KR20040033088A - Method for fabrication of drum-type stamper and the ultraviolet continuous curing method for fabrication of micro patterns using drum-type stamper - Google Patents

Method for fabrication of drum-type stamper and the ultraviolet continuous curing method for fabrication of micro patterns using drum-type stamper Download PDF

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Abstract

PURPOSE: A method for continuously forming microstructures and a method for manufacturing a stamper for forming microstructures are provided to reduce manufacturing cost by continuously forming microstructures with the stamper. CONSTITUTION: A method for manufacturing a stamper for forming microstructures comprises the steps of: manufacturing a flexible mother(5); joining the flexible mother to a cylindrical fixing stand(10); and electroforming the mother.

Description

미세형상 구조물의 연속 성형방법 및 그 미세형상의 성형을 위한 스탬퍼 제조방법 그리고 그 스탬퍼{Method for fabrication of drum-type stamper and the ultraviolet continuous curing method for fabrication of micro patterns using drum-type stamper}Method for fabrication of drum-type stamper and the ultraviolet continuous curing method for fabrication of micro patterns using drum-type stamper

본 발명은 미세형상의 구조물을 성형하기 위한 다양한 방법들 중 자외선 경화 시스템을 이용하는 미세형상 구조물의 연속성형에 관한 것으로, 특히 미세형상 구조물 성형을 위한 드럼형 스탬퍼를 제작하는 방법과 이 방법으로 제작된 스탬퍼를 사용하여 미세 형상을 연속 성형하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to continuous molding of microstructures using an ultraviolet curing system among various methods for forming microstructures, and in particular, a method of manufacturing a drum-shaped stamper for forming a microstructure and a method It relates to a method of continuously forming a fine shape using a stamper.

일반적을 자외선 경화성형은 자외선에 반응하여 사슬 구조를 형성하는 포토 폴리머를 사용하는 공정으로 상온 저압 공정이 가능하여 형상이 애무 작은 미세형상의 성형에 매우 적합할 뿐 아니라, 다른 폴리머 성형품에 비해 높은 열적 안정성과 높은 광특성을 갖는 장점이 있다.In general, UV curing molding is a process that uses a photopolymer that forms a chain structure in response to ultraviolet rays, and can be a low temperature process at room temperature. There is an advantage of having stability and high optical properties.

또한 자외선 경화성형 방법은 단순 폴리머 제품 뿐 아니라 유리 기판 혹은 정보 전자 소자상에 미세형상을 성형할 수 있는 장점을 갖는다. 기존의 자외선 경화성형법은 실리콘이나 금속으로 제작된 평면형 스탬퍼를 사용하며, 기판 위에 점성의 포토 폴리머를 코팅한 후 미세형상이 새겨진 스탬퍼를 올려놓고 가압한 상태에서 자외선을 조사하여 포토 폴리머를 경화시키는 방법을 사용하였다.In addition, the UV curable molding method has the advantage of forming a fine shape on a glass substrate or an information electronic device as well as a simple polymer product. Conventional UV curing method uses a planar stamper made of silicon or metal, and after coating viscous photopolymer on the substrate, put a stamper with fine shape on it and irradiate it with UV light to cure the photopolymer. Was used.

기존의 자외선 성형공정은 실리콘 웨이퍼 수준의 면적에 미소 광부품 및 미세형상을 성형함에 있어 다른 공정에 비해 상당히 우수한 제품 성형성을 나타내었으나 최근 수요가 급증하고 있는 디스플레이 부품 및 리블렛 필름, 프로젝션 스크린 등과 같은 대면적의 미세형상이 요구되는 부품에는 적용이 어려운 상태이다.Existing UV molding process shows considerably superior product formability compared to other processes in forming micro-optical parts and micro shapes in the area of silicon wafer level, but display parts, riblet film, projection screen, etc., which are rapidly increasing in demand recently It is difficult to apply to parts requiring the same large area fine shape.

이는 기존의 방법으로 대면적의 제품을 성형하고자 하는 경우 대면적 스탬퍼가 요구되며 또한 노광 시스템 및 기타 부수 장비의 대형화가 요구되기 때문이다.This is because a large area stamper is required when molding a large-area product by the conventional method, and an enlargement of an exposure system and other auxiliary equipment is required.

또한 기존의 1회성 자외선 경화성형법은 상대적으로 연속성형에 비해 생산주기가 길기 때문에 양산성에 있어 치명적인 결함을 갖는다.In addition, the conventional one-time UV-curable molding method has a fatal defect in mass productivity because the production cycle is longer than that of continuous molding.

한편, 앞서 언급된 바와 같이 지금까지는 대면적의 부품을 포함한 모든 미세형상의 가공은 고가의 장비와 소량 생산에 의존하여 고가로 제작되어 왔다. 특히 대면적의 미세 형상의 경우에는 생산성과 양산성을 높이는 제작방법이 거의 전무한 실정이다.On the other hand, as mentioned above, until now, all micro-machining including large-area parts have been manufactured at high cost depending on expensive equipment and small quantity production. In particular, in the case of a large shape microstructure, there is almost no manufacturing method for increasing productivity and mass productivity.

따라서 본 발명의 목적은 유리 및 플라스틱 기판상에 대면적의 미세형상을 연속적으로 성형할 수 있는 새로운 미세성형 방법을 제공하는 것이다.It is therefore an object of the present invention to provide a novel micromolding method which is capable of continuously molding large areas of microstructures on glass and plastic substrates.

본 발명의 또 다른 목적은 우수한 품질의 미세 구조물을 대면적으로 유리기판 혹은 플라스틱 기판상에 연속적으로 성형하는 새로운 방법을 제공하는 것이다.It is yet another object of the present invention to provide a new method of continuously forming fine structures of good quality on a large or glass substrate.

본 발명의 또 다른 목적은 미세 구조물 성형에 있어서 열적 안정성을 갖는 유리 기판상에 높은 정밀도로 미세형상을 대면적으로 성형할 수 있어 평면 디스플레이 제조에 유용하게 적용될 수 있게 하는 미세형상의 가공법을 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a micro-machining method which can form micro-structures with high precision on a glass substrate having thermal stability in forming microstructures, and thus can be usefully applied to manufacturing flat displays. will be.

본 발명의 또 다른 목적은 미세형상 제조에 적합한 스탬퍼를 제공하는 것이다.It is a further object of the present invention to provide a stamper suitable for producing microstructures.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 미세형상 연속성형 방법의 특징은,In order to achieve the above object, the features of the micro-shaped continuous molding method of the present invention,

대면적을 포함한 미세형상의 연속 구조물 성형을 위한 방법에 있어서,In the method for forming a microstructure continuous structure including a large area,

자외선 연속경화 성형을 위한 드럼형 스탬퍼를 제작하기 위해 드럼형 스탬퍼의 마더를 제작하는 단계;Manufacturing a mother of the drum-type stamper to manufacture a drum-type stamper for ultraviolet continuous curing molding;

상기 공정으로 제작된 마더를 이용하여 드럼형 스탬퍼를 제작하는 단계;Manufacturing a drum-type stamper by using the mother produced in the process;

상기 공정에 의해 제작된 드럼형 스탬퍼를 이용하여 자외선 연속 경화 시스템을 구축하는 단계;Constructing an ultraviolet continuous curing system using the drum-type stamper manufactured by the above process;

상기 단계로부터 구축된 자외선 연속 경화 시스템의 드럼형 스탬퍼와 이송용 롤러를 이용하여 두 개의 롤러 사이로 강성 기판 또는 강성 기판 상의 필름형 기판이 지나가도록 하고, 상기 드럼형 스탬퍼가 포토폴리머와 접촉하는 순간 자외선을 조사하여 강성을 갖는 기판 또는 필름형 기판상에 대면적의 미세형상을 연속성형 하는 자외선 연속경화 성형단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.A drum-type stamper and a transfer roller of the ultraviolet continuous curing system constructed from the above step are used to pass a rigid substrate or a film-like substrate on the rigid substrate between two rollers, and at the moment when the drum-type stamper comes into contact with the photopolymer, It characterized in that it comprises an ultraviolet continuous curing molding step of continuously forming a large area of the fine shape on the substrate having a rigid or film-like substrate by irradiating.

본 발명의 다른 특징은, 미세형상 연속성형을 위해 자외선 연속경화법에 사용하기 위한 스탬퍼 제조방법에 있어서,Another feature of the present invention is a stamper manufacturing method for use in the UV continuous curing method for the micro-shaped continuous molding,

상기 스탬퍼 제조방법은,The stamper manufacturing method,

미세형상의 유연성 마더를 제조하는 단계;Manufacturing a flexible flexible mother;

상기 미세형상을 가지고 있는 유연성 있는 마더를 원통형 고정대에 접합하는단계;Bonding the flexible mother having the micro shape to a cylindrical holder;

상기 마더를 전주도금하여 드럼형 스탬퍼의 일부 또는 전부를 성형하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 미세형상의 연속 성형을 위한 스탬퍼 제조방법을 특징으로 한다.It characterized in that the stamper manufacturing method for the continuous molding of the fine shape, characterized in that the step of pre-plating the mother to form a part or all of the drum-shaped stamper.

본 발명의 또 다른 특징은, 미세형상 연속성형을 위해 자외선 연속경화법에 사용하기 위한 스탬퍼에 있어서,Another feature of the present invention is a stamper for use in the UV continuous curing method for the micro-shaped continuous molding,

상기 스탬퍼는,The stamper is,

드럼형으로 이루어지며, 그 드럼형 스탬퍼의 외벽면 구조물 내부에 드럼형 스탬퍼 지지용 구조물이 위치하며, 그 내부 공간은 전주도금, 분무성형, 접착용 폴리머 충진으로 채워서 구성된 것을 특징으로 한다.It is made of a drum type, the drum-type stamper supporting structure is located inside the outer wall structure of the drum-type stamper, the inner space is characterized by consisting of electro-plating, spray molding, filled with an adhesive polymer filling.

이렇게 미세형상의 구조물을 성형 하는데 있어서 자외선 연속경화법을 이용하고 여기에 또한 드럼형 스탬퍼를 적용하여 미세형상의 구조물을 성형하는 경우 우수한 품질의 미세 구조물을 대면적으로 유리기판 혹은 플라스틱 필름 기판상에 성형할 수 있게 된다. 특히 이러한 미세형상의 구조물 처리 공정은 높은 열적 안정성을 갖는 유리 기판상에 높은 정밀도의 미세형상을 대면적으로 성형할 수 있기 때문에 평면 디스플레이 분야에서 매우 유용하게 사용될 수 있으며, 또한 미세형상이 형성된 접착형 필름을 이용할 경우, 불투명한 기판상에 대면적의 미세형상을 요구하는 제품의 제작도 가능하다.In the case of forming the microstructures by using the UV continuous curing method and applying the drum stamper to the microstructures, the microstructures of good quality are largely formed on the glass substrate or the plastic film substrate. Molding becomes possible. In particular, such a microstructure structure processing process can be very useful in the field of flat panel display because it can form a large precision microstructure on a glass substrate having a high thermal stability, and also the adhesive type formed microstructure In the case of using a film, it is also possible to manufacture a product that requires a large area of fine shape on an opaque substrate.

도 1은 본 발명에 따른 미세형상의 대면적 양산을 위한 자외선 연속경화방법중 유연성이 있는 고무 기반 마더를 이용하여 제작된 드럼형 스탬퍼를 이용하는 자외선 연속 경화성형 공정의 순서도1 is a flow chart of a UV continuous curing molding process using a drum-type stamper manufactured using a flexible rubber-based mother of the UV continuous curing method for mass production of a large shape according to the present invention

도 2는 본 발명에 따른 미세형상의 대면적 양산을 위한 자외선 연속경화방법중 미세형상을 갖는 금속박판을 드럼형 구조물 표면에 부착하여 제작된 스탬퍼를 이용하는 자외선 연속경화 성형공정의 순서도2 is a flow chart of a UV continuous curing molding process using a stamper manufactured by attaching a metal sheet having a micro shape to the surface of a drum-like structure of the UV continuous curing method for mass production of a large shape according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 미세형상의 대면적 양산을 위한 자외선 연속경화방법중 기존의 기계가공 방법을 이용하여 직접 제작된 드럼형 스탬퍼를 이용하는 자외선 연속경화성형 공정의 순서도Figure 3 is a flow chart of the UV continuous curing molding process using a drum-type stamper produced directly using a conventional machining method of the UV continuous curing method for mass production of large shape according to the present invention

도 4는 본 발명에 따른 유연성이 있는 고무 기반 마더 제작법중 고무 기판상에 포토 레지스트를 코팅하고 이를 패턴닝하여 미세형상을 갖는 마더를 제작하는 과정을 도식적으로 나타낸 도면4 is a diagram schematically illustrating a process of manufacturing a mother having a fine shape by coating a photoresist on a rubber substrate and patterning the rubber based mother manufacturing method according to the present invention.

도 5는 본 발명에 따른 유연성이 있는 고무 기반 마더 제작법중 실리콘 러버몰딩을 통해 미세형상을 갖는 마더를 제작하는 과정을 도식적으로 나타낸 도면5 is a diagram schematically illustrating a process of manufacturing a mother having a micro-shape through the silicone rubber molding of a flexible rubber-based mother manufacturing method according to the present invention

도 6은 본 발명에 따른 드럼형 스탬퍼 성형법중 유연성이 있는 고무 기반 마더를 원통형 고정대에 부착한 후 전주도금을 통해 일정 두께의 드럼형 스탬퍼 외벽면을 만드는 공정을 도식적으로 나타낸 도면6 is a diagram schematically illustrating a process of making a drum-shaped stamper outer wall surface of a predetermined thickness through electroplating after attaching a rubber-based mother having flexibility in the drum-type stamper forming method according to the present invention.

도 7은 본 발명에 따른 드럼형 스탬퍼를 성형하는 방법중 도 6에서 제작된 드럼형 스탬퍼 외벽면을 계속 전주도금하여 최종 드럼형 스탬퍼를 제작하는 방법을 도식적으로 나타낸 도면7 is a schematic view showing a method of manufacturing a final drum-type stamper by continuously pre-plating the outer wall surface of the drum-type stamper manufactured in FIG. 6 of the method of forming a drum-type stamper according to the present invention.

도 8은 본 발명에 따른 드럼형 스탬퍼를 성형하는 방법중 도 6에서 제작된 드럼형 스탬퍼 외벽면에 분무 성형법을 적용하여 최종 드럼형 스탬퍼를 제작하는 방법을 도식적으로 나타낸 도면FIG. 8 is a diagram schematically showing a method of manufacturing a final drum stamper by applying a spray molding method to an outer wall surface of the drum stamper manufactured in FIG. 6 of a method of forming a drum stamper according to the present invention. FIG.

도 9는 본 발명에 따른 드럼형 스탬퍼를 성형하는 방법중 도 6에서 제작된 드럼형 스탬퍼 외벽면에 접착성 폴리머를 충진 함으로써 최종 드럼형 스탬퍼를 제작하는 방법을 도식적으로 나타낸 도면FIG. 9 is a diagram schematically illustrating a method of manufacturing a final drum stamper by filling an adhesive polymer on an outer wall surface of the drum stamper manufactured in FIG. 6 in a method of forming a drum stamper according to the present invention. FIG.

도 10은 본 발명에 따른 드럼형 스탬퍼 성형법중 미세형상이 형성된 실리콘 마더상에 전주도금을 통해 금속박판을 제작하고 이를 드럼형 구조물에 부착하여 드럼형 스탬퍼를 제작하는 방법을 도식적으로 나타낸 도면10 is a diagram schematically illustrating a method of manufacturing a drum stamper by fabricating a metal thin plate by electroplating on a silicon mother formed with a micro-shape in the drum-shaped stamper forming method according to the present invention and attaching it to the drum-shaped structure.

도 11은 본 발명에 따른 자외선 연속경화방법중 강성이 높은 기판상에 대면적의 미세형상을 성형하는 공정을 도시한 설명도FIG. 11 is an explanatory view showing a step of forming a large area microstructure on a high rigid substrate in the ultraviolet continuous curing method according to the present invention; FIG.

도 12는 본 발명에 따른 자외선 연속경화방법중 유연성이 높은 필름형 기판상에 대면적의 미세형상을 성형하는 공정을 도시한 설명도12 is an explanatory view showing a step of forming a large shape microstructure on a highly flexible film-like substrate in the ultraviolet continuous curing method according to the present invention;

도 13은 본 발명에 따른 자외선 연속경화방법을 통해 제작된 미세형상을 갖는 접착성 필름을 불투명한 기판 혹은 유리기판상에 부착하여 최종 제품을 제작하는 방법을 도식적으로 나타낸 도면FIG. 13 is a diagram schematically illustrating a method of manufacturing a final product by attaching an adhesive film having a fine shape produced through the ultraviolet continuous curing method according to the present invention on an opaque substrate or a glass substrate.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

1: 고무 재질 기판2: 포토레지스트1: rubber substrate 2: photoresist

3: 포토 리소그래피 4: 홀로그래픽 리소그래피3: photolithography 4: holographic lithography

5:고무 기반 마더 6: 미세형상이 가공된 마스터5: Rubber-based mother 6: Master with micro geometry

7: 실리콘 러버 8: 기지층(Seed layer)7: Silicone rubber 8: Seed layer

9: 기지층 증착 고무 기반 마더 10: 원통형 고정대9: base layer deposited rubber based mother 10: cylindrical holder

11: 전기 주조된 금속층 12: 드럼형 스탬퍼 지지용 축 구조물11: electroformed metal layer 12: shaft structure for supporting a drum-type stamper

13: 드럼형 스탬퍼 14: 분무주조된 금속층13: drum-type stamper 14: spray-cast metal layer

15: 접착용 폴리머 16: 실리콘 마더15: adhesive polymer 16: silicon mother

17: 전주도금된 금속박판 18: 드럼형 구조물17: pre-plated metal sheet 18: drum-like structure

19: 접착제 20: 이송, 지지용 롤러19: adhesive 20: roller for conveyance and support

21: 유리등의 기판 22: 재료 공급 장치21: substrate such as glass 22: material supply device

23: 액상의 포토 폴리머 24: 자외선23: liquid photopolymer 24: ultraviolet

25: 자외선 차단용 마스크 26: 경화된 포토 폴리머25: UV protection mask 26: cured photopolymer

27: 필름형 기판 28: 필름·드럼 접촉용 롤러27: film-form substrate 28: film-drum contact roller

29: 필름·드럼 이형용 롤러 30: 자외선 노광 장비29: roller for film drum release 30: ultraviolet exposure equipment

31: 폴리머 필름층 32: 접착제 층31 polymer layer 32 adhesive layer

33: 보호층 34: 접착용 폴리머 필름33: protective layer 34: adhesive polymer film

35: 불투명 기판(유리)35: opaque substrate (glass)

이하, 본 발명의 실시예를 도면 도 1 내지 도 13을 참고로 설명하면 다음과 같다. 본 발명에서 제시되는 미세형상의 연속 성형방법은 자외선 연속경화법이 적용된다. 그리고, 이 자외선 연속경화법을 구현하기 위해 원통형 스탬퍼를 제조하고, 제조된 원통형 스탬퍼를 자외선 연속경화법에 적용하여 구현된다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 13. In the continuous molding method of the micro-shape proposed in the present invention, ultraviolet continuous curing method is applied. In addition, a cylindrical stamper is manufactured in order to implement the ultraviolet continuous curing method, and the manufactured cylindrical stamper is implemented by applying the ultraviolet continuous curing method.

따라서, 본 발명에 따른 미세형상 구조물의 연속 성형방법은, 자외선 연속경화 성형을 위한 드럼형 스탬퍼를 제작하기 위해 드럼형 스탬퍼의 마더를 제작하는 단계, 상기 단계로부터 제작된 마더를 이용하여 드럼형 스탬퍼를 제작하는 단계, 상기 단계에 의해 제작된 드럼형 스탬퍼를 이용하여 자외선 연속 경화 시스템을 구축하는 단계, 상기 단계로부터 구축된 자외선 연속 경화 시스템의 드럼형 스탬퍼와 이송용 롤러를 이용하여 두 개의 롤러 사이로 강성 기판 또는 강성 기판 상의 필름형 기판이 지나가도록 하고, 상기 드럼형 스탬퍼가 포토폴리머와 접촉하는 순간 자외선을 조사하여 강성을 갖는 기판 또는 필름형 기판상에 대면적의 미세형상을 연속성형 하는 자외선 연속경화 성형단계를 포함한다.Therefore, in the continuous molding method of the microstructure according to the present invention, the step of manufacturing the mother of the drum-type stamper to manufacture the drum-type stamper for UV continuous curing molding, the drum-type stamper using the mother produced from the step Manufacturing a step, building a UV continuous curing system using the drum-type stamper produced by the step, between the two rollers using a drum-type stamper and a transfer roller of the UV continuous curing system constructed from the step UV continuous to allow the film-like substrate on the rigid substrate or the rigid substrate to pass and continuously form a large area fine shape on the rigid substrate or the film-like substrate by irradiating ultraviolet rays at the moment when the drum-type stamper contacts the photopolymer. Curing molding step.

본 발명에 따른 스탬퍼 제조방법은, 미세형상의 유연성 마더를 제조하는 단계, 상기 미세형상을 가지고 있는 유연성 있는 마더를 원통형 고정대에 접합하는 단계, 상기 마더를 전주 도금하여 드럼형 스탬퍼의 일부 또는 전부를 성형하는 단계로 이루어질 수 있다.The stamper manufacturing method according to the present invention comprises the steps of: manufacturing a flexible mother of fine shape, bonding the flexible mother having the micro shape to a cylindrical holder, electroplating the mother part or all of the drum-shaped stamper It may be made of a molding step.

드럼형 스탬퍼의 제조에 있어서, 선택적으로, 미세형상을 가지고 있는 유연성 있는 마더를 원통형고정대에 접합하고 이를 전주도금하여 드럼형 스탬퍼의 일부또는 전부를 제작할 수 있다.In the manufacture of the drum-type stamper, optionally, a flexible mother having a fine shape can be bonded to the cylindrical holder and pre-plated to manufacture part or all of the drum-type stamper.

또한, 드럼형 스탬퍼의 제조에 있어서, 선택적으로, 드럼형 스탬퍼의 외벽면 구조물 내부에 드럼형 스탬퍼 지지용 구조물을 위치시키고 내부공간을 전주도금, 분무성형, 접착용폴리머 충진 등의 방법, 또는 이에 준하는 변형된 방법으로 채워 제작할 수 있다.Further, in the manufacture of the drum-type stamper, optionally, the drum-type stamper supporting structure is placed in the outer wall structure of the drum-type stamper, and the inner space is electroplated, spray-molded, adhesive polymer filling method, or the like. The standard can be filled and produced in a modified way.

또한, 드럼형 스탬퍼의 제조에 있어서, 선택적으로, 유연성이 높은 고무 기반 마더 제작을 위해 고무 기판상에 포토 리소그래피 혹은 홀로그램 레코딩의 벙법을 이용하여 포토 레지스트 미세형상을 형성할 수 있다.Further, in the production of drum-shaped stampers, it is optionally possible to form photoresist microstructures using photolithography or hologram recording on a rubber substrate for the production of highly flexible rubber-based mothers.

또한, 드럼형 스탬퍼 제조에 있어서, 선택적으로, 유연성이 높은 마더의 제작을 위해 미세형상을 갖는 실리콘 또는 금속 마스터를 제작하고 이를 실리콘 러버몰딩하여 제작할 수 있다.In addition, in the manufacture of a drum-type stamper, optionally, to produce a highly flexible mother, a silicon or metal master having a fine shape may be manufactured and manufactured by silicon rubber molding.

또한, 드럼형 스탬퍼 제조에 있어서, 선택적으로, 미세형상이 형성된 마더상에 전주도금을 통해 금속박판을 제작하고 이를 드럼 형상의 구조물에 부착하여 드럼형 스탬퍼를 제작할 수 있다.In addition, in the manufacture of the drum-type stamper, optionally, by producing a metal thin plate by electroplating on the mother formed fine shape, it can be attached to the drum-shaped structure to produce a drum-type stamper.

또한, 드럼형 스탬퍼 제조에 있어서, 선택적으로, 드럼형 구조물상에 미세형상을 정밀 기계가공을 통해 직접 형성하여 제작할 수 있다.In addition, in the manufacture of the drum-type stamper, optionally, the micro-shape may be directly formed on the drum-like structure by precision machining.

선택적으로, 본 발명에 따른 미세형상 구조물의 성형방법 그리고 이를 위한 드럼형 스탬퍼를 이용하여, 폴리머 필름상에 미세형상을 형성하고 이를 유리 또는 불투명한 기판상에 부착하여 미세형상이 형성된 기판을 형성할 수 있다.Optionally, by using the method for forming a microstructure according to the present invention and a drum stamper therefor, a microstructure may be formed on a polymer film and attached to a glass or opaque substrate to form a substrate on which the microstructure is formed. Can be.

이같이 본 발명에 따른 미세형상 구조물의 성형방법은 그 근간이 자외선 연속경화법의 적용에 있다. 이 자외선 연속 경화법의 경우 최종 성형품의 특성에 따라 유리와 같이 강성이 높은 재료상에 미세형상을 연속 성형할 수 있는 방법과, 폴리머 필름과 같이 유연성이 높은 재료상에 미세 형상을 연속 성형할 수 있는 방법이 있다.As described above, the method of forming the microstructure according to the present invention is based on the application of the ultraviolet continuous curing method. In the case of the UV continuous curing method, depending on the characteristics of the final molded product, a method of continuously forming a micro shape on a rigid material such as glass and a method of continuously forming a micro shape on a highly flexible material such as a polymer film There is this.

구조물의 미세성형을 위한 자외선 연속경화법을 위해서는 크게 드럼형 스탬퍼 제작을 위한 마더의 제작, 드럼형 스탬퍼의 제작, 드럼형 스탬퍼를 이용한 자외선 연속경화 시스템 제작의 3단계를 거친다.For the UV continuous curing method for the micro-molding of the structure, the three steps of manufacturing the mother for the production of a drum-type stamper, the production of the drum-type stamper, and the production of the UV-based continuous curing system using the drum-type stamper are performed.

드럼형 스탬퍼의 제작은 유연성이 높은 고무 재료의 마더를 제작하여 이를 원통형 고정대에 고정시킨 후 전주 도금 등의 방법을 통해 금속박판을 제작하고 이를 드럼형 구조물의 외벽에 부착하여 드럼형 스탬퍼를 제작하는 방법과, 그리고 마지막으로 드럼형 구조물을 직접 기계가공하여 드럼형 스탬퍼를 제작하는 방법으로 크게 구분되었다.In the production of drum type stamper, a mother of rubber material with high flexibility is manufactured and fixed to a cylindrical holder, and then a metal sheet is manufactured by a method such as electric pole plating and attached to the outer wall of the drum type structure to produce a drum type stamper. Method, and finally, the drum type structure is directly machined to produce a drum type stamper.

본 발명의 구성 및 작용효과를 도면을 참고하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to the configuration and effect of the present invention in more detail with reference to the drawings as follows.

도 1은 유연성이 높은 고무 기반 마더를 제작하고 이를 이용하여 드럼형 몰드를 제작하여 두 종류의 자외선 연속경화 성형을 진행하는 순서도 이다.FIG. 1 is a flowchart of manufacturing two types of UV-curable moldings by manufacturing a rubber-based mother with high flexibility and using the same to manufacture a drum mold.

즉, 최종 성형품의 특성에 따라 유리와 같이 강성이 높은 재료상에 미세형상을 연속 성형하는 경우와, 폴리머 필름과 같이 유연성이 높은 재료상에 미세 형상을 연속 성형하는 경우의 자외선 연속경화 성형 공정도이다.That is, according to the characteristic of a final molded article, it is the ultraviolet continuous curing molding process drawing when the micro shape is continuously shape | molded on the material with high rigidity, such as glass, and the micro shape is continuously formed on the material with high flexibility, such as a polymer film.

여기서 유연성이 높은 고무 기반 마더는 고무 기판상에 포토 레지스트를 코팅하고 포토 리소그래피 및 홀로그래피 방법을 통해 이를 패터닝하는 방법 또는 기계가공 및 실리콘 공정을 통해 제작된 마스터를 실리콘 계열의 물질로 몰딩하는 방법으로 제작된다.Highly flexible rubber-based mothers are fabricated by coating photoresist on rubber substrates and patterning them through photolithography and holography methods or by molding masters fabricated from machining and silicon processes into silicon-based materials do.

드럼형 스탬퍼를 제작하기 위해서는 제작된 고무 기반 마더상에 전주 도금을 위한 기지층(Seed Layer)을 증착하고, 원통형 구조물에 부착하여 전주도금을 진행하게 된다. 어느 정도 전주 도금이 진행되어 드럼형 몰드의 외벽면에 형성되면 전주도금, 분무성형, 접착성 폴리머 충진 등의 방법을 통해 드럼형 스탬퍼를 완성한다. 완성된 스탬퍼는 상기 설명한 강체 기판용 자외선 연속 경화방법과 필름 기판용 자외선 연속경화방법 모두에 적용이 가능하며 이를 통해 미세형상의 대면적 양산 성형이 가능하다.In order to manufacture the drum-type stamper, a seed layer for electroplating is deposited on the manufactured rubber-based mother, and the electroplating is performed by attaching to a cylindrical structure. When the electroplating is carried out to some extent and formed on the outer wall surface of the drum mold, the drum stamper is completed by methods such as electroplating, spray molding, and adhesive polymer filling. The finished stamper can be applied to both the above-described UV continuous curing method for rigid substrates and UV continuous curing method for film substrates, thereby enabling large-scale mass production of fine shapes.

도 2는 금속박판을 드럼에 부착하여 드럼형 스탬퍼를 제작하고 이를 이용하여 자외선 연속경화 성형을 진행하는 순서도이다. 사진공정과 식각공정을 비롯한 다양한 반도체 공정을 이용하여 제작된 미소 패턴을 갖는 실리콘 마더상에 지지층을 증착하고 이를 전주 도금하여 금속박판을 제작한다. 이후 드럼형 구조물의 표면에 상기 제작된 금속박판을 접착하여 드럼형 스탬퍼를 완성하고 이를 이용하여 자외선 연속경화를 진행한다.2 is a flowchart of attaching a thin metal plate to a drum to produce a drum-type stamper, and performing UV continuous curing molding using the same. A metal layer is fabricated by depositing a support layer on a silicon mother substrate having a micro pattern fabricated using various semiconductor processes including a photo process and an etching process and electroplating it. Thereafter, the metal thin plate is adhered to the surface of the drum-like structure to complete a drum-type stamper, and UV curing is performed using the same.

도 3은 기계가공을 통해 제작된 드럼형 스탬퍼를 이용하는 자외선 연속경화방법의 순서도 이다.Figure 3 is a flow chart of the ultraviolet continuous curing method using a drum-type stamper manufactured by machining.

도 4는 유연성 높은 고무 기반 마더를 제작하는 방법중 고무 재질 기판(1)상에 포토 레지스트(2) 패턴을 제작하는 방법을 도식적으로 나타낸 것이다. 이 방법에서는 먼저 고무계열의 기판(1)상에 포토 레지스트(2)를 원하는 두께만큼 스핀 코팅하여 적층 한다. 이때 적층되는 두께는 포토 레지스트(2)의 점성과 스핀코팅의 회전속도에 의해 결정된다. 이후 포토 리소그래피(3) 혹은 홀로그래픽 리소그래피(4)을 이용하여 코팅된 포토 레지스트(2)의 구조를 변형시킨 후 현상공정을 통해 최종 제품과 동일한 형상을 갖는 고무 기반 마더(5)를 제작한다. 이러한 방법은 단순 격자 무늬 등의 패턴을 대면적에 빠르고 균일하게 제작할 수 있는 장점을 갖지만 패턴의 형상을 다양하게 할 수 없는 단점이 있다.FIG. 4 schematically shows a method of manufacturing a photoresist 2 pattern on a rubber substrate 1 in a method of manufacturing a flexible rubber-based mother. In this method, first, the photoresist 2 is spin-coated and laminated on the rubber substrate 1 to a desired thickness. In this case, the thickness to be laminated is determined by the viscosity of the photoresist 2 and the rotation speed of the spin coating. Thereafter, the structure of the coated photoresist 2 is modified by using photolithography 3 or holographic lithography 4, and then a rubber-based mother 5 having the same shape as the final product is manufactured through a developing process. This method has a merit that it is possible to quickly and uniformly produce a pattern such as a simple lattice pattern in a large area, but has a disadvantage in that the shape of the pattern cannot be varied.

도 5는 유연성 높은 고무 기반 마더 제작법 중 실리콘 러버 몰딩 방법을 이용하여 고무 기반 마더(5)를 제작하는 방법을 도식적으로 나타낸 것이다. 먼저 일반적인 사진공정과 에칭등의 반도체 공정 혹은 정밀 기계 가공공정을 통해 실리콘 웨이퍼 혹은 금속 재료상에 최종 성형하고자 하는 패턴의 반대 형상을 갖는 마스터(6)를 제작한다. 이후 제작된 마스터(6)를 Polydimethysiloxane (PDMS) 와 같은 실리콘 러버 계열의 물질(7)을 이용하여 몰딩 함으로써 최종적으로 유연성이 높은 고무 기반 마더(5)를 제작한다. 이 방법은 기존의 실리콘 프로세스 제작 방법이나 정밀 기계가공을 통해 실리콘 혹은 금속재료에 패턴을 제작하고 상기 패턴을 다시 실리콘 러버 계열의 물질에 전사시켜 마더를 제작하는 공정이므로, 비용과 시간이 많이 드는 단점이 있지만 다양한 형상의 패턴을 제작할 수 있는 장점이 있다.Figure 5 schematically shows a method of manufacturing a rubber-based mother (5) using a silicon rubber molding method of manufacturing a flexible rubber-based mother method. First, a master 6 having a shape opposite to a pattern to be finally formed on a silicon wafer or a metal material is manufactured through a semiconductor process such as a general photo process, an etching process, or a precision machining process. Thereafter, the manufactured master 6 is molded using a silicone rubber-based material 7 such as polydimethysiloxane (PDMS) to finally manufacture a rubber-based mother 5 having high flexibility. This method is costly and time-consuming because it is a process of making a pattern on a silicon or metal material through a conventional silicon process manufacturing method or precision machining, and transferring the pattern back to a silicon rubber-based material to produce a mother. There are advantages to producing patterns of various shapes.

도 6은 상기 방법을 이용하여 제작된 유연성 높은 고무 기반 마더(5)를 이용하여 드럼형 스탬퍼를 제작하는 방법을 도식적으로 나타낸 것이다. 먼저 전주도금을 위한 선행 공정으로 고무 기반 마더(5)상에 기지층 (seed layer)(8)을 형성한다. 이때 기지층(8)은 무전해 도금, 스퍼터링(sputtering) 또는 이베퍼레이션(evaporation)을 이용하여 박막으로 적층된다. 만약 PDMS와 같은 재료를 사용한 마더를 이용할 경우 표면에너지가 낮아 기지층의 접착성이 낮을 수 있으므로 사전에 표면(PDMS)의 접착성을 증가시키기 위해 코로나 방전등의 사전 공정이 사용될 수 있다. 또한 다른 재료의 마더의 경우에도 접착성 향상을 위한 사전공정이 사용될 수 있다. 이후 상기 공정에 의해 기지층이 증착된 고무 기반 마더(9)를 속이 비어있는 원통형 고정대(10) 내부에 마더(9)의 미세 패턴부분이 안쪽으로 올 수 있도록 동그랗게 말아서 고정시킨다. 이후 전주 도금을 진행하면 금속층(11)이 기지층으로부터 성장하게 되고 일정한 시간이 경과하면 드럼형 스탬퍼의 외벽면이 형성된다. 이때 전주도금의 재료는 다양한 재료의 합금이 사용될 수 있으나 주로 니켈이 이용된다.6 schematically shows a method of manufacturing a drum-type stamper using a highly flexible rubber-based mother 5 fabricated using the method. First, a seed layer 8 is formed on the rubber-based mother 5 as a preliminary process for electroplating. At this time, the base layer 8 is laminated in a thin film using electroless plating, sputtering or evaporation. If a mother using a material such as PDMS is used, since the surface energy is low and the adhesion of the base layer may be low, a pre-process such as corona discharge may be used to increase the adhesion of the surface (PDMS) in advance. Also in the case of the mother of other materials can be used a pre-process for improving the adhesion. Thereafter, the rubber-based mother 9 having the base layer deposited by the above process is rolled and fixed in a hollow cylindrical holder 10 so that the fine pattern portion of the mother 9 may come inward. Subsequently, when the electroplating is performed, the metal layer 11 grows from the base layer, and when a predetermined time elapses, an outer wall surface of the drum type stamper is formed. At this time, the material of the electroplating may be an alloy of various materials, but mainly nickel is used.

상기 공정에 의해 제작된 드럼형 스탬퍼의 외벽면의 내부 몸체는 3가지 방법의 독립적 혹은 이들의 합성 방법을 통해 제작된다.The inner body of the outer wall surface of the drum-shaped stamper produced by the above process is manufactured by three methods independently or through their synthesis method.

도 7은 원통형 고정대(10)의 중심에 추후 드럼을 지지하기 위해 사용되는 지지용 축 구조물(12)을 위치시킨 후 계속 전주도금을 실시하여 드럼형 스탬퍼를 제작하는 방법을 도식화 한 것이다. 상기 공정은 드럼형 스탬퍼의 몸체가 모두 전주도금을 통한 동일 금속층(11)으로 제작되는 공정으로 가장 이상적이라 할 수 있으나, 전주도금을 이용한 금속층(11)의 성장 속도가 다른방법에 비해 매우 낮기 때문에 스탬퍼 제작시간이 높아지는 단점이 있다.7 is a diagram illustrating a method of manufacturing a drum-type stamper by continuously performing electroplating after placing a support shaft structure 12 used to support a drum later in the center of the cylindrical holder 10. The process is most ideal as a process in which the body of the drum-type stamper is made of the same metal layer 11 through electroplating, but the growth rate of the metal layer 11 using electroplating is very low compared to other methods. There is a disadvantage that the stamping time is increased.

도 8은 원통형 고정대(10)의 중심에 추후 드럼을 지지하기 위해 사용되는 지지용 축 구조물(12)을 위치시킨 후 제작된 드럼형 스탬퍼의 외벽면과 축 구조물(12) 사이의 공간을 분무주조법을 통해 제작된 금속층(14)을 이용하여 채우는 방법을 도식화 한 것이다. 상기 공정을 통해 비교적 빠른 속도로 금속의 드럼형 스탬퍼(13)를 제작할 수 있다.FIG. 8 is a spray casting method of space between the outer wall surface of the manufactured drum-type stamper and the shaft structure 12 after placing the supporting shaft structure 12 used to support the drum later in the center of the cylindrical holder 10. It is a schematic method of filling using the metal layer 14 produced through. Through the above process, it is possible to produce a metal drum-type stamper 13 at a relatively high speed.

도 9는 상기 제작된 스탬퍼의 외벽면과 축 구조물(12) 사이의 공간을 접착성 폴리머(15)를 이용하여 채우는 방법을 도식화 한 것이다. 상기 공정을 이용할 경우 매우 빠른 속도로 드럼형 스탬퍼(13)의 제작이 가능하다.9 is a diagram illustrating a method of filling the space between the outer wall surface of the manufactured stamper and the shaft structure 12 using the adhesive polymer 15. When using the above process it is possible to manufacture the drum-shaped stamper 13 at a very high speed.

도 10은 금속박판(17)을 제작하여 드럼형 스탬퍼(13)를 제작하는 방법을 도식화 한 것이다. 반도체 공정을 통해 제작된 미세형상을 갖는 실리콘 마더(16)상에 기지층(8)을 증착하고 이를 전주도금하여 금속층(11)을 제작한다.FIG. 10 is a diagram illustrating a method of manufacturing a drum-shaped stamper 13 by manufacturing a metal thin plate 17. The metal layer 11 is manufactured by depositing the base layer 8 on the silicon mother 16 having the microstructure manufactured through the semiconductor process and pre-plating it.

이후 제작된 금속층의 후처리를 통해 미세 패턴을 갖는 금속박판(17)을 제작한다. 이때 후처리 방법으로는 기존의 기계적인 폴리싱 방법을 비롯하여 화학 기계적 폴리싱(chemical mechanical polishing)방법 등이 사용될 수 있다. 상기 제작된 금속박판(17)을 형상이 없는 드럼형 구조물(18)에 접착제(19)를 이용하여 균일하게 부착함으로써 드럼형 스탬퍼(13)를 제작할 수 있다. 이때 모든 표면에 균일하게 금속박판(15)을 부착하는 기술이 요구된다.After the post-treatment of the produced metal layer to produce a metal thin plate 17 having a fine pattern. In this case, as the post-treatment method, a conventional mechanical polishing method and a chemical mechanical polishing method may be used. The drum-shaped stamper 13 may be manufactured by uniformly attaching the produced metal thin plate 17 to the drum-shaped structure 18 having no shape using an adhesive 19. At this time, a technique for attaching the metal thin plate 15 uniformly on all surfaces is required.

이와 같이 도 7 내지 도 10으로 설명한 드럼형 스탬퍼의 제작방법은 모두 평면형 기판에 형성된 미세형상을 원통형 구조물에 전사 혹은 접합시키는 방법을 이용한다.As described above, the method of manufacturing the drum-shaped stamper described with reference to FIGS. 7 to 10 uses a method of transferring or bonding the fine shape formed on the planar substrate to the cylindrical structure.

따라서 원통형 구조물에 패턴을 전사 혹은 접합하는 과정에서 이음세 부분의 연결이 매끄럽지 않을 수 있으며 이를 위해 초기 패턴의 형상과 간격에 따라 최적의 초기 마더 크기와 드럼형 스탬퍼의 직경을 결정해야 한다.Therefore, in the process of transferring or joining the pattern to the cylindrical structure, the connection of the three parts may not be smooth. For this, the optimal initial mother size and the diameter of the drum stamper should be determined according to the shape and spacing of the initial pattern.

한편 상기 설명한 드럼형 스탬퍼 제작방법 외에도 미세형상이 없는 드럼형 구조물상에 다이어몬드 패터닝을 비롯한 정밀 기계가공을 수행함으로써 드럼형 스탬퍼의 제작이 가능하다.On the other hand, in addition to the manufacturing method of the drum-type stamper described above, it is possible to manufacture the drum-type stamper by performing precision machining, including diamond patterning, on the drum-type structure having no micro-shape.

또한 상기 제작된 드럼형 스탬퍼는 추후 연속경화 공정시 이형성 향상을 위해 이형제를 사용한 표면처리공정이 추가로 수행될 수 있다.In addition, the produced drum-type stamper may be additionally subjected to a surface treatment process using a release agent to improve the releasability during the subsequent continuous curing process.

도 11은 상기 방법들로 제작된 드럼형 스탬퍼를 이용하여 유리와 같이 강성이 높은 기판상에 포토폴리머 미세형상을 성형하는 공정을 도식적으로 나타내는 설명도 이다. 그림 에서와 같이 상부에 상기 제작된 드럼형의 스탬퍼(13)를 장착하고 하부에 이송과 지지를 위한 작은 롤러(20)들을 장착하여 이송 롤러(20)위로 강성이 높은 유리 기판 혹은 플라스틱 기판(21)이 지나가도록 설계한다. 기판이 드럼형 스탬퍼와 접촉하기 전 재료 공급장치(22)에 의해 액상의 포토 폴리머(23)가 기판(21)상에 도포된다.FIG. 11 is an explanatory diagram schematically showing a process of forming a photopolymer fine shape on a high rigid substrate such as glass using a drum-type stamper manufactured by the above methods. As shown in the figure, the drum-type stamper 13 manufactured above is mounted on the upper portion, and the small rollers 20 for conveyance and support are mounted on the lower portion thereof. ) To pass. The liquid photopolymer 23 is applied onto the substrate 21 by the material supply device 22 before the substrate is in contact with the drum-shaped stamper.

드럼형 스탬퍼(13)아래로 기판(21)과 포토폴리머(23)가 지나갈 때, 포토 폴리머(23)가 드럼형 스탬퍼(13)의 미세형상을 전사하게 되고, 동시에 하부에서 조사된 자외선(24)에 노출된다. 자외선 경화성형법은 재료가 자외선에 노출되는 순간 상당수준의 경화가 이루어지므로 드럼형 스탬퍼(13)와 닿지 않은 포토폴리머에는 자외선이 도달하지 않도록 차단 마스크(25)를 설치한다. 액상의 포토 폴리머(23)는 전주 도금한 드럼형 스탬퍼(13)와 닿아있는 순간부터 고화가 시작되어 어느 정도고화가 완료된 뒤 스탬퍼(13)에서 이형 되고 이후 계속된 자외선(24) 노광으로 완전히 경화(26)된다.When the substrate 21 and the photopolymer 23 pass under the drum-type stamper 13, the photopolymer 23 transfers the micro-shape of the drum-type stamper 13, and at the same time, the ultraviolet rays 24 irradiated from below. ). In the ultraviolet curing molding method, since a substantial level of curing is achieved when the material is exposed to ultraviolet rays, a blocking mask 25 is provided to prevent ultraviolet rays from reaching the photopolymer that is not in contact with the drum-type stamper 13. The liquid photopolymer 23 starts to solidify from the moment it comes into contact with the electroplated drum-type stamper 13, and after the solidification is completed to some extent, is released from the stamper 13, and then completely cured by exposure to ultraviolet rays 24 continued. (26) become.

이때 기판의 이송과 지지를 위한 롤러(20)들은 자외선이 투과되어 포토폴리머를 경화시킬 수 있도록 투명한 재료로 제작되어야 한다. 최종적으로 제작된 기판은 절단 작업을 통해 원하는 형상으로 잘라 사용되게 된다.At this time, the rollers 20 for transporting and supporting the substrate should be made of a transparent material so that ultraviolet rays can be transmitted to cure the photopolymer. Finally, the produced substrate is cut into a desired shape through a cutting operation.

자외선 연속성형 방법은 유리와 두께가 두꺼운 플라스틱 기판과 같은 강성있는 제품의 성형 뿐아니라 유리 기판상에 필름형 기판을 올려놓는 방법을 이용함으로써 필름형 제품의 성형도 가능하다.The UV continuous molding method is capable of molding a film product by using a method of placing a film substrate on a glass substrate as well as forming a rigid product such as glass and a thick plastic substrate.

여기서, 재료의 공급은 도11과 같이 기판에 직접 도포되는 방법외에 드럼형 몰드에 도포되는 방법도 취할 수 있으며, 이같은 공정과는 반대로 드럼형 스탬퍼를 하부에 위치시키고 상부에서 기판이 지나가도록 시스템을 설계하고 상부에서 자외선을 노광하여 기판의 아랫부분에 미세형상이 형성되게 하는 시스템의 제작도 가능하다.Here, the supply of material may be applied to the drum mold in addition to the method of directly applying to the substrate as shown in Figure 11, and in contrast to this process, the drum-type stamper is placed at the bottom and the system is passed so that the substrate passes from the top. It is also possible to design and fabricate a system that exposes ultraviolet light from the top to form microstructures at the bottom of the substrate.

위와 같은 공정에서 최종 성형품의 특성은 기판의 이송속도, 드럼형 스탬퍼와 기판과의 압력 및 간극, 자외선의 강도와 조사량, 재료의 공급량 등에 의해 영향을 받으며 이의 제어를 통해 우수한 특성의 미세형상의 연속성형이 가능하다.In the above process, the characteristics of the final molded product are influenced by the feed rate of the substrate, the pressure and gap between the drum-type stamper and the substrate, the intensity and irradiation amount of the ultraviolet rays, the supply of the material, and the like. Molding is possible.

도 12는 유연성을 갖는 필름형 기판상에 포토 폴리머를 이용한 미세형상을 형성하고자 할 경우 적용 가능한 자외선 연속경화방법을 나타낸 설명도이다. 상기 설명도에서 필름형 기판(27)은 필름·드럼 접촉용 롤러(28)와 이형용 롤러(29)에 의해 드럼형 스탬퍼(13)에 접촉하여 표면을 따라 이송된다. 재료 공급장치(22)를통해 적당량의 액상의 포토 폴리머(19)가 드럼형 스탬퍼(13)상에 도포되며, 드럼형 스탬퍼(13)의 이송방향에 따라 필름형 기판(25)과 드럼형 스탬퍼(13) 사이에 포토폴리머 층이 형성되고, 포토폴리머가 드럼형 스탬퍼의 미세형상을 전사한 상태로 드럼형 스탬퍼(13)의 표면을 따라 이송되는 동안 자외선(24)에 노광된다. 최종적으로 성형 제품은 필름 드럼 이형용 롤러(29)에 의해 드럼형 스탬퍼(13)에서 이형된다. 상기 공정은 필름형 기판상에 미세형상을 성형함에 있어 매우 적합한 방법이며 재료의 공급량, 자외선의 강도와 조사량, 롤러와 드럼형 스탬퍼 사이의 압력 및 간극, 기판에 걸리는 인장력에 따라 성형품의 특성이 결정되며 이의 제어를 통해 우수한 특성의 미세형상의 연속성형이 가능하다.12 is an explanatory diagram showing an ultraviolet continuous curing method applicable to forming a fine shape using a photopolymer on a film-like substrate having flexibility. In the explanatory drawing, the film-form substrate 27 is brought into contact with the drum-type stamper 13 by the film-drum contact roller 28 and the release roller 29 and is transported along the surface. An appropriate amount of liquid photopolymer 19 is applied onto the drum-type stamper 13 through the material supply device 22, and the film-like substrate 25 and the drum-type stamper depend on the conveying direction of the drum-type stamper 13. A photopolymer layer is formed between the 13 and exposed to the ultraviolet rays 24 while the photopolymer is transferred along the surface of the drum stamper 13 while transferring the fine shape of the drum stamper. Finally, the molded product is released from the drum stamper 13 by the film drum release roller 29. This process is a very suitable method for forming fine shapes on film-like substrates, and the characteristics of the molded article are determined by the amount of material supplied, the intensity and irradiation amount of ultraviolet rays, the pressure and gap between the roller and the drum-type stamper, and the tensile force applied to the substrate. Through this control, it is possible to continuously form microstructures of excellent characteristics.

위와 같은 두 자외선 연속경화방법은 모두 투명한 유리 기판 혹은 투명한 폴리머 기판을 이용하여 기판상에 미세형상을 제작하는 방법이다. 도 13은 불투명한 기판(33)상에 미세형상을 갖는 제품을 제작하기 위해, 투명한 접착용 폴리머 필름(34)상에 상기의 방법들로 포토폴리머 미세형상(26)을 성형하고 이를 불투명한 기판(35)에 부착하는 방법을 나타낸 도식도 이다. 투명 접착용 폴리머 필름(34)은 폴리머 필름층(31)과 접착제 층(32), 그리고 접착제(32)를 보호하는 보호층(33)으로 구성되며 포토 폴리머 미세형상(26)이 형성된 후 보호층(33)을 제거하고 불투명한 기판(35)상에 부착함으로써 불투명한 기판상에 대면적의 미세형상을 형성할 수 있다. 이 방법은 동일한 원리로 접착용 폴리머 필름(34)상에 제작된 미세형상(26)을 유리기판(35)상에 부착할 수 있는 방법으로 사용될 수 있다. 또한 접착용 폴리머 필름이 아닌 일반 폴리머 필름상에 미세형상을 성형하고 이를 접착제를 이용하여 불투명 기판 혹은 유리기판에 부착하는 방법도 사용될 수 있다.Both of the above UV continuous curing method is a method for producing a fine shape on the substrate using a transparent glass substrate or a transparent polymer substrate. FIG. 13 shows a method of forming a photopolymer microshape 26 on the transparent adhesive polymer film 34 by the above-described methods to fabricate a product having a microshape on an opaque substrate 33. Schematic diagram showing how to attach to (35). The transparent adhesive polymer film 34 is composed of a polymer film layer 31, an adhesive layer 32, and a protective layer 33 that protects the adhesive 32. After the photopolymer fine shape 26 is formed, the protective layer By removing (33) and attaching it to the opaque substrate 35, a large area fine shape can be formed on the opaque substrate. This method can be used as a method of attaching the fine shape 26 fabricated on the adhesive polymer film 34 on the glass substrate 35 on the same principle. In addition, a method of forming a fine shape on a general polymer film, not an adhesive polymer film, and attaching the fine shape to an opaque substrate or a glass substrate using an adhesive may be used.

이와 같은 본 발명에 따르면, 미세형상의 대면적, 대량, 저가 생산이 가능하게 된다. 또한 본 발명에서 제안한 드럼형 스탬퍼를 이용한 자외선 연속경화방법은 드럼형의 스탬퍼를 이용하여 투명한 기판상에 포토 폴리머 미세형상을 연속적으로 성형하는 유일한 방법이될 수 있다. 이에 따라 대면적의 미세형상을 갖는 기판의 연속성형을 가능하게 하여 평면 디스플레이 부품, 프로젝션용 스크린, 항력감소를 위한 리블렛 구조물과 같이 대면적의 미세형상을 요구하는 부품의 저가 생산을 가능하게 한다.According to the present invention as described above, large-area, large-scale, low-cost production is possible. In addition, the UV continuous curing method using the drum-type stamper proposed in the present invention can be the only method of continuously forming the photo polymer micro-shape on a transparent substrate using the drum-type stamper. This enables continuous molding of substrates with large area micro- shapes, enabling low-cost production of parts requiring large-scale micro shapes, such as flat panel display parts, projection screens, and riblet structures for drag reduction. .

특히 유리 기판상에 높은 열적 안정성과 광특성을 갖는 대면적 미세형상의 양산성형을 가능하게 함으로써 대형 평면 디스플레이 부품의 저가 생산이 가능하게 된다.In particular, by enabling mass production of large-area microstructures having high thermal stability and optical properties on glass substrates, low-cost production of large flat-panel display parts is enabled.

Claims (9)

대면적을 포함한 미세형상의 연속 구조물 성형을 위한 방법에 있어서,In the method for forming a microstructure continuous structure including a large area, 자외선 연속경화 성형을 위한 드럼형 스탬퍼를 제작하기 위해 드럼형 스탬퍼의 마더를 제작하는 단계;Manufacturing a mother of the drum-type stamper to manufacture a drum-type stamper for ultraviolet continuous curing molding; 상기 공정으로 제작된 마더를 이용하여 드럼형 스탬퍼를 제작하는 단계;Manufacturing a drum-type stamper by using the mother produced in the process; 상기 공정에 의해 제작된 드럼형 스탬퍼를 이용하여 자외선 연속 경화 시스템을 구축하는 단계;Constructing an ultraviolet continuous curing system using the drum-type stamper manufactured by the above process; 상기 단계로부터 구축된 자외선 연속 경화 시스템의 드럼형 스탬퍼와 이송용 롤러를 이용하여 두 개의 롤러 사이로 강성 기판 또는 강성 기판 상의 필름형 기판이 지나가도록 하고, 상기 드럼형 스탬퍼가 포토폴리머와 접촉하는 순간 자외선을 조사하여 강성을 갖는 기판 또는 필름형 기판상에 대면적의 미세형상을 연속성형 하는 자외선 연속경화 성형단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세형상 구조물의 연속 성형방법.A drum-type stamper and a transfer roller of the ultraviolet continuous curing system constructed from the above step are used to pass a rigid substrate or a film-like substrate on the rigid substrate between two rollers, and at the moment when the drum-type stamper comes into contact with the photopolymer, The continuous molding method of the microstructure, characterized in that it comprises an ultraviolet continuous curing molding step of continuously forming a large area on the substrate having a rigid or film-like substrate by irradiation. 미세형상 연속성형을 위해 자외선 연속경화법에 사용하기 위한 스탬퍼 제조방법에 있어서,In the stamper manufacturing method for use in the UV continuous curing method for the micro-shaped continuous molding, 상기 스탬퍼 제조방법은,The stamper manufacturing method, 미세형상의 유연성 마더를 제조하는 단계;Manufacturing a flexible flexible mother; 상기 미세형상을 가지고 있는 유연성 있는 마더를 원통형 고정대에 접합하는단계;Bonding the flexible mother having the micro shape to a cylindrical holder; 상기 마더를 전주도금하여 드럼형 스탬퍼의 일부 또는 전부를 성형하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 미세형상의 연속 성형을 위한 스탬퍼 제조방법을 특징으로 하는 미세형상 구조물의 연속성형을 위한 스탬퍼 제조방법.Stamper manufacturing method for the continuous molding of the micro-shaped structure, characterized in that the step of pre-plating the mother to form a part or all of the drum-shaped stamper. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 미세형상을 가지고 있는 유연성 있는 마더를 원통형고정대에 접합하고 이를 전주도금하여 드럼형 스탬퍼의 일부 또는 전부를 제작하는 것을 특징으로 하는 미세형상 구조물의 연속성형을 위한 스탬퍼 제조방법.The method of manufacturing a stamper for continuous forming of the micro-shaped structure, characterized in that for producing a part or all of the drum-shaped stamper by bonding the flexible mother having the micro-shaped to the cylindrical fixture and pre-plated it. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 드럼형 스탬퍼의 외벽면 구조물 내부에 드럼형 스탬퍼 지지용 구조물을 위치시키고 내부공간을 전주도금, 분무성형, 접착용폴리머 충진 등의 방법, 또는 이에 준하는 변형된 방법으로 채워서 제작하는 것을 특징으로 하는 미세형상 구조물의 연속성형을 위한 스탬퍼 제조방법.Positioning the drum-type stamper supporting structure in the outer wall structure of the drum-type stamper and filling the inner space by a method such as electroplating, spray molding, adhesive polymer filling, or a modified method according to the same. Stamper manufacturing method for the continuous molding of microstructures. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 유연성이 높은 고무 기반 마더 제작을 위해 고무 기판상에 포토 리소그래피, 홀로그램 레코딩의 방법을 이용하여 포토 레지스트 미세형상을 형성하는 것을 특징으로 하는 미세형상 구조물의 연속성형을 위한 스탬퍼 제조방법.Stamper manufacturing method for the continuous molding of the microstructures, characterized in that to form a photoresist microstructure using a method of photolithography, hologram recording on the rubber substrate for the production of the highly flexible rubber-based mother. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 유연성이 높은 마더의 제작을 위해 미세형상을 갖는 실리콘 그리고 금속 마스터를 제작하고 이를 실리콘 러버몰딩하여 마더를 제작하는 것을 특징으로 하는 미세형상 구조물의 연속성형을 위한 스탬퍼 제조방법.Method of manufacturing a stamper for the continuous forming of the micro-shaped structure, characterized in that for producing the flexible mother to produce a silicon and a metal master having a micro-shape and silicon rubber molding it. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 미세형상이 형성된 마더상에 전주도금을 통해 금속박판을 제작하고 이를 드럼 형상의 구조물에 부착하여 드럼형 스탬퍼로 제작하는 것을 특징으로 하는 미세형상 구조물의 연속성형을 위한 스탬퍼 제조방법.Stamper manufacturing method for the continuous forming of the micro-shaped structure, characterized in that to produce a metal thin plate by electroplating on the mother formed the micro-shaped and attached to the structure of the drum-shaped stamper. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 드럼형 구조물상에 미세형상을 정밀 기계가공을 통해 직접 형성하여 스탬퍼를 제작하는 것을 특징으로 하는 미세형상 구조물의 연속성형을 위한 스탬퍼 제조방법.Stamper manufacturing method for the continuous molding of the micro-shaped structure, characterized in that to produce a stamper by directly forming a micro-shaped on the drum structure through precision machining. 미세형상 구조물의 연속성형을 위해 자외선 연속경화법에 사용하기 위한 스탬퍼에 있어서,In the stamper for use in the UV continuous curing method for the continuous molding of microstructures, 상기 스탬퍼는,The stamper is, 드럼형으로 이루어지며, 그 드럼형 스탬퍼의 외벽면 구조물 내부에 드럼형스탬퍼 지지용 구조물이 있으며, 그 내부 공간은 전주도금, 분무성형, 접착용 폴리머 충진으로 채워서 구성된 것을 특징으로 하는 미세형상 구조물의 연속성형을 위한 스탬퍼.It is made of a drum type, there is a structure for supporting a drum-type stamper inside the outer wall structure of the drum-shaped stamper, the inner space of the micro-shaped structure, characterized in that the filling consisting of electroplating, spray molding, adhesive polymer filling Stamper for continuous forming.
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