KR20140141137A - 인쇄장치 - Google Patents

Abstract

인쇄장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 인쇄장치는, 웹을 공급하는 웹 공급유닛; 임프린트 패턴이 형성된 웹에 접촉되어 표면에 패턴이 형성되는 기판이 안착되되, 웹 공급유닛 방향으로 이동가능하게 마련되는 스테이지 유닛; 및 웹 공급유닛에 인접하게 마련되되, 웹과 기판을 정렬하기 위하여 웹의 임프린트 패턴에 형성된 적어도 하나 이상의 얼라인 마크를 촬영하는 웹 비젼유닛을 포함한다.

Description

인쇄장치{IMPRINTER}

본 발명은, 인쇄장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 기판에 패턴을 형성할 수 있는 인쇄장치에 관한 것이다.

최근에는, 디스플레이, 반도체 산업을 중심으로 저가의 제품을 구현하기 위해 기존 리소그래피(lithography) 공정을 기반으로 하는 기술을 대체할 수 있는 인쇄(imprinting) 기술이 이슈가 되고 있다.

인쇄(imprinting) 기술은, LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel) 및 OLED(Organic Light Emitting Diodes) 등과 같은 디스플레이나 반도체 등의 제품 제조에 사용되는 가압 성형에 의한 패턴 형성기법이다.

이러한, 인쇄 기술을 이용하여 전자 회로, 센서, 태양 전지(solar cell), 플렉서블 디스플레이(flexible display), RFID 등의 다양한 전자 소자들을 쉽게 제작할 수 있다.

또한, 인쇄 기술은 기존의 리소그래피 공정과 비교하여 공정을 간소화시킬 수 있으며, 제품 제조 시간 및 생산 원가를 획기적으로 감소시킬 수 있다. 또한, 인쇄 기술은 낮은 제조 비용으로도 제품을 대량 생산할 수 있다.

그리고, 인쇄 기술을 이용 시, 기존 유리 기판과는 달리 플라스틱, 섬유, 종이 등 다양한 소재들을 기판으로 사용할 수 있어 그 활용 범위가 매우 넓다.

종래 기술에 따른 인쇄(imprinting) 기술은, 구현하고자 하는 패턴이 역상으로 형성된 평면형상의 몰드를 임프린트용 레진이 도포된 기판에 가압하여 기판에 패턴을 형성하였다.

이러한 종래 기술에 따른 평면 몰드를 이용한 임프린트 공정은, 몰드 제작 및 장비구성이 용이하나, 임프린트(imprint) 시 몰드와 기판 사이에 유입된 버블에 의해 기판에 형성된 패턴에 보이드(void)가 생성될 수 있으며, 몰드와 기판을 박리하기 위한 별도의 박리수단이 필요한 문제점이 있다.

따라서, 평면 몰드를 이용한 임프린트 공정의 문제점을 해결하기 위하여, 임프린트 시 가압롤러를 이용한 롤 임프린트 방법이 제시되고 있다.

종래 기술에 따른 롤 임프린트를 이용한 임프린트 공정은, 두개의 가압롤러 사이를 패턴이 형성된 웹과 기판을 함께 이송하면서 기판에 패턴을 형성하므로, 패턴이 형성된 웹과 기판이 함께 두개의 가압롤러 사이로 이송되는 경우에, 웹과 기판의 이송오차 또는 웹이 이송경로를 벗어나 인쇄품질에 악영향을 미칠 수 있는 문제점이 있다.

[문헌1] 대한민국 공개특허 10-2013-0019298 (삼성전자 주식회사) 2013.02.26.

따라서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 웹과 기판을 정렬하여 인쇄품질을 향상시킬 수 있는 인쇄장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 웹(web)을 공급하는 웹 공급유닛; 임프린트 패턴이 형성된 상기 웹에 접촉되어 표면에 패턴이 형성되는 기판이 안착되되, 상기 웹 공급유닛 방향으로 이동가능하게 마련되는 스테이지 유닛; 및 상기 웹 공급유닛에 인접하게 마련되되, 상기 웹과 상기 기판을 정렬하기 위하여 상기 웹의 임프린트 패턴에 형성된 적어도 하나 이상의 얼라인 마크를 촬영하는 웹 비젼유닛을 포함하는 인쇄장치가 제공될 수 있다.

상기 기판에는, 상기 스테이지 유닛이 상기 웹 공급유닛에 인접하게 이동된 경우에, 상기 기판과 상기 웹의 정렬상태를 확인하기 위한 주 얼라인 마크; 및 상기 주 얼라인 마크와 소정간격 이격되게 마련되되, 상기 웹이 상기 기판에 접촉되기 전에 상기 기판과 상기 웹의 정렬상태를 재차 확인하기 위한 보조 얼라인 마크가 형성될 수 있다.

상기 웹의 임프린트 패턴에는, 상기 기판에 형성된 주 얼라인 마크 및 보조 얼라인 마크에 각각 대응되는 얼라인 마크가 복수 개 형성될 수 있다.

상기 웹 공급유닛에 인접하게 마련되되, 상기 기판에 상기 웹을 가압 접촉시키는 웹 가압유닛을 더 포함하며, 상기 웹 가압유닛은, 상기 웹의 상부에 상하방향으로 이동가능하게 마련되되, 상기 웹의 하부로 이동되는 상기 기판에 상기 웹을 연속적으로 가압하여 접촉 및 접촉해제되게 하는 가압 롤러를 포함하며, 상기 웹 비젼유닛은, 상기 가압 롤러가 상기 웹에 접촉되어 하강됨에 따라, 상기 가압 롤러의 외주연에 접하는 상기 웹의 임프린트 패턴에 형성된 복수 개의 얼라인 마크를 순차로 촬영할 수 있다.

상기 웹 가압유닛은, 상기 가압 롤러에 연결되되, 상기 웹이 상기 기판에 접촉 및 접촉해제되도록 상기 가압 롤러를 상하방향으로 이동시키는 가압부 구동부를 더 포함할 수 있다.

상기 스테이지 유닛은, 상기 기판이 안착되는 스테이지; 및 상기 스테이지의 하부에 배치되되, 상기 웹 비젼유닛에서 촬영된 상기 웹의 임프린트 패턴에 형성된 적어도 하나 이상의 얼라인 마크를 기초로, 상기 웹에 대해 상기 스테이지를 상대 이동시켜 상기 웹과 상기 기판을 정렬하는 스테이지 정렬모듈을 포함할 수 있다.

상기 스테이지 정렬모듈은, 상기 스테이지의 하면에 결합되되, 상기 스테이지의 모서리 영역에 각각 배치되어 상기 웹에 대해 상기 스테이지를 상대 이동가능하게 하는 복수의 스테이지 정렬부를 포함할 수 있다.

상기 복수의 스테이지 정렬부 각각은, 구동모터; 상기 구동모터에 결합되되, 상기 구동모터에 의해 정방향 및 역방향으로 회전되는 볼 스크류; 상기 볼 스크류에 결합되되, 상기 볼 스크류의 회전 시 상기 볼 스크류의 길이방향을 따라 이동되는 이동블록; 상기 이동블록에 결합되며, 상기 이동블록이 이동하는 방향에 교차되는 방향으로 자유 이동 가능한 교차블록; 양단이 상기 교차블록의 상면 및 상기 스테이지의 하면에 각각 고정되는 고정부; 및 상기 스테이지 이동부의 상면에 마련되되, 상기 이동블록의 이동을 안내하는 가이드 레일을 포함할 수 있다.

상기 스테이지 유닛은, 상기 스테이지의 하부에 연결되어 상기 스테이지를 지지하되, 상기 스테이지를 상기 웹 공급유닛 방향으로 이동시키는 스테이지 이동부를 더 포함할 수 있다.

상기 스테이지 이동부는, 상기 스테이지의 하부에 이격되게 배치되어 상기 스테이지를 지지하는 스테이지 지지프레임; 상기 웹 공급유닛 방향으로 길게 배치된 이동 레일; 및 상기 스테이지 지지프레임에 연결되어 상기 스테이지 지지프레임을 상기 이동 레일을 따라 이동시키는 이동 구동부를 포함할 수 있다.

상기 웹 공급유닛 방향으로 이동되는 상기 스테이지 유닛과 인라인되게 마련되되, 상기 웹 공급유닛 방향으로 이동되는 상기 스테이지 유닛 상의 상기 기판에 임프린트 패턴용 레진을 도포하는 도포유닛을 더 포함할 수 있다.

상기 도포유닛은, 상기 기판에 임프린트 패턴용 레진을 도포하는 디스펜서를 포함할 수 있다.

상기 도포유닛은, 상기 디스펜서의 일측에 마련되어 상기 디스펜서와 상기 기판을 정렬하도록 상기 기판 상의 적어도 하나 이상의 얼라인 마크를 촬영하는 정렬 비젼부를 더 포함하며, 상기 스테이지 정렬모듈은, 상기 정렬 비젼부에서 촬영된 상기 기판 상의 적어도 하나 이상의 얼라인 마크를 기초로, 상기 디스펜서에 대해 상기 스테이지를 상대 이동시켜 상기 디스펜서와 상기 기판을 정렬할 수 있다.

상기 웹 공급유닛은, 상기 웹이 상기 스테이지 유닛에 의해 이동된 상기 기판의 상부에 배치되도록, 상기 웹을 공급 또는 회수하는 롤투롤 모듈을 포함할 수 있다.

상기 롤투롤 모듈은, 상기 웹이 감겨지되, 감겨진 상기 웹을 언와인딩(unwinding)하여 상기 스테이지 유닛에 의해 이동된 상기 기판의 상부로 공급하는 언와인더(unwinder); 상기 언와인더와 이격되게 배치되되, 상기 언와인더와 연동되어 상기 웹을 리와인딩(rewinding) 또는 언와인딩하는 리와인더(rewinder); 및 상기 언와인더와 상기 리와인더 사이에 배치되어, 상기 웹을 안내하는 적어도 하나 이상의 아이들 롤부(idle roll)를 포함할 수 있다.

상기 롤투롤 모듈은, 상기 언와인더와 상기 리와인더 사이에 배치되어 상대 이동함에 따라, 상기 언와인더와 상기 리와인더 사이에서 상기 웹의 장력을 일정하게 유지하는 적어도 하나 이상의 장력조절 롤부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예는, 웹 비젼유닛을 이용하여 웹과 기판을 정렬하여 임프린트 패턴이 형성된 웹을 기판에 가압 접촉시킴으로써, 기판에 형성된 패턴의 인쇄품질을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 인쇄장치를 나타내는 구조도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스테이지 유닛을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 마스터의 임프린트 패턴 원형에 형성된 주 얼라인 마크 및 보조 얼라인 마크를 나타내는 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판에 형성된 주 얼라인 마크 및 보조 얼라인 마크를 나타내는 평면도이다.
도 5는 도 2의 평면 투영도이다.
도 6은 도 5의 A영역 확대 사시도이다.
도 7은 도 6의 B-B에 따른 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스테이지가 X축 방향으로 이동된 상태를 나타내는 평면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스테이지가 Y축 방향으로 이동된 상태를 나타내는 평면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스테이지가 축으로 회전된 상태를 나타내는 평면도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 진공흡입형 피딩롤을 나타내는 단면도이다.
도 12는 도 11의 C-C에 따른 단면도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 웹의 임프린트 패턴에 형성된 주 얼라인 마크 및 보조 얼라인 마크를 나타내는 평면도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 웹 비젼유닛을 이용한 웹과 기판의 정렬동작을 나타내는 도면이다.

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

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

본 실시 예에 따른 연속으로 공급되는 웹(web)은, 두께에 비하여 소재의 폭이 크고 길이방향으로 연속성을 가지는 기판으로서, PC(poly carbonate), PET(polyethylene terephthalate), PEN(polyethylene naphthalene), PI(polyimde) 등의 고분자 필름, 얇은 유리(thin glass), 금속 등의 물질일 수 있다.

그리고, 웹의 표면에는 SiOx, SiNx 등의 박막이 증착되거나, 임프린트 공정 등에 필요한 표면 처리가 되어 있을 수 있으며, 보호필름(P)이 증착될 수 있다.

그리고, 본 실시 예에서 기판은, 유리기판, 플라스틱, 섬유, 종이 등 다양한 소재들을 기판으로 사용할 수 있다.

그리고, 본 실시 예에 따른 인쇄장치는, 수 마이크로 급이나 나노급의 패턴을 기판에 형성히가 위한 것으로서, 반도체 제조 및·패킹 공정, 디스플레이 제조 및 패킹공정, 태양전지, 디스플레이 제조 및 패킹공정 및 의료 진단/치료 기기 제조공정 등에 이용될 수 있으며, 또한, 자동차, 가전제품 등의 플라스틱, 금속, 유리 등 재질의 외관 표면에 나노급, 마이크로급 패턴을 통한 표면 요철이나 선택적 표면처리 등에 의한 질감 효과와 빛의 회절 및 반사 등을 이용한 시각적 효과를 구현하기 위해서 사용될 수 있다.

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

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 인쇄장치를 나타내는 구조도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스테이지 유닛을 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 마스터의 임프린트 패턴 원형에 형성된 주 얼라인 마크 및 보조 얼라인 마크를 나타내는 평면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판에 형성된 주 얼라인 마크 및 보조 얼라인 마크를 나타내는 평면도이고, 도 5는 도 2의 평면 투영도이고, 도 6은 도 5의 A영역 확대 사시도이고, 도 7은 도 6의 B-B에 따른 단면도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스테이지가 X축 방향으로 이동된 상태를 나타내는 평면도이고, 도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스테이지가 Y축 방향으로 이동된 상태를 나타내는 평면도이고, 도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스테이지가 축으로 회전된 상태를 나타내는 평면도이고, 도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 진공흡입형 피딩롤을 나타내는 단면도이고, 도 12는 도 11의 C-C에 따른 단면도이고, 도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 웹의 임프린트 패턴에 형성된 주 얼라인 마크 및 보조 얼라인 마크를 나타내는 평면도이고, 도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 웹 비젼유닛을 이용한 웹과 기판의 정렬동작을 나타내는 도면이다.

도 1 내지 도 14를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 인쇄장치는, 임프린트 패턴 원형(M1)이 형성된 마스터(M) 또는 표면에 패턴을 형성하기 위한 기판(G)을 로딩하는 로딩유닛(loading unit,100)과, 임프린트 패턴 원형(M1)이 형성된 마스터(M) 또는 기판(G)이 안착되되 웹(F) 방향으로 이동가능하게 마련된 스테이지 유닛(200)과, 마스터(M)의 임프린트 패턴 원형(M1) 또는 기판(G)에 임프린트 패턴용 레진을 도포하는 도포유닛(300)과, 웹(F)을 공급하는 웹 공급유닛(400)과, 웹(F)에 인접하게 마련되되 마스터(M) 또는 기판(G)에 웹(F)을 가압하여 접촉시키는 웹 가압유닛(500)과, 웹(F)에 형성된 임프린트 패턴을 이루는 레진 또는 기판(G)에 형성된 패턴을 이루는 레진을 경화하는 레진 경화유닛(700)과, 웹(F)에 임프린트 패턴을 형성한 마스터(M) 또는 표면에 패턴이 형성된 기판(G)을 언로딩하는 언로딩유닛(unloading unit,800)을 포함한다.

본 실시 예에 따른 인쇄장치를 이용한 임프린트 공정은 임프린트 패턴 원형(M1)이 형성된 마스터(M)를 웹(F)으로 이동시켜 웹(F)에 임프린트 패턴을 형성함으로써, 임프린트 패턴을 교체하고자 하는 경우에 마스터(M)를 이용하여 웹(F)에 새로운 임프린트 패턴을 형성할 수 있어 임프린트 패턴의 교체가 용이하고 임프린트 패턴의 교체에 따른 인쇄공정에 소요되는 비용을 절감할 수 있다.

그리고, 임프린트 패턴이 형성된 웹(F)으로 기판(G)을 이동시켜 기판(G)의 표면에 패턴을 형성함으로써, 웹(F)의 사행 피딩에 따른 이송오차에 의해 기판(G)에 형성된 패턴의 인쇄품질이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

이하, 본 실시 예에 따른 인쇄장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1을 참조하면, 로딩유닛(100)은, 임프린트 패턴 원형(M1)이 형성된 마스터(M) 또는 표면에 패턴을 형성하기 위한 기판(G)이 최초로 놓여지는 부분이다.

그리고, 로딩유닛(100)에 로딩된 마스터(M) 또는 기판(G)은 스테이지 유닛(200)으로 이송된다. 마스터(M) 또는 기판(G)의 스테이지 유닛(200)으로의 이송은 별도의 로봇 등에 의해 이송될 수 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 스테이지 유닛(200)은, 로딩유닛(100)에서 로딩된 임프린트 패턴이 형성된 마스터(M) 또는 표면에 패턴을 형성하고자 하는 기판(G)이 안착되며, 마스터(M) 또는 기판(G)을 후술할 도포유닛(300), 웹 공급유닛(400) 및 언로딩유닛(800) 방향으로 이동시키는 역할을 한다.

스테이지 유닛(200)은, 마스터(M) 또는 기판(G)이 안착되는 스테이지(210)와, 스테이지(210)의 하부에 연결되어 스테이지(210)를 지지하되 스테이지(210)를 인라인화된 도포유닛(300), 웹 공급유닛(400) 및 언로딩유닛(800) 방향으로 이동시키는 스테이지 이동부(230)를 포함한다.

스테이지(210)는 상면에 마스터(M) 또는 기판(G)을 진공으로 흡착한 상태에서 인라인화된 도포유닛(300), 웹 공급유닛(400) 및 언로딩유닛(800) 방향으로 이동된다.

이때, 스테이지(210)의 이동은 스테이지(210)의 하부를 지지하는 스테이지 이동부(230)에 의해 수행된다.

스테이지 이동부(230)는, 스테이지(210)의 하부에 이격되게 배치되어 스테이지(210)를 지지하는 스테이지 지지프레임(231)과, 인라인화된 도포유닛(300), 웹 공급유닛(400) 및 언로딩유닛(800) 방향으로 길게 배치된 이동 레일(233)과, 스테이지 지지프레임(231)에 연결되어 스테이지 지지프레임(231)을 이동 레일(233)을 따라 이동시키는 이동 구동부를 포함한다.

그리고, 이동 구동부는, 이동 레일(233)을 따라 배치되되 스테이지 지지프레임(231)에 결합된 볼 스크류(미도시)와, 볼 스크류에 결합되며 볼 스크류를 정방향 및 역방향 회전시켜 스테이지 지지프레임(231)을 웹 공급유닛(400) 방향으로 왕복운동 가능하게 하는 구동모터(미도시)를 포함한다.

예를 들어, 이동 레일(233)이 마스터(M) 또는 기판(G)이 이동되는 방향인 도포유닛(300), 웹 공급유닛(400) 및 언로딩유닛(800) 방향으로 길게 배치된다.

그리고, 스테이지(210)의 하부를 지지하는 스테이지 지지프레임(231)이 이동 레일(233)에 연결된 상태에서 이동 레일(233)을 따라 직선 왕복운동하게 된다. 즉, 스테이지(210)가 로딩유닛(100)에서 언로딩유닛(800)으로 이동된 후, 다시 언로딩유닛(800)에서 로딩유닛(100)으로 이동된다.

이러한 스테이지(210)의 왕복운동은 구동모터의 정방향 및 역방향 회전에 따라 연동되어 회전하는 볼 스크류의 회전에 의해 수행된다.

한편, 웹(F)에 임프린트 패턴을 형성하고자 하는 경우에 마스터(M)의 임프린트 패턴 원형(M1)에 임프린트 패턴용 레진을 도포하여야 하고, 또한, 기판(G)의 표면에 패턴을 형성하고자 하는 경우에 기판(G)의 상면에 임프린트 패턴용 레진을 도포하여야 한다.

따라서, 본 실시 예에서는 도포유닛(300)은 웹 공급유닛(400), 즉 웹(F) 방향으로 이동되는 스테이지 유닛(200)과 인라인되게 마련된다. 즉, 도포유닛(300)은 스테이지 유닛(200)이 웹(F) 방향으로 이동되는 경로 상에 마련된다.

도 1을 참조하면, 도포유닛(300)은, 마스터(M)의 임프린트 패턴 원형(M1)에 임프린트 패턴용 레진을 도포하거나 기판(G)의 상면에 임프린트 패턴용 레진을 도포하는 역할을 한다.

이와 같이, 임프린트 패턴용 레진을 도포하기 위해, 도포유닛(300)은 마스터(M) 또는 기판(G)에 임프린트 패턴용 레진을 도포하는 디스펜서(dispenser,310)를 포함한다.

디스펜서(310)는, 마스터(M) 또는 기판(G)에 임프린트 패턴용 레진을 도포하는 잉크젯으로 구성될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 마스터(M) 또는 기판(G)에 임프린트 패턴용 레진을 도포할 수 있는 것이면 어느 것이든 사용가능하다.

한편, 도포유닛(300)을 이용하여 마스터(M) 또는 기판(G)에 임프린트 패턴용 레진을 도포할 때, 마스터(M) 또는 기판(G)의 폭방향 전체에 걸쳐 도포하는 것은 아니고 도 3에서 도시한 바와 같이 마스터(M)의 임프린트 패턴 원형(M1)에 또는 도 4에서 도시한 바와 같이 기판(G)에 패턴을 형성하기 위한 인쇄영역(G1)에 도포한다.

그리고, 기판(G)의 경우에 패턴이 형성되는 인쇄영역(G1)을 제외한 나머지 영역은 최종적으로 재단된다.

한편, 마스터(M) 또는 기판(G)에 임프린트 패턴용 레진을 도포함에 있어서, 디스펜서(310)와 마스터(M) 또는 기판(G)을 정렬하여야 한다.

이에, 도 1에서 도시한 바와 같이 도포유닛(300)은 디스펜서(310)의 일측에 마련된 정렬 비젼부(330)를 더 포함한다.

정렬 비젼부(330)는 디스펜서(310)와 마스터(M) 또는 기판(G)을 정렬하도록, 도 3에서 도시한 바와 같이 마스터(M)의 임프린트 패턴 원형(M1)에 형성된 주 얼라인 마크(P1) 및 주 얼라인 마크(P1)와 소정간격 이격되게 마련된 보조 얼라인 마크(P2)를 촬영하거나, 도 4에서 도시한 바와 같이 기판(G) 상의 주 얼라인 마크(P1) 및 주 얼라인 마크(P1)와 소정간격 이격되게 마련된 보조 얼라인 마크(P2)를 촬영한다.

그리고, 정렬 비젼부(330)에 의해 촬영된 마스터(M)의 임프린트 패턴 원형(M1) 또는 기판(G) 상의 주 얼라인 마크(P1) 및 보조 얼라인 마크(P2)를 기초로 디스펜서(310)와 마스터(M) 또는 기판(G)을 정렬하는데 있어, 도 2에서 도시한 바와 같이, 본 실시 예에 따른 스테이지 유닛(200)은 스테이지 정렬모듈(250)을 더 포함한다.

스테이지 정렬모듈(250)은 정렬 비젼부(330)에 의해 촬영된 마스터(M)의 임프린트 패턴 원형(M1) 또는 기판(G) 상의 복수의 얼라인 마크를 기초로 디스펜서(310)에 대해 스테이지(210)를 상대 이동시켜 디스펜서(310)와 마스터(M) 또는 기판(G)을 정렬한다.

스테이지 정렬모듈(250)은 스테이지(210)를 스테이지(210)의 판면 방향, 예를들어 X축 방향 (도 8참조), Y축 방향(도 9참조) 및 θ축 방향(도 10참조)으로 이동시킴으로써 디스펜서(310)에 대한 마스터(M) 또는 기판(G)의 정렬작업을 진행한다.

즉, 스테이지 정렬모듈(250)은 스테이지(210)의 하부에 결합되어 스테이지(210)를 이동가능하게 지지하는 역할을 한다.

도 2 및 도 5 내지 도 7을 참조하여 스테이지 정렬모듈(250)에 대하여 설명하면 다음과 같다.

스테이지 정렬모듈(250)은 스테이지 지지프레임(231)의 상면과 스테이지(210)의 하면에 결합되어 스테이지 지지프레임(231)과 스테이지(210)를 연결한다.

그리고, 스테이지 정렬모듈(250)은, 스테이지(210)의 판면에 대해 실질적으로 사각 구도로 배치되어 스테이지(210)를 스테이지(210)의 판면 방향(X축, Y축 및 θ축 방향)으로 이동 가능하게 지지하는 역할을 한다.

이러한, 스테이지 정렬모듈(250)은 스테이지(210)의 네 모서리 영역에 각각 배치되어 디스펜서(310)에 대해 스테이지(210)를 상대이동가능하게 하는 4개의 스테이지 정렬부(260a~260d)를 포함한다.

이처럼, 4개의 스테이지 정렬부(260a~260d)를 스테이지(210)의 네 모서리 영역에 사각 구도로 배치할 경우, 안정적인 지지 구조를 가지기 때문에 임프린팅 시 후술할 웹 가압유닛(500)으로 스테이지(210)를 높은 가압력으로 가압한다 하더라도 스테이지(210)가 임의 방향으로 이동되지 않게 된다. 즉, 웹 가압유닛(500)에 의해 스테이지(210)가 밀리는 것을 방지할 수 있다.

또한, 스테이지(210) 자체를 X축, Y축 및 θ축 방향으로 용이하고 효율적으로 미세 이동시킬 수 있다.

이하, 설명의 편의를 위해 4개의 스테이지 정렬부(260a~260d) 각각을, 도 5의 A 영역을 기준으로 반시계 방향을 따라가면서 각각 제1 내지 제4 스테이지 정렬부(260a~260d)라 하여 설명하기로 한다.

제1 내지 제4 스테이지 정렬부(260a~260d) 각각은, 제1 내지 제4 구동모터(261a~261d)와, 제1 내지 제4 구동모터(261a~261d)에 결합되어 제1 내지 제4 구동모터(261a~261d)에 의해 정방향 및 역방향으로 회전 가능한 제1 내지 제4 볼 스크류(262a~262d)와, 제1 내지 제4 볼 스크류(262a~262d)를 사이에 두고 제1 내지 제4 구동모터(261a~261d)의 대향 측에 마련되어 제1 내지 제4 볼 스크류(262a~262d)의 단부를 회전 가능하게 지지하는 제1 내지 제4 회전 지지부(267a~267d)와, 제1 내지 제4 볼 스크류(262a~262d)에 결합되고 제1 내지 제4 볼 스크류(262a~262d)의 회전 시 제1 내지 제4 볼 스크류(262a~262d)의 길이 방향을 따라 이동 가능한 제1 내지 제4 이동블록(263a~263d)과, 제1 내지 제4 이동블록(263a~263d)에 결합되며 제1 내지 제4 이동블록(263a~263d)이 이동하는 방향에 교차하는 방향으로 자유 이동 가능한 제1 내지 제4 교차블록(264a~264d)과, 양단이 제1 내지 제4 교차블록(264a~264d)의 상면 및 스테이지(210)의 하면에 각각 고정되는 제1 내지 제4 고정부(265a~265d)를 포함한다.

제1 내지 제4 구동모터(261a~261d)는 각각 제어부(미도시)에 의해 독립적으로 제어된다. 즉, 디스펜서(310)에 대해 스테이지(210) 상에 진공으로 흡착된 마스터(M) 또는 기판(G)이 X축, Y축 및 θ축 방향으로 틀어진 정도가 계산되면, 제어부는 제1 내지 제4 구동모터(261a~261d)를 개별적으로 독립 제어하여 제1 내지 제4 이동블록(263a~263d)과, 제1 내지 제4 교차블록(264a~264d)의 이동을 통해 스테이지(210)가 이동될 수 있도록 한다.

제1 내지 제4 이동블록(263a~263d)의 안정적인 이동을 위해 스테이지 지지프레임(231)의 상면에는 제1 내지 제4 이동블록(263a~263d)의 이동을 안내하는 복수의 제1 내지 제4 가이드 레일(266a~266d)이 마련된다.

따라서 제1 내지 제4 볼 스크류(262a~262d)의 회전에 의해 제1 내지 제4 볼 스크류(262a~262d)의 길이 방향을 따라 이동하는 제1 내지 제4 이동블록(263a~263d)은 복수의 제1 내지 제4 가이드 레일(266a~266d)을 따라 안정적으로 이동할 수 있게 된다.

전술한 바와 같이, 제1 내지 제4 이동블록(263a~263d)은 제1 내지 제4 구동모터(261a~261d)의 동작에 의해 이동한다. 하지만, 제1 내지 제4 교차블록(264a~264d)은 제1 내지 제4 이동블록(263a~263d)과는 달리, 제1 내지 제4 이동블록(263a~263d)상에서 자유 이동된다.

이를 위해, 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 제1 이동블록(263a)의 상면으로부터 상방으로 돌출되고, 내부에 관통홀(268a)이 형성되어 있는 복수의 돌출부(269a)와, 관통홀(268a)을 통과하도록 돌출부(269a)에 이동 가능하게 결합되고, 적어도 일부분이 제1 교차블록(264a)에 고정되는 이동축(270)이 더 마련된다.

이러한 구조를 통해서, 제1 교차블록(264a)은 제1 이동블록(263a)의 상면에서 이동축(270)의 길이 방향을 따라 자유 이동할 수 있다.

도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 돌출부(269a) 및 이동축(270)의 구성은 제1 스테이지 정렬부(260a) 외에도 제2 내지 제4 스테이지 정렬부(260b~260d)에 각각 마련될 수 있으나, 편의를 위해 제2 내지 제4 스테이지 정렬부(260b~260d) 부분들에 대해서는 상세한 설명을 생략하기로 한다.

제1 내지 제4 스테이지 정렬부(260a~260d)를 스테이지 지지프레임(231)의 네 모서리 영역에 사각 구도로 배치함으로써 스테이지(210)는 보다 안정적으로 지지될 수 있다.

하지만, 디스펜서(310)에 대한 마스터(M) 또는 기판(G)의 정렬작업을 위해 스테이지(210)는 필요에 따라 X축, Y축 및 θ축 방향으로 이동되어야 하므로 제1 내지 제4 스테이지 정렬부(260a~260d)들 각각의 배열 방향 역시 중요한 요소로 작용한다.

본 실시 예에서는, 스테이지(210)를 X축, Y축 및 θ축 방향으로 이동시킬 수 있도록, 제1 내지 제4 스테이지 정렬부(260a~260d)에 각각 형성된 제1 내지 제4 볼 스크류(262a~262d)는 스테이지 지지프레임(231)의 상면에서 대각 방향을 따라 배치된 것들끼리 실질적으로 동일한 방향으로 배치하되, 대각 방향을 따라 배치된 제1 내지 제4 스테이지 정렬부(260a~260d)에 마련된 제1 내지 제4 구동모터(261a~261d)는 서로 반대 방향에 위치하도록 하고 있다.

이러한 구조적인 특징으로 인해 스테이지(210)는 X축, Y축 및 θ축 방향(도 8 내지 도 10 참조)으로 용이하게 이동될 수 있고, 이로 인해 디스펜서(310)에 대한 정렬작업을 보다 효율적으로 수행할 수 있게 된다.

이하에서, 정렬 비젼부(330)에 의해 촬영된 마스터(M)의 임프린트 패턴 원형(M1) 또는 기판(G) 상의 주 얼라인 마크(P1) 및 보조 얼라인 마크(P2)를 기초로 디스펜서(310)에 대한 마스터(M) 또는 기판(G)의 정렬동작을 설명하면 다음과 같다.

도 8에서 도시한 바와 같이, 스테이지(210)를 우측(X축) 방향으로 소정거리 이동시켜야 할 경우, 제어부는 제1 및 제3 구동모터(261a,261c)를 동작시켜 제1 및 제3 볼 스크류(262a,262c)를 일 방향으로 회전시킨다. 이때, 제2 및 제4 구동모터(261b,261d)는 동작되지 않는다.

따라서, 제1 및 제3 볼 스크류(262a,262c)에 결합된 제1 및 제3 이동블록(263a,263c)은 그 하부의 제1 내지 제3 가이드 레일(266a,266c)을 따라 도 8에서 도시한 바와 같이 우측(X축) 방향으로 이동된다.

이때, 제1 및 제3 이동블록(263a,263c)과 대각 방향에 위치한 제2 및 제4 이동블록(263b,263d)은 고정되어 있지만, 제2 및 제4 이동블록(263b,263d)의 상부에 마련된 제2 및 제4 교차블록(264b,264d)은 제2 및 제4 이동블록(263b,263d) 상에서 우측으로 자유 이동하게 된다.

이러한, 일련의 동작에 의해 스테이지(210)는 도 8에서 도시한 바와 같이 우측(X축)방향으로 이동된다.

또한, 도 9에서 도시한 바와 같이, 스테이지(210)를 상측(Y축) 방향으로 소정거리 이동시켜야 할 경우, 제어부는 제2 및 제4 구동모터(261b,261d)를 동작시켜 제2 및 제4 볼 스크류(262b,262d)를 일 방향으로 회전시킨다. 이때, 제1 및 제3 구동모터(261a,261c)는 동작되지 않는다.

따라서, 제2 및 제4 볼 스크류(262b,262d)에 결합된 제2 및 제4 이동블록(263b,263d)은 그 하부의 제2 내지 제4 가이드 레일(266b,266d)을 따라 도 9에서 도시한 바와 같이 상측(Y축) 방향으로 이동된다.

이때, 제2 및 제4 이동블록(263b,263d)과 대각 방향에 위치한 제1 및 제3 이동블록(263a,263c)은 고정되어 있지만, 제1 및 제3 이동블록(263a,263c)의 상부에 마련된 제1 및 제3 교차블록(264a,264c)은 제1 및 제3 이동블록(263a,263c) 상에서 상측으로 자유 이동하게 된다.

이러한, 일련의 동작에 의해 스테이지(210)는 도 9에서 도시한 바와 같이 상측(Y축) 방향으로 이동된다.

또한, 도 10에서 도시한 바와 같이, 스테이지(210)를 시계 방향으로 소정 각도 회전(θ축)시켜야 할 경우, 제어부는 제1 내지 제4 구동모터(261a~261d) 전부를 동작시킨다.

제1 내지 제4 구동모터(261a~261d)가 동작되면, 일 방향으로 회전하는 제1 내지 제4 볼 스크류(262a~262d)의 동작에 의해 제1 내지 제4 이동블록(263a~263d)이 이동하게 되고, 제1 내지 제4 교차블록(263a~263d)이 제1 내지 제4 이동블록(263a~263d) 상에서 해당 방향으로 자유 이동함으로써 이들의 상대적인 이동에 따라 도 10에서 도시한 바와 같이 스테이지(210)가 시계 방향으로 소정 각도 회전할 수 있게 된다. 이처럼, 도 10에서와 같은 스테이지(210) 회전동작은 도 8 및 도 9의 동작을 적절하게 조합함으로써 구현될 수 있다.

상기한 바와 같이, 디스펜서(310)에 대해 스테이지(210)를 상대 이동시켜 디스펜서(310)와 마스터(M) 또는 기판(G)을 정렬하고 마스터(M)의 임프린트 패턴 원형(M1) 또는 기판(G)에 임프린트 패턴용 레진을 도포한 후, 마스터(M) 또는 기판(G)은 스테이지 유닛(200)에 의해 웹 공급유닛(400) 방향으로 이동된다.

본 실시 예에서는, 마스터(M) 또는 기판(G)이 안착된 스테이지 유닛(200)이 웹(F)의 하부를 통과하는 동안, 웹 가압유닛(500)으로 웹(F)에 임프린트 패턴을 형성하거나 기판(G)의 표면에 패턴을 형성하도록 한다.

이에, 웹(F)을 공급하는 웹 공급유닛(400)에 대해 먼저 살펴본 후, 웹 가압유닛(500)에 대해 설명하기로 한다.

웹 공급유닛(400)은, 웹(F)을 임프린트 공정이 진행되는 작업라인으로 공급하거나 반대로 회수하는 역할을 한다.

도 1을 참조하면, 웹 공급유닛(400)은 스테이지 유닛(200)에 의해 이동된 마스터(M) 또는 기판(G)의 상부에 웹(F)이 배치되도록 웹(F)을 공급 및 회수하는 롤투롤 모듈(410)을 포함한다.

본 실시 예에서 롤투롤 모듈(410)은 마스터(M) 또는 기판(G)을 이동시키는 스테이지 유닛(200)의 상부에 배치되어, 웹(F)이 마스터(M) 또는 기판(G)의 상부에 위치되게 한다.

롤투롤 모듈(410)은, 웹(F)이 감겨지되 감겨진 웹(F)을 언와인딩(unwinding)하여 스테이지 유닛(200)에 의해 이동된 마스터(M) 또는 기판(G)의 상부로 공급하는 언와인더(unwinder,411)와, 언와인더(411)와 이격되게 배치되되 언와인더(411)와 연동되어 웹(F)을 리와인딩(rewinding) 또는 언와인딩하는 리와인더(rewinder,413)와, 언와인더(411)와 리와인더(413) 사이에 배치되어 웹(F)을 안내하는 적어도 하나 이상의 아이들 롤부(idle roll,415)와, 언와인더(411)와 리와인터 사이에 배치되어 웹(F)에 동력을 전달하여 웹(F)을 이송시키는 적어도 하나 이상의 드리븐 롤부(driven roll,430)와, 언와인더(411)와 리와인더(413) 사이에 배치되어 상대 이동함에 따라 언와인더(411)와 리와인더(413) 사이에서 웹(F)의 장력을 일정하게 유지하는 적어도 하나 이상의 장력조절 롤부(415)를 포함한다.

언와인더(411)는 웹(F)이 감겨지되, 웹(F)을 임프린트 공정이 진행되는 작업 라인으로 공급하기 위해 언와인딩 하거나 반대로 리와인딩하는 역할을 한다.

언와인더(411)는 스테이지 유닛(200)이 이동되는 작업라인의 상부에 배치되며, 웹(F)을 언와인딩 및 리와인딩하는 언와인딩 롤(미도시)과, 언와인딩 롤을 회전시키는 언와인딩 회전축(미도시)을 포함한다.

그리고, 리와인더(413)는 언와인더(411)에서 언와인딩된 웹(F)을 리와인딩하거나, 언와인더(411)에서 리와인딩되는 웹(F)을 언와인딩하는 역할을 한다.

리와인더(413)는 스테이지 유닛(200)이 이동되는 작업라인의 상부에 배치되며, 웹(F)을 리와인딩 및 언와인딩하는 리와인딩 롤(미도시)과, 리와인딩 롤을 회전시키는 리와인딩 회전축(미도시)을 포함한다.

그리고, 언와인더(411)와 리와인더(413) 사이에는 적어도 하나 이상의 아이들 롤부(415)가 마련되며, 아이들 롤부(415)는 웹(F)의 이송경로를 안내하는 역할을 한다.

도 1에서 도시한 바와 같이, 아이들 롤부(415)는 웹(F)의 이송경로에 복수 개 배치되어 웹(F)의 이송을 안내하며, 웹(F)의 상면에 형성된 임프린트 패턴이 오염 및 훼손되지 않도록 웹(F)의 하면을 지지한다.

그리고, 언와인더(411)와 리와인더(413) 사이에서 이송되는 웹(F)이 쳐지는 것을 방지하기 위해 장력조절 롤부(415)가 적어도 하나 이상 마련된다.

특히, 본 실시 예에서 장력조절 롤부(415)는 웹(F)에 접촉되어 웹(F)의 장력을 측정한 후, 웹(F)이 일정한 장력을 유지되도록 한다.

도 1에서 도시한 바와 같이, 장력조절 롤부(415)는 언와인더(411)와 리와인더(413) 사이에서 상하로 상대 이동 가능하게 마련되어 웹(F)의 장력을 일정하게 유지하도록 한다.

즉, 웹(F)에 작용하는 장력이 작아 웹(F)이 쳐지는 경우에는 장력조절 롤부(415)를 하강시키고, 웹(F)에 작용하는 장력이 큰 경우에는 장력조절 롤부(415)를 상승시켜 웹(F)에 작용하는 장력을 감소시킨다.

한편, 언와인더(411)에서 언와인딩된 웹(F)이 정해진 이송경로를 벗어나거나 이송경로를 벗어나지 않더라도 비스듬히 경사지게 이송되는 사행피딩 현상이 발생하거나, 웹(F)이 이송되는 동안 복수의 아이들 롤부(415) 등에서 슬립(slip)현상이 발생하는 경우에, 인쇄 품질에 악영향을 미칠 수 있다.

따라서, 본 실시 예에서는 웹(F)의 사행피딩 및 슬립현상을 방지하기 위해 적어도 하나 이상의 드리븐 롤부(430)가 마련된다.

드리븐 롤부(430)는 언와인더(411)와 리와인더(413) 사이에 배치되어 웹(F)에 동력을 전달하며 외주연에 웹(F)을 밀착하여 이송시킨다.

드리븐 롤부(430)는 웹(F)이 외주연에 흡착되어 이송되도록 외주연에 복수의 흡착공(433)이 형성된 진공흡입형 피딩롤(430)로 구성된다.

도 11을 참조하면, 진공흡입형 피딩롤(430)은, 이너 롤(inner roller,431)과, 이너 롤(431)이 내부에 고정되되, 이너 롤(431)과 함께 회전되며 웹(F)이 밀착되도록 외주연에 복수의 흡착공(433)이 형성된 아우터 롤(outer roll,432)과, 이너 롤(431)과 아우터 롤(432) 사이에 마련되되, 복수의 흡착공(433)과 연통되어 웹(F)을 아우터 롤(432)의 외주연에 진공흡착시키는 흡입챔버(434)와, 이너 롤(431)과 아우터 롤(432) 사이에 마련되어 흡입챔버(434)를 구획하는 복수의 격벽(435)을 포함한다.

흡입챔버(434)는 외부의 진공펌프(미도시)에 연결되며, 흡입챔버(434) 내부의 공기를 흡입하게 되면 흡입챔버(434) 내부가 진공상태가 되고, 공기가 외부로 흡입됨에 의해 아우터 롤(432)의 외주연에 형성된 복수의 흡착공(433)을 통해서 흡입챔버(434)내로 공기가 유입된다. 따라서, 공기를 흡입하는 흡착공(433)에 의해 아우터 롤(432)의 외주연에 접촉되는 웹(F)이 아우터 롤(432)의 외주연에 흡착되고 아우터 롤(432)의 회전에 의해 이송된다.

이처럼, 진공흡입형 피딩롤(430)을 이용하여 웹(F)을 이송하는 경우, 웹(F)의 사행피딩 현상 및 슬립 현상을 방지할 수 있으므로, 웹(F)의 정밀이송이 가능하다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄장치는, 마스터(M) 또는 기판(G)이 안착된 스테이지 유닛(200)이 웹(F)의 하부를 통과하는 동안, 웹 가압유닛(500)은 마스터(M)에 웹(F)을 가압하여 접촉시켜 웹(F)에 임프린트 패턴을 형성하거나, 기판(G)에 임프린트 패턴이 형성된 웹(F)을 가압하여 접촉시켜 기판(G)에 패턴을 형성한다.

즉, 웹 가압유닛(500)은 웹(F)에 임프린트 패턴을 형성하고 또한 기판(G)의 표면에 패턴을 형성하는 역할을 한다.

도 1을 참조하면, 웹 가압유닛(500)은, 웹(F)의 상부에 마련되되 웹(F)의 하부로 이동되는 마스터(M) 또는 기판(G)에 웹(F)을 가압하여 접촉시키는 웹 가압부(510)와, 웹 가압부(510)에 연결되되 웹(F)이 마스터(M) 또는 기판(G)에 접촉 및 접촉해제되도록 웹 가압부(510)를 상하방향으로 이동시키는 가압부 구동부(미도시)를 포함한다.

웹 가압부(510)는 임프린트 패턴 원형(M1)이 형성된 마스터(M)에 웹(F)을 가압하여 접촉시켜 웹(F)에 임프린트 패턴을 형성하거나, 기판(G)에 임프린트 패턴이 형성된 웹(F)을 가압하여 접촉시켜 기판(G)의 표면에 패턴을 형성하는 역할을 한다.

웹 가압부(510)는, 웹(F)의 상부에 상하방향으로 이동가능하게 마련되되 웹(F)의 하부로 이동되는 마스터(M) 또는 기판(G)에 웹(F)을 연속적으로 가압하여 접촉 및 접촉해제되게 하는 가압 롤러(511)와, 가압 롤러(511)를 회전시키는 가압 롤러 회전축(미도시)을 포함한다.

본 실시 예에서 가압 롤러(511)는 웹(F)의 너비 방향으로 배치된다.

그리고, 가압부 구동부는 웹 가압부(510), 특히 가압 롤러(511)를 상하 방향으로 선형이동시켜 가압 롤러(511)가 웹(F)이 마스터(M) 또는 기판(G)에 접촉 및 접촉 해제되도록 한다.

도시되진 않았으나 가압부 구동부는 가압 롤러(511)를 상하방향으로 선형이동시킬 수 있는 선형 구동장치로 구성되며, 선형 구동장치는 리니어 모터를 포함할 수 있다.

상기한 가압부 구동부에 의해 가압 롤러(511)는 하방으로 이동되어 웹(F)을 마스터(M)에 도포된 임프린트 패턴용 레진에 가압 접촉시켜 웹(F)에 임프린트 패턴을 형성하거나, 웹(F)을 기판(G)에 도포된 임프린트 패턴용 레진에 가압 접촉시켜 기판(G)의 표면에 패턴을 형성한다.

그리고, 웹(F)에 임프린트 패턴이 형성되거나 기판(G)의 표면에 패턴이 형성된 후, 가압부 구동부에 의해 가압 롤러(511)는 상방으로 이동되어 복귀된다.

한편, 기판(G)에 웹(F)을 가압하여 패턴을 형성함에 있어서, 기판(G)과 웹(F)을 정렬하여야 한다.

이에 도 1에서 도시한 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 인쇄장치는, 웹 가압유닛(500) 및 웹 공급유닛(400)에 인접하게, 특히 가압 롤러(511)의 전단에 마련된 웹 비젼유닛(600)을 더 포함한다.

참고로, 웹(F)의 임프린트 패턴은 마스크의 임프린트 패턴 원형(M1)이 그대로 투영되므로, 웹(F)의 임프린트 패턴에는 도 3에서 도시한 마스터(M)의 임프린트 패턴 원형(M1)에 형성된 주 얼라인 마크(P1) 및 보조 얼라인 마크(P2)에 대응되는 복수의 얼라인 마크가 형성된다.

예를 들어, 도 13에서 도시한 바와 같이, 웹(F)의 임프린트 패턴에는 주 얼라인 마크(P1) 및 보조 얼라인 마크(P2)가 형성된다.

따라서, 웹 비젼유닛(600)은 웹(F)의 임프린트 패턴에 형성된 주 얼라인 마크(P1) 및 보조 얼라인 마크(P2)를 촬영한다.

여기서, 주 얼라인 마크(P1)와 보조 얼라인 마크(P2)의 간격(D)은 가압 롤러(511)가 90도 회전되는 경우에 대응되는 원주길이로 할 수 있다.

웹 비젼유닛(600)을 이용한 기판(G)과 웹(F)의 정렬작업을 살펴보면 다음과 같다.

웹 비젼유닛(600)을 이용하여 촬영한 웹(F)에 형성된 주 얼라인 마크(P1)를 기초로 웹(F)과 스테이지 유닛(200)에 의해 이송되는 기판(G)과의 거리를 연산한 후, 스테이지 유닛(200)을 이동시켜 웹(F)의 하부로 기판(G)을 이동시킨다. 이때, 스테이지 유닛(200)의 이동거리는 웹(F)에 형성된 주 얼라인 마크(P1)와 보조 얼라인 마크(P2)의 간격에 해당되는 거리(D)에 해당된다.

그리고, 도 14에서 도시한 바와 같이, 가압부 구동부를 이용하여 가압 롤러(511)를 하강시켜 웹(F)이 기판(G)의 상면에 인접되게 한다. 이때, 가압 롤러(511)를 회전시켜 웹(F) 상의 주 얼라인 마크(P1)가 기판(G) 상의 주 얼라인 마크(P1)에 대향되는 위치가 되도록 가압 롤러(511)를 회전시켜 웹(F)이 가압 롤러(511)의 외주면을 따라 이송되도록 한다.

그리고, 웹 비젼유닛(600)을 이용하여 웹(F)에 형성된 보조 얼라인 마크(P2)를 촬영하고 이를 기초로 웹(F)의 이송거리가 기판(G)의 이동거리와 일치되는 지를 판단한다.

웹(F)의 이송거리와 기판(G)의 이동거리가 일치되지 않는 경우에, 전술한 스테이지 정렬모듈(250)을 이용하여 웹(F)에 대해 스테이지(210)를 상대 이동시켜 웹(F)과 기판(G)을 정렬한다.

스테이지 정렬모듈(250)을 이용한 웹(F)과 기판(G)의 정렬은, 전술한 바와 같이 디스펜서(310)에 대해 스테이지(210)를 상대 이동시켜 디스펜서(310)와 마스터(M) 또는 기판(G)을 정렬하는 방법과 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

한편, 도 1에서 도시한 바와 같이, 롤투롤 모듈(410)은, 가압 롤러(511)가 마스터(M) 또는 기판(G)에 웹(F)을 접촉 가압한 상태에서 스테이지 유닛(200)이 이동되는 경우에, 웹(F)이 마스터(M) 또는 기판(G)과 접촉상태를 유지하도록 가압 롤러(511)에 평행되게 배치된 보조 가압 롤러(419)를 더 포함한다.

보조 가압 롤러(419)는 가압 롤러(511)와 마찬가지로 상하방향으로 선형이동되도록 마련될 수 있다.

또한, 보조 가압 롤러(419)는 웹(F)에 임프린트 패턴이 형성된 경우에 웹(F)에 형성된 임프린트 패턴과 마스터(M)에 형성된 임프린트 패턴 원형(M1)을 상호 박리하는 역할을 하며, 또한 기판(G)의 표면에 패턴이 형성된 경우에 기판(G)과 웹(F)에 형성된 임프린트 패턴을 상호 박리하는 역할을 한다.

따라서, 마스터(M)의 임프린트 패턴 원형(M1)의 길이 또는 웹(F)에 형성된 임프린트 패턴의 길이만큼 보조 가압 롤러(419)는 가압 롤러(511)에서 이격된 위치에 배치된다.

그리고, 도 1에서 도시한 바와 같이, 웹(F)에 형성된 임프린트 패턴 또는 기판(G)의 표면에 형성된 패턴을 이루는 레진을 경화시키는 레진 경화유닛(700)이 가압 롤러(511)의 후단에 마련된다. 본 실시 예에서 레진 경화유닛(700)은 UV 램프를 포함한다.

특히, 레진 경화유닛(700)인 UV 램프가 가압 롤러(511)와 보조 가압 롤러(419) 사이에 배치되어, 웹(F)에 형성된 임프린트 패턴을 이루는 레진을 경화시킨 후 보조 가압 롤러(419)에서 웹(F)과 마스터(M)가 상호 박리되거나, 기판(G)의 표면에 형성된 패턴을 이루는 레진을 경화시킨 후 보조 가압 롤러(419)에서 기판(G)과 웹(F)이 상호 박리된다.

그리고, 상기한 웹(F)에 임프린트 패턴을 형성하는 공정 및 기판(G)의 표면에 패턴을 형성하는 공정을 완료한 경우, 마스터(M) 또는 기판(G)을 스테이지 유닛(200)에서 언로딩한다.

도 1을 참조하면, 언로딩유닛(800)에 웹(F)에 임프린트 패턴을 형성한 마스터(M) 또는 웹(F)에 형성된 임프린트 패턴에 가압 접촉되어 표면에 패턴이 형성된 기판(G)이 언로딩된다.

이때, 웹(F)에 임프린트 패턴을 형성한 마스터(M) 또는 표면에 패턴이 형성된 기판(G)은 스테이지 유닛(200)에 의해 언로딩유닛(800)으로 이동된 후, 별도의 로봇 등에 의해 언로딩유닛(800)으로 이송된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시 예에 따른 인쇄장치를 이용한 임프린트 공정을 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 인쇄장치를 이용한 임프린트 공정은 웹(F)에 임프린트 패턴을 형성하는 공정과, 기판(G)에 패턴을 형성하는 공정으로 나눠진다.

먼저, 웹(F)에 임프린트 패턴을 형성하는 공정을 살펴보면 다음과 같다.

로딩유닛(100)으로부터 임프린트 패턴 원형(M1)이 형성된 마스터(M)가 스테이지 유닛(200)에 안착된 후, 스테이지 유닛(200)은 웹 공급유닛(400) 방향으로 이동된다.

스테이지 유닛(200)이 웹 공급유닛(400) 방향으로 이동되는 과정에서, 마스터(M)의 임프린트 패턴 원형(M1)에 임프린트 패턴용 레진이 도포되는데, 마스터(M)의 임프린트 패턴 원형(M1)에 대한 임프린트 패턴용 레진의 도포는 도포유닛(300)에 의해 수행된다.

임프린트 패턴용 레진이 도포된 마스터(M)는 웹(F)의 미리 정해진 영역의 하부로 이동되며, 웹(F)의 미리 정해진 영역은 웹 가압유닛(500)의 가압 롤러(511)에 의해 마스터(M) 측으로 가압되고 레진 경화유닛(700)에 의해 레진에 대한 경화가 진행되어 웹(F)에 임프린트 패턴이 형성된다.

웹(F)에 대한 임프린트 패턴 형성은 웹(F)과 마스터(M)가 가압 롤러(511)에 의해 가압 접촉된 상태에서 스테이지 유닛(200)이 언로딩유닛(800) 방향으로 이동되면서 이뤄지며, 웹(F)에 대한 임프린트 패턴 형성이 완료된 경우 웹(F)과 마스터(M)가 상호 박리 또는 분리된다.

만약, 웹(F)에 형성된 임프린트 패턴과 이격된 위치에 다른 새로운 임프린트 패턴을 연속적으로 형성하고자 하는 경우에 스테이지 유닛(200)을 도포유닛(300) 방향으로 이동시킨 후 전술한 동작을 반복하여 웹(F)의 새로운 표면에 새로운 임프린트 패턴을 형성할 수 있다.

그리고, 웹(F)에 임프린트 패턴을 형성한 마스터(M)는 스테이지 유닛(200)에 의해 언로딩유닛(800) 방향으로 이동된다.

다음으로, 기판(G)의 표면에 패턴을 형성하는 공정을 살펴보면 다음과 같다.

로딩유닛(100)으로부터 표면에 패턴을 형성하고자 하는 기판(G)이 스테이지 유닛(200)에 안착된 후, 스테이지 유닛(200)은 웹 공급유닛(400) 방향으로 이동된다.

스테이지 유닛(200)이 웹 공급유닛(400) 방향으로 이동되는 과정에서, 기판(G)의 표면에 임프린트 패턴용 레진이 도포되는데, 기판(G)에 대한 임프린트 패턴용 레진의 도포는 도포유닛(300)에 의해 수행된다.

임프린트 패턴용 레진이 도포된 기판(G)은 임프린트 패턴이 형성된 웹(F)의 미리 정해진 영역의 하부로 이동되며, 웹(F)의 임프린트 패턴이 형성된 영역은 가압 롤러(511)에 기판(G) 측으로 가압되고, 레진 경화유닛(700)에 의해 레진에 대한 경화가 진행되어 기판(G)의 표면에 패턴이 형성된다.

기판(G)의 표면에 대한 패턴 형성은 웹(F)과 기판(G)이 가압 롤러(511)에 의해 가압 접촉된 상태에서 스테이지 유닛(200)이 언로딩유닛(800) 방향으로 이동되면서 이뤄지며, 기판(G)에 대한 패턴 형성이 완료된 경우 웹(F)과 기판(G)이 상호 박리 또는 분리된다.

그리고, 패턴이 형성된 기판(G)은 스테이지 유닛(200)에 의해 언로딩유닛(800) 방향으로 이동된다.

만약, 기판(G)에 대한 패턴을 형성하는 공정을 반복적으로 진행하다가, 웹(F)에 형성된 임프린트 패턴을 교체하여야 하는 경우, 언와인더(411)와 리와인더(413)를 구동시켜 웹(F)을 리와인더(413) 측으로 감아 임프린트 패턴이 없는 영역의 웹(F)이 가압 롤러(511)의 하부에 위치하게 한다.

그리고, 임프린트 패턴 원형(M1)이 형성된 마스터(M)를 임프린트 패턴이 없는 영역의 웹(F)의 하부로 이동시켜 웹(F)에 새로운 임프린트 패턴을 형성하고, 웹(F)의 새로운 임프린트 패턴을 이용하여 기판(G)에 패턴을 형성하는 공정을 수행한다.

이와 같이 본 발명은 기재된 실시 예에 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 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

100: 로딩유닛 200: 스테이지 유닛
210: 스테이지 230: 스테이지 이동부
250: 스테이지 정렬모듈 260a,260b,260c,260d: 스테이지 정렬부
300: 도포유닛 310: 디스펜서(잉크젯)
330: 정렬 비젼부 400: 웹 공급유닛
410: 롤투롤 모듈 411: 언와인더
413: 리와인더 415: 아이들 롤부
417: 장력조절 롤부 419: 보조 가압 롤러
430: 드리븐 롤부 500: 웹 가압유닛
510: 웹 가압부 600: 웹 비젼유닛
700: 레진 경화유닛 800: 언로딩유닛

Claims (16)

1. 웹(web)을 공급하는 웹 공급유닛;
   임프린트 패턴이 형성된 상기 웹에 접촉되어 표면에 패턴이 형성되는 기판이 안착되되, 상기 웹 공급유닛 방향으로 이동가능하게 마련되는 스테이지 유닛; 및
   상기 웹 공급유닛에 인접하게 마련되되, 상기 웹과 상기 기판을 정렬하기 위하여 상기 웹의 임프린트 패턴에 형성된 적어도 하나 이상의 얼라인 마크를 촬영하는 웹 비젼유닛을 포함하는 인쇄장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 기판에는,
   상기 스테이지 유닛이 상기 웹 공급유닛에 인접하게 이동된 경우에, 상기 기판과 상기 웹의 정렬상태를 확인하기 위한 주 얼라인 마크; 및
   상기 주 얼라인 마크와 소정간격 이격되게 마련되되, 상기 웹이 상기 기판에 접촉되기 전에 상기 기판과 상기 웹의 정렬상태를 재차 확인하기 위한 보조 얼라인 마크가 형성된 것을 특징으로 하는 인쇄장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 웹의 임프린트 패턴에는,
   상기 기판에 형성된 주 얼라인 마크 및 보조 얼라인 마크에 각각 대응되는 얼라인 마크가 복수 개 형성된 것을 특징으로 하는 인쇄장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 웹 공급유닛에 인접하게 마련되되, 상기 기판에 상기 웹을 가압 접촉시키는 웹 가압유닛을 더 포함하며,
   상기 웹 가압유닛은,
   상기 웹의 상부에 상하방향으로 이동가능하게 마련되되, 상기 웹의 하부로 이동되는 상기 기판에 상기 웹을 연속적으로 가압하여 접촉 및 접촉해제되게 하는 가압 롤러를 포함하며,
   상기 웹 비젼유닛은,
   상기 가압 롤러가 상기 웹에 접촉되어 하강됨에 따라, 상기 가압 롤러의 외주연에 접하는 상기 웹의 임프린트 패턴에 형성된 복수 개의 얼라인 마크를 순차로 촬영하는 것을 특징으로 인쇄장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 웹 가압유닛은,
   상기 가압 롤러에 연결되되, 상기 웹이 상기 기판에 접촉 및 접촉해제되도록 상기 가압 롤러를 상하방향으로 이동시키는 가압부 구동부를 더 포함하는 인쇄장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 스테이지 유닛은,
   상기 기판이 안착되는 스테이지; 및
   상기 스테이지의 하부에 배치되되, 상기 웹 비젼유닛에서 촬영된 상기 웹의 임프린트 패턴에 형성된 적어도 하나 이상의 얼라인 마크를 기초로, 상기 웹에 대해 상기 스테이지를 상대 이동시켜 상기 웹과 상기 기판을 정렬하는 스테이지 정렬모듈을 포함하는 인쇄장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 스테이지 정렬모듈은,
   상기 스테이지의 하면에 결합되되, 상기 스테이지의 모서리 영역에 각각 배치되어 상기 웹에 대해 상기 스테이지를 상대 이동가능하게 하는 복수의 스테이지 정렬부를 포함하는 인쇄장치.
8. 제7항에 있어서,
   상기 복수의 스테이지 정렬부 각각은,
   구동모터;
   상기 구동모터에 결합되되, 상기 구동모터에 의해 정방향 및 역방향으로 회전되는 볼 스크류;
   상기 볼 스크류에 결합되되, 상기 볼 스크류의 회전 시 상기 볼 스크류의 길이방향을 따라 이동되는 이동블록;
   상기 이동블록에 결합되며, 상기 이동블록이 이동하는 방향에 교차되는 방향으로 자유 이동 가능한 교차블록;
   양단이 상기 교차블록의 상면 및 상기 스테이지의 하면에 각각 고정되는 고정부; 및
   상기 스테이지 이동부의 상면에 마련되되, 상기 이동블록의 이동을 안내하는 가이드 레일을 포함하는 인쇄장치.
9. 제6항에 있어서,
   상기 스테이지 유닛은,
   상기 스테이지의 하부에 연결되어 상기 스테이지를 지지하되, 상기 스테이지를 상기 웹 공급유닛 방향으로 이동시키는 스테이지 이동부를 더 포함하는 인쇄장치.
10. 제9항에 있어서,
    상기 스테이지 이동부는,
    상기 스테이지의 하부에 이격되게 배치되어 상기 스테이지를 지지하는 스테이지 지지프레임;
    상기 웹 공급유닛 방향으로 길게 배치된 이동 레일; 및
    상기 스테이지 지지프레임에 연결되어 상기 스테이지 지지프레임을 상기 이동 레일을 따라 이동시키는 이동 구동부를 포함하는 인쇄장치.
11. 제6항에 있어서,
    상기 웹 공급유닛 방향으로 이동되는 상기 스테이지 유닛과 인라인되게 마련되되, 상기 웹 공급유닛 방향으로 이동되는 상기 스테이지 유닛 상의 상기 기판에 임프린트 패턴용 레진을 도포하는 도포유닛을 더 포함하는 인쇄장치.
12. 제11항에 있어서,
    상기 도포유닛은,
    상기 기판에 임프린트 패턴용 레진을 도포하는 디스펜서를 포함하는 인쇄장치.
13. 제12항에 있어서,
    상기 도포유닛은,
    상기 디스펜서의 일측에 마련되어 상기 디스펜서와 상기 기판을 정렬하도록 상기 기판 상의 적어도 하나 이상의 얼라인 마크를 촬영하는 정렬 비젼부를 더 포함하며,
    상기 스테이지 정렬모듈은,
    상기 정렬 비젼부에서 촬영된 상기 기판 상의 적어도 하나 이상의 얼라인 마크를 기초로, 상기 디스펜서에 대해 상기 스테이지를 상대 이동시켜 상기 디스펜서와 상기 기판을 정렬하는 것을 특징으로 하는 인쇄장치.
14. 제1항에 있어서,
    상기 웹 공급유닛은,
    상기 웹이 상기 스테이지 유닛에 의해 이동된 상기 기판의 상부에 배치되도록, 상기 웹을 공급 또는 회수하는 롤투롤 모듈을 포함하는 인쇄장치.
15. 제14항에 있어서,
    상기 롤투롤 모듈은,
    상기 웹이 감겨지되, 감겨진 상기 웹을 언와인딩(unwinding)하여 상기 스테이지 유닛에 의해 이동된 상기 기판의 상부로 공급하는 언와인더(unwinder);
    상기 언와인더와 이격되게 배치되되, 상기 언와인더와 연동되어 상기 웹을 리와인딩(rewinding) 또는 언와인딩하는 리와인더(rewinder); 및
    상기 언와인더와 상기 리와인더 사이에 배치되어, 상기 웹을 안내하는 적어도 하나 이상의 아이들 롤부(idle roll)를 포함하는 인쇄장치.
16. 제15항에 있어서,
    상기 롤투롤 모듈은,
    상기 언와인더와 상기 리와인더 사이에 배치되어 상대 이동함에 따라, 상기 언와인더와 상기 리와인더 사이에서 상기 웹의 장력을 일정하게 유지하는 적어도 하나 이상의 장력조절 롤부를 더 포함하는 인쇄장치.

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