KR101061578B1 - 광발색 광결정 구조체와 그 제조방법 및 제조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광발색 광결정 구조체와 그 제조방법 및 그 제조장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 광발색 광결정 구조체는 "T"자 형상 단면을 가지는 다수개의 기본단위체가 제1 방향으로 소정 간격씩 이격되어 형성된 기본요소층을 포함하고, 상기 기본단위체는 상기 제1 방향으로 연장된 수평부 및 상기 수평부의 중앙에서 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향으로 연장된 수직부를 포함하고, 상기 수직부의 상기 제1 방향으로의 폭은 상기 수평부의 상기 제1 방향으로의 폭보다 좁고, 상기 수직부의 상기 제1 방향으로의 폭은 일정한 너비를 갖는다.

Description

광발색 광결정 구조체와 그 제조방법 및 제조장치{STRUCTURE　COLOUR OF PHOTONIC CRYSTALS, A METHOD OF MANUFACTURING THEREOF AND A MANUFACTURING APPARATUS THEREOF}

본 발명은 광발색 광결정 구조체와 그 제조방법 및 그 제조장치에 관한 것으로, 특히 광발색 광결정 구조체의 새로운 구조를 제공하여 나노임프린트 공정을 가능하게 함으로써 양산성을 향상시킨 광발색 광결정 구조체와, 그 제조방법 및 그 제조장치에 관한 것이다.

광결정 이란 굴절률이 다른 광학적 매질 또는 물질이 빛의 파장에 버금가는 주기성을 가지고 규칙적으로 교대 배열되는 것으로 빛의 파장과 비슷한 길이의 격자 주기를 갖는 광학계이다.

이러한 광결정은 주기적이고 규칙적으로 배열된 입자 사이 사이에 공기로 가득찬 공간을 가진 구조를 가지며, 공기 대신 다른 물질을 채워 넣어 반사되는 빛의 파장을 조절함으로써 색을 변화시킬 수도 있다.

상기 광결정 구조의 대표적인 예로 딱정벌레 및 몰포 나비를 들 수 있다.

자연에서 딱정벌레가 날갯짓을 하는 경우, 어두운 숲속에서도 파란색이 반짝거리는 것이 보이고 있으나, 딱정벌레의 날개에는 색소가 전혀 없다. 상기 파란색은 딱정벌레의 날개 표면이 갖는 독특한 구조에 의하여 특정한 파장의 빛을 반사시키고 나머지 빛은 흡수함으로써 발광하는 색으로, 이와 같이 색소가 없어도 색이 발생하는 것을 구조색(STRUCTURE COLOUR)이라고 한다.

도 1 은 자연계에 천연적으로 존재하고 광구조에 의하여 구조색을 나타내는 예를 도시한 것으로, 남미지역에서 자생하는 몰포(MORPHO) 나비, 공작의 꼬리 깃털, 오팔원석, 전복조개 껍데기를 전자현미경으로 확대한 광구조의 표면상태가 도시되어 있다.

상기 몰포 나비의 날개에서 나타나는 파란색은 날개의 표면 구조가 파란색 파장의 빛을 반사하는 것이고, 실제 몰포 나비의 색은 몸통이나 날개 가장자리와 같이 거무튀튀하다. 비단벌레 종류와 유리새, 공작새 등의 몇몇 조류 깃털에서도 이러한 구조가 발견되며, 전자현미경으로 관찰하면 작은 공기 주머니가 날개나 깃털의 기질 안에 규칙적으로 적층된 다층의 광결정 구조를 확인할 수 있다. 또한, 양치류 식물인 셀라기넬라의 경우에도 잎 표면이 다층의 광결정 구조이다.

이러한 광결정의 3 차원 구조는 아름다운 색상을 표현하는데 응용되는 동시에, 빛의 흐름을 조절하는데 매우 좋은 특성을 가지므로 공업적으로 이 구조를 생산하도록 하는 방법이 요구되어 왔다.

도 2는 몰포 나비 날개에 존재하는 광발색 광결정 구조의 단면도이다.

도 2 에 도시된 바와 같이, 몰포나비 날개에 존재하는 광발색 광결정 구조(100)는 수직으로 배열된 다수개의 기대(101)와 상기 기대(101)의 측면으로 비 대칭의 다수개의 돌기(102)가 일체로 형성되어 있는 구조로 되어 있다.

상기 광결정 구조는 몰포나비 등의 색과 유사한 색을 발현할 수는 있으나, 형상구조가 서로 비대칭이므로 임프린트 가공 방법을 적용하기 어려우며, 이에 따라 대량 양산이 불가능하다는 문제점을 가진다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 대칭형상의 단면형상의 부재가 적층되는 형태로 광결정구조를 형성하여 광결정 구조에 대한 나노 임프린트 가공을 가능하게 함으로써, 종국적으로 양산이 용이한 광결정 구조 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 광결정 구조의 제조방법에 있어서, 박막 연결부를 형성한 후 적층하여 광결정 구조를 제조함으로써, 적층 공정을 용이하게 하여 양산을 가능하게 하는 광발색 광결정 구조의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

그리고, 본 발명은 평판 몰드 뿐만 아니라, 롤러 몰드를 이용하여 광결정 구조를 생산함으로써 단시간에 다량으로 광발색 광결정 구조를 제조하는 광발색 광결정 구조의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 대칭 형상 단면을 가지는 다수개의 기본단위체와, 상기 기본단위체들을 상호 연결시키는 박막연결부를 포함하는 기본요소층을 나노임프린팅 기법을 이용하여 형성하는 기본요소층 제조단계; 상기 기본요소층을 순차적으로 적층하는 적층단계; 에칭을 통하여 상기 박막연결부를 제거하는 박막연결부 제거 단계; 광발색 광결정 구조체의 완성여부를 판단하는 완성판단단계를 포함하고, 상기 완성판단단계에서 광발색 광결정 구조체가 완성이 되지 아니하였을 경우, 상기 기본요소층 제조단계, 적층 단계 및 박막연결부 제거단계를 반복하는 것을 특징으로 하는 광발색 광결정 구조체 제조방법을 제공한다.

바람직하게는, 상기 기본요소층 형성단계는, 광결정의 하측면과 상측면을 각각 음각 복제한 하판 몰드 및 상판 몰드를 정렬하는 단계와; 상기 하판몰드 및 상판몰드 사이에 광결정복제 소재를 적치하는 단계와; 상기 하판몰드 및 상판몰드를 프레스하여 상기 광결정복제소재를 성형하는 단계와; 상기 광결정복제소재를 경화시키는 단계와; 상기 하판 몰드 및 상판 몰드를 이형시키는 단계를 포함한다.

또한, 상기 기본단위체는 "T"형상 단면을 가지며, 상기 기본요소층 형성단계는, 상기 광결정의 일측면을 음각 복제한 제1성형롤러와, 상기 광결정의 타측면을 음각 복제한 제2성형롤러를 나란히 배치하는 단계와; 상기 제1성형롤러와 제2성형롤러 사이로 광결정복제소재를 통과하게 하여, 상기 광결정복제소재의 양면을 동시에 성형하는 단계와; 상기 광결정 복제소재를 경화시키는 단계를 포함한다.

또한, 상기 제1성형롤러의 음각모양은, 상기 제2성형롤러의 음각모양과 상이하여 상기 광결정 복제소재의 양면이 다른 단면을 가지며, 상기 적층단계는, 인접하는 기본요소층을 어긋나게 배열, 적층된다.

　그리고, 상기 적층 단계는, 일부 기본요소층의 상하면을 바꾸어 적층하며, 상기 기본요소층 중 일부는, 층별 굴절율이 상이한 상이 재질로 형성한다.

또한, 상기 박막연결부 제거단계는, 플라즈마 에칭을 이용하여 박막연결부를 제거한다.

한편으로, 본 발명은, 나노 임프린트 방법에 의하여 형성되는 "T"자 형상 단면을 가지는 다수개의 기본단위체를 포함하는 기본요소층이 순차적으로 적층되어 형성되는 것을 특징으로 하는 광발색 광결정 구조체를 제공한다.

바람직하게는, 상기 기본단위체의 단면 "T"의 높이는 0.5~1.5㎛이고, 상기 기본단위체의 수평부의 두께는 0.1~0.5㎛이며, 상기 기본단위체의 수직부의 두께는 0.1~0.3㎛이며, 상기 기본요소층은, 인접하는 기본요소층과 어긋나게 배열, 적층된다. 다른 한편으로는, 본 발명은, 광발색 광결정 구조체의 층수를 설계하여 결정하는 광결정체층수(n층) 결정 단계와; 대칭 형상 단면을 가지는 다수개의 기본단위체와, 상기 기본단위체를 상호 연결시키는 박막연결부를 포함하는 기본요소층을 나노임프린팅 기법을 이용하여 형성하는 기본요소층 제조단계와; 상기 기본요소층을 순차적으로 적층하는 적층단계와; 에칭을 통하여 상기 박막연결부를 제거하는 박막연결부 제거 단계를 포함하고, 상기 기본요소층 제조단계, 적층단계 및 박막연결부 제거단계를 (n-1)회 반복하는 것을 특징으로 하는 광발색 광결정 구조체 제조방법을 제공한다.

또한, 본 발명은, 원주면에 대칭형상의 다수개의 홈이 형성되고, 구동부에 의하여 회전하는 제1롤러와, 상기 제1롤러와 나란히 맞물리도록 위치하는 제2롤러와, 상기 제1롤러와 상기 제2롤러 사이로 광발색 광결정복제소재를 공급하는 광결정복제소재 제1공급부를 포함하는 가로 기본요소층 형성롤러부와; 상기 가로 기본요소층 형성롤러부의 일측에 형성되며, 상기 가로 기본요소층을 통과한 광발색 광결정복제소재의 상측에 위치하며, 측면에 길이방향의 대칭형상의 다수개의 홈이 형성되는 제3롤러와, 상기 제3롤러와 나란히 맞물리도록 위치하는 제4롤러와, 상기 제3롤러와 상기 제4롤러 사이로 광결정복제소재를 공급하는 광결정복제소재 제2공급부를 포함하는 세로 기본요소층 형성롤러부를 포함하되, 상기 세로 기본요소층 형성롤러부를 통과한 광결정복제소재가 상기 가로기본요소층 형성롤러부를 통과한 광결정복제소재 위로 적층되는 것을 특징으로 하는 광발색광결정복제소재 제조장치를 제공한다.

바람직하게, 상기 제1롤러의 홈은 "T"자 형상의 단면 또는 사각 형상의 단면을 가지며, 상기 가로 기본요소층 형성 롤러부는, 상기 가로 기본요소층 형성롤러부의 상측에 형성되며, 상기 제1롤러와 상기 제2롤러 사이로 캐리어필름을 공급하는 제1캐리어필름 공급부와; 상기 제1롤러와 상기 제2롤러 사이를 통과한 캐리어필름를 권취하여 저장하는 제1캐리어필름 권취부를 더 포함하고, 상기 세로 기본요소층 형성롤러부는, 상기 세로 기본요소층 형성롤러부의 상측에 형성되며, 상기 제3롤러와 상기 제4롤러 사이로 캐리어필름를 공급하는 제2캐리어필름 공급부와; 상기 제3롤러와 상기 제4롤러 사이를 통과한 캐리어필름를 권취하여 저장하는 제2캐리어필름 권취부를 포함한다.

또한, 본 발명이 제공하는 광발색 광결정 구조체는 "T"자 형상 단면을 가지는 다수개의 기본단위체가 제1 방향으로 소정 간격씩 이격되어 형성된 기본요소층을 포함하는데, 기본단위체는 제1 방향으로 연장된 수평부 및 수평부의 중앙에서 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향으로 연장된 수직부를 포함하고, 수직부의 상기 제1 방향으로의 폭은 상기 수평부의 제1 방향으로의 폭보다 좁고, 수직부의 상기 제1 방향으로의 폭은 일정한 너비를 갖는다.

한편, 본 발명이 제공하는 광발색 광결정 구조체의 제조 방법은 "T"자 형상 단면을 가지는 다수개의 기본단위체 및 제1 방향으로 소정간격씩 이격되어 형성된 상기 다수개의 기본단위체를 연결하는 박막연결부를 포함하는 기본요소층을 나노 임프린트 방법으로 형성하는 단계, 상기 기본요소층을 정렬하는 단계; 및 상기 기본요소층의 박막연결부를 제거하는 단계를 포함하되, 상기 기본단위체는 상기 제1 방향으로 연장된 수평부 및 상기 수평부의 중앙에서 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향으로 연장된 수직부를 포함하고, 상기 수직부의 상기 제1 방향으로의 폭은 상기 수평부의 상기 제1 방향으로의 폭보다 좁고, 상기 수직부의 상기 제1 방향으로의 폭은 일정한 너비를 갖는다.

한편, 본 발명에 따른 광발색 광결정 구조체 제조 장치는 측면에 광발색 광결정 구조체의 형상이 음각 성형된 다수개의 홈을 구비하며, 구동부에 의해 회전하여 광발색 광결정 구조체를 제조하는 제1 성형 롤러를 포함한다.

상술한 바와 같은 본 발명의 광발색 광결정 구조체 및 그 제조방법은, 광결정 구조의 새로운 구조를 제공하여 상기 광결정 구조에 대한 임프린트 가공을 가능하게 함으로써, 양산이 용이한 광결정 구조 및 그 제조방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 박막 결합부를 형성한 후 기본요소층을 적층하여 광결정 구조를 제조함으로써, 적층 공정을 보다 용이하게 하여 광결정 구조의 생산성을 향상시키는 광결정 구조의 제조방법을 제공한다.

도 1은 광구조에 의한 구조색을 나타낸 도면이다.
도 2는 몰포나비 날개에 존재하는 광발색 광결정 구조를 구현한 광발색 광결정구조의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 광발색 광결정 구조체 제조방법의 제조공정도이다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 광발생 광결정 구조체 제조방법의 각 단계별 단면도이다.
도 4a는 도 4의 "A"부의 확대도이다.
도 4b는 본 발명의 제1실시예에 따른 광발색 광결정 구조체 제조방법으로 성형된 구조체의 광특성스펙트럼데이터이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 광발색 광결정 구조체 제조방법의 제조공정도이다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 기본요소층 제조장치의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 광발색 광결정 구조체의 기본요소층 제조장치의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 기본요소층의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제4실시예에 따른 기본요소층의 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제5실시예에 따른 기본요소층의 단면도이다.
도 11은 본 발명의 제6실시예에 따른 광발색 광결정 구조체의 단면도이다.
도 12는 본 발명의 제7실시예에 따른 광발색결정구조체의 사시도이다.
도 13은, 본 발명의 제7실시예에 따른 광발색 광결정 구조체의 제조장치의 구성도이다.
도 14는 본 발명의 제7실시예의 제1롤러의 사시도이다.
도 15는 본 발명의 제7실시예의 제3롤러의 사시도이다.
도 16은 본 발명의 제8실시예에 따른 광발색 광결정 구조체 제조방법의 각 공정상 단면도이다.
도 17은 도 16의 제조방법에 의하여 제조된 기본요소층을 직교하여 적층하여 생산한 광발색 광결정 구조체의 사시도이다.
도 18은, 본 발명의 제8실시예의 광발색 광결정 구조체를 제조하기 위한 제1롤러의 사시도이다.
도 19는 본 발명의 제8실시예의 광발색 광결정 구조체를 제조하기 위한 제3롤러의 사시도이다.
도 20은 본 발명의 제9실시예에 따른 입체형상의 광발색 광결정 구조체의 기본요소층의 사시도이다.
도 21은 도 20의 "A"부의 확대도이다.
도 22는 본 발명의 제8실시예에 따른 광발색 광결정 구조체의 광특성 스펙트럼 결과이다.
도 23은, 본 발명의 제10실시예에 따른 광발색 광결정 구조체의 기본요소층의 사시도이다.
도 24는 도 23의 "A"부의 확대도이다.
도 25는 본 발명의 제 9실시예의 광발색 광결정 구조체 제조 시 사용되는 평판 형상 몰드의 사시도이다.
도 26은 본 발명의 제 10실시예의 광발색 광결정 구조체 제조 시 사용되는 롤러 형상 몰드의 사시도이다.
도 27은 본 발명의 제11실시예에 따른 광발색 광결정 구조체 제조 방법의 제조 공정도이다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 광발색 광결정 구조체 제조방법의 제조공정도이고, 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 광발생 광결정 구조체 제조방법의 각 단계별 단면도이며, 도 4a는 도 4의 "A"부의 확대도이고, 도 4b는 본 발명의 제1실시예에 따른 광발색 광결정 구조체 제조방법으로 성형된 구조체의 광특성스펙트럼데이터이다.

도 3, 4에서 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 광발색 광결정 구조체 제조방법은 기본요소층 제조단계(S100), 적층단계(S200), 박막연결부 제거단계(S300), 완성판단단계(S400)를 포함한다

상기 기본요소층 제조단계(S100)는, 기본단위체(11)와 박막연결부(12)로 구성되는 기본요소층(10)을 형성하는 단계이다.

상기 기본단위체(11)는 양쪽 대칭 형상 단면을 가지는데, 본 실시예에서는 "T" 자 형상으로 이루어진다.

도 4 및 도 4a를 참조하면, 기본단위체(11)는 제1 방향(도 4a에서 W 방향)으로 연장된 수평부(11a) 및 수평부(11a)의 중앙에서 제1 방향과 수직인 제2 방향(도 4a에서 H 방향)으로 연장된 수직부(11b)를 포함한다. 또한, 수직부(11b)의 제1 방향으로의 폭(w2)은 수평부(11a)의 제1 방향으로의 폭(w1)보다 좁고, 수직부(11b)의 제1 방향으로의 폭(w2)은 일정한 너비를 갖는다. 즉, 수직부(11b)는 요철없이 평평한 표면을 갖는다.

"T"형상의 기본단위체(11)의 높이(H)는 0.5~1.5㎛, 폭(W)은 0.5~1.5㎛이며, 수평부(11a)의 높이(h1)는 0.1~0.5㎛, 수직부(11b)의 높이(h2)는 0.5~1.0㎛, 수평부(11a)의 폭(w1)은 0.5~1.0㎛이며, 수직부(11b)의 폭(w2)은 0.1~0.3㎛이고, 상기 기본단위체(11) 사이의 간격(a)은 (0.5~1.0)*w1으로 형성되고, W/H=0.75~1.25, h1/h2=0.5~0.8을 만족한다. 여기서, 상기 기본단위체(11)의 폭(W)은 도 4a에 도시된 바와 같이, 인접한 기본단위체(11)의 배열 간격(예를 들어, 피치(pitch))을 의미하며, 도 4a에 도시된 바와 같이 이러한 기본단위체(11)의 폭(W)은 수평부(11a)의 폭(w1)과 기본단위체(11) 사이의 간격(a)의 합과 같다.

상기와 같은 크기를 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 광발색 광결정 구조체는 매우 미세하여 제조 과정에서 정확한 형상으로 제조하는 것은 상당히 어렵다. 그 크기가 마이크로 단위이기 때문에, 가스나 식각액을 사용하는 식각(건식 식각 및 습식 식각 포함) 등의 방법으로 제조할 경우, 표면에 요철이 생길 수 있으며, 식각면이 테이퍼지거나 의도하지 않은 경사가 생길 수 있다. 정확한 형상으로 제조되지 못하는 경우, 품질이 저하될 수 있다. 특히, 광결정 구조는 구조 및 크기를 조절하여 특정한 파장의 반사가 일어나도록 하는 것이므로, 정확한 크기 및 구조로 제조되지 않는 경우 불량으로 처리될 가능성이 높다.

본 발명의 일 실시예에 따른 광결정 광발색 구조체에 따르면, 나노 임프린트 방법으로 형성한다. 따라서, 상당히 미세한 폭을 갖는 수직부가 일정한 폭을 가지고, 요철이 없도록 형성할 수 있다. 따라서, 식각 등에 의해 제조한 구조보다, 월등히 품질이 우수한 구조체를 제공할 수 있으며, 또한 시간이 단축되고 대량 양산이 가능하여, 생산성 및 양산성이 크게 증가할 수 있다.

그리고, 상기 기본단위체(11)의 양측단에는 다수개의 기본단위체(11)를 연결시키는 박막연결부(12)가 형성되고, 상기 기본단위체(11) 및 박막연결부(12)는 나노 임프린팅 기법에 의하여 형성된다. 상기 나노임프린팅기법은 상,하판 몰드(21)(22)를 정렬하는 단계(S11), 상,하판 몰드 사이에 광결정복제 소재를 적치하는 단계(S12), 상,하판 몰드(21)(22)를 프레스하여 상기 광결정복제소재(23)를 성형하는 단계(S13), 상기 광결정복제소재(23)를 경화시키는 단계(S14) 및 몰드 이형단계(S15)로 이루어진다.

상기 상,하판 몰드(21)(22)의 하,상면은 광결정구조의 하측면과 상측면과 동일하게 각각 음각 복제하여 형성된다.

상기 상,하판 몰드(22)는 규소(Si), 유리, 폴리머(Polymer). 석영, 또는 금속 중 어느 하나의 재질로 이루어지며, 전자 빔(E-beam)리소그라피, 레이저 머시닝, 포토리소그라피(photolithography), 레이저 인터피어런스 리소그라피(laser Interference Lithography), 또는 엑스레이 인터프러런스 리소그라피(X-ray Interference Lithography)　 방법에 의하여 가공된다.

그리고, 상기 상,하판 몰드(21)(22)의 사이에 투입되는 광결정복제 소재는 광경화성 또는 열경화성레진으로 이루어진다.

그 후, 상기 상,하판 몰드(21)(22)는 상기 광결정 복제소재(23)를 20~40 bar로 프레스 가압하여 성형하고, 성형이 종료된 후 상기 광결정 복제소재를 경화시켜 기본요소층(10)을 형성한다.(S14)

상기 광결정 복제소재(23)의 경화는 열을 인가하거나 자외선을 조사하여 실행하며, 본 실시예에서는 1~15분간 자외선을 조사하거나, 1~10분간 40~150℃로 가열하여 경화를 촉진한다.

상기 광결정 복제소재(23)의 경화가 완료되면 상기 상,하판 몰드(21)(22)를 이형시켜 기본요소층(10)을 형성한다.(S15)

최초로 생산된 기본요소층(10)은 금속 또는 플라스틱 재질의 기판(13) 위에 적층된다.

상기 적층공정 시, 각각의 기본단위체(11)는 박막연결부(12)에 의하여 연결되어 서로 간의 이탈이 방지됨으로써 적층 시 공정의 용이성이 확보된다.

그리고, 상기 적층을 하는 경우, 상기 기본요소층(10)과 기판(13) 사이에 접착층을 형성하거나 융착을 하여, 상기 기본요소층(10)이 기판(13) 상에 접착되도록 한다.

다음으로, 적층된 다수개의 기본요소층(10)의 상기 박막연결부(12)를 제거한다. 상기 박막연결부(12)는 플라즈마 에칭처리되어 제거된다.

본 실시예에서는 상기 박막연결부(12)를 플라즈마 에칭을 이용하여 제거하였으나, 일반적인 캐미컬 에칭이나 반응성 이온 에칭 등을 이용하여 박막연결부(12)를 제거하는 것도 가능하다.

상기 박막연결부 제거 단계(S300)가 완료되면, 상기 기본요소층 형성단계(S100)를 반복하여 새로운 기본요소층(10a)을 제조하며, 새롭게 제조된 상기 기본요소층(10a)을 기판 위에 이미 적치된 기본요소층(10) 위에 배열, 적층한다.

상기 새로운 기본요소층(10a)을 기 적층된 기본요소층(10) 상면에 적층하는 경우, 적층된 기본요소층(10)(10a)에 특정 파장의 빛을 소정의 각도로 조사하고 반사되는 파장과 패턴을 확인하여 정렬하거나, 적층된 기본요소층(10)(10a)에 백색광을 소정 각도로 조사하여 반사되는 색상과 패턴을 확인한 후 상기 새로운 기본요소층(10a)을 배열, 적층한다. 이 기본요소층(10a)을 적층하는 경우, 기존에 적층되어 있던 기본요소층(10)과 새롭게 적층된 기본요소층(10a) 사이에 접착층을 형성하거나 접촉면을 융착하여, 인접하는 기본요소층(10)(10a)이 상호 결합하도록 한다.

그리고, 상기 새롭게 적층된 최상측의 기본요소층(10a)의 박막연결부(12a)를 플라즈마 에칭을 통하여 제거한다.

상기 박막연결부(12a)가 제거되면, 광학적 수단을 사용하여 광발색 광결정 구조가 완성되었는지 여부를 판단하고(S400), 광발색 광결정 구조가 완성될 때까지 상기 기본요소층 제조단계(S100), 적층단계(S200) 및 박막연결부 제거 단계(S300)를 반복 실행한다.

도 4b는 본 발명의 제1실시예에 따른 광발색 광결정 구조체의 광특성스펙트럼 결과 데이터이다. 도 4b는 기본단위체가 w1=1.0㎛, H=1.0㎛, w2=0.2㎛의 크기를 가지며, 기본단위체 사이의 간격(a)이 0.4㎛인 경우의 반사 결과를 도시한 것이다.

도 4b에서 single 은 한층만을 적층한 경우이고, double은 두 개 층을 적층한 결과이다. 양 케이스 모두 특정파장(대략 0.58㎛의 녹황색)에서 반사특징을 보이고 있음을 알 수 있다.

도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 광발색 광결정 구조체 제조방법의 제조공정도이고, 도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 기본요소층 제조장치의 단면도이다.

본 발명의 제2실시예는 제1실시예의 기본요소층 제조방법을 상이하게 한 것에 특징이 있는 것으로, 제1실시예와 동일한 과정에 관한 설명은 생략하고, 기본요소층 제조방법에 관하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 5, 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 광발색 광결정체 제조방법의 상기 기본요소층 형성단계(S100)는, 제1,2성형롤러(121)(122)를 정렬하는 단계(S121)와, 상기 제1,2성형롤러(121)(122) 사이에 광결정복제소재(123)를 주입(S122), 성형하는 단계(S123)와, 성형된 광결정복제소재를 경화시키는 단계(S124) 및 광발생 광결정 구조체 완성여부 판단단계(S400)로 이루어진다.

상기 제1성형롤러(121)의 외주연은 최종 광결정 구조체의 일측면과 동일하게 음각 성형되며, 상기 제2성형롤러(122)의 외주연은 최종 광결정 구조체의 타측면과 동일하게 성형된다.

본 제2실시예에서 생성되는 광결정구조는 "T" 형상을 가지는 기본단위체가 연속적으로 형성되는 것으로, 제1성형롤러(121)의 외주연은 일정 간격의 사각 톱니 형상으로 형성되고, 제2성형롤러(122)는 외주연이 평면으로 형성된다.

이와 같이 성형된 제1,2성형롤러(121)(122)를 정렬한 후, 상기 제1,2 성형롤러(121)(122) 사이로 UV 폴리머로 이루어진 광결정 복제소재(123)를 호퍼(125)를 통하여 주입한다. 상기 광결정 복제소재(123)는 상기 제1,2성형롤러(121)(122) 사이를 통과하며 가압되어 양측면이 동시에 성형됨으로써 "T" 자형상이 연속적으로 이어진 형상으로 형성된다.

상기 제1,2성형롤러(121)(122)에서 성형된 광결정 복제소재(123)는 상기 제2성형롤러(122) 내측에 형성된 노광장치(124)에 의하여 경화되어 기본요소층(10)을 형성한다. 본 실시예에서 상기 노광장치(124)는 상기 광결정복제소재(123)를 경화시키는 UV 램프가 사용되며, 상기 UV 램프에서 발광되는 UV 광이 광결정 복제소재로 효율적으로 조사되기 위하여 상기 제2성형롤러(122)는 투명재질로 형성된다.

한편, 상기 제1,2성형롤러의 상측에는 캐리어필름 공급부(126)가 형성된다. 상기 캐리어 필름 공급부는 상기 제1,2성형롤러 사이로 공급되는 광결정 복제소재의 일측으로 캐리어필름(127)을 공급한다.

상기 캐리어필름(127)은 상기 광결정 복제소재의 일측에 결합하여 이송되어, 상기 광결정 복제소재가 보다 안정적으로 이송되도록 한다.

그리고, 상기 제1,2성형롤러의 하측에는 상기 제1,2성형롤러 사이를 통과한 캐리어필름(127)을 상기 광결정 복제소재에서 이형시켜 권취시키는 캐리어필름 권취롤러(128)가 장착된다.

본 발명의 제2실시예는, 롤러를 이용한 임프린팅 방법으로 기본요소층을 연속적으로 제조함으로써 단시간에 다량의 광결정복제소재를 성형할 수 있다는 장점을 가진다.

도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 광발색 광결정 구조체의 기본요소층 제조장치의 단면도이고, 도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 기본요소층의 단면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 제3실시예는 제2성형롤러(122)의 외주연을 음각 성형함으로써, 광결정 복제소재의 양면을 동시에 가공하여 양면에 다양한 형상을 가지는 기본요소층(10)을 생성한다.

예를 들어, 도 8을 참조하면, 두개의 인접한 기본요소층을 구성하는 기본단위체의 수평부의 일면이 맞닿은 형상일 수 있다. 이 때, 인접한 기본단위체에서는 수직부가 연결된 일측면에 대향하는 타측면이 서로 맞닿도록 적층된 형태일 수 있다.

본 발명의 제3실시예에 따르면, 제1,2성형롤러(121)(122)에 의하여 광결정 복제소재의 양면이 동시에 가공됨으로써 다양한 모양을 형성할 수 있을 뿐만 아니라, 생산 시간이 감소된다는 장점을 가진다.

도 9는 본 발명의 제4실시예에 따른 기본요소층의 단면도이다.

본 발명의 제4실시예는, 제1성형롤러(121)와 제2성형롤러(122)에 음각 성형된 사각 기어 형상의 피치를 상이하게 형성하여 광결정 복제체의 양면을 상이하게 가공함으로써 양 면이 상이한 형성을 가진 기본요소층을 제조한다.

　본 발명의 제4실시예의 기본요소층은 양 면이 피치가 상이한 형상을 가지게 됨으로써, 특이한 광특성을 보유할 수 있을 뿐만 아니라, 양면의 피치의 차이를 조정하며 광특성을 변형할 수 있다는 장점을 가진다.

도 10은 본 발명의 제5실시예에 따른 기본요소층의 단면도이다.

본 발명의 제5실시예는 제1성형롤러(121)와 제2성형롤러(122) 사이에 2가지 종류의 광결정 복제소재를 주입하여 형성한 기본요소층(10)을 제공한다.

이 기본요소층은, 제1성형롤러(121)와 제2성형롤러(122) 사이에 서로 다른 이종의 재질로 형성된 광결정 복제 소재를 동시에 투입하여 제조된다.

본 제5실시예의 상기 기본요소층은 두 개의 다른 재질로 이루어진 층으로 이루어짐으로써 광특성을 다양하게 구현할 수 있다는 장점을 가진다.

도 11은 본 발명의 제6실시예에 따른 광발색 광결정 구조체의 단면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 제6실시예는, "T"형상의 기본단위체의 수직부(11a)를 인근 기본요소층과 동일 선상에 배열하지 아니하고, 측방향으로 어긋나게 배치하여 기본요소층(10)을 적층한 광발색 광결정 구조체이다.　

상기 본 발명의 제6실시예는 인접하는 기본요소층의 기본단위체의 수직부(11a)를 어긋나게 배열함으로써 일정 방향으로 광발색 특성을 가진다.

도 12는 본 발명의 제7실시예에 따른 광발색결정구조체의 사시도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 제7실시예에 따른 광발색구조체는, 본 발명의 제1실시예의 제조방법에 따라 형성된 기본요소층을 직교하여 적층하는 것이다.

즉, 상기 본 발명의 제7실시예에 따른 광발색구조체는 인접되는 "T"자 형상의 기본요소층(10)에 직교로 다음층(10a)이 교차되도록 적층된다. 본 실시예에서는 4개층을 적층하였다.

이와 같이 인접하는 기본요소층(10)에 직교로 교차되도록 다음 기본요소층(10a)을 적층하는 제7실시예의 광발색 광결정 구조 제조방법은, 인접하는 기본요소층(10)에 평행하게 적층되어 형성되는 본 발명의 다른 실시예의 광발색 광결정 구조 제조방법에 비하여, 적층 시 광결정 복제소재에 소정 파장의 빛을 조사하고 반사되는 색상과 패턴을 확인하여 정렬하거나, 광결정 복제소재에 백색광을 소정 각도로 조사하여 반사되는 색상과 패턴을 확인한 후 상기 광결정 복제소재의 배열을 수정하는 공정을 생략할 수 있다는 점에서 양산성이 현저하게 향상된다.

또한, 상기 본 발명의 제7실시예에 따르면 별도의 추가 공정 필요없이 3차원 광발색 광결정 구조를 형성할 수 있다는 장점을 가진다.

도 13은, 본 발명의 제7실시예에 따른 광발색 광결정 구조체의 제조장치의 구성도이며, 도 14는 본 발명의 제7실시예의 제1롤러의 사시도이며, 도 15는 본 발명의 제7실시예의 제3롤러의 사시도이다.

도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 광발색 광결정 구조체의 제조장치(200)는, 가로 기본 요소층 형성롤러부(210) 및 세로기본요소층 형성롤러부(220)로 이루어진다.

상기 가로 기본 요소층 형성롤러부(210)는 제1,2롤러(211)(212), 광결정복제소재 제1공급부(213), 제1캐리어필름 공급부(214) 및 제1캐리어필름 권취부(215)를 포함한다.

상기 제1롤러(211)는 구동부에 의하여 회전하며, 측면에 반경 방향(r)으로 대칭형상 단면의 다수개의 기본단위체 성형홈(211a)이 형성되어 있다. 상기 기본단위체 성형홈(211a)의 단면은 "T"자 형상이며, 이들 기본 요소체 성형홈(211a)들 사이에는 박막연결부 성형부(211b)가 형성된다.

상기 제1롤러(211)의 일측에는 제2롤러(212)가 형성된다. 상기 제2롤러(212)는 표면 형상은 편평하며, 상기 제1롤러(211)의 일측에 나란히 위치하고, 그 내부에는 상기 제1,2롤러(211)(212) 사이를 통과하는 광결정복제소재를 경화시키는 광경화장치(216)가 장착된다.

그리고, 상기 제1,2롤러(211)(212)의 상측에는 상기 제1롤러(211)와 상기 제2롤러(212) 사이로 광발색 광결정복제소재를 공급하는 광결정복제소재 제1공급부(213)가 형성된다.

한편, 상기 가로 기본요소층 형성롤러부(210)의 상측에는, 상기 제1롤러와 상기 제2롤러 사이로 캐리어필름를 공급하는 제1캐리어필름 공급부(214)가 형성된다.

상기 제1캐리어필름 공급부(214)로부터 공급되는 캐리어필름(217)은, 상기 제1,2롤러(211)(212) 사이를 통과한 광발색 광결정복제소재의 일측면에 형성되어, 상기 광발색 광결정복제소재가 안정적으로 이송되도록 한다.

한편, 상기 가로 기본요소층 형성롤러부(210)의 일측에는 세로 기본요소층 형성롤러부(220)가 형성된다.

상기 세로기본요소층 형성롤러부는 제3롤러(221), 제4롤러(222), 광결정복제소재 제2공급부(223), 제2캐리어필름 공급부(224) 및 제2캐리어필름 권취부(225)로 이루어진다.

상기 제3롤러(221)는 상기 가로 기본요소층 형성롤러부(210)에 의하여 제조된 광발색 광결정복제소재(기본요소층)의 상측에 위치하며, 측면에는 길이 방향(l)의 대칭형상의 다수개의 기본단위체 성형홈(221a)이 형성되며, 상기 기본단위체 성형홈(221a) 사이에는 박막연결부 성형부(221b)가 형성된다.

상기 기본단위체 성형홈(221a)은 "T"자 형상의 단면을 가진다.

그리고, 상기 제3롤러(221)의 일측에는, 상기 제3롤러(221)와 나란히 위치하는 제4롤러(222)가 위치하고, 상기 제4롤러(222)의 내부에는 광경화장치(226)가 장착된다. 상기 광경화장치(226)는 상기 제3,4롤러(221)(222) 사이를 통과하는 광결정복제소재를 경화시킨다.

상기 제3,4롤러(221)(222)의 상측에는 상기 제3롤러(221)와 상기 제4롤러(222) 사이로 광결정복제소재를 공급하는 광결정복제소재 제2공급부(223)가 설치된다.

또한, 상기 제3,4롤러(221)(222)의 상측에는 상기 제3롤러(221) 및 상기 제4롤러(222) 사이로 캐리어필름를 공급하는 제2캐리어필름 공급부(224)가 형성되고, 상기 제3,4롤러(221)(222)의 하측에는 상기 제3,4롤러 사이를 통과한 캐리어필름을 권취, 저장하는 제2캐리어필름 권취부(225)가 형성된다.

상기 제2캐리어필름 공급부(224)로부터 공급된 캐리어필름은 상기 광결정복제소재가 제3,4롤러(221)(222) 사이를 통과하여 안정적으로 상기 제1,2롤러(211)(212)를 통과한 광결정복제소재 위로 적층되도록 한다.

상기 제3,4롤러(221)(222) 사이를 통과한 광결정복제소재가 상기 제1,2롤러(211)(212)사이를 통과한 광결정복제소재 위로 연속적으로 적층되면 2층의 광결정복제소재가 형성되며, 상기 가로 기본요소층 형성롤러부 및 상기 세로기본요소층 형성 롤러부를 순차적으로 1개 씩 더 추가하면 4개층의 광결정 복제소재를 형성하여, 본 발명의 제7실시예와 동일한 광결정 복제 구조를 연속적으로 제조할 수 있다.

도 16은 본 발명의 제8실시예에 따른 광발색 광결정 구조체 제조방법의 각 공정상 단면도이며, 도 17은 도 16의 제조방법에 의하여 제조된 기본요소층을 직교하여 적층하여 생산한 광발색 광결정 구조체의 사시도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 제8실시예에 따른 광발생 광결정 구조체의 기본요소층(10)은 단면이 사각형상으로 이루어진다.

상기 제8실시예의 광발생 광결정 구조체의 제조방법은 제1실시예와 동일하게, 기본요소층 제조단계(S100), 적층단계(S200), 박막연결부 제거단계(S300), 완성판단단계(S400)로 이루어진다.

상기 기본요소층 제조단계(S100)는, 기본단위체(11)와 박막연결부(12)로 구성되는 기본요소층(10)을 형성하는 단계이다.

그리고, 상기 기본요소층 제조단계(100)는, 광결정의 하측면과 상측면을 각각 음각 복제한 하판 몰드 및 상판 몰드를 정렬하는 단계와; 상기 하판몰드 및 상판몰드 사이에 광결정복제 소재를 적치하는 단계(S12)와; 상기 하판몰드 및 상판몰드를 프레스하여 상기 광결정복제소재를 성형하는 단계(S13)와; 상기 광결정복제소재를 경화시키는 단계(S14)와; 상기 하판 몰드 및 상판 몰드를 이형시키는 단계(S15)로 이루어진다.

각 단계의 구체적인 설명은 본 발명의 제1실시예와 동일하므로, 이에 대한 구체적 설명은 생략하기로 한다.

도 16과 같이 이루어진 사각형 단면을 가지는 각기둥 형상의 기본요소층은, 도 17에 도시된 바와 같이 인접되는 기본요소층(10)에 직교로 다음층(10a)이 교차되도록 적층된다. 본 실시예에서는 4개층을 적층하였다.

이와 같이 인접하는 기본요소층(10)에 직교로 교차되도록 다음 기본요소층(10a)을 적층하는 제8실시예의 광발색 광결정 구조 제조방법은, 인접하는 기본요소층(10)에 평행하게 적층되어 형성되는 본 발명의 다른 실시예의 광발색 광결정 구조 제조방법에 비하여, 적층 시 광결정 복제소재에 소정 파장의 빛을 조사하고 반사되는 색상과 패턴을 확인하여 정렬하거나, 광결정 복제소재에 백색광을 소정 각도로 조사하여 반사되는 색상과 패턴을 확인한 후 상기 광결정 복제소재의 배열을 수정하는 공정을 생략할 수 있다는 점에서 양산성이 현저하게 향상된다.

이러한 본 발명의 제8실시예에 따른 광발색 광결정 구조체는, 도 13에 도시한 광발색 광결정 구조체의 제조장치의 제1롤러 및 제3롤러를 도 18 및 도 19에 도시된 제1,3롤러로 교환함으로써 연속적으로 생산할 수 있다.

도 18은, 본 발명의 제8실시예의 광발색 광결정 구조체를 제조하기 위한 제1롤러의 사시도이며, 도 19는 본 발명의 제8실시예의 광발색 광결정 구조체를 제조하기 위한 제3롤러의 사시도이다.

도 18 및 도 19에 도시된 바와 같이, 상기 제1롤러(321)는 회전하도록 장착되며, 측면에 반경 방향(r)으로 대칭형상 단면의 다수개의 기본단위체 성형홈(311a)이 형성되어 있다. 상기 기본단위체 성형홈(311a)의 단면은 사각 형상이며, 이들 기본 요소체 성형홈(311a)들 사이에는 박막연결부 성형부(311b)가 형성된다.

그리고, 상기 제3롤러(321)는 상기 가로 기본요소층 형성롤러부(210)에 의하여 제조된 광발색 광결정복제소재(기본요소층)의 상측에 위치하며, 측면에는 길이 방향(l)의 대칭형상의 다수개의 기본단위체 성형홈(321a)이 형성되며, 상기 기본단위체 성형홈(321a) 사이에는 박막연결부 성형부(321b)가 형성된다.

상기 기본단위체 성형홈(321a)은 사각 형상의 단면을 가진다.

상기 제8실시예에 따른 광결정구조체를 제조하는 제1,3롤러 및 제조장치의 다른 구성은 상술한 제7실시예의 광결정구조체의 제조장치와 상당부분 구성이 동일한 바, 제7실시예의 제조장치와 동일한 구성에 대한 구체적 설명은 이하 생략하기로 한다.

도 20은 본 발명의 제9실시예에 따른 입체형상의 광발색 광결정 구조체의 기본요소층의 사시도이고, 도 21은 도 20의 "A"부의 확대도이며, 도 22는 본 발명의 제8실시예에 따른 광발색 광결정 구조체의 광특성 스펙트럼 결과이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 제9실시예에 따른 기본요소층(10)은, 육면체 형상으로 이루어진 수평부(15)와, 상기 상부의 중앙에서 하부로 연장되는 수직기둥부(16)로 이루어지는 입체 형상의 기본단위체(11) 다수개가 수평 배열되어 이루어진다. 즉, 다수개의 기본단위체(11)가 매트릭스 형태로 배열될 수 있다. 이와 같은 기본요소층(10)은 수직으로 다수개 적층되어 광발색 광결정 구조체를 형성한다.

상기 기본요소층의 수평부는, 가로(Lx)가 0.5~1.5㎛이고, 세로(Ly)가 0.5~1.5㎛이며, 높이(h3)는 0.10~0.35㎛인 직육면체 형상으로 이루어지며, 상기 수직부는 가로(Wx) 0.15~0.35㎛이고,　 세로(Wy) 0.15~0.7㎛이며, 높이(h4) 0.8~1.2㎛인 사각기둥형상이며, 상기 기본요소층의 기본요소체 사이의 간격(a3)은 0.5~1.0㎛으로 이루어진다.

이와 같이 형성된 제9실시예에 따른 광발색 광결정 구조체는, 도 22에서 도시된 바와 같이, 기본요소체의 크기에 따라 특정파장에서 투과율 및 반사율의 피크치를 가지며, 이에 따라 특정색을 발현한다. 이를 이용하여, 기본요소체의 크기를 변화시키면 전주파수에 걸친 가시광선을 발현할 수 있다.　

도 22의 ST1 내지 ST6의 사양은 다음과 같다.

	Lx, Ly	h3	Wx	Wy
ST1	0.75	0.3	0.3	0.3
ST2	0.6	0.15	0.2	0.2
ST3	0.6	0.15	0.2	0.6
ST4	0.6	0.15	0.6	0.2
ST5	0.6	0.15	0.6	0.6
ST6	0.6	0.15	0.2	0.6

도 23은, 본 발명의 제10실시예에 따른 광발색 광결정 구조체의 기본요소층의 사시도이고, 도 24는 도 23의 "A"부의 확대도이다.

본 제10실시예는 기본단위체의 형상이 변형 된 것으로, 본 실시예의 기본요소층은 수평부(25)와 수직부(26)로 이루어진 다수개의 기본단위체가 수평배열되어 이루어진다.

상기 수평부(25)는 원판형상으로 이루어지며, 상기 수직부(26)는 상기 수평부(25)의 중앙에서 하부로 연장되어 형성된다.

상기 기본요소체의 수평부(25)의 직경(D)은 0.5~1.5㎛이고, 높이(h5)는 0.10~0.35㎛인 원판 형상으로 이루어지며, 상기 수직부(26)는 직경(d) 0.15~0.35㎛, 높이 (h6) 0.8~1.2㎛ 인 원기둥 형상이고, 상기 기본요소층의 기본요소체 사이의 간격(a5)은 0.5~1.0㎛이다.

본 발명의 제10실시예의 기본요소체는 수평부가 원판형상으로 형성되어 나노임프린팅 가공 시 용이하게 가공될 수 있다는 장점을 가진다.

도 25, 도 26은 본 발명의 제 9실시예의 광발색 광결정 구조체 제조 시 사용되는 몰드의 사시도이다.

상기 광발생 광결정 구조체의 기본요소층은 도 25 및 도 26에 도시된 성형 몰드에 의하여 형성이 가능하다.

도 25는 평면 형상의 몰드(421)를 도시한 것이며, 도 26은 롤러형상의 성형롤러몰드(521)를 도시한 것이다.

도 25에 도시된 평면형상의 몰드(421)는 평판 형상의 일측면에 다수개의 홈(422)이 형성되고, 상기 다수개의 홈(422)은 외측 모서리부에 단턱(423)이 형성되어 전체적으로 "T"자 형상의 단면을 가지도록 형성된다.

도 26에 도시된 롤러형상의 성형롤러몰드(521)는 전체적으로 원통 형상으로 형성되며, 상기 원통형상의 외주면에는 다수개의 성형홈(522)이 형성된다. 상기 성형홈(522) 역시 외측 외측 모서리부에 단턱(523)이 형성되어 전체적으로 "T"자 형상의 단면을 가지도록 형성된다.

상기 도 25 및 도 26에 도시된 성형 몰드에 의하여 본 발명의 제9실시예의 입체 형상의 기본요소층(10)이 형성되는데, 이 구체적인 성형 공정은 상술한 제1실시예와 동일하다.

도 25 및 도 26에 도시된 성형몰드의 성형홈의 형상을 단턱을 구비한 원통형상으로 변경하면, 제10실시예의 입체형상의 기본요소층도 형성할 수 있음은 물론이다.

도 27은 본 발명의 제11실시예에 광발색 광결정 구조체 제조 방법의 제조 공정도이다.

본 제11실시예는 광발색 광결정 구조체의 층수를 설계하여 결정하는 광결정체층수(n층) 결정 단계(S50)와; 대칭 형상 단면을 가지는 다수개의 기본단위체와, 상기 기본단위체를 상호 연결시키는 박막연결부를 포함하는 기본요소층을 나노임프린팅 기법을 이용하여 형성하는 기본요소층 제조단계(S100)와; 상기 기본요소층을 순차적으로 적층하는 적층단계(S200)와; 에칭을 통하여 상기 박막연결부를 제거하는 박막연결부 제거 단계(S300)를 포함하고, 상기 기본요소층 제조단계(S100), 적층단계(S200) 및 박막연결부 제거단계(S300)를 (n-1)회 반복하여 형성된다.

　본 제10실시예는, 상기 본 제1실시예와는 달리 반복되는 회수(n회)가 기설정되고, 단순히 이 회수에 따라 상기 기본요소층 제조단계(S100), 적층단계(S200) 및 박막연결부 제거단계(S300)가 실행된다.

이에 따라, 본 실시예는 완성품 완성 판단단계라는 별도의 단계가 생략됨으로써, 생산 공정 및 장치가 단순화되고, 이에 따라 공정시간이 단축된다는 장점을 가진다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 발명의 용이한 이해를 돕기 위하여 2차원 형상을 기준으로한 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 동일한 방법으로 3차원으로　구현하는 등 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

10: 기본요소층 11: 기본단위체
12: 박막연결부 13: 기판

Claims (25)

1. "T"자 형상 단면을 가지는 다수개의 기본단위체가 제1 방향으로 소정 간격씩 이격되어 반복 형성된 기본요소층을 포함하고,
   상기 기본단위체는 상기 제1 방향으로 연장된 수평부 및 상기 수평부의 중앙에서 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향으로 연장된 수직부를 포함하고,
   상기 수직부의 폭(w2)은 상기 수평부의 폭(w1)보다 좁고, 상기 수직부의 폭(w2)은 일정한 너비를 갖는 광발색 광결정 구조체.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 기본단위체의 상기 수평부의 높이(h1)는 0.1~0.5㎛, 상기 수직부의 높이(h2)는 0.5~1.0㎛, 상기 수평부의 폭(w1)은 0.5~1.0㎛이며, 상기 수직부의 폭(w2)은 0.1~0.3㎛이고, 상기 기본단위체 사이의 간격(a)은 (0.5~1.0)*w1 으로 형성되고, h1/h2=0.5~0.8 을 만족하는 기본단위체로 구성된 광발색 광결정 구조체.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 기본요소층은 나노 임프린트 방법에 의해 형성되어, 상기 수평부와 수직부는 평평한 표면을 갖는 광발색 광결정 구조체.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 기본요소층은 다수개이고, 상기 다수개의 기본요소층이 제2 방향으로 적층되어 형성된 광발색 광결정 구조체.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 다수개의 기본요소층은 제2 방향으로 순차적으로 적층되고, 상기 다수개의 기본요소층에서 상하 인접한 기본요소층의 수직부 상호간에는 제 2방향으로 일렬로 정렬된 광발색 광결정 구조체.
6. 제 4항에 있어서,
   상기 다수개의 기본요소층은 제2 방향으로 순차적으로 적층되고, 상기 다수개의 기본요소층에서 선택된 상하 인접한 기본요소층 수직부 상호간 제 2방향으로 어긋나도록 배열된 광발색 광결정 구조체.
7. 제 4항에 있어서,
   상기 상하 인접한 기본요소층의 수평부는, 상기 수직부가 연결된 일측면에 대향하는 타측면이 서로 맞닿도록 적층된 광발색 광결정 구조체.
8. 제 7항에 있어서,
   상기 상하 인접한 기본요소층의 각 수직부는 상호간 제2 방향으로 서로 어긋나도록 배열된 광발색 광결정 구조체.
9. 제 4항에 있어서,
   상기 기본단위체는 육면체 또는 원기둥 형상으로, 상기 다수개의 기본요소층은 소정간격씩 이격되어 매트릭스 형태로 배열된 광발색 광결정 구조체.
10. 제 4항에 있어서,
    상기 기본단위체는 육면체 형상으로, 상기 다수개의 기본요소층에서 선택된 하나의 기본요소층을 구성하는 기본단위체는 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에 수직인 제3 방향으로 연장되어, 상기 제3 방향으로 연장된 다수개의 기본단위체는 제3 방향으로 나란하게 형성되고,
    상기 하나의 기본요소층에 상하 인접한 기본요소층을 구성하는 기본단위체는 제1 방향으로 연장되도록 배열되어, 상기 제 3 방향으로 연장된 상기 하나의 기본요소층을 구성하는 기본단위체와 직교하도록 배열된 광발색 광결정 구조체.
11. 제 4항에 있어서,
    상기 다수개의 기본요소층은 동일한 재질로 구성된 광발색 광결정 구조체.
12. 제 7항에 있어서,
    상기 상하 인접한 기본요소층은 서로 다른 재질로 구성된 광발생 광결정 구조체.
13. "T"자 형상 단면을 가지는 다수개의 기본단위체 및 제1 방향으로 소정간격씩 이격되어 형성된 상기 다수개의 기본단위체를 연결하는 박막연결부를 포함하는 기본요소층을 나노 임프린트 방법으로 형성하는 단계;
    상기 기본요소층을 정렬하는 단계; 및
    상기 기본요소층의 박막연결부를 제거하는 단계를 포함하되,
    상기 기본단위체는 상기 제1 방향으로 연장된 수평부 및 상기 수평부의 중앙에서 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향으로 연장된 수직부를 포함하고, 상기 수직부의 폭(w2)은 상기 수평부의 폭(w1)보다 좁고, 상기 수직부의 폭(w2)은 일정한 너비를 갖는 광발색 광결정 구조체의 제조 방법.
14. 제 13항에 있어서,
    상기 기본요소층의 박막연결부를 제거하는 단계 이후에,
    광학적 수단을 사용하여 상기 광발색 광결정 구조체의 완성여부를 판단하는 완성 판단 단계를 더 포함하고, 상기 완성 판단 단계에서 상기 광발색 광결정 구조체가 완성된 것으로 판단될 경우, 광발색 광결정 구조체의 제조를 종료하는 광발색 광결정 구조체의 제조 방법.
15. 제 13항에 있어서,
    상기 기본요소층의 박막연결부를 제거하는 단계 이후에,
    광학적 수단을 사용하여 상기 광발색 광결정 구조체의 완성여부를 판단하는 완성 판단 단계를 더 포함하고, 상기 완성 판단 단계에서 상기 광발색 광결정 구조체가 완성되지 않은 것으로 판단될 경우, 상기 기본요소층을 형성하는 단계, 상기 기본요소층을 정렬하는 단계 및 상기 기본요소층의 박막연결부를 제거하는 단계를 반복하는 광발색 광결정 구조체의 제조 방법.
16. 제 13항에 있어서,
    상기 기본요소층의 박막연결부를 제거하는 단계는, 플라즈마 에칭, 케미컬 에칭 또는 반응성 이온 에칭으로 수행되는 광발색 광결정 구조체의 제조 방법.
17. "T"자 형상 단면 또는 사각 형상 단면을 갖는 광발색 광결정 구조체의 형상이 측면에 음각 성형된 다수개의 홈을 구비하며, 구동부에 의해 회전하여 광발색 광결정 구조체를 제조하는 제1 성형 롤러를 포함하는 광발색 광결정 구조체 제조 장치.
18. 제 17항에 있어서,
    상기 다수개의 홈은 상기 제1 성형 롤러의 반경 방향(r)으로 대칭 형상을 가지며, 상기 제1 성형 롤러의 길이 방향(l)으로 연장된 광발색 광결정 구조체 제조 장치.
19. 제 17항에 있어서,
    상기 다수개의 홈은 상기 제1 성형 롤러의 길이 방향(l)으로 대칭 형상을 가지며, 상기 제1 성형 롤러의 반경 방향(r)으로 연장된 광발색 광결정 구조체 제조 장치.
20. 제 17항에 있어서,
    상기 다수개의 홈은 소정 간격씩 이격되어 매트릭스 형태로 배열된 광발색 광결정 구조체 제조 장치.
21. 제 17항에 있어서,
    상기 제1 롤러와 나란히 맞물리도록 위치하며 평평한 측면을 갖는 제2 롤러; 및
    상기 제1 롤러와 상기 제2 롤러 사이로 광결정 복제 소제를 공급하는 광결정 복제 소제 공급부를 더 포함하는 광발색 광결정 구조체 제조 장치.
22. 제 17항에 있어서,
    상기 제1 롤러와 나란히 맞물리도록 위치하며, 측면에 광발색 광결정 구조체의 형상이 음각 성형된 다수개의 홈을 구비하는 제2 롤러; 및
    상기 제1 롤러와 상기 제2 롤러 사이로 광결정 복제 소제를 공급하는 광결정 복제 소제 공급부를 더 포함하는 광발색 광결정 구조체 제조 장치.
23. 제 17항에 있어서,
    상기 다수개의 홈의 단면은 "T"자 형상이고, 상기 다수개의 홈 사이에서 는 박막연결부가 성형되는 광발색 광결정 구조체 제조 장치.
24. 제 17항에 있어서,
    상기 다수개의 홈에 의해 다수개의 기본단위체가 제조되며,
    상기 기본단위체는 상기 제1 방향으로 연장된 수평부 및 상기 수평부의 중앙에서 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향으로 연장된 수직부를 포함하고, 상기 수직부의 폭(w2)은 상기 수평부의 폭(w1)보다 좁고, 상기 수직부의 폭(w2)은 일정한 너비를 갖는 광발색 광결정 구조체 제조 장치.
25. 제 1항에 있어서,
    상기 기본단위체의 높이(H)는 0.5~1.5㎛이고, 폭(W)은 0.5~1.5㎛이며, W/H=0.75~1.25을 만족하는 기본단위체로 구성된 광발색 광결정 구조체.

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