KR100885670B1 - 자동이송방식을 이용한 고온엠보싱 장치 - Google Patents

자동이송방식을 이용한 고온엠보싱 장치 Download PDF

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KR100885670B1
KR100885670B1 KR1020070053831A KR20070053831A KR100885670B1 KR 100885670 B1 KR100885670 B1 KR 100885670B1 KR 1020070053831 A KR1020070053831 A KR 1020070053831A KR 20070053831 A KR20070053831 A KR 20070053831A KR 100885670 B1 KR100885670 B1 KR 100885670B1
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chamber
high temperature
transfer
embossing apparatus
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KR1020070053831A
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Inventor
이재종
최기봉
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한국기계연구원
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    • B81C1/00436—Shaping materials, i.e. techniques for structuring the substrate or the layers on the substrate
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Abstract

본 발명은 챔버 내에서 기판을 자동으로 이송시키면서 다양한 온도와 압력 하에 임프린팅 스탬프의 패턴을 한 번 또는 연속적으로 전사시킬 수 있는 자동이송방식을 이용한 고온엠보싱 장치에 관한 것으로, 상기 챔버의 상판에 설치되어서 다수의 단계로 스탬프와 상기 기판 사이에 압력을 가하는 가압부재; 상기 스탬프를 고정시켜주는 고정부재; 상기 고정부재에 장착되어서 상기 스탬프를 균일하게 가열하는 제1 핫플레이트; 상기 기판을 스탬프 패턴 전사 위치까지 이동시키고 고정시키주며, 패턴이 전사된 기판을 챔버의 외부로 배출시켜주는 이송부재; 상기 이송부재의 하부에 설치되어서 상기 기판을 균일하게 가열하는 제2 핫플레이트; 상기 챔버의 하판과 상기 이송부재 사이에 설치되어서 상기 스탬프와 기판 사이의 평행도를 맞춰주는 레벨러; 상기 가압부재에 의해 상기 기판을 상하로 이동시킬 때에 좌우방향의 흔들림을 막아주는 균형유지부재; 및 시스템의 구동 및 동작을 제어하는 제어기;를 포함하는 것을 특징으로 하며, 고온과 고압만을 사용할 때의 작업 한계성을 극복할 뿐만 아니라 일정한 크기의 스탬프를 반복적인 패턴전사와 패턴전사가 끝난 기판을 한 스텝씩 이동시킬 수 있어 대면적 패턴전사가 가능하게 된다.
엠보싱, 임프린팅 스탬프, 기판, 핫플레이트, 전사

Description

자동이송방식을 이용한 고온엠보싱 장치{High temperature embossing apparatus using auto-transfer process}
도 1은 본 발명에 따른 자동이송방식을 이용한 고온엠보싱 장치의 일 실시예를 도시한 정면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고온엠보싱 장치의 이송부재를 도시한 평면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고온엠보싱 장치의 이송부재를 도시한 측면도.
도 4는 본 발명에 따른 자동이송방식을 이용한 고온엠보싱 장치의 다른 실시예를 도시한 정면도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 고온엠보싱 장치의 이송부재를 도시한 평면도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 고온엠보싱 장치의 이송부재를 도시한 측면도.
도 7은 도 5 및 도 6의 이송부재에 대한 개략사시도.
도 8은 본 발명에 따른 자동이송방식을 이용한 고온엠보싱 장치의 또 다른 실시예를 도시한 정면도.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 고온엠보싱 장치의 이송부재를 도시한 평면도.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 고온엠보싱 장치의 이송부재를 도시한 측면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>
1: 상판 2: 스탬프
3: 하판 4: 기판
5: 지지대 10: 가압부재
20: 고정부재 30: 제1 핫플레이트
40: 이송부재 42: 제1 이송부재
43: 롤러 44: 제2 이송부재
45: 배출부재 50: 제2 핫플레이트
60: 레벨러 70: 균형유지부재
본 발명은 자동이송방식을 이용한 고온엠보싱 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 챔버 내에서 기판을 자동으로 이송시키면서 다양한 온도와 압력 하에 소정 크기의 임프린팅 스탬프의 패턴을 한 번의 작업 또는 연속적인 작업으로 전사시킬 수 있는 자동이송방식을 이용한 고온엠보싱 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 임프린팅(imprinting) 공정은 소망하는 크기의 패턴이 형성된 스탬프(stamp) 또는 몰드(mold)를 사용하여서 빛을 쏘이면 굳어지는 광경화성 수지가 도포된 기저층(substrate layer)의 표면에 스탬프에 형성된 패턴을 임프린팅하는 공정이다.
상기 임프린팅 스탬프에 형성된 패턴을 전사하기 위한 종래의 임프린팅 공정은 사용되는 스탬프의 크기에 따라서 약간의 차이는 있으나 1인치x1인치 또는 1cmx1cm 크기를 갖는 소형 스탬프를 사용하여 1:1 맵핑(mapping)방식으로 임프린팅하는 방법과 한 번의 공정으로 크기가 큰 스탬프를 사용하여 임프린팅하는 방법이 있다.
상기의 공정의 경우 스탬프의 패턴이 전사되는 기판 또는 웨이퍼면 위에 레지스트가 코팅된 표면은 평면의 웨이퍼 척 위에 놓인 상태에서 임프린팅이 이루어진다.
또한, 상기의 소형 스탬프를 사용한 임프린팅 방법에 있어서는 웨이퍼의 크기가 큰 경우 반복적인 임프린팅 공정을 통해서 스탬프의 패턴을 전사시킨다.
그리고, 상기와 같이 스탬프의 패턴을 기판에 전사할 때 자외선을 이용하여 저하중으로 작업하는 방법과 열과 고하중을 이용하는 방법도 사용된다.
그러나, 상기의 자외선을 이용하는 경우는 자외선에 경화되는 수지만을 이용하여 저하중으로 상온에서 패턴전사 작업이 가능하나 작업후 잔류층(residual layer)이 남는 문제가 발생하게 된다.
또한, 상기의 열과 고하중을 이용하여 패턴을 전사하는 방법에 있어서는, 열 에 의해서 경화되거나 변형되는 수지만을 이용하여 고온과 고압을 이용하기 때문에 잔류층은 제거할 수 있으나 하나의 정해진 크기(예: 4인치, 6인치 등)의 스탬프를 이용하여 정해진 크기 이상의 대면적에서 연속적으로 패턴을 전사하는 것은 어려움이 있게 된다.
따라서, 크기가 큰 부품인 유기 박막 트랜지스터(Organic Thin Film Transistor: OTFT), 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor: TFT), 액정표시장치(Liquid Crystal Display: LCD) 등과 같은 부품의 패턴을 전사하기 위해서는 연속적으로 패턴을 전사시킬 수 있는 장치가 필요하다 할 것이다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 고온-고압, 저온-고압, 상판 고온/하판 저온-고압, 상판 저온/하판 고온-고압을 선택적으로 사용할 수 있어 고온과 고압만을 사용한 방법이 가지고 있는 작업의 한계를 극복할 수 있으며, 일정한 크기의 스탬프를 반복적인 패턴 전사와 패턴 전사가 끝난 기판을 한 스텝 이동시킬 수 있는 자동이송장치를 부가함으로써 대면적 패턴 전사를 가능하게 하는 자동이송방식을 이용한 고온엠보싱 장치를 제공하는 데에 있다.
또한, 본 발명의 목적은 불투명한 다양한 재질의 스탬프 패턴을 다양한 기판에 전사할 수 있으며, 기판을 자동으로 이송시키면서 연속적인 패턴 전사 공정이 가능하기 때문에 대면적 디스플레이 또는 광학편광 필름 등과 같이 크기가 큰 부품에 나노크기 및 마이크로 크기의 패턴을 전사하는 것이 가능한 자동이송방식을 이용한 고온엠보싱 장치를 제공하는 데에 있다.
상기 목적을 성취하기 위한 본 발명에 따른 챔버 내어서 기판을 자동으로 이송시키면서 연속적으로 임프린팅 스탬프의 패턴을 전사하기 위한 자동이송방식을 이용한 고온엠보싱 장치에 있어서, 상기 챔버의 상판에 설치되어서 상하 방향으로 이동하며, 스탬프와 상기 기판 사이에 유압식 또는 공압식에 의해 압력을 가하되 다수의 단계로 압력을 가하는 가압부재; 상기 가압부재의 하부에 장착되어서 상기 스탬프를 고정시켜주는 고정부재; 상기 고정부재에 장착되며, 상기 스탬프를 길이 및 폭 방향으로 균일하게 가열하기 위한 가열부재와 온도를 측정하여 균일하게 온도를 제어할 수 있도록 한 온도센서를 갖춘 제1 핫플레이트; 상기 기판을 패턴 전사 위치까지 이동시키고 고정시키는 이송부재; 상기 이송부재의 하부에 설치되며, 상기 기판을 길이 및 폭 방향으로 균일하게 가열하기 위한 가열부재와 온도를 측정하여 균일하게 온도를 제어할 수 있도록 한 온도센서를 갖춘 제2 핫플레이트; 상기 챔버의 하판과 상기 이송부재 사이에 설치되어서 상기 스탬프와 기판 사이의 평행도를 맞춰주는 레벨러; 상기 가압부재에 의해 상기 기판을 상하로 이동시킬 때에 좌우방향의 흔들림을 막아주는 균형유지부재; 및 시스템의 구동 및 동작을 제어하는 제어기;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자동이송방식을 이용한 고온엠보싱 장치의 이송부재는, 챔버의 내부에 설치되어서 웨이퍼와 같이 일정한 크기의 기판을 임프린팅 위치까지 이송시킬 수 있으며, 기판을 일정한 방향으로 회전시킬 수 있는 방식이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 이송부재는, 하나는 이송용 스크류를 구비하고 다른 하나는 안내봉을 구비하여서 상기 챔버 내부의 양측 지지대에 각각 설치된 두 개의 가이드와, 상기 스크류를 회전시키기 위해서 상기 스크류가 구비된 가이드부재의 일측에 설치된 양방향 모터와, 상기 스크류의 회전에 따라 전후방으로 이동하는 이동부재와, 상기 이동부재 각각의 상부에 고정되어서 이동부재가 이동될 때 동시에 이동되며 상기 기판이 안전하게 얹혀질 수 있게 하고 회전이 가능하도록 장착된 넓은 판을 구비한 받침대와, 상기 기판을 고정하고 위치를 결정하여 주도록 넓은 판의 외측에 다수개 설치되며, 소정량의 힘을 받아 상기 넓은 판을 회전시키는 고정치구로 구성된다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 자동이송방식을 이용한 고온엠보싱 장치의 이송부재는, 상기 챔버의 외부 일측에 설치되어서 길이가 긴 기판(즉, 폴리머필름)을 상기 챔버의 내부로 연속적으로 이송시키는 상하부 한 쌍의 롤러와 상기 챔버 내부의 기판을 소정의 크기로 외부로 배출시키는 스테이지방식의 배출부재로 이루어진다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 스테이지방식에 이용되는 부재는, 상기 챔버 내부로부터 이동하는 패턴이 전사된 기판이 얹혀지는 스테이지와, 상기 스테이지의 하부에 장착되어서 회전운동하는 볼 스크류와, 상기 볼 스크류와 나사산 체결되며 상기 볼 스크류의 회전운동에 따라 동시에 전후방향으로 선형이동하는 전방가이드 플레이트와, 상기 볼 스크류와 나사산 체결되되 상기 스테이지에 고정 설치된 후방가이드 플레이트와, 상기 전방가이드 플레이트의 양측에 장착되어서 기판 을 고정시키고 공압에 의해 상하방향으로 운동하는 제1 기판고정핀과, 상기 후방가이드 플레이트의 양측에 장착되어서 기판을 고정시키고 공압에 의해 상하방향으로 운동하는 제2 기판고정핀과, 상기 볼 스크류를 회전시키고 전방가이드 플레이트의 위치를 제어하는 리니어 모터로 구성된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자동이송방식을 이용한 고온엠보싱 장치의 이송부재는, 상기 챔버의 외부 일측에 설치되어서 길이가 긴 폴리머기판(즉, 필름)을 상기 챔버의 내부로 연속적으로 이송시키는 상하부 한 쌍의 롤러와 상기 챔버 내부의 기판을 소정의 크기로 외부로 배출시키는 두 쌍의 롤러방식의 배출부재로 이루어진다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 롤러방식에 이용되는 부재는, 상기 챔버 내부로부터 패턴이 전사된 기판을 이동시키는 상하부 한 쌍의 제1 롤러와, 상기 챔버 내부로부터 패턴이 전사된 기판을 이동시키고 이동을 저지하는 상하부 한 쌍의 제2 롤러로 구성된다.
이하, 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 자동이송방식을 이용한 고온엠보싱 장치의 일 실시예를 도시한 정면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고온엠보싱 장치의 이송부재를 도시한 평면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고온엠보싱 장치의 이송부재를 도시한 측면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 자동이송방식을 이용한 고온엠보싱 장치의 다른 실시예를 도시한 정면도이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 고온엠보싱 장치의 이송부재를 도시한 평면도이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 고온엠보싱 장치의 이송부재를 도시한 측면도이고, 도 7은 도 5 및 도 6의 이송부재에 대한 개략사시도이고, 도 8은 본 발명에 따른 자동이송방식을 이용한 고온엠보싱 장치의 또 다른 실시예를 도시한 정면도이고, 도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 고온엠보싱 장치의 이송부재를 도시한 평면도이며, 도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 고온엠보싱 장치의 이송부재를 도시한 측면도이다.
본 발명에 따른 챔버(100) 내에서 기판(4)을 자동으로 이송시키면서 연속적으로 임프린팅 스탬프(2)의 패턴을 전사하기 위한 자동이송방식을 이용한 고온엠보싱 장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 가압부재(10), 고정부재(20), 제1 핫플레이트(30), 이송부재(40), 제2 핫플레이트(50), 레벨러(60) 및 균형유지부재(70)로 구성되며, 상기 이송부재(40)는 챔버(100) 내에서 임프린팅 스탬프(2)를 이동시키고 회전시키는 제1 이송부재(42)와, 챔버(100)의 일측에는 롤러(43) 그리고 타측에는 스테이지방식 또는 롤러방식의 배출부재(45)로 이루어진 제2 이송부재(44)로 이루어진다.
여기서, 스테이지방식은 스탬프(2)의 형상과 기판(4)의 형상이 웨이퍼와 같이 원형인 경우에 사용할 수 있고 롤러방식을 사용하는 데 있어 방해가 되지 않도록 탈부착이 가능하도록 장착되며, 롤러방식의 경우는 스탬프(2)의 형상과 관계없이 기판(4)의 형상이 길이가 긴 경우에 적용할 수 있도록 하였다.
상기 가압부재(10)는 챔버(100) 상부의 상판(1)에 설치되어서 유압, 공압 또 는 모터의 회동에 의해 작동되어 상하 방향으로 이동하며, 임프린팅 스탬프(2)의 패턴(33)이 열에 의해 기판(55)에 전사될 때, 도 6 및 도 10에 도시된 바와 같이, 스탬프(2)와 기판(4) 사이에 압력을 가해주는 역할을 한다.
상기 가압부재(10)에 의해 스탬프(2)와 기판(4) 사이에 압력이 가해질 때는 다수의 단계로 이루어질 수 있게 하여 다양한 압력이 제공될 수 있게 한다.
상기 고정부재(20)는 가압부재(10)의 하부에 장착되어서 스탬프(2)를 고정시켜주는 역할을 하며, Si 또는 Ni 스탬프 및 폴리머(polymer, 열가소성 및 열경화성 이외에 다양한 기능성의 폴리머소재) 스탬프를 장착할 수 있는 구조로 이루어진다.
여기서, 상기 스탬프(2)를 고정하기 위한 고정부재(20)는 다수개의 척 또는 집게와 같은 고정용치구로 이루어지는 것도 가능하다.
상기 제1 핫플레이트(30)는 고정부재(20)에 장착되며, 상기 스탬프(2)를 길이 및 폭 방향으로 균일하게 가열하기 위한 가열부재(미도시)와 온도를 측정하여 균일하게 온도를 제어할 수 있도록 한 온도센서(미도시)를 갖춘다.
또한, 상기 제2 핫플레이트(50)는 이송부재(40)의 하부에 설치되어서 기판(4)을 가열해주는 역할을 하며, 제1 핫플레이트(30)와 동일하게 길이 및 폭 방향으로 균일하게 가열하기 위한 가열부재(미도시)와 온도를 측정하여 균일하게 온도를 제어할 수 있도록 한 온도센서(미도시)를 갖춘다.
상기 제1 핫플레이트(30) 및 제2 핫플레이트(50)의 가열부재로는 카트리지 히터(cartridge heater, 미도시)를 사용하여서 핫플레이트들(30, 50)의 표면에서 길이 방향과 폭 방향으로 균일한 온도분포를 유지할 수 있게 한다.
즉, 피가열체인 플레이트에 구멍을 뚫어서 카트리지 히터를 삽입한 후 그 히터로 전원을 공급하여 주고, 전원을 공급받은 히터는 가열되어서 플레이트를 가열하되 최소면적에 최대 열량을 주입하여 최소의 공간에 필요한 열을 공급할 수 있도록 하는 것이다.
상기 온도센서는 제1 핫플레이트(30) 및 제2 핫플레이트(50)의 좌우측부분 및 중간부분 등의 모든 위치의 온도를 측정하여 카트리지 히터를 통해서 온도를 제어할 수 있게 해준다.
또한, 상기 제1 핫플레이트(30) 및 제2 핫플레이트(50)에는 가열 후 신속하게 냉각시킬 수 있는 냉각부재(미도시)를 추가로 구비하여 패턴 전사 시의 해당 온도로 하강시키거나 완전히 냉각시키고자할 때 빠른 시간에 냉각될 수 있도록 한다.
따라서, 상기와 같이 핫플레이트들(30, 50)에 히터와 냉각부재를 구비함으로써 가열과 냉각 효율을 높일 수 있게 하였다.
상기 이송부재(40)는 스탬프(2)의 패턴이 전사될 기판(4)을 챔버(100) 내부의 전사 위치까지 이동 및 고정시키고, 전사 후에는 기판(4)을 챔버(100) 밖으로 이동시켜주는 역할을 한다.
상기 이송부재(40)는, 상술된 바와 같이 챔버(100)의 내부에 설치되어서 소정 크기의 기판(4)을 스탬프(2)의 패턴 전사 위치까지 이송시키며 상기 기판(4)을 일정한 방향으로 회전시키는 제1 이송부재(42)와, 상기 챔버(100)의 외부 일측에 설치되어서 길이가 긴 기판(4)을 상기 챔버(100)의 내부로 연속적으로 이송시키는 상하부 한 쌍의 롤러(43)와 상기 챔버(100) 내부의 기판(4)을 소정의 크기로 외부 로 배출시키는 배출부재(45)로 이루어진 제2 이송부재(44)로 구성된다.
상기 제1 이송부재(42)는, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 가이드(42-1), 모터(42-3), 이동부재(42-5), 받침대(42-7) 및 고정치구(42-9)로 구성된다.
상기 가이드(42-1)는 두 개로 구성되어서 챔버(100) 내부의 양측 지지대(5)에 각각 설치되며, 길이방향으로 두 개중 하나에는 이송용 스크류(42-2)가 구비되게 하고 다른 하나에는 안내봉(42-6)을 각각 구비되게 한다.
상기 모터(42-3)는 양방향 모터가 이용되며, 스크류(42-2)가 구비된 가이드(42-1)의 일측에 설치되어서 스크류(42-2)를 회전시켜 다음에 기술될 이동부재(42-5)를 전후방으로 이동시키는 역할을 한다.
상기 이동부재(42-5)는 두 개로 구성되고 가이드(42-1)들 상부에 각각 장착되어서 스크류(42-2)의 회전에 의해 전후방향으로 이동하며, 스크류(42-2)가 구비된 측에 장착된 이동부재(42-5)의 내부에는 나사산(미도시)이 형성되게 한다.
따라서, 상기 모터(42-3)가 회동하면 스크류(42-2)가 회전하고, 그 다음 스크류(42-2)에 설치된 이동부재(42-5)가 이동한 후, 동시에 스크류(42-2) 측의 이동부재(42-5)와 연결되어 있는 안내봉(42-6) 측의 이동부재(42-5)가 안내봉(42-6)을 따라 전후방향으로 이동하게 된다.
상기 받침대(42-7)는 이동부재(42-5)들 각각의 상부에 고정되어서 이동부재(42-5)가 이동될 때 동시에 이동되며, 상기 기판(4)이 안전하게 얹혀질 수 있게 중간에 넓은 판(42-4)을 구비한다.
상기 넓은 판(42-4)의 외측에는 고정치구(42-9)가 다수개 설치되며, 상기 고 정치구(42-9)는 기판(4)을 고정 회전시켜서 패턴 전사 위치를 결정해 주는 역할을 한다.
여기서, 상기 넓은 판(42-4)은 기판(4)이 소정량의 힘을 받은 고정치구(42-9)의 조작에 의해 회전될 수 있게 레일(미도시)과 같은 회전장치를 구비한다.
상기 고정치구(42-9)의 선단부에는 기판(4)의 위치를 정밀하게 제어하여 고정시키는 볼(42-8)이 장착되고, 상기 볼(42-8)은 피스톤 형상의 봉(B)에 체결되어서 전후방으로 이동할 수 있으며, 봉(B)의 주변인 고정치구(42-9)와 볼(42-8) 사이에 스프링(S)이 설치되어서 볼(42-8)의 전후방 이동을 조장한다.
즉, 큰 기판(4)을 고정시키고자 할 경우에는 볼(42-8)이 후방으로 이동하여 스프링(S)이 압축상태가 되고, 작은 기판(4)을 고정시키고자 할 경우에는 스프링(S)이 인장되어 볼(42-8)을 전방으로 이동시킨다.
따라서, 상기 고정치구(42-9)의 볼(42-8)은 스프링(S)에 의해서 전후방향으로 이동하면서 크고 작은 다양한 기판(4)을 고정시키고 위치 결정을 정밀하게 제어해준다.
상술된 바와 같은 제2 이송부재(44)는, 도 4 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 스탬프(2) 패턴이 전사될 기판(4)을 챔버(100) 내부로 이송시키기 위해 챔버(100)의 일측에 설치된 롤러(43)와, 패턴이 전사된 기판(4)을 챔버(100) 내부로부터 배출하기 위해 챔버(100)의 타측에 설치된 배출부재(45)로 구성된다.
상기 롤러(43)는 상하부 한쌍으로 구성되어 서로 반대방향으로 회전하면서, 롤러(43) 사이로 공급된 기판(4, 예를 들면, 폴리머 필름)을 챔버(100) 내부로 이 송시켜준다.
상기 롤러(43)의 회전은 제어기(미도시)를 통해 정밀하게 제어된다.
상기 배출부재(45)를 통해 기판(4)을 챔버(100) 내부로부터 배출하는 방식은, 도 4 내지 도 7에 도시된 바와 같이 볼 스크류(46-2)의 회전운동에 따라 기판(4)을 배출시키는 스테이지방식과, 도 8 내지 도 10에 도시된 바와 같이 상하부 한 쌍의 제1 롤러(47-1)의 회전운동에 의해 기판(4)을 배출하는 롤러방식으로 구성된다.
상기 배출부재(45)의 스테이지방식에 이용되는 부재는, 스테이지(46-1), 볼 스크류(46-2), 전방가이드 플레이트(46-3), 후방가이드 플레이트(46-4), 제1 기판고정핀(46-5), 제2 기판고정핀(46-6) 및 리니어 모터(46-7)로 구성된다.
상기 스테이지(46-1)는 챔버(100)의 외부에 고정되게 설치되어서 기판(4)의 배출을 안내하는 역할을 한다.
즉, 상기 스테이지(46-1)는 챔버(100) 내부로부터 이동하는 패턴이 전사된 기판(4)이 얹혀져 이동하게 한다.
상기 볼 스크류(46-2)는 스테이지(46-1)의 하부에 장착되어서 다음에 기술될 모터(46-7)의 회전에 따라 회전운동을 하며, 전방가이드 플레이트(46-3)를 전후방향으로 이동하게 한다..
상기 전방가이드 플레이트(46-3)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 스테이지(46-1)를 감싸되 4면이 서로 접촉되지 않고 소정의 간격으로 이격된 형상, 즉 “ㅁ”자형상으로 이루어져서 이송부인 볼 스크류(46-2)와 체결되어 있으며, 전방가이드 플 레이트(46-3)의 양단에는 공압에 의해서 상하운동이 가능한 제1 기판고정핀(46-5)이 설치되어 있어 제어기(미도시)의 제어에 의해 상하운동을 한다.
따라서, 상기 기판(4)이 전방가이드 플레이트(46-3)의 중앙부를 관통하게 한다.
상술된 바와 같이 전방가이드 플레이트(46-3)는 볼 스크류(46-2)와 나사산 체결되며, 리니어 모터(46-7) 회동에 의한 볼 스크류(46-2)의 회전운동에 따라 동시에 전후방향으로 선형이동하여 기판(4)이 이동되게 한다.
상기 모터(46-7)는 리니어 모터로서 볼 스크류(46-2) 및 전방가이드 플레이트(46-3)의 이동 및 위치를 정밀하게 제어한다.
상기 후방가이드 플레이트(46-4)는 스테이지(46-1)에 고정되도록 체결되어 있으며, 후방가이드 플레이트(46-4)의 양단에는 공압에 의해서 상하운동이 가능한 제2 기판고정핀(46-6)이 설치되어 있어 제어기(미도시)의 신호에 따라 상하운동을 한다.
즉, 상기 후방가이드 플레이트(46-4)는 볼 스크류(46-2)와 나사산 체결되되 스테이지(46-1)에는 고정 설치된다.
상기 제1 기판고정핀(46-5)은 전방가이드 플레이트(46-3)에 장착되어서 기판(4)을 고정시켜 이동되게 하고 상하방향으로 운동한다.
상기 제2 기판고정핀(46-6)은 후방가이드 플레이트(46-4)에 장착되어서 기판(4)을 고정시키고 상하방향으로 운동한다.
따라서, 상기 제1 기판고정핀(46-5)이 전방가이드 플레이트(46-3)와 함께 일 정한 이동거리를 가지고 전후방향으로 이동하고 제2 기판고정핀(46-6)이 상방향으로 이송하도록 함으로써, 제1 기판고정핀(46-5)이 스탬프(2)의 패턴 전사작업이 끝난 폴리머 기판(4)을 잡고 제2 기판고정핀(46-6)의 위치로 이송하도록 하고, 이 위치에서 제1 기판고정핀(46-5)을 상방향으로 이동되게 하여 폴리머 기판(4)과 분리되어 초기 위치로 이동시키고,이와 같은 동작을 반복적으로 수행하면서 연속적으로 기판(4)이 이송될 수 있도록 한다.
한편, 상기 스테이지(46-1), 가이드들(46-3, 46-4) 및 고정핀들(46-5, 46-6)은 패턴 전사 작업이 끝난 후 폴리머 기판(4)을 일정한 위치로 이송시킬 때 생기는 폴리머의 처짐과 구겨짐을 방지하면서 이송될 수 있게 한다.
상기 배출부재(45)의 롤러방식에 이용되는 부재는, 제1 롤러(47-1) 및 제2 롤러(47-2)로 구성된다.
상기 제1 롤러(47-1)는 상하부 한쌍의 롤러로 구성되어서 기판(4)을 고정시키며, 챔버(100) 내부로부터 스탬프(2)의 패턴이 전사된 기판(4)을 챔버(100)의 외부로 배출 이동시킨다.
상기 제2 롤러(47-2)는 상하부 한쌍의 롤러로 구성되어서 기판(4)을 고정시키며, 상기 챔버(100) 내부로부터 패턴이 전사된 기판(4)을 챔버(100)의 외부로 이동시키고 또한 기판(4)의 이동을 저지하는 역할을 한다.
여기서, 상기 제1 롤러(47-1)의 반경은 기판(4)의 원활한 이동을 위해서 상기 제2 롤러(47-2)의 반경보다 작은 것이 바람직하다.
따라서, 상기 제1 롤러(47-1) 및 제2 롤러(47-2)에 의해서 패턴 전사 작업이 끝난 후 폴리머 기판(4)을 일정한 위치로 이송시킬 때 생기는 폴리머의 처짐과 구겨짐을 방지하면서 이송시킬 수 있으며, 상기 롤러들(47-1, 47-2)에 의해서 폴리머기판(4)을 일정한 이송량으로 이송할 수 있도록 제어가 가능하다.
상기 레벨러(leveler, 60)는 기판(4)에 패턴을 전사할 때 가압부재(10)에 의해 가해지는 하중에 따라 임프린팅 스탬프(2)와 기판(4) 사이의 평행도를 제어해주는 역할을 한다.
즉, 상기 레벨러(60)는 중앙부의 주지점과 4개의 가장자리의 보조지점에 탄성부재로 구비되어 고하중과 저하중에 대한 평행도가 자동으로 맞춰지게 한다.
상기 균형유지부재(70)는 가압부재(10)에 의해서 기판(4)이 눌러져 상하로 이동될 때에 좌우방향의 흔들림을 막아주기 위해 사방측 가장자리에 설치된다.
따라서, 상기 가압부재(10)를 통해서 기판(4)이 상하로 이동될 때에, 기판(4) 균형유지부재(70)에 의해 지지됨으로서 좌우 기울어짐 없이 평행상태로 유지될 수 있게 되는 것이다.
여기서, 상기 제2 핫플레이트(50), 레벨러(60) 및 균형유지부재(70)는 하판(3)의 상부에 지지설치된다.
상기 제어기(미도시)는 챔버(100)의 외측 또는 별도의 장치로 구비되어서 사용자의 조작에 따라 시스템의 전체 구동 및 동작을 제어해주는 역할을 한다.
상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 자동이송방식을 이용한 고온엠보싱 장치의 실시예들을 간략하게 살펴보면 다음과 같다.
<실시예 1>
상기 챔버(100) 내부에 있는 제1 이송부재(42)를 도어(미도시) 쪽으로 이송시킨다.
상기 도어 쪽으로 이송된 제1 이송부재(42)의 넓은 판(42-4)에 스탬프(2) 패턴이 전사될 기판(4)을 얹혀 놓은 후 고정치구(42-9)의 볼(42-8)을 이용하여 고정시키되 패턴이 전사될 정확한 위치에 기판(4)이 위치할 수 있도록 고정치구(42-9)를 이용하여 회전시킨다.
상기 기판(4)이 판(42-4) 위에 얹혀지고 고정되면 제1 이송부재(42)를 패턴 전사 위치까지 이동시키고, 제1 핫플레이트(30) 및 제2 핫플레이트(50)를 가열한다.
그 다음, 상기 가압부재(10)를 하강시켜 제1 핫플레이트(30) 및 스탬프(2)를 기판(4) 위로 오게 하고, 다수의 단계로 가압부재(10)를 작동시켜 기판(4) 위에 패턴을 전사시킨다.
또한, 상기 고정치구(42-9)를 통해서 기판(4)을 회전시키면서 패턴을 전사시킨다.
상기와 같이 스탬프(2)의 패턴 전사가 완료된 기판(4)은 다시 제 1 이송부재(42)를 챔버(100)의 도어 쪽으로 이송하여 기판(4)을 넓은 판(42-4)으로부터 제거한다.
<실시예 2>
상기 스탬프(2)의 패턴이 전사될 기판(4, 예를 들어, 폴리머필름)을 제2 이송부재(44)의 이송용 롤러(43)를 통해 챔버(100) 내부의 패턴 전사 위치까지 이송 한다.
상기 기판(4)이 패턴 전사 위치까지 이송되면, 제1 핫플레이트(30) 및 제2 핫플레이트(50)를 가열함과 동시에 가압부재(10)를 하강시킨다.
상기 가압부재(10)를 하강시켜서 제1 핫플레이트(30) 및 스탬프(2)를 기판(4) 위로 오게 하고, 다수의 단계로 가압부재(10)를 작동시켜 기판(4) 위에 패턴을 전사시킨다.
상기 기판(4)의 패턴 전사가 완료되면 가압부재(10)를 원위치로 복귀시키고, 스테이지(46-1) 위에서 제1 기판고정핀(46-5)을 이용하여 기판(4)을 전방가이드 플레이트(46-3)에 고정시킨다.
그 다음, 양방향으로 회동 가능한 상기 리니어 모터(46-8)를 정회전시켜서 볼 스크류(46-2)를 정방향으로 회전운동하게 하고 전방가이드 플레이트(46-3)가 후방가이드 플레이트(46-4) 쪽으로 선형이동되게 한다.
이때, 상기 기판(4)은 후방가이드 플레이트(46-4)의 제2 기판고정핀(46-6)을 상향 이동시킴으로써 고정되지 않고 자유롭게 이동될 수 있는 상태가 된다.
상기 기판(4)이 전방가이드 플레이트(46-3)에 의해 이동되고 난 후에는 제1 기판고정핀(46-5)을 상향 이동시켜서 기판(4)과 전방가이드 플레이트(46-3)가 서로 분리되게 한다.
이때, 상기 후방가이드 플레이트(46-4)의 제2 기판고정핀(46-6)은 하향 이동하여 기판(4)을 고정시킨다.
그 다음, 상기 리니어 모터(46-8)를 역회전시켜서 볼 스크류(46-2)가 역방향 으로 회전되게 하고 상기 기판(4)과 분리된 전방가이드 플레이트(46-3)를 전방으로 이동하게 하여 원위치로 복원시킨다.
상기 패턴이 전사된 기판(4)은 상기와 같은 스테이지 방식을 이용하여 챔버(100)의 내부에서 연속적으로 배출되게 한다.
<실시예 3>
상기 스탬프(2)의 패턴이 전사될 기판(4, 예를 들어, 폴리머필름)을 제2 이송부재(44)의 이송용 롤러(43)를 통해 챔버(100) 내부의 패턴 전사 위치까지 이송한다.
상기 기판(4)이 패턴 전사 위치까지 이송되면, 제1 핫플레이트(30) 및 제2 핫플레이트(50)를 가열함과 동시에 가압부재(10)를 하강시킨다.
상기 가압부재(10)를 하강시켜서 제1 핫플레이트(30) 및 스탬프(2)를 기판(4) 위로 오게 하고, 다수의 단계로 가압부재(10)를 작동시켜 기판(4) 위에 패턴을 전사시킨다.
상기 패턴이 전사된 기판(4)은 제1 롤러(47-1)의 회전을 통해서 챔버(100)의 외부로 배출된다.
이때, 상기 제1 롤러(47-1)가 챔버(100)의 외부로 기판(4)을 배출시킬 때에는 제2 롤러(47-2)를 회전시켜서 배출 작업을 조력하게 한다.
상기의 패턴이 전사된 기판(4)이 배출되면 제2 롤러(47-2)를 이용하여 기판(4)이 더 이상 배출 방향으로 이동되지 못하도록 가압하여 저지시킨다.
이때, 상기 기판(4)의 이송량은 롤러(43)와 제1 롤러(47-1) 및 제2 롤러(47- 2)를 제어함으로써 일정하게 제어할 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따른 자동이송방식을 이용한 고온엠보싱 장치를 이용하면 4인치 이상의 크기의 스탬프를 통해 반복적인 임프린팅 방법으로 대면적의 패턴의 전사가 가능한 것으로서, 디스플레이의 백라이트 유니트, 도광판, 광학 편광필름 및 에너지 소자 등의 패턴을 대량으로 제작하게 할 수 있게 한다.
상기에는 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명하고 있지만, 본 발명은 상기에 한정되는 것은 아니고, 특허청구범위와 발명의 상세한 설명의 범위 내에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따른 자동이송방식을 이용한 고온엠보싱 장치에 의하면 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
첫째. 다양한 재질의 불투명 스탬프의 패턴을 다양한 기판에 전사시킬 수 있게 한다.
둘째. 다양한 압력과 온도로 스탬프의 패턴을 기판에 전사시킬 수 있게 한다.
셋째: 패턴이 형성될 제품에 상관없이 다양한 크기의 기판에 임프린팅 할 수 있다.
넷째: 임프린팅 스탬프의 패턴을 한 번 또는 연속적으로 전사시킬 수 있는 자동이송장치를 부가함으로써 대면적 패턴 전사를 가능하게 한다.

Claims (12)

  1. 챔버(100) 내에서 기판(4)을 자동으로 이송시키면서 연속적으로 임프린팅 스탬프의 패턴을 전사하기 위한 자동이송방식을 이용한 고온엠보싱 장치에 있어서.
    상기 챔버(100)의 상판(1)에 설치되어서 상하 방향으로 이동하며, 스탬프(2)와 상기 기판(4) 사이에 유압식, 공압식 또는 모터에 의해 압력을 가하되 다수의 단계로 압력을 가하는 가압부재(10);
    상기 가압부재(10)의 하부에 장착되어서 상기 스탬프(2)를 고정시켜주는 고정부재(20);
    상기 고정부재(20)에 장착되며, 상기 스탬프(2)를 길이 및 폭 방향으로 균일하게 가열하기 위한 가열부재와 온도를 측정하여 균일하게 온도를 제어할 수 있도록 한 온도센서를 갖춘 제1 핫플레이트(30);
    상기 기판(4)을 패턴 전사 위치까지 이동시키고 고정시키는 이송부재(40);
    상기 이송부재(40)의 하부에 설치되며, 상기 기판(4)을 길이 및 폭 방향으로 균일하게 가열하기 위한 가열부재와 온도를 측정하여 균일하게 온도를 제어할 수 있도록 한 온도센서를 갖춘 제2 핫플레이트(50);
    상기 챔버(100)의 하판(3)과 상기 이송부재(40) 사이에 설치되어서 상기 스탬프(2)와 기판(4) 사이의 평행도를 맞춰주는 레벨러(60);
    상기 가압부재(10)에 의해 상기 기판(4)을 상하로 이동시킬 때에 좌우방향의 흔들림을 막아주는 균형유지부재(70); 및
    시스템의 구동 및 동작을 제어하는 제어기;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자동이송방식을 이용한 고온엠보싱 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 고정부재(20)는 상기 스탬프(2)의 측면을 고정하기 위한 척 또는 다수개의 집게로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동이송방식을 이용한 고온엠보싱 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 핫플레이트(30, 50)의 가열부재는 카트리지 히터인 것을 특징으로 하는 자동이송방식을 이용한 고온엠보싱 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 핫플레이트(30, 50)를 신속하게 냉각시킬 수 있는 냉각부재를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 자동이송방식을 이용한 고온엠보싱 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 이송부재(40)는,
    상기 챔버(100)의 내부에 설치되어서 소정 크기의 기판(4)을 패턴 전사 위치까지 이송시키며, 상기 기판(4)을 일정한 방향으로 회전시키는 제1 이송부재(42); 및
    상기 챔버(100)의 외부 일측에 설치되어서 길이가 긴 기판(4)을 상기 챔버(100)의 내부로 연속적으로 이송시키는 상하부 한 쌍의 롤러(43)와 상기 챔 버(100) 내부의 기판(4)을 소정의 크기로 외부로 배출시키는 배출부재(45)로 이루어진 제2 이송부재(44)로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동이송방식을 이용한 고온엠보싱 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제1 이송부재(42)는,
    하나는 이송용 스크류(42-2)를 구비하고 다른 하나는 안내봉(42-6)을 구비하여서 상기 챔버(100) 내부의 양측 지지대(5)에 각각 설치된 두 개의 가이드(42-1)와,
    상기 스크류(42-2)를 회전시키기 위해서 상기 스크류(42-2)가 구비된 가이드(42-1)의 일측에 설치된 양방향 회전 모터(42-3)와,
    상기 스크류(42-2)의 회전에 따라 전후방으로 이동하는 이동부재(42-5)와,
    상기 이동부재(42-5) 각각의 상부에 고정되어서 이동부재(42-5)가 이동될 때 동시에 이동되며, 상기 기판(4)이 안전하게 얹혀질 수 있게 하고 회전이 가능하도록 장착된 넓은 판(42-4)을 구비한 받침대(42-7)와,
    상기 기판(4)을 고정하고 위치를 결정하여 주도록 넓은 판(42-4)의 외측에 다수개 설치되며, 소정량의 힘을 받아 상기 넓은 판(42-4)을 회전시키는 고정치구(42-9)로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동이송방식을 이용한 고온엠보싱 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 고정치구(42-9)의 선단부에는 피스톤 형태의 봉(B)과 결합된 볼(42-8)이 구비되며, 상기 고정치구(42-9)와 볼(42-8) 사이에는 스프링(S) 이 구비되는 것을 특징으로 하는 자동이송방식을 이용한 고온엠보싱 장치.
  8. 제5항에 있어서, 상기 롤러(43)를 통해 상기 챔버(100) 내부로 이송되는 기판(4)을 패턴 전사시킨 후 제2 이송부재(44)의 배출부재(45)를 통해서 배출하는 방식은,
    볼 스크류(46-2)의 회전운동에 따라 기판(4)을 배출시키는 스테이지방식과,
    상하부 두 쌍의 롤러들(47-1, 47-2)의 회전운동에 의해 기판(4)을 배출하는 롤러방식으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동이송방식을 이용한 고온엠보싱 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 스테이지방식에 이용되는 부재는,
    상기 챔버(100) 내부로부터 이동하는 패턴이 전사된 기판(4)이 얹혀지는 스테이지(46-1)와,
    상기 스테이지(46-1)의 하부에 장착되어서 회전운동하는 상기 볼 스크류(46-2)와,
    상기 볼 스크류(46-2)와 나사산 체결되며, 상기 볼 스크류(46-2)의 회전운동에 따라 동시에 전후방향으로 선형이동하는 전방가이드 플레이트(46-3)와,
    상기 볼 스크류(46-2)와 나사산 체결되되 상기 스테이지(46-1)에 고정 설치된 후방가이드 플레이트(46-4)와,
    상기 전방가이드 플레이트(46-3)의 양측에 장착되어서 기판(4)을 고정시키고 공압에 의해 상하방향으로 운동하는 제1 기판고정핀(46-5)과,
    상기 후방가이드 플레이트(46-4)의 양측에 장착되어서 기판(4)을 고정시키고 공압에 의해 상하방향으로 운동하는 제2 기판고정핀(46-6)과,
    상기 볼 스크류(46-2)를 회전시키고 전방가이드 플레이트(46-3)의 선형이동 위치를 제어하는 리니어 모터(46-7)로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동이송방식을 이용한 고온엠보싱 장치.
  10. 제8항에 있어서, 상기 롤러방식에 이용되는 부재는,
    상기 챔버(100) 내부로부터 패턴이 전사된 기판(4)을 배출 이동시키는 상하부 한 쌍의 제1 롤러(47-1)와,
    상기 챔버(100) 내부로부터 패턴이 전사된 기판(4)을 이동시키고 이동을 저지하는 상하부 한 쌍의 제2 롤러(47-2)로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동이송방식을 이용한 고온엠보싱 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제1 롤러(47-1)의 반경은 상기 제2 롤러(47-2)의 반경보다 작은 것을 특징으로 하는 자동이송방식을 이용한 고온엠보싱 장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 레벨러(60)는 중앙부의 주지점과 4개의 가장자리의 보조지점에 구비되는 것을 특징으로 하는 자동이송방식을 이용한 고온엠보싱 장치.
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