KR20110033769A

KR20110033769A - 저방사 유리 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR20110033769A
Application number: KR1020100079347A
Authority: KR
Inventors: 전윤기; 배일준
Original assignee: (주)엘지하우시스
Priority date: 2009-09-25
Filing date: 2010-08-17
Publication date: 2011-03-31
Also published as: US8932723B2; EP2480509A2; WO2011037365A3; CN102548923A; WO2011037365A2; CN102548923B; US20120171443A1; JP5725481B2; EP2480509B1; JP2013505198A; EP2480509A4

Abstract

본 발명은 기판; 상기 기판의 상부에 형성된 저방사층; 및 상기 저방사층의 상부나 하부 또는 상부 및 하부에 형성되고, Ti_aCe_bO_x로 표시되는 복합 금속 산화물을 포함하는 유전체층을 가지는 저방사 유리에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 저방사 유리의 저방사층을 보호하여 방사율을 낮추는 역할을 하는 유전체층이 복합 금속 산화물을 함유하므로 우수한 저방사율을 유지한 상태에서, 가시광 투과율을 보다 효과적으로 상승시킬 수 있다.

Description

저방사 유리 및 이의 제조방법{Low emissivity glass and preparation method thereof}

본 발명은 저방사 유리 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

저방사 유리(Low emissivity glasss)는 은(Ag)과 같은 금속을 유리 상에 스퍼터 증착하여 낮은 방사율을 가지도록 한 유리이다. 상기 저방사 유리는 여름에는 태양 복사열을 반사시키고 겨울에는 실내 난방기에서 발생하는 적외선을 보존해 줌으로써 건축물의 에너지 절감효과를 가져오는 기능성 기능성 소재이다.

일반적인 저방사 유리는, 저방사층을 유리 기판에 증착하여 제조하고, 상기 저방사층의 상부 또는 하부에는 유전체층이 증착되는 것이 일반적이다.

유전체층은 저방사층의 산화를 방지하고, 가시광 투과율을 증가시키는 역할을 한다.

종래에는 상기 유전체층을 구성하는 금속 산화물로 산화아연, 산화 티타늄 또는 산화 주석이나 산화 주석 및 산화 아연의 복합 금속 산화물 등이 사용되고 있다. 그러나, 기존 유전체층을 구성하는 금속 산화물은 상대적으로 굴절률이 낮아 높은 가시광 투과율이 요구되는 분야에서 그 활용이 제한되거나, 스퍼터링 증착 시 증착 속도가 느려 생산성이 저하된다는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 낮은 방사율을 유지하면서, 가시광 투과율을 보다 향상시킬 수 있을 뿐 아니라, 증착 속도를 현저하게 증가시켜, 대량 생산에 적합한 저방사 유리 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 기판; 상기 기판의 상부에 형성된 저방사층; 및

상기 저방사층의 상부나 하부 또는 상부 및 하부에 형성되고, 하기 화학식 1로 표시되는 복합 금속 산화물을 포함하는 유전체층을 가지는 저방사 유리에 관한 것이다.

[화학식 1]

Ti_aCe_bO_x

상기 화학식 1에서 a는 0.8 내지 0.9이고, b는 0.1 내지 0.2이며, x는 금속 성분의 화학양비론에 근거하여 1.99 내지 2.01이고, a+b는 1(100 atom%) 이다.

이하, 본 발명의 저방사 유리를 보다 상세하게 설명 한다.

본 발명에서 용어 「A의 상부 또는 하부에 형성된 B」등의 표현은, A의 상부 또는 하부에 B 가 직접 형성된 경우, A의 상부 또는 하부에 별도의 층이 형성되고, 이를 매개로 B가 형성된 경우(ex. A상에 C가 형성되고, 다시 C의 표면에 B가 형성된 경우 등)를 모두 포괄하는 의미로 사용된다.

본 발명에서 기판의 종류는 특별히 제한되지 않고, 저방사 유리의 기판으로서 일반적으로 사용되는 소재를 사용할 수 있으며, 그 예로는 soda lime glass를 사용할 수 있다. 또한, 기판의 두께는 특별히 제한되지 않고, 목적에 따라 조절할 수 있다.

본 발명에 따른 저방사 유리에서 저방사층은 전기 전도성 금속을 포함할 수 있다.

상기 전기 전도성 금속의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 은(Ag), 구리(Cu), 금(Au), 알루미늄(Al) 및 백금(Pt)으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있고, 전기 전도도, 가격, 색상 및 저방사 특성 등을 종합적으로 고려하여, 바람직하게는 은을 사용할 수 있다.

또한, 상기 저방사층으로는 내구성을 향상시키기 위하여 전술한 전기 전도성 금속에 상기 전도성 금속과 상이한 종류의 금속을 도핑한 것을 사용할 수 있다. 상기 도핑되는 금속의 종류는 전기 전도성이 높으면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 니켈(Ni), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 구리(Cu) 및 금(Au)으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 금속을 사용할 수 있다. 본 발명에서는 다양한 기능성을 향상시키기 위하여 저방사층으로서 다른 첨가물질을 추가로 혼합한 전기 전도성 금속을 사용할 수 있다.

또한, 상기 저방사층의 두께는 본 발명의 목적에 따라 낮은 방사율 및 우수한 가시광 투과율을 동시에 구현할 수 있는 범위 내에서 다양한 두께로 형성될 수 있으며, 예를 들면, 8 nm 내지 35 nm일 수 있으며, 바람직하게는 8 nm 내지 15 nm일 수 있다.

상기 저방사층의 두께가 8 nm 미만인 경우, 단열 효과를 발휘하기 어려울 수 있으며, 35 nm를 초과하는 경우 상대적으로 가시광선 투과율이 크게 감소되어 쾌적한 시야 확보가 어려울 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 저방사 유리는 전술한 저방사층의 상부나 하부 또는 상부 및 하부에 하기 화학식 1로 표시되는 복합 금속 산화물을 포함하는 유전체층이 형성 된다.

[화학식 1]

Ti_aCe_bO_x

(상기 화학식 1에서 a는 0.8 내지 0.9이고, b는 0.1 내지 0.2이며, x는 금속 성분의 화학양비론에 근거하여 1.99 내지 2.01이고, a+b는 1(100 atom%) 이다.)

본 발명에서 a 및 b 는 각각 복합 금속 산화물에 포함되는 티타늄 및 세륨의 원자비율을 의미하며, a 와 b를 합하면 1이 된다. 본 발명에서는 바람직하게 a 는 0.85 일 수 있고, b는 0.15 일 수 있다.

또한, 본 발명에서 x는 복합 금속 산화물에서 금속 성분(티타늄 및 세륨)의 화학양비론에 근거하여 그 값이 1.99 내지 2.01 일 수 있으며, 바람직하게는 2일 수 있다.

상기 화학식 1로 표시되는 복합 금속 산화물이 유전체층에 포함됨으로써 기존 범용되는 TiOx와 동등 이상의 성능을 발휘하고, 증착 속도를 크게 향상시켜 생산성을 증가시킬 수 있다.

또한, 유전체층은 저방사층의 산화 방지 및 가시광선 투과율을 증가시킬 수 있다.

본 발명에서 유전체층은 굴절률은 예를 들면, 550nm의 파장을 가지는 가시광선에 대한 굴절률이 2.4 내지 2.8일 수 있고, 구체적으로는 2.45 내지 2.5일 수 있다.

유전체층의 굴절률이 증가하면 동일한 물리적 두께에서 광학 두께를 증가시킬 수 있고, 이에 따라 광학 설계의 자유도를 증가시켜 가시광선 투과율을 증가시킬 수 있다.

본 발명에 따른 저방사 유리에서 유전체층은 바람직하게는 저방사층의 양면에 형성된다. 구체적으로 저방사 유리는 저방사층의 상부에 형성되는 제2유전체층 및 저방사층 및 기판의 사이에 형성되는 제1유전체층을 포함할 수 있다. 상기 제1유전체층 및 제2유전체층은 모두 복합 금속 산화물을 포함할 수 있다.

상기 제2유전체층은 저방사층의 상부에 형성되어, 저방사층의 산화 방지 및 가시광선 투과율 향상의 기능을 수행하고, 제1유전체층은 기판과 저방사층의 사이에 형성되어, 기판의 표면 오염뿐만 아니라 Na⁺ 이온 등에 의한 저방사층의 오염을 방지하는 역할을 할 수 있으며, 기판과 저방사층 간의 접착력을 향상시키고 방사율을 낮출 수 있다.

본 발명에서 유전체층(제1유전체층 및 제2유전체층)의 두께는 예를 들면, 10 nm 내지 100 nm일 수 있고, 구체적으로는 10 nm 내지 70 nm일 수 있으며, 보다 구체적으로는 10 nm 내지 40 nm 일 수 있고, 더욱 구체적으로는 10 nm 내지 28 nm일 수 있다. 상기 유전체층의 두께가 10nm 미만인 경우, 유리면이 변색될 우려가 있으며, 100 nm를 초과하는 경우 가시광 투과율이 저하될 우려가 있다.

한편, 본 발명에 따른 저방사 유리는 또한, 저방사층과 저방사층의 상부에 형성된 유전체층의 사이에 형성된 배리어층을 추가로 형성할 수 있다.

상기 배리어층은 스퍼터링 증착 공정 중에 공정 가스에 의하여 저방사층에 함유되는 전기 전도성 금속이 손상되는 것을 방지하는 역할을 수행할 수 있다. 상기 배리어층의 소재로는 이 분야에서 통상적으로 공지된 금속 등을 사용할 수 있으며, 예를 들면, 니켈 및 크롬을 사용할 수 있다.

본 발명에 따른 저방사 유리는 저방사층의 상부에 형성된 유전체층의 상부에 형성된 오버코팅층을 추가로 형성할 수 있다.

상기 오버코팅층은 저방사 유리의 표면을 보호하고 내구성을 부여하기 위해 형성된다. 상기 오버코팅층의 소재는 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 질화규소(SiN), 알루미늄이 첨가된 질화규소(SiAlN) 및 산화 질화규소(SiNOx) 등과 같은 질화물을 사용할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 저방사 유리는 저방사층의 하부에 형성된 유전체층 및 기판의 사이에 형성된 언더코팅층을 추가로 형성할 수 있다.

상기 언더코팅층은 저방사 유리의 기판을 보호하고 내구성을 부여하기 위해 사용될 수 있다. 상기 언더코팅층의 소재는 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 질화규소(SiN), 알루미늄이 첨가된 질화규소(SiAlN) 및 산화 질화규소(SiNOx) 등과 같은 질화물을 사용할 수 있다.

본 발명에 따른 저방사 유리의 방사율은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 원적외선, 특히 10 ㎛의 파장에 대한 상기 방사율은 0.01 내지 0.3일 수 있고, 구체적으로는 0.01 내지 0.2일 수 있으며, 보다 구체적으로는 0.01 내지 0.1일 수 있고, 더욱 구체적으로는 0.01 내지 0.08일 수 있다.

본 발명에 따른 저방사 유리의 방사율이 0.01 미만인 경우, 가시광 투과율이 저하될 우려가 있으며, 0.3을 초과하는 경우, 단열 성능이 저하될 우려가 있다.

본 발명에서, 『방사율(Emissivity)』이란 유리의 표면에서 열이 손실되는 정도를 의미한다.

상기 방사율은 이 분야에서 통상적으로 알려진 다양한 방법을 통하여 측정할 수 있고, 그 측정방법은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, KSL2514 규격에 의해 MK-3 및 INGLAS TIR 100-2 등의 설비로 측정할 수 있다.

본 발명에서는 방사율을 통하여 저방사 유리의 단열 성능을 측정할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 저방사 유리의 투과율도 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 가시광선 영역인 380 nm 내지 780 nm 영역의 파장에 대한 투과율이 75% 이상일 수 있고, 구체적으로는 80% 이상일 수 있으며, 보다 구체적으로는 85% 이상일 수 있다.

상기 저방사 유리의 투과율이 75% 미만인 경우 쾌적한 시야를 제공하기 어려워질 수 있다.

본 발명은 또한, 기판의 상부에 저방사층을 형성하는 단계; 및

상기 저방사층의 형성 전 또는 후에 기판의 상부 또는 저방사층의 상부에 하기 화학식 1로 표시되는 복합 금속 산화물을 포함하는 유전체층을 증착하는 단계를 포함하는 저방사 유리의 제조방법에 관한 것이다.

[화학식 1]

Ti_aCe_bO_x

본 발명에서 기판의 종류는 앞에서 전술한 종류를 제한 없이 사용할 수 있다.

본 발명에서 저방사층을 형성하는 방법은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 전기 전도성 금속을 타겟 원료로 사용하여 상기 기판 상에 전도성 금속을 증착시켜 저방사층을 형성할 수 있다.

여기서, 전기 전도성 금속의 종류로는 앞에서 전술한 종류를 제한 없이 사용할 수 있다. 또한, 증착 방법 및 조건은 특별히 제한되지 않으며, 이 분야에서 사용되는 일반적인 방법 및 조건을 사용할 수 있다.

본 발명에 따른 저방사 유리의 제조방법은 전술한 바와 같이, 복합 금속 산화물을 포함하는 유전체층을 저방사층의 형성 전 또는 후에 기판의 상부 또는 저방사층의 상부에 증착시키므로 종래 방법에 비해 증착 속도가 빠르며, 이에 따라 대량 생산에 보다 적합하게 사용될 수 있다.

본 발명에서 유전체층을 증착하는 방법은 특별히 제한되지 않고, 이 분야에서 공지된 증착 방법으로서, 진공 조건 하에서 전술한 복합 금속 산화물을 타겟 원료로 사용하여 저방사층 상에 유전체층을 증착할 수 있는 방법은 모두 사용할 수 있고, 예를 들면, 저항가열 증발법, 전자빔 증발법, 레이저빔 증발법, 플라스마 스퍼터링 방법 등을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 플라스마 스퍼터링 방법을 사용할 수 있다.

상기 플라스마 스퍼터링 방법을 사용하는 경우, 균일한 성막이 가능하고, 박막의 응착력이 높으며, 금속, 합금, 화합물, 절연체 등과 같은 다양한 재료를 성막할 수 있다. 또한, 타겟의 냉각이 가능하고, 큰 타겟을 사용할 수 있어 대형화 박막의 유리를 제조하는데 적합할 수 있다.

상기 플라스마 스퍼터링 방법의 구체적인 예를 들면, DC 스퍼터링, RF 스퍼터링, 마그네트론 스퍼터링, 반응성 스퍼터링 방법 등을 사용할 수 있다.

본 발명에서 증착은 구체적으로 스퍼터링 증착을 의미할 수 있고, 상기 증착 시 구체적인 공정 조건은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 1 × 10^-3 Torr 내지 1 × 10^-1 Torr의 압력 조건 하에서 수행할 수 있다.

상기 공정압력이 1 × 10^-3 Torr 미만인 경우, 플라즈마 형성의 기초 입자인 아르곤 가스의 농도가 낮아 플라즈마가 형성되지 않거나, 고에너지를 갖는 증착 물질이 기재(저방사층)에 충격을 가함으로써 막질이 저하될 우려가 있으며, 1 × 10^-1Torr를 초과하는 경우, 입자들의 평균 자유행로가 줄어들어 증착이 어려워질 수 있다.

또한, 상기 증착 시 주입하는 공정 가스는 이 분야에서 통상적으로 사용되는 다양한 가스를 단독 또는 2종 이상 혼합하여 공급할 수 있으며, 상기 공정 가스의 종류는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들면, 질소 가스 또는 아르곤 가스와 같은 비활성 가스 및 산소 가스를 포함할 수 있다.

보다 구체적인 예를 들면, 본 발명에 따른 저방사 유리의 제조방법에 있어서, 유전체층의 증착 시에 주입하는 공정 가스는 아르곤 가스 및 산소 가스를 포함할 수 있으며, 그 주입 속도는 특별히 제한되는 것은 아니고, 예를 들면, 아르곤 가스 20 sccm(Standard Cubic Centimeter per minute) 내지 40 sccm 및 산소 가스 10 sccm 내지 20 sccm의 유속으로 주입할 수 있다.

본 발명에서 상기 유전체층의 증착은 1 W/cm² 내지 5 W/cm²의 입력 전력을 인가하여 수행할 수 있다.

상기 입력 전력이 1 W/cm² 미만인 경우, 증착 속도가 낮아 생산성이 저하되고, 증착되는 유전체 재료 막과 기판 또는 저방사층 간의 부착력이 떨어질 수 있으며, 5 W/cm²를 초과하는 경우, 기판 또는 저방사층에 손상을 입히거나, 타겟 원료의 파손이나 용융이 발생할 우려가 있어, 공정 장비에 큰 손상을 초래할 수 있다.

전술한 바와 같은 플라스마 스퍼터링 방법을 이용한 저방사 유리의 제조방법에 대하여 보다 구체적인 예를 들면, 우선, 진공 챔버 내에 아르곤 가스 및 산소 가스를 적정량으로 주입하고, 타겟 원료가 설치된 캐소드(cathode)에 전압을 가할 수 있다. 이 경우, 상기 캐소드로부터 방출된 전자들이 아르곤 가스의 기체원자와 충돌하여 아르곤을 이온화(Ar⁺)시키게 되는데, 이때 상기 아르곤이 여기자(excite)가 되면서 전자를 방출함에 따라 에너지가 방출되면, 글로우 방전(glow discharge)이 발생하게 된다. 따라서 상기 글로우 방전으로 인하여 이온과 전자가 공존하는 플라스마(plasma)를 형성할 수 있다.

상기 플라스마 내의 Ar⁺ 이온은 큰 전위차에 의하여 캐소드(타겟), 즉 복합 금속 산화물 측으로 가속되어 타겟의 표면과 충돌하게 되고, 이에 따라 타겟 원자들이 튀어나와 저방사층 상에 박막을 형성함으로써 유전체층을 증착할 수 있다.

본 발명의 저방사 유리의 제조방법에서는 저방사층의 형성 전에 기판의 상부에 언더코팅층을 형성하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.

상기 언더코팅층의 종류는 앞에서 전술한 종류를 제한없이 사용할 수 있다. 또한, 언더코팅층의 형성하는 방법은 특별히 제한되지 않고, 이 분야에서 사용되는 일반적인 방법을 사용하여 형성할 수 있다.

본 발명의 저방사 유리의 제조방법에서는 저방사층의 상부에 유전체층을 형성하기 전에 배리어층을 형성하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.

상기 배리어층의 종류는 앞에서 전술한 종류를 제한없이 사용할 수 있다. 또한, 배리어층의 형성하는 방법은 특별히 제한되지 않고, 이 분야에서 사용되는 일반적인 방법을 사용하여 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 저방사 유리의 제조방법에서는 저방사층의 상부에 유전체층의 상부에 오버코팅층을 형성하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.

상기 오버코팅층의 종류는 앞에서 전술한 종류를 제한없이 사용할 수 있다. 또한, 오버코팅층의 형성하는 방법은 특별히 제한되지 않고, 이 분야에서 사용되는 일반적인 방법을 사용하여 형성할 수 있다.

본 발명에 따른 저방사 유리는 낮은 방사율을 유지하면서, 가시광 투과율은 크게 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 증착 속도를 현저하게 증가시킬 수 있어 생산성이 우수한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 예에 따른 저방사 유리의 다층박막 구조를 개략적으로 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 저방사 유리 및 비교예 1에 따른 저방사 유리의 증착 시간에 따른 두께 변화를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 저방사 유리의 유전체층 및 비교예 1에 따른 저방사 유리의 유전체층에 대한 파장 영역별 굴절률 변화를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1에 따른 저방사 유리의 파장에 따른 투과/반사율을 나타내는 그래프이다.
도 5은 본 발명의 실시예 2에 따른 저방사 유리의 파장에 따른 투과/반사율을 나타내는 그래프이다.
도 6는 본 발명의 비교예 1에 따른 저방사 유리의 파장에 따른 투과/반사율을 나타내는 그래프이다.

이하 본 발명에 따르는 실시예 및 본 발명에 따르지 않는 비교예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하나, 본 발명의 범위가 하기 제시된 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.

실시예 1

두께가 0.7mm인 소다 석회 유리(soda lime glass) 기판(110) 상에 하기 표 1에 나타낸 증착원료, 타겟원료, 공정가스, 인가 전력으로 RF 스퍼터링 방법을 이용하여 언더코팅층(SiN,120), 제1유전체층(TiCeO_x, 130), 저방사층(Ag, 140), 배리어층(150, NiCr), 제2유전체층(160, TiCeO_x) 및 오버코팅층(170, SiN)을 순차적으로 증착하여 도 1과 같은 적층 구조의 저방사 유리를 제조하였다.

여기서, 스퍼터 챔버를 초기에 5 × 10^-6 Torr의 진공 조건까지 배기한 후, 공정 가스를 주입하여 공정 진공도를 5 × 10^-2 Torr로 유지한 상태에서 공정을 진행하였다. 유전체층의 증착시에는 Ce를 15 atom%로 함유하는 TiO_x의 TiCeO_x 타겟에 RF(13.56 MHz) 파워를 2.7 W/cm²으로 인가하였고, 공정 가스 조건은 30 sccm 유량의 아르곤 가스에 산소함량 보정을 위하여 15 sccm 유량의 산소 가스를 추가하였다.

각 층별 박막의 두께는 Optical profile(Veeco Merology, Dektak 8)를 사용하여 측정하였고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.

	타겟 원료	공정 가스 (주입량)	인가 전력 (W/cm²)	두께 (nm)
언더코팅층(SiN)	Si	Ar 10sccm, N₂ 30sccm	2.7	14
제1유전체층(TiCeOx)	TiCeOx	Ar 30sccm, O₂ 15sccm	2.7	24
저방사층(Ag)	Ag	Ar 30sccm	1.1	11
배리어층(NiCr)	NiCr	Ar 30sccm	1.1	0.5
제2유전체층(TiCeOx)	TiCeOx	Ar 30sccm, O₂ 15sccm	2.7	12
오버코팅층(SiN)	Si	Ar 10sccm, N₂ 30sccm	2.7	36

본 발명의 실시예 1 에 따른 저방사 유리의 구조를 도 1에 나타냈다.

도 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 저방사 유리(100)는 기판(Glass)(110) 상에 언더코팅층(SiNxOy)(120), 제1유전체층(TiCeOx)(130), 저방사층(Ag)(140), 배리어층(NiCrOx)(150), 제2유전체층(TiCeOx)(160) 및 오버코팅층(SiNxOy)(170)이 순차적으로 적층되어 있는 박막 구조로 이루어질 수 있다.

실시예 2

제1유전체층의 두께가 29.6 nm, 제2유전체층의 두께가 21.4 nm, 오버코팅층의 두께가 41.4 nm가 되도록 한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방식으로 저방사 유리를 제조하였다.

비교예 1

제1유전체층 및 제2유전체층의 타겟 원료로 본 발명에 따른 실시예 1의 TiCeO_x 대신 TiO_x을 사용하여 TiO_x의 유전체층을 형성한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방식으로 저방사 유리를 제조하였다.

시험예

1. 증착 속도 측정

유전체층의 박막 증착 속도를 측정하기 위하여 실시예 및 비교예에 개시된 방법에 따라 TiCeO_x 및 TiO_x를 타겟으로 하여 증착하면서 3 조건의 공정 시간에서 증착한 후, Optical Profiler(Veeco Merology, Dektak 8)을 이용하여 두께를 측정하여 3 포인트에 대한 리니어 핏(liner fit)을 수행하였다. 이에 따라, TiCeO_x 및 TiO_x를 타겟으로 할 때의 증착 속도를 도 2에 나타내었다.

그 결과, TiCeO_x 및 TiO_x의 증착속도는 도 2에 나타난 바와 같이, 각각 0.0135nm/sec 및 0.0259nm/sec로, 실시예 1의 증착속도가 비교예 1 대비 90% 이상 증가하였다.

2. 굴절률 측정

타원편광분석기(Ellipsometry)(J.A.Woolam Co., Inc, M2000V)를 이용하여 각각 TiCeO_x 및 TiO_x를 포함하는 유전체층의 굴절률을 측정하고, 그 결과를 도 3에 나타내었다.

도 3을 참고하면, 가시광선 영역(380nm 내지 780nm)에서 TiCeO_x를 포함하는 유전체층은 TiO_x를 포함하는 유전체층에 비하여 굴절률이 높게 나타났으며, 구체적으로 550nm 파장의 가시광선을 기준으로 TiCeO_x를 포함하는 유전체층의 굴절률은 2.473이었고, TiO_x를 포함하는 유전체층의 굴절률은 2.455이었다.

굴절률의 증가는 동일한 물리적 두께에서 광학 두께의 증가를 의미하는 것으로, 광학 설계의 자유도를 증가시켜서, 가시광선 투과율을 증가시킬 수 있다. 상기 TiCeO_x 및 TiO_x의 소멸계수는 가시광선 전 영역의 파장에서 0으로 투명 유전체의 조건을 만족한다.

3. 광학 성능 및 단열 성능의 측정

실시예 1, 2 및 비교예 1에 따른 저방사 유리의 광학성능을 분광광도계(spectrophotometer; model Shimazu solid spec 3700)를 이용하여 300nm 내지 2100nm 범위의 파장 영역에서 구간 폭을 1nm로 하여 측정하였다. 가시광선 투과율 및 반사율, 태양광 투과율 및 반사율은 KSL2541에 따라 계산하였고, 방사율은 방사율 측정장치(Optical sensors, Emissometer MK3)로 측정하였다. 또한, Haze는 Hazemeter(BYK Gardner, haze-gard plus)를 이용하여 측정하였다.

상기 측정에 따라 얻어진 광 특성을 이용하여, Window 5.2 program으로 단열성능을 계산한 후, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

샘플	광학성능							단열성능
	가시광선(%)				태양복사열(%)			방사율
	투과율	Haze	반사율		투과율	반사율
	투과율	Haze	코팅면	유리면	투과율	코팅면	유리면
비교예 1	77.9	0.19	7.25	7.45	50.7	27.7	17.9	0.070
실시예 1	84.1	0.08	7.8	7.3	67.5	23.3	21.4	0.070
실시예 2	79.3	0.11	5.2	10.7	63.4	16.5	18.8	0.072

또한, 도 4 내지 6에 실시예1, 2 및 비교예 1에 의해 제조된 저방사 유리의 파장에 따른 투과율 및 반사율을 나타내었다.

상기 표 2 및 도 4 내지 6에 나타나듯이, 유전체층으로 TiCeO_x를 사용한 실시예 1이 유전체층으로 TiO_x를 사용한 비교예 1보다 가시광선 영역 및 태양 복사열 영역에서 높은 투과율을 가졌다. 또한, 비교예 1의 Haze가 실시예보다 약 2배 정도 높게 나오므로, 실시예에 의해 제조된 유리의 시야는 비교예 1에 의해 제조된 저방사 유리(TiO_x 함유)의 시야보다 월등히 우수함을 알 수 있다.

실시예 1 및 실시예 2를 비교해 보면, 유전체층의 두께를 두껍게 제조할수록, 최대 투과영역이 가시광선 영역에서 장파장 영역쪽으로 이동하므로, 가시광선의 투과율이 저하되게 된다.

4. 색차 비교

실시예 1, 2 및 비교예 1에 따른 저방사 유리의 색차를 비교하고, 이를 하기 표 3에 나타내었다.

샘플	색차
	코팅면			유리면
	L*	a*	b*	L*	a*	b*
비교예 1	77.29	-2.02	-3.07	77.52	-2.27	-3.23
실시예 1	83.84	-1.64	-0.36	83.60	-1.70	-0.63

표 3에서, 실시예 1의 색차 a* 및 b*는 0에 가까우므로, 중립성(neutrality)이 우수하며, 비교예 1은 코팅면과 유리면이 blue 계열을 띄게 된다.

100: 저방사 유리 110: 기판
120: 언더코팅층 130: 제1유전체층
140: 저방사층 150: 배리어층
160: 제2유전체층 170: 오버코팅층

Claims

기판; 상기 기판의 상부에 형성된 저방사층; 및
상기 저방사층의 상부나 하부 또는 상부 및 하부에 형성되고, 하기 화학식 1로 표시되는 복합 금속 산화물을 포함하는 유전체층을 포함하는 저방사 유리:
[화학식 1]
Ti_aCe_bO_x
상기 화학식 1에서 a는 0.8 내지 0.9이고, b는 0.1 내지 0.2이며, x는 금속 성분의 화학양비론에 근거하여 1.99 내지 2.01이고, a+b는 1(100 atom%) 이다.
제 1 항에 있어서,
저방사층은 은, 구리, 금, 알루미늄 및 백금으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 저방사 유리.
제 1 항에 있어서,
유전체층은 550 nm의 파장에 대한 굴절률이 2.4 내지 2.8인 저방사 유리.
제 1 항에 있어서,
유전체층은 저방사층의 상부 및 하부에 형성되는 저방사 유리.
제 4 항에 있어서,
유전체층은 두께가 10 nm 내지 100 nm인 저방사 유리.
제 4 항에 있어서,
저방사층 및 저방사층의 상부에 형성된 유전체층의 사이에 형성된 배리어층을 추가로 포함하는 저방사 유리.
제 4 항에 있어서,
저방사층의 상부에 형성된 유전체층의 상부에 형성된 오버코팅층을 추가로 포함하는 저방사 유리.
제 4 항에 있어서,
저방사층의 하부에 형성된 유전체층 및 기판의 사이에 형성된 언더코팅층을 추가로 포함하는 저방사 유리.
제 1 항 내지 제 8 항 중, 어느 한 항에 있어서,
저방사 유리의 10 ㎛의 파장에 대한 방사율은 0.01 내지 0.3이고, 380 nm 내지 780 nm의 파장에 대한 투과율은 75% 이상인 저방사 유리.
기판의 상부에 저방사층을 형성하는 단계; 및
상기 저방사층의 형성 전 또는 후에 기판의 상부 또는 저방사층의 상부에 하기 화학식 1로 표시되는 복합 금속 산화물을 포함하는 유전체층을 증착하는 단계를 포함하는 저방사 유리의 제조방법.
[화학식 1]
Ti_aCe_bO_x
상기 화학식 1에서 a는 0.8 내지 0.9이고, b는 0.1 내지 0.2이며, x는 금속 성분의 화학양비론에 근거하여 1.99 내지 2.01이고, a+b는 1(100 atom%) 이다.
제 10 항에 있어서,
증착은 5 × 10^-3 Torr 내지 5 × 10^-1 Torr 의 압력 하에서 수행하는 저방사 유리의 제조방법.
제 10 항에 있어서,
증착은 아르곤 가스 및 산소 가스를 각각 20 sccm 내지 40 sccm 및 10 sccm 내지 20 sccm의 유속으로 주입하면서 수행하는 저방사 유리의 제조방법.
제 12 항에 있어서,
증착은 1 W/cm² 내지 5 W/cm²의 입력 전력을 인가하여 수행하는 저방사 유리의 제조방법.