KR101072865B1 - 광학적 응용을 위한 가요성 재료 - Google Patents

Abstract

본 발명은 λ₁ 내지 λ₂의 파장 범위(λ₁은 λ₂보다 작다)에서 광학적 응용을 위한 가용성 재료를 개시한다. 상기 가요성 재료는 가요성 지지체와; 낮은 굴절률을 갖고 무기 나노입자 및 하나 이상의 결합제를 함유하는 다공성 또는 나노다공성층 및, 높은 굴절률을 갖고 상기 다공성 또는 나노다공성층과 직접 접촉하는 무공성 폴리머층을 포함하는 하나 이상의 다층으로 구성된다. 개시한 가용성 재료는 상기 다공성 또는 나노다공성층과 그와 직접 접촉하는 상기 무공성 폴리머층 사이에 굴절률이 하나의 값에서부터 다른 값까지 변화하는 경계층이 배치되고, 이 경계층의 최대 두께는 파장 λ₂의 최대 0.2배이다. 상기 다공성 또는 나노다공성층과 무공성 폴리머층의 굴절률 차는 λ₁ 내지 λ₂에 대한 표준값이 되는 적어도 0.20, 200㎚, 및 2500㎚이다.

광학적 응용, 가용성 재료

Description

광학적 응용을 위한 가요성 재료{FLEXIBLE MATERIALS FOR OPTICAL APPLICATIONS}

본 발명은 가요성 지지체 및, 가용성 지지체 상에서 그와 직접 접촉하는 2개 이상의 박층(薄層)으로 구성되는 광학적 응용을 위한 가용성 재료에 관한 것이다. 이들 2개 층의 굴절률 차는 0.20 이상이다. 이중 하나의 층은 무기 나노입자를 함유하는 다공성 또는 나노다공성층이며, 다른 하나의 층은 무공성 폴리머층이다.

유전체 박층은 얇고, 통상적으로 여러가지 화합물로 이루어지는 투명층이며, 전형적으로 마이크로미터 또는 나노미터 범위의 층 두께를 갖는다. 광학적 응용에 있어서, 유전체 박층은 표면과 경계선의 광학적 특성을 변화시키기 위해 사용한다. 입사광은 이러한 경계선에서 일부 반사되고 일부는 전달 및 굴절된다. 회절 거동 및 반사 거동은 재료와 층 두께의 적절한 선택에 의해서 실질적인 영향을 받는다. 관심이 있는 층의 두께는 λ₁ 내지 λ₂의 파장 범위에 있는 것으로, 이는 특수한 응용을 위해서 관심이 있는 파장의 범위이다.

바람직하게, λ/4의 두께를 갖는 소위 λ/4 층은 반사방지막 및 높은 반사율의 유전체 반사경에 사용된다. 층 두께가 λ/4의 배수인 경우에, 원하는 효과는 여 전히 얻어지지만, 층 두께의 증가와 함께 점차 감소한다.

예를 들면, 높은 굴절률 및 낮은 굴절률을 갖는 일련의 연속층을 이용하여 간섭 필터를 제조하는 것이 가능한데, 이것은 특정 파장에서만 투명하다. 이러한 간섭 필터는 분광학에서 유전체 필터로서 폭 넓게 사용된다.

이러한 다층 재료를 이용하여 브래그(Bragg) 반사기를 제조하는 것이 가능한데, 이 반사기는 특정 파장에서 광을 선택적으로, 그리고 거의 완벽하게 반사한다. 99% 이상의 반사율을 얻을 수 있다. N. Tessler, G. J. Denton 및 R. H. Friend에 의해서, 네이쳐지 382, 695-697(1996), "주름형 폴리머 미소공동으로부터의 레이저발사(Lasing from conjugated-polymer microcavities)"에 기술된 바와 같이, 이러한 브래그 반사기는 폴리머 레이저의 구축을 위해 사용할 수 있다.

이러한 간섭효과는 가령, 우수한 광 안정성을 갖는 유색 선글라스의 제조에 사용되는 "물리색(physical colours)"을 만들기 위해 이용할 수 있다. 물리색은 지폐나 제품 라벨 상에 광학 안전요소로서 사용할 수도 있다.

높은 굴절률 및 낮은 굴절률을 갖는 층의 적절한 조합을 이용하면, 도파로 디바이스의 내부에서 어떤 광 파장을 특정 영역으로 유도하고, 경계가 명확한 구역 내로 추출될 수 있는 특성을 갖는 도파로 디바이스를 제조할 수 있다. 이들 도파로 디바이스에 있어서, 높은 회절률(코어)를 갖는 층은 낮은 회절률(피복)를 갖는 층으로 둘러쌓여 있다. 광은 총 내부 반사에 의해서 코어 내로 전파된다. 코어의 층 두께는 광파가 전파될 수 있는 모드를 결정한다.

기본 모드만 전파되는 도파로는 단일 모드 또는 싱글 모드 도파로라 불린다. 가령, X. Peng, L. Liu, J. Wu, Y. Li, Z. Hou, L. Xu, W. Wang, F. Li 및 M. Ye에 의해서, 광학 문학지(Optics Letters) 25, 314-316(2000), "고체상태 색 도파로에서 광범위한 증폭 자연방출 파장의 조정(Wide-range amplified spontaneous emission wavelength tuning in a solide-state dye waveguide)"에 기술된 바와 같이, 코어의 층 두께는 사용한 재료의 회절률 및 특수한 응용을 위해 관심이 있는 λ₁ 내지 λ₂의 광 파장 범위에 따라 달라진다. 유리섬유에서 사용한 재료의 코어의 층 두께는, 전형적으로 2 내지 6 광 파장이다. 단일 모드 도파로의 코어의 층 두께는 층의 굴절률 차가 0.20을 넘는 경우에 1파장 보다 낮다. 코어의 층 두께가 증가함에 따라서, 더 높은 모드의 증가 수는 늘어난다. 이러한 디바이스는 다모드 도파로라 불린다. 단일 모드 도파로는 다모드 도파로와 비교하여 상당히 많은 수의 이점을 가지며, 이러한 이유로 인해서 일부의 응용을 위해서 바람직하다. 그러므로, 높은 굴절률 차를 갖는 도파로 박층을 실현할 수 있다면, 매우 흥미 있을 것이다. 이러한 도파로에 대한 관심이 있는 응용으로는 가령, 단일 전파용 광 집적칩 또는 광과의 상호작용에 의한 분석용 센서 칩이 있다.

상술한 다수의 응용에 있어서, 2개의 인접층이 큰 굴절률 차를 갖는 것은 큰 이점이다. 굴절률은 하나의 층에서부터 다음 층으로 급격하게 변화해야 한다. 예를 들어 유전체 반사경에서 λ/4 층의 필요한 수는, 가령 특허출원 US2004/0,096,574에 기술된 바와 같이, 사용한 층의 굴절률 차의 증가에 의해서, 동일한 굴절 수준에서 극적으로 감소될 수 있다.

N. Kambe, S. Kumar, S. Chirovolu, B. Chaloner-Gill, Y. D. Blum, D. B. MacQueen 및 G. W. Faris에 의해서, ISBN 1-55899-612-5, 재료 연구회 심포지움 절차서(Materials Research Society Symposium Proceedings) 676, Y8.22.1-Y8.22.6페이지(2002), "나노 폴리머 합성물의 굴절률 엔지니어링(Refractive Index Engineering of Nano-Polymer Composites)", "나노구조체의 합성, 기능적 특성 및 응용(Synthesis, Functional Properties and Applications of Nanostructures)"에 나타낸 바와 같이, 무기재료의 굴절률은 1.45(규산염 유리)부터 3.40(인화 인듐)까지 변화한다. 그보다 좁은 한계 내에서, 도핑에 의해서 특정 무기재료의 굴절률을 변화시키는 것이 가능하다. 특허 출원 EP 1,116,966은 순수 규산염 유리의 굴절률이 어떻게 B₂O₃에 의한 도핑에 의해서 약간 저하되거나 P₂O₅에 의한 도핑에 의해서 약간 증가될 수 있는지를 기술한다.

통상적으로 이용 가능한 유기 폴리머는 1.34와 1.66 사이의 굴절률을 갖는다. 지금까지 알려진 최고 1.76의 굴절률을 갖는 폴리머는 특허 출원 US2004/0,158,021에 기술되어 있다.

이용 가능하거나 특징적인 유기 폴리머에 대한 550㎚ 파장에서의 굴절률(n)이 표 1에 열거되어 있다.

재료	n
폴리테트라플루오로에틸렌	1.34
퍼플루오르알콕시 코폴리머	1.35
폴리비닐리덴플루오라이드	1.42
셀룰로오스 아세테이트/부티레이트	1.47
폴리메틸 메타크릴레이트	1.49
폴리비닐 알코올	1.50
고리형 올레핀	1.53
벤조사이클로부텐	1.57
폴리카보네이트	1.59
폴리술폰	1.63
폴리에스테르	1.65
폴리이미드	1.66
폴리이미드(US2004/0,158,021)	1.76

1.76을 초과하는 굴절률은 유기 폴리머와 무기물질의 적절한 조합에 의해서 얻어진다. 예를 들어, Y. Wang, T, Flaim, S. Fowler, D. Holmes 및 C. Planje는 SPIE의 절차서(Proceedings of SPIE) 5724, 42-49(2005), "하이브리드 고(高)굴절률 폴리머막(Hybrid high refractive index polymer coatings)"에서, 이산화 티타늄 및 400㎚의 파장에서 1.94의 굴절률을 갖는 유기 폴리머를 함유하는 하이브리드 재료의 제조를 기술한다.

1.05과 1.40 사이의 굴절률 범위는 층의 가공 내에 다량의 공기나 다른 기체를 함유하는 다공성 또는 나노다공성 구조를 이용함으로써 커버할 수 있다. 예를 들어, 특허 US 6,204,202는 1.10과 1.40 사이의 굴절률을 갖는 다공성 SiO₂ 층의 제조를 기술한다. 이들 층은 졸-겔 공정에서, 그리고 열 분해 폴리머의 사용에 의해서 얻어진다. 폴리머를 분해하고 원하는 특성을 갖는 순수 SiO₂ 층을 얻기 위해서, 이들 층을 포함하는 이러한 폴리머를 400℃ 이상의 온도에서 10 내지 60분 동안 가열할 필요가 있다. 예를 들어, A. Kohler, J. S. Wilson 및 R. H. Friend에 의해서, 첨단 재료(Advanced Materials) 14, 701(2002), "유기재료의 형광 및 인광(Fluorescence and Phosphorescence in Organic Materials)"에 기술한 바와 같이, 에어로겔 역시 이러한 다공성층의 제조를 위해 사용할 수 있다.

상이한 층 간의 굴절률 차는 상이한 층의 무공성 무기 화합물의 적절한 조합에 의해서 값 2.00까지 얻을 수 있다.

이러한 층은 가령, 진공이나 졸-겔 습식공정에서 스퍼터링에 의해서 제조된다.

예를 들어, 특허 출원 US 2004/0,096,574는 Al₂O₃와 GaP로 구성되고 1.87의 굴절률 차를 갖는 유전체 반사경의 층의 조합을 기술한다.

어떤 경우에 굴절률 차는 무공성 무기층 및 무공성 유기층의 적절한 조합에 의해서 증가될 수 있다. 그러나, 층의 가능한 조합의 수는 화합물 및 실행 가능한 코팅 기술의 제한된 융화성에 의해서 제한을 받는다.

또한, 큰 굴절률 차는 무공성 유기층 및 다공성 또는 나노다공성 무기층의 조합에 의해서 얻어질 수 있다. 이러한 예는 R. L. Oliver, A. Sciuto, S. Libertino, G. D'Arrigo 및 C. Arnone에 의해서, WFOPC 2005의 절차서(Proceedings of WFOPC 2005), 섬유 및 광 수동소자의 4차 IEEE/LEOS 워크샵(4th IEEE/LEOS Workshop on Fibres and Optical Passive Components), 265-270 페이지(2005), "표준 실리콘 처리 기술을 이용한 중합성 광 도파로의 제조 및 특성(Fabrication and Characterization of Polymeric Optical Waveguides Using Standard Silicon Processing Technology)"에 기술되어 있다. 여기에서, 낮은 굴절률을 갖는 다공성 SiO₂ 층이 실리콘 칩 상에 제조되고, 폴리메틸메타크릴레이트는 높은 굴절률을 갖는 층에서 사용된다.

상술한 이들 모든 층은 취약하며, 매우 제한된 기계적인 가요성만을 갖는다. 이러한 재료는 매우 큰 굴절률 차가 요구되고 기계적인 안정성이 중요하지 않은 환경에서만 사용할 수 있다.

광학적 응용에서 사용한 상술한 다공성층 역시, 필요로 하는 기계적인 특성을 갖고 있지 않으며, 또한 제조 중에 적합하지 않은 단계(고온 처리, 초임계 건조(supercritical drying) 등)가 때로는 필요하다. 그러므로, 가요성 지지체를 저렴하고 대규모로 제조하기 위해서는 적절하지 않다.

어떤 응용을 위해서는 생산된 층의 높은 기계적인 가요성이 필요하다. 가요성층은 적절한 유기 폴리머 용액 또는 적절한 폴리머 용융물을 가해서 얻을 수 있다. 특허 출원 JP 2005-055,543은 광학적 응용을 위한 폴리머 다층의 제조방법을 기술한다. 그러나, 구성부품의 제한된 융화성(여러가지 용매에서의 부착성, 용해성 등) 및 정밀한 다층 코팅의 문제로 인해서, 이 경우에 층의 실현 가능한 조합의 수는 제한적이다. 그러므로, 실현 가능한 굴절률 차는 이론적인 값인 0.42보다 훨씬 아래이다. 이 값은 최저 굴절률(1.34의 굴절률을 갖는 폴리테트라플루오로에틸렌)을 갖는 폴리머와 최고 굴절률을 갖는 폴리머(1.76의 굴절률을 갖는 폴리이미드)의 조합으로부터 계산할 수 있다. 예를 들어, 특허 출원 JP 2005-055,543에서 실현한 최고의 굴절률 차는 0.20이다.

잉크 젯 인쇄를 위한 고속 건조 기록지에서는 무기 나노입자와 소량의 결합제를 함유하는 다공성 또는 나노다공성 잉크 수용층이 사용된다. 이러한 층은 높은 기계적인 가요성을 갖는다.

가요성 지지체와, 무기 나노입자를 함유하는 가요성층과, 이 가요성층의 상부에 폴리머 층을 갖는 잉크 젯 인쇄용 기록지 역시 잘 알려져 있다. 무공성 폴리머층을 구비하는 이러한 기록지는 가령, 특허 출원 EP 1,188,572 및 EP 1,591,265에 기술되어 있으며, 여기서 폴리머층의 두께는 보통 3㎛ 내지 15㎛이다. 층 두께는 3㎛ 미만이 아닐 수 있다. 왜냐하면, 그렇지 않을 경우, 필요한 폴리머막의 잉크 흡수성은 보증되지 않게 된다.

다공성 폴리머층을 갖는 기록지는 가령, 특허 출원 EP 0,761,459에 기술되어 있다. 이 경우에, 다공성 폴리머층을 밀봉하고, 이러한 방식으로 그 아래에 있는 화상을 보호하기 위해서, 인쇄 후에 기록지를 가열한다.

특허 US 6,025,068에서, 폴리머막은 기록지의 인쇄 후에 폴리머 용액의 코팅에 의해 도포되거나, 폴리머막은 부착 촉진제의 도움으로 인쇄된 기록지 상에 적층된다.

광학적 응용을 위한 적절한 폴리머층이라면, 사용한 광의 약 1/4 파장 범위의 두께를 가질 필요가 있다.

폴리머층의 균질성뿐만 아니라 다공성 또는 나노다공성층과 폴리머층 사이에 항상 존재하는 경계층의 질은 광학적 응용을 위해서 충분할 만큼 우수하지는 않다. 잉크 젯 인쇄용 기록지에 있어서, 너무 선명한 경계층은 원치 않은 색 형성에 영향을 주므로 바람직하지 않다.

광 증강재는 특허 출원 EP 1,492,389에 기술되어 있으며, 여기에서, 나노결정, 나노다공성 산화 알루미늄 또는 산화/수산화 알루미늄과, 선택적으로 결합제 및, 이 층 상부의 트리스(8-히드록시퀴놀린) 알루미늄으로 이루어지는 발광층을 함유하는 얇고 투명한 보증층이 지지체 상에 코팅된다. 스퍼터링에 의해서 발광 화합물이 증착되며, 결과로 얻어지는 발광층은 200㎚ 미만의 두께에서만 충분한 기계적인 가요성을 갖는다.

도 1은 본 발명에 따르는 광학적 응용을 위한 재료의 가장 간단한 조립체를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 도 1에는 가요성 지지체(1), 무기 나노입자를 함유하는 다공성 또는 나노다공성층(2)과, 이 층 상부의 무공성 폴리머층(4)을 포함하는 다층이 있다. (3)은 다공성 또는 나노다공성층(2)과 무공성 폴리머층(4) 사이의 경계층을 나타낸다.

도 2는 본 발명에 따르는 광학적 응용을 위한 다른 재료를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 이 재료에 있어서, 도 1에 도시한 2개의 다층 시스템은 반대로 결합된다. 다시 (1)은 가요성 지지체(2)이며, (2 및 2')는 각각 선택적으로 상이한 무기 나노입자를 함유하는 다공성 또는 나노다공성층이며, (4 및 4')는 선택적으로 상이한 무공성 폴리머층이며, (3 및 3')는 다공성 또는 나노다공성층(2 및 2')과 무공성 폴리머층(4 및 4') 사이의 경계층을 나타낸다.

본 발명에 의하면, 가요성 지지체 및, 이 지지체 상에서 그와 직접 접촉하고 큰 굴절률 차를 갖는 2개 이상의 층으로 이루어진 광학적 응용을 위한 가요성 재료를 제공할 수 있다. 이들 재료는 높은 기계적인 가용성을 가지며, 비용대비 효율이 높고 대량으로 제조할 수 있다.

관심 있는 파장 λ₁ 내지 λ₂의 범위에서 2개의 층의 굴절률 차는 0.20 이상이다. 관심 있는 파장 λ₁ 내지 λ₂의 범위에서, 바람직하게, 0.20 내지 0.76의 높은 값이 바람직하다. 또한, 이것은 항상 λ₁이 λ₂ 보다 작다고 가정한다.

2개의 층 사이에는 항상 경계층이 존재하는데, 여기서 굴절률은 하나의 값에서부터 다른 값까지 변화한다. 이 경계층의 두께는 광학적 응용을 위해서 매우 중요하며, 반사되는 광의 비율에 크게 영향을 준다. 광의 파장은 극히 중요하다. 관심 있는 파장 λ₁ 내지 λ₂의 범위에서 경계층의 두께가 광 파장의 1/5보다 크지 않은 경우에 경계층은 광학적으로 선명하다.

광학적 응용을 위한 재료는 200㎚(λ₁) 내지 2500㎚(λ₂)의 파장 범위에서 사용된다.

400㎚ 내지 700㎚의 파장에서 광 스펙트럼의 가시부는 가령, 인간의 눈으로 볼 수 있어야 하는 광 효과를 필요로 하는 모든 응용에 대해 관심이 있다. 이것은 가령, 장식 목적이나, 안전 기능면에서의 색 효과를 위해, 또는 테스트 스트립의 색변화에 근거한 간단한 광 센서를 위해 물리색을 생성하는 응용일 수 있다. 본 발명에 따르는 재료에 대해 관심 있는 파장 λ₁ 내지 λ₂의 범위는 400㎚ 내지 700㎚의 완전 가시 스펙트럼 범위를 커버한다. 이 범위에서, 광학적으로 선명한 경계층은 최대 140㎚까지의 두께를 가져야 한다. 경계층의 두께는 최대 70㎚까지가 바람직하다.

자외선 방사가, 가령 UV광 아래에서만 볼 수 있어야 하는 안전 기능을 위해 사용하는 응용에 있어서, 본 발명에 따르는 재료에 대해 관심 있는 파장 λ₁ 내지 λ₂의 범위는 200㎚ 내지 400㎚이다. 이 응용에 있어서 광학적으로 선명한 경계층은 최대 80㎚까지의 두께를 가져야 한다. 경계층의 두께는 최대 40㎚까지가 바람직하다.

적외선 방사가, 가령 적외선 센서 또는 적외선 검출기로만 관측할 수 있어야 하는 안전 기능에 사용되는 응용에 있어서, 본 발명에 따르는 재료에 대해 관심 있는 파장 λ₁ 내지 λ₂의 범위는 700㎚ 내지 2500㎚이다. 이 응용에 있어서 광학적으로 선명한 경계층은 최대 500㎚까지의 두께를 가져야 한다. 경계층의 두께는 최대 250㎚까지가 바람직하다.

낮은 굴절률을 갖는 다공성 또는 나노다공성층 및, 그와 직접 접촉하며 높은 굴절률을 갖는 무공성층을 포함하는 다층은 본 발명에 따르는 최소 기본 유닛이다. 본 발명에 따르는 재료는 하나 이상의 이러한 다층 또는 다수의 이러한 다층을 포함하는데, 여기서 상이한 층의 굴절률 차, 층의 순서, 층의 방향, 층의 조성 및 그들의 두께는 응용 분야에 따라 다르다.

낮은 굴절률을 가지며 무기 나노입자를 함유하는 본 발명에 따르는 재료의 다공성 또는 나노다공성층은 0.2㎛ 내지 60.0㎛, 바람직하게 1.0㎛ 내지 40.0㎛, 더욱 바람직하게 2.0㎛ 내지 20.0㎛의 건조 두께를 갖는다.

높은 굴절률을 갖는 본 발명에 따르는 재료의 무공성 폴리머층은 0.2㎛ 내지 2.5㎛, 바람직하게 0.2㎛ 내지 2.0㎛, 더욱 바람직하게 0.3㎛ 내지 0.8㎛의 건조 두께를 갖는다.

본 발명에 따르는 재료는 (하나 이상의 다층이 있으면)다층들 사이, 지지체와 다층(multilayers) 사이, 또는 다층의 상부에 다른 기능성(가령, 발광층, 도전층, 반사층, 보호층, 기계적인 안정을 위한 층 또는 박리층)을 갖는 하나 이상의 보조층을 선택적으로 포함한다.

본 발명의 바람직한 구현예에 있어서, 본 발명에 따르는 재료는 도 1에 도시한 바와 같이, 가요성 지지체와 무기 나노입자를 함유하고 낮은 굴절률을 갖는 하나 이상의 다공성 또는 나노다공성층과, 이 층 상부의 높은 굴절률을 갖는 무공성 폴리머층으로 이루어진다.

이 구현예는, 높은 굴절률을 갖는 폴리머층에서 광 전파는, 광이 높은 굴절률을 갖는 무공성 폴리머층에 결합되었거나 이 층에서 발생된 사실과 관계없이 가요성 지지체로부터 분리되어야 하는 응용에 대해 관심이 있다. 이러한 응용의 예는 T. Tsutsui, M. Yahiro, H. Yokogawa, k. Kawano 및 M. Yokoyama에 의해서, 첨단 재료(Advanced Materials) 13, 1149-1152(2001), "실리카 에어로겔 박층을 이용하여 유기 발광소자에서 결합 해제 효율을 배가시키는 방법(Doubling Coupling-Out Eficiency in Organic Light-Emitting Devices Using a Thin Silica Aerogel Layer)"에 기술되어 있으며, 유기 발광 다이오드에서의 광의 결합 해제 효율에 대한 조사가 행해졌다.

본 발명의 다른 바람직한 구현예에 있어서, 본 발명에 따르는 재료는 도 2에 도시한 바와 같이, 무기 나노입자를 함유하고 낮은 굴절률을 갖는 다공성 또는 나노다공성층과 높은 굴절률을 갖는 무공성 폴리머층을 포함하는 제 2다층과, 역순으로 상부에 무기 나노입자를 함유하고 낮은 굴절률을 갖는 다공성 또는 나노다공성층과 높은 굴절률을 갖는 무공성 폴리머층을 포함하는 제 1다층을 구비한다. 이 구현예는, 높은 굴절률을 갖는 폴리머층의 광특성에 미치는 환경의 영향을 특수한 방식으로 제어해야 하는 응용에 대해 관심이 있다. 이러한 응용에 있어서, 높은 굴절률을 갖는 무공성 폴리머층이 광 도파로로서 기능하며, 무기 나노입자를 함유하고 낮은 굴절률을 갖는 다공성 또는 나노다공성층은 도파로의 피복 양측 상의 도파로를 차폐한다. 2개의 무공성층(4 및 4')의 굴절률이 동일한 경우에는 어떤 보조 광 경계면층도 존재하지 않는다. 이러한 방식으로, 가령 각각 코어층과 2개의 피복으로 구성되는 몇개의 독립 도파로를 생성하거나, 이들 도파로 사이의 통신에 선택적으로 영향을 주는 것이 가능하다. 도파로의 피복에 의해서 가령, 본 발명의 가요성 재료는 높은 굴절률을 갖는 무공성 폴리머층의 특성에 영향을 주지 않으면서 다른 지지체 상에 점착되거나 전달될 수 있게 된다.

무기 나노입자를 함유하고 낮은 굴절률을 갖는 층이 다공성 또는 나노다공성이므로, 평균 기공 직경보다 작은 직경을 갖는 화합물은 다공성 또는 나노다공성층의 기공 내로 침투하여, 가령 도파로의 속성에 선택적으로 영향을 줄 수 있다. 이 원리는 센서 기술 및 광통신 엔지니어링에서 도파로의 응용 분야에서 잘 알려져 있다. 이것은 가령, W. Bludau에 의해서 ISBN 3-540-63848-2, 스프링거 에디션(Springer Editions)(1998) 191-198 및 215-227페이지, "Lichtwellenleiter in Sensorik und optischer Nachrichtentechnik" 또는 P. J. Skrdla, S. B. Mendes, N. R. Armstrong 및 S. S. Saavedra에 의해서 졸-겔 과학 및 기술지(Journal of Sol-Gel Science and Technology), 24, 167-173(2002), "수성매체 내의 이소프로필 알코올용 평면 집적 광 도파관 센서(Planar Integrated Optical Waveguide Sensor for Isopropyl Alcohol in Aqueous Media)"에 기술되어 있다.

낮은 굴절률을 갖는 다공성 또는 나노다공성층은 무기 나노입자를 함유하고, 선택적으로 소량의 결합제와 기타 성분을 함유한다. 이들 층은 건조 후에 규정된 측정 가능한 기공 용적을 갖는다. 기공 용적은 BET 방법을 이용하여 결정할 수 있다. 기공 용적을 측정하기 위한 BET 방법은 S. Brunauer, P. H. Emment 및 I. Teller에 의해서 미국 화학 학회지(Journal of the American Chemical Society) 60, 309-319(1938), "다분자층에서 기체의 흡착(Adosroption of Gases in Multimolecular Layers)"에 기술되어 있다.

간단한 방법에 있어서, 기공은 공지의 밀도를 지닌 적절한 용매로 채워지며, 기공 용적은 층의 두께 증가에 의해 측정한다. 이러한 방식으로 측정한 본 발명에 따르는 다공성 또는 나노다공성층의 기공 용적은 0.1㎖/g 내지 2.5㎖/g이며, 이때의 기준은 무기 나노입자를 함유하는 다공성 또는 나노다공성층의 단위 중량이다.

본 발명에 따르는 재료에 대해 이러한 방식으로 결정된 바람직한 기공 용적은 0.2㎖/g 내지 2.5㎖/g이며, 특히 바람직한 기공 용적은 0.4㎖/g 내지 2.5㎖/g이다.

무기 나노입자를 함유하는 다공성 또는 나노다공성층의 굴절률은 다공도에 의해서 영향을 받는다. 다공도가 증가하면 굴절률은 낮아진다. 이론적으로, 1.00(공기)과 사용한 무기 나노입자 사이의 굴절률 값을 모두 얻을 수 있다. 예를 들어, 무기 나노입자로서 SiO₂를 사용할 때 그 값은 1.45이다. 입자에서 사용한 굴절률 1.05 내지 1.40의 모든 관련 값은 이러한 방식으로 조절할 수 있다.

굴절률의 유효 값은 나노입자망의 굴절률 값과 기체 충전 기공 값의 체적 평균합을 계산하여 대략적으로 산출할 수 있다.

1.45의 굴절률 갖는 SiO₂ 나노입자 및 1.00의 굴절률을 갖는 공기로 주로 구성되고 0.80의 다공도를 갖는 다공성 또는 나노다공성층은, 예를 들어 1.09의 유효 굴절률을 갖는다.

무기 나노입자를 함유하고 낮은 굴절률을 갖는 다공성 또는 나노다공성층의 코팅액을 도포한 후에, 이를 건조시키면 그 동안에 이들 나노입자의 3차원망이 형성된다. 이 망의 틈새는 사용한 용매, 각각의 분산제, 및 기타 선택적으로 사용한 성분들로 채워진다. 건조 단계의 마지막에는, 사용한 용매, 각각의 분산제가 제거된다. 가령, 결합제 같은 성분이 충분히 작은 양만 사용되면, 나머지 성분은 나노입자 사이의 틈새를 완전히 채울 수 없다. 그러므로, 나노입자망에는 가스 충전 기공이 생성된다. 하나는 고상이고 하나는 기상인 2개의 상으로 구성되는 이 3차원망은 서브마이크로미터 크기의 구조를 갖는다. 이들 구조의 크기를 세밀하게 제어함으로써, 분산효과가 얻어지며, 그에 따라 본 발명에 따르는 층의 투명도에 영향을 줄 수 있다. 이들 효과는 가령, 550㎚의 파장에서 이루어지는 광 전송에 의해 투명한 폴리머 지지체 상의 층에 대해 어떤 특성을 부여할 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 있어서, 다공성 또는 나노다공성층은 파장 550㎚의 광 파장에 대해 60% 내지 99%의 투명도 값을 갖는다. 본 발명의 더욱 바람직한 구현예에 있어서, 다공성 또는 나노다공성층은 파장 550㎚의 광 파장에 대해 80% 내지 95%의 투명도 값을 갖는다. 본 발명의 가장 바람직한 구현예에 있어서, 다공성 또는 나노다공성층은 파장 550㎚의 광 파장에 대해 85% 내지 95%의 투명도 값을 갖는다.

본 발명에 따르는 재료는 종래기술에서 설명한 광학적 응용을 위한 다공성 또는 나노다공성층의 휘도 및 강성 문제를 해결한다. 무기 나노입자를 함유하는 다공성 또는 나노다공성층에 적절한 결합제를 추가함으로써 바람직한 기계적인 특성이 얻어진다.

낮은 굴절률을 갖는 다공성 또는 나노다공성층의 제조를 위한 무기 나노입자로서, 천연 침강성 또는 훈증성 산화 금속, 산화/수산화 금속 및 천연 또는 합성 제올라이트를 사용할 수 있다. 산화 금속으로서, SiO₂, Al₂O₃, TiO₂, ZnO, ZrO₂ 및 SnO₂ 또는 인듐과 주석이 혼합된 산화물을 사용할 수 있다. 이들 화합물의 모든 혼합물을 사용하는 것도 가능하다. 예를 들어, 산화/수산화 금속으로서 AlOOH를 사용할 수 있다.

바람직한 무기 나노입자는 550㎚의 파장에서 1.80 미만의 굴절률을 갖는다. 특히 바람직한 무기 나노입자는 침강성 또는 훈증성 산화 알루미늄, 산화/수산화 알루미늄 및 제올라이트 베타, ZSM-5, 모네나이트, LTA(Linde type A), 파우자사이트(faujasite) 및 LTL(Linde type L)이다.

상술한 제올라이트의 공식 구조명칭은 C. Barlocher, W. M. Meier 및 D. H. Olson에 의해서, ISBN 0-444-50701-9, Elsevier(2001) 5판, "제올라이트 구조 형태의 도해서(Atlas of Zeolite Framework Types)"란 책자에 열거되어 있다.

무기 나노입자(주 입자)의 크기는 고해상 투과 전자 현미경법이나 주사 전자 현미경법과 같은 화상 디스플레이 방법으로 측정할 수 있다.

무기 나노입자(주 입자)의 평균 입자직경은 5㎚ 내지 200㎚가 바람직하다. 특히 10㎚ 내지 60㎚ 범위의 크기가 바람직하다. 무기 나노입자는 바람직하게 좁은 입자 크기분포를 갖는데, 주 입자의 90% 이상은 상술한 2배의 평균 직경 보다 작은 직경을 가지며, 상술한 3배의 입자 직경보다 큰 직경을 갖는 주 입자는 실질적으로 존재하지 않는다.

또한, 유기 나노입자는 덩어리(부 입자)로서 존재할 수도 있으며, 이때 고체는 측정가능한 BET 기공 용적을 갖는다.

특히 바람직한 2가지 다른 형태의 이산화규소를 사용할 수 있는데, 이중 하나는 습식 공정(침강성 이산화규소)에서 침전에 의해 제조되고, 다른 하나는 기상 반응(훈증성 이산화규소)으로 제조된다.

침강성 이산화규소는 가령, 산에 의한 규산 나트륨의 복분해에 의해서, 이산화규소 졸로서 이온 교환 수지층을 통과하는 것에 의해서, 이 이산화규소 졸을 가열 및 숙성하는 것에 의해서, 또는 이산화규소 졸의 겔화에 의해서 제조할 수 있다.

훈증성 이산화규소는 일반적으로, 화염 열분해, 가령 수소 및 산소의 존재하에 사염화 규소를 연소시켜 제조한다. 이러한 훈증성 이산화규소로는 독일 프랑크프르트/메인 소재의 DEGUSSA AG로부터 구득할 수 있는 Aerosil(등록상표)200(2.0의 PH 값에서 그의 등전점을 갖는 SiO₂)이 있다. 이 물질은, 그의 데이터 시트에 따르면, 약 200㎡/g의 BET 비표면적 및 약 12㎚의 주 입자 크기를 갖는다. 다른 하나의 예로는 미국 빌레리카 소재의 Cabot사로부터 구득할 수 있는 Cab-O-Sil(등록상표)이 있다. 이 물질은, 그의 데이터 시트에 따르면, 약 200㎡/g의 BET 비표면적 및 약 12㎚의 주 입자 크기를 갖는다. 덩어리는 0.2㎛ 내지 0.3㎛ 사이의 길이를 갖는다.

본 발명에 있어서, 최대 20㎚의 주 입자 평균 크기 및 150㎡/g의 BET 비표면적을 갖는 훈증성 이산화규소가 바람직하다.

바람직한 제올라이트 베타로는 독일 뮌휀 소재의 NanoScape AG로부터 30㎚의 평균 크기를 갖는 나노입자 형태로 구득할 수 있다. 다른 나노결정 제올라이트(브라켓에 표시된 주 입자의 평균 크기) ZSM-5(70㎚-100㎚), 모데나이트(500㎚), LTA(90㎚), 파우자사이트(80㎚) 및 LTL(50㎚) 역시, 동일한 구입처로부터 구득할 수 있다.

예를 들어, 산화/수산화 금속으로서 산화/수산화 알루미늄을 사용할 수 있다. 특히 바람직한 것은 슈도 뵈마이트(pseudo-boehmite)이다.

산화/수산화 알루미늄은 특허 DE 3,823,895에 기술된 바와 같이, 산이 완비된 상태에서 졸-겔 공정에서 바람직하게 제조된다.

바람직한 산화 알루미늄은 Y-산화 알루미늄이다.

본 발명의 특히 바람직한 구현예에 있어서, 산화 알루미늄 및 산화/수산화 알루미늄은 그들의 결정 격자에 희토류 금속계 성분을 함유한다. 그들의 제조는 가령, 특허 출원 EP 0,875,394에 기술되어 있다. 이러한 산화 알루미늄 또는 산화/수산화 알루미늄은, 바람직하게 Al₂O₃에 대해 0.4 내지 2.5 몰%의 양으로, 57 내지 71개의 원자수를 갖는 원소의 주기율 계 중 하나 이상의 희토류 금속계 원소를 함유한다. 바람직한 희토류 금속계의 원소로는 란탄이 있다.

존재할 수 있는 주 입자 덩어리를 보다 작은 유닛으로 분쇄하여 그들을 안정화시키기 위해서, 무기 나노입자의 표면을 개질할 수 있다. 분산 입자의 크기는 이들 나노입자를 함유하는 다공성 또는 나노다공성층의 투명도에 커다란 영향을 준다. 또한, 표면 개질은 나노입자 표면과 사용한 결합제나 분산제의 융화성을 향상시킬 수도 있다. 이러한 개질을 통해 대전되지 않은 표면, 양으로 대전된 표면, 또는 음으로 대전된 표면을 만들 수 있다.

양으로 대전된 표면을 얻기 위해 이산화규소의 표면을 개질하는 바람직한 방법으로는, 가령 특허 출원 DE 10,020,346에 기술된 바와 같이, 폴리알루미늄 히드록시클로라이드에 의한 처리법이 있다. 염화 알루미늄에 의한 훈증성 이산화규소의 표면 개질은 특허 출원 WO 00/20,221에 기술되어 있다.

이산화규소의 다른 바람직한 표면 개질방법으로는, 가령 특허 출원 EP 0,663,620에 기술되어 있는 바와 같이, 아미노오르가노실란에 의한 처리법이 있다.

이산화규소의 표면 개질의 특히 바람직한 방법은 특허 출원 EP 1,655,348에 기술되어 있으며, 여기서 이산화규소의 표면은 하나 이상의 아미노오르가노실란과 3가 알루미늄 화합물의 반응 생성물로 처리된다.

하나 이상의 아미노오르가노실란과 3가 알루미늄 화합물의 반응 생성물에 의한 표면 개질용으로서 바람직한 3가 알루미늄 화합물은, 염화 알루미늄, 질화 알루미늄, 초산 알루미늄, 포름산 알루미늄 및 염화 알루미늄이다.

3가 알루미늄 화합물의 양은 전형적으로, 이산화규소의 양에 대해 0.1 중량% 내지 20 중량%이다. 0.5 중량% 내지 10 중량%의 값이 바람직하다.

하나 이상의 아미노오르가노실란과 3가 알루미늄 화합물의 반응 생성물에 의한 표면 개질용으로 특히 바람직한 아미노오르가노실란은, 3-아미노프로필트리메톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트리-메톡시실란, (3-트리에톡시릴프로필)-디에틸렌트리아민, 3-아미노프로필에톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노-프로필트리에톡시실란, (3-트리에톡시시릴프로필)디에틸렌트리아민 및 그의 혼합물이다.

아미노오르가노실란 및, 아미노오르가노실란의 각 혼합물의 총량은 전형적으로, 이산화규소의 양에 대해 0.1 중량% 내지 10 중량%이다. 0.5 중량% 내지 20 중량%의 값이 바람직하다.

3가 알루미늄 화합물(염화 알루미늄 등)과 아미노오르가노실란 간의 중량비는 2개의 화합물이 혼합될 때 원하는 pH 값이 얻어지는 이러한 방식으로 선택하는 것이 바람직하다. 0.1 내지 2.0의 몰비가 바람직하다. 알루미늄 원자의 수와 아미노오르가노실란의 아미노기의 수를 고려하면, 0.5 내지 1.5의 몰비가 특히 바람직하다.

3가 알루미늄 화합물(염화 알루미늄 등)과 하나 이상의 아미노오르가노실란의 반응 생성물에 의한 표면 개질용으로 최대 20㎚까지의 주 입자 크기를 갖는 훈증성 이산화규소가 바람직하다.

3가 알루미늄 화합물(염화 알루미늄 등)과 하나 이상의 아미노오르가노실란의 반응 생성물에 의한 표면 개질용으로 훈증성 이산화규소가 특히 바람직하다.

반능생성물을 높은 전단 속도로 분산시키면, 이 생성물은 이산화규소의 표면 상에서 균일한 분포를 제공한다. 또한, 분산 유동성이 향상된다.

유기 나노입자를 함유하고 낮은 굴절률을 갖는 다공성 또는 나노다공성층은 0.2g/㎡ 내지 60.0g/㎡, 바람직하게는 1.0g/㎡ 내지 40.0g/㎡, 가장 바람직하게는 2.0g/㎡ 내지 20.0g/㎡ 양의 무기 나노입자를 함유한다.

다공성 또는 나노다공성층에서 결합제의 양은 원하는 다공도를 얻기 위해 충분히 낮아야 하지만, 기계적인 안정성, 가요성 지지체에 대한 쉽게 떨어지지 않는 양호한 코팅 부착력을 충분히 얻기 위해서는 어느 정도 높아야 한다. 무기 나노입자의 양에 대해 60 중량%까지의 양이 사용된다. 바람직하게는 낮은 굴절률을 갖는 다공성 또는 나노다공성층에서 무기 나노입자의 양에 대해 0.5 중량% 내지 40.0 중량%의 양이다. 특히 바람직하게는, 낮은 굴절률을 갖는 다공성 또는 나노다공성층에서 무기 나노입자의 양에 대해 10.0 중량% 내지 30.0 중량%의 양이다.

무기 나노입자를 함유하고 낮은 굴절률을 갖는 다공성 또는 나노다공성층에 대한 적절한 결합제로는 일반적으로 수용성이며 친수성인 폴리머가 있다.

완전 또는 부분적으로 가수분해된 폴리비닐 알코올 또는 초산 비닐과 기타 단량체의 코폴리머; 개질 폴리비닐 알코올; 폴리에틸렌 옥사이드; (메타)크릴아미드의 호모폴리머 또는 코폴리머; 폴리비닐 피롤리돈; 폴리비닐 아세탈; 폴리우레탄 및 전분, 셀룰로오스 또는 히드록시에틸 셀룰로오스, 카르복시메틸 셀룰로오스 같은 개질 셀룰로오스 및 젤라틴 등의 합성, 천연 또는 개질 천연 폴리머를 사용할 수 있다. 이들 폴리머는 모두 혼합물로서 사용할 수도 있다.

이것의 이중 스트랜드 개질에서 폴리티오펜, 폴리아닐린, 폴리아세틸렌, 폴리(3,4-에틸렌)디옥시티오펜, 폴리(3,4-에틸렌)디옥시티오펜-폴리(스티렌 술포네이트), 폴리플루오렌, 폴리페닐렌 및 폴리페닐렌비닐렌의 혼합물 뿐만 아니라, 여러가지 도전성 및 비도전성 폴리머의 블록 코폴리머를 도전성 결합제로서 사용할 수 있다. 폴리(3,4-에틸렌)디옥시티오펜이 바람직하다.

무기 나노입자를 함유하고 낮은 굴절률을 갖는 다공성 또는 나노다공성층에 대한 특히 바람직한 합성 결합제는 개질 또는 비개질형 폴리비닐 알코올, 폴리비닐 피롤리돈 또는 그의 혼합물이다.

가교결합제와 반응할 가능성이 있는 기를 갖는 상술한 폴리머는 가교결합 또는 경화되어 본질적으로 수불용성 층을 형성할 수 있다. 이러한 가교결합은 공유결합 또는 이온결합 중 하나일 수 있다. 층의 가교결합 또는 경화는 가령 그들의 액 흡수성, 액체, 증기 또는 온도 변화에 노출시 그들의 치수 안정성, 또는 층 손상 및 취성에 대한 그들의 내성과 같은 층의 물리적 특성의 개질을 허용한다.

가교결합제 또는 경화제는 가교결합될 수용성 폴리머의 형태에 따라 달라진다.

유기 가교결합제 및 경화제는 가령, 알데히드(포름알데히드, 글리옥살 또는 글루타알데히드 등), N-메틸올 화합물(디메틸올 요소 또는 메틸올 디메틸히단토인 등), 디옥산(2,3-히드록시디옥산 등), 반응성 비닐 화합물(1,3,5-트리스아크릴로일 헥사히드로-에스-트라아진 또는 비스-(비닐술포닐)에틸 에테르 등), 반응성 할로겐 화합물(2,4-디클로로-6-히드록시-에스-트리아진등); 에폭시드; 아지리딘; 카바모일 피리디늄 화합물 또는 2개 이상의 상술한 가교결합제의 혼합물을 포함한다.

무기 가교결합제 또는 경화제는 가령, 크롬 명반, 알루미늄 명반, 붕산, 지르코늄 화합물 또는 티타노센을 포함한다.

또한 상기 층은 자외선광, 전자빔, X선 또는 열의 작용 하에 층을 가교결합시키는 반응 물질을 포함할 수도 있다.

이들 폴리머는 수불용성 천연 또는 합성 고분자 화합물, 특히 아크릴레이트 라텍스 또는 스티렌 아클릴레이트 라텍스로 블렌드할 수 있다.

본 발명의 다른 구현예에 있어서, 낮은 굴절률을 갖는 나노다공성층은 200㎚ 내지 2500㎚의 관심 있는 파장 범위에서 광을 흡수하는 화합물을 더 함유할 수 있다. 이것은 본 발명의 바람직한 구현예에서 200㎚ 내지 700㎚의 파장 범위에서 광을 흡수하는 유기 화합물이다.

본 발명의 다른 구현예에 있어서, 낮은 굴절률을 갖는 나노다공성층은 200㎚ 내지 2500㎚의 관심 있는 파장 범위에서 발광하는 발광 유기 분자, 발광 유기 안료, 발광 유기 폴리머, 발광 유기 나노입자 및 그들의 내부에 발광 화합물을 지닌 유기 또는 무기 나노입자를 더 함유할 수 있다.

높은 굴절률을 갖는 무공성 폴리머층은 완전 또는 부분적으로 가수분해된 폴리비닐 알코올 또는 초산 비닐과 다른 단량체의 코폴리머; 개질 폴리비닐 알코올; (메타)크릴레이티드 폴리부타디엔; (메타)크릴아미드의 호모폴리머 또는 코폴리머; 폴리비닐 피롤리돈; 폴리비닐 아세탈; 폴리우레탄 및 전분 또는 개질 전분, 셀룰로오스 또는 히드록시에틸 셀룰로오스, 카르복시메틸 셀룰로오스 같은 개질 셀룰로오스 및 젤라틴, 또는 그의 혼합물 같은 합성, 천연 또는 개질 천연 수용성 폴리머로 구성된다.

바람직한 합성 폴리머는 개질 폴리비닐 알코올; 폴리우레탄 (메타)크릴레이티드 폴리부타디엔, (메타)크릴아미드와 폴리(아크릴니트릴)의 코폴리머 또는 그의 혼합물이다.

이중(二重) 스트랜드 개질에서 폴리티오펜, 폴리아닐린, 폴리아세틸렌, 폴리(3,4-에틸렌)디옥시티오펜, 폴리(3,4-에틸렌)디옥시티오펜-폴리(스티렌 술포네이트), 폴리플루오렌, 폴리페닐렌 및 폴리페닐렌비닐렌의 혼합물 뿐만 아니라, 여러가지 도전성 폴리머의 블록 코폴리머 및 도전성 및 비도전성 폴리머의 블록 코폴리머를 도전성 결합제로서 사용할 수 있다. 폴리(3,4-에틸렌)디옥시티오펜이 바람직하다. 폴리스티렌 술폰산 염, 폴리비닐 술폰산 염, 폴리-4-비닐벤질 암모늄 양이온 염, 폴리아일아민 염, 폴리(에틸렌이민) 염, 폴리(디메틸디아릴) 양이온 염, 폴리(아릴아민) 염산염, 키토산, 콜리아크릴산 및 그의 염, 덱스트란 황산염, 알긴산염, 폴리(1-[4-(3-카르복실-4-히드록시페닐아조) 벤젠 술폰아미도]-1,2-에탄 염, 폴리(디메틸디아릴암모늄) 양이온 염, 블록 고폴리머 및 그의 혼합물을 사용할 수도 있다.

또한, 이 층은 낮은 굴절률을 갖는 층에 대해 상술한 바와 같이 가교결합 또는 경화될 수도 있다.

본 발명의 다른 구현예에 있어서, 높은 굴절률을 갖는 무공성 폴리머층은 수분산성 열가소성 폴리머로 구성할 수도 있다. 이 경우에 폴리머막은, 필요에 따라 층을 도포한 후, 가압 열처리에 의해서 추가적인 단계에서 형성된다. 가령, 층이 건조 공정 중에 어떤 시간 동안 열가소성 폴리머의 유리 전이온도에 도달하거나 이를 초과하는 경우에, 이러한 추가적인 가압 열처리는 필요치 않다.

수분산성 열가소성 폴리머는 가령, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 아크릴니트릴, 메틸메타크릴레이트 같은 폴리메타크릴레이트, 폴리아크릴레이트, 폴리스티렌, 염화 폴리비닐, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 에틸렌 및 아크릴산의 코폴리머, 및 파라핀 왁스(벨기에 Lawter사로부터 구득할 수 있는 Ploysperse 등)의 입자, 라텍스 또는 왁스가 있다. 이들 화합물 또는 폴리스티렌 및 아크릴레이트와 같은 폴리머, 에틸렌 및 아크릴레이트의 코폴리머의 혼합물도 사용할 수 있다. 라텍스의 입자 크기는 20㎚ 내지 5000㎚ 이다. 40㎚ 내지 1000㎚의 크기가 바람직하다. 특히 바람직한 크기는 50㎚ 내지 500㎚ 이다. 유리 전이온도는 30℃ 내지 170℃, 바람직하게 50℃ 내지 110℃, 가장 바람직하게 60℃ 내지 90℃ 이다.

제조하는 동안 라텍스 입자를 함유하는 층을 미리 형성할 필요가 없는 경우에, 사진 또는 잉크 젯 인쇄지의 적층 동안에 사용하는 등의 조건 하에서 당업자에게 알려진 디바이스를 이용하여, 라텍스 입자를 용융시켜 막을 형성할 수 있다. 가령, 네덜란드 케르크라데 머큐리우스스트랫(Mercuriusstraat) 9 소재의 GBC European Flims 그룹으로부터 구득할 수 있는 라미네이터 GBC 3500 Pro를 사용할 수 있다. 이 디바이스는 약 27㎝/min의 통과 속도로 120℃의 온도에서 행하는 열처리에 특히 적합하다.

수분산성 열가소성 폴리머는 몇개의 쉘(shell)에 적층할 수도 있는데, 이때 가령, 코어와 외부 쉘은 상이한 팽윤 능력 또는 상이한 유리 전이온도를 갖는다.

폴리머 입자 또는 폴리머 라텍스는 대전되지 않은 표면을 갖거나 양 또는 음으로 대전된 표면을 가질 수 있다.

폴리머 입자는 가령, 상술한 결합제, 바람직하게는 폴리비닐 알코올 또는 다른 폴리비닐 알코올의 혼합물 같은 수용성 결합제와 혼합할 수 있다. 26mPasec 이상의 점도 및 70% 이상의 가수분해도를 갖는 폴리비닐 알코올이 바람직하다.

본 발명의 다른 구현예에 있어서, 자외선 방사에 의해서 가교결합될 수 있는 폴리머 입자를 사용할 수 있다. 이들 폴리머 입자는 수중에서 분산되며, 무기 나노입자를 함유하고 낮은 굴절률을 갖는 다공성 또는 나노다공성층에 도포할 수 있다. 그 후에, M. M. G. Antonisse, P. H. Binda 및 S. Udding-Louwrier에 의해서 미국 잉크 메이커(American Ink Maker) 79(5), 22-26(2001), "종이류 기질 상에 UV 경화성 입자 코팅액 도포(Application of UV-curable powder coatings of paperlike substrates)"에 기술된 바와 같이, 가압 열처리 및/또는 자외선 방사에 의한 조사에 의해서, 무공성 폴리머가 형성된다.

본 발명의 다른 구현예에 있어서, 높은 굴절률을 갖는 무공성 폴리머는 결합제 이외에 무공성 무기 화합물을 함유할 수 있으며, 이 화합물은 굴절률을 더욱 증가시킬 수 있다. 이 공정을 위해서, 200㎚ 내지 2500㎚의 관심 있는 파장 범위에서 무공성 폴리머층에서 사용한 폴리머보다 높은 굴절률을 갖는 무기 화합물을 사용할 수 있다. 무기 화합물의 첨가에 의해서 무공성층의 굴절률이 증가된다. 무기 화합물을 함유하고 낮은 굴절률을 갖는 다공성 또는 나노다공성층과는 대조적으로, 사용한 폴리머에 대한 무기 화합물의 비율은 어떤 기공도 생기지 않도록 낮게 유지된다. 왜냐하면, 기체가 충전된 기공이 존재하면 굴절률을 감소시킬 수 있기 때문이다. 전체 용적에 대한 기공 용적의 비가 4% 미만인 경우, 이때의 층이 "무공성(non-porous)"이다. 얻어지는 무공성층에 대해 효과적으로 달성할 수 있는 굴절률은 항상 무기 화합물이 없는 무공성층의 굴절률과 무기 화합물의 굴절률 사이에 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 있어서, 이들 무기 나노입자(주 입자)의 평균 입자 직경은 5㎚ 내지 200㎚가 바람직하다. 10㎚ 내지 60㎚ 범위의 크기가 특히 바람직하다. 무기 나노입자는 좁은 크기 분포를 갖는 것이 바람직한데, 주 입자의 90% 이상은 상술한 2배의 평균 직경 보다 작은 직경을 가지며, 상술한 3배의 입자직경보다 큰 직경을 갖는 주 입자는 실질적으로 존재하지 않는다.

무공성 폴리머 내의 그같은 바람직한 나노입자의 예로는 PbS, TiO₂, SiO₂, Al₂O₃, ZrO₂, ZnO 및 SnO₂가 있다.

본 발명의 다른 구현예에 있어서, 무기 화합물로는 가령, 폴리(디부틸티타네이트)와 같은 폴리머가 있다.

본 발명의 다른 구현예에 있어서, 높은 굴절률을 갖는 무공성 폴리머층은 폴리머 이외에 200㎚ 내지 2500㎚의 관심 있는 파장 범위에서 광을 흡수하는 화합물을 함유할 수 있다. 이러한 화합물은 200㎚ 내지 700㎚의 파장 범위에서 광을 흡수하는 유기 화합물이다.

본 발명의 다른 구현예에 있어서, 높은 굴절률을 갖는 무공성 폴리머층은 200㎚ 내지 2500㎚의 관심 있는 파장 범위에서 발광하는 발광 유기 분자, 발광 유기 안료, 발광 유기 폴리머, 발광 유기 나노입자 및 그들의 내부에 발광 화합물을 지닌 유기 또는 무기 나노입자를 더 함유할 수 있다.

본 발명에 따르는 재료의 제조를 위해서 여러 종류의 가요성 지지체를 사용할 수 있다. 사진 공업에서 사용되는 모든 지지체를 사용할 수 있다. 본 발명에 따르는 재료의 제조를 위해서 셀룰로오스 트리아세테이트, 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 프로피오네이트 또는 셀룰로오스 아세테이트/부티레이트와 같은 셀룰로오스 에스테르, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 또는 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리아미드, 폴리카보네이트, 폴리이미드, 폴리올레핀, 폴리비닐 아세탈, 폴리에테르, 염화 폴리비닐 및 폴리비닐 술폰과 같은 폴리에스테르로 제조된 투명 필름과 같이 사진 재료의 제조에 사용되는 모든 지지체를 사용할 수 있다. 폴리에스테르 필름 지지체, 특히 예를 들어, DuPont Teijin Films에서 제조한 Cronar(등록상표)와 같은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 또는 폴리에틸렌 나프탈레이트는, 그들의 우수한 치수 안정성으로 인해서 바람직하다.

사진 재료의 제조에 사용되는 통상의 불투명 지지체는 가령, 바리타지(baryta paper), 폴리올레핀 코팅지, 예를 들어, DuPont Teijin Films에서 제조한 Melinex(등록상표)와 같은 중공 폴리에스테르 등을 사용할 수 있다.

아크릴니트릴, 부타디엔 및 스티렌, 폴리카보네이트, 폴리에테르이미드, 폴리에스테르 케톤, 폴리(메틸메타크릴레이트), 폴리옥시메틸렌 및 폴리스티렌으로 이루어지는 지지체도 사용할 수 있다.

이러한 지지체, 특히 폴리에스테르의 사용시, 지지체에 대한 층의 접착성을 향상시키기 위해 사진 밑칠층(subbing layer)을 먼저 코팅하는 것이 이익적이다. 이 목적을 위해서 유용한 밑칠층은 사진 공업 분야에 잘 알려져 있으며, 가령, 염화 비닐리덴, 아크릴로니트릴 및 아크릴산 또는 염화 비닐리덴, 메틸 아크릴레이트 및 이타콘산을 포함한다. 밑칠층을 사용하는 것 대신에, 코팅 공정에 앞서서 지지체의 표면에 코로나 방전 또는 코로나/에어로겔 처리를 실시할 수 있다.

이들 모든 가요성 지지체는 그들의 표면에 도전층을 가질 수 있다. 플라스틱 지지체 또는 그들의 표면에 금속층 또는 산화 인듐 주석층을 갖는 플라스틱 지지체가 바람직하다.

알루미늄으로 제조된 포일(foils)과 같은 가요성 금속 포일도 사용할 수 있다. 이들 모든 지지체는 그들의 표면에 3차원 구조를 가질 수도 있다.

본 발명에 따르는 층은 일반적으로 수용액 또는 필요한 모든 성분을 함유하는 분산액으로 가요성 지지체에 도포된다. 많은 경우에, 코팅성 및 층의 균일성을 향상시키기 위해서 그들 코팅용액에 습윤제를 첨가한다. 비록 이들 표면 활성 화합물이 본 발명에서 특별히 청구되지는 않았으나, 그럼에도 불구하고 이들 화합물은 본 발명의 중요한 부분을 형성한다.

무기 나노입자를 함유하고 낮은 굴절률을 갖는 층의 깨짐을 방지하기 위해, 예를 들어 클리세롤 같은 가소제를 첨가할 수 있다.

본 발명에 따르는 재료는 낮은 굴절률을 갖는 다공성 또는 나노다공성층 및 높은 굴절률을 갖는 무공성 폴리머층을 포함하는 하나 이상의 다층 또는 몇 개의 이러한 다층을 가지며, 상이한 층의 굴절률 차, 층의 순서, 층의 방향, 층의 조성 및 층의 두께는 이들 재료의 용도에 따라 다르다. 몇 개의 다층인 경우에, 그들은 하나씩 차례로 또는 동시에 가요성 지지체에 도포할 수 있다.

광학적 응용을 위한 이러한 가용성 재료의 제조에 관한 본 발명의 제 1구현예에 있어서, 먼저 무기 나노입자 및 결합제와, 선택적으로 기타 성분을 함유하는 다공성 또는 나노다공성층이 가요성층에 도포된다. 0℃ 내지 100℃, 바람직하게는 15℃ 내지 60℃의 온도에서, 이들 무기 나노입자 및 결합제와, 선택적으로 기타 성분의 수성, 콜로이드 분산액이, 산화 인듐 주석 또는 금속 코팅을 가질 수 있는 가요성 금속, 종이 또는 플라스틱 지지체에 도포된다. 코팅된 가요성 지지체는 그 후에 건조된다. 제 2단계에서는 폴리머 수용액의 도포에 의해서 높은 굴절률을 갖는 다공성 폴리머층이, 코팅된 가요성 지지체에 도포된다. 상기 수용액은 선택적으로 다른 성분을 포함할 수 있으며, 또한, 수분산성 열가소성 폴리머가 사용되는 경우에, 선택적으로 보조 결합제와 함께, 0℃ 내지 100℃, 바람직하게는 15℃ 내지 60℃의 온도에서, 이들 열가소성 폴리머의 콜로이드 분산액을 도포함으로써, 상기 폴리머층을 상기 지지체에 도포한다.

광학적 응용을 위한 이러한 가용성 재료의 제조에 관한 본 발명의 제 2구현예에 있어서, 먼저 높은 굴절률을 갖는 무공성 폴리머가 가용성 지지체에 도포된다. 그 후에, 무기 나노입자 및 결합제와, 선택적으로 기타 성분을 함유하는 다공성 또는 나노다공성층이 코팅된 가용성 지지체에 도포된다.

본 발명의 다른 구현예에 있어서, 상술한 방법 중 하나를 이용하여, 하나의 다층이 이미 코팅되어 있는 가요성 지지체에 다른 층을 도포할 수도 있다. 제 1다층에 있어서, 높은 굴절률을 갖는 무공성 폴리머나 낮은 굴절률을 갖는 다공성 또는 나노다공성층의 하나가 지지체와 직접 접촉할 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 있어서, 가요성 지지체에 2개의 다층이 도포되는데, 여기서 각 층의 순서는, 가요성 지지체, 낮은 굴절률을 갖는 다공성 또는 나노다공성층, 높은 굴절률을 갖는 무공성층, 이어서 높은 굴절률을 갖는 제 2무공성층, 및 이것의 상부에 낮은 굴절률을 갖는 제 2다공성 또는 나노다공성층과 같이 존재할 수 있다.

본 발명의 다른 구현예에 있어서, 무기 나노입자를 함유하고 낮은 굴절률을 갖는 각 다공성 또는 나노다공성층 및 높은 굴절률을 갖는 무공성층이, 하나의 단계에서 동시에, 산화 인듐 주석 또는 금속 코팅을 가질 수도 있는 가요성 금속, 종이 또는 플라스틱 지지체에 도포된다.

본 발명의 특히 바람직한 구현예에 있어서, 무기 나노입자를 함유하고 낮은 굴절률을 갖는 각 다공성 또는 나노다공성층 및 높은 굴절률을 갖는 무공성층이, 2개의 개별 코팅 단계에서 가요성 지지체에 도포된다.

건조는 공기, 적외선 방사, 마이크로파 방사, 접촉 건조(건조 에너지가 매체의 가열면으로부터 열전도에 의해 재료에 전달됨), 또는 이들 방법의 조합에 의해서 실행된다. 건조는 기체 혼합물, 바람직하게 공기 내에서, 건조 동안에 층의 온도가 100℃, 바람직하게는 60℃를 넘지 않은 조건으로 실시되는 것이 바람직하다.

코팅용액은 여러가지 방법으로 가요성 지지체에 도포할 수 있다. 코팅 방법은 예를 들어, 그라비어 코팅, 롤 코팅, 로드 코닝, 슬릿 코팅, 압출 코팅, 닥터 블레이드 코팅, 캐스케이드 코팅(cascade coating), 커튼 코팅 및 기타 통상적인 코팅 방법과 같이, 당업계에 잘 알려진 모든 코팅 방법을 포함한다. 가요성 지지체가 딱딱한 표면에 고정되는 경우에, 침적 코팅이나 스핀 코팅을 이용할 수도 있다.

코팅 속도는 사용한 코팅방법에 따라 달라지며, 넓은 제한범위 내에서 변화할 수 있다. 본 발명에 따르는 재료의 제조를 위한 코팅방법은 30m/min 내지 2000m/min, 바람직하게는 50m/min 내지 500m/min 속도에서 행하는 커튼 코팅이 바람직하다.

상술한 모든 다층은, 예를 들어 발광 또는 광흡수 화합물과 같은 1층 이상의 성분을 선택적으로 포함할 수 있다.

상술한 모든 다층은, 예를 들어 높은 굴절률을 갖는 무공성 폴리머, 굴절률을 증가시키기 위한 무기 화합물을 선택적으로 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 구현예에 있어서, 다른 기능성(가령, 발광층, 도전층, 반사층, 보호층, 기계적인 안정을 위한 층 또는 박리층)을 갖는 하나 이상의 보조층이, (하나 이상의 다층이 있으면)다층들 사이, 지지체와 다층 사이, 또는 다층의 상부에 존재할 수 있다.

또한, 다중 코팅의 경우에 코팅의 마지막 또는 중간 단계에서 도포층 내에 구조체를 도입할 수도 있다. 이러한 구조체는 잉크 젯 인쇄, 사진 석판술, 옵셋 인쇄, 레이저 마킹 또는 엠보싱에 의해서 생성할 수 있다.

어떤 방식으로든 본 발명의 범위를 제한하지 않는 다음의 실시예에 의해서 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

실시예 1

낮은 굴절률을 갖고 표 2에 열거한 바와 같은 조성(건조 상태에서)을 갖는 다공성 또는 나노다공성층을 룩셈부르크 소재의 DuPont Teijin Films으로부터 구득할 수 있는 Cronar(등록상표) 742의 밑칠한 투명 폴리에스테르 필름에 도포하였다.

성분	양(g/㎡)
표면 개질형 SiO2	6.000
폴리비닐 알코올 C	1.300
가교결합제	0.229

표면 개질형 SiO₂는 특허 출원 EP 1,655,348의 실시예 1의 방법에 따라 제조하였다.

폴리비닐 알코올 C는 스위스 옵트링겐(Oftringen) 소재의 Omya AG로부터 Mowiol 40-88로서 구득할 수 있다. 가교결합제는 스위스 바젤(Basel) 소재의 Schweizerhall Chemie AG로부터 구득할 수 있는 붕산이다.

높은 굴절률을 갖고 폴리비닐 알코올 B로 구성되는 약 0.24㎛ 두께의 무공성 폴리머층을 낮은 굴절률을 갖는 상기 다공성 또는 나노다공성층 상에 도포하였다.

폴리비닐 알코올 B는 스위스 옵트링겐 소재의 Omya AG로부터 Mowiol 56-98로서 구득할 수 있다.

실시예 2

낮은 굴절률을 갖고 표 3에 열거한 바와 같은 조성(건조 상태에서)을 갖는 다공성 또는 나노다공성층을 실시예 1의 밑칠한 투명 폴리에스테르 필름에 도포하였다.

성분	양(g/㎡)
표면 개질형 SiO2	21.052
폴리비닐 알코올 C	4.928
가교결합제	0.800

높은 굴절률을 갖고 표 4에 열거한 바와 같은 조성(건조 상태에서)을 갖는 무공성층을 낮은 굴절률을 갖는 상기 다공성 또는 나노다공성층 상에 도포하였다.

성분	양(g/㎡)
폴리비닐 알코올 D	0.070
라텍스	0.930

폴리비닐 알코올 D는 일본 오오사까 소재의 Nippon Synthetic Chemical Indusrty사로부터 Gohsefimer K-210으로서 구득할 수 있다. 라텍스는 미국 스탬포드 소재의 MeadWestvaco사로부터 구득할 수 있는 Jonrez E2001이다.

이 층을 라미네이터 GBC 3500로 약 27㎝/min의 속도로 120℃의 온도에서 밀봉하였다.

실시예 3

낮은 굴절률을 갖고 표 5에 열거한 바와 같은 조성(건조 상태에서)을 갖는 다공성 또는 나노다공성층을 실시예 1의 밑칠한 투명 폴리에스테르 필름에 도포하였다.

성분	양(g/㎡)
란탄을 함유하는 산화/수산화 알루미늄	20.250
젖산	0.369
폴리비닐 알코올 A	0.785
폴리비닐 알코올 B	1.830
가교결합제	0.021

산화/수산화 알루미늄은 특허 출원 EP 0,967,086의 실시예 1의 방법에 따라서 제조하였다.

높은 굴절률을 갖고 표 6에 열거한 바와 같은 조성(건조 상태에서)을 갖는 무공성층을 낮은 굴절률을 갖는 상기 다공성 또는 나노다공성층 상에 도포하였다.

성분	양(g/㎡)
폴리비닐 피롤리돈	0.500
가교결합제	0.250

폴리비닐 피롤리돈은 스위스 바덴스빌(Wadenswil) 소재의 BASF AG로부터 Luviskol K90으로서 구득할 수 있다.

테스트 방법

본 발명에 따르는 광학적 응용을 위한 가요성 재료는 일광 중에서 살펴 볼 때, 잘 볼 수 있는 간섭색을 보인다. 이들 간섭색은 무기 나노입자를 함유하고 낮은 굴절률을 갖는 다공성 또는 나노다공성층과 높은 굴절률을 갖는 무공성 폴리머층 사이의 경계층에서 입사각의 다중 반사에 의해서 만들어진다. 이들은 경계층이 광학적으로 충분히 선명하고 층의 굴절률 차가 0.20이상인 경우에만 잘 볼 수 있다.

이러한 간섭색의 표에 대한 예는 J. Henrie, S. Kellis, S. M. Schultz 및 A. Hawkins에 의해서 Optics Express 12, 1464-1469(2004), "실리콘 상의 유전체막에 대한 전자색 차트(Electronic color charts for dielectric films on silicon)"에 열거되어 있다.

눈의 민감도로 인해서, 스펙트럼의 가시부(400㎚ 내지 700㎚)에서의 시각적인 평가는 매우 중요하다. 평가를 위해서, 원리상으로는 분광계에 의해 간섭색을 기록할 수 있다. 그러나, 이 방법은 간섭색이 인간의 눈으로 볼 수 있는 영역의 위 또는 아래에 생기거나, 다중빔 간섭이 인간 눈의 스펙트럼 분해능을 초과하는 경우에만 이점을 갖게 된다.

결과

테스트 방법에 의해 기술된 바와 같이 측정한 샘플에 대한 간섭색의 평가가 표 7에 열거되어 있다.

실시예 번호	무공성 폴리머층의 두께(㎚)	간섭색의 발생	색상
1	200-240	매우 뚜렷함	보라색
2	950-1000	뚜렷함	녹색
3	500-540	뚜렷함	청록색

표 7의 결과는 모든 경우에 뚜렷하고 잘 볼 수 있는 간섭색이 발생하였음을 나타낸다. 간섭색은 실시예 1에서 매우 뚜렷하다.

Claims (19)

1. λ₁ 내지 λ₂의 파장 범위(λ₁은 λ₂보다 작다)에서 광학적 응용을 위한 것으로, 가요성 지지체와; 낮은 굴절률을 갖고 무기 나노입자 및 하나 이상의 결합제를 함유하는 다공성 또는 나노다공성층 및, 높은 굴절률을 갖고 상기 다공성 또는 나노다공성층과 직접 접촉하는 무공성 폴리머층을 포함하는 하나 이상의 다층;으로 구성된 가요성 재료에 있어서, 상기 다공성 또는 나노다공성층과 그와 직접 접촉하는 상기 무공성 폴리머층 사이에는 굴절률이 하나의 값에서부터 다른 값까지 변화하는 경계층이 배치되고, 상기 경계층의 최대 두께는 파장 λ₂의 최대 0.2배 인 것을 특징으로 하는 재료.
2. 제 1항에 있어서, 상기 λ₁은 200㎚를 초과하고 상기 λ₂는 2500㎚ 미만인 것을 특징으로 하는 재료.
3. 제 1항에 있어서, 상기 다공성 또는 나노다공성층과 상기 무공성 폴리머층의 굴절률 차는 λ₁ 내지 λ₂의 파장 범위에서 0.20 이상인 것을 특징으로 하는 재료.
4. 제 1항에 있어서, 상기 재료는 상기 지지체 상에 하나의 제 1다층을 갖는 것을 특징으로 하는 재료.
5. 제 4항에 있어서, 상기 제 1다층의 상부에 제 2다층이 있는 것을 특징으로 하는 재료.
6. 제 5항에 있어서, 상기 제 2다층 내에서 층의 순서는 제 1다층의 순서와 동일한 것을 특징으로 하는 재료.
7. 제 5항에 있어서, 상기 제 2다층 내에서 층의 순서는 제 1다층의 순서와 반대인 것을 특징으로 하는 재료.
8. 제 1항에 있어서, 상기 제 1다층의 다공성 또는 나노다공성층은 지지체와 직접 접촉하는 것을 특징으로 하는 재료.
9. 제 1항에 있어서, 상기 제 1다층의 무공성 폴리머층은 지지체와 직접 접촉하는 것을 특징으로 하는 재료.
10. 제 1항에 있어서, 상기 다공성 또는 나노다공성층의 건조 두께는 0.2㎛ 내지 60㎛이고, 무공성 폴리머층의 건조 두께는 0.05㎛ 내지 2.5㎛인 것을 특징으로 하는 재료.
11. 제 1항에 있어서, 상기 무기 나노입자는 침강성 또는 훈증성 이산화규소, 산화 알루미늄, 산화/수산화 알루미늄, 제올라이트 베타, 제올라이트 ZSM-5, 제올라이트 모데나이트, 제올라이트 LTA(Linde type A), 제올라이트 파우자사이트(faujasite), 제올라이트 LTL(Linde type L), 또는 이들 화합물의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 재료.
12. 제 11항에 있어서, 상기 무기 나노입자는 5㎚와 200㎚ 사이의 평균 입자 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 재료.
13. 제 1항에 있어서, 상기 무기 나노입자를 함유하는 다공성 또는 나노다공성층에서 결합제의 양은, 상기 층에 함유된 나노입자의 양에 대해 0.5 중량% 내지 60 중량%인 것을 특징으로 하는 재료.
14. 제 1항에 있어서, 상기 다공성 또는 나노다공성층 내의 결합제는 개질 및 비개질형 폴리비닐 알코올, 폴리비닐 피롤리돈 또는 이들 화합물의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 재료.
15. 제 1항에 있어서, 상기 무공성 폴리머층의 폴리머는 개질 폴리비닐 알코올, 폴리우레탄, (메타)크릴레이티드, 폴리부타디엔, (메타)크릴아미드와 폴리아크릴니트릴의 코폴리머, 또는 이들 화합물의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 재료.
16. 제 1항에 있어서, 상기 무공성 폴리머층은 30℃ 내지 170℃의 유리 전이온도를 갖는 수분산성 열가소성 폴리머로 구성되고, 상기 무공성 폴리머층은 가압 열처리에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 재료.
17. 제 16항에 있어서, 상기 수분산성 열가소성 폴리머는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 아크릴니트릴, 폴리메타크릴레이트, 폴리아크릴레이트, 폴리스티렌, 염화 폴리비닐, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 에틸렌 및 아크릴산의 코폴리머, 및 파라핀 왁스로 이루어지는 군으로부터 선택되는 폴리머의 입자, 라텍스 또는 왁스인 것을 특징으로 하는 재료.
18. 제 1항 내지 제 17항 중 어느 한 항에 따르는 재료의 제조방법으로서, 무기 나노입자를 함유하는 다공성 또는 나노다공성층 및 무공성 폴리머층은 2개의 개별 코팅 공정에서 가요성 지지체에 도포되는 것을 특징으로 하는 방법.
19. 제 18항에 있어서, 상기 가요성 지지체는 캐스케이드(cascade) 코팅 또는 커튼 코팅 공정에 의해서 코팅되는 것을 특징으로 하는 방법.

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