KR101487102B1 - 유리 기판 구조물의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
유리 기판 구조물의 제조 방법에 있어서, 수소 실세스퀴옥산(HSQ) 수지, 나노 크기의 평균 직경을 갖는 제1 실리카 입자를 포함하는 실리카 비드들 및 용매를 포함하는 혼합액을 형성한다. 상기 혼합액을 이용하여, 유리 기판의 상부 표면에 예비 코팅막을 형성한 후, 상기 예비 코팅막을 열처리하여, 상기 유리 기판의 상부 표면에 광산란 패턴을 구비한 코팅막을 형성한다.
Description
본 발명은 유리 기판 구조물의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다양한 스펙트럼을 갖는 광에 대하여 광산란 효과를 갖는 유리 기판 구조물의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 태양 전지 및 유기 발광소자와 같은 전자 기기가 개선된 효율을 갖도록 많은 연구가 진행되고 있다.
특히, 광학 소자의 경우 광산란 효과 또는 광추출 효과를 개선하기 위한 상기 광학 소자의 표면에 다양한 패턴을 형성하기 위한 다양한 방법이 시도되고 있다. 상기 다양한 패턴을 형성하기 위하여 추가적으로 패턴 형성 공정이 요구되고 있다.
특히, 대한민국 공개특허번호 제10-2012-0098173호에서는 티타늄 산화물 소재를 이용하여 스크린 프린팅 공정으로 통하여 패턴을 형성하는 방법이 개시되어 있다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 감안한 것으로써, 본 발명의 일 목적은 상대적으로 단순한 공정을 통하여 유리 기판 표면에 광산란 패턴을 형성할 수 있는 유리 기판의 제조 방법을 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 유리 기판 구조물의 제조 방법에 있어서, 수소 실세스퀴옥산(HSQ) 수지, 나노 크기의 평균 직경을 갖는 제1 실리카 입자를 포함하는 실리카 비드들 및 용매를 포함하는 혼합액을 형성한다. 상기 혼합액을 이용하여, 유리 기판의 상부 표면에 예비 코팅막을 형성한 후, 상기 예비 코팅막을 열처리하여, 상기 유리 기판의 상부 표면에 광산란 패턴을 구비한 코팅막을 형성한다. 여기서, 상기 실리카 비드들은 마이크로 단위의 평균 직경을 갖는 제2 실리카 입자들을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제1 실리카 입자들은 제1 평균 직경을 갖는 실리카 입자들 및 상기 제1 평균 직경보다 2배 이상 큰 제2 평균 직경을 갖는 실리카 입자들을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 예비 코팅막을 열처리하는 단계는 450°C 내지 600°C의 온도에서 30분 내지 2시간 동안 수행될 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 코팅막은 가시광선 전체 영역 내에서 30% 이상의 광산란도를 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 유리 기판 및 상기 코팅막은 상호 동일한 굴절율을 가지며, 실리콘 산화물로 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 예비 코팅막에 대하여 자외선을 조사하여 상기 예비 코팅막을 전처리할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 코팅막에 대하여 SAM(Self Assembled Monolayer) 코팅을 통하여 소수성 처리할 수 있다.
상술한 유리 기판 구조물의 제조 방법에 따르면, 나노 크기의 평균 직경을 갖는 제1 실리카 입자를 포함하는 실리카 비드 및 수소 실세스퀴옥산을 포함하는 혼합액으로 유리 기판 상에 예비 코팅막을 형성하고 상기 예비 코팅막을 열처리하여 광산란 패턴이 구비된 코팅막을 형성할 수 있다. 따라서, 상기 광산란 패턴을 구비한 코팅막을 형성하기 위한 공정이 상대적으로 단순하다.
특히, 상기 예비 코팅막을 열처리하는 공정에서, 수소 실세스퀴옥산 내부의 수소 원자가 제거되고 실리카 물질이 형성되며, 상기 실리카 물질은 실리카 비드들과 불규칙적으로 혼합된다. 이로써 상기 광산란 패턴이 불규칙적이고 랜덤한 형상을 가짐에 따라 상기 유리 기판 구조물이 가시 광선 전 영역의 파장에 걸쳐 우수한 광산란도를 가질 수 있다.
나아가, 상기 광산란 패턴은 구비한 코팅막은 유리 기판과 실질적으로 동일한 물질, 예를 들면 실리콘 산화물로 이루어짐에 따라 상기 코팅막 및 상기 유리 기판 사이의 굴절율 차이에 따른 난반사가 억제될 수 있다.
이로써, 상기 유리 기판 구조물이 유기 발광 소자와 같은 전자 기기에 적용될 경우, 상기 전자 기기가 개선된 광추출 효율 및 발광 효율을 가질 수 있다.
도1은 본 발명의 실시예들에 따른 유리 기판 구조물의 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2a 및 도 2b는 실시예1 및 실시예2에 따른 유리 기판 구조물을 설명하기 위한 전자 현미경 사진들이다.
도 3a 및 도 3b는 실시예1에 따라 형성된 코팅막에 대하여 소수성 처리 전(a) 및 소수성 처리 후(b)의 유리 기판 구조물에 대한 접촉각을 설명하기 위한 사진들이다.
도 4는 비교예1(bare glass) 실시예1 및 실시예2에 따른 유리 기판 구조물에 대한 광산란도를 나타낸 그래프이다.
도 5는 비교예1 내지 4에 따른 유리 기판 구조물에 대한 광산란도를 나타낸 그래프이다.
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도 4는 비교예1(bare glass) 실시예1 및 실시예2에 따른 유리 기판 구조물에 대한 광산란도를 나타낸 그래프이다.
도 5는 비교예1 내지 4에 따른 유리 기판 구조물에 대한 광산란도를 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 첨부된 도면에 있어서, 대상물들의 크기와 양은 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대 또는 축소하여 도시한 것이다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 기능, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 다른 특징들이나 단계, 기능, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
한편, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
<유리 기판 구조물의 제조 방법>
도1은 본 발명의 실시예들에 따른 유리 기판 구조물의 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 기판 구조물의 제조 방법에 따르면 먼저 혼합물을 준비한다. 상기 혼합물은 수소 실세스퀴옥산(hydrogen silsesquioxane; HSQ) 수지, 나노 크기의 평균 직경을 갖는 제1 실리카 입자를 포함하는 실리카 비드들 및 용매를 포함한다.
상기 혼합물을 제조하기 위한, 먼저, 용매에 수소 실세스퀴옥산을 첨가하여 희석액을 형성한다. 상기 수소 실세스퀴옥산은 약 10 내지 20%의 농도를 가질 수 있다. 상기 용매는 예를 들면, 알콜, 방향족 탄화수소, 알칸, 사이클릭 디메틸실록산, 케톤, 에스테르 및 글리콜 에테르 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이후, 상기 희석액에 나노 크기의 평균 직경을 실리카 입자들을 추가하고 이를 분산시켜 혼합물을 형성할 수 있다.
이때, 상기 제1 실리카 입자들은 나노 크기의 평균 직경을 가질 수 있다. 이로써 후속하는 열처리 공정에서 상기 실리카 비드 및 수소 실세스퀴옥산으로부터 전환된 실리콘 산화물이 응집하여 랜덤한 형상을 갖는 광산란 패턴을 구비하는 코팅막이 형성될 수 있다. 상기 광산란 패턴을 구비한 코팅막을 포함하는 유리 기판 구조물은 가시광선 전체 영역의 파장에서 우수한 광산란도를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 실리카 비드들은 제1 평균 직경을 갖는 실리카 입자들 및 상기 제1 평균 직경보다 2배 이상 큰 제2 평균 직경을 갖는 실리카 입자들을 포함할 수 있다. 따라서, 다양한 직경 및 넓은 편차의 산포도를 갖는 실리카 비드를 구비함으로써 후술하는 열처리한 과정에서 상기 광산란 패턴이 다양하면서 랜덤한 형상을 구비할 수 있다. 따라서, 상기 광산란 패턴을 구비한 코팅막을 포함하는 유리 기판 구조물은 가시광선 전체 영역의 파장에서 더욱 우수한 광산란도를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 실리카 비드들은 마이크로 단위의 평균 직경을 갖는 제2 실리카 입자들을 더 포함할 수 있다. 즉, 상기 실리카 비드들이 나노 단위의 평균 직경을 갖는 제1 실리카 입자들 및 마이크로 단위의 평균 직경을 갖는 제2 실리카 입자들을 포함할 수 있다. 따라서, 다양한 직경 및 넓은 편차의 산포도를 갖는 실리카 비드를 구비함으로써 후술하는 열처리한 과정에서 상기 광산란 패턴이 다양하면서 랜덤한 형상을 구비할 수 있다.
이어서, 상기 혼합물을 이용하여 유리 기판(100)의 상부 표면에 예비 코팅막(110)을 형성한다. 여기서, 상기 유리 기판(100)은 예를 들면, 이산화 규소와 같은 실리콘 산화물로 이루어질 질 수 있다.
예를 들면, 상기 유리 기판(100)의 상부 표면에 상기 혼합물을 이용하여 스핀 코팅 공정을 통하여 예비 코팅막(110)이 형성될 수 있다. 상기 혼합물을 공급하기 위하여, 상기 혼합물이 액적 형태로 상기 상부 표면에 적하할 수 있다. 이후, 상기 유리 기판(100)을 일정 속도로 회전하여 상기 유리 기판(100)의 상부 표면에 예비 코팅막이 형성될 수 있다. 이로써 상기 예비 코팅막(110)은 균일한 두께를 가질 수 있다.
이후, 상기 예비 코팅막(110)을 열처리하여, 유리 기판(100)의 상부 표면에 광산란 패턴(125)을 구비한 코팅막(120)을 형성한다.
상기 열처리 공정을 통하여 상기 예비 코팅막(110) 내에 포함된 수소 실세스퀴옥산(HSQ)로부터 수소가 분리되어 이산화 규소가 형성되고 상기 이산화 규소와 상기 실리카 비드가 상호 응집된다. 따라서, 랜덤한 형상을 갖는 광산란 패턴(125)이 구비된 코팅막(120)이 형성될 수 있다. 상기 랜덤한 형상을 갖는 광산란 패턴(125)이 구비된 코팅막(125)을 포함하는 유리 기판 구조물은 가시광선 전 영역에 걸쳐 우수한 광산란도를 가질 수 있다.
한편, 상기 유리 기판(100)이 광학 소자에 적용될 경우, 우수한 광산란 효과에 의하여 상기 광학 소자가 개선된 발광 효율 또는 광추출 효율을 가질 수 있다.
상기 예비 코팅막(110)에 대한 열처리 공정은 예를 들면, 450℃ 내지 600℃의 온도 범위에서 수행될 수 있다. 상기 열처리 공정이 450℃ 미만의 온도에 수행될 경우, 상기 수소 실세스퀴옥산(HSQ)로부터 수소가 분리되지 않을 수 있으며, 반면에, 상기 열처리 공정이 600℃ 초과의 온도에 수행될 경우, 상기 유리 기판(100)에 열충격이 가해져 상기 유리 기판(100)에 손상이 발생할 수 있다.
상기 열처리 공정은 예를 들면, 30분 내지 2시간 동안 수행될 수 있다. 상기 2시간 초과의 시간 동안 열처리 공정이 수행될 경우, 상기 유리 기판(100)에 열충격이 가해져 상기 유리 기판(100)에 손상이 발생할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 열처리 공정은 산소 분위기에 수행될 수 있다. 이로써 상기 코팅막(120)을 형성하기 위한 양호한 분위기에서 상기 열처리 공정이 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 예비 코팅막에 대하여 자외선을 조사하여 상기 예비 코팅막을 전처리하는 공정이 추가적이 수행될 수 있다. 상기 전처리 공정을 통하여 후속하는 열처리 공정을 통하여 형성된 코팅막 표면에 균열이 발생하는 것이 억제될 수 있다. 예를 들면, 상기 전처리 공정은 자외선을 이용하여 30분 내지 1시간 정도 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 코팅막에 대하여 자기 조립 단일층(self assembled monolayer) 코팅을 통하여 상기 코팅막을 소수성 처리하는 공정이 추가적이 수행될 수 있다.
상기 소수성 처리 공정에 따르면, 상기 코팅막에 대하여 자외선 처리를 통하여 상기 코팅막 표면에 히드록시기를 형성한다. 이후, 상기 코팅막을 자기조립 단일층 용액(이하, SAM 용액)에 딥핑하여, 상기 SAM 용액의 히드록시기 및 코팅막 표면의 히드록시기 중 수소와 결합하여 탈수 반응이 발생한다. 이때, 상기 코팅막 표면에 단분자막이 형성됨으로써 상기 코팅막이 소수성을 갖는다.
상기 SAM 용액의 예로는, (heptadecafluoro-1,1,2,2-tetra-hydrodecyl)trichlorosilane 이나 Cl3Si(C2H4)C8F17 와 같이 실란 계열의 물질을 들 수 이다. 상기 실란 계열의 물질은 상대적으로 낮은 표면 에너지를 가진다. 또한, 실란 계열의 물질 간에는 반데르발스 힘과 정전기력(electrostatic force)만이 작용하여, 상기 실란 계열의 물질을 이용하여 소수성 처리할 경우, 상기 소수성 처리 공정으로 인한 상기 코팅막의 표면 에너지 변화가 크게 발생하고, 상기 코팅막이 소수성을 가질 수 있다.
이로써, 상기 코팅막이 소수성을 가짐에 따라 상기 유리 기판 구조물은 우수한 방수 특성 및 방오 특성을 가질 수 있다.
<유리 기판 구조물에 대한 평가>
먼저 methyl isobutyl ketone(MIBK) 용매 10g에 hydrogen silesquioxane(HSQ) 수지 2g이 희석된 희석액을 준비하였다. 이로서 hydrogen silesquioxane(HSQ)는 22w%의 비율을 갖는다. 이후, 상기 희석액에 2.4μm, 600nm, 300nm 평균 직경을 갖는 실리카 비드를 이용하여 혼합액을 제조하였다. 여기서, 실시예 1 및 실시예2에 대한 구체적인 실리카 비드의 혼합량은 아래 표1에 개시되어 있다.
| 실시예 | 비드 (평균직경:2,400nm) |
비드 (평균직경:600nm) |
비드 (평균직경:300nm) |
| 실시예1 | 0.2g | 0.1g | 0.03g |
| 실시예2 | - | 0.1g | - |
이후, 상기 혼합액을 유리 기판 상에 스핀 코팅 공정을 통하여 예비 코팅막을 형성한다. 이후, 상기 예비 코팅막을 450℃에서 1시간 동안 열처리하여 산란막 패턴을 구비한 코팅막을 형성하였다. 이로써 유리 기판 구조물을 완성하였다.
도 2a 및 도 2b는 실시예1 및 실시예2에 따른 유리 기판 구조물을 설명하기 위한 전자 현미경 사진들이다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 실시예1에 대응되는 도 2a에 도시된 유리 기판 구조물의 표면에 광산란 패턴이 구비된 코팅막이 형성되어 있음을 확인할 수 있다. 또한, 실시예2에 해당하는 도 2b에 도시된 유리 기판 구조물의 표면에 광산란 패턴이 구비된 코팅막 또한 형성되어 있음을 확인할 수 있다.
먼저, 상기 코팅막에 대하여 10분간 자외선 처리를 통하여 상기 코팅막 표면에 히드록시기를 형성하였다. 이후, 상기 코팅막을 SAM 용액으로서 (heptadecafluoro-1,1,2,2-tetra-hydrodecyl)trichlorosilane 에 딥핑하여, 상기 SAM 용액의 히드록시기 및 코팅막 표면의 히드록시기 중 수소와 결합하여 탈수 반응이 발생시켜, 상기 코팅막 표면에 자기조립 단일막이 형성되었다. 이로써 실시예3에 해당하는 자기조립 단일막이 형성된 유리 기판 구조물이 형성되었다.
도 3a 및 도 3b는 실시예1에 따라 형성된 코팅막에 대하여 소수성 처리 전(a) 및 소수성 처리 후(b)의 유리 기판 구조물(실시예3)에 대한 접촉각을 설명하기 위한 사진들이다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 소수성 처리하기 전 코팅막에 대한 접촉각 측정 결과, 상기 코팅막은 약 17°의 낮은 접촉각을 갖는다. 따라서, 상기 코팅막은 친수성 특징을 갖는 것을 확인할 수 있다. 한편, 도 3b와 같이 소수성 처리를 한 코팅막에 대한 접촉각은 112°의 높은 접촉각을 갖는다. 따라서, 상기 코팅막이 소수성을 가짐을 확인할 수 있다.
도 4는 비교예1(bare glass) 실시예1 및 실시예2에 따른 유리 기판 구조물에 대한 광산란도를 나타낸 그래프이다.
도 4를 참조하면, 배어 유리 기판(bare glass)과 비교할 때 실시예 1 및 2에 따른 유리 기판 구조물이 가시광선 영역의 파장(370nm 내지 780nm) 전체에 걸쳐서 개선된 광산란도를 가짐을 확인할 수 있다. 상기 코팅막은 가시광선 전체 영역 내에서 30% 이상의 광산란도를 가짐을 확인할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예들에 따른 유리 기판 구조물은 가시광선 영역에 해당하는 파장 전체에 걸쳐서 우수한 광산란도를 가진다.
도 5는 비교예1 내지 4에 따른 유리 기판 구조물에 대한 광산란도를 나타낸 그래프이다.
도 5를 참조하면, 비교예1에 해당하는 배어 유리 기판(bare glass), 유리 기판 상에 티타늄 산화물 필름을 증착한 유리 기판 구조물(비교예2), 유리 기판 상에 필라 형상을 갖고 티타늄 산화물로 이루어진 패턴을 갖는 유리 기판 구조물(비교예3) 및 유리 기판 상에 필라 형상을 갖고 티타늄 산화물로 이루어진 패턴 및 상기 패턴 상에 수소 실레스뷔옥산으로 이루어진 평탄화층을 갖는 유리 기판 구조물(비교예4)에 대하여 각각 광산란도를 측정하였다.
도 5를 참조하면, 비교예1의 경우는 매우 낮은 광산란도를 갖고, 비교예2 내지 4의 경우에도 특정 파장 영역대에 한하여 개선된 광산란도를 갖는 반면에 나머지 다른 파장 영역대에는 매우 낮은 광산란도를 가짐을 확인할 수 있다.
상술한 유리 기판 구조물의 제조 방법에 따르면, 광을 흡수하여 에너지를 축적하는 태양 전지 기술, 외부로 표시광을 추출하는 표시 장치 기술 등에 응용될 수 있을 것이다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
Claims (8)
- 수소 실세스퀴옥산(HSQ) 수지, 제1 실리카 입자를 포함하는 실리카 비드들 및 용매를 포함하는 혼합액을 형성하는 단계;
상기 혼합액을 이용하여, 유리 기판의 상부 표면에 예비 코팅막을 형성하는 단계; 및
상기 예비 코팅막을 열처리하여, 상기 유리 기판의 상부 표면에, 상기 수소 실세스퀴옥산 수지 내부의 수소 원자가 제거됨으로서 형성된 실리카 물질 및 상기 실리카 비드들이 불규칙적으로 혼합된 광산란 패턴을 구비한 코팅막을 형성하는 단계를 포함하는 유리 기판 구조물의 제조 방법. - 제1항에 있어서, 상기 실리카 비드들은 제1 실리카 입자보다 큰 평균 직경을 갖는 제2 실리카 입자들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 기판 구조물의 제조 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 실리카 입자들은 제1 평균 직경을 갖는 실리카 입자들 및 상기 제1 평균 직경보다 2배 이상 큰 제2 평균 직경을 갖는 실리카 입자들을 포함하는 유리 기판 구조물의 제조 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 예비 코팅막을 열처리하는 단계는 450°C 내지 600°C의 온도에서 30분 내지 2시간 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 유리 기판 구조물의 제조 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 코팅막은 가시광선 전체 영역 내에서 30% 이상의 광산란도를 갖는 것을 특징으로 하는 유리 기판 구조물의 제조 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 유리 기판 및 상기 코팅막은 상호 동일한 굴절율을 가지며, 실리콘 산화물로 이루어진 것을 특징으로 하는 유리 기판 구조물의 제조 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 예비 코팅막에 대하여 자외선을 조사하여 상기 예비 코팅막을 전처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 기판 구조물의 제조 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 코팅막에 대하여 SAM(Self Assembled Monolayer) 코팅을 통하여 소수성 처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 기판 구조물의 제조 방법.
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| KR (1) | KR101487102B1 (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023096827A1 (en) * | 2021-11-29 | 2023-06-01 | Corning Incorporated | Method for planarizing textured glass substrates using a silicon oxide coating deposited via inkjet printing and textured glass substrates with such coatings |
| EP4231070A1 (en) * | 2022-02-16 | 2023-08-23 | Honeywell International Inc. | Fiber-to-chip coupling methods using flowable index matching materials |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11283962A (ja) * | 1997-12-23 | 1999-10-15 | Siemens Ag | ウェ―ハスタック内のアンダ―エッチドバイアもしくはスペ―ス、またはアンダ―ポリッシュド部分の検出方法 |
| KR20100112041A (ko) * | 2009-04-08 | 2010-10-18 | 부산대학교 산학협력단 | 초소수 코팅재료 및 초소수 코팅막 형성방법 |
| KR20130009704A (ko) * | 2011-07-14 | 2013-01-23 | 엘티씨 (주) | 높은 광추출 성능을 갖는 무기미립자 산란막 |
-
2013
- 2013-09-30 KR KR20130116461A patent/KR101487102B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11283962A (ja) * | 1997-12-23 | 1999-10-15 | Siemens Ag | ウェ―ハスタック内のアンダ―エッチドバイアもしくはスペ―ス、またはアンダ―ポリッシュド部分の検出方法 |
| KR20100112041A (ko) * | 2009-04-08 | 2010-10-18 | 부산대학교 산학협력단 | 초소수 코팅재료 및 초소수 코팅막 형성방법 |
| KR20130009704A (ko) * | 2011-07-14 | 2013-01-23 | 엘티씨 (주) | 높은 광추출 성능을 갖는 무기미립자 산란막 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023096827A1 (en) * | 2021-11-29 | 2023-06-01 | Corning Incorporated | Method for planarizing textured glass substrates using a silicon oxide coating deposited via inkjet printing and textured glass substrates with such coatings |
| EP4231070A1 (en) * | 2022-02-16 | 2023-08-23 | Honeywell International Inc. | Fiber-to-chip coupling methods using flowable index matching materials |
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