KR102248966B1 - 곡면 임프린팅 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 곡면에 도포된 수지 전면에 동일 압력으로 패턴을 형성하는 임프린팅 장치 및 방법에 관한 것으로, 일면에 패턴이 구비된 소프트몰드, 소프트몰드의 양 끝단을 고정하는 지그부, 타면에 수지가 도포되는 받침부를 포함하고, 소프트몰드는 유체의 유입에 의해 팽창되어 수지의 타면에 패턴을 임프린팅하는 임프린팅 장치를 제공하고, 이를 이용한 임프린팅 방법을 제안한다.

Description

곡면 임프린팅 장치 및 방법{CURVED IMPRINTING APPARTUS AND METHOD}

본 발명은 임프린팅 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 곡면에 도포된 수지 전면에 동일 압력으로 패턴을 형성하는 임프린팅 장치 및 방법에 관한 것이다.

수지 상에 소정의 패턴을 형성하기 위해 일반적으로 임프린팅 방법이 주로 사용된다. 종래의 임프린팅 공정에 따르면, 평면의 기판위에 수지를 도포하고 패턴이 형성된 몰드를 도포된 수지위에 가압한다. 몰드를 가압한 상태로 수지를 경화시키고, 수지의 경화가 완료되면 몰드를 제거하여 수지에 패턴을 형성한다. 이러한 종래의 선행기술로는 대한민국 등록특허 10-1847100호 및 대한민국 등록특허 10-1219040호 등이 있다.

그러나, 종래의 임프린팅 공정에 따르면 곡면의 수지에 패턴을 고르게 형성하는 것이 어려우며, 단순히 곡면 몰드로 임프린팅하는 경우, 기포가 형성되어 패턴에 불량이 형성되는 문제점이 있다. 따라서, 본 발명에서는 곡면의 수지에 동일 간격 및 압력으로 패턴을 고르게 임프린팅하는 임프린팅 장치 및 방법을 제안하고자 한다.

대한민국 등록특허 10-1847100호 대한민국 등록특허 10-1219040호

본 발명의 기술적 과제는 곡면에 도포된 수지에 패턴을 균일하게 임프린팅 할 수 있는 임프린팅 장치 및 임프린팅 방법을 제공하는 것이다.

또한, 곡면에 도포된 수지에 기포 생성을 방지하며 패턴을 임프린팅할 수 있는 임프린팅 장치 및 임프린팅 방법을 제공하는 것이다.

또한, 별도의 잉크층을 구비하지 않고, 컬러를 포함하는 수지를 제공함으로써 종래보다 얇은 층의 컬러 패턴을 제공하는 것이다.

또한, 준비기판이 받침부에 밀착되어 수평하게 지지됨으로써, 균일한 패턴을 임프린팅 할 수 있는 임프린팅 장치 및 임프린팅 방법을 제공하는 것이다.

따라서, 본 발명의 최종적인 기술적 과제는 곡면에 도포된 수지에 패턴이 고르게 형성되고, 기포 생성을 방지하여 불량률이 감소한 곡면 수지 기판을 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 예시적 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

이를 위하여 본 발명은 일면에 패턴이 구비된 소프트몰드, 소프트몰드의 양 끝단을 고정하는 지그부, 타면에 수지가 도포되는 받침부를 포함하고, 소프트몰드는 유체의 유입에 의해 팽창되어 수지의 타면에 패턴을 임프린팅하는 임프린팅 장치를 제공한다.

본 발명에 따르면, 곡면 또는 곡면과 평면이 함께 구비된 수지에 패턴을 균일하게 임프린팅 할 수 있는 효과가 있다.

또한, 곡면의 수지에 임프린팅 시 기포가 발생되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 다양한 곡률에 도포된 수지에 적용이 가능한 효과가 있다.

또한, 컬러 수지를 제공함으로써, 별도의 잉크층을 구비하지 않아 보다 얇은 층의 컬러 패턴을 제공할 수 있는 효과가 있다.

또한, 준비기판이 파손 없이 지면에 평행하도록 받침부의 곡면홈에 위치될 수 있으며, 쿠션부 및 완충부를 통해 소프트몰드의 팽창 가압시에도 준비기판에 손상이 없도록 패턴을 형성할 수 있는 효과가 있다.

최종적으로, 불량률을 최소화하고 양품의 패턴이 형성된 곡면 수지 기판을 제공할 수 있는 효과가 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 임프린팅 방법을 단계별로 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 임프린팅 방법을 나타낸 단계도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 임프린팅 장치를 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 받침부를 상측에서 바라본 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 임프린팅 장치를 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 임프린팅 장치를 나타낸 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 임프린팅 장치를 나타낸 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제5 실시예에 따른 임프린팅 장치를 나타낸 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제6 실시예에 따른 임프린팅 장치를 나타낸 단면도이다.
도 11은 본 발명의 제7 실시예에 따른 임프린팅 과정을 나타낸 단면도이다.
도 12는 본 발명의 제8 실시예에 따른 임프린팅 과정을 나타낸 단면도이다.
도 13은 본 발명의 제9 실시예에 따른 임프린팅 과정을 나타낸 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러가지 상이한 형태로 구현될 수 있어, 이하에서 기재되거나 도면에 도시되는 실시예에 한정되지 않는다. 또한, 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 본 발명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 도면에서 동일하거나 유사한 부호들은 동일하거나 유사한 구성요소들을 나타낸다.

본 발명의 목적 및 효과는 하기의 설명에 의해서 자연스럽게 이해되거나 보다 분명해질 수 있으며, 하기의 기재만으로 본 발명의 목적 및 효과가 제한되는 것은 아니다.

상세한 설명에 앞서, 당업자의 이해의 편의를 위해 도 1을 기준으로 상측 방향을 타방향, 하측 방향을 일방향으로 정의하며, 상측 면을 타면, 하측 면을 하면으로 정의하여 설명한다. 또한, 본 발명의 도면에서는 지그부(100)가 상측, 받침부(200)가 하측에 위치하도록 도시하였으나, 이는 일 실시예일 뿐이며, 지그부(100)가 하측, 받침부(200)가 상측에 위치하도록 구비될 수도 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 임프린팅 방법을 단계별로 나타낸 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 임프린팅 방법을 나타낸 단계도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 임프린팅은 지그부(100) 및 받침부(200)를 준비하는 준비단계<A>, 준비기판(30)을 받침부(200)에 위치시키는 준비기판 위치단계<B>, 준비기판(30)의 상면에 수지(20)를 도포하는 수지 도포단계<C>, 수지(20)가 도포된 받침부(200)를 밀폐시키는 지그부 이동단계<D>, 주입홀(111)을 통해 유체를 유입하여 소프트몰드(10)를 제1 팽창시키는 유체 유입단계<E>, 진공채널(220)을 통해 밀폐된 받침부(200) 내측의 기체를 흡입하여 소프트몰드(10)의 패턴을 수지(20)의 타면 전체에 동일 압력으로 임프린팅하는 패턴 임프린팅단계<F>, 패턴이 임프린팅된 상태에서 UV를 제공하여 수지(20)를 경화시키는 수지 경화단계<G> 및 패턴이 임프린팅되어 경화된 수지기판(20`)을 받침부(200)로부터 분리시키는 수지기판 분리단계<H>를 포함할 수 있다.

준비단계는 도 1의 <A>와 같이, 지그부(100) 및 받침부(200)를 준비하는 단계로, 일 실시예에 따르면, 수지(20)가 도포될 수 있도록 준비기판(30)의 형상과 대응되는 곡면홈(210)을 구비한 받침부(200) 및 소프트몰드(10)를 고정하여 구비하는 지그부(100)를 미리 준비하는 단계이다.

준비단계 이후, 준비기판 위치단계가 이루어질 수 있다. 도 1의 <B>를 참조하면, 받침부(200)에 구비된 곡면홈(210)에 준비기판(30)이 위치될 수 있다. 준비기판(30)은 수지(20)가 도포되어 패턴을 형성하고자 하는 대상물로, 받침부(200)에 위치되어 임프린팅 단계가 준비될 수 있다.

기판 위치단계 이후, 수지 도포단계가 이루어질 수 있다. 도 1의 <C>를 참조하면, 수지 도포단계는 받침부(200)에 음각 형상으로 구비된 곡면홈(210)에 위치된 준비기판(30)에 액체 상태의 수지(20)를 도포하는 단계이다. 이때, 수지(20) 도포는 스퀴지 방식에 의해 도포될 수 있으며, 준비기판(30)의 전면에 동일 두께로 도포되는 것이 바람직하다. 상세하게, 곡면홈(210)은 제조하고자 하는 수지기판(20`)의 형상에 대응되는 형상으로 준비기판(30)이 위치될 수 있도록 음각 구비되는 것이 바람직하다. 따라서, 곡면홈(210)은 전체가 곡면으로 이루어진 형상 또는 곡면 및 평면이 결합된 형상 등 다양한 형상으로 구비될 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에서는 휴대폰의 뒷면 또는 케이스 등을 제조하는 실시예로 중심부는 평면 형상이되 양 끝단이 곡면으로 구비되는 형상으로 설명한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 대상물은 실시예일 뿐이며, 다양한 대상물의 임프린팅에 적용될 수 있다. 수지 도포단계에서 도포되는 수지(20)는 투명 액체상태의 수지(20)일 수도 있으나, 색을 포함하는 컬러 수지로 구비될 수도 있다. 컬러 수지로 구비되는 경우, 수지(20) 하면에 별도의 잉크층을 구비하지 않아 컬러 패턴을 제공하고자 할 때, 보다 얇게 컬러 패턴을 형성할 수 있는 효과가 있다. 상세하게, 종래 기술에 따르면 컬러 패턴을 제공하기 위해 잉크층이 별도로 구비되고, 잉크층 상면에 패턴이 형성되는 투명 수지층이 구비되어 컬러 패턴을 제공할 수 있다. 그러나, 잉크층을 별도로 구비함에 따라 컬러 패턴의 두께가 두꺼워지는 문제점이 있다. 따라서, 컬러 수지를 제공함으로써 패턴이 형성된 수지 자체가 컬러를 포함하고 있어, 보다 얇은 두께의 컬러 패턴을 제공할 수 있다.

수지 도포단계가 완료되면, 지그부 이동단계가 이루어질 수 있다. 지그부 이동단계는 도 1의 <D>에서와 같이, 지그부(100)를 받침부(200) 방향으로 이동하여 수지(20)가 도포된 준비기판(30)을 밀폐시키는 단계이다. 상세하게, 지그부(100)가 받침부(200) 방향으로 이동하여 접하되 지그부(100)와 받침부(200)가 접하는 면 둘레방향을 따라 패킹부(300)가 구비되어, 수지(20)가 도포된 받침부(200)의 내측이 기밀하게 밀폐될 수 있다. 보다 상세하게, 패킹부(300)는 탄성력 및 복원력 있는 재질로, 단면이 내측이 개구된 'O'형상으로 구비되어 탄성력 및 복원력이 향상될 수 있다. 구체적으로, 패킹부(300)는 실리콘, 고무, 합성수지 등의 재질 중 어느 하나로 구비될 수 있으며, 지그부(100)가 받침부(200)와 접하는 면에 패킹부(300)가 구비되어 지그부(100)가 받침부(200)에 접하면 수지(20)가 도포된 준비기판(30)이 기밀하게 밀폐되는 것이 바람직하다.

지그부 이동단계에 의해 곡면홈(210)에 위치한 준비기판(30)이 밀폐되면, 유체 유입단계가 이루어질 수 있다. 유체 유입단계는 도 2의 <E>와 같이 주입홀(111)을 통해 유체가 유입되고, 유체의 유입에 의해 소프트몰드(10)가 수지(20)의 타면에 중심부가 접하도록 제1 팽창되는 단계이다. 이때, 유체는 기체일 수도 있으며, 액체 또는 소정의 점도를 갖는 액체일 수도 있다. 상세하게, 지그부(100)의 상측에 소프트몰드(10)와 평행하게 구비되는 지그부(100)에 일면에서 타면까지 관통되도록 구비되는 주입홀(111)을 통해 액체가 주입될 수 있다. 이때, 주입홀(111)은 도면에서는 중심부에 1개로 도시하였으나, 양 측에 대칭되도록 둘 이상 구비될 수도 있으며 일 측 방향으로 구비될 수도 있다. 즉, 임프린팅을 하고자 하는 준비기판의 형상 및 사이즈에 따라 주입홀(111)의 위치 및 개수, 크기 등은 변형되어 적용 가능하다. 구체적으로, 주입홀(111)을 통해 유체를 주입하면, 소프트몰드(10)는 곡면 형상으로 중심부가 보다 돌출된 타원구 또는 반구 형상으로 제1 팽창될 수 있다. 따라서, 소정의 압력까지 유체를 주입하여, 소프트몰드(10)의 중심부가 수지(20)의 타면 중심부에 소정 압력으로 접하여 패턴을 임프린팅할 때까지 유체가 주입될 수 있다. 이후, 유체의 주입이 유지 또는 경우에 따라서 약간의 유체의 주입이 추가로 동시에 이루어지면서 패턴 임프린팅단계가 이루어질 수 있다.

패턴 임프린팅단계는 도 2의 <F>를 참조하면, 상술한 유체 유입단계에서 중심부만 수지(20)의 타면에 접한 소프트몰드(10)를 진공채널(220)을 통해 곡면홈(210) 내측을 진공상태로 기체를 흡입하여 수지(20)의 타면 전체에 동일 압력으로 패턴을 형성하는 단계이다. 상세하게, 준비기판(30) 내측의 기체를 외부로 배출시켜, 소프트몰드(10)가 준비기판(30)의 곡면에 밀착하도록 제2 팽창시키는 단계이다. 보다 상세하게, 도 2의 <F>와 같이 받침부(200)의 양 측면에 진공채널(220)을 구비하여, 진공채널(220)과 연결된 배출공(222)으로 밀폐된 받침부(200) 및 지그부(100) 사이의 기체를 모두 배출시켜 진공 상태로 만들 수 있다. 구체적으로, 도면에서는 양 측면으로 도시하였지만, 보다 구체적으로는 받침부(200)의 측면 사면에 각각 진공채널(220)이 구비되어, 균일한 압력으로 기체를 배출시켜 소프트몰드(10)가 수지(20)의 타면 전면에 동일 압력으로 접하여 패턴이 임프린팅되도록 하는 것이 바람직하다. 이때, 진공채널(220)은 사면에 각각 구비된 것으로 설명하였으나, 상세하게는 배출공(222)이 각 사면에 하나 이상 구비되고, 진공채널(220)은 받침부(200)의 중심에 구비된 곡면홈(210)의 가장자리부로부터 소정의 제1 간격 이격된 위치에 가장자리 형상을 따라 소정의 높이 음각되어 구비되는 것이 바람직하다. 즉, 진공채널(220)은 패킹부(300)와 곡면홈(210)에 위치된 준비기판(30) 사이에 둘레 방향을 따라 음각 형성될 수 있다. 상세하게, 음각된 진공채널(220)의 높이는 곡면홈(210)의 높이보다 작게 구비되는 것이 바람직하며, 진공채널(220)이 곡면홈(210)의 둘레방향을 따라 구비됨으로써, 소프트몰드(10)가 균일하게 사방으로 제2 팽창되어 늘어날 수 있다. 보다 상세하게, 제2 팽창은 준비기판(30) 내측의 기체를 외부로 배출시켜, 소프트몰드(10)가 준비기판(30)의 곡면에 밀착하도록 팽창하는 것으로, 구체적으로 소프트몰드(10)가 준비기판(30)의 곡면에 밀착하도록 외측 방향으로 당겨지는 것을 말한다. 또한, 진공채널(220)에는 배출공(222)과 연결될 수 있는 흡입홀(221)이 하나 이상 구비되는 것이 바람직하다. 패턴임프린팅 단계에서 유체 주입에 의해 중심부만 수지(20)와 접한 소프트몰드(10)가 기체가 흡입되는 진공채널(220)방향으로 순차적으로 제2 팽창되어 패턴을 임프린팅함으로써, 임프린팅 시 발생되는 기포를 진공채널(220) 방향으로 밀어내어 배출시킬 수 있는 효과가 있다. 따라서, 본 발명에 따르면 곡면 임프린팅과 동시에 기포도 제거하여 양품의 임프린팅을 할 수 있는 효과가 있다.

소프트몰드(10)의 제2 팽창에 의해 패턴이 임프린팅되면, 수지 경화단계가 이루어질 수 있다. 도 2의 <G>와 같이, 소프트몰드(10)가 수지(20) 전면에 동일 압력으로 접하여 패턴을 임프린팅 시, 수지(20)에 UV를 조사하여 수지(20)를 경화시킬 수 있다. 이때, 수지(20)는 UV에 의해 경화될 수 있는 UV 경화성 물질로 이루어 지는 것이 바람직하다. 또한, 수지(20)에 UV가 조사될 수 있도록 받침부(200) 또는 지그부(100) 중 어느 하나는 UV가 통과될 수 있는 투명 재질로 구비되는 것이 바람직하며, 받침부(200)가 투명 재질로 구비되는 경우, 도면과 같이 하측 방향에서 UV를 조사할 수 있으며, 지그부(100)가 투명 재질로 구비되는 경우에는 상측 방향에서 UV를 조사할 수도 있다.

패턴이 형성된 수지(20)의 경화가 완료되면, 수지기판(20`)을 받침부(200)로부터 분리시키는 분리단계가 이루어질 수 있다. 상세하게, 도 2의 <H>와 같이 경화된 수지(20)만으로 이루어진 수지기판(20`)일 수도 있으나, 수지(20)하면에 준비기판(30)이 함께 결합되어 분리되는 것이 바람직하다. 따라서, 분리단계를 통해 최종 제조하고자 하는 패턴이 형성된 수지기판(20`)을 획득할 수 있다.

이하, 도 4 내지 도 8을 참조하여 상술한 임프린팅 방법에 의한 본 발명의 각 실시예에 따른 임프린팅 장치를 보다 상세히 설명하도록 한다. 먼저, 도 4 및 도 5를 참조하여 제1 실시에에 따른 임프린팅 장치를 설명한다. 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 임프린팅 장치를 나타낸 단면도이고, 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 받침부를 상측에서 바라본 단면도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 임프린팅 장치는 일면에 패턴이 구비된 소프트몰드(10), 소프트몰드(10)의 양 끝단을 고정하는 지그부(100) 및 타면에 수지(20)가 도포되는 받침부(200)를 포함한다.

소프트몰드(10)는 일면에 패턴이 구비되어 수지(20)의 타면에 패턴을 임프린팅하는 구성으로, 후술될 유체의 주입에 의해 팽창될 수 있는 재질로 구비되는 것이 바람직하다. 상세하게, 탄성력과 복원력을 구비하는 연질의 재질로 구비되는 것이 바람직하며, 신장률이 120% 내지 300%를 가지는 재질로 구비되는 것이 보다 바람직할 수 있다. 구체적으로는 실리콘 또는 PDMS 등의 재질로 구비될 수 있으며, 0.3mm 내지 3mm의 두께로 구비되는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로, 1mm 내지 1.5mm 두께로 구비되는 것이 가장 바람직하며, 준비기판(30)의 곡률반경보다 얇은 두께로 구비되는 것이 바람직하다. 또한, 실리콘계열의 팽창 가능한 재질이면 어느 것이든 대체 가능하다. 상술한 구체적인 재질은 하나의 실시예일 뿐이며, 이에 한정되는 것은 아니나 탄성력을 구비하고 팽창가능한 재질은 어느 것이든 적용 가능할 수 있다. 소프트몰드(10)는 일면에 임프린팅하고자 하는 패턴이 구비될 수 있다. 음각형상 또는 양각형상의 패턴 중 어느 형상으로 구비될 수도 있으나 보다 바람직하게는 양각 형상으로 패턴이 구비되는 것이 바람직할 수 있다. 또한, 소프트몰드(10)의 일면에 구비되는 패턴은 임프린팅하고자 하는 수지(20)의 도포 형상에 따라 위치별로 밀도가 서로 다르게 구비될 수도 있다. 상세하게, 도 4를 참조하여 제1 실시예에 따르면 수지(20)가 중심부는 평면 형상이되, 양 끝단은 곡면 형상으로 도포될 수 있다. 이때, 상술한 임프린팅 방법에 의해 소프트몰드(10)가 팽창되는 경우, 소프트몰드(10)의 팽창에 의해 패턴의 간격 또한 함께 팽창될 수 있다. 특히, 평면에 도포된 수지(20)에 접하는 패턴은 소프트몰드(10)의 타면 방향에서 주입홀(111)을 통해 주입되는 유체에 의해 동일 압력으로 제1 팽창되어 동일 간격으로 수지(20)와 접할 수 있으나, 패턴 임프린팅단계에 의해 소프트몰드(10)의 일면 방향에서 기체를 흡입함으로써 제2 팽창되어 수지(20)와 접하는 양 끝단 부분은 패턴의 간격이 보다 넓게 임프린팅될 수 있다. 따라서, 이를 방지하기 위하여, 주입되는 유체에 의해 수지(20)와 접하는 패턴부분의 간격과 기체의 흡입에 의해 추가적으로 팽창되어 수지(20)와 접하는 소프트몰드(10)의 패턴 간격이 서로 밀도가 다르게 구비되어 최종 수지(20)에 임프린팅 시 동일한 간격으로 패턴이 임프린팅되는 것이 바람직하다. 즉, 상술한 패턴의 밀도의 위치는 제1 실시예를 기준으로 설명한 것이며, 소프트몰드(10)의 일면에 구비된 패턴은 수지(20)가 도포된 면의 곡률에 따라, 서로 다른 곡률에 도포된 수지(20)와 접하는 패턴의 밀도는 서로 다르게 구비되는 것이 바람직하다. 상술한 제1 팽창은 주입홀(111)을 통해 유체를 유입함으로써 팽창되는 것을 말하며, 제2 팽창은 준비기판(30) 내측의 기체를 외부로 배출시킴으로써 압력차에 의해 소프트몰드(10)가 준비기판(30)의 곡면 방향으로 당겨지는 것을 말한다. 또한, "팽창"은 제1 팽창 및 제2 팽창을 통틀어 일컫는 것으로 설명한다. 상술한 제1 실시예에서는 소프트몰드(10)의 일면 전체면에 패턴이 구비되는 것으로 설명하였으나, 다른 실시예에 따르면 제2 팽창시 준비기판(30)의 곡면에 접하는 일부만 패턴이 구비될 수도 있다. 상세하게, 도 4와 같은 형상으로 도포된 수지(20)에 패턴을 형성하는 소프트몰드(10)라면, 곡면과 접하는 소프트몰드(10)의 양 끝단 측에만 패턴이 구비되고, 평면과 접하는 중심부에는 패턴이 구비되지 않을 수 있다. 따라서, 평면부는 종래의 임프린팅 방식에 따라 패턴을 임프린팅하고, 곡면 부분만 팽창 가능한 본 발명의 소프트몰드(10)를 이용하여 임프린팅할 수 있다.

지그부(100)는 상술한 소프트몰드(10)를 고정하고, 소프트몰드(10)에 공기를 주입하여 제1 팽창시키는 구성으로, 지지부(110) 및 고정부(120)를 포함할 수 있다. 제1 실시예에 따른 지지부(110)는 소프트몰드(10)보다 넓은 판 형상으로 구비되며, 소프트몰드(10)의 타면에 유체를 주입할 수 있도록 일면에서 타면까지 관통되는 주입홀(111)을 하나 이상 구비할 수 있다. 이때, 주입홀(111)은 지지부(110)의 중심부에 하나 구비될 수도 있으며, 중심을 기준으로 대칭되도록 복수개 구비될 수도 있다. 또한, 수지(20)의 도포 형상에 따라서 서로 다른 위치에 서로 다른 간격으로 주입홀(111)이 구비될 수도 있다. 제1 실시예에 따른 지지부(110)는 단면이 직사각 형상으로 전면이 동일 두께의 판 형상으로 구비될 수도 있으나, 소프트몰드(10)가 결합되는 일면의 두께가 비교적 얇게 구비되어 소프트몰드(10)와 지지부(110) 사이에 원활하게 유체가 주입될 수 있도록 소정의 공간을 갖도록 구비될 수도 있다. 고정부(120)는 소프트몰드(10)를 지지부(110)에 고정하는 구성으로, 유체의 주입에 의해 소프트몰드(10)가 제1 팽창될 수 있도록 소프트몰드(10)의 각 모서리가 지지부(110)와 기밀하게 접하도록 밀폐 고정되는 것이 바람직하다. 상세하게, 제1 실시예에 따른 고정부(120)는 클립부(121)와 핀부(122)를 구비하여, 단면이 'ㄴ'형상의 클립부(121)에 의해 소프트몰드(10)의 각 모서리의 타면이 지지부(110)의 일면에 접하도록 밀착될 수 있다. 보다 상세하게, 클립부(121)의 끝단은 곡면홈(210)의 가장자리와 동일 직선 상에 위치하거나, 클립부(121)의 끝단이 곡면홈(210)의 가장자리보다 내측 방향으로 돌출되도록 구비되는 것이 바람직하다. 즉, 클립부(121)의 끝단보다 곡면홈(210)이 동일 수직선 또는 보다 외측방향에 가장자리가 구비되도록 홈이 형성됨으로써, 소프트몰드(10)의 제2 팽창 시 곡면홈(210) 내측에 소프트몰드(10)의 패턴이 모두 접할 수 있도록 구비되는 것이 바람직하다.

또한, 핀부(122)가 클립부(121), 소프트몰드(10) 및 지지부(110)까지 관통되도록 삽입됨으로써, 소프트몰드(10)가 보다 견고하게 고정될 수 있다.

받침부(200)는 소프트몰드(10)에 의해 패턴이 형성될 수 있도록 수지(20)를 받치는 구성이다. 상세하게, 수지(20)가 도포될 준비기판(30)이 위치되는 곡면홈(210), 곡면홈(210)의 가장자리로부터 소정의 제1 간격 이격된 위치에 가장자리 형상을 따라 둘레방향으로 구비되는 진공채널(220)을 포함할 수 있다. 상세하게, 곡면홈(210)은 준비기판(30)이 위치되는 홈으로, 제조하고자 하는 수지기판(20`)의 형상에 따라 또는 준비기판(30)의 형상에 따라 다른 형상으로 음각될 수 있다. 또한, 곡면홈(210)에 도면과 같이 바로 수지(20)가 도포될 수도 있으나, 수지(20)가 도포될 준비기판(30)이 먼저 위치하고, 준비기판(30)의 상면에 수지(20)가 도포되는 것이 바람직하다. 진공채널(220)은 상술한 패턴 임프린팅단계에서 소프트몰드(10)와 수지(20) 사이의 기체를 흡입하여 진공상태로 만듦으로써, 소프트몰드(10)를 측면으로 제2 팽창시키기 위한 구성이다. 따라서, 진공채널(220)은 수지(20)가 도포된 곡면홈(210)의 가장자리로부터 소정의 제1 간격 이격된 위치에 각 모서리 부분이 균일하게 제2 팽창될 수 있도록 둘레방향을 따라 소정 높이 음각되어 구비될 수 있다. 이때, 음각된 진공채널(220)의 높이는 곡면홈(210)의 높이보다 작게 구비되는 것이 바람직하다. 진공채널(220)의 음각된 둘레 바닥면에는 받침부(200) 외측의 배출공(222)과 연결될 수 있는 흡입홀(221)이 더 구비될 수 있다. 상세하게, 도 5를 참조하면, 흡입홀(221)은 진공채널(220)의 둘레방향을 따라 하나 이상 구비될 수 있으며, 바람직하게는 각 모서리부의 제2 팽창 정도를 균일하게 하기 위하여 각 모서리부 마다 동일 간격으로 흡입홀(221)이 하나 이상 구비되는 것이 바람직하다. 진공채널(220)과 연결된 흡입홀(221)은 받침부(200)의 외측까지 연결되어 내측의 기체를 배출할 수 있도록 배출공(222)과 연결될 수 있다. 상세하게, 배출공(222)은 흡입홀(221)의 개수와 동일하게, 각 흡입홀(221)과 각 배출공(222)이 관통되도록 구비될 수도 있으나, 배출공(222)이 흡입홀(221)과 직접적으로 관통되지 않고 엇갈리도록 구비되어 진공채널(220) 전체에 동일 압력으로 기체가 배출될 수 있도록 구비되는 것이 바람직할 수 있다. 이때, 배출공(222)을 통해 기체가 배출됨에 따라, 소프트몰드(10)의 타측에 주입홀(111)을 통해 유체가 주입되는 공간의 압력보다 배출공(222)을 통해 기체가 배출되는 공간의 압력이 더 낮아질 수 있다. 즉, 배출공(222)의 내부 기체 배출 시, 소프트몰드(10)의 일측 공간의 압력이 타측 공간의 압력보다 낮아지는 것이 바람직하다. 이후, 소프트몰드(10)의 일측 공간의 압력은 진공상태까지 낮아질 수 있다.

진공채널(220)로 내부 기체가 배출될 때 내부가 진공 상태로 유지됨과 동시에 소프트몰드(10)가 진공채널(220) 방향으로 제2 팽창될 수 있도록 진공채널(220)의 둘레방향을 따라 소정의 제2 간격 이격되어 패킹부(300)가 더 구비될 수 있다. 이때, 패킹부(300)는 지그부(100)와 받침부(200)사이를 밀폐시키는 구성으로, 복원력이 있는 실링부재로 구비되는 것이 바람직하다. 상세하게, 도 4와 같이 내측이 개구된 'O'형상으로 구비될 수도 있으며, 도 5에서와 같이 둘레방향을 따라 빈틈없이 밀폐될 수 있게 구비되는 것이 바람직하다.

이하, 상술한 제1 실시예의 임프린팅 장치를 기준으로 변형 실시예인 제2 실시예 내지 제3 실시예를 각 도면을 참조하여 설명하도록 한다. 변형 실시예를 설명하기에 앞서, 각 실시예는 제1 실시예를 기준으로 변형된 실시예로 제1 실시예와 동일한 구성의 설명은 생략하고 일부 변형된 형상의 지그부(100)를 중심으로 설명하도록 한다.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 임프린팅 장치를 나타낸 단면도이다.

도 6을 참조하면, 제2 실시예에 따른 지지부(110)는 판 형상으로 구비되되 소프트몰드(10)가 팽창되는 부분의 두께가 가장자리부의 두께보다 두껍게 구비되는 것이 바람직하다. 또한, 고정부(120)는 제2 고정부(121`)로 제1 실시예와 같이 지지부(110)에 직접 연결되는 것이 아니라, 바 형상으로 소프트몰드(10)의 각 모서리를 지지부(110)와 접할 수 있도록 밀착시키는 형상으로 구비되는 것이 바람직하다. 상세하게, 단면이 직사각형상으로 구비되어, 제2 핀부(122`)에 의해 제2 고정부(121`)가 지지부(110)에 고정될 수 있으며, 이때, 제2 고정부(121`) 및 지지부(110) 사이에 소프트몰드(10)의 가장자리가 삽입될 수 있도록 고정되는 것이 바람직하다.

도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 임프린팅 장치를 나타낸 단면도이다.

도 7을 참조하면, 제3 실시예에 따른 지지부(110)는 제1 실시예와 유사하게 판 형상으로 구비되되 소프트몰드(10)가 결합되는 부분의 두께가 보다 얇게 구비되는 것이 바람직하다. 이때, 제1 실시예와 다르게 지지부(110)의 얇게 구비되는 부분은 소프트몰드(10)와 동일 면적으로 구비되되, 지지부(110)의 두꺼운 부분과 얇은 부분의 두께가 소프트몰드(10)의 두께 이상의 두께차이가 나도록 구비되는 것이 바람직하다. 즉, 1mm 내지 3mm 이상의 두께 차이가 나도록 구비되는 것이 바람직할 수 있다. 따라서, 제3 실시예에 따르면, 소프트몰드(10)가 지지부(110)의 일면 내측으로 삽입되도록 구비될 수 있으며, 이때 별도의 고정부는 구비할 필요가 없으며, 제3 핀부(122`)에 의해 소프트몰드(10)가 지지부(110)에 직접 고정될 수 있다.

도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 임프린팅 장치를 나타낸 단면도이다.

제4 실시예는 앞서 설명한 제1 실시예 내지 제3 실시예의 또 다른 변형 실시예로, 패킹부(300)의 다른 실시예인 제2 패킹부(300`)를 나타낸 실시예이다. 도 8을 참조하면, 앞서 상술한 패킹부(300)와 달리, 제4 실시예의 제2 패킹부(300`)는 지그부(100) 및 받침부(200)의 접하는 둘레방향에 제2 패킹부(300`)가 삽입될 수 있는 홈을 더 구비하여 삽입될 수 있다. 상세하게, 도 8의 단면을 참조하면, 지그부(100) 및 받침부(200)의 둘레방향에 제2 패킹부(300`)가 삽입될 수 있는 홈을 더 구비할 수 있으며, 각 둘레방향에 구비된 홈에 제2 패킹부(300`)가 삽입되어 위치됨으로써 보다 내측을 기밀하게 밀폐시킬 수 있다.

이하, 도 9 및 도 10을 참조하여, 수지(20)를 소프트몰드(10)에 직접 도포하는 방식의 제5 실시예 및 제6 실시예를 설명한다. 도 9는 본 발명의 제5 실시예에 따른 임프린팅 장치를 나타낸 단면도이고, 도 10은 본 발명의 제6 실시예에 따른 임프린팅 장치를 나타낸 단면도이다.

도 9를 참조하여 제5 실시예에 따르면, 수지 도포단계<C>에서, 수지(20)를 준비기판(30)에 도포하지 않고, 소프트몰드(10)의 일면에 직접 도포할 수 있다. 상세하게, 소프트몰드(10)의 일면에 도포된 수지(20)의 일면이 평면을 이루도록 도포될 수 있으며, 수지(20)의 점성에 의해 소프트몰드(10)에 점착될 수 있다. 수지 도포단계<C>에서 소프트몰드(10)의 일면에 도포된 수지(20)는 유체 유입단계<E>에서 주입홀(111)을 통해 유체가 유입되어 소프트몰드(10)가 제1 팽창됨에 따라, 준비기판(30)의 상면 중심부에 수지(20)가 접할 수 있다. 이후, 패턴 임프린팅단계<F>에 의해 준비기판(30)이 위치된 곡면홈(210) 내측이 진공상태가 됨에 따라 소프트몰드(10)에 도포된 수지(20)와 소프트몰드(10)가 함께 준비기판(30) 전면에 동일 압력으로 접할 수 있다. 따라서, 소프트몰드(10)에 도포된 수지(20)가 준비기판(30)에 접하여 패턴을 구비할 수 있으며, 수지 경화단계<G>에 의해 준비기판(30)에 수지(20)의 일면이 접한 상태로 수지(20)가 경화되어 타면에 패턴이 형성된 수지(20)를 제공할 수 있다.

도 10의 제6 실시예는 제5 실시예의 지그부(100) 및 받침부(200)의 상하가 반전되도록 뒤집어진 형상으로 구비된 실시예이다. 제5 실시예와 같이, 수지(20)가 소프트몰드(10)에 직접 도포되는 경우, 수지(20)의 점성에 의해 소프트몰드(10)의 일면에 수지(20)가 점착될 수 있으나, 중력에 의해 수지(20)가 일방향으로 떨어지는 문제점이 발생될 수도 있다. 따라서, 제6 실시예에 따르면, 소프트몰드(10)를 고정하는 지그부(100)가 일측에 구비되고, 준비기판(30)이 위치된 받침부(200)가 타측에 구비되어, 일측 방향에서 주입홀(111)을 통해 소프트몰드(10)를 제1 팽창시킴에 따라 소프트몰드(10) 타면에 도포된 수지(20)가 준비기판(30)의 일면에 접하여 패턴이 형성된 수지(20)가 형성될 수 있다.

이하, 도 11 내지 도 13을 참조하여 본 발명의 임프린팅 장치의 또 다른 제7 실시예 내지 제9 실시예의 임프린팅 과정을 설명하도록 한다. 도 11은 본 발명의 제7 실시예에 따른 임프린팅 과정을 나타낸 단면도이고, 도 12는 본 발명의 제8 실시예에 따른 임프린팅 과정을 나타낸 단면도이며, 도 13은 본 발명의 제9 실시예에 따른 임프린팅 과정을 나타낸 단면도이다.

상세한 설명에 앞서, 상술한 받침부(200)는 사출에 의해 제조되는 것이 일반적으로, 받침부(200)의 곡면홈(210) 표면이 매끄럽지 못하고 거칠게 구비될 수 있다. 상세하게, 곡면홈(210)이 거칠게 구비됨으로써 곡면홈(210)에 안착되는 준비기판(30)에 손상이 발생될 수 있다. 또한, 거칠기의 정도에 따라 준비기판(30)이 지면과 평행하지 못하고 어느 한 방향으로 기울어지도록 위치될 수도 있다. 이러한 경우, 최종 생산품에 불량률이 증가할 수 있는 문제점이 있다. 이를 해결하기 위한 방안으로 제7 실시예 내지 제9 실시예의 임프린팅 방법이 사용될 수 있다.

도 11을 참조하여 제7 실시예를 설명하면, 준비기판 위치단계<B> 이전에 준비단계<A>에서, 받침부(200)에 구비된 곡면홈(210)에 제1 쿠션부(40)가 먼저 구비될 수 있다. 상세하게, 탄성력 및 복원력이 있는 제1 쿠션부(40)가 곡면홈(210)에 먼저 위치된 후, 제1 쿠션부(40)의 상면에 준비기판(30)이 위치될 수 있다. 즉, 준비기판(30)과 곡면홈(210) 사이에 탄성력 및 복원력이 있는 재질의 제1 쿠션부(40)가 먼저 구비됨으로써, 곡면홈(210)의 미세 요철에 대해 준비기판(30)을 보호하고, 준비기판(30)이 지면과 평행하게 위치될 수 있도록 할 수 있다. 이때, 제1 쿠션부(40)는 실리콘, 우레탄, 폼보드, 등의 탄성력 및 복원력이 있는 재질로 구비되는 것이 바람직하며, 소프트몰드(10)의 두께와 동일한 두께로 구비되는 것이 바람직할 수 있다.

도 12를 참조하여 제8 실시예에 따르면, 상기 제7 실시예의 제1 쿠션부(40) 상면에 완충부(50)가 더 구비될 수 있다. 상세하게, 곡면홈(210)에 제1 쿠션부(40)가 위치될 수 있으며, 제1 쿠션부(40) 상면에 완충부(50)가 위치되고, 완충부(50)의 상면에 준비기판(30)이 위치될 수 있다. 이때, 완충부(50)는 경화성 수지재질로 구비되는 것이 바람직할 수 있다. 따라서, 경화 전 점도를 갖는 유체상태의 완충부(50) 상면에 준비기판(30)이 위치됨에 따라, 준비기판(30)이 지면과 평행하게 위치될 수 있으며, 곡면홈(210)의 요철에 의한 손상 및 소프트몰드(10)의 가압에 의한 손상을 방지할 수 있다.

도 13을 참조하여 제9 실시예에 따르면, 상기 제8 실시예의 완충부(50) 상면에 제2 쿠션부(60)가 더 구비될 수 있다. 상세하게, 곡면홈(210)에 제1 쿠션부(40)가 위치되고, 제1 쿠션부(40) 상면에 완충부(50)가 위치된 후, 완충부(50) 상면에 제2 쿠션부(60)가 더 구비되고, 제2 쿠션부(60)의 상면에 준비기판(30)이 위치됨에 따라, 준비기판(30)을 곡면홈(210)의 요철로부터 보호하는 것은 물론 소프트몰드(10)의 가압으로 패턴 형성 시, 보다 안전하게 준비기판(30)의 파손을 방지할 수 있는 효과가 있다. 이처럼 제7 실시예 내지 제9 실시예와 같이, 제1 쿠션부(40), 완충부(50) 및 제2 쿠션부(60)에 의해 곡면홈(210)의 제조시 생성된 요철에 의해 준비기판(30)이 파손되는 것을 방지할 수 있으며, 보다 안정적인 패턴 임프린팅이 가능해질 수 있다.

상술한 제1 실시예 내지 제9 실시예는 변형된 실시예들을 설명한 것이며, 본 발명은 상술한 실시예에 의해서만 한정되는 것이 아니고, 당업자에 의해 다양한 실시예로 변형 적용될 수 있다.

상기한 본 발명의 바람직한 실시예 및 도면은 예시의 목적으로 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자는 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경 및 부가가 가능할 것이며 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니다.

10: 소프트몰드 20: 수지
30: 준비기판 40: 제1 쿠션부
50: 완충부 60: 제2 쿠션부
100: 지그부 110: 지지부
111: 주입홀 120: 고정부
200: 받침부 210: 곡면홈
220: 진공채널 221: 흡입홀
222: 배출공 300: 패킹부

Claims (10)

1. 유체의 유입에 의해 제1 팽창됨으로써, 일면에 구비된 패턴을 소정의 곡률의 곡면을 가지는 준비기판(30) 상에 임프린팅하는 소프트몰드(10);
   상기 준비기판(30) 상에 도포되거나 상기 패턴 상에 도포되는 수지(20);
   상기 소프트몰드(10)의 둘레를 밀폐 고정하는 지그부(100);를 포함하고,
   상기 지그부(100)는,
   일면을 관통하는 하나 이상의 주입홀(111)을 구비하고, 상기 주입홀(111)을 통해 유체를 주입함으로써 상기 소프트몰드(10)가 제1 팽창하며,
   상기 지그부(100)와 받침부(200)가 접하는 면의 둘레방향을 따라 구비되어 상기 준비기판(30)을 밀폐시키는 패킹부(300);를 포함하고,
   상기 받침부(200)는,
   상기 패킹부(300)와 상기 준비기판(30) 사이에 둘레 방향을 따라 음각 형성되는 진공채널(220);을 포함하며,
   상기 진공채널(220)은,
   상기 준비기판(30) 내측의 기체를 외부로 배출시켜, 상기 소프트몰드(10)가 상기 준비기판(30)의 곡면에 밀착하도록 제2 팽창하고,
   상기 준비기판(30)은,
   받침부(200)의 곡면홈(210)에 위치될 수 있으며,
   상기 준비기판(30)과 곡면홈(210) 사이에 탄성력 및 복원력이 있는 제1 쿠션부(40);가 더 구비되며,
   상기 제1 쿠션부(40) 상면에 완충부(50);가 더 구비되고,
   상기 완충부(50) 상면에 탄성력 및 복원력이 있는 제2 쿠션부(60);가 더 구비되며,
   상기 제1 쿠션부(40) 및 제2 쿠션부(60)는,
   상기 소프트몰드(10)와 동일한 두께로 구비되고,
   상기 완충부(50)는 경화성 수지재질로 구비되며,
   상기 소프트몰드(10)의 일면에 구비된 패턴은, 임프린팅 되는 준비기판(30)의 곡면의 곡률 크기에 따라 패턴의 밀도가 서로 다르게 구비되는 것을 특징으로 하는 임프린팅 장치.
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