(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ナノワイヤーバンドルアレイであって：
複数のナノワイヤーから構成される、一端から他端に行くほど幅が次第に減少するモルホロジーを有するナノワイヤー集合体を含み；
前記ナノワイヤー集合体は複数のナノボイド及び複数のナノリッジを形成し；
前記ナノワイヤー集合体は、複数が所定の間隔離隔して配置され、前記モルホロジーの制御により入射される光の光経路を制御するのに使用され；
前記複数のナノボイド及び前記複数のナノリッジを含むモルホロジーに基づいた前記光の散乱の制御によるオプティカルヘイズを有する、
ナノワイヤーバンドルアレイ。
【請求項２】
前記モルホロジーは、前記複数のナノワイヤーのいずれか１つと他のナノワイヤーとの間に存在する毛細管力によって自己凝集して形成される、請求項１に記載のナノワイヤーバンドルアレイ。
【請求項３】
前記モルホロジーは、前記複数のナノワイヤー間の流体の表面張力によって誘導された毛細管力に応じて、前記複数のナノワイヤーのうち一部が互いに対向するよう曲がりながら凝集して形成される、請求項２に記載のナノワイヤーバンドルアレイ。
【請求項４】
前記モルホロジーは、前記複数のナノワイヤーから構成されるナノワイヤー集合体単位のファンネル構造を含む、請求項１に記載のナノワイヤーバンドルアレイ。
【請求項５】
前記モルホロジーは、前記複数のナノワイヤーのいずれか１つが任意の方向に倒れ、他のナノワイヤーによって支持形成されるモルホロジーである、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のナノワイヤーバンドルアレイ。
【請求項６】
前記モルホロジーは、前記複数のナノワイヤーのうち少なくとも１つが曲がった状態で他のナノワイヤーと結合して形成されるモルホロジーである、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載のナノワイヤーバンドルアレイ。
【請求項７】
前記モルホロジーは、前記ナノワイヤー集合体の上段は前記複数のナノワイヤーが集まっており、前記ナノワイヤー集合体の下段は前記複数のナノワイヤーが互いに離隔配置して形成されているモルホロジーである、請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載のナノワイヤーバンドルアレイ。
【請求項８】
前記光の透過及び拡散を制御して光電素子、光熱素子、及び光学素子のうち少なくとも１つ以上の効率を増進させるのに使用される、請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載のナノワイヤーバンドルアレイ。
【請求項９】
前記複数のナノワイヤーは、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）及び二酸化チタン（ＴｉＯ２）のいずれか１つを材質とする、請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載のナノワイヤーバンドルアレイ。
【請求項１０】
前記複数のナノワイヤーのそれぞれの長さは１００ｎｍ〜５０μｍである、請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載のナノワイヤーバンドルアレイ。
【請求項１１】
前記複数のナノワイヤーのそれぞれの太さは１０ｎｍ〜７０ｎｍである、請求項１〜請求項１０のいずれか一項に記載のナノワイヤーバンドルアレイ。
【請求項１２】
前記複数のナノワイヤーのそれぞれの一端の間の間隔は５００ｎｍ以下である、請求項１〜請求項１１のいずれか一項に記載のナノワイヤーバンドルアレイ。
【請求項１３】
前記ナノワイヤー集合体の高さは１００ｎｍ〜３０μｍである、請求項１〜請求項１２のいずれか一項に記載のナノワイヤーバンドルアレイ。
【請求項１４】
ナノワイヤーバンドルアレイであって：
ベース基板と、
前記ベース基板上に複数が所定の間隔離隔して配置されるナノワイヤー集合体と、
を含み；
前記ナノワイヤー集合体は複数のナノワイヤーを含み；
前記ナノワイヤー集合体は前記ベース基板と接する一端から他端に行くほど幅が次第に減少するモルホロジーを有し；
前記ナノワイヤー集合体は複数のナノボイド及び複数のナノリッジを形成し；
光の透過及び拡散を制御することによって、光電素子、光熱素子、及び光学素子のうち少なくとも１つ以上の光効率を増進させるのに使用される、
ナノワイヤーバンドルアレイ。
【請求項１５】
前記ナノワイヤー集合体は前記ベース基板から分離可能である、請求項１４に記載のナノワイヤーバンドルアレイ。
【請求項１６】
前記モルホロジーは、前記複数のナノワイヤーのいずれか１つと、他のナノワイヤーとの間に存在する毛細管力によって自己凝集して形成されるモルホロジーである、請求項１４又は請求項１５に記載のナノワイヤーバンドルアレイ。
【請求項１７】
前記モルホロジーは、前記ナノワイヤー集合体の上段は前記複数のナノワイヤーが集まっており、前記ナノワイヤー集合体の下段は前記複数のナノワイヤーが互いに離隔配置して形成されているモルホロジーである、請求項１４〜請求項１６のいずれか一項に記載のナノワイヤーバンドルアレイ。
【請求項１８】
ナノワイヤーバンドルアレイの製造方法であって：
ベース基板に電解研磨を実施するステップと；
前記ベース基板に対して陽極酸化して前記ベース基板上に複数のナノワイヤーを形成するステップと；
前記複数のナノワイヤーに対するポアを拡張させるステップと；
前記ポアが拡張された複数のナノワイヤーに対する自己凝集制御により一端から他端に行くほど幅が次第に減少するモルホロジーを有するナノワイヤー集合体を形成するステップと；
を含み、
前記ナノワイヤー集合体は複数のナノボイド及び複数のナノリッジを形成し、
ナノワイヤーバンドルアレイが、光の透過及び拡散を制御することによって、光電素子、光熱素子、及び光学素子のうち少なくとも１つ以上の光効率を増進させるのに使用される、
ナノワイヤーバンドルアレイの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、モルホロジーの制御により入射される光の光経路に対する制御可能なナノワイヤーバンドルアレイ、オプティカルフィルム、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディスプレイやウィンドウの光学及び熱的特性を制御することは、効率的な照明システム又は光電子素子の性能を向上させるために光管理戦略（ｌｉｇｈｔ  ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  ｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ）として主な要素となる。
【０００３】
光電素子の内／外部に入射される光を効率よく集めて伝搬及び散乱させるための装置を実現のために様々な形態と種類のナノ構造体が研究されてきた。誘電体基盤のナノ構造は、金属基盤のナノ構造で頻繁に発生する寄生吸収（ｐａｒａｓｉｔｉｃ  ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ）による損失が発生しないだけではなく、素子の電気的特性にもほとんど影響を及ぼさないため、効率的で設計の簡単な光の流れ制御技術として脚光を浴びている。
【０００４】
一方、２０１４年米国のメリーランド大学の研究陣は、木材を構成している成分であるマイクロメーターサイズの直径のセルロース繊維の化学的な処理を通じてパッキング密度の高い透明な紙を作り、これを基盤とする高性能光拡散フィルムを製造した。
【０００５】
このように透明な紙基盤の光拡散フィルムの場合、数十マイクロメーター以上の比較的に厚い厚さを有し、木材のセルロース繊維基盤の紙を主な成分としているため、高温の環境で変形されやすい問題を抱えている。
【０００６】
また、前述した透明な紙基盤の光拡散フィルムの製造方法で光を散乱させるヘイズ（ｈａｚｅ）物質を製造する場合、化学物処理を行ったり機械で圧着する方式などを用いることで、高危険な化学物質が使用されたり、又は高価の装備が必要である問題を抱えている。
【０００７】
ここで、光電子システム又は光学システムの性能を向上させるための光特性を制御する技術に対する需要が次第に増加している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】韓国公開特許公報第１０−２００２−００５４４８４号（２００２．０７．０８、多層ホログラムディフューザー及びその製造方法）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明における実施形態の目的は、光電素子システム及び光学システムの特性を向上させるための総透過率、拡散透過率、及びオプティカルヘイズのうち少なくとも１つ以上の光特性の制御可能なナノワイヤーバンドルアレイ、広帯域の超高性能オプティカルフィルム及びその製造方法を提供する。
【００１０】
また、本発明における実施形態の目的は、ナノワイヤー集合体のモルホロジー制御により光経路の制御による光電素子システム及び光学システムの光特性を向上させるナノワイヤーバンドルアレイ、広帯域の超高性能オプティカルフィルム及びその製造方法を提供する。
【００１１】
また、本発明における実施形態の目的は、薄い厚さを有しつつ優れる光特性を有するナノワイヤーバンドルアレイ、広帯域の超高性能オプティカルフィルム及びその製造方法を提供する。
【００１２】
また、本発明における実施形態の目的は、高温の環境でも変形されない耐熱性を有するナノワイヤーバンドルアレイ、広帯域の超高性能オプティカルフィルム及びその製造方法を提供する。
【００１３】
また、本発明における実施形態の目的は、９９％以上の高いヘイズ数値を見せて８５％以上の高い透過率特性を見せるナノワイヤーバンドルアレイ、広帯域の超高性能オプティカルフィルム及びその製造方法を提供する。
【００１４】
また、本発明における実施形態の目的は、経済的で安全な物質の使用と共に、容易な湿式エッチング方式で製造されて生産コストの節減されたナノワイヤーバンドルアレイ、広帯域の超高性能オプティカルフィルム及びその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイは、少なくとも１つ以上のナノワイヤーから構成される、一端から他端に行くほど幅が次第に減少するモルホロジーを有するナノワイヤー集合体を含み、前記ナノワイヤー集合体は、複数が所定の間隔離隔して配置され、前記モルホロジーの制御により入射される光の光経路を制御する。
【００１６】
前記モルホロジーは、前記少なくとも１つ以上のナノワイヤーのいずれか１つと、他のナノワイヤーとの間に存在する毛細管力によって自己凝集して形成されてもよい。
【００１７】
また、前記モルホロジーは、少なくとも１つ以上のナノワイヤー間の流体の表面張力によって誘導された毛細管力に応じて、前記少なくとも１つ以上のナノワイヤーのうち一部が互いに対向するよう曲がりながら凝集して形成されてもよい。
【００１８】
前記ナノワイヤーバンドルアレイは、複数のナノボイド及び複数のナノリッジを含むモルホロジーに基づいて前記光の散乱の制御によるオプティカルヘイズを有してもよい。
【００１９】
前記モルホロジーは、前記少なくとも１つ以上のナノワイヤーから構成されるナノワイヤー集合体単位のファンネル構造を含み、前記ファンネル構造は、マイクロスケールの大きさで形成されてマイクロスケールの離隔距離で複数配置されてもよい。
【００２０】
前記モルホロジーは、前記少なくとも１つ以上のナノワイヤーのいずれか１つは任意の方向に倒れ、他のナノワイヤーによって支持形成されてもよい。
【００２１】
前記モルホロジーは、前記少なくとも１つ以上のナノワイヤーのうち少なくとも１つは曲がった状態で他のナノワイヤーと結合して形成されてもよい。
【００２２】
前記モルホロジーは、前記ナノワイヤー集合体の上段は前記少なくとも１つ以上のナノワイヤーが集まっており、前記ナノワイヤー集合体の下段は前記少なくとも１つ以上のナノワイヤーが互いに離隔配置して形成されてもよい。
【００２３】
前記ナノワイヤー集合体は、粘着基板の上部に付着して分離自在であり得る。
【００２４】
前記ナノワイヤーバンドルアレイは、前記光の透過及び拡散を制御して光電素子、光熱素子、及び光学素子のうち少なくとも１つ以上の効率を増進させ得る。
【００２５】
前記少なくとも１つ以上のナノワイヤーは、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）及び二酸化チタン（ＴｉＯ２）のいずれか１つの材質であってもよい。
【００２６】
前記少なくとも１つ以上のナノワイヤーのそれぞれの長さは１００ｎｍ〜５０μｍであってもよく、一実施形態によると、前記少なくとも１つ以上のナノワイヤーのそれぞれの太さは１０ｎｍ〜７０ｎｍであってもよく、一実施形態によると、前記少なくとも１つ以上のナノワイヤーのそれぞれの一端の間の間隔は５００ｎｍ以下であってもよい。
【００２７】
前記ナノワイヤー集合体の高さは１００ｎｍ〜３０μｍであってもよい。
【００２８】
本発明の他の実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイは、ベース基板と、前記ベース基板上に複数が所定の間隔離隔して配置されるナノワイヤー集合体と、を含み、前記ナノワイヤー集合体は少なくとも１つ以上のナノワイヤーを含み、前記ベース基板と接する一端から他端に行くほど幅が次第に減少するモルホロジーを有する。
【００２９】
前記モルホロジーは、前記少なくとも１つ以上のナノワイヤーのいずれか１つと他のナノワイヤーとの間に存在する毛細管力によって自己凝集して形成されてもよい。
【００３０】
前記モルホロジーは、前記ナノワイヤー集合体の上段は前記少なくとも１つ以上のナノワイヤーが集まっており、前記ナノワイヤー集合体の下段は前記少なくとも１つ以上のナノワイヤーが互いに離隔配置して形成されてもよい。
【００３１】
前記ナノワイヤーバンドルアレイは、前記光の透過及び拡散を制御して光電素子、光熱素子、及び光学素子のうち少なくとも１つ以上の光効率を増進させ得る。
【００３２】
本発明の実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイの製造方法は、ベース基板に電解研磨を実施するステップと、前記ベース基板に対して陽極酸化して前記ベース基板上に少なくとも１つ以上のナノワイヤーを形成するステップと、前記少なくとも１つ以上のナノワイヤーに対するポアを拡張させるステップと、前記ポアが拡張された少なくとも１つ以上のナノワイヤーに対する自己凝集制御により一端から他端に行くほど幅が次第に減少するモルホロジーを有するナノワイヤー集合体を形成するステップとを含む。
【００３３】
前記モルホロジーを有するナノワイヤー集合体を形成する前記ステップは、前記ポアが拡張して整列された少なくとも１つ以上のナノワイヤー間の流体の表面張力によって誘導された毛細管力に応じて前記少なくとも１つ以上のナノワイヤーのうち一部が互いに対向するよう曲がりながら凝集して形成された前記モルホロジーを形成するステップであってもよい。
【発明の効果】
【００３４】
本発明の実施形態によると、光電素子システム及び光学システムの特性を向上させるための総透過率、拡散透過率、及びオプティカルヘイズのうち少なくとも１つ以上の光特性を制御することができる。
【００３５】
また、本発明の実施形態によると、光電素子システム及び光学システムの光特性を向上させることができる。
【００３６】
また、本発明の実施形態によると、薄い厚さを有しつつ優れる光特性を有するナノワイヤーバンドルアレイ、広帯域の超高性能オプティカルフィルム及びその製造方法を提供することができる。
【００３７】
また、本発明の実施形態によると、高温の環境でも変形されない耐熱性を有するナノワイヤーバンドルアレイを含む広帯域の超高性能オプティカルフィルムを提供することができる。
【００３８】
また、本発明の実施形態によると、９９％以上の高いヘイズ数値を見せて８５％以上の高い透過率特性を見せるナノワイヤーバンドルアレイを含む広帯域の超高性能オプティカルフィルムを提供することができる。
【００３９】
また、本発明の実施形態によると、経済的で安全な物質の使用と共に、容易な湿式エッチング方式で製造されて生産コストの節減されたナノワイヤーバンドルアレイを含む広帯域の超高性能オプティカルフィルムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１Ａ】本発明の実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイを説明するための図である。
【図１Ｂ】本発明の実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイを説明するための図である。
【図２】本発明の実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイのモルホロジーが形成される過程を説明するための図である。
【図３Ａ】本発明の実施形態に係る整列した少なくとも１つ以上のナノワイヤー及びナノワイヤー集合体に対する走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）のイメージを示す図である。
【図３Ｂ】本発明の実施形態に係る整列した少なくとも１つ以上のナノワイヤー及びナノワイヤー集合体に対する走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）のイメージを示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイの製造方法を示すフローチャートである。
【図５Ａ】本発明の実施形態に係るアルミナ材質のナノワイヤーバンドルアレイの製造方法に対する模式図である。
【図５Ｂ】本発明の実施形態に係るアルミナ材質のナノワイヤーバンドルアレイの製造方法に対する模式図である。
【図５Ｃ】本発明の実施形態に係るアルミナ材質のナノワイヤーバンドルアレイの製造方法に対する模式図である。
【図５Ｄ】本発明の実施形態に係るアルミナ材質のナノワイヤーバンドルアレイの製造方法に対する模式図である。
【図５Ｅ】本発明の実施形態に係るアルミナ材質のナノワイヤーバンドルアレイの製造方法に対する模式図である。
【図５Ｆ】本発明の実施形態に係るアルミナ材質のナノワイヤーバンドルアレイの製造方法に対する模式図である。
【図６Ａ】本発明の実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイの製造方法におけるポア拡張のためのエッチング時間に応じて形成される少なくとも１つ以上のナノワイヤーの自己凝集して形成されるモルホロジーを説明するために図示した走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）のイメージを示す図である。
【図６Ｂ】本発明の実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイの製造方法におけるポア拡張のためのエッチング時間に応じて形成される少なくとも１つ以上のナノワイヤーの自己凝集して形成されるモルホロジーを説明するために図示した走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）のイメージを示す図である。
【図６Ｃ】本発明の実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイの製造方法におけるポア拡張のためのエッチング時間に応じて形成される少なくとも１つ以上のナノワイヤーの自己凝集して形成されるモルホロジーを説明するために図示した走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）のイメージを示す図である。
【図６Ｄ】本発明の実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイの製造方法におけるポア拡張のためのエッチング時間に応じて形成される少なくとも１つ以上のナノワイヤーの自己凝集して形成されるモルホロジーを説明するために図示した走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）のイメージを示す図である。
【図７Ａ】本発明の実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイが適用されたヘイズフィルムを通じてプリンティングイメージを撮影する模式図と、撮影されたイメージを示す図である。
【図７Ｂ】本発明の実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイが適用されたヘイズフィルムを通じてプリンティングイメージを撮影する模式図と、撮影されたイメージを示す図である。
【図７Ｃ】本発明の実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイが適用されたヘイズフィルムを通じてプリンティングイメージを撮影する模式図と、撮影されたイメージを示す図である。
【図７Ｄ】本発明の実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイが適用されたヘイズフィルムを通じてプリンティングイメージを撮影する模式図と、撮影されたイメージを示す図である。
【図８Ａ】本発明の実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイが適用されたヘイズフィルムの透過散乱特性を評価するための実験の模式図及び実験で撮影されたイメージを示す図である。
【図８Ｂ】本発明の実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイが適用されたヘイズフィルムの透過散乱特性を評価するための実験の模式図及び実験で撮影されたイメージを示す図である。
【図９Ａ】本発明の実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイが適用されたヘイズフィルムの総透過率、拡散透過率、及びヘイズ特性をそれぞれ示すグラフである。
【図９Ｂ】本発明の実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイが適用されたヘイズフィルムの総透過率、拡散透過率、及びヘイズ特性をそれぞれ示すグラフである。
【図９Ｃ】本発明の実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイが適用されたヘイズフィルムの総透過率、拡散透過率、及びヘイズ特性をそれぞれ示すグラフである。
【図１０】本発明の実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイが適用されたヘイズフィルムを付着した有機太陽電池の光学特性を評価するための模式図である。
【図１１Ａ】図１０の模式図における有機太陽電池の光学特性に対するグラフを示す図である。
【図１１Ｂ】図１０の模式図における有機太陽電池の光学特性に対するグラフを示す図である。
【図１１Ｃ】図１０の模式図における有機太陽電池の光学特性に対するグラフを示す図である。
【図１２】本発明の実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイが適用されたヘイズフィルムを付着した有機太陽電池のグラス基板における拡散透過した光の伝搬方向を定量的に照射するための実験装置の模式図である。
【図１３Ａ】図１２における有機太陽電池のグラス基板を拡散及び透過する光特性に対するグラフを示す図である。
【図１３Ｂ】図１２における有機太陽電池のグラス基板を拡散及び透過する光特性に対するグラフを示す図である。
【図１３Ｃ】図１２における有機太陽電池のグラス基板を拡散及び透過する光特性に対するグラフを示す図である。
【図１４Ａ】本発明の実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイを用いた光電素子に適用された例を示す図である。
【図１４Ｂ】本発明の実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイを用いた光電素子に適用された例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下、実施形態を添付の図面を参照して詳細に説明する。しかし、このような実施形態によって権利範囲が制限されたり限定されることはない。各図面に提示された同一の参照符号は同一の部材を示す。
【００４２】
本明細書で使用される用語は実施形態を説明するためのものであり、本発明を制限しようとするものではない。本明細書で単数型は文句で特別に記載しない限り複数型も含む。明細書で用いられる「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」及び／又は「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は記載されている構成要素、段階、動作及び／又は素子は、１つ以上の異なる構成要素、段階、動作及び／又は素子の存在又は追加を排除しない。
【００４３】
本明細書で用いられる「実施形態」、「例」、「側面」、「例示」等は、記述された任意の様相（ａｓｐｅｃｔ）又は設計が異なる様相又は設計よりも優れたり利点があるものと解釈されることはない。
【００４４】
また、「又は」という用語は、排他的論理和「ｅｘｃｌｕｓｉｖｅ  ｏｒ」であるよりも包含的な論理和「ｉｎｃｌｕｓｉｖｅ  ｏｒ」を意味する。すなわち、別に記載されない限り又は文脈から明確ではない限り、「ｘがａ又はｂを利用する」という表現は包含的な自然順列（ｎａｔｕｒａｌ  ｉｎｃｌｕｓｉｖｅ  ｐｅｒｍｕｔａｔｉｏｎｓ）のいずれか１つを意味する。
【００４５】
また、本明細書及び請求項で用いられる単数表現（「ａ」又は「ａｎ」）は、別に記載されない限り、又は単数形態に関するものと文脈から明確に記載されていない限り、一般的に「１つ以上」を意味するものと解釈されなければならない。
【００４６】
以下の説明で用いられる用語は、関連する技術分野で一般的かつ普遍的なものから選択されているが、技術の発達及び／又は変化、慣例、技術者の選好などに応じて他の用語が存在することもある。従って、以下の説明で用いられる用語は、技術的思想を限定するものとして理解されることはなく、実施形態を説明するための例示的な用語として理解されなければならない。
【００４７】
また、特定の場合に出願人が任意に選定した用語もあり、この場合に該当する説明の部分で詳細な意味を記載するのであろう。従って、以下の説明で用いられる用語は単なる用語の名称ではない、その用語が有する意味と明細書の全般にわたった内容に基づいて理解しなければならない。
【００４８】
一方、第１、第２などの用語は様々な構成要素を説明するために使用され得るが、構成要素は用語によって限定されることはない。用語は１つの構成要素を他の構成要素から区別する目的だけ用いられる。
【００４９】
また、膜、層、領域、構成要請などの部分が他の部分の「上に」にある場合、他の部分の上部にある場合だけではなく、その中間に異なる膜、層、領域、構成要素などが介在している場合も含む。
【００５０】
他の定義がなければ、本明細書で用いられるすべての用語（技術及び科学的な用語を含む）は、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者にとって共通に理解され得る意味として使用されるものであろう。また、一般的に用いられる事前に定義されている用語は明らかに特別に定義されていない限り理想的又は過度に解釈されることはない。
【００５１】
一方、本発明の説明において、関連の公知機能又は構成に対する具体的な説明が本発明の要旨を不要に曖昧にすると判断される場合、その詳細な説明を省略する。そして、本明細書で用いられる用語（ｔｅｒｍｉｎｏｌｏｇｙ）は本発明の実施形態を適切に表現するために用いられる用語として、これはユーザ、運用者の意図、又は本発明が属する分野の慣例などに応じて変わり得る。従って、本用語に対する定義は本明細書全般にわたった内容に基づいて下されなければならない。
【００５２】
図１Ａ及び図１Ｂは、本発明の実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイを説明するための図である。
【００５３】
図１Ａ及び図１Ｂを参照すると、本発明の実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイ１００はナノワイヤー集合体１１０を含む。
【００５４】
ナノワイヤー集合体１１０は、少なくとも１つ以上のナノワイヤー１１１で構成され、一端から他端に行くほど幅が次第に減少するモルホロジーを含む。
【００５５】
前記モルホロジーは少なくとも１つ以上のナノワイヤー１１１のいずれか１つと、他のナノワイヤーとの間に存在する毛細管力に応じて自己凝集して形成され得る。
【００５６】
例えば、前記モルホロジーは、少なくとも１つ以上のナノワイヤー間の流体の表面張力によって誘導された毛細管力に応じて、少なくとも１つ以上のナノワイヤーのうち一部が互いに対向するよう曲がりながら凝集して形成され得る。
【００５７】
ここで、前記少なくとも１つ以上のナノワイヤーは整列した（ｗｅｌｌ−ａｌｉｇｎｅｄ）配置構造を有し得る。
【００５８】
実施形態により前記モルホロジーは、少なくとも１つ以上のナノワイヤー１１１のいずれか１つは任意の方向に倒れ、他のナノワイヤーによって支持結合して形成され得る。
【００５９】
また、前記モルホロジーは、少なくとも１つ以上のナノワイヤー１１１のうち少なくとも１つは曲がった状態で他のナノワイヤーと結合して形成され得る。
【００６０】
例えば、前記モルホロジーは、ナノワイヤー集合体１１０に含まれる少なくとも１つ以上のナノワイヤーのうち少なくとも１つ１１１は柔軟性を有し、曲がった状態で他のナノワイヤーと結合することによって形成され得る。
【００６１】
より詳しくは、少なくとも１つ以上のナノワイヤー１１１のうち少なくともいずれか１つは柔軟性を有する材質からなり、前記少なくともいずれか１つのナノワイヤーは、柔軟性のために曲がった状態で他のナノワイヤーに寄りかけているモルホロジーを形成することができる。
【００６２】
また、前記モルホロジーは、ナノワイヤー集合体１１０の上段は少なくとも１つ以上のナノワイヤー１１１が集まっており、ナノワイヤー集合体１１０の下段は少なくとも１つ以上のナノワイヤー１１１が互いに離隔配置して形成されてもよい。
【００６３】
実施形態によりナノワイヤーバンドルアレイ１００は、複数のナノボイド（ｎａｎｏ−ｖｏｉｄ）及び複数のナノリッジ（ｎａｎｏ−ｒｉｄｇｅ）を含むモルホロジーに基づいて、光の散乱の制御によるオプティカルヘイズ（ｏｐｔｉｃａｌ  ｈａｚｅ）を有することができる。
【００６４】
ここで、オプティカルヘイズとは、ナノワイヤーバンドルアレイを通過する光の総透過率のうち拡散透過率が占める比率であって、効率的な光学及び光電素子の開発のために考慮しなければならない最も重要な設計因子の１つである。前述した複数のナノボイド及び複数のナノリッジは、後述する図６Ａ〜図６Ｂを参照して再び説明することにする。
【００６５】
また、前記モルホロジーは、少なくとも１つ以上のナノワイヤーから構成されるナノワイヤー集合体単位のファンネル構造を含み、ファンネル構造は、マイクロスケールの大きさで形成されてマイクロスケールの離隔距離で複数が配置される構造を含んでもよい。
【００６６】
また、ナノワイヤーバンドルアレイ１００は、光の透過及び拡散を制御して光電素子、光熱素子、及び光学素子のうち少なくとも１つ以上の効率を増進させることができる。
【００６７】
例えば、ナノワイヤーバンドルアレイ１００は、光の透過及び拡散を制御して光電素子の光効率を増進させるヘイズフィルム（ｈａｚｅ  ｆｉｌｍ）であってもよい。
【００６８】
前記ヘイズフィルムは、前述したオプティカルヘイズの特性を有しているフィルムとして、本発明の実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイはヘイズフィルムであってもよく、前記ヘイズフィルムを光電素子に付着して使用することで、ヘイズフィルムを通過する光の透過率及び拡散透過率を制御して光電素子の光効率を増進させることができる。
【００６９】
また、ナノワイヤー集合体１１０は粘着基板（図示せず）に付着して分離可能である。
【００７０】
例えば、粘着テープのような粘着性基板を用いてナノワイヤー集合体１１０を形成するために使用したベース基板１２０からナノワイヤー集合体１１０を分離することができる。
【００７１】
また、分離したナノワイヤー集合体１１０は、光電素子に付着してヘイズフィルムとして使用してもよい。
【００７２】
そのために、本発明の他の実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイ１００は、ナノワイヤー集合体１１０を支持するベース基板１２０をさらに含み得る。
【００７３】
実施形態によりベース基板１２０はアルミニウム材質であってもよく、少なくとも１つ以上のナノワイヤー１１１はアルミナ材質であってもよいが、ベース基板１２０及びナノワイヤー１１１は前述した材質に限定されることなく、製造方法に応じて様々な材質で形成され得る。
【００７４】
また、少なくとも１つ以上のナノワイヤー１１１は誘電体物質であってもよく、例えば、二酸化チタン（ＴｉＯ２）であってもよく、これに限定されずに適用アプリケーションに応じて光に対する透過及び拡散可能な物質であれば使用可能である。
【００７５】
また、ナノワイヤー集合体１１０の高さは１００ｎｍ〜３０μｍであってもよく、ナノワイヤー集合体１１０の稜線間の間隔は１μｍ〜７０μｍであってもよい。
【００７６】
少なくとも１つ以上のナノワイヤー１１１はアルミナ材質であってもよく、１つ以上のナノワイヤー１１１のそれぞれの長さは１００ｎｍ〜５０μｍであってもよい。
【００７７】
また、少なくとも１つ以上のナノワイヤー１１１のそれぞれの太さは１０ｎｍ〜７０ｎｍであってもよく、少なくとも１つ以上のナノワイヤー１１１のそれぞれの一端の間の間隔は５００ｎｍ以下であってもよい。
【００７８】
また、実施形態により少なくとも１つ以上のナノワイヤー１１１は、長さ方向に三角形の断面を有する三角柱の形状であってもよく、その製造方法によって様々な形状を有し得る。以下、図２を参照して前述したナノワイヤーバンドルアレイのモルホロジーが形成される過程を詳細に説明する。
【００７９】
図２は、本発明の実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイのモルホロジーが形成される過程を説明するための図である。
【００８０】
図２を参照すると、本発明の実施形態に係るナノワイヤー集合体は一端から他端に行くほど幅が次第に減少するモルホロジーを含む。
【００８１】
本発明の実施形態に係るナノワイヤー集合体は、ベース基板に対して２次にわたる陽極酸化を通じて整列した少なくとも１つ以上のナノワイヤーを形成した後（図２（ａ）参考）、整列した少なくとも１つ以上のナノワイヤーに対するポア（ｐｏｒｅ）を拡張させた後（図２（ｂ）参考）、ポアが拡張して整列された少なくとも１つ以上のナノワイヤーに対する自己凝集制御により一端から他端に行くほど幅が次第に減少するモルホロジーを形成することができる。
【００８２】
図２に示すように、ナノワイヤー集合体は、ベース基板に対して２次にわたる陽極酸化を通じて整列した少なくとも１つ以上のナノワイヤーを形成しているものと図示されているが、少なくとも１つ以上のナノワイヤーは整列されない不規則的な配置構造を有してもよい。
【００８３】
図２（ｃ）に示すように、前記モルホロジーは、少なくとも１つ以上のナノワイヤーのいずれか１つと、他のナノワイヤーとの間に存在する毛細管力による自己凝集を通じて形成され得る。
【００８４】
例えば、垂直形成された少なくとも１つ以上のナノワイヤー間に液体が存在する場合、液体分子の凝集力（ｃｏｈｅｓｉｖｅ  ｆｏｒｃｅ）と、液体及び毛細管壁の間の付着力（ａｄｈｅｓｉｖｅ  ｆｏｒｃｅ）が互いに相互作用することで発生する毛細管力により自己凝集の現象が発生することがある。
【００８５】
より詳細に、本発明の実施形態によるモルホロジーは、整列した少なくとも１つ以上のナノワイヤーの間で流体の表面張力によって誘導された毛細管力が作用し、少なくとも１つ以上のナノワイヤーのうち一部が互いに対向するよう曲がりながら凝集して形成され得る。
【００８６】
図３Ａ及び図３Ｂは、本発明の実施形態に係る整列した少なくとも１つ以上のナノワイヤー及びナノワイヤー集合体に対する走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）のイメージを示す図である。
【００８７】
図３Ａを参照すると、図２を参照して説明したように、本発明の実施形態に係るモルホロジーが形成される前の整列した少なくとも１つ以上のナノワイヤーが図示され、図３Ｂを参照すると、整列した少なくとも１つ以上のナノワイヤーのいずれか１つと、他のナノワイヤーとの間に存在する毛細管力によって自己凝集して形成されたモルホロジーを確認することができる。
【００８８】
図４は、本発明の実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイの製造方法を示すフローチャートである。
【００８９】
図４を参照すると、本発明の実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイの製造方法はステップＳ４１０において、ベース基板に電解研磨を実施する。
【００９０】
ステップＳ４２０において、ベース基板に対して第１陽極酸化を行う。
【００９１】
その後、ステップＳ４３０において、第１陽極酸化されたベース基板に対する湿式エッチングを実施する。
【００９２】
ステップＳ４４０において、湿式エッチングされたベース基板に対して第２陽極酸化して整列した少なくとも１つ以上のナノワイヤーを形成する。
【００９３】
前記ステップＳ４２０から前記ステップＳ４４０で、２回の陽極酸化を経て整列した少なくとも１つ以上のナノワイヤーを形成できるが、実施形態によって１回の陽極酸化を経て整列されない少なくとも１つ以上のナノワイヤーを形成することもできる。
【００９４】
その後、ステップＳ４５０において、整列した少なくとも１つ以上のナノワイヤーに対するポアを拡張させる。
【００９５】
ステップＳ４６０において、ポアが拡張して整列された少なくとも１つ以上のナノワイヤーに対する自己凝集制御により、一端から他端に行くほど幅が次第に減少するモルホロジーを有するナノワイヤー集合体を形成する。
【００９６】
実施形態により前記ステップＳ４６０は、前記ポアが拡張して整列された少なくとも１つ以上のナノワイヤー間の流体の表面張力によって誘導された毛細管力に応じて、少なくとも１つ以上のナノワイヤーのうち一部が互いに対向するよう曲がりながら凝集して形成された前記モルホロジーを形成するステップであり得る。
【００９７】
以下、図５Ａ〜図５Ｆを参照して本発明の実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイの製造方法をより具体的に説明する。
【００９８】
図５Ａ〜図５Ｆは、本発明の実施形態に係るアルミナ材質のナノワイヤーバンドルアレイの製造方法に対する模式図である。
【００９９】
以下で説明する図５Ａ〜図５Ｆに図示されたナノワイヤーバンドルアレイの製造方法において、ベース基板及び少なくとも１つ以上のナノワイヤーの材質をアルミニウム及びアルミナ（ａｌｕｍｉｎａ）に限定して説明することにする。
【０１００】
しかし、ベース基板及び少なくとも１つ以上のナノワイヤー材は、アルミニウム及びアルミナに限定することなく、前記ベース基板と少なくとも１つ以上のナノワイヤーは他の材質であってもよい。例えば、前記少なくとも１つ以上のナノワイヤーは、前記ベース基板の材質と異なる酸化物であってもよい。
【０１０１】
図５Ａを参照すると、本発明の実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイの製造方法は、アルミニウム材質で構成されたベース基板２１０を過塩素酸及びエタノールを混合した混合溶液２２０に浸して電解研磨を実施する。
【０１０２】
これを介して過塩素酸及びエタノールの混合溶液２２０を用いてベース基板２１０を電解研磨することで、ベース基板２１０上に前処理された平たい（ｓｍｏｏｔｈ）表面を取得できる。
【０１０３】
過塩素酸及びエタノールの混合溶液２２０は、様々な比率で混合して製造されることができ、過塩素酸及びエタノールの体積比は１：４であることが好ましい。
【０１０４】
また、前記アルミニウム材質のベース基板２１０は純度９９．９９％であることが好ましい。
【０１０５】
本発明の実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイの製造方法は、過塩素酸及びエタノールの混合溶液２２０にベース基板２１０を浸した状態で１５Ｖ〜２５Ｖの電圧を印加する。
【０１０６】
前記電圧の印加時間は３分〜１０分であってもよい。３分未満の印加時間の場合、ベース基板２１０の表面は充分平坦ではなく、１０分超過の印加時間の場合はベース基板２１０の表面は過処理されて不均一の表面になる。
【０１０７】
図５Ｂを参照すると、本発明の実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイの製造方法は、図５Ａに示すベース基板２１０に対して第１陽極酸化を実施する。
【０１０８】
例えば、本発明の実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイの製造方法は、図５Ａが実行されたベース基板２１０に陽電極を接続して、白金（Ｐｔ）材の電極基板２３０に陰電極を接続した状態で電解液であるシュウ酸溶液２４０に浸した後、所定の大きさの電圧を印加してベース基板２１０を第１陽極酸化させ得る。
【０１０９】
シュウ酸溶液２４０は０．３Ｍ濃度のシュウ酸溶液であることが好ましく、ベース基板２１０と電極基板２３０に印加される電圧は３５Ｖ〜４５Ｖであることが好ましく、より好ましくは、４０Ｖである。
【０１１０】
また、シュウ酸溶液２４０の温度に応じてベース基板２１０に生成される陽極酸化アルミニウム２５０（Ａｎｏｄｉｃ  Ａｌｕｍｉｎｕｍ  Ｏｘｉｄｅ：ＡＡＯ）の成長速度、気孔の大きさ、及び均一度は変化するため、シュウ酸溶液２４０は０℃〜１５℃の温度に設定することが好ましい。
【０１１１】
シュウ酸溶液２４０の温度が上記した温度範囲内にある場合、陽極酸化アルミニウム２５０の均一度が最も安定的である。また、陽極酸化の実施時間は６時間〜３０時間程度が好ましい。
【０１１２】
図５Ｂに示すように、前述した過程を経てベース基板２１０の表面には六角形配列（ｈｅｘａｇｏｎａｌ  ａｒｒａｙ）の９０ｎｍ〜１１０ｎｍの間隔を有するポアを有する陽極酸化アルミニウム２５０（ＡＡＯ）が形成される。
【０１１３】
図５Ｃを参照すると、本発明の実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイの製造方法は図５Ｂにおける第１陽極酸化されたベース基板２１０に対する湿式エッチングを実施する。
【０１１４】
例えば、クロム酸とリン酸の混合溶液であるエッチング溶液２６０を備えた後、エッチング溶液２６０に選択された時間の間でベース基板２１０を浸してベース基板２１０をエッチングする。
【０１１５】
エッチング溶液２６０は様々な比率で製造されるが、好ましくは、１．８％のクロム酸と６％のリン酸を混合することが好ましい。
【０１１６】
また、エッチング溶液２６０は７０℃〜８０℃の温度に設定されることが好ましく、ベース基板２１０のエッチング時間は３時間〜５時間が好ましい。
【０１１７】
図５Ｃに示すように、ベース基板２１０の表面には陽極酸化アルミニウム２５０（ＡＡＯ）が除去され、六角形配列の均一な間隔の凹んだ溝が存在する。
【０１１８】
図５Ｄを参照すると、本発明の実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイの製造方法は、図５Ｃで湿式エッチングされたベース基板２１０に対して第２陽極酸化して整列された少なくとも１つ以上のナノワイヤーを形成する。
【０１１９】
例えば、湿式エッチングを経たベース基板２１０に陽電極を接続して白金（Ｐｔ）材質の電極基板２３０に陰電極を接続した状態で電解液のシュウ酸溶液２４０に浸した後、所定の大きさの電圧を印加してベース基板２１０を第２陽極酸化することができる。
【０１２０】
図５Ｄにおける第２陽極酸化のプロセスの条件は、図５Ｂにおける第１陽極酸化のプロセスの条件と同一であり、陽極酸化の実施時間を相違に調整してベース基板２１０の表面上に形成される陽極酸化アルミニウム２５０のナノワイヤーの長さを調整することができる。
【０１２１】
例えば、図５Ｂにおける第１陽極酸化プロセスの条件と同じ環境下で陽極酸化の実施時間を１分〜１０時間の範囲内に調整する場合、陽極酸化アルミニウム２５０のナノワイヤーの長さを１００ｎｍ〜５０μｍまで調整することができる。
【０１２２】
より詳しくは、シュウ酸溶液２４０の温度が１０℃である場合、１時間に５μｍの長さでアルミニウムナノワイヤーの長さが成長するため、時間による成長の長さ比率を考慮して適切に陽極酸化の実施時間を調整することができる。
【０１２３】
図５Ｄに示すように、ベース基板２１０の表面には六角形整列した陽極酸化アルミニウム２５０のナノワイヤーが形成される。
【０１２４】
図５Ｅを参照すると、本発明の実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイの製造方法は、図５Ｄで整列した少なくとも１つ以上の陽極酸化アルミニウム２５０のナノワイヤーに対するポアを拡張させる。
【０１２５】
例えば、図５Ｅは、陽極酸化アルミニウム２５０のナノワイヤーのポアの大きさを均一に広げるステップであり、図５Ｄの第２陽極酸化プロセスを経たベース基板２１０をリン酸溶液２７０に浸して、ポアの拡張された陽極酸化アルミニウム２８０のナノワイヤーを形成することができる。
【０１２６】
リン酸溶液２７０は５重量％濃度のリン酸溶液であることが好ましく、リン酸溶液２７０は２５℃〜４５℃の温度で設定されることが好ましい。
【０１２７】
また、図５Ｅにおいて、リン酸溶液２７０にベース基板２１０を浸す時間は１５分〜６０分が好ましく、リン酸溶液２７０の温度を４０℃〜４５℃の範囲内の温度で設定する場合、リン酸溶液２７０にベース基板２１０を浸す時間を１８分〜２４分に短縮させることができる。
【０１２８】
実施形態によって、リン酸溶液２７０にベース基板２１０を浸した状態でリン酸溶液２７０を撹はんさせてリン酸溶液２７０を均一に混合すれば、より効率よくポアを拡張させることができる。この場合、撹はんする速度は３００ｒｐｍ〜８００ｒｐｍの範囲内の速度が好ましい。
【０１２９】
図５Ｆを参照すると、本発明の実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイの製造方法は、モルホロジーを有するナノワイヤー集合体を形成することができる。
【０１３０】
例えば、前記ポアが拡張して整列された少なくとも１つ以上の陽極酸化アルミニウムのナノワイヤーに対する自己凝集制御により、一端から他端に行くほど幅が次第に減少するモルホロジーを有するナノワイヤー集合体を形成し得る。
【０１３１】
実施形態によりポアが拡張して整列された少なくとも１つ以上の陽極酸化アルミニウムのナノワイヤー間の流体の表面張力によって誘導された毛細管力により、前記少なくとも１つ以上のナノワイヤーのうち一部が互いに対向するよう曲がりながら凝集して形成されたモルホロジーを形成することができる。
【０１３２】
より具体的に、前述した図５Ｆに示す過程は、ベース基板２１０を洗浄及び乾燥プロセスを通じて行われてもよい。洗浄工程に用いられる洗浄液は、水、エタノール、メタノール、イソプロパノール、及び超臨界流体（ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌ  ｆｌｕｉｄ）から構成されたグループで少なくとも１つ以上選択されたものであってもよい。
【０１３３】
例えば、図５Ｅに示すポアが拡張された陽極酸化アルミニウム２８０のナノワイヤーは、洗浄及び乾燥プロセスを通じて陽極酸化アルミニウム２８０のナノワイヤーの間に存在する液体の毛細管力によって自己凝集の現象が発生し、一端から他端に行くほど幅が次第に減少するモルホロジーを有するナノワイヤー集合体３１０を形成することができる。
【０１３４】
この場合、前記少なくとも１つ以上の陽極酸化アルミニウムのナノワイヤーのうち一部が互いに対向するよう曲がりながら凝集して前記モルホロジーを形成することができる。
【０１３５】
また、洗浄工程に用いられる洗浄液を水の代わりにエタノール、メタノール又はイソプロパノールに変更すれば、それぞれの毛細管力が異なることで凝集力が変わり、結果的に陽極酸化アルミニウム２８０のナノワイヤーの構造を変化させ得る。
【０１３６】
例えば、表面張力がほとんどない超臨界流体を洗浄液として使用する場合、均一な構造を有する陽極酸化アルミニウム２８０のナノワイヤーの構造を製造することができる。
【０１３７】
陽極酸化アルミニウム２８０のナノワイヤー又はナノワイヤー集合体３１０に対する構造変化は、ノワイヤーバンドルアレイ３００の光学的特性を変更させることができる。
【０１３８】
実施形態によって、本実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイの製造方法は、製造完了されたナノワイヤーバンドルアレイ３００の表面上に金属を蒸着させるステップをさらに含んでもよい。
【０１３９】
前記金属は、設計者の意図に応じて変更可能である。例えば、金、銀、チタニウム、白金、酸化チタニウム、及び窒化チタニウムで構成されたグループから少なくとも１つ以上が選択されたものであってもよい。
【０１４０】
前述した過程を通じて製造された本発明の実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイは、光電素子の光学及び化学的特性を変化させて様々な応用分野に活用可能である。
【０１４１】
図６Ａ〜図６Ｄは、本発明の実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイの製造方法におけるポア拡張のためのエッチング時間に応じて形成される少なくとも１つ以上のナノワイヤーの自己凝集して形成されるモルホロジーを説明するために示す走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）のイメージを示す図である。
【０１４２】
より詳しくは、図６Ａはポア拡張のためのエッチング時間が４３分であり、図６Ｂは前記エッチング時間が４４分であり、図６Ｃは前記エッチング時間が４５分であり、図６Ｄは前記エッチング時間が４６分である場合を示す図である。
【０１４３】
図６Ａ〜図６Ｄを参照すると、エッチング溶液であるリン酸溶液にベース基板を浸しておくポアを拡張するためのエッチング時間が４３分〜４６分に応じて、陽極酸化アルミニウムのナノワイヤーがそれぞれ異なる厚さと自己凝集して形成されるそれぞれ異なるモルホロジーを確認することができる。
【０１４４】
図６Ａに示すイメージを参照すると、図６Ｂ〜図６Ｄ（４４分〜４６分）に比べて比較的に短いエッチング時間（４３分）の間のポア拡張するためのエッチング処理を行う場合、強い引張強度を有する相対的に厚いナノワイヤー集合体から構成されるモルホロジーを確認することができる。
【０１４５】
図６Ａの場合、低いパッキング密度（ｌｏｗｅｒ  ｐａｃｋｉｎｇ  ｄｅｎｓｉｔｙ）及び小さいクラスタサイズ（ｓｍａｌｌｅｒ  ｃｌｕｓｔｅｒ  ｓｉｚｅ）を有する、部分凝集したナノワイヤーを有するナノワイヤー集合体を含むモルホロジーが形成されている。
【０１４６】
また、図６Ａに示すように、明るいホワイトの複数のナノリッジ及びブラック領域の複数のナノボイドを含むモルホロジーが形成されていることが確認された。
【０１４７】
一方、図６Ｄに示すイメージを参照すると、図６Ａ〜図６Ｃ（４３分〜４５分）に比べて相対的に長いエッチング時間（４６分）の間にポア拡張するためのエッチング処理を行う場合、高縦横比（ｌａｒｇｅｒ  ａｓｐｅｃｔ  ｒａｔｉｏ）及び機械的柔軟性（ｅｎｌａｒｇｅｄ  ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙ）を有するモルホロジーが形成されている。
【０１４８】
前記機械的柔軟性はナノワイヤーをさらに密集するようにし、結果的に、より薄いナノワイヤーは厚いナノワイヤーと比較して相対的に高いパッキング密度、より大きいクラスタサイズ、さらに少ない数のナノリッジ及びナノワイヤーを有し、相対的によりもつれた（ｅｎｔａｎｇｌｅｄ）ナノワイヤー集合体を含むモルホロジーが形成された。
【０１４９】
前記モルホロジーの差異は、ヘイズフィルムの光学特性に影響を及ぼす。本発明の実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイは、前述したモルホロジーの制御によりヘイズフィルムの光学特性を制御することができる。
【０１５０】
また、本発明の実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイは、光の透過及び拡散を制御して光電素子の光効率を増進させるヘイズフィルムである。
【０１５１】
前記ヘイズフィルムは、前述したオプティカルヘイズの特性を有するフィルムとして、本発明の実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイはヘイズフィルムであってもよく、前記ヘイズフィルムを光電素子に付着して使用することで、ヘイズフィルムを通過する光の透過率及び拡散透過率を制御して光電素子の光効率を増進させることができる。
【０１５２】
また、本発明の実施形態に係るナノワイヤー集合体１１０は、粘着基板（図示せず）に付着して分離可能である。
【０１５３】
例えば、粘着テープのような粘着性基板を用いてナノワイヤー集合体を形成するために使用したベース基板からナノワイヤー集合体を分離することができる。前記分離したナノワイヤー集合体は、光電素子に付着してヘイズフィルムとして使用してもよい。
【０１５４】
前述した本発明の実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイをヘイズフィルムとして使用し、光電素子に付着して使用する実施形態は以下で詳細に説明することにする。
【０１５５】
図７Ａ〜図７Ｄは、本発明の実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイが適用されたヘイズフィルムを通じてプリンティングイメージを撮影する模式図と、撮影されたイメージを示す図である。
【０１５６】
本発明の実施形態によって、ナノワイヤーバンドルアレイをヘイズフィルムとして活用することができ、有機太陽電池（Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ：ＯＰＶ）のような光電素子の表面上に付着し得る。
【０１５７】
例えば、スコッチテープのような粘着性テープを用いてアルミニウム基板のようなベース基板からアルミナナノワイヤー集合体を分離して光電素子の表面に付着し得る。
【０１５８】
図７Ａは、本発明の実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイが適用されたヘイズフィルムを通じてプリンティングイメージを撮影するための模式図であり、図７Ａを参照すると、プリンティングイメージ上に選択された距離間隔（ｄ）に離隔させて本発明の実施形態に係るヘイズフィルムを配置させる。
【０１５９】
図７Ｂは、プリンティングイメージとヘイズフィルムが互いに接触した場合を示す図であり、図７Ｃは、プリンティングイメージとヘイズフィルムとの間の距離間隔（ｄ）が１．５ｃｍである場合を示す図であり、図７Ｄは、プリンティングイメージとヘイズフィルムとの間の距離間隔（ｄ）が３．０ｃｍである場合を示す図である。
【０１６０】
図７Ｂ〜図７Ｄを参照すると、図７Ｂに示すように、プリンティングイメージにヘイズフィルムを接触させる場合（ｄ＝０、ｃｏｎｔａｃｔ）、鮮明なプリンティングイメージを観察することができた。すなわち、高い光透明度を有するヘイズフィルムを実現することができた。
【０１６１】
一方、ヘイズフィルムをプリンティングイメージから選択された距離間隔が大きくなるほど、ヘイズフィルムに入射して透過する光が散乱することで、不鮮明に撮影されたプリンティングイメージが観察された。
【０１６２】
図８Ａ及び図８Ｂは、本発明の実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイが適用されたヘイズフィルムの透過散乱の特性を評価するための実験の模式図及び実験で撮影されたイメージを示す図である。
【０１６３】
より詳しくは、図８Ａを参照すると、図７Ｂ〜７Ｄで観察した光の散乱を視覚化するために、レーザを用いて本発明の実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイが適用されたヘイズフィルムにレーザ光を透過させ、ヘイズフィルムを透過した光がスクリーンに拡散して照射されたイメージをカメラを用いて撮影したものである。
【０１６４】
具体的に、５３２ｎｍ波長を有する緑色レーザを用いて４３分間のポア拡張をするためのエッチング時間を経て製造されたナノワイヤーバンドルアレイを含んでいるヘイズフィルムにレーザ光を透過させて、ヘイズフィルムを透過した光がヘイズフィルムから２０ｃｍ離隔した白色スクリーンに拡散して照射された場合を示す図である。
【０１６５】
図８Ｂを参照すると、矢印のように表示された領域がヘイズフィルムを示す。図８Ｂに示すように、前記レーザビームはヘイズフィルムを通過した後、スクリーン上で高度散乱及び拡散されることを確認できた。
【０１６６】
図９Ａ〜図９Ｃは、本発明の実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイが適用されたヘイズフィルムの総透過率、拡散透過率、及びヘイズ特性をそれぞれ示すグラフである。
【０１６７】
より詳細に、図９Ａ〜図９Ｃは、それぞれ異なるヘイズ値を有する本発明の実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイが適用されたヘイズフィルムを備えて照射光の波長による透過率を測定したグラフである。
【０１６８】
前述したように、総透過率に対する拡散透過率が占める比率をヘイズという。
【０１６９】
図９Ａ〜図９Ｃに表示されたＨａｚｅＡ〜ＨａｚｅＤは、本発明の実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイを製造する過程のうち、ポア拡張のためのエッチング時間がそれぞれ４３分、４４分、４５分、及び４６分で実施した場合であって、図９Ａを参照すると、本発明の実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイが適用されたヘイズフィルムはそれぞれの場合において８５％〜９６％の高い総透過率を示す。
【０１７０】
また、図９Ｂは、本発明の一実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイが適用されたヘイズフィルムの拡散透過率の特性を示すグラフであり、図９Ｂを参照すると、ヘイズフィルムは３５％〜８５％の高い拡散透過率を示す。
【０１７１】
図９Ｃは、本発明の実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイが適用されたヘイズフィルムのヘイズ特性を示すグラフであり、図９Ｃを参照すると、前記ヘイズフィルムは３５％〜９９％の高いヘイズ値を示す。
【０１７２】
前記拡散透過率の特性及びヘイズ特性は前述したように、上記の様々な工程条件を調整することにより調整可能である。
【０１７３】
図１０は、本発明の実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイが適用されたヘイズフィルムを付着した有機太陽電池の光学特性を評価するための模式図であり、図１１Ａ〜図１１Ｃは、図１０の模式図における有機太陽電池の光学特性に対するグラフを示す図である。
【０１７４】
より詳細に、図１１Ａは、本発明の実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイが適用されたヘイズフィルムが付着したり付着していない有機太陽電池の吸収スペクトルを示すグラフであり、図１１Ｂは、前記ヘイズフィルムが付着したり付着していない有機太陽電池の電流密度−電圧（Ｊ−Ｖ）の特性を示すグラフであり、図１１Ｃは、前記ヘイズフィルムが付着したり付着していない有機太陽電池のＥＱＥ（Ｅｘｔｅｒｎａｌ  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ：外部量子効率）のスペクトルを示すグラフである。
【０１７５】
図１０を参照すると、有機太陽電池の構成のうち最上段に配置するグラス（ｇｌａｓｓ）の表面上に本発明の実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイが適用されたヘイズフィルムを付着した。
【０１７６】
図１１Ａ〜図１１Ｃに表示されたＨａｚｅＡ〜ＨａｚｅＣは、本発明の実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイを製造する過程のうち、ポア拡張するためのエッチング時間がそれぞれ４３分、４４分、及び４５分で実施した場合である。
【０１７７】
図１１Ａを参照すると、本発明の実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイが適用されたヘイズフィルムが付着した有機太陽電池の吸収スペクトルは、ヘイズフィルムが付着していない有機太陽電池に比べて吸収スペクトルの変動が著しく減少している。
【０１７８】
また、図１１Ａに示すように、吸収スペクトルの谷（ｖａｌｌｅｙ）での吸収が増加された。本発明の実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイが適用されたヘイズフィルムを通じて有機太陽電池の光吸収力を向上させることができた。
【０１７９】
より詳しくは、本発明の実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイが適用されたヘイズフィルムに含まれたナノワイヤーバンドルアレイは、複数のナノボイド及び複数のナノリッジを含んでいるため、ヘイズフィルムを透過する光が高い散乱を行い、結局、入射した光の光経路は長くなる。
【０１８０】
これによって、有機太陽電池の活性層における光吸収特性も本発明の実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイが適用されたヘイズフィルムによって強化される。
【０１８１】
また、部分自己凝集されたナノワイヤーバンドルアレイが適用されたヘイズフィルムの場合、相対的に密集した自己凝集されたナノワイヤーバンドルアレイを含むヘイズフィルムよりも散乱センターが強化されることで、相対的に高い拡散透過率を示すだけではなく、相対的に高いオプティカルヘイズ値を見せている。
【０１８２】
例えば、図１１Ａに示すように、相対的に高いオプティカルヘイズ値を有するヘイズフィルムは、有機太陽電池に対する光吸収特性を効率よく促進する傾向があることが確認される。
【０１８３】
本実施形態で有機太陽電池の構造及び材料特性は、ヘイズフィルムのヘイズ値を除いては同一であるため、凝集度の低いヘイズフィルムが高いヘイズ値を有し、ヘイズフィルムを透過する光の光経路の長さを延長することができる。
【０１８４】
図１１Ｂを参照すると、本発明の実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイが適用されたヘイズフィルムを付着した有機太陽電池の電流密度−電圧値がヘイズフィルムが付着していない有機太陽電池の電流密度−電圧値よりも低くなり、本発明の実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイが適用されたヘイズフィルムを有機太陽電池に付着して使用した場合が光電変換の効率がさらに高いことを確認することができる。
【０１８５】
図１１Ｃを参照すると、本発明の実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイが適用されたヘイズフィルムを付着した有機太陽電池のＥＱＥ値が、ヘイズフィルムの付着していない有機太陽電池のＥＱＥ値よりも高く、これによってヘイズフィルムを有機太陽電池に付着して使用した場合が外部量子の効率がより優れることを確認することができる。
【０１８６】
図１２は、本発明の実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイが適用されたヘイズフィルムを付着した有機太陽電池のグラス基板における拡散透過した光の伝搬方向（ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ  ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）を定量的に照射するための実験装置の模式図であり、図１３Ａ〜図１３Ｃは、図１２における有機太陽電池のグラス基板を拡散及び透過する光特性に対するグラフを示す図である。
【０１８７】
より詳細に、図１３Ａは、本発明の実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイが適用されたヘイズフィルムを付着したり付着していない有機太陽電池のグラス基板を拡散及び透過する光の角度分布を示すグラフであり、図１３Ｂは、前記ヘイズフィルムが付着したり付着していない有機太陽電池のグラス基板を拡散及び透過する光の波長による反射率特性を測定した結果を示すグラフであり、図１３Ｃは、前記ヘイズフィルムが付着したり付着していない有機太陽電池のグラス基板を拡散及び透過する光の波長による反射率の特性をシミュレーション（ＦＤＴＤ  ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ）した結果を示すグラフである。
【０１８８】
図１２を参照すると、回転アームに固定された光検出器を使用し、５３２ｎｍの緑色レーザビームを本発明の実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイが適用されたヘイズフィルムを付着した半円筒プリズム（ｈｅｍｉ−ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ  ｐｒｉｓｍ）に照射した。
【０１８９】
図１２に示すように、有機太陽電池の上段に配置されたグラス及び有機太陽電池の活性層における透過光の伝搬方向を定量的に把握するためのものであって、前記ヘイズフィルムを通じて透過したレーザビームの角度分布を測定することが可能である。
【０１９０】
図１３Ａを参照すると、図１２に示す本発明の実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイが適用されたヘイズフィルムを付着した有機太陽電池のグラス基板を拡散及び透過する光の角度分布を測定した結果、本発明の実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイの適用されたヘイズフィルムが付着した有機太陽電池のグラス基板が、前記ヘイズフィルムの付着していない有機太陽電池のグラス基板よりも相対的に大きい角度で光が拡散及び透過することが確認できた。
【０１９１】
すなわち、本発明の実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイが適用されたヘイズフィルムは、有機太陽電池の活性層に入射される光の光経路の長さを延長させ得る。
【０１９２】
図１３Ｂ及び図１３Ｃを参照すると、図１２に示す本発明の実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイが適用されたヘイズフィルムを付着した有機太陽電池で光吸収が高いことが確認できる。
【０１９３】
より詳しくは、図１３Ｃに示すように、本発明の実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイが適用されたヘイズフィルムが付着していない領域への垂直方向の単一入射光と、本発明の実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイが適用されたヘイズフィルムを付着した領域に入射されて所定の角度を有する散乱された光によるシミュレーションの結果、図１３Ｂに示すように、本発明の実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイが適用されたヘイズフィルムの付着された有機太陽電池で光吸収が高いことが確認できた。
【０１９４】
図１４Ａ及び図１４Ｂは、本発明の実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイを用いた光電素子に適用された例を示す図である。
【０１９５】
本発明の実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイは、光の透過及び拡散を制御して光電素子、光熱素子、及び光学素子のうち少なくとも１つ以上の効率を向上させることができる。
【０１９６】
図１４Ａを参照すると、図１Ａ及び図１Ｂに示す本発明の実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイのナノワイヤー集合体１１０は、粘着基板１３０に付着して分離することができる。
【０１９７】
例えば、ナノワイヤー集合体１１０は、粘着テープのような粘着基板１３０を用いてナノワイヤー集合体１１０を形成するために使用したベース基板１２０からナノワイヤー集合体１１０を分離することができる。
【０１９８】
粘着基板１３０に付着したナノワイヤー集合体１１０から構成されたナノワイヤーバンドルアレイは、グラス（ｇｌａｓｓ）、光電素子、光熱素子、及び光学素子１４０に応用し得る。
【０１９９】
また、実施形態に応じて、図１４Ｂに示すように、ナノワイヤーバンドルアレイは、ナノワイヤー集合体１１０及びナノワイヤー集合体１１０を支持するベース基板１２０を含んでもよく、グラス、光電素子、光熱素子、及び光学素子に応用され、光の透過及び拡散を制御することができる。
【０２００】
前述したように、本発明の実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイが適用されたヘイズフィルムによると、光電素子の光入射面にヘイズフィルムをコーティングして反射を低減させ、光活性層への入射角を大きくして光経路の増加及びこれによる光吸収率及び効率増大をもたらすだけではなく、未活用波長領域の太陽光波長を変換させるためのスペクトル変換層の変換効率の向上にも活用され得る。
【０２０１】
また、本発明の実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイが適用されたヘイズフィルムによると、ＬＥＤのような発光素子の表面にヘイズフィルムをコーティングすることによって、活性層で発生した光が全反射によって外部抽出が妨害されることを改善して光抽出効率を増加させると共に、付加的に活性層に戻る光が再び吸収されて熱エネルギーに変化することを防止することで、熱発生による素子の性能低下を予防することができる。
【０２０２】
前述した本発明の実施形態に係るナノワイヤーバンドルアレイが適用されたヘイズフィルムによると、指紋防止特性を有することでコンピュータディスプレイ、ナビゲーション、スマートフォンなどに用いられるタッチ型ディスプレイ、博物館や美術館のガラスなど様々に活用され得る。
【０２０３】
上述したように本発明は、たとえ限定された実施形態と図面に基づいて説明したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、本発明が属する分野で通常の知識を有する者であれば、このような記載から様々な修正及び変形が可能である。
【０２０４】
したがって、本発明の範囲は説明された実施形態に限って定められることなく、後述する特許請求の範囲のみならず、該特許請求の範囲と均等なものなどによって定められなければならない。
【図１Ａ】
0006351644.tif 000002
【図１Ｂ】
0006351644.tif 000003
【図２】
0006351644.tif 000004
【図３Ａ】
0006351644.tif 000005
【図３Ｂ】
0006351644.tif 000006
【図４】
0006351644.tif 000007
【図５Ａ】
0006351644.tif 000008
【図５Ｂ】
0006351644.tif 000009
【図５Ｃ】
0006351644.tif 000010
【図５Ｄ】
0006351644.tif 000011
【図５Ｅ】
0006351644.tif 000012
【図５Ｆ】
0006351644.tif 000013
【図６Ａ】
0006351644.tif 000014
【図６Ｂ】
0006351644.tif 000015
【図６Ｃ】
0006351644.tif 000016
【図６Ｄ】
0006351644.tif 000017
【図７Ａ】
0006351644.tif 000018
【図７Ｂ】
0006351644.tif 000019
【図７Ｃ】
0006351644.tif 000020
【図７Ｄ】
0006351644.tif 000021
【図８Ａ】
0006351644.tif 000022
【図８Ｂ】
0006351644.tif 000023
【図９Ａ】
0006351644.tif 000024
【図９Ｂ】
0006351644.tif 000025
【図９Ｃ】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
0006351644.tif 000030
【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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