KR970000383B1 - 열선반사 유리 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

열선반사 유리 및 그 제조방법
제1도는 종래의 3층 구조의 연질 코팅유리를 나타내는 단면도이고,
제2도는 열선반사 금속층의 보호층으로서 금속층을 사용한 종래의 열처리 가능한 열선반사 유리의 단면도이고,
제3도는 본 발명의 제1실시예에 따른 열선반사 유리의 단면도이고,
제4도는 본 발명의 제2실시예에 따른 열선반사 유리의 단면도이고,
제5도는 본 발명의 제3실시예에 따른 열선반사 유리의 단면도이고,
제6도는 본 발명의 제4실시예에 따른 열선반사 유리의 단면도이고,
제7도는 본 발명의 제5실시예에 따른 열선반사 유리의 단면도이고,
제8도는 본 발명의 제6실시예에 따른 열선반사 유리의 단면도이고,
제9도는 본 발명에 따른 열선반사 유리의 열처리 전후의 분광 투과 반사율을 측정한 측정한 그래프이다.
본 발명은 열선반사 유리 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히 건축물의 냉난방 부하를 절감하기 위하여 창호용으로 사용하고 있는 다층막 구조의 열선반사 유리(저방사유리:low-emissivity glass)의 단점인 열에 약한 단점을 보완한 것으로서, 열선 반사막이 제막된 유리제품을 곡면가공 또는 열강화등의 열처리 후에도 그 특성에 변화가 없는 새로운 층 구조로 이루어진 열선반사 유리와 그 제조방법에 관한 것이다.
건축물의 냉, 낸방 에너지를 절약하기 위한 일반적인 방법으로서 벽면, 천정, 바닥 등에는 단열재를 사용하고, 창문을 통환 열교환(투과 및 흡수에 의한 열전달)을 줄이기 위하여는 복층유리가 사용되고 있다. 이때 태양광등으로부터 입사되는 가시광선은 투과시키고 적외선(열선)을 모두 반사시킬 경우 창호를 통한 열에너지의 교환은 획기적으로 줄일 수가 있다. 지금까지 이와 같은 유리를 만들기 위해서 가시광선 투과율이 높으면서 열선반사율도 높은 특성을 나타내는 코팅에 대한 연구가 많이 진행되어 왔는데 그 중 대표적인 것이 열선반사 코팅(Heat mirror coating) 또는 저방사(低放射:low emissivity) 코팅이다. 이 열선반사 코팅은 유리나 폴리에스터필름과 같은 투명한 기판 위에 특수한 금속 또는 산화물 박막을 코팅한 것으로서 추운 지방에서 건축물등의 난방비용 절감을 위해 많이 사용되어 왔다.
이상적인 열선반사 코팅유리의 광학특성은 가시광선 영역(380~780nm)에서는 일반 투명유리와 유사한 특성을 나타내지만 적외선강 영역에서는 95% 이상의 반사율을 나타낸다. 이와 같이 가시광선 영역에서는 투명하면서 열선을 반사시키는 열선반사 유리는 크게 두가지 방법에 의해 만들어진다.
첫번째 방법은 크게 축퇴(degenerated)된 넓은 띠간격(bad gab)을 가진 단일층의 반도체(예를 들면 ITO, SnO2:F 등)를 코팅하는 방법이며, 두번째 방법은 가시광선 영역에서 투명하고 1.45~2.5범위의 굴절률을 나타내는 유전체층/은(Ag), 금(Au), 구리(Cu)등의 귀금속층/유전체층/기판과 같이 다층구조로 코팅하는 방법이다.
전자의 방법으로 제조된 열선반사 유리는 화학적, 물리적 특성이 우수하여 경질 코팅(hard coating)이라 부르며, 후자는 상대적으로 화학적, 물리적 내구성이 약하므로 연질 코팅(soft coating)이라 부른다. 이중 후자의 다층박막에 의한 연질 코팅유리의 열선반사 특성이 전자보다 우수하며 또한 이를 대형으로 재현성있게 생산할 수 있는 진공증착기술이 보편화되어 있기 때문에 전세계적으로 년간 수백만m2가 생산되고 있다. 이같이 대량으로 생산되고 있는 연질 열선반사 코팅유리는 유리의 곡가공이나 강화 등 350℃ 이상의 열처리에는 견디지 못한다는 단점이 있다. 즉, 열선반사 코팅유리를 강화나 곡면처리를 하기 위하여 가열하게 되며 금속박막층이 주위(유리 내부)로 확산되거나 미세한 금속덩어리를 형성하여 열선반사 특성이 소멸되는 단점이 있다.
그러나 요사이 곡면 형태의 열선반사 유리에 대한 요구가 건축 및 자동차 분야에서 증대되고 있으며, 더우기 추운 지방에서는 이 기능 이외에 전기 전도성을 이용한 발열기능이 있는 열선반사 유리도 요구되고 있다. 따라서 현재는 곡면의 열선반사 유리가 필요한 경우는 대부분 먼저 유리를 곡면가능한 후 이 유리 위에 열선반사층을 제막하게 된다.
상기 연질 코팅의 열선반사 유리제조를 위한 코팅막의 적층구조는 제1도에 도시되어 있으며, 유리기판(10)상에 유전체막(12), 금속층(14), 유전체막(16)이 차례로 적층되어 있다. 상기 구조는 다음과 같은 실험식에 따라 방사도(emissivity)를 예상할 수 있는데 귀금속을 사용한 유전체(12)/금속(14)/유전체(16) 구조의 열선반사 유리의 방사도(emissivity) ε는 다음 식과 같다. 여기서 금속은 은(Ag)이라 가정하여 계산하였다.
여기서 η-exp(-2ωpd/c)
ω-프라즈마 주파수(Plasma Frequency)
d-막두께(film thickness)
c-빛의 속도(light velocity)
ε0-진공투자율(vacumm permittivity)
R0-면저항(sheet resistance)
위의 식(1)에 의하면 은이 100Å 두께로 코팅된 막의 면저항은 약 8Ω/□이 되며 이때의 방사도(emissivity) 값은 0.1 정도가 된다. 이 경우 가시광선 영역에서의 광의 흡수는 박막의 방사도(emissivity)나 전기전도성에 의해 크게 영향을 받는다. 예로서 120Å 두께의 은이 제막된 맑은 유리의 경우는 높은 반사율(50%)로 인하여 투과율이 낮으며(47%), 광의 흡수는 매우 적다.
이를 해결하기 위한 방법으로 부가적으로 유전체층을 도입한 열선반사 유리를 만들어야만 높은 투과율을 얻을 수 있는데 이때 유전체막은 광의 흡수가 적어야 한다. 즉, 낮은 광흡수의 유전체층을 사용하면 금속보다 굴절율이 낮기 때문에 저반사 효과가 나타나 반사율이 줄어들어 높은 투과율을 얻을 수 있게 된다. 두개의 유저체층 사이에 은을 삽입시킨 구조로 구성된 열선반사 코팅유리의 투과율은 다음 식으로 계산할 수 있다.
여기에서 T0+R0=1
의 관계식을 가지며 n과 k는 열선반사막(이하 예로서 은박막)의 굴절률의 실수부 및 허수부이다. nD와 nS는 각각 유전체 박막과 기판의 굴절률이며 K는 n,k에 의존하는 함수로서 은박막의 두께가 고정되면 K값도 고정된다. 식(2)에서 보면 열선반사 유리가 높은 투과율을 나타내기 위한 첫번째 조건은 R0/T01인 경우
즉,
1) nD가 높거나
2) sinφ=0
이 되면 된다. 두번째 조건은 유전체층의 광학두께가 다음의 조건을 만족할 때 성립된다.
굴절률이 2.1인 통상의 산화물(예를 들면 SnO2, ITo, ZnO등)에 대해 계산하면 파장 λ=520nm인 경우에 식(3)을 만족시키는 두께는 400Å 정도로 계산된다.
은을 기초로 한 통상의 열선반사 유리에서 온도 안정성이 제한되는 이유는 은박막층의 열화 때문이다. 고온에서 첫째 은의 응집이 일어나며, 둘째 주위의 층으로 확산되는, 2가지의 서로 다른 효과가 나타난다. 유리 위에 직접 제막된 얇은 은막은 250℃ 정도의 낮은 온도에서도 급속히 응집이 일어난다. 상기 제1도에서와 같이 2개의 유전체층 사이에 있는 은층(열선반사 system)의 경우에는 이보다 약간 높은 온도에서 같은 현상이 일어난다.
고온에서 발생하는 은의 응집과 확산을 막기 위한 안정화 방법으로서 현재는 은층의 보호를 위해 특수층으로 은층의 부위를 감쌈에 의해 보다 우수한 열적 안정성을 얻고 있다. 그 한예가 제2도에 도시되어 있다.
즉, 유리기판(10)상에 산화 금속층(12), 은 보호용 금속층(13), 은층(14), 은보호용 금속층(15), 산화 금속층(16)이 차례로 적층된 구조로서, 은의 보호층(stabilizer)으로 금속층을 채용함에 의해 열처리 도중에 확산되는 산소가 이 보호층에 포집되고 이 층을 산화시키거나 은층으로의 확산은 방지되기 때문에 은층이 보호되는 것이다.
이러한 목적에 맞는 금속층으로 W, Ta, Fe, Ni, NiCr(미국 특허공보 4,919,788호), Ti, Zr, Cr, ZnSn(유럽특허공보 0,335,309호, 미국특허공보 4,806,220호와 5,028,759호), Zn(미국특허공보 4,718,932)등이 공지되어 있다.
상기 미국특허공보 4,919,778호에서 공지된 열처리가능 열선반사 유리는 은의 양쪽에 탄탈륨(Ta), 중석(W), 니켈(Ni), 철(Fe)등의 금속층을 부가하였으며 유전체층으로는 산화 금속층을 사용한 것으로 그 두께는 열처리 조건에 따라 달라진다.
또한 유럽특허공보 0,335,309호, 미국특허공보 4,806,220호와 미국특허공보 5,028,759호에서 공지된 경우는 유전체층과 은층 사이에 보호층이 있는 경우도 있으며, 중간의 첫번째 유전체층과 은층 사이의 보호층이 없는 경우도 있다. 한편 열선반사 유리의 경우 박막이 매우 약하므로 코팅이 끝난 후 코팅층의 내부를 보호하기 위하여 이산화티타늄(TiO2)등의 단단한 물질을 최상층에 1층 더 제막하여 기계적인 내구성을 증진시키기도 한다.
상기 제2도에서와 같이 은(14)의 주위에 금속층(13),(15)을 형성하고 이 금속층(13),(15)이 열처리시에 은층을 보호하게 하는 방법에서는 은(14) 주위의 금속층(13),(15)이 열처리시에 최외각층의 산화물층(12),(16)을 뚫고 들어온 산소와 결합하여 치밀한 산화물층을 형성함에 따라 산소의 침투를 막기 때문에 은의 산화를 방지하는 것이다.
또한 은 자체의 확산을 억제하여 은이 산화물층, 특히 유리층(10)으로 이동하는 것을 억제하여 열처리 후에도 금속 은층(14)을 그대로 유지할 수 있도록 한다.
그러나 상기 종래의 열처리 가능 열선반사 유리의 경우 열처리시 금속층(13),(15)이 산화됨에 따라 부피팽창이 발생하고 열팽창율 및 젖음성(wettability)이 달라지게 된다. 따라서 냉각과정에서 주위의 기존 산화물층과 은층과의 젖음성 및 열팽창율이 다르게 되면 냉각과정에서 미세균열이 발생하고 내구성 및 열선반사특성이 떨어지게 된다. 또한 이와 같은 구조의 경우는 열처리 온도가 약간만 변하여도 보호층이 변하여 그 역할을 하지 못하기 때문에 그 특성이 소멸되는 문제점이 있다. 또 다른 문제점으로는 열처리 후에는 금속층이 산화됨으로 인해 기존의 연질 열선반사 유리와 같은 구조가 되므로 내마모성과 같은 내구성이 동일하게 약해지는 문제점이 있다.
따라서 본 발명의 목적은 유리의 곡면가공 또는 열강화 등의 열처리 후에도 그 광학적 특성의 변화가 없는 열처리 가능한 열선반사 유리 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
또한 본 발명의 다른 목적은 내구성이 향상되어 단판으로의 사용, 운송 및 보관이 가능한 열선반사 유리 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제1실시예에 의한 열선반사 유리는 유리기판상에 제1질화 금속층, 제1확산방지용 금속층, 열선반사 금속층, 제2질화 금속층이 차례로 형성되어 이루어진다.
본 발명의 제2실시예에 의한 열선반사 유리는 상기 열선반사 금속층과 제2질화 금속층 사이에 제2확산방지용 금속층이 더욱 형성되어 이루어진다.
본 발명의 제3실시예에 의한 열선반사 유리는 유리기판상에 제1질화 금속층, 열선반사 금속층, 제2확산방지용 금속층, 제2질화 금속층이 차례로 형성되어 이루어진다.
본 발명의 제4실시예에 의한 열선반사 유리는 유리기판상에 제1산화 금속층, 제1질화 금속층, 열선반사 금속층, 제2질화 금속층, 제2산화 금속층이 차례로 형성되어 이루어진다.
본 발명의 제5실시예에 의한 열선반사 유리는 상기 제4실시예의 상기 제2질화 금속층 대신에 상기 열선반사 금속층 보호용 금속층으로 형성되어 있으며, 본 발명의 제6실시예에 의한 열선반사 유리는 상기 제4실시예의 상기 제1질화 금속층 대신에 상기 열선반사 금속층 보호용 금속층으로 형성되어 이루어진다.
본 발명의 상기 제1실시예 내지 제6실시예에서 상기 유리기판은 투명한 무기질 유리 또는 유기질 유리로 형성되며, 상기 제1, 제2질화 금속층은 가시광선 영역에서 투명하며, 질화알루미늄(AIN) 또는 질화규소(SixNy:x는 1~3사이의 값, y는 1~4사이의 값)중 어느 하나로 형성되는 것이 바람직하며, 상기 제1, 제2확산방지용 금속층은 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 주석(Sn), 중석(W), 규소(Si), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 아연(Zn), 아연-알루미늄(ZnAl), 아연-주석(ZnSn)으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나로 형성되어 이루어지는 것이 바람직하다.
또한 상기 열선반사 금속층은 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu)로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나로 형성되며, 상기 제1, 제2산화 금속층은 굴절률이 1.45~2.5범위이내이며, 가시광선 영역에서 투명한 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 산화주석(SnOX:x는 1~2사이의 값), 이산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화아연(ZnO), 이산화티타늄(TiO2), 아연주석산화물(ZnSnOx), 아연알루미늄산화물(ZnAlOx), 인듐주석산화물(InSnOx)로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나로 형성되어 진다.
또한 상기 열선반사 금속층 보호용 금속층은 열처리시 산화되는 것으로서, Al, Ta, W, Ni, Fe, Cr, Sn, Ti, Si로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나로 형성되는 것이 바람직하다.
상기의 실시예들에서와 같이 열적 안정성이 우수하며 또한 내마모성과 내화학성과 같은 내구성이 우수한 질화 산화물층을 사용함으로써 유리의 곡면가공 또는 열강화 등의 열처리시 내열성이 향상되며, 열처리시 유리기판 또는 대기로부터 상기 열선반사 금속층으로의 산소의 확산이 방지되고 또한 열선반사 금속층 자체의 확산이 방지되기 때문에 내구성 및 광학적 특성이 안정되게 유지된다. 또한 상기 확산방지용 금속층 및 열선반사 금속층 보호용 금속층은 상기 열선반사 금속층과 잘섞이지 않으며 산화된 이후에도 열적특성, 예를들어 열팽창율, 열선반사 금속층과의 젖음성(wettability) 및 화학적 안정성 등이 우수하여 내구성 및 광학적 특성이 안정되게 유지된다.
한편 상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 열선반사 유리의 제조방법은, 상기 본 발명의 제1실시예 내지 제6실시예에 따른 각 열선반사 유리를 각기 제조하는 방법으로서 제7실시예 내지 제12실시예를 구성하게 된다.
본 발명의 제7실시예에 따른 열선반사 유리의 제조방법은, 유리기판을 스퍼터링장치의 코팅실에 넣은 후 진공을 형성하는 단계; 질소 분위기 하에서 금속타켓을 스퍼터링하여 상기 유리기판상에 제1질화 금속층을 형성하는 단계 ; 아르곤 분위기 하에서 상기 제1질화 금속층상에 제1확산방지용 금속층을 형성하는 단계; 아르곤 분위기 하에서 상기 제1확산방지용 금속층상에 열선반사 금속층을 형성하는 단계; 및 질소분위기하에서 상기 열선반사 금속층상에 제2질화금속층을 형성하는 단계를 구비하여 이루어진다.
본 발명의 제8실시예에 따른 열선반사 유리의 제조방법은, 상기 열선반사 금속층 형성단계와 제2질화 금속층 형성단계 사이에 아르곤 분위기 하에서 상기 열선반사 금속층상에 제2확산방지용 금속층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하며, 본 발명의 제9실시예에 따른 열선반사 유리의 제조방법은, 유리기판을 스퍼터링장치의 코팅실에 넣은 후 진공을 형성하는 단계; 질소분위기 하에서 금속타켓을 스퍼터링하여 상기 유리기판상에 제1질화 금속층을 형성하는 단계; 아르곤 분위기 하에서 상기 제1질화 금속층상에 열선반사 금속층을 형성하는 단계 ; 아르곤 분위기 하에서 상기 열선반사 금속층상에 제2확산방지용 금속층을 형성하는 단계; 및 질소분위기 하에서 상기 제2확산방지용 금속층상에 제2질화 금속층을 형성하는 단계를 구비하여 이루어짐에 그 특징이 있다.
또한 본 발명의 제10실시예에 따른 열선반사 유리의 제조방법은, 유리기판을 스퍼터링장치의 코팅실에 넣은 후 진공을 형성하는 단계; 산소분위기 하에서 상기 유리기판상에 제1산화 금속층을 형성하는 단계; 질소분위기 하에서 상기 제1산화 금속층사에제1질화 금속층을 형성하는 단계 ; 아르곤 분위기 하에서 상기 제1질화 금속층상에 열선반사 금속층을 형성하는 단계; 질소 분위기 하에서 상기 열선반사 금속층상에 제2질화 금속층을 형성하는 단계; 및 산소 분위기 하에서 상기 제2질화 금속층상에 제2산화 금속층을 형성하는 단계를 구비하여 이루어지며, 본 발명의 제11실시예는 상기 제10실시예에서 상기 제2질화 금속층을 형성하는 단계 대신에 열선반사 금속층상에 보호용 금속층을 형성하는 단계로 이루어진 것을 특징으로하며, 본 발명의 제12실시예는 상기 제10실시예에서 상기 제1질화 금속층 형성단계 대신에 상기 제1산화 금속층상에 보호용 금속층을 형성하는 단계로 이루어짐에 그 특징이 있다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 살펴본다.
[실시예 1 및 실시예 7]
제3도는 본 발명의 제1실시예에 따른 열선반사 유리의 단면도를 나타내며, 제7실시예는 그 제조방법이다.
제3도를 참조하면, 유리기판(20)상에 제1질화 금속층(22), 제1확산방지용 금속층(23), 열선반사 금속층(24), 제2질화 금속층(26)이 차례로 형성되어 있다. 상기 유리기판(20)은 무기질 유리 또는 유기질 유리로서 가시광선 영역에서 투명한 것으로 형성되어 있다.
한편 유리기판(20)상의 각 층의 두께는 예를 들어, 상기 제1질화 금속층(22)이 40~43nm, 제1확산방지용 금속층(23)이 0.5~3.0nm, 열선반사 금속층(24)이 12nm, 제2질화 금속층(22)이 40~43nm 등이로 형성할 수 있다. 그러나 각 층의 두께는 이에 한정되지 않고 원하는 특성, 사용물질에 따라 적절히 변경할 수 있다.
상기 제1, 제2질화 금속층(22), (26)은 질화알루미늄(AIN) 또는 질화규소(SixNy:x는 1~3사이의 값, y는 1~4 사이의 값)로 형성되어 있으며, 가시광선 영역에서 투명한 특성을 갖는다.
또 상기 제1확산방지용 금속층(23)은 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 주석(Sn), 중석(W), 규소(Si), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 아연(Zn), 아연-알루미늄(ZnAl), 아연-주석(ZnSn)으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나로 형성되어 있다. 또한 상기 열선반사 금속층(24)은 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu)로 이루어진 군으로 부터 선택된 어느 하나로 형성되어 있다.
한편 본 발명의 제7실시예에 따른 열선반사 유리의 제조방법을 제3도를 참조하면 다음과 같다.
먼저, 유리기판(20)을 스퍼터링 장치의 코팅실에 넣은 후 코팅실 압력이 10-6torr가 될때까지 배기하여 진공을 형성시킨다. 본 실시예에 사용되는 스퍼터링 장치는 기판상에 다층막을 형성시킬 수 있는 연속식 스퍼터링 장치이며, 다수개의 진공 코팅실에 아르곤(Ar) 가스 등의 불활성가스를 도입한 후 2개의 전극간에 직류전압을 가하면 방전이 일어나게 되고 기체의 플라즈마가 생김에 따라 기판상에 적층시키고자 하는 금속타켓이 설치된 음극에 아르곤이온(Ar+)이 충돌하면서 금속타켓으로부터 원자를 방출시켜 기판상에 형성시키게 된다.
이어서, 코팅실에 질소가스를 70sccm씩 공급하여 코팅실의 압력을 10-2torr까지 되게한 후, 알루미늄타켓에 4kw의 전력을 인가하면서 상기 유리기판을 적절한 속도로 이동시키며 상기 유리기판(20)상에 제1질화금속층(22)으로서 질화 알루미늄(AIN)층을 형성시킨다.
한편 상기 제1질화 금속층(22)을 질화규소(SixNy)로 형성시키고자 하는 경우에는 두개의 규소(Si)타켓에 3.0kw씩의 전력을 인가하고 유리기판을 이동시켜 원하는 두께의 질화규소 박막층을 코팅해 준다.
이어서 진공 코팅실의 압력을 10-6torr가 될때까지 배기한 후 아르곤(Ar)가스를 50sccm씩 공급하여 코팅실의 압력을 10-2torr가 되게한 후, 원하는 금속타켓에 0.1~0.2kw의 전력을 인가하여 유리기판을 이동시켜 원하는 두께의 제1확산방지용 금속층(23)을 상기 제1질화층(22)상에 형성시킨다.
이때 상기 제1확산방지용 금속층(23)은 Al, Cr, Sn, W, Si,Ti, Ni, Zn,ZnAl, ZnSn 등으로 이루어진 군으로부터 선택의 어느 하나로 형성된다.
이어서 코팅실에 아르곤가스를 50sccm씩 공급하여 10-2torr가 되도록 압력조정이 된 상태에 상기 제1학산방지용 금속층(23)상에 열선반사 금속층(24)을 적층시키며, 이때 사용되는 금속타켓은 금, 은 또는 구리중에서 선택되어지며 각 티켓에 0.3kw의 전력을 인가하여 유리기판의 이동속도를 적절히 변화시켜 원하는 두께로 형성시킨다.
이어서 상기 제1질화 금속층(22)을 형성하는 단계와 동일하게 상기 열선반사 금속층(24)상에 제2질화 금속층(26)을 형성시킨다.
[실시예 2 및 실시예 8]
제4도는 본 발명의 제2실시에에 따른 열선반사 유리의 단면도를 나타내며, 제8실시예는 그 제조방법이다.
제4도를 참조하면, 제3도와 비교하여 제1실시예의 열선반사 금속층(24)과 제2질화 금속층(26) 사이에 제2확산방지용 금속층(25)이 더욱 포함되어 있다. 상기 제2확산방지용 금속층(25)은 상기 제1확산방지용 금속층(23)과 동일한 물질로 형성되며, 다른 층들은 제1실시예에서와 동일하다.
또한 본 발명의 제8실시예는 상기 제7실시예에서의 열선반사 금속층(24) 형성단계와 제2질화 금속층(26) 형성단계 사이에, 상기 제1확산방지용 금속층(23) 형성단계와 같은 방법으로 제2확산방지용 금속층(25)을 형성하는 단계를 더 포함한다.
[실시예 3 및 실시예 9]
제5도는 본 발명의 제3실시예에 따른 열선반사 유리의 단면도를 나타내며, 제9실시예는 그 제조방법이다.
제5도를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따라 도시된 제3도와 비교하여 제1확산방지용 금속층(23)이 없고, 열선반사 금속층(24)과 제2질화 금속층(26) 사이에 제2확산방지용 금속층(25)이 더 포함되어 있는 것을 제외하고 모두 동일하다.
또한 본 발명의 제9실시예는 상기 제7실시예에서의 제1확산 방지용 금속층(23) 형성단계가 없으며, 대신에 열선반사 금속층(24) 형성단계와 제2질화 금속층(26) 형성단계 사이에, 상기 제7실시예에서의 제1확산방지용 금속층(23) 형성단계와 같은 방법으로 제2확산방지용 금속층(25)을 형성시켜 주는 단계를 구비한다.
[실시예 4 및 실시예 10]
제6도는 본 발명의 제4실시에에 따른 열선반사 유리의 단면도를 나타내며, 제10실시예는 그 제조방법이다.
제6도를 참조하면, 유리기판(30)상에 제1산화 금속층(32), 제1질화 금속층(33), 열선반사 금속층(34), 제2질화 금속층(35), 제2산화 금속층(36)이 차례로 형성되어 있다. 상기 유리기판(30)은 가시광선 영역에 투명한 무기질 유리 또는 유기질 유리로서 형성되어 있다.
한편 상기 유리기판(30)상의 각 층의 두께는 예를 들어, 상기 제1, 제2산화 금속층(32), (36)은 각기 35nm이며, 제1, 제2질화 금속층(33),(35)은 각기 10nm이며, 열선반사 금속층(34)은 12nm로 형성시켜주나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1, 제2산화 금속층(32)(36)은 각기 가시광선 영역에서 투명하며 굴절률이 1.45~2.5 범위내이며, 그 구체적인 예로써 산화주석(SnOx:x는 1~2 사이의 값), 이산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화아연(ZnO), 이산화티타늄(TiO2), 아연주석산화물(ZnSnOx), 아연알루미늄산화물(ZnAlOx), 인듐주석산화물(InSnOx)로 이루어진 군으로 부터 선택된 어느 하나로 형성되어 진다.
한편 상기 제1, 제2질화 금속층(33),(35)은 가시광선 영역에서 투명하며, 상기 제1질화 금속층은 질화알루미늄(AIN) 또는 질화규소(SixNy:x는 1~3사이의 값, t는 1~4 사이의 값)로 형성되어 있으며, 상기 제2질화 금속층은 질화알루미늄(AIN) 또는 질화규소(SixNy:x는 1~3 사이의 값, y는 1~4 사이의 값)로 형성된다.
또한 상기 열선반사 금속층(34)은 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu)로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나로 형성된다.
한편 본 발명의 제10실시예에 따른 열선반사 유리의 제조방법은 다음과 같다.
먼저, 유리기판(30)을 스퍼터링 장치의 코팅실에 넣은 후 코팅시의 압력이 10-6torr가 될때까지 배기하여 진공을 형성시킨다.
이어서, 코팅실에 산소가스아 아르곤가스를 각각 50sccm씩 공급하여 코팅실의 압력을 2×10-2torr가 되게 한 후 원하는 금속타켓을 적당한 전력을 인가하면서 상기 유리기판(30)상에 제1산화 금속층(32)을 형성시켜준다. 상기 금속타켓으로서 예를 들어, 규소는 6.0kw, 주석은 1.0kw, 알루미늄은 4.0kw, 아연은 1.0kw, 티타늄은 6.0kw의 전력을 각각 인가해준다.
이어서, 제7실시예에서와 같은 방법으로 상기 제1산화 금속층(32)상에 제1질화 금속층(33)을 형성시켜주며, 상기 제1질화 금속층(33)상에 열선반사 금속층(34), 및 제2질화 금속층(35)을 차례로 형성시켜 준다. 제2산화 금속층(36)은 상기 제1산화 금속층(32)과 동일한 방법으로 형성시켜준다.
[실시예 5 및 실시예 11]
제7도는 본 발명의 제5실시예에 따른 열선반사 유리의 단면도를 나타내며, 제11실시예는 그 제조방법이다.
제7도를 참조하면, 본 발명의 제4실시예를 도시한 제6도와 비교하여 상기 제2질화 금속층(35) 대신에 보호용 금속층(37)이 형성되어 있다는 것을 제외하고 동일하다.
상기 보호용 금속층(37)은 상기 열선반사 금속층(34)에 대한 보호층으로서 예를 들어, 열처리 산화되는 것으로서, Al, Ta, W, Ni, Fe, Cr, Sn, Ti, Si로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나로 약 2.5nm 두께로 형성된다.
제11실시예는 제10실시예에서의 제2질화 금속층(35)을 형성하는 단계 대신에 보호용 금속층(37)을 형성하는 단계를 구비하는 것으로서, 코팅실에 아르곤가스를 50sccm씩 공급하여 코팅실 압력을 10-2torr가 되게 한 후 각 금속타켓에 적절한 전력을 인가하여 형성시킨다.
[실시예 6 및 실시예 12]
제8도는 본 발명의 제6실시예에 따른 열선반사 유리의 단면도를 나타내며, 제12실시예는 그 제조방법이다.
제7도를 참조하면 제6도와 비교하여 상기 제1질화 금속층(33) 대신에 보호용 금속층(38)이 혀엉되어 있는 것을 제외하고는 동일하다.
상기 보호용 금속층(38)은 제5실시예에서와 동일하며 동일방법으로 형성된다.
이상의 각 실시예들의 일부에 대하여 실시번호별로 정리하여 표 1로 나타내었다.
이상의 실시예들로부터 알 수 있듯이, 본 발명에 의하면 내열성과 내마모성, 내화학성 등 내구성이 우수한 질화물을 유전체막으로 사용하고 질화물층과 열선반사층 사이에 금속층을 삽입시켜 내모모성, 내마찰성을 크게 향상시켰다. 따라서 본 발명에 따른 열선반사 유리는 곡면 가공공정에 해당하는 온도에서 열처리(630℃, 10분 정도)를 해도 그 광학특성이 거의 변하지 않았다. 제9도는 본 발명에 따라 제작된 열선반사 유리의 열처리 전후의 분광투과 반사율을 측정한 그래프로서, 열처리 전의 가시광선 투과율이 82%였으며 열처리 후에는 84%정도로 약간 증가함을 보여주고 있으며 열선인 적외선 영역에서는 거의 변화가 없음을 알 수 있다.
또한 본 발명의 열선반사 유리는 유리의 강화공정에도 충분히 견디고, 반경이 200mm 정도 밖에 않되는 급한 곡면처리를 하여도 막의 파손이 일어나지 않기 때문에 광학특성이 변하지 않는다. 따라서 빌딩의 곡면부와 평면부에 동일한 색상의 유리시공이 가능하다. 또한 내마모성, 내화학성이 향상되었기 때문에 단판 취급이 가능하여 단판으로의 운송 및 보관이 가능하다. 따라서 본 발명의 열선반사 유리는 빌딩 평면부 및 곡면부의 열선반사 유리, 각종 형상의 강화 열선반사 유리, 자동차용 열선반사 유리기능의 창호유리, 코팅후열처리 공정을 요구하는 각종 용도의 유리, 고온 환경에서 사용하는 각종 용도의 유리 등에 다양하게 사용될 수 있다.
본 발명의 열선반사 유리 및 그 제조방법은 상기 실시예에 국한 되지 않고 발명의 요지범위내에서 다양한 변형, 수치한정, 변경등이 가능함은 물론이다.

Claims (31)

  1. 유리기판(20)상에 제1질화 금속층(22), 제1확산방지용 금속층(23), 열선반사 금속층(24), 제2질화 금속층(26)이 차례로 형성되어 이루어진 열선반사 유리.
  2. 제1항에 있어서, 상기 열선반사 금속층(24)과 제2질화 금속층(26) 사이에 제2확산방지용 금속층(25)이 더욱 형성되어 이루어진 것을 특징으로 하는 열선반사 유리.
  3. 제1항 또는 제2항중 어느 한 항에 있어서, 상기 유리기판(20)은 투명한 무기질 유리 또는 유기질 유리인 것을 특징으로 하는 열선반사 유리.
  4. 제1항 또는 제2항중의 어느 한항에 있어서, 상기 제1, 제2질화 금속층(22), (26)은 가시광선 영역에서 투명한 것임을 특징으로 하는 열선반사 유리.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제1질화 금속층(22)은 질화알루미늄(AIN) 또는 질화규소(SixNy:x는 1~3사이의 값, y는 1~4 사이의 값)로 형성되어 있으며; 상기 제2질화 금속층(26)은 질화알루미늄(AIN) 또는 질화규소(SixNy:x는 1~3 사이의 값, y는 1~4 사이의 값)로 형성되어 이루어진 것을 특징으로 하는 열선반사유리.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1확산방지용 금속층(23)은 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 주석(Sn), 중석(W), 규소(Si), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 아연(Zn), 아연-알루미늄(ZnAl), 아연-주석(ZnSn)으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 열선반사 유리.
  7. 제 2항에 있어서, 상기 제2확산방지용 금속층(25)은 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 주석(Sn), 중석(W), 규소(Si), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 아연(Zn), 아연-알루미늄(ZnAl), 아연-주석(ZnSn)으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 열선반사 유리.
  8. 제1항 또는 제2항중의 어느 한항에 있어서, 상기 열선반사 금속층은 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu)로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 열선반사 유리.
  9. 유리기판(20)상에 제1질화 금속층(22), 열선반사 금속층(24), 제2확산방지용 금속층(25), 제2질화 금속층(26)이 차례로 형성되어 이루어진 열선반사 유리.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제1, 제2질화 금속층(22),(26)은 가시광선 영역에서 투명한 것임을 특징으로 하는 열선반사 유리.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제1질화 금속층(22)은 질화알루미늄(AIN) 또는 질화규소(SixNy:x는 1~3사이의 값, y는 1~4 사이의 값)로 형성되어 있으며; 상기 제2질화 금속층(26)은 질화알루미늄(AIN) 또는 질화규소(SixNy:x는 1~3 사이의 값, y는 1~4 사이의 값)로 형성되어 이루어진 것을 특징으로 하는 열선반사유리.
  12. 제 9항에 있어서, 상기 제2확산방지용 금속층(25)은 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 주석(Sn), 중석(W), 규소(Si), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 아연(Zn), 아연-알루미늄(ZnAl), 아연-주석(ZnSn)으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 금속으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 열선반사 유리.
  13. 제9항에 있어서, 상기 열선반사 금속층(24)은 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu)로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 열선반사 유리.
  14. 유리기판(30)상에 제1산화 금속층(32), 제1질화 금속층(33), 열선반사 금속층(34), 제2질화 금속층(35), 제2산화 금속층(36)이 차례로 형성되어 이루어진 열선반사 유리.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제1, 제2산화 금속층(32),(36)은 굴절률이 1.45~2.5 범위내이고, 가시광선 영역에서 투명한 것임을 특징으로 하는 열선반사 유리.
  16. 제15항에 있어서, 상기 제1, 제2산화 금속층(32)(36)은 산화주석(SnOx:x는 1~2 사이의 값), 이산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화아연(ZnO), 이산화티타늄(TiO2), 아연주석산화물(ZnSnOx), 아연알루미늄산화물(ZnALOx), 인듐주석산화물(InSnOx)로 이루어진 군으로 부터 선택된 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 열선반사 유리.
  17. 제14항 내지 제16항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 제1, 제2질화 금속층(33),(35)은 가시광선 영역에서 투명한 것임을 특징으로 하는 열선반사 유리.
  18. 제17항에 있어서, 상기 제1질화 금속층(33)은 질화알루미늄(AIN) 또는 질화규소(SixNy:x는 1~3사이의 값, y는 1~4 사이의 값)로 형성되어 있으며; 상기 제2질화 금속층(35)은 질화알루미늄(AIN) 또는 질화규소(SixNy:x는 1~3 사이의 값, y는 1~4 사이의 값)로 형성되어 이루어진 것을 특징으로 하는 열선반사유리.
  19. 제14항에 있어서, 상기 열선반사 금속층(34)은 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu)로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 열선반사 유리.
  20. 유리기판(30)상에 제1산화 금속층(32), 제1질화 금속층(33), 열선반사 금속층(34), 상기 열선반사 금속층 보호용 금속층(37), 제2산화 금속층(36)이 차례로 형성되어 이루어진 열선반사 유리.
  21. 제20항에 있어서, 상기 제1, 제2산화 금속층(32)(36)은 산화주석(SnOX:x는 1~2 사이의 값), 이산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화아연(ZnO), 이산화티타늄(TiO2), 아연주석산화물(ZnSnOx), 아연알루미늄산화물(ZnAlOx), 인듐주석산화물(InSnOx)로 이루어진 군으로 부터 선택된 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 열선반사 유리.
  22. 제20항 또는 제21항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 제1질화 금속층(33)은 질화알루미늄(AIN) 또는 질화규소(SixNy:x는 1~3사이의 값, y는 1~4 사이의 값)로 형성되어 이루어진 것을 특징으로 하는 열선반사유리.
  23. 제20항에 있어서, 상기 열선반사 금속층(34) 보호용 금속층(37)은 Al, Ta, W, Ni, Fe, Cr, Sn, Ti, Si로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 금속으로 형성되는 것을 특징으로 하는 열선반사 유리.
  24. 유리기판(30)상에 제1산화 금속층(32), 열선반사 금속층 보호용 금속층(38), 열선반사 금속층(34), 제2질화 금속층(35), 제2산화 금속층(36)이 차례로 형성되어 이루어진 것을 특징으로 하는 열선반사 유리.
  25. 제24항에 있어서, 상기 제1, 제2산화 금속층(32)(36)은 산화주석(SnOx:x는 1~2 사이의 값), 이산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화아연(ZnO), 이산화티타늄(TiO2), 아연주석산화물(ZnSnOx), 아연알루미늄산화물(ZnAlOx), 인듐주석산화물(InSnOx)로 이루어진 군으로 부터 선택된 어느 하나로 형성되어 이루어지고; 상기 제2질화 금속층(35)은 질화알루미늄(AIN) 또는 질화규소(SixNy:x는 1~3사이의 값, y는 1~4 사이의 값)로 형성되어 이루어진 것을 특징으로 하는 열선반사유리.
  26. 유리기판(20)을 스퍼터링장치의 코팅실에 넣은 후 진공을 형성하는 단계 ; 질소분위기 하에서 금속타켓을 스퍼터링하여 상기 유리기판(20)상에 제1질화 금속층(22)을 형성하는 단계; 아르곤분위기 하에서 상기 제1질화 금속층(22)상에 제1확산방지용 금속층(23)을 형성하는 단계; 아르곤분위기 하에서 상기 제1확산방지용 금속층(23)상에 열선반사 금속층(24)을 형성하는 단계; 및 질소분위기 하에서 상기 열선반사 금속층(24)상에 제2질화 금속층(26)을 형성하는 단계를 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 열선반사 유리의 제조방법.
  27. 제26항에 있어서, 상기 열선반사 금속층(24) 형성단계와 제2질화 금속층(26) 형성단계 사이에, 아르곤 분위기 하에서 상기 열선반사 금속층(24)상에 제2확산방지용 금속층(25)을 형성하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 열선반사 유리의 제조방법.
  28. 유리기판(20)을 스퍼터링장치의 코팅실에 넣은 후 진공을 형성하는 단계; 질소분위기 하에서 금속타켓을 스퍼터링하여 상기 유리기판(20)상에 제1질화 금속층(22)을 형성하는 단계; 아르곤분위기 하에서 상기 제1질화 금속층(22)상에 열선 반사 금속층(24)을 형성하는 단계; 아르곤 분위기 하에서 상기 열선반사 금속층(24)상에제2확산방지용 금속층(25)을 형성하는 단계 ; 및 질소분위기 하에서 상기 제2확산방지용 금속층(25)상에 제2질화 금속층(26)을 형성하는 단계를 구비하여 이루어진 열선반사 유리의 제조방법.
  29. 유리기판(30)을 스퍼터링장치의 코팅실에 넣은 후 진공을 형성하는 단계; 산소분위기 하에서 상기 유리기판(30)상에 제1산화 금속층(32)을 형성하는 단계 ; 질소분위기 하에서 상기 제1산화 금속층(32)상에 제1질화 금속층(33)을 형성하는 단계; 아르곤 분위기 하에서 상기 제1질화 금속층(33)상에 열선반사 금속층(34)을 형성하는 단계; 질소분위기 하에서 상기 열선반사 금속층(34)상에 제2질화 금속층(35)을 형성하는 단계 ; 산소분위기 하에서 상기 제2질화 금속층(35)상에 제2산화 금속층(36)을 형성하는 단계를 구비하여 이루어진 열선반사 유리의 제조방법.
  30. 유리기판(30)을 스퍼터링장치의 코팅실에 넣은 후 진공을 형성하는 단계; 산소분위기 하에서 상기 유리기판(30)상에 제1산화 금속층(32)을 형성하는 단계; 질소분위기 하에서 상기 제1산화 금속층(32)상에 제1질화 금속층(33)을 형성하는 단계; 아르곤 분위기 하에서 상기 제1질화 금속층(33)상에 열선반사 금속층(34)을 형성하는 단계; 아르곤분위기 하에서 상기 열선반사 금속층(34)상에 상기 열선반사 금속층(34) 보호용 금속층(37)을 형성하는 단계 ; 및 산소분위기 하에서 상기 보호용 금속층(37)상에 제2산화 금속층(36)을 형성하는 단계를 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 열선반사 유리의 제조방법.
  31. 유리기판(30)을 스퍼터링장치의 코팅실에 넣은 후 진공을 형성하는 단계; 산소분위기 하에서 상기 유리기판(30)상에 제1산화 금속층(32)을 형성하는 단계; 아르곤분위기 하에서 상기 제1산화 금속층(32)상에 열선반사 금속층(34) 보호용 금속층(38)을 형성하는 단계; 아르곤 분위기 하에서 상기 보호용 금속층(38)상에 열선반사 금속층(34)을 형성하는 단계; 질소분위기 하에서 상기 열선반사 금속층(34)상에 제2질화 금속층(35)을 형성하는 단계 ; 및 산소분위기 하에서 상기 제2질화 금속층(35)상에 제2산화 금속층(36)을 형성하는 단계를 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 열선반사 유리의 제조방법.
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