KR101100652B1 - 와이어 스크린을 이용한 스크린 인쇄 방법 및 그 장치 - Google Patents

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Abstract

와이어 스크린을 이용한 스크린 인쇄 방법 및 그 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 스크린 인쇄 방법은 스트라이프 형태의 와이어 스크린을 형성하는 단계; 및 상기 와이어 스크린을 이용한 스크린 인쇄를 통해 기판 상에 인쇄 막을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 와이어 스크린 상부에 상기 기판 상에 형성될 패턴의 마스크를 배치하는 단계를 더 포함하며, 상기 인쇄 막을 형성하는 단계는 상기 와이어 스크린을 구성하는 강선의 수평 방향으로 진행하는 스퀴지(squeegee) 혹은 블레이드(blade)를 이용하여 상기 인쇄 막을 형성할 수 있다.
스크린 인쇄, 와이어 스크린, 기포, 스퀴지

Description

와이어 스크린을 이용한 스크린 인쇄 방법 및 그 장치{A SCREEN PRINTING METHOD USING WIRE SCREEN AND APPARATUS THEREOF}
본 발명은 스크린 인쇄 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 스트라이프(stripe) 형태의 와이어 스크린을 이용하여 기판 상에 패턴을 스크린 인쇄함으로써, 스크린과 스퀴지(squeegee) 사이의 마찰을 최소화하고, 기포가 발생되는 것을 억제하여 양질의 인쇄 막을 얻을 수 있는 와이어 스크린을 이용한 스크린 인쇄 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
바 코터(bar coater)는 대면적 박막 코팅에 사용 되는 기구로, 기층의 일면에 액체 화학 물질을 부어서 준비하는 제1 단계, 실린더의 외주면에 선이 감겨져 형성된 바 코터를 기층의 일면에서 회전 전진시켜 액체 화학 물질을 도포하는 제2 단계, 및 기층의 일면으로부터 설정된 높이에 스퀴지(squeegee) 또는 블레이드(blade)를 위치시키고 스퀴지 또는 블레이드를 설정된 속도로 전진시켜 도포된 상태의 액체 화학 물질을 설정된 도포 두께로 조절하는 제3 단계에 따라 작업이 이루어지며, 이러한 방법을 통해서 대면적 박막 코팅이 가능하다.
하지만, 바 코터는 면이 매우 평평해야 한다는 전재가 붙기 때문에 인쇄하고 자 하는 면의 표면조도가 떨어지거나 인쇄면 자체가 굴곡이 있을 경우 굴곡의 형상을 유지하면서 그 면 위에 고른 박막형태를 유지하지 어려운 문제점이 있다.
스크린 인쇄는 실크 스크린인쇄를 의미하는 것으로, 비단이나 화학섬유의 천을 팽팽하게 하여 스크린으로 하고, 비화선부가 되는 부분을 형지 또는 아교재로 덮어씌운 다음, 그 위에서 잉크를 부여하면 화선부에만 잉크가 스크린을 통하여 인쇄된다.
스크린을 만드는 방법에는, (1) 두툼한 종이나 특수한 필름을 커터(cutter)로 잘라내어 형지를 만드는 방법, (2) 원고를 특수한 크레용으로 직접 그린 다음, 전면에 아교재를 부으면 화선부는 크레용에 섞여 있는 초로 인해 아교재가 배어 들어가지 않게 되는데, 이 뒷면에서 기름으로 크레용을 씻어내어 판을 만드는 방법, (3) 사진제판법에 의해 직접 젤라틴감광액을 천에 칠한 다음, 빛 쬐기 현상하는 방법, (4) 카본 티슈에 원고를 빛 쬔 다음, 스크린에 전사하는 방법 등이 있을 수 있다.
인쇄는 스퀴지라는 밀대로 잉크를 밀어내는 손 인쇄가 많으나, 실크 스크린 인쇄 전용의 인쇄기도 사용되고 있다.
스크린 인쇄의 특색으로는 잉크 층이 매우 두꺼워 형광잉크 등에 적합하며, 색 수도 자유로이 사용할 수 있다는 것으로, 포스터나 천 또는 대형 입간판 따위의 적은 부수의 인쇄에 이용될 수 있고, 나아가 유리, 도자기, 금속 등의 피 인쇄물에도 인쇄가 가능하지만, 내쇄력이 작고, 섬세한 화선이나 망점의 표현이 어려우므로, 많은 부수나 정밀인쇄물에는 적합하지 않다. 최근에는 스크린 막의 매 시(mesh) 수 증가로 미크론 단위의 정밀인쇄는 가능하며 스크린 막의 재질에 따라서도 여러 가지 분야에 사용 되고 있다.
이런 특색을 갖는 스크린 인쇄는 인쇄 시 인쇄가 용이하도록 잉크에 첨가제를 넣어 인쇄 조건을 만족 시키는데, 잉크나 인쇄 용액의 특성을 변경하기 어려울 경우 스크린 인쇄 방식을 적용하기가 어렵다는 문제점이 있다. 일 예로, 스크린 인쇄가 진행되는 과정에서 스크린을 지나면서 기포가 발생할 수 있는데, 이는 격자 형태의 그물구조를 갖는 스크린에 의해 스크린을 통과하는 수지는 기존 스크린 인쇄에서 사용하던 잉크의 성분에 비해 점도가 낮고 점착력이 강하며 기포를 쉽게 발생시키는 주방 세제와 비슷한 특성을 지니고 있으므로, 자연스럽게 미세 기포를 포함하게 되고 이러한 미세 기포는 인쇄 작업에서나 이후의 작업에서도 큰 문제로 작용 한다.
특히, 스크린 인쇄에서 특수 잉크를 사용할 때 잉크의 성분을 변화시키는 것이 극히 제한적이라면 인쇄에서 발생하는 기포문제 등을 소포제를 첨가하는 방법으로 해결하기 어려운 문제점이 있다.
일 예로, 자외선(UV) 경화성 PMMA(Poly memethyl metha acrylate) 수지로 365[㎚] 파장의 빛에 반응하여 경화되는 성질을 갖는 인쇄용 잉크는 광 투과율이 매우 높고 빛의 굴절률이 1.4가 되는 성질을 이용하여 LCD의 백라이트에 사용되는 도광판으로 이용되는데, 이런 UV 경화성 PMMA 수지에 소포제 등의 기타 첨가물을 섞어 기포 발생 문제를 해결하고자 할 경우 광 경화성이나 광 투과율, 빛의 굴절률 등이 변하게 되어 제품으로써의 역할을 하지 못하게 된다.
따라서, 기포의 발생을 억제하여 양질의 인쇄 막을 얻을 수 있는 방법의 필요성이 대두된다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 본 발명의 실시예에 따른 목적은, 스트라이프 형태의 와이어 스크린을 사용하여 스크린 인쇄를 수행함으로써, 스퀴지가 스크린을 밀고 지나갈 때 발생하는 마찰을 최소화하고, 격자 형태의 스크린에 의해 발생될 수 있는 기포 발생을 최소화하여 양질의 인쇄 막을 얻을 수 있는 와이어 스크린을 이용한 스크린 인쇄 방법 및 그 장치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 한 측면에 따른 스크린 인쇄 방법은 스트라이프 형태의 와이어 스크린을 형성하는 단계; 및 상기 와이어 스크린을 이용한 스크린 인쇄를 통해 기판 상에 인쇄 막을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
나아가, 상기 와이어 스크린 상부에 상기 기판 상에 형성될 패턴의 마스크를 배치하는 단계를 더 포함하고, 상기 인쇄 막을 형성하는 단계는 상기 마스크 및 상기 와이어 스크린을 이용하여 상기 기판 상에 상기 인쇄 막을 형성할 수 있다.
상기 와이어 스크린을 형성하는 단계는 일정 선경을 갖는 강선을 일정 피치 간격으로 배열하여 상기 스트라이프 형태의 상기 와이어 스크린을 형성할 수 있다.
상기 인쇄 막의 두께는 상기 와이어 스크린을 구성하는 강선의 선경 및 피치에 의해 결정될 수 있다.
상기 인쇄 막을 형성하는 단계는 상기 와이어 스크린을 구성하는 강선의 수 평 방향으로 진행하는 스퀴지(squeegee) 혹은 블레이드(blade)를 이용하여 상기 인쇄 막을 형성할 수 있다.
본 발명의 한 측면에 따른 스크린 인쇄 장치는 스트라이프 형태의 와이어 스크린을 포함하고, 상기 와이어 스크린을 이용한 스크린 인쇄를 통해 기판 상에 인쇄 막을 형성할 수 있다.
나아가, 상기 와이어 스크린 상부에 배치되어 상기 기판 상에 형성되는 상기 인쇄 막의 패턴을 형성하는 마스크를 더 포함할 수 있다.
더 나아가, 상기 기판 상에 상기 인쇄 막이 형성되도록 상기 와이어 스크린을 구성하는 강선과 수평 방향으로 진행하는 스퀴지를 더 포함할 수 있다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부 도면을 참조한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백히 드러나게 될 것이다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 스크린을 이용한 스크린 인쇄 방법 및 그 장치를 첨부된 도 1 내지 도 6을 참조하여 상세히 설명한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스크린 와이어를 이용한 스크린 인쇄 장치를 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, 스크린 인쇄 장치는 와이어 스크린(120), 마스크(130) 및 스퀴지(140)를 포함한다.
와이어 스크린(120)은 일정 선경을 갖는 강선이 일정 피치로 배열되어 스트라이프(stripe) 형태는 갖는 스크린으로, 강선이 스퀴지의 진행 방향과 수평되게 배열된다.
여기서, 강선은 와이어 스크린의 인장 강도가 저하되는 것을 방지하기 위해, 일정 이상의 인장 강도를 가진 재질이어야 하고, 일 예로, 니켈 도금 강선일 수 있다.
이런 와이어 스크린(120)은 도 2(a)에 도시된 기존의 격자 구조 형태의 스크린과는 달리, 도 2(b)에 도시된 일 예와 같이, 일정 크기(R)의 선경을 갖는 강선이 일정 피치(p) 간격으로 스퀴지의 진행 방향으로만 배열되도록 형성되어, 스퀴지와의 마찰력을 최소화할 수 있고, 스퀴지 진행방향에 있는 장해물이 제거하여 기포가 발생되는 것을 억제할 수 있다.
이때, 와이어 스크린(120)은 기판(110) 상에 형성될 인쇄 막의 두께에 따라 강선의 선경 또는 강선간의 간격인 피치가 달라질 수 있으며, 나아가 기판(110) 상에 인쇄 막이 형성되도록 와이어 스크린(120)과 마스크(130) 상부에서 진행하는 스퀴지(140)의 강도에 따라 달라질 수도 있다.
이는 강선의 선경 또는 피치에 의해 기판 상에 도포되는 인쇄용 잉크의 양이 달라지기 때문이고, 스퀴지의 경도에 따라 스퀴지가 진행 방향으로 밀고 나가면서 와이어 스크린(120), 마스크(130), 기판(110) 등에 가해지는 압력이 달라지기 때문 이다.
여기서, 인쇄 막의 두께를 결정하는 변수에 대해 도 3과 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 3은 스퀴지의 경도가 70일 때 강선의 피치에 따라 형성된 인쇄 막의 두께 변화(a)와 스퀴지의 경도가 90일 때 강선의 피치에 따라 형성된 인쇄 막의 두께 변화(b)를 나타낸 것이다.
도 3에서 알 수 있듯이, 기판 상에 형성되는 인쇄 막의 두께는 강선의 피치가 작을수록 그리고 스퀴지의 경도가 낮을수록 두꺼워지는 것을 알 수 있다.
즉, 스퀴지의 경도 및 강선의 선경이 일정하다 가정하면, 강선의 피치를 조절함으로써 기판 상에 형성되는 인쇄 막의 두께를 조절할 수 있고, 강선의 선경 및 피치가 일정하다 가정하면 스퀴지의 경도를 조절함으로써 기판 상에 형성되는 인쇄 막의 두께를 조절할 수도 있다.
도 3을 통해서, 인쇄 막의 두께는 스퀴지의 경도 및 강선의 피치에 대해 반비례하는 것을 알 수 있다.
물론, 인쇄 막의 두께는 스퀴지의 경도와 강선의 피치 뿐만 아니라 강선의 선경에 의해서도 결정될 수 있다.
도 4는 강선의 선경에 따른 인쇄 막의 두께를 설명하기 위한 예시도이다.
도 4에 도시된 변수 중 a는 강선간의 간격인 피치를 의미하고, b는 강선이 있는 상태에서의 도포 두께를 의미하고, r은 강선(410)의 선경을 의미하고, A는 도포 면적을 의미하며, c는 인쇄 막의 두께를 의미한다.
여기서, b와 r이 같다고 가정하면, 면적 A는 <수학식 1>과 같이 표현할 수 있다.
Figure 112009032502533-pat00001
<수학식 1>에서 알 수 있듯이, 인쇄 막의 두께는 강선의 피치가 고정된 경우에는 강선의 선경에 따라 좌우되는데, 선경이 클수록 인쇄 막의 두께는 두꺼워지고 선경이 작을수록 인쇄 막의 두께는 얇아지는 것을 알 수 있다.
즉, 인쇄 막의 두께는 강선의 선경에 비례한다.
이와 같이, 도 3과 도 4를 통해서, 인쇄 막의 두께에 대한 변수는 강선의 선경과 피치 그리고 스퀴지의 경도를 포함하는데, 이 세가지 변수 중 적어도 하나 이상을 조절함으로써, 스크린 인쇄를 통해 기판 상에 형성되는 인쇄 막의 두께가 조절될 수 있다.
물론, 각 변수에 대한 인쇄 막의 두께 데이터는 실험과 측정 등을 통해 얻어 질 수 있다.
다시 도 1을 참조하여, 마스크는 와이어 스크린 상에 배치되고 기판 상에 형성될 패턴을 구비한다.
물론, 도 1에 마스크의 패턴을 도시하진 않았지만, 기판 상에 형성된 인쇄 막의 패턴이 형성되며, 이 마스크에 대한 패턴을 와이어 스크린에서 제공할 수 있는 경우에는 와이어 스크린이 마스크를 대체할 수도 있다.
스퀴지는 와이어 스크린에 구성된 강선의 배열 방향과 평행하게 진행하여 도포된 인쇄용 잉크를 밀고 가면서 기판 상에 인쇄 막을 형성한다.
이때, 스퀴지는 일정 높이에서 자동으로 강선의 배열 방향과 평행하게 진행할 수 있으며, 스퀴지가 자동으로 진행할 수 없는 경우에는 사용자에 의한 손 인쇄를 통해 진행될 수도 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 스크린 인쇄 장치는 스퀴지의 진행 방향으로 강선이 배열된 스트라이프 형태의 와이어 스크린을 이용하여 스크린 인쇄를 수행함으로써, 스퀴지와 와이어 스크린의 마찰을 최소화하고, 격자 구조의 스크린에 의해 발생될 수 있는 기포의 발생을 억제하여 양질의 인쇄 막을 얻을 수 있다.
즉, 도 2(a)에 도시된 격자 구조의 스크린을 사용하는 경우 도 5(a)에 도시된 바와 같이, 인쇄 막에 기포가 생긴 것을 알 수 있고, 도 2(b)에 도시된 본 발명 에서의 와이어 스크린을 사용하는 경우 도 5(b)에 도시된 바와 같이, 양질의 인쇄 막이 형성되는 것을 알 수 있다.
따라서, 스크린 인쇄 시 잉크나 인쇄 용액의 특성을 변경하기 어려운 경우 예를 들어, LCD의 백라이트에 사용되는 도광판을 위한 UV 경화성 PMMA 수지의 경우 기포 발생 문제를 해결하기 위해 수지에 소포제 등의 기타 첨가물을 섞는 경우 광 경화성이나 광 투과율, 빛의 굴절률 등이 변하게 되어 제품으로써의 역할을 수행하지 못하는데, 본 발명에서의 와이어 스크린을 사용하게 되면 첨가물을 섞지 않고도 기포 발생 문제를 해결할 수 있기 때문에 원하는 특성을 갖는 제품을 생산할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 스크린을 이용한 스크린 인쇄 방법에 대한 동작 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 스크린 인쇄 방법은 강선이 한 방향으로만 배열된 스트라이프 형태의 와이어 스크린을 형성한다(S610).
여기서, 와이어 스크린은 기판 상에 형성될 인쇄 막의 두께에 따라 구성되는 강선의 선경 또는 강선간의 간격인 피치가 달라질 수 있는데, 강선의 선경은 인쇄 막의 두께에 비례하고, 피치는 인쇄 막의 두께에 반비례한다.
형성된 와이어 스크린을 인쇄하고자 하는 기판 상에 위치시키고, 그 상부에 기판 상에 형성된 패턴을 갖는 마스크를 배치시킨다(S620).
이때, 마스크는 와이어 스크린이 마스크의 기능을 수행할 수 있는 경우 마스 크의 추가 사용없이 와이어 스크린을 이용하여 해당 패턴을 형성할 수도 있다.
기판 상에 형성된 와이어 스크린 및 마스크 상부에 잉크 또는 인쇄용 용액을 도포하고, 스퀴지 또는 블레이드를 이용하여 와이어 스크린을 구성하는 강선이 배열된 방향과 수평하게 진행하여 기판 상에 인쇄 막을 형성한다(S630, S640).
이때, 기판 상에 형성되는 인쇄 막의 두께는 와이어 스크린의 강선에 대한 배열 방향으로 진행하는 스퀴지의 경도에 따라 달라질 수도 있는데, 인쇄 막의 두께는 스퀴지의 경도와 반비례한다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 스크린 인쇄 방법은 스트라이프 형태로 강선이 배열된 와이어 스크린을 사용하여 기판 상에 인쇄 막을 형성하기 때문에 스퀴지와의 마찰을 최소화할 수 있고, 격자 구조 형태의 스크린에 의해 발생될 수 있는 기포 발생 문제를 억제하여 양질의 인쇄 막을 얻을 수 있다.
본 발명에 의한, 와이어 스크린을 이용한 스크린 인쇄 방법 및 그 장치는 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 양한 형태로 변형, 응용 가능하며 상기 실시 예에 한정되지 않는다. 또한, 상기 실시 예와 도면은 발명의 내용을 상세히 설명하기 위한 목적일 뿐, 발명의 기술적 사상의 범위를 한정하고자 하는 목적은 아니며, 이상에서 설명한 본 발명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 상기 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것은 아님은 물 론이며, 후술하는 청구범위뿐만이 아니라 청구범위와 균등 범위를 포함하여 판단되어야 한다.
도 1은 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스크린 와이어를 이용한 스크린 인쇄 장치를 나타낸 것이다.
도 2는 종래 격자 구조의 스크린(a)과 본 발명의 와이어 스크린(b)를 나타낸 것이다.
도 3은 스퀴지의 경도가 70일 때 강선의 피치에 따라 형성된 인쇄 막의 두께 변화(a)와 스퀴지의 경도가 90일 때 강선의 피치에 따라 형성된 인쇄 막의 두께 변화(b)를 나타낸 것이다.
도 4는 강선의 선경에 따른 인쇄 막의 두께를 설명하기 위한 예시도이다.
도 5는 종래 격자 구조의 스크린에 의해 형성된 인쇄 막(a)과 본 발명의 와이어 스크린에 의해 형성된 인쇄 막(b)을 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 스크린을 이용한 스크린 인쇄 방법에 대한 동작 흐름도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
120: 와이어 스크린
130: 마스크
140: 스퀴지

Claims (9)

  1. 스트라이프 형태의 와이어 스크린을 형성하는 단계;
    인쇄될 패턴이 형성된 마스크와 인쇄될 기판 사이에 상기 와이어 스크린을 배치시키는 단계; 및
    상기 와이어 스크린의 스트라이프 방향과 수평 방향으로 스크린 인쇄하여 상기 기판 상에 인쇄 막을 형성하는 단계
    를 포함하는 스크린 인쇄 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 와이어 스크린을 형성하는 단계는
    일정 선경을 갖는 강선을 일정 피치 간격으로 배열하여 상기 스트라이프 형태의 상기 와이어 스크린을 형성하는 스크린 인쇄 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 인쇄 막의 두께는
    상기 와이어 스크린을 구성하는 강선의 선경 및 피치에 의해 결정되는 스크린 인쇄 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 인쇄 막을 형성하는 단계는
    상기 와이어 스크린을 구성하는 강선의 수평 방향으로 진행하는 스퀴지(squeegee) 혹은 블레이드(blade)를 이용하여 상기 인쇄 막을 형성하는 스크린 인쇄 방법.
  6. 인쇄될 패턴이 형성된 마스크와 인쇄될 기판 사이에 배치되는 스트라이프 형태의 와이어 스크린을 포함하고,
    상기 와이어 스크린의 스트라이프 방향과 수평 방향으로 스크린 인쇄를 통해 상기 기판 상에 인쇄 막을 형성하는 스크린 인쇄 장치.
  7. 삭제
  8. 제6항에 있어서,
    상기 인쇄 막의 두께는
    상기 와이어 스크린을 구성하는 강선의 선경 및 피치에 의해 결정되는 스크린 인쇄 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 기판 상에 상기 인쇄 막이 형성되도록 상기 와이어 스크린을 구성하는 강선과 수평 방향으로 진행하는 스퀴지
    를 더 포함하는 스크린 인쇄 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008110533A (ja) * 2006-10-31 2008-05-15 Fujitsu Hitachi Plasma Display Ltd スクリーンマスク

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JP2008110533A (ja) * 2006-10-31 2008-05-15 Fujitsu Hitachi Plasma Display Ltd スクリーンマスク

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