KR101474971B1 - 무염료 색 소자 및 이의 제조 방법 - Google Patents

무염료 색 소자 및 이의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101474971B1
KR101474971B1 KR20140026075A KR20140026075A KR101474971B1 KR 101474971 B1 KR101474971 B1 KR 101474971B1 KR 20140026075 A KR20140026075 A KR 20140026075A KR 20140026075 A KR20140026075 A KR 20140026075A KR 101474971 B1 KR101474971 B1 KR 101474971B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
master substrate
region
nano
crystal structure
photonic crystal
Prior art date
Application number
KR20140026075A
Other languages
English (en)
Inventor
전은채
김한희
유영은
김정환
제태진
최두선
최대희
Original Assignee
한국기계연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국기계연구원 filed Critical 한국기계연구원
Priority to KR20140026075A priority Critical patent/KR101474971B1/ko
Priority to PCT/KR2014/009280 priority patent/WO2015133695A1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101474971B1 publication Critical patent/KR101474971B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/002—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements made of materials engineered to provide properties not available in nature, e.g. metamaterials
    • G02B1/005—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements made of materials engineered to provide properties not available in nature, e.g. metamaterials made of photonic crystals or photonic band gap materials
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/18—Diffraction gratings
    • G02B5/1809—Diffraction gratings with pitch less than or comparable to the wavelength

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Shaping Of Tube Ends By Bending Or Straightening (AREA)

Abstract

구조색을 구현하는 무염료 색 소자 및 이의 제조 방법을 제공한다. 무염료 색 소자의 제조 방법은 마스터 기판의 제1 영역을 가공하여 복수의 마이크로 홈부를 형성하는 단계와, 마스터 기판을 양극산화 처리하여 제1 영역 및 제1 영역 외측의 제2 영역에 복수의 나노 홈부를 형성하는 단계와, 마스터 기판을 금형 코어로 사용하여 무염료 색 소자의 몸체에 마스터 기판의 미세 패턴을 전사시켜 복수의 마이크로 돌기와 복수의 나노 돌기를 포함하는 광 결정 구조를 형성하는 단계를 포함한다.

Description

무염료 색 소자 및 이의 제조 방법 {DYE-FREE COLOR DEVICE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 무염료 색 소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 염료나 색소 없이 구조색을 구현하는 색 소자 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
구조색(structure color)은 염료나 색소를 이용하지 않고 미세한 광 결정(photonic crystal) 구조에 의한 빛의 간섭과 회절을 이용하여 색을 구현하는 것으로서, 자연계에서 모르포(morpho) 나비의 푸른 날개가 대표적이다. 무염료 색 소자는 정품 제품에 부착되는 위조 방지용 보안 소자로 사용될 수 있다.
그런데 무염료 색 소자의 광 결정 구조는 그 크기가 나노미터 단위이므로 기술 난이도가 높아 위조 방지 효과가 뛰어난 반면, 기술 난이도가 높은 만큼 제조 공정이 복잡하고, 제조 비용이 높다.
이를 해결하기 위해 실리콘 웨이퍼 표면에 리소그래피 공정을 진행하여 미세 패턴을 만들고, 실리콘 웨이퍼를 마스터로 사용하여 무염료 색 소자의 몸체에 미세 패턴을 전사시켜 광 결정 구조를 만드는 방법이 제안되었다. 그러나 이 방법의 경우 마스터에서 무염료 색 소자의 몸체로 미세 패턴을 복제할 때 전사성이 낮으며, 실리콘 소재의 특성상 마스터가 쉽게 파손되는 문제가 발생할 수 있다.
본 발명은 구조색을 구현하는 무염료 색 소자에 있어서, 공정 비용을 줄이고, 전사 능력을 높이며, 마스터의 사용 수명을 늘릴 수 있는 무염료 색 소자 및 이의 제조 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무염료 색 소자의 제조 방법은, 마스터 기판의 제1 영역을 가공하여 복수의 마이크로 홈부를 형성하는 단계와, 마스터 기판을 양극산화 처리하여 제1 영역 및 제1 영역 외측의 제2 영역에 복수의 나노 홈부를 형성하는 단계와, 마스터 기판을 금형 코어로 사용하여 무염료 색 소자의 몸체에 마스터 기판의 미세 패턴을 전사시켜 복수의 마이크로 돌기와 복수의 나노 돌기를 포함하는 광 결정 구조를 형성하는 단계를 포함한다.
마스터 기판은 알루미늄을 포함하는 양극산화 처리가 가능한 금속으로 제조될 수 있다. 제1 영역은 특정 로고나 이름 또는 제품과 관련된 다양한 모양으로 설정될 수 있으며, 원래 형상의 좌우 역상으로 이루어질 수 있다.
복수의 마이크로 홈부는 압입 가공, 레이저 가공, 및 엔드밀링 가공 중 어느 하나의 방법으로 형성될 수 있다. 복수의 마이크로 홈부는 반구형, 사각 피라미드형, 삼각 피라미드형, 및 원기둥 모양 중 어느 하나로 형성될 수 있으며, 복수의 마이크로 홈부 각각의 크기와 복수의 마이크로 홈부 사이의 간격은 1㎛ 이상 1,000㎛ 미만의 범위에 속할 수 있다.
압입 가공은 하나의 압입자가 고정된 공구를 이용하여 마스터 기판을 지지하는 스테이지 또는 공구를 움직이면서 마스터 기판을 가압하는 과정으로 이루어질 수 있다.
무염료 색 소자의 제조 방법은, 압입 가공 이전에 마스터 기판을 열처리하는 단계와, 열처리된 마스터 기판을 냉각하는 단계를 더 포함할 수 있다. 마스터 기판의 열처리는 마스터 기판 소재의 풀림 온도에서 수행될 수 있고, 마스터 기판의 냉각은 노냉(furnace cooling)으로 진행될 수 있다.
마스터 기판을 양극산화 처리할 때, 복수의 마이크로 홈부의 표면을 포함하는 마스터 기판의 표면 전체에 산화피막이 형성되면서 산화피막에 복수의 나노 홈부가 형성될 수 있다. 복수의 나노 홈부 각각의 크기와 복수의 나노 홈부 사이의 간격은 1nm 이상 1,000nm 미만의 범위에 속할 수 있다.
광 결정 구조를 형성하는 단계는 사출 성형과 핫 엠보싱 중 어느 하나의 공정으로 진행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무염료 색 소자는 전술한 방법으로 제조되며, 복수의 마이크로 돌기와 복수의 나노 돌기를 포함하는 제1 광 결정 구조가 형성되고 제1 영역에 대응하는 제3 영역과, 복수의 나노 돌기로 이루어진 제2 광 결정 구조가 형성되고 제2 영역에 대응하는 제4 영역을 포함한다. 제3 영역과 상기 제4 영역은 서로 다른 구조색을 구현한다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무염료 색 소자는 복수의 마이크로 돌기와 복수의 나노 돌기가 조합된 듀얼 스케일의 돌기 패턴을 가지며 제1 구조색을 구현하는 제1 광 결정 구조와, 복수의 나노 돌기로 구성되며 제2 구조색을 구현하는 제2 광 결정 구조를 포함한다.
제1 광 결정 구조는 특정 로고나 이름 또는 제품과 관련된 다양한 모양으로 설정된 영역 내에 위치할 수 있고, 제2 광 결정 구조는 제1 광 결정 구조가 형성된 영역의 외측에 위치할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 구조색 발현을 위한 공정 비용을 낮출 수 있고, 두 개의 구조색을 구현함으로써 단일 구조색을 구현하는 무염료 색 소자 대비 위조 및 변조가 어려워 보안 소자로서의 기능성을 높일 수 있다. 또한, 마스터 기판은 사용 수명이 길고, 전사 과정에서 쉽게 파손되지 않으며, 전사성을 높여 광 결정 구조의 패턴 품질을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무염료 색 소자의 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이다.
도 2는 도 1에 도시한 제1 단계의 마스터 기판을 나타낸 개략도이다.
도 3은 압입 가공 기술을 이용한 마이크로 홈부의 제작 과정을 나타낸 개략도이다.
도 4는 도 1에 도시한 제1 단계의 세부 공정을 나타낸 공정 순서도이다.
도 5는 도 1에 도시한 제2 단계의 마스터 기판을 나타낸 개략도이다.
도 6은 도 1에 도시한 제2 단계에서 사용되는 양극산화 장치를 나타낸 개략도이다.
도 7은 도 1에 도시한 제3 단계의 무염료 색 소자를 나타낸 개략도이다.
도 8은 도 7에 도시한 무염료 색 소자의 제1 영역과 제2 영역의 확대 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무염료 색 소자의 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이다.
도 1을 참고하면, 본 실시예에 따른 무염료 색 소자의 제조 방법은 마스터 기판의 제1 영역을 가공하여 복수의 마이크로 홈부를 형성하는 제1 단계(S10)와, 마스터 기판의 표면 전체를 양극산화 처리하여 복수의 나노 홈부를 형성하는 제2 단계(S20)와, 마스터 기판을 금형 코어로 사용하여 무염료 색 소자의 몸체에 마스터 기판의 미세 패턴을 전사시키는 제3 단계(S30)를 포함한다.
무염료 색 소자는 홀로그램 방식을 대체하는 보안 소자로 이용될 수 있다.
제1 단계(S10)의 가공은 기계 가공일 수 있으며, 압입 가공, 레이저 가공, 및 엔드 밀링 가공 중 어느 하나의 방법이 적용될 수 있다. 마이크로 홈부와 나노 홈부는 무염료 색 소자의 광 결정 구조를 만들기 위한 전사 패턴으로서, 제3 단계(S30)에서 사출 성형 또는 핫 엠보싱 공정을 통해 무염료 색 소자의 몸체에 복수의 마이크로 돌기와 복수의 나노 돌기로 이루어진 광 결정 구조가 형성된다.
도 2는 도 1에 도시한 제1 단계의 마스터 기판을 나타낸 개략도이다.
도 2를 참고하면, 마스터 기판(10)은 양극산화(anodizing)가 가능한 금속, 예를 들어 알루미늄으로 제작될 수 있다. 마스터 기판(10)은 알루미늄 이외에 마그네슘, 아연, 티타늄, 탄탈륨, 하프늄, 또는 니오븀을 포함할 수도 있다.
일정 두께의 마스터 기판(10)이 준비되고, 마스터 기판(10)의 표면에 가공이 이루어질 제1 영역(A10)이 설정된다. 제1 영역(A10)은 회사의 로고나 이름 또는 제품과 관련된 다양한 모양으로 설정될 수 있다. 이때 제1 영역(A10)은 원래 형상의 좌우 역상으로 이루어진다. 도 2에서는 마스터 기판(10) 위에 한국기계연구원의 영문 이니셜인 KIMM 모양의 제1 영역(A10)이 좌우 역상으로 설정된 경우를 예로 들어 도시하였다.
이어서 제1 영역(A10)에 압입 가공, 레이저 가공, 및 엔드 밀링 가공 중 어느 하나를 실시하여 제1 영역(A10)에 복수의 마이크로 홈부(21)를 형성한다.
압입 가공 기술은 원래 소재의 경도를 측정하기 위해 사용되는 기술로서, 특정 형상의 압입자를 사용하여 소재에 하중을 가하였다가 제거할 때 소재에 발생되는 압흔의 크기를 측정함으로써 경도를 측정하게 된다. 압입자에 의한 압흔의 형상은 압입자의 모양과 동일하므로 다양한 모양의 압입자를 이용하여 마스터 기판(10)의 제1 영역(A10)에 반구형, 사각 피라미드형, 삼각 피라미드형, 또는 원기둥 모양 등 다양한 모양의 마이크로 홈부(21)를 형성할 수 있다.
레이저 가공은 레이저의 열 에너지로 공작물을 국부적으로 가열하여 미세한 가공을 행하는 방법으로서, 집광 렌즈를 이용하여 레이저를 한 점으로 모아 마스터 기판(10)에 비추면 마스터 기판(10)이 국부적으로 가열 및 용융되면서 마이크로 홈부(21)가 형성된다. 엔드 밀링 가공은 엔드 밀링 커터를 이용하여 마스터 기판(10)의 표면을 절삭 가공하는 공법으로서, 엔드 밀링 커터의 형상과 절삭 방법에 따라 다양한 모양의 마이크로 홈부(21)를 형성할 수 있다.
도 2의 확대원에서는 제1 영역(A10)에 반구형 마이크로 홈부(21)를 형성한 경우를 예로 들어 도시하였으나, 마이크로 홈부(21)의 단면 형상은 도시한 예로 한정되지 않는다.
도 3은 압입 가공 기술을 이용한 마이크로 홈부의 제작 과정을 나타낸 개략도이다.
도 3을 참고하면, 압입 가공은 하나의 압입자(35)가 고정된 공구(36)를 이용하여 공구(36)를 움직이거나 마스터 기판(10)을 지지하는 스테이지(37)를 움직이면서 마스터 기판(10)을 순차적으로 가압하는 과정으로 이루어질 수 있다. 공구(36)는 마스터 기판(10)을 지속적으로 타격하며, 공구(36)가 마스터 기판(10)과 멀어질 때 공구(36)와 스테이지(37) 중 어느 하나가 제어부(도시하지 않음)에 설정된 궤적을 따라 움직여 복수의 마이크로 홈부(21)가 형성되도록 한다.
다른 한편으로, 압입 가공은 복수의 압입자가 고정된 프레스판(도시하지 않음)으로 마스터 기판(10)을 가압하는 과정으로 이루어질 수도 있다. 이 경우 한번의 프레스 공정으로 마스터 기판(10)의 제1 영역(A10)에 복수의 마이크로 홈부(21)를 동시에 가공할 수 있다. 전술한 두가지 방법 모두에서 압입자의 크기를 적절하게 선택하여 원하는 크기와 패턴의 마이크로 홈부(21)를 용이하게 형성할 수 있다.
압입자의 크기와 압입자들 사이의 거리는 1㎛ 이상 1,000㎛ 미만의 범위에 속할 수 있다. 따라서 마스터 기판(10)에 형성된 마이크로 홈부(21)의 크기와 마이크로 홈부들(21) 사이의 거리 또한 마이크로미터 스케일에 속할 수 있다.
한편, 압입 가공 시 압흔 주변에 파일업(pile-up) 현상이 발생할 수 있다. 이 현상은 소재의 소성 변형 시 압입자가 소재를 파고들면서 소성 변형으로 인해 소재가 압흔 주변에 쌓이는 현상이다. 파일업 현상이 발생한 상태에서 제2 단계(S20)의 양극산화와 제3 단계(S30)의 사출성형을 실시하면 무염료 색 소자의 몸체에 파일업된 모양이 그대로 전사되므로 파일업 현상을 억제해야 한다.
도 4는 도 1에 도시한 제1 단계의 세부 공정을 나타낸 공정 순서도이다.
도 2와 도 4를 참고하면, 제1 단계(S10)는 마스터 기판(10)을 열처리하는 단계(S11)와, 열처리된 마스터 기판(10)을 냉각하는 단계(S12)와, 냉각된 마스터 기판(10)의 제1 영역(A10)에 압입 가공을 실시하는 단계(S13)를 포함할 수 있다.
파일업 현상은 소재의 연성이 좋을수록 적게 발생하며, 금속 소재의 연성을 높이는 방법으로 널리 사용되는 것이 풀림(annealing) 처리이다. 일반적으로 금속 소재를 단조, 주조, 또는 기계 가공을 하면 조직이 거칠어지고 가공경화나 내부 응력이 생기게 되는데, 변태점 이상의 적당한 온도로 가열하여 서서히 냉각시키는 풀림(annealing) 처리를 하면 이를 제거할 수 있다.
S11 단계에서 열처리는 마스터 기판(10)을 구성하는 금속 소재의 풀림 온도에서 수행된다. 알루미늄으로 제작된 마스터 기판(10)의 경우 풀림 온도는 대략 400℃ 내지 450℃이다. 이러한 풀림 온도에서 열처리하면 소재 내부에 엉켜있던 전위들이 풀리면서 마스터 기판(10)의 연성이 높아지고, 이를 통해 파일업 현상을 억제할 수 있다.
S12 단계에서 냉각은 노냉(furnace cooling)으로 진행될 수 있다. 노냉은 열처리가 이루어진 가열로 내에서 서서히 냉각을 수행하는 것으로서, 마스터 기판(10)의 연성이 감소하는 것을 방지할 수 있다.
도 5는 도 1에 도시한 제2 단계의 마스터 기판을 나타낸 개략도이다.
도 5를 참고하면, 제2 단계(S20)에서 마스터 기판(10)의 표면 전체는 양극산화 처리되어 표면 전체에 복수의 나노 홈부(22)가 형성된다. 도 5의 (a)는 마이크로 홈부(21)가 형성된 제1 영역(A10)을 나타내고, 도 5의 (b)는 제1 영역(A10) 외측의 제2 영역(A20)을 나타낸다.
양극산화는 금속 부품을 양극에 걸고 희석 산 용액에서 전해하면 양극에서 발생하는 산소에 의해 금속 부품과 대단한 밀착력을 가진 산화피막이 형성되는 공정이다. 이때 산화피막(11)의 표면에는 나노미터 스케일의 극히 미세한 홈들이 형성되므로, 마스터 기판(10)의 표면 전체에 복수의 나노 홈부(22)를 형성할 수 있다.
도 6은 도 1에 도시한 제2 단계에서 사용되는 양극산화 장치를 나타낸 개략도이다.
도 6을 참고하면, 양극산화 장치(30)는 냉각수가 순환하는 순환식 수조(31)와, 수조(31) 내부의 전해액을 일정한 속도로 교반하는 자석 교반기(32)를 포함할 수 다. 수조(31) 내부의 전해액에는 마스터 기판(10)과 상대 전극(33)이 위치하며, 마스터 기판(10)과 상대 전극(33)에 양극 전원과 음극 전원을 각각 인가하여 마스터 기판(10)의 양극산화 공정을 진행한다. 전해액은 인산(H3PO4) 또는 옥살산(C2H2O4)을 포함할 수 있고, 상대 전극(33)은 백금을 포함할 수 있다.
다시 도 5를 참고하면, 양극산화 공정이 진행되면서 마스터 기판(10)의 표면 전체에 산화피막(11)(알루미늄 마스터 기판의 경우 알루미나)이 형성되고, 산화피막(11)에 복수의 나노 홈부(22)가 형성된다. 나노 홈부(22)의 크기와 나노 홈부들(22) 사이의 간격은 1nm 이상 1,000nm 미만의 범위에 속하며, 전해액의 농도와 인가 전압의 세기 또는 공정 시간 등을 조절하여 나노 홈부(22)의 크기와 밀도를 제어할 수 있다.
특히 복수의 마이크로 홈부(21)가 형성된 제1 영역(A10)에서 산화피막은 마이크로 홈부(21)의 표면을 따라서 형성된다. 따라서 마스터 기판(10)의 제1 영역(A10)에는 복수의 마이크로 홈부(21)와 복수의 나노 홈부(22)가 혼재되어 마이크로 스케일과 나노 스케일이 조합된 듀얼 스케일의 미세 패턴이 형성된다.
도 7은 도 1에 도시한 제3 단계의 무염료 색 소자를 나타낸 개략도이고, 도 8은 도 7에 도시한 무염료 색 소자의 제1 영역과 제2 영역의 확대 단면도이다.
도 7과 도 8을 참고하면, 제3 단계(S30)에서 마스터 기판(10)을 금형 코어로 사용하여 사출 성형 또는 핫 엠보싱 공정으로 무염료 색 소자(40)를 제작한다. 핫 엠보싱 공정은 금형과 전사 대상 물질을 가열시키고, 금형으로 전사 대상 물질을 가압하여 금형의 미세 패턴을 전사 대상 물질로 전사시키는 임프린트 공정의 일종이다.
완성된 무염료 색 소자(40)의 몸체(41)에는 마스터 기판(10)의 미세 패턴이 전사되어 광 결정 구조(51, 52)가 형성된다. 무염료 색 소자(40)는 고분자 수지 등으로 형성될 수 있으며, 뒷면에 접착층이 제공되어 제품의 표면에 부착될 수 있다.
무염료 색 소자(40)의 몸체(41)는 마스터 기판(10)의 제1 영역(A10)에 대응하는 제3 영역(A30)과, 마스터 기판(10)의 제2 영역(A20)에 대응하는 제4 영역(A40)을 포함한다. 제3 영역(A30)은 제1 영역(A10)의 좌우 역상으로 이루어진다.
무염료 색 소자(40)의 제3 영역(A30)에는 복수의 마이크로 돌기(23)와 복수의 나노 돌기(24)가 형성된다. 복수의 나노 돌기(24)는 마이크로 돌기의 표면과 마이크로 돌기들 사이의 몸체 표면을 따라 형성된다. 무염료 색 소자(40)의 제3 영역(A30)에서 광 결정 구조(제1 광 결정 구조(51))는 복수의 마이크로 돌기(23)와 복수의 나노 돌기(24)가 조합된 듀얼 스케일의 미세 돌기로 이루어지며, 이러한 광 결정 구조(51)에 의해 제3 영역(A30)은 고유의 구조색을 나타낸다.
무염료 색 소자(40)의 제4 영역(A40)은 마이크로 돌기가 없는 평평한 표면을 가지며, 여기에 복수의 나노 돌기(24)가 형성된다. 무염료 색 소자(40)의 제4 영역(A40)에서 광 결정 구조(제2 광 결정 구조(52))는 복수의 나노 돌기(24)로 이루어지고, 이러한 광 결정 구조(52)에 의해 제4 영역(A40)은 고유의 구조색을 나타낸다.
본 실시예의 무염료 색 소자(40)는 제3 영역(A30)과 제4 영역(A40) 각각에서 고유의 구조색을 나타내며, 전체적으로 두 개의 구조색을 구현한다. 즉 회사 로고 또는 이름 등에 대응하는 제3 영역(A30)은 배경이 되는 제4 영역(A40)과 다른 구조색을 나타낸다. 제3 영역(A30)의 구조색은 마이크로 돌기(23)의 크기와 밀도, 나노 돌기(24)의 크기와 밀도에 의해 변화될 수 있으며, 제4 영역(A40)의 구조색은 나노 돌기(24)의 크기와 밀도에 의해 변화될 수 있다.
본 실시예의 무염료 색 소자(40)는 공정 비용이 높지 않은 양극산화 기술을 적용하여 나노미터 스케일의 돌기(24)를 형성함으로써 구조색 발현을 위한 공정 비용을 감소시킬 수 있다. 또한, 압입 가공과 양극산화 기술을 조합하여 두 개의 구조색을 구현함에 따라, 단일 구조색을 구현하는 무염료 색 소자 대비 위조 및 변조가 어려우므로 보안 소자로서의 기능성을 높일 수 있다.
또한, 금속 소재의 마스터 기판(10)은 종래의 실리콘 소재 대비 가공성과 연성이 우수하기 때문에 사용 수명이 길며, 그 표면에 강성이 우수한 산화피막(11)이 형성되므로 전사 과정에서 쉽게 파손되지 않는다. 또한, 금속 소재의 마스터 기판(10)을 이용하면 전사성을 높일 수 있으므로 광 결정 구조(51, 52)의 패턴 정확성을 높여 무염료 색 소자(40)의 품질을 향상시킬 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
10: 마스터 기판 11: 산화피막
21: 마이크로 홈부 22: 나노 홈부
23: 마이크로 돌기 24: 나노 돌기
30: 양극산화 장치 31: 순환식 수조
32: 자석 교반기 33: 상대 전극
40: 무염료 색 소자 41: 몸체
51: 제1 광 결정 구조 52: 제2 광 결정 구조

Claims (14)

  1. 마스터 기판을 제1 영역과 제2 영역으로 구분하고, 제1 영역을 가공하여 복수의 마이크로 홈부를 형성하는 단계;
    상기 마스터 기판을 양극산화 처리하여 상기 제1 영역과 상기 제2 영역에 복수의 나노 홈부를 형성하는 단계; 및
    상기 마스터 기판을 금형 코어로 사용하여 무염료 색 소자의 몸체에 상기 마스터 기판의 미세 패턴을 전사시켜 상기 제1 영역에 대응하는 제3 영역에 복수의 마이크로 돌기와 복수의 나노 돌기를 포함하는 제1 광 결정 구조를 형성하고, 상기 제2 영역에 대응하는 제4 영역에 복수의 나노 돌기를 포함하는 제2 광 결정 구조를 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 제3 영역과 상기 제4 영역은 서로 다른 구조색을 구현하는 무염료 색 소자의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 마스터 기판은 알루미늄을 포함하는 양극산화 처리가 가능한 금속으로 제조되는 무염료 색 소자의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 영역은 특정 로고나 이름 또는 제품과 관련된 다양한 모양으로 설정되며, 원래 형상의 좌우 역상으로 이루어지는 무염료 색 소자의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 마이크로 홈부는 압입 가공, 레이저 가공, 및 엔드 밀링 가공 중 어느 하나의 방법으로 형성되는 무염료 색 소자의 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 복수의 마이크로 홈부는 반구형, 사각 피라미드형, 삼각 피라미드형, 및 원기둥 모양 중 어느 하나로 형성되며,
    상기 복수의 마이크로 홈부 각각의 크기와 상기 복수의 마이크로 홈부 사이의 간격은 1㎛ 이상 1,000㎛ 미만의 범위에 속하는 무염료 색 소자의 제조 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 압입 가공은 하나의 압입자가 고정된 공구를 이용하여 상기 마스터 기판을 지지하는 스테이지 또는 상기 공구를 움직이면서 상기 마스터 기판을 가압하는 과정으로 이루어지는 무염료 색 소자의 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 압입 가공 이전에,
    상기 마스터 기판을 열처리하는 단계; 및
    상기 열처리된 마스터 기판을 냉각하는 단계
    를 더 포함하는 무염료 색 소자의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 마스터 기판의 열처리는 상기 마스터 기판 소재의 풀림 온도에서 수행되며,
    상기 마스터 기판의 냉각은 노냉(furnace cooling)으로 진행되는 무염료 색 소자의 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 마스터 기판을 양극산화 처리할 때, 상기 복수의 마이크로 홈부의 표면을 포함하는 상기 마스터 기판의 표면 전체에 산화피막이 형성되면서 상기 산화피막에 복수의 나노 홈부가 형성되는 무염료 색 소자의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 나노 홈부 각각의 크기와 상기 복수의 나노 홈부 사이의 간격은 1nm 이상 1,000nm 미만의 범위에 속하는 무염료 색 소자의 제조 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 광 결정 구조를 형성하는 단계는 사출 성형과 핫 엠보싱 중 어느 하나의 공정으로 진행되는 무염료 색 소자의 제조 방법.
  12. 삭제
  13. 구조색을 구현하는 무염료 색 소자에 있어서,
    복수의 마이크로 돌기와 복수의 나노 돌기가 조합된 듀얼 스케일의 돌기 패턴을 가지며, 제1 구조색을 구현하는 제1 광 결정 구조; 및
    복수의 나노 돌기로 구성되며 제2 구조색을 구현하는 제2 광 결정 구조를 포함하고,
    상기 제1 광 결정 구조의 복수의 나노 돌기와 상기 제2 광 결정 구조의 복수의 나노 돌기는 같은 크기와 같은 밀도로 형성되는 무염료 색 소자.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 광 결정 구조는 특정 로고나 이름 또는 제품과 관련된 다양한 모양으로 설정된 영역 내에 위치하며,
    상기 제2 광 결정 구조는 상기 제1 광 결정 구조가 형성된 영역의 외측에 위치하는 무염료 색 소자.
KR20140026075A 2014-03-05 2014-03-05 무염료 색 소자 및 이의 제조 방법 KR101474971B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20140026075A KR101474971B1 (ko) 2014-03-05 2014-03-05 무염료 색 소자 및 이의 제조 방법
PCT/KR2014/009280 WO2015133695A1 (ko) 2014-03-05 2014-10-01 무염료 색 소자 및 이의 제조 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20140026075A KR101474971B1 (ko) 2014-03-05 2014-03-05 무염료 색 소자 및 이의 제조 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101474971B1 true KR101474971B1 (ko) 2014-12-22

Family

ID=52679526

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR20140026075A KR101474971B1 (ko) 2014-03-05 2014-03-05 무염료 색 소자 및 이의 제조 방법

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR101474971B1 (ko)
WO (1) WO2015133695A1 (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005524858A (ja) * 2001-11-23 2005-08-18 オーファオデー キネグラム アーゲー 回折構造を備えたセキュリティ素子
KR101049479B1 (ko) * 2010-11-26 2011-07-15 한국기계연구원 금형 상의 비연속 복합패턴의 가공방법 및 이에 의하여 형성되는 비연속 복합패턴

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101085177B1 (ko) * 2009-02-27 2011-11-18 포항공과대학교 산학협력단 극소수성 표면 가공 방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005524858A (ja) * 2001-11-23 2005-08-18 オーファオデー キネグラム アーゲー 回折構造を備えたセキュリティ素子
KR101049479B1 (ko) * 2010-11-26 2011-07-15 한국기계연구원 금형 상의 비연속 복합패턴의 가공방법 및 이에 의하여 형성되는 비연속 복합패턴

Also Published As

Publication number Publication date
WO2015133695A1 (ko) 2015-09-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Lee et al. Fast fabrication of long-range ordered porous alumina membranes by hard anodization
CA2706053A1 (en) Direct imprinting of porous substrates
KR100987987B1 (ko) 양극 산화 알루미늄을 이용한 초소수성 마이크로/나노 복합구조 표면 제작용 스탬프, 그 제조 방법, 및 이를 통해제작된 구조물
Zhong et al. Microstructure formation via roll-to-roll UV embossing using a flexible mould made from a laminated polymer–copper film
RU2337832C2 (ru) Способ получения поверхностного рисунка с высоким разрешением
Tsumori et al. Micrometer-scale imprinting process for ceramic sheet from powder compound material
CN114466746B (zh) 印版及其聚合物涂层材料
Jha et al. Micro-patterning in anodic oxide film on aluminium by laser irradiation
KR101474971B1 (ko) 무염료 색 소자 및 이의 제조 방법
US10354807B2 (en) Method for producing electrode foils for capacitors, electrode foils, and capacitors comprising said electrode foils
Lee et al. Fabrication of polymer micro/nano-hybrid lens array by microstructured anodic aluminum oxide (AAO) mold
KR102330451B1 (ko) 임프린트 장치용 롤 스탬프 및 이의 제조방법
Zhu et al. Micro electroforming of high-aspect-ratio metallic microstructures by using a movable mask
Zhan et al. Robust mold fabricated by femtosecond laser pulses for continuous thermal imprinting of superhydrophobic surfaces
CN105297100A (zh) 一种在铝制品表面形成有序凹孔的方法
EP2206678A2 (de) Verfahren zur Herstellung von Körpern mit mikro- und/oder nanostrukturierten Oberflächen und von mikro- und/oder nanogross durchbrochenen Folien
TW201127741A (en) Method to produce a micro-structure
Azimi et al. Fabrication of silicon molds with multi-level, non-planar, micro-and nano-scale features
Elkarkri et al. Laser photonic nanojets triggered thermoplasmonic micro/nanofabrication of polymer materials for enhanced resolution
Park Fabrication of Flexible Base Micro-pin Array and Wall Attachment Application
Deshmukh et al. Fabrication of superhydrophobic surface by a dimensional change in surface topography of microchannel on polymer substrate through induction-aided hot embossing: parametric investigation and optimization
JP2012045841A (ja) 表面に微細凹凸パターンを有する構造体およびその製造方法
Larramendy et al. Surface modification for patterned cell growth on substrates with pronounced topographies using sacrificial photoresist and parylene-C peel-off
KR102090863B1 (ko) 마이크로 챔버 일체형 금속 메쉬 필름을 포함하는 열순환 장치, 이를 포함하는 유전자 증폭 시스템 및 열순환 장치의 제조방법
CN110587986A (zh) 一种基于pvc热收缩法制备纳米尺度电射流喷针的方法

Legal Events

Date Code Title Description
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170907

Year of fee payment: 4