KR102503063B1 - 레이저 전사 다층 구성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 레이저 전사 다층 구성물은 기재, 기재 상에 적층되며 조사된 레이저에 의해 변형되는 변형층 및 변형층 상에 적층되며 변형층의 변형에 의해 점착된 전사체를 타 기재로 전사시키는 점착층을 포함하며, 변형층은 레이저에 의해 변형되는 높이/폭이 1/4 이상인 레이저 전사 다층 구성물에 관한 발명으로서, 본 발명의 레이저 전사 다층 구성물은 레이저의 의해 변형층이 팽창되는 힘을 이용하여 점착층에 부착된 전사체를 타 기재로 작고 균일하게 전사할 수 있는 레이저 전사 다층 구성물을 제공한다.
Description
본 발명은 레이저에 의해 팽창 및 변형하는 레이저 전사 다층 구성물에 관한 것으로, 레이저 조사를 통해 부착된 개별 부품을 타 기재로 전사시키는 레이저 전사 다층 구성물에 관한 것이다.
최근 광산업, 디스플레이 산업, 반도체 산업, 바이오 산업 등에서 고성능화의 요구가 증가하고 있으며 이러한 요구에 부응하기 위하여 박막화된 부품을 작고 균일하게 배열하는 기술이 필요하게 되었다. 이를 위한 방법 중에서 레이저에 의해서 변형이 발생되는 다층 구성물에 개별 부품을 부착하고 레이저에 의한 변형으로 배열하고자 하는 기재에 전사(배열)하는 기술이 개발되고 있다.
이와 같은 레이저 전사 다층 구성물을 이용한 전사 기술은 레이저광 전사법(laser induced thermal imaging; LITI) 또는 혼성 패턴 방식(Hybrid Patterning System; HPS)이라 명명되며, 레이저 전사 다층 구성물 또는 레이저 전사 다층 구성물을 이용하여 점착층 상에 부착된 개별 부품 소자를 다른 기재 및/또는 기판으로 전사시키는 모든 열 전사 요소에 관한 기술을 통칭하는 것이다.
이러한 레이저 전사 다층 구성물은 레이저 조사에 의해 변형되는 층에 카본블랙, 폴리이미드계 수지, 염료, 안료, 금속 재료 등의 광흡수제를 포함시키고, 레이저를 조사하여 팽창 혹은 기화시키는 방식을 통해 개별 부품을 전사한다. 특히, 레이저 조사에 의해 변형하는 힘에 의해 상부의 점착층에 부착된 개별부품을 타 기재로 정밀하게 전사하는 공정에 사용된다.
그러나 종래의 레이저 전사 다층 구성물을 이용한 개별 부품의 전사 방식은 최근 요구되고 있는 작고 균일하게 배열하는 기술을 달성하지 못하고 있는 실정이다. 종래의 레이저 전사 방식의 경우 레이저에 의해 팽창되는 것을 통해 개별 부품을 전사하지만, 높은 정밀도를 요구하는 공정에서 작고 균일한 배열을 달성하지 못하여 개별 부품이 정확한 위치에 전사되지 않고 위치가 틀어지거나 개별 부품이 레이저 전사 다층 구성물에 부착된 상태로 전사체에 전사되지 못하는 문제가 발생한다.
이에, 레이저에 의한 변형을 확인 및 분석하여 일정한 수준으로 구성한다면 개별 부품을 원하는 기재에 작고 균일하게 전사하는 것이 가능해지므로 레이저에 의한 변형 수준을 확인하여 관리함으로써, 작고 균일한 배열을 가능하게 하는 레이저 전사 다층 구성물에 대한 연구를 진행하여 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 개별 부품을 작고 균일하게 전사할 수 있는 레이저 전사 다층 구성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 상기 및 다른 목적과 이점은 바람직한 실시예를 설명한 하기의 설명으로부터 분명해질 것이다.
상기 목적은, 광 투과율이 85% 이상인 기재, 기재 상에 적층되며 조사된 레이저에 의해 변형되는 변형층 및 변형층 상에 적층되며 변형층의 변형에 의해 점착된 전사체를 타 기재로 전사시키는 점착층을 포함하며, 변형층의 변형 형상은 레이저에 의해 변형되는 높이/폭이 1/4 이상인 레이저 전사 다층 구성물에 의해 달성된다.
바람직하게는, 조사된 레이저의 펄스는 500 내지 1,500 KHz인 것일 수 있다.
바람직하게는, 기재는 유리 또는 필름 형태의 물질로 구성되는 것일 수 있다.
바람직하게는, 변형층의 레이저에 의한 변형 형상은 반구 또는 사다리 형태인 것일 수 있다.
바람직하게는, 변형층은 300 내지 1,500nm 파장대의 레이저에 의해 변형되는 것일 수 있다.
바람직하게는, 변형층은 바인더 및 광흡수제를 포함하는 것일 수 있다.
바람직하게는, 광흡수제는 흡수 파장이 300 내지 1,500nm인 것일 수 있다.
바람직하게는, 점착층 표면에 부착된 전사체를 더 포함하는 것일 수 있다.
바람직하게는, 점착층 상에 부착되는 전사체는 가로 또는 세로 길이 중 적어도 하나가 300㎛ 이하인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 전사 다층 구성물은 레이저에 의한 변형 수준을 관리하여 개별 부품을 원하는 기재로 작고 균일하게 전사하여 보다 정밀한 부품의 전사를 가능하게 한다.
다만, 본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 전사 다층 구성물의 단면도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 전사 다층 구성물의 전사 과정을 설명하는 도면이다.
도 3a는 실시예에 대한 SEM 촬영 결과를 나타내는 도면이다.
도 3b는 비교예 1에 대한 SEM 촬영 결과를 나타내는 도면이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 전사 다층 구성물의 전사 과정을 설명하는 도면이다.
도 3a는 실시예에 대한 SEM 촬영 결과를 나타내는 도면이다.
도 3b는 비교예 1에 대한 SEM 촬영 결과를 나타내는 도면이다.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 숙련자에 의해 통상적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 갖는다. 상충되는 경우, 정의를 포함하는 본 명세서가 우선할 것이다. 또한 본 명세서에서 설명되는 것과 유사하거나 동등한 방법 및 재료가 본 발명의 실시 또는 시험에 사용될 수 있지만, 적합한 방법 및 재료가 본 명세서에 기재된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 전사 다층 구성물의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 전사 다층 구성물은 기재(110), 기재(110) 상에 적층된 변형층(120) 및 변형층(120) 상에 적층된 점착층(130)을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 전사 다층 구성물은 개별부품(전사체)을 부착시켜 타 기재로 전사시키기 위한 점착층(130)을 구비하고 있으며, 투과율 85% 이상의 기재(110)를 포함하고, 레이저에 의한 변형층의 변형 형상은 높이/폭의 수치가 1/4 이상으로 개별부품을 작고 균일하게 전사 가능하다.
기재(110)
기재(110)는 레이저 전사 다층 구성물의 구성요소 중 최하위층에서 지지체 역할을 수행하는 것으로, 레이저 전사 다층 구성물의 제조 시, 레이저 전사 다층 구성물과 피전사체의 합지 시 및 전사가 끝난 후 피전사체에서 레이저 전사 다층 구성물의 제거와 같은 프로세스에서 점착층(130) 상에 부착되는 개별 부품(전사체)를 지지하는 역할을 수행한다.
전사 공정 수행 시 레이저의 조사방향이 변형층(120) 방향이 아니라 기재(110)를 통과하여 조사되므로, 변형층(120)이 요구되는 팽창 정도를 달성할 수 있도록 기재(110)는 높은 광 투과율이 요구된다.
이에, 기재(110)는 조사되는 레이저의 통과를 위하여 광 투과율이 85% 이상인 것이 바람직하다. 기재(110)의 광 투과율이 85% 미만인 경우 레이저에 의해서 변형이 발생하는 층에 도달하는 레이저의 양이 줄어들어 변형 발생이 어려워지거나 변형 발생 정도가 낮아져서 레이저 효율이 저하된다.
특히, 레이저 전사 다층 구성물은 기재(110), 변형층(120) 및 점착층(130)이 순차적으로 적층된 형태를 가지며, 점착층(130) 상에 위치한 개별부품을 전사시키기 위하여 기재(110)의 변형층(120)이 위치한 면의 반대면에서 레이저를 조사하기 때문에, 기재(110)는 높은 광 투과율을 요구한다.
기재(110)를 구성하는 성분 및 형태로는 상기 투과율 특성만 만족한다면 어떤 성분이라도 적용이 가능하지만, 취급성이 좋은 유리 혹은 필름 형태의 물질로 구성되어 있는 것을 선택하는 것이 바람직하다.
예컨대, 필름 형태의 기재(110)는 폴리카보네이트, 폴리올레핀, 폴리비닐 수지 또는 폴리에스테르 또는 이들의 조합을 포함하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 또는 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN) 필름과 같은 투과율이 높은, 즉 전투과율(550㎚ 광원)이 85% 이상의 고분자 필름이 기재(110)로 사용될 수 있다. 또한, 기재(110)는 직쇄형 폴리에스테르를 포함할 수 있다.
또한, 기재(110)에 사용되는 고분자는 다른 목적, 예를 들어, 열팽창성 광흡수층과의 접착성 향상을 위하여 프라이머 처리 또는 조도(거칠기)처리된 것이거나, 열안정성 향상을 위하여 연신, 열처리 또는 발수 처리된 것이거나, 빛의 투과성 조절을 위하여 소량의 미립자 또는 충전제를 함유하거나 발수 처리된 것일 수 있다.
또한, 기재(110)는 필요에 따라 기재(110) 상에 적층되는 변형층(120)과의 접착력을 조절하기 위하여 계면에 프라이머층(미도시)을 더 포함할 수 있다. 프라이머층은 기재(110)와 변형층(120) 사이의 접착력을 향상시키고, 이들 사이의 온도 전달 및 광 전달을 제어할 수 있다.
또한, 기재(110)의 두께는 50㎛ 내지 3mm인 것이 바람직하다. 이때 기재의 두께가 50㎛ 미만인 경우 지지층의 기능을 못하며, 3mm 초과인 경우 공정성이 떨어지는 문제를 가진다.
변형층
(120)
변형층(120)은 조사된 레이저에 의해 팽창 혹은 기화되며, 이를 위해 변형층(120)은 해당되는 레이저의 파장대에 반응하는 물질을 포함한다. 레이저에 의해서 발생되는 변형은 해당되는 레이저의 파장대에 반응하는 물질에 의하여 그 층이 부풀어 오르거나 탈락하는 등의 여러 가지 방식이 제안될 수 있으나 탈락하는 방식은 개별 부품을 타 기재로 전사시 원하는 위치에 부착하는데 어려움이 있으므로 부풀어 오르는 방식을 일반적으로 사용한다.
이와 같은 변형층(120)은 300 내지 1,500nm 파장대의 레이저에 의해 변형 형상이 발생하는 것이 바람직하다.
일 실시예에서, 변형층(120)은 바인더 및 광흡수제를 포함한다. 이 중 광흡수제는 조사된 레이저(광)을 흡수하여 이를 열로 전환함으로써 변형층(120)이 팽창하여, 점착층(130) 상의 개별부품(전사체)를 전사대상으로 전사하는 동력을 제공한다. 이를 위해 광흡수제는 전자기 스펙트럼의 적외선, 가시광선 및/또는 자외선 영역의 빛을 흡수하고, 흡수된 광을 열로 전환시킨다. 이와 같은 광흡수제는 전사에 사용되는 파장 영역 또는 특정 파장의 빛은 고도로 흡수하지만, 다른 파장 영역 또는 특정 파장 이외의 빛은 투과 또는 반사시켜 훨씬 덜 흡수하는 것일 수 있다.
본 발명에서 광흡수제가 흡수하는 빛의 파장 영역은 특별한 제한 없이 사용될 수 있다. 다만, 광흡수제의 흡수 파장은 레이저 파장을 고려하여 사용된다. 레이저 파장대는 주로 700nm 이상의 장파장대와 700nm 미만의 단파장대로 나눌 수 있으며 장파장대는 레이저 소스 가격이 상대적으로 저렴한 반면에 에너지가 낮은 단점이 있으며 단파장대는 레이저 소스 가격이 상대적으로 높은 반면에 에너지가 높은 장점이 있다.
본 발명에서의 변형 형상은 부풀어오르는 형태이므로 단파장대의 레이저 소스를 사용할 경우 에너지가 높아서 변형층이 탈락하는 문제가 발생하여 조건 확보에 어려움이 있으므로 바람직하게는 장파장대 레이저 소스가 부풀어 오르는 형태에는 적합하다.
다만, 조사 시간을 짧게 하는 등 생산성을 향상시키는 방법으로 단파장대의 높은 에너지를 가지는 레이저 소스를 사용하는 것이 가능하므로, 이에 따라 700nm 미만의 단파장대를 흡수하는 광흡수제 또한 사용 가능하다.
이에, 광흡수제는 흡수 파장이 300 내지 1,500nm인 것이 바람직하다. 이때 흡수 파장이 300nm 미만인 경우 에너지가 너무 높아서 변형층이 타버리는 문제가 생기고, 1,500nm를 초과하는 경우 에너지가 낮아서 생산성이 떨어지는 문제가 생긴다.
일례로서, 광흡수제는 최대 흡수 파장이 900~1,200nm인 하기 화학식 1 및 2로 표시되는 디이모늄 염(diimmonium salt)계 염료를 사용할 수 있다.
(화학식 1)
화학식 1에서, n은 1 또는 2이고; R1 내지 R8은 각각 독립적으로 C1-C10의 치환 또는 비치환된 직쇄상 또는 분지상의 알킬로서, R1 내지 R8이 치환된 경우 치환기는 시아노기, 니트로기, 카르복실기, 설폰시, 할로겐기, 히드록실기, C1-C8의 알콕시기, 알콕시알콕시기, 아릴옥시기 또는 알킬아미노이고; X는 하기 화학식 2로 표시되는 플루오로알킬 포스페이트 음이온이다.
(화학식 2)
화학식 2에서, x는 0 또는 1이고; y는 1, 2 또는 3이며; z는 6-y이고; R9 내지 R13은 각각 독립적으로 수소 또는 불소이다.
디이모늄염계 염료는 근적외선 영역(구체적으로, 780~1,500㎚ 파장영역)에서의 흡광도가 다른 광흡수제에 비하여 우수한 반면에, 가시광선 영역에서의 흡광도는 낮아 근적외선에 의한 광열변환의 효율은 높으면서도 가시광선 영역에서의 투명성은 높은 수준을 유지할 수 있다.
이와 같은 디이모늄계 염료의 상용화된 제품의 일례로 CIR-1081(Japan Carlit Co.)을 포함할 수 있다.
또한, 변형층(120)에 사용되는 바인더는 광흡수제와 양호한 상용성을 나타내고, 기재(110) 및 점착층(130)의 접착성을 크게 저하시키지 않으면서 변형층(120)에 광흡수제를 더 많이 포함시킬 수 있는 수지로서 열경화성 내지 UV경화성 수지일 수 있다.
예컨대, 바인더는 폴리에스테르계 수지, 아크릴계 수지, 폴리우레탄계 수지, 멜라민계 수지 또는 이들의 조합을 포함하는 것이 바람직하다. 이때, 폴리에스테르계 수지는 술폰화되거나 술폰화되지 않은 것일 수 있다. 또한 아크릴계 수지는 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리메탈메타아크릴레이트, 폴리아크릴산, 상기 각 물질과 폴리올레핀의 공중합체, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
변형층(120)은 상술한 바인더와 광흡수제를 사용하여 수성 코팅제 또는 유성 코팅제를 제조한 후, 코팅제를 기재(110) 상에 코팅하여 형성되는 것일 수 있다. 이때, 변형층(120)을 형성하는 코팅제는 가교제, 보습제, 계면활성제, pH 조절제, 점도조절제, 공용매 또는 이들의 조합을 더 포함할 수 있다.
또한, 광흡수제는 바인더와 함께 변형층(120)을 구성하여 기재(110) 및 점착층(130)과의 접착성을 조절할 수 있다.
또한, 변형층(120)은 조사된 레이저에 의해 팽창되는 높이/폭의 값이 1/4 이상인 것이 바람직하다. 높이/폭 값이 1/4 미만인 경우 팽창 높이 대비 폭이 크므로 미세한 개별 부품(전사체)을 피전사체에 전사할 때 전사체간의 간격이 커져야 되므로 좁은 간격으로 배열 전사하기 어려운 문제를 가진다.
본 발명에서 변형층(120)이 조사된 레이저에 의해 팽창되는 높이/폭의 값이 1/4 이상인 것을 달성하기 위해서는, 변형층(120)은 조사되는 레이저의 파장이 300 내지 1,500nm인 것과 동시에 조사되는 레이저의 펄스가 500 내지 1,500 kHz인 것이 바람직하다. 이때, 레이저의 펄스가 500 kHZ 미만인 경우 에너지가 낮아 팽창이 제대로 되지 않으므로 피사체의 전사가 어려워져 레이저 조사 횟수를 늘려야 하는 문제를 가지며, 1,500 kHz 초과인 경우 발생되는 열에 의해 전사체의 전사가 이루어지지 않는 문제를 가진다.
한편, 레이저 조사에 의한 변형층(120)의 변형 형상(형태)는 레이저 조사 설비에 따라서 그 형태가 달라질 수 있으며 바람직한 형태는 반구 형태 또는 사다리 단면 형태이다. 반구 형태는 개별 부품을 타 기재로 쉽게 전사할 수 있으며 사다리 형태는 개별 부품의 부착이 용이하기 때문이다.
또한, 변형층(120)에 조사되는 레이저 소스는 다양한 파장대의 레이저 소스를 사용할 수 있으나, 변형층(120)에 포함된 광흡수제에 대응하는 파장대의 레이저가 요구된다. 레이저 파장대는 주로 700nm 이상의 장파장대와 700nm 미만의 단파장대로 나눌 수 있으며 장파장대는 레이저 소스 가격이 상대적으로 저렴한 반면에 에너지가 낮은 단점이 있으며 단파장대는 레이저 소스 가격이 상대적으로 높은 반면에 에너지가 높은 장점이 있다.
본 발명에서의 변형 형상은 부풀어오르는 형태이므로 단파장대의 레이저 소스를 사용할 경우 에너지가 높아서 변형층이 탈락하는 문제가 발생하여 조건 확보에 어려움이 있으므로 바람직하게는 장파장대 레이저 소스를 사용하는 것이 변형층(120)의 변형 형태가 부풀어 오르는 형태를 가지도록 하는 것에 적합하다. 다만, 레이저의 조사 시간을 짧게 하는 등 생산성을 향상시키는 방법으로 단파장대의 높은 에너지를 가지는 레이저 소스를 사용하는 것도 가능하다.
또한, 변형층(120)에서 변형이 일어나기 위해서는 소정의 레이저 파워가 필요하다. 이때, 레이저 파워가 적을 경우 원하는 수준의 변형이 일어나지 않는 반면, 레이저 파워가 클 경우 높이 방향으로의 변형보다 폭 방향으로의 변형 형태가 커지므로 변형층에 맞는 레이저 파워를 사용하여야 하며 레이저 파워가 너무 클 경우에는 변형층이 터져 버리는 경우도 있을 수 있다.
점착층
(130)
점착층(130)은 변형층(120) 상에 형성되며, 개별부품(전사체)를 접착시켜 고정하고 변형층(120)의 팽창에 의해 개별부품(전사체)을 피전사체에 전사시키는 역할을 수행한다.
점착층(130)의 표면 점착력이 피전사체의 점착력보다 높을 경우, 변형층(120)의 팽창에 의해 개별부품(전사체)이 피전사체로 전사되지 않는 문제가 발생한다. 따라서, 점착층(130)의 표면 점착력은 피전사체의 점착력보다 낮은 점착력을 가지는 것이 바람직하다.
점착층(130)은 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 에폭시, 폴리스티렌, 폴리우레탄, 폴리설폰, 폴리에스테르, 폴리이미드, 폴리실리콘 또는 이들의 조합을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 점착층(130) 상에 부착되는 개별부품(전사체)의 크기는 가로 및 세로 길이 중 적어도 하나는 300㎛ 이하인 것이 바람직하다. 모든 가로 및 세로 길이가 300㎛를 초과하는 경우 피전사체의 무게로 인하여 점착층에 부착이 어려우며 또 전사체의 크기가 크므로 굳이 레이저로 전사할 필요성이 없게 된다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 전사 다층 구성물의 전사 과정을 설명하는 도면으로, 도 2a는 레이저 조사 전을 나타내고, 도 2b는 레이저 조사 후를 나타낸다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 기재(110), 변형층(120) 및 점착층(130)이 순차적으로 적층된 레이저 전사 다층 구성물의 점착층(130)에 전사체인 개별 부품(10)이 부착된 상태에서, 개별 부품(10)과 소정의 거리가 이격된 위치에 피전사체(20)가 위치한다. 그리고 레이저 전사 다층 구성물의 기재(110) 방향 위치에서 레이저(30)가 조사된다. 이때, 변형층(120)의 광흡수제가 조사된 레이저를 흡수하여 발열함으로서 변형층(120) 내부에 캐비티(Cavity)를 형성하여 변형층(120)을 팽창(121)시킨다.
이와 같이, 변형층(120)이 조사된 레이저에 의해 팽창(121)됨에 따라 점착층(130) 상의 개별 부품(10)이 피전사체(20) 표면에 전사된다.
그리고 레이저 조사에 의해 팽창된 변형층(120)의 높이(h)/폭(w) 값은 1/4 이상을 만족하는 것이 바람직하다. 이때, 변형층(120)의 높이(h)는 변형 형상(121)의 높이(h)를 의미하고, 폭(w)은 변형 형상(121)의 폭(h)을 의미한다.
또한, 레이저에 의한 변형 현상 즉 부풀어 오르는 형태는 변형층(120)의 성분, 비율 및 레이저 조사 장비의 조사 조건에 따라서 달라질 수 있으며 어떤 방식으로 구현하더라도 레이저에 의한 변형층(120)의 변형 형상은 높이/폭의 수치가 1/4 이상이 되도록 함으로써, 점착층(130) 상에 위치한 개별부품(전사체)가 정확하게 원하는 위치에 부착시킬 수 있는 확률과 정밀도를 올릴 수 있다.
만일, 변형층(120)의 팽창되는 높이/폭의 값이 1/4 미만인 경우 개별 부품(전사체)을 전사하기에 너무 낮은 변형 수치로 전사 확률이 떨어지며 또 개별 부품을 좁은 간격으로 부착하기에 어려움이 있다. 그 이유는 레이저에 의해서 개별 부품을 복수개로 전사할 시에 개별 부품간 간섭이 발생하기 때문이며 특히 개별 부품의 가로, 세로 길이 중 적어도 하나가 300㎛ 이하의 작은 개별 구품을 전사할 경우에는 레이저에 의한 변형 형상의 영향을 많이 받게 되므로 변형 형상의 높이/폭 수치가 1/4 이상이 바람직하다.
이때, 레이저에 의한 변형 형상의 높이/폭 수치가 1/4 이상이 되기 위해서는 레이저의 조사 조건도 중요한 요건이 되며, 또한 레이저의 조사 조건에 따라서 변형 형상의 높이/폭 수치가 1/4 이상이 되더라도 가로 또는 세로 길이 중 적어도 하나가 300um 이하인 전사체의 전사에 영향을 미친다. 또한, 조사되는 레이저의 펄스는 500 내지 1,500 kHz인 것이 바람직하다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
[실시예]
두께가 100㎛이고, 광 투과율이 90%인 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(XG7PH8, 도레이첨단소재)을 기재로 사용하였다.
다음으로, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름의 일면에 700nm 이상의 파장대를 흡광하는 디이모늄 염계 염료(CIR1081, Japan Carlit Co.)와 바인더인 멜라민 수지를 유기 용매에 혼합한 코팅액을 도포하고 80℃의 온도에서 1분 동안 열건조하여 두께 3㎛의 변형층을 형성하였다. 이때, 변형층을 형성하는 코팅액은 멜라민 수지 100 중량부에 대해 디이모늄 염계 염료 2 중량부를 포함한다.
이후, 열경화성 아크릴 수지(삼화페인트, SA3000) 및 용매(사이클로헥사논과 메틸에틸케톤의 혼합물)를 혼합하여 고형분 함량이 35중량%인 점착층의 조액을 제조하여 변형층 상에 도포한 후 110℃의 온도에서 2분동안 열건조하여 평균두께 3㎛의 점착층을 형성하여 레이저 변형 다층 구성물을 제조하였다. 또한, 전사 과정에서 표 1과 같은 레이저 펄스를 조사하여 변형층을 변형시켰다.
[비교예 1]
기재로 두께가 100㎛이고, 광 투과율이 69%인 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(XZ32, 도레이첨단소재)를 사용한 것과 전사 과정에서 표 1과 같은 레이저 펄스를 조사하여 변형층을 변형시킨 것을 제외하고는 실시예와 동일하게 레이저 변형 다층 구성물을 제조하였다.
[비교예 2]
전사 과정에서 표 1과 같은 레이저 펄스를 조사하여 변형층을 변형시킨 것을 제외하고는 실시예와 동일하게 레이저 변형 다층 구성물을 제조하였다.
실시예 및 비교예 1과 2에서 제조된 다층 구성물에 대하여, 하기 실험예를 통해 물성을 평가하여, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
[실험예]
(1) 광투과율 측정
실시예 및 비교예에서 사용한 기재의 광투과율을 니폰덴쇼쿠사의 헤이즈미터기 NDH-2000으로 측정하였다.
(2) 레이저 조사 및 개별 부품의 전사
두께 100㎛, 폭 125㎛, 길이 220㎛ 크기의 Blue LED Chip(리드만社)을 상기 실시예 및 비교예에 따른 레이저 전사 다층 구성물의 점착층 상에 부착하였다. 그리고 도 2에서와 같이 1064nm 피코(Pico)초 레이저 소스를 이용하여 Blue LED Chip 부위에 레이저를 조사하여 피전사 기재(실리콘계 점착필름)로 전사되는 것을 확인하였으며 주사전자현미경(SEM) 분석을 통하여 레이저 조사에 의한 변형 형태를 확인하였다.
이때, 변형 형태의 변화를 확인하기 위하여 레이저 파워를 각각 2W(Watt)부터 6W까지 1 Watt씩 증가시키면서 레이저 조사를 진행하였다.
(3) 높이 및 폭 측정
실험예 2의 레이저 조사를 통해 팽창된 변형층의 변형 높이와 폭을 측정하였다. 구체적으로 동일 레이저 전사 다층 구성물에서 얻은 샘플에 대하여 두께방향으로 절단한 후, 그 절단면의 주사현미경(SEM) 사진을 촬영하여 레이저 조사 부위의 팽창 높이 및 폭을 측정하였다.
(4) 전사상태 확인
피전사 기재에 전사된 Blue LED Chip의 상태를 현미경으로 관찰하였다.
이때, 점착층 상의 Blue LED Chip이 피전사 기재로 전사되는 경우 양호, 피전사 기재로 전사되지 않은 Blue LED Chip이 존재하면 불량으로 판단하였다.
| 항목 | 기재 광투과율 |
레이저 펄스 | 레이저 파워 |
높이 (㎛) |
폭 (㎛) |
높이/폭 | 전사상태 |
| 실시예 | 90% | 500 KHz |
2W | 3.6 | 11.9 | 0.30 | 양호 |
| 3W | 4 | 12.2 | 0.33 | 양호 | |||
| 4W | 4.3 | 12.3 | 0.35 | 양호 | |||
| 5W | 4.4 | 15.1 | 0.29 | 양호 | |||
| 6W | 4.5 | 16.4 | 0.27 | 양호 | |||
| 1,500 KHz | 2W | 5.36 | 18.40 | 0.29 | 양호 | ||
| 3W | 5.80 | 19.20 | 0.30 | 양호 | |||
| 4W | 6.00 | 20.30 | 0.30 | 양호 | |||
| 5W | 6.30 | 22.30 | 0.28 | 양호 | |||
| 6W | 6.50 | 24.20 | 0.27 | 양호 | |||
| 비교예1 | 69% | 500KHz | 2W | 1.96 | 14.80 | 0.13 | 불량 |
| 3W | 2.20 | 15.50 | 0.14 | 불량 | |||
| 4W | 2.20 | 15.90 | 0.14 | 불량 | |||
| 5W | 2.80 | 16.20 | 0.17 | 불량 | |||
| 6W | 2.60 | 16.30 | 0.16 | 불량 | |||
| 1500KHz | 2W | 2.35 | 22.61 | 0.10 | 불량 | ||
| 3W | 7.10 | 23.62 | 0.30 | 불량 | |||
| 4W | 7.33 | 23.89 | 0.31 | 불량 | |||
| 5W | 7.41 | 24.01 | 0.31 | 불량 | |||
| 6W | 7.50 | 26.11 | 0.29 | 불량 | |||
| 비교예2 | 90% | 1600KHz | 2W | 6.43 | 22.61 | 0.28 | 불량 |
| 3W | 7.10 | 23.62 | 0.30 | 불량 | |||
| 4W | 7.33 | 23.89 | 0.31 | 불량 | |||
| 5W | 7.41 | 24.01 | 0.31 | 불량 | |||
| 6W | 7.50 | 26.11 | 0.29 | 불량 | |||
| 400KHz | 2W | 2.6 | 8.1 | 0.32 | 불량 | ||
| 3W | 2.7 | 8.6 | 0.31 | 불량 | |||
| 4W | 2.7 | 8.6 | 0.31 | 불량 | |||
| 5W | 2.8 | 9.5 | 0.29 | 불량 | |||
| 6W | 2.9 | 10.2 | 0.28 | 불량 |
표 1을 살펴보면, 실시예에서는 모두 높이/폭 값이 1/4 이상이고, 이때는 전사 상태가 양호한 반면에, 비교예 1 및 2는 기재 광투과율 및 레이저 펄스에 따라 모든 레이저 파워 하에서 충분히 팽창되지 않아 높이/폭 값이 1/4 미만이 되거나 또는 레이저 펄스 문제로 인해 제대로 전사가 이루어지지 않은 것을 확인할 수 있다. 특히, 조사된 레이저 펄스가 1500kHz 이상인 경우 기재 광투과율이 90%이고 팽창된 높이/폭이 1/4 이상을 달성하였음에도 전사되지 않은 것을 알 수 있다.
보다 구체적으로, 레이저 펄스가 500~1500KHz 범위 내에 해당하더라도 기재의 투과율이 각각 90%와 69%로 다를 경우에는 다음과 같은 문제를 가진다. 레이저 펄스가 500KHz이고 레이저 파워가 2W일 때의 실시예와 비교예 1의 팽창되는 높이와 폭을 비교하면, 실시예의 변형 높이(h)는 5.36㎛이고, 폭(w)은 18.4㎛로서, 이의 높이/폭 값은 0.29이므로 1/4 이상인 것을 알 수 있는 반면에, 기재 광투과율이 69%인 비교예 1은 실시예와 동일하게 500 kHz의 레이저 펄스를 조사하였음에도 변형 높이(h)는 1.96㎛이고, 폭(w)은 14.8㎛로서, 이의 높이/폭 값은 0.14이므로 1/4 미만으로, 이로 인해 전사상태가 불량한 것을 알 수 있다.
비교예 2에서는 레이저 펄스가 1,500kHz를 초과하여 수치가 올라감으로써 팽창 높이/폭 값이 1/4 이상이 되지만, 조사되는 레이저 펄스가 1,500kHz를 초과하여 전사체의 전사가 불량한 것을 확인하였다. 이는 레이저 펄스의 값이 1,500kHz를 초과함에 따라 발생되는 열에 의해서 전사체의 전사가 이루어지지 않기 때문이다.
또한, 비교예 2에서 레이저 펄스의 수치가 500kHz 미만인 경우 팽창 높이가 낮아서 전사상태가 불량한 것을 알 수 있다.
이와 같이, 높이/폭 값이 1/4 이상이며 레이저 펄스가 500~1500KHz인 실시예는 Blue LED Chip(323)이 피전사 기재로 제대로 전사(313)된 반면에, 높이/폭 값이 1/4 미만이거나 레이저 펄스값이 500~1,500KHz 범위를 벗어난 비교예 1 및 2의 경우 Blue LED Chip이 피전사 기재로 전사되지 않고 점착층 상에 남아있는 것을 확인할 수 있다. 즉, 레이저에 의해 팽창되는 변형층의 변형 형상이 가지는 높이/폭 값이 1/4 이상이며 조사되는 레이저 펄스 값이 500~1,500KHz일 때 개별 부품이 안정되게 전사되는 것을 알 수 있다.
또한, 도 3a는 실시예에 대한 SEM 촬영 결과를 나타내고, 도 3b는 비교예 1에 대한 SEM 촬영 결과를 나타낸다. 도 3a 및 도 3b에 기재된 바와 같이, 투과율이 높은 기재를 적용한 실시예는 레이저에 의한 변형이 명확하게 확인되지만, 투과율이 낮은 기재를 적용한 비교예 1은 레이저에 의한 변형이 미미하게 확인되는 것을 알 수 있다. 보다 구체적으로, 실시예의 점착층 표면의 결과(311)와 실시예의 팽창 형상을 확대한 결과(312)를 비교예 1의 점착층 표면의 결과(321)와 비교예 1의 팽창 형상을 확대한 결과(322)를 비교하면, 실시예의 변형 형상은 뚜렷하게 나타나는 반면에, 비교예 1의 변형 형상은 상대적으로 팽창이 덜 된 것을 확인할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
10: 개별부품(전사체)
20: 피전사체
30: 레이저
110: 기재
120: 변형층
130: 점착층
20: 피전사체
30: 레이저
110: 기재
120: 변형층
130: 점착층
Claims (9)
- 광 투과율이 85% 이상인 기재;
상기 기재 상에 적층되며, 조사된 레이저에 의해 변형되는 변형층; 및
상기 변형층 상에 적층되며, 상기 변형층의 변형에 의해 점착된 전사체를 타 기재로 전사시키는 점착층;
을 포함하며,
상기 조사된 레이저의 펄스는 500 내지 1,500 KHz이고 조사된 레이저의 파장은 300 내지 1,500nm이며,
상기 변형층의 변형 형상은 레이저에 의해 변형되는 높이/폭이 1/4 이상이고,
상기 변형층은 광흡수제로 최대 흡수 파장이 900~1,200nm인 디이모늄 염계 염료를 포함하는, 레이저 전사 다층 구성물. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 기재는 유리 또는 필름 형태의 물질로 구성되는, 레이저 전사 다층 구성물. - 제1항에 있어서,
상기 변형층의 레이저에 의한 변형 형상은 반구 또는 사다리 형태인, 레이저 전사 다층 구성물. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 변형층은 바인더를 더 포함하는, 레이저 전사 다층 구성물. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 점착층 표면에 부착된 전사체를 더 포함하는, 레이저 전사 다층 구성물. - 제8항에 있어서,
상기 점착층 상에 부착되는 전사체는 가로 또는 세로 길이 중 적어도 하나가 300㎛ 이하인, 레이저 전사 다층 구성물.
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| KR1020210158642 | 2021-11-17 |
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| KR1020220055775A KR102503063B1 (ko) | 2021-11-17 | 2022-05-04 | 레이저 전사 다층 구성물 |
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Citations (4)
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| JP4357937B2 (ja) | 2003-11-18 | 2009-11-04 | 大日本印刷株式会社 | レーザー転写フィルム及びカラーフィルターの製造方法 |
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-
2022
- 2022-05-04 KR KR1020220055775A patent/KR102503063B1/ko active IP Right Grant
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