KR101986106B1 - 광을 반사하는 마스크 패턴을 이용한 패턴 형성방법 - Google Patents

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Abstract

광을 반사하는 마스크 패턴을 이용한 패턴 형성방법에서, 기판의 상면에 잉크를 도포한다. 상기 기판의 하면에 광을 반사하는 광 반사부가 형성된 마스크 패턴을 배치한다. 상기 기판의 상부에서 광을 제공한다. 상기 제공된 광이 상기 광 반사부에서 반사되어 상기 잉크를 선택적으로 경화 또는 소결하여 패턴을 형성한다. 상기 마스크 패턴을 제거한다. 상기 경화 또는 소결되지 않은 잉크를 상기 기판으로부터 제거한다.

Description

광을 반사하는 마스크 패턴을 이용한 패턴 형성방법{METHOD FOR FORMING A PATTERN USING A MASK PATTERN REFLECTING LIGHT}
본 발명은 마스크 패턴을 이용한 패턴 형성방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전도성 잉크 또는 반도체 잉크를 경화 또는 소결하여 패턴을 형성하는 경우, 도포된 전도성 잉크 또는 반도체 잉크, 내지 패턴이 형성되는 기판면의 손상이나 불균일을 최소화하면서 패턴을 형성할 수 있도록 한 광을 반사하는 마스크 패턴을 이용한 패턴 형성 방법에 관한 것이다.
기판 상에 금속 패턴 등과 같은 패턴을 형성하기 위한 공정은 다수의 기술들이 개발되고 있으며, 예를 들어 대한민국 등록특허 제10-1604400호에서는 저온소결을 통해 금속 패턴을 형성하는 공정을 개시하고 있다.
특히, 금속 잉크를 코팅하고 레이저를 이용한 광 조사로 국부적인 소결을 수행하는 기술은 대한민국 공개특허 제10-2016-0145336호 등을 통해 다양하게 개시되고 있으나, 레이저 소결의 경우 높은 광 에너지의 조사로 인해 금속 패턴의 불균일 또는 손상이 쉽게 발생되며, 광 에너지에 상대적으로 약한 유연성 기판에 적용하기 어려운 문제가 야기되고 있다.
이에, 상대적으로 적은 광 에너지의 조사가 가능한 IPL(intense pulse light) 등의 면광원을 조사하여 상대적으로 적은 광 에너지를 통해서도 유연성 기판 상에 금속 패턴을 용이하게 형성할 수 있는 기술들이, 대한민국 등록특허 제10-1704693호 등을 통해 개시되고 있다.
그러나, 상기와 같은 면광원을 이용한 광 조사 기술의 경우에는 마스크가 기판상에 도포된 잉크의 상면에 접착되어야 하는데, 이를 통해 도포된 잉크가 손상되거나, 마스크의 제거 과정에서 금속 패턴이 손상되는 문제를 야기한다.
나아가, 마스크의 상부로부터 광이 조사됨에 따라, 마스크가 광 에너지의 과다 조사로 인해 손상되어 재활용이 어렵거나, 마스크 역시 도포된 잉크와의 접촉 또는 금속 패턴으로부터의 분리 시 손상되어 재활용이 어려운 문제가 있다.
대한민국 등록특허 제10-1604400호 대한민국 공개특허 제10-2016-0145336호
이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 마스크 패턴에서 반사된 광에 의해 기판 상에 패턴을 형성함으로써, 형성된 패턴의 손상이나 불균일을 최소화하면서 다양한 패턴 형성이 가능한 광을 반사하는 마스크 패턴을 이용한 패턴 형성방법에 관한 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 광을 반사하는 마스크 패턴을 이용한 패턴 형성방법에서, 기판의 상면에 잉크를 도포한다. 상기 기판의 하면에 광을 반사하는 광 반사부가 형성된 마스크 패턴을 배치한다. 상기 기판의 상부에서 광을 제공한다. 상기 제공된 광이 상기 광 반사부에서 반사되어 상기 잉크를 선택적으로 경화 또는 소결하여 패턴을 형성한다. 상기 마스크 패턴을 제거한다. 상기 경화 또는 소결되지 않은 잉크를 상기 기판으로부터 제거한다.
일 실시예에서, 상기 기판은 광이 투과되는 투명 기판일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 광 반사부는 상기 기판을 투과하여 제공된 광을 모두 반사하는 화이트(white) 패턴일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 광 반사부는 상기 기판을 투과하여 제공된 광을 일부는 반사하고 일부는 투과하는 그레이(gray) 패턴일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 그레이 패턴의 계조(grayscale)에 따라 상기 광의 반사 또는 투과 정도가 가변적일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 마스크 패턴은 상기 기판을 투과하여 제공된 광을 모두 흡수하거나 투과시키는 광 흡수부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 광 흡수부는 블랙(black) 패턴일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 광 반사부는 상기 기판을 투과하여 제공된 광을 일부는 정반사하고 일부는 난반사하는 반사 패턴일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 반사 패턴의 표면 거칠기에 따라 상기 난반사의 확산 정도가 변할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 기판의 하면에 상기 마스크 패턴을 직접 부착할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 기판의 하면에 희생층을 형성하는 단계 및 상기 희생층의 하면에 상기 마스크 패턴을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 기판의 하면에 상기 희생층을 부착시킬 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제공되는 광은 면광원, UV광원 또는 레이저 광원일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 도포된 잉크는 상부로부터 제공되는 광의 에너지와, 상기 광 반사부에서 반사된 광의 에너지를 제공받아 경화 또는 소결될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 잉크가 도포된 영역 중 상기 광 반사부에서 반사된 광이 제공되는 영역만 경화 또는 소결되어 패턴으로 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 광원을 이용하여 기판 상에 도포된 잉크의 상부로 광 에너지를 제공함과 동시에, 광 반사부를 통해 상기 잉크의 하부로도 광 에너지를 제공할 수 있어, 잉크 또는 잉크가 도포된 기판의 손상을 방지하고 도포된 잉크를 보다 균일하고 효과적으로 경화 또는 소결할 수 있다.
또한, 상기 잉크의 상부는 물론 하부로도 광 에너지가 제공되므로, 상대적으로 적은 광 에너지를 제공하는 광원을 사용하더라도 보다 효과적으로 광 에너지가 상기 잉크로 공급되어, 상기 잉크에 대한 보다 용이한 경화 또는 소결을 수행할 수 있다.
또한, 광 반사부가 기판을 투과하여 제공된 광을 모두 반사하는 화이트 패턴 및 기판을 투과하여 제공된 광을 일부는 반사하고 일부는 투과하는 그레이 패턴을 포함함에 따라, 기판 상에 도포된 잉크에 반사되는 광의 반사율이 제어될 수 있다.
특히, 광 반사부가 각각 다른 그레이 계조를 갖는 그레이 패턴을 포함하도록 하여, 그레이 패턴에서 반사되는 광의 반사율을 변화시킴에 따라, 경화도 또는 소결도가 각각 다른 패턴을 형성할 수 있다.
나아가, 기판 상에 도포한 잉크의 종류에 따라 잉크의 소결 또는 경화 성질을 고려하여, 특정한 그레이 계조를 갖는 그레이 패턴을 포함하는 마스크 패턴을 제조함에 따라 잉크의 과소결을 방지할 수 있다.
또한, 마스크 패턴을 기판 상에 도포된 잉크의 상면에 직접적으로 접촉하지 않고, 희생층 면에 접촉함에 따라, 마스크 패턴의 제거 과정에서 패턴이 손상되는 문제를 해결할 수 있고, 마스크 패턴 역시 도포된 잉크와의 접촉 또는 패턴으로부터의 분리 시 손상되어 재활용이 어려운 문제를 해결할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 광을 반사하는 마스크 패턴을 이용한 패턴 형성방법을 도시한 흐름도이다.
도 2a 내지 도 2f는 도 1의 광을 반사하는 마스크 패턴을 이용한 패턴 형성방법을 도시한 공정도들이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 다른 실시예에 의한 광을 반사하는 마스크 패턴을 이용한 패턴 형성방법에서, 패턴을 형성하는 단계를 도시한 공정도들이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 광을 반사하는 마스크 패턴을 이용한 패턴 형성방법에서, 패턴을 형성하는 단계를 도시한 공정도들이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 다른 실시예에 의한 광을 반사하는 마스크 패턴을 이용한 패턴 형성방법에서, 패턴을 형성하는 단계를 도시한 공정도들이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 광을 반사하는 마스크 패턴을 이용한 패턴 형성방법에서, 마스크 패턴을 배치하는 단계를 도시한 공정도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다.
상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 광을 반사하는 마스크 패턴을 이용한 패턴 형성방법을 도시한 흐름도이고, 도 2a 내지 도 2f는 도 1의 광을 반사하는 마스크 패턴을 이용한 패턴 형성방법을 도시한 공정도들이다.
도 1 및 도 2a를 참조하면, 본 실시예에 의한 광을 반사하는 마스크 패턴을 이용한 패턴 형성방법에서는, 우선, 기판(10)의 상면에 잉크(20)를 도포한다(단계 S100).
상기 기판(10)은 후술하는 광원이 투과하는 것으로서, 투명 기판일 수 있다.
즉, 상기 기판(10)은, 예를 들어, PET(polyethylene terephthalate), PC(polycarbonate), PES(polyether sulfone), PI(polyimide), PDMS(polydimethylsiloxane), 폴리우레탄(polyurethane), eco-flex 등일 수 있다. 이외에도 투명한 기판으로서 사용가능한 것이면 모두 사용가능하다.
한편, 상기 잉크(20)는 예를 들어, 전도성 잉크 또는 반도체 잉크를 포함한 전자 잉크로서, 광에 의해 소결되거나 경화되는 다양한 재료의 잉크일 수 있다.
이 경우, 상기 잉크(20)가 반도체 잉크인 경우, 상기 반도체 잉크는 산화물 기반의 반도체 잉크 또는 유기 반도체 잉크 등일 수 있다.
예를 들어, 상기 반도체 잉크는, 도시하지는 않았으나, 반도체 분말을 포함할 수 있으며, 반도체 분말로서 갈륨-인(GaP), 산화지르코늄(ZrO2), 실리콘(Si), 황화카드뮴(CdS), 이산화티타늄(TiO2), 산화아연(ZnO), 산화철(Fe2O3), 산화텅스텐(WO2) 또는 산화주석(SnO2) 등일 수 있다.
한편, 상기 잉크(20)가 전도성 잉크인 경우, 상기 전도성 잉크는, 도시하지는 않았으나, 금속나노분말을 포함할 수 있으며, 나아가 복합재료를 더 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 금속나노분말은 예를 들어, 구리(Cu), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt) 등과 같은 금속의 분말 형태인 것으로, 분말 형태는 입자 형태를 의미하는 것으로, 구(sphere) 형상일 수 있으며, 이와 달리 와이어(wire) 형상 또는 막대(rod) 형상 등일 수도 있다.
또한, 상기 복합재료는 광흡수율이 상대적으로 높은 검은색 계열의 재료일 수 있으며, 예를 들어, 탄소(carbon), 그래핀(graphene), 흑연(graphite) 등일 수 있다.
이 경우, 상기 복합재료는 나노 튜브 형상을 가지는 것으로 나노 와이어 형상으로 연장되어 상기 금속나노분말 사이에 분포될 수 있다. 즉, 상기 복합재료는 탄소나노튜브(CNT), 그래핀 나노튜브 또는 흑연 나노튜브일 수 있다.
이상과 같이, 상기 잉크(20)는 다양한 종류의 잉크로서 광의 제공에 따라 소결 또는 경화될 수 있는 잉크이면 충분하다.
그리하여, 상기 잉크(20)는 광을 제공받음에 따라 소결되어 전도성을 가지는 전극 패턴으로 형성된다. 특히, 상기 잉크(20)가 카본 등 광흡수율이 큰 물질을 포함하는 경우, 광흡수율이 상대적으로 증가하게 되므로 상대적으로 적은 광 에너지를 제공받더라도 용이하게 소결 또는 경화되며 패턴으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 잉크(20)는 도시하지는 않았으나 별도의 코팅 유닛을 통해 도포될 수 있으며, 스핀(spin) 코팅, 바(bar) 코팅, 슬롯다이(slot die) 코팅, 그라비아(gravure) 코팅, 스프레이(spay) 코팅, 및 딥(dip) 코팅 중 어느 하나의 코팅 방법을 통해 상기 기판(10) 상에 도포될 수 있다.
이 후, 도 1 및 도 2b를 참조하면, 상기 기판(10)의 하면에 광 반사부(42)가 형성된 마스크 패턴(40)을 배치한다(단계 S200).
이 경우, 우선 상기 기판(10)의 하면에 희생층(30)을 형성한 다음, 상기 희생층(30)의 하면에 상기 마스크 패턴(40)을 형성한다.
상기 희생층(30)은, 광원이 투과할 수 있는 투명 재질을 포함하여 투명층으로 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 희생층(30)은 투명한 재질이면 그 종류가 제한되지 않으며, 투명한 필름의 형태로 형성될 수도 있고, 투명한 층으로 형성될 수도 있다.
상기 희생층(30)은 다양한 공정으로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 접착체 등의 접착 물질을 이용하여 상기 기판(10)의 하면에 부착될 수 있다. 이 경우, 상기 희생층(30)은 투명한 필름의 형태로 상기 기판(10)의 하면에 부착될 수 있다.
상기 마스크 패턴(40) 역시 상기 희생층(30)의 하면에 다양한 공정으로 형성될 수 있으며, 예를 들어 잉크젯 프린팅, 롤 프린팅, 임프린팅 등을 통해 상기 희생층(30)의 하면에 인쇄 될 수 있고, 상기 희생층(30)의 하면에 증착 또는 도금하여 형성될 수도 있다.
한편, 상기 희생층(30)의 하면에 직접 마스크 패턴(40)을 형성하지 않고, 상기 희생층(30)을 미리 제조하고, 상기 마스크 패턴(40)이 형성된 마스크를 별도로 제조하여 상기 희생층(30) 상에 정렬할 수 있다.
또한, 상기 희생층(30)은 상기 기판(10) 상에 도포된 잉크(20) 또는 상기 기판(10) 면의 손상이나 불균일을 최소화하기 위함이다.
상기 희생층(30)의 하면에 형성된 상기 마스크 패턴(40)에는 광을 반사하는 광 반사부(42)가 형성된다. 상기 광 반사부(42)는 상기 잉크(20)에 형성하고자 하는 패턴의 형태와 동일한 패턴으로 형성되고, 상기 기판(10)을 투과하여 제공된 광을 모두 반사하는 화이트(white) 패턴일 수 있다.
이 경우, 상기 마스크 패턴(40)은 상기 기판(10)을 투과하여 제공된 광을 모두 흡수하거나 투과시키는 광 흡수부(41)를 더 포함할 수 있다. 상기 광 흡수부(41)는 상기 잉크(20)에 형성하고자 하는 패턴과 다른 위치, 즉 상기 광 반사부(42)가 형성되지 않은 위치에 형성되며, 광을 모두 흡수하는 블랙(black) 패턴일 수 있다.
다음으로, 도 1 및 도 2c를 참조하면, 상기 기판(10)의 상부(상기 마스크 패턴(40)의 상부)에서 광을 제공한다(단계 S300).
이 경우, 상기 기판(10)의 상부에 제공되는 광원은 상기 잉크(20)가 도포된 영역에 전체적으로 광을 조사하는 면(面)광원, UV광원 또는 레이저 광원 등 다양한 종류의 광원일 수 있으며, 상기 광원을 공급하기 위한 광 조사유닛(50)이 상기 기판(10)의 상부에 위치하여 상기 기판(10)을 향해 상기 광원을 제공할 수 있다.
한편, 상기 면광원은 IPL(intense pulsed light)일 수 있다.
상기 면광원으로 상기 IPL을 이용하고, 상기 잉크(20)가 금속나노분말을 포함하는 경우, 상기 잉크(20)가 상기 기판(10) 상에서 소결되는 공정에서, 상기 기판(10)과 광 조사 영역 사이에서 상기 금속나노분말의 자가 결합이나 융합(fusion) 등의 현상이 발생하여 후술하는 패턴들(60)과 상기 기판(10) 사이의 접착력이 보다 향상될 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 후술되는 바와 같이, 상기 잉크(20)의 상부는 물론 하부로도 광 에너지가 제공되므로, 상대적으로 적은 광 에너지를 제공하는 광원을 사용하더라도 보다 효과적으로 광 에너지가 상기 잉크(20)로 공급되어, 상기 잉크(20)에 대한 보다 용이한 경화 또는 소결을 수행할 수 있다. 특히, 상기 기판(10)이 유연성 기판으로서 열 에너지에 쉽게 손상되는 경우에도, 이와 같이 상대적으로 적은 광 에너지를 제공하여 상기 기판의 손상을 최소화하면서도 상기 잉크(20)를 용이하게 경화 또는 소결시킬 수 있다.
그 다음, 도 1 및 도 2d를 참조하면, 상기 광 흡수부(41)는 상기 기판(10)을 투과하여 제공된 광을 모두 흡수하거나 투과하고, 상기 광 반사부(42)는 상기 기판(10)을 투과하여 제공된 광을 모두 반사한다.
이에 따라, 상기 잉크(20)가 도포된 영역 중 상기 광 반사부(42)에서 반사된 광이 제공되는 영역만 경화 또는 소결되어 최종적으로 패턴들(60)로 형성된다(단계 S400). 이 때, 상기 패턴들(60)은 상기 광 반사부(41)와 동일한 패턴으로 형성될 수 있다.
이와 같이, 상기 기판(10) 상에 상기 광원이 제공되는 경우, 상기 기판(10) 상에 도포된 상기 잉크(20)는 상부로부터 제공되는 광의 에너지와, 상기 광 반사부(42)에서 반사된 광의 에너지를 제공받아 경화 또는 소결된다.
한편, 상기와 같이, 상기 기판(10)을 기준으로 패턴들(60)이 형성되는 반대측에 상기 희생층(30)과 상기 마스크 패턴(40)을 형성하고 상기 마스크 패턴(40)을 향하여 상대적으로 적은 광 에너지를 제공함에 따라, 광에 의한 상기 패턴들(60) 및 상기 패턴들(60)이 형성된 상기 기판(10)의 손상이나 불균일을 최소화하면서 패턴을 형성할 수 있다.
또한, 상기 잉크(20)의 상면과 동시에, 상기 광 반사부(42)에서 반사되어 제공된 광을 통해 상기 잉크(20)의 하면으로도 광 에너지가 제공됨에 따라, 상대적으로 광 에너지 흡수율이 높지 않은 투명한 소재의 상기 잉크(20)에 보다 많은 광 에너지를 공급할 수 있어, 보다 효과적으로 균일하게 경화 또는 소결할 수 있다.
이 후, 도 1 및 도 2e를 참조하면, 상기 기판(10) 하면에서 상기 마스크 패턴(40)이 형성된 상기 희생층(30)을 제거한다(단계 S500).
전술한 바와 같이 상기 희생층(30)을 접착제를 이용하여 상기 기판(10)의 하면에 접착시키는 경우, 일반적으로 접착제에 의하여 결합이 된 서로 다른 층은 쉽게 분리가 발생될 수 있어, 상기 희생층(30)을 상기 기판(10)의 하면으로부터 용이하게 제거할 수 있다.
즉, 이와 같이 상기 기판(10)과 접촉하고 있는 상기 마스크 패턴(40)이 형성된 상기 희생층(30)을 제거함에 따라, 마스크 패턴을 기판으로부터 직접 제거하는 공정과 달리, 상기 기판(10)의 손상을 방지할 수 있다.
마지막으로, 도 1 및 도 2f를 참조하면, 상기 기판(10) 상에서, 상기 광 흡수부(41)에 의해 광이 차단됨으로써 경화 또는 소결되지 않은 상기 잉크(20)를 상기 기판(20)으로부터 제거한다(단계 S600).
이 경우, 점착성 테이프를 이용하여 상기 잉크(20)를 탈착하거나, 용매를 이용하여 상기 잉크(20)를 와싱(washing)하거나, 용매가 묻은 직물을 이용하여 상기 잉크(20)를 와이핑(wiping)하거나, 용매에 침지시켜 초음파 세정 등의 공정을 적용하여 상기 잉크(20)를 용해시킬 수 있다.
한편, 도 3a 및 도 3b는 본 발명의 다른 실시예에 의한 광을 반사하는 마스크 패턴을 이용한 패턴 형성방법에서, 패턴을 형성하는 단계를 도시한 공정도들이다.
본 실시예에 의한 광을 반사하는 마스크 패턴을 이용한 패턴 형성방법에서는, 패턴을 형성하는 단계를 제외하고는 도 1 및 도 2a 내지 도 2f에서 설명한 광을 반사하는 마스크 패턴을 이용한 패턴 형성방법과 동일하므로, 동일한 참조번호를 사용하고 중복되는 설명은 생략한다.
먼저, 도 3a를 참조하면, 상기 마스크 패턴(40)은 상기 광 흡수부(41) 및 상기 광 반사부(42)를 포함하며, 상기 광 반사부(42)는 상기 기판(10)을 투과하여 제공된 광을 일부는 반사하고 일부는 투과하는 그레이(gray) 패턴일 수 있다.
도시된 바와 같이, 상기 광 반사부(42)는 상기 화이트 패턴과 각각 다른 그레이 계조(gray scale)를 갖는 복수개의 상기 그레이 패턴을 포함한다.
이 때, 상기 그레이 계조는 그레이 레벨(gray level) 또는 그레이 톤(gray tone)이라고도 명명될 수 있다. 상기 그레이 패턴들은 상대적으로 어둡거나 밝은 정도에 따라 상기 그레이 계조가 결정된다.
이와 같이, 상기 그레이 패턴들(42)이 각각 다른 그레이 계조(gray scale)를를 형성하여 각각 다른 소결도 또는 경화도를 형성함에 따라, 최종적으로 형성되는 상기 패턴들(60)은 서로 다른 물성을 가질 수도 있다.
도 4a를 참조하면, 상기 마스크 패턴(40)은 좌측에서부터 차례로 상기 광흡수부(41), 상대적으로 높은 그레이 계조를 갖는 상기 그레이 패턴들(42), 및 상기 화이트 패턴(42)이 형성된다.
상기 기판(10)의 상부에서 광이 제공될 때, 도 4b를 참조하면, 상기 광은 상기 광 흡수부(41)에서는 전부 흡수 또는 투과되며, 상기 광 반사부(42)에서는 소정량이 흡수되고 나머지는 반사되어 상기 잉크(20)에 조사된다.
이 경우, 상기 광 반사부(42)에서 모두 반사되는 광 반사율을 100%로 하였을 때(상기 화이트 패턴(42)에서 반사되어 제공된 광에 의해서 형성되는 패턴의 소결도 또는 경화도를 100%로 하였을 때), 높은 그레이 계조를 갖는 그레이 패턴(42)일수록 반사량이 저감된다.
그리하여, 상대적으로 높은 그레이 계조를 갖는 그레이 패턴(42)에서 반사되어 제공된 광에 의해서는 소결도 또는 경화도(예를 들어, 50%)가 상대적으로 적은 패턴이 형성 되며, 상대적으로 낮은 그레이 계조를 갖는 그레이 패턴(42)에서 반사되어 제공된 광에 의해서는 소결도 또는 경화도(예를 들어, 90%)가 상대적으로 큰 패턴이 형성된다.
이와 같이, 상기 광 반사부(42)의 그레이 패턴들이 각각 다른 그레이 계조를 갖도록 함에 따라, 상기 광 반사부(42)에서의 광의 반사 또는 투과 정도가 가변되어 소결도 또는 경화도가 서로 다른 패턴들(60)을 형성할 수 있다.
이 경우, 본 실시예에서는 상기 광 반사부(42)가 그레이 계조가 연속적으로 변화하며 양 끝단에 각각 광 흡수부(41) 및 100% 광 반사부가 형성되는 것을 예시하였으나, 이는 설명의 편의를 위한 것으로, 형성되는 패턴에서 필요로하는 소결도나 경화도에 따라 상기 다양한 그레이 계조를 갖는 광 반사부(42)는 다양하게 배치될 수 있음은 자명하다.
한편, 도 4a 및 도 4b는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 광을 반사하는 마스크 패턴을 이용한 패턴 형성방법에서, 패턴을 형성하는 단계를 도시한 공정도들이다.
본 실시예에 의한 광을 반사하는 마스크 패턴을 이용한 패턴 형성방법에서는, 패턴을 형성하는 단계를 제외하고는 도 1 및 도 2a 내지 도 2f에서 설명한 광을 반사하는 마스크 패턴을 이용한 패턴 형성방법 또는 도 3a 및 도 3b에서 설명한 광을 반사하는 마스크 패턴을 이용한 패턴 형성방법과 동일하므로, 동일한 참조번호를 사용하고 중복되는 설명은 생략한다.
먼저, 도 4a를 참조하면, 상기 마스크 패턴(40)의 제조 시, 상기 기판(10) 상에 도포된 상기 잉크(20)에 종류에 따라 상기 광 반사부(42)의 그레이 계조를 선택적으로 조절할 수 있다.
상기 잉크(20)가 적은 광에 의해서도 경화 또는 소결이 잘 일어나는 경우, 상기 마스크 패턴(40)에 높은 그레이 계조를 갖는, 즉 광 반사도보다는 광 흡수도가 큰 그레이 패턴들(42)을 형성할 수 있다.
예를 들어, 모두 반사되는 광 반사율을 100%로 하였을 때 상기 잉크(20)가 20%의 광 반사율에 의해서도 경화 또는 소결이 일어나는 경우, 상기 그레이 패턴들(42)은 제공 된 광의 80%는 흡수 또는 투과시키고, 20%는 반사할 수 있는 그레이 계조를 갖는 패턴으로 형성할 수 있다.
즉, 상기 기판(10) 상에 도포된 상기 잉크(20)의 상부로 제공되는 광 에너지와 상기 광 반사부(42)를 통해 상기 잉크(20)의 하부로 제공되는 광 에너지를 합한 광 에너지의 총량이 상기 잉크(20)를 소결 또는 경화시키는데 필요한 광 에너지량의 이상이 되도록 상기 광 반사부(42)에 그레이 계조를 갖는 패턴을 형성한다.
그리하여 도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 기판(10)의 상면에 패턴들(60)을 형성할 수 있다.
한편, 도 5a 및 도 5b는 본 발명의 다른 실시예에 의한 광을 반사하는 마스크 패턴을 이용한 패턴 형성방법에서, 패턴을 형성하는 단계를 도시한 공정도들이다.
본 실시예에 의한 광을 반사하는 마스크 패턴을 이용한 패턴 형성방법에서는, 패턴을 형성하는 단계를 제외하고는 도 1 및 도 2a 내지 도 2f에서 설명한 광을 반사하는 마스크 패턴을 이용한 패턴 형성방법, 도 3a 및 도 3b에서 설명한 광을 반사하는 마스크 패턴을 이용한 패턴 형성방법, 또는 도 4a 및 도 4b에서 설명한 광을 반사하는 마스크 패턴을 이용한 패턴 형성방법과 동일하므로, 동일한 참조번호를 사용하고 중복되는 설명은 생략한다.
본 실시예에서, 상기 광 반사부(42)는 상기 화이트 패턴과 각각 다른 표면 거칠기(Root-mean-square deviation of surface profile, Rq)를 갖는 복수개의 반사 패턴을 포함한다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 좌측에서부터 차례로 상기 화이트 패턴(42) 및 서로 다른 표면 거칠기를 갖는 상기 반사 패턴들(42)이 형성된다.
상기 광 조사유닛(50)으로부터 제공되는 동일한 입사각을 가지는 광에 대해서 상기 반사 패턴들(42)의 면의 거친 정도에 따라 반사광은 상기 입사각에 대해 서로 다르게 나타난다.
상대적으로 작은 표면 거칠기를 가지는 반사 패턴(42)은 매끈한 면을 형성한다. 상기 매끈한 면에서는 입사각과 동일한 반사각에서 좌우로 퍼져 나가는 반사광은 매우 적다. 다시 말해 정반사광(Specular reflection light)이 지배적이다.
반면 상대적으로 큰 표면 거칠기를 갖는 반사 패턴(42)은 거친 면을 형성한다. 상기 거친 면에서는 입사각과 동일한 반사각에서 좌우로 퍼져 나가는 난반사광(Diffuse reflection light)의 확산 정도가 크며, 정반사광은 거의 나타나지 않는다.
이에 따라, 상기 광 반사부(42)에서 모두 반사되는 광 반사율을 100%로 하였을 때(상기 화이트 패턴(42)에서 반사되어 제공된 광에 의해서 형성되는 패턴의 소결도 또는 경화도를 100%로 하였을 때), 큰 표면 거칠기를 갖는 반사 패턴(42)일수록 반사량이 저감된다.
그리하여, 상대적으로 큰 표면 거칠기를 갖는 반사 패턴(42)에서 반사되어 제공된 광에 의해서는 소결도 또는 경화도(예를 들어, 40%)가 상대적으로 작은 패턴이 형성 되며, 상대적으로 작은 표면 거칠기를 갖는 반사 패턴(42)에서 반사되어 제공된 광에 의해서는 소결도 또는 경화도(예를 들어, 90%)가 상대적으로 큰 패턴이 형성된다.
이와 같이, 상기 반사 패턴들(42)이 각각 다른 표면 거칠기를 형성하여 각각 다른 소결도 또는 경화도를 형성함에 따라, 최종적으로 형성되는 상기 패턴들(60)은 서로 다른 물성을 가질 수도 있다.
한편, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 광을 반사하는 마스크 패턴을 이용한 패턴 형성방법에서, 마스크 패턴을 배치하는 단계를 도시한 공정도이다.
본 실시예에 의한 광을 반사하는 마스크 패턴을 이용한 패턴 형성방법에서는, 마스크 패턴을 배치하는 단계를 제외하고는 도 1 및 도 2a 내지 도 2f에서 설명한 광을 반사하는 마스크 패턴을 이용한 패턴 형성방법, 도 3a 및 도 3b에서 설명한 광을 반사하는 마스크 패턴을 이용한 패턴 형성방법, 또는 도 4a 및 도 4b에서 설명한 광을 반사하는 마스크 패턴을 이용한 패턴 형성방법과 동일하므로, 동일한 참조번호를 사용하고 중복되는 설명은 생략한다.
본 실시예에서는 상기 기판(10)의 하면에 상기 희생층(30)을 형성하지 않고 상기 마스크 패턴(40)을 직접 부착한다.
이 경우, 접착체 등의 접착 물질을 이용하여 상기 마스크 패턴(40)을 상기 기판(10)의 하면에 부착할 수 있으며, 상기 마스크 패턴(40)과 상기 기판(10) 간의 표면에너지 차이를 이용하여 상기 마스크 패턴(40)과 상기 기판(10)을 물리 결합할 수도 있다.
이와 달리, 상기 마스크 패턴(40)을 상기 기판(10)의 하면 상에 형성하는 다양한 도포공정이나 진공 증착 공정 등의 공정을 적용할 수도 있다.
즉, 본 실시예에서는 상기 희생층(30)을 형성하지 않고 상기 마스크 패턴(40)을 상기 기판(10)의 하면에 직접 형성함으로써, 상기 희생층(30)을 부착 또는 형성하기 위한 공정을 생략하여 공정의 편의성을 향상시킬 수 있다.
상기와 같은 본 실시예들에 의하면, 광원을 이용하여 기판 상에 도포된 잉크의 상부로 광 에너지를 제공함과 동시에, 광 반사부를 통해 상기 잉크의 하부로도 광 에너지를 제공할 수 있어, 잉크 또는 잉크가 도포된 기판의 손상을 방지하고 도포된 잉크를 보다 균일하고 효과적으로 경화 또는 소결할 수 있다.
또한, 상기 잉크의 상부는 물론 하부로도 광 에너지가 제공되므로, 상대적으로 적은 광 에너지를 제공하는 광원을 사용하더라도 보다 효과적으로 광 에너지가 상기 잉크로 공급되어, 상기 잉크에 대한 보다 용이한 경화 또는 소결을 수행할 수 있다.
또한, 광 반사부가 기판을 투과하여 제공된 광을 모두 반사하는 화이트 패턴 및 기판을 투과하여 제공된 광을 일부는 반사하고 일부는 투과하는 그레이 패턴을 포함함에 따라, 기판 상에 도포된 잉크에 반사되는 광의 반사율이 제어될 수 있다.
특히, 광 반사부가 각각 다른 그레이 계조를 갖는 그레이 패턴을 포함하도록 하여, 그레이 패턴에서 반사되는 광의 반사율을 변화시킴에 따라, 경화도 또는 소결도가 각각 다른 패턴을 형성할 수 있다.
나아가, 기판 상에 도포한 잉크의 종류에 따라 잉크의 소결 또는 경화 성질을 고려하여, 특정한 그레이 계조를 갖는 그레이 패턴을 포함하는 마스크 패턴을 제조함에 따라 잉크의 과소결을 방지할 수 있다.
또한, 마스크 패턴을 기판 상에 도포된 잉크의 상면에 직접적으로 접촉하지 않고, 희생층 면에 접촉함에 따라, 마스크 패턴의 제거 과정에서 패턴이 손상되는 문제를 해결할 수 있고, 마스크 패턴 역시 도포된 잉크와의 접촉 또는 패턴으로부터의 분리 시 손상되어 재활용이 어려운 문제를 해결할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10 : 기판 20 : 잉크
30 : 희생층 40 : 마스크 패턴
41 : 광 흡수부 42 : 광 반사부
50 : 광 조사유닛

Claims (15)

  1. 투명기판인 기판의 상면에 잉크를 도포하는 단계;
    상기 기판의 하면에 희생층을 형성하는 단계;
    상기 희생층의 하면에 광을 반사하는 광 반사부가 형성된 마스크 패턴을 배치하는 단계;
    상기 기판의 상부에서 광을 제공하는 단계;
    상기 제공된 광이 상기 광 반사부에서 반사되어 상기 잉크를 선택적으로 경화 또는 소결하여 패턴을 형성하는 단계;
    상기 마스크 패턴을 제거하는 단계; 및
    상기 경화 또는 소결되지 않은 잉크를 상기 기판으로부터 제거하는 단계를 포함하고,
    상기 광 반사부는 상기 기판을 투과한 광의 일부는 반사하고 일부는 투과하는 그레이 패턴이며,
    상기 그레이 패턴은, 상기 잉크의 상부로 제공되는 광에너지와, 상기 광 반사부를 통해 상기 잉크의 하부로 제공되는 광에너지를 합한 광 에너지의 총량이 상기 잉크를 소결시키는데 필요한 광에너지량 이상이 되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 패턴 형성방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 그레이 패턴의 계조(grayscale)에 따라 상기 광의 반사 또는 투과 정도가 가변적인 것을 특징으로 하는 패턴 형성방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 마스크 패턴은 상기 기판을 투과하여 제공된 광을 모두 흡수하거나 투과시키는 광 흡수부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 광 흡수부는 블랙(black) 패턴인 것을 특징으로 하는 패턴 형성방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 광 반사부는 상기 기판을 투과하여 제공된 광을 일부는 정반사하고 일부는 난반사하는 반사 패턴인 것을 특징으로 하는 패턴 형성방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 반사 패턴의 표면 거칠기에 따라 상기 난반사의 확산 정도가 변하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 마스크 패턴을 배치하는 단계에서,
    상기 희생층의 하면에 상기 마스크 패턴을 직접 부착하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성방법.
  11. 삭제
  12. 제10항에 있어서, 상기 기판의 하면에 희생층을 형성하는 단계에서,
    상기 기판의 하면에 상기 희생층을 부착시키는 것을 특징으로 하는 패턴 형성방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제공되는 광은 면광원, UV광원 또는 레이저 광원인 것을 특징으로 하는 패턴 형성방법.
  14. 제1항에 있어서, 상기 잉크를 선택적으로 경화 또는 소결하는 단계에서,
    상기 도포된 잉크는 상부로부터 제공되는 광의 에너지와, 상기 광 반사부에서 반사된 광의 에너지를 제공받아 경화 또는 소결되는 것을 특징으로 하는 패턴 형성방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 잉크를 선택적으로 경화 또는 소결하는 단계에서,
    상기 잉크가 도포된 영역 중 상기 광 반사부에서 반사된 광이 제공되는 영역만 경화 또는 소결되어 패턴으로 형성되는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
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