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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 고한서
- 발행연도
- 2015
- 저작권
- 성균관대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수8
이 논문의 연구 히스토리 (5)
2015
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전기 수력학(Electrohydrodynamic: EHD) 잉크젯은 노즐 끝 액면에서 액적을 형성하는 것을 기본 원리로 하고 있다. 따라서 잉크의 물성치나 전기장의 세기에 따라 액적 토출 현상은 크게 바뀌게 되며 유전상수, 표면장력, 점도, 전기전도도가 액적토출에 영향을 많이 미치는 물리적 요소이다.
본 연구에서는 이러한 토출 현상 중에서 전도도가 매우 낮은 용매인 Leaky dielectric liquid에 대한 토출 연구를 하였다. 전도도가 낮을 경우에는 유전상수라는 물리적 요소에 의해 토출 현상이 좌우되는데, 이러한 현상은 2차원과 3차원 프린팅 시에 유기용매 사용에 의해서 확인된다. 유기용매는 실제 디스플레이에서 재료의 Soluble에 사용되는 용매이며, 또한 3차원 프린팅 적용 시에 기본용매로 사용될 수 있으므로 유기용매의 물리적, 화학적 성질을 파악하는 것은 매우 중요하다. 그러므로 먼저 유기용매의 토출 메커니즘을 확인하고 그에 따라 토출의 가장 중요한 요소를 파악하였다. 프린팅에서는 토출 유량의 제어가 매우 중요한 요소이기 때문에 토출 실험과 유량 측정 실험을 통하여 토출 유량을 예측하고, 모델식의 메커니즘을 확인하였다. 유량 예측은 정전기력과 유체정수압력 그리고 표면장력의 세 가지 힘으로 조절이 된다는 것이 많은 연구자들에 의해 밝혀졌지만 본 연구를 통해서 구체적으로 그 메커니즘을 확인하였다.
유량 예측을 통해서 유기용매의 라인 프린팅 실험을 진행하였으며, 이에 대한 적용 사례로 유기용매를 사용한 유기발광 디스플레이(OLED)와 양자점(Quantum-Dot) 디스플레이의 프린팅 실험을 하여 패터닝 시에 고려하여야 할 부분에 대해 파악하였다.
3차원 프린팅 실험은 패터닝의 진행은 같더라도 2차원과 다르게 재료의 건조시간과 프린팅 반복 횟수별 두께도 따로 확인을 해야 하므로 적층 두께 간의 메커니즘을 관찰하였다. 3차원 전기 수력학 잉크젯 기법을 적용하고, 선폭 대비 선높이의 비율 (Aspect ratio)을 고려하여, 선폭 10μm, 두께 120μm의 마이크로 스케일 3차원 구조물을 제작하였다.
본 연구에서는 이러한 토출 현상 중에서 전도도가 매우 낮은 용매인 Leaky dielectric liquid에 대한 토출 연구를 하였다. 전도도가 낮을 경우에는 유전상수라는 물리적 요소에 의해 토출 현상이 좌우되는데, 이러한 현상은 2차원과 3차원 프린팅 시에 유기용매 사용에 의해서 확인된다. 유기용매는 실제 디스플레이에서 재료의 Soluble에 사용되는 용매이며, 또한 3차원 프린팅 적용 시에 기본용매로 사용될 수 있으므로 유기용매의 물리적, 화학적 성질을 파악하는 것은 매우 중요하다. 그러므로 먼저 유기용매의 토출 메커니즘을 확인하고 그에 따라 토출의 가장 중요한 요소를 파악하였다. 프린팅에서는 토출 유량의 제어가 매우 중요한 요소이기 때문에 토출 실험과 유량 측정 실험을 통하여 토출 유량을 예측하고, 모델식의 메커니즘을 확인하였다. 유량 예측은 정전기력과 유체정수압력 그리고 표면장력의 세 가지 힘으로 조절이 된다는 것이 많은 연구자들에 의해 밝혀졌지만 본 연구를 통해서 구체적으로 그 메커니즘을 확인하였다.
유량 예측을 통해서 유기용매의 라인 프린팅 실험을 진행하였으며, 이에 대한 적용 사례로 유기용매를 사용한 유기발광 디스플레이(OLED)와 양자점(Quantum-Dot) 디스플레이의 프린팅 실험을 하여 패터닝 시에 고려하여야 할 부분에 대해 파악하였다.
3차원 프린팅 실험은 패터닝의 진행은 같더라도 2차원과 다르게 재료의 건조시간과 프린팅 반복 횟수별 두께도 따로 확인을 해야 하므로 적층 두께 간의 메커니즘을 관찰하였다. 3차원 전기 수력학 잉크젯 기법을 적용하고, 선폭 대비 선높이의 비율 (Aspect ratio)을 고려하여, 선폭 10μm, 두께 120μm의 마이크로 스케일 3차원 구조물을 제작하였다.
목차
목 차* List of Figures iv* List of Tables ix* Nomenclature x* 논문 요약 및 주제어 xii제 1 장 서론 11.1 연구 배경 11.2 전기 수력학 분무 91.3 전기 수력학 분무의 주요 모드 191.3.1 Pulsating-jet 모드 211.3.2 Cone-jet 모드 241.4 연구 내용 281.5 연구의 차별성 29제 2 장 직류 전압 하에서의 전기 수력학 토출 유량 예측 312.1 기존 모델 배경 312.2 기존 모델과의 차이점과 유량 예측 352.2.1 유체역학 모델 372.2.2 전기장 모델 422.3 개발된 모델 442.4 실험 장치 462.5 실험 결과 512.5.1 유량 실험 512.5.2 Current 실험 652.6 유량 예측 결론 71제 3 장 유기용매 적용을 위한 전기 수력학 토출 실험 813.1 전기 수력학 토출 용매 실험 823.1.1 전기 수력학 토출 헤드 823.1.2 정압 조절 장치 843.1.3 유기 용매 선정 기초 실험 873.1.4 실험을 기초한 유기 용매 선정 903.2 유기 용매 실험 933.2.1 유기 용매 토출 실험 조건 933.2.2 유기 용매 토출 실험 973.3 실험 결과 1093.4 유기 용매 토출 실험 결론 117제 4 장 OLED 및 Q.D. 제작을 위한 전기수력학 패터닝 실험 1194.1 Direct 패터닝 1194.2 패터닝을 위한 프린팅 시스템 설계 1254.2.1 패터닝을 위한 전기 수력학 잉크젯 헤드 설계 1254.2.2 패터닝 장비 설계 1324.2.3 Line 패터닝 시스템 설계 1344.3 OLED와 Q.D. 패터닝 실험 1364.3.1 OLED와 Quantum-dot 1364.3.2 잉크 선정을 위한 기초 실험 1414.3.3 패터닝 실험 1454.3.4 Pixel 기판에서의 OLED EML 패터닝 실험 1564.3.5 Q.D.(Quantum-dot) line 패터닝 실험 및 Pixel 기판 패터닝 1624.4 OLED 및 Q.D. 제작을 위한 전기수력학 패터닝 실험 결론 174제 5 장 폴리머 재료를 적용한 전기 수력학 3차원 프린팅 1775.1 전기 수력학 3차원 프린팅 시스템 설계 1775.1.1 전기 수력학 헤드 설계 1775.1.2 3차원 제어모듈 설계 1805.2 전기 수력학 3차원 프린팅을 위한 재료 선정 1845.3 Line 패터닝을 통한 3차원 적층 실험 1865.3.1 Line 패터닝 실험 1865.3.2 Line 패터닝에서의 선폭과 선두께와의 관계 2015.4 전기 수력학 3차원 프린팅 실험 결론 214제 6 장 결 론 215References 218Abstract 243
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