KR20190089495A

KR20190089495A - 패턴 형성 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20190089495A
Application number: KR1020180008066A
Authority: KR
Inventors: 윤형열
Original assignee: 윤형열
Priority date: 2018-01-23
Filing date: 2018-01-23
Publication date: 2019-07-31
Also published as: KR102074974B1

Abstract

패턴 형성 장치 및 패턴 형성 방법이 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따른 패턴 형성 장치는, 패턴홈을 구비하고, 도전성 물질이 패턴홈에 주입되어 스트립 패턴을 형성하는 패턴 플레이트와, 스트립 패턴을 패턴홈에서 분리한 후 이동하는 전사수단과, 스트립 패턴이 삽입되는 패턴홀을 구비하는 마스크를 포함하고, 전사수단에 의해서 스트립 패턴이 패턴홀에 삽입된 후 가압됨으로써 패턴이 형성된다.

Description

패턴 형성 장치 및 방법{PATTERN FORMING DEVICE AND METHOD}

본 발명은 패턴의 두께를 얇게 할 수 있는 패턴 형성 장치 및 방법에 관한 것이다.

최근 많이 사용되고 있는 스마트 폰 또는 태블릿 PC에는 터치 스크린이 구비되어 있다. 터치 스크린은 사용자가 해당 기기의 디스플레이 상에 표시되는 정보를 보고 디스플레이 상에 부착된 터치 스크린에 대응하는 터치 활성영역을 손가락 또는 펜으로 접촉하여 선택하면, 원하는 정보가 디스플레이에 표시되게 하는 장치이다. 최근에는 스마트폰 및 태블릿 PC 사용의 증가로 인해서, 터치 스크린의 사용도 증가하고 있다.

터치 스크린은 그 구조에 따라서 정전용량 방식 또는 저항막 방식 등이 있다. 이중에서 정전용량 방식은 투과율 및 내구성이 우수하고, 멀티터치(multi-touch)가 가능한 장점을 갖는다.

정전용량 방식의 터치 스크린에는 각 축의 좌표에 해당하는 ITO(Indium Tin Oxide) 필름층이 구비되어 있으며, 각각의 ITO 필름은 광학접착테이프(OCA)에 의해 부착된다. 또한, ITO 필름에는 ITO 도전막에 투명전극이 형성되며, ITO 필름을 접촉하게 되면 해당되는 전기신호가 배선을 통해 전달되어 원하는 기능을 수행하게 된다. 따라서 이와 같은 기능을 수행할 수 있도록 ITO 도전막에는 원하는 부분을 절연시켜서 주변회로와 배선을 형성하기 위한 ITO 패턴(pattern)이 필요하다.

종래에는 ITO 필름에 패턴을 형성하기 위해서 화학적인 에칭 방법이 주로 이용되었다. 화학적 에칭을 사용하는 종래의 ITO 패터닝 방법은, 비정질(amorphous) ITO 레이어(layer)를 형성하고, 포토레지스트(photo resist) 코팅, 소프트 베이킹(soft baking), 노광(exposure), 현상(developing), 하드 베이킹(hard baking), 에칭액으로 에칭, 포토레지스트 제거 및 오븐에서 어닐링(annealing)과 같은 공정을 거쳐야 한다.

이와 같은 화학적인 방법에 의해 ITO 레이어를 패터닝하는 종래의 방법은, 공정이 복잡하여 시간이 많이 소요되고, 고가의 노광 및 현상 장비 등을 구비해야 하기 때문에 설치 비용이 높으며, 에칭액의 영향으로 패턴 주변이 영향을 받게 되는 문제점을 갖는다.

ITO 필름에 패턴을 형성하는 방법 가운데 다른 하나로 은(Ag)을 포함하는 전도성 페이스트를 통상의 실크스크린 인쇄법에 의해서 인쇄하는 방법이 이용되고 있다. 이와 같은 실크스크린 인쇄법에 의해서 패턴을 형성하는 경우에는 우선 투명 기판 상에 투명 전도막을 도포한 후 투명 기판의 외곽부의 투명 전도막을 제거한다. 그리고 투명 기판의 외곽부에 형성된 패턴을 포함하는 스크린을 투명 기판 상에 고정시킨 후 스크린의 개구부 상에 전도성 페이스를 스퀴즈로 가압하면서 문질러 넣는 방법이다. 이와 같은 과정을 통해서 투명 기판의 외곽부에 상기 스크린의 개구부와 같은 형상의 금속 패턴이 형성되는 것이다.

최근에는 디스플레이 패널의 두께가 얇아지고 더욱 넓은 화면 영역을 구현하기 위해서 패턴의 선폭(width), 선간 거리(pitch) 및 높이(thickness)를 미세화하는 것이 요구되고 있다. 그러나 화학적 에칭을 이용하는 패턴 형성 방법 및 실크스크린 인쇄법에 의한 패턴 형성 방법은 패턴의 선폭, 선간 거리 및 높이를 미세하게 구현하는 것이 어렵다는 문제점을 갖는다.

패턴 형성 방법은 상기와 같은 ITO 레이어에 패턴을 형성하는 것 이외에도 디스플레이 패널을 제조하는 과정에서 광범위하게 적용되고 있다. 예를 들면, 다수 개의 디스플레이 패널의 측면을 각각 연결해서 대면적 디스플레이를 구현할 수 있는데, 이때, 디스플레이 패널의 측면에 패턴을 형성한다. 디스플레이 패널의 측면에 패턴을 형성하는 방법은 대한민국 공개특허공보 제2009-0030462호에 개시되어 있다.

상기 선행특허문헌에 기재되어 있는 측면 패턴 형성 방법은, 디스플레이 패널의 측면에 패턴 마스크를 장착하고 도전성 물질(도전성 잉크 등)을 직접 분사한 후 경화하는 것을 특징으로 한다. 이와 같이, 패턴 마스크를 이용하는 경우 종래의 패드 프린팅(pad printing) 방식에 비해서 공정 시간을 줄일 수 있는 장점을 갖는다.

그러나 패턴 마스크를 이용하는 종래의 패턴 형성 방법도 패턴의 미세화 및 두께 축소에는 많은 어려움이 있다. 특히, 패턴 마스크를 이용해서 패턴을 형성할 때 패턴의 두께를 줄이기 위해서는 도전성 물질의 점도를 낮추거나 또는 패턴 마스크의 두께를 줄여야 한다. 그러나 도전성 물질의 점도를 낮추는 경우 도전성 물질이 번지게 됨으로써 공정 효율이 저하되는 문제점을 갖는다. 또한, 두께가 얇은 패턴 마스크를 제작하는 것은 기술적인 어려움을 초래하고 비용 상승을 유발한다.

대한민국 등록특허 제10-1711957호 공보

따라서 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로서, 미세 패턴 특히 축소된 두께(thickness)를 갖는 패턴을 구현할 수 있는 패턴 형성 장치 및 방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 다른 목적들은 이하에 서술되는 실시예를 통하여 더욱 명확해질 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 패턴 형성 장치는, 패턴홈을 구비하고, 도전성 물질이 패턴홈에 주입되어 스트립 패턴을 형성하는 패턴 플레이트와, 스트립 패턴을 패턴홈에서 분리한 후 이동하는 전사수단과, 스트립 패턴이 삽입되는 패턴홀을 구비하는 마스크를 포함하고, 전사수단에 의해서 스트립 패턴이 패턴홀에 삽입된 후 가압됨으로써 패턴이 형성된다.

본 발명에 따른 패턴 형성 장치는 다음과 같은 실시예들을 하나 또는 그 이상 구비할 수 있다. 예를 들면, 전사수단은 탄성력을 갖는 재질에 의해서 형성되고, 전사수단은 그 일부가 마스크의 패턴홀의 내부에 삽입되어 스트립 패턴을 가압할 수 있다.

패턴홈은 패턴홀에 비해 두께가 작게 형성될 수 있다.

패턴홈은 패턴홀에 대응해서 형성되거나 또는 다수 개의 패턴홀에 대응할 수 있는 크기로 형성될 수 있다.

스트립 패턴이 전사수단에 의해서 패턴 플레이트에서 마스크로 이동하는 과정에서 건조 또는 가열에 의해서 스트립 패턴의 두께가 축소될 수 있다. 여기서 시간에 따른 자연 건조에 의한 두께 변화를 조절하거나 별도의 가열수단에 의해서 시간 단축 및 건조시간을 조절해서 두께 편차의 균일성(uniformity)을 조정할 수도 있다. 또한, 패턴 플레이트 상에서 시간에 따른 자연 건조에 의한 두께 변화를 조절하거나 별도의 가열수단에 의해서 시간 단축 및 건조시간을 조절할 수 있다.

도전성 물질은 메탈 잉크이고, 메탈 잉크를 패턴홈에 주입하는 주입수단을 구비할 수 있다.

패턴홈에 도전성 물질을 주입한 후 패턴 플레이트의 표면에 잔존하는 도전성 물질을 제거하는 제거수단을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 패턴 형성 방법은, 패턴홈이 형성된 패턴 플레이트를 구비하고, 패턴홈에 도전성 물질을 주입하여 스트립 패턴을 형성하는 단계와, 스트립 패턴을 패턴홈에서 분리한 후 이동하는 단계와, 패턴홀이 형성된 마스크를 피가공물 상에 위치 설정하는 단계와, 스트립 패턴을 패턴홀에 삽입한 후 가압함으로써 피가공물 상에 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.

본 발명은 축소된 두께를 갖는 패턴을 구현할 수 있는 패턴 형성 장치 및 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 패턴 형성 장치를 예시하는 도면이다.
도 2는 패턴 플레이트의 제1 실시예를 나타내는 도면이다.
도 3은 패턴 플레이트의 제2 실시예를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 2 및 도 3에서 AA 선에 따른 패턴 플레이트의 단면도이다.
도 5는 마스크를 예시하는 도면이다.
도 6은 도 5에서 BB 선에 따른 단면도이다.
도 7은 전사수단에 의해서 스트립 패턴이 마스크의 패턴홀에 삽입된 후 가압되는 상태를 예시하는 도면이다.
도 8은 도 7에서 마스크가 제거된 후 패턴이 형성된 상태를 예시하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 패턴 형성 방법을 예시하는 순서도이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 그리고 상부, 하부 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 패턴 형상 장치(100)를 예시하는 도면이다.

도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 패턴 형성 장치(100)는 스트립 패턴(strip pattern)(도 2의 114 참조)을 형성하는 패턴 플레이트(110)와, 스트립 패턴(114)을 패턴 플레이트(110)에서 분리한 후 마스크(160)로 이동하는 전사수단(132)과, 패턴홀(162)을 구비하는 마스크(160)를 포함한다. 전사수단(132)에 의해 이동된 스트립 패턴(114)은 마스크(160)의 패턴홀(162)에 삽입된 후 가압됨으로써 패턴(170)으로 형성된다.

본 실시예에 따른 패턴 형성 장치(100)는 마스크(160)에 도전성 물질을 직접 충진, 주입 또는 분사하지 않고, 패턴 플레이트(110)에서 형성하고자 하는 패턴(170)과 동일 또는 유사한 형태 및 두께를 가지고 형성된 스트립 패턴(114)을 마스크(160)에 패턴홀(162)에 삽입 및 가압함으로써 패턴(170)을 형성하는 것을 특징으로 한다. 이때, 스트립 패턴(114)은 마스크(160)의 패턴홀(162)의 두께에 비해서 얇게 형성될 수 있는데, 이로 인해 마스크(160)를 얇게 형성하지 않고도 패턴(170)의 두께를 줄일 수 있게 된다.

패턴 형성 장치(100)는 전사수단(132)을 포함한다. 전사수단(132)은 패턴 플레이트(110)에 형성된 스트립 패턴(114)을 패턴 플레이트(110)에서 분리한 후 마스크(160)의 패턴홀(162)에 삽입한 후 가압하는 역할을 한다. 따라서 전사수단(132)은 패턴 플레이트(110)와 마스크(160) 사이를 왕복 운동할 수 있도록 프레임(102)에 결합된다. 전사수단(132)은 리니어 액추에이터 등과 같은 수단에 의해서 좌우 왕복 이동할 수 있게 구성될 수 있다.

전사수단(132)의 선단부(134)는 탄성력을 갖는 재질, 예를 들면 실리콘 패드 또는 고무 패드 등에 의해서 형성될 수 있다. 이와 같이 탄성력을 갖는 선단부(134)는 패턴 플레이트(110)의 패턴홈(112)에 형성된 스트립 패턴(114)을 하향 가압하여 그 표면에 부착되도록 할 수 있다. 또한, 탄성력을 갖는 선단부(134)는 가압에 의해서 그 형상 변형이 가능하다. 따라서 전사수단(132)이 스트립 패턴(114)을 마스크(160)의 패턴홀(162)에 가압하여 삽입하는 과정에서 그 일부가 패턴홀(162)에 삽입될 수 있다(도 7 참조). 따라서 본 실시예에 따른 패턴 형성 장치(100)는 스트립 패턴(114)의 두께를 패턴홀(162)의 두께에 비해서 얇게 형성할 수 있기 때문에, 마스크(160)에 비해 얇은 두께를 갖는 패턴(170)을 형성할 수 있게 되는 것이다.

전사수단(132)의 선단부(134)는 곡면으로 형성될 수 있다. 이는 스트립 패턴(114)과의 밀착성을 높이고 또한, 마스크(160)의 패턴홀(162)에 내부로의 삽입을 더욱 용이하게 하기 위한 것이다.

전사수단(132)의 일 측에는 주입수단(124)이 구비된다. 주입수단(124)은 패턴 플레이트(110)의 패턴홈(112)에 도전성 물질을 주입하기 위한 것이다. 주입수단(124)은 자동으로 작동할 수 있지만 수동에 의해서 직접 주입이 가능하다.

주입수단(124)은 도전성 물질을 패턴 플레이트(110)의 패턴홈(112)에 주입한다. 패턴홈(112)에 주입된 도전성 물질은 경화되어서 스트립 패턴(114)으로 형성된다. 도전성 물질이 메탈 잉크(metal ink)인 경우, 주입수단(124)은 메탈 잉크를 토출할 수 있는 장치에 해당할 수 있다.

도전성 물질은 메탈 잉크 및 메탈 페이스트(metal paste)에 해당할 수 있다. 그리고 도전성 물질에는 은(Ag), 구리(Cu), 금(Au), 니켈(Ni), 팔라듐(Pd), 주석(Sn), 코발트(Co) 중 적어도 하나 또는 이들의 혼합물이 포함되어 있다. 따라서 도전성 물질은 추후 경화됨으로써 전도성을 갖는다. 또한, 도전성 물질은 형상 변형이 가능하기 때문에 패턴 플레이트(110)의 패턴홈(112)에 주입됨으로써 패턴홈(112)의 내부 공간에 해당하는 형상(예를 들면, 직육면체 등)으로 형성될 수 있다.

패턴 플레이트(110)의 패턴홈(112)의 내부에 도전성 물질을 충진한 후, 패턴홈(112) 내부에 주입된 도전성 물질을 제외한 패턴 플레이트(110) 상면의 나머지 도전성 물질은 제거수단(128)에 의해서 제거될 수 있다. 본 실시예에 따른 패턴 형성 장치(100)는 제거수단(128)으로서 블레이드(blade)(130)를 이용할 수 있다. 블레이드(130)는 지그에 결합된 일자형의 칼날 형상으로서 세라믹(ceramic), 금속 또는 초경과 같이 경도가 높은 재질에 의해 형성될 수 있다.

블레이드(130)는 패턴 플레이트(110)의 상면에 잔존하는 도전성 물질을 스크랩하여 제거한다. 또한, 제거수단(128)은 프레임(102)에 대해 좌우 왕복 이동이 가능하도록 결합된다. 제거수단(128)은 주입수단(124)에 의해 도전성 물질이 패턴 플레이트(110)에 공급을 완료한 후 또는 공급되는 과정에서 동시에 작동하면서 패턴 플레이트(110) 상면의 도전성 물질을 제거할 수 있다.

또한, 주입수단(124)과 제거수단(128)의 블레이드(130)가 일체형으로 형성되어서 주입되는 도전성 물질의 휘발에 의해 급격한 점도 변화를 조절하는 구조를 가질 수도 있다.

제거수단(128)은 필요에 따라서 마스크(160)의 상면에 잔존하는 도전성 물질을 제거할 수도 있다.

전사수단(132)이 스트립 패턴(114)을 마스크(160)에 대해 전사한 후 그 선단부(134)에 잔존하는 도전성 물질 등은 클리너(136)에 의해서 제거될 수 있다. 본 실시예에 따른 클리너(136)는 도전성 물질에 대한 부착력을 갖는 테이프를 이용할 수 있다. 권선된 테이프는 모터(도시하지 않음)의 회전에 의해서 회전하면서 전사수단(132)의 선단부(134)와 접촉한다. 선단부(134)와 클리너(136)의 테이프와의 접촉에 의해서 선단부(134)에 잔존하는 도전성 물질이 테이프에 부착되어 제거될 수 있다.

패턴 형성 장치(100)는 고정 스테이지(120)를 구비할 수 있다. 고정 스테이지(120) 상에는 패턴 플레이트(110)가 위치한다. 또한, 패턴 플레이트(110)의 상부에는 주입수단(124) 및 제거수단(128)이 위치할 수 있다.

패턴 형성 장치(100)는 고정 스테이지(120)의 일 측에 얼라인 스테이지(142)를 구비한다. 얼라인 스테이지(142) 상에는 피가공물(150) 및 마스크(160)가 위치할 수 있다. 얼라인 스테이지(142)는 마스크(160)의 위치를 정밀하게 제어한다. 이로 인해, 패턴홀(162)과 전사수단(132)의 상대적인 위치가 정밀하게 제어되어 패턴을 신속하게 형성할 수 있게 된다.

얼라인 스테이지(142) 상에 위치하는 마스크(160)의 위치는 센서(146)에 의해서 파악될 수 있다. 센서(146)에 의해 파악된 마스크(160)의 위치 정보는 제어장치(도시하지 않음)에 전달되고 제어장치는 이를 근거로 해서 얼라인 스테이지(142) 및 전사수단(132)의 위치를 조정할 수 있다.

패턴을 형성하고자 하는 피가공물(150)은 얼라인 스테이지(142)의 상부와 마스크(160)의 하부에 위치한다. 피가공물(150)은 디스플레이 패널 또는 터치 스크린 등에 해당할 수 있지만, 본 발명은 피가공물(150)의 종류, 형태 및 구조에 의해서 제한되지 않는다. 또한, 본 실시예에 따른 패턴 형성 장치(100)는 피가공물(150)에서 패턴이 형성되는 위치에 의해서도 제한되지 않는다. 따라서 본 실시예에 따른 패턴 형성 장치(100)는 피가공물(150)의 상면, 하면, 측면 등 다양한 위치에 패턴을 형성할 수 있음은 물론이다.

이하에서는 도 2 내지 도 4를 참조하면서 본 발명의 실시예들에 따른 패턴 플레이트(110, 116)에 대해서 설명하기로 한다.

도 2 및 도 3은 각각 본 발명의 제1, 제2 실시예에 따른 패턴 플레이트(110, 116)를 예시하는 도면이다. 그리고 도 4는 도 2 및 도 3에서 AA 선에 따른 단면도이다.

도 2 및 도 4를 참조하면, 제1 실시예에 따른 패턴 플레이트(110)는 얇은 직육면체 형상을 갖고 그 상면에는 다수 개의 패턴홈(112)이 형성된다. 패턴홈(112)의 개수, 크기 및 간격은 마스크(도 5 및 도 6의 도면부호 160 참조)에 형성된 패턴홀(162)의 그것과 동일하거나 대응하게 형성될 수 있다. 그리고 패턴홈(112)은 형성하고자 하는 패턴의 형상에 대응하는 구조, 예를 들면 직육면체 구조에 해당하고 그 상면만 개방된 구조를 갖는다. 일정한 유동성을 갖는 도전성 물질이 패턴홈(112)의 내부에 충진된 후 경화되면 패턴홈(112) 형상 및 크기에 대응하는 스트립 패턴(114)이 형성된다.

패턴홈(112)의 깊이(a)는 마스크(160)에 형성된 패턴홀(162)의 깊이(b)에 비해서 작게 형성될 수 있다.

패턴 플레이트(110)에 형성된 다수 개의 스트립 패턴(114)은 전사수단(132)에 의해 가압됨으로써 패턴홈(112)에서 전부 또는 일부가 분리될 수 있다. 패턴홈(112)에서 분리된 스트립 패턴(114)은 마스크(160) 방향으로 이동하는 과정에서 다소 건조 또는 가열될 수 있는데, 이로 인해 스트립 패턴(114)이 열수축(thermal contraction) 함으로써 그 두께가 패턴홈(112)의 깊이(a)에 비해 더욱 축소될 수 있다. 또한, 스트립 패턴(114)이 건조 또는 가열되는 과정에서 도전성 물질의 점도가 높아질 수 있는데, 이로 인해 스트립 패턴(114)을 가압할 때 마스크(160)의 상면에 잔존물이 남지 않게 되어 작업이 용이하게 된다.

제1 실시예에 따른 패턴 플레이트(110)는 형성하고자 하는 패턴(170)에 대응하는 패턴홈(112)을 구비하기 때문에 미세 패턴(fine pattern)을 구현할 수 있다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 제2 실시예에 따른 패턴 플레이트(116)는 얇은 직육면체 형상을 갖고 그 상면에는 하나의 패턴홈(118)이 형성된다. 하나의 패턴홈(118)에 의해서 스트립 패턴(119)도 하나로 형성된다. 패턴홈(118)의 길이 및 폭은 마스크(160)에 형성된 다수 개의 패턴홀(162)을 모두 커버할 수 있는 크기로 형성될 수 있다. 또한, 패턴홈(118)의 깊이(a)는 마스크(160)에 형성된 패턴홀(162)의 깊이(b)에 비해서 작게 형성될 수 있다.

하나로 형성된 스트립 패턴(119)은 전사수단(132)에 의해서 이동하여 마스크(160) 방향으로 하향 가압된다. 이때, 스트립 패턴(119)의 일부는 마스크(160)에 형성된 패턴홀(162)에 삽입되고 나머지 일부는 마스크(160)의 상면에 잔존한다. 마스크(160)의 상면에 잔존하는 스트립 패턴(119)은 제거수단(128) 또는 다른 장치 등에 의해서 제거될 수 있다.

제2 실시예에 따른 패턴 플레이트(116)는 하나의 패턴홈(118)을 구비하는 것으로 예시하였지만, 두 개 또는 그 이상의 패턴홈을 구비할 수 있다. 이와 같이 복수 개의 패턴홈에 의해 형성된 스트립 패턴은 마스크(160)에 형성된 패턴홀(162)을 복수 개 커버할 수 있다.

제2 실시예에 따른 패턴 플레이트(116)는 복수 개의 패턴홀(162)에 대응하는 크기의 스트립 패턴(119)을 형성할 수 있기 때문에 작업 속도를 향상할 수 있다.

제1, 2 실시예에 따른 패턴 플레이트(110, 116)는 투명한 유리, 강화 유리, 플라스틱 또는 금속 등에 의해서 형성될 수 있다. 패턴 플레이트(110, 116)에 형성되는 패턴홈(112, 118)의 깊이는 2~30㎛ 정도로 형성할 수 있다.

이하에서는 도 5 내지 도 6을 참조하면서, 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크(160)에 대해서 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크(160)를 예시하는 도면이고, 도 6은 도 5의 BB선에 따른 단면도이다.

마스크(160)는 금속 재질을 이용하여 제작될 수 있다. 또한, 마스크(160)에 형성된 패턴홀(162)은 레이저를 이용한 패터닝(laser pattern) 또는 화학적 에칭(chemical etching) 등에 의해 형성될 수 있다. 레이저 패터닝 또는 화학적 에칭과 같은 공정은 미세한 크기의 패턴홀(162)을 마스크(160)에 형성할 수 있게 한다.

마스크(160)의 상면 또는 상하면에는 표면층(164)이 형성될 수 있다. 표면층(164)은 마스크(160)의 일면에 도전성 물질이 잘 묻지 않게 하는데, 이로 인해 측면 패턴을 형성한 후 마스크(160)의 일면에 잔존하는 도전성 물질을 용이하게 제거할 수 있다. 표면층(164)은 도전성 물질이 잘 묻지 않는 물질을 코팅 또는 증착함으로써 형성될 수 있다.

패턴홀(162)들은 제1 실시예에 따른 패턴 플레이트(110)의 패턴홈(112)의 크기 및 배치 간격에 대응해서 형성될 수 있다. 또한, 패턴홀(162)들은 제2 실시예에 따른 패턴 플레이트(114)의 패턴홈(118)의 길이 및 폭에 대응해서 형성될 수 있다.

패턴홀(162)의 깊이(b)는 형성하고자 하는 패턴(170)의 두께(c)와 동일하거나 또는 다소 크게 형성될 수 있다. 또한, 패턴홀(162)의 깊이(b)는 패턴홈(112, 118)의 깊이(a)와 동일하거나 크게 형성될 수 있다. 물론, 패턴홀(162)의 깊이(b)는 패턴홈(112, 118)의 깊이(a)에 비해서 작게 형성될 수도 있다.

본 실시예에 따른 패턴 형성 장치(100)는 스트립 패턴(114)을 피가공물(150)에 직접 전사하는 것이 아니라, 미세한 패턴홀(162)이 형성된 마스크(160)를 통해서 전사하기 때문에 미세 패턴을 구현할 수 있게 된다.

마스크(160)는 얼라인 스테이지(142)의 상부에서 그 위치가 미세하게 조정될 수 있다. 또한, 패턴 스트립(114)을 이송하는 전사수단(132)도 그 동작이 미세하게 조정될 수 있다. 따라서 미세 스트립 패턴(114)을 마스크(160)에 형성된 패턴홀(162)에 정확하고 신속하게 삽입함으로써 공정 시간을 줄일 수 있다.

도 7은 전사수단(132)에 의해서 스트립 패턴(114)이 마스크(160)의 패턴홀(162)에 삽입된 후 가압되는 상태를 예시하는 도면이다. 참고로, 도 7은 마스크(160)의 길이 방향(도 6 참조)이 아닌 폭 방향을 예시한다.

도 7을 참조하면, 전사수단(132)의 선단부(134)가 탄성력을 갖는 재질에 의해서 형성되는 경우, 그 선단부(134)는 전사수단(132)의 하향 가압력에 의해서 그 일부가 패턴홀(162)의 내부로 삽입될 수 있다. 따라서 스트립 패턴(114)의 두께(a 또는 열수축에 의해 a에 비해 다소 작음)가 패턴홀(162)의 깊이(b)에 비해서 다소 작게 형성되는 경우에도, 선단부(134)에 의해서 가압되어 패턴홀(162)의 내부로 삽입된 후 패턴(170)으로 형성될 수 있게 된다.

선단부(134)에는 스트립 패턴(114)을 더욱 효율적으로 가압하기 위해서 가압라인(도시하지 않음)이 구비될 수 있다. 가압라인은 선단부(134)의 끝 부분에 미세하게 형성된 돌기로서 선단부(134)의 길이 방향으로 연장된 구조를 갖는다.

도 7에서는 전사수단(132)이 하나의 스트립 패턴(114)을 가압하는 것으로 예시되어 있지만, 마스크(160)의 길이 방향으로 보면 다수 개의 스트립 패턴(114)을 하나의 전사수단(132)이 동시에 동일한 힘으로 가압할 수 있다.

도 8은 도 7에서 마스크(160)가 제거된 후 패턴(170)이 형성된 상태를 예시하는 도면이다.

마스크(160)의 패턴홀(162)에 스트립 패턴(114)을 삽입 및 가압한 후 마스크(160)를 제거한다. 이로 인해, 피가공물(150)의 일 면에는 다수 개의 패턴홀(162)에 대응하는 크기, 위치 및 간격을 갖는 패턴(170)들이 형성된다. 패턴(170)들은 일정한 높이(c)를 가질 수 있다. 패턴(170)의 높이(c)는 마스크(160)의 패턴홀(162)의 깊이(b)에 비해서는 작고 패턴 플레이트(110)의 패턴홈(112)의 깊이(a)에 비해서 작거나 동일할 수 있다.

물론, 패턴(170)의 높이(c)는 마스크(160)의 패턴홀(162)의 깊이(b)와 동일하게 형성될 수도 있다.

이와 같이, 본 실시에에 따른 패턴 형성 장치(100)는 마스크(160)의 패턴홀(162)의 깊이(b)에 비해 작은 두께(c)를 갖는 패턴(170)을 형성할 수 있기 때문에, 마스크(160)의 두께를 얇게 형성하지 않고도 두께가 얇은 패턴(170)을 형성할 수 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 패턴 형성 방법을 예시하는 순서도이다.

도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 패턴 형성 방법은, 패턴홈(112, 118)이 형성된 패턴 플레이트(110, 116)를 구비하고, 패턴홈(162)에 도전성 물질을 주입하여 스트립 패턴(114)을 형성하는 단계와, 스트립 패턴(114)을 패턴홈(162)에서 분리한 후 이동하는 단계와, 패턴홀(162)이 형성된 마스크(160)를 피가공물 상에 위치 설정하는 단계와, 스트립 패턴(114)을 패턴홀(162)에 삽입한 후 가압함으로써 피가공물(150) 상에 패턴(170)을 형성하는 단계를 포함한다.

패턴 플레이트에 형성된 패턴홈은 형성하고자 하는 패턴(170)들의 크기, 배치 간격 및 높이를 고려하여 도 2에 예시된 패턴 플레이트(110)의 패턴홈(112)을 이용하거나 또는 도 3에 예시된 패턴 플레이트(116)의 패턴홈(118)을 이용할 수 있다.

선택된 패턴홈을 갖는 패턴 플레이트를 고정 스테이지(120)와 같은 편평한 장소에 위치시킨 후 주입수단(124)에 의해서 패턴홈(112, 118)에 도전성 잉크와 같은 물질을 주입한다. 물론, 도전성 물질은 수작업 또는 스프레이 방식 등 다양한 방법에 의해서 패턴홈(112, 118)에 주입될 수 있다.

패턴홈(112, 118)에 도전성 물질을 주입한 후 패턴 플레이트(110, 116)의 상면에 위치하는 도전성 물질을 제거수단(128)을 이용해서 제거한다. 패턴 플레이트(110, 116)의 상부에 위치하는 제거수단(128)은 수직 및 좌우 왕복 운동에 의해서 패턴 플레이트(110, 116)의 상면에 잔존하는 도전성 물질을 제거하고 원래의 위치로 복귀할 수 있다.

도전성 물질을 주입하고 일정 시간이 경과하면 패턴홈(112, 118)의 내부에 일정한 형태 및 높이(a)를 갖는 스트립 패턴(114)이 형성된다.

전사수단(132)이 이동하여 스트립 패턴(114)을 하향 가압함으로써 스트립 패턴(114)을 패턴홈(112, 118)에서 분리한다. 분리된 스트립 패턴(114)은 전사수단(132)의 선단부(134)에 부착된 상태로 이동하여 마스크(160)의 상부에 위치한다. 전사수단(132)에 의해서 이동하는 과정에서 스트립 패턴(114)은 다소 건조되면서 그 크기 및 높이가 열수축에 의해서 미세하게 줄어들 수 있다.

마스크(160)는 패턴(170)을 형성하고자 하는 피가공물(150)의 상부에 위치 설정되어 있다. 또한, 마스크(160)와 피가공물(150)의 위치 및 전사수단(132)의 하강 위치는 센서(146)에 의한 위치 정보에 근거해서 제어장치에 의해서 제어된다.

마스크(160) 및 피가공물(150)에 대한 위치 설정을 완료한 후 전사수단(132)이 하강하여 마스크(160)의 상면과 접촉하면서 하강 가압한다. 이때, 전사수단(132)의 선단부(134)에 부착되어 있는 스트립 패턴(114)은 마스크(160)의 패턴홀(162)에 삽입되면서 도 7과 같이 선단부(134)에 의해서 하향 가압된다. 위에서 설명한 바와 같이, 선단부(134)가 실리콘 패드와 같이 탄성력을 갖는 재질에 의해서 형성되는 경우, 선단부(134)의 일부가 패턴홀(162)에 삽입되어 스트립 패턴(114)을 하향 가압할 수 있다.

전사수단(132)에 의한 스트립 패턴(114)의 가압이 완료된 후 전사수단(132)이 상승하고 마스크(160)가 제거됨으로써 피가공물(150) 상에 패턴(170)이 형성될 수 있다.

전사수단(132)은 스트립 패턴(114)에 대한 가압을 완료한 후 이동하여 그 선단부(134)가 클리너(136)와 접촉할 수 있다. 이로 인해, 전사수단(132)의 선단부(134)에 잔존하는 도전성 물질을 제거할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 일 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100: 패턴 형성 장치
110, 116: 패턴 플레이트 112, 118: 패턴홈
124: 주입수단 128: 제거수단
132: 전사수단 136: 클리너
150: 피가공물 160: 마스크
162: 패턴홀 170: 패턴

Claims

패턴홈을 구비하고, 도전성 물질이 상기 패턴홈에 주입되어 스트립 패턴을 형성하는 패턴 플레이트;
상기 스트립 패턴을 상기 패턴홈에서 분리한 후 이동하는 전사수단;
상기 스트립 패턴이 삽입되는 패턴홀을 구비하는 마스크를 포함하고,
상기 전사수단에 의해서 상기 스트립 패턴이 상기 패턴홀에 삽입된 후 가압됨으로써 패턴이 형성되는 패턴 형성 장치.
제1항에 있어서,
상기 전사수단은 탄성력을 갖는 재질에 의해서 형성되고,
상기 전사수단은 그 일부가 상기 마스크의 상기 패턴홀의 내부에 삽입되어 상기 스트립 패턴을 가압하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 장치.
제2항에 있어서,
상기 패턴홈은 상기 패턴홀에 비해 두께가 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 장치.
제1항에 있어서,
상기 패턴홈은 상기 패턴홀에 대응해서 형성되는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 장치.
제1항에 있어서,
상기 패턴홈은 다수 개의 상기 패턴홀에 대응할 수 있는 크기로 형성되는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 장치.
제1항에 있어서,
상기 스트립 패턴이 상기 전사수단에 의해서 상기 패턴 플레이트에서 상기 마스크로 이동하는 과정에서 건조 또는 가열에 의해서 상기 스트립 패턴의 두께가 축소되는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 장치.
제1항에 있어서,
상기 도전성 물질은 메탈 잉크이고, 상기 메탈 잉크를 상기 패턴홈에 주입하는 주입수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 장치.
제1항에 있어서,
상기 패턴홈에 도전성 물질을 주입한 후 상기 패턴 플레이트의 표면에 잔존하는 도전성 물질을 제거하는 제거수단을 포함하는 패턴 형성 장치.
패턴홈이 형성된 패턴 플레이트를 구비하고, 상기 패턴홈에 도전성 물질을 주입하여 스트립 패턴을 형성하는 단계;
상기 스트립 패턴을 상기 패턴홈에서 분리한 후 이동하는 단계
패턴홀이 형성된 마스크를 피가공물 상에 위치 설정하는 단계;
상기 스트립 패턴을 상기 패턴홀에 삽입한 후 가압함으로써 상기 피가공물 상에 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 패턴 형성 방법.