KR101923786B1 - 불연속적인 얇은 금속 층을 포함하는 코팅이 제공된 기판을 수득하는 방법 - Google Patents

불연속적인 얇은 금속 층을 포함하는 코팅이 제공된 기판을 수득하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기판의 면 중 적어도 하나의 적어도 한 부분이 은, 금 또는 그의 임의의 합금으로 제조된 적어도 하나의 불연속적인 얇은 금속 층을 포함하는 코팅으로 코팅된 기판을 포함하고, 상기 불연속적인 얇은 금속 층 또는 각각의 불연속적인 얇은 금속 층은 적어도 2개의 얇은 유전 층 사이에 캡슐화되어 있고, 상기 불연속적인 얇은 금속 층 또는 각각의 불연속적인 얇은 금속 층이 주기적인 기하학적 패턴의 형태로 존재하는 것인 재료를 수득하는 방법에 관한 것이며, 상기 방법은 침착 단계, 및 이어서 이러한 방식으로 코팅된 기판을 상기 코팅 상에 적어도 하나의 라인의 형태로 집속되는 레이저 방사선을 방출하는 적어도 하나의 레이저 장치의 앞으로 이송하는 것을 포함하고, 여기서 상기 방사선의 출력은 디웨팅에 의해서 상기 얇은 금속 층 또는 각각의 얇은 금속 층을 불연속적으로 만들기 위해 적합화된 것인 단계를 포함한다.

Description

불연속적인 얇은 금속 층을 포함하는 코팅이 제공된 기판을 수득하는 방법 {METHOD FOR OBTAINING A SUBSTRATE PROVIDED WITH A COATING COMPRISING A DISCONTINUOUS THIN METAL LAYER}
본 발명은 적어도 하나의 나노규모 또는 마이크로규모의 텍스쳐화된(textured) 코팅으로 코팅된 기판을 포함하는 재료 분야에 관한 것이다.
기하학적 패턴 형태로 존재하는 이러한 텍스쳐화된 코팅은 상당히 많은 분야에서 다양하게 응용된다. 주기적으로 분포된 분리된 라인 형태로 존재하는 코팅은 특히 광학, 전자 또는 다른 광전자 분야에서 예를 들어 편광자(polarizer) 또는 전극으로서의 응용이 발견된다.
그러한 코팅은 통상적으로 포토리소그래피 또는 나노임프린트 포토리소그래피와 같은 기술에 의해서 수득된다. 그들의 높은 비용뿐만 아니라, 그러한 기술은 예를 들어 수 제곱미터의 큰 크기의 기판을 처리하는 것이 불가능하다.
코팅을 훨씬 더 경제적으로 텍스쳐화할 수 있게 하는 요구가 존재하다. 큰 크기의 코팅을 텍스쳐화할 수 있다는 것은 또한 이러한 재료의 응용 분야를 예를 들어 건축 분야로 확장시키는 것을 가능하게 할 것이다.
이러한 목적을 위해서, 본 발명의 제1 대상은 기판의 면 중 적어도 하나의 적어도 한 부분이 은, 금 또는 그의 임의의 합금을 기재로 하는 적어도 하나의 불연속적인 얇은 금속 층을 포함하는 코팅으로 코팅된 기판을 포함하고, 상기 불연속적인 얇은 금속 층 또는 각각의 불연속적인 얇은 금속 층은 적어도 2개의 얇은 유전 층 사이에 캡슐화되어 있고, 상기 불연속적인 얇은 금속 층 또는 각각의 불연속적인 얇은 금속 층이 주기적인 기하학적 패턴의 형태로 존재하는 것인 재료를 수득하는 방법이다. 이 방법은
- 기판의 적어도 한 면의 적어도 한 부분 상에 은, 금 또는 그의 임의의 합금을 기재로 하는 적어도 하나의 연속적인 얇은 금속 층을 포함하는 코팅을 침착시키는 단계, 및 이어서
- 이렇게 코팅된 기판을 상기 코팅 상에 적어도 하나의 라인의 형태로 집속되는(focused) 레이저 방사선을 방출하는 적어도 하나의 레이저 장치에 대향하게 이동시키는 단계이며, 여기서 상기 방사선의 출력은 디웨팅(dewetting)에 의해서 상기 얇은 금속 층 또는 각각의 얇은 금속 층을 불연속적으로 만들기 위해서 적합화된 것인 단계
를 포함한다.
본 발명의 또 다른 대상은 기판의 면 중 적어도 하나의 적어도 한 부분이 은, 금 또는 그의 임의의 합금을 기재로 하는 적어도 하나의 불연속적인 얇은 금속 층을 포함하는 코팅으로 코팅된 기판을 포함하고, 상기 불연속적인 얇은 금속 층 또는 각각의 불연속적인 얇은 금속 층은 적어도 2개의 얇은 유전 층 사이에 캡슐화되어 있고, 상기 불연속적인 얇은 금속 층 또는 각각의 불연속적인 얇은 금속 층이 주기적인 기하학적 패턴의 형태로 존재하는, 본 발명에 따른 방법에 의해서 수득될 수 있는 재료이다.
주기적인 기하학적 패턴을 갖는 텍스쳐화된 코팅을 수득하는 이러한 방법은 공지된 기술, 특히 리소그래피를 기반으로 하는 것보다 훨씬 더 경제적이고, 신속한데, 그 이유는 그의 가장 단순한 형태에서, 그것이 코팅을 침착시키는 단계, 이어서 코팅이 레이저 라인 하에서 이동하는 처리 단계를 포함하기 때문이다. 이러한 두 단계는 또한 큰 크기의 기판 상에서 수행될 수 있다.
본 발명자들은 특정 출력으로부터 시작하는 레이저 처리가, 연속적인 것으로 시작하여, 패턴을 형성하도록 불연속적이 되는 금속 층의 디웨팅으로 이어질 수 있다는 것을 예증할 수 있었다. 과학적인 이유가 그 자체로 공지되어 있는 것은 아니지만, 그러한 조건 하에서 생성된 디웨팅은 나노규모 또는 마이크로규모의 주기적인 패턴을 형성한다.
용어 "불연속적인"은 얇은 금속 층 (또는 각각의 얇은 금속 층)이 아래 층의 한 부분만을 피복한다는 것을 의미하는 것으로 이해된다. 따라서, 디웨팅 후, 최종 재료에서, 얇은 금속 층 (또는 각각의 얇은 금속 층)은 바람직하게는 아래 층의 표면의 30% 내지 60%, 전형적으로는 대략 50%를 피복한다.
표현 "불연속적인 얇은 금속 층 또는 각각의 불연속적인 얇은 금속 층이 적어도 2개의 얇은 유전 층 사이에 캡슐화되어 있다"는 유전 층이 얇은 층 또는 각각의 얇은 층 주변에: 적어도 하나는 (기판에 더 가깝게) 아래에 위치되고 적어도 하나는 (기판으로부터 더 멀게) 상부에 위치된 것을 의미하는 것으로 이해된다. 그러나, 얇은 유전 층은 본 문헌의 나머지 부분에 보다 상세하게 설명된 바와 같이, 그것이 둘러싼 금속 층과 반드시 접촉된 것은 아니다.
바람직하게는, 기판은 그의 면 중 하나의 전체에 걸쳐서 코팅된다. 코팅은, 그것이 중간체 (레이저 처리 전)이든지 또는 최종품 (레이저 처리 후)이든지에 관계없이, 이롭게는 특히, 은을 기재로 하거나, 심지어는 은으로 구성된 얇은 금속 단일 층을 포함한다.
얇은 금속 층 (또는 적절한 경우 각각의 얇은 금속 층)은 바람직하게는 은, 금 또는 그의 임의의 합금으로 본질적으로 이루어지거나 또는 그들로 이루어진다. 바람직하게는, 얇은 금속 층 (또는 각각의 얇은 금속 층)은 은으로 이루어진다. 은은 특히 스퍼터링에 의해서 쉽게 침착될 수 있고, 이로운 광학 특성 및 전기 특성, 특히 전기 전도 특성, 낮은 방사 특성 및 적외선 범위에서 반사 특성을 갖는다. 금이 또한 이로운 특성을 갖지만, 가격이 훨씬 더 비싸다.
주기적인 기하학적 패턴은 바람직하게는 0.1 내지 10 마이크로미터, 특히 0.3 내지 5 마이크로미터, 심지어는 0.4 내지 4 마이크로미터 범위의 주기를 갖는다. 대략 수 백 나노미터 또는 수 마이크로미터의 규모로 반복되는 이러한 패턴이 본 문헌의 나머지 부분에 상세하게 설명된 바와 같이 특히 이로운 특성을 갖는다.
기하학적 패턴의 주기는 다양한 파라미터, 특히 하기 파라미터를 사용하여 조절될 수 있다:
- 레이저 방사선의 파장; 전형적으로는, 레이저 라인이 이동 방향에 수직인 경우, 주기는 레이저 방사선의 파장의 대략 2배이다.
- 레이저 라인과 이동 방향 간의 각도. 사실, 주기는 이러한 각도의 사인 값에 실질적으로 비례한다.
- 코팅 층의 두께 및 굴절률, 이것은 레이저 방사선의 간섭 현상을 제어한다.
- 금속 층과 직접 접촉한 금속 층의 하부에 위치된 아래 층의 화학적 본성 및 두께; 구체적으로, 이러한 층은 은의 웨팅(wetting) 특성에 영향을 미친다.
특히 이로운 일 실시양태에서, 수득된 기하학적 패턴은 기판의 이동 방향으로 연장된 라인이다. 따라서, 최종 재료의 기하학적 패턴은 라인이다. 레이저 방사선의 특정 출력으로부터 시작하여, 사실 얇은 금속 층 (또는 각각의 얇은 금속 층)의 디웨팅이 기판의 이동 방향으로 금속 (특히 은)의 라인을 자발적으로 생성하기 시작한다. 상기에 언급된 바와 같이, 이러한 라인의 주기는 레이저 방사선의 파장의 대략 2배, 레이저 라인과 이동 방향에 의해서 형성된 각의 사인값에 비례한다.
바람직하게는, 라인의 폭은 대략 1/2 주기이거나, 또는 심지어는 1/2 주기이다. 이러한 폭은 이롭게는 0.05 내지 5 마이크로미터, 특히 0.15 내지 2.5 마이크로미터, 심지어는 0.2 내지 2 마이크로미터 범위이다. 이러한 라인이 차지하는 구역은 바람직하게는 아래 층의 표면의 40% 내지 60%, 전형적으로는 대략 50%를 나타낸다. 따라서, 얇은 금속 층 (또는 각각의 얇은 금속 층)으로 코팅되지 않은 구역의 폭은 바람직하게는 0.05 내지 5 마이크로미터, 특히 0.15 내지 2.5 마이크로미터, 심지어는 0.2 내지 2 마이크로미터 범위이다. 편광 응용에서, 주기의 선택이 중요한데, 그 이유는 이것이 파장이 대략 이러한 주기를 갖는 방사선을 편광시키는 것을 가능하게 하기 때문이다.
또 다른 바람직한 실시양태에 따라서, 주기적인 패턴은 서로에 평행하지 않은 적어도 2개의 축을 따르는 주기성을 갖는다. 주기적인 패턴은 특히 규칙적으로 이격되고, 서로에 평행하지 않은 몇 개의 축을 따라서 주기적으로 정렬된 실질적으로 동일한 크기 및 형상의 드롭(drop)일 수 있다. 드롭은 특히 드롭 각각이 육각형, 특히 정육각형의 중심이고, 그의 꼭짓점이 해당 드롭에 가장 가까운 6개의 드롭이도록 정렬될 수 있다. 드롭은 실질적으로 타원형 형상 또는 원형 형상을 가질 수 있다. 사실, 레이저 방사선의 출력을 선형 패턴을 생성하는 것을 초과하게 증가시킴으로써 (또는 추가로 인지될 바와 같이, 이동 속도를 감소시킴으로써), 이전에 형성된 라인 자체가 그러한 드롭을 형성하기 위해서 디웨팅되기 시작한다는 것을 발견하였다. (따라서 중간 출력 또는 이동 속도에 대한) 중간 단계에서, 이어서 패턴이 라인의 형태로 존재하고, 그의 폭은 주기적으로 달라진다. 구체적으로, 드롭은 아직 분리되지 않는다.
연속적인 얇은 금속 (특히 은) 층 또는 각각의 얇은 금속 (특히 은) 층의 물리적인 두께는 바람직하게는 2 내지 20 nm 범위이다.
(처리 전 또는 처리 후) 코팅은 바람직하게는 기판으로부터 시작하여, 적어도 제1 유전 층을 포함하는 제1 코팅, 적어도 얇은 금속 (특히 은) 층, 임의로는 오버블로커(overblocker) 층, 및 적어도 제2 유전 층을 포함하는 제2 코팅을 포함한다. 따라서, 얇은 금속 층 그 자체는 적어도 2개의 유전 층 사이에 캡슐화된다.
오버블로커 층은 (예를 들어 후속 층이 산화 또는 질화 분위기에서 침착되는 경우) 후속 층의 침착 동안 그리고 템퍼링(tempering) 또는 벤딩(bending) 유형의 임의적인 열 처리 동안 금속 층을 보호하려는 의도이다.
금속 층은 또한 언더블로커(underblocker) 층 상에 그것과 접촉하여 침착될 수 있다. 따라서, 다층 스택은 금속 층 또는 각각의 금속 층이 측면에 배치된 오버블로커 층 및/또는 언더블로커 층을 포함할 수 있다.
블로커 (언더블로커 및/또는 오버블로커) 층은 일반적으로 니켈, 크로뮴, 티타늄, 니오븀 또는 이러한 다양한 금속의 합금으로부터 선택된 금속을 기재로 한다. 특히, 니켈-티타늄 합금 (특히 각각의 금속 약 50 중량%를 함유하는 것) 또는 니켈-크로뮴 함금 (니켈 80 중량%와 크로뮴 20 중량%를 함유하는 것)을 언급할 수 있다. 오버블로커 층은 또한 몇 개의 상부 층; 예를 들어 기판으로부터 시작하여, 티타늄 층 및 이어서 니켈 합금 (특히 니켈-크로뮴 합금) 층, 또는 그 역으로 이루어질 수 있다. 언급된 다양한 금속 또는 합금은 또한 부분적으로 산화될 수 있고, 특히 산소 중에서 당량 이하로 존재할 수 있다 (예를 들어, TiOx 또는 NiCrOx).
이러한 블로커 (언더블로커 및/또는 오버블로커) 층은 매우 얇고, 일반적으로는 1 nm 미만의 두께를 가져서, 다층 스택의 광 투과에 영향을 미치지 않고, 레이저 처리 동안 부분적으로 산화될 수 있다. 일반적으로, 블로커 층은 분위기 또는 기판으로부터 기인한 산소를 포획하여, 금속 층을 산화로부터 보호할 수 있는 희생 층이다. 따라서, 최종 제품에서, 블로커 층은 적어도 부분적으로 산화될 수 있다.
제1 유전 층 및/또는 제2 유전 층은 바람직하게는 산화물 (특히 산화 주석 또는 산화 티타늄), 또는 질화물, 특히 질화 규소 (특히 기판으로부터 가장 멀리 떨어진 제2 유전 층의 경우)이다. 일반적으로, 질화 규소는 그것을 스퍼터링 기술에 의해서 침착시키는 것을 보다 용이하게 하기 위해서 예를 들어 알루미늄 또는 붕소로 도핑될 수 있다. 도핑 정도 (규소의 양에 대한 원자%에 상응함)는 일반적으로 2%를 초과하지 않는다. 이러한 유전 층의 기능은 화학적 공격 또는 물리적 공격으로부터 금속 층을 보호하는 것이며, 이것은 또한 간섭 현상을 통해서 다층 스택의 광학 특성, 특히 반사에 영향을 준다.
제1 코팅은 1개의 유전 층 또는 수 개, 전형적으로는 2 내지 4개의 유전 층을 포함할 수 있다. 제2 코팅은 1개의 유전 층 또는 수 개, 전형적으로는 2 내지 3개의 유전 층을 포함할 수 있다. 이러한 유전 층은 바람직하게는 질화 규소, 산화 티타늄, 산화 주석 및 산화 아연, 또는 그의 임의의 혼합물 또는 고체 용액, 예를 들어 산화 주석 아연 또는 산화 티타늄 아연으로부터 선택된 재료로 제조된다. 제1 코팅에 존재하든지 또는 제2 코팅에 존재하든지에 관계없이, 유전 층의 물리적인 두께, 또는 유전 층 전체의 총 물리적인 두께는 바람직하게는 5 내지 200 nm, 특히 10 내지 100 nm, 또는 20 내지 50 nm이다.
제1 코팅은 바람직하게는 금속 (특히 은) 층 바로 아래 또는 임의적인 언더블로커 층 아래에 웨팅 층을 포함하는데, 그것의 기능은 금속 (특히 은) 층의 웨팅 및 결합을 증가시키는 것이다. 특히 알루미늄으로 도핑된 경우, 산화 아연이 이것과 관련하여 특히 이로움이 증명되었다.
제1 코팅은 또한 웨팅 층 바로 아래에, 부분적으로 비정질이거나 또는 완전히 비정질인 혼합 산화물인 평탄화 층 (따라서 매우 낮은 조도를 갖는 것)을 포함하는데, 이것의 기능은 우세한 결정학적인 배향으로 웨팅 층이 성장하는 것을 촉진시켜서 에피택셜(epitaxial) 현상을 통해서 은 결정화를 촉진시키는 것이다. 평탄화 층은 바람직하게는 Sn, Zn, In, Ga 및 Sb로부터 선택된 적어도 2종의 금속의 혼합 산화물로 구성된다. 바람직한 산화물은 안티몬 도핑된 산화 인듐 주석이다.
제1 코팅에서, 웨팅 층 또는 임의적인 평탄화 층은 바람직하게는 제1 유전 층 상에 직접 침착된다. 제1 유전 층은 바람직하게는 기판 상에 직접 침착된다. 다층 스택의 광학 특성 (특히 반사 외관)을 최적으로 적합화하기 위해서, 제1 유전 층은 대안으로서 또 다른 산화물 또는 질화물 층, 예를 들어 산화 티타늄 층 상에 침착될 수 있다.
제2 코팅 내에서, 제2 유전 층은 금속 (특히 은) 층 상에 직접 침착될 수 있거나 또는 바람직하게는 오버블로커 상에 침착될 수 있거나, 또는 달리는 다층 스택의 광학 특성을 적합화하기 위한 의도의 다른 산화물 또는 질화물 층 상에 침착될 수 있다. 예를 들어, 산화 아연 층, 특히 알루미늄으로 도핑된 것, 또는 산화 주석 층이 오버블로커 층과 제2 유전 층 사이에 배치될 수 있고, 제2 유전 층은 바람직하게는 질화 규소로 제조된다. 산화 아연, 특히 알루미늄 도핑된 산화 아연은 금속 (특히 은)과 상부 층 간의 접착을 개선시키는 것을 돕는다.
따라서, (처리 전 또는 처리 후) 코팅은 바람직하게는 적어도 하나의 ZnO/Ag/ZnO 연속부를 포함한다. 산화 아연은 알루미늄으로 도핑될 수 있다. 언더블로커 층이 은 층과 아래 층 사이에 배치될 수 있다. 대안적으로 또는 추가로, 오버블로커 층이 은 층과 위 층 사이에 배치될 수 있다.
마지막으로, 제2 코팅에는 때로는 본 기술 분야에서 "오버코트"라 지칭되는 오버층(overlayer)이 위에 놓일 수 있다. 따라서 주변 공기와 접촉하는 것인, 다층 스택의 이러한 마지막 층은 임의의 기계적 공격 (스크래치 등) 또는 화학적 공격으로부터 다층 스택을 보호하려는 의도이다. 이러한 오버코트는 다층 스택의 반사 외관을 방해하지 않도록 일반적으로는 매우 얇다 (그의 두께는 전형적으로는 1 내지 5 nm임). 그것은 바람직하게는 산화 티타늄 또는 혼합 산화 주석 아연, 특히 당량 미만의 형태로 도핑된 안티몬으로 도핑된 것을 기재로 한다.
다층 스택은 하나 이상의 금속 (특히 은) 층, 특히 2개 또는 3개의 은 층을 포함할 수 있다. 수 개의 금속 (특히 은) 층이 존재하는 경우, 상기에 존재하는 일반적인 구조물이 반복될 수 있다. 이러한 경우, 주어진 금속 (특히 은) 층에 대한 (따라서 이러한 금속 층의 상부에 위치된) 제2 코팅은 일반적으로는 다음 금속 층에 대한 제1 코팅과 일치한다.
산화 티타늄을 기재로 하는 얇은 층은 자외 방사선의 작용 하에서의 유기 화합물의 분해 및 물 유출의 작용 하에서의 미네랄 오염물 (먼지)의 제거를 용이하게 함으로써 자가 세정인 독특한 특징을 갖는다. 그의 물리적인 두께는 바람직하게는 2 내지 50 nm, 특히 5 내지 20 nm이고, 한계치가 포함된다.
상기에 기술된 코팅의 구조물은 상기 레이저 처리 후에 레이저 처리 전의 코팅에 대한 것만큼 상당히 유효하다. 사실, 금속 층의 디웨팅은 층의 순서를 개질시키지 않는다. 그러나, 금속 층의 디웨팅은 코팅의 두께를 개질시키는데, 이것은 불규칙적이되고: 즉 금속으로 코팅된 구역은 더 두꺼워지고, 코팅되지 않은 구역은 덜 두꺼워지게 된다. 후자 구역에서, 금속의 디웨팅은 또한 금속 층에 의해서 이전에 분리된 층, 예를 들어 웨팅 층 및 오버블로커 층을 접촉하게 하는 효과를 갖는다.
본 발명에 따라서, 적어도 하나의 레이저 장치가 상기 코팅 상에 적어도 하나의 라인의 형태로 집속되는 레이저 방사선을 방출한다. 라인 또는 각각의 라인을 본 문헌의 나머지 부분에서 "레이저 라인"이라 지칭할 것이다.
레이저는 일반적으로 하나 이상의 레이저 소스 및 또한 형성 및 재안내 광학부재(optics)를 포함하는 모듈로 이루어진다.
레이저 소스는 전형적으로는 레이저 다이오드 또는 섬유 또는 디스크 레이저이다. 레이저 다이오드는 작은 공간 요건을 위해서 전기 공급 출력과 관련하여 높은 출력 밀도를 경제적으로 성취하는 것을 가능하게 한다. 섬유 레이저의 공간 요건은 심지어는 더 작고, 수득된 선형 출력 밀도는 훨씬 더 높지만, 가격이 더 비싸다.
레이저 소스로부터 유발된 방사선은 연속형이거나 또는 펄스형이고, 바람직하게는 연속형일 수 있다. 방사선이 펄스형인 경우, 반복 주파수는 사용되는 높은 이동 속도와 상용성이도록 이롭게는 적어도 10 kHz, 특히 15 kHz, 심지어는 20 kHz이다.
레이저 방사선의 파장은 바람직하게는 200 내지 2000 nm, 특히 500 내지 1500 nm 범위이다. 808 nm, 880 nm, 915 nm, 940 nm 또는 980 nm로부터 선택된 적어도 하나의 파장을 방출하는 고 출력 레이저 다이오드가 특히 적합한 것으로 증명되었으며, 은 및 금은 이러한 유형의 방사선을 만족스럽게 흡수한다.
형성 및 재안내 광학부재는 바람직하게는 렌즈 및 거울을 포함하고, 방사선을 포지셔닝(positioning)하기 위한 수단, 균질화하기 위한 수단 및 집속하기 위한 수단으로서 사용된다.
적절한 경우, 포지셔닝 수단의 목적은 레이저 소스에 의해서 방출된 방사선을 라인을 따라서 배열하는 것이다. 이것은 바람직하게는 거울을 포함한다. 균질화 수단의 목적은 라인의 전체를 따라서 균질한 선형 출력 밀도를 수득하기 위해서 레이저 소스의 공간 프로파일을 중첩시키는 것이다. 균질화 수단은 바람직하게는 입사 빔이 2차 빔으로 분리되어, 상기 2차 빔이 균질한 라인으로 재조합되는 것을 가능하게 하는 렌즈를 포함한다. 방사선-집속 수단은 방사선을 처리될 코팅 상에 목적하는 길이 및 폭의 라인 형태로 집속하는 것을 가능하게 한다. 집속 수단은 바람직하게는 수렴 렌즈를 포함한다.
라인 또는 각각의 라인은 길이 및 폭을 갖는다. 용어 라인의 "길이"는 코팅의 표면 상에서 측정된, 라인의 최대 치수를 의미하는 것으로 이해되고, 용어 "폭"은 최대 치수의 방향에 대해서 횡방향의 치수를 의미하는 것으로 이해된다. 레이저 분야에서 통상적인 바와 같이, 라인의 폭 w는 빔의 축 (방사선의 강도가 최대인 곳)과, 방사선의 강도가 최대 강도의 1/e2 배인 지점 간의 (이러한 횡방향에 따른) 거리에 상응한다. 레이저 라인의 종축을 x라 지칭하는 경우, w(x)라 지칭되는, 이러한 종축을 따르는 폭 분포를 정의하는 것이 가능하다.
레이저 라인 또는 각각의 레이저 라인의 평균 폭은 바람직하게는 적어도 35 마이크로미터, 특히 40 내지 100 마이크로미터 또는 40 내지 70 마이크로미터 범위이다. 본 명세서 전체에서, 용어 "평균"은 산술 평균을 의미하는 것으로 이해된다. 라인의 전체 길이에 걸쳐서, 임의의 처리 불균질성을 회피하기 위해서 폭 분포는 좁다. 따라서, 최대 폭과 최소 폭 간의 차이는 바람직하게는 평균 폭의 값의 최대 10%이다. 이 수는 바람직하게는 최대 5%, 심지어는 3%이다.
레이저 라인 또는 각각의 레이저 라인의 길이는 바람직하게는 적어도 10 cm 또는 20 cm, 특히 30 내지 100 cm, 특히 30 내지 75 cm, 심지어는 30 내지 60 cm 범위이다. 예를 들어, 3.3 m의 폭을 갖는 기판의 경우 30 cm의 길이를 갖는 11개의 라인을 사용하는 것이 가능하다.
형성 및 재안내 광학부재, 특히 포지셔닝 수단은 수동으로 또는 그의 포지셔닝을 원격으로 조정하는 것을 가능하게 하는 작동기의 도움으로 조정될 수 있다. 이러한 작동기 (전형적으로는 압전 모터 또는 블록)은 수동으로 제어될 수 있고/있거나 자동으로 조정될 수 있다. 후자의 경우, 작동기는 바람직하게는 검출기 및 또한 피드백 루프에 연결될 수 있다.
레이저 모듈의 적어도 일부, 또는 심지어는 그들의 전부는 바람직하게는 누설밀봉(leaktight) 상자 내에 배열되는데, 이것은 이롭게는 냉각되고, 특히 배기되어 그의 열 안정성을 보장한다.
레이저 모듈은 바람직하게는 금속 원소를 기재로 하고, 전형적으로는 알루미늄으로 제조된 "브릿지(bridge)"라 지칭되는 강성 구조체 상에 장착된다. 구조체는 바람직하게는 대리석 슬랩(marble slab)을 포함하지 않는다. 브릿지는 바람직하게는 레이저 라인 또는 각각의 레이저 라인의 초점면이 처리될 기판의 표면에 평행하게 유지되도록 이송 수단에 평행하게 배치된다. 바람직하게는, 브릿지는 적어도 4개의 발을 포함하고, 발의 높이는 모든 상황에서 평행한 포지셔닝을 보장하기 위해서 개별적으로 조정될 수 있다. 조정은 거리 센서와 연계하여, 발 각각에 위치된 모터에 의해서 수동으로 또는 자동으로 제공될 수 있다. 브릿지의 높이는 처리될 기판의 두께를 고려하여, 기판의 평면이 레이저 라인 또는 각각의 레이저 라인의 초점면과 일치하는 것을 보장하기 위해서 (수동으로 또는 자동으로) 적합화될 수 있다.
얇은 금속 층 또는 각각의 얇은 금속 층의 디웨팅은 레이저의 선형 출력 밀도 및/또는 기판의 이동 속도에 영향을 줌으로써 수득될 수 있다. 일정한 선형 출력 밀도에서, 디웨팅은 역치값 미만의 이동 속도에 대해서 수득될 것이다. 역으로, 일정한 이동 속도에서, 디웨팅은 역치값 초과의 선형 출력 밀도에 대해서 수득될 것이다.
주어진 코팅 (특히 주어진 흡수)에 대해서, 디웨팅은 선형 출력 밀도 (적절한 경우 듀티 사이클(duty cycle)의 제곱근으로 나눔)와 이동 속도의 제곱근 간의 비의 특정 값으로부터 시작하여 수득될 것이다.
이러한 역치값은 몇몇 인자: 이러한 금속 층의 본성, 그의 두께, 다층 스택의 층의 유형 및 그의 두께에 좌우된다. 적절한 출력 또는 이동 속도는 기하학적 패턴의 외관이 관찰될 때까지 레이저의 출력을 서서히 증가시키거나 또는 이동 속도를 감소시킴으로써 주어진 코팅의 경우 용이하게 결정될 수 있다. 디웨팅을 수득하기 위한 최소 출력보다 작거나 또는 디웨팅을 수득하기 위한 최대 속도보다 빠른 경우, 금속 층은 연속적으로 유지되고, 처리는 무엇보다도 금속 층의 결정화 및 그의 전자 특성 및 낮은 방사 특성을 개선시키는 효과 모두를 갖는다.
특히 대략 10 nm의 물리적인 두께를 갖는 단일 은 층을 포함하는 다층 스택의 경우, 선형 출력 밀도와 이동 속도의 제곱근 간의 비는 이롭게는 적어도 13 또는 14, 특히 14 내지 15 W.min1 / 2.cm-3/2이다.
선형 출력 밀도를 레이저 소스의 듀티 사이클의 제곱근으로 나눈 값은 바람직하게는 적어도 300 W/cm, 이롭게는 350 또는 400 W/cm, 특히 450 W/cm, 또는 500 W/cm, 심지어는 550 W/cm이다. 선형 출력 밀도를 레이저 소스의 듀티 사이클의 제곱근으로 나눈 값은 심지어는 이롭게는 적어도 600 W/cm, 특히 800 W/cm, 또는 심지어는 1000 W/cm이다. 레이저 방사선이 연속적인 경우, 듀티 사이클은 1이기 때문에, 이러한 수는 선형 출력 밀도에 상응한다. 선형 출력 밀도는 레이저 라인 또는 각각의 레이저 라인이 코팅을 집속한 장소에서 측정된다. 그것은 출력 검출기, 예를 들어 칼로리메트릭 파워 메터(calorimetric power meter), 예컨대 특히 회사명 코히런트 인크.(Coherent Inc.)로부터의 빔 파인더 파워 메터(Beam Finder power meter)를 라인을 따라서 배치함으로써 측정될 수 있다. 출력은 이롭게는 라인 또는 각각의 라인의 전체 길이에 걸쳐서 균질하게 분포된다. 바람직하게는, 최고 출력과 최저 출력 간의 차이는 평균 출력의 10% 미만이다.
코팅에 제공된 에너지 밀도를 듀티 사이클의 제곱근으로 나눈 값은 바람직하게는 적어도 20 J/cm2, 또는 심지어는 30 J/cm2이다. 여기에서도, 레이저 방사선이 연속적인 경우 듀티 사이클은 1이다.
기판의 이동 속도는 이롭게는 적어도 4 m/min, 특히 5 m/min, 심지어는 6 m/min 또는 7 m/min, 또는 달리는 8 m/min, 심지어는 9 m/min 또는 10 m/min이다. 특정 실시양태에 따라서, 기판의 이동 속도는 적어도 12 m/min 또는 15 m/min, 특히 20 m/min, 심지어는 25 또는 30 m/min이다. 상기에 언급된 바와 같이, 금속 층의 디웨팅을 수득하는 것을 가능하게 하는 이동 속도는 다층 스택에 좌우되지만, 용이하게 결정될 수 있다. 가능한 균질한 처리를 보장하기 위해서, 기판의 이동 속도는 그의 공칭값에 대해서 상대적으로 최대 10%, 특히 2%, 심지어는 1%가 처리 동안 달라진다.
처리의 효과를 개선시키기 위해서, 기판을 통해서 투과되고/투과되거나 코팅에 의해서 반사된 (주) 레이저 방사선의 적어도 한 부분은 적어도 하나의 2차 레이저 방사선을 형성하기 위해서 상기 기판의 방향으로 재안내되는 것이 바람직하고, 이러한 2차 레이저 방사선은 바람직하게는 이롭게는 동일한 초점 깊이와 동일한 프로파일로 주 레이저 방사선과 동일한 위치에서 기판에 충돌한다. 2차 레이저 방사선 또는 각각의 2차 레이저 방사선의 형성은 이롭게는 거울, 프리즘 및 렌즈로부터 선택된 광학 부재 만을 포함하는 광학 어셈블리, 특히 2개의 거울과 렌즈, 또는 프리즘과 렌즈로 이루어진 광학 어셈블리를 사용한다. 잃어버린 주 방사선의 적어도 한 부분을 회수하고, 그것을 기판을 향해서 재안내함으로써, 열 처리가 따라서 상당히 개선된다. 기판을 통해서 투과된 주 방사선의 일부를 사용하는 것 ("투과" 모드) 또는 코팅에 의해서 반사된 주 방사선의 일부를 사용하는 것 ("반사" 모드) 또는 임의로는 둘 다를 사용하는 것의 선택은 코팅의 본성 및 레이저 방사선의 파장에 좌우된다.
코팅이 열 처리 동안 적용되는 온도는 바람직하게는 적어도 500℃, 특히 600℃, 또는 700℃이다. 디웨팅은 일반적으로 금속의 용융이 동반되지 않지만, 열적인 활성화로 인해서 원자의 이동성이 증가한다.
바람직하게는, 코팅된 면과 대면한 면 상의 기판의 온도는 열 처리 동안 100℃, 특히 50℃ 심지어는 30℃를 초과하지 않는다.
레이저 라인의 수는 처리될 기판의 폭의 함수로서 적어도 3개, 또는 4개, 또는 심지어는 5개, 또는 달리는 6개, 또는 7개, 또는 8개, 심지어는 9개, 또는 달리는 10개 또는 11개일 수 있다. 레이저 라인의 수는 바람직하게는 3개 내지 11개 (한계치 포함), 특히 5개 내지 10개 (한계치 포함)이다.
레이저 라인은 다층 스택의 전체 표면이 처리될 수 있도록 위치되는 것이 바람직하다. 레이저 라인의 크기에 따라서 몇몇 배열이 예상될 수 있다.
레이저 라인 또는 각각의 레이저 라인은 바람직하게는 기판의 이동 방향에 수직하게 위치되거나 또는 비스듬히 위치된다. 레이저 라인은 바람직하게는 서로에 평행하다. 다양한 레이저 라인이 기판을 동시에 또는 지연된 방식으로 처리할 수 있다. 예를 들어, 레이저 라인은 V자 형상으로, 엇갈린 열(staggered row)로 또는 달리는 임의의 각도로 위치될 수 있다.
레이저 라인은 기판의 이동 방향에 대해서 수직인 열로 배열될 수 있다. 열의 수는 예를 들어, 적어도 2개, 또는 심지어는 3개이다. 이롭게는, 레이저 처리 구역의 바닥 면적을 제한하기 위해서 열의 수는 3개 이하이다.
기판이 그의 전체가 처리에 의해서 영향을 받는 것을 보장하기 위해서, 중첩이 존재하도록, 즉 (작은 크기, 전형적으로는 10 cm, 또는 1 cm 미만의) 특정 영역이 적어도 2회 처리되도록 레이저 라인을 위치시키는 것이 바람직하다.
기판의 이동 방향에서, 인접한 영역을 처리하는 2개의 레이저 라인 간의 거리는 코팅에 손상을 주는 것을 회피하기 위해서 바람직하게는 중첩 영역이 주변 온도 근처의 온도로 복귀하는 시간을 갖는 정도이다. 전형적으로는, 인접한 영역을 처리하는 2개의 라인 간의 거리는 이롭게는 레이저 라인 아래의 층의 한 지점이 이동하는 거리의 적어도 3배이다.
대안적으로, 레이저 라인은 하나의 동일한 라인에 배치될 수 있다 (즉, 열의 수는 1임). 이러한 경우, 코팅에서 연속적이고 균질한 레이저 라인을 수득하는 것을 가능하게 하는 프로파일을 선택하는 것이 바람직하다.
기판은 임의의 기계적인 이송 수단을 사용하여, 예를 들어, 병진 운동식으로(translationally) 이동하는 벨트, 롤러 또는 트레이를 사용하여 이동될 수 있다. 이송 시스템은 이동 속도를 제어 및 조절하는 것을 가능하게 한다. 이송 수단은 바람직하게는 강성 섀시(chassis) 및 복수의 롤러를 포함한다. 롤러의 피치는 이롭게는 50 내지 300 mm 범위이다. 롤러는 아마도 전형적으로는 플라스틱 래핑으로 피복된 강철로 제조된 금속 고리를 포함한다. 롤러는 바람직하게는, 전형적으로 베어링 당 3개의 롤러의 비율로, 감소된 클리어런스(clearance)를 갖는 베어링 상에 장착된다. 이송 평면의 완벽한 평탄화를 보장하기 위해서, 롤러 각각의 포지셔닝은 이롭게는 조정가능하다. 롤러는 적어도 하나의 모터에 의해서 구동되는 피니온(pinion) 또는 체인, 바람직하게는 탄젠셜 체인(tangential chain)을 사용하여 움직인다.
기판이 가요성 중합체 유기 재료로 제조된 경우, 그것은 연속적인 롤러의 형태의 필름 전진 시스템을 사용하여 움직일 수 있다. 이러한 경우, 평탄화는 기판의 두께 (따라서 그의 가요성) 및 열 처리가 가능한 새그(sag)의 생성에 대해서 가질 수 있는 효과를 고려하여, 롤러들 간의 거리를 적절하게 선택함으로써 보장될 수 있다.
물론, 기판 및 레이저 라인의 모든 상대적인 위치가 가능하지만, 단 기판의 표면이 적합하게 조사될 수 있어야 한다. 보다 일반적으로, 기판은 수평으로 또는 실질적으로 수평으로 배치될 것이지만, 그것은 또한 수직으로 또는 임의의 가능한 기울기로 배치될 수 있다. 기판이 수평으로 배치된 경우, 레이저 라인은 일반적으로 기판의 상부 면을 처리하도록 배치된다. 레이저 라인은 또한 기판의 하부 면을 처리할 수 있다. 이러한 경우, 기판 이송 시스템은 열이 처리될 구역에 통과하는 것을 허용하는 것이 필요하다. 이것은 예를 들어 이송 롤러가 사용되는 경우인데: 롤러가 개별 엔터티이기 때문에, 레이저 라인을 2개의 연속적인 롤러 사이에 위치된 구역에 배치하는 것이 가능하다.
기판의 양면 모두가 처리되어야 하는 경우, 기판이 수평으로 존재하든지, 수직으로 존재하든지 또는 임의의 기울어진 위치로 존재하든지에 관계없이, 기판의 양면 상에 위치된 다수의 레이저 라인을 사용하는 것이 가능하다. 이러한 레이저 라인은 동일하거나 또는 상이할 수 있고, 특히 그의 파장은 상이할 수 있고, 특히 처리될 코팅 각각에 대해서 적합화될 수 있다.
본 발명에 따른 레이저 장치는 층 침착 라인, 예를 들어 마그네트론 스퍼터링 침착 라인 또는 화학 증착 (CVD) 라인, 특히 감압 하의 플라즈마-증강 (PECVD) 라인 또는 대기압 하의 플라즈마-증강 (AP-PECVD) 라인에 통합될 수 있다. 일반적으로, 라인은 기판 취급 장치, 침착 유닛, 광학 제어 장치 및 스태킹(stacking) 장치를 포함한다. 예를 들어, 기판은 컨베이어 롤러 상에서 각각의 장치 또는 각각의 유닛을 연속적으로 지나면서 이동한다.
레이저 장치는 바람직하게는 코팅 침착 유닛 바로 뒤에, 예를 들어 침착 유닛의 출구에 위치된다. 따라서, 코팅된 기판은 코팅이 침착된 후에, 광학 제어 장치 앞의 침착 유닛의 출구에서, 또는 광학 제어 장치 뒤의 기판 스태킹 장치 앞에서 라인에서 처리될 수 있다.
레이저 장치는 또한 특정 경우에 침착 유닛에 통합될 수 있다. 예를 들어, 레이저 소스는 특히, 특히 10-6 mbar 내지 10-2 mbar의 압력으로 분위기가 배기된 챔버 내의, 스퍼터링 침착 유닛의 챔버 중 하나에 도입될 수 있다. 레이저 장치는 침착 유닛 외부에 배치될 수 있지만, 또한 침착 유닛 내부에 위치된 기판을 처리할 수 있다. 예를 들어, 레이저를 사용하는 경우, 이러한 목적을 위해서 사용되는 방사선의 파장에 투명한 창을 제공하는 것이 가능하며, 창을 통해서 레이저 방사선이 통과하여 층을 처리할 것이다.
레이저 장치가 침착 유닛 외부에 존재하든지 또는 그것에 통합되든지에 관계없이, 이러한 "인-라인" 방법이 침착 단계와 레이저 처리 사이에서 유리 기판을 스태킹하는 것이 필요한 오프-라인 작업을 포함하는 방법보다 더 선호된다.
그러나 오프-라인 작업을 포함하는 방법은 침착이 수행되는 장소와 상이한 장소, 예를 들어 유리의 가공이 진행되는 장소에서 레이저 처리가 수행되는 경우에 이로울 수 있다. 따라서, 레이저 장치는 층 침착 라인 이외의 라인에 통합될 수 있다. 예를 들어, 그것은 다중 글레이징 (특히 이중 또는 삼중 글레이징) 제조 라인에, 적층 글레이징 제조 라인에, 또는 달리는 굴곡되고/굴곡되거나 침지 코팅된 글레이징 제조 라인에 통합될 수 있다. 적층되거나 또는 굴곡되거나 또는 침지 코팅된 글레이징은 건물 글레이징 또는 자동차 글레이징 모두로서 사용될 수 있다. 이러한 다양한 경우에, 레이저 처리는 바람직하게는 다중 글레이징 또는 적층 글레이징이 제조되기 전에 수행된다. 그러나, 레이저 처리는 이중 글레이징 또는 적층 글레이징이 제조된 후에 수행될 수 있다.
레이저 장치는 바람직하게는 레이저 방사선과의 임의의 접촉을 방지함으로써 인간을 보호하고, 특히 기판, 광학부재 또는 처리 구역의 임의의 오염을 방지하는 것을 가능하게 하는 폐쇄 챔버에 위치된다.
코팅은 임의의 유형의 방법, 특히 비정질 층 또는 나노결정질 층을 우세하게 생성하는 방법, 예컨대 스퍼터링, 특히 마그네트론 스퍼터링 방법, 플라즈마-증강 화학적 증착 (PECVD) 방법, 진공 증발 방법 또는 졸-겔 방법에 의해서 기판 상에 침착될 수 있다.
바람직하게는, 코팅은 스퍼터링, 특히 마그네트론 스퍼터링에 의해서 침착된다.
기판은 바람직하게는 유리, 유리-세라믹 또는 중합체 유기 재료로 제조된다. 그것은 바람직하게는 투명하거나, 무색이거나 (그러면 그것은 클리어(clear) 또는 엑스트라-클리어(extra-clear) 유리임) 또는 유색, 예를 들어 청색, 회색, 녹색 또는 청동색(bronze)이다. 유리는 바람직하게는 소다-라임-실리카 유형이지만, 그것은 또한 보로실리케이트 또는 알루미노-보로실리케이트 유형의 유리일 수 있다. 바람직한 중합체 유기 재료는 폴리카르보네이트, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트 (PEN), 또는 달리는 플로오로중합체, 예컨대 에틸렌 테트라플루오로에틸렌 (ETFE)이다.
기판은 이롭게는 적어도 1 m, 특히 2 m, 심지어는 3 m의 적어도 하나의 치수를 갖는다. 기판의 두께는 일반적으로 0.1 mm 내지 19 mm, 바람직하게는 0.7 내지 9 mm, 특히 2 내지 8 mm, 또는 4 내지 6 mm로 다양하다. 기판은 평탄하거나 또는 굴곡지거나 또는 심지어는 가요성일 수 있다.
유리 기판은 바람직하게는 플로트 유리 유형이고, 즉 용융된 유리를 용융된 주석조 ("플로트"조) 상에 붓는 것으로 이루어진 방법에 의해서 수득될 수 있다. 이러한 경우, 처리될 코팅은 기판의 "분위기" 면 상에서와 동등하게 "주석" 면 상에 침착될 수 있다. 용어 "분위기" 면 및 "주석" 면은 각각 플로트조에서 만연한 분위기와 접촉한 기판의 면 및 용융된 주석과 접촉한 기판의 면을 의미하는 것으로 이해된다. 주석 면은 유리의 구조체에 분산된 소량의 얇은 주석을 함유한다. 유리 기판은 또한 특히 패턴을 유리의 표면 상에 임프린팅하는 것을 가능하게 하는 기술인 2개의 롤러들 사이에서의 롤링에 의해서 수득될 수 있다.
본 발명의 또 다른 대상은 본 발명에 따른 재료의 반사성 편광자 또는 광학 필터로서의 용도이다.
표현 "반사성 편광자"은 하나의 편광을 반사하고, 나머지를 투과시킬 수 있는 편광자를 의미하는 것으로 이해된다. 특히, 그것은 기하학적 패턴이 최적의 반사성 편광자를 형성할 라인인 재료이다. 이러한 경우, 편광될 방사선은 파장이 대략 라인의 주기를 갖는 것일 것이다. 수득된 주기에 따라서, 따라서, 그것은 적외 방사선 또는 가시 방사선을 편광시키는 것이 가능하다.
반사성 편광자는 특히 액정 디스플레이 장치 (특히 LCD 스크린) 또는 달리는 스위처블(switchable) 거울에서 사용될 수 있다. 스위처블 거울은 특히 2개의 중첩된 반사성 편광자를 사용하여 수득될 수 있다. 그러한 반사성 편광자는 또한 요구에 따라서 글레이징의 투과 수준 또는 반사 수준을 제어할 수 있게 하기 위해서 건축 분야에서 사용될 수 있다.
광학 필터는 또한 디스플레이 스크린 또는 달리는 건축 분야에서 태양 에너지의 일부를 필터링하는 것을 가능하게 하는 글레이징으로서의 다양한 응용이 발견될 수 있다. 패턴의 주기성은 필터를 특히 효과적으로 만든다.
본 발명의 또 다른 대상은 본 발명에 따른 재료의 특히 태양 전지를 위한 전극으로서의 용도이다. 이러한 유형의 응용에서 본 발명에 따른 재료의 이점은 그의 높은 광학 투과성에 있고, 이는 금속 층이 기판의 표면 전체를 피복한 것은 아니기 때문이다.
본 발명에 따른 재료는 단일, 다중 또는 적층 글레이징, 거울 및 유리 벽 피복재에서 사용될 수 있다. 기체 충전된 공동에 의해서 분리된 적어도 2개의 유리 시트를 포함하는 다중 글레이징의 경우, 다층 스택은 상기 기체 충전된 공동과 접촉한 면, 특히 외부에 대해서 면 2 상에 (즉, 외부로 향하게 놓인 면에 대해서 대면하는 면 상에 존재하는 건물의 외부와 접촉한 기판의 면 상에) 또는 면 3 상에 (즉, 외부로 향하게 놓인 건물의 외부로부터 시작하여 제2 기판의 면 상에) 배치되는 것이 바람직하다.
본 발명은 하기 비제한적인 도면 및 예시적인 실시양태의 도움으로 설명된다.
도 1 및 2는 본 발명에 따른 재료의 주사 전자 현미경 영상이다.
도 3a 및 3b는 본 발명에 따른 재료의 투과 스펙트럼 및 흡수 스펙트럼이다.
하기 다층 스택을 마그네트론 스퍼터링에 의해서 공지된 방식으로 4 mm 두께의 클리어 유리 기판 상에 침착시켰다:
유리 / Si3N4 (26) / TiO2 (7) / ZnO (6) / Ag (11) / TiOx (1)/ ZnO (6) / Si3N4 (35) / TiO2 (2).
괄호 사이의 숫자는 나노미터로 표현된 물리적인 두께에 상응한다. 층 전부는 연속적이다.
주어진 화학식은 층 또는 가능한 도핑을 형성하는 화합물의 실제 화학량을 예측하지 않는다. 이러한 경우, 질화 규소 ("Si3N4"라 지칭)의 층은 또한 알루미늄을 함유하는데, 그 이유는 사용된 목표물이 그것을 함유하기 때문이다.
이어서, 코팅을 처리하고, 은을 디웨팅하기 위해서, 코팅된 기판이 이동 방향에 수직하게 위치된 레이저 라인 아래에서 움직인다. 라인은 고 출력 레이저 다이오드를 사용하여 형성된다. 레이저의 선형 출력 밀도는 490 W/cm이다.
레이저 라인의 폭은 대략 48 마이크로미터이다. 사용된 파장은 913 내지 980 nm이다.
이동 속도가 너무 빠른 경우 (13 미터/분 초과), 은 층은 연속적으로 유지된다.
이동 속도를 (13 미터/분 미만, 특히 대략 11.5 내지 12.5 미터/분) 감소시킴으로써, 은 층은 디웨팅되기 시작하고, 라인을 형성한다. 도 1은 이러한 실시양태를 도시한다. 주사 전자 현미경 영상에서, 밝은 라인은 은 층에 상응하고, 이것은 기판의 이동 방향으로 연장되고, 레이저 라인에 수직인 라인의 형태로 불연속적이 된다. 라인은 대략 1 μm의 폭을 갖고, 규칙적으로 분포되고, 주기는 대략 2 μm이어서, 레이저의 파장의 대략 2배이다.
이동 속도가 (11 미터/분 이하로) 더 감소되는 경우, 은 라인은 드롭이 형성될 때까지 디웨팅되기 시작한다. 도 2는 이러한 실시양태를 도시한다. 드롭은 타원형과 유사한 실질적으로 동일한 형상을 갖고, 주기적으로 분포되어 있다. 타원형의 주축은 대략 1 μm의 크기를 갖는다. 주기적인 패턴 (드롭)은 서로에 평행하지 않은 몇몇 축을 따르는 주기성을 갖는다. 이들 드롭 각각은 육각형의 중심이고, 그의 꼭짓점은 해당 드롭에 가장 가까운 6개의 드롭에 존재한다.
훨씬 더 느린 이동 속도의 경우, 코팅, 심지어는 유리의 표면 층의 삭마(ablation)가 관찰된다.
도 1에 나타내어진, 주기적인 패턴으로서 라인을 포함하는 재료의 편광 특성을 하기 방식으로 시험하였다. 분광분석기를 사용하여, 각각의 편광 (s 및 p)에 대해서 투과 스펙트럼 및 반사 스펙트럼을 측정하였다. 이러한 두 스펙트럼으로부터 흡수 스펙트럼을 계산하였다.
도 3a 및 3b는 각각 투과 스펙트럼 및 흡수 스펙트럼을 나타낸다. 통상적인 바와 같이, 파장 (nm로 표현)을 x-축 상에 플로팅하고, 투과값 또는 흡수값 (%로 표현)을 y-축 상에 플로팅한다.
투과 스펙트럼은 대략 1800 nm의 파장 및 하나의 편광 (이 경우 편광 p, 재료의 배향 고려)의 경우 투과되지만, 다른 것 (여기서는 편광 s)은 매우 적게 투과된다는 것을 보여준다. 흡수 스펙트럼은 흡수는 편광에 좌우되지 않으며; 따라서 편광 s는 반사된다는 것을 보여준다.

Claims (18)

  1. - 기판의 적어도 한 면의 적어도 한 부분 상에 은, 금 또는 그의 임의의 합금을 기재로 하는 적어도 하나의 연속적인 얇은 금속 층을 포함하는 코팅을 침착시키는 단계이며, 여기서 상기 연속적인 얇은 금속 층 또는 각각의 연속적인 얇은 금속 층은 적어도 2개의 얇은 유전 층 사이에 캡슐화된 것인 단계, 및 이어서
    - 이렇게 코팅된 기판을 상기 코팅 상에 적어도 하나의 라인의 형태로 집속되는(focused) 레이저 방사선을 방출하는 적어도 하나의 레이저 장치에 대향하게 이동시키는 단계이며, 여기서 상기 방사선의 출력은 디웨팅(dewetting)에 의해서 상기 얇은 금속 층 또는 각각의 얇은 금속 층을 불연속적으로 만들기 위한 것인 단계
    를 포함하며,
    레이저 방사선은 연속적인 것이며,
    출력은 라인 또는 각각의 라인의 전체 길이에 걸쳐서 균질하게 분포되며,
    기판의 면 중 적어도 하나의 적어도 한 부분이 은, 금 또는 그의 임의의 합금을 기재로 하는 적어도 하나의 불연속적인 얇은 금속 층을 포함하는 코팅으로 코팅된 기판을 포함하고, 상기 불연속적인 얇은 금속 층 또는 각각의 불연속적인 얇은 금속 층은 적어도 2개의 얇은 유전 층 사이에 캡슐화되어 있고, 상기 불연속적인 얇은 금속 층 또는 각각의 불연속적인 얇은 금속 층은 주기적인 기하학적 패턴의 형태로 존재하는 것인 재료를 수득하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 주기적인 기하학적 패턴이 0.1 내지 10 마이크로미터 범위 내의 주기를 갖는 것인 방법.
  3. 제1항에 있어서, 수득되는 기하학적 패턴이 기판의 이동 방향으로 연장된 라인인 방법.
  4. 제1항에 있어서, 주기적인 패턴이 서로에 평행하지 않은 적어도 2개의 축을 따르는 주기성을 갖는 것인 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 연속적인 얇은 금속 층 또는 각각의 연속적인 얇은 금속 층의 물리적인 두께가 2 내지 20 nm의 범위 내에 있는 것인 방법.
  6. 제1항에 있어서, 레이저 방사선의 파장이 200 내지 2000 nm의 범위 내에 있는 것인 방법.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서, 라인 또는 각각의 라인에서 최고 출력과 최저 출력 간의 차이는 라인 또는 각각의 라인의 평균 출력의 10% 이하인 방법.
  10. 제1항에 있어서, 기판이 유리, 유리-세라믹 또는 중합체 유기 재료로 제조된 것인 방법.
  11. 제1항에 있어서, 코팅이 기판으로부터 시작하여, 적어도 제1 유전 층을 포함하는 제1 코팅, 적어도 얇은 금속 층, 임의로는 오버블로커(overblocker) 층, 및 적어도 제2 유전 층을 포함하는 제2 코팅을 포함하는 것인 방법.
  12. 제11항에 있어서, 제1 유전 층, 제2 유전 층, 또는 제1 유전층과 제2 유전층 둘 모두가 산화물 또는 질화물인 방법.
  13. 제1항에 있어서, 기판이 적어도 1 m의 적어도 하나의 치수를 갖는 것인 방법.
  14. 제1항에 있어서, 코팅을 스퍼터링에 의해서 침착시키는 것인 방법.
  15. 기판의 면 중 적어도 하나의 적어도 한 부분이 은, 금 또는 그의 임의의 합금을 기재로 하는 적어도 하나의 불연속적인 얇은 금속 층을 포함하는 코팅으로 코팅된 기판을 포함하고, 상기 불연속적인 얇은 금속 층 또는 각각의 불연속적인 얇은 금속 층은 적어도 2개의 얇은 유전 층 사이에 캡슐화되어 있고, 상기 불연속적인 얇은 금속 층 또는 각각의 불연속적인 얇은 금속 층이 주기적인 기하학적 패턴의 형태로 존재하는 것인, 제1항 내지 제6항 및 제9항 내지 제14항 중 어느 한 항에 청구된 방법에 따라 수득될 수 있는 재료.
  16. 제15항에 청구된 바와 같은 재료를 포함하는 반사성 편광자(polarizer).
  17. 제15항에 청구된 바와 같은 재료를 포함하는 광학 필터.
  18. 제15항에 청구된 바와 같은 재료를 포함하는 태양 전지.
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