KR102678247B1 - Laser painting method and pattern structure formed thereby - Google Patents

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Abstract

레이저 페인팅 방법이 제공된다. 상기 레이저 페인팅 방법은, 기판을 준비하는 단계, 상기 기판을, 베이스 금속을 포함하는 전구체 용액 내에 침지시키는 단계, 및 상기 전구체 용액 내에 침지된 상기 기판에 레이저를 조사하여, 상기 기판 상에 상기 전구체 용액으로부터 수열 성장(hydrothermal growth)된 베이스 금속 패턴을 형성하는 단계를 포함하되, 상기 레이저의 스캐닝 속도(scanning speed) 및 상기 레이저의 조사 시간을 조절하여, 상기 베이스 금속 패턴의 두께를 제어하고, 상기 베이스 금속 패턴의 두께에 따라서 상기 베이스 금속 패턴의 색상(color)이 제어되는 것을 포함하는 레이저 페인팅 방법. A laser painting method is provided. The laser painting method includes preparing a substrate, immersing the substrate in a precursor solution containing a base metal, and irradiating a laser to the substrate immersed in the precursor solution to form the precursor solution on the substrate. Forming a base metal pattern hydrothermally grown from the base metal pattern, controlling the thickness of the base metal pattern by controlling the scanning speed of the laser and the irradiation time of the laser, and controlling the thickness of the base metal pattern. A laser painting method comprising controlling the color of the base metal pattern according to the thickness of the metal pattern.

Description

레이저 페인팅 방법 및 이에 의해 형성된 패턴 구조체 {Laser painting method and pattern structure formed thereby}Laser painting method and pattern structure formed thereby}

본 발명은 레이저 페인팅 방법 및 이에 의해 형성된 패턴 구조체에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 수열 성장된 베이스 금속 패턴을 통해 색상이 구현되는 레이저 페인팅 방법 및 이에 의해 형성된 패턴 구조체에 관련된 것이다. The present invention relates to a laser painting method and a pattern structure formed thereby, and more specifically, to a laser painting method in which color is realized through a hydrothermally grown base metal pattern and a pattern structure formed thereby.

미세 착색은 장식 및 고해상도 디스플레이의 중요한 주제일 뿐만 아니라, 광전자의 특성 및 성능과 밀접한 관련이 있다. 마이크로 스케일로 제어된 착색은, 물 분할 셀(water splitting cell)의 광 수확(light-harvesting) 특성, 포토 다이오드의 응답성, 통합 포토닉 장치(integrated photonic device)의 전송 대역폭 등과 같이 파장에 따른 광전자 반응을 일으키는 장치 내의 전계 강도에 중요한 영향을 미치는 것으로 입증되었다. 이에 따라, 광전자 장치에 사용될 수 있는 미세 착색과 관련된 다양한 연구들이 지속적으로 수행되고 있다. Microcoloration is not only an important topic for decoration and high-resolution displays, but is also closely related to the properties and performance of optoelectronics. Microscale controlled coloration can be used to determine wavelength-dependent photoelectronic properties, such as the light-harvesting properties of water splitting cells, the responsiveness of photodiodes, and the transmission bandwidth of integrated photonic devices. It has been proven to have a significant effect on the electric field strength within the device causing the reaction. Accordingly, various studies related to microcoloring that can be used in optoelectronic devices are continuously being conducted.

본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 다양한 형상 및 색상의 패턴 구조체를 간소화된 공정으로 제조할 수 있는 레이저 페인팅 방법 및 이에 의해 형성된 패턴 구조체를 제공하는 데 있다. One technical problem to be solved by the present invention is to provide a laser painting method capable of manufacturing pattern structures of various shapes and colors through a simplified process, and a pattern structure formed thereby.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 기호, 문자, 도형, 숫자, 또는 로고 등과 같은 거시적 형상들을 효과적으로 표시할 수 있는 레이저 페인팅 방법 및 이에 의해 형성된 패턴 구조체를 제공하는 데 있다. Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a laser painting method that can effectively display macroscopic shapes such as symbols, letters, figures, numbers, or logos, and a pattern structure formed thereby.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 재현성이 높은 레이저 페인팅 방법 및 이에 의해 형성된 패턴 구조체를 제공하는 데 있다. Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a highly reproducible laser painting method and a pattern structure formed thereby.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 향후 광전자 장치 분야에서 다양하게 적용될 수 있는 레이저 페인팅 방법 및 이에 의해 형성된 패턴 구조체를 제공하는 데 있다. Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a laser painting method and a pattern structure formed thereby that can be variously applied in the field of optoelectronic devices in the future.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다. The technical problems to be solved by the present invention are not limited to those described above.

상술된 기술적 과제들을 해결하기 위해 본 발명은 레이저 페인팅 방법을 제공한다. In order to solve the above-mentioned technical problems, the present invention provides a laser painting method.

일 실시 예에 따르면, 상기 레이저 페인팅 방법은 기판을 준비하는 단계, 상기 기판을, 베이스 금속을 포함하는 전구체 용액 내에 침지시키는 단계, 및 상기 전구체 용액 내에 침지된 상기 기판에 레이저를 조사하여, 상기 기판 상에 상기 전구체 용액으로부터 수열 성장(hydrothermal growth)된 베이스 금속 패턴을 형성하는 단계를 포함하되, 상기 레이저의 스캐닝 속도(scanning speed) 및 상기 레이저의 조사 시간을 조절하여, 상기 베이스 금속 패턴의 두께를 제어하고, 상기 베이스 금속 패턴의 두께에 따라서 상기 베이스 금속 패턴의 색상(color)이 제어되는 것을 포함할 수 있다. According to one embodiment, the laser painting method includes preparing a substrate, immersing the substrate in a precursor solution containing a base metal, and irradiating a laser to the substrate immersed in the precursor solution, Forming a base metal pattern hydrothermally grown from the precursor solution on the base metal pattern, wherein the thickness of the base metal pattern is increased by adjusting the scanning speed of the laser and the irradiation time of the laser. Control, and may include controlling the color of the base metal pattern according to the thickness of the base metal pattern.

일 실시 예에 따르면, 상기 레이저의 조사 시간이 증가함에 따라 상기 베이스 금속 패턴의 두께가 증가되어, 상기 베이스 금속 패턴의 색상이 변화되는 것을 포함할 수 있다. According to one embodiment, as the laser irradiation time increases, the thickness of the base metal pattern may increase, and the color of the base metal pattern may change.

일 실시 예에 따르면, 상기 베이스 금속 패턴은, 상기 레이저의 조사 시간이 증가함에 따라 제1 색상에서 제2 색상으로 변화된 후, 상기 제2 색상에서 상기 제1 색상으로 다시 변화되는 것을 포함할 수 있다. According to one embodiment, the base metal pattern may change from a first color to a second color as the irradiation time of the laser increases, and then change from the second color to the first color again. .

일 실시 예에 따르면, 상기 베이스 금속 패턴은, 상기 레이저의 스캐닝 속도에 따라 서로 다른 색상을 나타내는 것을 포함할 수 있다. According to one embodiment, the base metal pattern may include different colors depending on the scanning speed of the laser.

일 실시 예에 따르면, 상기 기판에 조사되는 상기 레이저의 강도는, 상기 레이저의 조사 시간에 반비례하는 것을 포함할 수 있다. According to one embodiment, the intensity of the laser irradiated to the substrate may be inversely proportional to the irradiation time of the laser.

일 실시 예에 따르면, 상기 베이스 금속 패턴이 형성된 후, 형성된 상기 베이스 금속 패턴의 결정화도를 증가시켜 상기 베이스 금속 패턴의 색상을 변화시키는 것을 포함할 수 있다. According to one embodiment, after the base metal pattern is formed, the method may include changing the color of the base metal pattern by increasing the crystallinity of the formed base metal pattern.

일 실시 예에 따르면, 형성된 상기 베이스 금속 패턴의 결정화도가 증가함에 따라, 상기 베이스 금속 패턴의 두께가 감소되는 것을 포함할 수 있다. According to one embodiment, as the crystallinity of the formed base metal pattern increases, the thickness of the base metal pattern may be reduced.

일 실시 예에 따르면, 상기 베이스 금속은 철(Fe)을 포함할 수 있다. According to one embodiment, the base metal may include iron (Fe).

일 실시 예에 따르면, 상기 베이스 금속 패턴을 형성하는 단계에서, 상기 베이스 금속 패턴은, 상기 레이저가 조사되는 상기 기판의 제1 영역 및 상기 레이저가 조사되지 않은 상기 기판의 제2 영역 중 상기 제1 영역에 선택적으로 형성되는 것을 포함할 수 있다. According to one embodiment, in forming the base metal pattern, the base metal pattern is formed in the first region of the substrate to which the laser is irradiated and the second region of the substrate to which the laser is not irradiated. It may include being selectively formed in a region.

일 실시 예에 따르면, 상기 레이저 페인팅 방법은, 상기 베이스 금속 패턴을 형성하는 단계 이후, 상기 베이스 금속 패턴이 형성된 상기 기판을, 알코올 화합물을 포함하는 제거 용액 내에 침지시키는 단계, 및 상기 제거 용액 내에 침지된 상기 베이스 금속 패턴에 레이저를 조사하여 상기 베이스 금속 패턴을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다. According to one embodiment, the laser painting method includes, after forming the base metal pattern, immersing the substrate on which the base metal pattern is formed in a removal solution containing an alcohol compound, and immersing the substrate in the removal solution. The method may further include removing the base metal pattern by irradiating a laser to the base metal pattern.

일 실시 예에 따르면, 상기 베이스 금속 패턴을 제거하는 단계 이후, 상기 기판을 상기 전구체 용액 내에 침지시키는 단계, 및 상기 전구체 용액 내에 침지된 상기 기판에 레이저를 조사하여 상기 베이스 금속 패턴을 재형성하는 단계를 더 포함하되, 제거되기 이전의 상기 베이스 금속 패턴과 재형성된 상기 베이스 금속 패턴은 서로 다른 색상을 갖는 것을 포함할 수 있다. According to one embodiment, after removing the base metal pattern, immersing the substrate in the precursor solution, and irradiating a laser to the substrate immersed in the precursor solution to reform the base metal pattern. It may further include that the base metal pattern before being removed and the re-formed base metal pattern may have different colors.

상술된 기술적 과제들을 해결하기 위해 본 발명은 패턴 구조체를 제공한다. In order to solve the above-mentioned technical problems, the present invention provides a pattern structure.

일 실시 예에 따르면, 상기 패턴 구조체는 백금(Pt)을 포함하는 기판, 산화철을 포함하고, 상기 기판 상에 서로 이격되어 배치되는 복수의 베이스 금속 패턴을 포함하되, 상기 복수의 베이스 금속 패턴은, 제1 두께를 갖는 제1 베이스 금속 패턴, 및 상기 제1 두께보다 얇은 제2 두께를 갖는 제2 베이스 금속 패턴을 포함하고, 상기 제1 베이스 금속 패턴 및 상기 제2 베이스 금속 패턴은 서로 다른 색상을 표시하는 것을 포함할 수 있다. According to one embodiment, the pattern structure includes a substrate containing platinum (Pt), iron oxide, and a plurality of base metal patterns spaced apart from each other on the substrate, wherein the plurality of base metal patterns include: A first base metal pattern having a first thickness, and a second base metal pattern having a second thickness thinner than the first thickness, wherein the first base metal pattern and the second base metal pattern have different colors. It may include marking.

일 실시 예에 따르면, 상기 타겟 패턴은 길이 방향을 따라 색상이 서로 다른 제1 영역, 및 제2 영역을 포함할 수 있다. According to one embodiment, the target pattern may include a first area and a second area with different colors along the length direction.

일 실시 예에 따르면, 상기 제1 베이스 금속 패턴 및 상기 제2 베이스 금속 패턴은 서로 조합되어, 기호, 문자, 도형, 숫자, 또는 로고 중에서 적어도 어느 하나를 표시할 수 있다. According to one embodiment, the first base metal pattern and the second base metal pattern may be combined to display at least one of a symbol, letter, figure, number, or logo.

본 발명의 실시 예에 따른 레이저 페인팅 방법은, 기판을 준비하는 단계, 상기 기판을, 베이스 금속을 포함하는 전구체 용액 내에 침지시키는 단계, 및 상기 전구체 용액 내에 침지된 상기 기판에 레이저를 조사하여, 상기 기판 상에 상기 전구체 용액으로부터 수열 성장(hydrothermal growth)된 베이스 금속 패턴을 형성하는 단계를 포함하되, 상기 레이저의 스캐닝 속도(scanning speed) 및 상기 레이저의 조사 시간을 조절하여, 상기 베이스 금속 패턴의 두께를 제어하고, 상기 베이스 금속 패턴의 두께에 따라서 상기 베이스 금속 패턴의 색상(color)이 제어되는 것을 포함할 수 있다. The laser painting method according to an embodiment of the present invention includes preparing a substrate, immersing the substrate in a precursor solution containing a base metal, and irradiating a laser to the substrate immersed in the precursor solution, Forming a base metal pattern hydrothermally grown from the precursor solution on a substrate, wherein the scanning speed of the laser and the irradiation time of the laser are adjusted to control the thickness of the base metal pattern. and may include controlling the color of the base metal pattern according to the thickness of the base metal pattern.

또한, 상기 베이스 금속 패턴을 형성하는 단계에서, 상기 베이스 금속 패턴은, 상기 레이저가 조사되는 상기 기판의 제1 영역 및 상기 레이저가 조사되지 않은 상기 기판의 제2 영역 중 상기 제1 영역에 선택적으로 형성될 수 있다. In addition, in the step of forming the base metal pattern, the base metal pattern is selectively applied to the first region of the first region of the substrate to which the laser is irradiated and the second region of the substrate to which the laser is not irradiated. can be formed.

이에 따라, 상기 베이스 금속 패턴의 형상, 개수, 색상 등을 다양하게 형성하여 조합함으로써, 기호, 문자, 도형, 숫자, 또는 로고 등과 같은 거시적 형상들을 효과적으로 표시할 수 있다. 뿐만 아니라, 상술된 바와 같이, 상기 레이저의 조건을 제어하는 간단한 방법으로 다양한 색상을 표현할 수 있고, 색상 표현의 재현성이 높아, 향후 광전자 장치 분야에서 다양하게 적용될 수 있다. Accordingly, by forming and combining various shapes, numbers, colors, etc. of the base metal patterns, macroscopic shapes such as symbols, letters, figures, numbers, or logos can be effectively displayed. In addition, as described above, various colors can be expressed by a simple method of controlling the conditions of the laser, and the reproducibility of color expression is high, so it can be applied in a variety of ways in the field of optoelectronic devices in the future.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 페인팅 방법을 설명하는 순서도이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 페인팅 방법의 공정 과정을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 페인팅 방법 중 베이스 금속 패턴의 선택적 형성을 나타내는 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 페인팅 방법으로 형성된 베이스 금속 패턴의 일 예들을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 페인팅 방법을 통해 형성되는 패턴 구조체의 실시간 형성 과정을 촬영한 사진이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 페인팅 방법 중 레이저의 스캐닝 속도 변화에 따른 패턴 구조체의 색상 변화를 나타내는 이미지이다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 페인팅 방법을 통해 형성된 대면적 패턴 구조체를 나타내는 이미지이다.
도 13 내지 도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 페인팅 방법 중 레이저의 조사 시간 변화에 따른 패턴 구조체의 색상 변화를 나타내는 이미지이다.
도 17은 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 페인팅 방법을 통해 형성된 패턴 구조체의 표면 프로파일을 나타내는 이미지 및 그래프이다.
도 18은 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 페인팅 방법 중 레이저의 조사 시간 변화에 따른 패턴 구조체의 두께 변화를 나타내는 그래프이다.
도 19는 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 페인팅 방법을 통해 형성된 패턴 구조체가 중첩된 상태를 나타내는 이미지이다.
도 20은 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 페인팅 방법을 통해 알파벳 형상으로 형성된 패턴 구조체 및 패턴 구조체의 제거를 나타내는 이미지이다.
도 21 내지 도 23은 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 페인팅 방법을 통해 형성된 패턴 구조체의 결정화도 변화를 나타내는 그래프 및 이미지이다.
도 24는 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 페인팅 방법을 통해 형성된 패턴 구조체의 두께에 따른 FDTD 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이다.
도 25는 450 nm 및 650 nm 파장의 레이저 다이오드를 150 mW로 조사했을 때의 온도 데이터를 나타내는 그래프이다.
도 26은 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 페인팅 방법을 통한 패턴 구조체의 형성, 패턴 구조체의 제거, 및 패턴 구조체의 재형성을 나타내는 이미지이다.
도 27은 도 26의 각 상태에서 측정된 저항 데이터를 나타내는 그래프이다.
1 is a flowchart explaining a laser painting method according to an embodiment of the present invention.
2 to 4 are diagrams showing the process of the laser painting method according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a diagram showing the selective formation of a base metal pattern in the laser painting method according to an embodiment of the present invention.
6 and 7 are diagrams showing examples of base metal patterns formed by a laser painting method according to an embodiment of the present invention.
Figure 8 is a photograph of the real-time formation process of a pattern structure formed through a laser painting method according to an embodiment of the present invention.
9 and 10 are images showing the color change of the pattern structure according to the change in the scanning speed of the laser during the laser painting method according to an embodiment of the present invention.
11 and 12 are images showing a large-area pattern structure formed through a laser painting method according to an embodiment of the present invention.
13 to 16 are images showing the color change of the pattern structure according to the change in laser irradiation time during the laser painting method according to an embodiment of the present invention.
Figure 17 is an image and graph showing the surface profile of a patterned structure formed through a laser painting method according to an embodiment of the present invention.
Figure 18 is a graph showing the change in thickness of the pattern structure according to the change in laser irradiation time during the laser painting method according to an embodiment of the present invention.
Figure 19 is an image showing a state in which pattern structures formed through a laser painting method according to an embodiment of the present invention are overlapped.
Figure 20 is an image showing a pattern structure formed in an alphabet shape and removal of the pattern structure through a laser painting method according to an embodiment of the present invention.
21 to 23 are graphs and images showing changes in crystallinity of a pattern structure formed through a laser painting method according to an embodiment of the present invention.
Figure 24 is a graph showing FDTD simulation results according to the thickness of a pattern structure formed through a laser painting method according to an embodiment of the present invention.
Figure 25 is a graph showing temperature data when 450 nm and 650 nm wavelength laser diodes are irradiated with 150 mW.
Figure 26 is an image showing the formation of a pattern structure, removal of the pattern structure, and reformation of the pattern structure through a laser painting method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 27 is a graph showing resistance data measured in each state of FIG. 26.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. However, the technical idea of the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosed content will be thorough and complete and so that the spirit of the present invention can be sufficiently conveyed to those skilled in the art.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. In this specification, when an element is referred to as being on another element, it means that it may be formed directly on the other element or that a third element may be interposed between them. Additionally, in the drawings, the thicknesses of films and regions are exaggerated for effective explanation of technical content.

또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.Additionally, in various embodiments of the present specification, terms such as first, second, and third are used to describe various components, but these components should not be limited by these terms. These terms are merely used to distinguish one component from another. Accordingly, what is referred to as a first component in one embodiment may be referred to as a second component in another embodiment. Each embodiment described and illustrated herein also includes its complementary embodiment. Additionally, in this specification, 'and/or' is used to mean including at least one of the components listed before and after.

명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 "연결"은 복수의 구성 요소를 간접적으로 연결하는 것, 및 직접적으로 연결하는 것을 모두 포함하는 의미로 사용된다.In the specification, singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In addition, terms such as "include" or "have" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, components, or a combination thereof described in the specification, but are not intended to indicate the presence of one or more other features, numbers, steps, or components. It should not be understood as excluding the possibility of the presence or addition of elements or combinations thereof. Additionally, in this specification, “connection” is used to mean both indirectly connecting and directly connecting a plurality of components.

또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.In addition, in the following description of the present invention, if a detailed description of a related known function or configuration is judged to unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 페인팅 방법을 설명하는 순서도이고, 도 2 내지 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 페인팅 방법의 공정 과정을 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 페인팅 방법 중 베이스 금속 패턴의 선택적 형성을 나타내는 도면이고, 도 6 및 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 페인팅 방법으로 형성된 베이스 금속 패턴의 일 예들을 나타내는 도면이다. Figure 1 is a flowchart explaining a laser painting method according to an embodiment of the present invention, Figures 2 to 4 are diagrams showing the process of the laser painting method according to an embodiment of the present invention, and Figure 5 is an implementation of the present invention. It is a diagram showing the selective formation of a base metal pattern in a laser painting method according to an example, and FIGS. 6 and 7 are diagrams showing examples of base metal patterns formed by a laser painting method according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2를 참조하면, 금속을 포함하는 기판(100)이 준비된다(S100). 일 실시 예에 따르면, 상기 기판(100)은 베이스 기판(110) 상에 금속층(120)이 증착된 형태로 준비될 수 있다. 예를 들어, 상기 베이스 기판(110)은 유리 기판을 포함하 수 있다. 예를 들어, 상기 금속은 백금(Pt)을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 기판(100)은, 유리 기판 상에 전자빔 증발기(e-beam evaporator)를 통해 백금을 코팅함으로써 준비될 수 있다.Referring to FIGS. 1 and 2, a substrate 100 containing metal is prepared (S100). According to one embodiment, the substrate 100 may be prepared by depositing a metal layer 120 on the base substrate 110. For example, the base substrate 110 may include a glass substrate. For example, the metal may include platinum (Pt). More specifically, the substrate 100 can be prepared by coating platinum on a glass substrate through an e-beam evaporator.

도 1 및 도 3을 참조하면, 상기 기판(100)이 전구체 용액(200) 내에 침지될 수 있다(S200). 일 실시 예에 따르면, 도 3에 도시된 바와 같이 전구체 용액(200)이 수용된 챔버(C)내에 상기 기판(100)이 제공됨으로써, 상기 기판(100)은 상기 전구체 용액(200) 내에 침지될 수 있다. Referring to FIGS. 1 and 3 , the substrate 100 may be immersed in the precursor solution 200 (S200). According to one embodiment, the substrate 100 is provided in a chamber C containing the precursor solution 200, as shown in FIG. 3, so that the substrate 100 can be immersed in the precursor solution 200. there is.

일 실시 예에 따르면, 상기 전구체 용액(200)은 베이스 금속을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 베이스 금속은 철(Fe)을 포함할 수 있다. 이와 달리, 다른 실시 예에 따르면, 상기 베이스 금속은, 아연(Zn), 티타늄(Ti) 등을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 전구체 용액(200)은, 0.15 M 농도의 염화철(III)(FeCl3), 1 M 농도의 질산 나트륨(NaNO3), 및 DI water를 혼합한 후, 염산(HCl)이 첨가되어 pH가 1.5로 제어된 용액일 수 있다. According to one embodiment, the precursor solution 200 may include a base metal. For example, the base metal may include iron (Fe). Alternatively, according to another embodiment, the base metal may include zinc (Zn), titanium (Ti), etc. More specifically, the precursor solution 200 is prepared by mixing iron (III) chloride (FeCl 3 ) at a concentration of 0.15 M, sodium nitrate (NaNO 3 ) at a concentration of 1 M, and DI water, and then adding hydrochloric acid (HCl). It may be a solution whose pH is controlled to 1.5.

도 1 및 도 4를 참조하면, 상기 전구체 용액(200) 내에 침지된 상기 기판(100)에 레이저(L)가 조사되어, 상기 기판(100) 상에 베이스 금속 패턴(300)이 형성될 수 있다(S300). 보다 구체적으로, 상기 전구체 용액(200) 내에 침지된 상기 기판(100)에 레이저(L)가 조사되는 경우, 상기 기판(100)이 포함하는 백금(Pt)에 의하여 상기 기판(100)의 표면에서 광열(photothermal)반응이 발생되고, 상기 전구체 용액(200)이 포함하는 상기 베이스 금속(예를 들어, Fe)에 의하여 수열 성장(hydrothermal growth)이 발생될 수 있다. 이에 따라, 상기 기판(100) 상에 상기 전구체 용액(200)으로부터 수열 성장된 상기 베이스 금속 패턴(300)이 형성될 수 있다. 상기 베이스 금속 패턴(300)은 상기 전구체 용액(200)으로부터 수열 성장되므로, 상기 전구체 용액(200)이 포함하는 상기 베이스 금속의 산화물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 베이스 금속의 산화물은 산화철(III)(Fe2O3)을 포함할 수 있다. Referring to FIGS. 1 and 4 , a laser L is irradiated to the substrate 100 immersed in the precursor solution 200 to form a base metal pattern 300 on the substrate 100. (S300). More specifically, when the laser L is irradiated to the substrate 100 immersed in the precursor solution 200, platinum (Pt) contained in the substrate 100 causes light to form on the surface of the substrate 100. A photothermal reaction may occur, and hydrothermal growth may occur due to the base metal (eg, Fe) contained in the precursor solution 200. Accordingly, the base metal pattern 300 hydrothermally grown from the precursor solution 200 may be formed on the substrate 100. Since the base metal pattern 300 is hydrothermally grown from the precursor solution 200, it may include an oxide of the base metal included in the precursor solution 200. For example, the oxide of the base metal may include iron(III) oxide (Fe 2 O 3 ).

일 실시 예에 따르면, 상기 챔버(C)의 입구에는 렌즈(미도시)가 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 레이저(L)는 상기 렌즈(미도시)를 통해 집광된 후, 상기 기판(100)에 조사될 수 있다. According to one embodiment, a lens (not shown) may be placed at the entrance of the chamber C. Accordingly, the laser L may be focused through the lens (not shown) and then irradiated to the substrate 100.

도 5를 참조하면, 상기 베이스 금속 패턴(300)은 상기 레이저(L)가 조사되는 상기 기판(100)의 제1 영역(100a) 및 상기 레이저가 조사되지 않은 상기 기판(100)의 제2 영역(100b) 중 상기 제1 영역(100a)에 선택적으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 베이스 금속 패턴(300)은, 상기 레이저(L)가 조사되는 경로를 따라 특정 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 이로 인해, 상기 기판(100) 상에 조사되는 상기 레이저(L)의 경로를 다양화함으로써, 상기 베이스 금속 패턴(300)은 다양한 형상을 가질 수 있다. Referring to FIG. 5, the base metal pattern 300 is formed in a first area 100a of the substrate 100 to which the laser L is irradiated and a second area 100a of the substrate 100 to which the laser L is not irradiated. It may be selectively formed in the first area 100a among 100b. Accordingly, the base metal pattern 300 may be formed to have a specific shape along the path along which the laser L is irradiated. For this reason, by varying the path of the laser L irradiated onto the substrate 100, the base metal pattern 300 can have various shapes.

일 실시 예에 따르면, 상기 기판(100)에 조사되는 상기 레이저(L)의 강도는, 상기 기판(100)에 조사되는 상기 레이저(L)의 조사 시간에 반비례할 수 있다. 예를 들어, 상대적으로 강한 강도의 상기 레이저(L)가 조사되는 경우, 상대적으로 짧은 시간으로 상기 레이저(L)가 조사될 수 있다. 다른 예를 들어, 상대적으로 약한 강도의 상기 레이저(L)가 조사되는 경우, 상대적으로 긴 시간으로 상기 레이저(L)가 조사될 수 있다. According to one embodiment, the intensity of the laser (L) irradiated to the substrate 100 may be inversely proportional to the irradiation time of the laser (L) irradiated to the substrate 100. For example, when the laser L with relatively high intensity is irradiated, the laser L may be irradiated for a relatively short time. For another example, when the laser L is irradiated with a relatively low intensity, the laser L may be irradiated for a relatively long time.

이와 달리, 상기 기판(100)에 조사되는 상기 레이저(L)의 강도와 상기 기판(100)에 조사되는 상기 레이저(L)의 조사 시간이 비례하는 경우, 상기 베이스 금속 패턴(300)이 형성되지 않거나, 형성된 상기 베이스 금속 패턴(300)의 신뢰성이 감소되는 문제점이 발생될 수 있다. 구체적으로, 상대적으로 약한 강도의 상기 레이저(L)가 상대적으로 짧은 시간으로 조사되는 경우, 상기 전구체 용액(200)으로부터 수열 성장이 발생되지 않아, 상기 베이스 금속 패턴(300)이 형성되지 않는 문제점이 발생될 수 있다. 또한, 상대적으로 강한 강도의 상기 레이저(L)가 상대적으로 긴 시간으로 조사되는 경우, 상기 전구체 용액(200)이 끓게 되어, 상기 베이스 금속 패턴(300)이 형성되지 않거나, 상기 베이스 금속 패턴(300)이 형성되더라도, 형성된 상기 베이스 금속 패턴(300)의 신뢰성이 감소될 수 있다. In contrast, when the intensity of the laser (L) irradiated to the substrate 100 and the irradiation time of the laser (L) irradiated to the substrate 100 are proportional, the base metal pattern 300 is not formed. Otherwise, a problem may occur in which the reliability of the formed base metal pattern 300 is reduced. Specifically, when the laser L of relatively weak intensity is irradiated for a relatively short time, hydrothermal growth does not occur from the precursor solution 200, and the base metal pattern 300 is not formed. It can happen. In addition, when the laser L of relatively high intensity is irradiated for a relatively long time, the precursor solution 200 boils, and the base metal pattern 300 is not formed, or the base metal pattern 300 is not formed. ) is formed, the reliability of the formed base metal pattern 300 may be reduced.

상기 기판(100) 상에 형성된 상기 베이스 금속 패턴(300)은, 색상(color)을 표시할 수 있다. 또한, 상기 베이스 금속 패턴(300)은, 상기 베이스 금속 패턴(300)의 두께가 제어됨에 따라 색상이 제어될 수 있다. 상기 베이스 금속 패턴(300)의 두께가 변화되는 경우, 상기 베이스 금속 패턴(300)의 반사 스펙트럼이 변화되므로, 상기 베이스 금속 패턴(300)의 색상이 변화될 수 있다. The base metal pattern 300 formed on the substrate 100 may display a color. Additionally, the color of the base metal pattern 300 can be controlled as the thickness of the base metal pattern 300 is controlled. When the thickness of the base metal pattern 300 changes, the reflection spectrum of the base metal pattern 300 changes, so the color of the base metal pattern 300 may change.

일 실시 예에 따르면, 상기 베이스 금속 패턴(300)의 두께는, 상기 베이스 금속 패턴(300)을 형성하는 단계에서, 상기 기판(100) 상에 조사되는 상기 레이저(L)의 스캐닝 속도(scanning speed) 및 상기 레이저(L)의 조사 시간을 조절함으로써 제어될 수 있다. 예를 들어, 상기 레이저(L)의 조사 시간이 증가함에 따라 상기 베이스 금속 패턴(300)의 두께가 증가할 수 있다. According to one embodiment, the thickness of the base metal pattern 300 is determined by the scanning speed of the laser L irradiated on the substrate 100 in the step of forming the base metal pattern 300. ) and can be controlled by adjusting the irradiation time of the laser (L). For example, as the irradiation time of the laser L increases, the thickness of the base metal pattern 300 may increase.

구체적으로, 상기 베이스 금속 패턴(300)은, 상기 레이저(L)의 조사 시간이 증가함에 따라 제1 색상(예를 들어, 붉은색)에서 제2 색상(예를 들어, 푸른색)으로 변화될 수 있다. 또한, 상기 베이스 금속 패턴(300)은, 상기 레이저(L)의 조사 시간이 증가함에 따라, 상기 제2 색상에서 상기 제1 색상으로 다시 변화될 수 있다. 즉, 상기 베이스 금속 패턴(300)은, 상기 레이저(L)의 조사 시간이 증가함에 따라, 상기 제1 색상에서 상기 제2 색상으로 변화된 후, 상기 제2 색상에서 상기 제1 색상으로 다시 변화될 수 있다. Specifically, the base metal pattern 300 will change from a first color (eg, red) to a second color (eg, blue) as the irradiation time of the laser (L) increases. You can. Additionally, the base metal pattern 300 may change from the second color back to the first color as the irradiation time of the laser L increases. That is, as the irradiation time of the laser L increases, the base metal pattern 300 changes from the first color to the second color, and then changes again from the second color to the first color. You can.

다른 실시 예에 따르면, 상기 베이스 금속 패턴(300)이 형성된 후, 형성된 상기 베이스 금속 패턴(300)의 결정화도를 조절함으로써, 상기 베이스 금속 패턴(300)의 두께를 제어할 수 있다. 구체적으로, 상기 베이스 금속 패턴(300)이 형성된 후, 형성된 상기 베이스 금속 패턴(300)의 결정화도를 증가시킴으로써, 상기 베이스 금속 패턴(300)의 두께를 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 베이스 금속 패턴(300)의 색상이 변화될 수 있다. According to another embodiment, after the base metal pattern 300 is formed, the thickness of the base metal pattern 300 can be controlled by adjusting the crystallinity of the formed base metal pattern 300. Specifically, after the base metal pattern 300 is formed, the thickness of the base metal pattern 300 can be reduced by increasing the crystallinity of the base metal pattern 300 formed. Accordingly, the color of the base metal pattern 300 may change.

예를 들어, 형성된 상기 베이스 금속 패턴(300)에 레이저를 조사하여 열처리를 하는 경우, 상기 베이스 금속 패턴(300)의 결정화도가 증가할 수 있다. 구체적으로, 상기 전구체 용액(200)으로부터 수열 성장된 상기 베이스 금속 패턴(300)은 비정질(amorphous) 구조를 가질 수 있다. 비정질 구조의 상기 베이스 금속 패턴(300)에 레이저가 조사되는 경우, 결정화도가 증가하여 상기 베이스 금속 패턴(300)은 비정질 구조에서 α-phase 구조로 변형될 수 수 있다. 이로 인해, 상기 베이스 금속 패턴(300)의 두께가 감소되어, 상기 베이스 금속 패턴(300)의 색상이 변화될 수 있다. For example, when the formed base metal pattern 300 is heat-treated by irradiating a laser, the crystallinity of the base metal pattern 300 may increase. Specifically, the base metal pattern 300 hydrothermally grown from the precursor solution 200 may have an amorphous structure. When a laser is irradiated to the base metal pattern 300 having an amorphous structure, the degree of crystallinity increases and the base metal pattern 300 may be transformed from an amorphous structure to an α-phase structure. As a result, the thickness of the base metal pattern 300 may be reduced, and the color of the base metal pattern 300 may change.

도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 베이스 금속 패턴(300)은 상기 기판(100) 상에 다양한 형태로 형성될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 기판(100) 상의 서로 다른 영역에 각각 상기 레이저(L)를 조사함으로써, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 기판(100) 상에 서로 이격된 복수의 베이스 금속 패턴(310, 320)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 기판(100) 상에 제1 두께를 갖는 제1 베이스 금속 패턴(310) 및 상기 제1 두께보다 얇은 제2 두께를 갖는 제2 베이스 금속 패턴(320)이 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 베이스 금속 패턴(310) 및 상기 제2 베이스 금속 패턴(320)은 서로 다른 색상을 표시할 수 있다. Referring to FIGS. 6 and 7 , the base metal pattern 300 may be formed in various shapes on the substrate 100. According to one embodiment, by irradiating the laser L to different areas on the substrate 100, as shown in FIG. 6, a plurality of base metal patterns spaced apart from each other on the substrate 100 ( 310, 320) may be formed. For example, a first base metal pattern 310 having a first thickness and a second base metal pattern 320 having a second thickness thinner than the first thickness may be formed on the substrate 100 . Accordingly, the first base metal pattern 310 and the second base metal pattern 320 may display different colors.

또한, 상기 레이저(L)를 조사하는 동안 상기 레이저(L)의 스캔 속도 및 조사 시간을 제어함으로써, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 베이스 금속 패턴(300)의 길이 방향에 따라 구분되는 서로 다른 영역에, 서로 다른 색상을 표시할 수 있다. 예를 들어, 상기 베이스 금속 패턴(300)은 길이 방향을 따라 제1 영역(300a) 및 제2 영역(300b)으로 구분되되, 상기 제1 영역(300a) 및 상기 제2 영역(300b)은 서로 다른 색상을 표시할 수 있다. In addition, by controlling the scan speed and irradiation time of the laser L while irradiating the laser L, as shown in FIG. Different colors can be displayed in the area. For example, the base metal pattern 300 is divided into a first region 300a and a second region 300b along the length direction, and the first region 300a and the second region 300b are connected to each other. Different colors can be displayed.

즉, 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 페인팅 방법으로 형성된 상기 베이스 금속 패턴(300)은, 상기 레이저(L)의 조사 방법에 따라 다양한 형상을 갖도록 형성될 수 있으며, 상기 기판(100) 상의 서로 다른 영역에 각각 상기 레이저(L)를 조사하여 복수로 형성될 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 레이저(L)가 조사되는 동안, 상기 레이저(L)의 스캔 속도 및 조사 시간을 제어하여, 길이 방향으로 서로 다른 색상이 표현될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 페인팅 방법은, 상기 기판(100) 상에 형성되는 상기 베이스 금속 패턴(300)의 개수 및 색상 등을 다양하게 조합함으로써, 기호, 문자, 도형, 숫자, 또는 로고 등과 같은 거시적 형상들을 효과적으로 표시할 수 있다. That is, the base metal pattern 300 formed by the laser painting method according to an embodiment of the present invention may be formed to have various shapes depending on the irradiation method of the laser L, and may be formed in different shapes on the substrate 100. A plurality of regions may be formed by irradiating the laser L to each region. In addition, while the laser L is irradiated, the scan speed and irradiation time of the laser L are controlled, so that different colors can be expressed in the length direction. Accordingly, the laser painting method according to an embodiment of the present invention combines various numbers and colors of the base metal patterns 300 formed on the substrate 100 to create symbols, letters, shapes, numbers, etc. Alternatively, macroscopic shapes such as logos can be effectively displayed.

상기 레이저 페인팅 방법은, 상기 베이스 금속 패턴(300)을 형성하는 단계(S300) 이후, 상기 베이스 금속 패턴(300)이 형성된 상기 기판(100)을, 알코올 화합물을 포함하는 제거 용액 내에 침지시키는 단계, 및 상기 제거 용액 내에 침지된 상기 베이스 금속 패턴(300)에 상기 레이저(L)를 조하여 상기 베이스 금속 패턴(300)을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 알코올 화합물은, 에틸렌 클리콜(ethylene glycol)을 포함할 수 있다. 즉, 기판(100) 상에 상기 베이스 금속 패턴(300)을 형성한 이후, 상기 기판(100) 상에 형성된 상기 베이스 금속 패턴(300)을 제거할 수 있다. The laser painting method includes, after forming the base metal pattern 300 (S300), immersing the substrate 100 on which the base metal pattern 300 is formed in a removal solution containing an alcohol compound, And the step of removing the base metal pattern 300 by applying the laser (L) to the base metal pattern 300 immersed in the removal solution. For example, the alcohol compound may include ethylene glycol. That is, after forming the base metal pattern 300 on the substrate 100, the base metal pattern 300 formed on the substrate 100 can be removed.

일 실시 예에 따르면, 상기 제거 용액 또한, 상기 전구체 용액과 같이 상기 챔버(C)내에 수용될 수 있다. 이후, 상기 제거 용액이 수용된 상기 챔버(C) 내에 상기 기판(100)을 침지시키고, 상기 기판(100) 상에 상기 레이저(L)를 조사함으로써, 상기 기판(100) 상에 형성된 상기 베이스 금속 패턴(300)을 제거할 수 있다. 즉, 용액 내에 침지된 상기 기판(100) 상에 상기 레이저(L)를 조사하되, 상기 기판(100)이 침지되는 용액의 종류를 변경(전구체 용액 또는 제거 용액)함으로써, 상기 기판(100) 상에 상기 베이스 금속 패턴(300)을 형성하거나, 상기 기판(100)으로부터 상기 베이스 금속 패턴(300)을 제거할 수 있다. According to one embodiment, the removal solution may also be accommodated in the chamber (C) like the precursor solution. Thereafter, the substrate 100 is immersed in the chamber C containing the removal solution, and the laser L is irradiated on the substrate 100 to form the base metal pattern on the substrate 100. (300) can be removed. That is, by irradiating the laser L on the substrate 100 immersed in a solution and changing the type of solution in which the substrate 100 is immersed (precursor solution or removal solution), the laser L is immersed in the solution. The base metal pattern 300 may be formed on or the base metal pattern 300 may be removed from the substrate 100 .

상기 레이저 페인팅 방법은, 상기 베이스 금속 패턴(300)을 제어하는 단계 이후, 상기 기판(100)을 상기 전구체 용액(200) 내에 침지시키는 단계, 및 상기 전구체 용액(200) 내에 침지된 상기 기판(100)에 상기 레이저(L)를 조사하여 상기 베이스 금속 패턴(300)을 재형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 즉, 상기 기판(100) 상의 상기 베이스 금속 패턴(300)을 제거한 이후, 상기 기판(100) 상에 상기 베이스 금속 패턴(300)을 재형성할 수 있다. The laser painting method includes, after controlling the base metal pattern 300, immersing the substrate 100 in the precursor solution 200, and immersing the substrate 100 in the precursor solution 200. ) may further include reforming the base metal pattern 300 by irradiating the laser (L). That is, after removing the base metal pattern 300 on the substrate 100, the base metal pattern 300 can be reformed on the substrate 100.

이 경우, 일 실시 예에 따르면, 재형성된 상기 베이스 금속 패턴(300)은 제거되기 이전의 상기 베이스 금속 패턴(300)과 서로 다른 색상을 가질 수 있다. 이와 달리, 다른 실시 예에 따르면, 재형성된 상기 베이스 금속 패턴(300)은 제거되기 이전의 상기 베이스 금속 패턴(300)과 서로 같은 색상을 가질 수 있다. 즉, 제거되기 이전의 상기 베이스 금속 패턴(300)의 색상이 다양화될 수 있을 뿐만 아니라, 재형성된 상기 베이스 금속 패턴(300)의 색상 또한 다양화될 수 있다. 또한, 재형성된 상기 베이스 금속 패턴(300)의 형상 또한 다양화될 수 있음은, 당업자들에게 자명하다. In this case, according to one embodiment, the reformed base metal pattern 300 may have a different color from the base metal pattern 300 before removal. In contrast, according to another embodiment, the reformed base metal pattern 300 may have the same color as the base metal pattern 300 before removal. That is, not only can the color of the base metal pattern 300 before removal be diversified, but the color of the re-formed base metal pattern 300 can also be diversified. Additionally, it is obvious to those skilled in the art that the shape of the reformed base metal pattern 300 can also be varied.

또한, 상기 실시 예에 따른 레이저 페인팅 방법이 반복적으로 수행되어, 복수의 베이스 금속 패턴(300)을 중첩하여 형성할 수 있다. 이 경우, 상기 복수의 베이스 금속 패턴(300)이 중첩되는 부분은, 상기 베이스 금속 패턴(300)의 색상과 다른 색상을 표시할 수 있다. Additionally, the laser painting method according to the above embodiment can be performed repeatedly to form a plurality of base metal patterns 300 by overlapping them. In this case, the portion where the plurality of base metal patterns 300 overlap may display a color different from the color of the base metal pattern 300.

결과적으로, 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 페인팅 방법은, 상기 기판(100)을 준비하는 단계, 상기 기판(100)을, 베이스 금속을 포함하는 상기 전구체 용액(200) 내에 침지시키는 단계, 및 상기 전구체 용액(200) 내에 침지된 상기 기판(100)에 상기 레이저(L)를 조사하여, 상기 기판(100) 상에 상기 전구체 용액(200)으로부터 수열 성장(hydrothermal growth)된 상기 베이스 금속 패턴(300)을 형성하는 단계를 포함하되, 상기 레이저(L)의 스캐닝 속도(scanning speed) 및 상기 레이저(L)의 조사 시간을 조절하여, 상기 베이스 금속 패턴(300)의 두께를 제어하고, 상기 베이스 금속 패턴(300)의 두께에 따라서 상기 베이스 금속 패턴(300)의 색상(color)이 제어되는 것을 포함할 수 있다. As a result, the laser painting method according to an embodiment of the present invention includes preparing the substrate 100, immersing the substrate 100 in the precursor solution 200 containing a base metal, and By irradiating the laser L to the substrate 100 immersed in the precursor solution 200, the base metal pattern 300 is hydrothermally grown from the precursor solution 200 on the substrate 100. ), wherein the thickness of the base metal pattern 300 is controlled by controlling the scanning speed of the laser L and the irradiation time of the laser L, and controlling the thickness of the base metal pattern 300. The color of the base metal pattern 300 may be controlled depending on the thickness of the pattern 300.

또한, 상기 베이스 금속 패턴(300)을 형성하는 단계에서, 상기 베이스 금속 패턴(300)은 상기 레이저(L)가 조사되는 상기 기판(100)의 상기 제1 영역(100a) 및 상기 레이저(L)가 조사되지 않은 상기 기판(100)의 제2 영역(100b) 중 상기 제1 영역(100a)에 선택적으로 형성될 수 있다. In addition, in the step of forming the base metal pattern 300, the base metal pattern 300 is formed on the first region 100a of the substrate 100 to which the laser L is irradiated and the laser L. may be selectively formed in the first region 100a of the second region 100b of the substrate 100 that is not irradiated.

이에 따라, 상기 베이스 금속 패턴(300)의 형상, 개수, 색상 등을 다양하게 형성하여 조합함으로써, 기호, 문자, 도형, 숫자, 또는 로고 등과 같은 거시적 형상들을 효과적으로 표시할 수 있다. 뿐만 아니라, 상술된 바와 같이, 상기 레이저(L)의 조건을 제어하는 간단한 방법으로 다양한 색상을 표현할 수 있고, 색상 표현의 재현성이 높아, 향후 광전자 장치 분야에서 다양하게 적용될 수 있다. Accordingly, by forming and combining various shapes, numbers, colors, etc. of the base metal patterns 300, macroscopic shapes such as symbols, letters, figures, numbers, or logos can be effectively displayed. In addition, as described above, various colors can be expressed by a simple method of controlling the conditions of the laser L, and the reproducibility of color expression is high, so it can be applied in a variety of ways in the field of optoelectronic devices in the future.

이상, 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 페인팅 방법이 설명되었다. 이하, 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 페인팅 방법의 구체적인 실험 예 및 특성 평가 결과가 설명된다. Above, a laser painting method according to an embodiment of the present invention has been described. Hereinafter, specific experimental examples and characteristic evaluation results of the laser painting method according to embodiments of the present invention will be described.

실시 예에 따른 레이저 페인팅 방법을 통한 패턴 구조체 형성Formation of a pattern structure through a laser painting method according to an embodiment

유리 기판 상에 전자빔 증발기(e-beam evaporator)를 통해 백금(Pt)을 코팅하여 기판 준비하고, 0.15 M 농도의 염화철(III)(FeCl3), 1 M 농도의 질산 나트륨(NaNO3), 및 DI water를 혼합한 후 염산(HCl)을 첨가하여 pH가 1.5로 조절된 전구체 용액을 준비하였다. The substrate was prepared by coating platinum (Pt) on a glass substrate using an e-beam evaporator, and 0.15 M concentration of iron(III) chloride (FeCl 3 ), 1 M concentration of sodium nitrate (NaNO 3 ), and After mixing DI water, hydrochloric acid (HCl) was added to prepare a precursor solution whose pH was adjusted to 1.5.

PDMS(polydimethylsiloxane) 챔버에 상기 전구체 용액을 채우고, 상기 전구체 용액 내에 상기 기판을 침지시킨 후, 대물 렌즈를 통해 상기 전구체 용액에 침지된 상기 기판 상에 532 nm의 CW(Continuous Wave Laser) 레이저를 조사하여 상기 전구체 용액으로부터 수열 성장(hydrothermal growth)된 산화철(III)(Fe2O3) 패턴을 형성하였다. A PDMS (polydimethylsiloxane) chamber is filled with the precursor solution, the substrate is immersed in the precursor solution, and then a 532 nm CW (Continuous Wave Laser) laser is irradiated onto the substrate immersed in the precursor solution through an objective lens. An iron(III) oxide (Fe 2 O 3 ) pattern was formed by hydrothermal growth from the precursor solution.

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 페인팅 방법을 통해 형성되는 패턴 구조체의 실시간 형성 과정을 촬영한 사진이다. Figure 8 is a photograph of the real-time formation process of a pattern structure formed through a laser painting method according to an embodiment of the present invention.

도 8의 (a)를 참조하면, 상기 실시 예에 따른 레이저 페인팅 방법을 통해 하나의 패턴 구조체를 형성한 후 촬영하여 나타내었고, 도 8의 (b)를 참조하면, 상기 실시 예에 따른 레이저 페인팅 방법을 통해 복수의 패턴 구조체를 형성한 후, 형성된 복수의 패턴 구조체를 촬영하여 나타내었다. Referring to (a) of FIG. 8, a pattern structure is photographed and shown after forming it through the laser painting method according to the above embodiment. Referring to (b) of FIG. 8, the laser painting method according to the above embodiment is shown. After forming a plurality of pattern structures through the method, the formed plurality of pattern structures were photographed and shown.

도 8의 (a) 및 (b)를 통해 확인할 수 있듯이, 상기 실시 예에 따른 레이저 페인팅 방법을 통해 라인(line) 형태를 갖는 패턴 구조체가 형성되었음을 확인할 수 있었다. 또한, 도 8의 (b)를 통해 확인할 수 있듯이, 복수의 패턴 구조체가 서로 다른 색상을 갖는 것을 확인할 수 있었다. As can be seen through Figures 8 (a) and (b), it was confirmed that a pattern structure having a line shape was formed through the laser painting method according to the above embodiment. Additionally, as can be seen in (b) of FIG. 8, it was confirmed that the plurality of pattern structures had different colors.

도 9 및 도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 페인팅 방법 중 레이저의 스캐닝 속도 변화에 따른 패턴 구조체의 색상 변화를 나타내는 이미지이다. 9 and 10 are images showing the color change of the pattern structure according to the change in the scanning speed of the laser during the laser painting method according to an embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, 상기 실시 예에 따른 레이저 페인팅 방법을 통해 기판 상에 복수의 패턴 구조체를 형성하되, 복수의 패턴 구조체를 각각 10 μm/s ~ 30 μm/s의 서로 다른 스캐닝 속도(scanning speed)에서 형성한 후, 형성된 패턴 구조체에 대한 반사 광학 이미지(reflection optical image)를 나타내었다. Referring to FIG. 9, a plurality of pattern structures are formed on a substrate through the laser painting method according to the above embodiment, and each of the plurality of pattern structures is scanned at different scanning speeds of 10 μm/s to 30 μm/s. ), a reflection optical image of the formed pattern structure was shown.

도 9에서 확인할 수 있듯이, 서로 다른 스캐닝 속도에서 형성된 패턴 구조체는, 서로 다른 색상을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 상기 실시 예에 따른 레이저 페인팅 방법을 통해 형성된 패턴 구조체는 다양한 가시 영역의 스펙트럼을 나타낼 수 있음을 확인할 수 있었다. As can be seen in FIG. 9, it was confirmed that pattern structures formed at different scanning speeds showed different colors. In addition, it was confirmed that the pattern structure formed through the laser painting method according to the above embodiment can exhibit a spectrum of various visible regions.

도 10을 참조하면, 상기 실시 예에 따른 레이저 페인팅 방법을 통해 기판 상에 패턴 구조체를 형성하되, 레이저의 진행 방향을 따라 레이저의 스캐닝 속도를 10 μm/s ~ 20 μm/s로 변경시킨 후, 이를 통해 형성된 패턴 구조체에 대한 이미지를 나타내었다. Referring to FIG. 10, a pattern structure is formed on a substrate through the laser painting method according to the above embodiment, and the scanning speed of the laser is changed from 10 μm/s to 20 μm/s along the direction of laser travel, An image of the pattern structure formed through this was shown.

도 10에서 확인할 수 있듯이, 레이저의 진행 방향을 따라 레이저의 스캐닝 속도가 변경되는 경우, 이를 통해 형성된 패턴 구조체는 길이 방향을 따라 색상이 지속적으로 변경되는 것을 확인할 수 있었다. 즉, 패턴 구조체의 길이 방향을 따라 구분되는 복수의 영역이, 각각 다른 색상을 나타낼 수 있음을 확인할 수 있었다. As can be seen in Figure 10, when the scanning speed of the laser changes along the direction of movement of the laser, the color of the pattern structure formed through this changes continuously along the length direction. In other words, it was confirmed that a plurality of regions divided along the length direction of the pattern structure can each display different colors.

도 11 및 도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 페인팅 방법을 통해 형성된 대면적 패턴 구조체를 나타내는 이미지이다. 11 and 12 are images showing a large-area pattern structure formed through a laser painting method according to an embodiment of the present invention.

도 11 및 도 12를 참조하면, 상기 실시 예에 따른 레이저 페인팅 방법을 통해 대면적 패턴 구조체를 형성한 후, 이에 대한 이미지를 나타내었다. 도 11 및 도 12에서 확인할 수 있듯이, 상기 실시 예에 따른 레이저 페인팅 방법을 통해 형성된 패턴 구조체는, 육안으로 확인할 수 있을 정도의 대면적 크기로도 형성될 수 있음을 확인할 수 있었다. Referring to FIGS. 11 and 12 , after forming a large-area pattern structure through the laser painting method according to the above embodiment, an image thereof is shown. As can be seen in FIGS. 11 and 12, it was confirmed that the pattern structure formed through the laser painting method according to the above embodiment can be formed in a large area that can be confirmed with the naked eye.

도 13 내지 도 16은 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 페인팅 방법 중 레이저의 조사 시간 변화에 따른 패턴 구조체의 색상 변화를 나타내는 이미지이다. 13 to 16 are images showing the color change of the pattern structure according to the change in laser irradiation time during the laser painting method according to an embodiment of the present invention.

도 13 내지 도 16을 참조하면, 상기 실시 예에 따른 레이저 페인팅 방법을 통해 복수의 패턴 구조체를 형성하되, 복수의 패턴 구조체를 서로 다른 레이저 조사 시간(exposure time)에서 형성한 후, 형성된 패턴 구조체에 대한 이미지를 나타내었다. 패턴 구조체는 닷(dot) 형태로 형성되었다. 13 to 16, a plurality of pattern structures are formed through the laser painting method according to the above embodiment, and after the plurality of pattern structures are formed at different laser exposure times, the formed pattern structures are formed. An image is shown. The pattern structure was formed in a dot shape.

보다 구체적으로, 도 13 내지 도 15에서의 가로축 배열은 레이저 조사 시간을 나타내고, 세로축 배열은 같은 조건에서 반복적으로 형성된 패턴 구조체를 나타내며, 패턴 구조체의 색상이 붉은색에서 푸른색으로 바뀌는 구간을 1st Order 및 2nd Order로 구분하였다. 도 16에서는, 화살표 방향을 따라 레이저 조사 시간이 점점 증가되어 형성된 패턴 구조체를 나타낸다. 또한, 도 13 내지 도 15는 x 5 배율의 대물 렌즈를 통해 레이저가 조사되었으며, 도 16은 x 50 배율의 대물 렌즈를 통해 레이저가 조사되었다. More specifically, the horizontal axis arrangement in Figures 13 to 15 represents the laser irradiation time, the vertical axis arrangement represents the pattern structure repeatedly formed under the same conditions, and the section where the color of the pattern structure changes from red to blue is 1 st. Divided into Order and 2nd Order. Figure 16 shows a pattern structure formed by gradually increasing the laser irradiation time along the direction of the arrow. In addition, in Figures 13 to 15, the laser was irradiated through an objective lens with a magnification of x 5, and in Figure 16, the laser was irradiated through an objective lens with a magnification of x 50.

도 13 내지 도 16에서 확인할 수 있듯이, 레이저의 조사 시간이 증가함에 따라 패턴 구조체의 색상이 변화하는 것을 확인할 수 있었다. 특히, 도 13 및 도 13에서 확인할 수 있듯이, 레이저의 조사 시간이 증가함에 따라 붉은색에서 푸른색으로 변화된 후, 푸른색에서 다시 붉은색으로 변화되는 것을 확인할 수 있었다. As can be seen in Figures 13 to 16, it was confirmed that the color of the pattern structure changed as the laser irradiation time increased. In particular, as can be seen in Figures 13 and 13, as the laser irradiation time increased, it was confirmed that the color changed from red to blue, and then from blue to red again.

또한, 도 13 내지 도 15에서 확인할 수 있듯이, 같은 조건에서 반복적으로 형성된 패턴 구조체들은 같은 색상을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 페인팅 방법은 높은 재현성을 갖는 것을 확인할 수 있었다. In addition, as can be seen in FIGS. 13 to 15, pattern structures repeatedly formed under the same conditions showed the same color. Accordingly, it was confirmed that the laser painting method according to an embodiment of the present invention has high reproducibility.

도 17은 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 페인팅 방법을 통해 형성된 패턴 구조체의 표면 프로파일을 나타내는 이미지 및 그래프이다. Figure 17 is an image and graph showing the surface profile of a patterned structure formed through a laser painting method according to an embodiment of the present invention.

도 17을 참조하면, 상기 실시 예에 따른 레이저 페인팅 방법을 통해 형성된 패턴 구조체에 대한 AFM(Atomic Force Microscope) 이미지와, 서로 다른 레이저의 조사 시간에 따라 형성된 복수의 패턴 구조체의 단면 프로파일을 그래프로 나타내었다. Referring to FIG. 17, an AFM (Atomic Force Microscope) image of a pattern structure formed through the laser painting method according to the above embodiment and a cross-sectional profile of a plurality of pattern structures formed according to irradiation times of different lasers are graphically shown. It was.

도 17의 AFM 이미지에서 확인할 수 있듯이, 상기 실시 예에 따른 레이저 페인팅 방법을 통해 형성된 패턴 구조체는 매끄러운 표면 프로파일을 갖는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 도 17의 그래프에서 확인할 수 있듯이, 서로 다른 레이저의 조사 시간에 따라 형성된 복수의 패턴 구조체는 각각, 서로 다른 높이를 갖고, 서로 다른 색상을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. As can be seen in the AFM image of FIG. 17, the pattern structure formed through the laser painting method according to the above embodiment was confirmed to have a smooth surface profile. In addition, as can be seen in the graph of FIG. 17, it was confirmed that the plurality of pattern structures formed according to different laser irradiation times had different heights and displayed different colors.

도 18은 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 페인팅 방법 중 레이저의 조사 시간 변화에 따른 패턴 구조체의 두께 변화를 나타내는 그래프이다. Figure 18 is a graph showing the change in thickness of the pattern structure according to the change in laser irradiation time during the laser painting method according to an embodiment of the present invention.

도 18의 (a)를 참조하면 패턴 구조체의 높이(Height, nm)에 따른 이론적인 반사율(Reflection)을 계산하여 나타내었고, 도 18의 (b)를 참조하면 레이저의 조사 시간(Exposure Time, sec) 변화에 따른 패턴 구조체의 반사광 전압(Photovoltage, a.u.)을 측정하여 나타내었고, 도 18의 (c)를 참조하면, 레이저의 조사 시간(Exposure Time, sec) 변화에 따른 패턴 구조체의 높이(Height, nm) 변화를 측정하여 나타내었다. Referring to Figure 18 (a), the theoretical reflectance (Reflection) according to the height (nm) of the pattern structure is calculated and shown, and Figure 18 (b) shows the laser irradiation time (Exposure Time, sec). ) The reflected light voltage (Photovoltage, a.u.) of the pattern structure according to the change was measured and shown, and referring to (c) of FIG. 18, the height (Height, nm) changes were measured and expressed.

도 18의 (a) 내지 (c)에서 확인할 수 있듯이, 레이저의 조사 시간이 증가함에 따라 패턴 구조체의 반사광 전압이 감소되는 반면, 레이저의 조사 시간이 증가함에 따라 패턴 구조체의 높이는 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 즉, 레이저의 조사 시간이 증가함에 따라 패턴 구조체의 두께가 증가하는 것을 확인할 수 있있다.As can be seen in (a) to (c) of Figure 18, the reflected light voltage of the patterned structure decreases as the laser irradiation time increases, while the height of the patterned structure increases as the laser irradiation time increases. there was. In other words, it can be seen that the thickness of the pattern structure increases as the laser irradiation time increases.

도 19는 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 페인팅 방법을 통해 형성된 패턴 구조체가 중첩된 상태를 나타내는 이미지이다. Figure 19 is an image showing a state in which pattern structures formed through a laser painting method according to an embodiment of the present invention are overlapped.

도 19를 참조하면, 상기 실시 예에 따른 레이저 페인팅 방법을 통해 패턴 구조체를 형성하되, 형성된 패턴 구조체 상에 다시 레이저 페인팅 방법을 수행하여 패턴 구조체를 중첩하여 형성한 후, 형성된 구조체에 대한 AFM 이미지를 나타내었다. Referring to FIG. 19, a pattern structure is formed through the laser painting method according to the above embodiment, and the laser painting method is performed again on the formed pattern structure to overlap the pattern structure, and then an AFM image of the formed structure is taken. indicated.

도 19에서 확인할 수 있듯이, 라인 형상의 패턴 구조체가 중첩되는 부분의 높이가 다른 부분의 높이 보다 높게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 패턴 구조체가 중첩되는 부분은, 중첩되지 않은 부분과 비교하여 다른 색상을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 이에 따라, 상기 실시 예에 따른 레이저 페인팅 방법을 반복적으로 수행하여, 패턴 구조체를 중첩하여 형성할 수 있음을 알 수 있었다. 뿐만 아니라, 패턴 구조체의 중첩을 통하여 다양한 색상을 나타낼 수 있음을 알 수 있었다. As can be seen in Figure 19, it was confirmed that the height of the part where the line-shaped pattern structure overlaps appears higher than the height of the other parts. In addition, it was confirmed that the parts where the pattern structures overlapped had different colors compared to the parts where the pattern structures did not overlap. Accordingly, it was found that the pattern structure could be formed by overlapping it by repeatedly performing the laser painting method according to the above embodiment. In addition, it was found that various colors can be displayed through overlapping pattern structures.

도 20은 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 페인팅 방법을 통해 알파벳 형상으로 형성된 패턴 구조체 및 패턴 구조체의 제거를 나타내는 이미지이다. Figure 20 is an image showing a pattern structure formed in an alphabet shape and removal of the pattern structure through a laser painting method according to an embodiment of the present invention.

도 20을 참조하면, 상기 실시 예에 따른 레이저 페인팅 방법을 통해 패턴 구조체를 형성하되, 기판 상에 조사되는 레이저의 경로를 제어하여, 패턴 구조체를 알파벳 'O', 'N', 'L'의 형상으로 형성하였다. 도 20의 위쪽 이미지에서 확인할 수 있듯이, 상기 실시 예에 따른 레이저 페인팅 방법을 통해 형성되는 패턴 구조체는, 사용자가 의도하는 형상으로 형성될 수 있음을 확인할 수 있었다. Referring to FIG. 20, a pattern structure is formed through the laser painting method according to the above embodiment, and the path of the laser irradiated on the substrate is controlled to form the pattern structure into the letters 'O', 'N', and 'L'. It was formed into a shape. As can be seen in the upper image of FIG. 20, it was confirmed that the pattern structure formed through the laser painting method according to the above embodiment could be formed into the shape intended by the user.

또한, 알파벳 'O', 'N', 'L'의 형상으로 형성된 패턴 구조체를, 에틸렌 글리콜(Ethylene glycol)이 담긴 챔버 내에 침지시킨 후, 레이저를 조사하여 형성된 패턴 구조체 중 알파벳 'O' 형상의 패턴 구조체를 선택적으로 제거하였다. 패턴 구조체의 제거 여부를 확인하기 위하여, 제거된 기판에 대해 EDS 측정을 수행하여 페라이트(ferrite)에 대한 맵핑 데이터를 확인하였다. In addition, pattern structures formed in the shapes of the letters 'O', 'N', and 'L' are immersed in a chamber containing ethylene glycol and then irradiated with a laser. Among the pattern structures formed in the shape of the letters 'O', Pattern structures were selectively removed. In order to confirm whether the pattern structure was removed, EDS measurement was performed on the removed substrate to confirm mapping data for ferrite.

도 20의 아래 이미지에서 확인할 수 있듯이, 에틸렌 글리콜을 통한 패턴 구조체 제거 공정을 수행된 'O' 형상의 패턴 구조체는, Fe 원소의 함량이 현저하게 감소된 것을 확인할 수 있었다. 이에 따라, 형성된 패턴 구조체를 에틸렌 글리콜(Ethylene glycol)이 담긴 챔버 내에 침지시킨 후 레이저를 조사하는 방법을 통해 패턴 구조체를 제거할 수 있을 뿐만 아니라, 복수의 패턴 구조체 중 특정 패턴 구조체를 선택적으로 제거할 수 있음을 알 수 있다. As can be seen in the image below in FIG. 20, it was confirmed that the content of Fe element was significantly reduced in the 'O'-shaped pattern structure that was subjected to the pattern structure removal process using ethylene glycol. Accordingly, not only can the pattern structure be removed by immersing the formed pattern structure in a chamber containing ethylene glycol and then irradiating a laser, but also selectively removing a specific pattern structure among a plurality of pattern structures. You can see that it is possible.

도 21 내지 도 23은 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 페인팅 방법을 통해 형성된 패턴 구조체의 결정화도 변화를 나타내는 그래프 및 이미지이다. 21 to 23 are graphs and images showing changes in crystallinity of a pattern structure formed through a laser painting method according to an embodiment of the present invention.

도 21 및 도 22를 참조하면, 상기 실시 예에 따른 레이저 페인팅 방법을 통해 형성된 패턴 구조체를 준비한 후, 형성된 패턴 구조체에 다시 레이저를 조사(대기 분위기에서 수행)하여, 형성된 패턴 구조체의 결정화도 변화를 측정하여 나타내었다. 도 21은 레이저가 조사되기 전 상태의 패턴 구조체의 단면 프로파일과, 레이저가 조사된 후 상태의 패턴 구조체의 단면 프로파일을 비교하는 그래프이고, 도 22는 레이저가 조사되기 전 상태의 패턴 구조체의 Raman spectroscopydata와 레이저가 조사된 후 상태의 패턴 구조체의 Raman spectroscopydata를 비교하는 그래프이다. Referring to FIGS. 21 and 22, after preparing the pattern structure formed through the laser painting method according to the above embodiment, the formed pattern structure is irradiated with a laser again (performed in an air atmosphere) to measure the change in crystallinity of the formed pattern structure. It was expressed as follows. Figure 21 is a graph comparing the cross-sectional profile of the patterned structure before the laser was irradiated with the cross-sectional profile of the patterned structure after the laser was irradiated, and Figure 22 is Raman spectroscopy data of the patterned structure before the laser was irradiated. This is a graph comparing Raman spectroscopy data of the patterned structure after irradiation with the laser.

도 21에서 확인할 수 있듯이, 형성된 패턴 구조체에 레이저가 다시 조사되는 경우, 전체적으로 높이(Height, nm)가 낮아진 것을 확인할 수 있었다. 또한, 도 22에서 확인할 수 있듯이, 레이저가 조사되기 전 상태의 패턴 구조체는 비정질(amorphous) 구조를 갖지만, 레이저가 조사됨에 따라 결정화도가 증가되어 α-phase 구조를 갖는 것을 확인할 수 있었다. As can be seen in Figure 21, when the laser was irradiated again to the formed pattern structure, it was confirmed that the overall height (nm) was lowered. In addition, as can be seen in FIG. 22, the patterned structure in the state before the laser was irradiated had an amorphous structure, but as the laser was irradiated, the degree of crystallinity increased, confirming that it had an α-phase structure.

도 23을 참조하면, 상기 실시 예에 따른 레이저 페인팅 방법을 통해 도 23에 도시된 바와 같은 형상의 패턴 구조체를 형성한 후, 형성된 패턴 구조체의 특정 영역에 레이저를 다시 조사하였다. 도 23에서 확인할 수 있듯이, 레이저가 다시 조사된 부분과 레이저가 다시 조사되지 않은 부분은, 서로 다른 색상(빨간색 및 초록색)을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. Referring to FIG. 23, after forming a pattern structure of the shape shown in FIG. 23 through the laser painting method according to the above embodiment, the laser was irradiated again to a specific area of the formed pattern structure. As can be seen in Figure 23, it was confirmed that the part where the laser was irradiated again and the part where the laser was not irradiated again showed different colors (red and green).

즉, 도 21 내지 도 23에서 알 수 있듯이, 패턴 구조체가 형성된 후 형성된 패턴 구조체에 레이저를 다시 조사하는 경우, 형성된 패턴 구조체의 결정화도가 증가여 두께가 감소되고, 이로 인해 색상의 변화가 발생되는 것을 알 수 있었다. That is, as can be seen in FIGS. 21 to 23, when the laser is irradiated again to the pattern structure formed after the pattern structure is formed, the crystallinity of the formed pattern structure increases and the thickness decreases, which causes a change in color. Could know.

도 24는 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 페인팅 방법을 통해 형성된 패턴 구조체의 두께에 따른 FDTD 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이다. Figure 24 is a graph showing FDTD simulation results according to the thickness of a pattern structure formed through a laser painting method according to an embodiment of the present invention.

도 24를 참조하면, 상기 실시 예에 따른 레이저 페인팅 방법을 통해 형성된 서로 다른 두께의 패턴 구조체(hlow:70 nm, hhigh: 130nm)를 준비한 후 400 nm ~ 700 nm의 스펙트럼이 노출된 경우에 대한 FDTD(finite difference time domain) 시뮬레이션 결과를 나타내었다. Referring to FIG. 24, after preparing pattern structures of different thicknesses (h low : 70 nm, h high : 130 nm) formed through the laser painting method according to the above embodiment, when a spectrum of 400 nm to 700 nm is exposed The FDTD (finite difference time domain) simulation results are shown.

도 24에서 확인할 수 있듯이, 서로 다른 두께의 패턴 구조체는, 흡수되는 총 전력의 양이 다른 파장 영역(대표적으로, 450 nm 및 650 nm)에서 반전될 수 있음을 확인할 수 있었다. As can be seen in FIG. 24, it was confirmed that for pattern structures of different thicknesses, the total amount of absorbed power can be reversed in different wavelength regions (typically, 450 nm and 650 nm).

도 25는 450 nm 및 650 nm 파장의 레이저 다이오드를 150 mW로 조사했을 때의 온도 데이터를 나타내는 그래프이다. Figure 25 is a graph showing temperature data when 450 nm and 650 nm wavelength laser diodes are irradiated with 150 mW.

도 25를 참조하면, 450 nm 및 650 nm 파장의 레이저 다이오드를 150 mW로 조사했을 때의 온도 데이터를 IR 카메라로 측정하여 나타내었다. 각 그래프의 색상은 기판 표면의 색상을 나타낸다. 도 25에서 확인할 수 있듯이, 레이저 파장에 따라 온도 증가량이 반전될 수 있음을 확인할 수 있었다. Referring to Figure 25, temperature data when 450 nm and 650 nm wavelength laser diodes are irradiated at 150 mW are shown as measured by an IR camera. The color of each graph represents the color of the substrate surface. As can be seen in Figure 25, it was confirmed that the amount of temperature increase can be reversed depending on the laser wavelength.

도 26은 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 페인팅 방법을 통한 패턴 구조체의 형성, 패턴 구조체의 제거, 및 패턴 구조체의 재형성을 나타내는 이미지이고, 도 27은 도 26의 각 상태에서 측정된 저항 데이터를 나타내는 그래프이다. Figure 26 is an image showing the formation of a pattern structure, removal of the pattern structure, and reformation of the pattern structure through a laser painting method according to an embodiment of the present invention, and Figure 27 shows resistance data measured in each state of Figure 26. This is a graph that represents

도 26을 참조하면, 서로 다른 기판(R1, R2) 상에 상기 실시 예에 따른 레이저 페인팅 방법을 통해 서로 다른 패턴 구조체를 형성한 후 이를 CCD 카메라를 통해 촬영하여 도 26의 (a)에 나타냈고, 형성된 서로 다른 패턴 구조체를 제거한 후 이를 CCD 카메라를 통해 촬영하여 도 26의 (b)에 나타냈고, 서로 다른 기판(R1, R2) 상에 각각 패턴 구조체를 재형성한 후 이를 CCD 카메라를 통해 촬영하여 도 26의 (c)에 나타냈다. 상술된 바와 같이, 패턴 구조체의 형성은 철(Fe) 전구체 용액 내에 기판을 침지시킨 후 레이저를 조사하는 방법으로 수행되었고, 패턴 구조체의 제거는 에틸렌 글리콜(EG) 내에 기판을 침지시킨 후 레이저를 조사하는 방법으로 수행하였다. Referring to FIG. 26, different pattern structures are formed on different substrates (R 1 , R 2 ) through the laser painting method according to the above embodiment, and then photographed through a CCD camera, as shown in (a) of FIG. 26. After removing the different pattern structures formed, they were photographed through a CCD camera and shown in (b) of FIG. 26, and after reforming the pattern structures on different substrates (R 1 and R 2 ), they were captured on a CCD. It was taken using a camera and shown in (c) of Figure 26. As described above, the formation of the patterned structure was performed by immersing the substrate in an iron (Fe) precursor solution and then irradiating a laser, and the removal of the patterned structure was performed by immersing the substrate in ethylene glycol (EG) and then irradiating the laser. It was performed in the following way.

도 27을 참조하면, 도 26의 각 상태(패턴 구조체 형성 상태, 패턴 구조체 제거 상태, 패턴 구조체 재형성 상태)에서의 저항(Resistance, Ω)을 측정하여 나타내었다. 도 27의 (a) 내지 (c)는 R1 기판상에서 수행된 패턴 구조체의 형성, 패턴 구조체의 제거, 및 패턴 구조체의 재형성 상태에서의 저항을 순차적으로 나타내고, 도 27의 (d) 내지 (f)는 R2 기판 상에서 수행된 패턴 구조체의 형성, 패턴 구조체의 제거, 및 패턴 구조체의 재형성 상태에서의 저항을 순차적으로 나타낸다. Referring to FIG. 27, resistance (Ω) in each state of FIG. 26 (pattern structure formation state, pattern structure removal state, pattern structure reformation state) is measured and shown. Figures 27 (a) to (c) sequentially show the resistance in the state of forming the pattern structure, removing the pattern structure, and reforming the pattern structure performed on the R 1 substrate, and Figures 27 (d) to ( f) sequentially shows the resistance in the state of forming the pattern structure, removing the pattern structure, and reforming the pattern structure performed on the R 2 substrate.

도 26 및 도 27에서 확인할 수 있듯이, 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 페인팅 방법을 통해, 기판 상에 패턴 구조체를 형성한 후 형성된 패턴 구조체를 용이하게 제거할 수도 있으며, 패턴 구조체가 제거된 이후에도 같은 영역 상에 패턴 구조체를 재형성할 수 있음을 확인할 수 있었다. 또한, 패턴 구조체를 재형성하는 경우, 제거되기 전 상태의 패턴 구조체와 다른 색상을 갖도록 형성할 수 있음을 확인할 수 있었다. As can be seen in FIGS. 26 and 27, through the laser painting method according to an embodiment of the present invention, the formed pattern structure can be easily removed after forming the pattern structure on the substrate, and the same pattern structure can be removed even after the pattern structure is removed. It was confirmed that the pattern structure could be reformed on the area. In addition, it was confirmed that when the pattern structure is reformed, it can be formed to have a different color from the pattern structure before removal.

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.Above, the present invention has been described in detail using preferred embodiments, but the scope of the present invention is not limited to the specific embodiments and should be interpreted in accordance with the appended claims. Additionally, those skilled in the art should understand that many modifications and variations are possible without departing from the scope of the present invention.

100: 기판
110: 베이스 기판
120: 금속층
200: 전구체 용액
300: 베이스 금속 패턴
100: substrate
110: base substrate
120: metal layer
200: precursor solution
300: Base metal pattern

Claims (14)

기판을 준비하는 단계;
상기 기판을, 베이스 금속을 포함하는 전구체 용액 내에 침지시키는 단계; 및
상기 전구체 용액 내에 침지된 상기 기판에 레이저를 조사하여, 상기 기판 상에 상기 전구체 용액으로부터 수열 성장(hydrothermal growth)된 베이스 금속 패턴을 형성하는 단계를 포함하되,
상기 레이저의 스캐닝 속도(scanning speed) 및 상기 레이저의 조사 시간을 조절하여, 상기 베이스 금속 패턴의 두께를 제어하고, 상기 베이스 금속 패턴의 두께에 따라서 상기 베이스 금속 패턴의 색상(color)이 제어되고,
상기 베이스 금속 패턴은 제1 베이스 금속 패턴 및 제2 베이스 금속 패턴을 포함하고,
상기 제1 베이스 금속 패턴 및 상기 제2 베이스 금속 패턴은 적어도 일부가 서로 중첩되며,
상기 제1 베이스 금속 패턴과 상기 제2 베이스 금속 패턴이 중첩되는 부분의 색상은, 중첩되지 않은 부분의 상기 제1 베이스 금속 패턴의 색상, 및 중첩되지 않은 부분의 상기 제2 베이스 금속 패턴의 색상과 다른 것을 포함하는 레이저 페인팅 방법.
Preparing a substrate;
Immersing the substrate in a precursor solution containing a base metal; and
Comprising the step of irradiating a laser to the substrate immersed in the precursor solution to form a base metal pattern hydrothermally grown from the precursor solution on the substrate,
By adjusting the scanning speed of the laser and the irradiation time of the laser, the thickness of the base metal pattern is controlled, and the color of the base metal pattern is controlled according to the thickness of the base metal pattern,
The base metal pattern includes a first base metal pattern and a second base metal pattern,
At least a portion of the first base metal pattern and the second base metal pattern overlap each other,
The color of the portion where the first base metal pattern and the second base metal pattern overlap is the color of the first base metal pattern in the non-overlapping portion, and the color of the second base metal pattern in the non-overlapping portion. Laser painting methods including others.
제1 항에 있어서,
상기 레이저의 조사 시간이 증가함에 따라 상기 베이스 금속 패턴의 두께가 증가하여, 상기 베이스 금속 패턴의 색상이 변화되는 것을 포함하는 레이저 페인팅 방법.
According to claim 1,
A laser painting method comprising: as the laser irradiation time increases, the thickness of the base metal pattern increases, and the color of the base metal pattern changes.
기판을 준비하는 단계;
상기 기판을, 베이스 금속을 포함하는 전구체 용액 내에 침지시키는 단계; 및
상기 전구체 용액 내에 침지된 상기 기판에 레이저를 조사하여, 상기 기판 상에 상기 전구체 용액으로부터 수열 성장(hydrothermal growth)된 베이스 금속 패턴을 형성하는 단계를 포함하되,
상기 레이저의 스캐닝 속도(scanning speed) 및 상기 레이저의 조사 시간을 조절하여, 상기 베이스 금속 패턴의 두께를 제어하고, 상기 베이스 금속 패턴의 두께에 따라서 상기 베이스 금속 패턴의 색상(color)이 제어되고,
상기 베이스 금속 패턴은, 상기 레이저의 조사 시간이 증가함에 따라 제1 색상에서 제2 색상으로 변화된 후, 상기 제2 색상에서 상기 제1 색상으로 다시 변화되는 것을 포함하는 레이저 페인팅 방법.
Preparing a substrate;
Immersing the substrate in a precursor solution containing a base metal; and
Comprising the step of irradiating a laser to the substrate immersed in the precursor solution to form a base metal pattern hydrothermally grown from the precursor solution on the substrate,
By adjusting the scanning speed of the laser and the irradiation time of the laser, the thickness of the base metal pattern is controlled, and the color of the base metal pattern is controlled according to the thickness of the base metal pattern,
The base metal pattern changes from a first color to a second color as the laser irradiation time increases, and then changes back from the second color to the first color.
제1 항에 있어서,
상기 베이스 금속 패턴은, 상기 레이저의 스캐닝 속도에 따라 서로 다른 색상을 나타내는 것을 포함하는 레이저 페인팅 방법.
According to claim 1,
The base metal pattern may display different colors depending on the scanning speed of the laser.
제1 항에 있어서,
상기 기판에 조사되는 상기 레이저의 강도는, 상기 레이저의 조사 시간에 반비례하는 것을 포함하는 레이너 페인팅 방법.
According to claim 1,
The intensity of the laser irradiated to the substrate is inversely proportional to the irradiation time of the laser.
제1 항에 있어서,
상기 베이스 금속 패턴이 형성된 후, 형성된 상기 베이스 금속 패턴의 결정화도를 증가시켜 상기 베이스 금속 패턴의 색상을 변화시키는 것을 포함하는 레이저 페인팅 방법.
According to claim 1,
A laser painting method comprising changing the color of the base metal pattern by increasing the crystallinity of the base metal pattern after the base metal pattern is formed.
제6 항에 있어서,
형성된 상기 베이스 금속 패턴의 결정화도가 증가함에 따라, 상기 베이스 금속 패턴의 두께가 감소되는 것을 포함하는 레이저 페인팅 방법.
According to clause 6,
A laser painting method comprising reducing the thickness of the base metal pattern as the crystallinity of the formed base metal pattern increases.
제1 항에 있어서,
상기 베이스 금속은 철(Fe)을 포함하는 레이저 페인팅 방법.
According to claim 1,
A laser painting method wherein the base metal includes iron (Fe).
제1 항에 있어서,
상기 베이스 금속 패턴을 형성하는 단계에서,
상기 베이스 금속 패턴은, 상기 레이저가 조사되는 상기 기판의 제1 영역 및 상기 레이저가 조사되지 않은 상기 기판의 제2 영역 중 상기 제1 영역에 선택적으로 형성되는 것을 포함하는 레이저 페인팅 방법.
According to claim 1,
In forming the base metal pattern,
The base metal pattern is selectively formed on a first region of the substrate to which the laser is irradiated and a second region of the substrate to which the laser is not irradiated.
기판을 준비하는 단계;
상기 기판을, 베이스 금속을 포함하는 전구체 용액 내에 침지시키는 단계;
상기 전구체 용액 내에 침지된 상기 기판에 레이저를 조사하여, 상기 기판 상에 상기 전구체 용액으로부터 수열 성장(hydrothermal growth)된 베이스 금속 패턴을 형성하는 단계;
상기 베이스 금속 패턴이 형성된 상기 기판을, 에틸렌 글리콜(ethylene glycol)을 포함하는 제거 용액 내에 침지시키는 단계; 및
상기 제거 용액 내에 침지된 상기 베이스 금속 패턴에 레이저를 조사하여 상기 베이스 금속 패턴을 제거하는 단계를 포함하되,
상기 레이저의 스캐닝 속도(scanning speed) 및 상기 레이저의 조사 시간을 조절하여, 상기 베이스 금속 패턴의 두께를 제어하고, 상기 베이스 금속 패턴의 두께에 따라서 상기 베이스 금속 패턴의 색상(color)이 제어되는 것을 포함하는 레이저 페인팅 방법.
Preparing a substrate;
Immersing the substrate in a precursor solution containing a base metal;
irradiating a laser to the substrate immersed in the precursor solution to form a base metal pattern hydrothermally grown from the precursor solution on the substrate;
immersing the substrate on which the base metal pattern is formed in a removal solution containing ethylene glycol; and
Removing the base metal pattern by irradiating a laser to the base metal pattern immersed in the removal solution,
By controlling the scanning speed of the laser and the irradiation time of the laser, the thickness of the base metal pattern is controlled, and the color of the base metal pattern is controlled according to the thickness of the base metal pattern. Laser painting method including.
제10 항에 있어서,
상기 베이스 금속 패턴을 제거하는 단계 이후,
상기 기판을 상기 전구체 용액 내에 침지시키는 단계, 및 상기 전구체 용액 내에 침지된 상기 기판에 레이저를 조사하여 상기 베이스 금속 패턴을 재형성하는 단계를 더 포함하되,
제거되기 이전의 상기 베이스 금속 패턴과 재형성된 상기 베이스 금속 패턴은 서로 다른 색상을 갖는 것을 포함하는 레이저 페인팅 방법.
According to claim 10,
After removing the base metal pattern,
It further includes immersing the substrate in the precursor solution, and irradiating a laser to the substrate immersed in the precursor solution to reform the base metal pattern,
A laser painting method, wherein the base metal pattern before removal and the re-formed base metal pattern have different colors.
백금(Pt)을 포함하는 기판;
산화철을 포함하고, 상기 기판 상에 적어도 일부가 서로 중첩되어 배치되는 복수의 베이스 금속 패턴을 포함하되,
상기 복수의 베이스 금속 패턴은,
제1 두께를 갖는 제1 베이스 금속 패턴; 및
상기 제1 두께보다 얇은 제2 두께를 갖는 제2 베이스 금속 패턴을 포함하고,
상기 제1 베이스 금속 패턴, 상기 제2 베이스 금속 패턴, 및 상기 제1 베이스 금속 패턴과 상기 제2 베이스 금속 패턴이 중첩되는 부분은 서로 다른 색상을 표시하는 것을 포함하는 패턴 구조체.
A substrate containing platinum (Pt);
A plurality of base metal patterns including iron oxide, at least some of which are arranged overlapping each other on the substrate,
The plurality of base metal patterns are,
a first base metal pattern having a first thickness; and
It includes a second base metal pattern having a second thickness thinner than the first thickness,
A pattern structure comprising: the first base metal pattern, the second base metal pattern, and a portion where the first base metal pattern and the second base metal pattern overlap display different colors.
제12 항에 있어서,
상기 베이스 금속 패턴은 길이 방향을 따라 색상이 서로 다른 제1 영역, 및 제2 영역을 포함하는 패턴 구조체.
According to claim 12,
The base metal pattern is a pattern structure including a first region and a second region of different colors along the length direction.
제12 항에 있어서,
상기 제1 베이스 금속 패턴 및 상기 제2 베이스 금속 패턴은 서로 조합되어, 기호, 문자, 도형, 숫자, 또는 로고 중에서 적어도 어느 하나를 표시하는 패턴 구조체.
According to claim 12,
The first base metal pattern and the second base metal pattern are combined with each other to display at least one of a symbol, letter, figure, number, or logo.
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