KR20110001867A - 캐비티의 높이를 이용한 전자소자의 연속공정 롤투롤 인쇄 장치 및 그 방법 그리고 그 방법에 관한 프로그램 소스를 기록한 컴퓨터 판독가능 기록매체 - Google Patents

Abstract

캐비티의 높이를 이용한 전자소자의 연속공정 롤투롤 인쇄 장치 및 그 방법 그리고 그 방법을 기록한 매체가 개시된다. 본 발명은 일방향으로 웹을 이송하고, 그라비아 롤의 일면이 전도성 잉크가 담겨진 잉크충전수조를 회전하도록 하여 웹에 잉크를 전달할 때 그라비아 롤의 캐비티의 높이를 변화시키면서 캐비티의 높이에 따라 웹에 전달되는 잉크 전달량이 최대로 되는 높이를 결정하게 함으로써, 캐비티에 남아있는 잉크량을 줄여 효율적인 잉크전달을 할 수 있다.

Description

캐비티의 높이를 이용한 전자소자의 연속공정 롤투롤 인쇄 장치 및 그 방법 그리고 그 방법에 관한 프로그램 소스를 기록한 컴퓨터 판독가능 기록매체{Roll-to-Roll Printing apparatus Using The Height Of Cavity and The Method For Printed Electronics and Media That Can Record Computer Program Sources For Method thereof}

본 발명은 전자소자의 연속공정 롤투롤 인쇄 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 전자소자 인쇄 롤투롤 공정에서 캐비티의 높이가 잉크 전달 메커니즘에 미치는 영향을 규명하여 캐비티의 높이에 따른 최대 효과의 잉크전달량이 도출되도록 하는 데 이용될 수 있는 캐비티의 높이를 이용한 전자소자의 연속공정 롤투롤 인쇄 장치 및 그 방법 그리고 그 방법을 기록한 매체에 관한 것이다.

현재 전자인쇄에 관련된 부분에 있어서, 유럽을 중심으로 연구가 이루어지고 있다. 동시에 미국은 그보다 한발 늦었지만, 실용적인 전자인쇄 제품 제작에 역량을 집중하고 있다. 실험적 연구에서는 잉크의 물성치가 R2R인쇄에 미치는 영향을 고려하는 연구가 많이 이루어졌고, 현재는 산업에 실제 응용을 위해, 미세한 선을 인쇄할 수 있는 기술 개발에 힘쓰고 있다. University of Oulu의 Marko Pudas와 Juha Hagberg등은 최근 발표된 논문을 통해 R2R인쇄를 이용해 전자회로를 만들기 위해 필요한 35의 미세한 선을 실험적으로 구현하는데 성공한 내용을 발표하였다.

수치해석 연구분야에서는 주로 잉크 filament stretching에 초점을 맞추고 있다. 자유표면을 고려하기 위해서, ALE(Arbitrary Lagrangian-Eulerian)방법, VOF방법 등이 사용되고 있다. 이는 실제적인 인쇄 과정과는 거리가 있지만, 잉크 filament를 비교적 잘 묘사하고 있다. 이 기술은 잉크젯 인쇄와 관련하여 자유표면에 관한 연구가 주로 이루어졌고, 동시에 전자잉크의 비뉴턴성질에 대한 고려가 불가피하기 때문에, MIT의 G. H. McKinley와 Purdue University의 O. A. Basaran등에 의해서 다양한 비뉴턴모델을 사용해 잉크 filament에 관한 고려가 이루어지고 있다.

이번 연구개발에서는 롤러의 곡률과 대류효과를 고려한 개선된 filament stretching 방법을 이용해 잉크전달과정을 모사하였다.

Roll-to-Roll(R2R) 공정은 종이나 필름 같은 소재를 롤에 감아 그대로 가공하는 공정을 뜻하며 인쇄에 적용할 경우 R2R 인쇄라고 한다. 원래 R2R 인쇄는 인쇄회로기판을 비롯한 주요 부품 생산라인에 도입되고 있는 기법으로, 그라비어 인쇄와는 다소 거리가 있는 것으로 인식되어 왔다.

그러나, 최근에 R2R 인쇄가 학계와 기업체의 관심을 받게 된 것은 RFID(Radio Frequency Identification)와 관계가 깊다. 이 기술은 다량의 태그를 동시에 인식할 수 있고, 인식시간이 짧으며, 대용량의 데이터를 저장할 수 있다는 장점이 있기 때문이다. 이런 이유로 인하여 RFID 태그가 유통시스템에 있어서 주도적으로 사용되기 위해서는 대량생산이 필수적인데, 기존 생산방식이 해결하지 못하는 낮은 생산성과 복잡한 공정에 따른 높은 단가를 해결할 수 있는 기대주로 R2R프린팅 기술이 강력한 대안으로 부상하고 있는데, 이 기술은 roll에서 web으로 잉크를 전이시키는 인쇄방식으로, 대량생산이 가능하고, 비교적 저렴하면서도, 정밀한 인쇄 해상도를 제공하고 있다. 만약 이 프린팅 기술이 주어진 조건하에서 구현된다면, RFID에 대한 폭발적인 수요가 발생하고 시장에서 유리한 고지를 점할 수 있을 것이다. 그러므로, 다양한 기술적 요구를 파악하고, 기술 향상이 필요하다.

R2R프린팅 방법을 이용한 RFID, Solar-cell 등이 상용화되기 위해서는 다양한 기술들이 성공적으로 수행되어야 하는데, 그 중에서 잉크전달과정은 특히 중요한 역할을 담당하고 있다. 잉크전달이 성공적으로 수행되어야만 하는 이유는 다음과 같다.

정밀하지 못한 잉크전달은 원하는 인쇄된 선의 폭을 변화시켜, 요구되는 전류가 제대로 흐르지 못한다거나, 적절한 저항을 가지지 않는 문제를 발생시킬 수 있고, 이는 전자인쇄소자에게 요구되는 제품의 성능을 보장하지 못하는 원인이 된다.

그라비어 cavity에 남아있는 잉크 잔량은 그라비어 실린더를 청소하거나 교체해야 하는 커다란 경제적 손실을 발생시킨다.

잉크전달과정은 자유표면과 복잡한 형상, 움직이는 경계면 등으로 인해 수치해석적으로 다루기 까다롭기 때문에, 최대한 이상화된 상태에서 연구가 이루어져 산업적으로 사용하기 미흡한 면이 있다. 따라서, 실험적 결과에 의존하고 있는데, 이는 많은 노력과 비용을 요구하므로 수치해석적인 잉크전달과정에 대한 모사가 요구되고 있다.

따라서 본 발명은 전자소자 생산에 사용되는 R2R 프린팅방식에 있어서 잉크전달 특성에 관한 유동해석을 기반으로 캐비티 높이가 잉크전달에 미치는 영향을 파악해 R2R프린팅의 한계를 극복하고, 대량생산의 기반을 마련하기 위한 최적화된 잉크에 대한 기준을 제시하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 유동과 관련된 대표적인 물성치들을 선정하고 이를 바탕으로 잉크전달에 중요한 역할을 할 것이라 예상되는 캐비티 높이가 잉크전달에 미치는 영향을 파악해 최적화된 잉크에 대한 기준을 제시하는 것을 다른 목적으로 한다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 캐비티의 높이를 이용한 전자소자의 연속공정 롤투롤 인쇄 장치는 잉크가 충전된 다수의 캐비티를 구비한 그라비아 롤 및 일방향으로 이송되는 웹을 포함하여 구성하고 상기 캐비티의 높이를 낮추어 상기 캐비티에 남아있는 잉크량을 줄이는 것을 특징으로 한다.

이러한 캐비티는 식각할 때 그 높이를 낮추도록 하고, 상기 그라비아 롤과 웹의 이송속도는 접촉부분에서 상대속도가 발생하지 않도록 설정하는 것을 특징으로 한다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 캐비티의 높이를 이용한 전자소자의 연속공정 롤투롤 인쇄 방법은 일방향으로 웹을 이송하는 단계, 그라비아 롤의 일면이 전도성 잉크가 담겨진 잉크충전수조를 회전하고 상기 웹에 잉크를 전달하는 단계, 상기 그라비아 롤의 캐비티의 높이를 변화시키는 단계 및 상기 캐비티의 높이에 따라 상기 웹에 전달되는 잉크 전달량을 측정하는 단계를 포함하여 이루어지게 하여 상기 잉크 전달량이 최대가 되도록 상기 캐비티의 높이를 결정하는 것을 특징으로 하며, 상기 그라비아 롤과 웹은 접촉부분에서 상대속도가 발생하지 않도록 설정하는 것을 특징으로 한다.

상기 캐비티는 식각할 때 그 높이를 낮추는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명의 목적을 달성하기 위한 캐비티의 높이를 이용한 전자소자의 연속공정 롤투롤 인쇄 방법을 기록한 매체는 (a)일방향으로 웹을 이송하는 단계, (b)그라비아 롤의 외주연 일면이 전도성 잉크가 담겨진 잉크충전수조를 회전하는 단계, (c)상기 그라비아 롤의 캐비티의 높이를 변화시키는 단계, (d)상기 캐비티의 높이의 변화에 따라 잉크 전달량을 측정하는 단계 및 (e)상기 (d)단계에서 측정된 잉크 전달량이 최대인 높이로 상기 캐비티의 높이를 결정하는 단계를 포함하여 이루어지게 할 수 있다.

따라서 본 발명에 의하면, 웹과 롤러가 진행하면서, 잉크가 전달되는 과정을 실제적으로 묘사하고, 기존 인쇄 물성치 외의 구성되는 캐비티의 높이에 대한 연구가 진행됨으로써, 앞으로 인쇄에 관한 연구와 산업에의 적용에 큰 도움이 될 것이다.

기존 2차원 해석적 연구에서 캐비티형상이 잉크전달에 미치는 영향을 많이 고려하였으나, 이는 축방향으로 형상 요소를 고려하지 못하기 때문에 그 한계가 있었던 것이 사실이었다. 그러나, 이번 연구개발에서는 3차원 해석으로 확장함으로써, 축방향의 효과를 알 수 있을 뿐만 아니라, 현실적인 상황에서 캐비티 높이가 잉크전달에 미치는 영향을 실제적으로 고려할 수 있는 계기를 마련하였고, 산업에 적용 시 그 공정이 요구하는 조건에 알맞은 캐비티를 선택함으로써, 좀 더 나은 공정을 통해 생산성을 향상시킬 수 있다.

그리고, 따라서 잉크전달과정을 정확하게 묘사하는 연구가 성공적으로 이루어진다면, 전자인쇄의 중심이 되는 핵심 기술을 확보할 수 있을 뿐만 아니라, 주변 산업으로의 파급 효과도 대단히 클 것이라고 예측되어 진다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 전자소자의 연속공정 롤투롤 인쇄 장치의 개략적 구성도,
도 2는 기준으로 사용된 높이가 50㎛인 캐비티 형상을 예시한 도면,
도 3은 사용된 높이가 25㎛인 캐비티 형상을 예시한 도면,
도 4는 사용된 높이가 100㎛인 캐비티 형상을 예시한 도면,
도 5는 시간이 0.005초 지났을 때, 웹에 묻어있는 잉크 모습이다.
도 6은 시간이 0.01초 지났을 때, 웹에 묻어있는 잉크 모습이다.
도 7은 캐비티 높이에 따른 캐비티에 남아있는 잉크량에 대한 그래프이다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 연속공정 롤투롤 인쇄 장치의 일실시 형태에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 전자소자의 연속공정 롤투롤 인쇄 장치의 개략적 구성도로서, 도시된 바와 같이 연속공정 롤투롤 인쇄 장치는 Feed Bath Type 잉크 충전 방식으로, 닙 롤(Nip Roll,110), 웹(Web,120), 임프린팅 롤러로 동작하는 그라비아 롤(Gravure Roll,130), 그라비어 인쇄시에 롤 표면의 잉크를 균일하게 긁어내는 닥터 블레이드(Doctor Blade,140), 잉크충전수조(Feed Bath,150), 그리고 잉크충전수조(150)에 담겨진 전도성 잉크(Conductive Ink,160)를 포함하여 구성된다.

닙롤(110)은 가압롤러로 동작하며 배킹 롤(Backing roll)과 닙(Nip)으로 구성되며 그라비아 셀에 남아 있는 잉크를 인쇄물에 전사하도록 구성된다.

웹(120)은 잉크가 인쇄되는 인쇄물을 말하며, 통상 폴리머(polymer)로 구성되고, 그라비아 롤(130)은 凹판 인쇄의 일종으로 움푹 패인 화선부(셀)가 형성되어 있어, 잉크충전수조(150)로부터의 잉크(122)를 닙롤(110)이 전사하도록 구성한다.

닥터 블레이드(140)는 잉크충전수조(150)에서 퍼낸 그라비아 롤(130) 표면상에 남아있는 여분의 잉크를 긁어 떨어뜨리는 기능을 수행한다.

따라서, 닥터 블레이드(140)로부터의 내성(耐性)을 확보하기 위해 표면에 10㎛ 정도의 경질 Cr 도금을 할 수도 있다.

전도성 잉크(160)는 안료, 혹은 염료를 색료로서 이용하고, 플라스틱 필름면에 접착성이 좋은 수지(결합제)와 함께 유기용제에 분산, 혹은 용제시킨 것이다. 결합제에는 셀룰로오스계, 고무계, 천연수지, 합성수지 등이 있고, 필름에 대한 접착성, 용제 이탈성, 그 외 수지와의 사용성 등을 검토하여 선택하고 그 위에 유연선과 접착성을 증진시키는 가소제나, 인쇄 피막의 당김 강도 및 블로킹 강도를 올리는 활성제 등이 첨가된다. 용제는 유기용제가 사용되고 있는데 증발소고가 적당한 점, 인체에 악영향이 적은 점이 필요조건이다. 종류로는 지방족탄화수소, 방향족탄화수소, 알콜, 케톤, 에스테르 등이 조합되어 사용된다. 플라스틱 필름에 인쇄된 피막은 특히 유연성과 신축성을 갖도록 하는 것이 필요하다.

따라서, 잉크 선택의 범위가 넓기 때문에 종이 이외의 재료, 즉 셀로판, 비닐, 폴리에틸렌, 금속, 나무 등에도 인쇄하기 쉽다는 장점이 있다.

상술한 구성의 그라비아 인쇄란 凹판 인쇄의 일종으로 움푹 패인 화선부(셀)가 있는 그라비아 롤(130)을 판으로 사용하고 잉크충전수조(150)에서 퍼낸 그라비아 롤(130) 표면상에 있는 볼록한 부분의 잉크를 닥터 블레이드(140)로 긁어 떨어뜨려 오목한 부분(셀) 안에 남은 잉크를 닙 롤(110)의 힘으로 인쇄물에 전사하는 방식이다.

실제로 그라비아 롤(Gravure Roll,130)에는 잉크충전수조(150)로부터의 잉크(122)를 담아오는 캐비티(cavity;132)를 많이 가지고 있지만, 편의를 위해서, 실제적인 프린팅 공정을 단순화된 형상으로 도식화해 그라비어 프린팅의 공정을 캐비티의 형상과 롤러의 곡률을 포함하여 2차원으로 단순화한 하나의 캐비티만을 고려하여 설명하기로 한다. 이러한 단순화는 실제적인 현상을 나타내는데 영향을 미치지 않는다.

웹(120)과 그라비아 롤(130)사이의 기준속도는 6m/mim이다. 이 프린팅 속도는 건조와 큐어링 시간을 고려해서 결정된 속도이다. 그라비아 롤(130)의 회전속도는 4rad/s로 그라비아 롤(130)과 웹(120)의 이송속도는 진행방향으로 상대속도가 발생하지 않는다.

[표 1]은 그라비아 롤의 기본형상에 관한 정보이고, [표 2]는 기준 잉크의 물성치를 나타내고, [표 3]은 변화된 캐비티의 높이에 관한 정보이다.

Geometry variable	Value
Roll diameter	50mm
Cavity width	0.1mm (100㎛)
Cavity depth	0.05mm (50㎛)
Gap between web and roller	0.01mm (10㎛)
Angle of cavity	10°

Flow Parameters	viscosity μ(Pa-s)	surface tension σ(N/m)	contact angle θ(°)	density ρ(kg/m3)
Reference Values	0.1	0.033	90	998

	case1	case2	case3
Cavity Depth	25㎛	50㎛	100㎛

전자잉크는 실질적으로 비뉴턴 유체이지만 많은 부피를 차지하고 있는 솔벤트(solvent)만 따로 고려했을 때, 뉴턴유체로 가정할 수 있다. 이번 연구에서 잉크의 물성치는 대표적으로 연구되고 있는 전자잉크의 물성치를 참조하여 대입하였다.

캐비티(132)의 높이는 다양한 값을 가지나, 가장 많이 사용되는 형상을 기준으로 다양한 높이의 캐비티에 대해 해석을 진행하였다.

즉, [표 3]과 같이 본 발명에서는 캐비티의 높이가 25㎛, 50㎛ 그리고 100㎛으로 하여 실험을 진행하였다.

웹(120)과 그라비아 롤(130) 표면 사이의 간격을 특성길이로 잡는다면 Reynolds 수는 약 0.5의 값을 가지므로 비압축성 층류유동으로 가정할 수 있다.

또한, 위 형상에서 control volume의 경계는 대기에 열려 있다고 가정하여, 대기압으로 경계 조건을 주었다.

프린팅 과정은 기본적으로 잉크와 공기의 두 가지 상에 대한 시간에 따른 변화를 해석하여야 하므로, 전도성 잉크에 대한 물성치를 바탕으로 유동의 특성을 알아야할 뿐만 아니라 자유표면이 변하므로, 상경계면을 추적하는 방법도 계산하여야 한다. 상경계면 추적법으로는 대표적으로 사용되는 VOF(volume of fluid)모델을 사용하였다. VOF모델은 간단한 방법으로써, 두 가지 다른 상의 순간적인 운동을 나타내 줄 수 있을 뿐만 아니라, 두 상 사이의 위상학적 변화를 나타내 줄 수 있다. 이 모델은 고정격자계에서 정확한 곡률을 구하기 힘들고, 특히 큰 곡률이 작용하는 곳에서 문제가 발생하기도 하지만, 상경계면을 유지하면서 질량보존이 잘 된다는 점에서 이점을 가지고 있기 때문에 올바른 선택이라고 보여진다.

VOF 방법에서는 Volume fraction을 계산하여야 하기 때문에 다음과 같은 passive transport eqaution을 하나 더 도입해서 풀어야 한다.

[수학식1]과 [수학식2]는 주어진 캐비티 형상이 상대적으로 좋은지 그렇지 않은지를 알아보기 위해서는 잉크전달량이 상대적으로 많은지 또는 그렇지 않은지의 여부를 분석하게 된다. 따라서 전달된 잉크량을 정량적으로 표현할 방법이 있어야 한다. 즉, 잉크전달 공정이 대기 중에서 일어나므로 잉크와 공기가 공존해 있는 작업 환경 하에서 잉크전달량을 표현하기 위한 방법이 필요하다. 잉크는 액체, 주위의 공기는 기체이므로 서로 다른 2개의 phase가 존재하는데, 이와 같은 혼합상태를 분석하여 잉크량을 정량화하기 위해 C라고 하는 변수를 도입한다. 여기서 C는 다음과 같은 의미를 갖게 된다. 즉, 수치해석의 결과 C가 1이면 순수한 잉크, C가 0이면 순수한 공기, 1과 0사이의 값을 가지면 잉크와 공기가 그 비율 만큼 섞여 있는 것을 의미한다. 즉, C값을 계산해 내면 어디에 잉크가 있고 어디에 잉크가 없는지를 알 수 있다. [수학식 1]은 이를 표현한 것이다.

여기서, ρ는 밀도, μ는 점성, 아래첨자 ‘ℓ'과 ‘g'는 각각 액체와 기체를 나타낸다. 위에서 계산된 밀도와 점성을 바탕으로 다음과 같은 질량보존식(수학식 5)과 운동량 보존식(수학식 6)의 물성치에 대입한다.

또한, VOF 방법은 부피를 추적하기 때문에 표면장력과 같은 표면힘을 고려하기 위한 다른 모델을 적용해야 하는데, 이번 연구에서는 가장 많이 사용되면서, 그 신뢰성이 검증된 CSF(Continuum Surface Force) 방법을 채택했다. 이 방법은 표면장력을 운동량 방정식에 Source term으로 포함시킨 것이다. [수학식 6]의 우변 마지막 항이 표면장력이다.

CSF 방법에서 표면장력은 다음과 같이 표현된다.

여기서, σ는 표면장력 계수, k는 곡률, n_s는 표면 delta function으로 다음과 같이 표현된다.

여기서, σ는 표면장력 계수, k는 곡률이다.

[수학식3] 내지 [수학식9]를 설명하면 잉크의 표면은 공기와 접하고 있으므로, 표면장력이 작용하게 된다. 이 표면장력을 계산하기 위해서는 잉크표면의 곡률 반경을 구해야 하는데, [수학식 9]로부터 얻은 n_s를 [수학식 8]에 대입하여 곡률(k)을 구하게 된다. 곡률(k)을 구하면 이를 [수학식 7]에 대입해서 표면장력(σ)을 계산하게 되고, 이렇게 구한 F_s를 [수학식 6]에 대입해서 잉크 내의 속도를 구하게 되는 것이다.

캐비티의 높이의 정도가 얼마나 잉크전달에 영향을 미치는지를 알아보기 위해, 다양한 높이를 가진 캐비티에 대해서 연구를 진행시켜 보았다. 예를 들어 도 2 내지 도 4를 참조하면, 각각 실험에 사용된 캐비티가 예시되어 있다.

도 2는 기준으로 사용된 높이가 50㎛인 캐비티 형상을 예시한 도면이고, 도 3은 높이가 25㎛인 캐비티 형상, 그리고 도 4는 높이가 100㎛인 캐비티 형상이다.

도 5와 도 6은 웹에 남아있는 잉크의 양을 예시한 도면이다. 도 5는 시간이 0.005초 지났을 때, 웹에 묻어있는 잉크 모습을 예시한 도면이고, 도 6은 시간이 0.01초 지났을 때, 웹에 묻어있는 잉크 모습을 예시한 도면이다.

유체 연구에서 일반적으로 domain size가 작아지면, 몸체힘(body force)은 감소하고, 반면에 표면힘(surface force)은 증가한다. 이는 표면장력의 영향이 지배적이 되게 됨을 뜻하고, 앞선 연구 결과에서 볼 수 있듯이, 그에 따라 잉크전달과정에 부정적인 영향을 미치게 된다. 또한, 처음에는 사각형 모양의 roll pattern 이었지만, 유체의 표면장력 힘 때문에 급격하게 원 모양을 나타내게 된다.

또한, 도 7의 캐비티 높이에 따른 캐비티에 남아있는 잉크량에 대한 그래프를 참조하면, 캐비티의 높이가 낮아질수록 잉크전달률이 향상됨을 볼 수 있다.

따라서, 캐비티의 높이를 낮출수록 캐비티에 남아있는 잉크량을 줄여 경제적 측면에서 고려했을 때, 좀 더 효율적인 잉크전달을 할 수 있을 것이라 예측된다.

따라서, 캐비티를 식각할 때, 캐비티 높이를 낮춤으로써, 기존 잉크 전달에 유리한 영향을 미치던 다른 요소들과 함께, 한층 더 유리한 잉크전달을 할 수 있는 계기를 마련할 수 있다.

도면을 참고하면 캐비티의 높이는 캐비티의 폭보다 그 치수를 작게 하되 약 50㎛보다 작게 설정하고 25㎛이 가장 적당하다.

그리고 본 발명은 실제 그라비어 인쇄에서는 전자 인쇄 회로도를 인쇄하는데 있어서 다양한 형태의 roll pattern으로 그라비어 인쇄가 진행되고 주로 이에 관한 연구 결과는 실험적으로 얻는다. 수치해석 영역에서는 grid의 변화, 자유표면 등 제약조건이 많기 때문에 2차원 영역에서 잉크전달과정이 수행되고 있으나, 한정된 캐비티 모양으로 인해 2차원에 관한 simulation 모델은 한계가 있다. 따라서, 현재 2차원 영역에서 수치해석적으로 진행되고 있는 연구결과와 3차원 효과를 고려한 수치해석 결과를 비교함으로써 roll pattern과 3-D effect가 잉크전달과정에 어떻게 영향을 미치는 지에 관한 정보를 얻고, 비용 절감과 정밀한 인쇄 품질을 위해 다양한 roll pattern에 관한 해석적 모델을 확립할 필요성이 대두되고 있다.

그러나, 그 동안은 주로 잉크의 물성치와 캐비티나 웹의 재질에 관한 연구가 주로 이루어 졌는데, 이번 연구는 computer 계산을 통해 캐비티의 높이에 따른 잉크전달량의 변화에 초점을 맞추고 있다. 캐비티의 높이에 따라 잉크전달량이 얼마나 변화되는지에 관한 개념적 연구이다.

이번 연구는 그동안 중요성에 비하여 많은 연구가 진행되지 않았던 잉크전달과정에 관한 수치해석적인 접근을 시도하였다. 전자 인쇄가 상용화되기 위해서는 정교하면서 가격이 저렴한 제품이 필수 조건인데, 이 조건이 갖춰지기 위해서는 미세한 선의 인쇄가 가장 중요하다. 전자인쇄에서는 주로 크게는 수백에서 작게는 수십 마이크로미터 크기의 선폭이 요구되고 있다. 따라서, 실제 전자인쇄가 일어나고 있는 영역에서 진행되어진 수치해석 연구개발이다.

이러한 본 발명에 의한 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 기록 장치로서, ROM, RAM, Cache, 하드 디스크, 광디스크, 플로피 디스크, 자기 테이프 등이 있다. 또한, 캐리어 웨이브의 형태로 구현되는 것도 포함하며, 예를 들어 인터넷을 통한 전송 등이 있다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 저장되고 실행될 수 있다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대하여 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허 청구범위에 속함은 당연한 것이다.

110 : 닙롤 120 : 웹
122 : 전자 잉크 130 : 그라비아 롤
140 : 닥터 블레이드 150 : Feed Bath
160 : 전도성 잉크

Claims (8)

1. 잉크가 충전된 다수의 캐비티를 구비한 그라비아 롤; 및
   일방향으로 이송되는 웹;
   을 포함하여 구성하고 상기 캐비티의 높이는 상기 캐비티의 폭보다 그 치수를 작게 하여 상기 캐비티에 남아있는 잉크량을 줄이는 것을 특징으로 하는 캐비티의 높이를 이용한 전자소자의 연속공정 롤투롤 인쇄 장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 캐비티는
   식각할 때 그 높이를 낮추는 것을 특징으로 하는 캐비티의 높이를 이용한 전자소자의 연속공정 롤투롤 인쇄 장치.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 그라비아 롤과 웹의 이송속도는
   접촉부분에서 상대속도가 발생하지 않도록 설정하는 것을 특징으로 하는 캐비티의 높이를 이용한 전자소자의 연속공정 롤투롤 인쇄 장치.
   
4. (a)일방향으로 웹을 이송하는 단계;
   (b)그라비아 롤의 일면이 전도성 잉크가 담겨진 잉크충전수조를 회전하고 상기 웹에 잉크를 전달하는 단계;
   (c)상기 그라비아 롤의 캐비티의 높이를 변화시키는 단계;
   (d)상기 캐비티의 높이에 따라 상기 웹에 전달되는 잉크 전달량을 측정하는 단계;및
   (e)상기 잉크 전달량이 최대가 되는 상기 캐비티의 높이를 결정하는 단계;
   를 포함하여 이루어지는 캐비티의 높이를 이용한 전자소자의 연속공정 롤투롤 인쇄 방법.
   
5. 제 4항에 있어서,
   상기 (d)단계에서 잉크전달량의 측정은
   다음과 같은 수학식으로 표현되는 것을 특징으로 하는 전자소자의 연속공정 롤투롤 인쇄 방법.
   

   

   
   여기서 C는 잉크량을 정량화하기 위한 변수이고 C가 1이면 순수한 잉크, C가 0이면 순수한 공기, 1과 0사이의 값을 가지면 잉크와 공기가 그 비율 만큼 섞여 있는 것을 의미한다.
   
6. 제 5항에 있어서,
   상기 그라비아 롤과 웹은
   접촉부분에서 상대속도가 발생하지 않도록 설정하는 것을 특징으로 하는 캐비티의 높이를 이용한 전자소자의 연속공정 롤투롤 인쇄 방법.
   
7. 제 6항에 있어서,
   상기 캐비티는
   식각할 때 그 높이를 낮추는 것을 특징으로 하는 캐비티의 높이를 이용한 전자소자의 연속공정 롤투롤 인쇄 방법.
8. (a)일방향으로 웹을 이송하는 단계;
   (b)그라비아 롤의 외주연 일면이 전도성 잉크가 담겨진 잉크충전수조를 회전하는 단계;
   (c)상기 그라비아 롤의 캐비티의 높이를 변화시키는 단계;
   (d)상기 캐비티의 높이의 변화에 따라 잉크 전달량을 측정하는 단계; 및
   (e)상기 (d)단계에서 측정된 잉크 전달량이 최대인 높이로 상기 캐비티의 높이를 결정하는 단계;
   를 포함하여 이루어지는 캐비티의 높이를 이용한 전자소자의 연속공정 롤투롤 인쇄 방법에 대한 프로그램 소스를 기록한 컴퓨터 판독가능 기록매체.

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