KR101842083B1 - 돌기 형성 방법 - Google Patents

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Abstract

나노 돌기 형성 방법에 관한 것으로, 자세하게 나노 마스크(mask)를 사용하지 않고, 산용액에 의한 습식 식각 공정을 통해 수nm~수십nm 의 너비를 가지는 나노 돌기를 포함하는 반사방지층, 또는 수십nm~수um의 너비를 가지는 돌기를 포함하는 눈부심 방지층을 형성하는 방법에 관한 것이다. 또한 수십nm~수um의 너비를 가지는 돌기를 포함하는 눈부심 방지층 상에 수nm~수십nm 의 너비를 가지는 나노 돌기를 포함하는 반사방지층을 추가적으로 형성하는 단계를 포함하는 돌기 형성 방법에 관한 것이다.
제안된 발명이 해결하고자 하는 또 하나의 과제는 본 발명이 아닌 종래의 방법으로 유리기판에 형성된 수um~수백um 크기의 돌기를 포함하는 눈부심 방지층 상에 산용액에 의한 습식 식각을 통해 추가적으로 수nm~수십nm의 너비를 가지는 돌기를 포함하는 반사 방지층을 형성하는 방법에 관한 것이다.

Description

돌기 형성 방법{Method for manufacturing Protrusion}
유리 또는 유리특성을 가지는 폴리머필름 기판에 나노 돌기를 형성하는 방법에 관한 것으로, 자세하게 마스크(mask)를 사용하지 않고, 습식 식각 공정에 의해 수nm~수십nm 또는 수십nm~수um의 너비를 가지는 돌기를 형성하는 무마스크 습식 나노패터닝 방법에 관한 것이다.
반도체 공정에서 식각 공정은 습식 식각 공정과 건식 식각 공정으로 구분 할 수 있다. 습식 식각 공정은 일반적으로 부식 용해시키는 성질을 가지는 식각 용액과 식각의 대상이 되는 모재와의 화학 반응을 통해 이루어 진다. 습식 식각은 수직, 수평 방향으로의 식각 속도가 동일한 등방성 식각이다. 건식 식각은 기체 플라즈마나 활성화된 기체에 의한 반응을 이용한 식각 공정이다. 건식 식각은 수직 수평 방향으로의 식각 속도가 상이한 이방성 식각 이다.
종래의 표면 처리에서 수~수십nm의 너비를 가지는 패턴을 형성하기 위해서는 전술한 건식 식각을 사용해야만 했다. 그러나, 건식 식각은 습식 식각에 비해 고비용이며 공정 관리가 어렵고 대량 생산이 용이하지도 않다. 또한 건식 식각은 곡면 유리 및 대면적 유리에 적용하기엔 공정의 특성상 어려움이 있다.
종래의 습식 식각 공정은 건식 식각에 비해 공정 관리가 쉽고 대량 생산에 용이하다. 그러나, 습식 식각 공정을 통해 형성된 패턴은 평균 3um이상의 너비를 갖는다.
최근 스마트폰을 포함한 모바일 등 각종 디스플레이 분야에서 광학유리 및 광학필름의 반사방지 처리의 중요성이 점증하고 있는데, 반사방지를 구현하기 위한 나노패터닝 기술이 주목을 받고 있지만 기술이 까다로운 고비용의 나노마스크를 필요로 하고 곡면이나 대면적 처리가 곤란하여 실용화되지 못하고 있다.
이러한 문제들을 해결하기 위한 방법으로써, 마스크가 필요 없고, 건식 식각 공정이 아닌 습식 식각 공정을 통해 수nm~수um의 너비를 가지는 패턴을 구현할 수 있는 기술이 요구되어 왔다.
제안된 발명이 해결하고자 하는 하나의 과제는 습식 식각 공정을 통해 수nm~수십nm 또는 수십nm~수um의 너비를 가지는 나노 돌기를 형성하는 것이다.
제안된 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 습식 식각 공정을 통해 눈부심을 방지하는 유리 또는 유리특성을 가지는 폴리머필름을 생산하는 것이다.
제안된 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 습식 식각 공정을 통해 반사를 방지하는 유리 또는 유리특성을 가지는 폴리머필름을 생산하는 것이다.
제안된 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 습식 식각 공정을 통해 눈부심 및 반사를 동시에 방지하는 유리 또는 유리특성을 가지는 폴리머필름을 생산하는 것이다.
한편, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 이하에서 설명할 내용으로부터 통상의 기술자에게 자명한 범위 내에서 다양한 기술적 과제가 포함될 수 있다.
일 양상에 있어서, 돌기 형성 방법은 습식 식각을 통해 유리 또는 유리특성을 가지는 폴리머필름 기판 상에 돌기를 형성하는 단계를 포함한다.
다른 양상에 있어서, 상기 돌기를 형성하는 단계는, 산용액에 의한 습식 식각을 통해 수십nm~수um의 너비를 가지는 돌기를 포함하는 눈부심 방지층을 형성하는 단계를 포함한다.
또 다른 양상에 있어서, 상기 산용액은, 불소계열의 산 및 질산을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또 다른 양상에 있어서, 상기 산용액은, 불화수소 및 질산을 포함하되, 불화암모늄, 인산, 염산 중 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또 다른 양상에 있어서, 상기 산용액 중 불화수소의 함량은 10중량 퍼센트 이하인 것을 특징으로 한다.
또 다른 양상에 있어서, 상기 산용액 중 질산의 함량은, 그 함량은 10 중량 퍼센트 이상이고 25 중량 퍼센트 이하인 것을 특징으로 한다.
또 다른 양상에 있어서, 상기 산용액에 불화암모늄이 포함될 경우, 그 함량은 5 중량 퍼센트 이하인 것을 특징으로 한다.
또 다른 양상에 있어서, 상기 산용액에 인산이 포함될 경우, 그 함량은 5 중량 퍼센트 이하인 것을 특징으로 한다.
또 다른 양상에 있어서, 상기 산용액에 염산이 포함될 경우, 그 함량은 10 중량 퍼센트 이하인 것을 특징으로 한다.
또 다른 양상에 있어서, 상기 산용액은, 불화수소, 불화암모늄, 인산, 질산, 염산 및 물을 포함하되, 상기 산용액 100 중량 퍼센트에 대한 각 성분의 함량은, 상기 불화수소는 10중량 퍼센트 이하, 상기 불화암모늄은 5 중량 퍼센트 이하, 상기 질산은 10 중량 퍼센트 이상에서 25 중량 퍼센트 이하, 상기 인산은5 중량 퍼센트 이하, 상기 염산은 10 중량 퍼센트 이하이고, 나머지가 상기 물로 된 것을 것을 특징으로 한다.
또 다른 양상에 있어서, 상기 돌기를 형성하는 단계는 산용액에 의한 습식 식각을 통해 수nm~수십nm 너비를 가지는 돌기를 포함하는 반사 방지층을 형성하는 단계를 포함한다.
또 다른 양상에 있어서, 상기 산용액은, 불소계열의 산을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또 다른 양상에 있어서, 상기 산용액은, 불화수소를 포함하되, 불화암모늄, 인산, 질산, 염산 중 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또 다른 양상에 있어서, 상기 불화수소의 함량은 상기 산용액 100 중량 퍼센트에 대하여 0 중량 퍼센트 초과이고 10중량 퍼센트 이하인 것을 특징으로 한다.
또 다른 양상에 있어서, 상기 산용액에 불화암모늄이 포함될 경우, 그 함량은 5 중량 퍼센트 이하인 것을 특징으로 한다.
또 다른 양상에 있어서, 상기 산용액에 질산이 포함될 경우, 그 함량은 5 중량 퍼센트 이하인 것을 특징으로 한다.
또 다른 양상에 있어서, 상기 산용액에 인산이 포함될 경우, 그 함량은 5 중량 퍼센트 이하인 것을 특징으로 한다.
또 다른 양상에 있어서, 상기 산용액에 염산이 포함될 경우, 그 함량은 10 중량 퍼센트 이상이고 40 중량 퍼센트 이하인 것을 특징으로 한다.
또 다른 양상에 있어서, 상기 산용액은, 불화수소, 불화암모늄, 인산, 질산, 염산 및 물을 포함하되, 상기 산용액 100 중량 퍼센트에 대한 각 성분의 함량은, 상기 불화수소는 10중량 퍼센트 이하, 상기 불화암모늄은 5 중량 퍼센트 이하, 상기 질산은 5 중량 퍼센트 이하, 상기 인산은 5 중량 퍼센트 이하, 상기 염산은 10 중량 퍼센트 이상에서 40 중량 퍼센트 이하이고 나머지가 물로 된 것을 특징으로 한다.
또 다른 양상에 있어서, 상기 돌기를 형성하는 단계는 산용액에 의한 1차 습식 식각을 통해 수십nm~수um의 너비를 가지는 돌기를 포함하는 눈부심 방지층을 형성하는 단계; 및 산용액에 의한 2차 습식 식각을 통해 상기 눈부심 방지층 상에 수nm~수십nm의 너비를 가지는 돌기를 포함하는 반사 방지층을 형성하는 단계;를 포함한다.
제안된 발명은 습식 식각 공정을 통해 수nm~수십nm 또는 수십nm~수um의 너비를 가지는 나노 돌기를 형성할 수 있다.
제안된 발명은 습식 식각 공정을 통해 눈부심을 방지하는 유리 또는 유리특성을 가지는 폴리머필름을 생산할 수 있다.
제안된 발명은 습식 식각 공정을 통해 반사를 방지하는 유리 또는 유리특성을 가지는 폴리머필름을 생산 할 수 있다.
제안된 발명은 습식 식각 공정을 통해 눈부심과 반사를 동시에 방지하는 유리 또는 유리특성을 가지는 폴리머필름을 생산 할 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며,
이하에서 설명할 내용으로부터 통상의 기술자에게 자명한 범위 내에서 다양한 효과들이 포함될 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 돌기 형성 방법을 전체적인 흐름을 도시한다.
도 2는 일 실시예에 따른 눈부심 방지층이 형성된 유리 기판의 단면도를 도시한다.
도 3은 일 실시예에 따른 눈부심 방지층이 형성된 유리 기판의 주사 전자 현미경 사진이며, 도 4는 도 3의 확대된 주사 전자 현미경 사진이다.
도 5는 일 실시예에 따른 반사 방지층이 형성된 유리 기판의 단면도를 도시한다.
도 6은 일 실시예에 따른 반사 방지층이 형성된 유리 기판의 주사 전자 현미경 사진이며, 도 7는 도 6의 확대된 주사 전자 현미경 사진이다.
도 8은 일 실시예에 따른 눈부심 방지층 및 반사 방지층이 함께 형성된 유리 기판의 단면도를 도시한다.
도 9는 일 실시예에 따른 눈부심 방지층 및 반사 방지층이 함께 형성된 유리 기판의 주사 전자 현미경 사진이다.
도 10은 본 발명이 아닌 종래의 방법으로 유리기판에 형성된 수um ~수백um 크기의 돌기와 홈에 추가적으로 반사 방지층이 형성된 유리 기판의 단면도를 도시한다.
도 11은 수um ~수백um크기의 눈부심 방지 돌기 위에 수nm ~수십nm 크기의 반사방지 돌기가 추가적으로 형성된 유리 기판의 주사 전자 현미경 사진이다.
도 12는 본 발명에 따른 돌기 형성 방법에 의해 반사 방지층이 형성된 유리 또는 폴리머 필름을 포함하는 스마트폰의 사진이다.
전술한, 그리고 추가적인 양상들은 첨부된 도면을 참조하여 설명하는 실시예들을 통해 구체화된다. 각 실시예들의 구성 요소들은 다른 언급이나 상호간에 모순이 없는 한 실시예 내에서 다양한 조합이 가능한 것으로 이해된다. 나아가 제안된 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 제안된 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. 그리고, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 예컨대, 이하의 설명에서는 유리기판을 대상으로 하고 있지만 유리 특성을 가지는 폴리머 필름을 포함하는 것은 전술한 바와 같다.
도 1은 일 실시예에 따른 돌기 형성 방법을 전체적인 흐름을 도시한다.
일 실시예에 있어서, 돌기 형성 방법은 유리 기판을 세정하는 단계(S610), 습식 식각을 통해 유리 기판 상에 돌기를 형성하는 단계(S620) 및 유리 기판을 중화하는 단계(S630)를 포함한다.
일 실시예에 있어, 유리 기판을 세정하는 단계(S610)는 유리 기판에 존재하는 유기물을 제거하여 후공정인 습식 식각을 통해 유리 기판 상에 돌기를 형성하는 단계(S620)에서 산용액에 의한 산처리가 기판 전체에 균일하게 이루어지도록 한다. 유리 기판의 세정에는 IPA(Isopropyl Alcohol) 또는 에탄올을 사용한다. IPA(Isopropyl Alcohol) 또는 에탄올로 유리 기판을 세정한 후에는 물로 세정한다. 세정 방식으로는 초음파를 이용하거나, 브러쉬를 이용하여 유리 기판을 세정할 수 있다.
일 실시예에 따른 습식 식각을 통해 유리 기판 상에 돌기를 형성하는 단계(S620)는 산용액 속에 유리 기판을 담그는 디핑(dipping) 또는 유리 기판에 산용액을 분사시키는 스프레이(spray) 방식등으로 수행된다. 돌기를 형성하는 단계(S620)는 마스크 없이 산용액에 의한 습식 식각을 통해 유리 또는 유리특성을 가지는 폴리머 필름 기판 상에 나노 돌기를 형성한다. 습식 식각을 통해 유리 기판 상에 돌기를 형성하는 단계(S620)에 대한 상세한 설명은 후술한다.
일 실시예에 있어서, 유리 기판을 중화하는 단계(S630)는 습식 식각을 통해 유리 기판 상에 돌기를 형성하는 단계(S620)를 거친 ph가 낮아진 유리 기판 표면의 ph를 중성으로 유지시킨다. 예를 들어 물이 담긴 수조에 습식 식각을 통해 유리 기판 상에 돌기를 형성하는 단계(S620)를 거친 ph가 낮아진 유리 기판을 담궈서 산을 중화시킨다.
도 2는 일 실시예에 따른 눈부심 방지층이 형성된 유리 기판의 단면도를 도시한다.
일 실시예에 있어서, 상기 돌기를 형성하는 단계는, 산용액에 의한 습식 식각을 통해 수십nm~ 수um의 너비(w1)를 가지는 돌기를 포함하는 눈부심 방지층을 형성하는 단계를 포함한다. 돌기는 도 2 에 도시된 것처럼 요면 및 철면을 포함한다. 전술한 너비(W1)은 철면의 폭이다. 산용액에 의한 습식 식각을 통해 수십nm~수um의 너비(w1)를 가지는 돌기는 수십nm~수um의 높이(h1)를 갖는다. 유리 기판 표면에 수십nm~수um의 너비(w1)를 가지는 돌기가 있으면, 유리 기판으로 조사된 빛은 수십nm~수um의 너비(w1)를 가지는 돌기들에 의해 산란되고, 그에 따라 유리 기판의 반사율은 낮아지므로 눈부심이 줄어들게 된다.
일 실시예에 있어서, 상기 산용액은, 불소계열의 산 및 질산을 포함한다. 불소계열의 산은 예를 들어, 불화수소(HF) 및 불화암모늄(NH4F) 등을 포함한다. 불소계열의 산 및 질산을 포함하는 산용액 의한 습식 식각을 통해 수십nm~수um의 너비를 가지는 돌기를 유리 기판 상에 형성할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 산용액은 불화수소(HF) 및 질산(HNO3)을 포함하되, 불화암모늄(NH4F), 인산(H3PO4), 염산(HCl), 물(H2O) 중 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 있어서, 상기 불화수소의 함량은 상기 산용액 100 중량 퍼센트에 대하여 0 중량 퍼센트 초과이고 10중량 퍼센트 이하인 것을 특징으로 한다.
이하의 화학반응식들은 본 발명으로부터 얻어지는 나노돌기가 형성되는 과정의 일례를 이론적으로 유추해 본 것이나, 가사 그 화학반응 과정이 일부 다르다고 하더라도 나노 돌기가 형성되는 결과 및 그로부터 얻어지는 효과에는 전혀 변함이 없다.
화학식 1
SiO 2 + 6HF -> H 2 SiF 6 + 2H 2 O
화학식 1과 같이 이산화 규소는 불화수소와 반응하여 유리 기판의 표면에 식각이 일어나고, 그 결과 유리 기판 상에는 수nm~수십nm의 너비를 가지는 돌기가 형성된다.
일 실시예에 있어서, 상기 질산의 함량은 상기 산용액 100 중량 퍼센트에 대하여 10 중량 퍼센트 이상이고 25 중량 퍼센트 이하인 것을 특징으로 한다. 산용액 100 중량 퍼센트에 대하여 10 중량 퍼센트 이상이고 25 중량 퍼센트 이하인 질산은 산화 알루미늄과 반응하여 전술한 과정에 의해 형성된 수nm~수십nm의 너비를 가지는 돌기를 포함하는 유리 기판에 수십nm~수um의 너비를 가지는 돌기를 형성한다.
화학식 2
6HNO 3 + Al 2 O 3 -> 2Al(NO 3 ) 3 + 3H 2 O
화학식 2에 따라 질산은 전술한 화학식 1에 따른 식각에 따라 생성된 틈으로 유입되어 산화 알루미늄(Al2O3)과 반응한다. 이 반응에 따라 불화 수소에 의해 형성된 돌기 보다 더 큰 수십nm~수um의 너비를 가지는 돌기가 유리 기판에 형성된다. 산용액 100 중량 퍼센트에 대하여 10 중량 퍼센트 이상이고 25 중량 퍼센트 이하의 범위에서 질산의 중량비가 높을수록 유리 기판 상에 더 큰 높이 및 더 큰 너비를 가지는 돌기를 형성할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 산용액은, 불화암모늄을 포함하되, 상기 불화암모늄의 함량은 상기 산용액 100 중량 퍼센트에 대하여 0 중량 퍼센트 초과이고 5 중량 퍼센트 이하인 것을 특징으로 한다.
화학식 3
NH 4 F <-> NH 3 + HF
전술한 화학식 1에 따라 불화수소가 감소하더라도, 화학식 3에 따라 불화수소는 생성된다. 이에 따라 산용액에서 불화수소의 중량비가 일정하게 유지 된다. 불화수소의 중량비가 일정하게 유지됨에 따라 안정적인 습식 식각 공정이 이루어질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 산용액은, 인산을 포함하되, 상기 인산의 함량은 상기 산용액 100 중량 퍼센트에 대하여 0 중량 퍼센트 초과이고 5 중량 퍼센트 이하인 것을 특징으로 한다.
화학식 4
2H 3 PO 4 + Al 2 O 3 -> 2Al(PO 4 ) + 3H 2 O
화학식 4 3에 따라 인산은 산화 알루미늄(Al2O3)과 반응하여 거친 표면을 가지는 돌기의 표면을 매끄럽게 한다. 인산은 질산에 비해 점성이 높아서 질산의 화학 반응에 따라 형성된 돌기의 표면을 매끄럽게 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 산용액은, 염산을 포함하되, 상기 염산의 함량은 상기 산용액 100 중량 퍼센트에 대하여 0 중량 퍼센트 초과이고 10 중량 퍼센트 이하인 것을 특징으로 한다.
화학식 5
SiO 2 + 4HCl -> SiCl 4 + 2H 2 O
화학식 5에 따라 염산은 이산화규소(SiO2)와 과 반응하여 거친 표면을 가지는 돌기의 표면을 매끄럽게 한다.
일 실시예에 있어서, 상기 산용액은, 물, 불화수소, 불화암모늄, 인산, 질산, 염산을 포함하되, 상기 불화수소의 함량은 상기 산용액 100 중량 퍼센트에 대하여 0 중량 퍼센트 초과이고 10중량 퍼센트 이하이며, 상기 불화암모늄의 함량은 상기 산용액 100 중량 퍼센트에 대하여 0 중량 퍼센트 초과이고 5 중량 퍼센트 이하이며, 상기 질산의 함량은 상기 산용액 100 중량 퍼센트에 대하여 10 중량 퍼센트 이상이고 25 중량 퍼센트 이하이며, 상기 인산의 함량은 상기 산용액 100 중량 퍼센트에 대하여 0 중량 퍼센트 초과이고 5 중량 퍼센트 이하이며, 상기 염산의 함량은 상기 산용액 100 중량 퍼센트에 대하여 0 중량 퍼센트 초과이고 10 중량 퍼센트 이하이며, 나머지가 물로 된 것을 특징으로 한다.
전술한 중량 퍼센트의 물, 불화수소, 불화암모늄, 인산, 질산, 염산이 포함된 산용액에 의한 습식 식각 공정을 통해 유리 기판에는 수십nm~수um의 너비를 가지는 돌기가 형성된다. 물은 산용액을 희석 시킨다.
도 3은 일 실시예에 따른 눈부심 방지층이 형성된 유리 기판의 주사 전자 현미경 사진이다. 유리 기판에 형성된 돌기의 너비는 수십nm~수um이다. 이며, 도 4는 도 3의 확대된 주사 전자 현미경 사진이다.
도 5는 일 실시예에 따른 반사 방지층이 형성된 유리 기판의 단면도를 도시한다.
일 실시예에 있어서, 상기 돌기를 형성하는 단계는, 산용액에 의한 습식 식각을 통해 수nm~수십nm의 너비(w2)를 가지는 돌기를 포함하는 반사 방지층을 형성하는 단계를 포함한다. 돌기는 도 5 에 도시된 것처럼 요면 및 철면을 포함한다. 전술한 너비(w2)는 철면의 폭이다. 유리 기판 표면에 수nm~수십nm의 너비(w2)를 가지는 돌기가 있으면, 유리 기판으로 조사된 빛은 수nm~수십nm의 너비(w2)를 가지는 돌기들에 의해 유리 기판의 빛 투과율은 증가하고 반사율은 낮아지게 된다.
일 실시예에 있어서, 상기 산용액은, 불소계열의 산을 포함한다. 불소계열의 산은 예를 들어, 불화수소(HF) 및 불화암모늄(NH4F) 등을 포함한다. 불소계열의 산을 포함하는 산용액에 의한 습식 식각을 통해 수nm~수십nm의 너비를 가지는 돌기를 유리 기판 상에 형성할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 산용액은, 불화수소를 포함하되, 불화암모늄, 인산, 질산, 염산 중 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 있어서, 상기 불화수소의 함량은 상기 산용액 100 중량 퍼센트에 대하여 0 중량 퍼센트 초과이고 10중량 퍼센트 이하인 것을 특징으로 한다.
화학식 6
SiO 2 + 6HF -> H 2 SiF 6 + 2H 2 O
화학식 6과 같이 이산화 규소는 불화수소와 반응하여 유리 기판의 표면에 식각이 일어나고, 그 결과 유리 기판 상에는 수nm~수십nm의 너비를 가지는 돌기가 형성된다.
일 실시예에 있어서, 상기 산용액은, 불화암모늄을 포함하되, 상기 불화암모늄의 함량은 상기 산용액 100 중량 퍼센트에 대하여 0 중량 퍼센트 초과이고 5 중량 퍼센트 이하인 것을 특징으로 한다.
화학식 7
NH 4 F <-> NH 3 + HF
전술한 화학식 6에 따라 불화수소가 감소하더라도, 화학식 7에 따라 불화수소는 생성된다. 이에 따라 산용액에서 불화수소의 중량비가 일정하게 유지 된다. 불화수소의 중량비가 일정하게 유지됨에 따라 안정적인 습식 식각 공정이 이루어질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 산용액은, 질산을 포함하되, 상기 질산의 함량은 상기 산용액 100 중량 퍼센트에 대하여 0 중량 퍼센트 초과이고 5 중량 퍼센트 이하인 것을 특징으로 한다. 산용액 100 중량 퍼센트에 대하여 0 중량 퍼센트 초과이고 5 중량 퍼센트 이하의 질산은 불화수소에 의해 형성된 돌기의 크기를 수nm~수십nm 범위로 유지하는 역할을 한다.
화학식 8
6HNO 3 + Al 2 O 3 -> 2Al(NO 3 ) 3 + 3H 2 O
화학식 8에 따라 질산은 전술한 화학식 6에 따른 식각에 따라 생성된 틈으로 유입되어 산화 알루미늄(Al2O3)과 반응한다. 전술한 반응에 따라 유리 기판에 형성된 수nm~수십nm의 너비를 가지는 돌기가 형성된다.
산용액 100 중량 퍼센트에 대하여 10 중량 퍼센트 이상이고 25 중량 퍼센트 이하의 범위에서는 전술한 바와 같이 질산의 중량비가 높을수록 유리 기판 상에 수um까지의 큰 너비를 가지는 돌기를 형성할 수 있다. 반면, 산용액 100 중량 퍼센트에 대하여 0 중량 퍼센트 초과이고 5 중량 퍼센트 이하인 질산은 유리 기판 상에 형성된 돌기의 너비를 수nm~수십nm의 범위에서 일정하게 유지한다.
일 실시예에 있어서, 상기 산용액은, 인산을 포함하되, 상기 인산의 함량은 상기 산용액 100 중량 퍼센트에 대하여 0 중량 퍼센트 초과이고 5 중량 퍼센트 이하인 것을 특징으로 한다.
화학식 9
2H 3 PO 4 + Al 2 O 3 -> 2Al(PO 4 ) + 3H 2 O
화학식 9에 따라 인산은 산화 알루미늄(Al2O3)과 반응하여 거친 표면을 가지는 돌기의 표면을 매끄럽게 한다. 인산은 질산에 비해 점성이 높아서 질산의 화학 반응에 따라 형성된 돌기의 표면을 매끄럽게 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 산용액은, 염산을 포함하되 상기 염산의 함량은 상기 산용액 100 중량 퍼센트에 대하여 10 중량 퍼센트 이상이고 40 중량 퍼센트 이하인 것을 특징으로 한다.
화학식 10
SiO 2 + 4HCl -> SiCl 4 + 2H 2 O
화학식 10에 따라 염산은 이산화 규소(SiO2)와 반응하여 거친 표면을 가지는 돌기의 표면을 매끄럽게 한다.
일 실시예에 있어서, 상기 산용액은, 물, 불화수소, 불화암모늄, 인산, 질산, 염산을 포함하되, 상기 불화수소의 함량은 상기 산용액 100 중량 퍼센트에 대하여 0 중량 퍼센트 초과이고 10중량 퍼센트 이하이며, 상기 불화암모늄의 함량은 상기 산용액 100 중량 퍼센트에 대하여 0 중량 퍼센트 초과이고 5 중량 퍼센트 이하이며, 상기 질산의 함량은 상기 산용액 100 중량 퍼센트에 대하여 0 중량 퍼센트 초과이고 5 중량 퍼센트 이하이며, 상기 인산의 함량은 상기 산용액 100 중량 퍼센트에 대하여 0 중량 퍼센트 초과이고 5 중량 퍼센트 이하이며, 상기 염산의 함량은 상기 산용액 100 중량 퍼센트에 대하여 10 중량 퍼센트 이상이고 40 중량 퍼센트 이하이며, 나머지가 물로 된 것을 특징으로 한다.
전술한 중량 퍼센트의 물, 불화수소, 불화암모늄, 인산, 질산, 염산이 포함된 산용액에 의한 습식 식각 공정을 통해 유리 기판에는 수nm~수십nm의 너비를 가지는 돌기가 형성된다. 물은 산용액을 희석 시킨다.
도 6은 일 실시예에 따른 반사 방지층이 형성된 유리 기판의 주사 전자 현미경 사진이다. 유리 기판에 형성된 돌기의 너비는 수nm~수십nm 이며, 도 7는 도 6의 확대된 주사 전자 현미경 사진이다.
도 8은 일 실시예에 따른 눈부심 방지층 및 반사 방지층이 함께 형성된 유리 기판의 단면도를 도시한다.
일 실시예에 있어서, 상기 돌기를 형성하는 단계는 산용액에 의한 1차 습식 식각을 통해 수십nm~수um의 너비를 가지는 돌기를 포함하는 눈부심 방지층을 형성하는 단계; 및 산용액에 의한 2차 습식 식각을 통해 상기 눈부심 방지층 상에 수nm~수십nm의 너비를 가지는 돌기를 포함하는 반사 방지층을 형성하는 단계;를 포함한다.
눈부심 및 반사 방지층을 형성하는 단계는 먼저 산용액에 의한 1차 습식 식각을 통해 수십nm~수um의 너비를 가지는 돌기를 포함하는 눈부심 방지층을 형성한다.
전술한 산용액은 물, 불화수소, 불화암모늄, 인산, 질산, 염산을 포함하되, 상기 불화수소의 함량은 상기 산용액 100 중량 퍼센트에 대하여 0 중량 퍼센트 초과이고 10중량 퍼센트 이하이며, 상기 불화암모늄의 함량은 상기 산용액 100 중량 퍼센트에 대하여 0 중량 퍼센트 초과이고 5 중량 퍼센트 이하이며, 상기 질산의 함량은 상기 산용액 100 중량 퍼센트에 대하여 10 중량 퍼센트 이상이고 25 중량 퍼센트 이하이며, 상기 인산의 함량은 상기 산용액 100 중량 퍼센트에 대하여 0 중량 퍼센트 초과이고 5 중량 퍼센트 이하이며, 상기 염산의 함량은 상기 산용액 100 중량 퍼센트에 대하여 0 중량 퍼센트 초과이고 10 중량 퍼센트 이하이며, 나머지가 물로 된것을 특징으로 한다.
눈부심 및 반사 방지층을 형성하는 단계는 눈부심 방지층을 형성하는 단계 이후에, 산용액에 의한 2차 습식 식각을 통해 상기 눈부심 방지층 상에 수nm~수십nm의 너비를 가지는 돌기를 포함하는 반사 방지층을 형성한다.
전술한 산용액은 물, 불화수소, 불화암모늄, 인산, 질산, 염산을 포함하되, 상기 불화수소의 함량은 상기 산용액 100 중량 퍼센트에 대하여 0 중량 퍼센트 초과이고 10중량 퍼센트 이하이며, 상기 불화암모늄의 함량은 상기 산용액 100 중량 퍼센트에 대하여 0 중량 퍼센트 초과이고 5 중량 퍼센트 이하이며, 상기 질산의 함량은 상기 산용액 100 중량 퍼센트에 대하여 0 중량 퍼센트 초과이고 5 중량 퍼센트 이하이며, 상기 인산의 함량은 상기 산용액 100 중량 퍼센트에 대하여 0 중량 퍼센트 초과이고 5 중량 퍼센트 이하이며, 상기 염산의 함량은 상기 산용액 100 중량 퍼센트에 대하여 10 중량 퍼센트 이상이고 40 중량 퍼센트 이하이며, 나머지가 물로 된것을 특징으로 한다.
수십nm~수um의 너비(w1)를 가지는 돌기가 형성됨에 따라 유리 기판의 빛에 대한 투과율 및 반사율이 감소한다. 이후에, 수십nm~수um의 너비(w1)를 가지는 돌기상에 수nm~수십nm의 너비(w2)를 가지는 돌기가 추가적으로 형성됨에 따라 투과율은 상대적으로 상승하고, 반사율은 더욱 낮아진다. 이에 따라 눈부심 및 반사를 방지하는 유리 기판이 만들어진다.
도 9는 일 실시예에 따른 눈부심 방지층 및 반사 방지층이 함께 형성된 유리 기판의 주사 전자 현미경 사진이다. 도 9의 하단에 있는 사진은 도 9의 상단에 도시된 사진의 사각형 영역을 더 확대한 사진이다.
도 10은 본 발명이 아닌 종래의 방법으로 유리기판에 형성된 수um~수백um 크기의 돌기와 홈에 추가적으로 반사 방지층이 형성된 유리 기판의 단면도를 도시한다.
일 실시예에 있어서, 본 발명이 아닌 종래의 방법으로 유리기판에 형성된 수um~수백um 크기의 돌기를 포함하는 눈부심 방지층 상에 산용액에 의한 습식 식각을 통해 추가적으로 수nm~수십nm 너비를 가지는 돌기를 포함하는 반사 방지층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 도 11 은 종래의 방법으로 형성된 수um~수백um 크기를 가지는 돌기를 포함하는 눈부심 방지층 위에 수nm~수십nm 크기의 반사 방지층이 추가적으로 형성된 유리 기판의 주사 전자 현미경 사진이다.
전술한 산용액은 물, 불화수소, 불화암모늄, 인산, 질산, 염산을 포함하되, 상기 불화수소의 함량은 상기 산용액 100 중량 퍼센트에 대하여 0 중량 퍼센트 초과이고 10중량 퍼센트 이하이며, 상기 불화암모늄의 함량은 상기 산용액 100 중량 퍼센트에 대하여 0 중량 퍼센트 초과이고 5 중량 퍼센트 이하이며, 상기 질산의 함량은 상기 산용액 100 중량 퍼센트에 대하여 0 중량 퍼센트 초과이고 5 중량 퍼센트 이하이며, 상기 인산의 함량은 상기 산용액 100 중량 퍼센트에 대하여 0 중량 퍼센트 초과이고 5 중량 퍼센트 이하이며, 상기 염산의 함량은 상기 산용액 100 중량 퍼센트에 대하여 10 중량 퍼센트 이상이고 40 중량 퍼센트 이하이며, 나머지가 물로 된 것을 특징으로 한다.
도 11의 하단에 있는 사진은 상단의 사각형 부분을 확대하여 반사방지층을 관찰한 주사 전자 현미경 사진이다.
도 12는 본 발명에 따른 돌기 형성 방법에 의해 반사 방지층이 형성된 유리 또는 폴리머 필름을 포함하는 스마트폰의 사진이다.
도 12를 참조하면, 가운데 점선을 기준으로 스마트폰이 포함하는 유리의 좌측에는 본 발명에 따른 돌기 형성 방법에 의해 반사 방지층이 형성되어 있다. 스마트폰이 포함하는 유리의 우측에는 본 발명에 따른 돌기 형성 방법에 의해 반사 방지층이 형성되어 있지 않다. 우측에 비해 좌측 유리에 형성된 지문이 진하지 않음을 확인할 수 있다.
이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 실시 형태로 실시될 수 있다는 것을 인지할 수 있을 것이다. 따라서 이상에서 기술한 실시 예들은 예시적인 것일 뿐이며, 그 범위를 제한해놓은 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 또한, 도면에 도시된 순서도들은 본 발명을 실시함에 있어서 가장 바람직한 결과를 달성하기 위해 예시적으로 도시된 순차적인 순서에 불과하며, 다른 추가적인 단계들이 제공되거나, 일부 단계가 삭제될 수 있음은 물론이다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 유리 기판

Claims (22)

  1. 삭제
  2. 마스크를 사용하지 않고 습식 식각을 통해 유리 또는 폴리머 필름 기판 상에 나노 돌기를 형성하는 단계를 포함하되,
    상기 돌기를 형성하는 단계는,
    산용액에 의한 습식 식각을 통해 수십nm~수um의 너비를 가지는 돌기를 포함하는 눈부심 방지층을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 산용액은,
    불화수소, 불화암모늄, 인산, 질산, 염산 및 물을 포함하되,
    상기 산용액 100 중량 퍼센트에 대한 각 성분의 함량은,
    상기 불화수소는 10중량 퍼센트 이하, 상기 불화암모늄은 5 중량 퍼센트 이하,
    상기 질산은 10 중량 퍼센트 이상에서 25 중량 퍼센트 이하,
    상기 인산은5 중량 퍼센트 이하,
    상기 염산은 10 중량 퍼센트 이하이고, 나머지가 상기 물로 된 것을 특징으로 하는 돌기 형성 방법.


  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 마스크를 사용하지 않고 습식 식각을 통해 유리 또는 폴리머 필름 기판 상에 나노 돌기를 형성하는 단계를 포함하되,
    상기 돌기를 형성하는 단계는,
    산용액에 의한 습식 식각을 통해 수nm~수십nm 너비를 가지는 돌기를 포함하는 반사 방지층을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 산용액은,
    불화수소, 불화암모늄, 인산, 질산, 염산 및 물을 포함하되,
    상기 산용액 100 중량 퍼센트에 대한 각 성분의 함량은,
    상기 불화수소는 10중량 퍼센트 이하, 상기 불화암모늄은 5 중량 퍼센트 이하, 상기 질산은 5 중량 퍼센트 이하, 상기 인산은 5 중량 퍼센트 이하, 상기 염산은 10 중량 퍼센트 이상에서 40 중량 퍼센트 이하이고, 나머지가 물로 된 것을 특징으로 하는 돌기 형성 방법.
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  13. 삭제
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  15. 삭제
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  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 마스크를 사용하지 않고 습식 식각을 통해 유리 또는 폴리머 필름 기판 상에 나노 돌기를 형성하는 단계를 포함하되,
    상기 돌기를 형성하는 단계는,
    산용액에 의한 1차 습식 식각을 통해 수십nm~수um의 너비를 가지는 돌기를 포함하는 눈부심 방지층을 형성하는 단계 및
    산용액에 의한 2차 습식 식각을 통해 상기 눈부심 방지층 상에 수nm~수십nm의 너비를 가지는 돌기를 포함하는 반사 방지층을 형성하는 단계를 포함하되,
    상기 눈부심 방지층을 형성하는 단계에서의 산용액은,
    불화수소, 불화암모늄, 인산, 질산, 염산 및 물을 포함하되,
    상기 산용액 100 중량 퍼센트에 대한 각 성분의 함량은,
    상기 불화수소는 10중량 퍼센트 이하, 상기 불화암모늄은 5 중량 퍼센트 이하,
    상기 질산은 10 중량 퍼센트 이상에서 25 중량 퍼센트 이하,
    상기 인산은5 중량 퍼센트 이하,
    상기 염산은 10 중량 퍼센트 이하이고, 나머지가 상기 물로 된 것을 특징으로 하고,
    상기 반사 방지층을 형성하는 단계에서의 산용액은,
    불화수소, 불화암모늄, 인산, 질산, 염산 및 물을 포함하되,
    상기 산용액 100 중량 퍼센트에 대한 각 성분의 함량은,
    상기 불화수소는 10중량 퍼센트 이하, 상기 불화암모늄은 5 중량 퍼센트 이하, 상기 질산은 5 중량 퍼센트 이하, 상기 인산은 5 중량 퍼센트 이하, 상기 염산은 10 중량 퍼센트 이상에서 40 중량 퍼센트 이하이고, 나머지가 물로 된 것을 특징으로 하는 돌기 형성 방법.
  21. 제 2 항, 제11항, 제20항 중 어느 한항에 따른 돌기 형성 방법에 의해 나노 돌기가 형성된 유리 기판.
  22. 제 2 항, 제11항, 제20항 중 어느 한 항에 따른 돌기 형성 방법에 의해 나노 돌기가 형성된 폴리머 필름 기판.


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