KR101712973B1

KR101712973B1 - 발열 창문 시스템

Info

Publication number: KR101712973B1
Application number: KR1020150056763A
Authority: KR
Inventors: 이대환; 김동규; 송상민; 김상균; 한송이; 김예슬
Original assignee: 코오롱인더스트리 주식회사; 이대환
Priority date: 2015-04-22
Filing date: 2015-04-22
Publication date: 2017-03-07
Also published as: KR20160125797A

Abstract

발열 창문 시스템이 개시되며, 상기 발열 창문 시스템은, 창구를 갖는 창틀 프레임; 투명 면상 발열체 및 상기 투명 면상 발열체의 테두리를 따라 구비되는 테두리 프레임을 포함하며, 상기 창구를 개방하는 열림 상태 또는 상기 창구를 폐쇄하는 닫힘 상태인 창부; 및 상기 창부의 닫힘 상태 시 상기 투명 면상 발열체에 전원을 공급하는 전원 공급부를 포함하되, 상기 투명 면상 발열체는, 기재, 상기 기재 상에 형성된 패턴층, 상기 패턴층 상에 형성되며 전도성 물질을 포함하는 발열층, 및 상기 전원 공급부로부터 공급된 전원을 상기 발열층에 전달하는 전극을 포함한다.

Description

발열 창문 시스템{HEATED WINDOW SYSTEM}

본원은 발열 창문 시스템에 관한 것이다.

건축물에 설치되어 실내 공간과 실외를 구분하는 창문 시스템은 일반적으로 건축물에 고정되는 창틀 프레임, 및 창틀 프레임의 창구를 개방 또는 폐쇄하는 창부를 포함한다. 또한, 창부는, 유리 기판 및 유리 기판의 테두리를 따라 구비되는 테두리 프레임을 포함한다.

그런데, 일반적으로, 동절기에 건축물의 실내와 실외의 온도 및 습도 차이가 크면, 유리 기판에는 결로 및 성에가 발생된다. 이러한 결로 및 성에는 실내에 거주하는 사람들의 시야를 가리게 되며, 실내에 곰팡이 등을 발생시켜 시각적 및 위생적으로 바람직하지 않다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 공개특허공보 제10-2010-0082526호에는 시스템 창호의 단열성을 확보해 결로 현상을 방지하는 다층 글라스 패널 및 이를 포함하는 시스템 창호가 개시되었다. 구체적으로, 개시된 시스템 창호는, 간격을 가지고 서로 이격 배치되는 복수의 글라스 패널 사이에 밀봉 공간을 형성하고, 밀봉 공간에 크립톤(Kr) 가스를 충진시켜 단열성을 확보한다.

그러나, 상기 개시된 시스템 창호는 밀봉 구조에 손상이 발생하는 경우, 밀봉 공간에 충진된 크립톤 가스가 누출되고, 이로 인하여 실내측 글라스 표면에 결로 현상이 발생할 수 있다.

본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 결로 및 성에의 발생을 효과적으로 방지하는 발열 창문 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

그러나, 본원이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 제 1 측면에 따른 발열 창문 시스템은, 창구를 갖는 창틀 프레임; 투명 면상 발열체 및 상기 투명 면상 발열체의 테두리를 따라 구비되는 테두리 프레임을 포함하며, 상기 창구를 개방하는 열림 상태 또는 상기 창구를 폐쇄하는 닫힘 상태인 창부; 및 상기 창부의 닫힘 상태시 상기 투명 면상 발열체에 전원을 공급하는 전원 공급부를 포함하되, 상기 투명 면상 발열체는, 기재, 상기 기재 상에 형성된 패턴층, 상기 패턴층 상에 형성되며 전도성 물질을 포함하는 발열층, 및 상기 전원 공급부로부터 공급된 전원을 상기 발열층에 전달하는 전극을 포함하는 것일 수 있다.

전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 창부의 닫힘 상태시 전원 공급부는 투명 면상 발열체의 발열층에 전원을 공급할 수 있고, 전원을 공급받은 발열층은 발열할 수 있는바, 창문이 닫혀 있을 때에만 창문으로부터 열이 발생하고, 창문이 열려 있을 때에는 발열 시스템이 가동하지 않는 창문 시스템이 구현될 수 있다. 이를 통해, 건축물의 실내에 결로 및 성에가 발생하는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 본원의 일 구현예에 따른 발열 창문 시스템의 개략적인 사시도이다.
도 2는 본원의 일 구현예에 따른 투명 면상 발열체의 개략적인 구조도이다.
도 3a는 본원의 일 구현예에 있어서, 전극과 전원 공급부가 접촉되지 않은 상태를 설명하기 위해, 창부가 열림 상태인 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 절개한 단면도이다.
도 3b는 본원의 일 구현예에 있어서, 전극과 전원 공급부가 접촉된 상태를 설명하기 위해, 창부가 닫힘 상태인 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 절개한 단면도이다.
도 4는 본원의 일 구현예에 따른 상면에 패턴을 갖는 발열층을 포함하는 투명 면상 발열체의 개략적인 구조도이다.
도 5는 본원의 일 구현예에 따른 보호층 및 에어갭을 갖는 투명 면상 발열체의 개략적인 구조도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 “상에” 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "~(하는) 단계" 또는 "~의 단계"는 "~ 를 위한 단계"를 의미하지 않는다.

본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합(들)"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.

본원 명세서 전체에서, "A 및/또는 B"의 기재는, "A, B, 또는, A 및 B"를 의미한다.

본원은 발열 창문 시스템에 관한 것이다.

이하에서는, 본원의 일 구현예에 따른 발열 창문 시스템(이하 '본 발열 창문 시스템'이라 함)에 대해 설명한다.

도 1은 본원의 일 구현예에 따른 발열 창문 시스템의 개략적인 사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발열 창문 시스템은, 창구(121)를 갖는 창틀 프레임(12)을 포함한다.

창틀 프레임(12)은 건축물의 벽 등에 구비될 수 있다.

또한, 본 발열 창문 시스템은, 도 1을 참조하면, 창구(121)를 개방하는 열림 상태 또는 창구(121)를 폐쇄하는 닫힘 상태인 창부(11)를 포함한다.

도 1에 나타난 바와 같이, 본 발열 창문 시스템은, 창부(11)가 창틀 프레임(12)에 대하여 너비 방향(도 1 참조, 2 시 8 시 방향)으로 상대적 슬라이딩 이동을 함으로써, 창구(121)를 개방하거나 또는 폐쇄하는 미닫이 타입일 수 있다. 또는, 다른 구현예로서, 본 발열 창문 시스템은, 창부(11)가 창틀 프레임(12)에 대하여 수직 방향(높이 방향(도 1 참조 6 시 12 시 방향))으로 상대적 슬라이딩 이동을 함으로써, 창구(121)를 개방하거나 또는 폐쇄하는 오르내리 타입일 수 있다. 또는, 다른 구현예로서, 자세한 설명은 생략하겠으나, 본 발열 창문 시스템은, 여닫이 타입, 수직 회전 타입, 또는 수평 회전 타입 등일 수 있다.

또한, 도 1을 참조하면, 창부(11)는, 투명 면상 발열체(111) 및 투명 면상 발열체(111)의 테두리를 따라 구비되는 테두리 프레임(112)을 포함한다. 이하에서 자세히 상술하겠지만, 투명 면상 발열체(111)는 전원이 공급되면 발열할 수 있다.

또한, 본 발열 창문 시스템은 창틀 프레임(12)에 구비되는 전원 공급부(13)를 포함한다. 전원 공급부(13)는 창부(11)의 닫힘 상태시, 투명 면상 발열체(111)에 전원을 공급할 수 있다.

즉, 본 발열 창문 시스템에 의하면, 창부(11)의 닫힘 상태 시 투명 면상 발열체(111)가 발열할 수 있다.

구체적으로, 투명 면상 발열체(111)는, 기재(1111), 기재(1111) 상에 형성된 패턴층(1112), 패턴층(1112) 상에 형성되며 전도성 물질을 포함하는 발열층(1113), 및 전원 공급부(13)로부터 공급된 전원을 발열층(1113)에 전달하는 전극(1114)을 포함한다.

즉, 상기 전극(1114)을 통해, 상기 발열층(1113)에 전원이 공급되면, 상기 투명 면상 발열체(111)는 발열할 수 있다. 이에 따라, 결로 및 성에의 발생이 효과적으로 방지되는 발열 창문 시스템이 구현될 수 있다.

상기 투명 면상 발열체(111)에 대해 보다 구체적으로 상술한다.

도 2는 본원의 일 구현예에 따른 투명 면상 발열체의 구조도이다.

전술한 바와 같이, 투명 면상 발열체는 기재(1111)를 포함한다.

기재(1111)는 투명할 수 있다. 기재(1111)는 통상적으로 사용 가능한 기재일 수 있다. 예시적으로, 기재(1111)는 실리콘 기판, 유리 기판, 또는 고분자 기판을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

실리콘 기판은, 예를 들어, 단일 실리콘 기판 또는 p-Si 기판을 포함할 수 있다. 또한, 유리 기판은, 예를 들어, 규산알칼리계 유리, 무알칼리계 유리, 또는 석영 유리를 포함할 수 있다. 또한, 고분자 기판은, 예를 들어, 폴리이미드, 폴리에테르설폰, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리아크릴레이트, 또는 폴리우레탄을 포함할 수 있다.

또한, 패턴층(1112)은 오목부 및 볼록부의 요철(凹凸) 형상을 포함하는 패턴을 포함하는 것으로서, 패턴의 형상은, 예를 들어, 음각, 양각, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 형상일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 패턴은 규칙적인 배열을 가지는 정형 패턴 또는 불규칙적인 배열을 가지는 비정형 패턴일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

또한, 패턴층(1112)은 기재(1111)에 직접적인 패터닝이 수행됨으로써 형성될 수 있다. 또는, 패턴층(1112)은 기재(1111) 상에 형성된 경화성 수지에 의해 형성될 수 있다. 경화성 수지는 열 또는 UV 와 같은 광 조사에 의해 패턴 형성이 가능한 것이면 제한 없이 사용될 수 있다.

열에 의해 패턴 형성이 가능한 열경화성 수지는, 예를 들어, 1,6-헥산디올(메타)아크릴레이트, 에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 네오펜틸 글리콜 디(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨 헥사(메타)아크릴레이트, 폴리올폴리(메타)아크릴레이트, 다가 알코올, 다가 카르복실산 및 그 무수물과 아크릴산을 에스테르화 함으로써 얻을 수 있는 폴리에스테르(메타)아크릴레이트, 비스페놀A-디글리시딜 에테르의 디(메타)아크릴레이트, 폴리실록산 폴리아크릴레이트, 우레탄(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨 테트라메타크릴레이트, 글리세린 트리메타크릴레이트, 불소 함유 에폭시 아크릴레이트, 불소 함유 알콕시실란, 2-(퍼플루오로데실)에틸메타크릴레이트, 3-퍼플루오로옥틸-2-하이드록시프로필 아크릴레이트, 3-(퍼플루오로-9-메틸데실)-1, 2-에폭시프로판, (메타)아크릴산-2,2,2-트리플루오르에틸, 3,3-트리플루오르프로필, (메타)아크릴산-2-트리플루오르메틸, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

UV 와 같은 광 조사에 의해 패턴 형성이 가능한 광경화성 수지는, 예를 들어, 폴리에스테르 아크릴레이트, 에폭시 아크릴레이트, 우레탄 아크릴레이트, 폴리에테르 아크릴레이트, 실리콘 아크릴레이트, 지환식 에폭시 수지, 글리시딜 에테르 에폭시 수지, 에폭시 아크릴레이트, 비닐에테르, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

또한, 패턴층(1112)의 패턴은 약 1 ㎛ 내지 약 500 ㎛의 간격을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 간격은 약 10 ㎛ 내지 약 400 ㎛, 약 50 ㎛ 내지 약 300 ㎛, 약 100 ㎛ 내지 약 200 ㎛, 약 1 ㎛ 내지 약 400 ㎛, 약 1 ㎛ 내지 약 300 ㎛, 약 1 ㎛ 내지 약 200 ㎛, 약 1 ㎛ 내지 약 100 ㎛, 약 1 ㎛ 내지 약 50 ㎛, 약 1 ㎛ 내지 약 30 ㎛, 약 1 ㎛ 내지 약 20 ㎛, 약 1 ㎛ 내지 약 10 ㎛, 약 10 ㎛ 내지 약 500 ㎛, 약 50 ㎛ 내지 약 500 ㎛, 약 100 ㎛ 내지 약 500 ㎛, 약 200 ㎛ 내지 약 500 ㎛, 약 300 ㎛ 내지 약 500 ㎛, 약 400 ㎛ 내지 약 500 ㎛, 약 100 ㎛ 내지 약 400 ㎛, 또는 약 200 ㎛ 내지 약 300 ㎛일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 패턴의 간격이 약 500 ㎛ 초과인 경우, 투과도가 떨어지고, 산란광/투과된 광의 비율인 헤이즈(Hz)가 상승하게 되며, 패턴의 간격이 약 1 ㎛ 미만인 경우, 전도성 물질이 고르게 분산되지 않아 본원에 따른 투명 면상 발열체의 효과를 발휘할 수 없다.

한편, 도 2를 참조하면, 발열층(1113)은 패턴층(1112)의 패턴에 대응하는 패턴을 가질 수 있다. 도 2에 나타난 바와 같이, 패턴층(1112)이 오목부 및 볼록부의 요철 형상을 포함하는 패턴을 갖는 경우, 발열층(1113)의 하면은 오목부 및 볼록부를 갖는 패턴을 가질 수 있다.

또한, 도 4에 나타난 바와 같이, 발열층(1113)의 상면은 패턴층(1112)의 패턴과 대응되는 패턴을 가질 수 있다.

또한, 도 5를 참조하면, 본원의 일 구현예에 따르면, 상기 투명 면상 발열체는 상기 보호층(1115)과 상기 패턴 형상에 따라 형성된 발열층(1113) 사이에 형성된 에어갭(air gap)(1116)을 포함한다.

이러한 본원의 일 구현예에 따르면, 상기 전극(1114)을 통하여 전원 인가 시 상기 발열층(1113)에서 열이 발생한다. 상기 보호층(1115)과 상기 패턴 형상에 따라 형성된 발열층(1113) 사이에 형성된 에어갭(1116)에 의하여 상기 발열층(1113)에서 발생하는 열의 손실을 최소화하여 단열 효과를 향상시킬 수 있다.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 보호층(1115)은 기공(도면 미도시)을 포함하는 것일 수 있다. 상기 기공은 보호층(1115) 내부에 형성되는 것일 수 있으며, 상기 보호층 내의 기공은 상기 발열층(1113)에서 발생하는 열의 손실을 최소화하여 단열 효과를 향상시킬 수 있다.

또한, 발열층(1113)은 전술한 바와 같이, 전도성 물질을 포함한다.

전도성 물질은 패턴층(1112)의 패턴에 대응하는 발열층(1113)의 오목부 또는 볼록부 내에 고르게 분산될 수 있다. 이에 따라, 전도성 물질이 응집되는 것이 물리적으로 방지될 수 있고, 발열층(1113) 내에 포함된 전도성 물질의 균일도가 향상될 수 있다.

또한, 발열층(1113) 내에 전도성 물질이 균일하게 분산됨으로써, 발열층(1113)에 인가된 전류는 발열층(1113) 전체에 걸쳐 균일하게 흐를 수 있다. 이에 따라, 투명 면상 발열체의 발열 효율 및 발열 수명이 향상될 수 있다.

예시적으로, 발열층(1113)이 포함하는 전도성 물질로는 저가 공정이 가능한 잉크화 가능 물질이 사용될 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 또한, 발열층(1113)은 전도성 물질을 포함하는 용액이 패턴층(1112) 상에 도포됨으로써 형성되는 필름 또는 박막 형태일 수 있다.

참고로, 전도성 물질을 포함하는 용액을 도포하는 것은, 당업계에 공지된 다양한 방법에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 스프레이 코팅, 바 코팅, 딥 코팅, 스핀 코팅, 슬릿다이 코팅, 커튼 코팅, 그라비아 코팅, 리버스 그라비아 코팅, 롤 코팅, 또는 함침법이 이용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

또한, 전도성 물질을 포함하는 용액은 물, 알코올 등의 용매에 전도성 물질이 고형분으로서 약 0.1 중량% 내지 약 1.5 중량% 분산되어 있는 용액이다. 약 0.1 중량% 미만의 용액은 코팅 후에 전도성 물질 사이에 충분한 네트워크 형성이 되지 않아 면저항이 나오지 않을 수 있으며, 약 1.5 중량% 초과의 용액은 용액 내 전도성 물질의 뭉침(aggregation) 현상이 다량 발생하여 코팅 후에도 여전히 뭉침이 남아 광학 물성에 영향을 줄 수 있으며, 점도의 상승으로 패턴 형성에 효과적이지 않을 수 있다.

또한, 전도성 물질은 금속 산화물, 금속 나노와이어, 탄소나노구조체, 금속 페이스트, 금속 나노입자, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 금속 산화물은, 예를 들어, ITO(indium tin oxide), ZTO(zinc tin oxide), IGZO(indium gallium zinc oxide), ZAO(zinc aluminum oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO(zinc oxide), 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 금속 산화물을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 금속 나노와이어는, 예를 들어, 은, 금, 백금, 구리, 니켈, 알루미늄, 티타늄, 팔라듐, 코발트, 카드뮴, 로듐, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 금속 나노와이어를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 은 나노와이어의 경우, 투명성 및 전도성이 우수하고, 은 나노와이어를 포함하는 필름에 전압을 인가하는 경우 열 발생 효율이 우수하다. 이러한 금속 나노와이어를 포함하는 용액을 패턴층(1112) 상에 도포함으로써, 필름 또는 박막 형상의 발열층(1113)이 형성될 수 있다.

또한, 상기 탄소나노구조체는, 예를 들어, 그래핀, 탄소나노튜브, 플러렌, 카본블랙, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 탄소나노구조체를 포함하는 용액을 패턴층(1112) 상에 도포됨으로써, 필름 또는 박막 형상의 발열층(1113)이 형성될 수 있다.

상기 금속 페이스트 또는 금속 나노입자는 은, 금, 백금, 구리, 니켈, 알루미늄, 티타늄, 팔라듐, 코발트, 카드뮴, 로듐, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 금속의 페이스트 또는 금속의 나노입자일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 금속 페이스트가 패턴층(1112) 상에 도포됨으로써, 필름 또는 박막 형상의 발열층(1113)이 형성될 수 있다.

또는, 금속 나노입자를 포함하는 용액이 패턴층(1112) 상에 도포됨으로써, 필름 또는 박막 형상의 발열층(1113)이 형성될 수 있다.

발열층(1113)은, 예를 들어, 약 10 nm 내지 약 500 nm의 두께를 가질 수 있으나, 이에 제한 되는 것은 아니다. 예를 들어, 발열층(1113)은, 약 10 nm 내지 약 400 nm, 약 50 nm 내지 약 300 nm, 약 100 nm 내지 약 200 nm, 약 10 nm 내지 약 300 nm, 약 10 nm 내지 약 200 nm, 약 10 nm 내지 약 100 nm, 약 10 nm 내지 약 50 nm, 약 10 nm 내지 약 30 nm, 약 10 nm 내지 약 20 nm, 약 10 nm 내지 약 500 nm, 약 50 nm 내지 약 500 nm, 약 100 nm 내지 약 500 nm, 약 200 nm 내지 약 500 nm, 약 300 nm 내지 약 500 nm, 약 400 nm 내지 약 500 nm, 약 100 nm 내지 약 400 nm, 또는 약 200 nm 내지 약 300 nm일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 두께가 약 500 nm 초과인 경우, 저항은 낮아지나 투과도가 저하되고, 헤이즈(Hz) 및 황색도(Yellow Index, YI)와 같은 광 특성이 높아지며, 상기 두께가 약 10 nm 미만인 경우, 높은 저항값을 갖게 된다. 따라서, 두께는 약 30 nm 내지 약 300 nm임이 바람직하다.

또한, 투명 면상 발열체(111)는 발열층(1113) 상에 발열층(1113)을 보호하기 위한 보호층(1115)을 포함할 수 있다. 상기 보호층(1115)은, 예를 들어, 투명 고분자 수지일 수 있으며, 필름 또는 박막 형태일 수 있다. 그러나, 보호층(1115)이 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 보호층(1115)은 약 50 nm 내지 약 200 ㎛의 두께를 가지는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 보호층은, 약 70 nm 내지 약 200 ㎛, 약 100 nm 내지 약 200 ㎛, 약 200 nm 내지 약 200 ㎛, 약 300 nm 내지 약 200 ㎛, 약 400 nm 내지 약 200 ㎛, 약 500 nm 내지 약 200 ㎛, 약 750 nm 내지 약 200 ㎛, 약 1 ㎛ 내지 약 200 ㎛, 약 10 ㎛ 내지 약 200 ㎛, 약 100 ㎛ 내지 약 200 ㎛, 약 150 ㎛ 내지 약 200 ㎛, 약 50 nm 내지 약 150 ㎛, 약 50 nm 내지 약 100 ㎛, 약 50 nm 내지 약 10 ㎛, 약 50 nm 내지 약 1 ㎛, 약 50 nm 내지 약 800 nm, 약 50 nm 내지 약 600 nm, 약 50 nm 내지 약 400 nm, 약 50 nm 내지 약 200 nm, 약 50 nm 내지 약 100 nm, 약 70 nm 내지 약 150 ㎛, 약 100 nm 내지 약 100 ㎛, 약 500 nm 내지 약 50 ㎛, 또는 약 1 ㎛ 내지 약 10 ㎛일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 두께가 50 nm 미만인 경우, 상기 발열층(1113)을 보호하는 기능이 저하되거나 신뢰성에 문제가 발생할 수 있다. 바람직하게는, 상기 두께는 약 100 nm 내지 약 200 nm일 수 있다.

전술한 바와 같이, 전극(1114)을 통하여 전원이 인가되면 발열층(1113)에서는 열이 발생한다.

전극(1114)은 도전성이 있는 재료이면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 투명한 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 전극(1114)은, 예를 들어, 은, 금, 백금, 알루미늄, 구리, 크롬, 바나듐, 마그네슘, 티타늄, 주석, 납, 팔라듐, 텅스텐, 니켈, 이들의 합금, 인듐-주석-산화물(ITO), 금속 나노와이어, 탄소나노구조체 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 금속 나노와이어는, 예를 들어, 은, 금, 백금, 구리, 니켈, 알루미늄, 티타늄, 팔라듐, 코발트, 카드뮴, 로듐, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 금속 나노와이어를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 탄소나노구조체는, 예를 들어, 그래핀, 탄소나노튜브, 플러렌, 카본블랙, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 전극(1114)은 발열층(1113) 또는 보호층(1115) 상에 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 전극(1114)은 한 쌍 이상일 수 있다. 상기 전극(1114)은 다양한 습식 코팅 및 건식 코팅 공정에 의해 형성될 수 있다. 예를 들면, 그라비아 인쇄, 플락소 인쇄, 콤마 인쇄, 슬릿 코팅, 스프레이 코팅, 스크린 인쇄, 오프셋 인쇄, 라미네이트, 리프트-오프법, 스퍼터링, 이온 플레이팅, 화학기상 증착, 플라즈마 화학기상증착, 열 증착, 레이저 분자빔 증착, 펄스 레이저 증착, 또는 원자층 증착법에 의해 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

한편, 도 3a는 전극과 전원 공급부가 접촉되지 않은 상태를 설명하기 위해, 창부가 열림 상태인 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 절개한 단면도이고, 도 3b는 전극과 전원 공급부가 접촉된 상태를 설명하기 위해, 창부가 닫힘 상태인 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 절개한 단면도이다.

도 3a 및 도 3b를 참조하면, 전원 공급부(13)는 창틀 프레임(12)의 일부분에 구비될 수 있다. 보다 구체적으로, 도 3a에 나타난 바와 같이, 창부(11)는 창틀 프레임(12)에 대하여 상대적으로 이동할 수 있는데, 도 3a에 나타난 바와 같이, 창틀 프레임(12)의 일부분은 창부(11)의 열림 상태 시에는 창부(11)와의 접촉이 해제되고, 도 3b에 나타난 바와 같이 창부(11)의 닫힘 상태 시에는 접촉될 수 있다. 전원 공급부(13)는 이러한 창틀 프레임(12)의 일부분에 구비될 수 있다. 이에 따라, 투명 면상 발열체(111)는 창부(11)의 닫힘 상태시에 발열될 수 있다.

또한, 투명 면상 발열체(111)의 전극(1114)은 복수 개가 투명 면상 발열체(111)의 높이 방향을 따라 복수 개 구비될 수 있다. 이러한 경우, 전원 공급부(13)는 전극(1114) 각각의 위치와 대응하여 창틀 프레임(12)의 높이 방향을 따라 복수 개 구비될 수 있다.

또한, 도 1을 참조하면, 창틀 프레임(12)에는 창부(11)가 하나 이상 구비될 수 있다. 예시적으로, 도 1에 나타난 바와 같이, 창부(11)는 두 개 구비될 수 있다. 이러한 경우, 두 개의 창부(11) 중 하나의 창부(11)(도 1 참조 8 시 방향측 창부(11))의 닫힘 상태는, 도 1에 나타난 바와 같이, 하나의 창부(11)가 창틀 프레임(12)의 제1 수직 프레임(122a)와 접촉된 상태를 의미하고, 하나의 창부(11)의 열림 상태는, 하나의 창부(11)가 제1 수직 프레임(122a)와 이격된 상태를 의미할 수 있다. 또한, 두 개의 창부(11) 중 다른 창부(11)(도 1 참조 2 시 방향측 창부(11))의 닫힘 상태는, 도 1에 나타난 바와 같이, 다른 창부(11)가 창틀 프레임(12)의 제2 수직 프레임(122b)와 접촉된 상태를 의미하고, 다른 창부(11)의 열림 상태는, 다른 창부(11)가 창틀 프레임(12)의 제2 수직 프레임(122b)와 이격된 상태를 의미할 수 있다.

또한, 창부(11)가 두 개 구비된 경우, 창틀 프레임(12)에는 두 개의 창부(11) 각각에 전원이 공급되도록, 전원 공급부(13)가 복수 개 구비될 수 있다. 전원 공급부(13)는 제1 수직 프레임(122a) 및 제2 수직 프레임(122b) 각각에 구비될 수 있다.

이하 실시예를 통하여 상술한 투명 면상 발열체와 관련된 사항을 더욱 상세하게 설명하고자 하나, 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며 본원의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.

[실시예]

[실시예 1]

은 나노와이어가 물에 분산된 용액을 30 분간 스터링하였다. 음각의 격자 무늬의 폭 10 ㎛, 높이 10 ㎛의 패턴을 갖는 PET 기판을 준비한 후 분산된 은 나노와이어 용액을 바코팅(bar coating)하였다. 상기 은 나노와이어가 (wet) 코팅된 기판을 80℃ 오븐에서 2 분간 건조하여 은 나노와이어 막을 획득하였다.

이어서, 상기 은 나노와이어 막 상에, 1.0 중량%인 오버코팅 용액을 바코팅하였다. 그 후, 100℃ 에서 건조 후 UV 경화기에서 300 mJ로 처리하여 고분자 막을 형성하여, 기판에 은 나노와이어 막과 오버코팅층을 포함하는 투명 전도성 필름을 수득하였다.

이어서, 상기 필름의 양단에 스크린 인쇄를 통해 전극을 형성하였다.

[실시예 2]

은 나노와이어가 물에 분산된 용액을 30 분간 스터링하였다. 양각의 격자 무늬의 폭 10 ㎛, 높이 10 ㎛의 패턴을 갖는 PET 기판을 준비한 후 분산된 은 나노와이어 용액을 바코팅(bar coating)하였다. 상기 은 나노와이어가 (wet) 코팅된 기판을 80℃ 오븐에서 2 분간 건조하여 은 나노와이어 막을 획득하였다.

[실시예 3]

은 나노와이어가 물에 분산된 용액을 30 분간 스터링하였다. 음각의 무정형의 폭 10 ㎛, 높이 10 ㎛의 패턴을 갖는 PET 기판을 준비한 후 분산된 은 나노와이어 용액을 바코팅(bar coating)하였다. 상기 은 나노와이어가 (wet) 코팅된 기판을 80℃ 오븐에서 2 분간 건조하여 은 나노와이어 막을 획득하였다.

이어서, 상기 은 나노와이어 막 상에, 1.0 중량%인 오버코팅 용액을 바코팅하였다. 그 후, 100℃에서 건조 후 UV 경화기에서 300 mJ로 처리하여 고분자 막을 형성하여, 기판에 은 나노와이어 막과 오버코팅층을 포함하는 투명 전도성 필름을 수득하였다.

이어서, 상가 필름의 양단에 스크린 인쇄를 통해 전극을 형성하였다.

[실시예 4]

은 나노와이어가 물에 분산된 용액을 30 분간 스터링하였다. 음각의 격자 무늬의 폭 100 ㎛, 높이 100 ㎛의 패턴을 갖는 PET 기판을 준비한 후 분산된 은 나노와이어 용액을 바코팅(bar coating)하였다. 상기 은 나노와이어가 (wet) 코팅된 기판을 80℃ 오븐에서 2 분간 건조하여 은 나노와이어 막을 획득하였다.

[실시예 5]

탄소나노튜브(CNT)가 물에 분산된 용액을 30 분간 스터링하였다. 음각의 격자 무늬의 폭 10 ㎛, 높이 10 ㎛의 패턴을 갖는 PET 기판을 준비한 후 분산된 CNT 용액을 바코팅(bar coating)하였다. 상기 CNT가 (wet) 코팅된 기판을 80℃ 오븐에서 2 분간 건조하여 CNT 막을 획득하였다.

이어서, 상기 CNT 막 상에, 1.0 중량%인 오버코팅 용액을 바코팅하였다. 그 후, 100℃에서 건조 후 UV 경화기에서 300 mJ로 처리하여 고분자 막을 형성하여, 기판에 은 나노와이어 막과 오버코팅층을 포함하는 투명 전도성 필름을 수득하였다.

[비교예 1]

은 나노와이어가 물에 분산된 용액을 30 분간 스터링하였다. 패턴이 없는 PET 기판을 준비한 후 분산된 은 나노와이어 용액을 바코팅(bar coating)하였다. 상기 은 나노와이어가 (wet) 코팅된 기판을 80℃ 오븐에 2 분간 건조하여 은 나노와이어 막을 획득하였다.

그 다음 상기 은 나노와이어 막 상에, 1.0 중량%인 오버코팅 용액을 바코팅하였다. 그 후, 100℃에서 건조 후 UV 경화기에서 300 mJ로 처리하여 고분자 막을 형성하여, 기판에 은 나노와이어 막과 오버코팅층을 포함하는 투명 전도성 필름을 수득하였다.

[실험예 1]

상기 실시예 1 내지 5, 및 비교예 1에서 수득한 발열체를 저 저항계[loresta-GP MCP-T610(Mitsuibishi Chemical Corporation)]를 이용하여 표면저항을 9 Point 측정하여 표면저항 평균값(Rs, Ω/□)을 측정하였다. 그리고 표준편차 값을 이용하여 면저항의 균일도(Rs 균일도, %)를 계산하였다.

[실험예 2]

상기 실시예 1 내지 5, 및 비교예 1에서 수득한 발열체에 대하여 UV 분광계(Nippon Denshoko사, NDH2000)를 이용하여 가시광선 투과도(%) 및 헤이즈(Hz%)를 측정하였다.

[실험예 3]

상기 실시예 1 내지 5, 및 비교예 1에서 수득한 발열체에 대하여 발열 특성을 평가하기 위하여 12 V 인가 전압을 기준으로 발열 온도(℃)를 측정하였다.

[실험예 4]

상기 실시예 1 내지 5, 및 비교예 1에서 수득한 발열체에 대하여 발열 수명 평가를 위하여 12 V 인가 전압을 기준으로 ON/OFF 테스트를 진행하였다. 이는 최종 온도가 도달되는 시간을 기준으로 3 분 ON, 2 분 OFF를 반복하여 단선되기까지의 횟수를 측정한 것이다.

상기 실험예 1 내지 4 의 결과를 하기 표 1 에 나타내었다.

상기 표 1 에서 확인할 수 있는 바와 같이, 실시예 1 내지 5에서와 같이 패턴이 형성된 기재를 사용하였을 경우 저항 균일도(Rs)가 패턴이 형성되지 않은 기재를 사용하였을 경우(비교예 1)와 비교하여 매우 큰 폭으로 향상되었고, 이에 따라 발열 특성이 향상되었으며, 및 단선되기까지의 횟수(On/Off)가 크게 증가한 것을 확인할 수 있었다.

전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

11: 창부 111: 투명 면상 발열체
1111: 기재 1112: 패턴층
1113: 발열층 1114: 전극
1115: 보호층 1116: 에어갭
112: 테두리 프레임 12: 창틀 프레임
121: 창구 122a: 제1 수직 프레임
122b: 제2 수직 프레임 13: 전원 공급부

Claims

발열 창문 시스템에 있어서,
창구를 갖는 창틀 프레임;
투명 면상 발열체 및 상기 투명 면상 발열체의 테두리를 따라 구비되는 테두리 프레임을 포함하며, 상기 창구를 개방하는 열림 상태 또는 상기 창구를 폐쇄하는 닫힘 상태인 창부; 및
상기 창부의 닫힘 상태 시 상기 투명 면상 발열체에 전원을 공급하는 전원 공급부를 포함하되,
상기 투명 면상 발열체는,
기재, 상기 기재 상에 형성된 패턴층, 상기 패턴층 상에 형성되며 전도성 물질을 포함하는 발열층, 및 상기 전원 공급부로부터 공급된 전원을 상기 발열층에 전달하는 전극을 포함하는 것이고,
상기 패턴층은 경화성 수지에 의해 형성된 것인, 발열 창문 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 전원 공급부는, 상기 창틀 프레임의 일부분에 구비되되,
상기 창틀 프레임의 일부분은 닫힘 상태인 상기 창부와 접촉되는 부분이고, 열림 상태인 상기 창부와 접촉 해제되는 부분인 것인, 발열 창문 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 발열층은 상기 패턴층의 패턴 형상에 따라 형성된 것인, 발열 창문 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 발열층 상에 형성된 보호층을 추가 포함하는 것인, 발열 창문 시스템.
제 4 항에 있어서,
상기 보호층과 상기 발열층 사이에 형성된 에어갭을 포함하는 것인, 발열 창문 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 기재는 투명한 것인, 발열 창문 시스템.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 패턴층은 음각, 양각, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 형상을 포함하는 것인, 발열 창문 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 패턴층은 정형 또는 비정형 패턴을 포함하는 것인, 발열 창문 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 패턴층은 1 ㎛ 내지 500 ㎛의 간격의 패턴을 포함하는 것인, 발열 창문 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 전도성 물질은 금속 산화물, 금속 나노와이어, 탄소나노구조체, 금속 페이스트, 금속 나노입자, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함하는 것인, 발열 창문 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 발열층은 10 nm 내지 500 nm의 두께를 가지는 것인, 발열 창문 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 전극을 통하여 전원 인가 시 상기 발열층에서 열이 발생되는 것인, 발열 창문 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 전극은 투명전극을 포함하는 것인, 발열 창문 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 전극은 은, 금, 백금, 알루미늄, 구리, 크롬, 바나듐, 마그네슘, 티타늄, 주석, 납, 팔라듐, 텅스텐, 니켈, 이들의 합금, 인듐-주석-산화물, 금속 나노와이어, 탄소나노구조체, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함하는 것인, 발열 창문 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 전극은 한 쌍 이상인 것인, 발열 창문 시스템.