KR20120074038A - 마이크로-나노 패턴의 형성방법 및 이를 이용한 광학 소자 - Google Patents

마이크로-나노 패턴의 형성방법 및 이를 이용한 광학 소자 Download PDF

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Abstract

본 발명은 마이크로-나노 패턴의 형성방법 및 이를 이용한 광학 소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 핫 엠보싱 공정 또는 임프린팅 공정을 이용하여 기판 등의 표면에 직접 마이크로-나노 패턴을 형성하는 방법 및 이를 이용한 광학소자에 관한 것이다.

Description

마이크로-나노 패턴의 형성방법 및 이를 이용한 광학 소자{Method of fabricating micro-nano pattern and electronic device using the same}
본 발명은 마이크로-나노 패턴의 형성방법 및 이를 이용한 광학 소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 LED를 광원으로 이용하는 조명기기에 사용될 수 있는 마이크로-나노 패턴의 형성방법 및 이를 이용한 고투과, 고확산 기능의 광학 소자에 관한 것이다.
최근 LCD(Liquid Crystal Display)와 같은 평면표시장치의 박형화, 경량화, 저소비전력화 등을 위해 백라이트 유닛(Back Light Unit)의 광원으로 LED(Light Emitting Device, 발광다이오드)가 많이 적용되고 있다. 이러한 LED를 광원으로 이용하는 백라이트 유닛의 경우, 기존 LCD 제품의 기술적 한계로 여겨졌던 고명암비, 높은 색도 재현 등이 가능해져 더욱 현실감 있는 화면을 구현할 수 있다는 점에서, LED 광원이 평면표시장치의 차세대 광원으로 주목을 받고 있다. 또한, LED는 수명이 길고 전력소모가 적은 친환경적인 광원 장치로서 현재 LCD 및 휴대폰 백라이트, 자동차용 조명, 교통신호등 등 다양한 분야에서 광원으로 쓰이고 있다.
이러한, LED는 주소재인 GaN, GaAs 등의 반도체 물질 및 ITO, AZO 등의 투명전극 물질이 외부 공기, 에폭시 봉지재, 사파이어 기판 등에 비하여 큰 굴절률을 가지는 특징으로 인하여, 활성층(발광층)에서 방출된 광이 소자 외부 계면에서 대부분 전반사되어 버리는 문제점이 있다. 따라서, LED의 광추출 효율이 매우 떨어지게 되고, 전반사된 광은 결국 소자 내부에서 흡수되어 발열로 연결되는 문제를 야기시킨다.
백라이트 유닛의 광전달 효율이나 광확산 효율 등을 높이기 위하여 구조적인 측면이나, 성분적인 측면에서 여러 방법이 제시되고 있다. 이들 방법 중 대표적으로 도광판이나 확산판에 요철형상 등의 패턴을 형성시키는 방법을 들 수 있다. 요철형상 등의 패턴이 형성되어 있는 경우 광전달, 광확산 효율이 증가함은 이미 많은 문헌에 개시되어 있다. 포토리소그라피 기술 등을 이용하여 상기와 같은 패턴을 제조할 수 있다.
한편, 기존의 LED 광원 조명기기에 삽입되는 광확산 필름은, 광확산 및 입사광의 산란을 위하여 필름 형성시 미세크기의 유리 조각, 거울 조각 등의 불순물을 첨가한다. 이러한 불순물들은 빛을 반사 및 산란시키는 작용을 하여 확산판의 역할을 하게 된다. 그러나, 확산 효과를 향상시키기 위한 불순물 첨가량이 많아질수록 내부에서의 투과도 감소가 발생하여 그 투과율은 약 50 내지 60 % 정도에 한정되게 되는 문제점이 발생한다. 그에 따라 조명의 밝기가 감소하고, 에너지의 낭비가 발생하는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서 내부의 불순물에 의한 반사 및 산란을 최소화하는 동시에 확산도를 유지할 수 있는 방법의 개발이 필요하다.
본 발명의 하나의 목적은 고투과 및 고확산 기능을 가지는 마이크로-나노 패턴의 형성방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 마이크로-나노 패턴의 형성방법으로 형성된 마이크로-나노 패턴을 이용한 광학 소자를 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은
(a) 표면에 마이크로-나노 패턴이 형성된 마스터 몰드를 고분자 시트(Polymer Sheet) 상부에 위치시키는 단계;
(b)핫 엠보싱(Hot-embossing) 방법으로 상기 마스터 몰드에 형성된 마이크로-나노 패턴을 상기 고분자 시트 표면에 전사하는 단계; 및
(c)상기 마스터 몰드와 상기 고분자 시트를 분리하는 단계를 포함하며,
상기 (b)단계는 (b1)상기 마스터 몰드와 고분자 시트를 접촉시키고, 상기 고분자 시트의 유리전이온도(Tg)보다 높은 온도로 가열하는 단계;
(b2)압력을 가하여 상기 마스터 몰드 표면에 형성된 마이크로-나노 패턴을 상기 고분자 시트 표면에 전사하는 단계; 및
(b3)온도를 상기 고분자 시트의 유리전이온도(Tg)보다 낮은 온도로 낮추고, 상기 마스터 스탬프와 고분자 시트를 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로-나노 패턴 형성방법을 제공한다.
또한, 본 발명은
(a)기판 위에 용융 상태의 레진을 도포하는 단계;
(b)표면에 마이크로-나노 패턴이 형성된 마스터 몰드를 상기 기판 상부에 위치시키는 단계;
(c)압력을 가하여 상기 마스터 몰드를 상기 기판에 압착시켜, 상기 마스터 몰드 표면에 형성된 마이크로-나노 패턴 내부에 상기 레진을 충진시키는 단계;
(d)상기 레진을 경화시켜, 상기 기판 표면에 마이크로-나노 패턴을 형성하는 단계; 및
(e)상기 마스터 몰드와 상기 기판을 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로-나노 패턴 형성방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 마이크로-나노 패턴 형성방법에 따라 형성된 마이크로-나노 패턴을 이용한 광학 소자를 제공한다.
본 발명의 마이크로-나노 패턴 형성방법에 따르면, 마이크로-나노 패턴을 가지는 마스터 몰드를 이용해 확산필름, 기판 등에 직접 고투과 및 고확산 패턴을 형성할 수 있다. 상기 고투과 및 고확산 패턴은 확산필름, 기판 등의 표면에 한하여 형성되므로 내부 반사가 기존의 확산필름에 비하여 대폭 감소되어 기존의 확산필름을 사용할 때에 비하여 투과율 향상의 효과를 얻을 수 있으며, 피라미드 형상의 높은 종횡비를 가지는 다양한 크기의 패턴의 분포로 광확산 효과가 우수하여, 기존의 확산 필름을 대체할 수 있다.
또한, 핫엠보싱 방법 또는 임프린팅 방법을 사용하여 고투과 및 고확산 패턴을 도광판, 확산필름, 프리즘 시트 등의 광학 소자에 직접 적용함으로써 필요 부품 갯수를 줄이고, 광학적 손실을 최소화하는 등의 효과를 얻을 수 있다.
도 1의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로-나노 패턴을 형성하기 위한 핫엠보싱 방법을 이용한 공정 과정을 나타낸 것이며, (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로-나노 패턴을 형성하기 위한 임프린팅 공정 과정을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로-나노 패턴이 형성된 마스터 몰드의 표면을 나타낸 SEM 사진을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 핫엠보싱 방법을 이용하여 기판 표면에 형성된 마이크로-나노 패턴을 나타낸 SEM 사진이다.
도 4의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 임프린팅 방법을 이용하여 도광판에 직접 마이크로-나노 패턴을 형성하는 공정 과정을 나타낸 것이며, 도 4의 (b)는 상기 도광판 표면에 형성되는 광결정 마이크로-나노 패턴의 SEM 사진이다.
도 5는 도 4의 (a)의 공정에 따라 표면에 마이크로-나노 패턴이 형성된 도광판에서의 광추출 모식도를 나타낸 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로-나노 패턴의 형성방법 및 이를 이용한 광학 소자를 상세하게 설명하기로 한다.
도 1의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로-나노 패턴을 형성하기 위한 핫엠보싱 방법을 이용한 공정 과정을 나타낸 것이다.
본 발명의 핫엠보싱 방법을 이용한 마이크로-나노 패턴 형성방법은
(a) 표면에 마이크로-나노 패턴이 형성된 마스터 몰드를 고분자 시트(Polymer Sheet) 상부에 위치시키는 단계;
(b)핫 엠보싱(Hot-embossing) 방법으로 상기 마스터 몰드에 형성된 마이크로-나노 패턴을 상기 고분자 시트 표면에 전사하는 단계; 및
(c)상기 마스터 몰드와 상기 고분자 시트를 분리하는 단계를 포함하며,
상기 (b)단계는 (b1)상기 마스터 몰드와 고분자 시트를 접촉시키고, 상기 고분자 시트의 유리전이온도(Tg)보다 높은 온도로 가열하는 단계;
(b2)압력을 가하여 상기 마스터 몰드 표면에 형성된 마이크로-나노 패턴을 상기 고분자 시트 표면에 전사하는 단계; 및
(b3)온도를 상기 고분자 시트의 유리전이온도(Tg)보다 낮은 온도로 낮추고, 상기 마스터 몰드와 고분자 시트를 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 형성되는 마이크로-나노 패턴은 매우 높은 종횡비 및 높은 패턴 밀도를 가진다. 상기 패턴의 종횡비는 0.5 내지 3일 수 있다.
상기 (a)단계에서 사용되는 마스터 몰드(master mold)를 제조하기 위하여, 최종적으로는 상기 마스터 몰드를 이용하여 패턴이 형성되는 LED, 광학 플레이트 등에 마이크로-나노 패턴을 형성하기 위하여, 마스터 몰드에는 수십 나노미터 ~ 수 마이크로미터의 다양한 패턴크기를 갖는 마이크로-나노 패턴이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 상기 마이크로-나노 패턴의 크기는 패턴이 형성되는 LED, 도광판 등의 광학 플레이트의 재질이나 굴절률 등에 따라서 정해질 수 있다.
상기의 마이크로-나노 패턴이 형성된 마스터 몰드는 여러 방법으로 제작될 수 있는데, 구체적으로는 N-faced N-type GaN 기판에 습식식각법(KOH 사용)을 이용하여 육각 피라미드 형상의 마이크로-나노 패턴을 가지는 마스터 몰드 제작, 실리콘의 습식식각법(KOH 사용)을 이용하여 사각 피라미드 형상의 마이크로-나노 패턴을 가지는 마스터 몰드 제작 등의 방법을 사용할 수 있다. 또한, 포토리소그래피 공정을 사용하여 표면에 규칙적인 나노 패턴(광결정 패턴)에 의해서 광추출 효율을 향상시킬 수 있는 패턴을 형성하는 방법 등을 사용할 수 있다.
상기 마스터 몰드는 고온과 고압에서도 충분히 견딜 수 있는 재질로 된 것으로, 고분자보다 녹는점이 훨씬 높은 SiC, SiO2, Si3N4, Al2O3, MgO, Si, Ni 등의 재질로 되어 있을 수 있다. 또한, N-faced N-type GaN 기판을 이용할 수 있으며, 이를 직접 사용하거나 또는 니켈 재질 등의 몰드로 복제하여 사용할 수 있다.
상기 (a)단계에서 사용하는 고분자 시트의 소재로는 PC(polycarbonatee), PMMA(polymethylmethacrylate), PVC(poly vinyl chloride), PE(polyethylene) 등 다양한 종류의 열가소성 고분자가 사용될 수 있으며, 각 소재의 Tg(glass temperature, 유리전이 온도) 이상으로 가열하여 소성을 갖는 상태에서 마스터 몰드로 직접 압력을 가함으로써 마이크로-나노급의 패턴의 전사가 가능하다 (도 1의 (a)).
상기 시트는 필름 또는 기판일 수 있다.
상기 (b1)단계는 상기 마스터 몰드와 고분자 시트를 접촉시키고, 상기 고분자 시트의 유리전이온도(Tg)보다 높은 온도로 가열하는 것을 특징으로 한다.
상기 (b2)단계에서 패턴을 고분자 시트 표면에 전사하기 위하여 가하는 공정 압력은 1atm ~ 20 atm 범위인 것이 바람직하다.
상기 (c)단계에서 마스터 몰드와 고분자 시트를 분리할 때, 상기 고분자 시트의 유리전이온도(Tg)보다 낮은 온도로 낮추어 분리할 수 있다.
도 1의 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로-나노 패턴을 형성하기 위한 임프린팅 공정 과정을 나타낸 것이다.
본 발명의 임프린팅 공정을 이용한 마이크로-나노 패턴 형성방법은
(a)기판 위에 용융 상태의 레진을 도포하는 단계;
(b)표면에 마이크로-나노 패턴이 형성된 마스터 몰드를 상기 기판 상부에 위치시키는 단계;
(c)압력을 가하여 상기 마스터 몰드를 상기 기판에 압착시켜, 상기 마스터 몰드 표면에 형성된 마이크로-나노 패턴 내부에 상기 레진을 충진시키는 단계;
(d)상기 레진을 경화시켜, 상기 기판 표면에 마이크로-나노 패턴을 형성하는 단계; 및
(e)상기 마스터 몰드와 상기 기판을 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 기판으로는 유리, 투명 고분자 등을 사용할 수 있으며, 비평면 기판에 까지 확대 적용될 수 있다. 상기 투명 고분자로는 PC(polycarbonatee), PMMA(polymethylmethacrylate), PVC(poly vinyl chloride), PE(polyethylene) 등 다양한 종류의 열가소성 고분자를 사용할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
상기 (a)단계에서 사용되는 레진은 자외선 경화형 레진(UV curable monomer resin, 예: NIP-K28 resin(Chemoptics사)) 또는 열 경화형 레진(Thermally curable resin, 예: epoxy based resin)이 이용될 수 있다. 이 중에서 열 경화형 레진을 이용할 경우, 레진 경화시 고분자 몰드가 열에 의해 열화될 수 있으므로, 자외선 경화형 레진을 이용하는 것이 보다 바람직하다. 상기 레진의 굴절률은 도광판 또는 필름 등 기판의 굴절률과 공기의 굴절률 사이의 값을 갖는 것을 사용하는 것이 유리하다.
상기 (a)단계에서 레진의 도포는 드롭 방법 또는 스핀 코팅 방법과 같이 널리 알려진 방법들 중 어떤 방법이 이용되더라도 무방하다.
상기 (b)단계에서 사용되는 마이크로-나노 패턴이 형성된 마스터 몰드는 여러 방법으로 제작될 수 있는데, 이에 관하여는 상술한 바와 같다.
상기 (c)단계는 도포된 레진 상에 고분자 몰드를 위치시키고, 압력을 가해 고분자 몰드의 마이크로-나노 패턴 내부에 용융 상태의 레진이 충진되도록 하는 것을 특징으로 한다.
상기 (c)단계에서 가하는 공정 압력은 공정 압력은 1 atm 내지 20 atm까지 다양하게 적용 가능하다.
상기 (d)단계는 상기 레진을 경화시켜, 상기 기판 표면에 마이크로-나노 패턴을 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 레진의 경화는 레진의 경화 특성, 즉 레진이 열 경화형인지 아니면 자외선 경화형인지 등에 의해 열을 가하는 방식 또는 자외선을 조사하는 방식으로 이루어진다. 도 1의 (b)에는 자외선을 경화하는 것이 도시되어 있다.
상기 (e)단계는 상기 마스터 몰드와 마이크로-나노 패턴이 형성된 기판으로부터 분리하는 단계이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 마이크로-나노 패턴의 형성 방법은 핫 엠보싱, 자외선 임프린팅 공정 등의 저가의 공정으로 진행되면서도 정밀한 마이크로-나노 패턴의 형성이 가능하다.
본 발명의 마이크로-나노 패턴 형성방법에 따르면, 고투과 및 고확산 패턴은 시트, 기판의 표면에 한하여 형성되므로 내부 반사가 기존 확산필름에 비해 대폭 감소하여 투과율 향상의 효과를 기대할 수 있다.
이와 동시에, 피라미드 형상의 높은 종횡비를 갖는 다양한 크기의 패턴 분포로 광확산 효과가 우수하여, 기존에 사용하고 있던 광확산 필름을 대체할 수 있다. 즉, 기존의 광확산 필름의 낮은 투과율 문제점을 해결하기 위해서는 내부의 불순물에 의한 반사 및 산란 최소화와 동시에 확산도를 유지할 수 있어야 하는데, 본 발명에서의 표면에만 나노 패턴을 형성하는 방법에 의하면 이러한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 도광판 등의 기판의 표면에 직접 패턴을 형성하는 경우, 상기와 같은 피라미드 형상의 패턴뿐 아니라 규칙적인 광결정 패턴의 경우에도 이를 직접 도광판 등의 기판의 표면에 직접 형성하면 도광판 내부의 전반사를 줄여서 광추출 효율을 높여줄 수 있는 효과가 있다(도 5).
본 발명에 따르면 광학 소자의 표면에 핫엠보싱 또는 임프린팅 방법을 이용하여 직접 마이크로-나노 패턴을 형성하여 투과도 등을 조절할 수 있으므로, 고투과 및 고확산 기능을 가지는 광학 소자의 두께 조절이 용이하다는 장점도 있다. 또한, 광학 소자 표면에 패턴을 직접 형성함으로써, 필요한 부품 수를 줄이고, 광학적 손실을 최소화 하는 등 그 활용범위를 넓힐 수 있다.
상기 광학소자로는 도광판, 확산필름, 프리즘 시트 등의 조명기기 부품이 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
도 4의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 임프린팅 방법을 이용하여 도광판에 직접 마이크로-나노 패턴을 형성하는 공정 과정을 나타낸 것이며, 도 4의 (b)는 상기 도광판 표면에 형성되는 광결정 마이크로-나노 패턴의 SEM 사진이다. 또한, 도 5는 상기 도 4의 (a)의 공정에 따라 표면에 마이크로-나노 패턴이 형성된 도광판에서의 광추출 모식도를 나타낸 것이다. 상술한 바와 같이, 도광판 등의 기판의 표면에 직접 광결정 패턴을 형성하면 도광판 내부의 전반사를 줄여서 광추출 효율을 높여줄 수 있는 효과가 있다(도 5).
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
실시예 1
<마스터 몰드의 제조>
육각뿔 모양을 가지는 마이크로-나노 패턴을 가지는 마스터 몰드를 형성하기 위하여 N-faced N-type GaN 기판을 70℃, 2 mol의 농도를 갖는 KOH 수용액에서 30분 동안 습식 식각을 진행하였다. 이때 350nm의 자외선을 조사해 주어 효과적인 식각이 이루어질 수 있게 하였다.
이러한 습식 식각의 결과, 수 마이크로 ~ 수십나노 크기의 육각뿔 패턴이 표면에 형성되었다. 상기 마이크로-나노 패턴이 형성된 마스터 몰드의 표면을 나타낸 SEM 사진을 하기 도 2에 나타내었다.
실시예 2
<핫 엠보싱 공정>
높은 투과도를 갖는 아크릴 기판에, 상기 실시예 1에서 제조된 마스터 몰드를 사용하여 하기와 같은 핫엠보싱 공정을 실시하였다. 즉, 아크릴의 충분한 유동성을 위해 120℃의 온도에서 약 10 atm의 압력으로 가압하였다. 그 후, 온도를 아크릴의 Tg 이하의 온도, 약 50℃로 낮추고, 상기 아크릴 기판과 마스터 몰드를 분리하였다. 이 때 아크릴 기판 위에 형성된 마이크로-나노 패턴을 나타낸 SEM 사진을 하기 도 3에 나타내었다.
실시예 3
<임프린팅 공정>
상기 실시예 1에서 제조된 마스터 몰드를 사용하여 하기와 같은 임프린팅 공정을 실시하였다. 즉, 임프린팅 공정에서 레진으로는 굴절률 약 1.45의 임프린트 레진을 사용하였으며, 이는 굴절률의 점진적인 변화를 야기하여 해당 필름 및 도광판의 굴절률과 공기층 사이의 급격한 굴절률 변화를 완화시켜 빛의 효율적인 추출이 가능하도록 할 수 있다. 상기 레진의 경화 방식으로는 345 nm 파장의 자외선 경화 방식을 사용하였다. 공정 압력으로는 5 atm의 압력을 가하였다. 이때 아크릴 기판 위에 형성된 마이크로-나노 패턴은 마드터 몰드의 원본과 같은 모양의 패턴이었다.
실시예 4
<본 특허의 핫엠보싱 방법으로 형성된 고투과 고확산 필름의 분석>
본 특허의 방법으로 형성된 고투과 광확산 필름의 광학적 특성을 분석을 위해 주사전자현미경(SEM) 및 haziness 측정 방법, 투과도 측정 방법 등이 사용되었으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
하기 표 1에서 샘플로 사용한 '기존의 확산 필름'은 약 2mm 두께의 아크릴 필름으로 빛의 산란을 위해 내부에 산란용 실리카 비드 등의 유리조각 등이 포함된 것이며, '아크릴 필름'은 2 mm 두께의 투명한 것이다.
[측정 방법]
* Haze 및 투과율 측정: 광원으로 백색 LED를 사용하여 전파장 광원에 대해 총 투과율, 확산 투과율, 평행 투과율이 동시에 측정되었으며(3회 이상 반복하여 평균값을 계산), 이를 계산하여 haziness(확산투과율/총투과율)를 얻을 수 있다 (제조사: NIPPON DENSHOKU (Japan), 모델명: NDH-5000).
주사전자현미경(SEM) 사진을 관찰한 결과, 필름에 원본 GaN 표면과 같이 마이크로-나노 패턴이 혼재되어 있음을 확인할 수 있었다.
하기 표 1에서 본 발명의 패턴이 표면에 형성된 아크릴 필름의 광학적 특성을 살펴보면, 헤이즈(haze)는 약 89%, 투과도는 약 96%로 일반 확산필름과 비슷한 광확산 효과를 나타냄과 동시에 투명 아크릴 필름과 비슷한 광투과율을 유지할 수 있었다. 결과적으로, 핫엠보싱 방법을 사용하여 기존 확산필름의 확산도를 유지하며 투과도는 기존 확산필름 대비 66% 이상 향상되었음을 확인할 수 있었다.
샘플 Haze
(%)		 총투과율
(%)		 평행투과율
(%)		 확산투과율
(%)
기존의 확산 필름 90.76 57.92 5.35 52.57
아크릴 필름 0.26 94.29 94.04 0.25
실시예 4의 패턴이 표면에 형성된 아크릴 필름 88.80 96.42 10.80 85.62
실시예 5
<본 발명의 임프린팅 방법으로 형성된 광추출효율을 향상시킨 도광판>
본 발명의 임프린팅 방법을 적용하여 도광판 표면에 직접 마이크로-나노급 패턴을 형성하였다. 그 공정에 관하여 하기 도 4에 나타내었다.
즉, 임프린팅 공정에서 레진으로는 굴절률 약 1.45의 임프린트 레진을 사용하였으며, 상기 레진의 경화 방식으로는 345 nm 파장의 자외선 경화 방식을 사용하였다. 공정 압력으로는 5 atm의 압력을 가하였다. 또한, 이때 사용하는 마이크로-나노 패턴을 가지는 마스터 몰드는 포토리소그래피 방법으로 제조하였다.
상기와 같은 공정에 따라 표면에 마이크로-나노 패턴이 형성된 도광판에서의 광추출 모식도를 하기 도 5에 나타내었으며, 그 도광판의 광학적 특성을 분석하여 하기 표 2에 나타내었다.
[측정 방법]
* Luminance(휘도) 측정: 휘도는 도광판의 여러 부위(5 point)를 잡고, 각 포인트 당 5번의 휘도를 측정하여 그 중 제일 높은 수치의 측정값 및 제일 낮은 수치의 측정값을 제거한 후, 나머지 3개의 측정값을 평균을 내어 측정하였다 (미놀타, CA-1000A).
* 휘도 균일도의 측정: 상기 5 포인트 각각에서 측정된 각 포인트의 휘도 측정값의 편차를 측정하였다.
샘플 Luminance
Lv (cd/m2)		 휘도 균일도
패턴 없음
(반사판/도광판/확산판)		 2374 89.2%
실시예 5의 패턴이 삽입된 시편
(반사판/패턴된 도광판/확산판)		 2413 98%
상기 표 2에서 살펴본 바와 같이, 상기 본 발명에 따른 패턴이 표면에 형성되어 있는 도광판은 그 자체의 광추출 효율이 증가하였음을 알 수 있었다.

Claims (11)

  1. (a) 표면에 마이크로-나노 패턴이 형성된 마스터 몰드를 고분자 시트(Polymer Sheet) 상부에 위치시키는 단계;
    (b)핫 엠보싱(Hot-embossing) 방법으로 상기 마스터 몰드에 형성된 마이크로-나노 패턴을 상기 고분자 시트 표면에 전사하는 단계; 및
    (c)상기 마스터 몰드와 상기 고분자 시트를 분리하는 단계를 포함하며,
    상기 (b)단계는 (b1)상기 마스터 몰드와 고분자 시트를 접촉시키고, 상기 고분자 시트의 유리전이온도(Tg)보다 높은 온도로 가열하는 단계;
    (b2)압력을 가하여 상기 마스터 몰드 표면에 형성된 마이크로-나노 패턴을 상기 고분자 시트 표면에 전사하는 단계; 및
    (b3)온도를 상기 고분자 시트의 유리전이온도(Tg)보다 낮은 온도로 낮추고, 상기 마스터 몰드와 고분자 시트를 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로-나노 패턴 형성방법.
  2. (a)기판 위에 용융 상태의 레진을 도포하는 단계;
    (b)표면에 마이크로-나노 패턴이 형성된 마스터 몰드를 상기 기판 상부에 위치시키는 단계;
    (c)압력을 가하여 상기 마스터 몰드를 상기 기판에 압착시켜, 상기 마스터 몰드 표면에 형성된 마이크로-나노 패턴 내부에 상기 레진을 충진시키는 단계;
    (d)상기 레진을 경화시켜, 상기 기판 표면에 마이크로-나노 패턴을 형성하는 단계; 및
    (e)상기 마스터 몰드와 상기 기판을 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로-나노 패턴 형성방법.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 마스터 몰드에 형성된 마이크로-나노 패턴은 N-faced N-type GaN 기판을 KOH 수용액에서 습식 식각하여 형성된 것을 특징으로 하는 마이크로-나노 패턴 형성방법.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 마이크로-나노 패턴은 광결정 패턴인 것을 특징으로 하는 마이크로-나노 패턴 형성방법.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 고분자 시트는 PC(polycarbonatee), PMMA(polymethylmethacrylate), PVC(poly vinyl chloride) 또는 PE(polyethylene)인 것을 특징으로 하는 마이크로-나노 패턴 형성방법.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 고분자 시트는 도광판, 확산필름 또는 프리즘 시트인 것을 특징으로 하는 마이크로-나노 패턴 형성방법.
  7. 청구항 2에 있어서, 상기 기판은 도광판, 확산필름 또는 프리즘 시트인 것을 특징으로 하는 마이크로-나노 패턴 형성방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 (b2)단계의 압력은 1atm 내지 20atm인 것을 특징으로 하는 마이크로-나노 패턴 형성방법.
  9. 청구항 2에 있어서,
    상기 (c)단계의 압력은 1 내지 20atm인 것을 특징으로 하는 마이크로-나노 패턴 형성방법.
  10. 청구항 1 또는 2의 패턴 형성방법에 따라 형성된 마이크로-나노 패턴이 표면에 형성되어 있는 광학 소자.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 광학 소자는 도광판, 확산필름 또는 프리즘 시트인 것을 특징으로 하는 광학 소자.
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