用于同步卷对卷传输设备的装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明的公开内容涉及用于同步卷对卷传输设备(roll-to-roll transferdevice)的装置和方法。更具体地，本发明的公开内容涉及用于同步卷对卷传输设备的装置和方法，所述装置和方法能够使用同步设备通过卷对卷进给过程防止在纳米薄膜传输期间纳米薄膜的故障或损坏。
【背景技术】
[0002]在用于制造电子器件的常规半导体工艺中，用于该工艺中的基底由于制造过程要求高温而受到限制。因此，纳米薄膜卷传输工艺(其中，在半导体工艺中制造的纳米薄膜器件与硬性基底分离并且随后被传输到柔性基底)在柔性电子器件领域引起了极大的兴趣。此传输工艺称为板对卷(P2R)传输技术；板通常是具有薄膜器件的晶圆，并且卷是用于拾取薄膜器件并且用于将它们放置在聚合物膜上的压印。
[0003]然而，在上述P2R传输工艺中，薄膜的尺寸受到可承受高温过程的晶圆或刚性基底的尺寸的限制。为了克服此尺寸限制并提高生产率，需要连续的传输过程。用于连续地传输纳米薄膜的方法之一是卷对卷过程。在卷对卷过程中，纳米薄膜设置于一对滚筒之间，并且滚筒在纳米薄膜与聚合物的连续膜之间连续地进行接触。
[0004]在卷对卷传输设备中，因为使用圆柱形滚筒且因此滚筒和纳米薄膜彼此持续接触，所以应精确地控制滚筒与纳米薄膜之间的接触表面。在没有精确控制的情况下，如图1中所示，在纳米薄膜中出现皱褶A1或裂缝A2，并且因此所传输的薄膜的电气或机械质量降级。
[0005]在传输过程中，由于滚筒与纳米薄膜之间或者滚筒对之间的接触，可能由滚筒的变形或者滚筒的不规则负荷引起褶皱或裂缝。
[0006]在传输过程中，可以控制卷压印上的竖直负荷，以减少纳米薄膜的皱褶或裂缝。当水平负荷被施加到纳米薄膜上时，也可能出现皱褶或裂缝，且因此水平负荷应该连同竖直负荷一起被控制或被最小化。为了最小化水平负荷，应在滚筒旋转期间同步接触的滚筒对的表面上的线性速度。
[0007]例如，当滚筒中的一个旋转速度比另一个快时，水平负荷不均匀地施加到纳米薄膜，并因此可能出现皱褶或裂缝。即使滚筒对的旋转速度受到均匀地控制，成对滚筒的周边的长度可能由于滚筒的加工不确定性或磨损而彼此不同，且因此成对的滚筒的线性速度也可能彼此不同。
[0008]当在卷对卷传输过程期间纳米薄膜受到损坏时，纳米薄膜器件的性能可能降级。
[0009]因此，应监控纳米薄膜的传输，应单独控制滚筒对的旋转速度，并且因此应最小化成对的滚筒的线性速度的差异所引起的水平负荷。
[0010]相关的现有技术是韩国公开申请号10-2012-0044825。
【发明内容】
[0011]本发明旨在解决相关技术的上述问题。本发明提供了用于同步卷对卷传输设备的装置和方法，所述装置和方法使用测力传感器控制滚筒的旋转速度以最小化由接触的滚筒的线性速度之间的差异引起的摩擦力。
[0012]根据用于同步卷对卷传输设备的装置的一个示例性实施例，该装置包括薄膜、第一滚筒、第二滚筒、第一负荷感测元件和控制部件。薄膜通过卷对卷传输设备传输。第一滚筒与薄膜的下表面接触，并且通过第一旋转元件绕旋转轴旋转。第二滚筒布置于第一滚筒上方，与薄膜的上表面接触，并且通过第二旋转元件绕旋转轴旋转。第一负荷感测元件感测第一滚筒的负荷或第二滚筒的负荷。控制部件基于第一负荷感测元件所感测到的负荷来同步第一旋转元件或第二旋转元件的平移速度。
[0013]在示例性实施例中，第一负荷感测元件可以包括第一竖直负荷传感器和第一水平负荷传感器。第一竖直负荷传感器感测垂直于旋转轴并且垂直于薄膜的传输方向的负荷。第一水平负荷传感器感测垂直于旋转轴并且与传输方向平行的负荷。
[0014]在示例性实施例中，控制部件可以使用第一负荷感测元件测量薄膜与第一和第二滚筒之间的摩擦力，并且同步第一旋转元件或第二旋转元件的平移速度以最小化摩擦力。
[0015]在示例性实施例中，所述装置可以进一步包括第三滚筒、第四滚筒、第五滚筒、第二负荷感测元件和张力感测元件。第三滚筒可以沿着薄膜的传输方向与第一滚筒间隔开，与薄膜的下表面接触，并且通过第三旋转元件绕旋转轴旋转。第四滚筒可以布置于第三滚筒上，与薄膜的上表面接触，并且通过第四旋转元件绕旋转轴旋转。第五滚筒可以布置于第一滚筒与第三滚筒之间，与薄膜的上表面或下表面接触，并且通过第五旋转元件绕旋转轴旋转。第二负荷感测元件可以感测第三滚筒或第四滚筒的负荷。张力感测元件可以感测第五滚筒上的薄膜的张力。控制部件可以基于第二负荷感测元件所感测到的负荷来同步第三旋转元件或第四旋转元件的平移速度，并且通过张力感测元件来同步第一至第四旋转元件中的至少一个的旋转角速度。
[0016]在示例性实施例中，第二负荷感测元件可以包括第二竖直负荷传感器和第二水平负荷传感器。第二竖直负荷传感器可以感测垂直于旋转轴并且垂直于薄膜的传输方向的负荷。第二水平负荷传感器感测垂直于旋转轴并且与传输方向平行的负荷。
[0017]在示例性实施例中，张力感测元件可以包括第三水平负荷传感器，所述第三水平负荷传感器感测垂直于第五滚筒的旋转轴并且垂直于传输方向的负荷。
[0018]在示例性实施例中，张力感测元件可以是布置于第五滚筒上的张力调节辊(dancer roll)。
[0019]在示例性实施例中，控制部件可以使用第二负荷感测元件测量薄膜与第三和第四滚筒之间的摩擦力，并且同步第三旋转元件或第四旋转元件的平移速度以最小化摩擦力。控制部件可以使用张力感测元件来测量两对滚筒(一对滚筒是第一和第二滚筒，另一对滚筒是第三和第四滚筒)之间的薄膜的张力，并且同步第一和第二旋转元件或第三和第四旋转元件的平移速度以均匀地保持张力。
[0020]在示例性实施例中，第五滚筒可以包括主滚筒和次滚筒。主滚筒可以与薄膜的下表面接触，并且主滚筒的下端可以布置在第一和第三滚筒的上端上方。次滚筒可以沿着薄膜的传输方向布置在主滚筒的两侧，并且次滚筒的下端与第一和第三滚筒的上端平行布置。[0021 ] 在示例性实施例中，第一至第三竖直负荷传感器以及第一和第二水平负荷传感器可以是测力传感器。
[0022]根据用于同步卷对卷传输设备的方法的示例性实施例，使用第一负荷感测元件来感测第一滚筒或第二滚筒的负荷。使用由第一负荷感测元件感测到的负荷来测量薄膜与第一和第二滚筒之间的摩擦力。通过控制部件同步第一旋转元件或第二旋转元件的平移速度以最小化摩擦力。
[0023]在示例性实施例中，可以使用第二负荷感测元件来感测第三滚筒或第四滚筒的负荷。使用由第二负荷感测元件感测到的负荷来估计薄膜与第三和第四滚筒之间的摩擦力。可以通过控制部件来同步第三旋转元件或第四旋转元件的平移速度以最小化摩擦力。
[0024]在示例性实施例中，可以使用张力感测元件来感测第五滚筒的负荷。可以使用由张力感测元件感测到的负荷来估计第一、第二滚筒与第三、第四滚筒之间的薄膜的张力。可以同步第一和第二旋转元件或第三和第四旋转元件的平移速度以均匀地保持张力。
[0025]在示例性实施例中，可以使用张力调节辊来感测第五滚筒上的薄膜的张力。可以同步第一和第二旋转元件或者第三和第四旋转元件的平移速度以均匀地保持张力。