KR20130034738A - 2차원 배열 다중 노즐을 구비하는 정전식 액적 토출 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정전식 액적 토출장치를 개시한다. 본 발명은, 잉크기 저장되는 바디부와, 상기 바디부에 설치되어 기판 상에 상기 잉크의 액적을 토출하는 노즐을 구비하는 정전식 액적 토출 장치에 있어서, 상기 노즐은 복수개를 포함하고, 상기 복수개의 노즐은 상기 기판과 대향하도록 배치되고, 상기 각 노즐은 서로 소정간격 이격되어 상기 바디부의 일면에 2차원적으로 서로 엇갈려 배치된다..

Description

2차원 배열 다중 노즐을 구비하는 정전식 액적 토출 장치{Capacitive droplet ejection apparatus having two-dimensional array multi nozzle}

본 발명은 정전식 액적 토출 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 2차원 배열 다중 노즐을 구비하는 정전식 액적 토출 장치에 관한 것이다.

액적 토출 장치는 반도체, 디스플레이, PCB, 태양전지 등 미세한 패턴이 필요한 분야에서 마이크로미터 크기의 액적을 기판위에 토출하는 장치이다. 이때, 상기와 같은 미세한 패턴을 형성하기 위하여 가격경쟁력을 확복하기 위해 보다 미세한 패턴을 저렴한 공정으로 형성하는 것이 필요하다.

특히 미세한 패턴을 형성하기 위하여 다양한 공정을 사용하는데 사진식각공정, 잉크젯 프린팅, 모세관을 이용한 정전방식 액적 토출 기술, 다중 노즐 제작을 위해 실리콘 기판을 미세가공하는 방식 등이 활용될 수 있다.

구체적으로 사진식각공정은 패턴으로 형성하기 원하는 물질을 전면에 증착하고 사진식각공정을 거쳐 패턴을 제작하는 방법이다. 이때, 사진식각공정은 다단계 공정으로 인한 공정 비용 증가와 재료의 과다 소비, 식각 공정에서 발생되는 폐기물의 증가가 발생할 수 있다.

잉크젯 프린팅 기법은 열 혹은 기계적 압력을 인가해 노즐을 통해 액적을 토출하고 용매를 건조시켜 필요한 물질만 기판 상에 남겨 패턴을 형성하는 기술이다. 그러나 잉크젯 프린팅 기법은 10㎛이하의 미세 액턱 토출이 어려운 문제가 있다.

또한, 모세관을 이용한 정전방식 액적 토출 기술은 모세관과 기판 사이에 고전압을 인가하여 정전기력으로 액적을 토출하는 기술이다. 그러나 상기와 같은 모세관을 이용한 정전방식 액적 토출 기술은 일반적으로 유리관을 열처리하여 늘려 만든 캐필러리를 사용하고 그로 인해 하나씩밖에 만들 수 없어 사용상 제조 단가나 제조 공정이 복잡해지고 패턴이 일정하게 형성되지 않는 문제가 있다.

한편, 다중 노즐 제작을 위해 실리콘 기판을 미세가공하는 방식은 실리콘 기판으로 만들어진 노즐로 인하여 노즐이 전도성을 가지므로 노즐 내부에 잉크에 전계 집중이 되지 않아 토출 전압이 높아지거나 노즐 내부에에서 막힘 현상이 발생하려 안정적인 토출이 불가능하다.

본 발명의 실시예들은 마이크로미터 크기의 액적을 기판 위에 토출 가능한 정전식 액적 토출장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면은, 잉크기 저장되는 바디부와, 상기 바디부에 설치되어 기판 상에 상기 잉크의 액적을 토출하는 노즐을 구비하는 정전식 액적 토출 장치에 있어서, 상기 노즐은 복수개를 포함하고, 상기 복수개의 노즐은 상기 기판과 대향하도록 배치되고, 상기 각 노즐은 서로 소정간격 이격되어 상기 바디부의 일면에 2차원적으로 서로 엇갈려 배치되는 정전식 액적 토출 장치를 제공할 수 있다.

또한, 상기 각 노즐은, 상기 바디부에 설치되어 내부에 상기 잉크가 유동하고, 일부가 인입되어 형성되는 노즐바디부와, 상기 노즐바디부의 인입된 부분으로부터 돌출되어 형성되며 상기 잉크를 기판으로 안내하는 노즐안내부를 구비할 수 있다.

또한, 상기 노즐에 설치되는 게이트전극부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 게이트전극부와 상기 바디부 사이에 전압을 인가하는 전압인가부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 노즐에 설치되어 상기 노즐과 상기 기판의 간격을 유지시키는 스페이서를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들은 노즐이 엇갈리도록 2차원으로 배치함으로써 한쪽 축에 대해 미세 피치를 구현할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들은 게이트 전극을 노즐과 일체로 형성함으로써 기판의 영향을 적게 받아 안정적인 토출을 도모할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전식 액적 토출 장치를 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 정전식 액적 토출 장치의 배열을 보여주는 평면도이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전식 액적 토출 장치(100)를 단면도이다. 도 2는 도 1에 도시된 정전식 액적 토출 장치(100)의 배열을 보여주는 평면도이다.

도 1 및 도 2를 참고하면, 정전식 액적 토출 장치(100)는 잉크(I)가 저장되는 바디부(110)를 포함한다. 이때, 바디부(110)는 외부로부터 유입되는 잉크(I)를 일시적으로 저장하다가 후술할 노즐(120)로 공급할 수 있다.

정전식 액적 토출 장치(100)는 기판(D)으로부터 소정간격 이격되어 배치되는 노즐(120)을 포함한다. 이때, 노즐(120)은 바디부(110)에 설치되어 기판(D) 상에 잉크(I)의 액적을 토출할 수 있다.

또한, 노즐(120)은 복수개로 형성될 수 있다. 구체적으로 복수개의 노즐(120)은 기판(D)에 대향하는 바디부(110)의 일면에 사선으로 배치될 수 있다. 이때, 복수개의 노즐(120)은 한 줄에 배치한 경우와 같이 복수개의 노즐(120)에서 토출된 액적이 서로 겹치지 않도록 배열될 수 있다. 즉, 복수개의 노즐(120)은 서로 엇갈리도록 2차원적으로 배치될 수 있다.

한편, 노즐(120)은 바디부(110)에 설치되어 내부에 잉크(I)가 유동하고, 일부가 인입되어 형성되는 노즐바디부(121)를 포함할 수 있다. 이때, 노즐바디부(121)는 바디부(110)로부터 연장되도록 형성될 수 있다. 또한, 노즐바디부(121)는 내부에 잉크(I)가 유동하도록 유로가 형성될 수 있다.

노즐(120)은 노즐바디부(121)의 인입된 부분으로부터 돌출되어 형성되며 잉크(I)를 기판(D)으로 안내하는 노즐안내부(122)를 구비할 수 있다. 이때, 노즐안내부(122)는 잉크(I)가 유동하여 외부로 토출되도록 잉크토출홀()이 형성될 수 있다.

정전식 액적 토출 장치(100)는 노즐(120)에 설치되는 게이트전극부(130)와 스페이서(150)를 포함할 수 있다. 이때, 게이트전극부(130)와 스페이서(150)는 노즐바디부(121)에 설치되어 노즐안내부(122)로부터 소정간격 이격될 수 있다.

게이트전극부(130)는 후술할 전압인가부(140)에 연결되어 잉크(I)의 액적 토출을 조절할 수 있다. 또한, 스페이서(150)는 노즐(120)에 설치되어 노즐(120)과 기판(D) 사이의 간격을 일정하게 유지시킬 수 있다.

한편, 정정식 액적 토출 장치(100)는 바디부(110)와 게이트전극부(130)에 연결되어 게이트전극부(130)와 바디부(110) 사이에 전압을 인가하는 전압인가부(140)를 포함할 수 있다. 전압인가부(140)는 바디부(110)와 게이트전극부(130) 사이에 전압을 인가하여 잉크(I)의 토출을 유도할 수 있다.

정전식 액적 토출 장치(100)의 작동을 살펴보면, 외부로부터 신호가 인가되어 전압인가부(140)에서 바디부(110)와 게이트전극부(130) 사이에 전압을 인가할 수 있다. 이때, 바디부(110)와 게이트전극부(130) 사이에는 상기 전압에 의하여 전위차가 발생하고 잉크(I)는 전위를 띄게 될 수 있다.

이때, 전위를 갖는 잉크는 상기 전위차에 의하여 바디부(110)로부터 게이트전극()으로 이동할 수 있다. 잉크(I)는 노즐안내부(122)를 통하여 기판(D) 상에 토출될 수 있다.

정전식 액적 토출 장치(100)는 바디부(110)를 이동시키는 구동장치(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 구동장치는 바디부(110)를 일방향으로 바디부(110)를 이동시킬 수 있다.

구체적으로 상기 구동장치는 바디부(110)를 일방향으로 움직임으로써 노즐안내부(110)에서 토출되는 잉크(I)를 기판(D)에 일렬로 정렬시킬 수 있다.

따라서 정전식 액적 토출 장치(100)는 노즐(120)이 엇갈리도록 2차원으로 배치함으로써 한쪽 축에 대해 미세 피치를 구현할 수 있다. 또한, 정전식 액적 토출 장치(100)는 게이트전극부(130)를 노즐(120)과 일체로 형성함으로써 기판(D)의 영향을 적게 받아 안정적인 토출을 도모할 수 있다.

이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시 예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

100 : 정전식 액적 토출 장치
110 : 바디부
120 : 노즐
121 : 노즐바디부
122 : 노즐안내부
130 : 게이트전극부
140 : 전압인가부
150 : 스페이서

Claims (5)

1. 잉크기 저장되는 바디부와, 상기 바디부에 설치되어 기판 상에 상기 잉크의 액적을 토출하는 노즐을 구비하는 정전식 액적 토출 장치에 있어서,
   상기 노즐은 복수개를 포함하고,
   상기 복수개의 노즐은 상기 기판과 대향하도록 배치되고, 상기 각 노즐은 서로 소정간격 이격되어 상기 바디부의 일면에 2차원적으로 서로 엇갈려 배치되는 정전식 액적 토출 장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 각 노즐은,
   상기 바디부에 설치되어 내부에 상기 잉크가 유동하고, 일부가 인입되어 형성되는 노즐바디부와,
   상기 노즐바디부의 인입된 부분으로부터 돌출되어 형성되며 상기 잉크를 기판으로 안내하는 노즐안내부를 구비하는 정전식 액적 토출 장치.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 노즐에 설치되는 게이트전극부를 더 포함하는 정전식 액적 토출장치.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 게이트전극부와 상기 바디부 사이에 전압을 인가하는 전압인가부를 더 포함하는 정전식 액적 토출장치.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 노즐에 설치되어 상기 노즐과 상기 기판의 간격을 유지시키는 스페이서를 더 포함하는 정전식 액적 토출장치.
   
   

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