WO2012124909A2 - 경화 시스템 및 그 방법 - Google Patents

경화 시스템 및 그 방법 Download PDF

Info

Publication number
WO2012124909A2
WO2012124909A2 PCT/KR2012/001452 KR2012001452W WO2012124909A2 WO 2012124909 A2 WO2012124909 A2 WO 2012124909A2 KR 2012001452 W KR2012001452 W KR 2012001452W WO 2012124909 A2 WO2012124909 A2 WO 2012124909A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
laser
layers
generator
wavelength
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/KR2012/001452
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2012124909A9 (ko
WO2012124909A3 (ko
Inventor
이승현
윤덕균
김동수
고승환
성형진
강현욱
여준엽
홍석준
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Korea Institute of Machinery and Materials KIMM
Original Assignee
Korea Institute of Machinery and Materials KIMM
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Korea Institute of Machinery and Materials KIMM filed Critical Korea Institute of Machinery and Materials KIMM
Priority to US14/004,445 priority Critical patent/US20130341532A1/en
Priority to JP2013558777A priority patent/JP5761651B2/ja
Publication of WO2012124909A2 publication Critical patent/WO2012124909A2/ko
Publication of WO2012124909A3 publication Critical patent/WO2012124909A3/ko
Publication of WO2012124909A9 publication Critical patent/WO2012124909A9/ko
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D3/00—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials
    • B05D3/06—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by exposure to radiation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41M—PRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M7/00—After-treatment of prints, e.g. heating, irradiating, setting of the ink, protection of the printed stock
    • B41M7/0081—After-treatment of prints, e.g. heating, irradiating, setting of the ink, protection of the printed stock using electromagnetic radiation or waves, e.g. ultraviolet radiation, electron beams
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/06—Surface hardening
    • C21D1/09—Surface hardening by direct application of electrical or wave energy; by particle radiation
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
    • H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P34/00—Irradiation with electromagnetic or particle radiation of wafers, substrates or parts of devices
    • H10P34/40—Irradiation with electromagnetic or particle radiation of wafers, substrates or parts of devices with high-energy radiation
    • H10P34/42—Irradiation with electromagnetic or particle radiation of wafers, substrates or parts of devices with high-energy radiation with electromagnetic radiation, e.g. laser annealing

Definitions

  • the present invention relates to a curing system and a method thereof, and more particularly, print quality is poor because it can be applied while controlling the curing time, degree of curing, and strength of each layer efficiently even when the printing layer is formed in multiple layers. This phenomenon can be significantly reduced than in the prior art, and above all, it is possible to shorten the curing time, and relates to a curing system and method capable of improving productivity by reducing tact time.
  • CVD chemical vapor deposition
  • sputtering vaporize thin film forming materials and deposit them on a substrate, and then patterning them through processing and developing processes. Or pattern simultaneously with film formation using a metal mask.
  • Printed electronic technology is a general term for a technology of printing various electronic devices using graphic art printing on various functional ink materials capable of solution processing.
  • Ink electronic technology can be largely divided into ink as a material, a printing technique for printing ink, and a curing method for curing the printed ink.
  • Inks are semiconducting inks, conductive inks and insulating inks according to their electrical properties. Oxidation polymerization inks, evaporation drying inks, penetration drying inks, precipitation drying inks, UV curable inks and infrared drying in accordance with drying methods. Ink, thermosetting ink, flat type ink, convex plate ink, gravure ink, screen ink, special ink, paper ink, plastic ink, metal ink, wood ink, ceramic ink And so on.
  • the printing technique refers to a kind of practical printing job, which can be subdivided into offset printing, gravure printing, gravure offset printing, flexographic printing, screen printing, inkjet printing, and the like.
  • the curing method may be subdivided into ultraviolet drying, infrared drying, thermal drying, electron beam drying, laser drying and the like.
  • the curing method is a step of curing the ink printed on various electronic elements (hereinafter, referred to as a substrate), and it is common to proceed successively after the printing process.
  • all of the sources such as ultraviolet light, infrared light, heat, electron beam, laser, or two or more sources are directly irradiated onto the surface of the ink patterned substrate.
  • the printed layer on the substrate is not a single layer but a multilayer, quality due to damage due to poor print quality, for example, excessive heat penetration, etc., due to differences in curing time, degree of curing, and strength of each layer in the depth direction. Since defects can be caused and unnecessarily increase in curing time is high, productivity can be lowered due to increased tact time, thereby requiring a new solution.
  • An object of the present invention even if the printed layer (layer) is formed in a multi-layer can be applied while controlling the curing time, degree of curing, and strength of each layer efficiently, it is possible to significantly reduce the phenomenon that the print quality defects caused than before First of all, it is possible to shorten the curing time and to provide a curing system and a method for improving productivity due to a reduced tact time.
  • the object is to have a laser of different wavelength bands having selectivity in the depth direction towards the plurality of layers to cure a plurality of layers printed in multiple layers along the thickness direction of the substrate on the substrate.
  • At least one laser generator for generating a;
  • a controller for controlling the operation of the laser generator.
  • the laser generator may be a tunable wavelength laser generator (TWLG) for generating a laser whose oscillation wavelength may be changed in a predetermined band.
  • TWLG tunable wavelength laser generator
  • the controller may be connected in parallel with the plurality of laser generators to individually control the plurality of laser generators.
  • the laser generator may further include a wavelength converter connected to the laser generator and converting a wavelength of the laser provided from the laser generator.
  • the object is that different wavelength bands having selectivity in the depth direction toward the plurality of layers to cure a plurality of layers printed in multiple layers along the thickness direction of the substrate on the substrate.
  • At least one laser generator for generating a laser;
  • a laser pulse generator connected to the laser generator and configured to generate a laser beam provided from the laser generator in a pulse shape.
  • a controller for controlling the operation of the laser generator and the laser pulse generator.
  • the laser generator may be a tunable wavelength laser generator (TWLG) for generating a laser whose oscillation wavelength may be changed in a predetermined band.
  • TWLG tunable wavelength laser generator
  • Frequency of laser pulses directed to the plurality of layers may be different.
  • variable wavelength laser generator and the laser pulse generator are paired and provided in plural, and the controller may individually control the pair of the variable wavelength laser generator and the laser pulse generator.
  • the object is to generate a laser of different wavelength bands having a selectivity in the depth direction toward a plurality of layers (Layer) printed in multiple layers along the thickness direction of the substrate on the substrate; And selectively curing the plurality of layers with lasers of different wavelength bands.
  • Layer layers
  • Generating the generated laser as a laser pulse may further include.
  • the curing may include selectively curing the plurality of layers by the laser pulse.
  • the printing layer (layer) is formed in a multi-layer can be applied while controlling the curing time, degree of curing, and strength of each layer efficiently, the phenomenon that print quality defects can be significantly reduced than before.
  • the drying and curing process can be performed by using a laser pulse without causing damage or thermal deformation of the substrate.
  • FIG. 1 is a schematic structural diagram of an ink curing system according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a control block diagram of FIG. 1;
  • FIG. 3 is a schematic structural diagram of an ink curing system according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic structural diagram of an ink curing system according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic structural diagram of an ink curing system according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic diagram of a laser pulse radiated onto the first and second layers of FIG. 5;
  • FIG. 7 is a schematic structural diagram of an ink curing system according to a fifth embodiment of the present invention.
  • 10A is a photograph showing the result of drying / curing a multilayer substrate using a laser according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 10B is a view showing AFM scanning of the cross section of FIG. 10A
  • FIG. 11 is a photograph showing the result of drying / curing using a laser according to an embodiment of the present invention.
  • Embodiments described herein will be described with reference to cross-sectional and / or plan views, which are ideal exemplary views of the present invention.
  • the thicknesses of films and regions are exaggerated for effective explanation of technical content. Therefore, the shape of the exemplary diagram may be modified by manufacturing techniques and / or tolerances. Accordingly, the embodiments of the present invention are not limited to the specific forms shown, but also include changes in forms generated according to manufacturing processes.
  • the etched regions shown at right angles may be rounded or have a predetermined curvature.
  • the regions illustrated in the figures have properties, and the shape of the regions illustrated in the figures is intended to illustrate a particular form of region of the device and is not intended to limit the scope of the invention.
  • terms such as first and second are used to describe various components in various embodiments of the present specification, these components should not be limited by such terms. These terms are only used to distinguish one component from another.
  • the embodiments described and illustrated herein also include complementary embodiments thereof.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an ink curing system according to a first embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a control block diagram of FIG.
  • the ink curing system of this embodiment may be used in conjunction with a printing system, as shown in FIG.
  • the printing system and the ink curing system may constitute one printing apparatus.
  • the matter of FIG. 1 is only one embodiment, and the scope of the present invention is not limited to the drawing structure of FIG. 1.
  • the printing system is applied with ink electronic technology to form a single layer or multiple printed layers, or layers, on a substrate.
  • any printing method may be applied among an offset printing method, a gravure printing method, a gravure offset printing method, a flexographic printing method, a screen printing method, an inkjet printing method and the like.
  • Substrates referred to herein include flat panel displays (FPDs) such as liquid crystal display (LCD) substrates, plasma display panel (PDP) substrates and organic light emitting diodes (OLED) substrates, as well as semiconductor wafers, It may be a wafer or a substrate for a solar cell, hereinafter referred to as a substrate, without distinguishing them.
  • FPDs flat panel displays
  • LCD liquid crystal display
  • PDP plasma display panel
  • OLED organic light emitting diodes
  • the gravure printing method is taken as an example. That is, a gravure (2, Gravure) in which the ink is applied to the outer surface by the dispenser (1), and a blanket roll (3, Blanket roll) that is approached or spaced apart from the gravure (2), and also rotates on the substrate to perform a substantial printing operation.
  • the gravure printing method which has the structure of () and patterns the 1st and 2nd layer L1, L2 on the board
  • the gravure 2 is in the form of a roll, but may be in the form of a plate.
  • the blanket roll 3 is raised to be circumscribed with the gravure 2, so that the ink can be transferred from the gravure 2, and then again.
  • the first and second layers L1 and L2 of the plurality of layers may be patterned on the substrate as shown in FIG.
  • the ink curing system of the present embodiment can be used to cure the ink. have.
  • the ink curing system may include a laser generator 110 and a controller 130 for controlling the operation of the laser generator 110.
  • the laser generator 110 may generate lasers having different wavelength bands.
  • the laser generator 110 has been described as generating two different wavelength bands of laser, but this is merely an example, and may generate three or more different wavelength bands of laser.
  • the first and second layers L1 and L2 printed in multiple layers along the thickness direction of the substrate on the substrate may be selectively dried and cured. Can be.
  • a tunable wavelength laser generator (TWLG) 110 is used as the laser generator 110.
  • the variable wavelength laser generator (TWLG) 110 serves to generate a laser whose oscillation wavelength can be changed in a predetermined band. In some cases, it may be called a tunable laser generator.
  • the tuning range can be determined according to the band of the laser medium. Lasers having a wide tuning range include solid state lasers, dye lasers, and semiconductor lasers.
  • the variable wavelength laser generator (TWLG) 110 uses the laser ( ⁇ 1) with the relatively shallow first layer (L1) and the laser ( ⁇ 2) with the relatively deep second layer (L2). To irradiate, lasers of different wavelength bands having selectivity in the depth direction can be generated.
  • the wavelength of the laser ⁇ 1 may be different from that of the laser ⁇ 2.
  • the wavelength of the laser ⁇ 2 may be shorter than the wavelength of the laser ⁇ 1.
  • the energy density of the laser ⁇ 1 and the energy density of the laser ⁇ 2 may be different.
  • the penetration depth of the lasers can be controlled by adjusting the wavelength and / or energy density.
  • the size of the particles patterned in the first layer or the second rater is equal so that the wavelength can be selectively cured.
  • controller 130 controls the operation of the ink curing system according to the present embodiment.
  • the controller 130 may include a central processing unit 131 (CPU), a memory 132 (MEMORY), and a support circuit 133 (SUPPORT CIRCUIT).
  • the CPU 131 may be one of various computer processors that can be industrially applied to control the ink curing system of the present embodiment.
  • the memory 132 is connected to the CPU 131 in operation.
  • the memory 132 may be installed locally or remotely as a computer readable recording medium, and may be readily available, such as, for example, random access memory (RAM), ROM, floppy disk, hard disk, or any digital storage form. At least one or more memories.
  • the support circuit 133 (SUPPORT CIRCUIT) is operatively coupled with the CPU 131 to support typical operation of the processor.
  • Such support circuit 133 may include a cache, a power supply, a clock circuit, an input / output circuit, a subsystem, and the like.
  • a series of lasers having different wavelength bands can be irradiated from the variable wavelength laser generators TWLG 110 to the first and second layers L1 and L2.
  • Processes and the like may be stored in the memory 132.
  • software routines may be stored in memory 132.
  • the software routine may also be stored or executed by another CPU (not shown), which may be located at a distance from the ink curing system.
  • the patterned first and second layers L1 and L2 are subjected to the ink curing system of this embodiment. Can be cured.
  • variable wavelength laser generator (TWLG) 110 generates a laser of a first wavelength band for drying and curing the first layer, and a laser of a second wavelength band for drying and curing the second layer. can do.
  • the ink curing system of the present embodiment can be operated in conjunction with a printing system and such may be desirable for productivity improvement, but need not be so.
  • the printing layer (layer) is formed in a multi-layer can be applied while controlling the curing time, degree of curing, and strength of each layer efficiently, the phenomenon that print quality defects are caused more sharply than before.
  • the curing time can be shortened, and above all, productivity can be improved by reducing the tact time.
  • FIG. 3 is a schematic structural diagram of an ink curing system according to a second embodiment of the present invention.
  • the ink curing system of the present embodiment may include the first to fourth layers when the first and second layers L1 and L2 and the third and fourth layers L3 and L4 on the substrate are patterned. It may be provided to cure L1 ⁇ L4).
  • two first and second variable wavelength laser generators TWLG 110a and 110b may be used to correspond to the first and second layers L1 and L2 and the third and fourth layers L3 and L4.
  • the laser 130 may generate lasers having different wavelength bands having selectivity in the depth direction, and the controller 130 may be connected in parallel with the first and second variable wavelength laser generators TWLG 110a and 110b to separate them. I can control it.
  • variable wavelength laser generators TWLG 110a and 110b may have lasers ⁇ 1 and ⁇ 3 having relatively weak penetration power into the first layer L1 and the third layer L3 having shallow depths.
  • the second and fourth layers L2 and L4 having relatively deep depths may generate lasers having different wavelength bands having selectivity in the depth direction so that the lasers ⁇ 2 and ⁇ 4 having relatively high penetration forces are irradiated.
  • the first to fourth layers L1 to L4 may be cured.
  • the laser having a high penetration force may be, for example, a laser having a short wavelength or a high energy density.
  • first layer L1 and second layer L3 may be cured, and then third layer L3 and fourth layer L4 may be cured.
  • FIG. 4 is a schematic structural diagram of an ink curing system according to a third embodiment of the present invention.
  • the ink curing system of the present embodiment also includes the first to fourth layers L1 when the first and second layers L1 and L2 and the third and fourth layers L3 and L4 are patterned. It may be provided to cure ⁇ L4).
  • the ink curing system uses a laser generator 140 for generating a conventional laser, but converts the wavelength of the laser provided from the laser generator 140 to the laser generator 140 (150a, 150b). It has a structure that connects.
  • the controller 130 described in the first embodiment is connected to the laser generator 140.
  • wavelength converters 150a and 150b may vary.
  • wavelength converters 150a and 150b to which a method of converting wavelengths using nonlinear characteristics may be used.
  • a diode-pumped solid-state (DPSS) laser device may be selected as one of the methods using the nonlinear characteristics.
  • the DPSS laser device the light of the pump laser diode in the 808nm band is incident on the crystal of Nd: YAG and the like to obtain a wavelength near 1060nm, and then the nonlinear crystal is used to double the frequency to obtain green light near 530nm. It is known that there is.
  • a mirror 145 is disposed at an appropriate position in the laser path from the laser generator 140 so that the laser from the laser generator 140 is incident on the wavelength converters 150a and 150b, and then the wavelength converter ( 150a and 150b are converted into wavelength bands for curing the first and second layers L1 and L2 and the third and fourth layers L3 and L4 to the first to fourth layers L1 to L4. By irradiating, the first to fourth layers L1 to L4 can be cured.
  • the wavelength converters 150a and 150b have lasers ⁇ 1 and ⁇ 3 having relatively weak penetrating powers to the first layer L1 and the third layer L3 having relatively shallow depths, and relatively.
  • the second and fourth layers L2 and L4 having deep depths may generate lasers having different wavelength bands having selectivity in the depth direction such that lasers ⁇ 2 and ⁇ 4 having relatively high penetration forces are irradiated.
  • the first to fourth layers L1 to L4 may be cured.
  • FIG. 5 is a schematic structural diagram of an ink curing system according to a fourth embodiment of the present invention.
  • the ink curing system of the present embodiment may be provided to cure the first and second layers L1 and L2 when the first and second layers L1 and L2 are patterned on the substrate. have.
  • Such an ink curing system includes a tunable wavelength laser generator (TWLG) 110 and a pulsing pulse generator (LPG) connected to the tunable laser generator TWLG 110 described in the first embodiment.
  • TWLG tunable wavelength laser generator
  • LPG pulsing pulse generator
  • Generator 160 and a controller 130 for controlling them.
  • variable wavelength laser generator TWLG 110 and the controller 130 will be replaced with the description of the above-described embodiment, and the laser pulse generator LPG 160 will be described here.
  • the laser pulse generator LPG 160 is connected to the variable wavelength laser generator TWLG 110 and serves to generate the laser provided from the variable wavelength laser generator TWLG 110 in a pulsed form.
  • the laser generated by the variable wavelength laser generator (TWLG) 110 is generally pulse-shaped, a term that is referred to when compared to a continuous wave laser is a laser pulse. That is, when the laser pulse generator (LPG) 160 passes through, the laser may be turned into a laser pulse as illustrated in FIG. 6 and irradiated to the first and second layers L1 and L2.
  • the laser beam is dried and cured by using a laser pulse having a wavelength band corresponding to the layer to be dried and cured, but when the multi-layer substrate is formed such as the first and second layers L1 and L2,
  • the degree of penetration of the multilayer substrate can be controlled by adjusting the energy density of the pulse.
  • at least one or more of the wavelength of the laser, the period of the laser pulse, the energy density of the laser, etc. may be adjusted to control the depth of penetration into the multilayer substrate.
  • a laser having a longer pulse period can penetrate deeper than a laser having a short pulse period (for example, FIGS. 6A and 6B).
  • the laser pulses with the shorter wavelength can penetrate deeper than the laser pulses with the long wavelength among them.
  • a laser pulse having a higher energy density may penetrate deeper than a laser pulse having a low energy density.
  • the substrate 10 since the use of the laser pulse affects only near the surface of the substrate 10, the substrate 10 may not be damaged or thermally deformed.
  • the laser pulses shown in FIG. 6 are exemplary and other types of laser pulses may be used in the present invention.
  • a specific wavelength such as a laser pulse ⁇ 1, a laser pulse ⁇ 2, a laser pulse ⁇ 3, and a laser pulse ⁇ 4, but it is also used in a predetermined wavelength band. It is possible.
  • a predetermined wavelength band may be used instead of ⁇ 1, such as ( ⁇ 1 + ⁇ ) to ( ⁇ 1 - ⁇ ).
  • Other wavelengths may be used in a similar manner in certain wavelength bands.
  • FIG. 7 is a schematic structural diagram of an ink curing system according to a fifth embodiment of the present invention.
  • the ink curing system of the present embodiment includes the first to fourth layers when the first and second layers L1 and L2 and the third and fourth layers L3 and L4 are patterned on the substrate. It may be provided to cure (L1 ⁇ L4).
  • first and second variable wavelength laser generators TWLG 110a and 110b and the first and second laser pulse generators LPG 160a and 160b correspondingly connected thereto may be used, and the controller 130 may be used. Is connected in parallel with the first and second variable wavelength laser generators (TWLG, 110a, 110b) to control them separately.
  • FIG. 8 is a photograph showing the result of drying and curing the substrate patterned with ITO nanoparticles using a laser pulse (power 50mW) having a wavelength of 355nm.
  • a laser pulse power 50mW
  • the laser pulse according to the exemplary embodiment of the present invention when applied to the particle particles patterned as the left photo, it may be hardened as shown in the right photo of FIG. 8.
  • FIG. 9 is a photograph showing the result of drying and curing a substrate patterned with zinc oxide (ZnO) and titanium oxide (TiO 2) nanoparticles using a laser pulse (power 50 mW) having a wavelength of 55 nm.
  • a laser pulse power 50 mW having a wavelength of 55 nm.
  • FIGS. 10A and 10B are photographs showing the result of drying / curing a multilayer substrate using a laser of a specific wavelength band according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10A is a photograph taken from the upper side of the polymer substrate (ie, taken while looking at the -z axis direction from the + z axis), and FIG. 10B is a cross-sectional view of FIG. 10A (that is, looking at the -x direction from the + x direction).
  • AFM Anatomic Force MicroScope scanning picture taken from the photo taken.
  • This example shows that the metal nanoparticles patterned on the polymer substrate are selectively dried and cured using a YAG laser (wavelength 532 nm).
  • a YAG laser wavelength 532 nm
  • FIG. 11 is a photograph showing the result of drying and curing using a laser of a specific wavelength band according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 illustrates that the substrate on which the metal nanoparticles are patterned is dried and cured using an Excimer laser having a wavelength of 248 nm. According to the present invention, only the surface may be dried and cured.
  • the ink curing method for example, first, generating lasers of different wavelength bands having selectivity in the depth direction toward a plurality of layers printed in multiple layers along the thickness direction of the substrate on the substrate; Next, the step of selectively curing the plurality of layers by the laser of the different wavelength band can be performed.
  • the step of generating the generated laser as a laser pulse may be performed, wherein the step of curing, wherein the plurality of layers selectively by the laser pulse It may be to cure.
  • the number of layers may be three or more, and in this case, the ink curing system of the present invention may be sufficiently applied.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Supply, Installation And Extraction Of Printed Sheets Or Plates (AREA)
  • Ink Jet (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Coating Apparatus (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)

Abstract

본 발명은 잉크 경화 시스템 및 그 방법에 관한 것이다. 본 발명의 잉크 경화 시스템은, 기판 상에 기판의 두께 방향을 따라 다층으로 인쇄되는 다수의 레이어(Layer)를 경화시키기 위해 다수의 레이어를 향해 깊이 방향의 선택도(selectivity)를 갖는 서로 다른 파장 대역의 레이저를 발생시키는 적어도 하나의 레이저발생기; 및 레이저발생기의 동작을 컨트롤하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 인쇄층(layer)이 다층으로 형성되더라도 레이어별 경화 시간 및 경화 정도, 강도를 효율적으로 조절하면서 적용할 수 있기 때문에 인쇄 품질 불량이 초래되는 현상을 종래보다 현격하게 감소시킬 수 있으며, 무엇보다도 경화 시간을 단축시킬 수 있어 택트 타임(tact time) 감소에 따른 생산성 향상을 도모할 수 있다.

Description

경화 시스템 및 그 방법
본 발명은, 경화 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 인쇄층(layer)이 다층으로 형성되더라도 레이어별 경화 시간 및 경화 정도, 강도를 효율적으로 조절하면서 적용할 수 있기 때문에 인쇄 품질 불량이 초래되는 현상을 종래보다 현격하게 감소시킬 수 있으며, 무엇보다도 경화 시간을 단축시킬 수 있어 택트 타임(tact time) 감소에 따른 생산성 향상을 도모할 수 있는 경화 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
화학 기상 증착(CVD), 스퍼터(sputter), 진공 증착, 도금, 스프레이, 인쇄 등 여러 종류의 반도체 제조장치들은 박막형성재료들을 증기화하여 기판에 성막한 후, 노공 및 현상 공정을 통해 패터닝(patterning)하거나 금속 마스크를 이용하여 성막과 동시에 패터닝한다.
이러한 장치들은 작은 기판에 박막을 형성하기 위해 많은 재료들을 손실하거나 노광 및 현상 등의 공정을 반복적으로 수행함으로써 제조 원가 측면에서 불리한 단점을 갖는다.
이러한 단점들을 개선하기 위해 인쇄기법을 통한 패터닝 기술, 소위, 인쇄 전자 기술이 근래에 시도되고 있다.
인쇄 전자 기술은 용액공정이 가능한 다양한 기능성 잉크소재(functional ink materials)를 직접 인쇄 공정(graphic art printing)을 이용하여 다양한 전자 소자를 인쇄하는 기술의 총칭이다.
잉크 전자 기술은, 크게 재료로서의 잉크와, 잉크를 인쇄하기 위한 인쇄 기법과, 인쇄된 잉크를 경화시키는 경화 방법으로 나뉠 수 있다.
잉크는, 전기적 특성에 따라 반도체성 잉크, 도체성 잉크, 절연성 잉크로, 건조 방식에 따라 산화 중합형 잉크, 증발 건조형 잉크, 침투 건조형 잉크, 침전 건조형 잉크, 자외선 경화형 잉크, 적외선 건조형 잉크, 열경화성 잉크로, 인쇄타입에 따라 평판형 잉크, 볼록판 잉크, 그라비아 잉크, 스크린 잉크, 특수 잉크로, 피인쇄물에 따라 종이용 잉크, 플라스틱용 잉크, 금속용 잉크, 목제용 잉크, 도자기용 잉크 등으로 세분화될 수 있다.
인쇄 기법은, 실질적인 인쇄 작업의 종류를 말하는데, 이에는 오프셋 인쇄법, 그라비아 인쇄법, 그라비아 오프셋 인쇄법, 플렉소 인쇄법, 스크린 인쇄법, 잉크젯 인쇄법 등으로 세분화될 수 있다.
마지막으로 경화 방법은, 자외선 건조, 적외선 건조, 열 건조, 전자선 건조, 레이저 건조 등으로 세분화될 수 있다.
이러한 인쇄 전자 기술 중에서 특히 경화 방법은, 다양한 전자 소자(이하, 기판이라 함)에 인쇄된 잉크를 경화시키는 공정이며, 인쇄 공정 후에 연이어 진행되는 것이 보편적이다,
그런데, 현재까지 알려진 경화 방법의 경우에는 자외선, 적외선, 열, 전자선, 레이저 등의 어느 한 소스(source) 혹은 두 개 이상의 소스를 잉크가 패터닝된 기판의 표면에 직접 조사하는 방식이 전부였다.
그렇게 때문에, 기판 상의 인쇄층(Layer)이 단층이 아닌 다층인 경우, 깊이 방향에 따른 레이어별 경화 시간 및 경화 정도, 강도 등의 차이로 인해 인쇄 품질 불량, 예컨대 과다한 열 침투 등에 의한 손상에 따른 품질 불량이 초래될 수 있고, 또한 불필요하게 경화 시간이 증가할 소지가 높아 택트 타임(tact time) 증가로 인해 생산성이 저하될 수 있으므로 이에 대한 새로운 방안이 요구된다.
본 발명의 목적은, 인쇄층(layer)이 다층으로 형성되더라도 레이어별 경화 시간 및 경화 정도, 강도를 효율적으로 조절하면서 적용할 수 있기 때문에 인쇄 품질 불량이 초래되는 현상을 종래보다 현격하게 감소시킬 수 있으며, 무엇보다도 경화 시간을 단축시킬 수 있어 택트 타임(tact time) 감소에 따른 생산성 향상을 도모할 수 있는 경화 시스템 및 그 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은, 기판 상에 상기 기판의 두께 방향을 따라 다층으로 인쇄되는 다수의 레이어(Layer)를 경화시키기 위해 상기 다수의 레이어를 향해 깊이 방향의 선택도(selectivity)를 갖는 서로 다른 파장 대역의 레이저를 발생시키는 적어도 하나의 레이저발생기; 및 상기 레이저발생기의 동작을 컨트롤하는 컨트롤러를 포함하는 경화 시스템에 의해 달성된다.
여기서, 상기 레이저발생기는, 발진 파장이 미리 결정된 대역에서 변화될 수 있는 레이저를 발생시키는 가변파장 레이저발생기(TWLG, Tunable Wavelength Laser Generator)일 수 있다.
상기 레이저발생기는 다수 개이며, 상기 컨트롤러는 상기 다수의 레이저발생기와 병렬적으로 연결되어 상기 다수의 레이저발생기를 개별 컨트롤할 수 있다.
상기 레이저발생기와 연결되며, 상기 레이저발생기로부터 제공되는 레이저의 파장을 변환시키는 파장변환기를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 목적은, 기판 상에 상기 기판의 두께 방향을 따라 다층으로 인쇄되는 다수의 레이어(Layer)를 경화시키기 위해 상기 다수의 레이어를 향해 깊이 방향의 선택도(selectivity)를 갖는 서로 다른 파장 대역의 레이저를 발생시키는 적어도 하나의 레이저발생기; 및 상기 레이저발생기와 연결되며, 상기 레이저발생기로부터 제공되는 레이저를 펄스형으로 발생시키는 레이저 펄스 발생기(LPG, Laser Pulse Generator); 및 상기 레이저발생기와 상기 레이저 펄스 발생기의 동작을 컨트롤하는 컨트롤러를 포함하는 경화 시스템에 의해서도 달성된다.
여기서, 상기 레이저발생기는, 발진 파장이 미리 결정된 대역에서 변화될 수 있는 레이저를 발생시키는 가변파장 레이저발생기(TWLG, Tunable Wavelength Laser Generator)일 수 있다.
상기 다수의 레이어로 향하는 레이저 펄스의 주파수는 서로 다를 수 있다.
상기 가변파장 레이저발생기와 상기 레이저 펄스 발생기는 짝을 이루면서 다수 개로 마련되며, 상기 컨트롤러는 짝을 이루는 상기 가변파장 레이저발생기와 상기 레이저 펄스 발생기를 개별 컨트롤할 수 있다.
한편, 상기 목적은, 기판 상에 상기 기판의 두께 방향을 따라 다층으로 인쇄되는 다수의 레이어(Layer)를 향해 깊이 방향의 선택도(selectivity)를 갖는 서로 다른 파장 대역의 레이저를 발생시키는 단계; 및 상기 서로 다른 파장 대역의 레이저에 의해서 상기 다수의 레이어를 선택적으로 경화시키는 단계;를 포함하는 잉크 경화 방법.
상기 발생된 레이저를 레이저 펄스로 발생시키는 단계; 를 더 포함할 수 있다.
상기 경화시키는 단계는, 상기 레이저 펄스에 의해 상기 다수의 레이어를 선택적으로 경화시키는 것일 수 있다.
본 발명에 따르면, 인쇄층(layer)이 다층으로 형성되더라도 레이어별 경화 시간 및 경화 정도, 강도를 효율적으로 조절하면서 적용할 수 있기 때문에 인쇄 품질 불량이 초래되는 현상을 종래보다 현격하게 감소시킬 수 있으며, 무엇보다도 경화 시간을 단축시킬 수 있어 택트 타임(tact time) 감소에 따른 생산성 향상을 도모할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따르면, 레이저 펄스를 사용함으로써 기판의 손상이나 열변형을 초래함이 없이 건조 및 경화 공정을 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 잉크 경화 시스템의 개략적인 구성도,
도 2는 도 1의 제어블록도,
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 잉크 경화 시스템의 개략적인 구성도,
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 잉크 경화 시스템의 개략적인 구성도,
도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 잉크 경화 시스템의 개략적인 구성도,
도 6은 도 5의 제1 및 제2 레이어에 조사되는 레이저 펄스의 개략도,
도 7은 본 발명의 제5 실시예에 따른 잉크 경화 시스템의 개략적인 구성도,
도 8과 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 펄스를 이용하여 건조/경화시킨 결과를 나타내는 사진,
도 10a는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저를 이용하여 다계층 기판을 건조/경화시킨 결과를 나타내는 사진,
도 10b는 도 10a의 단면을 AFM 스캐닝한 것을 나타낸 도이고,
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저를 이용하여 건조/경화시킨 결과를 나타내는 사진이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 식각 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서 도면에서 예시된 영역들은 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는데 있어 별 이유 없이 혼돈이 오는 것을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 잉크 경화 시스템의 개략적인 구성도이고, 도 2는 도 1의 제어블록도이다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예의 잉크 경화 시스템은, 도 1에 도시된 바와 같이, 인쇄 시스템과 연계되어 사용될 수도 있다.
이러한 경우, 인쇄 시스템과 잉크 경화 시스템이 하나의 인쇄장치를 이룰 수 있다. 물론, 도 1의 사항은 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명의 권리범위가 도 1의 도면 구조에 제한될 필요는 없다.
도 1에 도시된 인쇄 시스템에 대해 간략하게 부연한다. 인쇄 시스템은 잉크 전자 기술이 적용되어 기판 상에 단층 혹은 다층의 인쇄층, 즉 레이어(Layer)를 형성한다. 전술한 바와 같이, 오프셋 인쇄법, 그라비아 인쇄법, 그라비아 오프셋 인쇄법, 플렉소 인쇄법, 스크린 인쇄법, 잉크젯 인쇄법 등 중에서 어떠한 인쇄법이 적용되어도 무방하다.
여기서 말하는 기판이란, LCD(Liquid Crystal Display) 기판, PDP(Plasma Display Panel) 기판 및 OLED(Organic Light Emitting Diodes) 기판 등의 평면디스플레이(Flat Panel Display, FPD)를 비롯하여, 반도체용 웨이퍼(wafer), 태양전지용 웨이퍼 혹은 기판이 될 수 있는데, 이하에서는 이들을 구분하지 않고, 기판이라 한다.
도 1의 경우, 그라비아 인쇄법을 그 예로 하고 있다. 즉 디스펜서(1)에 의해 잉크가 외면에 도포되는 그라비아(2, Gravure)와, 그라비아(2)에 대해 접근 또는 이격되고, 또한 기판 상에서 회전되면서 실질적인 인쇄 작업을 진행하는 블랭킷 롤(3, Blanket roll)의 구성을 가지고, 기판 상에 기판의 두께 방향을 따라 제1 및 제2 레이어(L1,L2)를 패터닝하는 그라비아 인쇄법을 그 예로 하고 있다. 도 1에는 그라비아(2)가 롤(roll)의 형태로 되어 있으나 플레이트(plate) 형태일 수 있다.
이에, 잉크가 디스펜서(1)를 통해 그라비아(2)의 외면으로 전이되면, 블랭킷 롤(3)이 상승되어 그라비아(2)와 외접됨으로써 그라비아(2)로부터 잉크를 전이받을 수 있으며, 이후에 다시 하강되어 기판 상에서 회전되면서 잉크를 재전이시킴으로써 기판 상에 단층 혹은 도면처럼 다층의 제1 및 제2 레이어(L1,L2)를 패터닝할 수 있다.
한편, 도 1처럼 기판 상에 제1 및 제2 레이어(L1,L2)가 패터닝된 직후에는 아직 잉크가 완벽하게 경화되지 않은 상태이기 때문에, 잉크를 경화시키기 위해 본 실시예의 잉크 경화 시스템이 사용될 수 있다.
본 실시예에 따른 잉크 경화 시스템은, 레이저발생기(110)와, 레이저발생기(110)의 동작을 컨트롤하는 컨트롤러(130)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 레이저발생기(110)는 서로 다른 파장 대역의 레이저를 생성할 수 있다. 본 실시예에서, 레이저발생기(110)는 2개의 서로 다른 파장 대역의 레이저를 생성하는 것으로 설명하였으나 이는 예시적인 것으로서 3 개이상의 서로 다른 파장 대역의 레이저를 생성할 수 있음은 물론이다.
레이저발생기(110)에 의해 생성된 서로 다른 파장 대역의 레이저들에 의해서, 기판 상에 기판의 두께 방향을 따라 다층으로 인쇄된 제1 및 제2 레이어(L1,L2)는 선택적으로 건조 및 경화될 수 있다.
이러한 레이저발생기(110)로서 본 실시예에서는 가변파장 레이저발생기(TWLG, Tunable Wavelength Laser Generator, 110)를 적용하고 있다.
가변파장 레이저발생기(TWLG, 110)는 발진 파장이 미리 결정된 대역에서 변화될 수 있는 레이저를 발생시키는 역할을 한다. 경우에 따라 동조 가능 레이저발생기라 불릴 수도 있다. 동조 범위는 레이저 매질의 대역에 따라서 결정될 수 있다. 넓은 동조 범위를 가진 레이저에는 고체 레이저, 색소 레이저, 반도체 레이저 등이 있다.
이러한 가변파장 레이저발생기(TWLG, 110)는, 상대적으로 그 깊이가 얕은 제1 레이어(L1)로는 레이저(λ1)를, 그리고 상대적으로 그 깊이가 깊은 제2 레이어(L2)로는 레이저(λ2)를 조사하기 위해서, 깊이 방향의 선택도를 갖는 서로 다른 파장 대역의 레이저를 발생시킬 수 있다. 여기서, 레이저(λ1)의 파장은 레이저(λ2)와 서로 다를 수 있다. 또한, 레이저(λ2)의 파장은 레이저(λ1)의 파장 보다 짧은 것일 수 있다. 다르게는, 레이저(λ1)의 에너지 밀도와 레이저(λ2)의 에너지 밀도가 다를 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 파장 및/또는 에너지 밀도를 조절하여 레이저들의 침투 깊이를 조절할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 파장 선택적으로 경화될 수 있도록, 제1 레이어 또는 제2 레이터에 패터닝된 입자들의 크기가 고른 것이 바람직하다.
한편, 컨트롤러(130)는, 본 실시예에 따른 잉크 경화 시스템의 동작을 컨트롤한다.
이러한 컨트롤러(130)는 도 2에 도시된 바와 같이, 중앙처리장치(131, CPU), 메모리(132, MEMORY), 서포트 회로(133, SUPPORT CIRCUIT)를 포함할 수 있다. CPU(131)는 본 실시예의 잉크 경화 시스템을 제어하기 위해서 산업적으로 적용될 수 있는 다양한 컴퓨터 프로세서들 중 하나일 수 있다. 메모리(132, MEMORY)는 CPU(131)와 동작으로 연결된다. 메모리(132)는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로서 로컬 또는 원격지에 설치될 수 있으며, 예를 들면 랜덤 액세스 메모리(RAM), ROM, 플로피 디스크, 하드 디스크 또는 임의의 디지털 저장 형태와 같이 쉽게 이용가능한 적어도 하나 이상의 메모리이다. 서포트 회로(133, SUPPORT CIRCUIT)는 CPU(131)와 작용적으로 결합되어 프로세서의 전형적인 동작을 지원한다. 이러한 서포트 회로(133)는 캐시, 파워 서플라이, 클록 회로, 입/출력 회로, 서브시스템 등을 포함할 수 있다.
예를 들면, 본 실시예에 따른 잉크 경화 시스템에서 가변파장 레이저발생기(TWLG, 110)로부터 서로 다른 파장 대역을 갖는 레이저가 제1 및 제2 레이어(L1,L2)로 조사될 수 있도록 하는 일련의 프로세스 등이 메모리(132)에 저장될 수 있다. 전형적으로는 소프트웨어 루틴이 메모리(132)에 저장될 수 있다. 소프트웨어 루틴은 또한 다른 CPU(미도시)에 의해서 저장되거나 실행될 수 있으며, 그러한 다른 CPU(미도시)는 잉크 경화 시스템과는 거리적으로 이격된 곳에 위치된 것일 수 있다.
본 발명에 따른 프로세스는 소프트웨어 루틴에 의해 실행되는 것으로 설명하였지만, 본 발명의 프로세스들 중 적어도 일부는 하드웨어에 의해 수행되는 것도 가능하다. 이처럼, 본 발명의 프로세스들은 컴퓨터 시스템 상에서 수행되는 소프트웨어로 구현되거나 또는 집적 회로와 같은 하드웨어로 구현되거나 또는 소프트웨어와 하드웨어의 조합에 의해서 구현될 수 있다.
이러한 구성에 의해, 인쇄 시스템을 통해 기판 상에 제1 및 제2 레이어(L1,L2)가 패터닝되고 나면, 패터닝된 제1 및 제2 레이어(L1,L2)는 본 실시예의 잉크 경화 시스템을 거치면서 경화될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가변파장 레이저발생기(TWLG, 110)는 제1 레이어 건조 및 경화를 위한 제1 파장 대역의 레이저와, 제2 레이어 건조 및 경화를 위한 제2 파장 대역의 레이저를 생성할 수 있다.
앞서도 기술한 바와 같이, 본 실시예의 잉크 경화 시스템은 인쇄 시스템과 연계되어 동작될 수 있고 그러한 것이 생산성 향상을 위해 바람직할 수 있지만 반드시 그러할 필요는 없다.
이와 같이, 본 실시예에 따르면, 인쇄층(layer)이 다층으로 형성되더라도 레이어별 경화 시간 및 경화 정도, 강도를 효율적으로 조절하면서 적용할 수 있기 때문에 인쇄 품질 불량이 초래되는 현상을 종래보다 현격하게 감소시킬 수 있으며, 무엇보다도 경화 시간을 단축시킬 수 있어 택트 타임(tact time) 감소에 따른 생산성 향상을 도모할 수 있게 된다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 잉크 경화 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 3을 참조하면, 본 실시예의 잉크 경화 시스템은 기판 상의 제1 및 제2 레이어(L1,L2), 제3 및 제4 레이어(L3,L4)가 패터닝된 경우에 제1 내지 제4 레이어(L1~L4)를 경화시키기 위해 마련될 수 있다.
이 경우, 두 개의 제1 및 제2 가변파장 레이저발생기(TWLG, 110a,110b)가 사용되어 그에 대응되는 제1 및 제2 레이어(L1,L2)와 제3 및 제4 레이어(L3,L4)를 향해 깊이 방향의 선택도를 갖는 서로 다른 파장 대역의 레이저를 발생시킬 수 있으며, 컨트롤러(130)는 제1 및 제2 가변파장 레이저발생기(TWLG, 110a,110b)와 병렬적으로 연결되어 이들을 개별 컨트롤할 수 있다.
도 3의 경우, 가변파장 레이저발생기(TWLG, 110a,110b)는 상대적으로 그 깊이가 얕은 제1 레이어(L1) 및 제3 레이어(L3)로는 침투력이 상대적으로 약한 레이저(λ1,λ3)가, 그리고 상대적으로 그 깊이가 깊은 제2 및 제4 레이어(L2,L4)로는 침투력이 상대적으로 강한 레이저(λ2,λ4)가 조사되도록 깊이 방향의 선택도를 갖는 서로 다른 파장 대역의 레이저를 발생시킬 수 있으며, 이로 인해 제1 내지 제4 레이어(L1~L4)가 경화될 수 있다. 여기서, 침투력이 강한 레이저는, 예를 들면 파장이 짧거나 에너지 밀도가 높은 레이저일 수 있다.
도 3을 참조하면, 먼저 제1 레이어(L1)와 제2 레이어(L3)가 경화되고, 이후에 제3 레이어(L3)와 제4 레이어(L4)가 경화될 수 있다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 잉크 경화 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 4를 참조하면, 본 실시예의 잉크 경화 시스템 역시, 제1 및 제2 레이어(L1,L2), 제3 및 제4 레이어(L3,L4)가 패터닝된 경우에 제1 내지 제4 레이어(L1~L4)를 경화시키기 위해 마련될 수 있다.
이 경우, 잉크 경화 시스템은, 통상의 레이저를 발생시키는 레이저발생기(140)를 사용하되, 레이저발생기(140)에 레이저발생기(140)로부터 제공되는 레이저의 파장을 변환시키는 파장변환기(150a,150b)를 연결한 구조를 갖는다. 레이저발생기(140)에는 제1 실시예에서 설명한 컨트롤러(130)가 연결된다.
파장변환기(150a,150b)의 종류는 다양할 수 있는데, 예컨대 비선형 특성을 이용하여 파장을 변환하는 방법이 적용된 파장변환기(150a,150b)가 사용될 수 있다. 비선형 특성을 이용하는 방법 중 하나로서 DPSS(diode-pumped solid-state) 레이저 장치가 선택될 수 있다. DPSS 레이저 장치에서는 Nd:YAG 등의 결정에 808㎚ 대역의 펌프 레이저 다이오드의 광을 입사시켜 1060㎚ 근처의 파장을 얻은 후에, 비선형 크리스털을 이용하여 주파수를 2배로 높여 530㎚ 근처의 녹색광을 얻을 수 있는 것으로 알려지고 있다.
도 4처럼 레이저발생기(140)로부터의 레이저 경로에 미러(mirror, 145)를 적당한 위치에 배치하여 레이저발생기(140)로부터의 레이저가 파장변환기(150a,150b)로 입사되도록 한 후, 파장변환기(150a,150b)에서 제1 및 제2 레이어(L1,L2), 그리고 제3 및 제4 레이어(L3,L4)를 경화시키기 위한 파장 대역으로 변환되어 제1 내지 제4 레이어(L1~L4)로 조사되도록 함으로써 제1 내지 제4 레이어(L1~L4)를 경화시킬 수 있다.
도 4와 같은 경우에도 파장변환기(150a,150b)는 상대적으로 그 깊이가 얕은 제1 레이어(L1) 및 제3 레이어(L3)로는 침투력이 상대적으로 약한 레이저(λ1,λ3)가, 그리고 상대적으로 그 깊이가 깊은 제2 및 제4 레이어(L2,L4)로는 침투력이 상대적으로 강한 레이저(λ2,λ4)가 조사되도록 깊이 방향의 선택도를 갖는 서로 다른 파장 대역의 레이저를 발생시킬 수 있으며, 이러한 방식을 통해 제1 내지 제4 레이어(L1~L4)를 경화시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 잉크 경화 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 5를 참조하면, 본 실시예의 잉크 경화 시스템은 기판 상에 제1 및 제2 레이어(L1,L2)가 패터닝된 경우에 제1 및 제2 레이어(L1,L2)를 경화시키기 위해 마련될 수 있다.
이러한 잉크 경화 시스템은, 전술한 제1 실시예에서 설명한 가변파장 레이저발생기(TWLG, Tunable Wavelength Laser Generator, 110)와, 가변파장 레이저발생기(TWLG, 110)와 연결되는 레이저 펄스 발생기(LPG, Laser Pulse Generator, 160)와, 이들을 컨트롤하는 컨트롤러(130)를 포함할 수 있다.
가변파장 레이저발생기(TWLG, 110)와 컨트롤러(130)의 역할에 대해서는 전술한 실시예의 설명으로 대체하고, 여기서는 레이저 펄스 발생기(LPG, 160)에 대해 설명한다.
레이저 펄스 발생기(LPG, 160)는 가변파장 레이저발생기(TWLG, 110)와 연결되며, 가변파장 레이저발생기(TWLG, 110)로부터 제공되는 레이저를 펄스형으로 발생시키는 역할을 한다.
가변파장 레이저발생기(TWLG, 110)에서 발생되는 레이저는 통상적으로 펄스 모양이기는 하지만, 연속파 레이저에 대비하여 말할 때 일컫는 용어가 레이저 펄스이다. 즉 레이저 펄스 발생기(LPG, 160)를 거치게 되면 레이저가 도 6에 예시된 것처럼 레이저 펄스로 바뀌어 제1 및 제2 레이어(L1,L2)로 조사될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 건조 및 경화시킬 계층에 맞는 파장 대역의 레이저 펄스를 이용하여 건조 및 경화 시키되, 제1 및 제2 레이어(L1,L2)와 같이 다 계층 기판으로 이루어진 경우에는 레이저 펄스의 에너지 밀도를 조절하여 다계층 기판의 침투 정도를 조절할 수 있다. 본 발명에 따르면, 레이저의 파장, 레이저 펄스의 주기, 및 레이저의 에너지 밀도 등을 적어도 어느 하나 이상 조절하여, 다계층 기판으로 침투되는 깊이를 조절할 수 있다.
예를 들면, 파장이 같은 레이저 펄스 2개가 있다고 가정하면, 이들 중에서 펄스의 주기가 긴 레이저는 펄스의 주기가 짧은 레이저보다 깊이 침투할 수 있다(예를 들면 도 6의 (a)와 (b)). 다른 예를 들면, 펄스의 주기가 같은 레이저 펄스 2개가 있다고 가정하면, 이들 중에서 파장이 짧은 레이저 펄스가 파장이 긴 레이저 펄스보다 더 깊이 침투할 수 있다. 또 다른 예를 들면, 파장과 펄스의 주기가 같은 레이저 펄스 2 개가 있다고 가정하면, 이들 중에서 에너지 밀도가 높은 레이저 펄스가 에너지 밀도가 낮은 레이저 펄스보다 더 깊이 침투할 수 있다.
이처럼 본원 발명에서는 레이저 펄스를 사용함으로써, 기판(10)의 표면 근처에만 영향을 미치므로, 기판(10)을 손상시키거나 열 변형시키지 않을 수 있다.
도 6에 도시된 레이저 펄스들은 예시적인 것으로서 이와 다른 형태의 레이저 펄스도 본원 발명에 사용될 수 있음은 물론이다.
상술한 실시예들에서, 레이저 펄스(λ1), 레이저 펄스(λ2), 레이저 펄스(λ3), 및 레이저 펄스(λ4)와 같이 특정 파장이 사용되는 것으로 설명하였으나, 소정의 파장 대역에서 사용되는 것도 가능하다. 예를 들면, λ1 대신에 (λ1 + △λ) ~ (λ1 - △λ) 와 같이 소정의 파장 대역이 사용될 수 있다. 다른 파장들도 유사한 방식으로 소정의 파장 대역이 사용될 수 있다.
도 7은 본 발명의 제5 실시예에 따른 잉크 경화 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 7을 참조하면, 본 실시예의 잉크 경화 시스템은 기판 상에 제1 및 제2 레이어(L1,L2), 제3 및 제4 레이어(L3,L4)가 패터닝된 경우에 제1 내지 제4 레이어(L1~L4)를 경화시키기 위해 마련될 수 있다.
이 경우, 제1 및 제2 가변파장 레이저발생기(TWLG, 110a,110b)와, 그에 대응되게 연결되는 제1 및 제2 레이저 펄스 발생기(LPG, 160a,160b)가 사용될 수 있으며, 컨트롤러(130)는 제1 및 제2 가변파장 레이저발생기(TWLG, 110a,110b)와 병렬적으로 연결되어 이들을 개별 컨트롤할 수 있다.
도 8과 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 펄스를 이용하여 건조/경화시킨 결과를 나타내는 사진이다.
도 8은 ITO 나노입자로 패터닝된 기판을 355nm 파장을 가진 레이저 펄스(전력 50mW)를 이용하여 건조 및 경화시킨 결과를 나타낸 사진이다. 도 8을 참조하면, 좌측 사진처럼 패터닝된 파티클 입자들에 대하여 본원 발명의 일 실시예에 따른 레이저 펄스를 인가하면, 도 8의 우측 사진에 나타난 것처럼 경화가 될 수 있음을 보여준다.
도 9는 아연산화물(ZnO)과 산화티탄(TiO2) 나노입자들로 패터닝된 기판을 55nm 파장을 가진 레이저 펄스(전력 50mW)를 이용하여 건조 및 경화시킨 결과를 나타낸 사진이다. 도 9를 참조하면, 좌측 사진처럼 패터닝된 파티클 입자들에 대하여 본원 발명의 일 실시예에 따른 레이저 펄스를 인가하면, 도 9의 우측 사진에 나타난 것처럼 경화가 될 수 있음을 보여준다.
도 10a 와 10b는 본 발명의 일 실시예에 따른 특정 파장 대역의 레이저를 이용하여 다계층 기판을 건조/경화시킨 결과를 나타내는 사진이다.
도 10a는 폴리머 기판의 위쪽에서 찍은 사진(즉, +z 축에서 -z 축 방향을 바라 보면서 찍은 사진)이고, 도 10b는 도 10a의 단면 방향(즉, +x 방향에서 -x 방향을 바라 보면서 찍은 사진)에서 찍은 AFM(Atomic Force MicroScope) 스캐닝 사진이다.
본 실시예는 폴리머 기판상에 패터닝된 메탈 나노 입자를 YAG 레이저(파장 532nm)을 이용하여, 선택적으로 건조 및 경화시킨 것을 나타낸다. 도 10a와 도 10b를 참조하면 알 수 있듯이, 본 발명에 따르면 고분자 기판인 폴리머 기판의 손상 없이 메탈 나노 입자만을 선택적으로 건조 및 경화시킬 수 있다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 특정 파장 대역의 레이저를 이용하여 건조 및 경화시킨 결과를 나타낸 사진이다.
도 11은 메탈 나노 입자가 패터닝된 기판을 248nm 파장을 가진 Excimer laser를 이용하여 건조 및 경화시킨 것을 나타낸 것으로, 본 발명에 따르면 표면만을 건조 및 경화시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크 경화 방법이 제공된다. 예를 들면, 먼저 기판 상에 상기 기판의 두께 방향을 따라 다층으로 인쇄되는 다수의 레이어(Layer)를 향해 깊이 방향의 선택도(selectivity)를 갖는 서로 다른 파장 대역의 레이저를 발생시키는 단계를 수행하고, 다음에 상기 서로 다른 파장 대역의 레이저에 의해서 상기 다수의 레이어를 선택적으로 경화시키는 단계를 수행할 수 있다.
또한, 레이저를 발생시키는 단계와 상기 경화시키는 단계 사이에, 상기 발생된 레이저를 레이저 펄스로 발생시키는 단계를 수행할 수 있으며, 상기 경화시키는 단계는, 상기 레이저 펄스에 의해 상기 다수의 레이어를 선택적으로 경화시키는 것일 수 있다.
이상 도면을 참조하여 본 발명에 대해 설명하였지만 본 발명의 권리범위가 이에 제한되는 것은 아니다.
전술한 실시예들의 경우, 기판 상에 상하 방향을 따라 두개 층의 레이어가 마련되는 것에 관해 설명하였지만, 레이어의 개수는 3개 이상일 수 있으며, 이러한 경우에도 본 발명의 잉크 경화 시스템이 충분히 적용될 수 있다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 기판 상에 상기 기판의 두께 방향을 따라 다층으로 인쇄되는 다수의 레이어(Layer)를 경화시키기 위해 상기 다수의 레이어를 향해 깊이 방향의 선택도(selectivity)를 갖는 서로 다른 파장 대역의 레이저를 발생시키는 적어도 하나의 레이저발생기; 및
    상기 레이저발생기의 동작을 컨트롤하는 컨트롤러를 포함하는 경화 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 레이저발생기는, 발진 파장이 미리 결정된 대역에서 변화될 수 있는 레이저를 발생시키는 가변파장 레이저발생기(TWLG, Tunable Wavelength Laser Generator)인 것을 특징으로 하는 경화 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 레이저발생기는 다수 개이며, 상기 컨트롤러는 상기 다수의 레이저발생기와 병렬적으로 연결되어 상기 다수의 레이저발생기를 개별 컨트롤하는 것을 특징으로 하는 경화 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 레이저발생기와 연결되며, 상기 레이저발생기로부터 제공되는 레이저의 파장을 변환시키는 파장변환기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 경화 시스템.
  5. 기판 상에 상기 기판의 두께 방향을 따라 다층으로 인쇄되는 다수의 레이어(Layer)를 경화시키기 위해 상기 다수의 레이어를 향해 깊이 방향의 선택도(selectivity)를 갖는 서로 다른 파장 대역의 레이저를 발생시키는 적어도 하나의 레이저발생기; 및
    상기 레이저발생기와 연결되며, 상기 레이저발생기로부터 제공되는 레이저를 펄스형으로 발생시키는 레이저 펄스 발생기(LPG, Laser Pulse Generator); 및
    상기 레이저발생기와 상기 레이저 펄스 발생기의 동작을 컨트롤하는 컨트롤러를 포함하는 경화 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 레이저발생기는, 발진 파장이 미리 결정된 대역에서 변화될 수 있는 레이저를 발생시키는 가변파장 레이저발생기(TWLG, Tunable Wavelength Laser Generator)인 것을 특징으로 하는 경화 시스템.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 다수의 레이어로 향하는 레이저 펄스의 주파수는 서로 다른 것을 특징으로 하는 경화 시스템.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 가변파장 레이저발생기와 상기 레이저 펄스 발생기는 짝을 이루면서 다수 개로 마련되며, 상기 컨트롤러는 짝을 이루는 상기 가변파장 레이저발생기와 상기 레이저 펄스 발생기를 개별 컨트롤하는 것을 특징으로 하는 경화 시스템.
  9. 기판 상에 상기 기판의 두께 방향을 따라 다층으로 인쇄되는 다수의 레이어(Layer)를 향해 깊이 방향의 선택도(selectivity)를 갖는 서로 다른 파장 대역의 레이저를 발생시키는 단계; 및
    상기 서로 다른 파장 대역의 레이저에 의해서 상기 다수의 레이어를 선택적으로 경화시키는 단계;를 포함하는 잉크 경화 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 발생된 레이저를 레이저 펄스로 발생시키는 단계; 를 더 포함하며,
    상기 경화시키는 단계는, 상기 레이저 펄스에 의해 상기 다수의 레이어를 선택적으로 경화시키는 것을 특징으로 하는 잉크 경화 방법.
PCT/KR2012/001452 2011-03-11 2012-02-27 경화 시스템 및 그 방법 Ceased WO2012124909A2 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/004,445 US20130341532A1 (en) 2011-03-11 2012-02-27 Curing system and method for manufacturing method thereof same
JP2013558777A JP5761651B2 (ja) 2011-03-11 2012-02-27 硬化システムおよびその方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2011-0021690 2011-03-11
KR1020110021690A KR101083320B1 (ko) 2011-03-11 2011-03-11 경화 시스템 및 그 방법

Publications (3)

Publication Number Publication Date
WO2012124909A2 true WO2012124909A2 (ko) 2012-09-20
WO2012124909A3 WO2012124909A3 (ko) 2012-11-08
WO2012124909A9 WO2012124909A9 (ko) 2012-12-27

Family

ID=45397692

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2012/001452 Ceased WO2012124909A2 (ko) 2011-03-11 2012-02-27 경화 시스템 및 그 방법

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20130341532A1 (ko)
JP (1) JP5761651B2 (ko)
KR (1) KR101083320B1 (ko)
WO (1) WO2012124909A2 (ko)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130337191A1 (en) * 2012-06-19 2013-12-19 Intrinsiq Materials, Inc. Method for depositing and curing nanoparticle-based ink using spatial light modulator
PL3415316T3 (pl) 2017-06-13 2020-10-05 Hymmen GmbH Maschinen- und Anlagenbau Sposób i urządzenie do wytwarzania strukturyzowanej powierzchni
CN107552355A (zh) * 2017-10-20 2018-01-09 浙江伟博包装印刷品有限公司 一种新型油墨光固装置
JP7228111B2 (ja) * 2018-10-02 2023-02-24 日亜化学工業株式会社 紫外線照射装置及び紫外線硬化樹脂の硬化方法
DE102019206431A1 (de) 2019-05-03 2020-11-05 Hymmen GmbH Maschinen- und Anlagenbau Verfahren zum Herstellen einer Struktur auf einer Oberfläche
KR20200085239A (ko) 2020-05-25 2020-07-14 픽스테아주식회사 경화유닛 및 이를 적용한 전자회로 패턴 제조 장치

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4794598A (en) * 1986-07-18 1988-12-27 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Synchronously pumped ring fiber Raman laser
US4820927A (en) * 1985-06-28 1989-04-11 Control Data Corporation Electron beam source employing a photo-emitter cathode
JPS62221125A (ja) * 1986-03-24 1987-09-29 Hitachi Micro Comput Eng Ltd 深さ測定装置
US5182056A (en) * 1988-04-18 1993-01-26 3D Systems, Inc. Stereolithography method and apparatus employing various penetration depths
JP3340211B2 (ja) * 1993-12-07 2002-11-05 株式会社東芝 同位体分離方法およびその装置
EP1234199A1 (en) * 1999-12-02 2002-08-28 Gemfire Corporation Photodefinition of optical devices
KR100866499B1 (ko) * 2006-05-18 2008-11-03 주식회사 파이컴 폴리머 마스크의 수리 방법
US20090004368A1 (en) * 2007-06-29 2009-01-01 Weyerhaeuser Co. Systems and methods for curing a deposited layer on a substrate
US8902939B2 (en) * 2010-01-22 2014-12-02 Newport Corporation Broadly tunable optical parametric oscillator

Also Published As

Publication number Publication date
JP2014509968A (ja) 2014-04-24
KR101083320B1 (ko) 2011-11-14
JP5761651B2 (ja) 2015-08-12
WO2012124909A9 (ko) 2012-12-27
WO2012124909A3 (ko) 2012-11-08
US20130341532A1 (en) 2013-12-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2012124909A2 (ko) 경화 시스템 및 그 방법
US8420978B2 (en) High throughput, low cost dual-mode patterning method for large area substrates
US20080233404A1 (en) Microreplication tools and patterns using laser induced thermal embossing
KR101901429B1 (ko) 포토이미징
JP2009512143A (ja) 放射線硬化型熱転写素子
EP1905065A2 (en) Systems and methods for roll-to-roll patterning
US7678526B2 (en) Radiation curable thermal transfer elements
CN101796561A (zh) 显示元件的制造方法、显示元件的制造装置及显示装置
EP2109350B1 (en) System for creating fine lines using inkjet technology
JP2003131401A (ja) 多層回路基板製造におけるマーキング装置
WO2020228196A1 (zh) 显示面板的制备方法及显示面板
JP2008105400A (ja) 印刷方法
JP2008246938A (ja) 精細パターンの印刷方法
JP2015179765A (ja) 電子デバイス及びその製造方法
US10153333B1 (en) Method for manufacturing an OLED backplate and method for manufacturing an OLED panel
CN120786822B (zh) 一种多层柔性线路板的层压方法及系统
Rumsby et al. Excimer laser patterning of thick and thin films for high-density packaging
JP5339744B2 (ja) プロキシミティ露光装置、プロキシミティ露光装置の基板移動方法、及び表示用パネル基板の製造方法
JP2009004537A (ja) 有機デバイスおよびその製造方法
DE102004041497B4 (de) "Organisches Elektronik-Bauteil sowie Verfahren zur Herstellung eines solchen"
US6150071A (en) Fabrication process for flex circuit applications
KR20040059094A (ko) 인쇄방식에 의한 패턴형성방법
US20090258322A1 (en) Methods for planarizing unevenness on surface of wafer photoresist layer and wafers produced by the methods
KR100812027B1 (ko) 레이저 열 전사 장치 및 이를 이용한 유기 발광소자의제조방법
KR101536200B1 (ko) 엘이디 조명등용 인쇄회로기판의 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12757455

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2013558777

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14004445

Country of ref document: US

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 12757455

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2