KR102631978B1 - 주름 평탄화유닛 및 이를 포함하는 그래핀 복합 구조체 제조장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 그래핀 복합 구조체를 제조하는 과정에서 발생되는 주름을 평탄화하여 우수한 품질의 그래핀 복합 구조를 제조할 수 있는 주름 평탄화유닛 및 이를 포함하는 그래핀 복합 구조체 제조장치를 제공함에 있다. 이를 위한 본 발명은 이동하는 상기 그래핀 복합 구조체의 일면을 접촉 지지하고, 접촉된 상기 그래핀 복합 구조체의 일면을 흡착하며 흡착력에 의해 상기 그래핀 복합 구조체에 존재하는 주름이 평탄화되도록 하는 롤러부; 및 상기 그래핀 복합 구조체의 타면에 배치되며, 상기 롤러부 방향으로 상기 그래핀 복합 구조체를 가압하는 가압부;를 포함하고, 상기 롤러부는, 부압발생부와, 상기 그래핀 복합 구조체의 폭방향으로 연장하여 형성되며, 상기 부압발생부에 발생된 부압이 전달되는 중심홀과 상기 중심홀에서 연통되어 외면으로 연장하여 형성되는 분기유로를 가지는 내측회전부와, 상기 내측회전부의 외면에 배치되며 상기 그래핀 복합 구조체의 일면을 접촉 지지하고 상기 분기유로와 연통되는 복수의 흡착홀을 가지는 외측회전부를 구비하는 회전체와, 상기 그래핀 복합 구조체에 접촉하는 상기 외측회전부의 접촉 영역을 제외한 나머지 영역을 감싸도록 마련되는 커버부를 포함하는 주름 평탄화유닛과 이를 포함하는 그래핀 복합 구조체 제조장치를 개시한다.
Description
본 발명은 주름 평탄화유닛 및 이를 포함하는 그래핀 복합 구조체 제조장치에 관한 것으로, 상세하게는 롤투롤 공정에 의해 그래핀 복합 구조체를 제조하는 과정에서 발생되는 주름을 평탄화하여 우수한 품질의 그래핀 복합 구조체를 제조할 수 있는 주름 평탄화유닛 및 이를 포함하는 그래핀 복합 구조체 제조장치에 관한 것이다.
탄소 원자들로 구성된 물질로는 플러렌(Fullerene), 탄소 나노튜브(Carbon Nanotube), 그래핀(Graphene), 및 흑연(Graphite) 등이 있으며, 이 중 그래핀은 탄소 원자들이 2차원 상에서 벌집 모양의 배열을 이루고 있는 전도성 물질이다.
그래핀은 구조적 및 화학적으로 매우 안정할 뿐만 아니라, 우수한 전도성을 가지며, 투명하고 나노패턴으로의 가공이 용이한 장점을 가지는 이유로, 센서, 메모리 및 디스플레이 장치의 기초 소재로 꾸준히 연구되고 있다.
그래핀을 다양한 분야에 적용하기 위해서는 그래핀을 대량으로 합성하는 방법이 필요한데, 종래의 경우 흑연을 기계적으로 분쇄하여 용액 상에 분산시킨 후 자기조립 현상을 이용하여 박막의 그래핀층을 합성하는 방법이 있었다. 하지만, 이 경우 얻어진 그래핀층의 전기적 및 기계적 특성이 기대에 미치지 못하는 문제가 있다.
최근 그래핀을 합성하는 방법으로는 화학기상증착(CVD: Chemical Vapor Deposition) 즉, 원료가스를 주입하고 인가되는 에너지(열, 플라즈마 등)에 의한 화학 반응을 통하여 촉매기판의 표면에 그래핀을 합성하여 얻는 방식이 있다.
또한, 이러한 그래핀 합성 공정 뿐만 아니라, 합성되어 얻어진 그래핀을 포함한 복합 구조체는 롤투롤(Roll to roll) 공정을 통하여 다양한 구조의 그래핀 복합 구조체를 대량으로 제조할 수 있다.
도 1은 종래 롤투롤 기반 그래핀 복합 구조체 제조장치를 나타낸 예시도이다.
도 1을 참조하면, 롤투롤 기반 그래핀 복합 구조체 제조장치는 기본적으로 증착부(10), 제1적층부(20), 에칭부(30), 제2적층부(40) 및 박리부(50)를 포함할 수 있다.
증착부(10)는 CVD 방법에 의해 제1기판(1)의 일면에 그래핀(G)을 합성할 수 있다. 즉, 제1롤(R1)로부터 공급되는 제1기판(1)은 증착부(10)를 통과하면서 적어도 일면에 그래핀(G)이 합성될 수 있다. 증착부(10)를 거치며 일면에 그래핀(G)이 합성된 제1기판(1)은 제2롤(R2)에 회수될 수 있고, 제2롤(R2)에 회수된 그래핀(G)이 합성된 제1기판(1)은 제1적층부(20)로 공급될 수 있다.
제1적층부(20)는 그래핀(G)이 합성된 제1기판(1)의 타면에 제2기판(2)을 적층할 수 있다. 이러한 제1적층부(20)는 제1적층롤(21) 및 제2적층롤(22)을 포함할 수 있다. 즉, 제2롤(R2)로부터 공급되는 그래핀(G)이 합성된 제1기판(1)과, 제3롤(R3)로부터 공급되는 제2기판(2)은, 제1적층롤(21) 및 제2적층롤(22) 사이를 함께 통과하면서 그래핀(G)을 사이에 두고 제1기판(1) 및 제2기판(2)이 적층될 수 있다. 이렇게 제조된 적층 구조체는 에칭부(30)로 공급될 수 있다.
에칭부(30)는 제조된 적층 구조체를 에칭 용액에 담근 상태에서 제1기판(1)이 에칭되면서 제거될 수 있다. 즉, 에칭부(30)를 거치며 적층 구조체로부터 제1기판(1)이 제거되고, 일면에 그래핀(G)이 형성된 제2기판(2)은 제2적층부(40)로 공급될 수 있다.
제2적층부(40)는 일면에 그래핀(G)이 형성된 제2기판(2)의 타면에 타겟기판에 해당하는 제3기판(3)을 적층할 수 있다. 이러한 제2적층부(40)는 제3적층롤(41) 및 제4적층롤(42)을 포함할 수 있다. 즉, 에칭부(30)에서 공급되는 그래핀(G)이 형성된 제2기판(2)과, 제4롤(R4)로부터 공급되는 제3기판(3)은, 제3적층롤(41) 및 제4적층롤(42) 사이를 함께 통과하면서 그래핀(G)을 사이에 두고 제2기판(2) 및 제3기판(3)이 적층된 적층 구조체가 제조될 수 있다. 이렇게 제조된 적층 구조체는 박리부(50)로 공급될 수 있다.
박리부(50)는 적층 구조체로부터 제2기판(2)을 박리하여 분리할 수 있다. 이러한 박리부(50)는 제1박리롤(51) 및 제2박리롤(52)을 포함할 수 있다. 즉, 제2적층부(40)에서 공급되는 적층 구조체는 제1박리롤(51) 및 제2박리롤(52) 사이를 통과하면서 제2기판(2)이 박리되어 분리될 수 있다. 박리부(50)를 거치며 분리된 제2기판(2)은 제5롤(R5)에 회수될 수 있고, 일면에 그래핀(G)이 형성된 제3기판(3)은 제6롤(R6)에 회수될 수 있다.
이와 같이, 롤투롤을 기반으로 하여, 증착, 적층, 에칭, 적층 및 박리 공정을 연속하면서 최종 그래핀 복합 구조체를 제6롤(R6)에 감아 회수함으로써 제조 공정이 완료될 수 있다.
하지만, 종래 롤투롤 기반 그래핀 제조 장치는 다음과 같은 문제가 있다.
그래핀(G)을 포함하는 적층 구조체는 증착, 적층, 에칭, 및 박리 공정을 거치는 제조 과정에서 주름이 발생하는 문제가 있다. 예를 들어, 제1기판(1)에 미리 주름이 발생한 상태에서 증착부(10)를 거치며 그래핀(G)을 합성하게 되면, 주름이 있는 적층 구조체가 얻어지게 된다. 특히, 증착부(10)는 고온 환경에서 그래핀(G)의 증착을 수행하게 되는데, 그 과정에서 제1기판(1)에 주름이 발생되기 용이하고, 이에 따라, 주름이 있는 적층 구조체가 얻어지게 된다.
증착부(10)를 거치는 과정에서 적층 구조체에 주름이 발생되면, 에칭부(30)에서 제1기판(1)을 에칭하여 제거한 이후에도 그래핀(G)에는 주름이 잔존하게 된다. 즉, 그래핀(G)에는 일부 그래핀이 소실된 소실영역 및 일부 그래핀이 중첩된 중첩영역이 잔존하게 되면서 전체적으로 평탄하지 못한 저품질의 그래핀(G)이 획득된다.
이처럼 평탄하지 못한 그래핀을 가지는 복합 구조체가 획득되면, 해당 그래핀 복합 구조체가 적용되는 소자의 면저항 특성이 저하되고 그래핀 소실영역 등 평탄도가 균일하지 못한 일부 영역으로 산소나 수분이 침투하여 소자의 신뢰성이 저하되는 문제가 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 과제는 그래핀 복합 구조체를 제조하는 과정에서 발생되는 주름을 평탄화하여 우수한 품질의 그래핀 복합 구조를 제조할 수 있는 주름 평탄화유닛 및 이를 포함하는 그래핀 복합 구조체 제조장치를 제공함에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 그래핀 복합 구조체에 존재하는 주름을 평탄화하는 주름 평탄화유닛은, 이동하는 상기 그래핀 복합 구조체의 일면을 접촉 지지하고, 접촉된 상기 그래핀 복합 구조체의 일면을 흡착하며 흡착력에 의해 상기 그래핀 복합 구조체에 존재하는 주름이 평탄화되도록 하는 롤러부; 및 상기 그래핀 복합 구조체의 타면에 배치되며, 상기 롤러부 방향으로 상기 그래핀 복합 구조체를 가압하는 가압부;를 포함한다.
이때, 상기 롤러부는 부압발생부와, 상기 그래핀 복합 구조체의 폭방향으로 연장하여 형성되며, 상기 부압발생부에 발생된 부압이 전달되는 중심홀과 상기 중심홀에서 연통되어 외면으로 연장하여 형성되는 분기유로를 가지는 내측회전부와, 상기 내측회전부의 외면에 배치되며 상기 그래핀 복합 구조체의 일면을 접촉 지지하고 상기 분기유로와 연통되는 복수의 흡착홀을 가지는 외측회전부를 구비하는 회전체와, 상기 그래핀 복합 구조체에 접촉하는 상기 외측회전부의 접촉 영역을 제외한 나머지 영역을 감싸도록 마련되는 커버부와, 상기 커버부의 내면에 배치되며, 상기 그래핀 복합 구조체에 접촉하는 상기 외측회전부의 접촉 영역을 제외한 나머지 영역에 밀착되고, 상기 외측회전부를 회전 가능하게 지지하는 동시에, 상기 외측회전부의 일부 흡착홀을 통하여 부압이 소실되는 것을 방지하는 실링부재를 포함한다.
또한, 상기 분기유로는 상기 중심홀 및 상기 흡착홀이 연통되도록 상기 중심홀을 중심으로 방사형 배치되는 방사형 유로와, 상기 내측회전부의 폭방향을 따라 이격하여 배치되며, 상기 내측회전부의 외면에 링 형상으로 오목하게 형성되어 상기 내측회전부의 원주방향에 대해 부압이 고르게 전달되도록 하는 링형 유로를 포함한다.
또한, 상기 복수의 흡착홀을 통해 상기 그래핀 복합 구조체의 일면에 작용하는 흡착력은 상기 그래핀 복합 구조체를 구성하는 기판 및 그래핀 간의 점착력보다 작게 설정된다.
이때, 상기 롤러부는 부압발생부와, 상기 그래핀 복합 구조체의 폭방향으로 연장하여 형성되며, 상기 부압발생부에 발생된 부압이 전달되는 중심홀과 상기 중심홀에서 연통되어 외면으로 연장하여 형성되는 분기유로를 가지는 내측회전부와, 상기 내측회전부의 외면에 배치되며 상기 그래핀 복합 구조체의 일면을 접촉 지지하고 상기 분기유로와 연통되는 복수의 흡착홀을 가지는 외측회전부를 구비하는 회전체와, 상기 그래핀 복합 구조체에 접촉하는 상기 외측회전부의 접촉 영역을 제외한 나머지 영역을 감싸도록 마련되는 커버부와, 상기 커버부의 내면에 배치되며, 상기 그래핀 복합 구조체에 접촉하는 상기 외측회전부의 접촉 영역을 제외한 나머지 영역에 밀착되고, 상기 외측회전부를 회전 가능하게 지지하는 동시에, 상기 외측회전부의 일부 흡착홀을 통하여 부압이 소실되는 것을 방지하는 실링부재를 포함한다.
또한, 상기 분기유로는 상기 중심홀 및 상기 흡착홀이 연통되도록 상기 중심홀을 중심으로 방사형 배치되는 방사형 유로와, 상기 내측회전부의 폭방향을 따라 이격하여 배치되며, 상기 내측회전부의 외면에 링 형상으로 오목하게 형성되어 상기 내측회전부의 원주방향에 대해 부압이 고르게 전달되도록 하는 링형 유로를 포함한다.
또한, 상기 복수의 흡착홀을 통해 상기 그래핀 복합 구조체의 일면에 작용하는 흡착력은 상기 그래핀 복합 구조체를 구성하는 기판 및 그래핀 간의 점착력보다 작게 설정된다.
본 실시예에 따른 주름 평탄화유닛에 있어서, 상기 가압부는 스퀴지 또는 지지롤러를 포함할 수 있다.
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본 실시예에 따른 주름 평탄화유닛에 있어서, 상기 내측회전부 및 상기 외측회전부는 개별적으로 제작된 후 조립되어 일체를 이룰 수 있고, 이때, 상기 외측회전부는 상기 복수의 흡착홀을 가지도록 미세 기공을 구비하는 다공성 소재를 포함할 수 있다.
삭제
본 발명은 전술한 주름 평탄화유닛을 포함하는 그래핀 복합 구조체 제조장치를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 그래핀을 포함한 롤러부 및 가압부를 통하여 제조되는 그래핀 복합 구조체를 진공 흡착함으로써 그래핀 복합 구조체에 발생된 주름을 평탄화하여 우수한 품질의 그래핀 복합 구조체를 생산해낼 수 있다.
본 발명에 따르면, 롤러부 및 가압부를 통하여 롤투롤 공정으로 제조되는 그래핀 복합 구조체의 연속된 제조 과정에 주름 평탄화유닛이 용이하게 적용되어 그래핀 복합 구조체에 발생된 주름을 효과적으로 평탄화할 수 있고, 그래핀 복합 구조체의 생산 수율을 높일 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 종래 그래핀 복합 구조체 제조 장치를 설명하기 위한 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 그래핀 복합 구조체 제조장치를 설명하기 위한 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 주름 평탄화유닛을 설명하기 위한 예시도이다.
도 4는 도 3의 주름 평탄화유닛을 확대하여 나타낸 예시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 주름 평탄화유닛을 설명하기 위한 예시도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 그래핀 복합 구조체 제조장치를 설명하기 위한 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 그래핀 복합 구조체 제조장치를 설명하기 위한 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 주름 평탄화유닛을 설명하기 위한 예시도이다.
도 4는 도 3의 주름 평탄화유닛을 확대하여 나타낸 예시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 주름 평탄화유닛을 설명하기 위한 예시도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 그래핀 복합 구조체 제조장치를 설명하기 위한 예시도이다.
이하 상술한 해결하고자 하는 과제가 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 설명된다. 본 실시예들을 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용될 수 있으며 이에 따른 부가적인 설명은 생략될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 그래핀 복합 구조체 제조장치를 설명하기 위한 예시도이다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 그래핀 복합 구조체 제조장치는 증착부(10), 제1적층부(20), 에칭부(30), 제2적층부(40) 및 박리부(50)를 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 그래핀 복합 구조체 제조장치는 롤투롤 공정에 의해 증착부(10), 제1적층부(20), 에칭부(30), 제2적층부(40) 및 박리부(50)에 의한 제조 공정에 의해 연속 수행될 수 있다.
증착부(10)는 제1기판(1)의 일면에 그래핀(G)이 합성되는 부분이다. 그래핀(G)은 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition: CVD) 방법 등 다양한 전사 방법으로 합성될 수 있다. 제1롤(R1)로부터 공급되는 제1기판(1)은 증착부(10)를 통과하면서 적어도 일면에 그래핀(G)이 합성될 수 있다. 제1기판(1)은 그래핀 합성을 위한 촉매 재료가 사용되는데, 구리 박판(동박)이 사용될 수 있다. 이렇게 증착부(10)를 거치며 일면에 그래핀(G)이 합성된 제1기판(1)은 제2롤(R2)에 회수될 수 있고, 제2롤(R2)에 회수된 그래핀(G)이 합성된 제1기판(1)은 제1적층부(20)로 공급될 수 있다.
제1적층부(20)는 그래핀(G)이 합성된 제1기판(1)의 타면에 제2기판(2)을 적층하는 부분이다. 이러한 제1적층부(20)는 제1적층롤(21) 및 제2적층롤(22)을 포함할 수 있다. 즉, 제2롤(R2)로부터 공급되는 그래핀(G)이 합성된 제1기판(1)과, 제3롤(R3)로부터 공급되는 제2기판(2)은, 제1적층롤(21) 및 제2적층롤(22) 사이를 함께 통과하면서 그래핀(G)을 사이에 두고 제1기판(1) 및 제2기판(2)이 적층된 제1구조체(GS1)가 제조될 수 있다. 이렇게 제조된 제1구조체(GS1)는 에칭부(30)로 공급될 수 있다.
에칭부(30)는 제1구조체(GS1)를 에칭 용액에 담근 상태에서 제1기판(1)이 에칭되면서 제거되는 부분이다. 즉, 에칭부(30)를 거치며 제1구조체(GS1)로부터 제1기판(1)이 제거되고, 일면에 그래핀(G)이 형성된 제2기판(2)은 제2적층부(40)로 공급될 수 있다.
제2적층부(40)는 일면에 그래핀(G)이 형성된 제2기판(2)의 타면에 타겟기판에 해당하는 제3기판(3)을 적층하는 부분이다. 이러한 제2적층부(40)는 제3적층롤(41) 및 제4적층롤(42)을 포함할 수 있다. 즉, 에칭부(30)에서 공급되는 그래핀(G)이 형성된 제2기판(2)과, 제4롤(R4)로부터 공급되는 제3기판(3)은, 제3적층롤(41) 및 제4적층롤(42) 사이를 함께 통과하면서 그래핀(G)을 사이에 두고 제2기판(2) 및 제3기판(3)이 적층된 제2구조체(GS2)가 제조될 수 있다. 이렇게 제조된 제2구조체(GS2)는 박리부(50)로 공급될 수 있다.
박리부(50)는 제2구조체(GS2)로부터 제2기판(2)을 박리하여 분리하는 부분이다. 이러한 박리부(50)는 제1박리롤(51) 및 제2박리롤(52)을 포함할 수 있다. 즉, 제2적층부(40)에서 공급되는 제2구조체(GS2)는 제1박리롤(51) 및 제2박리롤(52) 사이를 통과하면서 제2기판(2)이 박리되어 분리될 수 있다. 이렇게 박리부(50)를 거치며 분리된 제2기판(2)은 제5롤(R5)에 회수될 수 있고, 일면에 그래핀(G)이 형성된 제3기판(3)은 제6롤(R6)에 회수될 수 있다.
이와 같이, 롤투롤을 기반으로 하여, 증착, 적층, 에칭, 적층 및 박리 공정을 연속하면서 목표로 하는 그래핀 복합 구조체를 제6롤(R6)에 감아 회수함으로써 제조 공정이 완료될 수 있다.
본 실시예에 따른 그래핀 복합 구조체 제조장치는 주름 평탄화유닛(100)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 실시예에 따른 주름 평탄화유닛(100)은 제1적층부(20) 및 에칭부(30) 사이에 배치될 수 있다.
주름 평탄화유닛(100)은 롤러부(200) 및 가압부(300)를 포함할 수 있다.
롤러부(200)는 이동하는 제1구조체(GS1)의 일면을 접촉 지지할 수 있고, 접촉된 제1구조체(GS1)의 일면을 흡착하여 흡착력에 의해 제1구조체(GS1)에 존재하는 주름이 평탄화되도록 할 수 있다.
가압부(300)는 제1구조체(GS1)를 사이에 두고 롤러부(200)의 반대편에 배치될 수 있으며, 롤러부(200) 방향으로 제1구조체(GS1)의 타면을 가압할 수 있다. 이러한 가압부(300)는 지지롤러 또는 스퀴지를 포함할 수 있다.
이처럼 제1구조체(GS1)는 롤러부(200) 및 가압부(300) 사이를 통과하는 과정에서 진공 흡착되면서 제1구조체(GS1)에 존재하는 주름이 평탄화될 수 있다. 즉, 제1기판(1) 및 제2기판(2) 사이에 배치된 그래핀(G)의 일부가 소실된 소실영역이나 그래핀(G)이 중첩된 중첩영역이 효과적으로 제거될 수 있다. 이에 따라, 최종 제조되는 그래핀 복합 구조체의 균일한 평탄도를 유지할 수 있고, 이를 소자에 적용할 시 소자의 신뢰성을 높일 수 있다.
한편, 롤러부(200)는 제1구조체(GS1)의 일면 즉, 제1기판(1)의 일면에 선 접촉된 상태에서 제1기판(1)을 흡착하게 되는데, 이때, 제1기판(1)에 작용하는 롤러부(200)의 흡착력은, 제1기판(1) 및 그래핀(G) 간의 점착력 또는 제1기판(1) 및 제2기판(2) 간의 점착력 보다 작게 설정됨이 바람직하다. 따라서, 롤투롤 과정에서 제1구조체(GS1)가 롤러부(200)를 통과하는 중 롤러부(200)의 흡착력에 의해 제1기판(1) 및 그래핀(G) 또는 제1기판(1) 및 제2기판(2)이 박리되지 않을 수 있다.
그리고, 롤러부(200)는 제1기판(1)의 일면을 향해 지속적으로 흡착력을 발생시키지 않고 미리 설정된 시간차를 두고 간헐적인 흡착력을 발생시킬 수도 있다. 따라서, 롤투롤 이동 중인 제1구조체(GS1)의 일부가 롤러부(200)의 과도한 흡착력에 의해 박리되는 문제를 예방할 수 있다.
또한, 도시되진 않았지만, 증착부(10)에는 제1기판(1)에 대한 그래핀(G)의 합성 상태를 검사하는 검사유닛이 구비될 수 있는데, 이와 같이 검사유닛을 통해 제1기판(1)에 대한 그래핀(G)의 합성 상태 즉, 그래핀(G)의 소실영역이나 중첩영역이 존재하는지를 검사할 경우, 본 실시예에 따른 주름 평탄화유닛(100)은 제1구조체(GS1)에서 그래핀(G)의 소실영역이나 중첩영역이 존재하는 해당 구간에서만 롤러부(200)에 흡착력을 선택적으로 발생시킬 수도 있다. 이에 따라, 롤러부(200)의 흡착력에 의한 제1구조체(GS1)의 일부가 박리되는 것을 억제해 주면서 주름을 보다 효과적으로 평탄화할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 주름 평탄화유닛을 설명하기 위한 예시도이고, 도 4는 도 3의 주름 평탄화유닛을 확대하여 나타낸 예시도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 롤러부(200)는 부압발생부(210), 회전체(230) 및 커버부(250)를 포함할 수 있다.
부압발생부(210)는 부압을 발생할 수 있으며, 진공 펌프가 사용될 수 있다.
회전체(230)는 제1구조체(GS1)의 폭방향으로 연장하여 구비될 수 있으며, 제1구조체(GS1)의 하부에 배치된 채 제1기판(1)의 일면에 접촉될 수 있다.
회전체(230)를 원형의 단면 형상으로 구성할 경우 회전체(230)는 상부가 제1기판(1)의 일면에 선 또는 면 접촉될 수 있다.
회전체(230)는 자유 회전이 가능한 상태로 구성될 수 있고, 외부 구동부에 의해 강제 회전이 가능한 상태로 구성될 수도 있다. 즉, 롤투롤 공정에 의해 이동되는 제1구조체(GS1)에 접촉되어 구름 회전될 수 있고, 외부 구동부에 의해 강제 회전되면서 제1구조체(GS1)를 강제 이동시킬 수도 있다.
회전체(230)는 내측회전부(231) 및 외측회전부(235)를 포함할 수 있다.
내측회전부(231)는 회전체(230)의 중심부를 형성하며, 내부에는 부압발생부(210)에 발생된 부압이 전달되도록 폭방향으로 연장하여 형성되는 중심홀(232)을 가질 수 있다. 또한, 내측회전부(231)는 중심홀(232)에서 연통되어 외면으로 연장하여 형성되는 분기유로(233)를 가질 수 있다. 따라서, 부압발생부(210)에 발생된 부압은 중심홀(232) 및 분기유로(233)를 거쳐 내측회전부(231)의 외면으로 전달될 수 있다.
분기유로(233)는 방사형 유로(233a) 및 링형 유로(233b)를 포함할 수 있다.
방사형 유로(233a)는 중심홀(232)을 중심으로 외측으로 방사형으로 배치될 수 있다. 따라서, 중심홀(232)로부터 전달된 부압은 내측회전부(231)의 외주면 원주방향으로 고르게 전달될 수 있다.
링형 유로(233b)는 내측회전부(231)의 외면에 링 형상으로 오목하게 형성될 수 있다. 따라서, 방사형 유로(233a)로부터 전달된 부압은 링형 유로(233b)에 의해 내측회전부(231)의 원주방향에 대해 고르게 전달될 수 있다. 이러한 링형 유로(233b)는 내측회전부(231)의 폭방향을 따라 이격하여 배치될 수 있다.
외측회전부(235)는 회전체(230)의 외측을 형성하며, 내측회전부(231)의 외면에 배치될 수 있다. 외측회전부(235)는 그래핀 복합 구조체인 제1구조체(GS1)의 일면을 접촉 지지할 수 있다. 또한, 외측회전부(235)는 분기유로(233)와 연통되는 복수의 흡착홀(236)을 가질 수 있다.
이에 따라, 부압발생부(210)에 생성된 부압은 중심홀(232), 방사형 유로(233a), 링형 유로(233b) 및 흡착홀(236)을 거치면서 회전체(230)의 외주면 원주방향에 대해 전체적으로 고른 흡착력을 생성할 수 있다.
커버부(250)는 제1구조체(GS1)에 접촉하는 회전체(230)의 접촉 영역을 제외한 회전체(230)의 나머지 영역을 감싸도록 마련될 수 있다.
이러한 커버부(250)는 회전체(230)를 회전 가능하게 지지하는 동시에, 제1구조체(GS1)에 접촉하는 회전체(230)의 접촉 영역을 제외한 회전체(230)의 나머지 영역에 존재하는 흡착홀(236)을 막아, 부압이 불필요하게 소실되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 회전체(230)의 흡착홀(236)로 전달되는 부압은 제1구조체(GS1)에 접촉하는 접촉 영역에 집중될 수 있고, 이에 따라, 상대적으로 낮은 부압 조건에서도 제1구조체(GS1)의 주름을 보다 효과적으로 평탄화할 수 있다.
그리고, 주름 평탄화유닛(100)은 실링부재(260)를 더 포함할 수 있다.
실링부재(260)는 커버부(250)의 내면에 배치될 수 있으며, 제1구조체(GS1)에 접촉하는 회전체(230)의 접촉 영역을 제외한 회전체(230)의 나머지 영역에 밀착될 수 있다. 이러한 실링부재(260)는 회전체(230)를 회전 가능하게 지지하는 동시에, 회전체(230)의 접촉 영역을 제외한 회전체(230)의 나머지 영역에 존재하는 흡착홀(236)을 막아, 부압이 불필요하게 소실되는 것을 방지할 수 있다. 실링부재(260)로는 마찰계수가 작은 시트나 슬리브가 사용될 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 주름 평탄화유닛을 설명하기 위한 예시도이다.
도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 롤러부 역시 부압발생부, 회전체(240) 및 커버부(250)를 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 롤러부는 회전체(240)의 구성에서 전술한 롤러부(200)의 회전체(230)와 차이점을 가지고, 나머지 다른 구성들은 전술한 롤러부(200)의 구성들과 동일하게 구성될 수 있다.
본 실시예에 따른 회전체(240) 역시 내측회전부(241) 및 외측회전부(245)를 포함할 수 있다.
내측회전부(241)는 부압발생부에 발생된 부압이 전달되도록 폭방향으로 연장하여 형성되는 중심홀(242)을 가진다. 또한, 내측회전부(241)는 중심홀(242)에서 연통되어 외면으로 연장하여 형성되는 분기유로(243)를 가질 수 있다. 따라서, 부압발생부에 발생된 부압은 중심홀(242) 및 분기유로(243)를 거쳐 내측회전부(243)의 외주면으로 전달될 수 있다.
본 실시예에 따른 분기유로(243)는 방사형 유로를 포함할 수 있다. 즉, 방사형 유로는 중심홀(242)을 중심으로 방사형 배치될 수 있고, 중심홀(242)로부터 전달된 부압은 내측회전부(241)의 외주면 원주방향으로 고르게 전달될 수 있다.
외측회전부(245)는 내측회전부(241)의 외면에 배치되어 그래핀 복합 구조체의 일면을 접촉 지지할 수 있다. 또한, 외측회전부(245)는 분기유로(243)와 연통되는 복수의 흡착홀을 가질 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 내측회전부(241) 및 외측회전부(245)는 개별적으로 제작된 후 조립되어 일체로 제작될 수 있고, 내측회전부(241) 및 외측회전부(245)는 서로 다른 소재로 구성될 수 있다.
또한, 외측회전부(245)는 미세 기공을 가지는 다공성 소재를 포함할 수 있다. 외측회전부(245)는 복수의 흡착홀(236: 도 4 참조)에 대응하는 미세 기공을 통하여 그래핀 복합 구조체에 흡착력을 전달할 수 있다. 외측회전부(245)로는 미세 기공을 가지는 세라믹과 같은 당업계에 공지된 다양한 다공성 소재를 이용할 수 있다.
또한, 외측회전부(245)로 다공성 소재를 사용함으로써 링형 유로(233b: 도 4 참조)가 배재된 방사형 분기유로(243)만을 구성하더라도 중심홀(242)에 형성된 부압은 방사형 분기유로(243) 및 외측회전부(245)의 다공성 흡착홀을 통과하는 과정에서 외측회전부(245)의 외주면 전체적으로 고르게 전달될 수 있다.
한편, 도시되진 않았지만, 본 발명에 따른 주름 평탄화유닛은 제1적층부(20) 및 에칭부(30) 사이에 배치되는 것을 중심으로 설명하였지만, 이와 달리, 증착부(10) 및 제2롤(R2) 사이, 에칭부(30) 및 제2적층부(40) 사이, 제2적층부(40) 및 박리부(50) 사이, 박리부(50) 및 제6롤(R6) 사이 영역 중 어느 한 영역에 배치될 수도 있고, 각 영역마다 배치될 수도 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 그래핀 복합 구조체 제조장치를 설명하기 위한 예시도이다.
앞서 설명한 일실시예에 따른 그래핀 복합 구조체 제조장치에 의한 주름 평탄화유닛(100)은 제1적층부(20) 및 에칭부(30) 사이에 추가적으로 배치되는 것인데, 도 6에서와 같이, 본 실시예에 따른 그래핀 복합 구조체 제조장치에 의한 주름 평탄화유닛(1000)은 제1적층부(20: 도 2 참조)에 구비될 수도 있다.
즉, 본 실시예에 따른 주름 평탄화유닛(1000)은 증착부(10)를 거친 후, 그래핀(G)이 합성된 제1기판(1)의 타면에 제2기판(2)을 적층하여 제1구조체(GS1)를 제조하는 기능과, 제1구조체(GS1)에 존재하는 주름을 평탄화하는 기능을 동시에 수행할 수 있다.
본 실시예에 따른 주름 평탄화유닛(1000)은 앞서 설명한 주름 평탄화유닛(100)과 실질적으로 동일하게 수행될 수 있다.
그리고, 주름 평탄화유닛(1000)은 제1구조체(GS1)에 존재하는 주름을 평탄화하는 것과 동시에, 그래핀(G)이 합성된 제1기판(1)의 타면에 제2기판(2)을 적층할 수 있도록, 롤러부(200)의 회전체(230)는 제1적층롤(21: 도 2 참조)과 동일한 소재 및 적층 기능성이 부여될 수 있고, 가압부(300)의 지지롤러는 제2적층롤(22)과 동일한 소재 및 적층 기능성이 부여될 수 있다.
상술한 바와 같이 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면, 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변경시킬 수 있다.
100: 주름 평탄화유닛
200: 롤러부
210: 부압발생부
230: 회전체
250: 커버부
300: 가압부
200: 롤러부
210: 부압발생부
230: 회전체
250: 커버부
300: 가압부
Claims (6)
- 그래핀 복합 구조체에 존재하는 주름을 평탄화하는 주름 평탄화유닛으로서,
이동하는 상기 그래핀 복합 구조체의 일면을 접촉 지지하고, 접촉된 상기 그래핀 복합 구조체의 일면을 흡착하며 흡착력에 의해 상기 그래핀 복합 구조체에 존재하는 주름이 평탄화되도록 하는 롤러부; 및
상기 그래핀 복합 구조체의 타면에 배치되며, 상기 롤러부 방향으로 상기 그래핀 복합 구조체를 가압하는 가압부;를 포함하고,
상기 롤러부는,
부압발생부와,
상기 그래핀 복합 구조체의 폭방향으로 연장하여 형성되며, 상기 부압발생부에 발생된 부압이 전달되는 중심홀과 상기 중심홀에서 연통되어 외면으로 연장하여 형성되는 분기유로를 가지는 내측회전부와, 상기 내측회전부의 외면에 배치되며 상기 그래핀 복합 구조체의 일면을 접촉 지지하고 상기 분기유로와 연통되는 복수의 흡착홀을 가지는 외측회전부를 구비하는 회전체와,
상기 그래핀 복합 구조체에 접촉하는 상기 외측회전부의 접촉 영역을 제외한 나머지 영역을 감싸도록 마련되는 커버부와,
상기 커버부의 내면에 배치되며, 상기 그래핀 복합 구조체에 접촉하는 상기 외측회전부의 접촉 영역을 제외한 나머지 영역에 밀착되고, 상기 외측회전부를 회전 가능하게 지지하는 동시에, 상기 외측회전부의 일부 흡착홀을 통하여 부압이 소실되는 것을 방지하는 실링부재를 포함하고,
상기 분기유로는,
상기 중심홀 및 상기 흡착홀이 연통되도록 상기 중심홀을 중심으로 방사형 배치되는 방사형 유로와,
상기 내측회전부의 폭방향을 따라 이격하여 배치되며, 상기 내측회전부의 외면에 링 형상으로 오목하게 형성되어 상기 내측회전부의 원주방향에 대해 부압이 고르게 전달되도록 하는 링형 유로를 포함하며,
상기 복수의 흡착홀을 통해 상기 그래핀 복합 구조체의 일면에 작용하는 흡착력은 상기 그래핀 복합 구조체를 구성하는 기판 및 그래핀 간의 점착력보다 작게 설정되는 것을 특징으로 하는 주름 평탄화유닛. - 제1항에 있어서,
상기 가압부는 스퀴지 또는 지지롤러를 포함하는 것을 특징으로 주름 평탄화유닛. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 내측회전부 및 상기 외측회전부는 개별적으로 제작된 후 조립되어 일체를 이루며,
상기 외측회전부는 상기 복수의 흡착홀을 가지도록 미세 기공을 구비하는 다공성 소재를 포함하는 것을 특징으로 하는 주름 평탄화 유닛. - 삭제
- 제1항, 제2항 및 제4항 중 어느 한 항에 기재된 주름 평탄화유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 그래핀 복합 구조체 제조장치.
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