KR102647610B1 - 잉크젯 프린팅을 이용한 전극형성방법과 전극형성장치 - Google Patents

잉크젯 프린팅을 이용한 전극형성방법과 전극형성장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 잉크젯 프린팅을 이용하여 대상물의 표면에 전극을 형성하는 방법에 관한 것으로, 전극 형성 위치의 외곽에 버퍼를 형성하는 버퍼 형성 단계; 및 상기 버퍼의 내부에 전극잉크를 채워서 전극을 형성하는 전극 형성 단계를 포함하며, 상기 버퍼 형성 단계가 버퍼잉크를 잉크젯 프린팅하여 형성된 버퍼층을 적층하여 수행되고, 상기 버퍼층은 표면의 친수성이 상기 대상물 표면의 친수성보다 낮은 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 전극의 외곽을 구성하는 버퍼를 높게 형성하고 그 내부에 전극잉크를 채워 전극을 형성함으로써, 단면적이 넓어진 전극을 형성할 수 있는 효과가 있다.

Description

잉크젯 프린팅을 이용한 전극형성방법과 전극형성장치{FORMING METHOD FOR ELECTRODE USING INKJET PRINTING AND ELECTRODE FORMING APPARATUS}
본 발명은 전자 소자의 전극을 형성하는 방법과 장치에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 잉크젯 프린팅을 이용하여 전자 소자의 전극을 형성하는 방법과 장치에 관한 것이다.
일반적으로 전자 소자는 고체 내에서 전자가 이동하는 전도를 이용하는 전자 부품을 의미하며, 전자 소자에는 전기를 이동시키기 위한 전극이 형성된다.
다양한 전자 소자의 특성에 맞추어 여러 가지 형태의 전극이 형성되고 있으며, 전자 소자의 소형화와 정밀화가 진행되면서 전극의 크기는 작아지고 모양은 더욱 정밀함이 요구되고 있다.
소형의 정밀한 패턴을 형성하는 방법으로는 잉크젯 프린팅 기술이 적용될 수 있다. 형상 신호에 따라 매체 표면에 액상의 잉크를 액적형태로 분사하는 잉크젯 방식은 문서나 광고지를 작성하는 프린팅으로서 뿐만이 아니라, 반도체 또는 디스플레이 분야의 용액 공정에 이용되고 있다. 특히, 기판에 복잡한 형상의 패턴을 형성하거나 특정 위치에만 잉크를 정확하게 토출할 수 있는 잉크젯 프린팅의 적용범위가 넓어지고 있다.
잉크젯 프린팅 과정에서 정확한 양의 잉크를 토출하기 위해서는, 잉크젯 헤드에서 토출 준비상태인 잉크가 노즐 입구를 기준으로 모세관 현상에 의해서 내측으로 요입된 곡면 상태인 메니스커스(meniscus) 상태를 유지하여야 한다. 이를 위하여 잉크 저장부의 위치를 잉크젯 헤드보다 높게 위치하게 하고, 대신에 잉크 저장탱크의 내부에 음압을 발생시킴으로써, 잉크젯 헤드에서 잉크의 흘러내림을 방지하여 메니스커스 상태를 유지하도록 하는 것이 일반적이다. 하지만 잉크의 점도 등에서 차이가 있기 때문에, 단순히 잉크 저장탱크의 내부에 음압을 발생시키는 것만으로는 부족하다.
구체적으로 잉크를 액적 형태로 토출하는 과정은 표면장력과 점도에 많은 영향을 받는다. 점도(Viscosity)는 잉크가 헤드 채널을 통해 얼마나 쉽게 흘러나와 노즐에서 압착되는지에 연관되며, 표면 장력(Surface tension)은 잉크가 얼마나 최적화된 둥근 액적을 형성할 수 있는지에 연관되기 때문에 잉크젯 프린팅에서 중요하다. 일반적으로 잉크젯 프린팅이 용이하기 위해서는 잉크의 점도가 낮은 것이 유리하지만, 잉크의 낮은 점도는 프린팅된 잉크가 쉽게 퍼지는 결과를 나타내기 때문에, 프린팅된 결과물은 인쇄 대상물의 표면으로부터의 높이가 낮아 두께가 얇은 형태(이하에서, 표면에서 전극 윗부분까지의 높이를 전극의 '두께'로 표현함)가 되는 경우가 많다. 하지만, 전극의 경우에 두께가 얇아서 단면의 면적이 작아질수록 전극의 내부 저항이 높아지는 문제가 발생한다. 특히, 초정밀 전자 소자의 전극의 경우는 전극의 선폭이 매우 좁기 때문에 전극의 높이까지 낮은 경우에 저항이 문제가 될 수 있으며, 이는 전극을 구성하는 물질이 제한되고 제조비용이 상승하는 결과로 이어진다.
이에, 도 10에 도시된 것과 같이, 같은 위치에 잉크젯 프린팅을 반복하여 전극의 높이를 높이려는 시도가 있었지만, 잉크의 특성이 바뀌지 않는 이상 반복 인쇄로 높이를 높이는 것에는 한계가 있으며, 위쪽에 적층된 잉크가 흘러 내려서 전극의 선폭이 목표값보다 넓어져 불량이 발생하는 문제가 있다.
반대로, 잉크의 점도는 유지하되 잉크가 프린팅되는 대상물의 표면 특성을 변경하여 잉크의 접촉각을 변경하는 기술이 연구되었다.(대한민국 공개특허 제10-2005-0074195호) 하지만, 대상물의 물질 특성에 따라서 처리가 불가능한 경우도 있고, 대상물의 표면처리 과정에서 다른 부분에 손상이 발생할 우려로 인하여 적용이 극히 제한되어 실제로 사용되지는 못하고 있는 실정이다.
대한민국 공개특허 제10-2005-0074195호
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서 잉크젯 프린팅을 이용하여 높이가 높은 전극을 형성하는 방법과 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 잉크젯 프린팅을 이용한 전극형성방법은, 잉크젯 프린팅을 이용하여 대상물의 표면에 전극을 형성하는 방법으로서, 전극 형성 위치의 외곽에 버퍼를 형성하는 버퍼 형성 단계; 및 상기 버퍼의 내부에 전극잉크를 채워서 전극을 형성하는 전극 형성 단계를 포함하며, 상기 버퍼 형성 단계가 버퍼잉크를 잉크젯 프린팅하여 버퍼층을 형성하는 공정을 반복하여 버퍼층을 적층하는 방식으로 수행되고, 상기 버퍼층은 표면의 친수성이 상기 대상물 표면의 친수성보다 낮은 것을 특징으로 한다.
상기 버퍼 형성 단계가 성분이 다른 2종류 이상의 버퍼잉크를 각각 잉크젯 프린팅하여 버퍼층을 형성하는 공정을 반복하여 버퍼층을 적층하는 방식으로 수행될 수 있다.
상기 버퍼 형성 단계는 버퍼층을 표면처리하는 과정을 포함하며, 상기 표면처리는 상기 버퍼층 표면의 친수성이 상기 대상물 표면의 친수성보다 낮아지도록 할 수도 있다.
상기 버퍼 형성 단계는 버퍼층을 2회 이상 적층하여 수행되며, 복수의 버퍼층 중에 적어도 하나는, 버퍼층 표면의 친수성이 상기 대상물 표면의 친수성보다 낮아지도록 표면처리되는 것일 수 있다.
본 발명에 의한 잉크젯 프린팅을 이용한 전극형성장치는, 잉크젯 프린팅을 이용하여 대상물의 표면에 전극을 형성하는 장치로서, 상기 대상물 표면의 친수성보다 낮은 표면 친수성을 가지는 버퍼층을 형성하는 버퍼잉크를 잉크젯 프린팅하기 위한 버퍼잉크토출모듈; 버퍼층이 적층된 버퍼의 사이에 전극잉크를 잉크젯 프린팅하기 위한 전극잉크토출모듈; 잉크젯 프린팅된 잉크를 건조시키기 위한 건조기; 전극이 형성되는 대상물을 거치하는 스테이지; 및 상기 버퍼잉크토출모듈과 상기 전극잉크토출모듈 및 상기 건조기에 대하여 상기 스테이지에 설치된 대상물의 상대적 위치를 이동시키는 이송장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
서로 다른 버퍼잉크를 토출하도록 2개 이상의 버퍼잉크토출모듈이 구비될 수 있다.
버퍼잉크가 건조된 버퍼층의 표면을 처리하여, 버퍼층 표면의 친수성이 대상물 표면의 친수성보다 낮아지도록 하는 표면처리기를 더 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명은, 전극의 외곽을 구성하는 버퍼를 높게 형성하고 그 내부에 전극잉크를 채워 전극을 형성함으로써, 전극의 두께가 증가하여 단면적이 넓어진 전극을 형성할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 첫 번째 실시예에 따른 잉크젯 프린팅을 이용한 전자 소자의 전극형성방법에서 버퍼를 형성하는 과정을 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 첫 번째 실시예에 따른 잉크젯 프린팅을 이용한 전자 소자의 전극형성방법으로 형성된 전극의 단면을 도시한 모식도이다.
도 3은 본 발명에 따른 잉크젯 프린팅을 이용한 전자 소자의 전극형성방법에 따른 첫 번째 실시예의 방식으로 전극을 형성하는 전극형성장치의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 두 번째 실시예에 따른 잉크젯 프린팅을 이용한 전자 소자의 전극형성방법에서 버퍼를 형성하는 과정을 설명하기 위한 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 잉크젯 프린팅을 이용한 전자 소자의 전극형성방법에 따른 두 번째 실시예의 방식으로 전극을 형성하는 전극형성장치의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 세 번째 실시예에 따른 잉크젯 프린팅을 이용한 전자 소자의 전극형성방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 잉크젯 프린팅을 이용한 전자 소자의 전극형성방법에 따른 세 번째 실시예의 방식으로 전극을 형성하는 전극형성장치의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 네 번째 실시예에 따른 잉크젯 프린팅을 이용한 전자 소자의 전극형성방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 9는 본 발명에 따른 잉크젯 프린팅을 이용한 전자 소자의 전극형성방법에 따른 네 번째 실시예의 방식으로 전극을 형성하는 전극형성장치의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
그러나 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
그리고 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 또는 "구비"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함하거나 구비할 수 있는 것을 의미 한다.
또한, "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 발명의 발명자들은 정밀한 패턴으로 전극을 형성할 수 있지만 전극의 두께를 높이는데 한계가 있는 잉크젯 프린팅 방식으로 전극을 형성하는 새로운 방법으로서, 전극 패턴의 외부에 벽과 같은 버퍼를 잉크젯 프린팅으로 형성하고 버퍼의 내부에 전극잉크를 잉크젯 프린팅함으로써 일반적인 잉크젯 프린팅에 비하여 전극의 두께를 증가시켜 단면적이 넓은 전극을 형성하는 방법을 개발하였다.
하지만, 전극잉크를 가두어 전극의 단면적을 넓히기 위하여 형성되는 버퍼가 충분한 높이를 갖지 않는 경우, 버퍼를 사용하여도 전극의 단면적이 충분히 넓어지지 않는 문제가 있다. 이때, 버퍼를 형성하는 방법으로서 잉크젯 프린팅을 적용하는 경우에는 전극잉크와는 잉크의 특성을 다르게 구성할 수 있다고 하여도, 잉크젯 프린팅을 적용하는 경우에는 버퍼를 충분한 높이로 형성하기 어렵다는 근본적인 문제로 다시 돌아가게 된다.
이에 본 발명의 발명자들은, 최종적으로 전극으로서 기능을 수행하여야 하는 전극잉크의 조성물을 구성하는 것에 비해, 버퍼를 형성하는 잉크를 위한 조성물을 구성하는 것에 대한 제한이 상대적으로 적다는 사실에서 착안하여, 잉크젯 프린팅을 통해서 버퍼를 높게 적층하는 본 발명을 도출하게 되었다.
도 1은 본 발명의 첫 번째 실시예에 따른 잉크젯 프린팅을 이용한 전자 소자의 전극형성방법에서 버퍼를 형성하는 과정을 설명하기 위한 단면도이다.
앞서 설명한 것과 같이, 본 발명의 전극형성방법은 잉크젯 프린팅을 이용하여 버퍼를 형성하고 버퍼의 내부에 잉크젯 프린팅 방식으로 전극잉크를 채워서 전극의 단면적을 늘리는 방식이다. 이때, 잉크젯 프린팅으로 형성되는 버퍼의 높이에 따라서 전극의 단면적이 결정되므로, 버퍼를 높게 형성하는 것이 가장 중요하며, 이하에서는 버퍼를 형성하는 구체적인 방법을 위주로 설명한다.
본 실시예의 버퍼형성방법은, 먼저 전극을 형성해야하는 대상물(100)의 표면에 버퍼잉크(200)를 잉크젯 프린팅으로 토출하여 패턴을 형성한다. 이때 형성되는 패턴은 전극의 외곽에 해당하며, 원하는 전극의 형태와 버퍼의 특징에 따라서 적절한 위치와 형태로 형성한다.
이때, 대상물(100)의 표면상태와 표면처리 여부, 잉크의 종류에 따라서 대상물의 표면에 토출된 잉크는 표면 접촉각이 다르게 형성될 것이다. 버퍼층을 높게 형성하기 위해서는 버퍼잉크(200)이 대상물(100)의 표면과 접촉각이 큰 상태로 프린팅되는 것이 바람직하지만, 경우에 따라 접촉각이 작게 형성될 수 있다. 접촉각이 작게 형성된 경우는 버퍼잉크(200)가 프린팅된 높이가 낮은 것을 의미한다. 잉크젯 프린팅은 기존의 스크린 프린팅에 비하여 정확한 위치에 정밀하게 패턴을 형성할 수 있지만, 인쇄된 패턴의 높이가 낮아지는 단점이 있으며, 버퍼잉크(200)를 프린팅하는 과정에서는 이러한 잉크젯 프린팅의 단점이 그대로 재현되어도 문제가 없다. 따라서 버퍼잉크를 구성함에 있어서 점도와 표면장력을 높이기 위한 성분 조절은 불필요하며, 잉크젯 프린팅에 의해서 원하는 위치에 원하는 선폭으로 패턴을 형성할 수 있다.
전극형성을 위한 전단계로 프린팅된 버퍼잉크(200)는 건조과정을 거쳐서 제1버퍼층(212)을 형성한다. 버퍼잉크가 건조된 제1버퍼층(212)은 대상물(100)에 비하여 친수성이 낮은 것이 바람직하며, 이를 위하여 버퍼잉크는 건조 이후에 대상물(100)에 비하여 친수성이 작아지도록 성분이 조절된 것을 특징으로 하며, 제1버퍼층(212)은 그 표면에 버퍼잉크를 토출하였을 때에 표면 접촉각이 30도 이상이 되도록 표면 특성을 갖는 것이 바람직하다. 제1버퍼층(212)은 버퍼잉크가 건조 및 적층되어 형성될 버퍼의 구성요소가 되며, 버퍼가 전기가 흐르는 전극과는 무관하게 단지 버퍼로서의 기능만을 수행할 수도 있지만, 경우에 따라서는 전극의 일부분으로서 기능할 수도 있다. 버퍼가 전극으로 기능하지 않는 경우에는, 전기적인 특성은 고려하지 않고 잉크젯 프린팅 수행에 유리하고 건조 후에 친수성을 낮출 수 있는 특성을 위주로 버퍼잉크를 구성할 수 있다. 만약, 버퍼가 전극의 일부분으로 기능하는 경우라고 하여도, 전극의 전체 단면적에 비하여 버퍼의 면적은 좁기 때문에, 전기가 흐르는 전극의 전체 기능 중에서 극히 일부분만을 수행하게 되므로, 전기적인 특성이 조금 낮더라도 잉크젯 프린팅 수행에 유리하고 건조 후에 친수성을 낮출 수 있는 특성을 위주로 버퍼잉크를 구성하는 것이 바람직하다.
본 실시예는 버퍼잉크가 건조된 제1버퍼층(212)의 표면에 다시 버퍼잉크(200)를 잉크젯 프린팅한다. 이때, 제1버퍼층(212)의 표면 특성에 의해서 대상물(100)에 인쇄되었을 때에 비하여 버퍼잉크(200)와 제1버퍼층(212)의 접촉각이 클 뿐만이 아니라, 제1버퍼층(212)의 표면이 갖는 각도에 의해서 제1버퍼층(212)의 표면에 인쇄된 버퍼잉크(200)의 대상물(100) 표면에 대한 접촉각은 더욱 커진다. 이때, 제1버퍼층(212) 위에 인쇄되는 버퍼잉크(200)의 선폭이 제1버퍼층(212)보다 작아야 이러한 효과를 얻을 수 있다.
이와 같이 제1버퍼층(212)의 표면 특성에 의하여 큰 접촉각으로 인쇄된 버퍼잉크(200)를 건조하여 제2버퍼층(222)을 형성한다. 도면에서 설명의 편의를 위하여 제1버퍼층(212)과 제2버퍼층(222)을 경계선으로 분리하여 도시하고 설명하였으나, 동일한 버퍼잉크를 사용하였기 때문에 실제 단면에서는 경계선이 없을 수도 있다.
앞서 설명한 것과 같이, 제1버퍼층(212)의 표면 특성(표면 각도 및 낮은 친수성)으로 인하여, 단순히 잉크젯 프린팅을 겹쳐서 수행한 경우에 비하여 제2버퍼층(222)까지 형성된 높이만으로도 상당히 높은 편에 속한다. 따라서 제2버퍼층(212)까지 형성된 버퍼를 이용하여 전극을 형성하는 경우에도 종래 비하여 단면적이 넓은 전극을 형성할 수 있다.
하지만 본 실시예는 전극의 단면적을 더욱 높이기 위하여 버퍼층을 추가로 형성하였다. 대상물(100) 표면에 대하여 큰 접촉각으로 형성된 제2버퍼층(222)의 표면에 버퍼잉크(200)를 다시 잉크젯 프린팅한다. 이때, 제2버퍼층(222)의 표면 특성에 의해서 대상물(100)에 인쇄되었을 때에 비하여 버퍼잉크(200)와 제2버퍼층(222)의 접촉각이 클 뿐만이 아니라, 제2버퍼층(222)의 표면이 갖는 각도에 의해서 제2버퍼층(222)의 표면에 인쇄된 버퍼잉크(200)의 대상물(100) 표면에 대한 접촉각은 더욱 커진다. 이때, 제2버퍼층(222) 위에 인쇄되는 버퍼잉크(200)의 선폭이 제2버퍼층(222)보다 작아야 한다.
마지막으로 제2버퍼층(222)의 표면 특성에 의하여 큰 접촉각으로 인쇄된 버퍼잉크(200)를 건조하여 제3버퍼층(232)을 형성한다. 제3버퍼층(232)은 제2버퍼층(222) 및 대상물(100) 표면에 대하여 큰 접촉각으로 형성되기 때문에 최종 높이가 매우 높아진 형태이다.
도시된 실시예에서는 버퍼층을 3층으로 형성하였지만, 버퍼잉크의 특성에 따라서 접촉각이 더 작은 경우에는 버퍼층을 더 늘리는 것도 가능하며, 접촉각이 더 큰 경우에는 2층으로 구성할 수도 있다. 이때, 최상층에 형성된 버퍼층의 대상물 표면에 대한 접촉각이 60도 이상인 경우에 충분한 높이의 버퍼를 형성할 수 있으므로, 버퍼층의 층수는 이에 맞추어 조절하는 것이 바람직하다.
도 2는 본 발명의 첫 번째 실시예에 따른 잉크젯 프린팅을 이용한 전자 소자의 전극형성방법으로 형성된 전극의 단면을 도시한 모식도이다.
상기한 과정으로 버퍼잉크를 잉크젯 프린팅 방법으로 적층하여 형성된 버퍼(250)의 내부에 잉크젯 프린팅 방법으로 전극잉크를 채우고 건조하여 전극(300)을 형성한다.
이때 버퍼(250)는 제1버퍼층에서 제3버퍼층까지 적층되어 높이가 높으며, 그 내부에 채워진 전극잉크로 형성된 전극(300)은 충분한 단면적을 가진다.
나아가 잉크젯 프린팅된 전극잉크는 버퍼(250)의 최상층인 제3버퍼층에 접촉한 상태이기 때문에 전극잉크가 단순히 버퍼(250)의 사이에 평평하게 채워지는 것이 아니고 위쪽으로 볼록하게 돌출된 형태로 위치할 수 있다. 이는, 버퍼잉크로 형성된 제3버퍼층이 제1버퍼층 및 제2버퍼층과 마찬가지로 친수성이 낮기 때문에, 제3버퍼층에 접하는 전극잉크의 접촉각도가 크게 형성될 수 있는 것이며, 최종적으로 버퍼(250)의 사이에 채워지는 전극(300)의 단면적이 더욱 넓어지는 효과가 있다.
그리고 버퍼(250)는 전기가 흐르는 전극(300)과는 무관하게 단지 버퍼로서의 기능만을 수행할 수도 있지만, 경우에 따라서는 전극의 일부분으로서 기능할 수도 있다.
도 3은 본 발명에 따른 잉크젯 프린팅을 이용한 전자 소자의 전극형성방법에 따른 첫 번째 실시예의 방식으로 전극을 형성하는 전극형성장치의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
상기한 첫 번째 실시예에 따른 전극형성방법을 수행하기 위한 전극형성장치는 버퍼잉크토출모듈(1100), 전극잉크토출모듈(1200), 건조장치(3000), 스테이지(4000) 및 이송수단(5000)을 구비한다.
버퍼잉크토출모듈(1100)은 버퍼층을 형성하기 위한 버퍼잉크를 잉크젯 방식으로 토출하는 구성요소이다. 잉크젯 프린팅을 통해서 전극 등의 전자 소자 부품을 형성하는 일반적인 기술이 제한 없이 적용될 수 있다. 구체적으로, 잉크젯 프린팅을 위한 잉크젯 헤드를 구비하며, 정확한 위치에 잉크젯 프린팅을 수행하기 위한 이송수단을 구비할 수 있다. 이송수단은 잉크젯 헤드와 대상물의 상대적인 위치를 변경할 수 있는 다양한 방법이 적용될 수 있다. 대상물이 고정되고 잉크젯 헤드가 움직일 수도 있으나, 대상물을 움직이는 것이 바람직하다. 또한 모듈 내에 잉크를 저장하는 저장부를 구비할 수도 있고, 외부에 별도로 마련된 저장장치에 잉크를 저장한 상태에서 잉크만을 이송하는 구성을 적용할 수도 있다. 또한 잉크젯 헤드를 향하여 잉크를 일방향으로 이동시켜 공급하는 구조일 수도 있고, 잉크젯 헤드에서 토출되지 않은 잉크를 되돌리는 순환방식일 수도 있다. 순환방식을 적용하는 경우에 잉크에 유입된 기포를 제거하기에 용이하고, 잉크가 지속적으로 움직임으로써 잉크의 균일성이 향상될 수 있다. 특히 입자가 분산되어 있는 잉크를 이용하는 경우에는 잉크 내에서 입자의 분산성을 유지할 수 있다.
전극잉크토출모듈(1200)은 전극을 형성하기 위한 전극잉크를 잉크젯 방식으로 토출하는 구성요소이다. 잉크젯 프린팅을 통해서 전극 등의 전자 소자 부품을 형성하는 일반적인 기술이 제한 없이 적용될 수 있다. 구체적으로, 잉크젯 프린팅을 위한 잉크젯 헤드를 구비하며, 정확한 위치에 잉크젯 프린팅을 수행하기 위한 이송수단을 구비할 수 있다. 이송수단은 잉크젯 헤드와 대상물의 상대적인 위치를 변경할 수 있는 다양한 방법이 적용될 수 있다. 대상물이 고정되고 잉크젯 헤드가 움직일 수도 있으나, 대상물을 움직이는 것이 바람직하다. 또한 모듈 내에 잉크를 저장하는 저장부를 구비할 수도 있고, 외부에 별도로 마련된 저장장치에 잉크를 저장한 상태에서 잉크만을 이송하는 구성을 적용할 수도 있다. 또한 잉크젯 헤드를 향하야 잉크를 일방향으로 이동시켜 주입하는 구조일 수도 있고, 잉크젯 헤드에서 토출되지 않은 잉크를 되돌리는 순환방식일 수도 있다. 순환방식을 적용하는 경우에 잉크에 유입된 기포를 제거하기에 용이하고, 잉크가 지속적으로 움직임으로써 잉크의 균일성이 향상될 수 있다. 특히 입자가 분산되어 있는 잉크를 이용하는 경우에는 잉크 내에서 입자의 분산성을 유지할 수 있다.
버퍼잉크토출모듈(1100)과 전극잉크토출모듈(1200)은 개별적으로 위치할 수도 있으나, 같은 이송수단을 이용하여 작업이 수행될 수 있도록 하는 등 동일한 기능을 수행하는 부품을 함께 사용할 수 있도록 프린팅부(1000)를 구성하는 것이 바람직하다.
건조장치(3000)는 대상물의 표면에 인쇄된 버퍼잉크와 전극잉크를 빠르게 건조하기 위한 구성이다. 본 발명은 잉크젯 프린팅을 반복하여 수행하지만, 먼저 인쇄된 잉크가 건조된 이후에 다음 단계를 수행하여야 하므로, 자연 건조를 기다리는 경우에는 공정이 늦어질 수 있다. 따라서 건조장치(3000)를 별도로 설치하여 인쇄된 잉크를 빠르게 건조시키면, 전체 공정의 속도가 빨라지는 효과가 있다.
스테이지(4000)는 대상물이 설치되어 잉크젯 프린팅 등의 공정이 수행되는 구성요소이다. 잉크젯 프린팅 기술분야에서 대상물을 설치할 수 있는 다양한 기술들이 제한 없이 적용될 수 있다.
이송수단(5000)은 프린팅부(1000)에 잉크젯 프린팅하는 위치와 건조장치(3000)에서 잉크를 건조시키는 위치에 대상물이 위치할 수 있도록 하는 구성요소이다. 스테이지가 고정된 상태에서 나머지 부품들이 움직일 수도 있지만, 본 실시예에서는 대상물이 설치된 스테이지(4000)를 움직여서 프린팅부(1000)의 소정 위치와 건조장치(3000)의 소정 위치로 대상물을 이동시킨다.
이러한 전극형성장치를 이용하면, 별도의 정렬 없이 버퍼층의 형성과 전극의 형성을 단일 장치에서 수행하기 때문에, 잉크젯 프린팅 공정의 반복에 의해서 공정이 늦어지는 문제를 방지할 수 있으며, 공정의 정밀도가 높아지는 효과가 있다.
도 4는 본 발명의 두 번째 실시예에 따른 잉크젯 프린팅을 이용한 전자 소자의 전극형성방법에서 버퍼를 형성하는 과정을 설명하기 위한 단면도이다.
본 실시예의 전극형성방법도, 첫 번째 실시예와 같이, 먼저 전극을 형성해야하는 대상물(100)의 표면에 제1버퍼잉크(210)를 잉크젯 프린팅으로 토출하여 패턴을 형성한다. 제1버퍼잉크(210)의 특성과 패턴 형성 형태 등은 첫 번째 실시예의 버퍼잉크와 같다.
대상물(100)의 표면상태와 표면처리 여부, 잉크의 종류에 따라서 제1버퍼잉크(210)는 대상물(100)의 표면과 접촉각이 작은 상태로 프린팅 될 수 있으며, 이는 제1버퍼잉크(210)가 프린팅된 높이가 낮은 것을 의미한다. 잉크젯 프린팅은 기존의 스크린 프린팅에 비하여 정확한 위치에 정밀하게 패턴을 형성할 수 있지만, 인쇄된 패턴의 높이가 낮아지는 단점이 있으며, 제1버퍼잉크(210)를 프린팅하는 과정에서는 이러한 잉크젯 프린팅의 단점이 그대로 재현되어도 문제가 없다. 따라서 제1버퍼잉크를 구성함에 있어서 점도와 표면장력을 높이기 위한 성분 조절은 불필요하며, 잉크젯 프린팅에 의해서 원하는 위치에 원하는 선폭으로 패턴을 형성할 수 있다.
본 실시예는 상기한 첫 번째 실시예가 같은 종류의 버퍼잉크를 반복 사용한 것과는 달리 성분이 다른 복수의 버퍼잉크를 사용하는 점에서 차이가 있다.
본 실시예에서는 제1버퍼잉크(210)가 건조된 제1버퍼층(212)의 표면에 성분이 다른 제2버퍼잉크(220)를 잉크젯 프린팅한다. 제2버퍼잉크(220)는 제1버퍼잉크(210)와 성분에서 차이가 있지만, 제1버퍼층(212)의 표면 특성에 의해서 제1버퍼층(212)의 표면에 인쇄된 제2버퍼잉크(220)의 대상물(100) 표면에 대한 접촉각은 더욱 커지는 것은 동일하다. 이때, 제1버퍼층(212) 위에 인쇄되는 제2버퍼잉크(220)의 선폭은 제1버퍼층(212)보다 작은 것이 바람직하다. 제2버퍼잉크의 성분은 특별히 제한되지 않으나, 앞서 프린팅 된 제1버퍼층을 용해시키지 않아야 하며, 제1버퍼잉크의 단점을 보완하여 제1버퍼잉크에 사용되는 성분의 제한을 없애기 위하여 적용된다. 예를 들면, 접촉각 특성은 좋지만 대상물과의 접합성이 낮은 성분 또는 조합의 잉크가 있는 경우에, 이를 제1버퍼잉크로서 사용하기 어려우므로, 상대적으로 대상물과의 접합성이 좋은 성분 또는 조합의 잉크를 제1버퍼잉크로서 사용함으로써 최종적으로 대상물과의 접합성 문제를 해결할 수 있다. 다른 예로서, 접촉각 특성은 좋지만 전기적 특성이 너무 나빠서 최종 전극에 부정적 영향을 미칠 수 있는 성분 또는 조합의 잉크가 있는 경우에, 이를 제1버퍼잉크로서 사용하여 표면의 접촉각을 높이면서, 제1버퍼층의 문제를 줄일 수 있는 성분 또는 조합의 잉크를 제2버퍼잉크로서 사용함으로써 최종적으로 전극의 특성 저하 문제를 해결할 수도 있다. 이외에도 제1버퍼잉크의 단점을 보완할 수 있는 제2버퍼잉크를 사용하는 경우, 제1버퍼잉크를 구성하는 과정이 쉬워지면서 최종적으로 전극의 특성도 저하되지 않는 효과를 얻을 수 있다.
이와 같이 제1버퍼층(212)의 표면 특성에 의하여 큰 접촉각으로 인쇄된 제2버퍼잉크(220)를 건조하여 제2버퍼층(222)을 형성한다.
그리고 대상물(100) 표면에 대하여 큰 접촉각으로 형성된 제2버퍼층(222)의 표면에 제3버퍼잉크(230)를 잉크젯 프린팅하면, 첫 번째 실시예와 마찬가지로 제2버퍼층(222)의 표면에 인쇄된 제3버퍼잉크(230)의 대상물(100) 표면에 대한 접촉각은 더욱 커진다. 이때, 제2버퍼층(222) 위에 인쇄되는 제3버퍼잉크(230)의 선폭은 제2버퍼층(222)보다 작은 것이 바람직하다. 제3버퍼잉크는 제1버퍼잉크 또는 제2버퍼잉크와 같은 성분일 수도 있고, 제1버퍼잉크 및 제2버퍼잉크와는 다른 성분일 수도 있다. 이때, 제3버퍼잉크는 제1버퍼잉크, 또는 제2버퍼잉크를 용해시키지 않는 특성을 가져야 한다. 제1버퍼잉크 및 제2버퍼잉크와는 다른 성분인 경우에는, 앞서 제2버퍼잉크에 대하여 설명한 것과 같이, 제1버퍼잉크와 제2버퍼잉크의 단점을 보완하는 특징을 갖도록 구성하는 것이 바람직하다. 또한, 제1버퍼층 내지 제3버퍼층 중에 일부는 전극으로서 기능하도록 잉크를 구성할 수 있으며, 전극잉크에 접촉하는 제3버퍼층을 전극의 특성에 가깝게 구성하면 전극으로서 기능하는 단면적을 더 넓힐 수 있다.
마지막으로 제2버퍼층(222)의 표면 특성에 의하여 큰 접촉각으로 인쇄된 버퍼잉크(200)를 건조하여 제3버퍼층(232)을 형성한다. 제3버퍼층(232)은 제2버퍼층(222) 및 대상물(100) 표면에 대하여 큰 접촉각으로 형성되며, 인쇄 높이가 높기 때문에 내부에 더 많은 전극잉크를 채울 수 있는 효과가 있다.
이상의 방법으로 3개의 버퍼층을 적층한 버퍼를 이용하여 전극을 형성하는 것은 도 2의 경우와 유사하므로 자세한 설명은 생략한다.
도 5는 본 발명에 따른 잉크젯 프린팅을 이용한 전자 소자의 전극형성방법에 따른 두 번째 실시예의 방식으로 전극을 형성하는 전극형성장치의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
상기한 두 번째 실시예에 따른 전극형성방법을 수행하기 위한 전극형성장치는 제1버퍼잉크토출모듈(1100), 제2버퍼잉크토출모듈(1120), 제3버퍼잉크토출모듈(1130), 전극잉크토출모듈(1200), 건조장치(3000), 스테이지(4000) 및 이송수단(5000)을 구비한다.
두 번째 실시예에 따른 전극형성방법에서 3종류의 버퍼잉크를 사용하는 경우에 사용되는 장치로서, 3개의 버퍼잉크모듈을 구비하는 경우를 도시하였다. 2종류의 버퍼잉크를 사용하는 경우라면 2개의 버퍼잉크모듈을 구비할 수도 있다.
제1버퍼잉크토출모듈(1110)과 제2버퍼잉크토출모듈(1120) 및 제3버퍼잉크토출모듈(1130)은 제1버퍼층과 제2버퍼층 및 제3버퍼층을 형성하기 위한 제1버퍼잉크와 제2버퍼잉크 및 제3버퍼잉크를 잉크젯 방식으로 토출하는 구성요소이다. 잉크젯 프린팅을 통해서 전극 등의 전자 소자 부품을 형성하는 일반적인 기술이 제한 없이 적용될 수 있다. 구체적으로, 잉크젯 프린팅을 위한 잉크젯 헤드를 구비하며, 정확한 위치에 잉크젯 프린팅을 수행하기 위한 이송수단을 구비할 수 있다. 이송수단은 잉크젯 헤드와 대상물의 상대적인 위치를 변경할 수 있는 다양한 방법이 적용될 수 있다. 대상물이 고정되고 잉크젯 헤드가 움직일 수도 있으나, 대상물을 움직이는 것이 바람직하다. 또한 모듈 내에 잉크를 저장하는 저장부를 구비할 수도 있고, 외부에 별도로 마련된 저장장치에 잉크를 저장한 상태에서 잉크만을 이송하는 구성을 적용할 수도 있다. 또한 잉크젯 헤드를 향하여 잉크를 일방향으로 이동시켜 공급하는 구조일 수도 있고, 잉크젯 헤드에서 토출되지 않은 잉크를 되돌리는 순환방식일 수도 있다. 순환방식을 적용하는 경우에 잉크에 유입된 기포를 제거하기에 용이하고, 잉크가 지속적으로 움직임으로써 잉크의 균일성이 향상될 수 있다. 특히 입자가 분산되어 있는 잉크를 이용하는 경우에는 잉크 내에서 입자의 분산성을 유지할 수 있다.
전극잉크토출모듈(1200)은 전극을 형성하기 위한 전극잉크를 잉크젯 방식으로 토출하는 구성요소이다. 잉크젯 프린팅을 통해서 전극 등의 전자 소자 부품을 형성하는 일반적인 기술이 제한 없이 적용될 수 있다. 구체적으로, 잉크젯 프린팅을 위한 잉크젯 헤드를 구비하며, 정확한 위치에 잉크젯 프린팅을 수행하기 위한 이송수단을 구비할 수 있다. 이송수단은 잉크젯 헤드와 대상물의 상대적인 위치를 변경할 수 있는 다양한 방법이 적용될 수 있다. 대상물이 고정되고 잉크젯 헤드가 움직일 수도 있으나, 대상물을 움직이는 것이 바람직하다. 또한 모듈 내에 잉크를 저장하는 저장부를 구비할 수도 있고, 외부에 별도로 마련된 저장장치에 잉크를 저장한 상태에서 잉크만을 이송하는 구성을 적용할 수도 있다. 또한 잉크젯 헤드를 향하야 잉크를 일방향으로 이동시켜 주입하는 구조일 수도 있고, 잉크젯 헤드에서 토출되지 않은 잉크를 되돌리는 순환방식일 수도 있다. 순환방식을 적용하는 경우에 잉크에 유입된 기포를 제거하기에 용이하고, 잉크가 지속적으로 움직임으로써 잉크의 균일성이 향상될 수 있다. 특히 입자가 분산되어 있는 잉크를 이용하는 경우에는 잉크 내에서 입자의 분산성을 유지할 수 있다.
제1 내지 제3버퍼잉크토출모듈(1110, 1120, 1130)과 전극잉크토출모듈(1200)은 개별적으로 위치할 수도 있으나, 같은 이송수단을 이용하여 작업이 수행될 수 있도록 하는 등 동일한 기능을 수행하는 부품을 함께 사용할 수 있도록 프린팅부(1000)를 구성하는 것이 바람직하다.
건조장치(3000)는 대상물의 표면에 인쇄된 버퍼잉크와 전극잉크를 빠르게 건조하기 위한 구성이다. 본 발명은 잉크젯 프린팅을 반복하여 수행하지만, 먼저 인쇄된 잉크가 건조된 이후에 다음 단계를 수행하여야 하므로, 자연 건조를 기다리는 경우에는 공정이 늦어질 수 있다. 따라서 건조장치(3000)를 별도로 설치하여 인쇄된 잉크를 빠르게 건조시키면, 전체 공정의 속도가 빨라지는 효과가 있다.
스테이지(4000)는 대상물이 설치되어 잉크젯 프린팅 등의 공정이 수행되는 구성요소이다. 잉크젯 프린팅 기술분야에서 대상물을 설치할 수 있는 다양한 기술들이 제한 없이 적용될 수 있다.
이송수단(5000)은 프린팅부(1000)에 잉크젯 프린팅하는 위치와 건조장치(3000)에서 잉크를 건조시키는 위치에 대상물이 위치할 수 있도록 하는 구성요소이다. 스테이지가 고정된 상태에서 나머지 부품들이 움직일 수도 있지만, 본 실시예에서는 대상물이 설치된 스테이지(4000)를 움직여서 프린팅부(1000)의 소정 위치와 건조장치(3000)의 소정 위치로 대상물을 이동시킨다.
이러한 전극형성장치를 이용하면, 별도의 정렬 없이 버퍼층의 형성과 전극의 형성을 단일 장치에서 수행하기 때문에, 잉크젯 프린팅 공정의 반복에 의해서 공정이 늦어지는 문제를 방지할 수 있으며, 공정의 정밀도가 높아지는 효과가 있다.
도 6은 본 발명의 세 번째 실시예에 따른 잉크젯 프린팅을 이용한 전자 소자의 전극형성방법을 설명하기 위한 단면도이다.
이하에서는 첫 번째 실시예와의 차이점을 위주로 설명한다.
본 실시예의 전극형성방법도, 첫 번째 실시예와 같이, 먼저 전극을 형성해야하는 대상물(100)의 표면에 버퍼잉크(200)를 잉크젯 프린팅으로 토출하여 패턴을 형성한다.
그리고 프린팅된 버퍼잉크(200)는 건조과정을 거쳐서 제1버퍼층(212)을 형성하고 표면처리를 수행한다. 앞선 실시예들에서는 버퍼잉크가 건조되는 것만으로 표면의 친수성이 대상물(100)에 비하여 낮아지는 특성을 나타내는 버퍼잉크를 사용하였다.
하지만 이러한 특성을 나타내는 버퍼잉크는 성분과 조합이 제한되는 아쉬움이 있으며, 본 실시예는 버퍼잉크의 성분과 조합을 확장하기 위하여 건조된 표면에 소수성 표면처리를 수행하여 대상물(100)에 비하여 표면의 친수성을 낮추는 방법을 적용한다. 이를 위하여 버퍼잉크는 건조 이후에 표면처리를 통해서 대상물(100)에 비하여 친수성이 낮아지도록 성분이 조절된 것을 특징으로 하며, 표면처리된 제1버퍼층(212)은 대상물(100)에 비하여 친수성이 낮아진 상태이다. 제1버퍼층(212)은 버퍼잉크가 건조 및 적층되어 형성될 버퍼의 구성요소가 되며, 버퍼가 전기가 흐르는 전극과는 무관하게 단지 버퍼로서의 기능만을 수행할 수도 있지만, 경우에 따라서는 전극의 일부분으로서 기능할 수도 있다. 버퍼가 전극으로 기능하지 않는 경우에는, 전기적인 특성은 고려하지 않고 잉크젯 프린팅 수행에 유리하고 표면처리에 의해서 친수성을 낮출 수 있는 특성을 위주로 버퍼잉크를 구성할 수 있다. 만약, 버퍼가 전극의 일부분으로 기능하는 경우라고 하여도, 전극의 전체 단면적에 비하여 버퍼의 면적은 좁기 때문에, 전기가 흐르는 전극의 전체 기능 중에서 극히 일부분만을 수행하게 되므로, 전기적인 특성이 조금 낮더라도 잉크젯 프린팅 수행에 유리하고 표면처리에 의해서 친수성을 낮출 수 있는 특성을 위주로 버퍼잉크를 구성하는 것이 바람직하다. 그리고 버퍼층의 표면에 수행되는 표면처리는 특별히 제한되지 않고, 표면의 친수성을 낮출 수 있는 다양한 기술이 적용될 수 있다. 이때, 버퍼층의 표면에 대해서만 표면처리를 수행할 수 있는 기술이나, 대상물이나 다른 부분에는 작용하지 않고 버퍼층에만 작용하는 표면처리 기술을 적용하여, 대상물이나 다른 부분이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 첫 번째 실시예와 같이, 버퍼층을 반복 형성하는 방법을 적용하였으며, 같은 종류의 버퍼잉크를 반복 사용한다.
본 실시예는 표면처리된 제1버퍼층(212)의 표면에 다시 버퍼잉크(200)를 잉크젯 프린팅하며, 제1버퍼층(212)의 표면에 인쇄된 버퍼잉크(200)의 대상물(100) 표면에 대한 접촉각은 더욱 커진다. 이때, 표면처리된 제1버퍼층(212) 위에 인쇄되는 버퍼잉크(200)의 선폭은 제1버퍼층(212)보다 작은 것이 바람직하다.
이와 같이 제1버퍼층(212)의 표면 특성에 의하여 큰 접촉각으로 인쇄된 버퍼잉크(200)를 건조하여 제2버퍼층(222)을 형성하고, 제2버퍼층(222)의 표면을 표면처리한다. 도면에서 설명의 편의를 위하여 제1버퍼층(212)과 제2버퍼층(222)을 경계선으로 분리하여 도시하고 설명하였으나, 동일한 버퍼잉크를 사용하였기 때문에 표면처리에도 불구하고 실제 단면에서는 경계선이 없을 수도 있다.
그리고 앞서 설명한 것과 같이, 버퍼층을 2층으로 적층하여 버퍼로 사용할 수도 있으나, 첫 번째 실시예와 같이 추가로 제3버퍼층을 형성하였다.
대상물(100) 표면에 대하여 큰 접촉각으로 형성된 제2버퍼층(222)의 표면에 버퍼잉크(200)를 잉크젯 프린팅하고, 건조하여 제3버퍼층(232)을 형성한다. 제3버퍼층(232)은 제2버퍼층(222) 및 대상물(100) 표면에 대하여 큰 접촉각으로 형성되기 때문에 최종 높이가 매우 높아진 형태이며, 제1 내지 제3버퍼층으로 구성된 버퍼의 사이에 전극잉크를 채우는 경우에 단면적이 넓은 전극을 형성할 수 있다.
도시된 실시예에서는 버퍼층을 3층으로 형성하였지만, 버퍼잉크의 특성에 따라서 접촉각이 더 작은 경우에는 버퍼층을 더 늘리는 것도 가능하며, 접촉각이 더 큰 경우에는 2층으로 구성할 수도 있다.
이상의 방법으로 3개의 버퍼층을 적층한 버퍼를 이용하여 전극을 형성하는 것은 도 2의 경우와 유사하므로 자세한 설명은 생략한다.
도 7은 본 발명에 따른 잉크젯 프린팅을 이용한 전자 소자의 전극형성방법에 따른 세 번째 실시예의 방식으로 전극을 형성하는 전극형성장치의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
상기한 세 번째 실시예에 따른 전극형성방법을 수행하기 위한 전극형성장치는 버퍼잉크토출모듈(1100), 전극잉크토출모듈(1200), 건조장치(3000), 표면처리장치(6000), 스테이지(4000) 및 이송수단(5000)을 구비한다.
본 실시예의 전극형성장치는 표면처리장치(6000)가 추가된 것을 제외하면, 도 3의 전극형성장치와 나머지 구성은 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.
표면처리장치(6000)는 버퍼잉크가 건조된 버퍼층의 표면을 처리하여 친수성을 낮추기 위한 구성이다. 표면처리 기술에 대하여 특별한 제한이 없기 때문에, 표면처리기도 제한되지 않으며, 표면의 친수성을 낮출 수 있는 다양한 기술 및 표면처리기가 적용될 수 있다. 이때, 버퍼층의 표면에 대해서만 표면처리를 수행할 수 있는 기술이나, 대상물이나 다른 부분에는 작용하지 않고 버퍼층에만 작용하는 표면처리 기술을 적용하여, 대상물이나 다른 부분이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
이러한 전극형성장치를 이용하면, 별도의 정렬 없이 버퍼층의 형성과 표면처리 및 전극층의 형성을 단일 장치에서 수행하기 때문에, 잉크젯 프린팅 공정의 반복에 의해서 공정이 늦어지는 문제를 방지할 수 있으며, 공정의 정밀도가 높아지는 효과가 있다.
도 8은 본 발명의 네 번째 실시예에 따른 잉크젯 프린팅을 이용한 전자 소자의 전극형성방법을 설명하기 위한 단면도이다.
본 실시예의 전극형성방법은, 다른 종류의 버퍼잉크를 사용하는 점에서는 두 번째 실시예와 유사하고, 적어도 하나의 버퍼잉크는 표면처리를 수행하여 친수성이 낮아지는 특성을 나타내는 점에서는 세 번째 실시예와 유사하다.
구체적으로 제1버퍼잉크(210)와 제2버퍼잉크(220)를 사용하여 제1버퍼층(212)과 제2버퍼층(222) 및 제3버퍼층(232)을 형성한다. 이때, 제1버퍼층(212)을 형성하는 과정에서 건조된 표면에 표면처리를 수행하여 대상물(100)에 비하여 표면의 친수성을 낮출 수 있는 제1버퍼잉크(210)를 사용하며, 제1버퍼잉크(210)를 건조한 뒤에 표면처리를 수행한다. 제1버퍼잉크가 건조된 제1버퍼층(212)은 전기가 흐르는 전극과는 무관하게 단지 버퍼로서의 기능만을 수행할 수도 있지만, 경우에 따라서는 전극의 일부분으로서 기능할 수도 있다. 제1버퍼층(212)이 전극으로 기능하지 않는 경우에는, 전기적인 특성은 고려하지 않고 잉크젯 프린팅 수행에 유리하고 표면처리에 의해서 친수성을 낮출 수 있는 특성을 위주로 버퍼잉크를 구성할 수 있다. 만약, 제1버퍼층(212)이 전극의 일부분으로 기능하는 경우라고 하여도, 전극의 전체 단면적에 비하여 버퍼의 면적은 좁기 때문에, 전기가 흐르는 전극의 전체 기능 중에서 극히 일부분만을 수행하게 되므로, 전기적인 특성이 조금 낮더라도 잉크젯 프린팅 수행에 유리하고 표면처리에 의해서 친수성을 낮출 수 있는 특성을 위주로 제1버퍼잉크를 구성하는 것이 바람직하다. 그리고 제1버퍼층(212)의 표면에 수행되는 표면처리는 특별히 제한되지 않고, 표면의 친수성을 낮출 수 있는 다양한 기술이 적용될 수 있다. 이때, 제1버퍼층의 표면에 대해서만 표면처리를 수행할 수 있는 기술이나, 대상물이나 다른 부분에는 작용하지 않고 제1버퍼층에만 작용하는 표면처리 기술을 적용하여, 대상물이나 다른 부분이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
표면처리된 제1버퍼층(212)의 표면에 제2버퍼잉크(220)를 인쇄하고 건조하여 제2버퍼층(222)을 형성한다. 본 실시예의 제2버퍼잉크는 제1버퍼잉크와 달리 건조에 의해서 표면의 친수성이 대상물보다 낮은 상태가 되며, 그에 따라서 별도의 표면처리는 수행하지 않는다.
친수성에 대한 특성을 제외하면 제2버퍼잉크의 성분은 특별히 제한되지 않으나, 앞서 프린팅 된 제1버퍼층을 용해시키지 않아야 하며, 제1버퍼잉크의 단점을 보완하여 제1버퍼잉크에 사용되는 성분의 제한을 없애기 위하여 적용된다.
그리고 대상물(100) 표면에 대하여 큰 접촉각으로 형성된 제2버퍼층(222)의 표면에 제2버퍼잉크(220)를 추가로 잉크젯 프린팅하고 건조하여 제3버퍼층(232)을 형성한다. 제3버퍼층(232)은 제2버퍼층(222) 및 대상물(100) 표면에 대하여 큰 접촉각으로 형성되기 때문에 최종 높이가 매우 높아진 형태이며, 제1 내지 제3버퍼층으로 구성된 버퍼의 사이에 전극잉크를 채우는 경우에 단면적이 넓은 전극을 형성할 수 있다.
이상의 방법으로 3개의 버퍼층을 적층한 버퍼를 이용하여 전극을 형성하는 것은 도 2의 경우와 유사하므로 자세한 설명은 생략한다.
나아가 제1버퍼잉크가 표면처리가 필요하고 제2버퍼잉크는 표면처리가 필요 없는 것에 한정되는 것은 아니며, 제1버퍼잉크가 표면처리가 필요 없고 제2버퍼잉크가 표면처리가 필요할 수도 있으며, 제1버퍼잉크와 제2버퍼잉크가 성분은 다르지만 모두 표면처리가 필요할 수도 있다.
도 9는 본 발명에 따른 잉크젯 프린팅을 이용한 전자 소자의 전극형성방법에 따른 네 번째 실시예의 방식으로 전극을 형성하는 전극형성장치의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
상기한 네 번째 실시예에 따른 전극형성방법을 수행하기 위한 전극형성장치는 제1버퍼잉크토출모듈(1100), 제2버퍼잉크토출모듈(1120), 전극잉크토출모듈(1200), 건조장치(3000), 표면처리장치(6000), 스테이지(4000) 및 이송수단(5000)을 구비한다.
2종류의 버퍼잉크를 사용하기 때문에, 제1버퍼잉크토출모듈(1100)과 제2버퍼잉크토출모듈(1120)을 모두 구비하며, 나머지 구성요소들은 앞서 설명한 전극형성장치의 구성이 그대로 적용될 수 있다.
이러한 전극형성장치를 이용하면, 별도의 정렬 없이 버퍼층의 형성과 전극층의 형성을 단일 장치에서 수행하기 때문에, 잉크젯 프린팅 공정의 반복에 의해서 공정이 늦어지는 문제를 방지할 수 있으며, 공정의 정밀도가 높아지는 효과가 있다.
이상 본 발명을 바람직한 실시예를 통하여 설명하였는데, 상술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화가 가능함은 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 특정 실시예가 아니라 특허청구범위에 기재된 사항에 의해 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상도 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 대상물 200: 버퍼잉크
210: 제1버퍼잉크 212: 제1버퍼층
220: 제2버퍼잉크 222: 제2버퍼층
230: 제3버퍼잉크 232: 제3버퍼층
250: 버퍼 300: 전극
1000: 프린팅부 1100: 버퍼잉크토출모듈
1110: 제1버퍼잉크토출모듈 1120: 제2버퍼잉크토출모듈
1130: 제3버퍼잉크토출모듈 1200: 전극잉크토출모듈
3000: 건조장치 4000: 스테이지
5000: 이송수단 6000: 표면처리장치

Claims (7)

  1. 잉크젯 프린팅을 이용하여 대상물의 표면에 전극을 형성하는 방법으로서,
    대상물의 표면이 노출되도록 전극 형성 위치의 외곽에 서로 이격된 버퍼를 형성하는 버퍼 형성 단계; 및
    상기 버퍼의 사이에 노출된 대상물의 표면에 전극잉크를 채워서 전극을 형성하는 전극 형성 단계를 포함하며,
    상기 버퍼 형성 단계가 버퍼잉크를 잉크젯 프린팅하여 버퍼층을 형성하는 공정을 이격된 버퍼 위치 각각에서 반복하여 버퍼층을 적층하는 방식으로 수행되고,
    전극의 종횡비가 높아지도록 상기 버퍼층은 표면의 친수성이 상기 대상물 표면의 친수성보다 낮은 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린팅을 이용한 전극형성방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 버퍼 형성 단계가 성분이 다른 2종류 이상의 버퍼잉크를 각각 잉크젯 프린팅하여 버퍼층을 형성하는 공정을 반복하여 버퍼층을 적층하는 방식으로 수행되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린팅을 이용한 전극형성방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 버퍼 형성 단계는 버퍼층을 표면처리하는 과정을 포함하며,
    상기 표면처리는 상기 버퍼층 표면의 친수성이 상기 대상물 표면의 친수성보다 낮아지도록 하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린팅을 이용한 전극형성방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 버퍼 형성 단계는 버퍼층을 2회 이상 적층하여 수행되며,
    복수의 버퍼층 중에 적어도 하나는, 버퍼층 표면의 친수성이 상기 대상물 표면의 친수성보다 낮아지도록 표면처리되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린팅을 이용한 전극형성방법.
  5. 잉크젯 프린팅을 이용하여 대상물의 표면에 전극을 형성하는 장치로서,
    전극의 종횡비가 높아지도록 상기 대상물 표면의 친수성보다 낮은 표면 친수성을 가지는 버퍼층을, 대상물의 표면이 노출되도록 전극 형성 위치의 외곽에 서로 이격되게 형성하기 위하여, 버퍼잉크를 잉크젯 프린팅하기 위한 버퍼잉크토출모듈;
    버퍼층이 적층된 버퍼의 사이에 전극잉크를 잉크젯 프린팅하기 위한 전극잉크토출모듈;
    잉크젯 프린팅된 잉크를 건조시키기 위한 건조기;
    전극이 형성되는 대상물을 거치하는 스테이지; 및
    상기 버퍼잉크토출모듈과 상기 전극잉크토출모듈 및 상기 건조기에 대하여 상기 스테이지에 설치된 대상물의 상대적 위치를 이동시키는 이송장치를 포함하며,
    상기 버퍼잉크토출모듈은 이격된 버퍼 위치 각각에서 반복하여 버퍼잉크를 잉크젯 프린팅함으로써 버퍼층을 적층할 수 있는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린팅을 이용한 전극형성장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    서로 다른 버퍼잉크를 토출하도록 2개 이상의 버퍼잉크토출모듈이 구비된 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린팅을 이용한 전극형성장치.
  7. 청구항 5에 있어서,
    버퍼잉크가 건조된 버퍼층의 표면을 처리하여, 버퍼층 표면의 친수성이 대상물 표면의 친수성보다 낮아지도록 하는 표면처리기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린팅을 이용한 전극형성장치.
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