KR101207069B1 - 롤 프린팅 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일면에 패턴이 형성되어 있는 클리쉐; 상기 클리쉐가 놓여지는 클리쉐 스테이지; 패턴이 전사되는 기판; 상기 기판이 놓여지는 기판 스테이지; 상기 클리쉐로부터 패턴을 전달받아 상기 기판으로 전사하기 위한 롤; 상기 롤의 외면에 구비되는 블랭킷; 및 상기 블랭킷의 표면에 잉크를 코팅하는 코터를 포함하는 롤 프린팅 장치에 있어서, 상기 클리쉐의 크기가 상기 기판의 크기보다 큰 것을 특징으로 하는 롤 프린팅 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따르면 패턴 전사 후에 블랭킷에 잉크가 남지 않으므로 블랭킷의 잉크를 제거하기 위한 별도의 공정이 필요 없으며, 반복 인쇄 후에도 미세 패턴의 정밀도가 확보될 수 있다.

롤 프린팅, 컬러 필터, 클리쉐, 패턴 전사

Description

롤 프린팅 장치{APPARATUS FOR ROLL PRINTING}

본 발명은 롤 프린팅 방식에 의해 미세 패턴을 형성하기 위한 롤 프린팅 장치에 있어서 클리쉐(cliche)를 기판보다 상대적으로 더 크게 설계하여 롤 프린팅 방식에 의한 패턴 전사 후에 블랭킷에 코팅된 잉크가 남지 않도록 한 롤 프린팅 장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 회로소자 및 LCD, PDP 등의 디스플레이 장치에 사용되는 미세 패턴은 포토레지스트(photoresist)를 이용한 포토리소그래피(photolithography)에 의해 형성되는데, 대체로 코팅, 노광, 현상, 세정, 경화의 단계를 거쳐 제조된다. 그러나, 포토리소그래피는 원하는 패턴을 정밀하게 얻을 수 있는 장점이 있음에도 불구하고, 많은 단계의 공정을 거쳐야 한다는 것과 포토레지스트의 효과를 극대화하기 위해 많은 종류의 재료들이 사용된다는 점, 그리고 코팅 등의 공정에서 많은 양의 포토레지스트가 소모된다는 단점이 있다.

최근에는 이러한 포토리소그래피의 단점을 극복하기 위해 롤 프린팅 방식에 의해 미세 패턴을 얻는 기술이 제안되어 연구개발 되고 있다.

패턴 형성을 위한 롤 프린팅 장치는 옵셋 인쇄, 반전 옵셋 인쇄, 롤 투 롤(roll-to-roll) 인쇄 등의 방식에 다양하게 적용 가능하며, 컬러 필터의 구성 요소인 R, G, B의 컬러 및 BM 패턴뿐만 아니라 TFT, PDP의 전극 형성용 패턴과 격벽 재료의 패턴 전사 등 광범위하게 적용 가능하다.

롤 프린팅 장치는 대체로 코터, 롤, 롤 구동 장치, 클리쉐(cliche) 또는 기판 스테이지와 스테이지 얼라인을 위한 구동 장치를 가장 기본적인 구성 요소로 하며, 이에 더하여 클리쉐 및/또는 배관 세정장치, 블랭킷(blanket)에 흡수된 용제를 흡수하여 블랭킷을 건조시키기 위한 건조 장치 및 각종 센서 장치 등을 부가로 구비할 수 있다.

롤 프린팅 방식에 의해 형성되는 패턴의 정밀도 및 패턴 전사효율은 코터로부터 롤 혹은 롤의 블랭킷으로의 코팅 상태, 코팅 후 클리쉐 혹은 기판으로의 전사되기 전까지의 용제의 휘발 정도와 대기시간, 전사되는 동안의 스테이지와 롤 혹은 블랭킷 간 간격에 의해 형성되는 인압 등의 공정 조건에 크게 의존한다. 특히, 롤 프린팅 공정의 첫 단계인 롤 혹은 블랭킷으로의 코팅시 코팅 상태에 의해 전체 패턴의 균일성(uniformity) 뿐만 아니라 여러 가지 형태의 얼룩 형성 여부가 결정된다. 이때, 블랭킷에 코팅된 잉크는 클리쉐를 거쳐 기판으로 패턴이 전사되는 동안 블랭킷에는 하나도 남아 있지 않는 것이 이상적이다.

그러나, 일반적인 롤 프린팅 장치에 있어서는 노즐로부터 블랭킷에 잉크가 코팅되는 때, 블랭킷에 코팅된 잉크 영역이 실제 기판으로 전사되는 패턴의 영역보다는 넓게 된다. 따라서, 블랭킷에 코팅된 잉크가 클리쉐를 거쳐 기판으로 패턴이 전사된 후에도 블랭킷에는 클리쉐 및 기판이 닿지 않은 부분에 잉크가 남아 있게 된다. 이렇게 블랭킷에 남은 잉크는 매 공정마다 제거해 주지 않는다면 공정이 진행되는 동안 계속 쌓이게 되어 차후에는 블랭킷의 스웰링(swelling) 뿐만 아니라 블랭킷의 균일성(uniformity) 변화 등으로 인해 블랭킷으로의 잉크의 코팅 상태가 불량해지는 결과를 초래하게 되는 문제점이 있다.

상기한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 롤 프린팅 방식에 의해 미세 패턴을 형성하기 위한 롤 프린팅 장치에 있어서 기판보다 클리쉐를 상대적으로 더 크게 설계하여 롤 프린팅 방식에 의한 패턴 전사 후에 블랭킷에 코팅된 잉크가 남지 않도록 한 롤 프린팅 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 일면에 패턴이 형성되어 있는 클리쉐; 상기 클리쉐가 놓여지는 클리쉐 스테이지; 인쇄 패턴이 전사되는 기판; 상기 기판이 놓여지는 기판 스테이지; 상기 클리쉐로부터 패턴을 전달받아 상기 기판으로 전사하기 위한 롤; 상기 롤의 외면에 구비되는 블랭킷; 및 상기 블랭킷의 표면에 잉크를 코팅하는 코터를 포함하는 롤 프린팅 장치에 있어서, 상기 클리쉐의 크기가 상기 기판의 크기보다 큰 것을 특징으로 하는 롤 프린팅 장치를 제공한다.

여기서, 상기 클리쉐 스테이지의 크기는 상기 기판 스테이지의 크기보다 큰 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 클리쉐의 크기는 상기 롤의 블랭킷에 코팅되는 잉크 영역보다 큰 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 클리쉐에는 패턴이 형성되어 있는 일면의 가장자리에 돌출부가 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 롤은 상기 클리쉐 및 상기 기판과 상대적으로 왕복 운동을 할 수 있도록 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 클리쉐 스테이지 및 상기 기판 스테이지는 하부 프레임 상에 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 클리쉐 스테이지 및 상기 기판 스테이지는 하부 프레임으로부터 분리 가능하게 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 패턴 전사 후에 블랭킷에 코팅된 잉크가 남지 않아 블랭킷의 잉크를 제거하기 위한 별도의 공정이 필요 없으며, 반복 인쇄 후에도 정밀한 패턴을 갖는 잉크 패턴의 형성이 가능하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 롤 프린팅 장치에 대하여 설명한다.

먼저, 도 1은 일반적인 롤 프린팅 장치의 구성을 나타낸다. 일반적인 롤 프린팅 장치는 기본적으로 코터(5), 롤(6), 롤 구동 장치(11), 클리쉐 스테이지(2) 및 기판 스테이지(4)로 구성되어 있다. 상기 롤(6)에는 블랭킷(7)이 감겨져 있으며, 클리쉐 스테이지(2)와 기판 스테이지(4)에는 각각 클리쉐(1) 및 기판(3) 놓여져 있다. 상기 롤(6)은 원통형으로 형성될 수 있으며, 외면에는 블랭킷(7)이 구비되어 있다. 상기 블랭킷은 잉크와의 부착성 및 탄성을 갖는 고무재질로 형성될 수 있다.

상기 롤(6)은 상기 클리쉐(1) 및 상기 기판(3)과 상대적으로 왕복 운동을 할 수 있도록 구비됨으로써, 상기 클리쉐(1)로부터 패턴을 전사 받아 상기 기판(3)으로 재전사할 수 있게 된다.

상기 클리쉐 스테이지(2)와 기판 스테이지(4)는 하부 프레임(미도시)에 설치될 수 있으며, 상기 클리쉐 스테이지와 기판 스테이지는 각각 하부 프레임으로부터 분리가능하게 설치됨으로써, 다양한 대상 패턴에 따라 다양한 패턴을 갖는 클리쉐가 적용될 수 있다.

상기 롤(6)은 롤 구동모터(11)와 같은 구동장치에 의해 구동되어 하부 프레임 위를 회전하면서 이동(왕복운동)하게 되는데, 이 때 상기 롤(6)이 회전하면서 상기 롤(6)의 외면에 구비된 블랭킷(7)이 클리쉐(1) 및 기판(3)의 상면과 접촉함으로써 패턴을 클리쉐로부터 기판으로 전사하게 된다.

이러한 일반적인 롤 프린팅 장치에 의한 잉크의 패턴 전사 과정을 도 2a 및 내도 2b에 나타내었다. 먼저, 코터(5)에 의해 블랭킷(7)으로 잉크(12)가 코팅되는데, 이때 잉크가 코팅되는 영역은 기판(3)으로의 전사를 통해 얻고자 하는 패턴의 영역보다 넓은 것이 일반적이다. 따라서, 클리쉐(1)에 의해 원하지 않는 패턴부(12-1)을 떼어낸 후 기판으로 원하는 패턴부(12-2)를 전사하더라도 블랭킷(7)에는 여전히 클리쉐(1) 및 기판(3)으로 전사된 잉크(12-1 및 12-2) 이외에도 잉크(12-3)가 남아 있게 된다.

따라서, 잉크의 패턴 전사 후에 다음의 패턴 전사 공정을 위해서는 클리쉐(1)의 잉크(12-1)를 제거하기 위한 클리쉐 세정공정은 물론 블랭킷(7)에 남아 있는 잉크(12-3)를 제거하기 위한 별도의 공정이 필요하게 된다. 만약 패턴 전사 후 블랭킷(7)에 남아 있는 잉크(12-3)를 제거해 주지 않으면, 패턴 전사 공정이 반복해서 진행됨에 따라 같은 부위에 계속해서 잉크가 남아 누적됨으로써 블랭킷의 스웰링(swelling)에 의한 두께 편차가 발생하게 되고, 두껍게 쌓이는 잉크로 인해 노즐로부터의 잉크의 코팅이 불량해지게 된다. 따라서, 패턴 전사 후에는 블랭킷(7)에 남아 있는 잉크(12-3)를 반드시 제거해 주는 것이 바람직하다.

그러나, 상기와 같이 패턴 전사 후에 블랭킷(7)에 남아 있는 잉크(12-3)를 제거해 주기 위해서는 상술한 바와 같이 블랭킷(7)의 잉크(12-3)를 제거해 주기 위한 별도의 공정이 도입되어야만 하기 때문에, 장치와 공정이 더욱 복잡해 지게 된다. 따라서, 패턴 전사 후에는 블랭킷(7)에 잉크(12-3)가 하나도 남아 있지 않도록 하는 것이 더욱 바람직하다.

이를 위해서는 처음부터 블랭킷(7)에 잉크(12)를 코팅할 때, 코팅되는 잉크(12)의 영역을 클리쉐(1) 혹은 기판(3)의 크기보다 작게 코팅하는 방법을 택할 수 있다. 그러나, 이와 같은 경우에는 기판(3)에 얻고자 하는 패턴(12-2) 전체를 전사에 의해 얻고자 할 때 자칫 원하는 패턴 전체를 전사하지 못하는 경우가 발생할 수 있다.

따라서, 일반적으로 블랭킷(7)에 잉크(12)를 코팅할 때에는 기판에 전사되는 패턴(12-2) 혹은 기판(3) 자체의 크기보다 넓은 영역에 걸쳐 블랭킷(7)에 잉크를 코팅하게 된다.

패턴 전사 후에 블랭킷(7)에 잉크(12-3)가 하나도 남아 있지 않도록 하는 또 다른 방법은, 클리쉐(1)의 크기를 기판(3)의 크기보다 더 크게 하되, 블랭킷(7)에 코팅되는 잉크(12)의 영역은 클리쉐(1)의 크기보다 더 작게 되도록 설계하는 것이다.

도 3은 블랭킷에 코팅되는 잉크 영역보다 더 큰 크기의 클리쉐를 이용한 롤 프린팅 장치의 개략적인 구성을 보여주고 있다. 본 발명에서 클리쉐(및 클리쉐 스테이지)의 크기가 기판(및 기판 스테이지)의 크기보다 크다는 것은 클리쉐(및 클리쉐 스테이지)의 폭(D1) 및 길이(L1)가 각각 기판(및 기판 스테이지)의 폭(D2) 및 길이(L2)보다 크다는 것을 의미한다(도 3 참조).

도 3의 클리쉐(1-1)에는, 기판(3)의 크기보다 큰 영역으로 블랭킷(7)에 코팅되어 기판(3)으로의 패턴 전사 후 블랭킷에 남아 있는 잉크 부분(12-3)을 제거하기 위한 클리쉐의 돌출부(1-2)가 포함되어 있다. 상기 클리쉐의 돌출부(1-2)는 도 3에 도시된 바와 같이 클리쉐의 패턴이 형성된 일면의 가장자리에 구비되어 있을 수 있다.

도 4a 및 도 4b는 블랭킷에 코팅되는 잉크 영역보다 더 큰 크기의 클리쉐를 이용한 롤 프린팅 장치를 이용한 패턴 전사의 과정을 보여주고 있다. 본 발명에서 클리쉐의 크기가 블랭킷에 코팅된 잉크 영역보다 크다는 것은 클리쉐의 폭 및 길이가 각각 블랭킷에 코팅된 잉크 영역의 폭 및 잉크 영역의 원주 길이보다 크다는 것을 의미한다.

일반적인 롤 프린팅 장치에서는 기판(3)으로의 패턴 전사 후에 블랭킷(7)에 잉크(12-2)가 남아 있었지만(도 2b 참조), 본 발명의 일 실시예에 따른 롤 프린팅 장치에서는 클리쉐의 돌출부(1-2)에 의해 블랭킷에 남아 있어야 하는 잉크까지 모 두 클리쉐로 전사되어 기판(3)으로 패턴 전사 후에 블랭킷에 남아 있는 잉크가 전혀 없게 된다(도 4 참조).

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시할 수 있을 것이다.

도 1은 일반적인 롤 프린팅 장치의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.

도 2a 및 도 2b는 일반적인 롤 프린팅 장치에 의한 패턴 전사 과정을 보여주는 도면이다.

도 3은 블랭킷에 코팅되는 잉크 영역보다 더 큰 크기의 클리쉐를 이용한 롤 프린팅 장치의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.

도 4a 및 도 4b는 블랭킷에 코팅되는 잉크 영역보다 더 큰 크기의 클리쉐를 이용한 롤 프린팅 장치에 의한 패턴 전사 과정을 보여주는 도면이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1: 클리쉐 2: 클리쉐 스테이지

3: 기판 4: 기판 스테이지

5: 코터 6: 롤

7: 블랭킷 8: 블랭킷 홀더

9: 롤 가이드 드럼 10: 롤 가이드 드럼 레일

11: 롤 구동모터 12: 블랭킷에 코팅된 잉크

Claims (7)

1. 일면에 패턴이 형성되어 있는 클리쉐; 상기 클리쉐가 놓여지는 클리쉐 스테이지; 패턴이 전사되는 기판; 상기 기판이 놓여지는 기판 스테이지; 상기 클리쉐로부터 패턴을 전달받아 상기 기판으로 전사하기 위한 롤; 상기 롤의 외면에 구비되는 블랭킷; 및 상기 블랭킷의 표면에 잉크를 코팅하는 코터를 포함하는 롤 프린팅 장치에 있어서, 상기 클리쉐의 크기가 상기 기판의 크기보다 크고, 상기 클리쉐에는 패턴이 형성되어 있는 일면의 가장자리에 상기 패턴과 동일한 높이의 돌출부가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 롤 프린팅 장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 클리쉐 스테이지의 크기가 상기 기판 스테이지의 크기보다 큰 것을 특징으로 하는 롤 프린팅 장치.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 클리쉐의 크기가 상기 롤의 블랭킷에 코팅되는 잉크 영역보다 큰 것을 특징으로 하는 롤 프린팅 장치.
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서, 상기 롤은 상기 클리쉐 및 상기 기판과 상대적으로 왕복 운동을 할 수 있도록 구비되는 것을 특징으로 하는 롤 프린팅 장치.
6. 청구항 1에 있어서, 상기 클리쉐 스테이지 및 상기 기판 스테이지는 하부 프레임 상에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 롤 프린팅 장치.
7. 청구항 6에 있어서, 상기 클리쉐 스테이지 및 상기 기판 스테이지는 하부 프레임으로부터 분리 가능하게 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 롤 프린팅 장치.

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