KR102498639B1 - 패턴 성형 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 패턴 성형 장치에 관한 것으로, 본 발명의 일 측면에 따르면, 기재를 공급하기 위한 제1 공급부; 제1 공급부의 기재의 이송 경로 상 적어도 일부 구간에서 기재 상에 위치되도록 마스크를 공급하며, 마스크의 이송 경로가 폐곡선을 형성하는 제2 공급부; 및 마스크를 통과하여 기재 측으로 광을 조사하도록 마련된 광원을 포함하는 패턴 성형 장치가 제공된다.

Description

패턴 성형 장치{Apparatus for forming patterns}
본 발명은 패턴 성형 장치에 관한 것이다.
대향 배치된 2개의 기판의 사이에 액정 화합물, 또는 액정 화합물과 염료의 혼합물 등을 배치시켜서 광의 투과율이나 색상을 조절할 수 있는 있도록 한 광학 디바이스는 공지이다.
이러한 장치에서는 2개의 기판 사이의 간격을 유지하기 위해서 스페이서(spacer)가 상기 기판들 사이에 위치한다.
상기 스페이서를 형성하기 위해 패턴 성형 장치가 사용될 수 있다.
도 1은 종래 패턴 성형 장치(10)를 나타내는 개략도이다.
도 1을 참조하면, 상기 패턴 성형 장치(10)는 기재(41)를 공급하는 기재 공급부(20), 기재 상에 감광성 수지(42)를 도포하기 위한 코팅부(30), 적층체(40) 상에 패턴을 형성하기 위한 마스크(13), 광원(11), 노광 시 기재(41)를 지지하기 위한 스테이지(15)를 포함한다.
패턴 성형 장치(10)를 이용한 패턴 성형 방법을 살펴보면, 기재(41) 상에 감광성 수지(42)가 도포된 적층체(40)를 스테이지(15)에 고정시킨 후, 마스크(13)의 위치를 정렬(상/하 이동)한 후, 광원(11)을 작동시켜 패턴을 성형할 수 있다. 또한, 노광이 완료되면, 패턴이 형성된 적층체(40)를 이송시킨 후, 다시 차기 노광이 이루어져야 할 적층체(40) 영역을 스테이지(15)에 고정시킨 후, 마스크(13)의 위치를 정렬(상/하 이동)한 후, 광원(11)을 작동시켜 패턴을 성형할 수 있다
종래 패턴 성형 장치(10)는 연속적으로 패턴 성형이 어려운 문제를 갖고 있으며, 광폭에서 적층체의 종주름 및 사이드 컬(curl)에 기인한 불균일한 노광 갭(gap)이 형성되는 문제를 갖는다.
본 발명은 마스크가 적층체 상에 연속적으로 공급되며, 연속적인 패턴 성형이 가능한 패턴 성형 장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
또한, 본 발명은 노광 시 마스크 측에서 기재 측으로 광 조사가 이루어지는 패턴 성형 장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
또한, 본 발명은 포토리소그라피(Photolithography) 및 임프린트 리소그라피(Imprint Lithography)가 모두 적용 가능한 패턴 성형 장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
상기한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 기재를 공급하기 위한 제1 공급부; 제1 공급부의 기재의 이송 경로 상 적어도 일부 구간에서 기재 상에 위치되도록 마스크를 공급하며, 마스크의 이송 경로가 폐곡선을 형성하는 제2 공급부; 및 마스크를 통과하여 기재 측으로 광을 조사하도록 마련된 광원을 포함하는 패턴 성형 장치가 제공된다.
또한, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 기재를 공급하기 위한 복수 개의 제1 롤을 포함하는 제1 공급부; 제1 공급부의 기재의 이송 경로 상 적어도 일부 구간에서 기재 상에 위치되도록 마스크를 공급하기 위한 복수 개의 제2 롤을 포함하며, 복수 개의 제2 롤은 마스크의 이송 경로가 폐곡선을 형성하도록 배열된 제2 공급부; 및 마스크를 통과하여 기재 측으로 광을 조사하도록 마련되고, 인접하는 2개의 제1 롤 사이의 기재 영역 상에 위치된 광원을 포함하는 패턴 성형 장치가 제공된다.
또한, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 기재를 공급하기 위한 제1 롤을 포함하는 제1 공급부; 제1 롤에 접촉된 기재 상에 위치되도록 마스크를 공급하기 위한 복수 개의 제2 롤을 포함하며, 복수 개의 제2 롤은 마스크의 이송 경로가 폐곡선을 형성하도록 배열된 제2 공급부; 및 마스크를 통과하여, 제1 롤에 접촉된 기재 측으로 광을 조사하도록 마련된 광원을 포함하는 패턴 성형 장치가 제공된다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 적어도 일 실시예와 관련된 패턴 성형 장치는 다음과 같은 효과를 갖는다.
마스크의 이송경로가 폐곡선을 그리며, 마스크가 적층체 상에 연속적으로 공급되며, 이에 따라 연속적인 패턴 성형이 가능한다.
또한, 노광 시 마스크 측에서 기재 측으로 광 조사가 이루어질 수 있다.
또한, 패턴 성형 장치는 포토리소그라피(Photolithography) 및 임프린트 리소그라피(Imprint Lithography)가 모두 적용 가능하다.
도 1은 종래 패턴 성형 장치를 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예와 관련된 패턴 성형 장치를 나타내는 개략도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예와 관련된 패턴 성형 장치를 나타내는 개략도이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명과 관련된 패턴 성형 장치를 이용한 패턴 성형 방법을 설명하기 위한 개략도들이다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 패턴 성형 장치를 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명한다.
또한, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응되는 구성요소는 동일 또는 유사한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 하며, 설명의 편의를 위하여 도시된 각 구성 부재의 크기 및 형상은 과장되거나 축소될 수 있다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예와 관련된 패턴 성형 장치(100)를 나타내는 개략도이다.
도 3를 참조하면, 상기 패턴 성형 장치(100)는 제1 공급부(110), 제2 공급부(120) 및 광원(130)을 포함한다.
또한, 패턴 성형 장치(100)는 기재(113) 상에 자외선 경화성 수지(414, '감광성 수지층'이라고도 함)를 도포하기 위한 코팅부(140)를 추가로 포함한다. 상기 코팅부(140)는 후술할 노광이 이루어지는 구간(제1 롤)의 상류 측에 배치된다.
구체적으로, 상기 패턴 형성 장치(100)는 기재(113)를 공급하기 위한 제1 공급부(110), 제1 공급부(110)의 기재(113)의 이송 경로 상 적어도 일부 구간에서 기재(113) 상에 위치되도록 마스크(M)를 공급하며, 마스크(M)의 이송 경로가 폐곡선을 형성하는 제2 공급부(120) 및 마스크(M)를 통과하여 기재(141) 측으로 광을 조사하도록 마련된 광원(130)을 포함한다.
제1 공급부(110)는 기재(113)를 공급하기 위한 하나 이상의 제1 롤(111)을 포함한다. 상기 기재(113)는 제1 롤(111)에 의해 이송되는 과정에서 구부러질 수 있는 유연한 수지 재질로서, 예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 또는 폴라카보네이트(PC) 필름일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
또한, 제2 공급부(120)는 소정 간격으로 떨어져 배치된 복수 개의 제2 롤(121, 122, 123)을 포함한다. 이때, 마스크(M)는 각각의 제2 롤(121, 122, 123)에 적어도 일부 영역이 지지(권취)된다. 또한, 마스크(M)는 구부러질 수 있는 유연한 필름 마스크를 포함한다. 또한, 일예로, 마스크(300, 도 4참조)는 광투과부(O) 및 차광부(B)를 포함할 수 있다. 또한, 광투과부(O) 및 차광부(B)는 마스크(300)의 이송방향을 따라 차례로 마련될 수 있다. 또한, 마스크(300)는 함몰부를 가질 수 있고, 광투과부(O) 또는 차광부(B)가 함몰부로 형성될 수 있다.
또한, 제2 공급부(120)는 제1 롤(111)에 접촉된 기재(113) 상에 마스크(M)가 위치되도록, 마스크(M)를 공급하기 위한 복수 개의 제2 롤(121, 122, 123)을 포함한다. 이때, 복수 개의 제2 롤(121, 122, 123)은 마스크(M)의 이송 경로가 폐곡선을 형성하도록 배열된다.
따라서, 상기 마스크(M)는 복수 개의 제2 롤(121, 122, 123)에 의해, 폐곡선의 이송경로를 따라 연속적으로 이송되고, 특히, 제1 롤(111)에 접촉된 기재(113) 측으로 연속적으로 공급된다. 이에 따라, 연속적인 노광, 즉 연속적으로 기재(113) 상에 소정 패턴을 형성하며, 패턴이 형성된 기판을 제조할 수 있다.
상기 패턴 성형 장치(100)는 기재(113)가 제1 롤(111)에 접촉된 구간에서 광원(130)에 의해 노광이 이루어지도록 마련된다. 즉, 상기 제1 롤(111)은 노광 시 백업(back-up) 롤로 기능한다. 또한, 노광이 이루어지는 구간에서, 기재(113) 및 마스크(M)는 각각 소정 곡률로 구부러진 곡면이다.
도 2를 참조하면, 제1 롤(111)에 의해 공급된 기재(113) 상에는 코팅부(140)에 의해 자외선 경화성 수지가 도포된다. 상기 자외선 경화성 수지는 무용제 타입, 용제 타입 및 용제 유사 타입(DFR, TPE 등)을 포함할 수 있다.
또한, 코팅부(140)는 예를 들어, 캡 코팅(gap coating) 방식으로 구성될 수 있으며, 구체적으로, 투입부의 2개의 롤 사이의 갭(gap) 제어 및 닙(nip) 압력 제어를 통해 균일하게 수지를 코팅하도록 마련될 수 있으나, 이에 제한되지 않고, 코팅부(140)는 슬롯 다이 코팅, 바 코팅, 그라비아 코팅 등의 방식으로 구성될 수도 있다.
본 문서에서, 기재(113) 상에 감광성 수지층(141)이 마련된 형태를 적층체라 지칭할 수 있다. 또한, 적층체는 기재(113)와 감광성 수지층(141)과 기재(113) 사이에 마련된 전극층(예를 들어, ITO 전극층)을 추가로 포함할 수 있다.
상기 광원(130)은 마스크(M)를 통과하여, 제1 롤(111)에 접촉된 기재(113) 측으로 광을 조사하도록 마련된다. 상기 광원(130)은 노광 시 사용 가능한 광원으로서, UV 광원으로서, 저온 공정이 가능한 LED 광원이 바람직할 수 있으나, 이에 제한되지 않고, 무전극(electrodeless) 광원, 아크(arc) 광원 등이 사용될 수 있다. 또한, 광원(130)은 복수 개의 제2 롤에 의해 이송되는 마스크의 이송 경로로 형성되는 공간 내에 위치할 수 있다.
또한, 상기 패턴 성형 장치(100)는 제2 공급부(120)에서 이송 중인 마스크(M)를 세정하기 위한 세정부(150)를 추가로 포함할 수 있다. 상기 세정부(150)는 세정 필름(151), 세정 필름(151)을 이송하기 위한 복수 개의 롤(155) 및 세정 필름(151)을 통과하여 마스크(M) 측으로 광을 공급하기 위한 광원(153)(예를 들어, UV 광원)을 포함할 수 있다. 상기 롤(155)을 통해 상기 마스크(M) 상에 세정 필름(151)을 중첩시키고, 광원(153)에서 광을 조사함에 따라, 마스크(M)를 세정할 수 있다.
또한, 상기 패턴 성형 장치(100)는 제2 공급부(120)를 통해 이송되는 마스크(M)에 가해지는 장력을 조절하기 위한 장력 조절부(160)를 추가로 포함할 수 있다. 상기 장력 조절부(160)는 마스크(M)의 이송 경로 상에 배열된 하나 이상의 텐션 롤(161, 162)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 텐션 롤(161, 162)을 소정 방향으로 이동시킴에 따라, 장력을 조절할 수 있다. 또한, 복수 개의 텐션 롤(161, 162)은 독립적으로 구동 가능하게 마련될 수 있다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예와 관련된 패턴 성형 장치(200)를 나타내는 개략도이다.
도 3을 참조하면, 상기 패턴 성형 장치(200)는 제1 공급부(210), 제2 공브부(220) 및 광원(230)을 포함한다.
구체적으로, 제1 공급부(210)는 기재(213)를 공급하기 위한 복수 개의 제1 롤(211)을 포함한다.
제2 공급부(220)는 제1 공급부(210)의 기재(213)의 이송 경로 상 적어도 일부 구간에서 기재(213) 상에 위치되도록 마스크(M)를 공급하기 위한 복수 개의 제2 롤(221)을 포함한다. 이때, 복수 개의 제2 롤(221)은 마스크(M)의 이송 경로가 폐곡선을 형성하도록 배열된다.
또한, 광원(230)은 마스크(M)를 통과하여 기재(213) 측으로 광을 조사하도록 마련된다. 또한, 광원(230)은 인접하는 2개의 제1 롤(211) 사이의 기재(213) 영역과 중첩되는 마스크 영역 상에 위치된다.
제2 실시예의 패턴 성형 장치(200)는 제1 공급부(210)의 구성에서만 제1 실시예의 패턴 성형 장치(100)와 차이를 갖는다.
즉, 제2 실시예에서, 제1 공급부(210)는 소정 간격으로 떨어져 배열된 복수 개의 제1 롤(211)을 포함하고, 인접하는 제1 롤(211) 사이의 기재 영역 상에 노광을 위한 광원(230)이 위치한다. 이때, 노광이 이루어지는 기재(213) 상의 영역은, 인접하는 제1 롤(211) 사이에 위치한 영역이다. 즉, 노광 시, 기재(213) 및 마스크(M)는 실질적으로 각각 평탄면으로 배열된다.
또한, 패턴 성형 장치(200)는 기재(213) 상에 자외선 경화성 수지(241, '감광성 수지층'이라고도 함)를 도포하기 위한 코팅부(240)를 추가로 포함한다. 또한, 상기 코팅부(240)는 광원(230)에 의해 노광이 이루어지는 구간의 상류 측에 배치된다.
또한, 제2 공급부(220)는 소정 간격으로 떨어져 배치된 복수 개의 제2 롤(221)을 포함한다. 이때, 마스크(M)는 각각의 제2 롤(121, 122, 123)에 적어도 일부 영역이 지지(권취)된다. 또한, 마스크(M)는 구부러질 수 있는 유연한 필름 마스크를 포함한다. 또한, 일예로, 마스크(300, 도 4참조)는 광투과부(O) 및 차광부(B)를 포함할 수 있고, 광투과부(O) 및 차광부(B)는 마스크(300)의 이송방향을 따라 차례로 교번하여 마련될 수 있다. 또한, 마스크(300)는 광투과부(O) 및/또는 차광부(B)가 함몰부로 형성될 수 있다.
또한, 제2 공급부(120)는 제1 롤(111)에 접촉된 기재(113) 상에 마스크(M)가 위치되도록, 마스크(M)를 공급하기 위한 복수 개의 제2 롤(121, 122, 123)을 포함한다. 이때, 복수 개의 제2 롤(121, 122, 123)은 마스크(M)의 이송 경로가 폐곡선을 형성하도록 배열된다.
따라서, 상기 마스크(M)는 복수 개의 제2 롤(221)에 의해, 폐곡선의 이송경로를 따라 연속적으로 이송되고, 특히, 인접하는 2개의 제1 롤(211) 사이에 위치한 기재(213) 측으로 연속적으로 공급된다.
상기 패턴 성형 장치(200)는 기재(213)가 제1 롤(211)에 접촉되지 않은 구간에서 광원(230)에 의해 노광이 이루어지도록 마련된다. 즉, 제2 실시예에서, 상기 제1 롤(211)은 노광 시 백업(back-up) 롤로 기능하지 않는다.
또한, 상기 패턴 성형 장치(200)는 제2 공급부(220)에서 이송 중인 마스크(M)를 세정하기 위한 세정부(250)를 추가로 포함할 수 있다. 상기 세정부(250)는 세정 필름(251), 세정 필름(251)을 이송하기 위한 복수 개의 롤(255) 및 세정 필름(251)을 통과하여 마스크(M) 측으로 광을 공급하기 위한 광원(253)(예를 들어, UV 광원)을 포함할 수 있다. 상기 롤(255)을 통해 상기 마스크(M) 상에 세정 필름(251)을 중첩시키고, 광원(253)에서 광을 조사함에 따라, 마스크(M)를 세정할 수 있다.
또한, 상기 패턴 성형 장치(200)는 제2 공급부(220)를 통해 이송되는 마스크(M)에 가해지는 장력을 조절하기 위한 장력 조절부(도시되지 않음)를 추가로 포함할 수 있다. 장력 조절부는 도 2를 통해 설명한 제1 실시예에서와 동일하게 구성될 수 있다.
도 4 내지 도 6은 본 발명과 관련된 패턴 성형 장치를 이용한 패턴 성형 방법을 설명하기 위한 개략도들이다.
도 4를 참조하면, 적층체는 기재(113), 전극층(115, 예를 들어, ITO 전극층) 및 감광성 수지층(141)을 포함할 수 있다.
또한, 마스크(300)는 광투과부(O) 및 차광부(B)를 포함할 수 있고, 광투과부(O) 및 차광부(B)는 마스크(300)의 이송방향을 따라 차례로 교번하여 마련될 수 있다. 또한, 마스크(300)는 광투과부(O)가 함몰부(예를 들어, 반구형)로 형성될 수 있다. 마스크(300)는 광투광성 기재(310), 기재(310) 상에 마련된 차광막(320) 및 이형층(330)을 포함할 수 있다.
상기 마스크(300)를 제2 공급부를 통해 이송시키면서, 광원이 위치한 노광 구간에서, 자외선 등을 조사하여 경화시키면, 스페이서(CS)를 형성할 수 있다.
도 5를 참조하면, 적층체는 기재(113), 전극층(115, 예를 들어, ITO 전극층) 및 감광성 수지층(141)을 포함할 수 있다.
또한, 마스크(400)는 광투과부(O) 및 차광부(B)를 포함할 수 있고, 광투과부(O) 및 차광부(B)는 마스크(300)의 이송방향을 따라 차례로 교번하여 마련될 수 있다. 마스크(400)는 광투광성 기재(410), 기재(410) 상에 마련된 차광막(420) 및 이형층(430)을 포함할 수 있다.
상기 마스크(400)를 제2 공급부를 통해 이송시키면서, 광원이 위치한 노광 구간에서, 자외선 등을 조사하여 경화시키면, 패턴(P)을 형성할 수 있다.
도 6을 참조하면, 적층체는 기재(113), 및 감광성 수지층(141)을 포함할 수 있다.
또한, 마스크(500)는 광투광성 기재(510), 및 기재(510) 상에 마련된 이형층(530)을 포함할 수 있다. 상기 마스크(500)는 광투과부 및 함몰부를 가질 수 있다.
상기 마스크(500)를 제2 공급부를 통해 이송시키면서, 광원이 위치한 노광 구간에서, 자외선 등을 조사하여 경화시키면, 임프린트된 수지층(IR)을 형성할 수 있다.
위에서 설명된 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
100: 패턴 성형 장치
110: 제1 공급부
120: 제2 공급부
130: 광원
140: 코팅부
150: 세정부
160: 장력 조절부

Claims (9)

  1. 기재를 공급하기 위한 제1 공급부;
    제1 공급부의 기재의 이송 경로 상 적어도 일부 구간에서 기재 상에 위치되도록 마스크를 공급하며, 마스크의 이송 경로가 폐곡선을 형성하는 제2 공급부;
    마스크를 통과하여 기재 측으로 광을 조사하도록 마련된 노광 광원; 및
    제2 공급부에서 이송 중인 마스크를 세정하기 위한 세정부를 포함하며,
    제2 공급부는 소정 간격으로 떨어져 배치된 복수 개의 제2 롤을 포함하고,
    마스크는 각각의 제2 롤에 적어도 일부 영역이 지지되며,
    제1 공급부는 소정 간격으로 떨어져 배열된 복수 개의 제1 롤을 포함하고,
    인접하는 제1 롤 사이의 기재 영역과 중첩되는 마스크 영역 상에 노광을 위한 노광 광원이 위치하며,
    세정부는 세정필름, 세정필름을 이송하기 위한 복수 개의 롤 및 세정필름을 통과하여 마스크 측으로 광을 공급하기 위한 UV 광원을 포함하며,
    상기 세정부는, 상기 세정부의 롤을 통해 상기 마스크 상에 세정필름을 중첩시키고, UV광원에서 광을 조사함에 따라 마스크를 세정하는, 패턴 성형 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    노광 광원은 복수 개의 제2 롤에 의해 이송되는 마스크의 이송 경로로 형성되는 공간 내에 위치하는 패턴 성형 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    기재가 제1 롤에 접촉된 구간에서 노광 광원에 의해 노광이 이루어지도록 마련된 패턴 성형 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    노광이 이루어지는 구간에서, 기재 및 마스크는 각각 소정 곡률로 구부러진 곡면인 패턴 성형 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    기재 상에 자외선 경화성 수지를 도포하기 위한 코팅부를 추가로 포함하는 패턴 성형 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    마스크는 광투과부 및 함몰부를 포함하는 패턴 성형 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    마스크는 광투과부 및 차광부를 포함하는 패턴 성형 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    마스크는 함몰부를 갖는 패턴 성형 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    제2 공급부를 통해 이송되는 마스크에 가해지는 장력을 조절하기 위한 장력 조절부를 추가로 포함하는 패턴 성형 장치

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