KR102584802B1 - 반사 방지 필름의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 반사 방지 필름 - Google Patents

반사 방지 필름의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 반사 방지 필름 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 반사 방지 필름의 제조방법은 시트 상에 주기적인 패턴을 형성하는 복수의 제1 마이크로 구조체를 포함하는 제1 마이크로 구조체 어레이를 형성하는 단계; 및 상기 시트 상에 상기 제1 마이크로 구조체 어레이와 기설정된 각도를 이루도록 주기적인 패턴을 형성하는 복수의 제2 마이크로 구조체를 포함하는 제2 마이크로 구조체 어레이를 형성하는 단계;를 포함하고, 상기 제1 마이크로 구조체 어레이의 적어도 일부와 상기 제2 마이크로 구조체 어레이의 적어도 일부가 상호 중첩되어 상기 시트 상에 비주기적 모아레(Moir) 패턴을 형성할 수 있다.
한편, 본 발명은 산업통상지원부의 스마트제조고급인력양성사업의 일환으로 "연구과제명: 스마트제조고급인력양성사업(과제번호: 2020-0257, 연구기간: 2020-05-01 ~ 2020-12-31)"을 통해 창원대학교 산학협력단에 의해 개발된 기술에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 2020년 교육부의 재원으로 한국연구재단의 지원을 받아 수행된 지자체-대학 협력기반 지역혁신 사업의 결과물이며, 관련 연구과제명은 "R2R장비 및 Mesoporous Silica Nanoparticle을 이용한 5G급 모바일 회로용 저유전율 필름 코팅기술 개발" 입니다.

Description

반사 방지 필름의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 반사 방지 필름{Manufacturing method for anti-reflection film and anti-reflection film manufactured using the same}
본 발명은 반사 방지 필름의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 반사 방지 필름에 관한 것으로, 보다 상세하게는 주기적인 패턴의 제1 마이크로 구조체 어레이의 적어도 일부와, 제1 마이크로 구조체 어레이와 기설정된 각도 회전된 상태로 형성된 주기적인 패턴의 제2 마이크로 구조체 어레이의 적어도 일부를 상호 중첩시켜 하나의 시트 상에 비주기적 모아레(Moir
Figure 112021003688046-pat00001
) 패턴을 형성해 줌으로써 광의 흡수율을 향상시킬 수 있는 반사 방지 필름의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 반사 방지 필름에 관한 것이다.
일반적으로 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), CRT(Cathode Ray Tube), ELD(Electro Lumiance Display) 등으로 대표되는 디스플레이 장치를 옥외나 밝은 조명 하에서 사용하는 경우, 태양광, 형광등 등의 외부광이 디스플레이 표면에 비치면서 반사된다. 외부광에 의하여 디스플레이 장치에 상이 맺히며, 이러한 외부광에 의한 상 맺힘 현상 때문에 디스플레이 장치에는 시인성 저하와 눈부심 현상과 같은 문제가 야기된다.
이러한 디스플레이 장치의 문제점을 해결하기 위하여, 각종 반사 방지 필름을 디스플레이 장치에 적용하는 방식 등으로 외부광 등의 반사율을 줄이고 있다.
반사 방지 필름에는 반사율을 줄일 수 있는 빛의 난반사와 상쇄 간섭을 이용한 특성들이 주로 이용되고 있는데, 가장 대표적인 난반사 유도 방법은 반사 방지 필름의 표면에 요철을 부여하는 것으로, 이 방법은 저가의 제조경비가 소요되는 장점이 있어 태양전지나 기타 광학부품의 제조 등에 많이 사용되고 있다.
그러나, 종래의 반사 방지 필름은 대부분 일정 패턴으로 마이크로 구조체를 배열하여 요철을 형성하는 것에 제한되어 있다.
한편, 본 발명은 산업통상지원부의 스마트제조고급인력양성사업의 일환으로 "연구과제명: 스마트제조고급인력양성사업(과제번호: 2020-0257, 연구기간: 2020-05-01 ~ 2020-12-31)"을 통해 창원대학교 산학협력단에 의해 개발된 기술에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 2020년 교육부의 재원으로 한국연구재단의 지원을 받아 수행된 지자체-대학 협력기반 지역혁신 사업의 결과물이며, 관련 연구과제명은 "R2R장비 및 Mesoporous Silica Nanoparticle을 이용한 5G급 모바일 회로용 저유전율 필름 코팅기술 개발" 입니다.
등록특허공보 10-117872 (2012.09.03 공고)
본 발명의 과제는 자외선 광의 노출 방향 및 산소의 확산 방향에 따라 광중합 반응을 제어함으로써 원하는 형상으로 마이크로 구조체를 성장시킬 수 있는 반사 방지 필름의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 반사 방지 필름을 제공함에 있다.
또한, 성장된 마이크로 구조체를 중첩시켜 비주기적 모아레(Moir) 패턴을 형성해 줌으로써 광의 흡수율이 향상된 반사 방지 필름의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 반사 방지 필름을 제공함에 있다.
상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 반사 방지 필름의 제조방법은 시트 상에 주기적인 패턴을 형성하는 복수의 제1 마이크로 구조체를 포함하는 제1 마이크로 구조체 어레이를 형성하는 단계; 및 상기 시트 상에 상기 제1 마이크로 구조체 어레이와 기설정된 각도를 이루도록, 주기적인 패턴을 형성하는 복수의 제2 마이크로 구조체를 포함하는 제2 마이크로 구조체 어레이를 형성하는 단계;를 포함하고, 상기 제1 마이크로 구조체 어레이의 적어도 일부와 상기 제2 마이크로 구조체 어레이의 적어도 일부가 상호 중첩되어 상기 시트 상에 비주기적 모아레(Moir) 패턴을 형성할 수 있다.
또한, 상기 제1 마이크로 구조체 어레이 및 상기 제2 마이크로 구조체 어레이 가운데 적어도 하나는 상기 시트 상에서 광중합 반응에 의하여 형성되고, 상기 시트는 광 투과성 시트로 형성될 수 있다.
또한, 광 개시제와 광 흡수제를 포함하는 액상 폴리머를 마련하는 단계; 상기 광 투과성 시트 상에 상기 액상 폴리머를 도포하여 코팅층을 형성하는 단계; 및 상기 시트의 하부에 광원부를 배치시킨 후, 상기 광원부에서 출력되는 제1 광을 기 설정된 형상으로 패터닝하는 단계;를 더 포함하고, 상기 제1 마이크로 구조체 어레이를 형성하는 단계는, 상기 패터닝된 제1 광을 이용하여 상기 코팅층의 일부를 노광한 후, 상기 시트 상에서 광중합(Photopolymerization) 반응에 의해 상기 복수의 제1 마이크로 구조체를 형성하는 과정을 포함할 수 있다.
또한, 상기 광원부는 자외선을 출력하는 LED 램프를 포함할 수 있다.
또한, 상기 광원부에서 출력되는 제2 광을 기설정된 형상으로 패터닝 하는 단계;를 더 포함하고, 상기 제2 마이크로 구조체 어레이 형성하는 단계는 상기 패터닝된 제2 광을 이용하여 상기 코팅층의 일부를 노광한 후, 상기 시트 상에서 광중합 반응에 의한 복수의 제2 마이크로 구조체를 성장시켜 반사 방지 필름을 획득하는 과정을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2 광을 기설정된 형상으로 패터닝 하는 단계는 상기 시트를 일 방향으로 회전시키는 과정과, 상기 제2 광을 기설정된 형상으로 패터닝하여 출력하는 과정을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2 광을 기설정된 형상으로 패터닝 하는 단계는 회절광학소자를 이용하여 패터닝된 상기 제2 광이 상기 제1 광으로부터 일정 각도로 기울어진 배열을 갖도록 출력할 수 있다.
또한, 상기 제2 마이크로 구조체 어레이 형성하는 단계는 용제 세정 화학물질(Solvent Cleaning Chemical)을 이용하여 상기 시트부터 상기 액상 폴리머의 잔여물을 클리닝하는 과정을 포할 수 있다.
또한, 상기 제1 광과 상기 제2 광은 코팅층의 하부에서 상측 방향으로 출력될 수 있다.
또한, 상기 제1 광과 상기 제2 광은 회절광학소자에 의하여 상호 동일한 형상 또는 상이한 형상으로 패터닝될 수 있다.
또한, 상기 제1 마이크로 구조체와 상기 제2 마이크로 구조체는 노광된 코팅층의 액상 폴리머가 광중합되며 상측 방향으로 성장되어 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1 마이크로 구조체와 상기 제2 마이크로 구조체는 고종횡비를 갖도록 제공되어 상기 반사 방지 필름에 초발수성(superhydrophobic)을 부여할 수 있다.
또한, 상기 액상 폴리머는 상기 제1 광 및 제2 광의 조사 방향으로 산소의 확산이 이루어지며 광경화되고, 상기 산소의 확산에 의해 광중합이 억제되어 상기 제1 마이크로 구조체와 상기 제2 마이크로 구조체는 하부에서 상측 방향으로 폭이 좁아지는 형상으로 제공될 수 있다.
또한, 상기 제1 광은 상기 제1 마이크로 구조체의 성장시 광경화된 상기 제1 마이크로 구조체와 액상 폴리머 사이의 굴절률 차에 의하여 자가집속(Self-Focusing)되고, 상기 제2 광은 상기 제2 마이크로 구조체의 성장시 광경화된 상기 제2 마이크로 구조체와 액상 폴리머 사이의 굴절률 차에 의하여 자가집속(Self-Focusing)될 수 있다.
또한, 상기 반사 방지 필름은 롤투롤(Roll-to-Roll) 방식으로 제조되어 연속적으로 대면적의 제조가 가능해질 수 있다.
본 발명에 따른 반사 방지 필름의 제조방법은 광 개시제와 광 흡수제를 포함하는 액상 폴리머를 마련하는 단계; 광 투과성 시트 상에 상기 액상 폴리머를 도포하여 코팅층을 형성하는 단계; 상기 시트의 하부에 광원부를 배치시킨 후, 상기 광원부에서 출력되는 제1 광을 기 설정된 형상으로 패터닝하는 단계; 상기 패터닝된 제1 광을 이용하여 상기 코팅층의 일부를 노광한 후, 상기 시트 상에서 광중합(Photopolymerization) 반응에 의한 복수의 제1 마이크로 구조체 어레이를 형성하는 단계; 상기 광원부에서 출력되는 제2 광을 기설정된 형상으로 패터닝 하는 단계; 및 상기 패터닝된 제2 광을 이용하여 상기 코팅층의 일부를 노광한 후, 상기 시트 상에서 광중합 반응에 의한 복수의 제2 마이크로 구조체를 성장시켜 반사 방지 필름을 획득하는 단계;를 포함하고, 상기 제1 마이크로 구조체와 상기 제2 마이크로 구조체는 일부가 상호 중첩되어 상기 시트 상에 비주기적 모아레(Moir) 패턴을 형성할 수 있다.
본 발명에 따른 반사 방지 필름은 광 투과성 시트; 및 상기 시트의 일면으로부터 돌출 형성된 상기 제1 마이크로 구조체와 상기 제2 마이크로 구조체의 일부가 상호 중첩되어 비주기적 모아레 패턴을 형성하는 패턴부;를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 광의 노출 방향 및 산소의 확산 방향에 따라 광중합 반응을 제어함으로써 원하는 형상으로 마이크로 구조체를 성장시킬 수 있다. 특히, 제1 마이크로 구조체 어레이의 적어도 일부와 제2 마이크로 구조체 어레이의 적어도 일부를 상호 중첩시켜 시트 상에 비주기적 모아레(Moir) 패턴을 형성하는 경우, 종래의 반사 방지 필름에 비하여 더 많은 요철부를 형성할 수 있어 가시광선 및 적외선의 흡수율을 향상시킬 수 있다.
또한, 마이크로 구조체의 성장시 자외선 광은 광경화된 마이크로 구조체와 액상 폴리머 사이의 굴절률 차에 의하여 자가집속(Self-Focusing)되며 일직선으로 출력되고, 이러한 자외선 광의 출력 방향에 따라 마이크로 구조체가 성장하는 구조이므로, 고종횡비를 갖는 마이크로 구조체를 획득할 수 있다. 이와 같이, 마이크로 구조체가 고종횡비로 성장되는 경우, 반사 방지 필름에 초발수성을 부여해 주어 반사 방지 필름이 외부의 오염원으로 인해 쉽게 오염되는 것을 방지할 수 있다.
아울러, 롤투롤 방식으로 시트 상에 모아레 패턴을 형성할 수 있으므로, 대면적을 갖는 반사 방지 필름을 연속적으로 제조하여 생산성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반사 방지 필름의 제조방법에 대한 순서도이다.
도 2는 도 1의 방법을 구현하기 위한 반사 방지 필름의 제조장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 제조장치의 일부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 도 3의 코팅층에 포함된 액상 폴리머가 광중합 반응에 의하여 마이크로 구조체로 성장되는 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 도 4의 마이크로 구조체와 액상 폴리머의 굴절률 차이에 의한 자외선 광의 자가집속 현상을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6(a)는 시트 상에 제1 마이크로 구조체가 패터닝된 상태를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 6(b)와 6(c)는 시트 상에 제2 마이크로 구조체가 패터닝되어 모아레 패턴부가 형성된 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 도 1의 제조방법에 의하여 제조된 반사 방지 필름의 평면도이다.
도 8은 도 1의 제조방법에 의하여 제조된 반사 방지 필름의 SEM 이미지이다.
도 9는 반사 방지 필름의 적외선 복사 차폐효과를 나타낸 도면이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여, 바람직한 실시예에 따른 반사 방지 필름의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 반사 방지 필름에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 동일한 구성에 대해서는 동일부호를 사용하며, 반복되는 설명, 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반사 방지 필름의 제조방법에 대한 순서도이고, 도 2는 도 1의 방법을 구현하기 위한 반사 방지 필름의 제조장치를 개략적으로 도시한 도면이다. 그리고, 도 3은 도 2에 도시된 제조장치의 일부를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 4는 도 3의 코팅층에 포함된 액상 폴리머가 광중합 반응에 의하여 마이크로 구조체로 성장되는 과정을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 5는 도 4의 마이크로 구조체와 액상 폴리머의 굴절률 차이에 의한 자외선 광의 자가집속 현상을 개략적으로 도시한 도면이다. 그리고, 도 6(a)는 시트 상에 제1 마이크로 구조체가 패터닝된 상태를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 6(b)와 6(c)는 시트 상에 제2 마이크로 구조체가 패터닝되어 모아레 패턴부가 형성된 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 반사 방지 필름의 제조방법(S100)은 액상 폴리머를 마련하는 단계(S110)와, 시트 상에 액상 폴리머를 도포하여 코팅층을 형성하는 단계(S120)와, 제1 광을 기 설정된 형상으로 패터닝하는 단계(S130)와, 제1 마이크로 구조체 어레이를 형성하는 단계(S140)와, 제2 광을 기설정된 형상으로 패터닝 하는 단계(S150), 및 제2 마이크로 구조체 어레이를 형성하는 단계(S160)를 포함할 수 있다.
본 실시예에서 제조된 반사 방지 필름은 롤(Roll-to-Roll) 방식으로 제조되어 연속적으로 대면적의 제조가 가능한 것으로서, 디스플레이 장치, 건축물의 윈도우, 태양광 패널 등에 부착되어 적외선 및 가시광선의 난반사를 유도해 줌으로써 흡수율을 향상시키기 위해 사용될 수 있다.
액상 폴리머를 마련하는 단계(S110)에서는 광 개시제(Photoinitiator)와 광 흡수제(Light Absorber)를 포함하는 액상 폴리머(10)를 마련할 수 있다. 여기서, 액상 폴리머(10)에 포함된 광 개시제는 광중합을 개시하는 역할을 할 수 있고, 광 흡수제는 빛의 전파를 막아 후술되는 제1 마이크로 구조체(M1) 및 제2 마이크로 구조체(M2)의 크기를 조절하기 위해 사용될 수 있다.
시트 상에 액상 폴리머를 도포하여 코팅층을 형성하는 단계(S120)에서는 액상 폴리머 제공부(110)를 통해 광 개시제와 광 흡수제를 포함하는 액상 폴리머(10)를 광 투과성 시트(20) 상에 도포하여 코팅층(C)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 롤투롤(Roll-to-Roll) 방식으로 시트(20)를 제공하며 반사 방지 필름(100)을 제조하는 경우, 시트(20)를 연속적으로 제공하는 시트롤러(120)와, 시트(20)의 이송 방향으로 이격 배치되어 시트(20)를 일방향을 이송시키는 이송롤러(130) 사이에 시트(20)를 위치시킨 상태에서, 시트(20)의 상부에 위치한 액상 폴리머 제공부(110)를 통해 액상 폴리머(10)를 도포하는 방법으로 코팅층(C)을 형성할 수 있다.
제1 광을 기 설정된 형상으로 패터닝하는 단계(S130)에서는 시트(20)의 하부에 광원부(140)를 배치시킨 후, 광원부(140)에서 출력되는 제1 광을 기 설정된 형상으로 패터닝할 수 있다. 예를 들어, 광원부(140)는 자외선을 출력하는 LED 램프로 이루어져 자외선 광(UV light source)을 시트(20) 상에 도포된 액상 폴리머(10) 측으로 제공할 수 있다.
이렇게 광원부(140)로부터 제1 광이 출력되면, 광원부(140)와 시트(20) 사이에 배치된 광학소자(150)를 이용하여 제1 광을 기 설정된 형상으로 패터닝 하여 액상 폴리머(10) 측으로 출력할 수 있다. 즉, 광학소자(150)는 자외선 광의 크기, 형상 등을 제어하여 원하는 패턴으로 분포시키기 위한 것으로서, 조형과 분기가 동시에 구현되어 균일한 강도 및 분포를 갖도록 빔 조형기 및 빔스플릿터를 포함하는 회절광학소자(DOE: diffractive optical element)로 제공될 수 있다. 예를 들어, 광원부(140)에서 제공되는 제1 광이 광학소자(150)를 통과하는 겨우, 마이크로(㎛) 크기의 스폿(spot)을 가지는 원형 빔으로 변환될 수 있다.
제1 마이크로 구조체 어레이를 형성하는 단계(S140)에서는 시트(20) 상에 주기적인 패턴을 형성하는 복수의 제1 마이크로 구조체(M1)를 포함하는 제1 마이크로 구조체 어레이(A1)를 형성할 수 있다.
예를 들어, 패터닝된 제1 광을 이용하여 코팅층(C)의 일부를 노광한 후, 시트(20) 상에서 광중합(Photopolymerization) 반응에 의한 복수의 제1 마이크로 구조체(M1)를 주기적인 패턴으로 성장시킬 수 있다. 이때, 제1 광은 광학소자(150)에 의하여 패터닝되어 출력되기 때문에, 패터닝된 형상, 크기, 분포에 따라 제1 마이크로 구조체(M1)의 형상 및 개수는 달라질 수 있다. 즉, 제1 마이크로 구조체(M1)를 주기적인 패턴으로 성장시키기 위하여, 광학소자(150)는 광원부(140)로부터 제공되는 제1 광을 원하는 형상의 주기적인 패턴으로 변환하여 출력시킬 수 있다.
제1 마이크로 구조체 어레이를 형성하는 단계(S140)에서, 노광 시간이 충분히 이루어져야 시트(20) 상에 제1 마이크로 구조체(M1)를 성장시킬 수 있으므로 이송롤러(130)의 구동을 일정시간 정지시키도록 제어할 수 있다. 이러한 이송롤러(130)의 정지 시간은 광원의 세기, 및 성장시키려는 마이크로 구조체의 크기 등에 따라 달라질 수 있다.
한편, 액상 폴리머(10)의 경우 자외선의 조사 방향으로 광중합이 이루어질 수 있는데, 본 실시예에서는 액상 폴리머(10)의 하부에서 상측 방향으로 자외선이 조사되므로 액상 폴리머(10)는 시트(20) 상에서 상측 방향으로 광경화되며 제1 마이크로 구조체(M1)를 성장시킬 수 있다.
이러한 제1 마이크로 구조체(M1)는 제1 광의 노출 방향 및 산소의 확산 방향에 따라 광중합 반응을 제어하여 원하는 형상으로 성장될 수 있다. 즉, 액상 폴리머(10)가 자외선 광에 노광되면 액상 폴리머(10)의 광 개시제는 라디칼(Radical)을 생성하고, 생성된 라디칼이 대기 중의 산소와 반응하며 액상 폴리머(10)의 단량체(monomer)와 결합하여 광중합을 진행할 수 있다. 따라서, 제1 광을 조사한 부분의 산소 농도가 낮아져 주변으로 산소가 확산되는데, 이러한 산소는 광중합 반응을 억제하는 요소이므로 제1 마이크로 구조체(M1)는 제1 광의 노출 방향 및 산소의 확산 방향에 따라 다른 형상으로 성장하게 되는 것이다.
본 실시예에서는 시트(20)의 하부에서 상부 측으로 제1 광이 조사되므로 산소는 액상 폴리머(10)의 하부에서 상측 방향으로 확산이 이루어질 수 있고, 이러한 산소의 확산에 의하여 광중합이 억제되어 제1 마이크로 구조체(M1)는 하부에서 상측 방향으로 폭이 좁아지는 형상으로 형성될 수 있다.
예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이 코팅층(C)의 하부에서 상측 방향으로 자외선이 조사되는 경우, 코팅층(C)의 액상 폴리머(10) 안에 녹아 들어 있던 산소는 광중합 반응시 양 옆 방향에서 확산해 들어오는 것과 더불어 위쪽에서 확산해 들어오기 때문에, 상대적으로 산소 농도가 낮는 중앙영역부터 광중합 반응이 일어나 옆으로 자라나기 때문에 제1 마이크로 구조체(M1)는 원뿔 형상으로 성장할 수 있게 된다.
한편, 제1 마이크로 구조체(M1)의 성장시 제1 광은 광경화된 제1 마이크로 구조체(M1)와 액상 폴리머(10) 사이의 굴절률 차에 의하여 자가집속(Self-Focusing)될 수 있다.
즉, 도 5에 도시된 바와 같이 액상 폴리머(10)의 광중합 반응 중 액상 폴리머(10)의 하부는 경화된 고체 상태의 제1 마이크로 구조체(M1)가 위치하고 상부는 미경화된 액체 상태의 액상 폴리머(10)가 위치하기 때문에 상하부 간에 굴절률 차가 발생하게 되고, 고체 상태의 제1 마이크로 구조체(M1)는 액체 상태의 폴리머(10) 보다 굴절율이 높아 제1 광은 제1 마이크로 구조체(M1) 내부로 전반사가 유도되어 분산되지 않고 자가집속이 발생하게 되는 것이다.
이와 같이, 제1 광이 산란되지 않고 자가집속 되는 경우 제1 광은 진행 방향을 따라 일직선으로 나가갈 수 있다. 이 경우, 제1 마이크로 구조체(M1)는 자외선의 진행 방향을 따라 성장할 수 있으므로, 고종횡비를 갖도록 형성될 수 있다. 이처럼 제1 마이크로 구조체(M1)가 고종횡비를 갖도록 제공되는 경우 반사 방지 필름(100)에 초발수성(superhydrophobic)을 부여해 주어 반사 방지 필름(100)이 쉽게 오염되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 제1 광의 자가집속으로 인해 제1 마이크로 구조체(M1)를 보다 빠르게 성장시킬 수 있기 때문에 고분해능의 제1 마이크로 구조체(M1)를 획득할 수 있다.
제2 광을 기설정된 형상으로 패터닝 하는 단계(S150)에서는 광원부(140)에서 출력되는 제2 광을 기설정된 형상으로 패터닝할 수 있다. 여기서, 제2 광을 패터닝 하는 방법은 앞서 설명한 제1 광을 패터닝하는 방법과 동일하나, 제1 광으로부터 일방향으로 회전되어 다른 각도를 갖도록 출력할 수 있다.
예를 들어, 시트(20)를 일 방향으로 회전시키는 과정과, 제2 광을 기설정된 형상으로 패터닝하여 출력하는 과정을 포함하여 제1 광과 제2 광 사이에 기울기 차를 둘 수 있다. 이 밖에도 회절광학소자(150)를 이용하여 패터닝된 제2 광이 제1 광으로부터 일정 각도로 기울어진 배열을 갖도록 출력함으로써 제1 광과 제2 광 사이에 기울기 차를 둘 수도 있다. 이때, 패터닝된 제1 광과 제2 광은 회절광학소자(150)에 의하여 상호 동일한 형상 또는 상이한 형상으로 패터닝될 수 있다.
제2 마이크로 구조체 어레이를 형성하는 단계(S160)에서는 시트(20) 상에 제1 마이크로 구조체 어레이(A1)와 기설정된 각도를 이루도록 주기적인 패턴을 형성하는 복수의 제2 마이크로 구조체(M2)를 포함하는 제2 마이크로 구조체 어레이(A2) 형성할 수 있다.
예를 들어, 패터닝된 제2 광을 이용하여 코팅층(C)의 일부를 노광한 후, 시트(20) 상에서 광중합 반응에 의한 복수의 제2 마이크로 구조체(M2)를 주기적인 패턴으로 성장시켜 반사 방지 필름(100)을 획득할 수 있다. 여기서, 제2 마이크로 구조체(M2)는 제2 광의 노출 방향 및 산소의 확산 방향에 따라 광중합 반응을 제어하여 원하는 형상으로 성장될 수 있는데, 이러한 제어 방법은 앞서 제1 마이크로 구조체(M1)의 성장을 제어하는 방법과 동일하므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
한편, 제2 광에 의하여 노광된 코팅층(C)과 제1 광에 의하여 노광된 코팅층(C)은 서로 중첩되는 부분이 생기게 되고, 이에 따라 성장된 1 마이크로 구조체와 제2 마이크로 구조체(M2)는 일부가 상호 중첩되어 시트(20) 상에 비주기적 모아레(Moir) 패턴을 형성할 수 있다. 즉, 주기적인 제1 마이크로 구조체(M1)의 패턴과 주기적인 제2 마이크로 구조체(M2)의 패턴이 만나 비주기적인 모아레(Moir
Figure 112021003688046-pat00007
) 패턴을 형성하는 것이다.
예를 들어, 도 6(a)에 도시된 바와 같이 시트(20) 상에 주기적인 패턴을 갖는 제1 마이크로 구조체(M1)가 성장된 상태에서 시트(20)를 일정 각도로 회전시켜 주기적인 패턴을 갖는 제2 마이크로 구조체(M2)를 성장시키는 경우, 시트(20)에는 도 6(b) 내지 도 6(c)에 도시된 바와 같이 비주기적 모아레 패턴이 형성될 수 있다.
이와 같이, 시트(20) 상에 제1 마이크로 구조체(M1)와 제2 마이크로 구조체(M2)가 중첩되어 모아레 패턴이 형성되는 경우, 종래의 반사 방지 필름(100)에 비하여 더 많은 요철부를 형성할 수 있어 가시광선 및 적외선의 흡수율을 향상시킬 수 있다.
제2 마이크로 구조체 어레이를 형성하는 단계(S160)는 용제 세정 화학물질(Solvent Cleaning Chemical, 30)을 이용하여 반사 방지 필름(100)으로부터 액상 폴리머(10)의 잔여물을 클리닝하는 과정을 포함할 수 있다.
예를 들어, 반사 방지 필름(100)의 상부에서 용제 세정 화학물질(30)을 분사할 수 있도록 노즐을 구비한 클리닝 장치(160)를 이용하여 클리닝 과정을 진행할 수 있다. 구체적으로, 클리닝 장치(160)는 이송롤러(130)로부터 시트(20)를 제공받는 컨베이어 벨트 타입의 작업대(170)의 상부에 배치될 수 있고, 작업대(170)에는 용제 세정 화학물질(30) 및 액상 폴리머(10)를 하부로 자연 낙하시키기 위한 개구 홀(170a)이 형성되어 있어 제거된 용제 세정 화학물질(30) 및 액상 폴리머(10)는 개구 홀(170a)을 통해 저장부(180)에 저장 및 재사용될 수 있다.
이에 따라, 제2 마이크로 구조체 어레이를 형성하는 단계(S160)를 마친 후에는 제조 과정 중 남아있는 잔여 액상 폴리머(10) 및 이물질 등이 제거된 반사 방지 필름(100)을 획득할 수 있다.
전술한 바와 같이, 반사 방지 필름(100)의 제조장치(100)는 광의 노출 방향 및 산소의 확산 방향에 따라 광중합 반응을 제어함으로써 원하는 형상으로 마이크로 구조체(M1, M2)를 성장시킬 수 있다. 특히, 제1 마이크로 구조체(M1)를 포함하는 제1 마이크로 구조체 어레이(A1)의 적어도 일부와 제2 마이크로 구조체(M2)를 포함하는 제2 마이크로 구조체 어레이(A2)의 적어도 일부를 상호 중첩시켜 시트(20) 상에 비주기적 모아레(Moir) 패턴을 형성하는 경우, 종래의 반사 방지 필름(100)에 비하여 더 많은 요철부를 형성할 수 있어 가시광선 및 적외선의 흡수율을 향상시킬 수 있다.
또한, 마이크로 구조체(M1, M2)의 성장시 자외선 광은 광경화된 마이크로 구조체와 액상 폴리머(10) 사이의 굴절률 차에 의하여 자가집속(Self-Focusing)되며 일직선으로 출력되고, 이러한 자외선 광의 출력 방향에 따라 마이크로 구조체(M1, M2)가 성장하는 구조이므로, 고종횡비를 갖는 마이크로 구조체(M1, M2)를 획득할 수 있다. 이와 같이, 마이크로 구조체(M1, M2)가 고종횡비로 성장되는 경우, 반사 방지 필름(100)에 초발수성을 부여해 주어 반사 방지 필름(100)이 외부의 오염원으로 인해 쉽게 오염되는 것을 방지할 수 있다.
아울러, 롤투롤 방식으로 시트(20) 상에 모아레 패턴을 형성할 수 있으므로, 대면적을 갖는 반사 방지 필름(100)을 연속적으로 제조하여 생산성을 향상시킬 수 있다.
도 7은 도 1의 제조방법에 의하여 제조된 반사 방지 필름의 평면도이고, 도 8은 도 1의 제조방법에 의하여 제조된 반사 방지 필름의 SEM 이미지이며, 도 9는 반사 방지 필름(100)의 적외선 복사 차폐효과를 나타낸 도면이다.
도 7 내지 도 9를 참조하면, 도 1의 제조방법에 의하여 제조된 반사 방지 필름(100)은 시트(20), 및 패턴부(P)를 포함할 수 있다.
시트(20)는 광 투과성 시트(20)로 제공될 수 있다. 예를 들어, 시트(20)는 투명한 유리, PDMS, PET(polyethylene terephthalate), PI(polyimide) 등의 소재로 형성될 수 있다.
패턴부(P)는 시트(20)의 일면으로부터 돌출 형성된 제1 마이크로 구조체 어레이(A1)와 제2 마이크로 구조체 어레이(A2)의 일부가 상호 중첩되어 형성된 비주기적 모아레 패턴을 포함할 수 있다. 여기서, 제1 마이크로 구조체 어레이(A1)와 제2 마이크로 구조체 어레이(A2)는 도 8에 도시된 바와 같이 상호 동일한 형상으로 형성되거나, 상호 다른 형상으로 형성되어 비주기적 모아레 패턴을 형성할 수 있다. 이러한 모아레 패턴의 구조는 한정되지 않으며, 제1 광과 제2 광의 패턴이나 시트(20)의 회전 각도를 조절하여 다양한 형상으로 구현할 수 있다.
이와 같이, 시트(20)의 일면에 모아레 패턴이 돌출 형성되는 경우, 내부로 입사되는 가시광선이나 적외선을 모아레 패턴 사이의 공간에서 산란시키며 시트(20) 측으로 제공되므로 가시광선이나 적외선의 흡수율을 향상시킬 수 있다. 즉, 기재의 표면에 굴절률이 다른 층을 둠으로서 설치된 층의 표면에서의 반사광과 기재의 계면에서의 반사광의 위상을 역전시켜 상호 삭감함으로써 반사광을 경감시키는 원리를 이용하는 것이다. 일례로, 도 9에 도시된 바와 같이 반사 방지 필름(100)을 이용하는 경우, 적외선 복사 차폐효과를 나타낼 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
P: 패턴부
M1: 제1 마이크로 구조체
M2: 제2 마이크로 구조체
10: 액상 폴리머
20: 시트
100: 반사 방지 필름
110: 액상 폴리머 제공부
120: 시트롤러
130: 이송롤러
140: 광원부
150: 광학소자
160: 클리닝 장치
170: 작업대

Claims (17)

  1. 시트 상에 주기적인 패턴을 형성하는 복수의 제1 마이크로 구조체를 포함하는 제1 마이크로 구조체 어레이를 형성하는 단계; 및
    상기 시트 상에 상기 제1 마이크로 구조체 어레이와 기설정된 각도를 이루도록 주기적인 패턴을 형성하는 복수의 제2 마이크로 구조체를 포함하는 제2 마이크로 구조체 어레이를 형성하는 단계;를 포함하고,
    상기 제1 마이크로 구조체 어레이의 적어도 일부와 상기 제2 마이크로 구조체 어레이의 적어도 일부가 상호 중첩되어 상기 시트 상에 비주기적 모아레(Moir) 패턴을 형성하며,
    상기 제1 마이크로 구조체 어레이 및 상기 제2 마이크로 구조체 어레이 가운데 적어도 하나는 상기 시트 상에서 광중합 반응에 의하여 형성되고, 상기 시트는 광 투과성 시트로 형성되며,
    광 개시제와 광 흡수제를 포함하는 액상 폴리머를 마련하는 단계; 상기 광 투과성 시트 상에 상기 액상 폴리머를 도포하여 코팅층을 형성하는 단계; 상기 시트의 하부에 광원부를 배치시킨 후, 상기 광원부에서 출력되는 제1 광을 기 설정된 형상으로 패터닝하는 단계;를 더 포함하고,
    상기 제1 마이크로 구조체 어레이를 형성하는 단계는, 상기 패터닝된 제1 광을 이용하여 상기 코팅층의 일부를 노광한 후, 상기 시트 상에서 광중합(Photopolymerization) 반응에 의해 상기 복수의 제1 마이크로 구조체를 형성하는 과정을 포함하는 반사 방지 필름의 제조방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 광원부는 자외선을 출력하는 LED 램프를 포함하는 반사 방지 필름의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 광원부에서 출력되는 제2 광을 기설정된 형상으로 패터닝 하는 단계;를 더 포함하고,
    상기 제2 마이크로 구조체 어레이 형성하는 단계는,
    상기 패터닝된 제2 광을 이용하여 상기 코팅층의 일부를 노광한 후, 상기 시트 상에서 광중합 반응에 의한 복수의 제2 마이크로 구조체를 성장시켜 반사 방지 필름을 획득하는 과정을 포함하는 반사 방지 필름의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2 광을 기설정된 형상으로 패터닝 하는 단계는,
    상기 시트를 일 방향으로 회전시키는 과정과, 상기 제2 광을 기설정된 형상으로 패터닝하여 출력하는 과정을 포함하는 반사 방지 필름의 제조방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제2 광을 기설정된 형상으로 패터닝 하는 단계는,
    회절광학소자를 이용하여 패터닝된 상기 제2 광이 상기 제1 광으로부터 일정 각도로 기울어진 배열을 갖도록 출력하는 반사 방지 필름의 제조방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제2 마이크로 구조체 어레이 형성하는 단계는,
    용제 세정 화학물질(Solvent Cleaning Chemical)을 이용하여 상기 시트부터 상기 액상 폴리머의 잔여물을 클리닝하는 과정을 포함하는 반사 방지 필름의 제조방법.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 제1 광과 상기 제2 광은 코팅층의 하부에서 상측 방향으로 출력되는 반사 방지 필름의 제조방법.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 제1 광과 상기 제2 광은 회절광학소자에 의하여 상호 동일한 형상 또는 상이한 형상으로 패터닝되는 반사 방지 필름의 제조방법.
  11. 제5항에 있어서,
    상기 제1 마이크로 구조체와 상기 제2 마이크로 구조체는 노광된 코팅층의 액상 폴리머가 광중합되며 상측 방향으로 성장되어 형성되는 반사 방지 필름의 제조방법.
  12. 제5항에 있어서,
    상기 제1 마이크로 구조체와 상기 제2 마이크로 구조체는 고종횡비를 갖도록 제공되어 상기 반사 방지 필름에 초발수성(superhydrophobic)을 부여하는 반사 방지 필름의 제조방법.
  13. 제5항에 있어서,
    상기 액상 폴리머는 상기 제1 광 및 제2 광의 조사 방향으로 산소의 확산이 이루어지며 광경화되고, 상기 산소의 확산에 의해 광중합이 억제되어 상기 제1 마이크로 구조체와 상기 제2 마이크로 구조체는 하부에서 상측 방향으로 폭이 좁아지는 형상으로 제공되는 반사 방지 필름의 제조방법.
  14. 제5항에 있어서,
    상기 제1 광은 상기 제1 마이크로 구조체의 성장시 광경화된 상기 제1 마이크로 구조체와 액상 폴리머 사이의 굴절률 차에 의하여 자가집속(Self-Focusing)되고,
    상기 제2 광은 상기 제2 마이크로 구조체의 성장시 광경화된 상기 제2 마이크로 구조체와 액상 폴리머 사이의 굴절률 차에 의하여 자가집속(Self-Focusing)되는 반사 방지 필름의 제조방법.
  15. 제5항에 있어서,
    상기 반사 방지 필름은 롤투롤(Roll-to-Roll) 방식으로 제조되어 연속적으로 대면적의 제조가 가능한 반사 방지 필름의 제조방법.
  16. 광 개시제와 광 흡수제를 포함하는 액상 폴리머를 마련하는 단계;
    광 투과성 시트 상에 상기 액상 폴리머를 도포하여 코팅층을 형성하는 단계;
    상기 시트의 하부에 광원부를 배치시킨 후, 상기 광원부에서 출력되는 제1 광을 기 설정된 형상으로 패터닝하는 단계;
    상기 패터닝된 제1 광을 이용하여 상기 코팅층의 일부를 노광한 후, 상기 시트 상에서 광중합(Photopolymerization) 반응에 의한 복수의 제1 마이크로 구조체 어레이를 형성하는 단계;
    상기 광원부에서 출력되는 제2 광을 기설정된 형상으로 패터닝 하는 단계; 및
    상기 패터닝된 제2 광을 이용하여 상기 코팅층의 일부를 노광한 후, 상기 시트 상에서 광중합 반응에 의한 복수의 제2 마이크로 구조체를 성장시켜 반사 방지 필름을 획득하는 단계;를 포함하고,
    상기 제1 마이크로 구조체와 상기 제2 마이크로 구조체는 일부가 상호 중첩되어 상기 시트 상에 비주기적 모아레(Moir) 패턴을 형성하는 반사 방지 필름의 제조방법.
  17. 상기 제1항, 제4항 내지 제16항 가운데 어느 하나의 청구항에 따른 방법에 의하여 제조된 반사 방지 필름을 포함하고,
    상기 반사 방지 필름은 광 투과성 시트; 및
    상기 시트의 일면으로부터 돌출 형성된 상기 제1 마이크로 구조체와 상기 제2 마이크로 구조체의 일부가 상호 중첩되어 비주기적 모아레 패턴을 형성하는 패턴부;
    를 포함하는 반사 방지 필름.
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