KR101236874B1 - 렌티큘러 시트를 포함하는 입체 표현 시트 및 이를 제조하는 방법 - Google Patents

렌티큘러 시트를 포함하는 입체 표현 시트 및 이를 제조하는 방법 Download PDF

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Abstract

렌티큘러 시트를 포함하는 입체 표현 시트 및 이를 제조하는 방법이 제공된다. 입체 표현 시트는, 사각배열 또는 육각배열된 다수의 볼록 렌즈들을 포함하는 렌즈층; 상기 다수의 볼록 렌즈들에 각각 대응하도록 배열된 다수의 미세 문양들을 포함하는 이미지 패턴층; 및 상기 렌즈층과 상기 이미지 패턴 사이에 결합되는 투명 기판을 포함한다. 상기 이미지 패턴층은 포토리소그래피 공정을 이용하여 금속층을 미세 패터닝함으로써 형성된다. 본 발명에 따라서, 렌티큘러 시트를 포함하는 입체 표현 시트의 경박단소화를 달성할 수 있다.

Description

렌티큘러 시트를 포함하는 입체 표현 시트 및 이를 제조하는 방법{Three dimensional sheet comprising lenticular sheet and method of fabrication of the same}
본 발명은 렌티큘러를 이용하는 입체 표현 시트에 관한 것이며, 더욱 구체적으로는, 입체 표현 시트의 이미지 패턴층을 형성하는 방법에 관한 것이다.
2차원 평면에 형성된 영상의 경우, 사람의 양안에 입사되는 영상의 입사 각도가 거의 동일하기 때문에, 사람은 영상이 거의 동일한 거리에 위치하는 것으로 인식한다. 따라서 2차원 평면에 형성된 영상이 3차원 영상이라고 할지라도 사람은 상기 영상을 2차원적으로 인식한다. 그러나 렌티큘러(lenticular) 시트와 같은 광학렌즈 시트를 이용함으로써, 사람이 2차원 평면에 형성된 영상을 3차원, 즉 입체 영상으로 인식하게 할 수 있다.
렌티큘러 시트를 이용하여 2차원 영상을 입체 영상으로 인식하게 하는 원리는 사람의 눈이 약 64mm 정도 이격하기 때문에 나타나는 양안시차(Binocular Disparity)를 이용한다. 여기서, 양안 시차란, 사람의 왼쪽 눈과 오른쪽 눈이 소 정 간격으로 이격하여 위치하기 때문에 동일한 위치의 영상이라도 왼쪽 눈과 오른쪽 눈으로 들어오는 빛의 경로가 달라, 좌우 망막에 약간 다른 상이 맺히게 되는 현상을 말한다.
이러한 렌티큘러 시트는 투명한 반구형의 렌즈들이 상부면에 형성되고 하부면은 평평한 구조를 갖는다. 현재 이러한 렌티큘러 시트를 이용하여 2차원 영상들을 3차원적으로 인식하도록 하는 원리를 채용하는 다양한 제품들이 개발되고 있으나, 렌티큘러 시트에 사용되는 렌즈들의 크기로 인해 두께를 줄일 수 없어 다양한 제품에 적용하기 어렵다는 문제가 있다. 렌즈들의 크기뿐만 아니라 렌티큘러 시트에 형성되는 이미지 패턴의 크기도 줄여야 하기 때문이다.
상술한 바와 같이, 렌티큘러 시트는 여타의 도구 없이 2차원 영상이 3차원으로 표현되도록 하기 때문에, 다양한 디자인을 원하는 제품, 예컨대 휴대용 통신기기에서의 요구가 커지고 있다. 그러나, 휴대용 통신기기와 같은 휴대용 제품의 경박단소화 경향에 따라, 렌티큘러 시트를 이와 같은 제품에 적용하는데 렌티큘러 시트의 두께가 큰 제약조건이 되고 있다. 다양한 요구에도 불구하고, 렌티큘러 시트는 제한적으로 사용될 수 밖에 없는 실정이다.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 일 과제는 입체 표현 시트의 이미지 패턴층을 미세하게 형성함으로써, 더욱 얇은 렌티큘러 시트를 포함하는 입체 표현 시트를 제공하는 데에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 상기 입체 표현 시트를 제조하는 방법을 제공하는 데에 있다.
상기 과제들을 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르는 입체 표현 시트는, 사각배열 또는 육각배열된 다수의 볼록 렌즈들을 포함하는 렌즈층; 상기 다수의 볼록 렌즈들에 각각 대응하도록 배열된 다수의 미세 문양들을 포함하는 이미지 패턴층; 및 상기 렌즈층과 상기 이미지 패턴 사이에 결합되는 투명 기판;을 포함한다. 상기 이미지 패턴층은 포토리소그래피 공정을 이용하여 금속층을 미세 패터닝함으로써 형성된다.
상기 입체 표현 시트의 일 예들에 따르면, 상기 이미지 패턴층의 선폭은 1㎛ 내지 30㎛일 수 있다. 또한, 상기 투명 기판은 상기 다수의 볼록 렌즈들의 초점이 상기 다수의 미세 문양들에 각각 위치하게 하는 두께를 가질 수 있다. 또한, 상기 다수의 볼록 렌즈들의 피치는 상기 다수의 미세 문양들의 피치와 동일할 수 있다. 또한, 상기 렌즈층을 통해 2색 이미지가 표시되도록, 상기 이미지 패턴층을 중심으로 상기 렌즈층의 반대편에 형성된 유색 배경층을 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 렌즈층과 상기 투명 기판 사이에 결합되는 UV 필름층을 더 포함할 수 있다.
상기 입체 표현 시트의 다른 예들에 따르면, 상기 금속층은 은, 금, 알루미늄, 실리콘, 티타늄, 크롬, 철, 코발트, 니켈, 구리, 아연, 게르마늄, 지르코늄, 니오븀, 몰리브덴, 팔라듐, 주석, 안티모니, 탄탈륨, 텅스텐, 백금, 비스무트, 스테인리스 스틸 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있다. 나아가, 상기 금속층은 서로 적층된 다수의 금속박막들로 이루어질 수도 있다.
상기 입체 표현 시트의 또 다른 예들에 따르면, 상기 입체 표현 시트는 명함, 신용카드, 장식재, 키패드, 포장재, 스위치, 보도 블럭, 컵 받침 및 광고판 중 어느 하나, 또는 휴대용 전자 장치에 이용될 수 있다.
상기 다른 과제들을 해결하기 위하여, 본 발명의 다른 측면에 따르는 입체 표현 시트의 제조 방법은, 사각배열 또는 육각배열된 다수의 볼록 렌즈들이 제 1 면에 형성된 렌티큘러 시트를 준비하는 단계; 상기 제 1 면에 대향하는 상기 렌티큘러 시트의 제 2 면 상에 물질층을 증착하는 단계; 및 상기 다수의 볼록 렌즈들에 각각 대응하도록 배열되는 다수의 미세 문양들로 이루어진 물질층 패턴을 형성하기 위해, 상기 물질층을 포토리소그래피 공정을 이용하여 미세 패터닝하는 단계;를 포함한다.
상기 입체 표현 시트의 제조 방법의 일 예들에 따르면, 상기 물질층을 포토리소그래피 공정을 이용하여 미세 패터닝하는 단계는, 상기 물질층 상에 포토레지스트층을 형성하는 단계; 상기 포토레지스트층을 패터닝하여, 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 이용하여 상기 제 2 면의 일부가 노출되도록 상기 물질층을 식각하는 단계;를 포함할 수 있다. 또한, 상기 물질층 패턴을 통해 노출되는 상기 제 2 면의 일부 및 상기 물질층 패턴 상에 유색물질층을 도포하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 형태들에 의한 입체 표현 시트 및 이를 제조하는 방법은, 입체 표현 시트의 이미지 패턴층을 반도체 공정 중 하나인 포토리소그래피 공정을 이용함으로써, 미세 문양들이 일정한 피치로 반복하여 배열되는 이미지를 정교하게 형성할 수 있다. 따라서 인쇄 방식으로 이미지 패턴을 형성하는 것보다 더욱 저렴한 가격에 고 품질로 이미지를 형성할 수 있다.
또한, 미세 문양들의 피치 및 선폭의 제한으로 인하여 렌티큘러 시트의 렌즈를 작게 만들 수 없었으나, 미세한 선폭을 갖는 미세 문양들이 가능해짐으로써, 미세 문양들의 피치도 또한 현격하게 줄일 수 있다. 따라서 렌티큘러 시트의 렌즈의 크기 및/또는 피치도 함께 줄일 수 있으며, 그에 따라 전체 입체 표현 시트의 두께를 줄일 수 있다. 그에 따라서, 휴대용 전자 장치, 명함, 신용카드 등과 같이, 두께가 매우 중요한 제품에도 적용될 수 있으며, 이를 통해 사람들의 시각적 흥미를 극대화시킬 수 있을 것이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 이하의 설명에서 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 상부에 존재한다고 기술될 때, 이는 다른 구성 요소의 바로 위에 존재할 수도 있고, 그 사이에 제3의 구성 요소가 개재될 수도 있다. 또한, 명세서에서 어떤 구성요소가 다른 구성 요소의 상부에 존재한다고 기술되더라도, 사용 또는 동작 양태에 따라서, 다른 구성 요소의 하부에 위치할 수도 있다. 또한, 도면에서 각 구성 요소의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되었고, 설명과 관계없는 부분은 생략되었다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 한편, 사용되는 용어들은 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다.
도 1은 렌티큘러를 포함하는 입체 표현 시트를 통해 입체 이미지를 표시하는 원리를 설명하기 위한 개념도이다.
전술한 바와 같이, 사람의 왼쪽 눈과 오른쪽 눈이 소정 간격을 가지고 떨어져 있기 때문에 양안 시차가 발생한다. 양안 시차에 의한 미세한 차이를 뇌가 적절히 해석함으로써 사람은 입체를 느낄 수 있게 된다. 이와 같은 양안 시차를 이용하여 입체 인식 효과를 극대화시키기 위한 방안으로 렌티큘러 시트를 이용할 수 있다.
도 1을 참조하면, 다수의 렌즈들(14)이 배열된 렌티큘러 시트를 이용하는 입체 영상 형성 원리는 기본적으로 적청 안경 또는 편광 안경을 이용하는 방식과 동일하다. 사람의 왼쪽 눈은 좌안용 영상(L)만 볼 수 있고, 사람의 오른쪽 눈은 우안용 영상(R)만을 볼 수 있도록, 왼쪽 눈에 입사되는 우안용 영상(R)을 차단하고, 오른쪽 눈에 입사되는 좌안용 영상(L)을 차단하는 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 왼쪽 눈과 오른쪽 눈은 서로 일정거리만큼 이격되어 있기 때문에, 양안으로부터 렌즈(12)로 향하는 시선의 각도에 차이가 생기게 된다. 그에 따라, 왼쪽 눈은 일점쇄선으로 표시한 시선을 따라 렌즈들(12)을 통과하면서 굴절되면서 이미지 패턴(14) 중 좌안용 영상(L)만을 볼 수 있게 된다. 또한, 오른쪽 눈은 점선으로 표시한 시선을 따라 렌즈들(12)을 통과하면서 굴절되면서 이미지 패턴(14) 중 우안용 영상(R)만을 볼 수 있게 된다. 따라서, 사람의 뇌는 왼쪽 눈에 입사된 좌안용 영상(L)과 오른쪽 눈에 입사된 우안용 영상(R)을 결합하여 이들 영상(L, R)이 조합된 입체 영상을 인식할 수 있다.
이와 같이, 입체 영상을 형성하기 위해서, 동일한 크기를 갖는 렌즈들(12)이 일렬로 배열되고, 렌즈들(12)의 후방에 주기적으로 일정한 이미지 패턴(14)이 형성된다. 이미지 패턴(14)은 좌안용 영상(L)과 우안용 영상(R)이 교대로 배치되며, 좌안용 영상(L)과 우안용 영상(R)의 크기의 합은 렌즈들(12)의 크기와 같게 배치된다. 또한, 렌즈들(12)과 사람의 양안과의 거리에 따라서, 렌즈들(12)과 이미지 패턴(14)의 이격 거리는 달라질 수 있다. 또한, 도 1에서는 사람이 이미지 패턴(14) 에 수직하게 위치하는 것으로 도시되었지만, 이미지 패턴(14)에 대한 사람의 위치에 따라 사람이 보는 영상이 달라지도록, 3개 이상의 영상들을 분할하여 교대로 이미지 패턴(14)에 배열할 수 있다. 이 경우, 사람이 좌측으로 이동하였을 때 인식하게 되는 입체 영상과 우측으로 이동하였을 때 인식하게 되는 입체 영상은 달라질 수 있다. 이를 위해, 이미지 패턴(14)과 렌즈들(12) 간의 이격 거리가 달라질 수도 있다.
여기서, 렌티큘러를 이용한 입체 표현 시트(10)가 매우 간단하게 도시되어 있지만, 실제로는 더 복잡한 구조를 갖는다. 이에 대해서는 이하에서 더욱 상세히 기술한다. 또한, 도 1은 명확한 이해를 위해 과장되어 있음에 유의하여야 한다.
도 2a 내지 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 렌티큘러 시트를 포함하는 입체 표현 시트를 도시한다. 도 2a는 도 2b 및 2c의 절취선(A-A)에 따른 단면도이다. 도 2b는 도 2a의 렌즈층(110)을 예시적으로 도시하기 위해 위에서 바라본 평면도이며, 도 2d는 도 2a의 렌즈층(110)을 다른 실시예에 따라 예시적으로 도시하기 위해 위에서 바라본 평면도이다. 도 2c는 도 2a의 이미지층(140)을 예시적으로 도시하기 위해 렌즈층(110)을 제거한 상태에서 위에서 바라본 평면도이다.
도 2a 내지 2c를 참조하면, 본 실시예에의 입체 표현 시트(100)는 렌즈층(110), 투명 기판(130) 및 이미지 패턴층(142)을 포함한다.
렌즈층(110)은 특정 패턴으로 배열된 다수의 볼록 렌즈들(112)을 포함한다. 다수의 볼록 렌즈들(112)은 반구형 렌즈일 수 있다. 입체 표현 시트(100)의 경박단소화를 위해, 렌즈층(110)은 외부와 큰 굴절율 차를 갖는 물질로 이루어질 수 있다. 도 2b에 도시된 바와 같이, 다수의 볼록 렌즈들(112)은 직각으로 행과 열을 이루는 매트릭스 형태로 사각배열될 수 있다. 또한, 다른 실시예에 따라서, 도 2d에 도시된 바와 같이, 다수의 볼록 렌즈들(112')은 각각의 3개의 볼록 렌즈들(112')이 정삼각형을 이루는 방식으로 육각배열될 수 있다. 이하에서는, 발명을 명확하게 이해시키기 위해, 다수의 볼록 렌즈들(112)이 사각배열된 실시예에 대하여 설명한다. 하지만, 본 기술분야의 당업자들은 육각배열된 다수의 볼록 렌즈들(112')에도 발명 사상이 동일하게 적용될 수 있음을 이해할 것이다. 도 2a를 참조하면, 렌즈층(110)의 다수의 볼록 렌즈들(112)은 하부의 투명 기판(130)을 향하여 배치되는 것으로 도시되어 있지만, 렌즈층(110)의 다수의 볼록 렌즈들(112)은 상부를 향하도록 배치될 수도 있다. 도 2b에 도시된 바와 같이, 직경(d1)을 갖는 다수의 볼록 렌즈들(112)은 d1의 피치로 배열될 수 있다. 볼록 렌즈들(112)은 200㎛이하의 크기를 가질 수 있으며, 예컨대 100㎛의 직경을 가질 수 있다.
투명 기판(130)은 렌즈층(110)과 이미지 패턴층(142) 사이에서 이들을 서로 결합한다. 투명 기판(130)은 PET(polyethylene terephthalate)와 같은 플라스틱으로 형성될 수 있다. 투명 기판(130)은 렌즈층(110)으로부터 입사된 광을 패턴층(142)에 전파하며, 패턴층(142)으로부터 반사된 광을 렌즈층(110)으로 투과시킨다. 렌즈층(110)의 다수의 볼록 렌즈들(112)과 이미지 패턴층(142) 간의 거리는 투명 기판(130)의 두께를 통해 결정될 수 있으며, 필요에 따라 투명 기판(130)의 두께는 조절될 수 있다. 예컨대, 다수의 볼록 렌즈들(112)의 초점이 이미지 패턴층(142) 상에 위치하도록 투명 기판(130)의 두께가 결정될 수 있다. 도 2a를 참조하면, 투명 기판(130)은 하나의 기판으로 형성된 것으로 도시되어 있지만, 렌즈층(110)이 형성된 상부 기판(미 도시)과 이미지 패턴층(142)이 형성된 하부 기판(미 도시)이 접착층(미 도시)을 통해 결합된 다층 기판일 수 있다.
선택적으로, 입체 표현 시트(100)는 UV 필름층(120)을 더 포함할 수 있다. UV 필름층(120)은 렌즈층(110)을 투명 기판(130)에 결합시키기 위한 접착층으로서, 렌즈층(110)을 투명 기판(130)에 접착시킨 후에 UV 조사를 통해 경화되는 자외선 경화수지로 형성될 수 있다. 이러한 UV 필름층(120)은 렌즈층(110)으로부터 입사되는 빛의 굴절 각도를 조절하기 위해 렌즈층(110)과의 적절한 굴절율 차이를 갖는 것이 바람직하다. UV 필름층(120)은 예컨대 아크릴계 수지, 폴리카보네이트계 수지, MS계 수지(메틸메타크릴레이트, 스티렌공중합 수지) 폴리스티렌, PET 등으로 형성될 수 있다.
이미지 패턴층(142)은 투명 기판(130) 상에 형성된다. 이미지 패턴층(142)은 다수의 미세 문양들(도 2c의 146)을 포함할 수 있다. 다수의 미세 문양들(146)은 다수의 볼록 렌즈들(112)에 대응하여 사각배열 또는 육각배열될 수 있으며, 그에 따라서 다수의 미세 문양들(146)은 정사각 또는 정육각 형태를 가지며 반복하여 배열될 수 있다. 도 2c에서는 다수의 미세 문양들(146)이 도 2b의 다수의 볼록 렌즈들(112)과 마찬가지로 사각배열되어 있으며, 다수의 미세 문양들(146)은 정사각 형태이다. 다수의 미세 문양들(146)은 d2의 피치로 배열될 수 있으며, d2는 볼록 렌즈들(112)의 피치인 d1과 동일할 수 있다. 이미지 패턴층(142)은 다양한 물질로 이루어질 수 있으며, 특히 예컨대 금속으로 형성될 수 있다. 또한, 이미지 패턴층(142)은 반도체 공정 중 하나인 포토리소그래피 공정을 이용하여 금속층을 미세 패터닝함으로써 형성될 수 있다. 이에 대해서는 도 3a 내지 도 3f를 참조로 자세히 후술된다.
선택적으로, 입체 표현 시트(100)는 유색배경층(144)을 더 포함할 수 있다. 유색배경층(144)은 렌즈층(110)을 통해 2색 이미지가 표시될 수 있도록, 이미지 패턴층(142)이 형성된 투명 기판(130)의 배면에 형성될 수 있다. 또한, 도시되지는 않았지만, 유색배경층(144)과 이미지 패턴층(142) 사이에 투명층(미 도시)이 형성되어, 이미지 패턴층(142)과 유색배경층(144) 간에 심도(深度) 차이를 유발시킬 수도 있다.
선택적으로, 입체 표현 시트(100)는 이미지 패턴층(142) 및 유색배경층(144)을 포함하는 이미지층(140)을 외부로부터 보호하기 위한 보호층(150)을 더 포함할 수도 있다. 보호층(140)은 유색배경층(144) 대신에 투명 기판(130)의 배면에 형성되어 2색 이미지를 형성함과 동시에 이미지 패턴층(142)을 보호할 수 있도록 이미지 패턴층(142)의 색과 다른 색을 갖는 보호용 물질을 포함할 수 있다.
도 3a 내지 도 3f는 본 발명의 다른 실시예에 따라서 렌티큘러 시트를 포함하는 입체 표현 시트를 제조하는 방법을 설명하기 위한 예시적인 단면도들이다. 발명을 명확히 이해할 수 있도록, 이미 상술된 구성요소에 대해 반복하여 설명하지 않는다.
도 3a를 참조하면, 렌즈층(110), UV 필름층(120) 및 투명 기판(130)을 포함하는 렌티큘러 시트(160)가 제공된다. 발명을 용이한 설명을 위해서, 렌즈층(110)이 하부에 그리고 투명 기판(130)이 상부에 위치하는 것으로 도시된다. 이는 도 2a에 도시된 것과 위치 관계가 반대이지만, 발명 사상에 영향을 주는 것은 아니며, 단지 용이한 설명을 위한 것임을 본 기술분야의 당업자들은 이해할 수 있을 것이다.
상술한 바와 같이 렌즈층(110)은 다수의 볼록 렌즈들(112)을 포함하며, 다수의 볼록 렌즈들(112)은 예컨대 도 2b 또는 2d에 도시된 바와 같이 사각배열되거나 육각배열된다. 상술한 바와 같이 UV 필름층(120)은 렌즈층(110)과 투명 기판(130)을 결합시키기 위해 사용되지만, 렌즈층(110)의 다수의 볼록 렌즈들(112)이 투명 기판(130)의 반대 방향으로 형성된 경우에는, 투명 접착층(미 도시)으로 대치될 수도 있음에 주의하여야 한다.
렌티큘러 시트(160)를 제조하기 위해서, 다수의 볼록 렌즈들(112), 예컨대 다수의 반구형 렌즈들을 포함하는 렌즈층(110)이 유기 성형된다. 다수의 볼록 렌즈들(112)은 렌즈층(110)을 이루는 물질이 액체 상태일 때의 표면 장력을 이용하여 만들어 질 수 있다. 액체 상태의 상기 물질은 표면 장력으로 인하여 일정한 곡률 반경을 갖는 굴곡이 생긴다. 이와 같이 굴곡이 생긴 상태로 경화시킴으로써 일정한 곡률 반경을 갖는 볼록 렌즈들(112)이 제조될 수 있다. 렌즈층(110)은 UV 필름 층(120)과 비슷하게 자외선 경화 수지로 형성될 수 있는데, 예컨대 아크릴계 자외선 경화수지, 규소계 자외선 경화수지, 질소계 자외선 경화 수지 등으로 형성될 수 있다. 유기 성형된 렌즈층(110)은 미리 준비한 투명 기판(130) 상의 UV 필름층(120)을 통해 결합된다. UV 필름층(120)을 UV 조사함으로써 경화시킨다. 상술한 공정은 예시적이며, 다른 공정을 통해서도 달성될 수 있음에 주의하여야 한다.
도 3b를 참조하면, 투명 기판(130) 상에 물질층(142')이 증착된다. 물질층(142')은 특정 색을 내는 금속을 포함하는 물질일 수 있다. 또한, 물질층(142')은 은, 금, 알루미늄, 실리콘, 티타늄, 크롬, 철, 코발트, 니켈, 구리, 아연, 게르마늄, 지르코늄, 니오븀, 몰리브덴, 팔라듐, 주석, 안티모니, 탄탈륨, 텅스텐, 백금, 비스무트, 스테인리스 스틸 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있다. 또한, 물질층(142')은 다수의 금속박막들을 적층하여 형성할 수 있다. 예컨대, 금색 빛을 내기 위해서, 물질층(142')은 수 나노미터 두께의 크롬박막, 티타늄박막, 알루미늄박막, 구리박막, 실리콘박막 등이 적층된 형태일 수 있다. 물질층(142')은 예를 들어 화학기상 증착법(chemical vapor deposition, CVD), 플라즈마 강화 CVD(plasma enhanced CVD, PECVD), 고밀도 플라즈마 CVD(high density plasma CVD, HDP-CVD), 디지털 CVD(Digital CVD), 펄스 CVD(Pulsed CVD), 원자층 증착법(atomic layer deposition, ALD) 또는 스퍼터링과 같은 다양한 방법에 의하여 증착될 수 있다.
물질층(142') 상에 포토레지스트층(170)이 형성된다. 물질층(142')이 형성된 투명 기판(130) 상에 액상 포토레지스트 물질을 공급한 후, 투명 기판(130)을 고속으로 회전시킴으로써, 포토레지스트층(170)을 물질층(142') 상에 균일하게 도포할 수 있다.
도 3c를 참조하면, 물질층(142') 상에 포토레지스트 패턴(172)이 형성된다. 포토레지스트 패턴(172)은 이미지 패턴층(142)의 이미지 패턴에 대응하는 패턴이 형성된 레티클을 장착한 정렬 노광기(stepper)를 이용하여 정렬 노광한 후 현상액으로 현상함으로써 형성될 수 있다. 포토레지스트 패턴(172)의 선폭은 30㎛이하일 수 있다. 예컨대, 포토레지스트 패턴(172)의 선폭은 20㎛일 수 있다. 포토레지스트 공정을 이용하면, 포토레지스트 패턴(172)의 선폭은 1㎛정도까지 얇게 형성될 수 있다고 알려져 있다.
도 3d를 참조하면, 포토레지스트 패턴(172)에 대응하는 이미지 패턴을 갖는 이미지 패턴층(142)이 형성된다. 이미지 패턴층(142)은 포토레지스트 패턴(172)을 식각 마스크로 이용하여 물질층(142')을 식각함으로써 형성될 수 있다. 물질층(142')의 일부를 제거하기 위해서, 반응성 이온 식각(Reactive Ion Etching), 플라즈마 식각(Plasma Etching), 고밀도 플라즈마 식각(High-Density plasma Etching) 등과 같은 건식식각 또는 습식식각이 이용될 수 있다. 포토레지스트 패턴(172)을 식각 마스크로 이용하였으므로, 이미지 패턴층(142)의 선폭도 역시 30㎛이하일 수 있으며, 예컨대 20㎛일 수 있다. 또한, 이미지 패턴층(142)의 선폭은 1㎛정도까지 달성할 수 있다.
도 3e를 참조하면, 이미지 패턴층(142) 상에 형성된 포토레지스트 패턴(172)이 제거된다. 포토레지스트 패턴(172)의 제거를 위해, 포토레지스트 패턴(172)이 이미지 패턴층(142) 및 투명 기판(130)에 비해 높은 식각비를 갖는 식각 공정이 이용될 수 있다.
도 3f를 참조하면, 이미지 패턴층(142)이 형성된 투명 기판(130) 상에 유색배경층(144)이 형성된다. 유색배경층(144)은 이미지 패턴층(142)과 구별될 수 있는 색을 가질 수 있다. 유색배경층(144)은 상술된 물질층(142')과 같은 증착 공정을 이용하여 형성될 수 있다. 그러나 유색 배경층(144)은 이미지 패턴층(142)과 구별되는 배경을 제공하기 위한 것으로서, 정밀한 공정이 요구되지 않으므로, 페인트와 같은 물질을 도포함으로써 형성될 수도 있다.
그 후, 이미지 패턴층(142) 및 유색배경층(144)을 보호하기 위해 유색배경층(144) 상에 보호층(도 2a의 150)을 형성함으로써, 도 2a에 도시된 입체 표현 시트(100)가 완성될 수 있다.
도 3a 내지 3f를 참조로 상술한 제조 방법은 예시적인 것으로, 본 발명이 상술한 방법으로 한정되는 것이 아님에 주의하여야한다. 예컨대, UV 필름층(120), 유색배경층(144) 및/또는 보호층(150)은 생략될 수도 있다. 뿐만 아니라, 렌즈층(110)이 형성된 렌트큘러 시트(160)의 반대쪽 표면 상에 이미지 패턴층(142)을 형성하지 않고, 별도의 투명 기판 상에 이미지 패턴층(142)을 형성한 후에, 상기 별도의 투명 기판을 렌티큘러 시트(160)의 상기 반대쪽 표면에 접착함으로써도 형성될 수도 있다. 본 발명의 범위는 상술한 실시예에 의해 결정되는 것이 아니라 아래의 청구범위에 의해 결정된다는 것에 주의하여야 할 것이다.
도 4는 볼록 렌즈들(112) 간의 피치와 렌즈층(110)의 두께의 관계를 나타내 기 위한 도면이다. 본 기술분야의 당업자들의 용이한 이해를 위해, 도 3a 내지 도 3f와는 달리, 렌즈층(110)의 상면에 볼록 렌즈들(112)이 형성되고, 렌즈층(110)의 배면에 이미지 패턴층(미 도시)이 형성되는 것으로 도시한다. 이 경우, 상술한 바와 같이, 볼록 렌즈들(112)의 초점은 렌즈층(110)의 배면에 위치하여야 한다.
볼록 렌즈들(112)의 곡률 반경은 다음과 같이 결정될 수 있다.
Figure 112009050473158-pat00001
여기서, p는 볼록 렌즈들(112) 간의 피치, 또는 볼록 렌즈들(112)의 폭이며, d는 볼록 렌즈들(112)의 두께이다. 곡률 반경(r)은 볼록 렌즈들(112)의 곡률 반경을 나타낸다.
또한, 볼록 렌즈들(112)의 초점이 렌즈층(110)의 배면에 위치하는 경우의 렌즈층(110)의 두께는 다음과 같이 결정될 수 있다.
Figure 112009050473158-pat00002
여기서, r은 위의 수식에서 결정된 볼록 렌즈들(112)의 곡률 반경이며, n은 렌즈층(110) 또는 볼록 렌즈들(112)을 이루는 물질의 굴절률이다. 또한, 렌즈층(110)의 두께는 볼록 렌즈들(112)의 초점거리와 같을 수 있다.
상술한 식들로부터 알 수 있다시피, 렌즈층(110)의 두께(t)는 곡률 반경(r)에 정비례한다. 또한, 굴절률(n)이 1보다 큰 경우, 굴절률(n)이 커질수록 렌즈층(110)의 두께(t)는 작아진다. 그러나, 렌즈층(110)을 이루는 물질의 굴절률(n) 은 한계가 있으므로, 렌즈층의 두께(t)를 줄이기 위해서는 곡률 반지름(r)을 줄여야 한다.
곡률 반경(r)은 피치(p)와 두께(d)의 함수로 이루어진다. 상술한 바와 같이, 상기 물질이 액체 상태일 때의 표면 장력에 의해 볼록 렌즈(112)의 형상이 결정되므로, 피치(p)를 유지한 상태로 두께(d)만을 조절하는 것은 어렵다. 따라서, 곡률 반경(r)을 줄이기 위해서는 피치(p)를 줄여야 한다는 것을 알 수 있을 것이다.
입체 표현 시트(100)가 다양한 분야에 적용될 수 있기 위해서는 얇게 제조될 수 있어야 한다. 그러나, 상술한 바와 같이, 볼록 렌즈들(112)의 두께를 조절하기 위해서는 볼록 렌즈들(112) 간의 피치를 조절하여야 한다. 또한, 볼록 렌즈들(112)의 피치를 줄이기 위해서는, 볼록 렌즈들(112)의 크기를 줄여야만 하며, 이는 필연적으로 이미지 패턴층(142)의 선폭의 감소가 요구된다.
이미지 패턴층(142)의 선폭 감소를 달성하기 위해서는 패턴의 분해능이 정밀해야 하는데, 기존의 정밀 인쇄 방식 중 하나인 옵셋 인쇄(off-set printing)로는 50㎛ 이하의 정밀 패턴의 인쇄가 힘들고, 인쇄의 품질도 매우 떨어진다.
하지만, 본 발명의 일 실시예에 따라서 반도체 공정의 포토리소그래피 방식을 이용한 식각을 이용하는 경우, 50㎛ 이하, 예컨대, 10 내지 30㎛, 또는 최소 1㎛의 선폭을 정밀하게 제조할 수 있다. 그에 따라서, 이미지 패턴층(142)의 미세 문양들(146)의 크기 및/또는 피치를 줄일 수 있으며, 이와 직접적으로 관계되는 다수의 볼록 렌즈들(112)의 크기 및/또는 피치를 줄일 수 있다. 따라서, 렌즈층(110)의 두께를 감소시킬 수 있으며, 입체 표현 시트(100)의 경박단소화를 달성할 수 있다.
지금까지 설명한 입체 표현 시트(100)는 다양한 분야에 적용될 수 있다. 입체 표현 시트(100)는 모바일 폰의 키패드뿐만 아니라 휴대용 전자장치에 사용되는 대부분의 외장에 사용될 수 있음은 물론이다. 더 나아가 본 실시예의 입체 표현 시트(100)는 명함, 신용카드, 장식재, 키패드, 포장재, 스위치, 보도 블럭, 컵 받침, 광고판, 인테리어 소품, 벽지, 사진, 카드 등의 입체 표현이 요구되는 다양한 제품에 유용하게 활용될 수 있다.
지금까지, 본 발명을 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
도 1은 렌티큘러를 포함하는 입체 표현 시트를 통해 입체 이미지를 표시하는 원리를 설명하기 위한 개념도이다.
도 2a 내지 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 렌티큘러 시트를 포함하는 입체 표현 시트를 도시한다. 도 2a는 도 2b 및 2c의 절취선(A-A)에 따른 단면도이다. 도 2b는 도 2a의 렌즈층을 예시적으로 도시하기 위해 위에서 바라본 평면도이다. 도 2c는 도 2a의 이미지층을 예시적으로 도시하기 위해 렌즈층을 제거한 상태에서 위에서 바라본 평면도이다.
도 2d는 도 2a의 렌즈층을 예시적으로 도시하기 위해 위에서 바라본 다른 실시예에 따르는 평면도이다.
도 3a 내지 도 3f는 본 발명의 다른 실시예에 따라서 렌티큘러 시트를 포함하는 입체 표현 시트를 제조하는 방법을 설명하기 위한 예시적인 단면도들이다.
도 4는 볼록 렌즈들 간의 피치와 렌즈층의 두께의 관계를 나타내기 위한 도면이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100: 입체 표현 시트 110: 렌즈층
112: 볼록 렌즈들 120: UV 필름층
130: 투명 기판 140: 이미지층
142: 이미지 패턴층 142': 물질층
144: 유색배경층 146: 미세 문양
150: 보호층 160: 렌티큘러 시트
170: 포토레지스트층 172: 포토레지스트 패턴

Claims (12)

  1. 사각배열 또는 육각배열된 다수의 볼록 렌즈들을 포함하는 렌즈층;
    상기 다수의 볼록 렌즈들에 각각 대응하도록 배열된 다수의 미세 문양들을 포함하는 이미지 패턴층; 및
    상기 렌즈층과 상기 이미지 패턴 사이에 결합되는 투명 기판;을 포함하며,
    상기 이미지 패턴층은 포토리소그래피 공정을 이용하여 금속층을 미세 패터닝함으로써 형성되고,
    상기 다수의 볼록 렌즈들을 이용하여 상기 렌즈층을 통해 상기 다수의 미세 문양들이 확대되어 입체감있게 표현되며,
    상기 이미지 패턴층의 선폭은 1㎛ 내지 30㎛인 것을 특징으로 하는 입체 표현 시트.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 투명 기판은 상기 다수의 볼록 렌즈들의 초점이 상기 다수의 미세 문양들에 각각 위치하게 하는 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 입체 표현 시트.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 볼록 렌즈들의 피치는 상기 다수의 미세 문양들의 피치와 동일한 것을 특징으로 하는 입체 표현 시트.
  5. 사각배열 또는 육각배열된 다수의 볼록 렌즈들을 포함하는 렌즈층;
    상기 다수의 볼록 렌즈들에 각각 대응하도록 배열된 다수의 미세 문양들을 포함하는 이미지 패턴층; 및
    상기 렌즈층과 상기 이미지 패턴 사이에 결합되는 투명 기판;을 포함하며,
    상기 이미지 패턴층은 포토리소그래피 공정을 이용하여 금속층을 미세 패터닝함으로써 형성되고,
    상기 다수의 볼록 렌즈들을 이용하여 상기 렌즈층을 통해 상기 다수의 미세 문양들이 확대되어 입체감있게 표현되며,
    상기 렌즈층을 통해 2색 이미지가 확대되어 표현되도록, 상기 이미지 패턴층을 중심으로 상기 렌즈층의 반대편에 형성된 유색 배경층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 표현 시트.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 렌즈층을 통해 상기 미세 문양과 상기 유색 배경층 사이에 추가적으로 심도가 표현되도록, 상기 이미지 패턴층과 상기 유색 배경층 사이에 배치되는 투명층;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 표현 시트
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속층은 은, 금, 알루미늄, 실리콘, 티타늄, 크롬, 철, 코발트, 니켈, 구리, 아연, 게르마늄, 지르코늄, 니오븀, 몰리브덴, 팔라듐, 주석, 안티모니, 탄탈륨, 텅스텐, 백금, 비스무트, 스테인리스 스틸 또는 이들의 합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 입체 표현 시트.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속층은 서로 적층된 다수의 금속박막들로 이루어지는 것을 특징으로 하는 입체 표현 시트.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 입체 표현 시트는, 명함, 신용카드, 장식재, 키패드, 포장재, 스위치, 보도 블럭, 컵 받침 및 광고판 중 어느 하나, 또는 휴대용 전자 장치에 이용되는 것을 특징으로 하는 입체 표현 시트.
  10. 사각배열 또는 육각배열된 다수의 볼록 렌즈들이 제 1 면에 형성된 렌티큘러 시트를 준비하는 단계;
    상기 제 1 면에 대향하는 상기 렌티큘러 시트의 제 2 면 상에 물질층을 증착하는 단계; 및
    상기 다수의 볼록 렌즈들에 각각 대응하도록 배열되는 다수의 미세 문양들로 이루어진 물질층 패턴을 형성하기 위해, 상기 물질층을 포토리소그래피 공정을 이용하여 미세 패터닝하는 단계;를 포함하며,
    상기 물질층을 포토리소그래피 공정을 이용하여 미세 패터닝하는 단계는,
    상기 물질층 상에 포토레지스트층을 형성하는 단계;
    상기 포토레지스트층을 패터닝하여, 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 이용하여 상기 제 2 면의 일부가 노출되도록 상기 물질층을 식각하는 단계;를 포함하며,
    상기 렌티큘러 시트의 제 1 면에 형성된 상기 다수의 볼록 렌즈들을 통해 상기 다수의 미세 문양들이 확대되어 입체감있게 표현되는 것을 특징으로 하는 입체 표현 시트를 제조하는 방법.
  11. 삭제
  12. 사각배열 또는 육각배열된 다수의 볼록 렌즈들이 제 1 면에 형성된 렌티큘러 시트를 준비하는 단계;
    상기 제 1 면에 대향하는 상기 렌티큘러 시트의 제 2 면 상에 물질층을 증착하는 단계;
    상기 다수의 볼록 렌즈들에 각각 대응하도록 배열되는 다수의 미세 문양들로 이루어진 물질층 패턴을 형성하기 위해, 상기 물질층을 포토리소그래피 공정을 이용하여 미세 패터닝하는 단계; 및
    상기 물질층 패턴을 통해 노출되는 상기 제 2 면의 일부 및 상기 물질층 패턴 상에 유색물질층을 도포하는 단계를 포함하며,
    상기 렌티큘러 시트의 제 1 면에 형성된 상기 다수의 볼록 렌즈들을 통해 상기 다수의 미세 문양들이 확대되어 입체감있게 표현되는 것을 특징으로 하는 입체 표현 시트를 제조하는 방법.
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