KR100773071B1 - 인쇄장치 - Google Patents

Abstract

인쇄장치가 개시된다. 본 발명의 인쇄장치는, 기판에 대한 실질적인 R(Red), G(Green), B(Blue) 패턴 중 적어도 어느 하나의 패턴에 대한 인쇄 작업을 위하여 기판을 지지하는 워크 스테이지(work stage); 인쇄 작업을 위하여 기판의 표면으로 접촉 가압되는 블랭킷 롤(Blanket roll); 및 기판과 블랭킷 롤과의 평행도가 조절될 수 있도록 워크 스테이지의 주변에 마련되어 워크 스테이지의 높낮이를 조절하는 높낮이조절부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 간단하고 편리한 방법으로 워크 스테이지의 높낮이를 조절할 수 있도록 함으로써 워크 스테이지 상에 놓인 기판과, 블랭킷 롤과의 평행도를 보다 용이하게 조절할 수 있다.

인쇄장치, 워크 스테이지, 평탄도, 높낮이, 조절, 승하강, 볼트, 기판

Description

인쇄장치{Printer}

도 1a 및 도 1b는 각각 R, G, B 패턴이 인쇄된 칼라필터층에 대한 2 종류의 구조를 나타낸 도면들이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄장치의 개략적인 구조도이다.

도 3은 도 2에 도시된 워크 스테이지 영역의 개략적인 사시도이다.

도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ선에 따른 부분 단면도이다.

도 5는 도 3의 개략적인 평면 투영도이다.

도 6은 도 5의 A 영역에 대한 확대 사시도이다.

도 7은 도 6의 Ⅶ-Ⅶ선에 따른 단면도이다.

도 8은 도 2의 부분 평면도이다.

도 9는 도 8의 워크 스테이지가 X축으로 이동한 상태를 도시한 도면이다.

도 10은 도 8의 워크 스테이지가 Y축으로 이동한 상태를 도시한 도면이다.

도 11은 도 8의 워크 스테이지가 θ축으로 회전한 상태를 도시한 도면이다.

도 12는 도 3에 대응하는 워크 스테이지 영역의 개략적인 구조도이다.

도 13은 도 12의 B 영역에 대한 확대도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 그라비아 롤 10a : 요홈부

12 : 지지부 20 : 닥터 블레이드

22 : 나이프 30 : 디스펜서

40 : 블랭킷 롤 45 : 워크 테이블

50 : 워크 스테이지 58 : 지지플레이트

60a,60b : 감지부 64a,64b : 레이져 센서

70 : 스테이지 이동지지부 70a~70d : 이동지지유닛

71a~71d : 모터 72a~72d : 볼스크루

73a~73d : 회전지지부 74a~74d : 이동블록

75a~75d : 레일 76a~76d : 교차블록

77a~77d : 고정부 82 : 높낮이조절부

83 : 서보모터 84 : 볼스크루

85 : 승하강이동부 86 : 높이조절볼트

87 : 회전구속너트 90 : 프루브유닛

본 발명은, 인쇄장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 간단하고 편리한 방법으로 워크 스테이지의 높낮이를 조절할 수 있도록 함으로써 워크 스테이지 상에 놓인 기판과, 블랭킷 롤과의 평행도를 보다 용이하게 조절할 수 있는 인쇄장치에 관한 것이다.

최근 들어 반도체 산업 중 전자 디스플레이 산업이 급속도로 발전하면서 평판디스플레이(Flat Panel Display, FPD)가 등장하기 시작하였다. 평판디스플레이는 TV나 컴퓨터의 모니터, 혹은 핸드폰(mobile phone), PDA, 디지털 카메라 등과 같은 기기의 표시장치로 많이 사용된다. 평판디스플레이의 종류에는 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel) 및 OLED(Organic Light Emitting Diodes) 등이 있다.

평판디스플레이에는 통상적으로 칼라(color) 구현을 위한 칼라필터층이 형성되어 있는데, 화상표시 영역 이외의 영역으로 광이 누설되어 표시장치의 화질이 저하되는 것을 방지하기 위한 블랙매트릭스가 형성되어 있는 칼라필터가 구비된다.

이러한 칼라필터를 갖는 대표적인 평판디스플레이가 전술한 LCD이다. LCD는 박막트랜지스터가 형성된 박막트랜지스터 기판과, 칼라필터층이 형성된 칼라필터 기판과, 이들 기판 사이에 충전되는 액정을 구비한다.

칼라필터층에는, 각각 R, G, B 패턴이 인쇄된 칼라필터층의 2 종류 구조를 도시한 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 통상적으로 R(Red), G(Green), B(Blue) 패턴의 색소를 갖는 화소가 형성된다. 각 화소는 R, G, B를 갖는 서브화소(sub-pixel)로 이루어질 수도 있지만, 일반적으로 각 화소가 하나의 색소를 갖는 것이 보통이다.

칼라필터층을 형성함에 있어, 도 1a에 도시된 바와 같이, 동일한 열에 R, G, B 패턴이 각각 배열되도록 R, G, B 패턴을 일렬로 규칙적으로 배열할 수도 있고, 혹은 도 1b에 도시된 바와 같이, 동일한 행에 R, G, B 패턴을 반복적으로 배열할 수도 있다. R, G, B 패턴의 배열에 따라 해상도의 차이를 다양하게 구현할 수 있다.

이러한 칼라필터층은 다양한 방법, 예를 들어, 염색법, 인쇄법, 전착법, 안료분산법 등의 방법에 의해 제작될 수 있다. 종래의 수동 매트릭스 방식 중 하나인 STN(Super Twisted Nematic) 방식의 LCD에서는 주로 염색법, 인쇄법 및 점착법 등에 의해 칼라필터층을 제작했지만, 정교성이 뛰어나고 재현성이 좋으며 대면적 액정에 적용 가능한 능동 매트릭스 방식인 TFT(Thin Film Transistor) LCD에서는 주로 안료분산법이 사용된다.

안료분산법에서는 감광성의 칼라레지스트를 일반적인 포토공정에 의해 패턴을 형성함으로써 칼라필터층을 제작한다. 즉, 감광성의 칼라레지스트를 기판 상에 도포하고 마스크를 이용하여 광을 조사한 후 현상액을 작용시켜 원하는 패턴을 형성함으로써 칼라필터층을 완성한다.

이와 같이 안료분산법에 의해 칼라 필터를 형성하기 위해서는 포토공정이 필요하게 되는데, 이러한 포토공정은 공정이 복잡할 뿐만 아니라 제조비용이 많이 소요되는 문제점을 야기한다. 더욱이 R, G, B 패턴의 색소에 대응하는 화소를 형성하기 위해서는 포토공정을 3회 반복해야만 하기 때문에 공정이 더욱 복잡해진다.

이러한 안료분산법의 문제점을 극복하기 위하여 최근에는 인쇄법을 TFT LCD 분야에서도 사용하는 방안이 제시되고 있다.

인쇄법은 칼라레지스트가 충진된 그라비아(Gravure)와 이에 대응하는 롤(roll)을 구비하여 해당 색소의 칼라레지스트 패턴을 롤의 작용에 의해 기판에 형성하고 이어서 또 다른 롤에 의해 다른 색의 칼라레지스트를 순차적으로 형성하는 방식이다. 즉, 소위, 그라비아(Gravure roll)의 외면에 R, G, B 칼라레지스트(칼라잉크, 칼라색소)를 도포한 후, 블랭킷 롤(Blanket roll)을 그라비아 롤 또는 그라비아 플레이트(Gravure plate)의 외면에 접촉시켜 그라비아 롤 또는 그라비아 플레이트로부터 R, G, B 칼라레지스트를 블랭킷 롤이 전이 받은 후에 블랭킷 롤의 작용에 의해 R, G, B 패턴을 기판에 형성한다.

이러한 인쇄법이 실용화될 수 있다면 기판에 R, G, B 패턴을 인쇄하여 칼라필터층을 제작하는 공정을 보다 빠르고 효과적으로 수행할 수 있을 것이나, 아직 이러한 인쇄법으로 칼라필터층을 제작할 수 있는 장치(이하, 인쇄장치라 함)가 실용화되지 못한 상태이다. 따라서 이러한 인쇄장치에 대한 연구 개발이 활발히 진행중이다.

지금까지 연구 개발되고 있는 인쇄장치의 경우, 인쇄 작업이 진행되는 워크 스테이지(work stage) 상면에 로딩(roading)된 기판을 블랭킷 롤에 대해 얼라인하고자 할 때, 워크 스테이지 상면에서 기판을 단독으로 얼라인할 수 없으므로 워크 스테이지 그 자체를 X축, Y축 및 θ축으로 이동시키는 것으로 알려져 왔다.

왜냐하면, 워크 스테이지 상에서 기판을 얼라인해 놓는다 하더라도 인쇄 작업을 위해 기판이 워크 스테이지의 상면으로 완전히 밀착되어 흡착될 때 이미 얼라인된 기판이 다시 틀어질 우려가 있기 때문이다. 이와 같이 워크 스테이지 자체를 X축, Y축 및 θ축으로 이동시키면서 기판을 얼라인하기 위해 워크 스테이지에는 워크 스테이지를 지지하기도 하면서 워크 스테이지를 이동시키는 구조물들이 갖춰진 다.

한편, 우수한 인쇄 품질 유지를 위해, 워크 스테이지 상에 놓인 기판과, 블랭킷 롤과의 평행도(또는 기판과 블랭킷 롤과의 접촉 간격)는 중요한 요인으로 작용된다. 이들 간에 평행도나 접촉 간격이 제대로 맞지 않을 경우에는 기판에 인쇄된 R, G, B 패턴의 두께가 균일하게 유지될 수 없어 인쇄 품질이 저하될 수밖에 없기 때문이다.

따라서 간단하고 편리한 방법으로 워크 스테이지의 높낮이를 조절할 수 있도록 함으로써 기판과 블랭킷 롤과의 평행도를 쉽게 조절할 수 있는 새로운 구조의 개발이 요구된다. 이러한 구조가 적용될 수 있다면, 워크 테이블에 대한 워크 스테이지의 상대적인 평탄도 역시 맞출 수 있기 때문에 워크 테이블에서 워크 스테이지로 이송되는 기판이 손상되지 않고 용이하게 이송될 수도 있을 것으로 기대된다.

본 발명의 목적은, 간단하고 편리한 방법으로 워크 스테이지의 높낮이를 조절할 수 있도록 함으로써 워크 스테이지 상에 놓인 기판과, 블랭킷 롤과의 평행도를 보다 용이하게 조절할 수 있는 인쇄장치를 제공하는 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 기판에 대한 실질적인 R(Red), G(Green), B(Blue) 패턴 중 적어도 어느 하나의 패턴에 대한 인쇄 작업을 위하여 상기 기판을 지지하는 워크 스테이지(work stage); 상기 인쇄 작업을 위하여 상기 기판의 표면으로 접촉 가압되는 블랭킷 롤(Blanket roll); 및 상기 기판과 상기 블랭킷 롤과의 평행도가 조절될 수 있도록 상기 워크 스테이지의 주변에 마련되어 상기 워크 스테이지의 높낮이를 조절하는 높낮이조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄장치에 의해 달성된다.

여기서, 상기 워크 스테이지의 주변에 마련되어 상기 워크 스테이지의 평탄도를 측정하는 레이져 센서; 및 상기 레이져 센서에 의해 측정된 결과값에 기초하여 상기 높낮이조절부를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

상기 높낮이조절부에 의해 조절되는 상기 워크 스테이지의 높낮이 정도를 확인하는 적어도 하나의 프루브 유닛을 더 포함할 수 있다.

상기 프루브 유닛은 상기 높낮이조절부와 하나씩 대응되도록 상기 높낮이조절부에 인접하게 마련될 수 있다.

상기 워크 스테이지의 하부 영역에서 상기 워크 스테이지와 이격간격을 두고 상기 워크 스테이지와 나란하게 마련되는 지지플레이트; 및 상기 워크 스테이지를 상기 지지플레이트에 대해 상기 워크 스테이지의 판면 방향으로 이동시킬 수 있도록 상기 지지플레이트와 상기 워크 스테이지를 연결하는 스테이지 이동지지부를 포함할 수 있으며, 상기 높낮이조절부는 상기 지지플레이트의 높낮이 조절을 통해 상기 워크 스테이지의 높낮이가 조절될 수 있도록 상기 지지플레이트에 결합될 수 있다.

상기 높낮이조절부는 상기 지지플레이트의 네 모서리 영역에 실질적으로 사각 구도 배치될 수 있다.

상기 높낮이조절부는 상호간 독립적으로 조절 가능하도록 상기 지지플레이트 에 결합될 수 있다.

상기 높낮이조절부는, 상기 지지플레이트의 하부 영역에 위치한 하부베이스에 고정되고, 상기 제어부에 의해 제어되는 서보모터; 상기 서보모터의 모터축에 결합된 볼스크루; 상기 볼스크루에 결합되고 상기 볼스크루의 정역 방향 회전에 의해 승하강 이동되는 승하강이동부; 상기 지지플레이트의 두께 방향을 따라 삽입되고 하단이 상기 승하강이동부의 상면에 배치되는 축부와, 상기 지지플레이트의 상부 영역으로 노출된 상기 축부의 상단에 마련되는 머리부를 구비한 높이조절볼트; 및 상기 높이조절볼트의 축부에 결합되어 상기 높이조절볼트의 회전을 선택적으로 구속하는 회전구속너트를 포함할 수 있다.

상기 승하강이동부는, 상기 볼스크루에 결합되는 제1 승하강이동블록; 상기 높이조절볼트의 축부에 접촉 배치되는 제2 승하강이동블록; 및 상기 제1 및 제2 승하강이동블록 사이에 마련되는 베어링을 포함할 수 있다.

상기 높이조절볼트의 축부와 접하는 상기 제2 승하강이동블록은 열처리된 금속 재질로 제작될 수 있다.

상기 베어링은 트러스트 베어링일 수 있다.

상기 스테이지 이동지지부는 적어도 일부분이 상기 워크 스테이지의 하면에 결합된 상태에서 상호 이격되게 사각 구도로 상기 지지플레이트의 상면 네 모서리 영역에 각각 마련되는 4개의 이동지지유닛을 포함할 수 있다.

상기 4개의 이동지지유닛 각각은, 모터; 상기 모터에 결합되어 상기 모터에 의해 정역 방향으로 회전 가능한 볼스크루; 상기 볼스크루에 결합되고, 상기 볼스 크루의 회전 시 상기 볼스크루의 길이 방향을 따라 이동 가능한 이동블록; 상기 이동블록에 결합되며, 상기 이동블록이 이동하는 방향에 교차하는 방향으로 자유 이동 가능한 교차블록; 및 양단이 상기 교차블록의 상면 및 상기 워크 스테이지의 하면에 각각 고정되는 고정부를 포함할 수 있다.

상기 4개의 이동지지유닛 각각은, 상기 이동블록의 상면으로부터 상방으로 돌출되고, 내부에 관통홀이 형성되어 있는 복수의 돌출부; 및 상기 관통홀을 통과하도록 상기 돌출부에 이동 가능하게 결합되고, 적어도 일부분이 상기 교차블록에 고정되는 이동축을 더 포함할 수 있다.

상기 4개의 이동지지유닛들에 각각 형성된 볼스크루는 상기 지지플레이트의 상면에서 대각 방향을 따라 배치된 것들끼리 실질적으로 동일한 방향으로 배치되되, 상기 대각 방향을 따라 배치된 이동지지유닛들에 마련된 모터는 서로 반대 방향에 위치할 수 있다.

상기 워크 스테이지의 주변에 마련되어 상기 블랭킷 롤에 대한 상기 기판의 상대적인 얼라인(align) 위치를 감지하는 감지부; 상기 블랭킷 롤의 양측에 결합되고, 상기 워크 스테이지의 상면으로 상기 블랭킷 롤을 이동 및 회전시키는 이동회전부; 및 상기 이동회전부에 부분적으로 결합되어 상기 이동회전부와 함께 상기 워크 스테이지의 상면으로 이동하며, 상기 블랭킷 롤의 전방에서 상호 이격되게 마련되는 한 쌍의 갠트리부를 더 포함할 수 있으며, 상기 감지부는 한 쌍의 갠트리부에 각각 마련되고, 해당 갠트리부에서 상기 해당 갠트리부의 길이 방향을 따라 이동 가능하게 결합될 수 있다.

상기 감지부는 상기 기판에 형성된 얼라인 마크(align mark)를 촬영하는 얼라인 카메라를 포함할 수 있다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄장치의 개략적인 구조도이다.

이 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄장치는, 그라비아 롤(10, Gravure roll)과, 그라비아 롤(10)의 외면으로 R(Red), G(Green), B(Blue) 칼라레지스트(칼라잉크, 칼라색소) 중 어느 한 칼라레지스트를 도포하는 디스펜서(30, Dispenser)와, 그라비아 롤(10)의 외면에 도포된 칼라레지스트 중 필요 없는 칼라레지스트를 제거하는 닥터 블레이드(20, Dr. Blade)와, 그라비아 롤(10)로부터 R, G, B 칼라레지스트 중 어느 한 칼라레지스트를 전이 받아 칼라필터 기판(이하, 기판(G)이라 함)의 표면으로 R, G, B 패턴 중 어느 한 패턴을 인쇄하는 블랭킷 롤(40, Blanket roll)과, 기판(G)에 대한 R, G, B 패턴 중 어느 한 패턴의 인쇄 작업이 진행되는 워크 스테이지(50, work stage)와, 워크 스테이지(50)의 상면으로 기판(G)을 이송시키는 워크 테이블(45, work table)과, 이들을 지지하는 하부베이스(60)를 구비한다.

그라비아 롤(10)은, R, G, B 칼라레지스트 중에서 선택된 어느 한 칼라레지스트를 블랭킷 롤(40)의 외면으로 전이하는 역할을 한다. 따라서 그라비아 롤(10)과 블랭킷 롤(40)은 실질적으로 거의 유사한 부피를 갖는다. 그라비아 롤(10)은 하부베이스(60)에 고정되어 기립 배치된 좌우 한 쌍의 지지부(12)에 결합된 롤구동부(미도시)에 의해 해당 위치에서 회전 가능하다. 이러한 그라비아 롤(10)은 롤구동부에 직접 결합될 수도 있고, 혹은 별도의 포켓(Pocket, 미도시)을 통해서 롤구동부에 결합될 수도 있다. 포켓이 마련될 경우, 그라비아 롤(10)의 교체 작업이 용이해질 뿐만 아니라 그라비아 롤(10)에 대한 편심 및 수평축선을 쉽게 조절할 수 있는 이점이 있다.

참고로, 전술한 도 1a 및 도 1b와 같이, 기판(G)에 R, G, B 패턴을 인쇄함에 있어 하나의 인쇄장치를 통해서 기판(G)에 R, G, B 패턴이 동시에 인쇄되지는 않는다. 즉, 기판(G)에 R, G, B 패턴을 인쇄하기 위해서는 최소한 3대의 인쇄장치가 갖춰지며, 3대의 인쇄장치에 의해 R, G, B 패턴들이 각각 하나씩 선택되어 기판(G)에 인쇄된다.

따라서 최초, 디스펜서(30)에 의해 그라비아 롤(10)의 외면으로 칼라레지스트를 도포하는 디스펜서(30)는, R, G, B 칼라레지스트 중에서 선택된 어느 한 칼라레지스트만을 그라비아 롤(10)의 외면으로 도포하게 된다. 쉽게 표현하여, 디스펜서(30)는, 빨간색, 녹색, 파란색 중에서 선택된 어느 한 색깔의 잉크만을 그라비아 롤(10)의 외면으로 도포한다.

자세하게 도시하고 있지는 않지만, 그라비아 롤(10)의 외면에는 실질적으로 칼라레지스트가 묻는(도포되는) 요철 패턴이 형성되어 있다. 이 때의 요철 패턴은 양각 혹은 음각의 형태가 모두 가능하다. 양각의 형태라면 돌출된 요철부(미도시)의 외면에 칼라레지스트가 도포되어 블랭킷 롤(40)로 전이되고, 음각의 형태라면 함몰된 요홈부(10a)의 내부에 칼라레지스트가 도포되어 블랭킷 롤(40)로 전이된다.

다만, 블랭킷 롤(40)이 그라비아 롤(10)의 외면에서 칼라레지스트를 전이 받아 이를 기판(G)에 재전이(인쇄)하여 도 1a 및 도 1b와 같은 형상의 R, G, B 패턴을 형성함에 있어, 기판(G)의 표면으로부터 R, G, B 패턴의 두께를 균일하게 유지하기 위해서는 그라비아 롤(10)의 외면에 형성된 요철 패턴이 음각의 형태를 갖는 것이 유리할 수 있다.

디스펜서(30)에 의해 그라비아 롤(10)의 외면으로 R, G, B 칼라레지스트 중에서 선택된 어느 한 칼라레지스트가 도포될 때, 도 2의 확대 부분 B에 도시된 바와 같이, 실질적으로 음각 형태의 요홈부(10a)에만 칼라레지스트가 도포되어야 한다. 하지만, 디스펜서(30)가 그라비아 롤(10)의 외면으로 칼라레지스트를 도포할 때, 실질적으로 음각 형태의 요홈부(10a)에만 선택적으로 칼라레지스트가 수용되도록 한번에 도포하기는 곤란하다.

따라서 디스펜서(30)가 그라비아 롤(10)의 외면으로 칼라레지스트를 도포할 때는 그라비아 롤(10)의 외면 모두에 칼라레지스트를 넓게 펼쳐서 도포하고, 도포가 완료되면 음각 형태의 요홈부(10a)를 제외한 나머지 면(10b)에 도포된, 필요 없는 칼라레지스트를 제거함으로써 최종적으로 요홈부(10a) 내부에만 칼라레지스트가 수용될 수 있도록 하고 있다. 이를 위해, 그라비아 롤(10)의 주변에는 필요 없는 칼라레지스트를 제거하기 위해 닥터 블레이드(20)가 마련된다.

닥터 블레이드(20)는, 나이프 홀더(21, Knife holder)와, 나이프 홀더(21)에 결합되는 나이프(22)를 구비한다. 나이프 홀더(21)는 본 실시예에서 지지부(12)의 소정 위치에 원터치 형식으로 쉽게 착탈될 수 있는 구조를 갖는다. 나이프(22)는 그라비아 롤(10)의 길이와 거의 유사한 길이를 가지며, 그 선단이 그라비아 롤(10)의 외면에 접촉한 상태(실제로는 약간의 이격 간격이 존재)에서 그라비아 롤(10)의 외면에 대해 경사지게 배치되어 그라비아 롤(10)의 외면을 긁는 역할을 한다.

이처럼, 나이프(22)의 선단이 그라비아 롤(10)의 외면에 접촉하고 있으므로 회전하는 그라비아 롤(10)의 외면으로 칼라레지스트가 도포되면, 나이프(22)에 의해 음각 형태의 요홈부(10a)를 제외한 나머지 면(10b)에 도포된 칼라레지스트가 자연스럽게 제거될 수 있다. 따라서 최종적으로는 요홈부(10a) 내부에만 칼라레지스트가 수용될 수 있게 되는 것이다(도 2의 B 참조).

디스펜서(30)는 앞서도 기술한 바와 같이, 그라비아 롤(10)의 외면으로 칼라레지스트를 도포하는 역할을 한다. 이러한 디스펜서(30)는 그라비아 롤(10)의 길이방향을 따라 이동 가능하게 마련될 뿐만 아니라 해당 위치에서 승강 혹은 일방향으로 접철 가능하게 마련된다. 따라서 칼라레지스트의 도포 효율을 높일 수 있고, 주변 구조물과의 간섭을 회피할 수 있다.

블랭킷 롤(40)은, 그라비아 롤(10)의 외면, 보다 상세하게는 그라비아 롤(10)의 외면에 형성된 요홈부(10a) 내에 도포된 칼라레지스트를 전이 받아 회전하면서 기판(G)에 도 1a 및 도 1b와 같은 R, G, B 패턴을 인쇄하는, 실질적인 인쇄 롤의 역할을 한다.

이러한 블랭킷 롤(40)의 외면에는 그라비아 롤(10)로부터 칼라레지스트가 전이되는 시트(sheet)가 권취되어 있다. 물론, 적절한 한도 이상의 횟수만큼 사용된 시트는 교체되어야 하므로 블랭킷 롤(40)에는 시트를 용이하게 교체하기 위한 시트교체수단(미도시)이 더 구비된다. 시트교체수단은 시트를 용이하게 교체할 수 있도록 하면서도 블랭킷 롤(40)의 외면에서 시트가 들뜨지 않고 팽팽하게 펼쳐져서 권취될 수 있도록 시트에 일정한 텐션을 부여하는 역할을 겸한다. 시트교체수단은 블랭킷 롤(40)에서 절개된 일면(40a, 도 2 참조)에 마련된다.

블랭킷 롤(40)은 그라비아 롤(10)에 대해 접근 및 이격 가능해야 함은 물론, 워크 스테이지(50) 상에 로딩된 기판(G)의 상면에서 회전할 수 있어야 한다. 이를 위해, 블랭킷 롤(40)의 양측에는 하부베이스(60)의 측면 레일(61) 상에서 블랭킷 롤(40)을 직선 방향으로 이동시킴은 물론 해당 위치에서 블랭킷 롤(40)을 회전시키는 이동회전부(42)가 마련되어 있다. 이동회전부(42)에서 블랭킷 롤(40)을 이동시키는 구조는 예를 들어, 정밀 제어가 가능한 리니어 모션(Linear motion) 등이 적용될 수 있다.

워크 테이블(45)은, 기판(G)에 대한 R, G, B 패턴의 인쇄 작업이 진행되는 워크 스테이지(50)로 기판(G)을 이송시키는 역할을 담당한다. 다시 말해, 워크 테이블(45)은 기판(G)을 이송시키는 이송수단인 셈이다.

앞서도 기술한 바와 같이, 근자에 들어서는 가로 및 세로의 폭이 2 미터(m) 이상인 8세대 기판(G)을 이용한 공정 작업이 진행되기 때문에 단순한 흡착 방식에 의해 기판(G)을 이송시키기는 곤란하다. 따라서 대안으로서 기판(G)을 부상시킨 후에 기판(G)을 이송시켜야 하는 바, 이러한 방식이 워크 테이블(45)에 적용된다.

즉, 대략 사각 판상의 플레이트로 제작될 수 있는 워크 테이블(45)의 표면에는 기판(G)을 부상시키기 위한 공기가 분사되는 복수의 공기부상공(미도시)이 형성되어 있다. 뿐만 아니라 공기부상공들의 주변에는 기판(G)을 부상시키기 위해 기판(G)을 향해 분사된 후 기판(G)에 부딪혀 역류하는 공기를 배기하는 복수의 공기배기공(미도시)이 더 형성되어 있다. 이러한 워크 테이블(45)은 워크 스테이지(50)와는 달리 금속 재질, 예를 들어 알루미늄이나 스테인리스 스틸의 재질로 제작될 수 있다.

한편, 도 3은 도 2에 도시된 워크 스테이지 영역의 개략적인 사시도이고, 도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ선에 따른 부분 단면도이며, 도 5는 도 3의 개략적인 평면 투영도이고, 도 6은 도 5의 A 영역에 대한 확대 사시도이며, 도 7은 도 6의 Ⅶ-Ⅶ선에 따른 단면도이고, 도 8은 도 2의 부분 평면도이며, 도 9는 도 8의 워크 스테이지가 X축으로 이동한 상태를 도시한 도면이고, 도 10은 도 8의 워크 스테이지가 Y축으로 이동한 상태를 도시한 도면이며, 도 11은 도 8의 워크 스테이지가 θ축으로 회전한 상태를 도시한 도면이다.

이들 도면을 참조하면, 워크 스테이지(50)는 기판(G)에 대한 R, G, B 패턴의 인쇄 작업이 진행되는 장소이다. 워크 테이블(45)이 금속 재질로 형성되는 것에 반해 워크 스테이지(50)는 금속 재질이 아닌 돌 재질의 석정반으로 제작될 수 있다. 석정반으로 워크 스테이지(50)로 사용할 경우에는 엄격한 치수 관리가 가능하고 기 판(G)과의 마찰에 의한 파티클 불량을 발생시키지 않는 이점이 있을 것이다.

이러한 워크 스테이지(50)의 표면에는 바둑판식 공기라인(50a)이 형성되어 있다. 바둑판식 공기라인(50a)이 상호 교차하는 교차지점이나 혹은 바둑판식 공기라인(50a) 상에는 공기부상공(53)이 형성되어 있으며, 각 공기부상공(53)들에는 다공성 공기안내부재(76)가 결합되어 있다. 물론, 바둑판식 공기라인(50a) 대신에 복수의 공기부상공(53)들만을 형성시켜도 무방하다.

다공성 공기안내부재(76)가 결합된 워크 스테이지(50)의 저면에는 공기분사공(53)들을 복수의 그룹(group) 단위로 구획하는 복수의 구획부(54)가 형성되어 있다. 구획부(54)는 워크 스테이지(50)의 저면으로부터 상면을 향하는 방향으로 함몰된 함몰부(54)에 의해 형성된다. 각 구획부(54)들에는 상호 개별적으로 제어되는 공기공급라인(55)이 각각 배치되어 있다.

참고로, 기판(G)은 워크 테이블(45) 상에서 워크 테이블(45)의 표면(상면)에 접촉하지 않고 부상된 상태에서 워크 스테이지(50)로 이송되지만, 워크 스테이지(50)에서는 부상된 상태의 기판(G)을 전해 받기는 하되, 인쇄 작업이 진행될 때는 기판(G)이 워크 스테이지(50)의 표면으로 흡착된다. 따라서 바둑판식 공기라인(50a)을 통해서는 공기가 분사되기도 하고, 반대로 공기가 흡착되기도 한다.

이러한 워크 스테이지(50)의 하부 영역에는 워크 스테이지(50)와 이격간격을 두고 워크 스테이지(50)와 나란하게 마련되는 지지플레이트(58)가 마련되어 있다. 하부베이스(60)의 상부에 마련되는 지지플레이트(58)는 후술할 대부분의 구성들이 장착되는 장소로 활용될 뿐만 아니라 워크 스테이지(50)를 X축, Y축 및 θ축으로 이동시키는 기준면을 형성한다.

한편, 워크 스테이지(50)의 주변에는 워크 스테이지(50) 그 자체를 X축, Y축 및 θ축으로 이동시키면서 기판(G)에 대한 얼라인(align) 작업을 수행하는 구성들이 갖춰지는데, 이에 대해 자세히 설명하면 다음과 같다.

본 실시예의 인쇄장치는, 인쇄 작업의 기준을 형성하는 블랭킷 롤(40)에 대해 기판(G)을 얼라인하기 위해, 감지부(60a,60b), 스테이지 이동지지부(70, 도 2 및 도 3 참조) 및 제어부(미도시)를 구비한다.

감지부(60a,60b)는 워크 스테이지(50)의 주변, 보다 구체적으로는 도 8 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 블랭킷 롤(40)의 전방 영역에 마련되어 블랭킷 롤(40)에 대한 기판(G)의 상대적인 얼라인(align) 위치를 감지한다.

이러한 감지부(60a,60b)는, 도 8 내지 도 11에 점선으로 도시된 작업라인(W)을 따라 이동하면서 블랭킷 롤(40)을 회전시키는 이동회전부(42)에 부분적으로 결합된 한 쌍의 갠트리부(62a,62b)에 마련되어 있다. 막대 형상을 갖는 갠트리부(62a,62b)는 그 일단부가 각각 이동회전부(42)에 결합되어 있으므로 이동회전부(42)가 작업라인(W)을 따라 이동하면 갠트리부(62a,62b) 역시, 작업라인(W)을 따라 이동할 수 있다.

한 쌍의 갠트리부(62a,62b)에는 감지부(60a,60b)가 각각 마련되는데, 각각의 감지부(60a,60b)는 해당 갠트리부(62a,62b)의 길이 방향을 따라 이동 가능하게 결합된다. 이러한 감지부(60a,60b)는 기판(G)에 형성된 얼라인 마크(G1,G2, align mark)들을 해당 위치에서 개별적으로 촬영한 후, 촬영된 영상정보를 제어부로 전송 한다. 본 실시예의 경우, 감지부(60a,60b)를 얼라인 카메라(60a,60b)로 적용하고 있지만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.

참고로, 제어부에는 기판(G)의 정위치 정보가 미리 입력되어 있으므로, 감지부(60a,60b)로서의 얼라인 카메라(60a,60b)가 해당 위치에서 기판(G)에 형성된 얼라인 마크(G1,G2)를 촬영하여 촬영된 영상정보를 제어부로 보내면, 제어부는 이들 값들을 비교하여 인쇄 작업대상의 기판(G)이 어느 정도 틀어졌는지를 판단할 수 있게 된다. 기판(G)에 대해 틀어진 정도가 계산되면, 워크 스테이지(50)를 X축, Y축 및 θ축 방향으로 이동시킴으로써 기판(G)에 대한 얼라인을 실시할 수 있게 되는 것이다.

여기서, 워크 스테이지(50)가 X축, Y축 및 θ축 방향으로 이동되는 거리는 수 밀리미터(mm) 이내로 제한되는 것이 일반적이다. 이는 기판(G)에 형성된 얼라인 마크(G1,G2)를 촬영하는 얼라인 카메라(60a,60b)가 높은 정밀도를 가지기 때문에 그 화각(FOV, Field Of View)의 한계가 정해져 있기 때문이다. 따라서 워크 스테이지(50)로 도달된 기판(G)은 이미 그 전 단계인 워크 테이블(45) 등에서 어느 정도 프리 얼라인(pre-align)되어 이송된 기판(G)이다.

스테이지 이동지지부(70)는 적어도 일부분이 워크 스테이지(50)의 하부에 결합되며, 워크 스테이지(50)의 판면에 대해 실질적으로 사각 구도 배치되어 워크 스테이지(50)를 워크 스테이지(50)의 판면 방향(X축, Y축 및 θ축 방향)으로 이동 가능하게 지지하는 역할을 한다. 그리고 제어부는 앞서도 잠시 기술한 바와 같이, 감지부(60a,60b)의 신호에 기초하여 스테이지 이동지지부(70)의 이동을 제어한다.

스테이지 이동지지부(70)는 그 대부분의 구성이 지지플레이트(58)의 상면에 결합되고, 일부분만이 워크 스테이지(50)의 하면에 결합되어 지지플레이트(58)와 워크 스테이지(50)를 연결한다. 이러한 스테이지 이동지지부(70)는 지지플레이트(58)의 상면 네 모서리 영역에 각각 마련되는 4개의 이동지지유닛(70a~70d)을 포함한다. 결국, 4개의 이동지지유닛(70a~70d)이 배치된 위치를 사각 구도 배치라 하는 것이다.

이처럼 4개의 이동지지유닛(70a~70d)을 지지플레이트(58)의 상면 네 모서리 영역에 사각 구도 배치할 경우, 일반적으로 예상할 수 있는 3점 지지의 형태에 비해서는 보다 안정적인 지지 구조를 갖기 때문에 인쇄 작업 시 거대한 블랭킷 롤(40)이 워크 스테이지(50)를 높은 가압력으로 가압한다 하더라도 워크 스테이지(50)가 임의로 이동하지 않는다. 즉 밀림을 최소화할 수 있다. 물론, 워크 스테이지(50) 자체를 X축, Y축 및 θ축 방향으로 용이하게 이동시킬 수 있음은 당연하다.

이하, 설명의 편의를 위해 4개의 이동지지유닛(70a~70d) 각각을, 도 5의 A 영역을 기준으로 반시계 방향을 따라가면서 각각 제1 내지 제4 이동지지유닛(70a~70d)이라 하여 설명하기로 한다.

제1 내지 제4 이동지지유닛(70a~70d) 각각은, 제1 내지 제4 모터(71a~71d)와, 제1 내지 제4 모터(71a~71d)에 결합되어 제1 내지 제4 모터(71a~71d)에 의해 정역 방향으로 회전 가능한 제1 내지 제4 볼스크루(72a~72d)와, 제1 내지 제4 볼스크루(72a~72d)를 사이에 두고 제1 내지 제4 모터(71a~71d)의 대향측에 마련되어 제 1 내지 제4 볼스크루(72a~72d)의 단부를 회전 가능하게 지지하는 제1 내지 제4 회전지지부(73a~73d)와, 제1 내지 제4 볼스크루(72a~72d)에 결합되고, 제1 내지 제4 볼스크루(72a~72d)의 회전 시 제1 내지 제4 볼스크루(72a~72d)의 길이 방향을 따라 이동 가능한 제1 내지 제4 이동블록(74a~74d)과, 제1 내지 제4 이동블록(74a~74d)에 결합되며, 제1 내지 제4 이동블록(74a~74d)이 이동하는 방향에 교차하는 방향으로 자유 이동 가능한 제1 내지 제4 교차블록(76a~76d)과, 양단이 제1 내지 제4 교차블록(76a~76d)의 상면 및 워크 스테이지(50)의 하면에 각각 고정되는 제1 내지 제4 고정부(77a~77d)를 포함한다.

제1 내지 제4 모터(71a~71d)는 각각 제어부에 의해 독립적으로 제어된다. 즉, 앞서도 기술한 바와 같이, 기판(G)이 X축, Y축 및 θ축 방향으로 틀어진 정도가 계산되면, 제어부는 제1 내지 제4 모터(71a~71d)를 개별적으로 독립 제어하여 제1 내지 제4 이동블록(74a~74d)과, 제1 내지 제4 교차블록(76a~76d)의 이동을 통해 워크 스테이지(50)가 이동될 수 있도록 한다.

제1 내지 제4 이동블록(74a~74d)의 안정적인 이동을 위해 지지플레이트(58)의 상면에는 제1 내지 제4 이동블록(74a~74d)의 이동을 안내하는 복수의 제1 내지 제4 레일(75a~75d)이 마련된다. 따라서 제1 내지 제4 볼스크루(72a~72d)의 회전에 의해 제1 내지 제4 볼스크루(72a~72d)의 길이 방향을 따라 이동하는 제1 내지 제4 이동블록(74a~74d)은 복수의 제1 내지 제4 레일(75a~75d)을 따라 안정적으로 이동할 수 있게 된다.

전술한 바와 같이, 제1 내지 제4 이동블록(74a~74d)은 제1 내지 제4 모 터(71a~71d)의 동작에 의해 이동한다. 하지만, 제1 내지 제4 교차블록(76a~76d)은 제1 내지 제4 이동블록(74a~74d)과는 달리, 제1 내지 제4 이동블록(74a~74d) 상에서 자유 이동한다.

이를 위해, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 이동블록(74a)의 상면으로부터 상방으로 돌출되고, 내부에 관통홀(79a)이 형성되어 있는 복수의 돌출부(78a)와, 관통홀(79a)을 통과하도록 돌출부(78a)에 이동 가능하게 결합되고, 적어도 일부분이 제1 교차블록(76a)에 고정되는 이동축(80a)이 더 마련된다. 이러한 구조를 통해서, 제1 교차블록(76a)은 제1 이동블록(74a)의 상면에서 이동축(80a)의 길이 방향을 따라 자유 이동할 수 있다. 여기서, 돌출부(78a) 및 이동축(80a)의 구성은 도 6 및 도 7에 도시된 제1 이동지지유닛(70a) 외에도 제2 내지 제4 이동지지유닛(70b,70c,70d)에 각각 마련될 수 있으나, 편의를 위해 제2 내지 제4 이동지지유닛(70b,70c,70d) 부분들에 대해서는 생략하기로 한다.

한편, 제1 내지 제4 이동지지유닛(70a~70d)을 지지플레이트(58)의 네 모서리 영역에 사각 구도 배치함으로써 워크 스테이지(50)는 보다 안정적으로 지지될 수 있다. 하지만, 기판(G)의 얼라인을 위해 워크 스테이지(50)는 X축, Y축 및 θ축 방향으로 이동해야 하므로 제1 내지 제4 이동지지유닛(70a~70d)들 각각의 배열 방향 역시 중요한 요소로 작용한다. 본 실시예의 경우에는, 워크 스테이지(50)를 X축, Y축 및 θ축 방향으로 이동시킬 수 있도록, 제1 내지 제4 이동지지유닛(70a~70d)들에 각각 형성된 제1 내지 제4 볼스크루(72a~72d)는 지지플레이트(58)의 상면에서 대각 방향을 따라 배치된 것들끼리 실질적으로 동일한 방향으로 배치하되, 대각 방 향을 따라 배치된 제1 내지 제4 이동지지유닛(70a~70d)들에 마련된 제1 내지 제4 모터(71a~71d)는 서로 반대 방향에 위치하도록 하고 있다. 이러한 구조적인 특징으로 인해 워크 스테이지(50)는 X축, Y축 및 θ축 방향으로 용이하게 이동할 수 있게 된다.

한편, 도 12는 도 3에 대응하는 워크 스테이지 영역의 개략적인 구조도이고, 도 13은 도 12의 B 영역에 대한 확대도이다.

이들 도면을 포함하여 도 2, 도 3 및 도 5를 함께 참조하면, 본 실시예의 인쇄장치에는 기판(G)과 블랭킷 롤(40)과의 평행도(H, 도 12 참조, 또는 기판(G)과 블랭킷 롤(40)과의 접촉 간격)를 조절하는 수단으로서 높낮이조절부(82)가 더 마련되어 있다. 높낮이조절부(82)는 실질적으로 워크 스테이지(50)의 높낮이를 조절하기 위해 마련된다.

이러한 높낮이조절부(82)에 의해 기판(G)과 블랭킷 롤(40)과의 평행도를 조절할 수 있기 때문에 우수한 인쇄 품질을 유지할 수 있다. 즉, 기판(G)에 인쇄되는 R, G, B 패턴의 두께가 균일하게 유지될 수 있기 때문에 우수한 인쇄 품질을 유지할 수 있다. 뿐만 아니라 워크 테이블(45)에 대한 워크 스테이지(50)의 상대적인 평탄도 역시 맞출 수 있기 때문에 워크 테이블(45)에서 워크 스테이지(50)로 이송되는 기판(G)이 손상되지 않고 용이하게 이송될 수 있다.

이처럼 높낮이조절부(82)는 워크 스테이지(50)의 높낮이를 조절하기 위해 마련되는 구성이므로 실질적으로 워크 스테이지(50)에 마련되어도 좋다. 하지만 워크 스테이지(50)는 석정반으로 제작될 뿐만 아니라 그 상면에서 실질적인 인쇄 작업이 진행되기 때문에 워크 스테이지(50)에 높낮이조절부(82)와 같은 구성을 장착하기는 실질적으로 용이하지 않다.

따라서 본 실시예의 경우에는, 높낮이조절부(82)를 지지플레이트(58) 영역에 마련하고 있다. 자세히 기술한 바와 같이, 본 인쇄장치는 기준면을 형성하는 하부베이스(60)의 상부 영역으로 지지플레이트(58)가 구비되고, 워크 스테이지(50)는 스테이지 이동지지부(70)에 의해 지지플레이트(58)와 결합되어 있으므로 높낮이조절부(82)를 통해 지지플레이트(58)의 높낮이를 조절하게 되면 자연스럽게 워크 스테이지(50)의 높낮이가 조절될 수 있게 되는 것이다.

이러한 높낮이조절부(82)는, 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이 지지플레이트(58)의 네 모서리 영역에 실질적으로 사각 구도 배치된다. 뿐만 아니라 지지플레이트(58)의 네 모서리 영역에 각각 마련된 4개의 높낮이조절부(82)들은 각각이 상호간 독립적으로 조절 가능하도록 제어부(미도시)에 의해 제어될 수 있다.

따라서 도 3의 도면에서, 워크 스테이지(50)의 전면 좌측 영역이 아래로 처졌다면 이 부분이 위치한 높낮이조절부(82)를 조절하여 처진 부분을 원 상태로 올리면 된다. 따라서 기판(G)과 블랭킷 롤(40)과의 평행도(H), 다시 말해 블랭킷 롤(40)에 대한 워크 스테이지(50)의 평탄도를 보다 효과적으로 용이하게 맞출 수 있게 되는 것이다.

전술한 바와 같이, 높낮이조절부(82)는 지지플레이트(58)의 네 모서리 영역에 실질적으로 사각 구도 배치되며, 각기 동일한 구성을 가지므로 이하에서는 도 13에 도시된 하나의 높낮이조절부(82)에 대해서만 그 구성과 동작을 설명하기로 한 다.

높낮이조절부(82)는, 서보모터(83)와, 서보모터(83)의 모터축(미도시)에 결합된 볼스크루(84)와, 볼스크루(84)에 결합되고 볼스크루(84)의 정역 방향 회전에 의해 승하강 이동되는 승하강이동부(85)와, 높이조절볼트(86) 및 회전구속너트(87)를 포함한다.

서보모터(83)는 하부베이스(60)에 고정되게 설치된다. 이러한 서보모터(83)는 제어부에 의해 그 온/오프(ON/OFF) 동작 및 회전 방향, 그리고 속도 등이 제어된다. 이와 같이 서보모터(83)가 제어부에 의해 자동 제어됨으로써 높이조절볼트(86)를 통한 워크 스테이지(50)에 대한 높낮이 조절 초기 세팅 작업이 완료되고 나면, 워크 스테이지(50)에 대한 높낮이 조절이 자동적으로 보정될 수 있게 된다.

볼스크루(84)는 서보모터(83)의 모터축에 결합되어 서보모터(83)의 동작에 의해 정역 방향으로 회전한다. 본 실시예의 경우, 별도의 볼스크루(84)를 구비하고 있지만 서보모터(83)의 모터축에 나사산을 형성하여 모터축을 그대로 활용하여도 좋다.

승하강이동부(85)는 볼스크루(84)에 결합되며, 볼스크루(84)가 정역 방향으로 회전할 경우 볼스크루(84)의 길이 방향을 따라 승하강한다. 예를 들어, 볼스크루(84)가 정방향으로 회전하면 승하강이동부(85)가 상승하고, 볼스크루(84)가 역방향으로 회전하면 승하강이동부(85)가 하강될 수 있다.

승하강이동부(85)는, 볼스크루(84)에 결합되는 제1 승하강이동블록(85a)과, 높이조절볼트(86)의 축부(86a)에 접촉 배치되는 제2 승하강이동블록(85b)과, 제1 및 제2 승하강이동블록(85a,85b) 사이에 마련되는 베어링(85c)을 구비한다. 베어링(85c)은 트러스트 베어링이 사용될 수 있다.

이러한 승하강이동부(85)의 구조에서, 실질적으로 높이조절볼트(86)의 축부(86a)에 접촉 배치되는 제2 승하강이동블록(85b)은 열처리된 금속 재질로 제작된다. 즉, 워크 스테이지(50)에 대한 높낮이 조절 초기 세팅 작업을 위해, 작업자가 높이조절볼트(86)를 회전시키는 경우, 높이조절볼트(86)의 축부(86a)의 하단이 승하강이동부(85)를 이루는 제2 승하강이동블록(85b)의 상면에 접촉하다 보면 제2 승하강이동블록(85b)의 상면이 쉽게 마모될 우려가 높다. 만약에 이 부분이 마모되면 워크 스테이지(50)에 대한 정밀한 높낮이 조절 작업이 실패로 돌아갈 우려가 있다. 따라서 본 실시예의 경우에는 적어도 높이조절볼트(86)의 축부(86a)가 접촉하는 제2 승하강이동블록(85b)을 열처리된 금속 재질로 제작하고 있는 것이다. 물론, 제2 승하강이동블록(85b)에 접촉하는 높이조절볼트(86)의 축부(86a) 역시 열처리시키는 것이 바람직할 수 있다.

높이조절볼트(86)는 지지플레이트(58)의 두께 방향을 따라 삽입되고 하단이 승하강이동부(85)의 상면인 제2 승하강이동블록(85b)의 상면에 배치되는 축부(86a)와, 지지플레이트(58)의 상부 영역으로 노출된 축부(86a)의 상단에 마련되는 머리부(86b)를 구비한다.

이에 작업자가 렌치 등의 공구를 이용하여 머리부(86b)를 회전시킴으로써 워크 스테이지(50)에 대한 높낮이 조절 초기 세팅 작업을 실시할 수 있다. 예를 들어, 머리부(86b)를 정방향으로 회전시키면 축부(86a)가 하부베이스(60) 측으로 좀 더 깊게 삽입되는 과정에서 위치 고정된 제2 승하강이동블록(85b)의 상면에 부딪히기 때문에 오히려 지지플레이트(58)는 상승할 수 있다. 반대로, 머리부(86b)를 역방향으로 회전시키면 축부(86a)가 워크 스테이지(50) 측으로 좀 더 노출되는 과정에서 지지플레이트(58)는 하강할 수 있다. 이와 같은 높이조절볼트(86)의 간단한 동작을 통해서 워크 스테이지(50)에 대한 높낮이 조절 초기 세팅 작업이 실시될 수 있다.

한편, 높이조절볼트(86)를 통해서 워크 스테이지(50)에 대한 높낮이 조절 초기 세팅 작업이 완료된 후에는 높이조절볼트(86)가 임의로 움직여서는 아니 된다. 즉, 초기 세팅이 끝나면, 높이조절볼트(86)를 해당 위치에 고정시킬 필요가 있는데 이는 회전구속너트(87)가 담당한다. 이러한 회전구속너트(87)는 지지플레이트(58)의 상면, 높이조절볼트(86)의 축부(86a)에 결합되어 높이조절볼트(86)의 회전을 선택적으로 구속하는 역할을 한다.

한편, 높이조절볼트(86)를 이용하여 워크 스테이지(50)에 대한 높낮이 조절 초기 세팅 작업을 실시하거나, 혹은 이후에 제어부에 의한 서보모터(83)의 제어를 통해서 워크 스테이지(50)에 대한 높낮이 조절을 자동적으로 보정하기 위해서는, 우선적으로 워크 스테이지(50)의 평탄도를 측정해야 한다. 이는 갠트리부(62a,62b)에 마련된 레이져 센서(64a,64b)가 담당한다. 즉, 레이져 센서(64a,64b)는, 워크 스테이지(50)의 상면, 혹은 워크 스테이지(50)의 상면에 놓인 기판(G)의 상면을 향해 레이져를 투사함으로써 워크 스테이지(50)의 평탄도를 측정한다. 참고로, 레이져 센서(64a,64b)는 하나 마련되어도 좋고, 혹은 도면과 같이 갠트리부(62a,62b)들 에 각각 마련되어도 좋다.

레이져 센서(64a,64b)에 의해 워크 스테이지(50)의 평탄도가 측정되면 높낮이조절부(82)에 의해 워크 스테이지(50)의 높낮이가 맞춰진다(보정된다). 이 때, 높낮이조절부(82)에 의해 조절되는 워크 스테이지(50)의 높낮이 정도는 프루브 유닛(90)에 의해 확인된다. 이러한 일련의 과정에 의해 택트 타임(tact time)이 감소될 수 있다.

레이져 센서(64a,64b)들이 갠트리부(62a,62b)에 마련되는 것에 반해, 프루브 유닛(90)은 지지플레이트(58)의 일면에서 지지플레이트(58)의 판면 방향으로 절취된 절취부(58a) 영역에 마련된다. 본 실시예의 경우에는 지지플레이트(58)의 네 모서리 영역에 마련된 높낮이조절부(82)가 각각 독립적으로 동작하면서 해당 영역을 승하강시키고 있으므로, 프루브 유닛(90) 역시, 지지플레이트(58)의 네 모서리 영역에 대한 승하강 높이를 측정할 필요가 있다. 따라서 본 실시예의 프루브 유닛(90)은 높낮이조절부(82)와 하나씩 대응되도록 높낮이조절부(82)에 인접하게 마련되어 해당 위치에서 지지플레이트(58)의 네 모서리 영역에 대한 평탄도, 또는 승하강 높이를 측정하고 이를 제어부로 전송하게 된다.

이러한 구성을 갖는 인쇄장치의 동작에 대해 설명하면 다음과 같다.

우선, 워크 스테이지(50)에 대한 높낮이 조절 초기 세팅 작업을 실시한다. 이 작업은 작업자에 의해 수동으로 행해진다. 만약에, 한쪽 모서리 영역의 워크 스테이지(50)의 높이를 높여야 할 경우라면, 작업자가 렌치 등의 공구를 이용하여 회전구속너트(87)를 푼 상태에서, 높이조절볼트(86)의 머리부(86b)를 정방향으로 회 전시킨다. 그러면 높이조절볼트(86)의 축부(86a)가 하부베이스(60) 측으로 좀 더 깊게 삽입되는 과정에서 위치 고정된 제2 승하강이동블록(85b)의 상면에 부딪히기 때문에 오히려 지지플레이트(58)는 상승하면서 워크 스테이지(50)가 일정 거리 부상될 수 있게 된다. 조절이 완료되면 회전구속너트(87)를 조여 높이조절볼트(86)가 더 이상 임의로 회전되지 않도록 한다.

워크 스테이지(50)에 대한 높낮이 조절 초기 세팅 작업이 완료되면 실질적으로 인쇄 작업이 진행된다. 즉, 별도의 이송장치에 의해 기판(G)이 워크 테이블(45)로 진입되기 시작한다. 그러면, 워크 테이블(45)에 형성된 복수의 공기부상공들을 통해 공기가 분사됨으로써 기판(G)은 워크 테이블(45)의 상면에서 상방으로 소정 높이 부상된 채로 워크 테이블(45)로 진입된다. 앞서도 잠시 언급하였지만, 워크 테이블(45)로 진입하는 기판(G)은 워크 테이블(45)의 주변에 마련된 전/후 및 좌/우 얼라인부에 의해 워크 테이블(45) 상에서 위치가 예비적으로 정렬될 수 있다.

워크 테이블(45)의 상면에서 부상된 기판(G)은 별도의 진공흡착부재에 의해 워크 스테이지(50)의 상면으로 이송된다. 진공흡착부재는 기판(G)의 상면을 흡착한 상태에서 기판(G)을 워크 스테이지(50)로 이송시키는 역할을 한다. 이러한 진공흡착부재는 워크 테이블(45)의 상방에 별도의 구조물로서 장착될 수 있다. 이 때, 워크 스테이지(50)에는 바둑판식 공기라인을 통해 공기가 분사되고 있으므로, 워크 스테이지(50) 상으로 이송된 기판(G)은 워크 스테이지(50)의 상면에서 일정 높이 부상된 상태를 취한다. 이어서, 공기의 분사 과정이 중지되면 공기의 분사가 완료되어 기판(G)이 워크 스테이지(50)의 상면으로 로딩된다. 그리고는 바둑판식 공기 라인을 통해서 공기가 흡착됨으로써 기판(G)은 워크 스테이지(50)의 상면에 흡착되어 위치 고정될 수 있게 된다.

기판(G)이 워크 스테이지(50)의 상면에서 위치 고정되어 흡착되면, 블랭킷 롤(40)에 대한 기판(G)의 상대적인 최종 얼라인 과정이 진행된다. 즉, 워크 스테이지(50)의 주변에 마련된 감지부(60a,60b)의 정보에 의해 제어부가 제1 내지 제4 이동지지유닛(70a~70d)을 이동 제어함으로써 워크 스테이지(50)는 X축, Y축 및 θ축으로 소정 거리만큼 이동하게 되고, 이에 따라 기판(G)에 대한 얼라인이 진행된다(도 8 내지 도 11 참조).

예를 들어, 도 8과 같은 기준 상태에서 도 9와 같이 우측(X축)으로 워크 스테이지(50)가 소정 거리 이동해야 할 경우, 제어부는 제1 및 제3 모터(71a,71c)를 동작시켜 제1 및 제3 볼스크루(72a,72c)를 일방향으로 회전시킨다. 물론, 제2 및 제4 모터(71b,71d)는 동작되지 않는다. 그러면, 제1 및 제3 볼스크루(72a,72c)에 결합된 제1 및 제3 이동블록(74a,74c)은 그 하부의 제1 내지 제3 레일(75a,75c)을 따라 도 9의 우측으로 이동한다. 이 때 제1 및 제3 이동블록(74a,74c)과 대각 방향에 위치한 제2 및 제4 이동블록(74b,74d)은 고정되어 있지만, 제2 및 제4 이동블록(74b,74d)의 상부에 마련된 제2 및 제4 교차블록(76b,76d)은 제2 및 제4 이동블록(74b,74d) 상에서 우측으로 자유 이동하게 된다. 따라서 이러한 일련의 동작 메커니즘을 통해 워크 스테이지(50)는 도 9와 같이 우측으로 이동할 수 있게 된다.

그리고 도 8과 같은 기준 상태에서 도 10과 같이 상측(Y축)으로 워크 스테이지(50)가 소정 거리 이동해야 할 경우라면, 이번에는 제어부가 제2 및 제4 모 터(71b,71d)를 동작시켜 제2 및 제4 볼스크루(72b,72d)를 일방향으로 회전시킨다. 물론, 제1 및 제3 모터(71a,71c)는 동작되지 않는다. 그러면, 제2 및 제4 볼스크루(72b,72d)에 결합된 제2 및 제4 이동블록(74b,74d)은 그 하부의 제2 내지 제4 레일(75b,75d)을 따라 도 10의 상측으로 이동한다. 이 때 제2 및 제4 이동블록(74b,74d)과 대각 방향에 위치한 제1 및 제3 이동블록(74a,74c)은 고정되어 있지만, 제1 및 제3 이동블록(74a,74c)의 상부에 마련된 제1 및 제3 교차블록(76a,76c)은 제1 및 제3 이동블록(74a,74c) 상에서 상측으로 자유 이동하게 된다. 따라서 이러한 일련의 동작 메커니즘을 통해 워크 스테이지(50)는 도 10과 같이, 상측으로 이동할 수 있게 된다.

만약에, 도 8과 같은 기준 상태에서 도 11과 같이 워크 스테이지(50)가 시계 방향으로 소정 각도 회전(θ축)해야 할 경우라면, 이번에는 제어부가 제1 내지 제4 모터(71a~71d) 전부를 동작시킨다. 제1 내지 제4 모터(71a~71d)가 동작하면, 일방향으로 회전하는 제1 내지 제4 볼스크루(72a~72d)의 동작에 의해 제1 내지 제4 이동블록(74a~74d)이 이동하게 되고, 더불어 제1 내지 제4 교차블록(76a~76d)이 제1 내지 제4 이동블록(74a~74d) 상에서 해당 방향으로 자유 이동함으로써 이들의 상대적인 이동에 따라 도 11과 같이 워크 스테이지(50)가 시계 방향으로 소정 각도 회전할 수 있게 된다. 도 11과 같은 동작은 도 9 및 도 10의 동작을 적절하게 조합함으로써 쉽게 구현될 수 있으므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.

제어부에 의해 워크 스테이지(50)가 X축, Y축 및 θ축으로 이동되면서 기판(G)에 대한 얼라인 작업이 완료되면, 이어서 기판(G)과 블랭킷 롤(40)과의 평행 도(H) 조절 작업이 실시된다. 즉, 레이져 센서(64a,64b)가 기판(G)의 상면을 향해 레이져를 투사하여 워크 스테이지(50)의 평탄도를 측정한다. 측정된 값은 제어부로 전송되며, 이후에 제어부는 서보모터(83)를 제어하여 높낮이조절부(82)를 동작시킴으로써 워크 스테이지(50)에 대한 높낮이를 보정한다. 예를 들어, 제어부에 의해 서보모터(83)가 동작하여 볼스크루(84)가 일방향으로 회전하면, 볼스크루(84)가 회전하면서 승하강이동부(85)를 승하강시키게 되고, 이로 인해 높이조절볼트(86)가 승하강이동부(85)를 따라 승하강되면서 자연스럽게 지지플레이트(58) 및 워크 스테이지(50)에 대한 높낮이 보정이 수행될 수 있게 되는 것이다. 이 때에 높낮이조절부(82)에 의해 조절되는 워크 스테이지(50)의 높낮이 정도는 프루브 유닛(90)에 의해 확인되며, 높낮이 조절이 완료되면 제어부에 의해 서보모터(83)의 동작이 정지됨으로써 워크 스테이지(50)에 대한 높낮이 조절이 완료된다.

워크 스테이지(50)에 대한 X축, Y축 및 θ축으로의 얼라인 과정과, 워크 스테이지(50)에 대한 높낮이 조절이 완료되면 디스펜서(30)가 그라비아 롤(10)의 외면으로 R, G, B 칼라레지스트 중에서 선택된 어느 한 칼라레지스트를 도포한다. 이 때, 닥터 블레이드(20)의 나이프(22) 선단이 그라비아 롤(10)의 외면에 접촉하고 있으므로, 회전하는 그라비아 롤(10)의 외면으로 칼라레지스트가 도포되는 과정에서 나이프(22)에 의해 음각 형태의 요홈부(10a)를 제외한 나머지 면(10b)에 도포된, 필요 없는 칼라레지스트가 제거된다. 따라서 최종적으로는 요홈부(10a) 내부에만 칼라레지스트가 수용된다.

그라비아 롤(10)의 외면에 칼라레지스트가 도포되면, 이동회전부(42)에 의해 블랭킷 롤(40)이 그라비아 롤(10) 쪽으로 이동한다. 블랭킷 롤(40)이 이동하여 그라비아 롤(10)에 접촉되면, 그라비아 롤(10)과 블랭킷 롤(40) 간의 상대 회전에 의해 그라비아 롤(10)의 외면에 도포된 칼라레지스트가 그대로 블랭킷 롤(40)의 외면에 권취된 시트로 전이된다. 블랭킷 롤(40)의 외면으로 칼라레지스트가 전이되고 나면, 다시 이동회전부(42)에 의해 블랭킷 롤(40)은 워크 스테이지(50)의 초입 부분으로 이동한다.

그런 다음, 블랭킷 롤(40)은 이동회전부(42)에 의해 기판(G)의 표면으로 이동 및 회전하면서 기판(G)의 표면에 R, G, B 패턴 중에서 선택된 어느 한 패턴을 인쇄(재전이)하게 된다. 이 때는, 제1 내지 제4 이동지지유닛(70a~70d)이 사각 구도 배치되어 안정적으로 워크 스테이지(50)를 지지하고 있으므로, 블랭킷 롤(40)이 가압되더라도 워크 스테이지(50)가 밀리거나 임의로 이동하지 않게 된다.

인쇄 작업이 완료되면 블랭킷 롤(40)은 원위치로 복귀되고, 인쇄 작업을 마친 기판(G)은 취출되어 R, G, B 패턴 중에서 다른 패턴의 인쇄 작업을 위해 다른 인쇄장치로 옮겨져 전술한 과정을 반복하게 된다.

이와 같이, 본 실시예에 의하면, 간단하고 편리한 방법으로 워크 스테이지(50)의 높낮이를 조절할 수 있도록 함으로써 워크 스테이지(50) 상에 놓인 기판(G)과, 블랭킷 롤(40)과의 평행도(H)를 보다 용이하게 조절할 수 있게 된다.

뿐만 아니라 본 실시예에 의하면, 레이져 센서(64a,64b)에 의해 워크 스테이지(50)의 평탄도를 측정한 후에 높낮이조절부(82)를 통해 워크 스테이지(50)의 높낮이를 조절하는 과정에서 프루브 유닛(90)을 통해 워크 스테이지(50)의 높낮이 정 도를 확인하도록 함으로써 택트 타임(tact time)을 감소시킬 수 있게 된다.

전술한 실시예에서는 블랭킷 롤(Blanket roll)이 그라비아 롤(Gravure roll)에서 칼라레지스트를 전이 받도록 하고 있으나, 그라비아 롤 대신에 사각판 형상의 그라비아 플레이트(Gravure plate)를 마련하고, 블랭킷 롤이 그라비아 플레이트로부터 칼라레지스트를 전이 받도록 할 수도 있을 것이다.

전술한 실시예에서는 4점 지지의 구조에 높낮이조절부를 부가한 것에 대해 설명하였지만, 3점 지지의 구조에 높낮이조절부를 마련할 수도 있다.

이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 간단하고 편리한 방법으로 워크 스테이지의 높낮이를 조절할 수 있도록 함으로써 워크 스테이지 상에 놓인 기판과, 블랭킷 롤과의 평행도를 보다 용이하게 조절할 수 있다.

또한 레이져 센서에 의해 워크 스테이지의 평탄도를 측정한 후에 높낮이조절부를 통해 워크 스테이지의 높낮이를 조절하는 과정에서 프루브 유닛을 통해 워크 스테이지의 높낮이 정도를 확인하도록 함으로써 택트 타임(tact time)을 감소시킬 수 있게 된다.

Claims (17)

1. 기판에 대한 실질적인 R(Red), G(Green), B(Blue) 패턴 중 적어도 어느 하나의 패턴에 대한 인쇄 작업을 위하여 상기 기판을 지지하는 워크 스테이지(work stage);

   상기 인쇄 작업을 위하여 상기 기판의 표면으로 접촉 가압되는 블랭킷 롤(Blanket roll);

   상기 기판과 상기 블랭킷 롤과의 평행도가 조절될 수 있도록 상기 워크 스테이지의 주변에 마련되어 상기 워크 스테이지의 높낮이를 조절하는 높낮이조절부;

   상기 워크 스테이지의 하부 영역에서 상기 워크 스테이지와 이격간격을 두고 상기 워크 스테이지와 나란하게 마련되는 지지플레이트; 및

   상기 워크 스테이지를 상기 지지플레이트에 대해 상기 워크 스테이지의 판면 방향으로 이동시킬 수 있도록 상기 지지플레이트와 상기 워크 스테이지를 연결하는 스테이지 이동지지부를 포함하며,

   상기 높낮이조절부는 상기 지지플레이트의 높낮이 조절을 통해 상기 워크 스테이지의 높낮이가 조절될 수 있도록 상기 지지플레이트에 결합되는 것을 특징으로 하는 인쇄장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 워크 스테이지의 주변에 마련되어 상기 워크 스테이지의 평탄도를 측정하는 레이져 센서; 및

   상기 레이져 센서에 의해 측정된 결과값에 기초하여 상기 높낮이조절부를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 높낮이조절부에 의해 조절되는 상기 워크 스테이지의 높낮이 정도를 확인하는 적어도 하나의 프루브 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 프루브 유닛은 상기 높낮이조절부와 하나씩 대응되도록 상기 높낮이조절부에 인접하게 마련되는 것을 특징으로 하는 인쇄장치.
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,

   상기 높낮이조절부는 상기 지지플레이트의 네 모서리 영역에 실질적으로 사각 구도 배치되는 것을 특징으로 하는 인쇄장치.
7. 제6항에 있어서,

   상기 높낮이조절부는 상호간 독립적으로 조절 가능하도록 상기 지지플레이트에 결합되는 것을 특징으로 하는 인쇄장치.
8. 제7항에 있어서,

   상기 높낮이조절부는,

   상기 지지플레이트의 하부 영역에 위치한 하부베이스에 고정되고, 상기 제어부에 의해 제어되는 서보모터;

   상기 서보모터의 모터축에 결합된 볼스크루;

   상기 볼스크루에 결합되고 상기 볼스크루의 정역 방향 회전에 의해 승하강 이동되는 승하강이동부;

   상기 지지플레이트의 두께 방향을 따라 삽입되고 하단이 상기 승하강이동부의 상면에 배치되는 축부와, 상기 지지플레이트의 상부 영역으로 노출된 상기 축부의 상단에 마련되는 머리부를 구비한 높이조절볼트; 및

   상기 높이조절볼트의 축부에 결합되어 상기 높이조절볼트의 회전을 선택적으로 구속하는 회전구속너트를 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄장치.
9. 제8항에 있어서,

   상기 승하강이동부는,

   상기 볼스크루에 결합되는 제1 승하강이동블록;

   상기 높이조절볼트의 축부에 접촉 배치되는 제2 승하강이동블록; 및

   상기 제1 및 제2 승하강이동블록 사이에 마련되는 베어링을 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄장치.
10. 제9항에 있어서,

    상기 높이조절볼트의 축부와 접하는 상기 제2 승하강이동블록은 열처리된 금속 재질로 제작되는 것을 특징으로 하는 인쇄장치.
11. 제9항에 있어서,

    상기 베어링은 트러스트 베어링인 것을 특징으로 하는 인쇄장치.
12. 제1항에 있어서,

    상기 스테이지 이동지지부는 적어도 일부분이 상기 워크 스테이지의 하면에 결합된 상태에서 상호 이격되게 사각 구도로 상기 지지플레이트의 상면 네 모서리 영역에 각각 마련되는 4개의 이동지지유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄장치.
13. 제12항에 있어서,

    상기 4개의 이동지지유닛 각각은,

    모터;

    상기 모터에 결합되어 상기 모터에 의해 정역 방향으로 회전 가능한 볼스크 루;

    상기 볼스크루에 결합되고, 상기 볼스크루의 회전 시 상기 볼스크루의 길이 방향을 따라 이동 가능한 이동블록;

    상기 이동블록에 결합되며, 상기 이동블록이 이동하는 방향에 교차하는 방향으로 자유 이동 가능한 교차블록; 및

    양단이 상기 교차블록의 상면 및 상기 워크 스테이지의 하면에 각각 고정되는 고정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄장치.
14. 제13항에 있어서,

    상기 4개의 이동지지유닛 각각은,

    상기 이동블록의 상면으로부터 상방으로 돌출되고, 내부에 관통홀이 형성되어 있는 복수의 돌출부; 및

    상기 관통홀을 통과하도록 상기 돌출부에 이동 가능하게 결합되고, 적어도 일부분이 상기 교차블록에 고정되는 이동축을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄장치.
15. 제14항에 있어서,

    상기 4개의 이동지지유닛들에 각각 형성된 볼스크루는 상기 지지플레이트의 상면에서 대각 방향을 따라 배치된 것들끼리 실질적으로 동일한 방향으로 배치되되, 상기 대각 방향을 따라 배치된 이동지지유닛들에 마련된 모터는 서로 반대 방 향에 위치하는 것을 특징으로 하는 인쇄장치.
16. 제12항에 있어서,

    상기 워크 스테이지의 주변에 마련되어 상기 블랭킷 롤에 대한 상기 기판의 상대적인 얼라인(align) 위치를 감지하는 감지부;

    상기 블랭킷 롤의 양측에 결합되고, 상기 워크 스테이지의 상면으로 상기 블랭킷 롤을 이동 및 회전시키는 이동회전부; 및

    상기 이동회전부에 부분적으로 결합되어 상기 이동회전부와 함께 상기 워크 스테이지의 상면으로 이동하며, 상기 블랭킷 롤의 전방에서 상호 이격되게 마련되는 한 쌍의 갠트리부를 더 포함하며,

    상기 감지부는 한 쌍의 갠트리부에 각각 마련되고, 해당 갠트리부에서 상기 해당 갠트리부의 길이 방향을 따라 이동 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 인쇄장치.
17. 제16항에 있어서,

    상기 감지부는 상기 기판에 형성된 얼라인 마크(align mark)를 촬영하는 얼라인 카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄장치.

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