KR100577693B1 - Anti-reflection film with colloidal multi-layered structure and fabrication for the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 콜로이드 다중 입자층 구조를 이용한 반사 방지막과 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기판상에 이와는 이종(異種)의 전하를 가지면서 균일한 크기를 가지는 콜로이드 입자를 단층으로 부착시키고, 평판형 스탬프로 콜로이드 입자의 표면에 이종의 전하를 부여한 후, 상기 콜로이드 입자의 표면 상부에 이보다 입자 크기가 작고 균일한 콜로이드 입자를 기판과 수직방향으로 적층시킴으로써, 대표면적이나 곡률을 갖는 기판에도 자유롭게 균일한 도입이 가능하고, 구조 재현 및 조절이 용이하며, 점진적 굴절률 분포를 갖는 미세 표면 요철구조를 저비용으로 제조할 수 있는 콜로이드 다중 입자 구조를 이용한 반사 방지막과 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an anti-reflection film using a colloidal multi-particle layer structure and a method of manufacturing the same. More particularly, the present invention relates to a single layer of colloidal particles having a uniform size and having heterogeneous charges on a substrate. After applying a heterogeneous charge to the surface of the colloidal particles with a type stamp, the colloidal particles having a smaller particle size and uniformity are vertically stacked on the surface of the colloidal particles in a vertical direction with the substrate, so that even a substrate having a representative area or curvature is freely uniform. The present invention relates to an anti-reflection film using a colloidal multi-particle structure capable of introducing, easily reproducing and controlling a structure, and capable of producing a fine surface concavo-convex structure having a gradual refractive index distribution at low cost and a method of manufacturing the same.

다중 입자, 반사 방지막, 콜로이드, 평판형 스탬프Multi-Particle, Anti-Reflection, Colloidal, Flat Stamp

Description

콜로이드 다중 입자층 구조를 이용한 반사 방지막과 이의 제조방법{Anti-reflection film with colloidal multi-layered structure and fabrication for the same} Anti-reflection film using colloidal multi-layered layer structure and manufacturing method thereof {Anti-reflection film with colloidal multi-layered structure and fabrication for the same}             

도 1은 본 발명의 다중 입자층 구조를 가지는 반사 방지막의 제조방법을 간단하게 나타낸 개념도이다.1 is a conceptual diagram simply showing a method of manufacturing an antireflection film having a multi-particle layer structure of the present invention.

도 2는 콜로이드 입자가 미부착된 유리 기판(a), 실시예의 제 2 단계에서 제조된 것으로서, 크기가 100 nm 인 콜로이드 입자가 단층으로 형성된 기판(b) 및 크기가 200 nm 인 콜로이드 입자가 단층으로 형성된 기판(c)의 광투과 스펙트럼이다.2 is a glass substrate (a) without colloidal particles, prepared in the second step of the embodiment, a substrate (b) formed with a single layer of colloidal particles having a size of 100 nm and a colloidal particle having a size of 200 nm as a single layer. It is the light transmission spectrum of the formed board | substrate c.

도 3a는 실시예의 제 2 단계에서 제조된 입자 크기가 100 nm인 콜로이드 입자가 단층으로 형성된 기판의 주사 전자 현미경(SEM) 사진이다.3A is a scanning electron microscope (SEM) photograph of a substrate in which a colloidal particle having a particle size of 100 nm prepared in the second step of the embodiment is formed in a single layer.

도 3b는 콜로이드 입자가 미부착된 유리 기판(a), 실시예의 제 2 단계에서 제조된 입자 크기가 100 nm인 콜로이드 입자가 단층으로 일면에 형성된 기판의 광 투과 스펙트럼(b) 및 실시예의 제 2 단계에서 제조된 입자 크기가 100 nm인 콜로이드 입자가 단층으로 양면에 형성된 기판의 광 투과 스펙트럼(c)이다.3B shows a light substrate (a) having no colloidal particles attached thereto, a light transmission spectrum (b) of a substrate having a colloidal particle having a particle size of 100 nm prepared in the second step of the embodiment on a single layer, and a second step of the embodiment The colloidal particle having a particle size of 100 nm prepared in is a light transmission spectrum (c) of a substrate formed on both sides in a single layer.

도 4a는 실시예의 제 4 단계에서 제조된 콜로이드 입자층이 이층 구조로 형성된 기판의 주사 전자 현미경사진이다.4A is a scanning electron micrograph of a substrate having a colloidal particle layer prepared in a fourth step of the embodiment having a two-layer structure.

도 4b는 콜로이드 입자가 미부착된 유리 기판(a), 실시예의 제 4 단계에서 제조된 콜로이드 입자층이 이층 구조로 일면에 형성된 기판의 광투과 스펙트럼(b) 및 실시예의 제 4 단계에서 제조된 콜로이드 입자층이 이층 구조로 양면에 형성된 기판의 광투과 스펙트럼(c)이다.Figure 4b is a glass substrate (a) without colloidal particles, the light transmission spectrum (b) of the substrate formed on one surface of the colloidal particle layer prepared in the fourth step of the embodiment and the colloidal particle layer prepared in the fourth step of the embodiment It is the light transmission spectrum (c) of the board | substrate formed in both surfaces by this two-layer structure.

도 5는 기판의 기저 막 형성을 위한 고분자 전해질 용액의 염 농도에 따른 콜로이드 입자간 간격 변화를 나타낸 주사 전자 현미경 사진으로, (a)는 1 M NaCl, (b)는 2 M NaCl을 각각 나타낸다.FIG. 5 is a scanning electron micrograph showing the change of the spacing between colloidal particles according to the salt concentration of the polymer electrolyte solution for forming the base film of the substrate, (a) is 1 M NaCl, (b) is 2 M NaCl, respectively.

본 발명은 콜로이드 다중 입자층 구조를 이용한 반사 방지막과 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기판상에 이와는 이종(異種)의 전하를 가지면서 균일한 크기를 가지는 콜로이드 입자를 단층으로 부착시키고, 평판형 스탬프로 콜로이드 입자의 표면에 이종의 전하를 부여한 후, 상기 콜로이드 입자의 표면 상부에 이보다 입자 크기가 작고 균일한 콜로이드 입자를 기판과 수직방향으로 적층시킴으로써, 대표면적이나 곡률을 갖는 기판에도 자유롭게 균일한 도입이 가능하고, 구조 재현 및 조절이 용이하며, 점진적 굴절률 분포를 갖는 미세 표면 요철구조를 저비용으로 제조할 수 있는 콜로이드 다중 입자 구조를 이용한 반사 방지막과 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an anti-reflection film using a colloidal multi-particle layer structure and a method of manufacturing the same. More particularly, the present invention relates to a single layer of colloidal particles having a uniform size and having heterogeneous charges on a substrate. After applying a heterogeneous charge to the surface of the colloidal particles with a type stamp, the colloidal particles having a smaller particle size and uniformity are vertically stacked on the surface of the colloidal particles in a vertical direction with the substrate, so that even a substrate having a representative area or curvature is freely uniform. The present invention relates to an anti-reflection film using a colloidal multi-particle structure capable of introducing, easily reproducing and controlling a structure, and capable of producing a fine surface concavo-convex structure having a gradual refractive index distribution at low cost and a method of manufacturing the same.

반사 방지막은 기판 표면에서의 반사와 막 표면에서의 반사가 서로 상쇄 간섭을 일으켜 전체 구조의 반사를 없애는 원리를 이용한 막으로, 빛의 반사에 의한 손실이 소자의 성능에 크게 영향을 줄 수 있는 디스플레이나 태양전지 등에 반사 방지 처리는 필수적이다. Anti-reflection film is a film that uses the principle that the reflection on the surface of the substrate and the reflection on the surface of the film cancels the reflection of the entire structure, and the loss caused by the reflection of light can greatly affect the performance of the device. Or anti-reflective treatment is essential.

빛은 기판과 공기 중의 굴절률 차이가 급작스럽게 일어날수록 경계면에서의 프레즈넬(Fresnel) 반사가 커지며 이러한 급작스런 굴절률 차이를 완화시켜주기 위해 기판 표면에 여러 가지 유무기막을 도입하는 것이 반사 방지막의 기본적인 원리이다. 기판에서부터 공기쪽으로의 굴절률 분포가 최대한 점진적으로 변할수록 각 경계면에서의 빛의 상쇄 간섭이 효과적으로 일어나, 최종적인 기판 외곽에서의 반사가 최대한 줄어드는 효과를 가져온다. As the refractive index difference between the substrate and the air suddenly increases, Fresnel reflection at the interface increases, and the basic principle of the anti-reflection film is to introduce various organic and inorganic films on the surface of the substrate to alleviate such sudden refractive index difference. . As the refractive index distribution from the substrate to the air changes as gradually as possible, the destructive interference of light at each interface effectively occurs, resulting in the reduction of the reflection at the outer edge of the final substrate as much as possible.

따라서, 점진적 굴절률 분포를 갖는 나방의 눈 구조(사인 곡선 형태의 단면을 갖는)가 반사 방지 효과가 큰 것으로 잘 알려져 있다.Therefore, it is well known that the moth's eye structure (having a sine curve cross section) having a gradual refractive index distribution has a large antireflection effect.

일반적인 반사 방지막 제조 방법은 크게 기판 표면에 다공성 유무기막을 형성하여 기판과 공기의 굴절률 차를 줄여주는 방법과, 기판 표면에 광 간섭 리소그라피(interferometric lithography) 등을 이용하여 점진적 굴절률을 갖는 미세 표면 요철구조를 형성시키는 두 가지로 방법으로 나뉜다. A typical anti-reflection film manufacturing method is to form a porous organic-inorganic film on the surface of the substrate to reduce the refractive index difference between the substrate and the air, and a fine surface uneven structure having a gradual refractive index using optical interference lithography on the surface of the substrate. It is divided into two ways to form.

다공성 유무기막을 이용하는 경우는 미세 표면 요철구조를 이용하는 방법에 비해 비교적 쉽게 막 형성이 가능하나, 막의 표면 형태 혹은 막 내에서의 공극의 크기 분포 즉 공기 층의 비율 등을 임의로 조절하기가 쉽지 않아 반사방지의 목적이 되는 파장의 광을 선택 및 조절하는 데 어려움이 있다. In the case of using a porous organic / inorganic membrane, it is relatively easy to form a membrane compared to a method using a fine surface concave-convex structure, but it is difficult to arbitrarily control the surface shape of the membrane or the size distribution of the pores, that is, the ratio of air layer, etc. There is a difficulty in selecting and adjusting the light of the wavelength for the purpose of prevention.

반면 미세 표면 요철 구조를 이용한 반사 방지막은 요철 구조가 막 전체의 점진적 굴절률을 유도하므로 고효율의 반사 방지막 제조 방법으로 알려져 있으나, 리소그라피 공정이나 반응이온식각 공정에 수반되는 비용 때문에 대표면적 기판이나 곡률을 갖는 기판일 경우에는 도입하기 힘들다는 단점이 있다. On the other hand, the anti-reflection film using the micro-surface uneven structure is known as a highly efficient anti-reflection film manufacturing method because the uneven structure induces the gradual refractive index of the entire film, but due to the cost involved in the lithography process or the reaction ion etching process, In the case of a substrate, it is difficult to introduce.

한편, 여러 가지 크기의 입자들이 섞여있는 고분자를 기판 위에 한 층 코팅하여 반사 방지 효과를 얻은 경우가 있으나(adv.mater. 13, 51, 2001), 상기의 경우 막의 표면 형태 혹은 막 내에서의 공극의 크기 분포 즉 공기 층의 비율 등을 임의로 조절하기가 쉽지 않아 반사방지의 목적이 되는 파장의 광을 선택 및 조절이 힘들다는 문제점이 있다.On the other hand, there is a case where the anti-reflective effect is obtained by coating a polymer on the substrate with a mixture of particles of various sizes (adv.mater. 13, 51, 2001), but in the above case the surface form of the film or the pores in the film Since it is not easy to arbitrarily adjust the size distribution, that is, the ratio of the air layer, etc., there is a problem that it is difficult to select and control the light having the wavelength for the purpose of antireflection.

이에 본 발명에서는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 연구 노력한 결과, 균일한 크기의 고분자 콜로이드 입자들을 기판에 수직 방향으로 입자의 크기 순으로 적층할 경우 상기의 문제점을 해결할 수 있으며, 또한, 점진적 굴절률 분포를 갖는 반사 방지막 구현을 위해 균일한 막으로 구성된 다층 구조를 사용하지 않고, 크기가 다른 콜로이드 입자를 정전기적 인력을 이용해 강하게 부착시켜 줌으로써 물리적 안전성을 갖는 반사 방지막을 제조할 수 있음을 알게 되어 본 발명을 완성하였다.Therefore, in the present invention, as a result of research efforts to solve the above problems, when the polymer colloidal particles of uniform size are laminated in the order of particle size in the vertical direction on the substrate, the above problems can be solved, and the progressive refractive index distribution The present invention has been found that an antireflection film having physical safety can be manufactured by strongly attaching colloidal particles having different sizes by using electrostatic attraction, without using a multilayer structure composed of a uniform film to realize an antireflection film having Was completed.

따라서, 본 발명은 기존의 반사 방지막 제조방법으로는 적용하기 곤란하였던 대표면적이나 곡률을 갖는 기판에도 자유롭게 균일한 도입이 가능하고, 구조 재현 및 조절이 용이하며, 보다 저비용으로 점진적 굴절률 분포를 갖는 미세 표면 요철구조를 제조할 수 있는 다중 입자층 구조를 이용한 반사 방지막과 이의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
Therefore, the present invention can be freely and uniformly introduced into a substrate having a representative area or curvature, which has been difficult to apply in the conventional anti-reflection film production method, and it is easy to reproduce and adjust the structure, and has a fine refractive index distribution with a low cost. It is an object of the present invention to provide an anti-reflection film using a multi-particle layer structure capable of producing surface irregularities and a method of manufacturing the same.

본 발명은 기판 상부에, 상기 기판과 반대의 전하로 하전되어 있으며 입자 크기가 균일한 콜로이드 입자(1)층과, 상기 콜로이드 입자(1)와 반대의 전하로 하전되어 있으며 상기 콜로이드 입자(1) 보다 크기가 작은 콜로이드 입자(2)층이, 상기 기판과 수직방향으로 적층되어 다중 입자층 구조를 가지는 점진적인 굴절률 분포를 갖는 반사 방지막을 그 특징으로 한다.According to the present invention, a colloidal particle (1) layer having a uniform particle size and a charge opposite to that of the colloidal particle (1) and charged with a charge opposite to the substrate is charged on the upper side of the substrate. A smaller layer of colloidal particles (2) is characterized by an antireflection film having a gradual refractive index distribution having a multi-particle layer structure stacked vertically with the substrate.

또한 본 발명은 고분자 전해질 용액에 기판을 반복 침지하여 기판 표면에 양전하 또는 음전하를 도입하는 제 1 단계; 상기 양전하 또는 음전하가 도입된 기판을, 균일한 크기를 가지고 있고 기판과는 반대 전하를 띠고 있는 콜로이드 입자가 분산된 용액에 침지하여 상기 콜로이드 입자를 기판에 부착시키는 제 2 단계; 상기 2 단계에서 기판에 부착된 콜로이드 입자의 표면 상부에 평판형 스탬프를 사용하여 콜로이드 입자와 반대의 전하를 전이시키는 제 3 단계; 및 상기 3 단계에서 양전하 또는 음전하가 전이된 콜로이드 입자가 부착된 기판을, 상기 2 단계에서 사용된 콜로이드 입자보다 크기가 작은 콜로이드 입자가 분산된 용액에 침지하여, 큰 콜로이드 입자의 표면 상부에 작은 콜로이드 입자를 부착시키는 제 4 단계를 포함하는 점진적인 굴절률 분포를 갖는 반사 방지막의 제조방법을 포함한다.In another aspect, the present invention is a first step of introducing a positive or negative charge to the surface of the substrate by repeatedly immersing the substrate in a polymer electrolyte solution; Attaching the colloidal particles to the substrate by immersing the substrate into which the positive or negative charges are introduced, in a solution in which colloidal particles having a uniform size and having a charge opposite to the substrate are dispersed; A third step of transferring charge opposite to the colloidal particles by using a flat stamp on the surface of the colloidal particles attached to the substrate in the second step; And submerging the substrate on which the colloidal particles in which the positive or negative charge is transferred in the step 3 is attached to a solution in which colloidal particles having a smaller size than the colloidal particles used in the step 2 are dispersed, and the small colloid on the surface of the large colloidal particles. And a method for producing an antireflection film having a gradual refractive index distribution comprising a fourth step of adhering the particles.

이하 본 발명은 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은 기판 상에 이와는 이종(異種)의 전하를 가지면서 균일한 크기를 가지는 콜로이드 입자를 단층으로 부착시키고, 평판형 스탬프로 콜로이드 입자의 표면에 이종의 전하를 부여한 후, 상기 콜로이드 입자의 표면 상부에 이보다 입자 크기가 작고 균일한 콜로이드 입자를 기판과 수직방향으로 적층시킴으로써, 기판표면에서의 반사와 상기 콜로이드가 적층된 구조에서 일어나는 반사가 서로 상쇄간섭을 일으키게 하여 전체 구조의 반사를 최소화 할 수 있으며, 대표면적이나 곡률을 갖는 기판에도 자유롭게 균일한 도입이 가능하고, 구조 재현 및 조절이 용이하며, 점진적 굴절률 분포를 갖는 미세 표면 요철구조를 저비용으로 제조할 수 있는 콜로이드 다중 입자층 구조를 이용한 반사 방지막과 이의 제조방법에 관한 것이다.According to the present invention, a colloidal particle having a uniform size and heterogeneous charges is attached onto a substrate in a single layer, and a heterogeneous charge is applied to the surface of the colloidal particle with a flat stamp, and then the surface of the colloidal particle By stacking colloidal particles having a smaller particle size and uniformity in the vertical direction with the substrate, the reflection at the surface of the substrate and the reflection occurring at the structure where the colloid is laminated cause mutual interference, thereby minimizing the reflection of the entire structure. Antireflection film using a colloidal multi-particle layer structure capable of freely and uniformly introducing into a substrate having a representative area or curvature, easily reproducing and controlling the structure, and manufacturing a fine surface uneven structure having a gradual refractive index distribution at low cost. It relates to a method for producing the same.

이하 본 발명을 제조방법을 위주로 하여 구체적으로 설명한다(첨부도면 도 1 참조). Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to a manufacturing method (see FIG. 1).

본 발명의 기술사상을 구현하기 위하여 양전하로 하전된 기판과, 수용액 상에서 음전하를 가지는 폴리스티렌을 콜로이드 입자로 사용하여 반사 방지막을 제조하는 구체적인 실시예를 예로 들어 본 발명을 구체적으로 설명하고자 하나, 이는 본 발명을 설명하기 위한 일 실시예로서 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것이 아님을 밝혀 둔다.In order to implement the technical concept of the present invention, the present invention will be described in detail with reference to a specific example of preparing an antireflection film using a positively charged substrate and a polystyrene having negative charge in an aqueous solution as colloidal particles. As an embodiment for explaining the invention it is to be understood that the present invention is not necessarily limited thereto.

먼저, 제 1 단계로서 양전하를 가지는 고분자 전해질 용액과 음전하를 가지는 고분자 전해질 용액에 기판을 반복 침지하여 표면에 양전하 또는 음전하를 도입하는 단계이다.First, as a first step, a substrate is repeatedly immersed in a polymer electrolyte solution having a positive charge and a polymer electrolyte solution having a negative charge to introduce a positive charge or a negative charge on the surface.

본 발명에서는 이종(異種)의 전하로 하전된 기판과 콜로이드 입자의 정전기 적 인력의 작용에 의하여 상기 콜로이드 입자를 기판에 부착시키고자 하므로, 최종적으로 기판과 콜로이드 입자는 각각 다른 종류의 전하로 하전되도록 한다. In the present invention, since the colloidal particles are attached to the substrate by the action of the electrostatic attraction of the colloidal particles and the substrate charged with the heterogeneous charge, the substrate and the colloidal particles are finally charged with different kinds of charges. do.

상기 기판을 서로 이종인 전하, 즉, 반대전하를 가지는 고분자 전해질을 반복하여 한층씩(layer by layer)흡착시킴으로써, 다음 단계에서 기판 위에 부착되는 콜로이드 입자와 기판 사이의 부착력을 높일 수 있다. 또한, 기판에 전하를 부여하기 위하여 사용되는 고분자 전해질 용액 중에 포함된 이온을 함유하는 염의 종류 및 농도를 달리하여 조절함으로써 부착되는 콜로이드 입자 간의 간격을 조절하도록 하며, 콜로이드 입자의 간격은 반사 방지막이 적용되고자 하는 용도 및 콜로이드의 종류 등에 따라 당업자에 의하여 필요에 따라 조절가능하다. By repeatedly adsorbing the substrates by heterogeneous charge, ie, polymer electrolytes having opposite charges, by layer by layer, adhesion between the colloidal particles and the substrate attached to the substrate in the next step may be increased. In addition, by adjusting the type and concentration of the salt containing ions contained in the polymer electrolyte solution used to impart a charge to the substrate to adjust the spacing between the colloidal particles attached, the anti-reflection film is applied It can be adjusted as needed by those skilled in the art according to the intended use and the kind of colloid.

반사 방지막으로 사용되는 미세 요철 구조는, 각각의 요철 구조 간의 간격이 작을수록, 요철 구조의 가로 세로의 비(aspect ratio)가 클수록 더 높은 반사 방지 효과를 갖게 된다. 본 발명에서는, 콜로이드 입자를 흡착시키기 위해 먼저 두 가지의 고분자 전해질을 이용하여 막을 형성시킬 때, 각각의 고분자 전해질 수용액에 포함되는 염(salt)의 양을 조절함으로써, 콜로이드 입자 간의 간격을 조절할 수 있도록 하였다.The fine concavo-convex structure used as the antireflection film has a higher antireflection effect as the interval between each concave-convex structure is smaller, and the larger the aspect ratio of the concave-convex structure is. In the present invention, in order to adsorb colloidal particles, first, when forming a membrane using two polymer electrolytes, by controlling the amount of salt contained in each of the aqueous polymer electrolyte solutions, the gap between the colloidal particles can be controlled. It was.

상기 고분자 전해질 수용액에 함유될 수 있는 염으로는 Na+, Ca2+, Mg2+ , K+, Cl-, OH2-, I2- 등의 이온을 포함하는 염 등이 있을 수 있으며, 상기한 이온을 함유하는 염의 종류 및 농도의 조절로서 콜로이드 입자 간의 간격을 조절할 수 있다.Salts that may be contained in the aqueous solution of the polymer electrolyte may include salts including ions such as Na + , Ca 2+ , Mg 2+ , K + , Cl , OH 2- , I 2- , and the like. The spacing between colloidal particles can be controlled by controlling the type and concentration of salts containing one ion.

상기 기판으로는 일반적으로 당업계에서 사용하는 것들을 충분히 사용할 수 있으며, 기판의 선택 사용은 본 발명의 기술사상의 형성에 큰 의의는 없지만, 구체적으로 예를 들자면 유리 기판, 실리콘 웨이퍼, ITO 및 폴리에틸렌 필름 등을 사용할 수 있다. As the substrate, generally those used in the art can be used sufficiently, and the selective use of the substrate has no significant meaning in forming the technical idea of the present invention, but specifically, for example, a glass substrate, a silicon wafer, an ITO and a polyethylene film. Etc. can be used.

상기 양전하를 가지는 고분자는 함질소 고분자를 사용할 수 있으며, 구체적으로 예를 들면, 폴리(알릴아민하이드로클로라이드), 폴리디아릴디메틸암모늄클로라이드, 폴리라이신 및 폴리에틸렌이민 등 중에서 선택된 것을 사용할 수 있다.As the polymer having a positive charge, a nitrogen-containing polymer may be used, and specifically, for example, one selected from poly (allylamine hydrochloride), polydiaryldimethylammonium chloride, polylysine and polyethyleneimine may be used.

상기 음전하를 가지는 고분자는 카르복시산기, 술폰산기, 질산기 및 인산기등을 함유하는 고분자를 사용할 수 있다.As the polymer having a negative charge, a polymer containing a carboxylic acid group, a sulfonic acid group, a nitric acid group, a phosphoric acid group, or the like can be used.

상기 양전하를 가지는 고분자의 하나인 폴리(알릴아민하이드로클로라이드)(이하, "PAH"라 표기)를 다음 화학식 1로 나타낼 수 있으며, 음전하를 가지는 고분자의 하나인 폴리(스틸렌설포네이트)(이하, "PSS"라 표기)를 다음 화학식 2로 나타낼 수 있다.Poly (allylamine hydrochloride) (hereinafter, referred to as "PAH") which is one of the polymers having a positive charge may be represented by the following formula (1), poly (styrene sulfonate) (hereinafter, " PSS ") may be represented by the following formula (2).

Figure 112004021361012-pat00001
Figure 112004021361012-pat00001

Figure 112004021361012-pat00002
Figure 112004021361012-pat00002

제 2 단계는 상기 1 단계에서 양전하 또는 음전하가 도입된 기판을, 균일한 크기의 콜로이드 입자가 분산된 용액에 침지하여 상기 콜로이드 입자를 기판에 부착시키는 단계이다. The second step is to attach the colloid particles to the substrate by immersing the substrate into which the positive or negative charge is introduced in the first step, in a solution in which colloid particles of uniform size are dispersed.

이때, 기판의 최외각에 부여된 전하의 종류와 반대 전하를 가지는 콜로이드 입자가 분산된 수용액에 상기 기판을 침지하여 콜로이드 입자를 부착시킨다. 상기, 수용액에 기판을 침지시키는 시간은 콜로이드 입자의 종류와 기판에 전하를 부여하기 위하여 사용된 고분자 전해질의 종류, 및 최종적으로 제조된 반사 방지막의 용도에 달라지지만, 상기 시간이 너무 길어질 경우에는 콜로이드 입자들 간에 뭉침현상이나 다층 구조가 나타나게 되므로 주의하여야 한다. In this case, the substrate is immersed in an aqueous solution in which colloidal particles having charges opposite to the kind of charges applied to the outermost portion of the substrate are attached to the colloidal particles. The time for immersing the substrate in the aqueous solution depends on the type of colloidal particles, the type of the polymer electrolyte used to impart the charge to the substrate, and the use of the finally produced antireflection film, but when the time is too long, the colloid Care should be taken because aggregation or multi-layered structures appear between the particles.

기판에 부착시킬 콜로이드 입자의 크기가 커질수록 단파장에서의 광산란이 현저해져 최대 광 투과율을 보이는 파장이 장파장 영역으로 이동하는 결과를 나타내게 되는데, 이는 단순히 사용된 콜로이드 입자의 크기를 변화시킴으로써 반사 방지의 목적이 되는 파장을 조절할 수 있음을 나타내는 것이다.As the size of the colloidal particles to be attached to the substrate increases, light scattering in the short wavelength becomes more pronounced, resulting in the shift of the wavelength showing the maximum light transmittance into the long wavelength region, which is simply performed by changing the size of the colloidal particles used. This indicates that the wavelength can be adjusted.

상기 콜로이드 입자로는 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 실리카(SiO2), 이산화티탄(TiO2), 금(Au), 은(Ag) 및 실리콘(Si) 등 중에서 선택된 입자를 사용할 수 있다.As the colloidal particles, particles selected from polystyrene, polymethyl methacrylate, silica (SiO 2 ), titanium dioxide (TiO 2 ), gold (Au), silver (Ag), silicon (Si), and the like may be used.

제 3 단계는 상기 2 단계에서 기판에 부착된 콜로이드 입자의 표면 상부에 평판형 스탬프를 사용하여 콜로이드 입자와 이종(異種)의 전하를 전이시키는 단계이다.The third step is to transfer the charges of the colloidal particles and heterogeneous charges by using a flat stamp on the surface of the colloidal particles attached to the substrate in the second step.

상기 평판형 스탬프는 콜로이드 입자의 표면의 상부에만 이종의 전하를 부여하기 위하여 사용하는 것으로, 본 발명에서는 일반적으로 많이 사용되는 폴리디메틸실록산(PDMS) 스탬프를 사용하고 있으나, 이는 반드시 한정되는 사항은 아니다.The flat stamp is used to impart heterogeneous charges only to the top of the surface of the colloidal particles. In the present invention, a polydimethylsiloxane (PDMS) stamp, which is generally used, is used, but this is not necessarily limited. .

상기 평판형 스탬핑 공정 이후에는 상기 콜로이드 입자들은 평판형 스탬프와 접촉한 부분만 전하가 전이되어 콜로이드와 반대 전하로 하전되고, 나머지 부분들은 여전히 콜로이드 고유의 전하를 띠게 되기 때문에, 이후에 작은 콜로이드를 흡착시켰을 경우에는 정전기적 인력에 의하여 스탬핑 된 부분에만 입자 크기가 작은 콜로이드가 선택적으로 부착되게 된다.After the plate-type stamping process, the colloidal particles are only charged with the portion in contact with the plate-type stamp, and are charged with the opposite charge to the colloid, and the other portions still carry the inherent charge of the colloid, thereby adsorbing small colloids thereafter. In this case, the colloid having a small particle size is selectively attached only to the portion stamped by the electrostatic attraction.

즉, 입자 크기가 100 nm인 균일한 콜로이드 단층 구조 위에 보통의 딥 코팅(dip coating) 법을 이용하여 이보다 입자 크기가 작은 50 nm인 콜로이드 입자층을 도입할 경우, 수직 방향의 배열을 이루기보다는 두 가지 콜로이드 입자가 섞여 있는 단층 구조를 이루게 될 가능성이 많다. That is, when a colloidal particle layer having a smaller particle size of 50 nm is introduced on a uniform colloidal monolayer structure having a particle size of 100 nm by using a normal dip coating method, two kinds of colloidal particle layers having smaller particle sizes are introduced rather than forming a vertical arrangement. It is likely to form a monolayer structure in which colloidal particles are mixed.

본 발명에서는 기판에 균일한 크기를 가지는 콜로이드 입자의 단층을 형성한 후 평판 스탬핑을 적용함으로써 상기와 같은 문제점을 해결하여 균일한 크기의 입자층 위에 작은 콜로이드 입자가 부착되도록 한데 그 기술구성상의 특징이 있는 것이다.In the present invention solves the above problems by forming a single layer of colloidal particles having a uniform size on the substrate and then applying a flat plate stamping so that the small colloidal particles are attached to the uniform size of the particle layer has the characteristics of the technical configuration will be.

마지막으로 제 4 단계는 상기 3 단계에서 양전하 또는 음전하가 전이된 콜로이드 입자가 부착된 기판을, 상기 2 단계에서 사용된 콜로이드 입자보다 크기가 작은 콜로이드 입자가 분산된 용액에 침지하여, 큰 콜로이드 입자의 표면 상부에 작은 콜로이드 입자를 부착시키는 단계이다.Finally, the fourth step is immersed in a solution in which colloidal particles having a smaller size than the colloidal particles used in the second step is dispersed in a solution in which the colloidal particles in which the positive or negative charges are transferred in the third step are dispersed. It is a step of attaching small colloidal particles on the upper surface.

즉, 본 발명에서 달성하고자 하는 점진적 굴절률 분포 특성을 보이는 반사 방지막을 제조하기 위한 콜로이드 다중 입자층 구조를 구현하기 위해 앞서 기판에 부착한 콜로이드 입자보다 작은 콜로이드 입자를 선택적으로 부착시킨다.That is, colloidal particles smaller than the colloidal particles attached to the substrate are selectively attached to implement a colloidal multi-particle layer structure for manufacturing an antireflection film having a progressive refractive index distribution characteristic to be achieved in the present invention.

이때, 사용되는 콜로이드 입자는 기판에 부착된 콜로이드 입자와 동일한 전하를 가지는 것을 사용하며, 입자의 크기는 이보다 작은 것을 사용한다. 이때 사용하는 입자의 크기 선택은 반사 방지를 목적으로 하는 광파장대에 따라 달라지는데, 보통 표면 요철 크기의 2.5 배 정도의 광파장 영역부터 반사 방지 효과가 나타나기 때문에 이에 따라 조절 가능하다. 예를 들어 160 nm 크기의 입자를 쓰는 경우 가시광선 영역인 약 400 nm부터 반사 방지 효과를 기대할 수 있으며, 위 쪽에 다층으로 부착되는 작은 크기의 입자들은 160 nm 보다 크기가 작으면 더욱 점진적인 굴절율 분포를 가질 수 있도록 선택할 수 있다. At this time, the colloidal particles used are those having the same charge as the colloidal particles attached to the substrate, the size of the particles used is smaller than this. At this time, the size of the particles used depends on the optical wavelength band for the purpose of anti-reflection, and can be adjusted accordingly since the anti-reflective effect appears from the optical wavelength region of about 2.5 times the surface irregularities. For example, when using particles of 160 nm size, anti-reflective effect can be expected from about 400 nm, which is the visible light region. Smaller particles attached in multiple layers on the upper side have a more gradual refractive index distribution when smaller than 160 nm. You can choose to have one.

즉, 다층 구조를 제조한 후에 요철 하나의 종횡비(aspect ratio)가 광투과도에 영향을 미치는데, 입자 층 수가 많아져서 전체 종횡비가 커질수록 광투과도가 증가할 것이므로, 입자의 크기는 이에 따라 조절가능하다.That is, after manufacturing the multilayer structure, the aspect ratio of one unevenness affects the light transmittance. Since the number of particle layers increases, the light transmittance will increase as the overall aspect ratio increases, so that the particle size can be adjusted accordingly. Do.

본 발명에서 콜로이드 다중 입자층 구조를 가지는 반사 방지막은 2층 또는 그 이상의 층으로 적층시킬 수 있으며, 상기 평판형 스탬프로 콜로이드 입자의 표면 상부에 부분적으로 콜로이드 입자가의 전하와 반대 전하를 도입한 후 작은 크기의 입자를 가지는 콜로이드 입자가 분산된 용액에 침지시키는 단계를 반복 수행함으로써 가능하다. 일례로서 2중으로 적층시켜서 제조된 반사 방지막은 전자 현미경으로 관찰할 경우 마치 눈사람과 같은 모양으로 보여지기도 한다[첨부도면 도 4a 참조]. In the present invention, the anti-reflection film having a colloidal multi-particle layer structure may be laminated in two or more layers. This is possible by repeating the step of immersing the colloidal particles having particles of size in a dispersed solution. As an example, an anti-reflection film prepared by laminating in two layers may look like a snowman when viewed with an electron microscope (see FIG. 4A).

상기와 같이 제조된 본 발명의 반사 방지막은 기존의 광 리소그라피를 이용하여 제조된 미세 요철 구조와는 조금 다른 구조를 띄게 되나, 광 투과도에 있어서는 유사한 특성을 나타낸다. 예를 들어, 2중층으로 제조한 경우 눈사람 모양과 같이 크기가 다른 두 개의 콜로이드 입자층 구조를 개별화 시켜서 생각하면, 기존의 광 리소그라피를 이용하여 제조된 미세 요철 구조의 측면으로 절단하여 관찰시, 미세 요철 구조의 하부(요철 구조의 철(凸)부에 해당하는 하부)와 본 발명의 입자 크기가 큰 콜로이드 입자 해당 부분이 동일하게 작용되고, 반대로 기존의 미세 요철 구조의 상부(요철 구조의 철(凸)부에 해당하는 상부)와 본 발명의 입자 크기가 작은 콜로이드 입자 해당 부분이 동일하게 작용하게 되어, 점진적인 굴절률을 가지는 구조와 동일한 원리로 작용하게 된다.The anti-reflection film of the present invention prepared as described above has a slightly different structure from the fine concavo-convex structure manufactured by using conventional optical lithography, but exhibits similar characteristics in light transmittance. For example, in the case of manufacturing the double layer, when considering the two colloidal particle layer structures having different sizes, such as the shape of a snowman, when viewed by cutting to the side of the fine concavo-convex structure manufactured by using conventional optical lithography, The lower part of the structure (the lower part corresponding to the iron part of the uneven structure) and the colloidal particle corresponding part having the larger particle size of the present invention work in the same manner, and the upper part of the existing fine uneven structure (the iron of the uneven structure) The upper part corresponding to the part)) and the corresponding part of the colloidal particles having a small particle size of the present invention act in the same manner, thereby acting on the same principle as the structure having a gradual refractive index.

다시 말하면, 사용되는 콜로이드 입자 크기에 따라 일반적인 광 리소그라피를 이용하여 제작한 미세 요철와 같이 공기층과 요철 구조가 점지 구조 기판에 수직 방향으로 작은 크기의 콜로이드 입자가 도입된 것이, 결과적으로 막 전체에 점진적 굴절률 분포를 유도하게 된 결과이다. In other words, the air layer and the concave-convex structure have a small size of colloidal particles introduced in the direction perpendicular to the branched structure substrate, such as fine concavo-convex fabricated using general optical lithography, depending on the colloidal particle size used. This results in a distribution.

두 콜로이드 입자 간에 부여된 이종(異種) 전하는 상기 두 콜로이드 입자의 정전기적 풀 역할을 하므로, 이렇게 제조된 반사 방지막은 여러 번의 흡식 공정을 거치고 나서도 안정한 상태를 유지하게 된다.Since the heterogeneous charge imparted between the two colloidal particles serves as an electrostatic pool of the two colloidal particles, the anti-reflection film thus prepared remains stable even after undergoing multiple suction processes.

이렇게 형성된 구조의 미세 형상은 주사 전자 현미경(scanning electron microscopy, SEM)이나 원자힘 현미경(atomic force microscopy, AFM) 등을 사용하 여 분석 할 수 있으며, 저비용으로 쉽게 점진적 굴절률 분포를 갖는 고효율 반사 방지막을 제조할 수 있어, 무반사 코팅처리를 필요로 하는 광학 소자, 반도체 소자, 태양 전지, 광통신용 및 디스플레이용 소자, 미세 전기 기계 시스템(micro electro mechanical system)등의 기술 분야에 적용할 수 있다.The microstructure of the structure thus formed can be analyzed using scanning electron microscopy (SEM) or atomic force microscopy (AFM), and it is possible to obtain a highly efficient antireflection film having a gradual refractive index distribution easily and at low cost. It can be manufactured and applied to the technical fields, such as an optical element, a semiconductor element, a solar cell, an optical communication and display element, and a micro electro mechanical system which require an anti-reflective coating process.

이하 본 발명을 실시예에 의거하여 구체적으로 설명하겠는바, 본 발명이 다음 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples, but the present invention is not limited by the following Examples.

실시예 1 : 콜로이드 다중 입자층 구조를 가지는 반사 방지막의 제조Example 1 Preparation of an Anti-Reflection Film Having a Colloidal Multi-Particle Layer Structure

제 1 단계 : 기판의 최외각에 양전하의 부여First step: impart a positive charge to the outermost surface of the substrate

양전하를 가지는 고분자 전해질로서 폴리(알릴아민하이드로클로라이드)를 사용하고, 음전하를 가지는 고분자 전해질로서 폴리(스타이렌 설포네이트)를 사용하였다. 상기 고분자 전해질을 수용액 상태(농도: 1 ㎎/㎖, 0.5 M의 NaCl을 포함)로 준비한 후 기판(유리기판)을 침지하여 기판 표면에 한 층씩(Layer by Layer) 흡착시키되, 기판의 최외각은 양전하로 하전되도록 하였다.Poly (allylamine hydrochloride) was used as a positively charged polymer electrolyte and poly (styrene sulfonate) was used as a negatively charged polymer electrolyte. After preparing the polymer electrolyte in an aqueous solution (concentration: 1 mg / ml, containing 0.5 M NaCl), the substrate (glass substrate) was immersed and adsorbed one by one on the surface of the substrate. Charged to a positive charge.

제 2 단계 : 음전하를 가지는 입자의 크기가 큰 콜로이드 입자의 부착Second Step: Attachment of Colloidal Particles with Large Size of Particles with Negative Charges

상기 양전하가 부여된 기판을 평균 입자의 크기가 균일한 크기(100 nm, 200 nm)를 가지는 폴리스티렌 콜로이드 입자가 분산된 수용액 안에 1 시간동안 침지하여 입자 크기가 균일한 콜로이드 입자를 단층으로 부착시켰다.The positively charged substrate was immersed in an aqueous solution in which polystyrene colloidal particles having a uniform average particle size (100 nm, 200 nm) were dispersed for 1 hour to attach the colloidal particles having a uniform particle size in a single layer.

첨부도면 도 2는 사용된 콜로이드의 크기 변화에 따른 광 투과 변화 결과로 서, 콜로이드 입자를 코팅하지 않은 유리판(a), 입자크기가 100 nm인 콜로이드 입자가 부착된 유리판(b) 및 입자크기가 200 nm인 콜로이드 입자가 부착된 유리의 광 투과 결과를 나타낸다. 2 is a glass plate (a) without coating colloidal particles, a glass plate with colloidal particles having a particle size of 100 nm (b), and a particle size as a result of the light transmission change according to the size change of the colloid used. The light transmission result of the glass with colloidal particle which is 200 nm is shown.

상기 도 2에 의하면, (b)의 경우는 거의 전체 가시광선 영역에서 투명한 막이 형성되었음을 알 수 있고, (c)의 경우는 단파장 영역에서의 강한 광산란으로 인해 약간 파란 빛의 유백광을 띰을 알 수 있다. 그러나, (b)와 (c)의 경우 모두 평균적으로 약 4 % 이상의 광투과도 증가를 나타내었고, 사용된 콜로이드의 크기가 커질수록 단파장에서의 광산란이 현저해져 최대 광 투과율을 보이는 파장이 장파장 영역으로 이동하는 결과를 나타냄을 알 수 있다.According to FIG. 2, in the case of (b), it can be seen that a transparent film was formed in almost the entire visible light region, and in (c), it was found that the milky light of a slightly blue color was due to strong light scattering in the short wavelength region. Can be. However, in the case of (b) and (c), the light transmittance increased by about 4% or more on average, and as the colloid size used increased, light scattering at short wavelength became more pronounced, and the wavelength showing the maximum light transmittance was changed to the longer wavelength region. It can be seen that the result of the movement.

이는 단순히 사용된 콜로이드 입자의 크기를 변화시킴으로써 반사 방지의 목적이 되는 파장을 조절할 수 있음을 나타내는 결과이다.This is a result indicating that the wavelength for the purpose of antireflection can be adjusted by simply changing the size of the colloidal particles used.

첨부도면 도 3a는 크기가 100 nm인 콜로이드 입자가 부착된 기판의 주사 전자 현미경(SEM)사진을 나타낸 것이고, 첨부도면 도 3b는 광투과 특성을 나타낸 것으로, 각각의 콜로이드 입자들 간에 정전기적 척력이 작용하므로, 콜로이드 입자들은 어느 정도 간격(102ㅁ 5 nm)을 두고 떨어져 있음을 알 수 있다. 상기 도 3b에서 (a)는 콜로이드 입자가 미부착된 유리 기판, (b)는 입자 크기가 100 nm인 콜로이드 입자가 단층으로 일면에 형성된 기판, (c)는 입자 크기가 100 nm인 콜로이드 입자가 단층으로 양면에 형성된 기판의 광 투과 스펙트럼을 각각 나타낸 것이다.FIG. 3A shows a scanning electron microscope (SEM) image of a substrate having a colloidal particle having a size of 100 nm, and FIG. 3B shows light transmission characteristics, and electrostatic repulsive force between each colloidal particle is shown. As it works, it can be seen that the colloidal particles are spaced to some extent (102 W 5 nm). In FIG. 3B, (a) is a glass substrate without colloidal particles, (b) is a substrate having colloidal particles having a particle size of 100 nm on a single layer, and (c) is a single layer of colloidal particles having a particle size of 100 nm. The light transmission spectra of the substrates formed on both surfaces are shown, respectively.

이 콜로이드 입자 간 간격은 막 전체에서 일정하게 나타나고, 기판에 콜로이 드 입자의 흡착 시간을 1 시간 정도로 적절히 조절함으로써 콜로이드 입자들 간의 뭉침현상이나 다층 구조가 나타나지 않도록 하였다. The spacing between the colloidal particles is uniform throughout the film, and by adjusting the adsorption time of the colloidal particles on the substrate as appropriate for about 1 hour, the aggregation phenomenon and the multi-layer structure between the colloidal particles do not appear.

이 단계에서 콜로이드 입자가 기판에 단층으로 부착되는 공정이 끝나면, 막의 표면 전하가 양전하에서 음전하로 반전되므로, 더 이상의 다층 구조의 흡착은 일어나지 않는다. When the colloidal particles adhere to the substrate in a single layer at this stage, the surface charge of the film is reversed from positive to negative charges, so that no adsorption of the multi-layered structure occurs.

이렇게 형성된 막의 광 투과도는 보통의 유리 기판에 비해 약 4% 정도의 증가를 보였으며, 기판의 양쪽에 이러한 반사방지 처리를 하였을 경우 약 2.5% 정도의 추가적인 증가를 보였다. The light transmittance of the thus formed film was increased by about 4% compared to a normal glass substrate, and when the antireflection treatment was applied to both sides of the substrate, an additional increase of about 2.5% was shown.

제 3 단계 : 콜로이드 입자의 표면 상부에 평판 스탬핑에 의한 양전하 도입Third step: introducing positive charges by stamping a plate on the surface of the colloidal particles

먼저, 폴리디메틸실록산(PDMS)으로 구성된 평판 형태의 스탬프를 제조하였으며, 산소 플라즈마 공정(35 W, 200 mTorr)을 도입하여 10 ~ 30 분간 처리하여 소수성 스탬프 표면을 산소 분자의 도입으로 친수화 시켰다. First, a stamp in the form of a flat plate made of polydimethylsiloxane (PDMS) was prepared, and an oxygen plasma process (35 W, 200 mTorr) was introduced and treated for 10 to 30 minutes to hydrophilize the surface of the hydrophobic stamp by introduction of oxygen molecules.

상기와 같이 친수화처리된 PDMS 스탬프를 양전하를 갖는 고분자 전해질(PAH)이 1 ㎎/1 ㎖ 농도로 용해된 수용액 내에 약 1시간 동안 침지하여 스탬프 표면에 양전하를 도입시켰다.The hydrophilized PDMS stamp was immersed in an aqueous solution in which a positively charged polymer electrolyte (PAH) was dissolved at a concentration of 1 mg / 1 ml for about 1 hour to introduce a positive charge to the surface of the stamp.

상기 양전하가 도입된 PDMS 스탬프를 상기 제 2 단계에서 제조된 콜로이드 입자가 단층으로 부착된 막에 접촉시켜 스탬핑하였다. The positive charge-introduced PDMS stamp was stamped by contacting the colloidal particles prepared in the second step in contact with the monolayer attached film.

제 4 단계 : 음전하를 가지는 입자의 크기가 작은 콜로이드 입자의 부착Fourth Step: Attachment of Colloidal Particles with Small Charged Particles

상기 제 3 단계의 스탬핑 공정이 끝난 기판을 평균 입자의 크기가 50 nm으로 균일한 크기인 폴리스티렌 콜로이드 입자가 분산된 수용액 안에 1 시간 동안 침지하여, 상기 양전하가 도입된 입자 크기가 100 nm인 콜로이드 입자의 표면 상부에 부착시켰다.The substrate after the third step stamping process is immersed in an aqueous solution in which polystyrene colloidal particles having a uniform average particle size of 50 nm are dispersed for 1 hour, and the colloidal particle having a particle size of 100 nm having the positive charge introduced therein is introduced. Attached to the top of the surface.

상기 제 3 단계의 스탬핑 공정이 끝난 후 상기 100 nm 각각의 콜로이드 입자들은 PDMS 스탬프와 접촉한 상부 부분만 PAH 양전하가 전이되어 윗부분만 양전하를 띠게 되고, 나머지 부분들은 여전히 콜로이드 고유의 음전하를 띠게 되기 때문에, 이후에 작은 콜로이드를 흡착시켰을 경우 이 윗부분의 양전하 부분에만 콜로이드가 선택적으로 부착되게 된다.After the third stamping process, the colloidal particles of each of the 100 nm have a positive charge on the upper portion of the colloidal particles in contact with the PDMS stamp, so that only the upper portion of the colloidal particles remains negatively charged. If the small colloid is adsorbed afterwards, the colloid is selectively attached only to the positively charged portion of the upper portion.

도 4a는 크기가 다른 콜로이드 입자가 이중층을 형성하여 눈사람 모양으로 보이는 주사 전자 현미경(SEM) 사진을 나타낸 것이고, 도 4b는 콜로이드 입자가 미부착된 유리 기판(a), 콜로이드 입자층이 이층 구조로 일면에 형성된 기판의 광투과 스펙트럼(b) 및 콜로이드 입자층이 이층 구조로 양면에 형성된 기판의 광투과 스펙트럼(c)이다.FIG. 4a shows a scanning electron microscope (SEM) image in which colloidal particles having different sizes form a snowman shape by forming a double layer, and FIG. 4b shows a glass substrate (a) without colloidal particles, and the colloidal particle layer having a two-layer structure. The light transmission spectrum (b) and the colloidal particle layer of the formed substrate are the light transmission spectrum (c) of the substrate formed on both surfaces in a two-layer structure.

실시예 2 : 염농도에 따른 콜로이드 입자간 간격 조절Example 2 adjusting the spacing between colloidal particles according to salt concentration

기판에 콜로이드 입자를 흡착시키기 위해 먼저 두 가지의 고분자 전해질을 이용하여 기판상에 막을 형성시킬 때, 각각의 고분자 전해질 수용액에 포함되는 염(salt)의 양을 조절함으로써, 콜로이드 간 간격을 조절할 수 있었다.In order to adsorb colloidal particles on the substrate, when forming a film on the substrate using two kinds of polymer electrolytes, the spacing between colloids could be controlled by controlling the amount of salt contained in each of the polymer electrolyte solutions. .

도 5는 이러한 염(NaCl)의 양이 1 M 수용액일 때와 2 M 수용액일 때의 콜로 이드 입자간 거리 변화를 나타낸 단층 구조의 주사 전자 현미경(SEM)사진으로서, (a)는 1 M NaCl, (b)는 2M NaCl을 나타낸다. 수용액 상의 NaCl 농도가 높아질수록 콜로이드 입자 간 간격이 줄어들며, 표면에 부착되는 콜로이드 입자의 양이 많아짐을 알 수 있다. FIG. 5 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of a monolayer structure showing the change in distance between colloid particles when the amount of such salt (NaCl) is in a 1 M aqueous solution and a 2 M aqueous solution, and (a) is 1 M NaCl. , (b) represents 2M NaCl. As the NaCl concentration in the aqueous solution increases, the gap between colloidal particles decreases, and the amount of colloidal particles attached to the surface increases.

상술한 바와 같이, 본 발명은 여러 가지 크기의 고분자 콜로이드를 크기가 큰 것에서부터 차례대로 적층하여 제조한 반사 방지막으로서, 콜로이드 입자층 구조간의 접착력을 증가시키기 위해서, 이종 전하를 갖는 고분자 전해질에 침지한 평판형 스탬프를 이용하여 콜로이드 입자의 표면 상부에만 선택적으로 콜로이드 입자와 반대 전하를 도입함으로써 콜로이드 입자의 적층을 가능하게 하였다.As described above, the present invention is an antireflection film prepared by stacking polymer colloids of various sizes in order from large to large, and in order to increase adhesion between colloidal particle layer structures, a plate immersed in a polymer electrolyte having heterogeneous charges. The use of a stamp allows the stacking of colloidal particles by selectively introducing the opposite charge with the colloidal particles only on the upper surface of the colloidal particles.

본 발명의 제조방법은 기존의 광 간섭 리소그라피를 사용한 방법에 비하여 간단한 방법으로 표면 미세 구조를 필요로 하는 반사 방지막을 용이하게 제조할 수 있도록 한다.The manufacturing method of the present invention makes it possible to easily produce an anti-reflection film that requires a surface microstructure in a simple manner as compared with the conventional method using optical interference lithography.

또한, 기판에 도입되는 콜로이드 입자의 크기와 도입되는 층 수, 기저 막 형성시의 고분자 전해질 수용액 상의 염의 농도 등을 조절함으로써 반사 방지 목적이 되는 광 파장 영역을 쉽게 조절할 수 있다. 또한 곡률을 갖는 표면 및 이를 포함한 대표면적 반사 방지막의 제조에도 모두 적용이 용이한 방법이다. In addition, by adjusting the size of the colloidal particles introduced into the substrate, the number of layers introduced, the concentration of the salt on the aqueous polymer electrolyte solution at the time of forming the base film, and the like, the light wavelength region for the purpose of antireflection can be easily adjusted. In addition, it is a method that is easy to apply both to the production of a surface having a curvature and a representative surface antireflection film including the same.

본 발명의 반사 방지막은 발광 소자, 수광 소자, 광도파로 및 광섬유 등에 이르는 대부분의 반사 방지막이 요구되는 광학계 및 광통신 시스템에 폭넓게 적용 될 뿐만 아니라 태양전지, 디스플레이용 소자 등등 그 응용 분야가 매우 크다고 할 수 있다. The anti-reflection film of the present invention is not only widely applied to optical systems and optical communication systems that require most anti-reflection films such as light emitting devices, light receiving devices, optical waveguides, and optical fibers, but also has a large application field such as solar cells and display devices. have.

Claims (7)

기판 상부에,On top of the substrate, 상기 기판과 반대의 전하로 하전되어 있으며 입자 크기가 균일한 콜로이드 입자(1)층과, A layer of colloidal particles (1) charged with charge opposite to the substrate and having a uniform particle size, 상기 콜로이드 입자(1)와 반대의 전하로 하전되어 있으며 상기 콜로이드 입자(1) 보다 크기가 작은 콜로이드 입자(2)층이,A layer of colloidal particles (2) which are charged with a charge opposite to the colloidal particles (1) and smaller in size than the colloidal particles (1), 상기 기판과 수직방향으로 적층되어 다중 입자층 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 점진적인 굴절률 분포를 갖는 반사 방지막.The anti-reflection film having a gradual refractive index distribution, characterized in that it has a multi-particle layer structure stacked in a vertical direction with the substrate. 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 콜로이드 입자는 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 실리카(SiO2), 이산화티탄(TiO2), 금(Au), 은(Ag) 및 실리콘(Si) 중에서 선택된 입자인 것을 특징으로 하는 점진적인 굴절률 분포를 갖는 반사 방지막.The method of claim 1, wherein the colloidal particles are particles selected from polystyrene, polymethyl methacrylate, silica (SiO 2 ), titanium dioxide (TiO 2 ), gold (Au), silver (Ag), and silicon (Si). An antireflection film having a gradual refractive index distribution. 고분자 전해질 용액에 기판을 반복 침지하여 기판 표면에 양전하 또는 음전 하를 도입하는 제 1 단계;Repeating immersing the substrate in the polymer electrolyte solution to introduce a positive or negative charge on the surface of the substrate; 상기 양전하 또는 음전하가 도입된 기판을, 균일한 크기를 가지고 있고 기판과는 반대 전하를 띠고 있는 콜로이드 입자가 분산된 용액에 침지하여 상기 콜로이드 입자를 기판에 부착시키는 제 2 단계;Attaching the colloidal particles to the substrate by immersing the substrate into which the positive or negative charges are introduced, in a solution in which colloidal particles having a uniform size and having a charge opposite to the substrate are dispersed; 상기 2 단계에서 기판에 부착된 콜로이드 입자의 표면 상부에 평판형 스탬프를 사용하여 콜로이드 입자와 반대의 전하를 전이시키는 제 3 단계; 및A third step of transferring charge opposite to the colloidal particles by using a flat stamp on the surface of the colloidal particles attached to the substrate in the second step; And 상기 3 단계에서 양전하 또는 음전하가 전이된 콜로이드 입자가 부착된 기판을, 상기 2 단계에서 사용된 콜로이드 입자보다 크기가 작은 콜로이드 입자가 분산된 용액에 침지하여, 큰 콜로이드 입자의 표면 상부에 작은 콜로이드 입자를 부착시키는 제 4 단계The substrate on which the colloidal particles having positive or negative charges are transferred is attached to the substrate in which the colloidal particles smaller in size than the colloidal particles used in the second step are dispersed, so that the small colloidal particles are placed on the surface of the large colloidal particles. 4th step of attaching 를 포함하는 것임을 특징으로 하는 점진적인 굴절률 분포를 갖는 반사 방지막의 제조방법.Method of producing an anti-reflection film having a gradual refractive index distribution, characterized in that it comprises a. 제 4 항에 있어서, 상기 제 2 단계 내지 제 4 단계를 반복 수행하여 다중의 콜로이드 입자층을 형성시키는 것을 특징으로 하는 점진적인 굴절률 분포를 갖는 반사 방지막의 제조방법.5. The method of claim 4, wherein the second to fourth steps are repeated to form a plurality of colloidal particle layers. 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 단계에서 양전하를 가지는 고분자는 함질소 고 분자인 것임을 특징으로 하는 점진적인 굴절률 분포를 갖는 반사 방지막의 제조방법.5. The method of claim 4, wherein the polymer having a positive charge in the first step is a nitrogen-containing high molecule. 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 단계에서 음전하를 가지는 고분자는 카르복시산기, 술폰산기, 질산기 또는 인산기를 함유하는 고분자인 것임을 특징으로 하는 점진적인 굴절률 분포를 갖는 반사 방지막의 제조방법.The method of claim 4, wherein the negatively charged polymer in the first step is a polymer containing a carboxylic acid group, a sulfonic acid group, a nitric acid group, or a phosphoric acid group.
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