KR20070061184A - Programmable mask for fabricating biomolecule or polymer array, apparatus for fabricating biomolecule or polymer array comprising the same, and method of fabricating biomolecule or polymer array using the programmable mask - Google Patents
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- C12Q1/6837—Enzymatic or biochemical coupling of nucleic acids to a solid phase using probe arrays or probe chips
Abstract
Description
도 1은 종래의 LCD를 이용한 프로그래머블 마스크를 포함하는 생체분자 어레이 형성 장치의 측면 단면도이다. 1 is a side cross-sectional view of a biomolecule array forming apparatus including a programmable mask using a conventional LCD.
도 2는 종래의 LCD를 이용한 프로그래머블 마스크 및 구동 회로부의 평면도이다. 2 is a plan view of a programmable mask and a driving circuit unit using a conventional LCD.
도 3a는 LCD의 UV 조사 시간에 따른 투과도-전압(Transmittance-Voltage) 특성을 나타내는 그래프이다.3A is a graph showing transmittance-voltage characteristics with UV irradiation time of an LCD.
도 3b는 LCD의 UV 조사 시간에 따른 콘트라스트(Contrast) 특성을 나타내는 그래프이다.3B is a graph showing contrast characteristics according to UV irradiation time of an LCD.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 LCD를 이용한 프로그래머블 마스크를 포함하는 생체분자 어레이 형성 장치의 측면 단면도이다.4 is a side cross-sectional view of a biomolecule array forming apparatus including a programmable mask using an LCD according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 LCD를 이용한 프로그래머블 마스크를 포함하는 생체분자 어레이 형성 장치의 측면 단면도이다.5 is a side cross-sectional view of an apparatus for forming a biomolecule array including a programmable mask using an LCD according to another exemplary embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LCD를 이용한 프로그래머블 마스크 및 구동 회로부의 평면도이다. 6 is a plan view of a programmable mask and a driving circuit unit using an LCD according to a preferred embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 LCD를 이용한 프로그래머블 마스크를 포함하는 생체분자 어레이 형성 장치의 측면 단면도이다.7 is a side cross-sectional view of a biomolecule array forming apparatus including a programmable mask using an LCD according to another exemplary embodiment of the present invention.
도 8은 도 7의 실시예에 사용된 제2 편광판의 사시도이다. FIG. 8 is a perspective view of a second polarizing plate used in the embodiment of FIG. 7.
도 9는 일반적인 반사형 LCD를 나타내는 측면 단면도이다.9 is a side sectional view showing a general reflective LCD.
도 10은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 반사형 LCD를 이용한 프로그래머블 마스크를 포함하는 생체분자 어레이 형성 장치의 측면 단면도이다.10 is a side cross-sectional view of a biomolecule array forming apparatus including a programmable mask using a reflective LCD according to another preferred embodiment of the present invention.
도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 UV 발생 장치를 개략적으로 나타낸 것이다. 11 schematically shows a UV generating device according to a preferred embodiment of the present invention.
본 발명은 생체분자 또는 고분자 어레이 형성용 프로그래머블 마스크, 그를 포함하는 생체분자 또는 고분자 어레이 형성용 장치, 및 그를 이용한 생체분자 또는 고분자 어레이 형성 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a programmable mask for forming a biomolecule or polymer array, an apparatus for forming a biomolecule or polymer array including the same, and a method for forming a biomolecule or polymer array using the same.
생체분자 또는 고분자 어레이를 이용하여 여러 종류의 실험을 한 번에 수행하는 작업에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. 생체분자 혹은 고분자 어레이의 예로는 폴리펩티드(polypeptide), 탄수화물(carbohydrate) 또는 핵산(nucleic acid) (DNA, RNA)의 어레이를 들 수 있다. 이러한 연구를 하기 위해서 가장 중요한 것은 효과적으로 기판에 싼 가격으로 고밀도의 어레이를 형성하는 것이다.A lot of researches are being conducted to perform several kinds of experiments at once using biomolecules or polymer arrays. Examples of biomolecule or polymer arrays include arrays of polypeptides, carbohydrates or nucleic acids (DNA, RNA). The most important thing for this research is to effectively form a dense array at a low cost on the substrate.
지금까지의 생체분자 혹은 고분자 어레이를 형성하는 방법에는 마이크로 로봇이 3차원적으로 움직이면서 원하는 위치에 선택적으로 생화학 물질을 떨어뜨리는 스폿팅(spotting) 방식, 미소전극 어레이(microelectrode array)의 전극 전압을 조절하여 생체분자가 특정 전극에만 고정되도록 하는 전자 어드레싱(electronic addressing) 방식, 및 원하는 위치에 선택적으로 빛을 쪼임으로써 표면을 변화시켜 표면과 생체분자와의 결합 반응이 특정 위치에만 일어나게 하는 광 리소그라피(photolithography) 방식이 있다.Until now, the method of forming a biomolecule or polymer array has been spotted in which a micro robot moves three-dimensionally and selectively drops a biochemical at a desired position, and adjusts the electrode voltage of the microelectrode array. Electronic addressing, which allows biomolecules to be fixed to specific electrodes, and photolithography, which changes the surface by selectively irradiating light at a desired location so that the reaction between the surface and the biomolecule occurs only at a specific location. ) There is a way.
상기 스폿팅 방법에는 종이에 도장을 찍듯이 용액을 묻히는 접촉 인쇄(contact printing) 방법과 용액을 떨어뜨리는 비접촉 인쇄(non-contacting printing) 방법이 있다. 상기 접촉 인쇄 방법은 XYZ 로봇에 의해 로딩, 인쇄 및 세척(loading-printing-washing) 순으로 진행된다. 상기 비접촉 인쇄 방법에는 디스펜싱(dispensing)과 잉크 젯 인쇄(ink-jet printing)가 있다. 디스펜싱(Dispensing)은 마이크로 피펫(micropipette)을 사용할 때처럼 용액을 떨어뜨리는 것을 말하고, 잉크 젯 인쇄(ink jet printing)는 잉크통(reservoir)에 미세한 압력을 가해 용액이 뿜어 나오게 하는 방법이다. The spotting method includes a contact printing method in which a solution is buried like a paper, and a non-contact printing method in which the solution is dropped. The contact printing method is performed in the order of loading, printing and washing by the XYZ robot. Non-contact printing methods include dispensing and ink-jet printing. Dispensing is the dropping of a solution, as in the case of using a micropipette, and ink jet printing is a method in which the solution is ejected by applying a slight pressure to the reservoir.
전자 어드레싱(Electronic addressing) 방법은 미소전극 어레이의 전압 조절 기능을 이용하여 생체분자를 고정시키는 방법으로, 전하를 띠고 있는 생체분자가 전극 표면으로 이동하게 하여 물리화학적인 결합이 일어나게 하는 방법, 및 전기 증착(electrochemical deposition)에 의해 박막이 형성될 때 박막 내부에 생체분자가 고정되게 하는 방법이 있다. Electronic addressing method is a method of fixing biomolecules by using the voltage regulation function of the microelectrode array, a method of causing a charged biomolecule to move to the electrode surface to cause physicochemical bonding, and electrical There is a method of fixing biomolecules inside a thin film when the thin film is formed by electrochemical deposition.
반도체 공정에 사용되는 광 리소그라피 방법은 고밀도의 어레이를 만들 수 있고 병렬 합성이 가능하다는 장점을 가진다. 하지만, 다수의 포토마스크가 필요하기 때문에 많은 비용과 시간이 든다는 문제점이 있다. 이에 포토마스크를 쓰지 않고 각각의 화소마다 빛의 경로를 조절할 수 있는 프로그래머블 마스크(programmable mask)를 이용하는 방법이 개발되었다(미국특허공보 제6,271,957호). 프로그래머블 마스크는 빛의 반사를 조절하는 방법 또는 빛의 투과를 조절하는 방법이 있고, 빛의 반사를 조절하는 예로는 미소거울 어레이(micromirror array)를 이용한 것이 있고 빛의 투과를 조절하는 예로는 LCD(liquid crystal display)를 이용한 것이 있다. Optical lithography methods used in semiconductor processes have the advantage of being able to create arrays of high density and to enable parallel synthesis. However, since a large number of photomasks are required, there is a problem in that a large cost and time are required. Therefore, a method of using a programmable mask that can adjust the light path for each pixel without using a photomask has been developed (US Patent No. 6,271,957). The programmable mask has a method of controlling light reflection or a method of controlling light transmission. An example of controlling light reflection is using a micromirror array, and an example of controlling light transmission is LCD ( liquid crystal displays).
LCD를 이용한 생체분자 어레이 형성방법은 두 가지 문제를 해결해야 할 필요성이 있다. 하나는, 입사광의 회절에 기인한 고밀도 패턴의 어려움과 둘째, LCD의 패널 양단에 위치한 편광판에서의 투과량 부족에 의한 빛의 세기 감소에 의해 DNA합성 등 생체분자 형성에 필요한 시간이 더 필요해진다는 점이다. 상기 문제가 제기된 이유에 대해 다음과 같이 설명한다. The method of forming a biomolecule array using an LCD needs to solve two problems. First, the time required for biomolecule formation, such as DNA synthesis, is increased due to the difficulty of high-density pattern due to the diffraction of incident light, and the decrease in light intensity due to the lack of transmission in the polarizing plates located at both ends of the LCD panel. to be. The reason why the problem is raised is explained as follows.
도 1은 종래의 LCD를 이용한 프로그래머블 마스크를 포함하는 생체분자 어레이 형성 장치의 측면 단면도이다. 도 1을 참조하면, 상기 장치는 UV 편광판(110, 120), 컬러필터가 생략된 LCD 패널(130), DNA 합성 챔버(140) 및 DNA 칩 기판(150)으로 구성된다. 상기 DNA 칩 기판(150)의 하부에서 올리고머(160, 160')가 합성된 다. 편광판을 통과한 UV는 칩의 두께(t)를 지나면서 회절되어 인접 스폿사이가 오버랩(d)된다. 즉, LCD의 픽셀과 픽셀을 격리시켜주는 블랙매트릭스의 폭보다 UV의 회절량이 커진다. 따라서, 투과형 LCD의 픽셀 각각을 하나의 독립된 광학계로 본다면 광 픽셀을 통과하는 UV빔은 DNA칩 유리기판하부에 도달하면서 서로 혼재된다. 이러한 상태의 DNA 칩은 DNA 스캐너에서 분석되어질 때 각 DNA 스폿 패턴들은 분리되지 않고 칩 기판 전체가 올리고머로 코팅된 것처럼 보일 수 있다. 올리고 스폿을 평면상에서 관찰하면 서로 오버랩된 모양(160')을 나타낼 것이다. 결과적으로 스폿사이의 격리가 불가능하여 칩은 스폿 어레이형태로 구현이 불가능하다. 올리고 어레이의 스폿을 구현하기 위해서는 모든 픽셀을 사용할 수 없고 픽셀사이 사용되지 않는 픽셀을 두어야 한다. 따라서, 모든 LCD픽셀이 사용될 수 없으므로 고밀도의 어레이가 구현될 수 없다. 1 is a side cross-sectional view of a biomolecule array forming apparatus including a programmable mask using a conventional LCD. Referring to FIG. 1, the apparatus includes
도 2는 종래의 LCD를 이용한 프로그래머블 마스크 및 구동 회로부의 평면도이다. 도 1과 같이 인접픽셀간의 패턴 격리가 불가능한 LCD 장치의 픽셀들은 도 2와 같이 모자이크 무늬로 각 픽셀들이 구동되어져야 한다. 도 2의 각 픽셀은 올리고머가 부착되는 영역 픽셀(O; 210), 혹은 올리고머가 부착되지 못하는 픽셀영역 (X; 220)으로 나누어진다. 동작되는 픽셀(O부분)과 픽셀(O부분)간에는 영원히 UV를 차단하는 완전 차단모드상태의 픽셀(X부분)을 유지시킴으로서 회절에 의한 패턴의 혼재를 방지할 수밖에 없다. 이는 올리고칩 상의 DNA 패턴의 밀도를 낮추는 단점이 있다. 2 is a plan view of a programmable mask and a driving circuit unit using a conventional LCD. As shown in FIG. 1, pixels of the LCD device that are not capable of pattern isolation between adjacent pixels should be driven in a mosaic pattern as shown in FIG. 2. Each pixel of FIG. 2 is divided into an
패턴의 밀도를 낮아지는 것을 감수하여 모자이크 무늬 올리고 어레이를 제조 할 수 있다 하더라도 더욱 결정적인 단점은 UV 편광판의 편광 투과량이 작아서 반도체 제조형 포토마스크보다 UV 조사 시간이 10배 이상 시간이 필요하다는 것이다. Even if it is possible to manufacture a mosaic pattern oligo array by reducing the density of the pattern, a more decisive disadvantage is that the UV irradiation time is 10 times longer than that of the semiconductor manufacturing photomask due to the small amount of polarization transmittance of the UV polarizing plate.
본 발명은 상기 종래 기술의 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 고밀도의 생체분자 또는 고분자 어레이를 빠른 시간 내에 제작할 수 있는 생체분자 또는 고분자 어레이 형성용 프로그래머블 마스크를 제공하는 것이다. The present invention has been made to solve the problems of the prior art, an object of the present invention is to provide a programmable mask for forming a biomolecule or polymer array that can produce a high-density biomolecule or polymer array in a short time.
본 발명의 다른 목적은 고밀도의 생체분자 또는 고분자 어레이를 빠른 시간 내에 제작할 수 있는 생체분자 또는 고분자 어레이 형성용 장치를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a device for forming a biomolecule or polymer array capable of producing a high-density biomolecule or polymer array in a short time.
본 발명의 또 다른 목적은 고밀도의 생체분자 또는 고분자 어레이를 빠른 시간 내에 제작할 수 있는 생체분자 또는 고분자 어레이 형성 방법을 제공하는 것이다. Still another object of the present invention is to provide a method for forming a biomolecule or polymer array capable of manufacturing a high density biomolecule or polymer array in a short time.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 개구부들을 가지는 블랙 매트릭스 및 제1 픽셀 전극들을 포함하는 제1 기판; 인가된 전기적 신호에 따라 상기 개구부들에 대응하는 픽셀 영역들을 스위칭하기 위한 박막 트랜지스터들 및 상기 박막 트랜지스터들의 드레인 전극들과 연결된 제2 픽셀 전극들을 포함하는 제2 기판; 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 형성되고 상기 박막 트랜지스터들의 전기적 신호에 따라 배열 상태가 변화하여 빛을 선택적으로 투과시키는 액정을 포함하는 액 정층; 상기 제1 기판의 일면에 적층되는 제1 편광판; 상기 제2 기판의 일면에 적층되는 제2 편광판; 및 상기 제2 편광판의 일면에 적층되고, 상기 픽셀 영역들에 대응하는 렌즈들을 포함하는 렌즈 어레이 층을 포함하는 생체분자 또는 고분자 어레이 형성용 프로그래머블 마스크를 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention includes a first substrate comprising a black matrix having openings and first pixel electrodes; A second substrate including thin film transistors for switching pixel regions corresponding to the openings and second pixel electrodes connected to drain electrodes of the thin film transistors according to an applied electrical signal; A liquid crystal layer formed between the first substrate and the second substrate and including a liquid crystal to selectively transmit light by changing an arrangement state according to an electrical signal of the thin film transistors; A first polarizing plate stacked on one surface of the first substrate; A second polarizing plate stacked on one surface of the second substrate; And a lens array layer stacked on one surface of the second polarizer and including lenses corresponding to the pixel regions.
상기 프로그래머블 마스크는 상기 픽셀 영역 외곽의 제2 기판 상에 상기 박막 트랜지스터를 구동하기 위한 구동회로를 더 포함할 수 있다. The programmable mask may further include a driving circuit for driving the thin film transistor on the second substrate outside the pixel area.
상기 렌즈는 반구형 렌즈이거나, 그레디언트 인덱스 렌즈(gradient index lens)일 수 있다. The lens may be a hemispherical lens or a gradient index lens.
상기 편광판은 320~400 nm의 파장의 UV에 대해 투과도가 높은 편광판일 수 있다. The polarizing plate may be a polarizing plate having high transmittance with respect to UV having a wavelength of 320 to 400 nm.
상기 생체분자는 핵산 또는 단백질인 수 있다. The biomolecule may be a nucleic acid or a protein.
상기 핵산은 DNA, RNA, PNA, LNA 및 그 혼성체로 구성된 군에서 선택될 수 있다. The nucleic acid may be selected from the group consisting of DNA, RNA, PNA, LNA, and hybrids thereof.
상기 단백질은 효소, 기질, 항원, 항체, 리간드, 압타머 및 수용체로 구성된 군에서 선택될 수 있다. The protein may be selected from the group consisting of enzymes, substrates, antigens, antibodies, ligands, aptamers and receptors.
본 발명은 UV 광원 및 상기 UV 광원에서 조사된 UV가 통과하는 렌즈부를 포함하는 UV 발생 장치; 상기 UV 발생 장치로부터 이격되어 배치되고 개구부들을 가지는 블랙 매트릭스 및 제1 픽셀 전극들을 포함하는 제1 기판, 인가된 전기적 신호에 따라 상기 개구부들에 대응하는 픽셀 영역들을 스위칭하기 위한 박막 트랜지스터들 및 상기 박막 트랜지스터들의 드레인 전극들과 연결된 제2 픽셀 전극들을 포 함하는 제2 기판, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 형성되고 상기 박막 트랜지스터들의 전기적 신호에 따라 배열 상태가 변화하여 빛을 선택적으로 투과시키는 액정을 포함하는 액정층, 상기 제1 기판의 일면에 적층되는 제1 편광판; 상기 제2 기판의 일면에 적층되는 제2 편광판, 및 상기 제2 편광판의 일면에 적층되고, 상기 픽셀 영역들에 대응하는 렌즈들을 포함하는 렌즈 어레이 층을 포함하는 생체분자 또는 고분자 어레이 형성용 프로그래머블 마스크; 및 상기 프로그래머블 마스크에 적층되고 생체분자 또는 고분자 어레이가 형성되는 시료 기판을 포함하고 생체분자 또는 고분자 모노머 및 세정액을 유출입 시킬 수 있는 생체분자 또는 고분자 어레이 형성 챔버를 포함하는 생체분자 또는 고분자 어레이 형성 장치를 제공한다. The present invention UV generating apparatus including a UV light source and a lens unit through which the UV irradiated from the UV light source passes; A first substrate including a black matrix having openings and first pixels electrodes spaced apart from the UV generating device, thin film transistors for switching pixel regions corresponding to the openings according to an applied electrical signal, and the thin film A second substrate including second pixel electrodes connected to drain electrodes of the transistors, and formed between the first substrate and the second substrate and selectively transmit light by changing an arrangement state according to an electrical signal of the thin film transistors A liquid crystal layer including a liquid crystal to make a first polarizing plate stacked on one surface of the first substrate; A programmable mask for forming a biomolecule or polymer array comprising a second polarizing plate stacked on one surface of the second substrate and a lens array layer stacked on one surface of the second polarizing plate and including lenses corresponding to the pixel regions. ; And a sample substrate stacked on the programmable mask to form a biomolecule or polymer array, and comprising a biomolecule or polymer array forming chamber capable of flowing in and out of the biomolecule or polymer monomer and a cleaning liquid. to provide.
상기 UV 광원은 LED 2차원 어레이 또는 레이저 다이오드 2차원 어레이일 수 있다. The UV light source may be an LED two dimensional array or a laser diode two dimensional array.
상기 UV 발생 장치의 렌즈부는 상기 UV 광원으로부터의 UV를 균일하게 하는 호모지나이저 렌즈부, 상기 호모지나이저 렌즈부로부터의 UV를 집중시키기 위한 필드 렌즈 및 상기 필드 렌즈로부터의 UV를 평행하게 하기 위한 볼록 렌즈를 포함할 수 있다. The lens portion of the UV generating device is a homogenizer lens portion for uniformizing the UV from the UV light source, a field lens for concentrating UV from the homogenizer lens portion, and for parallelizing the UV from the field lens. It may comprise a convex lens.
상기 프로그래머블 마스크의 렌즈의 초점 거리는 상기 생체분자 또는 고분자 어레이가 형성되는 시료 기판에 형성될 수 있다. The focal length of the lens of the programmable mask may be formed on a sample substrate on which the biomolecule or polymer array is formed.
상기 프로그래머블 마스크의 렌즈는 반구형 렌즈 또는 그레디언트 인덱스 렌즈(gradient index lens)일 수 있다. The lens of the programmable mask may be a hemispherical lens or a gradient index lens.
본 발명은 개구부들을 가지는 블랙 매트릭스 및 제1 픽셀 전극들을 포함하는 제1 기판; 인가된 전기적 신호에 따라 상기 개구부들에 대응하는 픽셀 영역들을 스위칭하기 위한 박막 트랜지스터들 및 상기 박막 트랜지스터들의 드레인 전극들과 연결된 제2 픽셀 전극들을 포함하는 제2 기판; 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 형성되고 상기 박막 트랜지스터들의 전기적 신호에 따라 배열 상태가 변화하여 빛을 선택적으로 투과시키는 액정을 포함하는 액정층; 상기 제1 기판의 일면에 적층되는 제1 편광판; 및 편광층 및 생체분자 또는 고분자 고정층을 포함하고 상기 제2 기판의 일면에 적층되는 제2 편광판을 포함하는 생체분자 또는 고분자 어레이 형성용 프로그래머블 마스크를 제공한다. The present invention provides a display device comprising: a first substrate comprising a black matrix having openings and first pixel electrodes; A second substrate including thin film transistors for switching pixel regions corresponding to the openings and second pixel electrodes connected to drain electrodes of the thin film transistors according to an applied electrical signal; A liquid crystal layer formed between the first substrate and the second substrate and including a liquid crystal to selectively transmit light by changing an arrangement state according to an electrical signal of the thin film transistors; A first polarizing plate stacked on one surface of the first substrate; And a second polarizing plate including a polarizing layer and a biomolecule or a polymer pinning layer and stacked on one surface of the second substrate.
본 발명의 다른 실시예로서, 상기 제2 편광판은 편광층, 상기 편광층의 양면에 적층되는 보호층, 및 상기 편광판의 일면에 생체분자 또는 고분자가 고정할 수 있도록 표면이 친수성을 갖는 생체분자 또는 고분자 고정층을 포함할 수 있다. In another embodiment of the present invention, the second polarizing plate is a polarizing layer, a protective layer laminated on both sides of the polarizing layer, and a biomolecule having a hydrophilic surface on the surface so that the biomolecule or polymer can be fixed to one surface of the polarizing plate or It may include a polymer fixed layer.
상기 제2 편광판은 상기 제2 기판에 부착 및 탈착이 가능할 수 있다. The second polarizer may be attached to or detached from the second substrate.
상기 프로그래머블 마스크는 상기 픽셀 영역 외곽의 제2 기판 상에 상기 박막 트랜지스터를 구동하기 위한 구동회로를 더 포함할 수 있다. The programmable mask may further include a driving circuit for driving the thin film transistor on the second substrate outside the pixel area.
상기 편광판은 320~400 nm의 파장의 UV에 대해 투과도가 높은 편광판일 수 있다. The polarizing plate may be a polarizing plate having high transmittance with respect to UV having a wavelength of 320 to 400 nm.
상기 액정은 네마틱(nematic) 액정에 염료가 첨가된 액정으로서 인가되는 전압에 따라 선편광된 빛의 진동 방향과 상기 염료의 광 흡수축이 일치 또는 직교함으로써 빛을 차단하거나 투과시킬 수 있는 게스트-호스트형 액정일 수 있다. The liquid crystal is a liquid crystal added with a dye to a nematic liquid crystal, and a guest-host capable of blocking or transmitting light by coinciding or orthogonal to the vibration direction of linearly polarized light and the optical absorption axis of the dye according to a voltage applied thereto. It may be a type liquid crystal.
본 발명은 UV 광원 및 상기 UV 광원에서 조사된 UV가 통과하는 렌즈부를 포함하는 UV 발생 장치; 상기 UV 발생 장치로부터 이격되어 배치되고 개구부들을 가지는 블랙 매트릭스 및 제1 픽셀 전극들을 포함하는 제1 기판; 인가된 전기적 신호에 따라 상기 개구부들에 대응하는 픽셀 영역들을 스위칭하기 위한 박막 트랜지스터들 및 상기 박막 트랜지스터들의 드레인 전극들과 연결된 제2 픽셀 전극들을 포함하는 제2 기판; 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 형성되고 상기 박막 트랜지스터들의 전기적 신호에 따라 배열 상태가 변화하여 빛을 선택적으로 투과시키는 액정을 포함하는 액정층; 상기 제1 기판의 일면에 적층되는 제1 편광판; 및 편광층 및 생체분자 또는 고분자 고정층을 포함하고 상기 제2 기판의 일면에 적층되는 제2 편광판을 포함하는 생체분자 또는 고분자 어레이 형성용 프로그래머블 마스크; 및 상기 프로그래머블 마스크에 적층되고 생체분자 또는 고분자 어레이가 형성되는 시료 기판을 포함하고 생체분자 또는 고분자 모노머 및 세정액을 유출입 시킬 수 있는 생체분자 또는 고분자 어레이 형성 챔버를 포함하는 생체분자 또는 고분자 어레이 형성 장치를 제공한다. The present invention UV generating apparatus including a UV light source and a lens unit through which the UV irradiated from the UV light source passes; A first substrate including a black matrix and first pixel electrodes disposed spaced from the UV generating device and having openings; A second substrate including thin film transistors for switching pixel regions corresponding to the openings and second pixel electrodes connected to drain electrodes of the thin film transistors according to an applied electrical signal; A liquid crystal layer formed between the first substrate and the second substrate and including a liquid crystal to selectively transmit light by changing an arrangement state according to an electrical signal of the thin film transistors; A first polarizing plate stacked on one surface of the first substrate; And a second polarizing plate including a polarizing layer and a biomolecule or a polymer pinning layer and stacked on one surface of the second substrate; And a sample substrate stacked on the programmable mask to form a biomolecule or polymer array, and comprising a biomolecule or polymer array forming chamber capable of flowing in and out of the biomolecule or polymer monomer and a cleaning liquid. to provide.
상기 UV 광원은 LED 2차원 어레이 또는 레이저 다이오드 2차원 어레이일 수 있다. The UV light source may be an LED two dimensional array or a laser diode two dimensional array.
상기 렌즈부는 상기 UV 광원으로부터의 UV를 균일하게 하는 호모지나이저 렌즈부, 상기 호모지나이저 렌즈부로부터의 UV를 집중시키기 위한 필드 렌즈 및 상기 필드 렌즈로부터의 UV를 평행하게 하기 위한 볼록 렌즈를 포함할 수 있다. The lens portion includes a homogenizer lens portion that equalizes the UV from the UV light source, a field lens for concentrating UV from the homogenizer lens portion, and a convex lens for parallelizing the UV from the field lens. can do.
상기 제2 편광판은 편광층, 상기 편광층의 양면에 적층되는 보호층들 및 생 체분자 또는 고분자가 고정할 수 있도록 표면이 친수성을 갖는 생체분자 또는 고분자 고정층을 포함할 수 있다. The second polarizing plate may include a polarizing layer, protective layers stacked on both surfaces of the polarizing layer, and a biomolecule or polymer fixing layer having a hydrophilic surface on the surface thereof so as to fix the biomolecule or polymer.
상기 제2 편광판은 상기 제2 기판에 탈착 가능할 수 있다. The second polarizing plate may be detachable from the second substrate.
본 발명은 UV 광원 및 상기 UV 광원에서 조사된 UV가 통과하는 렌즈부를 포함하는 UV 발생 장치; 상기 UV 발생 장치로부터 발생하는 UV 경로와 소정의 각도를 이루도록 상기 UV 발생 장치와 이격되어 배치되고 개구부들을 가지는 블랙 매트릭스 및 제1 픽셀 전극들을 포함하는 제1 기판; 인가된 전기적 신호에 따라 상기 개구부들에 대응하는 픽셀 영역들을 스위칭하기 위한 박막 트랜지스터들, 상기 박막 트랜지스터들의 드레인 전극들과 연결된 제2 픽셀 전극들 및 상기 입사된 UV를 반사하기 위한 반사층들을 포함하는 제2 기판; 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 형성되고 상기 박막 트랜지스터들의 전기적 신호에 따라 배열 상태가 변화하여 빛을 선택적으로 투과시키는 액정을 포함하는 액정층을 포함하는 생체분자 또는 고분자 어레이 형성용 프로그래머블 마스크; 및 상기 프로그래머블 마스크로부터 반사된 UV 경로와 수직을 이루도록 상기 프로그래머블 마스크와 이격되어 배치되고 생체분자 또는 고분자 어레이가 형성되는 시료 기판을 포함하고 생체분자 또는 고분자 모노머 및 세정액을 유출입 시킬 수 있는 생체분자 또는 고분자 어레이 형성 챔버를 포함하는 생체분자 또는 고분자 어레이 형성 장치를 제공한다. The present invention UV generating apparatus including a UV light source and a lens unit through which the UV irradiated from the UV light source passes; A first substrate including a black matrix and first pixel electrodes disposed to be spaced apart from the UV generating device and having openings at a predetermined angle with a UV path generated from the UV generating device; A thin film transistor for switching pixel regions corresponding to the openings in accordance with an applied electrical signal, second pixel electrodes connected to drain electrodes of the thin film transistors, and reflective layers for reflecting the incident UV light. 2 substrates; Programmable mask for forming a biomolecule or polymer array including a liquid crystal layer formed between the first substrate and the second substrate and including a liquid crystal for selectively transmitting light by changing an arrangement state according to an electrical signal of the thin film transistors. ; And a sample substrate disposed spaced apart from the programmable mask so as to be perpendicular to the UV path reflected from the programmable mask and forming a biomolecule or a polymer array, wherein the biomolecule or polymer may flow in and out of the biomolecule or polymer monomer and the cleaning liquid. Provided are a biomolecule or polymer array forming apparatus comprising an array forming chamber.
상기 UV 광원은 LED 2차원 어레이 또는 레이저 다이오드 2차원 어레이일 수 있다. The UV light source may be an LED two dimensional array or a laser diode two dimensional array.
상기 렌즈부는 상기 UV 광원으로부터의 UV를 균일하게 하는 호모지나이저 렌 즈부, 상기 호모지나이저 렌즈부로부터의 UV를 집중시키기 위한 필드 렌즈 및 상기 필드 렌즈로부터의 UV를 평행하게 하기 위한 볼록 렌즈를 포함할 수 있다. The lens portion includes a homogenizer lens portion that equalizes the UV from the UV light source, a field lens for concentrating UV from the homogenizer lens portion, and a convex lens for parallelizing the UV from the field lens. can do.
본 발명은 개구부들을 가지는 블랙 매트릭스 및 제1 픽셀 전극들을 포함하는 제1 기판; 인가된 전기적 신호에 따라 상기 개구부들에 대응하는 픽셀 영역들을 스위칭하기 위한 박막 트랜지스터들 및 상기 박막 트랜지스터들의 드레인 전극들과 연결된 제2 픽셀 전극들을 포함하는 제2 기판; 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 형성되고 상기 박막 트랜지스터들의 전기적 신호에 따라 배열 상태가 변화하여 빛을 선택적으로 투과시키는 액정을 포함하는 액정층; 상기 제1 기판의 일면에 적층되는 제1 편광판; 상기 제2 기판의 일면에 적층되는 제2 편광판; 및 상기 제2 편광판의 일면에 적층되고, 상기 픽셀 영역들에 대응하는 빛을 집속시킬 목적의 렌즈들을 포함하는 렌즈 어레이 층을 포함하는 생체분자 또는 고분자 어레이 형성용 프로그래머블 마스크를 이용하여 생체분자 또는 고분자 어레이를 형성하는 방법에 있어서, 표면에 고정되어 있으면서 보호기를 갖는 분자에 상기 프로그래머블 마스크를 이용하여 선택적인 영역에 UV를 조사하는 단계; 및 상기 분자에 고정을 원하는 생체분자 또는 고분자 모노머를 함유하는 용액을 흘려주는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법을 제공한다. The present invention provides a display device comprising: a first substrate comprising a black matrix having openings and first pixel electrodes; A second substrate including thin film transistors for switching pixel regions corresponding to the openings and second pixel electrodes connected to drain electrodes of the thin film transistors according to an applied electrical signal; A liquid crystal layer formed between the first substrate and the second substrate and including a liquid crystal to selectively transmit light by changing an arrangement state according to an electrical signal of the thin film transistors; A first polarizing plate stacked on one surface of the first substrate; A second polarizing plate stacked on one surface of the second substrate; A biomolecule or polymer using a programmable mask for forming a biomolecule or polymer array, and a lens array layer stacked on one surface of the second polarizer and including lenses for the purpose of focusing light corresponding to the pixel regions. CLAIMS 1. A method of forming an array, comprising: irradiating UV-selective regions with a programmable mask to molecules having a protecting group fixed to a surface; And flowing a solution containing the biomolecule or polymer monomer desired to be immobilized on the molecule.
본 발명은 개구부들을 가지는 블랙 매트릭스 및 제1 픽셀 전극들을 포함하는 제1 기판; 인가된 전기적 신호에 따라 상기 개구부들에 대응하는 픽셀 영역들을 스위칭하기 위한 박막 트랜지스터들 및 상기 박막 트랜지스터들의 드레인 전극들과 연결된 제2 픽셀 전극들을 포함하는 제2 기판; 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사 이에 형성되고 상기 박막 트랜지스터들의 전기적 신호에 따라 배열 상태가 변화하여 빛을 선택적으로 투과시키는 액정을 포함하는 액정층; 상기 제1 기판의 일면에 적층되는 제1 편광판; 및 편광층 및 생체분자 또는 고분자 고정층을 포함하고 상기 제2 기판의 일면에 적층되는 제2 편광판을 포함하는 생체분자 또는 고분자 어레이 형성용 프로그래머블 마스크를 이용하여 생체분자 또는 고분자 어레이를 형성하는 방법에 있어서, 표면에 고정되어 있으면서 보호기를 갖는 분자에 상기 프로그래머블 마스크를 이용하여 선택적인 영역에 UV를 조사하는 단계; 및 상기 분자에 고정을 원하는 생체분자 또는 고분자 모노머를 함유하는 용액을 흘려주는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법을 제공한다. The present invention provides a display device comprising: a first substrate comprising a black matrix having openings and first pixel electrodes; A second substrate including thin film transistors for switching pixel regions corresponding to the openings and second pixel electrodes connected to drain electrodes of the thin film transistors according to an applied electrical signal; A liquid crystal layer formed between the first substrate and the second substrate and including a liquid crystal to selectively transmit light by changing an arrangement state according to an electrical signal of the thin film transistors; A first polarizing plate stacked on one surface of the first substrate; And forming a biomolecule or polymer array using a programmable mask for forming a biomolecule or polymer array comprising a polarizing layer and a biomolecule or polymer pinning layer and including a second polarizing plate stacked on one surface of the second substrate. Irradiating UV to a selective region using the programmable mask to molecules having a protecting group while being fixed to a surface; And flowing a solution containing the biomolecule or polymer monomer desired to be immobilized on the molecule.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3a는 LCD의 UV 조사 시간에 따른 투과도-전압(Transmittance-Voltage) 특성을 나타내는 그래프이고, 도 3b는 LCD의 UV 조사 시간에 따른 콘트라스트(Contrast) 특성을 나타내는 그래프이다.FIG. 3A is a graph showing the transmittance-voltage characteristic according to the UV irradiation time of the LCD, and FIG. 3B is a graph showing the contrast characteristic according to the UV irradiation time of the LCD.
UV에 대한 LCD의 액정 및 배향막 등의 안정성을 분석하기 위하여, LCD의 UV용 편광판을 분리해 내어 제거하고 DNA 합성에 이용되는 350nm 파장 및 160 mW/cm2의 강한 세기를 갖는 UV를 LCD에 조사한 후, 다시 UV용 편광판을 붙이고 전압에 따른 투과도 및 UV 조사 시간에 따른 콘트라스트의 변화를 UV-visible spectrophotometer를 사용하여 분석한 것이다. In order to analyze the stability of liquid crystal and alignment film of LCD against UV, UV polarizing plate of LCD was separated and removed, and UV with 350 nm wavelength and 160 mW / cm 2 strong intensity used for DNA synthesis was irradiated to LCD. Afterwards, the polarizing plate for UV is attached again, and the change of the transmittance and contrast according to the UV irradiation time is analyzed using a UV-visible spectrophotometer.
도 3을 참조하면, UV 조사 초기에 급격한 콘트라스트 저하가 있었으나 이후 안정적인 콘트라스트를 가졌다. 상기 결과는 UV 조사 시간의 증가에도 불구하고 완전 차단 모드의 특성에서 UV 누설량이 증가하지 않고, 올리고 칩의 수율에 장해가 되지 않음을 의미한다. 또한, LCD가 UV에 피해를 받아 그레이 스케일(gray scale)은 디스플레이용으로는 사용할 수 없을 정도로 파괴되었으나 LCD 완전 차단모드 즉, 2.5V 이상의 전압에서의 UV의 차단 특성은 변화가 거의 없었다. 한편, 완전 투과 모드, 즉 전압 1.5V 이하에서는 투과도의 변화가 관찰 되었지만 본 발명에 사용되기에는 아무런 문제가 없다. 본 발명의 LCD는 완전 투과 또는 완전 차단 모드만이 중요하며 전압에 따른 투과도의 변화가 급하게 변하는 영역 즉, 전압 1.5~2.5V의 영역은 본 발명에서 사용하지 않는다. 특히, 과도한 UV 조사에도 불구하고 완전 차단 모드 측정 결과 UV의 누설량은 크게 변화하지 않았다. 도 3의 콘트라스트-UV 조사 시간 그래프에서 본 것과 같이 LCD에 160 mW/cm2의 UV세기에서 80분을 피폭하여도 콘트라스트의 변화는 시간이 지남에 따라 저하되지 않는다. Referring to FIG. 3, there was a sharp decrease in contrast at the beginning of UV irradiation but a stable contrast thereafter. The results indicate that despite the increase in UV irradiation time, the UV leakage does not increase in the properties of the complete blocking mode, and does not interfere with the yield of the oligo chip. In addition, the LCD was damaged by UV and the gray scale was destroyed to the extent that it cannot be used for display, but the LCD's full blocking mode, that is, the UV blocking property at a voltage of 2.5V or more, was almost unchanged. On the other hand, a change in the transmittance was observed in the fully transmissive mode, that is, the voltage 1.5V or less, there is no problem to be used in the present invention. In the LCD of the present invention, only a completely transmissive or completely cut-off mode is important, and a region in which the change in transmittance with a voltage changes rapidly, that is, a region of voltage 1.5 to 2.5 V is not used in the present invention. In particular, despite the excessive UV irradiation, the amount of UV leakage did not change significantly as a result of the full blocking mode measurement. As seen from the contrast-UV irradiation time graph of FIG. 3, the change in contrast does not decrease over time even when the LCD is exposed to a UV intensity of 160 mW / cm 2 for 80 minutes.
DNA 올리고머 합성에 있어서, DNA 모노머의 5' 곁가지에 부착된 Photolithgraphic DNA 합성에 사용되는 대표적인 광 여기 후 탈착 분자(deprotecting group)인 NPPOC[2-(2-nitrophenyle)-ethoxycarbony] 및 MeNPOC[(((alpha-methyl-2-nitropipheronyl)-oxy)carbonyl] 분자의 UV 광 탈착(photo deprotection)을 위해 LCD를 완전 투과 모드에서 UV를 투과시켜 주거나, 완전 차단 모드에서 UV를 완전히 차단시키면 된다. LCD를 디스플레이로 사용하는 경우는 특정 픽셀에 미소한 광량의 변화를 주어 색상을 구현하지만, LCD를 마스크로 사용하는 경우 UV 광 탈착을 위해 완전 투과시키거나, 그럴 필요가 없을 경우 완전 차단하기만 하면 족하다.In the synthesis of DNA oligomers, NPPOC [2- (2-nitrophenyle) -ethoxycarbony] and MeNPOC [(((()) are representative of the post-excitation deprotecting groups used for the synthesis of photolithgraphic DNA attached to the 5 'side of the DNA monomer. alpha-methyl-2-nitropipheronyl) -oxy) carbonyl] For the UV photo deprotection of molecules, the LCD can be UV-transmitted in full-transmission mode or completely blocked in UV-protection mode. In case of using as a small amount of light to give a specific pixel to realize the color, but when using the LCD as a mask it is enough to transmit completely for UV light desorption, or to block completely if not necessary.
DNA 칩에 있어서, 올리고뉴클레오타이드는 보통 25개의 DNA 모너머의 커플링으로 형성된다. 액정 개구부에 대응되는 DNA 칩 유리 기판 상의 각 점들은 미리 정해진 DNA 시퀀스(sequence)들에 의해 DNA 분자 하나하나가 차례로 커플링 된다. 모든 픽셀에 대응되는 DNA칩 상의 점들은 모두 그 시퀀스가 다르다. DNA를 구성하는 뉴클레오티드는 아데닌(A), 티민(T), 시토신(C), 구아닌(G)의 네 종류이다. 먼저, 합성의 일 예로 특정 픽셀에 대응되는 DNA칩 상의 영역에 아데닌(A)을 형성한다. 다음으로, 다른 픽셀에 대응되는 영역에 티민(T)을 합성한다면 처음의 아데닌(A)이 합성된 영역은 티민(T)이 합성되지 않도록 보호되어져야 한다. 물론 미리 DNA칩 상에 붙어 있는 DNA 베이스들은 보호기(protecting group)가 붙어 있으므로, UV 광이 조사되기 전에는 다른 베이스가 접근해도 커플링이 이루어지지 않는다.In DNA chips, oligonucleotides are usually formed by coupling of 25 DNA monomers. Each point on the DNA chip glass substrate corresponding to the liquid crystal opening is coupled to the DNA molecules one by one by a predetermined DNA sequence. The points on the DNA chip corresponding to every pixel are all different in sequence. Nucleotide constituting DNA is four types, adenine (A), thymine (T), cytosine (C), guanine (G). First, as an example of synthesis, adenine (A) is formed in a region on a DNA chip corresponding to a specific pixel. Next, if thymine (T) is synthesized in a region corresponding to another pixel, the region where the first adenine (A) is synthesized should be protected so that thymine (T) is not synthesized. Of course, since the DNA bases previously attached to the DNA chip have a protecting group, the coupling is not performed even if other bases approach before the UV light is irradiated.
전술한 특정 픽셀의 아데닌도 보호기(protecting group)가 붙어 있어서 UV 광이 조사되기 전에는 다른 베이스가 접근해도 커플링이 이루어지지 않는다. 그런데, 다른 픽셀에 티민(T)을 합성시키기 위해 UV 광을 조사하는 동안 특정 픽셀에 부착된 아데닌(A)의 보호기에는 어떤 UV 광도 도달되어서는 안 된다. 즉 본 발명에서 LCD의 특정픽셀은 완전 차단모드에서 UV의 누설이 최소화 되어야 한다. 각 픽셀에 대응되는 DNA 칩 상의 각 점들은 일정 영역을 가지며 그 영역에는 수많은 올리고뉴클레오타이드들이 존재한다.The adenine protecting group of a specific pixel described above is attached, so that coupling is not performed even if another base approaches before UV light is irradiated. However, no UV light should reach the protecting group of adenine (A) attached to a particular pixel while irradiating UV light to synthesize thymine (T) on another pixel. That is, in the present invention, the specific pixel of the LCD should minimize the leakage of UV in the complete blocking mode. Each point on the DNA chip corresponding to each pixel has a certain region, and there are numerous oligonucleotides in that region.
만일, 그 특정 픽셀의 액정이 일부 UV광을 누설한다면, 그 픽셀에 대응되는 DNA칩 상의 영역의 일부 아데닌(A)에는 티민(T)이 커플링 되면서 그 일부 올리고뉴클레오타이드들은 DNA의 시퀀스가 다른 올리고뉴클레오타이드가 되면서 합성의 수율이 감소하게 된다. 입사하는 UV광은 액정 패널의 면적 혹은 그 보다 큰 UV 빔(beam)이 들어오기 때문에, UV 광을 차단하고자 하는 액정 셀은 완벽하게 UV광을 차단하도록 구비되어야 한다. 이는 디스플레이용 LCD도 배향막 및 액정 등이 UV 조사에 의해 gray scale이 파괴되어 LCD가 TV 또는 모니터 등의 디스플레이용으로 사용될 때는 UV에 의한 피해가 문제점이 되지만 본 발명과 같이 단지 UV의 완전 투과 모드 및 완전 차단 모드만으로 족하는 UV 광 밸브로는 문제가 없음을 도 3으로부터 확인하였다. If the liquid crystal of a particular pixel leaks some UV light, thymine (T) is coupled to some adenine (A) of the region on the DNA chip corresponding to that pixel, and some of the oligonucleotides are oligonucleotides of different DNA sequence. As nucleotides, the yield of synthesis decreases. Since the incident UV light enters the area of the liquid crystal panel or a larger UV beam, the liquid crystal cell to block the UV light should be provided to completely block the UV light. This is because the LCD for the display is also damaged by UV when the alignment layer and the liquid crystal, etc., are gray scale destroyed by UV irradiation, and the LCD is used for a display such as a TV or a monitor. It was confirmed from FIG. 3 that there was no problem with the UV light valve which was satisfied only in the complete shutoff mode.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 LCD를 이용한 프로그래머블 마스크를 포함하는 생체분자 어레이 형성 장치의 측면 단면도이다.4 is a side cross-sectional view of a biomolecule array forming apparatus including a programmable mask using an LCD according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 LCD를 이용한 프로그래머블 마스크를 포함하는 생체분자 어레이 형성 장치는 UV를 조사하는 UV 발생 장치(미도시), 프로그래머블 마스크(410 내지 450), 시료 기판(470) 및 어레이 형성 챔버(460)를 포함한다. 4, a biomolecule array forming apparatus including a programmable mask using an LCD according to an embodiment of the present invention is a UV generating device (not shown) for irradiating UV, programmable masks (410 to 450), a
여기서 프로그래머블 마스크는 입사광의 투과/반사 및 차단을 픽셀 단위로 제어할 수 있도록 구성된 장치를 말한다. Here, the programmable mask refers to a device configured to control the transmission / reflection and blocking of incident light on a pixel basis.
프로그래머블 마스크는 개구부들을 가지는 블랙 매트릭스(430) 및 제1 픽셀 전극들(미도시)을 포함하는 제1 기판(410), 인가된 전기적 신호에 따라 상기 개구부들에 대응하는 픽셀 영역들을 스위칭하기 위한 박막 트랜지스터들(미도시) 및 상기 박막 트랜지스터들의 드레인 전극들과 연결된 제2 픽셀 전극들(미도시)을 포함하는 제2 기판(400), 상기 제1 기판(410) 및 상기 제2 기판(400) 사이에 형성되고 상기 박막 트랜지스터들의 전기적 신호에 따라 배열 상태가 변화하여 빛을 선택적으로 투과시키는 액정을 포함하는 액정층(420), 상기 제1 기판(410)의 일면에 적층되는 제1 편광판(445), 상기 제2 기판(400)의 일면에 적층되는 제2 편광판(440), 및 상기 제2 편광판(440)의 일면에 적층되고, 상기 픽셀 영역들에 대응하는 반구형 렌즈들을 포함하는 반구형 렌즈 어레이 층(450)을 포함한다. The programmable mask includes a
상기 프로그래머블 마스크는 상기 픽셀 영역 외곽의 제2 기판(440) 상에 상기 박막 트랜지스터를 구동하기 위한 구동회로를 더 포함할 수 있지만, 도시하지 않았다. The programmable mask may further include a driving circuit for driving the thin film transistor on the
본 발명에 있어서, 상기 편광판(440, 445)은 320~400 nm의 파장의 UV에 대해 투과도가 높은 편광판이 바람직하다. 상기 액정은 네마틱(nematic) 액정에 염료가 첨가된 액정으로서 인가되는 전압에 따라 선편광된 빛의 진동 방향과 상기 염료의 광 흡수축이 일치 또는 직교함으로써 빛을 차단하거나 투과시킬 수 있는 게스트-호스트형 액정일 수 있다. In the present invention, the
본 발명에 있어서, 생체분자는 핵산 또는 단백질일 수 있다. 상기 핵산은 DNA, RNA, PNA, LNA 및 그 혼성체로 구성된 군에서 선택될 수 있고, 상기 단백질은 효소, 기질, 항원, 항체, 리간드, 압타머 및 수용체로 구성된 군에서 선택될 수 있 다. In the present invention, the biomolecule may be a nucleic acid or a protein. The nucleic acid may be selected from the group consisting of DNA, RNA, PNA, LNA and hybrids thereof, and the protein may be selected from the group consisting of enzymes, substrates, antigens, antibodies, ligands, aptamers and receptors.
상기 어레이 형성 챔버(460)는 생체분자 또는 고분자, 예컨대 5'-NPPOC(or MeNPOC)-dT, 5'-NPPOC(or MeNPOC)-dA, 5'-NPPOC(or MeNPOC)-dG 5'-NPPOC(or MeNPOC)-dC등 UV에 광탈착이 가능한 분자를 곁사슬로 둔 DNA 모노머 및 세정액(465)을 유출입 시킬 수 있다. The
상기 반구형 렌즈 어레이(450)를 이용하여 DNA 뉴클레오티드(dA,dT,dG,dC)의 곁사슬상에 부착된 UV에 광탈착될 수 있는 NPPOC, MeNPOC 등의 분자를 탈착시키는데 필요한 높은 UV 에너지를 얻을 수 있다. LCD 각 픽셀을 이루는 액정(420)은 투과형 LCD 패널의 두개의 유리 또는 석영 기판(400, 410)중 UV가 투과되어 나오는 쪽 상에 반구형 렌즈(450)를 형성하여 각 픽셀을 통과하여 나오는 UV를 집속시키고, 그 결과로서 UV 조사 시간의 단축 및 인접 패턴과의 혼재 방지의 효과를 얻을 수 있다. 반구형 렌즈는 투과형 LCD 유리 기판 상에 유리 기판 제조시 반구형 주형을 사용해 형성될 수 있다. 반구형 렌즈는 투과형 LCD 유리기판에 직접 형성되지 아니하고, 다른 유리기판상에 반구형 렌즈 어레이를 형성하여 투과형 LCD 유리기판에 LCD 픽셀과 1:1 대응되도록 부착된다. 본 발명의 반구형 렌즈는 광학적으로 입사광을 모아서 UV의 세기를 증가시킬 목적을 갖으며, 이를 위해 반구형 렌즈의 초점 거리가 DNA 올리고머 합성 챔버 상에 위치한 DNA 올리고머 칩기판 하부면에 그 초점이 형성되도록 선택된 반구형 렌즈 어레이를 특징으로 한다. Using the
도 5는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 LCD를 이용한 프로그래머블 마스크를 포함하는 생체분자 어레이 형성 장치의 측면 단면도이다.5 is a side cross-sectional view of an apparatus for forming a biomolecule array including a programmable mask using an LCD according to another exemplary embodiment of the present invention.
반구형 렌즈 어레이를 사용하는 도 4와는 달리, 도 5는 그레디언트 인덱스 렌즈(gradient index lens)를 렌즈(500)를 이용한다. 그 결과, UV 조사 시간을 획기적으로 단축시켜 올리고머 합성 시간을 절약할 수 있다. Gradient index 렌즈는 굴곡이 진 형태의 표면 대신에 평평한 광학 표면만이 사용됨으로써 어레이 형태로 조립작업을 용이하며 렌즈의 중심 방향으로 점진적인 굴절률 상승이 있도록 제작되어 광선이 렌즈 안에서 최종적으로 한 지점에 초점을 맞출 때까지 계속해서 구부러지기 때문에 광 집속에 의해 광의 세기가 증가하는 렌즈이다. Gradient index 렌즈의 대략적인 초점거리(530)는 DNA 합성 챔버 상부의 DNA 올리고 칩 기판(520)의 하부 근처에 맺도록 선택되어져야 한다. Gradient index 렌즈의 초점거리 근처(530)의 UV 집속에 의한 5배 이상의 UV 세기의 증가를 기대 할 수 있으며 이는 합성 시간을 1/5 이하로 단축시킬 수 있다. 또한, 올리고 패턴의 스폿 면적(540)은 획기적으로 축소 할 수 있으며 올리고머 패턴의 밀도를 향상시킬 수 있다. Unlike FIG. 4, which uses a hemispherical lens array, FIG. 5 uses a gradient
Grin(Gradient Index) 렌즈 어레이를 구성하는 방법에 있어서, 실리콘 기판 등 불투명한 기판 상에 LCD 픽셀과 1:1 대응되도록 구멍을 뚫어 각 구멍 속에 Grin 렌즈를 끼워 넣은 기판을 LCD 하부 유리기판상에 부착 할 수 있다. 본 발명의 Grin 렌즈는 광학적으로 입사광을 모아서 UV의 세기를 증가시킬 목적을 갖으며, 이를 위해 Grin렌즈의 초점 거리가 DNA 올리고머 합성 챔버 상에 위치한 DNA올리고머 칩기판 하부면에 그 초점이 형성되도록 선택되어 진다. In a method of constructing a Grin (Gradient Index) lens array, a hole in which a Grin lens is inserted into each hole is attached to a glass substrate on the lower LCD by drilling a hole on an opaque substrate such as a silicon substrate so as to correspond with the LCD pixel 1: 1. Can be. The Grin lens of the present invention aims to increase the intensity of UV by collecting the incident light optically. For this purpose, the focal length of the Grin lens is selected so that the focal point is formed on the lower surface of the DNA oligomer chip substrate located on the DNA oligomer synthesis chamber. It is done.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LCD를 이용한 프로그래머블 마스크 및 구동 회로부의 평면도이다. 6 is a plan view of a programmable mask and a driving circuit unit using an LCD according to a preferred embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, LCD의 데이터 신호 라인(610), 게이트 신호 라인(620) 및 그에 의해 한정되는 픽셀(630)로 구성된다. 상기에서 설명한 바와 같이, 투과형 LCD 하부 유리 기판에 반구형 렌즈 어레이 또는 Gradient index 렌즈 어레이를 LCD 픽셀에 1:1 대응되도록 부착시켜 UV를 집속하는 효과 및 인접 픽셀간 패턴 격리 효과를 가짐으로서 LCD의 모든 픽셀을 올리고 패턴 어레이 형성에 사용할 수 있음으로서 본 발명의 올리고 패턴의 밀도는 종래에 비해 2배 이상 증가하게 된다. 도 6의 모든 픽셀상의 O 표시는 모든 픽셀이 사용될 수 있음을 나타낸다. Referring to FIG. 6, a
도 7은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 LCD를 이용한 프로그래머블 마스크를 포함하는 생체분자 어레이 형성 장치의 측면 단면도이다.7 is a side cross-sectional view of a biomolecule array forming apparatus including a programmable mask using an LCD according to another exemplary embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 두 개의 기판 및 액정층을 포함하는 LCD(750) 및 상기 두 개의 기판 각각에 적층되는 제1 편광판(740) 및 제2 편광판(700)을 포함한다. Referring to FIG. 7, an
상기 제2 편광판(700)은 LCD 하부 기판에서 올리고 합성 챔버상의 칩 유리기판사이의 거리를 삭제하여 광학적 회절 현상을 가능한 축소하기 위한 것이다. LCD를 이루는 2장의 유리 또는 석영 기판 중 하부 기판 외부에 부착된 편광판(700)은 편광을 얻기 위한 광학적 목적 외에 그 편광판 자체가 DNA올리고 칩의 기판(700)으로 사용된다. The
일반적으로 DNA 올리고 합성 챔버 상부 유리 기판, 즉 DNA 올리고 칩 기판은 두께 600~1000 um의 유리 기판을 사용한다. 투과형 LCD 하부 편광판을 지나온 UV는 상기 유리 기판을 통과하면서 일정량 회절하게 된다. 이는 도 1에서 그 단점을 충분히 설명 하였다. 이제 LCD 하부 편광판 자체를 올리고 칩의 기판으로 사용한 다면 그 편광판의 하부면은 합성 챔버의 뚜겅이 되며 합성 챔버에 포함되어 있는 5'-NPPOC(or MeNPOC)-dT, 5'-NPPOC(or MeNPOC)-dA, 5'-NPPOC(or MeNPOC)-dG 5'-NPPOC(or MeNPOC)-dC등 UV에 광 여기되어 탈착 가능한 분자를 곁사슬로 둔 DNA 모노머, 세정액, 아세토나이트릴등 합성에 필수적인 용액들(730)에 접촉해 있다. UV에 의해 편광판의 하부면은 DNA가 합성되는 기판으로 사용되며 합성의 결과 DNA 스폿(710)은 인접 스폿과 격리(도 7의 d)될 것이다. 이것은 종래 DNA 칩 유리 기판에서 일어난 회절이 제거되었기 때문이다. 도 7의 720은 합성된 스폿의 평면도이다. Generally, a glass substrate having a thickness of 600 to 1000 um is used as a glass substrate on the DNA oligo synthesis chamber, that is, a DNA oligo chip substrate. UV passing through the transmissive LCD lower polarizer is diffracted by a certain amount while passing through the glass substrate. This fully explained the disadvantage in FIG. Now, if the LCD lower polarizer itself is raised and used as the substrate of the chip, the lower surface of the polarizer becomes the cover of the synthesis chamber and 5'-NPPOC (or MeNPOC) -dT and 5'-NPPOC (or MeNPOC) included in the synthesis chamber. Necessary solutions for synthesis such as DNA monomers, cleaning solution, acetonitrile, etc. which are photoexcited with UV and desorbable molecules such as -dA, 5'-NPPOC (or MeNPOC) -dG 5'-NPPOC (or MeNPOC) -
도 8은 도 7의 실시예에 사용된 제2 편광판(700)의 사시도이다. 도 8을 참조하면, 상기 제2 편광판(700)은 편광 물질로 이루어진 편광층(800), 상기 편광층(800)의 양면에 적층되는 보호층들(810, 840) 및 생체분자 또는 고분자(830)가 고정할 수 있도록 표면이 친수성을 갖는 생체분자 또는 고분자 고정층(820)을 포함한다. FIG. 8 is a perspective view of the
상기 생체분자 또는 고분자 고정층(820)은 수산기(-OH) 또는 아민기(NH3) 등이 부착할 수 있는 박막일 수 있고, 예컨대 실리콘옥사이드 층일 수 있다. 합성이 시작되어 첫 번째 DNA 모노머가 합성 챔버에 유입되면 편광판 표면에 부착된 수산기(-OH) 또는 아민기(NH3)에 모노머의 3' 부분(3'-dT, 3'-dA, 3'-dG, 3'-dC)이 결합된다. 이 후 합성이 진행되면 DNA 올리고머(830)가 형성된다.The biomolecule or polymer pinned
DNA올리고머가 합성되는 기판으로서의 편광판은 DNA 올리고머 합성 이후 DNA 혼성화 작업에 들어갈 수 있도록 투과형 LCD 하부 유리 기판에서 분리되어질 수 있다. The polarizing plate as the substrate on which the DNA oligomer is synthesized may be separated from the transmissive LCD lower glass substrate so as to enter the DNA hybridization operation after the DNA oligomer synthesis.
도 9는 일반적인 반사형 LCD를 나타내는 측면 단면도이고, 도 10은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 반사형 LCD를 이용한 프로그래머블 마스크를 포함하는 생체분자 어레이 형성 장치의 측면 단면도이다.9 is a side cross-sectional view showing a general reflective LCD, and FIG. 10 is a side cross-sectional view of a biomolecule array forming apparatus including a programmable mask using a reflective LCD according to another preferred embodiment of the present invention.
도 9를 참조하면, 반사형 LCD는 개구부들을 가지는 블랙 매트릭스(미도시) 및 제1 픽셀 전극들(950)을 포함하는 제1 기판(910), 인가된 전기적 신호에 따라 상기 개구부들에 대응하는 픽셀 영역들을 스위칭하기 위한 박막 트랜지스터들(920), 상기 박막 트랜지스터들의 드레인 전극들(930)과 연결된 제2 픽셀 전극들(940) 및 상기 입사된 UV를 반사하기 위한 반사층들(940)을 포함하는 제2 기판(900), 상기 제1 기판(910) 및 상기 제2 기판(900) 사이에 형성되고 상기 박막 트랜지스터들(920)의 전기적 신호에 따라 배열 상태가 변화하여 빛을 선택적으로 투과시키는 액정을 포함하는 액정층(960, 970)을 포함한다. Referring to FIG. 9, the reflective LCD includes a black matrix (not shown) having openings and a
상기 액정층(960)에는 전압이 걸려 입사광이 투과 및 반사하여 반사광(980)을 발산하고, 상기 다른 액정층(970)에는 전압이 해제되어 입사광이 차단되어 반사광을 발산하지 못한다(990). Voltage is applied to the
도 10을 참조하면, 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 반사형 LCD를 이용한 프로그래머블 마스크를 포함하는 생체분자 어레이 형성 장치는 상기 반사형 LCD를 어레이 형성용 프로그래머블 마스크로 이용한다. Referring to FIG. 10, a biomolecule array forming apparatus including a programmable mask using a reflective LCD according to another exemplary embodiment of the present invention uses the reflective LCD as a programmable mask for forming an array.
UV 입사광(1070)은 반사형 LCD의 패널 상부 유리 기판(1010)의 법선에 일정 각도의 입사각(1090)으로 입사 한다. 반사각은 입사각과 같고 법선의 맞은 편으로 반사한다. 반사광(1080)이 DNA 합성 챔버의 DNA칩 유리 기판 하부에 올리고 뉴클레오티드를 합성하게 된다. 반사형 LCD를 사용하여 액정에서 반사된 반사광(1080)의 진행 방향이 DNA합성 챔버의 상부 DNA칩 유리기판에 직교하게 진행하도록 배치된다. The
도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 UV 발생 장치를 개략적으로 나타낸 것이다. 11 schematically shows a UV generating device according to a preferred embodiment of the present invention.
일반적으로 LCD 패널에 UV 입사광을 조사할 목적으로 수은 램프와 광학렌즈를 조합한 종래의 UV 조사 장치는 그 전체 크기가 1~3 미터에 이를 정도로 그 부피가 크다. 이에 본 발명은 비교적 간단하고 크기가 작으며 균일한 UV 빔을 얻기 위한 UV 발생 장치를 제안한다. In general, the conventional UV irradiation apparatus combining a mercury lamp and an optical lens for the purpose of irradiating UV incident light to the LCD panel is so large that the total size reaches 1 to 3 meters. Accordingly, the present invention proposes a UV generating device for obtaining a relatively simple, small size and uniform UV beam.
도 11을 참조하면, 본 발명의 UV 발생 장치(1100)는 UV 광원(1110) 및 상기 UV 광원(1110)에서 조사된 UV가 통과하는 렌즈부(1120 내지 1130)를 포함한다. Referring to FIG. 11, the
상기 UV 광원(1110)은 LED 2차원 어레이 또는 레이저 다이오드 2차원 어레이인 것이 바람직하다. The
상기 UV 발생 장치의 렌즈부는 상기 UV 광원으로부터의 UV를 균일하게 하는 호모지나이저 렌즈부(1120), 상기 호모지나이저 렌즈부(1120)로부터의 UV를 집중시키기 위한 필드 렌즈(1125) 및 상기 필드 렌즈(1125)로부터의 UV를 평행하게 하기 위한 볼록 렌즈(1130)를 포함하는 것이 바람직하다. The lens unit of the UV generating device is a
상기 도면들에 일부 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명은 또한 상기 프로그 래머블 마스크 또는 어레이 형성 장치를 이용하여 생체분자 또는 고분자 어레이를 형성하는 방법들에 관한 것이다. As shown in some of the figures, the present invention also relates to methods of forming biomolecules or polymer arrays using the programmable mask or array forming apparatus.
상기 각 프로그래머블 마스크 또는 어레이 형성 장치를 이용하여 생체분자 또는 고분자 어레이를 형성하는 방법은 표면에 고정되어 있으면서 보호기를 갖는 분자에 상기 프로그래머블 마스크를 이용하여 선택적인 영역에 UV를 조사하는 단계 및 상기 분자에 고정을 원하는 생체분자 또는 고분자 모노머를 함유하는 용액을 흘려주는 단계를 포함한다. The method of forming a biomolecule or polymer array using each of the programmable mask or array forming apparatus comprises irradiating UV to a selective region by using the programmable mask on a molecule having a protecting group fixed to a surface thereof, and Flowing a solution containing the biomolecule or polymer monomer desired for fixation.
이상과 같이 본 발명은 양호한 실시예에 근거하여 설명하였지만, 이러한 실시예는 이 발명을 제한하려는 것이 아니라 예시하려는 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야의 숙련자라면 이 발명의 기술사상을 벗어남이 없이 위 실시예에 대한 다양한 변화나 변경 또는 조절이 가능함이 자명할 것이다. 그러므로 이 발명의 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 한정될 것이며, 위와 같은 변화예나 변경예 또는 조절예를 모두 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다. As described above, the present invention has been described based on the preferred embodiments, but these embodiments are intended to illustrate the present invention, not to limit the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains should be practiced without departing from the technical spirit of the present invention. It will be apparent that various changes, modifications, or adjustments to the examples are possible. Therefore, the protection scope of the present invention will be limited only by the appended claims, and should be construed as including all such changes, modifications or adjustments.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 종래에 비해 현저하게 고밀도로 고정되어 있는 생체분자 또는 고분자 어레이를 얻을 수 있다. 또한, 상기 생체분자 또는 고분자 어레이를 제작하는데 소요되는 시간을 현저하게 단축시킬 수 있다. As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a biomolecule or polymer array that is fixed at a significantly higher density than in the prior art. In addition, the time required to manufacture the biomolecule or polymer array can be significantly shortened.
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