KR101749008B1 - 전기 절연된 결함을 가진 전기 전도성 코팅을 갖는 판유리의 제조 방법 - Google Patents

전기 절연된 결함을 가진 전기 전도성 코팅을 갖는 판유리의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 적어도 기판(1) 상에 전기 전도성 코팅(2)을 형성하는 단계, 코팅(2)의 결함(3)을 식별하는 단계, 환형 빔 프로파일(P)을 갖는 레이저(4)의 방사선(5)을 환형 빔 프로파일(P)이 결함(3)을 둘러싸도록 코팅(2) 상에 집속시키는 단계, 및 빔 프로파일(P) 영역의 코팅(2)을 동시에 제거함으로써 환형 탈코팅된 영역(8)을 생성하는 단계를 포함하는, 전기 전도성 코팅을 갖는 판유리의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

전기 절연된 결함을 가진 전기 전도성 코팅을 갖는 판유리의 제조 방법 {METHOD FOR PRODUCING A PANE HAVING AN ELECTRICALLY CONDUCTIVE COATING WITH ELECTRICALLY INSULATED DEFECTS}
본 발명은 전기 전도성 코팅을 갖는 판유리의 제조 방법, 이 방법으로 제조된 판유리, 뿐만 아니라 그의 용도에 관한 것이다.
전환가능한 또는 조절가능한 광학 성질을 갖는 글레이징은 최신 활성 글레이징의 한 유형이다. 그러한 글레이징의 경우에는, 예를 들어, 빛의 투과율이 인가 전압의 함수로서 적극적으로 영향받을 수 있다. 예를 들어, 사용자는 외부로부터 실내를 들여다보는 것을 방지하기 위해 글레이징의 투명 상태로부터 불투명 상태로 전환시킬 수 있다. 다른 글레이징의 경우에는, 예를 들어, 실내에 태양 에너지의 진입을 제어하기 위해 투과율이 연속으로 조절될 수 있다.
공지된 전환가능한 또는 조절가능한 글레이징은 상이한 기술 원리에 기반한다. 예를 들어, 전기변색 글레이징은 US 20120026573 A1 및 WO 2012007334 A1로부터 알려져 있고, PDLC (중합체 분산 액정) 글레이징은 DE 102008026339 A1로부터 알려져 있고, SPD (부유 입자 장치) 글레이징은 EP 0876608 B1 및 WO 2011033313 A1로부터 알려져 있다. OLED (유기 발광 다이오드) 글레이징의 경우조차도, 광학 성질, 이 경우에는, 빛 방출이 전기적으로 조절될 수 있다. OLED는 예를 들어 US 2004227462 A1 및 WO 2010112789 A2로부터 알려져 있다.
글레이징은 보통 적층된 유리로서 실시된다. 전환가능한 성질을 갖는 활성 층은 적층된 유리의 두 판유리 사이의 두 표면 전극 사이에 배열된다. 평판 전극은 외부 전압원에 연결되고, 이에 의해서 활성 층에 인가되는 전압이 조절될 수 있다. 평판 전극은 보통 전기 전도성 물질, 빈번하게는 인듐 주석 산화물 (ITO)의 얇은 필름이다. 빈번히, 평판 전극 중 적어도 하나는 적층된 유리의 개개의 판유리 중 하나의 표면 바로 위에 예를 들어 음극 스퍼터링에 의해 형성된다. 코팅은 제조 관련 결함, 특히, 작은 금속성 입자로 인한 결함을 가질 수 있다. 이 입자는 전환가능한 글레이징의 작동 동안에 문제를 야기할 수 있다. 특히, 국소적 기능장애를 초래하는 단락이 발생할 수 있다.
따라서, 전기 전도성 층의 그러한 결함을 보수하는 것이 합리적이고 통례적이다. 레이저 가공 방법이 그의 고분해능 때문에 이 경우에 특히 적합하다. 따라서, 침착된 금속 입자를 직접 레이저 방사선에 의해 제거하는 것이 가능하다. 그러나, 입자의 파편들이 코팅 상에 재침착할 수 있고, 이렇게 해서 새로운 결함이 발생한다. 대안적 접근은 글레이징의 작동 동안에 결함을 통한 전류 흐름이 방지되도록 주위의 코팅으로부터 결함의 전기적 격리이다.
결함의 격리를 위해서는 레이저 어블레이션을 이용한 코팅 제거에 의해서 결함 둘레에 탈코팅된 영역을 생성하는 것이다. 이를 위해, 결함 둘레에서 이동되어 탈코팅된 영역을 생성하는 통상적인 대략적 가우스 빔 프로파일을 갖는 레이저 방사선이 이용된다. 결함의 식별 및 격리 방법은 예를 들어 WO2012154320A1로부터 알려져 있다. 그러한 격리에 의해 단락 및 국소적 기능장애가 효과적으로 방지될 수 있다. 그러나, 빈번히, 결함 둘레의 탈코팅된 영역이 매우 광범위하여 그것이 육안으로 인식될 수 있고, 이는 글레이징의 미감에 불리하게 영향을 미친다. 게다가, 결함 둘레에서 레이저 빔의 이동은 많은 이동 부품을 갖는 복잡한 레이저 주사 메카니즘을 요구하고, 이는 이 방법을 시간 소모적이게 하고 실패하기 쉽게 한다.
본 발명의 목적은 전기 전도성 코팅을 갖는 판유리의 개선된 제조 방법을 제공하는 것이다. 선행 기술에 비해, 결함이 덜 눈에 띄는 방식으로 격리되어야 하고, 방법이 덜 시간 소모적이어야 하고 덜 실패하기 쉬어야 한다.
본 발명의 목적은 청구항 1에 따르는 전기 전도성 코팅을 갖는 판유리 제조 방법에 의해 본 발명에 따라서 달성된다. 바람직한 실시양태는 종속항으로부터 드러난다.
전기 전도성 코팅을 갖는 판유리를 제조하기 위한 본 발명에 따른 방법은 적어도 다음 단계:
- 기판 상에 전기 전도성 코팅을 형성하는 단계,
- 코팅의 결함을 식별하는 단계,
- 환형 빔 프로파일을 갖는 레이저의 방사선을 환형 빔 프로파일이 결함을 둘러싸도록 코팅 상에 집속시키는 단계,
- 빔 프로파일 영역의 코팅을 동시에 제거함으로써 환형 탈코팅된 영역을 생성하는 단계
를 포함한다.
추가로, 본 발명의 목적은 전기 전도성 코팅을 갖는 기판을 적어도 포함하고, 여기서 전기 전도성 코팅이 레이저의 방사선에 의해 환형 빔 프로파일로 주위의 코팅으로부터 격리된 적어도 하나의 결함을 갖는 전기 전도성 코팅을 갖는 판유리에 의해 본 발명에 따라서 달성된다.
또한, 환형 빔 프로파일을 갖는 레이저 방사선은 관련 분야 기술자에게는 다른 명칭으로, 예를 들어 토러스 형상 강도 분포, 원형 모드, 도넛 모드, 또는 라게르-가우스 모드로 알려져 있다. 강도 분포는 초점 평면에 환형 형상으로 분포되고, 링의 중심에는 방사선 밀도가 존재하지 않는다. 본 발명에 따르면, 방사선은 격리될 결함이 링의 이 중심 내에 완전히 배열되고 이렇게 해서 결함 자체에 레이저 방사선이 부딪치지 않도록 코팅 상에 집속된다. 환형 빔 프로파일이 결함을 둘러싼다. 이것은 결함 둘레의 환형 영역에 상당한 강도의 방사선이 부딪쳐서 코팅이 제거(레이저 어블레이션)되어 환형 탈코팅된 (또는 무코팅) 영역이 결함 둘레에 생성된다는 것을 의미한다. 탈코팅된 영역은 코팅된 판유리의 사용 동안에 전류를 운반하는 주위의 전도성 코팅으로부터 결함을 전기적으로 격리시킨다. 따라서, 전류가 결함을 통해 흐를 수 없고; 그 결과, 바람직하지 않은 기능장애, 예컨대 단락, 열점 등을 피한다.
빔 프로파일 영역 내의 코팅은 레이저 방사선에 의해 동시에 제거된다. "동시에"는 탈코팅된 영역 전체가 동일 시점에 생성된다는 것을 의미한다. 따라서, 탈코팅된 영역이 결함 둘레에서의 레이저 방사선의 이동에 의해 환형 탈코팅된 영역을 궁극적으로 생성하는 부영역들을 연속으로 제거함으로써 연속으로 생성되지 않는다.
단순한 레이저 빔을 결함 둘레에서 이동시켜서 결함을 격리시키는 것과 대조적으로, 본 발명에 따른 방법은 몇 가지 이점을 갖는다. 레이저 어블레이션을 위해 레이저 빔을 이동시킬 필요가 없고, 이는 값비싸고 잠재적으로 실패하기 쉬운 주사 장치를 필요하지 않게 하고 가공에 필요한 시간을 단축시킨다. 추가로, 격리시키는 탈코팅된 영역은 그것이 관찰자에게 덜 쉽게 눈에 띄도록 상당히 더 작은 선 폭 및 넓이를 가지고, 이는 결과적으로 얻는 글레이징의 미감에 유익하다.
원리적으로, 환형 빔 프로파일은 관련 분야 기술자에게 잘 알려진 어떠한 방식으로도 생성될 수 있다. 예를 들어, 빔 프로파일은 레이저 공진기 내에서 위상 광학 요소에 의해 특히 횡 모드 TEM0i *으로서 생성될 수 있다. 그러면, 방사선은 레이저 공진기를 떠날 때 이미 환형 방사선 프로파일을 갖는다. 그러나, 대략적인 가우스 방사선 프로파일, 특히 횡 모드 TEM00을 갖는 통상적인 레이저 방사선을 레이저 공진기를 떠난 후에야 환형 빔 프로파일을 갖는 방사선으로 변환하는 것이 기술적으로 더 간단하고, 따라서 바람직하다. 이 변환은 예를 들어 빔 경로에서 이른바 액시콘 및 그 뒤에 배열되는 렌즈로 수행될 수 있다.
특히 유리한 실시양태에서, 환형 빔 프로파일은 대략적인 가우스 빔 프로파일로부터 위상판에 의해 생성된다. 이것은 광학적 조립의 단순성에 관해서 특히 유리하다.
바람직한 실시양태에서, 위상판은 나선형 위상판이다. 그러한 위상판 및 환형 빔 프로파일의 생성은 예를 들어 문헌 [Watanabe et al.: "Generation of a doughnut-shaped beam using a spiral phase plate". Rev. Sci. Instrum. 75 (2004) 5131]에서 서술된다.
또 다른 바람직한 실시양태에서, 위상판은 세그먼트화 위상판이다. 이것은 상이한 각위치(angular position)에서 다수의, 예를 들어 4개의 복굴절 λ/2-소판으로 이루어진다. 개개의 분할구역은 대향 빔렛이 서로에 대해 위상 천이를 가지고, 이렇게 해서 빔 프로파일의 중심에 집속될 때 빔렛의 상쇄 간섭이 얻어지는 것을 보장한다.
바람직한 실시양태에서, 전기 전도성 코팅은 기판 상에 물리 증착 (PVD)에 의해 형성된다. 특히 바람직하게는, 음극 스퍼터링, 특히 자기 강화 음극 스퍼터링 (마그네트론 스퍼터링) 방법이 이용된다. 이 수단에 의해서, 전기 전도성 코팅이 높은 전기적 및 광학적 품질로 신속하게, 경제적으로, 및 필요하다면, 심지어 큰 면적으로 생성될 수 있다.
특히, 결함은 전기 전도성 코팅 중의 바람직하지 않은 전기 전도성 입자, 특히, 금속성 또는 결정질 입자이다. 입자는 코팅 내에 매립될 수 있거나 또는 코팅 상에 또는 코팅 아래에 배열된다. 예를 들어, 그러한 입자는 PVD 공정 시에 표적으로부터 탈착되어 기판 상에 내려앉을 수 있다. 금속성 입자는 통례적으로 1 ㎛ 내지 1 ㎜, 특히 10 ㎛ 내지 500 ㎛, 특히, 25 ㎛ 내지 150 ㎛의 크기를 갖는다. 그러나, 원리적으로, 또한, 본 발명에 따른 방법은 판유리의 가동 동안에 전류 흐름이 일어나지 않기 위해 주위의 코팅으로부터 격리되어야 하는 다른 유형의 결함에 적합하다.
결함의 식별은 그 자체가 알려진 방법, 예를 들어 광학 영상화 방법, 현미경 방법, 또는 열화상 방법을 이용해서 수행된다. 식별은 그 후에 레이저 방사선을 결함에 향하게 하기 위해 결함의 충분히 정밀한 위치 결정을 포함한다.
본 발명에 따른 방법의 수행 후, 결함은 환형 무코팅 (또는 탈코팅된) 영역에 의해 둘러싸인다. 이 영역은 환형 방사선 프로파일로 레이저 어블레이션에 의해 생성되기 때문에, 선 폭이 일정하다. 유리한 실시양태에서, 탈코팅된 영역의 선 폭은 5 ㎛ 내지 100 ㎛, 바람직하게는 15 ㎛ 내지 50 ㎛이다.
바람직하게는, 환형 방사선 프로파일의 직경은 그것이 결함의 크기에 맞도록 선택된다. 직경은 탈코팅된 영역이 가능한 한 눈에 띄지 않도록 가능한 한 작아야 하지만, 전류를 운반하는 코팅으로부터 결함을 신뢰할만하게 격리시키기에 충분하게 커야 한다. 예를 들어, 직경은 빔 프로파일의 생성을 위한 위상판에 의해 영향받을 수 있다. 특히, 탈코팅된 영역의 직경은 바람직하게는 1 ㎜ 미만, 특히 바람직하게는 0.25 ㎜ 미만이다.
레이저 방사선은 집속 요소에 의해서 전기 전도성 코팅 상에 집속된다.
환형 무코팅 영역의 선 폭 B는 특히 레이저 방사선의 파장 λ, 집속 요소의 초점 거리 f, 및 집속 요소에 부딪치는 조준된 빔의 직경 d에 의해 영향받을 수 있다. 게다가, 선 폭 B는 환형 빔 프로파일을 생성하는 위상판이 이용되는 경우에는 위상판의 함수이다.
레이저 방사선의 파장은 바람직하게는 200 ㎚ 내지 2500 ㎚이다. 이 파장 범위에서는, 본 발명에 따른 방법으로 결함 격리에서 좋은 결과가 얻어진다. 파장은 특히 바람직하게는 300 ㎚ 내지 1500 ㎚이다. 이 파장 범위에서는, 적당한 레이저의 상업적 입수가능성 때문에, 이 방법은 수행하기에 특히 경제적이다. 325 ㎚ 내지 600 ㎚의 파장 범위에서 특히 좋은 결과가 얻어진다는 것이 입증되었다.
본 발명은 특정한 유형의 레이저에 제한되지 않는다. 대신, 관련 분야 기술자는 개개의 경우에서의 조건의 함수로서 레이저를 선택할 수 있다. 바람직한 실시양태에서는, 고체 레이저, 예를 들어 Nd:Cr:YAG-레이저, Nd:Ce:YAG-레이저, Yb:YAG-레이저, 특히 바람직하게는 Nd:YAG-레이저가 레이저로 이용된다. 레이저의 방사선을 한 번 또는 여러 번 주파수 배가시켜서 요망되는 파장을 생성할 수 있다. 그러나, 또한, 다른 레이저, 예를 들어 섬유 레이저, 반도체 레이저, 엑시머 레이저 또는 기체 레이저도 이용될 수 있다.
집속 요소의 초점 거리는 레이저 방사선의 초점의 확산을 결정한다. 집속 요소의 초점 거리는 바람직하게는 10 ㎜ 내지 500 ㎜, 특히 바람직하게는 50 ㎜ 내지 200 ㎜, 가장 특히 바람직하게는 60 ㎜ 내지 100 ㎜이다. 이 경우에 특히 좋은 결과가 얻어진다. 광학 요소의 더 작은 초점 거리는 전기 전도성 코팅과 광학 요소 사이에 너무 작은 작업 거리를 요구한다. 더 큰 초점 거리는 레이저 초점의 너무 큰 확산을 초래하고, 이에 의해서 탈코팅된 영역의 선 폭이 바람직하지 않게 커지고, 격리된 결함이 불안할 정도로 관찰자에게 눈에 띈다.
바람직하게는, 레이저는 펄스 모드로 작동된다. 이것은 높은 출력 밀도 및 본 발명에 따른 탈코팅된 영역의 효과적 생성에 관해서 특히 유리하다. 펄스 주파수는 바람직하게는 1 kHz 내지 200 kHz, 특히 바람직하게는 10 kHz 내지 100 kHz, 예를 들어 30 kHz 내지 60 kHz이다. 펄스 길이는 바람직하게는 1 ps 내지 1000 ns, 특히 바람직하게는 1 ns 내지 100 ns이다. 이것은 탈코팅 동안에 방사선의 출력 밀도에 관해서 특히 유리하다.
레이저 방사선의 초점에서 출력 밀도는 바람직하게는 0.01 내지 100 × 108 W/㎠, 특히 바람직하게는 1 내지 10 × 108 W/㎠이다. 이 경우에, 탈코팅된 영역에 관해서 특히 좋은 결과가 얻어진다.
특히, 바람직한 범위의 맥락 내에서 가공 매개변수의 적당한 조정으로, 1개 또는 여러 개의 레이저 펄스가 부딪친 후에 탈코팅된 영역이 이미 생성되고, 즉, 따라서, 코팅이 환형 형상으로 제거된다. 따라서, 이 방법은 매우 짧은 방사 시간 및 가공 시간을 가능하게 한다. 방사 기간은 바람직하게는 0.5 s 미만, 특히 바람직하게는 0.1 s 미만, 가장 특히 바람직하게는 0.05 s 미만이다.
레이저 방사선을 결함에 향하게 하기 위해서, 유리한 실시양태에서는, 기판이 정지해 있다. 위치설정은 집속 요소 및 레이저의 이동에 의해 또는 집속 요소 및 광도파로의 이동에 의해 수행된다. 이 목적으로, 이동될 요소는 바람직하게는 크로스 테이블 (XY 테이블) 상에 배열된다.
별법으로, 물론, 방사선 및 기판의 상대 이동은 또한 광학 주사 장치를 이용하여 레이저 빔의 이동에 의해 또는 정지해 있는 레이저 방사선의 경우에는 기판의 이동에 의해 수행될 수 있다. 원리적으로, 또한, 여기에 서술된 대안들의 조합도 고려될 수 있다.
레이저의 방사선은 레이저와 집속 광학 요소 사이에서 적어도 하나의 광도파로, 예를 들어 유리 섬유에 의해 유도될 수 있다. 또한, 다른 광학 요소, 예를 들어 조준기, 조리개, 필터, 또는 주파수 배가 요소도 레이저의 빔 경로에 배열될 수 있다.
특히, 전기 전도성 코팅은 얇은 필름 또는 얇은 필름들의 스택이다.
바람직한 실시양태에서, 전기 전도성 코팅은 가열가능한 코팅이다. 그러한 코팅은 사이에서 코팅을 통해 전류가 흐르는 부스바와 전기 접촉하기 위한 목적으로 제공된다. 부스바는 보통 금속성 호일, 예를 들어 주석도금 구리 호일의 스트립으로서 또는 인쇄되어 소성되는 페이스트, 특히, 은 입자 및 유리 프릿을 갖는 스크린 인쇄 페이스트로서 실시된다. 가열 효과는 코팅의 전기 저항의 결과로 줄 열(Joule heat)의 발생을 통해 얻어진다. 특히, 본 발명에 따른 결함 격리를 통해서, 출열(heat output)의 균질성이 개선될 수 있고, 이른바 열점의 발생이 방지될 수 있다.
또 다른 바람직한 실시양태에서, 전기 전도성 코팅은 전기적으로 가열가능한 또는 조절가능한 광학 성질을 갖는 글레이징의 평판 전극이다. 관련 분야 기술자에게 그 자체가 알려진 이 글레이징 중에는 특히 전기변색 글레이징, PDLC 글레이징 (중합체 분산 액정), SPD 글레이징 (부유 입자 장치), 및 전기발광 글레이징, 예컨대, 예를 들어 OLED가 있다. 그러한 글레이징은 전환가능한 또는 조절가능한 광학 성질을 갖는 활성 층을 포함하고, 이 활성 층은 두 평판 전극 사이에 배열된다. 평판 전극을 통해서, 활성 층에 전압이 인가될 수 있고, 이에 의해서 광학 성질이 조정가능하다. 평판 전극의 전기적 접촉은 통례적으로 부스바에 의해 수행된다. 본 발명에 따른 평판 전극의 결함의 격리에 의해서, 그러한 글레이징에서 단락을 피할 수 있고, 그렇지 않는다면 단락이 국소적 기능장애를 초래할 것이다.
그러나, 원리적으로, 본 발명은 앞에서 언급한 유형의 전기 전도성 코팅에 제한되지 않는다. 오히려, 원리적으로, 본 발명에 따른 방법은 결함의 전기적 격리가 요망되거나 또는 필요한 어떠한 전기 전도성 코팅에도 이용될 수 있다.
전기 전도성 코팅은 바람직하게는 적어도 은, 금, 구리, 텅스텐, 흑연, 몰리브덴, 또는 투명 전도성 산화물 (TCO), 예를 들어 인듐 주석 산화물 (ITO) 또는 불소 도핑된 주석 산화물 (SnO2:F)을 함유한다. 투명 가열가능한 코팅으로서 은을 함유하는 코팅 및 투명 평판 전극으로서 TCO를 함유하는 코팅이 특히 일반적이다.
전기 전도성 코팅은 바람직하게는 5 ㎛ 이하, 특히 바람직하게는 2 ㎛ 이하, 더 특히 바람직하게는 1 ㎛ 이하, 특히 500 ㎚ 이하의 두께를 갖는다. 본 발명에 따른 방법은 그러한 두께를 갖는 코팅에 특히 효과적으로 이용될 수 있다. 물론, 코팅의 두께는 개개의 경우에서 이용되는 물질 및 코팅의 의도된 용도에 의해 좌우되고, 예를 들어 5 ㎚ 내지 2 ㎛ 또는 10 ㎚ 내지 1 ㎛이다. 특히, 평판 전극의 경우에는 30 ㎚ 내지 500 ㎚, 바람직하게는 50 ㎚ 내지 200 ㎚의 두께가 통례적이다.
바람직하게는, 기판은 적어도 유리, 예를 들어 석영 유리, 보로실리케이트 유리, 또는 소다 석회 유리, 특히 바람직하게는 소다 석회 유리, 또는 적어도 하나의 중합체, 특히 투명 중합체, 특히 바람직하게는 폴리카르보네이트 (PC) 또는 폴리메틸 메타크릴레이트 (PMMA)를 함유한다. 기판의 두께는 개개의 경우에서의 용도에 의해 좌우되고, 통례적으로 0.5 ㎜ 내지 15 ㎜, 특히 1 ㎜ 내지 5 ㎜이다. 기판은 맑을 수 있고 투명할 수 있거나 또는 또한 틴팅될 수 있거나 또는 착색될 수 있다. 기판은 평편할 수 있지만, 또한 한 공간 방향에서 또는 다수의 공간 방향에서 약간 또는 크게 굽을 수 있다.
전기 전도성 코팅을 갖는 본 발명에 따른 판유리 또는 본 발명에 따라서 제조되는 판유리는 바람직하게는 가열가능한 판유리, 특히, 건물 또는 자동차의 창문 판유리로서 이용되고, 여기서는 전기 전도성 층이 가열 층이다. 별법으로, 본 발명에 따른 판유리 또는 본 발명에 따라서 제조되는 판유리는 전기적으로 전환가능한 또는 조절가능한 광학 성질을 갖는 글레이징의 부품으로서 이용되고, 여기서 전기 전도성 코팅은 바람직하게는 평판 전극이다. 이 경우에, 전기적으로 전환가능한 또는 조절가능한 광학 성질을 갖는 글레이징은 바람직하게는 전기변색 글레이징, PDLC 글레이징, SPD 글레이징 또는 전기발광 글레이징, 특히 OLED이다.
추가로, 본 발명은 레이저 어블레이션에 의해 기판 상의 전기 전도성 코팅의 결함을 격리시키기 위한 환형 방사선 프로파일을 갖는 레이저 방사선의 용도를 포함한다.
다음에서, 본 발명을 도면 및 예시 실시양태와 관련해서 상세히 설명한다. 도면은 개략적 표현이고, 비율에 충실하지 않는다. 도면은 결코 본 발명을 제한하지 않는다.
도면은 하기와 같다:
도 1은 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위한 배열을 나타낸 도면이다.
도 2는 레이저 방사선의 환형 빔 프로파일의 개략적 표현을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 판유리의 한 실시양태의 평면도이다.
도 4는 선행 기술에 따라서 제조된 판유리의 평면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 방법의 한 실시양태의 흐름도이다.
도 1은 본 발명에 따른 방법의 한 실시양태의 수행 동안의 코팅된 판유리를 개략적으로 묘사한다. 판유리는 예를 들어 2.1 ㎜의 두께를 갖는 소다 석회 유리로 제조된 기판(1) 및 약 100 ㎚의 두께를 갖는 ITO로 제조된 전기 전도성 코팅(2)을 포함한다. 판유리는 전기변색 글레이징의 부품으로서 제공되고, 여기서는 코팅(2)이 투명 평판 전극 역할을 하는 것이 의도된다.
코팅(2)은 결함(3)을 갖는다. 결함(3)은 약 50 ㎛의 크기를 갖는 금속 입자이고, 이것은 마그네트론 스퍼터링에 의해 기판(1) 상에 코팅(2) 형성 동안에 코팅(2) 안에 함입되었다. 전기변색 글레이징에서 이 결함(3)을 통해 전류가 흐르면, 그것은 단락에 이를 수 있고, 그 결과로 글레이징의 국소적 기능장애를 초래한다.
따라서, 본 발명에 따른 방법은 사용 동안에 전류를 운반하는 주위의 코팅(2)으로부터 결함(3)을 전기적으로 격리시키는 것을 제공한다. 이 목적으로, 결함(3) 둘레에 탈코팅된 영역이 생성될 것이다. 이 탈코팅은 본 발명에 따라서 환형 방사선 프로파일을 갖는 레이저 방사선으로 레이저 어블레이션에 의해 수행된다.
환형 방사선 프로파일은 레이저(4)의 가우스 방사선 프로파일로부터 생성된다. 레이저(4)는 예를 들어 주파수 배가된 Nd:YAG-레이저이다. 레이저 방사선(5)의 파장은 예를 들어 532 ㎚이다. 레이저 방사선(5)은 위상판(7) (나선형 위상판)을 통해 통과하고, 예를 들어 80 ㎜의 초점 거리를 갖는 f-θ 렌즈(6)에 의해 코팅(2) 상에 집속된다. 위상판(7) 때문에, 대향하는 빔렛은 위상 천이를 가지고, 집속시키는 동안에 빔 프로파일의 중심에서 상쇄 간섭이 발생한다. 그 결과로, 환형 방사선 프로파일을 갖는 초점이 코팅(2)의 평면에 생성된다. 방사선(5)을 결함(3)이 환형 방사선 프로파일에 의해 둘러싸이도록 코팅(2)에 향하게 한다. 이를 위해, 레이저(4), 위상판(7) 및 렌즈(6)가 XY 테이블 (나타내지 않음) 상에 탑재된다.
레이저 방사선(5)은 예를 들어 10 ns의 펄스 길이 및 20 kHz의 펄스 시퀀스 주파수를 갖는다. 초점에서 출력 밀도는 예를 들어 2 × 108 W/㎠이다. 이미 1개 또는 여러 개의 펄스 후, 결함 둘레의 요망되는 격리시키는 영역이 레이저 어블레이션에 의해 생성된다.
도 2는 본 발명에 따른 레이저 방사선(5)의 환형 방사선 프로파일(P)을 개략적으로 도시한다. 도면의 왼쪽 부분은 방사선(5)의 초점의 평면도를 묘사한다. 도면의 오른쪽 부분은 환형 프로파일(P)의 중심을 통과하는 횡단면 A-A를 따라서 방사선 강도를 묘사한다. 초점은 중심에 방사선 강도를 갖지 않는다. 본 발명에 따른 방법에서는, 결함이 이 중심에 위치하고, 주위의 코팅이 환형 방사선(5)에 의해 제거된다.
도 3은 본 발명에 따른 방법의 수행 후에 결함(3)의 영역에서 본 발명에 따른 판유리의 평면도를 묘사한다. 전기 전도성 코팅(2)은 환형 탈코팅된 영역(8)을 갖는다. 영역(8)은 주위의 코팅(2)으로부터 결함(3)을 격리시킨다. 결함(3)은 대략 50 ㎛의 크기를 갖는 금속 입자이다. 환형 영역(8)은 예를 들어 약 100 ㎛의 평균 직경 및 20 ㎛의 선 폭을 갖는다. 탈코팅된 영역(8)은 그의 작은 크기 때문에 관찰자에 의해 거의 인식될 수 없고, 따라서 판유리의 미감에 부정적인 영향을 미치지 않는다.
도 4는 비교를 위해 선행 기술에 따르는 격리된 결함을 갖는 코팅된 판유리의 평면도를 묘사한다. 또한, 판유리는 결함(3) 둘레에 탈코팅된 영역(8)을 갖지만, 그것은 결함 둘레에서 통례적인 가우스 방사선 프로파일을 갖는 레이저 빔의 이동에 의해 생성되었다. 레이저 방사선의 필요한 이동 때문에, 많은 이동가능한 및 따라서, 잠재적으로 고장나기 쉬운 부품을 갖는 복잡한 기술적 조립이 요구된다. 또한, 탈코팅 절차는 본 발명의 방법에 따르는 것보다 더 시간 소모적이다. 영역(8)의 상당히 더 큰 치수는 그 결과로 관찰자에게 상당히 더 눈에 띄고, 추가의 불리한 점이다. 이것은 레이저 초점의 크기에 기인한다. 통상적인 방법으로 생성된 탈코팅된 영역은 통례적으로 약 30 ㎛ 내지 100 ㎛의 폭을 가지고, 따라서, 그 밖의 점에서는 필적할만한 실험 매개변수를 이용해서 본 발명에 따른 환형 방사선 프로파일로 달성될 수 있는 선 폭보다 상당히 더 크다. 따라서, 또한, 탈코팅된 영역(8)의 총 크기도 상당히 더 크다.
도 5는 전기 전도성 코팅을 갖는 판유리를 제조하기 위한 본 발명에 따른 방법의 한 예시 실시양태의 흐름도를 묘사한다.
실시예
도 1에 제시된 예시 실시양태에 상응하는 본 발명에 따른 방법에 따라서 10개의 시험 판유리를 제조하였다. 그 다음, 판유리를 전기변색 글레이징에 이용하였고, 여기서는 코팅(2)이 전기 접촉 후에 평판 전극으로서 기능하였다. 광학적 척도에 따라서 글레이징을 평가해야 하는 관찰자 그룹에 작동 중인 전기변색 글레이징을 제시하였다. 특히, 전기변색 글레이징의 국소적 기능장애 존재 및 코팅(2) 내에 격리된 결함(또는 탈코팅된 영역(8))의 가시성을 평가해야 했다. 대표적인 관찰을 표 1에 요약한다.
비교 실시예 1
선행 기술에 따라서 10개의 판유리를 제조하였다. 결함(3)의 격리를 환형 방사선 강도를 갖는 레이저 방사선에 의해서가 아니라, 오히려, 결함 둘레에서 가우스 방사선 강도를 갖는 방사선의 이동에 의해서 수행하였다. 마찬가지로, 글레이징을 전기변색 글레이징에 이용하였고, 실시예에서와 동일한 척도에 따라서 평가하였다. 관찰을 표 1에 요약한다.
비교 실시예 2
10개의 판유리에 전기 전도성 코팅(2)을 제공하였고, 전기변색 글레이징에 이용하였으며, 미리 결함(3)을 식별해서 격리시키지 않았다. 글레이징을 실시예에서와 동일한 척도에 따라서 평가하였다. 관찰을 표 1에 요약한다.
Figure 112016019554151-pct00001
본 발명에 따른 방법에 의해서, 특히 전기 전도성 코팅의 결함에서의 단락에 기인하는 국소적 기능장애를 효과적으로 피한다. 이것은 레이저 어블레이션에 의해 결함의 격리를 통해 수행되고, 여기서는 본 발명에 따른 환형 방사선 프로파일을 갖는 레이저 방사선을 이용하였다. 본 발명에 따른 판유리에서는 결함 둘레의 탈코팅된 영역을 검출하기가 상당히 더 어렵다. 게다가, 본 발명에 따른 방법은 상당히 덜 시간 소모적이고, 기술적 조립이 실패하기 덜 쉽다. 이 결과들은 관련 분야 기술자에게 예상 밖이었고 놀라운 것이었다.
1: 기판
2: 전기 전도성 코팅
3: 코팅(2)의 결함
4: 레이저
5: 레이저(4)의 방사선
6: 집속 요소
7: 위상판
8: 탈코팅된 영역
P: 환형 빔 프로파일

Claims (15)

  1. 적어도
    - 기판(1) 상에 전기 전도성 코팅(2)을 형성하고,
    - 코팅(2)의 결함(3)을 식별하고,
    - 환형 빔 프로파일(P)을 갖는 레이저(4)의 방사선(5)을 환형 빔 프로파일(P)이 결함(3)을 둘러싸도록 코팅(2) 상에 집속시키고,
    - 빔 프로파일(P) 영역의 코팅(2)을 동시에 제거함으로써 환형 탈코팅된 영역(8)을 생성하는 것
    을 포함하는, 전기 전도성 코팅을 갖는 판유리의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 코팅(2)을 기판(1) 상에 물리 기상 증착에 의해 형성하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 결함(3)이 코팅(2) 내의, 1 ㎛ 내지 1 ㎜의 크기를 갖는 전도성 입자인 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 방사선(5)의 파장이 200 ㎚ 내지 2500 ㎚인 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 환형 빔 프로파일이 위상판(7)에 의해 생성되는 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 레이저(4)가 펄스 모드로 작동되고, 방사선(5)의 펄스 길이가 1 ps 내지 1000 ns이고, 펄스 시퀀스 주파수가 1 kHz 내지 200 kHz인 방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 코팅(2) 상에서 방사선(5)의 출력 밀도가 0.01 내지 100 × 108 W/㎠인 방법.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 방사선(5)이 집속 요소(6)에 의해 코팅(2) 상에 집속되고, 집속 요소는 10 ㎜ 내지 500 ㎜의 초점 거리를 갖는 방법.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 코팅(2)이 적어도 은 또는 투명 전기 전도성 산화물을 함유하는 방법.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 코팅(2)이 5 ㎛ 이하의 두께를 갖는 방법.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 기판(1)이 적어도 유리, 또는 투명 중합체를 함유하는 방법.
  12. 적어도 전기 전도성 코팅(2)을 갖는 기판(1)을 포함하고, 여기서 코팅(2)은 적어도 하나의 결함(3)을 가지며, 결함(3)은 환형 빔 프로파일(P)을 갖는 레이저(4)의 방사선(5)에 의해서 주위의 코팅(2)으로부터 격리된 것인, 전기 전도성 코팅을 갖는 판유리.
  13. 제12항에 있어서, 결함(3)이 일정한 선 폭을 갖는 환형 탈코팅된 영역(8)에 의해 둘러싸인 것인 판유리.
  14. 제13항에 있어서, 탈코팅된 영역(8)의 선 폭이 5 ㎛ 내지 100 ㎛인 판유리.
  15. 가열 가능한 판유리로서 사용되는, 또는 전기적으로 전환 가능하거나 조절가능한 광학 성질을 갖는 글레이징의 부품으로서 사용되는, 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 판유리, 또는 제1항 또는 제2항에 따른 방법으로 제조되는 판유리.
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