KR102165655B1 - 패턴필름의 제조방법 및 상기 제조방법으로 제조된 패턴필름 - Google Patents

패턴필름의 제조방법 및 상기 제조방법으로 제조된 패턴필름 Download PDF

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정민희
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서원대학교산학협력단
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Abstract

발수성을 가지는 패턴필름의 제조방법 및 상기 제조방법으로 제조된 패턴필름이 개시된다.
상기 패턴필름의 제조방법은 광 경화성 개시제와 아크릴레이트계 관능기를 가진 모노머를 배합하여 제조된 광경화성 레진으로 미세 패턴을 형성하기 때문에 임프린트 공정에서 패턴의 손실을 감소시킬 수 있으며, 따라서 규칙적으로 반복된 패턴을 형성할 수 있다.

Description

패턴필름의 제조방법 및 상기 제조방법으로 제조된 패턴필름{METHOD OF MANUFACTURING PATTERNED FILM AND PATTERNED FILM MANUFACTURED THEREBY}
본 발명은 발수성을 가지는 패턴필름의 제조방법 및 상기 제조방법으로 제조된 패턴필름에 관한 것이다.
종래의 네트워크 패턴을 형성하는 방법은 스크린 프린팅 또는 롤을 이용한 그라비아 프린팅 등을 이용하여 패턴을 형성하는 것이었으나, 이는 레진이 가지고 있는 고점도의 특성 등으로 인하여 패턴 폭이 20 μm 이하의 미세 패턴을 형성하는 것에 어려움이 있었다. 또한, 20 μm 이하 급의 패턴을 형성하기 위해 노광 공정을 이용한 포토 레지스트 리소그래피 공정을 이용하면, 네트워크 형태의 미세 패턴을 형성 할 수 있으나, 노광 장비와 같은 고자의 장비와 고가의 마스크를 사용해야하므로 초기 투자 비용이 크고, 공정이 복잡하여 운용 비용도 비싸다는 단점이 있어 이러한 노광 공정을 대체하기 위해 임프린팅 공정을 통한 미세 패턴 형성 제조방법들이 연구되고 있다.
이와 관련하여, 임프린트 공정은 두가지의 타입으로 나눌 수 있는데, 핫 엠보싱 방식(hot embossing lithography)이라 불리우는 고온과 고압을 통해 레진을 경화하여 패턴을 형성하는 열 임프린팅 공정 방법과, 자외선(UV)과 상압 하에서 레진을 경화하여 패턴을 형성하는 자외선 임프린트 공정방법이 있다.
이 중 자외선 임프린팅 공정은 마스터에 각인된 패턴을 통해 투명한 몰드 기판을 제조하고, 이 몰드 기판 위에 자외선 경화용 레진을 도포하고 필름을 접촉시키면 유체 형태의 레진이 낮은 압력하에서도 표면 장력으로 인하여 효과적으로 몰드의 패턴 사이로 충전된다. 이 후 자외선 광원이 투명한 몰드와 필름을 통과하여 레진을 감광하여 경화시킨 후, 몰드를 분리시키면 패턴이 형성된 필름을 제조 할 수 있다. 이러한 공정은 상온에서 수행되면 경화시간이 짧기 때문에 빠른 공정을 할 수 있다는 장점과 패턴을 형성함으로써 같은 레진을 사용하여 기능성을 향상 시킬 수 있다는 장점을 가지고 있다.
한편, 상기와 같은 패턴을 형성하기 위하여 패턴 몰드를 이용하여 다양한 패턴을 형성하는 미세 임프린트 리소그래피 기술이 대두 되고 있으며, 이러한 임프린트 공정에 적합한 광 경화형 레진의 개발은 비교적 낮은 공정 비용 및 빠른 공정시간으로 다양한 미세 패턴을 대량 제조 할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 같은 레진 조성물이라도 네트워크 형태의 패턴 형성은 표면의 접촉각을 개선하여 표면 발수 성능을 향상 시킬 수 있는 장점이 있다.
이에, 본 발명자들은 상기한 바와 같은 미세 임프린트 리소그래피 기술에 대하여 연구하던 중, 광 경화성 개시제와 모노머의 관능기를 포함한 조성물을 제조하여 자외선 임프린팅 공정을 통해 네트워크 형상이 형성된 필름을 제조하게 되면 표면 발수 성능이 매우 향상된 패턴필름을 제조할 수 있음을 발견하여 본 발명을 완성하게 되었다.
이와 관련하여, 관련 선행기술로는 대한민국 등록 특허 제10-1487301호(나노 임프린트 공정에서의 기판 정렬 시스템 및 방법), 대한민국 공개 특허 제10-2016-0067440호(유기 광전자 소자용 화합물, 유기 광전자 소자 및 표시 장치) 및 대한민국 공개 특허 제10-2018-0002761호(광 경화성 수지 조성물, 및 화상 표시 장치의 제조 방법)가 있으며 이는 임프린트 공정에서의 기판 정렬 시스템과 광 경화성 조성물 중 모노머 타입과 라디칼 이동제 및 가소제를 포함한 조성물에 관한 내용을 개시하고 있다.
KR 10-1487301 B1 (2015. 01. 22.) KR 10-2016-0067440 A (2017. 12. 08.) KR 10-2018-0002761 A (2018. 01. 08.)
본 발명은 전술한 문제를 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명의 일 실시예는 패턴필름의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 다른 일 실시예는 상기 제조방법으로 제조된 패턴필름을 제공한다.
그러나, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 한정되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 측면은,
일면에 네트워크 구조를 가진 패턴이 형성된 패턴 몰드를 준비하는 단계; 상기 패턴 몰드의 일면에 광경화성 레진 전구체를 도포하는 단계; 상기 도포된 광경화성 레진 전구체 상에 필름을 부착시키는 단계; 상기 필름이 부착된 레진 전구체를 경화시키는 단계; 및 상기 패턴 몰드를 상기 경화된 레진으로부터 분리시키는 단계를 포함하고, 상기 광경화성 레진 전구체는 아크릴레이트계 관능기를 가진 모노머를 포함하는 것이고, 상기 패턴 몰드가 분리된 경화된 레진의 일면은 패턴이 형성되어 있는 것인 패턴필름의 제조방법을 제공한다.
상기 네트워크 구조를 가진 패턴은 규칙적으로 반복된 다각형의 패턴이 오목하게 형성된 것일 수 있다.
상기 패턴 몰드는 표면이 헥사메틸디실라잔(hexamethyldisilazane, HMDS), 3-아미노프로필트리에톡시실란(3-Aminopropyltriethoxysilane, APTES) 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질로 소수화 처리된 것일 수 있다.
상기 광경화성 레진 전구체는 광경화성 개시제를 더 포함할 수 있다.
상기 아크릴레이트계 관능기를 가진 모노머는 단관능기 모노머, 이관능기 모노머 및 삼관능기 모노머를 포함할 수 있다.
상기 단관능기 모노머의 함량은 상기 광경화성 레진 전구체 전체 100 중량부 대비 50 중량부 내지 80 중량부이고, 상기 이관능기 모노머의 함량은 상기 광경화성 레진 전구체 전체 100 중량부 대비 10 중량부 내지 30 중량부이고, 상기 삼관능기 모노머의 함량은 상기 광경화성 레진 전구체 전체 100 중량부 대비 1 중량부 내지 20 중량부인 것일 수 있다.
상기 단관능기 모노머는 디에틸렌글리콜 에틸 에테르 메타아크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시-프로필 아크릴레이트, 2-히드록시에틸 메타아크릴레이트, 글리시딜 아크릴레이트, 글리시딜 메타아크릴레이트, 히드록시에틸 아크릴레이트, 부틸 메타크릴레이트, 히드록시프로필 아크릴레이트, 2-페녹시에틸 아크릴레이트, 이소보닐 아크릴레이트, 이소데실 아크릴레이트, 이소옥틸 아크릴레이트, 라우릴 아크릴레이트, 스테아릴 아크릴레이트, 테트라하이드로푸르푸릴 아크릴레이트 및 트리데실 아크릴레이트로 이루어진 그룹에서 선택된 물질 중 적어도 두 개 이상을 포함하는 것일 수 있다.
상기 이관능기 모노머는 디에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 1,6-헥산디올 디아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디메타크릴레이트, 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 1,1,2-도데칸디올 디메타크릴레이트, 1,4-부탄디올 디메타크릴레이트, 네오펜틸글리콜 디아크릴레이트, 디에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 디프로필렌글리콜 디아크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 트리시클로데칸디메탄올 디아크릴레이트 및 트리에틸렌글리콜 디아크릴레이트로 이루어진 그룹에서 선택된 물질 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.
상기 삼관능기 모노머는 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트, 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트, 트리페틸프로판 트리아크릴레이트, 트리메티프로판 트리메타아크릴레이트, 글리세롤 트리아크릴레이트, 트리(2-히드록시에틸) 이소시아누레이트 트리아크릴레이트로 이루어진 그룹에서 선택된 물질 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.
상기 패턴필름의 제조방법은 상기 패턴 몰드를 상기 경화된 레진으로부터 분리시키는 단계; 이후에, 상기 패턴 몰드로부터 분리된 레진을 재경화시키는 단계를 더 포함하는 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 측면은,
상기 제조방법을 통해 제조된 패턴 필름을 제공한다.
상기 패턴필름의 수분에 대한 표면 접촉각은 70° 내지 170°일 수 있다.
본 발명에 의하면, 상기 패턴필름의 제조방법은 광 경화성 개시제와 아크릴레이트계 관능기를 가진 모노머를 배합하여 제조된 광경화성 레진으로 미세 패턴을 형성하기 때문에 임프린트 공정에서 패턴의 손실을 감소시킬 수 있으며, 따라서 규칙적으로 반복된 패턴을 형성할 수 있다.
또한, 상기 광경화성 레진으로 형성된 네트워크 형태의 미세 패턴을 가진 패턴필름은 100°이상의 표면 접촉각을 나타내며 우수한 발수 성능을 가질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 패턴필름의 제조방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 패턴필름 상에 형성된 네트워크 구조 패턴을 나타낸 SEM 사진이다.
도 3a 및 3b는 각각 본 발명의 일 실시예 및 비교예에 따라 제조된 필름 표면의 수분 접촉각을 나타낸 사진이다.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 의해 본 발명이 한정되지 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 의해 정의될 뿐이다.
덧붙여, 본 발명에서 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 발명의 명세서 전체에서 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
본원의 제 1 측면은,
일면에 네트워크 구조를 가진 패턴이 형성된 패턴 몰드를 준비하는 단계; 상기 패턴 몰드의 일면에 광경화성 레진 전구체를 도포하는 단계; 상기 도포된 광경화성 레진 전구체 상에 필름을 부착시키는 단계; 상기 필름이 부착된 레진 전구체를 경화시키는 단계; 및 상기 패턴 몰드를 상기 경화된 레진으로부터 분리시키는 단계를 포함하고, 상기 광경화성 레진 전구체는 아크릴레이트계 관능기를 가진 모노머를 포함하는 것이고, 상기 패턴 몰드가 분리된 경화된 레진의 일면은 패턴이 형성되어 있는 것인 패턴필름의 제조방법을 제공한다.
이하, 본원의 제 1 측면에 따른 상기 패턴필름의 제조방법을 단계별로 상세히 설명한다.
우선, 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 패턴필름의 제조방법은 일면에 네트워크 구조를 가진 패턴이 형성된 패턴 몰드를 준비하는 단계;를 포함한다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 패턴 몰드는 실리콘, 우레탄, 에폭시, 폴리메틸메타아크릴레이트(Polymethly Methacrylate, PMMA) 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 포함하는 재질로 이루어져있을 수 있다. 또한, 상기 패턴 몰드는 바람직하게 표면이 소수화 처리된 것일 수 있으며, 상기 소수화 처리를 위하여 헥사메틸디실라잔(hexamethyldisilazane, HMDS), 3-아미노프로필트리에톡시실란(3-Aminopropyltriethoxysilane, APTES) 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 사용하는 것일 수 있다. 이때, 상기 소수화 처리는 상기 물질을 상기 패턴 몰드 표면에 도포하고 스핀 코팅을 한 후, 8시간 이상 상온 건조시켜 수행하는 것일 수 있으며, 상기 소수화 처리를 통하여 상기 패턴 몰드는 표면이 소수성의 특성을 가지게 되는 것일 수 있다. 상기한 바와 같이 상기 패턴 몰드의 표면을 소수화 처리함으로써, 하기 공정에서 후술할 바와 같이 상기 패턴 몰드의 일면에 소수성을 가진 광경화성 레진 전구체가 잘 도포되는 것일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 패턴필름의 제조방법은 상기 패턴 몰드를 준비하는 단계 이전에 패턴 몰드를 제조하는 단계를 더 포함하는 것일 수 있다. 상기 패턴 몰드를 제조하는 단계는 일면에 패턴이 형성된 마스터를 준비하는 단계; 상기 마스터의 일면에 패턴 몰드의 전구체를 도포하는 단계; 상기 도포된 패턴 몰드의 전구체 상에 기판을 부착시키는 단계; 상기 기판이 부착된 패턴 몰드의 전구체를 경화시키는 단계; 및 상기 마스터를 상기 경화된 패턴 몰드로부터 분리시키는 단계를 포함하는 제조방법으로 제조된 것일 수 있다. 이때, 상기 마스터의 일면에 형성된 패턴은 패턴이 모두 연결된 네트워크 구조를 가지고, 규칙적으로 반복된 다각형의 패턴이 볼록하게 형성된 것일 수 있으며, 바람직하게 상기 다각형은 벌집 형태의 육각형 형태인 것일 수 있다. 한편, 상기 패턴의 폭은 1 μm 내지 15 μm일 수 있으며, 높이는 3 μm 내지 15 μm일 수 있다. 즉, 상기 마스터의 일면에 도포된 후, 분리된 패턴 몰드는 상기 마스터의 일면에 형성된 패턴과 대응되는 패턴을 가지는 것일 수 있으며, 상기 패턴 몰드의 일면에 형성된 패턴은 규칙적으로 반복된 다각형의 패턴이 오목하게 형성된 것일 수 있다.
다음으로, 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 패턴필름의 제조방법은 상기 패턴 몰드의 일면에 광경화성 레진 전구체를 도포하는 단계;를 포함한다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 광경화성 레진 전구체는 무용매 레진(solventless resin) 조성물로써, 아크릴레이트계 관능기를 가진 모노머 및 광경화성 개시제를 포함할 수 있다. 구체적으로, 아크릴레이트계 관능기를 가진 모노머는 단관능기 모노머, 이관능기 모노머 및 삼관능기 모노머를 포함하는 것일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 단관능기 모노머는 디에틸렌글리콜 에틸 에테르 메타아크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시-프로필 아크릴레이트, 2-히드록시에틸 메타아크릴레이트, 글리시딜 아크릴레이트, 글리시딜 메타아크릴레이트, 히드록시에틸 아크릴레이트, 부틸 메타크릴레이트, 히드록시프로필 아크릴레이트, 2-페녹시에틸 아크릴레이트, 이소보닐 아크릴레이트, 이소데실 아크릴레이트, 이소옥틸 아크릴레이트, 라우릴 아크릴레이트, 스테아릴 아크릴레이트, 테트라하이드로푸르푸릴 아크릴레이트 및 트리데실 아크릴레이트로 이루어진 그룹에서 선택된 물질 중 적어도 두 개 이상을 포함하는 것일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 이관능기 모노머는 디에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 1,6-헥산디올 디아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디메타크릴레이트, 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 1,1,2-도데칸디올 디메타크릴레이트, 1,4-부탄디올 디메타크릴레이트, 네오펜틸글리콜 디아크릴레이트, 디에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 디프로필렌글리콜 디아크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 트리시클로데칸디메탄올 디아크릴레이트 및 트리에틸렌글리콜 디아크릴레이트로 이루어진 그룹에서 선택된 물질 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 삼관능기 모노머는 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트, 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트, 트리페틸프로판 트리아크릴레이트, 트리메티프로판 트리메타아크릴레이트, 글리세롤 트리아크릴레이트, 트리(2-히드록시에틸) 이소시아누레이트 트리아크릴레이트로 이루어진 그룹에서 선택된 물질 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 단관능기 모노머는 하나의 반응 가능한 관능기를 가지며, 상기 레진 조성물에 광이 조사되는 경우, 상기 광개시제에 의해 활성화되어, 인접한 단관능기 모노머, 이관능기 모노머 및 삼관능기 모노머와 결합하여 고분자를 형성하는 것일 수 있다. 한편, 상기 단관능기 모노머의 함량은 상기 광경화성 레진 전구체 전체 100 중량부 대비 50 중량부 내지 80 중량부이고, 바람직하게는 상기 광경화성 레진 전구체 전체 100 중량부 대비 60 중량부 내지 70 중량부일 수 있다. 상기 단관능기 모노머의 함량이 상기 광경화성 레진 전구체 전체 100 중량부 대비 50 중량부 미만인 경우, 조성물의 점도가 증가하여 미세한 임프린팅 공정을 수행하기 어려울 수 있으며, 80 중량부를 초과할 경우, 광경화를 통한 가교결합이 충분하지 않아, 잔존하는 모노머가 발생할 수 있고, 패턴의 안정성이 저하될 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 이관능기 모노머는 두 개의 반응 가능한 관능기를 가지며, 다관능기 모노머에 비하여 낮은 점도를 가지므로 전체 레진 조성물의 점도 증가를 방지하여 점도 조절 역할을 수행할 수 있다. 이러한 이관능기 모노머는 인접한 이관능기 모노머, 삼관능기 모노머 및 단관능기 모노머와 결합하여 고분자를 형성할 수 있다. 한편, 상기 이관능기 모노머의 함량은 상기 광경화성 레진 전구체 전체 100 중량부 대비 10 중량부 내지 30 중량부이고, 바람직하게는 상기 광경화성 레진 전구체 전체 100 중량부 대비 15 중량부 내비 25 중량부일 수 있다. 상기 이관능기 모노머의 함량이 상기 광경화성 레진 전구체 전체 100 중량부 대비 10 중량부 미만인 경우, 광경화를 통한 가교반응결합이 충분하지 않아 패턴의 안정성이 저하될 수 있으며, 30 중량부를 초과할 경우, 상기 레진의 점도가 증가하여 임프린팅 공정을 수행하기 어려울 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 삼관능기 모노머는 세 개의 반응 가능한 관능기를 가지며, 인접한 삼관능기 모노머, 이관능기 모노머 및 단관능기 모노머와 결합하여 고분자를 형성하거나, 인접하는 사슬형의 고분자와 결합하여 가교결합을 형성할 수 있다. 상기 삼관능기 모노머의 함량은 상기 광경화성 레진 전구체 전체 100 중량부 대비 1 중량부 내지 20 중량부이고, 바람직하게는 상기 광경화성 레진 전구체 전체 100 중량부 대비 5 중량부 내지 15 중량부일 수 있다. 상기 삼관능기 모노머의 함량이 상기 광경화성 레진 전구체 전체 100 중량부 대비 1 중량부 미만인 경우, 광경화를 통한 가교결합이 충분하지 않아 패턴 안정성이 저하될 수 있으며, 20 중량부를 초과할 경우, 점도가 높아 임프린팅 공정을 수행하기 어려울 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 광경화성 개시제는 2-디메틸아미노-2-(4-메틸-벤질)-1-(4-모폴리닐-페닐)-부타논-1, 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모폴리노페닐)-부타논-1, 비스(2,4,6-트리메틸)벤조일-페닐포스피린옥사이드, 1-히드록시시클로헥실-페닐-케톤, 2,2-디메톡시-1,2-디페닐렌탄-1 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 포함하는 것일 수 있다. 이때, 상기 광경화성 개시제는 상기 물질들 중 하나 이상을 포함하는 주 개시제 및 보조 개시제를 동시에 포함하는 것일 수 있다. 한편, 상기 주 개시제 및 보조 개시제의 중량 혼합 비율은 1: 0.1 내지 1인 것일 수 있으며, 바람직하게는 주 개시제의 중량 혼합 비율이 1일 때, 보조 개시제의 중량 혼합 비율은 1 미만 일 수 있다. 이는 보조 개시제가 주 개시제와 동일 이상의 비율이 될 때, 보조 개시제 물질이 반응에 참여하지 않고 잔류하여 상기 광경화성 개시제의 특성을 저하시킬 수 있기 때문인 것일 수 있다. 또한, 주 개시제만 단독으로 사용할 시, 네트워크 구조의 패턴의 높이에 따라 패턴 상부 및 하부의 경화 정도가 상이할 수 있기 때문에 주 개시제 및 보조 개시제를 동시에 사용하는 것이 바람직하다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 광경화성 개시제의 함량은 상기 광경화성 레진 전구체 전체 100 중량부 대비 1 중량부 내지 10 중량부이고, 바람직하게는 상기 광경화성 레진 전구체 전체 100 중량부 대비 1 중량부 내지 5 중량부일 수 있다.
다음으로, 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 패턴필름의 제조방법은 상기 도포된 광경화성 레진 전구체 상에 필름을 부착시키는 단계;를 포함한다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 부착되는 필름의 재질은 크게 제한이 없으나, 바람직하게 투명필름인 것일 수 있으며, 예를 들어, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET)인 것일 수 있다. 또한, 상기 부착 방법은 상기 레진 전구체와 필름을 용이하게 부착시킬 수 있는 방법이면 크게 제한이 없다.
다음으로, 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 패턴필름의 제조방법은 상기 필름이 부착된 레진 전구체를 경화시키는 단계;를 포함한다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 레진 전구체를 경화시키는 단계는 자외선 임프린팅 공정으로 수행되는 것일 수 있으며, 이때, 상기 자외선 임프린팅 공정은 자외선 파장 350 nm 내지 450 nm, 광량 800 mJ/cm2 이상으로 자외선 광을 5초 내지 10초 동안 조사하여 수행되는 것일 수 있다. 상기 자외선 광을 5초 미만 동안 조사할 경우, 경화 반응이 진행되지 않아 패턴 안정성이 저하될 수 있고, 20 초를 초과하여 조사할 경우, 과경화가 진행되어 상기 몰드와 상기 패턴필름의 접착이 발생하여, 상기 몰드 제거 시 패턴의 안정성이 저하될 수 있다.
다음으로, 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 패턴필름의 제조방법은 상기 패턴 몰드를 상기 경화된 레진으로부터 분리시키는 단계; 및 상기 패턴 몰드로부터 분리된 레진을 재경화시키는 단계;를 포함한다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 패턴 몰드를 상기 경화된 레진으로부터 분리시키는 것은 통상적으로 용이하게 분리시킬 수 있는 방법이면 크게 제한이 없다. 한편, 상기 경화된 레진은 바람직하게 완전 경화가 아닌 반경화 상태인 것일 수 있으며, 따라서, 상기 분리는 물리적인 힘을 이용하여 용이하게 분리되는 것일 수 있다. 이 경우, 상기 패턴 몰드로부터 분리된 레진은 반경화 상태이기 때문에 재경화시키는 단계가 더 필요한 것일 수 있으며, 이는 상기 레진 전구체를 경화시키는 단계와 동일하게 자외선 임프린팅 공정으로 수행되는 것일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 패턴 몰드가 분리된 경화된 레진의 일면은 패턴이 형성되어 있는 것일 수 있으며, 상기 패턴은 규칙적으로 반복된 다각형의 패턴이 볼록하게 형성된 네트워크 패턴일 수 있다. 즉, 상기 경화된 레진의 일면에 형성된 패턴은 상기 패턴 몰드의 일면에 형성된 패턴과 대응되는 것이며, 패턴 몰드의 일면에 형성된 패턴이 오목하게 형성되었기 때문에 상기 경화된 레진의 일면에 형성된 패턴은 볼록하게 형성되어 있는 것일 수 있다. 한편, 상기 다각형 패턴은 삼각형, 사각형, 오각형 또는 육각형 등의 형태를 가지는 것일 수 있으며, 바람직하게 벌집 형태의 육각형 형태를 가지는 것일 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 다각형 패턴은 다각형의 각 변에 해당하는 선이 돌출된 구조를 가지는 것이며, 다각형 내부는 비어있는 형태의 양각 구조를 가지는 것일 수 있다. 이와 관련하여, 상기 다각형 패턴이 벌집 형태의 육각형 형태를 가질 경우의 구체적인 상기 패턴의 형태를 도 2에 나타내었다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 다각형의 각 변의 길이는 10 μm 내지 200 μm일 수 있으며, 바람직하게는 20 μm 내지 150 μm일 수 있다. 또한, 상기 다각형의 각 변에 해당하는 선은 돌출된 구조를 가질 수 있으며, 이 경우 상기 돌출된 선의 높이는 3 μm 내지 15 μm일 수 있고, 바람직하게는 5 μm 내지 10 μm일 수 있다. 더불어, 상기 다각형을 이루고 있는 선의 폭은 1 μm 내지 15 μm일 수 있으며, 바람직하게는 3 μm 내지 10 μm일 수 있다. 상기 다각형의 각 변의 길이, 돌출된 선의 높이 및 선의 폭이 상기 수치범위를 벗어날 경우 이를 포함하는 패턴필름의 발수성이 저하되는 것일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 패턴이 육각형 형태를 가질 경우 육각형 내 서로 대향(facing)하는 3 쌍의 변들은 각각 서로 15° 이내의 각을 이루는 것일 수 있으며, 바람직하게는 10° 이내의 각을 이루는 것일 수 있고, 더욱 바람직하게는 각각 서로 평행한 것일 수 있다. 즉, 상기 육각형 형태의 패턴은 서로 대향하는 3 쌍의 변들이 각각 서로 15° 이내의 각을 이루기 때문에 거의 평행하며, 육각형 내부의 3 쌍의 대각이 각각 거의 동일한 각도를 가지는 것일 수 있다.
본원의 제 2 측면은, 상기 본원의 제 1 측면의 제조방법으로 제조된 패턴필름을 제공한다.
본원의 제 1 측면과 중복되는 부분들에 대해서는 상세한 설명을 생략하였으나, 본원의 제 1 측면에 대해 설명한 내용은 제 2 측면에서 그 설명이 생략되었더라도 동일하게 적용될 수 있다.
이하, 본원의 제 2 측면에 따른 상기 패턴필름을 상세히 설명한다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 패턴필름은 필름 및 상기 필름 상에 형성된 경화된 레진을 포함하며, 상기 경화된 레진의 표면은 네트워크 구조를 가진 패턴이 형성되어 있는 것일 수 있다. 이때, 상기 패턴은 규칙적으로 반복된 다각형의 패턴이 볼록하게 형성된 네트워크 패턴일 수 있다. 즉, 상기 경화된 레진의 일면에 형성된 패턴은 상기 본원의 제 1 측면에 따른 패턴 몰드의 일면에 형성된 패턴과 대응되는 것이며, 패턴 몰드의 일면에 형성된 패턴이 오목하게 형성되었기 때문에 상기 경화된 레진의 일면에 형성된 패턴은 볼록하게 형성되어 있는 것일 수 있다. 한편, 상기 다각형 패턴은 삼각형, 사각형, 오각형 또는 육각형 등의 형태를 가지는 것일 수 있으며, 바람직하게 벌집 형태의 육각형 형태를 가지는 것일 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 다각형 패턴은 다각형의 각 변에 해당하는 선이 돌출된 구조를 가지는 것이며, 다각형 내부는 비어있는 형태의 양각 구조를 가지는 것일 수 있다. 이와 관련하여, 상기 다각형 패턴이 벌집 형태의 육각형 형태를 가질 경우의 구체적인 상기 패턴의 형태를 도 2에 나타내었다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 다각형의 각 변의 길이는 10 μm 내지 200 μm일 수 있으며, 바람직하게는 20 μm 내지 150 μm일 수 있다. 또한, 상기 다각형의 각 변에 해당하는 선은 돌출된 구조를 가질 수 있으며, 이 경우 상기 돌출된 선의 높이는 3 μm 내지 15 μm일 수 있고, 바람직하게는 5 μm 내지 10 μm일 수 있다. 더불어, 상기 다각형을 이루고 있는 선의 폭은 1 μm 내지 15 μm일 수 있으며, 바람직하게는 3 μm 내지 10 μm일 수 있다. 상기 다각형의 각 변의 길이, 돌출된 선의 높이 및 선의 폭이 상기 수치범위를 벗어날 경우 이를 포함하는 패턴필름의 발수성이 저하되는 것일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 패턴이 육각형 형태를 가질 경우 육각형 내 서로 대향(facing)하는 3 쌍의 변들은 각각 서로 15° 이내의 각을 이루는 것일 수 있으며, 바람직하게는 10° 이내의 각을 이루는 것일 수 있고, 더욱 바람직하게는 각각 서로 평행한 것일 수 있다. 즉, 상기 육각형 형태의 패턴은 서로 대향하는 3 쌍의 변들이 각각 서로 15° 이내의 각을 이루기 때문에 거의 평행하며, 육각형 내부의 3 쌍의 대각이 각각 거의 동일한 각도를 가지는 것일 수 있다.
본원의 일 구현예에 있어서, 상기 패턴필름은 수분에 대한 표면 접촉각이 70°내지 170°인 것일 수 있으며, 바람직하게는 90°내지 150°인 것일 수 있고, 더욱 바람직하게는 100°이상 즉, 100° 내지 130°인 것일 수 있다. 따라서, 표면이 소수성의 성질을 가지는 것일 수 있다. 이때, 상기 표면은 상기 경화된 레진의 일면을 의미하는 것일 수 있으며, 상기한 바와 같이 경화된 레진의 일면이 소수성의 성질을 갖는 것은 경화된 레진의 일면에 네트워크 구조를 가진 패턴이 형성되어 있기 때문인 것일 수 있다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
실시예. 패턴필름의 제조
패턴필름을 하기와 같은 제조공정을 통하여 제조하였으며, 상기 제조과정을 도 1에 간략하게 나타내었다. 우선, 무용매 광경화성 임프린트용 레진 조성물을 제조하기 위해, 단일 관능기 모노머인 디에틸렌글리콜 에틸 에테르 메타아크릴레이트(Di(ethyleneglycol)-ethyl-ether-acrylate, DEGEEA), 2-히드록시-3-페녹시-프로필 아크릴레이트(2-hydroxy-3-phenoxypropyl acrylate, HPPA), 2-히드록시에틸메타아크릴레이트( 2-Hydroxyethyl methacrylate, HEMA)를 65 중량%, 이관능기 모노머인 디에틸렌글리콜 디메타크릴레이트(Di(ethylene glycol) dimethacrylate, DEGDMA)와 삼관능기 모노머는 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트(pentaerythritol triacrylate, PETIA)를 30 중량% 이상35 중량% 이하로 혼합하였다. 또한, 광개시제로서 주개시제와 보조개시제인 2-디메틸아미노-2-(4-메틸 - 벤 질 ) - 1 - ( 4 - 모 폴 리 닐 - 페 닐 ) - 부 타 논 - 1(2-Dimethylamino-2-(4-methyl-benzyl)-1-(4-morpholin-4-yl-phenyl)-butan-1-one), 비스(2,4,6-트리메틸)벤조일-페닐포스피린옥사이드(Bis(2,4,6-trimethylbenzoyl)-phenylphosphineoxide)를 각각 1 중량% 이상 5 중량% 이하로 혼합하여 레진 전구체를 제조하였다.
한편, 패턴의 선 폭이 3 μm 내지 6 μm, 패턴의 높이가 8 μm 내지10 μm인 육각형 네트워크 구조의 패턴이 형성된 마스터 위에 MINS-311RM ((주)미뉴타텍) 실리콘계 몰드 용액을 도포하고 투명기판을 접촉한 후 경화하여 패턴이 형성된 몰드를 제조하였다. 추가적으로, 형성된 몰드 위에 헥사메틸디실라잔(hexamethyldisilazane, HMDS)를 도포하여 스핀 코팅을 한 후에 8시간 동안 상온에서 건조하여 소수성으로 표면 처리된 소수성 패턴 몰드를 제조 하였다.
상기 제조한 소수성 패턴 몰드 위에 레진 전구체를 도포하고 투명 필름을 접촉한 후, 자외선을 5 초 동안 레진 전구체에 조사하여 1차적으로 경화하고, 몰드를 제거하여 경화된 레진에 자외선을 10 초동안 조사하여 2차적으로 경화를 진행하여 육각형 네트워크 구조의 패턴이 형성된 패턴필름을 제조하였다.
비교예. 일반필름의 준비
상기 실시예의 패턴필름과 사용되는 물질은 동일하나, 표면에 네트워크 구조의 패턴이 없는 일반필름을 준비하였다.
실험예 1. 패턴필름의 표면분석
도 2에 상기 실시예에서 제조된 패턴필름의 표면을 분석하기 위하여 이의 표면을 찍은 SEM 사진을 나타내었다. 구체적으로, 도 2의 (a) 및 (b)에 나타낸 바와 같이 상기 패턴필름의 표면은 벌집모양의 육각형 형태의 네트워크 구조를 가진 패턴을 형성하고 있었으며, 이의 선폭 및 형태가 매우 일정하게 형성되어 있음을 확인할 수 있었다. 또한, 도 2의 (c)에 나타낸 바와 같이 상기 육각형 형태 각각의 변이 일정한 선폭을 가지고 있으며, 끊어짐이 없이 연속적으로 잘 연결되어 있음을 확인할 수 있었다. 더불어, 도 2의 (d)에 나타낸 바와 같이 상기 돌출된 선의 높이는 약 7.5 μm로서, 일정한 높이를 가지고 있음을 확인할 수 있었다.
실험예 2. 패턴필름의 발수성 측정
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 패턴필름의 표면이 가지는 발수성을 측정하기 위하여 수분에 대한 표면 접촉각을 측정하였으며, 이의 결과를 도 3에 나타내었다. 도 3a는 상기 실시예에서 제조된 패턴필름의 표면 접촉각을 나타낸 사진이며, 도 3b는 상기 비교예에서 준비된 일반필름의 표면 접촉각을 나타낸 사진이다. 도 3a 및 3b에 나타낸 바와 같이 동일한 조성을 가진 물질을 사용하였을 때, 표면에 패턴을 형성하고 있는 실시예에서 제조된 패턴필름의 표면 접촉각이 약 115°로서, 비교예에서 준비된 일반필름의 표면 접촉각인 73°보다 높은 표면 접촉각을 가짐을 확인할 수 있었다. 이를 통하여 본 발명의 실시예에서 제조된 패턴필름은 일정한 패턴을 가짐으로써 표면이 높은 발수성을 가짐을 확인할 수 있었다.

Claims (12)

  1. 일면에 네트워크 구조를 가진 패턴이 형성된 패턴 몰드를 준비하는 단계 로서, 상기 네트워크 구조를 가진 패턴은 규칙적으로 반복된 다각형의 패턴이 오목하게 형성된 것이고, 상기 패턴의 폭은 1 내지 15㎛이며, 높이는 3 내지 15㎛인 것인 단계 ;
    상기 패턴 몰드를 표면이 헥사메틸디실라잔(hexamethyldisilazane, HMDS), 3-아미노프로필트리에톡시실란(3-Aminopropyltriethoxysilane, APTES) 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질로 소수화 처리하는 단계;
    상기 패턴 몰드의 일면에 광경화성 레진 전구체를 도포하는 단계;
    상기 도포된 광경화성 레진 전구체 상에 필름을 부착시키는 단계;
    상기 필름이 부착된 레진 전구체를 경화시키는 단계; 및
    상기 패턴 몰드를 상기 경화된 레진으로부터 분리시키는 단계;
    를 포함하고,
    상기 광경화성 레진 전구체는 아크릴레이트계 관능기를 가진 모노머 및 광경화성 개시제 를 포함하는 것이고,
    상기 아크릴레이트계 관능기를 가진 모노머는 단관능기 모노머, 이관능기 모노머 및 삼관능기 모노머를 포함하는 것이고,
    상기 단관능기 모노머의 함량은 상기 광경화성 레진 전구체 전체 100 중량부 대비 50 중량부 내지 80 중량부이고,
    상기 이관능기 모노머의 함량은 상기 광경화성 레진 전구체 전체 100 중량부 대비 10 중량부 내지 30 중량부이고,
    상기 삼관능기 모노머의 함량은 상기 광경화성 레진 전구체 전체 100 중량부 대비 1 중량부 내지 20 중량부인 것이고,
    상기 패턴 몰드가 분리된 경화된 레진의 일면은 패턴이 형성되어 있는 것 이고, 물의 접촉각이 90°내지 150°인 발수성 패턴필름의 제조방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 단관능기 모노머는 디에틸렌글리콜 에틸 에테르 메타아크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시-프로필 아크릴레이트, 2-히드록시에틸 메타아크릴레이트, 글리시딜 아크릴레이트, 글리시딜 메타아크릴레이트, 히드록시에틸 아크릴레이트, 부틸 메타크릴레이트, 히드록시프로필 아크릴레이트, 2-페녹시에틸 아크릴레이트, 이소보닐 아크릴레이트, 이소데실 아크릴레이트, 이소옥틸 아크릴레이트, 라우릴 아크릴레이트, 스테아릴 아크릴레이트, 테트라하이드로푸르푸릴 아크릴레이트 및 트리데실 아크릴레이트로 이루어진 그룹에서 선택된 물질 중 적어도 두 개 이상을 포함하는 것인 패턴필름의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 이관능기 모노머는 디에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 1,6-헥산디올 디아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디메타크릴레이트, 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 1,1,2-도데칸디올 디메타크릴레이트, 1,4-부탄디올 디메타크릴레이트, 네오펜틸글리콜 디아크릴레이트, 디에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 디프로필렌글리콜 디아크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 트리시클로데칸디메탄올 디아크릴레이트 및 트리에틸렌글리콜 디아크릴레이트로 이루어진 그룹에서 선택된 물질 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것인 패턴필름의 제조방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 삼관능기 모노머는 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트, 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트, 트리페틸프로판 트리아크릴레이트, 트리메티프로판 트리메타아크릴레이트, 글리세롤 트리아크릴레이트, 트리(2-히드록시에틸) 이소시아누레이트 트리아크릴레이트로 이루어진 그룹에서 선택된 물질 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것인 패턴필름의 제조방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 패턴필름의 제조방법은,
    상기 패턴 몰드를 상기 경화된 레진으로부터 분리시키는 단계; 이후에,
    상기 패턴 몰드로부터 분리된 레진을 재경화시키는 단계;
    를 더 포함하는 것인 패턴필름의 제조방법.
  11. 제1항의 제조방법으로 제조된 패턴필름.
  12. 삭제
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