KR20060067885A

KR20060067885A - 광학 막

Info

Publication number: KR20060067885A
Application number: KR1020050123143A
Authority: KR
Inventors: 마사히로 이카다이
Original assignee: 닛폰 이타가라스 가부시키가이샤
Priority date: 2004-12-15
Filing date: 2005-12-14
Publication date: 2006-06-20
Also published as: JP2006171344A; CN1804695A; US20060127604A1; TW200634346A; US7361963B2; CN1804695B

Abstract

원하는 광학 특성을 용이하게 얻을 수 있고, 내구성을 향상시킬 수 있는 광학 막이다. 금속 막(32)이 유리 기판(12)의 내측 주면(12a) 상에 형성된다. 복수의 제1 섬 구조체(33)가 상기 금속 막(32)의 내측 주면(32a) 상에 섬처럼 분산되어 형성된다. 복수의 제2 섬 구조체(31)는 상기 유리 기판(12)의 내측 주면(12a) 상에 섬처럼 분산되어 형성된다.

복수의 제1 섬 구조체(33)와 복수의 제2 섬 구조체(31) 중 적어도 한 세트는 , 금속 막(32)의 금속과 표준 전극 전위가 상이한 금속 및 금속 산화물로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 하나로 이루어진다.

광학, 광학특성, 막, 내구성, 부식, 구조체, 표준전극전위

Description

광학 막 {OPTICAL FILM}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 막을 구비한 반사형 액정 표시 장치의 개략 구성을 나타낸 단면도이다.

도 2a 및 도 2b는 도 1의 반사형 액정 기판을 나타낸 도면이며; 구체적으로, 도 2a는 부분 절개 사시도이고, 도 2b는 단면도이다.

도 3은 유리 기판 또는 금속 막의 주면 상에 형성되는 섬 구조체의 등가 원을 설명하기 위해 사용하는 도면이다.

도 4는 도 2a 및 도 2b에 도시한 반사형 액정 기판의 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.

도 5a 내지 도 5d는 도 2a 및 도 2b의 반사형 액정 기판의 제조 방법의 공정을 설명하기 위해 사용하는 도면이다.

본 발명은 광학 막(optical film)에 관한 것으로, 특히 표면에 금속 박막을 코팅하고 반사형 액정 표시 장치 또는 반사/투과 겸용형 액정 표시 장치에 사용되는 광 반사 기판에 바람직하게 사용되는 광학 막에 관한 것이다.

지금까지, 액정 표시 장치는 특히 중소형 기기의 디스플레이에 폭넓게 이용되어 왔는데, 이는 종래의 CRT 디스플레이에 비해 더욱 얇고 한층 컴팩트한 기기를 만들 수 있고, 저전압에서 디스플레이를 작동시킬 수 있으며, 소비 전력을 줄일 수 있어 에너지를 절약할 수 있는 등의 특성에 기인한다. 또, 액정 표시 장치 중, 특히 외부로부터의 입사광을 표시 광원으로 이용하는 반사형 액정 표시 장치는, 예를 들면 액정층과 은 합금(silver alloy)과 같은 금속의 박막을 코팅한 광학 막을 구비하는 광 반사 기판으로 구성된다. 종래에 필요로 하던 백라이트(backlinght)가 불필요하므로, 이러한 액정 표시 장치는 가볍고 얇게 만들 수 있어 액정 표시 장치로서 널리 이용되고 있다.

이러한 액정 표시 장치에 대해 최근에, 시인성(visibility)을 더욱 향상시키고자하는 관점에서, 광 반사 기판의 광 흡수율의 감소와 산화 분위기(oxidizing atmosphere) 등의 가혹한 환경하에서의 내구성의 향상이 요구되어 왔다. 이러한 목적을 만족시키기 위한 다양한 연구가 이루어지고 있다.

예를 들면, 3개의 산화물 박막 층과 2개의 은 박막 층이 유리 기판의 주면(major surface) 상에 교대로 형성되어 구성된 광학 막은, 2개의 은 박막 층이 안정된 결정 배향을 가지도록 함으로써 고온 다습 하에서의 은 박막의 안정성을 향상시키고 있다(예를 들면, 일본 특허공개공보 (Kokai) 제2000-56127호 참조).

또, 다른 광학 막은, 투명 기판 상에 형성된 은계(silver-based)의 금속으로 이루어지는 열선 반사(heat-reflecting) 금속 막과, 상기 열선 반사 금속 막 상에 형성되는 규소, 붕소 및 알루미늄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나 의 금속의 질화물로 이루어지는 투명 질화막으로 구성되며, 투명 질화막에 의해 열선 반사 금속 막의 산화를 억제시킨다(예를 들면, 일본 특허공개공보 (Kokai) 평6-345491호 참조).

또한, 다른 광학 막은, 투명 기판의 주면 상에 형성되는 산화인듐주석(Indium Tin Oxide, 이하, "ITO"라고 한다)로 이루어지는 투명 고굴절률 층, 상기 투명 고굴절률 층 상에 형성된 금속 박막, 및 상기 금속 박막 층 상에 형성된 ITO 로 이루어지는 투명 고굴절률 층으로 구성되며, ITO로 이루어지는 인접한 투명 고굴절률 층에 의해, 금속 박막의 환경 내구성(environmental durability)을 향상시킨다(예를 들면, 일본 특허공개공보 (Kokai) 평 9-272172호 참조).

그러나, 이들 광학 막 중, 특히 그 결정성(crystallinity)으로 안정화시킨 금속 박막을 가지는 광학 막은, 산화 분위기에서 물성치(material values)에 대한 산화 환원 전위의 영향이 크기 때문에 금속 박막의 내구성이 저하된다는 문제가 있다. 또, 금속의 질화물로 이루어지는 투명 질화막 또는 ITO로 이루어지는 투명 고굴절률 층을 가지는 광학 막은, 광학 막 전체의 막 두께가 두꺼워지기 때문에 원하는 광학 특성을 얻기 어렵고, 또 투명 질화막이나 ITO로 이루어지는 투명 고굴절률 층에 존재하는 미소한 핀홀(pinhole)에 의해 금속 박막이 분위기 중에 노출되어, 금속 박막의 내구성이 저하된다는 문제가 있다.

본 발명의 목적은 원하는 광학 특성을 용이하게 얻을 수 있고, 내구성을 향상시킬 수가 있는 광학 막을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 측면에 있어서, 기판의 주면 상에 형성된 광학 막으로서, 상기 기판의 주면 상에 형성된 금속 막, 및 상기 금속 막의 주면 상에 섬처럼 분산되어 형성되는 복수의 제1 섬 구조체와 상기 기판의 주면 상에 섬처럼 분산되어 형성되는 복수의 제2 섬 구조체 중 적어도 한 세트를 포함하고, 상기 복수의 제1 섬 구조체와 상기 복수의 제2 섬 구조체 중 적어도 한 세트는, 상기 금속 막의 금속과 표준 전극 전위가 상이한 금속 및 금속 산화물로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 하나로 이루어지는 광학 막이 제공된다.

바람직하게는, 상기 복수의 제1 섬 구조체와 상기 복수의 제2 섬 구조체 중 적어도 한 세트의 평균 피치는 400 nm 이상이다.

더욱 바람직하게는, 상기 평균 피치는 400 nm 내지 900 nm 범위 내이다..

더욱 바람직하게는, 상기 복수의 제1 섬 구조체와 상기 복수의 제2 섬 구조체 중 적어도 한 세트의 평균 피치에 대한 평균 등가원 직경(equivalent circle mean diameter)의 백분율 비는, 10% 내지 90% 범위 내이다.

바람직하게는, 상기 복수의 제1 섬 구조체와 상기 복수의 제2 섬 구조체 중 적어도 한 세트의 평균 높이는, 2.0 nm 내지 7.0 nm 범위 내이다.

바람직하게는, 상기 금속 막은, 표준 전극 전위가 양(positive)의 값인 금속으로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 하나로 이루어지고, 상기 복수의 제1 섬 구조체와 상기 복수의 제2 섬 구조체 중 적어도 한 세트는 표준 전극 전위가 음(negative)의 값인 금속 및 금속 산화물로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 하나로 이루어진다.

더욱 바람직하게는, 상기 금속 막은 은, 크롬, 및 알루미늄으로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 하나로 이루어진다.

한층 더 바람직하게는, 상기 복수의 제1 섬 구조체와 상기 복수의 제2 섬 구조체 중 적어도 한 세트는, 인듐주석산화물(indium tin oxide)을 포함한다.

바람직하게는, 상기 기판은 유리로 이루어진다.

바람직하게는, 광학 막은 반사형 액정 표시 장치 및 반사/투과 겸용형 액정 표시 장치로부터 선택된 장치용 광 반사 기판에 사용된다.

본 발명에 따르면, 금속 막의 주면 상에 섬처럼 분산되어 형성되는 복수의 제1 섬 구조체 및/ 또는 상기 기판의 주면 상에 섬처럼 분산되어 형성되는 복수의 제2 섬 구조체 중 적어도 한 세트를 구비하고,

상기 제1 섬 구조체 및/ 또는 상기 제2 섬 구조체는, 금속 막의 금속과 표준 전극 전위가 상이한 금속 및 금속 산화물로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 하나로 이루어진다. 그 결과, 광학 막을 얇게 형성할 수 있어 막 설계와 광학 특성의 자유도를 향상시킬 수가 있고, 따라서 원하는 광학 특성을 용이하게 얻을 수 있다. 이에 더해, 제1 섬 구조체 및/ 또는 제2 섬 구조체와 금속 막 사이에 위상이 상이한 자유전자의 플라즈마 진동이 발생하고, 제1 섬 구조체 및/또는 제2 섬 구조체의 산화 반응에 대한 산화 환원 전위 변화와 금속 막의 산화 반응에 대한 산화 환원 전위 변화가 대략 평형 상태에서 정지함으로써 금속 막을 부식을 방지할 수 있고, 따라서 광학 막의 내구성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 상기한 목적과 다른 목적들, 특성들 및 이점은 첨부 도면과 함께 이하의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해 질 것이다.

본 발명자는, 상기 목적을 달성하기 위해 끊임없이 연구를 행한 결과, 기판의 주면 상에 형성된 광학 막의 경우에,

기판의 주면 상에 형성된 금속 막과 상기 금속 막의 주면 상에 섬처럼 분산되어 형성되는 복수의 제1 섬 구조체 및/ 또는 상기 기판의 주면 상에 섬처럼 분산되어 형성되는 복수의 제2 섬 구조체를 포함하여 광학 막이 구성되고, 상기 제1 섬 구조체 및/또는 제2 섬 구조체가, 상기 금속 막의 금속과 표준 전극 전위가 상이한 금속 및 금속 산화물로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 하나로 이루어지면, 광학 막을 얇게 형성할 수 있어 막 설계와 광학 특성의 자유도를 향상시킬 수 있으므로, 원하는 광학 특성을 용이하게 얻을 수 있다. 또한, 제1 섬 구조체 및/ 또는 제2 섬 구조체와 금속 막 사이에 위상이 상이한 자유전자의 플라즈마 진동이 발생하고, 제1 섬 구조체 및/ 또는 제2 섬 구조체의 산화 반응에 있어서의 산화 환원 전위 변화와 상기 금속 막의 산화 반응에 있어서의 산화 환원 전위 변화가 대략 평형 상태에서 정지하므로, 금속 막을 부식을 방지할 수 있고, 따라서 광학 막의 내구성을 향상시킬 수 있다는 것을 발견하였다. 또한 본 발명자들은, 제1 섬 구조체 및/또는 제2 섬 구조체의 평균 피치가 400 nm 이상, 바람직하게는 400 nm 내지 900 nm 범위 내이면, 이 평균 피치는 섬 구조체 내의 자유전자의 플라즈마 진동의 파장(400 nm)과 대략 동일하거나 그 이상이므로, 금속 막의 부식을 더욱 양호하게 방지할 수 있다는 것을 발견하였다. 또, 본 발명자들은, 금속 막이 표준 전극 전위가 양의 값인 금속으로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 하나로 이루어지고, 제1 섬 구조체 및/ 또는 제2 섬 구조체가 표준 전극 전위가 음의 값인 금속 및 금속 산화물로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 하나로 이루어지면, 상기 섬 구조체들이 산화될 때 발생하는 자유전자의 플라즈마 진동과 금속 막이 산화될 때 발생하는 자유전자의 플라즈마 진동이 서로 상쇄되어, 섬 구조체들에 있어서 산화 환원 전위 변화와 금속 막에 있어서의 산화 환원 전위 변화가 각각 정지되므로, 금속 막의 내구성을 더욱 향상시킬 수 있다는 것을 발견하였다.

본 발명은 상기 연구 결과에 기초하여 이루어진 것이다..

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 나타내는 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 막을 구비한 반사형 액정 표시 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 반사형 액정 표시 장치(10)는 광을 투과하는 한쌍의 유리 기판(11, 12), 유리 기판(12)의 내측 주면에 형성되어 입사광(13)을 산란시켜 이 광을 반사광(14)으로 반사하는 광학 막(30), 및 광학 막(30)과 유리 기판(11) 사이에 채워져 투과하는 광을 제어하는 액정층(17)을 포함하여 구성된다. 반사형 액정 표시 장치(10)의 각 구성 요소 중, 유리 기판(12)과 광학 막(30)은 함께 도 1에 나타낸 반사형 액정 기판(20)을 구성한다. 반사형 액정 기판(20) 및 광학 막(30)에 대해서는 도 2a 및 도 2b를 사용하여 상세하게 설명한다.

도 2a 및 도 2b는, 도 1에 도시된 반사형 액정 기판을 나타낸 도면이며; 구 체적으로, 도 2a는 부분 절개 사시도이고, 도 2b는 단면도이다.

도 2a에 도시된 바와 같이, 반사형 액정 기판(20)은, 예를 들면 두께가 0.55 mm이고, 유리 기판(12)과 유리 기판(12)의 내측 주면 상에 형성된 광학 막(30)을 포함하여 구성된다.

또, 도 2b에 도시된 바와 같이, 광학 막(30)은, 유리 기판(12)의 내측 주면(12a) 상에 섬처럼 분산되어 형성되는 복수의 섬 구조체(31)(이하, "제2 섬 구조체 "라고 한다)과, 제2 섬 구조체(31) 및 유리 기판(12)의 내측 주면(12a) 상에 형성되는 금속 막(32)과, 유리 기판(12)에 접촉하는 주면(32b)의 반대 측 상의 금속 막(32)의 주면(이하, "내측 주면"이라고 한다)(32a) 위에 섬처럼 분산되어 형성되는 복수의 섬 구조체(이하, "제1 섬 구조체"라고 한다)(33)를 구비한다.

금속 막(32)은 표준 전극 전위가 양의 값인 금속으로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 하나로 이루어지며, 바람직하게는 은, 크롬 및 알루미늄으로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 하나로 이루어지고, 본 실시예에서는 은이다.

제1 섬 구조체(33) 및 제2 섬 구조체(31) 세트 각각은, 금속 막(32)의 금속과 표준 전극 전위가 각각 상이한 금속 및 금속 산화물으로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 하나로 이루어지고, 바람직하게는 표준 전극 전위가 음의 값이며, 본 실시예에서는 ITO이다. 이로써, 섬 구조체(31, 33)가 산화될 때 발생하는 자유전자의 플라즈마 진동과 금속 막(32)이 산화될 때 발생하는 자유전자의 플라즈마 진동이 서로 상쇄되어, 섬 구조체(31, 33)에 있어서의 산화 환원 전위 변화와 금속(32)에 있어서의 산화 환원 전위 변화를 각각 정지시켜 금속 막(32)의 내구성을 더 욱 향상시킬 수가 있다.

섬 구조체(31, 33)의 평균 피치는 400 nm 이상이며, 바람직하게는 400 nm 내지 900 nm 범위 내이다. 이로써, 평균 피치는 섬 구조체(31, 33)의 자유전자의 플라즈마 진동의 파장(400 nm)과 동등 또는 그 이상이 되어, 금속 막(32)의 부식을 한층 더 방지할 수 있다.

또, 섬 구조체(31, 33)의 평균 피치에 대한 평균 등가원 직경의 백분율 비는, 10% 내지 90% 범위 내이다. 이로써, 금속 막(32)의 부식을 한층 더 방지할 수 있다.

여기서, 섬 구조체의 등가원은, 도 3에 나타낸 바와 같이, 섬 구조체가 유리 기판(12) 또는 금속 막(32)의 내측 주면에 접하는 영역을 가로지른 거리의 최대 값과 직경이 동일한 원을 의미한다. 평균 등가원 직경은, 유리 기판(12) 또는 금속 막(32) 상에서 임의로 선택된 적어도 10개 이상의 섬 구조체에 대한 등가원의 직경의 평균값을 의미한다.

또, 섬 구조체의 평균 피치는, 유리 기판(12) 또는 금속 막(32) 상에서 임의로 선택된 적어도 10개 이상의 섬 구조체에 대한 하나의 섬 구조체의 등가원의 중심과 그 섬 구조체에 가장 가까운 섬 구조체의 등가원의 중심과의 거리(섬 구조체 사이의 거리)의 평균을 의미한다.

금속 막(32)은 두께가 10 nm 내지 500 nm 범위 내, 예를 들면 25 nm이며, 제2 섬 구조체(31)는 평균 높이가 2.0 nm 내지 7.0 nm 범위 내이고, 제1 섬 구조체(33)는 평균 높이가 2.0 nm 내지 7.0 nm 범위 내이다. 이로써, 금속 막(32)의 부 식을 한층 더 확실하게 방지할 수 있다. 또, 섬 구조체(31, 33) 각각의 평균 높이는 3.0 nm 내지 5.0 nm 범위 내인 것이 더욱 바람직하다. 이로써, 금속 막(32)의 부식을 한층 더 확실하게 방지할 수 있다.

여기서, 섬 구조체의 평균 높이는, 유리 기판(12) 또는 금속 막(32) 상에서 임의로 선택된 적어도 10개 이상의 섬 구조체에 대한 유리 기판(12) 또는 금속 막(32)의 내측 주면에서 섬 구조체의 최고점까지의 거리의 평균을 의미한다.

반사형 액정 기판(20)의 제조 방법을 설명한다.

도 4는 도 2a 및 도 2b에 도시한 반사형 액정 기판(20)의 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.

도 4는, 도 2a 및 도 2b의 반사형 액정 기판(20)의 제조 방법을 나타낸 플로 차트이며, 도 5a 내지 도 5d는 도 2a 및 도 2b의 반사형 액정 기판(20)의 제조 방법의 공정을 설명하기 위해 사용하는 도면이다.

도 4에 도시한 바와 같이, 먼저 플로트 글래스 공정(float glass process)을 사용하여 제조된 두께 0.55 mm의 판유리를 미리 결정된 치수로 절단하여 유리 기판(12)을 준비한다(단계 S1)(도 5A)). 그런 다음, 스퍼터링법을 사용하여 유리 기판(12)의 한쪽 주면 위에 제2 섬 구조체(31)를 분산시켜 형성한다(단계 S2)(도 5B).

구체적으로는, 제2 섬 구조체(31)는, 그 평균 등가원 직경이, 예를 들면 130 nm이고, 그 평균 높이가, 예를 들면 3 nm가 되도록 형성된다. 또, 제2 섬 구조체(31)는, 그 평균 피치가, 예를 들면 520 nm가 되도록, 그리고 제2 섬 구조체(31)의 평균 피치에 대한 평균 등가원 직경의 백분율 비가, 예를 들면 25%가 되도록 형성 된다.

다음에, 제2 섬 구조체(31)가 형성된 유리 기판(12)의 주면 상에, 스퍼터링법을 사용하여 두께 25 nm가 되도록 금속 막(32)을 형성한 다음(단계 S3)(도 5C), 스퍼터링법을 사용하여 금속 막(32)의 내측 주면 위에 제1 섬 구조체(33)를 분산시켜 형성한다(단계 S4)(도 5D).

구체적으로는, 제1 섬 구조체(33)는, 그 평균 등가원 직경이, 예를 들면 130 nm이고, 그 평균 높이가, 예를 들면 3 nm가 되도록 형성된다. 또, 제1 섬 구조체(33)는, 그 평균 피치가, 예를 들면 520nm가 되도록, 그리고 제1 섬 구조체(33)의 평균 피치에 대한 평균 등가원 직경의 백분율 비가 25%가 되도록 형성된다.

본 실시예에 따르면, 유리 기판(12)의 내측 주면(12a) 상에 형성되는 금속 막(32)의 내측 주면 위에 분산되어 형성되는 제1 섬 구조체(33) 및 금속 막(32)에 접하는 유리 기판(12)의 내측 주면 위에 분산되어 형성되는 제2 섬 구조체(31)가, 금속 막(32)의 금속과 표준 전극 전위가 상이한 금속 또는 금속 산화물로 각각 이루어진다. 이로써, 광학 막을 얇게 형성할 수 있어 막 설계와 광학 특성의 자유도를 향상시킬 수가 있으므로, 원하는 광학 특성을 용이하게 얻을 수 있다. 게다가, 제1 섬 구조체(33)과 금속 막(32) 사이, 그리고 제2 섬 구조체(31)와 금속 막(32) 사이에 위상의 상이한 자유전자의 플라즈마 진동이 발생하고, 섬 구조체(31, 32)의 산화 반응에서의 산화 환원 전위 변화와 금속 막(32)의 산화 반응에서의 산화 환원 전위 변화가 대략 평형 상태에서 정지함으로써 금속 막(32)의 부식을 방직할 수 있고, 따라서 광학 막의 내구성을 향상시킬 수 있다. 또, 제1 섬 구조체(33)와 금속 막(32) 사이, 그리고 제2 섬 구조체(31)와 금속 막(32) 사이에 발생하는 플라즈마 진동의 간섭에 의해 금속 막(32)의 부식을 방지할 수 있어, 제1 섬 구조체(33)를 구성하는 복수의 도트(dot)가 금속 막(32) 위에 균일하게 형성되지 않고 부분적으로 도트가 누락되더라도, 도트가 누락된 부분의 주위에 형성된 도트에 의한 간섭 효과에 의해 금속 막(32)의 부식을 여전히 방지할 수 있다.

본 실시예에서는, 제1 섬 구조체(33)가 유리 기판(12)의 내측 주면 상에 형성되는 금속 막(32)의 내측 주면 위에 분산되어 형성되고, 제2 섬 구조체(31)가 금속 막(32)에 접하는 유리 기판(12)의 내측 주면 상에 분산되어 형성된다. 하지만 이것으로 한정되지 않으며, 금속 막(32)의 내측 주면 위에 분산되어 형성되는 제1 섬 구조체(33)와 금속 막(32)에 접하는 유리 기판(12)의 내측 주면 위에 분산되어 형성되는 제2 섬 구조체(31) 중 어느 한쪽만을 가질 수도 있다. 광학 막(30)이 제1 섬 구조체(33)만을 가지는 경우에는, 주로 금속 막(32)의 내측 주면에서의 부식을 방지할 수 있고, 이에 반해 광학 막(30)이 제2 섬 구조체(31)만을 가지는 경우에는, 주로 유리 기판(12)에 접하는 금속 막(32)의 주면에서의 부식을 방지할 수 있다. 이로써, 광학 막을 더욱 얇게 형성할 수 있고, 이에 더해 광학 막의 내구성을 향상시킬 수가 있다.

본 실시예에서는, 광학 막(30)은 반사형 액정 표시 장치(10)에 사용된다. 하지만, 이것으로 한정되지 않으며, 외광의 광량이 많을 때는 반사된 외광을 이용하고, 외광의 광량이 적을 때는 백라이트의 광을 이용하는 반사/투과 겸용형 액정 표시 장치에도 이용될 수 있다.

본 실시예에서는, 제1 섬 구조체(33)는 금속 막(32)의 내측 주면 상에 섬처럼 형성된다. 하지만, 이것으로 한정되지 않으며, 제1 섬 구조체(33)는, 표준 전극 전위가 제1 섬 구조체(33)와 상이한 금속 또는 금속 산화물로 이루어지는 다른 고체의 표면에 형성될 수도 있다. 이로써, 다양한 용도에 사용되는 금속 또는 금속 산화물로 이루어지는 고체의 부식을 방지할 수 있기 때문에, 금속의 내구성을 용이하게 향상시킬 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 실시예에서는, 금속 막(32)의 내측 주면 상에 섬처럼 분산되어 형성되는 제1 섬 구조체(33)만을 가지는 광학 막을 사용하여 실험하였다.

먼저, 제1 실시예로서, 유리 기판(12)의 한쪽의 주면 상에 은으로 이루어지는 두께 25 nm의 금속 막(32)을 형성한 다음, 스퍼터링법을 사용하여 금속 막(32) 상에 ITO로 이루어지는 제1 섬 구조체(33)를, 평균 피치가, 예를 들면 520 nm가 되도록 금속 막(32) 상의 코팅으로서 형성하여 샘플을 준비하였다.

이어서, 제1 비교예로서, 유리 기판(12)의 한쪽 주면 상에 은으로 이루어지는 25 nm 두께의 금속 막(32)을 형성한 다음, 스퍼터링법을 사용하여 금속 막(32) 상에 두께 10nm의 ITO 막을 형성하여 샘플을 준비하였다. 또한, 제2 비교예로서, 유리 기판(12)의 한쪽 주면 상에 은으로 이루어지는 두께 25nm의 금속 막(32)만을 형성하여 샘플을 준비하였다.

다음에, 각각의 샘플을 실온에서 10 질량% HCl 수용액에 15분간 침지하고, 금속 막(32)이 부식되었는지 여부를 판정하였다. 그 결과를 표 1에 나타낸다.

[표 1]

표 1에서, "○"은 금속 막(32)이 부식되지 않은 것을 나타내고, "×"는 금속 막(32)이 부식된 것을 나타낸다.

표 1에 나타낸 바와 같이, 유리 기판(12)의 주면 상에 형성된 은(silver) 금속 막(32)의 주면 위에 분산되어 형성되는 제1 섬 구조체(33)가, 금속 막(32)의 금속과 표준 전극 전위가 상이한 ITO로 이루어지면, 광학 막을 얇게 형성할 수 있어 막 설계와 광학 특성의 자유도를 향상시킬 수가 있을 뿐만 아니라, 광학 막의 내구성을 향상시킬 수 있는 것을 알았다.

다음에, 제2 실시예로서, 유리 기판(12)의 한쪽 주면 상에 은으로 이루어지는 두께 2 5 nm의 금속 막(32)을 형성한 다음, 스퍼터링법을 사용하여 금속 막(32) 상에 ITO로 이루어지는 제1 섬 구조체(33)를 형성하되, 그 평균 피치가 900 nm가 되도록 금속 막(32) 상에 코팅으로서 형성하여 샘플을 준비하였다.

제3 실시예로서, 유리 기판(12)의 한쪽의 주면상에 형성된 은으로 이루어지는 두께 25nm의 금속 막(32)을 형성한 다음, 금속 막(32) 상에 ITO로 이루어지는 제1 섬 구조체(33)를 형성하되, 그 평균 피치가 520 nm가 되도록 형성하여 샘플을 준비하였다. 제4 실시예로서, 유리 기판(12)의 한쪽의 주면 상에 은으로 이루어지는 두께 25 nm의 금속 막(32)을 형성한 다음, 금속 막(32) 상에 ITO로 이루어지는 제1 섬 구조체(33)를 형성하되, 그 평균 피치가 420 nm가 되도록 형성하여 샘플을 준비하였다. 제5 실시예로서, 유리 기판(12)의 한쪽의 주면 상에 은으로 이루어지는 두께 25 nm의 금속 막(32)을 형성한 다음, 금속 막(32) 상에 ITO로 이루어지는 제1 섬 구조체(33)를 형성하되, 그 평균 피치가 410 nm로 되도록 형성하여 샘플을 준비하였다. 제3 비교예로서, 유리 기판(12)의 한쪽 주면 상에 은으로 이루어지는 두께 25 nm의 금속 막(32)을 형성한 다음, 스퍼터링법을 사용하여, 금속 막(32) 상에 ITO로 이루어지는 제1 섬 구조체(33)를 형성하되, 그 평균 피치가 400 nm가 되도록 금속 막(32)의 코팅으로서 형성하여 샘플을 준비하였다.

다음에, 각 샘플에 대해, 제1 섬 구조체(33)를 가지는 금속 막(32)의 주면을 주사형 전자 현미경으로 관찰하여, 15,000 내지 20,000배의 배율로 사진을 촬영하고, 금속 막(32)의 주면을 촬영한 사진을 인화한 인화지에 대각선을 그어, 이 대각 선상에 있는 제1 섬 구조체(33) 중 10개 내지 20개의 섬 구조체를 측정 대상으로 선택하고, 이 선택된 섬 구조체로부터 평균 등가원 직경 및 평균 피치를 측정하였다. 인화지 상의 섬 구조체가 작아서, 등가원의 결정이 곤란한 경우에는, 먼저 섬 구조체 사이의 거리를 측정하고, 이 거리로부터 구해진 평균 피치를 평균 등가원 직경으로 하였다.

또, 유리 기판(12)의 한쪽의 주면 상에 금속 막(32) 및 제1 섬 구조체(33)가 형성된 각 샘플의 단면을 주사형 전자 현미경으로 관찰하여, 관찰된 제1 섬 구조체 (33) 중 10 내지 20개의 섬 구조체를 측정 대상으로 선택하고, 선택된 섬 구조체로부터 평균 높이를 측정하였다.

제2 실시예에 있어서, 제1 섬 구조체(33)의 평균 등가원 직경은 90 nm이었고, 그 평균 높이는 2.0 nm이었다. 제3 실시예에 있어서, 제1 섬 구조체(33)의 평균 등가원 직경은 130 nm이었고, 그 평균 높이는 3.0 nm이었다. 제4 실시예에 있어서, 제1 섬 구조체(33)의 평균 등가원 직경은 210 nm이었고, 그 평균 높이는 5.0 nm이었다. 제5 실시예에 있어서, 제1 섬 구조체(33)의 평균 등가원 직경은 290 nm이었고, 그 평균 높이는 7.0 nm이었다.

다음에, 각각의 샘플을 실온에서 10 질량% HCl 수용액에 15분간 침지하고, 금속 막(32)이 부식되었는지 여부를 판정하였다. 그 결과를 표 2에 나타낸다.

[표 2] (1/2)

[표 2] (2/2)

표 2에 있어서, "○"은 금속 막(32)이 부식되지 않은 것을 나타내고, "×"은 금속 막(32)이 부식된 것을 나타낸다.

표 2에 나타낸 바와 같이, 제1 섬 구조체(33)의 평균 피치가 400 nm 이상, 바람직하게는 400 nm 내지 900 nm이면, 평균 피치가 제1 섬 구조체(33)의 자유전자의 플라즈마 진동의 파장(400 nm)과 대략 같거나 그 이상이기 때문에, 금속 막(32)의 부식을 더욱 방지할 수 있는 것을 알았다. 또, 제1 섬 구조체(33)의 평균 피치에 대한 평균 등가원 직경의 백분율 비가 10% 내지 90% 범위 내이면, 금속 막(32)의 부식을 더욱 확실하게 방지할 수 있는 것을 알았다. 또한, 제1 섬 구조체(33)의 평균 높이가 2.0 nm 내지 7.0 nm 범위 내이면, 금속 막(32)의 부식을 더욱 확실하게 방지할 수 있는 것을 알았다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 원하는 광학 특성을 용이하게 얻을 수 있고, 내구성을 향상시킬 수가 있는 광학 막을 제공할 수 있다.

Claims

기판의 주면 상에 형성된 광학 막으로서,

상기 기판의 주면 상에 형성된 금속 막; 및

상기 금속 막의 주면 상에 섬처럼 분산되어 형성되는 복수의 제1 섬 구조체와 상기 기판의 주면 상에 섬처럼 분산되어 형성되는 복수의 제2 섬 구조체 중 적어도 한 세트

를 포함하고,

상기 복수의 제1 섬 구조체와 상기 복수의 제2 섬 구조체 중 적어도 한 세트는, 상기 금속 막의 금속과 표준 전극 전위가 상이한 금속 및 금속 산화물로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 하나로 이루어지는

광학 막.
제1항에 있어서,

상기 복수의 제1 섬 구조체와 상기 복수의 제2 섬 구조체 중 적어도 한 세트의 평균 피치는 400 nm 이상인 것을 특징으로 하는 광학 막.
제2항에 있어서,

상기 평균 피치는 400 nm 내지 900 nm 범위 내인 것을 특징으로 하는 광학 막.
제2항에 있어서,

상기 복수의 제1 섬 구조체와 상기 복수의 제2 섬 구조체 중 적어도 한 세트의 평균 피치에 대한 평균 등가원 직경의 백분율 비는, 10% 내지 90% 범위 내인 것을 특징으로 하는 광학 막.
제1항에 있어서,

상기 복수의 제1 섬 구조체와 상기 복수의 제2 섬 구조체 중 적어도 한 세트의 평균 높이는, 2.0 nm 내지 7.0 nm 범위 내인 것을 특징으로 하는 광학 막.
제1항에 있어서,

상기 금속 막은, 표준 전극 전위가 양(positive)의 값인 금속으로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 하나로 이루어지고,

상기 복수의 제1 섬 구조체와 상기 복수의 제2 섬 구조체 중 적어도 한 세트는, 표준 전극 전위가 음(negative)의 값인 금속 및 금속 산화물로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광학 막.
제6항에 있어서,

상기 금속 막은 은, 크롬, 및 알루미늄으로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광학 막.
제7항에 있어서,

상기 복수의 제1 섬 구조체와 상기 복수의 제2 섬 구조체 중 적어도 한 세트는, 인듐주석산화물(indium tin oxide)을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 막.
제1항에 있어서,

상기 기판은 유리로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광학 막.
제1항에 있어서,

상기 광학 막은 반사형 액정 표시 장치 및 반사/투과 겸용형 액정 표시 장치로부터 선택된 장치용 광 반사 기판에 사용되는 것을 특징으로 하는 광학 막.