KR102389946B1 - 입자 정렬을 이용한 코팅 방법 - Google Patents

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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C24/00—Coating starting from inorganic powder
    • C23C24/02—Coating starting from inorganic powder by application of pressure only

Abstract

본 발명은 입자 정렬을 이용하여 높은 밀도로 복수의 미세 입자를 단층 수준으로 코팅할 수 있는 입자 정렬을 이용한 코팅 방법에 관한 것이다. 본 발명에 의한 입자 정렬을 이용한 코팅 방법은, (a) 밀착성 고분자 기판을 준비하는 준비 단계와, (b) 밀착성 고분자 기판 위에 복수의 입자를 압력을 가하여 밀착성 고분자 기판 표면에 복수의 입자에 각기 대응하는 복수의 오목부가 형성되도록 하면서 코팅하여 코팅막을 형성하는 단계와, (c) 코팅막이 형성된 밀착성 고분자 기판을 늘려 밀착성 고분자 기판 위에 코팅된 복수의 입자 사이의 간격을 벌림으로써, 코팅막을 확장시키는 단계와, (d) 밀착성 고분자 기판의 부착력보다는 큰 부착력을 갖는 전사 기판에 확장된 코팅막을 전사하는 단계를 포함한다.

Description

입자 정렬을 이용한 코팅 방법{Coating method using particle alignment}
본 발명은 입자 정렬을 이용한 코팅 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 입자 정렬을 이용하여 높은 밀도로 복수의 미세 입자를 단층 수준으로 코팅할 수 있는 입자 정렬을 이용한 코팅 방법에 관한 것이다.
나노미터 수준 또는 마이크로미터 수준의 미세 입자를 기재 위에 정렬하여 코팅하는 기술이 다양한 분야에서 요구되어 있다. 일례로, 이러한 코팅 기술은 기억 소자, 선형 및 비선형 광학 소자, 광전기 소자, 포토 마스크, 증착 마스크, 화학적 센서, 생화학적 센서, 의학적 분자 검출용 센서, 염료 감응 태양 전지, 박막 태양 전지, 세포 배양, 임플란트 표면 등에 적용될 수 있다.
미세 입자를 기재 위에서 정렬하여 코팅하는 기술로는 랭뮤어-블로드젯(Langmuir-Blodgett, LB) 방법(이하 "LB 방법")이 잘 알려져 있다. LB 방법에서는 용매 내에 미세 입자를 분산시킨 용액을 수면 위에 띄운 후에 물리적인 방법으로 압축하여 박막을 형성한다. 이러한 LB 방법을 이용한 기술은 국내공개특허 제10-2006-2146호 등에 개시되어 있다.
그런데 LB 방법에서는 용매 내에서 입자들이 자기 조립될 수 있도록 온도, 습도 등을 정밀하게 조절하여야 한다. 또한 기재 위에서 입자들의 표면 특성(예를 들어, 소수성, 전하 특성, 표면 거칠기) 등에 의하여 입자 이동에 영향을 미칠 수 있다. 이에 따라 입자가 서로 뭉쳐서 기판 위에 고르게 도포되지 않을 수 있다. 즉, 입자가 도포되지 않은 영역이 많을 수 있고, 뭉쳐진 입자가 서로 만나는 곳에서는 결정립계(grain boundary)가 형성되어 많은 결함이 위치할 수 있다.
본 발명은 상술한 것과 같은 종래 기술의 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 간단한 방법에 의하여 입자를 기판 위에 고르게 도포할 수 있는 입자 정렬을 이용한 코팅 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 간단한 방법에 의하여 복수의 입자가 일정한 패턴으로 정렬된 코팅막을 형성할 수 있는 입자 정렬을 이용한 코팅 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 간단한 방법에 의하여 이종의 입자들이 각각 일정한 패턴으로 정렬된 코팅막을 형성할 수 있는 입자 정렬을 이용한 코팅 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,
(a) 밀착성 고분자 기판을 준비하는 준비 단계;
(b) 상기 밀착성 고분자 기판 위에 복수의 입자를 압력을 가하여 상기 밀착성 고분자 기판 표면에 상기 복수의 입자에 각기 대응하는 복수의 오목부가 형성되도록 하면서 코팅하여 코팅막을 형성하는 단계; 및
(c) 상기 코팅막이 형성된 상기 밀착성 고분자 기판의 상기 입자 간 사이간격을 늘려 상기 코팅막을 확장시키는 단계를 포함하고,
상기 (b) 단계에서 상기 복수의 입자가 비구형일 경우에는 상기 복수의 입자 중 입경이 상위 10% 입자의 평균 입경에 대한 상기 코팅막 두께의 평균값의 비율이 1.9 이하인 것을 특징으로 하는 입자 정렬을 이용한 코팅 방법을 제공한다.
또한, 상기 (c)단계 후,
(d) 상기 밀착성 고분자 기판의 부착력과 상이한 부착력을 갖는 전사 기판에 상기 확장된 코팅막을 전사하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 입자 정렬을 이용한 코팅 방법을 제공한다.
또한, 상기 밀착성 고분자 기판은 실리콘 기반 고분자 물질, 랩, 표면 보호용 필름, 표면 형상의 변형이 용이한 광택을 지닌 필름 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 입자 정렬을 이용한 코팅 방법을 제공한다.
또한, 상기 밀착성 고분자 기판은 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS), 폴리에틸렌(polyethylene, PE), 폴리비닐클로라이드(polyvinylchloride, PVC) 중에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 입자 정렬을 이용한 코팅 방법을 제공한다.
또한, 상기 (b) 단계에서 상기 복수의 입자는 상기 밀착성 고분자 기판에 직접 접촉하는 것을 특징으로 하는 입자 정렬을 이용한 코팅 방법을 제공한다.
또한, 상기 (b) 단계에서 상기 코팅막은 상기 복수의 입자가 단층으로 코팅되어 이루어진 것을 특징으로 하는 입자 정렬을 이용한 코팅 방법을 제공한다.
또한, 상기 (b) 단계에서 상기 입자의 평균 입경에 대한 상기 오목부의 깊이 비율이 0.02 ~ 0.98인 것을 특징으로 하는 입자 정렬을 이용한 코팅 방법을 제공한다.
또한, 상기 (b) 단계에서 상기 복수의 입자의 평균 입경이 10nm 내지 100㎛인 것을 특징으로 하는 입자 정렬을 이용한 코팅 방법을 제공한다.
또한, 상기 (b) 단계에서 상기 밀착성 고분자 기판에는 상기 밀착성 고분자 기판의 변형에 의해 상기 복수의 입자에 각각 대응하도록 복수의 오목부가 함몰되게 마련되며, 상기 복수의 오목부는 가역적인 상태로 마련되는 것을 특징으로 하는 입자 정렬을 이용한 코팅 방법을 제공한다.
또한, 상기 복수의 입자는 각각, 전하성 물질 및 비전하성 물질, 소수성 물질 및 친수성 물질 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 입자 정렬을 이용한 코팅 방법을 제공한다.
또한, 상기 밀착성 고분자 기판의 표면에는 입체적인 3차원 구조의 패턴이 마련되는 것을 특징으로 하는 입자 정렬을 이용한 코팅 방법을 제공한다.
또한, 상기 (c)단계 후, 상기 밀착성 고분자 기판에 코팅된 복수의 입자를 레진에 전사한 후, 산소 플라즈마(O2 plasma)를 조사해 상기 입자가 전사된 부분을 제외한 나머지 공간을 에칭하여 모스-아이(Moth-Eye) 형태의 필름을 제조하는 것을 특징으로 하는 입자 정렬을 이용한 코팅 방법을 제공한다.
또한, 상기 (c)단계에서,
상기 밀착성 고분자 기판은, 사방으로 균일하게 확장되거나, 길이 방향으로만 확장되거나, 폭 방향으로만 확장되는 것을 특징으로 하는 입자 정렬을 이용한 코팅 방법을 제공한다.
본 발명은 또한, (a) 밀착성 고분자 기판을 준비하는 준비 단계;
(b) 상기 밀착성 고분자 기판 위에 복수의 입자를 압력을 가하여 상기 밀착성 고분자 기판 표면에 상기 복수의 입자에 각기 대응하는 복수의 오목부가 형성되도록 하면서 코팅하여 코팅막을 형성하는 단계;
(c) 마스크 패턴이 형성된 마스크를 대고 상기 밀착성 고분자 기판을 향해 빛을 조사하여 상기 밀착성 고분자 기판 표면의 상기 코팅막이 형성된 영역을 부분적으로 노광함으로써, 상기 밀착성 고분자 기판 표면의 빛이 조사된 노광부의 부착력을 변화시키는 단계;
(d) 상기 밀착성 고분자 기판의 빛이 조사된 노광부 및 조사되지 않은 비노광부와 상기 코팅막의 입자의 부착력 차이를 이용하여, 상기 코팅막을 형성하는 상기 복수의 입자에서 비노광부 또는 노광부에 배치된 입자들의 입자 제거부재에 대한 부착력 정도를 이용하여 상기 밀착성 고분자 기판으로부터 제거하는 단계; 및
(e) 상기 코팅막이 형성된 상기 밀착성 고분자 기판의 상기 입자 간 사이간격을 늘려 상기 코팅막을 확장시키는 단계를 포함하고,
상기 입자 제거부재는 비노광부의 부착력보다 크고 노광부의 부착력보다 작은 부착력을 가져 상기 코팅막 위에 접촉시켰다 떼어내는 경우 비노광부에 배치된 입자들을 제거하는 입자 정렬을 이용한 코팅 방법을 제공한다.
본 발명은 또한, (a) 밀착성 고분자 기판을 준비하는 준비 단계;
(b) 상기 밀착성 고분자 기판 위에 복수의 제 1 입자를 압력을 가하여 상기 밀착성 고분자 기판 표면에 상기 복수의 제 1 입자에 각기 대응하는 복수의 제 1 오목부가 형성되도록 하면서 코팅하여 1차 코팅막을 형성하는 단계;
(c) 마스크 패턴이 형성된 마스크를 대고 상기 밀착성 고분자 기판을 향해 빛을 조사하여 상기 밀착성 고분자 기판 표면의 상기 1차 코팅막이 형성된 영역을 부분적으로 노광함으로써, 상기 밀착성 고분자 기판 표면의 빛이 조사된 노광부의 부착력을 변화시키는 단계;
(d) 상기 밀착성 고분자 기판의 빛이 조사된 노광부 및 조사되지 않은 비노광부와 상기 1차 코팅막의 제1 입자의 부착력 차이를 이용하여 상기 코팅막을 형성하는 상기 복수의 제 1 입자에서 비노광부 또는 노광부에 배치된 제 1 입자들의 입자 제거부재에 대한 부착력 정도를 이용하여 상기 밀착성 고분자 기판으로부터 제거하는 단계;
(e) 상기 밀착성 고분자 기판의 상기 제 1 입자가 제거된 곳에 복수의 제 2 입자를 압력을 가하여 상기 복수의 제 2 입자에 각기 대응하는 복수의 제 2 오목부가 형성되도록 하면서 코팅하여 2차 코팅막을 형성하는 단계;
(f) 상기 1차 코팅막 및 상기 2차 코팅막이 형성된 상기 밀착성 고분자 기판의 상기 입자간 사이 간격을 늘려 상기 1차 코팅막 및 상기 2차 코팅막을 확장시키는 단계; 및
(g) 상기 밀착성 고분자 기판의 비노광부와 노광부의 부착력 차이를 통해 전사 기판에 상기 확장된 1차 코팅막 및 2차 코팅막 중 적어도 하나를 전사하는 단계를 포함하고,
상기 입자 제거부재는 비노광부의 부착력보다 크고 노광부의 부착력보다 작은 부착력을 가져 상기 1차 코팅막 위에 접촉시켰다 떼어내는 경우 비노광부에 배치된 제1 입자들을 제거하는 입자 정렬을 이용한 코팅 방법을 제공한다.
본 발명은 또한, (a) 밀착성 고분자 기판을 준비하는 준비 단계;
(b) 마스크 패턴이 형성된 마스크를 대고 상기 밀착성 고분자 기판을 향해 빛을 조사하여 상기 밀착성 고분자 기판 표면의 빛이 조사된 노광부의 부착력을 변화시키는 단계;
(c) 상기 밀착성 고분자 기판 위에 복수의 제 1 입자를 코팅하여 1차 코팅막을 형성하는 단계;
(d) 상기 밀착성 고분자 기판의 빛이 조사된 노광부 및 조사되지 않은 비노광부와 상기 1차 코팅막의 제1 입자의 부착력 차이를 이용하여 상기 1차 코팅막을 형성하는 상기 복수의 제 1 입자에서 비노광부 또는 노광부에 배치된 제 1 입자들의 입자 제거부재에 대한 부착력 정도를 이용해 상기 밀착성 고분자 기판으로부터 제거하는 단계;
(e) 상기 밀착성 고분자 기판의 상기 제 1 입자가 제거된 곳에 복수의 제 2 입자를 압력을 가하여 상기 복수의 제 2 입자에 각기 대응하는 복수의 제 2 오목부가 형성되도록 하면서 코팅하여 2차 코팅막을 형성하는 단계;
(f) 상기 1차 코팅막 및 상기 2차 코팅막이 형성된 상기 밀착성 고분자 기판의 상기 입자간 사이간격을 늘려 상기 1차 코팅막 및 상기 2차 코팅막을 확장하는 단계; 및
(g) 상기 밀착성 고분자 기판의 비노광부와 노광부의 부착력 차이를 통해 전사 기판에 상기 확장된 1차 코팅막 및 2차 코팅막 중 적어도 하나를 전사하는 단계를 포함하고,
상기 입자 제거부재는 비노광부의 부착력보다 크고 노광부의 부착력보다 작은 부착력을 가져 상기 1차 코팅막 위에 접촉시켰다 떼어내는 경우 비노광부에 배치된 제1 입자들을 제거하는 입자 정렬을 이용한 코팅 방법을 제공한다.
본 발명은 또한, (a) 밀착성 고분자 기판을 준비하는 준비 단계;
(b) 상기 밀착성 고분자 기판 위에 복수의 제 1 입자를 압력을 가하여 상기 밀착성 고분자 기판 표면에 상기 복수의 제 1 입자에 각기 대응하는 복수의 제 1 오목부가 형성되도록 하면서 코팅하여 제1 코팅막을 형성하는 단계;
(c) 상기 코팅막이 형성된 상기 밀착성 고분자 기판의 상기 제 1 입자간 사이간격을 늘려 상기 코팅막을 확장시키는 단계;
(d) 상기 밀착성 고분자 기판에 빛을 조사하여 상기 밀착성 고분자 기판을 노광함으로써, 상기 밀착성 고분자 기판과 상기 복수의 제 1 입자 사이의 결합력을 증가시키는 단계;
(e) 상기 밀착성 고분자 기판 표면의 상기 복수의 제 1 입자들 사이의 영역에 복수의 제 2 입자를 압력을 가하여 상기 밀착성 고분자 기판 표면에 상기 복수의 제 2 입자에 각기 대응하는 복수의 제 2 오목부가 형성되도록 코팅하여 제2 코팅막을 형성하는 단계; 및
(f) 상기 밀착성 고분자 기판의 상기 제 1 입자 및 상기 제 2 입자들의 부착력 차이를 통해 전사 기판에 상기 제 1 입자 및 상기 제 2 입자중 적어도 하나를 전사하는 단계;를 포함하는 입자 정렬을 이용한 코팅 방법을 제공한다.
또한, 상기 (f)단계에서 상기 밀착성 고분자 기판의 상기 제 1 입자 및 상기 제 2 입자들의 부착력 차이를 통해 전사 기판에 상기 제 1 입자 및 상기 제 2 입자를 전사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 입자 정렬을 이용한 코팅 방법을 제공한다.
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본 발명에 의한 입자 정렬을 이용한 코팅 방법에서는 용매 또는 부착 보조제를 사용하지 않고 건조 상태의 입자들을 밀착성 고분자 기판 위에서 압력을 가하는 과정을 통해 코팅막을 형성한다. 이 과정에서, 밀착성 고분자 기판에 입자가 접촉하면, 유연성을 지닌 밀착성 고분자 기판의 표면이 표면 장력의 영향으로 입자의 일부를 감싸는 형태로 변형이 된다. 이에 따라 밀착성 고분자 기판의 표면 상에서 입자에 대응하는 오목부가 형성되어 결합 특성이 향상된다. 밀착성 고분자 기판 표면의 형태 변형의 가역적인 특성은 기판 상에 접촉된 입자들의 이차원적인 움직임을 용이하게 하여 입자의 분포가 쉽게 재배열될 수 있도록 한다.
이러한 형태 변형을 통한 입자 부착성의 향상은 입자 표면 특성 및 고분자 기판의 종류에 따른 의존성을 낮추어 다양한 표면 특성의 입자를 단층으로 코팅할 수 있도록 한다. 따라서 종래와 같이 코팅막 형성 시, 자기조립 및 스핀코팅 시에 요구되는 세밀한 온도, 습도, 입자농도 등의 환경 조절이 필요하지 않으며, 폭 넓은 환경 및 조건에서 다양한 표면 특성을 지닌 입자들을 용이하게 코팅할 수 있다. 그리고 입자가 전하성을 띄거나 수소결합이 용이한 물질인 경우뿐만 아니라, 비전하성 및 소수성인 물질인 경우에도 높은 밀도로 균일하게 단층 입자 코팅이 이루어질 수 있다.
이와 같이 본 실시예에 따르면 단순한 방법에 의하여 밀착성 고분자 기판 위에 입자들이 고르게 분포되어 높은 밀도를 가지는 단층 수준의 코팅막을 손쉽게 형성할 수 있다.
또한 본 발명에 의한 입자 정렬을 이용한 코팅 방법은 용매를 사용하지 않고 건조 상태의 입자들이 밀착성 고분자 기판 위에 직접 접촉하도록 한 상태에서 압력을 가하여 코팅막을 형성하고, 밀착성 고분자 기판을 늘려 밀착성 고분자 기판에 부착된 복수의 입자 사이의 간격을 벌림으로써, 상호 간의 사이가 벌어진 복수의 입자로 이루어진 확장된 코팅막을 형성할 수 있다. 그리고 확장된 코팅막을 다른 전사 기판으로 전사하여 사용할 수 있다.
또한 본 발명에 의한 입자 정렬을 이용한 코팅 방법은 마스크를 이용하여 밀착성 고분자 기판 위에 부분적으로 빛을 조사하여 빛이 조사된 노광부의 부착력을 변화시키고, 입자의 함침정도 및 입자 제거부재의 부착력 정도를 이용해 입자를 부분적으로 제거함으로써, 다양한 패턴의 코팅막을 손쉽게 형성할 수 있다.
또한 본 발명에 의한 입자 정렬을 이용한 코팅 방법은 마스크를 이용하여 밀착성 고분자 기판을 노광함으로써 밀착성 고분자 기판의 부착력을 부분적으로 증가시키는 단계와, 밀착성 고분자 기판의 입자를 부분적으로 제거하는 단계와, 새로운 입자를 코팅하는 단계와, 밀착성 고분자 기판을 늘리는 단계와, 입자를 전사하는 단계 등을 반복적으로 수행함으로써, 밀착성 고분자 기판 위에 여러 종류의 입자가 각각 특정한 패턴으로 정렬된 다양한 코팅막을 손쉽게 형성할 수 있다.
도 1a 내지 도 1g는 본 발명의 일실시예에 의한 입자 정렬을 이용한 코팅 방법을 단계별로 나타낸 것이다.
도 2a 내지 도 2i는 본 발명의 다른 실시예에 의한 입자 정렬을 이용한 코팅 방법을 단계별로 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 의한 입자 정렬을 이용한 코팅 방법을 이용하여 전사 기판에 코팅막을 형성한 다른 실시예를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 의한 입자 정렬을 이용한 코팅 방법에서 밀착성 고분자 기판 위에 2차 코팅막을 형성하는 다른 실시예를 나타낸 것이다.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명에 의한 입자 정렬을 이용한 코팅 방법에서 밀착성 고분자 기판에 일정 패턴의 코팅막을 형성하는 다른 실시예를 단계별로 나타낸 것이다.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 입자 정렬을 이용한 코팅 방법 중 일부 단계를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 실험예 1에서 PDMS 기판을 늘리기 위한 장치를 개략적으로 나타낸 사진이다.
도 8은 본 발명의 실험예 1에서 늘린 코팅막(도면에서 "stretched"로 표기됨) 및 늘리지 않은 코팅막(도면에서 "bare" 또는 "raw"로 표기됨)을 비교하기 위한 SEM(scanning electron microscope) 측정 결과이다.
도 9는 본 발명의 실험예 1에서 늘린 코팅막(도면에서 "stretched"로 표기됨) 및 늘리지 않은 코팅막(도면에서 "raw"로 표기됨)을 비교하기 위한 SEM 사진이다.
도 10은 본 발명의 실험예 2에서 늘린 코팅막(도면에서 "stretched"로 표기됨) 및 늘리지 않은 코팅막(도면에서 "bare" 또는 "raw"로 표기됨)을 비교하기 위한 SEM(scanning electron microscope) 측정 결과이다.
도 11은 본 발명의 실험예 2에서 늘린 코팅막(도면에서 "stretched"로 표기됨) 및 늘리지 않은 코팅막(도면에서 "raw"로 표기됨)을 비교하기 위한 SEM 사진이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 의한 입자 정렬을 이용한 코팅 방법에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명을 설명함에 있어서, 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의를 위해 과장되거나 단순화되어 나타날 수 있다. 또한 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들은 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
도 1a 내지 도 1g는 본 발명의 일실시예에 의한 입자 정렬을 이용한 코팅 방법을 단계별로 나타낸 것으로, 도 1a 내지 도 1g를 참조하여 본 발명의 일실시예에 의한 입자 정렬을 이용한 코팅 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 1a에 도시한 바와 같이, 매끈한 표면(smooth surface)을 갖는 밀착성 고분자 기판(10)을 준비한다. 밀착성 고분자 기판(10)의 표면은 특정한 패턴이나 굴곡이 형성되지 않은 상태를 가질 수 있으며, 이 위에서 코팅막(22;도 1c 참조)을 형성하는 입자(20;도 1c 참조)의 이동을 제한하지 않는 수준의 표면 거칠기 및 구조를 가질 수 있다. 또한 밀착성 고분자 기판(10)은 당기는 힘 등에 의해 늘어날 수 있는 특성을 갖는다.
본 실시예에서 밀착성 고분자 기판(10)은 부착성이 존재하는 다양한 밀착성 고분자 물질을 포함한다. 밀착성 고분자는 일반적으로 통용되는 점착성을 갖지 않으므로 점착제와는 구별된다. 적어도 밀착성 고분자는 '스카치 매직™ 테이프'의 (ASTM D 3330 평가) 점착제가 갖는 점착력 약 0.6 kg/inch 보다 낮은 값의 부착력을 갖는다. 또한 밀착성 고분자는 별도의 지지체 없이도 상온에서 고체상태(기판 또는 필름 등)의 형상을 유지할 수 있다.
밀착성 고분자 물질로는 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS) 등의 실리콘 기반 고분자 물질이나, 폴리에틸렌(polyethylene, PE), 폴리비닐클로라이드(polyvinylchloride, PVC) 등을 포함하는 랩, 밀착 또는 밀봉을 목적으로 하는 고분자 물질을 포함하는 보호 필름, 표면 형상의 변형이 용이한 광택을 지닌 필름 등이 사용될 수 있다. 특히, 밀착성 고분자로는 경도 조절이 용이하며 다양한 형태로 제조가 용이한 PDMS가 사용될 수 있다. 고분자 기판(10)은 베이스 기재에 밀착성 고분자를 코팅하여 제조되거나, 시트 또는 필름 형태의 밀착성 고분자가 부착되어 제조될 수 있다.
본 실시예에서, 밀착성 고분자 기판(10)의 표면에는 입체적인 3차원 구조의 패턴이 마련될 수 있다.
여기에서, 밀착성 고분자 물질은 일반적으로 고체 상태의 실리콘을 포함하거나, 가소제 첨가 또는 표면 처리를 통해 부착 특성이 부여된 유기 고분자 물질을 지칭하는 것이다. 여기에서, 밀착성 고분자 물질은 일반적으로 선형 분자구조에 의하여 형태의 변형이 용이하며 낮은 표면 장력을 가지는 것을 특징으로 한다. 이러한 밀착성 고분자 물질의 우수한 부착성은 미세 영역에서의 표면 변형이 용이한 부드러운(유연성) 표면 재질과 낮은 표면 장력 등에 기인한다. 밀착성 고분자 물질의 낮은 표면 장력은 부착하고자 하는 입자(20)(24)에 넓게 활착하려는 특성을 가져오며(용액의 젖음 현상과 유사), 유연성을 지닌 표면은 부착하고자 하는 입자(20)(24)와 빈틈 없는 접촉이 이루어지도록 한다. 이를 통해 상보적인 결합력 없이 가역적으로 고체 표면에 탈부착이 용이한 부착성 폴리머의 특성을 지니게 된다.
대표적인 밀착성 고분자 물질인 PDMS와 같은 실리콘 기반 고분자 물질의 표면 장력은 20 ~ 23 dynes/cm 정도로, 가장 낮은 표면 장력 물질로 알려진 Teflon(18dynes/cm)에 근접한다. 그리고 PDMS와 같은 실리콘 기반 고분자 물질의 표면 장력은 대부분의 유기 폴리머(35 ~ 50 dynes/cm), 천연재료인 면(綿, 73 dynes/cm), 금속(일례로, 은(Ag, 890 dynes/cm), 알루미늄(Al, 500 dynes/cm)), 무기 산화물(일례로, 유리(1000 dynes/cm), 철 산화물(1357 dynes/cm)보다 낮은 값을 보인다. 또한 PE, PVC 등을 포함하는 랩과 같은 경우에도 부착성 향상을 위해 다량의 가소제가 첨가되어 낮은 표면 장력을 지니게 된다.
계속해서, 앞서 설명한 것과 같이 밀착성 고분자 기판(10)을 준비한 후, 도 1b 및 도 1c에 도시한 바와 같이, 복수의 입자(20)를 정렬하여 밀착성 고분자 기판(10) 위에 코팅막(22)을 형성한다. 이를 좀더 상세하게 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 1b에 도시한 바와 같이, 밀착성 고분자 기판(10) 위에 건조된 복수의 입자(20)를 올린다. 본 실시예와 달리 용액 상에 분산되어 있는 입자는 밀착성 고분자 표면과 직접적인 접촉이 이루어지기 어려워서 코팅이 잘 이루어 지지 않는다. 따라서 사용하는 입자의 질량보다 적은 미량의 용액이나 휘발성 용매를 이용한 경우에만 코팅 작업 중 입자가 건조되어 코팅 작업이 가능할 수 있다.
본 실시예에서 입자(20)는 코팅막(22)을 형성하기 위한 다양한 물질을 포함할 수 있다. 즉, 입자(20)는 고분자, 무기물, 금속, 자성체, 반도체, 생체 물질 등을 포함할 수 있다. 또한 다른 성질을 갖는 입자들을 혼합된 것이 입자(20)로 이용될 수 있다.
입자(20)로 이용될 수 있는 고분자로는 폴리스티렌 (PS), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리아크릴레이트, 폴리바이닐클로라이드 (PVC), 폴리알파스티렌, 폴리벤질메타크릴레이트, 폴리페닐메타클릴레이트, 폴리다이페닐메타크릴레이트, 폴리사이클로헥실메타클릴레이트, 스틸렌-아크릴로니트릴 공중합체, 스틸렌-메틸메타크릴레이트 공중합체 등이 있다.
입자(20)로 이용될 수 있는 무기물로는, 실리콘 산화물(일례로, SiO2), 인산은(일례로, Ag3PO4), 티타늄 산화물(일례로, TiO2), 철 산화물 (일례로, Fe2O3), 아연 산화물, 세륨 산화물, 주석 산화물, 탈륨 산화물, 바륨 산화물, 알루미늄 산화물, 이트륨 산화물, 지르코늄 산화물, 구리산화물, 니켈 산화물 등이 있다.
입자(20)로 이용될 수 있는 금속으로는, 금, 은, 동, 철, 백금, 알루미늄, 백금, 아연, 세륨, 탈륨, 바륨, 이트륨, 지르코늄, 주석, 티타늄, 또는 이들의 합금 등이 있다.
입자(20)로 이용될 수 있는 반도체로는, 실리콘, 게르마늄, 또는 화합물 반도체(일례로, AlP, AlAs, AlSb, GaN, GaP, GaAs, GaSb, InP, InAs, InSb 등) 등이 있다.
입자(20)로 이용될 수 있는 생체 물질로는, 단백질, 펩티드, 리보핵산(RNA), 데옥시리보핵산(DNA), 다당류, 올리고당, 지질, 세포 및 이들의 복합체 물질들의 입자 또는 표면에 코팅된 입자, 내부에 포함한 입자 등이 있다. 일례로, protein A라는 항체 결합 단백질이 코팅된 폴리머 입자가 입자(20)로 사용될 수 있다.
입자(20)는 대칭 형상, 비대칭 형상, 무정형, 다공성의 형상을 가질 수 있다. 일례로, 입자(20)는 구형, 타원형, 반구형, 큐브형, 사면체, 오면체, 육면체, 팔면체, 기둥형, 뿔형 등을 가질 수 있다. 이 중에서 입자(20)의 형태로는 구형 또는 타원형이 다른 형태에 비해 바람직하다.
이러한 입자(20)는 평균 입경이 10nm 내지 100㎛인 것이 바람직하다. 평균 입경이 10nm 미만일 경우에는, 코팅 시 밀착성 고분자 기판(10)에 의하여 전체적으로 감싸지는 형태가 될 수 있어 입자(20)를 단층 수준으로 코팅하는 것이 어려워질 수 있다. 또한 입자(20)의 평균 입경이 10nm미만인 경우에는 건조 상태에서도 입자들이 서로 응집할 수 있어, 문지르는 힘만으로는 입자가 개별적으로 이동하는 것이 어려울 수 있다. 입자(20)의 평균 입경이 100㎛을 초과하는 경우에는 입자의 부착이 약하게 나타날 수 있다.
그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 입자(20)의 평균 입경은 입자(20)를 구성하는 물질이나, 밀착성 고분자 기판(10)을 구성하는 물질 등에 따라 달라질 수 있다. 여기에서, 입자(20)가 구형인 경우에는 입자(20)의 지름이 입경으로 사용될 수 있다. 반면, 입자(20)가 구형이 아닐 경우에는 다양한 계측법이 사용될 수 있는데, 일례로, 장축과 단축의 평균값을 입경으로 사용할 수 있다.
계속해서, 도 1c에 도시한 바와 같이, 복수의 입자(20) 위에서 압력을 가하여 코팅막(22)을 형성한다. 입자(20)에 압력을 가하는 방법으로는 라텍스, 스폰지, 손, 고무판, 플라스틱 판, 부드러운 표면을 가지는 재료 등을 이용하여 문지르는(rubbing) 방법이 사용될 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 방법에 의하여 입자(20)에 압력을 가할 수 있다.
본 실시예에서 밀착성 고분자 기판(10)의 표면 위에 입자들(20)을 올린 후에 압력을 가하면 압력이 가해진 부분의 입자들(20)이 밀착성 고분자 기판(10)의 변형을 통해 부착된다. 이에 의하여 해당 부분에 입자들(20)에 각기 대응하는 복수의 오목부(12)가 형성된다. 따라서 오목부(12)에 입자(20)가 감싸인 상태에서 밀착성 고분자 기판(10)에 입자들(20)이 정렬된다.
오목부(12)는 입자와 기판 간 상호작용에 의해 형성되는 것으로 가역적이다. 즉, 소멸될 수도 있으며, 위치가 이동될 수 있다. 일례로, 문지르는 과정에서 입자가 이동하게 되면 밀착성 고분자 기판(10)의 탄성 복원력에 의해 오목부(12)가 사라지거나, 입자(20)의 이동에 따라 오목부(12)도 위치가 변경될 수 있다. 이러한 가역적 작용에 의해 입자(20)가 고르게 정렬될 수 있다(여기서의 "가역적"은 코팅 시 밀착성 고분자 기판 표면의 유연성 및 탄성 복원력에 의해 발생되는 특성이므로, 밀착성 고분자 기판의 복원력이 시간이 지남에 따라 약해지거나 소멸되는 경우도 포함되는 넓은 의미이다).
밀착성 고분자 기판(10)과의 결합이 이루어지지 않은 입자들(20)은 문지르는 힘 등에 의하여 밀착성 고분자 기판(10)의 입자(20)가 코팅되지 않은 영역으로 이동하게 되고, 코팅되지 않은 부분에 입자(20)에 의하여 오목부(12)가 형성된다. 그리고 새로 형성된 오목부(12)에 입자(20)가 감싸인 상태에서 밀착성 고분자 기판(10)과 입자(20)의 결합이 이루어진다. 이러한 과정을 거쳐 밀착성 고분자 기판(10)에 높은 밀도로 단층 수준의 코팅막(22)이 형성된다.
여기에서, 오목부(12)는 입자(20)의 일부를 감싸도록 입자(20)의 외곽 형상에 대응하는 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 입자(20)가 구형인 경우에는 오목부(12)도 구면(球面) 형상을 가져 오목부(12)에 입자(20)의 일부분이 밀착될 수 있다. 그리고 오목부(12)의 깊이(L1)는 밀착성 고분자 기판(10)의 경도, 입자(20)의 형태, 경도, 환경 요인(일례로, 온도) 등에 따라 달라질 수 있다. 즉, 밀착성 고분자 기판(10)의 경도가 커질수록 오목부(12)의 깊이(L1)가 작아지고, 온도가 증가할수록 오목부(12)의 깊이(L1)가 커질 수 있다.
입자(20)의 평균 입경(D)에 대한 오목부(12)의 깊이(L1)의 비율(침하율)(L1/D)은 0.02 ~ 0.98인 것이 바람직하다. 상기 비율(L1/D)이 0.02 미만인 경우에는 입자(20)와 밀착성 고분자 기판(10)과의 결합력이 충분하지 않을 수 있고, 0.98을 초과하는 경우에는 입자들(20)이 단층 수준으로 코팅되기 어려울 수 있다. 결합력 및 코팅 특성 등을 좀더 고려하면, 상기 비율(L1/D)은 0.05 ~ 0.6, 좀더 상세하게는, 0.08 ~ 0.4인 것이 더욱 바람직하다.
본 실시예에서와 같이, 탄성 변형에 의하여 생긴 오목부(12)에 의하여 각각의 입자(20)의 일부분이 감싸지게 되면, 입자(20)와 밀착성 고분자 기판(10)이 좀더 잘 결합할 수 있다. 그리고 밀착성 고분자 기판(10)에 결합된 입자들(20)도 주변의 코팅되지 않은 부분으로 이동이 가능하여 새로운 입자(20)가 밀착성 고분자 기판(10)의 표면의 빈 오목부(12)에 부분적으로 수용될 수 있다. 이러한 재배열 특성에 따라 코팅막(22)이 높은 밀도로 단층 수준으로 코팅될 수 있다. 일례로, 입자들(20)은 각각의 중심이 육각형의 형상을 이루도록 배치될 수 있다.
한편, 입자(20)가 비구형일 경우(예를 들어, Ag3PO4)에는 다양한 방법에 의하여 단층 수준인지 여부를 판별할 수 있다. 일례로, 입자들(20) 중 상위 10% 입자들(즉, 입경이 10% 이내로 큰 입자들)의 평균 입경에 대한 코팅막(22) 두께의 평균값의 비율이 1.9 이하일 경우를 단층 수준으로 코팅된 것을 볼 수 있다.
밀착성 고분자 기판(10) 위에 코팅막(22)을 형성한 후, 도 1d 및 도 1e에 도시된 것과 같이, 코팅막(22)이 형성된 밀착성 고분자 기판(10)을 늘려 그 넓이를 확장시킨다. 밀착성 고분자 기판(10)의 넓이를 확장시키는 방법으로는 도시된 것과 같이, 복수의 클램프(30)로 밀착성 고분자 기판(10)의 가장자리를 클램핑한 후, 균일한 힘으로 밀착성 고분자 기판(10)을 사방으로 잡아당기는 방법이 사용될 수 있다.
도면에는 두 개의 클램프(30)가 밀착성 고분자 기판(10)의 양쪽 가장자리를 잡고 늘리는 것으로 나타냈으나, 사각의 밀착성 고분자 기판(10)이 이용되는 경우 네 개의 클램프(30)로 밀착성 고분자 기판(10)의 네 가장자리를 잡고 밀착성 고분자 기판(10)을 늘릴 수 있다. 물론, 밀착성 고분자 기판(10)의 형상이나, 최종적인 목표로 하는 복수의 입자(20) 사이의 간격 또는 정렬 패턴에 따라 밀착성 고분자 기판(10)을 늘리는 형태는 달라질 수 있다. 예컨대, 밀착성 고분자 기판(10)을 사방으로 균일하게 확장시킬 수도 있고, 밀착성 고분자 기판(10)을 길이 방향으로만 늘리거나, 밀착성 고분자 기판(10)을 폭 방향으로만 늘릴 수도 있다.
코팅막(22)이 형성된 밀착성 고분자 기판(10)을 늘려 그 넓이를 확장시키면, 도 1e에 도시된 것과 같이, 코팅막(22)을 형성하는 복수의 입자(20) 사이의 간격이 벌어지면서, 상호 간의 사이가 벌어진 복수의 입자(20)로 이루어지는 확장된 코팅막(22)이 형성된다. 이 상태에서 도 1f에 도시된 것과 같이, 밀착성 고분자 기판(10)의 부착력보다 큰 부착력을 갖는 전사 기판(35)을 확장된 코팅막(22) 위에 접촉시켰다 떼어내면, 도 1g에 도시된 것과 같이, 상호 간의 사이가 벌어진 복수의 입자(20)로 이루어진 확장된 코팅막(22)을 전사 기판(35)에 전사할 수 있다.
상술한 것과 같이, 본 발명에 의한 입자 정렬을 이용한 코팅 방법은 용매를 사용하지 않고 건조 상태의 입자들(20)이 밀착성 고분자 기판(10) 위에 직접 접촉하도록 한 상태에서 압력을 가하여 코팅막(22)을 형성하고, 밀착성 고분자 기판(10)을 늘려 밀착성 고분자 기판(10)에 부착된 복수의 입자(20) 사이의 간격을 벌림으로써, 상호 간의 사이가 벌어진 복수의 입자(20)로 이루어진 확장된 코팅막(22)을 형성할 수 있다. 그리고 확장된 코팅막(22)을 다른 전사 기판(35)으로 전사하여 사용할 수 있다.
한편, 밀착성 고분자 기판(10)에 코팅된 복수의 입자(20)를 전사 기판(35), 예를 들어 레진에 전사한 후, O2 plasma를 조사해 입자가 전사된 부분을 제외한 나머지 공간을 에칭하여 도 1h에 도시한 바와 같이,Moth-Eye 형태의 필름(전사 필름)을 제조할 수 있다.
본 발명에 의한 입자 정렬을 이용한 코팅 방법은, 종래에 비해 코팅막 형성 시, 용매 내에서의 입자들의 자기 조립이 요구되지 않으므로 온도, 습도 등을 정밀하게 조절하지 않아도 되며 입자들의 표면 특성에 큰 영향을 받지 않는다. 즉, 입자가 전하성 물질인 경우뿐만 아니라, 비전하성(즉, 전하적으로 중성에 가까운) 물질인 경우에도 높은 밀도로 균일하게 코팅이 이루어질 수 있다. 또한 친수성 입자뿐만 아니라, 소수성 입자도 균일하게 코팅이 가능하다. 이와 같이 본 발명에 따르면 단순한 방법에 의하여 밀착성 고분자 기판(10) 위에 입자들(20)을 고르게 분포시켜 높은 밀도를 가지는 단층 수준의 코팅막(22) 및 확장된 코팅막(22')을 형성할 수 있다.
한편, 도 2a 내지 도 2i는 본 발명의 다른 실시예에 의한 입자 정렬을 이용한 코팅 방법을 단계별로 나타낸 것이다.
본 발명의 다른 실시예에 의한 입자 정렬을 이용한 코팅 방법은, 밀착성 고분자 기판(10)을 준비하여 밀착성 고분자 기판(10) 위에 복수의 제 1 입자(20)로 이루어진 1차 코팅막(22)을 형성하는 단계를 포함하며, 1차 코팅막(22)을 형성하는 과정은 입자 정렬을 이용한 코팅 방법에서 복수의 입자(20)로 이루어진 코팅막(22)을 밀착성 고분자 기판(10) 위에 형성하는 과정과 같다.
밀착성 고분자 기판(10)에 1차 코팅막(22)을 형성한 후, 도 2a에 도시된 것과 같이, 마스크 패턴(41)이 형성된 마스크(40)를 대고 빛을 조사하여 밀착성 고분자 기판(10) 표면의 1차 코팅막(22)이 형성된 영역을 부분적으로 노광시킨다. 밀착성 고분자 기판(10)의 표면은 복수의 제 1 입자(20)로 이루어진 1차 코팅막(22)으로 덮여있지만, 조사되는 빛은 복수의 제 1 입자(20) 사이사이의 틈새를 통해 밀착성 고분자 기판(10)에 도달하여 밀착성 고분자 기판(10)을 노광시킬 수 있다. 그리고 제 1 입자(20)가 빛이 투과할 수 있는 물질로 이루어지는 경우에는, 조사되는 빛이 제 1 입자(20)를 투과하여 밀착성 고분자 기판(10)에 도달할 수 있다. 본 실시예에서, 빛은 가시광선, 자외선 등을 포함한다.
이와 같이, 마스크(40)를 밀착성 고분자 기판(10) 위에 배치한 상태에서 밀착성 고분자 기판(10)에 빛을 조사하면, 도 2b에 도시된 것과 같이, 밀착성 고분자 기판(10) 표면의 빛을 조사받은 노광부(14)의 부착력은 빛을 조사받지 못한 비노광부(15)의 부착력보다 커진다. 이는 상기 부위에 노광시 노광에 의해 가교, 광이량화 등의 반응으로 분자량이 크게 증가하면서 용해성이 떨어지고 열적 특성, 내화학성이 현저하게 증가하기 때문이다. 따라서 노광부(14)에 위치한 제 1 입자(20)는 비노광부(15)에 위치한 제 1 입자(20)에 비해 강한 결합력으로 밀착성 고분자 기판(10)에 부착된 상태를 유지할 수 있다.
부착력 향상에 대해 부연하자면, 일 예로 PDMS의 경우 자외선에 노출시 화학 구조 중 메틸 부분의 손상이 이루어진다고 알려져 있으며, 이를 통해 일시적으로 반응성 기가 고분자에 형성된다. 이러한 기능기는 메틸기에 비하여 수소 결합 등의 입자와 부착력을 가질 수 있는 특성이 향상되며, 탈수 축합 결합 등을 통해 화학적인 공유결합의 형성도 가능하게 된다.
계속해서, 도 2c에 도시된 것과 같이, 밀착성 고분자 기판(10)의 비노광부(15)의 부착력보다 크고 노광부(14)의 부착력보다 작은 부착력을 갖는 입자 제거부재(43)를 1차 코팅막(22) 위에 접촉시켰다 떼어낸다. 이때, 도 2d에 도시된 것과 같이, 1차 코팅막(22)을 형성하는 복수의 제 1 입자(20) 중에서 비노광부(15)에 배치된 제 1 입자들(20)은 입자 제거부재(43)에 부착되어 밀착성 고분자 기판(10)으로부터 제거된다. 입자 제거부재(43)로는 일면에 부착성을 갖는 부착력의 차이를 가지는 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS), 폴리에틸렌(polyethylene, PE), 폴리비닐클로라이드(polyvinylchloride, PVC) 등의 고분자 물질 및 접착력의 차이를 가지는 스카치 테이프와 같은 다양한 종류의 것이 이용될 수 있다. 덧붙이자면, 입자 제거 부재(43)는 입자가 코팅된 기판에 손상을 주지 않을 정도의 접착력을 갖는 일반적인 접착성 테이프나 더욱 경도가 낮아 접착성이 존재하는 PDMS와 같은 고무 재질의 물질 등이 사용 가능하다.
한편, 입자 제거부재(43)의 부착력 이외에 밀착성 고분자 기판(10)에 대한 입자의 함침정도에 따라서도 부분적으로 제거 가능하다.
이와 같이, 입자 제거부재(43)를 이용하여 밀착성 고분자 기판(10)의 비노광부(15)에 위치하는 제 1 입자들(20)을 제거하면, 밀착성 고분자 기판(10)에는 노광부(14)에 위치하는 제 1 입자들(20)만 남게 되어 일정 패턴의 1차 코팅막(22)이 밀착성 고분자 기판(10) 상에 만들어진다.
계속해서, 도 2e에 도시된 것과 같이, 복수의 제 1 입자(20)가 코팅된 밀착성 고분자 기판(10)의 표면에 제 1 입자(20)와 다른 제 2 입자(24)를 코팅한다. 복수의 제 2 입자(24)를 코팅하는 방법은, 앞서 설명한 복수의 제 1 입자(20)를 밀착성 고분자 기판(10)에 코팅하는 방법과 같은 것으로, 그 구체적인 방법은 다음과 같다.
먼저, 1차 코팅막(22)이 형성된 밀착성 고분자 기판(10) 위에 건조된 복수의 제 2 입자(24)를 올린다. 제 2 입자(24)로는 고분자, 무기물, 금속, 자성체, 반도체, 생체 물질 등이 이용될 수 있으며, 이들 각각의 구체적인 종류는 상술한 것과 같다. 그리고 복수의 제 2 입자(24) 위에서 압력을 가하여 제 2 입자(24)를 제 1 입자(20)가 배치되지 않은 비노광부(15)에 코팅한다. 제 2 입자(24)에 압력을 가하는 방법은 앞서 설명한 것과 같이 제 1 입자(20)를 코팅할 때 사용하는 방법과 같은 것으로, 라텍스, 스폰지, 손, 고무판, 플라스틱 판, 부드러운 표면을 가지는 재료 등을 이용하여 문지르는 방법이 이용될 수 있다. 복수의 제 2 입자(24)가 밀착성 고분자 기판(10)에 코팅되는 메커니즘은 앞서 설명한 제 1 입자(20)가 밀착성 고분자 기판(10)에 코팅되는 원리와 같다.
즉, 밀착성 고분자 기판(10)의 위에 제 2 입자들(24)을 올린 후에 압력을 가하면 압력이 가해진 부분의 제 2 입자들(24)이 밀착성 고분자 기판(10)의 변형을 통해 부착되며, 밀착성 고분자 기판(10)의 해당 부분에 제 2 입자들(24)에 각기 대응하는 복수의 제 2 오목부(17)가 형성된다. 따라서 제 2 오목부(17)에 제 2 입자(24)가 감싸인 상태에서 밀착성 고분자 기판(10)의 비노광부(15)에 제 2 입자들(24)이 정렬되면서, 비노광부(15)에 복수의 제 2 입자(24)로 이루어진 2차 코팅막(25)이 형성된다. 물론, 제 1 입자(20)가 빠져나간 빈 제 1 오목부(12)에 제 2 입자(24)가 부분적으로 수용되면서 제 2 입자(24)가 밀착성 고분자 기판(10)에 정렬 및 코팅될 수도 있다.
밀착성 고분자 기판(10) 위에 1차 코팅막(22) 및 2차 코팅막(25)을 형성한 후, 도 2f 및 도 2g에 도시된 것과 같이, 1차 코팅막(22) 및 2차 코팅막(25)이 형성된 밀착성 고분자 기판(10)을 늘려 그 넓이를 확장시킨다. 밀착성 고분자 기판(10)의 넓이를 확장시키는 방법은 상술한 것과 같다.
1차 코팅막(22)이 형성된 밀착성 고분자 기판(10)을 늘려 그 넓이를 확장시키면, 도 2g에 도시된 것과 같이, 1차 코팅막(22)을 형성하는 복수의 제 1 입자(20) 사이의 간격 및 2차 코팅막(25)을 형성하는 복수의 제 2 입자(24) 사이이 벌어진다. 그리고 밀착성 고분자 기판(10) 상에는 상호 간의 사이가 벌어진 복수의 제 1 입자(20)로 이루어지는 확장된 1차 코팅막(22')과, 상호 간의 사이가 벌어진 복수의 제 2 입자(24)로 이루어지는 확장된 2차 코팅막(25')이 형성된다. 이 상태에서 도 2h에 도시된 것과 같이, 밀착성 고분자 기판(10)의 비노광부(15)의 부착력보다는 크고, 노광부(14)의 부착력보다는 작은 부착력을 갖는 전사 기판(45)을 확장된 1차 코팅막(22') 및 확장된 2차 코팅막(25') 위에 접촉시켰다 떼어내면, 도 2i에 도시된 것과 같이, 일정한 간격으로 이격된 복수의 제 2 입자(24)로 이루어진 확장된 코팅막(25')을 전사 기판(45)에 전사할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 의한 입자 정렬을 이용한 코팅 방법에 있어서, 부분적 노광 및 부분적 입자 제거를 통해 형성된 1차 코팅막(22)을 갖는 밀착성 고분자 기판(10)을 2차 코팅막(25)을 형성하는 몰드처럼 사용할 수 있다. 즉, 앞서 설명한 것과 같이 밀착성 고분자 기판(10)에 코팅된 복수의 제 2 입자(24)를 다른 전사 기판(45)으로 전사시킨 후, 밀착성 고분자 기판(10)에 대한 외력을 제거하여 밀착성 고분자 기판(10)을 일정 패턴의 1차 코팅막(22)만 형성된 원래 상태로 복원시키고, 제 2 입자(24)를 밀착성 고분자 기판(10) 위에 코팅하는 단계와, 밀착성 고분자 기판(10)을 늘리는 단계와, 제 2 입자(24)로 이루어진 2차 코팅막(25)을 다른 전사 기판(45)으로 전사하는 단계를 반복 수행함으로써, 상호 간의 간격이 벌어진 복수의 제 2 입자(24)로 이루어진 확장된 2차 코팅막(25')을 반복적으로 형성할 수 있다.
다른 예로, 밀착성 고분자 기판(10) 위에 형성된 확장된 1차 코팅막(22')과 확장된 2차 코팅막(25')은 함께 다른 기판으로 전사되어 사용될 수도 있다. 즉, 밀착성 고분자 기판(10)을 늘려 확장된 1차 코팅막(22)과 확장된 2차 코팅막(25)을 형성한 후에, 밀착성 고분자 기판(10)의 노광부(14)보다 큰 부착력을 갖는 다른 전사 기판(49)을 확장된 1차 코팅막(22) 및 확장된 2차 코팅막(25) 위에 접촉시켰다 떼어내면, 도 3에 도시된 것과 같이, 확장된 1차 코팅막(22)과 확장된 2차 코팅막(25)이 특정 패턴으로 조합된 코팅막을 다른 전사 기판(49)으로 전사할 수 있다.
이 밖에, 본 발명의 다른 실시예에 의한 입자 정렬을 이용한 코팅 방법은 앞서 설명한 것과 같은 노광 단계, 부분적인 입자 제거 단계, 새로운 입자 코팅 단계, 코팅막 확장 단계, 전사 단계 등을 반복적으로 수행함으로써, 밀착성 고분자 기판(10) 위에 여러 종류의 입자가 각각 특정한 패턴으로 정렬된 다양한 코팅막을 형성할 수 있다. 각 입자의 정렬 패턴은 노광 단계에서 이용되는 마스크(40)의 마스크 패턴(41)을 다양화함으로써 다양하게 변화시킬 수 있다.
또한 본 발명의 다른 실시예에 의한 입자 정렬을 이용한 코팅 방법에 있어서, 밀착성 고분자 기판(10)에 1차 코팅막(22)을 형성하고, 노광 후 1차 코팅막(22)을 구성하는 복수의 제 1 입자(20) 중에서 비노광부(15)에 위치한 제 1 입자들(20)을 제거한 후, 이에 2차 코팅막(25)을 형성하지 않은 상태에서 밀착성 고분자 기판(10)을 늘림으로써, 확장된 1차 코팅막(22')을 형성할 수 있다. 그리고 확장된 1차 코팅막(22')을 노광부(14)의 부착력보다 큰 부착력을 갖는 다른 전사 기판에 전사할 수도 있다.
한편, 도 4는 상술한 본 발명에 의한 입자 정렬을 이용한 코팅 방법에 있어서, 제 2 입자(24)를 밀착성 고분자 기판(10)에 코팅하는 다른 실시예를 나타낸 것이다. 본 발명에 있어서, 탄성 변형에 의하여 밀착성 고분자 기판(10)에 오목부가 형성되므로, 오목부에 수용되었던 입자가 제거되면, 도 4의 (a)에 도시된 것과 같이 밀착성 고분자 기판(10)의 표면이 오목부가 소멸되어 매끈한면으로 복귀될 수 있다. 이렇게 제 1 입자(20)가 수용되었던 제 1 오목부(12;도 2d 참조)가 가역적으로 소멸된 상태에서, 복수의 제 2 입자(24)를 밀착성 고분자 기판(10) 위에 올리고 이에 압력을 가해 비노광부(15)에 제 2 입자(24)에 대응하는 제 2 오목부(17;도 2e 참조)를 형성하면서 제 2 입자(24)를 코팅할 수도 있다.
물론, 앞서 설명한 것과 같이, 1차 코팅막(22)이 형성된 후 오랜 시간이 지난 후에 제 1 입자(20)가 제 1 오목부(12)에서 제거된 경우에는, 도 2d에 도시된 것과 같이, 제 1 오목부(12) 또는 제 1 오목부(12)의 흔적이 밀착성 고분자 기판(10)의 표면에 남아있을 수도 있다. 이 경우, 새로 코팅되는 제 2 입자(24)는 제 1 오목부(12)에 부분적으로 감싸지거나, 제 1 오목부(12)에 대응하는 위치에서 밀착성 고분자 기판(10)을 파고들어 밀착성 고분자 기판(10)에 부착될 수 있다.
한편, 도 5a 내지 도 5d는 본 발명에 의한 입자 정렬을 이용한 코팅 방법에서 밀착성 고분자 기판에 일정 패턴의 코팅막을 형성하는 다른 실시예를 단계별로 나타낸 것으로, 밀착성 고분자 기판에 일정 패턴의 코팅막을 형성하는 다른 실시예의 구체적인 방법은 다음과 같다.
먼저, 도 5a에 도시한 바와 같이, 매끈한 표면을 갖는 밀착성 고분자 기판(10)을 준비하고, 마스크 패턴(51)이 형성된 마스크(50)를 대고 빛을 조사하여 밀착성 고분자 기판(10)의 표면을 부분적으로 노광시킨다. 밀착성 고분자 기판(10)은 상술한 것과 같으며, 밀착성 고분자 기판(10)을 노광시키는 빛도 상술한 것과 같다.
이와 같이, 마스크(50)를 밀착성 고분자 기판(10) 위에 배치한 상태에서 밀착성 고분자 기판(10)에 빛을 조사하면, 도 5b에 도시된 것과 같이, 밀착성 고분자 기판(10) 표면의 빛을 조사받은 노광부(14)의 부착력이 빛을 조사받지 못한 비노광부(15)의 부착력보다 커진다. 이렇게 밀착성 고분자 기판(10)에 빛을 조사하여 노광부(14)를 형성한 후, 도 5c에 도시된 것과 같이, 복수의 입자(20)를 정렬하여 밀착성 고분자 기판(10) 위에 코팅막(22)을 형성한다.
여기에서, 입자(20)의 종류나 복수의 입자(20)로 코팅막(22)을 형성하는 구체적인 방법을 상술한 것과 같다. 다만, 본 실시예에서 복수의 입자(20)를 노광부(14)가 형성된 밀착성 고분자 기판(10) 위에 올리고 이에 압력을 가하여 밀착성 고분자 기판(10)에 부착시킬 때, 노광부(14)에 위치하는 입자(20)의 밀착성 고분자 기판(10)과의 결합력은 비노광부(15)에 위치하는 입자(20)의 밀착성 고분자 기판(10)과의 결합력보다 커서, 노광부(14)에 위치하는 입자(20)가 비노광부(15)에 위치하는 입자(20)에 비해 밀착성 고분자 기판(10)에 더 단단히 결합된다.
계속해서, 도 5d에 도시된 것과 같이, 밀착성 고분자 기판(10)의 비노광부(15)의 부착력보다 크고 노광부(14)의 부착력보다 작은 부착력을 갖는 입자 제거부재(43;도 2c 참조)를 이용하여 코팅막(22)을 형성하는 복수의 입자(20) 중에서 비노광부(15)에 배치된 입자들(20)을 제거하면, 노광 패턴에 대응하는 패턴의 코팅막(22)을 형성할 수 있다.
이후, 앞서 설명한 것과 같은 2차 코팅막 형성, 코팅막 확장, 코팅막 전사 등의 단계(도 2e ~ 도 2i)를 더 수행하면, 밀착성 고분자 기판(10) 위에 여러 종류의 입자가 각각 특정한 패턴으로 정렬된 다양한 코팅막을 형성하거나, 다양한 입자로 이루어지거나 다양한 패턴으로 형성된 코팅막을 다른 기판으로 전사할 수 있다. 예컨대, 2차 코팅막(25;도 2e 참조)을 형성하고, 밀착성 고분자 기판(10)을 늘린 후, 확장된 2차 코팅막(25';도 2g 참조)만 다른 기판으로 전사하거나, 확장된 1차 코팅막(22';도 2g 참조)과 확장된 2차 코팅막(25';도 2g 참조)을 모두 다른 기판으로 전사할 수 있다.
한편, 도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 입자 정렬을 이용한 코팅 방법 중 일부 단계를 나타낸 것이다.
도 6a 내지 도 6d에 나타낸 입자 정렬을 이용한 코팅 방법은 밀착성 고분자 기판(10) 위에 복수의 제 1 입자(20)로 이루어진 1차 코팅막(22)을 형성하고, 밀착성 고분자 기판(10)을 늘려 밀착성 고분자 기판(10) 상에 상호 간의 간격이 벌어진 복수의 제 1 입자(20)로 이루어진 확장된 1차 코팅막(22')을 형성하는 과정은 도 1a 내지 도 1e에 나타낸 것과 같다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의한 입자 정렬을 이용한 코팅 방법은 밀착성 고분자 기판(10)을 늘려 밀착성 고분자 기판(10) 상에 확장된 1차 코팅막(22')을 형성한 후, 도 6a에 도시된 것과 같이, 밀착성 고분자 기판(10) 상의 확장된 1차 코팅막(22')을 향해 빛을 조사한다. 이때, 밀착성 고분자 기판(10) 표면의 빛을 조사 받은 노광부(14)의 부착력이 증가하여 밀착성 고분자 기판(10)에서 복수의 제 1 입자(20)의 결합력이 커진다. 이 상태에서 도 6b에 도시된 것과 같이, 복수의 제 2 입자(24)를 밀착성 고분자 기판(10) 위에 올리고, 앞서 설명한 것과 같은 방법으로 복수의 제 2 입자(24)를 압력을 가하면서 문지르면, 복수의 제 2 입자(24)가 제 1 입자(20)가 없는 부분으로 파고들어 코팅된다. 이후, 도 6c 및 도 6d에 도시된 것과 같이 확장된 1차 코팅막(22')과 복수의 제 1 입자(20) 사이에 놓이는 복수의 제 2 입자(24)로 이루어지는 2차 코팅막(27) 위에 밀착성 고분자 기판(10)의 노광부(14)의 부착력보다 큰 부착력을 갖는 전사 기판(53)을 접촉시켰다 떼어내면, 전사 기판(53)에 1차 코팅막(22)과 2차 코팅막(27)이 혼재하는 코팅막을 전사할 수 있다.
이하, 본 발명의 실험예를 참조하여 본 발명을 좀더 상세하게 설명한다. 이러한 실험예는 본 발명을 상세하게 설명하기 위하여 예시한 것일 뿐, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
<실험예 1>
실가드(Sylgard) 184 (미국, 다우코닝) 제품에 20wt%의 경화제를 포함하여 형성된 PDMS로 이루어진 밀착성 고분자 기판을 15cm 지름의 페트리 디쉬에 준비하였다.
입자의 균일한 코팅을 위해 상기 밀착성 고분자 기판의 표면경도를 향상시키는 UV를 30분 동안 공기분위기 하에서 조사하였다.
상기 밀착성 고분자 기판 위에 120nm SiO2 입자를 올려놓은 후 라텍스 필름으로 감싼 스폰지를 이용하여 손으로 잡고 문질러서 밀착성 고분자 기판의 표면에 입자를 단층으로 코팅하였다. 단층 코팅을 위해 120nm SiO2 코팅막을 질소 가스로 불어 멀티층이 형성되어있는 부분의 입자를 제거하였다.
상기 밀착성 고분자 기판을 페트리 디쉬에 제거한 후 도 7의 장치 1과 2 사이에 고정시킨 후 도 7의 장치 3과 장치 4가 결합된 장치와 결합해 기판을 늘린다.
상기 밀착성 고분자 기판 및 상기 SiO2 코팅막 상에 자외선 경화 수지를 포함하는 레진을 위치시킨 다음에 OHP필름을 덮고 60℃ 오븐에 5분 동안 경화시킨 다음 60분 동안 UV를 조사하여 레진을 경화시켰다.
그 후, 상기 밀착성 고분자 기판을 제거하여 기판과 기판에 코팅되어있는 상기 SiO2 코팅막이 늘려진 상태로 OHP 필름상 SiO2 입자가 전이된 양각형태의 코팅 기재의 제조를 완료하였다.
도 8은 상기 코팅막 및 늘리지 않은 코팅막을 비교하기 위해 SEM(scanning electron microscope)을 측정한 결과이며, 도 8의 결과에서 알 수 있듯이 본 발명의 경우 입자가 밀착성 고분자 기판에 코팅된 후 밀착성 고분자 기판을 늘린 뒤 전이시킨 코팅 기재를 제조할 수 있음을 알 수 있었다. 또한 기존 늘리지 않은 기판을 사용한 도 9의 왼쪽 SEM 사진과 비교해서 기판을 늘려서 전이시킨 도 9의 오른쪽 SEM 사진이 입자 간 간격이 늘어나 있음을 확인할 수 있다.
<실험예 2>
실가드(Sylgard) 184 (미국, 다우코닝) 제품에 3wt%의 경화제를 포함하여 형성된 PDMS로 이루어진 밀착성 고분자 기판을 15cm 지름의 페트리 디쉬에 준비하였다.
입자의 균일한 코팅을 위해 상기 밀착성 고분자 기판의 표면경도를 향상시키는 UV를 30분 동안 공기분위기 하에서 조사하였다.
상기 밀착성 고분자 기판 위에 1200nm SiO2 입자를 올려놓은 후 라텍스 필름으로 감싼 스폰지를 이용하여 손으로 잡고 문질러서 밀착성 고분자 기판의 표면에 입자를 단층으로 코팅한다. 단층 코팅을 위해 1200nm SiO2 코팅막을 질소 가스로 불어 멀티층이 형성되어있는 부분의 입자를 제거하였다.
상기 밀착성 고분자 기판을 페트리 디쉬에 제거한 후 도 7의 장치 1과 2 사이에 고정시킨 후 도 7의 장치 3과 장치 4가 결합된 장치와 결합해 기판을 늘렸다.
상기 밀착성 고분자 기판 및 상기 SiO2 코팅막 상에 자외선 경화 수지를 포함하는 레진을 위치시킨 다음에 OHP필름을 덮고 60℃ 오븐에 5분 동안 경화시킨 다음 60분 동안 UV를 조사하여 레진을 경화시켰다.
그 후, 상기 밀착성 고분자 기판을 제거하여 기판과 기판에 코팅되어있는 상기 SiO2 코팅막이 늘려진 상태로 OHP 필름상 SiO2 입자가 전이된 양각형태의 코팅 기재의 제조를 완료하였다.
도 10은 상기 코팅막 및 늘리지 않은 코팅막을 비교하기 위해 SEM(scanning electron microscope)을 측정한 결과이며, 도 10의 결과에서 알 수 있듯이 본 발명의 경우 입자가 밀착성 고분자 기판에 코팅된 후 밀착성 고분자 기판을 늘린 뒤 전이시킨 코팅 기재를 제조할 수 있음을 확인할 수 있었다. 또한 기존 늘리지 않은 기판을 사용한 도 11의 왼쪽 SEM 사진과 비교해서 기판을 늘려서 전이시킨 도 11의 오른쪽 SEM 사진이 입자 간 간격이 늘어나 있음을 확인할 수 있었다.
앞에서 설명되고 도면에 도시된 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 특허청구범위에 기재된 사항에 의해서만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 및 변경하는 것이 가능하다. 따라서, 이러한 개량 및 변경은 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.
10 : 밀착성 고분자 기판 12, 17 : 제 1, 2 오목부
14 : 노광부 15 : 비노광부
20, 24 : 입자 22, 25, 27 : 코팅막
30 : 클램프 32 : 지지대
35, 45, 49, 53 : 전사 기판 40, 50 : 마스크

Claims (19)

  1. (a) 밀착성 고분자 기판을 준비하는 준비 단계;
    (b) 상기 밀착성 고분자 기판 위에 복수의 입자를 압력을 가하여 상기 밀착성 고분자 기판 표면에 상기 복수의 입자에 각기 대응하는 복수의 오목부가 형성되도록 하면서 코팅하여 코팅막을 형성하는 단계; 및
    (c) 상기 코팅막이 형성된 상기 밀착성 고분자 기판의 상기 입자 간 사이간격을 늘려 상기 코팅막을 확장시키는 단계를 포함하고,
    상기 (b) 단계에서 상기 복수의 입자가 비구형일 경우에는 상기 복수의 입자 중 입경이 상위 10% 입자의 평균 입경에 대한 상기 코팅막 두께의 평균값의 비율이 1.9 이하인 것을 특징으로 하는 입자 정렬을 이용한 코팅 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 (c)단계 후,
    (d) 상기 밀착성 고분자 기판의 부착력과 상이한 부착력을 갖는 전사 기판에 상기 확장된 코팅막을 전사하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 입자 정렬을 이용한 코팅 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 밀착성 고분자 기판은 실리콘 기반 고분자 물질, 랩, 표면 보호용 필름, 표면 형상의 변형이 용이한 광택을 지닌 필름 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 입자 정렬을 이용한 코팅 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 밀착성 고분자 기판은 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS), 폴리에틸렌(polyethylene, PE), 폴리비닐클로라이드(polyvinylchloride, PVC) 중에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 입자 정렬을 이용한 코팅 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 (b) 단계에서 상기 복수의 입자는 상기 밀착성 고분자 기판에 직접 접촉하는 것을 특징으로 하는 입자 정렬을 이용한 코팅 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 (b) 단계에서 상기 코팅막은 상기 복수의 입자가 단층으로 코팅되어 이루어진 것을 특징으로 하는 입자 정렬을 이용한 코팅 방법.
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 (b) 단계에서 상기 입자의 평균 입경에 대한 상기 오목부의 깊이 비율이 0.02 ~ 0.98인 것을 특징으로 하는 입자 정렬을 이용한 코팅 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 (b) 단계에서 상기 복수의 입자의 평균 입경이 10nm 내지 100㎛인 것을 특징으로 하는 입자 정렬을 이용한 코팅 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 (b) 단계에서 상기 밀착성 고분자 기판에는 상기 밀착성 고분자 기판의 변형에 의해 상기 복수의 입자에 각각 대응하도록 복수의 오목부가 함몰되게 마련되며, 상기 복수의 오목부는 가역적인 상태로 마련되는 것을 특징으로 하는 입자 정렬을 이용한 코팅 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 입자는 각각, 전하성 물질 및 비전하성 물질, 소수성 물질 및 친수성 물질 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 입자 정렬을 이용한 코팅 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 밀착성 고분자 기판의 표면에는 입체적인 3차원 구조의 패턴이 마련되는 것을 특징으로 하는 입자 정렬을 이용한 코팅 방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 (c)단계 후, 상기 밀착성 고분자 기판에 코팅된 복수의 입자를 레진에 전사한 후, 산소 플라즈마(O2 plasma)를 조사해 상기 입자가 전사된 부분을 제외한 나머지 공간을 에칭하여 모스-아이(Moth-Eye) 형태의 필름을 제조하는 것을 특징으로 하는 입자 정렬을 이용한 코팅 방법.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 (c)단계에서,
    상기 밀착성 고분자 기판은, 사방으로 균일하게 확장되거나, 길이 방향으로만 확장되거나, 폭 방향으로만 확장되는 것을 특징으로 하는 입자 정렬을 이용한 코팅 방법.
  15. (a) 밀착성 고분자 기판을 준비하는 준비 단계;
    (b) 상기 밀착성 고분자 기판 위에 복수의 입자를 압력을 가하여 상기 밀착성 고분자 기판 표면에 상기 복수의 입자에 각기 대응하는 복수의 오목부가 형성되도록 하면서 코팅하여 코팅막을 형성하는 단계;
    (c) 마스크 패턴이 형성된 마스크를 대고 상기 밀착성 고분자 기판을 향해 빛을 조사하여 상기 밀착성 고분자 기판 표면의 상기 코팅막이 형성된 영역을 부분적으로 노광함으로써, 상기 밀착성 고분자 기판 표면의 빛이 조사된 노광부의 부착력을 변화시키는 단계;
    (d) 상기 밀착성 고분자 기판의 빛이 조사된 노광부 및 조사되지 않은 비노광부와 상기 코팅막의 입자의 부착력 차이를 이용하여, 상기 코팅막을 형성하는 상기 복수의 입자에서 비노광부 또는 노광부에 배치된 입자들의 입자 제거부재에 대한 부착력 정도를 이용하여 상기 밀착성 고분자 기판으로부터 제거하는 단계; 및
    (e) 상기 코팅막이 형성된 상기 밀착성 고분자 기판의 상기 입자 간 사이간격을 늘려 상기 코팅막을 확장시키는 단계를 포함하고,
    상기 입자 제거부재는 비노광부의 부착력보다 크고 노광부의 부착력보다 작은 부착력을 가져 상기 코팅막 위에 접촉시켰다 떼어내는 경우 비노광부에 배치된 입자들을 제거하는 입자 정렬을 이용한 코팅 방법.
  16. (a) 밀착성 고분자 기판을 준비하는 준비 단계;
    (b) 상기 밀착성 고분자 기판 위에 복수의 제 1 입자를 압력을 가하여 상기 밀착성 고분자 기판 표면에 상기 복수의 제 1 입자에 각기 대응하는 복수의 제 1 오목부가 형성되도록 하면서 코팅하여 1차 코팅막을 형성하는 단계;
    (c) 마스크 패턴이 형성된 마스크를 대고 상기 밀착성 고분자 기판을 향해 빛을 조사하여 상기 밀착성 고분자 기판 표면의 상기 1차 코팅막이 형성된 영역을 부분적으로 노광함으로써, 상기 밀착성 고분자 기판 표면의 빛이 조사된 노광부의 부착력을 변화시키는 단계;
    (d) 상기 밀착성 고분자 기판의 빛이 조사된 노광부 및 조사되지 않은 비노광부와 상기 1차 코팅막의 제1 입자의 부착력 차이를 이용하여 상기 코팅막을 형성하는 상기 복수의 제 1 입자에서 비노광부 또는 노광부에 배치된 제 1 입자들의 입자 제거부재에 대한 부착력 정도를 이용하여 상기 밀착성 고분자 기판으로부터 제거하는 단계;
    (e) 상기 밀착성 고분자 기판의 상기 제 1 입자가 제거된 곳에 복수의 제 2 입자를 압력을 가하여 상기 복수의 제 2 입자에 각기 대응하는 복수의 제 2 오목부가 형성되도록 하면서 코팅하여 2차 코팅막을 형성하는 단계;
    (f) 상기 1차 코팅막 및 상기 2차 코팅막이 형성된 상기 밀착성 고분자 기판의 상기 입자간 사이 간격을 늘려 상기 1차 코팅막 및 상기 2차 코팅막을 확장시키는 단계; 및
    (g) 상기 밀착성 고분자 기판의 비노광부와 노광부의 부착력 차이를 통해 전사 기판에 상기 확장된 1차 코팅막 및 2차 코팅막 중 적어도 하나를 전사하는 단계를 포함하고,
    상기 입자 제거부재는 비노광부의 부착력보다 크고 노광부의 부착력보다 작은 부착력을 가져 상기 1차 코팅막 위에 접촉시켰다 떼어내는 경우 비노광부에 배치된 제1 입자들을 제거하는 입자 정렬을 이용한 코팅 방법.
  17. (a) 밀착성 고분자 기판을 준비하는 준비 단계;
    (b) 마스크 패턴이 형성된 마스크를 대고 상기 밀착성 고분자 기판을 향해 빛을 조사하여 상기 밀착성 고분자 기판 표면의 빛이 조사된 노광부의 부착력을 변화시키는 단계;
    (c) 상기 밀착성 고분자 기판 위에 복수의 제 1 입자를 코팅하여 1차 코팅막을 형성하는 단계;
    (d) 상기 밀착성 고분자 기판의 빛이 조사된 노광부 및 조사되지 않은 비노광부와 상기 1차 코팅막의 제1 입자의 부착력 차이를 이용하여 상기 1차 코팅막을 형성하는 상기 복수의 제 1 입자에서 비노광부 또는 노광부에 배치된 제 1 입자들의 입자 제거부재에 대한 부착력 정도를 이용해 상기 밀착성 고분자 기판으로부터 제거하는 단계;
    (e) 상기 밀착성 고분자 기판의 상기 제 1 입자가 제거된 곳에 복수의 제 2 입자를 압력을 가하여 상기 복수의 제 2 입자에 각기 대응하는 복수의 제 2 오목부가 형성되도록 하면서 코팅하여 2차 코팅막을 형성하는 단계;
    (f) 상기 1차 코팅막 및 상기 2차 코팅막이 형성된 상기 밀착성 고분자 기판의 상기 입자간 사이간격을 늘려 상기 1차 코팅막 및 상기 2차 코팅막을 확장하는 단계; 및
    (g) 상기 밀착성 고분자 기판의 비노광부와 노광부의 부착력 차이를 통해 전사 기판에 상기 확장된 1차 코팅막 및 2차 코팅막 중 적어도 하나를 전사하는 단계를 포함하고,
    상기 입자 제거부재는 비노광부의 부착력보다 크고 노광부의 부착력보다 작은 부착력을 가져 상기 1차 코팅막 위에 접촉시켰다 떼어내는 경우 비노광부에 배치된 제1 입자들을 제거하는 입자 정렬을 이용한 코팅 방법.
  18. (a) 밀착성 고분자 기판을 준비하는 준비 단계;
    (b) 상기 밀착성 고분자 기판 위에 복수의 제 1 입자를 압력을 가하여 상기 밀착성 고분자 기판 표면에 상기 복수의 제 1 입자에 각기 대응하는 복수의 제 1 오목부가 형성되도록 하면서 코팅하여 제1 코팅막을 형성하는 단계;
    (c) 상기 코팅막이 형성된 상기 밀착성 고분자 기판의 상기 제 1 입자간 사이간격을 늘려 상기 코팅막을 확장시키는 단계;
    (d) 상기 밀착성 고분자 기판에 빛을 조사하여 상기 밀착성 고분자 기판을 노광함으로써, 상기 밀착성 고분자 기판과 상기 복수의 제 1 입자 사이의 결합력을 증가시키는 단계;
    (e) 상기 밀착성 고분자 기판 표면의 상기 복수의 제 1 입자들 사이의 영역에 복수의 제 2 입자를 압력을 가하여 상기 밀착성 고분자 기판 표면에 상기 복수의 제 2 입자에 각기 대응하는 복수의 제 2 오목부가 형성되도록 코팅하여 제2 코팅막을 형성하는 단계; 및
    (f) 상기 밀착성 고분자 기판의 상기 제 1 입자 및 상기 제 2 입자들의 부착력 차이를 통해 전사 기판에 상기 제 1 입자 및 상기 제 2 입자중 적어도 하나를 전사하는 단계;를 포함하는 입자 정렬을 이용한 코팅 방법.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 (f)단계에서 상기 밀착성 고분자 기판의 상기 제 1 입자 및 상기 제 2 입자들의 부착력 차이를 통해 전사 기판에 상기 제 1 입자 및 상기 제 2 입자를 전사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 입자 정렬을 이용한 코팅 방법.
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