KR20170058685A - 전기수력학적 잉크젯 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 전기수력학적 잉크젯 장치는, 잉크 방울이 토출되는 적어도 하나의 노즐을 구비한 토출 헤드; 피토출물이 놓이는 피토출물 홀더; 및 상기 피토출물 홀더 상에 별개로 마련되거나 상기 피토출물 홀더와 일체로 마련되는 전극 부재;를 포함하며, 상기 토출 헤드 또는 상기 전극 부재 중 어느 하나에는 직류 전압이 인가되고 다른 하나에는 펄스 전압이 인가되되 상기 직류 전압과 상기 펄스 전압의 극성은 반대로 형성될 수 있다.

Description

전기수력학적 잉크젯 장치{Electro hydro dynamic inkjet apparatus}
본 발명은 전기수력학적 잉크젯 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 토출 헤드의 노즐의 일부분을 둘러싸도록 제공되는 외부 전극 등을 이용하지 않고 기판 홀더 위에 간단하게 전기를 인가하거나 기판 홀더를 절연시킬 수 있는 전기수력학적 잉크젯 장치를 제공한다.
전기수력학적(EHD; Electro-hydrodynamic) 잉크젯 프린팅 시스템은 유체가 강력한 국소 전기장에 노출 되었을 때 정전기적 힘이 유체에 작용하여 대전을 일으키고 이러한 전기적인 상호 인력을 사용하여 기판에 패턴을 행하는 장치로서, 기존의 피에조 잉크젯 프린팅 시스템의 헤드와는 달리 잉크에 주입된 전하에 의해 유발되는 정전기적 상호 인력을 바탕으로 기판 상에 패턴을 행하는 장치이다.
기존의 잉크젯 프린팅 장비와 마찬가지로 정확한 위치에 정확한 양의 잉크를 토출시킴으로써 재료의 낭비를 최소화하는 장점이 있다. 전기수력학적 잉크젯 기술은 정전기력 잉크젯 기술이라고도 불리우며, 정전기력을 이용함으로써 기존의 피에조 잉크젯 방식에 비해서 고점도 및 미세 선폭의 패터닝이 가능하다는 장점이 있다.
또한, 노즐 막힘 현상이 적기 때문에 공정 안정성이 높다는 장점으로 새로운 차세대 인쇄 기술로 평가되는 기술이다. 이러한 장점으로 인해 RFID, 태양전지의 공정기술, 유연 기판을 갖는 전자 소자의 제조 공정 기술 등의 다양한 인쇄 전자 산업으로의 응용 가능성이 기대되고 있다.
전기수력학적 잉크젯 장치에서 잉크를 토출시키기 위해서는 전기장을 가해 주어야 한다. 전기장은 고전압(수백~수kV)의 직류(DC) 전압을 가해줄 수 있다. 직류전압을 가해주면 노즐의 끝단에 콘 제트(cone jet)형태의 제팅이 형성이 된다.
전기수력학적 잉크젯 장치에서 기판 홀더와 잉크젯 헤드에 전기를 가해주는 방법이 일반적으로 사용되지만, 실제 디스플레이 등의 리페어(repair)에서는 기판 홀더를 금속으로 만들고 절연 등을 넓게 하는 비용이 들 수도 있고, 제팅 결과에 대한 검사를 위하여 카메라를 구비한 장치의 경우에는 기판 홀더 밑에 위치한 투명한 기판 홀더 등에는 전기를 직접 인가하는 것은 불가능하다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 헤드 자체에 전도성 물질을 코팅하여 전기를 인가하거나 노즐 주위에 링 모양으로 형성된 외부 전극을 구비하고 이러한 외부 전극에 전기를 인가하여 제팅하는 기술이 제안된 바 있다.
그러나, 외부 전극 등을 이용하는 경우에는 기판에 직접 전기를 인가하는 경우에 비하여 잉크의 제팅(jetting) 특성이 떨어진다는 한계가 있다. 또한, 노즐과 기판 사이에서 잉크 방울의 직진성이 떨어지고 스프레이(spray)가 생기기 쉽고, 잉크 방울이 기판에 발생하는 정전기의 영향을 받을 수 있다는 문제가 있다.
이러한 단점에도 불구하고 외부 전극을 사용하려고 하는 이유는 다음과 같다. 첫째, 기판에 전기를 걸기 위해서는 기판 전극 밑에 절연물을 만들어야 하는 복잡함이 있기 때문이다. 둘째, 기존의 잉크젯 장비에 추가적인 장치로 전기수력학적 잉크젯 장치를 부가적으로 장착하는 경우가 생기고 있는데, 이 경우 전기수력학적 잉크젯 제팅 모듈만 추가하는 것에 대한 요구가 많고, 기판 홀더에 전기를 인가하면 기판 홀더에서의 누설전류를 방지하기 위하여 다른 기구부와 기판 홀더를 절연시켜야 하기 때문에 추가적인 비용과 번거러움이 발생한다. 셋째, 제팅의 패턴 검사 후에 불량 배선 등을 리페어(repair)하는 응용장비가 많이 생기고 있는데, 디스플레이(OLED, LED 등) 검사 장비에는 기판 홀더를 투명한 재질로 하여 기판 하단부에 조명을 설치하여 투과되는 패턴을 사용하는 경우가 있다. 이럴 때는 기판에 전도성을 만들면서 동시에 절연시켜야 할 뿐만 아니라 기판 홀더를 투명하게 만들어야 하는 번거로움이 있다.
만약, 디스플레이 리페어 또는 인쇄전자 양산공정인 경우에는 기판 홀더가 8세대 급인 경우에는, 기판 홀더의 모든 영역에 전기를 인가할 수 있고 모든 영역을 절연시키려면 비용이 많이 발생하기 때문에 필요한 영역에만 전기를 인가할 수 있는 방식을 채용하여 비용을 절감 시킬 필요가 있다.
관련 선행기술로는 등록특허공보 제10-1348024호(발명의 명칭; 전기수력학적 잉크젯 장치, 등록일자; 2013년 12월 27일)가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 기판 홀더 상에 간단하게 전기를 인가하고 기판 홀더를 절연시킬 수 있는 전기수력학적 잉크젯 장치를 제공한다.
본 발명은 투명한 검사 장비에 사용이 가능하고 기판 또는 기판 홀더의 일부에만 전기를 인가하거나 사용할 수 있는 전기수력학적 잉크젯 장치를 제공한다.
상기한 바와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 전기수력학적 잉크젯 장치는, 잉크 방울이 토출되는 적어도 하나의 노즐을 구비한 토출 헤드; 피토출물이 놓이는 피토출물 홀더; 및 상기 피토출물 홀더 상에 별개로 마련되거나 상기 피토출물 홀더와 일체로 마련되는 전극 부재;를 포함하며, 상기 토출 헤드 또는 상기 전극 부재 중 어느 하나에는 직류 전압이 인가되고 다른 하나에는 펄스 전압이 인가되고 상기 직류 전압과 상기 펄스 전압의 극성은 반대로 형성될 수 있다.
상기 피토출물 홀더는 투명한 재질로 형성되며, 상기 전극 부재는 상기 피토출물 홀더 상에 마련되는 투명 전도성 필름 또는 글라스로 형성될 수 있다.
상기 피토출물 홀더는 투명한 재질로 형성되며, 상기 전극 부재는 ITO 필름, ITO 글라스, 메탈 메쉬 투명 전극 또는 나노와이어 투명전극 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
상기 피토출물 홀더는 전기절연층 및 상기 전기절연층의 상부 또는 하부 중 적어도 한 곳에 마련되는 전도층을 포함하는 투명 전도성 글라스로 형성되며, 상기 전극 부재는 상기 전도층으로 형성될 수 있다.
상기 피토출물 홀더는 전기절연 재질로 형성되며, 상기 전극 부재는 전도성 투명 재질 또는 전도성 불투명 재질로 형성될 수 있다.
상기 피토출물 홀더는 전도성 재질로 형성되고, 상기 전극 부재와 상기 피토출물 홀더 사이에는 전기절연부재가 더 구비되며, 상기 전극 부재는 전도성 투명 재질 또는 전도성 불투명 재질로 형성될 수 있다.
상기 전극 부재는 피토출물의 전체 크기 또는 일부 크기와 대응하는 크기로 형성되거나, 상기 토출 헤드에서 토출되는 잉크 방울에 의해 형성되는 패턴이 필요한 부분에만 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기수력학적 잉크젯 장치는 상기 패턴의 검사 장비를 포함할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전기수력학적 잉크젯 장치는 전도성 필름 등의 전극 부재를 사용하여 간단하게 부착할 수 있고 기존의 장비에 전기수력학적 잉크젯 모듈을 추가하는 것이 가능하며, 외부 전극에 전기를 인가하는 방식 보다 양호한 토출 성능을 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 전기수력학적 잉크젯 장치는 투명한 재질로 된 전극 부재를 기판 홀더에 적용함으로써 패턴 검사장비와 잉크 토출장비를 일체로 형성할 수 있다.
본 발명에 따른 전기수력학적 잉크젯 장치는 전기수력학적 잉크젯을 위한 투명한 전극 부재에는 전류가 거의 흐르지 않기 때문에 면저항에 상관없이 구현이 가능하며, 다양한 형태의 투명/불투명 전도성 필름을 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 전기수력학적 잉크젯 장치는 전도성 필름 등의 전극 부재를 사용하여 전기를 인가할 수 있기 때문에 모듈화하여 기존의 EHD 장비에도 쉽게 적용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기수력학적 잉크젯 장치의 요부를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 따른 잉크젯 장치에 전기를 인가하는 방식을 예시적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전기수력학적 잉크젯 장치의 요부를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 4는 도 3에 따른 잉크젯 장치에 전기를 인가하는 방식을 예시적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 전기수력학적 잉크젯 장치의 요부를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 6은 도 5에 따른 잉크젯 장치에 전기를 인가하는 방식을 예시적으로 도시한 도면이다.
도 7은 도 5에 따른 잉크젯 장치의 변형예에 전기를 인가하는 방식을 예시적으로 도시한 도면이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기수력학적 잉크젯 장치의 요부를 개략적으로 도시한 사시도, 도 2는 도 1에 따른 잉크젯 장치에 전기를 인가하는 방식을 예시적으로 도시한 도면, 도 3은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전기수력학적 잉크젯 장치의 요부를 개략적으로 도시한 사시도, 도 4는 도 3에 따른 잉크젯 장치에 전기를 인가하는 방식을 예시적으로 도시한 도면, 도 5는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 전기수력학적 잉크젯 장치의 요부를 개략적으로 도시한 사시도, 도 6은 도 5에 따른 잉크젯 장치에 전기를 인가하는 방식을 예시적으로 도시한 도면, 도 7은 도 5에 따른 잉크젯 장치의 변형예에 전기를 인가하는 방식을 예시적으로 도시한 도면이다.
이하에서 설명하는 본 발명에 따른 전기수력학적 잉크젯 장치(100,200,300)의 기본적인 구조는 한국특허출원 제2012-0119432호에 개시된 전기수력학적 잉크젯 장치의 구조와 동일하다. 다만, 전기(전압)을 인가하는 방식 및 구조에 차이가 있다. 따라서, 이하에서는 본 발명의 요부 즉, 토출 헤드 및 피토출물 홀더를 포함하여 전기(전압)이 인가되는 부분에 대해서 구체적으로 설명한다.
우선, 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기수력학적 잉크젯 장치(100)는, 잉크 방울이 토출되는 적어도 하나의 노즐을 구비한 토출 헤드(110); 피토출물(140)이 놓이는 피토출물 홀더(120); 및 피토출물 홀더(120) 상에 별개로 마련되거나 피토출물 홀더(120)와 일체로 마련되는 전극 부재(130)를 포함하여 구성될 수 있다.
피토출물 홀더(120)의 하부에는 잉크젯의 토출 패턴 검사에 사용되는 조명부(190)가 마련될 수 있다.
토출 헤드(110)에는 잉크를 주입 또는 공급하기 위한 퍼지/석션 컨트롤러(Purge/Suction Controller)가 연결될 수 있다. 퍼지/석션 컨트롤러는 토출 헤드(110) 또는 토출 헤드(110)의 끝단에 형성된 노즐(미도시)에 잉크의 주입 여부를 제어하거나 공급될 잉크의 양을 제어할 수 있다.
토출 헤드(110) 또는 노즐의 하부에는 피토출물(140)이 위치하는데, 피토출물(140)에 인쇄될 패턴이 인쇄된다. 여기서, 피토출물(140)은 기판(Substrate) 등으로 형성되는 것이 바람직하다.
복잡한 모양의 패턴을 인쇄할 수 있도록 토출 헤드(110) 또는 피토출물(140)은 X축 또는 Y축 방향으로 움직일 수 있으며, 이를 위한 구동부(미도시)를 구비할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기수력학적 잉크젯 장치(100)는 토출 헤드(110) 또는 노즐에 인가되는 전압과 피토출물(140) 측에 인가되는 전압이 분리되어 있다. 이를 위해, 피토출물(140)에 파워 서플라이어(Power-Supplier)가 연결되고, 토출 헤드(110) 또는 노즐에는 임의파형 발생기(Function Generator) 또는 전압 증폭기(Voltage Amplifier)가 연결될 수 있다.
한편, 토출 헤드(110) 또는 노즐에 인가되는 전압과 피토출물(140) 측에 인가되는 전압을 분리하거나, 토출 헤드(110) 또는 노즐에 제1전압 또는 제2전압 중 어느 하나가 인가되면 피토출물(140) 측에는 상기 제1전압 또는 상기 제2전압 중 다른 하나가 인가되도록 제어하는 제어부를 구비할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기수력학적 잉크젯 장치(100)는 토출 헤드(110) 또는 전극 부재(130) 중 어느 하나에는 직류 전압(DC voltage)이 인가되고 다른 하나에는 펄스 전압(pulse voltage)이 인가되되 상기 직류 전압과 상기 펄스 전압의 극성은 반대로 형성될 수 있다. 즉, 상기 파워 서플라이어에서 생성되는 제1전압(1)과 임의파형 발생기에서 발생하는 제2전압(2)은 서로 다른 극성의 전위를 가질 수 있다. 도 2를 참조하면 제1전압(1)은 양전위를 가지는 반면에 제2전압(2)은 음전위를 가진다. 이와 같이, 제1전압(1)과 제2전압(2)이 서로 다른(서로 반대되는) 극성의 전위를 가지게 함으로써 제1전압(1)과 제2전압(2) 사이의 전위차를 크게 할 수 있고, 전위차가 클수록 잉크 방울이 잘 토출될 수 있다.
또한, 제1전압(1)과 제2전압(2)은 상기 잉크 방울과 피토출물(140) 사이에 인력을 발생시킬 수 있는 극성을 가질 수 있다. 서로 다른 극성의 전압이 인가되기 때문에 토출 헤드(110)와 피토출물(140) 사이에 서로 끌어당기는 힘(인력, 引力)이 작용하여 잉크가 토출될 수 있다. 잉크의 토출은 제2전압(2) 중에서 전위를 가지는 펄스가 발생할 때 일어나게 된다. 도 2의 제2전압(2)을 보면, 일정한 시간 간격으로 전위값을 가지는 펄스가 발생하고, 이러한 펄스가 발생할 때 제1전압(1)과의 전위차가 커지고 인력이 발생하기 때문에 잉크가 토출될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기수력학적 잉크젯 장치(100)에서 피토출물 홀더(120)는 기판 등의 피토출물이 놓이는 일종의 기판 홀더라고 할 수 있다. 설명의 편의를 위해서 이하에서는 피토출물 홀더라고 한다.
상기 피토출물 홀더(120)는 유리 등과 같이 투명한 재질로 형성되는 것이 바람직하다. 투명한 유리 피토출물 홀더(120)는 전기가 흐르지 않는 부도체이므로 피토출물(140) 측에 전기를 인가하기 위한 별도의 수단이 필요하다. 이를 위해서, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기수력학적 잉크젯 장치(100)는 투명한 유리 등의 재질로 형성된 피토출물 홀더(120) 상에 마련되되, 한 쪽 면에 전기가 흐를 수 있는 투명 전도성 필름 또는 글라스로 형성된 전극 부재(130)를 피토출물 홀더(120)의 표면에 부착할 수 있다. 이와 같이, 투명한 재질로 형성된 피토출물 홀더(120)의 상면에 부착된 투명 전도성 필름 또는 글라스 형태의 전극 부재(130)에 펄스 전압(도 2의 제2전압(2) 참조)를 인가해서 잉크 방울을 토출시킬 수 있다.
여기서, 전극 부재(130)는 ITO 필름(Indium Tin Oxide film), ITO 글라스(Indium Tin Oxide glass), 메탈 메쉬 투명 전극(metal mesh transparent electrode) 또는 나노와이어 투명전극(nano wire transparent electrode) 중 어느 하나를 포함하여 다양한 형태로 형성될 수 있다.
상기와 같이 투명 전도성 필름 또는 글라스 형태의 전극 부재(130)에 전압을 인가하기 때문에 스테이지 등에는 어떠한 전압도 인가할 필요가 없다. 여기서, 인쇄되어야 하는 패턴(150)의 크기가 작은 경우에는 패턴이 있는 부분에만 전극 부재(130)가 형성되도록 함으로써, 피토출물 홀더(120)의 전체 면적에 걸쳐서 전극 부재를 형성하는 대신 일부분에만 투명 전도성 필름 또는 투명 전도성 글라스 형태의 전극 부재(130)를 형성하여도 전기수력학적 잉크젯을 구현할 수 있다.
또한, 피토출물 홀더(120)의 하부에 조명을 설치하여 관찰하는 경우가 아닌 경우에는, 투명하지 않더라도 한쪽 면에 전극이 있고 부도체를 가진 필름 또는 판 형태의 전극 부재를 피토출물 홀더 위에 추가로 둘 수 있다. 이러한 전극 부재에 전기를 인가하여 전기장을 만들어서 잉크를 토출시킬 수 있다. 전극이 형성된 한쪽 면과 마주 보는 다른 면에는 전극을 형성하지 않고 부도체를 형성하여 이용하는 것은 전기를 인가할 때 전체 시스템으로부터 절연을 하기 위함이다. 이러한 방법으로 기존의 전기수력학적 잉크젯 장비를 수정하거나 피토출물 홀더에 전극을 구성하기 어려운 경우, 피토출물 홀더에 전극 구성을 하였으나 전체 시스템과 절연이 되지 않는 경우에도 이러한 한쪽 면에 전극을 지니고 다른 면에는 전극이 없는 필름 또는 판 형태의 전극 부재를 토출시킬 기판 등 피토출물 아래에 위치시켜서 토출이 가능하게 될 수 있다.
도 3 및 도 4에는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전기수력학적 잉크젯 장치(200)가 도시되어 있다. 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전기수력학적 잉크젯 장치(200)는 패턴을 검사하기 위한 장비와 토출 장비가 일체형으로 구비된 전기수력학적 잉크젯 장치(200)를 제공할 수 있다.
도 3에 도시된 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전기수력학적 잉크젯 장치(200)는, 잉크 방울이 토출되는 적어도 하나의 노즐을 구비한 토출 헤드(210); 피토출물(240)이 놓이는 피토출물 홀더(220); 및 피토출물 홀더(220)와 일체로 마련되는 전극 부재(221)를 포함하여 구성될 수 있다.
피토출물 홀더(220)의 하부에는 잉크젯의 토출 패턴 검사에 사용되는 조명부(290)가 마련될 수 있다.
도 1에 도시된 전기수력학적 잉크젯 장치(100)와 달리, 도 3에 도시된 전기수력학적 잉크젯 장치(200)는 전극 부재(221)가 피토출물 홀더(220)와 일체로 형성되어 있다.
상기 피토출물 홀더(220)는 투명 또는 불투명 전도성 판, 필름 또는 글라스 형태로 형성되는데, 한 쪽 면은 전도성을 띠고 다른 면은 전기적으로 절연되어 있다. 즉, 상기 피토출물 홀더(220)는 전기절연층(222) 및 전기절연층(222)의 상부 또는 하부 중 적어도 한 곳에 마련되는 전도층(221)을 포함하는 투명 전도성 글라스로 형성될 수 있다. 이 때, 전극 부재는 전도층(221)으로 형성될 수 있다. 즉, 상기 전도층(221)이 전극 부재의 역할 내지 기능을 하게 된다.
전기수력학적 잉크젯(EHD)의 경우에 전류가 거의 흐르지 않기 때문에 면저항이 비교적 높은 투명 또는 불투명 전도성 판, 필름 또는 글라스를 피토출물 홀더(220)로 사용하더라도 성능에 영향을 미치지 않는다. 다시 말하면, 거의 전압 인가 위치에 따라서 토출 상태가 달라지지 않기 때문에 면저항이 조금 높더라도 투명한 기판 위에서 토출이 가능하다.
또한, 상기 피토출물 홀더(220)의 두께가 어느 정도 되어서 고전압에 의한 절연파괴(electrical breakdown)가 일어나지 않는다면, 피토출물 홀더(220)의 한쪽 면(윗면 또는 밑면) 즉, 전도층(221)에만 전기를 인가하고 전기절연층(222)에 의해서 절연함으로써 스테이지 부분에 절연이 되는 구조를 간단하게 구현할 수 있는 장점이 있다.
도 3에 도시된 전기수력학적 잉크젯 장치(200)는 피토출물 홀더(220)의 하부에 구비된 조명부(290)를 이용하여 잉크젯 패턴의 검사도 수행할 수 있다. 즉, 별도의 수단 없이 토출 수단과 일체로 형성된 검사 수단을 이용하여 패턴의 검사 및 패턴의 리페어(repair)도 하나의 장치(200)로 수행할 수 있다.
도 4를 참조하면, 토출 헤드(210)에 양전위를 가지는 직류 전압의 제1전압(1)이 인가되고 피토출물 홀더(220)의 전도층(221)에 음전위를 가지는 펄스 전압의 제2전압(2)이 인가될 수 있다. 물론, 토출 헤드(210)에 제2전압(2)이 인가되고 피토출물 홀더(220)의 전도층(221)에 제1전압(1)이 인가될 수도 있다.
도 5 내지 도 6에는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 전기수력학적 잉크젯 장치(300)가 개략적으로 개시되어 있고, 도 7에는 도 5의 장치의 변형예에 전기를 인가하는 방식이 예시적으로 도시되어 있다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 전기수력학적 잉크젯 장치(300)는, 잉크 방울이 토출되는 적어도 하나의 노즐을 구비한 토출 헤드(310); 피토출물(340)이 놓이는 피토출물 홀더(320); 및 피토출물 홀더(220)의 상부에 마련되는 전극 부재(330)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기 피토출물 홀더(320)는 전기가 흐르지 않는 전기절연 재질로 형성될 수 있다. 피토출물 홀더(320)가 전기절연 재질로 형성되기 때문에 피토출물 홀더(320)에 전기(전압)를 인가할 수 없다. 따라서, 전기 절연의 피토출물 홀더(320) 상에 전기를 통할 수 있는 투명 또는 불투명 판 또는 필름 형태의 전극 부재(330)가 더 마련된다.
상기 전극 부재(330)는 전도성 투명 재질 또는 전도성 불투명 재질로 형성되되, 판 모양 또는 필름 형태로 제공될 수 있다. 이 때, 상기 전극 부재(330)는 피토출물 홀더(320) 또는 피토출물(340)의 전체 크기에 대응하는 형태로 마련되는 대신 패턴이 있는 부분처럼 필요한 부분에만 대응하는 형태로 마련될 수 있다. 이로 인해, 전기수력학적 잉크젯 장치(300)를 단순화할 뿐만 아니라 기존의 장치를 활용하는 것도 가능하다.
한편, 상기 피토출물 홀더(320)가 전기가 흐르는 전도성 재질로 형성될 수도 있다. 전도성 재질로 형성된 피토출물 홀더(320)가 스테이지 등과 연결된 경우에는 전기적 절연이 추가적으로 필요하다. 이 경우에는 전극 부재(330)와 피토출물 홀더(320) 사이에 전기가 흐르지 않는 재질로 형성된 전기절연부재(도 7의 360)가 더 구비될 수 있다. 이 때, 전극 부재(330)는 전도성 투명 재질 또는 전도성 불투명 재질로 형성될 수 있다.
상기 전기절연부재(360)는 일정한 두께를 가지는 판 모양으로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 전극 부재(330)는 전기절연부재(360) 위에 올려 지며, 패턴이 필요한 부분만 커버 하도록 전극 부재(330)를 형성하여 일부에만 전기를 인가할 수 있다. 이와 같이, 전극 부재(330)는, 피토출물(340)의 전체 크기에 대응하도록 형성될 뿐만 아니라 피토출물(340)의 일부 크기와 대응하는 크기로 형성되거나, 토출 헤드(310)에서 토출되는 잉크 방울에 의해 형성되는 패턴이 필요한 부분에만 형성됨으로써, 패턴 등과 같이 필요한 부분에만 전기를 인가할 수 있기 때문에 피토출물 홀더(320) 등의 구조를 단순화할 수 있다.
도 6을 참조하면, 토출 헤드(310)에 양전위를 가지는 직류 전압의 제1전압(1)이 인가되고 전극 부재(330)에 음전위를 가지는 펄스 전압의 제2전압(2)이 인가될 수 있다. 반대로, 토출 헤드(310)에 제2전압(2)이 인가되고 전극 부재(330)의 전도층(221)에 제1전압(1)이 인가될 수도 있다.
피토출물 홀더(320)가 전도성 재질로 형성되는 경우에는 도 7에 도시된 바와 같이, 토출 헤드(310)에 양전위를 가지는 직류 전압의 제1전압(1)이 인가되고 전기절연부재(360) 위에 마련된 전극 부재(330)에 음전위를 가지는 펄스 전압의 제2전압(2)이 인가될 수 있다. 반대로, 토출 헤드(310)에 제2전압(2)이 인가되고 전극 부재(330)의 전도층(221)에 제1전압(1)이 인가될 수도 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 전기수력학적 잉크젯 장치(100,200,300)는 피토출물의 일부 또는 전체에 전도성 필름 등의 전극 부재를 추가로 구비하여 대향전극을 설치하며, 이러한 전도성 필름 등은 손쉽게 이동하여 접착 테이프 등으로 피토출물 홀더에 고정할 수 있고 패턴이 필요한 부분에만 부착시켜 전체의 피토출물(기판) 위에 전극을 설치할 필요가 없는 단순한 구조로 형성될 수 있다.
또한, 투명한 피토출물 홀더인 경우에는 투명 전도성 필름 또는 투명 전도성 글라스를 이용하여 검사장비와 토출장비를 일체형으로 형성할 수 있다.
또한, 전도성 필름 또는 전도성 판 또는 전도성 글라스는 한쪽 면 또는 양쪽 면에만 전도성이 있는 형태를 가지고 있어서 두께가 어느 정도 있는 경우 별도의 절연부가 없이도(즉, 절연부 일체형 전극 부재 이용) 피토출물 홀더에 전기를 가해줄 수 있는 장점이 있다. 예를 들면, ITO 글라스(glass)와 같은 전도성 투명 글라스를 사용하는 경우, 한쪽 면만 전도성을 가지고 있으면 절연부와 전기인가부를 동시에 가지고 있으므로 구조를 단순화 시킬 수 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100,200,300: 전기수력학적 잉크젯 장치
110,210,310: 토출 헤드
120,220,320: 피토출물 홀더
130,330: 전극 부재
140,240,340: 피토출물
150: 패턴
190,290: 조명부
360: 전기절연부재

Claims (8)

  1. 잉크 방울이 토출되는 적어도 하나의 노즐을 구비한 토출 헤드;
    피토출물이 놓이는 피토출물 홀더; 및
    상기 피토출물 홀더 상에 별개로 마련되거나 상기 피토출물 홀더와 일체로 마련되는 전극 부재;를 포함하며,
    상기 토출 헤드 또는 상기 전극 부재 중 어느 하나에는 직류 전압이 인가되고 다른 하나에는 펄스 전압이 인가되고 상기 직류 전압과 상기 펄스 전압의 극성은 반대로 형성되는 것을 특징으로 하는 전기수력학적 잉크젯 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 피토출물 홀더는 투명한 재질로 형성되며, 상기 전극 부재는 상기 피토출물 홀더 상에 마련되는 투명 전도성 필름 또는 글라스로 형성되는 것을 특징으로 하는 전기수력학적 잉크젯 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 피토출물 홀더는 투명한 재질로 형성되며, 상기 전극 부재는 ITO 필름, ITO 글라스, 메탈 메쉬 투명 전극 또는 나노와이어 투명전극 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 전기수력학적 잉크젯 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 피토출물 홀더는 전기절연층 및 상기 전기절연층의 상부 또는 하부 중 적어도 한 곳에 마련되는 전도층을 포함하는 투명 전도성 글라스로 형성되며,
    상기 전극 부재는 상기 전도층으로 형성되는 것을 특징으로 하는 전기수력학적 잉크젯 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 피토출물 홀더는 전기절연 재질로 형성되며, 상기 전극 부재는 전도성 투명 재질 또는 전도성 불투명 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 전기수력학적 잉크젯 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 피토출물 홀더는 전도성 재질로 형성되고, 상기 전극 부재와 상기 피토출물 홀더 사이에는 전기절연부재가 더 구비되며, 상기 전극 부재는 전도성 투명 재질 또는 전도성 불투명 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 전기수력학적 잉크젯 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전극 부재는 피토출물의 전체 크기 또는 일부 크기와 대응하는 크기로 형성되거나, 상기 토출 헤드에서 토출되는 잉크 방울에 의해 형성되는 패턴이 필요한 부분에만 형성되는 것을 특징으로 하는 전기수력학적 잉크젯 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 패턴의 검사 장비를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기수력학적 잉크젯 장치.
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