KR102463013B1 - 임프린팅용 롤 몰드의 제조방법 및 임프린팅용 롤 몰드 - Google Patents

임프린팅용 롤 몰드의 제조방법 및 임프린팅용 롤 몰드 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유연 기재 상에 패턴부가 구비된 비정질 금속층을 형성하여, 내구성이 우수한 임프린팅용 롤 몰드를 제조하는 방법에 관한 것이다.

Description

임프린팅용 롤 몰드의 제조방법 및 임프린팅용 롤 몰드{MANUFACTURING METHOD OF ROLL MOLD FOR IMPRINTING AND ROLL MOLD FOR IMPRINTING}
본 발명은 기계적 물성이 우수한 임프린팅용 롤 몰드 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
반도체 소자, 전자 소자, 광전 소자, 자기 소자 및 표시 소자 등을 제조하기 위하여, 패턴이 구비된 기능성 필름이 사용되고 있다. 특히, 증강현실(AR: Augmented Reality), 혼합현실(MR: Mixed Reality), 또는 가상현실(VR: Virtual Reality)을 구현하는 표시 소자에 관심이 커지면서, 이를 구현하는 표시 소자에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있는 추세이다. 증강현실, 혼합현실, 또는 가상현실을 구현하는 디스플레이 유닛은 기능성 필름으로서, 광의 파동적 성질에 기초한 회절 현상을 이용한 광학적 역할을 수행하는 필름 소자를 포함하고 있다. 이러한 광학용 필름 소자는 필름 소자에 입사되는 광을 내부 반사 또는 내부 전반사시켜, 필름 소자에 입사된 광을 일 지점으로 가이드할 수 있는 회절 격자 패턴을 포함하고 있다.
회절 격자 패턴이 음각된 마스터 몰드(master mold)를 이용한 임프린팅 공정을 이용하여, 기능성 필름인 회절 격자 패턴을 포함하는 광학용 필름 소자를 제조하였다. 다만, 마스터 몰드는 제작 시간 및 제작 비용이 많이 드는 문제가 있었다. 이에, 비교적 제작 비용 및 제작 시간이 적게 드는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET) 기재 등에 마스터 몰드의 격자 패턴을 전사시켜 제조되는 복제 몰드(replica mold)를 이용하여 광학용 필름 소자를 제조하였다. 다만, PET 등의 기재를 기반으로 하는 복제 몰드는 내구성이 좋지 않아 반복적인 임프린팅 공정을 수행 시에 파손되거나 임프린팅 효율이 급격하게 저하되는 문제가 있다.
또한, 광학용 필름 소자의 제조효율을 향상시키기 위하여, 롤 타입의 복제 몰드를 제조하는 연구가 진행되고 있다. 다만, 복제 몰드의 기계적 물성에 따른 제약으로 인하여, 롤 타입의 복제 몰드를 제조하는 것이 어려운 문제가 있다.
이에, 임프린팅용 몰드의 내구성을 향상시키고, 패턴을 포함하는 기능성 필름의 제조효율을 향상시킬 수 있는 롤 타입 형태의 임프린팅용 몰드를 제조할 수 있는 기술이 필요한 실정이다.
이에, 본 발명은 기계적 물성이 우수한 롤 타입의 임프린팅용 몰드를 용이하게 제조할 수 있는 방법 및 임프린팅용 롤 몰드를 제공하고자 한다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 하기의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시상태는, 유연 기재 상에 적어도 하나의 비정질 금속을 증착하여, 비정질 금속층을 형성하는 단계; 상기 비정질 금속층의 일면 상에 패턴이 구비된 스탬프를 열 임프린팅하여, 패턴부가 구비된 상기 비정질 금속층을 포함하는 임프린팅용 몰드를 제조하는 단계; 및 상기 비정질 금속층을 외측으로 하여 상기 임프린팅용 몰드를 구부리고, 상기 임프린팅용 몰드의 일측과 타측을 연결하여, 롤 형태의 임프린팅용 몰드를 제조하는 단계;를 포함하는 임프린팅용 롤 몰드의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 실시상태는 유연 기재; 및 상기 유연 기재 상에 구비되며, 일면 상에 패턴부가 형성된 비정질 금속층;을 포함하는 임프린팅용 몰드를 포함하고, 상기 비정질 금속층을 외측으로 하여 상기 임프린팅용 몰드가 구부러진 상태로, 상기 임프린팅용 몰드의 일측과 타측이 연결된 롤 형태의 임프린팅용 롤 몰드를 제공한다.
본 발명의 일 실시상태에 따른 임프린팅용 롤 몰드의 제조방법은 내구성이 우수한 롤 형태의 임프린팅용 몰드를 용이하게 제조할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 내구성이 우수한 임프린팅용 롤 몰드를 제공할 수 있다.
본 발명의 효과는 상술한 효과로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본원 명세서 및 첨부된 도면으로부터 당업자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시상태에 따른 임프린팅용 롤 몰드의 제조 과정을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시상태에 따른 비정질 금속층의 일면 상에 열 임프린팅하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시상태에 따른 베이스 롤러를 이용한 임프린팅용 롤 몰드를 제조하는 과정을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시상태에 따른 임프린팅용 롤 몰드를 이용한 롤투롤(roll to roll) 방식을 통해 기능성 필름을 제조하는 과정을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시상태에 따른 임프린팅용 롤 몰드를 이용한 롤투플레이트(roll to plate) 방식을 통해 기능성 필름을 제조하는 과정을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6a 내지 도 6f는 본 발명의 일 실시상태에 따른 롤 타입의 임프린팅용 몰드를 이용한 롤투플레이트(roll to plate) 방식을 통해 기능성 필름을 제조하는 과정을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예 1, 비교예 1, 및 참고예 1에서 제조된 임프린팅용 몰드의 비정질 금속층의 패턴부 단면, 스탬프의 패턴 단면의 SEM(scanning electron microscope) 사진이다.
도 8는 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3에서 제조된 임프린팅용 몰드에 포함되는 비정질 금속층의 XRD(X-ray Diffraction Spectroscopy) 분석 결과를 나타낸 도면이다.
도 9은 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3에서 제조된 임프린팅용 몰드에 포함되는 비정질 금속층의 조성범위를 나타낸 상 다이어그램이다.
도 10은 본 발명의 실시예 1에서 제조된 임프린팅용 몰드에 포함되는 비정질 금속층의 DSC 분석 결과를 나타낸 도면이다.
도 11은 실시예 1에서 제조된 임프린팅용 몰드에 포함되는 비정질 금속층에 대한 열 임프린팅 전과 열 임프린팅 후의 XRD 분석 결과를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예 1에서 제조된 임프린팅용 롤 몰드 표면 및 비교예 2에서 제조된 시편 표면의 SEM(scanning electron microscope) 사진이다.
도 13은 본 발명의 실시예 2에서 제조된 임프린팅용 몰드를 이용하여 임프린팅을 수행한 수지 표면의 SEM(scanning electron microscope) 사진이다.
도 14는 비교예 3에서 제조된 임프린팅용 몰드를 이용하여 임프린팅을 수행한 수지 표면의 SEM(scanning electron microscope) 사진이다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 사용되는 정도의 용어 "~(하는) 단계" 또는 "~의 단계"는 "~를 위한 단계"를 의미하지 않는다.
본원 명세서 전체에서, 단위 "wt%"는 부재의 총 중량에 대하여, 부재에 포함되는 성분의 중량 비율을 의미한다.
본원 명세서 전체에서, 단위 “at%”는 부재에 포함되는 총 원자수에 대하여 해당 원자의 백분율을 의미한다.
본원 명세서 전체에서, 비정질 금속은 비정질 물성을 구현할 수 있는 금속을 의미한다. 구체적으로, 비정질 금속 자체가 비정질 물성을 보유하거나, 또는 비정질 금속의 합금이 비정질 물성을 보유할 수 있다.
이하, 본 명세서에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명의 일 실시상태는, 유연 기재 상에 적어도 하나의 비정질 금속을 증착하여, 비정질 금속층을 형성하는 단계; 상기 비정질 금속층의 일면 상에 패턴이 구비된 스탬프를 열 임프린팅하여, 패턴부가 구비된 상기 비정질 금속층을 포함하는 임프린팅용 몰드를 제조하는 단계; 및 상기 비정질 금속층을 외측으로 하여 상기 임프린팅용 몰드를 구부리고, 상기 임프린팅용 몰드의 일측과 타측을 연결하여, 롤 형태의 임프린팅용 몰드를 제조하는 단계;를 포함하는 임프린팅용 롤 몰드의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시상태에 따른 임프린팅용 롤 몰드의 제조방법은 내구성이 우수한 롤 형태의 임프린팅용 몰드를 용이하게 제조할 수 있다. 구체적으로, 유연 기재 상에 비정질 금속층을 형성함으로써, 임프린팅용 몰드의 내구성을 향상시켜 수명이 연장된 임프린팅용 롤 몰드를 제조할 수 있다. 또한, 비정질 금속층의 우수한 기계적 물성에 의하여, 임프린팅용 몰드를 롤 형태로 가공하는 경우에도, 임프린팅용 몰드에 파손이 발생되는 것을 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시상태에 따른 임프린팅용 롤 몰드의 제조 과정을 나타낸 도면이다. 구체적으로, 도 1의 (a)는 유연 기재(10) 상에 적어도 하나의 금속을 증착하여 비정질 금속층(20)을 형성하는 것을 나타낸 것이고, 도 1의 (b)는 열 임프린팅 공정을 통해 패턴부가 구비된 비정질 금속층(20)을 형성하는 것을 나타낸 것이고, 도 1의 (c)는 제조된 임프린팅용 몰드(100)를 가공하여 임프린팅용 롤 몰드(200)를 제조하는 것을 나타낸 것이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 유연 기재로 당업계에서 사용되는 플렉시블(flexible)한 기재를 제한없이 사용할 수 있다. 구체적으로, 고온에서 가압이 가능한 유연 기재 또는 내열성이 우수한 유연 기재를 사용할 수 있다. 예를 들면, 상기 유연 기재로 FRP(fibre-reinforced plastic), PI(polyimide), 및 PNB(polynorbornene) 등의 고분자 기재를 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 유연 기재의 두께는 50 ㎛ 이상 250 ㎛ 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 유연 기재의 두께는 75 ㎛ 이상 225 ㎛ 이하, 90 ㎛ 이상 200 ㎛ 이하, 125 ㎛ 이상 180 ㎛ 이하, 55 ㎛ 이상 90 ㎛ 이하, 110 ㎛ 이상 160 ㎛ 이하, 또는 180 ㎛ 이상 210 ㎛ 이하일 수 있다. 유연 기재의 두께를 전술한 범위로 조절함으로써, 제조되는 임프린팅용 롤 몰드의 내구성을 보다 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 유연 기재의 두께가 전술한 범위 내인 경우, 유연 기재 및 비정질 금속층을 포함하는 임프린팅용 몰드를 롤 형태로 가공하는 과정에서, 유연 기재가 파손되는 것을 억제할 수 있고, 보다 용이하게 롤 형태로 가공할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 비정질 금속의 증착은 스퍼터링, 전자빔증착법, 열증착법, 플라즈마 화학기상증착법 및 저압력 화학기상증착법 중 어느 하나의 방법에 의해 수행될 수 있다. 구체적으로, 스퍼터링 방법을 이용하여 적어도 하나의 비정질 금속을 증착함으로써, 균질한 조성을 가지는 비정질 금속층을 유연 기재 상에 형성할 수 있다. 또한, 스퍼터링 방법을 이용하는 경우, 스퍼터링 파워, 스퍼터링 타겟과 유연 기재가 이루는 각도 및 거리 등을 조절하여, 제조되는 비정질 금속층의 조성 및 비정질 금속층의 두께를 용이하게 조절할 수 있는 장점이 있다. 구체적으로, 스퍼터링 타겟과 유연 기재가 이루는 각도 및 거리를 조절하여, 두께 구배를 가지는 비정질 금속층을 제조할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 비정질 금속은 마그네슘, 구리, 이트륨, 철, 코발트, 란탄, 알루미늄, 니켈, 지르코늄, 티타늄, 베릴륨, 세륨 및 갈륨 중 어느 하나를 포함하며, 비정질 물성을 구현할 수 있다. 예를 들면, 마그네슘, 구리 및 이트륨 각각을 유연 기재 상에 스퍼터링시켜 증착함으로써, 유연 기재 상에 비정질 금속층을 형성할 수 있다. 또한, 마그네슘, 구리 및 이트륨을 포함하는 합금 타겟을 스퍼터링시켜, 비정질 금속층을 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 비정질 합금을 증착하여 상기 비정질 금속층을 형성할 수 있다. 또한, 상기 비정질 합금은 금속층은 La-Al-Cu계 합금, La-Al-Ni계 합금, La-Al-Ni-Co-Cu계 합금, Mg-Al-Cu계 합금, Mg-Cu-Y계 합금, Mg-Al-Ni계 합금, Zr-Al-Cu계 합금, Zr-Al-Ni계 합금, Zr-Cu-Al-Ni계 합금, Zr-Ti-Al-Cu계 합금, Zr-Ti-Al-Ni계 합금, Zr-Ti-Al-Cu-Ni계 합금, Zr-Ti-Cu-Be계 합금, Zr-Ti-Ni-Be계 합금, Zr-Ti-Ni-Cu-Be계 합금, Fe-Al-P계 합금, Fe-Al-C계 합금, Fe-Al-B계 합금, Fe-Al-Si계 합금, Fe-Ga-P계 합금, Fe-Ga-C계 합금, Fe-Ga-B계 합금, Fe-Ga-Si계 합금, Pd-Cu-Ni-P계 합금, Pd-Ni-P계 합금, Fe-Co-Zr-B계 합금, Fe-Co-Hf-B계 합금, Fe-Co-Nb-B계 합금, Fe-Ni-Zr-B계 합금, Fe-Ni-Hf-B계 합금, Fe-Ni-Nb-B계 합금, Ce-Al-Cu계 합금, Ca-Mg-Zn계 합금, 및 Ti-Ni-Cu-Sn계 합금 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 비정질 금속층의 두께는 100 nm 이상 2,000 ㎛ 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 비정질 금속층의 두께는 500 nm 이상 1,800 ㎛ 이하, 1,000 nm 이상 1,500 ㎛ 이하, 2,000 nm 이상 1,000 ㎛ 이하, 4,000 nm 이상 800 ㎛ 이하, 7,500 nm 이상 500 ㎛ 이하, 10 ㎛ 이상 500 ㎛ 이하, 25 ㎛ 이상 350 ㎛ 이하, 50 ㎛ 이상 200 ㎛ 이하, 또는 75 ㎛ 이상 150 ㎛ 이하일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 비정질 금속층의 두께는 200 nm 이상 8 ㎛ 이하, 500 nm 이상 5 ㎛ 이하, 1 ㎛ 이상 3 ㎛ 이하, 350 nm 이상 950 nm 이하, 1.5 ㎛ 이상 4.5 ㎛ 이하, 또는 6 ㎛ 이상 9 ㎛ 이하일 수 있다. 상기 비정질 금속층의 두께를 전술한 범위로 조절함으로써, 상기 임프린팅용 몰드를 보다 용이하게 롤 형태로 가공할 수 있다. 또한, 상기 비정질 금속층의 두께가 전술한 범위 내인 경우, 상기 비정질 금속층은 우수한 기계적 물성을 보유함과 동시에 상대적으로 감소된 취성을 가질 수 있다. 이를 통해, 임프린팅용 몰드를 롤 형태로 가공하는 과정에서, 비정질 금속층이 파손되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 임프린팅용 몰드를 제조하는 단계는 상기 비정질 금속층의 일면 상에 패턴이 구비된 스탬프를 열 임프린팅하여, 비정질 금속층의 일면 상에 패턴부를 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 임프린팅용 몰드는 복제 몰드일 수 있다. 구체적으로, 상기 임프린팅용 몰드는 마스터 몰드(master mold)의 복제 몰드(replica mold)일 수 있다. 마스터 몰드를 스탬프로 사용할 수 있으며, 상기 스탬프의 패턴은 상기 비정질 금속층의 패턴부와 대응되는 형태를 가질 수 있다. 일 예로, 상기 스탬프의 일면에 음각 형태의 패턴이 형성된 경우, 상기 스탬프를 열 임프린팅하여 형성된 비정질 금속층의 패턴부는 상기 음각 형태의 패턴과 대응되는 양각 형태를 가질 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시상태에 따른 임프린팅용 롤 몰드의 제조방법은 제작하는 시간 및 비용이 많이 드는 마스터 몰드를 대체할 수 있는 복제 몰드를 제공할 수 있다. 마스터 몰드의 복제 몰드인 상기 임프린팅용 롤 몰드를 이용함으로써, 마스터 몰드를 제작하기 위한 시간 및 비용을 절감할 수 있고, 임프린팅 공정 비용을 효과적으로 감소시킬 수 있다. 나아가, 상기 임프린팅용 롤 몰드는 패턴부가 구비된 비정질 금속층을 포함함으로써, 복제 몰드의 단점인 내구성이 낮은 문제를 효과적으로 극복할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 당업계에서 사용되는 열 임프린팅 방법을 이용하여, 상기 비정질 금속층의 일면 상에 패턴부를 형성할 수 있다. 예를 들면, 비정질 금속층과 유연 기재를 포함하는 적층체에 열을 가하며, 가열된 스탬프를 상기 비정질 금속층의 일면 상에 가압함으로써, 상기 비정질 금속층 상에 패턴부를 형성할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시상태에 따른 비정질 금속층의 일면 상에 열 임프린팅하는 과정을 나타낸 도면이다. 구체적으로, 도 2는 가열된 스탬프(30)를 비정질 금속층(20)의 일면 상에 가압하는 과정을 나타낸 것이다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 열 임프린팅은 50 ℃ 이상 300 ℃ 이하의 온도에서 수행될 수 있다. 구체적으로, 70 ℃ 이상 280 ℃ 이하의 온도, 또는 100 ℃ 이상 250 ℃ 이하의 온도에서 수행될 수 있다. 보다 구체적으로, 120 ℃ 이상 230 ℃ 이하의 온도, 130 ℃ 이상 195 ℃ 이하의 온도, 150 ℃ 이상 180 ℃ 이하의 온도, 또는 175 ℃ 이상 200 ℃ 이하의 온도에서 열 임프린팅 공정을 수행할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시상태에 따른 임프린팅용 롤 몰드의 제조방법은, 비교적 낮은 온도에서 열 임프린팅을 수행할 수 있는 공정 상의 이점이 있다.
또한, 상기 열 임프린팅 공정이 수행되는 온도는 상기 비정질 금속층의 비정질 물성이 유지되는 온도 범위를 고려하여 설정될 수 있다. 예를 들면, 상기 유연 기재 상에 형성되는 비정질 금속층의 결정화 온도(crystallization temperature, Tc)가 210 ℃ 이상 240 ℃ 이하인 경우, 비정질 금속층의 결정화 온도에 도달하지 않는 온도 조건에서 열 임프린팅 공정을 수행함으로써, 비정질 금속층의 비정질 물성을 유지할 수 있다. 상기 비정질 금속층의 결정화 온도는, 상기 비정질 금속층에 포함되는 비정질 금속의 종류, 비정질 금속의 함량을 조절하여 제어할 수 있다. 이 때, 상기 비정질 금속층의 결정화 온도가 낮도록 조절하는 것이 바람직할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 열 임프린팅 공정의 수행 온도를 조절함으로써, 비정질 금속층의 비정질 물성을 유지하며, 비정질 금속층의 일면 상에 패턴부를 용이하게 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 비정질 금속층 상에 상기 스탬프를 가압하는 정도를 조절하여, 상기 비정질 금속층에 형성되는 패턴부의 형태를 제어할 수 있다. 구체적으로, 열 임프린팅과정에서 상기 스탬프를 5 MPa 이상으로 가압할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 스탬프를 5 MPa 이상 50 MPa 이하, 10 MPa 이상 40 MPa 이하, 15 MPa 이상 35 MPa 이하, 20 MPa 이상 30 MPa 이하, 7 MPa 이상 25 MPa 이하, 또는 10 MPa 이상 20 MPa 이하로 가압할 수 있다. 상기 스탬프를 가압하는 정도를 전술한 범위로 조절함으로써, 스탬프의 패턴을 상기 비정질 금속층의 일면 상에 효과적으로 전사시킬 수 있다. 또한, 상기 스탬프를 가압하는 정도를 조절함으로써, 상기 비정질 금속층에 형성되는 패턴부의 높이, 너비, 간격 등을 제어할 수 있다. 또한, 상기 비정질 금속층에 포함되는 금속의 종류, 금속의 함량 등을 고려하여, 상기 스탬프를 가압하는 정도를 설정할 수 있다. 나아가, 목적하는 패턴부의 크기를 형성하기 위한 스탬프의 가압 정도는 당업계에 알려진 방법을 통해 추론할 수 있다. 예를 들면, “Nano Lett., 2015, 15 (2), pp 963-968”에 기재된 내용을 참고할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 비정질 금속층의 패턴부는 양각 또는 음각 형태의 패턴 단위체를 복수로 포함할 수 있다. 또한, 상기 패턴 단위체는 나노 미터 크기일 수 있다. 일 예로, 상기 패턴 단위체는 10 nm 이상 250 nm 이하의 높이, 100 nm 이상 300 nm 이하의 너비를 가질 수 있고, 50 nm 이상 200 nm 이하의 간격으로 구비될 수 있다. 다만, 상기 패턴 단위체의 형태는 전술한 것으로 한정되는 것은 아니고, 상기 스탬프의 양각 또는 음각 패턴의 크기, 열 임프린팅 과정에서의 가압 정도를 조절하여 제어할 수 있다.
상기 패턴 단위체의 높이, 너비 및 간격은 패턴 단위체들의 평균 높이, 평균 너비 및 평균 간격을 의미할 수 있다. 또한, 상기 패턴 단위체의 높이, 너비 및 간격은 패턴부의 단면을 주사 전자 현미경(scanning electron microscope, SEM)으로 촬영하여, 측정할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 비정질 금속층 상에 나노 미터 크기의 패턴부를 용이하게 형성할 수 있다. 또한, 상기 비정질 금속층은 기계적 물성이 우수하여 나노 미터 크기의 패턴부가 형성되는 경우에도, 내구성이 우수할 수 있다.
또한, 상기 패턴부는 경사 패턴 단위체를 포함할 수 있고, 상기 패턴부에 포함되는 복수의 패턴 단위체들은 서로 형태가 상이할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 비정질 금속층을 외측으로 하여 상기 임프린팅용 몰드를 구부려 상기 임프린팅용 몰드의 일측과 타측을 접하도록 하고, 임프린팅용 몰드의 일측과 타측을 연결하여, 임프린팅용 롤 몰드를 제조할 수 있다. 상기 임프린팅용 몰드의 일측과 타측을 연결하는 방법으로 당업계에서 부재를 접합하는 공정을 제한없이 사용할 수 있다. 예를 들면, 접착제 또는 접합 필름을 이용하여 상기 임프린팅용 몰드의 일측과 타측을 연결할 수 있다. 또한, 베이스 롤러의 외주면을 따라 상기 임프린팅용 몰드의 유연 기재를 부착하여, 임프린팅용 롤 몰드를 제조할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시상태에 따른 베이스 롤러를 이용한 임프린팅용 롤 몰드를 제조하는 과정을 개략적으로 나타낸 도면이다. 구체적으로, 도 3의 (a)는 유연 기재(10) 상에 적어도 하나의 금속을 증착하여 비정질 금속층(20)을 형성하는 것을 나타낸 것이고, 도 3의 (b)는 열 임프린팅 공정을 통해 패턴부가 구비된 비정질 금속층(20)을 형성하는 것을 나타낸 것이고, 도 3의 (c)는 임프린팅용 몰드(100)를 베이스 롤러(40)의 외주면 상에 감아 부착함으로써 임프린팅용 롤 몰드(200)를 제조하는 것을 나타낸 것이다.
본 발명의 일 실시상태는, 유연 기재 상에 적어도 하나의 비정질 금속을 증착하여, 비정질 금속층을 형성하는 단계; 상기 비정질 금속층의 일면 상에 패턴이 구비된 스탬프를 열 임프린팅하여, 패턴부가 구비된 상기 비정질 금속층을 포함하는 임프린팅용 몰드를 제조하는 단계; 및 상기 임프린팅용 몰드를 권취하여 롤 타입의 임프린팅용 몰드를 제조하는 단계;를 포함하는 롤 타입의 임프린팅용 몰드의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 다른 실시상태는 유연 기재; 및 상기 유연 기재 상에 구비되며, 일면 상에 패턴부가 형성된 비정질 금속층;을 포함하는 임프린팅용 몰드를 포함하고, 상기 비정질 금속층을 외측으로 하여 상기 임프린팅용 몰드가 구부러진 상태로, 상기 임프린팅용 몰드의 일측과 타측이 연결된 롤 형태의 임프린팅용 롤 몰드를 제공한다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 내구성이 우수한 임프린팅용 롤 몰드를 제공할 수 있다. 구체적으로, 상기 임프린팅용 롤 몰드의 작업면은 기계적 물성이 우수한 비정질 금속층으로 형성됨으로써, 상기 임프린팅용 롤 몰드의 수명은 보다 연장될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따른 임프린팅용 롤 몰드에 포함되는 유연 기재 및 비정질 금속층은 상기 임프린팅용 롤 몰드의 제조방법의 유연 기재 및 비정질 금속층과 동일할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시상태에 따른 임프린팅용 롤 몰드는 상기 임프린팅용 롤 몰드의 제조방법을 통해 제조된 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 비정질 금속층은 마그네슘, 구리, 이트륨, 철, 코발트, 란탄, 알루미늄, 니켈, 지르코늄, 티타늄, 베릴륨, 세륨 및 갈륨 중 어느 하나의 금속을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 비정질 금속층은 비정질 합금층일 수 있다. 또한, 상기 비정질 금속층은 비정질 금속 이외에 비금속을 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 비금속은 탄소, 인, 보론, 주석 및 실리콘 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 상기 비금속의 종류를 제한하는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 비정질 금속층은 La-Al-Cu계 합금, La-Al-Ni계 합금, La-Al-Ni-Co-Cu계 합금, Mg-Al-Cu계 합금, Mg-Cu-Y계 합금, Mg-Al-Ni계 합금, Zr-Al-Cu계 합금, Zr-Al-Ni계 합금, Zr-Cu-Al-Ni계 합금, Zr-Ti-Al-Cu계 합금, Zr-Ti-Al-Ni계 합금, Zr-Ti-Al-Cu-Ni계 합금, Zr-Ti-Cu-Be계 합금, Zr-Ti-Ni-Be계 합금, Zr-Ti-Ni-Cu-Be계 합금, Fe-Al-P계 합금, Fe-Al-C계 합금, Fe-Al-B계 합금, Fe-Al-Si계 합금, Fe-Ga-P계 합금, Fe-Ga-C계 합금, Fe-Ga-B계 합금, Fe-Ga-Si계 합금, Pd-Cu-Ni-P계 합금, Pd-Ni-P계 합금, Fe-Co-Zr-B계 합금, Fe-Co-Hf-B계 합금, Fe-Co-Nb-B계 합금, Fe-Ni-Zr-B계 합금, Fe-Ni-Hf-B계 합금, Fe-Ni-Nb-B계 합금, Ce-Al-Cu계 합금, Ca-Mg-Zn계 합금, 및 Ti-Ni-Cu-Sn계 합금 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 합금층에 포함되는 원자의 종류, 원자의 함량이 조절됨으로써, 합금층은 비정질 물성을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 비정질 금속층은 마그네슘, 구리 및 이트륨을 포함하고, 상기 마그네슘의 함량은 60 at% 이상 80 at% 이하이고, 상기 구리의 함량은 15 at% 이상 30 at% 이하이고, 상기 이트륨의 함량은 1 at% 이상 20 at% 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 마그네슘의 함량은 70 at% 이상 78 at% 이하이고, 상기 구리의 함량은 20 at% 이상 25 at% 이하이고, 상기 이트륨의 함량은 1 at% 이상 10 at% 이하일 수 있다. 마그네슘, 구리 및 이트륨을 전술한 범위의 함량으로 포함하는 합금층은 비정질 물성을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 임프린팅용 몰드의 모듈러스는 2.5 GPa 이상 3.5 GPa 이하일 수 있다. 구체적으로, 패턴부가 구비된 비정질 금속층 및 유연 기재를 포함하는 상기 임프린팅용 몰드의 모듈러스는 25 ℃에서, 2.5 GPa 이상 3.5 GPa 이하, 2.7 GPa 이상 3.3 GPa 이하, 2.9 GPa 이상 3.1 GPa 이하, 2.6 GPa 이상 2.8 GPa 이하, 또는 3.0 GPa 이상 3.3 GPa 이하일 수 있다. 상기 임프린팅용 몰드의 모듈러스는 당업계에서 몰드의 모듈러스를 측정하는 장치 및 방법을 사용하여 측정할 수 있다. 일 예로, 동적기계분석기(DMA 800, TA Instruments 社)를 사용하여, JIS-K6251-1 규격에 따라 준비한 임프린팅용 몰드의 샘플 양 끝 단을 고정시킨 후, 샘플의 두께 방향에 수직한 방향으로 힘을 가하여 인장율(Strain)에 따른 단위 면적당의 응력(Stress)을 측정하고, 측정된 인장율에 대한 응력의 비를 계산하여, 상기 임프린팅용 몰드의 모듈러스를 측정할 수 있다. 또한, 상기 임프린티용 몰드의 모듈러스는 상기 임프린팅용 몰드에 포함되는 유연 기재의 종류 및 상기 비정질 금속층에 포함되는 금속 종류를 조절하여, 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 전술한 범위의 모듈러스를 가지는 상기 임프린팅용 몰드는 내구성이 우수하여, 상기 임프린팅용 롤 몰드를 이용하여, 복수의 임프린팅을 수행하는 경우에도 임프린팅 효율이 저하되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 상기 임프린팅용 몰드의 모듈러스가 낮은 경우에는 임프린팅 공정이 반복적으로 수행됨에 따라, 임프린팅용 롤 몰드의 내구성이 급격하게 저하되어, 임프린팅용 롤 몰드가 파손되거나 임프린팅 효율이 감소되는 문제가 발생될 수 있다. 반면, 전술한 범위의 모듈러스를 가지는 상기 임프린팅용 몰드를 포함하는 임프린팅용 롤 몰드는 보다 많은 횟수의 임프린팅 공정을 수행할 수 있는 장점이 있다. 또한, 전술한 범위의 모듈러스를 가지는 상기 임프린팅용 몰드는 롤 형태로 가공하는 것이 용이할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 임프린팅용 몰드의 인장강도는 10 MPa 이상 300 MPa 이하일 수 있다. 구체적으로, 패턴부가 구비된 비정질 금속층 및 유연 기재를 포함하는 상기 임프린팅용 몰드의 인장강도는 25 ℃에서, 20 MPa 이상 280 MPa 이하, 40 MPa 이상 250 MPa 이하, 75 MPa 이상 200 MPa 이하, 또는 100 MPa 이상 150 MPa 이하일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 임프린팅용 몰드의 인장강도는 25 ℃에서, 100 MPa 이상 250 MPa 이하, 125 MPa 이상 220 MPa 이하, 150 MPa 이상 200 MPa 이하, 110 MPa 이상 160 MPa 이하, 또는 180 MPa 이상 240 MPa 이하일 수 있다. 상기 임프린팅용 몰드의 인장강도는 당업계에서 몰드의 인장강도를 측정하는 장치 및 방법을 사용하여 측정할 수 있다. 일 예로, 동적기계분석기(DMA 800, TA Instruments 社)를 사용하여 임프린팅용 몰드에 인장 하중을 가하고, 임프린팅용 몰드가 파단 될 때까지의 최대 응력을 측정할 수 있다. 또한, 상기 임프린티용 몰드의 인장강도는 상기 임프린팅용 몰드에 포함되는 유연 기재의 종류 및 상기 비정질 금속층에 포함되는 금속 종류를 조절하여, 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 전술한 범위의 인장강도를 가지는 상기 임프린팅용 몰드는 내구성이 우수하여, 상기 임프린팅용 롤 몰드를 이용하여 많은 횟수의 임프린팅 공정을 수행하는 경우에도 임프린팅 효율이 저하되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, 전술한 범위의 인장강도를 가지는 상기 임프린팅용 몰드는 롤 형태로 가공하는 것이 용이할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 임프린팅용 몰드의 인성은 10 MPa 이상 300 MPa 이하일 수 있다. 구체적으로, 패턴부가 구비된 비정질 금속층 및 유연 기재를 포함하는 상기 임프린팅용 몰드의 인성은 25 ℃에서, 30 MPa 이상 270 MPa 이하, 60 MPa 이상 230 MPa 이하, 80 MPa 이상 200 MPa 이하, 또는 110 MPa 이상 150 MPa 이하일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 임프린팅용 몰드의 인성은 25 ℃에서, 100 MPa 이상 200 MPa 이하, 110 MPa 이상 190 MPa 이하, 또는 130 MPa 이상 175 MPa 이하일 수 있다. 전술한 범위의 인성을 가지는 상기 임프린팅용 몰드를 포함하는 임프린팅용 롤 몰드는 내구성이 우수할 수 있다. 상기 임프린팅용 몰드의 인성은 당업계에서 몰드의 인성을 측정하는 장치 및 방법을 사용하여 측정할 수 있다. 일 예로, 동적기계분석기(DMA 800, TA Instruments 社)를 사용하여, JIS-K6251-1 규격에 따라 준비한 임프린팅용 몰드의 샘플 양 끝 단을 고정시킨 후, 샘플의 두께 방향에 수직한 방향으로 힘을 가하여 인장율(Strain)에 따른 단위 면적당의 응력(Stress)을 측정하고, 측정된 인장율과 응력에 의해 도출된 함수의 적분값을 계산하여, 상기 임프린팅용 몰드의 인성을 구할 수 있다. 또한, 상기 임프린팅용 몰드의 인성은 상기 임프린티용 몰드에 포함되는 유연 기재의 종류 및 상기 비정질 금속층에 포함되는 금속 종류를 조절하여, 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 임프린팅용 롤 몰드의 반경은 10 mm 이상 2,000 mm 이하일 수 있다. 예를 들면, 반경이 10 mm 이상 2,000 mm 이하인 베이스 롤러의 외주면을 따라, 상기 임프린팅용 몰드의 유연 기재를 부착하여, 임프린팅용 롤 몰드를 제조할 수 있다. 또한, 상기 임프린팅용 롤 몰드의 반경은 20 mm 이상 1,800 mm 이하, 40 mm 이상 1,500 mm 이하, 100 mm 이상 1,300 mm 이하, 150 mm 이상 1,000 mm 이하, 250 mm 이상 800 mm 이하, 400 mm 이상 600 mm 이하, 10 mm 이상 100 mm 이하, 120 mm 이상 500 mm 이하, 750 mm 이상 1,000 mm 이하, 1,100 mm 이상 1,500 mm 이하, 또는 1,600 mm 이상 1,900 mm 이하일 수 있다. 전술한 기계적 물성을 만족하는 임프린팅용 몰드는 롤 형태로 가공하는 것이 용이하여, 상기 반경을 가지는 임프린팅용 롤 몰드를 용이하게 구현할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태는 유연 기재; 및 상기 유연 기재 상에 구비되며, 일면 상에 패턴부가 형성된 비정질 금속층;을 포함하는 임프린팅용 몰드가 권취된 롤 타입의 임프린팅용 몰드를 제공한다.
본 발명의 일 실시상태는, 상기 임프린팅용 롤 몰드를 이용하여, 패턴을 포함하는 기능성 필름을 제조하는 방법을 제공한다. 구체적으로, 기재 상에 수지 조성물을 도포하고, 상기 임프린팅용 롤 몰드를 이용하여, 수지 조성물의 표면 상에 패턴을 형성할 수 있다. 이후, 패턴이 형성되는 수지 조성물을 경화하여, 패턴을 포함하는 기능성 필름을 제조할 수 있다. 상기 패턴을 포함하는 기능성 필름은 광학용 제품의 제조를 포함한 다양한 분야에 사용될 수 있고, 예를 들면, 상기 패턴을 포함하는 기능성 필름은 회절 도광판일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 임프린팅용 롤 몰드를 이용한 롤투롤(roll to roll) 방식을 통해 패턴을 포함하는 기능성 필름을 제조할 수 있다. 예를 들면, 길이 방향을 따라 길게 연장된 기재 상에 수지 조성물을 도포하고, 상기 임프린팅용 몰 몰드를 이용하여 상기 수지 조성물의 표면에 패턴을 형성하고, 패턴이 형성된 수지 조성물을 경화시키고, 소정의 크기로 재단하여 광학용 필름 소자를 제조할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시상태에 따른 임프린팅용 롤 몰드를 이용한 롤투롤(roll to roll) 방식을 통해 기능성 필름을 제조하는 과정을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 4를 참고하면, 수지 조성물(C)이 충전된 압축기(300)를 이용하여 길이 방향을 따라 길게 연장된 기재 필름(F) 상에 수지 조성물(C)을 도포할 수 있다. 이후, 임프린팅용 몰 몰드(200)를 기재 필름(F)의 길이 방향을 따라 이동시키며, 수지 조성물(C)의 표면에 패턴을 형성하고, 패턴이 형성된 수지 조성물(C)을 UV를 이용하여 경화시킬 수 있다. 이를 통해, 패턴이 구비된 광학용 필름 소자를 제조할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 임프린팅용 롤 몰드를 이용한 롤투플레이트(roll to plate) 방식을 통해 패턴을 포함하는 기능성 필름을 제조할 수 있다. 예를 들면, 소정 크기의 플레이트 형태의 기재 상에 수지 조성물을 도포하고, 상기 임프린팅용 몰 몰드를 이용하여 상기 수지 조성물의 표면에 패턴을 형성하고, 패턴이 형성된 수지 조성물을 경화시켜 회절 도광판을 제조할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시상태에 따른 임프린팅용 롤 몰드를 이용한 롤투플레이트(roll to plate) 방식을 통해 기능성 필름을 제조하는 과정을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 5를 참고하면, 수지 조성물(C)이 충전된 압축기(300)를 이용하여 플레이트 형태의 기재 필름(F) 상에 수지 조성물(C)을 도포하고, 임프린팅용 롤 몰드(200)를 이용하여 수지 조성물(C)의 표면에 패턴을 형성할 수 있다. 이후, 패턴이 형성된 수지 조성물(C)을 UV를 이용하여 경화시킬 수 있다. 이를 통해, 패턴이 구비된 기능성 필름인 회절 도광판을 제조할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 임프린팅용 몰드가 권취된 롤 타입의 임프린팅용 몰드를 이용한 롤투플레이트(roll to plate) 방식을 통해 패턴을 포함하는 기능성 필름을 제조할 수 있다.
도 6a 내지 도 6f는 본 발명의 일 실시상태에 따른 롤 타입의 임프린팅용 몰드를 이용한 롤투플레이트(roll to plate) 방식을 통해 기능성 필름을 제조하는 과정을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 6a는 권취된 롤 타입의 임프린팅용 몰드(400)를 권출하여 그 일측을 권취용 롤러(510)에 연결하고, 임프린팅용 몰드의 비정질 금속층(20)과 지그(530) 사이에 수지 조성물(C)이 도포된 기재 필름(F)을 위치시킨 것을 나타낸 것이다. 도 6b는 클램프(520)를 이용하여 임프린팅용 몰드와 지그(530)의 위치를 고정하는 것을 나타낸 것이고, 도 6c는 가압 롤러(550)를 이용하여 비정질 금속층(20)의 패턴을 기재 필름(F)에 도포된 수지 조성물(C)에 전사하는 것을 나타낸 것이다. 도 6d 내지 도 6f는 박리용 롤러(560)를 이동시켜 임프린팅용 몰드를 수지 조성물(C)이 도포된 기재 필름(F)과 분리시키는 과정을 나타낸 것이며, 이 때 장력 조절 롤러(540)를 통해 임프린팅용 몰드의 장력을 제어할 수 있다. 또한, 일정 횟수의 임프린팅 공정을 진행한 후, 권취 롤러를 회전하여 임프린팅용 몰드의 위치를 이동시키고, 새로운 기재 필름에 수지 조성물을 도포하고 상기 방법과 동일하게 임프린팅 공정을 진행할 수 있다. 이를 통해, 연속적인 임프린팅 공정을 수행할 수 있다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 기술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
실시예 1
유연 기재로 두께 100 ㎛의 폴리이미드(polyimide, PI) 필름을 준비하였다. 또한, 마그네슘, 구리 및 이트륨를 포함하는 합금 증착 타겟을 준비하였으며, 상기 합금 증착 타겟에 포함되는 마그네슘의 함량은 50 at%, 구리의 함량은 35 at%, 이트륨의 함량은 15 at%이었다. 또한, 나노 미터 크기의 패턴이 표면에 형성된 석영 기재를 스탬프로 준비하였다.
이후, DC 스퍼터링 장치의 출력을 100 W로 설정하고 합금 증착 타겟을 스퍼터링하여, 유연 기재 상에 비정질 금속층이 형성된 적층체를 제조하였다. 이 때, 비정질 금속층의 두께는 약 330 nm이었다. 이후, 제조된 적층체 및 스탬프를 약 195 ℃로 가열하고, 스탬프에 약 10 MPa의 압력을 5 분 동안 가하여, 비정질 금속층에 열 임프린팅 공정을 수행하였다. 이를 통해, 패턴부가 구비된 비정질 금속층 및 유연 기재를 포함하는 임프린팅용 몰드를 제조하였다.
이후, 비정질 금속층을 외측으로 하여 임프린팅용 몰드를 구부리고, 임프린팅용 몰드의 일측과 타측을 접착제로 연결하여, 임프린팅용 롤 몰드를 제조하였다.
실시예 2 내지 실시예 3
실시예 2에서는 DC 스퍼터링 장치의 출력을 200 W로 설정하고, 실시예 3에서는 DC 스퍼터링 장치의 출력을 300 W로 설정한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 임프린팅용 롤 몰드를 제조하였다.
참고예 1
6 MPa의 압력으로 스탬프를 가압한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 임프린팅용 몰드를 제조하였다.
비교예 1
비교예 1에서는 4 MPa의 압력으로 스탬프를 가압한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 임프린팅용 몰드를 제조하였다.
비교예 2
스퍼터링 타겟으로 구리만을 사용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 금속층을 형성하고, 열 임프린팅 공정을 수행하여 시편을 제조하였다.
비교예 3
상기 실시예 1과 동일한 유연 기재를 준비하고, 유연 기재 상에 PFPE(Perfluoropolyether) 수지 조성물을 도포하고, 상기 실시예 4와 동일한 별도의 스탬프를 이용하여 수지 조성물에 패턴을 전사하였다. 이후, 패턴이 형성된 수지 조성물을 200 nm 이상 450 nm 이하의 파장 값을 가지는 UV 램프를 사용하여, 수지 조성물을 경화시켜 임프린팅용 몰드를 제조하였다.
비정질 금속층의 패턴부 관찰
실시예 1, 비교예 1 및 참고예 1에서 제조된 임프린팅용 몰드의 비정질 금속층의 패턴부 단면을 주사 전자 현미경(SU8020, HITACHI 社)으로 관찰하고, SEM 사진을 촬영하였다. 또한, 스탬프의 패턴 단면을 주사 전자 현미경으로 관찰하고, SEM 사진을 촬영하였다.
도 7은 본 발명의 실시예 1, 비교예 1, 및 참고예 1에서 제조된 임프린팅용 몰드의 비정질 금속층의 패턴부 단면, 스탬프의 패턴 단면의 SEM(scanning electron microscope) 사진이다.
도 7을 참고하면, 스탬프를 10 MPa로 가압한 실시예 1의 경우, 스탬프의 패턴 형상이 비정질 금속층에 효과적으로 전사되는 것을 확인하였다. 반면, 스탬프를 4 MPa로 가압한 비교예 1의 경우, 스탬프의 패턴 형상이 비정질 금속층에 거의 전사되지 않는 것을 확인하였다. 또한, 스탬프를 6 MPa로 가압한 참고예 1의 경우, 스탬프의 패턴 형상 대부분이 비정질 금속층에 전사되는 것을 확인하였다.
비정질 금속층의 물성 측정
본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3에서 제조된 임프린팅용 몰드에 포함되는 비정질 금속층을 X선 회절 분석기(D4 endeavor, Bruker 社)를 이용하여 XRD(X-ray Diffraction Spectroscopy) 분석하였다. XRD 분석을 통한, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3에서 제조된 임프린팅용 몰드에 포함되는 비정질 금속층에 포함되는 마그네슘, 구리 및 이트륨의 함량은 하기 표 1과 같다.
Mg
(at%)		 Cu
(at%)		 Y
(at%)
실시예 1 72 20 8
실시예 2 77 21 2
실시예 3 76 22 2
도 8는 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3에서 제조된 임프린팅용 몰드에 포함되는 비정질 금속층의 XRD(X-ray Diffraction Spectroscopy) 분석 결과를 나타낸 도면이다.
도 9은 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3에서 제조된 임프린팅용 몰드에 포함되는 비정질 금속층의 조성범위를 나타낸 상 다이어그램이다. 구체적으로, 도 9은 마그네슘, 구리 및 이트륨의 3원소 상 다이어그램을 나타낸 것으로, 마그네슘, 구리 및 이트륨의 함량에 따른 비정질 영역 및 결정질 영역을 나타낸 도면이다. 보다 구체적으로, 도 9은 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3에서 제조된 임프린팅용 몰드에 포함되는 비정질 금속층의 마그네슘, 구리 및 이트륨의 함량에 해당되는 영역이 비정질 영역에 포함되는 것을 나타낸 도면이다.
상기 표 1, 도 8 및 도 9을 참고하면, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3에서 제조된 임프린팅용 몰드에 포함되는 비정질 금속층은 결정성이 없는 상태인 것을 확인할 수 있다.
비정질 금속층의 물성 측정(열 임프린팅 관련)
본 발명의 실시예 1에서 제조된 임프린팅용 몰드에 포함되는 비정질 금속층을 시차 주사 열량계(DSC 2910, TA Instruments社)를 이용하여, DSC(differential scanning calorimetry) 분석을 수행하였다.
도 10은 본 발명의 실시예 1에서 제조된 임프린팅용 몰드에 포함되는 비정질 금속층의 DSC 분석 결과를 나타낸 도면이다. 도 10을 참고하면, 실시예 1에서 제조된 임프린팅용 몰드에 포함되는 비정질 금속층의 결정화 온도(crystallization temperature, Tc)는 약 210 ℃인 것을 확인하였다.
또한, 실시예 1에서 제조된 임프린팅용 몰드에 포함되는 비정질 금속층의 열 임프린팅 전과 열 임프린팅 후를, X선 회절 분석기(D4 endeavor, Bruker 社)를 이용하여 XRD(X-ray Diffraction Spectroscopy) 분석하였다.
도 11은 실시예 1에서 제조된 임프린팅용 몰드에 포함되는 비정질 금속층에 대한 열 임프린팅 전과 열 임프린팅 후의 XRD 분석 결과를 나타낸 도면이다. 도 11을 참고하면, 실시예 1에서 비정질 금속층의 결정화 온도인 약 210 ℃ 이하인 약 195 ℃의 온도에서 열 임프린팅을 수행함으로써, 열 임프린팅 후에도 비정질 금속층의 비정질 물성이 유지되는 것을 확인하였다.
임프린팅용 몰드의 기계적 물성 측정
본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 임프린팅용 몰드 및 PI 기재를 준비하였다. 이후, 준비된 임프린팅용 몰드 및 PI 기재를 가로 10 mm, 세로 60 mm로 절단하여 샘플을 제조하고, 동적기계분석기(Zwick/Roell Z010 UTM)를 사용하여 샘플의 양 끝 단을 고정시킨 후, 샘플의 두께 방향에 수직한 방향으로 힘을 가하여 인장율(Strain)에 따른 단위 면적당의 응력(Stress)을 측정하였다. 이후, 측정된 인장율 및 응력을 이용하여, 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 임프린팅용 몰드 및 PI 기재 샘플의 모듈러스, 인장강도 및 인성은 하기 표 2와 같다.
실시예 1 PI 기재
모듈러스(GPa) 3.0 2.3
인장강도(MPa) 220 170
인성(MPa) 175 75
상기 표 2를 참고하면, 본 발명의 실시예 1에 따른 비정질 금속층이 구비된 임프린팅용 몰드의 모듈러스, 인장강도 및 인성의 값이 비정질 금속층이 구비되지 않은 PI 기재보다 큰 것을 확인할 수 있다. 또한, 상기 모듈러스, 인장강도 및 인성의 값을 만족하는 비정질 금속층을 포함하는 임프린팅용 몰드는 롤 형태로 가공하는 것이 용이한 것을 확인하였다.
따라서, 본 발명의 일 실시상태에 따르면, 패턴부가 구비된 비정질 금속층을 포함하는 임프린팅용 몰드를 이용하여, 내구성이 향상된 임프린팅용 롤 몰드를 제조할 수 있음을 알 수 있다.
임프린팅용 롤 몰드의 관찰
본 발명의 실시예 1 및 비교예 2에서 제조된 임프린팅용 롤 몰드의 표면을 주사 전자 현미경(SU8020, HITACHI 社)으로 관찰하고, SEM 사진을 촬영하였다.
도 12는 본 발명의 실시예 1에서 제조된 임프린팅용 롤 몰드 표면 및 비교예 2에서 제조된 시편 표면의 SEM(scanning electron microscope) 사진이다. 도 12를 참고하면, 실시예 1에서 제조된 임프린팅용 롤 몰드의 비정질 금속층에는 크랙이 발생되지 않는 것을 확인하였다. 이를 통해, 상기 임프린팅용 롤 몰드를 이용하여 정밀한 임프린팅 공정을 수행할 수 있음을 알 수 있다.
반면, 비교예 2에서 제조된 시편의 표면에는 다수의 크랙이 발생된 것을 확인하였고, 열 임프린팅 공정을 수행하였음에도 패턴 형성이 용이하지 않음을 확인하였다.
임프린팅용 몰드의 임프린팅 패턴 형성 관찰
PET 기재 상에 우레탄 아크릴레이트계 광경화성 수지 조성물을 도포하고, 본 발명의 실시예 2 및 비교예 3에서 제조된 임프린팅용 몰드를 이용하여, 수지 조성물의 표면에 비정질 금속층의 패턴을 전사하였다. 이후, 패턴이 형성된 수지 조성물을 200 nm 이상 450 nm 이하의 파장 값을 가지는 UV 램프를 사용하여, 수지 조성물을 경화시켰다.
도 13은 본 발명의 실시예 2에서 제조된 임프린팅용 몰드를 이용하여 임프린팅을 수행한 수지 표면의 SEM(scanning electron microscope) 사진이다. 구체적으로, 도 13은 실시예 2에서 제조된 임프린팅용 몰드를 이용하여 임프린팅을 수행한 수지 표면을 주사 전자 현미경(SU8020, HITACHI 社)으로 촬영한 사진이다.
도 13을 참고하면, 실시예 2에서 제조된 임프린팅용 몰드를 이용하여 제조한 수지 표면의 패턴은 찌그러짐 없이, 실시예 2에서 제조된 임프린팅용 몰드의 패턴이 전사되는 것을 확인하였다.
도 14는 비교예 3에서 제조된 임프린팅용 몰드를 이용하여 임프린팅을 수행한 수지 표면의 SEM(scanning electron microscope) 사진이다. 도 14의 (A) 및 (B)를 참고하면, 비교예 3에서 제조된 임프린팅용 몰드를 이용하여 제조된 수지 표면의 패턴에는 일그러짐이 발생되었고, 임프린팅용 몰드에 구비된 패턴이 변형되어, 패턴의 전사 효율이 매우 열등한 것을 확인하였다.
10: 유연 기재
20: 비정질 금속층
30: 스탬프
40: 베이스 롤러
100: 임프린팅용 몰드
200: 임프린팅용 롤 몰드
300: 압출기
400: 롤 타입의 임프린팅용 몰드
510: 권취 롤러
520: 클램프
530: 지그
540: 장력 조절 롤러
550: 가압 롤러
560: 박리용 롤러

Claims (12)

  1. 유연 기재 상에 적어도 하나의 비정질 금속을 증착하여, 비정질 금속층을 형성하는 단계;
    상기 비정질 금속층의 일면 상에 패턴이 구비된 스탬프를 열 임프린팅하여, 패턴부가 구비된 상기 비정질 금속층을 포함하는 임프린팅용 몰드를 제조하는 단계; 및
    상기 비정질 금속층을 외측으로 하여 상기 임프린팅용 몰드를 구부리고, 상기 임프린팅용 몰드의 일측과 타측을 연결하여, 롤 형태의 임프린팅용 몰드를 제조하는 단계;를 포함하며,
    상기 비정질 금속층은 마그네슘, 구리 및 이트륨을 포함하고,
    상기 마그네슘의 함량은 60 at% 이상 80 at% 이하이고,
    상기 구리의 함량은 15 at% 이상 30 at% 이하이고,
    상기 이트륨의 함량은 1 at% 이상 20 at% 이하인 임프린팅용 롤 몰드의 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 비정질 금속의 증착은 스퍼터링, 전자빔증착법, 열증착법, 플라즈마 화학기상증착법 및 저압력 화학기상증착법 중 어느 하나의 방법에 의해 수행되는 임프린팅용 롤 몰드의 제조방법.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 비정질 금속층의 두께는 100 nm 이상 2,000 ㎛ 이하인 임프린팅용 롤 몰드의 제조방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 열 임프린팅은 50 ℃ 이상 300 ℃ 이하의 온도에서 수행되는 임프린팅용 롤 몰드의 제조방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 열 임프린팅은 5 Mpa 이상 50 Mpa의 이하의 압력으로 상기 스탬프를 가압하여 수행되는 임프린팅용 롤 몰드의 제조방법.
  7. 유연 기재; 및
    상기 유연 기재 상에 구비되며, 일면 상에 패턴부가 형성된 비정질 금속층;을 포함하는 임프린팅용 몰드를 포함하고,
    상기 비정질 금속층은 마그네슘, 구리 및 이트륨을 포함하고,
    상기 마그네슘의 함량은 60 at% 이상 80 at% 이하이고,
    상기 구리의 함량은 15 at% 이상 30 at% 이하이고,
    상기 이트륨의 함량은 1 at% 이상 20 at% 이하이며,
    상기 비정질 금속층을 외측으로 하여 상기 임프린팅용 몰드가 구부러진 상태로, 상기 임프린팅용 몰드의 일측과 타측이 연결된 롤 형태의 임프린팅용 롤 몰드.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 임프린팅용 몰드의 모듈러스는 2.5 GPa 이상 3.5 GPa 이하인 임프린팅용 롤 몰드.
  11. 청구항 7에 있어서,
    상기 임프린팅용 몰드의 인장강도는 10 MPa 이상 300 MPa 이하인 임프린팅용 롤 몰드.
  12. 청구항 7에 있어서,
    상기 임프린팅용 몰드의 인성은 10 MPa 이상 300 MPa 이하인 임프린팅용 롤 몰드.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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