KR101995752B1 - Nanomicro based diffractive optical element and method for forming thereof - Google Patents

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KR101995752B1 KR1020180079459A KR20180079459A KR101995752B1 KR 101995752 B1 KR101995752 B1 KR 101995752B1 KR 1020180079459 A KR1020180079459 A KR 1020180079459A KR 20180079459 A KR20180079459 A KR 20180079459A KR 101995752 B1 KR101995752 B1 KR 101995752B1
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정준호
전소희
황순형
정주연
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한국기계연구원
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Abstract

The present invention relates to a nanomicro-based diffractive optical device which can be manufactured to have a large area, enables a continuous process using a roll stamp, and can implement various kinds of optical functions that cannot be realized by a geometric optical device; and a formation method therefor. To this end, the present invention comprises: a substrate provided with nanomicro structures corresponding to the pattern of a hologram to be formed; and functional layers slantly deposited on the nanomicro structures to be deposited on the upper and lateral surfaces of the nanomicro structures. The upper surfaces of the nanomicro structures are formed in the shape of a circle, a polygon having rounded vertexes, or a combination thereof. An angle formed between the upper and lateral surfaces of the nanomicro structures ranges from 45 to 85°. A recess portion is formed between the nanomicro structures of the substrate. Each of the functional layers is not deposited in the recess portion.

Description

나노마이크로 기반 회절광학소자 및 이의 형성방법{Nanomicro based diffractive optical element and method for forming thereof}[0001] The present invention relates to a nanomicro-based diffractive optical element and a method for forming the same,

본 발명은 나노마이크로 기반 회절광학소자 및 이의 형성방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 대면적 제작 및 롤 스탬프를 이용한 연속 공정이 가능하며, 기하광학소자에서 구현할 수 없는 여러가지 종류의 광학기능을 구현할 수 있는 나노마이크로 기반 회절광학소자 및 이의 형성방법에 관한 것이다.[0001] The present invention relates to a nanomicro-based diffractive optical element and a method of forming the same, and more particularly, to a nanomicro-based diffractive optical element capable of realizing various types of optical functions that can be implemented in a large area and a continuous process using a roll stamp, The present invention relates to a nanomicro-based diffractive optical element and a method of forming the same.

근래의 나노공정기술과 컴퓨터 성능의 획기적인 발전으로 회절광학 분야의 발전이 가속화되었다. 이 중 최근에 활발히 연구되고 있는 광자결정, 플라즈모닉 메타물질, 비주기적 볼륨 회절 격자와 같은 첨단 포토닉스 구조들은 회절광학을 기반으로 새롭게 열리고 있는 분야라고 할 수 있다.Recent breakthroughs in nano process technology and computer performance have accelerated the development of diffractive optics. Recently, advanced photonics structures such as photonic crystals, plasmonic metamaterials, and aperiodic volume diffraction gratings, which are actively researched recently, are being opened on the basis of diffraction optics.

회절광학 분야의 핵심소자는 회절광학소자(diffractive optical element, DOE)이며, 회절광학소자는 다양한 마이크로, 나노스케일의 요철구조로 이루어진 소자로서 이러한 표면 구조에 입사하는 빛의 위상과 진폭을 변조함으로써 입사광파를 원하는 형태의 파면을 갖는 광파로 변환한다. Diffractive optical elements (DOEs) are key elements in the field of diffraction optics. Diffractive optical elements are elements made up of various micro- and nanoscale concave-convex structures. By modulating the phase and amplitude of light incident on such a surface structure, And converts the light wave into a light wave having a desired wave-form.

회절광학소자에 의해 파면이 변조된 광파는 파동 회절의 법칙에 따라 공간 또는 매질 상을 진행하게 되며, 회절광학소자의 파면 변조 기능을 통해 공간 또는 매질 상에 원하는 회절파를 공학적으로 만들 수 있게 되고, 이를 이용하여 홀로그램, 바이오 센싱, 지문인식 등의 역할을 수행할 수 있다.The light wave whose wavefront is modulated by the diffractive optical element travels in a space or a medium phase according to the law of wave diffraction. The wavefront modulation function of the diffractive optical element makes it possible to engineer a desired diffraction wave on a space or a medium , And can perform holograms, biosensing, and fingerprint recognition by using them.

이러한 회절광학소자를 제작하기 위하여 실리콘이나 쿼츠(quartz) 또는 메탈 필름 표면에 표면 요철구조를 생성하며, 상술한 표면 요철구조는 일반적으로 멀티레벨 광 리소그래피, 에칭 공정, 레이저 직접 가공, 나노임프린트 공정을 통해 제작된다.In order to manufacture such a diffractive optical element, a surface concave-convex structure is formed on the surface of a silicon, quartz, or metal film, and the above-described concavo-convex structure is generally formed by multi-level optical lithography, etching, laser direct processing, .

그러나 위와 같은 공정은 과정이 복잡하고, 공정시간이 비교적 길며, 고가의 장비가 요구되는 문제점이 있다.However, the above process has a complicated process, requires a relatively long process time, and requires expensive equipment.

또한, 기존의 회절광학소자는 정확한 규격으로 제작되어야 하고, 이에 따라 추가적인 공정과정이 발생할 수 있는 문제점이 있다.In addition, the conventional diffractive optical element must be manufactured with an accurate standard, which may cause additional process steps.

또한, 회절광학소자를 이용한 기술을 홀로그래픽 3D 이미징 및 디스플레이 응용기술에 적용하기 위하여 대량으로 제작할 수 있는 기술이 요구된다.Also, there is a need for a technique that can be mass-produced in order to apply the technology using the diffractive optical element to the holographic 3D imaging and display application technology.

대한민국 등록특허공보 제10-1482811호(발명의 명칭: 홀로그램 패턴 형성 방법, 홀로그램 패턴이 구비된 필름 제조 방법, 적층 필름 및 용기, 등록일: 2015년 01월 08일)Korean Registered Patent No. 10-1482811 (Title: Hologram Pattern Forming Method, Film Production Method Having Hologram Pattern, Laminated Film and Container, Registered Date: Jan. 08, 2015)

본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 대면적 제작 및 롤 스탬프를 이용한 연속 공정이 가능하며, 기하광학소자에서 구현할 수 없는 여러가지 종류의 광학기능을 구현할 수 있는 나노마이크로 기반 회절광학소자 및 이의 형성방법을 제공하는 것이다.A problem to be solved by the present invention is to provide a nano-micro-based diffractive optical element capable of realizing various kinds of optical functions that can be realized by a large area and a continuous process using a roll stamp and which can not be implemented in a geometrical optical element and a method for forming the same. .

상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 형성하고자 하는 홀로그램의 패턴에 대응되는 나노마이크로 구조체가 형성되어 있는 기판과, 상기 나노마이크로 구조체에 경사증착되어 상기 나노마이크로 구조체의 상면과 측면에 증착되는 기능층을 포함하며, 상기 나노마이크로 구조체의 상면은 원형 또는 꼭지점이 만곡지게 이루어진 다각형 또는 이들의 집합체 형상으로 형성되고, 상기 나노마이크로 구조체의 상면과 상기 나노마이크로 구조체의 측면이 이루는 각도는 45° 내지 85°로 형성되며, 상기 기판의 상기 나노마이크로 구조체 사이에는 오목부가 형성되고, 상기 오목부에는 상기 기능층이 증착되지 않는 것을 특징으로 하는 나노마이크로 기반 회절광학소자를 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of fabricating a nano-micro-structure, including: a substrate having a nano-microstructure formed thereon corresponding to a pattern of a hologram to be formed; Wherein an upper surface of the nano micro structure is formed in a shape of a polygon having a circular shape or a curved vertex, or an aggregate thereof, the angle formed by the upper surface of the nano micro structure and the side surface of the nano micro structure is 45 to 85 °, wherein a concave portion is formed between the nano-microstructures of the substrate, and the functional layer is not deposited on the concave portion.

본 발명에 따른 나노마이크로 기반 회절광학소자에 있어서,상기 나노마이크로 구조체의 주기는 200nm 내지 50μm의 범위를 가지며, 상기 나노마이크로 구조체의 높이는 10nm 내지 10μm의 범위를 가지고, 상기 기능층의 두께는 1nm 내지 1,000nm의 범위를 가질 수 있다.In the nanomicro-based diffractive optical element according to the present invention, the period of the nano-microstructures ranges from 200 nm to 50 m, the height of the nano-microstructures ranges from 10 nm to 10 m, Lt; RTI ID = 0.0 > nm. ≪ / RTI >

본 발명에 따른 나노마이크로 기반 회절광학소자에 있어서, 상기 기능층 중 상기 나노마이크로 구조체의 상면에 증착된 상면기능층의 두께는 5nm 내지 1,000nm의 범위를 가지며, 상기 기능층 중 상기 나노마이크로 구조체의 측면에 증착된 측면기능층의 두께는 1nm 내지 1,000nm의 범위를 가지고, 상기 측면기능층의 상기 상면으로부터의 길이는 상기 상면기능층의 두께의 절반 내지 상기 나노마이크로 구조체의 높이의 범위를 가질 수 있다.In the nanomicro-based diffractive optical element according to the present invention, the thickness of the upper surface functional layer deposited on the upper surface of the nano-micro structure of the functional layer is in the range of 5 nm to 1,000 nm, The thickness of the side surface functional layer deposited on the side surface is in the range of 1 nm to 1,000 nm and the length of the side surface functional layer from the top surface has a range of half the thickness of the top surface functional layer to a height of the nano micro structure have.

본 발명에 따른 나노마이크로 기반 회절광학소자에 있어서, 상기 기능층은 알루미늄, 은, 금, 티타늄, 주석, 백금, 텅스텐, 티타늄-텅스텐, 실리콘 산화물, 질화규소, 폴리실리콘, 알루미늄 산화물, 인듐 주석 산화물, 인듐 아연 산화물, 티타늄 산화물, 아연 산화물, 불화 마그네슘 및 유기물 중 어느 하나의 물질로 구성된 단일막 또는 상술된 물질 중 금속으로 이루어진 금속박막층과 비금속으로 이루어진 비금속박막층이 적층되어 적층막으로 형성될 수 있다.In the nano-micro-based diffractive optical element according to the present invention, the functional layer may be formed of a material selected from the group consisting of aluminum, silver, gold, titanium, tin, platinum, tungsten, titanium-tungsten, silicon oxide, silicon nitride, polysilicon, A single layer composed of a material selected from the group consisting of indium zinc oxide, titanium oxide, zinc oxide, magnesium fluoride, and organic materials, or a metal thin film layer made of a metal and a non-metal thin film layer made of a nonmetal may be laminated.

본 발명에 따른 나노마이크로 기반 회절광학소자에 있어서, 상기 기능층이 적층막으로 형성되는 경우, 상기 기능층은 상기 금속박막층과 상기 비금속박막층이 교대로 적층될 수 있다.In the nanomicro-based diffractive optical element according to the present invention, when the functional layer is formed of a laminated film, the functional thin film layer and the non-thin metal film layer may be alternately laminated.

또한, 본 발명은 형성하고자 하는 홀로그램 패턴에 대응되도록 일면에 나노마이크로 구조가 가공된 스탬프를 준비하는 스탬프 준비단계와, 상기 스탬프의 상기 나노마이크로 구조가 기판의 상부에 압입 및 분리됨에 따라 상기 기판에 홀로그램 패턴에 대응되는 나노마이크로 구조체가 형성되는 기판 몰딩단계와, 상기 기판 중 상기 나노마이크로 구조체가 형성된 면에 기능층을 형성하는 기능층 형성단계를 포함하되, 상기 기판 몰딩단계에서 형성된 상기 나노마이크로 구조체의 상면과 상기 나노마이크로 구조체의 측면이 이루는 각도는 45° 내지 85°로 형성되고, 상기 기판의 상기 나노마이크로 구조체 사이에는 오목부가 형성되며, 상기 기능층 형성단계에서의 상기 기능층은 서로 다른 다수의 방향에서 경사 증착되어 상기 나노마이크로 구조체 각각의 상면과 측면에 증착되며, 상기 오목부에는 상기 기능층이 증착되지 않는 것을 특징으로 하는 나노마이크로 기반 회절광학소자 형성방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: preparing a stamp having a nano-microstructure processed on one surface thereof corresponding to a hologram pattern to be formed; A substrate molding step of forming a nano-microstructure corresponding to the holographic pattern, and a functional layer forming step of forming a functional layer on a surface of the substrate on which the nano-microstructure is formed, wherein the nano- And a side surface of the nano micro structure is formed at an angle of 45 ° to 85 °, a concave portion is formed between the nano micro structures of the substrate, and the functional layer in the functional layer forming step is formed of a plurality of different And the angle of the nano microstructures Is deposited on the upper surface and the side surface, the recess is to provide a micro-nano-based diffractive optical element forming method, it characterized in that the functional layer is not deposited.

또한, 본 발명은 형성하고자 하는 홀로그램 패턴에 대응되도록 일면에 나노마이크로 구조가 가공된 스탬프를 준비하는 스탬프 준비단계와, 기판 상부에 수지층을 도포하는 수지층 도포단계와, 상기 스탬프의 상기 나노마이크로 구조가 상기 수지층의 상부에 압입, 경화 및 분리됨에 따라 상기 수지층에 홀로그램 패턴에 대응되는 나노마이크로 구조체가 형성되는 수지층 몰딩단계와, 상기 수지층 중 상기 나노마이크로 구조체가 형성된 면에 기능층을 형성하는 기능층 형성단계를 포함하되, 상기 수지층 몰딩단계에서 형성된 상기 나노마이크로 구조체의 상면과 상기 나노마이크로 구조체의 측면이 이루는 각도는 45° 내지 85°로 형성되고, 상기 수지층의 상기 나노마이크로 구조체 사이에는 오목부가 형성되며, 상기 기능층 형성단계에서의 상기 기능층은 서로 다른 다수의 방향에서 경사 증착되어 상기 나노마이크로 구조체 각각의 상면과 측면에 증착되며, 상기 오목부에는 상기 기능층이 증착되지 않는 것을 특징으로 하는 나노마이크로 기반 회절광학소자 형성방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a stamp, comprising: preparing a stamp having a nano-microstructure processed on one side thereof corresponding to a hologram pattern to be formed; applying a resin layer on the substrate; A resin layer molding step in which a nano-microstructure corresponding to a hologram pattern is formed on the resin layer as the structure is press-fitted, cured and separated on the resin layer; Wherein an angle formed between the upper surface of the nano-microstructure and the side surface of the nano-microstructure formed in the resin layer molding step is 45 to 85 degrees, and the nano-microstructure of the nano- A concave portion is formed between the microstructures, and the function Are each inclined deposited in a number of different directions provides the nano-micro-structure, each of the upper surface is deposited on the side surface, the nano-micro-based diffractive optical element forming method for the recessed portion, characterized in that the functional layer is not deposited.

본 발명에 따른 나노마이크로 기반 회절광학소자 형성방법에 있어서, 상기 나노마이크로 구조체의 주기는 200mm 내지 50μm의 범위를 가지고, 상기 나노마이크로 구조체의 높이는 10nm 내지 10μm의 범위를 가지며, 상기 기능층의 두께는 1nm 내지 1,000nm의 범위를 가질 수 있다.In the method of forming a nano micro-based diffractive optical element according to the present invention, the period of the nano-microstructures ranges from 200 mm to 50 m, the height of the nano-microstructures ranges from 10 nm to 10 m, And may have a range of 1 nm to 1,000 nm.

본 발명에 따른 나노마이크로 기반 회절광학소자 형성방법에 있어서, 상기 기능층 형성단계는 상기 나노마이크로 구조체에 금속박막층을 증착하는 금속박막층 증착단계와, 상기 나노마이크로 구조체에 비금속박막층을 증착하는 비금속박막층 증착단계를 포함할 수 있다.In the method of forming a functional layer according to the present invention, the functional layer forming step may include a metal thin film layer deposition step of depositing a metal thin film layer on the nano micro structure, a non-metal thin film layer deposition step of depositing a non- Step < / RTI >

본 발명에 따른 나노마이크로 기반 회절광학소자 및 이의 형성방법은 다음과 같은 효과가 있다.The nanomicro-based diffractive optical element and the method for forming the same according to the present invention have the following effects.

첫째, 스탬프의 압입 및 분리 과정을 통해 추가적인 가공과정 없이 상면과 측면이 일정한 각도를 가지는 나노마이크로 구조체를 형성하게 되어 기능층이 나노마이크로 구조체에 경사증착될 때 상기 오목부에 기능층이 증착되지 않도록 함으로써 홀로그램 효과가 보다 효과적으로 발생될 수 있게 되는 이점이 있다.First, through the process of press-fitting and separating the stamp, a nano-microstructure having an upper surface and a side surface at a certain angle is formed without any further processing, and when the functional layer is obliquely deposited on the nano-microstructure, the functional layer is not deposited on the recess The hologram effect can be more effectively generated.

둘째, 스탬프의 압입 및 분리 과정을 통해 추가적인 가공과정 없이 상면과 측면이 일정한 각도를 가지는 나노마이크로 구조체를 형성하게 됨으로써 보다 빠르고 간단한 공정을 진행할 수 있게 되며, 기하광학소자에서 구현할 수 없는 여러가지 종류의 광학기능을 구현할 수 있는 이점이 있다.Second, through the stamping and separation process, a nano micro structure having a predetermined angle is formed on the upper surface and the side surface without additional processing. Thus, a faster and simpler process can be performed, and various types of optics The advantage is that the function can be implemented.

셋째, 상술한 기능층 증착의 연속 공정을 통해 홀로그램을 구현할 수 있는 회절광학소자를 대량으로 용이하게 제작할 수 있는 이점이 있다.Thirdly, there is an advantage that a large number of diffractive optical elements capable of realizing the hologram can be easily manufactured through the continuous process of functional layer deposition described above.

도 1은 본 발명에 따른 나노마이크로 기반 회절광학소자의 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 나노마이크로 기반 회절광학소자의 단면사진을 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 나노마이크로 기반 회절광학소자의 기능층을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 나노마이크로 기반 회절광학소자의 패턴을 확인하기 위한 나노마이크로 기반 회절광학소자의 상면사진이다.
도 6은 본 발명에 따른 나노마이크로 기반 회절광학소자 형성방법의 일 실시예를 도시한 블럭도이다.
도 7은 도 6의 나노마이크로 기반 회절광학소자 형성방법에 따라 제작된 홀로그램 필름의 사진이다.
도 8은 도 6의 나노마이크로 기반 회절광학소자 형성방법에 따라 제작된 홀로그램 필름에서 형성된 홀로그램 이미지의 사진이다.
도 9는 본 발명에 따른 나노마이크로 기반 회절광학소자 형성방법의 다른 실시예를 도시한 블럭도이다.
도 10은 도 9의 나노마이크로 기반 회절광학소자 형성방법에 의해 제작된 나노마이크로 기반 회절광학소자를 도시한 도면이다.
FIG. 1 is a view showing an embodiment of a nanomicro-based diffractive optical element according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional photograph of the nanomicro-based diffractive optical element of FIG. 1. FIG.
FIGS. 3 and 4 are views showing functional layers of the nano-micro-based diffractive optical element according to the present invention.
5 is a top view of a nano-micro-based diffractive optical element for identifying a pattern of a nano-micro-based diffractive optical element according to the present invention.
6 is a block diagram illustrating an embodiment of a method for forming a nano-micro-based diffractive optical element according to the present invention.
FIG. 7 is a photograph of a holographic film manufactured according to the method of forming a nano-micro-based diffractive optical element of FIG.
8 is a photograph of a hologram image formed in a holographic film manufactured according to the method of forming a nano-micro-based diffractive optical element of FIG.
9 is a block diagram showing another embodiment of a method for forming a nano-micro-based diffractive optical element according to the present invention.
FIG. 10 is a view showing a nano-micro-based diffractive optical element manufactured by the method of forming a nano-micro-based diffractive optical element of FIG.

이하, 상술한 해결하고자 하는 과제가 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시 예들이 첨부된 도면을 참조하여 설명된다. 본 실시 예들을 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며, 이에 따른 부가적인 설명은 하기에서 생략된다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention in which the above-mentioned problems to be solved can be specifically realized will be described with reference to the accompanying drawings. In describing the embodiments, the same names and the same symbols are used for the same configurations, and additional description thereof will be omitted in the following.

명세서 전체에서 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때 이는 다른 부분의 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 그리고 "~위에"라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것을 의미하며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상측에 위치하는 것을 의미하지 않는다.When an element such as a layer, a film, an area, a plate, or the like is referred to as being "on" another element throughout the specification, it includes not only the element "directly above" another element but also the element having another element in the middle. And "above" means located above or below the object portion, and does not necessarily mean that the object is located on the upper side with respect to the gravitational direction.

명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 도면에 나타난 각 구성의 크기 및 두께 등은 설명의 편의를 위해 임의로 나타낸 것이므로, 본 발명은 도시한 바로 한정되지 않는다.When an element is referred to as "including" an element throughout the specification, it means that the element may further include other elements unless specifically stated otherwise. The sizes and thicknesses of the respective components shown in the drawings are arbitrarily shown for convenience of explanation, and the present invention is not limited to the illustrated ones.

도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 나노마이크로 기반 회절광학소자의 일 실시예를 설명하면 다음과 같다.1 and 2, an embodiment of a nanomicro-based diffractive optical element according to the present invention will now be described.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 나노마이크로 기반 회절광학소자는 기판(100)과 기능층(200)을 포함한다.1 and 2, a nanomicro-based diffractive optical element according to the present invention includes a substrate 100 and a functional layer 200.

상기 기판(100)은 폴리머 재질로 구성되어 있고, 상기 기판(100)의 상부에는 형성하고자 하는 홀로그램의 패턴에 대응되는 나노마이크로 구조체(110)가 형성되어 있으며, 상기 기판의 상기 나노마이크로 구조체 사이(110)에는 오목부(도번부호 미도시)가 형성되고, 상기 오목부에는 상기 기능층(200)이 증착되지 않고, 상기 나노마이크로 구조체(110)의 상면과 상기 나노마이크로 구조체(110)의 측면이 이루는 각도(도 1의 α)는 45° 내지 85°로 형성된다.The substrate 100 is made of a polymer material, and a nano-microstructure 110 corresponding to a pattern of a hologram to be formed is formed on the substrate 100. The nano- The functional layer 200 is not deposited on the concave portion and the upper surface of the nano micro structure 110 and the side surface of the nano micro structure 110 are not The angle formed (? In Fig. 1) is formed at 45 to 85 degrees.

예를 들어, 상기 나노마이크로 구조체(110)의 상면과 상기 나노마이크로 구조체(110)의 측면이 이루는 각도가 45° 미만으로 형성된 경우, 상기 나노마이크로 구조체(110)의 상면에 각각 형성되는 기능층(200)이 서로 접촉하게 될 수도 있고, 상기 나노마이크로 구조체(110)의 측면에 기능층(200)의 증착이 어려워지게 되므로 본 발명에 따른 나노마이크로 기반 회절광학소자에서 구현하고자 하는 홀로그램 효과의 발현 정도가 감소될 수 있다.For example, when the angle formed by the upper surface of the nano micro structure 110 and the side surface of the nano micro structure 110 is less than 45 degrees, the functional layer formed on the upper surface of the nano micro structure 110 200 may be brought into contact with each other and deposition of the functional layer 200 on the side surface of the nano micro structure 110 becomes difficult. Therefore, the degree of expression of the hologram effect to be realized in the nano- Can be reduced.

또한, 상기 나노마이크로 구조체(110)의 상면과 상기 나노마이크로 구조체(110)의 측면이 이루는 각도가 85°를 초과하는 경우, 상기 오목부에 상기 기능층(200)이 증착될 수 있게 되므로 본 발명에 따른 나노마이크로 기반 회절광학소자에서 구현하고자 하는 홀로그램 효과가 발현되기 어려워질 수 있다.In addition, when the angle formed by the upper surface of the nano micro structure 110 and the side surface of the nano micro structure 110 exceeds 85, the functional layer 200 can be deposited on the depression, The hologram effect to be realized in the nanomicro-based diffractive optical element can be hardly developed.

따라서, 상기 나노마이크로 구조체(110)의 상면과 상기 나노마이크로 구조체(110)의 측면이 이루는 각도가 45°내지 85°로 형성되는 것이 바람직하다.Therefore, it is preferable that an angle formed between the upper surface of the nano micro structure 110 and the side surface of the nano micro structure 110 is 45 ° to 85 °.

상기 나노마이크로 구조체(110)의 주기는 200nm 내지 50μm의 범위를 가지고, 상기 나노마이크로 구조체(110)의 높이(a)는 10nm 내지 10μm의 범위를 가지고, 상기 나노마이크로 구조체(110)의 상면은 원형 또는 꼭지점이 만곡지게 이루어진 다각형 또는 이들의 집합체 형상으로 형성되어 있으며, 이에 따라 기능층의 상면 또한 원형 또는 꼭지점이 만곡지게 이루어진 다각형 또는 이들의 집합체 형상으로 형성된다.The period of the nano micro structure 110 ranges from 200 nm to 50 m and the height a of the nano micro structure 110 ranges from 10 nm to 10 m. Or a polygon formed by curving vertices or an aggregate thereof, and the top surface of the functional layer is also formed into a polygon having a circular shape or a curved vertex, or an aggregate thereof.

이때, 상기 나노마이크로 구조체(100)의 상면과 측면이 이루는 각도가 커짐에 따라 상기 나노마이크로 구조체(100) 간의 거리는 좁아지도록 형성되는 것이 바람직하다.At this time, it is preferable that the distance between the nano-micro structures 100 is narrowed as the angle between the top and side surfaces of the nano-micro structures 100 increases.

이는 상기 나노마이크로 구조체(100)의 각도가 커질수록 상기 나노마이크로 구조체(100) 간의 거리를 좁게 형성함으로써 상기 기능층(200)이 상기 오목부에 증착되지 않도록 하기 위함이며, 이를 통해 본 발명에 따른 나노마이크로 기반 회절광학소자가 보다 효과적으로 홀로그램 현상을 구현할 수 있게 된다.This is to prevent the functional layer 200 from being deposited on the concave portion by forming a narrow distance between the nano-micro structures 100 as the angle of the nano-micro structure 100 increases. The nano-micro-based diffractive optical element can more effectively realize the hologram phenomenon.

상기 나노마이크로 구조체(110)는 형성하고자 하는 홀로그램 패턴에 대응되도록 일면에 나노마이크로 구조가 가공된 스탬프(미도시)가 상기 기판(100)의 상부에 압입 및 분리됨에 따라 형성될 수 있다.The nano-microstructures 110 may be formed by stamping (not shown) having nano-microstructures formed on one surface of the substrate 100 so as to correspond to the hologram pattern to be formed.

또한, 본 발명에 따른 나노마이크로 기반 회절광학소자는 이에 한정되지 아니하며 도 10에 도시된 바와 같이 기판(100) 위에 수지층(300)이 형성되어 있고, 상기 수지층(300)은 열 또는 자외선에 의해 경화되는 재질로 구성되어 있다.10, a resin layer 300 is formed on a substrate 100, and the resin layer 300 is formed on the substrate 100 by heat or ultraviolet rays. The nano-micro-based diffractive optical element according to the present invention is not limited to this, And is made of a material that is hardened by the heat.

상기 스탬프가 상기 수지층(300)에 압입되고, 상기 수지층(300)에 열 또는 자외선을 가하여 경화시킨 후 상기 스탬프가 분리됨으로써 상기 수지층(300)에 나노마이크로 구조체(310)가 형성된다.The stamp is pressed into the resin layer 300 and cured by applying heat or ultraviolet rays to the resin layer 300 and then the stamp is separated to form the nano micro structure 310 in the resin layer 300.

일 예로, 상기 기판(100) 또는 상기 수지층(300)에 상기 스탬프가 압입되고 분리됨에 따라 형성되는 나노마이크로 구조체(110, 310)의 형상은 도 2에 도시된 바와 같이 상기 나노마이크로 구조체의 상부에서 상기 나노마이크로 구조체의 하부로 갈수록 단면적이 감소하는 형상을 가질 수 있다.For example, the shape of the nano-microstructures 110 and 310 formed as the stamp is press-fitted into and separated from the substrate 100 or the resin layer 300 may be formed on the upper surface of the nano- The cross-sectional area of the nano-microstructure may be reduced toward the bottom of the nano-microstructure.

이는 상기 수지층(300)에 형성된 나노마이크로 구조체를 열 또는 자외선으로 경화시키는 과정 또는 상기 기판(100)의 경화과정 중에 상기 나노마이크로 구조체(110)가 수축하면서 발생된다.This occurs when the nanomicro-structure 110 is shrunk during the process of curing the nanomicro-structure formed on the resin layer 300 by heat or ultraviolet rays or during the curing process of the substrate 100.

구체적으로, 상기 나노마이크로 구조체는 수축율이 1-15%인 열 또는 자외선 경화성 수지를 사용하여 몰딩을 할 시 50-99% 경화를 시키고 이형을 한 후, 열 또는 자외선을 상기 나노마이크로 구조체에 부가하여 경화를 시킴으로써 경화되면서 수축에 의해 상기 나노마이크로 구조체의 상면과 상기 나노마이크로 구조체의 측면에 45° 내지 85°의 각이 형성된다.Specifically, the nano-microstructure may be cured by 50-99% curing using a thermal or ultraviolet-curable resin having a shrinkage ratio of 1-15%, followed by releasing, and heat or ultraviolet rays are added to the nano-microstructure An angle of 45 DEG to 85 DEG is formed on the upper surface of the nano-microstructure and the side surface of the nano-microstructure by shrinkage as it is cured by curing.

또는, 수축율이 1-15%인 열 또는 자외선 경화성 수지를 사용하여 몰딩을 할 시 50-95% 경화를 시키고 이형을 한 후 상기 나노마이크로 구조체의 상부를 눌러 상기 나노마이크로 구조체의 상면과 상기 나노 마이크로 구조체의 측면에 45° 내지 85°의 각이 형성되게 한 후 열 또는 자외선을 마이크로 구조에 인가하여 경화를 시킴으로써 상기 나노 마이크로 구조체의 구조를 형성한다.Alternatively, when molding is performed using a thermal or ultraviolet ray-curable resin having a shrinkage ratio of 1-15%, the resin is cured by 50-95%, and the upper surface of the nano-microstructure is pressed by pressing the upper surface of the nano- An angle of 45 DEG to 85 DEG is formed on the side surface of the structure, and heat or ultraviolet rays are applied to the microstructure to form a structure of the nanomicrostructure.

물론, 상기 나노마이크로 구조체의 상면과 상기 나노 마이크로 구조체의 측면에 45° 내지 85°의 각을 가지는 상기 나노마이크로 구조체는 이에 한정되지 아니하며, 몰딩의 형상이나 온도조건, 재질, 건조시간 등 여러가지 조건에 의해서 형성될 수 있다.Of course, the nano-microstructure having the angle of 45 ° to 85 ° on the upper surface of the nano-microstructure and the side surface of the nano-microstructure is not limited to this, and various conditions such as the shape of the molding, the temperature condition, As shown in FIG.

또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 기판(100) 또는 상기 수지층(300)에 상기 스탬프가 압입되고 분리됨에 따라 형성되는 나노마이크로 구조체(110, 310)의 상면의 형상은 원형 또는 꼭지점이 만곡지게 이루어진 다각형 또는 이들의 집합체 형상으로 형성된다.5, the shape of the upper surface of the nano-microstructures 110 and 310 formed as the stamp is press-fitted into and separated from the substrate 100 or the resin layer 300 may have a circular or vertex shape A curved polygon, or an aggregate thereof.

결과적으로 상술한 상기 스탬프의 압입 및 분리 과정에 의하여, 상기 나노마이크로 구조체(110)의 형상을 정다면체, 직다면체 또는 원기둥 형상으로 제작하기 위한 멀티레벨 광 리소그래피, 에칭 공정, 레이저 직접 가공, 나노임프린트 공정과 같은 추가적인 가공과정 없이 상기 기판(100) 또는 상기 수지층(300)에 상기 나노마이크로 구조체(110,310)를 형성하게 됨으로써 보다 빠르고 간단한 공정을 진행할 수 있게 된다. 또한, 기존의 기하광학소자에서 구현할 수 없는 홀로그램, 바이오 센싱, 지문인식 등 여러가지 종류의 광학기능을 구현할 수 있게된다.As a result, the multi-level optical lithography, etch process, laser direct process, nanoimprint process for forming the shape of the nano micro structure 110 into a regular polyhedron, a rectilinear polyhedron or a cylinder by the above- The nano-microstructures 110 and 310 are formed on the substrate 100 or the resin layer 300 without any additional processing such as the step of FIG. In addition, it is possible to implement various kinds of optical functions such as hologram, biosensing, and fingerprint recognition which can not be realized in conventional geometrical optical elements.

또한, 상기 나노마이크로 구조체(110)의 상면과 상기 나노마이크로 구조체(110)의 측면이 이루는 각도(도 1의 α)가 45° 내지 85°로 형성됨으로써 상기 기능층이 경사증착될 때 상기 오목부에 기능층이 증착되지 않도록 함으로써 홀로그램 효과가 보다 효과적으로 발생될 수 있게 된다.The angle formed between the upper surface of the nano micro structure 110 and the side surface of the nano micro structure 110 is in the range of 45 ° to 85 ° so that when the functional layer is obliquely deposited, The hologram effect can be generated more effectively by preventing the functional layer from being deposited.

상기 기능층(200)은 알루미늄, 은, 금, 티타늄, 주석, 백금, 텅스텐, 티타늄-텅스텐, 실리콘 산화물, 질화규소, 폴리실리콘, 알루미늄 산화물, 인듐 주석 산화물, 인듐 아연 산화물, 티타늄 산화물, 아연 산화물, 불화 마그네슘 및 유기물 중 어느 하나의 물질로 구성된 단일막 또는 상술된 물질 중 금속으로 이루어진 금속박막층과 비금속으로 이루어진 비금속박막층이 적층되어 적층막으로 형성될 수 있으며, 이에 대한 설명은 후술하도록 한다.The functional layer 200 may be formed of a material selected from the group consisting of aluminum, silver, gold, titanium, tin, platinum, tungsten, titanium-tungsten, silicon oxide, silicon nitride, polysilicon, aluminum oxide, indium tin oxide, indium zinc oxide, Magnesium fluoride, and organic material, or a metal thin film layer made of a metal among the above-mentioned materials and a non-metal thin film layer made of a nonmetal can be laminated and formed as a laminated film.

상기 기능층(200)은 상기 나노마이크로 구조체(110)에 경사증착되고, 상기 나노마이크로 구조체(110)의 상면에 증착되는 있는 상면기능층(210)과 측면에 증착되어 있는 측면기능층(220)을 포함한다.The functional layer 200 includes a top functional layer 210 which is obliquely deposited on the nano micro structure 110 and is deposited on the top surface of the nano micro structure 110 and a side functional layer 220 which is deposited on the side surface, .

상기 상면기능층(210)은 상기 나노마이크로 구조체(110)의 상면 또는 하면에 조사되는 가시광 뿐만 아니라, 경사가 있는 가시광을 포함한 상면 및 하면 이외에 조사되는 가시광이 상기 상면기능층을 통하여 반사, 흡수 또는 굴절함으로써 홀로그램 효과가 발현되거나 가시광이 상기 나노마이크로 구조체(110)의 후면 측으로 조사되어 상기 나노마이크로 구조체(110)를 투과하여 반사, 흡수 또는 굴절함으로써 홀로그램 효과가 발현된다.The upper surface functional layer 210 reflects or absorbs not only visible light irradiated on the upper surface or the lower surface of the nanomicro-structure 110, but also visible light irradiated on the upper and lower surfaces including visible light having a tilt, The hologram effect is expressed by the refraction or the visible light is irradiated to the back side of the nano-micro structure 110, and the nano-micro structure 110 is reflected, absorbed or refracted to thereby exhibit the hologram effect.

상면기능층 두께
(nm)
Top surface functional layer thickness
(nm)
나노마이크로 구조체 높이
(nm)
Height of nano micro structure
(nm)
홀로그램 특성 발현 여부Hologram characteristic manifestation
1-21-2 100100 X 5-105-10 100100 100100 100100 1,0001,000 100100 2,0002,000 100100 X 10.00010,000 100100 X

상기 상면기능층(210)의 두께(c)는 5nm 내지 1,000nm의 범위를 가지며, 상기 상면기능층(210) 두께(c)의 범위 중 최소값인 5nm는 증착으로 구현할 수 있는 최소 두께를 의미하며, 상기 상면기능층(210) 두께(c)의 범위층 최대값인 1000nm는 투과율, 굴절률, 흡수율의 변화가 거의 없어지는 임계값을 의미한다.한 예로, 상기 나노마이크로 구조체(110)의 높이가 100nm일 때, 상기 상면기능층(210)의 두께에 따른 홀로그램 특성 발현 여부는 상기 표 1과 같다. The thickness c of the upper surface functional layer 210 is in the range of 5 nm to 1,000 nm and the minimum value 5 nm in the range of the thickness c of the upper surface functional layer 210 means the minimum thickness that can be realized by deposition The refractive index, and the absorptivity of the nano-micro-structure 110 may be substantially the same as the thickness of the nano-micro-structure 110. For example, Table 1 shows the hologram characteristics according to the thickness of the upper surface functional layer 210 when the thickness is 100 nm.

상기 표 1과 같이, 상기 상면기능층(210)의 두께가 5nm 미만인 경우에 홀로그램 특성이 발현되지 않으며, 상기 상면기능층(210)의 두께가 1000nm인 경우에 홀로그램 특성이 발현되지만 효과가 불완전하게 나타난다. 따라서, 상기 상면기능층(210)의 두께는 5nm 내지 1,000nm의 범위를 가지는 것이 바람직하다.As shown in Table 1, when the thickness of the upper surface functional layer 210 is less than 5 nm, the hologram characteristic is not exhibited. When the thickness of the upper surface functional layer 210 is 1000 nm, the hologram characteristic is expressed, appear. Therefore, the thickness of the upper surface functional layer 210 is preferably in the range of 5 nm to 1,000 nm.

다만, 상기 임계값은 상기 기능층(200)을 구성하는 재질의 종류에 따라 달라지며, 예를 들어 상기 기능층(200)이 알루미늄으로 구성되어 있는 경우 알루미늄의 임계값은 50nm이므로 상기 기능층(200)의 두께는 5nm 내지 50nm의 범위를 가진다.For example, when the functional layer 200 is made of aluminum, the threshold value of aluminum is 50 nm. Therefore, when the functional layer 200 is formed of aluminum, 200 have a thickness in the range of 5 nm to 50 nm.

상기 측면기능층(220)은 상기 상면기능층(210)이 상기 나노마이크로 구조체(110) 상면에 견고히 부착될 수 있도록 하는 역할을 하며, 뿐만 아니라 상기 나노마이크로 구조체(110)의 측면 측에 조사되는 가시광을 반사, 흡수 또는 굴절함으로써 홀로그램 효과를 상승시키는 역할을 한다.The side surface functional layer 220 serves to firmly attach the top surface functional layer 210 to the top surface of the nano micro structure 110 and also to irradiate the side surface of the nano micro structure 110 Reflects, absorbs, or refracts visible light to enhance the hologram effect.

측면기능층 두께
(nm)
Side function layer thickness
(nm)
나노마이크로 구조체 높이
(nm)
Height of nano micro structure
(nm)
홀로그램 특성 발현 여부Hologram characteristic manifestation
1-21-2 100100 5-105-10 100100 100100 100100 1,0001,000 100100 2,0002,000 100100 X 10,00010,000 100100 X

상기 측면기능층(220)의 두께(b)는 1nm 내지 1,000nm의 범위를 가지고, 최소값인 1nm는 증착으로 구현할 수 있는 최소 두께를 의미하며, 상기 측면기능층(220)의 두께(b)의 최대값인 1000nm는 투과율, 굴절률, 흡수율의 변화가 거의 없어지는 임계값을 의미하고, 상술한 바와 같이 기능층(200)을 구성하는 재질의 종류에 따라 임계값이 달라질 수 있다.The thickness b of the side surface functional layer 220 is in the range of 1 nm to 1,000 nm and the minimum value of 1 nm is the minimum thickness that can be realized by deposition. The maximum value of 1000 nm means a threshold at which the transmittance, the refractive index, and the absorption rate hardly change, and the threshold value may be changed according to the kind of material constituting the functional layer 200 as described above.

상기 측면기능층(220)의 상기 상면으로부터의 길이(d)는 상기 상면기능층(210) 두께(c)의 절반 내지 나노마이크로 구조체(110)의 높이(a)의 범위를 가질 수 있으며, 상기 측면기능층(220) 길이(d)의 최소값은 증착으로 구현할 수 있는 최소 두께를 의미한다.The length d of the side surface functional layer 220 from the top surface may have a range from a half of the thickness c of the top surface functional layer 210 to a height a of the nano micro structure 110, The minimum value of the length (d) of the side functional layer 220 means the minimum thickness that can be achieved by deposition.

한 예로, 상기 나노마이크로 구조체(110)의 높이가 100nm일 때, 상기 측면기능층(220)의 두께에 따른 홀로그램 특성 발현 여부는 상기 표 2와 같다. For example, when the height of the nano micro structure 110 is 100 nm, the hologram characteristics according to the thickness of the side functional layer 220 are shown in Table 2.

상기 표 2와 같이, 상기 측면기능층(220)의 두께가 1nm인 경우에는 홀로그램 특성이 정상적으로 발현되며, 상기 측면기능층(220)의 두께가 1000nm 인 경우에 홀로그램 특성이 발현되지만 효과가 불완전하게 나타난다. 따라서, 상기 측면기능층(220)의 두께는 1nm 내지 1,000nm의 범위를 가지는 것이 바람직하다.As shown in Table 2, when the thickness of the side functional layer 220 is 1 nm, the hologram characteristic is normally exhibited. When the thickness of the side functional layer 220 is 1000 nm, the hologram characteristic is expressed but the effect is incomplete appear. Therefore, the thickness of the side functional layer 220 is preferably in the range of 1 nm to 1,000 nm.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 나노마이크로 기반 회절광학소자는 상기 나노마이크로 구조체(110)의 상면과 측면에 기능층(200)을 증착하고, 상기 기판(100)의 상부에서 가시광을 조사할 때 상기 기능층(200)이 가시광을 반사, 흡수 또는 굴절함으로써 홀로그램 효과를 발현시킬 수 있게 된다. As described above, the nanomicro-based diffractive optical element according to the present invention is characterized in that a function layer 200 is deposited on the top and side surfaces of the nano-micro structure 110, and when visible light is irradiated from the top of the substrate 100 The functional layer 200 reflects, absorbs, or refracts visible light, thereby exhibiting the hologram effect.

또한, 상기 기판(100)의 하부에서 가시광을 조사할 때도 상기 기판(100)을 가시광이 투과하여 상기 기능층(200)에서 반사, 흡수 또는 굴절됨으로써 홀로그램 효과를 발현시킬 수 있게 된다.Also, when the visible light is irradiated from the lower part of the substrate 100, visible light is transmitted through the substrate 100, and the functional layer 200 reflects, absorbs, or refracts, thereby exhibiting the hologram effect.

도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 나노마이크로 기반 회절광학소자의 나노마이크로 구조에 증착되는 기능층(200)을 설명하면 다음과 같다.The functional layer 200 deposited on the nano microstructure of the nano-micro-based diffractive optical element according to the present invention will now be described with reference to FIGS. 3 to 5. FIG.

먼저, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 기능층(200)은 적층막으로 형성될 수 있으며, 이때에 상기 기능층(200)은 금속박막층과 비금속박막층이 교대로 적층된다.3 and 4, the functional layer 200 according to the present invention may be formed of a lamination layer, wherein the functional layer 200 is formed by alternately stacking a metal thin film layer and a non-metal thin film layer .

예를 들어 상기 기능층(200)은 도 3에 도시된 바와 같이 제1 금속박막층(211a), 제1 비금속박막층(212a), 제2 금속박막층(211b)의 순서로 적층될 수도 있고, 도 4에 도시된 바와 같이 제1 비금속박막층(212a), 제1 금속박막층(211a), 제2 비금속박막층(212b)의 순서로 적층될 수도 있다.For example, the functional layer 200 may be laminated in the order of a first metal thin film layer 211a, a first non-metal thin film layer 212a, and a second metal thin film layer 211b as shown in FIG. 3, The first metal thin film layer 212a, the first metal thin film layer 211a, and the second non-metal thin film layer 212b may be stacked in this order.

즉, 상기 기능층(200)을 금속박막층과 비금속박막층을 교대로 적층하여 MIM(Metal-Innulator-Metal) 구조로 형성한다. 상기 기능층(200)을 MIM 구조로 형성함으로써, 기능층(200)의 투과율, 반사율, 흡수율을 조절하여 홀로그램 효과를 향상시킬 수 있다.That is, the functional layer 200 is formed of a metal-inorganic-metal (MIM) structure by alternately laminating a metal thin film layer and a non-metal thin film layer. By forming the functional layer 200 in the MIM structure, the hologram effect can be improved by controlling the transmittance, the reflectivity, and the absorption rate of the functional layer 200.

결과적으로, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 나노마이크로 구조체(110)에 원형 또는 꼭지점이 만곡지게 이루어진 다각형 또는 이들의 집합체 형상으로 기능층(200)이 증착되고, 상기 기능층(200)은 조사되는 가시광 뿐만 아니라 경사가 있는 가시광과 상면 이외에 조사되는 가시광을 반사, 흡수 또는 굴절함으로써 홀로그램 효과를 상승시킬 수 있게 된다.As a result, as shown in FIG. 5, the functional layer 200 is deposited on the nano-microstructure 110 in the form of a polygon having a circular or curved vertex or an aggregate thereof, and the functional layer 200 is irradiated It is possible to raise the hologram effect by reflecting, absorbing or refracting not only visible light but also visible light having a slope and visible light other than the upper surface.

도 6를 참조하여 본 발명에 따른 나노마이크로 기반 회절광학소자 형성방법을 설명하면 다음과 같다.A method of forming a nano-micro-based diffractive optical element according to the present invention will now be described with reference to FIG.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 나노마이크로 기반 회절광학소자 형성방법은 스탬프 준비단계(S110), 기판 몰딩단계(S120) 및 기능층 형성단계(S130)를 포함한다.6, a nanomicro-based diffractive optical element forming method according to the present invention includes a stamp preparing step (S110), a substrate molding step (S120), and a functional layer forming step (S130).

상기 스탬프 준비단계(S110)는 상기 기판(100)에 형성하고자 하는 홀로그램 패턴에 대응되도록 일면에 나노마이크로 구조가 가공된 스탬프(미도시)를 준비하는 단계로, 상기 스탬프는 고분자, 유리, 실리콘 등 다양한 재질로 제작될 수 있다.The stamp preparation step S110 is a step of preparing a stamp (not shown) having a nano microstructure processed on one side thereof corresponding to a hologram pattern to be formed on the substrate 100. The stamp may be a polymer, glass, silicon It can be made of various materials.

상기 기판 몰딩단계(S120)에서는 상기 스탬프에 가공된 상기 나노마이크로 구조가 상기 기판(100) 상부에 압입 및 분리됨에 따라 상기 기판(100)에 홀로그램 패턴에 대응되는 나노마이크로 구조체(110)가 형성되며, 상기 나노마이크로 구조체(110)의 구체적인 제작 방법은 상술한 본 발명에 따른 나노마이크로 기반 회절광학소자에서의 설명과 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.In the substrate molding step S120, the nanomicrostructures 110 corresponding to the hologram pattern are formed on the substrate 100 as the nanomicrostructures processed in the stamp are pressed into and separated from the substrate 100 The method of manufacturing the nano micro structure 110 is the same as that of the nano micro-based diffractive optical element according to the present invention, and a detailed description thereof will be omitted.

상기 나노마이크로 구조체(110)의 주기는 200nm 내지 10μm의 범위를 가지며, 상기 나노마이크로 구조체(110)의 높이(a)는 10nm 내지 10μm의 범위를 가지고, 상기 나노마이크로 구조체(110)의 상면은 원형 또는 꼭지점이 만곡지게 이루어진 다각형 또는 이들의 집합체 형상으로 형성되어 있다.The period of the nano micro structure 110 ranges from 200 nm to 10 m and the height a of the nano micro structure 110 ranges from 10 nm to 10 m. Or a polygon whose vertices are curved, or an aggregate thereof.

또한, 상기 기판 몰딩단계(S120)에서 상기 기판(100)으로부터 상기 스탬프를 분리시키고, 형성된 나노마이크로 구조체(110)를 경화하는 과정에서 상기 나노마이크로 구조체(110)가 수축하면서 상기 나노마이크로 구조체(110)는 상면에서 상기 나노마이크로 구조체(110) 오목부측, 즉 하면으로 갈수록 단면적이 감소하는 형상 또는 감소하다가 증가하는 형상을 가진다.In the substrate molding step S120, the stamp is separated from the substrate 100 and the nanomicro-structure 110 is shrunk while the nanomicro-structure 110 is cured, Has a shape in which the cross-sectional area decreases toward the concave portion side of the nano-microstructure 110, that is, the cross-sectional area decreases from the upper surface to the lower surface, or the shape decreases.

상기 나노마이크로 구조체(110)의 측면과 상기 나노마이크로 구조체(110)의 상면이 이루는 평균 각도의 크기가 45°내지 85°의 범위를 가지며, 이의 제작방법은 상술한 방법과 동일하다.The average angle between the side surface of the nano micro structure 110 and the upper surface of the nano micro structure 110 ranges from 45 ° to 85 °, and the manufacturing method thereof is the same as that described above.

본 발명에 따른 나노마이크로 기반 회절광학소자 형성방법 중 기판 몰딩단계(S120)에서의 나노마이크로 구조체(110)의 형상은 상기 스탬프의 압입 및 분리 과정만 진행하고 추가적으로 진행될 수 있는 상기 나노마이크로 구조체(110)의 상면 및 측면의 가공과정을 생략함으로써 보다 빠르고 간단하게 공정을 진행할 수 있게 된다.The shape of the nano micro structure 110 in the substrate molding step S120 of the method of forming a nano micro-based diffractive optical element according to the present invention is not limited to the shape of the nano micro structure 110 The process can be performed more quickly and simply by omitting the process of forming the upper surface and the side surface.

상기 기능층 형성단계(S130)에서는 상기 기판(100) 중 상기 나노마이크로 구조체(110)가 형성된 면에 기능층(200)을 형성하며, 상기 기능층(200)은 서로 다른 다수의 방향에서 경사 증착되어 상기 나노마이크로 구조체(110) 각각의 상면과 측면에 증착된다.In the functional layer forming step S130, the functional layer 200 is formed on the surface of the substrate 100 on which the nano microstructures 110 are formed, and the functional layer 200 is formed by obliquely depositing And are deposited on the top and side surfaces of each of the nano micro structures 110.

구체적으로 상기 기능층 형성단계(S130)는 상기 금속박막층을 증착하는 금속박막층 증착단계(S131)와, 상기 비금속박막층을 증착하는 비금속박막층 증착단계(S132)를 포함한다.Specifically, the functional layer forming step (S130) includes a metal thin film layer deposition step (S131) for depositing the metal thin film layer and a non-metal thin film layer deposition step (S132) for depositing the non-metal thin film layer.

상기 기능층 형성단계(S130)에서 상기 금속박막층 증착단계(S131)와 상기 비금속박막층 증착단계(S132)를 번갈아가며 진행함에 따라 상기 기능층(200)은 상기 금속박막층과 상기 비금속박막층이 적층되어 있는 적층구조로 형성된다.As the functional layer 200 is alternately formed between the metal thin film layer deposition step S131 and the non-metal thin film layer deposition step S132 in the functional layer forming step S130, the metal thin film layer and the non-metal thin film layer are stacked And is formed in a laminated structure.

상기 금속박막층과 상기 비금속박막층이 적층되어 있는 적층구조로 형성되어 있는 상기 기능층(200)은 적층되는 위치에 따라 서로 다른 두께를 가진다.The functional layer 200 formed in a laminated structure in which the metal thin film layer and the non-metal thin film layer are stacked has different thicknesses depending on the stacked positions.

상기 나노마이크로 구조체(110) 상면에 증착된 상기 상면기능층(210)의 두께(c)는 5nm 내지 1000nm의 범위를 가지며, 상기 나노마이크로 구조체(110) 측면에 증착된 상기 측면기능층(220)의 두께(b)는 1nm 내지 1000nm의 범위를 가진다.The thickness c of the upper surface functional layer 210 deposited on the upper surface of the nano micro structure 110 is in the range of 5 nm to 1000 nm and the thickness of the side surface functional layer 220 deposited on the nano micro structure 110 side, (B) has a thickness in the range of 1 nm to 1000 nm.

상기 기능층(200)이 상기 나노마이크로 구조체(110)의 상면뿐만 아니라 측면부에도 증착됨에 따라 본 발명에 따른 나노마이크로 기반 회절광학소자에서 발현되는 홀로그램의 효과를 상승시킬 수 있게 된다.As the functional layer 200 is deposited on the upper surface as well as the side surface of the nano-micro-structure 110, the effect of the hologram displayed on the nano-micro-based diffractive optical element according to the present invention can be enhanced.

도 9 및 도 10을 참조하여 본 발명에 따른 나노마이크로 기반 회절광학소자 형성방법의 다른 실시예를 설명하면 다음과 같다.9 and 10, another embodiment of a method for forming a nano micro-based diffractive optical element according to the present invention will be described.

본 실시예에 따른 스탬프를 준비하는 단계와 기능층을 증착하는 단계는 상술한 일실시예와 실질적으로 동일하므로 이에 대한 설명은 생략한다.The step of preparing the stamp according to the present embodiment and the step of depositing the functional layer are substantially the same as those of the embodiment described above, and therefore, the description thereof will be omitted.

다만, 본 실시예는 상기 기판(100) 위에 수지층(300)을 도포하는 수지층 도포단계(S220)를 더 포함하며, 상기 수지층(300)은 열 또는 자외선에 의해 경화되는 재질로 구성되어 있다.However, this embodiment further includes a resin layer applying step (S220) of applying a resin layer 300 on the substrate 100, and the resin layer 300 is made of a material that is cured by heat or ultraviolet rays have.

이후, 상기 수지층 몰딩단계(S230)를 통해 상기 스탬프가 상기 수지층(300)에 압입되고, 상기 수지층(300)에 열 또는 자외선을 가하여 경화시킨 후 상기 스탬프가 분리됨으로써 상기 수지층(300)에 나노마이크로 구조체(310)가 형성될 수 있다.Thereafter, the stamp is pressed into the resin layer 300 through the resin layer molding step S230, the resin layer 300 is cured by applying heat or ultraviolet rays to the resin layer 300, The nano micro structure 310 may be formed.

결과적으로 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 나노마이크로 기반 회절광학소자 형성방법을 통해 홀로그램 필름을 제작하여 홀로그램 이미지를 구현할 수 있게 된다. As a result, as shown in FIGS. 7 and 8, a hologram image can be realized by manufacturing the hologram film through the method of forming a nano-micro-based diffractive optical element according to the present invention.

상술한 바와 같이 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면, 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변경시킬 수 있다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, Modify or modify the Software.

100: 기판
110, 310: 나노마이크로 구조체
200: 기능층
210: 상면기능층
211a: 제1 금속박막층
211b: 제2 금속박막층
212a: 제1 비금속박막층
212b: 제2 비금속박막층
220: 측면기능층
300: 수지층
100: substrate
110, 310: nano microstructure
200: functional layer
210: upper surface functional layer
211a: first metal thin film layer
211b: second metal thin film layer
212a: first nonmetal thin film layer
212b: second nonmetal thin film layer
220: side functional layer
300: resin layer

Claims (9)

형성하고자 하는 홀로그램의 패턴에 대응되는 나노마이크로 구조체가 형성되어 있는 기판; 및
상기 나노마이크로 구조체에 경사증착되어 상기 나노마이크로 구조체의 상면과 측면에 증착되는 기능층;을 포함하며,
상기 나노마이크로 구조체의 상면은 원형 또는 꼭지점이 만곡지게 이루어진 다각형 또는 이들의 집합체 형상으로 형성되고,
상기 나노마이크로 구조체의 상면과 상기 나노마이크로 구조체의 측면이 이루는 각도는 45° 내지 85°로 형성되며,
상기 기판의 상기 나노마이크로 구조체 사이에는 오목부가 형성되고,
상기 오목부에는 상기 기능층이 증착되지 않는 것을 특징으로 하는 나노마이크로 기반 회절광학소자.
A substrate on which a nano-microstructure corresponding to a pattern of a hologram to be formed is formed; And
And a functional layer deposited on the nano-microstructure by being obliquely deposited on the top and side surfaces of the nano-microstructure,
Wherein the upper surface of the nano-microstructure is formed in a shape of a circle or a polygon formed by curving vertices,
Wherein an angle formed by the upper surface of the nano-micro-structure and the side surface of the nano-micro-structure is between 45 ° and 85 °,
A concave portion is formed between the nano-microstructures of the substrate,
And the functional layer is not deposited on the concave portion.
제1항에 있어서,
상기 나노마이크로 구조체의 주기는 200nm 내지 50μm의 범위를 가지며,
상기 나노마이크로 구조체의 높이는 10nm 내지 10μm의 범위를 가지고,
상기 기능층의 두께는 1nm 내지 1,000nm의 범위를 가지는 것을 특징으로 하는 나노마이크로 기반 회절광학소자.
The method according to claim 1,
The period of the nano-microstructure ranges from 200 nm to 50 m,
The height of the nano-microstructure is in the range of 10 nm to 10 m,
Wherein the functional layer has a thickness ranging from 1 nm to 1,000 nm.
제2항에 있어서,
상기 기능층 중 상기 나노마이크로 구조체의 상면에 증착된 상면기능층의 두께는 5nm 내지 1,000nm의 범위를 가지며,
상기 기능층 중 상기 나노마이크로 구조체의 측면에 증착된 측면기능층의 두께는 1nm 내지 1,000nm의 범위를 가지고,
상기 측면기능층의 상기 상면으로부터의 길이는 상기 상면기능층의 두께의 절반 내지 상기 나노마이크로 구조체의 높이의 범위를 가지는 것을 특징으로 하는 나노마이크로 기반 회절광학소자.
3. The method of claim 2,
Wherein a thickness of the upper surface functional layer deposited on the upper surface of the nano-micro structure of the functional layer is in the range of 5 nm to 1,000 nm,
The thickness of the side functional layer deposited on the side surface of the nano-micro structure of the functional layer is in the range of 1 nm to 1,000 nm,
Wherein the length of the side surface functional layer from the top surface ranges from one half of the thickness of the top surface functional layer to a height of the nano micro structure.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기능층은 알루미늄, 은, 금, 티타늄, 주석, 백금, 텅스텐, 티타늄-텅스텐, 실리콘 산화물, 질화규소, 폴리실리콘, 알루미늄 산화물, 인듐 주석 산화물, 인듐 아연 산화물, 티타늄 산화물, 아연 산화물, 불화 마그네슘 및 유기물 중 어느 하나의 물질로 구성된 단일막 또는 상술된 물질 중 금속으로 이루어진 금속박막층과 비금속으로 이루어진 비금속박막층이 적층되어 적층막으로 형성되는 것을 특징으로 하는 나노마이크로 기반 회절광학소자.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Wherein the functional layer is selected from the group consisting of aluminum, silver, gold, titanium, tin, platinum, tungsten, titanium-tungsten, silicon oxide, silicon nitride, polysilicon, aluminum oxide, indium tin oxide, indium zinc oxide, titanium oxide, Organic material, or a metal thin film layer made of a metal among the above-mentioned materials and a non-metal thin film layer made of a non-metal are laminated and formed as a laminated film.
제4항에 있어서,
상기 기능층이 적층막으로 형성되는 경우, 상기 기능층은 상기 금속박막층과 상기 비금속박막층이 교대로 적층되는 것을 특징으로 하는 나노마이크로 기반 회절광학소자.
5. The method of claim 4,
Wherein when the functional layer is formed of a laminate film, the functional thin film layer and the non-metal thin film layer are alternately laminated.
형성하고자 하는 홀로그램 패턴에 대응되도록 일면에 나노마이크로 구조가 가공된 스탬프를 준비하는 스탬프 준비단계;
상기 스탬프의 상기 나노마이크로 구조가 기판의 상부에 압입 및 분리됨에 따라 상기 기판에 홀로그램 패턴에 대응되는 나노마이크로 구조체가 형성되는 기판 몰딩단계; 및
상기 기판 중 상기 나노마이크로 구조체가 형성된 면에 기능층을 형성하는 기능층 형성단계;를 포함하되,
상기 기판 몰딩단계에서 형성된 상기 나노마이크로 구조체의 상면과 상기 나노마이크로 구조체의 측면이 이루는 각도는 45° 내지 85°로 형성되고, 상기 기판의 상기 나노마이크로 구조체 사이에는 오목부가 형성되며,
상기 기능층 형성단계에서의 상기 기능층은 서로 다른 다수의 방향에서 경사 증착되어 상기 나노마이크로 구조체 각각의 상면과 측면에 증착되며, 상기 오목부에는 상기 기능층이 증착되지 않는 것을 특징으로 하는 나노마이크로 기반 회절광학소자 형성방법.
A stamp preparation step of preparing a stamp in which a nano microstructure is machined on one surface so as to correspond to a hologram pattern to be formed;
A substrate molding step in which a nano-microstructure corresponding to a hologram pattern is formed on the substrate as the nano-microstructure of the stamp is pressed into and separated from the top of the substrate; And
Forming a functional layer on a surface of the substrate on which the nano-microstructure is formed,
Wherein an angle formed between the upper surface of the nano-microstructure and the side surface of the nano-microstructure formed at the substrate molding step is 45 ° to 85 °, a recess is formed between the nano-microstructures of the substrate,
Wherein the functional layer in the functional layer forming step is obliquely deposited in a plurality of different directions to be deposited on the top and side surfaces of each of the nano micro structures and the functional layer is not deposited on the concave portions. Based diffractive optical element.
형성하고자 하는 홀로그램 패턴에 대응되도록 일면에 나노마이크로 구조가 가공된 스탬프를 준비하는 스탬프 준비단계;
기판 상부에 수지층을 도포하는 수지층 도포단계;
상기 스탬프의 상기 나노마이크로 구조가 상기 수지층의 상부에 압입, 경화 및 분리됨에 따라 상기 수지층에 홀로그램 패턴에 대응되는 나노마이크로 구조체가 형성되는 수지층 몰딩단계; 및
상기 수지층 중 상기 나노마이크로 구조체가 형성된 면에 기능층을 형성하는 기능층 형성단계;를 포함하되,
상기 수지층 몰딩단계에서 형성된 상기 나노마이크로 구조체의 상면과 상기 나노마이크로 구조체의 측면이 이루는 각도는 45° 내지 85°로 형성되고, 상기 수지층의 상기 나노마이크로 구조체 사이에는 오목부가 형성되며,
상기 기능층 형성단계에서의 상기 기능층은 서로 다른 다수의 방향에서 경사 증착되어 상기 나노마이크로 구조체 각각의 상면과 측면에 증착되며, 상기 오목부에는 상기 기능층이 증착되지 않는 것을 특징으로 하는 나노마이크로 기반 회절광학소자 형성방법.
A stamp preparation step of preparing a stamp in which a nano microstructure is machined on one surface so as to correspond to a hologram pattern to be formed;
A resin layer applying step of applying a resin layer on the substrate;
A resin layer molding step in which the nano microstructure corresponding to the holographic pattern is formed on the resin layer as the nano microstructure of the stamp is press-fitted, cured and separated on the resin layer; And
And forming a functional layer on a surface of the resin layer on which the nano-microstructure is formed,
Wherein an angle formed by the upper surface of the nano-microstructure and the side surface of the nano-microstructure formed at the resin layer molding step is in a range of 45 ° to 85 °, a recess is formed between the nano-microstructures of the resin layer,
Wherein the functional layer in the functional layer forming step is obliquely deposited in a plurality of different directions to be deposited on the top and side surfaces of each of the nano micro structures and the functional layer is not deposited on the concave portions. Based diffractive optical element.
제6항 또는 제7항에 있어서,
상기 나노마이크로 구조체의 주기는 200mm 내지 50μm의 범위를 가지고,
상기 나노마이크로 구조체의 높이는 10nm 내지 10μm의 범위를 가지며,
상기 기능층의 두께는 1nm 내지 1,000nm의 범위를 가지는 것을 특징으로 하는 나노마이크로 기반 회절광학소자 형성방법.
8. The method according to claim 6 or 7,
The period of the nano-microstructures ranges from 200 mm to 50 m,
The height of the nano-microstructures ranges from 10 nm to 10 m,
Wherein the functional layer has a thickness ranging from 1 nm to 1,000 nm.
제6항 또는 제7항에 있어서,
상기 기능층 형성단계는 상기 나노마이크로 구조체에 금속박막층을 증착하는 금속박막층 증착단계와, 상기 나노마이크로 구조체에 비금속박막층을 증착하는 비금속박막층 증착단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노마이크로 기반 회절광학소자 형성방법.
8. The method according to claim 6 or 7,
The functional layer forming step includes a metal thin film layer deposition step of depositing a metal thin film layer on the nano micro structure and a non-metal thin film layer deposition step of depositing a non-metal thin film layer on the nano micro structure. Way.
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