压印设备的制作方法

2017年10月2日在韩国知识产权局提交的题为“压印设备”的韩国专利申请第10-2017-0128512号通过引用全部结合于此。

本公开涉及一种压印设备。

背景技术：

随着显示装置的尺寸增加，对于基板上的大面积精细图案来说具有均匀的质量已变得重要。在形成这种大面积精细图案的工艺中使用纳米压印光刻法。在纳米压印光刻法中，在将光固化树脂涂覆在基板上之后，将紫外光照射到其上，同时将具有与精细图案对应的凹凸图案的印模压到光固化树脂上以使光固化树脂固化。然后，印模与其分离以形成精细图案。

技术实现要素：

根据本公开的一个方面，压印设备包括：第一框架；压力辊，其可旋转地支撑在所述第一框架的第一端部；第二框架，其包括耦接到所述第一框架的第二端部的支撑部分、以及耦接到所述支撑部分以横向地可移动的至少一个引导部分；以及至少一个负载辊，其由所述至少一个引导部分支撑，所述至少一个负载辊在可旋转的同时在垂直方向上可移动，并且根据所述至少一个引导部分的横向移动而在压力辊的上部接触压力辊的表面，所述至少一个负载辊通过由所述至少一个负载辊的负载施加的力挤压所述压力辊。

根据本公开的一个方面，一种压印设备包括：第一框架，其设置在压印模具上方，所述第一框架沿所述压印模具在单个方向上可移动；压力辊，其可旋转地支撑在所述第一框架上以在所述第一框架移动时挤压所述压印模具；第二框架，其耦接到所述第一框架，所述第二框架横向地可移动；以及至少一个负载辊，其由所述第二框架可旋转地支撑，同时在所述压力辊的上部与所述压力辊接触，以通过由所述至少一个负载辊的负载施加的力来挤压所述压力辊，所述至少一个负载辊具有中心轴，所述中心轴设置为在与所述单个方向垂直的方向上偏离所述压力辊的中心轴，并且根据所述第二框架的横向移动而在与所述压力辊的表面接触的同时移动。

根据本公开的一个方面，压印设备包括：第一框架，其设置在压印模具上方，所述第一框架沿所述压印模具在单个方向上可移动；压力辊，其可旋转地支撑在所述第一框架上以在所述第一框架移动时挤压所述压印模具；第二框架，其包括耦接到所述第一框架的支撑部分以及耦接到所述支撑部分的至少一个引导部分，所述至少一个引导部分在所述支撑部分上沿所述单个方向横向地可移动；驱动单元，其设置在所述支撑部分上以在所述单个方向上横向地移动所述引导部分；控制器，用于控制所述驱动单元；以及至少一个负载辊，其可旋转地支撑在所述引导部分上，同时在所述压力辊的上部接触所述压力辊以通过由所述至少一个负载辊的负载施加的力来挤压所述压力辊，当所述引导部分响应于所述控制器的驱动信号而横向移动时，所述至少一个负载辊改变由所述压力辊施加到所述压印模具的压力，同时沿所述压力辊的表面移动。

附图说明

通过参考附图详细描述示例实施例，特征对于本领域的普通技术人员将变得显而易见，其中：

图1示出根据本公开的示例实施例的压印设备的示意性截面图；

图2示出在‘i'方向观看时图1的压印设备的平面图；

图3示出由图1的压印设备的负载辊进行的可变挤压工艺的视图；

图4示出图3的负载辊的可变宽度的视图；

图5示出图1的压印设备的挤压力的视图；

图6示出负载辊与压力辊之间的夹角与挤压力之间的相关性的示图；

图7示出在负载辊上添加压力缸的示例；以及

图8示出图1的压印设备的修改示例。

具体实施方式

在下文中，将参考附图描述本公开的各种实施例。

图1是根据示例实施例的压印设备的示意性截面图，而图2是在‘i'方向(从压印设备的底部)观看时图1的压印设备的平面图。图3是图1的压印设备的负载辊的可变挤压工艺的视图；并且图4是图3的负载辊的可变宽度的视图。

参考图1，在根据示例实施例的压印设备1中，可将压印模具600从玻璃基板710的一侧顺序压力挤压到玻璃基板710的另一侧，以将其附着到玻璃基板710上。当玻璃基板710在其上表面上涂覆有压印材料720时，通过将具有凹凸图案621的压印模具600压力挤压到玻璃基板710的具有压印材料720的上表面上，压印模具600的凹凸图案621可以转印到压印材料720上。在示例实施例中，压印模具600可以是通过将具有凹凸图案621的印模620附着到弹性带610而形成的柔性基板，并且压印材料720可以是其中光固化树脂在稀溶液中稀释的墨。

具体地，如图1所示，压印设备1可以包括第一框架110、第二框架120、压力辊200、负载辊300、驱动单元400以及控制驱动单元400的控制器500。第一框架110和第二框架120可分别被耦接到压力辊200和负载辊300的端部。具有对应压力辊200和负载辊300的第一框架110和第二框架120可以位于玻璃基板710和压印模具600上方，因此压力辊200可以将压印模具600压力挤压到玻璃基板710上。

更具体地，如图1所示，第一框架110可以是支撑压力辊200的结构。第一框架110可以设置在压印模具600上方以在单个方向a上(例如，在沿x轴方向的水平方向上)沿着压印模具600移动，并且第一框架100可以设置有在其一侧上可旋转地支撑(例如，耦接)的压力辊200。例如，参考图1，在其端部具有压力辊200的第一框架110可以沿压印模具600沿a方向移动，同时压力辊200旋转并接触压印模具600，从而压印模具600被挤压到玻璃基板710，同时具有压力辊200的第一框架110在其上方移动。

第二框架120可以是支撑负载辊300的结构，并且可以被耦接到第一框架110以在垂直方向上可移动。第二框架120可以包括耦接到第一框架110以垂直地可移动的支撑部分121(例如，沿x轴方向的线型结构)以及耦接到支撑部分121以在沿支撑部分121的水平方向上可移动的一个或多个引导部分122a和122b(例如，沿y轴方向的线型结构)。例如，参考图1，支撑部分121可以在垂直方向上(例如，沿y轴方向)可移动以垂直地移动第一框架110，而引导部分122a和122b可以位于支撑部分121的端部(例如，相对的端部)以沿支撑部分121水平移动。在示例实施例中，下面将作为示例描述包括第一引导部分122a和第二引导部分122b的情况。第一引导部分122a和第二引导部分122b可以彼此平行地设置在第一框架110的两侧。

压力辊200可以以其中心轴c1被可旋转地支撑在第一框架110上的方式设置，例如，压力辊200的中心轴c1可以可旋转地附着到第一框架110的端部。因此，随着第一框架110移动，压力辊200可以在通过其负载挤压压印模具600的同时旋转。例如，当第一框架110在方向a上移动时，压力辊200可以在通过其负载挤压压印模具600的同时旋转。另外，压力辊200的上部可以设置为与负载辊300接触，以将由负载辊300的负载提供的压力施加到压印模具600。换句话说，如下面将详细描述，接触压力辊200的负载辊300可以增加施加到压印模具600的挤压力。

如图2所示，压力辊200可以在z轴方向(进入图1的页面中的方向)上具有细长的圆柱形状，并且设置在压力辊200的两个端部上的中心轴c1可以由第一框架110可旋转地支撑。压力辊200可以具有由具有耐久性的金属材料(例如，不锈钢)形成的圆柱形主体，并且该圆柱形主体的表面可以涂覆有弹性材料(例如，橡胶)以均匀地挤压压印模具600的表面。随着第一框架110通过稍后描述的压力辊驱动器410向上和向下移动，压力辊200可以接触压印模具600或可以与压印模具600分离。

返回参考图1，负载辊300可以将由负载辊300的负载施加的附加挤压力施加到压力辊200上。例如，负载辊300可以包括分别附着到第一引导部分122a和第二引导部分122b的第一负载辊310和第二负载辊320。第一负载辊310和第二负载辊320中的每一个都可以接触压力辊200以对其施加附加挤压力。具体地，第一负载辊310的中心轴c2和第二负载辊320的中心轴c3可以分别被支撑在第一引导部分122a和第二引导部分122b上。例如，第一负载辊310的中心轴c2和第二负载辊320的中心轴c3可以可旋转地附着到第一引导部分122a和第二引导部分122b的相应端部，从而可垂直地移动并且可旋转。

如图2所示，负载辊300可以具有沿z轴方向的细长圆柱形状，(例如，与压力辊200的形状类似)，并且可以仅由具有耐久性的金属材料(例如，不锈钢)形成，而在其表面上没有任何涂覆。例如，负载辊300的表面可以由与压力辊200的表面的材料不同的材料形成。

返回参考图1，负载辊300可以在与压力辊200的上部接触的同时提供挤压力。例如，随着第一引导部分122a和第二引导部分122b横向地(例如，在x轴方向上)移动，负载辊300可以接触压力辊200以旋转，因此负载辊300与压力辊200的接触位置可以改变。虽然在图1中，负载辊300包括第一负载辊310和第二负载辊320，但实施例不限于此。

具体地，如前所述，第一负载辊310和第二负载辊320可以由第一引导部分122a和第二引导部分122b支撑。当第一引导部分122a和第二引导部分122b沿着支撑部分121横向地移动时，第一负载辊310和第二负载辊320可以接触压力辊200，并且因此可以同时执行垂直移动和旋转动作。然而，第一负载辊310和第二负载辊320的垂直移动不限于由第一引导部分122a和第二引导部分122b执行。例如，在示例实施例中，第一负载辊310的中心轴c2和第二负载辊320的中心轴c3所耦接到的凹槽部分可分别形成在第一引导部分122a和第二引导部分122b中，例如，可以在图1中绘制了双头箭头的第一引导部分122a和第二引导部分122b中形成凹槽(所以中心轴c2和c3可以在第一引导部分122a和第二引导部分122b内的这些凹槽中上下移动)。如将在下面参考图3和图4更详细描述的，负载辊300可以被配置为经由凹槽部分同时执行旋转移动和垂直移动。

第一负载辊310和第二负载辊320可在长度方向上接触压力辊200的上部，以在压力辊200的长度方向上将线性压力施加在压力辊200的上部上。第一负载辊310和第二负载辊320可使用由负载辊300的负载施加的挤压力(而不是通过人造压力构件施加挤压力)来挤压压力辊200。

通常，为了改变压力辊的挤压力，增加或减少压力辊的质量(即，挤压力)的方法可以包括更换压力辊，例如用更重的压力辊替换压力辊来增加挤压力。然而，由于应该停止压印工艺来更换压力辊，所以可能会在制造工艺中出现延迟。另外，如果压力辊的质量为了增加压力辊的挤压力而过度增加，则压力辊的变形可能在向下的方向上发生，从而使压力辊的挤压力集中在中心区域中并导致不均匀的挤压力。此外，虽然可能存在将人造压力构件附着到压力辊的中心轴或压力辊的表面以提供挤压力的方法，但可能难以提供均匀的挤压力，因为压力可能集中在压力构件所附着的区域中。

相反，根据示例实施例，由于压力辊200由于其自身重量和负载辊300的重量而受到挤压，因此可防止由于压力辊的质量增加而引起的变形，并且(例如，与附着的人造压力构件相比)可以提供均匀的挤压力。另外，如以下将参考图3和图4所讨论的，由于压力辊200的挤压力可以通过调整由负载辊300和压力辊200形成的角而改变，不需要更换压力辊。因此，可以防止制造工艺的延迟。

返回参考图2，负载辊300(例如，第一负载辊310和第二负载辊320中的每一个)和压力辊200可以具有相同的长度w1。因此，负载辊300的均匀的挤压力可施加到其接触压力辊200的部分。例如，当负载辊300包括第一负载辊310和第二负载辊320时，第一负载辊310和第二负载辊320可以具有相同的长度w1，使得第一负载辊310和第二负载辊320可以在压力辊200的两侧(例如，对称地)提供均匀的挤压力。

如图1所示，第一负载辊310的直径d2和第二负载辊320的直径d3中的每一个可以与压力辊200的直径d1相同，但不限于此。例如，第一负载辊310和第二负载辊320以及压力辊200可以具有不同的直径。在另一个示例中，第一负载辊310和第二负载辊320可以分别具有彼此相同的直径d2和直径d3，但其直径不限于此。在示例实施例中，第一负载辊310和第二负载辊320可以被配置为具有不同的直径。

下面将参考图3和图4来描述压印设备1的挤压力的调整。

参考图3和图4，当第一引导部分122a和第二引导部分122b横向移动时(由在方向dr1和dr2上的箭头所示)，第一负载辊310和第二负载辊320可以接触压力辊200的表面201。例如当第一引导部分122a和第二引导部分122b继续进行朝向彼此的横向移动时，第一负载辊310和第二负载辊320可以在压力辊200的表面201接触的同时继续同时的横向移动和向上垂直移动。因此，施加到压力辊200上的挤压力可以根据压力辊200与第一负载辊310和第二负载辊320之间的角而变化，这将在下面详细描述。

具体地，当第一引导部分122a和第二引导部分122b分别通过第一负载辊驱动器420和第二负载辊驱动器430在dr1方向和dr2方向上横向移动时，第一负载辊310和第二负载辊320可以在接触压力辊200的同时经历垂直移动和旋转移动，以移动到压力辊200的上部。例如，当第一负载辊310在dr1方向上移动并在dr3方向上滚动时，第一负载辊310可以在与压力辊200的表面201接触的同时沿第一引导部分122a中的凹槽部分被向上推动到相对于压力辊200更高的位置，从而改变第一负载辊310与压力辊200之间的角。这样，第一负载辊310和压力辊200之间的变化角改变了由负载辊310施加到压力辊的挤压力的垂直分量，转而改变了第一负载辊310和压力辊200在压印模具600上施加的总挤压力。第二负载辊320的操作类似于第一负载辊310的操作，因此，将不再单独描述。

在示例实施例中，第一负载辊310和第二负载辊320的表面311和321可以由不锈钢形成，并且压力辊200的表面201可以涂覆有橡胶。因此，第一负载辊310和第二负载辊320可以在dr3方向和dr4方向上移动而不会在压力辊200的表面上滑动。如上所述，第一负载辊310和第二负载辊320可以根据第一引导部分122a和第二引导部分122b的移动将由负载施加的挤压力施加到压力辊200。因此，压力辊200可以提供由压力辊200的负载以及第一负载辊310和第二负载辊320的负载施加的组合挤压力。

图4是第一负载辊310和第二负载辊320相对于压力辊200可以移动的范围的视图。第一负载辊310和第二负载辊320可以分别在它们的与压力辊200的侧表面相接触的位置310a和320a与位置310b和320b之间移动，在位置310b和320b处第一负载辊310和第二负载辊320彼此相接触。例如，位置310a和320a可以指的是第一负载辊310和第二负载辊320以及压力辊200全都位于相同的平坦表面上同时彼此接触的位置。例如，位置310b和320b可以指的是第一负载辊310和第二负载辊320彼此接触同时与压力辊200的顶部接触的位置。rg1指的是其中第一负载辊310的中心轴c2可以移动的范围的轨迹，并且rg2指的是其中第二负载辊320的中心轴c3可以移动的范围的轨迹。

例如，当第一负载辊310和第二负载辊320与压力辊200的侧表面接触(即，第一负载辊310和第二负载辊320位于位置310a和320a)时，第一负载辊310和第二负载辊320可以不向压力辊200施加挤压力。当第一负载辊310和第二负载辊320彼此接触(即，第一负载辊310和第二负载辊320位于位置310b和320b)时，第一负载辊310和第二负载辊320以及压力辊200可以全部彼此接触，使得压力辊200不会旋转，这将参考由压力辊200的中心轴c1、第一负载辊310的中心轴c2和第二负载辊320的中心轴c3形成的夹角进行描述。

由穿过压力辊200的中心轴c1沿与方向a垂直的方向的直线o与各虚拟直线l1和l2分别形成的角可分别被定义为第一夹角θ1和第二夹角θ2，所述虚拟直线l1和l2分别将第一负载辊310的中心轴c2和第二负载辊320的中心轴c3连接到压力辊200的中心轴c1。第一负载辊310的中心轴c2和第二负载辊320的中心轴c3可以分别在位置cl1和cl2与位置ch1和ch2之间的范围内移动，在位置cl1和cl2处第一负载辊310和第二负载辊320与压力辊200的侧表面接触，在位置ch1和ch2处第一负载辊310和第二负载辊320彼此接触。因此，第一负载辊310和第二负载辊320的中心轴c2和c3可以分别在第一夹角θ1和第二夹角θ2满足θ1'<θ1<90°和θ2'<θ2<90的范围内移动。移动第一负载辊310和第二负载辊320的第一引导部分122a和第二引导部分122b可允许第一负载辊310和第二负载辊320的中心轴c2和c3分别在θ1'<θ1<90°和θ2'<θ2<90°的范围中可移动。图4的w2和w3分别指的是第一负载辊310和第二负载辊320可将挤压力施加到压力辊200的范围以及第一引导部分122a和第二引导部分122b在压力辊200可旋转范围内可横向移动的范围。

接下来，参考图5，下面将描述取决于第一夹角θ1和第二夹角θ2的大小的施加到压力辊200的挤压力的大小。

由压力辊200施加的挤压力ft的总量可以对应于由压力辊200的负载施加的挤压力和由第一负载辊310和第二负载辊320施加的挤压力f1和f2的合力。在各挤压力当中，由压力辊200的负载施加的挤压力可以由压力辊200的质量m1和重力加速度(g)的乘积表示。由第一负载辊310的负载施加的挤压力f1和由第二负载辊320的负载施加的挤压力f2可以分别由第一负载辊310的质量m2、重力加速度(g)与第一夹角θ1的余弦值cosθ1的乘积和第二负载辊320的质量m3、重力加速度(g)与第二夹角θ2的余弦值cosθ2的乘积表示。因此，总挤压力ft可以由下面的等式1表示。

ft＝m1g+m2gcosθ1+m3gcosθ2等式1

因此，通过调整由第一负载辊310和第二负载辊320的中心轴c2和c3以及压力辊200的中心轴c1形成的第一夹角θ1和第二夹角θ2，可以改变由压力辊200施加的总挤压力ft。因此，通过沿压力辊200移动第一负载辊310和第二负载辊320，可以容易地调整由第一负载辊310和第二负载辊320以及压力辊200的组合挤压力施加到压印模具600的总挤压力，而不需要更换压印设备来改变压印工艺中施加到压印模具的挤压力。

图6示出了：当压力辊200的质量是10kg并且第一负载辊310和第二负载辊320的质量分别是10kg时，随着第一夹角θ1和第二夹角θ2分别从30°变化到90°，压力辊200的总挤压力ft改变。可以理解的是，随着夹角θ1和θ2减小，第一负载辊310和第二负载辊320的质量的全部可以原样传递到压力辊200，并且因此总挤压力ft增加。另外，可以看出，第一夹角θ1和第二夹角θ2以及总挤压力ft在它们之间具有线性减小的相关性。

例如，当通过将这样的相关性数字化而获得的相关性数据被存储在控制器500中并且用户输入压印工艺所需的挤压力时，控制器500可以基于第一负载辊驱动器420和第二负载辊驱动器430来控制所存储的相关性数据。因此，连接到第一负载辊驱动器420和第二负载辊驱动器430的第一引导部分122a和第二引导部分122b可以移动以调整由第一负载辊310和第二负载辊320以及压力辊200形成的第一夹角θ1和第二夹角θ2以提供期望的压印工艺所需的挤压力。

参考图1，驱动单元400可以包括使第一框架110在垂直方向上移动的压力辊驱动器410、以及横向地移动第一负载辊310和第二负载辊320的第一引导部分122a和第二引导部分122b的第一负载辊驱动器420和第二负载辊驱动器430。驱动单元400可以设置在第二框架120的支撑部分121上。驱动单元400的操作可以由控制器500控制。驱动单元400可以被配置为线性致动器，但不限于此。例如，驱动单元400可以被配置为由组合滚珠螺杆和步进电机机构驱动。

控制器500可以控制驱动单元400以控制由第一负载辊310和第二负载辊320以及压力辊200形成的第一夹角θ1和第二夹角θ2。控制器500可以包括例如配置控制器主体的中央处理单元(cpu)、存储cpu执行的处理操作所需数据的只读存储器(rom)、包括用于由cpu执行的各种数据处理的存储区等的随机存取存储器(ram)、以及存储各种类型的数据或由cpu控制各个部分的程序的数据存储装置(例如，硬盘(hdd)、存储器等)。另外，控制器500可以包括由用户向控制器500输入数据的输入装置。

基于从数据存储装置读取的预定程序，控制器500可以将上述相关性数据存储在数据存储装置中或从数据存储装置读取上述相关性数据。另外，例如，当用户通过输入装置输入压印工艺所需的挤压力时，可以基于存储在数据存储器中的相关性数据来控制驱动单元400，从而调整由第一负载辊310和第二负载辊320以及压力辊200形成的第一夹角θ1和第二夹角θ2。

在修改的示例中，如图7所示，附加压力构件312(例如加压缸)也可以附着到负载辊310的中心轴c2，以增加由负载辊310施加的压力。图7示出附加压力构件312附着到第一负载辊310的情况，但是本公开不限于此。附加压力构件312也可以分别安装在第一负载辊310和第二负载辊320上。例如，当附加压力构件312附着到第一负载辊310的中心轴c2时，由于附加压力构件312的挤压力可以经由第一负载辊310施加到压力辊200，因此，与压力构件直接附着到压力辊的情况相比，挤压力的不平衡可以减小。

在另一个修改的示例中，如图8所示，负载辊被设置为单个负载辊。除负载辊以外的配置类似于上面参考图1描述的压印设备1的配置，因此，下面将仅描述与压力辊的上部接触的负载辊的移动。

参考图8，可以采用一个负载辊330挤压压力辊200的结构。因此，在这种情况下，由于在负载辊330的中心轴c4相对于压力辊200的中心轴c1成水平之前，负载辊330可以在cl3至cl4的范围rg3内移动，因此，可以延伸该一个负载辊330的移动范围(例如，与图1的实施例相比)。例如，即使当负载辊330的中心轴c4被设置在相对于单方向a的向前范围rg3a或向后范围rg3b中时，那么当负载辊330和压力辊200的夹角θ3彼此相同时，可以施加相同程度的挤压力。因此，负载辊330的布置可以根据安装位置适当地改变。

在图8中，与图1的实施例相比，负载辊的数量减少。尽管与图1中施加到压力辊200的挤压力的量相比，在图8中施加到压力辊200的挤压力的量可减少(由于负载辊的数量减少所致)，但是与图1的实施例的制造成本相比，可降低制造成本。此外，随着负载辊330的数量减少，压印设备占据的空间可减小。

通过总结和回顾，随着显示装置的多样化，需要根据要制造的显示装置的尺寸使纳米压印光刻方法中施加到印模的压力变得多样化。然而，在这种情况下存在为了改变压印工艺的挤压力而要更换压印设备的问题。

相反，根据本公开的方面，提供了一种能够在不更换压力辊的情况下改变挤压力的压印设备。也就是说，如上所述，根据示例实施例的压印设备可以采用能够例如连续地改变与压力辊的接触角的负载辊，以根据物体的大小和压印材料的特性改变压力并且提供均匀的压力，无需更换压力辊。因此，可以减少压印设备的压力变化所需的时间。

这里已经公开了示例实施例，并且虽然使用了特定术语，但是它们仅被用于并且将被解释为一般的和描述性的意义而不是为了限制的目的。在一些情况下，对于本申请提交时本领域普通技术人员而言显而易见的是，除非另外明确指出，否则结合特定实施例描述的特征、特性和/或元件可以单独使用或与结合其它实施例描述的特征、特性和/或元件结合使用。因此，本领域技术人员将理解，在不脱离根据所附权利要求中阐述的本发明的精神和范围的情况下，可以进行形式和细节上的各种改变。