KR20190125618A

KR20190125618A - 롤투롤 패턴 형성 방법

Info

Publication number: KR20190125618A
Application number: KR1020180049627A
Authority: KR
Inventors: 이성환
Original assignee: 에스케이씨하이테크앤마케팅(주)
Priority date: 2018-04-30
Filing date: 2018-04-30
Publication date: 2019-11-07

Abstract

본 발명은 롤투롤 패턴 형성 방법에 관한 것으로, 상기 방법에 따르면, 2개 이상의 패턴롤을 사용하되, 패턴롤 정렬부에 의해 패턴롤들의 위치를 정밀하게 조절할 수 있어 광학 물성을 유지하면서도 간단한 일련의 공정으로 2개 이상의 미세 패턴이 형성된 광학 패턴 필름을 제작할 수 있다.

Description

롤투롤 패턴 형성 방법{METHOD FOR FORMING PATTERN USING ROLL-TO-ROLL}

본 발명은 롤투롤 패턴 형성 방법에 관한 것이다.

UV 경화형 수지와 패턴이 새겨진 패턴롤에 필름 기판을 적용하여 제작하는 UV 롤투롤 제작 방식은 고온 처리, 또는 가열 공정 없이 상온 및 저압의 조건에서 마이크로(micro) 또는 나노 스케일(nano scale)의 미세 패턴, 형상 등을 복제하고 전사시킬 수 있으므로, 생산성 및 공간 효율성이 높은 제작 방식이다. 이러한 롤투롤 방식을 이용한 패턴 형성 방법, 장치 등이 많이 알려져 있다(한국 공개특허공보 제2014-0108202호).

또한, TFT-LCD 공정 기술, 렌티큘러 방식 등의 무안경 3D 필터를 이용한 기술은 디스플레이 분야, 특히 광학 필름 분야에서 가장 일반적으로 사용되는 제조 방식이며, 향후 마이크로 광학(micro optics) 분야에서 포토리소그래피(photo lithography) 공정에도 적용할 수 있을 것으로 기대되고 있다.

한편, 최근 디스플레이 고해상도화, 박형화 등 기술 발전 추세에 따라, 프리즘, 렌티큘러, 마이크로렌즈 어레이 등의 광학 패턴도 미세화되고 높은 정밀도가 요구되고 있다.

일반적으로 특정 패턴이 형성된 별도의 필름을 정렬시키는 것이 필요한 경우에는 광학 투명 접착제(Optically Clear Adhesive(OCA)), 광학 투명 수지(Optically Clear Resin(OCR)) 등의 투명 접착제를 이용하여 접합하여 제작한다. 그러나, 이러한 경우, 특히 패턴이 미세한 경우, 미세 패턴을 비전(vision) 현미경 등으로 확인하면서 광학 물성이 저하되지 않도록 패턴들간의 위치를 조정하며 정렬시킨 후에 접합시켜야 하므로, 공정성 및 생산성이 떨어진다. 또한, 광학 패턴 형성에 사용되는 UV 수지는 투명한 경우가 대부분이어서, 현미경을 이용하여도 인식률이 떨어져 불량 발생률이 높고, 이로 인해 수율도 감소하게 된다.

이에, 광학 물성은 우수하게 유지하면서 복수 개의 패턴이 형성된 광학 패턴 필름을 얻기 위한 보다 간편한 공정이 요구되고 있다.

한국 공개특허공보 제2014-0108202호

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 패턴을 현미경으로 확인하면서 필름들을 정렬시켜 접합하던 기존의 방식에서 벗어나, 필름상에 패턴 형성시, 서로 다른 패턴이 새겨진 복수 개의 패턴롤을 정렬시켜 패턴화함으로써, 필름상에 서로 다른 패턴들을 복수 개로 형성시킬 수 있는 롤투롤 패턴 형성 방법을 제공하고자 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 (1) 2개 이상의 패턴롤을 밀착시켜 서로 맞물려 회전시키는 조건에서, 제1 패턴롤의 전단에 기재 필름을 위치시키는 단계; (2) 상기 기재 필름이 제1 패턴롤의 전단에서 후단으로 이동될 때 UV 경화시켜 제1 패턴롤과 접한, 기재 필름의 일면에 제1 패턴을 형성하는 단계; 및 (3) 상기 기재 필름이 제1 패턴롤의 후단에서 제2 패턴롤의 전단으로 옮겨간 후 제2 패턴롤의 전단에서 후단으로 이동될 때 UV 경화시켜 제2 패턴롤과 접한, 기재 필름의 다른면에 제2 패턴을 형성시키는 단계를 포함하는 롤투롤 패턴 형성 방법을 제공한다.

본 발명의 롤투롤 패턴 형성 방법에 따르면, 2개 이상의 패턴롤을 사용하되, 패턴롤 정렬부에 의해 패턴롤들의 위치를 정밀하게 조절할 수 있어 광학 물성을 유지하면서도 간단한 일련의 공정으로 2개 이상의 미세 패턴이 형성된 광학 패턴 필름을 제작할 수 있다.

도 1은 롤투롤 패턴 형성 장치의 모식도이다.
도 2는 롤투롤 패턴 형성 장치의 단면을 나타낸 것이다.
도 3은 롤투롤 패턴 형성 장치에 의해 양면에 서로 다른 패턴이 형성된 기재 필름을 나타낸 것이다.

본 발명은 이하에 개시된 내용에 한정되는 것이 아니라, 발명의 요지가 변경되지 않는 한 다양한 형태로 변형될 수 있다.

본 명세서에서 "상(on)" 또는 "하(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(on)"과 "하(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 구성요소를 개재하여(indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 구성요소의 상/하에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다. 또한, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

또한, 본 명세서에서 "포함"한다는 것은 특별한 기재가 없는 한 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.

본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소를 설명하기 위해 사용되는 것이고, 상기 구성 요소들은 상기 용어에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로 구별하는 목적으로만 사용된다.

롤투롤 패턴 형성 방법

본 발명에 따른 롤투롤 패턴 형성 방법은 (1) 2개 이상의 패턴롤을 밀착시켜 서로 맞물려 회전시키는 조건에서, 제1 패턴롤의 전단에 기재 필름을 위치시키는 단계; (2) 상기 기재 필름이 제1 패턴롤의 전단에서 후단으로 이동될 때 UV 경화시켜 제1 패턴롤과 접한, 기재 필름의 일면에 제1 패턴을 형성하는 단계; 및 (3) 상기 기재 필름이 제1 패턴롤의 후단에서 제2 패턴롤의 전단으로 옮겨간 후 제2 패턴롤의 전단에서 후단으로 이동될 때 UV 경화시켜 제2 패턴롤과 접한, 기재 필름의 다른면에 제2 패턴을 형성시키는 단계를 포함한다.

이하, 도면을 참고하여 설명하도록 하겠다.

상기 방법에 따르면, (1) 2개 이상의 패턴롤을 밀착시켜 서로 맞물려 회전시키는 조건에서, 제1 패턴롤(11)의 전단에 기재 필름(14)을 위치시킨다.

먼저, 기재 필름(14)에 롤투롤 방식으로 패턴을 형성하기 위해서는 패턴롤들을 일정 기준에 맞추어 정렬시켜야 한다. 구체적으로, 상기 제1 패턴롤(11) 및 제2 패턴롤(12)은 CNC(Computer Numerical Control) 자동화 설비에 의해 작업자가 설정한 가공 좌표에 맞도록 정렬시킬 수 있다. 이때, 상기 가공 좌표는 패턴롤의 위치를 말한다. 상기 제1 패턴롤(11) 및 제2 패턴롤(12)의 위치는 상기 제1 패턴롤(11) 및 제2 패턴롤(12)에 의해 기재 필름(14) 상에 형성되는 패턴의 위치와 직결되고, 패턴 형성 위치에 따라 광학 물성이 달라지므로, 기재 필름(14)을 제1 패턴롤(11)에 위치시키기 전 반드시 제1 패턴롤(11) 및 제2 패턴롤(12)을 설정한 위치에 정렬시켜야 한다.

패턴롤 밀착시에는, 2개 이상의 패턴롤을 서로 정렬시킬 수 있는 패턴롤 정렬부(13)가 각각의 패턴롤 상에 형성될 수 있다. 예컨대, 패턴롤 정렬부(13)는 기재 필름(14)이 접하는 영역을 벗어난 패턴롤의 가장자리에 패턴롤 회전방향과 나란하게 형성될 수 있다.

상기 기재 필름(14)은 UV 경화형 수지일 수 있다. 상기 UV 경화형 수지는 UV 조사에 의해 경화 가능한 수지라면 무엇이든 사용할 수 있다.

그 다음, (2) 상기 기재 필름(14)은 제1 패턴롤(11)의 전단에서 후단으로 일정한 속도로 이동되면서, 동시에 UV 경화되어 제1 패턴롤(11)과 접한, 기재 필름(14)의 일면에 제1 패턴(31)이 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 기재 필름(14)은 제1 패턴롤(11)의 전단으로 삽입되고, 제1 패턴롤 (11)의 회전방향으로 일정한 속도로 옮겨가면서 제1 UV 경화부(25)에 도달하면 UV 광에 의해 경화되어 제1 패턴(31)이 형성된다.

제1 패턴(31)이 형성된 기재 필름(14)은 연속해서 제2 패턴롤(12)로 옮겨진다. 구체적으로 (3) 상기 기재 필름(14)은 제1 패턴롤(11)의 후단에서 제2 패턴롤(12)의 전단으로 옮겨간 후 제2 패턴롤(12)의 전단에서 후단으로 일정한 속도로 이동되면서 UV 경화되어 제2 패턴롤(12)과 접한, 기재 필름(14)의 다른면에 제2 패턴(32)이 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 기재 필름(14)은 제2 패턴롤(12)의 전단으로 삽입되고, 제2 패턴롤 (12)의 회전방향으로 옮겨가면서 제2 UV 경화부(26)에 도달하면 UV 광에 의해 경화되어 제2 패턴(31)이 형성된다.

이때, 상기 제1 패턴롤(11) 및 제2 패턴롤(12)에 의해 상기 기재 필름(14)은 양면에 서로 다른 패턴이 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 패턴롤(11) 및 제2 패턴롤(12)은 서로 암수 형상의 패턴을 가질 수 있고, 이로부터 제1 패턴(31) 및 제2 패턴(32)도 서로 암수 형상의 패턴을 가질 수 있다.

상기 방법에 따르면, 양면에 서로 다른 패턴 형상을 갖는 광학 패턴 필름을 얻을 수 있다.

상기 단계 (3) 이후에는, 필름 합지 단계가 추가로 수행될 수 있다.

구체적으로, 제2 패턴롤의 후단에서 제3 패턴롤의 전단으로 옮겨갈 때, 제2 패턴롤의 제2 패턴이 형성된 면과 제3 패턴롤이 접하기 전에 그 사이에, 접착제가 코팅된 또 다른 기재 필름을 삽입하여 두 기재 필름을 적층시키고, 적층된 기재 필름이 제3 패턴롤의 전단에서 후단으로 이동될 때 UV 경화시켜 또 다른 기재 필름의 일면에 제3 패턴을 형성시킬 수 있다. 이때, 제2 패턴롤과 제3 패턴롤 또한 서로 암수 형상의 패턴을 가질 수 있다.

상기 접착제는 광학 투명 접착제, 광학 투명 수지 등의 투명 접착제일 수 있다.

본 발명의 방법에서 이러한 필름 합지 단계는 원하는 적층수만큼 추가로 수행될 수 있다.

나아가, 본 발명은 2개 이상의 패턴롤 및 2개 이상의 UV 경화부를 포함하는 롤투롤 패턴 형성 장치를 제공할 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 방법에 따르면, 서로 다른 패턴을 형성할 수 있는 2개 이상의 패턴롤들을 원하는 위치에 정확하게 정렬시킨 후, 이를 이용하여 기재 필름 상에 패턴화시킴으로써, 나노미터 또는 마이크로 미터 단위의 미세 패턴이 복수 개 형성된 광학 패턴 필름을 얻을 수 있다. 또한, 상기 패턴롤들이 한번에 정렬된 후 동시에 회전하면서 패턴화 공정이 수행되기 때문에, 공정의 간소화뿐만 아니라 생산성 향상도 기대된다. 나아가, 패턴롤들의 정렬 시 CNC 등의 자동화 설비를 사용함으로써, 다수의 패턴롤들을 보다 정확한 위치에 정렬시킬 수 있어 패턴간 정렬된 위치 조절을 보다 정밀하게 할 수 있어 광학 성능을 보다 더 향상시킬 수 있다.

본 발명에 따른 롤투롤 패턴 형성 방법은 디스플레이 분야에 유용하게 사용될 수 있다. 구체적으로, 본 발명은 무안경 입체 영상 표시 장치 제작에 있어서 적정 시청거리에서의 좌안, 우안의 입체시 분할을 위해 영상이 표시되는 픽셀과 렌티큘러 렌즈 사이에 gap glass 등을 사용해 일정 거리를 형성시킬 수 있다. 이러한 경우 제품의 두께와 무게는 일반적인 경우 대비 높은 값을 갖게 해 상품성이 현저히 떨어지게 된다. 그러나 본 발명에 따른 방법을 이용하면 정렬된 2장의 렌티큘러 또는 미소렌즈를 통하게 면 픽셀과 렌티큘러 사이의 거리를 필름 두께 수준으로 낮추는 것이 가능해진다.

100 : 롤투롤 패턴 형성 장치
11, 21 : 제1 패턴롤 12, 22 : 제2 패턴롤
13 : 패턴롤 정렬부
14, 24, 34 : 기재 필름
31 : 제1 패턴 32: 제2 패턴
25 : 제1 UV 경화부 26 : 제2 UV 경화부

Claims

(1) 2개 이상의 패턴롤을 밀착시켜 서로 맞물려 회전시키는 조건에서, 제1 패턴롤의 전단에 기재 필름을 위치시키는 단계;
(2) 상기 기재 필름이 제1 패턴롤의 전단에서 후단으로 이동될 때 UV 경화시켜 제1 패턴롤과 접한, 기재 필름의 일면에 제1 패턴을 형성하는 단계; 및
(3) 상기 기재 필름이 제1 패턴롤의 후단에서 제2 패턴롤의 전단으로 옮겨간 후 제2 패턴롤의 전단에서 후단으로 이동될 때 UV 경화시켜 제2 패턴롤과 접한, 기재 필름의 다른면에 제2 패턴을 형성시키는 단계;를 포함하는, 롤투롤 패턴 형성 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 패턴롤 및 제2 패턴롤은 서로 암수 형상의 패턴을 갖는, 롤투롤 패턴 형성 방법.
제1항에 있어서,
상기 방법이, 상기 기재 필름이 제2 패턴롤의 후단에서 제3 패턴롤의 전단으로 옮겨갈 때, 제2 패턴롤의 제2 패턴면과 제3 패턴롤이 접하기 전에 그 사이에, 접착제가 코팅된 또 다른 기재 필름을 삽입하여 두 기재 필름을 적층시키고, 적층된 기재 필름이 제3 패턴롤의 전단에서 후단으로 이동될 때 UV 경화시켜 또 다른 기재 필름의 일면에 제3 패턴을 형성시키는 필름 합지 단계를 더 포함하는, 롤투롤 패턴 형성 방법.
제1항 또는 제3항에 있어서,
상기 단계 (1)에서 패턴롤 밀착시, 2개 이상의 패턴롤을 서로 정렬시킬 수 있는 패턴롤 정렬부를 각각의 패턴롤에 형성하는, 롤투롤 패턴 형성 방법.
제4항에 있어서,
상기 패턴롤 정렬부는 기재 필름이 접하는 영역을 벗어난 패턴롤의 가장자리에 패턴롤 회전방향과 나란하게 형성되는, 롤투롤 패턴 형성 방법.
제1항에 있어서,
상기 기재 필름은 UV 경화형 수지를 포함하는, 롤투롤 패턴 형성 방법.
제3항에 있어서,
상기 방법에서, 상기 필름 합지 단계를 원하는 적층수만큼 추가로 수행하는, 롤투롤 패턴 형성 방법.