KR20180066299A - 다층 유기박막 코팅용 슬롯 다이 헤드 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다층 유기박막 코팅용 슬롯 다이 헤드 및 그 제조 방법을 공개한다. 이 장치는 단면이 직각 사다리꼴 형상인 플레이트로서, 직각 사다리꼴 형상의 직각 부분은 상부에서 접하고, 빗변 부분의 일측은 하부에서 접하여 헤드 립을 형성하는 제1 측 및 제2 측 본체; 및 하부 측면에 직사각형 형상의 복수개의 단차 패턴을 구비하고, 상기 제1 측 및 제2 측 본체 사이에 삽입되어 코팅액을 상기 복수개의 단차 패턴을 통해 상기 헤드 립 방향으로 토출시키는 다이 심;을 구비하고, 상기 제1 측 본체 또는 상기 제2 측 본체의 내부면에는 상기 코팅액이 충진되는 캐비티가 길이 방향으로 형성되어, 상기 코팅액을 폭 방향으로 분배시키는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의할 경우, 슬롯 다이 헤드 자체에 별도의 패터닝 장치가 필요 없어 제조 단가가 절감되고, 기존의 포토리소그래피 공정을 활용하므로 미세 패터닝 식각이 용이하다. 또한, 다이 심 표면이 식각되지 않으므로 다이 심(300) 재질의 표면이 갖는 높은 조도가 유지되고, 코팅액이 다이 심(300) 상에 형성된 음각 영역을 통해 흐르므로 유체 유동이 느려지거나 불균일한 코팅이 발생되는 현상이 방지된다.

Description

다층 유기박막 코팅용 슬롯 다이 헤드 및 그 제조 방법{A slot die head for multilayer organic thin film coating and a manufacturing method thereof}

본 발명은 슬롯 다이 헤드 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 특히 슬롯 다이 헤드 자체에 별도의 패터닝 장치 없이 정밀한 정렬을 통해 코팅이 가능하고, 다이 심 표면이 식각되지 않아 다이 심 재질의 표면이 갖는 높은 조도를 유지하며, 다이 심 상에 형성된 단차 패턴 영역을 통해 코팅액을 유체 유동시켜 유동 속도 및 코팅의 균일성을 향상시킬 수 있는 다층 유기박막 코팅용 슬롯 다이 헤드 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 하나의 물질층 위에 다른 물질층을 적층하기 위하여 물질층 형성 조성물을 도포하는 경우가 많은데, 코팅액은 물질층 형성 조성물을 용매나 분산매에 녹여 용액이나 슬러리와 같은 유동성이 있는 형태로 만들어 사용된다.

코팅액을 넓은 면적에 비교적 얇게 도포하는 장비로는 다이 코터(die coater)가 대표적이고, 이 중 슬롯 다이(slot die)는 기재에 일정 폭으로 코팅액을 도포하여 물질층을 형성하기 위한 장치이다.

슬롯 다이는 만년필에서 잉크가 펜촉 끝단으로 나오듯이 슬롯 다이의 두 쪽으로 나뉜 끝단의 틈으로 코팅액이 배출되도록 하는 구조로 되어 있다.

슬롯 다이를 이용하여 기재 상에 코팅액을 도포하기 위해서 슬롯 다이 자체가 움직이거나 기재가 움직이게 된다.

슬롯 다이를 사용한 도포 방법은 생산성이나 재현성 측면에서 여타의 코팅방법에 비하여 우수하여 현재까지 평판 디스플레이 분야 및 이차 전지 분야에 널리 사용되어 왔으며 특히 디스플레이 분야의 기능성 표면처리 필름의 코팅에 많이 사용되고 있다.

도 1은 종래의 일반적인 슬롯 다이의 사시도이다.

도 2는 종래의 슬롯 다이 장치의 평면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 슬롯 다이는 슬롯 다이 본체(1, 2, 3)와 코팅액이 헤드 내에 기포 없이 차는 영역으로서, 슬롯 다이 본체 내부의 어느 한쪽 또는 양쪽에 길이 방향으로 형성되어, 코팅액을 폭 방향으로 분배시키는 캐비티(12)와 캐비티에 코팅액을 주입하기 위한 코팅액 공급 라인(15)과 캐비티(12)에 연결되어 코팅액을 기재에 도포하는 슬롯부(13)를 포함하여 이루어 진다.

한편, 슬롯 다이 본체(1, 2, 3)는 제1 측 본체(1), 제2 측 본체(2) 그리고 슬릿갭을 유지시켜 주는 다이 심(shim, 3)으로 구성되는 다이 심 타입과 제1 측 본체(1)나 제2 측 본체(2) 어느 한쪽에 shim(3)이 합체되어 있는 다이 심리스(shimless) 타입으로 나뉜다.

통상 슬립갭의 크기는 50~150 μm인데, 다이 심 타입의 경우, 제1 측 본체(1)와 제2 측 본체(2) 사이의 다이 심(3)을 바꿔 끼워줌으로써 슬릿갭의 두께와 토출구(14)의 크기를 조절할 수 있도록 구성된다.

코팅액 공급라인(15)은 캐비티(12)의 중앙부에 연결되어 코팅액을 공급하기 위한 통로로 사용된다.

그리고, 코팅액 주입구(11)에 주입된 코팅액은 코팅액 공급라인(15)을 통해 캐비티(12) 내로 주입된다.

캐비티(12)는 코팅액 공급라인(15)과 연결되고, 코팅액 공급라인(15)으로부터 주입된 코팅액으로 채워진다.

이와 같이 채워진 코팅액은 얇은 슬롯부(13)를 통하여 토출구(14)로 토출되고, 토출된 코팅액은 기재 상에 도포된다.

즉, 슬롯부(13)는 캐비티로 공급된 코팅액이 토출구(14)를 통하여 기재에 도포될 때 통로 역할을 한다.

슬롯 다이 장치에 의한 도공은 슬롯 다이 장치가 고정되고 기재가 움직이는 형태이거나 슬롯 다이 장치가 움직이고 기재가 고정되는 형태로 나뉜다.

한편, 슬롯 다이 코팅(Slot-die coating) 기술은 대면적 고균일 다층 유기박막 제작이 가능하며 R2R(roll to roll) 확장성이 우수하여 유기태양전지 및 유기발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode, OLED) 면광원 제작에 이용된다.

하지만, 슬롯 코팅 기술을 유기발광 다이오드 디스플레이 발광층 및 컬러 필터(CF, color filter) 제작에 활용하기 위해서는 코팅 패터닝 기술이 요구된다.

코팅 방향으로의 패터닝은 헤드 립 부분에 음압을 가함으로써 가능하다.

코팅 방향의 수직인 측면으로의 패터닝은 다이 심(shim)을 가공함으로써 스트라이프(stripe) 코팅이 가능하다.

하지만, 이 방법은 픽셀 또는 컬러 필터 폭 만큼의 미세 패턴으로 가공이 어려워 적용이 어렵다.

다른 방법으로는 스테인리스 강(stainless steel, SUS) 재질의 다이 심을 직접 식각하여 단차 패턴을 통해 픽셀 또는 컬러 필터 폭만큼 코팅이 가능하다.

하지만, 스테인리스 강 재질을 직접 미세 패터닝하는 공정은 매우 어려우며 또한 식각되어 용액이 흐르는 음각 영역의 표면 거칠기(roughness)가 나빠져 유체 유동이 느려지거나 불균일해지는 문제점이 있었다.

이에, 본 발명자들은 슬롯 다이 헤드 자체에 별도의 패터닝 장치 없이 정밀한 정렬을 통해 코팅이 가능하여 제조 단가를 절감시키고, 기존의 포토리소그래피 공정을 활용하되 다이 심 표면이 식각되지 않아 다이 심 재질의 표면이 갖는 높은 조도를 유지하며, 다이 심 상에 형성된 단차 패턴 영역을 통해 코팅액을 유체 유동시켜 유동 속도를 향상하고 슬롯 코팅의 균일성을 향상시킬 수 있는 다층 유기박막 코팅용 슬롯 다이 헤드 및 그 제조 방법을 착안하기에 이르렀다.

US 9016235 B2

본 발명의 목적은 유기발광 다이오드 발광 영역의 픽셀 또는 유연성 컬러 필터의 코팅 방향으로의 패터닝을 헤드 자체에 별도의 패터닝 장치 없이 정밀한 정렬을 통해 코팅이 가능하고, 기존의 포토리소그래피 공정을 활용하되 다이 심 표면이 식각되지 않고 단차 패턴 영역을 통해 코팅액을 유체 유동시킬 수 있는 다층 유기박막 코팅용 슬롯 다이 헤드를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 목적을 달성하기 위한 다층 유기박막 코팅용 슬롯 다이 헤드용 다이 심 제조 방법의 제1 실시예를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 목적을 달성하기 위한 다층 유기박막 코팅용 슬롯 다이 헤드 제조 방법의 제2 실시예를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 목적을 달성하기 위한 다층 유기박막 코팅용 슬롯 다이 헤드용 다이 심 제조 방법의 제3 실시예를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 목적을 달성하기 위한 다층 유기박막 코팅용 슬롯 다이 헤드 제조 방법의 제4 실시예를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다층 유기박막 코팅용 슬롯 다이 헤드는 단면이 직각 사다리꼴 형상인 플레이트로서, 직각 사다리꼴 형상의 직각 부분은 상부에서 접하고, 빗변 부분의 일측은 하부에서 접하여 헤드 립을 형성하는 제1 측 및 제2 측 본체; 및 하부 측면에 직사각형 형상의 복수개의 단차 패턴을 구비하고, 상기 제1 측 및 제2 측 본체 사이에 삽입되어 코팅액을 상기 복수개의 단차 패턴을 통해 상기 헤드 립 방향으로 토출시키는 다이 심;을 구비하고, 상기 제1 측 본체 또는 상기 제2 측 본체의 내부면에는 상기 코팅액이 충진되는 캐비티가 길이 방향으로 형성되어, 상기 코팅액을 폭 방향으로 분배시키는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다층 유기박막 코팅용 슬롯 다이 헤드는 상기 복수개의 단차 패턴이 상기 캐비티 하부에 형성된 소정의 개구 영역과 중첩되는 것을 특징으로 한다.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다층 유기박막 코팅용 슬롯 다이 헤드용 다이 심 제조 방법의 제1 실시예는 (a) 다이 심 플레이트를 세척하는 단계; (b) 상기 세척된 다이 심 플레이트 상부면에 무기 박막 또는 금속막을 형성하는 단계; (c) 상기 무기 박막 또는 금속막 상부에 포토 레지스터를 코팅 및 건조하여 포토 레지스터 막을 형성하는 단계; (d) 상기 포토 레지스터 막에 형성될 단차 패턴이 패터닝된 포토 마스크를 생성하는 단계; (e) 상기 생성된 포토 마스크를 상기 포토 레지스터 막 상부면에 적층하고 자외선에 노광하여 상기 단차 패턴을 형성하는 단계; (f) 상기 노광된 포토 레지스터 막을 제거하는 단계; (g) 상기 무기 박막 또는 금속막 중 단차 패턴 영역을 식각하는 단계; 및 (h) 상기 포토 레지스터 막 중 잔여 부분을 제거하여 상기 단차 패턴을 복수개 구비하는 다이 심을 제조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다층 유기박막 코팅용 슬롯 다이 헤드용 다이 심 제조 방법의 제1 실시예는 상기 (b) 단계가 증착, 코팅 및 도금 중 어느 하나의 방식으로 상기 무기 박막 또는 금속막을 형성하는 것을 특징으로 한다.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다층 유기박막 코팅용 슬롯 다이 헤드용 다이 심 제조 방법의 제1 실시예는 상기 단차 패턴이 상기 코팅액이 토출되는 음각 영역으로서, 폭이 유기발광 다이오드 발광 영역의 픽셀 또는 컬러 필터의 폭에 따라 조절되는 것을 특징으로 한다.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다층 유기박막 코팅용 슬롯 다이 헤드용 다이 심 제조 방법의 제1 실시예는 상기 단차 패턴이 상기 코팅액의 점도, 용질 및 토출량에 따라 조절되는 것을 특징으로 한다.

상기 또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다층 유기박막 코팅용 슬롯 다이 헤드 제조 방법의 제2 실시예는 (a) 다이 심 플레이트를 세척하는 단계; (b) 상기 세척된 다이 심 플레이트 상부면에 무기 박막 또는 금속막을 형성하는 단계; (c) 상기 무기 박막 또는 금속막 상부에 포토 레지스터를 코팅 및 건조하여 포토 레지스터 막을 형성하는 단계; (d) 상기 포토 레지스터 막에 형성될 단차 패턴이 패터닝된 포토 마스크를 생성하는 단계; (e) 상기 생성된 포토 마스크를 상기 포토 레지스터 막 상부면에 적층하고 자외선에 노광하여 상기 단차 패턴을 형성하는 단계; (f) 상기 노광된 포토 레지스터 막을 제거하는 단계; (g) 상기 무기 박막 또는 금속막 중 단차 패턴 영역을 식각하는 단계; 및 (h) 상기 포토 레지스터 막 중 잔여 부분을 제거하여 상기 단차 패턴을 복수개 구비하는 다이 심을 제조하는 단계; 및 (h) 상기 제조된 다이 심을 제1 측 본체와 제2 측 본체 사이에 삽입하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다층 유기박막 코팅용 슬롯 다이 헤드용 다이 심 제조 방법의 제3 실시예는 (a) 다이 심 플레이트를 세척하는 단계; (b) 다이 심에 형성될 단차 패턴 외 영역이 패터닝된 스크린 프린팅용 마스크를 생성하는 단계; (c) 상기 생성된 스크린 프린팅용 마스크를 상기 다이 심 플레이트 상부면에 적층하고 메탈 페이스트로 스크린 프린팅하는 단계; (d) 상기 단차 패턴 외 영역을 패터닝하여 패턴층을 형성하는 단계; 및 (e) 상기 형성된 패턴층을 경화하여 상기 단차 패턴을 복수개 구비하는 상기 다이 심을 제조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다층 유기박막 코팅용 슬롯 다이 헤드 제조 방법의 제4 실시예는 (a) 다이 심 플레이트를 세척하는 단계; (b) 다이 심에 형성될 단차 패턴 외 영역이 패터닝된 스크린 프린팅용 마스크를 생성하는 단계; (c) 상기 생성된 스크린 프린팅용 마스크를 상기 다이 심 플레이트 상부면에 적층하고 메탈 페이스트로 스크린 프린팅하는 단계; (d) 상기 단차 패턴 외 영역을 패터닝하여 패턴층을 형성하는 단계; (e) 상기 패턴층을 경화하여 상기 단차 패턴을 복수개 구비하는 상기 다이 심을 제조하는 단계; 및 (h) 상기 제조된 다이 심을 제1 측 본체와 제2 측 본체 사이에 삽입하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

기타 실시예의 구체적인 사항은 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 및 첨부 "도면"에 포함되어 있다.

본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 각종 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.

그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 각 실시예의 구성만으로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로도 구현될 수도 있으며, 단지 본 명세서에서 개시한 각각의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구범위의 각 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐임을 알아야 한다.

본 발명에 의할 경우, 슬롯 다이 헤드 자체에 별도의 패터닝 장치가 필요 없어 제조 단가가 절감되고, 기존의 포토리소그래피 공정을 활용하므로 미세 패터닝 식각이 용이하다.

또한, 다이 심 표면이 식각되지 않아 다이 심 재질의 표면이 갖는 높은 조도가 유지되고, 코팅액이 다이 심 상에 형성된 음각 영역을 통해 흐르므로 유체 유동이 느려지거나 불균일한 코팅이 발생되는 현상이 방지된다.

도 1은 종래의 일반적인 슬롯 다이의 사시도이다.
도 2는 종래의 슬롯 다이 장치의 평면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 다층 유기박막 코팅용 슬롯 다이 헤드의 제1 방향에서 본 분해 사시도(a) 및 제2 방향에서 본 분해 사시도(b)이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따라 다층 유기박막 코팅용 슬롯 다이 헤드 내 다이 심의 제조 방법에 대한 시간의 경과에 따른 공정도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 다층 유기박막 코팅용 슬롯 다이 헤드 내 다이 심의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따라 다층 유기박막 코팅용 슬롯 다이 헤드의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 7은 본 발명에 따라 제조된 다층 유기박막 코팅용 슬롯 다이 헤드가 슬롯 코팅하는 동작을 설명하기 위한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 다층 유기박막 코팅용 슬롯 다이 헤드 내 다이 심의 제조 방법에 대한 시간의 경과에 따른 공정도이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 다층 유기박막 코팅용 슬롯 다이 헤드 내 다이 심의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 10은 본 발명의 제4 실시예에 따라 다층 유기박막 코팅용 슬롯 다이 헤드의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명을 상세하게 설명하기 전에, 본 명세서에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 무조건 한정하여 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 발명자가 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해서 각종 용어의 개념을 적절하게 정의하여 사용할 수 있고, 더 나아가 이들 용어나 단어는 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 함을 알아야 한다.

즉, 본 명세서에서 사용된 용어는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기 위해서 사용되는 것일 뿐이고, 본 발명의 내용을 구체적으로 한정하려는 의도로 사용된 것이 아니며, 이들 용어는 본 발명의 여러 가지 가능성을 고려하여 정의된 용어임을 알아야 한다.

또한, 본 명세서에 있어서, 단수의 표현은 문맥상 명확하게 다른 의미로 지시하지 않는 이상, 복수의 표현을 포함할 수 있으며, 유사하게 복수로 표현되어 있다고 하더라도 단수의 의미를 포함할 수 있음을 알아야 한다.

본 명세서의 전체에 걸쳐서 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소를 "포함"한다고 기재하는 경우에는, 특별히 반대되는 의미의 기재가 없는 한 임의의 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 임의의 다른 구성 요소를 더 포함할 수도 있다는 것을 의미할 수 있다.

더 나아가서, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 "내부에 존재하거나, 연결되어 설치된다"고 기재한 경우에는, 이 구성 요소가 다른 구성 요소와 직접적으로 연결되어 있거나 접촉하여 설치되어 있을 수 있고, 일정한 거리를 두고 이격되어 설치되어 있을 수도 있으며, 일정한 거리를 두고 이격되어 설치되어 있는 경우에 대해서는 해당 구성 요소를 다른 구성 요소에 고정 내지 연결시키기 위한 제 3의 구성 요소 또는 수단이 존재할 수 있으며, 이 제 3의 구성 요소 또는 수단에 대한 설명은 생략될 수도 있음을 알아야 한다.

반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결"되어 있다거나, 또는 "직접 접속"되어 있다고 기재되는 경우에는, 제 3의 구성 요소 또는 수단이 존재하지 않는 것으로 이해하여야 한다.

마찬가지로, 각 구성 요소 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 " ~ 사이에"와 "바로 ~ 사이에", 또는 " ~ 에 이웃하는"과 " ~ 에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지의 취지를 가지고 있는 것으로 해석되어야 한다.

또한, 본 명세서에 있어서 "일면", "타면", "일측", "타측", "제 1", "제 2" 등의 용어는, 사용된다면, 하나의 구성 요소에 대해서 이 하나의 구성 요소가 다른 구성 요소로부터 명확하게 구별될 수 있도록 하기 위해서 사용되며, 이와 같은 용어에 의해서 해당 구성 요소의 의미가 제한적으로 사용되는 것은 아님을 알아야 한다.

또한, 본 명세서에서 "상", "하", "좌", "우" 등의 위치와 관련된 용어는, 사용된다면, 해당 구성 요소에 대해서 해당 도면에서의 상대적인 위치를 나타내고 있는 것으로 이해하여야 하며, 이들의 위치에 대해서 절대적인 위치를 특정하지 않는 이상은, 이들 위치 관련 용어가 절대적인 위치를 언급하고 있는 것으로 이해하여서는 아니된다.

더욱이, 본 발명의 명세서에서는, "…부", "…기", "모듈", "장치" 등의 용어는, 사용된다면, 하나 이상의 기능이나 동작을 처리할 수 있는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있음을 알아야 한다.

또한, 본 명세서에서는 각 도면의 각 구성 요소에 대해서 그 도면 부호를 명기함에 있어서, 동일한 구성 요소에 대해서는 이 구성 요소가 비록 다른 도면에 표시되더라도 동일한 도면 부호를 가지고 있도록, 즉 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 지시하고 있다.

본 명세서에 첨부된 도면에서 본 발명을 구성하는 각 구성 요소의 크기, 위치, 결합 관계 등은 본 발명의 사상을 충분히 명확하게 전달할 수 있도록 하기 위해서 또는 설명의 편의를 위해서 일부 과장 또는 축소되거나 생략되어 기술되어 있을 수 있고, 따라서 그 비례나 축척은 엄밀하지 않을 수 있다.

또한, 이하에서, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 구성, 예를 들어, 종래 기술을 포함하는 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략될 수도 있다.

도 3은 본 발명에 따른 다층 유기박막 코팅용 슬롯 다이 헤드의 제1 방향에서 본 분해 사시도(a) 및 제2 방향에서 본 분해 사시도(b)로서, 제1 측 본체(100), 제2 측 본체(200) 및 다이 심(300)을 구비한다.

도 3을 참조하여 본 발명에 따른 다층 유기박막 코팅용 슬롯 다이 헤드의 구성요소 및 각 기능을 설명하면 다음과 같다.

제1 측 본체(100) 및 제2 측 본체(200)는 단면이 직각 사다리꼴 형상인 플레이트이며, 직각 사다리꼴 형상의 직각 부분은 상부에서 접하고, 빗변 부분의 일측은 하부에서 접한다.

제1 측 본체(100) 또는 제2 측 본체(200)의 내부면에는 코팅액이 헤드 내에 기포 없이 충진되는 영역인 캐비티(250)가 길이 방향으로 형성되어, 코팅액을 폭 방향으로 분배시킨다.

다이 심(300)은 하부 측면에 후술하는 제조 방법에 따라 형성되는 복수개의 음각 영역인 직사각형 형상의 단차 패턴(350)을 구비하고, 제1 측 본체(100) 및 제2 측 본체(200)의 단면인 직각 사다리꼴의 밑면 사이에 삽입되어, 캐비티(250)로부터 분배되는 코팅액을 전달받아 유체 유동을 통하여 헤드 립(lip) 방향으로 토출시킨다.

또한, 다이 심(300)에 형성된 음각 영역은 캐비티(250) 하부에 약간의 개구 영역을 가지면서 중첩되며, 중첩 정도는 유기발광 다이오드 발광 영역의 픽셀 또는 컬러 필터 영역에 코팅되는 용액의 양에 따라 조절된다.

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따라 다층 유기박막 코팅용 슬롯 다이 헤드 내 다이 심(300)의 제조 방법에 대한 시간의 경과에 따른 공정도이다.

도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 다층 유기박막 코팅용 슬롯 다이 헤드 내 다이 심(300)의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.

도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 다층 유기박막 코팅용 슬롯 다이 헤드 내 다이 심(300)의 제조 방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 스테인리스 강 재질의 다이 심 플레이트를 세척한다(S110).

세척된 다이 심 플레이트 상부면에 무기 박막 또는 금속막을 형성한다(S120).

이때, 무기 박막 또는 금속막을 형성하는 방법으로는 증착, 코팅, 또는 도금 방법이 있다.

또한, 무기 박막으로는 인듐 주석 산화물(Indium Tin Oxide, ITO), 산화 아연(ZnO)을 포함하고, 금속으로는 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 금(Au)을 포함한다.

무기 박막 또는 금속막 상부에 포토 레지스터를 코팅한 후에 건조하여(S130) 포토 레지스터 막을 형성한다(S140).

포토 레지스터 막에 형성될 단차 패턴(350)이 패터닝된 포토 마스크를 생성한 후에(S150), 포토 레지스터 막 상부면에 올려 놓고 자외선에 노광하여 단차 패턴(350)을 형성한다(S160).

이때, 단차 패턴(350)은 코팅액이 토출되는 음각 영역의 패턴으로서, 그 폭이 유기발광 다이오드 발광 영역의 픽셀 또는 컬러 필터의 폭에 상응한다.

또한, 코팅액의 점도, 용질, 토출량에 따라 수 um에서 수백 um로 형성 가능하다.

한편, 노광된 포토 레지스터 막을 제거하고(S170), 다이 심 플레이트 상부면에 형성된 무기 박막 또는 금속막 중 단차 패턴(350) 영역을 식각한다(S180).

마지막으로, 남아있는 잔여 포토 레지스터 막을 제거하여 다이 심(300)을 제조한다(S190).

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따라 다층 유기박막 코팅용 슬롯 다이 헤드의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.

도 7은 본 발명에 따라 제조된 다층 유기박막 코팅용 슬롯 다이 헤드가 슬롯 코팅하는 동작을 설명하기 위한 사시도이다.

도 6 및 도 7을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 다층 유기박막 코팅용 슬롯 다이 헤드의 제조 방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 5에 도시된 본 발명의 제1 실시예와 비교해 보면, 도 6에 도시된 제2 실시예의 슬롯 다이 헤드의 제조 방법 중 단계(S200)을 제외한 나머지 동작은 도 5에 도시된 본 발명의 제1 실시예의 슬롯 다이 헤드 내 다이 심의 제조 방법 중 단계(S110) 내지 단계(S190)의 동작과 동일하므로 이들의 상세한 동작에 대한 설명은 생략한다.

도 6에서, 단계(S110) 내지 단계(S190)를 통해 제조된 다이 심(300)을 제1 측 본체(100)와 제2 측 본체(200) 사이에 삽입한다(S200).

도 7에서 보는 바와 같이, 코팅 방향으로의 패터닝은 유기발광 다이오드 발광 영역의 픽셀의 경우, 이미 유연성(flexible) 기판 상에 픽셀 영역이 패터닝되어 있으므로, 별도의 패터닝 장치 없이 정밀한 정렬(alignment)을 통해 코팅이 가능하다.

또한, 유연성 컬러 필터의 경우에도, 유연성 기판에 미리 블랙 매트릭스(black matrix, BM)를 형성하고 패터닝하므로, 슬롯 다이 헤드에 별도의 패터닝 장치가 필요 없다.

이와 같이, 본 발명에 따라 제조된 다층 유기박막 코팅용 슬롯 다이 헤드는 기존의 포토리소그래피(photolithography) 공정을 활용하므로 미세 패터닝 식각이 용이하다.

또한, 다이 심이 식각되지 않으므로 스테인리스 강 표면이 갖는 높은 조도가 유지되고, 코팅액이 다이 심(300) 상에 형성된 음각 영역을 통해 흐르므로 유체 유동이 느려지거나 불균일한 코팅이 발생되는 현상이 방지된다.

도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 다층 유기박막 코팅용 슬롯 다이 헤드 내 다이 심(300)의 제조 방법에 대한 시간의 경과에 따른 공정도이다.

도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 다층 유기박막 코팅용 슬롯 다이 헤드 내 다이 심(300)의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.

도 8 및 도 9를 참조하여 본 발명의 제3 실시예에 따른 다층 유기박막 코팅용 슬롯 다이 헤드 내 다이 심(300)의 제조 방법의 동작을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 4 및 도 5에 도시된 본 발명의 제1 실시예와 비교해 보면, 도 5에 도시된 제1 실시예의 슬롯 다이 헤드 내 다이 심(300) 제조 방법 중 단계(S120) 내지 단계(S180)가 도 9에서 메탈 페이스트(Metal Paste) 스크린 프린팅 공정으로 대체되는 차이점이 있다.

즉, 스테인리스 강 재질의 다이 심 플레이트를 세척한다(S210).

다이 심(300)에 형성될 단차 패턴(350) 외 영역이 패터닝된 스크린 프린팅용 마스크를 생성한다(S220).

생성된 스크린 프린팅용 마스크를 다이 심 플레이트 상부면에 적층하고 메탈 페이스트로 스크린 프린팅한다(S230).

여기에서, 메탈 페이스트(Metal Paste)란 소정의 금속 가루를 휘발성 있는 용매에 녹여서 끈적끈적한 액체가 되게 만든 것으로서, 소정의 시간이 지나면 용매가 휘발되면서 금속 입자만 남게 되어 결국 금속을 코팅한 결과와 동일하게 되는 물질이다.

또한, 스크린 프린팅이란 소정의 형상으로 패터닝된 스크린 마스크 위에 수공적 또는 광화학적 방법으로 판막을 만들어 필요한 화상 이외의 부분을 막고 그 안에 인쇄 잉크나 메탈 페이스트 등을 부어 스퀴지(Squeegee) 등으로 스크린 내면을 가압하면서 움직이면, 인쇄 잉크나 메탈 페이스트가 판막이 없는 패터닝된 부분을 통과하여 판 밑에 놓여 있는 피 인쇄체에 인쇄되는 기법이다.

이 프린팅 기법은 식각 공정이 필요하지 않은 인쇄 기법으로서, 그라비어, 잉크젯, 오프셋 등 다른 프린팅 기법에 비해 내광성이 있으며, 인쇄 잉크나 메탈 페이스트의 두께를 조절할 수 있고, 목적이나 디자인에 따라서 손쉬운 수동 커팅 제판 및 수동 인쇄가 가능하여 공정 및 단가 측면에서 유리하다.

본 발명에서는 메탈 페이스트 금속으로 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 금(Au)을 사용한다.

스크린 프린팅 후에 단차 패턴(350) 외 영역을 패터닝하여 패턴층을 형성한다(S240).

이렇게 형성된 패턴층을 경화하여 최종적으로 다이 심(300)을 제조한다(S250).

이때, 단차 패턴(350)은 제1 실시예에서와 마찬가지로, 그 폭이 유기발광 다이오드 발광 영역의 픽셀 또는 컬러 필터의 폭에 상응한다.

또한, 코팅되는 용액의 점도, 용질, 토출량에 따라 수 um에서 수백 um로 형성 가능하다.

도 10은 본 발명의 제4 실시예에 따라 다층 유기박막 코팅용 슬롯 다이 헤드의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.

도 10을 참조하여 본 발명의 제4 실시예에 따른 다층 유기박막 코팅용 슬롯 다이 헤드의 제조 방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 9에 도시된 본 발명의 제3 실시예와 비교해 보면, 도 10에 도시된 제3 실시예의 슬롯 다이 헤드의 제조 방법 중 단계(S300)을 제외한 나머지 동작은 도 9에 도시된 본 발명의 제3 실시예의 슬롯 다이 헤드 내 다이 심(300)의 제조 방법 중 단계(S210) 내지 단계(S250)의 동작과 동일하므로 이들의 상세한 동작에 대한 설명은 생략한다.

도 10에서, 단계(S210) 내지 단계(S250)를 통해 제조된 다이 심(300)을 제1 측 본체(100)와 제2 측 본체(200) 사이에 삽입한다(S400).

이와 같이, 본 발명은 유기발광 다이오드 발광 영역의 픽셀 또는 유연성 컬러 필터의 코팅 방향으로의 패터닝을 헤드 자체에 별도의 패터닝 장치 없이 정밀한 정렬을 통해 코팅이 가능하고, 기존의 포토리소그래피 공정을 활용하되 다이 심 표면이 식각되지 않고 단차 패턴(350) 영역을 통해 코팅액을 유체 유동시킬 수 있는 다층 유기박막 코팅용 슬롯 다이 헤드 및 그 제조 방법을 제공한다.

이를 통하여, 슬롯 다이 헤드 자체에 별도의 패터닝 장치가 필요 없어 제조 단가가 절감되고, 기존의 포토리소그래피 공정을 활용하므로 미세 패터닝 식각이 용이하다.

또한, 다이 심 표면이 식각되지 않으므로 다이 심(300) 재질의 표면이 갖는 높은 조도가 유지되고, 코팅액이 다이 심(300) 상에 형성된 음각 영역을 통해 흐르므로 유체 유동이 느려지거나 불균일한 코팅이 발생되는 현상이 방지된다.

이상, 일부 예를 들어서 본 발명의 바람직한 여러 가지 실시예에 대해서 설명하였지만, 본 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 항목에 기재된 여러 가지 다양한 실시예에 관한 설명은 예시적인 것에 불과한 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이상의 설명으로부터 본 발명을 다양하게 변형하여 실시하거나 본 발명과 균등한 실시를 행할 수 있다는 점을 잘 이해하고 있을 것이다.

또한, 본 발명은 다른 다양한 형태로 구현될 수 있기 때문에 본 발명은 상술한 설명에 의해서 한정되는 것이 아니며, 이상의 설명은 본 발명의 개시 내용이 완전해지도록 하기 위한 것으로 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것일 뿐이며, 본 발명은 청구범위의 각 청구항에 의해서 정의될 뿐임을 알아야 한다.

100: 제1 측 본체
200: 제2 측 본체
250: 캐비티
300: 다이 심
350: 단차 패턴

Claims (9)

1. 단면이 직각 사다리꼴 형상인 플레이트로서, 직각 사다리꼴 형상의 직각 부분은 상부에서 접하고, 빗변 부분의 일측은 하부에서 접하여 헤드 립을 형성하는 제1 측 및 제2 측 본체; 및
   하부 측면에 직사각형 형상의 복수개의 단차 패턴을 구비하고, 상기 제1 측 및 제2 측 본체 사이에 삽입되어 코팅액을 상기 복수개의 단차 패턴을 통해 상기 헤드 립 방향으로 토출시키는 다이 심;
   을 구비하고,
   상기 제1 측 본체 또는 상기 제2 측 본체의 내부면에는 상기 코팅액이 충진되는 캐비티가 길이 방향으로 형성되어, 상기 코팅액을 폭 방향으로 분배시키는 것을 특징으로 하는,
   다층 유기박막 코팅용 슬롯 다이 헤드.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 복수개의 단차 패턴은
   상기 캐비티 하부에 형성된 소정의 개구 영역과 중첩되는 것을 특징으로 하는,
   다층 유기박막 코팅용 슬롯 다이 헤드.
   
3. (a) 다이 심 플레이트를 세척하는 단계;
   (b) 상기 세척된 다이 심 플레이트 상부면에 무기 박막 또는 금속막을 형성하는 단계;
   (c) 상기 무기 박막 또는 금속막 상부에 포토 레지스터를 코팅 및 건조하여 포토 레지스터 막을 형성하는 단계;
   (d) 상기 포토 레지스터 막에 형성될 단차 패턴이 패터닝된 포토 마스크를 생성하는 단계;
   (e) 상기 생성된 포토 마스크를 상기 포토 레지스터 막 상부면에 적층하고 자외선에 노광하여 상기 단차 패턴을 형성하는 단계;
   (f) 상기 노광된 포토 레지스터 막을 제거하는 단계;
   (g) 상기 무기 박막 또는 금속막 중 단차 패턴 영역을 식각하는 단계; 및
   (h) 상기 포토 레지스터 막 중 잔여 부분을 제거하여 상기 단차 패턴을 복수개 구비하는 다이 심을 제조하는 단계;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는,
   다층 유기박막 코팅용 슬롯 다이 헤드용 다이 심 제조 방법.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 (b) 단계는
   증착, 코팅 및 도금 중 어느 하나의 방식으로 상기 무기 박막 또는 금속막을 형성하는 것을 특징으로 하는,
   다층 유기박막 코팅용 슬롯 다이 헤드용 다이 심 제조 방법.
   
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 단차 패턴은
   상기 코팅액이 토출되는 음각 영역으로서, 폭이 유기발광 다이오드 발광 영역의 픽셀 또는 컬러 필터의 폭에 따라 조절되는 것을 특징으로 하는,
   다층 유기박막 코팅용 슬롯 다이 헤드용 다이 심 제조 방법.
   
6. 제 3 항에 있어서,
   상기 단차 패턴은
   상기 코팅액의 점도, 용질 및 토출량에 따라 조절되는 것을 특징으로 하는,
   다층 유기박막 코팅용 슬롯 다이 헤드용 다이 심 제조 방법.
   
7. (a) 다이 심 플레이트를 세척하는 단계;
   (b) 상기 세척된 다이 심 플레이트 상부면에 무기 박막 또는 금속막을 형성하는 단계;
   (c) 상기 무기 박막 또는 금속막 상부에 포토 레지스터를 코팅 및 건조하여 포토 레지스터 막을 형성하는 단계;
   (d) 상기 포토 레지스터 막에 형성될 단차 패턴이 패터닝된 포토 마스크를 생성하는 단계;
   (e) 상기 생성된 포토 마스크를 상기 포토 레지스터 막 상부면에 적층하고 자외선에 노광하여 상기 단차 패턴을 형성하는 단계;
   (f) 상기 노광된 포토 레지스터 막을 제거하는 단계;
   (g) 상기 무기 박막 또는 금속막 중 단차 패턴 영역을 식각하는 단계; 및
   (h) 상기 포토 레지스터 막 중 잔여 부분을 제거하여 상기 단차 패턴을 복수개 구비하는 다이 심을 제조하는 단계; 및
   (h) 상기 제조된 다이 심을 제1 측 본체와 제2 측 본체 사이에 삽입하는 단계;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는,
   다층 유기박막 코팅용 슬롯 다이 헤드 제조 방법.
   
8. (a) 다이 심 플레이트를 세척하는 단계;
   (b) 다이 심에 형성될 단차 패턴 외 영역이 패터닝된 스크린 프린팅용 마스크를 생성하는 단계;
   (c) 상기 생성된 스크린 프린팅용 마스크를 상기 다이 심 플레이트 상부면에 적층하고 메탈 페이스트로 스크린 프린팅하는 단계;
   (d) 상기 단차 패턴 외 영역을 패터닝하여 패턴층을 형성하는 단계; 및
   (e) 상기 형성된 패턴층을 경화하여 상기 단차 패턴을 복수개 구비하는 상기 다이 심을 제조하는 단계;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는,
   다층 유기박막 코팅용 슬롯 다이 헤드용 다이 심 제조 방법.
   
9. (a) 다이 심 플레이트를 세척하는 단계;
   (b) 다이 심에 형성될 단차 패턴 외 영역이 패터닝된 스크린 프린팅용 마스크를 생성하는 단계;
   (c) 상기 생성된 스크린 프린팅용 마스크를 상기 다이 심 플레이트 상부면에 적층하고 메탈 페이스트로 스크린 프린팅하는 단계;
   (d) 상기 단차 패턴 외 영역을 패터닝하여 패턴층을 형성하는 단계;
   (e) 상기 패턴층을 경화하여 상기 단차 패턴을 복수개 구비하는 상기 다이 심을 제조하는 단계; 및
   (h) 상기 제조된 다이 심을 제1 측 본체와 제2 측 본체 사이에 삽입하는 단계;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는,
   다층 유기박막 코팅용 슬롯 다이 헤드 제조 방법.

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