KR20180109575A - 글라스패턴형성방법, 이를 수행하는 글라스패턴형성장치 및 글라스패턴형성시스템 - Google Patents

글라스패턴형성방법, 이를 수행하는 글라스패턴형성장치 및 글라스패턴형성시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 글라스패턴형성방법, 이를 수행하는 글라스패턴형성장치 및 글라스패턴형성시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 글라스 상에 특정 패턴을 형성하는 글라스패턴형성방법, 이를 수행하는 글라스패턴형성장치 및 글라스패턴형성시스템에 관한 것이다.
본 발명은 스테이지(30) 상에 안착된 다수의 글라스(10)들의 상면에 미리 설정된 패턴영역(12)에 레진(202)을 도포하는 레진도포단계와; 상기 패턴영역(12)에 도포된 레진(202)에 미리 설정된 미세패턴(15)을 형성하기 위한 미세금형(23)이 구비되며 상기 레진(202)을 경화시키기 위한 자외선이 투과가능한 재질을 가지는 금형부재(20)를 글라스(10) 상에 위치시키는 금형안착단계와; 상기 레진(202)이 상기 미세금형(23)에 충진되도록 상기 스테이지(30)와 상기 금형부재(20) 사이에 형성되는 처리공간(S)을 대기압에서 미리 설정된 진공압 하로 압력을 강하하는 압력강하단계와; 상기 패턴영역(12)에 도포된 레진(202)을 경화시키기 위한 노광단계와; 상기 스테이지(30) 상에서 상기 금형부재(20)를 제거하는 금형부재이형단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 글라스패턴형성방법을 개시한다.

Description

글라스패턴형성방법, 이를 수행하는 글라스패턴형성장치 및 글라스패턴형성시스템 {Glass Pattern printing method, glass pattern printing apparatus and system performing the same}
본 발명은 글라스패턴형성방법, 이를 수행하는 글라스패턴형성장치 및 글라스패턴형성시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 글라스 상에 특정 패턴을 형성하는 글라스패턴형성방법, 이를 수행하는 글라스패턴형성장치 및 글라스패턴형성시스템에 관한 것이다.
휴대폰(스마트폰), PDA, PMP, 노트북과 같은 기기들은 화면이나 카메라모듈의 보호 또는 디자인을 위하여 다양한 형상 및 크기의 윈도우글라스를 구비하는 것이 일반적이다.
최근 IT/전자기기의 디자인에 대한 산업상 중요성이 커짐에 따라 스마트폰 등에 장착되는 윈도우글라스의 패턴 및 패턴상의 미세패턴(요철)을 다양한 형상으로 정교하고 미세하게 형성하는 기술에 대한 수요가 증가하고 있다.
종래 윈도우글라스 상의 패턴형성방법은 아래와 같다.
1. 가공된 글라스를 지그에 안착한다.
2. 글라스에 UV 액을 도포한다.
3. 패턴이 형성된 UV금형을 지그에 안착한다.
4. UV금형 상부 중 패턴형성을 원치 않는 위치에 마스킹필름을 안착한다.
5. 글라스, UV금형 및 마스킹필름이 고정된 지그를 롤러에 통과시킨다.
6. UV광을 조사하여 UV 액을 경화시킨다.
7. 경화가 완료된 글라스에서 금형과 마스킹필름을 제거한다.
8. 글라스를 세척기에 넣어 미경화된 부분을 제거한다.
상술한 종래의 패턴형성방법은 글라스 상면 전체에 UV 액을 도포하기 때문에 롤러에 의한 가압과정에서 UV 액이 넘쳐 불필요한 세척과정이 추가되어 전체공정이 복잡해지는 문제점이 있다.
또한, 종래의 패턴형성방법은, 롤러에의한 롤링방식으로 UV금형을 가압하는데, 도 6에 도시된 바와 같이 UV금형(50)의 금형형상(53)이 UV액(60) 표면에 정밀하게 전사되지 못하고 일부에 빈공간(E)이 형성되어 미세패턴(15)의 말단부 형상이 무너지는 문제점이 있다.
또한, 글라스, UV금형 및 마스킹필름 사이의 정밀한 미세정렬이 어려워 전사되는 UV금형의 요철패턴 및 요철패턴이 형성되는 글라스 상의 패턴영역이 정밀하게 구현되지 못하는 문제점이 있다.
이러한 현상은, 요철패턴이 미세해 질수록 패턴구현의 정밀도를 저해하는 요인으로 크게 작용하여 정밀한 미세패턴 구현의 어려움을 야기할 수 있다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 추세 및 필요성을 인식하여, 미세금형을 구비한 금형부재를 레진이 도포된 글라스 상에 위치시킨 후 진공분위기를 형성함으로써, 글라스 상에 도포된 레진이 미세금형에 충진되는 충진률을 향상시킬 수 있는 글라스패턴형성방법, 이를 수행하는 글라스패턴형성장치 및 글라스패턴형성시스템을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 목적은, 글라스상의 미리 설정된 패턴영역에만 레진을 국부적으로 도포함으로써, 레진 경화 후 불필요한 레진을 세척하기 위한 공정을 최소화할 수 있는 글라스패턴형성방법, 이를 수행하는 글라스패턴형성장치 및 글라스패턴형성시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명은 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명은, 스테이지(30) 상에 안착된 다수의 글라스(10)들의 상면에 미리 설정된 패턴영역(12)에 레진(202)을 도포하는 레진도포단계와; 상기 패턴영역(12)에 도포된 레진(202)에 미리 설정된 미세패턴(15)을 형성하기 위한 미세금형(23)이 구비되며 상기 레진(202)을 경화시키기 위한 자외선이 투과가능한 재질을 가지는 금형부재(20)를 글라스(10) 상에 위치시키는 금형안착단계와; 상기 레진(202)이 상기 미세금형(23)에 충진되도록 상기 스테이지(30)와 상기 금형부재(20) 사이에 형성되는 처리공간(S)을 대기압에서 미리 설정된 진공압 하로 압력을 강하하는 압력강하단계와; 상기 패턴영역(12)에 도포된 레진(202)을 경화시키기 위한 노광단계와; 상기 스테이지(30) 상에서 상기 금형부재(20)를 제거하는 금형부재이형단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 글라스패턴형성방법을 개시한다.
상기 글라스패턴형성방법은, 상기 레진도포단계 전에, 상기 스테이지(30) 상에 복수의 글라스(10)들을 로딩하는 글라스로딩단계를 더 포함할 수 있다.
상기 레진도포단계는, 상기 패턴영역(12)에만 레진을 도포하는 스크린인쇄단계를 포함할 수 있다.
상기 금형부재안착단계는, 상기 글라스(10)와 상기 금형부재(20)의 상대수평위치를 정렬하는 위치정렬단계를 포함할 수 있다.
본 발명은, 미리 설정된 패턴영역(12)에 레진(202)이 도포된 다수의 글라스(10)들이 안착된 스테이지(30)와 결합되며, 외부와 격리된 처리공간(S)을 형성하는 챔버(310)와; 상기 챔버(310)에 설치되며, 상기 패턴영역(12)에 도포된 레진(202)을 경화시키는 노광부(320)와; 상기 스테이지(30) 및 상기 챔버(310) 중 적어도 어느 하나에 결합되어 상기 스테이지(30)와 상기 챔버(310)의 결합에 의해 형성되는 처리공간(S)을 대기압에서 미리 설정된 진공압 하로 압력을 강하시키는 배기부(330)를 포함하는 것을 특징으로 하는 글라스패턴형성장치(300)를 개시한다.
상기 스테이지(30)는, 상기 패턴영역(12)에 도포된 레진(202)에 미리 설정된 미세패턴(15)을 형성하기 위한 미세금형(23)이 구비되며 상기 레진(202)을 경화시키기 위한 자외선이 투과가능한 재질을 가지는 금형부재(20)가 상면에 위치된 상태로 상기 챔버(310)와 결합될 수 있다.
상기 글라스패턴형성장치(300)는, 상기 패턴영역(12)에 도포된 레진(202)에 미리 설정된 미세패턴(15)을 형성하기 위한 미세금형(23)이 구비되며 상기 레진(202)을 경화시키기 위한 자외선이 투과가능한 재질을 가지는 금형부재(20)와, 상기 금형부재(20)를 지지하며 상하이동되는 금형부재지지부(340)를 더 포함할 수 있다.
상기 글라스패턴형성장치(300)는, 상기 금형부재(20)가 상기 스테이지(30) 상에 위치되기 전에 상기 글라스(30)와 상기 금형부재(20) 사이의 상대수평위치를 정렬하는 위치정렬부를 더 포함할 수 있다.
상기 금형부재(20)는, 상기 패턴영역(12)에 미세패턴(15)을 형성하기 위한 미세금형(23)이 구비되며 자외선이 투과가능한 재질을 가지는 복수의 서브금형부재(22)들과, 상기 서브금형부재(22)들의 가장자리를 지지하는 금형프레임부(24)를 포함할 수 있다.
본 발명은, 글라스패턴형성장치(300)와; 다수의 글라스(10)들이 안착된 스테이지(30)를 상기 글라스패턴형성장치(300)로 로딩하는 글라스로딩부(100)와; 상기 글라스패턴형성장치(300)로부터 상기 스테이지(30)를 전달받아 언로딩하는 언로딩부(400)를 포함하는 것을 특징으로 하는 글라스패턴형성시스템을 개시한다.
상기 글라스패턴형성시스템은, 상기 글라스로딩부(100)와 상기 글라스패턴형성장치(300) 사이에 설치되어, 상기 스테이지(30) 상에 안착된 다수의 글라스(10)들의 상면에 미리 설정된 패턴영역(12)에 레진(202)을 도포하는 레진도포부(200)를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 글라스패턴형성방법 및 이를 수행하는 글라스패턴형성장치는, 미세금형을 구비한 금형부재를 레진이 도포된 글라스 상에 위치시킨 후 진공분위기를 형성함으로써, 글라스 상에 도포된 레진이 미세금형에 충진되는 충진률을 향상시킬 수 있다.
그에 따라, 본 발명은, 금형부재에 구비된 미세패턴의 요철이 매우 미세한 경우에도 정밀하게 미세패턴의 형상을 구현할 수 있고, 불량률을 현저히 낮출 수 있는 이점이 있다.
그리고, 본 발명에 따른 글라스패턴형성방법 및 이를 수행하는 글라스패턴형성장치는, 글라스상의 미리 설정된 패턴영역에만 레진을 국부적으로 도포함으로써, 레진 경화 후 불필요한 레진을 세척하기 위한 공정을 최소화할 수 있다.
그에 따라, 본 발명은, 금형부재에 의한 미세패턴 전사과정에서 레진이 넘치는 등의 불량에 의한 세정공정을 최소화 할 수 있어 금형부재의 수명을 향상할 수 있고, 스크린인쇄방식을 활용하는 경우 레진을 균일한 높이로 도포하거나 도포되는 레진의 높이를 조절할 수 있는 이점이 있다.
그리고, 본 발명에 따른 글라스패턴형성방법 및 이를 수행하는 글라스패턴형성장치는, 석영재질의 금형부재를 사용함으로써, 자중을 이용해 글라스 및 레진을 가압할 수 있어 롤러와 같은 별도의 기구적인 금형부재가압장치를 구비하지 않더라도 미세금형 내의 공기를 보다 용이하게 제거할 수 있으며, 자외선 노광으로 인한 금형부재의 변형을 최소화 할 수 있는 이점이 있습니다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 글라스패턴형성시스템을 보여주는 평면 모식도이다.
도 2는, 도 1의 글라스패턴형성시스템의 구성 일부를 보여주는 X-Z평면 단면도이다.
도 3은, 도 1의 글라스패턴형성시스템의 다른 구성 일부를 보여주는 X-Z평면 단면도이다.
도 4는, 본 발명의 미세패턴이 형성되는 글라스에 레진이 도포된 상태를 보여주는 X-Z평면 단면도이다.
도 5a는, 사각형상 요철을 미세패턴으로 구비하는 금형부재가 글라스 상에 안착된 상태를 보여주는 X-Z평면 단면도이다.
도 5b는, 삼각형상 요철을 미세패턴으로 구비하는 금형부재가 글라스 상에 안착된 상태를 보여주는 X-Z평면 단면도이다.
도 6은, 종래의 패턴형성장치에서 금형부재에 글라스 상에 도포된 레진이 충진된 상태를 보여주는 X-Z평면 단면도이다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 금형부재를 보여주는 평면도이다.
도 8은, 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이지를 보여주는 단면도이다.
이하 본 발명에 따른 글라스패턴형성시스템에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 글라스패턴형성시스템은, 도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 미리 설정된 패턴영역(12)에 레진(202)이 도포된 다수의 글라스(10)들이 안착된 스테이지(30) 및 글라스(10) 상에 위치되며 미세패턴(15)을 형성하기 위한 미세금형(23)이 구비되며 자외선이 투과가능한 재질을 가지는 금형부재(20)에 자외선을 가하여 레진(202)을 경화시키는 글라스패턴형성장치와; 다수의 글라스(10)들이 안착된 스테이지(30)를 글라스패턴형성장치(300)로 로딩하는 글라스로딩부(100)와; 글라스패턴형성장치(300)로부터 패턴형성 완료된 글라스(10)가 안착된 스테이지(30)를 전달받아 언로딩하는 언로딩부(400)를 포함한다.
상기 글라스패턴형성시스템은, 글라스로딩부(100)와 글라스패턴형성장치(300) 사이에 설치되어, 스테이지(30) 상에 안착된 다수의 글라스(10)들의 상면에 미리 설정된 패턴영역(12)에 레진(202)을 도포하는 레진도포부(200)를 더 포함할 수 있다.
상기 글라스패턴형성장치는, 미리 설정된 패턴영역(12)에 레진(202)이 도포된 다수의 글라스(10)들이 안착된 스테이지(30) 및 글라스(10) 상에 위치되며 미세패턴(15)을 형성하기 위한 미세금형(23)이 구비되며 자외선이 투과가능한 재질을 가지는 금형부재(20)에 자외선을 가하여 레진(202)을 경화시키는 구성으로 다양한 구성이 가능하다.
설명의 편의를 위하여, 상기 글라스패턴형성시스템에 관한 설명 후에 글라스패턴형성장치에 대해 자세히 후술한다.
상기 글라스(10)는, 용도에 따라 다양한 형상으로 가공된 상태로 글라스패턴형성장치(300)로 로딩될 수 있다.
예로서, 상기 글라스(10)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 스마트폰 등의 카메라모듈 또는 디스플레이패널부에 장착되는 용도의 커버글라스로서 모서리가 둥글게 연마된 박판글라스로 가공될 수 있다.
상기 글라스(10)는, 일면의 적어도 일부에 패턴영역(12)이 미리 설정될 수 있다.
상기 패턴영역(12)은, 레진(202)이 도포되어 미세패턴(15)이 형성될 영역으로 글라스(10)의 용도에 따라 다양한 위치, 크기, 형상으로 설정될 수 있다.
예로서, 상기 글라스(10)가 스마트폰 등의 카메라모듈에 장착되는 커버글라스인 경우, 도 1에 도시된 바와 같이, 글라스(10) 중심부의 광투과영역(11)을 제외한 나머지 외곽부가 패턴영역(12)으로 설정될 수 있다.
상기 글라스(10)는, 후술하는 스테이지(30)에 AxB 매트릭스 형태로 배열될 수 있다.
상기 스테이지(30)는, 다수의 글라스(10)들이 안착되어 지지되는 구성으로 다양한 구성이 가능하다.
상기 스테이지(30)는, 글라스(10)를 직접 지지하거나 또는, 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 다수의 글라스(10)들이 안착된 트레이(40)를 지지하여 글라스(10)를 간접 지지할 수 있다.
상기 트레이(40)는, 글라스(10)의 수평방향 위치정렬을 위하여 스테이지(30)에 대해 X-Y-θ 이동 가능하게 설치될 수 있다.
한편, 상기 스테이지(30) 또는 트레이(40)는, 정전척으로 구성되어 다수의 글라스(10)들을 흡착고정할 수 있다.
상기 진공척은, 안착된 글라스(10)의 저면을 진공흡착하여 글라스(10)를 고정지지하는 구성으로 다양한 구성이 가능하다.
그리고, 상기 트레이(40)는, 글라스(10)를 정확한 안착위치에 안착시키기 위한 포켓부(41)가 형성될 수 있다. 상기 포켓부(41)의 길이 및 폭은 글라스(10)의 길이 및 폭과 대응되게 형성됨이 바람직하다.
특히 상기 포켓부(41)의 측면에는 글라스(10)가 포켓부(41)의 경계에 걸치거나 부정확한 위치에 안착되는 것을 방지하기 위하여 글라스(10)가 안착시 타고 내려갈 수 있는 경사(42)가 형성됨이 바람직하다.
상기 스테이지(30)가 트레이(40) 없이 글라스(10)를 직접 지지하는 경우, 상기 포켓부(41)는 스테이지(30) 상면에도 동일하게 적용될 수 있음은 물론이다.
이때, 상기 글라스패턴형성시스템은, 스테이지(30)를 이송하기 위한 이송부(미도시)를 추가로 포함할 수 있다.
예로서, 상기 이송부는, 스테이지(30)의 이동경로를 따라 설치되는 이송롤러와, 이송롤러를 회전시키는 회전구동부를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않고 컨베이어벨트 또는 이송레일 등 스테이지(30)를 수평 또는 수직 방향으로 이송할 수 있다면 다양한 구성이 가능하다.
상기 이송부는, 글라스로딩부(100), 레진도포부(200), 글라스패턴형성장치 및 글라스언로딩부(400)를 따라 단일한 또는 복수의 이송라인을 형성할 수 있다.
상기 글라스로딩부(100)는, 다수의 글라스(10)들이 안착된 스테이지(30)를 글라스패턴형성장치(300)로 로딩하는 구성으로 다양한 구성이 가능하다.
예로서, 상기 글라스로딩부(100)는, 글라스(10)를 스테이지(30)에 지지되는 트레이(40) 또는 스테이지(30)로 이송하여 적재하는 이송툴(미도시), 또는 다수의 글라스(10)들이 안착된 트레이(40)들이 적재된 적재부재(미도시)를 포함할 수 있다.
상기 레진도포부(200)는, 글라스로딩부(100)와 글라스패턴형성장치(300) 사이에 설치되어, 스테이지(30) 상에 안착된 다수의 글라스(10)들의 상면에 미리 설정된 패턴영역(12)에 레진(202)을 도포하는 구성으로 다양한 구성이 가능하다.
예로서, 상기 레진도포부(200)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 글라스로딩부(100)로부터 전달된 스테이지(30) 상부에 설치되며 글라스(10)의 패턴영역(12)에 대응되는 지점에 화선부(畵線部)가 형성되며 틀에 고정된 실크스크린부재(210)와, 상기 실크스크린부재(210)의 가장자리를 지지하는 지지부재(220)와, 실크스크린 (210) 상에 공급된 레진(202)을 화선부로 압출하기 위하여 실크스크린(210)를 가압하며 이동하는 가압부재(230)를 포함할 수 있다.
상기 실크스크린부재(210)는, 글라스(10)의 패턴영역(12)에 대응되는 지점에 실크스크린부재(210)의 상에 위치된 레진(202)이 글라스(10) 상면의 패턴영역(12)으로 전이되는 화선부(畵線部)가 형성되는 구성으로 다양한 구성이 가능하다.
상기 실크스크린부재(210)는, 스크린사로 화선부를 형성할 수 있다면 비단이나 화학섬유의 천 등의 다양한 재질로 이루어질 수 있다.
상기 지지부재(220)는, 필수적인 구성에 해당하지 않으나, 실크스크린부재(210)의 가장자리 틀을 지지하여 고정하는 구성으로 다양한 구성이 가능하다.
이때, 상기 레진도포부(200)는, 지지부재(220)와 결합되어 실크스크린부재(210)의 상하이동을 구동하는 상하이동부를 더 포함할 수 있다.
상기 가압부재(230)는, 스퀴지(squeegee) 또는 가압롤러로 이루어질 수 있다.
본 발명은, 실크스크린인쇄를 이용하여 미리 설정된 패턴영역(12)에만 레진(202)을 국부적으로 도포할 수 있고, 레진(202)이 패턴영역(12) 이외의 영역으로 넘치는 것을 방지할 수 있으므로 레진(202) 경화 후 불필요한 레진(202)을 세척하기 위한 공정을 최소화할 수 있으며, 가압부재(230)를 이용한 가압정도 또는 스퀴지의 기울어진 각도, 실크스크린부재의 재질 등을 통해 도포되는 레진(202)의 두께를 조절하거나 일정하게 유지할 수 있는 이점이 있다.
또한, 상기 레진도포부(200)는, 실크스크린부재(210)의 수평위치를 정렬하는 실크스크린부재정렬부(미도시)를 추가로 포함할 수 있다.
상기 실크스크린부재정렬부는, 실크스크린부재(210)의 수평위치를 정렬하는 구성으로 얼라인방식에 따라 다양한 실시예가 가능하다.
예로서, 상기 실크스크린부재정렬부는, 지지부재(220)에 결합되어 지지부재(220)를 X방향, Y방향 및 θ방향 중 어느 하나의 방향으로 이동시키는 선형이동부(미도시)를 포함할 수 있다.
본 발명은, 실크스크린부재(210)의 수평방향 위치를 정렬하여 글라스(10)의 패턴영역(12)에만 정확히 레진(202)을 도포시켜 패턴영역(12)이 아닌 다른 영역으로 레진(202)이 도포되어 불필요한 공정이 추가되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
상기 언로딩부(400)는, 글라스패턴형성장치(300)로부터 패턴형성 완료된 글라스(10)가 안착된 스테이지(30)를 전달받아 언로딩하는 구성으로 다양한 구성이 가능하다.
예로서, 상기 언로딩부(400)는, 스테이지(30)에 지지되는 트레이(40), 트레이(40) 또는 스테이지(30)에 안착된 글라스(10)를 인출하여 이송하는 이송툴(미도시)와, 언로딩된 글라스(10) 또는 트레이(40)를 적재하는 언로딩적재부(미도시)를 포함할 수 있다.
이때, 상기 언로딩부(400)는, 언로딩된 트레이(40)들이 적재되는 적재부재(미도시)를 더 포함할 수 있다.
이하, 도 3을 참조하여, 본 발명의 글라스패턴형성장치(300)를 자세히 설명한다.
일 실시예에서, 상기 글라스패턴형성장치(300)는, 미리 설정된 패턴영역(12)에 레진(202)이 도포된 다수의 글라스(10)들이 안착된 스테이지(30)와 결합되며, 외부와 격리된 처리공간(S)을 형성하는 챔버(310)와; 챔버(310)에 설치되며, 패턴영역(12)에 도포된 레진(202)을 경화시키는 노광부(320)와; 상기 스테이지(30) 및 상기 챔버(310) 중 적어도 어느 하나에 결합되어 상기 스테이지(30)와 상기 챔버(310)의 결합에 의해 형성되는 처리공간(S)을 대기압에서 미리 설정된 진공압 하로 압력을 강하시키는 배기부(330)를 포함할 수 있다.
상기 챔버(310)는 미리 설정된 패턴영역(12)에 레진(202)이 도포된 다수의 글라스(10)들이 안착된 스테이지(30)와 결합되며, 외부와 격리된 처리공간(S)을 형성하는 구성으로 다양한 구성이 가능하다.
상기 챔버(310)는, 스테이지(30)와 대향하는 상부챔버(311)와, 스테이지(30)와 상부챔버(311) 사이에서 측벽을 구성하는 하부챔버(312)를 포함할 수 있다.
상기 상부챔버(311)와 하부챔버(312)는, 서로 분리가능하게 결합되어 장치의 유지보수가 필요한 경우 분리될 수 있다.
상기 챔버(310)는, SUS, 티타늄 등의 금속재질로 구성됨이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 챔버(310)는, 스테이지(30)와 상하방향 상대이동을 통해 스테이지(30)와 결합될 수 있다.
이때, 상기 스테이지(30)는, 상승동작에 의하여 상측에 설치된 챔버(310)와 결합되어 처리공간(S)을 밀폐시키기 위하여 상하로 이동가능하게 설치됨이 바람직하다.
예로서, 상기 글라스패턴형성장치는, 챔버(310)와의 결합을 위해 로딩된 스테이지(30)를 상하로 이동시키는 상하구동부를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 챔버(310)는, 스테이지(30)의 가장자리에서 스테이지(30)와 결합되기 위한 결합부가 형성될 수 있다.
상기 결합부는, 견고한 결합과 실링을 위하여 하부에 단차구조(301)가 형성되며 스테이지(30)의 가장자리에 형성되는 단차구조(31)와 맞물려 결합될 수 있다.
이때, 상기 챔버(310)와 스테이지(30)가 결합되는 부위에 실링을 위한 오링(302)이 설치됨이 바람직하다.
한편, 상기 스테이지(30)는, 챔버(310)와 결합되기 전에, 패턴영역(12)에 도포된 레진(202)에 미리 설정된 미세패턴(15)을 형성하기 위한 미세금형(23)이 구비되며 레진(202)을 경화시키기 위한 자외선이 투과가능한 재질을 가지는 금형부재(20)가 상면에 위치될 수 있다.
즉, 상기 스테이지(30)는, 패턴영역(12)에 도포된 레진(202)에 미리 설정된 미세패턴(15)을 형성하기 위한 미세금형(23)이 구비되며 레진(202)을 경화시키기 위한 자외선이 투과가능한 재질을 가지는 금형부재(20)가 상면에 위치된 상태로 챔버(310)와 결합될 수 있다.
상기 금형부재(20)는, 패턴영역(12)에 도포된 레진(202)에 미리 설정된 미세패턴(15)을 형성하기 위한 미세금형(23)이 구비되며 레진(202)을 경화시키기 위한 자외선이 투과가능한 재질을 가지는 부재로 다양한 구성이 가능하다.
상기 금형부재(20)는, 레진(202)을 경화시키기 위한 자외선이 투과가능한 재질이라면 다양한 재질이 가능하나, 쿼츠(석영)재질로 이루어짐이 바람직하다.
상기 금형부재(20)는, 스테이지(30) 상에 위치, 즉, 글라스(10)의 상면에 안착되어 금형부재(20)에 구비된 미세금형(23)을 패턴영역(12)의 레진(202)에 전사할 수 있다.
상기 미세금형(23)은, 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이 사각형상의 요철 또는 삼각형상의 요철로 이루어질 수 있다.
상기 미세금형(23)은, 금형부재(20)의 저면 중 패턴영역(12)에 대응되는 지점에만 형성됨이 바람직하다.
예로서, 쿼츠재질로 이루어지는 금형부재(20)는 다음과 같은 과정을 거쳐 형성될 수 있다.
1. 쿼츠재질의 기판위에 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)를 이용해 SiO2층을 증착한다.
2. SiO2층 위에 크롬층을 증착한다.
3. 크롬층 위에 일정한 두께의 포토레지스트를 코팅한다.
4. 포토레지스트가 코팅된 기판을 전자빔 리소그라피 또는 레이저 리소그라피, 반도체 노광 장비등을 통하여 원하는 피치의 패턴를 형성하고, 현상액을 이용하여 현상함으로서 PR 패턴을 형성한다.
5. PR 패턴을 마스크로 하여 크롬층을 식각하고 크롬패턴을 마스크로 이용하여 SiO2층을 식각하여 크롬층을 현상액으로 제거한다.
6. SiO2 패턴을 마스크로 하여 쿼츠를 식각하여 쿼츠재질의 금형부재(20)를 형성한다.
한편, 종래와 같이 금형부재(20)를 롤러등을 이용하여 가압함으로써 미세금형(23)을 레진(202)에 전사하는 것은 레진(202)의 두께를 일정하게 유지하기 어렵고 미세패턴(23)에 레진(202)이 완전히 충진되지 않아 빈공간(E)이 형성되는 문제가 있어, 본 발명은 금형부재(20)의 자중을 이용한 가압을 이용하는 방식을 활용할 수 있다.
다만, 금형부재(20)의 자중을 위해 금형부재(20)의 두께를 두껍게 유지하는 경우 금형부재(20)의 크기가 커져 금형부재(20)의 이송 및 장치 구성이 어려우며 금형부재(20)를 투과한 자외선의 세기가 약해지는 문제가 있다.
따라서, 본 발명에 따른 금형부재(20)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 패턴영역(12)에 미세패턴(15)을 형성하기 위한 미세금형(23)이 구비되며 자외선이 투과가능한 재질을 가지는 복수의 서브금형부재(22)들과, 서브금형부재(22)들의 가장자리를 지지하는 금형프레임부(24)를 포함할 수 있다.
상기 서브금형부재(22)는, 노광부(320)에서 조사된 자외선을 투과시켜 하측에 대응된 하나 이상의 글라스(10)에 도포된 레진(202)을 경화시키기 위한 구성으로, 상술한 금형부재(22)와 동일하게 구성될 수 있다.
상기 금형프레임부(24)는, 복수의 서브금형부재(22)들의 가장자리를 지지하기 위한 구성으로, 서브금형부재(22)의 수평형상에 대응되며 서브금형부재(22)가 삽입되어 가장자리가 지지되는 개구(24a)가 형성될 수 있다.
상기 개구(24a)는, 글라스(10)의 배치에 대응되어 격자형태(매트릭스 형태)로 배치됨이 바람직하다.
상기 개구(24a)에는, 서브금형부재(22)와의 결합을 위한 단차구조(25)가 형성될 수 있다.
상기 금형프레임부(24)는, 강성 및 가압력(자중)을 위하여 금속재질로 이루어짐이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니다.
그리고, 상기 금형프레임부(24)의 저면, 즉, 글라스(10)의 상면과 대향하는 면에는, 스테이지(30)(또는 트레이(40))의 상면과 접하는 밀착부재(26)가 결합될 수 있다.
상기 밀착부재(26)는, 금형부재(20)의 하강이동시 스테이지(30)(또는 트레이(40))의 상면에 충격을 가하는 것을 방지하기 위해 글라스(10)의 두께 보다 두꺼운 두께를 가지며 탄성변형 가능한(예로서, 실리콘, 수지) 재질로 형성됨이 바람직하다.
상기 밀착부재(26)의 일 측면의 폭(W)은 글라스(10)들 사이의 정렬이 이루어 지도록, 이웃하는 글라스(10) 사이의 간격과 대응되는 길이를 가질 수 있다.
특히, 상기 밀착부재(26)는, 글라스(10)가 정확하지 않은 위치에 안착된 경우에도 하강이동에 따라 자연스럽게 글라스(10)의 수평위치가 정렬될 수 있도록, 밀착부재(26)의 글라스(10) 쪽 끝단은 경사진 테이퍼 형상(27)으로 이루어짐이 바람직하다.
상술한 금형부재(20)의 구성에 의하여, 복수의 글라스(10)에 도포된 레진(202)에 대해 균일한 가압력을 고르게 가할 수 있어 미세패턴(15)을 정밀하게 구현할 수 있으며 미세금형(23)에 대한 충진율 또한 향상시킬 수 있다.
다른 예로서, 상기 금형부재(20)는, 글라스패턴형성장치(300)에 설치된 상태로 챔버(310)에 결합된 스테이지(30) 상의 글라스(10)에 안착될 수 있다.
즉, 상기 글라스패턴형성장치(300)는, 패턴영역(12)에 도포된 레진(202)에 미리 설정된 미세패턴(15)을 형성하기 위한 미세금형(23)이 구비되며 레진(202)을 경화시키기 위한 자외선이 투과가능한 재질을 가지는 금형부재(20)와, 금형부재(20)를 지지하며 상하이동되는 금형부재지지부(340)를 더 포함할 수 있다.
상기 글라스패턴형성장치(300)에 설치되는 금형부재(20)는, 상술한 것과 동일하게 구성될 수 있는 바 설명을 생략한다.
상기 금형부재지지부(340)는, 금형부재(20)를 지지하며 상하이동되는 구성으로 다양한 구성이 가능하다.
상기 금형부재지지부(340)는, 일단이 금형부재(20)의 가장자리(또는 금형프레임부(24))에 결합되고, 타단이 금형부재(20)의 상하구동을 위한 상하구동부와 결합될 수 있다.
이때, 상기 글라스패턴형성장치(300)는, 금형부재(20)가 스테이지(30) 상에 위치되기 전에 글라스(30)와 금형부재(20) 사이의 상대수평위치를 정렬하는 위치정렬부를 더 포함할 수 있다.
상기 위치정렬부는, 금형부재(20)의 상대수평위치를 정렬하는 구성으로 얼라인방식에 따라 다양한 실시예가 가능하다.
예로서, 상기 위치정렬부는, 금형부재(20)의 상대수평위치를 정렬하기 위하여 금형부재지지부(340)에 결합됨이 바람직하다.
구체적으로, 상기 위치정렬부는, 금형부재지지부(340)에 결합되어 금형부재지지부(340)를 X방향, Y방향 및 θ방향 중 어느 하나의 방향으로 이동시키는 선형이동부(미도시)를 포함할 수 있다.
상기 위치정렬부를 통해 금형부재(20)를 스테이지(30) 상의 정확한 위치에 안착시킬 수 있어 패턴형성의 정밀도를 향상시킬 수 있다.
상기 노광부(320)는, 챔버(310)에 설치되며, 패턴영역(12)에 도포된 레진(202)을 경화시키는 구성으로 다양한 구성이 가능하다.
예로서, 상기 노광부(320)는, 상부챔버(311)에 설치되어 하측의 스테이지(30)를 향해 자외선을 조사하는 광원을 포함할 수 있다.
상기 노광부(320)는, UV 레진을 경화시키는 UV광원으로서 종래 기술과 동일하게 구성될 수 있는바, 더 이상의 자세한 설명은 생략한다.
상기 배기부(330)는, 상기 스테이지(30) 및 상기 챔버(310) 중 적어도 어느 하나에 결합되어 상기 스테이지(30)와 상기 챔버(310)의 결합에 의해 형성되는 처리공간(S)을 대기압에서 미리 설정된 진공압 하로 압력을 강하시키는 구성으로 다양한 구성이 가능하다.
예로서, 상기 배기부(330)는, 처리공간(S)의 압력을 미리 설정된 압력 이하로 감압하기 위하여 하부챔버(312)에 설치된 배기구와 연결되며, 처리공간(S) 내의 공기를 외부로 배출할 수 있다.
본 발명에서 진공압이란, 물리적으로 완전한 진공이 아닌 대기압 보다 낮은 감압된 공정압 상태를 의미하는 것으로 처리공간(S)에 일정정도의 내부압이 형성되는 경우도 진공압 상태에 포함될 수 있음은 물론이다.
상기 배기부(330)는, 처리공간(S) 내의 공기를 배출하는 배기구 및 펌프로서 종래 기술과 동일하게 구성될 수 있는바, 더 이상의 자세한 설명은 생략한다.
본 발명은, 배기부(330)를 통해 처리공간(S) 내부를 진공으로 형성할 수 있어 금형부재(20)의 미세금형(23)에 레진(202)이 충진되는 충진율을 향상시킬 수 있고, 그에 따라 미세패턴(15) 형상이 무너지거나 불균일하게 형성되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.
상술한 구성을 가지는 글라스패턴형성시스템에서 수행되는 글라스패턴형성방법으로서, 상기 글라스패턴형성방법은, 스테이지(30) 상에 안착된 다수의 글라스(10)들의 상면에 미리 설정된 패턴영역(12)에 레진(202)을 도포하는 레진도포단계와; 패턴영역(12)에 도포된 레진(202)에 미리 설정된 미세패턴(15)을 형성하기 위한 미세금형(23)이 구비되며 레진(202)을 경화시키기 위한 자외선이 투과가능한 재질을 가지는 금형부재(20)를 글라스(10) 상에 위치시키는 금형안착단계와; 상기 레진(202)이 상기 미세금형(23)에 충진되도록 상기 스테이지(30)와 상기 금형부재(20) 사이에 형성되는 처리공간(S)을 대기압에서 미리 설정된 진공압 하로 압력을 강하하는 압력강하단계와; 패턴영역(12)에 도포된 레진(202)을 경화시키기 위한 노광단계와; 스테이지(30) 상에서 금형부재(20)를 제거하는 금형부재이형단계를 포함할 수 있다.
상기 글라스패턴형성방법은, 레진도포단계 전에, 스테이지(30) 상에 복수의 글라스(10)들을 로딩하는 글라스로딩단계를 더 포함할 수 있다.
상기 레진도포단계는, 패턴영역(12)에만 레진을 도포하는 스크린인쇄단계를 포함할 수 있다.
상기 금형부재안착단계는, 글라스(10)와 금형부재(20)의 상대수평위치를 정렬하는 위치정렬단계를 포함할 수 있다.
이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.
10: 글라스 20: 금형부재
30: 스테이지

Claims (11)

  1. 스테이지(30) 상에 안착된 다수의 글라스(10)들의 상면에 미리 설정된 패턴영역(12)에 레진(202)을 도포하는 레진도포단계와;
    상기 패턴영역(12)에 도포된 레진(202)에 미리 설정된 미세패턴(15)을 형성하기 위한 미세금형(23)이 구비되며 상기 레진(202)을 경화시키기 위한 자외선이 투과가능한 재질을 가지는 금형부재(20)를 글라스(10) 상에 위치시키는 금형안착단계와;
    상기 레진(202)이 상기 미세금형(23)에 충진되도록 상기 스테이지(30)와 상기 금형부재(20) 사이에 형성되는 처리공간(S)을 대기압에서 미리 설정된 진공압 하로 압력을 강하하는 압력강하단계와;
    상기 패턴영역(12)에 도포된 레진(202)을 경화시키기 위한 노광단계와;
    상기 스테이지(30) 상에서 상기 금형부재(20)를 제거하는 금형부재이형단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 글라스패턴형성방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 글라스패턴형성방법은,
    상기 레진도포단계 전에, 상기 스테이지(30) 상에 복수의 글라스(10)들을 로딩하는 글라스로딩단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 글라스패턴형성방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 레진도포단계는,
    상기 패턴영역(12)에만 레진을 도포하는 스크린인쇄단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 글라스패턴형성방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 금형부재안착단계는,
    상기 글라스(10)와 상기 금형부재(20)의 상대수평위치를 정렬하는 위치정렬단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 글라스패턴형성방법.
  5. 미리 설정된 패턴영역(12)에 레진(202)이 도포된 다수의 글라스(10)들이 안착된 스테이지(30)와 결합되며, 외부와 격리된 처리공간(S)을 형성하는 챔버(310)와;
    상기 챔버(310)에 설치되며, 상기 패턴영역(12)에 도포된 레진(202)을 경화시키는 노광부(320)와;
    상기 스테이지(30) 및 상기 챔버(310) 중 적어도 어느 하나에 결합되어 상기 스테이지(30)와 상기 챔버(310)의 결합에 의해 형성되는 처리공간(S)을 대기압에서 미리 설정된 진공압 하로 압력을 강하시키는 배기부(330)를 포함하는 것을 특징으로 하는 글라스패턴형성장치(300).
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 스테이지(30)는,
    상기 패턴영역(12)에 도포된 레진(202)에 미리 설정된 미세패턴(15)을 형성하기 위한 미세금형(23)이 구비되며 상기 레진(202)을 경화시키기 위한 자외선이 투과가능한 재질을 가지는 금형부재(20)가 상면에 위치된 상태로 상기 챔버(310)와 결합되는 것을 특징으로 하는 글라스패턴형성장치(300).
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 글라스패턴형성장치(300)는,
    상기 패턴영역(12)에 도포된 레진(202)에 미리 설정된 미세패턴(15)을 형성하기 위한 미세금형(23)이 구비되며 상기 레진(202)을 경화시키기 위한 자외선이 투과가능한 재질을 가지는 금형부재(20)와,
    상기 금형부재(20)를 지지하며 상하이동되는 금형부재지지부(340)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 글라스패턴형성장치(300).
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 글라스패턴형성장치(300)는,
    상기 금형부재(20)가 상기 스테이지(30) 상에 위치되기 전에 상기 글라스(30)와 상기 금형부재(20) 사이의 상대수평위치를 정렬하는 위치정렬부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 글라스패턴형성장치(300).
  9. 청구항 6 내지 청구항 8 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 금형부재(20)는,
    상기 패턴영역(12)에 미세패턴(15)을 형성하기 위한 미세금형(23)이 구비되며 자외선이 투과가능한 재질을 가지는 복수의 서브금형부재(22)들과,
    상기 서브금형부재(22)들의 가장자리를 지지하는 금형프레임부(24)를 포함하는 것을 특징으로 하는 글라스패턴형성장치(300).
  10. 청구항 6 내지 청구항 9 중 어느 하나의 항에 따른 글라스패턴형성장치(300)와;
    다수의 글라스(10)들이 안착된 스테이지(30)를 상기 글라스패턴형성장치(300)로 로딩하는 글라스로딩부(100)와;
    상기 글라스패턴형성장치(300)로부터 상기 스테이지(30)를 전달받아 언로딩하는 언로딩부(400)를 포함하는 것을 특징으로 하는 글라스패턴형성시스템.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 글라스패턴형성시스템은,
    상기 글라스로딩부(100)와 상기 글라스패턴형성장치(300) 사이에 설치되어, 상기 스테이지(30) 상에 안착된 다수의 글라스(10)들의 상면에 미리 설정된 패턴영역(12)에 레진(202)을 도포하는 레진도포부(200)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 글라스패턴형성시스템.
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