KR20070033990A - 패턴 필름의 형성 방법, 유닛 및 물질, 및 상기 방법에의해 수득된 제품 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 목적은 패턴 필름의 형성 방법에 관한 것이고, 상기와 같은 방법, 유닛, 물질 및 제품을 제공하는 것이며, 이때 상기 방법은 습식 공정이고 저온에서 필름 형성을 가능하게 하며, 필름 기부 물질, 예를 들어 수지 필름에도 또한 적용될 수 있고, 또한 예를 들어 다이렉트 패터닝를 가능하게 하고 균일한 두께를 갖는 필름을 저렴하고 용이하게 형성할 수 있게 한다. 상기 목적을 성취하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 패턴 필름의 형성 방법은 기부 물질의 표면상에 목적하는 패턴을 갖는 필름의 형성 방법이며, 필름 형성 물질을 포함하는 잉크(2)를 노즐(1a)로부터 기부 물질(7)의 표면에, 상기 언급한 기부 물질(7)에 열이 적용된 상태로 공급함으로써 상기 언급한 기부 물질(7)의 표면상에 목적하는 패턴(8)을 형성시킴을 특징으로 한다. 또한 본 발명에 따른 패턴 필름 형성 유닛은 필름 형성 물질을 포함하는 잉크를 노즐로부터 기부 물질의 표면에 공급하는 수단 및 상기 기부 물질을 가열하는 수단을 포함함을 특징으로 한다.
패턴 필름, 유닛, 습식 공정, 필름 기부 물질
Description
[기술분야]
본 발명은 패턴 필름, 예를 들어 목적하는 패턴을 갖는 산화 금속 필름(metal oxide films)의 형성 방법, 상기 방법에 사용되는 유닛 및 물질, 및 상기 방법에 의해 수득된 제품에 관한 것이다.
[배경기술]
금속 산화물, 예를 들어 ITO 및 SnO2는 디스플레이 장치, 예를 들어 LCD, PDP 및 터치 패널에 사용되는 전극(투명 전극 포함)을 형성하는 전도성 박막에 사용된다. 상기와 같은 전도성 박막은 통상적으로, 먼저 유리 플레이트와 같은 기판상에 증기 상 공정, 예를 들어 진공 하에서의 스퍼터링(sputtering) 또는 증착(vapor deposition)에 의해 연속 필름으로서 산화 금속을 생성시키고, 그 후에, 후공정, 예를 들어 포토레지스트 마스크(photo-resist masks)를 사용하는 식각 공정(etching process)에 의해 목적하는 패턴을 형성시킴으로써 제조되었다. 그러나, 상술한 증기 상 공정은 휘발에 의해 야기된 다량의 금속 물질의 손실에 기인하여 그의 생산성이 불량하고, 더욱이 그 비용이 매우 높아지는 문제점을 가지며, 이 는 디스플레이 장치에 대한 제품 가격을 감소시키는데 큰 장애가 된다. 또한, 상기 후공정의 필요성은 더욱 큰 비용 증가를 추가로 야기하고 시간의 필요성을 발생시키며, 따라서 이들은 상기 장애의 큰 인자들이다.
상술한 사실에 비추어, 투명 전도성 필름(transparent conductive films), 고 유전체 소자 필름(high dielectric element films) 또는 저항기 소자 필름(resistor element films)과 같은 것으로서 사용될 수 있는 산화 금속 필름(세라믹 필름)을, 상기 금속 물질의 소모 없이 기부 물질(base material)에 적용된 액체 형태로 필름 형성 물질을 가열함으로써 기판상에 효율적이고 용이하게 형성시킬 수 있는 습식 공정(wet process)에 의한 필름 형성 기술의 개발이 최근 수년간 절실히 요구되어 왔으며, 이는 하기와 같은 각종 기술들의 제안을 도출하였다:
(1) 금속 착체, 금속 알콕사이드 등을 포함하고 열을 적용한 결과로서 금속 산화물을 생성시킬 수 있는 도포액(application liquid, 예를 들어 하기 특허 문헌 1 내지 5 참조);
(2) 도포 후 여기 방법(excitation method)의 변경에 의해 성취되는, 저온에서 금속 산화물의 결정화를 위한 필름 형성 방법(예를 들어 하기 특허 문헌 6 및 7 참조); 및
(3) 도포 방법(열 플라스마 분무 방법(thermal plasma spray method) 또는 분무 열 분해 방법(spray thermal decomposition method))의 변경에 의한, 금속 산화물의 결정화를 위한 필름 형성 방법(예를 들어 하기 특허 문헌 8 내지 11 참조).
[특허 문헌 1] JP-A-279437/1999(공개공보)
[특허 문헌 2] JP-A-207059/2000(공개공보)
[특허 문헌 3] 일본 특허 제 2136606 호
[특허 문헌 4] 일본 특허 제 3161471 호
[특허 문헌 5] JP-A-169800/1996(공개공보)
[특허 문헌 6] JP-A-157855/1997(공개공보)
[특허 문헌 7] JP-A-256862/2000(공개공보)
[특허 문헌 8] JP-A-009003/1993(공개공보)
[특허 문헌 9] 일본 특허 제 3271906 호
[특허 문헌 10] 일본 특허 제 3286954 호
[특허 문헌 11] JP-A-078779/2002(공개공보)
그러나, 습식 공정에 의한 필름 형성 기술에 관한 상술한 제안들에 대해 하기의 문제점들이 존재하며, 이러한 문제점들에 대한 해법이 요구되었다.
즉, 최근 수년간, 각 전자 장치들의 소형화, 밀도의 증가, 에너지 보존 및 가격 감소가 요구되어 왔고, 전자공학 기술의 핵심 부품으로서 간주되는 인쇄 배선 기판(printed wire board) 등에 적재되는 반도체 분야에서 그 요구가 특히 높았으며, 따라서 전자 회로를 용이하고 고 밀도로 형성시키기 위한 기술 개발이 추구되어 왔다. 전자 회로의 밀도를 증가시키기 위해서는 전자 회로를 형성하는 각 패시브 소자(passive element)의 두께를 감소시키는 것이 중요하며, 또한 이들 소자를 형성하는 기판, 예를 들어 세라믹을 크기(두께) 및 중량을 감소시킬 수 있는 필름(특히 수지 필름) 기판으로 변화시키는 것이 점점 더 중요해지고 있다. 예상할 수 있는 바와 같이, 금속 산화물은 상술한 패시브 소자를 형성하는 물질로서 사용되어 왔다. 예를 들어, 바륨 티타네이트 등은 고 유전체 소자에 사용되고, 산화 루테늄, 산화 주석 등은 대략 100 내지 108 Ω/□ 범위의 소정의 표면 저항값이 획득되는 저항기 소자에 사용된다. 그러나, 상술한 방법 (1) 내지 (3) 중 어떤 방법도 필름 형태의 기부 물질을 제공하기 어렵다는 문제와 하기 개시하는 다른 문제들을 갖는다.
도포액을 사용하여 산화 금속 필름을 생성시키기 위한 상술한 기술 (1)에 따르면, 목적하는 패턴을 갖는 도포 층을 침지 방식(dipping manner)[침액법(immersing method)에 의해]으로 포토-레지스트 마스크를 사용하는 식각 공정에 의해 한번에 수득하는 방식으로, 통상적인 도포 방법을 변경 없이 사용하며, 따라서 상기 도포 층 전체의 상기 물질 화합물들을 모두 동시에 열 분해시킬 것이 필요하고, 따라서 실제 사용(목적하는 용도에 적용할 수 있는)에 적합한 성질들을 갖는 산화 금속 필름을 형성시키기 위해 도포 완료 후 기부 물질을 장시간 동안 상당히 고온으로 가열할 필요가 있으며, 따라서 이러한 기술은 수지 필름과 같은 필름 기부 물질 상에 필름 형성 가능성을 고려할 때 실용성이 거의 없다.
상술한 필름 형성 방법(2)에 따르면, 기부 물질 상의 도포 층을 단파장을 갖는 UV 또는 엑시머 레이저로 조사한다. 그러나, 이 방법에서도 또한 상술한 (1)의 경우와 유사하게, 목적하는 패턴을 갖는 도포 층을 침지 방식(침액법에 의해)으로 포토-레지스트 마스크를 사용하는 식각 공정에 의해 한번에 수득하는 방식으로, 통상적인 도포 방법을 변경 없이 사용하며, 상기 도포 층 전체의 상기 물질 화합물들을 모두 동시에 금속 산화물로 전환시키고, 따라서 실제 사용에 적합한 성질들을 갖는 산화 금속 필름을 형성시키기 위해서 조사 선의 에너지 밀도를 증가시키거나 조사 시간을 늘릴 필요가 있다. 따라서, 저온에서 열을 적용하는 것은 아직 실제로 성취되지 않고 있으며, 따라서 상술한 경우(1)와 유사하게, 필름 기부 물질 상에 필름 형성 가능성을 고려할 때 실용성이 거의 없는 것으로 간주된다.
상술한 필름 형성 방법(3)에 대해서, 열 플라스마 분무법을 사용하는 기술과 관련된 문제가 있는데, 이 경우 유닛의 비용이 높고 연속 생산이 어려우며, 분무 열 분해 방법을 사용하는 기술의 경우, 이 방법에서도 또한 목적하는 패턴을 갖는 도포 층이 분무 방식과 동시에 포토-레지스트 마스크를 사용하는 식각 방법에 의해 수득되고 상기 도포 층 전체의 물질 화합물들을 모두 동시에 금속 산화물로 전환시키므로, 실용성을 갖는 산화 금속 필름을 형성시키기 위해서 기판의 온도를 장시간 동안 상당히 고온(예를 들어 대략 400 ℃)에서 유지시킬 필요가 있다는 문제가 있다. 게다가, 상기 기부 물질을 필름 형태로 전환시키기가 어려우며, 또한 열 플라스마 분무법 및 분무 열 분해 방법 모두에 대해서, 기부 물질에의 부착 량이 사용된 원료 물질 액의 양에 비해 작아 다량의 폐기물(낮은 수율)을 도출시키고 비용을 높인다. 또한, 열 플라스마 분무법 또는 분무 열 분해 방법을 사용하는 기술의 경우 미시적인 관점에서(예를 들어 표면 저항값에 관하여), 필름 두께를 균일하게 만들기 위해 상기 두께를 조절하는 것이 어렵다는 문제가 있다.
더욱 또한, 상술한 증기 공정과 유사하게, 상술한 기술들(1) 내지 (3)은 모 두 기부 물질 상에 연속 필름을 형성시키기 위한 방법이며, 예상할 수 있는 바와 같이, 목적하는 패턴을 형성시키기 위해 필름 형성 후에 후공정, 예를 들어 포토-레지스트 마스크를 사용하는 식각 공정이 필요하고, 따라서 상기 기술들을 비용 및 소요 시간의 관점에서 생산성이 높은 방법들이라고 할 수 없다.
습식 공정에 관한 상술한 문제점들은 상기 필름이 산화 금속을 포함하는 경우로 제한되지 않으며, 상기 필름이 산화 금속 이외의 금속 또는 수지와 같은 물질을 포함하는 경우에도 또한 유사하게 발생한다.
[발명의 개시]
발명의 목적
따라서, 본 발명에 의해 성취하려는 목적은 패턴 필름의 형성 방법, 상기 방법에 사용되는 유닛 및 물질, 및 상기 방법에 의해 수득되는 제품을 제공하는 것이며, 이때 상기 방법은 습식 공정이고 필름 기부 물질, 예를 들어 수지 필름에도 또한 적용될 수 있으며, 더욱이, 예를 들어 다이렉트 패터닝(direct patterning)을 가능하게 하고 균일한 두께를 갖는 필름을 저렴하고 용이하게 형성할 수 있게 한다.
발명의 요약
본 발명자들은 상술한 문제점들을 해결하기 위해서 예의연구를 수행하였다. 그 과정에서, 습식 공정에 의한 패턴 필름의 형성을 수행하기 위해서 도포 액을 기부 물질에 공급하는 방법 및 기부 물질 상의 도포 층으로부터 목적하는 필름을 수득하기 위한 여기 방법에 집중하기로 결정하였다.
따라서, 상술한 공급 방법에 대해서, 도포 액을 미세 액체 소적(극미 액체 소적, microscopic liquid droplet)의 상태로 극미 노즐에 의해 기부 물질에 공급할 수 있는 도포 액 공급 방법(이때 상기 노즐의 단부와 상기 기부 물질의 표면 간의 거리는 대단히 짧다, 즉 예를 들어 소위 잉크젯 방식)을 채택하며, 이에 의해 동일한 곳에 도포 액의 반복적인 공급을 통해, 즉 반복되는 공급 방식으로 목적하는 패턴을 획득하기 위한 도포 액 공급 방식을 채택함으로써 사용되는 도포 액의 폐기량이 없어질 수 있고, 1 회당 도포 액 공급량이 감소되어 고온에서 장시간의 가열을 피할 수 있음을 각각 발견하였다.
통상적인 침지(침액) 방식을 사용하는 도포 층 형성 방법에 의해 실행될 수 없는 패턴 형성(다이렉트 패터닝)은 노즐로부터 극미 액체 소적 형태로 도포 액을 분출시키는 도포 액 공급 방식, 예를 들어 잉크젯 방식으로 도포 층 형성과 동시에 매우 용이하게 수행될 수 있으며, 이때 상술한 노즐과 기부 물질 간의 상대적인 위치 관계를, 상기 도포 액의 공급 지점을 임의로 및 엄격하게 획득하는 방식으로 도포 액 공급 시에 조절하고 이에 의해 목적하는 패턴 형성을 잉크젯 방식 프린터에서와 같이 임의로 및 확실히 수행할 수 있음을 발견하였다.
목적하는 두께를 갖는 도포 층을 노즐로부터 극미 액체 소적 형태로 도포 액을 분출시키는 도포 액 공급 방식으로, 예를 들어 잉크젯 방식으로 대단히 정밀하게 균일하게 형성시킬 수 있으며, 이때 도포 액을 상술한 바와 같이 거의 폐기 없이 기부 물질에 공급할 수 있으며, 이에 의해 노즐로부터 도포 액의 공급 속도 및 상술한 위치 관계의 조절 속도(이동 속도 및 동일한 곳에의 도포 회수)를 엄격하게 조절할 수 있음을 또한 발견하였다.
다른 한편으로, 상술한 여기 방법과 관련하여, 기부 물질은, 기부 물질을 가열할 수 있는 장치에 부착시키며, 도포 전에 미리 열이 가해진 상태로 하며, 그런 다음 도포 액이 상기 기부 물질의 표면에 도달했을 때 산화 금속이 바로 결정화된다. 이러한 방식으로, 상기 도포 층 전체를 종래 기술에서와 같이 동시에 가열하지 않으므로, 목적하는 패턴 필름을 통상적인 기술보다 현저하게 낮은 온도(예를 들어 150 내지 300 ℃까지 더 낮은 온도)에서 단시간에 쉽게 형성시킬 수 있음을 발견하였다.
본 발명을 이러한 지식을 토대로 완성하였다.
따라서, 본 발명에 따른 패턴 필름의 형성 방법은 기부 물질의 표면상에 목적하는 패턴을 갖는 필름을 형성시키는 방법으로, 필름 형성 물질을 포함하는 잉크를 노즐로부터 상기 언급한 기부 물질의 표면에 상기 언급한 기부 물질에 열이 가해진 상태로 공급함으로써 상기 기부 물질의 표면상에 목적하는 패턴을 형성시킴을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 패턴 필름의 형성 유닛은 본 발명에 따른 상기 패턴 필름의 형성 방법을 실행하기 위해 사용되는 유닛으로, 필름 형성 물질을 포함하는 잉크를 노즐로부터 기부 물질의 표면에 공급하는 수단 및 상기 기부 물질을 가열하는 수단을 포함함을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 잉크는 본 발명에 따른 상기 패턴 필름의 형성 방법을 실행하기 위해 사용되는 물질로, 필름 형성 물질을 포함함을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 박막 소자 및 전자 회로는 본 발명에 따른 상기 패턴 필름의 형성 방법에 의해 수득되는 제품이다.
발명의 효과
본 발명에 따른 패턴 필름의 형성 방법에 의해, 유리 기판이나 알루미나와 같은 세라믹 기판은 말할 것도 없이 폴리이미드, 폴리에스테르 등을 포함하는 수지 필름(중합체 필름)을 기부 물질로서 사용하는 경우에조차, 상기 기부 물질이 견딜 수 있는 필름 형성 온도에서 습식 공정에 의해 패턴 필름의 형성을 쉽게 수행할 수 있으며, 또한 균일한 두께를 갖는 필름의 다이렉트 패터닝 및 형성을 단시간에 저렴한 비용으로 고 수율로 수행할 수 있다. 따라서, 이는 박막 소자 및 전자 회로와 같은 제품들을 투명 전극, 전자 회로용 소자 필름 등에 필요한 성질들을 갖는 패턴 필름을 저렴한 비용으로 형성시키는 기술로서 제조하는 분야에 매우 유용하다. 또한, 통상적으로 사용되는 잉크를 도포 층의 형성에 또한 적용할 수 있으며, 따라서 상기와 같은 기술에 대한 산업적인 수요가 매우 높고 산업적인 파장 효과도 매우 크다고 할 수 있다.
본 발명에 따른 패턴 필름의 형성 방법에 대한 상술한 작용 효과들은 전자 회로의 적재로 제한되지 않으며, 오히려 전자 회로 적재용 필름 이외의 필름의 형성에서도 또한 획득될 수 있다.
본 발명에 따른 상술한 패턴 필름 형성 방법은 본 발명에 따른 패턴 필름 형성 유닛 및 잉크를 사용하는 경우 쉽게 수행될 수 있다.
[도면의 간단한 설명]
도 1은 노즐로부터 잉크를 공급하는 방식을 나타내는 도면으로, 이때 (a) 잉크가 노즐로부터 직접 기부 물질과 접촉하게 하는 방식; 및 (b) 잉크를 상기 노즐로부터 극미 액체 소적 형태로 날리게 하여 상기 기부 물질의 표면에 도달하게 함을 포함하는 방식이다.
도 2는 본 발명에 따른 방법을 실행하기 위해 사용되는 본 발명에 따른 유닛의 예를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 방법을 실행하기 위해 사용되는 본 발명에 따른 유닛의 또 다른 예의 주요 부분을 나타내는 도면이다.
도 4는 실시예 1에서 획득한 패턴 필름을 갖는 유리 기판의 표면(a) 및 횡단면(b)의 SEM 상을 나타낸다.
도 5는 실시예 18에서 획득한 패턴 필름의 예를 나타내는 도면으로, 이때 (b)는 (a)의 확대도이다.
(도면 부호의 설명)
1: 제트 노즐(1a)을 갖는 잉크젯 헤드
2: 잉크
3: 잉크병
5: XY 단(stage)
6: 가열기가 있는 기부 물질 홀더
7: 기부 물질
8: 패턴
9: CO2 레이저 조사 수단
[발명의 상세한 설명]
하기에서, 본 발명을 상세히 개시하지만, 본 발명의 범위는 이러한 설명으로 제한되지 않으며, 그 범위가 본 발명의 진의로부터 이탈되지 않는 한 하기의 예시 이외에 적합한 변경을 실행할 수 있다.
[패턴 필름의 형성 방법]
본 발명에 따른 패턴 필름의 형성 방법(이후부터 때때로 "본 발명에 따른 방법"이라 칭한다)에서, 상술한 바와 같이, 목적하는 패턴을 갖는 필름을 기부 물질의 표면상에 형성시키는 경우, 필름 형성 물질을 포함하는 잉크를 노즐로부터 상기 언급한 기부 물질의 표면에, 상기 기부 물질에 열이 적용된 상태로 공급함으로써 상기 기부 물질의 표면상에 목적하는 패턴을 형성시키는 것이 중요하다.
(잉크)
본 발명에 따른 방법에서, 필름 형성 물질, 즉 열의 적용을 통해 산화 금속으로 되는 산화 금속 전구체를 포함하는 액체, 수지가 용해되어 있는 용액, 나노 그레인 정도의 초미세 입자를 포함하는 극미 금속 입자 또는 극미 수지 입자를 함유하는 분산액 등을 노즐 분출 공급 방식(nozzle ejecting supply manner), 예를 들어 잉크젯 방식에 사용되는 잉크로서 사용한다.
하기에서, 우선 본 발명에 따른 잉크를 구성하는 성분들 중의 필름 형성 물질을 개시한다.
상기 필름 형성 물질은 주 물질(main material) 및 부 물질(sub-material)을 포함한다. 상기 주 물질은 상기 물질 자체가 화학 변화를 일으킬 때 필름으로 되는 물질, 예를 들어 하기에 상세히 개시하는 산화 금속 전구체, 또는 동일한 조성을 갖는 필름으로 되는 물질, 예를 들어 산화 금속 입자, 금속 입자, 수지 입자, 또는 입자-수지 복합체이다. 다른 한편으로, 상기 부 물질은 상기 주 물질의 잉크로의 전환을 돕기 위해서 상기 주 물질의 용해도를 향상시키는 물질, 상기 주 물질의 화학 변화를 촉진하는 물질, 또는 상기 주 물질의 성질을 도와 개선시키는 물질이다.
상기 주 물질로서 사용될 수 있는 물질의 한 유형인 산화 금속 전구체는, 그 유형에 관하여 어떠한 특정한 제한 없이, 소위 전구체로서 작용하는 것으로 통상적으로 공지되어 있고 기부 물질에 적용된 열에 반응하여 산화 금속을 필름의 최종 형태로 생성시킬 수 있는 각종 금속 화합물들 중 임의의 것일 수 있으며, 바람직한 것으로서 예를 들어 유기금속 착체, 금속 알콕사이드 및 무기금속 착체가 있다.
상술한 유기금속 착체로서 예를 들어 금속 카복실레이트, 예를 들어 금속 포르메이트, 금속 아세테이트, 금속 프로피오네이트, 금속 스테아레이트, 금속 나프테네이트 및 금속 옥살레이트, 이들 금속 카복실레이트의 염기성염뿐만 아니라 각종 모노덴테이트 리간드(monodentate ligands) 또는 멀티덴테이트 리간드가 금속 원자상에 배위된 착체들을 열거할 수 있으며, 이들 중에서 오직 하나의 유형만이 사용되거나, 또는 2 가지 이상의 유형이 함께 사용될 수 있으며, 특별한 제한은 없다. 비덴테이트 리간드, 예를 들어 디카복실산, 옥시 카복실산, 디옥시 화합물, 옥시 옥심, 옥시 알데히드 및 이들의 유도체, 디옥시 화합물, 디케톤 화합물, 케토 에스테르 화합물, 옥시 퀴논, 트로폰, N-옥사이드 화합물, 아미노 카복실산 및 이들과 유사한 화합물, 하이드록실 아민, 옥신(oxines), 알드이민(aldimines), 옥시 옥심, 옥시 아조 화합물, 니트로소나프톨, 트리아젠(triazenes), 비유레트, 포르마잔, 디티존, 비구아나이드, 글리옥심, 디옥시 화합물, 벤조인 옥심, 디아민, 히드라진 유도체 및 디티오에테르; 트리덴테이트 리간드, 예를 들어 아스파트산 및 디에틸렌트리아민; 테트라덴테이트 리간드, 예를 들어 포르핀, 아자포르핀 및 프탈로시아닌; 및 펜타덴테이트 리간드, 예를 들어 에틸렌디아민테트라아세트산 및 트리스살리실알데히드디이민을 상술한 멀티덴테이트 리간드로서 예로서 열거할 수 있으며, 이들 중에서 오직 하나의 유형만이 사용되거나, 2 가지 이상의 유형이 함께 사용될 수 있으며, 특별한 제한은 없다.
금속 알콕사이드 단량체, 예를 들어 티타늄 테트라-n-부톡사이드, 지르코늄 테트라-n-부톡사이드, 인듐 트리스-메톡시 프로폭사이드, 주석(IV) 테트라이소부톡사이드 및 알루미늄 트리스-2급-이소프로폭사이드 및 이들의 (부분) 가수분해물 뿐만 아니라 이들의 가수분해되고 축합된 산물(예를 들어 티타늄 테트라-n-부톡사이드 사량체(tetramer))을 상술한 금속 알콕사이드로서 예로서 열거할 수 있으며, 이들 중에서 오직 하나의 유형만이 사용되거나, 2 가지 이상의 유형이 함께 사용될 수 있으며, 특별한 제한은 없다.
무기 염, 예를 들어 금속 설페이트, 금속 카보네이트, 금속 니트레이트 및 금속 할라이드뿐만 아니라 금속 아민 착체를 상술한 무기금속 착체로서 예로서 열 거할 수 있으며, 특히 금속 니트레이트, 금속 카보네이트 및 금속 아민 착체가 저온에서 산 라디칼이 거의 남지 않는 것을 고려할 때 바람직하다.
또한, 금속 원자의 원자가를, 필요에 따라 용매 중에서 통상적으로 공지된 상술한 다양한 금속 화합물들을 가열함으로써 변화시킨 화합물, 및 리간드의 일부를 다른 그룹으로 치환시킨 화합물(예를 들어 금속 알콕시 카복실레이트)이 또한 산화 금속 전구체로서 바람직한 것으로 열거된다.
이들 산화 금속 전구체 중에서 유기금속 착체 및 금속 알콕사이드가, 본 발명에 따른 방법에 의해 수득되는, 산화 금속 이외의, 산화 금속 필름의 성분들을 열의 적용을 통해 쉽게 제거할 수 있음을 고려할 때 바람직하다. 또한, 상술한 열 적용 시 온도가 낮고 산화 금속 결정이 저온에서 쉽게 생성됨을 고려할 때 유기금속 착체가 보다 바람직하며, 이중에서도 금속 카복실레이트 및 그의 염기성 염뿐만 아니라 옥시 카복실산 및 디케톤 화합물의 착체가 특히 바람직하다.
산화 금속 전구체의 금속 종에 따라 분류된 구체적인 예로서 하기의 것들을 열거할 수 있다. 즉, 산화 루테늄(RuO2)이 산화 금속으로서 생성되는 경우에, 리간드가 ß-디케톤, ß-케토 에스테르 및 ß-디카복실산인 Ru 화합물 착체, 예를 들어 루테늄 트리스아세틸아세토네이트뿐만 아니라 하기 개시하는 용매, 예를 들어 알콜 중에서 상기를 열 처리하여 얻은 화합물이 열거된다. 산화 아연(ZnO), 산화 인듐(In2O3) 또는 페라이트가 생성되는 경우에는 금속 카복실레이트, 예를 들어 Zn, In 또는 Fe(한편으로, Co, Ni, Mn, Ba 등) 포르메이트, 아세테이트, 프로피오네이 트 및 옥살레이트, 리간드가 옥시 카복실레이트인 Zn 화합물 착체, In 화합물 착체 또는 Fe 화합물 착체(한편으로, Co 화합물 착체, Ni 화합물 착체, Mn 화합물 착체 및 Ba 화합물 착체)를 열거할 수 있다. ITO가 생성되는 경우에, 금속 카복실레이트, 예를 들어 In 포르메이트, 아세테이트, 프로피오네이트 및 옥살레이트뿐만 아니라 리간드가 옥시 카복실산인 In 화합물 착체를 열거할 수 있으며, Sn(IV) 카복실레이트 및 Sn(IV) 알콕사이드도 또한 열거할 수 있다. 산화 세륨(CeO2)이 생성되는 경우에는 금속 카복실레이트, 예를 들어 Ce 아세테이트, 리간드가 옥시 카복실산인 Ce 화합물 착체, Ce 니트레이트 등을 열거할 수 있다. 산화 티탄(TiO2)이 생성되는 경우에 금속 알콕사이드 화합물, 예를 들어 Ti 테트라부톡사이드, 금속 카복실레이트, 예를 들어 Ti 아세테이트, 리간드가 ß-디케톤인 Ti 화합물 착체 등을 열거할 수 있다.
본 발명에 따른 패턴 필름의 형성 방법에 의해 수득된 제품에서, 상기 패턴 필름을 오직 산화 금속(세라믹)에 의해서만 형성시킬 필요가 없으며, 오히려 상기 패턴 필름은 금속 또는 수지를 포함하거나, 또는 금속 또는 수지를 패턴 필름 중의 산화 금속에 혼합시킬 수 있다. 패시브 소자 필름에서, 예를 들어 유전체는 바륨 티타네이트/금속의 층상화된 바디이다. 목적하는 저항값에 따라, 저항기의 예에는 니켈과 같은 금속의 필름; 예를 들어 산화 루테늄 및 산화 주석으로부터 유도된 전기 전도성 산화물의 필름; 및 수지 중의 전기 전도성 입자(예를 들어 카본 블랙)의 분산액을 포함하는 복합 필름(composite films)이 포함된다.
전극 및 전선은, 예를 들어 금속 또는 산화물로부터 유도된 전기 전도성 필름; 또는 전기 전도성 중합체를 포함하는 필름을 포함한다.
본 발명에서, 산화 금속 입자를 또한 필름 형성 물질의 주 물질로서 채택할 수 있다. 그러나, 저온에서 상기로부터 금속 필름을 형성하기 위해서는 그의 입자 직경이 미세한 것이 바람직하다. 구체적으로, 상기 입자 직경은 20 ㎚ 이하가 유리하고, 10 ㎚ 이하가 보다 유리하다.
산화 금속 입자에 대해서, 대개는 용매 중에 분산 및 함유된 것들을 필름 형성 물질로서 사용한다.
금속 필름이 수득되는 주 물질의 예로는 금속 전구체, 및 그 밖에, 금속 입자가 있다.
금속 전구체의 유리한 예로는 유기금속 착체, 금속 알콕사이드, 및 구리, 은, 금과 같은 금속 및 백금 그룹 금속의 무기금속 착체, 즉 산화 금속 전구체의 구체적인 예로서 상기 언급한 바와 같은 화합물이 있다. 또한, 필요에 따라, 금속화 촉진용 환원제를 잉크 중의 부-원료 물질(sub-raw material)로서 사용하는 것을 채택하는 것이 또한 유리할 수 있다. 금속 전구체에 대해서, 대개는 용매 중에 용해되거나 상기 중에 분산 및 함유된 것들을 필름 형성 물질로서 사용한다.
또한, 금속 입자에 대해서, 저온에서 상기로부터 금속 필름을 형성하기 위해서는 그의 입자 직경이 미세한 것이 바람직하다. 구체적으로, 상기 입자 직경은 20 ㎚ 이하가 유리하고, 10 ㎚ 이하가 보다 유리하다.
금속 입자로서, 대개는 용매 중에 분산 및 함유된 것들을 필름 형성 물질로 서 사용한다.
수지 필름이 수득되는 주 물질의 예로는 수지 자체, 수지 전구체, 및 수지 입자가 있다. 수지 전구체의 예로는 중합, 축합 또는 가교화; 및 가교제에 의해 수지를 형성할 수 있는 다양한 단량체 및 올리고머(예를 들어 아크릴 유형, 스티렌 유형, 에폭시 유형)가 있다. 이러한 주 물질에 대해서, 대개는 용매에 용해되거나 상기 중에 분산 및 함유된 것들이, 필름 형성 물질로서 사용된다. 또한, 상기와 같은 원료 물질 시스템의 경우에 상기 수지 필름을 형성하는 원료 물질들을 함께 혼합하는 단계에서 이들의 경화(curing)가 진행되는 경향이 있으므로 상기 필름 형성 물질을 적어도 두 부분으로 분할하고, 이들을 각각 상이한 노즐로부터 분무식(spraywise)으로 공급하는 것이 유리하다. 또한, 수지 입자에 대해서, 상기로부터 균일한 필름을 형성시키기 위해서는 상기의 입자 직경이 미세한 것이 바람직하다. 구체적으로, 상기 입자 직경은 50 ㎚ 이하가 유리하고, 20 ㎚ 이하가 보다 유리하다. 수지 입자에 대해서, 대개는 용매 중에 분산 및 함유된 것들을 필름 형성 물질로서 사용한다.
다른 주 물질로서, 본 발명에서는 카본 블랙(carbon black), 금속 설파이드, 금속 니트라이드, 산화 금속 니트라이드, 및 예를 들어 합금을 형성할 수 있는 전구체 또는 입자를 또한 채택할 수 있다.
또한, 수지 중에 입자(예를 들어 산화 금속 입자, 금속 입자 또는 다른 입자)의 분산액을 포함하는 복합 필름 및 금속 및 금속 산화물을 포함하는 복합 필름과 같은 소위 복합 필름의 경우에, 필름 형성 물질로서 각 성분의 전구체를 주 물 질로서 사용하고 잉크에 용해 또는 분산시키는 식으로 수득된 물질을 사용하는 것이 허용되며, 필름 형성 물질로서 상기 언급한 입자들이 분산 및 함유되고 상기 언급한 수지들이 용해된 소위 도료 조성물(paint composition)을 또한 사용할 수 있다.
부수적으로, 주 물질에 대해서도 다수의 유형을 하나의 패턴 필름에 함께 사용한다. 산화 금속을 금속 및/또는 수지와 함께 포함하는 패턴 필름이 수득되는 경우에 주 물질로서 산화 금속 전구체를 극미 금속 입자 및/또는 극미 수지 입자와 함께 사용한다(이때 상기 수지는 용액 형태의 수지일 수 있다).
부 물질의 예로는 하기 개시하는 반응 촉진제 및 첨가제가 있으며, 이들 부 물질을 필요에 따라 각각 2 종류 이상을 함께 사용할 수 있다.
부 물질로서 반응 촉진제에 대하여, 상기 주 물질의 산화 반응과 같은 화학적인 여기에 의해 필름 형성을 촉진하는 것들의 예에는 하기 1) 내지 3)이 있다:
1) 산화 금속 필름이 수득되는 경우: 산화제, 예를 들어 과산화 수소(부수적으로, 금속 알콕사이드가 전구체로서 사용되는 경우: 가수분해 및 축합용 촉매);
2) 금속 필름이 수득되는 경우: 상기 언급한 바와 같이, 환원제, 예를 들어 알데히드 및 유기 아민; 및
3) 수지 필름이 수득되는 경우: 중합 및 축합 반응 촉진용 개시제 및 촉매.
부 물질로서 첨가제를, 주 물질의 용해도 안정성을 향상시키거나 또는 주 물질을 고 농도에서 용해성으로 만들기 위해 필요에 따라 잉크에 첨가하고, 본 발명의 효과가 손상되지 않는 범위 내에서 혼합한다. 상기와 같은 첨가제에 대해서, 염기성 물질, 예를 들어 아민, 산 물질, 예를 들어 카복실산, 비 이온성, 음 이온성, 양 이온성 및 양쪽성 계면활성제, π 전자를 갖는 방향족 고리, 불포화 결합, 예를 들어 C=C의 이중 결합을 갖는 불포화된 지방족 탄화수소, 및 그 밖에 폴리덴테이트로서 열거한 상술한 화합물들, 예를 들어 비덴테이트 리간드가 바람직한 것으로 열거된다. 이들 첨가제는 소량으로도 큰 효과를 취할 수 있다는 것을 고려할 때 바람직하다. 예를 들어 금속 화합물 전구체 중의 금속 원자에 대한 몰 비로 0.01 내지 5의 사용량은 용해도의 증가 효과를 취할 수 있으며, 이들 첨가제는 수득된 필름의 결정도에 불리한 영향을 미치지 않는다는 것을 고려할 때 또한 바람직하다.
액체 중에 함유되는 산화 금속 전구체, 수지, 극미 금속 입자, 또는 극미 수지 입자 제조용 용매는 특별히 제한되지 않지만, 상기 용매가 전체로서 잉크젯 방식으로 극미 액체 소적으로서 공급되는데 적합한 방식으로 액체 상태를 유지하는 한 임의의 용매일 수 있으며, 기부 물질에 대한 탁월한 도포를 성취할 수 있다. 예를 들어 물 및/또는 유기 용매가 상기 용매로서 바람직하게 사용된다. 금속 화합물 전구체와 높은 친화성을 갖고 상기 전체를 쉽게 용해시킬 수 있음을 고려할 때, 비교적 높은 극성을 갖는 유기 용매, 예를 들어 알콜, 케톤, 알데히드 및 에스테르가 상술한 유기 용매로서 바람직하다. 특히, 저 독성의 관점에서 에탄올이 바람직하며, 저온에서 용매 잔사 없이 필름의 용이한 형성을 허용함을 고려할 때, 메탄올, 에탄올 및 이소프로판올과 같은 저 비점을 갖는 용매가 바람직하다. 높은 내열성을 갖는 기부 물질을 사용하는 경우에, 고 비점을 갖는 용매를 용매 성분 으로서 함유시킴으로써 탁월한 결정성을 갖는 필름이 쉽게 수득될 수 있으며, 상기와 같은 용매를 채택하는 것이 바람직하다.
잉크 중의 필름 형성 물질의 주 물질, 즉 산화 금속 전구체, 수지, 극미 금속 입자 또는 극미 수지 입자의 함량(산화 금속 필름의 경우 산화 금속으로서 계산될 때)은 상술한 노즐 분출 방식, 예를 들어 잉크젯에 적합한 액체 상태가 유지될 수 있고 기부 물질에 적합한 도포성(applicability)을 획득할 수 있는 한 특별히 제한되지 않으며, 상기 함량은 전체 잉크에 대해 바람직하게는 0.01 내지 20 중량%, 보다 바람직하게는 0.1 내지 10 중량%, 훨씬 더 바람직하게는 0.5 내지 3 중량%이다. 필름 형성 물질의 주 물질 또는 용매의 양을 상기 필름 형성 물질의 주 물질 함량이 상술한 범위에 있도록 조절할 수 있다. 상술한 함량이 0.01 중량% 미만인 경우, 생산성이 저하될 위험이 있고, 상기 함량이 20 중량%를 초과하는 경우, 상기 필름이 균일한 두께를 갖지 못하거나 낮은 결정성을 가질 위험이 있다.
산화 금속 전구체를 포함하는 잉크의 제조 방법을, 수득되는 산화 금속의 유형에 따라 하기와 같이 예시한다.
RuO2 필름의 경우:
상술한 Ru 옥사이드 전구체를 용매에 용해시키는 것이 바람직하고, 상기 전구체를 용매로서 알콜로 가열-용해시키는 것이 특히 바람직하다.
In2O3 필름의 경우:
상술한 In 옥사이드 전구체를 유기 용매(구체적으로, 알콜)에 가열-용해시키 는 것이 바람직하다. 더욱 또한, 아민과 같은 첨가제를 제조 시 용해 보조제로서 공존시키는 것이 바람직하다.
ITO 필름의 경우:
Sn(IV) 카복실레이트 및/또는 Sn(IV) 알콕사이드를 In2O3 필름의 경우 제조된 상술한 액체 중에 Sn/In = 0.1 내지 10 원자%의 비로 혼합시키는 것이 바람직하다. 더욱 또한, 아민과 같은 첨가제를 제조 시 용해 보조제로서 공존시키는 것이 바람직하다.
페라이트 필름의 경우:
하기 (i) 내지 (v)의 산화 금속 전구체들 중 임의의 것을 상기 산화 금속의 유형에 따라 유기 용매(구체적으로, 알콜)에 가열-용해시키는 것이 바람직하다. 더욱 또한, 아민과 같은 첨가제를 제조 시 용해 보조제로서 공존시키는 것이 바람직하다. (i) 마그네타이트(Fe3O4) 필름의 경우에 철 화합물, 예를 들어 염기성 철(III) 아세테이트 또는 철(III) 아크릴레이트를 사용하는 것이 바람직하다. (ii) 니켈 페라이트(NiFe2O4) 필름의 경우에, 상술한 철 화합물 및 금속 카복실레이트, 예를 들어 니켈(II) 아세테이트를 함께 사용하는 것이 바람직하다. (iii) 코발트 페라이트(CoFe2O4) 필름의 경우에, 상술한 철 화합물 및 금속 카복실레이트, 예를 들어 코발트(II) 아세테이트를 함께 사용하는 것이 바람직하다. (iv) 망간 페라이트(MnFe2O4) 필름의 경우에, 상술한 철 화합물 및 금속 카복실레이트, 예를 들어 망간(II) 아세테이트를 함께 사용하는 것이 바람직하다. (v) 바륨 페라이트(BaFe2O4)의 경우에, 상술한 철 화합물 및 금속 카복실레이트, 예를 들어 바륨(II) 아세테이트, 또는 하이드록사이드, 예를 들어 바륨 하이드록사이드를 함께 사용하는 것이 바람직하다.
ZnO 필름의 경우:
상술한 Zn 옥사이드 전구체를 유기 용매(구체적으로, 알콜)에 가열-용해시키는 것이 바람직하다. 더욱 또한, 아민과 같은 첨가제를 제조 시 용해 보조제로서 공존시키는 것이 바람직하다.
ZnO(M) 필름의 경우:
Zn과 상이한 유형의 금속 원소 M을 ZnO에 도핑시켜 수득되는 고체 용액 옥사이드(ZnO(M)) 필름의 경우에, Zn과 상이한 유형의 금속 원소 M의 카복실레이트 또는 알콕사이드를 M/Zn = 0.1 내지 10 원자%의 비율로 ZnO 필름의 경우 제조된 상술한 액체에 혼합시키는 것이 바람직하다. Zn과 상이한 유형의 금속 원소 M은 III 원자가의 금속 원소, 예를 들어 In 또는 Al인 것이 바람직하다. 더욱 또한, 아민과 같은 첨가제를 제조 시 용해 보조제로서 공존시키는 것이 바람직하다.
CeO2 필름의 경우:
상술한 Ce 옥사이드 전구체를 물, 알콜, 예를 들어 에탄올 또는 이들의 혼합물의 용매에 용해시키는 것이 바람직하다.
TiO2 필름의 경우:
상술한 Ti 옥사이드 전구체를 유기 용매(구체적으로, 알콜, 예를 들어 에탄올)에 용해시키는 것이 바람직하다. 더욱 또한, 아세틸아세톤과 같은 첨가제를 필요에 따라 제조 시 용해 보조제로서 공존시키는 것이 바람직하다.
상기 필름 형성 물질을 포함하는 잉크의 점도는 특별히 제한되지 않지만, 상기 잉크를 잉크젯 방식으로 만족스럽게 공급할 수 있도록 예를 들어 0.1 ㎝ 포이즈(poise) 내지 100 ㎝ 포이즈인 것이 바람직하고, 1 ㎝ 포이즈 내지 50 ㎝ 포이즈인 것이 보다 바람직하다. 상술한 점도가 0.1 ㎝ 포이즈 미만인 경우, 극미한 라인 폭을 갖는 필름을 얻는 것이 어려워질 위험이 있으며, 상기가 100 ㎝ 포이즈를 초과하는 경우에는 저 밀도 또는 낮은 물리적 강도를 갖는 필름이 수득될 위험이 있다.
상기 필름 형성 물질을 포함하는 잉크의 표면 장력은 특별히 제한되지 않지만, 상기 잉크를 잉크젯 방식으로 만족스럽게 공급할 수 있도록 예를 들어 1 dy/㎝ 내지 200 dy/㎝인 것이 바람직하고, 10 dy/㎝ 내지 100 dy/㎝인 것이 보다 바람직하다. 상술한 표면 장력이 1 dy/㎝ 미만이거나 200 dy/㎝를 초과하는 경우에는 잉크젯 방법에 의해 피에조(piezo) 방식으로 액체 소적을 발생시키는 것이 어려워진다.
(기부 물질)
본 발명에 따른 방법에 사용될 수 있는 기부 물질의 물질은 특별히 제한되지 않지만, 무기 물질, 예를 들어 세라믹, 예를 들어 옥사이드, 니트라이드, 카보네이트 등, 및 유리; 각종 수지, 예를 들어 폴리에스테르 수지, 예를 들어 PET, PBT 및 PEN, 폴리카보네이트 수지, 폴리페닐렌 설파이드 수지, 폴리에테르 설폰 수지, 폴리에테르 이미드 수지, 폴리이미드 수지, 비결정성 폴리올레핀 수지, 폴리알릴레이트 수지, 아라미드 수지, 폴리에테르 에테르 케톤 수지, 내열성 수지, 예를 들어 액정 중합체, 및 그 밖에 통상적으로 공지된 수지, 예를 들어 (메트)아크릴 수지, PVC 수지, PVDC 수지, PVA 수지, EVOH 수지, 폴리이미드 수지, 폴리아미드 이미드 수지, 플루오로수지, 예를 들어 PTFE, PVF, PGF 및 ETFE, 에폭시 수지 및 폴리올레핀 수지, 및 예를 들어 알루미늄, 알루미나 또는 실리카의 상기 다양한 수지 상에의 증착에 의해 수득된 물질(예를 들어 필름, 시트); 각종 금속, 예를 들어 은, 구리 및 규소; 및 유기 물질과 무기 물질의 복합체, 예를 들어 유리 섬유 복합체 에폭시 수지 및 실리카 복합체 에폭시 수지가 바람직한 것으로 열거된다. 또한, 상술한 기부 물질의 물질들은 기능 면에서 특별히 제한되지 않으며, 이들을 예를 들어 광학적으로 투명 및 불투명체; 전기적으로 절연체, 전도체, p-형 또는 n-형 반도체, 저 유전체(low dielectrics) 및 고 유전체(high dielectrics); 및 자성 및 비-자성 물질 중에서 용도, 사용 목적 등에 따라 선택할 수 있다.
다양한 수지들이 상기 기부 물질의 물질로서 사용되기에 적합하지만, 본 발명에 따른 잉크의 사용 결과로서 필름 형성 온도의 강하 효과를 고려할 때, 여전히 내열성 수지가 바람직하고, 탁월한 절연성을 갖는 수지, 예를 들어 폴리이미드 수지가 보다 바람직하다.
상기 기부 물질의 모양 및 형태로서 필름 형태(시트 형태 포함), 플레이트 형태, 섬유 형태, 층 형태 등이 열거될 수 있고, 이들은 용도, 사용 목적 등에 따 라 선택될 수 있으며, 따라서 상기 모양 및 형태는 특별히 제한되지 않지만, 필름 형태 등이 시스템의 소형화 및 중량 감소를 고려할 때 바람직하다.
소위 2 차 가공된 제품, 예를 들어 구리를 덧댄 필름 및 인쇄 회로 기판, 예를 들어 유리 에폭시 층 기판 및 조립 층 기판(built up layer boards)을 또한 기부 물질로서 사용할 수 있다.
(패턴 필름의 형성)
본 발명에 따른 방법을 실행하는 경우, 상기 언급한 잉크 및 기부 물질을 사용하고, 상기 잉크를 노즐로부터 상기 기부 물질의 표면에, 상기 기부 물질에 열이 적용된 상태로 공급하고, 이에 의해 목적하는 패턴을 상기 기부 물질의 표면상에 형성시킨다.
상기 노즐로부터 잉크를 기부 물질의 표면에 공급하는 방법은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 하기와 같은 방법을 채택할 수 있다: 노즐(1a)로부터 방출된 잉크(2)를 기부 물질(7)과 직접 접촉시키는 도 1(a)에 나타낸 바와 같은 방식; 및 그 밖에 잉크(2)를 상기 노즐(1a)로부터 극미 액체 소적 형태로 날리게 하여 상기 기부 물질(7)의 표면에 도달하게 함을 포함하는 도 1(b)에 나타낸 바와 같은 방식. 후자의 경우, 상기 노즐의 유출구로부터 분출된 액체 소적은 그의 크기를 거의 유지하거나 상기 잉크 중의 휘발성 성분(예를 들어 용매)의 증발 또는 상기 잉크 중의 전구체를 구성하는 리간드 등의 제거에 의해 액체 소적 직경을 초소형화(microminiaturization)함을 수반하면서 상기 기부 물질의 표면에 도달할 수 있다. 또한, 상기 액체 소적을 상기가 날리는 동안 둘 이상으로 분할시킬 수 있 다. 상기 기부 물질의 표면으로부터의 열 복사 등에 의해, 상기 기부 물질의 표면에 도달한 물질은 이미 상기 노즐의 유출구로부터 분출된 액체 소적 중의 전구체와 상이한 물질로 전환되었다.
그러나, 본 발명에서 중요한 것은 목적하는 패턴을 갖는 도포 층을 직접 형성시키는 본 발명의 특징이다. 따라서, 상기 노즐로부터 분출되는 액체 소적, 또는 상기 액체 소적 중의 유효 성분이 오직 상기 기부 물질의 표면상에 패턴 필름 형성 장소에만 도달하는 것이 중요하다.
상기 도달을 위해서, 노즐 직경, 노즐로부터의 공급 속도, 노즐과 기부 표면간의 거리, 기부 물질의 표면 온도 및 잉크의 용매 조성 등을 적합하게 선택할 필요가 있다. 이들 각각의 유리한 조건들을 하기에 언급한다.
상기 수득된 패턴의 예로는 도트 형태의 단일의 독립적인 패턴, 예를 들어 전자 회로에서 저항기, 고 유전체 또는 투명 전극, 균일한 간격으로 정렬된 도트 형태의 패턴, 예를 들어 광자 결정(photonic crystals), 줄무늬 형태의 패턴, 직사각형 형태의 패턴, 평행선 패턴, 격자형 패턴, 동심원 형태의 패턴, 격자가 격자의 각 메쉬 중에 형성된 패턴 등이 있다.
상기 기부 물질 표면에의 잉크의 공급을 유리하게는 잉크를 기부 물질 표면상의 동일한 곳에 반복적으로 공급함으로써 수행하나, 단 상기 다양한 패턴들 중에서 도트 형태의 단일의 독립적인 패턴과 같이, 도트 형태의 단일의 미소한 패턴을 노즐의 유출구로부터 분출된 단일의 극미 액체 소적으로부터 형성시키고자 하는 경우는 제외한다. 상기 기부 물질 표면에의 잉크의 공급을 극미 액체 소적 형태로 반복적으로 수행하며, 이에 의해 기부 물질 표면에 도달한 극미 액체 소적들은 다음 공급 전에 상기 기부 물질로부터 열을 받음으로써 필름으로 바로 전환된다. 예를 들어, 필름이 산화 금속 필름인 경우에, 상기 산화 금속 전구체는 기부 물질로부터 열을 받아 필름으로 바로 전환된다. 극미 금속 입자 또는 극미 수지 입자를 포함하는 분산액을 잉크로서 사용하는 경우에, 상기 기부 물질의 표면에 도달한 잉크는 상기 기부 물질로부터 열을 받고 이에 의해 용매가 증발하며, 따라서 금속 필름 또는 수지 필름이 남는다. 이러한 식으로, 다음 잉크를, 수득된 대단히 얇은 필름상에 매우 얇게 공급하고, 이어서 공급된 상기 잉크의 극미 액체 소적은 상기 기부 물질로부터 열을 받아 매우 얇은 필름으로 바로 전환되어 선행의 매우 얇은 필름상에 쌓인다. 상기 잉크를 예를 들어 상기 기부 물질에 대해 제트 노즐을 왕복(reciprocating)시킴으로써 상기 기부 물질의 표면에 반복적으로 공급하며, 따라서 상술한 공정이 반복되고, 이에 의해 목적하는 패턴을 갖는 목적하는 필름 두께가 획득될 수 있다.
본 발명에 따른 방법에 의해, 목적하는 두께를 갖는 패턴 필름을 상기 방식으로 단시간 내에 낮은 가열 온도에서 완벽하게 형성시킬 수 있다.
본 발명에 따른 상술한 방법을 실행하는 경우, 상이한 유형의 필름 형성 물질을 포함하는 잉크를 동일한 노즐로부터 공급할 수 있다. 그러나, 하나의 잉크 중에 상이한 유형의 필름 형성 물질을 혼합하지 않는 것이 더 양호한 경우가 있으며, 또한 필름 형성 물질의 유형에 따라 용매의 유형 또는 잉크의 점도를 변화시키는 것이 바람직한 경우가 있다. 따라서, 상기와 같은 경우에, 상이한 유형의 필 름 형성 물질을 포함하는 잉크를 분리된 다수의 노즐로부터 상이한 시스템 내로 별도로 공급할 수 있다. 예를 들어 오직 필름 형성 물질의 주 물질만을 포함하는 잉크를 첫 번째 시스템 중의 노즐로부터 공급하고, 오직 부 물질만을 포함하는 잉크를 두 번째 시스템 중의 노즐로부터 공급한다. 첫 번째 주 물질이 산화 금속 전구체이고 상기 이외의 주 물질을 또한 상기 패턴 필름에 가하고자 하는 경우, 두 번째 주 물질을 포함하는 잉크를 세 번째 시스템 중의 노즐로부터 추가로 공급한다. 예를 들어, 2 종류 이상의 금속 성분(예를 들어 페라이트, 합금)을 포함하는 화합물 필름을 형성시키는 경우, 2 개 이상의 필름 형성 물질(이들은 각각 각 성분의 전구체를 포함한다)을 한정한다면, 상기 물질들을 그들의 각각의 상이한 노즐로부터 각각의 목적하는 속도로 공급함으로써 다양한 금속 조성을 갖는 금속들을 형성시킬 수 있다. 필름의 조성에 따라 필름 형성 물질을 하나씩 제조할 필요가 없다는 장점이 있다. 이러한 식으로, 상이한 주 물질, 예를 들어 금속 입자, 수지 입자, 카본 블랙 및 수지를 포함하는 잉크뿐만 아니라 부 물질을 포함하는 잉크를 별도로 공급하는 경우에조차도, 동일한 공급 지점에서 첫 번째 주 물질과 이들을 배합시키며, 따라서 목적하는 필름을 형성시킬 수 있다.
가열이 공급된 필름 형성 물질로부터 필름 형성에 유일한 에너지 공급원, 즉 유일한 여기 수단이기는 하지만, 상기 설명에서, 기부 물질로부터 열 전도를 통한 가열 이외의 추가의 여기 수단, 예를 들어 빛, 열, 전자기파(예를 들어 마이크로파) 및 초음파 등의 국소 조사 수단 및 다른 여기 수단을, 열 용량을 감소시키고, 단지 가열에 의해서는 유발되지 않는 필름 형성을 촉진시키고, 낮은 열 전도도를 갖는 기부 물질 상에서도 양호한 품질의 필름을 수득하기 위해서 상기 기부 물질의 표면에 잉크를 공급함과 동시에 또는 공급 전에 또는 공급 후에 병용할 수 있다. 예를 들어, 자외선 레이저, 가시광선 레이저 및 적외선 레이저 등의 레이저 조사 수단; 및 수은 램프 등의 자외선 램프 조사 수단을 들 수 있다.
하기에서, 잉크 공급 수단으로서 노즐, 및 필름 형성 여기 수단으로서 가열 수단을 상세히 개시한다.
임의의 노즐을 상기가 잉크를 극미 액체 소적 형태로 공급할 수 있는 노즐인 한, 본 발명에 따른 패턴 필름의 형성 방법에 사용할 수 있으며, 상기 노즐은 잉크젯 방식의 노즐로 특별히 제한되지 않지만, 잉크젯 방식을 하기의 설명에서 그의 이해를 용이하게 할 목적으로 예로서 인용한다.
일반적으로, 제트 노즐이 제공되는 부품을 잉크젯 헤드라 칭하며, 상기 잉크젯 헤드에 제공된 제트 노즐의 수는 특별히 제한되지 않는다, 즉 단지 하나의 제트 노즐만이 잉크젯 헤드에 제공되거나(단일 헤드) 또는 2 개 이상의 제트 노즐이 잉크젯 헤드에 제공될 수 있다(다중 헤드). 상기 다중 헤드의 경우에, 제트 노즐의 수를, 제조하려는 필름 라인의 폭 대 분사하려는 액체 소적의 크기의 비(라인 폭/액체 소적의 크기)에 따라 적합하게 선택할 수 있다. 목적하는 패턴을 갖는 필름을 어떠한 저항도 없이 잉크젯 방식을 채택함으로써 쉽게 형성시킬 수 있으며, 이러한 방식은 또한 시간 및 비용의 관점에서 생산성이 매우 탁월하고, 매우 정밀한 패턴 형성을 제공할 수 있다.
잉크를 잉크젯 방식에서 왕복 운동으로 공급하는 경우, 임의의 도포 유닛을, 상기가 제트 노즐로부터 극미 액체 소적 형태로 잉크를 분출할 수 있는 유닛인 한은, 특별한 제한 없이 사용할 수 있다. 그러나, 본 발명에 따른 필름에 대해서 하기 개시하는 형성 유닛을 사용함으로써 잉크를 상술한 방식으로 도포하는 것이 바람직하다.
제트 노즐로부터 분출되는 잉크의 액체 소적의 크기는 상기 노즐의 튜브 직경(내부 직경), 상기 잉크의 점도 및 표면 장력, 잉크 공급 속도 등에 따라 변하며, 특별히 제한되지는 않는다. 그러나, 보다 낮은 온도에서 균일한 형태 및 균일한 필름 두께 분포를 갖는 산화 금속 결정을 용이하게 형성한다는 점에서 최대 직경이 2000 ㎛ 이하인 것이 바람직하고, 500 ㎛ 이하인 것이 보다 바람직하며, 100 ㎛ 이하인 것이 특히 바람직하다. 일반적으로는 액체 소적의 크기가 현행 잉크젯 기술에 따라 마이크로미터의 하한을 갖지만, 나노미터 크기를 갖는 액체 소적의 형성도 또한 미래에는 가능할 것이며, 본 발명에 따른 방법을 또한 상기와 같은 경우에 적용할 수 있을 것이고, 필름 형성 온도의 강하 등의 점에서 훨씬 더 큰 효과를 제공할 수 있는 것으로 간주할 수 있다.
비록 제트 노즐로부터 기부 물질의 표면에 잉크를 공급하는 속도가 특별히 제한되지는 않지만, 상기 속도는 고 실용성의 범위를 고려할 때 제트 노즐당 1 피코리터/분 내지 10 밀리리터/분이 바람직하고, 10 피코리터/분 내지 50 마이크로리터/분이 보다 바람직하다. 수득된 산화 금속 필름의 두께를, 잉크 공급 속도를 조절하고 또한 상기 시스템이 일단 잉크가 도포된 부분에 반복적인 도포(층상화)를 허용하는 경우 도포 회수를 적합하게 조절함으로써 조절할 수 있다. 예를 들어 산화 금속 필름을 저항기 소자로서 형성시키는 경우, 저항값을 상기 두께의 조절에 의해 쉽게 조절할 수 있다. 이때, 잉크 공급 속도를 1 펨토리터/분 이하로 감소시키는 것은 제트 노즐의 튜브 직경을 초소형화하는 기술 및 잉크젯 헤드 또는 기부 물질이 고정되는 지지체의 증가하는 속도를 조절하는 기술 개발을 수반할 수 있게 하는 것으로 간주할 수 있으며, 본 발명에 따른 방법을 또한 상기와 같은 경우에 적용할 수 있을 것이고 필름 형성 온도 강하와 같은 점에서 훨씬 더 큰 효과를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 방법을 잉크가 10 밀리리터/분을 초과하는 고속 제트를 통해 공급되는 경우에조차도 바람직한 방식으로 적용할 수 있다.
잉크가 제트 노즐로부터 공급되는 경우, 일반적으로는 분출(제트)을 일정한 간격으로 반복하며, 이를 펄스 공급(pulse supply)이라 칭한다. 펄스 공급에서, 상기 펄스 폭(즉 1 회 제트에 소요되는 시간 간격)은 1 마이크로초 내지 1 밀리초가 바람직하고, 20 마이크로초 내지 50 마이크로초가 보다 바람직하다. 다른 한편으로, 상기 펄스 간격(즉 n 번째 제트의 출발에서부터 (n+1) 번째 제트의 출발까지의 시간 간격)은 1 마이크로초 내지 1 밀리초가 바람직하고, 40 마이크로초 내지 100 마이크로초가 보다 바람직하다. 상기 펄스 폭과 펄스 간격을, 결정 구조(결정 입자의 직경 및 결정의 배향) 및 필름 두께 분포에 대해 균일한 필름이 쉽게 수득될 수 있다는 점에서 상술한 범위로 조절하는 것이 바람직하다.
상기 기부 물질 표면에의 잉크의 공급을 상기 기부 물질에 열이 공급된 상태로 수행한다. 즉, 상기 기부 물질이 잉크를 상기 기부 물질의 표면에 도포할 때 목적하는 온도를 갖는 상태를 획득하기 위해서 상기 기부 물질에 열을 미리 및/또 는 잇따라(연속적으로 또는 간헐적으로) 적용시킨다. 이러한 식으로, 열을 오직 잉크가 도포된 기부 물질 면에만 적용시킨 상태를 획득하는 방법을 산화 금속 전구체의 여기 방법으로서 채택하고, 이에 의해 산화 금속 등의 필름이 형성되는 온도를, 기부 물질 전체를 도포 층 형성 후에 가열하는 경우에 비해 현저하게 낮출 수 있다. 따라서, 가열의 결과로서 기부 물질에 대한 손상을 예를 들어 상술한 다양한 수지를 기부 물질로서 사용하는 경우에 유효하게 감소시킬 수 있다. 특히, 금속 산화물을 각종 소자 필름으로서 형성시킴으로써 전자 회로를 제조하는 경우, 본 발명에 따른 방법이 일반적으로 폴리이미드 수지와 같은 절연 수지(insulating resin)를 기부 물질로서 사용하므로 매우 적합하다고 할 수 있다.
상기 기부 물질의 온도는 일반적으로는, 공급되는 잉크의 유형(보다 구체적으로 상술한 산화 금속으로 되는 성분들의 유형)에 따라 약간 다르지만, 상기 온도는 예를 들어 100 내지 400 ℃의 범위가 바람직하고, 100 내지 300 ℃의 범위가 보다 바람직하며, 100 내지 250 ℃의 범위가 가장 바람직하다. 상술한 온도가 100 ℃ 보다 낮은 경우, 목적하는 산화 금속(결정) 등의 필름의 형성이 불충분하게 성취될 위험이 있는 반면, 상기 온도가 400 ℃를 초과하는 경우에는 기부 물질에 대한 손상이 중대해질 수 있으며, 또한 시간 및 비용의 관점에서 생산성이 낮아질 위험이 있다.
상기 기부 물질의 가열 방법은 특별히 제한되지 않으며 공지된 가열 유닛 및 방법을 채택할 수 있다. 예를 들어 상기 기부 물질을 시트 형태의 가열기, 예를 들어 핫 플레이트 상에 놓아 기부 물질을 가열하는 방법, 및 기부 물질을 온풍 및 열풍 팬 히터에 의해 가열하는 방법이 일반적으로 공지되어 있으나, 상기 방법은 이들로 제한되지 않으며, 기부 물질을 자외선으로 조사함으로써 상기 기부 물질을 가열하는 방법과 같은 수단도 또한 채택할 수 있다.
본 발명에 따른 방법에 의해, 예를 들어 산화 금속 필름 또는 금속 필름을 기부 필름 표면에의 잉크 공급과 실질적으로 동시에 형성시킬 수 있으며, 또한 상기 잉크를 극미량으로 조금씩 공급할 수 있고, 또한 층상화할 수 있으며, 따라서 이상적인 결정 생성 및 결정 성장을 촉진시킬 수 있고, 더욱 또한 높은 물리적 강도를 갖는 튼튼한 산화 금속 필름을 형성시킬 수 있다.
(필름의 유형)
본 발명에 따른 방법에 의해 형성된 필름은 생성된 산화 금속의 유형에 따라 다양한 기능을 갖는 필름으로서 유용하다.
예를 들어 산화 루테늄(RuO2), 산화 주석-유도된 금속 산화물, 예를 들어 안티몬 도핑된 산화 주석, 산화 인듐-유도된 금속 산화물, 예를 들어 주석 도핑된 산화 인듐, 산화 아연-유도된 금속 산화물, 예를 들어 In 및/또는 Al 도핑된 산화 아연, 산화 티탄-유도된 금속 산화물 등은 저항기 소자 필름으로서 유용하다.
산화 주석-유도된 금속 산화물, 예를 들어 안티몬 도핑된 산화 주석, 산화 인듐-유도된 금속 산화물, 예를 들어 주석 도핑된 산화 인듐, 산화 아연-유도된 금속 산화물, 예를 들어 In 및/또는 Al 도핑된 산화 아연, 및 산화 티탄-유도된 금속 산화물은 투명한 전도체 필름으로서 유용하다.
페라이트-유도된 금속 산화물, 예를 들어 마그네타이트, 코발트 페라이트 및 니켈 페라이트를 포함하는 단일 층 필름뿐만 아니라 이들 페라이트-유도된 금속 산화물 중 임의의 것의 층상화된 필름 및 투명한 전도성 필름으로서 유용한 상술한 금속 산화물들 중 하나는 자기 필름 및 전자기 잡음 차단 필름으로서 유용하다.
티타네이트-유도된 금속 산화물, 예를 들어 바륨 티타네이트 및 스트론튬 티타네이트는 고 유전체 필름으로서 유용하다.
산화 하프늄, 산화 지르코늄, 산화 세륨 및 산화 알루미늄은 절연 필름으로서 유용하다.
산화 티탄, 산화 지르코늄 및 산화 비스무트는 고 굴절 필름으로서 유용하다.
자기 이온, 예를 들어 Fe, Co, Ni 및 Mn을 반도체 물질, 예를 들어 산화 티탄 및 산화 아연에 도핑시켜 수득한 금속 산화물은 얇은 자기 반도체 필름으로서 유용하다.
란타노이드-유도된 금속 이온 또는 금속 이온, 예를 들어 Mn, Ag 및 Cu를 산화 이트륨 또는 산화 아연에 도핑시켜 수득한 금속 산화물은 형광 필름으로서 유용하다.
본 발명에 따른 방법을 바람직하게는 기능성 산화 금속 필름, 예를 들어 전도성 필름 또는 고 유전체 필름을 형성시키기 위해 전자 장치 또는 반도체 마운팅 보드의 제조 방법에 채택할 수 있다.
예를 들어 반도체 적재 기판의 제조 방법에서, 본 발명을 바람직하게는 고 유전체 소자 필름, 예를 들어 바륨 티타네이트, 저항기 소자 필름, 예를 들어 RuO2, SnO2 또는 ITO의 필름, 또는 전자기 잡음 차단 필름, 예를 들어 페라이트를, 금속 전선, 예를 들어 Ag 또는 Cu의 전선 및/또는 반도체 부품, 예를 들어 LSI가 절연 기판, 예를 들어 알루미나 기판, 폴리이미드 기판 또는 유리 에폭시 층상화된(glass epoxy layered board) 기판상에 적재되어 있는 적재 기판(기부 물질로서) 상에 형성시키는 경우 채택할 수 있다.
또한, 본 발명을 바람직하게는, 전극 전선, 예를 들어 Ag 전극을 PET 필름 또는 유리와 같은 부분 상에 형성시키는 방식으로 수득된 물질을 기부 물질로서 사용하고 그 위에 투명한 전도성 필름 패턴을 형성시키거나 콘덴서 소자를 금속 필름 및 바륨 티타네이트 필름의 층상화(예를 들어 고 유전체 필름, 예를 들어 바륨 티타네이트를 기부 물질 상의 금속 필름이 형성된 표면상에 형성시킨다)에 의해 형성시키는 경우 채택할 수 있다.
상기 산화 금속 필름 이외에, 본 발명에서 수득되는 필름의 예로는 다른 필름, 예를 들어 금속 필름, 유기 필름, 및 복합체 필름이 있다. 이들의 적용 분야는 특별히 제한되지 않지만, 다수의 상이한 분야들을 포함한다. 그러나, 상기 필름을 반도체 적재 분야에서 예시하는 경우, 하기와 같이 예시한다.
은, 구리, 금 및 백금 그룹과 같은 금속의 필름은 전극 및 전기 배선으로서 유용하다.
니켈 및 루테늄과 같은 금속의 필름은 저항기 소자 필름으로서 유용하다.
전기 절연 물질(예를 들어 수지) 및 전기 전도성 입자(예를 들어 카본 블랙 입자, 주석-도핑된 산화 인듐 입자)가 분산되고 함유된 복합체 필름은 저항기 소자 필름으로서 유용하다.
폴리이미드 수지와 같은 수지의 필름은 전기 절연 필름으로서 유용하다.
전기 전도성 중합체를 포함하는 필름은 그의 전기 저항에 따라 저항기 소자 필름, 투명한 전기 전도성 필름 및 전기 배선으로서 유용하다.
[패턴 필름의 형성 유닛]
본 발명에 따른 패턴 필름 형성 유닛(이후부터 때때로 "본 발명에 따른 유닛"이라 칭한다)은 상술한 바와 같이 패턴 필름을 형성시키는데 사용되는 유닛이며, 구체적인 수단으로서, 노즐로부터 기부 물질의 표면에 필름 형성 물질을 포함하는 잉크를 공급하기 위한 수단(A) 및 상기 기부 물질을 가열하기 위한 수단(B)을 포함한다.
본 발명에 따른 유닛을 본 발명에 따른 상술한 패턴 필름 형성 방법을 실행하는데 적합하게 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 유닛에서, 잉크 및 기부 물질은 상기 언급되어 있다.
본 발명에 따른 유닛에 제공되는 잉크의 공급 수단(A)은 잉크를 기부 물질의 표면에 공급하는 수단(즉, 예를 들어 잉크를 극미 액체 소적의 형태로 분출할 수 있는 제트 노즐을 통해 기부 물질의 표면상에 분무시킴으로써 잉크를 공급하는 수단)일 수 있으며, 잉크젯 방식의 통상적으로 공지된 도포 유닛에 대해 채택된 각종 공급 방식들을 사용할 수 있다. 피에조 전기 필름(piezoelectric film)에 의해 잉크의 분출(예를 들어 공급 타이밍)을 조절하는 피에조 방식(전압 인가(application)의 온 오프를 변화시킴으로써 조절함), 기압 및 전자기 밸브에 의해 잉크의 분출(예를 들어 공급 타이밍)을 조절하는 방식, 정전기 방식 등을 들 수 있으며, 특히 극미 액체 소적을 짧은 펄스 간격으로 쉽게 분출할 수 있다는 점에서 피에조 방식으로 잉크를 공급하는 것이 바람직하다.
예를 들어 구체적으로 말하자면, 잉크 공급 수단(A)에는 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 제트 노즐(1a)을 갖는 잉크젯 헤드(1) 이외에, 잉크(2)를 함유하는 잉크병(3) 및 잉크(2)를 상기 잉크병(3)으로부터 상기 잉크젯 헤드(1)의 제트 노즐로 보내기 위한 배관(공급 라인)(4)이 제공되어 있다. 도 2에서, XY 단을 (5)로 나타내며, 상기 XY 단의 상부에 고정되어 있는 가열기를 갖는 기부 물질 홀더를 (6)으로 나타내고, 상기 기부 물질 홀더(6)의 상부에 부착된 기부 물질을 (7)로 나타내며, 상기 기부 물질(7)의 표면상에 형성된 패턴을 (8)로 나타내고, 필요에 따라 사용되는 CO2 레이저 조사 수단을 (9)로 나타낸다. 상기 잉크병(3)에는 잉크젯 헤드(1)의 역압 조절기(13)가 제공되어 있고, 배관(공급 라인)(4)에는 펄스 조절기(14)가 제공되어 있고, XY 단(5)에는 XY 방향 제어기(15)가 제공되어 있다. 레이저 제어기를 (16)으로 나타낸다. 또한, 조절 신호는 퍼스널 컴퓨터(10)에 의해 상기 제어기들에 입력된다.
구체적으로 상기 잉크젯 헤드(1)에 단지 하나의 제트 노즐(단일 헤드) 또는 2 개 이상의 제트 노즐(다중 헤드)이 제공될 수 있으며, 제트 노즐의 수 또는 시스 템의 수에 대한 특별한 제한은 없다. 다중 헤드의 경우에, 제트 노즐의 수를 제조하려는 필름의 라인 폭 대 분무되는 액체 소적의 크기의 비(라인 폭/액체 소적의 크기)에 따라 적합하게 선택할 수 있다.
제트 노즐의 튜브 직경(내부 직경)은 특별히 제한되지 않으며, 수 마이크론 크기에서 수 밀리미터 크기 범위의 임의의 직경이 적용될 수 있고, 균일한 형태 및 균일한 필름 두께 분포를 갖는 패턴 필름을 수득하기 위한 도포 층이 보다 저온에서 쉽게 형성될 수 있다는 점에서 상기 직경은 1000 ㎛ 이하인 것이 바람직하며, 100 ㎛ 이하인 것이 보다 바람직하다. 이때, 본 발명을 또한, 미래에 노즐 튜브 직경의 초소형화의 개발 및 전자 장치의 소형화 요구에 부응하는 잉크 분출 장치의 기술적인 개선, 반도체 적재 기판상의 적재 밀도의 증가 및 패시브 소자 및 금속 전선의 초소형화의 결과로서, 도트 또는 나노미터 또는 옹스트롱 또는 원자 수준의 얇은 라인을 형성할 수 있는 튜브 직경이 실현될 수 있는 경우 이러한 튜브 직경에도 충분히 바람직하게 적용할 수 있다.
본 발명에 따른 유닛에 제공되는 기부 물질 가열 수단(B)은 목적하는 온도에서 기부 물질(7)에 열을 적용할 수 있는 수단일 수 있으며, 통상적으로 공지된 가열 유닛들 중에서 적합하게 선택 및 채택될 수 있다. 일반적으로, 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 기부 물질(7)을 올려 놓아 상기 기부 물질을 가열할 수 있는 시트 형태의 가열기, 예를 들어 핫 플레이트, 및 온풍 또는 열풍을 기부 물질에 보냄으로써 상기 기부 물질에 열을 적용시킬 수 있는 팬 히터를 포함하는 기부 물질 홀더(6)를 상기 수단의 예로서 채택할 수 있으나, 이들로 제한되는 것은 아니며, 예를 들어 기부 물질을 자외선, 예를 들어 UV 조사 유닛으로 조사하는 가열 수단을 또한 채택할 수 있다.
구체적으로 말하자면, 기부 물질 가열 수단(B)은 상술한 바와 같이 열을 적용시킬 수 있는 유닛인 것 이외에 기부 물질을 고정시킬 수 있는 기부 물질 홀더인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 유닛에는 유리하게는 기부 물질과 노즐 간의 상대적인 위치 관계를 조절하는 수단(C)이 추가로 제공된다. 본 발명에 따른 유닛에 상기 수단(C)이 추가로 제공되는 작동 방식에서, 상기 유닛에는 예를 들어 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이 수단(C)로서 XY 단(5)이 제공되며, 상술한 잉크 공급 수단(A)의 잉크젯 헤드(1)를 스캐닝할 수 있고/있거나 상술한 기부 물질 가열 수단(B)에서 열을 적용시킬 수 있는 기부 물질 홀더(6)를 이동시킬 수 있어서, 상술한 잉크젯 헤드(1)와 기부 물질 홀더(6)의 상대적인 위치를 매우 정확하게 고속으로(바람직하게는 적어도 왕복 방향으로, 보다 바람직하게는 X 및 Y 방향 모두로) 임의로 조절할 수 있다. 따라서, 목적하는 형태의 패턴을 갖는 도포 층을, 상술한 상대 위치를 조절하고 상술한 잉크 공급 수단(A)에 의해 잉크 공급을 조절함으로써 쉽게 형성시킬 수 있다. 이때, 상술한 상대 위치의 조절에서, 상기 잉크젯 헤드(1)와 기부 물질 홀더(6) 간의 상대 속도는, 높은 실제 사용 범위를 고려할 때 0.1 ㎜/초 내지 1000 ㎜/초의 범위인 것이 바람직하지만, 상기 속도를 특별히 제한하지는 않는다.
도 3은 본 발명에 따른 유닛에서 기부 물질과 노즐 간의 상대적인 위치 관계를 조절하는 수단(C)의 또 다른 예를 나타내며, 여기에서 잉크젯 헤드(1)는 레 일(11)을 따라, 그려진 형상을 좌우 방향으로 왕복하는 방식으로 이동할 수 있다. 도 2에서, 가열기를 갖는 기부 물질 홀더를 (6)으로 나타내고, 상기 기부 물질 홀더(6)의 상부에 부착된 기부 물질을 (7)로 나타내며, 상기 기부 물질(7)의 표면 온도를 측정하는 열전쌍을 (12)로 나타내고, 조절 신호를 잉크젯 헤드(1)의 조절기에 입력하기 위한 퍼스널 컴퓨터를 (10)으로 나타낸다. 이 예에서, 기부 물질(7)은 움직이지 않으며, 잉크가 공급되는 지점은 오직 잉크젯 헤드(1)의 이동에 의해서만 변한다.
도 2 및 3의 조합을 포함하는 유형, 노즐과 기판을 모두 임의로 이동시킬 수 있는 유형이 또한 본 발명에 따른 유닛의 작동 방식에 포함된다.
본 발명에 따른 유닛에서, 상술한 잉크 공급 수단(A)의 잉크젯 헤드의 노즐(1a)과 상술한 기부 물질 가열 수단(B)에서 열을 적용시킬 수 있는 기부 물질 홀더에 고정되는 기부 물질 간의 간격(거리) 크기를 특별히 제한하지는 않지만, 높은 실제 사용 범위를 고려할 때 상기 간격을 0.1 내지 50 ㎜의 범위로 정하는 것이 바람직하며, 상기 간격의 상한은 20 ㎜인 것이 보다 바람직하고, 상기 상한이 10 ㎜인 것이 훨씬 더 바람직하다. 상기 잉크젯 헤드의 노즐(1a)과 기부 물질(7) 간의 간격이 너무 작은 경우, 상기 제트 노즐(1a)(잉크젯 헤드(1))의 온도가 상기 기부 물질(7)로부터 방사된 열로 인해 상승하고 산화 금속 생성 반응 등이 제트 노즐 내에서 유도되며, 잉크 중의 용매가 증발하여, 점도가 증가하거나 필름 형성 물질이 침착되고(deposited), 그 결과 제트 노즐이 막히거나 수득된 산화 금속 필름의 결정도가 낮아지거나, 또는 도포 층의 필름 두께 분포의 균일성이 손상될 위험이 있 다. 이러한 상황을 피하기 위해서, 상기 제트 노즐(잉크젯 헤드)을 냉각시키는 것이 유효하다. 본 발명에 따른 유닛에 상기 노즐과 기부 물질 간의 간격을 매우 정확하게 조절할 수 있는 장치가 제공되고 또한 상기 제트 노즐(1a)(잉크젯 헤드(1))을 냉각시킬 수 있는 장치가 제공된다면, 상기 유닛을 또한 상술한 간격이 0.1 ㎜보다 작은 필름 형성에도 충분히 적용할 수 있다.
본 발명에 따른 유닛에, 상술한 잉크 공급 수단(A), 기부 물질 가열 수단(B), 및 위치 관계 조절 수단(C) 이외에, 상기 언급한 빛, 열, 전자기파, 및 초음파 등을 조사하는 수단(예를 들어 CO2 레이저 조사 수단(9)) 및 다른 여기 수단이 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 유닛의 구성 방식에 관하여, 상술한 잉크 공급 수단(A), 기부 물질 가열 수단(B), 및 위치 관계 조절 수단(C)의 각 수단뿐만 아니라 다른 수단들을 이들의 일부 또는 전체가 통합된 상태로 제공하거나, 또는 이들을 서로 독립적인 상태로 제공할 수 있으며, 이들 수단을 상기 유닛에 제공하는 방식은 특별히 제한되지 않는다.
산화 금속 등을 포함하는 패턴 필름을 본 발명에 따른 유닛을 사용하여 형성시키는 경우에, 잉크 공급 속도, 잉크의 액체 소적 크기, 및 잉크 공급을 반복하는 회수를 적합하게 조절할 수 있으며, 이러한 방식으로 수득되는 필름의 필름 두께를 초 격자 수준에서 밀리미터 크기의 범위가 되도록 조절할 수 있다.
[본 발명의 방법 및 유닛의 이점]
본 발명에 따른 유닛을 사용하는 경우, 필름 형성, 예를 들어 산화 금속 결정의 생성을 제트 노즐로부터 기부 물질의 표면에 잉크를 공급함과 실질적으로 동시에 상기 기부 물질의 표면상에서 수행할 수 있으며, 따라서 수득된 필름 중의 필름 구조, 예를 들어 결정 구조(즉 결정 입자의 직경 및 결정의 배향)를 충분히 조절할 수 있다. 이와 관련하여, 본 발명에 따른 패턴 필름의 형성 방법을, 잉크를 일단 도포시킨 후에 열을 적용시키는 것 등을 통해 잉크를 여기시키는 결정 필름의 통상적인 수득 방법, 및 금속 나노 입자를 함유하는 잉크를 사용함으로써 잉크젯으로 스케치하는 통상적인 기술보다 매우 탁월한 기술이라고 할 수 있다.
넓은 면적을 갖는 필름 및 긴 필름은 말할 것도 없고, 목적하는 모양 및 목적하는 구조를 갖는 패턴 필름을, 본 발명에 따른 방법을 본 발명에 따른 유닛을 사용하여 실행하는 한 쉽게 형성시킬 수 있다. 예를 들어 (i) 1 차 구조 패턴, 예를 들어 도트, 가는 선, 2 차원 연속 필름(전면이 뒤 발라진(daubing) 것) 및 원반 형태의 필름, (ii) 2 차 구조 패턴, 예를 들어 가는 선들이 소정의 간격으로 배열된 구조, 가는 선들이 2 차원적으로 교차된 구조(격자 형태 또는 메쉬 형태), 및 도트, 원반 및 사각형 모양의 필름들이 규칙적으로 배열된 구조, 및 그 밖에 (iii) 조성과 기능이 서로 상이한 임의의 모양의 패턴 필름을 포함하는 층상화된 구조, 및 조성과 기능이 서로 상이한 임의의 모양의 패턴 필름이 교대로 배열되거나 서로 교차되는 구조 등을 갖는 패턴 필름을 쉽게 형성시킬 수 있다.
[패턴 필름을 포함하는 제품]
각종 박막 소자, 전자 회로 등을 본 발명에 따른 상술한 패턴 필름의 형성 방법에 의해 수득되는 제품으로서 열거할 수 있다.
각종 금속 산화물(세라믹) 등을 포함하는 본 발명에 따른 제품의 예, 즉 실제로 사용되는 패턴 필름의 예로서, 도트 형태의 필름이 단독으로 형성되거나 또는 다수의 필름들이 임의로 또는 소정의 간격으로 형성된 패턴 필름의 경우들을 전자 회로에서 도트 형태의 저항기 및 고 유전체 바디로서 또는 투명 전극으로서 사용할 수 있고, 그 밖에 균일한 간격의 도트 배열들의 경우를 광자 결정으로서 사용할 수 있다. 또한, 임의의 폭을 갖는 가는 선 형태의 필름이 단독으로 형성되거나 다수의 필름들이 임의로 또는 소정의 간격으로 형성된 패턴 필름의 경우를 디스플레이 장치, 예를 들어 LCD, 유기 EL 또는 터치 패널, 또는 발광 장치에서 투명 전극으로서 사용할 수 있으며, 그 밖에 전자 회로에서 저항기 소자 필름 및 고 유전체 소자 필름으로서 사용할 수 있다.
더욱 또한, 본 발명에 따른 방법 및 유닛에서, 종래의 기능 부품 및 전자 회로들을 2 개 이상의 필름 패턴을 결합시킴으로써 박막 소자로서 형성시킬 수 있다. 예를 들어, TiO2 필름 또는 산화 금속(예를 들어 바륨 티타네이트)-유도된 유전체 필름 및 금속 필름이 기부 물질에 수직인 방향으로 교대로 층상화되거나 기부 물질의 평면 내 방향으로 교대로 열 배열된 필름은 콘덴서 소자로서 유용하다. 투명한 전기 전도성 필름(주석-도핑된 산화 인듐 또는 알루미늄 도핑된 산화 아연 등을 포함하는)을 XY 매트릭스 모양으로 형성시키고 이어서 상기 필름을 집전자(collector)로서 사용되는 금속(예를 들어 은) 필름에 결합시키거나; 또는 금속 필름을 산화 루테늄 필름 또는 카본 블랙과 수지의 복합체를 포함하는 필름에 결합시킴으로써 조절된 저항값을 갖는 배선 등을 형성시킬 수 있다. 상기 언급한 패시브 소자 필름(예를 들어 저항기 필름) 또는 콘덴서 소자 필름 및 전기 배선을 기부 물질에 형성시킴으로써 전자 회로를 형성시킬 수 있다.
[
실시예
]
이후부터, 본 발명을 하기의 일부 바람직한 실시태양의 실시예를 본 발명에 따르지 않는 비교 실시예와 비교하여 보다 구체적으로 예시한다. 그러나, 본 발명은 이들로 제한되지 않는다. 이후부터, 편의상, "중량 부(들)" 및 "리터(들)"의 단위를 간단히 각각 "부(들)" 및 "L"로 칭할 수 있다. 또한, "중량%" 단위는 "wt%"라 칭할 수 있다.
실시예 및 비교 실시예의 측정 방법 및 평가 방법, 및 실시예 및 비교 실시예에 사용된 패턴 필름의 형성 유닛을 하기에 개시한다.
<잉크 중의 미세 미립자 산화 금속의 존재 또는 부재>
수득된 잉크를 임의의 미세 미립자 물질이 존재하는지의 여부를 확인하기 위해서 투과형 전자 현미경(transmission electronic microscope)을 사용하여 관찰하였다. 임의의 미세 미립자 물질이 인지되는 경우, 임의의 미세 미립자 산화 금속의 함유 여부를 확인하기 위해서 EDX에 의한 원소 분석을 전자 현미경 관찰 하에서 수행하였다.
<필름의 결정성>
필름을 갖는 수득된 기부 물질의 필름 부분의 결정성의 존재 또는 부재를 박 막 X-선 회절 유닛(Mac Science Company에 의해 제조됨, 제품명: MXP-3VA(모델))을 사용하여 하기 개시하는 측정 조건 하에서 박막 X-선 회절 측정을 수행함으로써 확인하고, 증명하고, 평가하였다. 구체적으로 말하자면, 하기의 측정 조건을 사용하였다:
(측정 조건):
X-선: CuKα1 선(파장: 1.54056 Å), 40 kV, 40 mA
스캔 범위: 2 θ = 20° 내지 80°
스캔 속도: 1°/분
X-선의 입사각: 0.5°
이때, 회절 피크 강도가 낮거나 상기 피크가 상술한 측정에서 넓은 경우, 필요에 따라 상기 평가의 신뢰성을 향상시키기 위해 상기 평가에 라만 분광분석(Raman spectrometry)을 또한 수행하였다. 상기 라만 분광측정을 라만 분석기(Atago Bussan Co., Ltd.에 의해 제조됨, 제품명: T64000)를 사용하여 수행하였으며, 이때 가시광선 또는 자외선 레이저를 상기 측정용 여기 광(excitation light)으로서 사용하였다.
<필름의 두께>
필름을 갖는 수득된 기부 물질의 횡단면을 SEM을 사용하여 관찰하거나 표면 모양 측정 유닛(surface shape measuring unit : ULVAC, Inc.에 의해 제조됨, 제품명: Dektak 3030)을 사용하여 측정하였다.
<필름의 외관>
필름을 갖는 수득된 기부 물질의 필름 부분의 투명성 및 색조를 육안으로 관찰하였다.
<필름의 (표면) 저항값>
필름을 갖는 수득된 기부 물질의 필름 부분의 표면 저항값을 미츠비시 케미칼 코포레이션(Mitsubishi Chemical Corporation)에 의해 제조된 저 저항계(low resistivity meter, 제품명: Lorester GP)를 사용하여 10 V의 리미터 전압(limiter voltage)에서 4-단자 4-탐침 방법(four-terminal four-probe method)에 의해 측정하였다.
또한, 상기 필름 부분이 극미 모양의 패턴을 갖고, 그 결과 상술한 저 저항계를 사용한 측정이 어려운 경우, 전극을 스퍼터링에 의해 형성시키거나 전도성 페이스트로부터 형성시키고, 상기 필름 부분의 저항값(Ω/□)을 시험기를 사용하여 측정하고 필요에 따라 표면 저항값으로 전환시켰다. 전극들(대면 전극(facing electrodes))이 배선 및 전도성 페이스트에 의해 필름 부분에 제공된 경우, 상기 두 전극 간의 저항값을 상술한 시험기로 측정하고, 상기 저항값을 측정하며, 필요에 따라 표면 저항값으로 전환시켰다.
<기부 물질의 온도>
기부 물질을 가열한 경우, 상기 기부 물질의 온도를 열전쌍에 의해 측정하였다.
<패턴 필름의 형성 유닛>
하기 개시하는 2 가지 유형의 잉크젯 스케치 유닛을 패턴 필름의 형성 유닛 으로서 제조하였다.
잉크젯 스케치 유닛(1 번)은 하기의 구성요소들을 포함하는, 잉크젯 방식으로 인쇄할 수 있는 유닛이다: 기부 물질을 가열하기 위한 가열기를 갖는 기부 물질 홀더; 상기 기부 물질 홀더 위에 제공되고 왕복하는 방식으로 연속적으로 이동하는(스캔) 잉크젯 헤드; 및 잉크(예를 들어 산화 금속 전구체를 포함하는 액체 형태의 물질)를 상기 잉크젯 헤드를 구성하는 (60)제트 노즐(내부 직경: 65 ㎛)로 공급하는 잉크 병과 잉크 공급 라인. 이때, 잉크 공급 라인을 제트 노즐의 수에 상응하도록 분기시키고, 잉크젯 헤드와 기부 물질 홀더 사이의 거리를 정하고 1 내지 50 ㎜의 범위로 임의로 변화시킬 수 있다. 상기 유닛을 사용하는 경우, 잉크병 내부에 투입한 전구체 용액을 잉크 공급 라인을 통해 잉크젯 헤드를 구성하는 제트 노즐에 공급하고, 상기 잉크젯 헤드를 이동시키면서 노즐 단부로부터 잉크를 분출시키며, 따라서 잉크가 상기 기부 물질 홀더에 고정된 기부 물질의 표면에 분출되고, 이에 의해 목적하는 패턴 모양의 도포 층이 상기 기부 물질의 표면상에 형성된다.
또 다른 잉크젯 스케치 유닛(2 번)은 잉크젯 방식으로 인쇄할 수 있고 하기의 구성요소들을 포함하는 유닛이다: 연속적으로 이동(스캔)시킬 수 있는, 기부 물질 가열용 가열기를 갖는 기부 물질 홀더; 상기 기부 물질 홀더 위에 고정된(움직일 수 없는) 잉크젯 헤드; 및 잉크(예를 들어 산화 금속 전구체를 포함하는 액체 형태의 물질)를 상기 잉크젯 헤드를 구성하는 (하나의)제트 노즐(내부 직경: 60 ㎛)로 공급하는 잉크 병과 잉크 공급 라인. 이때, 상기 기부 물질 홀더는 상기 잉크젯 헤드로부터 잉크가 분출되는 타이밍과 일치하게 이동 속도 및 시간 간격을 조절하면서 상기 잉크젯 헤드의 위치에 대해 X 방향과 Y 방향 모두로 10 ㎛의 정밀도로 이동이 가능하다. 상기 잉크젯 헤드와 기부 물질 홀더 사이의 거리를 임의로 정하고 1 내지 50 ㎜의 범위로 변화시킬 수 있다. 상기 유닛을 사용하는 경우, 상기 잉크 병에 투입된 전구체 용액을 잉크 공급 라인을 통해 상기 잉크젯 헤드를 구성하는 제트 노즐로 공급하고, 상기 잉크는 기판이 고정된 기부 물질 홀더가 이동하면서 상기 노즐 단부로부터 분출되어, 목적하는 패턴 모양의 도포 층을 기부 물질의 표면상에 형성시킨다.
[잉크 합성 실시예 1]
외부에서 가열할 수 있고 혼합기, 환류 냉각기, 온도계 및 질소 또는 공기 기체 유입구가 제공된 내압 유리로 제조된 반응기를 제조하였다.
1 부의 세륨(III) 니트레이트 헥사하이드레이트 및 231 부의 이온 교환수를 상술한 반응기에 연속적으로 투입하고 공기 중에 25 ℃에서 1 시간 동안 교반하고, 이에 의해 232 부의 Ce 함유 전구체 용액(CeO2 농도: 0.14 중량%)을 수득하였으며, 이를 잉크젯용 잉크(S1)로서 사용하였다. 이때, 상기 수득된 전구체 용액 중에 미세 미립자 산화 금속은 인지되지 않았다.
[잉크 합성 실시예 2]
6 부의 티타늄 테트라이소프로폭사이드, 192 부의 에탄올(용매로서 사용되었다), 및 2 부의 아세틸아세톤을 잉크 합성 실시예 1과 동일한 반응기에 연속적으로 투입하고 질소 분위기 하에 25 ℃에서 1 시간 동안 교반하고, 이에 의해 200 부의 Ti 함유 전구체 용액(TiO2 농도: 0.9 중량%)을 수득하였으며, 이를 잉크젯용 잉크(S2)로서 사용하였다. 이때, 상기 수득된 전구체 용액 중에 미세 미립자 산화 금속은 인지되지 않았다.
[잉크 합성 실시예 3]
18 부의 아연 아세테이트, 0.29 부의 인듐 아세테이트, 281 부의 2-부톡시에탄올(용매로서 사용되었다), 및 20 부의 트리에틸아민(첨가제로서 사용되었다)을 잉크 합성 실시예 1과 동일한 반응기에 연속적으로 투입하고 온도를 25 ℃로부터 상승시키면서 질소 분위기 하에서 교반하고, 이어서 생성된 혼합물을 110 ℃에서 30 분 동안 열을 유지시키고, 그 후에 냉각시키고, 이에 의해 319 부의 Zn 및 In 함유 전구체 용액(ZnO 농도: 2.5 중량%, In/Zn = 1 원자%)을 수득하였으며, 이를 잉크젯용 잉크(S3)로서 사용하였다. 이때, 상기 수득된 전구체 용액 중에 미세 미립자 산화 금속은 인지되지 않았다.
[잉크 합성 실시예 4]
14 부의 인듐 아세테이트, 1 부의 테트라이소부톡시주석(IV), 245 부의 2-부톡시에탄올(용매로서 사용되었다), 및 6 부의 n-프로필아민(첨가제로서 사용되었다)을 잉크 합성 실시예 1과 동일한 반응기에 연속적으로 투입하고 온도를 25 ℃로부터 상승시키면서 질소 분위기 하에서 교반하고, 이어서 생성된 혼합물을 120 ℃에서 30 분 동안 열을 유지시키고, 그 후에 냉각시키고, 이에 의해 266 부의 In 및 Sn 함유 전구체 용액(In2O3로서 농도: 2.5 중량%, Sn/In = 5 원자%)을 수득하였다. 상기 수득된 용액을 0.25 중량%의 In2O3 농도를 갖도록 에탄올로 희석하였으며, 생성된 희석액을 잉크젯용 잉크(S4)로서 사용하였다. 이때, 상기 수득된 전구체 용액 중에 미세 미립자 산화 금속은 인지되지 않았다.
[잉크 합성 실시예 5]
11.46 부의 철(III) 아세테이트의 염기성 염, 7.47 부의 니켈(II) 아세테이트 무수물, 205 부의 벤질 알콜(용매로서 사용되었다), 및 11 부의 n-프로필아민(첨가제로서 사용되었다)을 잉크 합성 실시예 1과 동일한 반응기에 연속적으로 투입하고 온도를 25 ℃로부터 상승시키면서 질소 분위기 하에서 교반하고, 이어서 생성된 혼합물을 110 ℃에서 30 분 동안 열을 유지시키고, 그 후에 냉각시키고, 이에 의해 234 부의 Ni 및 Fe 함유 전구체 용액(NiFe2O4 농도: 3 중량%, Ni/Fe = 1/1 (원자 비))을 수득하였으며, 이를 잉크젯용 잉크(S5)로서 사용하였다. 이때, 상기 수득된 전구체 용액 중에 미세 미립자 산화 금속은 인지되지 않았다.
[잉크 합성 실시예 6]
20 부의 루테늄(III) 트리스아세틸아세토네이트, 196.6 부의 벤질 알콜(용매로서 사용되었다), 및 6 부의 아세트산(첨가제로서 사용되었다)을 잉크 합성 실시예 1과 동일한 반응기에 연속적으로 투입하고 온도를 25 ℃로부터 상승시키면서 질소 분위기 하에서 교반하고, 이어서 생성된 혼합물을 140 ℃에서 20 분 동안 열을 유지시키고, 그 후에 냉각시켰다. 그 후에 222.6 부의 2-부톡시에탄올을 가하고 혼합하고, 이에 의해 445 부의 Ru 함유 전구체 용액(RuO2 농도: 1.5 중량%)을 수득하였다. 상기 수득된 용액을 0.5 중량%의 RuO2 농도를 갖도록 2-프로판올로 희석하였으며, 생성된 희석액을 잉크젯용 잉크(S6)로서 사용하였다. 이때, 상기 수득된 전구체 용액 중에 미세 미립자 산화 금속은 인지되지 않았다.
[잉크 합성 실시예 7]
잉크 합성 실시예 6과 동일한 방식으로, 445 부의 Ru 함유 전구체 용액(RuO2 농도: 1.5 중량%)을 수득하였다. 상기 수득된 용액과 동일한 양의 2-프로판올을 상기 수득된 용액에 가하여 상기를 0.75 중량%의 RuO2로서 농도로 희석하고, 생성된 희석액을 잉크젯용 잉크(S7)로서 사용하였다.
[실시예 1]
1) 상기 잉크젯 스케치 유닛(1 번)을 사용하고, 잉크(S1)를 그의 잉크병에 투입하였다.
2) 유리 기판을 기부 물질 홀더에 고정시키고 150 ℃의 표면 온도를 갖도록 미리 열-유지시켰다.
3) 유리 기판의 표면과 잉크젯 헤드 간의 거리를 10 ㎜로 고정시켰다.
4) 잉크(S1)를, 잉크젯 헤드를 180 ㎜의 거리에 걸쳐 360 ㎜/초의 속도로 왕복하는 방식으로 이동시키면서 잉크병으로부터 1 ㎖/분의 공급 속도로 공급하고, 이에 의해 상기 잉크를 제트 노즐로부터 유리 기판상에 분출시켰다. 이때, 상기 왕복 회수는 100이고, 상기 제트 노즐로부터 잉크(S1)의 분출을 오직 상기 헤드가 순방향 또는 역방향으로 이동할 경우에만 180 ㎜의 이동 거리에서 20 ㎜의 길이를 갖는 특정한 부분에 대해서만 수행하였다.
이런 식으로, 단계 1) 내지 4)를 수행하였으며, 이에 의해 길이 20 ㎜, 폭 7 ㎜의 직사각형 필름이 유리 기판의 표면상에 형성된 기판(필름을 갖는 유리 기판)을 수득하였다.
패턴 필름을 갖는 상기 수득된 유리 기판의 필름 부분의 외관은 거의 투명하였지만, 약간 희었으며 필름 부분의 두께는 8 ㎛이었다. 도 4는 필름을 갖는 유리 기판의 표면 및 횡단면 SEM 상들을 나타낸다. 또한, 상기 필름 부분의 박막 X-선 회절분석(thin film X-ray diffractometry) 결과 산화 세륨(IV)(CeO2) 결정이 형성되었음을 확인하였다.
[비교 실시예 1]
필름을 갖는 유리 기판을 실시예 1과 동일한 과정에 의해 수득하였으나, 단 상기 유리 기판을 단계 2)에서 미리 열-유지시키지 않았고, 상기 유리 기판을 단계 4) 후에 150 ℃의 가열 노에서 180 분간 가열하였다. 상기와 같이 수득된 필름을 갖는 유리 기판의 필름 부분은 불규칙하게 퍼진 형태를 가졌으며, 필름 부분의 외관은 희었고, 필름 부분의 두께는 0.6 ㎛이었다.
상기 수득된 필름을 갖는 유리 기판의 필름 부분의 박막 X-선 회절분석 결과, 산화 세륨(IV) 결정으로 지정된 회절 피크는 인지되지 않았다.
[비교 실시예 2]
잉크(S1)를 바 코터(bar coater)에 의해 유리 기판의 표면에 도포하고 통상적인 온도에서 건조시키고, 그 후에, 300 ℃의 가열로에서 10 분간 가열하였으며, 이때 필름을 갖는 유리 기판을 수득하였다. 상기 수득된 필름을 갖는 유리 기판의 필름 부분의 외관은 희었으며, 그의 표면은 분말상이었고, 유리 기판에의 부착은 너무 낮아 필름이 상기 유리 기판으로부터 쉽게 박리되었다.
상기 수득된 필름을 갖는 유리 기판의 필름 부분의 박막 X-선 회절분석 결과, 산화 세륨(IV) 결정으로 지정된 회절 피크는 인지되지 않았다.
[실시예 2 내지 6]
다양한 필름을 갖는 기부 물질들을 실시예 1과 동일한 공정에 의해 수득하였으나, 단 상기 잉크 및 기부 물질의 유형뿐만 아니라 필름 형성 조건은 표 1에 나타낸 바와 같이 선택되었다. 상기 수득된 패턴 필름을 갖는 기부 물질의 필름 부분의 외관, 두께, 길이 및 폭에 대한 평가 결과를 표 1에 나타낸다.
실시예 3 내지 6에서 수득된 필름을 갖는 기부 물질 각각의 필름 부분의 박막 X-선 회절분석 결과, 표 1에 나타낸 바와 같이 산화 금속 결정의 형성이 확인되었다.
또한, 실시예 2에서 수득된 필름을 갖는 기부 물질의 필름 부분의 박막 X-선 회절분석 결과, 아나타제(anatase) 유형의 TiO2로 지정된 회절 패턴이 인지되었으나, 회절 피크가 넓었고, 따라서 라만 분광측정을 주의에 주의를 거듭하여 수행하였다. 그 결과, 아나타제 유형 TiO2 결정이 형성되었음을 확인하였다.
실시예 3 및 4의 각각의 필름의 표면 저항에 대한 평가 결과를 또한 표 1에 나타낸다.
[표 1]
[실시예 7]
1) 잉크젯 스케치 유닛(2 번)을 사용하였으며, 잉크(S7)를 그의 잉크병에 투입하였다.
2) 유리 기판을 기부 물질 홀더에 고정시키고 260 ℃의 표면 온도를 갖도록 미리 열 유지시켰다. 이때, 상기 유리 기판은, 1 ㎜의 폭 및 10 ㎜의 길이를 갖는 은으로 제조된 2 개의 와이어 전극이 상기 와이어들의 길이 방향으로 1 ㎜ 간격으로 형성되어 있는, 와이어 전극을 갖는 유리 기판이었으며, 시험기에 의해 측정된 각 와이어 전극의 자체 저항은 3 Ω이었고, 이때 상기 와이어 전극들 사이의 공간은 전도성이 아니었으며 1 MΩ 이상의 저항을 가졌다.
3) 유리 기판의 표면과 잉크젯 헤드 간의 거리를 10 ㎜로 고정시켰다.
4) 상기 기부 물질 홀더를 상기 잉크젯 헤드의 위치(제트 노즐 단부의 위치)가, 하나의 와이어 전극의 어느 단부든 유리 기판상의 다른 와이어 전극에 더 가까운 것으로부터 0.5 ㎜ 안쪽의 위치(상기 위치를 기준 위치(0,0)라 칭한다) 위에 있도록 이동 및 조절하였다.
5) 잉크(S7)의 분출을 개시시켰으며, 상기 개시와 동시에, 기부 물질 홀더를 상기 잉크젯 헤드의 위치가 상기 기준 위치 위에서부터 상술한 다른 와이어 전극 위까지 이동하는 방식(이러한 이동 방향을 X 축 방향이라 칭한다)으로 0.4 ㎜/초의 속도로 이동시키기 시작하였고, 이어서 5 초 후에, 상기 기부 물질 홀더를 정지시키고(전체 이동 거리: 2 ㎜), 잉크(S7)의 분출도 또한 정지시켰다. 이러한 이동 중에, 상기 잉크의 분출을 간헐적으로 수행하였다. 구체적으로 말하자면, 상기 잉크가 상기 기부 물질 홀더의 매 30 ㎛ 이동마다 분출되었다(1 회당 분출량: 200 피코리터). 그 후에, 상기 기부 물질 홀더를 상기 잉크젯 헤드의 위치가 다시 상기 분출 개시 위치(기준 위치)로 되돌아오도록 이동시켰다. 상기 방식에서, 잉크 분출 개시로부터 잉크젯 헤드 위치의 복귀까지의 작동을 1 주기라 칭한다.
6) 상기 첫 번째 주기의 완료 후에, 기부 물질 홀더를 상기 잉크젯 헤드의 위치가 X 축 방향에 수직인 방향(Y 축 방향)으로 기준 위치에서 30 ㎛까지 이동하도록 이동시켰다. 이러한 이동 후의 잉크젯 헤드의 위치를 위치(0,1)이라 칭한다. 두 번째 주기의 작동을 상술한 단계 5)에서와 동일한 방식으로 기준 위치(0,1)로부터 출발하여 수행하였다.
7) 그 후에, 상술한 6)과 동일한 단계를 반복하여, n 번째 주기(분출이 위치(0,n-1)로부터 개시되는 주기)까지의 작동을 수행하였다.
상기 방식에서, 단계 1) 내지 7)을 수행하였으며, 이에 의해 대략 2 ㎜의 길이 및 상기 주기의 수에 상응하는 폭을 갖는 직사각형 필름이 유리 기판 표면상의 2 개의 와이어 전극 사이에 형성된 기판(필름을 갖는 유리 기판)을 수득하였다.
상기 수득된 패턴 필름을 갖는 유리 기판의 필름 부분의 외관은 검은 줄 형태였다. 또한, 면적의 크기로 인해 n ≤ 100의 필름에 대해서는 X-선 회절분석이 곤란하였다. 따라서, n = 500의 필름을 제조하였으며, 박막 X-선 회절분석을 상기 필름의 필름 부분 상에서 수행하였고, 그 결과 산화 루테늄(RuO2) 결정의 형성을 확인하였다.
이어서, 상기 두 와이어 전극 간의 저항값(와이어 전극 자체의 저항값(3 Ω) 포함)을 측정하였다. 결과를 표 2에 나타낸다.
[표 2]
| 주기 수(n) | 두 와이어 전극 간의 저항값 |
| 0 | >1 MΩ |
| 5 | 50 kΩ |
| 100 | 65 Ω |
[실시예 8]
실시예 7과 동일한 과정을 수행하였으나, 단 잉크(S1)를 잉크(S7) 대신에 사용하였고, 금속 규소 기판을 유리 기판 대신에 사용하였으며(그러나, 와이어 전극을 동일한 방식으로 설치하였다) 150 ℃의 표면 온도를 갖도록 미리 열-유지시켰다. 그 결과, 대략 2 ㎜의 길이와 주기 수에 상응하는 폭을 갖는 직사각형 필름이 금속 규소 기판 표면상의 상기 두 와이어 전극 사이에 형성된 기판(필름을 갖는 금속 규소 기판)을 수득하였다.
상기 수득된 패턴 필름을 갖는 금속 규소 기판의 필름 부분의 외관은 반투명한 선의 형태였다. 또한, n = 500의 필름 부분의 박막 X-선 회절분석 결과, 산화 세륨(IV) 결정의 형성을 확인하였다.
하기 실시예 9 내지 11은 다수 유형의 잉크들을 상이한 노즐들로부터 동시에 공급함으로써 산화물 착체가 수득된 실시예들이다.
[실시예 9]
실시예 1과 동일한 방식을 수행하였으나, 단 잉크 공급 라인의 수가 60 개이고, 이 중 10 개는 잉크 공급원으로서 수성 과산화 수소(H2O2 함량: 0.5 중량%)를 함유하는 잉크 병을 갖는 반면, 나머지 50 개는 잉크 공급원으로서 잉크(S1)(잉크 합성 실시예 1에서 수득된 것)를 함유하는 잉크병을 가졌다.
박막 X-선 회절분석을 상기 수득된 패턴 필름을 갖는 기판의 필름 부분 상에서 수행하였다. 그 결과, 산화 세륨(IV) 결정이 형성되었음을 확인하였다. 산화 세륨으로 지정된 X-선 회절 피크는 실시예 1에서 수득한 필름을 갖는 기판의 필름 부분의 X-선 회절 피크보다 더 예리하였으며, 따라서 결정도가 탁월함을 확인하였다.
[실시예 10]
실시예 5와 동일한 방식을 수행하였으나, 단 잉크 공급 라인의 수가 60 개이고, 이 중 40 개는 잉크 공급원으로서 잉크(S8)(하기 개시하는 합성 실시예 8에서 수득됨)를 함유하는 잉크 병을 갖고 10 개는 잉크 공급원으로서 잉크(S9)(하기 개시하는 합성 실시예 9에서 수득됨)를 함유하는 잉크병을 가지며, 나머지 10 개는 잉크 공급원으로서 잉크(S10)(하기 개시하는 합성 실시예 10에서 수득된 것)를 함유하는 잉크병을 가졌다.
박막 X-선 회절분석을 상기 수득된 패턴 필름을 갖는 기판의 필름 부분 상에서 수행하였다. 그 결과, Co, Ni 또는 Fe의 단일 옥사이드로 지정된 회절 피크는 관찰되지 않았으며, 오히려 페라이트로 지정된 회절 패턴을 획득하였다. 조성 분석을 상기 필름 부분 상에서 수행하였다. 그 결과, Co:Ni:Fe의 원자 비가 1:1:4임을 확인하였으며, 따라서 상기 필름의 조성은 Co0 .5Ni0 .5O·Fe2O3이었다.
[실시예 11]
실시예 10과 동일한 방식을 수행하였으나, 단 60 개의 잉크 공급 라인 중 40 개는 잉크 공급원으로서 잉크(S8)를 함유하는 잉크 병을 갖고 5 개는 잉크 공급원으로서 잉크(S9)를 함유하는 잉크병을 가지며, 나머지 15 개는 잉크 공급원으로서 잉크(S10)를 함유하는 잉크병을 가졌다.
박막 X-선 회절분석을 상기 수득된 패턴 필름을 갖는 기판의 필름 부분 상에서 수행하였다. 그 결과, Co, Ni 또는 Fe의 단일 옥사이드로 지정된 회절 피크는 관찰되지 않았으며, 오히려 페라이트로 지정된 회절 패턴을 획득하였다. 조성 분석을 상기 필름 부분 상에서 수행하였다. 그 결과, Co:Ni:Fe의 원자 비가 3:1:5임을 확인하였으며, 따라서 상기 필름의 조성은 Co0 .75Ni0 .25O·Fe2O3이었다.
[잉크 합성 실시예 8]
합성 실시예 1과 동일한 반응기를 사용하였으며, 상기 반응기에 19 부의 철(III) 아세테이트의 염기성 염, 용매로서 213 부의 벤질 알콜, 및 첨가제로서 18 부의 n-프로필아민을 연속적으로 투입하고, 상기 물질들을 온도를 25 ℃로부터 상승시키면서 질소 분위기 하에서 교반하고, 이어서 생성 혼합물을 110 ℃에서 30 분 동안 유지시키고, 그 후에 냉각시키고, 이에 의해 250 부의 Fe 함유 전구체 용액(Fe 농도: 0.4 몰/㎏)을 수득하였다. 상기 용액을 잉크젯용 잉크(S8)로서 사용하였다. 이때, 수득된 전구체 용액 중에 미세 미립자 산화 금속은 인지되지 않았다.
[잉크 합성 실시예 9]
합성 실시예 1과 동일한 반응기를 사용하였으며, 상기 반응기에 25 부의 니켈(II) 아세테이트 테트라하이드레이트, 용매로서 213 부의 에탄올, 및 첨가제로서 12 부의 n-프로필아민을 연속적으로 투입하고, 상기 물질들을 온도를 25 ℃로부터 상승시키면서 질소 분위기 하에서 교반하고, 이어서 생성 혼합물을 110 ℃에서 30 분 동안 유지시키고, 그 후에 냉각시키고, 이에 의해 250 부의 Ni 함유 전구체 용액(Ni 농도: 0.4 몰/㎏)을 수득하였다. 상기 용액을 잉크젯용 잉크(S9)로서 사용하였다. 이때, 수득된 전구체 용액 중에 미세 미립자 산화 금속은 인지되지 않았다.
[잉크 합성 실시예 10]
합성 실시예 1과 동일한 반응기를 사용하였으며, 상기 반응기에 18 부의 코발트(II) 아세테이트 무수물, 용매로서 220 부의 1-프로판올, 및 첨가제로서 12 부의 n-프로필아민을 연속적으로 투입하고, 상기 물질들을 온도를 25 ℃로부터 상승시키면서 질소 분위기 하에서 교반하고, 이어서 생성 혼합물을 110 ℃에서 30 분 동안 유지시키고, 그 후에 냉각시키고, 이에 의해 250 부의 Co 함유 전구체 용액(Co 농도: 0.4 몰/㎏)을 수득하였다. 상기 용액을 잉크젯용 잉크(S10)로서 사용하였다. 이때, 수득된 전구체 용액 중에 미세 미립자 산화 금속은 인지되지 않았다.
하기의 실시예 12 내지 13은 다른 여기 수단을 기판으로부터의 열의 적용에 의한 여기 수단과 함께 사용한 실시예들이다.
[실시예 12]
패턴 필름을 갖는 기부 물질을 실시예 4와 동일한 방식으로 수득하였으나, 단 기판을 폴리이미드로 변화시키고, 잉크를 제트 노즐로부터 유리 기판 표면상에 분출시키면서 상기 잉크가 분출된 부분에 적외선 레이저 광선을 연속적으로 조사하였다(CO2 기체 레이저, 파장: 0.6 ㎛, 100 W).
박막 X-선 회절분석을 상기 수득된 필름을 갖는 기판의 필름 부분 상에서 수행하였다. 그 결과, 상기 필름이 In2O3 결정을 포함함을 확인하였다. 상기 필름의 표면 저항을 측정하고, 그 결과 상기가 0.5 x 102 Ω/□(실시예 4에서 1 x 10 3Ω/□, 표 1 참조)인 것으로 확인되었으며, 따라서 상기 필름은 실시예 4에서 수득된 필름보다 전도도가 우수한 것으로 밝혀졌다.
[실시예 13]
패턴 필름을 갖는 기부 물질을 실시예 3과 동일한 방식으로 수득하였으나, 단 잉크를 제트 노즐로부터 유리 기판 표면상에 분출시키면서 상기 기판 전체를 수은 램프(1000 mJ/㎠)로부터의 빛으로 연속적으로 조사하였다.
박막 X-선 회절분석을 상기 수득된 필름을 갖는 기판의 필름 부분 상에서 수행하였다. 그 결과, 상기 필름이 ZnO 결정을 포함함을 확인하였다. 상기 필름의 표면 저항을 측정하고, 그 결과 상기가 5 x 104 Ω/□(실시예 3에서 1 x 106 Ω/□, 표 1 참조)인 것으로 확인되었으며, 따라서 상기 필름은 실시예 3에서 수득된 필름보다 전도도가 우수한 것으로 밝혀졌다.
하기의 실시예 14 내지 17 및 비교 실시예 3은 산화 금속 전구체 이외의 물질을 필름 형성 물질로서 사용한 실시예들이다.
[실시예 14]
20 ㎜의 길이와 7 ㎜의 폭을 갖는 직사각형 필름이 형성된 패턴 필름을 갖는 기부 물질을 실시예 1과 동일한 방식으로 수득하였으나, 단 잉크를 Ag 초미세 입자 분말이 에탄올 중에 분산된 Ag 초미세 입자 분산액(Ag의 평균 입자 직경: 8 ㎚, Ag 농도: 0.1 중량%)으로 변화시키고, 기부 물질은 폴리이미드 필름으로 변화시키며, 기부 물질의 표면 온도는 180 ℃로 변화시키고, 잉크젯 헤드의 왕복 회수는 50 회로 변화시켰다.
상기 수득된 필름의 표면 저항을 측정하였으며 이는 10 Ω/□ 이하인 것으로 밝혀졌고, 따라서 상기 필름은 기부 물질에 대해 탁월한 접착력을 가졌다.
[비교 실시예 3]
패턴 필름을 갖는 기부 물질을 실시예 14와 동일한 방식으로 수득하였으나, 단 상기 기부 물질을 가열하지 않았으며(기부 물질의 표면 온도: 25 ℃), 대신에 가열 과정을 상기 기부 물질의 표면상에 패턴을 갖는 도포 층을 형성시킨 후에 상기 도포 층으로부터 용매를 제거하기 위해서 100 ℃에서 수행하였다.
상기 수득된 필름의 길이와 폭이 상기 잉크젯 헤드의 작동 범위, 즉 20 ㎜의 길이 및 7 ㎜의 폭에 머무르지 않았으며, 오히려 상기 수득된 필름이 길이 방향과 폭 방향 모두로 펼쳐지고, 또한 필름 두께도 고르지 않았다(필름 두께는 폭 방향으 로 대향 단부(opposite ends) 부근에서 바깥쪽을 향해 점점 더 가늘어진다). 따라서, 상기 필름의 표면 저항값은 측정 도중 안정성 없이 많이 빗나갔으며, 따라서 상기 필름을 전도성 코팅 필름이라 할 수 없었다. 상기 수득된 필름은 또한 기부 물질에 대한 접착력이 너무 낮아 상기 기부 물질로부터 쉽게 박리되었다.
[실시예 15]
20 ㎜의 길이와 7 ㎜의 폭을 갖는 직사각형 필름이 형성된 패턴 필름을 갖는 기부 물질을 실시예 1과 동일한 방식으로 수득하였으나, 단 잉크를 ZnO 초미세 입자 분말이 1-부탄올 중에 분산된 ZnO 초미세 입자 분산액(평균 입자 직경: 10 ㎚, ZnO 농도: 0.1 중량%)으로 변화시키고, 기부 물질의 표면 온도는 400 ℃로 변화시켰다.
상기 수득된 필름은 탁월한 자외선 흡수성, 가시광선 투과성이 탁월한 양호한 투명성, 및 필름 두께 분포의 균일성을 갖는 필름이었다.
[실시예 16]
20 ㎜의 길이와 7 ㎜의 폭을 갖는 직사각형 필름이 형성된 패턴 필름을 갖는 기부 물질을 실시예 1과 동일한 방식으로 수득하였으나, 단 잉크를 Sn의 2 중량%를 함유하는 In2O3(ITO) 초미세 입자가 아크릴 수지 용액 중에 분산된 ITO 초미세 입자 도료(ITO의 평균 입자 직경: 25 ㎚, ITO:아크릴 수지(중량비) = 7:2, 고체 성분 농도: 0.1 중량%, 용매: 톨루엔-1-부탄올-혼합 용매)로 변화시키고, 기부 물질의 표면 온도는 120 ℃로 변화시켰다.
상기 수득된 필름은 ITO 초미세입자가 아크릴 수지의 기질 중에 분산되어 있고 가시광 투과율, 투명성 및 적외선 차단성이 탁월하며, 필름 두께 분포가 균일하고 표면 저항이 3 x 105인 탁월한 전도성을 갖는 필름이었다.
[실시예 17]
20 ㎜의 길이와 7 ㎜의 폭을 갖는 직사각형 필름이 형성된 패턴 필름을 갖는 기부 물질을 실시예 1과 동일한 방식으로 수득하였으나, 단 잉크를 아크릴 유화액(고체 성분 농도: 0.1 중량%, 용매: 물)으로 변화시켰다.
상기 수득된 필름은 아크릴 수지를 포함하고 탁월한 투명성과 균일한 필름 두께 분포를 갖는 필름이었다.
하기의 실시예 18 및 19는 다수의 제트 노즐을 갖는 잉크젯 헤드를 사용한 실시예들이다.
[실시예 18]
잉크젯 유닛(1 번)으로서, 측 방향으로 10 개, 종 방향으로 6 개의 노즐이 종 방향 및 측 방향 모두에서 400 ㎛의 간격으로 배열된, 구멍 직경 60 ㎛의 제트 노즐 총 60 개가 있는 잉크젯 헤드를 갖는 잉크젯 유닛을 사용하였다. 합성 실시예 1의 잉크(S1)를 잉크로서 사용하였다.
잉크 공급 속도 및 헤드 주사 속도(scanning speed, 주사 속도로서 40 ㎜/초 이상)를 분출 속도가 360 dpi(drops/in)이도록 조절하고 제트 노즐들을 측 방향(X 방향)으로 20 ㎜의 길이에 걸쳐 왕복하는 방식으로 이동시키면서, 잉크를 유리 기 판(그의 표면 온도를 미리 285 ℃에서 유지시켰다)으로 보내고, 따라서 상기 잉크는 상기 제트 노즐로부터 유리 기판 표면상으로 분출 및 공급되었다. 이때, 상기 왕복 회수는 20이었고, 제트 노즐로부터의 잉크 분출은 오직 상기 헤드가 순 방향으로 이동하는 경우에만 수행되었다.
상술한 작동의 결과, 130 ㎛의 폭 및 20 ㎜의 길이를 갖는 라인 형태의 6 개의 필름이 일정한 간격으로 배열된 패턴을 갖는 필름을 갖는 기부 물질을 수득하였다.
상술한 작동 후에, 동일한 6 개의 필름 패턴이 기부 물질 표면상에 Y 방향으로 7 ㎜ 이동한 위치에서 동일한 작동의 결과로서 수득되었다.
이어서, 상기 동일한 작동을 수행하였으나, 단 상기 헤드의 이동 방향을 Y 방향으로 변화시켰다. 이에 의해, 폭이 130 ㎛인 필름이 종 방향으로 형성된 패턴을 갖는 필름을 갖는 기부 물질이 수득되었다. 상기 수득된 격자 형태의 패턴 필름의 광학 현미경 상을 도 5(a) 및 (b)에 나타낸다.
라만 분광학을 상기 수득된 필름들에 대해 수행하였다. 그 결과, 상기 필름들의 물질은 CeO2임이 확인되었다.
[실시예 19]
130 ㎛의 폭 및 20 ㎜의 길이를 갖는 필름이 격자 형태로 형성된 패턴 필름을 갖는 기부 물질을 실시예 18과 동일한 방식으로 수득하였으나, 단 잉크를 합성 실시예 4에서 수득한 잉크(S4)로 변화시키고 기판의 표면 온도를 250 ℃로 변화시 켰다.
전자 광선 회절 및 원소 분석의 결과로부터 상기 수득된 필름이 Sn을 In에 대해 5 원자%의 비로 함유하는 In2O3 결정 필름임을 확인하였다.
[
산업상이용가능성
]
본 발명에 따른 패턴 필름의 형성 방법은 예를 들어 폴리이미드 또는 폴리에스테르 등을 포함하는 수지 필름 기부 물질 및 다른 기부 물질의 표면상에, 전자 회로, 예를 들어 투명 전극뿐만 아니라 고 유전체 소자 필름 및 저항기 소자 필름과 같은 전자 회로용 소자 필름(박막 소자)으로서 사용 가능한 각종 산화 금속 패턴 필름 및 다른 패턴 필름을 형성시키는 방법으로서 적합하다.
본 발명에 따른 패턴 필름 형성 유닛 및 잉크를 상술한 본 발명에 따른 방법을 실행하는데 적합하게 사용할 수 있다.
Claims (12)
- 기부 물질의 표면상에 목적하는 패턴을 갖는 필름의 형성 방법인 패턴 필름 형성 방법으로,필름 형성 물질을 포함하는 잉크를 상기 기부 물질에 열이 적용된 상태에서,노즐로부터 상기 기부 물질의 표면에 공급하여, 상기 기부 물질의 표면상에 목적하는 패턴을 형성시킴을 특징으로 하는 패턴 필름 형성 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 노즐로부터의 잉크의 공급을 잉크젯 방식으로 수행하는 것인 패턴 필름 형성 방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,각각 동일한 다수 개의 노즐을 제공하고, 서로 상이한 유형의 필름 형성 물질을 포함하는 잉크를 각각 상기 수의 노즐로부터 별도로 공급하는 것인 패턴 필름 형성 방법.
- 제 3 항에 있어서,상기의 한 유형의 필름 형성 물질 중 하나의 유형이, 그 물질 자체가 화학 반응을 일으킬 때 필름으로 되는 물질이고, 또 다른 유형은 반응 촉진제인 것인 패 턴 필름 형성 방법.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 기부 물질 상에 형성된 도포 층 및/또는 필름을, 상기 기부 물질로부터 열을 공급받음과 동시에 및/또는 공급받은 후에 빛, 열, 전자기파 및 초음파로 이루어진 그룹 중에서 선택된 하나 이상으로 조사하는 것인 패턴 필름 형성 방법.
- 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 기부 물질이 수지 필름인 패턴 필름 형성 방법.
- 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 인용된 바와 같은 패턴 필름 형성 방법을 실행하기 위해 사용되는 유닛인 패턴 필름 형성 유닛으로,필름 형성 물질을 포함하는 잉크를 노즐로부터 기부 물질의 표면에 공급하는 수단 및 상기 기부 물질을 가열하는 수단을 포함함을 특징으로 하는 패턴 필름 형성 유닛.
- 제 7 항에 있어서,기부 물질과 노즐 간의 상대적인 위치 관계를 조절하는 수단을 더 포함하는 패턴 필름 형성 유닛.
- 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,기부 물질 상에 형성된 도포 층 및/또는 필름을 빛, 열, 전자기파 및 초음파로 이루어진 그룹 중에서 선택된 하나 이상으로 조사하는 수단을 더 포함하는 패턴 필름 형성 유닛.
- 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 인용된 바와 같은 패턴 필름 형성 방법을 실행하기 위해 사용되는 물질인 잉크로,필름 형성 물질을 포함함을 특징으로 하는 잉크.
- 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 인용된 바와 같은 패턴 필름 형성 방법에 의해 수득된 박막 소자.
- 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 인용된 바와 같은 패턴 필름 형성 방법에 의해 수득된 전자 회로.
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