KR20120038678A - A method for manufacturing spherical metal mold having nano structure and anti-reflective plastic lens using therof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 표면에 무반사 구조(anti-reflective structure, ARS)를 가지는 플라스틱 렌즈 제작에 이용되는 나노구조를 가지는 금속금형과 그 제조방법 및 그러한 금형을 이용한 렌즈 제작방법에 관한 것이다. The present invention relates to a metal mold having a nanostructure used for manufacturing a plastic lens having an anti-reflective structure (ARS) on its surface, a manufacturing method thereof, and a lens manufacturing method using such a mold.
더 상세하게는, 본 발명은, 소정의 곡률을 가지는 플라스틱 렌즈의 표면에 미세패턴이 형성되고, 미세패턴에 의해 보다 높은 투과율을 형성할 수 있어 에너지 효율이 높은 플라스틱 렌즈를 제조하기 위한 방법에 관한 것으로, 알루미늄 양극산화(Anodic oxidation) 기술을 바탕으로 소정의 곡률과 나노구조를 가지는 금속금형을 제작하고, 이를 이용하여 플라스틱 몰딩 방법을 통하여 무반사 구조를 가지는 플라스틱 렌즈를 제조함으로써, 무반사 구조를 가지는 플라스틱 렌즈의 양산을 가능하게 하는 방법에 관한 것이다. More specifically, the present invention relates to a method for manufacturing a plastic lens having high energy efficiency since a fine pattern is formed on a surface of a plastic lens having a predetermined curvature and a higher transmittance can be formed by the fine pattern. Based on the aluminum anodization technology, a metal mold having a predetermined curvature and a nanostructure is manufactured, and a plastic lens having an antireflective structure is manufactured by using a plastic molding method to produce a plastic lens having an antireflective structure. The present invention relates to a method for enabling mass production of a lens.
종래, 렌즈 제조에 있어서, 무반사 코팅(anti-reflective coating) 기술은 광학소자가 가지는 빛의 투과율을 증가시켜주고 반사율은 감소시켜주는 역할을 하기 위한 것이다. Conventionally, in lens manufacturing, an anti-reflective coating technique is to increase the transmittance of light and decrease the reflectance of the optical element.
그러나 이러한 종래의 무반사 코팅 기술은, 온도가 변함에 따라 기계적으로 불안정해지는 특성이 있고, 더욱이 사용목적에 적합한 굴절률을 가지는 코팅물질을 찾기가 어려우며, 또한 코팅물질의 값이 비싸 제조비용이 증가한다는 한계점이 있었다. However, this conventional anti-reflective coating technology, mechanically unstable as the temperature changes, it is more difficult to find a coating material having a refractive index suitable for the purpose of use, and also the cost of the coating material is expensive to increase the manufacturing cost There was this.
따라서, 상기한 바와 같은 종래의 무반사 코팅 기술을 대체할 새로운 기술에 대한 요구가 증가하고 있고, 그러한 요구에 따라 무반사 구조(anti-reflective structure)를 형성하는 기술이 종래의 무반사 코팅 기술에 대한 대안으로서 제시되었다. Therefore, there is an increasing demand for a new technology to replace the conventional anti-reflective coating technique as described above, and the technique of forming an anti-reflective structure in accordance with such a demand is an alternative to the conventional anti-reflective coating technique. Presented.
즉, 무반사 구조 기술은, 종래의 무반사 코팅 기술에 비해 비교적 저렴한 비용으로 제조할 수 있고, 더 넓은 파장영역에 대하여 이용 가능하며, 또한, 더 넓은 입사각에 대하여 무반사 효과를 얻을 수 있다는 장점이 있다. That is, the anti-reflective structure technology has advantages in that it can be manufactured at a relatively low cost compared to the conventional anti-reflective coating technology, can be used for a wider wavelength range, and can obtain an anti-reflective effect for a wider angle of incidence.
이러한 무반사 구조를 형성하는 기존의 방법으로는, 예를 들면, 리소그래피(lithography)를 이용한 방법이 있다. As a conventional method of forming such an antireflection structure, for example, there is a method using lithography.
그러나 이 방법은 비용과 시간이 많이 들며, 대면적 및 곡면에는 무반사 구조를 형성하기 힘들다는 단점이 있다. However, this method is expensive and time-consuming, and it is difficult to form an antireflective structure on a large area and a curved surface.
따라서 상기한 바와 같은 종래의 리소그래피 공정을 이용한 방법의 문제점을 극복하고, 양산이 가능한 무반사구조를 가지는 플라스틱 렌즈를 제조할 수 있는 새로운 제조방법을 제공하는 것이 바람직하나, 아직까지 그러한 요구를 모두 만족시키는 장치나 방법은 제공되지 못하고 있는 실정이다. Therefore, it is desirable to provide a new manufacturing method that can overcome the problems of the conventional lithography process as described above and to produce a plastic lens having a mass-reflective anti-reflective structure. No device or method is provided.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점들을 해결하고자 하는 것으로, 따라서 본 발명의 목적은, 상기한 바와 같은 종래의 리소그래피 공정을 이용한 방법의 문제점을 해결하는 동시에, 양산이 가능한 무반사구조를 가지는 플라스틱 렌즈의 제조방법을 제공하고자 하는 것이다. The present invention aims to solve the problems of the prior art as described above, and therefore the object of the present invention is to solve the problems of the method using the conventional lithography process as described above, and at the same time produce a plastic having an antireflective structure capable of mass production. It is to provide a method of manufacturing a lens.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 알루미늄 양극 산화(Anodic Oxidation) 공정을 적용하여, 나노구조를 가지는 구면 금속금형 및 그 제조방법과, 그러한 금속금형을 이용한 무반사 구조를 가지는 플라스틱 렌즈의 제조방법을 제공하고자 하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a spherical metal mold having a nanostructure and a manufacturing method thereof, and a method of manufacturing a plastic lens having an antireflective structure using the metal mold by applying an aluminum anodization process. I would like to.
더욱이, 본 발명의 또 다른 목적은, 예를 들면, LED 렌즈, 소형 이미징 시스템에 적용될 수 있는 렌즈의 제조공정에 있어서, 플라스틱 렌즈 사출성형(injection molding)시 렌즈 위에 무반사 구조층을 동시에 제작함으로써, 별도의 무반사 코팅 공정을 요구하지 않는 장점을 가지는 무반사 구조를 가지는 플라스틱 렌즈의 제조방법을 제공하고자 하는 것이다. Furthermore, another object of the present invention is, for example, in the manufacturing process of a lens that can be applied to LED lenses, small imaging systems, by simultaneously producing an antireflective structure layer on the lens during plastic lens injection molding, It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a plastic lens having an antireflection structure having an advantage of not requiring a separate antireflection coating process.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따르면, 나노구조를 가지는 구면 금속금형의 제조방법에 있어서, 기계 가공법(mechanical machining and polishing)과 전자 연마법(electro-polishing)을 이용하여, 임의의 곡률을 가지며 오목 또는 볼록한 형태의 표면이 매끄러운 알루미늄 템플릿을 제작하거나, 또는, 기계 가공법과 전자 연마법을 이용하여, 임의의 곡률을 가지며 오목 또는 볼록한 형태의 표면이 매끄러운 SUS(Steel Use Stainless)를 제작하고 상기 SUS에 알루미늄을 증착 또는 코팅하여 템플릿을 제작하는 제 1 단계와, 상기 제 1 단계에서 만들어진 상기 템플릿에 1차 양극 산화(anodic oxidation)를 수행하는 제 2 단계와, 상기 제 2 단계에서 생성된 산화 알루미늄을 제거하는 제 3 단계와, 상기 제 3 단계에서 얻어진 제작물에 2차 양극 산화를 수행하여, 표면에 단일 구조 또는 어레이 구조로 형성된 나노구조를 가지는 알루미늄 주형을 제작하는 제 4 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 나노구조를 가지는 구면 금속금형의 제조방법이 제공된다. In order to achieve the object as described above, according to the present invention, in the method for producing a spherical metal mold having a nanostructure, by using mechanical machining and polishing and electro-polishing, SUS (Silicon Use Stainless) having a curvature and smooth surface of concave or convex shape is produced by using a machining method and an electropolishing method. A first step of fabricating and depositing or coating aluminum on the SUS to produce a template; a second step of performing primary anodic oxidation on the template produced in the first step; and in the second step Performing a second anodic oxidation on the workpiece obtained in the third step and removing the produced aluminum oxide; One structure or array structure, a method for producing spherical metal mold is provided having a nanostructure, characterized in that configured by a fourth step of making the aluminum mold having nanostructures formed from.
또한, 상기 방법은, 상기 제 4 단계에서 제작된 상기 알루미늄 주형을 기반으로 탄성이 높은 물질을 이용하여 패턴 전사율을 높인 주형을 제작하는 5 단계를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다. The method may further include five steps of manufacturing a mold having a high pattern transfer rate using a material having high elasticity based on the aluminum mold manufactured in the fourth step.
여기서, 상기 탄성이 높은 물질은 플라스틱, PMMA, PDMS를 포함하는 폴리머 물질인 것을 특징으로 한다. Here, the high elastic material is characterized in that the polymer material, including plastic, PMMA, PDMS.
아울러, 상기 금속 금형은 오목한 형태나 볼록한 형태, 또는 평평한 형태로 형성되며, 상기 금속 금형의 볼록 또는 오목한 모양의 단면은 필요에 따라 임의의 지름을 가지도록 형성되는 것을 특징으로 한다. In addition, the metal mold is formed in a concave, convex, or flat shape, characterized in that the convex or concave cross section of the metal mold is formed to have an arbitrary diameter as necessary.
여기서, 상기 지름 및 상기 곡률은 수 mm ~ 수십 cm의 범위인 것을 특징으로 한다. Here, the diameter and the curvature are characterized in that the range of several mm to several tens of cm.
또한, 본 발명에 따르면, 나노구조를 가지는 구면 금속금형을 이용한 무반사 플라스틱 렌즈 제조방법에 있어서, 양극 산화(Anodic oxidation) 기술을 바탕으로 소정의 곡률과 무반사구조를 가지는 금속 금형을 제작하는 단계와, 상기 금속 금형을 이용하여, 플라스틱 몰딩 방법을 통하여 무반사 구조를 가지는 플라스틱 렌즈를 제조하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 나노구조를 가지는 구면 금속금형을 이용한 무반사 플라스틱렌즈 제조방법이 제공된다. In addition, according to the present invention, in the method of manufacturing a non-reflective plastic lens using a spherical metal mold having a nanostructure, manufacturing a metal mold having a predetermined curvature and anti-reflective structure based on the anodic oxidation technology; Using the metal mold, there is provided a non-reflective plastic lens manufacturing method using a spherical metal mold having a nanostructure, characterized in that comprising the step of manufacturing a plastic lens having a non-reflective structure through a plastic molding method.
여기서, 상기 금속 금형을 제작하는 단계는, 상기한 나노구조를 가지는 구면 금속금형의 제조방법을 이용하는 것을 특징으로 한다. Here, the step of manufacturing the metal mold, it characterized in that using the manufacturing method of the spherical metal mold having the above-described nanostructure.
또한, A는 오목형 무반사 구조를 가지는 금속금형, B는 볼록형 무반사 구조를 가지는 금속금형, C는 평면형 무반사 구조를 가지는 금속 금형, D는 단순 평면형 금속 금형이라 할 때, 상기 금속 금형의 조합의 예는, A+A, A+B, A+C, A+D, B+B, B+C, B+D인 것을 특징으로 한다. In addition, when A is a metal mold having a concave antireflection structure, B is a metal mold having a convex antireflection structure, C is a metal mold having a planar antireflection structure, and D is a simple planar metal mold. Is A + A, A + B, A + C, A + D, B + B, B + C, and B + D.
아울러, 상기 플라스틱 렌즈를 제조하는 단계에서, 상기 플라스틱 몰딩 방법은, 볼록한 금속 금형과 오목한 금형 및 평평한 금형을 적어도 한 가지 이상 조합하고, UV, 열경화, 또는, 사출성형(injection molding) 방법을 이용하여, 다양한 형태의 무반사 구조를 가지는 플라스틱 렌즈를 제조하도록 구성된 것을 특징으로 한다. In addition, in the step of manufacturing the plastic lens, the plastic molding method, at least one combination of the convex metal mold, the concave mold and the flat mold, using UV, thermosetting, or injection molding method Thus, it is characterized in that it is configured to manufacture a plastic lens having an antireflective structure of various forms.
또한, 상기 플라스틱 렌즈를 제조하는 단계는, 상기 플라스틱 렌즈를 제조시, 상기 금속 금형을 한 가지 종류만 사용하는 경우에는, 플라스틱 경화방법으로 열경화 또는 압력강화 하거나, 또는, UV 경화하는 방법을 사용하도록 구성된 것을 특징으로 한다. In the manufacturing of the plastic lens, when manufacturing the plastic lens, in the case of using only one type of the metal mold, thermal curing or pressure strengthening by a plastic curing method, or UV curing method is used. It is characterized in that configured to.
또는, 상기 플라스틱 렌즈를 제조하는 단계는, 상기 플라스틱 렌즈의 제조시, 상기 금속 금형의 조합이 두 개 이상의 종류를 사용하는 경우에는, 플라스틱 경화방법으로 열경화 또는 압력강화 방법을 사용하도록 구성된 것을 특징으로 한다. Alternatively, the step of manufacturing the plastic lens, when manufacturing the plastic lens, when the combination of the metal mold using two or more types, it is configured to use a thermosetting or pressure strengthening method as a plastic curing method. It is done.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 알루미늄 양극 산화 공정을 이용하여 나노구조를 가지는 구면 금속금형 및 그 제조방법을 제공할 수 있다. As described above, according to the present invention, it is possible to provide a spherical metal mold having a nanostructure and a manufacturing method using the aluminum anodization process.
또한, 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같은 금속금형을 적용하여 양산이 가능한 무반사 구조를 가지는 플라스틱 렌즈 및 그 제조방법을 제공할 수 있다. In addition, according to the present invention, it is possible to provide a plastic lens having a non-reflective structure that can be mass-produced by applying the metal mold as described above and a method of manufacturing the same.
즉, 본 발명에 따르면, 종래의 리소그래피 공정을 이용한 방법의 문제점을 해결하여, 양산이 가능한 무반사구조를 가지는 플라스틱 렌즈의 제조방법을 제공할 수 있으며, 또한, 알루미늄 양극 산화(Anodic Oxidation) 공정을 적용하여 나노구조를 가지는 구면 금속금형 및 그 제조방법과, 그러한 금속금형을 이용한 무반사 구조를 가지는 플라스틱 렌즈의 제조방법이 제공되며, 그것에 의해, 금형의 조합과 이를 이용한 사출성형(injection molding)을 통하여 렌즈의 양산이 가능하게 된다. That is, according to the present invention, it is possible to provide a method for manufacturing a plastic lens having a non-reflective structure that can be mass produced by solving a problem of the conventional lithography process, and also applying an aluminum anodization process. There is provided a spherical metal mold having a nanostructure and a method of manufacturing the same, and a method for producing a plastic lens having an antireflective structure using such a metal mold, thereby providing a lens through a combination of molds and injection molding using the same. Mass production of is possible.
따라서 본 발명에 따르면, LED 렌즈 및 소형 이미징 시스템에 적용될 수 있는 렌즈의 제조공정에 있어서, 플라스틱 렌즈 사출성형(injection molding)시 렌즈 위에 무반사 구조층을 동시에 제작함으로써, 별도의 무반사 코팅 공정이 필요 없도록 하는 장점을 가지는 무반사 구조를 가지는 플라스틱 렌즈의 제조방법을 제공할 수 있다. Therefore, according to the present invention, in the manufacturing process of the lens that can be applied to the LED lens and the small imaging system, by simultaneously producing the anti-reflective structure layer on the lens during the plastic lens injection molding, there is no need for a separate anti-reflective coating process It is possible to provide a method for manufacturing a plastic lens having an antireflection structure having the advantage of.
도 1은 본 발명에 따른 나노구조를 가지는 구면 금속금형을 위한 기본 조형물을 제작하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 나노구조를 가지는 구면 금속금형을 위한 기본 조형물을 제작하는 방법의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 나노구조를 가지는 구면 금속금형의 조합예를 설명하기 위한 도면이다. 1 is a view for explaining a method for manufacturing a basic sculpture for a spherical metal mold having a nanostructure according to the present invention.
2 is a view for explaining another example of a method for manufacturing a basic sculpture for a spherical metal mold having a nanostructure according to the present invention.
3 is a view for explaining a combination example of the spherical metal mold having a nanostructure according to the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 나노구조를 가지는 구면 금속금형 및 이를 응용한 무반사 플라스틱렌즈 제작방법의 상세한 내용에 대하여 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, it will be described in detail the spherical metal mold having a nanostructure according to the present invention and a method of manufacturing a non-reflective plastic lens using the same.
여기서, 이하에 설명하는 내용은 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예일 뿐이며, 본 발명은 이하에 설명하는 실시예의 내용으로만 한정되는 것은 아니라는 사실에 유념해야 한다. Hereinafter, it is to be noted that the following description is only an embodiment for carrying out the present invention, and the present invention is not limited to the contents of the embodiments described below.
즉, 본 발명에 따른 나노구조를 가지는 구면 금속금형 및 이를 응용한 무반사 플라스틱렌즈 제작방법은, 소정의 곡률을 가지는 플라스틱 렌즈의 표면에 미세패턴이 형성되고, 미세패턴에 의해 보다 높은 투과율을 형성할 수 있어 에너지 효율이 높은 플라스틱 렌즈를 제조하기 위한 것이다. That is, the spherical metal mold having a nanostructure according to the present invention and the method of manufacturing an antireflective plastic lens using the same, a fine pattern is formed on the surface of the plastic lens having a predetermined curvature, it is possible to form a higher transmittance by the fine pattern It is possible to manufacture a plastic lens with high energy efficiency.
이를 위해, 본 발명에 따르면, 양극 산화(Anodic oxidation) 기술을 바탕으로 소정의 곡률과 나노구조를 가지는 금속금형을 제작하고, 이를 이용하여 플라스틱 몰딩 방법을 통하여 무반사 구조를 가지는 플라스틱 렌즈를 제조하는 방법이 제공되며, 그것에 의해, 상기한 금속금형의 조합과 이를 이용한 사출성형(injection molding)을 통하여 무반사 구조를 가지는 플라스틱 렌즈의 양산이 가능하게 된다. To this end, according to the present invention, a metal mold having a predetermined curvature and nanostructures based on the anodizing technology, and manufacturing a plastic lens having an anti-reflective structure by using a plastic molding method This provides a mass production of a plastic lens having an antireflective structure through a combination of the above metal molds and injection molding using the same.
즉, 더 상세하게는, 알루미늄을 양극 산화하면 산화물(oxide)층이 형성됨과 동시에 부파장(subwavelength) 크기의 나노홀(nano hole(pore))이 형성된다. More specifically, when anodizing aluminum, an oxide layer is formed and nano holes (pore) having subwavelengths are formed at the same time.
이때, 구멍의 크기 및 모양은 인가되는 전압의 세기, 산화(oxidation) 시간, 전해질의 종류 등에 의해서 결정된다. In this case, the size and shape of the hole is determined by the strength of the voltage applied, the oxidation time, the type of electrolyte, and the like.
즉, 본 발명은, 나노홀을 가지는 양극 다공성 알루미나(anodic porous alumina)를 주형으로 삼아 나노구조를 가지는 구면 금속금형을 만들고, 이를 이용하여, 즉, 주형으로서 상기한 금속 금형의 조합을 사용하고, 열이나 빛 등을 이용하여 경화하는 방법이나, 고온, 고압의 조건에서 사출 성형하는 방법 등과 같은 성형 및 경화를 이용한 플라스틱 렌즈 제작법을 통하여, 무반사 구조를 가지는 플라스틱 렌즈를 제조하는 것이다. That is, the present invention, by using a nanoporous alumina (anodic porous alumina) as a mold to make a spherical metal mold having a nanostructure, that is, using the combination of the above metal mold as a mold, A plastic lens having an anti-reflective structure is produced through a plastic lens manufacturing method using molding and curing, such as a method of curing using heat or light or injection molding under conditions of high temperature and high pressure.
더 상세하게는, 상기한 바와 같이 나노구조를 가지는 구면 금속금형을 위한 기본 조형물을 제작하는 방법으로는 크게 두 가지가 있다. More specifically, as described above, there are two main methods for manufacturing a basic sculpture for a spherical metal mold having a nanostructure.
먼저, 도 1에 나타낸 바와 같이, 알루미늄을 기계적(mechanical machining and polishing) 및 전기화학적으로 가공하여(electropolishing) 오목 또는 볼록한 모양의 조형물을 이용하는 방법이 있고, 또 하나는, 도 2에 나타낸 바와 같이, SUS(Steel Use Stainless)를 기계적 및 전기화학적으로 가공하여 오목 또는 볼록한 모양으로 만들고 여기에 알루미늄을 코팅하여 만든 조형물을 이용하는 방법이 있다. First, as shown in FIG. 1, there is a method of using a concave or convex shaped sculpture by mechanically machining and electropolishing aluminum, and as shown in FIG. 2. Mechanical and electrochemical processing of SUS (Steel Use Stainless) makes concave or convex shape, and there is a method using a sculpture made by coating aluminum.
즉, 나노구조를 가지는 구면 금속금형을 위한 기본 조형물을 제작하는 방법은, 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 먼저, 기계 가공기술을 이용하여 표면이 매끄러우며 임의의 곡률 및 지름을 가지는 돔(dome) 형태의 알루미늄 조형물 또는 알루미늄이 코팅된 SUS 조형물을 어레이 형태로 만든다. That is, a method for manufacturing a basic sculpture for a spherical metal mold having a nanostructure, as shown in Figs. 1 and 2, first, a dome having a smooth surface and an arbitrary curvature and diameter using a machining technique ( Dome) aluminum sculptures or aluminum coated SUS sculptures are made into an array.
이어서, 어레이 형태로 만들어진 알루미늄 또는 SUS 조형물에, 양극 산화를 통해 나노구조를 형성시켜 주고, 이를 1차 주형으로 사용한다. Subsequently, in the aluminum or SUS sculptures made in the form of arrays, nanostructures are formed through anodization and used as primary molds.
계속해서, 상기한 바와 같이 하여 제작된 1차 주형을 이용하여 양산이 가능한 금속금형을 제작한다. Subsequently, the metal mold which can be mass-produced is produced using the primary mold produced as mentioned above.
여기서, 상기한 금속 금형은 오목한 형태 또는 볼록한 형태의 금속금형이며, 금속 금형의 볼록 또는 오목한 모양의 단면은 필요에 따라 임의의 지름을 가지도록 형성할 수 있다. Here, the metal mold may be a concave or convex metal mold, and the convex or concave cross section of the metal mold may be formed to have an arbitrary diameter as necessary.
더욱이, 상기한 금형의 지름 및 알루미늄 조형물의 곡률은 수 mm ~ 수십 cm의 범위로 하는 것이 바람직하다. Moreover, it is preferable that the above-mentioned diameter of the mold and the curvature of the aluminum molding are in the range of several mm to several tens of cm.
또한, 상기한 금속 금형은 단일 구조 또는 어레이 구조를 가지며, 상기한 바와 같은 공정을 통해 표면에 나노구조를 가진다. In addition, the metal mold has a single structure or an array structure, and has a nanostructure on the surface through the process as described above.
따라서 이렇게 만들어진 금속금형을, 예를 들면, 도 3에 나타낸 바와 같이, 볼록한 금형과 오목한 금형 및 평평한 금형을 다양하게 조합함으로써, 다양한 형태의 무반사 구조를 가지는 플라스틱 렌즈를 제작할 수 있다. Thus, as shown in FIG. 3, the metal mold thus made can be manufactured by variously combining the convex mold, the concave mold and the flat mold, thereby producing a plastic lens having various types of antireflective structures.
즉, 예를 들면, A는 오목형 나노구조를 가지는 금속금형, B는 볼록형 나노구조를 가지는 금속금형, C는 평면형 나노구조를 가지는 금속 금형, D는 단순 평면형 금속 금형이라 할 때, 상기한 금속 금형의 조합의 예는, A+A, A+B, A+C, A+D, B+B, B+C, B+D와 같이 나타낼 수 있다. That is, for example, when A is a metal mold having a concave nanostructure, B is a metal mold having a convex nanostructure, C is a metal mold having a planar nanostructure, and D is a simple planar metal mold. Examples of combinations of molds can be represented as A + A, A + B, A + C, A + D, B + B, B + C, and B + D.
따라서 상기한 바와 같이 하여 제조된 나노구조를 가지는 금속 금형을 이용하여 무반사 플라스틱 렌즈를 제조하게 되며, 이때, 플라스틱 렌즈의 제조방법은, 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기한 바와 같은 금속 금형을 한 종류 이상 조합하여 제조한다. Therefore, the anti-reflective plastic lens is manufactured by using the metal mold having the nanostructure manufactured as described above. In this case, as shown in FIG. 3, the method of manufacturing the plastic lens includes one metal mold as described above. It manufactures by combining above.
여기서, 금속 금형을 한 가지 종류만 사용하는 경우에는, 플라스틱 경화방법으로 열경화 또는 압력강화 하거나, 또는 UV 경화하는 방법을 사용하여 렌즈를 제조한다. In the case where only one type of metal mold is used, the lens is manufactured by a method of thermosetting or pressure strengthening or UV curing using a plastic curing method.
또한, 금속 금형의 조합이 두 개 이상의 종류를 사용하는 경우에는, 플라스틱 경화방법으로 열경화 또는 압력강화 방법을 사용한다. In addition, when the combination of a metal mold uses two or more types, the thermosetting or pressure strengthening method is used as a plastics hardening method.
즉, 본 발명은, 주형으로서 상기한 금속 금형의 조합을 사용하고, 플라스틱 렌즈 제작법으로서는 열이나 빛 등을 이용하여 경화하는 방법이나, 고온, 고압의 조건에서 사출 성형하는 방법 등과 같은 성형 및 경화를 이용한 방법을 통하여, 플라스틱 렌즈의 사출성형시 렌즈 위에 무반사 구조층을 동시에 제작함으로써, 별도의 무반사 코팅 공정을 수행할 필요 없이 다양한 형태의 무반사 구조를 가지는 플라스틱 렌즈를 제조하는 것이다. That is, the present invention uses a combination of the above-described metal mold as a mold, and as a plastic lens manufacturing method, molding and curing such as a method of curing using heat or light, or a method of injection molding under conditions of high temperature and high pressure. By using the method, by simultaneously producing an anti-reflective structure layer on the lens during the injection molding of the plastic lens, to produce a plastic lens having a variety of anti-reflective structure without performing a separate anti-reflective coating process.
계속해서, 상기한 바와 같은 본 발명에 따른 나노구조를 가지는 구면 금속금형 제작방법과 이를 이용한 무반사 플라스틱렌즈의 제조방법의 상세한 내용에 대하여 설명한다. Subsequently, a detailed description will be given of a spherical metal mold manufacturing method having a nanostructure according to the present invention as described above and a method of manufacturing an antireflective plastic lens using the same.
즉, 나노구조를 가지는 구면 금속금형의 제조방법은, 먼저, 기계 가공법(mechanical machining and polishing)과 전자 연마법(electro-polishing)을 이용하여, 임의의 곡률을 가지며 오목 또는 볼록한 형태의 표면이 매끄러운 알루미늄 템플릿을 제작한다. That is, the manufacturing method of the spherical metal mold having the nanostructure, first, by using mechanical machining and polishing (electro-polishing), has a certain curvature and smooth concave or convex surface Create an aluminum template.
또는, 기계 가공법과 전자 연마법을 이용하여, 임의의 곡률을 가지며 오목 또는 볼록한 형태의 표면이 매끄러운 SUS(Steel Use Stainless)를 제작하고 상기 SUS에 알루미늄을 증착 또는 코팅하여 템플릿을 제작한다. Alternatively, by using a machining method and an electropolishing method, SUS (Steel Use Stainless) having an arbitrary curvature and a smooth concave or convex surface is manufactured, and a template is manufactured by depositing or coating aluminum on the SUS.
다음으로, 상기한 단계에서 만들어진 템플릿에 1차 양극 산화(anodic oxidation)를 행한다. Next, primary anodic oxidation is performed on the template produced in the above step.
이어서, 상기한 1차 양극 산화 단계에서 생성된 산화 알루미늄을 제거하고, 다시 2차 양극 산화를 행하여 나노구조를 가지는 알루미늄 주형을 제작한다. Subsequently, the aluminum oxide produced in the primary anodic oxidation step is removed, followed by secondary anodic oxidation to prepare an aluminum mold having a nanostructure.
여기서, 본 발명은, 상기한 주형을 제작하는 단계에 더하여, 상기한 바와 같이 하여 제작된 알루미늄 주형을 기반으로, 탄성이 높은 물질을 이용하여 패턴 전사율을 높인 주형을 제작하는 단계를 더 포함할 수 있다. Here, the present invention, in addition to the step of manufacturing the above-described mold, on the basis of the aluminum mold produced as described above, further comprising the step of manufacturing a mold with a high pattern transfer rate using a highly elastic material; Can be.
또한, 상기한 탄성이 높은 물질로는, 예를 들면, 플라스틱, PMMA, PDMS 등을 포함한 폴리머 물질을 이용할 수 있다. As the material having high elasticity, for example, a polymer material including plastic, PMMA, PDMS, or the like can be used.
다음으로, 상기한 바와 같이 하여 제조된 주형을, 도 3에 나타낸 바와 같이 여러 가지로 조합하여 다양한 형태의 무반사 구조를 가지는 플라스틱 렌즈를 제조할 수 있다. Next, a plastic lens having various types of antireflective structures can be manufactured by combining the mold prepared as described above in various ways as shown in FIG. 3.
즉, 주형으로서 도 3에 나타낸 바와 같은 여러 가지 금속 금형의 조합을 사용하고, 플라스틱 렌즈 제작법으로서 열이나 빛 등을 이용하여 경화하는 방법이나, 고온, 고압의 조건에서 사출 성형하는 방법 등과 같은 성형 및 경화를 이용한 방법을 이용하여, 플라스틱 렌즈의 사출성형시 렌즈 위에 무반사 구조층을 동시에 제작함으로써, 별도의 무반사 코팅 공정을 수행할 필요 없이 다양한 형태의 무반사 구조를 가지는 플라스틱 렌즈를 제조할 수 있다. That is, as a mold, a combination of various metal molds as shown in Fig. 3 is used, and as a plastic lens manufacturing method, such as a method of curing using heat or light, injection molding under conditions of high temperature and high pressure, and the like, By using the curing method, by simultaneously producing an anti-reflective structure layer on the lens during the injection molding of the plastic lens, it is possible to produce a plastic lens having a variety of anti-reflective structure without performing a separate anti-reflective coating process.
이상, 상기한 바와 같은 본 발명의 실시예를 통하여 본 발명에 따른 나노구조를 가지는 구면 금속금형 및 이를 응용한 무반사 플라스틱 렌즈 제작방법의 상세한 내용에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 기재된 내용으로만 한정되는 것은 아니며, 따라서 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 설계상의 필요 및 기타 다양한 요인에 따라 여러 가지 수정, 변경, 결합 및 대체 등이 가능한 것임은 당연한 일이라 하겠다.
As mentioned above, although the spherical metal mold having the nanostructure according to the present invention and the method of manufacturing the antireflective plastic lens using the same have been described through the embodiments of the present invention as described above, the present invention has been described in the above embodiments. The present invention is not limited only to the contents, and thus, the present invention is capable of various modifications, changes, combinations, and substitutions according to design needs and various other factors by those skilled in the art. Is a matter of course.
Claims (11)
기계 가공법(mechanical machining and polishing)과 전자 연마법(electro-polishing)을 이용하여, 임의의 곡률을 가지며 오목 또는 볼록한 형태의 표면이 매끄러운 알루미늄 템플릿을 제작하거나,
또는, 기계 가공법과 전자 연마법을 이용하여, 임의의 곡률을 가지며 오목 또는 볼록한 형태의 표면이 매끄러운 SUS(Steel Use Stainless)를 제작하고 상기 SUS에 알루미늄을 증착 또는 코팅하여 템플릿을 제작하는 제 1 단계와,
상기 제 1 단계에서 만들어진 상기 템플릿에 1차 양극 산화(anodic oxidation)를 수행하는 제 2 단계와,
상기 제 2 단계에서 생성된 산화 알루미늄을 제거하는 제 3 단계와,
상기 제 3 단계에서 얻어진 제작물에 2차 양극 산화를 수행하여, 표면에 단일 구조 또는 어레이 구조로 형성된 나노구조를 가지는 알루미늄 주형을 제작하는 제 4 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 나노구조를 가지는 구면 금속금형의 제조방법. In the manufacturing method of the spherical metal mold having a nanostructure,
By using mechanical machining and polishing and electro-polishing, an aluminum template with any curvature and a smooth concave or convex surface can be produced,
Alternatively, using a machining method and an electropolishing method, a first step of fabricating a template by manufacturing stainless steel (SUS) having an arbitrary curvature and having a concave or convex surface is smooth and depositing or coating aluminum on the SUS. Wow,
A second step of performing primary anodic oxidation on the template made in the first step,
A third step of removing the aluminum oxide produced in the second step,
A spherical surface having a nanostructure, comprising a fourth step of fabricating an aluminum mold having a nanostructure formed in a single structure or an array structure on a surface by performing secondary anodic oxidation on the workpiece obtained in the third step. Method of manufacturing a metal mold.
상기 제 4 단계에서 제작된 상기 알루미늄 주형을 기반으로, 탄성이 높은 물질을 이용하여 패턴 전사율을 높인 주형을 제작하는 5 단계를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 나노구조를 가지는 구면 금속금형의 제조방법. The method of claim 1,
Manufacturing a spherical metal mold having a nanostructure, characterized in that further comprising the step of manufacturing a mold having a high pattern transfer rate using a material having a high elasticity, based on the aluminum mold produced in the fourth step Way.
상기 탄성이 높은 물질은, 플라스틱, PMMA, PDMS를 포함하는 폴리머 물질인 것을 특징으로 하는 나노구조를 가지는 구면 금속금형의 제조방법. The method of claim 2,
The method of producing a spherical metal mold having a nanostructure, characterized in that the high elastic material is a polymer material including plastic, PMMA, PDMS.
상기 금속 금형은, 오목한 형태나 볼록한 형태, 또는 평평한 형태로 형성되며,
상기 금속 금형의 볼록 또는 오목한 모양의 단면은 필요에 따라 임의의 지름을 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 나노구조를 가지는 구면 금속금형의 제조방법.The method of claim 1,
The metal mold is formed in a concave, convex, or flat form,
The convex or concave cross section of the metal mold is a method of manufacturing a spherical metal mold having a nanostructure, characterized in that formed to have an arbitrary diameter as needed.
상기 지름 및 상기 곡률은 수 mm ~ 수십 cm의 범위인 것을 특징으로 하는 나노구조를 가지는 구면 금속금형의 제조방법. The method of claim 4, wherein
The diameter and the curvature is a manufacturing method of the spherical metal mold having a nanostructure, characterized in that the range of several mm ~ several tens cm.
양극 산화(Anodic oxidation) 기술을 바탕으로 소정의 곡률과 무반사구조를 가지는 금속 금형을 제작하는 단계와,
상기 금속 금형을 이용하여, 플라스틱 몰딩 방법을 통하여 무반사 구조를 가지는 플라스틱 렌즈를 제조하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 나노구조를 가지는 구면 금속금형을 이용한 무반사 플라스틱렌즈 제조방법. In the method of manufacturing an antireflective plastic lens using a spherical metal mold having a nanostructure,
Fabricating a metal mold having a predetermined curvature and an antireflection structure based on anodizing technology;
Using the metal mold, a method for producing an antireflective plastic lens using a spherical metal mold having a nanostructure, characterized in that it comprises a step of manufacturing a plastic lens having an antireflective structure through a plastic molding method.
상기 금속 금형을 제작하는 단계는, 청구항 1항 내지 5항에 기재된 나노구조를 가지는 구면 금속금형의 제조방법을 이용하는 것을 특징으로 하는 나노구조를 가지는 구면 금속금형을 이용한 무반사 플라스틱렌즈 제조방법. The method of claim 6,
The manufacturing method of the metal mold, the method of manufacturing a non-reflective plastic lens using a spherical metal mold having a nanostructure, characterized in that using the manufacturing method of the spherical metal mold having a nanostructure according to claim 1 to claim 5.
A는 오목형 무반사 구조를 가지는 금속금형, B는 볼록형 무반사 구조를 가지는 금속금형, C는 평면형 무반사 구조를 가지는 금속 금형, D는 단순 평면형 금속 금형이라 할 때,
상기 금속 금형의 조합의 예는, A+A, A+B, A+C, A+D, B+B, B+C, B+D인 것을 특징으로 하는 나노구조를 가지는 구면 금속금형을 이용한 무반사 플라스틱렌즈 제조방법. The method of claim 7, wherein
When A is a metal mold having a concave antireflective structure, B is a metal mold having a convex antireflective structure, C is a metal mold having a planar antireflective structure, and D is a simple planar metal mold.
Examples of the combination of the metal molds, A + A, A + B, A + C, A + D, B + B, B + C, B + D using a spherical metal mold having a nanostructure, characterized in that Anti-reflective plastic lens manufacturing method.
상기 플라스틱 렌즈를 제조하는 단계에서, 상기 플라스틱 몰딩 방법은,
볼록한 금속 금형과 오목한 금형 및 평평한 금형을 적어도 한 가지 이상 조합하고, UV, 열경화, 또는, 사출성형(injection molding) 방법을 이용하여, 다양한 형태의 무반사 구조를 가지는 플라스틱 렌즈를 제조하도록 구성된 것을 특징으로 하는 나노구조를 가지는 구면 금속금형을 이용한 무반사 플라스틱렌즈 제조방법. The method of claim 6,
In the manufacturing of the plastic lens, the plastic molding method,
At least one combination of a convex metal mold, a concave mold, and a flat mold, and a plastic lens having various types of antireflective structures using UV, thermosetting, or injection molding methods. Anti-reflective plastic lens manufacturing method using a spherical metal mold having a nanostructure.
상기 플라스틱 렌즈를 제조하는 단계는,
상기 플라스틱 렌즈를 제조시, 상기 금속 금형을 한 가지 종류만 사용하는 경우에는, 플라스틱 경화방법으로 열경화 또는 압력강화 하거나, 또는, UV 경화하는 방법을 사용하도록 구성된 것을 특징으로 하는 나노구조를 가지는 구면 금속금형을 이용한 무반사 플라스틱렌즈 제조방법. The method of claim 9,
Manufacturing the plastic lens,
When manufacturing the plastic lens, in the case of using only one type of the metal mold, spherical surface having a nanostructure, characterized in that configured to use a method of thermosetting or pressure strengthening, or UV curing by plastic curing method Anti-reflective plastic lens manufacturing method using a metal mold.
상기 플라스틱 렌즈를 제조하는 단계는,
상기 플라스틱 렌즈의 제조시, 상기 금속 금형의 조합이 두 개 이상의 종류를 사용하는 경우에는, 플라스틱 경화방법으로 열경화 또는 압력강화 방법을 사용하도록 구성된 것을 특징으로 하는 나노구조를 가지는 구면 금속금형을 이용한 무반사 플라스틱렌즈 제조방법.
The method of claim 9,
Manufacturing the plastic lens,
In the manufacture of the plastic lens, when the combination of the metal mold using two or more types, using a spherical metal mold having a nanostructure, characterized in that configured to use a thermosetting or pressure-hardening method as a plastic curing method Anti-reflective plastic lens manufacturing method.
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