KR20200105580A - 장식 부재 제조 장치, 장식 부재의 제조방법 및 장식 부재 - Google Patents
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- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/54—Apparatus specially adapted for continuous coating
- C23C16/545—Apparatus specially adapted for continuous coating for coating elongated substrates
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Abstract
본 명세서는 장식 부재 제조 장치, 이를 이용한 장식 부재의 제조방법 및 장식 부재에 관한 것이다.
Description
본 명세서는 장식 부재 제조 장치, 이를 이용한 장식 부재의 제조방법 및 장식 부재에 관한 것이다.
다양한 모바일기기, 가전제품들은 제품의 기능 외 제품의 디자인, 예컨대 색상, 형태, 패턴 등이 고객에게 제품의 가치 부여에 큰 역할을 한다. 디자인에 따라 제품의 선호도 및 가격 또한 좌우되고 있다.
일 예로서, 모바일기기용 데코 필름의 경우, 다양한 색상과 색감을 다양한 방법으로 구현하여 제품에 적용하고 있다. 케이스 소재 자체에 색을 부여하는 방식과 색과 모양을 구현한 데코 필름을 케이스 소재에 부착하여 디자인을 부여하는 방식이 있다.
기존 데코 필름에 있어서 색상의 발현은 인쇄, 증착 등의 방법을 통해 구현하고자 하였다. 이종의 색상을 단일면에 표현하는 경우는 2회 이상 인쇄를 하여야 하며, 입체 패턴에 색을 다양하게 입히고자 할 때는 구현이 현실적으로 어렵다. 또한, 기존 데코 필름은 보는 각도에 따라 색상이 고정되어 있고, 다소 변화가 있다고 할지라도 색감의 차이 정도에 한정된다.
본 명세서는 장식 부재 제조 장치, 장식 부재의 제조방법 및 장식 부재를 제공한다.
본 명세서는 기재가 연속적으로 공급되는 기재 이송부; 상기 기재 이송부에서 공급되는 기재의 일면에 구비되고, 상기 기재의 일면에 증착물질을 공급하는 증착유닛을 포함하는 증착부; 및 상기 기재 이송부와 증착부 사이에 구비되고, 증착 제어유닛을 포함하는 증착 제어부를 포함하고, 상기 증착 제어유닛은 2개의 차단부재를 포함하고, 상기 차단부재는 상기 차단부재 사이의 간격이 상이한 지점을 2 이상 포함하도록 배치된 것인 장식 부재 제조 장치를 제공한다.
또한 본 명세서는 기재를 공급하는 단계; 및 상기 기재의 일면에 박막을 형성하는 단계; 및 기재를 회수하는 단계를 포함하는 것인 상술한 장식 부재 제조 장치를 이용한 장식 부재의 제조방법을 제공한다.
또한 본 명세서는 기재; 및 상기 기재의 일면에 형성된 박막을 포함하고, 상기 박막은 두께가 상이한 지점을 2 이상 포함하고, 상술한 제조방법에 의해 제조된 장식 부재를 제공한다.
상술한 장식 부재 제조 장치를 이용하면, 증착 제어부에 포함되는 차단부재의 형태를 변경하여 증착되는 증착물질의 양을 제어함으로써, 증착영역에 대응되는 기재에 형성되는 박막의 두께를 조절할 수 있다. 이를 통하여, 그라데이션 효과를 갖는 장식 부재의 제조가 가능하다.
도 1은 본 명세서의 일 실시상태에 따른 장식 부재 제조 장치를 예시한 것이다.
도 2는 실시예의 광흡수층 증착에 사용된 차단부재의 형상을 나타낸 것이다.
도 3은 비교예의 광흡수층 증착에 사용된 차단부재의 형상을 나타낸 것이다.
도 4 내지 도 8는 실시예 및 비교예에서 제조된 장식 부재를 나타낸 것이다.
도 9 및 도 10은 증착 영역의 일 예를 나타낸 것이다.
도 11은 실리콘 박막의 두께 변화에 따른 색상 변화를 시뮬레이션한 결과이다.
도 2는 실시예의 광흡수층 증착에 사용된 차단부재의 형상을 나타낸 것이다.
도 3은 비교예의 광흡수층 증착에 사용된 차단부재의 형상을 나타낸 것이다.
도 4 내지 도 8는 실시예 및 비교예에서 제조된 장식 부재를 나타낸 것이다.
도 9 및 도 10은 증착 영역의 일 예를 나타낸 것이다.
도 11은 실리콘 박막의 두께 변화에 따른 색상 변화를 시뮬레이션한 결과이다.
이하, 본 명세서에 대하여 더욱 상세히 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 명세서는 기재가 연속적으로 공급되는 기재 이송부(10); 상기 기재 이송부(10)에서 공급되는 기재의 일면에 구비되고, 상기 기재의 일면에 증착물질을 공급하는 증착유닛(21)을 포함하는 증착부(20); 및 상기 기재 이송부(10)와 증착부(20) 사이에 구비되고, 증착 제어유닛(31)을 포함하는 증착 제어부(30)를 포함하고, 상기 증착 제어유닛(31)은 2개의 차단부재(401, 402)를 포함하고, 상기 2개의 차단부재(401, 402)는 상기 차단부재 사이의 간격이 상이한 지점을 2 이상 포함하도록 배치된 것인 장식 부재 제조 장치를 제공한다.
상기 장식 부재 제조 장치는, 기재 공급용 롤러(41)를 포함하는 기재 공급부(40)로부터 연속적으로 공급되는 기재의 일면에 박막(미도시)을 형성할 수 있다. 박막이 형성된 기재는 기재 회수용 롤러(51)를 포함하는 기재 회수부(50)를 통해 인출될 수 있다. 또한, 상기 기재는 인라인 타입으로 이동될 수 있다.
상기 장식 부재 제조 장치는 증착부(20) 및 증착 제어부(30)를 포함한다. 상기 증착부(20)은 상기 증착유닛(21)을 포함하여, 상기 기재 상에 증착물질이 증착될 수 있도록 하는 구성이다. 상기 증착유닛(21)은 기재 공급부(40)로부터 이송된 기재의 일면에 증착물질을 증착하여 일정 두께를 갖는 박막을 형성할 수 있다.
상기 증착유닛(21)은 증착물질을 상기 기재에 증착할 수 있다. 상기 증착부(20)는 하나 또는 둘 이상의 증착유닛(21)을 포함할 수 있으며, 예를 들어 제1 증착유닛 및 제2 증착유닛을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 둘 이상의 증착유닛은 상기 기재의 일면에 상기 기재의 이송 방향을 따라 서로 이격하여 배열될 수 있으며, 기재가 이송됨에 따라 상기 증착유닛들에 의해 연속적으로 박막을 형성하여 롤투롤 공정이 가능하다.
상기 기재의 이송 방향과 평행한 방향은, 상기 기재의 폭 방향과 수직인 방향일 수 있다.
상기 기재의 이송 방향과 수직인 방향은, 상기 기재의 폭 방향에 평행한 방향일 수 있다.
상기 증착유닛(21)로부터 증착되는 증착물질은 기재의 일면에 형성되는 유기물 또는 무기물일 수 있다. 상기 증착유닛(21)은 내부에 증착물질을 수납할 수 있는 증착원을 포함할 수 있다. 상기 증착원은 상기 증착 제어유닛(31)과 대향하도록 배치될 수 있으며, 상기 증착원의 일부는 개구되도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 증착원은 증착물질에 열을 가하는 히터를 포함할 수 있다.
상기 증착 제어부(30)는 상기 증착 제어유닛(31)을 포함하여, 상기 기재 상에 증착물질이 증착되는 양을 조절할 수 있도록 설계된 구성이다. 상기 증착 제어유닛(31)은 상기 기재 이송부(10)와 상기 증착부(21) 사이에 구비된다.
상기 증착 제어부(30)는 기재의 일면에 형성되는 박막의 면적 또는 두께를 조절할 수 있다. 상기 증착 제어부(30)는 하나 또는 둘 이상의 증착 제어유닛(31), 예를 들어 제1 증착 제어유닛 및 제2 증착 제어유닛을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 증착 제어유닛은 상기 기재의 일면에 배열될 수 있으며, 기재가 이송됨에 따라 상기 증착유닛(21)들에 의해 증착되는 증착물질을 연속적으로 차단함으로써, 기재에 형성되는 박막의 두께를 연속적으로 조절할 수 있다. 즉, 롤투롤 공정이 가능하다.
상기 증착부는 상기 기재의 일면에 구비된 2 이상의 증착유닛을 포함하고, 상기 증착 제어부는 상기 기재의 기재 이송부와 증착유닛 사이에 구비된 2 이상의 증착 제어유닛을 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 증착 제어유닛(31)은 2개의 차단부재(401, 402)를 포함하고, 상기 차단부재(401, 402)는 상기 차단부재 사이의 간격이 상이한 지점을 2 이상 포함하도록 배치된다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 차단부재(402, 402) 사이의 간격의 방향은 상기 기재의 이송 방향과 평행한 방향; 또는 상기 기재의 이송 방향과 수직인 방향일 수 있다. 즉, 기재의 이송 방향에 따라 차단부재 사이의 간격이 상이한 지점을 포함하는 방향을 여러 형태로 설정할 수 있으며, 본 명세서에서는 상기 차단부재 사이의 간격의 방향이 상기 기재의 이송 방향과 평행한 방향인 것으로 설정하여 설명한다.
상기 증착 제어유닛(31)은 증착 영역(501) 및 차단 영역(502)을 포함할 수 있다. 상기 차단 영역(502)은 증착유닛(21)으로부터 공급되는 증착물질이 기재에 도달하지 않도록 차단하는 기능을 하는 구성이고, 상기 증착 영역(501)은 증착유닛(21)으로부터 공급되는 증착물질이 기재에 도달할 수 있도록 차단되지 않은 영역을 의미한다. 상기 증착 영역을 통과한 증착물질이 기재에 도달하여 기재 상에 박막이 형성된다. 또한, 상기 기재는 상기 기재 이송부(10)에 의해 연속적으로 공급되므로, 상기 박막은 상기 기재 상에 연속적으로 형성된다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 증착 제어유닛(31)은 상기 차단부재(401, 402) 사이의 면적으로부터 구획된 증착 영역(501)을 포함한다.
상기 증착 영역(501)의 형태를 변경함으로써, 증착되는 물질의 양을 조절할 수 있다. 상기 증착 영역(501)은 상기 기재의 이송 방향에 수직인 일방향으로 갈수록 증착 영역의 너비가 좁아지는 구간을 포함할 수 있다. 증착 영역(501)의 너비가 좁아지는 영역으로 갈수록, 증착되는 물질의 양이 줄어들어, 형성된 박막의 두께가 얇게 형성된다. 반면에, 증착 영역의 너비가 넓어지는 영역으로 갈수록 증착되는 물질의 양이 많아지므로, 형성된 박막의 두께가 두껍게 형성된다.
상기 증착 영역은 상기 기재의 이송 방향에 대하여 수직인 방향(d1) 또는 상기 기재의 이송 방향에 대하여 수직인 방향(d1)과 0도 초과 90도 이하의 각도를 이루는 방향(d1')을 갖는 적어도 하나 이상의 틸트 라인(TL: tilt line)을 포함한다. 상기 기재의 이송 방향에 대하여 수직인 방향은, 상기 기재의 면 방향에 포함되면서 상기 기재의 이송 방향에 수직인 일 방향이다.
상기 틸트 라인(TL) 사이의 간격을 조절하거나, 상기 틸트 라인(TL)이 상기 기재의 이송 방향에 대하여 수직인 방향과 이루는 각도를 조절함으로써, 증착되는 물질의 양을 조절하여 그라데이션 효과를 조절할 수 있다.
상기 증착 영역(501)은 상기 틸트 라인(TL) 외에 상기 기재의 이송 방향과 평행한 방향을 이루는 적어도 하나 이상의 수평 라인(HL: horizontal line)을 포함한다. 상기 수평 라인(HL)은 상기 증착 영역(501)을 구획하기 위하여 도입된 가상의 라인으로서, 어느 하나의 틸트 라인(TL)의 양 끝점 중 어느 하나를 다른 틸트 라인(TL)의 양 끝점과 연결하였을 때, 가장 짧은 선분을 의미한다. 즉, 상기 틸트 라인(TL) 및 수평 라인(HL)으로 구획된 영역이 증착 영역(501)일 수 있다.
상기 틸트 라인(TL)의 길이를 조절하는 경우, 기재 상에 증착되는 증착물질이 이루는 그라데이션 영역의 너비를 조절할 수 있다. 예를 들어, 상기 틸트 라인을 상기 기재의 폭 방향으로 정사영한 라인의 길이가 상기 기재의 폭 길이의 80%에 해당하는 경우, 상기 그라데이션 영역은 기재의 폭의 80%에 해당하는 부분에 형성되고, 나머지 20% 구간은 그라데이션 영역이 아니거나, 증착물질이 증착되지 않는다.
상기 증착 영역(501)은 2 이상의 틸트 라인 및 2 이상의 수평 라인을 포함한다. 예를 들어, 상기 증착 영역(501)은 제1 틸트 라인(TL1), 제2 틸트라인(TL2)을 포함하는 틸트 라인(TL)과 제2 수평 라인(HL1) 및 제2 수평 라인(HL2)을 포함하는 수평 라인을 포함한다. 상기 증착 영역의 다양한 예시를 도 9에 나타내었다.
도 9의 (a)에는 상기 증착 영역(501)이 직각 사다리꼴 형태인 것을 나타낸다. 이 경우, 상기 증착 영역(501)은 상기 기재의 이송 방향에 대하여 수직한 방향(d1)의 제1 틸트 라인(TL1) 및 상기 기재의 이송 방향에 대하여 수직한 방향(d1)과 0도 초과 90도 이하의 각도를 이루는 방향(d1')의 제2 틸트 라인(TL2)을 포함하고, 상기 증착 영역(501)에서는 상기 제1 틸트 라인 및 제2 틸트 라인은 서로 만나지 않는다. 또한, 상기 증착 영역은 서로 평행한 2개의 수평 라인(HL1, HL2)을 포함한다.
도 9의 (b)에는 상기 증착 영역(501)이 사다리꼴 형태인 것을 나타낸다. 이 경우, 상기 증착 영역(501)은 상기 기재의 이송 방향에 대하여 수직한 방향(d1)과 0도 초과 90도 이하의 각도를 이루는 방향(d1')의 제1 틸트 라인(TL1) 및 제2 틸트 라인(TL2)을 포함하고, 상기 증착 영역에서는 상기 제1 틸트 라인 및 제2 틸트 라인은 서로 만나지 않는다. 또한, 상기 증착 영역은 서로 평행한 2개의 수평 라인을 포함한다.
도 9의 (c)에는 상기 증착 영역(501)이 직각 삼각형 형태인 것을 나타낸다. 이 경우, 상기 증착 영역은 상기 기재의 이송 방향에 대하여 수직한 방향(d1)의 제1 틸트 라인(TL1) 및 상기 기재의 이송 방향에 대하여 수직한 방향(d1)과 0도 초과 90도 이하의 각도를 이루는 방향(d1')의 제2 틸트 라인(TL2)을 포함하고, 상기 제1 틸트 라인 및 제2 틸트 라인은 서로 만난다. 또한 상기 증착 영역은 하나의 수평 라인(HL1)을 포함한다.
도 9의 (d)에는 상기 증착 영역(501)이 예각 삼각형 형태인 것을 나타낸다. 이 경우, 상기 증착 영역은 상기 기재의 이송 방향에 대하여 수직한 방향(d1)과 0도 초과 90도 이하의 각도를 이루는 방향(d1')의 제1 틸트 라인(TL1) 및 제2 틸트 라인(TL2)을 포함하고, 상기 제1 틸트 라인 및 제2 틸트 라인은 서로 만난다. 또한 상기 증착 영역은 하나의 수평 라인(HL1)을 포함한다. 이때, 상기 제1 틸트 라인과 상기 수평 라인이 이루는 각도 및 상기 제2 틸트 라인과 상기 수평 라인이 이루는 각도는 서로 동일하거나 서로 상이할 수 있다. 상기 제1 틸트 라인과 상기 수평 라인이 이루는 각도 및 상기 제2 틸트 라인과 상기 수평 라인이 이루는 각도를 조절하여 증착물질이 그라데이션되는 정도를 조절할 수 있다. 상기 제1 틸트 라인과 상기 수평 라인이 이루는 각도 및 상기 제2 틸트 라인과 상기 수평 라인이 이루는 각도가 동일한 경우, 증착 영역은 이등변 삼각형 또는 정삼각형이고, 상기 제1 틸트 라인과 상기 수평 라인이 이루는 각도 및 상기 제2 틸트 라인과 상기 수평 라인이 이루는 각도가 동일하지 않은 경우, 상기 증착 영역은 비등변 삼각형일 수 있다.
상기 제1 틸트 라인 및 제2 틸트 라인(또는, 상기 제1 틸트 라인 및 제2 틸트 라인을 연장하여 나타나는 선)이 서로 이루는 각도(θ)를 조절하는 경우 증착물질이 그라데이션 되는 정도를 조절할 수 있다.
상기 제1 틸트 라인 및 제2 틸트 라인이 서로 이루는 각도(θ)가 증가하는 경우, 증착되는 물질이 그라데이션 되는 정도가 증가한다. 상기 제1 틸트 라인 및 제2 틸트 라인이 서로 이루는 각도(θ)가 감소하는 경우, 증착되는 물질이 그라데이션 되는 정도가 감소한다. 극단적으로, 상기 각도가 0도인 경우(즉, 상기 제1 틸트 라인 및 상기 제2 틸트 라인이 평행한 경우), 그라데이션 영역이 나타나지 않을 수 있다(비교예).
상기 제1 틸트 라인 및 제2 틸트 라인이 서로 이루는 각도(θ)는 0초 초과 90도 미만, 바람직하게는 1도 이상 60도 이하일 수 있고, 더욱 바람직하게는 1도 이상 30도 이하일 수 있다.
도 10을 통해, 기재 상에 증착물질이 증착된 형태를 설명한다. 도 10은 도 9의 (a)의 차단부재를 사용하여 기재 상에 증착물질을 증착한 것이다. 차단 영역 중 틸트 라인이 구비된 부분에서는 상기 기재의 이송 방향의 수직인 방향에 따라, 증착물질이 차단되는 정도가 상이하므로 그라데이션 영역이 형성된다. 즉, 틸트 라인 사이의 간격이 큰 부분에서는 증착 영역을 통과하는 증착물질의 양이 많으므로 기재 상에 박막이 두껍게 형성되고, 틸트 라인 사이의 간격이 작은 부분에서는 증착 영역을 통과하는 증착물질의 양이 적으므로 기재 상에 박막이 얇게 형성된다.
상기 장식 부재 제조 장치는 두께가 상이한 2층 이상의 박막을 형성할 때에도 유용하다. 예를 들어, 두께가 일정한 제1 박막을 형성하고, 그 위에 두께가 변하는 제2 박막을 형성하고자 하는 경우, 차단부재 사이의 간격이 동일한 것으로 구성되는 장식 부재 제조 장치를 이용하여 상기 두께가 일정한 제1 박막을 형성한다. 이후, 상술한 차단부재 사이의 간격이 상이한 지점을 2 이상 포함하는 것으로 구성되는 장식 부재 제조 장치를 이용하여 상기 두께가 변하는 제2 박막을 형성한다.
또는, 동일한 장식 부재 제조 장치에 대하여, 상기 차단부재만을 변경하는 경우에도 위에 같이 두께 변화 정도가 상이한 2층 이상의 다층 박막을 형성할 수 있다. 상기 공정을 2회 이상 반복하면서, 각 공정에 따른 차단부재를 서로 상이하게 변경하는 경우, 두께 변화 정도가 상이한 2층 이상의 다층 박막을 형성할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 장식 부재 제조 장치는 하기 관계식 1을 만족한다.
[관계식 1]
상기 관계식 1에 있어서, 상기 L1은 상기 증착 영역의 가장 짧은 너비이고, 상기 L2는 상기 증착 영역의 가장 긴 너비이고, 상기 h는 상기 증착 영역의 상기 기재의 폭 방향으로의 길이이다. 상기 식을 만족한다는 것은, L2와 L1의 길이가 같지 않은 것을 의미한다.
도 9 (a) 또는 도 9 (c)에 있어서, 상기 관계식 1의 
는 증착 영역의 또는 증착 영역을 이루는 각 선분의 연장선이 이루는 각도의 탄젠트값을 의미한다. 구체적으로는, 상기 
는 상기 증착 영역의 2개의 틸트 라인(또는 틸트 라인을 연장한 직선)이 이루는 각도의 탄젠트값을 의미한다.
장식 부재 제조 장치는 하기 관계식 2 또는 관계식 3을 만족한다.
[관계식 2]
[관계식 3]
상기 관계식을 만족할 때, 형성되는 박막의 두께가 점진적으로 증가함으로써, 제조되는 장식 부재가 그라데이션 효과를 나타낼 수 있다.
상기 증착유닛(21)과 상기 증착 제어유닛(31) 사이의 거리는 1cm 이상 100cm 이하일 수 있다. 상기 수치 범위를 만족할 때, 증착물질이 기재에 잘 도달할 수 있다.
상기 차단부재의 재료는 증착물질을 효과적으로 차단할 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 않으며, 이 기술이 속하는 분야에서 일반적으로 사용되는 재료를 사용할 수 있다. 예를 들면, 유리, 아크릴, 폴리카보네이트 또는 스테인레스스틸(Stainless steel)일 수 있다.
상기 증착물질은 인듐(In), 티탄(Ti), 주석(Sn), 실리콘(Si), 게르마늄(Ge), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 니켈(Ni), 바나듐(V), 텅스텐(W), 탄탈(Ta), 몰리브덴(Mo), 네오디뮴(Nb), 크롬(Cr), 코발트(Co), 금(Au) 및 은(Ag) 중에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상의 재료이다.
상기 기재 이송부(10)는 상기 기재 이송부(10)의 양 측부에 각각 구비된 기재 공급용 롤(41)을 포함하는 기재 공급부(40); 및 기재 회수용 롤(51)을 포함하는 기재 회수부(50)를 포함한다. 상기 2개의 롤을 사용함으로써 공정이 롤투롤로 수행되게 한다. 상기 기재 공급용 롤은 권출되어 있는 기재를 풀어 공급하는 것이고, 상기 기재 회수용 롤은 기재를 권입하여 기재를 회수하는 롤이다.
본 명세서는 기재를 공급하는 단계; 및 상기 기재의 일면에 박막을 형성하는 단계; 및 기재를 회수하는 단계를 포함하는 상술한 장식 부재 제조 장치를 이용한 장식 부재의 제조방법을 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 기재를 공급하는 단계는 기재를 0.1 m/min 내지 10 m/min의 속도, 0.1 m/min 내지 5 m/min의 속도, 0.1 m/min 내지 2 m/min의 속도, 바람직하게는 0.2 m/min 내지 1.5 m/min의 속도, 더욱 바람직하게는 0.3 m/min 내지 1.2 m/min의 속도로 공급할 수 있다. 상기 기재를 공급하는 속도를 조절함으로써, 증착되는 박막의 두께를 조절하여 그라데이션 효과가 더욱 우수하게 나타날 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 기재의 일면에 박막을 형성하는 단계는 화학적 기상 증착(chemical vapor deposition: CVD) 또는 물리적 기상 증착(Physical vapor deposition: PVD)에 의할 수 있다. 상기 화학적 기상 증착(chemical vapor deposition: CVD)은 기체상태의 금속원과 그와 반응을 하는 가스에 열을 가해주거나 플라즈마화하여 높은 반응성의 라디칼을 형성하고 높은 온도의 기판에서 화학반응을 일으켜 금속 박막을 형성하는 방법이고, 상기 물리적 기상 증착(Physical vapor deposition: PVD)은 원하는 금속 물질에 가해진 에너지가 운동에너지로 변하여 물질이 이동, 기판에 쌓여 박막을 형성하는 방법이다. 물리적 기상 증착면은 수 나노미터에서 수천 나노미터의 두께를 가지며 기판 크기에 구애 받지 않고 증착 가능하다. 물리적 기상 증착은 기체 생성 방법에 따라 열증발진공증착, 스퍼터링 방법 및 이온보조방법으로 나뉜다.
상기 기재의 일면에 박막을 형성하는 단계는 스퍼터링 방법에 의해 형성될 수 있다. 스퍼터링이란, 이온화된 원자가 가속화되어 물질에 충돌할 때 물질 표면의 결합에너지보다 충돌에너지가 더 클 경우 표면으로부터 원자가 튀어 나오는 현상을 말한다. 스퍼터링 방법은 이 원리를 이용하여 진공상태에서 이온화된 입자(ex. Ar+)를 금속원에 충돌시켜 튀어나온 원자를 기판에 증착하는 방법이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 스퍼터링 방법은 플라즈마 가스를 포함하는 챔버 내에서 수행될 수 있다. 상기 플라즈마 가스는 아르곤(Ar) 가스일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 스퍼터링 방법은 반응성 스퍼터링 방법일 수 있고, 플라즈마 가스 및 반응성 가스를 포함하는 챔버 내에서 수행될 수 있다. 반응성 가스는 산소(O2) 및 질소(N2)이며 산소 또는 질소 원자를 제공하기 위한 가스로, 플라즈마 가스와는 구분되는 것이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 플라즈마 가스의 유량은 10 sccm 이상 300 sccm 이하, 바람직하게는 20 sccm 이상 200 sccm 이하일 수 있다. 상기 sccm는 Standard Cubic Centimeer Per minute을 의미한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 기재의 일면에 박막을 형성하는 단계는 0.01 mTorr 내지 100 mTorr의 공정 압력 및 10W 이상 100,000W 이하의 구동 전력에서 수행된다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 공정 압력(p1)은 0.01 mTorr 내지 100 mTorr, 1 mTorr 내지 10 mTorr, 바람직하게는 1.5 mTorr 내지 10 mTorr 일 수 있다. 스퍼터링 시 공정 압력이 상기 범위보다 높아지면 챔버 내부에 존재하는 Ar 입자가 많아지고 타겟으로부터 방출된 입자들이 Ar 입자들과 부딪혀 에너지를 잃게 되므로 박막의 성장 속도가 저하될 수 있다. 반면에 너무 낮은 공정 압력이 유지될 경우 Ar 입자에 의한 타겟 입자의 에너지 손실은 적어지지만, 고에너지를 갖는 입자에 의해 기판이 손상되거나 보호층의 질이 떨어질 수 있다는 단점이 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 반응성 스퍼터링 방법에 있어서, 상기 플라즈마 가스에 대한 반응성 가스의 분율이 30% 이상 70% 이하, 바람직하게는 40% 이상 70% 이하, 더욱 바람직하게는 50% 이상 70% 이하일 수 있다. 상기 반응성 가스의 분율은 (Q반응성가스/(Q플라즈마공정가스+Q반응성가스)*100)로 계산될 수 있다. 상기 Q반응성가스 는 챔버 내 반응성 가스의 유량을 의미하고, Q플라즈마공정가스는 챔버 내 플라즈마 공정 가스의 유량일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 스퍼터링 방법의 구동 전력은 1kW 이상 10kW 이하, 1kW 이상 8kW 이하, 바람직하게는 1.5kW 이상 6kW 이하일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 스퍼터링 방법의 증착 온도는 20℃이상 300℃이하일 수 있다. 상기 범위보다 낮은 온도에서 증착할 경우에는 타겟에서 떨어져 나와 기재에 도착한 입자들의 성장에 필요한 에너지가 부족하여 박막에 결함(defect)이 생길 수 있고, 상기 범위보다 높은 온도에서는 타겟으로부터 나오는 입자들이 증발되거나 또는 휘발(re-evaporation)되어 박막 성장 속도가 저하되는 문제점이 있을 수 있다.
상기 기재는 고분자 필름 또는 글래스 기재를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 기재는 폴리프로필렌(PP), 폴리스티렌(PS), 폴리비닐아세테이트(PVAc), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리비닐클로라이드(PVC), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 에틸렌-비닐 아세테이트 코폴리머(EVA), 폴리카보네이트(PC), 폴리아마이드(polyamide) 및 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체(Styrene-Acrylonitrile copolymer, SAN) 중 1종 이상을 포함할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 기재는 굴곡(특정 패턴)이 없는 평판 형태의 플라스틱 사출물일 수 있고, 굴곡(특정 패턴)이 있는 형태의 플라스틱 사출물일 수 있다.
상기 플라스틱 사출물은 플라스틱 성형방법에 의하여 제조될 수 있다. 상기 플라스틱 성형방법은 압축 성형, 사출 성형, 공기 취입성형, 열성형, 열 용융 성형, 발포 성형, 롤성형 강화 플라스틱 성형 등이 있다. 상기 압축 성형의 경우 재료를 형틀에 넣고 가열한 후 압력을 가하는 성형방법이고, 이는 가장 오래된 성형법으로 주로 페놀 수지와 같은 열경화성 수지의 성형에 이용될 수 있다. 상기 사출 성형은 플라스틱 용융액을 수송기로 밀어내고 노즐을 통하여 형틀에 채워 넣는 성형 방법이고, 열가소성 수지와 열경화성 수지 모두를 성형할 수 있으며 가장 많이 사용하는 성형법이라 할 수 있다.
상기 기재는 투과율이 80% 이상인 글래스를 이용할 수 있다.
상기 기재의 두께는 필요에 따라 선택될 수 있으며, 예컨대 50 내지 200㎛의 범위를 가질 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 장식 부재의 제조방법은 장식 부재를 냉각하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이를 통해, 장식 부재가 과열되어 장식 부재의 부재들이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 냉각하는 방법은 이 기술이 속하는 분야에서 일반적으로 사용되는 방법이라면 크게 제한되지 않으며, 예를 들어 장식 부재에 냉각수를 주입 및 배출하는 방법을 이용할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 장식 부재의 제조방법은 장식 부재를 타발하는 단계를 더 포함할 수 있다. 목적하고자 하는 크기를 갖는 장식 부재로 타발함으로써, 실제 제품에 적용할 수 있다. 타발하는 방법은 이 기술이 속하는 분야에서 일반적으로 사용되는 방법이라면 크게 제한되지 않으며, 예를 들어, 절단기를 사용하여 타발할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 장식 부재의 제조방법은 상기 기재 또는 박막 상에 점착층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 점착층은 장식 부재를 실제 제품에 적용하기 위한 것으로서, 상기 점착층의 재료는 크게 제한되지 않는다. 한편, 상기 점착층이 손상되는 것을 방지 하기 위하여, 점착층 상에 캐리어 필름을 적층할 수도 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 박막은 단층 또는 다층의 무기물층일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 무기물층은 상기 기재로부터 순차적으로 구비된 광흡수층 및 광반사층을 포함하거나, 상기 기재로부터 순차적으로 구비된 광반사층 및 광흡수층을 포함한다.
본 명세서는 기재; 및 상기 기재의 일면에 형성된 박막을 포함하고, 상기 박막은 두께가 상이한 지점을 2 이상 포함하고, 상술한 장식 부재의 제조방법에 의해 제조된 장식 부재를 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 박막은 상기 박막의 두께 방향과 수직한 어느 일 방향으로 갈수록 박막의 두께가 증가하는 영역을 포함한다.
상기 박막의 두께가 증가하는 영역은 두께가 점진적으로 증가하는 영역; 두께가 연속적으로 증가하는 영역; 및 두께가 불연속적으로 증가하는 영역 중 1 이상을 포함한다. 상기 장식 부재는 박막의 두께가 증가하는 영역을 포함함으로써, 빛의 간섭 현상에 따른 그라데이션 효과를 더욱 다양하게 나타낼 수 있는 장점이 있다. 또한, 박막의 두께의 변화에 따라 색상이 점진적으로 변하고, 색상 변화가 급격히 변하지 않으므로, 장식 부재를 보는 이로 하여금 자연스러운 색상 변화를 느끼게 할 수 있다.
도 11에 기재에 증착된 실리콘 박막의 두께 변화에 따라 장식 부재의 색이 변화하는 것을 시뮬레이션으로 표시하였다. 박막 두께 0nm에서부터 시작하여, 두께를 10nm씩 증가시켰을 때 색상이 다양하게 나타난다.
본 명세서에 있어서, 상기 박막의 두께가 점진적으로 변하는 영역이란, 상기 박막의 두께 방향으로의 단면이, 박막의 두께가 가장 작은 지점 및 박막의 두께가 가장 큰 지점을 포함하고, 상기 박막의 두께가 가장 작은 지점의 상기 박막의 두께가 가장 큰 지점에 대한 방향에 따라 박막의 두께가 증가하는 것을 의미한다.
상기 두께가 연속적으로 증가하는 영역이란, 상기 일 방향으로 갈수록, 두께가 증가하는 영역 만을 포함하는 영역을 의미한다.
상기 두께가 불연속적으로 증가하는 영역이란, 상기 일 방향으로 갈수록, 두께가 증가하지 않는 영역을 포함하는 영역을 의미한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 광흡수층의 두께는 10nm 이상 300nm 이하, 10nm 이상 200nm 이하, 바람직하게는 10nm 이상 150 nm이하일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 장식 부재는 △E*ab>1의 이색성을 갖는다.
색의 표현은 CIE L*a*b* 로 표현이 가능하며, 색차는 L*a*b* 공간에서의 거리(△E*ab)를 이용하여 정의될 수 있다. 구체적으로, 이며, 0<△E*ab<1의 범위 내에서는 관찰자가 색 차이를 인지할 수 없다[참고문헌: Machine Graphics and Vision 20(4):383-411]. 따라서, 본 명세서에서는 장식 부재를 보는 각도에 따라 보는 사람이 느끼는 색상의 차이(색차)를 △E*ab>1로 정의할 수 있다.
상기 장식 부재는 데코 필름 또는 모바일 기기의 케이스이다. 또한, 필요에 따라 점착층을 더 포함한다.
이하 실시예를 통하여 본 출원을 구체적으로 설명하지만, 본 명세서의 범위가 하기 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
실시예 1
도 1과 같은 구조를 갖는 상기 장식 부재 제조 장치를 이용하여 기재 상에 박막을 형성하였다. 구체적으로, 상기 기재 상에 도 2와 같은 차단부재를 이용하여, 도 9의 (a)의 증착 영역을 구획함으로써, 두께가 최저 40nm 부터 최고 50nm까지 일정하게 증가하는 실리콘 광흡수층을 형성하였다. 이후, 상기 광흡수층 상에 도 3과 같은 차단부재 사이의 간격이 모두 동일한 2개의 차단부재를 이용함으로써, 두께가 일정한 100nm 두께의 알루미늄 광반사층을 형성하였다. 상기 제1 차단부재의 관계식 1로 표시되는 값은 0.286(제1 틸트 라인 및 제2 틸트 라인이 이루는 각도가 16도)이었으며, 이때, 기재의 공급 속도는 0.95 m/min 이었다. 제조된 장식 부재를 도 4에 나타내었다.
- 실리콘 광흡수층 증착 조건
구동 전력(Power): 6kW
플라즈마 가스 유량(Ar Flow rate): 120 sccm
공정 압력(Working pressure): 1.5 mTorr
- 알루미늄 광반사층 증착 조건
구동 전력(Power): 4kW
플라즈마 가스 유량(Ar Flow rate): 140 sccm
공정 압력(Working pressure): 1.5 mTorr
실시예 2
기재의 공급 속도를 0.8 m/min으로 조절하여, 실리콘 광흡수층의 두께가 최저 50nm 부터 최고 60nm까지 일정하게 증가하는 것 외에는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 장식 부재를 제조하였다. 제조된 장식 부재를 도 5에 나타내었다.
실시예 3
기재의 공급 속도를 0.65 m/min으로 조절하여, 실리콘 광흡수층의 두께가 최저 55nm 부터 최고 65nm까지 일정하게 증가하는 것 외에는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 장식 부재를 제조하였다. 제조된 장식 부재를 도 6에 나타내었다.
실시예 4
기재의 공급 속도를 0.5 m/min으로 조절하여, 실리콘 광흡수층의 두께가 최저 60nm 부터 최고 70nm까지 일정하게 증가하는 것 외에는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 장식 부재를 제조하였다. 제조된 장식 부재를 도 7에 나타내었다.
비교예 1
실리콘 광흡수층 형성시, 도 3과 같은 차단부재 사이의 간격이 모두 동일한 2개의 차단부재를 이용하여 두께가 일정한 광흡수층을 형성한 것 외에는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 장식 부재를 제조하였다. 제조된 장식 부재를 도 8에 나타내었다.
실시예 1 내지 4와 같이, 증착 영역의 형상이 직사각형이 아닌 너비가 증가하는 영역을 갖는 사다리꼴의 형태인 경우, 각 지점에 증착되는 증착물질의 양이 조절되어 제조된 장식 부재가 그라데이션 색상 효과를 갖는 것을 확인할 수 있었다. 구체적으로, 도 9(a)의 제1 수평라인(HL1) 측에 구비된 기재에는 증착물질이 많이 증착되고, 제2 수평라인(H2) 측에 구비된 기재에는 증착물질이 적게 증착됨으로써, 제1 수평라인으로부터 제2 수평라인으로 갈 때 기재에 증착되는 물질이 점점 줄어들게 된다.
반면에, 비교예 1과 같이 증착 영역의 형상이 직사각형인 경우, 증착물질의 양이 조절되지 않으므로, 형성되는 박막의 두께가 일정하여 장식 부재가 그라데이션 효과를 갖지 못하는 것을 확인할 수 있었다.
이를 통해, 본 발명의 장식 부재 제조 장치를 사용하는 경우, 박막의 두께를 변화시킴으로써, 별도의 그라데이션층을 도입하지 않더라도, 장식 부재가 그라데이션 효과를 나타내는 것을 확인할 수 있다. 이 경우, 사용자의 보는 각도에 따라 장식 부재가 다양한 색을 나타낼 수 있으므로 장식 부재로서의 활용성이 증대된다는 장점이 있다.
Claims (14)
- 기재가 연속적으로 공급되는 기재 이송부;
상기 기재 이송부에서 공급되는 기재의 일면에 구비되고 상기 기재의 일면에 증착물질을 공급하는 증착유닛을 포함하는 증착부; 및
상기 기재 이송부와 증착부 사이에 구비되고, 증착 제어유닛을 포함하는 증착 제어부를 포함하고,
상기 증착 제어유닛은 2개의 차단부재를 포함하고, 상기 2개의 차단부재는 상기 차단부재 사이의 간격이 상이한 지점을 2 이상 포함하도록 배치된 것인 장식 부재 제조 장치. - 청구항 1에 있어서, 상기 차단부재 사이의 간격의 방향은 상기 기재의 이송 방향과 평행한 방향인 것인 것인 장식 부재 제조 장치.
- 청구항 1에 있어서, 상기 증착 제어유닛은 상기 차단부재 사이의 면적으로부터 구획된 증착 영역을 포함하는 장식 부재 제조 장치.
- 청구항 3에 있어서, 하기 관계식 1을 만족하는 것인 장식 부재 제조 장치;
[관계식 1]
상기 관계식 1에 있어서,
상기 L1은 상기 증착 영역의 가장 짧은 너비이고,
상기 L2는 상기 증착 영역의 가장 긴 너비이고,
상기 h는 상기 증착 영역의 상기 기재의 폭 방향으로의 길이이다. - 청구항 1에 있어서, 상기 증착물질은 인듐(In), 티탄(Ti), 주석(Sn), 실리콘(Si), 게르마늄(Ge), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 니켈(Ni), 바나듐(V), 텅스텐(W), 탄탈(Ta), 몰리브덴(Mo), 네오디뮴(Nb), 크롬(Cr), 코발트(Co), 금(Au) 및 은(Ag) 중에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상의 재료인 것인 장식 부재 제조 장치.
- 청구항 1에 있어서, 상기 차단부재는 유리, 아크릴, 폴리카보네이트 또는 스테인레스스틸(SUS) 재질인 것인 장식 부재 제조 장치.
- 청구항 1에 있어서, 상기 기재 이송부의 양 측부에 각각 구비된 기재 공급용 롤을 포함하는 기재 공급부; 및 기재 회수용 롤을 포함하는 기재 회수부를 포함하는 장식부재 제조 장치.
- 청구항 1에 있어서, 상기 증착부는 상기 기재의 일면에 구비된 2 이상의 증착유닛을 포함하고, 상기 증착 제어부는 상기 기재 이송부와 증착유닛 사이에 구비된 2 이상의 증착 제어유닛을 포함하는 장식부재 제조 장치.
- 기재를 공급하는 단계; 및
상기 기재의 일면에 박막을 형성하는 단계; 및 기재를 회수하는 단계를 포함하는 것인 청구항 1에 따른 장식 부재 제조 장치를 이용한 장식 부재의 제조방법. - 청구항 9에 있어서, 상기 기재를 공급하는 단계의 기재는 0.1 내지 10 m/min의 속도로 공급되는 것인 장식 부재의 제조방법.
- 청구항 9에 있어서, 상기 기재의 일면에 박막을 형성하는 단계는 0.01 mTorr 내지 100 mTorr의 공정 압력 및 10W 이상 100,000W 이하의 구동 전력에서 수행되는 것인 것인 장식 부재의 제조방법.
- 기재; 및
상기 기재의 일면에 형성된 박막을 포함하고,
상기 박막은 두께가 상이한 지점을 2 이상 포함하고, 상기 청구항 9에 따른 제조방법에 의해 제조된 장식 부재. - 청구항 12에 있어서, △E*ab>1의 이색성을 갖는 장식 부재.
- 청구항 12에 있어서, 상기 장식 부재는 데코 필름 또는 모바일 기기의 케이스인 것인 장식 부재.
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