KR102656532B1 - 자동화된 슬롯다이코팅장치 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자동화된 슬롯다이코팅장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, CCD 카메라의 이미지 프로세싱을 이용하여 슬롯다이헤드와 기판 간의 코팅갭을 화소단위로 정밀하게 산출한 후, 산출된 코팅갭에 따라 슬로다이헤드의 위치를 Z축 방향으로 정밀하게 조정함으로써, 짧은 시간 내에 자동으로 코팅갭을 정밀하게 조정할 수 있어 박막 및 소자 재현성을 효과적으로 확보할 수 있고, 슬롯다이헤드의 헤드립을 통해 토출되는 용액의 퍼짐을 레이저센서와 수광센서를 통해 공간상에서 검출하고, 헤드립 전체 영역에 용액이 균일하게 퍼지는 시점에 슬롯다이코팅을 자동으로 시작하도록 제어함으로써, 박막 및 소자 생산성을 향상시킬 수 있으며, 코팅이 완료될 경우 헤드립의 선단에 접촉하여 슬라이딩 이동하는 방식으로 표면에 잔류하는 코팅액을 수집하여 별도의 저장탱크에 저장함으로써, 고가의 코팅액을 재활용할 수 있어 경제성을 향상시킬 수 있다.

Description

자동화된 슬롯다이코팅장치 및 그 제어방법{AUTOMATED SLOT DIE COATING APPARATUS AND ITS CONTROL METHOD}
본 발명은 CCD 카메라의 이미지 프로세싱을 이용하여 슬롯다이헤드와 기판 간의 코팅갭을 화소단위로 정밀하게 산출한 후, 산출된 코팅갭에 따라 슬롯다이헤드의 위치를 Z축 방향으로 정밀하게 조정함으로써, 짧은 시간 내에 자동으로 코팅갭을 정밀하게 조정할 수 있어 박막 및 소자 재현성을 효과적으로 확보할 수 있고, 슬롯다이헤드의 헤드립을 통해 토출되는 용액의 퍼짐을 레이저센서와 수광센서를 통해 공간상에서 검출하고, 헤드립 전체 영역에 용액이 균일하게 퍼지는 시점에 슬롯다이코팅을 자동으로 시작하도록 제어함으로써, 박막 및 소자 생산성을 향상시킬 수 있으며, 코팅이 완료될 경우 헤드립의 선단에 접촉하여 슬라이딩 이동하는 방식으로 표면에 잔류하는 코팅액을 수집하여 별도의 저장탱크에 저장함으로써, 고가의 코팅액을 재활용할 수 있어 경제성을 향상시킬 수 있는 자동화된 슬롯다이코팅장치에 관한 것이다.
잘 알려진 바와 같이, 차세대 태양전지(예를 들면, 유기-페로브스카이트 등) 및 디스플레이 제조 혁신 공정으로 일컬어지는 용액공정(solution process)은 진공증착공정(vacuum evaporation process)에 대비하여 대략 40% 정도 제조단가를 감소시킬 수 있어 경제성이 좋은 것으로 알려져 있다.
이러한 용액공정은 크게 프린팅(printing)방식, 코팅(coating)방식 등으로 구분할 수 있으며, 잉크젯, 노즐, 그라비어, 오프셋 등을 포함하는 프린팅공정은 주로 직접 패터닝(direct patterning)을 요구하는 전자소자분야에 적용될 수 있다. 특히, 잉크젯 프린팅은 아래의 표 1에 도시한 바와 같이 주로 모바일 디스플레이 패널의 화소 형성 등에 적용되고 있지만, 상대적으로 느린 코팅속도, 용액점도에 따른 사용제한, 노즐 막힘 등의 유지 및 보수 문제가 대두되고 있다.
이에 반해, 코팅공정은 미세 패턴을 요구하지 않은 대면적 박막 형성에 적합하며, 장비 유지 및 보수가 상대적으로 용이한 장점을 나타내는데, 슬롯다이코팅, 스핀 코팅, 블레이드 코팅, 바 코팅, 딥 코팅, 스프레이 코팅 등을 포함할 수 있다.
이 중에서 슬롯다이코팅은 대면적 고균일 코팅막을 형성할 수 있고, 설계를 통해 한 번에 여러층을 코팅할 수 있을 뿐만 아니라, 잉크의 점도에 영향을 거의 받지 않으며, 코팅속도가 빠르고 롤투롤(roll-to-roll) 코팅으로의 확장이 용이하여 주로 페로브스카이트 및 유기 태양전지, 박막 전지, 이차전지 등의 제조에 널리 사용되고 있고, 차세대 QD-OLED 디스플레이, OLED 조명, 유기반도체, 유기센서 등의 분야에도 적용할 수 있다.
이러한 슬롯다이코팅은 안정적인 메니스커스(meniscus)를 통한 균일한 박막을 형성하기 위해 많은 공정변수를 포함하는데, 그 주요 공정변수로 예를 들어 코팅속도(coating speed), 유량(flow rate), 코팅갭(coating gap), 표면장력(surface tension), 점도(viscosity), 플레이트 및 건조온도(plate and drying temperature) 등이 있다.
상술한 바와 같은 슬롯다이코팅을 수행하는 슬롯다이코팅장치는 용액을 토출하는 슬롯다이헤드, 기판이 안착되는 정반, 용액을 공급하는 시린지펌프, PLC 및 PC 제어부 등을 포함할 수 있는데, Z축을 이동하여 헤드와 기판간의 코팅갭을 설정한 후, 헤드립과 기판사이에 메니스커스가 형성되면, X축을 이동하여 코팅을 수행할 수 있으며, 정반 끝까지 도달하면 헤드를 올려 한번의 코팅을 종요하는 방식으로 슬롯다이코팅을 수행할 수 있다.
이러한 슬롯다이코팅은 헤드 조립, 헤드 거치, 헤드와 기판 간 코팅갭 조절, 용액 토출, 용액이 헤드립을 따라 균일하게 퍼진 후 코팅 시작, 코팅 후 헤드를 기판으로부터 들어올림, 헤드 클리닝, 다음 코팅 시작 등의 과정을 순차적으로 수행할 수 있는데, 코팅갭 조절, 용액 퍼짐 확인, 헤드 클리닝 등은 사람이 직접 수행하게 된다.
예를 들면, 코팅갭 조절의 경우 슬롯다이헤드와 기판 간의 갭은 대략 100 ㎛ 정도이며, 코팅갭을 조절하기 위하여 갭게이지를 사용하는 경우 사용자에 따라 많은 오차가 발생하고, 아날로그 모니터를 사용한다고 할지라도 사람의 육안으로 식별하기 때문에 코팅갭 설정에 대략 10-20 ㎛ 정도의 오차가 발생하며, 이러한 미세한 코팅갭 오차는 박막 및 소자 재현성 확보에 어려움을 초래하는 문제점이 있다.
또한, 제한된 크기의 정반을 사용하기 때문에 슬롯다이헤드와 기판 사이에 형성되는 메니스커스 분포에 따라 초반부와 후반부 코팅박막의 두께가 다르게 나타나는 경우가 흔하게 발생하며, 이러한 용액분포는 대부분은 육안으로 확인하기 때문에 반복성 확보에 어려움이 있다.
한편, 코팅 후 슬롯다이헤드를 들어 올리면 헤드립 부분에 많은 양의 용액이 모세관현상에 의해 존재하고, 다음 코팅을 위해 제거해야만 하는데, 대부분 극세사 와이퍼를 이용하여 사람이 직접 제거하기 때문에, 번거로울 뿐만 아니라 고가 코팅용액의 재활용(recycling)이 불가능하여 생산성 및 경제성이 저하되는 문제점이 있다.
1. 한국공개특허 제10-2015-0109011호(2015.10.01.공개)
본 발명은 CCD 카메라의 이미지 프로세싱을 이용하여 슬롯다이헤드와 기판 간의 코팅갭을 화소단위로 정밀하게 산출한 후, 산출된 코팅갭에 따라 슬롯다이헤드의 위치를 Z축 방향으로 정밀하게 조정함으로써, 짧은 시간 내에 자동으로 코팅갭을 정밀하게 조정할 수 있어 박막 및 소자 재현성을 효과적으로 확보할 수 있는 자동화된 슬롯다이코팅장치 및 그 제어방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 슬롯다이헤드의 헤드립을 통해 토출되는 용액의 퍼짐을 레이저센서와 수광센서를 통해 공간상에서 검출하고, 헤드립 전체 영역에 용액이 균일하게 퍼지는 시점에 슬롯다이코팅을 자동으로 시작하도록 제어함으로써, 박막 및 소자 생산성을 향상시킬 수 있는 자동화된 슬롯다이코팅장치 및 그 제어방법을 제공하고자 한다.
아울러, 본 발명은 코팅이 완료될 경우 헤드립의 선단에 접촉하여 슬라이딩 이동하는 방식으로 표면에 잔류하는 코팅액을 수집하여 별도의 저장탱크에 저장함으로써, 고가의 코팅액을 재활용할 수 있어 경제성을 향상시킬 수 있는 자동화된 슬롯다이코팅장치 및 그 제어방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예들의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 기판에 슬롯다이코팅을 수행하도록 제어하는 제어모듈이 내부에 구비되는 코팅제어부재; 상기 기판에 슬롯다이헤드를 통해 코팅액을 토출하여 상기 슬롯다이코팅을 수행하는 슬롯다이헤드부재; 및 상기 슬롯다이헤드 및 기판의 사이를 촬영한 코팅갭영상을 획득하는 코팅갭촬영부재;를 포함하며, 상기 제어모듈은, 상기 촬영된 코팅갭영상을 이미지처리하여 코팅갭을 산출하고, 상기 산출된 코팅갭과 입력된 설정코팅갭을 비교한 후, 비교 결과에 따라 상기 슬롯다이헤드를 Z축방향으로 조정하도록 조정제어신호를 상기 슬롯다이헤드부재에 제공하는 자동화된 슬롯다이코팅장치가 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 코팅갭촬영부재는, 상기 코팅제어부재의 상부에 구비되는 X축이동레일; 상기 X축이동레일에 안내되어 X축방향으로 이동하는 카메라지지대; 및 상기 카메라지지대에 결합되어 Y축방향으로 이동하면서 상기 슬롯다이헤드 및 기판의 사이를 촬영하는 CCD카메라모듈;을 포함하는 자동화된 슬롯다이코팅장치가 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 CCD카메라모듈은, CCD카메라와, 스팟조명과, 초점거리 미세조정을 위해 마이크로미터헤드를 구비하는 자동화된 슬롯다이코팅장치가 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 슬롯다이헤드의 헤드립을 통해 토출되는 상기 코팅액의 메니스커스상태를 검출하는 코팅결함검출부재;를 더 포함하며, 상기 제어모듈은, 상기 검출된 메니스커스상태에 따라 상기 헤드립의 전체 영역에 메니스커스가 형성된 것으로 판단될 경우 상기 슬롯다이코팅을 시작하도록 상기 코팅제어부재 및 슬롯다이헤드부재에 코팅제어신호를 제공하는 자동화된 슬롯다이코팅장치가 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 코팅결함검출부재는, 상기 슬롯다이헤드의 X축일단영역에 구비되어 상기 코팅액의 검출을 위한 가시광레이저를 조사하는 적어도 하나의 레이저모듈; 및 상기 슬롯다이헤드의 X축타단영역에 구비되어 상기 가시광레이저를 수광하여 상기 메니스커스상태를 검출하는 적어도 하나의 수광모듈;을 포함하는 자동화된 슬롯다이코팅장치가 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 슬롯다이코팅이 완료될 경우 상기 헤드립의 선단에 접촉하여 슬라이딩 이동하는 방식으로 표면에 잔류하는 상기 코팅액을 수거하는 헤드클리닝부재;를 더 포함하며, 상기 제어모듈은, 상기 슬롯다이코팅이 완료될 경우 상기 코팅액을 수거하기 위해 상기 헤드클리닝부재에 클리닝제어신호를 제공하는 자동화된 슬롯다이코팅장치가 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 헤드클리닝부재는, 상기 헤드립의 형태에 대응하는 상부형상을 갖는 클리닝블록; 상기 클리닝블록의 상부에 구비되어 상기 헤드립의 표면에 접촉하는 클리닝와이퍼; 상기 클리닝블록을 지지하는 이동블록; 상기 이동블록을 Y축방향으로 이동시키는 리니어모터; 이동가능하게 결합되는 상기 이동블록을 상기 Y축방향으로 안내하는 리니어가이드; 및 상기 클리닝블록의 Y축방향 양선단 외측영역에 위치하되, 상기 이동블록의 상부에 구비되어 상기 코팅액을 수거하는 수거탱크;를 포함하는 자동화된 슬롯다이코팅장치가 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 헤드클리닝부재는, 상기 클리닝블록의 Y축방향 양선단부에 구비되어 상기 헤드립의 방향으로 솔벤트를 분사하는 분사스프레이;를 더 포함하는 자동화된 슬롯다이코팅장치가 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 헤드클리닝부재는, 상기 클리닝블록의 Y축방향 양선단부에 구비되어 상기 헤드립의 방향으로 에어(air)를 분사하는 에어분사구;를 더 포함하는 자동화된 슬롯다이코팅장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 코팅제어부재의 상부에 기판을 안착시키는 단계; 슬롯다이헤드부재에 구비되는 슬롯다이헤드와 상기 기판의 사이를 촬영한 코팅갭영상을 코팅갭촬영부재를 통해 획득하는 단계; 상기 코팅제어부재의 내부에 구비되는 제어모듈을 통해 상기 촬영된 코팅갭영상을 이미지처리하여 코팅갭을 산출하는 단계; 상기 제어모듈에서 상기 산출된 코팅갭과 입력된 설정코팅갭을 비교한 후, 비교 결과에 따라 상기 슬롯다이헤드를 Z축방향으로 조정하도록 조정제어신호를 상기 슬롯다이헤드부재에 제공하는 단계;를 포함하는 자동화된 슬롯다이코팅장치의 제어방법이 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 슬롯다이헤드에 구비되는 헤드립을 통해 코팅액을 토출하는 단계; 코팅결합검출부재에 구비되는 적어도 하나의 레이저모듈 및 적어도 하나의 수광모듈을 통해 상기 토출되는 코팅액의 메니스커스상태를 검출하는 단계; 상기 제어모듈에서 상기 검출된 메니스커스상태에 따라 상기 헤드립의 전체 영역에 메니스커스가 형성된 것으로 판단될 경우 상기 슬롯다이코팅을 시작하도록 상기 코팅제어부재 및 슬롯다이헤드부재에 코팅제어신호를 제공하는 단계; 및 상기 코팅제어신호에 따라 상기 슬롯다이코팅을 수행하는 단계;를 더 포함하는 자동화된 슬롯다이코팅장치의 제어방법이 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 슬롯다이코팅이 완료될 경우 상기 제어모듈에서 상기 헤드립에 잔류하는 상기 코팅액을 수거하기 위해 헤드클리닝부재에 클리닝제어신호를 제공하는 단계; 상기 클리닝제어신호에 따라 상기 헤드클리닝부재에서 리니어모터를 구동시켜 리니어가이드를 따라 이동블록을 Y축방향으로 이동시키는 단계; 상기 이동블록의 이동에 따라 상기 이동블록의 상부에 구비되는 클리닝블록을 이동시키되, 상기 클리닝블록의 상부에 구비되는 클리닝와이퍼를 상기 헤드립에 접촉된 상태로 슬라이딩 이동시켜 표면에 잔류하는 상기 코팅액을 수거하는 단계; 및 상기 클리닝블록의 Y축방향 양선단 외측영역에 위치하되, 상기 이동블록의 상부에 구비되는 수거탱크에 상기 코팅액을 저장하는 단계;를 더 포함하는 자동화된 슬롯다이코팅장치의 제어방법이 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 코팅액을 수거하는 단계는, 상기 클리닝블록의 Y축방향 양선단부에 구비되는 분사스프레이를 통해 상기 헤드립의 방향으로 솔벤트를 분사하는 자동화된 슬롯다이코팅장치의 제어방법이 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 코팅액을 수거하는 단계는, 상기 클리닝블록의 Y축방향 양선단부에 구비되는 에어분사구를 통해 상기 헤드립의 방향으로 에어(air)를 분사하는 자동화된 슬롯다이코팅장치의 제어방법이 제공될 수 있다.
본 발명은 CCD 카메라의 이미지 프로세싱을 이용하여 슬롯다이헤드와 기판 간의 코팅갭을 화소단위로 정밀하게 산출한 후, 산출된 코팅갭에 따라 슬롯다이헤드의 위치를 Z축 방향으로 정밀하게 조정함으로써, 짧은 시간 내에 자동으로 코팅갭을 정밀하게 조정할 수 있어 박막 및 소자 재현성을 효과적으로 확보할 수 있다.
또한, 본 발명은 슬롯다이헤드의 헤드립을 통해 토출되는 용액의 퍼짐을 레이저센서와 수광센서를 통해 공간상에서 검출하고, 헤드립 전체 영역에 용액이 균일하게 퍼지는 시점에 슬롯다이코팅을 자동으로 시작하도록 제어함으로써, 박막 및 소자 생산성을 향상시킬 수 있다.
아울러, 본 발명은 코팅이 완료될 경우 헤드립의 선단에 접촉하여 슬라이딩 이동는 방식으로 표면에 잔류하는 코팅액을 수집하여 별도의 저장탱크에 저장함으로써, 고가의 코팅액을 재활용할 수 있어 경제성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동화된 슬롯다이코팅장치를 예시한 도면이고,
도 2 내지 도 9는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동화된 슬롯다이코팅장치의 코팅갭촬영부재의 세부 구성과 실시예를 설명하기 위한 도면이며,
도 10 내지 도 15는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동화된 슬롯다이코팅장치의 코팅결합검출부재의 세부 구성과 실시예를 설명하기 위한 도면이고,
도 16 내지 도 20은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동화된 슬롯다이코팅장치의 헤드클리닝부재의 세부 구성과 실시예를 설명하기 위한 도면이며,
도 21은 본 발명의 제 2 실시예에 따라 자동화된 슬롯다이코팅장치를 이용하여 코팅갭을 조절하는 과정을 나타낸 플로우차트이고,
도 22는 본 발명의 제 3 실시예에 따라 자동화된 슬롯다이코팅장치를 이용하여 코팅결함을 검출하는 과정을 나타낸 플로우차트이며,
도 23은 본 발명의 제 4 실시예에 따라 자동화된 슬롯다이코팅장치를 이용하여 헤드클리닝을 수행하는 과정을 나타낸 플로우차트이다.
본 발명의 실시예들에 대한 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동화된 슬롯다이코팅장치를 예시한 도면이고, 도 2 내지 도 9는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동화된 슬롯다이코팅장치의 코팅갭촬영부재의 세부 구성과 실시예를 설명하기 위한 도면이며, 도 10 내지 도 15는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동화된 슬롯다이코팅장치의 코팅결합검출부재의 세부 구성과 실시예를 설명하기 위한 도면이고, 도 16 내지 도 20은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동화된 슬롯다이코팅장치의 헤드클리닝부재의 세부 구성과 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 20을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동화된 슬롯다이코팅장치는 코팅제어부재(100), 슬롯다이헤드부재(200), 코팅갭촬영부재(300), 코팅결함검출부재(400), 헤드클리닝부재(500) 등을 포함할 수 있다.
코팅제어부재(100)는 기판(10)에 슬롯다이코팅을 수행하도록 제어하는 제어모듈(110)이 내부에 구비되는 것으로, 상부가 평평한 함체 형태의 코팅테이블로 제공되거나, 제어모듈(110)이 내부에 구비되는 별도의 함체 형태로 제공될 수 있고, 그 내부에 PLC, PC, 조명컨트롤러 등을 포함하는 제어모듈(110)이 구비될 수 있다.
이러한 코팅제어부재(100)는 상부에 기판(10)이 안착되는 정반(120)이 구비될 수 있으며, 이러한 정반(120)은 슬롯다이코팅 중에 X축방향으로 이동될 수 있다. 여기에서, 롤투롤(roll to roll) 방식의 경우 기판(10)을 이송하는 코팅롤을 포함할 수 있다.
또한, 코팅제어부재(100)의 상부에는 각종 파라미터(예를 들면, 설정코팅갭 등)를 입력하거나, 혹은 코팅결함 등을 디스플레이하는 디스플레이기기(130)를 더 포함할 수 있다.
그리고, 제어모듈(110)은 입력되는 설정코팅갭을 저장한 상태에서 촬영된 코팅갭영상을 이미지처리하여 코팅갭을 산출하고, 산출된 코팅갭과 입력된 설정코팅갭을 비교한 후, 비교 결과에 따라 슬롯다이헤드(210)를 Z축방향으로 조정하도록 조정제어신호를 슬롯다이헤드부재(200)에 제공할 수 있다.
예를 들면, 도 2에 도시한 바와 같이 제어모듈(110)은 슬롯다이헤드(210)의 헤드립(211)과, 공기층(air)과 기판(10)(또는 정반(120)까지) 나타나는 코팅갭영상이 코팅갭촬영부재(300)로부터 제공될 경우 해당 코팅갭영상에서 밝기가 크게 변화하는 지점(즉, 가장자리(edge))을 검출하기 위한 가장자리검출프로그램을 이용하되, 미분과 기울기 연산을 통해 3개층 이미지에서 2개의 가장자리를 검출할 수 있다.
그리고, 제어모듈(110)은 검출된 2개의 가장자리를 통해 화소단위로 현재 코팅갭을 계산할 수 있는데, 기준이 되는 사물(예를 들면, 마이크로팁 등)을 슬롯다이헤드(210)에 삽입하여 코팅갭을 계산하는 방식, 촬영거리와 렌즈 시야각을 이용하여 계산하는 방식, 카메라해상도와 센서의 크기를 이용하여 계산하는 방식 등으로 코팅갭을 계산할 수 있다.
여기에서, 제어모듈(110)은 투명한 기판(10)으로 인해 경계면이 흐린 경우, 기판(10)이 아니라 슬롯다이헤드(210)의 헤드립(211)과, 공기층(air)과 정반(120)이 나타나는 코팅갭영상을 이용하여 코팅갭을 계산한 후에, 기판(10)의 두께를 고려하여 최종적으로 현재 코팅갭을 계산할 수 있다.
상술한 바와 같이 제어모듈(110)은 코팅갭 측정을 위해 CCD카메라모듈(330)을 통해 촬영된 코팅갭영상의 이미지프로세싱을 통해 화소단위로 정밀하게 현재 코팅갭을 자동으로 계산할 수 있고, 입출력 통신을 통해 실시간으로 슬롯다이헤드부재(200)에 구비되는 Z축이동수단(도시 생략됨)을 구동시켜 슬롯다이헤드(210)를 Z축방향으로 이동하는 방식으로 설정코팅갭(즉, 해당 슬롯다이코팅에 대응하는 코팅갭)을 갖도록 조절할 수 있다.
상술한 바와 같은 코팅갭을 형성하는 실시예에 대해 좀 더 구체적으로 설명하면, 사용자가 디스플레이기기(130)의 터치스크린을 통해 설정하고자 하는 타겟코팅갭(HT)을 입력할 경우 제어모듈(110)에서는 코팅갭촬영부재(300)를 통해 제공되는 코팅갭영상을 이미지처리하여 현재 코팅갭(HP)을 계산할 수 있다.
그리고, 제어모듈(110)에서는 타겟코팅갭과 현재코팅갭의 차를 계산하고, 슬롯다이헤드부재(200)의 Z축모터 이동거리(LZ)를 계산하며, 슬롯다이헤드부재(200)의 Z축이동수단으로 이동제어신호를 제공하여 슬롯다이헤드(210)를 이동시킬 수 있으며, 슬롯다이헤드(210)의 이동 후에 다시 코팅갭영상의 이미지처리를 통해 현재코팅갭을 계산한 후에, 오차범위 내에 있는지 확인할 수 있다.
여기에서, 오차범위가 적을 경우 코팅갭 조절에 소요되는 시간이 많이 늘어날 수 있기 때문에, ±10 %의 범위로 설정할 수 있는데, 현재코팅갭이 오차범위 밖에 있을 경우 다시 Z축모터 이동거리(LZ)를 계산하여 오차범위 내에 있을 때까지 반복할 수 있으며, Z축모터 이동거리(LZ)가 -(마이너스) 값인 경우 하방으로 움직이는 것을 나타낼 경우 +(플러스) 값인 경우 상방으로 움직이는 것을 나타낼 수 있다.
이러한 코팅갭 측정 과정(예를 들면, 타겟코팅갭 디스플레이, 현재코팅갭 디스플레이, 코팅갭 영상 디스플레이 등)은 디스플레이기기(130)를 통해 디스플레이될 수 있음은 물론이며, 현재코팅갭이 오차범위 내에 있을 경우 다음 공정(예를 들면, 메니스커스상태 검출 등)을 수행하도록 제어할 수 있다.
예를 들면, 도 3 내지 도 5에 도시한 바와 같이 제어모듈(110)에서 이미지플로세싱을 통한 코팅갭은 헤드립(211), 에어(Air) 및 기판(10)을 포함하는 3층의 이미지에서 밝기가 크게 변화하는 지점에 대해 내부에 설치된 가장자리(edge)검출프로그램을 이용하여 자동으로 계산될 수 있는데, 가장자리검출알고리즘은 객체의 테두리를 분석하는 알고리즘으로, 밝기가 큰 폭으로 변하는 지점을 인식할 수 있고, 가장자리를 검출하기 위해 미분과 기울기 연산을 수행할 수 있으며, 이미지(즉, 코팅갭영상) 상에서 픽셀의 밝기 변화율이 높은 경계선을 효과적으로 검출할 수 있다.
상술한 바와 같은 가장자리검출알고리즘은 첫째, 경계가 뚜렷하지 않은 투명 기판 부분의 엣지를 검출하기 위해 기 설정된 개수의 픽셀평균값의 변화량을 검출하는 픽셀평균값 비교 방식, 둘째, 3×3크기의 행렬을 이용하여 중심값을 기준으로 각 방향의 앞뒤값을 비교하여 변화량을 검출하는 소벨(Sobel) 방식, 셋째, 라플라시안 연산자를 이용하여 수평방향 및 수직방향으로의 2차 미분을 통해 엣지를 검출하는 라플라시안(Laplacian) 방식, 넷째, 가우시안 스무딩 필터링, 그라디언트(Gradient) 및 히스테리시스(Hysteresis)를 통해 엣지를 검출하는 캐니(Canny) 방식 등으로 수행될 수 있다.
여기에서, 첫 번째 방식에서는 기본 계산영역이 세로 2개 또는 3개 픽셀로 정할 수 있으며, 이 계산영역의 밝기평균값을 계산하고, 순차적으로 하방으로 스캔하면서 변화량을 검출하며, 변화량이 가장 많이 발생하는 3 픽셀로 이루어진 계산영역의 중심부를 경계면으로 설정할 수 있다.
이러한 첫 번째 방식에서 투명기판 사용으로 인해 초점이 흐린 경우에 투명기판을 초점에서 벗어나게 정반(120)에 놓고, 카메라이미지(즉, 코팅갭영상)에 헤드립/에어/정반 이미지가 나타나도록 한 후에, 상술한 바와 같은 방식으로 에지를 검출하여 코팅갭 영역을 검출할 수 있으며, 코팅갭은 기존에 알고 있는 기판(10)의 두께를 감산하여 산출될 수 있다.
또한, 코팅갭은 카메라해상도(즉, 픽셀수)와 이미지크기를 고려하여 계산될 수 있는데, 한 이미지의 세로길이와 세로픽셀수를 알고 있기 때문에, 세로픽셀이 차지하는 길이가 계산될 수 있고, 코팅갭 영역의 전체 세로픽셀수를 검출한 후에 픽셀 당 길이를 곱할 경우 코팅갭이 픽셀단위로 계산될 수 있다.
이러한 방식은 슬롯다이헤드(210)의 기울어짐 정도를 정량화하여 표시할 수 있는데, 이미지의 양쪽 끝지점에서 상술한 바와 같은 방식으로 코팅갭을 계산하여 그 차이를 산출할 경우 슬롯다이헤드(210)의 측면, 즉 Y축방향으로 기울어짐 정도를 계산할 수 있으며, 이러한 기울어짐값에 따라 CCD카메라모듈(330)에 구비된 마이크로미터헤드(333)를 조정함으로써, 헤드 기울어짐을 보정할 수 있다.
한편, 제어모듈(110)은 코팅결함검출부재(400)를 통해 검출된 메니스커스상태에 따라 헤드립(211)의 전체 영역에 메니스커스가 형성된 것으로 판단될 경우 슬롯다이코팅을 시작하도록 코팅제어부재(100) 및 슬롯다이헤드부재(200)에 코팅제어신호를 제공할 수 있다.
예를 들면, 제어모듈(110)은 모든 수광모듈(420)에서 센서오프상태가 되어 코팅액이 슬롯다이헤드(210)의 너비로 균일하게 퍼졌다는 것을 의미하는 센서오프신호가 코팅결함검출부재(400)로부터 제공될 경우 슬롯다이헤드(210)의 헤드립(211)의 전체 영역에 메니스커스가 형성된 것으로 판단할 수 있고, 이에 따라 코팅제어부재(100) 및 슬롯다이헤드부재(200)에 코팅제어신호를 제공할 수 있다.
여기에서, 제어모듈(110)은 기판(10)이 안착된 정반(120)을 X축방향으로 이동시키기 위한 구동수단(도시 생략됨)으로 이동제어신호를 제공하여 정반(120)을 X축방향으로 이동시킬 수 있다.
그리고, 제어모듈(110)은 슬롯다이코팅 중에 복수의 수광모듈(420) 중에서 어느 하나라도 센서온상태가 될 경우 이에 대응하는 결함발생신호가 코팅결함검출부재(400)로부터 제공될 경우 넥인(nect-in) 결함 발생으로 판단할 수 있고, 이에 대응하여 사용자가 결함 발생을 즉각적으로 인지할 수 있도록 결함발생을 알리는 경보알람을 스피커(도시 생략됨)를 통해 출력하도록 제어할 수 있으며, 이와 함께 사용자가 결함 발생을 구체적으로 인지할 수 있도록 디스플레이기기(130)를 통해 해당 넥인 결함 발생정보(예를 들면, 결함명, 결함위치 등)를 디스플레이할 수 있다.
물론, 제어모듈(110)은 결함 발생으로 판단하는 즉시 슬롯다이코팅 작업을 중지하도록 제어할 수 있다.
또한, 제어모듈(110)은 슬롯다이헤드(210)의 너비 전영역에서 부분적으로 발생하는 센서온신호가 수광모듈(420)로부터 제공될 경우 해당 수광모듈(420)의 센서온상태 발생패턴을 분석하여 스트리크(streaks) 결함이 발생한 것으로 판단할 수 있고, 넥인 결함 발생에서와 유사하게 스피커를 이용한 즉각적인 경보알람, 디스플레이기기(130)를 이용한 결함정보 디스플레이, 슬롯다이코팅의 중지 등을 제어할 수 있다.
한편, 제어모듈(110)은 슬롯다이코팅이 완료될 경우 코팅액을 수거하기 위해 헤드클리닝부재(500)에 클리닝제어신호를 제공할 수 있다.
슬롯다이헤드부재(200)는 기판(10)에 슬롯다이헤드(210)를 통해 코팅액을 토출하여 슬롯다이코팅을 수행하는 것으로, 슬롯다이헤드(210), Z축이동수단(도시 생략됨) 등을 포함할 수 있다.
이러한 슬롯다이헤드부재(200)는 제어모듈(110)로부터 슬롯다이헤드(210)를 Z축방향으로 조정하도록 조정제어신호가 제공될 경우 Z축이동수단을 통해 입력된 설정코팅갭에 대응하는 위치로 슬롯다이헤드(210)를 이동시킬 수 있다.
또한, 슬롯다이헤드부재(200)는 제어모듈(110)로부터 슬롯다이코팅을 시작하도록 코팅제어신호가 제공될 경우 헤드립(211)을 통해 코팅액을 토출할 수 있으며, 슬롯다이코팅이 완료될 경우 코팅액의 토출을 중지시킬 수 있다.
코팅갭촬영부재(300)는 슬롯다이헤드(210) 및 기판(10)의 사이를 촬영한 코팅갭영상을 획득하는 것으로, 도 6 내지 도 8에 도시한 바와 같이 X축이동레일(310), 카메라지지대(320), CCD카메라모듈(330) 등을 포함할 수 있다.
여기에서, X축이동레일(310)은 코팅제어부재(100)의 상부에 X축방향의 레일로 구비될 수 있고, 적어도 하나의 레일을 포함할 수 있다.
그리고, 카메라지지대(320)는 슬롯다이헤드(210)의 헤드립(211) 부분과 정반(120)의 상부에 구비된 기판(10)을 하나의 이미지로 촬영할 수 있도록 X축이동레일(310)에 안내되어 X축방향으로 이동하는 것으로, ㄱ자 형태의 포스트형태로 구비될 수 있으며, X축이동레일(310)에 결합되는 결합블록(321), 결합블록(321)의 상부에 수직으로 구비되는 수직포스트(322), 수직포스트(322)에서 수평으로 절곡되어 CCD카메라모듈(330)이 결합되는 수평지지대(323), 수평지지대(323)의 내부에 구비되어 CCD카메라모듈(330)을 수평(즉, Y축방향)으로 이동시키는 이동가이드(324) 등을 포함할 수 있다.
한편, CCD카메라모듈(330)은 카메라지지대(320)에 결합되어 Y축방향으로 이동하면서 슬롯다이헤드(210) 및 기판(10)의 사이를 촬영하는 것으로, CCD카메라(331), 스팟조명(332)과, 초점거리 미세조정을 위해 마이크로미터헤드(333)를 구비할 수 있다.
상술한 바와 같은 코팅갭촬영부재(300)는 CCD카메라모듈(330)이 지지 결합되는 카메라지지대(320)의 하단부가 CCD카메라(331)의 초점 조절을 위해 X축 리니어가이드인 X축이동레일(310)에 X축방향으로 이동 가능하게 결합될 수 있고, 슬롯다이헤드(210)의 헤드립(211)과 기판(10) 사이의 영상을 촬영하기 위한 촬영위치를 조절하기 위해 수평지지대(323)의 내부에 Y축 리니어가이드인 이동가이드(324)가 구비될 수 있으며, 이러한 이동가이드(324)에 결합된 CCD카메라모듈(330)을 Y축방향으로 이동시킬 수 있다.
그리고, 스팟조명(332)이 구비되는 CCD카메라(331)의 초점거리 미세조정을 위해 CCD카메라모듈(330)의 렌즈구조물을 X축방향으로 미세하게 이동시킬 수 있도록 볼트회전방식의 마이크로미터헤드(333)를 구비할 수 있다.
또한, X축이동레일(310)에 결합된 카메라지지대(320)의 X축 이동과, 이동가이드(324)와 결합된 CCD카메라모듈(330)의 Y축 이동은 수동으로 수행되거나, 또는 모터를 이용하여 자동으로 수행될 수 있다.
한편, 코팅갭촬영부재(300)는 CCD카메라(331)의 전방 맞은편(즉, 슬롯다이헤드(210)를 기준으로 CCD카메라(331)의 위치와 반대편 위치)에 LED백라이트(도시 생략됨)를 구비함으로써, 더욱 명확한 코팅갭영상을 촬영할 수 있다.
상술한 바와 같은 코팅갭촬영부재(300)는 도 9에 도시한 바와 같이 롤투롤(roll to roll) 방식의 슬롯다이코팅장치에도 적용할 수 있는데, 이 경우 기판은 롤필름(예를 들면, PET 등)으로 제공될 수 있으며, 슬롯다이헤드와 기판 사이의 코팅갭을 카메라모듈을 통해 촬영한 후에, 촬영된 코팅갭영상을 통해 계산된 코팅갭에 따라 슬롯다이헤드의 위치를 조정한 후에, 기판이 코팅롤을 따라 이동되면서 슬롯다이헤드로부터 토출되는 코팅액을 통해 슬롯다이코팅이 수행될 수 있다.
코팅결함검출부재(400)는 슬롯다이헤드(210)의 헤드립(211)을 통해 토출되는 코팅액의 메니스커스상태를 검출하는 것으로, 도 10 및 도 11에 도시한 바와 같이 적어도 하나의 레이저모듈(410), 적어도 하나의 수광모듈(420) 등을 포함할 수 있다.
여기에서, 적어도 하나의 레이저모듈(410)은 슬롯다이헤드(210)의 X축일단영역에 구비되어 코팅액의 검출을 위한 가시광레이저를 조사하는 것으로, 코팅제어부재(100)의 상부 전영역 중에서 슬롯다이헤드(210)가 구비되는 위치를 기준으로 X축일단영역에 구비될 수 있으며, 제어모듈(110)의 제어에 따라 하나의 모듈에서 레이저가시광을 X축타단영역으로 조사할 수 있다.
이러한 레이저모듈(410)은 슬롯다이헤드(210)의 헤드립(211)과 기판(10) 사이의 설정코팅갭 영역으로 조사할 수 있으며, 이를 통해 헤드립(211)에서 토출되는 코팅액의 메니스커스상태를 검출할 수 있다.
그리고, 적어도 하나의 수광모듈(420)은 예를 들면, 조도센서 등을 포함할 수 있으며, 슬롯다이헤드(210)의 X축타단영역에 구비되어 설정코팅갭 영역을 통과하는 가시광레이저를 수광하여 메니스커스상태를 검출하는 것으로, 코팅제어부재(100)의 상부 전영역 중에서 슬롯다이헤드(210)가 구비되는 위치를 기준으로 X축타단영역에 구비될 수 있고, 레이저모듈(410)을 통해 조사되는 가시광레이저를 수광할 수 있으며, 검출(수광)될 경우 수광되는 센서에서 온(on)신호를 발생시켜 제어모듈(110)로 제공할 수 있고, 검출되지 않을 경우 센서에서 오프(off)신호를 발생시켜 제어모듈(110)로 제공할 수 있다.
이러한 복수의 수광모듈(420)은 기 설정된 간격에 따라 직선라인에 배치될 수 있다.
상술한 바와 같은 코팅결함검출부재(400)에 구비되는 레이저모듈(410)은 슬롯다이헤드(210)의 너비(즉, 폭)를 커버하도록 가시광레이저를 조사하기 위해 도트레이저(dot laser)를 복수개 배열하는 방식, 넓은 면적을 하나로 커버할 수 있는 라인레이저(line laser)를 하나 배열하는 방식 등으로 구비될 수 있으며, 이에 대응하여 수광모듈(420)은 슬롯다이헤드(210)의 너비에 대응하여 복수개가 배열되는 방식 등으로 구비될 수 있다.
여기에서, 슬롯다이헤드(210)의 헤드립(211)으로부터 코팅액이 토출되었지만, 아직 슬롯다이헤드(210)와 기판(10) 사이에 메니스커스(meniscus)가 형성되기 전에는 코팅갭 영역 사이로 가시광레이저가 통과하여 수광모듈(420)에 수광될 수 있으며, 수광모듈(420)의 광전변환에 의해 전기신호가 검출되어 센서온(on)상태가 되어 그 센서온신호는 제어모듈(110)로 제공될 수 있다.
또한, 슬롯다이헤드(210)와 기판(10) 사이에 메니스커스(meniscus)가 형성되면, 가시광레이저가 코팅액을 통해 차단되어 통과하지 못하기 때문에, 수광모듈(420)에 수광되지 않아 센서오프(off)상태가 되어 그 센서오프신호는 제어모듈(110)로 제공될 수 있다.
이 후, 모든 수광모듈(420)에서 센서오프상태가 되어 코팅액이 슬롯다이헤드(210)의 너비로 균일하게 퍼졌다는 것을 의미하여 그에 대응하는 센서오프신호가 제어모듈(110)로 제공될 수 있다.
상술한 바와 같은 코팅결함검출부재(400)를 통해 검출할 수 있는 여러 가지 코팅결함(coating defects) 중에서 넥인(nect-in), 스트리크(streaks) 등에 대해 설명하면, 넥인(nect-in) 결함이 발생하는 경우 가장자리에 위치하는 수광모듈(420)들이 코팅갭 영역을 통과하는 가시광레이저를 검출하기 때문에 센서오프상태에서 센서온상태로 변환되는데, 슬롯다이코팅 중에 복수의 수광모듈(420) 중에서 어느 하나라도 센서온상태가 될 경우 이에 대응하는 결함발생신호를 제어모듈(110)로 제공할 수 있다.
또한, 스트리크(streaks) 결함이 발생하는 경우 슬롯다이헤드(210)의 너비 전영역에서 부분적으로 메니스커스가 파괴되어 가시광레이저가 해당 부분에서 코팅갭영역을 통과하여 해당 위치의 수광모듈(420)이 이를 수광할 수 있고, 이에 따라 해당 위치의 수광모듈(420)에 대응하는 센서온신호가 제어모듈(110)로 제공될 수 있다.
상술한 바와 같은 레이저모듈(410)과 수광모듈(420)의 해상도 및 구비되는 개수에 따라 코팅결함 검출 성능을 향상시킬 수 있다.
한편, 상술한 바와 같은 코팅결함검출장치(400)는 다른 형태에 따라 도 12 내지 도 13에 도시한 바와 같이 하나의 레이저모듈(410)과 하나의 수광모듈(420)을 구비할 수 있는데, 슬롯다이헤드(210)의 위치를 기준으로 X축방향 일단영역에 구비되되, Y축방향으로의 이동을 안내하는 제 1 리니어가이드(411)와, 하나의 레이저모듈(410)이 상부에 구비되면서 제 1 리니어가이드(411)에 이동가능하게 결합되는 제 1 모듈지지블록(412)과, 제 1 모듈지지블록(412)을 Y축방향으로 이동시키는 제 1 로터리모터(413)를 포함할 수 있다.
또한, 코팅결함검출장치(400)는 다른 형태에 따라 슬롯다이헤드(210)의 위치를 기준으로 X축방향 타단영역에 구비되되, Y축방향으로의 이동을 안내하는 제 2 리니어가이드(421)와, 하나의 수광모듈(420)이 상부에 구비되면서 제 2 리니어가이드(421)에 이동가능하게 결합되는 제 2 모듈지지블록(422)과, 제 2 모듈지지블록(422)을 Y축방향으로 이동시키는 제 2 로터리모터(423)를 포함할 수 있다.
상술한 바와 같은 코팅결함검출장치(400)의 다른 형태에서는 하나의 레이저모듈(410)과 하나의 수광모듈(420)을 Y축방향으로 이동시키면서 코팅액의 메니스커스를 스캔할 수 있는데, 슬롯다이헤드(210)의 헤드립(211)과 기판(10) 사이에 코팅갭이 형성될 경우 제어모듈(110)의 제어에 따라 레이저모듈(410)과 수광모듈(420)의 초기 광수치를 센싱하여 센서온상태를 확인할 수 있다.
그리고, 초기 광수치를 센싱한 후에는 슬롯다이헤드(210)에 코팅액을 공급하여 헤드립(211)을 통해 토출하고, 슬롯다이헤드(210)의 헤드립(211)과 기판(10) 사이에서 코팅액의 메니스커스가 형성되도록 하며, 메니스커스 형성 중에 코팅액에 의해 수광모듈(420)을 통한 가시광레이저를 수광하는 광수치가 감소하게 되는데, 레이저빔의 광수치가 감소하는 정도에 따라 코팅두께를 확인 및 조절할 수 있다.
다음에, 수광모듈(420)에서 가시광레이저가 수광되지 않은 센서오프상태가 될 경우 이 센서오프신호를 제어모듈(110)로 제공할 수 있고, 이에 따라 제어모듈(110)에서 슬롯다이코팅을 수행하도록 제어할 수 있다.
상술한 바와 같은 하나의 레이저모듈(410)과 하나의 수광모듈(420)은 그 위치가 서로 동기화되어 제 1 로터리모터(413) 및 제 2 로터리모터(423)를 통해 서로 같은 방향 및 속도로 이동하면서 코팅액의 메니스커스영역을 스캔할 수 있다.
아울러, 슬롯다이코팅을 수행하는 중에 수광모듈(420)을 통해 가시광레이저가 검출되어 센서온상태가 될 경우 그 센서온신호를 제어모듈(110)로 제공할 수 있고, 이러한 센서온신호에 따라 코팅결함 여부를 판단하여 제어모듈(11)에서는 슬롯다이코팅의 중단, 경보알람, 결함디스플레이 등의 동작을 선택적으로 수행할 수 있다.
상술한 바와 같은 코팅결함검출부재(400)의 다른 형태에서는 하나의 레이저모듈(410)과 하나의 수광모듈(420)이 코팅액의 메니스커스 전영역을 스캔해야만 하기 때문에 빠른 이동속도로 이동할 수 있으며, 이에 따라 발생하는 진동을 저감하기 위해서 코팅결함검출부재(400)와 코팅제어부재(100)가 결합되는 부분에 방진구조물이 설치될 수 있다.
한편, 코팅결함검출부재(400)의 또 다른 형태에서는 도 14 및 도 15에 도시한 바와 같이 롤투롤 방식의 슬롯다이코팅을 수행하는 장치에도 적용할 수 있는데, 롤투롤 방식의 슬롯다이코팅 공정에서는 필름기판이 언와인더, 댄서롤, 코팅롤, 피딩롤, 리와인더 등에 의해 이동하기 때문에 상술한 바와 같은 방식(즉, 수평으로 센싱하는 방식)으로 설치하지 않고, 레이저모듈(410)과 수광모듈(420)을 슬롯다이헤드(210)의 헤드립(211)을 향해 경사지게 배치한 후에, 필름기판이 이동되는 스테인레스 재질의 코팅롤에 레이저빔이 반사되도록 하여 반사된 레이저빔을 수광모듈(420)을 통해 검출하는 방식으로 코팅액의 메니스커스상태를 스캔(검출)할 수 있다.
그리고, 코팅결함검출부재(400)의 또 다른 형태에서는 하나의 레이저모듈(410)과 하나의 수광모듈(420)이 각각 로터리방식의 리니어모터를 이용하여 좌우방향으로 이동할 수 있고, 상호 간에 동기화되어 같은 방향과 같은 속도로 이동하면서 코팅액의 메니스커스상태를 스캔할 수 있으며, 스캔을 통해 검출된 센서온신호 또는 센서오프신호를 제어모듈(110)로 제공함으로써, 제어모듈(110)에서 슬롯다이코팅을 수행하도록 제어하거나, 혹은 슬롯다이코팅 중에 결함발생여부를 검출할 수 있다.
헤드클리닝부재(500)는 슬롯다이코팅이 완료될 경우 헤드립(211)의 선단에 접촉하여 슬라이딩 이동하는 방식으로 표면에 잔류하는 코팅액을 수거하는 것으로, 도 16 내지 도 18에 도시한 바와 같이 클리닝블록(510), 클리닝와이퍼(520), 이동블록(530), 리니어모터(540), 리니어가이드(550), 수거탱크(560), 분사스프레이(570) 등을 포함할 수 있다.
여기에서, 클리닝블록(510)은 헤드립(211)과의 접촉이 발생하더라도 헤드립(211)의 표면 손상을 방지하기 위해 예를 들면, 고무재질 등으로 제조되며, 헤드립(211)의 형태에 대응하는 상부형상을 갖는 블록으로, 슬롯다이헤드(210)의 하부에 구비되는 헤드립(211)의 외형에 대응하여 V자 형태의 오목홈이 상부에 형성되는 블록으로 제공될 수 있으며, 그 하부에는 이동블록(530)이 결합될 수 있고, Y축방향 양선단부 가장자리에 솔벤트를 상부로 분사시키는 분사스프레이(570)가 구비될 수 있다.
그리고, 클리닝와이퍼(520)는 헤드립(211)과의 접촉이 발생하더라도 헤드립(211)의 표면 손상을 방지하기 위해 예를 들면, 고무재질 등으로 제조되며, 클리닝블록(510)의 상부에 구비되어 헤드립(211)의 표면에 접촉하는 것으로, 슬롯다이헤드(210)의 헤드립(211)의 양경사면에 대응하여 V자형 오목홈의 중앙부 양경사면에 돌출 구비될 수 있으며, 클리닝블록(510)이 헤드립(211)의 너비방향(즉, 폭방향)으로 이동할 경우 헤드립(211)의 외부 경사면을 따라 접촉하면서 표면의 코팅액을 수거할 수 있다.
이러한 클리닝와이퍼(520)는 클리닝블록(510)에 탈착가능하게 구비될 수 있으며, 헤드립(211)에 접촉하는 횟수의 증가로 인해 손상될 경우 쉽게 교체할 수 있다.
또한, 이동블록(530)은 클리닝블록(510)을 지지하는 블록으로, 클리닝블록(510)의 하부에 결합되면서 하부는 리니어가이드(550)에 이동가능하게 결합될 수 있으며, 리니어모터(540)의 구동에 따라 회전하는 구동기어로드(541)의 나사산에 맞물려 리니어가이드(550)의 안내로 Y축방향으로 이동할 수 있다.
한편, 리니어모터(540)는 예를 들면, 로터리모터 등을 포함하여 이동블록(530)을 Y축방향으로 이동시키는 모터로, 이동블록(530)을 리니어가이드(550)의 안내로 Y축방향으로 이동할 수 있는 구동력을 제공할 수 있으며, 이러한 구동력은 구동기어로드(541)가 이동블록(530)의 내부 나사산에 맞물려 결합된 상태에서 구동기어로드(541)를 회전시키고, 이에 따라 이동블록(530)이 리니어가이드(540)의 안내에 따라 Y축방향으로 이동할 수 있다.
그리고, 리니어가이드(550)는 이동가능하게 결합되는 이동블록(530)을 Y축방향으로 안내하는 가이드로, 가운데 위치하는 구동기어로드(541)의 양측부에 각각 Y축방향으로 구비될 수 있고, 이동블록(530)이 결합된 상태에서 리니어모터(540)가 구동력을 제공할 경우 이동블록(530)이 Y축방향으로 이동할 수 있도록 안내할 수 있다.
또한, 수거탱크(560)는 클리닝블록(510)의 Y축방향 양선단 외측영역에 위치하되, 이동블록(530)의 상부에 구비되어 코팅액을 수거하는 탱크로, 원통형의 함체 형태로 제공할 수 있고, 수거된 코팅액의 원활한 회수 및 재활용을 위해 탈착가능하게 구비될 수 있다.
이러한 수거탱크(560)는 클리닝블록(510)이 Y축방향 일단에서 타단으로 가면서 코팅액을 수거하고, Y축방향 타단에서 일단으로 가면서 코팅액을 다시 수거할 수 있도록 Y축방향 양선단부에 두 개가 구비될 수 있다.
한편, 분사스프레이(570)는 클리닝블록(510)의 Y축방향 양선단부에 구비되어 헤드립(211)의 방향으로 솔벤트를 분사하는 것으로, 슬롯다이헤드(210)의 헤드립(211)의 표면에 잔류하는 코팅액이 건조되었을 경우 코팅액을 용해하여 헤드립(211) 표면의 코팅액 수거 효율을 향상시킬 수 있다.
이러한 분사스프레이(570)는 도시 생략되었지만, 클리닝블록(510) 및 이동블록(530)을 관통하는 관통홀을 통해 솔벤트가 공급되어 분사될 수 있으며, 관통홀과 연통되면서 솔벤트를 펌핑 분사하기 위한 분사펌프, 솔벤트탱크 등이 구비될 수 있다.
상술한 바와 같은 헤드클리닝부재(500)는 슬롯다이헤드(210)의 Y축방향(즉, 너비방향)의 일단 외측부에 위치하고 있다가 리니어모터(540)의 구동에 따라 이동블록(530)이 Y축방향 일단에서 타단으로 이동하게 되고, 이동 중에 이동블록(530)의 상부에 구비되는 클리닝블록(510)이 슬롯다이헤드(210)의 하부에 구비되는 헤드립(211)의 Y축방향 일선단에 도달하면서 클리닝와이퍼(520)가 헤드립(211)의 외부 경사면에 접촉하여 Y축방향 타단으로 이동하면서 헤드립(211)의 표면의 코팅액을 수거하고, 수거된 코팅액은 이동블록(530)의 Y축방향 일단부에 구비되는 수거탱크(560)에 저장될 수 있다.
그리고, 클리닝블록(510)이 리니어모터(540)의 구동력에 따라 슬롯다이헤드(210)의 Y축방향 타단 외측부에 기 설정된 위치까지 이동할 경우 리니어모터(540)는 정지하게 되고, 1회 클리닝 작업이 완료될 수 있다.
다음에, 위 과정과는 반대로 Y축방향 타단에서 일단으로 이동하면서 다시 클리닝 작업을 추가로 수행함으로서, 코팅액 수거 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
한편, 헤드클리닝부재(500)의 다른 실시예에서는 도 19에 도시한 바와 같이 슬롯다이헤드(210)가 위치하는 높이에 헤드클리닝부재(500)가 위치하도록 하여 효과적으로 헤드립(211)을 클리닝할 수 있도록 구성되는데, 슬롯다이헤드(210)가 지지되는 프레임 상에 리니어모터(540)가 구비될 수 있고, 리니어모터(540)의 구동에 따라 이동하는 헤드클리닝암(580)이 구비될 수 있으며, 프레임 상에 구비되어 헤드클리닝암(580)의 이동을 안내하는 리니어가이드(550)가 구비될 수 있다.
이러한 헤드클리닝암(580)의 하부에 이동블록(530)과 클리닝블록(510)이 결합되며, 그 클리닝블록(510)의 상부면이 슬롯다이헤드(210)의 헤드립(211) 표면에 대응하는 위치로 하여 이동블록(530)과 클리닝블록(510)이 구비될 수 있다.
이 경우 슬롯다이헤드(210)가 Z축방향으로 하강하여 슬롯다이코팅을 수행할 경우 헤드클리닝부재(500)가 정반(120)이나 기판(10)의 코팅면에 닿지 않도록 구비되어 충돌이 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있다. 즉, 헤드클리닝부재(500)는 클리닝을 수행하기 전 상태에서는 정반(120)이 위치하는 외측 영역(즉, 프레임 양쪽 끝단부)에 위치할 수 있다.
물론, 제어모듈(110)에서 슬롯다이코팅 중에는 헤드클리닝부재(500)에 리니어모터(540)가 작동하지 않도록 락(lock)을 걸어두어 오작동 발생을 방지할 수 있다.
상술한 바와 같은 헤드클리닝부재(500)의 다른 실시예에에 대한 동작 방식을 설명하면, 슬롯다이코팅이 완료될 경우 슬롯다이헤드(210)를 Z축이동수단을 통해 헤드클리닝부재(500)에 구비되는 클리닝블록(510)의 상부면에 대응하는 위치에 헤드립(211)의 하부표면이 위치할 수 있도록 상승시키고, 헤드클리닝부재(500)의 클리닝블록(510)과 이동블록(530)을 Y축방향으로 이동시켜 슬롯다이헤드(210)의 헤드립(211)을 클리닝할 수 있다. 즉, 헤드립(211)에 잔류하는 코팅액을 수거할 수 있다.
여기에서, 슬롯다이코팅이 완료될 경우 제어모듈(110)의 제어에 따라 슬롯다이헤드(210)는 초기의 위치로 복귀할 수 있고, 슬롯다이헤드(210)가 초기 위치로 복귀하지 않은 상태라면 헤드클리닝부재(500)는 작동하지 않도록 제어할 수 있다.
그리고, 슬롯다이헤드(210)가 초기위치로 복귀하여 정렬할 경우 헤드클리닝부재(500)에 구비되는 리니어모터(540)가 구동하며, 리니어모터(540)의 구동에 따라 헤드클리닝암(580)이 리니어가이드(550)의 안내에 따라 Y축방향 일단에서 타단으로 이동할 수 있다.
이에 따라, 헤드클리닝암(580)에 결합된 클리닝블록(510)의 상부에 구비되는 클리닝와이퍼(520)가 슬롯다이헤드(210)의 헤드립(211) 외부표면에 접촉하여 이동함으로써, 헤드립(211)의 표면에 잔류하는 코팅액을 클리닝 제거할 수 있다.
예를 들면, 헤드클리닝부재(500)의 클리닝블록(510)이 Y축방향 일단에서 타단으로 이동할 경우 분사스프레이(570)를 통해 솔벤트를 헤드립(211)의 외부표면에 분사하면 표면에 건조된 코팅액이 용해될 수 있고, 클리닝와이퍼(520)를 통해 표면의 코팅액이 클리닝 제거될 수 있다.
물론, 분사스프레이(570)를 이용하여 코팅액을 제거하는 경우 수거된 코팅액을 재활용할 수 없고, 고가의 코팅액을 재활용하기 위해서는 분사스프레이(570)를 작동하지 않은 상태에서 클리닝와이퍼(520)만을 이용하여 클리닝해야만 한다.
아울러, 헤드립(211)의 클리닝이 완벽하게 이루지지 않을 경우 Y축방향 타단에서 일단으로 다시 추가로 헤드클리닝을 실시할 수 있으며, 슬롯다이헤드(210)의 헤드립(211)에 대한 클리닝이 완료될 경우 다음 슬롯다이코팅을 수행하기 위해 코팅갭촬영부재(300)를 이용한 코팅갭 촬영 및 코팅갭 조절을 수행할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같은 헤드클리닝부재(500)는 솔벤트를 헤드립(211)에 분사하여 클리닝와이퍼(520)를 통해 헤드립(211) 표면의 코팅액을 제거하는 헤드클리닝 방식 외에 에어(air)를 헤드립(211)의 양쪽에 분사하는 방식으로 헤드립(211)을 클리닝할 수 있는데, 클리닝블록(510)의 Y축방향 양선단부에 구비되어 헤드립(211)의 방향으로 에어(air)를 분사하는 에어분사구(도시 생략됨)가 구비됨으로써, 에어가 헤드립(211)을 따라 분사될 경우 코팅액을 헤드립(211)의 양끝단으로 이동시키고, 이를 클리닝블록(510) 도는 수거탱크(560)에 떨어뜨려 수집할 수 있다.
한편, 헤드클리닝부재(500)의 또 다른 실시예에서는 도 20에 도시한 바와 같이 롤투롤 방식의 슬롯다이코팅을 수행하는 장치에도 적용할 수 있는데, 고정식 클리닝 방법이 아닌 헤드 프레임에 설치하는 방식으로 롤투롤 장비에 적용할 수 있다.
예를 들면, 다른 실시예에 따른 헤드클리닝부재(500)의 구성과 유사하게 슬롯다이헤드(210)가 장착되는 프레임에 리니어가이드(550)와 리니어모터(540)를 설치할 수 있고, 다른 실시예에서 설명한 방식과 유사하게 헤드클리닝을 수행할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 측면에 따르면, CCD 카메라의 이미지 프로세싱을 이용하여 슬롯다이헤드와 기판 간의 코팅갭을 화소단위로 정밀하게 산출한 후, 산출된 코팅갭에 따라 슬롯다이헤드의 위치를 Z축 방향으로 정밀하게 조정함으로써, 짧은 시간 내에 자동으로 코팅갭을 정밀하게 조정할 수 있어 박막 및 소자 재현성을 효과적으로 확보할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 슬롯다이헤드의 헤드립을 통해 토출되는 용액의 퍼짐을 레이저센서와 수광센서를 통해 공간상에서 검출하고, 헤드립 전체 영역에 용액이 균일하게 퍼지는 시점에 슬롯다이코팅을 자동으로 시작하도록 제어함으로써, 박막 및 소자 생산성을 향상시킬 수 있다.
아울러, 본 발명의 일 측면에 따르면, 코팅이 완료될 경우 헤드립의 선단에 접촉하여 슬라이딩 이동하는 방식으로 표면에 잔류하는 코팅액을 수집하여 별도의 저장탱크에 저장함으로써, 고가의 코팅액을 재활용할 수 있어 경제성을 향상시킬 수 있다.
도 21은 본 발명의 제 2 실시예에 따라 자동화된 슬롯다이코팅장치를 이용하여 코팅갭을 조절하는 과정을 나타낸 플로우차트이다.
도 21을 참조하면, 코팅제어부재(100)의 상부에 기판(10)을 안착시킬 수 있다(단계2110).
여기에서, 코팅제어부재(100)에는 상부에 기판(10)이 안착되는 정반(120)이 구비될 수 있으며, 이러한 정반(120)은 기판(10)이 상부에 안착된 상태에서 슬롯다이코팅 중에 X축방향으로 이동될 수 있다.
다음에, 코팅제어부재(100)의 디스플레이기기(130)를 통해 설정코팅갭이 입력될 경우 이를 제어모듈(110)로 제공할 수 있다(단계2120).
여기에서, 디스플레이기기(130)는 예를 들면, 터치스크린패널 등을 포함하여 입력기능과 디스플레이기능을 동시에 제공할 수 있다.
그리고, 슬롯다이헤드부재(200)에 구비되는 슬롯다이헤드(210)와 기판(10)의 사이를 촬영한 코팅갭영상을 코팅갭촬영부재(300)를 통해 획득할 수 있다(단계2130).
예를 들면, 코팅갭촬영부재(300)에는 코팅제어부재(100)의 상부에 X축방향의 레일로 구비되는 X축이동레일(310)과, 슬롯다이헤드(210)의 헤드립(211) 부분과 정반(120)의 상부에 구비된 기판(10)을 하나의 이미지로 촬영할 수 있도록 X축이동레일(310)에 안내되어 X축방향으로 이동하는 카메라지지대(320)와, 카메라지지대(320)에 결합되어 Y축방향으로 이동하면서 슬롯다이헤드(210) 및 기판(10)의 사이를 촬영하는 CCD카메라모듈(330)이 포함될 수 있다.
이러한 코팅갭촬영부재(300)를 통해 촬영된 코팅갭영상은 이미지처리를 위해 제어모듈(110)로 제공될 수 있다.
다음에, 코팅제어부재(100)의 내부에 구비되는 제어모듈(110)을 통해 촬영된 코팅갭영상을 이미지처리하여 코팅갭을 산출할 수 있다(단계2140).
예를 들면, 제어모듈(110)은 슬롯다이헤드(210)의 헤드립(211)과, 공기층(air)과 기판(10)(또는 정반(120)까지) 나타나는 코팅갭영상이 코팅갭촬영부재(300)로부터 제공될 경우 해당 코팅갭영상에서 밝기가 크게 변화하는 지점(즉, 가장자리(edge))을 검출하기 위한 가장자리검출프로그램을 이용하되, 미분과 기울기 연산을 통해 3개층 이미지에서 2개의 가장자리를 검출할 수 있다.
그리고, 제어모듈(110)은 검출된 2개의 가장자리를 통해 화소단위로 현재 코팅갭을 계산할 수 있는데, 기준이 되는 사물(예를 들면, 마이크로팁 등)을 슬롯다이헤드(210)에 삽입하여 코팅갭을 계산하는 방식, 촬영거리와 렌즈 시야각을 이용하여 계산하는 방식, 카메라해상도와 센서의 크기를 이용하여 계산하는 방식 등으로 코팅갭을 계산할 수 있다.
여기에서, 제어모듈(110)은 투명한 기판(10)으로 인해 경계면이 흐린 경우, 기판(10)이 아니라 슬롯다이헤드(210)의 헤드립(211)과, 공기층(air)과 정반(120)이 나타나는 코팅갭영상을 이용하여 코팅갭을 계산한 후에, 기판(10)의 두께를 고려하여 최종적으로 현재 코팅갭을 계산할 수 있다.
상술한 바와 같이 제어모듈(110)은 코팅갭 측정을 위해 CCD카메라모듈(330)을 통해 촬영된 코팅갭영상의 이미지프로세싱을 통해 화소단위로 정밀하게 현재 코팅갭을 자동으로 계산할 수 있다.
또한, 제어모듈(110)에서 산출된 코팅갭과 입력된 설정코팅갭을 비교한 후, 비교 결과에 따라 그 차이값만큼 슬롯다이헤드(210)를 Z축방향으로 조정하도록 조정제어신호를 슬롯다이헤드부재(200)에 제공할 수 있다(단계2150).
이어서, 제어모듈(110)로부터 입출력 통신을 통해 실시간으로 제공되는 조정제어신호에 따라 슬롯다이헤드부재(200)에 구비되는 Z축이동수단을 구동시켜 슬롯다이헤드(210)를 Z축방향으로 이동하는 방식으로 설정코팅갭(즉, 해당 슬롯다이코팅에 대응하는 코팅갭)을 갖도록 코팅갭을 조절할 수 있다(단계2160).
이러한 단계(3160)에서는 코팅갭을 조절하기 위해 Z축방향으로 이동한 후, 다시 코팅갭을 촬영하고, 그 코팅갭영상을 통해 다시 현재코팅갭을 산출한 후에, 기 설정된 오차범위 내에 있을 경우 코팅갭 형성 과정을 마무리할 수 있다.
따라서, 본 발명의 제 2 실시예에 따르면, CCD 카메라의 이미지 프로세싱을 이용하여 슬롯다이헤드와 기판 간의 코팅갭을 화소단위로 정밀하게 산출한 후, 산출된 코팅갭에 따라 슬롯다이헤드의 위치를 Z축 방향으로 정밀하게 조정함으로써, 짧은 시간 내에 자동으로 코팅갭을 정밀하게 조정할 수 있어 박막 및 소자 재현성을 효과적으로 확보할 수 있다.
도 22는 본 발명의 제 3 실시예에 따라 자동화된 슬롯다이코팅장치를 이용하여 코팅결함을 검출하는 과정을 나타낸 플로우차트이다.
도 22를 참조하면, 제어모듈(110)의 제어에 따라 슬롯다이헤드(210)의 헤드립(211)과 기판(10) 사이의 코팅갭이 형성된 상태에서 먼저 코팅결함검출부재(400)에 구비되는 적어도 하나의 레이저모듈(410)과, 적어도 하나의 수광모듈(420)에 대해 가시광레이저의 조사 및 수광되는 광수치 센싱를 포함하는 초기화 과정을 수행할 수 있다(단계2210).
그리고, 제어모듈(110)의 제어에 따라 슬롯다이헤드(210)에 구비되는 헤드립(211)을 통해 코팅액을 토출할 수 있다(단계2220).
다음에, 코팅결합검출부재(400)에 구비되는 적어도 하나의 레이저모듈(410) 및 적어도 하나의 수광모듈(420)을 통해 토출되는 코팅액의 메니스커스상태를 검출할 수 있다(단계2230).
예를 들면, 코팅결함검출부재(400)에서는 슬롯다이헤드(210)의 헤드립(211)으로부터 코팅액이 토출되었지만, 아직 슬롯다이헤드(210)와 기판(10) 사이에 메니스커스가 형성되기 전에는 코팅갭 영역 사이로 가시광레이저가 통과하여 수광모듈(420)에 수광될 수 있으며, 수광모듈(420)의 광전변환에 의해 전기신호가 검출되어 센서온(on)상태가 되어 그 센서온신호는 제어모듈(110)로 제공될 수 있다.
또한, 슬롯다이헤드(210)와 기판(10) 사이에 메니스커스(meniscus)가 형성되면, 가시광레이저가 코팅액을 통해 차단되어 통과하지 못하기 때문에, 수광모듈(420)에 수광되지 않아 센서오프(off)상태가 되어 그 센서오프신호는 제어모듈(110)로 제공될 수 있다.
이 후, 모든 수광모듈(420)에서 센서오프상태가 되어 코팅액이 슬롯다이헤드(210)의 너비로 균일하게 퍼졌다는 것을 의미하여 그에 대응하는 센서오프신호가 제어모듈(110)로 제공될 수 있다. 즉, 모든 수광모듈(420)의 센서신호가 오프인 경우에 슬롯다이코팅을 위한 센서오프신호를 제공할 수 있다.
여기에서, 제어모듈(220)에서는 슬롯다이코팅 중에 복수의 수광모듈(420) 중에서 어느 하나라도 센서온상태가 될 경우 이에 대응하는 결함발생신호가 코팅결함검출부재(400)로부터 제공될 경우 넥인(nect-in) 결함 발생으로 판단할 수 있고, 이에 대응하여 사용자가 결함 발생을 즉각적으로 인지할 수 있도록 결함발생을 알리는 경보알람을 스피커(도시 생략됨)를 통해 출력하도록 제어할 수 있으며, 이와 함께 사용자가 결함 발생을 구체적으로 인지할 수 있도록 디스플레이기기(130)를 통해 해당 넥인 결함 발생정보(예를 들면, 결함명, 결함위치 등)를 디스플레이할 수 있다. 물론, 제어모듈(110)에서는 결함 발생으로 판단하는 즉시 슬롯다이코팅 작업을 중지하도록 제어할 수 있다.
또한, 제어모듈(110)에서는 슬롯다이헤드(210)의 너비 전영역에서 부분적으로 발생하는 센서온신호가 수광모듈(420)로부터 제공될 경우 해당 수광모듈(420)의 센서온상태 발생패턴을 분석하여 스트리크(streaks) 결함이 발생한 것으로 판단할 수 있고, 넥인 결함 발생에서와 유사하게 스피커를 이용한 즉각적인 경보알람, 디스플레이기기(130)를 이용한 결함정보 디스플레이, 슬롯다이코팅의 중지 등을 제어할 수 있다.
다음에, 제어모듈(110)에서 검출된 메니스커스상태에 따라 헤드립(211)의 전체 영역에 메니스커스가 형성된 것으로 판단될 경우 슬롯다이코팅을 시작하도록 코팅제어부재(100) 및 슬롯다이헤드부재(200)에 코팅제어신호를 제공할 수 있다(단계2240).
이에 따라, 코팅제어부재(100) 및 슬롯다이헤드부재(200)에서 제어모듈(110)로부터 제공되는 코팅제어신호에 따라 각각의 구성부를 동작시켜 슬롯다이코팅을 수행할 수 있다(단계2250).
따라서, 본 발명의 제 3 실시예에 따르면, 슬롯다이헤드의 헤드립을 통해 토출되는 용액의 퍼짐을 레이저센서와 수광센서를 통해 공간상에서 검출하고, 헤드립 전체 영역에 용액이 균일하게 퍼지는 시점에 슬롯다이코팅을 자동으로 시작하도록 제어함으로써, 박막 및 소자 생산성을 향상시킬 수 있다.
도 23은 본 발명의 제 4 실시예에 따라 자동화된 슬롯다이코팅장치를 이용하여 헤드클리닝을 수행하는 과정을 나타낸 플로우차트이다.
도 23을 참조하면, 제어모듈(110)에서는 정반(120)을 이동시켜 슬롯다이코팅을 수행하는 경우 기판(10)이 안착된 정반(120)이 슬롯다이코팅을 완료하기 위한 위치까지 이동하여 슬롯다이코팅이 완료되면, 헤드립(211)에 잔류하는 코팅액을 수거하기 위해 헤드클리닝부재(500)에 클리닝제어신호를 제공할 수 있다(단계2310).
여기에서, 제어블록(110)에서는 슬롯다이헤드(210)를 X축방향으로 이동시켜 슬롯다이코팅을 수행하는 경우 슬롯다이코팅이 완료된 후, 슬롯다이헤드부재(200)의 슬롯다이헤드(210)가 초기위치에 도달했는지 체크하고, 슬롯다이헤드(210)가 초기위치에 복귀한 경우에 헤드클리닝부재(500)에 클리닝제어신호를 제공할 수 있다.
그리고, 헤드클리닝부재(500)에서는 제어모듈(110)로부터 제공되는 클리닝제어신호에 따라 리니어모터(540)를 구동시켜 리니어가이드(550)를 따라 이동블록(530)을 Y축방향으로 이동시킬 수 있다(단계2320).
여기에서, 헤드클리닝부재(500)에서는 리니어모터(540)에서 이동블록(530)을 리니어가이드(550)의 안내로 Y축방향으로 이동할 수 있는 구동력을 제공할 수 있으며, 이러한 구동력은 구동기어로드(541)가 이동블록(530)의 내부 나사산에 맞물려 결합된 상태에서 구동기어로드(541)를 회전시키고, 이에 따라 이동블록(530)이 리니어가이드(540)의 안내에 따라 Y축방향으로 이동할 수 있다.
다음에, 헤드클리닝부재(500)에서는 이동블록(530)의 이동에 따라 이동블록(530)의 상부에 구비되는 클리닝블록(510)을 이동시키되, 클리닝블록(510)의 상부에 구비되는 클리닝와이퍼(520)를 헤드립(211)에 접촉된 상태로 슬라이딩 이동시켜 표면에 잔류하는 코팅액을 수거할 수 있다(단계2330).
상기 코팅액을 수거하는 단계(2330)에서는, 클리닝블록(510)의 Y축방향 양선단부에 구비되는 분사스프레이(570)를 통해 헤드립(211)의 방향으로 솔벤트를 분사할 수 있다.
예를 들면, 헤드클리닝부재(500)는 슬롯다이헤드(210)의 Y축방향(즉, 너비방향)의 일단 외측부에 위치하고 있다가 리니어모터(540)의 구동에 따라 이동블록(530)이 Y축방향 일단에서 타단으로 이동하게 되고, 이동 중에 이동블록(530)의 상부에 구비되는 클리닝블록(510)이 슬롯다이헤드(210)의 하부에 구비되는 헤드립(211)의 Y축방향 일선단에 도달하면서 클리닝와이퍼(520)가 헤드립(211)의 외부 경사면에 접촉하여 Y축방향 타단으로 이동하면서 헤드립(211)의 표면의 코팅액을 수거할 수 있다.
상기 코팅액을 수거하는 단계(2330)에서는, 헤드립(211)의 양쪽에 에어를 분사하는 방식으로 헤드립(211) 표면에 잔류하는 코팅액을 클리닝 및 수거할 수 있는데, 클리닝블록(510)의 Y축방향 양선단부에 구비되어 헤드립(211)의 방향으로 에어(air)를 분사하는 에어분사구(도시 생략됨)가 구비됨으로써, 에어가 헤드립(211)을 따라 분사될 경우 코팅액을 헤드립(211)의 양끝단으로 이동시키고, 이를 클리닝블록(510) 도는 수거탱크(560)에 떨어뜨려 수집할 수 있다.
이어서, 클리닝블록(510)의 Y축방향 양선단 외측영역에 위치하되, 이동블록(530)의 상부에 구비되는 수거탱크(560)에 코팅액을 저장할 수 있다(단계2340).
예를 들면, 상기 단계(3330)를 헤드 클리닝 과정에서 수거된 코팅액은 이동블록(530)의 Y축방향 일단부에 구비되는 수거탱크(560)에 저장될 수 있으며, 클리닝블록(510)이 리니어모터(540)의 구동력에 따라 슬롯다이헤드(210)의 Y축방향 타단 외측부에 기 설정된 위치까지 이동할 경우 리니어모터(540)는 정지하게 되고, 1회 클리닝 작업이 완료될 수 있다.
다음에, 상술한 바와 같은 과정과는 반대로 Y축방향 타단에서 일단으로 이동하면서 다시 클리닝 작업을 추가로 수행함으로서, 코팅액 수거 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 제 4 실시예에 따르면, 코팅이 완료될 경우 헤드립의 선단에 접촉하여 슬라이딩 이동하는 방식으로 표면에 잔류하는 코팅액을 수집하여 별도의 저장탱크에 저장함으로써, 고가의 코팅액을 재활용할 수 있어 경제성을 향상시킬 수 있다.
이상의 설명에서는 본 발명의 다양한 실시예들을 제시하여 설명하였으나 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함을 쉽게 알 수 있을 것이다.
100 : 코팅제어부재
200 : 슬롯다이헤드부재
300 : 코팅갭촬영부재
400 : 코팅결함검출부재
500 : 헤드클리닝부재

Claims (14)

  1. 기판에 슬롯다이코팅을 수행하도록 제어하는 제어모듈이 내부에 구비되는 코팅제어부재;
    상기 기판에 슬롯다이헤드를 통해 코팅액을 토출하여 상기 슬롯다이코팅을 수행하는 슬롯다이헤드부재; 및
    상기 슬롯다이헤드 및 기판의 사이를 촬영한 코팅갭영상을 획득하는 코팅갭촬영부재;를 포함하며,
    상기 제어모듈은,
    상기 촬영된 코팅갭영상을 이미지처리하여 코팅갭을 산출하고, 상기 산출된 코팅갭과 입력된 설정코팅갭을 비교한 후, 비교 결과에 따라 상기 슬롯다이헤드를 Z축방향으로 조정하도록 조정제어신호를 상기 슬롯다이헤드부재에 제공하고,
    상기 코팅갭촬영부재는,
    상기 코팅제어부재의 상부에 구비되는 X축이동레일;
    상기 X축이동레일에 안내되어 X축방향으로 이동하는 카메라지지대; 및
    상기 카메라지지대에 결합되어 Y축방향으로 이동하면서 상기 슬롯다이헤드 및 기판의 사이를 촬영하는 CCD카메라모듈;을 포함하며,
    상기 CCD카메라모듈은,
    CCD카메라와, 스팟조명과, 초점거리 미세조정을 위해 마이크로미터헤드를 구비하고,
    상기 제어모듈은,
    상기 슬롯다이헤드의 헤드립과, 공기층(air)과, 상기 기판까지 나타나는 상기 코팅갭영상이 제공될 경우 밝기가 크게 변화하는 지점인, 가장자리(edge)를 검출하기 위한 가장자리검출프로그램을 이용하여 미분과 기울기 연산을 통해 3개층 이미지에서 2개의 가장자리를 검출하고, 상기 검출된 2개의 가장자리를 통해 화소단위로 상기 코팅갭을 계산하되, 기준이 되는 마이크로팁을 상기 슬롯다이헤드에 삽입하여 상기 코팅갭을 계산하는 방식, 촬영거리와 렌즈 시야각을 이용하여 계산하는 방식 및 카메라해상도와 센서의 크기를 이용하여 계산하는 방식 중에서 선택된 어느 하나를 이용하여 상기 코팅갭을 계산하며,
    계산된 상기 코팅갭에 따라 입출력 통신을 통해 실시간으로 상기 슬롯다이헤드부재에 구비되는 Z축이동수단을 구동시켜 상기 슬롯다이헤드를 Z축방향으로 이동하는 방식으로 상기 설정코팅갭을 갖도록 조절하되, 계산된 상기 코팅갭과 상기 설정코팅갭의 차를 계산하고, 상기 슬롯다이헤드부재의 Z축모터 이동거리를 계산하며, 상기 Z축이동수단을 이용하여 상기 슬롯다이헤드를 이동시킨 후에, 다시 상기 코팅갭영상의 이미지처리를 통해 다시 상기 코팅갭을 계산한 후에, 오차범위 내에 있는지 확인하는 방식으로 조절하는
    자동화된 슬롯다이코팅장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 슬롯다이헤드의 헤드립을 통해 토출되는 상기 코팅액의 메니스커스상태를 검출하는 코팅결함검출부재;를 더 포함하며,
    상기 제어모듈은,
    상기 검출된 메니스커스상태에 따라 상기 헤드립의 전체 영역에 메니스커스가 형성된 것으로 판단될 경우 상기 슬롯다이코팅을 시작하도록 상기 코팅제어부재 및 슬롯다이헤드부재에 코팅제어신호를 제공하는
    자동화된 슬롯다이코팅장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 코팅결함검출부재는,
    상기 슬롯다이헤드의 X축일단영역에 구비되어 상기 코팅액의 검출을 위한 가시광레이저를 조사하는 적어도 하나의 레이저모듈; 및
    상기 슬롯다이헤드의 X축타단영역에 구비되어 상기 가시광레이저를 수광하여 상기 메니스커스상태를 검출하는 적어도 하나의 수광모듈;
    을 포함하는 자동화된 슬롯다이코팅장치.
  6. 청구항 1, 청구항 4 및 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 슬롯다이코팅이 완료될 경우 상기 헤드립의 선단에 접촉하여 슬라이딩 이동하는 방식으로 표면에 잔류하는 상기 코팅액을 수거하는 헤드클리닝부재;를 더 포함하며,
    상기 제어모듈은,
    상기 슬롯다이코팅이 완료될 경우 상기 코팅액을 수거하기 위해 상기 헤드클리닝부재에 클리닝제어신호를 제공하는
    자동화된 슬롯다이코팅장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 헤드클리닝부재는,
    상기 헤드립의 형태에 대응하는 상부형상을 갖는 클리닝블록;
    상기 클리닝블록의 상부에 구비되어 상기 헤드립의 표면에 접촉하는 클리닝와이퍼;
    상기 클리닝블록을 지지하는 이동블록;
    상기 이동블록을 Y축방향으로 이동시키는 리니어모터;
    이동가능하게 결합되는 상기 이동블록을 상기 Y축방향으로 안내하는 리니어가이드; 및
    상기 클리닝블록의 Y축방향 양선단 외측영역에 위치하되, 상기 이동블록의 상부에 구비되어 상기 코팅액을 수거하는 수거탱크;
    를 포함하는 자동화된 슬롯다이코팅장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 헤드클리닝부재는,
    상기 클리닝블록의 Y축방향 양선단부에 구비되어 상기 헤드립의 방향으로 솔벤트를 분사하는 분사스프레이;
    를 더 포함하는 자동화된 슬롯다이코팅장치.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 헤드클리닝부재는,
    상기 클리닝블록의 Y축방향 양선단부에 구비되어 상기 헤드립의 방향으로 에어(air)를 분사하는 에어분사구;
    를 더 포함하는 자동화된 슬롯다이코팅장치.
  10. 코팅제어부재의 상부에 기판을 안착시키는 단계;
    슬롯다이헤드부재에 구비되는 슬롯다이헤드와 상기 기판의 사이를 촬영한 코팅갭영상을 코팅갭촬영부재를 통해 획득하는 단계;
    상기 코팅제어부재의 내부에 구비되는 제어모듈을 통해 상기 촬영된 코팅갭영상을 이미지처리하여 코팅갭을 산출하는 단계;
    상기 제어모듈에서 상기 산출된 코팅갭과 입력된 설정코팅갭을 비교한 후, 비교 결과에 따라 상기 슬롯다이헤드를 Z축방향으로 조정하도록 조정제어신호를 상기 슬롯다이헤드부재에 제공하는 단계; 및
    상기 제어모듈에서 상기 설정코팅갭을 갖도록 상기 코팅갭을 조절하는 단계;를 포함하며,
    상기 코팅갭을 산출하는 단계는,
    상기 제어모듈에서 상기 슬롯다이헤드의 헤드립과, 공기층(air)과, 상기 기판까지 나타나는 상기 코팅갭영상이 제공될 경우 밝기가 크게 변화하는 지점인, 가장자리(edge)를 검출하기 위한 가장자리검출프로그램을 이용하여 미분과 기울기 연산을 통해 3개층 이미지에서 2개의 가장자리를 검출하고, 상기 검출된 2개의 가장자리를 통해 화소단위로 상기 코팅갭을 계산하되, 기준이 되는 마이크로팁을 상기 슬롯다이헤드에 삽입하여 상기 코팅갭을 계산하는 방식, 촬영거리와 렌즈 시야각을 이용하여 계산하는 방식 및 카메라해상도와 센서의 크기를 이용하여 계산하는 방식 중에서 선택된 어느 하나를 이용하여 상기 코팅갭을 계산하며,
    상기 코팅갭을 조절하는 단계는,
    상기 제어모듈에서 계산된 상기 코팅갭에 따라 입출력 통신을 통해 실시간으로 상기 슬롯다이헤드부재에 구비되는 Z축이동수단을 구동시켜 상기 슬롯다이헤드를 Z축방향으로 이동하는 방식으로 상기 설정코팅갭을 갖도록 조절하되, 계산된 상기 코팅갭과 상기 설정코팅갭의 차를 계산하고, 상기 슬롯다이헤드부재의 Z축모터 이동거리를 계산하며, 상기 Z축이동수단을 이용하여 상기 슬롯다이헤드를 이동시킨 후에, 다시 상기 코팅갭영상의 이미지처리를 통해 다시 상기 코팅갭을 계산한 후에, 오차범위 내에 있는지 확인하는 방식으로 조절하는
    자동화된 슬롯다이코팅장치의 제어방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 슬롯다이헤드에 구비되는 헤드립을 통해 코팅액을 토출하는 단계;
    코팅결합검출부재에 구비되는 적어도 하나의 레이저모듈 및 적어도 하나의 수광모듈을 통해 상기 토출되는 코팅액의 메니스커스상태를 검출하는 단계;
    상기 제어모듈에서 상기 검출된 메니스커스상태에 따라 상기 헤드립의 전체 영역에 메니스커스가 형성된 것으로 판단될 경우 상기 슬롯다이코팅을 시작하도록 상기 코팅제어부재 및 슬롯다이헤드부재에 코팅제어신호를 제공하는 단계; 및
    상기 코팅제어신호에 따라 상기 슬롯다이코팅을 수행하는 단계;
    를 더 포함하는 자동화된 슬롯다이코팅장치의 제어방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 슬롯다이코팅이 완료될 경우 상기 제어모듈에서 상기 헤드립에 잔류하는 상기 코팅액을 수거하기 위해 헤드클리닝부재에 클리닝제어신호를 제공하는 단계;
    상기 클리닝제어신호에 따라 상기 헤드클리닝부재에서 리니어모터를 구동시켜 리니어가이드를 따라 이동블록을 Y축방향으로 이동시키는 단계;
    상기 이동블록의 이동에 따라 상기 이동블록의 상부에 구비되는 클리닝블록을 이동시키되, 상기 클리닝블록의 상부에 구비되는 클리닝와이퍼를 상기 헤드립에 접촉된 상태로 슬라이딩 이동시켜 표면에 잔류하는 상기 코팅액을 수거하는 단계; 및
    상기 클리닝블록의 Y축방향 양선단 외측영역에 위치하되, 상기 이동블록의 상부에 구비되는 수거탱크에 상기 코팅액을 저장하는 단계;
    를 더 포함하는 자동화된 슬롯다이코팅장치의 제어방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 코팅액을 수거하는 단계는,
    상기 클리닝블록의 Y축방향 양선단부에 구비되는 분사스프레이를 통해 상기 헤드립의 방향으로 솔벤트를 분사하는
    자동화된 슬롯다이코팅장치의 제어방법.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 코팅액을 수거하는 단계는,
    상기 클리닝블록의 Y축방향 양선단부에 구비되는 에어분사구를 통해 상기 헤드립의 방향으로 에어(air)를 분사하는
    자동화된 슬롯다이코팅장치의 제어방법.
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