빛 확산 필름은 어떻게 만드나요?

입자 확산 필름의 제조 방법은 입자(예: TiO2)와 혼합된 수지 층으로 기판 표면을 코팅하는 것입니다. 빛 확산 효과는 도핑된 입자와 필름을 형성하는 수지 사이의 굴절률 차이를 통해 이루어집니다. 그러나 입자의 분산 균일성을 제어하기가 상대적으로 어렵기 때문에 제조된 제품 확산 필름은 투과율이 낮고 헤이즈 범위가 작다는 단점이 있습니다.

최근 몇 년 동안 더욱 발전된 저비용 마이크로 나노 제조 기술이 개발되면서 연구자들은 표면 미세 구조를 통해 확산 필름의 광학적 특성을 최적화하는 방법을 모색하기 시작했습니다. 마이크로 나노 가공 기술은 평면 그래픽 기술, 프로브 그래픽 기술, 모델 그래픽 기술의 세 가지 유형으로 나눌 수 있습니다.

평면 그래픽 기술의 핵심은 병렬 이미징 특성입니다. 평평한 기판에 한 번의 노출로 이미징되는 마스크의 디자인 패턴이 특징입니다. 광학 노출은 평면 그래픽 기술의 주류 이미징 방법, 즉 소위 "리소그래피" 방식입니다. 가장 큰 장점은 높은 출력 속도입니다. 광학 노광은 주로 집적 회로 제조에 사용되지만 최근에는이 공정이 마이크로 시스템 기술에서도 널리 사용되어 다양한 마이크로 기계, 마이크로 유체 및 마이크로 광전자 기계 장치를 만드는 데 사용되고 있습니다. 평면 공정은 병렬 방식으로 처리됩니다. 즉, 많은 수의 미세 구조가 동시에 형성됩니다. 따라서 평면 공정은 대량 생산에 적합한 일종의 공정입니다.

프로브 그래픽 기술은 포인트 이미징 방식, 즉 점 단위 스캔을 통해 이미징을 형성하는 방식입니다. 여기서 프로브에는 스캐닝 터널링 마이크로 프로브 및 원자력 마이크로 프로브와 같은 고체 프로브뿐만 아니라 집속 이온 빔, 레이저 빔, 원자 빔 및 스파크 방전 마이크로 프로브와 같은 비고체 프로브도 포함됩니다. 그러나 프로브 공정의 점 단위 스캐닝 특성으로 인해 이미징 속도가 평면 공정의 병렬 이미징 방법보다 훨씬 느리기 때문에 대량 생산에는 적합하지 않지만 과학 연구의 마이크로 나노 가공에 더 적합합니다.

모델의 그래픽 프로세스는 마이크로 나노 크기의 금형을 사용하여 해당 마이크로 나노 구조를 복사하는 것입니다. 여기에는 다음이 포함됩니다:
나노 임프린트 기술, 플라스틱 몰딩 기술 및 금형 주조 기술. 나노 임프린팅은 나노 패턴이 포함된 스탬프를 사용하여 연화된 유기 폴리머 층에 각인하는 것으로, 저렴한 비용으로 많은 수의 나노 패턴을 재현할 수 있습니다. 나노 임프린트 기술은 유기 박막 트랜지스터, 생체 탄성 미세 구조물 등의 제조에 널리 사용되었습니다. 성형 기술은 전통적인 플라스틱 성형 기술이며, 성형의 구조 크기는 미크론 이상이며 주로 미세 유체 및 바이오 칩 제조에 사용됩니다. 성형 기술은 또한 저비용 마이크로 가공 기술입니다. 성형 기술에는 플라스틱 주조와 금속 주조가 포함됩니다. 성형과 주조는 모두 전통적인 가공 기술을 마이크로 및 나노 분야로 확장한 것입니다. 성형 및 주조의 성형 속도가 빠르기 때문에 대량 생산에 적합한 공정이기도합니다.

위의 마이크로 나노 가공 기술의 개발은 표면 릴리프 광확산 필름 제조에 대한 새로운 아이디어를 제공합니다. 스퀴즈 롤러 임프린트 [25pr 46], 확산 리소그래피 [36cr 47], 핫 엠보싱 [48-50], 자체 조립 [39] 및 등방성 에칭 [51]과 같은 일부 방법이 보고되었습니다. 국립 대만 대학교의 Huang 등은 원통형 렌즈 어레이의 광 확산 필름 제작에 대한 많은 연구를 수행했으며, 압출 성형과 드럼 임프린팅의 복합 기술(그림 1-4 참조)을 개발하여 컬럼 렌즈 어레이의 광 확산 필름을 처리했습니다. 드럼의 미세 구조를 압출 판에 직접 복사하여 연속 생산을 실현합니다. 압출 롤러 임프린트 방식은 다이가 있는 압출기를 사용하여 PC 및 PMMA 세분화 플레이트를 제조합니다. 금형 표면의 미세 구조는 임프린트 방식에 의해 준비된 광확산 필름의 표면으로 전달되며, 실험에서 제조된 광확산 필름은 내부에 광확산제가 포함되어 있고 표면에는 미세 구조가 있습니다. 하지만 이 방식에 필요한 장비가 고가이며, 500μm 미만의 확산 필름 두께로는 압출이 어렵다는 단점이 있습니다.

한국과학기술원 전기및전자공학부 장성일, 윤준보 교수팀은 확산 리소그래피를 이용해 고종횡비의 마이크로렌즈 어레이를 제작하는 연구를 성공적으로 수행했습니다(그림 1-5 참조). 확산 리소그래피는 박쥐 날개 방사 패턴을 구현할 수 있는 고종횡비의 마이크로 나노 구조물을 제작할 수 있는 기술입니다. 그러나 확산 리소그래피로 고종횡비 구조를 제작하려면 노출 파라미터와 탈형 파라미터를 엄격하게 제어해야 합니다.

핫 엠보싱은 금형 표면에 미세 구조를 준비한 다음 임프린팅을 통해 폴리머 표면으로 옮기는 가공 방법입니다. 핫 엠보싱 금형은 일반적으로 일렉트로포밍을 사용하여 패턴을 레지스트에서 니켈 플레이트 표면으로 옮깁니다[52-53]. 핫 엠보싱 공정에서 온도를 조절하면 전사 구조의 균일성과 깊이를 향상시킬 수 있지만 온도가 너무 높거나 너무 낮으면 구조 복제 결과에 영향을 미칩니다. 마찬가지로 압력이 너무 낮으면 미세 구조의 모양과 크기가 고르지 않게 되고, 압력이 너무 높으면 금형과 샘플이 충돌하여 금형의 미세 구조가 파괴될 수 있습니다.