본 연구에서는 미세구조물 제작기술에 대한 소개와 응용기술로의 적용을 통해 향후 다양한 응용분야로의 적용가능성을 검증하였다. 미세구조물 제작기술로는 나노필라구조물 제작기술과 표면 나노구조화된 간극이 없는 마이크로렌즈 어레이 제작기술에 대해 서술하였으며, 알루미늄 양극산화공정을 적용하여 각각에 대한 공정 최적화와 공정 확립 및 제안된 공정기술을 소개하였다. 나노필라구조물 제작은 알루미늄 양극산화공정을 통해 제작된 다공성 알루미나를 성형공정에 적용하여 이루어지며, 광 투과특성 향상을 위한 크기조건 도출을 목표로 진행하였다. 이를 위해서는 다공성 나노구조물의 균일성 확보와 크기제어기술이 요구되었으며, 알루미늄 양극산화공정에 대한 전류모니터링 방법 적용을 통해 다중포어 생성 방지와 깊이제어 방법을 제안하였다. 공정을 통해 확인되는 전류그래프는 다공성 나노구조의 성장 특성을 함축하고 있으며 구간별 특성분석과 전하량에 따른 성장량과의 상관관계를 접목시킴으로써 균일성이 확보된 단일 기공구조 제작 및 실시간 깊이제어가 가능한 공정기술을 확립하게 되었다. 또한 전산해석을 통한 시스템설계와 균일한 전기장 분포를 위해 고안된 전류분배 그리드 설계를 통해 시스템의 안정화를 구축하였다. 이와 같이 고도화된 공정기술을 적용하여 다양한 크기조건을 갖는 나노필라구조물을 성형을 통한 제작하였다. 최대 광 투과특성을 나타내는 크기조건 도출을 위해 이론식을 도입하였고 이를 바탕으로 70nm~150nm범위의 구조물간 중심거리를 제작하였다. 크기에 따른 분석 결과 구조물의 직경 및 높이가 증가됨에 따라 광 투과특성이 감소되는 현상을 확인하였으며, 구조물간 중심거리와 종횡비에 따른 광 투과율과의 관계 분석을 통해 90~100nm의 구조물간 중심거리와 0.9~1.3의 종횡비를 갖는 나노필라구조물에서 최대 광 투과특성을 나타냄을 확인하였다. 미세구조물 제작기술에서는 다공성 나노구조의 성장특성을 기반으로 한 전기장 집중유도 방식 알루미늄 양극산화법을 제안하였다. 제안된 공정은 패턴된 절연구조물에 의한 전기장 집중현상 유도와 국부적 개방영역에서의 전류밀도차이를 이용하여 나노-마이크로 복합구조물을 제작하는 원리를 갖고 있다. 다공성 나노구조는 인가된 전류밀도의 크기에 의존하여 성장률이 결정되며 표면에 형성된 전류밀도 프로파일과 유사한 형상의 알루미나 바닥형상을 갖게 된다. 제안된 공정방법은 전산해석과 검증실험을 통해 패턴된 절연구조물의 크기조건에 따른 영향 분석과 다양한 형상의 마이크로급 구조물 제작을 통해 신뢰성을 검증하였다. 이에 본 연구에서는 제안된 공정을 적용한 표면나노구조화 된 간극이 없는 마이크로렌즈 어레이를 제작하였으며, 다양한 인가조건에 따른 구조물 형상 및 표면 나노구조물의 크기에 대한 영향을 검증하였다. 마이크로렌즈의 형상은 표면에 형성된 절연구조물의 크기조건에 의존하며, 정전류와 정전압이 갖는 각각의 특성에 의해 마이크로렌즈의 안정적 성장과 형상조절 및 나노구조의 크기에 대한 다양성을 부여하는 특성을 나타내었다. 이와 같이 제작된 표면은 성형을 위한 몰드로써의 적용가능성을 가지고 있음을 실험을 통해 확인하였다. 또한, 본 연구에서는 앞서 소개된 구조물제작기술을 태양전지로의 적용과 효율변화 확인을 통해 표면 미세구조화에 따른 영향을 분석하였다. 광 투과특성이 향상된 크기조건을 갖는 나노필라구조물은 계면에서의 투과손실을 방지할 수 있었으며, 간극이 없는 마이크로렌즈 구조물은 입사된 빛의 경로 조절과 이를 통한 광 집중 및 표면에서의 다중 반사특성을 유도하게 되어 에폭시로 단순 코팅된 표면과 간극을 갖는 마이크로렌즈구조물보다 효율변화량이 향상되었다. 이와 같은 결과를 바탕으로 본 연구에서 소개된 미세구조물 제작기술은 디스플레이를 비롯한 광 디바이스 분야 등 다양한 응용분야로의 적용가능성을 확인하였다.

This paper introduces the applicability to various fields in the future through the introduction of microstructure manufacturing technology and implementation of applied technology. Nano-pillar fabrication technique and surface nanostructured gapless microlens array fabrication technique were described as microstructure manufacturing technologies. By applying the aluminum anodizing process, each processes has been optimized and been established. Nano-pillar fabrication technique was performed with the aim of deriving the size condition to enhance light transmission characteristics. To do this, the uniformity of porous nanostructure and size control technology was required. For these reason, the method of multiple-pore generation prevention and depth control was proposed as a solution by applying a current monitoring method of aluminum anodizing process. The stabilization of the system was established by designing a current distribution grid that was devised for system design and even electric field distribution through computational analysis. These highly advanced processing technique were applied to fabrication the nano-pillar structure that has various size conditions with center distances in the range 70-150 nm. Through the analysis of the relation between the center distance between structures and light transmission rate according to aspect ratio, the maximum light transmission characteristics were found for nano-pillar structures with aspect ratios in the range 0.9-1.3 and center distance between structures in the range 90-100 nm. An electric field concentration induction-type aluminum anodizing method was proposed for the microstructure fabrication based on the growth characteristics of porous nanostructures. The proposed processing has the principle of manufacturing nano-micro composites by inducing electric field concentration by a patterned insulated structure and using the current density difference at local open fields. The reliability of the proposed processing method was verified through computational analysis, verification tests, analysis of influence according to size condition of the patterned insulated structure, and the manufacturing of micro-scale structures with various shapes. A gapless microlens array with surface nanostructuralization applied to the process proposed in this study was fabricated and the influence of the structure shape along with size of surface nanostructure were verified according to various application conditions. The shape of microlens depends on the size condition of the insulated structure formed on the surface and showed features to add diversity to nanostructure size, shape adjustment, and stable growth of microlens according to characteristics of the constant current and constant voltage. It was confirmed through experiment that this fabricated surface has applicability as a mold to be used in forming. Furthermore, microstructure fabrication techniques which was introduced above in this study were applying to the solar cell as application technology. The nano-pillar structure that has size condition with enhanced light transmission characteristics could prevent transmission loss at the interface and the gapless microlens structure adjusted the route of incident light and induced multiple reflection characteristics at the light concentration and surface to show enhancement of efficiency compared to the microlens structure that has gaps and surface simply coated with epoxy. Based on these results, the applicability of the microstructure manufacturing technology introduced in this study to various applied fields, such as displays and optic devices, was confirmed.