KR101463460B1 - Transparent heating material having conductivity, method of preparation thereof and window compriging the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전도성 투명 발열막, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 발열 창호에 대한 것으로, 저저항 특성을 도출하여 투과도를 유지하면서 발열성능을 향상 시킬 수 있도록 하여 발열 창호 등에 활용할 수 있는 전도성 투명 발열막에 관한 것이다.The present invention relates to a conductive transparent heating film, a method of manufacturing the same, and a heating window including the same, and it relates to a conductive transparent heating film capable of improving heat resistance while maintaining low- .
발열창호는 표면에 열선 시트를 부착하거나 유리 표면에 직접 열선을 형성 한 후 양 단자에 전기를 인가하여 열선으로부터 열을 발생시키고 이에 의하여 창호 표면의 온도를 제어하는 개념으로 정의된다. 자동차 시창(視窓)이나 건축용으로 사용되는 창호에서, 외부와 내부의 온도 차이에 의해 유리에 성에가 발생하고, 이를 막기 위하여 발열창호를 사용한다. 하지만, 발열창호에 포함되는 실리콘열선은 미관상 좋지 않고, 자동차용 시창에 있어서 운전자의 시야를 방해하는 문제점이 있고, 저항선(실리콘열선)이 없는 부분에는 열전달이 늦고 성에 제거 시 많은 시간이 소모된다는 단점이 있다.A heat window is defined as a concept of attaching a hot-wire sheet to a surface or directly forming a hot-wire on a glass surface and then applying electricity to both terminals to generate heat from the hot wire, thereby controlling the temperature of the window surface. In a window used for a car window or a building, a temperature is generated by the temperature difference between the outside and the inside, and a heating window is used to prevent it. However, there is a problem that the silicon heat ray included in the heat window is not very good in appearance, and there is a problem that the driver's vision is obstructed in the automobile window, and the heat transfer is slow in the portion where there is no resistance wire (silicon heat ray) .
현재 개발 중인 발열 창호는, 인듐이 첨가된 주석 산화물 (ITO) 투명 도전막(발열막) 재료를 사용한다. 그러나, ITO 투명 전도막은 높은 온도로 가열 할 경우 전기적 물성이 바뀌고 열화되는 문제점이 있으며, 내열성, 내화학성 및 내마모성이 약한 문제점을 가지고 있다. 또한, 시창에 발열장치를 적용하려면 12V의 저전압을 사용 하면서 발열량이 충분해야 성에 제거 효과를 얻을 수 있는데, ITO 투명 발열막을 사용할 경우, 높은 면 저항으로 인하여 저전압에서 구동되기 힘든 문제점이 있다.Currently developed indium-tin oxide (ITO) transparent conductive film (heat-generating film) material is used for the heat window being developed. However, when the ITO transparent conductive film is heated to a high temperature, the electrical properties change and deteriorate, and the ITO transparent conductive film has a problem of low heat resistance, chemical resistance and abrasion resistance. In addition, in order to apply a heating device to a window, a low voltage of 12V should be used, and a sufficient amount of heat must be obtained to remove the effect. When the ITO transparent heat generating film is used, it is difficult to operate at a low voltage due to high surface resistance.
저전압에서 구동되면서 유리표면의 온도 상승을 통한 성에 및 서리를 제거하기 위해서는 100 Ω/□ 이하의 저항 값을 가지는 발열체가 필요하다. 이를 해결하기 위하여 기존에는 금속 메쉬를 파이로졸 방법이나 인쇄법, 포토 리소 그래피법으로 시야에 안 보이도록 형성하고 패턴 위에 코팅막을 형성하는 방법을 이용하였다. 하지만, 이렇게 금속 메쉬를 이용하는 방법은 시각적(광학적)으로 회절과 간섭에 의한 문제점이 야기 될 수 있고 제조공정이 복잡해지며 가격 상승의 요인이 된다.In order to remove glaze and frost due to temperature rise of the glass surface while driving at low voltage, a heating element having a resistance value of 100 Ω / □ or less is required. In order to solve this problem, a method of forming a metal mesh on a pattern by a pyrozole method, a printing method, a photolithography method, and a coating film on a pattern has been used. However, such a method using a metal mesh may cause problems due to diffraction and interference visually (optically), complicate the manufacturing process, and increase the price.
구체적으로 종래의 기술들을 나열하면, 주석을 첨가한 산화 인듐막 위에 불소를 첨가한 산화 주석 (FTO) 막을 적층시켜 투명 도전막을 제조하는 방법 (한국특허 공개번호 2011-0009713), 실버 페이스트 배선 위에 FTO막을 형성시켜 금속과 투명 도전막이 융합된 구조체 투명유리를 제조하는 방법 (한국특허 공개번호 2011-0113292), 투명 도전막 산화물 층에 열 전도성 패턴이 포함되는 발열유리를 제조하는 방법 (한국특허 공개번호 2011-0083513), 도전성 박막과 전극의 구조를 변화시키는 방법 (한국특허 공개번호 2009-0022959) 등이 보고되고 있다.Specifically, conventional techniques are listed as follows: a method of forming a transparent conductive film by laminating a tin oxide (FTO) film doped with fluorine on a tin oxide indium film (Korean Patent Publication No. 2011-0009713) A method of producing a transparent glass having a structure in which a metal and a transparent conductive film are formed by forming a film (Korean Patent Laid-Open No. 2011-0113292), a method of producing a heat-generating glass including a thermally conductive pattern in a transparent conductive oxide layer 2011-0083513), a method of changing the structure of a conductive thin film and an electrode (Korean Patent Laid-open No. 2009-0022959) have been reported.
본 발명의 목적은 저전력하에서도 높은 효율을 나타내는 투명 발열막을 제공하는 것이다. 또한, 발열막 내에 발열선의 역할을 하는 금속 패턴이나 저항선을 형성하지 않아서 시야를 방해하는 문제점이 없이 낮은 전압에도 높고 빠른 발열을 할 수 있는 소재를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a transparent heat generating film exhibiting high efficiency even under low power. It is another object of the present invention to provide a material capable of generating a high heat at a low voltage without causing a problem of obstructing the visual field due to no metal pattern or resistance wire serving as a heating wire in the heating film.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 투명 발열막은 도핑 금속 산화물을 포함하는 발열층 및 상기 발열층의 적어도 일부와 접촉하는 전극을 포함할 수 있고, 상기 도핑 금속 산화물은 불소 도핑 주석 산화물, 알루미늄 도핑 아연 산화물 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다.In order to achieve the above object, the conductive transparent heating film according to an embodiment of the present invention may include a heating layer including a doped metal oxide and an electrode contacting at least a part of the heating layer, Doped tin oxide, aluminum-doped zinc oxide, and combinations thereof.
상기 발열층은 상기 도핑 금속 산화물로 이루어진 저항층을 포함할 수 있다.The heating layer may include a resistive layer made of the doped metal oxide.
상기 불소 도핑 주석 산화물로 이루어진 제1저항층, 또는 상기 알루미늄 도핑 아연 산화물로 이루어진 제2저항층을 포함하는 것일 수 있고, 상기 제1저항층, 그리고 상기 제1저항층의 일면과 서로 맞닿아 있는 제2저항층을 포함하는 이중층 구조를 가지는 것일 수 있다. 상기 발열층이 이중층 구조를 가지는 경우, 전극은 상기 제1저항층과 접하는 것일 수 있다.Doped tin oxide, or a second resistive layer made of the aluminum-doped zinc oxide, and the first resistive layer and the second resistive layer, which are in contact with one side of the first resistive layer Layer structure including a first resistive layer and a second resistive layer. When the heating layer has a double-layer structure, the electrode may be in contact with the first resistive layer.
상기 발열층은 두께가 0.1 ㎛ 내지 1 ㎛인 것일 수 있다.The heating layer may have a thickness of 0.1 탆 to 1 탆.
상기 발열층은 3.6 eV 이상의 밴드 갭(band gap)을 가지는 것일 수 있다.The heating layer may have a band gap of 3.6 eV or more.
상기 제1저항층은 그 두께가 400 내지 500 nm일 수 있고, 상기 제2저항층은 그 두께가 150 내지 200 nm일 수 있다.The first resistive layer may have a thickness of 400 to 500 nm, and the second resistive layer may have a thickness of 150 to 200 nm.
상기 발열층은 시트 저항 값이 50 Ω/□ 이하인 것일 수 있다.The heat generating layer may have a sheet resistance value of 50 Ω / □ or less.
상기 발열층은 가시광선 파장대인 550 nm에서의 광투과율이 80% 이상인 것일 수 있다.The heat generating layer may have a light transmittance of at least 80% at a wavelength of visible light of 550 nm.
본 발명의 다른 실시예에 따른 전도성 투명 발열막의 제조방법으로는, 불소 도핑 주석 산화물, 알루미늄 도핑 아연 산화물 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 도핑 금속 산화물의 전구체를 준비하는 제1단계; 및 투명기재의 일면에 상기 전구체를 이용하여 발열층을 형성하는 제2단계;를 포함하고, 상기 발열층은 스퍼터법, 화학기상증착법, 전자 사이크로트론 공명 플라즈마 증착법, 전자빔법, 스프레이 열분해법 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 방법으로 형성되는 것일 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a conductive transparent heating film, comprising: preparing a precursor of a doped metal oxide selected from the group consisting of fluorine-doped tin oxide, aluminum-doped zinc oxide, and combinations thereof; And a second step of forming a heat generating layer on one surface of the transparent substrate using the precursor, wherein the heat generating layer is formed by a sputtering method, a chemical vapor deposition method, an electron cyclotron resonance plasma deposition method, an electron beam method, a spray pyrolysis method, Or a combination of these materials.
상기 발열층은 상기 불소 도핑 주석 산화물로 이루어진 제1저항층, 또는 상기 알루미늄 도핑 아연 산화물로 이루어진 제2저항층을 포함할 수 있다.The heating layer may include a first resistive layer made of the fluorine-doped tin oxide or a second resistive layer made of the aluminum-doped zinc oxide.
상기 제1저항층은 또는 제2저항층은 상기 전자 사이크로트론 공명 플라즈마 증착법 또는 스퍼터법으로 형성되는 것일 수 있다.The first resistive layer or the second resistive layer may be formed by the electron cyclotron resonance plasma deposition method or the sputtering method.
상기 제2단계의 발열층을 스퍼터법으로 형성되는 경우, 상기 전구체는 타켓의 형태로 적용되며, rf 출력이 90 내지 100 W, 증착 압력이 2 내지 3.5 mTorr인 조건에서 발열층이 형성될 수 있다.When the heating layer in the second step is formed by a sputtering method, the precursor may be applied in the form of a target, and a heating layer may be formed under conditions that an rf output is 90 to 100 W and a deposition pressure is 2 to 3.5 mTorr .
상기 제2단계의 발열층이 전자 사이크로트론 공명 플라즈마 화학 증착법으로 형성되는 경우, 1000 내지 1400 W의 마이크로파 출력의 조건에서 증착이 이루어질 수 있으며, 875 가우스의 자기장 발생 조건에서 실시될 수 있다.When the heating layer in the second step is formed by electron cyclotron resonance plasma chemical vapor deposition, deposition can be performed under a condition of a microwave power of 1000 to 1400 W and can be performed under a magnetic field generating condition of 875 gauss.
상기 발열층은 상기 불소 도핑 주석 산화물로 이루어진 제1저항층, 및 상기 알루미늄 도핑 아연 산화물로 이루어진 제2저항층을 모두 포함하는 것일 수 있고, 이때 상기 제1저항층과 상기 제2저항층은 순차로 형성될 수 있다.The heating layer may include a first resistive layer of the fluorine-doped tin oxide and a second resistive layer of the aluminum-doped zinc oxide, wherein the first resistive layer and the second resistive layer are sequentially As shown in FIG.
상기 제1저항층은 400 내지 500 nm의 두께를 가질 수 있고, 상기 제2저항층은 150 내지 200 nm의 두께를 가질 수 있다.The first resistive layer may have a thickness of 400 to 500 nm, and the second resistive layer may have a thickness of 150 to 200 nm.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발열창호는, 상기 전도성 투명 발열막; 상기 전도성 투명 발열막에 포함된 전극과 연결된 전원; 및 상기 전도성 투명 발열막의 일면 또는 양면에 위치하는 투명기재;를 포함한다.The heat-generating window according to another embodiment of the present invention includes the conductive transparent heating film; A power source connected to an electrode included in the conductive transparent heating film; And a transparent substrate located on one side or both sides of the conductive transparent heating film.
상기 발열 창호는 20 V이하의 전원에서 100 내지 350 mW/cm2의 발열량을 가지는 것일 수 있다.The heating window may have a calorific value of 100 to 350 mW / cm 2 at a power source of 20 V or less.
상기 투명기재는 유리, 폴리이미드(polyimide, PI), 폴리에틸렌텔레프탈레이트(polyethyleneterephtalate, PET), 폴리에텔렌나프탈레이트(polyethylenenaphtalate, PEN), 폴리에테르술폰(polyethersulfone, PES), 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene, PTFE), 폴리에테르에테르케톤(polyetherketone, PEEK), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리아릴레이트(polyarylate, PAR) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다.
The transparent substrate may be formed of glass, polyimide (PI), polyethylene terephthalate (PET), polyethylenenaphthalate (PEN), polyethersulfone (PES), polytetrafluoroethylene PTFE), polyetherketone (PEEK), polycarbonate (PC), polyarylate (PAR), and combinations thereof.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 투명 발열막은 발열층과 상기 발열층의 적어도 일부와 접촉하는 전극을 포함한다. 상기 발열층에는 도핑 금속 산화물이 포함되어 있고, 도핑 금속 산화물로 이루어진 것일 수 있다. 상기 도핑 금속 산화물은 불소 도핑 주석 산화물, 알루미늄 도핑 아연 산화물 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다.A conductive transparent heating film according to an embodiment of the present invention includes an exothermic layer and an electrode contacting at least a part of the exothermic layer. The heating layer may include a doped metal oxide, and may be formed of a doped metal oxide. The doped metal oxide may be any one selected from the group consisting of fluorine-doped tin oxide, aluminum-doped zinc oxide, and combinations thereof.
상기 알루미늄 도핑 아연 산화물의 경우, 아연 산화물에 도핑되는 알루미늄의 양은 약 2 중량% 내외인 것일 수 있고, 상기 불소 도핑 주석 산화물의 경우, 주석 산화물에 도핑되는 불소의 양은 약 1 중량% 미만인 것일 수 있다.In the case of the aluminum-doped zinc oxide, the amount of aluminum doped in the zinc oxide may be about 2 wt%, and in the case of the fluorine-doped tin oxide, the amount of fluorine doped in the tin oxide may be less than about 1 wt% .
상기 발열층은 상기 도핑 금속 산화물로 이루어진 저항층을 포함할 수 있으며, 상기 저항층은 투명 전도성 산화물(transparent conductive oxide: TCO)로 이루어진 막의 형태로 이루어진 것일 수 있고, 이들이 적층되어 있는 층상 구조를 가지는 것일 수도 있다.The heating layer may include a resistive layer made of the doped metal oxide, and the resistive layer may be a film made of a transparent conductive oxide (TCO), and a layered structure It may be.
상기 발열층은, 상기 불소 도핑 주석 산화물로 이루어진 제1저항층, 또는 상기 알루미늄 도핑 아연 산화물로 이루어진 제2저항층을 포함하는 것일 수 있고, 상기 불소 도핑 주석 산화물로 이루어진 제1저항층, 그리고 상기 제1저항층의 일면과 서로 맞닿아 있으며 상기 알루미늄 도핑 아연 산화물로 이루어진 제2저항층을 포함하는 이중층 구조를 가지는 것일 수 있다.The heating layer may include a first resistive layer made of the fluorine-doped tin oxide or a second resistive layer made of the aluminum-doped zinc oxide, the first resistive layer made of the fluorine-doped tin oxide, Layer structure including a second resistive layer in contact with one surface of the first resistive layer and made of the aluminum-doped zinc oxide.
상기 이중층 구조의 발열층은 상기 제1저항층이 전극과 접촉하여 제2저항층-제1저항층-전극의 구조일 수 있고, 상기 제2저항층이 전극과 접촉하여 제1저항층-제2저항층-전극의 구조일 수 있다. 바람직한 경우로써, 상기 제1저항층이 전극과 접촉하여 제2저항층-제1저항층-전극의 구조를 이루는 경우에 광투과율이 유지됨과 동시에 발열 성능 향상된 발열층을 얻을 수 있다.The heating layer of the double layer structure may be a structure of the second resistance layer-the first resistance layer-electrode, the first resistance layer being in contact with the electrode, and the second resistance layer contacting the electrode, 2 resistive layer-electrode structure. In a preferred case, when the first resistive layer is in contact with the electrodes to form a structure of the second resistive layer-the first resistive layer-electrode, the light transmittance is maintained and a heat generating layer having improved heat generation performance can be obtained.
상기 발열층은 표면의 거칠기 값이 클수록 상기 발열층의 표면 전체적으로 고른 발열 성능을 가질 수 있다. 원자력 현미경(Atomic Force Microscope, AFM) 분석 방법으로 측정한 발열층의 표면 거칠기가 3.25 nm 이상인 것이 바람직하며, 약 4.20 nm 이상인 경우에는, 비교적 작은 면저항을 가지고, 발열층의 표면 전체적으로 우수한 발열 특성을 나타낼 수 있다.The larger the roughness value of the surface of the heating layer, the more uniformly the heating performance of the entire surface of the heating layer can be obtained. The surface roughness of the heating layer measured by an atomic force microscope (AFM) analysis method is preferably at least 3.25 nm, and when it is at least about 4.20 nm, it has a relatively small sheet resistance and exhibits excellent heating characteristics over the entire surface of the heating layer .
이는, 발열층의 표면 거칠기가 발열층에 포함된 알루미늄 도핑 아연 산화물 또는 불소 도핑 주석 산화물의 그레인(grain)의 크기와 관련되며, 상기 그레인의 크기가 커지면 발열층의 표면 저항이 낮아지는 특성을 가지기 때문인 것으로 생각된다. 즉, 발열층의 표면 거칠기가 클수록, 발열층에 포함된 그레인들의 크기가 크며, 작은 저항값을 갖는 특징이 있는 것으로 생각된다.This is because the surface roughness of the heating layer is related to the grain size of the aluminum-doped zinc oxide or fluorine-doped tin oxide contained in the heating layer and the surface resistance of the heating layer is lowered when the grain size is increased . That is, it is considered that the larger the surface roughness of the heat generating layer, the larger the size of the grains contained in the heat generating layer, and the smaller the resistance value.
상기 발열층은 두께가 0.1 ㎛ 내지 1 ㎛인 것인 것일 수 있다. 상기 발열층의 두께가 0.1 ㎛ 미만인 경우에는 충분한 전도성을 갖지 못하고, 1 ㎛를 초과할 경우에는 투과도가 낮아질 수 있다.The heat generating layer may have a thickness of 0.1 to 1 [mu] m. When the thickness of the heat generating layer is less than 0.1 탆, it does not have sufficient conductivity. When the thickness exceeds 1 탆, the transmittance may be lowered.
상기 발열층은 3.6 eV 이상의 밴드 갭(band gap)을 가지는 것일 수 있다. 상기 발열층의 밴드 갭이 위의 특성을 가지고 자유전자 밀도가 일정 수준 이상의 값을 가지면, 가시광 영역 파장의 빛은 통과시키고, 장파장 영역 파장의 빛은 반사시키는 특성을 가질 수 있다. 이러한 특성으로 인하여 우수한 가시광선 투과에 의하여 시야 확보가 우수한 한편, 적외선 투과율은 낮은 발열층 및 이를 포함하는 창호를 제공할 수 있다.The heating layer may have a band gap of 3.6 eV or more. If the bandgap of the heat generating layer has the above characteristics and the free electron density has a value higher than a certain level, it may pass the light of the visible light region and reflect the light of the long wavelength region. Due to such properties, it is possible to provide a high heat insulating layer having a low infrared transmittance and a window including the same, while securing a visual field through excellent visible light transmission.
상기 제1저항층은 400 내지 500 nm의 두께를 가지는 것일 수 있다.The first resistive layer may have a thickness of 400 to 500 nm.
상기 제2저항층은 150 내지 200 nm의 두께를 가지는 것일 수 있다.The second resistive layer may have a thickness of 150 to 200 nm.
또한, 상기 발열층은 상기 제1저항층과 제2저항층을 모두 포함하는 이중층 구조를 가지는 것일 수 있다. 이렇게 상기 발열층이 이중층 구조를 가지는 경우에는 상기 제1저항층과 제2저항층의 두께를 조절하여 발열층 전체의 저항값(Rt)을 조절할 수 있다. 상기 발열층 전체의 저항값을 Rt이라 하고, 제1저항층과 제2저항층의 저항값을 각각 R1과 R2라고 하였을 때에, 1/Rt=1/R1+1/R2의 관계를 만족하고, 따라서, 발열층이 이중층 구조를 가지는 경우에는 각각의 저항값이나 이들의 합보다 더 작은 저항값을 가질 수 있다. 또한, 제1저항층과 제2저항층의 두께를 조절하여 발열층 자체의 저항값을 100 Ω/□의 저항 값으로 제어할 수 있다.Also, the heating layer may have a double-layer structure including both the first resistance layer and the second resistance layer. When the heating layer has a double-layer structure, the resistance value Rt of the entire heating layer can be adjusted by adjusting the thicknesses of the first resistance layer and the second resistance layer. When the resistance value of the whole of the heat generating layer hayeoteul called as R t, the first resistance layer and the resistance values of the two resistive layers, each R 1 and R 2, 1 / R t = 1 /
상기 발열층이나 여기에 포함되는 제1저항층 또는 제2저항층은 스퍼터법, 화학적 기상 성장법 (CVD법), 전자 사이크로트론 공명 (ECR) 플라즈마 증착법, 전자빔법, 스프레이 열분해법 (SPD법) 등을 이용하여 형성될 수 있다.The heating layer or the first or second resistance layer included therein may be formed by sputtering, chemical vapor deposition (CVD), electron cyclotron resonance (ECR) plasma deposition, electron beam deposition, spray pyrolysis ) Or the like.
상기 제1저항층은 전기 전도도가 300 내지 330 [Ωㆍcm]- 1 인 것일 수 있고, 광투과율이 77 내지 80% 범위의 것일 수 있다.It said first resistive layer is electrical conductivity of 300 to 330 [Ω cm and] - can be equal to 1, may be a light transmittance of 77% to 80% range.
상기 제2저항층은 전기 전도도가 180 내지 210 [Ωㆍcm]- 1 인 것일 수 있고, 광투과율이 79 내지 81% 범위의 것일 수 있다.The second resistance layer has electrical conductivity of 180 to 210 [Ω cm and] - can be equal to 1, may be a light transmittance of 79 to 81% range.
상기 제1저항층과 상기 제2저항층이 서로 맞닿아 적층되어 있는 이중층 구조의 발열층은 전기전도도가 340 내지 350 [Ωㆍcm]- 1 이고 광투과율이 80 내지 83 % 이거나, 또는 전기전도도가 530 내지 540 [Ωㆍcm]- 1 이고 광투과율이 80 내지 83 % 인 것일 수 있다. 따라서, 이중층 구조의 발열층인 경우에는 제2저항층-제1저항층-전극의 순서로 적층한 구조가 더 우수한 효과를 얻을 수 있다.The first heating layer of the resistive layer and the second double-layer structure in which two resistance layer abuts laminated to each other, the electric conductivity is 340 to 350 [Ω and cm] - or 1, and a light transmittance of 80 to 83%, or electrical conductivity the 530 to 540 [Ω cm and] - may be a 1 and a light transmittance of 80 to 83%. Therefore, in the case of a heating layer having a double-layer structure, the laminated structure in the order of the second resistance layer-the first resistance layer-electrode can obtain a more excellent effect.
상기 발열층은 시트 저항 값이 100 Ω/□ 이하인 것일 수 있고, 80 Ω/□ 이하의 것일 수 있다. 바람직하게, 상기 발열층의 시트 저항 값은 50 Ω/□ 이하인 것일 수 있고, 더욱 바람직하게 40 Ω/□ 이하인 것일 수 있다. 상기 발열층이 위와 같은 시트 저항값을 가지는 경우에는 대면적의 전도성 투명 발열막에도 공간적으로 균일하게 높은 온도까지 발열되는 특성을 가질 수 있다.The heating layer may have a sheet resistance value of 100 Ω / □ or less, or 80 Ω / □ or less. Preferably, the sheet resistance value of the heat generating layer may be 50 Ω / □ or less, more preferably 40 Ω / □ or less. When the heating layer has the sheet resistance value as described above, the conductive transparent heating film can be spatially uniformly heated to a high temperature.
상기 발열층은 가시광선 파장대인 550 nm에서의 광투과율이 80% 이상인 것일 수 있다. 이렇게 우수한 광투과율을 가지는 경우에는 충분한 시야를 확보하는 투명 발열막 또는 창호로 넓은 활용도를 가질 수 있다.The heat generating layer may have a light transmittance of at least 80% at a wavelength of visible light of 550 nm. In the case of having such excellent light transmittance, it can have a wide utilization as a transparent heat generating film or a window for securing a sufficient visual field.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전도성 투명 발열막의 제조방법은 불소 도핑 주석 산화물, 알루미늄 도핑 아연 산화물 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 도핑 금속 산화물의 전구체를 준비하는 제1단계; 그리고 투명기재의 일면에 상기 전구체를 이용하여 발열층을 형성하는 제2단계;를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a conductive transparent heating film, comprising: preparing a precursor of a doped metal oxide selected from the group consisting of fluorine-doped tin oxide, aluminum-doped zinc oxide, and combinations thereof; And a second step of forming a heat generating layer on one surface of the transparent substrate using the precursor.
상기 발열층은 스퍼터법, 화학기상증착법, 전자 사이크로트론 공명 플라즈마 증착법, 전자빔법, 스프레이 열분해법 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 방법으로 형성되는 것일 수 있다.The heating layer may be formed by any one method selected from the group consisting of a sputtering method, a chemical vapor deposition method, an electron cyclotron resonance plasma deposition method, an electron beam method, a spray pyrolysis method, and a combination thereof.
상기 발열층은 상기 불소 도핑 주석 산화물로 이루어진 제1저항층, 또는 상기 알루미늄 도핑 아연 산화물로 이루어진 제2저항층을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제1저항층(또는 제2저항층)은 상기 전자 사이크로트론 공명 플라즈마 화학 증착법 또는 스퍼터법으로 형성되는 것일 수 있다.The heating layer may include a first resistive layer made of the fluorine-doped tin oxide or a second resistive layer made of the aluminum-doped zinc oxide. In addition, the first resistance layer (or the second resistance layer) may be formed by the electron cyclotron resonance plasma enhanced chemical vapor deposition method or the sputtering method.
상기 제2단계의 발열층은 전자 사이크로트론 공명 플라즈마 화학 증착법으로 형성될 수 있다.The heating layer in the second step may be formed by electron cyclotron resonance plasma chemical vapor deposition.
전자 사이크로트론 공명 플라즈마 화학 증착법은 전자의 자장에 의한 회전 주파수와 전원으로 가해지는 마이크로웨이브 주파수가 일치할 때 발생하는 전자 사이크로트론 공명 플라즈마를 이용하여 높은 에너지를 갖는 고밀도의 플라즈마 이온을 형성하고 이를 이용하여 전구체로부터 박막을 증착하는 방법이다. 상기 플라즈마 이온이 형성된 영역의 하단에 유기금속 화합물 또는 금속 산화물인 금속 전구체를 공급함과 동시에 저주파 직류 양 또는 음전압을 인가하면, 공급된 금속 전구체에서 금속이온이 발생한다. 상기 금속이온은 플라즈마 이온 및 금속 전구체 중의 유기물과 충돌로 과응축 되어 고분자 기질의 표면에 금속이온간의 화학적 결합으로 증착하여 전도성 금속 복합박막을 형성하게 된다. 여기서 금속 전구체는 미량이기 때문에 공급위치에 따른 물질 전달효과에 따라 균일도에 큰 영향을 받게 된다. 따라서 금속 전구체 공급위치는 전자 사이크로트론 형성영역 바로 위 마이크로파 도입부에 공급하는 것이 바람직하다.In the electron cyclotron resonance plasma chemical vapor deposition method, a high density plasma ion having a high energy is formed by using an electron cyclotron resonance plasma generated when the rotation frequency by the magnetic field of the electron and the microwave frequency applied by the power source coincide with each other And a thin film is deposited from the precursor using the same. When a metal precursor, which is an organometallic compound or a metal oxide, is supplied to the lower end of the region where the plasma ions are formed, and a low frequency direct current or negative voltage is applied, metal ions are generated in the supplied metal precursor. The metal ions collide with plasma ions and organic substances in the metal precursor, and are condensed and deposited by chemical bonding between the metal ions on the surface of the polymer substrate to form a conductive metal complex thin film. Here, since the metal precursor is a very small amount, uniformity is greatly influenced by the mass transfer effect depending on the supply position. Therefore, it is preferable that the metal precursor supply position is supplied to the microwave introduction portion just above the electron cyclotron formation region.
상기 전자 사이크로트론 공명 플라즈마 화학 증착법을 이용하여 상기 제1저항층을 형성할 수 있다. 이때, 상기 전자 사이크로트론 공명 플라즈마 영역은 2.45 ㎓의 주파수, 최대 2 ㎾의 출력을 갖는 마이크로파 발생기, 플라즈마 유도와 반응기체간의 분리를 위한 석영판, 전자들의 회전 공명을 위해 875 가우스 (Gauss)의 자기장을 발생시키고, 최대 180 A (Ampere)까지 높일 수 있는 전자석 전류 제어장치로 구성되어 있다. 상기 플라즈마 영역에서는 전자 사이크로트론 공명에 의해 생성된 이온과 전자들이 금속 전구체와 기상 충돌 반응하여 생성된 과응축 이온들을 기판주변으로 유도하고 포화상태로 만들기 위해 그리드 형태의 전극에 저주파수를 갖는 -2 kV 내지 2 kV의 직류 양?음전압을 인가할 수 있다.The first resistive layer may be formed using the electron cyclotron resonance plasma chemical vapor deposition method. In this case, the electron cyclotron resonance plasma region has a frequency of 2.45 GHz, a microwave generator having an output of 2 kW at maximum, a quartz plate for separation between plasma induction and reactive gas, a Gaussian It consists of an electromagnet current control device which generates a magnetic field and can increase it up to 180 A (Ampere). In the plasma region, ions and electrons generated by the electron cyclotron resonance are vapor-phase-collided with the metal precursor to induce the condensed ions generated around the substrate to saturate, and the grid-shaped electrode has a low frequency of -2 kV to 2 kV can be applied.
상기 전자 사이크로트론 공명 플라즈마 화학 증착법은 상온에서도 증착 과정이 수행 될 수 있어서, 열에 약한 기질의 표면에 도핑 금속 산화물의 박막을 형성시키기에도 적합하며, 이러한 제조 공정은 수 십초에서 수 시간 동안 수행될 수 있다.The electron cyclotron resonance plasma chemical vapor deposition method is also suitable for forming a thin film of a doped metal oxide on the surface of a substrate which is weak against heat since the deposition process can be performed even at room temperature and this manufacturing process is performed for several tens of seconds to several hours .
상기 제1저항층을 형성하기 위한 전자 사이크로트론 공명 플라즈마 증착법은 1000 내지 1400 W의 마이크로파 출력과 875 가우스의 자기장 발생 조건에서 이루어지는 것일 수 있다. 상기 출력과 자기장 발생 조건의 범위에서 증착이 이루어질 경우에는 온도를 고온으로 높이지 않고도 상온에서 결정성 박막을 증착시킬 수 있다는 장점이 있다.The electron cyclotron resonance plasma deposition method for forming the first resistive layer may be performed under conditions of generating a microwave power of 1000 to 1400 W and a magnetic field of 875 gauss. When the deposition is performed in the range of the output and the magnetic field generating conditions, there is an advantage that the crystalline thin film can be deposited at room temperature without increasing the temperature to a high temperature.
상기 제2단계의 발열층은 스퍼터법으로 형성되는 것일 수 있다. 스퍼터법은 이온화된 원자(예를 들어, Ar)를 전기장에 의해 가속시켜 박막 재료에 충돌시키면, 이 충돌에 의해 박막재료의 원자들이 튀어 나오는 스퍼터링 현상을 이용한 증착 방법으로, 이렇게 튀어나온 원자들이 기판에 날아가 붙으면서 증착이 이루어진다.The heating layer in the second step may be formed by a sputtering method. The sputtering method is a deposition method using a sputtering phenomenon in which atoms of a thin film material are protruded by collision when an ionized atom (for example, Ar) is accelerated by an electric field to impinge on a thin film material. And deposition is carried out.
상기 스퍼터법은, 챔버, 마이크로파 발생기 (Microwave generator), 타겟 구조물, 플라즈마 영역, 기판 하단 구조물로 구성된 반응 증착 영역으로 구성된 기기에 의하여 적용될 수 있으며, 상기 저항막으로 사용되는 도핑 금속 산화물 막을 제조하는데 활용될 수 있고, 바람직하게 상기 제2저항층의 제조에 활용될 수 있다. 상기 플라즈마 영역은 최대 600W 의 출력을 가질 수 있고, 기판의 온도를 600℃까지 올릴 수 있으며, 플라즈마를 형성시키기 위해 아르곤(Ar) 등의 불활성 기체를 사용할 수 있다.The sputtering method can be applied by a device constituted by a reaction deposition region composed of a chamber, a microwave generator, a target structure, a plasma region, and a substrate bottom structure, and is utilized for manufacturing a doped metal oxide film used as the resistive film And preferably can be utilized in the fabrication of the second resistive layer. The plasma region may have an output of up to 600 W, the temperature of the substrate may be raised to 600 ° C., or an inert gas such as argon (Ar) may be used to form a plasma.
상기 스퍼터법으로 상기 제2저항층을 형성하기 위하여, 상기 전구체는 타켓의 형태로 적용되며, 바람직하게 rf 출력을 90 내지 100 W, 증착 압력을 2 내지 3.5 mTorr으로 하여 증착 방법으로 형성될 수 있다. 상기 출력과 증착 압력의 범위에서 증착이 이루어질 경우에는 60 내지 70 Ω/□의 시트 저항값을 가지는 저항층이 증착될 수 있다는 장점이 있다.In order to form the second resistive layer by the sputtering method, the precursor may be applied in the form of a target, preferably with an rf output of 90 to 100 W and a deposition pressure of 2 to 3.5 mTorr . When deposition is performed in the range of the output and the deposition pressure, there is an advantage that a resistive layer having a sheet resistance value of 60 to 70? /? Can be deposited.
상기 제1저항층과 상기 제2저항층은 제1저항층-제2저항층의 순서로 형성되는 것일 수 있고, 반대로 제2저항층-제1저항층의 순서로 형성되는 것일 수 있다.The first resistive layer and the second resistive layer may be formed in the order of the first resistive layer and the second resistive layer, or may be formed in the order of the second resistive layer and the first resistive layer.
상기 제1저항층의 두께는 400 내지 500 nm일 수 있고, 상기 제2저항층의 두께는 150 내지 200 nm일 수 있다.The thickness of the first resistive layer may be 400 to 500 nm, and the thickness of the second resistive layer may be 150 to 200 nm.
상기 발열층이 이중층 구조이고, 제1저항층과 제2층이 적층된 구조를 가지는 경우에는, 전기전도도는 340 내지 350 [Ωㆍcm]- 1 이고, 광투과율이 80 내지 83% 이거나, 전기전도도는 530 내지 540 [Ωㆍcm]- 1 이고, 광투과율이 80 ~ 83% 일 수 있다. 이러한 구조는 제2저항층-제1저항층-전극의 순서로 적층되어 있는 경우에 더 우수한 발열 효과를 가져올 수 있다.The heat generating layer is a double layer structure, in the case with the first resistive layer and the second layer is a laminated structure, the electric conductivity is 340 to 350 [Ω and cm] - or 1, and a light transmittance of 80 to 83%, electrical The conductivity may be from 530 to 540 [OMEGA .cm] - 1 and the light transmittance may be from 80 to 83%. Such a structure can lead to a better heating effect when the second resistance layer-the first resistance layer-electrode are stacked in this order.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 발열 창호(20)를 도 1을 참고하여 설명하면, 상기 본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 투명 발열막(10); 상기 전도성 투명 발열막에 포함된 전극(2)과 연결된 전원(5); 및 상기 전도성 투명 발열막의 일면 또는 양면에 위치하는 투명기재(1, 4);를 포함한다.Referring to FIG. 1, a heat
상기 전극(2)은 상기 전도성 투명 발열막(10)에 포함되는 발열층(3)과 맞닿아 있을 수 있고, 패널 형태의 발열층의 양 끝단에 위치하는 것일 수 있다. 상기 전극(2)은 전극으로 사용되는 통상의 소재라면 적용될 수 있는데, 예를 들어 구리, 금, 은 등의 금속 전극, 탄소나노튜브 등의 비금속 전도성 소재가 적용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 전극(2)은 구리 테이프를 상기 발열층(3)의 일면의 양 끝단에 적층하여 형성할 수 있다.The
상기 발열 창호는 20 V이하의 전원에서 100 내지 350 mW/cm2의 발열량을 가지는 것일 수 있다.The heating window may have a calorific value of 100 to 350 mW / cm 2 at a power source of 20 V or less.
상기 발열창호의 투명기재는 유리기판이나 투명 플라스틱 필름이 적용될 수 있으며, 예를 들어, 유리, 폴리이미드 (polyimide, PI), 폴리에틸렌텔레프탈레이트 (polyethyleneterephtalate, PET), 폴리에텔렌나프탈레이트 (polyethylenenaphtalate, PEN), 폴리에테르술폰 (polyethersulfone, PES), 폴리테트라플루오로에틸렌 (polytetrafluoroethylene, PTFE), 폴리에테르에테르케톤 (polyetherketone, PEEK), 폴리카보네이트 (polycarbonate, PC), 폴리아릴레이트 (polyarylate, PAR) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나가 상기 투명기재로 적용될 수 있다.For example, glass, polyimide (PI), polyethyleneterephtalate (PET), polyethylenenaphthalate (PEN), or the like may be used as the transparent substrate of the heating window. Polyether sulfone (PES), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyetherketone (PEEK), polycarbonate (PC), polyarylate (PAR) And combinations thereof may be applied to the transparent substrate.
상기 발열 창호의 발열을 위하여, 상기 발열 창호에는 전압이 인가될 수 있으며, 저전압, 예컨대 20 V 이하, 바람직하게는 12 V 이하의 전압이 인가될 수 있다. 상기한 저전압 하에서도 상기 발열 창호는 우수한 발열 성능을 나타낼 수 있고, 자동차 등의 시창이나 건축용 창호 등에 스마트 창호 시스템으로 적용될 수 있다.In order to generate heat of the heating window, a voltage may be applied to the heating window, and a low voltage such as 20 V or less, preferably 12 V or less may be applied. Even under the above-mentioned low voltage, the heat-generating window can exhibit excellent heat-generating performance, and can be applied to a window of a car or a window of a building.
상기 발열 창호의 발열량은 cm2를 기준으로 100 내지 350 mW일 수 있고, 바람직하게는 cm2당 250 내지 350 mW일 수 있다. 또한, 상기 발열창호에서의 시트 저항은 100 Ω/□ 이하, 바람직하게는 50 Ω/□ 이하, 더욱 바람직하게는 40 Ω/□ 이하일 수 있다.The calorific value of the heating window may be 100 to 350 mW based on cm 2 , and preferably 250 to 350 mW per cm 2 . The sheet resistance in the heating window may be 100 Ω / □ or less, preferably 50 Ω / □ or less, and more preferably 40 Ω / □ or less.
본 발명에 따른 전도성 투명 발열막은 기존에 발열 창호에서 많이 사용되고 있는 인듐이 첨가된 주석 산화물(ITO)를 대체하는 물질로 활용될 수 있다.The conductive transparent heating film according to the present invention can be used as a substitute for indium-added tin oxide (ITO), which has been widely used in heat-resisting windows.
본 발명의 전도성 투명 발열막, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 발열 창호는 저저항 특성을 도출하여 투과도를 유지하면서 우수한 발열성능을 넓은 면적에서 균일하게 얻을 수 있는 전도성 투명 발열막을 제공한다. 상기 발열막은 별도의 열선이나 금속 패턴을 포함하지 않아서 시야를 방해하지 않을 수 있고, 비교적 간단한 구조를 가지면서도 빠른 시간 안에 온도가 상승하는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 전력 밀도를 높인 발열 창호를 제공할 수 있다.The conductive transparent heating film of the present invention, the method of manufacturing the same, and the heating window including the same provide a conductive transparent heating film capable of uniformly obtaining excellent heat generation performance over a wide area while maintaining low permeability. The heat generating film does not include a separate heat ray or metal pattern, so that it does not interfere with the visual field, and the effect of increasing the temperature within a relatively short time is obtained. In addition, it is possible to provide an exothermic window with an increased power density.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발열 창호의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 전도성 투명 발열막의 광투과도를 측정한 결과이다. 도 2에서, 1은 실시예 1(불소-주석산화물로 이루어진 제1저항층을 포함하는 발열막), 2는 실시예 2(알루미늄-아연산화물로 이루어진 제2저항층을 포함하는 발열막), 3은 실시예 3(제2저항층-제1저항층-전극의 순으로 형성된 이중층 발열막), 4는 실시예 4(제1저항층-제2저항층-전극의 순으로 형성된 이중층 발열막)의 파장 범위에 따른 투과도를 보여준다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 발열막에 전압을 인가하였을 때, 시간에 따른 온도의 변화를 측정한 결과이다. 그래프에서, 1 내지 4는 각각 실시예 1 내지 4의 결과를 나타낸다.1 is a conceptual diagram of a heat window according to an embodiment of the present invention.
2 is a result of measuring the light transmittance of a conductive transparent heating film manufactured according to an embodiment of the present invention. In Fig. 2,
3 is a graph illustrating a result of measuring a change in temperature with time when a voltage is applied to a heating film manufactured according to an embodiment of the present invention. In the graph, 1 to 4 indicate the results of Examples 1 to 4, respectively.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.
실시예Example 1. 불소 도핑 주석 산화물로 이루어진 1. made of fluorine-doped tin oxide 저항층(S1)을The resistance layer (S1) 포함하는 전도성 투명 Conductive transparent containing 발열막Heating membrane
소다라임 투명기재 상에 불소로 도핑된 주석산화물막을 전자 사이크로트론 공명 플라즈마 증착법을 이용하여 증착하였다. 테트라메틸틴(Tetramethyltin)을 전구체로 적용하고, 반응가스인 불소(SF6)와 산소(O2)를 아르곤(Ar)과 수소(H2)와 과 함께 반응기 내에 도입하여 증착을 실시하였다. 상기 전자 사이크로트론 공명 플라즈마 증착법의 마이크로파 출력(microwave power) 1400 W, 테트라메틸틴소스의 유량은 4.7 sccm, 반응 가스들의 유량은 아르곤(Ar) 6 sccm, 불소(SF6) 0.2 sccm, 수소(H2) 8.4 sccm, 산소(O2) 36.7 sccm로 각각 적용하였다. 또한, 테트라메틸틴 전구체가 공급되는 노즐과 기판과의 거리 5 cm, 수소노즐과 기판과의 거리 3 cm로 상기 소다라임 투명기재를 위치시켰고, 회전속도는 15 RPM, 버블러(Bubbler) 압력은 테트라메틸틴 43.8 Torr로 하였으며, 전자석의 전류는 165 A, 반응기내 증착 압력 10 mTorr 조건에서 7 분간 증착을 실시하였다.A tin oxide film doped with fluorine on a soda lime transparent substrate was deposited using electron cyclotron resonance plasma deposition. Tetramethyltin was used as a precursor and fluorine (SF 6 ) and oxygen (O 2 ) as reaction gases were introduced into the reactor together with argon (Ar) and hydrogen (H 2 ). The microwave power of the electron cyclotron resonance plasma deposition method was 1400 W, the flow rate of the tetramethyltin source was 4.7 sccm, the flow rate of the reaction gases was 6 sccm of argon (Ar), 0.2 sccm of fluorine (SF 6 ) H 2 ) of 8.4 sccm, and oxygen (O 2 ) of 36.7 sccm, respectively. The soda lime transparent substrate was placed at a distance of 5 cm between the nozzle to which the tetramethyltin precursor was supplied and the substrate and 3 cm from the hydrogen nozzle and the substrate. The rotation speed was 15 RPM, the bubbler pressure Tetramethyltin 43.8 Torr, electromagnet current of 165 A, and deposition pressure of 10 mTorr in the reactor for 7 minutes.
상기 증착으로 두께가 대략 400 nm 인 불소-주석산화물로 이루어진 절연막이 소다라임 투명기재 상에 형성되었으며, 이를 실시예 1의 전도성 투명 발열막으로 하였다.
An insulating film made of fluorine-tin oxide having a thickness of about 400 nm was formed on the soda lime transparent substrate by the above deposition, and this was used as the conductive transparent heating film of Example 1.
실시예Example 2. 알루미늄 도핑 아연 산화물로 이루어진 2. Made of aluminum-doped zinc oxide 저항층(S2)을The resistive layer (S2) 포함하는 전도성 투명 Conductive transparent containing 발열막Heating membrane
소다라임 투명기재 상에 알루미늄으로 도핑된 아연 산화물로 이루어진 저항층을 형성하였다. 스퍼터링 방법으로 증착시켰으며, 증착 조건은 rf 출력 (radio-frequency power) 100 W, 아르곤(Ar) 기체 유량 25 sccm, 반응기내 증착 압력 3.5 mTorr, 그리고 타겟과 기판 사이의 거리 10 cm로 하여 10분 동안 증착시켰다.A resistive layer made of zinc oxide doped with aluminum was formed on a soda lime transparent substrate. The deposition conditions were: radio-frequency power of 100 W, argon (Ar) gas flow rate of 25 sccm, deposition pressure in the reactor of 3.5 mTorr, and distance of 10 cm between target and substrate for 10 minutes Lt; / RTI >
상기 증착으로, 투명기재 상에 알루미늄으로 도핑된 아연 산화물로 이루어진 저항층을 약 200 nm의 두께로 형성하였으며, 이를 실시예 2의 전도성 투명 발열막으로 하였다.
As a result of the deposition, a resistive layer made of zinc oxide doped with aluminum on a transparent substrate was formed to a thickness of about 200 nm, and this was used as the conductive transparent heating film of Example 2.
실시예Example 3. 3. S2S2 -- S1S1 -전극 구조의 전도성 투명 - Conductive transparent of electrode structure 발열막Heating membrane
소다라임 투명기재에 먼저 알루미늄으로 도핑된 아연 산화물 막을 스퍼터법을 통해 실시예 2와 같은 방법으로 증착하여 저항층(S2)를 약 200 nm 의 두께로 형성하고, 불소로 도핑된 주석 산화물 막을 전자 사이크로트론 공명 유기화학 증착법을 통해 실시예 1과 같은 방법으로 증착하여 저항층(S1)를 약 400 nm 의 두께로 형성하고, 저항층(S1)의 윗면의 양 끝에 구리테이프를 이용하여 전극을 형성하여 약 600 nm 의 발열층과 전극을 포함하는 실시예 3의 발열막을 제조하였다.
A zinc oxide film doped with aluminum was first deposited on a soda lime transparent substrate through a sputtering method in the same manner as in Example 2 to form a resistive layer S2 having a thickness of about 200 nm and a tin oxide film doped with fluorine The resistive layer S1 was formed to a thickness of about 400 nm through the Rutron resonance organic chemical vapor deposition method in the same manner as in Example 1 and electrodes were formed using copper tape at both ends of the upper surface of the resistive layer S1 To prepare a heat generating film of Example 3 containing a heating layer of about 600 nm and an electrode.
실시예Example 4. 4. S1S1 -- S2S2 -전극 구조의 전도성 투명 - Conductive transparent of electrode structure 발열막Heating membrane
소다라임 투명기재에 먼저 불소로 도핑된 주석 산화물 막을 전자 사이크로트론 공명 유기화학 증착법을 통해 실시예 1과 같은 방법으로 증착하여 저항층(S1)를 약 400 nm 의 두께로 형성한 후, 알루미늄으로 도핑된 아연 산화물 막을 스퍼터법을 통해 실시예 2와 같은 방법으로 증착하여 저항층(S2)를 약 200 nm 의 두께로 형성하고, 저항층(S2)의 윗면의 양 끝에 구리테이프를 이용하여 전극을 형성하여 약 600 nm의 발열층과 전극을 포함하는 실시예 4의 발열막을 제조하였다.
A tin oxide film doped with fluorine was first deposited on a soda lime transparent substrate through an electron cyclotron resonance organic chemical vapor deposition method in the same manner as in Example 1 to form a resistive layer S1 having a thickness of about 400 nm , an electrode using a copper tape of the resistive layer (S2) is deposited in the same manner as in example 2 using the sputtering method, a film of doped zinc oxide is formed to a thickness of about 200 nm, at each end of the upper surface of the resistance layer (S2) To prepare a heat generating film of Example 4 including a heating layer of about 600 nm and an electrode.
실험예Experimental Example . 전도성 투명 . Conductive transparent 발열막을The heating membrane 포함하는 Included 발열창호의Feverish 발열 성능 측정 Heat generation performance measurement
실시예1 내지 4 에서 제조된 전도성 투명 발열막을 포함하는 발열 창호를 도 1의 개념도에 나타낸 것과 동일하게 제조하고, 이의 성능을 평가하였다.
Heat-generating windows including the conductive transparent heating films prepared in Examples 1 to 4 were produced in the same manner as shown in the conceptual diagram of Fig. 1, and the performance thereof was evaluated.
1) One) 광투과도Light transmittance 및 And 표면거칠기의Surface roughness 측정 Measure
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 전도성 투명 발열막의 광투과도를 측정한 결과이다. 도 2를 참조하면, 실시예 1 내지 4의 결과가 적외선 파장대로 피크의 이동이 있는 것으로 보아 밴드갭이 커지는 것을 확인 할 수 있었다. 또한, 가시광선 파장대인 550 nm에서 실시예 1 내지 4에서 제조한 발열막의 투과도는 각각 79.67%, 80.84%, 82.05%, 및 82.10%를 나타났다.2 is a result of measuring the light transmittance of a conductive transparent heating film manufactured according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, it can be seen that the results of Examples 1 to 4 indicate that the band gap increases as the peak shifts to the infrared wavelength band. In addition, the transmittances of the heat generating membranes prepared in Examples 1 to 4 at a wavelength of visible light of 550 nm were 79.67%, 80.84%, 82.05%, and 82.10%, respectively.
또한, 실시예 1 내지 4의 샘플들의 표면거칠기를 원자력 현미경(Atomic Force Microscope, AFM)으로 분석하였다. 실시예 1 내지 4의 전도성 투명 발열막에 포함되는 발열막들은 각각 1.82 nm, 1.50 nm, 3.25nm, 4.20nm의 표면거칠기 값을 가지는 것으로 평가되었다.
In addition, the surface roughness of the samples of Examples 1 to 4 was analyzed by an atomic force microscope (AFM). The exothermic films included in the conductive transparent heating films of Examples 1 to 4 were evaluated to have surface roughness values of 1.82 nm, 1.50 nm, 3.25 nm, and 4.20 nm, respectively.
2) 발열 특성의 측정2) Measurement of heat generation characteristics
가변 직류 전압기를 사용하여 일정 전압을 발열막에 인가하고, 각각의 발열막에 포함되어 있는 저항층(들)으로부터 발생하는 열 및 전류를 측정하여 발열 특성을 확인하였다. 온도의 균일한 측정을 위해, 도 1의 개념도에서와 같이 0.7 mm 두께의 투명판을 실시예 1 내지 4의 발열막 각각의 양면에 덮은 후에 압착을 하여 사용하였다. 또한, 표면 온도 측정은 온도 검출용 열전대를 사용하여 표면의 온도가 일정해 질 때까지 시간에 따른 온도 변화를 기록하였다. 이렇게 측정한 온도 변화를 발열창호의 발열성능으로 평가하여 도 3에 나타내었다.A constant voltage was applied to the heating film using a variable DC voltage, and heat and current generated from the resistance layer (s) included in each heating film were measured to confirm the heating characteristics. In order to measure the temperature uniformly, as shown in the conceptual diagram of Fig. 1, a transparent plate having a thickness of 0.7 mm was coated on both sides of each of the heat generating films of Examples 1 to 4, followed by compression. In addition, the surface temperature was measured using a thermocouple for temperature detection, and the temperature change over time was recorded until the surface temperature became constant. The measured temperature change was evaluated by the heating performance of the heating window, and is shown in FIG.
상기 도 3은 인가전압을 12 V로 하여 시간 경과에 따른 상기 발열창호의 온도 변화를 측정한 그래프이다. 초기온도는 24℃ 이고, 전압 인가 시 측정전류의 값은 실시예 1을 포함하는 발열창호에서는 66 mA, 실시예 2를 포함하는 발열창호에서는 58 mA, 실시예 3을 포함하는 발열창호에서는 144 mA, 실시예 4를 포함하는 발열창호에서는 90 내지 92 mA로 나타났고, 발열 창호의 온도는 서서히 증가하여 10 분 동안 유지시켰을 때 파괴온도는 실시예 1을 포함하는 발열창호에서 45.3℃, 실시예 2를 포함하는 발열창호에서 44.4℃, 실시예 3을 포함하는 발열창호에서 48.9℃, 그리고 실시예 4를 포함하는 발열창호에서 71.8℃에서 일정하게 유지되었다. 또한, 측정전류와 인가전압을 사용하여 박막저항도 계산해 하기 표1에 나타내었다.3 is a graph illustrating a change in temperature of the heating window over time with an applied voltage of 12V. The initial temperature was 24 占 폚, the value of the measured current at the time of voltage application was 66 mA in the case of the heating window including Example 1, 58 mA in the case of the heating window including Example 2, and 144 mA , 90 to 92 mA in the case of the heating window including Example 4, and the temperature of the heating window gradually increased to be maintained for 10 minutes, the breaking temperature was 45.3 DEG C in the case of the heating window including Example 1, In the heating window including Example 3, 48.9 占 폚 in the heating window including Example 3, and 71.8 占 폚 in the heating window including Example 4. Also, the thin film resistances were calculated using the measurement current and the applied voltage as shown in Table 1 below.
종류Transparent membrane
Kinds
(cm2/Vs)Mobility
(cm 2 / Vs)
(1/Ω?cm)Electrical conductivity
(1 /? - cm)
(×10-4 Ω?cm)Resistivity
(× 10 -4 Ω · cm)
저항값
(Ω/□)Sheet
Resistance value
(Ω / □)
온도
(℃)Fever
Temperature
(° C)
투과도
@550nm
(%)Visible light
Permeability
@ 550nm
(%)
밀도
(mW/cm2)power
density
(mW / cm 2 )
(주)(week)
S1: 400nm두께의 불소도핑 주석산화물 투명막S1: 400 nm thick fluorine-doped tin oxide transparent film
S2: 200nm두께의 알루미늄도핑 아연산화물 투명막S2: 200 nm thick aluminum-doped zinc oxide transparent film
S2/S1: 유리기재표면에 불소도핑주석산화물 막, 알루미늄도핑아연산화물 막 순서로 코팅된 이중층 투명막S2 / S1: Double layer transparent film coated on the surface of glass substrate in order of fluorine-doped tin oxide film and aluminum-doped zinc oxide film
S1/S2: 유리기재표면에 알루미늄도핑아연산화물 막, 불소도핑주석산화물 막 순서로 코팅된 이중층 투명막S1 / S2: a bilayer transparent film coated on the surface of the glass substrate in the order of an aluminum-doped zinc oxide film and a fluorine-doped tin oxide film
상기 표 1은 본 발명에 의한 전도성 투명 발열막과 단층 발열막을 각각 포함하는 발열창호간의 성능을 비교한 표로서, 본 발명에 따른 발열창호의 캐리어 이동도, 전기전도도, 비저항, 시트 저항값, 발열 온도, 가시광 투과도를 나타내었다. 상기 표 1의 결과를 참고하면, 본 발명에 따른 발열 창호는 기존의 발열 창호와는 구별되게 열선 없이도 발열 기능을 가지며, 특히, S1이나 S2가 단독으로 형성되어 있는 경우보다는 이들이 이중층으로 적층되어 있는 경우에 광투과율이나 발열 성능이 더 우수하였다. 한편, 알루미늄도핑아연산화물 막, 불소도핑주석산화물 막의 순서로 적층된 이중층 투명막인 상기 표의 가장 아랫줄의 실시예(제2저항층-제1저항층-전극의 구조)가 가장 우수한 발열특성 및 가시광 투과도를 나타내어서 가장 우수한 효과를 보여주었다.Table 1 is a table comparing the performances of the conductive transparent heat generating film according to the present invention and the heat generating window including the single layer heat generating film respectively. The table shows the carrier mobility, electric conductivity, specific resistance, sheet resistance value, Temperature, and visible light transmittance. Referring to the results shown in Table 1, the heating window according to the present invention has a heating function without heating wires, differently from existing heating windows. Particularly, when S1 or S2 is formed singly, The light transmittance and heat generation performance were better. On the other hand, the lowermost embodiment (the structure of the second resistance layer-the first resistance layer-electrode) of the above table, which is a double-layer transparent film laminated in this order of the aluminum-doped zinc oxide film and the fluorine-doped tin oxide film, And the visible light transmittance was the best.
상기한 발열창호의 발열성능 측정은 다양한 전압(0~100 V) 및 발생 전류 (0~1 A)의 측정을 위한 가변 직류 전압기(5), 균일한 온도 측정을 위한 0.7 mm 두께의 투명판(1), 발열 박막(3), 투명 기판(4), 온도 검출용 열전대로 구성된 시스템을 구성하여 측정하였다.The exothermic performance of the heating window is measured by a variable
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, Of the right.
이 발명은, 한국과학기술연구원에서 주관한 연구사업인 "기후변화대응기초원천기술개발사업"의 연구 과제인 "리튬이차전지용 전극소재 자기완화형 구조제어 및 계면기능제어 기술개발에 대한 연구"의 결과물로 국가연구개발사업(과제고유번호 : 1345128509)의 지원을 받아서 이루어졌습니다.This invention is based on the study of "Development of self-mitigating structure control and interface function control technology for electrode materials for lithium secondary batteries", which is a research project of "Fundamental Technology Development Project for Climate Change Response" conducted by the Korea Institute of Science and Technology As a result, it was supported by the national research and development project (project identification number: 1345128509).
1, 4: 투명기재 (1: 상판유리. 4: 하판유리)
2: 전극
3: 발열층
5: 전원 (직류전압공급장치)
10: 전도성 투명 발열막
20: 발열 창호1, 4: transparent substrate (1: top plate glass, 4: bottom plate glass)
2: Electrode
3: Heating layer
5: Power supply (DC voltage supply)
10: Conductive transparent heating film
20: Heat window
Claims (18)
(ii) 상기 발열층의 적어도 일부와 접촉하는 전극을 포함하는 전도성 투명 발열막으로서,
상기 발열층은 불소 도핑 주석 산화물로 이루어진 제1저항층, 그리고 상기 제1저항층의 일면과 서로 맞닿아 있으며 알루미늄 도핑 아연 산화물로 이루어진 제2저항층을 포함하는 이중층 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 전도성 투명 발열막.(i) a heating layer comprising a doped metal oxide; And
(ii) an electrically conductive transparent heating film including an electrode contacting at least a part of the heating layer,
Wherein the heating layer has a bilayer structure comprising a first resistive layer made of fluorine-doped tin oxide and a second resistive layer in contact with one surface of the first resistive layer and made of aluminum-doped zinc oxide. Transparent heating film.
상기 전극은 상기 제1저항층과 접하는 것인, 전도성 투명 발열막.The method according to claim 1,
Wherein the electrode is in contact with the first resistive layer.
상기 발열층은 두께가 0.1 내지 1 ㎛인 것인, 전도성 투명 발열막.The method according to claim 1,
Wherein the heating layer has a thickness of 0.1 to 1 占 퐉.
상기 발열층은 3.6 eV 이상의 밴드 갭(band gap)을 가지는 것인, 전도성 투명 발열막.The method according to claim 1,
Wherein the heating layer has a band gap of 3.6 eV or more.
상기 제1저항층은 400 내지 500 nm의 두께를 가지는 것인, 전도성 투명 발열막.The method according to claim 1,
Wherein the first resistive layer has a thickness of 400 to 500 nm.
상기 제2저항층은 150 내지 200 nm의 두께를 가지는 것인, 전도성 투명 발열막.The method according to claim 1,
Wherein the second resistive layer has a thickness of 150 to 200 nm.
상기 발열층은 시트 저항 값이 50 Ω/□ 이하인 것인, 전도성 투명 발열막.The method according to claim 1,
Wherein the heat generating layer has a sheet resistance value of 50? /? Or less.
상기 발열층은 가시광선 파장대인 550 nm에서의 광투과율이 80% 이상인 것인, 전도성 투명 발열막.The method according to claim 1,
Wherein the heat generating layer has a light transmittance of at least 80% at a wavelength of 550 nm which is a visible light wavelength band.
투명기재의 일면에 상기 전구체를 이용하여 발열층을 형성하는 제2단계;를 포함하고,
상기 발열층은 스퍼터법, 화학기상증착법, 전자 사이크로트론 공명 플라즈마 증착법, 전자빔법, 스프레이 열분해법 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 방법으로 형성되는 것인, 제1항에 따른 전도성 투명 발열막의 제조방법.A first step of preparing a precursor of fluorine-doped tin oxide and aluminum-doped zinc oxide; And
And a second step of forming a heat generating layer on one surface of the transparent substrate using the precursor,
Wherein the heat generating layer is formed by any one method selected from the group consisting of a sputtering method, a chemical vapor deposition method, an electron cyclotron resonance plasma deposition method, an electron beam method, a spray pyrolysis method and a combination thereof. A method of manufacturing a transparent heating film.
상기 발열층은 상기 불소 도핑 주석 산화물로 이루어진 제1저항층 및 상기 알루미늄 도핑 아연 산화물로 이루어진 제2저항층을 포함하고,
상기 제1저항층 및 제2저항층은 상기 전자 사이크로트론 공명 플라즈마 증착법 또는 스퍼터법으로 형성되는 것인, 전도성 투명 발열막의 제조방법.13. The method of claim 12,
Wherein the heat generating layer comprises a first resistive layer made of the fluorine-doped tin oxide and a second resistive layer made of the aluminum-doped zinc oxide,
Wherein the first resistive layer and the second resistive layer are formed by the electron cyclotron resonance plasma deposition method or the sputtering method.
상기 제2단계의 발열층은 스퍼터법으로 형성되고, 상기 전구체는 타켓의 형태로 적용되며, rf 출력이 90 내지 100 W이고, 증착 압력이 2 내지 3.5 mTorr인 것인, 전도성 투명 발열막의 제조방법.13. The method of claim 12,
Wherein the heating layer in the second step is formed by a sputtering method, the precursor is applied in the form of a target, the rf output is from 90 to 100 W, and the deposition pressure is from 2 to 3.5 mTorr .
상기 제1저항층과 상기 제2저항층은 순차로 형성되며, 상기 제1저항층은 400 내지 500 nm의 두께를 가지는 것이고, 상기 제2저항층은 150 내지 200 nm의 두께를 가지는 것인, 전도성 투명 발열막의 제조방법.14. The method of claim 13,
Wherein the first resistive layer and the second resistive layer are sequentially formed, the first resistive layer has a thickness of 400 to 500 nm, and the second resistive layer has a thickness of 150 to 200 nm. A method for manufacturing a conductive transparent heating film.
상기 전도성 투명 발열막에 포함된 전극과 연결된 전원; 및
상기 전도성 투명 발열막의 일면 또는 양면에 위치하는 투명기재;를 포함하는, 발열 창호.A conductive transparent heating film according to claim 1;
A power source connected to an electrode included in the conductive transparent heating film; And
And a transparent substrate disposed on one or both sides of the conductive transparent heat generating film.
상기 발열 창호는 20 V이하의 전원에서 100 내지 350 mW/cm2의 발열량을 가지는 것인, 발열 창호.17. The method of claim 16,
Wherein the heating window has a calorific value of 100 to 350 mW / cm 2 at a power source of 20 V or less.
상기 투명기재는 유리, 폴리이미드(polyimide, PI), 폴리에틸렌텔레프탈레이트(polyethyleneterephtalate, PET), 폴리에텔렌나프탈레이트(polyethylenenaphtalate, PEN), 폴리에테르술폰(polyethersulfone, PES), 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene, PTFE), 폴리에테르에테르케톤(polyetherketone, PEEK), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리아릴레이트(polyarylate, PAR) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인, 발열 창호.17. The method of claim 16,
The transparent substrate may be formed of glass, polyimide (PI), polyethylene terephthalate (PET), polyethylenenaphthalate (PEN), polyethersulfone (PES), polytetrafluoroethylene Wherein the heating window is any one selected from the group consisting of polyetheretherketone (PTFE), polyetherketone (PEEK), polycarbonate (PC), polyarylate (PAR) and combinations thereof.
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| KR20090022959A (en) * | 2007-08-31 | 2009-03-04 | 한국기계연구원 | Heating substrate equipped with conductive-thin-film and electrode and manufacturing method of the same |
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