KR101741685B1 - 광학 다층막 및 이를 포함하는 광학 구조체 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 광학 다층막은 기판 상에서 고굴절층 및 저굴절층을 교대로 복수번 적층하여 형성되어, 근적외선을 차폐하는 근적외선 차폐층, 근적외선 차폐층 상에 형성되어, 원적외선을 차폐하는 도전성층을 포함하고, 도전성층은 근적외선 차폐층 상에 적층된 금속층 및 투명 산화물층을 포함하고, 금속층과 상기 투명 산화물층이 교번 적층되며, 최상부층이 투명 산화물층이다.
본 발명의 실시예들에 따른 광학 다층막에 의하면, 근적외선뿐만 아니라, 원적외선 차폐능을 동시에 가진다. 이에, 본 발명의 실시예들에 따른 광학 다층막을 윈도우에 적용할 시에 난방 및 냉방 효율을 향상시키고, 난방 및 난방 비용을 저감시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 광학 다층막에 의하면, 근적외선뿐만 아니라, 원적외선 차폐능을 동시에 가진다. 이에, 본 발명의 실시예들에 따른 광학 다층막을 윈도우에 적용할 시에 난방 및 냉방 효율을 향상시키고, 난방 및 난방 비용을 저감시킬 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 광학 다층막 및 이를 포함하는 광학 구조체에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 근적외선과 원적외선 차폐가 가능한 광학 다층막 및 이를 포함하는 광학 구조체에 관한 것이다.
태양광은 자외선, 가시광선, 적외선으로 구분될 수 있으며, 이 중 근적외선 영역의 태양광은 건축물의 온도 및 냉난방에 영향을 미친다. 즉, 태양광이 건축물의 윈도우를 통해 입사될 때, 입사된 태양광 중 근적외선은 실내의 온도를 높인다. 그리고, 이는 실내 온도를 낮추기 위해 냉방 기구를 작동시키고 있는 상태에서 윈도우를 통해 근적외선이 입사된다면, 냉방 기구의 에너지 효율을 낮추는 요인이 된다.
근적외선에 따른 냉난방기구의 효율 저하를 방지하기 위하여, 근적외선 차폐 기능을 가지는 기능성 필름을 윈도우에 부착하여, 적외선 반사 기능을 부여하고 있다.
그런데, 근적외선 차폐 기능을 갖는 기능성 필름은 근적외선만 차단할 뿐, 건물 내부의 난방기구 등에서 발생하는 원적외선을 효율적으로 차단할 수 없다. 따라서, 근적외선 차폐 기능을 갖는 윈도우 필름으로 근적외선만 차단한 상태에서는 건물의 냉난방 효율을 향상시키는데 한계가 있다.
본 발명은 근적외선과 원적외선 차폐가 가능한 광학 다층막 및 이를 포함하는 광학 구조체를 제공한다.
본 발명에 따른 광학 다층막은 기판; 및 상기 기판 상에서 고굴절층 및 저굴절층을 교대로 복수번 적층하여 형성되어, 근적외선을 차폐하는 근적외선 차폐층;상기 근적외선 차폐층 상에 형성되어, 원적외선을 차폐하는 도전성층;을 포함하고,
상기 도전성층은, 상기 근적외선 차폐층 상에 적층된 금속층 및 투명 산화물층을 포함하고, 상기 금속층과 상기 투명 산화물층이 교번 적층되며, 최상부층이 투명 산화물층인 광학 다층막.
상기 도전성층은, 상기 근적외선 차폐층 상에 형성된 제 1 금속층; 상기 제 1 금속층 상에 형성된 제 1 투명 산화물층; 상기 제 1 투명 산화물층 상에 형성된 제 2 금속층; 및 상기 제 2 금속층 상에 형성된 제 2 투명 산화물층;을 포함한다.
상기 근적외선 차폐층은 근적외선의 투과율이 10% 이하이고, 상기 원적외선 투과율이 0.5% 이하이며, 340nm 내지 380nm의 자외선의 투과율이 30% 이상, 60% 이하이다.
상기 금속층은 5nm 내지 15nm, 제 1 및 제 2 투명 산화물층은 20nm 내지 90nm이다.
상기 금속층은 Ag 및 Au 중 어느 하나이고, 제 1 및 제 2 투명 산화물층은 ITO이다.
상기 근적외선 차폐층의 고굴절층의 두께는 70nm 내지 110nm, 상기 저굴절층의 두께는 130nm 내지 170nm이다.
상기 고굴절층은 TiO2로 형성되고, 상기 저굴절층은 SiO2로 형성된다.
상기 근적외선 차폐층은 상기 기판과 상기 고굴절층 사이에 형성된 제 3 투명 산화물층을 포함한다.
본 발명에 따른 광학 구조체는, 각각이 기판 및 상기 기판 상에 고굴절층, 저굴절층을 교대로 복수번 적층하여 형성되며, 근적외선을 차폐하는 근적외선 차폐층 및 상기 근적외선 차폐층 상에 형성되어 원적외선을 차폐하는 도전성층을 구비하는 제 1 및 제 2 광학 다층막; 상기 한 쌍의 도전성층 사이에 위치하는 고분자 분산 액정층(PDLC);을 포함하고, 상기 도전성층은, 상기 근적외선 차폐층 상에 적층된 금속층 및 투명 산화물층을 포함하고, 상기 금속층과 상기 투명 산화물층이 교번 적층되며, 최상부층이 투명 산화물층이다.
상기 고분자 분산 액정층은, 상기 고분자 매트릭스 및 상기 매트릭스 내에 분산된 복수의 액정을 포함하는 액상 고분자 분산 액정을 상기 자외선에 의해 경화시켜 형성된다.
상기 근적외선 차폐층은 근적외선의 투과율이 10% 이하이고, 상기 원적외선 투과율이 0.5% 이하이며, 340nm 내지 380nm의 자외선의 투과율이 30% 이상, 60% 이하이다.
상기 금속층은 5nm 내지 15nm, 제 1 및 제 2 투명 산화물층은 20nm 내지 90nm이며, 상기 금속층은 Ag 및 Au 중 어느 하나이고, 제 1 및 제 2 투명 산화물층은 ITO이다.
본 발명에 따른 광학 구조체의 제조 방법은, 제 1 및 제 2 광학 다층막을 형성하는 과정; 및 상기 제 1 광학 다층막과 제 2 광학 다층막 사이에 고분자 분산 액정층을 형성하는 과정;을 포함하고, 제 1 및 제 2 광학 다층막을 형성하는 과정은, 각각의 기판 상에 고굴절층, 저굴절층을 교대로 복수번 적층하여, 최하부층이 고굴절층, 최상부층이 저굴절층이 되도록 제 1 및 제 2 근적외선 차폐층을 형성하는 과정; 상기 제 1 및 제 2 근적외선 차폐층 각각의 최상부층인 저굴절층 상에 금속층 및 투명 산화물층을 교번 적층하며, 최상부층이 투명 산화물층이 되도록 제 1 및 제 2 도전성층을 형성하는 과정;을 포함한다.
상기 제 1 및 제 2 도전성층 각각을 형성하는 과정은, 상기 근적외선 차폐층 상에 형성된 제 1 금속층을 형성하는 과정; 상기 제 1 금속층 상에 형성된 제 1 투명 산화물층을 형성하는 과정; 상기 제 1 투명 산화물층 상에 형성된 제 2 금속층을 형성하는 과정; 및 상기 제 2 금속층 상에 형성된 제 2 투명 산화물층을 형성하는 과정;을 포함한다.
상기 제 1 도전성층과 제 2 도전성층 사이에 고분자 분산 액정층을 형성하는 과정에 있어서, 상기 제 1 도전성층과 제 2 도전성층 사이에 액상 고분자 분산 액정을 도포하는 과정; 상기 제 1 광학 다층막 및 제 2 광학 다층막 중 적어도 어느 하나의 외측에서 340nm 내지 360nm 파장의 자외선을 조사하여, 상기 액상 고분자 분산 액정을 경화시키는 과정;을 포함한다.
상기 제 1 및 제 2 도전성층 각각을 형성하는데 있어서, 상기 금속층을 5nm 내지 15nm로 형성하고, 상기 투명 산화물층을 20nm 내지 90nm로 형성한다.
이와 같이 본 발명의 실시예들에 따른 광학 다층막은 근적외선뿐만 아니라, 원적외선 차폐능을 동시에 가진다. 이에, 본 발명의 실시예들에 따른 광학 다층막을 윈도우에 적용할 시에 난방 및 냉방 효율을 향상시키고, 난방 및 난방 비용을 저감시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 광학 다층막은 자외선의 투과가 가능하다. 이에, 자외선을 이용하여 광학 다층막과 고분자 분산 액정층 사이를 쉽고 간단하게 접합시켜, 접합능 저하가 방지되고, 접합이 용이하며, 접합 공정을 위해 소모되는 시간을 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 광학 다층막을 개념적으로 도시한 도면
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 광학 다층막을 개념적으로 도시한 도면
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 한 쌍의 광학 다층막 사이에 고분자 분산 액정층이 위치된 광학 구조체를 도시한 도면
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광학 구조체의 제조를 위해 한 쌍의 광학 다층막 사이에 액상 고분자 분산 액정을 도포시키는 방법의 일 예를 개념적으로 도시한 도면
도 5는 제 1 비교예의 파장에 따른 투과율 및 반사율을 나타낸 그래프
도 6은 제 2 비교예의 파장에 따른 투과율 및 반사율을 나타낸 그래프
도 7은 제 1 실시예의 파장에 따른 투과율 및 반사율을 나타낸 그래프
도 8은 제 2 실시예의 파장에 따른 투과율 및 반사율을 나타낸 그래프
도 9는 제 1 비교예 및 제 2 실시예 각각의 파장에 따른 투과율 및 반사율을 비교하기 위해 나타낸 그래프
도 10은 제 1 비교예 및 제 2 실시예 각각의 자외선 투과율을 비교하기 위해 나타낸 그래프
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 광학 다층막을 개념적으로 도시한 도면
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 한 쌍의 광학 다층막 사이에 고분자 분산 액정층이 위치된 광학 구조체를 도시한 도면
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광학 구조체의 제조를 위해 한 쌍의 광학 다층막 사이에 액상 고분자 분산 액정을 도포시키는 방법의 일 예를 개념적으로 도시한 도면
도 5는 제 1 비교예의 파장에 따른 투과율 및 반사율을 나타낸 그래프
도 6은 제 2 비교예의 파장에 따른 투과율 및 반사율을 나타낸 그래프
도 7은 제 1 실시예의 파장에 따른 투과율 및 반사율을 나타낸 그래프
도 8은 제 2 실시예의 파장에 따른 투과율 및 반사율을 나타낸 그래프
도 9는 제 1 비교예 및 제 2 실시예 각각의 파장에 따른 투과율 및 반사율을 비교하기 위해 나타낸 그래프
도 10은 제 1 비교예 및 제 2 실시예 각각의 자외선 투과율을 비교하기 위해 나타낸 그래프
이하, 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
본 발명은 태양광 중 근적외선 및 원적외선 차폐가 가능하며, 자외선의 투과가 가능한 광학 다층막 및 광학 구조체에 관한 것이다. 보다 구체적인 예시로 건축물 등의 윈도우에 설치될 수 있는 광학 다층막과, 스마트 윈도에 적용되도록 고분자 분산 액정(PDLC : Polymer dispersed liquid crystal)을 포함하는 광학 구조체이다.
본 발명의 실시예에 따른 광학 다층막은 원적외선 투과율이 0.5% 이하이면서, 근적외선 투과율이 10% 이하이다. 또한, 자외선 투과율이 30 내지 60%가 되도록 하는데, 이는 이후, 설명되는 광학 구조체의 제조에 있어서, 광학 다층막에 고분자 분산 액정을 부착시킬 때, 자외선을 이용하여 부착시키기 위함이다. 즉, 자외선을 이용하여 광학 다층막과 고분자 분산 액정층을 상호 접합시키기 위해서는, 광학 다층막이 자외선의 투과가 가능해야 한다.
로 고분자 분산 액정은 액상 또는 겔(gel) 상태의 고분자 매트릭스 내에 액정이 분산되어 있는 상태이다. 그리고 본 발명에서는 액상의 고분자 분산 액정의 상기 고분자 매트릭스를 경화시켜 고분자 분산 액정층을 형성한다.
따라서, 이하에서는 설명의 편의를 위하여, 경화되기 전 상태인 액상 또는 겔(gel) 상태의 고분자 분산 액정을 "액상 고분자 분산 액정"이라 명명하고, 상기 액상 고분자 분산 액정을 경화시킨 상태를 고분자 분산 액정층이라고 명명한다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 광학 다층막에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 광학 다층막을 개념적으로 도시한 도면이다. 도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 광학 다층막을 개념적으로 도시한 도면이다. 도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 한 쌍의 광학 다층막 사이에 고분자 분산 액정층이 형성된 광학 구조체를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 광학 다층막(100)은 투광성의 기판(10), 기판(10) 상에 형성된 근적외선 차폐층(20), 근적외선 차폐층(20) 상에 형성되어, 원적외선을 반사하여 차폐하는 도전성층(30)을 포함한다.
광학 다층막(100)은 플랙서블(flexible)한 특성을 갖도록, 플랙서블한 기판(10)을 사용한다. 실시예에서는 기판(10)으로 PET를 이용하나, 투광성이면서 플랙서블한 다른 재료의 기판을 사용하여도 무방하다.
근적외선 차폐층(20)은 고굴절층(21)과 저굴절층(22)이 교대로 복수번 적층되도록 구성되며, 고굴절층(21), 저굴절층(22) 순으로 적층된다.
고굴절층(21)은 2.2 내지 2.5의 굴절율을 가지는 재료, 저굴절층(22)은 1.45 내지 1.55의 굴절율을 가지는 재료를 사용한다. 실시예에서는 고굴절층(21) 재료로 TiO2, 저굴절층(22) 재료로 SiO2를 사용하나, 이에 한정되지 않고, 2.2 내지 2.5의 고굴절율을 가지는 다른 재료, 1.45 내지 1.55의 저굴절율을 가지는 다른 재료 중 어떠한 재료의 적용도 가능하다.
제 1 실시예에서는 "고굴절층(21)/저굴절층(22)" 구조로 고굴절층과 저굴절층이 각각 1번씩 적층한다.
고굴절층(21)은 70nm 내지 110nm의 두께로 형성하고, 저굴절층(22)은 130nm 내지 170nm로 형성한다. 이렇게 고굴절층(21)의 두께를 70nm 내지 110nm, 저굴절층(22)의 두께를 130nm 내지 170nm로 형성하는 것은, 근적외선의 투과율이 10%이하이며, 340nm 내지 380nm의 자외선 파장에서 30% 내지 60%의 투과율을 갖도록 하기 위함이다.
한편, 예를 들어 고굴절층(21)의 두께가 70nm 미만이거나, 110nm 초과하거나, 저굴절층(22)의 두께가 130nm 미만이거나, 170nm를 초과하는 경우, 근적외선 투과율이 10%를 초과하거나, 340nm 내지 380nm의 자외선을 30% 내지 60% 투과시킬 수 없는 문제가 발생된다.
따라서, 본 발명에서는 고굴절층(21)을 70nm 내지 110nm, 고굴절층(21)의 사이에 형성된 저굴절층(22)을 130nm 내지 170nm의 두께로 형성함으로써, 근적외선 투과율이 10% 이하이며, 340nm 내지 380nm의 자외선을 30% 내지 60% 투과시킬 수 있는 광학 다층막(100)을 제조할 수 있다.
도전성층(30)은 근적외선 차폐층(10) 상에 형성되어, 태양광 중 원적외선을 반사시켜 차폐한다.
도전성층(30)은 근적외선 차폐층(20) 상에 적층된 금속층(31a, 31b) 및 투명 산화물층(32a, 32b)을 포함하고, 금속층(31a, 31b)과 상기 투명 산화물층(32a, 32b)이 교번 적층되며, 최상부층이 투명 산화물층(32a, 32b)이다. 일 실시예로, 도전성층(30)은 근적외선 차폐층(20) 상에 형성된 금속층 및 금속층(31a, 31b) 상에 형성된 투명 산화물층(32a, 32b)을 포함한다. 실시예들에 따른 도전성층(30)은 금속층(31a, 31b) 및 투명 산화물층(32a, 32b) 각각이 2회 교번 적층된다. 즉, 실시예들에 따른 도전성층(30)은 제 1 금속층(31a, 31b), 제 1 투명 산화물층(32a), 제 2 금속층(31a, 31b), 제 2 투명 산화물층(32b) 순으로 교대 적층된다.
금속층(31a, 31b)은 0.05 내외의 굴절율을 가지는 Ag 및 Au 중 어느 하나, 투명 산화물층(32a, 32b)은 2.0 내외의 굴절율을 가지는 ITO를 사용한다. 물론 이에 한정되지 않고, 0.05 내외의 굴절율을 가지는 다른 금속 재료를 금속층(31a, 31b)으로 사용하거나, 2.0 내외의 굴절율을 가지는 다른 TCO 재료를 투명 산화물층(32a, 32b)으로 사용할 수 있다.
이때, 제 1 및 제 2 금속층(31a, 31b)은 5 내지 15nm, 제 1 및 제 2 투명 산화물층(32a, 32b)은 20nm 내지 90nm으로 형성한다. 보다 바람직하게는 제 1 및 제 2 금속층(31a, 31b)은 7 내지 12nm, 제 1 및 제 2 투명 산화물층(32a, 32b)은 30nm 내지 80nm으로 형성한다.
이렇게 금속층(31a, 31b)의 두께를 5nm 내지 15nm, 투명 산화물층(32a, 32b)의 두께를 20nm 내지 90nm로 형성하는 것은, 원적외선 투과율이 0.5% 이하가 되도록, 원적외선을 효과적으로 차폐하도록 하기 위함이다.
한편, 예를 들어 금속층(31a, 31b)의 두께가 5nm 미만이거나, 15nm 초과하거나, 투명 산화물층(32a, 32b)의 두께가 20nm 미만이거나, 90nm를 초과하는 경우, 원적외선 투과율이 0.5%를 초과하게 된다.
따라서, 본 발명에서는 금속층(31a, 31b)의 두께를 5nm 내지 15nm, 투명 산화물층(32a, 32b)의 두께를 20nm 내지 90nm로 형성함으로써, 원적외선 투과율이 0.5% 이하인 원적외선 차폐능을 가지는 광학 다층막(100)을 제조할 수 있다.
상기에서는 도전성층이 4개의 층 즉, 제 1 금속층(31a, 31b), 제 1 투명 산화물층(32a), 제 2 금속층(31a, 31b), 제 2 투명 산화물층(32b)으로 형성되는 것을 설명하였다.
하지만, 이에 한정되지 않고, 3개의 층 즉, 제 1 투명 산화물층(32a), 금속층(31a), 제 2 투명 산화물층(32b)으로 이루어질 수도 있다.
또한, 상술한 예에 한정되지 않고, 금속층과 투명 산화물층이 적층되면서, 최상부층이 투명 산화물층이 되는 다양한 층 구조로 형성될 수 있다.
상술한 제 1 실시예에서는 근적외선 차폐층(20)이 하나의 고굴절층(21), 하나의 저굴절층(22)으로 이루어지는 것을 설명하였다. 하지만 이에 한정되지 않고, 근적외선 차폐층(20)의 적층수는 다양하게 변경될 수 있으며, 예컨대 도 2에 도시된 제 2 실시예에서와 바와 같이, 제 1 고굴절층(21a), 제 1 저굴절층(22a), 제 2 고굴절층(21b), 제 2 저굴절층(22b)으로 적층 구성될 수 있다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 기판(10)과 근적외선 차폐층(20) 사이에 투명 산화물층(23)(이하, 제 3 투명 산화물층(23))이 더 형성될 수 있다.
상술한 바와 같은 광학 다층막(100) 상에 고분자 분산 액정층을 형성하면, 전기 신호에 따라 가시광, 자외선, 근적외선 투과, 차폐를 조절할 수 있는 광학 구조제가 된다. 이때, 근적외선 차폐층(20) 상에 형성된 도전성층(30)은 고분자 분산 액정층으로 전압을 인가하는 전극 역할을 한다.
본 발명의 실시예에 따른 광학 구조체는, 도 3에 도시된 바와 같이, 근적외선 차폐능 및 원적외선 차폐 특성을 가지는 제 1 및 제 2 광학 다층막(100a, 100b), 제 1 및 제 2 광학 다층막(100a, 100b) 사이에 배치된 고분자 분산 액정층(400)을 포함한다.
여기서, 제 1 및 제 2 광학 다층막(100a, 100b) 각각은 플랙서블한 기판(10a, 10b), 근적외선 차폐층(20a, 20b) 및 도전성층(30a, 30b)으로 이루어진 동일한 구조이다. 그리고, 제 1 도전성층(30a) 및 제 2 도전성층(30b)은 고분자 분산 액정층(400)으로 전기적 신호(전압 인가)를 전달하여, 분극 입자들이 배향이 조절되도록 한다.
이하에서는 도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 광학 다층막 및 이를 포함하는 광학 구조체의 제조 방법을 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광학 구조체의 제조를 위해 한 쌍의 광학 다층막 사이에 액상 고분자 분산 액정(410)을 도포 시키는 방법의 일 예를 개념적으로 도시한 도면이다.
먼저, 플랙서블한 재료의 기판(10) 예컨대, PET 기판을 마련하고, 상기 기판(10)에 대해 표면 처리를 실시한다. 이때, 산소 플라즈마 방법으로 적어도 근적외선 차폐층이 형성될 표면을 산소 플라즈마한다.
이후, 표면 처리된 기판(10) 표면에 근적외선 차폐층(20)을 형성한다. 실시예에서는 DC 스퍼터링(Sputtering) 방법 중, 반응성 스퍼터링 방법을 이용하며, 상온에서 고굴절층과 저굴절층을 교대로 적층하여 근적외선 차폐층(20)을 형성한다. 실시예에서는 TiO2로 고굴절층(21)을 형성하고, SiO2 저굴절층(22)을 형성한다. 이를 위해 Ti로 이루어진 타겟을 준비하고, 반응성 가스로 산소를 주입하면, Ti와 산소 간의 반응에 의해, TiO2 고굴절층(21a)이 형성된다. 또한, Si로 이루어진 타겟을 준비하고, 반응성 가스로 산소를 주입하면, Si와 산소 간의 반응에 의해, SiO2 고굴절층(22)이 형성된다.
이때, 근적외선 차폐층(20)은 도 1에 도시된 바와 같이, 기판(10) 상에 TiO2로 이루어진 고굴절층(21), 고굴절층(21) 상에 SiO2로 이루어진 제 1 저굴절층(22)을 포함할 수 있다.
물론 이에 한정되지 않고, 고굴절층과 저굴절층이 복수번 적층될 수 있으며, 예컨대 도 2에 도시된 바와 같이, 제 1 고굴절층(21a), 제 1 고굴절층(21a) 상에 SiO2로 형성된 제 1 저굴절층(22a), 제 1 저굴절층(22a) 상에 TiO2로 형성된 제 2 고굴절층(21b), 제 2 고굴절층(21b) 상에 SiO2로 형성된 제 2 저굴절층(22b)을 포함하도록 제조할 수 있다.
이때, 고굴절층(21, 21a, 21b)을 70nm 내지 110nm의 두께로, 저굴절층(22, 22a, 22b)을 130nm 내지 170nm 두께로 형성한다.
이후, 근적외선 차폐층(20) 상에 금속층(31a, 31b)과 투명 산화물층(32a, 32b)을 교대적층하여, 도전성층(30)을 형성한다. 실시예에서는 Ag로 금속층(31a, 31b)을 형성하고, ITO로 투명 산화물층(32a, 32b)을 형성한다. 이를 위해, Ag로 이루어진 타겟을 준비하고, 산소 분압 0%, DC 파워 8kW로 하면, Ag로 이루어진 제 1 및 제 2 금속층(31a, 31b)이 형성된다. 또한, ITO로 이루어진 타겟을 준비여 이를 스퍼터링 방식을 증착하면, ITO로 이루어진 제 1 및 제 2 투명 산화물층(32a, 32b)이 형성된다.
상술한 방법으로 근적외선 차폐층(20) 및 도전성층(30)을 형성하면, 원적외선 투과율이 0.5% 이하이면서, 근적외선 투과율이 10% 이하이고, 340nm 내지 380nm에서의 자외선이 30% 내지 60% 투과될 수 있는 광학 다층막이 제조된다.
상술한 바와 같은 방법으로 제 1 및 제 2 광학 다층막(100a, 100b)이 형성되면, 제 1 광학 다층막(100a)과 제 2 광학 다층막(100b) 사이에 고분자 분산 액정층(400)을 접합시켜, 광학 구조체를 제조한다(도 3 참조).
이를 위해, 제 1 도전성층(30a)과 제 2 광학 다층막(30b) 사이에, 액상 고분자 분산 액정을 위치시키고, 예컨대 제 1 광학 다층막(100a) 상측에서 340nm 내지 360mn(바람직하게는 360nm)의 자외선을 조사한다. 조사되는 자외선은 제 1 광학 다층막(100a)의 기판(10), 근적외선 차폐층(20) 및 제 1 도전성층(30a)를 투과하여 액상 고분자 분산 액정으로 입사되며, 이때 자외선에 의해 고분자 분산 액정의 고분자 매트릭스가 경화되어 제 1 및 제 2 광학 다층막(100a, 100b) 각각의 도전성층(30a, 30b)에 접합 또는 부착된다.
각각에 도전성층(3a, 30b)이 형성된 제 1 광학 다층막(100a)과 제 2 광학 다층막(100b) 사이에 고분자 분산 액정층(400)을 접합시키는 방법은 다양한 장치가 적용될 수 있다.
예컨대, 도 4에 도시된 바와 같이, 일 방향으로 나열 배치된 복수의 하부 롤(R1) 상에 제 2 전극(200b)이 형성된 제 2 광학 다층막(100b)을 배치시키고, 그 상부에 액상 고분자 분산 액정(410)을 코팅 또는 도포한다. 액상 고분자 분산 액정(410) 상부에 제 1 전극(200a)이 형성된 제 1 광학 다층막(100a)을 위치시키고, 제 1 광학 다층막(100a) 상측에서 상부롤을 일 방향으로 이동시켜 제 1 광학 다층막을 액상 고분자 분산 액정(410) 상에 합지한다. 그리고, 상부 롤(R2)이 지나간 위치에 자외선 조사기(U)를 위치시켜, 자외선을 조사하면, 액상 고분자 분산 액정(410)의 고분자 매트릭스가 경화되어 제 1 및 제 2 전극(200a, 200b) 상에 부착된다.
표 1은 제 1 및 제 2 비교예에 따른 광학 다층막과, 제 1 및 제 2 실시예에 따른 광학 다층막의 구조를 나타낸 표이다. 표 1은 제 1 및 제 2 비교예에 따른 광학 다층막과, 제 1 및 제 2 실시예에 따른 광학 다층막의 의 자외선 투과율, 가시광 투과율, 근적외선 투과율 및 원적외선 투과율을 나타낸 표이다.
도 5는 제 1 비교예의 파장에 따른 투과율 및 반사율을 나타낸 그래프, 도 6은 제 2 비교예의 파장에 따른 투과율 및 반사율을 나타낸 그래프이다. 도 7은 제 1 실시예의 파장에 따른 투과율 및 반사율을 나타낸 그래프이고, 도 8은 제 2 실시예의 파장에 따른 투과율 및 반사율을 나타낸 그래프이다. 도 9는 제 1 비교예 및 제 2 실시예 각각의 파장에 따른 투과율 및 반사율을 비교하기 위해 나타낸 그래프이다. 도 10은 제 1 비교예 및 제 2 실시예 각각의 자외선 투과율을 비교하기 위해 나타낸 그래프이다.
제 1 비교예에 따른 광학 다층막은 기판/제 1 저굴절층(SiO2)/투명 산화물층(ITO)/제 1 고굴절층(TiO2)/제 1 금속층(Ag)/제 1 투명 산화물층(ITO)/제 2 금속층(Ag)/제 2 고굴절층(TiO2)로 이루어지며, 제 1 고굴절층(TiO2)은 116.6nm, 제 2 고굴절층(TiO2)은 17.2nm, 저굴절층(SiO2)는 161.9nm, 제 1 금속층(Ag)는 4nm, 제 2 금속층(Ag)은 7.19nm, 제 1 투명 산화물층(ITO)는 31.8nm, 제 2 투명 산화물층(ITO)는 121.4nm이다.
제 2 비교예에 따른 광학 다층막은 기판/제 1 금속층(Ag)/제 1 저굴절층(Y2O3)/제 2 금속층(Ag)/제 1 투명 도전상층(ITO)/제 3 금속층(Ag)/제 2 투명 산화물층(ITO)/제 2 저굴절층(Y2O3)이다. 그리고, 제 1 저굴절층(Y2O3)의 두께는 71.4nm, 제 2 저굴절층(Y2O3)의 두께는 4.0nm이고, 제 1 금속층(Ag)의 두께는 6.8nm, 제 2 금속층(Ag)의 두께는 4.7nm, 제 3 금속층(Ag)의 두께는 4.5nm이며, 제 1 도전성층(ITO)의 두께는 17.9nm, 제 2 도전성층(ITO)의 두께는 49.1nm이다.
제 1 실시예에 따른 광학 다층막(100)은 기판(10)/고굴절층(TiO2)(21)/저굴절층(SiO2)(22)/제 1 금속층(Ag)(31a)/제 1 투명 산화물층(ITO)(32a)/제 2 금속층(Ag)(31a)/제 2 투명 조전성층(ITO)(32a)으로 이루어지며(도 1 참조), 고굴절층(TiO2)(21)은 96.6nm, 저굴절층(SiO2)(22)은 143.3nm, 제 1 금속층(Ag)(31a)는 7.5nm, 제 1 도전성층(ITO)(32a)은 74.5nm, 제 2 금속층(Ag)(31b)는 10.6nm, 제 2 도전성층(ITO)(32b)은 35.8nm이다.
제 2 실시예에 따른 광학 다층막(100)은 기판(10)/제 3 투명 산화물층(23)/제 1 고굴절층(TiO2)(21a)/제 1 저굴절층(SiO2)(22a)/제 2 고굴절층(TiO2)(21b)/제 2 저굴절층(SiO2)(22b)/제 1 금속층(Ag)(31a)/제 1 투명 산화물층(ITO)(32a)/제 2 금속층(Ag)(31b)/제 2 투명 산화물층(ITO)(32b)으로 이루어진다. 그리고, 제 1 고굴절층(TiO2)(21a)은 88.5nm, 제 1 저굴절층(SiO2)(22a)은 156.3nm,제 2 고굴절층(TiO2)(21b)은 96.6nm, 제 2 저굴절층(SiO2)(22b)은 141.5nm, 제 1 금속층(Ag)(31a)는 8.2nm, 제 1 도전성층(ITO)(32a)은 73.8nm, 제 2 금속층(Ag)(31b)는 9.7nm, 제 2 도전성층(ITO)(32b)은 36.2nm이다.
| 구분 | 구조 |
| 제 1 비교예 | 기판/SiO2(161.9nm)/ITO(31.8nm)/TiO2(116.6nm)/Ag(4.0nm)/ITO(121.4nm)/Ag(7n.1m)/TiO2(17.2nm) |
| 제 2 비교예 | 기판/Ag(6.8nm)/Y2O3(71.4nm)/Ag(4.7nm)/ITO(17.9nm)/Ag(4.5)/ITO(49.1nm)/Y2O3(4.08nm) |
| 제 1 실시예 | 기판/TiO2(96.6nm)/SiO2(143.3nm)/Ag(7.53nm)/ITO(74.5nm)/Ag(10.6nm)/ITO(35.8nm) |
| 제 2 실시예 | 기판/ITO(41.5nm)/TiO2(88.5nm)/SiO2(156.3nm)/TiO2(96.6nm)/SiO2(141.5nm)/Ag(8.2nm)/ITO(73.8nm)/Ag(9.7nm)/ITO(36.2nm) |
| 자외선 투과율(360nm)(%) | 표준 가시광투과율(550nm)(%) | 장파장 가시광 투과율(750nm)(%) | 근적외선 투과율(1000nm)(%) | 원적외선 투과율(5000nm)(%) | |
| 제 1 비교예 | 64% | 87 | 85 | 26 | 0.4 |
| 제 2 비교예 | 34% | 85 | 65 | 20 | 0.2 |
| 제 1 실시예 | 38 | 92 | 46 | 4 | 0.2 |
| 제 2 실시예 | 36 | 89 | 48 | 2 | 0.1 |
광학 다층막(100a, 100b)을 윈도우에 적용하기 위해서는 가시광 투과율, 보다 구체적으로는 표준 가시광 파장에 해당하는 550nm에서의 가시광 투과율이 80% 이상일 필요가 있다. 또한, 근적외선에 의한 실내 온도 상승 효과를 방지하기 위해서는 근적외선 투과율, 보다 구체적으로는 1000nm에서의 투과율이 10% 이하이고, 원적외선 투과율은 0.5% 이하일 필요가 있다. 그리고, 자외선을 이용하여 광학 다층막(100)에 고분자 분산 액정층(400)을 접합시키기 위해서는, 광학 다층막의 340nm 내지 380nm의 자외선의 투과율이 30% 내지 60%일 필요가 있다.
표 1, 도 5, 도 9 및 도 10를 참조하면, 제 1 비교예의 경우, 원적외선 투과율이 0.5% 이하이고, 표준 가시광 투과율이 80% 이상이나, 근적외선 투과율이 10%를 초과하며, 자외선 투과율이 60%를 초과한다. 따라서 제 1 비교예 광학 다층막은 근적외선 차폐능이 본 발명의 제 1 및 제 2 실시예에 비해 떨어지며, 자외선 조사에 의해 고분자 분산 액정층과 접합될 수 없다.
표 1, 도 6을 참조하면, 제 2 비교예의 경우, 원적외선 투과율이 0.5% 이하이고, 360nm의 자외선 투과율이 30% 내지 60%이고, 표준 가시광 투과율이 80% 이상이나, 근적외선 투과율이 10%를 초과한다. 따라서 제 1 비교예 광학 다층막은 근적외선 차폐능이 본 발명의 제 1 및 제 2 실시예에 비해 떨어짐을 알 수 있다.
표 1, 도 7, 도 8, 도 9 및 도 10을 참조하면, 제 1 및 실시예의 경우, 원적외선 투과율이 0.5% 이하이고, 360nm의 자외선 투과율이 30% 내지 60%이고, 표준 가시광 투과율이 80% 이상이며, 근적외선 투과율 또한 10% 이하이다. 따라서 제 1 실시예 광학 다층막은 근적외선 차폐능 및 원적외선 차폐능을 가지며, 윈도우의 적용에 충분한 가시광 투과율을 갖는다. 또한, 360nm의 자외선 투과율이 30% 내지 60%이기 때문에, 자외선을 이용하여 광학 다층막과 고분자 분산 액정층(400)을 접합시킬 수 있다.
이렇게 제 1 및 제 2 실시예에 따른 광학 다층막이 0.5% 이하의 원적외선 투과율, 10% 이하의 근적외선 투과율, 80% 이상의 표준 가시광(550nm) 투과율 및 30% 내지 60%의 자외선 투과율을 가지는 것은, 본 발명에 따른 고굴절층 및 저굴절층을 복수번 교대 적층하는데 있어서, 그 적층 및 그 두께를 제어함으로써 가능하다. 즉, 본 발명에서는 기판 상에 고굴절층 및 저굴절층을 적층하는데 있어서, 고굴절층의 두께를 70nm 내지 110nm, 저굴절층의 두께를 130nm 내지 170nm, 금속층의 두께를 5 내지 15nm, 투명 산화물층의 두께를 20nm 내지 90nm로 제어함으로써 구현된다.
이와 같이 본 발명의 실시예들에 따른 광학 다층막(100)은 제 1 및 제 2 비교예와 유사한 또는 낮은 원적외선 투과율을 가지면서, 근적외선 투과율이 10% 이하로 낮다. 이에, 본 발명의 실시예들에 따른 광학 다층막(100)에 의하면, 근적외선뿐만 아니라, 원적외선을 동시에 차폐할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 광학 다층막(100)은 340nm 내지 380nm의 자외선 파장에서 30 내지 60%의 투과율을 가지므로, 자외선의 조사에 의해 고분자 분산 액정층(400)과 용이하게 접합된다. 따라서, 기존의 접착제 도포 공정을 생략하고, 자외선이 조사만으로 고분자 분산 액정층을 부착시킬 수 있어, 그 제조 공정이 단순해 지는 효과가 있다.
100, 100a, 100100a: 광학 다층막
10: 기판 20: 근적외선 차폐층
21, 21a, 21b: 고굴절층 22, 22a, 22b: 저굴절층
30: 도전성층 31a, 31b, 23: 투명 산화물층
30a, 32b: 금속층
400: 고분자 분산 액정층
10: 기판 20: 근적외선 차폐층
21, 21a, 21b: 고굴절층 22, 22a, 22b: 저굴절층
30: 도전성층 31a, 31b, 23: 투명 산화물층
30a, 32b: 금속층
400: 고분자 분산 액정층
Claims (16)
- 기판; 및
상기 기판 상에서 고굴절층 및 저굴절층을 교대로 복수번 적층하여 형성되어, 근적외선을 반사시켜 차폐하는 근적외선 차폐층;
상기 근적외선 차폐층 상에 형성되어, 원적외선을 반사시켜 차폐하는 도전성층;
을 포함하고,
상기 도전성층은,
상기 근적외선 차폐층 상에 형성된 제 1 금속층;
상기 제 1 금속층 상에 형성된 제 1 투명 산화물층;
상기 제 1 투명 산화물층 상에 형성된 제 2 금속층; 및
상기 제 2 금속층 상에 형성된 제 2 투명 산화물층;
을 포함하고,
상기 제 1 및 제 2 금속층 각각은 5nm 내지 15nm, 제 1 및 제 2 투명 산화물층 각각은 20nm 내지 90nm이며,
상기 도전성층의 최상부층이 투명 산화물층인 광학 다층막. - 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 광학 다층막은 근적외선의 투과율이 10% 이하이고, 상기 원적외선 투과율이 0.5% 이하이며, 340nm 내지 380nm의 자외선의 투과율이 30% 이상, 60% 이하인 광학 다층막. - 삭제
- 청구항 3에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 금속층은 Ag 및 Au 중 어느 하나이고, 제 1 및 제 2 투명 산화물층은 ITO인 광학 다층막. - 청구항 3에 있어서,
상기 근적외선 차폐층의 고굴절층의 두께는 70nm 내지 110nm, 상기 저굴절층의 두께는 130nm 내지 170nm인 광학 다층막. - 청구항 6에 있어서,
상기 고굴절층은 TiO2로 형성되고, 상기 저굴절층은 SiO2로 형성된 광학 다층막. - 청구항 5에 있어서,
상기 근적외선 차폐층은 상기 기판과 상기 고굴절층 사이에 형성된 제 3 투명 산화물층을 포함하는 광학 다층막. - 각각이 기판 및 상기 기판 상에 고굴절층, 저굴절층을 교대로 복수번 적층하여 형성되며, 근적외선을 반사시켜 차폐하는 근적외선 차폐층 및 상기 근적외선 차폐층 상에 형성되어 원적외선을 반사시켜 차폐하는 도전성층을 구비하는 제 1 및 제 2 광학 다층막;
상기 제 1 광학 다층막의 도전성층과, 상기 제 2 광학 다층막의 도전성층 사이에 위치하는 고분자 분산 액정층(PDLC);
을 포함하고,
상기 도전성층은,
상기 근적외선 차폐층 상에 형성된 제 1 금속층;
상기 제 1 금속층 상에 형성된 제 1 투명 산화물층;
상기 제 1 투명 산화물층 상에 형성된 제 2 금속층; 및
상기 제 2 금속층 상에 형성된 제 2 투명 산화물층;
을 포함하고,
상기 1 및 제 2 금속층 각각은 5nm 내지 15nm, 제 1 및 제 2 투명 산화물층각각은 20nm 내지 90nm이며,
상기 도전성층의 최상부층이 투명 산화물층인 광학 구조체. - 청구항 9에 있어서,
상기 고분자 분산 액정층은, 고분자 매트릭스 및 상기 고분자 매트릭스 내에 분산된 복수의 액정을 포함하는 액상 고분자 분산 액정을 자외선에 의해 경화시켜 형성된 광학 구조체. - 청구항 9 또는 10에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 광학 다층막은 근적외선의 투과율이 10% 이하이고, 상기 원적외선 투과율이 0.5% 이하이며, 340nm 내지 380nm의 자외선의 투과율이 30% 이상, 60% 이하인 광학 구조체. - 청구항 11에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 금속층은 Ag 및 Au 중 어느 하나이고, 제 1 및 제 2 투명 산화물층은 ITO인 광학 구조체. - 근적외선 및 원적외선 각각을 반사시켜 차폐하는 제 1 및 제 2 광학 다층막을 형성하는 과정; 및
상기 제 1 광학 다층막과 제 2 광학 다층막 사이에 고분자 분산 액정층을 형성하는 과정;
을 포함하고,
상기 제 1 및 제 2 광학 다층막을 형성하는 과정은,
각각의 기판 상에 고굴절층, 저굴절층을 교대로 복수번 적층하여, 최하부층이 고굴절층, 최상부층이 저굴절층이 되도록 제 1 및 제 2 근적외선 차폐층을 형성하는 과정;
상기 제 1 및 제 2 근적외선 차폐층 각각의 최상부층인 저굴절층 상에 5nm 내지 15nm 두께의 금속층 및 20nm 내지 90nm 두께의 투명 산화물층을 교번 적층하며, 최상부층이 투명 산화물층이 되도록 제 1 및 제 2 도전성층을 형성하는 과정;
을 포함하고,
상기 제 1 및 제 2 도전성층 각각을 형성하는 과정은,
상기 근적외선 차폐층 상에 형성된 제 1 금속층을 형성하는 과정;
상기 제 1 금속층 상에 형성된 제 1 투명 산화물층을 형성하는 과정;
상기 제 1 투명 산화물층 상에 형성된 제 2 금속층을 형성하는 과정; 및
상기 제 2 금속층 상에 형성된 제 2 투명 산화물층을 형성하는 과정;
을 포함하는 광학 구조체의 제조 방법. - 삭제
- 청구항 13에 있어서,
상기 제 1 광학 다층막과 제 2 광학 다층막 사이에 고분자 분산 액정층을 형성하는 과정에 있어서,
상기 제 1 도전성층과 제 2 도전성층 사이에 액상 고분자 분산 액정을 도포하는 과정;
상기 제 1 광학 다층막 및 제 2 광학 다층막 중 적어도 어느 하나의 외측에서 340nm 내지 360nm 파장의 자외선을 조사하여, 상기 자외선이 제 1 광학 다층막 및 제 2 광학 다층막 중 적어도 어느 하나를 투과시켜 상기 액상 고분자 분산 액정을 경화시키는 과정;
을 포함하는 광학 구조체의 제조 방법. - 청구항 15에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 도전성층 각각을 형성하는데 있어서,
상기 금속층을 5nm 내지 15nm로 형성하고,
상기 투명 산화물층을 20nm 내지 90nm로 형성하는 광학 구조체의 제조 방법.
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|---|---|---|---|
| KR1020150189363A KR101741685B1 (ko) | 2015-12-30 | 2015-12-30 | 광학 다층막 및 이를 포함하는 광학 구조체 |
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| KR (1) | KR101741685B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020071597A1 (ko) * | 2018-10-02 | 2020-04-09 | 신진퓨처필름주식회사 | 광학다층막 적외선 반사 윈도우 필름 및 그 제조방법과 이를 이용한 창호시스템 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012116940A (ja) | 2010-11-30 | 2012-06-21 | Dainippon Printing Co Ltd | 粘着剤組成物およびプラズマディスプレイ用複合フィルタ |
| KR101520402B1 (ko) * | 2014-12-16 | 2015-05-21 | (주)넥스트글라스 | 솔라 블라인드의 제조 방법 |
-
2015
- 2015-12-30 KR KR1020150189363A patent/KR101741685B1/ko active IP Right Grant
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