KR20150058608A

KR20150058608A - 액적 토출 장치

Info

Publication number: KR20150058608A
Application number: KR1020130139975A
Authority: KR
Inventors: 이대영; 공향식; 남중건; 조국래; 조형빈; 안병완; 박장웅
Original assignee: 삼성디스플레이 주식회사; 국립대학법인 울산과학기술대학교 산학협력단
Priority date: 2013-11-18
Filing date: 2013-11-18
Publication date: 2015-05-29
Also published as: US20150138278A1; KR102156794B1; US9150020B2

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 액적 토출 장치는 액적을 미세하고 안정적으로 토출하기 위한 것으로서, 액적 토출부, 및 상기 액적 토출부와 연결된 전압 인가부를 포함하고, 상기 액적 토출부는 노즐, 및 상기 노즐을 둘러싼 튜브를 포함하며, 상기 노즐 및 상기 튜브는 각각 금속 코팅된다.

Description

액적 토출 장치{LIQUID EJECTION APPARATUS}

본 발명은 액적 토출 장치에 관한 것이다.

반도체, 디스플레이, PCB, 태양 전지 등 다양한 산업 분야에서 가격 경쟁력을 확보하기 위해 보다 미세한 패턴을 저렴한 공정으로 형성되는 것이 필요하다. 사진 식각 공정은 패턴으로 형성하길 원하는 물질을 전면에 증착하고 원하는 패턴의 마스크를 통해 빛을 조사하여 패턴을 제작하게 되는데 이는 다단계 공정으로 인한 공정 비용 증가와 재료의 과다 소비, 공정에서 발생되는 폐기물이 증가하는 단점이 있다. 이러한 사진 식각 공정의 단점을 해결하기 위해 열 혹은 기계적 압력을 인가해 노즐을 통해 액적을 토출하고 용매를 건조시켜 필요한 물질만 기판 상에 남겨 패턴을 형성하는 잉크젯 공정 기술이 개발되었으나, 10 ㎛m 이하의 미세 액적 토출이 어려운 단점이 있다.

이러한 잉크젯 공정의 한계 극복을 위해 모세관을 이용한 정전 방식 액적 토출 기술이 개발되었다. 정전 방식 액적 토출 기술은 모세관과 기판 사이에 고전압을 인가하여 정전기력으로 액적을 토출하는 기술이다. 그리고, 이러한 정전방식 액적 토출 기술은 양산을 위해서는 다중 노즐이 필요하나 노즐에 전압을 인가하여 토출을 제어하는 이런 방식으로는 다중 노즐 구현 시 잉크 공급 경로를 통한 통전의 문제가 있다.

다중 노즐 제작을 위해 실리콘 기판을 미세 가공하는 방식이 소개되었으나, 실리콘 기판으로 만들어진 노즐은 전도성이 있기 때문에 노즐 내부의 잉크에 전계 집중(concentration of electric field)이 되지 않아 전기장의 세기가 달라져서, 토출 전압이 높아지거나 노즐 내부에서 막힘 현상이 발생할 수 있는 바, 안정적인 토출이 불가능한 문제점이 있다.

이에 본 발명은 이를 해결하기 위해 고안된 것으로서, 노즐과 이를 둘러싼 튜브 사이에 전압을 인가하여 안정적으로 미세한 액적을 토출하는 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 액적 토출 장치는 액적 토출부, 및 상기 액적 토출부와 연결된 전압 인가부를 포함하고, 상기 액적 토출부는, 노즐, 및 상기 노즐을 둘러싼 튜브를 포함하며, 상기 노즐 및 상기 튜브는 각각 금속 코팅된다.

상기 전압 인가부는 상기 노즐 및 상기 튜브에 각각 상이한 전압을 인가할 수 있다.

상기 노즐의 직경은 약 0.3㎛ 내지 약 30㎛일 수 있다.

상기 노즐의 끝단은 소수 처리될 수 있다.

상기 소수 처리는 티올(thiol)을 포함하는 용매를 사용할 수 있다.

상기 용매는 플루오로 화합물을 포함할 수 있다.

상기 용매에 의해 소수 처리된 상기 노즐의 끝단은 자기 조립(self-assembled)될 수 있다.

상기 전압 인가부는 상기 튜브에 그라운드 전압을 인가할 수 있다.

상기 노즐은 복수개일 수 있다.

상기 노즐의 재질은 고분자 또는 실리콘일 수 있다.

상기 액적 토출부와 연결된 압력 제어부를 더 포함할 수 있다.

상기 액적 토출부와 연결된 잉크 적재부를 더 포함할 수 있다.

기판이 배치되는 받침 부재를 더 포함하고, 상기 전압 인가부는 상기 받침 부재와 연결될 수 있다.

상기 노즐의 재질이 실리콘인 경우, 상기 노즐과 연결되는 절연층을 더 포함할 수 있다.

상기 노즐은 유체 공급 채널을 포함할 수 있다.

상기 복수의 노즐 중 일부가 상기 유체 공급 채널을 포함하며, 상기 유체 공급 채널은 소정의 간격으로 이격될 수 있다.

상기 소정의 간격은 적어도 약 500μm 이상일 수 있다.

이상과 같이 노즐 및 이를 둘러싼 튜브에 전압이 인가되어 액적을 토출하는 장치는 미세한 패턴을 형성하는 것이 가능하다. 즉, 패턴의 두께, 선폭 등을 다양하게 구현할 수 있다. 또한, 액적이 토출되는 기판에 영향을 받지 않고 안정적으로 액적을 토출할 수 있다. 또한, 상기 미세한 패턴을 통해 고해상도 패널을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액적 토출 장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 토출부의 상세도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 토출부의 상세도이다.
도 4 내지 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 액적 토출 장치를 사용한 패턴 및 비교예에 대한 이미지이다.

첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용 오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.

우선, 도 1 내지 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 액적 토출 장치를 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액적 토출 장치의 개략도이며, 도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 액적 토출부의 상세도이며, 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 액적 토출부의 이미지이다.

액적 토출 장치는 액적 토출부(100), 전압 인가부(200), 압력 제어부(300), 받침 부재(400) 및 잉크 적재부(500)를 포함하며, 사용자에 의해 요구되는 패턴을 형성한다.

우선, 액적 토출부(100)는 튜브(110)와 노즐(130)을 포함하며, 액적이 토출되는 기판(10) 상에 액적을 토출한다.

튜브(110)는 노즐(130)을 둘러싸는 원통형일 수 있으며, 전압 인가부(200)로부터 별도의 전압을 인가 받는다. 튜브(110)는 인가 받은 전압을 통해 노즐(130)과 전기장을 형성하며, 노즐(130)에 저장된 잉크에 정전기력을 가한다.

튜브(110)의 재질은 절연 물질일 수 있으며, 일례로써 유리(glass) 또는 고분자일 수 있다. 그러나 이에 제한되지 않고 튜브(110)는 실리콘 재질일 수도 있다. 튜브(110) 및 노즐(130)이 실리콘 재질인 경우 절연층(150)을 더 포함할 수 있다.

또한, 튜브(110)는 제1 코팅층(113)을 포함한다. 제1 코팅층(113)은 금속으로 코팅된 층이며, 절연 물질인 튜브(110)에 전압을 인가 하기 위함이다.

제1 코팅층(113)은 전압이 인가되어 전류가 흐를 수 있는 어떠한 금속 또는 합금으로도 코팅될 수 있으며, 일례로써 구리(Cu), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au) 등이 있다.

제1 코팅층(113)은 튜브(110)를 코팅하여 전압을 인가할 정도로 코팅되며, 코팅 면적, 코팅 위치 등에는 제한이 없다.일례로써, 용이한 코팅층의 형성을 위해, 튜브(110)의 외측면에 코팅될 수 있으며, 노즐(113)에 인가되는 전압과의 효과적인 전기장 형성을 위해 튜브(110)의 내측면에도 일부 코팅될 수 있다.

노즐(130)은 일부가 튜브(110)의 내측에 위치하고, 다른 일부인 노즐(130)의 끝단은 튜브(110)의 외측으로 노출될 수 있다. 노즐(130)의 끝단에서 잉크와 같은 액적이 기판에 토출된다.

노즐(130)의 재질은 튜브(110)와 같은 절연 물질일 수 있으며, 일례로써 실리콘(Si)을 포함할 수 있다. 그러나 이에 제한되지 않고 폴리다이메틸실록세인(PDMS;polydimethylsiloxane)와 같은 고분자를 포함할 수도 있다.

노즐(130)은 제2 코팅층(133)을 포함한다. 제2 코팅층(133)은 금속으로 코팅되며, 이는 절연 물질인 노즐(130)에 전압을 인가하기 위함이다.

제2 코팅층(133)은 노즐(130)의 외측면에 코팅된다. 제2 코팅층(133)은 노즐(130)에 전압을 인가할 수 있을 정도로 코팅되며, 코팅 면적, 코팅 위치 등에 제한이 없다.일례로써, 노즐(130)의 외측면에 코팅하는 것은 용이한 코팅을 위함이다. 특히 전압 인가부(200)와 용이하게 연결되기 위해 노즐(130)의 상측부, 즉 노출되는 일단의 반대쪽 끝단까지 코팅될 수 있다. 노출되는 끝단에만 코팅되는 경우 전압 인가부(200)와의 연결이 어려운바, 다소 연결이 용이한 노출되지 않는 끝단에서 전압 인가부(200)와 연결되기 때문이다.

노즐(130)의 직경은 약 0.3㎛ 내지 약 30㎛일 수 있다. 이와 같이 직경의 크기가 작은 노즐(130)을 사용하는 경우, 미세한 프린팅이 가능하다. 그러나 단순히 직경이 작은 노즐을 사용하는 경우에는 잉크에 의해 막힘 현상이 발생하여 패턴 형성이 어렵다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따라 전기장 형성을 이용하면서 직경의 크기가 작은 노즐을 사용하는 경우에는 막힘 현상이 발생하지 않는다.

또한, 기판과 마주하는 노즐(130)의 일단은 이와 반대편의 위치하는 타단에 비해 작은 직경을 가질 수 있다. 즉, 전압 인가부(200), 잉크 적재부(500) 등과 연결된 노즐(130)의 타단은 액적이 토출되며 외측으로 노출된 일단에 비해 큰 직경을 가질 수 있다.

외부로 노출되거나 액적이 토출되는 노즐(130)의 일단은 소수 처리된다. 일반적으로 노즐(130)을 통해 액적이 토출되는 경우, 토출되는 액적의 일부는 노즐(130)의 외측면을 타고 올라가는 현상이 발생한다. 그러나 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 토출 장치에 따르면, 노즐(130)의 끝단이 소수 처리되어, 이러한 현상을 방지할 수 있다.

소수 처리하는 방법으로, 일례로써 노즐(130)의 끝단을 소수성 용매로 코팅할 수 있다. 상기 소수성 용매는 소수성을 가지는 어떠한 용매도 가능하나, 티올(Thiol)을 포함하는 용매를 사용할 수 있으며, 플루오로 화합물을 포함하는 용매를 사용할 수 있다. 일례로써, 1H, 1H, 2H, 2H-퍼플루오로디케인-1-티올(1H, 1H, 2H, 2H-perfluorodecane-1-thiol)과 같이 티올 및 플루오로를 모두 포함하는 용매를 사용할 수 있으며, 이러한 예시에 제한되는 것은 아니다.

소수 처리된 노즐(130)의 끝단은 자기-조립(self-assembled)된 구조를 가지며, 소수성 코팅층과 같은 기능을 한다. 토출되는 액적은 노즐(130)의 끝단에서 노즐(130)의 외측면을 따라 이동하지 못하고 기판으로 토출된다. 이에 따라 미세한 패턴의 안정적인 형성 및 외측면을 따라 이동하는 재료 손실의 감소가 가능하다.

전압 인가부(200)는 액적 토출부(100)와 연결되어 튜브(110) 및 노즐(130) 등에 전압을 인가한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 액적 토출 장치는 튜브(110) 및 노즐(130)에 인가한 전압에 의해 형성되는 전기장을 이용하여 노즐(130) 내의 액적을 토출하는바, 미세 제어가 가능하고 높은 높이를 가지는 패턴의 형성이 가능하다.

전압 인가부(200)는 튜브(110)와 노즐(130)에 각각 상이한 전압을 인가하여, 전압차에 따른 전기장을 형성하게 한다. 노즐(130)에 전압이 인가되면, 잉크에도 인가되어 튜브(110) 사이에 전기장이 형성된다. 상기 전기장에 의한 정전기력이 어느 값 이상 되면 잉크가 단속적 또는 연속적으로 기판(10)으로 토출된다. 이때 튜브(110)는 그라운드 전압을 인가받아 전기장을 형성할 수 있다.

압력 제어부(300)는 잉크 적재부(500)와 연결되어, 잉크가 액적 토출부(100)로 이동할 수 있도록 압력을 조절한다. 압력을 조절하기 위한 어떠한 방식도 가능하나, 일례로써 유압식으로 제어할 수 있다.

받침 부재(400)는 액적 토출부(100)와 마주보도록 이격되어 위치하며, 받침 부재(400) 위에 기판(10)이 장착된다. 기판(10) 위에 액적이 토출되어 패턴을 형성한다.

전압 인가부(200)는 튜브(110)와 노즐(130)에 연결되어 전압을 인가하나, 받침 부재(400)와도 연결될 수 있다. 받침 부재(400)와 연결되는 경우 액적 토출부(100)와 기판(10) 사이에 전기장이 형성되어 액적을 토출하는 것이 가능하다.

잉크 적재부(500)는 잉크과 같이 토출되는 토출제를 포함하며, 액적 토출부(100)에 이를 공급한다. 잉크 적재부(500)에서 액적 토출부(100)는 연결되어 있으며, 잉크 등을 공급하기 위한 어떤 방법도 가능하나, 일례로써 잉크 적재부(500)로 잉크가 공급되면 모세관 현상에 의해 잉크 적재부(500)로부터 액적 토출부(100)로 이동된다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 액적 토출 장치를 도 1 및 도 3을 참조하여 설명한다. 도 3a은 본 발명의 다른 실시예에 액적 토출부(100)의 단면도이며, 도 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액적 토출부(100)의 단면도이며, 도 3c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 일부 구성(노즐 및 의 사시도이다. 따른 본 발명의 일 실시예와 동일 유사한 구성요소에 대한 설명은 이하에서 생략한다.

도 3a를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 액적 토출부(100)는 복수의 노즐을 포함한다. 이와 같은 복수의 노즐의 재질은 일례로써 폴리다이메틸실록세인(PDMS;polydimethylsiloxane)과 같은 고분자 또는 실리콘일 수 있으며, 전술한 고분자의 일례에 제한되지 않고 어떠한 고분자를 사용할 수 있음은 물론이다. 고분자를 사용하여 제조하는 경우에는 보다 절감된 비용으로 복수의 노즐을 제조하는 것이 용이하다.

액적 토출부(100)는 각각의 노즐(130) 내에 위치하는 유체 공급 채널(141)을 포함할 수 있다. 유체 공급 채널(141)을 통해 잉크가 노즐(130)의 끝단으로 보내지며, 이를 통해 미세 패턴의 형성이 가능하다.

유체 공급 채널(141)의 직경은 약 10 μm 일 수 있으며, 이에 제한되지 않고 노즐(130) 및 튜브(110)의 직경에 따라 다양한 값의 직경을 가지도록 조절될 수 있다.

도 3b에 도시된 실시예를 살펴보면, 도 3a에 도시된 실시예는 복수의 노즐이 모두 유체 공급 채널(141)을 포함하고 있으나, 도 3b에 도시된 실시예는 복수의 노즐 중 일부만이 유체 공급 채널(141)을 포함하고 있는 실시예를 도시한다. 본 실시예에서 유체 공급 채널을 포함하지 않는 노즐(130)은 액적을 토출하지 않으며, 유체 공급 채널(141)을 포함하는 노즐(130)만이 액적을 토출할 수 있다.

이때 유체 공급 채널(141)을 포함하는 노즐(130)은 소정의 간격(A)을 가질 수 있으며, 상기 소정의 간격(A)은 적어도 약 500μm 이상일 수 있다. 즉, 유체 공급 채널(141) 사이의 간격(A)은 적어도 약 500μm 이상일 수 있다. 상기 간격에 의해 보다 미세한 패턴을 안정적으로 토출할 수 있다.

한편, 도 3b에 도시된 실시예는 노즐(130)의 재질이 실리콘인 경우이며, 도 3c에 도시된 바와 같이 상기 실리콘 재질의 노즐(130)과 연결되는 절연층(150)을 더 포함할 수 있다. 절연층(150)은 전압이 불필요한 위치에 인가되는 것을 방지하기 위한 것으로서, 전압이 인가되는 위치를 제외하고 절연층(150)이 형성될 수 있다. 이하에서는 도 4 내지 도 15를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 액적 토출 장치가 형성한 미세 패턴 및 비교예에 따른 미세 패턴을 살펴본다.

우선, 도 4a 및 4b는 비교예로서 형성된 미세 패턴이다.

도 4a에 나타난 바와 같이, 배선을 패터닝함에 있어서 다소 불규칙하고 울퉁불퉁한 형상의 배선이 형성됨을 확인할 수 있다. 또한, 도 4b에 나타난 패턴은 패턴 간의 간격이 일정하지 않음은 물론 패턴 자체의 크기 및 두께도 일정하게 형성되지 않았다.

이와 같이 미세한 패턴을 형성함에 있어서 불규칙하고 일정하지 않은 패터닝이 일반적이며, 이를 통해서는 고품질의 미세 패턴을 제공하는 것이 용이하지 않다.

도 5a 내지 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 액적 토출 장치를 사용하여 패터닝된 배선 및 이에 대한 분석 그래프이다. 패터닝을 위해 Ag 나노 입자 잉크를 사용하였다.

도 5a는 미세한 5개의 배선을 나타낸다. 위에서부터 순서대로 약 1.6 ± 0.12 ㎛, 약 1.8 ± 0.14 ㎛, 약 2.8 ± 0.16 ㎛, 약 3.7 ± 0.21 ㎛, 약 7.4 ± 0.29 ㎛의 두께를 가지는 배선이다. 즉, 최대 1.6㎛ 정도의 얇은 미세 패턴을 구현하였다.

앞서 살펴본 도 4와 비교하면, 비교예는 육안으로 확인되는 패턴의 불규칙성을 나타내었으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 액적 토출 장치를 사용한 경우 미세한 패턴을 정교하게 형성하였음을 알 수 있다.

이는 도 5b에 나타난 바와 같이 하나의 배선을 AFM으로 확대하여 보는 경우에도 일정한 패턴이 형성됨을 확인할 수 있다.

다음, 도 6a를 참조하면, 기판의 두께가 약 210 ㎛인 유리 기판에 본 발명의 일 실시예에 따른 액적 토출 장치를 사용하여 미세 패턴을 형성하였다. 이때, 노즐에 인가되는 전압은 약 280V이며, 프린팅된 패턴은 약 3㎛의 두께로 일정하게 형성되었다.

또한, 도 6b를 참조하면, 기판의 두께가 최대 약 1.06 mm인 유리 기판에 대해 275V를 인가한 경우에도, 약 3㎛의 두께를 가지는 배선이 일정하게 프린팅됨을 확인하였다.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 액적 토출 장치를 사용하는 경우, 기판의 두께에 거의 영향을 받지 않고 일정한 미세 패턴을 형성할 수 있음을 확인하였다.

다음, 도 7a 및 도 7b를 참조하여, 2 이상의 패턴 사이 거리에 대해 살펴본다.

도 7a를 살펴보면, 프린팅된 각각의 배선이 약 3.5 ± 0.21 ㎛의 두께를 가지면서, 각 배선 사이의 간격은 약 5 ± 0.26 ㎛임을 알 수 있다.

또한, 도 7b를 살펴보면, 프린팅된 각각의 배선은 약 5 ± 0.23 ㎛의 두께를 가지면서, 각 배선 사이의 간격이 약 5 ± 0.31㎛임을 알 수 있다.

즉, 각각의 배선이 미세한 패턴으로 프린팅됨은 물론, 프린팅된 배선 사이의 간격도 약 5㎛로 미세 패턴 형성이 가능함을 확인하였다.

다음, 도 8a 내지 도 8b를 참조하면, 구리(Cu) 나노 입자 잉크(입자 크기 약 5 내지 20 nm)를 사용하여 도 8a와 같은 패턴을 형성하였다.

도 8a에 도시된 패턴은 약 3㎛의 두께를 가지며 계속하여 이어진 사각형 패턴이다. 이를 확대한 우측 도면에서 나타난 바와 같이, 일정한 배선 폭 및 배선 간 거리를 형성하는 미세 패턴 형성이 가능함을 확인할 수 있다.

특히, 도 8b을 참조하면, 도 8a의 패턴의 길이가 증가할수록 저항이 증가함을 알 수 있다. 이는 미세 패턴을 안정적으로 형성하여 일반적으로 예측 가능한 물성이 나타난 것이다.

다음, 도 9a 내지 도 9e는 본 발명의 일 실시예에 따른 액적 토출 장치를 사용하여 높이가 있는 패턴을 형성하는 과정에 대한 이미지이며, 은(Ag) 나노 입자 잉크를 사용하였다.

도 9a 내지 도 9e에 나타난 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 액적 토출 장치는 미세 패턴의 연속적인 형성이 가능한바, 높이가 있는 패턴을 형성하는 것이 가능하다. 즉, 한 스팟에 대해 계속하여 액적을 토출하면서 잉크들이 연속적으로 쌓이도록 프린팅하는 것이다. 이와 같은 프린팅에 의해 도 9a에서 도 9e로 갈수록 패턴의 높이 높아지는 것을 확인하였으며, 최대 73 ㎛의 높이를 가지도록 프린팅하였다.

이러한 패턴을 복수개 형성한 것을 도 10에 나타냈다. 도 10은 도 9와는 달리 구리(Cu) 나노 입자 잉크를 사용한 것이며, 높이를 가지는 패턴이 동일한 간격을 가지고 이격되어 프린팅되었다. 이때 높이를 가지는 하나의 패턴은 약 25 ㎛의 높이를 가질 수 있다.

도 11은 도 9 내지 도 10과 같이 높이를 가지는 미세 패턴을 형성한 것으로서, 각 패턴이 높이를 가질 뿐만 아니라 일정한 간격을 가지고 형성된다. 이렇게 높이를 가지는 패턴을 형성하는 경우, 금속 전극의 두께 등을 증가시켜 선 저항을 감소시키는 이점이 있으며, 이를 통해 충전 지연(RC delay)을 감소시켜, 고해상도 표시 패널을 구현할 수 있다.

도 12는 높이가 있는 패턴을 형성하면서, 면(plane)을 형성한 패턴이다. 즉, 도 12에 나타난 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 액적 토출 장치는 3차원의 패턴을 형성하는 것이 가능하다.

도 13은 입체 패턴 형성을 통해 높이가 상이한 전극 패드 사이를 연결하는 전극을 형성한 이미지이다.

우측에 위치하는 패드는 좌측에 위치하는 패드에 비해 약 2 ㎛ 정도 높이가 있다. 이러한 양 패드를 전기적으로 연결하기 위해서 본 발명의 일 실시예에 따른 액적 토출 장치를 사용하여 3차원 형상의 전극을 형성한다. 상기 전극은 양 패드를 전기적으로 가요적으로 연결하는바, 양 패드가 포개어지는 경우에도 상호 패드를 연결할 수 있다.

도 14a 내지 도 14c는 복수의 노즐을 포함하는 액적 토출 장치를 사용하여 패턴을 형성한 이미지이다. 이때 복수의 노즐은 약 2 μm의 선폭을 가지는 격자 무늬 패턴을 형성한다.

도 14a 및 도 14b를 살펴보면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 액적 토출 장치는 일정한 격자를 가지는 패턴을 형성할 수 있음을 알 수 있다. 또한, 이러한 격자 무늬가 형성된 유리 기판을 도 14c에 나타냈으며, 육안으로는 투명하게 보이는바, 유리 기판 아래에 소정의 인쇄물을 위치시키는 경우, 해당 인쇄물의 시인이 가능함을 알 수 있다.

도 15a 내지 도 15b 역시 복수의 노즐을 포함하는 액적 토출 장치를 사용하여 패턴을 형성한 이미지이다. 이때 복수의 노즐은 약 2 μm의 선폭을 가지는 물결 형상 또는 코일 형상의 패턴을 구현함을 알 수 있다.

도 15a 및 도 15b를 살펴보면, 해당 패턴이 균일한 선폭을 가지면서 패턴을 형성하고, 패턴의 끊어짐이나 뭉침이 없는 것을 확인할 수 있다.

정리하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액적 토출 장치는 미세한 패턴 형성뿐만 아니라 입체 형상의 패턴 형성도 가능하여, 미세 배선 등이 요구되는 고해상도 패널을 구현할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 한정된 실시예와 도면을 통하여 설명되었으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재된 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

100 : 액적 토출부 110 : 튜브
130 : 노즐 200 : 전압 인가부
300 : 압력 제어부 400 : 받침 부재
500 : 잉크 적재부

Claims

액적 토출부, 및
상기 액적 토출부와 연결된 전압 인가부,
를 포함하고,
상기 액적 토출부는,
노즐, 및
상기 노즐을 둘러싼 튜브를 포함하며,
상기 노즐 및 상기 튜브는 각각 금속 코팅된 액적 토출 장치.
제1항에서,
상기 전압 인가부는 상기 노즐 및 상기 튜브에 상이한 전압을 인가하는 액적 토출 장치.
제1항에서,
상기 노즐의 직경은 약 0.3㎛ 내지 약 30㎛인 액적 토출 장치.
제1항에서,
상기 노즐의 끝단은 소수 처리된 액적 토출 장치.
제4항에서,
상기 소수 처리는 티올(thiol)을 포함하는 용매를 사용하는 액적 토출 장치.
제5항에서,
상기 용매는 플루오로 화합물을 포함하는 액적 토출 장치.
제5항에서,
상기 용매에 의해 소수 처리된 상기 노즐의 끝단은 자기 조립(self-assembled)된 액적 토출 장치.
제2항에서,
상기 전압 인가부는,
상기 튜브에 그라운드 전압을 인가하는 액적 토출 장치.
제1항에서,
상기 노즐은 복수개인 액적 토출 장치.
제9항에서,
상기 노즐의 재질은 고분자 또는 실리콘인 액적 토출 장치.
제1항에서,
상기 액적 토출부와 연결된 압력 제어부를 더 포함하는 액적 토출 장치.
제11항에서,
상기 액적 토출부와 연결된 잉크 적재부를 더 포함하는 액적 토출 장치.
제1항에서,
기판이 배치되는 받침 부재를 더 포함하고,
상기 전압 인가부는 상기 받침 부재와 연결되는 액적 토출 장치.
제10항에서,
상기 노즐의 재질이 실리콘인 경우,
상기 노즐과 연결되는 절연층을 더 포함하는 액적 토출 장치.
제9항에서,
상기 노즐은 유체 공급 채널을 포함하는 액적 토출 장치.
제15항에서,
상기 복수의 노즐 중 일부가 상기 유체 공급 채널을 포함하며,
상기 유체 공급 채널은 소정의 간격으로 이격된 액적 토출 장치.
제16항에서,
상기 소정의 간격은 적어도 약 500μm 이상인 액적 토출 장치.