KR20150049992A

KR20150049992A - 전기 수력학을 이용하는 패턴라인 형성장치 및 전기 수력학을 이용하여 패턴라인을 형성하는 방법

Info

Publication number: KR20150049992A
Application number: KR1020130131257A
Authority: KR
Inventors: 신철진; 설봉호; 김겸욱
Original assignee: 참엔지니어링(주)
Priority date: 2013-10-31
Filing date: 2013-10-31
Publication date: 2015-05-08

Abstract

본 발명은 전기 수력학을 이용하는 패턴라인 형성장치 및 전기 수력학을 이용하여 패턴라인을 형성하는 방법에 대한 것으로 더욱 상세하게는 종래 CVD와 달리 고온 고압 공정이 필요 없어 장비구성이 간단하고 패턴형성공정이 단순할 뿐만 아니라 종래 압전소자나 공압을 이용한 DOD 방식의 잉크젯 장치에 비해 극미세한 패턴라인을 형성할 수 있고 다양한 전도성, 기능성 잉크를 이용하여 균일한 미세선폭을 구현할 수 있는 전기 수력학을 이용하는 패턴라인 형성장치 및 전기 수력학을 이용하여 패턴라인을 형성하는 방법에 대한 것이다.
본 발명의 전기 수력학을 이용하는 패턴라인 형성장치는 기판에 패턴라인을 형성하기 위해 잉크를 토출하는 노즐유닛과, 기판이 놓여지는 스테이지와, 노즐유닛에서 토출되는 잉크에 의해 기판에 형성되는 패턴의 형태를 드롭온디맨드(Drop On Demand : DOD) 방식으로 제어하기 위해 노즐유닛에 공급되는 전압파형을 생성하는 전압파형생성유닛과, 기판에 대해 미리 설정된 형태의 패턴라인이 기판에 형성되도록 노즐유닛, 스테이지 및 전압파형생성유닛을 포함하여 패턴라인 형성용 잉크 토출장치를 제어하는 제어유닛을 포함한다.
본 발명의 전기 수력학을 이용하는 패턴라인 형성장치 및 패턴라인을 형성하는 방법에 따르면 진공분위기의 챔버 없이도 미세한 패턴라인의 형성하거나 배선 리페어를 수행할 수 있고, 종래 압전소자 또는 공압을 이용한 DOD 방식의 잉크젯 장치에 비해 균일한 극미세 패턴라인을 형성할 수 있으며, 다양한 전도성, 기능성 잉크에 맞추어 전압파형을 조절하여 균일한 극미세 패턴을 형성할 수 있을 뿐만 아니라 전기 수력학을 이용하는 잉크젯 장치에 DOD 방식의 잉크토출을 손쉽게 구현할 수 있는 효과가 있다.

Description

전기 수력학을 이용하는 패턴라인 형성장치 및 전기 수력학을 이용하여 패턴라인을 형성하는 방법{Apparatus for forming pattern line by electrohydrodynamics and forming method of pattern by electrohydrodynamics}

본 발명은 전기 수력학을 이용하여 패턴라인을 형성하는 장치 및 패턴라인 형성방법에 대한 것으로, PCB, FPD, TSP(Touch Screen Panel), Flexible Display 등의 기판에 전도성, 기능성 잉크를 토출하여 패턴을 형성하거나 이미 형성된 패턴라인에 발생한 결함을 리페어하는 공정에 DOD(Drop On Demand) 방식을 이용하여 기판에 형성되는 패턴라인의 형태를 조절하는 전기 수력학을 이용한 잉크 토출장치 및 패턴라인 형성방법에 대한 것이다.

최근 FPD(Flat Panel Display)로 통칭되는 LCD, OLED 등의 평면 패널 디스플레이들은 고세정화 경향에 따라 단위면적당 더 많은 픽셀을 구현하기 위해 각 픽셀을 구동하는 회로소자들 뿐만 아니라 각 회로소자들을 연결하는 배선의 폭이 더욱 작아지고 있다.

또한, PCB 기판의 경우에는 최근 스마트폰, TV, 모니터, 노트북 등 각종 디스플레이기기들의 경량화 소형화 추세에 따라 디스플레이기기들을 구동하는 회로들이 집적된 PCB 기판에 형성되는 도선들도 복잡 다양하게 형성될 뿐만 아니라 미세하게 형성되고 있다.

위에서 언급한 FPD, PCB 등에서 공통적으로 나타나는 현상은 각 기판에 형성된 회로소자의 크기가 작아지고 있을 뿐만 아니라 각 소자들을 연결하는 패턴라인의 폭이 매우 좁아지고 있다는 것이고, 이러한 기판들에 패턴라인을 형성하는 장치나 형성된 패턴라인에 발생한 결함을 수리하는 리페어기기들도 더 얇은 도선을 형성하여야 할 뿐만 아니라 Flexible Display에 대한 요구가 커지면서 기존 CVD와 같이 고온 고압 하에서 패턴라인을 형성하지 못하는 기기들이 증가하고 있다.

종래의 리페어 장비는 끊어진 배선을 연결하는 경우 통상 CVD를 이용하여 결함이 나타난 부분에 Metal source를 기화시켜 배선의 끊어진 부분에 공급하고 레이저를 조사하여 증착시키는 방식을 사용하는데 이러한 방식은 진공분위기의 챔버 내에서 리페어가 이루어져야 하기 때문에 장비의 유지 보수가 어렵고 장비의 크기가 커질 뿐만 아니라 레이저를 이용하여 증착과정을 수행함에 따라 기판의 재질이 내열성이 낮은 경우 기판에 손상 및 변형을 주기 때문에 리페어를 수행할 수 없는 문제점이 있다.

또한, 종래의 잉크젯 장치에서 DOD 방식을 이용하여 패턴라인을 형성하는 경우에 공압 또는 압전소자를 이용하여 잉크를 토출함에 따라 극미량 토출이 어려워 미세한 배선형성이 불가능할 뿐만 아니라 형성되는 패턴라인의 선폭 균일도를 확보하지 못하는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 종래 CVD와 달리 고온 고압 공정이 필요 없어 장비구성이 간단하고 패턴형성공정이 단순할 뿐만 아니라 종래 압전소자나 공압을 이용한 DOD 방식의 잉크젯 장치에 비해 극미세한 패턴라인을 형성할 수 있고 다양한 전도성, 기능성 잉크를 이용하여 균일한 미세선폭을 구현할 수 있는 전기 수력학을 이용하는 패턴라인 형성장치 및 전기 수력학을 이용하여 패턴라인을 형성하는 방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 전기 수력학을 이용하는 패턴라인 형성장치는 기판에 패턴라인을 형성하기 위해 잉크를 토출하는 노즐유닛과, 기판이 놓여지는 스테이지와, 노즐유닛에서 토출되는 잉크에 의해 기판에 형성되는 패턴의 형태를 드롭온디맨드(Drop On Demand : DOD) 방식으로 제어하기 위해 노즐유닛에 공급되는 전압파형을 생성하는 전압파형생성유닛과, 기판에 대해 미리 설정된 형태의 패턴라인이 기판에 형성되도록 노즐유닛, 스테이지 및 전압파형생성유닛을 포함하여 패턴라인 형성용 잉크 토출장치를 제어하는 제어유닛을 포함한다.

또한, 전압파형생성유닛에서 생성된 전압파형을 증폭하여 노즐유닛에 공급하는 증폭유닛을 더 포함한다.

또한, 기판에 형성되는 패턴의 형상을 관찰하기 위한 광학유닛을 더 포함한다.

또한, 제어유닛은 전압파형생성유닛에서 생성되는 전압파형의 형태를 조절하여 기판에 형성되는 패턴라인의 선폭을 조절하는 것을 특징으로 한다.

또한, 선폭조절을 위해 생성되는 전압파형에는 미리 설정된 길이의 진폭이 0인 구간을 삽입하는 것을 특징으로 한다.

또한, 전압파형생성유닛은 무접지 교류를 선폭 변조하여 상기 노즐유닛에 공급되는 전압파형을 생성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 전기 수력학을 이용하여 패턴라인을 형성하는 방법은 잉크 토출장치의 노즐유닛에서 토출되는 잉크에 의해 형성되는 패턴라인을 드롭온디맨드(Drop On Demand : DOD) 방식으로 제어하기 위해 무접지 교류를 이용하여 전압파형을 생성하는 단계; 패턴라인의 선폭을 조절하기 위해 생성된 전압파형을 선폭변조하는 단계; 선폭변조된 전압파형을 노즐유닛에 공급하여 잉크를 토출하는 단계를 포함한다.

또한, 전압파형을 선폭변조하는 단계에서, 선폭변조된 전압파형에는 미리 설정된 길이의 진폭이 0인 구간이 삽입되는 것을 특징으로 한다.

또한, 잉크를 토출하는 단계에서, 잉크의 토출이 원활이 이루어지도록 공압유닛을 통해 노즐유닛에 공압을 공급하는 단계를 더 포함한다.

이상과 같은 구성의 본 발명은 진공분위기의 챔버 없이도 미세한 패턴라인의 형성하거나 배선 리페어를 수행할 수 있는 효과가 있다.

또한, 종래 압전소자 또는 공압을 이용한 DOD 방식의 잉크젯 장치에 비해 균일한 극미세 패턴라인을 형성할 수 있는 효과가 있다.

또한, 다양한 전도성, 기능성 잉크에 맞추어 전압파형을 조절하여 균일한 극미세 패턴을 형성할 수 있는 효과가 있다.

또한, 전기 수력학을 이용하는 잉크젯 장치에 DOD 방식의 잉크토출을 손쉽게 구현할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전기 수력학을 이용한 패턴라인 형성장치의 개념도이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전압파형에 의해 DOD 방식으로 토출된 패턴형태를 나타낸 도면이고,
도 3a, 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 연속 전압파형에 따라 DOD 방식으로 형성된 패턴라인을 나타낸 도면이고,
도 4a, 4b는 전압파형이 0인 구간의 길이를 조절하여 DOD 방식으로 연속된 패턴라인을 나타낸 도면이고,
도 5는 본 발명에 따른 전압파형의 변화에 따라 패턴라인의 선폭을 미세하기 조절하는 원리를 설명하는 도면이고,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 패턴라인 형성방법에 대한 순서도이고,

이하에서 도면을 참조하여 본 발명에 따른 전기 수력학을 이용하는 패턴라인 형성용 잉크 토출장치 및 전기 수력학을 이용하여 패턴라인을 형성하는 방법에 대해 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 잉크 토출장치의 개념도이다.

도 1을 참조하여 본 발명의 전기 수력학을 이용하는 패턴라인 형성장치에 대해 설명하면 본 발명의 전기 수력학을 이용하는 패턴라인 형성장치는 기판(10)으로 잉크를 토출하여 패턴라인을 형성하는 노즐유닛(100)과 노즐유닛(100)에 의해 토출되는 잉크에 의해 패턴라인이 형성될 기판(10)이 놓여지는 스테이지(200)와 노즐유닛(100)에 의해 기판(10)에 형성되는 패턴라인의 형태를 DOD 방식으로 제어하기 위해 노즐유닛(100)에 공급되는 전압파형을 생성하는 전압파형생성유닛(300)과 노즐유닛(100), 스테이지(200), 전압파형생성유닛(300)을 포함하여 패턴라인 형성장치를 제어하는 제어유닛(400)을 포함하여 이루어진다.

위와 같은 구성을 갖는 본 발명의 전기 수력학을 이용하는 패턴라인 형성용 잉크 토출장치는 앞서 설명한 바와 같이 종래 챔버 내에 형성된 진공분위기에서 UV레이저를 이용한 기상화학증착법(CVD)을 통해 패턴라인을 형성하거나 이미 형성된 패턴라인 상의 결함을 수정하는 방식에서 나타나는 저온공정의 어려움, 레이저를 이용함에 따라 기판에 일어하는 손상 등의 문제점과 종래 피에조 소자, 히터 등을 이용한 DOD 방식제어에서 극미량의 토출이 어려워 정밀한 패턴라인 형성 및 결함의 수정이 어려웠던 문제를 해결한 것으로서 진공분위기의 챔버가 필요하지 않으므로 장비의 구성 및 공정과정이 간단하고, 증착 과정에 고에너지의 펄스레이저를 사용하지 않음에 따라 기판의 손상 문제가 발생하지 않을 뿐만 아니라 저온공정이 필수적인 기판에 패턴라인을 형성할 수 있으며, 기존 전기 수력학 방식의 잉크토출에 전압파형 변조를 이용한 DOD 제어방식을 이용하여 잉크를 토출함에 따라 미세량의 잉크를 정밀하게 토출할 수 있고, 매우 얇은 패턴라인을 균일하게 형성할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 노즐유닛은 잉크저장유닛(미도시)으로부터 공급되는 잉크를 토출하는 노즐(150)과 이를 둘러싸는 하우징을 포함하여 이루어진다.

본 발명은 전기 수력학의 원리를 이용한 패턴라인 형성장치로서 기본적으로 노즐(150)과 기판(10) 사이에 전기장을 형성하여 극미량의 잉크를 정밀하게 토출할 수 있는 패턴라인 형성장치이다. 노즐(150)과 기판(10) 사이에 형성되는 전기장에 의해 잉크가 토출되는 것은 전도성, 기능성 잉크 내부에 이온들이 포함되어 있고, 이 이온들이 전기장에 의해 기판(10) 방향으로 힘을 받기 때문이다. 물론 노즐(150)과 기판(10) 사이에 형성되는 전기장은 전압파형생성유닛(300)으로부터 공급되는 전압파형에 의해 형성된다.

노즐(150)과 기판(10) 사이에 전기장을 형성하기 위해서는 노즐유닛(100)의 노즐(150)이 전극의 기능을 수행하여야 한다. 이를 위해서 종래에는 노즐의 재질을 금속으로 하거나 노즐 내부에 전극의 기능을 수행하는 금속 배선을 넣어 전기장을 형성하였다. 하지만 노즐의 재질을 금속으로 할 경우 노즐의 끝단 면적을 작게 형성하는데 한계가 있어 극미량의 잉크토출이 어려운 문제가 있고, 노즐 내부에 금속배선을 넣는 경우 전기장이 금속배선을 중심으로 형성되어 노즐 내부에 균일한 전기장의 형성이 어렵고 잉크에 균일한 힘이 가해지지 않기 때문에 토출되는 잉크의 양을 정밀하게 조절하기가 어려울 뿐만 아니라 극미량을 토출하는 것이 불가능하여 미세패턴을 형성하지 못하는 문제가 있어왔다.

본 발명의 노즐(150)은 노즐 자체는 끝단 면적을 원하는 만큼 작게 형성할 수 있도록 유리나 플라스틱 등 금속에 비해 가공처리가 용이한 재질로 만들고 형성된 노즐의 표면에 금속재질로 코팅하여 금속 코팅막을 형성하여 전극의 기능을 수행하도록 하였다. 이렇게 함으로써 극미량의 잉크 토출이 가능하도록 끝단 면적을 아주 작게 형성할 수 있을 뿐만 아니라 노즐의 외곽 표면에 균일한 금속코팅막을 형성함으로써 균일한 전기장이 발생되도록 하여 노즐 내부의 잉크에 균일한 힘을 가할 수 있으므로 잉크의 토출량을 정밀하게 조절할 수 있는 효과가 있다.

금속재질의 코팅은 도금 등 다양한 방법이 있을 수 있으나 유리나 플라스틱 등으로 제작된 노즐의 표면에 증착을 이용하여 코팅한다면 노즐의 끝단이 코팅과정에서 막힐 수 있는 문제가 발생하지 않을 뿐만 아니라 금속코팅막을 수 나노 또는 그 이하로 노즐의 표면에 균일하게 형성할 수 있는 장점이 있다. 또한, 잉크를 보다 정밀하게 토출하기 위해 불소 등을 이용하여 금속코팅막 표면에 소수성 처리를 부가할 수도 있다. 이를 통해 노즐(150) 끝단에서 잉크가 매끄럽게 토출되도록 하여 극미량의 잉크를 정밀하게 토출할 수 있게 된다.

도 1에는 도시하지 않았지만 노즐유닛(100)은 노즐(150) 및 기판(10)의 교체를 위해 상하로 이동할 수 있도록 구동유닛을 더 포함할 수 있다. 이 구동유닛은 기판(10)에 형성할 패턴라인의 형태, 잉크의 종류 등에 따라 노즐(150)과 기판(10) 사이의 간격을 조절할 경우에도 노즐유닛(100)을 상하로 구동하는 기능을 수행한다.

스테이지(200)는 패턴라인이 형성될 기판을 적절한 위치로 이동시키는 구성으로 미리 설정된 패턴라인의 형성을 위해 상부에 놓여진 기판(10)을 적절한 위치로 이동시킨다. 정밀하고 미세한 패턴라인을 형성하기 위해서는 기판이 정확한 위치로 이동하여야 하므로 스테이지(200)에서 가장 중요한 특성은 이동 시의 위치 정밀도이다. 또한, 극미량의 잉크가 전기장에 의해 토출되므로 노즐유닛과 기판 사이의 거리가 수 미크론에서 수십 미크론까지 매우 가깝게 위치하므로 상부 표면의 평탄도도 중요한 특성이다. 스테이지(200)는 패턴라인의 형성을 위해서는 XY 평면에서의 이동이 일반적이지만 앞서 설명한 구동유닛을 생략하고 스테이지(200)에 Z축 구동기능을 추가할 수도 있으며 경우에 따라서는 기판의 feed-in/out을 위한 장치와 연동될 수도 있다.

전압파형생성유닛(300)은 패턴라인의 형태를 DOD 방식으로 제어하기 위해 노즐유닛(100)에 공급될 전압파형을 생성하는 유닛이다. 전압파형생성유닛(300)은 원하는 전압파형을 DC, AC의 형태로 출력하는 구성으로서 기본적인 함수그래프인 경우에는 해당 함수그래프(sin, cos함수 등)의 진폭, 주기 등을 조절하여 전압파형을 생성하고, 기본적인 함수그래프가 아닌 경우이 형태가 아닌 경우(saw, pulse, 사용자 정의 파형 등)에는 기본적인 함수그래프를 조합하여 원하는 전압파형에 근접한 형태를 만들어 전압파형을 생성한다.

전압파형생성유닛(300)에서 생성된 전압파형의 진폭이 작을 경우에 노즐(150)에서 잉크가 토출되지 않을 수도 있으므로 증폭유닛(350)을 이용하여 전압파형생성유닛(300)에서 생성된 전압파형을 증폭시킨다. 예를 들어 미세한 배선을 형성하기 위해서는 노즐 끝단 사이즈가 작은 노즐이 필요한데 노즐 끝단 사이즈가 작을수록 잉크 토출에 더 큰 힘이 필요하므로 증폭유닛(350)을 통해 전압파형을 증폭하는 과정이 필요하게 된다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전압파형에 의해 DOD 방식으로 토출된 패턴형태를 나타낸 도면을 나타낸 것인데 노즐유닛(100)에 구형파 형태의 전압파형이 공급되면 DOD 방식으로 잉크가 토출되는 것을 나타내고 있고, 전압파형 중간에 진폭이 0인 구간을 둠으로써 토출되는 도트의 간격을 조절할 수 있다. 또한, 공급되는 전압파형의 형태(파형의 형태, 진폭의 크기, 주파수 등)에 따라 토출된 도트의 크기가 변함을 알 수 있고, 이를 통해 종래 피에조 소자나 히터에서 불가능하였던 극미량의 잉크토출이 가능할 뿐만 아니라 무접지 교류를 선폭변조하여 필요한 전압파형을 생성한다면 전기 수력학을 이용한 잉크 토출장치에서 DOD 방식을 손쉽게 구현할 수 있게 된다.

도 3a, 3b는 연속된 전압파형에 의해 기판(10)에 형성된 패턴라인을 도시한 도면이다. 도3a는 전압파형이 구형파인 경우에 패턴라인의 형태이고, 도 3b는 톱니파인 경우에 패턴라인의 형태이다. 동일한 잉크를 사용하고 토출조건이 동일한 경우로서 전압파형이 구형파인 경우와 톱니파인 경우에 형성되는 패턴라인의 선폭이 다른 것을 알 수 있다. 이렇게 전압파형의 형태에 따라 형성되는 패턴라인의 선폭을 포함하여 패턴라인의 형태가 달라지므로 본 발명은 기판의 종류 및 기판(10)에 형성될 패턴의 형태에 따라 전압파형을 달리하여 노즐유닛(100)에 공급함으로써 해당 기판(10)에 필요한 패턴라인을 정밀하게 형성할 수 있는 효과가 있다. 예를 들어 구형파(Square wave)의 경우 미세한 배선보다는 배선폭이 넓은 패턴에 사용하는 것이 유리하고 선폭의 균일도가 향상되는 특징을 가지고 있으며 트레인파(Train wave)의 경우 작은 dot의 연결을 통해 미세한 배선폭의 패턴에 적합한 특징을 가지고 있다.

다만, 연속된 전압파형을 이용하는 경우 도 2a, 2b의 A부분과 같이 불균일하게 두꺼운 부분이 발생할 수도 있는데 이는 잉크의 특성 또는 토출환경에 따라 발생할 수도 있으나 노즐유닛(100)에 연속적인 전압파형이 공급됨에 따라 노즐(150) 끝단에서 토출되었다가 멈추었다가 하는 현상이 반복되고 그에 따라 미처 토출되지 못하고 누적된 잉크가 한꺼번에 드롭되면서 발생하는 현상이다.

이러한 현상을 방지하기 위해 본 발명은 공급되는 전압파형의 중간에 진폭이 0인 구간을 삽입하여 공급되는 전압파형의 형태에 대응하는 크기의 도트만이 토출되도록 하였고 그에 따라 균일한 미세 선폭의 패턴라인을 구현할 수 있는 효과가 있다. 이를 도 4를 통해 보다 상세히 설명하면 본 발명의 전압파형생성유닛(300)에서 생성되는 전압파형의 형태를 조절하여 도 4의 B 부분(DOD에 의해 토출된 개별도트의 크기)의 크기를 제어할 수 있고 이를 통해 패턴라인의 기본적인 선폭을 조절하고, 조절전압파형의 중간에 미리 설정된 크기의 진폭이 0인 구간을 삽입하되 그 길이를 조절함으로써 도 4의 C 부분(DOD에 의해 토출된 도트가 겹치는 부분)의 길이 조절할 수 있게 되고, 이를 통해 형성된 패턴라인의 선폭을 앞서 B에 의해 형성된 기본 선폭을 보다 미세하게 조절할 수 있게 된다. 이를 통해 기판(10)에 필요한 패턴라인을 균일하게 형성할 수 있을 뿐만 아니라 아주 미세한 선폭을 안정적으로 형성할 수 있고, 그 제어를 손쉽게 할 수 있는 장점이 있다.

도 5a, 5b는 진폭이 0인 구간의 길이를 조절함에 따라 형성되는 패턴라인의 형태를 나타낸 도면이다.

도 5a는 진폭이 0인 구간의 길이가 긴 경우로서 연속적인 패턴라인이 아닌 전형적인 DOD 방식의 패턴라인이 형성된 것을 나타낸 것이고, 진폭이 0인 구간을 짧게 형성하면 도 4의 C부분의 길이가 커지게 되어 도 5b와 같이 연속적인 패턴라인을 형성하게 된다.

제어유닛(400)은 미리 설정된 패턴라인이 기판 상에 정확하게 형성되도록 노즐유닛(100), 전압파형생성유닛(300), 스테이지(200)를 포함하여 본 발명의 패턴라인형성장치를 전반적으로 제어하는 구성이다. 제어유닛(400)은 공업용 컴퓨터 등의 하드웨어와 잉크 토출장치를 제어하는 소프트웨어를 포함하여 이루어지며 용이한 제어를 위해 잉크 토출장치의 전반적인 상황을 표시하는 디스플레이 기기를 포함할 수 있다. 물론 적절한 제어를 위해 입출력 장치가 포함된다. 또한, 잉크 토출장치를 적절히 제어할 수 있다면 형태가 컴퓨터일 필요는 없으며 잉크 토출장치와의 적절한 연결을 위해 다양한 형태의 PCB 등의 인터페이스를 포함한다.

광학유닛(500)은 기판(10)에 형성되는 패턴라인을 실시간 촬영하는 유닛으로서 필요에 따라 조명유닛(미도시)를 더 포함할 수 있다. 광학유닛(500)에서 실시간으로 기판(10)에 형성되는 패턴라인을 촬영하여 디스플레이를 통해 표시함으로써 형성된 패턴라인이 제대로 형성되었는지를 검사할 수 있고, 기판(10)의 상황을 보다 정확하게 파악할 수 있게 됨으로써 공정의 효율을 증대시킬 수 있는 효과가 있다. 광학유닛(500)은 도 1에서와 같이 기판(10)에 수직하게 배치하고 노즐유닛(100)을 비스듬하게 설치함으로써 기판(10)을 왜곡 없이 촬영할 수 있게 된다. 본 발명은 전기 수력학을 이용하여 잉크를 토출하는 장치이므로 노즐(150)과 기판(10) 사이에 형성된 전기장의 방향으로 잉크가 토출되고, 노즐(150)이 비스듬하게 있다고 하더라도 노즐(150)과 기판(10) 사이의 전기장의 방향을 수직으로 있을 때와 큰 차이가 없으므로 형성되는 패턴라인의 형태는 동일하다. 또한, 스테이지(200) 중 기판이 놓여진 부분을 투명하게 구성하고 하부에 조명유닛을 위치시켜 보다 선명한 화질의 기판(10) 영상을 얻을 수도 있다. 스테이지(200) 하부에 조명유닛을 위치시키는 경우 스테이지(200)의 일부를 투명하게 구성하여 조명유닛에서 발생한 조명이 스테이지(200)를 통과할 수 있도록 하는 것이 선명한 화질의 영상을 획득하는데 유리하다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 패턴라인 형성방법에 대한 순서도인데 도 6을 참조하여 본 발명의 전기 수력학을 이용하여 패턴라인을 형성하는 방법에 대해서 설명하되 앞서 설명한 패턴라인형성장치와 중복되는 설명은 생략한다.

본 발명의 전기 수력학을 이용하여 패턴라인을 형성하는 방법은 우선 노즐유닛(100)에서 토출되는 잉크에 의해 형성되는 패턴라인의 형태를 DOD방식으로 제어하기 위해 전압파형생성유닛(300)을 이용하여 전압파형을 생성한다.(S100) 종래에는 DOD방식으로 잉크를 토출하기 위해서 압전소자, 히터 등을 사용하였으나 정밀하고 미세한 토출이 어려운 문제가 있었으나 본 발명은 전압파형을 전기 수력학을 이용한 토출장치에 적용하여 DOD방식의 잉크 토출을 미세하게 구현할 수 있게 된다. S100단계에서 생성된 전압파형을 기판(10)에 형성되는 패턴라인의 선폭을 조절하기 위해 변조한다.(S110) 기판(10)에 형성되는 패턴라인은 다양한 종류가 있고 각기 정해진 배선폭을 가지므로 원하는 배선폭을 형성하기 위해 생성된 전압파형을 변조하는 것이 필요하다. 변조된 전압파형은 노즐유닛(100)에 공급하여 잉크를 토출하고 이를 통해 패턴라인을 형성한다.(S120)

기판 : 10 노즐유닛 : 100
스테이지 : 200 전압파형생성유닛 : 300
제어유닛 : 400 광학유닛 : 500

Claims

전기 수력학을 이용하는 패턴라인 형성장치에 있어서,
기판에 패턴라인을 형성하기 위해 잉크를 토출하는 노즐유닛과,
상기 기판이 놓여지는 스테이지와,
상기 노즐유닛에서 토출되는 잉크에 의해 기판에 형성되는 패턴의 형태를 드롭온디맨드(Drop On Demand : DOD) 방식으로 제어하기 위해 상기 노즐유닛에 공급되는 전압파형을 생성하는 전압파형생성유닛과,
상기 기판에 대해 미리 설정된 형태의 패턴라인이 기판에 형성되도록 상기 노즐유닛, 스테이지 및 전압파형생성유닛을 포함하여 패턴라인 형성용 잉크 토출장치를 제어하는 제어유닛을 포함하는 전기 수력학을 이용하는 패턴라인 형성장치.
청구항 1에서,
상기 전압파형생성유닛에서 생성된 전압파형을 증폭하여 상기 노즐유닛에 공급하는 증폭유닛을 더 포함하는 전기 수력학을 이용하는 패턴라인 형성장치.
청구항 1에서,
상기 기판에 형성되는 패턴의 형상을 관찰하기 위한 광학유닛을 더 포함하는전기 수력학을 이용하는 패턴라인 형성장치.
청구항 1에서,
상기 제어유닛은 상기 전압파형생성유닛에서 생성되는 전압파형의 형태를 조절하여 상기 기판에 형성되는 패턴라인의 선폭을 조절하는 것을 특징으로 하는 전기 수력학을 이용하는 패턴라인 형성장치.
청구항 4에서,
상기 선폭조절을 위해 생성되는 전압파형에는 미리 설정된 길이의 진폭이 0인 구간을 삽입하는 것을 특징으로 하는 전기 수력학을 이용하는 패턴라인 형성장치.
청구항 1에서,
상기 전압파형생성유닛은 무접지 교류를 선폭 변조하여 상기 노즐유닛에 공급되는 전압파형을 생성하는 것을 특징으로 하는 전기 수력학을 이용하는 패턴라인 형성장치.
전기 수력학을 이용하는 패턴라인 형성장치를 이용하여 패턴라인을 형성하는 방법에 있어서,
상기 잉크 토출장치의 노즐유닛에서 토출되는 잉크에 의해 형성되는 패턴라인을 드롭온디맨드(Drop On Demand : DOD) 방식으로 제어하기 위해 무접지 교류를 이용하여 전압파형을 생성하는 단계;
상기 패턴라인의 선폭을 조절하기 위해 상기 생성된 전압파형을 선폭변조하는 단계;
상기 선폭변조된 전압파형을 상기 노즐유닛에 공급하여 잉크를 토출하는 단계를 포함하는 전기 수력학을 이용하여 패턴라인을 형성하는 방법.
청구항 7항에서,
상기 전압파형을 선폭변조하는 단계에서,
상기 선폭변조된 전압파형에는 미리 설정된 길이의 진폭이 0인 구간이 삽입되는 것을 특징으로 하는 전기 수력학을 이용하여 패턴라인을 형성하는 방법.
청구항 7에서,
상기 잉크를 토출하는 단계에서,
상기 잉크의 토출이 원활이 이루어지도록 공압유닛을 통해 상기 노즐유닛에 공압을 공급하는 단계를 더 포함하는 전기 수력학을 이용하여 패턴라인을 형성하는 방법.