본 발명은 전기습윤 기술이 적용된 제품에 전하 박힘 불량의 발생 여부를 진단하는 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and device for diagnosing whether a charge-sticking defect occurs in a product to which an electrowetting technology is applied.
전기습윤 기술이란 전기를 이용하여 절연체로 코팅된 전극 위에 놓인 액적(droplet)의 표면장력을 제어하는 기술로 수 마이크로 리터(㎕) 단위 이하의 미소 유체를 가장 효과적으로 제어할 수 있는 기술이다.Electrowetting technology is a technology that uses electricity to control the surface tension of a droplet placed on an electrode coated with an insulator, and is the most effective technology for controlling microfluid volumes of several microliters (㎕) or less.
구동에 있어 별도의 외부 구동체가 필요 없기 때문에 응용 제품의 경량화가 가능할 뿐만 아니라 전극 위에 도포된 절연체로 인해 전류의 흐름이 제한되어 소모 전력이 낮고 응답속도가 빨라 여러 산업분야에서 큰 관심을 받고 있다.Since a separate external driving unit is not required for operation, not only can the application product be made lighter, but the flow of current is limited by the insulator applied on the electrode, so power consumption is low and the response speed is fast, attracting great interest in various industrial fields.
전기습윤을 이용한 제품의 예로는 랩온어칩, 유체렌즈, 디스플레이 등으로 이들 제품은 기존과 다른 방식의 차세대 전자장치들이다.Examples of products utilizing electrowetting include lab-on-a-chip, fluid lenses, and displays, which are next-generation electronic devices with a different method from existing ones.
하지만, 전기습윤 제품은 절연체의 종류와 공정과정에 따라 구동 시 표면에 전하 박힘(charge trapping) 현상이 발생할 수 있으며 이는 장치의 구동 성능 저하 및 구동을 불가능하게 한다.However, depending on the type of insulator and the manufacturing process, electrowetting products may experience a charge trapping phenomenon on the surface during operation, which may deteriorate the operating performance of the device and make operation impossible.
도 1을 참조하여 보다 자세히 살펴보면, 전기습윤 제품은 전극(11) 상에 절연층(12)이 적층되어 구성되고, 절연층(12) 표면 상에 액적(droplet)이 분사된 후 전압이 인가되어 전기습윤이 구동되면, 절연층(12)의 상태(종류 및 공정과정)에 따라 전하들이 표면에 박힐 수가 있는 것이다. 도 2를 참조하면, 전하박힘이 발생한 표면에서 액적과 표면이 닿는 면적이 바뀌는 것을 알 수 있다.Looking at it in more detail with reference to Fig. 1, the electrowetting product is configured by laminating an insulating layer (12) on an electrode (11), and when a droplet is sprayed on the surface of the insulating layer (12) and voltage is applied to drive electrowetting, charges can be deposited on the surface depending on the state (type and process) of the insulating layer (12). With reference to Fig. 2, it can be seen that the area where the droplet and the surface come into contact changes on the surface where charge deposition occurs.
이렇게 표면에 전하들이 박힌 상태로 제품이 완성되면, 완성된 전기습윤 제품은 구동 성능 저하 및 구동이 불가능하게 되는 문제가 발생한다.When a product is completed with charges embedded on the surface in this way, the completed electrowetting product has problems such as reduced operating performance and inability to operate.
이상의 배경기술에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 돕기 위한 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.The matters described in the background art above are intended to help understand the background of the invention and may include matters that are not prior art already known to a person with ordinary skill in the field to which this art belongs.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명은 전기습윤 제품의 전하 박힘 발생 여부를 진단하여 전기습윤 제품의 불량을 사전에 진단할 수 있는 전기습윤 제품의 전하 박힘 진단 방법 및 진단 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above-described problems, and the purpose of the present invention is to provide a method and device for diagnosing charge blockage in an electrowetting product, which can diagnose the occurrence of charge blockage in an electrowetting product and thereby diagnose defects in the electrowetting product in advance.
본 발명의 일 관점에 의한 전기습윤 제품의 전하 박힘 진단 방법은, 전극 상에 절연층이 적층된 전기습윤 제품의 표면 상에 액적을 주입하는 단계 및 상기 전기습윤 제품의 전기습윤 구동 전 후의 임피던스를 비교하는 단계를 포함한다.A method for diagnosing charge deposition of an electrowetting product according to one aspect of the present invention includes a step of injecting a droplet onto a surface of an electrowetting product having an insulating layer laminated on an electrode, and a step of comparing impedance of the electrowetting product before and after electrowetting operation.
그리고, 상기 액적을 주입하는 단계 이후 상기 전기습윤 제품의 임피던스를 측정하는 제1 임피던스 측정 단계, 상기 전기습윤 제품에 전압을 인가하여 전기습윤 구동을 실시하는 단계 및 상기 전기습윤 구동 후 상기 전기습윤 제품의 임피던스를 측정하는 제2 임피던스 측정 단계를 더 포함하고, 상기 임피던스를 비교하는 단계는 상기 제1 임피던스 및 상기 제2 임피던스를 비교하는 것을 특징으로 한다.And, the method further includes a first impedance measuring step of measuring the impedance of the electrowetting product after the step of injecting the droplet, a step of applying voltage to the electrowetting product to perform electrowetting operation, and a second impedance measuring step of measuring the impedance of the electrowetting product after the electrowetting operation, and the step of comparing the impedances is characterized by comparing the first impedance and the second impedance.
나아가, 상기 임피던스를 비교하는 단계에 의해 상기 제2 임피던스가 제1 임피던스 대비 10% 이하인 경우 상기 전기습윤 제품을 양품을 판정하는 단계를 더 포함할 수 있다.Furthermore, the step of comparing the impedances may further include a step of determining that the electrowetting product is a good product if the second impedance is 10% or less compared to the first impedance.
또는, 상기 임피던스를 비교하는 단계에 의해 상기 제2 임피던스가 제1 임피던스 대비 10% 초과인 경우 상기 전기습윤 제품을 불량으로 판정하는 단계를 더 포함할 수 있다.Alternatively, the step of comparing the impedances may further include a step of determining the electrowetting product as defective if the second impedance is greater than 10% of the first impedance.
그리고, 상기 전기습윤 제품의 표면 상에 에어를 분사하여 액적을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, the step of removing droplets by spraying air on the surface of the electrowetting product may be further included.
다음으로, 본 발명의 일 관점에 의한 전기습윤 제품의 전하 박힘 진단 장치는, 전극 상에 절연층이 적층된 전기습윤 제품의 표면 상에 액적을 주입하기 위한 노즐 장치, 상기 전기습윤 제품의 임피던스를 측정하기 위한 임피던스 측정기 및 상기 전기습윤 제품의 전극을 통해 전압을 인가하는 전압 인가 장치를 포함한다.Next, a charge deposition diagnosis device of an electrowetting product according to one aspect of the present invention includes a nozzle device for injecting a droplet onto a surface of an electrowetting product having an insulating layer laminated on an electrode, an impedance measuring device for measuring impedance of the electrowetting product, and a voltage applying device for applying voltage through the electrode of the electrowetting product.
그리고, 상기 노즐 장치, 상기 임피던스 측정기 및 상기 전압 인가 장치의 구동을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.And, it may further include a control unit that controls the operation of the nozzle device, the impedance measuring device, and the voltage applying device.
여기서, 상기 제어부는 상기 임피던스 측정기에 의해 측정되는 상기 전압 인가 장치에 의한 전압 인가 전후의 임피던스를 비교하여 상기 전기습윤 제품의 양품 또는 불량 여부를 판정하는 것을 특징으로 한다.Here, the control unit is characterized in that it compares the impedance measured by the impedance measuring device before and after voltage application by the voltage application device to determine whether the electrowetting product is good or bad.
또한, 상기 제어부는 상기 전압 인가 장치에 의한 전압 인가 후의 임피던스가 전압 인가 전의 임피던스 대비 10% 이하인 경우 상기 전기습윤 제품을 양품으로 판정하는 것을 특징으로 한다.In addition, the control unit is characterized in that it determines that the electrowetting product is a good product if the impedance after voltage application by the voltage application device is 10% or less compared to the impedance before voltage application.
그리고, 상기 제어부는 상기 전압 인가 장치에 의한 전압 인가 후의 임피던스가 전압 인가 전의 임피던스 대비 10% 초과인 경우 상기 전기습윤 제품을 불량으로 판정하는 것을 특징으로 한다.And, the control unit is characterized in that it determines the electrowetting product as defective when the impedance after voltage application by the voltage application device exceeds 10% compared to the impedance before voltage application.
본 발명의 전기습윤 제품의 전하 박힘 진단 방법 및 진단 장치에 의하면, 전기습윤 기술이 적용된 제품의 출하 전에 전하박힘 현상에 의한 양품 또는 불량 판정이 가능하게 한다.According to the method and device for diagnosing charge-sticking of an electrowetting product of the present invention, it is possible to determine whether a product is good or bad by the charge-sticking phenomenon before shipment of a product to which electrowetting technology is applied.
또한, 공정과정에서의 소수성 절연막 품질 문제의 판정이 가능하다.In addition, it is possible to determine the quality of the hydrophobic insulating film during the process.
도 1 및 도 2는 전기습윤 제품에서의 전하 박힘 현상을 나타낸 것이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 의한 전하 박힘 진단 방법을 개념적으로 도시한 것이다.
도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 일 실시예에 의한 전하 박힘 진단 장치에 의한 진단 방법을 순차적으로 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 의한 전하 박힘 진단 방법을 순서적으로 도시한 것이다.
도 6a 내지 도 6f는 본 발명의 다른 실시예에 의한 전하 박힘 진단 장치에 의한 진단 방법을 순차적으로 도시한 것이다.Figures 1 and 2 illustrate the charge deposition phenomenon in an electrowetting product.
Figures 3a and 3b conceptually illustrate a charge injection diagnosis method according to the present invention.
FIGS. 4A to 4F sequentially illustrate a diagnostic method using a charge injection diagnostic device according to one embodiment of the present invention.
Figure 5 sequentially illustrates a charge injection diagnosis method according to the present invention.
FIGS. 6A to 6F sequentially illustrate a diagnostic method using a charge injection diagnostic device according to another embodiment of the present invention.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.In order to fully understand the present invention, the operational advantages of the present invention, and the objects achieved by practicing the present invention, reference should be made to the accompanying drawings illustrating preferred embodiments of the present invention and the contents described in the accompanying drawings.
본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지의 기술이나 반복적인 설명은 그 설명을 줄이거나 생략하기로 한다.In describing preferred embodiments of the present invention, descriptions of well-known techniques or repetitive descriptions that may unnecessarily obscure the gist of the present invention will be shortened or omitted.
본 발명은 전하 박힘 현상이 일어난 표면의 특성을 이용하여 전기습윤 제품의 전하 박힘 현상을 진단할 수 있는 장치 및 방법이다.The present invention is a device and method capable of diagnosing a charge-impacting phenomenon of an electrowetting product by utilizing the characteristics of a surface on which the charge-impacting phenomenon occurs.
전하 박힘 표면은 전기습윤 구동 시 액적과 표면이 닿는 면적이 바뀌며, 이로 인해 전기습윤 제품의 임피던스가 변하게 된다.The charge-impregnated surface changes the area of contact between the droplet and the surface during electrowetting, which causes the impedance of the electrowetting product to change.
본 발명은 이를 측정하여 제품 출하 전 전하 박힘 현상이 있는 제품을 구별한다.The present invention measures this and distinguishes a product having a charge-sticking phenomenon before product shipment.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 의한 전하 박힘 진단 방법을 개념적으로 도시한 것이다.Figures 3a and 3b conceptually illustrate a charge injection diagnosis method according to the present invention.
전기습윤 제품의 표면부는 전극(11) 상에 절연층(12)이 적층되어 마련되고, 진단 대상이 되는 전기습윤 제품의 표면 상에 액적(D)을 노즐 장치(110)에 의해 주입한다.The surface of the electrowetting product is formed by laminating an insulating layer (12) on an electrode (11), and a droplet (D) is injected onto the surface of the electrowetting product to be diagnosed by a nozzle device (110).
그리고, 전기습윤 구동 전에 임피던스 측정기(120)에 의해 전기습윤 제품 표면의 임피던스를 측정한다. 전극(11)은 저항으로서, 절연층(12)은 캐패시터로서, 액적(D)은 저항 및 캐패시터로서 역할하게 된다.And, before electrowetting operation, the impedance of the surface of the electrowetting product is measured by an impedance meter (120). The electrode (11) acts as a resistor, the insulating layer (12) acts as a capacitor, and the droplet (D) acts as both a resistor and a capacitor.
그런 다음, 전기 습윤 구동 후에 임피던스 측정기(120)에 의해 전기습윤 제품 표면의 임피던스를 측정하고, 제어부(미도시)에 의해 구동 전의 임피던스 값과 비교하여 양품 또는 불량 여부를 판정한다.Then, after the electrowetting operation, the impedance of the surface of the electrowetting product is measured by an impedance meter (120), and the control unit (not shown) compares the impedance value before the operation to determine whether the product is good or bad.
그리고, 노즐 장치(110)에 의해 에어(A)를 분사하여 액적(D)을 제거한다.Then, air (A) is sprayed by the nozzle device (110) to remove the droplets (D).
임피던스 값의 차이는 구동 전에 비해 구동 후의 임피던스 값이 10%를 초과하면 전하 박힘 현상이 있는 불량으로 판정한다.If the difference in impedance value exceeds 10% after driving compared to before driving, it is judged to be a defect with charge blocking phenomenon.
도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 일 실시예에 의한 전하 박힘 진단 장치에 의한 진단 방법을 순차적으로 도시한 것이고, 도 5는 본 발명에 의한 전하 박힘 진단 방법을 순서적으로 도시한 것이다.FIGS. 4A to 4F sequentially illustrate a diagnostic method using a charge-impact diagnostic device according to one embodiment of the present invention, and FIG. 5 sequentially illustrates a charge-impact diagnostic method according to the present invention.
도 4a 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 진단 장치 및 진단 방법을 보다 자세히 살펴본다.The diagnostic device and diagnostic method of the present invention will be examined in more detail with reference to FIGS. 4a to 5.
도 4a와 같이 초기 상태에서 본 발명의 진단 장치를 구성하는 노즐 장치(110), 임피던스 측정기(120), 전압 인가 장치(130)가 전기습윤 제품(10)의 상부에 배치된다.As shown in Fig. 4a, in the initial state, a nozzle device (110), an impedance measuring device (120), and a voltage applying device (130) constituting the diagnostic device of the present invention are placed on top of an electrowetting product (10).
도 4b와 같이 노즐 장치(110)에 의해 전기습윤 제품(10) 표면에 액적(D)을 주입한다(S11). 노즐 장치(110)는 액체 및 기체를 분사하는 장치이며, 주사기 또는 펌프와 노즐이 결합된 형태일 수 있고, 액체 분사 장치와 기체 분사 장치가 별도로 존재할 수도 있다. 또한, 노즐 장치(110)의 승강을 위한 수단이 노즐 장치(110)와 연결될 수 있다.As shown in Fig. 4b, a droplet (D) is injected (S11) onto the surface of an electrowetting product (10) by a nozzle device (110). The nozzle device (110) is a device that sprays liquid and gas, and may be in the form of a syringe or a pump combined with a nozzle, or the liquid spray device and the gas spray device may exist separately. In addition, a means for raising and lowering the nozzle device (110) may be connected to the nozzle device (110).
그 다음, 도 4c와 같이 임피던스 측정기(120)에 의해 전기습윤 제품(10) 표면의 전기습윤 구동 전 제1 임피던스를 측정한다(S12).Next, as shown in Fig. 4c, the first impedance of the surface of the electrowetting product (10) before electrowetting is driven is measured (S12).
임피던스 측정기(120)는 전기습윤 제품(10)의 국소 부위에 맞닿을 수 있도록 첨단에 뾰족한 니들(needle)이 구성될 수 있고, 니들이 스프링에 의해 탄성 지지되도록 구성됨으로써 전기습윤 제품(10)의 닿는 면이 고정적일 수 있도록 할 수 있다. 임피던스 측정기(120) 또한 승강을 위한 수단이 연결될 수 있다.The impedance meter (120) may be configured with a sharp needle at the tip so that it can come into contact with a local area of the electrowetting product (10), and the needle may be configured to be elastically supported by a spring so that the contact surface of the electrowetting product (10) can be fixed. The impedance meter (120) may also be connected to a means for raising and lowering.
제1 임피던스 측정 후 전압 인가 장치(130)에 의해 전기습윤 제품(10)의 전극(11)을 통해 전압을 인가하여 전기습윤 구동을 실시한다(S13).After the first impedance measurement, voltage is applied through the electrode (11) of the electrowetting product (10) by the voltage application device (130) to perform electrowetting operation (S13).
전압은 직류 형태인 것이 바람직하고, 액적(D)의 형태를 변화시킬 수 있는 크기여야 한다. 전압 인가 장치(130) 또한 첨단에 니들과 스프링을 포함할 수 있다. 전압 인가 장치(130) 또한 승강을 위한 수단이 연결될 수 있다.The voltage should preferably be in the form of direct current and should be of a size capable of changing the shape of the droplet (D). The voltage application device (130) may also include a needle and a spring at the tip. The voltage application device (130) may also be connected to a means for raising and lowering.
전기습윤 구동 이후 다시 도 4e와 같이 임피던스 측정기(120)에 의해 전기습윤 제품(10) 표면의 전기습윤 구동 후 제2 임피던스를 측정한다(S14).After the electrowetting operation, the second impedance of the electrowetting operation on the surface of the electrowetting product (10) is measured again by an impedance measuring device (120) as shown in Fig. 4e (S14).
이와 같이 측정된 제1 임피던스와 제2 임피던스의 차이 값이 임계값을 초과하는지를 제어부(미도시)가 판단한다(S15).A control unit (not shown) determines whether the difference between the first impedance and the second impedance measured in this way exceeds a threshold value (S15).
여기서, 임계값은 구동 전 제1 임피던스의 10% 값에 해당하고, 이를 초과하지 않으면 양품으로 판정하고(S16), 이를 초과하면 불량으로 판정한다(S17).Here, the threshold value corresponds to 10% of the first impedance before driving, and if it does not exceed this value, it is judged as good (S16), and if it exceeds this value, it is judged as defective (S17).
그리고, 도 4f와 같이 노즐 장치(110)에 의해 에어(A)를 분사하여(S18) 전기습윤 제품(10) 상의 액적을 제거한다.And, as shown in Fig. 4f, air (A) is sprayed (S18) by a nozzle device (110) to remove the droplets on the electrowetting product (10).
도 6a 내지 도 6f는 본 발명의 다른 실시예에 의한 전하 박힘 진단 장치에 의한 진단 방법을 순차적으로 도시한 것이다.FIGS. 6A to 6F sequentially illustrate a diagnostic method using a charge injection diagnostic device according to another embodiment of the present invention.
도 6a 내지 도 6f의 실시예는 다량의 전기습윤 제품(10)을 본 발명의 전하 박힘 진단 장치에 의해 진단하는 것으로서, 도 6a 내지 도 6f를 통해 순차적으로 도시된 바와 같은 공정에 의해서 복수의 전기습윤 제품(10)을 진단할 수 있고, 전기습윤 제품(10)은 컨베이어(C)에 의해 이동되도록 구성된다.The embodiment of FIGS. 6A to 6F is for diagnosing a large number of electrowetting products (10) by the charge-sticking diagnosis device of the present invention, and a plurality of electrowetting products (10) can be diagnosed by a process as sequentially illustrated through FIGS. 6A to 6F, and the electrowetting products (10) are configured to be moved by a conveyor (C).
그러므로, 복수의 전기습윤 제품(10)이 컨베이어(C)를 통해 일 방향으로 이동하게 되고, 전기습윤 제품(10) 상부에 구비되는 노즐 장치(110), 임피던스 측정기(120) 및 전압 인가 장치(130)를 포함하는 전하 박힘 진단 장치에 의해 순차적으로 진단될 수 있게 한다.Therefore, a plurality of electrowetting products (10) are moved in one direction through a conveyor (C) and can be sequentially diagnosed by a charge injection diagnosis device including a nozzle device (110), an impedance measuring device (120), and a voltage applying device (130) provided on the upper portion of the electrowetting products (10).
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 전기습윤 제품의 전하 박힘 진단 방법 및 진단 장치는 전기습윤 제품의 전기습윤 구동 전 후의 임피던스를 비교하여 전하 박힘 발생 여부를 제품 출하 전에 판정 가능하게 한다.As described above, the method and device for diagnosing charge blocking of an electrowetting product of the present invention enable comparison of impedance before and after electrowetting operation of an electrowetting product to determine whether charge blocking has occurred before product shipment.
이상과 같은 본 발명은 예시된 도면을 참조하여 설명되었지만, 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형될 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이며, 본 발명의 권리범위는 첨부된 특허청구범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the drawings, it is not limited to the described embodiments, and it is obvious to those skilled in the art that various modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. Accordingly, such modified or modified examples should fall within the scope of the claims of the present invention, and the scope of the rights of the present invention should be interpreted based on the appended claims.
110 : 노즐 장치
120 : 임피던스 측정기
130 : 전압 인가 장치110 : Nozzle device
120 : Impedance Meter
130 : Voltage application device
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| KR1020190056873AKR102739216B1 (en) | 2019-05-15 | 2019-05-15 | Diagnose method and apparatus for charge trapping on electrowetting device |
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