KR101633987B1 - 고투명도 및 도전성 표면을 갖는 유리 적층 구조 및 이의 제조 방법 - Google Patents

고투명도 및 도전성 표면을 갖는 유리 적층 구조 및 이의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고투명도 및 도전성 표면을 갖는 유리 적층 구조 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 적층 구조는 유리 기판; 상기 유리 기판의 제 1 면 상에 형성된 투명 유전체 장벽층; 상기 투명 유전체 장벽층 상에 형성된 불소 도핑된 주석 산화물(FTO)을 포함하는 투명 도전층; 및 상기 투명 유전체 장벽층이 형성된 상기 유리 기판의 상기 제 1 면과 반대되는 제 2 면 상에 형성되고, 상기 투명 유전체 장벽층과 동일한 재료를 포함하는 굴절률 조절층을 포함한다.

Description

고투명도 및 도전성 표면을 갖는 유리 적층 구조 및 이의 제조 방법{Surface conductive glass stack structure with high transparency and method of fabricating the same}
본 발명은 유리 기판에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 고투명도 및 도전성 표면을 갖는 유리 적층 구조 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
투명 도전막은 광투과도를 가지면서도 전기 전도도를 갖는 막으로서, 액정 표시장치, 유기발광 표시장치(OLED), 또는 플라즈마 디스플레이 장치와 같은 디스플레이 분야, 터치 패널 분야, 태양 전지 분야 또는 결로 방지 또는 난방을 위한 발열 저항체 분야에 광범위하게 사용되고 있다. 상기 투명 도전막의 재료로서, 주석 첨가 인듐 산화물(indium tin oxide; ITO), 주석 산화물(tin oxide), 또는 불소 도핑된 주석 산화물(Fluorine-doped Tin Oxide; FTO)과 같은 도전성 금속 산화물이 대표적이다. 이들 도전성 금속 산화물들 중 상기 FTO 도전막은 고투명도를 가질 뿐만 아니라, 500 ℃ 까지 저항 변화가 거의 없고, 내화학성 및 내마모성이 뛰어나 가혹한 외부환경에도 적합성을 갖기 때문에, 다양한 분야에 응용될 수 있는 발열 저항체로서 주목 받고 있다.
통상적으로 상기 FTO 도전막은 소다라임과 같은 유리 기판 상에 코팅되어 응용된다. 그러나, 상기 유리 기판은 Na2O 또는 K2O와 같은 알칼리 산화물을 함유하고 있기 때문에, 이로부터 Na+ 또는 K+와 같은 알칼리 금속 이온이 유리 기판의 내부에서 표면으로 확산하여, 유리 기판 상에 형성된 FTO 도전막의 전기적 특성을 열화 시키거나 FTO 도전막과 기판 상의 부착력을 열화시키는 문제점을 갖는다.
또한, 유리 기판과 FTO 도전막의 적층 구조가 갖는 광 투과도를 개선하려는 노력은 자동차 유리 또는 터치 패널과 같이 높은 광 투과도를 요구하는 응용에 있어 중요하다. 예를 들면, 자동차 유리에 투명 도전막을 적용하는 경우, 상기 투명 도전막에 전력을 공급하여 빠른 시간 내에 저항열을 발생시켜 결로 방지 또는 성에 제거를 할 수 있다. 통상적으로, 상기 투명 도전막의 두께가 증가할수록 광 투과도가 감소하기 때문에 광 투과도를 향상시키기 위해 투명 도전막의 두께를 제한하는 경우가 있다. 그러나, 상기 투명 도전막의 두께가 제한되거나 감소하는 경우, 저항도 감소하기 때문에, 상기 투명 도전막으로부터 충분한 발열 특성을 얻지 못하는 경우가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 유리 기판 상에 투명 도전막을 적용하는 경우, 상기 유리 기판의 불순물로부터 상기 투명 도전막을 보호하고, 상기 투명 도전막의 두께를 희생하지 않고서 상기 유리 기판과 상기 투명 도전막의 적층 구조의 광 투과도를 향상시킬 수 있는 유리 적층 구조를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 전술한 이점을 갖는 유리 적층 구조를 효율적 및 경제적으로 제조할 수 있는 유리 적층 구조의 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 적층 구조는, 유리 기판; 상기 유리 기판의 제 1 면 상에 형성된 투명 유전체 장벽층; 상기 투명 유전체 장벽층 상에 형성된 불소 도핑된 주석 산화물(FTO)을 포함하는 투명 도전층; 및 상기 투명 유전체 장벽층이 형성된 상기 유리 기판의 상기 제 1 면과 반대되는 제 2 면 상에 형성되고, 상기 투명 유전체 장벽층과 동일한 재료를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 유리 기판은 Na2O 및 K2O를 포함하는 소다라임(sodalime) 유리 또는 저철분 유리를 포함할 수 있다. 상기 유리 적층 구조는, 자동차의 유리, 일반 창유리, 또는 온실 유리로 사용될 수 있다.
상기 투명 유전체 장벽층과 상기 굴절률 조절층은 SiO2, CeO2, Al2O3, MnO2, Fe2O3 및 TiO2 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 투명 유전체 장벽층과 상기 굴절률 조절층은 SiO2를 포함할 수 있다.
상기 투명 유전체 장벽층 및 상기 굴절률 조절층의 평균 두께는 60 nm 내지 120 nm의 범위 내일 수 있다. 상기 투명 도전층의 면저항은 7 ohm/square 내지 20 ohm/square의 범위 내이다.
상기 다른 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 적층 구조의 제조 방법은, 유리 기판을 제공하는 단계; 상기 유리 기판의 제 1 면 상에 투명 유전체 장벽층을 형성하는 단계; 상기 유전체 장벽층 상에 불소 도핑된 주석 산화물층(FTO 층)을 포함하는 투명 도전층을 형성하는 단계; 및 상기 유전체 장벽층이 형성된 상기 유리 기판의 상기 제 1 면과 반대되는 제 2 면 상에 상기 투명 유전체 장벽층과 동일한 재료를 포함하는 굴절률 조절층을 형성하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 유리 기판은 Na2O 및 K2O를 포함하는 소다라임(sodalime) 유리 또는 저철분 유리를 포함한다. 일 실시예에서, 상기 투명 유전체 장벽층을 형성하는 단계 및 상기 굴절률 조절층을 형성하는 단계는 상기 투명 유전체 장벽층 및 상기 굴절률 조절층의 전구체를 포함하는 액상 원료 내에 상기 유리 기판을 침지하여 상기 유리 기판의 각 면에 상기 투명 유전체 장벽층 및 굴절률 조절층을 코팅하는 단계; 및 코팅된 결과물의 건조 및 열처리하는 단계에 의해 동시에 수행될 수 있다. 또한, 상기 투명 유전체 장벽층 및 상기 굴절률 조절층의 두께는 상기 액상 원료 내의 상기 전구체의 농도를 조절하여 제어될 수 있다.
상기 투명 유전체 장벽층과 상기 굴절률 조절층은 SiO2을 포함할 수 있다. 상기 SiO2의 액상 전구체는 테트라에틸 실리콘 산화물(tetraethyl silicate; ((C2H5)4SiO4), 및 알코올계 용매를 포함한다. 또한, 상기 액상 원료는 촉매로서 질산(HNO3)을 더 포함할 수 있다. 상기 열처리하는 단계는 400 ℃ 내지 550 ℃ 의 범위 내에서 수행될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 유리 기판의 일 주면 상에 투명 유전체 장벽층을 형성함으로써 상기 유리 기판으로부터 확산하여 표출되는 불순물로부터 투명 도전막을 보호하고, 상기 유리 기판의 타 주면에 상기 투명 유전체 장벽층과 동일한 재료를 포함하는 굴절률 조절층을 형성함으로써, 상기 유리 기판의 양쪽에 대칭적으로 굴절률을 매칭시켜 광 투과도가 향상된 유리 적층 구조가 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 액상법에 의해 전술한 이점을 갖는 유리 적층 구조를 효율적 및 경제적으로 제조할 수 있는 유리 적층 구조의 제조 방법이 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 적층 구조의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 양면에 SiO2의 투명 유전체 장벽층이 형성된 유리 기판과 비교예에 따른 베어 유리 기판 및 유리 적층 구조의 광 투과도를 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 3a는 양면 상에 SiO2의 유전체 장벽층이 형성된 본 발명의 실시예에 따른 유리 적층 구조의 FTO의 투명 도전층의 면저항에 따른 투명 전도막의 전하 농도(carrier concentration), 이동도(mobility), 및 비저항(resistivity)을 나타내며, 도 3b는 도 3a의 다양한 면저항을 갖는 유리 적층 구조의 광 투과도의 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.　 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는" 는 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다.　 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다.　 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
본 명세서에서 제 1, 제 2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다.　 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다.　 따라서, 이하 상술할 제 1 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제 2 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유리 적층 구조(100)의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 유리 적층 구조(100)는 유리 기판(10), 유리 기판(10)의 제 1 면, 예를 들면 상부 면상에 형성된 투명 유전체 장벽층(20), 및 투명 유전체 장벽층(20) 상에 형성된 불소 도핑된 주석 산화물(이하, FTO라 함)을 포함하는 투명 도전층(30)을 포함한다. 또한, 유리 적층 구조(100)는 유리 기판(10)의 제 2 면, 예를 들면, 하부 면상에 형성된 굴절률 조절층(40)을 더 포함한다.
유리 적층 구조(100)는 후술하는 것과 같이 투명 도전층(30)의 전기 도전성, 발열 특성 및 이에 수반하는 높은 광 투과도에 기초하여, 자동차의 유리, 일반 창유리, 또는 온실 유리에 적용 가능하다. 또한, 투명 도전층(30)은 패터닝될 수 있으며, 이 경우, 디스플레이용 유리 또는 터치 패널과 같은 제품으로 응용될 수 있을 것이다.
유리 기판(10)은 알칼리 금속 산화물을 포함하는 유리일 수 있다. 유리 기판(10)은, 비 제한적 예로서, 소다라임(sodalime) 유리 또는 저철분 유리일 수 있다. 상기 알칼리 금속 산화물은, 예를 들면, Na2O 또는 K2O일 수 있다. 후술하는 바와 같이 유리 기판(10) 상에 투명 도전층을 형성하기 위한 열처리 공정에서, 상기 알칼리 금속 산화물로부터 유래하는 금속 이온은 유리 기판(10)의 표면으로 확산하여 투명 도전층(30)의 저항 변화 및 전기적 내구성의 열화를 초래하고, 투명 도전층(30)과 유리 기판(10)의 접착력을 약화시켜 투명 도전층(30)의 크랙 또는 탈리(pill-off)와 같은 불량을 초래할 수 있다.
투명 유전체 장벽층(20)은 상기 알칼리 금속 이온이 투명 도전층(30)으로 확산하는 것을 방지함으로써 투명 도전층(30)의 전기적 신뢰성과 투명 도전층(30)과 유리 기판(10) 사이의 버퍼층으로도 작용하여 층간 접착력을 향상시키는 역할을 할 수 있다. 일 실시예에서, 투명 유전체 장벽층(20)은 실리콘 산화물(SiO2), 세리아(CeO2), 알루미늄 산화물(Al2O3) 망간 산화물(MnO2), 철 산화물(Fe2O3), 마그네슘 산화물(MgO) 및 타이타늄 산화물(TiO2) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 투명 유전체 장벽층(20)은 굴절률 조절층(40)과 동일한 물질인 실리콘 산화물(SiO2)을 포함할 수 있다. 이들 산화물들은 반드시 화학양론적인 것은 아니며, 금속 원소에 비해 산소의 원자 비가 결핍되거나 과잉될 수 있다.
투명 유전체 장벽층(20)은, 액상법에 의해 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 SiO2의 투명 유전체 장벽층은, 출발 물질로서 테트라에틸 실리콘 산화물(tetraethyl silicate; ((C2H5)4SiO4)과 같은 실리콘 전구체와 이의 분산을 위한 알코올계 용매를 포함하는 액상 원료를 이용하여 형성될 수 있다. 상기 알코올계 용매는, 에틸알콜, 메틸알콜, 글리세롤, 프로필렌 글리콜, 이소프로필알콜, 이소부틸알콜, 폴리비닐알콜, 사이클로헥사놀, 옥틸알콜, 데카놀, 헥사테카놀, 에틸렌글리콜, 1.2-옥테인디올, 1,2-도데케인디올 및 1,2-헥사데케인디올 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물일 수 있으며, 바람직하게는, 탄소 함량이 비교적 작고 무독성인 에틸알콜이다. 또한, 상기 용매로서, 물 또는 증류수가 더 혼합될 수 있다. 상기 액상 용매 내의 상기 실리콘 전구체의 농도는 0.1 내지 0.4 몰%의 범위 내일 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 액상 용매 내에 질산(HNO3)이 촉매로서 더 첨가될 수 있다. 상기 질산 촉매는 액상법에서 실리콘의 산화 반응을 촉진하여 상기 SiO2의 투명 유전체 장벽층(20)의 성막 속도를 향상시킨다. 일 실시예에서, 상기 액상 원료 내의 질산의 몰 농도는 약 0.1 몰% 내지 5 몰%일 수 있다.
상기 액상 원료 내에 유리 기판을 침지시켜 상기 액상 원료를 상기 유리 기판 상에 코팅하고 이를 건조한 후 소결함으로써 SiO2의 투명 유전체 장벽층을 형성할 수 있다. 상기 액상 원료 내에 유리 기판을 침지시키는 속도는 약 1 cm/min 내지 약 10 cm/min의 범위 내에서 수행될 수 있다. 투명 유전체 장벽층(20)의 두께는 액상 용액 내 실리콘 전구체, 예를 들면, 테트라에틸 실리콘 산화물의 농도를 조절함으로써 달성될 수 있다. 상기 실리콘 전구체의 농도가 클수록 형성되는 투명 유전체 장벽층(20)의 두께가 증가한다. 일 실시예에서, 상기 액상 원료 내의 실리콘 전구체의 몰 농도는 약 0.1 내지 0.4 몰%의 범위 내에서 선택될 수 있다.
투명 유전체 장벽층(20), 바람직하게는, 상기 SiO2의 투명 유전체 장벽층의 평균 두께는 60 nm 내지 120 nm의 범위 내이다. 투명 유전체 장벽층(20), 바람직하게는, 상기 SiO2의 투명 유전체 장벽층의 평균 두께가 60 nm 미만인 경우에는 상기 알칼리 금속 이온의 확산을 차단하지 못하며, 120 nm를 초과하는 경우에는 상부에 증착되는 FTO의 투명 도전층(30)과 열팽창 계수의 차이에 의해 투명 도전층(30)에 크랙이 발생되어 불량이 초래될 수 있다. 바람직하게는, 투명 유전체 장벽층(20), 바람직하게는, SiO2의 투명 유전체 장벽층의 평균 두께는 80 nm 내지 100 nm의 범위 내이다.
상기 액상법에 의해 액상 원료 내에 유리 기판을 침지시켜 SiO2의 투명 유전체 장벽층을 형성하는 것은, 후술하는 바와 같이 유리 기판(10)의 양면, 즉, 제 1 면과 제 2 면에 동일한 성분, 바람직하게는 동일한 두께를 갖는 투명 유전체 장벽층(20)과 굴절률 조절층(40)을 동시에 형성할 수 있는 점에서 이점이 있다. 이와 같이 동일한 성분을 갖는 투명 유전체 장벽층(20)과 굴절률 조절층(40)은 유리 기판(10)의 양면에 대하여 굴절률을 대칭적으로 매칭시킬 수 있기 때문에 유리 적층 구조의 광 투과도를 향상시킬 수 있는 기초가 된다.
투명 유전체 장벽층(20) 상의 FTO의 투명 도전층(30)은, 적합한 증착 방법 및 후속 열처리 공정을 통하여 결정질(예를 들면, 다결정체), 나노 로드, 나노 와이어 또는 비정질 구조를 가질 수 있으며, 본 발명이 이들 예에 한정되는 것은 아니다. 투명 도전층(30)의 증착은, 스프레이 열 분해법(spray pyrolysis deposition; SPD)에 수행될 수 있다. 투명 도전층을 형성하기 위한 전구체의 공급은 초음파 분무, 스프레이 분무 또는 기화 방식을 통해 이루어질 수 있으며, 본 발명이 이에 제한되는 것은 것은 아니다.
상기 스프레이 열 분해법은 원료 화합물을 포함하는 액적을 형성하고, 상기 액적이 액적 전달 유로를 통하여 전달되는 동안 상기 액적에 함유된 용매의 증발, 고온 반응, 열 분해, 운반 기체와 전구체 사이의 반응(예를 들면, 산화 또는 환원 반응), 클러스터의 형성 및 기체 분자의 형성 중 적어도 어느 하나 또는 2 이상의 단계들을 수반하면서(본 명세서에서는, 각 반응 단계의 중간 생성물들을 통칭하여 기상 전구체라 칭한다), 상기 기상 전구체가 미리 성막 온도까지 가열된 피처리체인 투명 유전체 장벽층이 형성된 유리 기판 상에 전달되어 박막이 형성되는 증착 기구이다.
FTO 박막을 형성하기 위한 전구체 용액은 주석 전구체로서 SnCl4·5H2O, (C4H9)2Sn(CH3COO)2, (CH3)2SnCl2, 또는 (C4H9)3SnH 와 같은 화합물이 사용될 수 있다. 도펀트인 불소 전구체로서, NH4F, CF3Br, CF2Cl2, CH3CClF2, CF3COOH, 또는 CH3CHF2 와 같은 화합물이 사용될 수 있다. 이들 전구체를 소정 중량비 F/Sn 를 갖도록 증류수 또는 알코올에 혼합하여 액상 원료를 제조한 후, 액적을 발생시킬 수 있다. 피처리체인 유리 기판의 온도는 400 ℃ 내지 600 ℃ 로 유지한 후 기상 전구체를 유리 기판 상에 분사함으로써 그 상부에 상기 FTO 박막을 형성할 수 있다.
그러나, 전술한 스프레이 열 분해법에 의한 FTO 박막의 형성은 예시적이며, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 FTO의 투명 도전층(30)은 통상적인 상압 화학기상증착법에 의해 형성될 수도 있다.
유리 기판(10)의 제 2 면상 형성되는 굴절률 조절층(40)은 투명 유전체 장벽층(20)과 동일한 재료로 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 굴절률 조절층(40)의 평균 두께는 투명 유전체 장벽층(20)의 두께와 동일할 수 있다. 이와 같이 투명 유전체 장벽층(20)과 동일한 성분을 갖는 굴절률 조절층(40)은 유리 기판(10)의 양면에 동일한 굴절률을 갖는 층을 제공하여, 굴절률을 대칭적으로 매칭시킬 수 있기 때문에 유리 적층 구조의 투광도를 향상시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 양면에 SiO2의 투명 유전체 장벽층이 형성된 유리 기판과 비교예에 따른 베어 유리 기판 및 유리 적층 구조의 광 투과도를 측정한 결과를 나타내는 그래프이다. 적색 곡선(E)은 따라 양면에 SiO2의 투명 유전체 장벽층이 형성된 유리 기판의 측정 결과이고, 파란색 곡선(R1)은 베어 유리 기판의 측정 결과이고, 녹색 곡선(R2)은 일 면상에만 SiO2의 투명 유전체 장벽층이 형성된 유리 기판의 측정 결과이다. 유리 기판의 두께는 약 0.7 mm이며, SiO2의 투명 유전체 장벽층의 두께는 약 100 nm의 두께를 갖는다.
도 2를 참조하면, 유리 기판의 양측에 SiO2의 유전체 장벽층이 형성된 경우, 광 투과도의 향상을 얻을 수 있다. 예로, 550 nm의 파장에서 양면에 SiO2 층이 형성된 유리 기판은 94.1%의 광 투과도를 갖고, 베어 유리 기판은 90.7 %의 광 투과도를 가지며, 일 면상에만 SiO2의 투명 유전체 장벽층이 형성된 유리 기판은 92.8 %의 광 투과도를 갖는다. 일면에만 SiO2 층을 형성하는 경우에 비해 양면에 SiO2 층으로 된 투명 유전체 장벽층과 굴절률 조절층을 각각 형성하는 경우, 약 1.4 %의 광 투과도의 향상을 달성할 수 있음을 알 수 있다. 도 2를 참조하면, 유리 기판의 양면 상에 투명 유전체 장벽층과 이와 동일한 재료의 굴절률 조절층을 형성하여 얻어지는 광 투과도의 향상 효과는 전 과시광선 파장 대역에서 동일하게 얻어짐을 알 수 있다.
도 3a는 양면 상에 SiO2의 유전체 장벽층이 형성된 본 발명의 실시예에 따른 유리 적층 구조의 FTO의 투명 도전층의 면저항에 따른 투명 전도막의 전하 농도(carrier concentration), 홀 이동도(mobility), 및 비저항(resistivity)을 나타내며, 도 3b는 도 3a의 다양한 면저항을 갖는 유리 적층 구조의 광 투과도의 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 다양한 면 저항을 구조의 갖는 유리 적층 구조는 표 1과 같은 전기적 물성 값을 갖는다. FTO의 투명 도전층의 면저항이 약 7 ohm/sq 내지 20 ohm/sq 의 범위 내의 값을 가질 때, 550 nm의 파장(도 3b의 BL)에서 광 투과도는 80 % 이상의 값을 가짐을 알 수 있다,
면 저항
(ohm/sq)		 전하 농도
(x1020cm-³)		 홀 이동도
(cm²/Vs)		 비저항
(x10-4Ω·cm)		 광 투과도
(%, 550 nm)
3 2.8 45.74 4.87 67.5
5 6.84 43.33 2.11 77.7
7 4.09 41.61 3.62 83.7
10 3.38 41.71 4.43 85.5
20 5.39 26.91 4.31 86.6
전술한 실시예에 따른 유리 적층 구조의 FTO의 투명 도전층은 대면적의 유리에 전면적으로 형성되거나 패터닝되어 응용에 적합한 전극 구조를 갖는다. 일반 유리 또는 자동차 유리에 응용되는 경우, 유리 기판의 가장자리에만 발열층을 형성하는 것이 바람직한 경우가 있다. 예를 들면, 프레임에 삽입되는 유리의 가장자리쪽에서 주로 결로와 열손실이 생기기 때문에 유리의 가장자리 쪽에만 발열층을 형성하는 것은 경제적으로 유리할 뿐만 아니라 광 투과도를 향상시켜 채광 효과를 증대시키면서 동시에 결로와 열손실 방지를 달성할 수 있는 이점을 달성할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

Claims (16)

  1. 유리 기판;
    상기 유리 기판의 제 1 면 상에 형성된 투명 유전체 장벽층;
    상기 투명 유전체 장벽층 상에 형성된 불소 도핑된 주석 산화물(FTO)을 포함하는 투명 도전층; 및
    상기 유리 기판의 양쪽에 대칭적으로 굴절률을 매칭시켜 광투과도를 향상시킬 수 있도록, 상기 투명 유전체 장벽층이 형성된 상기 유리 기판의 상기 제 1 면과 반대되는 제 2 면 상에 형성되고, 상기 투명 유전체 장벽층과 동일한 재료층에 의해 동일한 굴절률과 동일한 두께를 갖는 굴절률 조절층을 포함하는 유리 적층 구조.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유리 기판은 Na2O 및 K2O를 포함하는 소다라임(sodalime) 유리 또는 저철분 유리를 포함하는 유리 적층 구조.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 유리 적층 구조는, 자동차의 유리, 일반 창유리, 또는 온실 유리로 사용되는 유리 적층 구조.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 투명 유전체 장벽층과 상기 굴절률 조절층은 실리콘 산화물(SiO2), 세리아(CeO2), 알루미늄 산화물(Al2O3) 망간 산화물(MnO2), 철 산화물(Fe2O3), 마그네슘 산화물(MgO) 및 타이타늄 산화물(TiO2) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 유리 적층 구조.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 투명 유전체 장벽층과 상기 굴절률 조절층은 SiO2을 포함하는 유리 적층 구조.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 투명 도전층은 상기 유리 기판의 가장자리에만 형성되는 유리 적층 구조.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 투명 유전체 장벽층 및 상기 굴절률 조절층의 평균 두께는 60 nm 내지 120 nm의 범위 내인 유리 적층 구조.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 투명 도전층의 면저항은 7 ohm/sq 내지 20 ohm/sq의 범위 내인 유리 적층 구조.
  9. 유리 기판을 제공하는 단계;
    상기 유리 기판의 제 1 면 상에 투명 유전체 장벽층을 형성하는 단계;
    상기 유전체 장벽층 상에 불소 도핑된 주석 산화물층(FTO 층)을 포함하는 투명 도전층을 형성하는 단계; 및
    상기 유리 기판의 양쪽에 대칭적으로 굴절률을 매칭시켜 광투과도를 향상시킬 수 있도록, 상기 유전체 장벽층이 형성된 상기 유리 기판의 상기 제 1 면과 반대되는 제 2 면 상에 상기 투명 유전체 장벽층과 동일한 재료로부터 형성되어, 상기 투명 유전체 장벽층과 동일한 굴절률과 동일한 두께를 갖는 굴절률 조절층을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 투명 유전체 장벽층과 상기 굴절률 조절층은 상기 투명 유전체 장벽층 및 상기 굴절률 조절층의 전구체를 포함하는 액상 원료 내에 상기 유리 기판을 침지하여 상기 유리 기판의 각 면에 동시에 형성되는 유리 적층 구조의 제조 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 유리 기판은 Na2O 및 K2O를 포함하는 소다라임(sodalime) 유리 또는 저철분 유리를 포함하는 유리 적층 구조의 제조 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 투명 유전체 장벽층과 상기 굴절률 조절층을 형성하는 단계는 상기 액상 원료가 코팅된 상기 유리 기판을 건조 및 열처리하는 단계를 포함하는 유리 적층 구조의 제조 방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 투명 유전체 장벽층 및 상기 굴절률 조절층의 두께는 상기 액상 원료 내의 상기 전구체의 농도를 조절하여 제어되는 유리 적층 구조의 제조 방법.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 투명 유전체 장벽층과 상기 굴절률 조절층은 SiO2을 포함하는 유리 적층 구조의 제조 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 SiO2의 액상 전구체는 테트라에틸 실리콘 산화물(tetraethyl silicate; ((C2H5)4SiO4), 및 알코올계 용매를 포함하는 유리 적층 구조의 제조 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 액상 원료는 촉매로서 질산(HNO3)을 더 포함하는 유리 적층 구조의 제조 방법.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 열처리하는 단계는 400 ℃ 내지 550 ℃의 범위 내에서 수행되는 유리 적층 구조의 제조 방법.
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