KR101687953B1 - 웨브 가이드 제어 유닛, 웨브 프로세싱 장치 및 그 작동 방법 - Google Patents

웨브 가이드 제어 유닛, 웨브 프로세싱 장치 및 그 작동 방법 Download PDF

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Abstract

웨브를 가이딩하기 위한 웨브 가이드 제어 유닛(10)이 제공된다. 웨브 가이드 제어 유닛은 단일 가이드 롤러(201)를 포함한다. 단일 가이드 롤러는, 조정 유닛(310), 가이드 롤러의 제 1 위치(215) 및 제 2 위치(216)에서의 웨브의 인장력을 측정하기 위한 2개의 인장력 측정 유닛들(301, 302)을 포함한다. 본 개시물은 또한, 본원에서 설명되는 바와 같은 적어도 하나의 웨브 가이드 제어 유닛(10)을 갖는 웨브 프로세싱 장치를 제공한다. 본원에서 사용되는 바와 같은 "프로세싱"은 전형적으로, "코팅"으로 이해된다. 웨브 가이드 제어 유닛 또는 웨브 프로세싱 장치에 의해 웨브를 가이딩하기 위한 방법이 또한 개시된다.

Description

웨브 가이드 제어 유닛, 웨브 프로세싱 장치 및 그 작동 방법{WEB GUIDE CONTROL UNIT, WEB PROCESSING APPARATUS AND METHOD FOR OPERATING THE SAME}
[0001] 본 주제는 웨브 가이드(web guide) 제어 유닛 및 웨브 프로세싱 장치에 관한 것이다. 구체적으로, 본 주제는, 특히 진공 조건들에서, 원자재(raw material) 및/또는 코일링 설비(coiling installation) 내의 손상들(failures)을 보상하기 위한 웨브 가이드 제어 유닛에 관한 것이다. 이는 특히, 진공 설비들에서 웨브를 코팅하기 위한 웨브 프로세싱 장치에 관한 것이다. 본 주제는 또한, 특히 진공 조건들에서, 웨브를 가이드하기 위한 방법, 특히 웨브 가이드 동안 웨브의 손상들을 보상하기 위한 방법에 관한 것이다.
[0002] 웨브의 취급은 연속적인 웨브를 프로세싱하기 위한 설비들에 있어서 중요한 이슈이다. 여기서는, 수백 미터 또는 심지어 수 킬로미터의 웨브를 취급하는 다수의 코일들이, 특히 단방향(unilateral) 열 손상들, 예컨대, 주름들(crinkles), 트럼라인들(trumlines), 찢김들(tear-offs), 등이 웨브에서 발생되지 않는 방식으로 배열 및 작동되어야 한다. 그러나, 예를 들어, 플라스틱 또는 금속 호일들(foils)의 웨브 두께는 기판 폭에 대해 변화한다. 또한, 웨브는 종종, 웨브의 폭에 대해 상이한 내측 인장력(inner tension)으로, 저장소 스풀 코일(storage spool coil)(본원에서, 또한 "저장소 스풀"로 불리움) 상에 와인딩업된다(wound up).
[0003] 웨브 코팅과 같은 웨브 프로세싱 중에 손상들이 발생하는 것은 바람직하지 않다. 이러한 손상들은 생산의 전면적인 중지 및/또는 처리된 웨브의 전체 또는 일부의 폐기(rejection)로 이어질 수 있다. 다시 말해서, 웨브 가이딩 오작동은 매우 많은 비용과 시간을 소모할 수 있다.
[0004] 웨브 프로세싱 장치의 오작동들을 피하기 위해, 웨브 가이딩 장치의 각각의 가이드 롤에 특정 공차를 제공하는 것이 당업계에 공지되어 있다. 이러한 방식에서 웨브의 폭에 따른 웨브의 두께에서의, 예를 들어, 최대 0.02mm까지의 차이가 다뤄질 수 있다. 그러나, 긴 코일링 길이를 갖는 설비들에서 가이드 롤러 베어링 공차들의 부가는 설비에 편향된 피딩(tilted feeding)을 초래할 수 있고 그리고 와인딩 시스템에서 사선 풀(diagonal pull)로 이어질 수 있다. 또한, 진공 어플리케이션들에서는, 두께에서의 아주 작은 편차들이, 대기 압력(ambient pressure)에서는 일어나지 않을 손상 또는 복잡한 문제들(complications)을 야기할 수 있다.
[0005] 또한, 코팅 장치와 같은 오늘날의 웨브 프로세싱 장치들에는 상당한 공간적 제약들이 있다. 부가적으로, 많은 어플리케이션들에서, 웨브는 웨브의 일 측(side), 즉 웨브 또는 호일의 코팅된 측에 전혀 터치되거나 가이드되어서는 안된다. 결과적으로, 코팅 장치와 같은 웨브 프로세싱 장치를 통하는 웨브의 루트(route)의 디자인은 본질적으로 제한된다. 이는, 예를 들어, 코팅 단계가, 웨브의 루트에 대해 이용 가능한 최대 360°의 전체 터닝들(turnings) 중 이미 150°에서 180°까지의 소모를 초래하는 코팅 드럼에 의해 수행되는 경우에, 특히 그러하다.
[0006] 최신식 기술에서의 문제들은, 독립 청구항들에 따른, 웨브 가이드 제어 유닛, 웨브 프로세싱 장치, 및 웨브를 가이딩하기 위한 방법에 의해 적어도 부분적으로 극복된다.
[0007] 전술한 내용을 고려하여, 웨브를 가이딩하기 위한 웨브 가이드 제어 유닛이 제공된다. 웨브 가이드 제어 유닛은 단일 가이드 롤러를 포함한다. 단일 가이드 롤러는, 조정 유닛; 가이드 롤러의 제 1 단부 및 제 2 단부 ― 제 2 단부는 제 1 단부에 대해 반대쪽임 ― 에서의 웨브의 인장력을 측정하기 위한 2개의 인장력 측정 유닛들; 및 가이드 롤러의 제 1 단부로부터 측정된 인장력 및 가이드 롤러의 제 2 단부 상에서 측정된 인장력을, 조정 유닛을 제어하기 위한 제어기에 공급하기 위한 데이터 연결부를 포함한다.
[0008] 본 개시물의 다른 양태에 따르면, 본원에서 설명된 바와 같은, 적어도 하나의 웨브 가이드 제어 유닛을 갖는 웨브 프로세싱 장치가 제공된다. 본원에서 사용되는 바와 같은 "프로세싱"은 전형적으로, "코팅"으로 이해된다.
[0009] 본 주제의 다른 양태에 따르면, 본원에서 개시된 바와 같은, 웨브 가이드 제어 유닛 또는 웨브 프로세싱 장치에 의해 웨브를 가이딩하기 위한 방법이 제공된다. 방법은, 가이드 롤러의 제 1 단부 및 제 2 단부 상에 작용하는 웨브의 인장력을 측정하는 단계, 이에 의해, 인장력 데이터를 수신하는 단계; 및 가이드 롤러의 제 1 또는 제 2 단부를 이동시킴으로써 가이드 롤러의 포지션을 조정하는 단계를 포함한다. 조정 단계는 측정된 인장력 데이터에 기초한다.
[00010] 본 주제는 또한, 개시된 방법들을 수행하기 위한 장치에 관한 것이며, 설명된 각각의 방법 단계들을 수행하기 위한 장치 파트들을 포함한다. 이러한 방법 단계들은, 하드웨어 컴포넌트들, 적절한 소프트웨어에 의해 프로그래밍된 컴퓨터, 상기 2가지의 임의의 조합, 또는 임의의 다른 방식으로 수행될 수 있다. 게다가, 본 주제는 또한, 설명된 장치가 작동하는 방법들에 관한 것이다. 이는, 장치의 모든 기능을 수행하기 위한 방법 단계들을 포함한다.
[00011] 추가적인 양태들, 특징들(features), 세부 사항들 및 장점들은, 종속 청구항들, 상세한 설명, 및 첨부된 도면들에 의해 명백하다.
[00010] 본 주제의 상기 특징들 및 장점들은, 첨부된 도면들과 관련한 본 주제의 전형적인 실시예들에 대한 이하의 상세한 설명으로부터, 더 명백해질 것이다.
도 1은 본 주제에 따른, 웨브 프로세싱 장치의 실시예들의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 2는 본 주제의 실시예들에 따른, 웨브 가이드 제어 유닛의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 3은 본 주제의 실시예들에 따른, 웨브 가이드 제어 유닛의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 4는 본 주제의 실시예들에 따른, 웨브 가이드 제어 유닛의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 5는 본 주제의 실시예들에 따른, 웨브 프로세싱 장치의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 6은 본 주제의 실시예들에 따른, 웨브 프로세싱 장치의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 7은 본 주제의 실시예들에 따른, 웨브를 가이딩하기 위한 방법의 흐름도를 도시한다.
[00011] 이제, 본 주제의 다양한 실시예들이 상세히 참조될 것이며, 다양한 실시예들 중 하나 또는 그 초과의 예들은 도면들에 예시된다. 각각의 예는 본 주제의 설명으로서 제공되고, 본 주제의 제한으로서 의도되지 않는다. 예를 들어, 일 실시예의 부분으로서 예시되거나 설명되는 특징들은, 더 추가적인 실시예를 생성하기 위해 다른 실시예들과 함께 사용되거나 또는 다른 실시예들에 대해 사용될 수 있다. 본 주제는 그러한 변형들 및 변화들을 포함하도록 의도된다.
[00012] 도 1은, 본 주제에 따른 웨브 가이드 제어 유닛(10)이 포함된 웨브 프로세싱 장치(100)의 실시예를 도시한다. 웨브 프로세싱 장치(100)는, 웨브(140)가 하나 또는 그 초과의 층들로 코팅되기 위해 피딩되는 코팅 유닛(도시되지 않음)을 더 포함할 수 있다. 또한, 웨브(140)가 코일링되는 저장소 스풀(110)이 도시된다. 전형적으로, 저장소 스풀(110) 상의 웨브(140)는 프로세싱되지 않은 상태이다(unprocessed). 도시된 실시예에 대해 대안적으로, 저장소 스풀(110)은 웨브 프로세싱 장치(100) 내에 포지셔닝될 수 있다(예를 들어, 도 5 및 6에 예시된 실시예들을 참고). 본원에서 설명되는 전형적인 실시예들에 따르면, 웨브 프로세싱 장치(100)는 진공 조건들, 즉, 10mbar 아래, 또는 심지어 1mbar 아래의 압력들에서 작동된다.
[00013] 도 1의 예시에서, 웨브(140)는, 제 1 시일(seal)과 같은 유입구 포트(120)를 통해 웨브 프로세싱 장치(100)로 진입한다. 프로세싱된 웨브(150)는, 제 2 시일과 같은 배출구 포트(130)를 통해 웨브 프로세싱 장치(100) 밖으로 가이딩되고, 와인드-업 스풀(764) 상에 스풀링 업될(spooled up) 수 있다. 도시된 실시예에 대해 대안적으로, 프로세싱된 웨브를 저장하기 위한 와인드-업 스풀은 웨브 프로세싱 장치(100) 내에 제공될 수 있다(예를 들어, 도 5 및 6에 예시된 실시예들을 참고). 결과적으로, 실시예들에서, 와인드-업 스풀은 진공 조건에서 작동하도록 구성될 수 있다.
[00014] 전형적으로, 웨브 프로세싱 장치는 본 주제에 따른, 하나, 둘, 셋, 또는 그 초과의 웨브 가이드 제어 유닛들을 포함한다.
[00015] "웨브"라는 용어의 유의어들에는 스트립, 호일, 가요성 기판, 등이 있다. 전형적으로, 웨브는 얇고 가요성인 물질의 연속적인 시트(sheet)로 구성된다. 전형적인 웨브 물질들은 금속들, 플라스틱들, 종이, 등이다. 본원에서 이해되는 바와 같은 웨브는 전형적으로 3차원 솔리드(solid) 본체이다. 본원에서 이해되는 바와 같은 웨브의 두께는 전형적으로 1mm 미만, 더 전형적으로 500㎛ 미만 또는 심지어 10㎛ 미만이다. 본원에서 이해되는 바와 같은 웨브는 전형적으로 적어도 0.5m, 더 전형적으로 적어도 1m 또는 심지어 적어도 4m의 폭을 갖는다. 본원에서 이해되는 바와 같은 웨브는 전형적으로 적어도 1km, 25km 또는 심지어 60km의 길이를 갖는다.
[00016] 본원에서 개시되는 바와 같은 웨브 가이드 제어 유닛 또는 웨브 프로세싱 장치의 전형적인 어플리케이션은 고 진공 웨브 필름 증착이다. 예를 들어, 이러한 어플리케이션들에서, 얇은 플라스틱, 종이, 또는 금속 호일같은 패키징 기판 상에 보호 층이 증착된다. 얇은 금속 또는 산화물 필름들은, 이러한 필름들을 사용하는 소비재들의 유효 기간을 연장시키고 신선도(freshness)를 증진시키는(promoting) 수분(moisture) 또는 산소 배리어를 생성하기 위해, 패키징 기판 상에 증착될 수 있다. 본원에서 개시되는 바와 같은 웨브 가이드 제어 유닛 또는 웨브 프로세싱 장치의 추가적인 어플리케이션은 전자 제품들을 생산하는 분야이다. 캐패시터 및 터치 패널들과 같은 어플리케이션들에서 전도성 코팅으로서 역할을 하는 전도성 층이 웨브 상에 증착될 수 있다.
[00017] 본 주제의 실시예에 따르면, 웨브(140)는 웨브 저장소 스풀(110)과 같은 웨브 공급부로부터 웨브 프로세싱 장치(100)로 피딩된다. 코일 상의 웨브의 전형적인 길이들은 500m 내지 60km의 범위에 있다. 실시예들에서, 웨브는 이전의 웨브 프로세싱 장치(도시되지 않음)로부터 웨브 프로세싱 장치로 피딩된다. 일반적으로, 그리고 본 실시예에 제한되지 않으면서, 본원에서 개시되는 바와 같은 웨브 프로세싱 장치들 중 둘, 셋, 또는 그 초과의 장치들은, 이러한 웨프 프로세싱 장치들 전체를 통해서 웨브가 연속적으로 이어지도록(lead), 나란히(next to each other) 포지셔닝될 수 있다.
[00018] 어떠한 실시예에도 제한되지 않고, 전형적인 가이딩 속도들은 분당 0.01미터 내지 초당 20미터(m/s)의 범위에 있다. 세정, 코팅, 특히, 스퍼터링, 냉각, 가열, 또는 웨브 구조화(structuring the web)와 같은 상이한 프로세싱 단계들이 웨브 프로세싱 장치(100)에서 수행될 수 있다.
[00019] 웨브가 웨브 프로세싱 장치(100)에서 프로세싱된 후, 프로세싱된 웨브(150)는 배출구 포트(130)에서 웨브 프로세싱 장치(100)를 빠져나온다. 프로세싱된 웨브(150)는, 제 2 프로세싱 유닛으로 피딩되거나, 도 1에 도시된 것과 같이, 와인드-업 스풀(764)에 의한 저장을 위해 가이딩될 수 있다. 특히, 본원에서 개시되는 바와 같은 웨브 가이드 제어 유닛, 웨브 프로세싱 장치, 및 방법은 특별히, 웨브를 스풀 상에 직선 방식으로 와인딩-업하는 것을 허용하고, 따라서, 와인드-업 스풀 상에서 비대칭적인 층 스택을 회피한다.
[00020] 본원에서 설명되는 바와 같은 웨브 가이드 제어 유닛 및 웨브 프로세싱 장치는 다양한 어플리케이션들에서 웨브를 가이딩하기 위해 사용될 수 있다. 본원에서 설명되는 바와 같은 웨브 프로세싱 장치는 특별히, 금속 웨브, 특히 알루미늄 웨브 및 얇은 플라스틱 웨브와 같은 코팅 웨브들을 위해 적합하다. 이와 관련한 얇은 웨브는 1㎛ 내지 200㎛, 특히 30㎛ 내지 140㎛의 두께를 갖는 것으로 이해되도록 의도된다.
[00021] 도 2는 본 주제의 웨브 가이드 제어 유닛(10)의 실시예의 단면도를 도시한다. 웨브 가이드 제어 유닛(10)은 단일 가이드 롤러(201)를 포함한다. 가이드 롤러(201)는 전형적으로, 샤프트(215)에 장착된다. 본원에서 사용되는 바와 같이, "샤프트"라는 용어는 가이드 롤러(201)의 임의의 지지부를 포함해야 하고, 그러한 지지부는, 회전 가능할 수 있거나(즉, 엄밀한 의미에서의 샤프트), 또는 가이드 롤러가 주위에서 회전하는 고정식 축을 구성할 수 있다. 특히, 본원의 모든 실시예들에서 설명되는 바와 같은 단일 가이드 롤러는, 다른 가이드 롤러들, 예를 들어, 웨브 프로세싱 장치의 다른 가이드 롤러들에서 측정된 추가적인 데이터로부터의 입력 없이, 웨브 가이드 제어 유닛이 웨브 가이딩을 위한 조정을 제공하는 관점에서 "단일"이다. 즉, 본원에서 설명되는 바와 같은 조정은, 오로지 단일 가이드 롤러에서 측정된 인장력 데이터에만 기초한다. 본원에서 설명되는 바와 같은 웨브 가이드 제어 유닛은, 기존의 웨브 가이드 제어 유닛들에서 공지될 수 있는 바와 같은, 측정 데이터를 제공하거나 웨브를 조정하기 위해 사용되는 제 2 가이드 롤러 없이 작동할 수 있다.
[00022] 웨브(140)는 가이드 롤러(201)에 의해 가이딩된다. 웨브는 일반적으로, 프로세싱되지 않은 상태이거나, 또는 이미 하나 또는 그 초과의 프로세싱 단계들을 겪을 수 있다. 특히, 본 주제의 웨브 가이드 제어 유닛은 오로지 웨브 프로세싱 장치들에서의 구현에만 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 웨브 가이드 제어 유닛은 또한, 웨브 이송이 요구되는 생산 시설들에서 구현될 수 있다.
[00023] 본 개시물의 양태들에 따르면, 가이드 롤러에는, 인장력 센서들(도시되지 않음)과 같은 2개의 웨브 인장력 측정 유닛들(즉, 제 1 웨브 인장력 측정 유닛(301) 및 제 2 웨브 인장력 측정 유닛(302))이 장비된다. 인장력 센서는 압저항식(piezoresistive) 또는 압전식(piezoelectric) 인장력 센서일 수 있다. 대안적으로, 센서에는, 인장력을 결정하기 위해, 홀 소자(hall element) 또는 캐패시터가 장비될 수 있다. 몇몇 실시예들에 따르면, 웨브 인장력 제어 유닛에 둘보다 훨씬 더 많은 웨브 인장력 측정 유닛들이 제공될 수 있고, 따라서, 선택적으로, 또한 둘 초과의 센서들이 제공될 수 있다.
[00024] 전형적인 실시예들에 따르면, 제 1 웨브 인장력 측정 유닛은 제 1 위치에 제공되고 제 2 웨브 인장력 측정 유닛은 제 2 위치에 제공된다. 실시예들에서, 제 1 웨브 인장력 측정 유닛은 가이드 롤러의 제 1 단부에 제공되는 반면, 제 2 웨브 인장력 측정 유닛은, 가이드 롤러의 반대쪽 단부에서와 같이, 가이드 롤러의 제 2 단부에 제공될 수 있다. 롤러의 "단부"라는 용어는 축 방향, 즉, 가이드 롤러 또는 그의 샤프트의 단부에서의 포지션 또는 그러한 단부에 근접한 포지션으로 이해되어야 한다. 명료함을 목적으로, 제 1 단부는 도 2 내지 4에서 참조 번호 401에 의해 명시적으로 표시되며, 제 2 단부는 도 2 내지 4에서 참조 번호 402에 의해 명시적으로 표시된다.
[00025] 그러한 실시예는 도 2에 개략적으로 예시되고, 제 1 웨브 인장력 측정 유닛(301)은 가이드 롤러(201)의 제 1 단부에 포지셔닝되고, 제 2 웨브 인장력 측정 유닛(302)은 가이드 롤러(201)의 제 2 단부에, 즉, 제 1 측의 (축 방향으로)반대 단부에 포지셔닝된다.
[00026] 예시의 목적으로, 가이드 롤러(201)는 프레임(320) 상에 장착되는 것으로 도시된다. 프레임(320)은 웨브 가이드 제어 유닛(10)을 지지할 수 있는 임의의 유닛일 수 있다. 특히, 웨브 가이드 제어 유닛에는 하나 또는 그 초과의 베어링들(도시되지 않음)이 제공될 수 있다. 전형적으로, 베어링들은, 샤프트(215)의 회전 운동을 프레임으로부터 디커플링(decouple)시키기 위해, 웨브 가이드 제어 유닛(10)과 프레임(320) 사이에 포지셔닝된다. 특히, 가이드 롤러의 양쪽 측들 상의 프레임(320)이 하나의 피스(one-piece)의 프레임에 속하는 것이 가능하지만, 필수적인 것은 아니다.
[00027] 웨브 인장력 측정 유닛들(301, 302)은 가이드 롤러(201)의 샤프트(215) 상에 동축으로 포지셔닝될 수 있다. 대안적으로, 웨브 인장력 측정 유닛(들)은 가이드 롤러(201) 내에 포지셔닝되고 내장될 수 있다.
[00028] 본원에서 설명되는 바와 같은 웨브 인장력 측정 유닛들은 전형적으로, 가이드 롤러 상에 작용하는 인장력을 측정하도록 구성된다. 인장력은 가이딩된 웨브에 의해 야기된다. 가이드 롤러의 양쪽 측들 상의 인장력을 측정하고 그리고 따라서 웨브의 양쪽 측들 상의 인장력을 측정함으로써, 인장력의 차이가 측정될 수 있다. 측정된 데이터에 기초하여, 적절한 조정이 착수될 수 있다.
[00029] 본 주제에서 사용되는 가이드 롤러들의 전형적인 직경들은 65mm 내지 300mm이다. 전형적으로, 웨브 인장력 측정 유닛들은 0 내지 1000N/m의 인장력들을 측정하도록 이루어진다.
[00030] 가이드 롤러의 정렬은 조정 유닛(310)을 사용하여 조정된다. 조정 유닛은 전형적으로, 가이드 롤러의 제 1 또는 제 2 위치에 위치된다. 예를 들어, 조정 유닛은 가이드 롤러(201)의 제 1 단부(401) 또는 제 2 단부(402)에 위치될 수 있다. 예를 들어, 도 2에 예시적으로 예시된 바와 같이, 조정 유닛(310)은 웨브 인장력 측정 유닛에 인접하여 위치될 수 있다. 또한, 2개의 조정 유닛들(도시되지 않음)이, 전형적으로, 각각 가이드 롤러의 한쪽 단부 상에와 같이, 각각 가이드 롤러의 제 1 위치 및 제 2 위치에 제공되는 것이 가능하다.
[00031] 원칙적으로, 조정 유닛은, 웨브 상에 작용하는 횡방향 인장력(transversal tension)을 피하기 위해 요구되는, 가이드 롤러의 정렬에 적용될 수 있다. 전형적으로, 본 주제의 웨브 가이드 제어 유닛(10)은, 가이드 롤러(201)에서의, 그리고 결과적으로 가이드 롤러(201) 다음의 모든 장비에서의 상이한 코일링 강도들을 보상하는 데에 특히 유용하다. 상이한 코일링 강도는 가장 전형적으로, 웨브의 폭에 따른 웨브의 상이한 두께의 결과이다. 이는 일반적으로, 편향된 피딩을 초래할 수 있고, 이어서, 열적인 복잡한 문제들을 수반할 수 있는, 가이딩 롤러들과 웨브 사이의 변화하는(varying) 접촉을 초래할 수 있다.
[00032] 본 주제의 몇몇 실시예들에서, 가이드 롤러(201)는 냉각 또는 가열기 롤러이다. 전형적으로, 가이드 롤러(201)의 하류(downstream) 및/또는 상류(upstream)에 포지셔닝된 추가적인 롤러들이 있으며, 이는 도 5 및 6의 실시예들에 예시적으로 예시된다. 세정 또는 코팅과 같은 다른 프로세싱 단계들은 가이드 롤러(201) 이전(즉, 상류)에 또는 가이드 롤러(201) 이후(즉, 하류)에 착수될 수 있다.
[00033] 본 개시물의 어떠한 실시예에도 제한되지 않고, 인장력 측정 유닛들에 의해 측정된 인장력 데이터는, 가이드 롤러의 한쪽 단부를 이동시키는 것에 의해 가이드 롤러의 정렬을 조정하는 데에 사용된다. 이에 의해, 수평 및 수직 방향 중 하나 또는 그 초과의 방향과 비교하여 가이드 롤러의 정렬이 변경된다. 가이드 롤러의 한쪽 단부에 오직 하나의 조정 유닛만 제공되는 경우, 가이드 롤러의 다른 한쪽 단부는 고정 포지션에 그대로 남는다.
[00034] 가이드 롤러는 전형적으로, 웨브 인장력에 의해 야기되는 힘이 가이드 롤러의 샤프트 상에 작용하는 차원(dimension)에 대응하는 차원으로 이동된다. 본원에서, "차원으로 이동(movement in a dimension)" 또는 "차원에서 측정(measurement in a dimension)"이라는 특징은, 각각, 어떤 방향 및/또는 그의 반대 방향으로의 이동 또는 측정을 지칭해야 한다. 예를 들어, 번호 350에 의해 참조된, 도 4의 양두(double-headed) 화살은 일 차원을 예시한다. 본원에서 설명되는 많은 실시예들에서, 인장력은 가이드 롤러가 이동되는 것과 동일한 차원에서 측정된다.
[00035] 제어기는 웨브 가이드 제어 유닛을 제어하기 위해 제공될 수 있다. 특히, 제어기는 이하의 작업들(tasks) 중 하나 또는 그 초과의 작업들을 착수하기 위해 제공될 수 있다. 측정된 인장력 데이터를 수신, 측정된 인장력 데이터를 평가, 가이드 롤러가 얼마나 정렬되어야 하는지에 관한 계산을 착수, 메모리에 데이터를 저장하고 메모리로부터 데이터를 검색(retrieving), 예컨대, 가이드 롤러의 한쪽 단부를 이동시키기 위해 모터를 제어함으로써, 조정 유닛을 제어.
[00036] 도 3은, 제어기(501)를 명확하게 예시하는 그러한 실시예를 도시한다. 특히, 도 3과 관련하여 설명된 바와 같은 제어기는 또한, 본원에서 설명되는 모든 다른 실시예들에 제공될 수 있다. 제 1 인장력 측정 유닛(301)에 의해 측정된 바와 같은, 가이드 롤러(201)의 한쪽 단부 상의 인장력 데이터 및 제 2 인장력 측정 유닛(302)에 의해 측정된 바와 같은, 가이드 롤러(201)의 반대쪽 단부 상의 인장력 데이터는, 직접 데이터 라인("피어(peer)-투-피어") 또는 데이터 버스와 같은 데이터 연결부를 통해 제어기(501)에 공급된다. 데이터는 또한, 무선 기술을 통해 공급될 수 있다.
[00037] 본원에서 설명되는 모든 다른 실시예들과 결합될 수 있는 실시예들에 따르면, 제어기(501)는, 예컨대, CPU 및 아마도 데이터 메모리를 포함하는, (도 3에 예시된 바와 같은) 개별 디바이스, 특히 개인용 컴퓨터일 수 있다. 대안적으로, 제어기는 인장력 측정 유닛들(301, 302) 중 하나 또는 양자 모두에 통합될 수 있거나, 또는 제어기는 조정 유닛(310)에 통합될 수 있다. 제어기는 또한, 웨브 프로세싱 장치의 주 제어부(main control)에서, 예컨대, 주 제어부에서 실행되는 각각의 프로그램 또는 소프트웨어에 의해서 구현될 수 있다. 즉, 기존의 웨브 프로세싱 장치의 기존의 장비가, 본 주제의 웨브 가이드 제어 유닛의 제어를 구현하는 데에 사용될 수 있다.
[00038] 이미 언급된 바와 같이, 데이터 연결부(330)는 인장력 측정 유닛(301) 및/또는 조정 유닛(310)으로부터 외부 인터페이스로 정보를 전송하는 데에 사용될 수 있다. 전형적으로, 이러한 인터페이스는 측정 유닛들 및/또는 하나 또는 그 초과의 조정 유닛으로부터의 데이터를 프로세싱하는 개인용 컴퓨터를 포함한다. 또한, 인터페이스는, 조정 유닛(310)을 튜닝(tune)하기 위한 상이한 요소들을 포함하는, 즉, 상이한 전위차계들(potentiometers), 다이얼들, 스위치들, 및 디스플레이들을 사용하는 아날로그 전면 패널을 포함할 수 있다. 게다가, 인터페이스는 또한, 숫자 패드들, 그래픽 디스플레이, 문자 명령들, 또는 그래픽 사용자 인터페이스를 포함하는 디지털 디바이스를 포함할 수 있다. 전형적으로, 이러한 모든 인터페이스들은, 제어기 기능, 시스템의 교정(calibration), 대기 조건들(ambient conditions)의 보상, 또는 인장력 측정 유닛들(301, 302) 또는 조정 유닛(310)으로부터의 파형들의 습득 및 기록과 같은 상이한 특징들을 포함한다.
[00039] 데이터 연결부들(330)은 전형적으로, 측정 유닛들(301, 302)로부터, 예를 들어, 제어기(501)를 통해, 조정 유닛(310)으로 정보를 전송하는 데에 사용된다. 조정 유닛(310)은 가이드 롤러가 얼마나 조정되어야 하는지에 관한 정보를 수신한다. 가장 간단한 구현예(예 1)에서, 정보는, 조정이 조금이라도 이루어져야 하는가, 그리고 어느 방향으로 이루어져야 하는가에 관한 신호로 제한된다. 조정 유닛은, 신호가, "이동-없음" 신호로, 또는, 조정 유닛이 가이드 롤러를 반대 방향으로 다시 이동시키는 것을 나타내는 신호로 바뀔 때까지, 가이드 롤러의 각각의 단부를 이러한 방향으로 이동시킨다. 그러나, 일 구현예에서는, 조정 유닛은 더 복잡하다. 예를 들어(예 2), 조정 유닛은 가이드 롤러의 2개의 측들 사이의 인장력 차이에 관한 정보를 수신할 수 있고, 조정 유닛은, 인장력이 동일해질 때까지, 가이드 롤러의 각각의 이동을 개시한다.
[00040] 이전에 언급된 바와 같이, 또한 일반적으로, 웨브 가이드 제어 유닛이, 하나는 가이드 롤러의 제 1 위치에 포지셔닝되고 다른 하나는 가이드 롤러의 제 2 위치에 포지셔닝되는 2개의 조정 유닛들을 포함하는 것이 가능하다. 전형적으로, 조정 유닛들 중 각각의 조정 유닛은 가이드 롤러의 어느 한쪽의 단부 상에 포지셔닝될 수 있다. 이러한 경우, 양쪽 조정 유닛들 모두, (예를 들어, 이전의 예 2에서와 같이) 인장력 데이터를 수신하거나, 또는, (예를 들어, 이전의 예 1에서와 같이) 조정 정보를 수신하도록 구성된다.
[00041] 데이터 연결부(330)를 연결시키기 위해, 상이한 포트 유형들이 사용된다. 전형적으로, 시리얼 통신이 사용되는 경우, 포트들은 RS232, RS422, RS485, 또는 범용 시리얼 버스(USB) 포트들이다. 전형적으로, 데이터 연결부(330)와 컴퓨터 사이의 통신이 요구되는 경우, 패러럴 통신 디바이스들(parallel communication devices)이 사용된다. 가장 자주 사용되는 패러럴 통신 디바이스들은 DB-25, Centronics 36, SPP, EPP 또는 ECP 패러럴 포트들이다. 데이터 연결부(330)는, 조정 유닛(310)이 트랜지스터-트랜지스터 로직(TTL) 또는 프로그램 가능한 로직 제어기들(PLC)과 양립 가능하도록 하는 데에 사용될 수 있다. 부가적으로, 데이터 연결부(330)는 인장력 측정 유닛들(301, 302) 및/또는 조정 유닛(310) 중 하나 또는 그 초과를 네트워크로 연결시키는 데에 사용될 수 있다.
[00042] 본 주제의 실시예들에 따르면, 샤프트(215)의 양쪽 측들 상에 작용하는 인장력은 개별적으로 획득된다. 획득된 데이터는 프로세싱될 것이고 가이드 롤러(201)의 조정 유닛(310)으로 송신될 것이다. 조정 유닛(310)은 가이드 롤러(201)의 한쪽 단부에서 샤프트 축의 포지션을 조정한다. 이에 의해, 가이드 롤러의 샤프트(215)의 배향이 조정된다. 조정 유닛(310)은, 가이드 롤러(201)의 양쪽 측들에서 측정된 인장력을 동일하게 하기 위해 작동된다.
[00043] 도 4는 본 주제의 웨브 가이드 제어 유닛(10)의 다른 실시예의 개략적인 단면도를 도시한다. 본원의 전체 개시 내용에 걸쳐서, 동일한 참조 번호들은 동일한 오브젝트들을 위해 사용된다. 조정 유닛(310)은, 가이드 롤러의 한쪽 단부를 이동시키기 위해, 모터와 같은 액츄에이터(311)를 포함하는 것으로 예시된다. 특히, 이는 도 4의 실시예에 제한되지 않고, 본원에서 설명되는 모든 실시예들의 하나 또는 그 초과의 조정 유닛들에, 모터와 같은 액츄에이터가 제공될 수 있다. 예를 들어, 모터는 리니어(linear) 모터일 수 있다. 화살표(350)에 의해 표시되는 바와 같이, 모터는 가이드 롤러의 단부를, 해당 페이지의 도시된 시점(perspective)에서 위로 그리고 아래로 이동시킬 수 있다.
[00044] 도 4의 실시예에 제한되지 않는 전형적인 실시예들에 따르면, 조정 유닛의 이동 방향들은 인장력 측정 유닛들의 측정 방향들에 대응한다. 즉, 도 4의 예시에서와 같이, 측정 유닛들(301, 302)은 전형적으로, 조정 유닛이 가이드 롤러를 이동시키도록 구성된 방향과 동일한 방향으로, 가이드 롤러에서의 인장력을 측정하도록 구성된다. 예를 들어, 도 4의 실시예에서, 화살표(350)에 의해 표시된 방향은 조정 유닛(310)의 이동 방향들, 및 인장력 측정 유닛들(301, 302)의 측정 방향들 양자 모두에 대응할 수 있다.
[00045] 상이한 종류의 모터들이 본 주제의 조정 유닛에서 사용될 수 있다. 전형적으로, 조정을 위한 액츄에이터는 전기 또는 유압 모터이다. 레일들(도시되지 않음) 등이 프레임(320)에 제공될 수 있고, 이러한 프레임을 따라 조정 유닛이, 가이드 롤러의 각각의 측(들)을 이동한다.
[00046] 본 주제의 전형적인 실시예들에서, 웨브 인장력 측정 유닛들은 트랜스듀서 및/또는 스트레인 게이지를 포함한다. 전형적으로, 트랜스듀서는, 다양한 인장력들에 반응하여 신장되거나(stretch) 압축되는(compress) 빔(beam)을 포함한다. 스트레인 게이지는 전기 저항에서의 대응하는 변화를 측정한다. 전형적으로, 스트레인 게이지에 의해 수행되는 측정은, 추가적인 프로세싱을 위해, 증폭되고, 전압 또는 전류로 변환된다.
[00047] 일반적으로, 웨브 인장력 측정 유닛들은, 인장력 측정의 추가적인 프로세싱을 위해, 아날로그 또는 디지털 전면 단부를 에워싼다. 전형적으로, 웨브 인장력 측정 유닛들은, 상이한 선택 사항들을 사용하여 가이드 롤러들에 장착되는데, 즉, 필로우 블록들(pillow blocks) 사이에 장착되거나, 캔틸레버식 브라켓들(cantilevered brackets)의 도움으로 장착되거나, 플랜지 또는 클램프와 같은 고정 유닛들을 사용하여 장착되거나, 스터드들(studs)을 사용하여 장착되거나, 또는 웨브 인장력 측정 유닛들이 가이드 롤러들의 관통 홀들 내로 나사 결합될(threaded) 수 있다.
[00048] 도 5는 코팅 장치와 같은 웨브 프로세싱 장치(100)의 예를 도시한다. "코팅" 및 "증착"이라는 용어들은 본원에서 동의어로 사용된다. 본 실시예에 제한되지 않고, 웨브 프로세싱 장치는 일반적으로, 웨브 저장소 스풀이 도 5의 실시예에 예시되고 참조 번호 110에 의해 표시되는 바와 같이, 웨브 저장소 스풀을 하우징하도록 구성될 수 있다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 몇몇 실시예들에 따르면, 프로세싱될 웨브는 간지(interleaf; 706)와 함께 저장소 스풀(110) 상에 제공될 수 있다. 이에 의해, 저장소 스풀(110) 상의 가요성 기판의 인접한 층과 웨브의 하나의 층의 직접 접촉이 생략될 수 있도록, 웨브의 인접한 층들 사이에 간지가 제공될 수 있다. 웨브(140)는, 화살표(108)에 의해 도시된 기판 이동 방향에 의해 표시되는 바와 같이, 저장소 스풀(110)로부터 언와인딩된다. 저장소 스풀(110)로부터의 웨브(140)의 언와인딩 시에, 간지(706)는 간지 롤(766) 상에 와인딩된다.
[00049] 웨브(140)는, 코팅 유닛(510)의 각각의 측 상에서, 롤러들(104)을 통해, 그리고, 본원에서 설명되는 바와 같은 하나의 웨브 가이드 제어 유닛(10)을 통해 가이딩된다. 코팅 유닛은, 일반적으로 그리고 도 5의 실시예에 제한되지 않고, 코팅 드럼일 수 있다. 실시예들에 따르면, 둘 또는 그 초과의 롤러들(104), 및/또는 본 주제에 따른 하나, 둘, 또는 그 초과의 웨브 가이드 제어 유닛들(10)이, 예를 들어, 코팅 유닛(510)의 동쪽 측의 웨브 프로세싱 장치(100)에 제공될 수 있다. 특히, 코팅 유닛의 각각의 측(즉, 하류 및 상류) 상에 포지셔닝되는, 본원에서 설명되는 바와 같은 적어도 하나의 웨브 가이드 제어 유닛이 제공되는 웨브 프로세싱 장치(100)의 구성(set-up)은 본 주제의 전형적인 실시예이다.
[00050] 웨브 저장소 스풀(110)로부터 언코일링되어 롤러(104) 및 웨브 가이드 제어 유닛(10)을 통해 이동한(run over) 후에, 그런 다음에 웨브(140)는, 코팅 드럼(510)에 제공되고 그리고 증착 소스들(680)의 포지션들에 대응하는 증착 지역들을 통해, 이동된다. 작동 동안에, 코팅 드럼(510)은 축(511) 주위를 회전하여 웨브는 화살표(108)의 방향으로 이동한다.
[00051] 프로세싱 이후, 웨브는 하나 또는 그 초과의 추가적인 웨브 가이드 제어 유닛들(10)을 통해 이동할 수 있다(도 5의 실시예에서, 웨브는 하나의 웨브 가이드 제어 유닛을 통해 이동한다). 부가적으로, 웨브는, 도 5에 도시된 롤러들(104)과 같은 추가적인 롤들을 통해 이동할 수 있다. 도 5의 실시예에서의 웨브 코팅이 해당 포지션에서 완성되었기 때문에, 웨브는 스풀(764) 상에 와인딩업된다. 웨브 상의 손상들을 피하기 위해, 추가적인 간지가 롤(766')로부터 웨브(140)의 층들 사이에 제공될 수 있다.
[00052] 웨브(140)는 하나 또는 그 초과의 얇은 필름들로 코팅될 수 있는데, 즉, 하나 또는 그 초과의 층들이 증착 소스들(680)에 의해 웨브(140) 상에 증착된다. 증착은, 기판이 코팅 드럼(510) 상에서 가이딩되는 동안 일어난다. 도 5에 예시되고, 본원에서 설명되는 실시예들에 제공될 수 있는 증착 소스들(680)은, 전력 소스(도시되지 않음)에 전기적으로 연결된 2개의 전극들(702)을 포함한다.
[00053] 본원에서 설명되는 몇몇 실시예들에 따른 증착 소스(680)는, 증착 소스의 대향하는 측들의 2개의 가스 유입구들(712), 및 2개의 전극들(702) 사이의 가스 배출구(714)를 포함할 수 있다. 따라서, 프로세싱 가스의 가스 유동은 그러한 증착 소스(680)의 외측 부분으로부터 그러한 증착 소스의 내측 부분으로 제공될 수 있다. "가스 유입구"라는 용어는 증착 영역(플라즈마 용적 또는 프로세싱 영역) 내로의 가스 공급부를 나타내고, 반면에 "가스 배출구"라는 용어는 증착 영역 밖으로의 증착 가스의 방출 또는 진공배기(evacuation)를 나타낸다는 것이 주지된다. 전형적인 실시예에 따르면, 가스 유입구(712) 및 가스 배출구(714)는 웨브 운송 방향에 본질적으로 수직으로 배열된다.
[00054] 도 5에 도시된 바와 같이 그리고 본원에서 설명되는 몇몇 실시예들에 따르면, 웨브 운송 방향(108)은 가스 유동 방향에 평행하다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 상이한 실시예들에 따르면, 가스 유입구들 또는 가스 배출구들은 가스 랜스들(lances), 가스 채널들, 가스 덕트들, 가스 통로들, 가스 튜브들, 도관들, 등으로서 제공될 수 있다. 게다가, 가스 배출구는 플라즈마 용적으로부터 가스를 추출하는 펌프의 일부로서 구성될 수 있다.
[00055] 가스 분리 유닛들(121)은 증착 소스의 적어도 하나의, 전형적으로는 양쪽 측들 상에 제공된다. 이에 의해, 가스 분리 유닛들의 슬릿 폭은 본원에서 설명되는 실시예들 중 임의의 실시예에 따라 조정될 수 있다. 부가적으로, 또한, 기판에 대한 전극(702)의 거리가 조정될 수 있다. 이에 의해, 기판에 대한 거리의 조정을 위해, 가스 분리 유닛의 및, 선택적으로, 내부에 전극을 갖는 증착 소스의, 지지가 제공될 수 있다.
[00056] 본원에서 설명되는 실시예들은, 특히, 플라즈마 상(phase)으로부터, 얇은 필름들을 이동하는 기판 상에 증착시키기 위한 플라즈마 증착 시스템과 관련된다. 웨브는, 증착 가스를 플라즈마 상으로 이송하고, 그리고 플라즈마 상으로부터, 얇은 필름을 이동하는 기판 상에 증착시키기 위한 플라즈마 증착 소스가 로케이팅되는 진공 챔버에서, 기판 운송 방향으로 이동할 수 있다.
[00057] 도 5에 도시된 바와 같이, 그리고 본원에서 설명되는 실시예들에 따르면, 플라즈마 증착 소스(680)는, 이동하는 웨브의 반대쪽에 배열된, 둘, 셋, 또는 그보다 훨씬 더 많은 RF(라디오 주파수) 전극들(702)을 포함하는 다수-영역 전극 디바이스를 갖는 PECVD(플라즈마-강화 화학 기상 증착) 소스로서 제공될 수 있다. 실시예들에 따르면, 다수 영역 플라즈마 증착 소스들은 또한, MF(중 주파수; middle frequency) 증착을 위해 제공될 수 있다.
[00058] 도시된 실시예에서, 코팅 드럼(510)을 통해 이동함으로써, 웨브는, 도 5에 예시된 바와 같이, 스퍼터 소스 또는 증발 소스와 같은 증착 소스들(680)을 대면하여 배열된 둘 또는 그 초과의 프로세싱 영역들(730)을 통과한다.
[00059] 실시예들에 따르면, 웨브 프로세싱 장치는 하나 초과의 코팅 드럼(511)과 같은 하나 초과의 코팅 유닛을 포함할 수 있다. 둘 또는 그 초과의 코팅 드럼들 중 각각의 2개의 코팅 드럼들 사이에, 본원에서 설명되는 바와 같은 웨브 가이드 제어 유닛을 제공하는 것이 가능하다. 부가적으로 또는 대안적으로, 코팅 드럼과 같은 각각의 코팅 유닛에는, 하나, 둘, 셋 또는 그보다 훨씬 더 많은 증착 소스들이 제공될 수 있다.
[00060] 도 5는, 예로서, 3개의 가스 분리 유닛들(121)을 도시한다. 가스 분리 유닛들(121)은 일반적으로, (도 5의 예에서와 같이) 2개의 프로세싱 영역들(730) 또는 그 초과의 프로세싱 영역들 및 아마도 추가적인 영역들을 웨브 프로세싱 장치(100)에 형성할 수 있다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 전형적인 실시예들에 따르면, 프로세싱 영역들의 각각 및 추가적인 지역들은 서로 독립적으로 진공배기될 수 있다. 각각의 프로세싱 영역 및/또는 각각의 추가적인 지역은, 예를 들어, 하나 또는 그 초과의 진공 펌프들(도시되지 않음)에 의해, 독립적으로 그리고 원하는 프로세싱 조건들에 따라, 진공배기될 수 있다.
[00061] 도 6은, 증착 장치와 같은 추가적인 웨브 프로세싱 장치(100)를 도시한다. 웨브 프로세싱 장치 내에 포지셔닝된 저장소 스풀(110)에 의해 가요성 기판(140)이 제공된다. 앞에서와 같이, 프로세싱될 가요성 기판은 간지(706)와 함께 저장소에 제공될 수 있다. 이에 의해, 가요성 기판의 인접한 층들 사이에 간지가 제공될 수 있으며, 그에 따라 와인드-업 스풀(764) 상의 가요성 기판의 인접한 층과 가요성 기판의 하나의 층의 직접 접촉이 생략될 수 있다. 저장소 스풀(110)로부터의 웨브(140)의 언와인딩 시에, 간지(706)는 간지 롤(766) 상에 와인딩된다.
[00062] 그런 다음에 웨브(140)는, 코팅 드럼(510)에 제공되고 그리고 증착 소스들(680)의 포지션들에 대응하는 증착 지역들을 통하여, 이동된다. 웨브 프로세싱 장치(100)의 추가적인 세부 사항들은 도 5와 관련하여 예시된 실시예와 동일하거나 유사할 수 있다.
[00063] 작동 동안에, 코팅 드럼(510)은 축(511) 주위를 회전한다. 도 6에 예시된 전형적인 실시예들에 따르면, 웨브는 하나, 둘, 또는 그 초과의 롤러들을 통해 저장소 스풀(110)로부터 코팅 드럼(510)으로, 그리고/또는 코팅 드럼(510)으로부터 제 2 와인드-업 스풀(764)로 가이딩될 수 있고, 기판은 코팅 드럼의 프로세싱 이후에 와인드-업 스풀(764) 주위에 와인딩된다. 프로세싱 이후, 추가적인 간지가, 롤(766')로부터, 웨브(140)의 층들 사이에 제공될 수 있고, 이는 와인드-업 스풀(764) 상에 와인딩된다.
[00064] 웨브(140)는 하나 또는 그 초과의 얇은 필름들로 코팅될 수 있는데, 즉, 하나 또는 그 초과의 층들이, 증착 소스들(680)에 의해, 웨브 상에 증착된다. 증착은, 웨브가 코팅 드럼(510) 상에서 가이딩되는 동안 일어난다.
[00065] 도 6에 예시된 실시예는 본 주제에 따른 하나 또는 그 초과의 웨브 가이드 제어 유닛들을 포함한다. 예를 들어, 본원에서 설명되는 다른 모든 실시예들과 조합 가능한 일반적인 실시예들에 따르면, 도 6의 실시예에 예시된 바와 같이, 본 주제에 따른 웨브 가이드 제어 유닛은 저장소 스풀과, 코팅 드럼과 같은 코팅 유닛 사이에 포지셔닝 될 수 있다. 즉, 웨브 가이드 제어 유닛은 저장소 스풀의 하류에 그리고 코팅 드럼과 같은 코팅 유닛의 상류에 포지셔닝될 수 있다.
[00066] 부가적으로 또는 대안적으로, 본 주제에 따른 웨브 가이드 제어 유닛은 코팅 드럼과 같은 코팅 유닛과 (도 6에서 764에 의해 참조되는) 와인드-업 스풀 사이에 포지셔닝된다. 즉, 웨브 가이드 제어 유닛은 코팅 드럼과 같은 코팅 유닛의 하류에, 그리고 와인드-업 스풀의 상류에 포지셔닝될 수 있다. 도 6의 실시예에 제한되지 않고, 웨브 가이드 제어 유닛에는 하우징 또는 프레임이 제공될 수 있다(도 3 참고; 도 6에는 도시되지 않음).
[00067] 전형적으로, 아마도 코팅 드럼의 각각의 측 상에 제공되는 바와 같은 웨브 가이드 제어 유닛은 웨브의 인장력을 측정하고 조정하도록 구성된다. 이에 의해, 웨브 운송이 더 잘 제어될 수 있고, 코팅 드럼 상의 기판의 압력이 제어될 수 있으며 그리고/또는 기판에 대한 손상이 감소되거나 회피될 수 있다.
[00068] 도 6에 개략적으로 도시된 예시적인 실시예에서 예시된 바와 같이, 웨브 프로세싱 장치에는, 도 6의 시일(290)과 같은 시일이 추가로 장비될 수 있다. 시일은 정적(static) 시일일 수 있다. 시일은 전형적으로, 코팅 드럼(510)을 포함하는 코팅 챔버(610)와, 웨브 가이딩, 웨브 와인딩, 및/또는 웨브 언와인딩이 수행될 수 있는 웨브 취급 챔버(620) 사이의 압력 분리를 허용한다. 그러한 구성은 빈 웨브 저장소 스풀(110)을 새로운 웨브 저장소 스풀로 교체하는 동안의 노력들을 감소시키고, 특히, 그러한 구성은, 웨브 취급 챔버에서 대기 압력을 가지면서, 코팅 챔버(610)를 감압(underpressure) 조건들 또는 진공 조건들로 유지하는 것을 허용한다. 특히, 시일은 일반적으로 또한, 동적 시일일 수 있는데, 즉, 웨브의 이동 동안에 작동될 수 있는 시일일 수 있다.
[00069] 본원의 다른 모든 실시예들과 결합 가능한 실시예들에 따르면, 웨브를 가이딩하고 그리고/또는 웨브를 부분적으로 방향전환시키는(deviate) 데에 사용되는, 웨브 가이드 제어 유닛(들)(10)의 가이드 롤러들, 및/또는 도 5의 롤러들(104)과 같은 부가적인 롤러들은, 13°, 전형적으로는 15°또는 그 초과의 최소 휘감기(enlacement)를 가질 수 있다. 이에 의해, 최소 휘감기는, 휘감기가 작동 조건들에 따라 변한다는 사실에 관련되는데, 예를 들어, 도 6의 실시예에서, 휘감기는, 롤들(764 및 764')이, 각각, 기판으로 완전하게 충전되어 있거나 비어있을 때 2개의 작동 조건들에 따라 변할 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 공간적 제약들의 측면에서, 최대 휘감기는 전형적으로, 30°, 25°, 또는 심지어 단지 20°이다.
[00070] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 더 추가적인 실시예들에 따르면, 부가적인 웨브 가이드 제어 유닛(들)이, 코팅 드럼의 와인딩 측 상에, 코팅 드럼의 언와인딩 측 상에, 또는 양쪽 측들 모두에 로케이팅되어서 제공될 수 있다. 예를 들어, 부가적인 웨브 가이드 제어 유닛(들)은 간지 가이딩을 위해 사용될 수 있다.
[00071] 도 6에서 추가로 도시된 바와 같이, 증착 장치는, 증착 소스들(680)이 코팅 드럼의 하부 절반에 제공되도록, 배열된다. 즉, 모든 증착 소스들의 전체 배열 또는 적어도, 중간의 3개의 증착 소스들의 배열은 코팅 드럼(510)의 축(511) 아래에 제공된다. 이에 의해, 기판 및 프로세스를 오염시킬 수 있는 생성된 입자들은, 중력에 기인하여, 증착 스테이션들에 남는다. 따라서, 기판 상에서의 원치 않는 입자들의 생성이 회피될 수 있고, 웨브 가이드 제어 유닛(10) 상에서의 오염된 입자들의 충격은 감소되거나 완전히 제거된다.
[00072] 본원에서 설명되는 실시예들은, 특히, 증착 장치 및 그의 작동 방법들에 관련된다. 증착 소스는, CVD 소스, PECVD 소스, 및 PVD 소스로 구성된 그룹으로부터 선택될 수 있다. 전형적인 구현예들에 따르면, 장치들은 가요성 TFT 디스플레이들을 제조하기 위해, 특히 가요성 TFT 디스플레이들을 위한 배리어 층 스택들을 위해 사용될 수 있다.
[00073] 이미 전술된 바와 같이, 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 장치들 및 방법들은, 대안적으로 또는 조합하여 구현될 수 있는 복수의 선택적 특징들, 양태들, 및 세부 사항들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 방법들은 롤 상에서 기판의 층들 사이에 간지를 제공하는 단계 또는 언와인딩 측에서 간지를 수신하는 단계를 포함할 수 있다.
[00074] 코팅 동안의 고온들에 기인하여, 본 개시물에 따른 웨브 가이드 제어 유닛은 적어도 50℃, 70℃, 또는 심지어 100℃의 온도들을 견디도록 구성될 수 있다. 웨브 온도 또는 코팅 드럼의 온도는 20℃ 내지 250℃ 또는 심지어 400℃까지일 수 있다. 전형적으로, 기판 두께는 50㎛ 내지 125㎛일 수 있다.
[00075] 도 5 및 6의 실시예들은, 공간이 제약인 어플리케이션에서 인장력 수정을 허용하는 웨브 가이드 제어 유닛의 기술 분야에서의 요구를 구체적으로 예시해야 한다. 예를 들어, 2개의 롤러들의 사용에 의한, 웨브 가이드 제어를 위한 기술적 구현예들은, 공간적 제약들이 오직 하나의 가이드 롤러만 허용하는 경우, 적용 가능하지 않다. 이는, 웨브의 일 측이 가이드 롤러들, 롤들, 코팅 드럼들, 등 중 임의의 것에 의해 터치되어서는 안되는 방식으로 웨브가 가이딩되어야 하는 그러한 분야들에서, 특히 그러하다.
[00076] 도 7은, 횡방향 인장력 측정의 네거티브 피드백(500)을 기초로 하는 폐-루프 제어기를 포함하는, 본 주제의 일 실시예에 따른 웨브 가이드 제어 시스템에 대한 신호 흐름도를 도시한다. 폐-루프 시스템은, 제어기 자체의 출력인, 제어되는 시스템으로 피딩되는 제어 신호(532)와 피드백 신호(533)의 이전 값들을 사용함으로써, 제어되는 시스템의 출력, 예를 들어 피드백 신호(533)를, 설정점(534) 값과 동일하게 유지한다. 흐름도의 주요 요소들은 본 주제의 실시예들에 따른 웨브 가이드 제어 수단(10)을 구성하는 가이드 롤러(201) 및 제어기(501)이다. 가이드 롤러(201)의 양쪽 측들 사이의 인장력 차이가 피드백 신호(533)이다.
[00077] 전형적으로, 본 주제의 제어기에서의 설정점(534)은, 웨브 상에 작용하는 횡방향 인장력들에 대응하는 인장력 차이들을 보상하기 위해, 널 값(null value)을 가진다. 그러므로, 본 주제의 전형적인 실시예들에서, 제어기(501)의 에러(531)는 인장력 차이 측정값, 즉 피드백 신호(533)에 정확히 대응한다. 본 주제의 전형적인 실시예들에서, 제어기는 조정 유닛(310)을 사용하여 에러(531)의 제로(zero)로부터의 편차들을 보상한다. 전형적으로, 이러한 에러(531) 보상은 가이드 롤러(201)의 샤프트(215)의 조정(즉, 이동)으로 변환된다. 그러므로, 제어 신호(532), 예를 들어, 제어기 출력은 전형적으로, 가이드 롤러의 각각의 단부가 얼마나 이동되어야 하는가에 대한, 조정 유닛에 대한 명령에 대응한다.
[00078] 원칙적으로, 상이한 제어 방법들이 제어기(501)에서 구현될 수 있다. 전형적으로, 비례, 적분 및 미분(PID) 제어; 비례 및 적분(PI) 제어; 비례 및 미분(PD) 제어; 및 비례(P) 제어로부터 선택한 선형 제어 방법이 제어기(501)에서 구현된다. 그러나, 비-선형 제어 방법들을 사용하는 다른 진보된 제어들, 예를 들어 적응 이득(adaptive gain), 데드-타임 보상(dead-time compensation), 퍼지 로직(fuzzy logic), 신경망들, 또는 피드포워드(feed-forward) 제어가 또한, 본 주제의 실시예들에서 구현될 수 있다. 본 어플리케이션에서 구현된 제어기들은 트랜지스터-트랜지스터 논리(TTL)와의 양립가능성을 포함하는 아날로그 또는 디지털 인터페이스들일 수 있다. 전형적으로, 디지털 인터페이스들은, 조정 유닛을 위한 값들이, 특정한 그리고 고정된 시간 기간(Δt) 후에 리프레쉬(refresh)되는 이산 방식(discrete manner)으로 작동한다. 셀프-튜닝(self-tuning), 신호 계산 또는 필터링, 또는 빌트-인 인디케이터들(built-in indicators)과 같은 다른 특별한 특징들이 본 주제의 제어기들에 존재할 수 있다.
[00079] 본 주제의 실시예에 따른 제어기의 기능에 대한 예시로서, 이하에서는 이산 PID 제어기의 구현예가 설명된다. 주어진 제어 단계(i)에서의 피드백 신호는 제 1 인장력 측정 유닛(301)에서의 인장력 측정값(Ti 301)과 제 2 인장력 측정 유닛(302)에서의 인장력 측정값(Ti 302) 둘 모두 간의 차이에 대응한다. 전형적으로, 설정점은 제로로 유지되는데, 이는 제어기가 웨브 상에 작용하는 횡방향 힘들을 보상해야 하기 때문이며, 즉, 가이드 롤러(201)의 양쪽 측들에서의 인장력이 동일해야 하기 때문이다. 그러므로, 주어진 프로세싱 단계(i)에서의 에러 신호는,
Ei = Ti 301 - Ti 302에 대응한다.
PID 제어기는,
Di +1 = Di + KpEi + Kd(Ei - Ei-1)을 사용하여 출력값(Di+1)을 계산하며, 여기서 첫 번째 항은 제어기의 적분 부분에 대응하고, 두 번째 항은 비례 부분에 대응하며, 세 번째 항은 미분 부분에 대응한다. Kp는 비례 밴드(proportional band)이며 Kd는 미분 이득이다. 전형적으로, 제로가 아닌 Di +1 - Di의 값들은 가이드 롤러(201)의 한쪽 단부에서의 포지션의 변화에 대응한다. 본 주제의 다른 실시예들에서, 이는, 가이드 롤러(201)의 각각의 단부를 이동시키기 위한, 액츄에이터(311)와 같은, 가이드 롤러(201)의 조정 유닛(310)의 작동을 위한 신호에 대응한다.
[00080] 이러한 기재된 설명은, 최적 모드를 포함하는 본 주제를 개시하기 위해, 그리고 또한 임의의 당업자가 본 주제를 형성하고 이용할 수 있게 하기 위해, 예시들을 이용한다. 본 주제는 다양한 특정 실시예들에 관하여 설명되었지만, 당업자들은 본 주제가 청구항들의 사상 및 범주 내에서 수정되어 실행될 수 있음을 이해할 것이다. 특히, 전술된 실시예들의 상호 비-배타적 특징들이 서로 결합될 수 있다. 본 주제의 특허 가능한 범위는 청구항들에 의해 정의되며, 당업자에게 안출되는 다른 예들을 포함할 수 있다. 그러한 다른 예들은, 이들이 청구항들의 문자 그대로의 언어(literal language)와 상이하지 않은 구조적 요소들을 갖는 경우, 또는 청구항들의 문자 그대로의 언어들과의 미미한(insubstantial) 차이들을 갖는 동등한 구조적 요소들을 포함하는 경우, 청구항들의 범위 이내인 것으로 의도된다.

Claims (15)

  1. 웨브(web)를 가이딩하기 위한 웨브 가이드 제어 유닛으로서,
    상기 웨브 가이드 제어 유닛은 단일 가이드 롤러(201)를 포함하고,
    상기 단일 가이드 롤러(201)는,
    ― 조정 유닛(310);
    ― 상기 단일 가이드 롤러(201)의 제 1 단부 및 제 2 단부 ― 상기 제 2 단부는 상기 제 1 단부에 대해 반대쪽임 ― 에서의 상기 웨브의 인장력을 측정하기 위한 2개의 인장력 측정 유닛들(301, 302);
    ― 상기 조정 유닛(310)을 제어하기 위한 제어기(501); 및
    ― 상기 단일 가이드 롤러(201)의 상기 제 1 단부로부터의 측정된 인장력 및 상기 단일 가이드 롤러의 상기 제 2 단부 상에서 측정된 인장력을, 상기 제어기(501)에 공급하기 위한 데이터 연결부를 포함하고,
    상기 제어기(501)는 상기 조정 유닛(310)을 제어하여 상기 단일 가이드 롤러(201) 상의 상기 웨브의 인장력 차이를 감소시키도록 상기 단일 가이드 롤러(201)를 정렬시키는,
    웨브를 가이딩하기 위한 웨브 가이드 제어 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 2개의 인장력 측정 유닛들(301, 302)은 상기 단일 가이드 롤러(201)의 상기 제 1 단부에 포지셔닝된 제 1 인장력 센서 및 상기 단일 가이드 롤러(201)의 상기 제 2 단부에 포지셔닝된 제 2 인장력 센서를 포함하는,
    웨브를 가이딩하기 위한 웨브 가이드 제어 유닛.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 조정 유닛(310)은, 상기 단일 가이드 롤러(201)를 이동시키기 위해, 상기 단일 가이드 롤러의 상기 제 1 단부 또는 제 2 단부에 포지셔닝된 모터(311)를 포함하는,
    웨브를 가이딩하기 위한 웨브 가이드 제어 유닛.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 조정 유닛(310)은, 상기 단일 가이드 롤러(201)를 이동시키기 위해, 상기 단일 가이드 롤러의 상기 제 1 단부 또는 제 2 단부에 포지셔닝된 모터(311)를 포함하는,
    웨브를 가이딩하기 위한 웨브 가이드 제어 유닛.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어기(501)는 폐-루프 제어기인,
    웨브를 가이딩하기 위한 웨브 가이드 제어 유닛.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 인장력 데이터는 가변 피드백 신호로서 사용되는,
    웨브를 가이딩하기 위한 웨브 가이드 제어 유닛.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 폐-루프 제어기는 아날로그 전자 장치들(electronics) 또는 디지털 전자 장치들 중 하나를 포함하는,
    웨브를 가이딩하기 위한 웨브 가이드 제어 유닛.
  8. 웨브 프로세싱 장치로서,
    제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 웨브 가이드 제어 유닛을 하나 이상 갖는,
    웨브 프로세싱 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 웨브를 코팅하기 위해, 코팅 유닛(510)을 더 포함하는,
    웨브 프로세싱 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    2개 이상의 웨브 가이드 제어 유닛들이, 상기 코팅 유닛(510)의 한쪽 측 상에 각각 포지셔닝되는,
    웨브 프로세싱 장치.
  11. 제 8 항에 있어서,
    간지(interleaf; 706)를 와인딩(winding) 또는 언와인딩(unwinding)하기 위한 롤을 더 포함하는,
    웨브 프로세싱 장치.
  12. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 웨브 가이드 제어 유닛, 또는 상기 웨브 가이드 제어 유닛을 하나 이상 갖는 웨브 프로세싱 장치에 의해 웨브를 가이딩하기 위한 방법으로서,
    ― 상기 단일 가이드 롤러의 상기 제 1 단부 및 상기 제 2 단부 ― 상기 제 2 단부는 상기 제 1 단부에 대해 반대쪽임 ― 상에 작용하는, 상기 웨브의 인장력을 측정하고, 이에 의해, 인장력 데이터를 수신하는 단계;
    ― 상기 단일 가이드 롤러의 상기 제 1 단부 또는 상기 제 2 단부를 이동시킴으로써, 상기 단일 가이드 롤러의 포지션을 조정하는 단계; 및
    ― 상기 단일 가이드 롤러의 상기 제 1 단부로부터의 측정된 인장력 및 상기 단일 가이드 롤러의 상기 제 2 단부 상에서 측정된 인장력을, 상기 데이터 연결부를 통해 상기 제어기에 공급하는 단계를 포함하고,
    상기 조정하는 단계는 상기 측정된 인장력 데이터에 기초하는,
    웨브를 가이딩하기 위한 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 조정하는 단계는 오로지, 상기 제 1 단부 상에 작용하는, 상기 웨브의 측정된 인장력 데이터 및 상기 단일 가이드 롤러의 상기 제 2 단부 상에 작용하는, 상기 웨브의 측정된 인장력 데이터에만 기초하는,
    웨브를 가이딩하기 위한 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 조정하는 단계는 상기 단일 가이드 롤러의 상기 제 1 단부 및/또는 상기 제 2 단부에서 착수되는,
    웨브를 가이딩하기 위한 방법.
  15. 제 12 항에 있어서,
    조정 이후에, 양쪽 측들 상에서의 상기 웨브의 인장력이 동일하도록, 상기 측정된 인장력 데이터에 기초하여 상기 단일 가이드 롤러의 포지션을 조정하기 위해, 신호를 계산하는 단계를 더 포함하는,
    웨브를 가이딩하기 위한 방법.
KR1020157023456A 2013-01-31 2014-01-22 웨브 가이드 제어 유닛, 웨브 프로세싱 장치 및 그 작동 방법 KR101687953B1 (ko)

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