성)
도 15는 본 발명의 일 실시형태에 따른 액적 토출 장치(100A)의 개략도이다. 액적 토출 장치(100A)는 제어부(110), 기억부(115), 전원부(120), 구동부(130), 제1 액적 토출부(140A), 및 제2 액적 토출부(150A)를 포함한다.
본 실시형태에서는 제1 액적 토출부(140A)는 이동하는 방향(이 경우에는 D1 방향)에 교차하는 방향(구체적으로는 D1 방향에 직교하는 D3 방향)으로 복수 마련된다(구체적으로는 제1 액적 토출부(140A)는 각각 독립적으로 마련된 제1 액적 노즐(141A-1, 141A-2, 141A-3, 141A-4)을 가짐). 마찬가지로, 제2 액적 토출부(150A)는 진행 방향에 교차하는 방향으로 복수 마련된다(보다 구체적으로는 제2 액적 토출부(150A)는 각각 독립적으로 마련된 제2 액적 노즐(151A-1, 151A-2, 151A-3, 및 151A-4)을 가짐). 본 실시형태에서는, 제1 액적 토출부(140A) 및 제2 액적 토출부(150A)를 가짐으로써 액적 토출의 처리 시간을 단축할 수 있다.
아울러 본 실시형태에서는 제1 액적 토출부(140A)에 있어서 복수의 제1 액적 노즐(141A)이 각각 독립적으로 마련되는 예를 나타냈으나, 이에 한정되지 않는다. 도 16은 제1 액적 노즐(141C)의 상면도이다. 도 17은 제1 액적 노즐(141C)의 일부를 확대한 상면도 및 단면도이다. 도 16 및 도 17에 도시된 바와 같이 제1 액적 노즐(141B)은 복수의 노즐부(141Bb) 및 플레이트부(141Bc)를 갖는다. 이 예에서는 복수의 노즐부(141Bb)이 1열로 나란히 배치되지만, 복수열로 나란히 배치될 수도 있다.
노즐부(141Bb)로는 니켈 등의 금속 재료가 이용된다. 노즐부(141Bb)는 예를 들어 전기 주조법에 의해 끝이 가늘어지는 형상으로 형성된다. 플레이트부(141Bc)에는 스텐레스 등의 금속재료가 이용된다. 플레이트부(141Bc)는 노즐부(141Bb)와 중첩하는 부분에 노즐부(141Bb)의 노즐 선단부(141Ba)의 내경(r141Ba)보다 큰 내경(r141Bc)를 갖는 홀을 갖는다. 노즐부(141Bb)는 플레이트부(141Bc)에 대해 용접할 수도 있고 접착제에 의해 고정할 수도 있다. 제1 액적 노즐(141B)을 이용한 경우, 노즐부(141Bb)로 전압을 인가할 수도 있고, 플레이트부(141Bc)(또는 제1 잉크 탱크(143))로 전압을 인가할 수도 있다.
본 발명의 사상의 범주에 있어서 당업자라면 각종 변경예 및 수정예에 이를 수 있는 것이고, 그 변경예들 및 수정예들에 대해서도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해된다. 예를 들어 전술한 각 실시형태에 대해 당업자가 적절히 구성 요소의 추가, 삭제 혹은 설계 변경을 수행한 것, 또는 공정의 추가, 생략 혹은 조건 변경을 수행한 것도 본 발명의 요지를 구비하고 있는 한 본 발명의 범위에 포함된다.
(변형예)
본 발명의 제1 실시형태에서는 구동부(130)에 의해 제1 액적 토출부(140) 및 제2 액적 토출부(150)가 대상물(200) 상을 이동하는 예를 나타냈으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어 액적 토출 장치(100)에 있어서 구동부(130)는 대상물(200)을 이동시킬 수도 있다. 이 경우, 제1 액적 토출부(140) 및 제2 액적 토출부(150)는 같은 위치에 고정될 수도 있다.
또한 본 발명의 제1 실시형태에서는 제1 액적 노즐(141)은 대상물(200)의 표면에 대해 수직으로 마련되는 예를 나타냈으나, 이에 한정되지 않는다. 제1 액적 노즐(141)은 대상물(200)의 표면의 수직 방향에 대해 기울기를 가질 수도 있다. 제2 액적 토출부(150)의 제2 액적 노즐(151)도 마찬가지이다.
또한 본 발명의 제1 실시형태에서는 구조체로 유기 절연층이 이용된 예를 나타냈으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어 구조체(170)는 배선 패턴일 수도 있고, 무기 재료가 이용될 수도 있다. 또한 대상물(200) 자신을 가공하여 구조체를 마련할 수도 있다. 또한 대상물(200)은 배선이 적층된 배선 기판일 수도 있다.
또한 본 발명의 제1 실시형태에서 제1 액적(147)을 토출했을 때 촬상 장치를 이용하여 촬상할 수도 있다. 이 경우, 촬상 결과를 제어부(110)에서 판단할 수도 있다. 제어부(110)는 토출 불량이 있다고 판단한 경우에는 불량 발생 영역에 대해 제2 액적(157)을 토출하지 않도록 제어할 수도 있다. 토출 불량 발생 영역은 대상물 전체의 액적 토출 처리가 종료된 후에 다시 제1 액적(147) 및 제2 액적을 토출할 수도 있다. 이에 의해 액적 토출 불량을 억제할 수 있다.
아울러 본 발명의 제1 실시형태에서는 제2 액적(157)은 제1 액적(147)과 접촉하도록 토출되는 예에 대해 나타냈으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어 제2 액적(157)은 제1 액적(147)에 근접하여 토출된 경우에도 적용 가능하다.
본 발명의 제1 실시형태에서는 제1 액적 노즐(141)로 정전 토출형 노즐이 이용되는 예를 나타냈으나, 이에 한정되지 않는다. 위치 제어가 가능하다면 제1 액적 노즐(141)로 피에조형 잉크젯 노즐이 이용될 수도 있다.
아울러 본 발명의 제1 실시형태에서는 피닝 처리가 광을 이용하여 이루어지는 예를 나타냈으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어 피닝 처리가 열을 이용하여 이루어질 수도 있다. 또한 광이나 열에 의한 피닝 처리를 수행하지 않는 경우, 제1 액적(147)으로는 금속염을 포함하는 수용액이 이용될 수도 있다. 금속염으로는 칼슘염, 나트륨염 등이 이용된다. 제1 액적이 금속염을 포함함으로써 제1 액적의 수분이 증발했을 때 금속염이 퇴적하여 피닝성이 높아진다.
100…액적 토출 장치, 110…제어부, 115…기억부, 120…전원부, 130…구동부, 140…제1 액적 토출부, 141…제1 액적 노즐, 141a…노즐 선단부, 143…제1 잉크 탱크, 145…전극, 147…제1 액적, 150…제2 액적 토출부, 151…제2 액적 노즐, 151a…노즐 선단부, 153…제2 잉크 탱크, 155…압전 소자, 157…제2 액적, 160…대상물 지지부, 170…구조체, 200…대상물

Claims (10)

  1. 제1 액체를 저장하기 위한 제1 액체 저장부 및 이 제1 액체 저장부의 제1 액체를 제1 액적으로서 토출하기 위한 제1 선단부를 포함하는 제1 액적 토출부와,
    제2 액체를 저장하기 위한 제2 액체 저장부 및 이 제2 액체 저장부의 제2 액체를 제1 액적과는 다른 제2 액적으로서 토출하기 위한 제2 선단부를 포함하는 제2 액적 토출부와,
    상기 제1 액체 및 상기 제2 액체가 토출되는 대상물을 지지하기 위한 대상물 지지부와,
    상기 대상물 지지부에 대해 상기 제1 선단부 및 상기 제2 선단부를 상대적으로 제1 방향으로 이동시키기 위한 구동부를 포함하고,
    상기 제1 액적 토출부는 정전 토출형 노즐 헤드를 갖고,
    상기 제2 액적 토출부는 피에조형 노즐 헤드를 갖고,
    상기 제2 선단부의 내경은 상기 제1 선단부의 내경보다 크고,
    상기 제1 선단부 및 상기 제2 선단부는 상기 제1 방향을 따라 이동하여 액적을 토출하고, 상기 제2 선단부는 상기 제1선단부에 의해 상기 제1액적이 토출된 부분에 상기 제2액적을 토출하도록 상기 제1선단부에 대하여 후방에 배치되어 있는 액적 토출 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 액적 토출부의 단위시간 당 토출량은 상기 제1 액적 토출부의 단위시간 당 토출량보다 많은 액적 토출 장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 액적 토출부 및 상기 제2 액적 토출부는 상기 제1 액적 토출부 및 상기 제2 액적 토출부가 상기 제1 방향에 대해 교차하는 방향으로 복수 마련되는 액적 토출 장치.
  5. 대상물의 제1 영역으로 제1 액적을 토출하고,
    상기 제1 영역으로, 상기 토출된 상기 제1 액적과 접촉하도록 상기 제1 액적보다 많은 토출량으로 상기 제1 액적과 다른 제2 액적을 토출하고,
    상기 제1 영역으로 제2 액적을 토출하는 것과 동기하여 상기 제1 영역과는 다른 제2 영역으로 상기 제1 액적을 토출하고,
    상기 제1액적은 정전 토출형 노즐 헤드로부터 토출되고,
    상기 제2액적은 피에조형 노즐 헤드로부터 토출되고,
    상기 정전 토출형 노즐 헤드 및 상기 피에조형 노즐 헤드가 제1방향을 따라서 이동하며 상기 제1액적 및 상기 제2액적이 토출되고, 상기 피에조형 노즐 헤드가 상기 정전 토출형 노즐 헤드에 대하여 상기 제1방향으로 후방에 배치되어 상기 정전 토출형 노즐 헤드에 의해 상기 제1액적이 토출된 부분에 상기 제2액적이 토출되는 액적 토출 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 액적의 적어도 일부가 상기 제2 액적이 토출되기 전에 상기 대상물에 고정되는 액적 토출 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 토출된 상기 제1 액적의 사이즈는 100nm 이상 500㎛ 이하인 액적 토출 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제1 액적의 용매와,
    상기 제2 액적의 용매는 동종의 액체인 액적 토출 방법.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 제1 액적은 입자를 포함하지 않고,
    상기 제2 액적은 입자를 포함하는 액적 토출 방법.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 대상물 상에는 구조체가 상기 대상물의 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역의 각각을 둘러싸도록 마련되고,
    상기 대상물의 표면은 친액성을 갖고,
    상기 구조체의 표면은 발액성을 갖는 액적 토출 방법.
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