KR20230066880A - 기판가열부와 증기 분산 냉각판이 구비된 진공 건조 장치 - Google Patents

기판가열부와 증기 분산 냉각판이 구비된 진공 건조 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고 비점, 저 증기압 용매를 사용한 용액이 도포된 기판의 증발률을 균일하게 제어할 수 있도록, 진공챔버부; 상기 진공챔버부의 내측에 설치되어 잉크가 인쇄된 기판이 안착되며, 안착된 기판을 가열하는 기판가열부; 상기 기판가열부의 상기 기판이 안착된 면의 반대측 면으로 상기 기판가열부의 가열을 위한 열원을 공급하는 가열열원부; 및 상기 진공챔버부의 내부에서 상기 기판가열부의 상기 기판이 안착된 면에 대향하도록 설치되어, 증발된 용매를 포함하는 증기를 균일 분산시켜 상기 진공챔버부의 내부의 압력 분포와 온도 분포를 균일화하는 냉각판부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 진공 건조 장치를 제공한다.

Description

기판가열부와 증기 분산 냉각판이 구비된 진공 건조 장치{Vacuum drying apparatus with substrate heater means and vapor dispersion cooling plate}
본 발명은 진공 건조 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 고 비점, 저 증기압 용매를 사용한 잉크 용액이 도포된 기판의 증발률을 균일하게 제어할 수 있도록 하는 기판가열부와 증기 분산 냉각판이 구비된 진공 건조 장치에 관한 것이다.
일반적으로, OLED 디스플레이는 각각의 픽셀 소자의 전원이 꺼지면 빛을 방출하지 않으므로 완벽한 검은색을 구현할 수 있어 높은 명암비를 구현하게 되어 생생한 화면 표시가 가능한 장점을 가진다. 또한, OLED가 높은 발광 특성을 보이는 유기물질을 통해 매우 넓은 색의 영역을 표현할 수 있는 장점 또한 가지며, TV 색 영역 표준들을 가장 잘 준수하는 것으로 인증 받고 있다.
이러한 OLED 디스플레이가 대형화되고 유연화됨에 따라 디스플레이 제조에 경제성과 생산성이 우수한 액상 물질 코팅 또는 인쇄 공정이 확대 적용되는 추세이다.
OLED 디스플레이의 적색, 녹색, 청색의 표면 방식에는 RGB 방식과 WOLED 방식 2가지가 있으며, 이중 RGB 방식이 전력소모가 작고 수명이 길며 공정이 비교적 간단한 장점이 있다.
현재의 RGB 방식의 OLED 디스플레이를 제공하기 위해서는 FMM(Fine Metal Mask)을 사용하게 되는데, TV용 대형 OLED 디스플레이 제조를 위해서는 FMM의 데드 스페이스(Dead Space) 및 마스크 처짐 문제로 인하여 고해상도 RGB 직접 화소 제조에 어려움이 있다.
이러한 FMM을 사용하는 방식의 문제점을 해결하기 위하여, OLED 소재를 잉크로 만들어 RGB 색을 표현하는 각각의 화소에 직접 인쇄하는 잉크젯 방식 OLED 제조 공정이 최근 차세대 OLED 디스플레이 생산 방식으로 주목을 받고 있다.
이러한 잉크젯 방식 OLED 제조 공정은 OLED 제작을 위해 필요한 화소 부분에만 DOD(Drop on Demand) 방식으로 잉크젯 헤드를 이용하여 각 픽셀에 잉크를 도포하게 되므로 재료 이용 효율이 높고, 대면적화에 유리한 점 등 많은 장점이 있다.
상술한 OLED 디스플레이 제작과 같이, 잉크 용액을 잉크젯 헤드를 이용하여 기판 상에 필요한 패턴 형상으로 도포한 후 기판상에 인쇄된 잉크를 건조시켜 제품을 생산하는 공정을 필요로 하는 산업 분야에서는 기판에 도포된 잉크를 신속히 건조하기 위해 진공 건조기가 사용된다.
종래기술의 진공 건조기는 온도를 증대시켜 용액의 증기압을 증가시킴으로써 증발률을 증대시키는 가열 방식이 주를 이루고 있다. 이 경우 진공도가 높아지게 되면 기체 분자 간의 충돌로 인한 균일화 효과가 축소되어 건조기 내부의 기하학적 형상에 따른 유동의 불균일성이 증가한다. 또한, 온도의 증가는 OLED 액상 물질 등의 잉크 용액 내 기능성 유기물질의 성능 및 성분에 영향을 주고, 가열 과정에서 발생하는 온도의 구배로 인해 기판에 도포된 잉크 용액의 유동 유발에 의해 기판 위치에 따른 도포된 잉크 용액의 증발률 불균일성 또한 증가된다. 이로 인해 건조 후 생성된 막의 두께 불균일을 초래하게 되므로, 잉크 용액이 건조되어 최종 박막이 형성되는 과정에서 박막 균일도 확보에 어려움이 발생하는 문제가 있다.
이는 OLED 디스플레이 등의 건조된 잉크 박막을 가지는 제품의 불량을 초래하여 재료 소모가 많고 부품 소재 비용을 증가시키는 문제 또한 발생시킨다.
그러므로 잉크젯 방식으로 RGB 잉크 등의 잉크 용액을 인쇄한 후, 도포된 각 패턴 상의 잉크를 건조시켜 균일한 막을 형성하기 위해서는 진공 건조 장비를 이용한 진공 건조 공정이 매우 중요하게 된다.
이에 따라, 진공챔버부 내부에서 증발 증기의 유동 흐름을 제어하기 위해 벽면 구조물이나 다공성 구조물을 이용한 디퓨저를 설치하는 방식이 널리 사용되고 있으나, 디퓨저는 기체 또는 증기 분자 밀도가 높은 경우에는 유효하게 작용할 수 있지만, 분자의 밀도가 매우 낮은 고진공 상태에서는 유동 균일화 효과를 기대하기 어려운 문제가 있다.
대한민국 공개특허 제10-2007-0073394호(2007.07.10. 공개) 대한민국 공개특허 제10-2018-0033079호(2018.04.02. 공개)
따라서 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예는, 잉크젯 OLED(Organic Light Emitting Diode) 디스플레이 등과 같은 잉크 인쇄 및 진공 건조 공정을 가지는 제품의 제조 시, 잉크 패턴이 형성된 기판을 진공 건조하는 때에, 증발 증기를 흡착되도록 하고, 기판의 가열 온도를 위치와 시간에 따라 조절함으로써, 고진공 건조기 내에서 증기의 흐름을 균일하게 제어하여, 진공챔버부 내부의 온도 분포와 압력 분포를 균일하게 하고, 이에 의해 기판상에서 잉크 용액의 증발률 분포를 균일하게 함으로써 건조된 잉크 막의 두께를 균일하게 하는 기판가열부와 증기 분산 냉각판이 구비된 진공 건조 장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.
상술한 본 발명의 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예는, 진공챔버부; 상기 진공챔버부의 내측에 설치되어 잉크가 인쇄된 기판이 안착되며, 안착된 기판을 가열하는 기판가열부; 상기 기판가열부의 상기 기판이 안착된 면의 반대측 면으로 상기 기판가열부의 가열을 위한 열원을 공급하는 가열열원부; 및 상기 진공챔버부의 내부에서 상기 기판가열부의 상기 기판이 안착된 면에 대향하도록 설치되어, 증발된 용매를 포함하는 증기를 균일 분산시켜 상기 진공챔버부의 내부의 압력 분포와 온도 분포를 균일화하는 냉각판부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 진공 건조 장치를 제공한다.
상기 기판가열부는 광을 흡수하여 발열을 수행하는 광흡수판으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 광흡수판은 몰리브데넘(Mo), 크로뮴(Cr), 타이타늄(Ti), 주석(Sn), 텅스텐(W), 지르코늄(Zr), 니켈(Ni), 코발트(Co), 이들의 금속산화물 및 이들의 합금으로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다.
상기 광흡수판은 금속층/버퍼층/금속층으로 적층 구성되고, 상기 버퍼층은 질화규소, 산질화 규소, 산화알루미늄, 산화아연, 및 산화 인듐 주석으로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다.
상기 가열열원부는 면광원부로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 냉각판부는, 저온 상태를 유지하여, 상기 기판가열부에 안착된 기판에 인쇄된 잉크에 포함된 용매의 증발 증기가 상기 냉각판부로 향하는 균일 증기 흐름을 형성시키는 판상으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 냉각판부는, 니켈-철 합금인 인바(Invar) 소재, 스테인레스 스틸(SUS) 소재의 금속, 이들의 금속산화물 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상으로 제작될 수 있다.
상기 냉각판부는 고체 구조물 또는 다공성 구조물로 제작되는 것을 특징으로 한다.
상기 진공건조장치는, 상기 가열열원부의 부위별 가열을 제어하는 제어부; 및 상기 기판가열부와 대향하도록 격자상으로 배치되는 복수의 온도센서들로 형성되는 온도센서부;를 더 포함하고, 상기 가열열원부는 상기 온도센서들의 측정 온도 값에 따라 상기 냉각판부의 상기 기판가열부와 대향하는 면이 균일 온도 분포를 가지도록 상기 제어부에 의해 개별적으로 가열이 제어되도록 격자상으로 배치되는 복수의 단위가열열원을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 진공건조장치는, 상기 진공챔버부의 내부 공기 또는 증기를 외부로 배출하도록 상기 진공챔버부의 면에 관통 형성되는 하나 이상의 배기유로입구 각각과 연통되어 배기유로를 형성하는 하나 이상의 배기유로부; 및 상기 배기유로부에 연결되어 상기 진공챔버부의 진공을 위한 부압을 인가하는 진공펌프부를 포함하여 구성될 수도 있다.
상기 진공 건조 장치는, 상기 진공챔버부의 내부에서 상기 냉각판과 대향하는 배기유로입구의 전단에 설치되어 배기되는 증기를 균일 분산시켜 상기 진공챔버부의 내부의 유동 분포를 균일화하는 분산유로부; 및 상기 기판가열부 또는 상기 분산유로부 중 어느 하나를 회전시키도록 구성되는 회전수단;을 더 포함하여 구성될 수도 있다.
상기 분산유로부는, 다수의 블레이드들이 둔각으로 열을 이루며 배치되는 둔각블레이드열; 및 다수의 블레이드들이 예각으로 열을 이루며 배치되는 예각블레이드열;을 포함하고, 상기 둔각블레이드열과 예각블레이드열이 수평 방향으로 교대로 배치 구성되어 진공챔버부의 배기유로입구 전단에 설치될 수 있다.
상기 분산유로부는, 상기 블레이드들이 둔각블레이드열과 예각블레이드열로 수직 및 수평 방향으로 교대로 배치되어 상기 진공챔버부 내부의 배기유로입구 전단에 고정설치되는 평판블레이드부로 구성되고, 상기 회전수단은 상기 기판가열부를 회전시키도록 구성되는 기판가열부 회전수단으로 구성될 수도 있다.
상기 분산유로부는, 상기 블레이드들이 둔각블레이드열과 예각블레이드열로 수직방향으로 교대로 적층 배치됨과 동시에, 수평방향에서 둔각블레이드열과 예각블레이드열이 회전축을 중심으로 동심원을 이루며 교대로 배치되도록 구성되어, 상기 진공챔버부 내부의 배기유로입구 전단에 설치되는 회전블레이드부로 구성되고, 상기 회전수단은 상기 회전블레이드부를 회전시키도록 구성되는 회전블레이드부 회전수단으로 구성될 수도 있다.
상기 분산유로부는, 다수의 통공이 형성되어 상기 진공챔버부 내부의 배기유로입구 전단에 설치되는 다공성 판으로 구성되고, 상기 회전수단은 상기 기판가열부를 회전시키는 기판가열부 회전수단으로 구성될 수도 있다.
상술한 구성을 가지는 본 발명의 일 실시예의 진공 건조 장치는, 잉크젯 OLED(Organic Light Emitting Diode) 디스플레이 등의 잉크를 인쇄하여 건조시킨 잉크 패턴을 가지는 제품의 제조 시, 잉크 패턴이 형성된 기판을 진공 건조하는 경우, 진공 건조 챔버 내부의 온도 분포와 압력 분포를 균일하게 하여 건조된 잉크 막의 두께를 균일하게 건조할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예의 진공 건조 장치는, 소재 잉크 인쇄 및 진공 건조 공정을 통해 생성되는 소재 잉크 패턴의 불량을 최소화하여 재료 소모를 줄이고, 이로 인해 부품 소재 비용을 절감시키는 효과 또한 제공한다.
또한, 본 발명의 일 실시예는, 고 비점, 저 증기압 용매를 사용한 용액이 도포된 기판의 증발률을 균일하게 제어할 수 있는 고 진공 건조 수단을 제공하는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예의 기판가열부(200)와 증기 분산을 위한 냉각판부(400)가 구비된 진공 건조 장치(1)의 단면도이다.
도 2는 도 1의 A부분의 확대도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 냉각판부(400)에 구성되는 온도센서부(450)와 제어부(700)의 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 개별적으로 가열이 제어되도록 격자상으로 배치 구성되어 가열열원부(300)를 구성하는 복수의 단위가열열원(310)을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따라 기판가열부(200)와 냉각판부(400)에 더하여 분산유로부(600)를 더 포함하여 구성되는 진공 건조 장치(2)의 단면도이다.
도 6은 도 5의 분산유로부(600)의 내부에 장착되는 블레이드부(610)의 수직 방향 적층 구조를 나타내는 분산유로부(600)의 개략적인 측단면도이다.
도 7은 분산유로부(600) 내부의 블레이드(601)에 의해 진공챔버부(100)의 내부의 증기가 충돌함으로써 배출 지연 및 확산이 유도되어 증기가 균일하게 분포되어 배출되도록 하는 것에 의해, 진공챔버부(100) 내부의 전체 영역에서 균일한 온도 분포와 압력 분포를 형성하는 것을 나타내는 도면이다.
도 8은 도 6의 블레이드부(610)의 일 실시예인 평판블레이드부(613)의 수평 방향 배치 구조를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 9는 도 6의 블레이드부(610)의 다른 실시예인 회전블레이드부(615)의 수평 방향 배치 구조를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 분산유로부(600)가 다공성 판(650)으로 구성된 진공 건조 장치(2)의 단면도이다.
본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예의 기판가열부(200)와 증기 분산을 위한 냉각판부(400)가 구비된 진공 건조 장치(1)의 단면도이고, 도 2는 도 1의 A부분의 확대도이다.
도 1 및 도 2와 같이, 본 발명의 일 실시예의 진공 건조 장치(1)는, 진공챔버부(100), 상기 진공챔버부(100)의 내측에 설치되어 잉크(20)가 인쇄된 기판(10)이 안착되며, 안착된 기판(10)을 가열하는 기판가열부(200), 상기 기판가열부(200)의 상기 기판(10)이 안착된 면의 반대측 면으로 상기 기판가열부(200)의 가열을 위한 열원을 공급하는 가열열원부(300), 상기 진공챔버부(100)의 내부에서 상기 기판가열부(200)의 상기 기판(10)이 안착된 면에 대향하도록 설치되어, 증발된 용매를 포함하는 증기(30)를 균일 분산시켜 상기 진공챔버부(100)의 내부의 압력 분포와 온도 분포를 균일화하는 냉각판부(400), 상기 진공챔버부(100)의 증발된 용매를 포함하는 증기(30)를 외부로 배출하도록 상기 냉각판부(400)와 대향하는 상기 진공챔버부(100)의 면에 관통 형성되는 하나 이상의 배기유로입구(110) 각각과 연통되어 배기유로를 형성하는 하나 이상의 배기유로부(500) 및 상기 배기유로부(500)에 연결되어 상기 진공챔버부(100)의 진공을 위한 부압을 인가하는 진공펌프부(미도시)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 기판가열부(200)는 광을 흡수하여 발열을 수행하는 광흡수판으로 구성될 수 있고, 상기 가열열원부(300)는 광흡수판으로 열원으로서의 광을 조사는 면광원부로 구성될 수 있다.
이때, 상기 광흡수판은 광원의 광 흡수율이 높은 금속 또는 금속산화물로 구성되거나 광원의 광 흡수율이 높은 금속 또는 금속산화물 층이 코팅된 고체 구조물일 수 있다. 광흡수판의 재료는 단층 또는 다층 구조로 형성할 수 있다. 단층으로는 몰리브데넘(Mo), 크로뮴(Cr), 타이타늄(Ti), 주석(Sn), 텅스텐(W), 지르코늄(Zr), 니켈(Ni), 코발트(Co), 이들의 금속산화물 및 이들의 합금으로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다. 또한, 다층 구조로는 금속층/버퍼층/금속층 형태로 상기 금속층 사이에 버퍼층을 형성할 수 있다. 상기 버퍼층 재료로는 질화규소, 산질화 규소, 산화알루미늄, 산화아연, 및 산화 인듐 주석으로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다.
그리고 상기 가열열원부(300)는 상기 기판가열부(200)의 기판(10)이 안착된 면의 반대측 면과 대향하도록 진공챔버부(100)의 내부 또는 외부에 선택적으로 설치될 수 있다. 상기 가열열원부(300)가 상기 진공챔버부(100)의 외부에 설치되는 경우, 상기 진공챔버부(100)의 상기 가열열원부(300)와 대향하는 면에는 도 1 및 도 2와 같이, 광투과창(120)이 형성될 수 있다.
상기 냉각판부(400)는 저온 상태를 유지하여, 상기 기판가열부(200)에 안착된 기판(10)에 인쇄된 잉크(20)에 포함된 용매를 포함하는 증기가 상기 냉각판부(400)로 향하는 균일 증기 흐름을 형성시키는 판상으로 구성될 수 있다. 이때, 상기 냉각판부(400)는 상기 진공챔버부(100)의 내부의 영역의 수평 단면의 면적보다 좁은 면적을 가지도록 형성되어, 용매를 포함하는 증기가 냉각판부(400)의 둘레를 따라 배기유로입구(110)로 배출되도록 구성될 수 있다. 상술한 바와 같이, 저온 상태를 유지하기 위해, 상기 냉각판부(400)는 내부에 냉각을 위한 냉각제가 흐르는 냉각유로(미도시)를 더 포함하여 구성될 수도 있다.
또한, 상기 냉각판부(400)는 잉크에 포함된 용매의 증발 증기를 흡착하며, 유기물에 대하여 화학적으로 안정한 금속 또는 금속산화물 또는 이들의 혼합물 중 어느 하나로 제작되며, 고체 구조물 또는 다공성 구조의 구조물인 것을 특징으로 한다. 냉각판부는 니켈-철 합금인 인바(Invar) 소재, 스테인레스 스틸(SUS) 소재, 이들의 금속산화물 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상으로 제작될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예의 진공 건조 장치(1)는 진공챔버부(100)의 내부의 압력 분포와 온도 분포를 균일하게 유지하도록 하기 위해, 기판가열부(200)의 온도를 위치와 시간에 따라 조정할 수 있도록 구성될 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따라 냉각판부(400)에 구성되는 온도센서부(450)와 제어부(700)의 구성을 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따라 개별적으로 가열이 제어되도록 격자상으로 배치 구성되어 가열열원부(300)를 구성하는 복수의 단위가열열원(310)을 나타내는 도면이다.
상술한 바와 같이 진공챔버부(100)의 내부의 위치별 시간별 온도 제어를 위해, 상기 진공 건조 장치(1)는 상기 가열열원부(300)의 각각의 단위가열열원(310)을 개별적으로 제어하는 제어부(700)와, 상기 기판가열부(200)와 평행을 이루는 면을 형성하며 상기 진공챔버부(100)의 내부에 설치되어 수평면상에서의 진공챔버부(100) 내부의 온도 분포를 검출하는 온도센서부(450)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
그리고 상기 가열열원부(300)는 상기 제어부(700)에 의해 부분적으로 가열이 제어되도록 격자상으로 배치되어 개별적으로 발광 세기가 조절되는 복수의 단위가열열원부(310)들을 포함하여 구성되어, 상기 온도센서부(450)의 측정 온도 값에 따라 상기 냉각판부(400)의 상기 기판가열부(200)와 대향하는 면이 균일 온도 분포를 가지도록 가열열원을 기판가열부(200)로 공급한다.
상술한 구성의 본 발명의 일 실시예의 진공 건조 장치(1)는 냉각판부(400)를 저온으로 유지시키는 것에 의해 기판가열부(200)로부터 냉각판부(400) 방향으로 증기의 흐름을 발생시킨다. 그리고 온도센서(410)들을 통해 냉각판부(400)의 부위별 온도 분포를 검출한 후 제어부(700)로 출력한다. 온도센서부(410)로부터 냉각판부(400)의 온도 분포 정보를 수신한 제어부(700)는 가열열원부(300)를 구성하는 개별 단위가열열원(310)들의 발광을 제어하여, 기판가열부(200)의 부위별 온도 분포를 균일화하는 것에 의해, 증발률을 균일화하여 냉각판부(400)로 흐르는 잉크 용매 등의 증기의 온도 분포와 압력 분포를 균일화시킨다.
이에 의해, 기판가열부(200)에 안착된 기판(10) 상에서의 잉크 용매 등의 증발이 균일하게 이루어져, 건조된 후의 잉크 패턴의 두께가 균일하게 유지된다.
도 3의 경우 상기 온도센서부(450)가 냉각판부(400)의 기판가열부(200)와 대향하는 면 상에 일체로 형성되는 것으로 도시하였으나, 온도센서부(450)의 설치 위치는 진공챔버부(100) 내부의 수평 면 상에서의 온도 분포를 측정할 수 있는 위치면 되므로 이에 한정되는 것은 아니다.
상술한 구성의 본 발명의 일 실시예의 진공 건조 장치(1)는 한 개 이상의 배기유로를 통해 증기를 배출하는 진공챔버부(100)의 내부에서, 잉크 용액이 도포된 기판(10)을 가열한다. 그리고 기판(10)에 비해 온도가 낮게 유지되는 흡착판 등의 냉각판부(400)를 진공챔버부(100)의 소정 위치에 설치한다. 이에 의해 온도가 상대적으로 높은 기판에서 기화된 증기가 온도가 상대적으로 낮은 진공챔버부(100)의 벽면 또는 냉각판부(400)로 흡착되도록 유동을 발생시킴으로써 기판(10)의 위치에 따른 증발률 분포를 균일하게 한다.
또한, 상기 기판(10)을 가열함에 있어서, 기판(10)의 잉크(20)가 도포된 반대 면이 접촉하는 챔버 하부에 기판가열부(200)와 위치별 시간별로 온도를 제어할 수 있도록 하는 가열열원부(300)를 설치하는 것에 의해 기판(10) 면을 전체적으로 균일하게 가열함과 동시에, 기판(10)이 안착된 진공챔버부(100)의 내부 압력 분포와 온도 분포를 더욱 균일하게 제어할 수 있도록 한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따라 기판가열부(200)와 냉각판부(400)에 더하여 분산유로부(600)를 더 포함하여 구성되는 진공 건조 장치(2)의 단면도이다.
도 5와 같이, 상기 진공 건조 장치(2)는 도 1 및 도 2의 진공 건조 장치(1)의 구성에 부가하여, 상기 진공챔버부(100)의 내부에서 상기 기판가열부(200)의 상부에 설치되어 배기되는 증기를 균일 분산시켜 진공챔버부(100)의 내부의 압력 분포와 온도 분포를 균일화하는 것에 의해 유동분포를 균일화하는 분산유로부(600)와, 상기 분산유로부(600) 또는 기판가열부(200)를 회전시키는 회전수단을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 분산유로부(600)는 블레이드(601)들이 둔각블레이드열(620)과 예각블레이드열(630)이 수평 방향으로 교대로 배치 구성될 수도 있다.
상기 분산유로부(600)는, 블레이드(601)들이 둔각블레이드열(620)과 예각블레이드열(630)로 수직 및 수평 방향으로 교대로 배치되어 상기 진공챔버부(100) 내부의 배기유로입구(110) 전단에 고정설치되는 평판블레이드부(613)로 구성될 수도 있다. 이 경우 상기 회전수단은 상기 기판가열부(200)를 회전시키도록 구성되는 기판가열부 회전수단(660)으로 구성될 수 있다.
상기 분산유로부(600)는, 블레이드(601)들이 둔각블레이드열(620)과 예각블레이드열(630)로 수직방향으로 교대로 적층 배치됨과 동시에, 수평방향에서 둔각블레이드열(620)과 예각블레이드열(630)이 터빈의 구조와 같이, 회전축(640)을 중심으로 동심원을 이루며 교대로 배치되도록 구성되어, 상기 진공챔버부(100) 내부의 배기유로입구(110) 전단에 회전 가능하게 설치되는 회전블레이드부(613)로 구성될 수도 있다. 이 경우, 상기 회전수단은 상기 회전블레이드부를 회전시키며, 분산유로부(600)를 통과한 증기를 외부로 배출하도록 구성되는 회전블레이드부 회전수단(670)으로 구성될 수 있다.
도 6은 도 5의 분산유로부(600)의 내부에 장착되는 블레이드부(610)의 수직 방향 적층 구조를 나타내는 분산유로부(600)의 개략적인 측단면도이고, 도 7은 분산유로부(600) 내부의 블레이드(601)에 의해 진공챔버부(100)의 내부의 증기가 충돌함으로써 배출 지연 및 확산이 유도되어 증기가 균일하게 분포되어 배출되도록 하는 것에 의해, 진공챔버부(100) 내부의 전체 영역에서 균일한 온도 분포와 압력 분포를 형성하는 것을 나타내는 도면이다.
도 6과 같이, 상기 분산유로부(600)는 다수의 블레이드(601)들이 둔각블레이드열(620)과 예각블레이드열(630)을 형성하도록 수직 방향으로 적층 형성되고, 수평 방향으로 교대로 배치되는 구조를 가질 수 있다.
상술한 구성에 의해, 도 7과 같이, 기판(10) 상에 인쇄된 잉크(20) 용액으로부터 증발된 용매 또는 진공챔버부 내부의 잔류 공기를 포함하는 증기(30) 분자들이 진공펌프부의 부압에 의해 진공챔버부 상부에 설치되는 배기유로부(500) 측으로 이동하는 경우, 수직 및 수평 방향으로 지그재그 상으로 배치되는 다수의 둔각블레이드열(620)과 예각블레이드열(630)을 구성하는 블레이드(601)들과 충돌하면서, 교차되는 블레이드(601)가 형성하는 지그재그 형의 유로를 통해 배기된다. 이에 의해, 진공챔버부(100) 내부의 증기(30)의 상부로의 이동속도와 수평 영역에서의 분포가 균일하게 되어 진공챔버부(100) 내부에서 증기의 유동 분포가 균일하게 된다. 이로 인해, 진공챔버부(100) 내부의 기판(10)의 국소 부위에 집중되는 증발률을 시간 평균적으로 균일화한다. 상술한 바와 같이, 진공챔버부(100) 내부의 기판(10)의 국소 부위에 집중되는 증발률이 균일화되는 것에 의해 기판(10)에 인쇄된 잉크(20)에 포함된 용매 등의 증발이 균일하게 이루어짐으로써, 잉크(20)들이 균일하게 건조되어 균일한 두께를 가지는 잉크(20) 막의 생성을 가능하게 한다.
상술한 구성의 분산유로부(600)를 형성하는 블레이드부(610)는 고정식 또는 회전식으로 구성될 수 있다.
도 8은 도 5의 블레이드부(610)의 다른 실시예인 회전블레이드부(615)의 수평 방향 배치 구조를 나타내는 개략적인 평면도이고, 도 9는 도 6의 블레이드부(610)의 다른 실시예인 회전블레이드부(615)의 수평 방향 배치 구조를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 8과 같이, 상기 블레이드부(610)는, 도 6과 같이, 블레이드(601)들이 둔각블레이드열(620)과 예각블레이드열(630)로 수직방향으로 교대로 적층 배치됨과 동시에, 도 8과 같이, 수평방향에서 둔각블레이드열(620)과 예각블레이드열(630)을 이루도록 교대로 배치되도록 구성되어 상기 진공챔버부(100) 내부의 상부면에 고정설치되는 평판블레이드부(613)로 구성될 수 있다. 이 경우, 상기 회전수단은 상술한 바와 같이, 기판(10) 상의 잉크(20)에 포함된 용매 등의 첨가제의 증발이 기판(10)의 면 전체에서 균일해지도록 기판가열부(200)를 회전시키는 기판가열부 회전수단(660)으로 구성된다.
이와 달리, 도 9와 같이, 상기 블레이드부(610)는, 도 6과 같이, 블레이드(601)들이 둔각블레이드열(620)과 예각블레이드열(630)로 수직방향으로 교대로 적층 배치됨과 동시에, 도 9와 같이, 수평방향에서 둔각블레이드열(620)과 예각블레이드열(630)이 터빈의 구조와 같이, 회전축(640)을 중심으로 동심원을 이루며 교대로 배치되도록 구성되어, 상기 진공챔버부(100) 내부의 상부면에 회전 가능하게 설치되는 회전블레이드부(615)로 구성될 수도 있다. 이 경우, 상기 회전수단은 상기 회전축(640)에 축결합되어 상기 회전블레이드부(615)를 회전시키며 증기를 배기유로부(500)로 배출하는 회전블레이드부 회전수단(670)으로 구성된다.
상술한 구성의 회전블레이드부(615)는 진공챔버부(100)의 증기 배기를 위한 분산유로부(600) 내부의 블레이드(601)들에 의해 형성되는 미세 배기유로들의 위치를 시간에 따라 변화함으로써 유로 직 하단부인 회전블레이드부(615)의 하부에 위치한 기판(10)의 국소 부위에 집중되는 증발률을 시간 평균적으로 균일화하여, 진공챔버부(100) 내부의 압력 및 온도 분포의 균일성을 더욱 향상시키고 이로 인해 진공챔버부(100) 내부의 증기 유동 분포를 균일화한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 분산유로부(600)가 다공성 판(650)으로 구성된 진공 건조 장치(2)의 단면도이다.
도 10과 같이, 상기 분산유로부(600)는 다수의 통공(651)이 형성되어 상기 진공챔버부 내부의 배기유로입구 전단에 설치되는 다공성 판(650)으로 구성되고, 상기 회전수단은 상기 기판가열부를 회전시키는 기판가열부 회전수단(660)으로 구성될 수 있다.
이 경우, 상기 기판가열부 회전수단(660)이 기판가열부(200)를 회전시키는 것에 의해 기판(10)을 회전시켜 증발률을 균일화시키며, 상기 다공성 판(650)은 증기들을 다수의 통공(651)들과 테두리 영역을 통해 상부로 배출하여 증기의 유동분포를 균일하게 한다. 이에 의해, 기판(10) 상부면 전체에서 균일한 증발이 수행되어 건조된 잉크(20)의 두께가 균일하게 된다.
상술한 구성의 본 발명의 일 실시예의 진공 건조 장치(1, 2)는 디스플레이 제조, 플렉시블 PCB 등 대면적 유연전자부품 제조 등에 적용될 수 있다.
상기에서 설명한 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술적 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
1, 2: 진공 건조 장치
10: 기판
20: 잉크
30: 증기
100: 진공챔버부
110: 배기유로입구
120: 광투과창
200: 기판가열부
300: 가열열원부
310: 단위가열열원(그래파이트, 지르코늄, 탄화지르코늄….. )
350: 단위가열열원부
400: 냉각판부(흡착판)
410: 온도센서
420: 온도센서부
500: 배기유로부
600: 분산유로부(분산 유로 장치)
601: 블레이드
610: 블레이드부
613: 평판블레이드부
615: 회전블레이드부
620: 둔각블레이드열
630: 예각블레이드열
640: 회전축
650: 다공성 판
651: 통공
660: 기판가열부회전수단
670: 회전블레이드부
700: 제어부

Claims (14)

  1. 진공챔버부;
    상기 진공챔버부의 내측에 설치되어 잉크가 인쇄된 기판이 안착되며, 안착된 기판을 가열하는 기판가열부;
    상기 기판가열부의 상기 기판이 안착된 면의 반대측 면으로 상기 기판가열부의 가열을 위한 열원을 공급하는 가열열원부; 및
    상기 진공챔버부의 내부에서 상기 기판가열부의 상기 기판이 안착된 면에 대향하도록 설치되어, 증발된 용매를 포함하는 증기를 균일 분산시켜 상기 진공챔버부의 내부의 압력 분포와 온도 분포를 균일화하는 냉각판부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 진공 건조 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판가열부는 광을 흡수하여 발열을 수행하는 광흡수판으로 구성되는 것을 특징으로 하는 진공 건조 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 광흡수판은,
    몰리브데넘(Mo), 크로뮴(Cr), 타이타늄(Ti), 주석(Sn), 텅스텐(W), 지르코늄(Zr), 니켈(Ni), 코발트(Co), 이들의 금속산화물 및 이들의 합금으로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나의 물질로 제작되는 것을 특징으로 하는 진공 건조 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 광흡수판은 금속층/버퍼층/금속층으로 적층 구성되고,
    상기 버퍼층은 질화규소, 산질화 규소, 산화알루미늄, 산화아연, 및 산화 인듐 주석으로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 건조 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 가열열원부는,
    면광원부로 구성되는 것을 특징으로 하는 진공 건조 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 냉각판부는,
    저온 상태를 유지하여, 상기 기판가열부에 안착된 기판에 인쇄된 잉크에 포함된 용매의 증발 증기가 상기 냉각판부로 향하는 균일 증기 흐름을 형성시키는 판상으로 구성되는 것을 특징으로 하는 진공 건조 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 냉각판부는,
    니켈-철 합금인 인바(Invar) 소재, 스테인레스 스틸(SUS) 소재의 금속, 이들의 금속산화물 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상으로 제작되는 것을 특징으로 하는 진공 건조 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 냉각판부는,
    고체 구조물 또는 다공성 구조물로 제작되는 것을 특징으로 하는 진공 건조 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 냉각판부는,
    상기 가열열원부의 부위별 가열을 제어하는 제어부; 및
    상기 기판가열부와 대향하도록 격자상으로 배치되는 복수의 온도센서들로 형성되는 온도센서부;를 더 포함하고,
    상기 가열열원부는 상기 온도센서들의 측정 온도 값에 따라 상기 냉각판부의 상기 기판가열부와 대향하는 면이 소정의 온도 분포를 가지도록 상기 제어부에 의해 개별적으로 가열이 제어되도록 격자상으로 배치되는 복수의 단위가열열원을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 진공 건조 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 진공챔버부의 내부에서 상기 냉각판과 대향하는 배기유로입구의 전단에 설치되어 배기되는 증기를 균일 분산시켜 상기 진공챔버부의 내부의 유동 분포를 균일화하는 분산유로부; 및
    상기 기판가열부 또는 상기 분산유로부 중 어느 하나를 회전시키도록 구성되는 회전수단;을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 진공 건조 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 분산유로부는,
    다수의 블레이드들이 둔각으로 열을 이루며 배치되는 둔각블레이드열; 및 다수의 블레이드들이 예각으로 열을 이루며 배치되는 예각블레이드열;을 포함하고, 상기 둔각블레이드열과 예각블레이드열이 수평 방향으로 교대로 배치 구성되어 진공챔버부의 배기유로입구 전단에 설치되는 것을 특징으로 하는 진공 건조 장치.
  12. 제10항에 있어서, 상기 분산유로부는,
    상기 블레이드들이 둔각블레이드열과 예각블레이드열로 수직 및 수평 방향으로 교대로 배치되어 상기 진공챔버부 내부의 배기유로입구 전단에 고정설치되는 평판블레이드부로 구성되고,
    상기 회전수단은 상기 기판가열부를 회전시키도록 구성되는 기판가열부 회전수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 진공 건조 장치.
  13. 제10항에 있어서, 상기 분산유로부는,
    상기 블레이드들이 둔각블레이드열과 예각블레이드열로 수직방향으로 교대로 적층 배치됨과 동시에, 수평방향에서 둔각블레이드열과 예각블레이드열이 회전축을 중심으로 동심원을 이루며 교대로 배치되도록 구성되어, 상기 진공챔버부 내부의 배기유로입구 전단에 설치되는 회전블레이드부로 구성되고,
    상기 회전수단은 상기 회전블레이드부를 회전시키도록 구성되는 회전블레이드부 회전수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 진공 건조 장치.
  14. 제10항에 있어서, 상기 분산유로부는,
    다수의 통공이 형성되어 상기 진공챔버부 내부의 배기유로입구 전단에 설치되는 다공성 판으로 구성되고,
    상기 회전수단은 상기 기판가열부를 회전시키는 기판가열부 회전수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 진공 건조 장치.
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