KR101550503B1 - 대면적 소재의 대기압 플라즈마 처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대면적 소재의 플라즈마 처리장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 roll to roll 장비에서의 대면적 필름의 표면개질이나 평판 디스플레이의 대면적 표면 개질을 위한 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 대면적 소재의 대기압 플라즈마 처리장치는 소재를 운반하는 롤러와 롤러를 타고 운반되는 대면적 소재와 상기 대면적 소재를 처리하는 대기압 플라즈마 반응기와 반응기 복수개 설치 시 미처리 구간을 처리하기 위한 소형 대기압 플라즈마 반응기로 구성되어 있으며, 대면적을 처리하기 위해 복수개로 설치되어 있다. 상기 처리 공정은 대면적 소재에 있어서, 반응기 복수개 설치 시 미처리 구간을 처리하기 위한 소형 대기압 플라즈마 반응기가 설치되어 있어서 일정거리 사이에 미처리 구간이 발생하지 않는다. 따라서, 대면적 처리를 하고 이후 공정에서 불필요한 공정이 필요 없으며, 구조적 문제에도 불구하고 소재를 대면적으로 처리 할 수 있게 된다.

Description

대면적 소재의 대기압 플라즈마 처리장치{Atmospheric Pressure Plasma processing apparatus for large area material}

본 발명은 대면적 소재의 플라즈마 처리장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 roll to roll 장비에서의 대면적 필름의 표면개질이나 평판 디스플레이의 대면적 표면 개질을 위한 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.

일반적으로 대기압 플라즈마의 응용분야는 매우 다양한데, 특히 표면처리 분야는 표면세정, 표면 친수화 또는 소수화 등의 기능성 표면개질, 접착력 향상의 표면개질, etching, photoresist ashing, deposition 의 박막 프로세스 용으로 주로 산업에 활용되고 있다.

평판 디스플레이 소자, 특히 LCD 제조 공정에서는 초기세정, 증착전, 포토 공정전 등의 공정에 습식세정이 사용되며, 유리 기판은 습식 세정에 앞서 UV 램프 조사에 의한 건식세정이 행해진다. 이는 습식세정에 앞서 기판 표면에 친수성을 부여하게 된다. 이 방식은 현재 널리 쓰이고 있으나 UV 램프가 고가이며, 수명이 약 1000시간 정도로 짧아서 빈번한 램프 교체에 의한 비용 및 이에 따른 공정 지연 등에 의한 추가적인 공정비용등의 소모가 매우 크다. 이러한 공정비용의 증가는 기판 크기가 5세대에서 6, 7세대로 넘어가면서 더욱 심각한 문제가 되고 있다. 이러한 문제점을 해결할 수 있는 방법으로 최근 대기압플라즈마를 이용한 건식세정방식이 주목받고 있다. 현재 산업에서 8세대의(2200x2800mm)의 대기압 플라즈마 장비를 주력으로 사용하고 있으며, 9(2400x2800mm)~12(3350x3950mm)세대 까지 양산 개발중이나

대기압 플라즈마 장비의 대면적 처리가 기술적으로 어려운 실정에 있다.

또한 표면개질이란 재료 표면의 극성을 변화시킴으로써 친수성이나 소수성을 가지도록 하는 것이다. 친수성을 가진 표면은 표면에너지가 높아 다른 물질과 접합을 하거나 코팅을 할 때 접합성능이 우수하게 된다. 따라서 금속과 폴리머의 접합이나 폴리머의 표면에 페인팅을 하거나 라벨링을 할 때 폴리머의 표면이 친수성을 가지도록 표면개질을 하고 있다. 또한 표면이 소수성을 가지면 표면에너지가 낮아 표면에 흡착이 일어나지 않아 쉽게 오염이 되지 않는 특성을 나타낸다. 이러한 표면개질을 위하여 기존의 방식은 진공 중에서 플라즈마 처리를 하거나 대기압에서 코로나 방전을 이용한 방법이 사용되어 왔다. 그러나 표면처리 공정에서도 점점 처리균일도와 생산성, 표면에의 손상정도가 중요한 고려요소로 작용하여 이를 만족시킬 수 있는 대기압플라즈마 공정으로 점차 대체되고 있는 추세이다. 대기압플라즈마를 이용하면 친수성을 얻기 힘든 silicone rubber와 같은 표면에서도 쉽게 친수성을 구현할 수 있다. 또한 polypropylene, polyethylene 등의 표면처리로 페인팅 밀착력이 증대됨을 scratch test를 통하여 확인할 수 있다. 이처럼 폴리머의 접착력 향상 공정은 매우 다양한 소재에 대한 다양하게 응용되고 있다.

특히 Roll to Roll 장비에서 필름 표면 개질에 있어서도 대면적으로 소재를 처리하기 위해 다수 개의 대기압 플라즈마 장치를 설치하여 처리하고 있으나 구조적 문제와 기술적 어려움으로 인해 대기압 플라즈마 장비의 대면적 처리가 어려운 실정에 있다.

이러한 종래 대면적 소재의 대기압 플라즈마 처리장치의 문제점을 정리하면 다음과 같다.

1. 대면적으로 처리하기 위해 다 수 개의 대기압 플라즈마 장치를 직렬로 배치함에 있어서, 중간부의 플라즈마 미처리 구간 발생.

2. 소재의 미처리 구간으로 인한 손실과 추가 작업 발생.

상기와 같은 문제점을 감안한 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 대면적 소재를 처리 할 때 대면적 소재의 처리장치를 제공함에 있다.

또한 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 대면적 소재를 처리 할 때 복잡한 구조를 지니지 않고 플라즈마 처리장치의 간단한 배치로 인해 대면적 소재를 처리 할 수 있도록 플라즈마 처리장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명 대면적 소재의 처리장치는, 다수의 대기압 플라즈마 처리장치를 직렬로 배치하고, 상기 직렬 배치의 중간부의 작은 미처리 부분에도 대기압 플라즈마 처리장치를 배치하여 소재를 처리함으로 소재의 미처리 구간을 원천적으로 차단하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 대면적 소재의 처리장치는, 대면적 구간에도 미처리 구간 없이 소재를 처리함으로 인해 대면적의 플라즈마 처리가 가능하게 된다.

또한 소재의 추가 작업이나, 버리는 구간이 없으므로 제조 비용이 감소하고, 생산성이 올라가는 효과가 있다.

도 1은 기존 제품의 실시예에 따른 대면적 소재의 대기압 플라즈마 처리장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 대면적 소재의 대기압 플라즈마 처리장치의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 대면적 소재의 대기압 플라즈마 처리장치의 측면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 대기압 플라즈마 반응장치의 개략적인 구성도이다.

이하, 본 발명 대면적 소재의 처리장치의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 기존 제품의 실시예에 따른 대면적 소재의 대기압 플라즈마 처리장치의 사시도로 소재를 운반하는 롤러(10)와 롤러를 타고 운반되는 대면적 소재(11)와 상기 대면적 소재(11)를 처리하는 대기압 플라즈마 반응기(12)로 구성되어 있으며, 대면적을 처리하기 위해 복수개로 설치되어 있다. 그러나 반응기 구조적 문제로 인하여 복수개 설치 시 반응기 복수개 간에 일정 거리의 간격을 두어야 한다. 상기 처리 공정으로 인해 대면적 소재에 있어서, 대기압 플라즈마 반응기(12)로 인해 플라즈마 처리구간(31)과 플라즈마 미처리 구간(32)이 발생한다. 따라서, 대면적 처리를 하고 이후 공정에서 소재를 다시 작은 사이즈로 잘라내는 공정이 필요하다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 대면적 소재의 대기압 플라즈마 처리장치의 사시도로 소재를 운반하는 롤러(10)와 롤러를 타고 운반되는 대면적 소재(11)와 상기 대면적 소재(11)를 처리하는 대기압 플라즈마 반응기(12)와 대기압 플라즈마 반응기(12)의 복수개 설치 시 플라즈마 미처리 구간(32)을 처리하기 위한 소형 대기압 플라즈마 반응기(20)로 구성되어 있다.

상기 처리 공정은 대면적 소재에 있어서, 대기압 플라즈마 반응기(12)의 복수개 설치 시 플라즈마 미처리 구간(32)을 처리하기 위한 소형 대기압 플라즈마 반응기(20)가 설치되어 있어서 복수 개의 대기압 플라즈마 반응기(12)의 일정거리 사이에 플라즈마 미처리 구간(32)이 발생하지 않는다. 따라서, 대면적 처리를 하고 이후 공정에서 불필요한 공정이 필요 없으며, 구조적 문제에도 불구하고 소재를 대면적으로 처리 할 수 있게 된다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 대면적 소재의 대기압 플라즈마 처리장치의 측면도로 소재를 운반하는 롤러(10)와 롤러를 타고 운반되는 대면적 소재(11)와 상기 대면적 소재(11)를 처리하는 대기압 플라즈마 반응기(12)와 대기압 플라즈마 반응기(12) 복수개 설치 시 플라즈마 미처리 구간(32)을 처리하기 위한 소형 대기압 플라즈마 반응기(20)로 구성되어 있다.

도 4는 본 발명에 따른 대기압 플라즈마 반응장치의 개략적인 구성도로 대기압 플라즈마 반응기(20)와 상기 반응기에 전원을 공급하는 고주파 전원 공급기(21)와 반응기 내부에 공급되는 공정가스(22)와 하부에 복수개의 홀(미도시)을 통해 방출되는 대기압 플라즈마 출구(23)로 구성되어 있으며, 플라즈마 미처리 구간(32)을 처리하기 위하여 소형으로 구성된다.

전술한 바와 같이 본 발명에 따른 대면적 기판의 처리장치에 대하여 바람직한 실시예를 들어 상세히 설명하였지만, 본 발명은 전술한 실시예들에 한정되는 것이 아니고, 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명에 속한다.

10 롤러
11 대면적 소재
12 대기압 플라즈마 반응기
20 소형 대기압 플라즈마 반응기
21 고주파 전원 공급기
22 공정가스
23 대기압 플라즈마 출구
31 플라즈마 처리구간
32 플라즈마 미처리구간

Claims (3)

1. 대면적 소재의 대기압 플라즈마 처리장치에 있어서,
   소재를 운반하는 롤러(10)와 롤러를 타고 운반되는 대면적 소재(11)와 상기 대면적 소재(11)를 처리하는 대기압 플라즈마 반응기(12)와 대기압 플라즈마 반응기(12) 복수개 설치 시 플라즈마 미처리 구간(32)을 처리하기 위한 소형 대기압 플라즈마 반응기(20)로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 대면적 소재의 대기압 플라즈마 처리장치
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 소형 대기압 플라즈마 반응기(20)는 대기압 플라즈마 반응기(12)가 복수개로 설치되어 플라즈마 미처리 구간(32)이 복수개로 발생될 때, 플라즈마 미처리 구간(32)마다 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 대면적 소재의 대기압 플라즈마 처리장치
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 대기압 플라즈마 반응기(12)는 플라즈마 처리 구간(31)에 복수개로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 대면적 소재의 대기압 플라즈마 처리장치
   

Images