KR101430998B1 - 연질의 다공성 시트를 포함하는 롤 프린팅 장치 및 이를 이용한 반전 옵셋 인쇄 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반전 옵셋 인쇄 방법에 의해 미세 패턴을 형성하는 경우에 있어서 연질의 다공성 시트가 올려져 있는 스테이지 위에 기판을 올림으로써 블랑킷의 패턴을 기판으로 정밀하게 전사하기 위한 롤 프린팅 장치 및 이를 이용한 인쇄 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

Description

연질의 다공성 시트를 포함하는 롤 프린팅 장치 및 이를 이용한 반전 옵셋 인쇄 방법{Roll printing apparatus comprising a softness porosity sheet and method of printing reverse offset using the same}

본 발명은 반전 옵셋 인쇄 방법에 의해 미세 패턴을 형성하는 경우에 있어서 연질의 다공성 시트가 올려져 있는 스테이지 위에 기판을 올린 롤 프린팅 장치를 이용하여 블랑킷의 패턴을 기판으로 정밀하게 전사하기 위한 방법에 관한 것이다.

각종의 전자 장치에 사용되는 미세패턴은 포토레지스트(Photoresist)를 이용한 포토리소그래피(Photolithography)에 의해 형성되는데, 대체로 코팅, 노광, 현상, 세정, 경화의 단계를 거쳐 제조된다. 그러나, 포토리소그래피(Photolithography)는 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 미세패턴을 얻는 기술이 제안되어 연구개발되고 있다.

패턴 형성을 위한 롤 프린팅 장비는 옵셋 인쇄, 반전 옵셋 인쇄, roll-to-roll 인쇄 등의 방식에 다양하게 적용 가능하며, 컬러 필터의 구성 요소인 R, G, B의 컬러 및 BM 패턴 뿐만 아니라 TFT, PDP의 전극 형성용 패턴과 격벽 재료의 패턴 전사 등 광범위하게 적용 가능하다. 롤 프린팅 장비는 대체로 코터, 롤, 롤 구동 장치, 클리쉐 또는 기판 스테이지와 스테이지 얼라인을 위한 구동 장치를 가장 기본적인 구성 요소로 하며, 이에 더하여 클리쉐 및/또는 배관 세정장치, 블랑킷에 흡수된 용제를 흡수하여 블랑킷을 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 블랑킷으로의 코팅 상태, 코팅후 클리쉐 혹은 기판으로의 전사되기 전까지의 용제의 휘발 정도와 대기시간, 전사되는 동안의 스테이지와 롤 혹은 블랑킷 간 간격에 의해 형성되는 인압 등의 공정 조건에 크게 의존한다. 특히, 롤 프린팅 공정의 첫 단계인 롤 혹은 블랑킷으로의 코팅시 코팅 상태에 의해 전체 패턴의 uniformity 뿐만 아니라 여러 가지 형태의 얼룩 형성 여부가 결정된다. 이때, 블랑킷에 코팅된 잉크는 cliche를 거쳐 기판으로 패턴이 전사되는 동안 블랑킷에는 하나도 남아 있지 않는 것이 이상적이다.

일반적으로 롤에 감겨 있는 블랑킷은 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane, PDMS) 재질의 고무층과 PET 필름층, 그리고 연질의 다공성 쿠션층으로 구성되어 있다. PDMS 층은 실제 잉크가 코팅되는 코팅면으로서 패턴이 전사되는 기판과의 표면에너지 차이를 이용하여 미세 패턴을 전사하는 기능을 하며, PET 필름 층은 PDMS 층을 지지해 주는 지지층 역할을 한다. 반면, 연질의 다공성 쿠션층은 롤과 직접 접촉하여 롤의 PDMS 코팅면과 기판과의 접촉에 의해 발생하는 인압을 완화시켜 줌과 동시에 롤 표면에서 PDMS 코팅면이 미끄러지는 현상을 방지하는 역할도 한다. 따라서, 쿠션층은 반전 옵셋 인쇄에 있어서 미세 패턴의 정밀 전사와 Total pitch 변화를 최소화하는데 도움을 준다. 이에 반해, 클리쉐와 기판은 일반적으로 유리 재질로 제작되어 지기 때문에 강도가 높은 경질의 특성을 갖는다.

따라서, 본 발명에서는 반전 옵셋 인쇄 방법에 의해 미세 패턴을 형성하는 경우에 있어서 연질의 다공성 시트가 올려져 있는 스테이지 위에 기판을 올림으로써 블랑킷의 패턴을 기판으로 정밀하게 전사하기 위한 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 반전 옵셋 인쇄 방법에 의해 미세 패턴을 형성하는 경우에 있어서 연질의 다공성 시트가 올려져 있는 스테이지 위에 기판을 올린 롤 프린팅 장치를 이용하여 블랑킷의 패턴을 기판으로 정밀하게 전사하기 위한 롤 프린팅 장치 및 이를 이용한 인쇄 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은 본 발명의 연질의 다공성 시트를 이용한 롤 프린팅 장치 및 이를 이용한 반전 옵셋 인쇄 방법은 블랑킷의 패턴을 정밀하게 전사할 수 있음을 확인하여 본 발명을 완성하였다.

본 발명에 따른 롤 프린팅 장치는 기판의 스테이지 위에 연질 다공성 시트를 장착하고, 그 위에 기판을 올려 놓는 형태로서, 연질 다공성 시트를 장착하지 않았을때보다 블랑킷의 패턴을 정밀하게 전사할 수 있음을 확인하였다.

도 1은 인쇄롤, 스테이지 위에 장착된 인쇄판, 기판을 나타낸 도이고,
도 2는 인쇄롤의 회전 진행 방향을 나타낸 도이며,
도 3은 기판 위의 패턴 형성을 나타낸 도이고,
도 4는 블랑킷과 기판과의 인압 간격을 나타낸 도이며,
도 5는 인쇄판 스테이지 또는 기판 스테이지 위에 연질 다공성 시트의 장착 및 이를 이용한 패턴을 나타낸 도이다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명은 코터, 롤, 롤 구동 장치, 클리쉐, 기판 스테이지 및 스테이지 얼라인을 위한 구동 장치를 포함하는 롤 프린팅 장치에 있어서,

상기 기판 스테이지는 연질 다공성 시트가 부착된 것을 특징으로 하는 롤 프린팅 장치를 제공한다.

구체적으로 본 발명의 롤 프린팅 장치는 상기 목적을 달성하기 위해 기판의 스테이지 위에 연질의 다공성 시트를 장착하고, 그 위에 기판을 올려놓는 형태일 수 있다.

상기 기판 스테이지에는 패턴이 전사되는 동안 기판을 안정하게 장착하여 고정시키기 위해 진공을 걸어줄 수 있는 다수의 진공 홀(vacuum hole)이 생성되어 있어, 연질의 다공성 시트를 스테이지 위에 올려 놓더라도 시트의 기공을 통하여 진공을 잡히기 때문에 기판이 패턴이 전사되는 동안에도 안정하게 고정될 수 있다. 상기 연질 다공성 시트는 오픈 셀(open cell) 또는 클로즈드 셀(closed cell) 구조일 수 있으나, 오픈 셀(open cell) 구조가 더 바람직하다. 스테이지 위에 다공성 시트를 놓고, 그 위에 기판 혹은 인쇄판을 놓을 때 진공에 의해 스테이지에 기판 혹은 인쇄판이 고정되어 있어야 한다. 이때, 클로즈드 셀(closed cell) 구조의 다공성 시트를 사용하게 되면 진공에 의해 기판 혹은 인쇄판을 스테이지 위에 고정하는 것이 어렵게 된다.

본 발명의 연질 다공성 시트는 공극률이 20 내지 90%, 바람직하게는 30 내지 70% 일 수 있고, 20% 미만인 경우에는 다공성 시트가 딱딱한 특성을 나타내어 인압에 의한 패턴 전사시 원활한 패턴 전사가 이루어지기 어렵게 되고, 90% 초과일 경우에는 공극률이 너무 높아 다공성 시트로서의 기능을 할 수 없게 된다.

또한, 본 발명의 연질 다공성 시트는 공극 크기(pore size)가 50㎛ 내지 1mm, 바람직하게는 100㎛ 내지 800㎛일 수 있고, 50㎛ 미만인 경우에는 공극의 크기가 너무 작아서 진공으로 기판을 잡는데 어려움이 있을 수 있으며, 1mm를 초과일 경우에는 공극의 크기가 너무 커져서 다공성 시트의 지지체로서의 역할을 하기 어려울 수 있다.

본 발명의 연질의 다공성 시트는 발포공정을 통하여 제조된 발포체, 섬유재질을 직조하여 제조된 직물(woven fabric) 및 부직포(non-woven fabric)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 시트를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 섬유재질을 직조하여 제조된 직물(woven fabric) 또는 부직포(non-woven fabric)의 시트를 사용할 수 있다.

또한 상기 다공성 시트를 제조하기 위한 재질로는 폴리우레탄, 폴리에스테르, 셀룰로우스 및 그 유도체 성분으로 된 재질을 사용할 수 있다.

본 발명은 본 발명의 롤 프린팅 장치를 이용한 인쇄 방법을 제공한다.

상기 인쇄 방법은 옵셋 인쇄, 반전 옵셋 인쇄 또는 롤-투-롤(roll-to-roll)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

이하, 본 발명의 롤 프린팅 장치에 대해 상세히 설명한다.

본 발명의 반전 옵셋 인쇄를 이용한 롤 프린팅에서는 우선 도 1과 같이 블랑킷이 감겨져 있는 인쇄롤에 코터를 이용하여 균일하게 잉크를 도포한다. 도포가 완료된 후, 도 2에서와 같이 인쇄롤이 회전하여 진행하면서 인쇄판의 돌출부에 의해 블랑킷으로부터 원하지 않는 패턴부를 떼어낸다. 그리고 나서 도 3에서와 같이 블랑킷에 남아 있는 원하는 패턴부를 기판에 전사하여 기판에 패턴을 형성한다.

반전 옵셋 인쇄에서는 잉크가 코팅되어 있는 블랑킷과 인쇄판의 돌출부 혹은

기판의 표면이 서로 접촉할 때, 표면에너지의 차이에 의한 화학적인 작용과 인압에 의한 기계적인 힘이 동시에 작용하여 패턴이 블랑킷으로부터 인쇄판의 돌출부 혹은 기판으로 전사된다. 이때, 블랑킷과 인쇄판 혹은 기판 표면과의 인압은 도 4와 같이 인쇄롤을 인쇄판 혹은 기판 위에 눌러주는 깊이를 인압 간격으로 하여 표시되며, 인압 간격은 10㎛ 내지 50㎛를 유지하는 것이 바람직하다. 인압 간격이 10㎛ 이내인 경우에는 인압이 너무 약하여 패턴의 전사가 원활히 이루어지지 않을 수 있으며, 인압 간격이 50㎛ 이상이 되는 경우에는 인압이 너무 커서, 잉크가 눌리면서 옆으로 번지는 현상이 일어날 수 있으며, 또한 인쇄판의 함몰부에 잉크가 닿아서 원하는 패턴을 얻을 수 없게 된다.

인압 간격이 인쇄판 혹은 기판 전체에 걸쳐 일정하고 균일하게 유지가 되어야만 기판 전체 면에 걸쳐 균일한 패턴이 얻어질 수 있다.

보통 인압 간격은 스테이지를 고정한 상태에서 인쇄롤을 상하로 움직이거나 인쇄롤을 고정한 상태에서 스테이지를 상하로 움직여서 조절한다. 이때, 인쇄롤을 너무 내리거나 스테이지를 너무 올리게 되면 인압 간격이 너무 크게 되고, 인쇄롤을 덜 내리거나 스테이지가 덜 올라가게 되면 인압 간격이 너무 작게 되며, 스테이지의 평판도와 인쇄롤 자체의 동심도 및 편심도가 전체 면적에 걸친 인압 간격의 균일도에 크게 영향을 미치게 된다.

이때, 도 5와 같이 인쇄판 스테이지 혹은 기판 스테이지와 인쇄판 혹은 기판과의 사이에 연질의 다공성 시트를 놓게 되면, 스테이지 및 인쇄롤과 블랑킷의 균일도가 다소 정밀하지 못하여 인압 간격 조절이 원활하게 되지 못하더라도 연질의 다공성 시트가 완충 시트의 역할을 하여 전체적으로 균일한 인압 간격이 유지될 수 있도록 하여 주어, 전체 면적에 걸쳐 균일한 패턴을 얻는 것이 가능하도록 해준다.

이하의 실험예 및 비교 실험예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

단, 본 발명을 예시하기 위한 것이며 본 발명의 범위가 이들에 의하여 한정되는 것은 아니다.

실험예

인쇄판 스테이지와 인쇄판 사이, 그리고 기판 스테이지와 기판 사이에 두께 100㎛, 공극률 45%의 셀룰로오스 섬유 재질의 다공성 시트를 넣고, 진공에 의해 인쇄판과 기판을 각각 스테이지에 고정하였다. 블랑킷에 코터를 이용하여 잉크를 도포한 후 인쇄롤을 회전시키면서 진행하여 인쇄판과 기판에 패턴을 전사하였고, 이때, 블랑킷과 인쇄판 혹은 기판과의 간격은 연질의 다공성 시트가 없는 경우를 기준으로 하여 하기 비교 실험예와 같이 설정하여 진행한다.

이때, 패턴의 전사율은 기판의 전체 면적에 대하여 패턴이 전사된 면적의 비율로 계산하였으며, 결과는 하기 표 1에 나타내었다.

비교 실험예

인쇄판 스테이지와 인쇄판 사이, 기판 스테이지와 기판 사이에 연질의 다공성 시트를 삽입하지 않는 것을 제외하고는 실험예와 동일하게 진행하였다.

이때 블랑킷과 인쇄판 혹은 기판과의 간격은 블랑킷과 인쇄판 혹은 기판의 접촉하였을 때를 인압 간격 0㎛로 하여, 스테이지를 일정하게 10㎛ 간격으로 올리면서 인압 간격을 조절하였다.

	인쇄판-블랑킷 간격	패턴 전사율	패턴 특성
실험예	0㎛	100%	양호
	10㎛	100%	양호
	20㎛	100%	양호
	40㎛	100%	양호
	60㎛	100%	인쇄판 홈부 바닥 닿음
비교 실험예	0㎛	<10%	인쇄판이 패턴을 제대로 off시키지 못함
	10㎛	<30%	인쇄판이 패턴을 제대로 off시키지 못함
	20㎛	<70%	인쇄판이 패턴을 제대로 off시키지 못함
	40㎛	100%	양호
	60㎛	100%	인쇄판 홈부 바닥 닿음

상기 표 1에서와 같이, 실험예의 본 발명의 연질 다공성 시트를 이용한 패턴 형성은 연질 다공성 시트를 사용하지 않은 비교 실험예에서보다 패턴 전사율 및 패턴 특성이 우수하게 나타남을 확인하였다.

Claims (9)

1. 코터, 롤, 롤 구동 장치, 클리쉐, 기판 스테이지 및 스테이지 얼라인을 위한 구동 장치를 포함하는 롤 프린팅 장치에 있어서,
   상기 기판 스테이지는 진공 홀이 생성되고, 연질 다공성 시트가 부착된 것이며,
   상기 연질 다공성 시트는 오픈 셀(open cell) 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 롤 프린팅 장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 연질 다공성 시트는 공극률이 20 내지 90 %인 것을 특징으로 하는 롤 프린팅 장치.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 연질 다공성 시트는 공극 크기(pore size)가 50㎛ 내지 1mm 인 것을 특징으로 하는 롤 프린팅 장치.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 연질 다공성 시트는 발포체, 섬유 재질을 직조하여 제조된 직물 (woven fabric) 및 부직포 (non-woven fabric)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 롤 프린팅 장치.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 연질 다공성 시트의 재질은 폴리우레탄, 폴리에스테르, 셀룰로오스 및 그 유도체 성분으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 롤 프린팅 장치.
   
8. 제1항, 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 의한 롤 프린팅 장치를 이용하는 것을 특징으로 하는 인쇄 방법.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 인쇄 방법은 옵셋 인쇄, 반전 옵셋 인쇄 또는 롤-투-롤(roll-to-roll)인쇄 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 인쇄 방법.

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