연구의 목적 및 내용 높은 내열성, 내구성, 광특성, 내화학성, 내부식성, 경도 등이 요구되는 다양한 응용분야에서 마이크로/나노 플파스틱 광소자의 적용이 어려운 실정이며, 마이크로 나노 구조를 갖는 유리 광소자가 그 대안으로 대두되고 있으며 유리성형 공정은 마이크로/나노구조 유리 광소자의 저가 양산 공정을 위한 유리한 방법이다. 유리성형 공정을 통해 마이크로/나노 구조의 제작을 위해서는 유리 성형의 높은 공정 온도에서 치수 안정성을 갖는 몰드의 구현기술이 필수적으로 요구되며, 본 연구책임자가 원천특허를 출원하고 그 가능성을 검
연구의 목적 및 내용 높은 내열성, 내구성, 광특성, 내화학성, 내부식성, 경도 등이 요구되는 다양한 응용분야에서 마이크로/나노 플파스틱 광소자의 적용이 어려운 실정이며, 마이크로 나노 구조를 갖는 유리 광소자가 그 대안으로 대두되고 있으며 유리성형 공정은 마이크로/나노구조 유리 광소자의 저가 양산 공정을 위한 유리한 방법이다. 유리성형 공정을 통해 마이크로/나노 구조의 제작을 위해서는 유리 성형의 높은 공정 온도에서 치수 안정성을 갖는 몰드의 구현기술이 필수적으로 요구되며, 본 연구책임자가 원천특허를 출원하고 그 가능성을 검증한 복제 공정과 탄화공정으로 제작되는 비정질 탄소 몰드를 사용하는 유리성형 공정이 대면적, 저가 마이크로/나노 유리 광소자 성형 공정에 가장 적합하다고 판단하며 비정질 탄소 몰드를 이용한 유리성형을 통해 마이크로/나노 광소자의 구현을 위해 제작공정을 고려한 마이크로/나노 소자 설계 기술, 고품위 비정질 탄소 몰드 제작기술, 제작공정에서 발생하는 수축 보정기술, 급속 가열 시스템을 이용한 유리성형 기술 및 해석 기술, 광 소자 구현 및 평가기술이 필수적으로 요구된다.
연구결과 1차년도 : 유리성형 기반 WGP 제작기술 개발 - Ellipsometry를 이용한 Al 및 유리소재 물성치 측정 - Krigging surrogate model을 이용한 WGP 형상 최적화 - Nano grating 형상 비정질 탄소 몰드 제작공정 개발 - 유리성형공정 해석 기법 개발 및 급속 가열 모듈 개발 - WGP용 유리 나노그레이팅 성형 및 형상 변화 분석/최적화 - 회전경사증착 공정을 통한 WGP 구현 - 투과도 및 소광비 측정 분석
2차년도 : 마이크로 렌즈어레이 유리성형기술개발 - 1μm 이내 beam spot 사이즈 달성을 위한 마이크로 렌즈 형상 설계 - Ray tracing 기법을 통한 에너지 조사 균일도 예측 모델 개발 - Reflow 공정을 위한 positive photoresist 코팅공정 및 코팅 두께 제어 - AC 몰드의 비등방성 수축률이 고려된, 팽창된 크기의 마스터 제작 - 유리성형 공정조건 별 형상 분석을 통한 최적 성형공정 개발 - 공간 분해능의 이론적 계산값과 실측값 비교 분석 - 유리 Fly’s eye lens 의 유무에 따른 flux distribution 측정
3차년도 : 마이크로 프레넬 렌즈 유리성형기술개발 - CPV 용 프레넬 렌즈 설계 - DTM 가공을 이용한 프레넬 렌즈 마스터 가공 - 유리성형 공정조건에 따른 형상 정밀도 분석 및 공정최적화 - 유리 성형품 형상 정밀도 : 설계치 대비 90% 이상 달성 - 프레넬 렌즈 집광 효율: 80% 이상 달성
연구결과의 활용계획 본 연구가 성공적으로 수행결과 1) 고품위 WGP 의 저가 대량생산 기술을 확보하고 2) 마이크로 LCD 광효율 향상을 위한 유리 마이크로 렌즈 어레이 제작기술을 확보하고, 3) 태양전지용 프레넬 렌즈의 양산을 위한 기초기술을 확보하였다. 이러한 마이크로/나노 광소자는 목표응용 분야 뿐 아니라 다양한 광소자 응용 분야에 적용될 수 있으며 또한 바이오 분야에서도 널리 사용될 수 있다. 4) 바이오 센서, 태양전지, LED 산업등 이들 소자의 광범위한 응용분야에 따른 막대한 부가가치의 창출이 기대되며 5) 이러한 최첨단 가공기술을 익힌 인재를 배출하여 국내 차세대 성장동력의 토대를 구축할 수 있다. 특히 본 연구는 유리 마이크로/나노 소자의 경제적 양산 기술로서, 본 연구에서 목표하는 응용 분야 외에도 기존의 플라스틱 부품이 한계를 갖는 다양한 응용분야에 적용이 가능하여 그 기술적 산업적 기대효과가 매우 크다.
(출처 : 한글요약문 4p)
Abstract▼
Purpose&contents To develop the fabrication process of glass molded micro/nano optical components using amorphous carbon mold, we study on (1) the compensation method or algorithm for the shrinkage during the fabrication process of amorphous carbon mold and (2) the rapid heating system and proces
Purpose&contents To develop the fabrication process of glass molded micro/nano optical components using amorphous carbon mold, we study on (1) the compensation method or algorithm for the shrinkage during the fabrication process of amorphous carbon mold and (2) the rapid heating system and process analysis methods for glass molding process. For the systematic development of proceses, we desing, fabricate and evaluate glass molded micro/nano oprical components such as nano wire grid polarizer (WGP, 1st year), microlens array (2nd year), micro Fresnel Lens (3rd year).
Result 1st year : Development of fabrication method for WGP using glass molding process - Measurement of material properties of Al and glass material using Ellipsometry instrument - Optimization of structure of WGP using Krigging surrogate model - Development of fabrication process of AC mold with nano grating structure - Development of rapid heating system and analysis of simulation of glass molding process - Optimization and analysis of glass molding for WGP - Fabrication of WGP using Glancing Angle Deposition process - Measurement and analysis of transmittance and extinction ratio of fabricated WGP
2nd year : Development of fabrication method for micro lens array using glass molding process - Design of shape of micro lens for beam spot size with less than 1μm - Development of simulation model for uniform flux intensity with ray tracing method - Positive photoresist coating process for reflow process - Fabrication of shrinkage compensated master using anisotropy shrinkage - Optimization of glass molding conditions using high transition temperature glass - Analysis and comparison of measurement and theoretical estimate value of spatial resolution - Measurement of flux distribution with glass fly’s eye lens
3rd year : Development of fabrication method for glass Fresnel lens using glass molding process - Design of glass Fresnel lens for CPV - Fabrication of master for Fresnel lens with DTM method - Optimization of glass molding process and analysis of geometrical accuracy by glass molding conditions - Glass molded Fresnel lens : more than 90% geometrical accuracy with comparison of design profile - Efficiency of glass molded Fresnel lens : more than 80% optical transmittance
Expected Contribution We secured fabrication methods for low-cost and mass production of 1) WGP with high quality, 2) glass micro lens array for high optical efficiency of micro LCD, and 3) glass Fresnel lens for CPV system. These glass molded micro/nano optical devices are not only used as proposed contents, but also applied various optical devices and bio field. We expect to 4) create huge added value with various application fields such as bio-sensor, CPV and LED fields and, 5) establish next-generation growth industry fields, and 6) turn out many outstanding and skillful students with high technology of fabrication method.
(출처 : SUMMARY 5p)
목차 Contents
표지 ... 1목차 ... 2연구계획 요약문 ... 3연구결과 요약문 ... 4 한글요약문 ... 4 SUMMARY ... 5연구내용 및 결과 ... 6 1. 연구개발과제의 개요 ... 6 2. 국내외 기술개발 현황 ... 18 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 20 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 45 5. 연구결과의 활용계획 ... 47 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 48 7. 참고문헌 ... 48 8. 연구성과 ... 50 9. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 56 10. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 56 11. 기타사항 ... 56끝페이지 ... 56
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