KR102128701B1 - 기능성 패턴 및 이의 제조방법 - Google Patents

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창원대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 베이스 부재 상부에 제1패턴층을 형성하는 단계; 상기 제1패턴층에 액체를 주입하여, 액체층을 포함하는 제2패턴층을 형성하는 단계; 및 상기 액체층을 포함하는 상기 제2패턴층의 상단부를 가압하여, 상기 베이스 부재의 상부에 제3패턴층을 형성하는 단계를 포함하는 패턴의 제조방법 및 이에 의해 제조된 패턴에 관한 것으로, 간단한 공정에 의하여, 상술한 초발수 또는 초발유 패턴을 용이하게 제조할 수 있으며, 이러한 공정은 연속적인 공정에 해당하므로, 초발수 또는 초발유 패턴을 대량으로 제조할 수 있다.

Description

기능성 패턴 및 이의 제조방법{A Pattern And A Fabricating Method of the same}
본 발명은 기능성 패턴 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 간단한 방법에 의해 제조될 수 있는 기능성 패턴 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
초발수(superhydrophobic) 또는 초발유(superoleophobic) 코팅은 표면개질(surface modification) 기술의 한 분야로, 표면을 물리화학적으로 개질하여 고체의 표면에 액체가 접촉할 때의 접촉각(wetting angle)이 150°이상이 되도록 하는 기술이다.
예를 들어, 초발수 현상은 자연계에 존재하는 연꽃잎을 통해서 흔히 관찰할 수 있는데, 물방울이 연꽃잎 상에 맺히거나 굴러 떨어지는 것은 연꽃잎 표면에 존재하는 나노 스케일의 미세한 돌기들에 의한 것이다.
이러한 연꽃잎의 표면 특성(초발수 특성)을 모사하는 경우에는 섬유, 건축, 기계, 전자, 유리, 자동차 등 많은 산업에서 다양하게 응용할 수 있으므로, 이를 달성하기 위한 많은 연구가 진행되고 있는 실정이다.
일반적으로, 기존의 초발수 또는 초발유성 표면 구현을 위한 나노 구조물은 기판 상에 마이크로급 또는 나노급의 컬럼(또는 필라) 구조를 갖는 나노 구조물을 복수개 형성하거나, 또는, 기판 상에 마이크로급의 컬럼 구조를 갖는 1차 구조물을 형성하고 상기 1차 구조물 상에 다시 나노급의 컬럼 구조를 갖는 나노 구조물을 복수개 형성하는 구조로 제조되고 있다.
이와 같은 종래의 나노 구조물들은 대부분 컬럼 구조를 가지고 있으므로, 기본적으로 종횡비가 높도록 형성되어야만 한다.
하지만, 이렇듯 종횡비가 높은 형태를 갖는 나노 구조물들은 초기에는 초발수성 특성을 보이지만, 표면에 접촉한 물(또는 용액)이 증발할 때에 발생하는 모세관력(capillarity)에 의해 서로 엉키거나 옆으로 눕게 되어 상기 초발수성 특성을 계속해서 유지할 수 없는 문제점이 있었다.
일본 공개 특허 제2014-076610호
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 제조방법이 용이하고, 초발수 특성을 계속적으로 유지할 수 있는 기능성 패턴 및 이의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 방오 및 방빙 등의 기능을 구현할 수 있는 기능성 패턴 및 이의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 지적된 문제점을 해결하기 위해서 본 발명은 철(凸)부 패턴; 상기 철(凸)부 패턴 보다 낮은 단차를 갖는 요(凹)부 패턴; 및 상기 요(凹)부 패턴에 위치하는 액체층을 포함하고, 상기 철(凸)부 패턴은, 하단부 컬럼부 패턴; 상기 하단부 컬럼부 패턴의 상부에 위치하는 상단부 컬럼부 패턴; 및 상기 하단부 컬럼부 패턴과 연속적으로 위치하는 구획부 패턴을 포함하며, 상기 상단부 컬럼부 패턴의 폭은 상기 하단부 컬럼부 패턴의 폭보다 넓은 것을 특징으로 하는 패턴을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 하단부 컬럼부 패턴, 상기 상단부 컬럼부 패턴 및 상기 구획부 패턴에 의하여, 하나의 연속적인 철(凸)부 패턴이 정의되며, 상기 철(凸)부 패턴에 의해 구획되는 영역의 내부에는 상기 요(凹)부 패턴이 형성되는 것을 특징으로 하는 패턴을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 하나의 연속적인 철(凸)부 패턴은 다각형의 형태를 이루며 배치되는 것을 특징으로 하는 패턴을 제공한다.
또한, 본 발명은 베이스 부재 상부에 제1패턴층을 형성하는 단계; 상기 제1패턴층에 액체를 주입하여, 액체층을 포함하는 제2패턴층을 형성하는 단계; 및 상기 액체층을 포함하는 상기 제2패턴층의 상단부를 가압하여, 상기 베이스 부재의 상부에 제3패턴층을 형성하는 단계를 포함하는 패턴의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 베이스 부재 상부에 제1패턴층을 형성하는 단계는, 베이스 부재를 제1롤러부의 제1메인 롤러에 공급하는 단계; 상기 제1메인 롤러의 요(凹)부에 수지층을 형성하는 단계; 상기 수지층을 가경화하는 단계; 및 상기 가경화된 수지층을 상기 베이스 부재에 전사하여, 제1패턴층을 형성하는 단계를 포함하는 패턴의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 베이스 부재를 제1롤러부의 제1메인 롤러에 공급하는 단계는, 베이스 부재 공급부를 통해, 상기 제1롤러부의 상기 제1메인 롤러에 상기 베이스 부재를 연속적으로 공급하는 것이고, 상기 제1메인 롤러의 요(凹)부에 수지층을 형성하는 단계는, 수지 공급부를 통해, 상기 제1메인 롤러의 요(凹)부에 상기 수지층을 형성하는 것이며, 상기 수지층을 가경화하는 단계는, 가경화부를 통해 상기 수지층을 가경화하는 것인 패턴의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 제2패턴층의 상단부를 가압하여, 상기 베이스 부재의 상부에 제3패턴층을 형성하는 단계는, 지지롤러에 의하여, 상기 베이스 부재의 하면이 지지된 상태에서, 제2메인 롤러가 상기 제2패턴층의 상단부를 가압하여, 상기 제3패턴층이 형성되는 것인 패턴의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 베이스 부재를 공급하기 위한 베이스 부재 공급부; 상기 베이스 부재 공급부로부터 공급된 상기 베이스 부재에 제1패턴층을 형성하기 위한 제1롤러부; 상기 제1롤러부와 인접하여 위치하고, 상기 제1롤러부를 통해 형성된 상기 제1패턴층에 액체를 주입하여, 액체층을 포함하는 제2패턴층을 형성하기 위한 액체 주입부; 상기 액체 주입부와 인접하여 위치하고, 상기 제2패턴층을 가압하여, 제3패턴층을 형성하기 위한 제2롤러부; 및 상기 제2롤러부를 통해 형성된 상기 제3패턴층을 포함하는 상기 베이스 부재를 회수하기 위한 회수부를 포함하고, 상기 제1롤러부는 제1메인 롤러를 포함하고, 상기 제2롤러부는 제2메인 롤러를 포함하며, 상기 제2메인 롤러가 상기 제2패턴층의 상단부를 가압하여, 상기 제3패턴층이 형성되는 것인 패턴의 제조장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 제1롤러부는, 상기 제1메인 롤러와 마주보고 배치되는 가압롤러; 상기 제1메인 롤러에 수지층을 형성하기 위한 수지 공급부; 및 상기 수지층을 가경화하기 위한 가경화부를 더 포함하고, 상기 제2롤러부는, 상기 제2메인 롤러와 마주보고 배치되는 지지롤러를 더 포함하는 패턴의 제조장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 제1메인 롤러는, 상기 제1메인 롤러 표면에 위치하는 철(凸)부; 및 상기 철(凸)부 보다 낮은 단차를 갖는 요(凹)부를 포함하고, 상기 요(凹)부는, 컬럼 영역을 정의하는 컬럼 영역 요(凹)부; 및 상기 컬럼 영역 요(凹)부와 연속적으로 위치하여, 상기 철(凸)부를 아일랜드 형태로 분리하고, 구획 영역을 정의하는 구획 영역 요(凹)부를 포함하며, 상기 컬럼 영역 요(凹)부와 상기 구획 영역 요(凹)부에 의하여, 하나의 연속적인 요(凹)부가 정의되며, 상기 철(凸)부는 상기 요(凹)부에 의해 구획되는 영역의 내부에 아일랜드 형태로 분리되어 위치하는 것을 특징으로 하는 패턴의 제조장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 하나의 연속적인 요(凹)부는 다각형의 형태를 이루며 배치되는 것을 특징으로 하는 패턴의 제조장치를 제공한다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, 간단한 공정에 의하여, 상술한 초발수 또는 초발유 패턴을 용이하게 제조할 수 있으며, 이러한 공정은 연속적인 공정에 해당하므로, 초발수 또는 초발유 패턴을 대량으로 제조할 수 있다.
또한, 본 발명에서는, 하단부 컬럼부 패턴; 상기 하단부 컬럼부 패턴의 상부에 위치하고, 상기 하단부 컬럼부 패턴의 폭보다 넓은 상단부 컬럼부 패턴을 포함하는 제2패턴층을 통해 나노 구조물을 형성함으로써, 표면에 접촉한 물(또는 용액)이 증발할 때에 발생하는 모세관력(capillarity)을 억제함으로써, 상기 초발수성 특성을 계속해서 유지할 수 있는 초발수 또는 초발유 패턴을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에서는, 상기 하단부 컬럼부 패턴과 연속적으로 위치하는 구획부 패턴을 통해서도, 표면에 접촉한 물(또는 용액)이 증발할 때에 발생하는 모세관력(capillarity)을 억제함으로써, 상기 초발수성 특성을 계속해서 유지할 수 있는 초발수 또는 초발유 패턴을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에서는, 요(凹)부 패턴에 위치하는 액체층을 포함함으로써, 오염 및 결빙에 대처할 수 있는 방오 및 방빙의 기능을 구현할 수 있다.
도 1a는 본 발명에 따른 패턴을 제조하는 장치를 설명하기 위한 개략적인 모식도이고, 도 1b는 본 발명에 따른 패턴을 제조하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2a는 본 발명에 따른 제1롤러부를 도시하는 개략적인 도면이다.
도 2b는 본 발명에 따른 제2롤러부를 도시하는 개략적인 도면이다.
도 3a는 본 발명의 제1예에 따른 제1메인 롤러의 표면의 형태를 도시하는 개략적인 모식도이고, 도 3b는 본 발명의 제2예에 따른 제1메인 롤러의 표면의 형태를 도시하는 개략적인 모식도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제1예에 따른 제1패턴층의 형상을 도시하는 개략적인 모식도이고, 도 4c 및 도 4d는 본 발명의 제2예에 따른 제1패턴층의 형상을 도시하는 개략적인 모식도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 제1예에 따른 제2패턴층의 형상을 도시하는 개략적인 모식도이고, 도 5c 및 도 5d는 본 발명의 제2예에 따른 제2패턴층의 형상을 도시하는 개략적인 모식도이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 제1예에 따른 제3패턴층의 형상을 도시하는 개략적인 모식도이고, 도 6c 및 도 6d는 본 발명의 제2예에 따른 제3패턴층의 형상을 도시하는 개략적인 모식도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
아래 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 상세히 설명한다. 도면에 관계없이 동일한 부재번호는 동일한 구성요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성 요소와 다른 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 구성요소들의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1a는 본 발명에 따른 패턴을 제조하는 장치를 설명하기 위한 개략적인 모식도이고, 도 1b는 본 발명에 따른 패턴을 제조하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
먼저, 도 1a를 참조하면, 본 발명에 따른 패턴을 제조하는 장치(1)는 베이스 부재(10)를 공급하기 위한 베이스 부재 공급부(11); 상기 베이스 부재 공급부(11)로부터 공급된 상기 베이스 부재(10)에 제1패턴층(160)을 형성하기 위한 제1롤러부(100); 상기 제1롤러부(100)와 인접하여 위치하고, 상기 제1롤러부(100)를 통해 형성된 상기 제1패턴층(160)에 액체를 주입하여, 액체가 주입된 제2패턴층(300)을 형성하기 위한 액체 주입부(13); 상기 액체 주입부(13)와 인접하여 위치하고, 상기 제2패턴층(300)을 가압하여, 제3패턴층(190)을 형성하기 위한 제2롤러부(200); 및 상기 제2롤러부(200)를 통해 형성된 제3패턴층(190)을 포함하는 베이스 부재(10)를 회수하기 위한 회수부(40)를 포함한다.
이하에서는, 본 발명에 따른 패턴을 제조하는 장치를 통한, 패턴의 제조방법을 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 본 발명에 따른 패턴을 제조하는 방법은, 상기 베이스 부재(10) 상부에 제1패턴층(160)을 형성하는 단계를 포함한다(S110).
상기 베이스 부재(110)는 라텍스, 폴리우레탄, PDMS, PUA, PFPE, PE, 스판덱스, 고어덱스, 폴리클로로프렌, 스티렌-부타디엔 고무(SBR), 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(NBR), 부틸 고무, 에틸렌플로필렌 러버(EPR), 티오콜, 실리콘 고무 중 적어도 어느 하나의 물질을 사용할 수 있으며, 다만, 본 발명에서 상기 베이스 부재의 재질을 제한하는 것은 아니다.
이때, 상기 베이스 부재(110)는 상술한 바와 같은, 베이스 부재 공급부(11)를 통해 공급될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 베이스 부재 공급부(11)는, 필름 공급롤의 형태로 형성될 수 있으며, 상기 필름 공급롤에는 상술한 베이스 부재가 권취되어, 상기 필름 공급롤의 회전에 의하여, 후술하는 제1롤러부에 상기 베이스 부재를 연속적으로 공급할 수 있다.
다만, 본 발명에서 상기 베이스 부재(110)의 공급 방법을 제한하는 것은 아니다.
한편, 상기 회수부(40)는, 상기 제2롤러부(200)를 통해 형성된 제3패턴층(190)을 포함하는 베이스 부재(10)를 회수하기 위한 것으로, 상기 회수부(40)는, 필름 공급롤의 형태로 형성될 수 있으며, 상기 필름 공급롤에는 상술한 제3패턴층을 포함하는 베이스 부재가 권취되며, 상기 필름 공급롤의 회전에 의하여, 상기 베이스 부재를 연속적으로 회수할 수 있다.
이는 당업계에서 자명한 사항이므로, 이하 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 2a는 본 발명에 따른 제1롤러부를 도시하는 개략적인 도면이다.
도 2a를 참조하면, 본 발명에 따른, 상기 제1롤러부(100)는, 상기 베이스 부재 공급부(11)로부터 공급된 상기 베이스 부재(10)에 제1패턴층(160)을 형성하기 위한 것이다.
한편, 본 발명에서, 설명의 편의를 위하여, 상기 제1롤러부(100)는 임프린팅 롤러부로 정의할 수 있으며, 즉, 상기 제1패턴층(160)은 상기 제1롤러부(100)를 통해 임프린팅 공정에 의해 형성되는 것으로 정의될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 제1롤러부(100)는, 제1메인 롤러(110); 및 상기 제1메인 롤러(110) 보다 낮은 단차를 갖는 가압롤러(111, 112, 113)를 포함한다.
상기 가압롤러(111, 112, 113)는 상기 제1메인 롤러(110)와 마주보고 배치되어, 상기 베이스 부재 공급부(11)로부터 공급되는 상기 베이스 부재(110)의 하면을 상기 제1메인 롤러(110)의 방향으로 가압하는 구성요소로써, 이때, 도면에서는 상기 가압롤러(111, 112, 113)가 3개인 것으로 도시하고 있으나, 본 발명에서 상기 가압롤러의 개수를 제한하는 것은 아니다.
이때, 상기 가압롤러(111, 112, 113)는, 상기 제1메인 롤러(110)의 일측 하방에 위치하는 제1가압롤러(111); 상기 제1가압롤러(111)와 일정 간격 이격하여 배치되고, 상기 제1메인 롤러(110)의 타측 하방에 위치하는 제2가압롤러(112); 및 상기 제2가압롤러(112)와 일정 간격 이격하여 배치되고, 상기 제1메인 롤러(110)의 측방에 위치하는 제3가압롤러(113)를 포함할 수 있다.
특히, 상기 제3가압롤러(113)의 경우, 분리각 확대롤러로 구분될 수 있으며, 상기 분리각 확대롤러의 경우, 상기 제2가압롤러(112)보다 높은 위치에 설치되어, 상기 베이스 부재(10)가 매우 급격하게 꺽이도록 제어할 수 있다.
한편, 상기 제1메인 롤러(110)는, 상기 제1메인 롤러(110) 표면에 위치하는 철(凸)부(120); 및 상기 철(凸)부(120) 보다 낮은 단차를 갖는 요(凹)부(130)를 포함한다.
이러한, 제1메인 롤러(110)의 표면 구조에 대해서는 후술하기로 한다.
계속해서, 도 2a를 참조하면, 본 발명에 따른 제1롤러부(100)는, 상기 제1메인 롤러(110)에 수지층(20)을 형성하기 위한 수지 공급부(12)를 포함하며, 보다 구체적으로, 상기 수지 공급부(12)를 통해 공급된 수지는 상기 제1메인 롤러(110)의 상기 요(凹)부(130)에 수지층(20)을 형성할 수 있다.
이때, 상기 수지층(20)은, 후술하는 공정인 UV 조사 공정에서, 경화가 일어나는 수지에 해당하는 것으로, 폴리에스테르 아크릴, 우레탄 아크릴, 에폭시 아크릴, 폴리에터르 아크릴 등의 아크릴계 수지 또는 에폭시 수지와 같은 에폭시계 수지를 사용할 수 있으며, 다만, 본 발명에서 상기 수지층의 종류를 제한하는 것은 아니다.
계속해서, 도 2a를 참조하면, 본 발명에 따른 제1롤러부(100)는, 상기 제1메인 롤러(110)에 형성된 상기 수지층(20)을 가경화하기 위한 가경화부(30)를 포함한다.
상기 가경화부(30)는, 상기 제1메인 롤러(110)에 형성된 상기 수지층(20), 보다 구체적으로, 상기 제1메인 롤러(110)의 상기 요(凹)부(130)에 형성된 상기 수지층(20)을 가경화하기 위한 것으로, 상기 수지층(20)에 UV를 조사함으로써, 상기 수지층(20)이 가경화될 수 있다.
즉, 상기 가경화부(30)는, 예를 들어, 상기 제1가압롤러(111)와 상기 제2가압롤러(112)의 사이에 설치될 수 있으며, 상기 베이스 부재(10) 방향으로 자외선을 조사하여 상기 베이스 부재(10)와 상기 제1메인 롤러(110) 사이에 패턴 형상으로 충진된 수지층(20)을 가경화하는 구성요소이다.
따라서, 상기 가경화부(30)에 의하여 상기 수지층(20)이 가경화되어 그 형태가 변형되지 않을 정도로 경화되는 것이며, 이렇게 가경화된 수지층(20)은 상기 제1메인 롤러(110)에서 분리되는 과정에서도 변형되지 않고, 그 형태를 유지하면서 상기 베이스 부재(10)로 전사되어, 상기 베이스 부재(10)에 형성되는 제1패턴층(160)을 구성할 수 있다.
즉, 상기 가경화부(30)에 의하여 가경화된 상기 수지층(20)은, 상기 베이스 부재(10)에 전사되어, 상기 제1패턴층(160)을 구성할 수 있다.
이때, 상기 가경화부(30)는, 자외선을 라인빔(line beam) 형태로 조사하는 LED로 구성하는 것이 바람직하며, 상기 가경화부(30)를 LED로 구성하면, 조사되는 빛의 직진성이 강화되고, 상기 베이스 부재(10)의 모든 면에 대하여 균일한 조도를 확보하면서 자외선을 조사할 수 있는 장점이 있다.
이상과 같은 본 발명의 내용에 따라, 상기 베이스 부재(10) 상에 제1패턴층(160)을 형성하는 단계를 정리하면 다음과 같다.
즉, 상기 베이스 부재(10) 상에 제1패턴층(160)을 형성하는 단계는, 베이스 부재(10)를 제1롤러부(100)의 제1메인 롤러(110)에 공급하는 단계; 상기 제1메인 롤러(110)의 요(凹)부(130)에 수지층(20)을 형성하는 단계; 상기 수지층(20)을 가경화하는 단계; 상기 가경화된 수지층(20)을 상기 베이스 부재(10)에 전사하여, 제1패턴층(160)을 형성하는 단계를 포함한다.
이때, 베이스 부재(10)를 제1롤러부(100)의 제1메인 롤러(110)에 공급하는 단계는, 상기 베이스 부재 공급부(11)를 통해, 상기 제1롤러부의 상기 제1메인 롤러(110)에 상기 베이스 부재를 연속적으로 공급할 수 있다.
또한, 상기 제1메인 롤러(110)의 요(凹)부(130)에 수지층(20)을 형성하는 단계는, 상기 수지 공급부(12)를 통해, 상기 제1메인 롤러(110)의 요(凹)부(130)에 상기 수지층(20)을 형성할 수 있으며, 또한, 상기 수지층(20)을 가경화하는 단계는, 상기 가경화부(30)를 통해 상기 수지층(20)을 가경화할 수 있다.
또한, 상기 가경화된 수지층(20)을 상기 베이스 부재(10)에 전사하여, 제1패턴층(160)을 형성하는 단계는, 상기 가경화된 수지층(20)이 상기 제1메인 롤러(110)에서 분리되는 과정에서도 변형되지 않고, 그 형태를 유지하면서 상기 베이스 부재(10)로 전사될 수 있다.
계속해서, 도 1a를 참조하면, 상기 제1패턴층(160)은, 철(凸)부 패턴(140); 및 상기 철(凸)부 패턴(140) 보다 낮은 단차를 갖는 요(凹)부 패턴(150)을 포함한다.
이때, 상기 제1패턴층(160)의 상기 철(凸)부 패턴(140)은 상기 제1메인 롤러(110)의 상기 요(凹)부(130)와 대응되는 위치에 형성되고, 상기 제1패턴층(160)의 상기 요(凹)부 패턴(150)은 상기 제1메인 롤러(110)의 상기 철(凸)부(120)와 대응되는 위치에 형성된다.
즉, 본 발명에서, 상기 제1패턴층(160)의 형상은 상기 제1메인 롤러(110)의 표면 구조에 의해 결정되는 것이다.
따라서, 이하에서는 상기 제1메인 롤러(110)의 표면 구조 및 상기 제1메인 롤러(110)의 표면 구조에 의해 결정되는 상기 제1패턴층(160)의 형상에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 3a는 본 발명의 제1예에 따른 제1메인 롤러의 표면의 형태를 도시하는 개략적인 모식도이고, 도 3b는 본 발명의 제2예에 따른 제1메인 롤러의 표면의 형태를 도시하는 개략적인 모식도이다.
먼저, 도 3a를 참조하면, 본 발명의 제1예에 따른 제1메인 롤러(110)는, 상기 제1메인 롤러(110) 표면에 위치하는 철(凸)부(120); 및 상기 철(凸)부(120) 보다 낮은 단차를 갖는 요(凹)부(130)를 포함한다.
이때, 상기 요(凹)부(130)는, 컬럼(또는 필라) 영역을 정의하는 컬럼 영역 요(凹)부(131); 상기 컬럼 영역 요(凹)부(131)와 연속적으로 위치하여, 상기 철(凸)부(120)를 아일랜드 형태로 분리하고, 구획 영역을 정의하는 구획 영역 요(凹)부(132)를 포함한다.
즉, 상기 컬럼 영역 요(凹)부(131)와 상기 구획 영역 요(凹)부(132)에 의하여, 하나의 연속적인 요(凹)부(130)가 정의되며, 상기 철(凸)부(120)는 상기 요(凹)부(130)에 의해 구획되는 영역의 내부에 아일랜드 형태로 분리되어 위치한다.
또한, 본 발명에서 상기 컬럼 영역 요(凹)부(131)가 컬럼 영역을 정의한다 함은, 후술하는 상기 제1패턴층(160)의 상기 철(凸)부 패턴(140) 중 컬럼부 패턴을 형성하기 위한 영역으로 이해될 수 있고, 또한, 상기 구획 영역 요(凹)부(132)가 구획 영역을 정의한다함은, 후술하는 상기 제1패턴층(160)의 상기 철(凸)부 패턴(140) 중 구획부 패턴을 형성하기 위한 영역으로 이해될 수 있다.
보다 구체적으로, 도 3a를 참조하면, 상기 컬럼 영역 요(凹)부(131)는, 제1컬럼 영역 요(凹)부(131a); 상기 제1컬럼 영역 요(凹)부(131a)와 인접하여 위치하는 제2컬럼 영역 요(凹)부(131b); 상기 제2컬럼 영역 요(凹)부(131b)와 인접하여 위치하는 제3컬럼 영역 요(凹)부(131c); 및 상기 제3컬럼 영역 요(凹)부(131c)와 인접하여 위치하는 제4컬럼 영역 요(凹)부(131d)를 포함한다.
이때, 도면에 도시된 바와 같이, 상기 제1컬럼 영역 요(凹)부(131a) 내지 상기 제4컬럼 영역 요(凹)부(131d)는 사각형의 형태를 이루며 배치될 수 있다.
또한, 상기 구획 영역 요(凹)부(132)는, 상기 제1컬럼 영역 요(凹)부(131a)와 상기 제2컬럼 영역 요(凹)부(131b)를 연결하는 제1구획 영역 요(凹)부(132); 상기 제2컬럼 영역 요(凹)부(131b)와 상기 제3컬럼 영역 요(凹)부(131c)를 연결하는 제2구획 영역 요(凹)부(132b); 상기 제3컬럼 영역 요(凹)부(131c)와 상기 제4컬럼 영역 요(凹)부(131d)를 연결하는 제3구획 영역 요(凹)부(132c); 및 상기 제4컬럼 영역 요(凹)부(131d)와 상기 제1컬럼 영역 요(凹)부(131a)를 연결하는 제4구획 영역 요(凹)부(132d)를 포함한다.
이때, 도면에 도시된 바와 같이, 상기 제1구획 영역 요(凹)부(132a) 내지 상기 제4구획 영역 요(凹)부(132d)는 사각형의 형태를 이루며 배치될 수 있다.
따라서, 상기 컬럼 영역 요(凹)부(131)와 상기 구획 영역 요(凹)부(132)에 의하여, 하나의 연속적인 요(凹)부(130)가 정의되며, 상기 철(凸)부(120)는 상기 요(凹)부(130)에 의해 구획되는 영역의 내부에 아일랜드 형태로 분리되어 위치하며, 이때, 상기 하나의 연속적인 요(凹)부(130)가 사각형의 형태를 이루며 배치되므로, 도면에 도시된 바와 같이, 상기 철(凸)부(120)도 사각형의 형태를 이루며 배치될 수 있다.
한편, 도 3a에서는, 상기 하나의 연속적인 요(凹)부(130)가 사각형의 형태를 이루며 배치된 것을 도시하고 있으나, 이와는 달리, 상기 하나의 연속적인 요(凹)부(130)는 삼각형, 오각형 또는 육각형 등의 다각형의 형태를 이루며 배치될 수 있다.
즉, 도 3b는 본 발명의 제2예에 따른 제1메인 롤러(110')에 관한 것으로, 도 3b에 도시된 바와 같이, 하나의 연속적인 요(凹)부(도면부호 미도시)는 육각형의 형태를 이루며 배치될 수 있으며, 따라서, 철(凸)부(120')도 육각형의 형태를 이루며 배치되어 있음을 확인할 수 있다.
따라서, 본 발명에서 상기 하나의 연속적인 요(凹)부의 형태 및 아일랜드 형태로 분리되는 상기 철(凸)부의 형태를 제한하는 것은 아니다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제1예에 따른 제1패턴층의 형상을 도시하는 개략적인 모식도이고, 도 4c 및 도 4d는 본 발명의 제2예에 따른 제1패턴층의 형상을 도시하는 개략적인 모식도이다.
먼저, 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 본 발명의 제1예에 따른 제1패턴층(160)은, 상술한 바와 같이, 상기 제1패턴층(160)은, 철(凸)부 패턴(140); 및 상기 철(凸)부 패턴(140) 보다 낮은 단차를 갖는 요(凹)부 패턴(150)을 포함한다.
이때, 상기 제1패턴층(160)의 상기 철(凸)부 패턴(140)은 상기 제1메인 롤러(110)의 상기 요(凹)부(130)와 대응되는 위치에 형성되고, 상기 제1패턴층(160)의 상기 요(凹)부 패턴(150)은 상기 제1메인 롤러(110)의 상기 철(凸)부(120)와 대응되는 위치에 형성된다.
또한, 상기 철(凸)부 패턴(140)은, 컬럼부 패턴(141); 및 상기 컬럼부 패턴(141)과 연속적으로 위치하는 구획부 패턴(142)을 포함한다.
상기 컬럼부 패턴(141)은, 제1컬럼부 패턴(141a); 상기 제1컬럼부 패턴(141a)과 인접하여 위치하는 제2컬럼부 패턴(141b); 상기 제2컬럼부 패턴(141b)과 인접하여 위치하는 제3컬럼부 패턴(141c); 및 상기 제3컬럼부 패턴(141c)과 인접하여 위치하는 제4컬럼부 패턴(141d)을 포함한다.
이때, 도면에 도시된 바와 같이, 상기 제1컬럼부 패턴(141a) 내지 상기 제4컬럼부 패턴(141d)은 사각형의 형태를 이루며 배치될 수 있다.
또한, 상기 구획부 패턴(142)은, 상기 제1컬럼부 패턴(141a)과 상기 제2컬럼부 패턴(141b)을 연결하는 제1구획부 패턴(142a); 상기 제2컬럼부 패턴(141b)과 상기 제3컬럼부 패턴(141c)을 연결하는 제2구획부 패턴(142b); 상기 제3컬럼부 패턴(141c)과 상기 제4컬럼부 패턴(141d)을 연결하는 제3구획부 패턴(142c); 및 상기 제4컬럼부 패턴(141d)과 상기 제1컬럼부 패턴(141a)을 연결하는 제4구획부 패턴(142d)을 포함한다.
이때, 도면에 도시된 바와 같이, 상기 제1구획부 패턴(142a) 내지 상기 제4구획부 패턴(142d)은 사각형의 형태를 이루며 배치될 수 있다.
따라서, 상기 컬럼부 패턴(141)과 상기 구획부 패턴(142)에 의하여, 하나의 연속적인 철(凸)부 패턴(140)이 정의되며, 상기 철(凸)부 패턴(140)에 의해 구획되는 영역의 내부에는 상기 요(凹)부 패턴(150)이 형성된다.
다만, 상기 요(凹)부 패턴(150)은 빈 공간에 해당할 수 있으므로, 단순하게 요(凹)부로 정의할 수 있으며, 따라서, 이 경우, 상기 제1패턴층(160)은, 철(凸)부 패턴(140); 및 상기 철(凸)부 패턴(140) 보다 낮은 단차를 갖는 요(凹)부(150)를 포함하는 것으로 정의할 수 있다.
즉, 본 발명에서 상기 요(凹)부 패턴(150)의 의미는, 상기 요(凹)부 패턴(150) 영역에 일정 층이 형성되어 있거나, 또는, 상기 요(凹)부 패턴(150) 영역에 일정 층이 존재하지 않는 빈 공간이 형성된 경우를 모두 포함하는 의미이다.
한편, 상술한 바와 같이, 상기 제1패턴층(160)의 상기 철(凸)부 패턴(140)은 상기 제1메인 롤러(110)의 상기 요(凹)부(130)와 대응되는 위치에 형성된다.
따라서, 상기 컬럼부 패턴(141)과 상기 구획부 패턴(142)에 의하여 정의되는 하나의 연속적인 철(凸)부 패턴(140)은, 상기 제1메인 롤러(110)의 상기 요(凹)부(130)와 대응되는 형태로 형성되며, 상기 하나의 연속적인 철(凸)부 패턴(140)은 사각형의 형태로 배치될 수 있다.
이때, 도 4a 및 4b에서는, 상기 하나의 연속적인 철(凸)부 패턴(140)이 사각형의 형태를 이루며 배치된 것을 도시하고 있으나, 이와는 달리, 상기 하나의 연속적인 철(凸)부 패턴(140)은 삼각형, 오각형 또는 육각형 등의 다각형의 형태를 이루며 배치될 수 있다.
즉, 도 4c 및 도 4d는 본 발명의 제2예에 따른 제1패턴층(160')에 관한 것으로, 도 4c 및 도 4d에 도시된 바와 같이, 상기 하나의 연속적인 철(凸)부 패턴(도면부호 미도시)은 육각형의 형태를 이루며 배치될 수 있으며, 따라서, 상기 철(凸)부 패턴에 의해 구획되는 영역의 내부에 위치하는 상기 요(凹)부 패턴(150')도 육각형의 형태를 이루며 배치되어 있음을 확인할 수 있다.
따라서, 본 발명에서 상기 하나의 연속적인 철(凸)부 패턴의 형태 및 상기 철(凸)부 패턴에 의해 구획되는 영역의 내부에 위치하는 상기 요(凹)부 패턴의 형태를 제한하는 것은 아니다.
이상과 같은 방법에 의하여, 본 발명에 따른 제1패턴층(160)을 형성할 수 있다.
계속해서, 도 1a 및 도 1b를 참조하면, 본 발명에 따른 패턴을 제조하는 방법은, 상기 제1패턴층(160)에 액체를 주입하여, 액체층을 포함하는 제2패턴층(300)을 형성하는 단계를 포함한다(S120).
상술한 바와 같이, 상기 제1패턴층(160)은, 상기 제1패턴층(160)은, 철(凸)부 패턴(140); 및 상기 철(凸)부 패턴(140) 보다 낮은 단차를 갖는 요(凹)부 패턴(150)을 포함한다.
이때, 상기 제1패턴층(160)에 액체를 주입하는 것은, 상기 제1패턴층(160)의 상기 요(凹)부 패턴(150)에 액체를 주입하는 것으로, 따라서, 상기 제2패턴층(300)은, 철(凸)부 패턴(140); 및 상기 철(凸)부 패턴(140) 보다 낮은 단차를 갖는 요(凹)부 패턴(도면부호 미도시)을 포함하며, 상기 요(凹)부 패턴(도면부호 미도시)에 위치하는 액체층(310)을 포함한다.
이를 간략히 정의하면, 상기 제2패턴층(300)은, 철(凸)부 패턴(140); 및 상기 철(凸)부 패턴(140) 보다 낮은 단차를 갖는 요(凹)부 패턴에 위치하는 액체층(310)을 포함하는 것으로 정의할 수 있다.
이때, 상기 액체층(310)을 구성하는 상기 액체는, 실리콘 오일, 과불화탄소 액체, 퍼플루오로불화(perfluoroFluorinated) 진공 오일(예컨대, 크리톡스(Krytox) 1506 또는 프롬블린(Fromblin) 06/6), 불화 착색제(예컨대, 3M에 의해 제조되고 FC-70으로 시판되는 퍼플루오로-트라이펜틸아민), 이온성 액체, 물과 비혼화성인 불화 이온성 액체, PDMS를 포함하는 실리콘 오일, 불화 실리콘 오일로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상의 물질일 수 있다.
상기 액체층(310)의 역할에 대해서는 후술하기로 한다.
한편, 상기 제1패턴층(160)에 액체를 주입하는 것은, 공지된 액체 주입법을 이용할 수 있고, 예를 들어, 상술한 도 1a의 액체 주입부(13)를 통해 주입할 수 있으며, 따라서, 본 발명에서 상기 제1패턴층(160)에 액체를 주입하는 방법을 제한하는 것은 아니다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 제1예에 따른 제2패턴층의 형상을 도시하는 개략적인 모식도이고, 도 5c 및 도 5d는 본 발명의 제2예에 따른 제2패턴층의 형상을 도시하는 개략적인 모식도이다.
먼저, 도 5a 및 도 5b를 참조하면, 본 발명의 제1예에 따른 제2패턴층(300)은, 상술한 바와 같이, 상기 제2패턴층(300)은, 철(凸)부 패턴(140); 및 상기 철(凸)부 패턴(140) 보다 낮은 단차를 갖는 요(凹)부 패턴(도면부호 미도시)을 포함하며, 상기 요(凹)부 패턴(도면부호 미도시)에 위치하는 액체층(310)을 포함한다.
이때, 상기 제2패턴층(300)의 상기 철(凸)부 패턴(140)은 상기 제1패턴층(160)의 상기 철(凸)부 패턴(140)과 동일하고(따라서, 동일한 도면부호를 사용하였음), 상기 제2패턴층(300)의 상기 요(凹)부 패턴(도면부호 미도시)은 상기 제1패턴층(160)의 상기 요(凹)부 패턴(150)과 동일하며, 이때, 상기 제2패턴층(300)의 상기 요(凹)부 패턴에 액체가 주입되어, 상기 액체층(310)이 형성된 것으로 이해될 수 있다.
또한, 상술한 도 4a 및 도 4b에서와 동일하게, 상기 철(凸)부 패턴(140)은, 컬럼부 패턴(141); 및 상기 컬럼부 패턴(141)과 연속적으로 위치하는 구획부 패턴(142)을 포함한다.
상기 컬럼부 패턴(141)은, 제1컬럼부 패턴(141a); 상기 제1컬럼부 패턴(141a)과 인접하여 위치하는 제2컬럼부 패턴(141b); 상기 제2컬럼부 패턴(141b)과 인접하여 위치하는 제3컬럼부 패턴(141c); 및 상기 제3컬럼부 패턴(141c)과 인접하여 위치하는 제4컬럼부 패턴(141d)을 포함한다.
이때, 도면에 도시된 바와 같이, 상기 제1컬럼부 패턴(141a) 내지 상기 제4컬럼부 패턴(141d)은 사각형의 형태를 이루며 배치될 수 있다.
또한, 상기 구획부 패턴(142)은, 상기 제1컬럼부 패턴(141a)과 상기 제2컬럼부 패턴(141b)을 연결하는 제1구획부 패턴(142a); 상기 제2컬럼부 패턴(141b)과 상기 제3컬럼부 패턴(141c)을 연결하는 제2구획부 패턴(142b); 상기 제3컬럼부 패턴(141c)과 상기 제4컬럼부 패턴(141d)을 연결하는 제3구획부 패턴(142c); 및 상기 제4컬럼부 패턴(141d)과 상기 제1컬럼부 패턴(141a)을 연결하는 제4구획부 패턴(142d)을 포함한다.
이때, 도면에 도시된 바와 같이, 상기 제1구획부 패턴(142a) 내지 상기 제4구획부 패턴(142d)은 사각형의 형태를 이루며 배치될 수 있다.
따라서, 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 컬럼부 패턴(141)과 상기 구획부 패턴(142)에 의하여, 하나의 연속적인 철(凸)부 패턴(140)이 정의되며, 상기 철(凸)부 패턴(140)에 의해 구획되는 영역의 내부에는 상기 요(凹)부 패턴(도면부호 미도시)이 형성된다.
다만, 상기 요(凹)부 패턴(150)은 빈 공간에 해당할 수 있으므로, 단순하게 요(凹)부로 정의할 수 있으며, 따라서, 이 경우, 상기 제1패턴층(160)은, 철(凸)부 패턴(140); 및 상기 철(凸)부 패턴(140) 보다 낮은 단차를 갖는 요(凹)부(도면부호 미도시)를 포함하는 것으로 정의할 수 있다.
즉, 본 발명에서 상기 요(凹)부 패턴(도면부호 미도시)의 의미는, 상기 요(凹)부 패턴 영역에 일정 층이 형성되어 있거나, 또는, 상기 요(凹)부 패턴 영역에 일정 층이 존재하지 않는 빈 공간이 형성된 경우를 모두 포함하는 의미이다.
이러한 상황에서, 본 발명에서는, 상기 제2패턴층(300)의 상기 요(凹)부 패턴에 액체가 주입되어, 상기 액체층(310)이 형성된 것으로 이해될 수 있으며, 따라서, 상기 제2패턴층(300)은, 철(凸)부 패턴(140); 및 상기 철(凸)부 패턴(140) 보다 낮은 단차를 갖는 요(凹)부 패턴(도면부호 미도시)을 포함하며, 상기 요(凹)부 패턴(도면부호 미도시)에 위치하는 액체층(310)을 포함하는 것으로 정의할 수 있다.
한편, 상술한 바와 같이, 상기 제2패턴층(300)의 상기 철(凸)부 패턴(140)은 상기 제1패턴층(160)의 상기 철(凸)부 패턴(140)과 동일한 형상에 해당한다.
따라서, 상기 컬럼부 패턴(141)과 상기 구획부 패턴(142)에 의하여 정의되는 하나의 연속적인 철(凸)부 패턴(140)은, 상기 제1패턴층(160)의 상기 철(凸)부 패턴(140)과 동일한 형태로 형성되며, 상기 하나의 연속적인 철(凸)부 패턴(140)은 사각형의 형태로 배치될 수 있다.
또한, 상기 제2패턴층(300)의 상기 요(凹)부 패턴(도면부호 미도시)은 상기 제1패턴층(160)의 상기 요(凹)부 패턴(150)과 동일하며, 이때, 상기 제2패턴층(300)의 상기 요(凹)부 패턴에 액체가 주입되어, 상기 액체층(310)이 형성된 것이므로, 상기 액체층(310)의 형태는 상기 제2패턴층(300)의 상기 요(凹)부 패턴의 형태와 동일하게 형성될 수 있다.
이때, 도 5a 및 5b에서는, 상기 하나의 연속적인 철(凸)부 패턴(140)이 사각형의 형태를 이루며 배치된 것을 도시하고 있으나, 이와는 달리, 상기 하나의 연속적인 철(凸)부 패턴(140)은 삼각형, 오각형 또는 육각형 등의 다각형의 형태를 이루며 배치될 수 있다.
즉, 도 5c 및 도 5d는 본 발명의 제2예에 따른 제1패턴층(160')에 관한 것으로, 도 4c 및 도 4d에 도시된 바와 같이, 상기 하나의 연속적인 철(凸)부 패턴(도면부호 미도시)은 육각형의 형태를 이루며 배치될 수 있으며, 따라서, 상기 철(凸)부 패턴에 의해 구획되는 영역의 내부에 위치하는 상기 요(凹)부 패턴도 육각형의 형태를 이루며 배치될 수 있으며, 또한, 상기 제2패턴층의 상기 요(凹)부 패턴에 액체가 주입되어 형성된 상기 액체층(310')의 형태도 육각형의 형태로 형성되어 있음을 확인할 수 있다.
따라서, 본 발명에서 상기 하나의 연속적인 철(凸)부 패턴의 형태, 상기 철(凸)부 패턴에 의해 구획되는 영역의 내부에 위치하는 상기 요(凹)부 패턴의 형태 및 상기 요(凹)부 패턴에 위치하는 액체층의 형태를 제한하는 것은 아니다.
이상과 같은 방법에 의하여, 본 발명에 따른 제2패턴층(300)을 형성할 수 있다.
계속해서, 도 1a 및 도 1b를 참조하면, 본 발명에 따른 패턴을 제조하는 방법은, 상기 액체층(310)을 포함하는 상기 제2패턴층(300)의 상단부를 가압하여, 상기 베이스 부재(110)의 상부에 제3패턴층(190)을 형성하는 단계를 포함한다(S130).
도 2b는 본 발명에 따른 제2롤러부를 도시하는 개략적인 도면이다.
도 2b를 참조하면, 본 발명에 따른, 상기 제2롤러부(200)는, 상기 액체층(310)을 포함하는 상기 제2패턴층(300)의 상단부를 가압하여, 상기 제3패턴층(190)을 형성하기 위한 것이다.
보다 구체적으로, 상기 제2롤러부(200)는, 제2메인 롤러(210); 및 상기 제2메인 롤러(210)와 마주보고 배치되는 지지롤러(220)를 포함한다.
상기 지지롤러(220)는 상기 제2메인 롤러(210)와 마주보고 배치되어, 상기 제2메인 롤러(210)에 의하여, 상기 제2패턴층(300)을 가압시, 상기 베이스 부재(110)의 하면을 지지하는 구성요소이다.
즉, 상기 지지롤러(220)에 의하여, 상기 베이스 부재(110)의 하면이 지지된 상태에서, 상기 제2메인 롤러(210)가 상기 제2패턴층(300)의 상단부를 가압하여, 상기 제3패턴층(190)이 형성된다.
한편, 도 2b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 상기 제2메인 롤러(210)는, 상기 제2메인 롤러(210)의 표면에 위치하는 복수개의 나노패턴(210a)을 포함할 수 있다. 이에 대해서는 후술하기로 하며, 다만 본 발명에서 상기 복수개의 나노패턴(210a)의 유무를 제한하는 것은 아니다.
이때, 상술한 바와 같이, 상기 제2패턴층(300)은 가경화된 상태이기 때문에, 상기 제2패턴층(300)의 상단부를 가압하여, 상기 제3패턴층(190)을 형성하는 것이 가능하다.
한편, 도면에는 도시하지 않았으나, 상기 제2롤러부(200)는, 상기 제3패턴층(190)을 본경화하기 위한 본경화부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
즉, 상기 제2메인롤러(210)에 의하여 가경화된 상태의 제2패턴층(300)을 가압하여, 제3패턴층(190)을 형성한 이후에, 상기 본경화부(미도시)는, 상기 제3패턴층(160)을 본경화함으로써, 상기 제3패턴층을 완전히 경화시킬 수 있다.
이때, 상기 본경화부는 상기 제3패턴층을 완전하게 경화시킬 수 있는 에너지를 공급하는 특성을 가지는 자외선을 조사할 수 있는 자외선 조사장치로 구성될 수 있으며, 다만, 본 발명에서 상기 본경화부의 구성을 제한하는 것은 아니다.
계속해서, 도 1a를 참조하면, 상기 제3패턴층(190)은, 철(凸)부 패턴(170); 및 상기 철(凸)부 패턴(170) 보다 낮은 단차를 갖는 요(凹)부 패턴(도면부호 미도시)을 포함하며, 상기 요(凹)부 패턴(도면부호 미도시)에 위치하는 액체층(320)을 포함한다.
이때, 상기 제3패턴층(190)에서의 상기 액체층(320)은, 상술한 제2패턴층(300)에서의 상기 액체층(310)과 동일한 물질에 해당하나, 상기 제3패턴층(190)에서의 상기 액체층(320)은, 상기 제2메인롤러(210)에 의한 가압시, 상기 제2패턴층(300)에서의 상기 액체층(310)의 일부가 소실될 수 있으므로, 이를 구분하기 위하여, 상기 제3패턴층(190)에서의 상기 액체층(320)과 상기 제2패턴층(300)에서의 상기 액체층(310)의 도면부호를 구분하여 도시하였다.
이하에서는 상기 제3패턴층(190)의 형상에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 제1예에 따른 제3패턴층의 형상을 도시하는 개략적인 모식도이고, 도 6c 및 도 6d는 본 발명의 제2예에 따른 제3패턴층의 형상을 도시하는 개략적인 모식도이다.
먼저, 도 6a 및 도 6b를 참조하면, 본 발명의 제1예에 따른 제3패턴층(190)은, 철(凸)부 패턴(170); 및 상기 철(凸)부 패턴(170) 보다 낮은 단차를 갖는 요(凹)부 패턴(도면부호 미도시)을 포함하며, 상기 요(凹)부 패턴(도면부호 미도시)에 위치하는 액체층(320)을 포함한다.
또한, 상기 철(凸)부 패턴(170)은, 하단부 컬럼부 패턴(171); 상기 하단부 컬럼부 패턴(171)의 상부에 위치하는 상단부 컬럼부 패턴(172); 및 상기 하단부 컬럼부 패턴(171)과 연속적으로 위치하는 구획부 패턴(173)을 포함한다.
이때, 본 발명에서, 상기 상단부 컬럼부 패턴(172)의 폭은 상기 하단부 컬럼부 패턴(171)의 폭보다 넓은 것을 특징으로 한다.
보다 구체적으로, 상기 제3패턴층(190)의 경우, 상기 제2패턴층(300)의 상단부를 가압하여 형성된 것이고, 특히, 상기 상단부 컬럼부 패턴(172)은, 상기 제2패턴층(300)의 상기 컬럼부 패턴(141)의 상단부를 가압하여 형성된 것이기 때문에, 본 발명에서는, 상기 상단부 컬럼부 패턴(172)의 폭은 상기 하단부 컬럼부 패턴(171)의 폭보다 넓게 된다.
즉, 본 발명에서 상기 제3패턴층(190)의 상기 하단부 컬럼부 패턴(171)은 상기 제2패턴층(300)의 상기 컬럼부 패턴(141)의 폭과 동일하게 형성되고, 상기 상단부 컬럼부 패턴(172)은 상기 제2패턴층(300)의 상기 컬럼부 패턴(141)의 상단부가 가압되어 그 폭이 넓어졌기 때문에, 상기 상단부 컬럼부 패턴(172)의 폭은 상기 하단부 컬럼부 패턴(171)의 폭보다 넓게 된다.
이때, 상기 상단부 컬럼부 패턴(172)의 폭은, 상기 제2메인 롤러(210)가 상기 제2패턴층(300)의 상단부를 가압하는 양에 따라 결정될 수 있는 것으로, 본 발명에서 상기 상단부 컬럼부 패턴(172)의 폭의 범위를 제한하는 것은 아니다.
또한, 상기 상단부 컬럼부 패턴(172)의 두께는, 상기 제2메인 롤러(210)가 상기 제2패턴층(300)의 상단부를 가압하는 양에 따라 결정될 수 있는 것으로, 본 발명에서 상기 상단부 컬럼부 패턴(172)의 두께 범위를 제한하는 것은 아니다.
한편, 상술한 도 2b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 상기 제2메인 롤러(210)는, 상기 제2메인 롤러(210)의 표면에 위치하는 복수개의 나노패턴(210a)을 포함할 수 있다.
이 경우, 즉, 상기 제2메인 롤러(210)의 표면에 복수개의 나노패턴(210a)을 포함하는 경우, 도 1a에 도시된 바와 같이, 상기 상단부 컬럼부 패턴(172)은, 상기 상단부 컬럼부 패턴(172)의 상면에 형성되는 복수개의 나노패턴(172a)을 포함할 수 있다.
본 발명에서는, 상기 상단부 컬럼부 패턴(172)의 상면에 형성되는 복수개의 나노패턴(172a)을 통하여, 초발수 또는 초발유의 특성을 보다 극대화할 수 있다.
다만, 본 발명에서 상기 복수개의 나노패턴(172a)의 유무를 제한하는 것은 아니다.
한편, 상기 제2메인 롤러(210)가 상기 제2패턴층(300)의 상단부를 가압함에 있어서, 상기 제2패턴층(300)의 상기 구획부 패턴(142)의 상단부도 가압될 수 있으며, 이 경우, 상기 구획부 패턴(173)의 상단부가 상기 구획부 패턴(173)의 하단부보다 폭이 넓을 수 있다.
또한, 상기에서는, 상기 구획부 패턴(173)이 상기 하단부 컬럼부 패턴(171)과 연속적으로 위치하는 것으로 정의하였으나, 이와 동시에, 상기 구획부 패턴(173)은 상기 상단부 컬럼부 패턴(172)과 연속적으로 위치할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이, 상기 제3패턴층(190)에서의 상기 액체층(320)은, 상기 제2메인롤러(210)에 의한 가압시, 상기 제2패턴층(300)에서의 상기 액체층(310)의 일부가 소실되어, 상기 제3패턴층(190)에서의 상기 액체층(320)을 구성할 수 있다.
계속해서, 도 6a 및 도 6b를 참조하면, 상기 하단부 컬럼부 패턴(171)은, 제1하단부 컬럼부 패턴(171a); 상기 제1하단부 컬럼부 패턴(171a)과 인접하여 위치하는 제2하단부 컬럼부 패턴(171b); 상기 제2하단부 컬럼부 패턴(171b)과 인접하여 위치하는 제3하단부 컬럼부 패턴(171c); 및 상기 제3하단부 컬럼부 패턴(171c)과 인접하여 위치하는 제4하단부 컬럼부 패턴(171d)을 포함한다.
이때, 도면에 도시된 바와 같이, 상기 제1하단부 컬럼부 패턴(171a) 내지 상기 제4하단부 컬럼부 패턴(171d)은 사각형의 형태를 이루며 배치될 수 있다.
또한, 상기 상단부 컬럼부 패턴(172)은, 제1상단부 컬럼부 패턴(172a); 상기 제1상단부 컬럼부 패턴(172a)과 인접하여 위치하는 제2상단부 컬럼부 패턴(172b); 상기 제2상단부 컬럼부 패턴(172b)과 인접하여 위치하는 제3상단부 컬럼부 패턴(172c); 및 상기 제3상단부 컬럼부 패턴(172c)과 인접하여 위치하는 제4상단부 컬럼부 패턴(172d)을 포함한다.
이때, 도면에 도시된 바와 같이, 상기 제1상단부 컬럼부 패턴(172a) 내지 상기 제4상단부 컬럼부 패턴(172d)은 사각형의 형태를 이루며 배치될 수 있다.
또한, 상기 구획부 패턴(173)은, 상기 제1하단부 컬럼부 패턴(171a)과 상기 제2하단부 컬럼부 패턴(171b)을 연결하는 제1구획부 패턴(173a); 상기 제2하단부 컬럼부 패턴(171b)과 상기 제3하단부 컬럼부 패턴(171c)을 연결하는 제2구획부 패턴(173b); 상기 제3하단부 컬럼부 패턴(171c)과 상기 제4하단부 컬럼부 패턴(171d)을 연결하는 제3구획부 패턴(173c); 상기 제4하단부 컬럼부 패턴(171d)과 상기 제1하단부 컬럼부 패턴(171a)을 연결하는 제4구획부 패턴(173d)를 포함한다.
이때, 도면에 도시된 바와 같이, 상기 제1구획부 패턴(173a) 내지 상기 제4구획부 패턴(173d)은 사각형의 형태를 이루며 배치될 수 있다.
따라서, 상기 하단부 컬럼부 패턴(171), 상기 상단부 컬럼부 패턴(172) 및 상기 구획부 패턴(173)에 의하여, 하나의 연속적인 철(凸)부 패턴(170)이 정의되며, 상기 철(凸)부 패턴(170)에 의해 구획되는 영역의 내부에는 상기 요(凹)부 패턴(도면부호 미도시)이 형성된다.
다만, 상기 요(凹)부 패턴(도면부호 미도시)은 빈 공간에 해당할 수 있으므로, 단순하게 요(凹)부로 정의할 수 있으며, 따라서, 이 경우, 상기 제3패턴층(190)은, 철(凸)부 패턴(170); 및 상기 철(凸)부 패턴(170) 보다 낮은 단차를 갖는 요(凹)부(도면부호 미도시)를 포함하며, 상기 요(凹)부 패턴(도면부호 미도시)에 위치하는 액체층(320)을 포함하는 것으로 정의할 수 있다.
즉, 본 발명에서 상기 요(凹)부 패턴(도면부호 미도시)의 의미는, 상기 요(凹)부 패턴 영역에 일정 층이 형성되어 있거나, 또는, 상기 요(凹)부 패턴 영역에 일정 층이 존재하지 않는 빈 공간이 형성된 경우를 모두 포함하는 의미이다.
한편, 상술한 바와 같이, 상기 제3패턴층(190)의 상기 철(凸)부 패턴(170)은 상기 제2패턴층(300)의 상단부를 가압하여 형성된 것이기 때문에, 상기 하단부 컬럼부 패턴(171), 상기 상단부 컬럼부 패턴(172) 및 상기 구획부 패턴(173)에 의하여 정의되는 하나의 연속적인 철(凸)부 패턴(170)은, 상기 제2패턴층(300)의 형상과 대응되는 형태로 형성되며, 따라서, 상기 하나의 연속적인 철(凸)부 패턴(170)은 사각형의 형태로 배치될 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 제2패턴층(300)의 상기 철(凸)부 패턴(140)은 상기 제1패턴층(160)의 상기 철(凸)부 패턴(140)과 동일한 형상에 해당한다.
따라서, 상기 컬럼부 패턴(141)과 상기 구획부 패턴(142)에 의하여 정의되는 하나의 연속적인 철(凸)부 패턴(140)은, 상기 제1패턴층(160)의 상기 철(凸)부 패턴(140)과 동일한 형태로 형성되며, 상기 하나의 연속적인 철(凸)부 패턴(140)은 사각형의 형태로 배치될 수 있다.
또한, 상기 요(凹)부 패턴(도면부호 미도시)에 위치하는 상기 액체층(320)의 형태는 상기 요(凹)부 패턴의 형태와 동일하게 형성될 수 있다.
이때, 도 6a 및 6b에서는, 상기 하나의 연속적인 철(凸)부 패턴(170)이 사각형의 형태를 이루며 배치된 것을 도시하고 있으나, 이와는 달리, 상기 하나의 연속적인 철(凸)부 패턴(170)은 삼각형, 오각형 또는 육각형 등의 다각형의 형태를 이루며 배치될 수 있다.
즉, 도 6c 및 도 6d는 본 발명의 제2예에 따른 제3패턴층(190')에 관한 것으로, 도 6c 및 도 6d에 도시된 바와 같이, 상기 하나의 연속적인 철(凸)부 패턴(도면부호 미도시)은 육각형의 형태를 이루며 배치될 수 있으며, 따라서, 상기 철(凸)부 패턴에 의해 구획되는 영역의 내부에 위치하는 상기 요(凹)부 패턴(도면부호 미도시)도 육각형의 형태를 이루며 배치될 수 있으며, 상기 요(凹)부 패턴에 액체가 주입되어 형성된 상기 액체층(320')의 형태도 육각형의 형태로 형성되어 있음을 확인할 수 있다.
따라서, 본 발명에서 상기 하나의 연속적인 철(凸)부 패턴의 형태, 상기 철(凸)부 패턴에 의해 구획되는 영역의 내부에 위치하는 상기 요(凹)부 패턴의 형태 및 상기 요(凹)부 패턴에 위치하는 액체층의 형태를 제한하는 것은 아니다.
이상과 같은 방법에 의하여, 본 발명에 따른 제3패턴층(190)을 형성할 수 있다.
상술한 바와 같이, 이와 같은 종래의 나노 구조물들은 대부분 컬럼 구조를 가지고 있으므로 기본적으로 종횡비가 높도록 형성되어야만 한다.
하지만, 이렇듯 종횡비가 높은 형태를 갖는 나노 구조물들은 초기에는 초발수성 특성을 보이지만, 표면에 접촉한 물(또는 용액)이 증발할 때에 발생하는 모세관력(capillarity)에 의해 서로 엉키거나 옆으로 눕게 되어 상기 초발수성 특성을 계속해서 유지할 수 없는 문제점이 있었다.
하지만, 본 발명에서는, 하단부 컬럼부 패턴(171); 상기 하단부 컬럼부 패턴(171)의 상부에 위치하고, 상기 하단부 컬럼부 패턴(171)의 폭보다 넓은 상단부 컬럼부 패턴(172)을 포함하는 제3패턴층(190)을 통해 나노 구조물을 형성함으로써, 표면에 접촉한 물(또는 용액)이 증발할 때에 발생하는 모세관력(capillarity)을 억제함으로써, 상기 초발수성 특성을 계속해서 유지할 수 있는 초발수 또는 초발유 패턴을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에서는, 상기 하단부 컬럼부 패턴(171)과 연속적으로 위치하는 구획부 패턴(173)을 통해서도, 표면에 접촉한 물(또는 용액)이 증발할 때에 발생하는 모세관력(capillarity)을 억제함으로써, 상기 초발수성 특성을 계속해서 유지할 수 있는 초발수 또는 초발유 패턴을 제공할 수 있다.
한편, 일반적인 초발수 또는 초발유 특성을 나타내는 패턴의 경우, 오염원에 의하여 쉽게 오염이 될 수 있으며, 또한, 결빙현상에 대처하기 어려운 점이 있다.
예를 들어, 유기 액체나 복합 액체에 쉽게 오염이 될 수 있으며, 또한, 영하의 온도에서 쉽게 얼음이 형성되는 결빙현상이 발생하게 된다.
하지만, 본 발명에서의 상술한 바와 같은 초발수 또는 초발유 특성을 나타내는 패턴(즉, 제3패턴층)의 경우, 철(凸)부 패턴(170); 및 상기 철(凸)부 패턴(170) 보다 낮은 단차를 갖는 요(凹)부 패턴(도면부호 미도시)을 포함하며, 상기 요(凹)부 패턴(도면부호 미도시)에 위치하는 액체층(320)을 포함한다.
즉, 본 발명에서는 상기 요(凹)부 패턴(도면부호 미도시)에 위치하는 액체층(320)을 포함함으로써, 오염 및 결빙에 대처할 수 있는 방오 및 방빙의 기능을 구현할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 상기 액체층(320)을 통하여, 자가세정 기능 및 광학특성을 구현할 수 있다.
구체적으로, 본 발명에서는 상기 액체층(320)을 통하여, 오염원을 제거하거나 묻어있는 오염물질이 스스로 분해되어 사라지게 하는 자가세정 기능을 구현할 수 있으며, 또한, 상기 액체층(320)을 통하여, 투과율 및 반사율을 제어하여 광학특성을 구현할 수 있다.
한편, 본 발명에서 상기 패턴을 제조하는 것은, 제1롤러부(100)를 통해 제1패턴층(160)을 형성하고, 상기 제2롤러부(200)를 통해, 상기 제2패턴층(300)을 가압하여 상기 제3패턴층(190)을 형성할 수 있다.
즉, 본 발명에서는, 간단한 공정에 의하여, 상술한 초발수 또는 초발유 패턴을 용이하게 제조할 수 있으며, 이러한 공정은 연속적인 공정에 해당하므로, 초발수 또는 초발유 패턴을 대량으로 제조할 수 있다.
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (11)

  1. 철(凸)부 패턴;
    상기 철(凸)부 패턴 보다 낮은 단차를 갖는 요(凹)부 패턴; 및
    상기 요(凹)부 패턴에 위치하는 액체층을 포함하고,
    상기 철(凸)부 패턴은, 하단부 컬럼부 패턴 및 상기 하단부 컬럼부 패턴의 상부에 위치하는 상단부 컬럼부 패턴을 포함하는 컬럼부 패턴; 및 상기 하단부 컬럼부 패턴과 연속적으로 위치하는 구획부 패턴을 포함하며,
    상기 상단부 컬럼부 패턴의 폭은 상기 하단부 컬럼부 패턴의 폭보다 넓은 것을 특징으로 하고,
    상기 컬럼부 패턴은 아일랜드 형태로 분리되어 위치하는 것을 특징으로 하는 패턴.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 하단부 컬럼부 패턴, 상기 상단부 컬럼부 패턴 및 상기 구획부 패턴에 의하여, 하나의 연속적인 철(凸)부 패턴이 정의되며, 상기 철(凸)부 패턴에 의해 구획되는 영역의 내부에는 상기 요(凹)부 패턴이 형성되는 것을 특징으로 하는 패턴.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 하나의 연속적인 철(凸)부 패턴은 다각형의 형태를 이루며 배치되는 것을 특징으로 하는 패턴.
  4. 베이스 부재 상부에 제1패턴층을 형성하는 단계;
    상기 제1패턴층에 액체를 주입하여, 액체층을 포함하는 제2패턴층을 형성하는 단계; 및
    상기 액체층을 포함하는 상기 제2패턴층의 상단부를 가압하여, 상기 베이스 부재의 상부에 제3패턴층을 형성하는 단계를 포함하는 패턴의 제조방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 베이스 부재 상부에 제1패턴층을 형성하는 단계는,
    베이스 부재를 제1롤러부의 제1메인 롤러에 공급하는 단계; 상기 제1메인 롤러의 요(凹)부에 수지층을 형성하는 단계; 상기 수지층을 가경화하는 단계; 및 상기 가경화된 수지층을 상기 베이스 부재에 전사하여, 제1패턴층을 형성하는 단계를 포함하는 패턴의 제조방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 베이스 부재를 제1롤러부의 제1메인 롤러에 공급하는 단계는, 베이스 부재 공급부를 통해, 상기 제1롤러부의 상기 제1메인 롤러에 상기 베이스 부재를 연속적으로 공급하는 것이고,
    상기 제1메인 롤러의 요(凹)부에 수지층을 형성하는 단계는, 수지 공급부를 통해, 상기 제1메인 롤러의 요(凹)부에 상기 수지층을 형성하는 것이며,
    상기 수지층을 가경화하는 단계는, 가경화부를 통해 상기 수지층을 가경화하는 것인 패턴의 제조방법.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 제2패턴층의 상단부를 가압하여, 상기 베이스 부재의 상부에 제3패턴층을 형성하는 단계는,
    지지롤러에 의하여, 상기 베이스 부재의 하면이 지지된 상태에서, 제2메인 롤러가 상기 제2패턴층의 상단부를 가압하여, 상기 제3패턴층이 형성되는 것인 패턴의 제조방법.
  8. 베이스 부재를 공급하기 위한 베이스 부재 공급부;
    상기 베이스 부재 공급부로부터 공급된 상기 베이스 부재에 제1패턴층을 형성하기 위한 제1롤러부;
    상기 제1롤러부와 인접하여 위치하고, 상기 제1롤러부를 통해 형성된 상기 제1패턴층에 액체를 주입하여, 액체층을 포함하는 제2패턴층을 형성하기 위한 액체 주입부;
    상기 액체 주입부와 인접하여 위치하고, 상기 제2패턴층을 가압하여, 제3패턴층을 형성하기 위한 제2롤러부; 및
    상기 제2롤러부를 통해 형성된 상기 제3패턴층을 포함하는 상기 베이스 부재를 회수하기 위한 회수부를 포함하고,
    상기 제1롤러부는 제1메인 롤러를 포함하고, 상기 제2롤러부는 제2메인 롤러를 포함하며,
    상기 제2메인 롤러가 상기 제2패턴층의 상단부를 가압하여, 상기 제3패턴층이 형성되는 것인 패턴의 제조장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1롤러부는, 상기 제1메인 롤러와 마주보고 배치되는 가압롤러; 상기 제1메인 롤러에 수지층을 형성하기 위한 수지 공급부; 및 상기 수지층을 가경화하기 위한 가경화부를 더 포함하고,
    상기 제2롤러부는, 상기 제2메인 롤러와 마주보고 배치되는 지지롤러를 더 포함하는 패턴의 제조장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1메인 롤러는, 상기 제1메인 롤러 표면에 위치하는 철(凸)부; 및 상기 철(凸)부 보다 낮은 단차를 갖는 요(凹)부를 포함하고,
    상기 요(凹)부는, 컬럼 영역을 정의하는 컬럼 영역 요(凹)부; 및 상기 컬럼 영역 요(凹)부와 연속적으로 위치하여, 상기 철(凸)부를 아일랜드 형태로 분리하고, 구획 영역을 정의하는 구획 영역 요(凹)부를 포함하며,
    상기 컬럼 영역 요(凹)부와 상기 구획 영역 요(凹)부에 의하여, 하나의 연속적인 요(凹)부가 정의되며, 상기 철(凸)부는 상기 요(凹)부에 의해 구획되는 영역의 내부에 아일랜드 형태로 분리되어 위치하는 것을 특징으로 하는 패턴의 제조장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 하나의 연속적인 요(凹)부는 다각형의 형태를 이루며 배치되는 것을 특징으로 하는 패턴의 제조장치.
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