KR101568838B1 - Method for producing a glass with low reflection, anti-fingerprint properties - Google Patents

Method for producing a glass with low reflection, anti-fingerprint properties Download PDF

Info

Publication number
KR101568838B1
KR101568838B1 KR1020140010449A KR20140010449A KR101568838B1 KR 101568838 B1 KR101568838 B1 KR 101568838B1 KR 1020140010449 A KR1020140010449 A KR 1020140010449A KR 20140010449 A KR20140010449 A KR 20140010449A KR 101568838 B1 KR101568838 B1 KR 101568838B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
laser
substrate
processed substrate
glass
nanoparticles
Prior art date
Application number
KR1020140010449A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20150089606A (en
Inventor
강봉철
Original Assignee
주식회사 아이카이스트
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 아이카이스트 filed Critical 주식회사 아이카이스트
Priority to KR1020140010449A priority Critical patent/KR101568838B1/en
Publication of KR20150089606A publication Critical patent/KR20150089606A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101568838B1 publication Critical patent/KR101568838B1/en

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C15/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by etching
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C23/00—Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/16—Antifouling paints; Underwater paints

Abstract

본 발명은 유리기판을 나노파티클이 분산된 콜로이드성 용액에 담가 랭뮤어-블로드젯(Langmuir-Blodgett) 방식을 통해 단분자막을 형성시키고 가공대상인 가공기판을 겹쳐 레이저를 조사하며 표면의 마이크로 밀도를 변화시킨 후 에칭을 통해 나방눈(Moth eye) 형태의 나노패턴을 형성시키는 저 반사 및 지문방지 특성을 갖는 유리의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of forming a monomolecular film by immersing a glass substrate in a colloidal solution in which nanoparticles are dispersed and forming a monomolecular film by a Langmuir-Blodgett method, irradiating a laser beam onto the substrate to be processed, And forming a nano pattern in the form of a moth eye through etching. BACKGROUND OF THE INVENTION

Description

저 반사 및 지문방지 특성을 갖는 유리의 제조방법 {METHOD FOR PRODUCING A GLASS WITH LOW REFLECTION, ANTI-FINGERPRINT PROPERTIES}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a glass having low reflection and fingerprint prevention properties,

본 발명은 유리의 제조방법에 관한 것으로, 자세하게는 유리기판을 나노파티클이 분산된 콜로이드성 용액에 담가 랭뮤어-블로드젯(Langmuir-Blodgett) 방식을 통해 단분자막을 형성시키고 가공대상인 가공기판을 겹쳐 레이저를 조사하며 표면의 마이크로 밀도를 변화시킨 후 에칭을 통해 나방눈(Moth eye) 형태의 나노패턴을 형성시키는 저 반사 및 지문방지 특성을 갖는 유리의 제조방법에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a method of manufacturing glass, in which a glass substrate is immersed in a colloidal solution in which nanoparticles are dispersed, a monomolecular film is formed through a Langmuir-Blodgett method, To a method of manufacturing a glass having low reflection and fingerprint-preventing properties by forming a nanopattern in the form of a moth eye through etching by irradiating a laser with changing the micro density of the surface.

최근 광산업, 디스플레이 산업, 반도체 산업, 바이오 산업에서 제품의 박막화 고성능화에 대한 요구가 증가하고 있다. 특히 이를 위한 전자 기기의 사용자 인터페이스로서의 투명 터치 패널은 그 유용성과 확장성 및 접근성 측면에서 전자제품의 매우 중요한 부품으로 인식되고 있다.Recently, there is an increasing demand for thinning and high performance of products in the mining industry, display industry, semiconductor industry, and bio industry. In particular, a transparent touch panel as a user interface of an electronic device for this purpose is recognized as a very important component of electronic products in view of its usefulness, expandability and accessibility.

그러나 이와 같은 투명 터치 패널의 기판으로 주로 사용되는 커버 글라스(cover glass)는 자체적으로 무시할 수 없는 수준의 빛 반사율이 있어 야외에서 와 같이 주변이 밝은 경우 반사이미지와 디스플레이 이미지가 혼합되어 시인성이 저하된다. 이에 빛 반사를 보상하기 위해 디스플레이 밝기를 높여야만 하며 디스플레이 구동을 위한 전력소모가 증가하게 된다는 문제가 발생한다.However, the cover glass, which is mainly used as a substrate of such a transparent touch panel, has a light reflectance level that can not be ignored by itself. Therefore, when the surroundings are bright as in an outdoor environment, . The brightness of the display must be increased to compensate for the reflection of light, and the power consumption for driving the display is increased.

또한, 손가락을 이용한 화면 터치시 손에 묻어있던 이물질이 커버 글라스에 전이되면서 화면상에 남긴 지문 자국도 시인성을 저해하는 요인으로 지목되고 있어 이를 방지하기 위한 필름이 개발되어 터치 패널 전면에 부착하기도 하나, 필름 자체의 반사율 및 투과율에 따라 시인성이 더욱 나빠지게 된다.In addition, fingerprints left on the screen as a foreign substance transferred to the cover glass when touching the screen with a finger are pointed as a factor that hinds visibility, and a film has been developed to be attached to the front of the touch panel , The visibility becomes worse depending on the reflectance and transmittance of the film itself.

이러한 문제점을 해결하기 위해 반사방지(Anti-reflection, AR)와 지문방지(Anti-fingerprint, AF) 기술의 개발이 필요하며, 최근 표면의 나방눈(Moth eye) 형태의 나노 구조체 표면을 이용하면 이와 같은 문제가 해결가능하다는 사실이 입증되었다. 도 1은 이와 같은 나방눈(Moth eye) 표면의 나노 구조체 표면의 예를 나타낸 예시도이다.In order to solve these problems, it is necessary to develop anti-reflection (AR) and anti-fingerprint (AF) technologies. Recently, when the surface of a nano structure in the form of a moth eye is used, It has been proved that the same problem can be solved. 1 is an exemplary view showing an example of the surface of a nanostructure on the surface of a moth eye.

종래의 나방눈(moth eye) 형태의 구조체 표면을 가공하는 방법은 크게 3가지로 나눌 수 있다.There are three main methods of processing the surface of a conventional moth eye-type structure.

1. 리소그라피(Lithography) 기반: 기존의 UV 포토리소그래피(photolithography)로는 100㎚ 급의 나노패턴을 구현하는 것은 불가능하기 때문에 e-beam lithography를 사용한다. 그러나 이는 고 진공 속에서 각각의 패턴을 writing 해야 하는 직렬공정으로서 가공시간이 매우 길어 현실적으로 양산이 불가능하다.1. Lithography based: We use e-beam lithography because conventional UV photolithography can not achieve 100nm class nano patterns. However, this is a series process in which each pattern must be written in a high vacuum, and since the processing time is very long, it is practically impossible to mass-produce it.

또한, 고진공 공정이 필요함과 더불어 커버 글라스에 대한 직접 가공이 불가하며 간접 패터닝 방식에 따른 가공 공정이 매우 복잡하다. 그밖에 imprinting lithography방식은 100㎚ 급으로 가공된 금속형판(template: e-beam lithography로 제조)이 필요하기 때문에 제조공정이 복잡하고, 고가의 초기투자비용, 대면적화, 설계변경이 어렵다는 문제점이 있다.In addition, a high-vacuum process is required, direct processing of the cover glass is not possible, and the process according to the indirect patterning method is very complicated. In addition, since the imprinting lithography method requires a metal template (manufactured by e-beam lithography) processed with a 100 nm class, the manufacturing process is complicated, and there is a problem in that it is difficult to initialize the investment cost, large size, and design change at high cost.

2. Roll hot forming 기반: 열변형이 용이한 폴리머 필름을 미리 100㎚ 급으로 가공된 롤에 가열/압착하여 롤의 패턴무늬를 폴리머 필름에 각인시키는 기술로서, 제조가 용이하고 대량 생산하는데 적합하다. 하지만, 열성형 온도가 매우 높은 유리에는 직접 적용 불가한 문제점이 있고, 통상 커버 글라스(cover glass)상에 이러한 폴리머 AF/AR film을 추가로 부착해야 하므로 폴리머 자체 투과율의 한계로 전체 투과율을 저하한다는 문제점이 있다. 2. Roll hot forming base: It is a technique to imprint the pattern pattern of the roll on the polymer film by heating / pressing the polymer film which is easy to heat deformation to the 100nm class roll, and is suitable for mass production . However, there is a problem in that it can not be directly applied to a glass having a very high thermoforming temperature, and since such a polymer AF / AR film is usually required to be attached on a cover glass, the total transmittance is lowered due to the limitation of the polymer self- There is a problem.

3. 콜로이드 기반 자기조립형 광결정(Colloidal self-assembly): 나노 입자를 기판에 단일층으로 코팅하고 이를 Dry etching mask로 사용하여 유리기판에 직접 나노패턴을 형성하는 것으로, 진공공정이 필요하기 때문에 대면적화가 어렵고 공정이 복잡한 문제점이 있다. 3. Colloidal self-assembled photonic crystal (colloidal self-assembly): Nanoparticles are coated on a substrate as a single layer and used as a dry etching mask to form nanopatterns directly on the glass substrate. There is a problem that it is difficult to make an area and the process is complicated.

또한, 나노 입자를 기판에 단일층으로 코팅하는 기술은 상대적으로 안정성이 낮기 때문에 매 기판마다 이러한 작업을 수행하면 잦은 결함(defect) 발생으로 수율이 저하될 가능성이 크고, 가격이 높은 나노파티클을 매 사용 후 폐기해야 하기 때문에 재료비 증가한다는 문제점이 있다.In addition, the technique of coating the nanoparticles with a single layer on the substrate is relatively unstable. Therefore, when such an operation is performed on each substrate, there is a high possibility that the yield is lowered due to frequent defects, There is a problem that the material cost is increased because it is required to be discarded after use.

결국, 종합하면 현재 산업계에서는 커버 글라스에 나노패턴을 저렴하게 대량으로 가공하는 기술을 필요로 하는 실정이다.As a result, in the end, industry today needs a technology to mass-produce nano patterns at low cost in cover glasses.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 나노파티클 단분자막이 형성된 유리기판에 가공기판을 포개고 레이저를 조사함으로 가공기판 표면의 마이크로 밀도를 변화시킨 후 에칭 공정을 수행함으로 간단한 공정으로 저렴하면서도 대량생산이 가능한 저 반사 및 지문방지 특성을 갖는 유리의 제조방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a method of fabricating a nanoparticle monolayer by depositing a processing substrate on a glass substrate on which a nanoparticle monomolecular film is formed, The present invention also provides a method of manufacturing a glass having low reflection and fingerprint prevention characteristics that can be mass-produced at low cost by a simple process.

상기와 같은 목적을 위해 본 발명은 저 반사 및 지문방지 특성을 갖는 유리의 제조방법에 있어서, 전동테이블에 설치된 투명기판을 상기 투명기판 및 나노파티클과 반응하지 않는 용액에 침강시키는 제1단계; 상기 용액에 콜로이드성의 나노파티클의 단층막을 형성시키고, 랭뮤어-블로드젯(Langmuir-Blodgett) 방식을 통해 상기 투명기판 전면에 나노파티클의 단층막이 부착된 광학형판을 제조하는 제2단계; 상기 광학형판 전면에 가공대상인 가공기판을 결합하는 제3단계; 레이저를 상기 광학형판을 투과시키면서 상기 가공기판 측에 조사하여 상기 가공기판 표면의 마이크로 구조를 변화시키는 제4단계; 상기 가공기판을 상기 광학형판으로부터 분리하여 에칭 용액에 담가 표면에 나노패턴을 형성시킨 후 세척하는 제5단계; 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a glass having low reflection and fingerprint prevention characteristics, comprising: a first step of depositing a transparent substrate provided on a motorized table in a solution that does not react with the transparent substrate and nanoparticles; A second step of forming a monolayer film of colloidal nanoparticles in the solution and producing an optical template having a single layer of nanoparticles attached to the entire surface of the transparent substrate through a Langmuir-Blodgett method; A third step of bonding the processed substrate to be processed to the entire surface of the optical template; A fourth step of irradiating the laser to the side of the processed substrate while transmitting the optical template to change the microstructure of the surface of the processed substrate; Separating the processed substrate from the optical template, immersing the processed substrate in an etching solution to form a nanopattern on the surface, and washing the processed substrate; .

이때 상기 제4단계에서 상기 레이저로 펄스 레이저(Pulsed Laser)를 사용하여 상기 가공기판 표면에 플라즈마를 발생시켜 표면을 깎아내거나, 또는 상기 레이저로 CW 레이저(Continuous Wave Laser)를 사용하여 상기 가공기판 표면을 순간적으로 녹였다가 고상화 시킬 수 있다.At this time, in the fourth step, a plasma is generated on the surface of the processed substrate by using a pulsed laser with the laser to cut the surface, or the surface of the processed substrate is cut by using the laser with a CW laser (Continuous Wave Laser) Can be instantaneously dissolved and then solidified.

또한, 상기 제2단계는 상기 광학형판에 부착된 나노파티클 측에 내열성 또는 광투과율 향상을 위한 기능성층을 코팅하는 과정을 더 포함할 수 있다.The second step may further include coating a functional layer for improving heat resistance or light transmittance on the nanoparticle side attached to the optical template.

본 발명은 기존에서와 같이 진공공정을 요구하지 않으며, 레이저를 조사하고 나노패턴을 형성하는 전 공정이 병렬 공정으로 이루어지므로 나노패턴 형성의 대면적화 및 생산성 향상의 효과를 얻을 수 있다.The present invention does not require a vacuum process as in the prior art, and since the entire process of irradiating a laser and forming a nano pattern is performed by a parallel process, it is possible to obtain a large-sized nanopattern formation and an improvement in productivity.

또한, 광학형판의 제조가 매우 간단하고 쉽기 때문에 설계변경이 용이하고, 나노파티클의 사전 에칭을 통하여 나방눈 구조 설계사양의 변경이 가능하다.In addition, since the manufacture of the optical template is very simple and easy, it is easy to change the design and it is possible to change the design specifications of the midge eye structure by pre-etching the nanoparticles.

또한, 가공기판이 유리재질뿐만 아니라 실리콘(Si) 등 다양한 재질의 기판에도 적용가능하며, 완성된 기판에 추가적인 AF/AR 레이어 부착이 필요치 않기 때문에 높은 투과율과, AR/AF 성능 향상으로 디스플레이 저전력화 및 시인성 향상 효과를 얻을 수 있다.In addition, the processed substrate can be applied not only to glass but also to substrates made of various materials such as silicon (Si), and it is not necessary to attach additional AF / AR layers to the completed substrate. Thus, high transmittance and AR / And an effect of improving the visibility can be obtained.

도 1은 나방눈(Moth eye) 표면의 나노 구조체 표면의 예를 나타낸 예시도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공정절차를 나타낸 플로어차트,
도 3은 본 발명에 따른 유리기판상에 나노파티클을 부착시키는 모습을 나타낸 모식도,
도 4는 본 발명에 따른 투명기판상에 나노파티클 층이 단층으로 코팅된 모습을 나타낸 현미경 사진,
도 5는 본 발명에 따른 광학형판의 전면에 가공기판을 부착한 모습을 나타낸 단면도,
도 6은 나노파티클이 코팅된 유리기판에 커버 글라스를 덮고 레이저를 조사하는 모습을 나타낸 모식도,
도 7은 각각 본 발명을 양각(positive) 및 음각(negative) 방식으로 구현한 모습을 나타낸 단면도,
도 8은 본 발명에 따른 나노패턴이 형성된 가공기판의 모습을 나타낸 단면도이다.1 is an illustration showing an example of a surface of a nanostructure on the surface of a moth eye,
FIG. 2 is a flowchart showing a process procedure according to a preferred embodiment of the present invention,
FIG. 3 is a schematic view showing a state in which nanoparticles are attached to a glass substrate according to the present invention,
4 is a micrograph showing a nanoparticle layer coated on a transparent substrate according to the present invention,
5 is a cross-sectional view showing a state where a processing substrate is attached to a front surface of an optical template according to the present invention,
6 is a schematic view showing a state in which a cover glass is coated on a glass substrate coated with nanoparticles and a laser is irradiated,
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a state in which the present invention is implemented in a positive and negative manner,
8 is a cross-sectional view illustrating a processed substrate on which a nanopattern is formed according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명 저 반사 및 지문방지 특성을 갖는 유리의 제조방법을 자세히 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a glass having low reflection and fingerprint prevention characteristics according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공정절차를 나타낸 플로어차트로서, 본 발명에서는 유리기판 표면에 나방눈(moth eye) 패턴을 대량으로 형성시킬 수 있는 방안으로 라인 빔 레이저(line beam laser)와 광학형판(optical templtae)을 이용하여 병렬적으로 국부 마이크로구조의 밀도를 변경하는 가공방법을 제시한다.FIG. 2 is a flow chart illustrating a process procedure according to a preferred embodiment of the present invention. In the present invention, a line beam laser is used as a method for forming a large number of moth eye patterns on a surface of a glass substrate. And the optical template (optical template) are used to change the density of local microstructures in parallel.

먼저, 제1단계(S 110)에서는 전동테이블(170)에 설치된 투명기판(110)을 상기 투명기판(110) 및 나노파티클(130)과 반응하지 않는 용액(150)에 침강시킨다.First, in a first step S 110, the transparent substrate 110 provided on the electric table 170 is settled in the solution 150 that does not react with the transparent substrate 110 and the nanoparticles 130.

도 3은 본 발명에 따른 투명기판(110)상에 나노파티클(130)을 부착시키는 모습을 나타낸 모식도로서, 도 3 (a)에 도시된 것과 같이 이후 단계에서의 랭뮤어-블로드젯(Langmuir-Blodgett) 막 형성을 위해 상기 투명기판(110)을 X축 및 Y축 방향으로 이동시킬 수 있는 전동테이블(170)에 장착시키고 비스듬하게 저수조 내에 수용된 용액에 침강시키게 된다.3 is a schematic view showing a state in which the nanoparticles 130 are attached on the transparent substrate 110 according to the present invention. As shown in FIG. 3 (a), the Langmuir- -Blodgett) The transparent substrate 110 is mounted on an electric table 170 capable of moving in the X-axis and Y-axis directions in order to form a film, and is set in an oblique manner in a solution contained in the water reservoir.

상기 투명기판(110)의 재질은 내열성 및 레이저 투과성능이 우수한 강화유리기판이 바람직하며, SiO2, Polymer 등의 투명 또는 투명도가 상대적으로 낮은 디스플레이용 화면으로 활용되거나 건물 외벽에 부착되는 대형유리 등의 재료도 이용가능하다.The transparent substrate 110 is preferably made of a tempered glass substrate having excellent heat resistance and laser penetration performance. The transparent substrate 110 may be used as a display screen having relatively low transparency or transparency such as SiO 2 or polymer, Are also available.

또한, 본 발명의 실시예에서 상기 용액(150)으로는 탈이온수인 D.I water를 사용하며, 상기 투명기판(110) 및 후술 되는 나노파티클(130)과 화학적으로 반응하지 않는 모든 용액(150)이 활용가능하나 후술 되는 나노파티클(130)이 분산된 콜로이드성의 액체와의 친화성을 고려하여 친화성이 낮은 재료를 선정하게 된다.DI water which is deionized water is used as the solution 150 in the embodiment of the present invention and all the solution 150 which does not chemically react with the transparent substrate 110 and the nanoparticle 130 described later But a material having a low affinity can be selected in consideration of affinity with the colloidal liquid in which the nanoparticle 130 described later is dispersed.

다음으로, 제2단계(S 120)에서는 상기 용액(150)에 콜로이드성의 나노파티클(130) 단층막을 형성시키고, 랭뮤어-블로드젯(Langmuir-Blodgett) 방식을 통해 상기 투명기판(110) 전면에 나노파티클(130)의 단층막을 부착시킨 광학형판을 제조한다.Next, in a second step (S 120), a colloidal nanoparticle 130 monolayer film is formed on the solution 150, and the surface of the transparent substrate 110 is exposed through a Langmuir-Blodgett A single-layer film of the nanoparticle 130 is adhered to an optical template.

상기 용액(150)이 수용된 저수조(140) 내에 주입기(160)를 사용하여 나노파티클(130)이 섞인 콜로이드성의 액체를 주입하게 되며, 앞서 언급한 바와 같이 상기 용액(150)과 액체는 서로 섞이지 않는 재료로 선택된다.The colloidal liquid mixed with the nanoparticles 130 is injected into the water storage tank 140 containing the solution 150. As mentioned above, the solution 150 and the liquid are not mixed with each other Material.

또한, 사용되는 나노파티클(130)은 수 나노 내지 수 마이크론 사이즈의 모든 파티클이 사용가능하나, 본 발명의 실시예에서 상기 나노파티클(130)은 이산화규소 나노스피어(silica nanosphere)를 사용하며, IPA(iso-propanol) 및 1-buthanol을 적절한 비율로 혼합함으로, 용액(150)의 표면에 나노파티클(130)의 단층(Monolayer) 계면이 형성되도록 한다.In the present invention, the nanoparticles 130 may be made of silica nanospheres, and the nanoparticles 130 may be made of a material selected from the group consisting of IPA (iso-propanol) and 1-buthanol are mixed at an appropriate ratio so that a monolayer interface of the nanoparticle 130 is formed on the surface of the solution 150.

이때 상기 나노파티클(130)의 단층(Monolayer) 계면의 관찰은 빛에 의한 회절(diffraction) 현상을 통해 확인 가능하다. 즉 나노파티클(130)의 양이 많아져 복층(multilayer)이 형성되는 순간 회절에 의한 색 변화가 관찰된다.At this time, the observation of the monolayer interface of the nanoparticle 130 can be confirmed by a diffraction phenomenon by light. In other words, the amount of the nanoparticles 130 increases, and a color change due to the instantaneous diffraction in which a multilayer is formed is observed.

나노파티클(130)의 단층 계면이 형성된 후 상기 전동테이블(170)을 통해 상기 투명기판(110)을 X축 방향으로 이동시키면서 계면들 사이에 형성되는 미세 홀(hole)들을 제거한다.After the single-layer interface of the nanoparticle 130 is formed, the transparent substrate 110 is moved in the X-axis direction through the transmission table 170 to remove the fine holes formed between the interfaces.

이때, 첨부된 도 3(b)에서와 같이 상기 투명기판(110)과 용액(150) 사이에서도 반월막이 형성되며, 이를 통해 투명기판(110)의 배면에도 나노파티클(130)이 달라붙게 되나, 이는 공정이 끝난 후 에탄올(ethanol)을 이용하여 쉽게 제거할 수 있다.In this case, as shown in FIG. 3 (b), the nanorods are also formed between the transparent substrate 110 and the solution 150, and the nanoparticles 130 adhere to the back surface of the transparent substrate 110, It can be easily removed with ethanol after the process is finished.

정리하면 표면장력으로 나노파티클(130)이 액막 상에서 단일층으로 형성되는 특성을 이용하며 랭뮤어-블로드젯(Langmuir-Blodgett) 방식을 통해 나노파티클(130)을 투명기판(110)의 전면에 단일층으로 코팅함으로써 어렵지 않고도 치밀하게 결합된 마이크로렌즈 배열(microlens array)을 만들게 된다.In summary, nanoparticles 130 are formed on the surface of the transparent substrate 110 by a Langmuir-Blodgett method using the characteristic that the nanoparticles 130 are formed as a single layer on the liquid film with surface tension. Coating with a single layer creates a tightly coupled microlens array without difficulty.

도 4는 본 발명에 따른 투명기판상에 나노파티클 층이 단층으로 코팅된 모습을 나타낸 현미경 사진으로서, 랭뮤어-블로드젯 방식을 사용하여 상기 투명기판(110)을 용액(150)으로부터 빼낼 때 상기 전동테이블(170)의 이동속도는 계면형성에 사용되는 콜로이드성의 액체의 증발속도와 비슷한 속도로 유지함으로 도 4에서와 같은 형태로 나노파티클이 부착된 광학형판을 얻게 된다.FIG. 4 is a microscope photograph showing a nanoparticle layer coated on a transparent substrate according to the present invention as a single layer. When the transparent substrate 110 is pulled out of the solution 150 using the Langmuir-Blodgett method, Since the moving speed of the electric table 170 is maintained at a rate similar to the evaporation rate of the colloidal liquid used in the interface formation, an optical template having nanoparticles attached thereto as shown in FIG. 4 is obtained.

랭뮤어-블로드젯 방식(Langmuir-Blodgett method)은 양친매성 분자를 수면상에 전개했을 때에 생기는 분자 1층 두께의 단분자막(랭뮤어막이라고도 함)을 1장씩 고체기판 위에 이동시켜 누적하는 방식이다. 일정 표면압으로 유지된 단분자막을 횡단하여 기판을 매끄럽게 수직으로 오르내림으로써 작업이 이루어지게 되고, 기판을 단분자막에 수평으로 부착하여 누적을 반복할 수도 있다.The Langmuir-Blodgett method is a method in which a monomolecular film (also referred to as Langmuir film) having a thickness of one layer of molecules, which is generated when an amphipathic molecule is developed on the surface of a living body, . The substrate is smoothly and vertically moved up and down across the monomolecular film held at a constant surface pressure, and the substrate can be stuck horizontally on the monomolecular film to repeat the accumulation.

추가로 상기 광학형판에 부착된 나노파티클(130) 측에 내열성 또는 광투과율 향상을 위한 기능성층을 코팅할 수 있다.In addition, a functional layer for improving heat resistance or light transmittance may be coated on the nanoparticle 130 attached to the optical template.

도 5는 본 발명에 따른 광학형판의 전면에 가공기판을 부착한 모습을 나타낸 단면도로서, 제3단계(S 130)에서는 도 3에서와 같이 상기 광학형판 전면에 가공대상인 가공기판(120)을 결합한다. FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a process substrate mounted on a front surface of an optical template according to the present invention. In a third step (S 130), a processed substrate 120 to be processed is coupled to the entire surface of the optical template, do.

본 발명에서 상기 가공기판(120)은 유리판을 대상으로 하고 있으나 이외에도 폴리머, 금속, 세라믹 등 다양한 재질 특히 실리콘도 가능함을 밝혀둔다.In the present invention, the processed substrate 120 is a glass plate, but various materials such as a polymer, a metal, and a ceramic can be used.

도 6은 나노파티클이 코팅된 유리기판에 커버 글라스를 덮고 레이저를 조사하는 모습을 나타낸 모식도로서, 제4단계(S 140)에서는 레이저(180)를 상기 광학형판을 투과시키면서 상기 가공기판(120) 측에 조사하여 상기 가공기판(120) 표면의 마이크로 구조를 변화시킨다.6 is a schematic view showing a state where a cover glass is coated on a glass substrate coated with nanoparticles and a laser is irradiated. In a fourth step (S 140), a laser 180 is irradiated onto the processed substrate 120, And the microstructure of the surface of the processed substrate 120 is changed.

즉 도 6에서와 같이 라인 형태의 레이저(180)를 스캔하는 형식으로 조사하게 되며, 라인빔 레이저(180)가 도 6에서와 같이 구형의 나노파티클(130)에 의해서 개별적으로 초점화되고 초점화된 에너지에 의해서 가공기판(120)의 표면에 열이 발생하면서 이로 인해서 마이크로 구조, 구체적으로는 밀도가 변화된다.6, a line beam laser 180 is scanned in the form of a scan, and the line beam laser 180 is individually focused by the spherical nanoparticles 130 as shown in FIG. 6, and the focused energy Heat is generated on the surface of the processed substrate 120, thereby changing the microstructure, specifically, the density.

이때 마이크로 밀도변화가 발생하는 영역의 간격과 밀도는 광학형판을 만들기 전 나노파티클(130)의 크기를 조절함으로써 가능하다. 구체적으로 실시예에서와 같은 silica nanosphere(실리카 나노입자)를 불산용액(HF 용액)에 일정시간 담가서 균일하게 크기를 줄일 수 있다.The spacing and density of the regions where the microdensity changes occur can be controlled by adjusting the size of the nanoparticles 130 before forming the optical template. Specifically, silica nanospheres (silica nanoparticles) as in the examples can be immersed in a hydrofluoric acid solution (HF solution) for a certain period of time and uniformly reduced in size.

또한, 레이저(180)에 의해서 가공기판(120)의 표면 구조가 바뀌는 영역은 레이저의 출력을 조절함으로써 가능하며, 일례로 레이저 출력을 높이면 영역이 넓어진다.The area where the surface structure of the processed substrate 120 is changed by the laser 180 can be controlled by adjusting the output of the laser. For example, when the laser output is increased, the area is widened.

즉 상기 광학형판에 레이저(180)를 조사하면 코팅된 나노파티클(Silica nanosphere)이 각각의 마이크로렌즈로 작용하여 상대적으로 크기가 큰 레이저 빛을 나노(nano)사이즈로 초점된 번들(bundle)형태의 레이저로 변환시키게 된다. 일반적으로 빛은 구 형태의 렌즈에 입사되면 자기집속(self-focusing) 효과에 의해서 구의 끝단에 초점이 발생하고 이러한 근접장 초점은 그 크기가 사용된 파장 이하의 크기로 집속되므로 손쉽게 병렬 나노 레이저빔을 발생시킬 수 있다.That is, when the laser beam 180 is irradiated onto the optical template, the coated nanoparticles function as respective microlenses, and thus laser light having a relatively large size is bundled into a nano- Laser. In general, when light enters a spherical lens, the focus of the spherical focal point is focused by the self-focusing effect, and the near-field focal point is focused to a size smaller than the used wavelength. .

이렇게 나노 초점의 레이저(180) 번들은 에너지 강도(intensity)(W/㎝2)가 매우 높기 때문에 초점 영역에 놓인 물질에 열적 영향을 주게 된다. 이러한 열적 영향에 의해서 가공기판(120) 표면에 열처리 효과가 발생하고 이로써 표면의 마이크로 구조가 변화되는 것이다.This nanofocus laser 180 bundle has a very high energy intensity (W / cm < 2 >) and therefore has a thermal effect on the material placed in the focus area. Such a thermal effect causes a heat treatment effect on the surface of the processed substrate 120, thereby changing the microstructure of the surface.

도 7은 각각 본 발명을 양각(positive) 및 음각(negative) 방식으로 구현한 모습을 나타낸 단면도로서, 본 발명의 제4단계(S 140)는 양각(positive)과 음각(negative) 타입으로 적용가능하다. FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating the embodiment of the present invention implemented in a positive and negative manner. The fourth step (S 140) of the present invention is applicable to both positive and negative types. Do.

이는 후술 되는 제5단계의 에칭 공정에서 양각은 레이저 조사부분의 에칭률(etching rate)이 빠른 것을 의미하는 것으로, 레이저 조사부분이 최종적으로 골이 생기는 방식이다. 이에 반해 음각은 레이저 조사부분의 에칭률이 느리기 때문에 산이 형성되는 방식이다.This means that in the etching process of the fifth step described later, the embossing means that the etching rate of the laser-irradiated portion is fast, and the laser-irradiated portion finally forms the corrugation. In contrast, intaglio angles are the way in which the acid is formed because the etching rate of the laser irradiated part is slow.

양각은 펄스 레이저(Pulsed Laser)를 사용하여 높은 첨두출력으로 상기 가공기판 표면에 플라즈마를 발생시켜 깎아내는 방식으로 조사 영역의 거친 표면에 의하여 표면적이 증가하여 에칭률이 증가하게 된다. 펄스 레이저(pulsed laser)는 시간적으로 발진ㆍ정지가 있는 레이저로서, 에너지의 시간적 집속성을 매우 높일 수 있다.In the embossing, a plasma is generated on the surface of the processed substrate with a high peak output by using a pulsed laser, and the surface area is increased by the rough surface of the irradiated area, thereby increasing the etching rate. A pulsed laser is a laser with oscillation and stoppage in time, which can greatly enhance the temporal coherence of energy.

반면, 음각은 CW 레이저(Continuous Wave Laser)를 사용하여 상기 가공기판 표면을 녹는 점(melting point) 근처까지 가열하여 순간적으로 녹였다가 고상화시키는 것으로서 열처리 효과가 발생하여 밀도가 증가하게 되고 결국 에칭률이 감소하게 된다. CW 레이저(continuous wave laser, CW laser)는 상술한 펄스레이저와 대비되는 개념으로 레이저 중에서 시간적으로 일정한 출력으로 계속 발진할 수 있는 것을 의미한다.On the other hand, the intaglio is heated to near the melting point of the surface of the processed substrate using a CW laser (Continuous Wave Laser), and is instantaneously melted and solidified. As a result, the heat treatment effect is generated and the density is increased. . A continuous wave laser (CW laser) is a concept in contrast to the above-mentioned pulse laser, which means that the laser can continue oscillating in a time constant output from the laser.

제5단계(S 150)에서는 상기 가공기판(120)을 상기 광학형판으로부터 분리하여 에칭 용액에 담가 표면에 나노패턴(121)을 형성시킨 후 세척하여 저 반사 및 지문방지 특성을 갖는 유리를 완성한다.In the fifth step S 150, the processed substrate 120 is separated from the optical template, immersed in the etching solution to form a nano pattern 121 on the surface, and then washed to complete a glass having low reflection and fingerprint-preventing properties .

즉 불산(HF)과 같은 SiO2를 에칭할 수 있는 용액에 수 내지 수천 초 동안 분리된 가공기판(120)을 담가두면, 에칭률의 차이로 인해 표면에 나노파티클(130)의 주기에 해당하는 나노패턴(121)이 형성된다. 이때 불산의 농도조절과 첨가 용액을 혼합함에 의해서 에칭속도와 선택성을 조절할 수 있다.That is, if the processed substrate 120 separated for several to several thousand seconds is immersed in a solution capable of etching SiO 2 such as hydrofluoric acid (HF), the surface of the processed substrate 120 corresponding to the period of the nanoparticles 130 A nano pattern 121 is formed. At this time, the etching rate and selectivity can be controlled by adjusting the concentration of hydrofluoric acid and mixing the additive solution.

도 8은 본 발명에 따른 나노패턴이 형성된 가공기판의 모습을 나타낸 단면도로서, 정리하면 상기 제4단계(S 140)을 통해 나타난 상기 가공기판(120) 표면의 마이크로 구조의 변화는 습식(Wet) 에칭시 주변부와 레이저 조사부 사이에 에칭속도 차이를 발생시키고, 초기 나노파티클(130)의 크기에 수렴하는 주기의 나노구조가 형성된다. 이로써 어떠한 진공공정 없이도 대량으로 유리표면에 나노 텍스처링(texturing)이 가능하다.8 is a cross-sectional view of a processed substrate on which a nanopattern according to the present invention is formed. In summary, a change in the microstructure of the surface of the processed substrate 120 through the fourth step (S 140) An etching rate difference is generated between the peripheral portion and the laser irradiating portion at the time of etching, and a nanostructure having a period of converging to the size of the initial nanoparticle 130 is formed. This allows nanotube texturing to the glass surface in large quantities without any vacuum process.

또한, 나노파티클(130)이 부착된 광학형판은 한번 제조되면 반영구적인 사용이 가능하므로, 동일한 패턴사양에 대해서 상술한 제3단계 및 제4단계만 반복하면 어렵지 않게 나노패턴(121)의 대량가공이 이루어질 수 있게 된다.Since the optical template having the nanoparticles 130 attached thereto can be used semi-permanently once it is fabricated, it is possible to perform mass processing of the nanoparticles 121 without difficulty by repeating only the third and fourth steps for the same pattern specification .

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.It is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiment, but is capable of many modifications and variations within the scope of the appended claims. It is self-evident.

110: 투명기판 120: 가공기판
121: 나노패턴 130: 나노파티클
140: 저수조 150: 용액
160: 주입기 170: 전동테이블
180: 레이저110: transparent substrate 120: processed substrate
121: Nano pattern 130: Nano particle
140: Water tank 150: Solution
160: Injector 170: Electric table
180: laser

Claims (3)

저 반사 및 지문방지 특성을 갖는 유리의 제조방법에 있어서,
전동테이블에 설치된 투명기판을 상기 투명기판 및 나노파티클과 반응하지 않는 용액에 침강시키는 제1단계(S 110);
상기 용액에 콜로이드성의 나노파티클의 단층막을 형성시키고, 랭뮤어-블로드젯(Langmuir-Blodgett) 방식을 통해 상기 투명기판 전면에 나노파티클의 단층막이 부착된 광학형판을 제조하는 제2단계(S 120);
상기 광학형판 전면에 가공대상인 가공기판을 결합하는 제3단계(S 130);
레이저를 상기 광학형판을 투과시키면서 상기 가공기판 측에 조사하여 상기 가공기판 표면의 마이크로 구조를 변화시키는 제4단계(S 140);
상기 가공기판을 상기 광학형판으로부터 분리하여 에칭 용액에 담가 표면에 나노패턴을 형성시킨 후 세척하는 제5단계(S 150); 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 저 반사 및 지문방지 특성을 갖는 유리의 제조방법.
A method of manufacturing a glass having low reflection and fingerprint-preventing properties,
A first step (S 110) of precipitating a transparent substrate provided on the electric table to a solution which does not react with the transparent substrate and the nanoparticles;
Forming a monolayer film of colloidal nanoparticles in the solution and fabricating an optical template having a mono-layer film of nanoparticles on the entire surface of the transparent substrate through a Langmuir-Blodgett method (S 120 );
A third step (S 130) of coupling the processed substrate to be processed to the entire surface of the optical template;
A fourth step (S 140) of irradiating the laser onto the side of the processed substrate while transmitting the optical template to change the microstructure of the surface of the processed substrate;
A fifth step (S 150) of separating the processed substrate from the optical template, immersing the processed substrate in an etching solution to form a nanopattern on the surface, and then washing the processed substrate; Wherein the glass has a low reflection and fingerprint-preventing properties.
제1항에 있어서,
상기 제4단계(S 140)에서
상기 레이저로 펄스 레이저(Pulsed Laser)를 사용하여 상기 가공기판 표면에 플라즈마를 발생시켜 깎아내거나, 또는 상기 레이저로 CW 레이저(Continuous Wave Laser)를 사용하여 상기 가공기판 표면을 순간적으로 녹였다가 고상화시키는 것을 특징으로 하는 저 반사 및 지문방지 특성을 갖는 유리의 제조방법.
The method according to claim 1,
In the fourth step (S 140)
A plasma is generated on the surface of the processed substrate using a pulsed laser, and the surface of the processed substrate is instantaneously melted and solidified using a CW laser (Continuous Wave Laser) with the laser Wherein the glass has a low reflection and fingerprint-preventing properties.
제1항에 있어서,
상기 제2단계(S 120)는 상기 광학형판에 부착된 나노파티클 측에 내열성 또는 광투과율 향상을 위한 기능성층을 코팅하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저 반사 및 지문방지 특성을 갖는 유리의 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the second step (S 120) further comprises coating a functional layer for improving heat resistance or light transmittance on the nanoparticle side attached to the optical template. Gt;
KR1020140010449A 2014-01-28 2014-01-28 Method for producing a glass with low reflection, anti-fingerprint properties KR101568838B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140010449A KR101568838B1 (en) 2014-01-28 2014-01-28 Method for producing a glass with low reflection, anti-fingerprint properties

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140010449A KR101568838B1 (en) 2014-01-28 2014-01-28 Method for producing a glass with low reflection, anti-fingerprint properties

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150089606A KR20150089606A (en) 2015-08-05
KR101568838B1 true KR101568838B1 (en) 2015-11-13

Family

ID=53886020

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140010449A KR101568838B1 (en) 2014-01-28 2014-01-28 Method for producing a glass with low reflection, anti-fingerprint properties

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101568838B1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102265037B1 (en) * 2019-04-12 2021-06-17 경북대학교 산학협력단 Manufacturing method of microlens array and microlens array manufacturing system

Also Published As

Publication number Publication date
KR20150089606A (en) 2015-08-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ai et al. Advanced colloidal lithography beyond surface patterning
Sugioka Progress in ultrafast laser processing and future prospects
Li et al. Laser nano-manufacturing–state of the art and challenges
CN101479031B (en) Monoparticulate-film etching mask and process for producing the same, process for producing fine structure with the monoparticulate-film etching mask, and fine structure obtained by the production pro
Li et al. Large-area one-step assembly of three-dimensional porous metal micro/nanocages by ethanol-assisted femtosecond laser irradiation for enhanced antireflection and hydrophobicity
JP5876059B2 (en) Method for fabricating highly ordered nanopillars or nanohole structures on large areas
US8540922B2 (en) Laser patterning of a carbon nanotube layer
JP5380803B2 (en) A method for producing a non-planar single particle film, a method for producing a fine structure using the single particle film etching mask, and a fine structure obtained by the production method.
KR101247619B1 (en) Apparatus and Method for nanoscale laser sintering of metal nanoparticles
JP2014170973A (en) Method for fabricating pattern
JP2014170973A5 (en)
Shi et al. Femtosecond laser rapid fabrication of large-area rose-like micropatterns on freestanding flexible graphene films
US20090269505A1 (en) Method for manufacturing a substrate with surface structure by employing photothermal effect
KR101064900B1 (en) Method of forming pattern
Zhao et al. Direct chemisorption-assisted nanotransfer printing with wafer-scale uniformity and controllability
JPWO2013191089A1 (en) Method for producing antireflection film
WO2010081276A1 (en) Metal optical grayscale mask and manufacturing method thereof
KR20100097369A (en) Method for manufacturing lithography-free fabrication of subwavelength antireflection structures using thermally dewetted alloy etch mask and substrate manufactured with said method
Fang et al. Femtosecond laser structuring for flexible surface-enhanced Raman spectroscopy substrates
KR101568838B1 (en) Method for producing a glass with low reflection, anti-fingerprint properties
Li et al. Fabrication of hemispherical cavity arrays on silicon substrates using laser-assisted nanoimprinting of self-assembled particles
Xia et al. Fabrication of gold nanoparticle decorated surfaces for controlled nucleation of plasmonic microbubbles
Kwon et al. Laser filament bottom-up growth sintering for multi-planar diffraction-limit printing and its application to ultra-transparent wearable thermo-electronics
JP2013142158A (en) Metallic nanostructure and method for producing the same
JP6059967B2 (en) Manufacturing method of resin molded products

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee