KR101494617B1 - 폴리에틸렌글리콜을 이용한 저굴절 반사방지막의 제조방법 - Google Patents

폴리에틸렌글리콜을 이용한 저굴절 반사방지막의 제조방법 Download PDF

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김정엽
이미재
황종희
임태영
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한국세라믹기술원
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Abstract

본 발명은, 테트라에틸오소실리케이트와, 상기 테트라에틸오소실리케이트 100중량부에 대하여 유기용매 5,000∼15,000중량를 혼합하는 단계와, 상기 테트라에틸오소실리케이트와 상기 유기용매가 혼합된 결과물에 석출이 일어나지 않게 적정(titration) 방식으로 상기 테트라에틸오소실리케이트 100중량부에 대하여 물 140∼430중량부와, 상기 테트라에틸오소실리케이트 100중량부에 대하여 산(acid) 0.7∼2.2중량부를 혼합하는 단계와, 상기 테트라에틸오소실리케이트, 상기 유기용매, 상기 물 및 상기 산(acid)이 혼합된 결과물에 폴리에틸렌글리콜을 첨가하여 코팅 용액을 형성하는 단계와, 가수분해와 축중합 반응이 일어나도록 상기 코팅 용액을 교반하면서 에이징(aging)시키는 단계와, 에이징된 코팅 용액을 목표하는 기판에 코팅하는 단계 및 코팅된 기판을 상기 폴리에틸렌글리콜이 열분해되는 온도 보다 높고 상기 기판의 유리전이점보다 낮은 온도에서 열처리하는 단계를 포함하며, 상기 폴리에틸렌글리콜은 상기 코팅 용액에 1∼5중량% 함유되게 첨가하는 것을 특징으로 하는 반사방지막의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 투과율이 높고, 저굴절율을 나타내며, 다공성을 띠는 반사방지막을 저가의 비용으로 간단하게 제조할 수 있다.

Description

폴리에틸렌글리콜을 이용한 저굴절 반사방지막의 제조방법{Manufacturing method of low refractive anti-reflection film using poly ethylene glycol}
본 발명은 반사방지막의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폴리에틸렌글리콜을 이용하여 투과율이 높고, 저굴절율을 나타내며, 다공성을 띠는 반사방지막을 제조하는 방법에 관한 것이다.
빛의 반사를 제어하는 방법에는 다음과 같은 두 가지의 방법이 있으며, 표면에 요철구조를 만들어 반사광을 산란시키는 방현성(Anti-Glare, AG) 박막 코팅 방법과 광의 간섭을 이용한 반사방지막(Anti-Reflection, AR) 코팅 방법이 있다.
반사방지막은 광학장치의 반사율을 줄이고 투과율을 높임으로써 디바이스(device)의 효율을 향상시킬 수 있는 기능성 코팅막으로써 디스플레이 장치(LCD, PDP 등), 모니터, 노트 PC(personal computer), 휴대전화, 태양전지, 광학 및 안경렌즈 분야 등에 적용되고 있다.
특히, 휴대전화에서 대형 TV(텔레비젼)까지 각종 디스플레이(display)가 발전되어 수요량이 늘어남에 따라 어디에서든지 쉽게 접할 수 있게 되었으며, 특히 광섬유의 보급, 디지털의 지상파 방송 등의 정보전달도 다양해지면서 그 용도에 맞는 디스플레이를 제조하기 위한 기술혁신이 이루어지고 있다.
일반 유리의 경우 유리의 두께에 따라 차이가 나지만, 일반적으로 유리 양면에서의 반사율이 약 8∼10%로 알려져 있다. 그러므로, 유리의 반사율을 낮추기 위한 반사방지막을 유리의 양면에 코팅하면 유리의 전체 투과율을 약 99% 이상으로 높일 수 있다.
반사방지막을 제조하기 위해 일반적으로는 고가의 건식법을 이용하여 기판에 고굴절 재료와 저굴절 재료를 번갈아 반복해서 수십 층을 코팅하여 380 ∼ 780nm의 가시광선 영역에서 반사율 1% 이하의 반사방지막을 제조한다. 반면, 유리 기판에 저굴절(n = 1.25) 단층을 코팅하여 반사율을 낮추기도 하는데 습식 코팅법을 이용하여 굴절률(n) 1.25를 갖는 저굴절 코팅층을 제조하기가 어려워서 단층 반사방지막(AR) 코팅은 적용되지 못하고 있다.
본 발명에서는 저가이고 공정이 단순한 졸-겔(sol-gel) 습식 방식을 이용하여 유리 기판 위에 단층(single layer)의 저굴절 층을 코팅하는 방법을 제시한다.
대한민국 공개특허공보 제10-2011-0041747호
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 제조 비용이 저가이고, 공정이 단순하며, 폴리에틸렌글리콜을 이용하여 투과율이 높고, 저굴절율을 나타내며, 다공성을 띠는 반사방지막을 제조하는 방법을 제공함에 있다.
본 발명은, 테트라에틸오소실리케이트와, 상기 테트라에틸오소실리케이트 100중량부에 대하여 유기용매 5,000∼15,000중량를 혼합하는 단계와, 상기 테트라에틸오소실리케이트와 상기 유기용매가 혼합된 결과물에 석출이 일어나지 않게 적정(titration) 방식으로 상기 테트라에틸오소실리케이트 100중량부에 대하여 물 140∼430중량부와, 상기 테트라에틸오소실리케이트 100중량부에 대하여 산(acid) 0.7∼2.2중량부를 혼합하는 단계와, 상기 테트라에틸오소실리케이트, 상기 유기용매, 상기 물 및 상기 산(acid)이 혼합된 결과물에 폴리에틸렌글리콜을 첨가하여 코팅 용액을 형성하는 단계와, 가수분해와 축중합 반응이 일어나도록 상기 코팅 용액을 교반하면서 에이징(aging)시키는 단계와, 에이징된 코팅 용액을 목표하는 기판에 코팅하는 단계 및 코팅된 기판을 상기 폴리에틸렌글리콜이 열분해되는 온도 보다 높고 상기 기판의 유리전이점보다 낮은 온도에서 열처리하는 단계를 포함하며, 상기 폴리에틸렌글리콜은 상기 코팅 용액에 1∼5중량% 함유되게 첨가하는 것을 특징으로 하는 반사방지막의 제조방법을 제공한다.
상기 기판은 유리 기판으로 이루어질 수 있다.
상기 유기용매는 에틸알콜, 메틸알콜 및 이소프로필알콜 중에서 선택된 1종 이상의 물질로 이루어진 것이 바람직하다.
상기 산(acid)은 질산(HNO3), 염산(HCl) 및 아세트산(CH3COOH) 중에서 선택된 1종 이상의 물질로 이루어진 것이 바람직하다.
상기 폴리에틸렌글리콜이 열분해되는 온도 보다 높고 상기 기판의 유리전이점보다 낮은 온도는 450∼600℃인 것이 바람직하다.
상기 코팅 용액의 pH는 1.5∼5인 것이 바람직하다.
에이징된 코팅 용액을 상기 기판에 50∼200nm의 두께로 코팅하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은, 테트라에틸오소실리케이트와, 상기 테트라에틸오소실리케이트 100중량부에 대하여 유기용매 5,000∼15,000중량부를 혼합하는 단계와, 상기 테트라에틸오소실리케이트와 상기 유기용매가 혼합된 결과물에 폴리에틸렌글리콜을 첨가하는 단계와, 상기 테트라에틸오소실리케이트, 상기 유기용매 및 상기 폴리에틸렌글리콜이 혼합된 결과물에 석출이 일어나지 않게 적정(titration) 방식으로 상기 테트라에틸오소실리케이트 100중량부에 대하여 물 140∼430중량부와, 상기 테트라에틸오소실리케이트 100중량부에 대하여 산(acid) 0.7∼2.2중량부를 혼합하여 코팅 용액을 형성하는 단계와, 가수분해와 축중합 반응이 일어나도록 상기 코팅 용액을 교반하면서 에이징(aging)시키는 단계와, 에이징된 코팅 용액을 목표하는 기판에 코팅하는 단계 및 코팅된 기판을 상기 폴리에틸렌글리콜이 열분해되는 온도 보다 높고 상기 기판의 유리전이점보다 낮은 온도에서 열처리하는 단계를 포함하며, 상기 폴리에틸렌글리콜은 상기 코팅 용액에 1∼5중량% 함유되게 첨가하는 것을 특징으로 하는 반사방지막의 제조방법을 제공한다.
상기 기판은 유리 기판으로 이루어질 수 있다.
상기 유기용매는 에틸알콜, 메틸알콜 및 이소프로필알콜 중에서 선택된 1종 이상의 물질로 이루어진 것이 바람직하다.
상기 산(acid)은 질산(HNO3), 염산(HCl) 및 아세트산(CH3COOH) 중에서 선택된 1종 이상의 물질로 이루어진 것이 바람직하다.
상기 폴리에틸렌글리콜이 열분해되는 온도 보다 높고 상기 기판의 유리전이점보다 낮은 온도는 450∼600℃인 것이 바람직하다.
상기 코팅 용액의 pH는 1.5∼5인 것이 바람직하다.
에이징된 코팅 용액을 상기 기판에 50∼200nm의 두께로 코팅하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의해 제조된 저굴절 반사방지막은 투과율이 높고, 저굴절율을 나타내며, 다공성의 코팅막이다.
본 발명의 저굴절 반사방지막의 제조방법에 의하면, 제조 비용이 저가이고, 공정이 단순하다는 장점이 있다.
도 1은 코팅 용액에 함유된 폴리에틸렌글리콜(PEG)의 분해를 확인하기 위하여 측정한 TG-DTA(thermogravimetric and differential thermal analysis)로써 온도에 대한 무게 변화를 나타내는 그래프이다.
도 2 내지 도 5는 폴리에틸렌글리콜(PEG)의 첨가량에 따라 제조된 SiO2막의 다공성과 입자의 군집 형태를 보여주는 FE-SEM(Field Emission Scanning Electron Microscope) 이미지이다.
도 6은 폴리에틸렌글리콜(PEG) 4중량% 함유된 코팅 용액을 사용하여 제조한 SiO2 코팅막의 단면 구조를 나타낸 FE-SEM 이미지다.
도 7은 폴리에틸렌글리콜(PEG) 1∼4중량%를 함유한 코팅 용액을 이용하여 유리 기판의 한쪽 면에 코팅하여 제조한 SiO2 코팅막의 투과율(transmittance)을 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에서는 저가이고 공정이 단순한 졸-겔(sol-gel) 습식 방식을 이용하여 기판 위에 단층(single layer)의 저굴절 반지방지막을 형성하는 방법을 제시한다.
이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 폴리에틸렌글리콜(Poly Ethylene Glycol)을 이용한 저굴절 반사방지막의 제조방법을 설명한다.
<실시예 1>
본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 폴리에틸렌글리콜을 이용한 저굴절 반사방지막의 제조방법은, 테트라에틸오소실리케이트와, 상기 테트라에틸오소실리케이트 100중량부에 대하여 유기용매 5,000∼15,000중량부를 혼합하는 단계와, 상기 테트라에틸오소실리케이트와 상기 유기용매가 혼합된 결과물에 석출이 일어나지 않게 적정(titration) 방식으로 상기 테트라에틸오소실리케이트 100중량부에 대하여 물 140∼430중량부와, 상기 테트라에틸오소실리케이트 100중량부에 대하여 산(acid) 0.7∼2.2중량부를 혼합하는 단계와, 상기 테트라에틸오소실리케이트, 상기 유기용매, 상기 물 및 상기 산(acid)이 혼합된 결과물에 폴리에틸렌글리콜을 첨가하여 코팅 용액을 형성하는 단계와, 가수분해와 축중합 반응이 일어나도록 상기 코팅 용액을 교반하면서 에이징(aging)시키는 단계와, 에이징된 코팅 용액을 목표하는 기판에 코팅하는 단계 및 코팅된 기판을 상기 폴리에틸렌글리콜이 열분해되는 온도 보다 높고 상기 기판의 유리전이점보다 낮은 온도에서 열처리하는 단계를 포함하며, 상기 폴리에틸렌글리콜은 상기 코팅 용액에 1∼5중량% 함유되게 첨가한다.
이하에서, 폴리에틸렌글리콜을 이용한 저굴절 반사방지막의 제조방법을 더욱 구체적으로 설명한다.
테트라에틸오소실리케이트(tetraethyl orthosilicate; TEOS)와 유기용매를 혼합한다. 상기 유기용매는 테트라에틸오소실리케이트 100중량부에 대하여 5,000∼15,000중량부를 혼합하는 것이 바람직하다. 상기 유기용매는 에틸알콜, 메틸알콜 및 이소프로필알콜 중에서 선택된 1종 이상의 물질로 이루어진 것이 바람직하다.
상기 테트라에틸오소실리케이트와 상기 유기용매가 혼합된 결과물에 석출이 일어나지 않게 적정(titration) 방식으로 물(H2O)과 산(acid)을 혼합한다. 보다 구체적으로는, 테트라에틸오소실리케이트와 유기용매가 혼합된 결과물에 물을 적정 방식으로 혼합하고 산(acid)을 적정 방식으로 혼합하거나, 테트라에틸오소실리케이트와 유기용매가 혼합된 결과물에 산(acid)을 적정 방식으로 혼합하고 물을 적정 방식으로 혼합한다. 적정(titration) 방식은 뷰렛 등을 이용하여 한방울씩 떨어뜨리는(drop) 방식을 의미하며, 적정 방식을 이용할 경우에 테트라에틸오소실리케이트와 유기용매가 혼합된 결과물에서 석출이 일어나지 않는 장점이 있다. 석출이 일어나게 되면, 추후 제조되는 반사방지막의 굴절률이 높아지고 투과율이 떨어지는 등의 문제가 있을 수 있다. 상기 물은 상기 테트라에틸오소실리케이트 100중량부에 대하여 140∼430중량부 혼합하는 것이 바람직하다. 상기 물은 가수분해와 축중합 반응을 위해 첨가하는 것이다. 상기 산(acid)은 상기 테트라에틸오소실리케이트 100중량부에 대하여 0.7∼2.2중량부 혼합하는 것이 바람직하다. 상기 산(acid)은 가수분해와 축중합 반응의 촉매제 역할을 한다. 상기 산(acid)은 질산(HNO3), 염산(HCl) 및 아세트산(CH3COOH) 중에서 선택된 1종 이상의 물질로 이루어진 것이 바람직하다.
상기 테트라에틸오소실리케이트, 상기 유기용매, 상기 물 및 상기 산(acid)이 혼합된 결과물에 폴리에틸렌글리콜을 첨가하여 코팅 용액을 형성한다. 상기 폴리에틸렌글리콜은 상기 코팅 용액에 1∼5중량% 함유되게 첨가한다. 예컨대, 폴리에틸렌글리콜의 함량이 1중량% 함유되는 경우에는 나머지 성분들(테트라에틸오소실리케이트, 유기용매, 물 및 산(acid))의 함량은 99중량%이다. 상기 코팅 용액의 pH는 1.5∼5인 것이 바람직하다.
가수분해와 축중합 반응이 일어나도록 상기 코팅 용액을 교반하면서 에이징(aging)시킨다. 상기 에이징은 가수분해와 축중합 반응이 충분히 일어날 수 있는 시간, 예컨대 1∼72시간 동안 수행하는 것이 바람직하다. 상기 교반은 5∼100rpm 정도의 회전속도로 이루어지는 것이 바람직하다.
에이징된 코팅 용액을 목표하는 기판에 코팅한다. 상기 기판은 유리 기판으로 이루어질 수 있다. 에이징된 코팅 용액을 상기 기판에 50∼200nm의 두께로 코팅하는 것이 바람직하다. 상기 코팅은 유리기판을 상기 코팅 용액에 담그었다가 인상하는 딥(dip) 코팅법 등의 다양한 방식을 이용할 수 있다.
코팅된 기판을 상기 폴리에틸렌글리콜이 열분해되는 온도 보다 높고 상기 기판의 유리전이점보다 낮은 온도에서 열처리한다. 상기 폴리에틸렌글리콜이 열분해되는 온도보다 높고 상기 기판의 유리전이점보다 낮은 온도는 450∼600℃인 것이 바람직하다. 폴리에틸렌글리콜은 450℃ 미만의 온도에서 열분해된다. 유리기판의 종류에 따라 유리전이점이 다르며, 상기 열처리는 기판의 유리전이점을 고려하여 이 보다 낮은 온도에서 실시한다.
상기와 같이 제조된 반사방지막은 투과율이 높고 저굴절율을 나타내며, 다공성의 코팅막이다.
<실시예 2>
본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 폴리에틸렌글리콜을 이용한 저굴절 반사방지막의 제조방법은, 테트라에틸오소실리케이트와, 상기 테트라에틸오소실리케이트 100중량부에 대하여 유기용매 5,000∼15,000중량부를 혼합하는 단계와, 상기 테트라에틸오소실리케이트와 상기 유기용매가 혼합된 결과물에 폴리에틸렌글리콜을 첨가하는 단계와, 상기 테트라에틸오소실리케이트, 상기 유기용매 및 상기 폴리에틸렌글리콜이 혼합된 결과물에 석출이 일어나지 않게 적정(titration) 방식으로 상기 테트라에틸오소실리케이트 100중량부에 대하여 물 140∼430중량부와, 상기 테트라에틸오소실리케이트 100중량부에 대하여 산(acid) 0.7∼2.2중량부를 혼합하여 코팅 용액을 형성하는 단계와, 가수분해와 축중합 반응이 일어나도록 상기 코팅 용액을 교반하면서 에이징(aging)시키는 단계와, 에이징된 코팅 용액을 목표하는 기판에 코팅하는 단계 및 코팅된 기판을 상기 폴리에틸렌글리콜이 열분해되는 온도 보다 높고 상기 기판의 유리전이점보다 낮은 온도에서 열처리하는 단계를 포함하며, 상기 폴리에틸렌글리콜은 상기 코팅 용액에 1∼5중량% 함유되게 첨가한다.
이하에서, 폴리에틸렌글리콜을 이용한 저굴절 반사방지막의 제조방법을 더욱 구체적으로 설명한다.
테트라에틸오소실리케이트(tetraethyl orthosilicate; TEOS)와 유기용매를 혼합한다. 상기 유기용매는 테트라에틸오소실리케이트 100중량부에 대하여 5,000∼15,000중량부를 혼합하는 것이 바람직하다. 상기 유기용매는 에틸알콜, 메틸알콜 및 이소프로필알콜 중에서 선택된 1종 이상의 물질로 이루어진 것이 바람직하다.
상기 테트라에틸오소실리케이트와 상기 유기용매가 혼합된 결과물에 폴리에틸렌글리콜을 첨가한다. 상기 폴리에틸렌글리콜은 코팅 용액에 1∼5중량% 함유되게 첨가한다.
상기 테트라에틸오소실리케이트, 상기 유기용매 및 상기 폴리에틸렌글리콜이 혼합된 결과물에 석출이 일어나지 않게 적정(titration) 방식으로 물(H2O)과 산(acid)을 혼합하여 코팅 용액을 형성한다. 보다 구체적으로는, 테트라에틸오소실리케이트, 유기용매 및 폴리에틸렌글리콜이 혼합된 결과물에 물을 적정 방식으로 혼합하고 산(acid)을 적정 방식으로 혼합하거나, 테트라에틸오소실리케이트, 유기용매 및 폴리에틸렌글리콜이 혼합된 결과물에 산(acid)을 적정 방식으로 혼합하고 물을 적정 방식으로 혼합한다. 적정(titration) 방식은 뷰렛 등을 이용하여 한방울씩 떨어뜨리는(drop) 방식을 의미하며, 적정 방식을 이용할 경우에 테트라에틸오소실리케이트, 유기용매 및 폴리에틸렌글리콜이 혼합된 결과물에서 석출이 일어나지 않는 장점이 있다. 석출이 일어나게 되면, 추후 제조되는 반사방지막의 굴절률이 높아지고 투과율이 떨어지는 등의 문제가 있을 수 있다. 상기 물은 상기 테트라에틸오소실리케이트 100중량부에 대하여 140∼430중량부 혼합하는 것이 바람직하다. 상기 물은 가수분해와 축중합 반응을 위해 첨가하는 것이다. 상기 산(acid)은 상기 테트라에틸오소실리케이트 100중량부에 대하여 0.7∼2.2중량부 혼합하는 것이 바람직하다. 상기 산(acid)은 가수분해와 축중합 반응의 촉매제 역할을 한다. 상기 산(acid)은 질산(HNO3), 염산(HCl) 및 아세트산(CH3COOH) 중에서 선택된 1종 이상의 물질로 이루어진 것이 바람직하다. 상기 코팅 용액의 pH는 1.5∼5인 것이 바람직하다.
이후의 공정은 상기 실시예 1에서와 동일하게 수행한다.
상기와 같이 제조된 반사방지막은 투과율이 높고, 저굴절율을 나타내며, 다공성의 코팅막이다.
이하에서, 본 발명에 따른 실험예를 구체적으로 제시하며, 다음에 제시하는 실험예에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
<실험예>
유리 기판 위에 단층(single layer)의 저굴절 층을 코팅하기 위하여 코팅 용액에서 폴리에틸렌글리콜(Poly Ethylene Glycol, PEG)의 함량에 따른 코팅막(반사방지막)의 특성 및 유리의 투과율 변화를 확인하였다.
코팅 용액을 제조하기 위하여 출발물질로 테트라에틸오소실리케이트(tetraethyl orthosilicate; TEOS), 무수 에틸알콜(ethyl alcohol anhydrous; EtOH), 물(H2O), 질산(nitric acid; HNO3) 및 폴리에틸렌글리콜(poly ethylene glycol; PEG)을 사용하였다.
코팅 용액을 합성하기 위하여 테트라에틸오소실리케이트(TEOS)과 무수 에틸알콜(EtOH)을 혼합한 후에, 물(H2O)을 한방울씩 드랍(drop)시켜 혼합하고, 질산(HNO3)을 한방울씩 드랍시켜 혼합한 다음에, 폴리에틸렌글리콜(PEG)을 첨가하였다. 폴리에틸렌글리콜(PEG)을 첨가한 후 24시간 동안 교반하면서 에이징시켰다. 코팅 용액을 합성하기 위하여 테트라에틸오소실리케이트(TEOS), 무수 에틸알콜(EtOH), 물(H2O) 및 질산(HNO3)을 0.35 : 35 : 1 : 0.005의 중량비로 혼합하였으며, 폴리에틸렌글리콜(PEG)의 함량이 각각 1, 2, 3, 4 중량%가 되게 폴리에틸렌글리콜(PEG)을 첨가하였다.
유리기판을 상기 코팅 용액에 담그었다가 인상하는 딥 코팅법을 이용하여 코팅막(반사방지막)을 형성하였다. 상기 코팅막은 유리기판 한쪽 면에 딥(Dip) 코팅법을 이용하여 인상속도 0.3mm/sec로 제조되었으며, 딥 코팅이 끝난 후 상온에서 건조하고 500℃의 온도에서 2시간 동안 열처리 하였다.
도 1은 코팅 용액에 함유된 폴리에틸렌글리콜(PEG)의 분해를 확인하기 위하여 측정한 TG-DTA(thermogravimetric and differential thermal analysis)로써, 온도에 대한 무게 변화를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 폴리에틸렌글리콜(PEG)의 경우는 250℃에서 무게의 변화가 나타났으며, 350℃에서 DTA(differential thermal analysis)의 발열피크의 변곡점이 나타났다. 액상 폴리에틸렌글리콜(PEG)이 250℃에서 온도의 변화로 인한 무게감소를 보인 것이며, 350℃에서는 상변화를 하였다. 이후 400℃까지 일정한 질량 감소율을 보이고, 약 450℃에서 마지막 발열피크의 변곡점은 고상 폴리에틸렌글리콜(PEG)이 열분해 되는 것이다.
그러므로, 열처리에 의해 폴리에틸렌글리콜(PEG)이 분해되어 다공질 SiO2 코팅막(반사방지막)을 얻기 위해 열처리 온도를 500℃로 설정하였다.
도 2 내지 도 5는 폴리에틸렌글리콜(PEG)의 첨가량에 따라 제조된 SiO2막의 다공성과 입자의 군집 형태를 보여주는 FE-SEM(Field Emission Scanning Electron Microscope) 이미지이다. 도 2는 폴리에틸렌글리콜(PEG)의 함량이 1중량%인 코팅 용액을 사용한 경우를 보여주고, 도 3은 폴리에틸렌글리콜(PEG)의 함량이 2중량%인 코팅 용액을 사용한 경우를 보여주며, 도 4는 폴리에틸렌글리콜(PEG)의 함량이 3중량%인 코팅 용액을 사용한 경우를 보여주고, 도 5는 폴리에틸렌글리콜(PEG)의 함량이 4중량%인 코팅 용액을 사용한 경우를 보여준다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 폴리에틸렌글리콜(PEG)의 첨가량이 증가할수록 다공성이 증가를 하나, 폴리에틸렌글리콜(PEG)의 함량이 1중량%와 2중량%인 경우에는 막에 조밀한 부분이 보인다. 이는 폴리에틸렌글리콜(PEG)의 첨가량이 낮다 보니 열처리 이후 열분해 시 막에 영향력이 낮아서 생성된다고 생각한다. 그에 비해 폴리에틸렌글리콜(PEG) 4중량%를 혼합하여 제조한 코팅막의 표면은 다공질 SiO2 입자가 형성된 것으로 확인되며, 다공질 SiO2의 입자는 약 20nm의 크기이다. 그러므로 다른 함량의 폴리에틸렌글리콜(PEG)이 첨가된 경우에 비해 높은 다공성을 보인다.
도 6은 폴리에틸렌글리콜(PEG) 4중량% 함유된 코팅 용액을 사용하여 제조한 SiO2 코팅막의 단면 구조를 나타낸 FE-SEM 이미지다.
도 6을 참조하면, 제조된 코팅막의 두께는 약 85nm로 확인되었다.
도 7은 폴리에틸렌글리콜(PEG) 1∼4중량%를 함유한 코팅 용액을 이용하여 유리 기판의 한쪽 면에 코팅하여 제조한 SiO2 코팅막의 투과율(transmittance)을 나타낸다. 도 7에서 (a)는 유리기판의 투과율을 나타내고, (b)는 폴리에틸렌글리콜(PEG) 1중량%가 함유된 코팅 용액을 사용하여 제조한 SiO2 코팅막의 투과율을 나타내며, (c)는 폴리에틸렌글리콜(PEG) 2중량%가 함유된 코팅 용액을 사용하여 제조한 SiO2 코팅막의 투과율을 나타내고, (d)는 폴리에틸렌글리콜(PEG) 3중량%가 함유된 코팅 용액을 사용하여 제조한 SiO2 코팅막의 투과율을 나타내며, (e)는 폴리에틸렌글리콜(PEG) 4중량%가 함유된 코팅 용액을 사용하여 제조한 SiO2 코팅막의 투과율을 나타낸다.
도 7을 참조하면, 폴리에틸렌글리콜(PEG) 함량의 변화에 따라 각각 제조된 반사방지막의 평균 투과율은 폴리에틸렌글리콜(PEG) 1중량%가 함유된 코팅 용액을 사용한 경우에는 92.6% 이고, 폴리에틸렌글리콜(PEG) 2중량%가 함유된 코팅 용액을 사용한 경우에는 92.4% 이며, 폴리에틸렌글리콜(PEG) 3중량%가 함유된 코팅 용액을 사용한 경우에는 94.4% 이고, 폴리에틸렌글리콜(PEG) 4중량%가 함유된 코팅 용액을 사용한 경우에는 94.8%로 확인되었다. 유리 기판에 비해 한쪽 면에 반사방지코팅을 한 유리의 투과율은 1.6%에서 3.8%까지 증가하였다. 일반 유리의 평균 투과율이 91%이기 때문에 유리 기판의 전체 반사율은 9%, 한쪽 면에서의 반사율은 4.5%가 된다. 그러므로 본 실험예에서 제조한 반사방지막의 경우에 폴리에틸렌글리콜(PEG)의 함량에 따라 0.7∼2.9%의 반사율을 나타냈으며, 폴리에틸렌글리콜(PEG) 중량%를 혼합한 코팅 용액을 이용하여 제조된 반사방지막의 경우에는 최저 0.7%의 반사율을 나타내었다. 코팅막의 두께 및 굴절률 값은 막 두께 85nm, 굴절률(n) 1.32로 확인되었다. 제조된 각각의 코팅막에 대한 광학적 특성을 아래의 표 1에 나타내었다.
유리
기판		 폴리에틸렌글리콜(PEG) 1중량%가 함유된 코팅 용액을 사용한 경우 폴리에틸렌글리콜(PEG) 2중량%가 함유된 코팅 용액을 사용한 경우 폴리에틸렌글리콜(PEG) 3중량%가 함유된 코팅 용액을 사용한 경우 폴리에틸렌글리콜(PEG) 4중량%가 함유된 코팅 용액을 사용한 경우
PEG 함량(중량%) 0 1 2 3 4
가시광 평균 투과율(%) 91 92.6 92.4 94.4 94.8
투과율 증가(%) 0 1.6 1.4 3.4 3.8
반사율(단면) 4.5 2.9 2.7 1.1 0.7
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

Claims (8)

  1. 테트라에틸오소실리케이트와, 상기 테트라에틸오소실리케이트 100중량부에 대하여 유기용매 5,000∼15,000중량부를 혼합하는 단계;
    상기 테트라에틸오소실리케이트와 상기 유기용매가 혼합된 결과물에 석출이 일어나지 않게 적정(titration) 방식으로 상기 테트라에틸오소실리케이트 100중량부에 대하여 물 140∼430중량부와, 상기 테트라에틸오소실리케이트 100중량부에 대하여 산(acid) 0.7∼2.2중량부를 혼합하는 단계;
    상기 테트라에틸오소실리케이트, 상기 유기용매, 상기 물 및 상기 산(acid)이 혼합된 결과물에 폴리에틸렌글리콜을 첨가하여 코팅 용액을 형성하는 단계;
    가수분해와 축중합 반응이 일어나도록 상기 코팅 용액을 교반하면서 에이징(aging)시키는 단계;
    에이징된 코팅 용액을 목표하는 기판에 코팅하는 단계; 및
    코팅된 기판을 상기 폴리에틸렌글리콜이 열분해되는 온도 보다 높고 상기 기판의 유리전이점보다 낮은 온도에서 열처리하는 단계를 포함하며,
    상기 폴리에틸렌글리콜은 상기 코팅 용액에 1∼5중량% 함유되게 첨가하는 것을 특징으로 하는 반사방지막의 제조방법.
  2. 테트라에틸오소실리케이트와, 상기 테트라에틸오소실리케이트 100중량부에 대하여 유기용매 5,000∼15,000중량부를 혼합하는 단계;
    상기 테트라에틸오소실리케이트와 상기 유기용매가 혼합된 결과물에 폴리에틸렌글리콜을 첨가하는 단계;
    상기 테트라에틸오소실리케이트, 상기 유기용매 및 상기 폴리에틸렌글리콜이 혼합된 결과물에 석출이 일어나지 않게 적정(titration) 방식으로 상기 테트라에틸오소실리케이트 100중량부에 대하여 물 140∼430중량부와, 상기 테트라에틸오소실리케이트 100중량부에 대하여 산(acid) 0.7∼2.2중량부를 혼합하여 코팅 용액을 형성하는 단계;
    가수분해와 축중합 반응이 일어나도록 상기 코팅 용액을 교반하면서 에이징(aging)시키는 단계;
    에이징된 코팅 용액을 목표하는 기판에 코팅하는 단계; 및
    코팅된 기판을 상기 폴리에틸렌글리콜이 열분해되는 온도 보다 높고 상기 기판의 유리전이점보다 낮은 온도에서 열처리하는 단계를 포함하며,
    상기 폴리에틸렌글리콜은 상기 코팅 용액에 1∼5중량% 함유되게 첨가하는 것을 특징으로 하는 반사방지막의 제조방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기판은 유리 기판으로 이루어진 것을 특징으로 하는 반사방지막의 제조방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 유기용매는 에틸알콜, 메틸알콜 및 이소프로필알콜 중에서 선택된 1종 이상의 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 반사방지막의 제조방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 산(acid)은 질산(HNO3), 염산(HCl) 및 아세트산(CH3COOH) 중에서 선택된 1종 이상의 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 반사방지막의 제조방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 폴리에틸렌글리콜이 열분해되는 온도 보다 높고 상기 기판의 유리전이점보다 낮은 온도는 450∼600℃인 것을 특징으로 하는 반사방지막의 제조방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 코팅 용액의 pH가 1.5∼5인 것을 특징으로 하는 반사방지막의 제조방법.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 에이징된 코팅 용액을 상기 기판에 50∼200nm의 두께로 코팅하는 것을 특징으로 하는 반사방지막의 제조방법.
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