KR101522773B1 - 롤투롤 장치의 유연 기판 처짐 방지 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 롤러와 롤러 사이에 연신 된 기판을 정전기력이나 자기력으로 부상시켜 처짐을 방지한 것을 특징으로 하는 기판 처짐 방지 장치를 제공한다.
즉, 본 발명은, 롤투롤 장치에서 연신된 유연기판이 처지는 것을 방지하기 위해, 그 윗편에 전극을 형성한 평탄면의 부상장치를 설치하고 상기 전극에 전압을 인가하여 전하를 대전시킴으로써 아래에 연신된 유연기판에 유도전하 또는 유도 전기쌍극자를 형성시켜 정전인력으로 정전부상시켜 유연기판이 처지는 것을 방지하였다.

Description

롤투롤 장치의 유연 기판 처짐 방지 시스템{SUBSTRATE SLACK PREVENTING SYSTEM IN ROLL TO ROLL SYSTEM}
본 발명은 롤투롤 장치에 유연 기판을 감아 박막을 형성하는 것을 비롯한 여러 공정 진행 중 기판이 처지는 것을 방지하는 기판 처짐 방지 시스템에 관한 것이다.
롤투롤 장치는 유연 기판에 대해 연속공정을 실시할 수 있어 생산성을 크게 향상시키는 장점이 있다. 그에 따라 유연 기판으로 만드는 플렉서블 디스플레이, 태양전지, 조명 소자, 기타 반도체 적용 소자를 롤투롤 방식으로 제작하려는 시도가 많이 이루어진다. 그러나 롤투롤 방식을 적용함에 있어 롤러와 롤러 사이에 연신 된 유연 기판이 아래로 처지는 현상이 문제된다. 이를 해결하기 위해, 다수의 롤러를 유연 기판 사이에 설치하여 연신 된 구간을 좁히려는 시도가 있으나, 유연 기판의 일면에 이미 회로소자(TFT, TCO 등)가 형성되어 있는 경우, 회로소자가 형성된 면에 롤러를 접촉시키지 못하므로 그로 인한 방법의 적용에는 한계가 있다. 대한민국 공개 특허 제10-2011-0012182호에 기재된 롤투롤 장치에서도 다수의 롤러를 설치하고 있으나, 유연 기판의 양면 모두에 롤러를 설치하는 구성으로 TFT 등의 회로소자가 형성된 유연 기판에는 적용할 수 없는 구성이다.
따라서 본 발명의 목적은 유연 기판을 롤러에 감아 공정을 진행하는 롤투롤 장치에서, 유연 기판이 쳐지는 문제를 해결하기 위한 새로운 방식의 기판 처짐 방지 시스템을 제공하고자 하는 것이다.
상기 목적에 따라 본 발명은 롤러와 롤러 사이에 연신 된 기판을 정전기력이나 자기력으로 부상시켜 처짐을 방지한 것을 특징으로 하는 기판 처짐 방지 장치를 제공한다.
즉, 본 발명은, 롤투롤 장치에서 연신된 유연기판이 처지는 것을 방지하기 위해, 그 윗편에 전극을 형성한 평탄면의 부상장치를 설치하고 상기 전극에 전압을 인가하여 전하를 대전시킴으로써 아래에 연신된 유연기판에 유도전하 또는 유도 전기쌍극자를 형성시켜 정전인력으로 정전부상시켜 유연기판이 처지는 것을 방지한다.
또한, 부상장치에 전자석을 구비시키고 유연기판에 자성체를 도포하거나 자성체 필름을 부착하여 자기부상식으로 기판의 처짐을 방지할 수도 있다.
본 발명에 따르면, 롤투롤 공정을 실시함에 있어, 길이가 길게 연신 되는 유연 기판을 정 전기력이나 자기력으로 부상시켜 처짐을 방지하므로 종래 다수의 중간 롤러를 설치하는 불편이 없고, 중간 롤러가 없으므로 기판에 형성된 회로소자를 롤러가 손상시킬 위험이 전혀 없고, 생산성이 향상되며, 기판과 마스크의 밀착 또한 강화되어 쉐도우 효과가 거의 없게 되는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 정전 부상 기판 처짐 방지 시스템을 설명하는 개요도이다.
도 2는 도 1에서 사용된 정전 부상 기판 처짐 방지시스템의 구체적인 구성을 보여주는 구성도이다.
도 3은 정전 부상장치의 구체적인 정전기 대전용 전극들과 부상 간격 센서 구성을 보여주는 평면도이다.
도 4는 정전 부상장치의 전압 인가에 따른 부상 원리를 설명하는 단면 구성도이다.
도 5는 정전기 선형모터의 구성 및 구동 원리를 설명하는 평면도와 단면도이다.
도 6은 유연 기판과 마스크가 별도의 롤러에 의해 이송될 때, 본 발명의 정전 부상 기판 처짐 방지 시스템을 이에 적용하는 것을 보여주는 단면도이다.
도 7은 부상용 전극을 구비한 부상면을 롤러에 감아 컨베이어 벨트로 만든 부상창지를 나타내는 단면도이다.
도 8은 이해를 돕기 위해 도 7과 같은 대상을 나타내는 사시도이다.
도 9는 도 7의 부상장치를 롤투롤 시스템에 적용한 것을 보여주는 단면구성도 이다.
도 10은 유연기판 상면을 보여주는 평면도이다.
도 11 내지 도 14는 유연기판과 부상면 사이의 간격을 유지하는 간격유지수단의 실시예를 보여주는 단면도 및 그래프들이다.
도 15는 본 발명에서 유연 기판과 마스크를 부상하는 부상면을 각각 별도의 부상면으로 구성하되, 이들을 이중으로 하여 컨베이어 벨트를 구성하는 실시예에 대한 설명도 이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 롤투롤 장치에서 유연 기판(100)이 아래로 처지는 것을 방지하기 위해 롤러(200)에 감겨 이송되는 유연 기판(100)을 위로 당겨주는 부상장치(300)를 개략적으로 보여준다. 유연 기판(100)은 대개 폴리머 소재로 되어 있으나, 여기에 ITO와 같은 투명전극이 형성되어 있을 수 있다. 경우에 따라서는 얇은 금속필름으로 된 유연 기판(100)이 롤투롤 장치에 적용될 수도 있다. 이러한 유연 기판(100) 역시 생산성을 위해 대면적화되고 있으므로 롤러(200) 사이에서 그 자중으로 인해 처지게 되고 처짐 현상은 박막 증착시 균일한 박막 형성에 좋지 못한 영양을 끼치게 된다. 따라서 본 발명은 유연 기판(100)에 비접촉식으로 유연 기판(100)을 당겨 올릴 수 있도록 정 전기력을 이용하였다. 즉, 유연 기판(100) 위에서 강한 정전기를 대전시키면, 유연 기판(100)에는 상보적인 정전기가 유도되어 서로 인력이 작용하게 되어 유연 기판(100)이 부상되므로 유연 기판(100)은 처지지 않고 수평을 유지할 수 있다.
상기한 부상장치(300)의 구성을 도 2에 단면도로 나타내었다.
유연 기판(100)에 투명전극(125)이 코팅되어 있고, 그 아래 마스크(150)가 유연 기판(100)에 밀착되어 있는 경우를 나타내고 있으나, 이는 예시적인 것으로, 유연 기판(100)만 있을 경우에도 본 발명의 정전 부상을 적용하여 기판을 수평 하게 유지할 수 있다. 마스크(150) 역시 특별한 패턴을 형성하는 증착 공정에 필요로 되는 것이며, 필름 형태의 연성 마스크(150)를 유연 기판(100)에 밀착시켜 롤투롤 장치에서 유연 기판(100)과 일체로 감기고 풀리도록 한 것이다.
롤투롤 장치가 설치되는 챔버 벽면이나 천정면에 고정되는 베이스 부재(310)는 강체로서 전도성 유무에 관계없이 선택될 수 있고, 경우에 따라서는 챔버 천정면을 그대로 이용하여 생략될 수 있다. 베이스 부재(310) 아래에는 절연물 표면에 도 3과 같은 구조의 점 전극이 다수 형성된 부상면(350)이 설치된다. 부상면(350)은 절연물(330)로 샌드위치 되어 보호될 수 있고, 점선의 화살표는 그 사이마다 점착제가 도포될 수 있음을 의미한다.
부상면(350) 전면에 균일한 분포로 작은 면적의 점 전극(340)들(분홍색으로 표시된 모든 점 전극들)이 간격을 두고 배열될 수 있다. 이때, 유연 기판(100)이 부상면(350)에 부착되지 않고 간격을 유지할 수 있도록 간격을 제어하기 위한 센서(360)(회색으로 표시된 모든 점들)가 전면에 분포될 수 있다. 점 전극(340)에는 (+)/(-) 전압이 교대로 인가되며, 부상면(350)에서 대전 된 정전하의 합은 0이 되도록 하여야 아래에 위치한 유연 기판(100)에 상보적인 정 전하가 유도될 수 있다.
부상면(350)의 양변을 따라 선을 이루는 선형전극(320)은 유연 기판(100)이 이송될 때 이송을 도울 수 있는 정전기 선형모터 역할을 하나 필수적이진 않다. 이는 기본적인 유연 기판(100)의 구동력은 롤러(200)가 제공하므로 정전기 선형 모터는 없어도 무방하기 때문이다. 그러나 유연 기판(100)이 이송될 때 정전 부상 장치 부분에서 이송에 걸림이 되지 않도록 정전기 선형 모터가 이송을 원활하게 할 수 있으므로 설치하는 것이 바람직하다.
도 4는 점 전극(340)과 그 아래 마주하게 되는 유연 기판(100) 위에 실선형 도전체를 필름 등으로 형성하여, 점 전극(340)에 (+)/(-) 전압을 교대로 인가함으로써 실선형 도전체 측에 상보적인 유도 전하가 유도되어 정 전기력으로 유연 기판(100)을 부상시킨 상태를 모식적으로 나타낸다. 실선형 도전체 필름이 반드시 필요한 것은 아니지만, 유연 기판(100) 면 자체에 유도되는 정전하만으로 정전인력이 약하다고 판단될 때, 좀 더 강한 정전 인력을 형성하기 위해 도전체 필름을 부착할 수 있다. 실선형 도전체 코팅도 가능하나 번거로울 수 있다.
도 5는, 도 3의 선형전극(320)으로 구성되는 정전기 선형모터에 대해 좀 더 상세히 나타낸다.
도 5와 같이 절연체로 된 부상면(350)에 형성된 선형전극(320)과 그 아래 놓여 지는 절연성 유연 기판(100) 위에, 틈을 두면서 서로 맞물리는 형태로 도전체 쌍(120,130)이 형성된다(이하, 맞물림형 전극이라고도 부를 수 있다). 도전체 쌍(120,130)은 금속 필름을 가공하여 유연기판(100) 위에 부착하는 방법을 비롯하여 다양한 방법으로 형성될 수 있다. 이들은 상기 선형전극(320)과 위아래로 마주하되, 선형 전극의 점선형 도전체를 하나 걸러 마주하도록 형성되며, 동일 유연기판(100) 면에서 서로 맞물리는 형태로 형성되는 도전체 쌍(120, 130)은 전원 인가를 한꺼번에 하기 위해 쌍을 이루는 도전체(120)와 도전체(130) 각각을 하나로 연결하는 전기 접속부(122)가 맞물리는 부분(121)에 대해 수직방향으로 형성된다.
이와 같이 형성된 도전체중 어느 한쪽, 예를 들면 도전체(120)에 전원의 (+)극을 인가하고 맞물린 다른 편 도전체(130)에 (-)극을 인가하면 마치 +/- 전압을 교대로 인가한 것과 같은 효과가 나타난다. 한편, 부상면(350)에 형성된 선형전극(320)에는 +/0/-/0를 주기로 반복되게 전압을 인가한다. 이와 같이 전원의 극성을 맞춘 상태에서 유연 기판(100)과 부상면(350)이 서로 접근되면, 선형전극(320)의 전하 배열 +/0/-/0에 대해 하부 도전체(120, 130)의 +/- 대전 부분이 상부 선형전극(320)의 0 전하 아래에 각각 놓여 지게 된다. 이러한 배열 위치는 도전체(120, 130)의 폭과 간격 조절로 구현될 수 있다. 따라서 하부 도전체(130) + 전하는 윗 편 후방에 있는 + 전하로부터는 척력을, 윗 편 전방에 있는 - 전하로부터는 인력을 받고, 도전체(130)와 맞물린 상보적 전하가 대전 된 다른 도전체(120)의 - 전하는 윗 편 후방에 있는 - 전하로부터는 척력을 윗 편 전방에 있는 + 전하로부터는 인력을 받아 하부 유연 기판(100)은 전진하게 된다. 선형 전극(320)의 점 전극 한 간 정도 전진하여 정전 인력이 완전히 안정한 상태로 되기 전에 상부 선형 전극(320)에 부여되는 전압의 극성을 +/0/-/0의 주기 배열로부터 0/+/0/-의 주기 배열로 바꾸어 줌으로써 다시 유연 기판(100)을 전진시킨다. 즉, 상부 선형전극(320)에는 일종의 4상 교류를 인가하되, 그 주파수를 하부 유연 기판(100)의 전진 속도와 맞추어 제어함으로써 유연 기판(100)을 계속 전진 시키게 된다. 참고로 상기 기판 이송은 진공 챔버에서 실시하기 때문에 인가 전압이 높아도 방전을 일으키지 않기 때문에 실질적으로 매우 유용함을 밝혀둔다.
유연 기판(100)과 부상면(350) 간의 간격 유지에 대해서는 별도로 후술하며, 센서(360)의 구성도 그와 함께 설명될 것이다.
도 6은, 유연 기판(100)과 마스크(150)가 별도의 구동 롤러에 의해 이송되는 경우, 이들에 대해 정전 부상 처짐 방지 장치가 적용된 것을 나타낸다. 유연 기판(100)에 투명전극이 형성되어 있을 수 있으나 도 6에는 나타내지 않았다. 유연 기판(100)은 롤러(200)에 의해 이송되고 마스크(150)는 유연 기판(100) 바로 아래 배치되어 별도의 롤러(400)에 의해 유연 기판(100)과 속도를 맞추어 이송된다. 마스크(150)는 연성 마스크로 구성되며, 폴리머 소재 연성 필름, 금속 필름, 금속 호일 또는 연성 필름에 금속필름이 부착된 것 등일 수 있다. 이 경우도, 부상 장치(300)는 도 2에서 단면도로 나타낸 구조를 취하며, 부상면(350)에 형성되는 전극 구성도 도 3과 동일하고, 구동 원리 또한 도 4 및 5와 동일하다. 이때, 유연 기판을 구동하는 롤러(200)와 마스크(150)를 구동하는 롤러(400)에 대해 설치된 각각의 보조 롤러(250, 450)들이 유연 기판(100)과 마스크(150)의 간격이 벌어지는 것을 막아주며 기판 쪽 보조 롤러(250)와 마스크 쪽 보조롤러(450)는 서로 구동축을 연결하여 연동시킬 수 있다.
부상장치(300)의 부상면(350)의 점 전극에 정전기가 대전 됨에 따라 금속성 마스크(150)에 상보적 유도 전하가 유도되어 부상되고 그에 따라 유연 기판(150)이 마스크(150)와 밀착 부상되며(부상면과 금속성 마스크가 일종의 유전체(유연기판)가 샌드위치 된 축전기를 이룬다), 유연 기판(100)에도 분극 현상으로 인한 전기 쌍극자가 유도되므로 부상력을 받게 된다. 따라서 이러한 경우, 유연 기판(100)은 폴리머 소재, 마스크(150)는 금속을 포함하는 소재로 구성하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 도 1 및 도 6의 롤투롤 시스템에 정전 부상장치(300)를 구성함은 유연 기판(100)이 처지는 것을 정전 인력으로 잡아주므로 기판의 수평성을 유지하여 주지만, 롤러 구동에 의한 기판 이송에 제동이 걸리거나 이송 속도를 늦출 수 있으므로 이를 방지하기 위해 부상 장치(300) 자체를 컨베이어 방식으로 구성할 수 있다. 이러한 구성에 대해 도 7 내지 도 9를 참조하여 설명한다.
도 7은 부상용 전극을 구비한 부상면(350)을 롤러(500)에 감아 컨베이어 벨트로 만든 것을 단면도로 나타내며, 도 8은 이해를 돕기 위해 동일 대상을 사시도로 나타내었다.
롤러(500)를 구동하는 컨베이어 벨트를 롤러(500)바퀴 외경보다 작은 내경 내지는 축 외경에 맞추어 구성하고 롤러(500) 바퀴 외경에 맞추어 부상면(350)을 감아 컨베이어 벨트를 구성한다. 부상면(350)의 점 전극(340)과 선형전극(320)이 유연 기판(100)을 향하도록 부상면(350)을 감는다.
이와 같이 구성된 컨베이어 방식의 부상장치는 도 9에서와 같이 롤투롤 시스템에 적용되어 롤러에 의해 이송되는 유연 기판(100)을 정전 부상시켜 처지지 않게 한다.
즉, 컨베이어 방식의 부상장치는 점 전극(340)에 대전 된 전하와 이에 의해 상보적으로 유도된 유연기판(100) 상의 유도 전하 사이의 정전 인력으로 유연기판(100)이 부상되되, 유연기판(100)이 구동 롤러(200)에 의해 이송될 때 정전 인력으로 인해 이송이 지연되지 않도록 부상면(350)도 컨베이어 구동 롤러(500)에 의해 유연기판(100)과 같은 속도로 이송되게 한다. 컨베이어 구동롤러(500)와 유연기판의 구동롤러(200)는 서로 동기되게 하고, 그에 따라 유연기판(100)이 이송되는 속도로 부상면(350)도 이송되어 원활하게 이송되게 한다.
원활한 이송을 위하여는 부상면(350)에 정전기 성형 모터 구축을 위한 선형 전극(320)을 형성하고, 유연기판(100) 위에는 이에 상응하는 맞물림형 전극을 형성한다. 도 5의 도전체(120, 130)과 동일한 구조와 원리로 유연기판(100)이 롤러(200)에 의해 구동될 때 정전기 선형모터가 동작하여 이송을 위한 추진력을 더함으로써 정전부상력에 의해 유발될 수 있는 이송지체를 상쇄한다.
유연기판(100)이 폴리머 등의 유전체로 형성되어 유도되는 전기쌍극자만으로는 정전인력이 부족하다고 보일 경우, 도 10과 같이 유연 기판(100) 위에 전극(140)을 형성하여 유도전하를 대전시켜 정전인력을 강화할 수 있다. 상기 전극(140)은 부상면(350) 위에 형성된 점 전극(340)에 상보되는 전하가 유도되도록 비슷한 면적으로 다수 형성될 수 있으나(도 10 참조) 반드시 그러한 패턴을 만들 필요는 없고 점 전극(340) 아래 도체면이 확보되기만 하면 전하유도가 될 수 있으므로 그로써 충분하다. 센서(360)에 대응하는 지점에 표시된 것은 일종의 센서부품(160)으로 이는 간격 유지 장치에 대해 후술할 때 설명될 것이다.
도 10에는 전극(140)과 맞물림형 전극(120, 130)이 함께 형성된 것으로 도시되어 있으며, 이들은 유연기판(100) 위에 금속 필름 등으로 부착되거나 코팅 등의 방법으로 형성될 수 있다.
컨베이어 방식의 부상장치가 사용될 경우, 부상면(350)과 유연기판(100) 면에 정전기 선형모터용 전극들이 형성될 경우, 구동 롤러(200)는 동력을 낮춘 상태에서 정전기 선형 모터의 동력에 의해 유연기판(100)을 이송할 구동력을 상당 부분 얻을 수 있다.
다음은 유연기판(100)과 부상면(350) 사이의 간격을 유지하는 장치에 대해 설명한다.
유연기판(100)이 부상면(350)의 정전인력으로 인해 부상면(350)에 완전히 부착되는 것을 방지하는 장치로서, 부상면(350) 또는 베이스 부재(310)에 부상면(350)에서 좀 더 돌출되게 설치되는 롤러(370)를 들 수 있다. 이는 가장 간단하고도 효과적인 장치이며, 롤러의 회전에 의해 유연 기판(100)의 이송은 원만하게 진행된다.
유연기판(100)에 도체 전극이 있는 경우, 간격 유지를 간격 되먹임 제어를 통해 할 수도 있다.
즉, 도 12에서 부상면(350)의 점 전극(340)과 유연기판(100)의 도체 전극(140)은 평행판 축전기를 형성하며 그 용량 C 는 거리 d에 반비례한다, C
Figure 112013072224410-pat00001
(1/d). 이 축전기는 도 12에서 보인 바와 같이 코일을 연결하면 L-C 공진회로를 이룬다. 이 L-C 공진기에 커플링 축전기
Figure 112013072224410-pat00002
를 통해 일정한 주파수
Figure 112013072224410-pat00003
의 RF 전원과 연결하면 C의 크기가
Figure 112013072224410-pat00004
를 만족하는 거리에서 공명이 일어난다. 공명이 일어날 때 C에 걸리는 전압이 증가하고 따라서 정전 인력도 증가하므로 인력은 거리의 함수로 도 12 하단 우편에 보인 바와 같이 변한다. 공명 거리 바로 안쪽에서는 거리가 멀어질수록 인력이 강해지는 영역, 즉 양의 기울기를 갖는 영역이 있으며, 이 영역을 이용하여 일정한 거리를 유지하며 유연기판(100)을 부상시키는 것이 가능하다.
간격 되먹임 제어는 다른 방식으로도 실시될 수 있다.
유연기판(100)과 부상면(350) 사이의 간격을 센싱 해서 되먹임으로써 유기연판(100)이 부상면(350)과 일정한 거리로 유지되어 부양되도록 하는 또 다른 실시 예를 도 13에 보였다. 이러한 실시예는 유연기판(100)은 도체이거나 도체 전극이 부상되는 윗면에 형성되어 있어 부상면(350)과 유연기판(100)이 하나의 축전기를 형성하는 경우 적용될 수 있다. 여기에서 유연기판(100) 부상용 주전원으로 직류전원
Figure 112013072224410-pat00005
를 사용하고 간격 조절 전원으로 RF 전원을 사용한다. 변압기를 통해 공급되는 RF 전압은
Figure 112013072224410-pat00006
인데 두 개의 축전기
Figure 112013072224410-pat00007
와
Figure 112013072224410-pat00008
를 지나면서 전압이 분배되어
Figure 112013072224410-pat00009
양단에는
Figure 112013072224410-pat00010
만큼의 전압이 걸리게 된다. 이 전압은 정류 및 전압 N 배 증가회로(voltage multiplier)(600)를 통해서
Figure 112013072224410-pat00011
의 직류전압이 되어 주전원
Figure 112013072224410-pat00012
의 반대 방향으로 걸리게 된다. 유연기판(100) 도전체와 부상면(350)의 도전체들에 의해 이루어진 축전기 C 사이에 걸리는 전압은
Figure 112013072224410-pat00013
가 되며 이에 따라 인력 F는 도 13에 보인 바와 같은 거리(d) 의존성을 갖는다. 이 함수는 도 12의 함수보다 기울기가 양인 영역이 넓기 때문에 안정적으로 유연기판(100)을 부상시킬 수 있는 간격의 허용 범위가 커져 더욱 안정적으로 일정거리를 유지하며 유연기판(100)을 부상시킬 수 있다.
간격 되먹임에 제어는 일반적인 거리센서를 이용할 수도 있다.
도 14는 광학적 거리센서를 이용한 되먹임 시스템을 도시하였다. 광학적 센서는 유연기판(100) 상에 도전체 전극이 반드시 형성될 필요가 없으므로 적용범위가 더 넓다. 거리센서는 적외선 거리센서일 수도 있으며, 부상면(350) 측에 설치되어 간격을 센싱하고 그에 따라 양단의 전위차를 조절하여 간격을 유지한다.
한편, 유연기판(100) 상에 자성체 물질을 도포하거나 자성체 마스크를 사용할 경우, 부상면(350) 위에 전자석을 점 전극(340)과 같이 설치하여 자기부상으로 기판 처짐을 방지할 수도 있다. 점 전극이 전자석으로 대체되는 것 외에 베이스 부재 내지 컨베이어 방식의 부상장치가 구성된느 것은 변함이 없다. 특히, 자기부상방식은 널리 알려진 기술에 따라 구현될 수 있으므로 자세한 설명은 생략한다.
다음은, 상술한 롤투롤 장치의 기판 처짐 방지를 좀 더 철저히 하기 위한 보완적인 실시예에 대해 설명한다.
도 7 내지 도 8의 컨베이어 벨트를 이루는 부상면(350)이 아래로 처지는 것을 방지하기 위해, 부상면(350) 안쪽에 강체(700)를 설치하되, 강체(700)의 하면(아래쪽 평면)과 부상면(350)이 간격을 두게 하고, 강체 하면에 도 3의 정전 부상용 전극들을 구성하고, 부상면(350)의 상면, 즉, 강체 하면과 마주하는 면에 그와 상응하는 전극들(도 10 참조)을 구성한다. 그에 따라 도 4 내지 도 5의 정전 부상 및/또는 정전기 모터가 구현되어 강체(700)는 부상면(350)을 정전 부상시켜 처지지 않게 할 수 있다. 정전기 선형 모터의 구성은 필수는 아니고 선택적이나 이를 설치하면, 컨베이어 벨트를 이루는 부상면(350)의 이송이 더욱 원활해 진다. 간격 유지 수단(도 11 내지 도 14)들도 동일하게 적용될 수 있다.
다음은, 부상면(350)에 의해 유연 기판(100)이 부상될 때, 유연 기판(100)과 별도의 롤러에 의해 이송되는 마스크(150)가 유연 기판(100)과 분리되어 처지지 않게 하는 보완책에 대해 설명한다.
도 6과 같이 마스크(150)가 유연 기판(100)의 구동 롤러(200)와 다른 롤러(400)에 의해 구동되며, 마스크(150) 자체가 도전체가 아닐 경우는 상술한 바와 같이 부상면(350)에 의해 정전기력으로 부상되기 어려우므로, 마스크(150)의 개구부 이외의 프레임 부분에 점착제를 도포하거나 점착 테이프를 부착하거나, 점착성이 있는 필름 재질로 마스크(150)를 제작한다. 점착력은 그다지 강하지 않은 것, 예를 들면, 포스트잇과 같은 수준이나, 액정 보호필름이 갖는 점착력 정도가 적합하다. 이러한 점착력을 부여한 마스크(150)는 별개의 롤러에 의해 구동되면서도 유연 기판(100)의 하면에 부착되어 이송되며, 증착 공정 구간을 지나 유연 기판(100)과 마스크(150)가 분리되어야 하는 지점에 이르면 권취 롤러의 구동력으로 쉽게 유연기판(100) 하면에서 떨어져 감기게 된다. 점착제의 도포나 점착 필름의 부착을 유연 기판(100) 하면에 실시하여 마스크(150)를 부착시킬 수도 있다.
또한, 컨베이어 벨트를 형성하는 부상면(350)을 유연 기판(100)용 부상면(800)과 마스크(150)용 부상면(850)의 두 겹으로 제작할 수 있다. 이해를 돕기 위해, 도 15를 참조하여 설명한다.
대개 마스크(150)는 오픈 마스크를 사용하며, 오픈 마스크는 중앙에 개구부를 구비하고 개구부를 둘러싸 형태를 유지하는 프레임과도 같다. 이에 반해, 유연 기판(100)은 개구부 없는 하나의 평면 형태이며, 오픈 마스크의 개구부를 통해 물질이 증착된다. 따라서, 유연 기판(100)을 처지지 않게 부상시키는 부상면(800)은 마스크의 개구부에 해당되는 중심부에 부상용 전극을 형성하고, 마스크(150)를 처지지 않게 부상시키는 부상면(850)은 중심부가 아닌 외측의 프레임 부분에 부상용 전극을 형성한다. 이들 부상면(800, 850)에 형성되는 전극은 일반적으로 사용되는 정전 척을 구성하는 전극으로 함이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 본 출원인에 의해 출원된 대한민국특허출원 제10-2013-0036657호의 미세정전 척으로 구성한다. 즉, 전극의 폭은 100 내지 300 μm, 전극 사이의 간격은 100 내지 400 μm로 하여 다수의 전극을 형성하는 것이다. 그에 따라 유연 기판(100)은 물질이 증착되는 그 중심부에서 정전인력으로 부상면(800)에 부착 또는 부상되고, 마스크(150)는 부상면(850)에 의해 부착 또는 부상되어 유연 기판(100)과 밀착된 상태로 이송된다.
상기의 경우, 기판용 부상면(800)과 마스크용 부상면(850)은 어느 것이 안쪽에 놓이고 바깥쪽에 놓이든 문제되지 않는다. 서로 부상작용을 하는 부위가 다르기 때문이다.
부착력은 전압으로 조절하여 롤러에 의한 이송이 진행되는데에는 문제가 없게 한다. 유연기판의 구동 롤러와 마스크의 구동 롤러는 동기화되게 함이 바람직하다.
또한, 이에 대한 변형예로서, 유연기판(100) 부상면(800)은 정전척으로 구성하고, 마스크(150) 부상면(850)은 점착제 척으로 구성할 수 있다. 이 경우는 마스크용 부상면(850)이 반드시 바깥쪽에 놓여져야 할 것이다.
유연 기판(100) 및/또는 마스크(150)가 자성체를 포함하는 경우, 상기 기판용 부상면(800) 및/또는 마스크용 부상면(850)은 자성 테이프로 구성될 수 있다.
즉, 기판용 부상면(800)과 마스크용 부상면(850)은 상황에 맞추어, 각각 정전 척, 점착 척, 자석 척 등으로 여러 가지 경우의 수로 조합되어 구성될 수 있다.
이와 같이하여, 롤투롤 장치에서 기판이 처지는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.
100: 유연기판
150: 마스크
125: 투명전극
120, 130: 도전체 쌍
140: 전극
160: 센서부품
121: 전기 접속부(122)가 맞물리는 부분
122: 전기 접속부
200: 롤러
300: 부상장치
310: 베이스 부재
350, 800, 850: 부상면
320: 선형전극
330: 절연물
340: 점 전극
360: 센서
370, 400, 500: 롤러
250, 450: 보조 롤러
600: 전압 N 배 증가회로
700: 강체

Claims (12)

  1. 유연기판을 롤러에 감아 이송하며 공정을 실시하는 롤투롤 시스템에 있어서,
    상기 롤러들 사이에 연신된 유연기판 윗편에 전하가 대전될 수 있는 전극을 구비한 평탄한 부상면을 구비한 부상장치를 설치하되,
    상기 부상장치의 부상면은 절연물에 점 전극을 하나 이상 구비하고,
    상기 부상면의 전극에 대전된 전하에 의해 유연기판 윗면에 그와 상보적인 전하가 대전되도록 유연기판 면에 도전체를 포함하게 하여,
    전극에 대전 된 전하의 정전기력에 의해 유연기판을 부상시켜 유연기판이 처지는 것을 방지한 것을 특징으로 하는 롤투롤 시스템의 유연 기판 처짐 방지장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 유연기판 아랫면에는 연성마스크가 밀착되어 롤투롤 장치에서 유연기판과 함께 이송되는 것을 특징으로 하는 롤투롤 시스템의 유연 기판 처짐 방지장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 부상장치의 부상면에는 정전기 선형모터를 구성하기 위해 점 전극들이 선형으로 서로 간격을 두고 배열되어 선형전극을 이루고,
    그와 상보되도록 유연기판 윗면에 상기 선형을 따라 도전체 점 전극들이 상기 부상면의 점 전극을 하나 걸러 대응되게 배열되고, 유연기판 윗면의 점 전극을 하나 걸러 서로 접속시키는 전선이 배열되어, 틈을 두면서 서로 맞물리는 형태로 도전체 전극 쌍이 형성되어 맞물림형 전극을 이루고, 상기 선형전극과 맞물림형 전극은 위아래로 마주하고,
    선형전극의 점 전극에는 +/0/-/0를 주기로 반복되게 전압을 인가하고,
    맞물림형 전극에는 상기 전하 배열 +/0/-/0에 대해 +/- 대전 부분이 상부 선형전극의 0 전하 아래에 각각 놓여 지게 전압을 인가하고, 선형 전극의 점 전극 한 간 전진하여 정전 인력이 완전히 안정한 상태로 되기 전에 상부 선형 전극에 부여되는 전압의 극성을 +/0/-/0의 주기 배열로부터 0/+/0/-의 주기 배열로 바꾸어 유연 기판을 계속적으로 전진시는 것을 특징으로 하는 롤투롤 시스템의 유연 기판 처짐 방지장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 부상장치는 하나 이상의 점 전극이 형성된 부상면을 두 개의 롤러에 감아 컨베이어 방식으로 형성하고, 유연기판의 연신 부 위에 상기 컨베이어를 설치하여, 유연기판 이송 롤러와 컨베이어 롤러를 동기시켜 구동하는 것을 특징으로 하는 롤투롤 시스템의 유연 기판 처짐 방지장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 부상장치는 정전기 선형모터를 구성하는 제5항의 선형전극을 부상면에 형성하고, 이에 상응하는 제5항의 맞물림형 전극을 유연기판 상면에 형성하여, 컨베이어 방식의 부상장치의 정전기 선형모터 가동에 따라 유연기판의 이송이 가속되게 하는 것을 특징으로 하는 롤투롤 시스템의 유연 기판 처짐 방지장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 부상면과 유연기판 사이의 간격을 유지하기 위해, 상기 부상장치는 간격유지용 롤러 또는 거리센서를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 롤투롤 시스템의 유연 기판 처짐 방지장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 부상면과 유연기판 사이의 간격을 유지하기 위한 간격유지 수단은,
    RF 또는 고주파를 부상면의 점 전극과 유연기판 위의 도전체 전극에 의해 형성되는 축전기에 인덕터와 함께 인가하여 LC 공명회로를 구성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 것을 롤투롤 시스템의 유연 기판 처짐 방지장치.
  10. 제6항에 있어서, 상기 컨베이어 내부에 강체를 설치하고, 상기 강체 하면에 점 전극을 형성하고, 상기 부상면 상면에 상기 강체 하면의 점 전극에 상응하는 전극을 형성하여 상기 강체 하면에서 상기 부상면을 정전 부상시켜 부상면이 처지는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 롤투롤 시스템의 유연 기판 처짐 방지장치.
  11. 제6항에 있어서, 상기 부상면을 유연 기판 부상용 부상면과 마스크 부상용 부상면의 두 겹으로 구성하고, 상기 유연 기판 부상용 부상면에는 물질이 증착되는 중심부에 정전 척 용 전극, 자석 척 용 자성 필름, 또는 점착제 척 용 점착제 중 어느 하나를 설치하고, 상기 마스크 부상용 부상면에는 마스크 프레임에 해당하는 외측부에 정전 척 용 전극, 자석 척 용 자성 필름, 또는 점착제 척 용 점착제 중 어느 하나를 설치하는 것을 특징으로 하는 롤투롤 시스템의 유연 기판 처짐 방지장치.
  12. 삭제
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