A Study on Roll to Roll Imprint Process for Continuous Production of Functional Films

국문 초록 (Abstract)

광학 필름, 반사 방지 필름, 편광 필름, 발수 필름, 플렉서블 필름 등 기존의 필름과 다른 특수한 성질을 지닌 필름들을 아울러 기능성 필름이라고 일컫는다. 이러한 기능성 필름들은 전자소재로 쓰이기도 하면서, 디스플레이 업계에서 핵심 분야로 떠오르고 있다. 최근에는 이러한 기능성 필름을 미세 패터닝으로 제작하는 방법이 떠오르고 있으며, 특히 UV(Ultraviolet-ray) 경화 기술을 이용한 공정들이 연구되고 있다. UV 경화 기술은 페인트, 잉크, 접착제, 광 디스크, 일렉트로닉스 등에 이용되는 기술로써 첨단 산업에서는 없어서는 안 될 중요한 기술이다. UV 경화는 열 경화와 비교하여 경화시간의 대폭 단축으로 인해 에너지의 효율적인 소비가 가능하며, 이 기술을 활용한 UV Nano Imprint 공정에 대해 많은 연구와 개발이 이루어지고 있다. 더하여, 생산성 증대를 위한 Roll to Roll(R2R) 임프린트 공정으로의 적용을 위한 연구가 필요하다. 본 논문에서는 R2R 임프린트 공정 변수 및 특성을 연구하여 기능성 film을 연속으로 생산하기 위한 공정을 개발하였다.
R2R Imprint 공정 시스템 적용을 위해서는 roll mold를 필요로 하는데 이를 위해서 유연한 재질인 pet 필름을 이용하여 tiling method와 step & repeat method를 이용하여 대면적의 roll mold를 제작하여 비교하였다. 그 결과 표면처리가 균일하게 이루어진 tiling mold가 R2R Imprint 공정에 적합하였다. 이후 UV Nano Imprint 공정을 통해 제작하였던 소수성 패턴과 색변환 패턴 중 보다 더 미세한 패턴인 색변환 패턴을 R2R 임프린트 공정 시스템에 적용하였다. 3 가지의 resin을 통해 높은 전사도를 갖는 resin을 확인하였으며, 장비의 웹 이송속도와 인압 조절을 통해 잔류막 두께 조절이 가능함을 최종적으로 확인하였다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. Introduction 1
• 1. Background and necessity of research 1
• 2. Purpose 4
• Ⅱ. Basic theory 5
• 1. Lithography 5
• 1.1 Outline of Lithography 5
• 1.2 Photolithography 7
• 1.3 Soft Lithography 9
• 1.3.1 Microcontact Printing 10
• 1.3.2 Decal Transfer Microlithography 11
• 1.3.3 Light-Coupling Mask(LCM) 12
• 1.3.4 Replica Molding 13
• 1.3.5 Capillary Force Lithography 14
• 1.4 Nano Imprint Lithography(NIL) 15
• 1.4.1 Thermal NIL 17
• 1.4.2 UV NIL 18
• Ⅲ. Fabrication and experimentation of various patterns 21
• 1. Fabrication of film using UV NIL process 21
• 1.1 Substrate material selection 21
• 1.2 Study on surface treatment for improving pattern release 23
• 1.3 Fabrication of hydrophobic pattern 27
• 1.4 Fabrication of color conversion pattern 32
• 2. Large-scale fabrication and R2R imprinting experiment 35
• 2.1 Fabrication of large area mold for R2R imprint 35
• 2.2 Apply R2R imprint system 38
• 2.3 R2R imprint experiment with UV curing resin 40
• 2.4 R2R imprint experiment with process variables 41
• Ⅳ. Conclusion 46