KR101501123B1 - Slot-die coating method and apparatus for making thin-film - Google Patents
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Abstract
본 발명은 박막 형성을 위한 슬롯 다이 코팅 방법 및 장치에 관한 것으로, 본 발명의 목적은 슬롯 다이 코팅 기술로 만들어지는 박막의 두께가 균일하게 되도록 할 수 있으며, 특히 종래보다 훨씬 얇은 두께의 박막을 형성하도록 할 수 있고, 또한 평판 형태의 기판에도 적용이 가능하도록 하는, 박막 형성을 위한 슬롯 다이 코팅 방법 및 장치를 제공함에 있다.The present invention relates to a slot die coating method and apparatus for forming a thin film, and it is an object of the present invention to provide a slot die coating method and apparatus capable of uniformly forming a thin film made by a slot die coating technique, The present invention also provides a slot die coating method and apparatus for forming a thin film which can be applied to a substrate of a flat plate type.
Description
본 발명은 박막 형성을 위한 슬롯 다이 코팅 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a slot die coating method and apparatus for thin film formation.
기존의 전자 소자 제작 기술에서는 리소그래피(lithography) 기술이 널리 사용되어 왔다. 그런데 리소그래피 기술을 사용하여 실제 공정을 구성하자면, 진공 증착, 노광, 현상, 도금 또는 에칭 등 다양하고 복잡한 세부 공정들이 필요하여, 공정 설계 및 장치 구성이 복잡해지는 등의 문제가 있었다. 더불어 다양한 분야에서의 미세 기술의 발전으로 인하여, 굳이 포토 리소그래피가 아니고서도 다른 방식으로 집적 회로를 만들 수 있는 방법이 모색되어 왔다.Lithography techniques have been widely used in conventional electronic device fabrication techniques. However, in order to constitute an actual process using the lithography technique, various complicated processes such as vacuum deposition, exposure, development, plating or etching are required, and the process design and device configuration are complicated. In addition, due to the development of micro-technologies in various fields, a method has been sought for making an integrated circuit differently from photolithography.
전자 인쇄는 간단히 인쇄(printing) 공정을 수행함으로써 전자 소자를 제작하는 방식의 기술이다. 전자 인쇄는 앞서 설명한 포토 리소그래피 공정을 대체함으로써 포토 리소그래피 공정에 내재되어 있는 공정 복잡성을 근본적으로 제거해 줄 수 있기 때문에, 최근 다양한 분야로 적용 범위가 확대되는 등 그에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 최근 활용되고 있는 인쇄 기술로, 비접촉식 인쇄 기술로는 잉크젯, 스프레이, 슬롯 다이 코팅 등이 있으며, 접촉식 인쇄 기술로는 그라비아, 그라비아 옵셋, 리버스 옵셋, 스크린 인쇄를 대표적으로 들 수 있다. 이 중 슬롯 다이 코팅은 장치의 구성이 상대적으로 복잡하지 않으면서도 넓은 면에 대한 균일 코팅을 수행할 수 있어 널리 사용되고 있다.Electronic printing is a technique of manufacturing an electronic device by simply performing a printing process. Since electronic printing can fundamentally eliminate the process complexity inherent in the photolithography process by replacing the photolithography process described above, researches have been actively conducted in recent years, such that the application range is expanded to various fields. Non-contact printing technologies include inkjet, spray, and slot die coating. Contact-type printing technologies include gravure, gravure offset, reverse offset, and screen printing. Among these, slot die coating is widely used because it can perform uniform coating on a wide surface without relatively complicated structure of the apparatus.
참고적으로, 협의적로는 어떠한 패턴 형상을 형성하는 것을 인쇄라 하고 전체적으로 균일한 잉크 층을 형성하는 것을 코팅이라 하나, 어떠한 면적 전체에 잉크 층이 형성되는 형상 역시 패턴의 하나라고 볼 수 있으므로, 광의적로는 '인쇄'라는 용어에 협의로서의 '코팅'이라는 용어가 포함된다.
For reference, the formation of a certain pattern shape is referred to as printing, and the formation of a uniform ink layer as a whole is referred to as coating. Since the shape in which the ink layer is formed over any area can also be regarded as one of the patterns, Broadly, the term " coating " as an agreement to the term " printing " is included.
도 1은 슬롯 다이 코팅 장치의 코팅 원리 설명을 위한 슬롯 다이 노즐을 간략히 도시한 것이다. 도 1(A)에는 슬롯 다이 노즐의 개략적인 사시도가, 도 1(B)에는 슬롯 다이 노즐의 단면도가 도시되어 있다. 도 1(A)에 도시된 바와 같이 슬롯 다이 노즐은 인쇄 방향과 수직한 방향으로 연장되는 슬롯(slot)이 형성되며, 도 1(B)에 도시된 바와 같이 슬롯 다이 노즐의 내부로 잉크가 공급되면 슬롯을 통해 잉크(ink)가 배출되어 기판(substrate) 상에 균일한 박막(thin-film)을 형성하도록 이루어진다. 슬롯 다이 노즐 형상으로도 쉽게 파악할 수 있듯 이러한 슬롯 다이 코팅 장치를 이용하여 만들어지는 잉크 코팅 박막의 폭은 슬롯 다이 노즐의 연장 방향 길이 정도로 형성되며, 잉크의 공급만 계속된다면 (인쇄 방향으로의) 잉크 코팅 박막의 길이는 제한이 없어, 넓은 면에 대한 코팅을 수행하는 것이 매우 유리하다. 박막의 두께는 잉크의 점도 등과 같은 물성, 잉크 유량, 슬롯 다이 노즐의 이동 속도 등에 의해 결정될 수 있어, 간단하게는 유량 및 속도의 제어만으로도 충분히 원하는 두께를 얻을 수 있다. 이처럼 슬롯 다이 코팅 기술은 넓은 면에 대한 코팅을 상당히 용이하게 수행할 수 있을 뿐만 아니라, 제어 파라미터가 직관적이고 개수가 적어 제어가 용이하다는 등의 장점이 있어, 실제 현장에서 널리 사용되고 있는 기술이다. 슬롯 다이 코팅 장치의 구성에 관해서는 한국특허공개 제2012-0108484호("슬롯다이를 구비한 코팅 장치 및 이를 이용한 코팅방법", 2012.10.05) 등에 다양하게 개시되어 있다.1 schematically shows a slot die nozzle for explaining the coating principle of a slot die coating apparatus. Fig. 1 (A) is a schematic perspective view of a slot die nozzle, and Fig. 1 (B) is a sectional view of a slot die nozzle. As shown in FIG. 1 (A), a slot die nozzle is formed with a slot extending in a direction perpendicular to the printing direction, and as shown in FIG. 1 (B) The ink is ejected through the slot to form a uniform thin film on the substrate. The width of the ink-coated thin film formed by using such a slot die coating apparatus is formed to be about the length of the slot die nozzle in the extending direction, and if only the supply of the ink is continued, ink (in the printing direction) Since the length of the coating film is not limited, it is very advantageous to perform coating on a wide surface. The thickness of the thin film can be determined by the physical properties such as the viscosity of the ink, the ink flow rate, the moving speed of the slot die nozzle, and the like, and a desired thickness can be sufficiently obtained simply by controlling the flow rate and the speed. As described above, the slot die coating technique has a merit that the coating on a wide surface can be performed quite easily, and the control parameter is intuitive, the number of the coating is small and the control is easy, and thus it is widely used technology in the field. The configuration of the slot die coating apparatus is variously disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 2012-0108484 ("coating apparatus having a slot die and coating method using the same ", 2012.10.05).
그런데 이러한 슬롯 다이 코팅 기술에도 다음과 같은 여러 한계가 있다. 슬롯 다이 코팅에 있어서 박막의 평균적인 두께는 기본적으로 앞서 설명한 바와 같이 잉크 유량 및 인쇄 속도에 의해 결정되지만, 실제로 여러 파라미터에 의하여 국부적으로 두께가 달라지는 문제가 있다. 슬롯 다이 노즐의 연장 방향, 즉 박막의 폭 방향으로의 균일도는 슬롯 다이 노즐 내부에서의 잉크 유로 설계에 의해 결정되며, 일반적으로 양 끝 가장자리는 상대적으로 얇고 가운데 부분이 두껍게 되는 형태가 된다는 점이 알려져 있다. 인쇄 진행 방향, 즉 박막의 길이 방향으로의 균일도는 인쇄 중에 있어서는 대략 상당히 높은 균일도를 유지한다고 알려져 있으나, 문제는 인쇄 시작 또는 종료 시 균일도 유지가 불가능하다는 한계가 있다.However, the slot die coating technique has various limitations as follows. In the slot die coating, the average thickness of the thin film is basically determined by the ink flow rate and the printing speed as described above, but there is a problem that the thickness varies locally due to various parameters. It is known that the uniformity in the direction of extension of the slot die nozzle, that is, in the width direction of the thin film, is determined by the design of the ink flow path in the slot die nozzle, and generally the both end edges are relatively thin and the middle portion is thick . It is known that the uniformity in the printing direction, that is, the longitudinal direction of the thin film, is maintained substantially uniformly during printing, but the problem is that it is impossible to maintain uniformity at the start or end of printing.
보다 상세히 설명하자면 다음과 같다. 도 1에 도시된 바와 같은 슬롯 다이 노즐의 내부로 잉크 유체가 공급되고, 슬롯을 통해 잉크가 배출됨으로써 박막이 형성된다. 장치가 정지하고 있는 동안에는 당연히 슬롯 다이 노즐로의 잉크 공급 역시 중단되어 있는 상태였다가, 인쇄가 시작되면 잉크가 공급되기 시작하게 된다. 그런데, 잉크 저장부에서 잉크가 펌핑되어 슬롯 다이 노즐까지 연결되는 유로를 통해 잉크가 공급됨으로써 최종적으로 슬롯을 통해 잉크가 배출되기까지, 필연적으로 시간 지연이 발생하게 된다. (잉크 점도, 펌핑 압력 등에 따라 달라지지만 실제 현장에서의 경험적으로는 이 시간 지연은 1~2초 정도로 알려져 있다.) 즉 인쇄 상태가 안정화(steady state)될 때까지의 시간 지연 동안에는 잉크의 공급이 제대로 이루어지지 않기 때문에 원래 설계 시 기대되었던 두께의 박막이 형성될 수 없어, 이 구간에서는 원하는 만큼의 두께가 나오지 않게 되어, 길이 방향으로의 균일도가 크게 저하되는 것이다. 물론 인쇄 종료 시에도 이와 유사한 원리에 의하여 길이 방향으로의 박막 균일도 저하가 발생한다.More specifically, it is as follows. The ink fluid is supplied to the inside of the slot die nozzle as shown in Fig. 1, and the thin film is formed by discharging the ink through the slot. While the apparatus is stopped, the supply of ink to the slot die nozzles is naturally also stopped, and when the printing starts, the ink starts to be supplied. However, time is inevitably generated until the ink is pumped through the ink reservoir and the ink is supplied through the flow path connected to the slot die nozzle, thereby finally discharging the ink through the slot. (This depends on the ink viscosity, pumping pressure, etc., but in actual practice, this time delay is known to be 1 to 2 seconds). That is, during the time delay until the printing state becomes steady state, It is impossible to form a thin film having an expected thickness in the original design, so that the desired thickness can not be obtained in this section, and the uniformity in the longitudinal direction is largely lowered. Even at the end of printing, the uniformity of the thin film in the longitudinal direction is lowered by the similar principle.
이러한 한계로, 일반적으로 슬롯 다이 코팅은 필름 형태의 기판에 박막을 형성하는 경우에 많이 사용되었다. 역시 잉크 점도, 펌핑 압력 등에 따라 달라지나 실제 현장에서의 경험적으로 상술한 바와 같은 시간 지연에 의하여 발생되는 인쇄 불량 구간의 길이는 1~2m 정도인 것으로 알려져 있으며, 필름 형태의 기판에 박막을 형성하는 공정에서는 일반적으로 한 번 인쇄가 시작되면 수백m 정도의 길이만큼 인쇄가 수행된다. 즉 이 경우 인쇄 전체 길이에 비하여 인쇄 불량 구간의 길이가 상당히 적은 비율을 차지하므로, 인쇄 시작 또는 종료 시 발생되는 인쇄 불량 구간을 잘라내어 버림으로써 길이 방향으로의 불균일 문제를 해소할 수 있다.Due to these limitations, slot die coating is commonly used to form thin films on film-like substrates in general. Also, it is known that the length of the printing failure region caused by the time delay as described above in actual field varies depending on ink viscosity, pumping pressure, and the like, and is about 1 to 2 m. In the process, generally, once printing is started, printing is performed for a length of several hundred meters. That is, in this case, since the length of the printing defective section takes a considerably smaller proportion than the total printing length, the printing defective section occurring at the start or end of printing is cut off, thereby eliminating the problem of unevenness in the longitudinal direction.
그런데 필름 형태의 기판이 아니라 평판 형태의 기판에 있어서는, 인쇄 전체 길이가 필름 형태의 기판에 비해 상대적으로 훨씬 짧을 뿐만 아니라, 필름과는 달리 단단한 재질로 된 기판을 절단하는 과정에서 절단이 더 어렵다거나 손상이 발생할 수도 있는 등의 문제 또한 있어, 종래에는 슬롯 다이 코팅 기술을 평판 형태의 기판에는 적용하는 것이 상당히 어렵다는 문제가 있었다.However, in the case of a flat plate type substrate, not a film type substrate, the total printed length is relatively shorter than that of a film type substrate. In addition, unlike a film, cutting is harder in cutting a substrate made of a hard material There is a problem that damage may occur, and there has been a problem that it is difficult to apply the slot die coating technology to a plate-type substrate conventionally.
물론 평판 형태의 기판에 슬롯 다이 코팅 기술을 적용하는 사례가 전혀 없는 것은 아니고 유리 기판 상에 PR(Photoresist) 잉크를 코팅하는 경우 등의 사례가 존재하기는 하나, 이 경우에 형성되는 잉크 층의 두께는 수백㎛ 수준으로 상당히 두껍기 때문에 두께 제어가 용이한 편이다. 그러나 두께 수㎛ 급 정도의 박막을 형성함에 있어서는, 슬롯 다이 코팅 장치에 있어 기존의 두께 제어 기술로는 원하는 균일도를 갖는 박막을 형성하는 것이 매우 어렵기 때문에, 이와 같은 매우 얇은 박막 형성에는 슬롯 다이 코팅 기술을 적용하지 못하는 문제가 있었다.
Of course, there is no case in which a slot die coating technique is applied to a flat plate type substrate, and there is a case where PR (Photoresist) ink is coated on a glass substrate. However, Is very thick at a level of several hundred [mu] m, so that thickness control is easy. However, it is very difficult to form a thin film having a desired uniformity by a conventional thickness control technique in a slot die coating apparatus in forming a thin film having a thickness of several micrometers in thickness. For forming such a very thin film, There was a problem that the technology could not be applied.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 슬롯 다이 코팅 기술로 만들어지는 박막의 두께가 균일하게 되도록 할 수 있으며, 특히 종래보다 훨씬 얇은 두께의 박막을 형성하도록 할 수 있고, 또한 평판 형태의 기판에도 적용이 가능하도록 하는, 박막 형성을 위한 슬롯 다이 코팅 방법 및 장치를 제공함에 있다.
DISCLOSURE Technical Problem Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a thin film- The present invention provides a slot die coating method and apparatus for forming a thin film which can form a thin film of a thin film and can be applied to a flat plate type substrate.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 박막 형성을 위한 슬롯 다이 코팅 방법은, 슬롯 다이 코팅 장치를 사용하여 평판 형태의 기판 상에 인쇄를 수행하되, 상기 슬롯 다이 코팅 장치의 잉크 공급 압력을 측정하여, 잉크 공급 압력이 정상 상태 이외인 상태의 시간 간격 동안의 인쇄 진행 길이를 가지는 버퍼 기판이 상기 기판의 인쇄 진행 방향 전후측에 배치되도록 하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a slot die coating method for forming a thin film, which comprises: printing a substrate on a flat plate using a slot die coating apparatus, So that the buffer substrate having the printing advancing length for the time interval of the state in which the ink supply pressure is out of the normal state is arranged on the front and rear sides of the substrate in the printing advancing direction.
보다 구체적으로는, 본 발명의 박막 형성을 위한 슬롯 다이 코팅 방법은, 슬롯 다이 코팅 장치의 잉크 공급부로부터 잉크 공급 유로를 통해 슬롯 다이 노즐로 잉크가 공급될 때, 상기 잉크 공급 유로에서의 잉크 공급 압력을 측정하여, 정상 상태일 때의 잉크 공급 압력인 정상 상태 압력값을 결정하는 정상 상태 압력값 결정 단계; 상기 슬롯 다이 코팅 장치의 인쇄 시작 시점으로부터 잉크 공급 압력이 상기 정상 상태 압력값에 미리 결정된 기준 비율값을 곱한 값인 기준 압력값에 도달하는 시점까지의 시간 간격 동안의 인쇄 진행 길이가 측정되는 전방 버퍼 결정 단계; 잉크 공급 압력이 상기 정상 상태 압력값에 미리 결정된 기준 비율값을 곱한 값인 기준 압력값 이하가 되는 시점부터 상기 슬롯 다이 코팅 장치의 인쇄 종료 시점까지의 시간 간격 동안의 인쇄 진행 길이가 측정되는 후방 버퍼 결정 단계; 상기 슬롯 다이 코팅 장치의 작업대 상에 기판이 배치되되, 인쇄 진행 방향을 기준으로 상기 기판의 전후측에 상기 전방 버퍼 결정 단계 및 상기 후방 버퍼 결정 단계에서 결정된 길이의 버퍼 기판들이 상기 기판과 밀착되도록 병렬 배치되는 기판 배치 단계; 상기 기판 및 상기 버퍼 기판들 상에 슬롯 다이 코팅 인쇄 작업이 수행되어 박막이 형성되는 박막 인쇄 단계; 상기 버퍼 기판들이 제거되는 버퍼 제거 단계; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.More specifically, the slot die coating method for forming a thin film of the present invention is characterized in that when ink is supplied from the ink supply portion of the slot die coating apparatus to the slot die nozzle through the ink supply passage, the ink supply pressure A steady state pressure value determining step of determining a steady state pressure value which is an ink supply pressure in a steady state; Wherein a printing progress length during a time interval from a printing start point of the slot die coating apparatus to a time point at which the ink supply pressure reaches a reference pressure value which is a value obtained by multiplying the steady state pressure value by a predetermined reference ratio value is measured, step; Wherein the printing advancing length during a time interval from the time when the ink supply pressure becomes the reference pressure value which is a value obtained by multiplying the steady state pressure value by the predetermined reference ratio value to the printing end point of the slot die coating apparatus is measured, step; Wherein a substrate is disposed on a work table of the slot die coating apparatus, and buffer substrates having lengths determined in the front buffer determining step and the rear buffer determining step are adhered to front and rear sides of the substrate, Disposing a substrate; A thin film printing step in which a slot die coating printing operation is performed on the substrate and the buffer substrates to form a thin film; A buffer removing step of removing the buffer substrates; And a control unit.
이 때 상기 기준 비율값은, 90% 내지 95% 범위 내의 값일 수 있다.In this case, the reference ratio value may be a value within a range of 90% to 95%.
또한 상기 잉크는, 나노 파티클을 포함하는 유체일 수 있다. 더불어, 상기 잉크는 CIGS 잉크, 전도선 금속 잉크, 유기물 잉크, 반도체성 잉크, 절연체성 잉크 등 슬롯다이를 이용한 코팅이 가능한 어떠한 잉크도 대상이 될 수 있다. The ink may also be a fluid comprising nanoparticles. In addition, the ink may be any ink that can be coated using a slot die, such as CIGS ink, conductive wire metal ink, organic ink, semiconductive ink, insulative ink.
또한 상기 박막은, 그 두께가 0.05㎛ 내지 10㎛ 범위 내의 값일 수 있다.The thin film may have a thickness within a range of 0.05 탆 to 10 탆.
또한 상기 정상 상태 압력값은, 0.5kpa 내지 100kpa 범위 내의 값일 수 있다.
Also, the steady-state pressure value may be a value within a range of 0.5 kPa to 100 kPa.
또한 본 발명의 박막 형성을 위한 슬롯 다이 코팅 장치는, 슬롯 다이 코팅 장치에 있어서, 잉크(40)가 공급되는 슬롯 다이 유로(11) 및 상기 슬롯 다이 유로(11)와 연통되어 평판 형태의 기판(50) 상으로 잉크(40)를 배출하는 노즐(12)을 포함하여 이루어지는 슬롯 다이 노즐(10); 잉크(40)를 수용하는 잉크 공급부(20); 상기 잉크 공급부(20) 및 상기 슬롯 다이 유로(11)를 연결하는 잉크 공급 유로(25); 상기 잉크 공급 유로(25) 상에 구비되는 압력 센서(30); 인쇄 진행 방향을 기준으로 상기 기판(50)의 전후측에 배치되는 평판 형태의 전후측 버퍼 기판(55a); 을 포함하여 이루어지며, 상기 전후측 버퍼 기판(55a)은, 상기 압력 센서(30)에서 측정되는 잉크 공급 압력이 정상 상태 이외인 상태의 시간 간격 동안의 인쇄 진행 길이를 가지는 것을 특징으로 한다.The slot die coating apparatus for forming a thin film according to the present invention is a slot die coating apparatus comprising a slot
이 때 상기 슬롯 다이 코팅 장치는, 인쇄 진행 방향을 기준으로 상기 기판(50)의 좌우측에 배치되는 평판 형태의 좌우측 버퍼 기판(55b); 을 더 포함하여 이루어질 수 있다. 이 때 상기 좌우측 버퍼 기판(55b)은, 그 폭이 상기 기판(50) 폭의 10% 내지 15% 범위 내의 값일 수 있다.At this time, the slot die coating apparatus includes left and right
또한 상기 기판은 인쇄 진행 방향과 나란한 방향으로 적어도 둘 이상이 서로 밀착되게 병렬 배치되도록 할 수 있다.In addition, the substrate may be arranged in parallel so that at least two of the substrates are in close contact with each other in a direction parallel to the printing advancing direction.
또한 상기 상기 잉크(40)는 CIGS 잉크, 전도선 금속 잉크, 유기물 잉크, 반도체성 잉크, 절연체성 잉크 등 슬롯다이를 이용한 코팅이 가능한 어떠한 잉크(40)도 대상이 될 수 있다.
The
본 발명에 의하면, 슬롯 다이 코팅 기술에 있어서, 인쇄 시작 또는 종료 시 발생되는 잉크 공급에 있어서의 시간 지연에 의해 발생되는 길이 방향으로의 인쇄 균일도 불량 문제를 해소 및 개선하며, 또한 슬롯 다이 코팅 기술의 적용 범위를 크게 확대하는 효과가 있다. 보다 상세히는 다음과 같다. 본 발명에서는, 잉크가 공급되는 유로 상에 압력 센서를 구비하여, 계측되는 압력 값을 이용하여 인쇄 상태가 안정화(steady state)에 도달했음(즉 박막이 균일하게 형성됨)을 파악하고, 이에 따라 예측되는 인쇄 불량 구간의 길이만큼의 버퍼 기판을 기판의 길이 방향 전후에 구비하도록 함으로써, 실제 완성품이 될 기판 상에서는 길이 방향으로의 두께 균일도가 충분히 달성될 수 있도록 하는 것이다. 이에 따라 본 발명의 방법을 사용함으로써 종래에는 필름 기판에밖에 적용이 어려웠던 슬롯 다이 코팅 기술을 평판 기판에도 용이하게 적용할 수 있게 된다.According to the present invention, in the slot die coating technique, it is possible to solve and solve the problem of poor printing uniformity in the longitudinal direction, which is caused by time delay in ink supply occurring at the start or end of printing, There is an effect of greatly expanding the range of application. The details are as follows. In the present invention, a pressure sensor is provided on the flow path to which the ink is supplied so as to grasp that the printing state has reached the steady state (that is, the thin film is uniformly formed) by using the measured pressure value, The buffer substrate is provided before and after the length of the substrate in the length of the printing defective section, so that the thickness uniformity in the longitudinal direction can be sufficiently achieved on the substrate to be the actual finished product. Accordingly, by using the method of the present invention, it is possible to easily apply a slot die coating technique, which has been conventionally difficult to apply only to a film substrate, to a flat substrate.
또한 본 발명은, 잉크 공급 유로 상에 구비된 압력 센서를 이용하여 배출되는 잉크 유량의 제어가 가능하며, 따라서 종래에 비해 인쇄에 의해 만들어지는 박막의 두께 제어 정밀도를 비약적으로 향상시켜 주는 큰 효과가 있다. 더불어 이처럼 본 발명에 의하면 슬롯 다이 코팅 기술의 박막 두께 제어 정밀도를 향상시켜 줌으로써, 수㎛급 두께를 가지는 박막을 형성하는 공정에 슬롯 다이 코팅 기술을 적용할 수 있도록 하여 적용 범위를 더욱 확대시켜 주는 효과 또한 있다. 더불어 본 발명은, 뉴턴 유체가 아닌 잉크, 즉 예를 들어 나노 파티클을 포함하는 유체인 잉크 등을 사용하여도 두께 제어 정밀도를 떨어뜨리지 않으므로, 사용 대상(즉 잉크)을 종래보다 크게 확장하는 효과 또한 있다.
In addition, the present invention is capable of controlling the flow rate of ink discharged using a pressure sensor provided on the ink supply flow path, and thus has a large effect of drastically improving the thickness control accuracy of a thin film produced by printing have. In addition, according to the present invention, slot die coating technology can be applied to a process of forming a thin film having a thickness of several micrometers by improving the thin film thickness control precision of the slot die coating technique, There is also. In addition, the present invention does not deteriorate the thickness control precision even when an ink other than a Newton fluid, that is, an ink, for example, a fluid including nanoparticles, is used, have.
도 1은 종래의 슬롯 다이 노즐 및 슬롯 다이 코팅 원리.
도 2는 본 발명의 슬롯 다이 코팅 장치.
도 3은 본 발명의 슬롯 다이 코팅 장치에 사용되는 기판 구성.
도 4는 본 발명의 슬롯 다이 코팅 방법에 의한 균일화 원리.
도 5는 박막 두께-시간, 압력-시간 간의 관계 그래프.
도 6은 본 발명의 슬롯 다이 코팅 방법 흐름도.Figure 1 shows a conventional slot die nozzle and slot die coating principle.
Figure 2 is a slot die coating apparatus of the present invention.
Figure 3 is a substrate configuration used in the slot die coating apparatus of the present invention.
4 shows the principle of homogenization by the slot die coating method of the present invention.
5 is a graph of the relationship between thin film thickness-time and pressure-time.
6 is a flow diagram of a slot die coating method of the present invention.
이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 박막 형성을 위한 슬롯 다이 코팅 방법 및 장치를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
Hereinafter, a slot die coating method and apparatus for forming a thin film according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 슬롯 다이 코팅 방법은, 앞서 설명한 바와 같이 인쇄 시작 또는 종료 시점에 잉크 공급이 정상적인 인쇄 중 상태일 때와는 달리 원활하게 이루어지지 않기 때문에 발생되는 박막 형성 불균일 문제를 해결하기 위한 것이다. 이를 위해 본 발명에서는, 슬롯 다이 코팅 장치로 공급되는 잉크의 압력을 측정하여, 이를 이용해서 정량적으로 인쇄가 정상적으로 이루어지는 시점을 찾고, 그 외의 시간 간격 동안의 인쇄 진행 길이를 예측하여 그만큼의 영역에 버퍼 기판을 구비하도록 함으로써, 실질적으로 제품으로 활용되는 기판 상에는 정상적인 인쇄만이 이루어질 수 있도록 한다.As described above, the slot die coating method of the present invention is intended to solve the problem of thin film formation non-uniformity which occurs because the ink supply is not smoothly performed at the start or end of printing, unlike when the ink supply is in the normal printing state. To this end, in the present invention, the pressure of the ink supplied to the slot die coating apparatus is measured, a time point at which printing is normally performed quantitatively is found, and a printing progress length during other time intervals is predicted, By providing the substrate, only normal printing can be performed on the substrate which is substantially used as a product.
보다 상세히 설명하자면 다음과 같다. 슬롯 다이 코팅 과정에서 인쇄 시작 또는 종료 시에는 잉크 공급 시간 지연이 반드시 발생하며, 이는 노즐에서 배출되는 잉크 유량에 영향을 미쳐, 결과적으로는 이 시간 동안 인쇄된 박막의 두께는 원하는 두께만큼 나오지 않아, 인쇄 방향(즉 기판 길이 방향)으로의 균일도가 떨어지는 문제가 필연적으로 발생한다. 종래에는 필름 기판에 슬롯 다이 코팅 기술을 적용하고 이러한 인쇄 불량 구간을 잘라내는 방법을 사용하였으며, 따라서 평판 기판에는 슬롯 다이 코팅 기술의 적용이 어려웠다. 그러나 본 발명에서는, 잉크가 공급되는 유로 상에 압력 센서를 구비하여, 계측되는 압력 값을 이용하여 인쇄 상태가 안정화(steady state)에 도달했음(즉 박막이 균일하게 형성됨)을 파악하고, 이에 따라 예측되는 인쇄 불량 구간의 길이만큼의 버퍼 기판을 기판의 길이 방향 전후에 구비하도록 함으로써, 실제 완성품이 될 기판 상에서는 길이 방향으로의 두께 균일도가 충분히 달성될 수 있도록 하는 것이다.More specifically, it is as follows. The ink supply time delay necessarily occurs at the start or end of printing in the slot die coating process, which affects the ink flow rate discharged from the nozzle, and consequently the thickness of the thin film printed during this time does not reach the desired thickness, The uniformity in the printing direction (i.e., the longitudinal direction of the substrate) is inevitably lowered. Conventionally, a method of applying a slot die coating technique to a film substrate and cutting out such a printing defect period has been used, and thus it has been difficult to apply a slot die coating technique to a flat substrate. However, in the present invention, the pressure sensor is provided on the flow path to which the ink is supplied so as to grasp that the printing state has reached the steady state (that is, the thin film is uniformly formed) by using the measured pressure value, The buffer substrate is provided before and after the substrate in the longitudinal direction of the substrate by the length of the predicted printing defective section so that the thickness uniformity in the longitudinal direction can be sufficiently achieved on the substrate to be the actual finished product.
즉 요약하자면, 본 발명의 박막 형성을 위한 슬롯 다이 코팅 방법은, 슬롯 다이 코팅 장치를 사용하여 평판 형태의 기판 상에 인쇄를 수행하되, 상기 슬롯 다이 코팅 장치의 잉크 공급 압력을 측정하여, 잉크 공급 압력이 정상 상태 이외인 상태의 시간 간격 동안의 인쇄 진행 길이를 가지는 버퍼 기판이 상기 기판의 인쇄 진행 방향 전후측에 배치되도록 하는 것을 특징으로 한다.
In other words, in summary, the slot die coating method for thin film formation of the present invention is characterized in that printing is performed on a plate-shaped substrate using a slot die coating apparatus, the ink supply pressure of the slot die coating apparatus is measured, And a buffer substrate having a printing progress length during a time interval in which the pressure is in a state other than a normal state is disposed on the front and rear sides of the substrate in the printing direction.
이러한 본 발명의 슬롯 다이 코팅 방법을, 도 2에 도시된 본 발명의 슬롯 다이 코팅 장치의 실시예 및 도 3에 도시된 기판 구성 실시예를 통해 보다 구체적으로 상세히 설명한다.The slot die coating method of the present invention will be described in more detail with reference to the embodiment of the slot die coating apparatus of the present invention shown in FIG. 2 and the substrate constitution example shown in FIG.
도 2에는 본 발명의 슬롯 다이 코팅 방법에 사용되는 슬롯 다이 코팅 장치의 주요 구성이 도시되어 있다. 평판 형태의 기판(50) 상에 잉크(40)를 코팅하여 박막을 형성할 수 있도록, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 박막 형성을 위한 슬롯 다이 코팅 장치는, 잉크(40)가 공급되는 슬롯 다이 유로(11) 및 상기 슬롯 다이 유로(11)와 연통되어 평판 형태의 기판(50) 상으로 잉크(40)를 배출하는 노즐(12)을 포함하여 이루어지는 슬롯 다이 노즐(10); 잉크(40)를 수용하는 잉크 공급부(20); 상기 잉크 공급부(20) 및 상기 슬롯 다이 유로(11)를 연결하는 잉크 공급 유로(25); 상기 잉크 공급 유로(25) 상에 구비되는 압력 센서(30); 를 포함하여 이루어진다.FIG. 2 shows a main configuration of a slot die coating apparatus used in the slot die coating method of the present invention. 2, a slot die coating apparatus for forming a thin film of the present invention, as shown in FIG. 2, is constructed so that the
이 때, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 슬롯 다이 코팅 장치는, 인쇄 진행 방향을 기준으로 상기 기판(50)의 전후측에 배치되는 평판 형태의 전후측 버퍼 기판(55a); 도 포함하여 이루어지도록 한다. 상기 전후측 버퍼 기판(55a)은, 상기 압력 센서(30)에서 측정되는 잉크 공급 압력이 정상 상태 이외인 상태의 시간 간격 동안의 인쇄 진행 길이를 가진다.3, the slot die coating apparatus of the present invention includes: a front and rear
더불어 본 발명의 슬롯 다이 코팅 장치는, 도 4에 도시된 바와 같이, 인쇄 진행 방향을 기준으로 상기 기판(50)의 좌우측에 배치되는 평판 형태의 좌우측 버퍼 기판(55b); 을 더 포함하여 이루어질 수 있다. 이 때 상기 좌우측 버퍼 기판(55b)은, 그 폭이 상기 기판(50) 폭의 10% 내지 15% 범위 내의 값일 수 있다.
In addition, as shown in FIG. 4, the slot die coating apparatus of the present invention includes: a plate-shaped left and
이러한 구성으로 된 본 발명의 슬롯 다이 코팅 장치를 사용하여, 본 발명의 슬롯 다이 코팅 방법은, 도 6에 도시된 바와 같이, 정상 상태 압력값 결정 단계, 전방 버퍼 결정 단계, 후방 버퍼 결정 단계, 기판 배치 단계, 박막 인쇄 단계, 버퍼 제거 단계를 포함하여 이루어지게 된다. 이하 각 단계에 대해 보다 구체적으로 상세히 설명한다.
Using the slot die coating apparatus of the present invention having such a configuration, the slot die coating method of the present invention is characterized in that the slot die coating method of the present invention includes a steady state pressure value determination step, a front buffer determination step, A deposition step, a thin film printing step, and a buffer removing step. Each step will be described in more detail below.
상기 정상 상태 압력값 결정 단계는, 슬롯 다이 코팅 장치의 잉크 공급부로부터 잉크 공급 유로를 통해 슬롯 다이 노즐로 잉크가 공급될 때, 상기 잉크 공급 유로에서의 잉크 공급 압력을 측정하여, 정상 상태일 때의 잉크 공급 압력인 정상 상태 압력값을 결정하는 단계이다. 앞서 설명한 바와 같이, 인쇄 시작 시에는 슬롯 다이 노즐에 잉크가 채워져 있지 않은 상태였다가 잉크가 공급되어 배출 가능할 만큼 채워질 때까지 시간 지연이 필연적으로 존재하며, 이 시간 지연 동안에 수행된 인쇄에 의해 만들어진 박막은 당연히 제대로 인쇄가 이루어지는 동안 만들어진 박막에 비해 두께가 얇아 전체적인 균일성을 크게 저하시키게 된다. 물론 인쇄 종료 시에도 이와 비슷한 원리로 균일성 저하를 유발하는 얇은 박막이 만들어진다. 이러한 불균일한 박막이 만들어지는 범위가 어느 정도인지를 명확하게 파악하기 위해서, 본 발명에서는 잉크 공급 압력을 측정하는 것이다. 도 2의 장치를 참조하면, 상기 잉크 수용부(20) 및 상기 슬롯 다이 유로(11)를 연결하는 상기 잉크 공급 유로(25) 내로 유통되는 잉크의 압력이 바로 잉크 공급 압력으로서, 역시 도 2의 장치를 참조할 때 상기 압력 센서(30)에 의해 이러한 잉크 공급 압력이 정밀하게 측정될 수 있다.
The steady-state pressure value determining step measures the ink supply pressure in the ink supply passage when ink is supplied from the ink supply portion of the slot die coating apparatus to the slot die nozzle through the ink supply passage, And determining the steady-state pressure value which is the ink supply pressure. As described above, at the start of printing, there is inevitably a time delay until the ink is filled in the slot die nozzles until the ink is supplied and discharged so as to be dischargeable. The thin film Of course, is thinner than the thin film formed during the printing process, which greatly reduces the overall uniformity. Of course, at the end of printing, a thin film is produced which causes uniformity degradation by similar principle. In order to clearly understand the extent to which such a non-uniform thin film is produced, in the present invention, the ink supply pressure is measured. 2, the pressure of the ink flowing into the
이처럼 본 발명에서는 잉크 공급 압력이 측정됨으로써 잉크 배출이 안정화되는 정상 상태(steady state)에 도달하는 시점을 정확하게 판단할 수 있다. 따라서 인쇄 시작 시점부터 정상 상태 도달 시점까지, 또는 정상 상태 이탈 시점부터 인쇄 종료 시점까지 시간 간격이 얼마나 되는지, 그 사이에 인쇄 진행 길이는 얼마나 되는지 역시 정확하게 판단하여 결정할 수 있다. 이를 단계별로 보다 구체화하여 설명하면 다음과 같다.As described above, in the present invention, it is possible to accurately determine when the ink supply pressure reaches a steady state in which ink discharge is stabilized. Therefore, it is also possible to accurately determine how long the time interval is from the start of printing to the arrival of the steady state, the time of departure from the steady state to the end of printing, and the length of the printing progression. This step will be described in more detail as follows.
상기 전방 버퍼 결정 단계는, 상기 슬롯 다이 코팅 장치의 인쇄 시작 시점으로부터 잉크 공급 압력이 상기 정상 상태 압력값에 미리 결정된 기준 비율값을 곱한 값인 기준 압력값에 도달하는 시점까지의 시간 간격 동안의 인쇄 진행 길이가 측정되는 단계이다. 즉 인쇄 시작 시점부터 정상 상태 도달 시점까지의 시간 간격 및 인쇄 진행 길이를 바로 이 전방 버퍼 결정 단계에서 판단하여 결정할 수 있다.Wherein the forward buffer determination step includes a step of determining whether or not printing progresses during a time interval from a printing start time point of the slot die coating apparatus to a time point at which the ink supply pressure reaches a reference pressure value which is a value obtained by multiplying the steady state pressure value by a predetermined reference ratio value And the length is measured. That is, the time interval from the start of printing to the arrival of the steady state and the print progress length can be determined by determining the front buffer immediately.
상기 후방 버퍼 결정 단계는, 잉크 공급 압력이 상기 정상 상태 압력값에 미리 결정된 기준 비율값을 곱한 값인 기준 압력값 이하가 되는 시점부터 상기 슬롯 다이 코팅 장치의 인쇄 종료 시점까지의 시간 간격 동안의 인쇄 진행 길이가 측정되는 단계이다. 즉 정상 상태 이탈 시점부터 인쇄 종료 시점까지의 시간 간격 및 인쇄 진행 길이를 바로 이 후방 버퍼 결정 단계에서 판단하여 결정할 수 있다.Wherein the step of determining the backward buffer is a step of determining whether or not printing progresses during a time interval from a time point when the ink supply pressure becomes equal to or lower than a reference pressure value which is a value obtained by multiplying the steady state pressure value by a predetermined reference ratio value, And the length is measured. That is, it is possible to determine the time interval and the printing progress length from the steady-state releasing time to the printing ending point by judging in the rear buffer determining step.
여기에서, 상기 정상 상태 압력값이란 물론 정상 상태일 때의 압력값이 될 것이다. 도 5는 인쇄 시작 부근의 박막 두께-시간 간의 관계 및 압력-시간 간의 관계 그래프를 도시한 것이다. 도 5(A), (B)를 비교해 보면 알 수 있는 바와 같이, 박막 두께는 잉크 공급 압력과 비례하는 관계에 있으므로, 잉크 공급 압력이 정상 상태가 되면 박막 두께 역시 정상 상태로 형성된다, 즉 박막 두께가 균일하게 형성된다고 볼 수 있음을 알 수 있다. 그런데 통상적으로 요구되는 박막 두께 균일도 기준은 평균 박막 두께의 ㅁ10% 정도이기 때문에, 정확하게 정상 상태일 때의 잉크 공급 압력값인 정상 상태 압력값(도 5에서 Ps)까지를 버퍼 길이로 잡기보다는 그보다 좀더 짧게 잡는 것이 바람직하다. 잉크 종류에 따라 가격의 차이가 상당히 크기는 하지만, 비싼 전자 인쇄용 잉크의 경우 현재 기준 10ml당 수백만원 수준으로 가격이 형성되어 있는 경우도 있는 등, 가능한 한 버퍼 길이를 줄여 잉크를 절약할 수 있는 것이 바람직하기 때문이다.Here, the steady state pressure value will be the pressure value in the steady state as well as the steady state pressure value. Fig. 5 is a graph showing a relation between the thin film thickness-time and the pressure-time near the start of printing. 5 (A) and 5 (B), since the thickness of the thin film is proportional to the ink supply pressure, when the ink supply pressure is in a steady state, the thin film is also formed in a steady state, It can be seen that the thickness is uniformly formed. However, conventional thin film thickness uniformity standards required by rather than catching since Wh about 10% of the average film thickness, (in Fig. 5 P s) accurate ink supply pressure value of the steady state pressure value at a normal state to a buffer length It is preferable to hold it shorter. Although the difference in price varies considerably depending on the ink type, it is possible to save ink by reducing the buffer length as much as possible, for example, in the case of expensive electronic printing ink, the price may be formed at a level of several million won per 10 ml .
이러한 점을 고려하여, 정확히 정상 상태 압력값(Ps)이 될 때를 기준으로 잡기보다는, 상기 정상 상태 압력값(Ps)에 미리 결정된 기준 비율값을 곱한 값인 기준 압력값(Pref)을 기준으로 잡는 것이 바람직하다. 이 때 상기 기준 비율값은, 90% 내지 95% 범위 내의 값일 수 있다. 상기 기준 비율값의 하한값이 90%인 이유는, 앞서 설명한 바와 같이 두께 균일도는 통상적으로 평균 박막 두께의 ㅁ10% 정도로 요구되기 때문에, 정상 상태 압력값(Ps)보다 10% 가량 적은 정도(즉 90%)를 기준 압력값(Pref)으로 잡아도 충분히 통상적으로 요구되는 두께 균일도를 달성할 수 있기 때문이다. 물론 두께 균일도를 보다 좋게 하기 위해서는 상기 기준 비율값을 90%보다 더 높게 잡아도 무방하다. 그러나 한편으로 상기 기준 비율값이 100%가 되게 할 경우(즉 기준 압력값 = 정상 상태 압력값) 상술한 바와 같이 비싼 잉크일 경우 잉크 낭비에 따른 비용 상승 문제가 커지므로, 상기 기준 비율값의 상한값은 95% 정도인 것이 적절하다.
In view of this point, the correct steady-state pressure value (P s), the steady-state pressure value (P s) value, a reference pressure value (P ref) by multiplying the predetermined reference ratio value on than the catch relative to the time the It is desirable to take it as a standard. In this case, the reference ratio value may be a value within a range of 90% to 95%. Why the lower limit value of the reference ratio value of 90%, the above thickness uniformity as described above is typically because the required
이와 같이 상기 전방 / 후방 버퍼 결정 단계를 통해 정상 상태 이외인 상태의 시간 간격(즉 인쇄 시작 시점부터 정상 상태 도달 시점까지의 시간 간격 / 정상 상태 이탈 시점부터 인쇄 종료 시점까지의 시간 간격) 동안의 인쇄 진행 길이가 예측되면, 실제 완성품이 될 기판이 인쇄 작업 중에 이 구간에 배치되지 않도록 함(즉 기판이 인쇄 작업 중에 정상 상태 인쇄가 진행되는 구간에 배치되도록 함)으로써, 최종적으로는 기판 상에는 정상적인 인쇄에 의해 균일한 두께의 박막만이 형성되도록 할 수 있다. 이처럼 하기 위해 바로 다음과 같은 기판 배치 단계가 수행되게 된다.In this manner, through the above-described determination of the forward / backward buffer, printing during a time interval other than the normal state (i.e., a time interval from the printing start time to the steady state arrival time / When the progress length is predicted, the substrate to be the actual finished product is prevented from being placed in this section during the printing operation (that is, the substrate is placed in the section in which the steady-state printing progresses during the printing operation), and finally, So that only a thin film having a uniform thickness can be formed. In order to do so, the following substrate placement step is performed.
상기 기판 배치 단계는, 상기 슬롯 다이 코팅 장치의 작업대 상에 기판이 배치되되, 인쇄 진행 방향을 기준으로 상기 기판의 전후측에 상기 전방 버퍼 결정 단계 및 상기 후방 버퍼 결정 단계에서 결정된 길이의 버퍼 기판들이 상기 기판과 밀착되도록 병렬 배치되는 단계이다. 상술한 바와 같이 상기 버퍼 기판의 길이는 정상 상태 이외인 상태의 시간 간격 동안의 인쇄 진행 길이로서 결정된다. 이 때 상기 기판은 인쇄 진행 방향과 나란한 방향으로 적어도 둘 이상이 서로 밀착되게 병렬 배치되도록 할 수 있다. 물론 이 경우에는 전후측 버퍼 기판은 병렬 배치된 기판들의 최전단 및 최후단에 배치되도록 하면 된다.The substrate disposing step may include disposing a substrate on a work table of the slot die coating apparatus, the buffer substrates having lengths determined in the front buffer determination step and the back buffer determination step on the front and rear sides of the substrate, And are arranged in parallel so as to be in close contact with the substrate. As described above, the length of the buffer substrate is determined as a printing progress length during a time interval other than a normal state. At this time, the substrate may be arranged in parallel so that at least two of the substrates are in close contact with each other in the direction parallel to the printing advancing direction. Of course, in this case, the front and rear buffer substrates may be arranged at the foremost end and the rear end of the substrates arranged in parallel.
상기 박막 인쇄 단계는, 상기 기판 및 상기 버퍼 기판들 상에 슬롯 다이 코팅 인쇄 작업이 수행되어 박막이 형성되는 단계이다. 상술한 바와 같이 상기 기판의 전후측에서 전방 / 후방 버퍼 길이만큼의 구간에는 상기 전후측 버퍼 기판들이 배치되기 때문에, 불균일한 두께의 박막은 상기 전후측 버퍼 기판 상에 형성되며, 상기 기판 상에는 요구하는 만큼의 두께 균일도가 달성되는 균일한 박막만이 형성될 수 있게 된다.In the thin film printing step, a slot die coating printing operation is performed on the substrate and the buffer substrates to form a thin film. As described above, since the front and rear buffer substrates are arranged in the section corresponding to the front / rear buffer length on the front and rear sides of the substrate, a thin film having a non-uniform thickness is formed on the front and rear buffer substrates, It is possible to form only a uniform thin film having a thickness uniformity as high as that of the thin film.
이 때, 앞서 설명한 바와 같이 (박막을 기준으로 할 때) 길이 방향의 균일도는 잉크 공급 압력에 의하여 결정될 수 있지만, 폭 방향의 균일도는 상기 슬롯 다이 노즐(10)의 내부에 형성되는 상기 슬롯 다이 유로(11)의 형상 설계에 의해 결정된다. 도 2에는 비록 도면을 간략화하기 위하여 상기 슬롯 다이 유로(11)가 단지 상하 방향으로 연장되는 직선 형태로 도시하였으나, 실제로는 상기 슬롯 다이 유로(11)는 폭 방향으로 연장되는 상기 노즐(12) 전체에 잉크를 고루 배분하기 위해서 상기 슬롯 다이 노즐(10) 내부에서 여러 방향으로 연장되고 또한 다수의 분기 등을 가지도록 설계되는 것이 일반적이다. 본 발명에서는 폭 방향의 균일도에 대해서는 고려하지 않고 있으므로 이러한 유로 설계에 대한 상세한 설명은 생략하겠으나, 일반적으로 폭 방향으로 볼 때 가운데 부분이 좀더 두껍고 양 끝 가장자리 부분(즉 좌우측 부분)이 좀더 얇게 형성된다는 경험적인 사실이 알려져 있다. 이러한 점을 고려하여, 본 발명에서는 폭 방향의 균일도 또한 더욱 향상시킬 수 있도록, 상기 기판(50)의 전후측에만 상기 전후측 버퍼 기판(55a)을 배치하는 것이 아니라, 상기 기판(50)의 좌우측에도 상기 좌우측 버퍼 기판(55b)을 배치하도록 하고 있는 것이다. 이와 같이 함으로써 폭 방향으로의 균일도를 저하시키는 양 끝 가장자리 얇은 박막은 좌우측의 버퍼 기판에 형성되도록 할 수 있다.At this time, as described above, the uniformity in the longitudinal direction (when the thin film is used as a reference) can be determined by the ink supply pressure, but the uniformity in the width direction is determined by the thickness of the slot die nozzles 10 (11). Although the slot die
상기 버퍼 제거 단계는, 상기 버퍼 기판들이 제거되는 단계이다. 도 4(A)에 도시된 바와 같이, 상기 전후측 또는 좌우측 버퍼 기판들(55a)(55b)에 박막의 전체 두께 균일도를 저하시키는 길이 방향 또는 폭 방향의 얇은 박막 부분이 형성되고, 실제 완성품으로 사용될 상기 기판(50) 부분에는 정상적으로 균일하게 인쇄되는 박막 부분이 형성된다. 따라서 도 4(B)에 보이는 바와 같이 상기 버퍼 기판들(55a)(55b)을 제거해 버리고 나면, 상기 기판(50) 상에는 전체적으로 매우 높은 균일도를 가지는 박막이 성공적으로 형성될 수 있게 되는 것이다.
The buffer removing step is a step in which the buffer substrates are removed. As shown in Fig. 4 (A), the front and rear or left and
이와 같이 본 발명의 슬롯 다이 코팅 방법 및 장치를 사용하면, 평판 형태의 기판 상에 균일한 두께의 박막을 형성하는 것이 가능하며, 따라서 종래에는 필름 기판에밖에 적용이 어려웠던 슬롯 다이 코팅 기술을 평판 기판에도 용이하게 적용할 수 있게 된다.As described above, by using the slot die coating method and apparatus of the present invention, it is possible to form a thin film having a uniform thickness on a flat plate type substrate, and therefore, a slot die coating technique, So that it can be easily applied.
또한 상술한 바와 같이 본 발명은 잉크 공급 유로 상에 구비된 압력 센서를 이용하여 잉크 공급 압력을 측정하여 줌으로써, 잉크 공급 압력과 비례 관계에 있는 박막 두께를 보다 용이하게 제어할 수 있어, 궁극적으로는 종래에 비해 인쇄에 의해 만들어지는 박막의 두께 제어 정밀도를 비약적으로 향상시켜 줄 수 있다. 물론 이에 따라, 수㎛급 두께를 가지는 박막을 형성하는 공정에 슬롯 다이 코팅 기술을 적용할 수 있도록 하여 적용 범위를 더욱 확대시켜 줄 수 있다. 보다 구체적으로는, 본 발명의 슬롯 다이 코팅 방법 및 장치에서, 상기 박막은, 그 두께가 0.05㎛ 내지 10㎛ 범위 내의 값일 수 있다. 또한 상기 정상 상태 압력값은, 0.5kpa 내지 100kpa 범위 내의 값일 수 있다.As described above, the present invention can more easily control the thickness of the thin film in proportion to the ink supply pressure by measuring the ink supply pressure using the pressure sensor provided on the ink supply path, and ultimately, It is possible to remarkably improve the thickness control accuracy of the thin film produced by printing as compared with the conventional technique. Accordingly, the slot die coating technique can be applied to the process of forming a thin film having a thickness of several micrometers, and the application range can be further enlarged. More specifically, in the slot die coating method and apparatus of the present invention, the thin film may have a thickness within a range of 0.05 탆 to 10 탆. Also, the steady-state pressure value may be a value within a range of 0.5 kPa to 100 kPa.
보다 상세히 설명하자면, 종래에도 평판 상에 슬롯 다이 코팅 기술을 사용하여 인쇄를 수행한 예가 전혀 없지는 않았으나, 앞서 설명한 바와 같이 종래에는 수백㎛급 두께를 가지는 정도의 잉크층 형성에 극히 제한적으로 사용되었을 뿐으로, 이 경우에는 잉크층 두께 자체가 두껍기 때문에 정밀 제어를 필요로 하지 않았다. 그러나 수㎛급 두께를 가지는 박막 형성 시에는 종래의 슬롯 다이 코팅 기술로는 도저히 제어가 불가능하였기 때문에 이러한 경우에 슬롯 다이 코팅 기술을 전혀 적용하지 못했던 한계가 있었던 것이다. 그러나 본 발명의 방법 및 장치를 이용하면 두께 제어 정밀도가 극히 향상되기 때문에, 이러한 수㎛급 두께를 가지는 박막 형성 공정에도 슬롯 다이 코팅 기술을 적용할 수 있게 되어, 슬롯 다이 코팅 기술의 적용 범위를 극대화할 수 있게 되는 것이다.
More specifically, there has never been an example in which printing was performed using a slot die coating technique on a flat plate at all, but as described above, conventionally, it has been used extremely limitedly to form an ink layer having a thickness of several hundreds of micrometers In this case, since the thickness of the ink layer itself is thick, precise control is not required. However, in the case of forming a thin film having a thickness of several micrometers, since the conventional slot die coating technique has never been able to control it, there was a limit in which the slot die coating technique was not applied at all. However, since the thickness control precision is extremely improved by using the method and apparatus of the present invention, it is possible to apply the slot die coating technique to the thin film forming process having a thickness of several mu m, thereby maximizing the application range of the slot die coating technique It will be possible to do.
더불어 본 발명의 방법 및 장치는 다음과 같은 한계 역시 극복할 수 있게 해 준다. 종래의 슬롯 다이 코팅 기술에서는 전단 속도(shear rate)에 대한 점도의 변화가 없는 뉴턴 유체(newtonian fluid)인 잉크가 사용되어 왔으며, 따라서 그 제어나 설계 역시 잉크가 뉴턴 유체인 것이라는 전제 하에 이루어져 왔다. 그러나 전자 인쇄 분야에 사용되는 잉크는 실질적으로 뉴턴 유체가 아닌 경우가 많다. 한 예로 나노 파티클을 포함하는 유체의 경우, 전단 속도에 대한 점도 변화가 있고, 점탄성이 있는 등 뉴턴 유체와는 그 물성이 상당히 다른 점이 많은 것이다.In addition, the method and apparatus of the present invention can overcome the following limitations. In the conventional slot die coating technique, a newtonian fluid having no viscosity change with respect to shear rate has been used, so that the control or design has also been made on the assumption that the ink is a Newtonian fluid. However, inks used in the field of electronic printing are often not substantially Newtonian fluids. For example, in the case of fluids containing nanoparticles, viscosity changes with shear rate, viscoelastic properties, and the properties of Newtonian fluids are quite different.
슬롯 다이 코팅의 장점이 미리 입력된 유량 및 속도로 인쇄층의 두께가 결정되어 예측과 제어가 용이하다는 것인데, 종래에는 잉크를 모두 뉴턴 유체로 가정하였기 때문에 이러한 복잡한 물성을 가지는 잉크의 경우 기존 장치로는 원하는 결과를 얻을 수 없는 경우가 발생하고, 특히 정밀 인쇄가 필요한 경우 이것이 품질에 지대한 영향을 미치게 되는 문제가 있었다. 그러나 본 발명에서는 잉크를 뉴턴 유체로 한정하여 전제하지 않고, 실제 현재 인쇄 작업 중 측정되는 잉크 공급 압력을 직접적으로 두께 정밀도 제어에 사용하기 때문에, 잉크가 뉴턴 유체가 아니라 하더라도 제어 정밀도를 떨어뜨리지 않는다.The advantage of slot die coating is that the thickness of the printing layer is determined by the pre-input flow rate and velocity, which makes it easy to predict and control. In the past, since the ink is assumed to be Newtonian fluid, A desired result can not be obtained. In particular, when precise printing is required, there is a problem that this affects the quality considerably. However, in the present invention, since the ink supply pressure measured in actual printing operation is directly used for thickness accuracy control without limiting the ink to Newtonian fluid, the control accuracy is not lowered even if the ink is not a Newtonian fluid.
즉 본 발명의 슬롯 다이 코팅 방법 및 장치는, 두께 제어 정밀도를 떨어뜨리지 않으면서도 그 사용 대상(즉 잉크) 역시 종래보다 훨씬 확장할 수 있게 되는 것이다. 즉 본 발명에서 상기 잉크는, 나노 파티클을 포함하는 유체일 수 있다. 보다 구체적으로는, 상기 잉크는 CIGS 잉크, 전도선 금속 잉크, 유기물 잉크, 반도체성 잉크, 절연체성 잉크 등 슬롯다이를 이용한 코팅이 가능한 어떠한 잉크도 대상이 될 수 있다.
That is, according to the slot die coating method and apparatus of the present invention, the object to be used (that is, the ink) can be expanded much more than the conventional one without reducing the thickness control precision. That is, in the present invention, the ink may be a fluid containing nanoparticles. More specifically, the ink may be any ink capable of being coated using a slot die, such as CIGS ink, conductive wire metal ink, organic ink, semiconductive ink, insulative ink.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It goes without saying that various modifications can be made.
10: 슬롯 다이 노즐
11: 슬롯 다이 유로 12: 슬롯
20: 잉크 수용부 25: 잉크 공급 유로
30: 압력 센서 40: 잉크
50: 기판
55a: 전후측 버퍼 55b: 좌우측 버퍼10: Slot die nozzle
11: Slot die flow path 12: Slot
20: ink receiving portion 25: ink supply path
30: pressure sensor 40: ink
50: substrate
55a: Front and rear side buffers 55b: Left and right buffers
Claims (13)
상기 슬롯 다이 코팅 장치의 잉크 공급 압력을 측정하여, 잉크 공급 압력이 정상 상태 이외인 상태의 시간 간격 동안의 인쇄 진행 길이를 가지는 버퍼 기판이 상기 기판의 인쇄 진행 방향 전후측에 배치되도록 하는 것을 특징으로 하는 박막 형성을 위한 슬롯 다이 코팅 방법.
Printing is performed on a plate-shaped substrate using a slot die coating apparatus,
A buffer substrate having a printing advancing length for a time interval in a state in which the ink supply pressure is in a state other than a normal state is arranged on the front and rear sides of the substrate in the printing progress direction by measuring the ink supply pressure of the slot die coating apparatus, A slot die coating method for thin film formation.
상기 슬롯 다이 코팅 장치의 인쇄 시작 시점으로부터 잉크 공급 압력이 상기 정상 상태 압력값에 미리 결정된 기준 비율값을 곱한 값인 기준 압력값에 도달하는 시점까지의 시간 간격 동안의 인쇄 진행 길이가 측정되는 전방 버퍼 결정 단계;
잉크 공급 압력이 상기 정상 상태 압력값에 미리 결정된 기준 비율값을 곱한 값인 기준 압력값 이하가 되는 시점부터 상기 슬롯 다이 코팅 장치의 인쇄 종료 시점까지의 시간 간격 동안의 인쇄 진행 길이가 측정되는 후방 버퍼 결정 단계;
상기 슬롯 다이 코팅 장치의 작업대 상에 기판이 배치되되, 인쇄 진행 방향을 기준으로 상기 기판의 전후측에 상기 전방 버퍼 결정 단계 및 상기 후방 버퍼 결정 단계에서 결정된 길이의 버퍼 기판들이 상기 기판과 밀착되도록 병렬 배치되는 기판 배치 단계;
상기 기판 및 상기 버퍼 기판들 상에 슬롯 다이 코팅 인쇄 작업이 수행되어 박막이 형성되는 박막 인쇄 단계;
상기 버퍼 기판들이 제거되는 버퍼 제거 단계;
를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 박막 형성을 위한 슬롯 다이 코팅 방법.
When the ink is supplied from the ink supply portion of the slot die coating apparatus to the slot die nozzle through the ink supply passage, the ink supply pressure in the ink supply passage is measured to determine the steady state pressure value as the ink supply pressure at the steady state Determining a steady state pressure value;
Wherein a printing progress length during a time interval from a printing start point of the slot die coating apparatus to a time point at which the ink supply pressure reaches a reference pressure value which is a value obtained by multiplying the steady state pressure value by a predetermined reference ratio value is measured, step;
Wherein the printing advancing length during a time interval from the time when the ink supply pressure becomes the reference pressure value which is a value obtained by multiplying the steady state pressure value by the predetermined reference ratio value to the printing end point of the slot die coating apparatus is measured, step;
Wherein a substrate is disposed on a work table of the slot die coating apparatus, and buffer substrates having lengths determined in the front buffer determining step and the rear buffer determining step are adhered to front and rear sides of the substrate, Disposing a substrate;
A thin film printing step in which a slot die coating printing operation is performed on the substrate and the buffer substrates to form a thin film;
A buffer removing step of removing the buffer substrates;
The method of claim 1, wherein the slot die coating method further comprises:
90% 내지 95% 범위 내의 값인 것을 특징으로 하는 박막 형성을 위한 슬롯 다이 코팅 방법.
3. The method of claim 2,
And a value within a range of 90% to 95%.
나노 파티클을 포함하는 유체인 것을 특징으로 하는 박막 형성을 위한 슬롯 다이 코팅 방법.
3. The ink according to claim 2, wherein the ink
Wherein the fluid is a fluid containing nanoparticles.
CIGS 잉크, 전도선 금속 잉크, 유기물 잉크, 반도체성 잉크, 절연체성 잉크 중 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 박막 형성을 위한 슬롯 다이 코팅 방법.
5. The ink according to claim 4, wherein the ink
CIGS ink, conductive line metal ink, organic ink, semiconductive ink, and insulator ink.
그 두께가 0.05㎛ 내지 10㎛ 범위 내의 값인 것을 특징으로 하는 박막 형성을 위한 슬롯 다이 코팅 방법.
The method of claim 2, wherein the thin film
Wherein the thickness of the coating layer is in the range of 0.05 占 퐉 to 10 占 퐉.
0.5kpa 내지 100kpa 범위 내의 값인 것을 특징으로 하는 박막 형성을 위한 슬롯 다이 코팅 방법.
3. The method of claim 2, wherein the steady state pressure value
Is in the range of 0.5 kPa to 100 kPa.
잉크가 공급되는 슬롯 다이 유로 및 상기 슬롯 다이 유로와 연통되어 평판 형태의 기판 상으로 잉크를 배출하는 노즐을 포함하여 이루어지는 슬롯 다이 노즐;
잉크를 수용하는 잉크 공급부;
상기 잉크 공급부 및 상기 슬롯 다이 유로를 연결하는 잉크 공급 유로;
상기 잉크 공급 유로 상에 구비되는 압력 센서;
인쇄 진행 방향을 기준으로 상기 기판의 전후측에 배치되는 평판 형태의 전후측 버퍼 기판;
을 포함하여 이루어지며,
상기 전후측 버퍼 기판은, 상기 압력 센서에서 측정되는 잉크 공급 압력이 정상 상태 이외인 상태의 시간 간격 동안의 인쇄 진행 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 박막 형성을 위한 슬롯 다이 코팅 장치.
In a slot die coating apparatus,
A slot die nozzle having a slot die flow passage to which ink is supplied and a nozzle communicating with the slot die flow passage and discharging ink onto a plate-shaped substrate;
An ink supply portion for containing ink;
An ink supply passage connecting the ink supply unit and the slot die flow path;
A pressure sensor provided on the ink supply passage;
Front and rear side buffer substrates arranged on the front and rear sides of the substrate with respect to the printing advancing direction;
, ≪ / RTI >
Wherein the front and rear buffer substrates have a printing advancing length during a time interval in which the ink supply pressure measured by the pressure sensor is in a state other than a normal state.
인쇄 진행 방향을 기준으로 상기 기판의 좌우측에 배치되는 평판 형태의 좌우측 버퍼 기판;
을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 박막 형성을 위한 슬롯 다이 코팅 장치.
The apparatus of claim 8, wherein the slot die coating apparatus
Left and right buffer substrates arranged on the left and right sides of the substrate with respect to the printing direction;
Wherein the slot die coating apparatus further includes a slot die coating apparatus for forming a thin film.
그 폭이 상기 기판 폭의 10% 내지 15% 범위 내의 값인 것을 특징으로 하는 박막 형성을 위한 슬롯 다이 코팅 장치.
10. The semiconductor device according to claim 9, wherein the left and right buffer substrates
Wherein the width of the gap is within a range of 10% to 15% of the width of the substrate.
인쇄 진행 방향과 나란한 방향으로 적어도 둘 이상이 서로 밀착되게 병렬 배치되는 것을 특징으로 하는 박막 형성을 위한 슬롯 다이 코팅 장치.
9. The method of claim 8,
Wherein at least two of the plurality of slot die coils are arranged in parallel with each other in a direction parallel to the printing progress direction.
나노 파티클을 포함하는 유체인 것을 특징으로 하는 박막 형성을 위한 슬롯 다이 코팅 장치.
The ink according to claim 8, wherein the ink
Wherein the fluid is a fluid containing nanoparticles.
CIGS 잉크, 전도선 금속 잉크, 유기물 잉크, 반도체성 잉크, 절연체성 잉크 중 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 박막 형성을 위한 슬롯 다이 코팅 장치.The ink according to claim 12, wherein the ink
CIGS ink, conductive line metal ink, organic ink, semiconductor ink, and insulator ink.
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