KR20200084604A - 렌즈 표면 나노구조층 및 이의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 렌즈 제조시에 곡면 나노구조 필름 몰드 제작을 통한 나노임프린트 공정기술을 적용하여 발수 특성을 가지는, 저반사 및 고투과 렌즈 제조가 가능하도록 한 렌즈 표면 나노구조화를 위한 제조 방법에 관한 것으로, 자유 곡면을 갖는 렌즈 베이스층;상기 렌즈 베이스층의 표면에 UV 레진을 드롭하고, 양각 형태의 나노 구조체들이 일정 간격 이격되어 형성되고 상기 렌즈 베이스층의 곡면과 동일한 곡면을 갖는 곡면 나노구조 필름 몰드를 이용한 UV 임프린트 공정으로 상기 렌즈 베이스층의 표면에 형성되는 나노구조층;을 포함하고,상기 나노구조층은 음각 형태의 나노 패턴이 일정 간격 이격되어 형성되고, 나노 패턴의 주기가 광파장 이하의 크기를 갖는 것이다.

Description

렌즈 표면 나노구조층 및 이의 제조 방법{Nanostructured Surface on Curved Lens and Method for Fabricating the same}

본 발명은 렌즈 제조에 관한 것으로, 구체적으로 곡면 나노구조 필름 몰드 제작을 통한 나노임프린트 공정기술을 적용하여 발수 특성을 가지는, 저반사 및 고투과 렌즈 제조가 가능하도록 한 렌즈 표면 나노구조층 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

카메라에 적용되는 렌즈의 보다 많은 빛의 반사를 감소시키고 투과율을 증가시키기 위해 다양한 연구들이 활발히 진행되고 있다.

종래 기술의 반사율 감소 방법으로는 이종의 반사율을 가지는 소재를 일정 두께의 다층으로 적층하는 기술이 활용되고 있다.

이러한 방법은 적용되는 반사방지막의 굴절률에 맞는 재료를 선정하기 어려우며, 고가의 공정비용이 요구된다.

이러한 문제를 해결하기 위한 다른 기술로 저반사 나노구조를 적용하는 방법이 있다. 이러한 나노구조(NANOSTRUCTURE)는 나노콘(NANO-CONE)형상으로 일정 주기로 배열하여 구조물의 상부에서 하부까지 패턴 밀도를 증가시키고, 이에 따른 점진적인 굴절률 변화를 유도한다.

이로 인하여 유효굴절률이 점진적으로 변하게 되어 평탄한 표면에서의 급격한 굴절률 변화에 의한 반사현상을 감소시킬 수 있다.

또한, 나노구조는 소재가 가지는 표면에너지에 의한 젖음특성을 향상시켜 발수 특성을 향상시킬 수 있어 발수 특성에 의한 자가세정 기능도 부여할 수 있다.

종래 기술에서의 이러한 나노구조를 광학용 렌즈에 직접 형성하는 방법에서는 고가의 재료들로 고가의 장비를 사용하며 긴 제조시간이 소요된다.

이러한 문제를 해결하기 위한 방법으로 유연한 실리콘 계열의 재료를 사용하여 최종형상과 반대의 형상을 가지는 몰드를 제작하고, 고온/고압 또는 UV 경화를 이용하는 나노임프린트 리소그래피(Nanoimprint lithography, NIL) 공정기술이 개발되었다.

종래 기술에서는 렌즈 상의 나노구조를 적용하기 위한 나노임프린트리소그래피 기술은 쉽게 변형이 가능한 실리콘 계열의 PDMS를 사용해 임프린트용 몰드를 제작하였다.

이와 같은 종래 기술에서는 평탄한 나노구조 필름을 뜬 PDMS 몰드를 제작하고, 이를 몰드로 하여 렌즈 상에 UV 레진을 올려 PDMS 몰드를 접촉시킨 후 가압하여 제작하여왔다.

이러한 방법은 평탄한 형태의 PDMS 몰드를 사용하기 때문에 미세 구조, 특히 나노 구조를 제작할 경우 나노 구조 사이에 레진을 채우고 고르게 렌즈와 접촉하기 위해서 고압이 요구된다.

이러한 실리콘 계열 고무 몰드는 렌즈 전 면적에 고르게 나노구조를 성형하기 매우 어렵다.

또한, 제작된 나노구조의 경도 향상 및 추가적인 발수층 코팅을 위해 실리콘 계열의 UV레진을 사용할 경우 PDMS 몰드와 반응하여 성형된 나노구조물과 PDMS 몰드가 이형되지 않는 문제가 발생하여 임프린트를 진행할 수 없다. 따라서 사용되는 UV레진은 실리콘 계열 이외에 재료를 사용해야 하는 제약을 가진다.

따라서, 나노구조 필름 몰드 제작을 통한 나노임프린트 공정기술을 적용하여 저반사 및 고투과 렌즈 제조가 효율적으로 이루어질 수 있도록 하는 새로운 기술의 개발이 요구되고 있다.

대한민국 공개특허 제10-2013-0057954호 대한민국 공개특허 제10-2010-0029577호 대한민국 공개특허 제10-2014-0039773호

본 발명은 종래 기술의 NIL 공정 렌즈 성형기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 나노구조를 성형하고자 하는 곡면과 일치하는 곡률을 가지는 나노구조 필름 몰드 제작하고, 이를 이용한 나노임프린트 공정기술을 적용하여 발수 특성을 가지는, 저반사 및 고투과 렌즈 제조가 가능하도록 한 렌즈 표면 나노구조층 및 이의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 나노 구조를 가지는 필름 위에 나노구조를 보호하기 위한 PDMS 희생층을 코팅하고, 고온과 고압의 조건에서 곡면 임프린트 기술을 이용하여 나노구조를 성형하고자 하는 렌즈와 곡률이 일치하는 자유 곡면 필름 몰드 및 이를 이용한 렌즈 표면 나노구조층의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 나노구조화를 위한 렌즈와 곡률이 일치하는 자유 곡면 필름 몰드를 이용하여 렌즈 상에 발수 및 저반사 나노구조 임프린트 공정에 의한 나노구조층을 효율적으로 형성할 수 있도록 한 렌즈 표면 나노구조층 및 이의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 렌즈 형태와 맞는 곡면 나노구조 필름 몰드를 사용함으로써 가압공정 없이 UV 나노임프린트 성형할 수 있으며, 전 면적을 고르게 성형하는 것이 가능하도록 한 렌즈 표면 나노구조층 및 이의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 사용되는 UV 레진에 제한이 없고, 렌즈와 같은 자유 곡면에 나노구조를 적용하여 보다 간단한 공정으로 발수 및 저반사, 고투과 기능성을 부여할 수 있도록 한 렌즈 표면 나노구조층 및 이의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 렌즈 표면 나노구조층은 자유 곡면을 갖는 렌즈 베이스층;상기 렌즈 베이스층의 표면에 UV 레진을 드롭하고, 양각 형태의 나노 구조체들이 일정 간격 이격되어 형성되고 상기 렌즈 베이스층의 곡면과 동일한 곡면을 갖는 곡면 나노구조 필름 몰드를 이용한 UV 임프린트 공정으로 상기 렌즈 베이스층의 표면에 형성되는 나노구조층;을 포함하고, 상기 나노구조층은 음각 형태의 나노 패턴이 일정 간격 이격되어 형성되고, 나노 패턴의 주기가 광파장 이하의 크기를 갖는 것을 특징으로 한다.

다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 렌즈 표면 나노구조층은 자유 곡면을 갖는 렌즈 베이스층;상기 렌즈 베이스층의 표면에 UV 레진을 드롭하고, 음각 형태의 나노 패턴들이 일정 간격 이격되어 형성되고 상기 렌즈 베이스층의 곡면과 동일한 곡면을 갖는 곡면 나노구조 필름 몰드를 이용한 UV 임프린트 공정으로 상기 렌즈 베이스층의 표면에 형성되는 나노구조층;을 포함하고, 상기 나노구조층은 양각 형태의 나노 패턴이 일정 간격 이격되어 형성되고, 나노 패턴의 주기가 광파장 이하의 크기를 갖는 것을 특징으로 한다.

또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 렌즈 표면 나노구조층은 자유 곡면을 갖는 렌즈 베이스층;양각 형태의 나노 구조체들이 일정 간격 이격되어 형성되어 상기 렌즈 베이스층의 곡면과 동일한 곡면을 갖는 곡면 나노구조 필름 몰드를 이용한 UV 임프린트 공정으로 상기 렌즈 베이스층의 표면에 형성되는 음각 형태로 형성되는 음각 나노구조층;음각 형태의 나노 패턴들이 일정 간격 이격되어 형성되고 상기 렌즈 베이스층의 곡면과 동일한 곡면을 갖는 곡면 나노구조 필름 몰드를 이용한 UV 임프린트 공정으로 상기 렌즈 베이스층 안쪽면에 양각 형태로 형성되는 양각 나노 구조층;을 포함하고, 상기 음각 나노구조층 및 양각 나노 구조층은 나노 패턴이 일정 간격 이격되어 형성되고, 나노 패턴의 주기가 광파장 이하의 크기를 갖는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 렌즈 베이스층의 표면에 양각 나노 구조층이 형성되고, 상기 렌즈 베이스층 안쪽면에 음각 나노구조층이 형성되는 것을 특징으로 한다.

그리고 렌즈 표면에 형성되는 나노구조층에 의해 렌즈의 접촉각(Contact angle)이 110°이상이 되는 것을 특징으로 한다.

그리고 렌즈 표면에 형성되는 나노구조층에 발수 코팅을 하여 접촉각(Contact angle)이 110°~ 140°범위를 갖도록 하여 자가세정이 가능하도록 한 것을 특징으로 한다.

또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 렌즈 표면 나노구조층의 제조 방법은 각각의 나노 구조체들이 일정 간격 이격되어 형성되고, 나노 구조의 주기가 광파장 이하의 크기를 갖는 나노 구조 필름을 제조하는 단계;나노 구조 필름상에 나노 구조체의 손상을 억제하기 위한 보호층을 형성하는 단계;곡면을 갖는 렌즈 상에 보호층이 형성된 나노 구조 필름을 위치시키고 써멀 임프린트 공정을 진행하여 나노 구조 필름이 렌즈와 동일한 곡면을 갖도록 하는 단계;써멀 임프린트 공정시에 나노 구조 필름의 나노 구조체의 손상을 억제하는 역할을 하는 보호층을 제거하여 곡면 나노구조 필름 몰드를 제조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 렌즈 표면 나노구조층의 제조 방법은 각각의 나노 구조체들이 일정 간격 이격되어 형성되고, 나노 구조의 주기가 광파장 이하의 크기를 갖는 나노 구조 필름을 제조하는 단계;나노 구조 필름상에 나노 구조체의 손상을 억제하기 위한 보호층을 형성하는 단계;곡면을 갖는 렌즈 상에 보호층이 형성된 나노 구조 필름을 위치시키고 써멀 임프린트 공정을 진행하여 나노 구조 필름이 렌즈와 동일한 곡면을 갖도록 하는 단계;써멀 임프린트 공정시에 나노 구조 필름의 나노 구조체의 손상을 억제하는 역할을 하는 보호층을 제거하여 곡면 나노구조 필름 몰드를 제조하는 단계;곡면을 갖는 렌즈상에 UV 레진을 드롭하고 곡면 나노구조 필름 몰드를 이용한 UV 임프린트 공정으로 각각의 나노 구조체들이 일정 간격 이격되어 형성되고, 나노 구조의 주기가 광파장 이하의 크기를 갖는 나노구조층을 갖는 렌즈를 제조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 렌즈에 형성되는 나노구조층은, 렌즈 표면에 음각 형태로 형성되거나, 양각 형태로 형성되는 것을 특징으로 한다.

그리고 렌즈에 형성되는 나노구조층이 음각 형태로 형성되는 경우에는, 주기가 광파장 이하의 크기를 갖고 일정 간격 이격되어 형성되는 나노 패턴이 양각 형태인 곡면 나노구조 필름 몰드를 사용하는 것을 특징으로 한다.

그리고 렌즈에 형성되는 나노구조층이 양각 형태로 형성되는 경우에는, 주기가 광파장 이하의 크기를 갖고 일정 간격 이격되어 형성되는 나노 패턴이 음각 형태인 곡면 나노구조 필름 몰드를 사용하는 것을 특징으로 한다.

그리고 렌즈 표면과 렌즈 안쪽면에 각각 나노 구조층을 형성하여, 하나의 렌즈가 양각 나노 구조층과 음각 나노 구조층을 모두 갖도록 하는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 렌즈 표면 나노구조층 및 이의 제조 방법은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 곡면 나노구조 필름 몰드 제작을 통한 나노임프린트 공정기술을 적용하여 저반사 및 고투과 렌즈 제조가 가능하도록 한다.

둘째, 나노 구조위에 PDMS 희생층을 코팅하여 렌즈를 이용한 곡면 임프린트 기술을 적용하여 나노구조화를 위한 렌즈와 곡률이 일치하는 자유 곡면 필름 몰드를 제작할 수 있다.

셋째, 나노구조화를 위한 렌즈와 곡률이 일치하는 자유 곡면 필름 몰드를 이용하여 렌즈 상에 저반사 나노구조 임프린트 공정에 의한 나노구조층을 효율적으로 형성할 수 있도록 한다.

넷째, 렌즈 형태와 맞는 곡면 나노구조 필름을 사용함으로써 가압공정 없이 UV 나노임프린트 성형할 수 있으며, 전 면적을 고르게 성형하는 것이 가능하도록 한다.

다섯째, 사용되는 UV 레진에 제한이 없고, 렌즈와 같은 자유 곡면에 나노구조를 적용하여 보다 간단한 공정으로 곡면을 갖는 대상에 저반사, 고투과 기능성을 부여할 수 있다.

여섯째, 렌즈 표면에 형성되는 나노구조층에 발수 코팅을 하여 접촉각(Contact angle)이 110°~ 140°범위를 갖도록 하여 자가세정이 가능하도록 한다.

도 1a내지 도 1d는 본 발명에 따른 렌즈 표면 나노구조층의 구조를 나타낸 구성도
도 2a 내지 도 2f는 본 발명에 따른 자유 곡면 필름 몰드 제조를 위한 공정 순서도
도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 저반사 나노구조 렌즈 제조를 위한 공정 순서도
도 4a내지 도 4f는 본 발명에 따른 음각의 나노구조 렌즈 제조를 위한 공정 단면도
도 5a내지 도 5f는 본 발명에 따른 양각의 나노구조 렌즈 제조를 위한 공정 단면도

이하, 본 발명에 따른 렌즈 표면 나노구조층 및 이의 제조 방법의 바람직한 실시 예에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 렌즈 표면 나노구조층 및 이의 제조 방법의 특징 및 이점들은 이하에서의 각 실시 예에 대한 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.

도 1a내지 도 1d는 본 발명에 따른 렌즈 표면 나노구조층의 구조를 나타낸 구성도이다.

본 발명에 따른 렌즈 표면 나노구조층 및 이의 제조 방법은 나노 구조위에 PDMS 희생층을 코팅하여 렌즈를 이용한 곡면 임프린트 기술을 적용하여 나노구조화를 위한 렌즈와 곡률이 일치하는 자유 곡면 필름 몰드를 제작하고, 나노구조화를 위한 렌즈와 곡률이 일치하는 자유 곡면 필름 몰드를 이용하여 렌즈 상에 저반사 나노구조 임프린트 공정에 의한 나노구조층을 효율적으로 형성할 수 있도록 한 것이다.

본 발명에 따른 렌즈 표면 나노구조층은 다음과 같은 구조적인 특징을 갖는다.

먼저, 음각 형태의 나노 패턴을 갖는 렌즈 표면 나노구조층은 도 1a에서와 같이, 자유 곡면을 갖는 렌즈 베이스층(10)과, 렌즈 베이스층(10)의 표면에 UV 레진을 드롭하고 양각 형태의 나노 구조체들이 일정 간격 이격되어 형성되고, 나노 구조의 주기가 광파장 이하의 크기를 갖는 나노 구조체들이 형성된 곡면 나노구조 필름 몰드를 이용한 UV 임프린트 공정으로 형성되는 나노구조층(11)을 포함한다.

여기서, 나노구조층(11)은 음각 형태의 나노 패턴이 일정 간격 이격되어 형성되고, 나노 패턴의 주기가 광파장 이하의 크기를 갖는다.

그리고 양각 형태의 나노 패턴을 갖는 렌즈 표면 나노구조층은 도 1b에서와 같이, 자유 곡면을 갖는 렌즈 베이스층(10)과, 렌즈 베이스층(10)의 표면에 UV 레진을 드롭하고 음각 형태의 나노 패턴들이 일정 간격 이격되어 형성되고, 나노 패턴의 주기가 광파장 이하의 크기를 갖는 나노 패턴들이 형성된 곡면 나노구조 필름 몰드를 이용한 UV 임프린트 공정으로 형성되는 나노구조층(12)을 포함한다.

여기서, 나노구조층(12)은 양각 형태의 나노 패턴이 일정 간격 이격되어 형성되고, 나노 패턴의 주기가 광파장 이하의 크기를 갖는다.

그리고 하나의 렌즈에 양각 나노 구조층과 음각 나노 구조층이 동시에 형성되는 렌즈 표면 나노구조층은 도 1c에서와 같이, 자유 곡면을 갖는 렌즈 베이스층(10)과, 렌즈 베이스층(10) 표면에 음각 형태로 형성되는 음각 나노구조층(13a) 및 렌즈 베이스층(10) 안쪽면에 양각 형태로 형성되는 양각 나노 구조층(13b)을 포함한다.

이와는 반대로, 렌즈 베이스층(10) 표면에 양각 형태의 나노구조층을 형성하고, 렌즈 베이스층(10) 안쪽면에 음각 형태의 나노 구조층을 형성하는 것도 가능하다.

이와 같은 구조는 갖는 본 발명에 따른 렌즈 표면 나노구조층은 도 1d에서와 같이, 액체와 기체가 고체 표면 위에서 열역학적으로 평형을 이룰 때 이루는 접촉각(Contact angle)이 나노구조층에 의해 110°이상이 되는 특징을 갖는다.

또한, 나노구조층 형성 이후에 발수 코팅을 하여 접촉각(Contact angle)이 110°~ 140°범위를 갖도록 하여 자가세정이 가능하도록 하는 특징을 포함한다.

여기서, 발수 코팅 물질은 일 예로 실리카 에어로겔과 폴리알콕시실란의 하이브리드 물질을 사용하는 것도 가능하며, 발수 코팅 물질은 이로 제한되지 않는다.

물론, 초발수성의 다른 발수 코팅 물질을 사용하여 접촉각(Contact angle)이 140°이상이 되도록 하는 것도 가능하다.

도 2a 내지 도 2f는 본 발명에 따른 자유 곡면 필름 몰드 제조를 위한 공정 순서도이다.

먼저, 도 2a에서와 같이, 각각의 나노 구조체들이 일정 간격 이격되어 형성되고, 나노 구조의 주기가 광파장 이하의 크기를 갖는 나노 구조체들이 형성된 나노 패턴 몰드(21)을 제작하고, 도 2b에서와 같이, 나노 패턴 몰드(21)상에 폴리머 필름을 열과 압력을 이용한 써멀 임프린트 공정으로 합착한다.

여기서, 폴리머 필름은 PMMA(Poly methyl methacrylate)가 사용될 수 있고 이로 제한되지 않는다.

이어, 도 2c에서와 같이, 나노 패턴 몰드(21)를 제거하여 각각의 나노 구조체들이 일정 간격 이격되어 형성되고, 나노 구조의 주기가 광파장 이하의 크기를 갖는 나노 구조 필름(22)을 제조하고, PDMS(Polydimethylsiloane)를 나노 구조 필름(22)상에 스핀 코팅하여 나노 구조체의 손상을 억제하기 위한 보호층(23)을 형성한다.

이어, 도 2d에서와 같이, 곡면을 갖는 렌즈(24)상에 보호층(23)이 형성된 나노 구조 필름(22)을 위치시키고 열과 압력을 이용한 써멀 임프린트 공정을 진행하여 나노 구조 필름(22)이 렌즈(24)와 동일한 곡면을 갖도록 한다.

그리고 도 2e에서와 같이, 디몰딩 공정을 진행하여 렌즈(24)와 동일한 곡면을 갖는 보호층(23a) 및 곡면 나노구조 필름(22a)을 형성하고, 도 2f에서와 같이, 써멀 임프린트 공정시에 나노 구조 필름(22)의 나노 구조체의 손상을 억제하는 역할을 한 곡면을 갖는 보호층(23a)을 제거하여 최종적으로 곡면 나노구조 필름 몰드(25)를 제조한다.

이와 같은 본 발명은 나노임프린트를 통해 평탄한 나노구조 필름(22)을 제작하고 보호층(23)으로 사용되는 얇은 PDMS 희생층을 코팅한다.

평탄한 나노구조 필름(22)을 보호층(23)이 사이에 위치한 상태에서 적용하고자 하는 렌즈(24)에 맞닿도록 하고 곡면 임프린트 기술을 통해 곡면 나노구조 필름(22a)을 제작한다.

제작된 곡면 나노구조 필름(22a)을 표면처리와 이형처리 함으로써 곡면 나노구조 필름 몰드(25)를 제조한다.

이와 같은 공정으로, 렌즈 형태와 맞는 곡면 나노구조 필름을 사용함으로써 가압공정 없이 UV 나노임프린트 성형할 수 있으며, 전 면적에 고르게 성형이 가능하고, 사용되는 UV 레진에 제한이 없도록 한다.

이와 같은 공정으로 제작된 곡면 나노구조 필름 몰드를 이용한 렌즈 나노구조 성형 방법은 다음과 같이 진행된다.

도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 저반사 나노구조 렌즈 제조를 위한 공정 순서도이다.

렌즈와 같은 자유 곡면에 곡면 나노구조 필름 몰드를 이용하여 간단한 공정으로 저반사, 고투과 기능성을 부여할 수 있다.

먼저, 도 3a에서와 같이, 자유 곡면을 갖는 렌즈(24)상에 UV 레진(31)을 드롭하고 도 3b에서와 같이, 곡면 나노구조 필름 몰드(25)를 이용한 UV 임프린트 공정을 진행하여 도 3c에서와 같이, 각각의 나노 구조체들이 일정 간격 이격되어 형성되고, 나노 구조의 주기가 광파장 이하의 크기를 갖는 나노구조층을 갖는 고투과 저반사의 렌즈(32)를 제작한다.

이와 같은 고투과 저반사의 렌즈(32)에 형성되는 나노구조층은 렌즈 표면에 음각 형태로 형성되거나, 양각 형태로 형성될 수 있다.

다른 형태로는 렌즈 표면에 양각 형태의 나노구조층을 형성하고, 렌즈 안쪽면에 음각 형태의 나노 구조층을 형성하거나, 또는 렌즈 표면에 음각 형태의 나노구조층을 형성하고, 렌즈 안쪽면에 양각 형태의 나노 구조층을 형성하여 하나의 렌즈에 양각 나노 구조층과 음각 나노 구조층이 동시에 형성되도록 할 수 있다.

음각의 나노구조 렌즈 제조를 위한 공정을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 4a내지 도 4f는 본 발명에 따른 음각의 나노구조 렌즈 제조를 위한 공정 단면도이다.

먼저, 도 4a에서와 같이, 각각의 나노 구조체들이 양각 형태로 일정 간격 이격되어 형성되고, 나노 구조의 주기가 광파장 이하의 크기를 갖는 나노 구조 필름(41)을 제조하고, 도 4b에서와 같이, PDMS(Polydimethylsiloane)를 나노 구조 필름(41)상에 스핀 코팅하여 나노 구조체의 손상을 억제하기 위한 보호층(42)을 형성한다.

이어, 도 4c에서와 같이, 곡면을 갖는 렌즈(43)상에 보호층(42)이 형성된 나노 구조 필름(41)을 위치시키고 열과 압력을 이용한 써멀 임프린트 공정을 진행하여 나노 구조 필름(41)이 렌즈(43)와 동일한 곡면을 갖도록 한다.

써멀 임프린트 공정시에 보호층(42)이 곡면을 갖는 렌즈(43) 표면에 맞닿아 나노 구조 필름(41)의 나노 구조체들의 손상을 억제한다.

그리고 도 4d에서와 같이, 디몰딩 공정을 진행하여 렌즈(43)와 동일한 곡면을 갖고 양각의 나노 구조체들을 갖는 곡면 나노구조 필름 몰드(41a)를 형성한다.

도 4e에서와 같이 자유 곡면을 갖는 렌즈(43)상에 UV 레진(44)을 드롭하고 곡면 나노구조 필름 몰드(41a)를 이용한 UV 임프린트 공정을 진행하여 도 4f에서와 같이, 표면에 음각 형태의 나노 패턴이 일정 간격 이격되어 형성되고, 나노 패턴의 주기가 광파장 이하의 크기를 갖는 나노구조층을 갖는 고투과 저반사의 렌즈(45)를 제작한다.

도 5a내지 도 5f는 본 발명에 따른 양각의 나노구조 렌즈 제조를 위한 공정 단면도

먼저, 도 5a에서와 같이, 각각의 나노 패턴들이 음각 형태로 일정 간격 이격되어 형성되고, 나노 패턴의 주기가 광파장 이하의 크기를 갖는 나노 구조 필름(51)을 제조하고, 도 5b에서와 같이, PDMS(Polydimethylsiloane)를 나노 구조 필름(51)상에 스핀 코팅하여 나노 패턴의 손상을 억제하기 위한 보호층(52)을 형성한다.

이어, 도 5c에서와 같이, 곡면을 갖는 렌즈(53)상에 보호층(52)이 형성된 나노 구조 필름(51)을 위치시키고 열과 압력을 이용한 써멀 임프린트 공정을 진행하여 나노 구조 필름(51)이 렌즈(53)와 동일한 곡면을 갖도록 한다.

써멀 임프린트 공정시에 보호층(52)이 곡면을 갖는 렌즈(53) 표면에 맞닿아 나노 구조 필름(51)의 나노 패턴들의 손상을 억제한다.

그리고 도 5d에서와 같이, 디몰딩 공정을 진행하여 렌즈(53)와 동일한 곡면을 갖고 음각의 나노 패턴들을 갖는 곡면 나노구조 필름 몰드(51a)를 형성한다.

도 5e에서와 같이 자유 곡면을 갖는 렌즈(53)상에 UV 레진(54)을 드롭하고 곡면 나노구조 필름 몰드(51a)를 이용한 UV 임프린트 공정을 진행하여 도 5f에서와 같이 각각의 양각 형태의 나노 구조체들이 일정 간격 이격되어 형성되고, 나노 구조의 주기가 광파장 이하의 크기를 갖는 나노구조층을 갖는 고투과 저반사의 렌즈(55)를 제작한다.

이상에서 설명한 본 발명에 따른 렌즈 표면 나노구조층 및 이의 제조 방법은 나노 구조위에 PDMS 희생층을 코팅하여 렌즈를 이용한 곡면 임프린트 기술을 적용하여 나노구조화를 위한 렌즈와 곡률이 일치하는 자유 곡면 필름 몰드를 제작하고, 나노구조화를 위한 렌즈와 곡률이 일치하는 자유 곡면 필름 몰드를 이용하여 렌즈 상에 저반사 나노구조 임프린트 공정에 의한 나노구조층을 효율적으로 형성할 수 있도록 한 것이다.

이상에서의 설명에서와 같이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 본 발명이 구현되어 있음을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 명시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구 범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

10. 렌즈 베이스층
11.12.13a.13b. 나노 구조체

Claims (12)

1. 자유 곡면을 갖는 렌즈 베이스층;
   상기 렌즈 베이스층의 표면에 UV 레진을 드롭하고, 양각 형태의 나노 구조체들이 일정 간격 이격되어 형성되고 상기 렌즈 베이스층의 곡면과 동일한 곡면을 갖는 곡면 나노구조 필름 몰드를 이용한 UV 임프린트 공정으로 상기 렌즈 베이스층의 표면에 형성되는 나노구조층;을 포함하고,
   상기 나노구조층은 음각 형태의 나노 패턴이 일정 간격 이격되어 형성되고, 나노 패턴의 주기가 광파장 이하의 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 렌즈 표면 나노구조층.
2. 자유 곡면을 갖는 렌즈 베이스층;
   상기 렌즈 베이스층의 표면에 UV 레진을 드롭하고, 음각 형태의 나노 패턴들이 일정 간격 이격되어 형성되고 상기 렌즈 베이스층의 곡면과 동일한 곡면을 갖는 곡면 나노구조 필름 몰드를 이용한 UV 임프린트 공정으로 상기 렌즈 베이스층의 표면에 형성되는 나노구조층;을 포함하고,
   상기 나노구조층은 양각 형태의 나노 패턴이 일정 간격 이격되어 형성되고, 나노 패턴의 주기가 광파장 이하의 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 렌즈 표면 나노구조층.
3. 자유 곡면을 갖는 렌즈 베이스층;
   양각 형태의 나노 구조체들이 일정 간격 이격되어 형성되어 상기 렌즈 베이스층의 곡면과 동일한 곡면을 갖는 곡면 나노구조 필름 몰드를 이용한 UV 임프린트 공정으로 상기 렌즈 베이스층의 표면에 형성되는 음각 형태로 형성되는 음각 나노구조층;
   음각 형태의 나노 패턴들이 일정 간격 이격되어 형성되고 상기 렌즈 베이스층의 곡면과 동일한 곡면을 갖는 곡면 나노구조 필름 몰드를 이용한 UV 임프린트 공정으로 상기 렌즈 베이스층 안쪽면에 양각 형태로 형성되는 양각 나노 구조층;을 포함하고,
   상기 음각 나노구조층 및 양각 나노 구조층은 나노 패턴이 일정 간격 이격되어 형성되고, 나노 패턴의 주기가 광파장 이하의 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 렌즈 표면 나노구조층.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 렌즈 베이스층의 표면에 양각 나노 구조층이 형성되고, 상기 렌즈 베이스층 안쪽면에 음각 나노구조층이 형성되는 것을 특징으로 하는 렌즈 표면 나노구조층.
5. 제 1 항 또는 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 렌즈 표면에 형성되는 나노구조층에 의해 렌즈의 접촉각(Contact angle)이 110°이상이 되는 것을 특징으로 하는 렌즈 표면 나노구조층.
6. 제 1 항 또는 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 렌즈 표면에 형성되는 나노구조층에 발수 코팅을 하여 접촉각(Contact angle)이 110°~ 140°범위를 갖도록 하여 자가세정이 가능하도록 한 것을 특징으로 하는 렌즈 표면 나노구조층.
7. 각각의 나노 구조체들이 일정 간격 이격되어 형성되고, 나노 구조의 주기가 광파장 이하의 크기를 갖는 나노 구조 필름을 제조하는 단계;
   나노 구조 필름상에 나노 구조체의 손상을 억제하기 위한 보호층을 형성하는 단계;
   곡면을 갖는 렌즈 상에 보호층이 형성된 나노 구조 필름을 위치시키고 써멀 임프린트 공정을 진행하여 나노 구조 필름이 렌즈와 동일한 곡면을 갖도록 하는 단계;
   써멀 임프린트 공정시에 나노 구조 필름의 나노 구조체의 손상을 억제하는 역할을 하는 보호층을 제거하여 곡면 나노구조 필름 몰드를 제조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 렌즈 표면 나노구조층의 제조 방법.
8. 각각의 나노 구조체들이 일정 간격 이격되어 형성되고, 나노 구조의 주기가 광파장 이하의 크기를 갖는 나노 구조 필름을 제조하는 단계;
   나노 구조 필름상에 나노 구조체의 손상을 억제하기 위한 보호층을 형성하는 단계;
   곡면을 갖는 렌즈 상에 보호층이 형성된 나노 구조 필름을 위치시키고 써멀 임프린트 공정을 진행하여 나노 구조 필름이 렌즈와 동일한 곡면을 갖도록 하는 단계;
   써멀 임프린트 공정시에 나노 구조 필름의 나노 구조체의 손상을 억제하는 역할을 하는 보호층을 제거하여 곡면 나노구조 필름 몰드를 제조하는 단계;
   곡면을 갖는 렌즈상에 UV 레진을 드롭하고 곡면 나노구조 필름 몰드를 이용한 UV 임프린트 공정으로 각각의 나노 구조체들이 일정 간격 이격되어 형성되고, 나노 구조의 주기가 광파장 이하의 크기를 갖는 나노구조층을 갖는 렌즈를 제조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 렌즈 표면 나노구조층의 제조 방법.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 렌즈에 형성되는 나노구조층은,
   렌즈 표면에 음각 형태로 형성되거나, 양각 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 렌즈 표면 나노구조층의 제조 방법.
10. 제 9 항에 있어서, 렌즈에 형성되는 나노구조층이 음각 형태로 형성되는 경우에는,
    주기가 광파장 이하의 크기를 갖고 일정 간격 이격되어 형성되는 나노 패턴이 양각 형태인 곡면 나노구조 필름 몰드를 사용하는 것을 특징으로 하는 렌즈 표면 나노구조층의 제조 방법.
11. 제 9 항에 있어서, 렌즈에 형성되는 나노구조층이 양각 형태로 형성되는 경우에는,
    주기가 광파장 이하의 크기를 갖고 일정 간격 이격되어 형성되는 나노 패턴이 음각 형태인 곡면 나노구조 필름 몰드를 사용하는 것을 특징으로 하는 렌즈 표면 나노구조층의 제조 방법.
12. 제 9 항에 있어서, 렌즈 표면과 렌즈 안쪽면에 각각 나노 구조층을 형성하여,
    하나의 렌즈가 양각 나노 구조층과 음각 나노 구조층을 모두 갖도록 하는 것을 특징으로 하는 렌즈 표면 나노구조층의 제조 방법.
    

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