KR20170084897A - 롤투롤 기반의 다층 적층 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 필름상에 특정 물질을 다층 적층하는 장치로서 언와인딩 롤과 와인딩 롤사이에 이동하는 웹상에 한 쌍의 EHDA 유닛과 그 사이에 배치되는 ALD 유닛을 구비하되, 상기 ALD 유닛은 대기압 환경에서 작동되도록 하여 대량 생산이 용이하고 적층되는 두께를 조정을 용이하게 할 수 있으며, 제조 원가 또한 절감할 수 있는 롤투롤 기반의 다층 적층 장치이다.

Description

롤투롤 기반의 다층 적층 장치{MULTI LAYER DEPOSITON APPARATUS BASED ROLL TO ROLL}
본 발명은 필름상에 특정 물질을 다층 적층하는 장치로서 언와인딩 롤과 와인딩 롤사이에 이동하는 웹상에 한 쌍의 EHDA 유닛과 그 사이에 배치되는 ALD 유닛을 구비하되, 상기 ALD 유닛은 대기압 환경에서 작동되도록 하여 대량 생산이 용이하고 적층되는 두께를 조정을 용이하게 할 수 있으며, 제조 원가 또한 절감할 수 있는 롤투롤 기반의 다층 적층 장치이다.
일반적으로 필름에 특정 물질을 적층하기 위해 다양한 구성이 이용되고 있다. 예를 들어 전기 수력학적 분사 유닛(Electro-Hydrodynamic Atomization, 이하 EHDA라 한다)을 이용하는 기술이 제안되고 있다.
이러한 EHDA 유닛을 이용하는 기술은 분무용액이 담겨있는 모세관에 고전압을 인가하여 모세관과 이격되어 설치되어 있는 기판의 사이에 고전압차의 전기장을 형성하여 모세관의 선단으로부터 고하전을 갖는 초미세입자를 분사하는 것이다.
이러한 EHDA 유닛을 이용하여 특정 물질을 얇은 박막 형태로 필름에 적층할 수 있게 된다.
또한, 상기 필름에 특정 물질을 적층하기 위해 원자층 퇴적(atomic layer deposition, 이하 ALD라 한다) 유닛을 이용하는 기술도 제안되고 있다.
이러한 ALD 유닛은 적어도 하나 이상의 기판에 적어도 둘 이상의 반응성 전구체의 순차적 유입에 기초한 특별한 화학적 퇴적 방법이며, 이에 의해 적층된 박막들은 치밀하며, 핀 홀(pinhole)이 없으며, 균일한 두께를 가진다.
그런데, 상술한 적층 기술들의 경우 다음과 같은 문제점을 가진다.
첫째, 상술한 적층 기술들에 의한 경우 대량 생산이 어렵고 적층되는 두께를 조정하기 어려운 문제점이 있다.
둘째, 종래의 ALD 유닛의 경우 내부에 특정 압력이 작용되고 있는데, 상기 특정 압력 형성을 위해 복잡한 설비가 필요하여 원가가 상승하는 문제점이 있었다.
한편, 상술한 적층 기술 자체는 널리 알려진 것으로서 특히 아래의 선행기술문헌에 자세히 기재되어 있는 바, 이에 대한 설명과 도시는 생략한다.
한국 등록 특허 제10-0394371호 한국 공개 특허 제10-2015-0023016호
따라서 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 언와인딩 롤과 와인딩 롤사이에 이동하는 웹상에 한 쌍의 EHDA 유닛과 그 사이에 배치되는 ALD 유닛을 구비하되, 상기 ALD 유닛은 대기압 환경에서 작동되도록 하여 대량 생산이 용이하고 적층되는 두께를 조정을 용이하게 할 수 있으며, 제조 원가 또한 절감할 수 있는 롤투롤 기반의 다층 적층 장치를 제공함에 목적이 있다.
그러나, 본 발명의 목적은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 언와인딩 롤(R1)과 와인딩 롤(R2)사이에서 이동되는 웹(W)상에 다른 물질을 다수 층 적층하기 위한 장치로서, 상기 웹(W)상에 배치되는 것으로서 일정 간격 이격되어 설치되는 한 쌍의 EHDA 유닛(300)과, 상기 EHDA 유닛(300)사이에 배치되는 ALD 유닛(400)을 포함하되, 상기 ALD유닛(400)은 대기압 환경에서 상기 웹(W)상에 특정 물질을 적층하는 롤투롤 기반의 다층 적층 장치에 일 특징이 있다.
이때, 상기 EHDA 유닛(300)은 상기 웹(W)상에 배치되는 것으로서 외부와 차단되는 챔버(310)와, 상기 챔버(310) 내부에 설치되어 특정 물질을 분사하는 EHDA부(330)와, 상기 EHDA부(330) 양 측에 설치되는 1차 경화부(320) 및 2차 경화부(340)를 포함하는 것도 가능하다.
또한, 상기 ALD 유닛(400)은 내부에 대기압 환경이 조성되는 것으로서 상기 웹(W)이 출입하는 ALD 챔버(410)와, 상기 ALD 챔버(410) 내부에 웹(W) 진행방향 양 측에 배치되되 상기 ALD 챔버(410)의 높이 방향으로 다수 개 배치되어 상기 웹(W)이 이동하는 아이들 롤러(IR)와, 상기 웹(W)의 이동 경로 중 일 부분에 설치되는 것으로서 상기 웹(W)에 불활성 가스를 도포하는 불활성 가스 챔버(420)와, 기 웹(W)에 제1전구체를 도포하는 제1전구체 챔버(430)와, 상기 웹(W)에 제2전구체를 도포하는 제2전구체 챔버(440)를 포함하되, 상기 각 챔버(420,430,440)의 양 측에는 일부가 개방된 슬릿(S)이 형성되어 상기 웹(W)이 상기 각 챔버(420,430,440)를 경유하는 것도 가능하다.
또한, 상기 불활성 가스 챔버(420)는 일정 간격 이격된 상태로 다수 개 배치되고, 상기 불활성 가스 챔버(420) 사이에 상기 제1전구체 챔버(430)와 제2전구체 챔버(440)가 번갈아 배치되는 것도 가능하다.
또한, 상기 불활성 가스 챔버(420)에 연결되어 불활성 가스를 공급하는 불황성 가스 공급부(460)와, 상기 제1전구체 챔버(430)에 특정 전구체를 공급하는 1차 전구체 공급부(470)와, 상기 제2전구체 챔버(440)에 또 다른 전구체를 공급하는 2차 전구체 공급부(480)와, 상기 ALD 챔버(410) 내부에 연결되어 가스를 배출하는 배출부(490)를 포함하는 것도 가능하다.
또한, 상기 ALD유닛(400)에 의해 무기물 물질이 토출되어 웹(W)상에 적층되고, 상기 한 쌍의 EHDA 유닛(300) 중 적어도 한 측의 EHDA 유닛에서는 유기물 물질이 토출되어 웹(W)상에 적층되는 것도 가능하다.
또한, 상기 EHDA 유닛(300)과 ALD유닛(400) 및 언와인딩 롤(R1)과 와인딩 롤(R2)이 내부에 설치되는 것으로서 주변과 단절되는 메인 챔버(100)를 더 포함하는 것도 가능하다.
또한, 상기 메인 챔버(100) 일 측에 배치되어 웹 또는 상기 웹에 도포되는 물질을 공급하는 공급 챔버(200)를 더 포함하는 것도 가능하다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
본 발명에 의해 다수 층이 적층된 필름의 대량 생산이 용이하고 적층되는 두께를 조정을 용이하게 할 수 있으며, 설비를 간단하게 하여 제조 원가 또한 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 적층 장치를 나타내는 개략도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 적층 장치 중 ALD유닛을 나타내는 개략도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.
아울러, 아래의 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시예는 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있다.
첨부된 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 적층 장치를 나타내는 개략도, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 적층 장치 중 ALD유닛을 나타내는 개략도이다.
실시예
본 발명의 일 실시예에 따른 적층 장치(10)는 도 1에 도시된 바와 같이 언와인딩 롤(R1)과 와인딩 롤(R2)사이에서 이동되는 웹(W)상에 다른 물질을 다수 층 적층하기 위한 장치이다.
이때, 상기 웹(W)상에 배치되는 것으로서 일정 간격 이격되어 설치되는 한 쌍의 EHDA 유닛(300)과, 상기 EHDA 유닛(300)사이에 배치되는 ALD 유닛(400)을 포함한다.
즉, 웹(W)이 상기 언와인딩 롤(R1)에서 풀려나고 와인딩 롤(R2)에서 권취되면서 이동하고, 상기 웹(W) 상에 한 쌍의 EHDA 유닛(300)이 배치된다.
한편, 상기 ALD 유닛(400)은 상기 한 쌍의 EHDA유닛(300)사이에 배치된다.
이러한 본 발명에 의해 웹(W)이 상기 언와인딩 롤(R1)과 와인딩 롤(R2)사이에서 이동되면서 상기 한 쌍의 EHDA 유닛(300)과 ALD 유닛(400)을 통과하면서 상호 다른 물질이 박막 형태로 적층된다.
이때 상기 웹(W)은 언와인딩 롤(R1)에서 와인딩 롤(R2) 방향으로 진행한 후 역 방향으로 진행하여 다수 층을 보다 용이하게 적층할 수 있어 대량 생산에 유리하다.
또한, 상기 웹(W)의 이동 속도를 조절하여 적층되는 박막의 두께 또한 용이하게 조절할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 한 쌍의 EHDA유닛(300)사이에 ALD 유닛(400)이 배치되는데, 이 때, 상기 ALD 유닛(400)은 대기압 환경에서 상기 웹(W)상에 특정 물질을 적층하도록 하는 것도 가능하다.
즉, 종래에는 상술된 바와 같이 ALD 유닛 내부에 특정 압력이 작용되는 구성인 관계로 상기 압력을 유지하기 위해 복잡한 설비가 필요하고 이에 따라 제조 원가가 상승하는 문제점이 있었다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결한 것으로서 상기 ALD유닛(400) 내부를 대기압으로 하여 설비를 보다 간단하게 할 수 있고 이에 의해 제조 원가를 절감하게 되는 것이다.
한편, 상기 EHDA 유닛(300)은 도시된 바와 한 쌍의 EHDA 유닛(300-1,300-2)을 구비하며 상호 동일한 구성을 가질 수 있다. 보다 구체적으로 상기 EHDA유닛(300)은 상기 웹(W)상에 배치되는 것으로서 외부와 차단되는 챔버(310)와, 상기 챔버(310) 내부에 설치되어 특정 물질을 분사하는 EHDA부(330)를 구비할 수 있다.
이때, 상기 EHDA부(330)의 양측에는 1차 경화부(320) 및 2차 경화부(340)가 각각 배치되어 상기 EHDA부(330)에 의해 도포된 물질을 경화하게 된다.
한편, 상기 EHDA부(330) 자체는 널리 알려진 구성인 관계로 자세한 도시와 설명은 생략한다.
또한, 상기 1차 경화부(320)와 2차 경화부(330)의 경우도 UV 램프 등을 이용할 수 있으며 이 역시 널리 알려진 구성인 관계로 자세한 설명과 도시는 생략한다.
상기 ALD유닛(400)은 상술된 바와 같이 대기압 환경에서 구동되는 것으로서 이를 위해 도 2에 도시된 바와 같이 내부에 대기압 환경이 조성되는 것으로서 상기 웹(W)이 출입하는 ALD 챔버(410)와, 상기 ALD 챔버(410) 내부에 웹(W) 진행방향 양 측에 배치되되 상기 ALD 챔버(410)의 높이 방향으로 다수 개 배치되어 상기 웹(W)이 이동하는 아이들 롤러(IR)를 구비한다.
즉, 상기 다수 개의 아이들 롤러(IR)가 ALD 챔버(410) 내부 양 측에 배치되되 도면상 높이 방향으로 다수 개 배치되며, 이러한 아이들 롤러(IR)이 웹(W)이 이동하게 되는 것이다.
이때, 상기 웹(W)의 이동 경로 중 일 부분에 설치되는 것으로서 상기 웹(W)에 불활성 가스를 도포하는 불활성 가스 챔버(420)와, 상기 웹(W)에 제1전구체를 도포하는 제1전구체 챔버(430)와, 상기 웹(W)에 제2전구체를 도포하는 제2전구체 챔버(440)를 포함한다.
즉, 도 2에 도시된 실시예와 같이 도면상 좌우 방향으로 상기 불활성 가스 챔버(420)와 제1전구체 챔버(430) 그리고 제2전구체 챔버(440)가 다수 개 배치되는 것이며 상기 챔버를 웹(W)이 경유하면서 각 가스가 도포되는 것이다.
한편, 상술된 바와 같이 상기 각 챔버(420,430,440)에는 웹(W)이 지나가게 되므로 상기 각 챔버(420,430,440) 양 측면에는 슬릿(S)이 형성되어 일 부분이 개방된다. 이러한 슬릿(S)에 의해 웹(W)이 관통하게 되는 것이다.
또한, 상기 각 챔버(420,430,440)에는 연결관(P)이 각각 설치되어 후술되는 각 공급부에 의해 각종 물질이 투입된다.
한편, 상술된 바와 같이 상기 웹(W)에 불활성 가스를 도포하는 불활성 가스 챔버(420)와, 상기 웹(W)에 제1전구체를 도포하는 제1전구체 챔버(430)와, 상기 웹(W)에 제2전구체를 도포하는 제2전구체 챔버(440)를 포함하는데, 이 때, 상기 불활성 가스 챔버(420)와 제1전구체 챔버(430) 그리고 제2전구체 챔버(440)에서 나온 각 가스는 후술되는 배출부(490)를 통해 배출된다.
따라서, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 불활성 가스 챔버(420)는 일정 간격 이격된 상태로 다수 개 배치되고, 상기 불활성 가스 챔버(420) 사이에 상기 제1전구체 챔버(430)와 제2전구체 챔버(440)가 번갈아 배치되도록 하여 배출 효율을 향상시키는 것도 가능하다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 불활성 가스 챔버(420)에 연결되어 불활성 가스를 공급하는 불황성 가스 공급부(460)와, 상기 제1전구체 챔버(430)에 특정 전구체를 공급하는 1차 전구체 공급부(470)와, 상기 제2전구체 챔버(440)에 또 다른 전구체를 공급하는 2차 전구체 공급부(480)를 포함하는 것도 가능하다.
즉, 널리 알려진 질소 등을 저장, 이송하는 불활성 가스 공급부(460)가 상기 불활성 가스 챔버(420)에 연결되어 상기 불활성 가스를 공급할 수 있으며 이를 위해 도 2에 도시된 바와 같이 웹(W)이 지나가는 하나의 지점에 연결관(P)을 배치하여 공급하는 것도 가능하며 이는 상기 제1전구체 공급부(470) 및 제2전구체 공급부(480)와 동일하게 적용되므로 이하 중복되는 설명은 생략한다.
한편, 상기 공급된 불활성 가스나 제1전구체 또는 제2전구체는 상기 슬릿(S)에 의해 ALD 챔버(410) 내부로 배출되며, 상기 ALD 챔버(410) 내부에 존재하는 각종 가스를 배출하기 위해 상기 ALD 챔버(410) 내부와 연통되는 배출부(490)를 포함하는 것도 가능하다. 이 때 상기 배출 챔버(490)는 널리 알려진 석션 펌프를 이용할 수 있다.
이상 설명한 본 발명에 의해 서로 다른 물질을 보다 용이하게 박막 형태로 적층할 수 있는데, 이때, 상기 ALD유닛(400)에 의해 무기물 물질이 토출되어 웹(W)상에 적층되고, 상기 한 쌍의 EHDA 유닛(300) 중 적어도 한 측의 EHDA 유닛에서는 유기물 물질이 토출되어 웹(W)상에 적층되는 것도 가능하다.
이러한 구성에 의해 유기물과 무기물이라는 다른 물질이 다수 층 적층될 수 있는 것이다.
한편, 본 발명의 경우 상기 EHDA 유닛(300)과 ALD유닛(400)이 내부에 수납되는 메인 챔버(100)를 포함하는 것도 가능하며, 상기 메인 챔버(100) 내측에 상기 언와이딩 롤(R1)과 와인딩 롤(R2)이 배치된다.
이때, 상기 메인 챔버(100)는 외부 이물질이 진입되지 않도록 주변과 단절되도록 하는 것이 바람직하며, 상기 메인 챔버(100) 내부는 불활성 기체로 충진되거나 혹은 대기압 상태로 유지되는 것도 가능하다.
또한, 상기 메인 챔버(100) 일 측에 배치되어 웹 또는 상기 웹에 도포되는 물질을 공급하는 공급 챔버(200)를 더 포함하는 것도 가능하다.
즉, 상기 공급 챔버(200) 내부에 웹이나 상기 웹에 도포되는 물질을 미리 준비하여 외부와의 접촉을 피하도록 하는 것이며 상기 웹 등을 파지하기 위해 글러브(GV)를 미리 준비해두는 것도 가능하다.
한편, 상기 웹(W)은 특정 물질이 도포되는 기판의 일종으로서 가요성이 우수한 것을 말한다. 이러한 웹(W)를 이용하여 각 롤러에 의해 이동되도록 할 수 있으며 상기 웹(W) 자체는 널리 알려진 구성인 관계로 자세한 설명과 도시는 생략한다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 범주에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 명확해질 것이다.
100 : 메인 챔버 200 : 공급 챔버
300 : EHDA 유닛 310 : 챔버
320 : 1차 경화부 330 : EHDA부
340 : 2차 경화부 400 : ALD 유닛
410 : ALD 챔버 420 : 불활성 가스챔버
430 : 제1전구체 챔버 440 : 제2전구체 챔버
450 : 배출 챔버 460 : 불활성 가스 공급부
470 : 1차 전구체 공급부 480 : 2차 전구체 공급부
490 : 배출부 IR : 아이들 롤러
S : 슬릿 GV : 장갑

Claims (8)

  1. 언와인딩 롤(R1)과 와인딩 롤(R2)사이에서 이동되는 웹(W)상에 다른 물질을 다수 층 적층하기 위한 장치로서,
    상기 웹(W)상에 배치되는 것으로서 일정 간격 이격되어 설치되는 한 쌍의 EHDA 유닛(300)과, 상기 EHDA 유닛(300)사이에 배치되는 ALD 유닛(400)을 포함하되,
    상기 ALD유닛(400)은 대기압 환경에서 상기 웹(W)상에 특정 물질을 적층하는 롤투롤 기반의 다층 적층 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 EHDA 유닛(300)은 상기 웹(W)상에 배치되는 것으로서 외부와 차단되는 챔버(310)와,
    상기 챔버(310) 내부에 설치되어 특정 물질을 분사하는 EHDA부(330)와,
    상기 EHDA부(330) 양 측에 설치되는 1차 경화부(320) 및 2차 경화부(340)를 포함하는 롤투롤 기반의 다층 적층 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 ALD 유닛(400)은 내부에 대기압 환경이 조성되는 것으로서 상기 웹(W)이 출입하는 ALD 챔버(410)와,
    상기 ALD 챔버(410) 내부에 웹(W) 진행방향 양 측에 배치되되 상기 ALD 챔버(410)의 높이 방향으로 다수 개 배치되어 상기 웹(W)이 이동하는 아이들 롤러(IR)와,
    상기 웹(W)의 이동 경로 중 일 부분에 설치되는 것으로서 상기 웹(W)에 불활성 가스를 도포하는 불활성 가스 챔버(420)와, 상기 웹(W)에 제1전구체를 도포하는 제1전구체 챔버(430)와, 상기 웹(W)에 제2전구체를 도포하는 제2전구체 챔버(440)를 포함하되,
    상기 각 챔버(420,430,440)의 양 측에는 일부가 개방된 슬릿(S)이 형성되어 상기 웹(W)이 상기 각 챔버(420,430,440)를 경유하는 롤투롤 기반의 다층 적층 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 불활성 가스 챔버(420)는 일정 간격 이격된 상태로 다수 개 배치되고,
    상기 불활성 가스 챔버(420) 사이에 상기 제1전구체 챔버(430)와 제2전구체 챔버(440)가 번갈아 배치되는 롤투롤 기반의 다층 적층 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 불활성 가스 챔버(420)에 연결되어 불활성 가스를 공급하는 불황성 가스 공급부(460)와,
    상기 제1전구체 챔버(430)에 특정 전구체를 공급하는 1차 전구체 공급부(470)와,
    상기 제2전구체 챔버(440)에 또 다른 전구체를 공급하는 2차 전구체 공급부(480)와,
    상기 ALD 챔버(410) 내부에 연결되어 가스를 배출하는 배출부(490)를 포함하는 롤투롤 기반의 다층 적층 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 ALD유닛(400)에 의해 무기물 물질이 토출되어 웹(W)상에 적층되고,
    상기 한 쌍의 EHDA 유닛(300) 중 적어도 한 측의 EHDA 유닛에서는 유기물 물질이 토출되어 웹(W)상에 적층되는 롤투롤 기반의 다층 적층 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 EHDA 유닛(300)과 ALD유닛(400) 및 언와인딩 롤(R1)과 와인딩 롤(R2)이 내부에 설치되는 것으로서 주변과 단절되는 메인 챔버(100)를 더 포함하는 롤투롤 기반의 다층 적층 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 메인 챔버(100) 일 측에 배치되어 웹 또는 상기 웹에 도포되는 물질을 공급하는 공급 챔버(200)를 더 포함하는 롤투롤 기반의 다층 적층 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR200487599Y1 (ko) 2018-06-22 2018-10-11 박상현 건물외장재 설치용 앵커기구

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KR200487599Y1 (ko) 2018-06-22 2018-10-11 박상현 건물외장재 설치용 앵커기구

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