KR20170122186A - 이산 기판들 ⅱ의 텍스쳐링을 위한 방법 - Google Patents

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Abstract

디스플레이들, 조명 또는 태양 전지판들과 같은 이산 기판들을 텍스쳐링 또는 패터닝하기 위한 적어도 하나의 롤을 포함하는 롤-투-플레이트 프로세스로서, 연속 층의 형태로 임프린팅 래커를 공급하는 단계, 상기 임프린팅 래커를 후방 측면 및 전방 측면을 갖는 몰드로 텍스쳐링하는 단계를 포함하는, 상기 롤-투-플레이트 프로세스에 있어서, 상기 후방 측면은 상기 적어도 하나의 롤과 마찰 접촉하고, 상기 전방 측면은 기능 영역을 포함하고, 상기 기능 영역은 개구들(openings) 및 상승부들(elevations)에 의해 형성되어 임프린트된 래커를 획득하기 위해 상기 임프린트 텍스쳐에 볼륨들(volumes)을 생성한 다음, 선택적으로 고체화된 텍스쳐 또는 패턴화 층을 획득하기 위해 상기 임프린트된 래커를 경화하고, 상기 텍스쳐링 및 패터닝은 상기 리드-인 영역의 상기 텍스쳐와 상이한 텍스쳐를 갖는 상기 기능 영역이 뒤따르는, 가스가 빠져나갈 수 있는 텍스쳐를 갖는 리드-인 영역인 시작 영역을 포함하는 임프린트 텍스쳐로 수행되는 것을 특징으로 한다.

Description

이산 기판들 Ⅱ의 텍스쳐링을 위한 방법
본 발명은, 임프린팅 래커(imprinting lacquer)에 스탬프를 임프린팅 하고, 이어서 임프린트된 래커(imprinted lacquer)를 경화하여(curing), 이산 기판 상에 부가적인 기능적인 텍스쳐된 층을 생성시킴으로써, 디스플레이들, 조명(lighting) 또는 태양 전지판들(solar panels)과 같은 이산 기판들을 텍스쳐링하거나 패터닝하는 방법에 관한 것이다. 이러한 부가적인 층의 기능은 다른 것들 중에서 빛 관리 층(light management layer)으로부터 소수성 층(hydrophobic layer), 장식용 용도 또는 바이오 센서들에서의 사용까지 다양할 수 있다. 본 발명은 또한 이산 기판들을 텍스쳐링하거나 패터닝하기 위해 래커를 임프린트하는 스탬프에 관한 것이다. 디바이스들 상에서의 기능적인 텍스쳐된 층들의 사용은 중요한 주제이다. 이러한 층들의 스마트한 사용은 성능을 향상시키고, 비용을 줄이거나 제품의 시각적 외관을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 확산 층들(diffusing layers)은 디스플레이들에서 사용되어, 더 얇은 LED 백라이트 개념들의 사용을 가능하게 하고, 측면들로부터 디스플레이를 조명한다. 다른 새로운 첨단기술 가능성들은 더 많은 빛을 추출하기 위해 그들의 유기 발광 다이오드(OLED: organic light-emitting diode) 조명 패널들의 효율성 또는 통합을 향상시키는 기능적인 텍스쳐된 층들의 태양 전지판들로의 통합이다.
기능적인 텍스쳐된 층들은 임프린트 리소그래피의 사용에 의해 만들어질 수 있다. 이러한 경우, 기판, 또는 몰드, 또는 양면들은 래커(수지 또는 절연도료)로 코팅된다. 그 사이에 래커로 기판상의 몰드를 가압한 후, 텍스쳐된 래커는 고체상으로 경화된다. 경화 방법은 열 또는 UV 광(UV light)의 사용에 의해 이루어질 수 있다. 이미 1978년에 이러한 기술이 미국 특허 제4,128,369호에 언급되었다. 그 이상의 선구자적 업적이 1995년에 Chou에 의해 수행되었다. 그는 경성 스탬프(rigid stamp)의 사용에 의해 25nm 이하 텍스쳐들이 복제될 수 있음을 높은 처리량 대량 생산(미국 특허 제5,772,905호)에서 또는 Stephen Y. Chou, Peter R. Krauss, Preston J. Renstrom에 의한 논문(Appl. Phys. Lett. 67 (1995) 3114-3116)에서 설명했다. 나중에, 경성 몰드 또는 벤딩된 얇은 금속 시트에 압력을 가하여 텍스쳐들을 복제하는 롤러의 사용이 설명되었다(논문 Hua Tan, Andrew Gilbertson, Stephen Y. Chou, J. Vac. Sci. Technol., B 16 (1998) 3926-3928).
많은 연구소들과 회사들이 이러한 작업을 계속하여 상이한 기술들이 생겼다. 미국 특허 제6,334,960호, 미국 특허 출원 제2004/0065976호 및 미국 특허 제8,432,548호에 기술된 바와 같이, 반도체 산업에서, 플레이트-투-플레이트 임프린팅은 전송 프로세스, 재료들, 및 정밀 위치 설정과 결합하여 경성 스탬프를 사용함으로써 적용된다. 예를 들어, 미국 특허 제8,027,086호에 기술된 바와 같이, 롤-투-롤 임프린팅 기술은 연속 프로세스에서 호일들 또는 필름들을 텍스쳐링하기 위해 플렉시블 기판들과 결합하여 텍스쳐된 롤러들을 사용한다.
처음으로 언급된 플레이트-투-플레이트 기술은 높은 위치 정확도로 균일하고 평탄한 웨이퍼들에 작은 텍스쳐들(100nm 이하의 해상도)의 정밀한, 웨이퍼-스케일, 임프린팅을 위해 설계된다. 그러나, 중국 특허 출원 CN 103235483에 기술된 바와 같이, 이러한 기술은 더 큰 영역들로 스케일링하기가 어렵다. 롤-투-롤 기술의 사용에 의해, 텍스쳐된 호일들은 높은 생산 속도들로 연속적으로 만들어질 수 있다. 이러한 호일들은 플렉시블한 적용들을 위해 기판들로 사용될 수 있거나 경성 기판들로 적층될 수 있다. 그러나, 후자는 텍스쳐된 호일을 경성 기판 또는 제품에 접착하기 위해 중간 접착 층의 추가 비용들이 든다. 따라서, 제 3의 새로운 기술이 개발되고 있다: 직접 롤-투-플레이트 임프린팅. 본원에서, 기능적인 텍스쳐된 층은 수십 내지 수백 미크론 두께의 중간 두께의 접착 층들 없이 이산 기판상에 직접 적용된다. 이러한 프로세스들에서, 프랑스 특허 제2,893,610호에 예시된 바와 같은 텍스쳐된 롤러 또는 미국 특허 제7,824,516호에 개시된 바와 같은 제거 가능한 플렉시블 스탬프가 사용된다. 연속적인 롤-투-롤 프로세스와 대조적으로, 불연속적인 롤-투-플레이트 프로세스의 문제점들은 시작-정지 효과들이다. 플레이트-투-플레이트 프로세스뿐만 아니라 롤-투-롤 프로세스와 비교된 추가 문제점은 텍스쳐된 표면이 통상적으로 롤-투-플레이트 프로세스에서 더 작은 샘플들로 절단되지 않는다는 사실이다. 그러므로, 샘플들의 에지들(edges)을 포함하는 전체 샘플은 이러한 후-처리 없이 롤-투-플레이트 프로세스에서 잘 제어되어야 한다.
도입 단락에서 이미 언급된 바와 같이, 임프린팅은 래커를 기판 (패널) 상에 또는 몰드 상에 코팅하고, 몰드와 기판을 그 사이에 래커로 접촉시킴으로써 이를 임프린팅 (텍스쳐링) 함으로써 성취된다. 몰드로서, 플렉시블 스탬프, 경성 스탬프, 또는 텍스쳐된 롤러 중 하나가 사용될 수 있다. 코팅은 디스펜싱(dispensing), 잉크-젯 프린팅, 스크린 프린팅, 젯팅(jetting), 분무(spraying), 기판 또는 스탬프 상에 래커를 슬롯-다이 코팅 또는 롤-코팅하는 것과 같은 다양한 방식들로 행해질 수 있지만, 그로 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 과정에서 용어 "래커(lacquer)"에 의해, 물질은 기판상에 코팅될 수 있고 당업자에게 공지된 방법들에 의해 텍스쳐링될 수 있다(임프린팅될 수 있다)는 것을 의미한다. 래커는 광개시제들(photo-initiators) 및 크로스링킹 아크릴계들(crosslinking acrylate groups)이 가능하게 첨가된 모노머들, 올리고머들을 통상적으로 포함한다. 다른 가능한 재료들은 경화성 졸겔들(curable sol-gels) 및 에폭시들이다(그러나, 이에 제한되지는 않음). 래커는 임프린트된 패턴을 유지하도록 경화될 수 있다. 이러한 경화 프로세스들이 또한 공지되어 있고, 열 경화, UV 광에 의한 경화, 화학적으로 유도된 경화 및 그 자체로 공지된 다른 방법들을 포함한다. 이러한 래커들은 또한 코팅들, 수지들, 절연도료들 등으로서 칭해진다. 또한, 본 발명의 과정에서, 래커들로 임프린팅되고 있는 아이템들은 기판들 또는 패널들로 칭해진다. 이러한 기판들 또는 패널들은 예를 들어, 유리, 플라스틱 또는 금속 기판들과 같은 서브-어셈블리들일 수 있거나 디스플레이들, 조명 또는 태양 전지 패널들과 같은 마감 디바이스들일 수 있다.
이산 패널들 또는 기판들의 롤-투-플레이트 임프린팅 프로세스에 의한 텍스쳐링은 불연속적이다. 각 패널에 대해, 시작-정지 순간이 존재할 것이다. 이러한 프로세스의 시작은 몇가지 문제점들을 갖는다. 기판은 몰드의 아래쪽에 위치되어야 한다. 롤-투-플레이트 프로세스에서, 기판은 플렉시블 몰드를 갖는 롤러의 아래로 수평방향으로 슬라이딩된다. 이것은 각 기판에 대한 불연속 프로세스이기 때문에, 기판상에 배치된 몰드와 임프린트 래커 사이의 제 1 접촉이 존재할 것이다. 몰드 상의 텍스쳐들로 인해, 가스는 제 1 접촉 영역의 텍스쳐된 몰드와 래커 사이에 갇히게 될 것이다. 렌티큘러들과 같은 별개의 채널들을 갖는 텍스쳐들의 경우 갇힌 가스는 측면들로 탈출할 수 있다. 대부분의 3D 텍스쳐들, 특히 반전 3D 텍스쳐들 및 랜덤 3D 텍스쳐들의 경우, 대부분의 응용들에서 갇힌 가스 또는 공기가 탈출할 수 없다. 이것은 텍스쳐의 불완전한 복제를 야기할 것이다. 이것은 적어도 텍스쳐의 기능의 부분적인 손실을 야기할 것이며, 또한 시각적으로 매력적이지 않을 수 있다. 불연속적인 플레이트-투-플레이트 프로세스에서, 이러한 문제점은 진공 단계를 포함함으로써 해결된다. 순환하는 롤-투-플레이트 프로세스에서, 어떠한 진공 단계도 적용되지 않는다. 공기 포함은 텍스쳐의 조정에 의해 해결되어야 한다.
WO 2007/123805 A2는 나노-임프린트 몰드를 유지하는 템플릿 내의 채널들 또는 홀들을 사용하여 부분 진공의 생성에 의해 나노-임프린트 리소그래피 템플릿의 근방에서 원하는 환경을 생성 및 유지하기 위한 리소그래픽 임프린팅 시스템을 기술한다.
WO 2007/132320 A2는 그 중에서도 몰드를 포함하는 나노프린트 리소그래피 템플릿을 기술하고, 단락 [0041]에서 몰드는 중합체 물질(polymeric material)의 작은 물방울들(droplet)과 접촉한다는 것을 설명한다. 이는 작은 물방울들이 퍼지도록 하고, 중합체 물질의 인접한 액체 시트(liquid sheet)를 생성하도록 한다. 중합체 물질의 시트는 남아있는 작은 물방울들에 의해 둘러싸인다. 남아있는 작은 물방울들 사이의 볼륨(volume)은 가스가 기판의 에지들로 밀릴 수 있는 가스 통로를 나타낸다. 액체 시트의 에지는 남아있는 작은 물방울들 사이의 볼륨 내의 가스들을 기판의 에지들을 향해 밀어내는 기능을 하는 액체-가스 인터페이스를 정의한다. 그 결과, 가스 통로들과 함께 액체-가스 인터페이스는 중합체 물질의 액체 시트 내의 가스들의 갇힘을 방지하지 않으면서 감소시킨다.
EP 1 958 025 B1은 기판과 몰드 어셈블리 사이의 중합체 물질의 플레이트-투-플레이트 임프린팅 프로세스를 기술한다. 프로세스는 척(chuck)과 영구 접촉하는 몰드 어셈블리를 사용한다. 몰드 어셈블리는, 가스가 상기 기판과 상기 몰드 어셈블리 사이로부터 분출하고, 상기 액체는 상기 몰드 어셈블리와 기판 사이에 나타난 볼륨을 채우도록, 진공에 의해 벤딩된다.
US 2007/0228589 A1은 기판과 몰드 어셈블리 사이의 중합체 물질의 플레이트-투-플레이트 임프린팅 프로세스를 기술한다. 몰드 어셈블리는 템플릿 척과 영구 접촉한다. 몰드 어셈블리는, 가스가 상기 기판과 상기 몰드 어셈블리 사이로부터 분출하고, 상기 액체는 상기 몰드 어셈블리와 기판 사이에 나타난 볼륨을 채우도록, 다수의 영역들 내의 진공에 의해 벤딩된다.
플레이트-투-플레이트 프로세스의 표준으로서, 임프린트 프로세스동안 진공이 가해지고, 상기에서 논의된 바와 같은 공기 포함 문제는 존재하지 않을 것이다. 그러나, 비용 및 택트(tact) 시간을 줄이기 위해, 진공의 레벨은 감소되어야 하거나 진공 단계는 제거되어야 한다. 공기 포함에 대처하기 위한 다른 해결책들이 종래 기술에서 제안되어왔다.
한국 특허 출원 KR 20130123760은 공기 방울들에 대한 카메라 검출 시스템을 제안하고, 공기 방울들이 가시적인 경우 진공 단계의 압력과 길이를 조정할 것이다. 이러한 제안된 해결책은 시스템을 더욱 비싸고 느리게 할 것이다.
본 발명은 종래 기술의 문제점들을 감소시키거나 방지하고자 한다. 이러한 목표는, 연속적인 층 형태의 임프린팅 래커를 공급하는 단계, 임프린팅 래커를 후방 측면 및 전방 측면을 갖는 몰드로 텍스쳐링하는 단계를 포함하는, 디스플레이들, 조명 또는 태양 전지판들과 같은 이산 기판들을 텍스쳐링하거나 패터닝하기 위한 적어도 하나의 롤을 포함하는 롤-투-플레이트 프로세스에 의해 성취되고, 후방 측면은 적어도 하나의 롤과 마찰 접촉하고, 전방 측면은 개구들에 의해 기능 영역이 형성된 기능 영역을 포함하는 임프린트 텍스쳐를 나타내어서, 상승부들(elevations)은 임프린트 텍스쳐에 볼륨들을 생성한 다음, 선택적으로 임프린트된 래커를 얻고, 이후 임프린트된 래커를 경화하여 응고된 텍스쳐된 또는 패터닝된 층을 얻고, 텍스쳐링 또는 패터닝은 리드-인 영역의 텍스쳐와 상이한 텍스쳐를 갖는 기능 영역이 뒤따르는, 가스가 빠져나갈 수 있는 텍스쳐를 갖는 리드-인 영역인 시작 영역을 포함하는 임프린트 텍스쳐로 수행되는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 방법의 바람직한 실시예들은 종속항들로부터 유도될 수 있다. 대부분의 애플리케이션들에서, 텍스쳐링 프로세스가 공기에 적용될 것이다. 그러므로, 이러한 애플리케이션에서 언급된 공기는 일반적인 가스 용어를 대신한다. 그러나, 본 발명은 또한 예를 들어 - 아르곤, 질소, 또는 이산화탄소와 같은 다른 가스 조건들에서 적용되는 텍스쳐링 프로세스에 관한 것이지만 이에 제한되는 것은 아니다.
대만 특허 출원 TW 201036799는 공기가 전체 영역 프로세스 동안 빠져나갈 수 있는 내부 영역에 넓은 트렌치를 제안한다. 이러한 트렌치는 기능 영역들의 가까이에 배치되지만 기능 영역에 연결되지 않는다. 반도체 애플리케이션들의 경우 웨이퍼가 더 작은 조각들로 다시 절단되기 때문에, 이러한 트렌치는 최종-제품 상에는 존재하지 않을 것이다. 본 발명은 시각적으로 매력적일 것이며 따라서 제거될 필요가 없는 방식으로 정의된 리드-인 영역에서만 텍스쳐를 조정함으로써 공기 포착 문제(air entrapment problem)를 해결한다. 기능 영역의 텍스쳐는 변경되지 않는다. 미국 특허 출원 US20080099175는 마이크로 또는 나노 구조에 횡 방향으로 연결된 유동 채널을 제안한다. 이에 의해, 복제 물질이 마이크로 또는 나노-텍스쳐들을 복제하기 위해 몰드 내로 가압되면 공기 또는 가스가 빠져나갈 수 있다. 유동 채널은 최종 제품의 일부가 아닐 것이다. 본 발명은 전체 영역 프로세스에 의해서가 아니라 리드-인 영역에서 임프린트 프로세스를 시작한다. 이러한 리드-인 영역에서의 텍스쳐는 시작적으로 매력적일 것이며 따라서 제거될 필요가 없는 방식으로 공기 포착을 방지하도록 변경된다.
본 발명은 이제 이하 도면들을 참조하여 보다 상세히 설명된다:
도 1은 임프린팅 프로세스를 개략적으로 도시한 도면.
도 2a, 도 2b, 및 도 2c는 임프린팅 프로세스 동안 공기 포함들의 형성을 개략적으로 도시한 도면.
도 3a 및 도 3b는 개방형 채널 구조 및 반전 3D 텍스쳐(inverted 3D texture)(어떠한 공기도 빠져나갈 수 없는)를 개략적으로 도시한 도면.
도 4는 롤러에 압력을 가하고 래커의 작은 나머지를 사용함으로써 래커의 작은 전면의 형성을 개략적으로 도시한 도면.
도 5는 종래 기술에 따른 임프린팅 프로세스에 의해 획득된 임프린트된 패널을 개략적으로 도시한 도면.
도 6은 본 발명에 따른 임프린팅 프로세스에 의해 획득된 임프린트된 패널을 개략적으로 도시한 도면.
"임프린트 텍스쳐" 및 "임프린트 패턴"이라는 용어들은 본 발명 전반에 걸쳐 동의어로 사용된다.
이제 도 1을 참조하면, 개략적인 롤-투-플레이트 임프린트 프로세스가 도시된다. 이러한 경우, 기능적인 임프린트 층은 기판(104)의 상부에 도포될 것이다. 기판(104)은 임의의 재료일 수 있다; 바람직하게는 기판(104)은 유리, 금속 시트들, 폴리카보네이트, PEN, PET, 또는 PMMA를 포함하거나 이들로 제조된다. 기판(104)은 예를 들어 접착 증진 층(adhesion promotion layer) 및/또는 투명 전도 층(transparent conductor layer)(예를 들어, 인듐 주석 산화물, 알루미늄 도핑된 산화 아연 또는 플루오르 도핑된 산화주석)와 같은 표면의 상부에 코팅된 하나 이상의 추가 층(들)을 지닐 수 있다. 원하는 임프린트 층은 복제 또는 임프린트 프로세스의 사용에 의해 기판(104)의 상부에 추가될 수 있다. 이 경우, 기판(104)은 형성가능한 임프린트 래커(103)로 코팅된다. 기판은 가이던스(guidance) 및 반대 압력(counter pressure)을 위해 플랫폼(110) 상에 배치된다. 이러한 플랫폼(110)은 하나 또는 다수의 롤러들, 고정 테이블, 이동 테이블 또는 충분한 반대 압력을 제공하는 임의의 다른 플랫폼일 수 있다. 도 1에서, 몰드는 플렉시블 스탬프(100)이다. 플렉시블 스탬프(100)는 "임프린트 텍스쳐" 또는 "임프린트 패턴"이라고도 칭해지는 지지 플렉시블 스탬프 베이스 및 패턴화된 외부 표면(101)을 갖는다. 이러한 임프린트 텍스쳐는 당업자들에게 릴리프 패턴(relief pattern)으로 알려진, 기능 영역이 개구들 및 상승부들에 의해 형성된 기능 영역을 포함한다. 이러한 릴리프 패턴화된 외부 표면(101)은 기판상의 원하는 텍스쳐의 네거티브(또는 반전) 텍스쳐이다. 플렉시블 스탬프 베이스(100) 및 패턴화된 외부 표면은 예를 들어 밀링(milling) 또는 핫 엠보싱 프로세스에 의해 제조된 얇은 금속 시트들 또는 플라스틱 시트들과 같은 하나의 동일한 재료로 제조될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 플렉시블 스탬프는 또한, 예를 들어, PET 호일, PC 호일, PEN 호일 또는 얇은 금속 시트들, 및 접착된 텍스쳐된 유기 층(101), 예를 들어 아크릴레이트 물질(acrylate material), 졸겔 물질, 에폭시 또는 제 2의 텍스쳐된 플라스틱 호일과 같은 베이스(100)로서 플렉시블 시트를 갖는 둘 이상의 재료들을 사용하여 제조될 수 있지만 이에 제한되는 것은 아니다. 플렉시블 스탬프의 견고성 또는 기능을 향상시키기 위해 예를 들어 스틱-방지 층과 같은 더 많은 층들이 추가될 수 있다. 바람직하게는, 플렉시블 스탬프(100)는 0.1 기가 파스칼(GPa:Giga Pascal)과 10 기가 파스칼(GPa) 사이, 특히 바람직하게는 0.5 기가 파스칼(GPa) 및 5 기가 파스칼(GPa) 사이의 영율(Young's Modulus)을 나타낸다. 영율은 ASTM E111에 따라 측정되었다.
플렉시블 스탬프(100)는 임프린트 롤러들(102A & 102B) 위에서 가이드된다. 단순화를 위해 두 개의 롤러들(102)이 도시된 것을 알아야 한다. 하나의 롤러는 충분할 수 있거나 더 많은 롤러들이 플렉시블 스탬프(100)를 가이드하기 위해 추가될 수 있다. 롤러들은 예를 들어 스테인레스 스틸(그러나 이에 제한되지는 않음)과 같은 경성 물질로 제조될 수 있지만, 바람직하게는 롤러들은 예를 들어 전형적으로 쇼어-A 경도 50-60 사이를 갖는 폴리클로로프렌(polychloroprene), 폴리우레탄 또는 EPDM과 같은 보다 신축성있는 재료(그러나 이에 제한되지는 않음)로 제조된다. 롤러들(102)의 회전은 화살표들로 나타낸 임프린트 방향을 나타내며, 기판(108)의 시작에서 임프린트를 시작하고 기판(109)의 단부에서 종료한다. 임프린트 래커(103)는 기판(104)의 표면에 공급된다. 텍스쳐를 플렉시블 스탬프(100)의 외부 표면을 갖는 플렉시블 스탬프(100)로 전달하기 위해, 원하는 텍스쳐의 반전 텍스쳐를 갖는 임프린트 텍스쳐(101)는 그 사이에 임프린트 래커(103)를 갖는 기판(104) 상에 가압된다. 결과적으로, 형성가능한 임프린트 래커(103)는 열적으로 또는 UV 광(106)의 사용에 의해 고체화된 층(107)을 야기하도록 고체화된다. 도 1에서, 형성가능한 래커는 UV 광원(105)으로부터 UV 광(106)의 사용에 의해 고체화된다. UV 광원(105)은 투명한 플렉시블 스탬프(100) 위에 배치될 수 있다. 또는, 기판(104)이 투명한 경우, UV 광원(105)은 투명 기판(104)의 아래에, 플렉시블 스탬프(100)에 대향하여 위치될 수 있다. 도 1에서, UV 광원(105)의 위치는 롤러들(102A 및 102B) 사이이다. UV 광원(105)은 또한 두 롤러들(102) 중 하나에 배치될 수 있거나 롤러들(102)에 대향하여 배치될 수 있다. 임프린트 래커(103)의 고체화 이후, 플렉시블 스탬프는 기판(104) 상의 고체화된 층(107)으로부터 분리되어 고체화된 층(107)을 갖는 기판이 스탬프(100)의 형태로 탬플릿으로부터 이격된다. 플레이트-투-플레이트 프로세스와는 달리, 기판은 몰드 아래를 향해 기계적으로 이동된다. 롤러들(102) 사이의 갭과 반대 압력 플랫폼(110)이 제어될 수 있다. 이것은 기판의 고정된 두께에 대해, 갭이 설정될 수 있어서 몰드가 오직 래커에만 접촉하고 기판의 에지에는 접촉하지 않을 것임을 의미한다. 실제로, 이것은, 래커 두깨가 보통 미크론 범위이고 기판 두께가 보통 수백 미크론 두께로 다양할 것이기 때문에, 어려울 것이다. 따라서, 제 1 롤러(102A)는 기판이 도 2a에 도시된 바와 같이 스탬프를 건드리지 않고 들어갈 수 있는 입구 갭(200)을 제공하도록 들어올려질 수 있다. 동일한 갭은 플랫폼(110)을 하강시킴으로써 성취될 수 있다. 도 2b에 도시된 바와 같이, 기판의 로딩 이후, 스탬프를 갖는 텍스쳐된 롤러 또는 롤러는 다시 하강된다. 제 1 롤러(102A)를 하강시키는 동안, 공기는 텍스쳐된 몰드와 래커의 사이의 제 1 접촉 영역(201)에 빠져들 것이다. 도 2c에 도시된 바와 같이, 롤러가 하강하여 래커가 없는 유리 에지들과 먼저 접촉하는 경우, 공기는 래커를 임프린팅하는 시작 동안 동일한 제 1 접촉 영역(201)에 갇힐 것이다. 도 2c에 도시된 바와 같이 몰드와 임프린트 래커 사이의 제 1 접촉 영역은 임프린트 갭(200)이 잘 제어되고 롤러가 하강되지 않거나 들어올려지지 않는 경우에 유사할 것이다. 또한, 이러한 경우에, 몰드와 임프린트 래커 사이에 제 1 접촉 영역에서 갇힌 공기가 존재할 것이다.
공기가 제 1 접촉 영역(201)으로부터 빠져나갈 수 있는 특정 몰드 텍스쳐들이 존재한다. 이들은 공기가 빠져나갈 수 있는 개방 채널들을 갖는 텍스쳐들이다. 채널들을 갖는 텍스쳐들의 예시들은 2D 렌티큘러 구조들 또는 렌즈들 또는 피라미드들 사이의 채널들을 갖는 몰드 상의 몰드, 렌즈-어레이들, 및 피라미드들-어레이들 상의 그레이팅들(gratings)이다. 개방 채널 텍스쳐의 예시가 도 3a에 도시된다. 이러한 예시에서, 피라미드 어레이 텍스쳐(303)를 갖는 몰드는 캐리어(302) 상에 도시된다. 일단 이러한 몰드가 기판(104) 상의 임프린트 래커(103)와 접촉하게 되면, 몰드와 수지 사이의 갇힌 공기는 피라미드 어레이 텍스쳐들 내의 채널들(304)을 통해 빠져나갈 수 있다. 공기가 갇히지 않을 다른 텍스쳐는 텍스쳐 높이가 1 미크론 이하이거나 텍스쳐가 없는 평탄한 표면인 얕은 텍스쳐들이다.
도 3b에 도시된 바와 같이 몰드 상의 반전 3D 텍스쳐들 또는 랜덤 3D 텍스쳐들의 경우, 사이에 임프린트 래커(103)를 함께 갖는 몰드(302)와 기판(104)을 가압하는 동안 공기는 빠져나갈 수 없다. 이러한 도 3b는 몰드(302) 상의 반전 피라미드 어레이(305)를 도시한다. 이러한 피라미드 영역 텍스쳐가 임프린트 래커와 접촉하는 경우, 공기가 포켓들에 갇히고 빠져나갈 수 없다. 공기 탈출 흐름(306)은 임프린트 래커에 의해 차단된다. 이것은 시각적으로 매력적이지 않은 불완전한 복제를 야기할 것이고 광학 텍스쳐의 기능을 제한할 것이다. 예를 들어, 반전 피라미드 어레이 몰드로 임프린팅함으로써 생기는 기판 상의 피라미드 어레이 텍스쳐는 피라미드 보이드의 상부에 위치한 공기방울로 인해 날카로운 피크를 갖지 않을 것이다.
상기 프로세스에서 설명된 바와 같이, 공기 포함들은 몰드 상의 반전 3D 텍스쳐들 또는 랜덤 3D 텍스쳐들을 갖는 임프린트 프로세스를 위한 시작 영역에 존재할 것이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 제 1 롤러를 하강시킨 이후, 래커(401)의 작은 전방은 롤러 상에 압력을 가하고 임프린트 래커(103)의 작은 나머지를 사용함으로써 생성될 수 있다. 이러한 래커 전방부(401)는 텍스쳐 개구들(402)로부터 공기를 가압할 것이다. 반전된 또는 랜덤 텍스쳐들에서의 공기 제거의 정도는 텍스쳐 형태, 래커의 점도 및 임프린팅의 속도에 따라 달라질 것이다. 따라서, 롤러 및 몰드가 수지와 먼저 접촉하는 시작 영역 이후에, 기능적인 텍스쳐, 즉, 기능 영역에서의 공기 포함이 제어 및 방지될 수 있다. 그러나, 기능적인 층에서의 공기 포함의 상기 제어 및 방지는
- 래커의 주어진 점도 및 임프린팅의 주어진 속도에서 충분히 빠른 공기 제거를 허용하는 기능 영역에서 텍스쳐 형태들,
- 임프린팅의 주어진 속도 및 기능 영역에서 주어진 텍스쳐 형태에서 래커가 개구들 내로 충분히 빠르게 흐르도록 충분히 낮아야 하는 래커의 점도들, 및
- 기능 영역에서의 주어진 텍스쳐 형태 및 래커의 주어진 점도에서 래커가 기능 영역의 개구들을 채우기에 충분한 시간을 갖게 되도록 충분히 낮아야 하는 임프린팅 속도들에 제한된다.
도 5에서, 고체화된 임프린트 텍스쳐(107)를 갖는 임프린트된 패널의 개략적인 도면이 주어진다. 이러한 예시에서, 화살표로 표시되고 도 1에 정의된 바와 같이, 임프린트 방향을 갖는 임프린트 프로세스, 임프린트 프로세스의 시작은 기판 시작면(108)에 있다. 임프린트 프로세스는 기판 종료면(109)에서 종료한다. 기능적인 텍스쳐된 영역은 길이(503) 및 폭(504)으로 정의된다. 그러나, 몰드가 수지에 접촉한 결과로서 프로세스의 시작시에 공기 포함으로 인해, 우수한 복제 품질을 갖는 기능 층의 크기가 감소된다. 몰드 상의 반전 3D 임프린트 텍스쳐들 또는 랜덤 3D 임프린트 텍스쳐들을 사용하는 경우, 공기 포함을 갖는 시작 영역(506)이 존재할 것이다. 이러한 시작 영역의 폭은 기능 영역(507)의 폭과 동일한 폭(504)을 가질 것이다. 시작 영역(505)의 길이는 롤러 및 접촉 영역의 직경에 의해 정의된다. 시작 영역의 길이는 0.1 내지 50 밀리미터 사이일 수 있다. 일반적으로, 공기 포함들을 갖는 시작 영역의 길이는 0.5 내지 20 밀리미터일 것이다. 이러한 시각적으로 매력없는 시작 영역은 전체 기능 영역 길이(503)의 일부가 될 것이다. 도 5의 그림에서, 패널은 기능 영역 주위에 명확한 에지들로 그려진다. 원칙적으로 전체 영역은 임프린팅될 수 있거나, 임의의 특정 영역은 코팅되고 임프린팅될 수 있다. 각각의 경우, 롤러와 몰드가 처음으로 수지와 접촉하는 시작 영역에서 가시적인 공기 방울들이 존재할 것이다.
이러한 공기 방울들을 방지하기 위한 해결책은 몰드의 텍스쳐를 변경하고 공기가 빠져나갈 수 있는 리드-인 영역 텍스쳐를 갖는 리드-인 영역을 추가하는 것이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 이러한 리드-인 영역(601)은 기능 층(507) 앞에 추가되어 기판 시작면(108)에서 제어된 임프린트 프로세스를 시작한다. 기능 층(507)은 공기 포함 없이 상술된 바와 같이 폭(504)과 길이(503)로 임프린트될 것이다. 리드-인 영역은 기능 영역(504)의 폭과 동일한 폭 및 길이(602)를 가질 것이다. 길이는 롤러와 접촉 영역의 직경에 의해 정의된다. 전형적으로, 리드-인 영역의 길이는 0.1 내지 50 밀리미터일 수 있다. 보통, 리드-인 영역의 길이는 1 내지 20 밀리미터이다. 리드-인 영역은 기능 영역의 텍스쳐와 비교하여 상이한 리드-인 영역 텍스쳐를 가질 것이다. 몰드 상의 리드-인 영역의 텍스쳐는 공기가 빠져나갈 수 있고 평탄한 표면, 텍스쳐 높이가 1 미크론 이하인 얕은 텍스쳐 또는 예를 들어, 바들, 렌티큘러들, 및 그레이팅들과 같은 2D 텍스쳐들, 및 피라미드들, 블록들, 기둥들, 콘들 및 렌즈들과 같은 일반 3D 텍스쳐들(이에 제한되지는 않음)과 같은 채널들을 갖는 텍스쳐일 수 있다.
언급된 바와 같이, 리드-인 영역의 텍스쳐는 공기가 빠져나갈 수 있는 채널들을 갖는 임의의 텍스쳐일 수 있다. 텍스쳐의 높이 및/또는 깊이는 몰드 상의 기능 영역과 리드-인 영역 사이에서 다를 수 있다. 게다가, 동일한 텍스쳐는 대칭적인 시각적 외관을 위해 기능 영역의 다른면들에 추가될 수 있다. 그러므로, 바람직한 실시예에서, 임프린트 텍스쳐는 임프린팅 프로세스를 시작하는 기능 영역의 일 측면에서 가스가 빠져나갈 수 있는 텍스쳐를 갖는 리드-인 영역을 포함하고, 기능 영역의 하나 이상의 다른 측면들은 시각적 외관을 위한 텍스쳐를 나타내고, 시각적 외관을 위한 텍스쳐는 리드-인 영역의 텍스쳐와 동일하다.
바람직한 특정 텍스쳐들이 존재한다:
1) 채널들이 없는 기능 영역에서의 텍스쳐로서 텍스쳐가 동일한 트랙-피치(track-pitch), 형태 및 크기들을 갖는 마이크로 또는 나노 채널들을 갖는 리드-인 영역 텍스쳐들. 이 경우, 시각적 외관은 더 큰 부분에 대해 보존된다. 일 예는 동일한 트랙 피치, 각도, 및 높이를 갖는 리드-인 영역(601) 내의 대향하는 비-반전 피라미드 어레이 텍스쳐를 갖는 기능 영역(504)에서 반전 피라미드 어레이 텍스쳐를 결합하는 것이다. 다른 예는 몰드 상의 기능 영역에서 반전된 렌즈 텍스쳐로서 동일한 트랙-피치, 렌즈 높이, 및 렌즈 곡률을 갖는 리드-인 영역(601)에서 2D 렌티큘러들을 사용하는 것이다.
2) 리드-인 영역은 1 미크론 이하인 임프린트 텍스쳐 높이 변화(즉, 임프린트 텍스쳐 개구들 및 상승부들 사이의 높이의 거리)로 얕은 텍스쳐 표면을 가질 수 있다. 공기 방울들은 평탄한 수지 표면과 몰드의 얕은 텍스쳐된 리드-인 영역 사이에서 갇히지 않을 것이다.
3) 리드-인 영역은 평탄한 표면을 가질 수 있다. 공기 방울들은 평탄한 수지 표면과 몰드의 평탄한 리드-인 영역 사이에 갇히지 않을 것이다. 평탄한 표면의 경우, 리드-인 영역은 투명하고 덜 가시적일 것이다.
4) 롤러가 처음으로 수지와 접촉하는 리드-인 텍스쳐는 텍스트, 심볼들, 바코드들, 로고의 또는 도면들과 같은 유익한 형태들을 추가하기 위해 사용될 수 있다. 이 경우, 리드-인 영역에서 반전된 유익한 텍스트는 몰드 상의 평탄한 영역에 돌출된 텍스쳐일 것이다. 예를 들어 문자 o와 같이 둘러싸인 영역을 갖는 문자들, 숫자들, 심볼들 또는 그림들은 이러한 주변 영역에 갇힌 공기를 가질 것이다. 이러한 둘러싸인 영역은 완전히 채워져 있거나 공기 배출 채널을 가져야 한다.
본 발명의 추가 부분은 적어도 하나의 롤을 갖는 이산 기판들을 롤-투-플레이트 텍스쳐링 또는 패터닝하기 위한 플렉시블 스탬프이며, 플렉시블 스탬프는 적어도 하나의 롤에 의해 전송될 수 있는 익스텐드(extend)에 대해 플렉시블하며, 플렉시블 스탬프는 임프린트 텍스쳐가 기능 영역이 개구들과 상승부들에 의해 형성되어 임프린트 텍스쳐에 볼륨들을 생성하는 기능 영역을 포함하는 그 외부 표면으로서 임프린트 텍스쳐를 포함하고, 플렉시블 스탬프는, 임프린트 텍스쳐가 임프린트 텍스쳐가 리드-인 영역의 텍스쳐와 상이한 텍스쳐를 갖는 기능 영역이 뒤따르는, 가스가 빠져나갈 수 있는 텍스쳐를 갖는 리드-인 영역인 시작 영역을 포함하는 것을 특징으로 한다. 바람직하게는, 플렉시블 스탬프는 0.1 기가 파스칼(GPa) 및 10 기가 파스칼(GPa) 사이의 영율을 나타낸다.

Claims (16)

  1. 디스플레이들, 조명 또는 태양 전지판들과 같은 이산 기판들을 텍스쳐링 또는 패터닝하기 위한 적어도 하나의 롤을 포함하는 롤-투-플레이트 프로세스로서, 연속 층의 형태로 임프린팅 래커를 공급하는 단계, 상기 임프린팅 래커를 후방 측면 및 전방 측면을 갖는 몰드로 텍스쳐링하는 단계를 포함하는, 상기 롤-투-플레이트 프로세스에 있어서, 상기 후방 측면은 상기 적어도 하나의 롤과 마찰 접촉하고, 상기 전방 측면은 기능 영역을 포함하고, 상기 기능 영역은 개구들(openings) 및 상승부들(elevations)에 의해 형성되어 임프린트된 래커를 획득하기 위해 상기 임프린트 텍스쳐에 볼륨들(volumes)을 생성한 다음, 선택적으로 고체화된 텍스쳐 또는 패턴화 층을 획득하기 위해 상기 임프린트된 래커를 경화하고, 상기 텍스쳐링 및 패터닝은 상기 리드-인 영역의 상기 텍스쳐와 상이한 텍스쳐를 갖는 상기 기능 영역이 뒤따르는, 가스가 빠져나갈 수 있는 텍스쳐를 갖는 리드-인 영역을 포함하는 임프린트 텍스쳐로 수행되는 것을 특징으로 하는, 이산 기판들을 텍스쳐링 또는 패터닝하기 위한 적어도 하나의 롤을 포함하는 롤-투-플레이트 프로세스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 경화는 열적으로 및/또는 UV 광을 적용함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는, 이산 기판들을 텍스쳐링 또는 패터닝하기 위한 적어도 하나의 롤을 포함하는 롤-투-플레이트 프로세스.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 몰드 상의 상기 리드-인 영역은 채널들을 포함하는 텍스쳐를 나타내는 것을 특징으로 하는, 이산 기판들을 텍스쳐링 또는 패터닝하기 위한 적어도 하나의 롤을 포함하는 롤-투-플레이트 프로세스.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 채널들은 블록들, 바들, 기둥들, 렌티큘러들, 그레이팅들, 정각뿔들, 콘들 및/또는 렌즈들의 형태인 것을 특징으로 하는, 이산 기판들을 텍스쳐링 또는 패터닝하기 위한 적어도 하나의 롤을 포함하는 롤-투-플레이트 프로세스.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 채널들은 로고, 텍스트, 숫자, 바코드, 기점(fiducial) 등과 같은 특정 방식으로 조직화되는 것을 특징으로 하는, 이산 기판들을 텍스쳐링 또는 패터닝하기 위한 적어도 하나의 롤을 포함하는 롤-투-플레이트 프로세스.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 리드-인 영역은 임프린트 텍스쳐 높이 변화들이 1 미크론 이하인 얕은 텍스쳐를 갖는 것을 특징으로 하는, 이산 기판들을 텍스쳐링 또는 패터닝하기 위한 적어도 하나의 롤을 포함하는 롤-투-플레이트 프로세스.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 리드-인 영역은 평탄한 표면인 것을 특징으로 하는, 이산 기판들을 텍스쳐링 또는 패터닝하기 위한 적어도 하나의 롤을 포함하는 롤-투-플레이트 프로세스.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리드-인 영역은 0.1과 50 mm 사이, 바람직하게 1과 20 mm 사이의 길이를 갖는 것을 특징으로 하는, 이산 기판들을 텍스쳐링 또는 패터닝하기 위한 적어도 하나의 롤을 포함하는 롤-투-플레이트 프로세스.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리드-인 영역은 상기 기능 영역과 동일한 폭을 갖는 것을 특징으로 하는, 이산 기판들을 텍스쳐링 또는 패터닝하기 위한 적어도 하나의 롤을 포함하는 롤-투-플레이트 프로세스.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 텍스쳐링 또는 패터닝은 스탬프, 바람직하게는 그 외부 표면으로서 상기 리드-인 영역을 갖는 상기 임프린트 텍스쳐를 갖는 플렉시블 스탬프로 수행되는 것을 특징으로 하는, 이산 기판들을 텍스쳐링 또는 패터닝하기 위한 적어도 하나의 롤을 포함하는 롤-투-플레이트 프로세스.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스탬프는 롤러들에 의해 롤링되거나 가이드되는 것을 특징으로 하는, 이산 기판들을 텍스쳐링 또는 패터닝하기 위한 적어도 하나의 롤을 포함하는 롤-투-플레이트 프로세스.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리드-인 영역은 마이크로 또는 나노 채널들을 갖는 텍스쳐를 나타내고, 상기 텍스쳐는 채널들이 없는 상기 기능 층 내의 상기 텍스쳐와 동일한 트랙 피치, 형태 및 크기들을 갖는 것을 특징으로 하는, 이산 기판들을 텍스쳐링 또는 패터닝하기 위한 적어도 하나의 롤을 포함하는 롤-투-플레이트 프로세스.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 임프린트 텍스쳐는 상기 임프린팅 프로세스를 시작하는 상기 기능 영역의 한 면에서 가스가 빠져나갈 수 있는 텍스쳐를 갖는 리드-인 영역을 포함하고, 상기 기능 영역의 하나 이상의 다른 측면들은 시각적 외관을 위한 텍스쳐를 나타내고, 상기 시각적 외관을 위한 텍스쳐는 상기 리드-인 영역의 상기 텍스쳐와 동일한 것을 특징으로 하는, 이산 기판들을 텍스쳐링 또는 패터닝하기 위한 적어도 하나의 롤을 포함하는 롤-투-플레이트 프로세스.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리드-인 영역은 1 미크론 이하의 임프린트 텍스쳐 높이 변화를 갖는 얕은 텍스쳐 표면을 나타내고, 상기 임프린트 텍스쳐 높이 변화는 상기 임프린트 텍스쳐 개구들과 상승부들 사이의 높이의 거리인 것을 특징으로 하는, 이산 기판들을 텍스쳐링 또는 패터닝하기 위한 적어도 하나의 롤을 포함하는 롤-투-플레이트 프로세스.
  15. 적어도 하나의 롤을 갖는 이산 기판들을 롤-투-플레이트 텍스쳐링 또는 패터닝하기 위한 플렉시블 스탬프로서, 상기 플렉시블 스템프는 상기 적어도 하나의 롤에 의해 전송될 수 있는 연장(extend)에 대해 플렉시블하며, 상기 플렉시블 스탬프는 그의 외부 표면으로서 임프린트 텍스쳐를 포함하고, 상기 임프린트 텍스쳐는 기능 영역을 포함하고, 상기 기능 영역이 개구들과 상승부들에 의해 형성되어 상기 임프린트 텍스쳐에 볼륨들을 생성하는, 상기 플렉시블 스탬프에 있어서, 상기 임프린트 텍스쳐는 상기 임프린트 텍스쳐가 상기 리드-인 영역의 상기 텍스쳐와 상이한 텍스쳐를 갖는 상기 기능 영역이 뒤따르는, 가스가 빠져나갈 수 있는 텍스쳐를 갖는 리드-인 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는, 적어도 하나의 롤을 갖는 이산 기판들을 롤-투-플레이트 텍스쳐링 또는 패터닝 하기 위한 플렉시블 스탬프.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 플렉시블 스탬프는 0.1 기가 파스칼(GPa) 및 10 기가 파스칼(GPa) 사이의 영율(Young's Modulus)을 나타내는 것을 특징으로 하는, 적어도 하나의 롤을 갖는 이산 기판들을 롤-투-플레이트 텍스쳐링 또는 패터닝 하기 위한 플렉시블 스탬프.
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