KR101704636B1 - Ink-coating device for preventing contamination of coating head, and apparatus for coating conductive film including the device - Google Patents
Ink-coating device for preventing contamination of coating head, and apparatus for coating conductive film including the deviceInfo
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Abstract
Description
본 발명은 전도성 필름 코팅장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 히팅 롤러를 사용하여 유연기판에 전도성 필름을 코팅하는 잉크코팅 유닛 및 이를 포함하는 전도성 필름 코팅장치에 관한 것이다. The present invention relates to a conductive film coating apparatus, and more particularly, to an ink coating unit for coating a conductive film on a flexible substrate using a heating roller and a conductive film coating apparatus including the same.
최근 태양전지, 유기발광소자(OLED) 등 다양한 기술 분야에서 알루미늄 전극이 활용되고 있다. 알루미늄 전극은 전기 전도성이 뛰어나고 가격도 경제적이어서 다양한 전자, 전기, 에너지, 환경 소자 등의 핵심 전극소재로 활용되고 있다.Recently, aluminum electrodes have been utilized in various technical fields such as solar cells and organic light emitting devices (OLED). Aluminum electrodes are used as core electrode materials for various electronic, electric, energy and environmental devices because they are excellent in electric conductivity and economical in price.
특허문헌1은 기판에 알루미늄 박막(필름)을 형성하기 위해 촉매와 알루미늄 전구체 잉크를 사용하는 방법을 개시한다. 이 방법에 따르면, 알루미늄 전구체 잉크를 기판에 코팅하고, 알루미늄 필름 형성을 원활히 하기 위해 금속 전구체 분해활성화 촉매 분위기 하에서 기판을 90 내지 150 ℃의 온도로 가열한다. 이에 따라 전구체 잉크 조성물 내의 알루미늄 전구체가 금속 전구체 분해활성화 촉매로 인해 분해되어 기판의 표면에 알루미늄 박막이 형성된다. Patent Document 1 discloses a method of using a catalyst and an aluminum precursor ink to form an aluminum thin film (film) on a substrate. According to this method, an aluminum precursor ink is coated on a substrate, and the substrate is heated to a temperature of 90 to 150 DEG C under a metal precursor decomposition activation catalyst atmosphere to facilitate aluminum film formation. Whereby the aluminum precursor in the precursor ink composition is decomposed by the metal precursor decomposition activation catalyst to form an aluminum thin film on the surface of the substrate.
특허문헌2는 위와 같은 알루미늄 필름을 롤투롤(roll-to-roll) 방식에 의해 형성하는 장치를 개시한다. 이와 관련하여 본 명세서의 도1은 상기 특허문헌2의 알루미늄 필름 코팅장치를 개략적으로 나타낸다. 도1에 따르면 종래의 전도성 금속 필름 코팅장치는 롤 형태의 유연기판을 공급하는 공급롤(100), 코팅 완료된 유연기판을 롤 형태로 회수하는 회수롤(200), 및 유연기판에 금속 필름을 코팅하는 장치들이 배치된 챔버(10)를 포함하고, 챔버(10) 내에는 촉매층 형성용 슬롯다이(310), 제1 드라이어(320), 도전체층 형성용 슬롯다이(330), 및 제2 드라이어(340)를 포함한다. Patent Document 2 discloses an apparatus for forming the above-described aluminum film by a roll-to-roll method. In this connection, Fig. 1 of the present specification schematically shows an aluminum film coating apparatus of the above-mentioned Patent Document 2. Fig. 1, a conventional conductive metal film coating apparatus includes a
촉매층 형성용 슬롯다이(400)는 유연기판 위에 촉매층을 코팅하고 제1 드라이어(320)는 코팅된 촉매층에 근적외선(NIR)을 조사하여 건조시킨다. 도전체층 형성용 슬롯다이(330)는 촉매층 위에 금속 전구체 용액을 코팅하고 제2 드라이어(340)는 코팅된 유연기판을 건조시킨다. The slot die 400 for forming a catalyst layer is coated with a catalyst layer on a flexible substrate, and the
특허문헌1에 개시하였듯이 일반적으로 촉매와 금속 전구체를 반응시켜 금속 필름을 형성하는 경우 촉매와 전구체의 반응에 적합한 온도(예컨대 90 내지 150 ℃)로 유연기판을 가열할 필요가 있다. 그런데 이러한 종래기술의 경우 유연기판의 가열을 위해 슬롯다이 전방에 건조장치(드라이어)를 배치하여 기판을 가열하게 되면 유연기판이 건조장치를 통과하여 슬롯다이에 도달하기 전에 유연기판의 온도가 다시 내려가는 문제가 있다. Generally, when a metal film is formed by reacting a catalyst with a metal precursor as disclosed in Patent Document 1, it is necessary to heat the flexible substrate at a temperature suitable for the reaction between the catalyst and the precursor (for example, 90 to 150 ° C). However, in this conventional technique, when a substrate is heated by placing a drying device (dryer) in front of the slot die for heating the flexible substrate, the temperature of the flexible substrate is lowered again before the flexible substrate passes through the drying device and reaches the slot die there is a problem.
더욱이 일반적으로 유연기판을 향해 열풍이나 적외선을 조사하여 유연기판을 가열하는 경우 열에너지가 유연기판에만 집중되지 않고 주위 공기까지 가열시키게 되므로 열에너지가 주위로 확산되어 버리고 챔버(300) 전체의 온도가 불필요하게 올라가게 되어 열에너지를 효율적으로 사용할 수 없는 문제가 있다. In general, when the flexible substrate is heated by irradiating hot air or infrared rays toward the flexible substrate, the heat energy is not concentrated on the flexible substrate but is heated to the ambient air, so that the thermal energy is diffused to the surroundings and the temperature of the
본 발명의 일 실시예에 따르면 히팅 롤러와 가이드 롤러의 사이에 코팅 헤드를 배치함으로써 코팅 헤드가 오염되는 것을 방지할 수 있는 잉크코팅 유닛 및 이를 포함하는 전도성 금속 필름 코팅장치를 제공한다. According to an embodiment of the present invention, there is provided an ink coating unit and a conductive metal film coating apparatus including the same that can prevent a coating head from being contaminated by arranging a coating head between a heating roller and a guide roller.
본 발명의 일 실시예에 따르면 히팅 롤러와 가이드 롤러에 내열필름을 감아서 배치하고 이 내열필름 위에 유연기판을 적층하여 이송하게 함으로써 히팅 롤러의 오염을 방지할 뿐만 아니라 충분한 잉크를 유연기판에 분사하여 전기전도성이 우수한 유연기판을 얻을 수 있는 잉크코팅 유닛 및 이를 포함하는 전도성 금속 필름 코팅장치를 제공한다.According to an embodiment of the present invention, a heat-resistant film is wound around a heating roller and a guide roller, and a flexible substrate is laminated on the heat-resistant film so as to prevent contamination of the heating roller. An ink coating unit capable of obtaining a flexible substrate having excellent electrical conductivity and a conductive metal film coating apparatus including the ink coating unit are provided.
본 발명의 일 실시예에 따르면 히팅 롤러가 예열 구간과 반응 및 건조 구간을 모두 포함하도록 구성함으로써 유연기판이 하나의 히팅 롤러에 감겨서 돌아나가는 동안 예열, 반응, 및 건조 과정을 한번에 수행할 수 있는 잉크코팅 유닛 및 이를 포함하는 전도성 금속 필름 코팅장치를 제공한다.According to an embodiment of the present invention, since the heating roller includes both the preheating section and the reaction and drying sections, it is possible to perform the preheating, the reaction, and the drying process all at once while the flexible substrate is wound around the heating roller An ink coating unit and a conductive metal film coating apparatus including the same are provided.
본 발명의 실시예에 따르면, 롤투롤 방식으로 유연기판에 전도성 금속 전구체 잉크를 코팅하는 잉크코팅 장치에 있어서, 촉매층이 코팅된 유연기판을 지지하고 가열하는 히팅 롤러; 소정 간격을 두고 상기 히팅 롤러와 나란히 배치되어, 상기 유연기판을 지지하는 제1 가이드 롤러; 상기 히팅 롤러에서 상기 가이드 롤러측으로 소정 거리 오프셋되어 배치되고, 상기 유연기판에 금속 전구체 잉크를 코팅하는 코팅 헤드; 및 적어도 상기 가이드 롤러의 상부에서 상기 히팅 롤러의 상부까지 감겨져 있는 잉크-불투과성의 내열필름;를 포함하고, 상기 가이드 롤러의 상부에서부터 상기 히팅 롤러에서 분리되기 전까지의 상기 유연기판의 이송 구간에서, 상기 내열필름 위에 상기 유연기판이 적층된 상태로 상기 유연기판에 금속 전구 잉크가 코팅되는 것을 특징으로 하는 잉크코팅 장치를 제공한다. According to an embodiment of the present invention, there is provided an ink coating apparatus for coating a conductive metal precursor ink on a flexible substrate in a roll-to-roll manner, comprising: a heating roller for supporting and heating a flexible substrate coated with a catalyst layer; A first guide roller disposed in parallel with the heating roller at a predetermined interval and supporting the flexible substrate; A coating head disposed on the heating roller so as to be offset from the guide roller side by a predetermined distance and coating the metal precursor ink on the flexible substrate; And an ink-impermeable heat-resistant film wound on at least the upper portion of the guide roller and the upper portion of the heating roller, wherein, in a conveying section of the flexible substrate from the upper portion of the guide roller to the heating roller, Wherein the metal substrate ink is coated on the flexible substrate in a state where the flexible substrate is laminated on the heat resistant film.
본 발명의 실시예에 따르면, 롤투롤 방식으로 유연기판에 전도성 금속 전구체 잉크를 코팅하는 잉크코팅 장치에 있어서, 촉매층이 코팅된 유연기판을 지지하고 가열하는 히팅 롤러; 소정 간격을 두고 상기 히팅 롤러와 나란히 배치되어, 상기 유연기판을 지지하는 제1 가이드 롤러; 및 상기 히팅 롤러에서 상기 가이드 롤러측으로 소정 거리 오프셋되어 배치되고, 상기 유연기판에 금속 전구체 잉크를 코팅하는 코팅 헤드;를 포함하고, 상기 유연기판이 상기 히팅 롤러의 외주면의 제1 부분과 접촉하는 제1 구간, 상기 가이드 롤러의 외주면의 일부분과 접촉하는 제2 구간, 및 상기 히팅 롤러의 외주면의 제2 부분과 접촉하는 제3 구간을 순차적으로 통과하며 이송되도록, 상기 유연기판이 상기 히팅 롤러와 상기 가이드 롤러에 감겨져 있는 것을 특징으로 하는 잉크코팅 장치를 제공한다. According to an embodiment of the present invention, there is provided an ink coating apparatus for coating a conductive metal precursor ink on a flexible substrate in a roll-to-roll manner, comprising: a heating roller for supporting and heating a flexible substrate coated with a catalyst layer; A first guide roller disposed in parallel with the heating roller at a predetermined interval and supporting the flexible substrate; And a coating head which is disposed offset from the heating roller by a predetermined distance toward the guide roller side and coating the metal precursor ink on the flexible substrate, wherein the flexible substrate contacts the first portion of the outer circumferential surface of the heating roller The heating roller and the heating roller are moved such that the first and second sections contact the second section of the outer circumferential surface of the heating roller and the third section, Wherein the guide member is wound on a guide roller.
본 발명의 실시예에 따르면, 롤투롤 방식으로 유연기판에 전도성 금속 필름을 코팅하는 장치에 있어서, 불활성 가스로 채워지는 챔버; 상기 챔버 내에 배치되고, 유연기판의 제1 표면에 촉매를 코팅하는 촉매코팅 장치; 및 상기 챔버 내에 배치되고, 상기 유연기판의 촉매 코팅층 위에 전도성 금속 전구체 잉크를 코팅하고 상기 촉매와 전도성 금속 전구체의 반응에 의해 전도성 금속 필름을 생성하는 상술한 잉크코팅 장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 금속 필름 코팅장치를 제공한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided an apparatus for coating a conductive metal film on a flexible substrate in a roll-to-roll manner, comprising: a chamber filled with an inert gas; A catalyst coating device, disposed in the chamber, for coating a first surface of the flexible substrate with a catalyst; And an ink coating apparatus as described above which is disposed in the chamber, coating the conductive metal precursor ink on the catalyst coat layer of the flexible substrate and producing a conductive metal film by reaction of the catalyst and the conductive metal precursor A conductive metal film coating apparatus is provided.
본 발명의 일 실시예에 따르면 히팅 롤러와 가이드 롤러의 사이에 코팅 헤드를 배치함으로써 코팅 헤드가 오염되는 것을 방지할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the coating head is disposed between the heating roller and the guide roller to prevent the coating head from being contaminated.
본 발명의 일 실시예에 따르면 히팅 롤러와 가이드 롤러에 내열필름을 감아서 배치하고 이 내열필름 위에 유연기판을 적층하여 이송하게 함으로써 히팅 롤러의 오염을 방지하고 전기전도성이 우수한 유연기판을 얻을 수 있다. According to an embodiment of the present invention, a heat-resistant film is wound around a heating roller and a guide roller, and a flexible substrate is laminated on the heat-resistant film, thereby preventing contamination of the heating roller and obtaining a flexible substrate having excellent electric conductivity .
본 발명의 일 실시예에 따르면 히팅 롤러가 예열 구간과 반응 및 건조 구간을 모두 포함하도록 구성함으로써 유연기판이 하나의 히팅 롤러에 감겨서 돌아나가는 동안 예열, 반응, 및 건조 과정을 한번에 수행할 수 있어 우수한 품질의 전기전도성 금속 필름을 갖는 유연기판을 얻을 수 있고 잉크코팅 유닛의 크기도 소형화할 수 있는 이점이 있다.According to an embodiment of the present invention, the heating roller includes both the preheating section and the reaction and drying sections, so that the preheating, the reaction, and the drying process can be performed at one time while the flexible substrate is wound around the heating roller It is possible to obtain a flexible substrate having an electrically conductive metal film of excellent quality and to miniaturize the size of the ink coating unit.
도1은 종래의 전도성 필름 코팅장치를 설명하기 위한 블록도,
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 필름 코팅장치의 블록도,
도3은 일 실시예에 따른 촉매코팅 유닛을 설명하기 위한 도면,
도4는 제1 실시예에 따른 잉크코팅 유닛을 설명하기 위한 도면,
도5는 제1 실시예에 따른 잉크 코팅의 효과를 설명하기 위한 도면,
도6(a)는 종래기술에 따른 히팅 롤러, 유연기판, 촉매층, 및 전구체 잉크층의 온도 구배를 설명하기 위한 도면,
도6(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 히팅 롤러, 내열필름, 유연기판, 촉매층, 및 전구체 잉크층의 온도 구배를 설명하기 위한 도면,
도7은 제2 실시예에 따른 잉크코팅 유닛을 설명하기 위한 도면,
도8은 제3 실시예에 따른 잉크코팅 유닛을 설명하기 위한 도면,
도9는 제4 실시예에 따른 잉크코팅 유닛을 설명하기 위한 도면이다. 1 is a block diagram for explaining a conventional conductive film coating apparatus;
2 is a block diagram of a conductive film coating apparatus according to an embodiment of the present invention;
3 is a view for explaining a catalyst coating unit according to one embodiment,
4 is a view for explaining the ink coating unit according to the first embodiment,
5 is a view for explaining the effect of the ink coating according to the first embodiment,
6 (a) is a view for explaining the temperature gradients of the heating roller, the flexible substrate, the catalyst layer, and the precursor ink layer according to the prior art,
6 (b) is a view for explaining a temperature gradient of the heating roller, the heat-resistant film, the flexible substrate, the catalyst layer, and the precursor ink layer according to the embodiment of the present invention,
7 is a view for explaining the ink coating unit according to the second embodiment,
8 is a view for explaining the ink coating unit according to the third embodiment,
9 is a view for explaining the ink coating unit according to the fourth embodiment.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other objects, features, and advantages of the present invention will become more readily apparent from the following description of preferred embodiments with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Rather, the embodiments disclosed herein are provided so that the disclosure can be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 구성요소들을 기술하기 위해서 사용된 경우, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.Where the terms first, second, etc. are used herein to describe components, these components should not be limited by such terms. These terms have only been used to distinguish one component from another. The embodiments described and exemplified herein also include their complementary embodiments.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprise)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. The terms "comprise" and / or "comprising" used in the specification do not exclude the presence or addition of one or more other elements.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는 데 있어 혼돈을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In describing the specific embodiments below, various specific details have been set forth in order to explain the invention in greater detail and to assist in understanding it. However, it will be appreciated by those skilled in the art that the present invention may be understood by those skilled in the art without departing from such specific details. In some cases, it should be mentioned in advance that it is common knowledge in describing an invention that parts not significantly related to the invention are not described in order to avoid confusion in explaining the present invention.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 필름 코팅장치의 블록도이다. 2 is a block diagram of a conductive film coating apparatus according to an embodiment of the present invention.
도면을 참조하면, 일 실시예에 따른 전도성 필름 코팅장치는 챔버(10), 공급롤(20), 촉매코팅 유닛(30), 잉크코팅 유닛(40), 위치제어 유닛(50), 회수롤(60), 및 가스정제부(70)를 포함할 수 있다. Referring to the drawings, a conductive film coating apparatus according to an embodiment includes a
챔버(10)는 전도성 필름 코팅장치를 구성하는 후술하는 구성요소들을 수용하며, 필름 코팅에 적합한 가스 분위기를 형성하기 위해 챔버 내부 공기를 외부로부터 차단할 수 있다. 일 실시예에서 챔버(10)는 아르곤(Ar)과 같은 불활성 가스로 충전될 수 있고, 챔버(10) 내에 수분과 산소를 제거하는 것이 바람직하다. The
도시한 실시예의 전도성 필름 코팅장치는 롤투롤(roll-to-roll) 방식으로 유연기판에 전도성 필름을 코팅하는 장치이며, 유연기판(5)은 롤 형태로 감겨져 있다. 공급롤(20)은 롤 형태의 유연기판(5)을 권출(un-winding)하여 촉매코팅 유닛(30)으로 공급한다. 촉매코팅 유닛(30)과 잉크코팅 유닛(40)을 통과하면서 전도성 금속 필름이 형성된 유연기판(5)은 회수롤(60)에서 다시 롤 형태로 권취(winding)된다. 구체적 실시 형태에 따라 공급롤(20)과 회수롤(60) 중 적어도 하나는 챔버(10)의 외부에 배치될 수도 있다. The conductive film coating apparatus of the illustrated embodiment is a device for coating a conductive film on a flexible substrate in a roll-to-roll manner, and the
이하 본 명세서에서 언급하는 "유연기판"은 플라스틱 필름, 섬유, 종이, 유연 글라스, 및 직물지 중 하나를 의미할 수 있으며, 이에 한정되지 않고 롤투롤 공정에 적합한 (즉, 휘어질 수 있고 감길 수 있는) 임의의 유연소재를 포함할 수 있다. As used herein, the term "flexible substrate" may refer to one of plastic films, fibers, paper, flexible glass, and woven fabrics and includes, but is not limited to, ) May include any flexible material.
촉매코팅 장치(30)는 챔버(10) 내에 배치되어, 공급롤(20)로부터 이송되는 유연기판(5)의 한쪽 표면에 촉매를 코팅하여 촉매층을 형성한다. 이때 사용되는 촉매는 유연기판(5)에 코팅할 전도성 금속의 종류에 따라 달라질 수 있다. 일 실시예에서 전도성 금속으로서 알루미늄(Al)을 사용하는 경우 촉매는 타늄이소프로폭사이드(Ti(O-i-Pr)4), 티타늄 클로라이드(TiCl4), 백금(Pt)계 촉매, 코발트(Co)계 촉매, 니켈(Ni)계 촉매, 망간(Mn)계 촉매, 아연(Zn)계 촉매 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다. 일 실시예에서 촉매는 마이크로그라비어 코팅 방식으로 코팅될 수 있다. 그러나 촉매를 코팅하는 방식이 특정 방식에 제한되지 않으며, 예컨대 슬롯다이 코팅, 딥 코팅, 롤 코팅 등 공지의 방법 중 하나가 사용될 수 있다. The
잉크코팅 유닛(40)은 챔버(10) 내에서 유연기판의 진행방향에서 촉매코팅 장치(40)의 후단에 배치되며, 촉매코팅 유닛(30)에서 촉매 코팅된 유연기판(5)이 하나 이상의 가이드 롤러에 의해 가이드되어 잉크코팅 유닛(40)으로 이송된다. The
잉크코팅 유닛(40)은 유연기판의 촉매 코팅층 위에 전도성 금속 전구체(precursor) 잉크를 코팅한다. 코팅된 금속 전구체는 적절한 온도조건 하에서 촉매와 반응하여 전도성 금속 필름으로 형성된다. 일 실시예에서, 유연기판에 코팅될 전도성 금속으로서 예컨대 알루미늄(Al), 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K), 루비듐(Rb), 세슘(Cs), 베릴륨(Be), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca) 또는 이들의 조합이 사용될 수 있다.The
금속 전구체 잉크는 금속 전구체와 용매로 구성되며, 필요에 따라 용액 안정제를 더 포함할 수 있다. 금속 전구체는 예를 들어 금속 수소화물(metal hydride), 금속 수소화물과 에테르 또는 아민 계열 물질의 복합체, 또는 이들의 조합일 수 있다. 용매는, 예를 들면, 물, 테트라히드로퓨란(THF), 알코올(alcohol)계 용매, 에테르(ether)계 용매, 설파이드(sulfide)계 용매, 톨루엔(toluene)계 용매, 크실렌(xylene)계 용매, 벤젠(benzene)계 용매, 알칸(alkane)계 용매, 옥세인(oxane)계 용매, 아민(amine)계 용매, 폴리올(polyol)계 용매 또는 이들의 조합일 수 있다. The metal precursor ink is composed of a metal precursor and a solvent, and may further include a solution stabilizer if necessary. The metal precursor may be, for example, a metal hydride, a complex of a metal hydride and an ether or amine-based material, or a combination thereof. The solvent may be, for example, water, tetrahydrofuran (THF), alcohol solvent, ether solvent, sulfide solvent, toluene solvent, xylene solvent Based solvent, an alkane-based solvent, an oxane-based solvent, an amine-based solvent, a polyol-based solvent, or a combination thereof.
일 실시예에서 금속 전구체 잉크는 잉크 저장부(85)에 저장되어 있다가 잉크코팅 유닛(40)의 잉크 헤드(도5의 42)로 주입되고, 잉크 헤드(42)에서 유연기판으로 분사되어 코팅된다. 잉크 헤드에 의한 코팅 방식으로서 예컨대 슬롯다이 코팅, 슬라이드 코팅, 커튼 코팅, 및 스프레이 코팅 중 적어도 하나의 방식으로 코팅될 수 있고, 그 외의 다른 공지된 방법이 사용될 수 있다. In one embodiment, the metal precursor ink is stored in the
유연기판에 전도성 금속 필름이 형성되면, 그 후 유연기판은 위치제어 유닛(50)을 통과하여 회수롤(60)로 이송된다. 위치제어 유닛(50)은 유연기판이 회수롤에서 균일하게 감기도록 하기 위해 유연기판의 에지 위치를 검출하고 이를 조절할 수 있다. When the conductive metal film is formed on the flexible substrate, the flexible substrate is then transferred to the
일 실시예에서 전도성 필름 코팅장치는 챔버(10) 내의 가스를 정제(purification)하는 가스 정제부(70)를 더 포함할 수 있다. 일 실시예에서 가스 정제부(70)는 챔버 내 공기중에서 솔벤트(용매) 및 수분을 제거하는 수단 및 정제된 공기를 챔버(10) 내로 송풍하는 송풍수단을 구비할 수 있다. 수 있다. 예를 들어, 가스 정제부(70)가 열교환기를 포함할 수 있고, 솔벤트를 함유한 공기가 열교환기를 통과할 때 수증기 및 솔벤트가 응축되고, 응축된 수증기와 솔벤트를 별도 경로로 배출하여 제거할 수 있다. In one embodiment, the conductive film coating apparatus may further comprise a
대안적인 실시예에서 솔벤트 제거를 위해 카본 또는 제올라이트 등으로 구성된 흡착제층을 포함할 수 있고, 공기가 흡착제층을 통과할 때 솔벤트가 흡착제 표면에 흡착되어 공기중으로부터 솔벤트를 제거할 수 있다. 그 외에도 솔벤트와 수증기를 각각 제거하는 임의의 공지된 방식이 사용될 수 있으며 본 발명은 어느 특정 방식에 제한되지 않는다. In an alternative embodiment, it may comprise an adsorbent layer composed of carbon or zeolite for solvent removal, and as the air passes through the adsorbent layer, the solvent adsorbs on the adsorbent surface to remove the solvent from the air. In addition, any known method of removing the solvent and water vapor, respectively, may be used, and the present invention is not limited to any particular method.
도3은 일 실시예에 따른 촉매코팅 유닛을 설명하기 위한 도면이다. 3 is a view for explaining a catalyst coating unit according to one embodiment.
도시한 일 실시예에서 촉매코팅 유닛(30)이 마이크로그라비어 방식으로 촉매를 코팅하는 것으로 전제한다. 이 경우 촉매코팅 유닛(30)은 마이크로그라비어 코팅 롤(31), 하나 이상의 가압 롤러(32), 공압 실린더(33), 촉매 용액을 저장하는 저장조(34), 건조부(37), 및 하나 이상의 가이드 롤러(39)를 포함할 수 있다. In the illustrated embodiment, it is assumed that the
도시한 것처럼 마이크로그라비어 코팅 롤(31)의 일부가 촉매 용액을 저장하는 저장조(34)에 침지되어 있고, 유연기판(5)이 코팅 롤(31) 상부에 접하면서 이송된다. 저장조(34)에 침지된 코팅 롤(31)의 표면에 촉매 용액이 흡수된 후 코팅 롤(31)이 회전함에 따라 이 코팅 롤(31)과 접하는 유연기판에 촉매 용액을 코팅한다. 이 때 하나 이상의 가이드 롤러(39)가 유연기판의 이송 경로를 안내하고, 공압 실린더(33)에 설치된 하나 이상의 가압 롤러(32)가 유연기판을 코팅 롤(31)에 가압할 수 있다. 또한 도시하지 않았지만 코팅 롤(31)의 표면에 필요이상으로 뭍은 촉매 용액을 제거하는 닥터 블레이드가 코팅 롤(31)에 접하여 배치될 수도 있다. As shown in the figure, a part of the
건조부(37)는 유연기판(5)을 가열하고 건조시켜 촉매 용액의 용매를 증발시킨다. 유연기판(5)의 건조를 위해 예컨대 적외선(IR) 건조방식을 사용할 수 있고 대안적으로 열풍 건조기를 사용할 수 있다. The drying
도4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 잉크코팅 유닛을 설명하기 위한 도면이다. 4 is a view for explaining the ink coating unit according to the first embodiment of the present invention.
도면을 참조하면, 제1 실시예에 따른 잉크코팅 유닛(40)은 히팅 롤러(41), 제1 가이드 롤러(42), 및 코팅 헤드(43)를 포함하고, 필요에 따라 하나 이상의 제2 가이드 롤러(44)를 더 포함할 수 있다. Referring to the drawings, the
히팅 롤러(41)는 촉매층이 코팅된 유연기판(5)을 지지하고 가열할 수 있다. 히팅 롤러(41)는 히팅 롤러 내부에 배치된 임의의 가열수단에 의해 가열된다. 이를 위해 히팅 롤러(41)의 본체는 열전도성이 우수한 재질로 제조되는 것이 바람직하다. The
히팅 롤러(41)을 가열하는 가열수단은 특정 수단으로 제한되지 않는다. 일 실시예에서 유도가열식으로 히팅 롤러(41)를 가열하거나 히트파이프를 이용하여 히팅 롤러를 가열할 수 있다. 또는 대안적으로 IR 히터를 이용할 수 있으며, 이 경우 IR 히터를 히팅 롤러(41)의 외부 인접한 곳에 배치하고 IR을 히팅 롤러(41)에 조사함으로써 히팅 롤러를 가열할 수 있다. 가열수단에 의해 히팅 롤러(41)가 가열되면, 히팅 롤러(41)의 열에너지가 열전도에 의해 히팅 롤러의 표면까지 전달되고, 히팅 롤러 표면과 접촉하고 있는 유연기판(5)을 가열하게 된다. The heating means for heating the
가열수단으로 유도가열식 또는 히트파이프를 이용하는 경우 가열수단을 히팅 롤러(41) 내부에 배치할 수 있으므로 장치 부피를 줄일 수 있다. 또한 가열에 의한 열에너지가 히팅 롤러(41) 외부로 거의 확산되지 않고 내부에서만 전달되기 때문에, 열풍 건조나 IR 건조 방식에 비해 챔버(10) 내의 다른 곳으로 열에너지가 확산되지 않으며 열에너지를 필요한 곳에만 집중화하여 사용할 수 있으므로 에너지 효율이 향상되는 이점이 있다. When the induction heating type or the heat pipe is used as the heating means, the heating means can be disposed inside the
히팅 롤러(41)는 촉매와 금속 전구체의 반응을 유도하고 건조하는 기능을 가질 수 있다. 예를 들어 도4에 도시한 것처럼 유연기판(5)이 히팅 롤러(41)를 절반 가량 감싸면서 이송되는 경우, 유연기판(5)은 히팅 롤러(41)에 접촉하기 시작하는 접촉 시작점(즉, (a)지점)에서부터 유연기판이 히팅 롤러(41)에서 분리되는 분리 시작점(즉, (b)지점)까지 대략 히팅 롤러의 원주의 1/2의 경로에서 히팅 롤러(41)와 접촉하고 있다. 본 명세서에서 이 구간, 즉 유연기판(5)이 히팅 롤러에 감기기 시작하는 접촉 시작점부터 유연기판이 히팅 롤러(41)로부터 분리되기 시작하는 분리 시작점까지의 구간을 "반응 및 건조 구간"이라 칭하기로 한다. The
이 반응 및 건조 구간에서 촉매와 금속 전구체의 반응이 야기되고 건조반응이 일어나며, 이에 따라 유연기판(5)에 전도성 금속 필름이 형성될 수 있다. 일 실시예에서 반응 및 건조 구간은 히팅 롤러(41)의 원주의 대략 1/4 내지 3/4 사이일 수 있고, 촉매와 잉크의 반응속도, 히팅 롤러(41)의 회전속도, 히팅 롤러(41)의 가열 온도 등 구체적 실시 조건에 따라 반응 및 건조 구간의 길이가 달라질 수 있다. In this reaction and drying period, the reaction of the catalyst with the metal precursor is caused and a drying reaction takes place, whereby a conductive metal film can be formed on the
제1 가이드 롤러(42)는 히팅 롤러(41)로부터 소정 간격을 두고 히팅 롤러(41)와 나란히 배치된다. 일 실시예에서 히팅 롤러(41)의 상단부와 제1 가이드 롤러(42)의 상단부가 동일 높이가 되도록 배치될 수 있다. 따라서 도시한 것처럼 유연기판(5)이 적어도 히팅 롤러(41)와 제1 가이드 롤러(42)의 상부를 감싸면서 이송될 때, 히팅 롤러(41)와 제1 가이드 롤러(42) 사이의 이송 구간에서 유연기판(5)이 수평으로 이송될 수 있다. The
제1 가이드 롤러(42)는 내부에 별도의 가열수단을 포함하지 않으므로 제1 가이드 롤러(42)는 히팅 롤러(41) 보다 크기가 작아도 무방하다. 그러나 대안적 실시예에서 제1 가이드 롤러(42)가 히팅 롤러로서 기능하도록 구성할 수 있고, 이 경우 히팅 롤러(41)와 제1 가이드 롤러(42)가 예컨대 동일한 크기를 갖는 한 쌍의 히팅 롤러로 구성될 수 있다. Since the
코팅 헤드(43)는 히팅 롤러(41)의 외주면에 인접하게 배치되며, 히팅 롤러(41)에 감겨져 있는 유연기판(5)의 촉매층 위에 금속 전구체 잉크를 코팅한다. 도시한 실시예에서는 코팅 헤드(43)가 슬롯다이 방식으로 금속 전구체 잉크를 코팅하는 것으로 도시하였지만, 코팅 헤드(43)는 예컨대 슬라이드 코팅, 커튼 코팅, 및 스프레이 코팅 등 공지된 다양한 코팅 방식 중 하나가 적용되는 장치일 수 있다. The
바람직한 일 실시예에서, 코팅 헤드(43)는 히팅 롤러(41)의 최상부, 즉 히팅 롤러(41)의 중심축의 수직 상방향에 위치하지 않고 이로부터 소정 거리 오프셋되어 배치된다. 도시한 실시예에서 코팅 헤드(43)는 히팅 롤러(41)에서 제1 가이드 롤러(42)측으로 일정 거리 오프셋되어 배치되어 있다. 따라서 금속 전구체 잉크와 촉매가 반응할 때 발생하는 연기 등 각종 부산물이 코팅 헤드(43)에 도달하지 않으므로 코팅 헤드(43)의 노즐 오염이나 노즐막힘 현상을 방지할 수 있다. In one preferred embodiment, the
코팅 헤드(43)의 설치 위치, 즉 코팅 헤드(43)가 히팅 롤러(41)의 최상단에서부터 오프셋되는 거리는 구체적 실시 형태에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어 코팅 헤드(43)의 바로 아래에 위치한 유연기판(5) 부분에 금속 전구체 잉크가 분사된 직후 1~2초 이내에 히팅 롤러(41)로 이송되는 것이 바람직할 수 있는데, 이를 위해 유연기판(5)의 이송 속도(즉, 히팅 롤러(41)의 회전속도) 등의 다른 요인을 고려하여 코팅 헤드(43)의 오프셋되는 거리를 설정할 수 있다. The mounting position of the
도시한 실시예에서 잉크코팅 유닛(40)은 내열필름(4)을 더 포함한다. 도면을 참조하면, 내열필름(4)은 히팅 롤러(41)와 제1 가이드 롤러(42)에 감겨져서 폐경로를 형성할 수 있고, 제1 가이드 롤러(42)의 상부에서부터 히팅 롤러(41)에서 분리되기 전까지의 유연기판의 이송 구간에서, 유연기판(5)이 내열필름(4) 위에 적층된 상태로 내열필름과 유연기판이 일체로 이송될 수 있다.In the illustrated embodiment, the
구체적으로 설명하면, 유연기판(5)은 제1 가이드 롤러(42)에 감길 때 이 내열필름(4)의 위에 적층되어 히팅 롤러(41)를 향해 이송된다. 그 후 히팅 롤러(41) 직전에서 코팅 헤드(43)에 의해 유연기판(5)에 금속 전구체 잉크가 분사되고 히팅 롤러(41)에 감겨서 가열되면서 잉크와 촉매의 반응에 의해 유연기판(5)에 금속층이 형성되는 동안에도 내열필름(4)과 유연기판(5)은 적층된 상태로 함께 이송된다. 그 후 내열필름(4)과 유연기판(5)이 분리되어, 내열필름(4)은 제1 가이드 롤러(42)를 향해 이송되고 유연기판(5)은 제2 가이드 롤러(44) 등의 적어도 하나의 가이드 롤러를 통해 잉크코팅 유닛(40) 외부로 이송될 수 있다. Specifically, when the
일 실시예에서 내열필름(4)은 잉크가 투과할 수 없는 잉크-불투과성의 내열성 필름으로 만들어질 수 있다. 또한 히팅 롤러(41)로부터의 열에너지가 내열필름(4)을 통과하여 유연기판(5)으로 전달되어야 하므로, 내열필름(4)은 가능한 얇은 두께를 갖는 것이 바람직하다. 일 실시예에서 내열필름(4)은 25 마이크로미터 두께의 폴리이미드(PI) 재질의 필름으로 구성될 수 있다. In one embodiment, the heat-
한편 도4에 도시한 것처럼 대안적 실시예에서 하나 이상의 가압 롤러(46,47)를 더 포함할 수 있다. 도시한 실시예에서 제1 가압롤러(46)는 내열필름(4)과 유연기판(5)의 적층구조를 사이에 두고 제1 가이드 롤러(42)와 마주보도록 배치된다. 그리고 제2 가압롤러(47)는 내열필름(4)과 유연기판(5)의 적층구조가 히팅 롤러(41)에서 분리되기 직전에 내열필름(4)과 유연기판(5)이 서로 분리되는 지점에 배치된다. On the other hand, as shown in Fig. 4, in an alternative embodiment, it may further comprise one or
일 실시예에서 제1 가압롤러(46)는 제1 가이드 롤러(42)의 중심 방향으로 소정 압력을 가하고 제2 가압롤러(47)는 히팅 롤러(41)의 중심 방향으로 소정 압력을 가하도록 구성되고, 이에 의해, 내열필름(4)과 유연기판(5)이 적층된 후 히팅 롤러(41)에서 분리되기 전까지 서로간에 미끄러짐이 발생하지 않고 적층된 상태를 잘 유지할 수 있도록 한다. The
가압롤러의 개수나 위치는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어 다른 대안적 실시예에서, 접촉 시작점에서 분리 시적점까지 구간(즉, 도4의 (a)에서 (b)까지 구간) 내에 하나 이상의 가압롤러가 더 설치될 수도 있다. The number and position of the pressure rollers are not particularly limited. For example, in another alternative embodiment, one or more pressure rollers may be further provided within the section from the contact starting point to the separation point (i.e., the section from (a) to (b) of Figure 4).
이상과 같이 본 발명의 제1 실시예에 따르면 내열필름(4)이 히팅 롤러(41)와 제1 가이드 롤러(42)에 폐루프로 감겨져 회전하고 유연기판(5)이 내열필름(4) 위에 적층되어 이송되도록 구성함으로써 유연기판(5)이 하나의 히팅 롤러를 통과하는 동안 반응 및 건조 과정을 모두 수행할 수 있는 컴팩트한 장치 구조를 가질 수 있고, 또한 히팅 롤러(41)와 코팅 헤드(43)의 오염이나 노즐 막힘 등의 문제점도 해결할 수 있다. As described above, according to the first embodiment of the present invention, the heat
본 발명의 실시예에 따른 이러한 기술적 효과를 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다. The technical effect according to the embodiment of the present invention will be described in more detail as follows.
첫째, 잉크 코팅시 코팅 헤드(43)의 오염이나 노즐 막힘 현상을 방지할 수 있다. First, contamination of the
코팅 헤드(43)를 히팅 롤러(41)의 최상부의 상방향에 배치하는 경우, 코팅 헤드(43)의 바로 아래으로 잉크가 분사될 때 촉매와 잉크가 반응하면서 반응에 따른 부산물, 예컨대 수소가스 연기나 산화알루미늄(Al2O3) 등의 반응부산물이 발생하여 상승하게 되는데, 이로 인해 코팅 헤드(43)가 반응 부산물로 오염되고 특히 코팅 헤드의 노즐이 막히는 문제가 나타난다. When the
이를 해결하는 한가지 방안으로 코팅 헤드(43)를 히팅 롤러(41)의 최상부가 아닌 좌측 도는 우측으로 약간 이동하여 경사지게 설치하는 방법이 있지만, 이렇게 설치할 경우 코팅 헤드에서 분사된 잉크가 히팅 롤러(41)의 경사진 표면을 따라 흘러내리는 문제가 또한 발생한다. In order to solve this problem, there is a method in which the
그러나 본 발명의 실시예에 따르면 히팅 롤러(41)에 병렬로 제1 가이드 롤러(42)를 설치하고 유연기판(5)이 가이드 롤러(42)에서 히팅 롤러(41) 방향으로 수평으로 이송되도록 하고, 코팅 헤드(43)를 히팅 롤러(41)의 수직 상부가 아니라 히팅 롤러(41)와 제1 가이드 롤러(42) 사이의 수평 영역에 배치하는 구성을 채택하였고, 이 구성에 의하면 코팅 헤드(43)가 촉매와 잉크의 반응 영역에서 벗어나 있으므로 코팅 헤드(43)의 오염이나 노즐 막힘을 방지할 수 있고, 또한 히팅 롤러(41)에 분사된 코팅액이 히팅 롤러 표면을 따라 흘러내리는 것도 방지할 수 있게 된다. However, according to the embodiment of the present invention, the
둘째, 히팅 롤러(41) 표면이 잉크에 의해 오염되는 것도 방지할 수 있다. Secondly, it is also possible to prevent the surface of the
본 발명의 실시예에 따르면 잉크-불투과성의 내열필름(4)이 히팅 롤러(41)와 제1 가이드 롤러(42)에 폐루프로 감겨져서 회전하도록 구성하고, 적어도 잉크의 분사, 반응, 및 건조 과정 동안에는 유연기판(5)이 내열필름(4) 위에 적층되어 내열필름과 유연기판이 일체로 이송되도록 구성하였다. According to the embodiment of the present invention, the ink-impermeable heat-
따라서 분사된 잉크 중 일부가 유연기판(5) 아래로 새어나가더라도 내열필름(4)이 이를 막아주기 때문에 히팅 롤러(41)의 표면이 잉크로 인해 오염되는 것을 방지할 수 있다. 일반적으로 히팅 롤러가 오염되어 교체할 경우 교체 작업의 난이도나 비용면에서 어려움이 있지만 본 발명에서는 내열필름(4)만을 교체하면 되므로 종래에 비해 작업이 용이하고 저비용으로 유지관리를 할 수 있는 이점이 있다. Therefore, even if a part of the ejected ink leaks under the
셋째, 종래대비 충분한 잉크를 분사하여 전기전도성이 우수한 유연기판을 만들 수 있다. Third, it is possible to form a flexible substrate having excellent electric conductivity by spraying a sufficient amount of ink.
잉크코팅에 의해 유연기판에 전도성 금속층을 형성하는 경우 일반적으로 유연기판에 잉크를 많이 투여할수록 전기전도성이 높아진다. 그러나 섬유 등과 같은 유연기판(5)에 많은 양의 잉크를 분사하면 유연기판 내부로 스며드는 잉크를 제외한 나머지는 유연기판 아래로 새어나가므로 버려지게 되므로, 종래에는 어느 한계 이상 잉크를 분사하더라도 유연기판의 전기전도성이 더 이상 향상되지 않는다. When a conductive metal layer is formed on a flexible substrate by ink coating, generally, the more conductive ink is applied to the flexible substrate, the higher the electrical conductivity. However, if a large amount of ink is sprayed onto the
그러나 본 발명의 실시예에 따르면 내열필름(4)과 유연기판(5)의 적층 상태에서 잉크가 분사되기 때문에 과량의 잉크를 투여하더라도 내열필름(4)이 잉크를 가두어두는 역할을 하게 되어 잉크가 유연기판(5) 아래로 새어나가는 것을 방지하고, 이렇게 충분한 잉크를 머금은 채 촉매와 반응하게 되므로 종래에 비해 전기전도성이 좋은 금속 필름층을 형성할 수 있다. However, according to the embodiment of the present invention, since the ink is jetted in the laminated state of the heat
넷째, 히팅롤러를 이용해서 아래쪽에서 위쪽 방향으로 유연기판을 가열하여 코팅하므로 전기전도성이 우수한 유연기판을 얻을 수 있다. Fourth, a flexible substrate having excellent electrical conductivity can be obtained by heating and coating the flexible substrate from below to above using a heating roller.
히팅 롤러(41)를 사용할 경우 전도성 금속의 코팅 환경이 하부에서 상부로 가면서 조성되어 전기 전도성이 우수한 유연기판을 얻을 수 있다. 이와 관련하여 도5 및 도6을 참조하여 코팅 품질 향상의 이유를 간략히 설명하기로 한다. When the
도5는 도4의 히팅 롤러(41)의 상부와 코팅 헤드(43)를 확대한 부분 확대도로서, 촉매층(6)을 갖는 유연기판(5)이 제1 가이드 롤러(42)에서 히팅 롤러(41) 방향으로 이송되는 모습을 도시하고 있고, 도6(a)와 도6(b)는 각각 종래기술과 본 발명의 일 실시예에 따른 히팅 롤러 및 유연기판 적층체의 온도 구배를 도식적으로 나타내고 있다. Fig. 5 is an enlarged view of the upper part of the
도5를 참조하면, 히팅 롤러(41)가 도면상에서 반시계 방향으로 회전하고 있으며, 이에 따라 코팅 헤드(43)의 우측편의 내열필름(4)과 유연기판(5)의 적층구조 위에 촉매층(6)이 코팅되어 있고, 코팅 헤드(43)에서 전구체 잉크가 분사되어 촉매층(6) 위에 전구체 잉크층(7)이 형성된다. 5, the
코팅 헤드(43)에 의해 전구체 잉크층(7)이 촉매층(6) 위에 코팅되면 금속 전구체 용액이 촉매층(6)으로 스며들어 혼합되고 반응이 일어난다. 이 때 실제로 촉매와 금속 전구체 사이에 반응이 일어나는 영역은 스며든 금속 전구체가 촉매와 만나는 영역, 즉 촉매층(6)이다. 따라서 신속하고 효율적이며 고품질의 금속 필름을 형성하기 위해서는 촉매층(6)의 온도가 반응에 적합한 온도로 예열되어 있는 것이 중요하다. When the
그런데 예컨대 도1의 종래기술과 같이 유연기판을 향해 열풍이나 IR을 조사하여 유연기판을 가열하는 경우, 도6(a)에 도시한 것처럼 유연기판 상부 표면쪽, 즉 전구체 잉크층(7)을 먼저 가열하게 된다. 그러므로 열풍이 금속 전구체 코팅층(7)에 도달하면 금속 전구체 용액의 용매를 증발시키는데 열에너지를 먼저 빼앗기기 때문에 촉매층(6)까지 열에너지가 효율적으로 전달되지 않으며 이로 인하여 촉매와 맞닿아 있는 부분의 온도가 상대적으로 느리게 상승하게 된다. However, when the flexible substrate is heated by irradiating hot air or IR toward the flexible substrate as in the prior art shown in FIG. 1, the upper surface of the flexible substrate, that is, the
즉 도6(a)에 도식적으로 나타낸 것처럼 전구체 잉크층(7)의 온도가 높더라도 아래쪽을 향해 열에너지가 제대로 전달되지 못하며, 따라서 의도했던 촉매와 금속 전구체의 반응이 즉각적으로 일어나지 않아 전구체에서 금속으로의 변환 효율이 감소하게 된다. 더욱이 이를 해결하고자 열풍의 온도를 더 높여서 전구체 코팅층(7)을 향해 열풍을 불게 되면 오히려 전구체 용액의 용매가 모두 증발하게 되면서 반응 효율이 더 떨어지게 될 수도 있다. That is, even if the temperature of the
그러나 본 발명의 실시예와 같이 히팅 롤러(41)를 사용하면 도5에 화살표로 표시한 것처럼 히팅 롤러(41) 중심에서 표면측으로 열전도에 의해 열에너지가 전달되므로 유연기판(5)에서 촉매층(6) 방향으로 열에너지가 전달되고, 이와 같이 히팅 롤러(41)측에서부터 유연기판(5)을 향해 열이 공급되는 히팅롤 방식에서는 촉매와 맞닿은 부분의 전구체 잉크의 가장 하단부부터 온도가 상승하게 되어 도6(b)에 도시한 것처럼 위로 갈수록 온도가 낮아지는 분포가 되는데, 열전도 방식에 의해 열이 전달되므로 열전달 효율이 높고 열의 분산이 적으므로 유연기판(5)을 지나 촉매층(6)까지 전달되더라도 온도 감소가 상대적으로 적고, 그러므로 전구체 잉크가 금속 필름으로 변환되는 효율이 좋고 용매의 증발 이전에 반응을 일으키는데 적합하므로 코팅 품질이 우수한 전기전도성 금속층을 형성할 수 있다. However, when the
이하에서는 내열필름(4)과 유연기판(5)이 히팅 롤러(41)와 제1 가이드 롤러(42)에 감기는 구조에 따른 다양한 변형 실시예들을 도7 내지 도9를 참조하여 설명하기로 한다. Various modifications according to the structure in which the heat
도7은 제2 실시예에 따른 잉크코팅 유닛을 나타낸다. Fig. 7 shows an ink coating unit according to the second embodiment.
도시한 제2 실시예에 따른 잉크코팅 유닛(40)은 히팅 롤러(41), 제1 가이드 롤러(42), 코팅 헤드(43), 및 제2 가이드 롤러(44)를 포함하며, 이러한 구성요소들은 도4의 제1 실시예의 대응 구성요소들과 동일 또는 유사한 구조 및 기능을 가지므로 설명을 생략한다. The
제1 실시예와 비교할 때 도7의 제2 실시예에서 내열필름(4)이 공급롤(411)과 회수롤(412)에 감겨지도록 구성된다. 즉 내열필름(4)이 히팅 롤러(41)와 제1 가이드 롤러(42)를 감싸면서 폐루프를 이루는 것이 아니라, 최초에 공급롤(411)에 권취되어 있던 내열필름(4)이 권출되어 제1 가이드 롤러(42)와 히팅 롤러(41)를 부분적으로 감싸는 경로를 따라 이송된 후 회수롤(412)에 다시 권취되도록 구성된다. The heat
도4의 제1 실시예에서는 내열필름(4)의 길이가 한정되어 있으므로 잉크 오염에 의해 내열필름을 교체하는 교체 주기가 상대적으로 짧지만, 도7의 제2 실시예에 따르면 공급롤(411)에 감기는 내열필름(4)의 길이가 훨씬 길기 때문에 내열필름의 교체 주기를 늘릴 수 있는 이점이 있다. The length of the heat
한편 도시한 제2 실시예에서도 필요에 따라 하나 이상의 가압롤러(46,47,48)가 추가로 배치될 수 있다. 도면에서는 3개의 가압롤러(46,47,48)를 도시하였지만, 구체적 실시 형태에 따라 예컨대 이중에서 하나 또는 두개의 가압롤러가 생략될 수도 있고, 반응 및 건조 구간(즉 (a)에서 (b)까지의 구간)에 하나 이상의 가압롤러가 추가로 더 설치될 수도 있음은 물론이다. On the other hand, in the illustrated second embodiment, one or
도8은 제3 실시예에 따른 잉크코팅 유닛을 나타낸다. 8 shows an ink coating unit according to the third embodiment.
도시한 제3 실시예에 따른 잉크코팅 유닛은 히팅 롤러(41), 제1 가이드 롤러(42), 코팅 헤드(43), 제2 가이드 롤러(44), 및 제3 가이드 롤러(45)를 포함하며, 이 중 제3 가이드 롤러(45)를 제외한 나머지 구성요소들은 도4의 제1 실시예의 대응 구성요소들과 동일 또는 유사한 구조 및 기능을 가지므로 설명을 생략한다. The illustrated ink coating unit according to the third embodiment includes a
제1 실시예와 비교할 때 도8의 제3 실시예에서 내열필름(4)이 히팅 롤러(41)와 제1 가이드 롤러(42)에 감겨서 폐루프로 회전하는 것은 동일하다. 그러나 제1 실시예에서는 유연기판(5)이 제1 가이드 롤러(42)를 통과하여 히팅 롤러(41)로 이송되지만, 도8의 제3 실시예에서는 유연기판(5)이 제3 가이드 롤러45)와 히팅 롤러(41)의 사이를 통과하여 이송된다.The heat-
따라서 이 실시예에서 유연기판(5)은 히팅 롤러(41)의 외주면의 일부분과 접촉하는 제1 구간(즉, 도8의 (a)에서 (b)까지의 구간), 제1 가이드 롤러(42)의 외주면의 일부분과 접촉하는 제2 구간(즉 제1 가이드 롤러(42)를 일부분 감는 구간), 및 히팅 롤러(41)의 외주면의 또 다른 일부분과 접촉하는 제3 구간(즉 도8의 (c)에서 (d)까지의 구간)을 순차적으로 통과하며 이송된다. Therefore, in this embodiment, the
이러한 제3 실시예의 구성에 따르면 히팅 롤러(41)는 유연기판을 미리 가열하는 예열 기능도 가질 수 있다. 즉 도8에서 유연기판(5)이 히팅 롤러(41)와 최초로 접촉하기 시작하는 접촉 시작점(즉, (a)지점)에서부터 유연기판이 히팅 롤러(41)에서 분리되는 분리 시작점(즉, (b)지점)까지의 구간(이하에서 "예열 구간"이라 칭하기로 함)에서 히팅 롤러(41)와 접하고 있으므로, 유연기판(5)이 코팅 헤드(43)에 의해 코팅되기 전에 유연기판을 미리 예열할 수 있다.According to the configuration of the third embodiment, the
도시한 실시예에서 예열 구간은 (a)에서 (b) 지점까지 대략 히팅 롤러(41)의 원주의 1/8에 해당하고, 반응 및 건조 구간은 (c)에서 (d) 지점까지 대략 히팅 롤러의 원주의 3/8에 해당한다. 바람직하게는, 반응에 필요한 예열을 위해, 예열 구간의 길이가 히팅 롤러(41) 원주의 1/8 내지 1/2 사이일 수 있고, 충분한 반응과 건조를 위해 반응 및 건조 구간의 길이가 히팅 롤러의 원주의 1/8 내지 1/2 사이인 것이 바람직할 수 있다. 그러나 예열 구간 및 반응 및 건조 구간의 길이는 히팅 롤러의 크기(반경), 유연기판의 이송 속도, 히팅 롤러의 가열 온도, 잉크의 분사량, 유연기판의 재질 등 여러 조건에 따라 달라질 수 있음은 물론이다. In the illustrated embodiment, the preheating period corresponds to about 1/8 of the circumference of the
이러한 제3 실시예에 따르면, 유연기판(5)이 하나의 히팅 롤러(41)를 통과하는 동안 예열, 반응, 및 건조 과정을 모두 거치게 되므로 잉크 코팅 장치의 소형화 및 장치 효율성을 높일 수 있다. According to the third embodiment, since the
도9는 제4 실시예에 따른 잉크코팅 유닛을 나타낸다. Fig. 9 shows an ink coating unit according to the fourth embodiment.
제4 실시예에 따른 잉크코팅 유닛은 제1 가이드 롤러(42), 코팅 헤드(43), 제2 가이드 롤러(44), 및 제3 가이드 롤러(45)를 포함하며, 이러한 구성요소들은 도8의 제3 실시예의 대응 구성요소들과 동일 또는 유사한 구조 및 기능을 가지므로 설명을 생략한다. The ink coating unit according to the fourth embodiment includes a
도8의 제3 실시예와 비교할 때, 도9의 제4 실시예에서는 내열필름(4)이 공급롤(411)과 회수롤(412)에 감겨지도록 구성된다. 즉 공급롤(411)에 권취되어 있던 내열필름(4)이 권출되어 제1 가이드 롤러(42)와 히팅 롤러(41)를 부분적으로 감싸는 경로를 따라 이송된 후 회수롤(412)에 다시 권취되도록 구성된다. 따라서 제3 실시예와 비교할 때 내열필름(4)의 교체 주기를 늘릴 수 있는 이점이 있다. 9, the heat-
이상과 같이 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 상술한 실시예 외에도 다양한 변형례가 있을 수 있다. 예컨대 도시한 실시예에서는 모두 내열필름(4)을 발명의 구성요소로서 포함시켰지만 대안적 실시예에서 내열필름(4)을 생략할 수도 있다. 예를 들어 도8이나 도9의 실시예에서 내열필름(4)을 생략할 수 있으며, 이 경우에도 코팅 헤드(43)의 오염 방지 및 하나의 히팅 롤러(41)를 사용하여 유연기판의 예열, 반응, 및 건조 과정을 모두 수행할 수 있는 기술적 효과를 가질 수 있다. Although the embodiments of the present invention have been described with reference to the drawings, various modifications may be made in addition to those described above. For example, in the illustrated embodiments, the heat-
이와 같이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 당업자라면 상술한 명세서의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited by the described embodiments, but should be determined by the scope of the appended claims, as well as the appended claims.
4: 내열필름
5: 유연기판
10: 챔버
20: 공급롤
30: 촉매코팅 유닛
40: 잉크코팅 유닛
50: 위치제어 유닛
60: 회수롤4: Heat-resistant film
5: Flexible substrate
10: chamber
20: Supply roll
30: catalyst coating unit
40: Ink coating unit
50: Position control unit
60: Recovery roll
Claims (19)
촉매층이 코팅된 유연기판을 지지하고 가열하는 히팅 롤러(41);
소정 간격을 두고 상기 히팅 롤러와 나란히 배치되어, 상기 유연기판을 지지하는 제1 가이드 롤러(42);
상기 히팅 롤러(41)에서 상기 가이드 롤러(42)측으로 소정 거리 오프셋되어 배치되고, 상기 유연기판에 금속 전구체 잉크를 코팅하는 코팅 헤드(43); 및
적어도 상기 가이드 롤러의 상부에서 상기 히팅 롤러의 상부까지 감겨져 있는 잉크-불투과성의 내열필름(4);를 포함하고,
상기 가이드 롤러의 상부에서부터 상기 히팅 롤러에서 분리되기 전까지의 상기 유연기판의 이송 구간에서, 상기 내열필름 위에 상기 유연기판이 적층된 상태로 상기 유연기판에 금속 전구체 잉크가 코팅되는 것을 특징으로 하는 잉크코팅 장치. An ink coating apparatus for coating a conductive metal precursor ink on a flexible substrate in a roll-to-roll manner,
A heating roller 41 for supporting and heating the flexible substrate coated with the catalyst layer;
A first guide roller (42) arranged side by side with the heating roller at a predetermined interval and supporting the flexible substrate;
A coating head 43 disposed offset from the heating roller 41 by a predetermined distance toward the guide roller 42 and coating the metal precursor ink on the flexible substrate; And
And an ink-impermeable heat-resistant film (4) wound at least from the top of the guide roller to the top of the heating roller,
Wherein a metal precursor ink is coated on the flexible substrate in a state in which the flexible substrate is laminated on the heat resistant film in a transfer section of the flexible substrate from the upper portion of the guide roller until the flexible substrate is separated from the heating roller Device.
상기 히팅 롤러가, 상기 유연기판이 상기 히팅 롤러에 접촉하기 시작하는 접촉 시작점부터 상기 유연기판이 상기 히팅 롤러로부터 분리되기 시작하는 분리 시작점까지 상기 촉매와 금속 전구체의 반응을 야기하고 유연기판을 건조시키는 반응 및 건조 구간을 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크코팅 장치. The method according to claim 1,
The heating roller causes a reaction between the catalyst and the metal precursor from a contact starting point at which the flexible substrate starts to contact the heating roller to a separation starting point at which the flexible substrate starts to be separated from the heating roller, And a reaction and drying section.
상기 반응 및 건조 구간에서, 상기 히팅 롤러 내부의 열에너지가 열전도에 의해 상기 유연기판에 전달됨으로써, 열에너지가 상기 유연기판에서 상기 촉매층 방향으로 전달되어 촉매와 금속 전구체의 반응을 촉진하는 것을 특징으로 하는 잉크코팅 장치. 3. The method of claim 2,
Wherein thermal energy in the heating roller is transferred to the flexible substrate by thermal conduction so that thermal energy is transferred from the flexible substrate toward the catalyst layer to promote the reaction between the catalyst and the metal precursor in the reaction and drying sections. Coating apparatus.
상기 접촉 시작점부터 상기 분리 시작점까지의 상기 히팅 롤러의 외주면을 따른 경로의 길이가 상기 히팅 롤러의 원주의 1/4 내지 3/4 사이인 것을 특징으로 하는 잉크코팅 장치. 3. The method of claim 2,
Wherein a length of a path from the contact start point to the separation starting point along the outer circumferential surface of the heating roller is between 1/4 and 3/4 of the circumference of the heating roller.
상기 내열필름이 상기 가이드 롤러와 상기 히팅 롤러에 감겨져서 폐경로를 형성하는 것을 특징으로 하는 잉크코팅 장치. The method according to claim 1,
Wherein the heat resistant film is wound around the guide roller and the heating roller to form a menopause path.
상기 내열필름이 롤투롤 방식으로 적어도 상기 가이드 롤러의 상부에서 상기 히팅 롤러의 상부까지 감겨져 있는 것을 특징으로 하는 잉크코팅 장치. The method according to claim 1,
Wherein the heat resistant film is wound in a roll-to-roll manner at least from the top of the guide roller to the top of the heating roller.
촉매층이 코팅된 유연기판을 지지하고 가열하는 히팅 롤러(41);
소정 간격을 두고 상기 히팅 롤러와 나란히 배치되어, 상기 유연기판을 지지하는 제1 가이드 롤러(42); 및
상기 히팅 롤러(41)에서 상기 가이드 롤러(42)측으로 소정 거리 오프셋되어 배치되고, 상기 유연기판에 금속 전구체 잉크를 코팅하는 코팅 헤드(43);를 포함하고,
상기 유연기판이 상기 히팅 롤러의 외주면의 제1 부분과 접촉하는 제1 구간, 상기 가이드 롤러의 외주면의 일부분과 접촉하는 제2 구간, 및 상기 히팅 롤러의 외주면의 제2 부분과 접촉하는 제3 구간을 순차적으로 통과하며 이송되도록, 상기 유연기판이 상기 히팅 롤러와 상기 가이드 롤러에 감겨져 있는 것을 특징으로 하는 잉크코팅 장치. An ink coating apparatus for coating a conductive metal precursor ink on a flexible substrate in a roll-to-roll manner,
A heating roller 41 for supporting and heating the flexible substrate coated with the catalyst layer;
A first guide roller (42) arranged side by side with the heating roller at a predetermined interval and supporting the flexible substrate; And
And a coating head (43) disposed offset from the heating roller (41) toward the guide roller (42) by a predetermined distance and coating the metal precursor ink on the flexible substrate,
A first section in which the flexible substrate contacts the first portion of the outer circumferential surface of the heating roller, a second section in contact with a portion of the outer circumferential surface of the guide roller, and a third section in contact with the second portion of the outer circumferential surface of the heating roller Wherein the flexible substrate is wound on the heating roller and the guide roller so that the flexible substrate is sequentially passed through the heating roller and the guide roller.
상기 제1 구간이, 상기 유연기판이 상기 히팅 롤러에 접촉하기 시작하는 제1 접촉 시작점부터 상기 유연기판이 상기 히팅 롤러로부터 분리되기 시작하는 제1 분리 시작점까지 상기 유연기판을 가열하는 예열 구간을 포함하고,
상기 제3 구간이, 상기 유연기판이 상기 히팅 롤러에 접촉하기 시작하는 제2 접촉 시작점부터 상기 유연기판이 상기 히팅 롤러로부터 분리되기 시작하는 제2 분리 시작점까지 상기 촉매와 금속 전구체의 반응을 야기하고 유연기판을 건조시키는 반응 및 건조 구간을 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크코팅 장치. 8. The method of claim 7,
The first section includes a preheating section for heating the flexible substrate from a first contact starting point at which the flexible substrate starts to contact the heating roller to a first separation starting point at which the flexible substrate starts to be separated from the heating roller and,
The third section causes a reaction of the catalyst with the metal precursor from a second contact starting point at which the flexible substrate begins to contact the heating roller to a second separation starting point at which the flexible substrate begins to separate from the heating roller And a reaction and drying section for drying the flexible substrate.
상기 예열 구간의 제1 접촉 시작점부터 제1 분리 시작점까지의 상기 히팅 롤러의 외주면을 따른 경로 길이가 상기 히팅 롤러의 원주의 1/8 내지 1/2 사이인 것을 특징으로 하는 잉크코팅 장치. 9. The method of claim 8,
Wherein the path length from the first contact starting point to the first separation starting point of the preheating section along the outer circumferential surface of the heating roller is between 1/8 and 1/2 of the circumference of the heating roller.
상기 반응 및 건조 구간의 제2 접촉 시작점부터 제2 분리 시작점까지의 상기 히팅 롤러의 외주면을 따른 경로 길이가 상기 히팅 롤러의 원주의 1/8 내지 1/2 사이인 것을 특징으로 하는 잉크코팅 장치. 9. The method of claim 8,
Wherein the path length along the outer circumferential surface of the heating roller from the second contact starting point to the second separation starting point of the reaction and drying section is between 1/8 and 1/2 of the circumference of the heating roller.
유연기판이 상기 히팅 롤러의 상기 제1 구간을 통과하는 동안, 촉매와 금속 전구체의 반응을 야기하기에 적합한 온도 범위까지 상기 유연기판을 가열하도록, 상기 히팅 롤러의 회전속도 및 가열온도가 설정되는 것을 특징으로 하는 잉크코팅 장치. 8. The method of claim 7,
The rotational speed and the heating temperature of the heating roller are set so as to heat the flexible substrate to a temperature range suitable for causing a reaction between the catalyst and the metal precursor while the flexible substrate passes through the first section of the heating roller Wherein the ink coating apparatus comprises:
상기 반응 및 건조 구간에서, 상기 히팅 롤러 내부의 열에너지가 열전도에 의해 상기 유연기판에 전달됨으로써, 열에너지가 상기 유연기판에서 상기 촉매층 방향으로 전달되어 촉매와 금속 전구체의 반응을 촉진하는 것을 특징으로 하는 잉크코팅 장치. 9. The method of claim 8,
Wherein thermal energy in the heating roller is transferred to the flexible substrate by thermal conduction so that thermal energy is transferred from the flexible substrate toward the catalyst layer to promote the reaction between the catalyst and the metal precursor in the reaction and drying sections. Coating apparatus.
적어도 상기 제1 구간에서부터 제3 구간까지의 경로에서 상기 히팅 롤러와 상기 가이드 롤러에 감겨져 있는 잉크-불투과성의 내열필름(4)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크코팅 장치. 8. The method of claim 7,
Further comprising an ink-impermeable heat-resistant film (4) wound on the heating roller and the guide roller at least in a path from the first section to the third section.
상기 내열필름 위에 상기 유연기판이 적층된 상태로 상기 유연기판에 상기 금속 전구체 잉크가 코팅되는 것을 특징으로 하는 잉크코팅 장치. 14. The method of claim 13,
Wherein the metal precursor ink is coated on the flexible substrate in a state where the flexible substrate is laminated on the heat resistant film.
상기 내열필름이 상기 가이드 롤러와 상기 히팅 롤러에 감겨져서 폐경로를 형성하는 것을 특징으로 하는 잉크코팅 장치. 14. The method of claim 13,
Wherein the heat resistant film is wound around the guide roller and the heating roller to form a menopause path.
상기 내열필름이 롤투롤 방식으로 적어도 상기 제1 구간에서부터 제3 구간까지 상기 가이드 롤러와 상기 히팅 롤러에 감겨져 있는 것을 특징으로 하는 잉크코팅 장치. 14. The method of claim 13,
Wherein the heat resistant film is wound on the guide roller and the heating roller at least from the first section to the third section by a roll-to-roll method.
불활성 가스로 채워지는 챔버(10);
상기 챔버 내에 배치되고, 유연기판의 제1 표면에 촉매를 코팅하는 촉매코팅 장치(30); 및
상기 챔버 내에 배치되고, 상기 유연기판의 촉매 코팅층 위에 전도성 금속 전구체 잉크를 코팅하고 상기 촉매와 전도성 금속 전구체의 반응에 의해 전도성 금속 필름을 생성하는, 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 따른 잉크코팅 장치(40);를 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 금속 필름 코팅장치. An apparatus for coating a conductive metal film on a flexible substrate by a roll-to-roll method,
A chamber (10) filled with an inert gas;
A catalyst coating apparatus (30) disposed in the chamber and coating a catalyst on a first surface of the flexible substrate; And
17. A method according to any one of claims 1 to 16, wherein the conductive metal precursor ink is coated on the catalyst coat layer of the flexible substrate and the conductive metal precursor is reacted with the catalyst to form a conductive metal film. And an ink coating apparatus (40).
상기 챔버 내에 배치되고, 상기 유연기판을 권출하여 상기 촉매코팅 장치로 공급하는 공급롤(20); 및
상기 챔버 내에 배치되고, 상기 전도성 금속 필름이 생성된 유연기판을 회수하여 롤 형태로 권취하는 회수롤(60);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 금속 필름 코팅장치. 18. The method of claim 17,
A feed roll (20) disposed in the chamber, for feeding the flexible substrate to the catalyst coating apparatus; And
And a recovery roll (60) disposed in the chamber, for recovering the flexible substrate from which the conductive metal film is produced, and winding the same in a roll form.
상기 유연기판에 촉매 용액을 코팅하는 마이크로그라비어 코팅 롤; 및
상기 촉매 용액이 코팅된 유연기판을 가열하여 건조하는 건조부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 금속 필름 코팅장치. 18. The apparatus according to claim 17,
A microgravure coating roll for coating a catalyst solution on the flexible substrate; And
And a drying unit for heating and drying the flexible substrate coated with the catalyst solution.
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