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유기재료 패턴 형성 장치 및 이를 이용한 유기재료 패턴 형성 방법

글쓴이 : Riushop 날짜 : 2016-05-09 (월) 10:00 조회 : 923

본 발명은 유기재료를 이용하여 패턴을 형성하는 장치에 있어서, 용액상태의 유기재료가 저장되는 용액저장부와, 상기 용액저장부로부터 유기재료를 공급받아 상기 기판 위에 토출하여 패턴을 형성하며, 가늘고 긴 관 형태로 모세관 구조를 갖는 토출부과, 상기 토출부가 결합되며, 상기 토출부의 위치를 조절하는 위치조절부 를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 유기재료 패턴 형성 장치에 관한 것이다.

 

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기술분야


본 발명은 유기재료 패턴 형성 장치 및 이를 이용한 유기재료 패턴 형성 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 모세관 현상을 이용하여 용액저장부 내에 저장된 용액이 일정한 속도와 부피로 토출되도록 함으로써, 대면적에서 균일하고 규칙적인 패턴이 형성될 수 있는 유기재료 패턴 형성 장치 및 이를 이용한 유기재료 패턴 형성 방법에 관한 것이다.


배경기술


최근 국가차원에서 전략산업으로서 미래형 유연디스플레이 및 유기태양전지와 같은 유기전자소자에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
유기전자소자란 실리콘이나 화합물 반도체 같은 무기재료를 고분자 및 탄소기반의 유기기반재료로 대체하여 제작된 전자소자로서 유연성과 범용성을 확보할 수 있고 저가소자제작이 가능한 장점을 가지고 있다. 유기전자소자는 사용되는 유기반도체 재료에 따라 크게 고분자 유기전자소자와 저분자 유기전자소자로 나뉠 수 있다.


고분자 유기전자소자는 폴리티오펜 (polythiophene)계열 등과 같은 고분자 유기반도체 재료를 사용한 소자로서 용액공정이 편리한 장점이 있지만 기본소자성능이 낮은 단점이 있다.
저분자 유기전자소자는 Bis (triisopropylsilylethynyl) pentacene 나 루브렌(rubrene)과 같이 저분자 유기반도체 재료를 사용하는 소자로서 고분자 기반의 소자에 비해 우수한 소자성능을 갖지만 패턴구조의 제어가 어려운 단점이 있다.
현재 미래형 유기전자소자의 상용화를 위해 다양한 용액공정용 고분자/저분자 유기재료 패턴기술이 연구되고 있다.
그중 대표적인 것은 잉크젯 프린팅 기술로서 가는 노즐을 통해 잉크를 원하는 곳에 떨어트리는 패턴기술이다.


국내등록특허 10-0945729호(등록일 2010.02.26, 명칭 : 유기 전자 소자에의 잉크젯 공정의 적용을 위한 자가조립단층을 이용한 투명전극의 선택적 표면개질 방법)에는 잉크젯 프린팅 기술로 유기 전자 소자를 패터닝하기 위한 기술이 개시된 바 있다.
하지만 공정과정에서 용액의 종류 및 온도, 습도, 진동 등과 같은 다양한 외부변수에 의해 큰 영향을 받는 단점과 함께 용액방울을 떨어트리는 방식으로 인해 점 패턴을 제외한 선형패턴 제작에 균일성을 확보하기 어려운 단점이 존재했다.
뿐만 아니라 용액조건 및 외부조건에 의해 형성된 패턴의 구조가 일정하지 않는 단점으로 인해 상용화에 어려움을 겪고 있다.


문제점


본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 모세관 구조를 가지는 토출부가 구비됨으로써, 모세관 현상을 통해 용액 상태의 유기재료를 일정한 속도와 부피로 토출할 수 있는 유기재료 패턴 형성 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 용액의 표면장력을 조절하여 모세관 현상을 통해 공급되는 용액의 부피가 일정하게 제어되도록 함으로써, 패턴 형성 효율을 향상시킬 수 있는 유기재료 패턴 형성 장치 및 이를 이용한 유기재료 패턴 형성 방법을 제공하는 것이다.
또, 본 발명의 목적은 용액공정용 유기재료에 사용되는 용매의 끓는점을 조절함으로써, 패턴의 결정화 및 결정구조를 조절하고 최적의 패턴 구조를 얻을 수 있는 유기재료 패턴 형성 장치 및 이를 이용한 유기재료 패턴 형성 방법을 제공하는 것이다.
아울러, 본 발명의 목적은 용액공정용 유기재료에 사용되는 용매의 표면장력을 조절하여 사용함으로써, 토출부를 통해 토출되는 유기재료의 양이 필요에 따라 적절히 조절될 수 있는 유기재료 패턴 형성 장치 및 이를 이용한 유기재료 패턴 형성 방법을 제공하는 것이다.


해결과제


본 발명의 유기재료 패턴 형성 장치는 유기재료를 이용하여 패턴을 형성하는 장치에 있어서, 기판(100); 용액상태의 유기재료가 저장되는 용액저장부(200); 상기 용액저장부(200)로부터 유기재료를 공급받아 상기 기판(100) 위에 토출하여 패턴을 형성하며, 얇고 긴 관 형태로 모세관 구조를 갖는 토출부(300); 및 상기 토출부(300)이 결합되며, 상기 토출부(300)의 위치를 조절하는 위치조절부(400); 를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 한다.


효과


본 발명의 유기재료 패턴 형성 장치는 모세관 구조를 가지는 토출부가 구비됨으로써, 모세관 현상을 통해 용액 상태의 유기재료를 일정한 속도와 부피로 토출할 수 있다는 장점이 있다.
이에 따라, 본 발명의 유기재료 패턴 형성 장치 및 이를 이용한 유기재료 패턴 형성 방법은 장시간 작업이 이루어지더라도 균일하고 연속적으로 패턴이 형성될 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 유기재료 패턴 형성 장치 및 이를 이용한 유기재료 패턴 형성 방법은 용액의 표면장력을 조절하여 모세관현상을 통해 공급되는 용액의 부피가 일정하게 제어되도록 함으로써, 패턴형성 효율을 향상시킬 수 있다는 장점이있다.
아울러, 본 발명의 유기재료 패턴 형성 장치 및 이를 이용한 유기재료 패턴 형성 방법은 용액공정용 유기재료에 사용되는 용매의 끓는점을 조절하여 사용함으로써, 패턴의 결정화 및 결정구조를 조절하고 최적의 패턴 구조를 얻을 수 있다는 장점이 있다.
또, 본 발명의 유기재료 패턴 형성 장치 및 이를 이용한 유기재료 패턴 형성 방법은 용액공정용 유기재료의 대면적 패턴을 위한 효율적인 공정이 제공할 수 있으며, 특히 잉크젯 프린팅의 단점을 극복하고 연속공정이 가능한 패턴공정의 개발로 인해 유기 전자소자 및 유기구조체를 활용한 제품의 상용화를 앞당길 수 있다.
또, 본 발명의 유기재료 패턴 형성 장치 및 이를 이용한 유기재료 패턴 형성 방법은 점, 선, 곡선을 포함한 다양한 패턴 모양을 구현함으로써 소자의 종류 및 형태에 구애받지 않는 다양한 모양을 형성할 수 있다는 장점이 있다.
본고는 한밭대학교 산학협력단 이화성,민홍기,박영돈의 발표자료를 요약한 것이다.


hi
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