KR102282664B1 - 코팅 장치 및 이를 이용한 광학 적층체의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 코팅 장치 및 이를 이용한 광학 적층체의 제조방법에 관한 것으로, 특히, 코팅 박막 특성에 대한 실시간 모니터링이 가능하고, 코팅공정 변수를 실시간으로 제어함으로써, 코팅박막 균일화 및 열변색 박막 특성 재현성을 확보할 수 있는 코팅 장치 및 이를 이용한 광학 적층체의 제조방법에 관한 것이다.

Description

코팅 장치 및 이를 이용한 광학 적층체의 제조방법{Coating Apparatus and manufacturing method of the Optical layer using the same}
본 발명은 코팅 장치 및 이를 이용한 광학 적층체의 제조방법에 관한 것으로, 특히, 코팅 박막 특성에 대한 실시간 모니터링을 통해 코팅공정 변수를 실시간으로 제어함으로써, 코팅박막 균일화 및 열변색 박막 특성 재현성을 확보할 수 있는 코팅 장치 및 이를 이용한 광학 적층체의 제조방법에 관한 것이다.
열변색성(thermochromism)을 가지는 열변색층을 유리에 코팅하여 적외선 투과율 제어를 통한 에너지 유입을 조절하는 열변색 유리(thermochromic glass)가 연구되고 있다.
열변색성은 어떤 천이 금속(transition metal)의 산화물 또는 황화물의 색이 천이온도(또는 임계온도)에서 가역적으로 변하는 현상으로서, 이러한 열변색성 재료를 유리에 코팅하면 특정 온도 이상에서는 가시광선은 들어오지만 근적외선 및 적외선이 차단되어 실내온도가 상승하지 않게 되는 열변색 유리를 제조할 수 있다. 이 특성을 이용함으로써, 여름철의 고온에서는 근적외광을 차폐해 실내의 온도 상승을 억제하고, 겨울철의 저온에서는 외부로부터의 빛 에너지를 가져올 수 있게 된다. 이러한 열변색 유리를 건물의 창호에 사용하면 큰 에너지 절약 효과를 기대할 수 있다.
대한민국 등록특허 제10-1955207호는 유무기 하이브리드 열변색층을 포함하는 광학 적층체 및 이의 제조방법를 개시하고 있으며, 산화바나듐 입자를 포함하는 용액을 기재 상에 도포하여 도포층을 형성하는 단계, 도포층으로부터 용매를 제거하는 단계, 및 도포층에 포함되어 있는 산화바나듐 입자를 광소결시키는 단계를 포함하는 광학 적층체의 제조방법을 개시하고 있다.
대면적을 위하여, 코팅박막을 균일하게 유지하고, 열변색 박막특성 재현성을 확보하기 위해서는, 코팅 공정 시 박막 특성에 대한 모니터링 및 코팅 공정 변수에 대한 제어가 필요하다.
본 발명은 코팅 박막 특성에 대한 실시간 모니터링을 통해 코팅공정 변수를 실시간으로 제어함으로써, 코팅박막 균일화 및 열변색 박막 특성 재현성을 확보할 수 있는 코팅 장치 및 이를 이용한 광학 적층체의 제조방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
상기한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 잉크 공급부로부터 잉크를 공급받는 잉크 분사부 및 디플렉터를 포함하는 노즐부, 잉크 분사 시, 노즐부를 이동시키기 위한 이송부, 분사된 잉크로 형성된 박막 특성을 측정하기 위한 측정부 및 측정부의 측정된 결과에 기초하여, 노즐부 및 이송부를 제어하기 위한 제어부를 포함하며, 제어부는, 측정된 박막 면적이 소정 면적범위를 벗어났을 때, 분사거리를 조절하고, 측정된 박막 면적이 소정 면적범위 내에 있을 때, 측정된 박막 두께가 소정 두께범위 내에 있는지 비교하며, 측정된 박막 두께가 소정 두께범위를 벗어났을 때, 잉크 분사량을 조절하도록 마련된 코팅장치가 제공된다.
또한, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 코팅 장치를 이용한 광학 적층체의 제조방법으로서, 산화바나듐 입자를 포함하는 잉크를 기재 상에 도포하여, 소정 박막면적, 박막 두께, 표면 거칠기 및 두께 균일도를 갖는 도포층을 형성하는 단계를 포함하며, 도포층을 형성하는 단계에서, 측정된 박막 면적이 소정 면적범위를 벗어났을 때, 분사거리를 조절하고, 측정된 박막 면적이 소정 면적범위 내에 있을 때, 측정된 박막 두께가 소정 두께범위 내에 있는지 비교하며, 측정된 박막 두께가 소정 두께범위를 벗어났을 때, 잉크 분사량을 조절하는 단계를 포함하는 광학 적층체의 제조방법이 제공된다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 적어도 일 실시예와 관련된 코팅장치 및 이를 이용한 광학 적층체의 제조방법에 따르면, 코팅 박막 특성에 대한 실시간 모니터링을 통해 코팅공정 변수를 실시간으로 제어함으로써, 코팅박막 균일화 및 열변색 박막 특성 재현성을 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 코팅장치를 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예와 관련된 광학 적층체의 제조방법을 나타내는 플로우차트이다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 코팅장치 및 이를 이용한 광학 적층체의 제조방법을 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명한다.
또한, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응되는 구성요소는 동일 또는 유사한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 하며, 설명의 편의를 위하여 도시된 각 구성 부재의 크기 및 형상은 과장되거나 축소될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 코팅장치(1)를 나타내는 구성도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예와 관련된 광학 적층체의 제조방법을 나타내는 플로우차트이다.
본 발명의 일 실시예와 관련된 코팅장치(1)는 스프레이 코팅장치(1)로서, 초음파 노즐 스프레이 코팅장치(1)일 수 있다.
도 1을 참조하면, 상기 코팅장치(1)는 노즐부(20), 이송부(30), 측정부(40) 및 제어부(50)를 포함한다.
본 문서에서, 잉크는 산화바나듐을 포함하는 용액 조성물을 의미하고, 상기 산화바나듐을 포함하는 용액 조성물은 산화바나듐 입자, 용매, 고분자 분산제 및 바인더를 포함할 수 있다. 있다. 일 실시태양으로, 산화바나듐 입자는 루틸형 이산화 바나듐(VO2) 입자를 포함할 수 있다. 이산화바나듐 입자의 함량은 예를 들어 용액 조성물 총 중량에 대하여 1 내지 50 중량%, 예를 들어 5 내지 40 중량%, 10 내지 35중량%, 15 내지 30 중량%이다. 또한 이산화바나듐 입자의 평균 직경은 1 내지 1000nm, 예를 들어 10 내지 500nm일 수 있으며, 이산화바나듐 입자 함량과 평균 직경을 상기 범위로 제어하는 경우 우수한 박막 형성, 균일한 분산성과 원하는 기능성을 얻을 수 있다. 상기 용액 조성물은 용매 내에 이산화바나듐 입자, 고분자 분산제 및 바인더를 혼합하여 균일하게 교반하여 제조할 수 있다. 용액 조성물(잉크)의 제조방법은 고분자 분산제를 제1용매와 혼합하여 고분자 분산제 용액을 제조하는 단계, 바인더를 제2용매와 혼합하여 바인더 용액을 제조하는 단계, 및 이산화바나듐 입자에 상기 고분자 분산제 용액과 바인더 용액을 혼합하여 잉크 용액을 제조하는 단계를 포함하고, 임의로 또는 선택적으로 도펀트를 추가로 혼합하는 단계를 포함할 수 있다
각 단계별로 제조된 용액의 균일한 분산을 위하여 용액에 초음파를 인가할 수 있다. 일 예를 들어, 상기 제조방법은 고분자 분산제 용액에 초음파를 인가하는 단계, 바인더 용액에 초음파를 인가하는 단계, 잉크 용액에 초음파를 인가하는 단계로부터 이루어진 그룹 중에서 하나 이상의 단계를 추가로 포함할 수 있다. 초음파 인가 조건은 특별히 제한되지 않으나, 각 단계별로 30분 내지 2시간 동안 인가할 수 있다.
상기 단계에서 제1용매와 제2용매는 각각 분산제와 바인더를 용해시킬 수 있는 용매라면 제한 없이 사용할 있으나, 예를 들어 제1 용매는 물, 제2용매는 에탄올을 사용할 수 있다.
한편, 코팅 장치(1)는 잉크 공급부(10)로부터 잉크를 공급받는 잉크 분사부 및 디플렉터를 포함하는 노즐부(20)를 포함한다. 상기 노즐부(20)는 잉크 공급부(10)로부터 공급된 잉크를 분사하여 기재 상에 도포하는 기능을 수행한다. 상기 노즐부(20)는 잉크가 분사되는 잉크 분사부를 포함하고, 잉크 분사부는 초음파 스프레이 방식으로 구성될 수 있다. 또한, 디플렉터는 잉크 분사부 측으로 공기 흐름을 인가하여 잉크 분사부로부터 분사되는 잉크의 분사 패턴(형태 등)을 조절시키는 기능을 수행한다. 구체적으로, 디플렉터는 초음파 노즐에서 떨어지는 잉크 입자들을 모아주는 기능을 수행하며, 잉크 분사부 양측에 각각 위치한 기체 분사구를 포함한다. 이때, 기체 분사구는 초음파 노즐에서 떨어지는 잉크 입자들 측으로 기체를 분사하도록 마련된다. 디플렉터 유량이 증가하게 되면, 노즐에서 떨어지는 잉크 입자를 더욱 미립화시키고, 넓은 면적에 분사되도록 유도된다. 이와는 다르게, 디플렉터 유량이 감소하게 되면, 노즐에서 떨어지는 분사 면적이 좁아지며, 박막 두께가 증가하게 된다.
또한, 코팅장치(1)는 잉크 분사 시, 노즐부(20)를 이동시키기 위한 이송부(30) 및 분사된 잉크로 형성된 박막 특성을 측정하기 위한 측정부(40)를 포함할 수 있다. 이송부(30)는 소정 경로(예를 들어, "ㄹ"자 형태 등)를 따라서 노즐부(20)를 이동시킬 수 있도록 구성될 수 있고, 이송부(30)는 노즐부(20) 및 기재 사이의 간격이 조절되도록 노즐부(20)를 이동시킬 수 있으며, 상기 간격에 따라, 분사 거리가 조절될 수 있다.
또한, 본 문서에서, "분사 패턴 거리"라 함은 예를 들어, 노즐부(20)가 박막을 평면에서 바라볼 때, "ㄹ"자 형태의 이송경로를 따라 박막 상에서 이송될 때, 첫 번째 이송 라인("ㅡ")에서 두 번째 이송라인("ㅡ")과의 폭을 의미하며, 분사 패턴의 조정은 상기 폭의 조정을 의미한다. 또한, 분사 패턴 거리가 너무 넓으면, 박막 사이에 공백이 생길 수 있고, 분사 패턴 거리가 너무 짧으면, 커피 링 효과(coffee ring effect)가 발생하면서, 얼룩무늬가 발생할 수 있다. 이때, "분사 패턴 거리"를 조정한다는 의미는, 첫 번째 이송 라인("ㅡ")을 따라 이송되면서 도포된 도포층과 두 번째 이송 라인("ㅡ")을 따라 이송되면서 도포된 도포층이 중첩되되, 그 중첩 영역이 최소화되도록 조정함을 의미한다.
또한, 측정부(40)는 코팅 박막 특성, 예를 들어, 코팅 박막의 면적, 두께, 표면거칠기 및 균일도를 측정할 수 있도록 마련되며, 코팅 공정에서 사용되는 공지의 센서를 통해 구성될 수 있다. 상기 측정부(40)는 코팅 박막의 도포 공정에서 실시간으로 코팅 박막의 특성을 측정하도록 마련된다
제어부(50)는 측정부(40)의 측정된 결과에 기초하여, 노즐부(20) 및 이송부(30)를 제어하도록 마련된다. 본 문서에서,
상기 제어부(50)는 박막 면적 및 소정 면적범위(타겟 면적범위)를 1차로 비교하고, 박막 두께 및 소정 두께범위(타겟 두께범위)를 2차로 비교하며, 박막의 표면 거칠기 및 소정 거칠기 범위(타겟 거칠기범위)를 3차로 비교하고, 박막의 두께 균일도 및 소정 균일도 범위(타겟 균일도 범위)를 4차로 비교하도록 마련된다. 즉, 제어부(50)는 박막 면적, 박막 두께, 표면 거칠기 및 두께 균일도가 소정 범위 내에 있는지 차례로 비교하도록 마련된다.
구체적으로, 제어부(50)는 측정된 박막 면적이 소정 면적범위를 벗어났을 때, 분사거리를 조절하고, 측정된 박막 면적이 소정 면적범위 내에 있을 때, 측정된 박막 두께가 소정 두께범위 내에 있는지 비교하며, 측정된 박막 두께가 소정 두께범위를 벗어났을 때, 잉크 분사량을 조절하도록 마련된다.
한편, 분사거리 조정을 통해, 분사거리가 증가하면 더 넓은 면적에 박막 코팅이 되고, 분사거리가 좁을수록 분사각이 줄어들기 때문에 분사 면적이 줄어들게 된다.
또한, 잉크 분사량을 조절한다는 의미는 잉크 내 포함된 VO2 분말의 양을 조절하는 것을 의미한다. 따라서, VO2 입자가 적은 상태의 박막(잉크 분사량이 적은 상태로 코팅된 박막)의 경우에는 광소결 효과를 온전히 얻을 수 없으며, 나아가 광학적/기계적 특성 또한 얻을 수 없게 된다.
일 실시태양으로, 박막 면적이, 소정 면적 범위 보다 작은 값을 가질 때, 분사거리를 증가시키고, 박막 면적이, 소정 면적 범위 보다 큰 값을 가질 때, 분사거리를 감소시킬 수 있다.
또한, 박막 두께가, 소정 두께 범위 보다 작은 값을 가질 때, 잉크 분사량을 증가시키고, 박막 두께가, 소정 두께 범위 보다 큰 값을 가질 때, 분사량을 감소시킬 수 있다.
또한, 제어부(50)는, 측정된 박막두께가 소정 두께범위 내에 있을 때, 측정된 박막의 표면 거칠기가 소정 거칠기 범위 내에 있는지 비교하며, 박막의 표면 거칠기가 소정 거칠기 범위를 벗어났을 때, 디플렉터 유량을 조절하도록 마련될 수 있다. 디플렉터 유랑이 감소하면 초음파 노즐에서 분사되는 잉크는 용매가 상대적으로 많이 잔존한 상태로 기재에 코팅되며, 반대로 디플렉터 유량이 증가하면 초음파 노즐에서 기재로 분사되는 동안 용매의 일부가 증발하여 잉크가 아닌 입자에 가까워진 상태로 코팅된다. 따라서 박막의 표면 거칠기가 증가하게 되며, 이에 따라 디플렉터 유량의 조절이 통해 박막의 표면 거칠기를 조정할 수 있다.
일 실시태양으로, 박막의 표면 거칠기가, 소정 거칠기 범위 보다 큰 값을 가질 때, 디플렉터 유량을 감소시킬 수 있다. 디플렉터 유량이 감소할수록 초음파 노즐에서 분사되는 잉크가 상대적으로 많은 용매가 잔존한 상태로 기재에 코팅되며, 용매가 유지되는 경우에는 레벨링 현상으로 박막 거칠기가 개선된다.
또한, 제어부(50)는, 디플렉터 유량이 조절된 후, 측정된 박막 면적이 소정 면적범위를 벗어났을 때, 분사거리를 조절하고, 박막면적이 소정 면적범위 내에 있을 때, 측정된 박막 두께가 소정 두께범위 내에 있는지 비교하도록 마련될 수 있다. 즉, 표면 거칠기가 소정 거칠기 범위 내로 조정된 경우, 제어부(50)는 다시, 박막 면적이 소정 면적범위 내에 있는지 비교하게 된다. 박막의 표면 거칠기가 소정 거칠기 범위 내로 조정되는 경우는, 기재의 일부 면적에 집중된 상태로 코팅된 경우도 해당될 수 있으며, 따라서 코팅이 온전하게 되고 있는 것이 맞는지 확인하기 위해 박막 면적 비교 단계로 돌아갈 수 있다
또한, 제어부(50)는, 잉크 분사량이 조절된 후, 측정된 박막 면적이 소정 면적범위를 벗어났을 때, 분사거리를 조절하고, 박막면적이 소정 면적범위 내에 있을 때, 측정된 박막 두께가 소정 두께범위 내에 있는지 비교하도록 마련될 수 있다. 즉, 박막 두께가 소정 두께 범위 내로 조정된 경우, 제어부(50)는 다시, 박막 면적이 소정 면적범위 내에 있는지 비교하게 된다.
또한, 제어부(50)는, 측정된 박막의 표면 거칠기가 소정 범위 내에 있을 때, 측정된 박막의 두께 균일도가 소정 균일도 범위 내에 있는지 비교하고, 측정된 박막의 두께 균일도가 소정 균일도 범위를 벗어났을 때, 분사 패턴 거리를 조절하도록 마련될 수 있다.
일 실시태양으로, 박막 두께 균일도가, 소정 균일도 범위 보다 큰 값을 가질 때, 분사 패턴 거리를 조정시킬 수 있다. 박막 두께 균일도가 소정 균일도 범위보다 큰 값을 갖는 것은 박막 두께가 불균일함을 의미한다. 이러한 경우는 분사 패턴거리가 너무 좁거나 너무 넓은 경우에 발생할 수 있다. 분사 패턴 거리가 너무 좁은 경우에는 앞서 설명한 얼룩무늬가 남아 균일도 측정 시 박막 두께 편차가 커지며 두께 균일도가 높은 값을 가지게 되고, 넓은 경우에는 코팅이 온전히 되지 못한 상태로 두께 편차가 커지며 표면 균일도가 높은 값을 가지게 된다.
도 2를 참조하여, 상기와 같은 구조를 갖는 코팅 장치를 이용한 광학 적층체의 제조방법(이하, 제조방법이라고 함)을 설명한다.
본 발명의 일 실시예와 관련된 광학 적층체의 제조방법은, 상기 코팅 장치(1)를 이용한 광학 적층체의 제조방법으로서, 산화바나듐 입자를 포함하는 잉크를 기재 상에 도포하여, 소정 박막면적, 박막 두께, 표면 거칠기 및 두께 균일도를 갖는 도포층을 형성하는 단계를 포함한다.
이때, 제조방법은, 도포층을 형성하는 단계에서, 측정된 박막 면적이 소정 면적범위 내에 있는지 비교(S101)하고, 측정된 박막 면적이 소정 면적범위를 벗어났을 때, 분사거리를 조절(S105)하고, 측정된 박막 면적이 소정 면적범위 내에 있을 때, 측정된 박막 두께가 소정 두께범위 내에 있는지 비교(S102)하며, 측정된 박막 두께가 소정 두께범위를 벗어났을 때, 잉크 분사량을 조절(S106)하는 단계를 포함한다.
또한, 제조방법은, 도포층을 형성하는 단계에서, 측정된 박막두께가 소정 두께범위 내에 있을 때, 측정된 박막의 표면 거칠기가 소정 거칠기 범위 내에 있는지 비교(S103)하며, 박막의 표면 거칠기가 소정 거칠기 범위를 벗어났을 때, 디플렉터 유량을 조절(S107)하는 단계를 포함한다.
또한, 제조방법은, 도포층을 형성하는 단계에서, 측정된 박막의 표면 거칠기가 소정 범위 내에 있을 때, 측정된 박막의 두께 균일도가 소정 균일도 범위 내에 있는지 비교(S104)하고, 측정된 박막의 두께 균일도가 소정 균일도 범위를 벗어났을 때, 분사 패턴 거리를 조절(S108)하는 단계를 포함한다.
또한, 제조방법은, 도포가 완료된 상태에서, 상기 도포층에 광을 조사하여 도포층의 유기물을 제거하는 광증발 단계 및 광을 조사하여 도포층에 포함되어 있는 산화바나듐 입자를 광소결시켜 산화 바나듐 클러스터를 포함하는 열변색층을 제조하는 광소결 단계를 포함할 수 있다.
상기 광증발 단계 및 광소결 단계를 이용한 제조방법은, 특히, 고분자 필름과 같이 열에 민감한 재질의 기재 상에 열변색층을 형성하고자 할 때 효과적인 방법일 수 있다. 상기 제조 방법은 2 스텝(광증발 단계 및 광소결 단계)으로 광을 조사함에 따라, 기재의 물리적 변형이 일어나지 않으면서도, 제어된 가시광 투과율 및 적외선 투과/차단 특성을 가지는 열변색층을 기재 상에 형성시킬 수 있다.
상기 광증발 단계에서 광 조사에 의해 대부분의 유기물이 제거되며, 광소결 단계에서 광 조사에 의해 산화 바나듐 입자 간 결합이 발생하면서 (neck growth) 산화 바나듐 클러스터가 형성된다.
한편 이러한 광증발 및 광소결 단계에서 고온의 열이 수반된다. 따라서, 고분자 필름과 같이 열에 민감한 재질로 기재를 구성하는 경우, 광증발 및 광소결 단계의 구체적인 조건, 예를 들어, 광의 종류, 인가되는 전압(출력 전압), 펄스 폭, 펄스 수(광의 반복 조사 횟수), 펄스 간격(진동수)를 제어하여 고분자 필름의 물리적 변형이 일어나지 않으면서 목적하는 물성을 가지는 열변색층을 제조할 수 있다. 예를 들어, 광은 제논 램프에서 인가되는 백색광을 사용할 수 있고, 전압은 1000 내지 3000V, 펄스 수는 1 내지 500 회, 펄스 간격은 1 내지 10Hz, 펄스 폭은 1ms 내지 10ms일 수 있다.
먼저 광증발 단계에서, 펄스 수가 증가할수록 총 에너지가 증가하여 용매의 제거가 효과적으로 일어나지만, 펄스 수가 지나치게 높은 경우 총 에너지(Total energy)가 증가하여 고분자 필름의 물리적 변형이 발생될 수 있다. 상기 총 에너지는 출력 전압, 펄스 폭, 펄스 간격, 펄스 수에 의해 결정된다. 상기 펄스 수는 예를 들어 200 내지 400회, 250 내지 350 회, 또는 약 300회가 적절할 수 있다.
펄스 간격이 감소할수록 초당 인가되는 평균 전력(average power)의 증가로 공정시간이 감소될 수 있다. 상기 평균 전력은 출력 전압, 펄스 폭, 펄스 간격에 의해 결정된다. 다만, 펄스 간격이 1Hz 이상부터 용매의 증발이 이루어질 수 있고, 1Hz 미만인 경우 베드 온도가 급격히 상승하게 되어 고분자 필름의 물리적 변형이 발생될 수 있다.
또한, 출력 전압이 증가할수록 유기물의 제거가 효과적으로 일어나지만, 고분자 필름의 물리적 변형이 발생될 수 있으며, 물리적 변형이 일어나지 않는 적정 전압은 1000V 내지 1500V, 1100V 내지 1400V 또는 1200V 내지 1300V 범위 내일 수 있다.
또한 출력 전압이 증가할수록 열변색층과 기재 사이에 형성된 접촉면에서의 유기물(탄소 또는 질소)의 농도가 감소하였고, 예를 들어, 1200V에서 유기물의 농도가 급감하며, 1100V에서 최초 유기물 제거가 일어난다.
한편 출력 전압은 적층체의 가시광 투과율 및 적외선 투과율과 연관성이 있고, 전압이 증가할수록 고분자 필름의 물리적 변형이 일어나 가시광 투과율이 떨어지며, 적외선 투과율은, 낮은 전압 예를 들어, 1200 V까지 적외선 투과율이 증가하나, 1400V 이상에서 열변색층의 크랙 형성에 의해 떨어진다.
상기 광소결 단계는, 광증발 단계에서 구체적인 광 조사 조건을 후술하는 광소결 조건으로 변형하는 단계이고, 따라서, 광증발 단계와 광소결 단계는 연속적으로 수행될 수 있다.
상기 광소결 단계에서 광의 출력 전압은 광증발 단계에서 광의 출력 전압 보다 높을 수 있다. 광소결 단계에서 광의 출력 전압은 산화 바나듐 입자의 소결이 이루어지는 동시에 기재의 변형이 발생되지 않는 범위 내에서 선택되어야 하며, 예를 들어, 1500V 내지 3000V, 1600 내지 2500V, 1700V 내지 1800V, 또는 약 1700V일 수 있다.
또한, 광증발 단계 및 광소결 단계는 일정한 펄스 폭을 갖고 반복적으로 광을 조사하되, 광소결 단계에서 광의 반복 조사 횟수는, 광증발 단계에서 광의 반복 횟수 이하일 수 있다. 광소결 단계에서, 조사 횟수가 증가할수록 산화 바나듐 입자간 간격이 좁아져 산화 바나듐 클러스터가 형성될 수 있다. 광소결 단계에서 조사 횟수가 증가할수록 가시광 투과율 및 적외선 투과율이 향상되지만, 일정 횟수를 넘어서면 기재의 변형이 발생되어 감소하게 된다. 예를 들어, 200회까지 적외선 투과율이 향상되고, 250회 이상에서 가시광 투과율 및 적외선 투과율이 떨어진다. 따라서, 광소결 단계에서 조사 횟수는 50 내지 300회, 100회 내지 250회, 150 내지 200회 또는 약 200회가 적절할 수 있다.
또한, 광소결 단계에서 광의 펄스 폭은, 광증발 단계에서 광의 펄스 폭보다 작을 수 있다. 예를 들어, 광증발 단계에서 펄스 폭은 1 내지 10ms, 2 내지 8ms 또는 3 내지 5ms일 수 있고, 광소결 단계에서 펄스 폭은 0.1 내지 5ms, 0.5 내지 3ms 또는 1 내지 2ms일 수 있다.
하나의 예시에서, 광증발 단계 및 광소결 단계는 대기 분위기 하에서 수행될 수 있다. 특히, 광증발 단계에서 분위기는 유기물 제거와 연관성이 있으며, 예를 들어 배드 내 산소 농도가 유기물 제거에 주요한 요인으로 작용한다. 특히 질소 또는 아르곤과 같은 비활성 분위기 또는 진공 분위기에서 진행되는 경우 대부분의 유기물이 제거되지 않아 표면에서의 유기물 농도가 증가한다. 표면에서의 유기물 농도는 적외선 투과율과 연관성이 있으며, 예를 들어, 대기 분위기, 비활성 분위기, 진공 분위기 순으로 표면에서의 유기물 농도가 증가하며, 적외선 투과율은 대기 분위기, 비활성 분위기, 진공 분위기 순으로 떨어진다.
위에서 설명된 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
1: 코팅장치
10: 잉크 공급부
20: 노즐부
30: 이송부
40: 측정부
50: 제어부

Claims (9)

  1. 잉크 공급부로부터 잉크를 공급받는 잉크 분사부 및 디플렉터를 포함하는 노즐부;
    잉크 분사 시, 노즐부를 이동시키기 위한 이송부;
    분사된 잉크로 형성된 박막 특성을 측정하기 위한 측정부; 및
    측정부의 측정된 결과에 기초하여, 노즐부 및 이송부를 제어하기 위한 제어부를 포함하며,
    제어부는, 측정된 박막 면적이 소정 면적범위를 벗어났을 때, 분사거리를 조절하고, 측정된 박막 면적이 소정 면적범위 내에 있을 때, 측정된 박막 두께가 소정 두께범위 내에 있는지 비교하며, 측정된 박막 두께가 소정 두께범위를 벗어났을 때, 잉크 분사량을 조절하도록 마련되며,
    제어부는, 측정된 박막두께가 소정 두께범위 내에 있을 때, 측정된 박막의 표면 거칠기가 소정 거칠기 범위 내에 있는지 비교하며, 박막의 표면 거칠기가 소정 거칠기 범위를 벗어났을 때, 디플렉터 유량을 조절하도록 마련된 코팅장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    제어부는, 디플렉터 유량이 조절된 후, 측정된 박막 면적이 소정 면적범위를 벗어났을 때, 분사거리를 조절하고, 박막면적이 소정 면적범위 내에 있을 때, 측정된 박막 두께가 소정 두께범위 내에 있는지 비교하도록 마련된 코팅장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    제어부는, 잉크 분사량이 조절된 후, 측정된 박막 면적이 소정 면적범위를 벗어났을 때, 분사거리를 조절하고, 박막면적이 소정 면적범위 내에 있을 때, 측정된 박막 두께가 소정 두께범위 내에 있는지 비교하도록 마련된 코팅장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    제어부는, 측정된 박막의 표면 거칠기가 소정 범위 내에 있을 때, 측정된 박막의 두께 균일도가 소정 균일도 범위 내에 있는지 비교하고, 측정된 박막의 두께 균일도가 소정 균일도 범위를 벗어났을 때, 분사 패턴 거리를 조절하도록 마련된 코팅장치.
  6. 제 1 항에 따른 코팅 장치를 이용한 광학 적층체의 제조방법으로서,
    산화바나듐 입자를 포함하는 잉크를 기재 상에 도포하여, 소정 박막면적, 박막 두께, 표면 거칠기 및 두께 균일도를 갖는 도포층을 형성하는 단계를 포함하며,
    도포층을 형성하는 단계에서, 측정된 박막 면적이 소정 면적범위를 벗어났을 때, 분사거리를 조절하고, 측정된 박막 면적이 소정 면적범위 내에 있을 때, 측정된 박막 두께가 소정 두께범위 내에 있는지 비교하며, 측정된 박막 두께가 소정 두께범위를 벗어났을 때, 잉크 분사량을 조절하는 단계를 포함하고,
    도포층을 형성하는 단계에서, 측정된 박막두께가 소정 두께범위 내에 있을 때, 측정된 박막의 표면 거칠기가 소정 거칠기 범위 내에 있는지 비교하며, 박막의 표면 거칠기가 소정 거칠기 범위를 벗어났을 때, 디플렉터 유량을 조절하는 단계를 포함하는 광학 적층체의 제조방법.
  7. 삭제
  8. 제 6 항에 있어서,
    도포층을 형성하는 단계에서, 측정된 박막의 표면 거칠기가 소정 범위 내에 있을 때, 측정된 박막의 두께 균일도가 소정 균일도 범위 내에 있는지 비교하고, 측정된 박막의 두께 균일도가 소정 균일도 범위를 벗어났을 때, 분사 패턴 거리를 조절하는 단계를 포함하는, 광학 적층체의 제조방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    도포가 완료된 상태에서, 상기 도포층에 광을 조사하여 도포층의 유기물을 제거하는 광증발 단계; 및
    광을 조사하여 도포층에 포함되어 있는 산화바나듐 입자를 광소결시켜 산화 바나듐 클러스터를 포함하는 열변색층을 제조하는 광소결 단계를 추가로 포함하는 광학 적층체의 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003142815A (ja) * 2001-10-31 2003-05-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd 粘性材料の塗布最適化方法
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KR100566408B1 (ko) 2004-10-15 2006-03-31 세메스 주식회사 반도체 제조 공정에서의 도포막 두께 제어 장치 및 그의제어 방법
KR101955207B1 (ko) * 2017-11-20 2019-03-08 한국생산기술연구원 유무기 하이브리드 열변색층을 포함하는 광학 적층체 및 이의 제조방법

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