KR101771069B1

KR101771069B1 - 방오 성능을 갖는 반사방지막 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101771069B1
Application number: KR1020100074971A
Authority: KR
Inventors: 김의수; 오정홍; 김태원; 신유민
Original assignee: 코닝정밀소재 주식회사
Priority date: 2010-08-03
Filing date: 2010-08-03
Publication date: 2017-08-25
Also published as: KR20120012889A

Abstract

본 발명에 따른 방오 성능을 갖는 반사방지막 제조방법은, 불소계 화합물로 이루어진 스퍼터링 타겟과, 투명기판을 스퍼터링 챔버 내에 설치하는 단계와, 스퍼터링 챔버 내에 분위기 가스를 투입한 상태에서 스퍼터링 타겟에 RF 전력을 인가하여 투명기판 위에 불소계 화합물로 이루어진 방오코팅막을 형성하되, 67nm 이상, 124nm 이하의 두께로 방오코팅막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

방오 성능을 갖는 반사방지막 및 그 제조방법{Anti-reflection film with a anti-contaminating functionality and method for manufacturing the same}

본 발명은 디스플레이 필터에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 오염 방지와 반사방지 기능을 복합화한 방오 성능을 갖는 반사방지막 및 그 제조방법에 관한 것이다.

최근 들어 디스플레이장치의 발달로 인해 각종 디지털 정보 제공장치, 예컨대 텔레비전용 모니터, 퍼스널컴퓨터용 모니터, 버스/지하철 안내 표시판 등이 널리 보급되고 있다. 이러한 디스플레이 장치들은 사람들이 많이 모이는 백화점, 호텔, 공항, 전시장, 공원 등에까지 설치되고 있다. 이러한 디스플레이 장치들은 일반적으로 전면유리에 반사방지 특성을 갖는 반사방지막이 채용되는데, 이 반사방지 필름이 여러 가지 오염물질에 노출되게 되어 장치의 특성이 저하되고 미관상 좋지 않은 영향을 갖게 된다.

이를 해결하기 위해 현재 방오 성능을 갖는 반사방지막 제조방법 제조업체에서는 반사방지막의 최외각 표면에 방오물질 예컨대, 이산화티타늄(TiO₂), 황화카드뮴(CdS), 산화규소(SiO), 불소계 화합물(예컨대, 테프론(PTFE)), 유기 실록산 화합물 또는 실리콘 아크릴 공중합체 등을 코팅하여 해결하고 있다.

기존에 반사방지막의 최외각 표면에 광촉매 물질을 코팅하는 방식은 무기계의 유전체 재료를 증착시키거나 스퍼터링하여 적층하는 건식 코팅 방식과 유기재료를 도포하는 습식 코팅 방식이 있다. 건식 코팅 방식으로 제조하면 반사방지막의 반사방지율은 좋으나 비용이 많이 들고, 습식 코팅 방식으로 제조하면 반사방지막의 반사방지율이 떨어지나 건식 코팅 방식에 비해 상대적으로 낮은 가격으로 제조할 수 있다.

그런데, 종래 대부분의 디스플레이 필터 제조업체들은 제조비용을 낮추기 위해, 반사방지막의 최외각 표면에 방오물질을 코팅하는 방식으로 습식 코팅 방식을 이용하고 있다. 이에 따라 반사방지막을 건식 코팅 방식으로 제조한 후, 광촉매 물질을 습식 코팅함에 따라 제조공정이 2단계로 분리되어 제조시간이 늘어나 생산효율이 떨어지는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 배경에서 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 제조시간을 줄이고 생산성을 높일 수 있는 오염 방지와 반사방지 기능을 복합화한 방오 성능을 갖는 반사방지막 제조방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 양상에 따른 방오 성능을 갖는 반사방지막은, 투명기판과, 투명기판 위에 불소계 화합물이 스퍼터링 방식으로 형성된 방오코팅막을 포함하며, 여기서, 불소계 화합물로 이루어진 방오코팅막의 두께는 67nm 이상, 124nm 이하인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 양상에 따른 방오 성능을 갖는 반사방지막 제조방법은, 불소계 화합물로 이루어진 스퍼터링 타겟과, 투명기판을 스퍼터링 챔버 내에 설치하는 단계와, 스퍼터링 챔버 내에 분위기 가스를 투입한 상태에서 스퍼터링 타겟에 RF 전력을 인가하여 투명기판 위에 불소계 화합물로 이루어진 방오코팅막을 형성하되, 67nm 이상, 124nm 이하의 두께로 방오코팅막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 방오 성능을 갖는 반사방지막은 투명기판의 표면에 스퍼터링 코팅 방식으로 불소계 화합물로 이루어진 방오코팅막을 형성하고 불소계 화합물로 이루어진 방오코팅막의 두께는 67nm 이상, 124nm 이하가 되도록 구현됨으로써, 표면에 흡착된 오염물질을 제거할 수 있고, 또한 반사방지막의 반사율이 1% 미만이 되도록 구현되어 시인성을 향상시키는 유용한 효과가 있다.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 방오 성능을 갖는 반사방지막이 적용된 제1 디스플레이 장치의 개략적인 구조,
도 2 는 본 발명에 따른 방오 성능을 갖는 반사방지막 구조의 일예,
도 3 은 본 발명에 따른 방오 성능을 갖는 반사방지막 구조의 다른 예,
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 방오 성능을 갖는 반사방지막 제조방법을 도시한 것이고,
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 방오 성능을 갖는 반사방지막의 액정 접촉 각도를 설명하기 위한 예시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 전술한, 그리고 추가적인 양상을 기술되는 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 반사방직막이 적용된 제1 디스플레이 장치의 개략적인 구조를 도시한다.

도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 제1 디스플레이 장치는 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel: PDP) 장치이다. 플라즈마 디스플레이 패널(PDP) 장치는 구동회로기판(5)에 장착되는 제1 기판(1)과 제2 기판(3) 사이에 방전셀(2)이 형성되며, 방전셀(2)에는 네온(Ne)과 제논(Xe) 혼합가스가 채워진다. 또한, 제1 기판(1)과 제2 기판(3)의 내측면에는 형광물질이 발라져 있다. 플라즈마 디스플레이 패널(PDP) 장치는 방전셀(2)에 채워진 혼합가스에 강한 전기장을 걸어주면, 혼합가스에서 방출된 자외선이 형광물질과 부딪쳐 고유의 가시광선과 전자파(EMI), 근적외선(NIR), 색순도를 저하시키는 오렌지광을 방출한다.

도 1에 도시한 바와 같이 디스플레이 필터(10)는 디스플레이 모듈(9) 전방에 설치된다. 디스플레이 필터(10)는 근적외선(NIR) 차폐막(14), 전자파(EMI) 차폐막(13), 투명기판(12), 반사방지막(11)을 포함한다.

반사방지막(11)은 외광 반사를 억제하여 시인성을 향상시킨다. 바람직하게는, 반사방지막(11)은 반사율이 1% 미만이 되도록 구현되며 방오 기능을 갖도록 굴절률이 1.5 이하로 낮은 불소계 화합물 예컨대, 불화마그네슘(MgF₂), 테프론(PTFE) 으로 구현될 수 있다.

본 발명에서 반사방지막(11)은 분위기 가스를 투입한 상태에서 불소계 화합물로 이루어진 스퍼터링 타겟에 전력을 인가하여 투명기판(12) 위에 1층으로 구현된다. 종래 반사방지막이 가시영역에 있어서 굴절률이 1.5 이하로 낮은 저굴절층과, 굴절률이 2.0 이상으로 높은 고굴절층이 2층 이상 다층 적층된 구조로 제조되는 것과 비교할 때, 본 발명은 제조시간과 비용을 낮출 수 있는 장점이 있다.

투명기판(12)은 강화유리로 구현되며, 일례로, 소다라임유리(Sio2-CaO-Na2O)와 보로실리케이트유리(SiO₂-B₂O₃-Na₂O)로 구현될 수 있으며, 이중 Na 및 Fe의 양은 용도에 따라 낮게 조정되어질 수 있다.

전자파(EMI) 차폐막(13)은 인체에 유해한 전자파(EMI)를 차단한다. 전자파(EMI) 차폐막(13)은 도전성 메쉬 타입 또는 도전막 타입의 필름으로 구현될 수 있다. 전자파(EMI) 차폐막(13)은 금속박막 또는 고굴절률 투명박막을 적층한 다층 투명도전막으로 구현될 수 있다. 근적외선(NIR) 차폐막(14)을 별도로 형성하지 않고 전자파(EMI) 차폐막(13)만으로 근적외선(NIR)과 전자파(EMI)를 차폐하는 두 가지 기능을 수행할 수 있다.

근적외선(NIR) 차폐막(14)은 무선전화기나 리모콘 등의 전자기기의 오동작을 야기하는 근적외선(NIR)을 차폐한다. 근적외선 흡수물질로는 니켈 착체계와 디이모늄계의 혼합색소, 구리 이온과 아연 이온을 함유하는 화합물 색소, 시아닌계 색소, 안트라퀴논계 색소, 스쿠아릴륨계，아조메틴계，오키소놀，아조계 또는 벤질리덴계 화합물로 구성되는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.

통상적으로, 플라즈마 디스플레이 패널(PDP) 장치는 혼합가스로부터 발생하는 빨간색의 가시광선이 오렌지색으로 나타나는 경향이 있다. 도 1에 도시하지 않았지만, 본 발명에 따른 방오 성능을 갖는 반사방지막 제조방법(10)은 색보정 필름을 더 포함할 수 있다. 색보정 필름은 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 양을 감소시키거나 조절하여 색균형을 변화시키거나 교정한다.

도 2 는 본 발명에 따른 방오 성능을 갖는 반사방지막 구조의 일예이고, 도 3 은 본 발명에 따른 방오 성능을 갖는 반사방지막 구조의 다른 예이다.

먼저, 도 2 에서 반사방지막은 투명기판(21) 위에 불소계 화합물로 이루어진 방오코팅막(22)이 형성된 구조이다. 본 발명에 따른 반사방지막은 반사방지 기능뿐만 아니라 방오 기능을 갖도록, 불소계 화합물로 이루어진 방오코팅막(22)은 테프론(PTFE) 방오코팅막으로 구현된다.

도 3 에서 반사방지막은 투명기판(31)의 표면에 전처리하여 표면조도막(32)을 형성하고, 그 위에 불소계 화합물로 이루어진 방오코팅막(33)이 형성된 구조이다. 본 발명에 따른 반사방지막은 반사방지 기능뿐만 아니라 방오 기능을 갖도록, 불소계 화합물로 이루어진 방오코팅막(33)은 테프론(PTFE) 방오코팅막으로 구현된다.

본 명세서에서 표면조도막은 투명기판(31)의 표면에 형성되는 나노미터 수준의 작고 불규칙한 요철이 투명기판(31)의 표면 여기저기에 넓게 분포되어, 일종의 박막층 역할을 하는 영역을 의미한다. 표면조도막의 역할은 표면특성을 변화시켜 부착특성을 좋게 하며, 그 결과 내구성, 내마모성 등을 향상시키는 것이다. 표면조도막은 반사방지막의 반사율이나 방오특성에 영향을 주지 않는다.

도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 방오 성능을 갖는 반사방지막 제조방법을 도시한 것이다.

도시한 바와 같이, 방오 성능을 갖는 반사방지막 제조방법은, 먼저 불소계 화합물로 이루어진 스퍼터링 타겟과, 투명기판을 스퍼터링 챔버 내에 설치한다(S41). 이후, 스퍼터링 챔버 내에 분위기 가스를 투입한다(S42). 여기서, 스퍼터링 챔버 내에 투입되는 분위기 가스는 아르곤(Ar)과 산소(O₂)이며, 아르곤(Ar)과 산소(O₂)의 비율은 1:1이다. 스퍼터링 챔버 내에 분위기 가스를 투입한 상태에서 투명기판에 전력을 인가하여 투명기판에 표면조도막을 형성한다(S43).

이후, 스퍼터링 챔버 내에 아르곤(Ar) 가스를 투입한 상태에서 스퍼터링 타겟에 전력을 인가하여 투명기판 위에 불소계 화합물로 이루어진 방오코팅막을 형성한다(S44, S45).

불소계 화합물은 전기적 부도체이기 때문에, 불소계 화합물로 이루어진 스퍼터링 타겟에는 RF 전력을 인가하는 것이 바람직하다. 그 외에 스퍼터링 타겟에 사용할 수 있는 에너지원으로, 이온 건, ECR plasma 등이 있다. 그러나, 이런 방법들은 대면적화가 어렵다.

도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 방오 성능을 갖는 반사방지막의 액정 접촉 각도를 설명하기 위한 예시도이다.

접촉 각도(θ)는 물방울(51)을 방오코팅막(52) 위에 떨어뜨려, 물(51)과 방오코팅막(52)이 이루는 각도를 측정하는 것으로 방오성능의 지표로 사용된다. 접촉 각도(θ)가 90도 이상이면 방오 성능이 우수한 것으로 볼 수 있다.

실시예 1

도 2에 도시한 바와 같이, 테프론(PTFE) 스퍼터링 타겟을 이용해 투명기판 위에 테프론(PTFE) 방오코팅막이 형성된 반사방지막 구조를 제조하였다.

여기서, 테프론(PTFE) 스퍼터링 타겟의 치수는 두께 6mm의 3인치 디스크 타입이며, 스퍼터링 챔버에 아르곤(Ar) 가스를 투입하여 5 mTorr의 압력을 유지시킨 상태에서 테프론(PTFE) 스퍼터링 타겟에 300w RF 전력을 340초 동안 인가하여 투명기판에 테프론(PTFE) 방오코팅막을 100nm 두께로 형성하였다.

실시예 2

도 3에 도시한 바와 같이, 투명기판에 표면조도막을 형성한 후, 테프론(PTFE) 스퍼터링 타겟을 이용해 투명기판의 표면조도막 위에 테프론(PTFE) 방오코팅막이 형성된 반사방지막 구조를 제조하였다.

투명기판에 표면조도막을 형성하기 위해, 아르곤(Ar)과 산소(O₂)를 1:1 비율로 투입하여 5 mTorr의 압력을 유지시킨 상태에서 투명기판에 100w RF 전력을 60초 동안 인가하여 투명기판에 표면조도막을 형성하였다.

테프론(PTFE) 스퍼터링 타겟의 치수는 두께 6mm의 3인치 디스크 타입이며, 스퍼터링 챔버에 아르곤(Ar) 가스를 투입하여 5 mTorr의 압력을 유지시킨 상태에서 테프론(PTFE) 스퍼터링 타겟에 300w RF 전력을 325초 동안 인가하여 투명기판의 표면조도막 위에 테프론(PTFE) 방오코팅막을 96nm 두께로 형성하였다.

비교예 1

실시예 2와 동일한 방법으로 투명기판에 표면조도막을 형성한 후 스퍼터링 챔버에 아르곤(Ar) 가스를 투입하여 5 mTorr의 압력을 유지시킨 상태에서 테프론(PTFE) 스퍼터링 타겟에 300w RF 전력을 228초 동안 인가하여 투명기판의 표면조도막 위에 테프론(PTFE) 방오코팅막을 66nm 두께로 형성하였다.

비교예 2

실시예 2와 동일한 방법으로 투명기판에 표면조도막을 형성한 후 스퍼터링 챔버에 아르곤(Ar) 가스를 투입하여 5 mTorr의 압력을 유지시킨 상태에서 테프론(PTFE) 스퍼터링 타겟에 300w RF 전력을 420초 동안 인가하여 투명기판의 표면조도막 위에 테프론(PTFE) 방오코팅막을 125nm 두께로 형성하였다.

실시예 1 내지 2와 비교예 1 내지 2에 따른 반사방지막의 접촉 각도와 반사율을 측정한 결과는 표 1과 같다.

	접촉 각도	두께(nm)	반사율
실시예 1	95	100	0.88%
실시예 2	102	96	0.93%
비교예 1	96	66	1.56%
비교예 2	103	125	1.48%

표 1을 보면, 실시예1, 2에 따른 반사방지막은 반사율이 1% 미만으로 구현되며 방오 성능이 우수한 것을 알 수 있다. 비교예 1 내지 2와 같이 박막의 두께가 너무 두껍거나 너무 얇은 경우 색상이 변하면서 반사율이 증가하여 사용하기 곤란하였다.

지금까지, 본 명세서에는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 지닌 자가 본 발명을 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 도면에 도시한 실시예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 실시예들로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 이에 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims

투명기판;
상기 투명기판 위에 불소계 화합물이 스퍼터링 방식으로 형성된 방오코팅막;
을 포함하며,
상기 불소계 화합물로 이루어진 방오코팅막의 두께는,
67nm 이상, 124nm 이하인 것을 특징으로 하는 방오 성능을 갖는 반사방지막.
제 1 항에 있어서,
상기 투명기판의 표면에는 표면조도막이 형성되고,
상기 방오코팅막은 상기 표면조도막 위에 형성되는 것을 특징으로 하는 방오 성능을 갖는 반사방지막.
불소계 화합물로 이루어진 스퍼터링 타겟과, 투명기판을 스퍼터링 챔버 내에 설치하는 단계; 및
상기 스퍼터링 챔버 내에 분위기 가스를 투입한 상태에서 상기 스퍼터링 타겟에 RF 전력을 인가하여 상기 투명기판 위에 불소계 화합물로 이루어진 방오코팅막을 형성하되, 67nm 이상, 124nm 이하의 두께로 방오코팅막을 형성하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 방오 성능을 갖는 반사방지막 제조방법.
제 3 항에 있어서, 상기 불소계 화합물로 이루어진 스퍼터링 타겟과, 투명기판을 스퍼터링 챔버 내에 설치하는 단계에서,
상기 불소계 화합물로 이루어진 스퍼터링 타겟은 테프론(PTFE) 스퍼터링 타겟인 것을 특징으로 하는 반사방지막 제조방법.
제 3 항에 있어서, 상기 반사방지막 제조방법이:
상기 스퍼터링 챔버 내에 분위기 가스를 투입한 상태에서 상기 스퍼터링 챔버 내에 설치된 투명기판에 RF 전력을 인가하여 상기 투명기판에 표면조도막을 형성하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반사방지막 제조방법.
제 5 항에 있어서,
상기 스퍼터링 챔버 내에 투입되는 분위기 가스는 아르곤(Ar)과 산소(O₂)이며, 아르곤(Ar)과 산소(O₂)의 비율은 1:1 인 것을 특징으로 하는 반사방지막 제조방법.
제 3 항에 있어서,
상기 스퍼터링 챔버 내에 분위기 가스를 투입한 상태에서 상기 스퍼터링 타겟에 전력을 인가하여 상기 투명기판 위에 불소계 화합물로 이루어진 방오코팅막을 형성하는 단계에서,
상기 스퍼터링 타겟에 RF 전력을 인가하는 것을 특징으로 하는 반사방지막 제조방법.