KR100924268B1 - 인쇄장치 - Google Patents

Abstract

인쇄장치가 개시된다. 본 발명의 인쇄장치는, 기판에 대한 인쇄 작업이 진행되는 워크 스테이지(work stage); 워크 스테이지에 대해 이격 배치되며, 외면으로 R(Red), G(Green), B(Blue) 칼라레지스트 중에서 선택된 적어도 어느 한 칼라레지스트가 도포되는 그라비아(Gravure); 및 그라비아에 대해 접근 및 이격 가능하게 마련되며, 그라비아로부터의 칼라레지스트를 전이 받아 워크 스테이지 상의 기판으로 재전이시키는 블랭킷 롤(Blanket roll)을 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 단순한 구조로써, 가로/세로의 길이가 실질적으로 1 미터(m) 이상의 대형 기판에 인쇄 작업을 진행할 때에도 닥터 블레이드의 진동으로 인해 인쇄 품질이 저하되는 것을 방지할 수 있어 인쇄 품질 향상을 도모할 수 있다.

Description

인쇄장치{Printer}

본 발명은, 인쇄장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 단순한 구조로써, 가로/세로의 길이가 실질적으로 1 미터(m) 이상의 대형 기판에 인쇄 작업을 진행할 때에도 닥터 블레이드의 진동으로 인해 인쇄 품질이 저하되는 것을 방지할 수 있어 인쇄 품질 향상을 도모할 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.

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 장치가 실용화되지 못한 상태이다.

따라서 이러한 장치에 대한 연구 개발이 활발히 진행중이다. 이러한 연구 개발의 일환으로 본 출원인은 인쇄법을 이용하여 기판에 R, G, B 패턴을 형성하기 위한 다양한 기능을 갖는 인쇄장치를 기출원한 바 있다.

한편, 대형 인쇄장치의 경우, 주로 블랭킷 롤(Blanket roll)이 정렬의 기준 이 되었기 때문에 블랭킷 롤이 고정된 상태에서 그라비아 롤(Gravure roll)이 승하강하여 블랭킷 롤이 그라비아 롤로부터 칼라레지스트를 전이 받는 구조를 갖는다.

이처럼 그라비아 롤이 승하강할 때는, 그라비아 롤의 외면으로 필요 없는 칼라레지스트를 제거하는 닥터 블레이드(Dr. Blade) 역시 그라비아 롤과 함께 승하강해야 하므로, 닥터 블레이드는 그라비아 롤과 연결되어 함께 이동되는 구조를 가져야만 한다. 이를 위해, 인쇄장치에는 닥터 블레이드를 그라비아 롤 측으로 가압하면서 닥터 블레이드를 지지하는 지지부가 마련된다. 이때, 지지부는 설치 위치를 고려하여 닥터 블레이드의 양단부 측에 하나씩 마련된다.

전술한 구조가 만약, 소형 인쇄장치에 적용된다면, 실질적으로 닥터 블레이드의 크기 및 길이가 그다지 크기 않기 때문에 닥터 블레이드의 양단부 측에 하나씩 지지부를 마련하더라도 닥터 블레이드의 진동 문제가 크게 대두되지는 않는다.

하지만, 대형 인쇄장치의 경우에는 그라비아 롤의 크기 및 부피가 거대하기 때문에 닥터 블레이드의 크기 및 길이 역시 거대해지고 있는데, 이처럼 거대한 닥터 블레이드를 그 양단부에 하나씩 마련된 지지부만으로 지지하기에는 곤란하다. 따라서 대형 인쇄장치의 경우에는 승하강 이동되는 닥터 블레이드의 진동 문제가 야기될 수 있다.

물론, 닥터 블레이드의 진동 문제를 해결하기 위해서는 닥터 블레이드를 지지하는 지지부를 양단부 외에 여러 곳에 마련하면 된다. 하지만 전술한 바와 같이, 그라비아 롤이 승하강되는 방식에서 닥터 블레이드의 지지를 위한 지점을 추가하기는 구조상 실질적으로 용이하지 않을 뿐만 아니라 가능하다 하더라도 상대적으로 상당히 복잡할 것으로 예상된다. 만약, 닥터 블레이드의 진동 문제가 해결되지 않는다면 인쇄 품질에 악영향을 미칠 수밖에 없다. 이러한 현상은, 비단 그라비아 롤이 적용된 인쇄장치뿐만 아니라 그라비아 플레이트가 적용된 인쇄장치에도 공히 적용된다.

따라서 대형 인쇄장치에서 실질적으로 그라비아 롤과 함께 이동해야 하는 닥터 블레이드를 추가 지지하기 위한 복잡한 구조를 구현하지 않고서도 닥터 블레이드의 진동 문제를 해결할 수 있는 새로운 형태의 인쇄장치 개발이 필요한 실정이다.

본 발명의 목적은, 단순한 구조로써, 가로/세로의 길이가 실질적으로 1 미터(m) 이상의 대형 기판에 인쇄 작업을 진행할 때에도 닥터 블레이드의 진동으로 인해 인쇄 품질이 저하되는 것을 방지할 수 있어 인쇄 품질 향상을 도모할 수 있는 인쇄장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 가로/세로의 길이가 실질적으로 1 미터(m) 이상의 대형 기판에 인쇄 작업을 진행할 때에도 큰 용량의 승하강 구동부를 사용하지 않고서도 인압을 조절할 수 있는 인쇄장치를 제공하는 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 기판에 대한 인쇄 작업이 진행되는 워크 스테이지(work stage); 상기 워크 스테이지에 대해 이격 배치되며, 외면으로 R(Red), G(Green), B(Blue) 칼라레지스트 중에서 선택된 적어도 어느 한 칼라레지스트가 도포되는 그라비아(Gravure); 및 상기 그라비아에 대해 접근 및 이격 가능하게 마련되며, 상기 그라비아로부터의 칼라레지스트를 전이 받아 상기 워크 스테이지 상의 기판으로 재전이시키는 블랭킷 롤(Blanket roll)을 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄장치에 의해 달성된다.

여기서, 상기 그라비아는 롤(roll) 형상의 그라비아 롤로서 상기 워크 스테이지로부터 이격된 위치의 상부 영역에 고정되어 있고, 상기 블랭킷 롤은 상기 워크 스테이지와 상기 그라비아 롤 사이에 마련될 수 있으며, 상기 블랭킷 롤에는 상기 블랭킷 롤을 상기 그라비아 롤에 대해 승하강시키는 복수의 승하강 구동부가 더 결합될 수 있다.

상기 승하강 구동부는, 상기 블랭킷 롤을 상기 그라비아 롤에 대해 승하강시키는 서보모터를 포함할 수 있다.

상기 승하강 구동부는, 정역 방향으로 회전 가능한 서보모터; 상기 블랭킷 롤이 승하강되는 방향을 따라 상기 서보모터의 모터축에 결합되는 볼스크루; 및 상기 볼스크루에 결합되어 상기 볼스크루의 길이 방향을 따라 승하강 이동 가능하며, 적어도 일측이 상기 블랭킷 롤과 결합되는 롤지지부를 포함할 수 있다.

상기 복수의 승하강 구동부의 주변에 각각 배치되어 상기 인쇄 작업 시 상기 기판에 대한 상기 블랭킷 롤의 하중을 탄성적으로 지지하는 인압조절용 밸런스유닛을 더 포함할 수 있으며, 상기 승하강 구동부는 상기 블랭킷 롤의 자체 하중에서 상기 인압조절용 밸런스유닛의 지지 하중을 제외한 나머지 상기 블랭킷 롤의 하중 을 지지하면서 상기 블랭킷 롤을 승하강시킬 수 있다.

상기 블랭킷 롤이 하강하여 상기 기판에 접촉 시 상기 블랭킷 롤의 자체 하중에서 상기 인압조절용 밸런스유닛의 지지 하중을 제외한 나머지 상기 블랭킷 롤의 하중에 의해 상기 블랭킷 롤은 상기 기판에 셀프 레벨링(self leveling)되어 밀착될 수 있다.

상기 인압조절용 밸런스유닛은 에어 실린더일 수 있다.

상기 복수의 승하강 구동부는 상기 블랭킷 롤의 하부 영역에서 상호 이격되게 4각 구도로 배치될 수 있으며, 상기 복수의 승하강 구동부 각각에는 상기 기판에 대한 상기 블랭킷 롤의 인압을 감지하는 감지부가 더 결합될 수 있다.

상기 감지부는 로드셀일 수 있다.

상기 블랭킷 롤의 양측에는 상기 인쇄 작업 진행을 위해, 상기 블랭킷 롤을 상기 기판에 대해 이동 및 회전시키는 이동회전부가 더 마련될 수 있으며, 상기 그라비아 롤의 주변에는 상기 그라비아 롤의 외면에 도포된 칼라레지스트 중에서 필요 없는 칼라레지스트를 제거하는 닥터 블레이드(Dr. Blade)가 고정될 수 있다.

상기 워크 스테이지는, 상기 기판을 지지하는 적어도 하나의 메인 스테이지(Main stage); 상기 메인 스테이지와 함께 상기 기판을 지지함과 동시에 상기 메인 스테이지에 대해 독립적으로 구동하면서 상기 기판을 얼라인시키는 적어도 하나의 얼라인 스테이지(Align stage); 및 상기 얼라인 스테이지가 상기 기판을 얼라인시키도록 상기 얼라인 스테이지를 구동하는 스테이지 구동부를 포함할 수 있다.

한편, 상기 목적은, 본 발명에 따라, 기판에 대한 인쇄 작업이 진행되는 워 크 스테이지(work stage); 외면으로 R(Red), G(Green), B(Blue) 칼라레지스트 중에서 선택된 적어도 어느 한 칼라레지스트가 도포되는 그라비아(Gravure)로부터 해당 칼라레지스트를 전이 받아 상기 워크 스테이지 상의 기판으로 재전이시키는 블랭킷 롤(Blanket roll); 상기 블랭킷 롤에 결합되며, 상기 블랭킷 롤이 상기 워크 스테이지에 대해 접근 및 이격되도록 상기 블랭킷 롤을 상기 워크 스테이지에 대해 승하강시키는 복수의 승하강 구동부; 및 상기 복수의 승하강 구동부의 주변에 각각 배치되어 상기 인쇄 작업 시 상기 기판에 대한 상기 블랭킷 롤의 하중을 탄성적으로 지지하는 인압조절용 밸런스유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄장치에 의해서도 달성된다.

여기서, 상기 승하강 구동부는, 상기 블랭킷 롤을 상기 워크 스테이지에 대해 승하강시키는 서보모터를 포함할 수 있다.

상기 승하강 구동부는, 정역 방향으로 회전 가능한 서보모터; 상기 블랭킷 롤이 승하강되는 방향을 따라 상기 서보모터의 모터축에 결합되는 볼스크루; 및 상기 볼스크루에 결합되어 상기 볼스크루의 길이 방향을 따라 승하강 이동 가능하며, 적어도 일측이 상기 블랭킷 롤과 결합되는 롤지지부를 포함할 수 있다.

상기 복수의 승하강 구동부는 상기 블랭킷 롤의 하부 영역에서 상호 이격되게 4각 구도로 배치될 수 있으며, 상기 승하강 구동부는 상기 블랭킷 롤의 자체 하중에서 상기 인압조절용 밸런스유닛의 지지 하중을 제외한 나머지 상기 블랭킷 롤의 하중을 지지하면서 상기 블랭킷 롤을 승하강시킬 수 있으며, 상기 복수의 승하강 구동부 각각에는 상기 기판에 대한 상기 블랭킷 롤의 인압을 감지하는 감지부가 더 결합될 수 있으며, 상기 감지부는 로드셀일 수 있다.

상기 블랭킷 롤이 하강하여 상기 기판에 접촉 시 상기 블랭킷 롤의 자체 하중에서 상기 인압조절용 밸런스유닛의 지지 하중을 제외한 나머지 상기 블랭킷 롤의 하중에 의해 상기 블랭킷 롤은 상기 기판에 셀프 레벨링(self leveling)되어 밀착될 수 있다.

본 발명에 따르면, 단순한 구조로써, 가로/세로의 길이가 실질적으로 1 미터(m) 이상의 대형 기판에 인쇄 작업을 진행할 때에도 닥터 블레이드의 진동으로 인해 인쇄 품질이 저하되는 것을 방지할 수 있어 인쇄 품질 향상을 도모할 수 있다.

또한 본 발명에 따르면, 가로/세로의 길이가 실질적으로 1 미터(m) 이상의 대형 기판에 인쇄 작업을 진행할 때에도 큰 용량의 승하강 구동부를 사용하지 않고서도 인압을 조절할 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.

참고로, 이하에서 설명될 기판이란, LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel) 및 OLED(Organic Light Emitting Diodes) 등을 포함하는 FPD(Flat Panel Display) 기판을 가리키나, 설명의 편의를 위해 이들을 구분하지 않고 기판이라 하기로 한다. 그리고 그 면적에 있어서 이하에서 설명될 기판은, 가로/세로의 길이가 1 미터(m) 이상인 대형 기판을 가리키는 것으로 본다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄장치의 개략적인 구조도이고, 도 3은 도 2에 도시된 블랭킷 롤 영역의 확대 정면도이며, 도 4 내지 도 6은 각각 본 실시예에 따른 인쇄장치의 동작을 단계적으로 도시한 도면들이다.

이들 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) 중에서 선택된 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 칼라레지스트를 전이 받아 칼라필터 기판(이하, 기판(G)이라 함)의 표면으로 R, G, B 패턴 중에서 선택된 어느 한 패턴을 재전이(인쇄)하는 블랭킷 롤(40, Blanket roll)과, 블랭킷 롤(40)에 의하여 기판(G)에 대한 인쇄 작업이 진행되는 워크 스테이지(50, work stage)와, 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.

이러한 그라비아 롤(10)은 하부베이스(60)에 고정되어 기립 배치된 좌우 한 쌍의 지지부(12)에 고정되어 있다. 하지만, 그라비아 롤(10)은 고정된 그 위치에서 회전하면서, 블랭킷 롤(40)의 외면으로 칼라레지스트를 전이시킨다. 이처럼 그라비아 롤(10)이 해당 위치에 고정되어 있기 때문에 블랭킷 롤(40)이 그라비아 롤(10)로부터 칼라레지스트를 전이 받기 위해서는 블랭킷 롤(40)이 그라비아 롤(10)에 대해 승하강되어야 한다. 이에 대해서는 후술한다.

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 상태에서 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).

이러한 닥터 블레이드(20) 역시 그라비아 롤(10)과 마찬가지로 해당 위치에서 고정되게 설치된다. 즉, 본 실시예에서는 그라비아 롤(10)이 고정된 타입이므로 이에 결합되는 닥터 블레이드(20)도 고정 타입으로 마련되며, 따라서 닥터 블레이드(20)의 진동 문제가 종래와 달리 크게 유발되지 않기 때문에 닥터 블레이드(20)의 진동으로 인해 인쇄 품질이 저하되는 것을 방지할 수 있게 된다.

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.

한편, 블랭킷 롤(40)은, 그라비아 롤(10)의 외면, 보다 상세하게는 그라비아 롤(10)의 외면에 형성된 요홈부(10a) 내에 도포된 칼라레지스트를 전이 받아 워크 스테이지(50) 상에 지지된 기판(G)을 향해 이동 및 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.

앞서도 기술한 바와 같이, 본 실시예의 인쇄장치의 경우, 블랭킷 롤(40)은 그라비아 롤(10)과 워크 스테이지(50) 사이에 마련되기 때문에 그라비아 롤(10)로부터 블랭킷 롤(40)이 칼라레지스트를 전이 받거나 기판(G)에 대한 인쇄 작업을 진행하기 위해서는 블랭킷 롤(40)이 승하강 이동될 수 있어야 한다.

또한 본 실시예의 인쇄장치는 워크 스테이지(50)가 후술하는 바와 같이 X축, Y축 및 θ축으로 약간 얼라인이 가능할 뿐 해당 위치에 실질적으로 고정된 상태로 마련되므로, 실질적인 인쇄 작업을 위해서는 블랭킷 롤(40)이 워크 스테이지(50) 쪽으로 이동해야 한다. 결국, 본 실시예의 인쇄장치에서 블랭킷 롤(40)은 그라비아 롤(10)에 대해 승하강되고, 워크 스테이지(50)에 대해 이동되는 구조를 가져야 하 는 것이다. 이에 대해 순차적으로 설명한다.

주로 도 3을 참조할 때, 블랭킷 롤(40)이 그라비아 롤(10)에 대해 승하강되기 위해 블랭킷 롤(40)에는 블랭킷 롤(40)을 그라비아 롤(10)에 대해 승하강시키는 복수의 승하강 구동부(70)가 마련된다. 본 실시예에서 복수의 승하강 구동부(70)는, 블랭킷 롤(40)을 기준으로 블랭킷 롤(40)의 하부 영역에서 상호 이격되게 4각 구도로 배치된다. 다시 말해 블랭킷 롤(40)의 하부 영역 4 군데에서 블랭킷 롤(40)을 승하강시키는 역할을 한다.

복수의 승하강 구동부(70) 각각은, 도 3에 확대 도시된 바와 같이, 정역 방향으로 회전 가능한 서보모터(71)와, 블랭킷 롤(40)이 승하강되는 방향을 따라 서보모터(71)의 모터축에 결합되는 볼스크루(72)와, 볼스크루(72)에 결합되어 볼스크루(72)의 길이 방향을 따라 승하강 이동 가능하며, 적어도 일측(상측)이 블랭킷 롤(40)과 결합되는 롤지지부(73)를 포함한다. 이에, 서보모터(71)에 전원이 인가되어 서보모터(71)의 모터축이 정역 방향으로 회전하면, 이와 동축적으로 볼스크루(72)가 정역 방향으로 회전하면서 롤지지부(73)를 통해 블랭킷 롤(40)을 승하강시킬 수 있게 된다.

본 실시예에서 복수의 승하강 구동부(70) 각각에는 기판(G)에 대한 블랭킷 롤(40)의 인압을 감지하는 감지부(75)가 더 결합되어 있다. 이러한 감지부(75)는 로드셀(75)로 적용될 수 있는데, 감지부(75)는 거대 구조물인 블랭킷 롤(40)에 의한 인압을 감지하여 보다 정확한 승하강 이동 동작을 구현하는데 기여한다.

복수의 승하강 구동부(70)의 주변에는, 기판(G)에 대한 블랭킷 롤(40)의 인 압 조절을 위해 인쇄 작업 시 기판(G)에 대한 블랭킷 롤(40)의 하중을 탄성적으로 지지하는 인압조절용 밸런스유닛(80)이 더 마련되어 있다. 이 때의 인압조절용 밸런스유닛(80)은 공기압 조절이 가능한 에어 실린더로 적용될 수 있다.

이러한 인압조절용 밸런스유닛(80)의 동작으로 인해, 승하강 구동부(70)는 블랭킷 롤(40)의 자체 하중에서 인압조절용 밸런스유닛(80)의 지지 하중을 제외한 나머지 블랭킷 롤(40)의 하중을 지지하면서 블랭킷 롤(40)을 승하강시키면 되기 때문에 그 동작의 제어가 간편해진다. 특히, 본 실시예의 경우에는 인압조절용 밸런스유닛(80)은 블랭킷 롤(40)의 대부분의 하중을 탄성적으로 지지하게 됨으로써, 블랭킷 롤(40)의 승하강 이동을 위해 승하강 구동부(70)에 과도한 힘이 소요되는 것을 저지할 수 있게 되어 큰 용량의 승하강 구동부(70)를 사용하지 않고서도 블랭킷 롤(40)의 승하강 이동을 구현할 수 있다.

또한 본 실시예의 경우, 승하강 구동부(70)의 후퇴 동작에 의해 블랭킷 롤(40)이 하강하여 기판(G)에 접촉될 때는, 블랭킷 롤(40)의 자체 하중에서 인압조절용 밸런스유닛(80)의 지지 하중을 제외한 나머지 블랭킷 롤(40)의 하중에 의해 블랭킷 롤(40)은 기판(G)에 셀프 레벨링(self leveling)되어 밀착된다. 여기서, 셀프 레벨링이라 함은, 블랭킷 롤(40)이 기판(G)의 전면에 대하여 균일한 인압을 형성하고 있는 상태를 가리킨다. 이에 따라, 만약 워크 스테이지(50)가 가공 정밀도나 혹은 조립 오차 등으로 인해 약간 기울어져 워크 스테이지(50)에 지지된 기판(G) 역시 약간 기울어져 있다 하더라도, 블랭킷 롤(40)이 기판(G)을 따라 셀프 레벨링되면서 균일한 인압으로 인쇄 작업을 진행할 수 있게 된다. 실질적으로 본 실시예와 같은 대형 인쇄장치에서 블랭킷 롤(40)은 대략 수 톤(ton) 이상의 중량을 가지므로 인압 조절과 관련한 전술한 작용 및 효과는 실질적으로 큰 것으로 연구된 바 있다.

한편, 기판(G)에 대한 실질적인 인쇄 작업 진행을 위해, 블랭킷 롤(40)은 워크 스테이지(50) 쪽으로 이동하면서 워크 스테이지(50) 상에 로딩된 기판(G)의 상면에서 회전할 수 있어야 한다.

이를 위해, 블랭킷 롤(40)의 양측에는 도 1에 도시된 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)는 블랭킷 롤(40)을 워크 스테이지(50) 쪽으로 이동시키는 부분(42a)과, 블랭킷 롤(40)을 회전시키는 부분(42b)으로 나뉠 수 있는데, 전자는 정밀 제어가 가능한 리니어 모션(Linear motion) 등이 적용될 수 있으며, 후자는 DC 모터 등이 적용될 수 있다.

한편, 본 실시예의 인쇄장치에서 워크 스테이지(50)는 블랭킷 롤(40)에 대한 기판(G)의 얼라인 작업을 위해, X축, Y축 및 θ축으로 약간(수 mm 내외임) 얼라인이 가능할 뿐 해당 위치에 실질적으로 고정된 상태로 마련된다.

따라서 워크 스테이지(50)는 단일의 구조체로 마련될 수도 있지만 본 실시예의 경우에는 후술하는 바와 같이 워크 스테이지(50)를 분리형으로 제작하고 있다. 아래와 같이, 워크 스테이지(50)를 분리형으로 제작할 경우, 기판(G)을 얼라인시킴에 있어 적은 동력으로도 원하는 만큼의 효과를 얻을 수 있는 이점이 있다. 워크 스테이지(50)에 대해 설명한다.

계속해서 도 3을 참조하면, 워크 스테이지(50)는, 기판(G)을 지지하는 메인 스테이지(51, Main stage)와, 메인 스테이지(51)와 함께 기판(G)을 지지함과 동시에 실질적으로 기판(G)을 얼라인하는 얼라인 스테이지(52, Align stage)와, 얼라인 스테이지(52)를 구동하는 스테이지 구동부(53)를 구비한다.

메인 스테이지(51)는, 블랭킷 롤(40)에 의해 칼라레지스트가 인쇄되는 기판(G)을 지지한다. 메인 스테이지(51)는 보통 사각 형상으로 제작되는 기판(G)을 지지할 수 있도록 실질적으로 사각 형상으로 제작된다. 메인 스테이지(51)의 내부에는 얼라인 스테이지(52)가 배치하게 될 사각의 중공(中空)이 형성되어 있다. 얼라인 스테이지(52)는 중공 내에 배치되어 스테이지 구동부(53)에 의해 독립적으로 동작된다.

메인 스테이지(51)는 돌 재질의 석정반으로 제작될 수 있다. 메인 스테이지(51)를 석정반으로 제작하는 경우에는 엄격한 치수 관리가 가능하고 기판(G)과의 마찰에 의해 파티클(particle) 불량을 발생시키지 않는 이점이 있다.

메인 스테이지(51)는, 기판(G)을 지지하는 역할만을 수행하면 되기 때문에 이동성을 갖출 필요가 없다. 따라서 본 실시예의 경우, 메인 스테이지(51)는 메인 스테이지(51)의 하면의 각 모서리부에 마련된 4개의 고정체(61)에 의해 하부베이스(60)에 고정되도록 마련된다. 이로 인하여, 인쇄 작업 시 블랭킷 롤(40)의 가압력에 의해 워크 스테이지(50)가 임의로 이동하는 밀림 현상이 저지될 수 있다.

얼라인 스테이지(52)는, 메인 스테이지(51)와 함께 기판(G)을 지지함과 동시 에, 기판(G)을 독립적으로 얼라인하는 역할을 한다. 얼라인 스테이지(52)는 사각 형상으로 제작될 수 있으며, 메인 스테이지(51)의 내측벽과 일정한 틈새를 갖도록 메인 스테이지(51)의 내부에 형성된 사각 형상의 중공에 배치된다. 그리고 엄격한 치수 관리가 가능하도록 하기 위해, 그리고 기판(G)과의 마찰에 의해 파티클 불량을 발생시키지 않도록 하기 위해, 메인 스테이지(51)와 마찬가지로 석정반으로 제작될 수 있다.

스테이지 구동부(53)는, 얼라인 스테이지(52)가 독립적으로 기판(G)을 얼라인시킬 수 있도록 얼라인 스테이지(52)를 이동시키는 역할을 한다. 이러한 스테이지 구동부(53)는, 얼라인 스테이지(52)를 X축, Y축 및 θ축 방향으로 이동시키는 수평스테이지 구동부(53a)와, 수평스테이지 구동부(53a)의 하측에 결합되어 수평스테이지 구동부(53a)를 지지하는 지지플레이트(53b)와, 지지플레이트(53b)를 승강시키는 승강스테이지 구동부(53c)를 구비한다. 이에 수평스테이지 구동부(53a) 및 승강스테이지 구동부(53c)의 동작에 기인하여 기판(G)은 얼라인 스테이지(52) 상에서 독립적으로 얼라인될 수 있게 된다.

이러한 구성을 갖는 인쇄장치의 일련의 동작에 대해 도 4 내지 도 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

우선, 별도의 이송장치에 의해 기판(G)이 워크 스테이지(50)의 상면으로 로딩(Loading)된다. 기판(G)이 워크 스테이지(50)의 상부로 이송되면 앞서 기술한 수평스테이지 구동부(53a) 및 승강스테이지 구동부(53c)의 동작에 기인하여 기판(G)은 얼라인 스테이지(52) 상에서 독립적으로 X축, Y축 및 θ축으로 얼라인된다. 그 런 다음, 기판(G)은 메인 스테이지(51)와 얼라인 스테이지(52) 상에 지지된다.

얼라인 작업이 진행되고 나면, 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 접촉되고 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, 블랭킷 롤(40)이 도포된 칼라레지스트를 수리 받기 위해, 도 4에 도시된 바와 같이, 복수의 승하강 구동부(70)의 동작에 의해 블랭킷 롤(40)이 그라비아 롤(10) 쪽으로 상승한다. 이처럼 블랭킷 롤(40)이 상승하여 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.

다음, 블랭킷 롤(40)이 그라비아 롤(10)로부터 칼라레지스트를 전이 받고 나면, 도 5에 도시된 바와 같이, 복수의 승하강 구동부(70)의 동작에 의해 블랭킷 롤(40)은 그라비아 롤(10)의 외면으로부터 이격 하강되면서 인압조절용 밸런스유닛(80)에 탄성적으로 지지된다. 이 위치가 인쇄 작업을 위한 블랭킷 롤(40)의 인쇄 위치가 된다.

블랭킷 롤(40)이 인쇄 작업을 위한 위치에 배치되면, 도 6에 도시된 바와 같 이, 이동회전부(42)의 동작에 의해 블랭킷 롤(40)이 워크 스테이지(50) 쪽으로 이동 및 회전하기 시작하며, 이러한 블랭킷 롤(40)의 이동 및 회전 동작에 의해 기판(G)의 표면에는 R, G, B 패턴 중에서 선택된 어느 한 패턴이 재전이(인쇄)될 수 있게 된다.

이와 같이, 본 실시예에 의하면, 단순한 구조로써, 가로/세로의 길이가 실질적으로 1 미터(m) 이상의 대형 기판(G)에 인쇄 작업을 진행할 때에도 닥터 블레이드(20)의 진동으로 인해 인쇄 품질이 저하되는 것을 방지할 수 있어 인쇄 품질 향상을 도모할 수 있게 된다.

또한 본 실시예에 따르면, 가로/세로의 길이가 실질적으로 1 미터(m) 이상의 대형 기판(G)에 인쇄 작업을 진행할 때에도 큰 용량의 승하강 구동부(70)를 사용하지 않고서도 인압을 조절할 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 서보모터가 회전식 서보모터로 적용되어 있으나, 리니어 모터 등으로 적용될 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.

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 블랭킷 롤 영역의 확대 정면도이다.

도 4 내지 도 6은 각각 본 실시예에 따른 인쇄장치의 동작을 단계적으로 도시한 도면들이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 그라비아 롤 10a : 요홈부

12 : 지지부 20 : 닥터 블레이드

22 : 나이프 30 : 디스펜서

40 : 블랭킷 롤 50 : 워크 스테이지

60 : 하부베이스 70 : 승하강 구동부

71 : 서보모터 72 : 볼스크루

73 : 롤지지부 74 : 감지부

80 : 인압조절용 밸런스유닛

Claims (16)

1. 기판에 대한 인쇄 작업이 진행되는 워크 스테이지(work stage);

   상기 워크 스테이지에 대해 이격 배치되며, 외면으로 R(Red), G(Green), B(Blue) 칼라레지스트 중에서 선택된 적어도 어느 한 칼라레지스트가 도포되는 그라비아(Gravure);

   상기 그라비아에 대해 접근 및 이격 가능하게 마련되며, 상기 그라비아로부터의 칼라레지스트를 전이 받아 상기 워크 스테이지 상의 기판으로 재전이시키는 블랭킷 롤(Blanket roll);

   상기 블랭킷 롤에 마련되어 상기 블랭킷 롤을 상기 그라비아 롤에 대해 승하강시키는 복수의 승하강 구동부; 및

   상기 복수의 승하강 구동부의 주변에 각각 배치되어 상기 인쇄 작업 시 상기 기판에 대한 상기 블랭킷 롤의 하중을 탄성적으로 지지하는 인압조절용 밸런스유닛을 포함하며,

   상기 승하강 구동부는 상기 블랭킷 롤의 자체 하중에서 상기 인압조절용 밸런스유닛의 지지 하중을 제외한 나머지 상기 블랭킷 롤의 하중을 지지하면서 상기 블랭킷 롤을 승하강시키는 것을 특징으로 하는 인쇄장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 그라비아는 롤(roll) 형상의 그라비아 롤로서 상기 워크 스테이지로부터 이격된 위치의 상부 영역에 고정되어 있고, 상기 블랭킷 롤은 상기 워크 스테이지와 상기 그라비아 롤 사이에 마련되는 것을 특징으로 하는 인쇄장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 승하강 구동부는, 상기 블랭킷 롤을 상기 그라비아 롤에 대해 승하강시키는 서보모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 승하강 구동부는,

   상기 블랭킷 롤이 승하강되는 방향을 따라 상기 서보모터의 모터축에 결합되는 볼스크루; 및

   상기 볼스크루에 결합되어 상기 볼스크루의 길이 방향을 따라 승하강 이동 가능하며, 적어도 일측이 상기 블랭킷 롤과 결합되는 롤지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄장치.
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,

   상기 블랭킷 롤이 하강하여 상기 기판에 접촉 시 상기 블랭킷 롤의 자체 하중에서 상기 인압조절용 밸런스유닛의 지지 하중을 제외한 나머지 상기 블랭킷 롤의 하중에 의해 상기 블랭킷 롤은 상기 기판에 셀프 레벨링(self leveling)되어 밀착되는 것을 특징으로 하는 인쇄장치.
7. 제1항에 있어서,

   상기 인압조절용 밸런스유닛은 에어 실린더인 것을 특징으로 하는 인쇄장치.
8. 제2항에 있어서,

   상기 복수의 승하강 구동부는 상기 블랭킷 롤의 하부 영역에서 상호 이격되게 4각 구도로 배치되어 있으며,

   상기 복수의 승하강 구동부 각각에는 상기 기판에 대한 상기 블랭킷 롤의 인압을 감지하는 감지부가 더 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 인쇄장치.
9. 제8항에 있어서,

   상기 감지부는 로드셀인 것을 특징으로 하는 인쇄장치.
10. 제1항에 있어서,

    상기 블랭킷 롤의 양측에는 상기 인쇄 작업 진행을 위해, 상기 블랭킷 롤을 상기 기판에 대해 이동 및 회전시키는 이동회전부가 더 마련되어 있으며,

    상기 그라비아 롤의 주변에는 상기 그라비아 롤의 외면에 도포된 칼라레지스 트 중에서 필요 없는 칼라레지스트를 제거하는 닥터 블레이드(Dr. Blade)가 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 인쇄장치.
11. 제1항에 있어서,

    상기 워크 스테이지는,

    상기 기판을 지지하는 적어도 하나의 메인 스테이지(Main stage);

    상기 메인 스테이지와 함께 상기 기판을 지지함과 동시에 상기 메인 스테이지에 대해 독립적으로 구동하면서 상기 기판을 얼라인시키는 적어도 하나의 얼라인 스테이지(Align stage); 및

    상기 얼라인 스테이지가 상기 기판을 얼라인시키도록 상기 얼라인 스테이지를 구동하는 스테이지 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄장치.
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