KR101389469B1 - 이중 구조를 이용한 복합기능 나노필름 및 그의 제조 방법 - Google Patents

이중 구조를 이용한 복합기능 나노필름 및 그의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 나방 눈(Moth eye) 구조의 돌출 형상 패턴 및 연잎(lotus leaf)의 자정(self cleaning) 패턴이 복합 형성되도록 하여 광대역의 투과율을 갖는 필름을 단순한 공정으로 제조할 수 있도록 한 이중 구조를 이용한 복합기능 나노필름 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 기판;상기 기판 표면에 형성되어 빛의 굴절율을 변화시키는 중심 돌기 및 상기 중심 돌기를 기준으로 외곽으로 갈수록 점차 높이가 작아지는 외곽 돌기들;을 포함하는 것으로 마이크로미터 단위 영역에서 중앙부의 돌기를 중심으로 외측으로 갈수록 높이가 낮아지는 돌기들이 위치되도록 하여 1차 굴절율 변화 패턴을 형성하고, 마이크로미터 단위 영역 내에 형성되는 돌기들을 나노 미터 단위로 원기둥 형상을 가지며, 단부쪽으로 길수록 포물선적으로 크기가 감소하는 형상을 갖도록 하여 2차 굴절율 변화 패턴을 형성한 것이다.

Description

이중 구조를 이용한 복합기능 나노필름 및 그의 제조 방법{Multi-functional Nano Film with Dual Structure and Method for Manufacturing the same}
본 발명은 복합기능 나노 필름에 관한 것으로, 구체적으로 나방 눈(Moth eye) 구조의 돌출 형상 패턴 및 연잎(lotus leaf)의 자정(self cleaning) 패턴이 복합 형성되도록 하여 광대역의 투과율을 갖는 필름을 단순한 공정으로 제조할 수 있도록 한 이중 구조를 이용한 복합기능 나노필름 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
화상 표시 장치는 외부광의 표면 반사에 의하여 주변의 사물이나 경치가 화면에 비치는 등의 이유로 인하여, 디스플레이되는 화면이 잘 보이지 않는 경우가 있다.
이러한 표면 반사는 디스플레이 화면이 대형화될수록, 그리고 주변이 밝을수록 더 많이 일어난다. 표면 반사가 심하게 되면 디스플레이되는 화면을 가리게 되므로, 이를 주시하고 있는 사용자는 영상을 잘 볼 수가 없으므로 큰 불편을 겪게 된다.
이러한 외부광에 의한 표면 반사를 방지하기 위하여, 화상 표시 장치의 표시 화면에 반사 방지 필름을 부착하는 방법이 제안되었다.
반사 방지 필름은 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display) 장치, 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, PDP), 일렉트로루미네슨스 디스플레이(Electro-Luminescence(EL) Display) 등과 같은 화상 표시 장치의 외부 입사광을 줄여서, 사용자가 화상 표시 장치 자체에서 나오는 빛을 선명하게 관찰할 수 있도록 하고 또한 그 기능상 보다 선명한 색상을 구현할 수 있도록 하는 특성을 갖는다.
반사 방지 필름은 크게 AG(Anti-Glare) 타입과 AR(Anti-Reflection) 타입으로 나눌 수 있다.
AG 타입은 표면에 미세한 요철 구조를 형성하여 빛의 정반사를 방지하는데, 이를 위하여 기재 필름 등의 지지체 상에 수십 ~ 수백 나노미터(nm) 크기의 미립자와 결합제 수지, 경화제 수지의 혼합물을 코팅, 도포함으로써 미세 요청 구조를 형성한다.
이러한 AG 타입의 반사 방지 필름은 비교적 가공이 쉬운 장점이 있으나, 미세한 화소의 경우에는 사용된 미립자의 크기에 따라서는 오히려 화상 품질이 저하될 수가 있다.
따라서, AG 타입의 반사 방지 필름은 화상 표시 장치에 사용하는 것이 부적합한 경우가 있는데, 특히 최근에는 작은 사이즈의 디스플레이 장치도 고해상도가 채용되고 있어서 그 적용이 더욱 어렵다.
한편, AR 타입의 반사 방지 필름은 매질의 굴절율과 두께에 따른 빛의 파장, 강도의 변화를 통한 간섭 효과를 이용하여 표면에서의 반사율을 낮춘다.
이를 위하여, AR 타입은 굴절율이 서로 다른 여러 층의 적층 구조를 갖는다.
그리고 적층 구조는 코팅된 필름의 접합, 직접 증착, 스퍼터링, 이온 도금, 이온빔 증착법 등을 방법을 이용하거나 또는 층별로 해당되는 도료를 그라비아 코팅, 마이크로그라비아 코팅, 롤 코팅, 바 코팅, 딥 코팅 등의 방법을 사용하여 형성할 수 있다.
이러한 AR 타입의 반사 방지 필름은 적층 과정에서의 손실이 크고, 단계가 많아서 양산성이 떨어지며, 가격이 비싼 문제점이 있다.
또한, 반사방지구조의 성능을 향상시키기 위해서는 연속적으로 변화되는 굴절 형태를 유도해야 하는데, 종래 기술에서는 반사방지구조의 선단의 모양을 수정하거나 포물선 또는 원추형으로 형성하는 등 모양에 경사를 주어서 굴절률이 서서히 변화하도록 다양한 연구를 진행하고 있으나, 투과 대역 확대 및 특성 향상에 한계가 있다.
본 발명은 이와 같은 종래 기술의 반사 방지 필름의 문제를 해결하기 위한 것으로, 나방 눈(Moth eye) 구조의 돌출 형상 패턴 및 연잎(lotus leaf)의 자정(self cleaning) 패턴이 복합 형성되도록 하여 광대역의 투과율을 갖는 필름을 단순한 공정으로 제조할 수 있도록 한 이중 구조를 이용한 복합기능 나노필름 및 그의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 나방 눈(Moth eye) 구조의 돌출 형상 패턴이 서로 높이가 다른 돌기들로 구성되고, 돌기들의 형상이 전체적으로는 원기둥 형상을 가지며, 단부쪽으로 갈수록 포물선 형태로 크기가 감소하는 형상을 갖도록 하여 넓은 범위의 파장에서 우수한 반사 방지 특성을 갖도록 한 이중 구조를 이용한 복합기능 나노필름 및 그의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 마이크로미터 단위 영역에서 중앙부의 돌기를 중심으로 외측으로 갈수록 높이가 낮아지는 돌기들이 위치되도록 하여 1차 굴절율 변화 패턴을 형성하고, 마이크로미터 단위 영역 내에 형성되는 돌기들을 나노 미터 단위로 원기둥 형상을 가지며, 단부쪽으로 길수록 포물선적으로 크기가 감소하는 형상을 갖도록 하여 2차 굴절율 변화 패턴을 형성한 이중 구조를 이용한 복합기능 나노필름 및 그의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 투광성 물질층을 포토리소그래피, 전자빔 리소그래피 공정으로 패터닝하고 리플로우하여 1차 굴절율 변화 패턴을 정의하고, 1차 굴절율 변화 패턴상에 나노 입자를 초음파 스프레이 분사하고 플라즈마 식각을 하는 것에 의해 나노미터 단위의 2차 굴절율 변화 패턴을 형성하여 패턴 크기 및 형상 변화가 용이하고 신뢰성 높은 제조가 가능하도록 한 이중 구조를 이용한 복합기능 나노필름 및 그의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 마이크로미터 단위의 1차 굴절율 변화 패턴 및 나노미터 단위의 2차 굴절율 변화 패턴이 형성된 기판을 템플릿으로 사용하여 몰드층을 증착하여 금형을 패터닝하고 이를 이용하여 롤투롤 임프린팅 공정으로 공정 시간을 단축하고, 단순화된 공정으로 대면적의 나노필름을 제조할 수 있도록 한 이중 구조를 이용한 복합기능 나노필름 및 그의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이중 구조를 이용한 복합기능 나노필름은 기판;상기 기판 표면에 형성되어 빛의 굴절율을 변화시키는 중심 돌기 및 상기 중심 돌기를 기준으로 외곽으로 갈수록 점차 높이가 작아지는 외곽 돌기들;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 중심 돌기와 외곽 돌기들은 마이크로 단위의 1차 굴절율 변화 패턴 영역 내에 형성되고, 1차 굴절율 변화 패턴 영역에 이웃하는 다른 1차 굴절율 변화 패턴 영역들에 동일 구조로 반복 형성되는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 마이크로 단위의 1차 굴절율 변화 패턴 영역 내에 형성되는 상기 중심 돌기와 외곽 돌기들은 각각 분리되어 나노 단위로 형성되어 2차 굴절율 변화 패턴이 되는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 중심 돌기와 외곽 돌기들은 원기둥 형상을 가지며, 단부쪽으로 갈수록 포물선 형태로 크기가 감소하는 형태인 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 중심 돌기의 높이는 750nm이고, 중심 돌기에 이웃한 1차 외곽 돌기의 높이는 500nm이고, 1차 외곽 돌기에 이웃한 2차 외곽 돌기의 높이는 250nm인 것을 특징으로 한다.
그리고 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이중 구조를 이용한 복합기능 나노필름은 마이크로 단위의 1차 굴절율 변화 패턴 영역 및 1차 굴절율 변화 패턴 영역내에 나노 단위의 2차 굴절율 변화 패턴 영역들을 갖는 기판;상기 나노 단위의 2차 굴절율 변화 패턴 영역들에 대응하여 각각 분리 형성되는 중심 돌기 및 상기 중심 돌기를 기준으로 외곽으로 갈수록 점차 높이가 작아지는 외곽 돌기들;을 포함하고, 상기 중심 돌기 및 상기 중심 돌기를 기준으로 외곽으로 갈수록 점차 높이가 작아지는 외곽 돌기들의 최상부를 가상의 선으로 연결하면, 1차 굴절율 변화 패턴 영역에 대응하여 기판 표면을 중심으로 사인파 형태가 되는 것을 특징으로 한다.
또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이중 구조를 이용한 복합기능 나노필름의 제조 방법은 기판상에 굴절율 변화 패턴 형성용 물질층을 형성하고 선택적으로 패터닝하여 굴절율 변화 패턴층을 형성하는 단계;상기 굴절율 변화 패턴층을 열처리 공정으로 리플로우시켜 반구 형태의 굴절율 변화 패턴층을 형성하는 단계;상기 반구 형태의 굴절율 변화 패턴층 표면에 나노 입자를 코팅하고, 나노 입자를 마스크로 상기 반구 형태의 굴절율 변화 패턴층을 식각하는 단계;를 포함하여, 중심 돌기 및 상기 중심 돌기를 기준으로 외곽으로 갈수록 점차 높이가 작아지는 외곽 돌기들을 형성하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 굴절율 변화 패턴 형성용 물질층은 레진 또는 레지스트를 포함하는 투광성 물질군에서 하나를 사용하고, 굴절율 변화 패턴층을 형성하기 위하여 포토리소그래피 또는 전자빔 리소그래피 공정으로 선택적으로 패터닝하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 중심 돌기 및 상기 중심 돌기를 기준으로 외곽으로 갈수록 점차 높이가 작아지는 외곽 돌기들은 마이크로 단위의 1차 굴절율 변화 패턴 영역에 형성되고, 1차 굴절율 변화 패턴 영역에 이웃하는 다른 1차 굴절율 변화 패턴 영역들에 동일 구조로 반복 형성하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 마이크로 단위의 1차 굴절율 변화 패턴 영역 내에 형성되는 상기 중심 돌기와 외곽 돌기들은 각각 분리되어 나노 단위로 형성되어 2차 굴절율 변화 패턴이 되도록 하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 나노 입자를 코팅하는 공정은, 반구 형태의 굴절율 변화 패턴층 상에 초음파 스프레이 코팅법으로 코팅하는 것을 특징으로 한다.
또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이중 구조를 이용한 복합기능 나노필름의 제조 방법은 중심 돌기 및 상기 중심 돌기를 기준으로 외곽으로 갈수록 점차 높이가 작아지는 외곽 돌기들을 갖는 기판을 준비하는 단계;상기 기판을 템플릿으로 사용하여 몰드층을 증착하는 단계;상기 패턴이 전사된 몰드층을 기판과 분리하여 롤 금형을 제작하는 단계;상기 롤 금형을 이용한 롤투롤 임프린트 공정으로 중심 돌기 및 상기 중심 돌기를 기준으로 외곽으로 갈수록 점차 높이가 작아지는 외곽 돌기들을 갖는 나노 필름을 제조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 중심 돌기와 외곽 돌기들은 원기둥 형상을 가지며, 단부쪽으로 갈수록 포물선 형태로 크기가 감소하는 형태로 형성하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 이중 구조를 이용한 복합기능 나노필름 및 그의 제조 방법은 다음과 같은 효과를 갖는다.
첫째, 나방 눈(Moth eye) 구조의 돌출 형상 패턴 및 연잎(lotus leaf)의 자정(self cleaning) 패턴이 복합 형성되도록 하여 광대역의 투과율을 갖는 나노 필름의 제조가 가능하다.
둘째, 나방 눈(Moth eye) 구조의 돌출 형상 패턴이 서로 높이가 다른 돌기들로 구성되고, 돌기들의 형상이 전체적으로는 원기둥 형상을 가지며, 단부쪽으로 갈수록 포물선 형태로 크기가 감소하는 형상을 갖도록 하여 넓은 범위의 파장에서 우수한 반사 방지 특성을 갖는다.
셋째, 마이크로미터 단위 영역에서 중앙부의 돌기를 중심으로 외측으로 갈수록 높이가 낮아지는 돌기들이 위치되도록 하여 1차 굴절율 변화 패턴을 형성하고, 마이크로미터 단위 영역 내에 형성되는 돌기들을 나노 미터 단위의 원기둥 형상을 갖도록 2차 굴절율 변화 패턴을 형성하여 넓은 범위의 파장에서 반사 방지 특성을 높인다.
넷째, 투광성 물질층의 리스그래피 패터닝 및 리플로우 공정으로 1차 굴절율 변화 패턴을 정의하고, 1차 굴절율 변화 패턴상에 나노 입자를 스프레이 분사하고 플라즈마 식각을 하는 것에 의해 나노미터 단위의 2차 굴절율 변화 패턴을 형성하여 패턴 크기 및 형상 변화가 용이하고 신뢰성 높은 제조가 가능하다.
다섯째, 마이크로미터 단위의 1차 굴절율 변화 패턴 및 나노미터 단위의 2차 굴절율 변화 패턴이 형성된 기판을 템플릿으로 사용하여 몰드층을 증착하여 금형을 패터닝하고 이를 이용하여 롤투롤 임프린팅 공정으로 공정 시간을 단축하고, 단순화된 공정으로 대면적의 나노필름을 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 이중 구조를 이용한 복합기능 나노필름 구조에 적용되는 나방 눈 구조를 나타낸 구성도
도 2는 나방 눈(Moth eye) 구조의 돌출 형상 패턴 및 연잎(lotus leaf)의 자정(self cleaning) 패턴 적용에 의한 광대역의 투과율 특성을 나타낸 구성도
도 3은 본 발명에 따른 이중 구조를 이용한 복합기능 나노필름의 구성도
도 4는 본 발명에 따른 이중 구조를 이용한 복합기능 나노필름의 굴절율 변화 패턴의 상세 구성도
도 5는 본 발명에 따른 이중 구조를 이용한 복합기능 나노필름의 파장 대역별 투과율 특성을 나타낸 그래프
도 6a내지 도 6e는 본 발명에 따른 이중 구조를 이용한 복합기능 나노필름의 제조를 위한 공정 단면도
도 7a내지 도 7c는 본 발명에 따른 롤투롤 임프린팅 공정에 적용하기 위한 금형 형성 공정을 나타낸 공정 단면도
도 8은 롤투롤 임프린팅 공정으로 이중 구조를 이용한 복합기능 나노필름의 제조 과정을 나타낸 구성도
이하, 본 발명에 따른 이중 구조를 이용한 복합기능 나노필름 및 그의 제조 방법의 바람직한 실시 예에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 이중 구조를 이용한 복합기능 나노필름 및 그의 제조 방법의 특징 및 이점들은 이하에서의 각 실시 예에 대한 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 이중 구조를 이용한 복합기능 나노필름 구조에 적용되는 나방 눈 구조를 나타낸 구성도이고, 도 2는 나방 눈(Moth eye) 구조의 돌출 형상 패턴 및 연잎(lotus leaf)의 자정(self cleaning) 패턴 적용에 의한 광대역의 투과율 특성을 나타낸 구성도이다.
본 발명은 마이크로미터 단위 영역에서 중앙부의 돌기를 중심으로 외측으로 갈수록 높이가 낮아지는 돌기들이 위치되도록 하여 1차 굴절율 변화 패턴을 형성하고, 마이크로미터 단위 영역 내에 형성되는 돌기들을 나노 미터 단위의 원기둥 형상을 갖도록 2차 굴절율 변화 패턴을 형성하는 것이다.
이를 위하여 본 발명은 나방 눈(Moth eye) 구조의 돌출 형상 패턴 및 연잎(lotus leaf)의 자정(self cleaning) 패턴을 적용한다.
도 1에서와 같은 나방과 같은 야행성 곤충의 눈이 빛의 입사각과 빛의 파장에 관계없이 빛을 반사시키지 않는다는 것을 이용하는 것으로, 나방의 눈을 전자 현미경으로 관찰한 결과 경사형의 돌기들이 정렬되어 있음을 관찰할 수 있는데, 이와 같은 돌기들은 주위의 매질로부터 기판 아래의 매질까지 순차적으로 연속적으로 변하는 경사 굴절율을 갖고 있어 반사 특성이 우수하다.
본 발명은 도 2에서와 같이 이와 같은 나방 눈(Moth eye) 구조의 돌출 형상 패턴 및 연잎(lotus leaf)의 자정(self cleaning) 패턴을 적용하여 이중 구조를 이용한 복합기능 나노필름을 제조한다.
도 3은 본 발명에 따른 이중 구조를 이용한 복합기능 나노필름의 구성도이고, 도 4는 본 발명에 따른 이중 구조를 이용한 복합기능 나노필름의 굴절율 변화 패턴의 상세 구성도이다.
본 발명에 따른 이중 구조를 이용한 복합기능 나노필름은 도 3에서와 같이, 기판 표면에 형성되어 빛의 반사를 줄이는 중심 돌기(30) 및 상기 중심 돌기를 기준으로 외곽으로 갈수록 점차 높이가 작아지는 외곽 돌기들(31a)(32a)(31b)(32b)을 포함한다.
여기서, 상기 중심 돌기(30)와 외곽 돌기들(31a)(32a)(31b)(32b)은 마이크로 단위의 1차 굴절율 변화 패턴 영역(가) 내에 형성되고, 1차 굴절율 변화 패턴 영역(가)에 이웃하는 다른 1차 굴절율 변화 패턴 영역들에 동일 구조로 반복 형성된다.
상기 중심 돌기(30) 및 상기 중심 돌기를 기준으로 외곽으로 갈수록 점차 높이가 작아지는 외곽 돌기들(31a)(32a)(31b)(32b)의 최상부를 가상의 선으로 연결하면, 1차 굴절율 변화 패턴 영역에 대응하여 기판 표면을 중심으로 사인파 형태가 되도록 한 것이다.
그리고 상기 마이크로 단위의 1차 굴절율 변화 패턴 영역(가) 내에 형성되는 상기 중심 돌기(30)와 외곽 돌기들(31a)(32a)(31b)(32b)은 각각 분리되어 나노 단위로 형성되어 2차 굴절율 변화 패턴이 된다.
그리고 상기 중심 돌기(30)와 외곽 돌기들(31a)(32a)(31b)(32b)은 원기둥 형상을 가지며, 단부쪽으로 갈수록 포물선 형태로 크기가 감소하는 형태이다.
이와 같은 중심 돌기(30)와 외곽 돌기들(31a)(32a)(31b)(32b)의 형태는 2차 굴절율 변화가 이루어지도록 한 것이다.
본 발명에 따른 일 실시 예에 의하면, 도 4에서와 같이, 중심 돌기(30)의 높이는 750nm이고, 중심 돌기에 이웃한 1차 외곽 돌기(31a)(31b)의 높이는 500nm이고, 1차 외곽 돌기에 이웃한 2차 외곽 돌기(32a)(32b)의 높이는 250nm로 형성한다.
이와 같은 중심 돌기(30)와 외곽 돌기들(31a)(32a)(31b)(32b)의 형태 및 형성 높이는 상기한 실시 예로 한정되는 것이 아니고, 1,2차 굴절율의 변화가 가능한 다른 형태 및 높이로 형성될 수 있음은 당연하다.
그리고 1차 굴절율 변화 패턴 영역(가)에 이웃하는 다른 1차 굴절율 변화 패턴 영역들의 분리 영역(나)의 크기는 반사 특성에 영향을 주는 것으로 제조 공정 단계에서 1차 굴절율 변화 패턴 영역(가)들 간의 이격 거리를 제어하는 것이 가능하다.
도 5는 본 발명에 따른 이중 구조를 이용한 복합기능 나노필름의 파장 대역별 투과율 특성을 나타낸 그래프이다.
베어 필름(bare film)과 단순 나방 눈(moth eye) 구조의 투과율 특성에 비하여 기판 표면에 형성되어 빛의 반사를 줄이는 중심 돌기(30) 및 상기 중심 돌기를 기준으로 외곽으로 갈수록 점차 높이가 작아지는 외곽 돌기들(31a)(32a)(31b)(32b)을 포함하여 1,2차 굴절율의 변화가 가능한 본 발명에 따른 복합기능 나노필름의 투과율이 넓은 대역의 파장에서 우수한 특성을 갖는 것을 알 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 이중 구조를 이용한 복합기능 나노필름의 제조 공정은 다음과 같다.
도 6a내지 도 6e는 본 발명에 따른 이중 구조를 이용한 복합기능 나노필름의 제조를 위한 공정 단면도이다.
먼저, 도 6a에서와 같이, 마이크로 단위의 1차 굴절율 변화 패턴 영역 및 1차 굴절율 변화 패턴 영역내에 나노 단위의 2차 굴절율 변화 패턴 영역들을 갖는 기판(60)상에 굴절율 변화 패턴 형성용 물질층(61)을 형성한다.
여기서, 굴절율 변화 패턴 형성용 물질층(61)은 레진, 레지스트 등의 투광성 물질을 증착하여 사용한다.
그리고 도 6b에서와 같이, 상기 굴절율 변화 패턴 형성용 물질층(61)을 포토리소그래피 또는 전자빔 리소그래피 공정으로 선택적으로 패터닝하여 굴절율 변화 패턴층(61a)을 형성한다.
여기서, 굴절율 변화 패턴층(61a)의 형성 높이가 후속 공정에서 형성되는 돌기들의 형성 높이를 결정하게 되고, 굴절율 변화 패턴층(61a)간의 이격 거리가 1차 굴절율 변화 패턴 영역(가)들 간의 이격 거리가 된다.
이어, 도 6c에서와 같이, 굴절율 변화 패턴층(61a)을 열처리 공정으로 리플로우시켜 반구 형태의 굴절율 변화 패턴층(61b)을 형성한다.
여기서, 굴절율 변화 패턴층(61a)의 리플로우 정도에 따라 빛의 굴절율을 변화시키는 중심 돌기 및 상기 중심 돌기를 기준으로 외곽으로 갈수록 점차 높이가 작아지는 외곽 돌기들의 형성 높이 및 형성 간격이 제어된다.
그리고 도 6d에서와 같이, 상기 반구 형태의 굴절율 변화 패턴층(61b) 상에 초음파 스프레이 코팅법으로 나노 입자(62)를 코팅한다.
이어, 상기 코팅된 나노 입자(62)를 마스크로 하여 반구 형태의 굴절율 변화 패턴층(61b)을 플라즈마 식각 공정으로 식각하여 중심 돌기 및 상기 중심 돌기를 기준으로 외곽으로 갈수록 점차 높이가 작아지는 외곽 돌기들(63)을 형성한다.
여기서, 상기 중심 돌기와 외곽 돌기들은 원기둥 형상을 가지며, 단부쪽으로 갈수록 포물선 형태로 크기가 감소하는 형태이다.
이와 같은 공정으로 제조된 이중 구조를 이용한 복합기능 나노필름을 대면적 및 제조 공정 시간을 단축하기 위하여 다음과 같이 롤투롤 임프린트 공정을 적용한다.
도 7a내지 도 7c는 본 발명에 따른 롤투롤 임프린팅 공정에 적용하기 위한 금형 형성 공정을 나타낸 공정 단면도이고, 도 8은 롤투롤 임프린팅 공정으로 이중 구조를 이용한 복합기능 나노필름의 제조 과정을 나타낸 구성도이다.
도 7a에서와 같이, 중심 돌기 및 상기 중심 돌기를 기준으로 외곽으로 갈수록 점차 높이가 작아지는 외곽 돌기들(71)을 갖는 기판(70)을 준비하여, 도 7b에서와 같이 기판(70)을 템플릿으로 사용하여 몰드층(72)을 증착하여 중심 돌기 및 상기 중심 돌기를 기준으로 외곽으로 갈수록 점차 높이가 작아지는 외곽 돌기들(71)이 전사되는 금형(72a)을 패터닝한다.
이와 같은 금형(72a)을 이용하여 롤투롤 임프린팅 공정으로 이중 구조를 이용한 복합기능 나노필름을 제조하여 공정 시간을 단축하고, 단순화된 공정으로 대면적의 나노필름을 제조할 수 있도록 한다.
도 8은 제작된 롤 금형을 이용하여 롤투롤 임프린트에 의한 복합기능 나노필름 제작 과정을 나타낸 것이다.
이와 같은 본 발명에 따른 이중 구조를 이용한 복합기능 나노필름 및 그의 제조 방법은 마이크로미터 단위 영역에서 중앙부의 돌기를 중심으로 외측으로 갈수록 높이가 낮아지는 돌기들이 위치되도록 하여 1차 굴절율 변화 패턴을 형성하고, 마이크로미터 단위 영역 내에 형성되는 돌기들을 나노 미터 단위로 원기둥 형상을 가지며, 단부쪽으로 길수록 포물선적으로 크기가 감소하는 형상을 갖도록 하여 2차 굴절율 변화 패턴을 형성한 것이다.
이상에서의 설명에서와 같이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 본 발명이 구현되어 있음을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 명시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구 범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
30. 중심 돌기 31a. 32a. 1차 외곽 돌기
31b. 32b. 2차 외곽 돌기

Claims (13)

  1. 기판;
    상기 기판 표면에 형성되어 빛의 굴절율을 변화시키는 중심 돌기 및 상기 중심 돌기를 기준으로 외곽으로 갈수록 점차 높이가 작아지는 외곽 돌기들;을 포함하고,
    상기 중심 돌기와 외곽 돌기들은 마이크로 단위의 1차 굴절율 변화 패턴 영역 내에 형성되고, 상기 중심 돌기와 외곽 돌기들은 각각 분리되어 나노 단위로 형성되어 2차 굴절율 변화 패턴이 되는 것을 특징으로 하는 이중 구조를 이용한 복합기능 나노필름.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 중심 돌기와 외곽 돌기들은 1차 굴절율 변화 패턴 영역 내에 형성되고, 1차 굴절율 변화 패턴 영역에 이웃하는 다른 1차 굴절율 변화 패턴 영역들에 동일 구조로 반복 형성되는 것을 특징으로 하는 이중 구조를 이용한 복합기능 나노필름.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 중심 돌기와 외곽 돌기들은 원기둥 형상을 가지며, 정면에서 볼 때 포물선 형태인 것을 특징으로 하는 이중 구조를 이용한 복합기능 나노필름.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 중심 돌기의 높이는 750nm이고, 중심 돌기에 이웃한 1차 외곽 돌기의 높이는 500nm이고, 1차 외곽 돌기에 이웃한 2차 외곽 돌기의 높이는 250nm인 것을 특징으로 하는 이중 구조를 이용한 복합기능 나노필름.
  6. 1차 굴절율 변화 패턴 영역 및 1차 굴절율 변화 패턴 영역내에 2차 굴절율 변화 패턴 영역들을 갖는 기판;
    상기 2차 굴절율 변화 패턴 영역들에 대응하여 각각 분리 형성되는 중심 돌기 및 상기 중심 돌기를 기준으로 하여 중심 돌기의 외측으로 갈수록 점차 높이가 작아지는 외곽 돌기들;을 포함하고,
    상기 중심 돌기 및 상기 중심 돌기를 기준으로 중심 돌기의 외측으로 갈수록 점차 높이가 작아지는 외곽 돌기들의 최상부를 가상의 선으로 연결하면, 1차 굴절율 변화 패턴 영역에 대응하여 기판 표면을 중심으로 사인파 형태가 되는 것을 특징으로 하는 이중 구조를 이용한 복합기능 나노필름.
  7. 기판상에 굴절율 변화 패턴 형성용 물질층을 형성하고 선택적으로 패터닝하여 굴절율 변화 패턴층을 형성하는 단계;
    상기 굴절율 변화 패턴층을 열처리 공정으로 리플로우시켜 반구 형태의 굴절율 변화 패턴층을 형성하는 단계;
    상기 반구 형태의 굴절율 변화 패턴층 표면에 나노 입자를 코팅하고, 나노 입자를 마스크로 상기 반구 형태의 굴절율 변화 패턴층을 식각하는 단계;를 포함하여, 중심 돌기 및 상기 중심 돌기를 기준으로 중심 돌기의 외측으로 갈수록 점차 높이가 작아지는 외곽 돌기들을 형성하는 것을 특징으로 하는 이중 구조를 이용한 복합기능 나노필름의 제조 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 굴절율 변화 패턴 형성용 물질층은 레진 또는 레지스트를 포함하는 투광성 물질군에서 하나를 사용하고,
    굴절율 변화 패턴층을 포토리소그래피 또는 전자빔 리소그래피 공정으로 형성하는 것을 특징으로 하는 이중 구조를 이용한 복합기능 나노필름의 제조 방법.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 중심 돌기 및 상기 중심 돌기를 기준으로 하여 중심 돌기의 외측으로 갈수록 점차 높이가 작아지는 외곽 돌기들은 1차 굴절율 변화 패턴 영역에 형성되고, 1차 굴절율 변화 패턴 영역에 이웃하는 다른 1차 굴절율 변화 패턴 영역들에 동일 구조로 반복 형성하는 것을 특징으로 하는 이중 구조를 이용한 복합기능 나노필름의 제조 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 1차 굴절율 변화 패턴 영역 내에 형성되는 상기 중심 돌기와 외곽 돌기들은 각각 분리 형성되어 2차 굴절율 변화 패턴이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 이중 구조를 이용한 복합기능 나노필름의 제조 방법.
  11. 제 7 항에 있어서, 상기 나노 입자를 코팅하는 공정은,
    반구 형태의 굴절율 변화 패턴층 상에 초음파 스프레이 코팅법으로 코팅하는 것을 특징으로 하는 이중 구조를 이용한 복합기능 나노필름의 제조 방법.
  12. 삭제
  13. 삭제
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