KR20110118018A - 반사 방지 필름의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반사 방지 필름의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 투명 필름 위에 소프트 몰드인 나노 패터닝된 금형을 갖는 롤을 이용하여 패턴을 형성하고 한번의 코팅만으로 반사 방지 필름을 제조할 수 있어서 제조공정이 간단하고 제조비용이 저렴하여 경제적이며, 반사방지 필름의 표면에 미세 요철구조를 가지므로 별도의 추가 코팅층 없이도 가시광에 대한 반사방지 효과가 우수한 반사 방지 필름의 제조방법을 제공한다.

Description

반사 방지 필름의 제조방법{Manufacturing method of anti-reflection film using roll process}
본 발명은 반사 방지 필름의 제조방법 및 이로부터 제조된 반사 방지 필름에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 특정의 금형을 포함한 롤 공정을 이용하는 연속 공정을 통하여 반사 방지 필름을 제조하는 방법과 이로부터 제조된 반사 방지 필름에 관한 것이다.
일반적으로 액정표시장치(LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP)과 같은 플랫패널 디스플레이(FPD)에는 시인성 향상을 위해 여러 가지 광학 기능성 필름이 사용되고 있다.
그 중 반사방지 필름(anti-reflection film)은 광투과율 및 콘트라스트를 향상시키고 광반사를 감소시키기 위해 사용되는 필름이다. 상기 반사 방지 필름은 일반적으로 위상 정합(phase matching)을 통한 상쇄 간섭(destructive interference)을 이용하여 필름의 최외각 굴절율을 조절하고 있다.
통상적인 반사 방지 필름의 제조방법은 필름의 외곽에 여러 층의 코팅을 하고, 각 코팅층의 굴절률을 조절하여 이루어진다. 그러나, 이러한 방법은 적층방법을 사용하므로 코팅층의 수가 증가할수록 비용이 높아지며, 공정 또한 복잡하다.
또 다른 방법으로 투명 기재의 필름의 표면에 미세 요철을 갖는 반사 방지 필름을 이용해서 광반사를 감소시키고자 하는 연구가 진행되고 있다. 예를 들면 국제공개특허 제2007/034643호는 미세 요철 형상을 이용한 양각 롤을 이용하고 동시에 양각 롤에서 자외선 경화를 진행하여 반사 방지 필름을 제조하고 있다. 상기 방법에서는 유리에 샌드블라스트 처리를 하거나, 불화수소 처리를 한 양각롤을 사용해서 롤로부터 필름의 박리성을 향상시키고자 하였으나, 양각 롤에 별도로 샌드블라스트 처리를 해야 하고 양각 롤 내부에 자외선 장치도 설치해야 하므로 공정이 복잡해지고 비용 상승의 문제를 야기할 수 있다. 또한 상기 방법의 경우 양각롤에서 패턴 형성공정과 경화 코팅공정을 동시에 진행하여 패턴이 형성된 필름과 양각롤의 박리가 어려운 문제가 있을 수 있다. 더욱이 상기 방법은 투명 필름 위에 경화성 수지 조성물을 도포하고 그 위에 중굴절률, 고굴절율 및 저굴절율층을 각각 코팅하는 과정을 거치고, 필름 뒷면에는 백코트층까지 코팅하는 총 5단계의 코팅과 경화를 거쳐야 하므로 과정이 복잡하다. 즉 상기 방법은 5단계의 코팅층을 한번에 형성하기 위한 경우라면 장비의 크기가 매우 큰 5도 롤 코팅기를 사용해야 하는 단점이 있고, 1도 롤 코팅기를 사용하는 경우 투명 기재 필름 상에 여러 반사 방지 코팅층을 형성해야 하므로, 권취롤에 감겨진 필름을 수거하여 여러 번의 코팅과정을 다시 반복해야 하는 문제가 있어, 공정이 매우 복잡하고 공정시간이 길어지는 문제가 있다.
또한 기존의 방법은 대부분이 에칭에 의한 방법으로 요철을 형성하여 불규칙한 패턴 구조를 가지는 문제가 있다.
본 발명의 목적은 나노 패터닝을 통해 우수한 반사 방지 특성을 지니면서, 제조단가가 저렴하고 공정이 간단한 롤 투 롤(roll to roll) 인쇄 방식을 통해 대량의 양산이 가능한 반사 방지 필름의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은
공급롤로부터 투명 필름을 자외선 경화 수지 조성물을 코팅하기 위한 코팅장치가 연결설치된 제1롤로 이동시키고,
상기 코팅장치를 통해 상기 제1롤로 이동된 투명 필름 위에 자외선 경화 수지 조성물을 분사하여 코팅하고,
상기 자외선 경화 수지 조성물이 코팅된 투명 필름을 수지몰드로 이루어진 금형을 갖는 제2롤로 이동시켜 투명 필름에 패턴을 형성하고,
상기 패턴이 형성된 필름을 경화장치를 통과시켜 경화를 진행하고,
상기 경화된 투명 필름을 적어도 1개 이상의 견인롤러를 통해 이동시켜 권취하는 단계
를 포함하는 반사 방지 필름의 제조방법을 제공한다.
상기에서, 수지몰드는
a) 기판 상에 무기물 미세구조 패턴을 형성하고,
b) 상기 미세구조 패턴과 접착 가능한 물질을 상기 패턴 상에 스퍼터링 증착하여, 상부 선폭이 하부 선폭보다 좁은 형태의 요철구조 패턴을 형성하여 주형을 제조하고, 및
c) 상기 주형에 고분자 수지 조성물을 도포하고 경화시키는 방법으로 제조될 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 방법으로 제조된, 100 ㎛ 내지 200 ㎛의 두께를 가지는 반사 방지 필름을 제공한다.
이하에서 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다.
본 발명에 따르면 하드몰드(hard mold)를 이용하여 소프트 몰드(soft mold)를 만들고, 이 소프트 몰드를 이용하여 롤 공정으로 연속 인쇄를 진행하여 복잡한 공정 작업 없이 대량으로 양산하는 것이 가능한 반사 방지 필름의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 소프트 몰드로 이루어진 나노 패터닝된 금형을 이용하므로, 반사 반시 필름 제조시 하드 몰드로 제작한 원형을 보존하고, 소프트 몰드만을 지속적으로 교체하여 롤러에 부착함으로써, 롤러에 사용하는 몰드의 제작 비용이 감소하며, 몰드의 교체 또한 용이하다. 또한, 본 발명에 따르면, 하드 몰드의 페턴 형태에 의한 반사 방지 효과가 중요한 요인이 되는 경우 하드 몰드에 의해 제작된 소프트 몰드를 인쇄하므로, 하드 몰드 원형의 형태로 반사 방지 필름을 제작할 수 있는 이점이 있다.
특히 본 발명은 공급롤로부터 이동된 투명 필름 위에 한번의 코팅만으로 반사 방지 필름을 제조하는 것이며, 상기 한번의 코팅만 거친 필름은 경화장치를 거쳐 경화된 후 적어도 하나 이상의 롤을 거쳐 권취롤로 감겨질 수 있다.
그러면 본 발명의 반사방지 필름의 제조방법에 대하여 도면을 통해 보다 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 롤 공정을 이용한 반사 방지 필름의 제조방법을 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 반사방지 필름의 제조공정의 경우, 투명 필름에 자외선 경화 수지 조성물을 코팅하기 위한 코팅장치가 연결설치된 제1롤(12), 상기 제1롤(12)로부터 이동된 투명 필름에 일정 간격의 패턴을 형성하기 위한 수지몰드로 이루어진 금형을 갖는 제2롤(20), 상기 제2롤(20)로부터 이동된 투명 필름을 경화하기 위한 경화장치(30), 상기 경화된 필름을 이동시키기 위한 견인롤러(40) 및 상기 견인롤러를 통해 이동된 필름을 수집하기 위한 권취롤(50)을 구비한 롤 투 롤(roll to roll) 방식의 장치를 통해 이루어질 수 있다. 이때, 도면상에서 상기 코팅장치는 편의상 도시하지는 않는다.
또한 본 발명은 반사 방지 필름을 제조하기 위해서, 먼저 공급롤(10)에서 풀려나가는 투명 필름에 코팅장치(12)를 이용해서 자외선 경화 수지 조성물을 코팅한다.
이후, 상기 자외선 경화 수지 조성물이 코팅된 투명 필름을 적어도 하나의 견인롤러를 이용하여 패턴을 형성하기 위한 금형을 갖는 제2롤(20)로 이동시킨 후 상기 수지몰드로 이루어진 금형을 갖는 제2롤을 통해 패턴을 형성한다. 이때, 상기 제2롤의 경우 백업롤(22)을 구비할 수 있다.
또한 상기 제2롤(20)을 거쳐 투명 필름 상에 패턴을 형성한 필름은 경화장치(30)로 이동된 후, 경화장치를 통과하는 동안 일정한 양의 자외선을 조사함으로써, 경화가 이루어진다.
또한 상기 경화선 경화 수지 조성물의 경화가 완료된 후, 상기 필름은 적어도 하나 이상의 견인롤러를 통해 이동된 후, 최종적으로 권취롤에 감겨지면서 반사 방지 필름을 얻을 수 있다.
이후에 슬릿팅(slitting) 작업을 거쳐 완성된 반사 방지 필름을 제조할 수 있다.
이때, 상기 코팅장치는 제1롤(12)에 별도로 연결 설치되어 자외선 경화 수지 조성물을 투명 필름에 공급하여 코팅을 진행할 수 있다. 바람직하게, 상기 코팅은 일정크기의 노즐이 구비된 코팅장치를 이용하여 자외선 경화 수지 조성물을 투명 필름의 한면에 분사하여 이루어질 수 있다. 즉, 자외선 경화 수지는 필름의 한쪽에만 코팅되어 코팅된 면에 패턴이 복제된다.
특히 본 발명에서는 패턴을 형성하는 금형으로서, 기존의 에칭에 의한 방법으로 형성된 금형을 사용하는 것이 아니라, 하드몰드를 이용하여 형성된 소프트 몰드를 이용하는 특징이 있다. 따라서, 본 발명에서는 불규칙한 패턴 없이 일정한 간격의 요철 구조를 갖는 미세 구조의 패턴을 형성할 수 있다.
이러한 본 발명에서 사용되는 소프트 몰드로 이루어진 금형은 제2롤(20)로서 구비될 수 있으며, 이것은 나노 패터닝이 된 원통형 롤러로서, 수지몰드로 이루어진 것이 바람직하다.
바람직하게, 상기 제2롤(20)은 하드몰드(hard mold) 주형을 이용하여 제조된 소프트 몰드(soft mold)의 패턴을 포함한다.
상기 소프트 몰드는 수지몰드를 의미하며, 이것은 a) 기판 상에 무기물 미세구조 패턴을 형성하고, b) 상기 미세구조 패턴과 접착 가능한 물질을 상기 패턴 상에 스퍼터링 증착하여, 상부 선폭이 하부 선폭보다 좁은 형태의 요철구조 패턴을 형성하여 하드몰드 주형을 제조하고, c) 상기 하드몰드 주형에 고분자 수지 조성물을 도포하고 경화시키는 방법으로 제조될 수 있다.
또한 본 발명에서는 상기 하드몰드 주형 제조시의 무기물 미세구조 패턴의 선폭과 주기를 조절함으로써, 수지몰드에 대하여 다양한 패턴 모양으로 형성할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 반사방지 필름 제조용 주형의 제조방법을 개략적으로 나타낸 공정도이다. 도 3는 본 발명에 따른 반사방지 필름 제조용 수지몰드의 제조방법을 개략적으로 나타낸 공정도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 주형은 a) 기판 상에 무기물 미세구조 패턴을 형성하고(도 2의 (a)), 및 b) 상기 미세구조 패턴과 접착 가능한 물질을 상기 패턴 상에 스퍼터링 증착하여(도 2의 (b), 상부 선폭이 하부 선폭보다 좁은 형태의 요철구조 패턴을 형성(도 2의 (c))하는 단계를 포함하는 방법으로 제조될 수 있다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이, c) 상기 하드몰드 주형에 고분자 수지 조성물을 도포하고 경화한 후 (도 3의 (b)), 이를 분리하여 상기 하드몰드 주형과 동일한 표면 형상을 갖는 반사 방지 필름을 대량 복제하기 위한 수지몰드를 형성할 수 있다(도 3의 (c)). 이때 상기 하드몰드 주형과 수지몰드의 분리가 용이하도록 하기 위해, 상기 수지 조성물의 도포에 앞서, 주형의 표면을 실리콘계 또는 불소계 폴리머인 이형제로 처리할 수 있다(도 3의 (a)).
여기서, 상기 주형 제조시 사용되는 기판은 통상의 당업자들에게 잘 알려진 소자에서 사용되는 것이면 모두 사용 가능하다. 또한, 상기 무기물 미세구조 패턴은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 방법으로 기판 상에 형성될 수 있으며, 예를 들면 포토리소그래피(Photolithography), 나노임프린트 리소그래피(Nanoimprint lithography), 또는 간섭 리소그래피(Interference lithography) 등의 방법에 의해 형성될 수 있다. 또한, 미세구조 패턴의 경우 주기(pitch)가 200 내지 300nm이고, 선폭이 100 내지 200 nm일 수 있다. 또한, 상기 무기물 미세구조 패턴에 스퍼터링 증착되는 물질로는, 기판상에 형성된 미세구조 패턴의 무기물 소재에 따라 선택 가능하고, 그 종류가 특별히 한정되지는 않는다. 예를 들면, 상기 스퍼터링 증착 물질로는 SiO2, SiNx, TiO2, Al 등이 사용될 수 있다. 상기 스퍼터링 방법은 이 분야의 당업자들에게 잘 알려진 방법으로 이루어질 수 있고, 예를 들면 불활성 기체를 이용한 스퍼터링 증착을 이용할 수 있다. 또한 상기 스퍼터링 증착은 0.3 내지 2 Å/sec의 증착속도로 100초 내지 1000 초 동안 수행하는 것이 바람직하다.
상기 수지 몰드 제조시 사용되는, 고분자 수지 조성물은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적으로 사용되는 몰드 제조용 수지 조성물을 사용할 수 있으며, 이를 제한하는 것은 아니나 바람직하게는 광 경화성 수지 조성물 또는 열 경화성 수지 조성물을 사용할 수 있다. 상기 광 경화성 수지 조성물은 광 반응성 올리고머, 광반응성 단량체, 및 광개시제를 포함할 수 있다. 또한 상기 열경화성 수지 조성물은 본 발명에서 투명 필름의 코팅시 사용되는 자외선 경화 수지 조성물과 동일한 구성을 사용할 수도 있으며, 그 조성의 구성이 특별히 한정되는 것은 아니다. 상기 수지 조성물을 주형에 도포하는 방법으로는 롤러코트(roller court), 바 코트(bar court), 에어 나이프 코트(air knife court) 등을 들 수 있다.
상기 소프트몰드(수지 몰드)로 이루어진 금형을 갖는 제2롤(20)에서의 패턴은 라인 구조, 도트(dot) 구조 모두 가능하고 300 nm 이하의 주기(pitch) 및 200 nm 이하의 선폭을 갖는 요철구조를 포함할 수 있다. 상기 "요철구조"라 함은 상부 선폭이 하부 선폭보다 좁은 형태가 되도록 상기 미세구조의 표면 형상을 변화시킨 것을 의미한다. 상기 요철구조 패턴의 선폭은 상부에서 하부로 갈수록 연속적으로 점증하는 구조일 수 있다. 따라서, 본 발명에서 패턴의 모양은 각 요철구조의 단면이 사각형, 삼각형, 원형, 반타원형, 기타 이와 유사한 다각형 또는 곡선형을 띨 수 있으며, 필요에 의한 변경이 가능하다. 또한, 상기 패턴의 모양은 상부에서 하부로 갈수록 선폭이 연속적으로 점증하는 구조, 예를 들어 이전에 모스아이(moth-eye) 구조로 알려진 형태를 띨 수 있다. 상기 요철구조 패턴은 형태적 특성상 표면의 굴절율이 점진적으로 변화하여, 이러한 패턴이 형성된 필름은 적절한 반사방지 효과를 나타낼 수 있다.
또한 본 발명에 따르면 반사 방지 필름의 크기는 금형을 갖는 제2롤(20)의 크기에 의해 결정된다. 즉 상기 금형의 크기에 따라서 반사 방지 필름의 크기를 조절할 수 있으며, 만일 대면적의 반사 방지 필름을 제조할 경우에는 금형 전체를 원하는 크기로 패터닝할 수 있다. 반대로 작은 크기의 반사 방지 필름을 제조할 경우에는 금형을 작게 하거나 하나의 금형안에 여러 개의 원하는 패턴을 형성할 수 있다. 이때, 금형 전체의 크기에 따라 롤의 원주가 변하기 때문에 롤의 크기를 정의할 수는 없고 그 크기가 특별히 한정되지는 않으나, 금형을 갖는 제2롤의 크기는 최대 30인치 정도까지 가능하다.
또한 상기 경화장치(30)는 필름이 이동되는 상부쪽으로 UV 조사기가 설치되어 있으며, 하부에는 필름을 이동시키기 위한 견인롤러(32)가 구비될 수 있다. 또한 본 발명에 따르면 필요에 따라 UV 조사기는 필름의 상부 또는 상하부로 자외선이 조사되도록 설치될 수 있다. 상기 견인롤러 (32)는 경화기 내부의 필름을 원할하게 진행시키기 위한 것이다.
또한, 필름 제조에 사용한 수지의 경화가 가능한 자외선 조사량은 0.2~10 J/㎠이며, 가장 바람직한 최적의 조사량은 1 내지 2 J/㎠일 수 있다. 또한 자외선 조사시간은 15초 내지 20초일 수 있다. 따라서, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 경화를 위한 UV 조사는 자외선 조사량 1 내지 2 J/㎠으로 15초 내지 20초 동안 진행할 수 있다. 또한 본 발명에 있어서, 수지 조성물의 완전 경화를 위해서는 컨베이어 경화장치의 경화량이 적어도 5 J/㎠가 되도록 제작되어야 한다. 예를 들어, 3m/min의 속도에서 필름의 경화량이 1 J/㎠ 라면 최소 5m의 길이를 갖는 UV 경화기를 사용하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 자외선 조사량이 0.2 J/㎠ 미만이면 수지의 경화가 되지 않아 패턴이 제대로 형성되지 못하는 문제가 있고, 10 J/㎠을 초과하면 과다 광량으로 인해 필름의 수축 현상이 발생하는 문제가 있다.
또한 본 발명에 있어서, 제1롤과 제2롤 사이에는 하나 이상의 견인롤러를 더 포함할 수 있다. 또한 상기 견인롤러(40)와 권취롤 사이에 견인롤러는 적어도 1개 이상, 바람직하게 1 내지 5개를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 공급롤로부터 권취롤까지 필름을 이동시킬 때, 컨베이어 시스템을 이용할 수 있다.
한편, 본 발명에서 사용되는 상기 자외선 경화 수지 조성물은 자외선 경화형 수지 및 광중합 개시제를 포함할 수 있고, 필요에 따라 용매 및 첨가제 등을 더 포함할 수 있다.
상기 자외선 경화형 수지는 자외선 경화에 사용되는 것이면 모두 사용 가능하고, 그 종류 및 함량이 특별히 한정되지 않는다. 바람직하게, 상기 자외선 경화형 수지는 1.45 내지 1.58의 굴절율을 가지는 광중합성 수지를 1종 이상 사용할 수 있다. 상기 자외선 경화형 수지의 예를 들면, 폴리우레탄 아크릴레이트, 폴리에스테르 아크릴레이트, 에폭시 아크릴레이트 등을 들 수 있다.
상기 광중합 개시제는 코팅막의 경화속도, 굴절율, 및 강도를 유지하는 범위 내에서 사용하는 것이 바람직하다. 상기 광중합 개시제로는 이 분야에서 통상적으로 사용되는 광중합 개시제의 사용이 가능하며, 본 발명에서 특별히 한정하지는 않는다.　대표적인 광중합 개시제로는, 클로로아세토페논(Chloroacetophenone), 디에톡시아세토페논(Diethoxy Acetophenone), 히드록시아세토페논(Hydroxy Acetophenone, (상품명 Darocure 1173, Irgacure 184)), α-아미노아세토페논(α-Amino Acetophenone, 상품명 Irgacure-907), 벤조인에테르(Benzoin Ether), 벤질디메틸케탈(Benzyl Dimethyl Ketal, 상품명 Irgacure-651), 벤조페논(BenzoPhenone), 티오크산톤(Thioxanthone), 및 2-2-에틸안스라퀴논(2-EthylAnthraquinone, 2-ETAQ)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것이 바람직하며, 사용되는 UV 램프의 파장대에 맞추어 사용할 수 있다. 또한, 코팅 조성물의 경화도 향상을 위해서 상기 광중합 개시제와 함께 디에틸렌트리아민, 디에탄올아민 및 에틸렌디아민 등의 아민류를 혼합하여 사용할 수도 있다.
상기 유기용매는 자외선 경화 수지 조성물의 코팅성 및 구성성분과의 상용성을 고려하여 적절하게 혼합하여 사용할 수 있으며 그 함량이 특별히 한정되지 않는다. 상기 유기용매의 예로는 방향족 탄화수소류, 지방족 탄화수소류, 알코올류, 케톤류, 아미드류, 및 에테르류 등을 들 수 있고, 바람직하게는 헥산, 헵탄, 톨루엔, 벤젠, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 에틸 셀로솔브, 부틸 셀로솔브, 헥실 셀로솔브, 메틸 셀로솔브, 이소프로폭시 셀로솔브, 아세톤, 메틸에틸케톤, 디아세톤알코올, n-메틸피롤리디논, 메틸이소부틸케톤, 디메틸포름아미드, 및 테트라히드로퓨란으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.
상기 첨가제는 자외선 경화 수지 조성물에 포함될 수 있는 일반적인 습윤제, 레벨링제, 자외선 흡수제, 광촉매 등을 사용할 수 있으며, 그 종류가 특별히 한정하지는 않는다. 첨가제의 예를 들면, 폴리에스테르 폴리실록산류 습윤제, 불소계 습윤제, 폴리실록산류 레벨링제, 및 아크릴계 레벨링제로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택하여 사용할 수 있다.
본 발명에서 상기 코팅장치를 이용하여 상기 투명 필름에 자외선 경화 수지 조성물을 코팅하는 경우 그 두께는 7 내지 12㎛ 일 수 있다.
또한 상기 자외선 경화 수지 조성물을 코팅하기 위해 사용되는 공급롤로부터 공급되는 투명 필름은, 통상의 소자 제조시 사용되는 플라스틱 시트 및 필름 등을 사용할 수 있으며, 그 두께의 제한은 없다. 상기 플라스틱 필름의 종류로는 트리아세테이트 셀룰로오스 필름, 노보넨계 시클로올레핀 폴리머, 폴리에스테르 필름, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 필름, 폴리메타아크릴레이트 필름, 폴리카보네이트(PC) 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름 등이 있다.
이상과 같은 방법으로 제조된, 본 발명의 반사방지 필름은 100 ㎛ 내지 200 ㎛의 두께를 가지며, 필름 전체에 우수한 광반사율을 나타내어 여러 소자에 광학 필름으로 사용되어 기능을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 나노 패터닝된 금형을 갖는 롤을 이용하여 필름에 규칙적인 라인 또는 도트 패턴 형태의 요철 구조를 형성함으로써, 필름 전체에 동일하고 우수한 광반사율을 나타낼 수 있도록 한다. 특히, 본 발명은 금형을 이용한 롤 투 롤(roll to roll) 공정을 이용하고 투명 필름 위에 한번의 코팅만 진행하므로, 고속으로 반사 방지 필름을 대량 생산할 수 있을 뿐 아니라 공정단가가 저렴하여 경제적인 효과가 있다. 그리고 본 발명은 롤의 크기 조절에 따라 대면적으로 반사 방지 필름의 제작이 가능하다. 따라서, 본 발명의 반사 방지 필름은 액정표시장치(LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP)과 같은 플랫패널 디스플레이(FPD) 등의 소자에 사용되어 광학 기능성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 롤 공정을 이용한 반사 방지 필름의 제조방법을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 반사방지 필름 제조용 주형의 제조방법을 개략적으로 나타낸 공정도이다.
도 3는 본 발명에 따른 반사방지 필름 제조용 수지몰드의 제조방법을 개략적으로 나타낸 공정도이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1의 반사 방지 필름에 대한 반사율 측정결과를 나타낸 것이다.
도 5 는 본 발명의 실시예 2 및 비교예 1의 반사 방지 필름에 대한 반사율 측정결과를 나타낸 것이다.
이하, 발명의 구체적인 실시예를 통해, 발명의 작용 및 효과를 보다 상술하기로 한다. 다만, 이러한 실시예는 발명의 예시로 제시된 것에 불과하며, 이에 의해 발명의 권리범위가 정해지는 것은 아니다.
실시예 1
도 1에 도시된 장치를 이용하여 나노 패터닝된 패턴을 갖는 반사 방지 필름을 제조하였다.
즉, 공급롤로부터 이동된 투명 필름에 제1롤에서 자외선 경화 수지 조성물을 10㎛의 두께로 코팅한 후, 라인 패턴이 형성된 금형을 갖는 제2롤에서 상기 투명 필름에 라인 패턴을 형성시키고, 경화장치에서 자외선을 1 J/㎠의 양으로 조사시킨 후 18초 동안 경화시켰다. 경화가 완료된 필름을 컨베이어 벨트가 있는 견인롤러를 통해 이동시킨 후 권취롤에 감아서 두께 150 ㎛의 반사 방지 필름을 얻었다.
또한, 상기 제2롤은 도 3의 (c)에 도시된 요철 구조의 패턴 모양을 나타내는 수지 몰드를 사용하였다(요철구조 패턴의 주기 200 nm, 최대선폭 200 nm).
상기 수지 몰드는 다음의 방법으로 제조되었다. 먼저, 나노임프린트 리소그래피 방법으로 실리콘 웨이퍼 상에 Brewer science의 ultra i-123의 BARC (Bottom anti-reflction coating) 및 Rohm & Hass의 Ultra i-123 감광제를 코팅한 후, 351.1nm의 Ar 레이저를 이용한 Interference Lithography system을 이용하여 200nm 패턴의 주기를 가지는 기판을 제작하였다. 여기에 SiO2를 증착(Ar 가스 분위기, 증착속도 1.2 Å/sec, 증착시간 240 초)하여 요철 구조 패턴을 갖는 주형을 제조하였다. 이어서, 상기 주형의 표면에 불소계 이형제인 EGC 1720을 코팅한 후, 몰드용 고분자 수지 조성물(PUA, 폴리우레탄 아크릴레이트)을 500 RPM, 30초간 스핀 코팅한 후, 자외선을 조사하고 경화한 다음 주형으로부터 분리하여 수지 몰드를 제조하였다. 이후, 상기 수지 몰드를 원통형으로 만들어 롤의 형태로 제작하여 사용하였다.
상기 경화장치는 3m/min의 속도에서 필름의 경화량이 1J/cm2이 되도록 최소 5m의 길이를 갖는 UV 경화기를 사용하였다.
또한, 자외선 경화 수지 조성물은 1.48의 굴절율을 갖는 통상의 광경화성 수지를 사용하였다. 상기 투명 필름은 두께 188 ㎛의 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)를 사용하였다.
실시예 2
패턴의 형태가 라인이 아닌 도트 패턴인 금형을 갖는 제2롤을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 도트 패턴을 갖는 반사 방지 필름을 제조하였다.
비교예 1
통상의 사출 성형 방법에 의해 모스아이 패턴을 형성하여 제조된 미쓰비시 레이온의 반사 방지 필름을 사용하였다.
실험예
실시예 1, 2 및 비교예 1에 따른 필름에 대하여, 적분구를 이용한 방법으로 반사율을 측정하였고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
또한, 실시예 1의 PMMA 기판을 사용하여 반사 방지 필름을 제작한 경우의 반사율 측정결과를 도 4에 나타내었다. 또한, 패턴의 형태가 라인이 아닌 도트 패턴인 경우에 대한 실시예 2 및 사출성형방법에 의해 패턴된 경우의 비교예 1에 대한 측정결과를 도 5에 도시하였다.
구 분 가시광 파장 영역에서의 반사율(%)
400nm 500nm 600nm 700nm 800nm
실시예 1 1.20 0.40 0.30 0.55 0.8
실시예 2 1.4 0.6 0.45 0.55 0.75
비교예 1 0.7 0.95 1.3 1.65 1.9
상기 표 1 및 도 4, 5에서 알 수 있듯이, 실시예 1 내지 2에 따른 반사 방지 필름은 가시광 영역 (400~700nm)에서 평균 반사율이 0.5% 미만으로 반사 방지 효과에 우수한 장점이 있다.
반면, 비교예 1은 기존에 시행되고 있는 사출 성형 방법에 의한 필름으로, 실시예에 비하여 평균 반사율이 불량하여 반사 방지 효과가 충분하지 않은 것을 알 수 있다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
10: 투명필름의 공급롤
12: 코팅장치가 연결설치된 제1롤
20: 금형을 갖는 제2롤
30: 경화장치
32: 경화기 내부의 필름을 원할하게 진행시키기 위한 견인롤러
40: 견인롤러
50: 반사방지 필름의 권취롤

Claims (13)

  1. 공급롤로부터 투명 필름을 자외선 경화 수지 조성물을 코팅하기 위한 코팅장치가 연결설치된 제1롤로 이동시키고,
    상기 코팅장치를 통해 상기 제1롤로 이동된 투명 필름 위에 자외선 경화 수지 조성물을 분사하여 코팅하고,
    상기 자외선 경화 수지 조성물이 코팅된 투명 필름을 수지몰드로 이루어진 금형을 갖는 제2롤로 이동시켜 투명 필름에 패턴을 형성하고,
    상기 패턴이 형성된 필름을 경화장치로 통과시켜 경화를 진행하고,
    상기 경화된 투명 필름을 적어도 1개 이상의 견인롤러를 통해 이동시켜 권취하는 단계
    를 포함하는 반사 방지 필름의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 수지몰드는
    a) 기판 상에 무기물 미세구조 패턴을 형성하고,
    b) 상기 미세구조 패턴과 접착 가능한 물질을 상기 패턴 상에 스퍼터링 증착하여, 상부 선폭이 하부 선폭보다 좁은 형태의 요철구조 패턴을 형성하여 하드몰드 주형을 제조하고, 및
    c) 상기 하드몰드 주형에 고분자 수지 조성물을 도포하고 경화시키는 방법으로 제조하는, 반사 방지 필름의 제조방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 무기물 미세구조 패턴은 포토리소그래피, 나노임프린트 리소그래피 또는 간섭 리소그래피에 의해 기판 상에 형성되는 반사 방지 필름의 제조방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 미세구조 패턴과 접착 가능한 물질은 SiO2, SiNx, TiO2, 또는 Al을 포함하는 반사 방지 필름의 제조방법.
  5. 제2항에 있어서, 상기 스퍼터링 증착은 0.3 내지 2 Å/sec의 증착속도로 100초 내지 1000 초 동안 수행하는 반사 방지 필름의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 패턴은 라인, 도트, 사각형, 삼각형 또는 원형 패턴을 포함하는 반사 방지 필름의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 패턴은 300 nm 이하의 주기(pitch) 및 200 nm 이하의 선폭을 갖는 요철구조를 포함하는 반사방지 필름의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 투명 필름은 트리아세테이트 셀룰로오스 필름, 노보넨계 시클로올레핀 폴리머, 폴리에스테르 필름, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 필름, 폴리메타아크릴레이트 필름, 폴리카보네이트(PC) 필름, 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름을 포함하는 반사 방지 필름의 제조방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 경화장치는 UV 조사기를 포함하는, 반사 방지 필름의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 경화장치는 필름의 경화량이 적어도 5 J/㎠이 되도록 제작되는 것인, 반사 방지 필름의 제조방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 경화는 0.2~10 J/㎠의 자외선을 조사하여 15초 내지 20초 동안 진행하는 것인, 반사 방지 필름의 제조방법.
  12. 제1항에 있어서, 상기 제1롤과 제2롤 사이에는 적어도 1개 이상의 견인롤러를 더 포함하는 반사 방지 필름의 제조방법.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 방법으로 제조된 100 내지 200 ㎛의 두께를 갖는 반사 방지 필름.
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