홈   >   Special Report 이 기사의 입력시간 : 2014-03-01 (토) 12:42:53
비용 효율적으로 정밀 구조화 가능
고해상도 표면 패턴 형성공정
2014-03  자료출처 : 특허청
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본 발명은 기판상에 고해상도 표면 패턴을 형성하는 공정과, 이러한 공정에 의해 형성되는 멀티-레이어 본체와, 이러한 공정을 수행하는 장치에 관한 것이다. 프린팅 물질은 프린팅 공정에 의해 패턴 형에서 상기 기판에 가해진다. 상기 프린팅 물질을 도포하기 전에, 상기 표면 패턴을 정밀하게 구조화하기 위하여, 다수의 그루브를 구비한 미세 표면 구조체는 상기 기판의 표면에 복제된다. 상기 표면 패턴의 정밀한 구조화는 프린팅 물질의 각각의 국부적인 도포량 및 미세 표면 구조체의 각각의 국부적인 릴리프 파라미터, 특히 배향 방향 및 윤곽 형상에 의해 정해진다.

배경 기술                             

음각, 오프셋, 릴리프 및 스크린 프린팅 공정은 기판에 프린팅 물질을 가하는데 일반적으로 채용된다. 음각 프린팅은 프린팅 형(form)의 표면에 대하여 리세스된 프린팅 요소를 사용하는 프린팅 공정을 가리킨다.
상기 프린팅 형의 완전한 잉크 작업 후에, 상기 표면은 프린팅 잉크가 없어지게 되어, 단지 잉크만이 리세스된 위치 뒤에 남아있게 된다. 잉크 작업 및 잉크의 표면을 깨끗하게 치우는 공정의 특징은 전체 도면이 선과 점 그리고 그림 요소로 해상되게 하는 영역 위에 순수한 프린팅을 허용하지 않는다. 각각의 프린팅 요소의 깊이와 크기가 다르기 때문에, 그것들은 다소 프린팅 잉크를 수용하게 되며, 결과적으로 형성된 프린트는 이미지의 다양한 위치에서 서로 다른 컬러 파워를 포함하게 된다.
프린팅 공정의 해상도를 향상시키기 위하여, DE 37 05 988 A1은 프린팅 통로로서 캐필러리(capillary)의 형태로 매우 정밀한 천공 공정을 수행하여 프린팅 정보 아이템이 도입되는 균일한 시트 또는 필름을 프린팅 형으로서 사용하는 것을 제안하였다. 저점성의 프린팅 물질은 상기 캐필러리로 도입되며, 상기 프린팅 물질은 매우 정밀한 프린트의 형에서 한정된 가압력으로 상기 캐필러리로부터 프린트되어 지는 물건이나 물질에 프린팅 물질이 가해진다. 이와 관련하여, 1 내지 10 마이크로미터의 비임 직경의 초점이 맞추어진 레이저 비임이 정밀한 천공을 위하여 사용된다. 채용된 프린팅 형은 예를 들어 플라스틱 또는 금속 필름이나 시트인, 20 내지 50 마이크로미터 두께의 균일한 필름 또는 시트이다.
DE 195 099 A1은 잉크 또는 프린팅 운반자로서 투명한 실린더를 사용할 것을 제안하는데, 여기서 실린더에는 서로 직접 지지되는 컵이 제공된다. 상기 컵은 용융된 잉크로 충진되며 상기 잉크는 열적 작용에 의해 고체 상태로 된다. DE 197 46 174 C1은 유체이며 메니스커스 형상 프린팅 물질이 상기 컵들에 연속적으로 도입되며 상기 컵의 프린팅 물질은 상기 컵을 향하여 이동되는, 프린팅될 아이템 또는 물질 상에서, 에너지 제조 장치에 의해 유도된 공정에 의해 운반되는 공정을 제안한다. 따라서 프린팅 공정에 의해 달성될 수 있는 해상도 향상을 위한 전술한 공지의 공정에서, 프린팅 물질의 가능한 한 최소량을 최상의 지점 정확도로 가함으로서 달성될 수 있는 수준의 해상도로 향상시키고자 하는 시도가 행해진다.

발명의 상세한 설명          
본 발명의 목적은 높은 수준의 해상도로 표면 패턴의 향상된 형성을 허용하는 것이다. 이러한 목적은 물질상에 고해상도의 표면 패턴을 제조하는 공정에 의해 얻어지는데, 여기서, 프린팅 물질은 프린팅 공정에 의해 패턴 형에서 기판에 가해지게 되며, 프린팅 물질을 가하기 전에 표면 패턴의 구조를 정밀하게 구조화하기 위하여, 다수의 그루브를 가진 미세 표면 구조체가 상기 기판의 표면에 복제되며, 상기 표면 패턴의 정밀한 구조는 프린팅 물질의 각각의 국부적인 도포량 및 특정 방향 및 윤곽 형상으로 미세 표면 구조체의 각각의 국부적인 릴리프 파라미터(parameter)에 의해 결정된다.
본 발명의 목적은 기판상에 고해상도의 표면 패턴을 형성하는 장치에 의해 추가적으로 얻어지는데, 이러한 장치는 패턴 형의 기판에 프린팅 물질을 가하는 프린팅 스테이션을 추가로 구비하며, 이는 상기 표면 패턴의 정밀한 구조를 위한 프린팅 스테이션의 상류에 배치된 복제 스테이션을 추가로 구비하며, 이러한 복제 스테이션은 다수의 그루브를 가진 미세 표면 구조체를 상기 기판의 표면에 복제하며, 상기 프린팅 스테이션은 상기 표면 패턴의 소정의 정밀한 구조가 프린팅 물질의 각각의 국부적인 도포량 및 미세 표면 구조체의 각각의 국부적인 릴리프 파라미터, 특히 배향 방향과 윤곽 형상에 의해 얻어질 수 있는 방식으로 상기 기판의 미세 표면 구조체에 상기 프린팅 물질을 가하게 된다.
본 발명의 목적은 기판 레이어와, 고해상도 표면 패턴의 형으로 기판 레이어상에 배치되는 프린팅 물질의 패턴 레이어를 가지는 멀티 레이어 본체에 의해 추가로 획득되는데, 여기서, 다수의 그루브를 가진 미세 표면 구조체는 프린팅 물질을 가하기 전에 상기 표면 패턴의 정밀한 구조를 위한 위하여 기판의 표면으로 복제되며, 상기 표면 패턴의 정밀한 구조는 프린팅 물질의 각각의 국부적인 도포량 및 예를 들어 미세 표면 구조체의 공간 빈도, 배향 방향, 윤곽 형상 및 윤곽 깊이와 같은 각각의 국부적인 릴리프 파라미터에 의해 결정된다. 따라서 본 발명은 상기 기판의 표면 구조체의 특정 목적의 영향에 의해 제조된 프린트된 이미지의 해상도면에서 향상된 결과를 제공한다. 상기 표면 패턴의 정밀한 형은 3가지 영향을 가함으로서 얻어지는데, 하나는, 프린팅 물질의 각각의 국부 도포량, 프린팅 물질의 유동적 특성, 다른 한편으로는 마이크로 표면 구조체의 각각의 국부 릴리프 파라미터이다.
본 발명으로 인하여, 일반적인 프린팅 공정에서 제조될 수 없는 수준의 해상도를 달성하는 것이 가능하게 된다. 따라서 예를 들어, 약 80 마이크로미터의 구간의 해상도는 일반적인 음각 프린팅 공정에 의해 달성될 수 있다. 본 발명을 사용할 경우, 약 30 마이크로미터 이하로 음각 프린팅 공정에 의해 달성될 수 있는 수준의 해상도로 향상시키는 것이 가능해진다. 추가적인 장점은 넓게 퍼지고 성숙된 프린팅 기술이 본 발명이 효과를 발휘하게 하는데 사용될 수 있다는 점이다. 이러한 것은 상당히 비용면에서 장점이 있다.
본 발명의 바람직한 구조는 첨부된 청구항에서 설명된다. 특히, 미리 정의된 점성 및 친화도로 프린팅 물질을 사용한다는 면에서 유용하다. 상기 프린팅 물질과 기판 사이의 프린팅 물질의 점성 및 친화도는 프린팅 물질의 유동 특성에 영향을 미치게 된다. 이것은 결과적인 이미지는 이러한 파라미터들에 의해 영향을 받게 된다는 것을 의미한다. 이러한 것은 약 50-150 mPas의 점성의 프린팅 물질을 선택하는데 있어서 유리하다. 또한, 프린팅 기판(친화력)과 프린팅 물질의 표면 장력의 면에서 특정 선택에 의해 프린팅 해상도 수준이 영향을 받는다는 것도 가능하다. 그 점성이 위와 같은 범위에 있는 경우의 프린팅 물질을 선택할 때, 전술한 효과는 특히 고해상도의 프린트된 이미지를 형성하는 것이 가능하게 되는 데에 관련된다.
본 발명은 멀티 레이어 필름 본체에 고해상도 표면 패턴을 가하기에 특히 적합하다. 따라서 본 발명은 열간(hot) 스탬핑 필름, 박막 필름, 또는 전송 필름의 제조시에 사용될 수 있다. 이러한 필름들 및 이러한 필름으로 제조된 필름 요소들은 예를 들어, 안전 뱅크 노트, 신용 카드, 인식 종이 등과 같은 보안 분야에서 사용될 수 있다. 또한, 이러한 종류의 필름 또는 필름 요소는 장식분야에서도 사용될 수 있다.
본 발명의 사용은 기판 레이어를 부분적으로 제거하고 탈금속 분야에서 특히 바람직하다. 본 발명에 의해 달성될 수 있는 높은 수준의 해상도와, 높은 표준 수준이 얻어진다. 본 발명을 이용할 경우, 예를 들면, 에칭 레지스트, 에칭제, 또는 세척 마스크가, 부분적으로 제거되어지는 기판 레이어에 고해상도 표면 패턴에 따라 도포될 수 있다. 추가적인 바람직한 이용은 유기 전계 효과 트랜지스터(OFETs)를 예시적으로 제조하기 위하여, 기판 레이어 상에 고해상도의 표면 패턴의 형상으로 프린팅 물질로서 본 발명에 의해 유기 반도체 물질이 도포될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 미세 표면 구조의 그루브의 배향 방향에 변화를 줌으로써 표면 패턴의 정밀한 구조에 실행될 수 있다. 표면 패턴의 표면 영역의 폭은 표면 영역의 길이 방향 축과 미세 표면 구조의 관련 영역의 배향 방향 사이의 각을 선택함으로써 결정된다. 따라서 표면 영역의 폭은 상기 표면 영역에서 표면 구조의 다른 배향을 이루는 영역을 제공함으로써 변화될 수 있다. 이 경우, 이러한 방법은 기술적인 관점으로부터 쉽게 실행될 수 있으며, 특별히 효과적이다. 예를 들어 방울의 형상으로, 미세 표면 구조에 국부적으로 도포된 미세 정밀 프린팅 물질은 미세 표면 구조에 의해 그 형상이 영향 받는다. 프린팅 물질의 유동적 특징은 미세 구조에 영향을 주게 된다. 미세 표면 구조에 의해 제조된 프린팅 물질의 비대칭적인 구조는 표면 패턴의 해상도 수준을 증가시키는데 사용된다. 특히, 상기 표면 패턴의 표면 구간의 폭에 있어서의 큰 변화는 표면 영역에 서로에 대하여 90°로 표면 구조체의 배향 방향이 돌아가는 적어도 2개의 영역을 제공함으로써 달성된다.
미세 표면 구조의 그루브의 윤곽 깊이에서의 변화에 의해 패턴의 정밀한 구조를 제조하는 것이 추가로 가능하게 된다. 마찬가지로, 표면 패턴의 정밀한 구조는 미세 표면 구조의 그루브의 윤곽 형상의 변화에 의해 영향을 받게 된다. 상기 윤곽 깊이와 윤곽 형상을 변화시킴으로써, 국부적으로 도포된 미세하고 정밀한 프린팅 물질 방울에 의해 점유되어진 침습 영역을 변화시키는 것이 가능하게 된다. 이러한 방식으로, 상기 표면 영역에서, 상기 표면 구조체의 서로 다른 윤곽 형상과 윤곽 깊이를 가지는 영역을 제공함으로써 상기 표면 패턴의 표면 영역의 폭을 바로 변화시키는 것이 가능하게 된다. 또한, 상기 표면 패턴의 표면 영역의 중심은 상기 미세 표면 구조체의 관련된 부분의 비대칭적인 윤곽 형상에 의해 변화될 수 있다. 이러한 종류의 비대칭적인 윤곽 형상은 상기 미세 표면 구조체에 도포되는 미세하고 정밀한 프린팅 물질 방울의 대칭적인 형상을 위하여 제공한다. 그 결과는 상기 표면 패턴의 해상도 수준의 추가적인 증가를 가져오게 된다. 상기 미세 표면 구조체의 윤곽 깊이를 변화시키고, 상기 미세 표면 구조체의 그루브의 윤곽 형상을 변화시킴으로써 상기 미세 표면 구조체의 그루브의 배향 방향에서의 변화에 의해 상기 표면 패턴의 정밀한 구조화를 형성하는 것이 가능하게 된다. 상기 프린팅 물질의 유동학적 성질이 상기 정밀한 구조화에 영향을 미치게 된다. 이러한 방식으로, 원하는 고해상도 패턴이 전술한 효과의 결합에 의해 나타나게 된다.
전술한 효과들은 상기 표면 영역의 폭이 50 마이크로미터 미만인 경우에 특별히 관련된다. 인접한 표면의 정밀한 구조화와 상기 미세 표면 구조체의 국부적인 릴리프 파라미터의 변화에 의해 모아레(moire) 패턴을 형성하는 데에 특히 바람직하다. 이러한 방식으로 형성된 모아레 패턴은 일반적인 프린팅 공정에 의해 복제될 수 없으므로, 따라서, 고품질의 광학 보안 특성으로서 사용된다. 이러한 장점들은 상기 미세 표면 구조체의 국부적인 릴리프 파라미터에서의 변화에 의해 정밀한 구조화에 의해 미세한 스크립트 패턴을 형성하는데 유효하다. 또한 이러한 것은 어렵게 복제될 수 밖에 없는 광학 보안 특징을 나타낼 수 있다 상기 프린팅 물질 레이어가 미세 표면 구조체의 그루브의 윤곽 깊이의 변화에 기인하여 소정의 방식으로 변화하는 두께로 되는 영역을 형성하는 것이 추가로 가능하게 된다. 이러한 것은 렌즈 본체를 형성하는데 사용될 수 있으며, 고굴절율 래커가 프린팅 물질로서 사용된다. 상기 미세 표면 구조체의 그루브의 윤곽 깊이의 변화로 인하여, 렌즈 본체는 고굴절율 래커를 그 영역에 가할 때 형성되게 된다.
상기 표면 패턴의 정밀한 구조화가 표면 영역의 각각의 유닛에 대한 프린팅 물질의 거의 일정한 도포량으로 미세한 표면 구조의 릴리프 파라미터의 변화에 의해 형성된다면, 고해상도, 표면 커버 패턴은 특히 쉽게 형성될 수 있다. 이러한 것은 소정의 해상도 표면 패턴을 얻기 위하여 상기 기판에 프린팅 물질이 가해짐에 따라 필요한 미세 표면 구조체와 필요한 패턴을 결정하는데 필요한 계산 비용을 감소시킬 수 있다. 특히, 상기 미세한 표면 패턴이 50 그루브/㎜ 초과, 바람직하게는 100 내지 1200 그루브/㎜의 공간 빈도와, 2마이크로미터 미만, 바람직하게는 0.2 내지 1.0 마이크로미터의 윤곽 깊이를 가진다면, 양호한 결과가 얻어진다.
본 발명에 따른 표면 패턴 형성용 장치는 정확한 정렬 관계로 미세 표면 구조체에 프린팅 물질을 확실하게 도포하기 위한 침습 장치를 가진 프린팅 스테이션을 구비한다. 특히, 상기 장치가 복제 스테이션 및 프린팅 스테이션이 배열되는 중앙 실린더를 구비한다면 양호한 결과가 기대된다. 이로 인하여 정확한 정렬 관계가 프린트되어, 표면 패턴의 해상도 수준은 추가적으로 향상된다.



실시예   
         
본 발명의 처리 공정은 그림 1 및 그림 2의 (a) 내지 그림 2의 (e)를 참고하여 하기에서 설명된다. 그림 1은 다수의 처리 스테이션(14, 15, 16, 17, 18) 및 연산 스테이션(11)을 도시한다. 상기 처리 스테이션(14, 15, 16, 17, 18)은 표면 패턴(10)에 따라 형성된 패턴 형의 레이어가 베이스 필름상에서의 반사 물질로부터 제조되는 방식으로 처리 단계를 수행한다. 상기 연산 유닛(11)은 현재 표면 패턴(10)으로부터 미세 표면 패턴(12)의 사양(specification) 및 관련된 표면 패턴(13)을 발생시킨다. 상기 표면 패턴(13)은 기판에 패턴의 형태로 프린팅 물질이 가해지는 형을 묘사하는데, 그 표면에서 미세 표면 구조체(12)는 표면 패턴(10)에 따라 프린팅 물질을 완전히 가할 수 있도록 복제되어 진다. 하기에서 추가적으로 설명되는 바와 같이, 이 경우에, 상기 표면 패턴(10)의 정밀한 구조는 표면 패턴(13)에 따라 국부적으로 가해지는 프린팅 물질의 각각의 도포량 및 미세 표면 구조체(12)의 각각의 국부적인 릴리프 파라미터에 의해 얻어 진다.
그림 2의 (a)의 필름 본체는 처리 스테이션(14)로 공급된다. 이러한 필름 본체는 도시되어 있지 않은 처리 단계에서 상기 운반 필름(21)에 가해지는 해제 및/또는 보호 래커 레이어(lacquer layer : 22) 및 백 레이어(21) 또는 운반자를 포함한다. 상기 운반자 필름(21)은 예를 들면 약 12 마이크로미터 내지 50마이크로미터의 두께의 폴리에스테르 필름이다. 상기 해제 및/또는 보호 래커 레이어(22)는 그 두께면에서 약 0.3 내지 1.2 마이크로미터이다. 이러한 레이어를 제거하는 것도 가능하다.
상기 처리 스테이션(14)은 복제 레이어(23)을 이에 공급되는 필름 본체에 가한다. 이 경우, 상기 복제 레이어(23)는 예를 들어 프린팅 공정에 의해 그 완전 표면 위에서 공급된 필름 본체에 가해지는 투명한 열가소성 재료를 포함한다. 이러한 점에서, 상기 복제 래커는 예를 들면 아래의 성분으로 되어 있으며, 구성요소의 중량에 따른 부분은 다음과 같다. ▶ 고분자 P㎜A 수지(2000) ▶ 기름기 없는 실리콘 알키드(300) ▶ 비철계 습윤제(50) ▶ 저점성 니트로셀루로오스(750) ▶ 메틸케톤(1200) ▶ 톨루엔(2000) ▶ 디아세톤 알코올(2500).



복제 레이어를 가하는 작업은 건조후에 2.2g/㎡의 도포 하중으로 라인 그리드 래스터 음각 프린팅 롤러에 의해 영향을 받게 된다. 상기 건조 작업은 섭씨 100℃ 내지 120℃의 온도에서 건조 통로에서 영향을 받게 된다. 이러한 방식으로(그림 2의 (b)) 형성된 상기 필름 본체(27)는 처리 스테이션(15)으로 공급된다. 상기 처리 스테이션(15)는 상기 복제 레이어(23)로 미세 표면 구조체(12)를 복제하는 복제 스테이션이다. 이 경우에 복제는 엠보싱된 스탬핑 공구에 의해 효과를 나타내게 된다. 그러나 그림 3을 참조하여 하기에서 예시적으로 설명되는 바와 같이, UV 복제 처리에 의해 복제 작업이 행해지는 것도 가능하다. 따라서 예를 들어 미세 표면 구조체(12)는 니켈로 이루어진 다이에 의해 예를 들어 약 섭씨 160℃에서 복제 레이어(23)로 엠보싱된다. 미세 표면 구조체(12)를 엠보싱하기 위하여, 상기 다이는 전기적으로 가열되는 것이 바람직하다. 엠보싱 작업후에 상기 복제 레이어(23)를 다이가 들어올리기 전에, 상기 다이는 다시 냉각된다.
상기 미세 표면 구조체(12)를 엠보싱한 후에, 상기 복제 래커는 다른 방식으로 또는 서로 연결되어 경화된다.
그림 2의 (c)는 상기 처리 스테이션(15)에 의해 처리된 후의 상기 멀티-레이어 본체(27)를 도시한다. 그림 2의 (c)에 도시된 바와 같이, 상기 미세 표면 구조체(12)는 상기 복제 레이어(23)의 표면에서 가공됨으로서 형성된다. 이러한 방식으로 처리되는 필름 본체는 상기 처리 스테이션(16)으로 공급된다.
상기 처리 스테이션(16)은 얇은 반사 레이어(25)로써 이에 공급되는 필름 본체를 코팅한다. 상기 반사 레이어(25)는 얇은 증기 증착된 금속 레이어 또는 HRI(High Refraction Index) 레이어인 것이 바람직하다. 상기 금속 레이어로서 사용될 수 있는 재료는 필수적으로 크롬, 알루미늄, 구리, 철, 니켈, 은, 금, 또는 이러한 물질의 합금이다. 상기 반사 레이어(25)를 제거하는 것도 가능하다. 상기 반사 레이어(25)는 다음의 레이어가 예를 들어 레지스트 레커를 가하고 에칭 단계에 의해 예를 들어 부분적으로 금속을 포함한다. 상기 반사 레이어(25)를 가하는 작업은 전도성 폴리머가 프린트되면 특히 생략될 수 있다. 이 경우, 상기 복제 레이어는 전도성 폴리머를 가함으로써 더 이상 용해되지 않는 경화된 수지(예를 들어 UV 크로스 링크될 수 있는 수지, 2K-래커)를 포함하여, 복제된 래커 시스템과 프린팅된 시스템 사이에 아무런 상호작용이 없다.
그림 2의 (d)는 처리 스테이션(16)에서 처리후의 필름 본체(29)를 도시한다. 상기 운반자 레이어(21), 상기 해제 및 보호 래커 레이어(22) 및 복제 레이어(23)옆에서, 상기 필름 레이어(29)는 그 전체 표면 위의 증기 증착에 의해 형성되는 반사 레이어(25)를 가진다. 상기 필름 본체(29)는 처리 스테이션(17)에 공급된다. 프린팅 공정에 의해, 상기 처리 스테이션(17)은 표면 패턴(13)에 따라 패턴의 형상으로 적절한 점성과 친화성을 가진 프린팅 물질을 상기 필름 본체(29)에 가하게 된다. 상기 처리 스테이션(17)에서 사용되는 프린팅 공정은 음각 프린팅 공정인 것이 바람직하다. 따라서 상기 프린팅 물질(26)은 상기 표면 패턴(13)에 따라 잉크를 가하도록 제공하는 다수의 컵을 구비한 예를 들면 음각 프린팅 그리드 롤러를 사용하여 프린팅하여 가해진다. 그러나 다른 프린팅 공정, 예를 들면, 오프셋, 릴리프, 스크린 프린팅 또는 플렉소프린팅(flexoprinting) 공정에 점성 프린팅 물질(26)을 가하는 작업이 효과를 나타내게 하는 것이 가능하게 된다.
그림 2의 (e)는 상기 처리 스테이션(17)에서 처리후의 필름 본체(28)를 도시한다. 그림 2의 (e)에 도시된 바와 같이, 상기 필름 본체의 표면은 프린팅 물질(26)에 의해 상기 프린팅 물질(26)에 의해 부분적으로 덮혀지게 된다. 상기 프린팅 물질(26)이 차지한 커버 영역은 이 경우 처리 스테이션(17)에 의해 필름 본체(29)의 표면에 프린팅 물질이 가해지는 도포 영역에 대응하지 않는다. 오히려, 상기 커버 영역은 그림 2의 (d) 또는 그림 2의 (e)에 도시된 바와 같이, 반사 레이어(25)를 가한 후에 반사 레이어(25)의 표면에서 성형된 미세 표면 구조체(12)의 각각의 국부적인 릴리프 파라미터 및 프린팅 물질의 각각의 국부적인 도포량에 의해 결정된다.
상기 프린팅 물질(26)은 에칭 레지스트, 바람직하게는 비닐 클로라이드/비닐 아세테이트 코폴리머에 기반한 것이다. 상기 필름 본체(28)는 상기 처리 스테이션(18)으로 공급된다. 상기 처리 스테이션(18)은 가성 알카리 용액 또는 산에 의해 복제 래커로 덮여지지 않은 반사 레이어(25)의 영역을 제거하는 탈금속 스테이션이다.
상기 처리 스테이션(18)을 통하여 통과한 후에, 상기 필름 본체(28)는 추가적으로 세척, 건조, 및 코팅 스테이션을 통과하게 된다. 따라서 예를 들어 추가적인 장식 및/또는 접착 레이어가 후속적으로 상기 필름 본체(28)에 가해지는 것이 가능하게 된다. 상기 복제 레이어(23)을 가하기 전에, 사이 레이어(21, 22)에 의해 형성된 필름 본체에 추가적인 레이어를 가하는 것이 가능하게 되어, 상기 필름 본체(28)는 예를 들어 열전달 필름, 스탬핑 또는 엠보싱 필름 도는 순수 광학 또는 기능 요소를 구비한 박막 필름의 일부로서 사용될 수 있다. 에칭 레지스트 대신에, 상기 처리 스테이션(17)은 프린팅 물질과 같이 상기 반사 레이어(25)에 에칭제를 가할 수 있다. 또한, 상기 반사 레이어(25)로써 코팅 작업을 하는 것은 프린팅 물질(26)을 가하는 작업 이전에 효과를 나타내지 않으며 프린팅 물질(26)이 도포된 이후에 효과를 나타낸다. 따라서 상기 프린팅 물질(26)은, 관련된 전체 표면 영역 위를 코팅한 후에, 세척 작업에 의해 반사 레이어(25)의 부분적인 제거를 허용하는 세척 마스크를 예를 들어 형성할 수 있다.
본 발명의 추가적인 실시예에 따르면, 상기 처리 스테이션(16, 18)은 그림 1에 도시된 장착부가 필름 본체상에서 표면 패턴(10)에 따라 형성된 고해상도의 장식용 레이어를 형성하도록 제거되어 진다. 여기서 사용된 프린팅 물질은 2 내지 25% 고체의 용매를 포함하는 일반적인 프린팅 잉크이다.
상기 프린팅 물질은 유기 반도체 회로가 제조되는 것에 의해 코폴리머가 될 수 있다. 따라서 사용된 상기 프린팅 물질은 폴리아닐린 또는 폴리필롤(polypyrrole)과 같은 유기 전극 재료, 폴리티오펜(polythiophene)과 같은 유기 만도체 재료 또는 폴리페닐페놀과 같은 절연제이다. 예를 들어, 이러한 성질의 하나 이상의 기능성 폴리머 레이어상에 프린팅함으로써 유기전계효과 트랜지스터(OFETs)를 제조하는 것이 가능하게 된다.
기능성 폴리머 레이어 또는 레이어들 상에 프린팅할 때, 아래에 인접한 금속의 다른 효과와 반사 및 이에 따른 전도성 반사 레이어에 주의를 기울여야 한다. 이러한 종류의 금속 반사 레이어는 기능성 폴리머 레이어에 의해 형성된 전기 회로의 기능을 포함하거나 기능성 폴리머 레이어(예를 들어 짧은 회로)의 전기적 상호작용에 영향을 미치지 않는 그러한 구조가 된다.
그림 3은 표면 패턴(10) 제조장치의 추가적인 실시예를 도시한다. 그림 3은 중앙 실린더(34), 두 개의 롤(31, 32), 복제 스테이션(35), 프린팅 스테이션(36) 및 두 개의 가이드 롤러(33)를 도시한다. 필름의 웹은 상기 롤(31)로부터 상기 중앙 실린더(34)를 경유하여 사이 롤(32)까지 통과된다. 이 경우, 필름의 상기 웹은 예를 들어 19 마이크로 미터 두께의 PET 필름을 포함하는 적어도 하나의 운반자 레이어와 이에 가해지는 복제 레이어를 가지는 멀티-레이어를 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 멀티-레이어 본체가 추가적인 다수의 레이어를 포함하게 하는 것이 가능하게 된다.
그림 1을 참조하여 전술한 바와 같이, 상기 복제 스테이션(35)은 엠보싱 스탬핑 공구에 의해 필름의 웹의 복제 레이어로 미세 표면 구조체(12)를 복제한다. 그림 1을 참조하여 설명된 복제 공정 대신에, UV-복제 공정이 복제 스테이션(35)에 의해 채용되면 여기서 추가적인 장점이 획득될 수 있다. 이러한 목적으로, 상기 롤(31)로부터 공급되는 필름의 웹에 UV-복제 래커를 가하는 코팅 스테이션을 복제 스테이션(35)의 상류에서 중앙 실린더(34)에 배열하는 것이 바람직하다. 상기 복제 스테이션(35)은 여전히 유동하는 UV-복제 래커에 침지되고 UV-복제 래커의 방사에 의해 표면 패턴(12)에 따른 UV-복제 래커를 경과시키는 마스크 실린더를 포함한다. 이러한 복제 과정으로 인하여 상당한 윤곽 깊이와 매우 날카로운 형상으로 표면 구조체를 형성하는 것이 가능하게 된다. 필름의 웹을 열적으로 변형시키지 않는 장점도 있다. 특히, 고품질의 정방형 윤곽 형상을 제조하는 것이 가능하게 된다.
상기 프린팅 스테이션(36)은 프린팅 롤러를 구비하여, 이에 의해 적절한 점성의 프린팅 물질이 표면 패턴(13)에 따라 패턴 형상으로 가해지며, 미세 표면 구조체(12)가 제공된 필름의 웹에 정확한 정렬 관계로 패턴 형상으로 가해진다.
중앙 실린더를 사용하면 미세 표면 구조체(12)에 점성 프린팅 물질을 정확한 정렬 정밀도로 가할 수 있게 된다. 고해상도의 표면 패턴(10)을 형성하기 위하여, 상기 표면 패턴(13)에 따라 미세 표면 구조체(12)로 패턴 형상에서 프린팅 물질을 가하는 것은 정확한 정렬 관계로 일어나며 그렇지 않은 경우 그 결화적 품질은 저하되어 원하는 수준의 해상도가 얻어지지 않는다. 고해상도 표면 패턴의 표면 구간(41)의 제조의 예시로서 그림 4가 참고될 수 있다.



그림 4의 (a), 그림 4의 (b), 그림 4의 (c)는 두 개의 표면 영역(43, 42)을 가진 기판(40)을 도시한다. 다수의 그루브를 가진 미세 표면 구조체(45)는 표면 영역(42)에 복제된다. 상기 기판(40)의 표면은 표면 영역(43)에서 매끄러우며 미세한 그루브 구조체를 가지지 않는다.
프린팅 물질(44)은 프린팅 공정을 사용하여 일정한 두께의 직사각형이 선의 형태로 기판(40)에 패턴 형상으로 가해진다. 표면 영역(42)에서, 도포된 프린팅 물질의 구조 형상은 미세 표면 구조체(45)의 국부적인 릴리프 파라미터에 의해 영향을 받는다. 그림 4의 (c)에 도시된 바와 같이, 상기 미세 표면 구조체(45)의 그루브의 방향은 각각 도포된 미소량의 프린팅 물질의 비대칭적인 형상을 발생시켜, 동등한 두께를 사용하여 도포함에도 불구하고, 표면 영역(41)의 폭은 영역(41)(그림 4의 (b))보다 영역(42)(그림 4의 (c))에서 작다.
그림 5는 상기 표면 패턴의 정밀한 구조화는 미세 표면 구조체의 그루브의 배향 방향에서의 변화에 의해 이루어진다는 것을 도시한다. 그림 5에 간략하게 도시된 바와 같이, 미세 표면 구조체가 서로 다른 방향으로 되어 있는 다수의 영역(52, 53)을 구비한 기판(50)을 도시한다. 일정한 폭의 직사각형 선의 형태에서의 프린팅 물질이 상기 기판(50)에 가해진다. 그림 5에 도시된 바와 같이, 표면 패턴(51)은 미세 표면 구조체의 영향으로 인하여 그림 5에 도시된 형상으로부터 제조된다.
상기 표면 패턴(51)의 표면 영역의 폭은 표면 영역의 길이방향 축과 미세 표면 구조체의 관련 부분의 배향 방향 사이의 각의 선택에 의해 실질적으로 결정된다. 영역(52)에서, 100L/㎜의 공간 빈도(spatial frequency)를 가진 사인(sine) 격자와 400㎚의 윤곽 깊이는 기판(50)의 표면에 형성되며, 상기 사인 격자의 그루브의 배향 방향은 프린팅 기판의 선형상 도포의 길이방향 축에 대하여 90°로 돌려진다. 영역(53)에서, 100L/㎜의 공간 빈도를 가진 사인 격자와 400nm의 윤곽 깊이는 기판(50)의 표면으로 성형되며, 프린팅 기판의 선형상 도포의 길이방향 축에 대하여 사인 격자의 그루브의 배향 방향이 대응하게 된다. 상기 표면은 영역(54)에서 구조화되지 않는다.
그림 5에 도시된 바와 같이, 표면 패턴(51)의 표면 영역의 폭은 상기 표면 영역의 길이방향 축과 상기 미세 표면 구조체의 관련 부분의 배향 방향 사이의 실질적인 각에 의해 결정된다. 영역(52)에서, 상기 표면 영역의 길이 방향 축과 격자의 배향 방향은 서로 90° 돌려지며, 그 다음에 표면 영역의 폭은 구조화되지 않은 표면에 비교하여 약 15% 증가하게 된다. 표면 구조체의 배향 방향과 표면 영역의 길이방향 축이 동일하다면, 구조화되지 않은 표면과 비교하여 약 15%만큼 표면 영역의 폭이 감소하게 된다.
전술한 과정의 효과를 나타내는 특별한 좋은 결과는 100 내지 600L/㎜의 공간 빈도를 가진 사인 격자와 400㎚ 내지 1200㎚의 윤곽 깊이가 100mPas이 점성을 가진 프린팅 기판과 관련하여 표면 구조체로서 사용될 경우에 달성된다.



그림 6~그림 9는 본 발명의 공정에 따른 고해상도 표면 패턴을 형성하는 것이 가능한 추가적인 미세 표면 구조체의 여러 가지 실시예를 도시한다. 그림 6은 미세 표면 구조체(66)가 복제된 표면에서의 기판(60)을 도시한다. 그림 6에 도시된 바와 같이, 미세 표면 구조체(66)의 윤곽 깊이는 영역(61, 62, 63, 64, 65)에서 변화하게 된다. 따라서 표면 구조체(66)의 영역에서, 표면 패턴의 정밀한 구조화는, 그림 5와 관련하여 설명하면, 미세 표면 구조체(66)의 그루브의 배향 방향의 변화뿐만 아니라 미세 표면 구조체의 윤곽 깊이에서의 변화에 의해 영향 받는다. 따라서 윤곽 깊이의 증가로 인하여 미세하고 정밀한 프린팅 물질 방울에 의해 침윤되는 기판의 표면 영역의 부분을 감소시키는 것이 가능해진다. 따라서 예를 들어, 영역(52)보다 영역(53)에서 보다 큰 윤곽 깊이를 제공하는 것이 유리하다.
그림 7은 미세 표면 구조체(73)가 복제되는 표면에서의 기판(70)을 도시한다. 그림 7에 도시된 바와 같이, 상기 릴리프 구조체의 융기부에 대한 리세스된 부분의 바닥 비율(pulse duty cycle)은 각각의 영역(71, 72)에서 다르다. 이로 인하여, 리세스된 부분의 부피는 영역(71)보다 영역(72)에서 더 크게 되어, 윤곽 깊이의 증가 효과에 유사한 효과를 달성할 수 있게 된다.
그림 8은 미세 표면 구조체(83)가 복제되는 표면에서의 기판(80)을 도시한다. 이러한 비대칭적인 표면 구조체는 톱니 형상의 격자를 가진다. 이러한 종류의 톱니형상 격자는 상기 표면 구조체에 가해지는 프린팅 기판의 중심이 변화되는 효과를 달성하게 된다. 따라서 예를 들어, 영역(81)에서, 프린팅 기판의 도포 중심은 좌측으로 다소 변위되며, 영역(82)에서, 이러한 영역에 도포되는 잉크의 도포 중심은 우측으로 약간 변위된다. 이로 인하여, 영역(81, 82)에서의 표면 패턴의 표면 영역들 사이의 거리가 증가하게 된다.
그림 9를 참조하여 하기에서 본 발명의 다수의 실시예가 설명되며, 그림 5~그림 8을 참조하여 효과도 설명된다.
그림 9의 (a)는 기판(90) 및 기판(90)상에서 형성된 고해상도 표면 패턴(93)을 도시한다. 서로 다른 미세 표면 구조체가 영역(91, 92)에서 기판(90)의 표면에 형성된다. 따라서 영역(92)에서의 성형된 것은 바람직하게는 100L/㎜인 공간 빈도를 가지는 방향(99)으로 그 그루브가 배향되며, 그 윤곽 깊이가 600㎚의 영역에 있는 미세 표면 구조체이다. 영역(91)에서 성형되는 것은 그 그루브가 영역(92)에서의 표면 구조체의 그루브에 대하여 90°로 돌아가고 그 공간 빈도가 바람직하게는 100L/㎜인 영역에 있으며 바람직하게는 600㎚의 윤곽 깊이를 가지는 미세 표면 구조체이다.
프린팅 물질은 방향(99)으로 배향된 2개의 나란한 선의 형태로 기판(90)에 가해진다. 상기 영역(91, 92)에서의 미세 표면 구조체의 릴리프 파라미터는, 영역(91)에서, 상기 표면 패턴(99)은 관련된 전체 표면 영역 위의 표면 영역을 성형하며, 영역(92)에서, 표면 패턴(93)은 작게 이격된 2개의 얇은 림(limb)을 성형한다(그림 9의 (a) 참조). 이와 관련하여, 표면 영역(92)의 림들 사이에서 매우 작게 이격시키는 것이 가능하게 된다. 따라서 이러한 이격 거리는 예를 들어 30 마이크로미터 이하일 수 있다. 그림 9의 (b)는 상기 기판(90) 및 사이 기판(90) 상에 형성된 고해상도 표면 패턴(95)을 도시한다. 상기 영역(93, 94)에서, 서로 다른 릴리프 파라미터를 가진 미세 표면 구조체는 기판(90)의 표면에서 성형된다. 영역(93)에서, 그 그루브가 방향(99)으로 배향되며, 100 내지 600L/㎜의 공간 빈도와 400 내지 1100㎚의 윤곽 깊이를 가진 대칭적인 릴리프 윤곽을 나타내는 미세 표면 구조체가 성형된다. 영역(94)에서, 그 배향 방향이 영역(93)에서의 표면 구조체의 그것과 같지만, 영역(93)에서의 표면 구조체와 비교하여, 예를 들어, 그림 8을 참조하여 설명된 바와 같이, 비대칭적인 윤곽 형상을 나타내는 미세 표면 구조체가 성형된다.
상기 기판의 길이 방향으로 배향된 얇은 선의 형태로 표면 영역(93, 94)에 프린팅 물질이 가해지면, 이는, 그림 9의 (b)에 도시된, 영역(94)에서 제조된 표면 패턴의 폭의 비대칭적인 감소의 효과를 나타내게 된다. 그림 9의 (c)에 도시된 바와 같이, 이러한 영역은 매우 밀접하게 서로 인접한 2개의 선을 형성하는데 사용될 수 있다. 따라서 그림 9의 (c)는 고해상도 표면 패턴(98)이 형성되는 기판(90)을 도시한다. 영역(96)에서, 영역(93)의 미세 표면 구조체는 그림 9의 (b)에 도시된 바와 같이 기판(90)에서 성형된다. 영역(97)에서, 그림 9의 (b)에 도시된 영역(94)과 같이, 비대칭적인 릴리프 윤곽을 가진 표면 구조체는 그 내부에서 성형된다. 이와 관련하여, 영역(97)의 외측 부분에서, 비대칭적인 윤곽은 그림 8에 도시된 바와 같이 영역(82)에서처럼 배향되며, 영역(97)의 좌측부분에서는 그림 8의 영역(81)에서처럼 배향된다.
프린팅 물질이 2개의 얇고 상호 나란한 선의 형상으로 영역(96, 97)에 가해지면, 그림 9의 (c)에 도시된 상기 표면 패턴(98)이 발생된다. 이러한 절차로 인하여, 서로로부터 25마이크로미터 이격되게 영역(97)에서 림들을 형성하는 것이 가능하다.
다양한 고해상도의 표면 패턴이 그림 5 내지 그림 9의 (c)에서 도시된 과정들을 결합하여 형성될 수 있다. 따라서 전술한 관계는 계산 장치(11)에서 예시적으로 코딩되어, 사전에 결정되고 한정된 고해상도의 표면 패턴과 관련하여, 영향을 받게 되는 프린팅 물질의 도포가 계산되어지는 관련된 표면 패턴과 미세 표면 구조체에 대한 이러한 목적에 필요한 형상이 있다.



그림 10은 본 발명에서 생성될 수 있는 표면 패턴의 양호한 실시예를 도시한다. 그림 10은 서로 나란한 복수개의 표면 영역(101 내지 105)을 가지는 표면 패턴에 형성된 기판(100)을 도시한다. 체스판과 같은 방식으로 배열된 다수의 부분적인 구조체로 이루어진 미세 표면 구조체가 기판(100)의 표면상에서 형성된다. 각각의 부분적 구조체에서, 상기 릴리프 파라미터는 둘러싸고 있는 부분적인 구조체의 릴리프 파라미터와 다르다. 따라서 예를 들어, 그림 10은 다수의 부분적인 구조체(106 내지 115)를 도시한다. 상기 부분적인 구조체(106, 108, 110, 112, 114)는 그림 5에 도시된 영역(52)에서 제공된 바와 같이 미세한 구조체에 의해 형성된다. 상기 부분적인 구조체들(107, 109, 111, 113, 115)은 그림 5에 도시된 영역(52)에서 제공된 바와 같이 각각의 미세한 구조체에 의해 각각 형성된다. 이러한 형상으로 인하여, 프린팅 기판이 부분적인 구조체(106 내지 115)의 영역으로 얇은 선 형태로 가해지면, 그 결과, 표면 패턴의 표면 영역(101, 102, 105)에서, 그림 10에 도시된 바와 같이, 선의 두께가 변화하게 된다.
부분적 구조체의 표면 구조에 변형을 가함으로써, 패턴의 일정성을 방해하지만 이로 인하여 인간의 육안에서 인식될 수 있는 일정한 평균 임프레션(프린팅 기판에 의한 평균 커버 영역)을 유지할 수 있게 된다. 예를 들어, 그림 10에 도시된 경우에서, 구조체(117, 120)의 변형례에 기초하여: 미세 표면 구조체의 부분적 구조체(119, 116, 121, 118)는 여전히 전술한 레이아웃에 따르게 된다. 상기 부분적 구조체(102, 117) 각각은 그루브의 배향이 서로에 대하여 90도로 된 2개의 부분을 구비한다 이로 인하여, 선의 두께는 부분적 구조체(117)의 좌측부에서 감소되며, 선의 두께는 부분적 구조체(120)의 우측에서 증가하게 된다. 따라서 커버 영역은 평균적으로 동일하게 되지만, 미세 구조체의 변화는 적절히 평가 장치에 의해 모아레 패턴으로서 인식될 수 있으며 추가적인 정보로서 평가될 수 있다.
그림 11은 전술한 과정에 의해 미리 예정된 방식으로 프린팅 기판 레이어의 두께를 변화시키는 것이 가능해지는 것을 도시한다. 그림 11은 미세 표면 구조체가 복제되는 기판(130)을 도시한다. 표면 구조체의 윤곽 깊이는 미세 표면 구조체의 영역(131, 132)에서 변화한다. 그림 11에 도시된 바와 같이, 윤곽 깊이는 영역(131, 132)의 중심에서 가장 크며, 영역(131, 132)의 경계선을 향할수록 감소하게 된다.

산업상 이용 가능성      
만약, 고해상도의 래커가 영역(131, 132)에 프린팅 물질로서 가해지면, 가해진 프린팅 기판의 레이어 두께는 미세 표면 구조체의 윤곽 깊이를 따르게 된다. 따라서 고굴절율 프린팅 물질을 표면 영역(131, 132)에 가함으로써, 미세 표면 구조체의 소정의 윤곽 깊이에 따른 볼록하거나 오목한 특징을 가지는 렌즈 본체(133, 134)가 형성된다.
 

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