KR20130109548A - 인쇄전자용 연속 공정 롤투롤 인쇄 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인쇄전자용 연속 공정 롤투롤 인쇄 시스템에 관한 것으로서, 전도성 잉크를 제공하는 닥터 블레이드, 상기 닥터 블레이드로부터 제공되는 전도성 잉크가 회전에 의하여 외주면에 도포되는 인쇄 롤러, 상기 인쇄 롤러에 맞물려 회전하고, 상기 인쇄 롤러의 외주면에 소정의 패턴에 대응되는 형상이 형성되도록 상기 인쇄 롤러의 외주면에 도포된 전도성 잉크 중 일부를 제거하는 클리쉐 롤러, 상기 클리쉐 롤러의 외주면에 인접하도록 마련되어 상기 클리쉐 롤러가 상기 인쇄 롤러의 외주면으로부터 제거한 전도성 잉크를 세정하는 세정 장치 및 패턴 형성 대상이 되는 필름이 외주면에 마련되고, 상기 인쇄 롤러에 맞물려 회전함으로써 필름에 상기 인쇄 롤러의 외주면에 형성된 패턴을 연속적으로 형성시키는 필름 롤러부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 필름의 패턴 형성 공정과 클리쉐 롤러의 세정 공정이 모두 인쇄 롤러 및 클리쉐 롤러의 1회전만으로 연속적으로 진행 가능하게 함으로써 공정 시간을 단축시켜 생상성을 향상시키고, 신속한 세정으로 인하여 클리쉐 롤러의 수명을 연장시킬 수 있다.

Description

인쇄전자용 연속 공정 롤투롤 인쇄 시스템{CONTINUOUS PROCESS ROLL-TO-ROLL PRINTING SYSTEM FOR PRINTED ELECTRONICS}

본 발명은 인쇄전자용 연속 공정 롤투롤 인쇄 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 인쇄 롤러 및 클리쉐 롤러의 1회전만으로 필름에 패턴을 형성함과 아울러 클리쉐 롤러의 세정이 가능한 인쇄전자용 연속 공정 롤투롤 인쇄 시스템에 관한 것이다.

멀지 않아 다가올 유비쿼터스 시대에서는 모든 사물에 주민번호와 같은 ID를 부여하고, 이를 정보화, 상품화할 수 있도록 중앙관리체계가 구축되는 정보화시대가 올 것이다. 정보화시대를 실현하기 위한 기술은 정보를 주고 받을 수 있는 디스플레이, RFID 등의 전자제품 등을 저가의 대량화가 실현될 수 있는 기술이 필요하다.

이러한 반도체 및 전자제품 등의 생산 공정 등은 고가의 장치나 극한의 공정기술이 활용되어 제조되는데, 특히 기판 위에 박막을 형성하기 위해 재료를 손상하거나 노광 또는 현상 등의 공정을 반복적으로 수행을 해야함으로 제조원가를 줄이는데 한계가 있으며, 기존의 배치(batch) 방식을 통한 전자소자의 생산은 단속적인 생산 방식과 에칭(etching) 등으로 인한 생산 공정의 복잡성으로 인해 생산성이 높지 않았다. 즉, 고가의 공정으로서는 유비쿼터스 시대에서 필요한 전자제품을 대량 생산하기에는 한계가 있는 것이다.

현재까지 개발된 전자 인쇄 기술의 대표적인 예로, 대량 생산 및 저가의 제품을 생산할 수 있는 Roll to Roll(R2R) 인쇄 공정이 대두 되고 있다. 상기 R2R 인쇄 공정은 회로가 각인된 인쇄롤을 이용하여 전자 잉크를 기판 위에 전사, 프린팅하여 수십 내지 수백 마이크로의 전자 소자를 직접 인쇄하여 제조하는 공정이다. 예로서, e-paper, RFID-tag, Solar-Cell, Sensor, Flexible Display 등이 있으며, 이는 유비쿼터스 시대에 꼭 필요한 전자 소자들이다.

R2R 프린팅 공정은 기존의 전자 제품을 생산하는 방식과는 달리 신문, 잡지, 포스터 등의 인쇄물을 제작하는 인쇄 기술을 전자 부품을 제조하는데 적용한 기술이며, 이처럼 인쇄 기술을 이용하여 제조되는 제품을 통칭하여 인쇄 전자라고 한다. 이러한 인쇄 전자의 가장 큰 잠재 시장은 토관 포럼에서 발표한 바와 같이 스마트 미디어 제품이라고 하는, 지능을 가지고 있으며 대량생산이 가능한 제품으로 맞춤 생산이 가능하다는 특징을 가지고 있는 기술이다.

한편, 도 1은 종래 기술에 따른 인쇄전자용 롤투롤 인쇄 시스템을 나타낸 개략도로서, 상기 인쇄전자용 롤투롤 인쇄 시스템은 인쇄 롤러(10), 클리쉐(20) 및 필름 롤러(30) 등을 포함하여 구성된다.

이러한 인쇄전자용 롤투롤 인쇄 시스템에 의하면, 먼저 상기 인쇄 롤러(10)의 외주면에 닥터 블레이드(미도시) 등에 의하여 전도성 잉크가 도포된 후, 상기 인쇄 롤러(10)는 그 외주면에 패턴 형상에 대응되는 형상을 형성시키기 위하여 상기 클리쉐(20)에 접촉하여 회전을 한다.

즉, 상기 인쇄 롤러(10)가 상기 클리쉐(20) 상에서 회전(1회전)하면, 상기 클리쉐(20)는 상기 인쇄 롤러(10)의 외주면에 도포된 전도성 잉크 중 일부를 제거하여 상기 인쇄 롤러(10)의 외주면에 패턴 형상을 형성시킨다.

상기 인쇄 롤러(10)의 외주면에서 전도성 잉크가 패턴 형상에 대응되는 형상으로 형성되면, 상기 인쇄 롤러(10)는 상기 필름 롤러(30)에 권취되어 제공되는 필름(F)에 접촉하여 회전(2회전)함으로써 필름(F)에는 패턴이 형성되며, 이후 상기 클리쉐(20)에 점착한 전도성 잉크를 제거하기 위한 세정 공정이 이루어진다.

즉, 상기와 같은 인쇄전자용 롤투롤 인쇄 시스템에 의하면, 필름에 패턴을 형성하기 위한 공정을 진행하는 경우 인쇄 롤러가 2회전되며, 패턴 형성 후에 클리쉐의 세정 공정이 진행되므로 공정시간이 상대적으로 늘어나 전자 소자의 생산량이 저하될 수 밖에 없는 단점이 있으며, 또한 클리쉐의 세정 공정은 패턴 형성 공정 이후에 진행되므로 클리쉐에 점착된 전도성 잉크에 의하여 클리쉐의 내구 연한 등이 감소되는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 필름의 패턴 형성 공정과 클리쉐 롤러의 세정 공정이 모두 인쇄 롤러 및 클리쉐 롤러의 1회전만으로 연속적으로 진행 가능하게 함으로써 공정 시간을 단축시켜 생상성을 향상시키는 인쇄전자용 연속 공정 롤투롤 시스템을 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 인쇄전자용 연속 공정 롤투롤 인쇄 시스템은 전도성 잉크를 제공하는 닥터 블레이드; 상기 닥터 블레이드로부터 제공되는 전도성 잉크가 회전에 의하여 외주면에 도포되는 인쇄 롤러; 상기 인쇄 롤러에 맞물려 회전하고, 상기 인쇄 롤러의 외주면에 소정의 패턴에 대응되는 형상이 형성되도록 상기 인쇄 롤러의 외주면에 도포된 전도성 잉크 중 일부를 제거하는 클리쉐 롤러; 상기 클리쉐 롤러의 외주면에 인접하도록 마련되어 상기 클리쉐 롤러가 상기 인쇄 롤러의 외주면으로부터 제거한 전도성 잉크를 세정하는 세정 장치; 및 패턴 형성 대상이 되는 필름이 외주면에 마련되고, 상기 인쇄 롤러에 맞물려 회전함으로써 필름에 상기 인쇄 롤러의 외주면에 형성된 패턴을 연속적으로 형성시키는 필름 롤러부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 세정 장치는, 상기 클리쉐 롤러의 외주면에 점착된 전도성 잉크를 세정하기 위하여 회전하는 상기 클리쉐 롤러의 외주면에 세정액을 분사하는 세정 노즐과, 상기 세정 노즐을 통과한 상기 클리쉐 롤러의 외주면에 린스액을 분사하는 린스 노즐과, 상기 린스 노즐을 통과한 상기 클리쉐 롤러의 외주면에 잔존하는 세정액 및 린스액을 고압의 에어로 제거하는 에어 나이프와, 상기 린스 노즐을 통과한 상기 클리쉐 롤러의 외주면을 원적외선 히터를 이용하여 건조시키는 건조부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 필름 롤러부는, 패턴 형성 대상이 되는 필름이 외주면에 권취된 풀림 롤러와, 상기 풀림 롤러가 제공하는 필름에 패턴이 형성되도록 상기 인쇄 롤러와 맞물려 회전하는 임프레션 롤러와, 상기 임프레셔 롤러를 통과하여 패턴이 형성된 필름을 외주면에 권취시키는 감김 롤러를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 인쇄 롤러는 탈착 가능하게 마련되고, 상기 임프레션 롤러의 회전축은 상기 인쇄 롤러의 교체에 대응하여 상하로 이동이 가능하게 마련되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 필름의 패턴 형성 공정과 클리쉐 롤러의 세정 공정이 모두 인쇄 롤러 및 클리쉐 롤러의 1회전만으로 연속적으로 진행 가능하게 함으로써 공정 시간을 단축시켜 생상성을 향상시키고, 신속한 세정으로 인하여 클리쉐 롤러의 수명을 연장시키는 장점이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 인쇄전자용 롤투롤 인쇄 시스템을 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄전자용 연속 공정 롤투롤 인쇄 시스템을 나타낸 개략도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다. 그리고 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위내에서 다른 실시예를 용이하게 실시할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 범위 내에 속함은 물론이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄전자용 연속 공정 롤투롤 인쇄 시스템을 나타낸 개략도이다. 도 2를 참조하여 상기 인쇄전자용 연속 공정 롤투롤 인쇄 시스템의 구체적인 구성 및 작동 과정에 대하여 상세히 설명한다.

상기 인쇄전자용 연속 공정 롤투롤 인쇄 시스템은 필름에 패턴을 형성하는 공정 시간을 단축하여 전자 소자의 생산성을 향상시키기 위한 것으로서, 도 2에 도시된 바와 같이 닥터 블레이드(100), 인쇄 롤러(200), 클리쉐 롤러(300), 세정 장치(400) 및 필름 롤러부(500) 등을 포함하여 구성된다.

상기 닥터 블레이드(100)는 상기 인쇄 롤러(200)의 외주면에 전도성 잉크를 제공하여 도포하기 위한 것으로서, 통상적으로 선단부에 나이프 에지부(미도시)가 마련되고, 상기 나이프 에지부를 회전하는 인쇄 롤러(200)의 외주면에 접촉시켜 상기 인쇄 롤러(200)의 외주면에 전도성 잉크를 도포함과 동시에 잉크를 긁어낸다.

상기 인쇄 롤러(200)는 상술한 바와 같이 상기 닥터 블레이브(100)로부터 제공되는 전도성 잉크가 그 회전에 의하여 외주면에 도포되며, 후술하는 바와 같이 상기 인쇄 롤러(200)가 상기 클리쉐 롤러(300)와 접촉하여 회전함으로써 상기 인쇄 롤러(200)의 외주면에 도포된 전도성 잉크는 패턴 형상에 대응되는 형상으로 형성되고, 상기 인쇄 롤러(200)의 외주면에 형성된 패턴 형상은 상기 필름 롤러부(500)에 권취된 필름(F)에 연속적으로 패턴을 형성시키게 된다.

상기 클리쉐 롤러(300)는 상기 인쇄 롤러(200)에 맞물려 타방향으로 회전하고, 상기 인쇄 롤러(200)의 외주면에 소정의 패턴에 대응되는 형상이 형성되도록 상기 인쇄 롤러(200)의 외주면에 도포된 전도성 잉크 중 일부를 제거한다.

즉, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 클리쉐 롤러(300)의 외주면에는 소정의 패턴 형상과 반전된 형상으로 양각부(310)가 마련되는데, 상기 클리쉐 롤러(300)가 상기 인쇄 롤러(200)에 접촉하여 회전함으로써 상기 양각부(310)는 패턴 형상에 필요하지 않은 전도성 잉크를 상기 인쇄 롤러(200)의 외주면으로부터 점착시킴으로써 상기 인쇄 롤러(200)의 외주면에 패턴 형상이 형성되도록 한다.

상기 세정 장치(400)는 상기 클리쉐 롤러(300)의 외주면에 인접하도록 마련되어 상기 클리쉐 롤러(300)가 상기 인쇄 롤러(200)의 외주면으로부터 제거한 전도성 잉크를 세정한다.

즉, 상술한 바와 같이 상기 클리쉐 롤러(300)가 상기 인쇄 롤러(200)의 외주면에 패턴을 형성시키고 나면 상기 양각부(310)에는 전도성 잉크가 점착되는데, 상기 세정 장치(300)는 상기 클리쉐 롤러(300)를 기준으로 상기 인쇄 롤러(200)와 반대 방향에 마련됨으로써 상기 클리쉐 롤러(300)의 세정 공정을 수행한다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 클리쉐 롤러(300)가 상기 인쇄 롤러(200)의 외주면에 전도성 잉크를 패턴 형상에 대응되는 형상으로 형성시키는 공정 및 상기 인쇄 롤러(200)가 필름(F)에 패턴을 형성하는 공정과 아울러 상기 세정 장치(400)는 상기 클리쉐 롤러(300)의 세정 공정을 동시에 진행케 함으로써 공정 시간을 단축시켜 생산성을 향상시킬 수 있다.

구체적으로, 상기 세정 장치(400)는 세정 노즐(410), 린스 노즐(420), 에어 나이프(430) 및 건조부(440) 등을 포함하여 구성된다. 즉, 상기 세정 노즐(410)은 상기 클리쉐 롤러(300)의 외주면에 점착된 전도성 잉크를 세정하기 위하여 회전하는 상기 클리쉐 롤러(300)의 외주면에 세정액을 분사하고, 상기 린스 노즐(420)은 상기 세정 노즐(410)을 통과한 상기 클리쉐 롤러(300)의 외주면에 린스액을 분사한다.

한편, 상기 클리쉐 롤러(300)의 건조 효율을 향상시키기 위하여 상기 건조부(440)에 의한 건조 공정 전에 상기 에어 나이프(430)는 상기 린스 노즐(420)을 통과한 상기 클리쉐 롤러(300)의 외주면에 잔존하는 세정액 및 린스액을 고압의 에어로 제거하는 한다.

그리고, 상기 건조부(440)는 상기 클리쉐 롤러(300)의 외주면에 잔존하는 세정액 및 린스액 등을 제거하기 위하여 상기 린스 노즐(420)을 통과한 상기 클리쉐 롤러(300)의 외주면을 건조시킨다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면 신속한 건조를 위하여 상기 건조부(440)는 원적외선 히터를 이용하여 상기 클리쉐 롤러(300)의 외주면을 건조시키는 것이 바람직하다.

상기 필름 롤러부(500)는 패턴 형성 대상이 되는 필름(F)이 외주면에 마련되고, 상기 인쇄 롤러(200)에 맞물려 타방향으로 회전함으로써 필름(F)에 상기 인쇄 롤러(200)의 외주면에 형성된 패턴을 연속적으로 형성시킨다.

상술한 바와 같이 상기 인쇄 롤러(200)는 상기 클리쉐 롤러(300)와 접촉하여 회전함으로써 상기 인쇄 롤러(200)의 외주면에 도포된 전도성 잉크는 패턴 형상에 대응되는 형상으로 형성되는데, 상기 인쇄 롤러(200)의 외주면에 형성된 패턴 형상은 상기 필름 롤러부(500)에 권취된 필름(F)에 연속적으로 패턴을 형성시키게 된다.

구체적으로, 상기 필름 롤러부(500)는 도 2에 도시된 바와 같이 풀림 롤러(510), 임프레션 롤러(520) 및 감김 롤러(530) 등을 포함하여 구성된다. 즉, 상기 풀림 롤러(510)의 외주면에는 패턴 형성 대상이 되는 필름(F)이 외주면에 권취되어 있으며, 상기 임프레션 롤러(520)는 상기 풀림 롤러(510)가 제공하는 필름(F)에 패턴이 형성되도록 상기 인쇄 롤러(200)와 맞물려 회전하고, 상기 감김 롤러(530)는 상기 임프레션 롤러(520)를 통과하여 패턴이 형성된 필름(F)을 외주면에 권취시키게 된다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면 필름(F)에 형성된 패턴 사이즈에 따라 상기 인쇄 롤러(200)도 그 크기가 변경되어야 하므로 상기 인쇄 롤러(200)는 탈착 가능하게 마련되어 교체 가능하다. 따라서, 상기 임프레션 롤러(520)의 회전축은 상기 인쇄 롤러(200)의 교체에 대응하여 상하로 이동이 가능하게 마련된다.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

100: 닥터 블레이드 200: 인쇄 롤러
300: 클리쉐 롤러 310: 양각부
400: 세정 장치 410: 세정 노즐
420: 린스 노즐 430: 건조부
500: 필름 롤러부 510: 풀림 롤러
520: 임프레션 롤러 530: 감김 롤러

Claims (4)

1. 전도성 잉크를 제공하는 닥터 블레이드;
   상기 닥터 블레이드로부터 제공되는 전도성 잉크가 회전에 의하여 외주면에 도포되는 인쇄 롤러;
   상기 인쇄 롤러에 맞물려 회전하고, 상기 인쇄 롤러의 외주면에 소정의 패턴에 대응되는 형상이 형성되도록 상기 인쇄 롤러의 외주면에 도포된 전도성 잉크 중 일부를 제거하는 클리쉐 롤러;
   상기 클리쉐 롤러의 외주면에 인접하도록 마련되어 상기 클리쉐 롤러가 상기 인쇄 롤러의 외주면으로부터 제거한 전도성 잉크를 세정하는 세정 장치; 및
   패턴 형성 대상이 되는 필름이 외주면에 마련되고, 상기 인쇄 롤러에 맞물려 회전함으로써 필름에 상기 인쇄 롤러의 외주면에 형성된 패턴을 연속적으로 형성시키는 필름 롤러부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄전자용 연속 공정 롤투롤 인쇄 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 세정 장치는,
   상기 클리쉐 롤러의 외주면에 점착된 전도성 잉크를 세정하기 위하여 회전하는 상기 클리쉐 롤러의 외주면에 세정액을 분사하는 세정 노즐과,
   상기 세정 노즐을 통과한 상기 클리쉐 롤러의 외주면에 린스액을 분사하는 린스 노즐과,
   상기 린스 노즐을 통과한 상기 클리쉐 롤러의 외주면에 잔존하는 세정액 및 린스액을 고압의 에어로 제거하는 에어 나이프와,
   상기 린스 노즐을 통과한 상기 클리쉐 롤러의 외주면을 원적외선 히터를 이용하여 건조시키는 건조부를 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄전자용 연속 공정 롤투롤 인쇄 시스템.
3. 제1항에 있어서,
   상기 필름 롤러부는,
   패턴 형성 대상이 되는 필름이 외주면에 권취된 풀림 롤러와,
   상기 풀림 롤러가 제공하는 필름에 패턴이 형성되도록 상기 인쇄 롤러와 맞물려 회전하는 임프레션 롤러와,
   상기 임프레션 롤러를 통과하여 패턴이 형성된 필름을 외주면에 권취시키는 감김 롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄전자용 연속 공정 롤투롤 인쇄 시스템.
4. 제3항에 있어서,
   상기 인쇄 롤러는 탈착 가능하게 마련되고, 상기 임프레션 롤러의 회전축은 상기 인쇄 롤러의 교체에 대응하여 상하로 이동이 가능하게 마련되는 것을 특징으로 하는 인쇄전자용 연속 공정 롤투롤 인쇄 시스템.

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