KR101660300B1 - 초음파 스프레이 코팅법을 이용한 저굴절 반사방지막의 제조방법 - Google Patents

초음파 스프레이 코팅법을 이용한 저굴절 반사방지막의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, Si, Ti, Zr 및 Al 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 금속 알콕사이드, 유기실란, 유기용매 및 물을 포함하는 유무기 하이브리드 코팅액을 형성하는 단계와, 상기 유무기 하이브리드 코팅액을 초음파 스프레이 코팅법을 이용하여 기판에 코팅하는 단계 및 코팅된 기판을 열처리하여 반사방지막을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 유기실란은 글리시독시프로필 트리메톡시실란, 페닐 트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 메틸트리에톡시실란 및 메틸트리메톡시실란 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 스프레이 코팅법을 이용한 저굴절 반사방지막의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 코팅액의 소모량이 적고 기판의 형상에 따라 균일한 코팅막을 형성할 수 있는 초음파 스프레이 코팅법을 이용하여 저가의 원료들을 이용하여 저굴절률 반사방지막을 형성할 수 있다.

Description

초음파 스프레이 코팅법을 이용한 저굴절 반사방지막의 제조방법{Manufacturing method of low refractive anti-reflection film using ultrasonic spray coating method}
본 발명은 저굴절 반사방지막의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 코팅액의 소모량이 적고 기판의 형상에 따라 균일한 코팅막을 형성할 수 있는 초음파 스프레이 코팅법을 이용하여 저가의 원료들을 이용하여 저굴절 반사방지막을 형성할 수 있는 저굴절 반사방지막의 제조방법에 관한 것이다.
반사방지(AR; Anti-Reflection)막은 장치의 반사율을 감소시키고 투과율을 향상시키는 특성을 갖고 있기 때문에 디스플레이, 광학소재, 태양전지 등에 적용되어 시인성을 확보하거나 에너지 효율을 향상시키기 위한 목적으로 응용되고 있다.
최적의 단일층(single layer) 반사방지막 형성을 위해서는 유리 기판 위에 저굴절률을 갖는 층을 기판 위에 코팅해야 하는데, 기판의 굴절률을 n1, 반사방지막의 굴절률을 n2 라고 할 때, n2=(n1)1/2의 조건을 만족시켜야 한다.
그리고, 반사방지막의 두께는 d = λ/4n (λ는 파장, n은 굴절률)이 되도록 조절하여야 한다.
본 발명의 발명자들은 저가의 비용으로 낮은 굴절률과 반사율을 갖는 반사방지막을 제조할 수 있는 방법을 연구하였다.
대한민국 공개특허공보 10-2010-0028535
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 코팅액의 소모량이 적고 기판의 형상에 따라 균일한 코팅막을 형성할 수 있는 초음파 스프레이 코팅법을 이용하여 저가의 원료들을 이용하여 저굴절 반사방지막을 형성할 수 있는 저굴절 반사방지막의 제조방법을 제공함에 있다.
본 발명은, Si, Ti, Zr 및 Al 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 금속 알콕사이드, 유기실란, 유기용매 및 물을 포함하는 유무기 하이브리드 코팅액을 형성하는 단계와, 상기 유무기 하이브리드 코팅액을 초음파 스프레이 코팅법을 이용하여 기판에 코팅하는 단계 및 코팅된 기판을 열처리하여 반사방지막을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 유기실란은 글리시독시프로필 트리메톡시실란, 페닐 트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 메틸트리에톡시실란 및 메틸트리메톡시실란 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 스프레이 코팅법을 이용한 저굴절 반사방지막의 제조방법을 제공한다.
상기 유무기 하이브리드 코팅액은 가수분해 촉매로 염산(HCl), 질산(HNO3), 황산(H2SO4), 인산(H3PO4) 및 아세트산(CH3COOH) 중에서 선택된 1종 이상의 산(acid)을 더 포함할 수 있으며, 상기 산(acid)은 상기 금속 알콕사이드, 상기 유기실란, 상기 유기용매 및 상기 물의 전체 함량에 대하여 0.00001∼1.0중량% 혼합되는 것이 바람직하다.
삭제
상기 초음파 스프레이 코팅법은 120∼300kHz의 초음파를 이용하여 상기 유무기 하이브리드 코팅액을 기계적 진동시켜 미스트를 형성하고 상기 미스트를 초음파 노즐을 통해 상기 기판을 향하여 분사되게 하는 것이 바람직하다.
상기 반사방지막은 90∼150nm의 두께로 형성하는 것이 바람직하고, 상기 반사방지막의 굴절률은 1.20∼1.35를 이루며, 상기 반사방지막의 반사율은 0.3∼1.5%를 이루는 것이 바람직하다.
상기 유무기 하이브리드 코팅액을 형성하는 단계는, 반응의 안정성을 확보하기 위해 0.1∼6℃의 온도에서 용기에 상기 금속 알콕사이드, 상기 유기실란, 상기 유기용매 및 상기 물을 첨가하여 반응시키는 단계와, 상온보다 높고 상기 유기용매의 끓는점보다 낮은 40∼75℃의 온도에서 상기 금속 알콕사이드, 상기 유기실란, 상기 유기용매 및 상기 물을 혼합하는 단계 및 혼합된 결과물을 상온에서 숙성시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 열처리는 150∼300℃의 온도에서 수행하는 것이 바람직하다.
상기 금속 알콕사이드는 테트라에틸 오르소실리케이트(tetraethyl orthosilicate)를 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 초음파 스프레이 코팅법을 이용하므로 매우 미세한 양을 기판에 분무하기 때문에 코팅액의 소모량이 적으며, 기판의 형상에 따라 균일한 코팅막을 형성할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 저가의 원료들을 이용하여 저굴절 반사방지막을 형성할 수 있다.
본 발명에 의해 제조된 반사방지막은 굴절률이 1.20∼1.35 정도로 저굴절을 이루고 반사율은 0.3∼1.5% 정도로 낮으므로 광학적으로 이상적인 반사방지막으로 기능할 수 있다.
도 1은 초음파 스프레이 코팅을 위한 초음파 스프레이 코터를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 실험예에서 사용된 초음파 스프레이 코터를 보여주는 사진이다.
도 3 및 도 4는 실험예에 따라 제조된 반사방지막에 대하여 연필경도 테스트 후의 상태를 광학현미경으로 확인한 사진이다.
도 5는 실험예에 따라 제조된 반사방지막의 반사율 변화를 보여주는 그래프이다.
도 6은 실험예에 따라 유무기 하이브리드 코팅액을 사용하여 초음파 스프레이 코팅법으로 제조한 샘플 3의 반사방지막의 미세구조를 나타낸 주사전자현미경(SEM; scanning electron microscope) 사진이다.
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. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
단일층(single layer) 반사방지막을 제조하기 위하여 굴절률 값이 약 1.3대의 저굴절 유기 수지 용액을 사용하여 반사방지막을 제조하고 있는데, 저굴절 유기 수지 용액은 고가이기 제조비용이 증가하는 문제점이 있다.
본 발명에서는 굴절률이 약 1.5대의 저가의 원료들을 사용하면서도 저굴절과 낮은 반사율을 갖는 반사방지막을 제조하는 방법을 제시한다. 저가의 원료들을 사용하면서도 초음파 스프레이 코팅법을 이용하여 반사방지막의 미세구조를 다공질로 제어하여 그 굴절률 값을 약 1.20∼1.35로 제조하면 반사율이 약 0.3∼1.5% 정도의 반사방지막을 제조할 수 있다.
습식 공정(wet process)을 이용한 반사방지막 제조법에는 졸-겔 코팅, 딥코팅, 스핀코팅, 초음파 스프레이 코팅, 액상 증착(LPD; liquid phase deposition), 레이어-바이-레이어(LBL; layer-by-layer) 법 등이 있다.
이런 방법들 중에서 초음파 스프레이 코팅법은 일반 스프레이 코팅법과 달리 매우 미세한 양을 기판에 분무하기 때문에 용액의 소모량이 적으며, 기판의 형상에 따라 균일한 코팅막을 형성할 수 있는 장점을 가지고 있다.
저굴절 반사방지막을 형성하기 이한 유무기 하이브리드 코팅액은 Si, Ti, Zr, Al 등의 금속 알콕사이드, 유기용매, 물 그리고 유기실란으로 글리시독시프로필 트리메톡시실란(GPTMS; glycidoxypropyl trimethoxysilane), 페닐 트리메톡시실란(PTMS; phenyl trimethoxysilane), 비닐트리에톡시실란(VTES; vinyltriethoxysilane), 메틸트리에톡시실란(MTES; methyltriethoxysilane), 메틸트리메톡시실란(MTMS; methyltrimethoxysilane) 등의 실란 커플링제를 사용한다.
이런 유무기 하이브리드 코팅액의 주요 장점은 경도(무기 망목구조의 양)와 유연성(유기 가교의 성질 및 양)의 자유로운 조합이며, 또한 유기 분자들의 무기 망목구조에의 공유결합에 의한 망목구조로 유무기 하이브리드 재료의 화학적 기능성화는 화학적으로 안정된(용해되지 않는) 기능성을 구현할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 초음파 스프레이 코팅법을 이용한 저굴절 반사방지막의 제조방법은, Si, Ti, Zr 및 Al 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 금속 알콕사이드, 유기실란, 유기용매 및 물을 포함하는 유무기 하이브리드 코팅액을 형성하는 단계와, 상기 유무기 하이브리드 코팅액을 초음파 스프레이 코팅법을 이용하여 기판에 코팅하는 단계 및 코팅된 기판을 열처리하여 반사방지막을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 유기실란은 글리시독시프로필 트리메톡시실란, 페닐 트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 메틸트리에톡시실란 및 메틸트리메톡시실란 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 포함한다.
이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 초음파 스프레이 코팅법을 이용한 저굴절 반사방지막의 제조방법을 더욱 구체적으로 설명한다.
Si, Ti, Zr 및 Al 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 금속 알콕사이드, 유기실란, 유기용매 및 물을 포함하는 유무기 하이브리드 코팅액을 형성한다.
상기 유무기 하이브리드 코팅액은 가수분해 촉매로 염산(HCl), 질산(HNO3), 황산(H2SO4), 인산(H3PO4) 및 아세트산(CH3COOH) 중에서 선택된 1종 이상의 산(acid)을 더 포함할 수 있다. 상기 산(acid)은 금속 알콕사이드, 유기실란, 유기용매 및 물의 전체 함량에 대하여 0.00001∼1.0중량% 혼합되는 것이 바람직하다.
삭제
상기 유기실란은 글리시독시프로필 트리메톡시실란(GPTMS; glycidoxypropyl trimethoxysilane), 페닐 트리메톡시실란(PTMS; phenyl trimethoxysilane), 비닐트리에톡시실란(VTES; vinyltriethoxysilane), 메틸트리에톡시실란(MTES; methyltriethoxysilane) 및 메틸트리메톡시실란(MTMS; methyltrimethoxysilane)을 포함할 수 있다.
상기 유기용매는 메탄올, 에탄올, 이소프로필 알콜, 클로로포름, 톨루엔, 벤젠, 헥산 또는 이들의 혼합물일 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 금속 알콕사이드는 Si, Ti, Zr 및 Al 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 금속 알콕사이드이다. 예컨대, 저굴절 반사방지막으로 SiO2막을 형성하려는 경우에는 상기 금속 알콕사이드는 테트라에틸 오르소실리케이트(tetraethyl orthosilicate)를 포함할 수 있으며, 저굴절 반사방지막으로 Al2O3막을 형성하려는 경우에는 상기 금속 알콕사이드는 알루미늄 트리에톡사이드(aluminum triethoxide, Al(OC2H5)3)를 포함할 수 있으며, 저굴절 반사방지막으로 TiO2막을 형성하려는 경우에는 상기 금속 알콕사이드는 티타늄 이소프로폭사이드(Ti(OCH(CH3)2)4를 포함할 수 있으며, 저굴절 반사방지막으로 ZrO2막을 형성하려는 경우에는 상기 금속 알콕사이드는 Zr(OC3H7)4를 포함할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 유무기 하이브리드 코팅액은 다음과 같은 방법으로 형성할 수 있다. 반응의 안정성을 확보하기 위해 0.1∼6℃(바람직하게는 4℃)의 온도에서 용기에 금속 알콕사이드, 유기실란, 유기용매 및 물을 첨가하여 반응시키고, 상온보다 높고 상기 유기용매의 끓는점보다 낮은 40∼75℃의 온도에서 금속 알콕사이드, 유기실란, 유기용매 및 물을 소정 시간(예컨대, 1∼48시간) 동안 혼합한 후, 혼합된 결과물을 상온에서 소정 시간((예컨대, 1∼72시간) 동안 숙성시켜 유무기 하이브리드 코팅액을 형성할 수 있다. 금속 알콕사이드, 유기실란, 유기용매 및 물을 첨가하여 반응시키게 되면, 가수분해와 축합반응이 일어나서 졸(sol)이 형성되게 된다.
초음파 스프레이 코팅법을 이용하여 상기 유무기 하이브리드 코팅액을 기판에 코팅한다. 상기 초음파 스프레이 코팅법은 120∼300kHz의 초음파를 이용하여 유무기 하이브리드 코팅액을 기계적 진동시켜 미스트를 형성하고 상기 미스트를 초음파 노즐을 통해 기판을 향하여 분사되게 하여 코팅하는 것이 바람직하다.
도 1은 초음파 스프레이 코팅을 위한 초음파 스프레이 코터를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 초음파 스프레이 코터는 유무기 하이브리드 코팅액을 저장하기 위한 초음파 탱크(10)와, 초음파 탱크(10)에 압축공기를 공급하여 유무기 하이브리드 코팅액을 가압하여 초음파 분무기로 공급하기 위한 압축공기 공급장치(20)와, 압축공기의 압력을 제어하기 위한 압력 제어 밸브(30)와, 초음파를 발생시키기 위한 초음파 발생기(40)와, 초음파 발생기(40)에서 발생된 초음파를 기계적 작용으로 변환하여 유무기 하이브리드 코팅액을 기계적으로 진동시키기 위한 초음파 분무기(50)와, 기계적 진동에 의한 미세한 미스트로 변환된 유무기 하이브리드 코팅액을 분사하기 위한 초음파 노즐(60)을 포함한다. 초음파 탱크(10)와 초음파 분무기(50) 사이에는 실린지 펌프(미도시)가 더 구비될 수 있고, 상기 실린지 펌프는 유무기 하이브리드 코팅액을 펌핑하여 초음파 분무기(50)로 공급하는 역할을 할 수 있다.
이하에서, 초음파 스프레이 코팅법을 이용하여 유무기 하이브리드 코팅액을 기판에 코팅하는 방법을 구체적으로 설명한다.
상기 유무기 하이브리드 코팅액을 초음파 탱크(10)에 저장한다.
압축공기 공급장치(20)를 통해 초음파 탱크(10)에 압축공기를 공급하여 유무기 하이브리드 코팅액을 가압하여 초음파 분무기(50)로 공급한다. 유무기 하이브리드 코팅액은 가압되어 초음파 분무기(50)로 공급된다. 압축공기의 압력은 압력 제어 밸브(30)를 통해 제어될 수 있다.
초음파를 발생하기 위하여 초음파 분무기(50)에는 압전소자(미도시)가 구비되며, 상기 압전소자는 초음파 발생기(40)에서 발생된 초음파를 기계적 작용으로 변환하는 역할을 한다. 초음파 분무기(50)로 이송된 유무기 하이브리드 코팅액은 상기 압전소자의 기계적 진동에 의해 매우 미세한 미스트로 분리되면서 초음파 노즐(60)을 통해 분사되게 된다. 초음파의 주파수를 조절하여 그에 따른 미스트 크기가 제어할 수 있다. 120∼300kHz의 초음파를 이용하여 상기 유무기 하이브리드 코팅액을 기계적 진동시켜 미스트를 형성하고 상기 미스트를 초음파 노즐을 통해 상기 기판을 향하여 분사되게 하는 것이 바람직하다. 초음파의 주파수가 높을수록 초음파 노즐(60)을 통해 분사되는 미스트의 크기가 작아진다. 예컨대, 125kHz의 초음파 주파수가 인가되는 경우에 약 20㎛의 크기를 갖는 미스트가 생성될 수 있다.
상기 유무기 하이브리드 코팅액은 90∼150nm의 두께로 코팅하는 것이 바람직하다. 코팅 두께가 너무 작을 경우에는 굴절률과 반사율이 높아질 수 있다.
유무기 하이브리드 코팅액을 코팅한 후 건조하고, 코팅된 기판을 열처리하게 되면 저굴절 반사방지막이 형성되게 된다. 상기 열처리는 150∼300℃의 온도에서 수행하는 것이 바람직하다. 상기 열처리는 공기(air), 산소(O2)와 같은 산화 분위기에서 열처리하는 것이 바람직하다.
이렇게 제조된 반사방지막은 90∼150nm의 두께를 이루며, 상기 반사방지막의 굴절률은 1.20∼1.35를 이루고, 상기 반사방지막의 반사율은 0.3∼1.5%를 이룰 수 있다.
이하에서, 본 발명에 따른 실험예들을 구체적으로 제시하며, 다음에 제시하는 실험예들에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 실험예들에서는 저굴절을 갖는 다공질 반사방지막을 제조하기에 효과적인 초음파 스프레이 코팅법을 이용하여 유리 기판 위에 저굴절율을 갖는 단일층(single layer) SiO2 반사방지막을 제조하였다. 저굴절 반사방지막을 제조하기 위한 용액으로 유무기 하이브리드 코팅액을 사용하였으며, 반사방지막의 두께에 따른 반사율의 변화를 확인하였다.
유무기 하이브리드 코팅액을 합성하기 위하여 출발원료로 글리시독시프로필 트리메톡시실란(glycidoxypropyl trimethoxysilane; 이하 'GPTMS'라 함), 비닐트리메톡시실란(vinyltrimethoxysilane; 이하 'VTMS'라 함), 테트라에틸 오르소실리케이트(tetraethyl orthosilicate; 이하 'TEOS'라 함), 에탄올(ethanol; 이하 'EtOH'라 함), 염산(hydrochloric acid, HCl) 및 증류수(Distilled water, H2O)를 사용하였다.
유무기 하이브리드 코팅액을 형성하기 위해 GPTMS : VTMS : TEOS : EtOH : H2O를 15 : 15 : 70 : 20 : 10의 부피비로 혼합하였다. 전구체들의 반응속도를 조절하기 위하여 촉매로써 염산(HCl)을 첨가하는 데, 그 첨가량은 35% 농도의 HCl을 증류수에 약 1000배 희석한 후, GPTMS, VTMS, TEOS, EtOH 및 H2O의 전체 함량의 1.0wt%를 첨가해 주었다. 유무기 하이브리드 코팅액 합성시 반응의 안정성을 확보하기 위하여 GPTMS, VTMS, TEOS, EtOH, H2O 및 HCl을 첨가하여 약 4℃에서 반응시킨 후, 약 60℃에서 4시간 정도 혼합하고, 상온에서 24시간 숙성시킨 후 코팅액으로 사용하였다.
초음파 스프레이 코팅법을 이용하여 반사방지막을 제조하기 위하여 도 2에 나타낸 초음파 스프레이 코터(제조사, 세라토크)를 사용하였고, 120kHz 초음파 노즐을 사용하였으며, 실린지 펌프 유량은 약 0.1∼1.5ml/min, 공기(air)압은 4L/min, 노즐 이동 속도는 10mm/s 조건에서 코팅을 하였다. 도 2의 좌측 사진은 초음파 스프레이 코터를 나타낸 것이고, 우측 사진은 초음파 스프레이 코터의 노즐(120kHz 초음파 노즐)을 확대하여 나타낸 것이다.
초음파 스프레이 코터를 사용하여 유리 기판에 유무기 하이브리드 코팅액을 코팅한 후, 상온에서 10분 동안 건조한 다음, 200℃에서 30분 동안 열처리를 하였다.
반사방지막의 경도를 확인하기 위하여 연필경도 테스터기를 사용하여 750g 하중으로 일본 미쯔비시사 연필(Uni)을 사용하여 테스트를 하였다.
연필경도 테스트 후, 반사방지막의 상태를 광학현미경으로 확인한 사진을 도 3 및 도 4에 나타내었다. 반사방지막의 연필경도는 6H에서는 스크레치가 발생되지 않았지만(도 3 참조), 7H에서는 약간의 스크레치가 발생되는 것으로 보아(도 4 참조) 연필경도는 6H 정도로 판단된다.
도 5는 제조된 반사방지막의 반사율 변화를 보여주는 그래프이고, 아래의 표 1에 제조된 반사방지막의 굴절률, 반사방지막의 두께 및 반사율 특성을 나타내었다.
Bare Glass 샘플 1 샘플 2 샘플 3
굴절률(at 632nm) 1.54 1.38 1.35 1.32
반사방지막 두께(nm) - 63.41 67.5 93.45
반사율(%) 4.54 2.70 2.11 1.10
도 5 및 표 1을 참조하면, 유리 기판(bare glass)의 경우 가시광영역 380∼780nm에서의 평균 반사율은 4.54% 인데, 초음파 스프레이 코팅법으로 형성한 반사방지막의 굴절률은 약 1.38에서 1.32를 나타내었고, 반사방지막의 두께가 표 1에 나타내었듯이 약 63.41∼93.45nm 정도였으며, 반사율은 1.10 내지 2.70% 정도였다. 반사방지막의 두께가 63.41nm에서 93.45nm로 증가한 경우에 반사율은 2.70%에서 1.10%로 감소하는 것을 확인하였다. 이것은 단일층(Single layer) 반사방지막을 제조하기 위하여 반사방지막의 굴절률이 기판의 굴절률 보다 낮아져야 한다는 조건을 만족하기 때문에 반사율이 감소한 것으로 판단되며, 반사방지막의 두께가 100nm에 가까워 질수록 반사율이 더 감소하였다. 샘플 3(sample 3)의 경우에 파장 490∼500nm의 범위에서는 반사율 값이 약 0.65%로 최저값을 나타내었다.
도 6은 실험예에 따라 유무기 하이브리드 코팅액을 사용하여 초음파 스프레이 코팅법으로 제조한 샘플 3의 반사방지 반사방지막의 미세구조를 나타낸 주사전자현미경(SEM; scanning electron microscope) 사진이다.
도 6을 참조하면, 제조된 반사방지막은 30∼50nm 정도의 입자 형상을 갖는 다공질의 구조를 갖고 있기 때문에 굴절률 값이 약 1.32로 나타났다. 일반적으로 딥코팅 혹은 스핀 코팅법으로 치밀한 반사방지막을 제조할 때 반사방지막이 가지는 굴절률은 약 1.5에 가까운데, 본 실험에서는 초음파 스프레이 코터를 이용하여, 수증기(미스트)와 같은 미세한 코팅액을 기판에 분사하면서 코팅액의 휘발 및 건조 조건에 따라 다공질의 저굴절 반사방지막이 형성되도록 제어하였기 때문에 일반 스프레이 코팅법으로 제조한 반사방지막에 비해서 훨씬 굴절률이 낮은 반사방지막을 제조할 수 있었다.
초음파 스프레이 코팅시 요구되는 코팅액 분무량, 이동속도, 공기압 등과 같은 코팅 조건과 보다 미세한 코팅액을 스프레이 할 수 있는 고 주파수 노즐(예컨대, 약 180kHz 노즐)을 사용하면, 광학적으로 이상적인 반사방지막의 조건인 굴절률이 약 1.25, 반사방지막의 두께를 약 100∼110nm로 제어하면, 가시광 영역에서 평균 반사율이 0.5% 미만인 단일층(Single layer) 반사방지막을 제조할 수 있을 것으로 기대된다.
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.
10: 초음파 탱크
20: 압축공기 공급장치
30: 압력 제어 밸브
40: 초음파 발생기
50: 초음파 분무기
60: 초음파 노즐

Claims (7)

  1. Si, Ti, Zr 및 Al 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 금속 알콕사이드, 유기실란, 유기용매 및 물을 포함하는 유무기 하이브리드 코팅액을 형성하는 단계;
    상기 유무기 하이브리드 코팅액을 초음파 스프레이 코팅법을 이용하여 기판에 코팅하는 단계; 및
    코팅된 기판을 열처리하여 반사방지막을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 유기실란은 글리시독시프로필 트리메톡시실란, 페닐 트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 메틸트리에톡시실란 및 메틸트리메톡시실란 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 스프레이 코팅법을 이용한 저굴절 반사방지막의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 유무기 하이브리드 코팅액은 가수분해 촉매로 염산(HCl), 질산(HNO3), 황산(H2SO4), 인산(H3PO4) 및 아세트산(CH3COOH) 중에서 선택된 1종 이상의 산(acid)을 더 포함하며,
    상기 산(acid)은 상기 금속 알콕사이드, 상기 유기실란, 상기 유기용매 및 상기 물의 전체 함량에 대하여 0.00001∼1.0중량% 혼합되는 것을 특징으로 하는 초음파 스프레이 코팅법을 이용한 저굴절 반사방지막의 제조방법.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 초음파 스프레이 코팅법은 120∼300kHz의 초음파를 이용하여 상기 유무기 하이브리드 코팅액을 기계적 진동시켜 미스트를 형성하고 상기 미스트를 초음파 노즐을 통해 상기 기판을 향하여 분사되게 하는 것을 특징으로 하는 초음파 스프레이 코팅법을 이용한 저굴절 반사방지막의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 반사방지막은 90∼150nm의 두께로 형성하고,
    상기 반사방지막의 굴절률은 1.20∼1.35를 이루며,
    상기 반사방지막의 반사율은 0.3∼1.5%를 이루는 것을 특징으로 하는 초음파 스프레이 코팅법을 이용한 저굴절 반사방지막의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 유무기 하이브리드 코팅액을 형성하는 단계는,
    반응의 안정성을 확보하기 위해 0.1∼6℃의 온도에서 용기에 상기 금속 알콕사이드, 상기 유기실란, 상기 유기용매 및 상기 물을 첨가하여 반응시키는 단계;
    상온보다 높고 상기 유기용매의 끓는점보다 낮은 40∼75℃의 온도에서 상기 금속 알콕사이드, 상기 유기실란, 상기 유기용매 및 상기 물을 혼합하는 단계; 및
    혼합된 결과물을 상온에서 숙성시키는 단계를 포함하며,
    상기 열처리는 150∼300℃의 온도에서 수행하는 것을 특징으로 하는 초음파 스프레이 코팅법을 이용한 저굴절 반사방지막의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 금속 알콕사이드는 테트라에틸 오르소실리케이트(tetraethyl orthosilicate)를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 스프레이 코팅법을 이용한 저굴절 반사방지막의 제조방법.
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