KR20170006216A - 무반사 미세 형상 구조체의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

무반사 미세 형상 구조체의 제조 방법이 개시된다.
이 방법에서는 나노 입자로 구성되는 물질과 광경화성 레진을 혼합한 혼합물을 기판 위에 먼저 도포한다. 그 후, 상기 혼합물에 적외선을 조사하여 상기 레진을 경화시킨다. 다음, 상기 나노 입자의 제거가 가능한 물질을 투여하여 상기 나노 입자를 제거한다.

Description

무반사 미세 형상 구조체의 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING NON-REFLECTING SUB-MICRON STRUCTURE}

본 발명은 무반사 미세 형상 구조체의 제조 방법에 관한 것이다.

일반적인 렌즈의 광학 경계면에서는 굴절률 차이에서 오는 프레넬 반사가 발생한다. 예를 들어, 1에 가까운 공기의 굴절률과 1보다 큰 굴절률인 1.5의 굴절률을 갖는 매질 사이에서는 한 면에서 4%의 프레넬 반사가 발생하게 된다. 그리고, 일반적인 렌즈가 공기와 접하는 면은 두 면이기 때문에 렌즈당 대략 총 광량의 8%에 약간 못 미치는 수준의 반사가 발생하게 되는 것이다.

이러한 광의 손실을 막기 위해 MgF₂를 광학 두께만큼 얇게 코팅해서 특정 파장에 대해서 투과율을 높인다거나, SiO₂나 TiO₂와 같은 산화물을 광학 두께만큼 얇게 적층하여 비교적 넓은 파장 대역에서의 투과율을 높이게 된다.

그러나, 그러한 박막의 효과는 수직 입사에 한한 것이고, 입사각이 커지게 되면 반사율이 높아지는 현상을 막을 수는 없다.

또한, 다층 반사 방지 필름의 제조에는 층의 개수에 상응하는 횟수의 진공침착 절차 또는 졸-겔 코팅을 포함하는 복잡한 공정이 필요할 뿐만 아니라 이들 간섭층에는 각 층의 두께의 정밀한 제어가 요구됨으로써 공정에 있어서 가공은 어렵고 따라서 비용이 비싸고 많은 시간이 소요된다.

한편, 자연의 모스 아이(Moth eye)는 이러한 박막의 코팅 없이도 가시광선 영역에 대해서 높은 투과율을 갖고 있을 뿐만 아니라, 높은 입사각에 대해서도 높은 투과율을 갖고 있다. 그 이유는 모스 아이가 갖는 구조걱 특징 때문으로 알려져 있다.

모스 아이의 구조적 특징은 수백 나노 크기의 작은 돌기들로 이루어져 있는데, 이 돌기들의 효과로 인해 특정 파장들이 구조적 차이를 인지하지 못할 정도로 작으면서도 굴절률의 차이는 비선형적이면서 연속적으로 변하게 되어 광의 손실이 줄어든다.

이러한 모스 아이가 갖고 있는 미세 형상과 유사한 형태의 구조를 사용하여 렌즈에서 기존의 광학적 박막 코팅의 단점들을 보완하는 기술이 요구된다.

따라서, 모스 아이와 같은 미세 형상을 갖는 구조체를 제조함에 있어서 비용을 절감시킬 수 있는 방법이 요구된다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 간단한 공정으로 가시광선 영역의 투과 효율을 높여 반사 현상을 줄일 수 있으므로 렌즈에 사용하는데 충분한 내구성 및 품질을 갖고, 제조 비용 또한 절감할 무반사 미세 형상 구조체의 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 한 특징에 따른 미세 형상 구조체의 제조 방법은,

나노 입자로 구성되는 물질과 광경화성 레진을 혼합한 혼합물을 기판 위에 도포하는 단계; 상기 혼합물에 적외선을 조사하여 상기 레진을 경화시키는 단계; 및 상기 나노 입자의 제거가 가능한 물질을 투여하여 상기 나노 입자를 제거하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 특징에 따른 미세 형상 구조체의 제조 방법은,

나노 입자로 구성되는 물질과 광경화성 레진을 혼합한 혼합물을 기판 위에 도포하는 단계; 상기 혼합물에 적외선을 조사하여 상기 레진을 경화시키는 단계; 및 상기 나노 입자의 상부에서의 복제 공정을 통해서 상기 나노 입자와 상기 레진이 결합된 형상을 복제하는 단계를 포함한다.

여기서, 상기 도포하는 단계와 상기 경화시키는 단계 사이에, 스핀 코터를 이용하여 상기 혼합물을 상기 기판 위에 고르게 도포하는 단계를 더 포함한다.

또한, 상기 나노 입자로 구성되는 물질은 나노 파우더인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 기판은 유리 기판 또는 필름인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 나노 입자의 제거가 가능한 물질은 IPA 아세톤 또는 EKC830 세척 용액인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 기판 상에서의 박막의 코팅 없이도 넓은 영역의 파장대에서 높은 투과율을 갖고 있을 뿐만 아니라 표면에 나노 형상을 형성시켜 투과율을 높일 수 있다.

또한, 간단한 공정으로 가시광선 영역의 투과 효율을 높여 반사 현상을 줄일 수 있으므로 렌즈에 사용하는데 충분한 내구성 및 품질을 갖고, 제조 비용 또한 절감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무반사 미세 형상 구조체의 제조 방법에 따라 제조되는 미세 형상 구조체의 예를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 미세 형상 구조체 제조 방법의 흐름도이다.
도 3은 도 2의 (c) 단계 후에 유리 기판 위에 도포된 혼합물의 형태를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 미세 형상 구조체 제조 방법의 흐름도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

먼저, 본 발명의 무반사 미세 형상 구조체에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무반사 미세 형상 구조체의 제조 방법에 따라 제조되는 미세 형상 구조체의 예를 도시한 도면이다.

도 1의 (a)는 유리 기판(11) 위에 날카로운 형상의 미세 형상(13)이 형성되어 있는 미세 형상 구조체(10)를 나타내고, (b)는 유리 기판(21) 위에 부드러운 형상의 미세 형상(23)이 형성되어 있는 미세 형상 구조체(20)를 나타낸다.

다음, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 무반사 미세 형상 구조체의 제조 방법에 대해 설명한다.

먼저, 도 1의 (a)에 도시된 바와 같은 미세 형상 구조체(10)를 제조하는 방법에 대해 설명한다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 미세 형상 구조체 제조 방법의 흐름도이다.

도 2의 (a)를 참조하면, 먼저 나노 파우더(Nano Powder)와 UV 레진을 혼합한 혼합물(131)을 유리 기판(11)위에 도포한다(S100).

그 후, 스핀 코터(spin coater)를 이용하여 혼합물(131)을 회전축(RP)을 중심으로 회전시켜서 유리 기판(11) 위에 고르게 도포한다(S110). 이러한 혼합물(131)의 도포는 스핀 코터의 RPM을 이용하여 도포하는 방식으로 도포의 두께를 nm 단위로 조절할 수 있으며, 이러한 바와 같이 나노파우더 도포는 이미 잘 알려져 있는 기술이다.

상기 단계(S110) 후에 유리 기판(11) 위에 도포된 혼합물(131)의 형태는 혼합물(131)의 위에서 볼 때 도 3에 도시된 바와 같고, AB 절단면에 의한 단면도는 도 2의 (c)에 도시된 바와 같다. 여기서, 나노 파우더(1311)의 배열 방식은 도 3에 도시된 바와 같은 배열이 아닐 수도 있지만, 나노 파우더(1311)들이 도포되었을 때 볼록한 현상, 즉 엠보싱과 같은 돋을 무늬 배열로 이루어질 것이다.

또한, 도 2의 (c)에 도시된 바와 같이, 나노 파우더(1311)들은 UV 레진(1313)에 의해 유리 기판(11) 위에 고착된 상태가 된다(S120).

그 후, 도 2의 (d)와 같이 혼합물(131)의 상부에서 UV를 조사하여 레진을 UV 경화시키면(S130), 도 2의 (e)와 같이 레진(1313)이 수축되어 나노 파우더(1311)들이 레진(1313)을 통해서 단단하게 결합된다(S140).

다음, 도 2의 (e)에 도시된 바와 같이, 경화된 레진(1313)에 의해 고착된 나노 파우더(1311)에 IPA 아세톤 또는 EKC830 세척 용액을 사용하여 나노 파우더(1311)를 제거한다(S150). 그러면 도 2의 (f)와 같이 날카로운 미세 형상(13)이 유리 기판(11) 위에 형성된 도 1의 (a)와 같은 미세 형상 구조체(10)가 제조된다.

다음, 도 1의 (b)에 도시된 바와 같은 미세 형상 구조체(20)를 제조하는 방법에 대해 설명한다.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 미세 형상 구조체 제조 방법의 흐름도이다.

도 4를 참조하면, 도 4의 (a) 내지 도 (e)는 유리 기판(31) 상에 경화된 레진(2313)에 의해 나노 파우더(2311)를 고착시키는 과정(S200∼S240)으로, 이는 본 발명의 제1 실시예에서 설명된 도 2의 (a) 내지 (e)와 동일한 과정(S100∼S140)에 해당되므로, 본 발명의 제1 실시예에서와 동일한 과정에 대해서는 생략하고 상이한 과정에 대해서만 설명한다.

도 4의 (e)에 도시된 바와 같이 레진(2313)에 의해 고착된 나노 파우더(2311)에 대해 도 4의 (f)에서와 같이 나노 파우더(2311)의 상부에서의 복제 공정을 통해서 나노 파우더(2311)와 레진(2313)이 결합된 형상을 복제한다(S250). 이러한 복제를 도 4의 (g)와 같이 부드러운 미세 형상(23)이 유리 기판(21) 위에 형성된 도 1의 (b)와 같은 미세 형상 구조체(20)가 제조된다.

한편, 상기에서는 유리 기판 상에 미세 형상을 형성하기 위해 나노 파우더가 사용되었지만, 본 발명의 기술적 범위는 여기에 한정되지 않고 나노 크기의 두께를 갖는 미세 입자, 즉 나노 입자로 구성되는 다른 물질이 사용될 수 있다.

또한, 상기에서는 유리 기판 상에 미세 형상을 형성하는 것으로만 설명하였으나, 유리 기판 외에 필름 등 다양한 기판 재료가 미세 형상 구조의 기반 재료로써 사용될 수가 있다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (4)

1. 나노 입자로 구성되는 물질과 광경화성 레진을 혼합한 혼합물을 기판 위에 도포하는 단계;
   상기 혼합물에 적외선을 조사하여 상기 레진을 경화시키는 단계; 및
   상기 나노 입자의 제거가 가능한 물질을 투여하여 상기 나노 입자를 제거하는 단계
   를 포함하는 미세 형상 구조체의 제조 방법.
2. 나노 입자로 구성되는 물질과 광경화성 레진을 혼합한 혼합물을 기판 위에 도포하는 단계;
   상기 혼합물에 적외선을 조사하여 상기 레진을 경화시키는 단계; 및
   상기 나노 입자의 상부에서의 복제 공정을 통해서 상기 나노 입자와 상기 레진이 결합된 형상을 복제하는 단계
   를 포함하는 미세 형상 구조체의 제조 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 도포하는 단계와 상기 경화시키는 단계 사이에,
   스핀 코터를 이용하여 상기 혼합물을 상기 기판 위에 고르게 도포하는 단계
   를 더 포함하는 미세 형상 구조체의 제조 방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 나노 입자로 구성되는 물질은 나노 파우더인 것을 특징으로 하는 미세 형상 구조체의 제조 방법.

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