KR102388422B1 - 차량용 투명 기판 및 그 제조방법 - Google Patents

차량용 투명 기판 및 그 제조방법 Download PDF

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KR102388422B1 KR1020170109898A KR20170109898A KR102388422B1 KR 102388422 B1 KR102388422 B1 KR 102388422B1 KR 1020170109898 A KR1020170109898 A KR 1020170109898A KR 20170109898 A KR20170109898 A KR 20170109898A KR 102388422 B1 KR102388422 B1 KR 102388422B1
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Abstract

개시된 실시예는 빛 반사를 감소시켜 사용자의 정보 확인을 방해하지 않는 차량용 투명기판 및 그 제조방법을 제공한다. 일 실시예에 따른 차량용 투명 기판은 모스 아이(moth-eye) 구조의 기판; 상기 기판 상에 마련되는 산화 알루미늄(Al2O3)층;을 포함하고, 상기 기판의 모스 아이 구조는 미리 정해진 주기와 채움비(filling fraction)를 갖도록 마련되고, 상기 산화 알루미늄층은 상기 주기 및 채움비에 따라 결정되는 두께로 마련된다.

Description

차량용 투명 기판 및 그 제조방법 {TRANSPARENT SUBSTRATE FOR VEHICLE AND METHOD FOR MANUFACTURING VEHICLE}
본 발명은 차량에 관한 것이다.
차량의 사용자는 투명 창을 통해 계기판이나 내비게이션에 표시되는 정보를 확인할 수 있다.
그러나 주간에 외부의 빛이 투명 창의 표면에 반사되면 운전자는 계기판이나 내비게이션에 표시되는 정보를 제대로 확인할 수가 없다.
이를 극복하기 위해서 외부 빛을 가리기 위한 부품, 예를 들면 클러스터 페시아를 사용하거나 투명 창의 각도를 조절하고 있지만, 전술한 문제의 극복에는 한계가 있다.
이에, 투명 창 자체에서 빛 반사를 최소화 할 수 있는 다양한 기술이 개발되고 있다.
개시된 실시예는 빛 반사를 감소시켜 사용자의 정보 확인을 방해하지 않는 차량용 투명기판 및 그 제조방법을 제공한다.
일 실시예에 따른 차량용 투명 기판은 모스 아이(moth-eye) 구조의 기판; 상기 기판 상에 마련되는 산화 알루미늄(Al2O3)층;을 포함하고, 상기 기판의 모스 아이 구조는 미리 정해진 주기와 채움비(filling fraction)를 갖도록 마련되고, 상기 산화 알루미늄층은 상기 주기 및 채움비에 따라 결정되는 두께로 마련된다.
상기 기판의 상기 모스 아이 구조의 채움비는 상기 산화 알루미늄층이 마련될 경우 증가되는 상기 기판과 상기 산화 알루미늄층 사이의 굴절율 차이가 감소되도록 결정될 수 있다.
또한, 상기 산화 알루미늄 층의 두께는 상기 모스아이 구조의 채움비가 감소하면 증가하도록 마련될 수 있다.
또한, 상기 산화 알루미늄 층의 두께는 상기 모스아이 구조의 채움비가 동일할 경우, 상기 모스 아이 구조의 주기가 감소하면 감소하도록 마련될 수 있다.
또한, 상기 기판은 폴리카보네이트로 마련될 수 있다.
일 실시예에 따른 차량용 투명 기판의 제조방법은 핫 엠보싱(hot embossing) 공정을 통해 미리 정해진 주기와 채움비를 갖는 모스 아이 구조의 기판을 마련하고; 상기 기판 상에 상기 주기 및 채움비에 따라 결정된 두께로 산화 알루미늄 층을 마련하는 것;을 포함할 수 있다.
또한, 상기 모스 아이 구조의 기판을 마련하는 것은, 핫 엠보싱 공정의 압력을 조절하여 상기 모스 아이 구조의 채움비를 조절하는 것;을 포함할 수 있다.
또한, 상기 모스 아이 구조의 기판을 마련하는 것은, 상기 산화 알루미늄층이 마련될 경우 증가되는 상기 기판과 상기 산화 알루미늄 층 사이의 굴절율 차이가 감소되도록 상기 기판의 모스 아이 구조의 채움비를 결정하는 것;을 포함할 수 있다.
또한, 상기 산화 알루미늄 층을 마련하는 것은, 상기 모스아이 구조의 채움비가 감소하면 상기 산화 알루미늄 층의 두께가 증가하도록 상기 산화 알루미늄 층을 마련하는 것;을 포함할 수 있다.
또한, 상기 산화 알루미늄 층을 마련하는 것은, 상기 모스아이 구조의 채움비가 동일할 경우, 상기 모스 아이 구조의 주기가 감소하면 상기 산화 알루미늄 층의 두께가 감소하도록 상기 산화 알루미늄 층을 마련하는 것;을 포함할 수 있다.
또한, 상기 모스 아이 구조의 기판을 마련하는 것은, 핫 엠보싱(hot embossing) 공정을 통해 미리 정해진 주기와 채움비를 갖는 모스 아이 구조의 폴리 카보네이트 기판을 마련하는 것;을 포함할 수 있다.
개시된 실시예에 따른 차량용 투명 기판은 높은 경도와 우수한 투과율을 제공할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 차량의 외부 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 차량의 내부 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 투명 기판의 단면을 개념적으로 도시한 도면이다.
도 4는 투명 기판의 굴절율과 투과율을 도시한 도면이다
도 5는 채움비가 다른 투명 기판의 모스 아이 구조를 도시한 도면이다.
도 6은 도 5에 도시된 서로 다른 채움비를 갖는 투명 기판의 굴절율을 각각 도시한 도면이다.
도 7은 개시된 실시예에 따른 투명 기판의 산화 알루미늄 층의 두께에 따른 굴절율을 도시한 도면이다.
도 8 은 개시된 실시예에 따른 투명 기판의 산화 알루미늄 층의 두께에 따른 투과율을 도시한 도면이다.
도 9는 개시된 다른 실시예에 따른 투명 기판의 산화 알루미늄 층의 두께에 따른 굴절율을 도시한 도면이다.
도 10 은 개시된 다른 실시예에 따른 투명 기판의 산화 알루미늄 층의 두께에 따른 투과율을 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 외관도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 내부의 구성을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량은 차량의 외관을 형성하는 본체(1), 차량을 이동시키는 차륜(51, 52), 차륜(51, 52)을 회전시키는 구동 장치(80), 차량 내부를 외부로부터 차폐시키는 도어(71), 차량 내부의 운전자에게 차량 전방의 시야를 제공하는 전면 유리(30), 운전자에게 차량 후방의 시야를 제공하는 사이드 미러(440)를 포함한다.
차륜(51, 52)은 차량의 전방에 마련되는 전륜(51), 차량의 후방에 마련되는 후륜(52)을 포함한다.
구동 장치(80)는 본체(1)가 전방 또는 후방으로 이동하도록 전륜(51) 또는 후륜(52)에 회전력을 제공한다. 이와 같은 구동 장치(60)는 화석 연료를 연소시켜 회전력을 생성하는 엔진(engine) 또는 축전기(미도시)로부터 전원을 공급받아 회전력을 생성하는 모터(motor)를 포함할 수 있다.
도어(71)는 본체(1)의 좌측 및 우측에 회동 가능하게 마련되어 개방 시에 운전자가 차량의 내부에 탑승할 수 있도록 하며, 폐쇄 시에 차량의 내부를 외부로부터 차폐시킨다.
윈드쉴드 글래스(windshield glass)라고 불리는 전면 유리(30)는 본체(100)의 전방 상측에 마련된다. 차량 내부의 운전자는 전면 유리(30)를 통해 차량의 전방을 볼 수 있다.
또한, 사이드 미러(81, 82)는 본체(1)의 좌측에 마련되는 좌측 사이드 미러(81) 및 우측에 마련되는 우측 사이드 미러(82)를 포함한다. 차량(100) 내부의 운전자는 사이드 미러(81, 82)를 통해 차량(100)의 측면 및 후방의 상황을 눈으로 확인할 수 있다.
이외에도 차량은 차량 주변의 장애물 등을 감지하여 차량 주변의 상황을 운전자가 인식할 수 있도록 도움을 주는 다양한 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어 차량은 차량의 전후좌우의 영상을 획득할 수 있는 다수의 카메라를 포함할 수 있다.
차량은 그 내부에 도 2에 도시된 것처럼 기어박스(120), 센터페시아(130), 스티어링 휠(140) 및 계기판(150) 등이 마련된 대시보드(dashboard)를 포함할 수 있다.
기어박스(120)에는 차량 변속을 위한 기어 레버(121)가 설치될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 것처럼, 기어박스에는 사용자가 내비게이션 장치(10)나 오디오 장치(133) 등을 포함하는 멀티미디어 장치의 기능이나 차량의 주요 기능의 수행을 제어할 수 있도록 마련된 다이얼 조작부(111)와 다양한 버튼들을 포함하는 입력장치(110)가 설치될 수 있다.
센터페시아(130)에는 공조 장치(132), 오디오 장치(133) 및 내비게이션 장치(10) 등이 설치될 수 있다.
공조 장치는 차량 내부의 온도, 습도, 공기의 청정도, 공기의 흐름을 조절하여 차량의 내부를 쾌적하게 유지한다. 공조 장치는 센터페시아(130)에 설치되고 공기를 토출하는 적어도 하나의 토출구(132)를 포함할 수 있다. 센터페시아(130)에는 공조 장치 등을 제어하기 위한 버튼이나 다이얼 등이 설치될 수 있다. 운전자 등의 사용자는 센터페시아에 배치된 버튼이나 다이얼을 이용하여 차량의 공조 장치를 제어할 수 있다. 물론 기어박스(120)에 설치된 입력장치(110)의 버튼들이나 다이얼 조작부(111)를 통해 공조장치를 제어할 수도 있다.
센터페시아(130)에는 내비게이션 장치(10)가 설치될 수 있다. 내비게이션 장치(10)는 차량의 센터페시아(130) 내부에 매립되어 형성될 수 있다. 또한, 센터페시아에는 내비게이션 장치(10)를 제어하기 위한 입력부가 설치될 수도 있다. 또한 내비게이션 장치(10)의 입력부는 센터페시아가 아닌 다른 위치에 설치될 수도 있다. 예를 들어 내비게이션 장치(10)의 입력부는 내비게이션 장치(10)의 디스플레이부(300) 주변에 형성될 수도 있다. 또한 다른 예로 내비게이션 장치(10)의 입력부는 기어 박스(120) 등에 설치될 수도 있다.
스티어링 휠(140)은 차량의 주행 방향을 조절하기 위한 장치로, 운전자에 의해 파지되는 림(141) 및 차량의 조향 장치와 연결되고 림(141)과 조향을 위한 회전축의 허브를 연결하는 스포크(142)를 포함할 수 있다. 실시예에 따라서 스포크(142)에는 차량 내의 각종 장치, 일례로 오디오 장치 등을 제어하기 위한 조작 장치(142a, 142b)가 마련될 수 있다. 스티어링 휠(140)은 운전자가 안전한 주행을 할 수 있도록 운전자의 주의를 환기시키는 기능을 수행할 수도 있다. 예를 들면, 스티어링 휠(140)은 운전자의 졸음운전 시, 진동하여 촉각적으로 운전자에게 졸음운전에 대해 경고할 수도 있고, 주행환경의 변화에 따른 사고위험 발생 시 마찬가지로 진동을 통해 위험에 대해 경고할 수도 있다.
또한 대시보드에는 차량의 주행 속도, 엔진 회전수 또는 연료 잔량 등을 표시할 수 있는 각종 계기판(150)이 설치될 수 있다. 계기판(150)은 차량 상태, 차량 주행과 관련된 정보, 멀티미디어 장치의 조작과 관련된 정보 등을 표시하는 계기판 디스플레이부(151)를 포함할 수 있다.
계기판은 전면에는 투명 창이 설치되고, 운전자는 투명 창을 통해 계기판이 제공하는 다양한 정보를 볼 수 있다. 이하 투명 창은 투명 기판이라고 지칭된다.
외부의 빛이 투명 기판의 표면에 반사되면 운전자는 계기판에 표시되는 정보를 제대로 확인할 수 없다. 이에 개시된 실시예는 빛 반사를 저감시켜 이러한 문제를 해결할 수 있는 차량용 투명 기판 및 그 제조방법을 제공한다.
이하 차량용 투명 기판이 구체적으로 설명된다.
도 3은 투명 기판의 단면을 개념적으로 도시한 도면이고, 도 4는 투명 기판의 굴절율과 투과율을 도시한 도면이다. 도 5는 채움비가 다른 투명 기판의 모스 아이 구조를 도시한 도면이고, 도 6은 도 5에 도시된 서로 다른 채움비를 갖는 투명 기판의 굴절율을 각각 도시한 도면이다. 도 7은 개시된 실시예에 따른 투명 기판의 산화 알루미늄 층의 두께에 따른 굴절율을 도시한 도면이고, 도 8 및 도 9는 개시된 실시예에 따른 투명 기판의 산화 알루미늄 층의 두께에 따른 투과율을 도시한 도면이다.
개시된 실시예에 따른 투명 기판은 투명한 재질의 폴리카보네이트 기판(400)과, 폴리카보네이트 기판(400) 상에 마련된 산화 알루미늄 층(500)을 포함한다.
기판은 계기판 등에서 제공하는 정보를 사용자가 기판을 통해 볼 수 있어야 하므로, 투명한 재질로 구현된다. 전술한 것처럼, 기판은 폴리카보네이트로 구현될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 투명한 재질의 다른 재료로 구현될 수도 있다.
기판은 도 3에 도시된 것처럼, 상부로 융기된 반 타원형 형태의 구조물(이하 엘리먼트라고 지칭함)이 반복적으로 형성된 구조 즉, 모스 아이(moth eye) 구조(410)를 갖는다. 기판을 상부에서 바라본다면, 모스 아이 구조는 도 5에 도시된 것처럼 서로 맞닿아 있는 원들의 2차원 배열을 가진다. 모스 아이 구조는 빛 반사율을 감소시켜 투명 기판의 시인성을 향상시킬 수 있다.
모스 아이 구조는 주기(P), 높이(h) 및 채움비(FF, Filling Fraction)로 구조적 스펙이 결정될 수 있다. 도 3에 도시된 것처럼, 모스 아이 구조의 주기는 맞닿아 있는 엘리먼트의 고점 간의 거리를 나타낸다. 만약 채움비가 100%라고 가정할 때, 주기가 증가하면, 엘리먼트의 기저면의 면적이 증가할 것이다.
높이는 엘리먼트의 기저면부터 고점까지의 길이를 나타낸다.
채움비는 도 5의 (a)에 도시된 것처럼, 엘리먼트가 기저면에서 서로 맞닿아 있을 경우 100%로 결정되고, 도 5의 (b) 및 (c)에 도시된 것처럼, 엘리먼트의 기저면이 서로 맞닿지 않고 이격되면 감소된다. 예를 들면, 도 5의 (b)에 도시된 모스 아이 구조의 채움비는 80%이고, 도 5의 (c)에 도시된 모스 아이 구조의 채움비는 60%이다. 즉, 채움비는 이하, 채움비가 100%미만인 모스 아이 구조의 엘리먼트 사이의 이격공간을 그루브(groove)라고 지칭한다.
개시된 실시예에 따른 그루브가 형성된 모스 아이 구조의 기판은 핫 엠보싱(hot embossing) 공법을 통해 제조될 수 있다. 모스아이 구조 대면적 공정 방법인 핫 엠보싱 공법은 폴리카보네이트와 같은 열가소성 플라스틱 기판을 유리 전이온도 이상으로 가열한 후, 나노 구조물을 갖는 몰드로 기판 표면을 기계적으로 압착하여 표면 위에 패턴을 전사하는 방법이다. 개시된 실시예에 따른 기판은 원하는 채움비를 갖는 모스 아이 구조를 형성하기 위해, 그에 적합한 몰드를 각각 제작하지 않고, 핫 엠보싱 공정의 압력을 조절하여 그루브의 너비를 조절함으로써 원하는 채움비를 갖는 모스 아이 구조를 형성한다.
핫 엠보싱 공정의 압력이 모스 아이 패턴을 전사하기 위한 적정 압력보다 낮을 경우 채움비가 작게 형성되므로, 이러한 특징을 이용하여 다양한 채움비를 갖는 모스 아이 구조를 각각의 몰드 제작없이 압력 조절로 제조할 수 있다.
산화 알루미늄 층은 모스 아이 구조의 기판 상에 원자층 증착법(ALD, Atomic Layer Deposition)을 통해 형성될 수 있다. 원자층 증착법은 원자층 단위로 박막을 형성하는 나노 박막 증착 기술로, 균일도가 우수한 극박막 증착이 가능하며, 단차 피복성이 우수하고 나노 단위의 정밀한 두께 조절이 용이하다.
전술한 핫 엠보싱 공법을 이용하여 모스 아이 구조의 기판을 제조할 경우, 나노 패턴 전사에 따른 소재의 표면 경도 저하가 발생할 수 있으므로, 개시된 실시예에 따른 투명 기판은 경도를 향상시키기 위해, 도 3의 (b)에 도시된 것처럼, 산화 알루미늄이 원자층 증착법으로 모스 아이 구조 상에 증착된다.
투명 기판의 경도 향상을 위해 사용되는 산화 알루미늄은 굴절률이 기판보다 상대적으로 높아서 모스 아이 구조에 코팅될 경우, 도 4에 도시된 것처럼, 굴절률 차이에 의한 투과 성능 저하를 유발시킬 수 있다.
도 4의 (a)에서, a는 산화 알루미늄이 증착되지 않은 경우이고, b, c 및 d는 각각 산화 알루미늄이 25nm, 50nm 및 100nm의 두께로 증착된 경우를 나타낸다. 도 4의 (b)에서, a는 산화 알루미늄이 증착되지 않은 경우이고, d는 산화 알루미늄이 100nm의 두께로 증착된 경우를 나타낸다.
도 4 의 (a)에 도시된 것처럼, 산화 알루미늄을 코팅할 경우 굴절률이 증가하여 도 4의 (b)에 도시된 것처럼, 투과 성능이 저하될 수 있다.
개시된 실시예에 따른 투명 기판은 산화 알루미늄 층의 코팅에 굴절률 차이를 저감시키기 위해, 전술한 것처럼 모스 아이 구조에 그루브를 형성한다. 전술한 것처럼, 모스 아이 구조 상에 산화 알루미늄 층을 코팅할 경우, 굴절률이 증가하고, 폴리카보네이트 기판과의 굴절률 차이가 증가하게 되어 빛의 투과성능이 저하될 수 있다. 그러나 도 6에 도시한 것처럼, 모스 아이 구조에 그루브를 형성하여 채움비가 100프로 미만이 되면, 모스 아이 구조의 굴절률이 감소하게 된다. 도 6은 300nm의 주기와 250nm의 높이를 갖는 모스 아이 구조의 채움비에 따른 굴절률을 도시한다. 도 6의 (a), (b) 및 (c)에 도시된 모스 아이 구조의 채움비는 각각 100%, 80% 및 60%이다. 도 6을 참조하면, 모스 아이 구조의 그루브의 너비가 증가할수록 즉, 채움비가 감소할수록 모스 아이 구조의 굴절률이 감소하는 것을 알 수 있다.
이렇게 산화 알루미늄 층이 증착될 경우 굴절률이 증가할 것에 대비하여, 모스 아이 구조에 그루브를 형성하여 굴절률을 미리 감소시켜 놓으면, 추후 산화 알루미늄 층의 코팅에 의해 굴절률이 증가하더라도 폴리카보네이트 기판과의 굴절률 차이가 증가되는 것을 방지할 수 있다.
다시 말해, 그루브가 형성된 모스 아이 구조 상에 산화 알루미늄 층을 증착하게 되면, 산화 알루미늄 층의 증착에 따른 기판과의 굴절률 차이를 저감시키면서, 산화 알루미늄 층의 증착에 따른 경도 향상의 효과를 획득할 수 있게 된다.
산화 알루미늄 층의 증착 두께에 따라 기판의 경도가 결정되는데, 산화 알루미늄 층의 증착 두께가 두꺼울수록 그루브의 너비를 넓게 형성해야 굴절률의 차이를 완화시킬 수 있고, 그에 따라 투과율의 향상을 획득할 수 있다.
따라서, 산화 알루미늄 층의 두께는 모스 아이 구조의 채움비에 따라 결정될 수 있다.
도 7은 모스 아이 구조의 채움비가 60%일 때, 산화 알루미늄 층의 두께 변화에 따른 굴절율을 도시하고 있고, 도 8은 모스 아이 구조의 채움비가 60%일 때, 산화 알루미늄 층의 두께 변화에 따른 투과율을 도시하고 있다.
도 7을 보면, 산화 알루미늄 층의 두께가 50nm일 때(도 7의 (a))의 굴절률의 단차가 산화 알루미늄 층의 두께가 100nm 및 150nm일 때(도 7의 (b) 및 (c))의 굴절률의 단차보다 큰 것을 알 수 있다. 그리고 도 8을 보면, 산화 알루미늄 층의 두께가 100nm일 때의 투과율이 150nm일 때의 투과율보다 우수한 것을 알 수 있다.
따라서, 300nm의 주기와 250nm의 높이 및 60%의 채움비를 갖는 모스 아이 구조의 경우, 산화 알루미늄 층의 두께가 100nm일 때 가장 우수한 투과율을 달성하는 것을 확인할 수 있다.
전술한 것처럼, 산화 알루미늄 층의 두께는 모스 아이 구조의 채움비에 따라 결정될 수 있고, 동일한 채움비일지라도 모스 아이 구조의 주기가 달라지면 달라질 수 있다.
도 9는 250nm 주기의 모스 아이 구조의 채움비가 60%일 때, 산화 알루미늄 층의 두께 변화에 따른 굴절율을 도시하고 있고, 도 10은 250nm 주기의 모스 아이 구조의 채움비가 60%일 때, 산화 알루미늄 층의 두께 변화에 따른 투과율을 도시하고 있다.
도 9를 보면, 산화 알루미늄 층의 두께가 50nm일 때(도 9의 (a))의 굴절률의 단차가 산화 알루미늄 층의 두께가 75nm 및 100nm일 때(도 9의 (b) 및 (c))의 굴절률의 단차보다 큰 것을 알 수 있다. 그리고 도 10을 보면, 산화 알루미늄 층의 두께가 75nm일 때의 투과율이 100nm일 때의 투과율보다 우수한 것을 알 수 있다.
따라서, 250nm의 주기와 250nm의 높이 및 60%의 채움비를 갖는 모스 아이 구조의 경우, 산화 알루미늄 층의 두께가 75nm일 때 가장 우수한 투과율을 달성하는 것을 확인할 수 있다.
전술한 것처럼, 산화 알루미늄 층의 두께는 모스 아이 구조의 채움비와 주기에 따라 결정될 수 있다.
이하 전술한 차량용 투명 기판의 제조 방법을 설명한다.
개시된 실시예에 따른 차량용 투명 기판의 제조방법은, 핫 엠보싱 공정을 통해 모스 아이 구조를 갖는 기판을 마련하고, 기판 상에 모스 아이 구조의 주기 및 채움비에 따라 결정된 두께로 산화 알루미늄 층을 원자층 증착법으로 증착하는 것을 포함한다.
기판은 계기판 등에서 제공하는 정보를 사용자가 기판을 통해 볼 수 있어야 하므로, 투명한 재질로 구현된다. 전술한 것처럼, 기판은 폴리카보네이트로 구현될 수 있다.
개시된 실시예에 따른 그루브가 형성된 모스 아이 구조의 기판은 핫 엠보싱(hot embossing) 공법을 통해 제조될 수 있다. 개시된 실시예에 따른 기판은 원하는 채움비를 갖는 모스 아이 구조를 형성하기 위해, 그에 적합한 몰드를 각각 제작하지 않고, 핫 엠보싱 공정의 압력을 조절하여 그루브의 너비를 조절함으로써 원하는 채움비를 갖는 모스 아이 구조를 형성한다.
핫 엠보싱 공정의 압력이 모스 아이 패턴을 전사하기 위한 적정 압력보다 낮을 경우 채움비가 작게 형성되므로, 이러한 특징을 이용하여 다양한 채움비를 갖는 모스 아이 구조를 각각의 몰드 제작없이 압력 조절로 제조할 수 있다.
산화 알루미늄 층은 모스 아이 구조의 기판 상에 원자층 증착법(ALD, Atomic Layer Deposition)을 통해 형성될 수 있다. 전술한 핫 엠보싱 공법을 이용하여 모스 아이 구조의 기판을 제조할 경우, 나노 패턴 전사에 따른 소재의 표면 경도 저하가 발생할 수 있으므로, 개시된 실시예에 따른 투명 기판은 경도를 향상시키기 위해, 도 3의 (b)에 도시된 것처럼, 산화 알루미늄이 원자층 증착법으로 모스 아이 구조 상에 증착된다.
개시된 실시예에 따른 투명 기판은 산화 알루미늄 층의 코팅에 굴절률 차이를 저감시키기 위해, 전술한 것처럼 모스 아이 구조에 그루브를 형성한다. 전술한 것처럼, 모스 아이 구조 상에 산화 알루미늄 층을 코팅할 경우, 굴절률이 증가하고, 폴리카보네이트 기판과의 굴절률 차이가 증가하게 되어 빛의 투과성능이 저하될 수 있다. 그러나 도 6에 도시한 것처럼, 모스 아이 구조에 그루브를 형성하여 채움비가 100프로 미만이 되면, 모스 아이 구조의 굴절률이 감소하게 된다. 도 6은 300nm의 주기와 250nm의 높이를 갖는 모스 아이 구조의 채움비에 따른 굴절률을 도시한다. 도 6의 (a), (b) 및 (c)에 도시된 모스 아이 구조의 채움비는 각각 100%, 80% 및 60%이다. 도 6을 참조하면, 모스 아이 구조의 그루브의 너비가 증가할수록 즉, 채움비가 감소할수록 모스 아이 구조의 굴절률이 감소하는 것을 알 수 있다.
이렇게 산화 알루미늄 층이 증착될 경우 굴절률이 증가할 것에 대비하여, 모스 아이 구조에 그루브를 형성하여 굴절률을 미리 감소시켜 놓으면, 추후 산화 알루미늄 층의 코팅에 의해 굴절률이 증가하더라도 폴리카보네이트 기판과의 굴절률 차이가 증가되는 것을 방지할 수 있다.
다시 말해, 그루브가 형성된 모스 아이 구조 상에 산화 알루미늄 층을 증착하게 되면, 산화 알루미늄 층의 증착에 따른 기판과의 굴절률 차이를 저감시키면서, 산화 알루미늄 층의 증착에 따른 경도 향상의 효과를 획득할 수 있게 된다.
전술한 것처럼, 산화 알루미늄 층의 두께는 모스 아이 구조의 채움비와 주기에 따라 결정될 수 있다. 이에 대한 구체적인 설명은 앞선 설명으로 대체한다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
150: 계기판
400: 기판
410: 모스 아이
500: 산화 알루미늄 층

Claims (11)

  1. 모스 아이(moth-eye) 구조가 형성된 투명 기판; 및
    상기 모스 아이 구조가 형성된 투명 기판의 일 영역 상에 소정의 두께로 마련되는 산화 알루미늄(Al2O3)층;을 포함하고,
    상기 기판의 모스 아이 구조는, 상부로 융기된 반 타원형 형태의 엘리먼트가 반복적으로 형성된 구조로서, 상기 엘리먼트는 기저면부터 고점까지 소정의 높이를 가지면서, 인접한 엘리먼트의 고점 간에 소정의 거리를 갖도록 형성되는 것이고,
    상기 엘리먼트가 기저면에서 서로 맞닿아 있을 경우 채움비(filling fraction)를 100%라 할 때, 상기 모스 아이 구조는 60% 내지 100% 범위의 채움비를 갖도록 형성되고,
    상기 산화 알루미늄 층의 두께는, 모스 아이 구조 형성 전후의 굴절률 편차가 최소화되도록 결정되는 것을 특징으로 하는 차량용 투명 기판.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 모스아이 구조의 채움비가 100% 미만으로 형성되면, 상기 산화 알루미늄 층은 채움비 100%의 모스아이 구조가 형성되었을 때의 산화 알루미늄 층 두께보다 증가된 두께로 형성되는 것인, 차량용 투명 기판.
  4. 제1항에 있어서,
    소정의 채움비를 갖는 상기 모스 아이 구조에서, 상기 인접한 엘리먼트의 고점 간의 거리가 감소하면, 상기 산화 알루미늄 층의 두께도 감소되어 마련되는, 차량용 투명 기판.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 투명 기판은 폴리카보네이트로 마련되는 차량용 투명 기판.
  6. 핫 엠보싱(hot embossing) 공정을 통해 투명 기판에 소정의 주기와 60% 내지 100% 범위의 채움비를 갖는 모스 아이 구조를 형성하는 단계; 및
    상기 모스 아이 구조의 투명 기판 상에 소정의 두께로 산화 알루미늄 층을 형성하는 단계;를 포함하며,
    상기 산화 알루미늄 층을 형성하는 단계에서, 상기 산화 알루미늄 층의 두께는 모스 아이 구조 형성 전후의 굴절률 편차가 최소화되도록 결정되는 것인, 차량용 투명 기판의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 모스 아이 구조를 형성하는 단계는,
    상기 핫 엠보싱 공정의 압력을 조절하여 상기 모스 아이 구조의 채움비를 조절하는 것;을 포함하는 차량용 투명 기판의 제조방법.
  8. 삭제
  9. 제6항에 있어서,
    상기 산화 알루미늄 층을 형성하는 단계는,
    상기 모스아이 구조의 채움비가 100% 미만으로 형성되면, 채움비 100%의 모스아이 구조가 형성되었을 때의 산화 알루미늄 층의 두께보다 증가된 두께로 형성되는 것;을 포함하는 차량용 투명 기판의 제조방법.
  10. 제6에 있어서,
    상기 산화 알루미늄 층을 형성하는 단계는,
    상기 모스아이 구조의 채움비가 동일할 경우, 상기 모스 아이 구조의 주기가 감소하면 상기 산화 알루미늄 층의 두께가 감소하도록 상기 산화 알루미늄 층을 형성하는 것;을 포함하는 차량용 투명 기판의 제조방법.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 모스 아이 구조의 기판을 형성하는 단계에서, 상기 투명 기판은 폴리 카보네이트인 것을 포함하는 차량용 투명 기판의 제조방법.
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