KR102484443B1

KR102484443B1 - 미세패턴이 형성된 유연신장 필름의 제조방법

Info

Publication number: KR102484443B1
Application number: KR1020220035866A
Authority: KR
Inventors: 최준혁; 이승현; 김광영; 이지혜; 최대근; 정주연
Original assignee: 한국기계연구원
Priority date: 2020-04-09
Filing date: 2022-03-23
Publication date: 2023-01-06
Also published as: KR20210125690A; KR20220041069A; KR102389163B1

Abstract

미세패턴이 형성된 유연신장 필름의 제조방법에서, 하드기판, 및 함입 패턴이 형성된 유연기판 각각에 신축성 용액을 도포한다. 상기 하드기판과 상기 유연기판을, 상기 도포된 신축성 용액이 서로 마주하도록 합착한다. 상기 신축성 용액을 경화시킨다. 상기 유연기판을 외부로 제거하여 상기 하드기판 상에 경화패턴을 잔류시킨다. 상기 하드기판 상의 상기 경화패턴의 표면으로 금속을 증착한다. 상기 하드기판을 외부로 제거한다.

Description

미세패턴이 형성된 유연신장 필름의 제조방법{METHOD FOR FABRICATING FLEXIBLE AND STRETCHABLE FILM HAVING FINE PATTERN}

본 발명은 유연신장 필름의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 신축성 투명 고무와 같은 유연신축성 필름 상에 금속 박막이 표면에 부착되는 미세 금속 패턴 또는 미세 금속 구조를 형성하는 미세패턴이 형성된 유연신장 필름의 제조방법에 관한 것이다.

유연성 소재 또는 신축성 소재 상에 금속을 포함하는 미세구조나 미세패턴을 형성하는 기술은 파장가변필터, 광인장센서, 배터리가 필요없는 변형 및 모션탐지 장치 등에 그 적용성이 향상되면서 주목받는 기술이 되고 있다.

예를 들어, 대한민국 등록특허 제10-1554543호의 경우, 유연성 소재 상에 미세패턴을 형성하여 압력센서를 형성하는 기술을 개시하고 있다.

한편, 이러한 미세패턴이 형성되는 유연성 또는 신축성 소재로는 실리콘 탄성중합체(polydimethylsiloxane, PDMS) 등이 적용 가능성에 대하여 관심을 받고 있으며, 종래 메탈 나노닷(metal nano-dot)과 같은 나노 구조를 PDMS에 전사하는 기술이나 PDMS-메탈나노입자 복합재의 제작 방법에 대한 연구가 진행되기도 하였다.

그러나, PDMS 소재의 경우, 메탈 나노닷을 픽업(pick-up)하기에는 충분한 접착력을 부여하기 어려운 단점이 있으며, PDMS와 메탈과의 상기 접합력을 향상시키기 위해 별도의 공정이 추가로 수행되어야 하는 단점이 있다.

나아가, 종래의 복제된 PDMS 몰드 상에 메탈을 직접 증착하여 메탈 스트립 오프(strip off) 공정을 수행하는 공정이 가능하지만, 이러한 단순 메탈 스트립 오프 공정의 경우, 복제된 PDMS 몰드의 중앙이 처지는 현상이 발생하여 균일한 증착이 어려운 등의 문제가 발생한다.

대한민국 등록특허 제10-1554543호

이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 유연신축성 필름 상에 금속 박막이 표면에 부착되는 미세 금속 패턴 또는 미세 금속 구조를 보다 균일하고 안정적으로 형성하는 미세패턴이 형성된 유연신장 필름의 제조방법에 관한 것이다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 의한 유연신장 필름의 제조방법에서, 하드기판, 및 함입 패턴이 형성된 유연기판 각각에 신축성 용액을 도포한다. 상기 하드기판과 상기 유연기판을, 상기 도포된 신축성 용액이 서로 마주하도록 합착한다. 상기 신축성 용액을 경화시킨다. 상기 유연기판을 외부로 제거하여 상기 하드기판 상에 경화패턴을 잔류시킨다. 상기 하드기판 상의 상기 경화패턴의 표면으로 금속을 증착한다. 상기 하드기판을 외부로 제거한다.

일 실시예에서, 상기 신축성 용액은 실리콘 탄성중합체 용액이며, 상기 신축성 용액은 진공 챔버에서 공기포켓(air pocket)이 제거되며 도포될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 신축성 용액을 도포하기 전에, 상기 하드기판 및 상기 유연기판의 표면을 이형처리(release treatment)할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 하드기판에 대한 이형 처리 시간과 상기 유연기판에 대한 이형 처리 시간을 다르게 제어하여, 상기 유연기판의 이형성(離形性)이 상기 하드기판의 이형성보다 크도록 형성할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 신축성 용액을 경화시키는 단계에서, 상기 합착된 상기 하드기판과 상기 유연기판을 50℃ 이상의 온도에서 2시간 이상 동안 방치하여 상기 신축성 용액을 경화시킬 수 있다.

일 실시예에서, 상기 신축성 용액의 경화에 따라, 상기 하드기판 및 상기 유연기판의 상면에 도포된 신축성 용액은 경화 베이스 층으로 경화되고, 상기 함입 패턴의 내측으로 인입된 신축성 용액은 상기 함입 패턴에 대응되어 돌출되는 경화패턴으로 경화될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 금속을 증착하는 단계에서, 상기 하드기판을 기울인 상태에서 상기 금속을 증착하여, 상기 경화패턴의 표면으로만 금속이 증착될 수 있다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 다른 실시예에 의한 유연신장 필름의 제조방법에서, 베이스 기판 상에 함입 패턴이 형성된 패턴층을 형성한다. 상기 함입 패턴이 형성된 패턴층으로 금속을 증착한다. 금속 박막이 형성된 상기 패턴층 상에 코팅 필름을 접촉시킨다. 상기 코팅 필름을 상기 금속 박막과 함께 외부로 제거한다. 상기 패턴층 상에 신축성 용액을 도포한다. 상기 신축성 용액을 경화시킨다. 상기 경화된 신축성 용액을 상기 패턴층으로부터 제거한다.

일 실시예에서, 상기 패턴층의 상면은, 이형처리(release treatment)될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 금속을 증착하는 단계에서, 상기 금속이 증착됨에 따라, 상기 패턴층의 상면에는 제1 금속 박막이 형성되고, 상기 함입 패턴의 내면에는 제2 금속 박막이 형성될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 코팅 필름을 접촉시키기 전에, 상기 제1 금속 박막이 형성된 상기 패턴층 상으로 플라즈마 또는 자외선을 조사할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 코팅 필름을 접촉시키는 단계는, 소정의 필름 상에 광경화성 접착소재 용액을 코팅하여 박막을 형성하여 상기 코팅 필름을 준비하는 단계, 상기 박막으로 자외선을 조사하여 상기 박막의 표면을 전처리하는 단계, 및 상기 제1 금속 박막 상으로 상기 코팅 필름을 접촉시키는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 코팅 필름을 외부로 제거하는 단계에서, 상기 패턴층의 상면에 형성된 제1 금속 박막이 상기 코팅 필름과 함께 제거될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 신축성 용액의 경화에 따라, 상기 패턴층의 상면에 도포된 신축성 용액은 경화 베이스 층으로 경화되고, 상기 함입 패턴의 내측으로 상기 제2 금속 박막 상으로 인입된 신축성 용액은 상기 함입 패턴에 대응되어 돌출되는 경화패턴으로 경화될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 의하면, 실리콘 탄성중합체 용액과 같은 신축성 용액을 경화함으로써, 표면에 금속 박막이 형성되는 나노 패턴을 가지는 유연신장 필름을 안정적으로 용이하게 제조할 수 있다.

특히, 유연신장 필름의 경우, 나노 패턴의 형성과정에서 재료적 특징으로 중앙부가 처지거나 일부분이 부풀어 오르는 등의 불균일한 패턴 형성의 가능성이 높으나, 본 실시예들에서와 같은 공정을 통해 이러한 불균일한 패턴 형성의 문제를 제거하며 보다 균일한 유연신장 필름의 제조가 가능하다.

즉, 한 쌍의 하드기판과 유연기판의 합착을 통해 나노패턴을 가지는 유연신장 필름을 안정적으로 형성한 후, 나노 패턴의 표면상에 금속박막을 형성함으로써 유연신장 필름의 균일한 제조가 가능하다.

이와 달리, 표면에 금속박막이 형성될 수 있도록 패턴층을 형성한 상태에서 최종적으로 유연신장 필름을 경화시켜 제조함으로써, 공정 중의 불균일 발생의 가능성을 최소화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 미세패턴이 형성된 유연신장 필름의 제조방법을 도시한 흐름도이다.
도 2a 내지 도 2h는 도 1의 유연신장 필름의 제조방법을 도시한 공정도들이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 미세패턴이 형성된 유연신장 필름의 제조방법을 도시한 흐름도이다.
도 4a 내지 도 4h는 도 3의 유연신장 필름의 제조방법을 도시한 공정도들이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 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. 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 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 미세패턴이 형성된 유연신장 필름의 제조방법을 도시한 흐름도이다. 도 2a 내지 도 2h는 도 1의 유연신장 필름의 제조방법을 도시한 공정도들이다.

도 1 및 도 2a를 참조하면, 본 실시예에 의한 유연신장 필름(100)의 제조방법에서는, 우선, 하드(hard) 기판(10) 상에 신축성 용액(30)을 도포한다(단계 S10).

이 경우, 상기 하드 기판(10)은 상대적으로 형상 및 구조가 단단한, 즉 유연성 또는 신축성이 없는 소재로 형성된 기판이며, 도면에는 사각 플레이트 형상인 것을 예시하였으나 형상은 제한되지는 않는다.

상기 신축성 용액(30)은 실리콘 탄성중합체(polydimethylsiloxane, PDMS) 용액일 수 있으며, 후술되는 경화(hardening) 공정을 통해 경화되더라도, 유연성은 물론 신축성도 가지는 재료일 수 있다.

상기 신축성 용액(30)은 상기 하드기판(10) 상에 균일하게 디스펜싱(dispensing)된 후, 소정의 진공 챔버의 내부에서 상기 신축성 용액(30) 상의 공기 포켓(air pocket)이 제거되면서 상기 하드기판(10) 상에 균일하게 도포된다.

이 경우, 상기 신축성 용액(30)의 균일한 도포를 위해, 예를 들어, 스핀 코팅(spin coating) 등의 공정이 적용될 수 있다.

한편, 도 1 및 도 2b를 참조하면, 상기 하드 기판(10)으로의 도포와는 별도로, 유연기판(20) 상에도 상기 신축성 용액(30)을 도포한다(단계 S10).

상기 유연기판(20)은 소정의 함입 패턴(21)이 형성된 템플릿(template) 기판인 것으로, 상기 유연기판(20) 상에 형성되는 함입 패턴(21)은 상기 유연기판(20)의 내부로 함입되는 패턴이며, 복수의 패턴들이 소정의 배열을 가지도록 형성될 수 있다.

이 경우, 상기 함입 패턴(21)의 구조, 형상, 배열 등은 최종적으로 제조하고자 하는 미세나노패턴의 구조, 형상, 배열을 고려하여 설계될 수 있으며, 상기 최종 제조되는 미세나노패턴은 상기 함입 패턴(21)에 대응되어 돌출되는 돌출패턴일 수 있다.

상기 유연기판(20)은 후술되는 공정을 통해 상기 하드기판(10)과 서로 접합되는 것으로, 상기 하드기판(10)의 크기와 동일한 크기를 가질 수 있다.

상기 신축성 용액(30)은 상기 유연기판(20) 상에서도 균일하게 디스펜싱(dispensing)된 후, 소정의 진공 챔버의 내부에서 상기 신축성 용액(30) 상의 공기 포켓(air pocket)이 제거되면서 상기 유연기판(20) 상에 균일하게 도포된다.

이 때, 상기 유연기판(20)으로 디스펜싱되는 상기 신축성 용액(30)은, 상기 유연기판(20) 상에 형성되는 상기 함입 패턴(21)의 내측으로도 제공되며, 이에 따라 상기 유연기판(20) 상에 형성되는 상기 함입 패턴(21)의 내부는 상기 신축성 용액(30)으로 채워지게 된다.

상기 하드기판(10) 및 상기 유연기판(20)은, 후술되는 제거, 즉 이형(離形) 공정을 통해, 상기 경화된 신축성 용액(30)과의 이형이 보다 용이하게 수행되기 위해, 표면이 이형처리(release treatment)될 수 있다.

이 경우, 이형처리는, 예를 들어 화학적 기상 이형처리 공정일 수 있다.

따라서, 후술되는 공정을 통해, 상기 신축성 용액(30)이 경화된 후, 상기 유연기판(20) 및 상기 하드기판(10)이 각각 상기 경화된 신축성 용액과 이형되는 경우, 상기 경화된 신축성 용액의 구조나 형상에 대한 손상을 최소화하면서 용이한 이형이 가능하게 된다.

한편, 후술되는 공정을 통해 설명되는 바와 같이, 상기 유연기판(20)이 선행되어 상기 경화된 신축성 용액의 일면으로부터 이형되고, 이 후, 상기 하드기판(10)이 상기 경화된 신축성 용액의 타면으로부터 이형된다.

즉, 상기 유연기판(20) 및 상기 하드기판(10)은 상기 경화된 신축성 용액으로부터 서로 이형되는 순서가 다르며, 이와 같이, 상기 유연기판(20)이 상기 하드기판(10)보다 먼저 이형되기 위해서는, 상기 유연기판(20)과 상기 경화된 신축성 용액과의 이형성(離形性)이 상기 하드기판(10)과 상기 경화된 신축성 용액과의 이형성(離形性)보다 큰 것이 필요하다.

따라서, 상기 하드기판(10) 및 상기 유연기판(20)의 표면에 대한 이형을 처리하는 경우, 이형처리의 시간을 다르게 제어하여, 상기 유연기판(20)과 상기 경화된 신축성 용액과의 이형성(離形性)이 상기 하드기판(10)과 상기 경화된 신축성 용액과의 이형성(離形性)보다 크게 형성할 수 있다.

이 후, 도 1 및 도 2c를 참조하면, 상기 신축성 용액(30)이 각각 도포된, 상기 하드기판(10) 및 상기 유연기판(20)을 서로 합착한다(단계 S20).

이 경우, 상기 하드기판(10) 상에 도포된 상기 신축성 용액(30)과, 상기 유연기판(20) 상에 도포된 상기 신축성 용액(30)이 서로 접착되도록, 상기 하드기판(10) 및 상기 유연기판(20)을 합착한다.

이 후, 도 1 및 도 2c를 참조하면, 상기 하드기판(10) 및 상기 유연기판(20)이 합착된 상태에서, 상기 신축성 용액(30)을 경화시킨다(단계 S30).

이 경우, 상기 신축성 용액(30)은 기 설정된 온도 및 기 설정된 시간 동안 방치하여 경화시킬 수 있으며, 예를 들어, 50℃ 이상의 온도에서 2시간 이상 동안 방치하여 상기 신축성 용액(30)을 경화시킬 수 있다.

한편, 이상과 같이, 상기 신축성 용액(30)이 경화됨에 따라, 상기 하드기판(10) 상에는 제1 경화층(31)이 형성되고, 상기 유연기판(20) 상에는 상기 제1 경화층(31)과 서로 접착되는 제2 경화층(32)이 형성된다.

즉, 상기 유연기판(20) 및 상기 하드기판(10)의 사이에는, 경화되어 형성되는 경화 베이스층(35)이 형성되게 된다.

나아가, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 유연기판(20) 상으로 도포되는 상기 신축성 용액(30)은 상기 함입 패턴(21)의 내부로도 충진되는 것으로, 이와 같이 상기 함입 패턴(21)의 내부에 채워진 상기 신축성 용액(30)은 경화됨에 따라 제3 경화층(33)을 형성하게 된다.

이 후, 도 1 및 도 2d를 참조하면, 상기 유연기판(20) 만을 외부로 제거하며, 이를 통해 상기 경화된 신축성 필름(31, 32, 33)은 상기 하드기판(10) 상에 잔류하게 된다(단계 S40).

앞서 설명한 바와 같이, 상기 유연기판(20)의 표면은 소정의 이형처리가 수행된 것으로, 상기 경화된 신축성 필름(31, 32, 33)으로부터의 이형이 용이하게 수행된다.

따라서, 상기 함입패턴(21)이 형성된 유연기판(20)은 상기 경화된 신축성 필름(31, 32, 33)으로부터 용이하게 제거될 수 있으며, 이에 따라, 상기 하드기판(10) 상에는, 제1 경화층(31), 제2 경화층(32) 및 제3 경화층(33)이 순차적으로 잔류하게 된다.

이 경우, 상기 제3 경화층(33)은 상기 함입패턴(21)의 형상이 그대로 반영된 것으로, 상기 함입패턴(21)이 소정 깊이를 가지는 함입된 형상이므로, 도 2d에서와 같이 돌출된 형상을 가지는 경화패턴(40)이라 할 수 있다.

그리하여, 도 2e에서와 같이, 상기 하드기판(10) 상에는, 제1 및 제2 경화층들(31, 32)을 포함하는 상기 경화 베이스층(35), 및 상기 경화 베이스층(35) 상에 형성되는 경화패턴(40)이 잔류하게 된다.

이 후, 도 1 및 도 2f를 참조하면, 상기 하드기판(10) 상의 상기 경화패턴(40)의 표면, 즉 상면으로 금속(50)을 증착한다(단계 S50).

이 경우, 상기 금속(50)의 증착은, 도시된 바와 같이, 상기 금속(50)을 하부로부터 상부방향으로 기상 증착을 수행하며, 상기 하드기판(10)은 기울어진 상태로 위치시킨다.

그리하여, 상기 금속(50)이 상기 경화패턴(40)의 상면으로만 선택적으로 증착되고, 상기 경화패턴(40)의 측면 또는 상기 경화 베이스층(35)의 상면으로 증착되는 것을 방지할 수 있다.

이상과 같은, 상기 금속(50)의 증착 공정을 통해, 상기 경화패턴(40)의 상면 상에는 금속 박막(51)이 형성된다. 결국, 외부로 돌출된 복수의 나노 컬럼(nano column) 또는 나노 필러(nano pillar) 형태의 패턴들의 상면에만 금속 박막이 형성된 구조가 완성된다.

이 후, 도 1 및 도 2g를 참조하면, 상기 하드기판(10)을 상기 제1 경화층(31)의 하면으로부터 외부로 제거한다(단계 S60).

앞서 설명한 바와 같이, 상기 하드기판(10)의 상면 역시, 이형처리가 수행된 것으로, 상기 제1 경화층(31)의 하면으로부터 상기 하드기판(10)은 용이하게 이형될 수 있다.

그리하여, 도 2h에 도시된 바와 같이, 상기 경화 베이스층(35)만 잔류하게 된다. 즉, 실리콘 탄성중합체와 같이 신축성 용액이 경화된 구조체만 잔류하게 된다.

이상과 같이, 실리콘 탄성중합체와 같은 신축성 용액을 통해, 표면에 금속 박막이 형성되는 복수의 나노패턴들이 형성된 유연신장 필름(100)을 제조할 수 있다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 미세패턴이 형성된 유연신장 필름의 제조방법을 도시한 흐름도이다. 도 4a 내지 도 4h는 도 3의 유연신장 필름의 제조방법을 도시한 공정도들이다.

도 3 및 도 4a를 참조하면, 본 실시예에 의한 유연신장 필름(200)의 제조방법에서는, 우선, 베이스 기판(60) 상에 함입 패턴(71)이 형성되는 패턴층(70)을 형성한다(단계 S11).

이 경우, 상기 베이스 기판(60)은 유연성 또는 신축성 재질일 필요는 없으며, 상기 패턴층(70)이 상부에 안정적으로 위치하고, 후술되는 공정을 통해 상면 상에 신축성 용액이 경화될 수 있으면 충분하다.

상기 패턴층(70)은 소정의 함입 패턴(71)이 형성된 템플릿(template) 기판인 것으로, 상기 패턴층(70) 상에 형성되는 함입 패턴(71)은 상기 패턴층(70)의 내부로 함입되는 패턴이며, 복수의 패턴들이 소정의 배열을 가지도록 형성될 수 있다.

이 경우, 상기 함입 패턴(71)은 관통 홀(hole) 형상으로 상기 패턴층(70)을 관통할 수 있으며, 관통 홈(groove) 형상으로 상기 패턴층(70)의 내부로 형성될 수도 있다.

또한, 상기 함입 패턴(71)의 구조, 형상, 배열 등은 최종적으로 제조하고자 하는 미세나노패턴의 구조, 형상, 배열을 고려하여 설계될 수 있으며, 상기 최종 제조되는 미세나노패턴은 상기 함입 패턴(71)에 대응되어 돌출되는 돌출패턴일 수 있다.

한편, 상기 패턴층(70)의 상면은, 후술되는 제거, 즉 이형(離形) 공정을 통해, 코팅 필름(80)과의 이형 및 경화된 신축성 용액과의 이형이 보다 용이하게 수행되기 위해, 표면이 이형처리(release treatment)될 수 있다.

이 후, 도 3 및 도 4b를 참조하면, 상기 함입 패턴(71)이 형성된 상기 패턴층(70)으로 금속을 증착한다(단계 S21).

상기 금속이 상기 패턴층(70)으로 증착됨에 따라, 상기 패턴층(70)의 상면 상에는 제1 금속 박막(52)이 형성되며, 상기 패턴층(70)의 함입 패턴(71)의 내면으로는, 도 4d에 도시된 바와 같이 제2 금속 박막(53)이 형성된다.

이 경우, 상기 제2 금속 박막(53)은, 금속 증착 공정의 특성에 따라 상기 함입 패턴(71)의 측면에는 형성되지 않으며, 상기 함입 패턴(71)의 바닥면 상에 형성될 수 있다.

즉, 상기 함입 패턴(71)이 관통 홀의 형상인 경우라면, 상기 제2 금속 박막(53)은 상기 베이스 기판(60)의 상면 상에 형성되고, 상기 함입 패턴(71)이 관통 홈의 형상인 경우라면, 상기 제2 금속박막(53)은 상기 함입 패턴(71)의 바닥면 상에 형성될 수 있다.

이 후, 도 3 및 도 4c를 참조하면, 상기 금속 박막이 형성된 상기 패턴층(70) 상에 코팅 필름(80)을 접촉시킨다(단계 S31).

이 경우, 상기 코팅 필름(80)의 접합력을 향상시키기 위해, 상기 코팅 필름(80)을 상기 패턴층(70) 상에 접촉시키기 전에, 상기 금속 박막, 즉 상기 제1 금속 박막(52)으로 플라즈마 또는 자외선(UV)을 조사할 수 있다.

또한, 상기 코팅 필름(80)을 접촉시키는 단계(단계 S31)에서는, 우선, 소정의 필름 상에 광경화성 접착소재 용액을 코팅하여 박막이 형성된 상기 코팅 필름(80)을 준비한다. 이 경우, 상기 박막의 두께는 2μm 미만일 수 있다.

그리고, 상기 용액이 코팅된 접착 박막상에 자외선(UV)을 조사하여 상기 박막의 표면 영역, 예를 들어 표면으로부터 약 500nm 이내에서만 접착성을 유지하도록 전처리(pre-curing)한다.

이 후, 상기 패턴층(70)의 표면 상, 즉 상기 제1 금속 박막(52) 상으로 상기 코팅 필름(80)을 접촉시킨다.

그리하여, 상기 광 경화성 코팅 박막은 상기 제2 금속 박막(53)에는 접촉하지 않고, 상기 패턴층(70) 표면상의 제1 금속 박막(52)에만 접촉한 상태로 경화되어, 상기 코팅 필름(80)을 형성하게 된다.

이 후, 도 3, 도 4c 및 도 4d를 참조하면, 상기 코팅 필름(80)을 상기 금속 박막, 즉 상기 제1 금속 박막(52)과 함께 외부로 제거한다(단계 S41).

앞서 설명한 바와 같이, 상기 금속을 증착하기 전에 상기 패턴층(70)의 상면에는 소정의 이형처리가 수행된 상태이며, 상기 코팅 필름(80)은 상기 제1 금속 박막(52)과 접착된 상태로 경화되므로, 상기 코팅 필름(80)을 상기 패턴층(70)으로부터 제거하는 경우, 상기 제1 금속 박막(52)과 상기 코팅 필름(80)은 동시에 용이하게 제거될 수 있다.

그리하여, 도 4d에 도시된 바와 같이, 상기 함입 패턴(71)의 내면 상에, 상기 제2 금속 박막(53)이 형성된 상태로, 상기 베이스 기판(60)과 상기 패턴층(70)이 잔류하게 된다.

이 후, 도 3 및 도 4e를 참조하면, 상기 잔류한 패턴층(70)의 상부로부터 신축성 용액(30)을 도포한다(단계 S51).

이 경우, 상기 신축성 용액(30)은 앞서 설명한 바와 같이, 실리콘 탄성중합체(polydimethylsiloxane, PDMS) 용액일 수 있으며, 후술되는 경화(hardening) 공정을 통해 경화되더라도, 유연성은 물론 신축성도 가지는 재료일 수 있다.

상기 신축성 용액(30)은 상기 패턴층(70) 상에 균일하게 디스펜싱(dispensing)된 후, 소정의 진공 챔버의 내부에서 상기 신축성 용액(30) 상의 공기 포켓(air pocket)이 제거되면서 상기 패턴층(70) 상에 균일하게 도포된다.

또한, 상기 신축성 용액(30)은, 상기 패턴층(70)의 표면으로 제공되는 것은 물론, 상기 패턴층(70)에 형성되는 함입패턴(71)의 내부로도 모두 충진된다.

이 후, 도 3 및 도 4f를 참조하면, 상기 함입패턴(71)을 포함하는 상기 패턴층(70)으로 제공된 상기 신축성 용액(30)을 경화시킨다(단계 S61).

한편, 이상과 같이, 상기 신축성 용액(30)이 경화됨에 따라, 도 4g에 도시된 바와 같이, 상기 패턴층(70)의 표면상에는 경화 베이스층(91)이 형성되고, 상기 패턴층(70)의 함입패턴(71)의 내부에는 경화패턴(92)이 형성된다.

즉, 상기와 같은 신축성 용액(30)의 경화에 따라, 상기 경화 베이스층(91) 상에 상기 함입패턴(71)에 대응되는 형상으로 돌출되는 상기 경화패턴(92)이 형성되는, 소위 경화 기판(90)이 형성된다.

한편, 상기 신축성 용액(30) 중, 상기 함입패턴(71)의 내측으로 충진된 신축성 용액이 경화됨에 따라, 상기 합입패턴(71)의 내면(또는, 상기 베이스 기판(60)의 표면) 상에 형성된 제2 금속 박막(53)은 상기 신축성 용액(30)과 접착하게 된다.

이 후, 도 3 및 도 4g를 참조하면, 상기 경화된 신축성 용액(30)을 상기 패턴층(70)으로부터 제거한다(단계 S71).

이 경우, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 패턴층(70)의 표면은 이형처리를 통해 이형이 용이한 상태이므로, 상기 경화된 신축성 용액(30)은 상기 패턴층(70)의 표면으로부터 용이하게 제거될 수 있다.

한편, 상기 패턴층(70)의 표면에 대한 이형처리시, 상기 함입패턴(71)의 내면, 나아가, 상기 함입패턴(71)이 관통 홀인 경우, 상기 베이스 기판(60)의 표면에 대한 이형처리가 동시에 수행될 수 있다. 이에 따라, 상기 함입패턴(71)의 내면 또는 상기 베이스 기판(60)의 표면상에 형성된 상기 제2 금속 박막(53)은, 상기 신축성 용액(30)과의 접착에 의해 접착력이 형성된 상태에서, 보다 용이하게 상기 함입패턴(71)의 내면 또는 상기 베이스 기판(60)의 표면으로부터 이형될 수 있다.

그리하여, 도 4h에 도시된 바와 같이, 상기 경화된 신축성 용액(30)의 이형을 통해, 상기 경화 베이스층(91) 상에 상기 경화 패턴(92)이 형성되고, 상기 경화 패턴(92)의 상면에 상기 제2 금속 박막(53)이 형성된, 유연신장 필름(200)이 제조된다. 즉, 외부로 돌출된 복수의 나노 컬럼(nano column) 또는 나노 필러(nano pillar) 형태의 패턴들의 상면에만 금속 박막이 형성된 구조가 완성된다.

이상과 같이, 실리콘 탄성중합체와 같은 신축성 용액을 통해, 표면에 금속 박막이 형성되는 복수의 나노패턴들이 형성된 유연신장 필름(200)을 제조할 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 실시예들에 의하면, 실리콘 탄성중합체 용액과 같은 신축성 용액을 경화함으로써, 표면에 금속 박막이 형성되는 나노 패턴을 가지는 유연신장 필름을 안정적으로 용이하게 제조할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10 : 하드기판 20 : 유연기판
30 : 신축성 용액 31, 32, 33 : 경화층
35, 91 : 경화 베이스층 40, 92 : 경화패턴
50 : 금속 51, 52, 53 : 금속박막
60 : 베이스 기판 70 : 패턴층
80 : 코팅 필름 90 : 경화기판
100, 200 : 유연신장 필름

Claims

하드기판, 및 함입 패턴이 형성된 유연기판 각각에 신축성 용액을 도포하는 단계;
상기 하드기판과 상기 유연기판을, 상기 도포된 신축성 용액이 서로 마주하도록 합착하는 단계;
상기 신축성 용액을 경화시키는 단계;
상기 유연기판을 외부로 제거하여 상기 하드기판 상에 경화패턴을 잔류시키는 단계;
상기 하드기판 상의 상기 경화패턴의 표면으로 금속을 증착하는 단계; 및
상기 하드기판을 외부로 제거하는 단계를 포함하고,
상기 신축성 용액을 경화시킴에 따라,
상기 하드기판 상에는 소정 두께를 가지는 제1 경화층이 형성되고,
상기 유연기판 상에는 상기 제1 경화층과 접촉하는 제2 경화층이 소정 두께를 가지도록 형성되며,
상기 유연기판의 함입 패턴의 내부로 충진된 신축성 용액은 상기 제1 경화층과 접촉하지 않는 제3 경화층으로 형성되는 것을 특징으로 하는 유연신장 필름의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 신축성 용액은 실리콘 탄성중합체 용액이며,
상기 신축성 용액은 진공 챔버에서 공기포켓(air pocket)이 제거되며 도포되는 것을 특징으로 하는 유연신장 필름의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 신축성 용액을 도포하기 전에,
상기 하드기판 및 상기 유연기판의 표면을 이형처리(release treatment)하는 것을 특징으로 하는 유연신장 필름의 제조방법.
제3항에 있어서,
상기 하드기판에 대한 이형 처리 시간과 상기 유연기판에 대한 이형 처리 시간을 다르게 제어하여, 상기 유연기판의 이형성(離形性)이 상기 하드기판의 이형성보다 크도록 형성하는 것을 특징으로 하는 유연신장 필름의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 신축성 용액을 경화시키는 단계에서,
상기 합착된 상기 하드기판과 상기 유연기판을 50℃ 이상의 온도에서 2시간 이상 동안 방치하여 상기 신축성 용액을 경화시키는 것을 특징으로 하는 유연신장 필름의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 신축성 용액의 경화에 따라,
상기 하드기판 및 상기 유연기판의 상면에 도포된 신축성 용액은 경화 베이스 층으로 경화되고,
상기 함입 패턴의 내측으로 인입된 신축성 용액은 상기 함입 패턴에 대응되어 돌출되는 경화패턴으로 경화되는 것을 특징으로 하는 유연신장 필름의 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 금속을 증착하는 단계에서,
상기 하드기판을 기울인 상태에서 상기 금속을 증착하여, 상기 경화패턴의 표면으로만 금속이 증착되는 것을 특징으로 하는 유연신장 필름의 제조방법.