KR20110081415A - 연성기판에 박막을 프린팅 하는 장치 - Google Patents

연성기판에 박막을 프린팅 하는 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 롤프린팅 시스템(roll printing system)에 인라인(in-line)되어 연성기판에 2도 프린팅 된 박막의 두께에 따라 다음에 프리팅 되는 2도 박막의 두께를 조절하기 위한 박막 프린팅 장치에 관한 것으로, 연성기판이 제1 롤프린팅부와 제2 롤프린팅부를 차례로 지나가도록 하면서 상기 제1 롤프린팅부에서 1도 박막 프린팅 되고 상기 제2 롤프린팅부에서 2도 박막 프린팅 되도록 하는 장치로서, 상기 2도 박막 프린팅을 위한 잉크를 공급하는 잉크 공급부; 상기 제2 롤프린팅부를 지난 직후의 상기 연성기판 위에 상기 연성기판을 가로질러 설치된 레일; 상기 레일에 매달려 상기 레일을 따라 상기 연성기판 위의 특정 구간을 왕복운동하면서 상기 1도 박막 프린팅 및 2도 박막 프린팅된 연성기판의 표면을 지그재그(zigzag)로 촬영하는 카메라; 및 상기 카메라로부터 촬영된 영상신호를 제공받아 상기 2도 박막의 표면에서 반사되는 광의 파형과 상기 2도 및 상기 1도의 경계면에서 반사되는 광의 파형의 간섭을 분석하여 상기 2도 박막의 두께를 측정해서, 상기 2도 박막의 두께에 따라 상기 잉크 공급부의 잉크 공급량과 상기 제2 롤프린팅부의 프린팅 속도를 제어하여 상기 2도 박막이 균일한 두께로 프린팅 되도록 하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명은 롤프린팅 시스템에 인라인되어 연성기판에 2도 프린팅 된 박막의 두께에 따라 다음에 프리팅 되는 2도 박막의 두께를 조절하기 때문에, 2도 박막의 두께 제어를 용이하게 할 수 있는 효과가 있다.

Description

연성기판에 박막을 프린팅 하는 장치{Apparatus for printing thin film on the flexible board}
본 발명은 연성기판에 박막(thin film)을 프린팅 하는 장치에 관한 것으로, 특히 롤프린팅 시스템(roll printing system)에 인라인(in-line)되어 연성기판에 2도 프린팅 된 박막의 두께에 따라 다음에 프리팅 되는 2도 박막의 두께를 조절하기 위한 박막 프린팅 장치에 관한 것이다.
도 1은 종래의 기술에 따른 두께 측정 장치의 일 실시 예를 나타낸 도면으로, X-선(X-ray) 발생기(100), 물체(102), X-선 검출기(104), 및 신호 처리기(106)로 구성된다.
동 도면에 있어서, X-선 발생기(100)는 X-선을 발생시켜 물체(102)로 조사한다.
X-선 검출기(104)는 물체(102)를 투과하는 X-선을 검출하고 검출된 X-선에 대응하는 신호를 신호 처리기(106)로 제공한다.
신호 처리기(106)는 X-선 검출기(104)로부터 제공된 X-선 검출신호를 다음 단에서 이용할 수 있도록 처리하여 다음 단으로 출력한다.
도 2는 도 1에 도시된 X-선 검출기(104)가 검출한 신호를 그래프로 나타낸 도면으로, I=I0e- uT 이다. 이때 I0 는 물체(102)가 없을 때의 X-선 검출신호이고 I는 물체(102)를 투과한 X-선 검출신호이며, T는 물체(102)의 두께이고 u는 감쇠계수이다.
이와 같은 종래의 기술에 있어서는 두께에 따른 X-선 흡수율의 변화를 측정하여 물체(102)의 두께를 측정하는데, 두께의 측정 정밀도는 수 um 정도이다. 즉, 두께의 측정 정밀도가 비교적 떨어진다.
또한, X-선 외에 적외선(IR)이나 감마선, 알파선을 이용하여 물체의 두께를 측정하기도 하지만, 두께의 측정 정밀도는 수 um에 불과하다.
본 발명은 전술한 과제를 해결하기 위하여 안출한 것으로, 롤프린팅 시스템에 인라인되어 연성기판에 2도 프린팅 된 박막의 두께에 따라 다음에 프리팅 되는 2도 박막의 두께를 조절하기 위한 연성기판에 박막을 프린팅 하는 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위하여,
본 발명의 일 형태에 따르면, 연성기판이 제1 롤프린팅부와 제2 롤프린팅부를 차례로 지나가도록 하면서 상기 제1 롤프린팅부에서 1도 박막 프린팅 되고 상기 제2 롤프린팅부에서 2도 박막 프린팅 되도록 하는 장치로서, 상기 2도 박막 프린팅을 위한 잉크를 공급하는 잉크 공급부; 상기 제2 롤프린팅부를 지난 직후의 상기 연성기판 위에 상기 연성기판을 가로질러 설치된 레일; 상기 레일에 매달려 상기 레일을 따라 상기 연성기판 위의 특정 구간을 왕복운동하면서 상기 1도 박막 프린팅 및 2도 박막 프린팅된 연성기판의 표면을 지그재그(zigzag)로 촬영하는 카메라; 및 상기 카메라로부터 촬영된 영상신호를 제공받아 상기 2도 박막의 표면에서 반사되는 광의 파형과 상기 2도 및 상기 1도의 경계면에서 반사되는 광의 파형의 간섭을 분석하여 상기 2도 박막의 두께를 측정해서, 상기 2도 박막의 두께에 따라 상기 잉크 공급부의 잉크 공급량과 상기 제2 롤프린팅부의 프린팅 속도를 제어하여 상기 2도 박막이 균일한 두께로 프린팅 되도록 하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 연성기판의 일 측 표면에 길이방향의 일정 간격으로 트리거 마크가 표시되며, 상기 레일 중 상기 트리거 마크 쪽에 고정설치되어 상기 트리거 마크가 위치되는 것을 감지하여 트리거 마크 검출신호를 상기 제어부로 제공해서, 상기 제어부가 상기 연성기판의 진행속도를 구할 수 있도록 하는 위치센서를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는 상기 카메라로부터 촬영된 영상신호를 제공받아 상기 연성기판의 표면영상을 구비된 화면에 표시하여, 상기 연성기판의 표면상의 이물질, 스크래치, 구겨짐, 및 레이어 정렬 상태가 나타나도록 하는 것을 특징으로 한다.
상기 카메라는 상기 연성기판의 폭방향으로 특정 간격을 두고 복수개로 설치되며, 상기 복수개의 각 카메라는 자신의 구간에서 왕복운동하면서 상기 1도 박막 프린팅 및 2도 박막 프린팅된 연성기판의 표면을 지그재그로 촬영하는 것을 특징으로 한다.
상기 카메라는 전하결합소자를 사용한 카메라인 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 롤프린팅 시스템에 인라인되어 연성기판에 2도 프린팅 된 박막의 두께에 따라 다음에 프리팅 되는 2도 박막의 두께를 조절하기 때문에, 2도 박막의 두께 제어를 용이하게 할 수 있는 효과가 있다.
제어부가 카메라로부터 촬영된 영상신호를 제공받아 연성기판의 표면영상을 구비된 화면에 표시하여, 연성기판의 표면상의 이물질, 스크래치, 구겨짐, 및 레이어 정렬 상태가 나타나도록 하기 때문에, 작업자가 연성기판의 표면상의 이물질, 스크래치, 구겨짐, 및 레이어 정렬 상태에 따른 조치를 용이하게 취할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래의 기술에 따른 두께 측정 장치의 일 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 X-선 검출기가 검출한 신호를 그래프로 나타낸 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 연성기판의 박막두께 측정의 원리를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 컴퓨터가 박막의 두께를 측정한 예를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 연성기판의 박막두께 측정을 위한 카메라가 연성기판 위에 연성기판을 가로질러 설치된 레일을 따라 이동하는 것을 나타낸 도면이다.
도 7은 도 6에 도시된 카메라가 연성기판 위에서 지그재그로 진행하는 것을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 연성기판에 박막을 프린팅 하는 장치의 일 실시 예를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 연성기판의 박막두께 측정의 원리를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 컴퓨터(302)가 박막(202)의 두께를 측정한 예를 나타낸 도면이다.
먼저 연성기판(200)에 코팅된 박막(202)의 종류에 따라 광원(300)으로 가시광선이나 자외선(UV), 적외선을 사용한다.
컴퓨터(302)는 광원(300)으로부터 제공되는 입사광선(204)이 박막(202)의 표면에서 반사되는 제1 반사광선(206)의 파형과 입사광선(204)이 연성기판(200)과 박막(202)의 경계면에서 반사되는 제2 반사광선(208)의 파형의 간섭을 분석하여 박막(202)의 두께를 측정한다.
이와 같은 본 발명은 물질마다 반사율이 다르기 때문에, 다층구조로 된 각 박막의 두께를 측정할 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 연성기판의 박막두께 측정을 위한 카메라(406)가 연성기판(400) 위에 연성기판(400)을 가로질러 설치된 레일(402)을 따라 이동하는 것을 나타낸 도면으로, 연성기판(400), 레일(402), 위치센서(404), 카메라(전하결합소자(CCD))(406), 및 트리거 마크(408)로 구성된다.
도 7은 도 6에 도시된 카메라(406)가 연성기판(400) 위에서 지그재그로 진행하는 것을 나타낸 도면이다.
트리거 마크(408)는 연성기판(400)의 일 측 표면에 길이방향 일정 간격으로 표시된다.
위치센서(404)는 트리거 마크(408)를 감지할 때마다 도 8의 제어부(502)로 트리거 마크 검출신호를 제공한다.
카메라(406)는 제어부(502)의 제어에 따라 연성기판(400)의 폭방향으로 선형모터에 의해 이동된다.
전수검사의 예로, 카메라(406)의 운영시간을 2sec로, 카메라(406)의 연성기판(400) 길이방향속도 VMD를 5mpm(80mm/sec)로, 카메라(406)의 연성기판(400) 폭방향속도 VCD를 1mm/2sec(0.5mm/sec)로, 및 카메라(406)의 특정 시간 당 촬영 회수를 300회로 각기 설정하고 연성기판(400)의 길이방향으로 48m 진행하여 연성기판(400)의 폭방향 전수검사를 완료한다.
즉, 연성기판(400)의 길이방향속도 VMD가 1mpm일 경우 9.6m 코팅에 대한 폭 전수검사를 할 수 있다. 이때, 카메라를 구간별로 5대 설치할 경우 9.6m 코팅에 대한 폭 전수검사를 할 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 연성기판에 박막을 프린팅 하는 장치의 일 실시 예를 나타낸 도면으로, 연성기판(400), 카메라(406), 잉크 콘트롤러(500), 펌프(502), 밸브(504), 제어부(506), 제1, 제2 롤프린팅부(510, 520), 제1, 제2, 제3 서보모터(514, 524, 528), 및 제1, 제2, 제3 드라이버(512, 522, 526)로 구성된다.
동 도면에 있어서, 제1 롤프린팅부(510)는 연성기판(400) 상에 1도 프린팅 하여 제1 박막을 패터닝하고 제2 롤프린팅부(520)는 1도 프린팅 된 연성기판(400) 상에 2도 프린팅 하여 제2 박막을 패터닝하는데, 이와 같은 1도 및 2도 프린팅에 대해 상세히 보면 다음과 같다. 이때 제1 서보모터(514)는 제1 드라이버(512)를 통해 제어부(506)의 제어를 받아 제1 롤프린팅부(510)의 1도 프린팅 동작을 수행시킨다. 제2 서보모터(524)는 제2 드라이버(522)를 통해 제어부(506)의 제어를 받아 제2 롤프린팅부(520)의 2도 프린팅 동작을 수행시킨다.
먼저 카메라(406)는 도 6과 같이 레일(402)에 장착되어 도 7과 같이 연성기판(400) 위에서 지그재그로 진행하면서 연성기판(400)의 표면을 촬영해서 해당 영상신호를 제어부(506)로 제공한다. 이때 카메라(406)는 연성기판(400)의 폭방향으로 왕복운동하는 동시에 연성기판(400)은 우측으로 진행하기 때문에, 결과적으로 카메라(406)는 연성기판(400) 위에서 지그재그로 진행하게 되는 것이다.
제어부(506)는 카메라(406)로부터 제공된 영상신호로부터 연성기판(400) 상에 다층구조로 된 각 박막의 두께를 전술된 도 3과 같은 방법으로 측정하여 2도 프린팅에 따른 박막의 두께에 따라 각 부를 제어한다.
예로, 제어부(506)는 연성기판(400) 상에 다층구조로 된 2도 프린팅에 따른 박막이 얇을 경우 잉크 콘트롤러(500)를 통해 2도 박막을 프린팅 하기 위한 잉크가 더 공급되도록 하거나 제2 롤프린팅부(520)가 2도 프린팅을 천천히 하도록 하여 2도 프린팅에 따른 박막이 더 두꺼워지도록 한다.
제어부(506)는 카메라(406)로부터 촬영된 영상신호를 제공받아 연성기판(400)의 표면영상을 구비된 화면(도면 중에 도시되지 않음)에 표시하여, 연성기판(400)의 표면상의 이물질, 스크래치, 구겨짐, 및 레이어 정렬 상태가 나타나도록 해서 작업자가 연성기판(400)의 표면상의 이물질, 스크래치, 구겨짐, 및 레이어 정렬 상태에 따른 조치를 용이하게 취할 수 있도록 할 수 있다. 이때 카메라(406)의 특정 부분에 전자현미경을 고정장착하여 이 전자현미경이 연성기판(400)의 표면영상을 제어부(506)로 제공하도록 할 수도 있다.
위치센서(404)는 레일(402) 중 트리거 마크(408) 쪽에 고정설치되어 트리거 마크(408)가 위치되는 것을 감지하여 트리거 마크 검출신호를 제어부(506)로 제공해서, 제어부(506)가 연성기판(400)의 진행속도를 구할 수 있도록 한다. 이때 트리거 마크(408)는 연성기판(400)의 일 측 표면에 길이방향의 일정 간격으로 표시된다.
연성기판(400) 진행속도는 카메라(406) 및 연성기판(400)을 이송하는 제2 서보모터(524)에 설치된 엔코더(encoder)를 통해 구할 수 있다.
카메라(406)는 연성기판(400)의 길이방향속도 VMD와 연동하여 연성기판(400)의 폭방향으로 왕복운동한다. 이때 작업 환경에 따라 카메라(406)의 특정 시간당 촬영회수를 조절할 수 있으며, 카메라(406)의 연성기판(400) 폭방향속도 VCD는 수학식 1 및 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.
수학식 1을 보면, 카메라(406)의 연성기판(400) 폭방향속도 VCD = ((Pi+dt)+Pi)/dt 이다.
수학식 2를 보면, 카메라(406)의 연성기판(400) 폭방향속도 VCD = VMD*β, 이때 β는 상수이다. β는 카메라(406)의 특정 시간당 촬영회수에 따라 변한다.
이와 같은 본 발명은 유기태양전지(OPV), 유기발광다이오드(OLED), 및 박막트랜지스터(TFT) 등의 전자소자를 제조하는데 사용할 수 있다.
여기서 연성기판(400)에 프린팅 되는 2도 박막이 투명할수록 카메라(406)가 2도 박막의 두께에 따른 영상을 잘 촬영할 수 있다.
이와 같은 본 발명은 롤프린팅 시스템에 인라인되어 연성기판에 2도 프린팅 된 박막의 두께에 따라 다음에 프리팅 되는 2도 박막의 두께를 조절하기 때문에, 2도 박막의 두께 제어를 용이하게 할 수 있는 장점이 있다.
또한, 연속 공정에서의 실시간 연성기판(400)의 폭방향에서의 레이어 간 정렬 오차를 실시간으로 알 수 있기 때문에, 이와 같은 오차는 연성기판(400)의 폭방향 이송을 위한 제3 서보모터(528)를 구동시키는 제3 드라이버(526)의 오차보정값으로 피드백되어 자동 정렬 시스템으로 구축이 가능하다.
제어부(506)가 카메라(406)로부터 촬영된 영상신호를 제공받아 연성기판(400)의 표면영상을 구비된 화면에 표시하여, 연성기판(400)의 표면상의 이물질, 스크래치, 구겨짐, 및 레이어 정렬 상태가 나타나도록 하기 때문에, 작업자가 연성기판(400)의 표면상의 이물질, 스크래치, 구겨짐, 및 레이어 정렬 상태에 따른 조치를 용이하게 취할 수 있는 장점이 있다.
이상에서 본 발명에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.
200, 400 : 연성기판
202 : 박막
204 : 입사광선
206, 208 : 제1, 제2 반사광선
300 : 광원
302 : 컴퓨터
402 : 레일
404 : 위치센서
406 : 카메라
408 : 트리거 마크
500 : 잉크 콘트롤러
502 : 펌프
504 : 밸브
506 : 제어부
510, 520 : 제1, 제2 롤프린팅부
514, 524, 528 : 제1, 제2, 제3 서보모터
512, 522, 526 : 제1, 제2, 제3 드라이버

Claims (5)

  1. 연성기판이 제1 롤프린팅부와 제2 롤프린팅부를 차례로 지나가도록 하면서 상기 제1 롤프린팅부에서 1도 박막 프린팅 되고 상기 제2 롤프린팅부에서 2도 박막 프린팅 되도록 하는 장치로서,
    상기 2도 박막 프린팅을 위한 잉크를 공급하는 잉크 공급부;
    상기 제2 롤프린팅부를 지난 직후의 상기 연성기판 위에 상기 연성기판을 가로질러 설치된 레일;
    상기 레일에 매달려 상기 레일을 따라 상기 연성기판 위의 특정 구간을 왕복운동하면서 상기 1도 박막 프린팅 및 2도 박막 프린팅된 연성기판의 표면을 지그재그로 촬영하는 카메라; 및
    상기 카메라로부터 촬영된 영상신호를 제공받아 상기 2도 박막의 표면에서 반사되는 광의 파형과 상기 2도 및 상기 1도의 경계면에서 반사되는 광의 파형의 간섭을 분석하여 상기 2도 박막의 두께를 측정해서, 상기 2도 박막의 두께에 따라 상기 잉크 공급부의 잉크 공급량과 상기 제2 롤프린팅부의 프린팅 속도를 제어하여 상기 2도 박막이 균일한 두께로 프린팅 되도록 하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 연성기판에 박막을 프린팅 하는 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 연성기판의 일 측 표면에 길이방향의 일정 간격으로 트리거 마크가 표시되며, 상기 레일 중 상기 트리거 마크 쪽에 고정설치되어 상기 트리거 마크가 위치되는 것을 감지하여 트리거 마크 검출신호를 상기 제어부로 제공해서, 상기 제어부가 상기 연성기판의 진행속도를 구할 수 있도록 하는 위치센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연성기판에 박막을 프린팅 하는 장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 제어부는 상기 카메라로부터 촬영된 영상신호를 제공받아 상기 연성기판의 표면영상을 구비된 화면에 표시하여, 상기 연성기판의 표면상의 이물질, 스크래치, 구겨짐, 및 레이어 정렬 상태가 나타나도록 하는 것을 특징으로 하는 연성기판에 박막을 프린팅 하는 장치.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 카메라는 상기 연성기판의 폭방향으로 특정 간격을 두고 복수개로 설치되며, 상기 복수개의 각 카메라는 자신의 구간에서 왕복운동하면서 상기 1도 박막 프린팅 및 2도 박막 프린팅된 연성기판의 표면을 지그재그로 촬영하는 것을 특징으로 하는 연성기판에 박막을 프린팅 하는 장치.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 카메라는 전하결합소자를 사용한 카메라인 것을 특징으로 하는 연성기판에 박막을 프린팅 하는 장치.
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