KR102303249B1 - 강화 유리기재를 포함하는 근적외선 흡수원판 및 이를 포함하는 광학필터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 근적외선 흡수원판 및 이를 포함하는 광학필터에 관한 것으로 상기 근적외선 흡수원판은 일정 두께의 압축 응력층을 포함하는 유리 기재를 함유하여 얇은 두께를 가지면서도 일정 수준 이상의 강도를 나타내어 블레이드(blade) 또는 레이저를 이용한 절단이 가능한 이점이 있다.

Description

강화 유리기재를 포함하는 근적외선 흡수원판 및 이를 포함하는 광학필터{Near-infrared ray absorbing article comprising reinforcement glass and Optical filter containing the same}

본 출원은 2019년 1월 3일자 대한민국 특허청에 제출된 특허출원 제10-2019-0000498호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용은 본 출원에 참조로서 포함된다.

본 발명은 근적외선 흡수원판 및 이를 포함하는 광학필터에 관한 것이다.

최근 스마트폰과 태블릿 PC의 보급의 확대 등으로 이미지 센서를 이용한 디지털 카메라 모듈의 수요가 크게 늘어나고 있다. 이러한 모바일 기기에 이용되는 디지털 카메라 모듈의 발전 방향은 박형화와 고화질을 추구하는 방향으로 발전하는 상황이다.

디지털 카메라 모듈의 영상 신호는 이미지 센서를 통해서 받아들여지게 된다. 반도체로 이루어진 이미지 센서는 사람의 눈과는 다르게 적외선 영역의 파장에서도 반응한다. 따라서 사람의 눈으로 보는 것과 유사한 영상 정보를 얻기 위해서 적외선 영역의 파장을 차단하는 적외선 차단 필터(IR Cut-off Filter)가 요구된다.

이러한 적외선 차단 필터는 200만 화소 이하의 저화소에서는 주로 유리 재료의 양면에 금속 산화물을 반복 적층한 반사방지층(AR Coating Layer, anti-reflection coating layer)과 적외선 반사층(IR Coating layer, infrared coating layer)을 조합한 구조로 이루어진다. 그러나, 금속 산화물을 반복 적층한 반사방지층과 적외선 반사층은 빛의 입사각에 따른 분광특성 변화가 크다. 한편 디지털 카메라 모듈은 이미지 센서의 화소가 높아지는 쪽으로 발전을 거듭하고 있다. 이러한 고화소의 이미지 센서를 채용한 디지털 카메라 모듈의 구조에서는 입사각에 따른 분광 특성 변화가 커지게 되고, 그 결과 화상의 품질이 저하되는 문제가 있다. 이러한 문제를 최소화하기 위해서, 적외선 영역의 광을 흡수할 수 있는 화합물(“적외선 흡수제” 또는 “광흡수제”로도 호칭한다)이 함유된 적외선 차단 필터를 채용한 구조가 사용된다.

광흡수제를 함유하는 적외선 차단 필터의 경우 흡수제가 포함된 기판(이하 “Blue glass”)을 사용하여 금속 산화물을 반복 적층한 반사방지층과 적외선 반사층을 양면에 조합한 구조의 필터를 사용하는 경우가 있는데 Blue glass를 적외선 차단 필터에 적용 가능한 두께로 제작하는 과정에서, 공정상의 한계로 인해 두께 0.2 ㎜이하의 필터 제작이 현실적으로 어렵고, 이로 인해 적외선 차단 필터를 박형화하는데에는 한계가 있다. 이에, 근적외선을 흡수하면서도, 박형화(예를 들어 두께가 0.2 mm 이하인)가 가능한 광학 필터에 대한 개발이 요구되고 있다.

대한민국 공개특허 제10-2009-0051250호

본 출원은 높은 강도를 가지면서 동시에 일반적인 방법으로도 쉽게 가공(예를 들어, 절단)이 가능한 유리 기재를 적용하여 0.21 mm 정도의 두께를 가지는 기존의 Blue glass 기반의 광학 필터 대비 우수한 강도를 가지면서도 박형화가 가능한 근적외선 흡수원판 및 이를 포함하는 광학 필터를 제공하는 것을 하나의 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여,

본 발명은,

유리 기재; 및

상기 유기 기재의 일면 또는 양면에 형성된 광흡수층을 포함하고,

상기 유리 기재는 제 1 주면에 형성된 제 1 압축 응력층 및 상기 제 1 주면의 반대편 주면인 제 2 주면에 형성된 제 2 압축 응력층을 포함하며,

상기 유리 기재의 평균 두께는 0.07 ㎜ 내지 0.12 ㎜이고,

상기 유리 기재는 ASTM D790을 기준으로 측정한 3점 굴곡 강도가 360 MPa 이상인 근적외선 흡수원판을 제공한다.

또한, 본 발명은, 상기 서술한 근적외선 흡수원판과 상기 근적외선 흡수원판의 일면 또는 양면에 형성된 선택파장 반사층을 포함하는 광학필터를 제공한다.

더욱이, 본 발명은

유리 기재를 알칼리 금속 이온을 포함하는 용액에 담지한 후 열처리하여 유리 기재에 제 1 및 제 2 압축 응력층을 형성하는 단계; 및

상기 제 1 및 제 2 압축 응력층이 형성된 유리 기재의 일면 또는 양면에 광흡수층을 형성하는 단계를 포함하는 근적외선 흡수원판의 제조 방법을 제공한다.

또한 본 발명은 다른 측면에서,

상기 서술한 제조 방법에 따라 근적외선 흡수원판을 제조하는 단계; 및

상기 근적외선 흡수원판의 일면 또는 양면에 선택파장 반사층을 형성하는 단계를 포함하는 광학 필터의 제조 방법을 제공한다.

본 출원의 근적외선 흡수원판은 높은 강도를 가지면서도 박형화가 가능한 이점이 있다.

본 출원의 근적외선 흡수원판은 일정 두께의 압축 응력층이 형성되어 얇은 두께를 가지면서 동시에 일정 수준 이상의 강도를 나타낼 수 있고, 블레이드(blade) 또는 레이저로 절단 가능한 유리 기재를 포함하기 때문에, 쉽게 제조 및 가공할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 출원의 근적외선 흡수원판의 일 예시의 구조를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 출원의 광학필터의 일 예시의 구조를 도시한 단면도이다.
도 3은 굴곡 강도를 측정하는 과정의 모식도이다.
도 4는 본 출원의 제조예 4, 제조예 29 및 실시예 49의 3점 굴곡 강도 측정 결과 그래프이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 본 발명에서 첨부된 도면은 설명의 편의를 위하여 확대 또는 축소하여 도시된 것으로 이해되어야 한다.

이하, 본 발명에 대하여 도면을 참고하여 상세하게 설명하고, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

본 발명은 압축 응력층을 포함하는 유리 기재를 함유하는 근적외선 흡수원판 및 이를 포함하는 광학필터에 관한 것이다.

이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

근적외선 흡수원판

본 발명은 일실시예에서, 유리 기재; 및 상기 유기 기재의 일면 또는 양면에 형성된 광흡수층을 포함하고, 상기 유리 기재는 제 1 주면에 형성된 제 1 압축 응력층 및 상기 제 1 주면의 반대편 주면인 제 2 주면에 형성된 제 2 압축 응력층을 포함하며, 상기 유리 기재의 평균 두께는 0.07 ㎜ 내지 0.12 ㎜이고, ASTM D790을 기준으로 3점 굴곡 강도를 측정한 경우, 굴곡 강도가 360 MPa 이상인 근적외선 흡수원판을 제공한다.

일 예시에서 상기 제 1 압축 응력층과 상기 제 2 압축 응력층 각각은 상기 유리 기재의 내부를 향하는 방향으로 형성되어 있을 수 있다.

하나의 예로서, 유리 기재와 광 흡수층의 합산 평균 두께는 0.08 ㎜ 내지 0.15 ㎜의 범위 내일 수 있다. 상기 두께는 다른 예시에서, 0.08 ㎜ 내지 0.14 ㎜, 0.09 ㎜ 내지 0.135 ㎜, 0.10 ㎜ 내지 0.13 ㎜, 0.08 ㎜ 내지 0.125 ㎜, 0.095 ㎜ 내지 0.12 ㎜ 또는 0.11 ㎜ 내지 0.13 ㎜의 범위 내일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 두께는 0.10 ㎜ 내지 0.12 ㎜의 범위 내일 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 근적외선 흡수원판의 구조를 나타낸 단면도이다. 도 1을 참고하면, 상기 근적외선 흡수원판은 유리 기재(21, 10 및 22) 및 광흡수층(40)을 포함하며, 상기 유리 기재는 상기 유리 기재의 제 1 주면 및 상기 제 1 주면의 반대편 주면인 제 2 주면 각각에 제 1 및 제 2 압축 응력층(21 및 22)이 형성된 것이다. 그리고 상기 제 1 및 제 2 압축 응력층은 상기 유리 기재의 내부를 향하는 방향으로 형성되어 있을 수 있다.

또한, 상기 근적외선 흡수원판은 상기 유리 기재와 상기 광흡수층 사이에 존재하는 접착층(30)을 추가로 포함할 수 있으며, 제 1 및 제 2 압축 응력층이 양면에 형성된 유리 기재의 일면에 상기 접착층 및 광흡수층이 순차로 적층된 구조를 가질 수 있다.

하나의 예로서, 상기 유리 기재, 구체적으로 상기 제 1 및 제 2 압축 응력층이 형성된 유리 기재는 ASTM D790을 기준으로 측정한 3점 굴곡 강도가 360 MPa 이상일 수 있다. 상기 유리 기재의 3점 굴곡 강도는, 다른 예시에서, 360 MPa 이상, 370 MPa 이상, 390 MPa 이상, 400 MPa 이상, 440 MPa 이상, 500 MPa 이상, 370 MPa 내지 700 MPa, 390 MPa 내지 600 MPa 또는 390 MPa 내지 550 MPa일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제 1 및 제 2 압축 응력층이 형성된 유리 기재의 ASTM D790을 기준으로 측정한 3점 굴곡 강도는 다른 예시에서 450 MPa 내지 600 MPa일 수 있다.

이하에서, 본 발명에 따른 근적외선 흡수원판을 구성하는 각 성분을 보다 구체적으로 설명한다.

먼저, 본 발명에서 사용되는 유리 기재는 제 1 주면에 형성된 제 1 압축 응력층과 유리 기재의 반대편 주면인 제 2 주면에 형성된 제 2 압축 응력층을 포함하는 기재로서, 얇으면서도 적절한 강도를 가져 후가공(절단)이 용이한 이점이 있다.

하나의 예로서, 상기 유리 기재의 평균 두께는 0.07 ㎜ 내지 0.12 ㎜의 범위 내이다. 구체적으로 상기 유리 기재의 평균 두께는 0.07 ㎜ 내지 0.115 ㎜, 0.08 내지 0.1150 ㎜, 0.09 내지 0.11 ㎜, 0.07 내지 0.09 ㎜, 0.10 내지 0.11 ㎜ 또는 0.09 ㎜ 내지 0.11 ㎜일 수 있다. 보다 구체적으로 상기 유리 기재의 평균 두께는 0.10 ㎜ 내지 0.11 ㎜일 수 있다.

또한, 상기 압축 응력층은 화학 강화 공정을 통해 기존 유리 기재가 함유하고 있는 Na⁺ 이온을 K⁺ 이온으로 치환하여 형성된 층이다. 이 과정에서 유리 기재의 일면에서부터 기재의 두께 방향, 구체적으로 유리 기재의 일면에서부터 그 기재의 중심을 향하는 두께 방향과 평행한 방향으로 K⁺ 이온이 치환된 층을 압축 응력층으로 정의하며 일반적으로 DOL(Depth of compressive stress layer)이라 표시한다.

상기 압축응력층의 두께(DOL)는 굴절계법에 의한 광탄성 해석에 의해 구할 수 있다. 또한 상기 압축응력층의 두께는 시판되는 표면응력측정기에 의해서도 구할 수 있다. 본 발명에서는 오리하라인더스트리얼사(Orihara Industrial Co. Ltd., Japan)의 표면응력측정기(모델명 FSM-6000LE)를 이용하여 측정하였으며, 측정에 사용한 광원은 중심파장 595nm (±10nm)의 LED 광원을 사용하였다.

예를 들어, 유리 기재에 형성된 압축 응력층은 근적외선 흡수원판의 두께의 30% 이하의 범위로 형성된 것일 수 있다. 예를 들어, 유리 기재에 형성된 제 1 압축 응력층 및 제 2 압축 응력층 각각의평균 두께는 1 ㎛ 내지 30 ㎛일 수 있다. 상기 두께는 다른 예시에서, 5 ㎛ 내지 30 ㎛, 5 ㎛ 내지 25 ㎛, 5 ㎛ 내지 20 ㎛, 5 ㎛ 내지 15 ㎛, 5 ㎛ 내지 10 ㎛, 10 ㎛ 내지 30 ㎛, 10 ㎛ 내지 25 ㎛, 10 ㎛ 내지 20㎛, 10 ㎛ 내지 15 ㎛, 15 ㎛ 내지 30 ㎛, 15 ㎛ 내지 25 ㎛ 또는 15 ㎛ 내지 20 ㎛의 범위 내일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제 1 및 제 2 압축 응력층의 평균 두께는 독립적으로 15 ㎛ 내지 18 ㎛의 범위 내일 수 있다. 상기 압축 응력층의 두께 범위 내에서, 우수한 강도를 가지면서, 절단 등의 가공이 용이한 유리 기재를 제공할 수 있으며, 근적외선 흡수원판의 박형화가 가능한 이점이 있다.

다음으로, 본 발명에서 사용되는 광흡수층은 광흡수제를 포함하는 층을 의미하며, 근적외선 흡수원판에서 근적외선 파장 영역의 광을 흡수하는 역할을 한다.

여기서, 상기 광흡수층은 앞서 설명한 바와 같이 유리 기재의 일면 또는 양면에 형성될 수 있다. 구체적으로 상기 광흡수층은 유리 기재에서 압축 응력층이 형성된 일면에 형성될 수 있다.

상기 광흡수층은 광흡수제가 수지 내부에 분산된 형태를 가지거나, 광흡수제를 유리 기재 일면 또는 양면에 코팅시킨 형태를 가질 수 있다. 이 때 상기 광흡수제는 균일하게 혼합된 형태로 사용될 수 있다. 본 출원에서는 상기 광흡수층에 서로 다른 종류인 복수의 광흡수제를 적용할 수 있고, 상기에서 광흡수제가 광흡수층에 포함되는 경우, 또는 유리 기재 상에 분산된 형태를 가질 경우에는 상기 복수의 광흡수제는 균일하게 분산된 형태로 존재할 수 있다. 또한, 유리 기재의 양면에 광흡수제를 코팅하여 광흡수층을 형성하는 경우에는, 상기 유리 기재의 양면에 형성된 광흡수층에는 서로 다른 광흡수제가 적용될 수 있다.

상기 광흡수층이 수지와 그 수지 내부에 분산된 광흡수제를 가지는 경우, 상기 광흡수층을 형성하는 수지의 종류는 특별히 제한되지 않는다. 상기 수지로는, 예를 들어, 환상 올레핀계 수지, 폴리아릴레이트 수지, 폴리술폰 수지, 폴리에테르 술폰 수지, 폴리파라페닐렌 수지, 폴리아릴렌에테르포스핀옥사이드 수지, 폴리이미드 수지, 폴리에테르이미드 수지, 폴리아미드이미드 수지, 아크릴 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리에틸렌 나프탈레이트 수지, 및 다양한 유-무기 하이브리드 계열의 수지 중 1 종 이상을 사용할 수 있다.

이 때, 상기 광흡수층의 광흡수제는 특정 파장 영역의 광을 흡수하는 염료, 안료 및/또는 금속 착화합물이면서 내열성을 나타내어 열처리 조건에 영향을 받지 않는 염료를 사용할 수 있다.

또한, 상기 광흡수제로는 다양한 종류의 염료, 안료 혹은 금속 착체계 화합물 중에서 1종 이상을 사용할 수 있으며, 특별히 제한된 것은 아니다. 예를 들어, 시아닌계 화합물, 프탈로시아닌계 화합물, 나프탈로시아닌계 화합물, 포르피린계 화합물, 벤조포르피린계 화합물, 스쿠아릴륨계 화합물, 안트라퀴논계 화합물, 크로코늄계 화합물, 디이모늄계 화합물, 디티올 금속 착화합물 등 일 수 있다. 상기 광흡수제는 단독으로 사용할 수 있고, 경우에 따라서는 2 종 이상을 혼합하여 사용하거나 두 개 층으로 분리하여 형성할 수 있다.

상기 광흡수제의 함량은, 예를 들어, 상기 수지 100 중량부를 기준으로, 0.001 중량부 내지 10 중량부, 0.001 중량부 내지 5 중량부, 0.01 중량부 내지 10 중량부, 0.01 중량부 내지 5 중량부 또는 0.5 중량부 내지 5 중량부의 범위 내일 수 있다. 상기 광흡수제의 함량 범위 내에서, 근적외선 흡수원판에 입사되는 광의 입사각에 따른 투과 스펙트럼의 편이(shift) 현상을 보정할 수 있고, 우수한 근적외선 차단 효과를 구현할 수 있다.

하나의 예로서, 상기 광흡수층의 평균 두께는 0.5 ㎛ 내지 10 ㎛의 범위 내일 수 있다. 구체적으로 상기 광흡수층의 평균 두께는 0.5 ㎛ 내지 10 ㎛, 0.5 ㎛ 내지 8 ㎛, 0.5 ㎛ 내지 5 ㎛, 0.5 ㎛ 내지 3 ㎛, 1 ㎛ 내지 10 ㎛, 1 ㎛ 내지 8 ㎛ 또는 1 ㎛ 내지 5 ㎛의 범위 내일 수 있다. 보다 구체적으로, 광흡수층의 평균 두께는 1 ㎛ 내지 5㎛ 일 수 있다. 상기 광흡수층의 두께 범위 내에서 강도가 우수한 박형의 근적외선 흡수원판을 구현할 수 있다.

본 출원의 근적외선 흡수원판은 상기 유리 기재와 상기 광흡수층 사이에 접착층을 추가로 포함할 수 있다. 구체적으로, 본 출원의 근적외선 흡수원판은 압축 응력층이 형성된 상기 유리 기재의 일면과 광흡수층 사이에 접착층을 추가로 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 근적외선 흡수원판은 상기 제 1 압축 응력층 및/또는 상기 제 2 압축 응력층이 형성된 유리 기재의 면과 광흡수층 사이에 접착층을 추가로 포함할 수 있다.

상기 접착층을 형성하는 수지의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 환상 올레핀계 수지, 폴리아릴레이트 수지, 폴리 이소시아네이트 수지, 폴리이미드 수지, 폴리에테르이미드 수지, 폴리아미드이미드 수지, 아크릴 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리에틸렌 나프탈레이트 수지 및 폴리아크릴레이트 수지 중 1 종 이상을 사용할 수 있다.

광학필터

또한, 본 발명은 일 실시예에서, 상기 근적외선 흡수원판을 포함하는 광학필터를 제공한다.

하나의 예로서, 본 발명에 따른 상기 광학필터는, 전술한 근적외선 흡수원판과 상기 근적외선 흡수원판의 일면 또는 양면에 형성된 선택파장 반사층을 포함한다.

도 2는 본 발명에 따른 광학필터의 구조를 도시한 단면도이다. 도 2를 살펴보면, 본 발명에 따른 광학필터는 유리 기재(21, 10 및 22); 광흡수층(40); 및 선택파장 반사층(52 또는 51)을 포함하고, 상기 유리 기재와 광 흡수층 사이에 존재하는 접착층(30)을 포함하며, 상기 유리 기재는 양면에 제 1 및 제 2 압축 응력층(21 및 22)을 포함한다.

이하에서는, 본 발명에 따른 광학필터의 각 구성요소를 도 2를 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.

먼저, 본 발명에 따른 광학필터에 있어서, 상기 유리 기재는 광학필터의 베이스 기판의 역할을 수행한다. 상기 유리 기재는 전술한 것처럼 양면에 제 1 및 제 2 압축 응력층을 포함함으로 해서, 박형화 되었을 때에도 우수한 강도를 가질 수 있으며, 가공(절단 등)이 용이한 이점이 있다.

상기에서, 선택파장 반사층은, 특정 파장을 선택적으로 차단하거나 및/또는 특정 파장이 반사되는 것을 방지할 수 있는 기능성층을 의미한다. 구체적으로, 본 출원의 광학 필터는 근적외선 차단 필터일 수 있기 때문에, 상기 선택파장 반사층은 근적외선 파장대의 광, 예를 들어 650 nm 이상, 구체적으로 700 nm 내지 1,200 nm의 범위 내의 어느 한 파장의 광을 반사하여 상기 광이 상기 광학 필터를 투과하는 것을 방지하거나, 가시광선 파장대의 광, 예를 들어 400 nm 내지 650 nm의 범위 내의 어느 한 파장의 광이 반사되는 것을 방지하는 역할을 수행하는 층일 수 있다. 즉, 상기 선택파장 반사층은 근적외선을 반사시키는 근적외선 반사층 및/또는 가시광선의 반사를 방지하는 가시광선 반사 방지층의 역할을 수행할 수 있다. 이때, 상기 선택파장 반사층은 고굴절률층과 저굴절률층을 교대로 적층한 유전체 다층막 등의 구조를 가질 수 있으며, 알루미늄 증착막; 귀금속 박막; 또는 산화인듐 및 산화주석 중 1종 이상의 미립자가 분산된 수지막을 더 포함할 수도 있다. 예를 들면, 상기 선택파장 반사층은 제 1 굴절률을 가지는 유전체 다층막과 제 2 굴절률을 가지는 유전체 다층막이 교대 적층된 구조일 수 있으며, 상기 제 1 굴절률을 가지는 유전체 다층막과 제 2 굴절률을 가지는 유전체 다층막의 굴절률 편차는 0.2 이상, 0.3 이상, 0.4 이상, 0.5 이상, 0.2 내지 1.5, 0.2 내지 1.0, 0.5 내지 1.5 또는 0.5 내지 1.0 일 수 있다.

또한, 상기 선택파장 반사층의 고굴절률층 및 저굴절률층으로는, 고굴절률층과 저굴절률층의 굴절률 편차가 앞서 설명한 범위에 포함되는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니나, 구체적으로 고굴절률층은 2.1 내지 2.5의 굴절률을 갖는 이산화티타늄, 산화알루미늄, 산화지르코늄, 오산화탄탈륨, 오산화니오븀, 산화란타늄, 산화이트륨, 산화아연, 황화아연 및 산화인듐으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 종 이상을 포함할 수 있으며, 상기 산화인듐은, 이산화티타늄, 산화주석, 산화세륨 등을 소량 더 포함할 수 있다. 또한, 저굴절률층은 1.4 내지 1.6의 굴절률을 갖는 이산화규소, 불화란탄, 불화마그네슘 및 육불화알루미륨나트륨(빙정석, Na₃AlF₆)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 종 이상을 포함할 수 있다. 상기에서 굴절률의 기준파장은 약 550 nm 정도일 수 있다.

나아가, 선택파장 반사층은 근적외선 흡수원판의 일면에 형성될 수 있으며; 경우에 따라서는 상기 근적외선 흡수원판의 양면에 제 1 및 제 2 선택파장 반사층이 형성될 수 있다.

근적외선 흡수원판의 제조 방법

본 출원은 또한 상기 근적외선 흡수원판의 제조 방법에 관한 것이다.

구체적으로, 본 출원의 근적외선 흡수원판의 제조 방법은 유리 기재를 알칼리 금속 이온을 포함하는 용액에 담지한 후 열처리하여 제 1 및 제 2 압축 응력층을 형성하는 단계; 및 상기 제 1 및 제 2 압축 응력층이 형성된 유리 기재의 일면 또는 양면에 광흡수층을 형성하는 단계를 포함한다.

상기에서 제 1 및 제 2 압축 응력층을 형성하는 단계는 상기 유리 기재를 화학 강화하는 방법으로 진행할 수 있다. 본 출원의 방법은 상기 제 1 및 제 2 압축 응력층을 형성하는 단계에서 알칼리 금속 이온, 예를 들어 K⁺ 이온을 포함하는 용액에 상기 유리 기재를 담지한 다음, 소정의 조건에서 열처리한다.

구체적으로 본 출원의 방법은 상기 제 1 및 제 2 압축 응력층을 형성하는 단계에서 열처리를 350 ℃ 내지 450 ℃의 온도범위에서 5 분 내지 70 분 동안 수행할 수 있다. 구체적으로, 상기 열처리는 350℃ 내지 450℃. 380℃ 내지 420℃, 380℃ 내지 410℃ 또는 385℃ 내지 400℃의 범위 내의 온도에서 진행할 수 있다. 또한 상기 열처리는 5분 내지 70분, 5분 내지 60분, 5분 내지 50분, 10분 내지 70분, 10분 내지 60분, 10분 내지 50분, 20분 내지 70분 또는 30분 내지 70분 동안 진행할 수 있다.

본 출원의 방법은, 상기 제 1 및 제 2 압축 응력층이 형성된 유리 기재의 일면 또는 양면에 광흡수층을 형성하는 단계를 추가로 포함한다. 구체적으로, 상기 광흡수층을 형성하는 단계에서 상기 제 1 및 제 2 압축 응력층이 형성된 유리 기재의 일면 또는 양면 상에 1 종 이상의 광흡수제를 포함하는 광흡수층 형성용 조성물을 도포한 다음, 열처리할 수 있다.

상기에서 광흡수층 형성용 조성물은 상기와 같이 1 종 이상의 광흡수제와 함께 상기 광흡수제(들)를 분산시킬 수 있는 수지를 추가로 포함할 수 있다. 상기 수지의 종류는 제한되지 않는다. 상기 수지로는 예를 들어, 환상 올레핀계 수지, 폴리아릴레이트 수지, 폴리술폰 수지, 폴리에테르 술폰수지, 폴리파라페닐렌 수지, 폴리아릴렌에테르포스핀옥사이드 수지, 폴리이미드 수지, 폴리에테르이미드 수지, 폴리아미드이미드 수지, 아크릴 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리에틸렌 나프탈레이트 수지, 및 다양한 유-무기 하이브리드 계열의 수지 중 1 종 이상을 사용할 수 있다.

상기 광흡수층을 형성하는 단계의 처리 조건 또한 조절될 수 있다. 본 출원은은 상기 광흡수층을 형성하는 단계에서 상기 열처리를 100 ℃ 내지 160 ℃의 범위 내의 온도에서 수행할 수 있다. 상기 열처리 온도는 110 ℃ 내지 150 ℃, 120 ℃ 내지 130 ℃ 또는 130 ℃ 내지 150 ℃의 범위 내일 수 있다. 또한 상기 열처리 시간 또한 적절히 조절될 수 있다. 예를 들어, 본 출원의 방법은 상기 광흡수층을 형성하는 단계에서 열처리를 2 시간 내지 5 시간, 3 시간 내지 5 시간, 4 시간 내지 5 시간 또는 3 시간 내지 4 시간 동안 수행할 수 있다.

본 출원의 방법은 상기 제 1 및 제 2 압축 응력층이 형성된 유리 기재와 상기 광흡수층 사이에 존재하는 접착층을 형성하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 방법은 상기 광흡수층을 형성하는 단계 전에 접착층을 형성하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.

본 출원의 방법은 상기 접착층을 형성하는 단계에서 상기 제 1 및 제 2 압축 응력층이 형성된 유리 기재의 일면 또는 양면 상에 수지 조성물을 도포한 후 열처리할 수 있다. 상기에서 수지 조성물은 소위 접착제 조성물일 수 있다. 상기에서 접착제 조성물은 접착성 수지를 주로 포함할 수 있다.

상기 접착제 조성물에 적용되는 접착성 수지의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 환상 올레핀계 수지, 폴리아릴레이트 수지, 폴리 이소시아네이트 수지, 폴리이미드 수지, 폴리에테르이미드 수지, 폴리아미드이미드 수지, 아크릴 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리에틸렌 나프탈레이트 수지 및 폴리아크릴레이트 수지 중 1 종 이상을 사용할 수 있다. 본 출원의 방법은 상기 접착층을 형성하는 단계에서 열처리의 조건을 조절할 수 있다. 구체적으로, 상기 방법은 상기 접착층을 형성하는 단계에서 열처리를 120 ℃ 내지 160 ℃의 온도 범위 내에서 수행할 수 있다. 상기 온도는 다른 예시에서, 120 ℃ 내지 155 ℃, 130 ℃ 내지 150 ℃ 또는 145 ℃ 내지 155 ℃의 범위 내일 수 있다. 또한 본 출원의 방법은 상기 접착층을 형성하는 단계에서 상기 열처리를 5분 내지 30 분, 5 분 내지 20 분, 5 분 내지 15 분, 10 분 내지 30 분, 10 분 내지 20 분, 15 분 내지 30 분 또는 15 분 내지 20 분 동안 진행할 수 있다.

본 출원은, 또한 광학 필터의 제조 방법에 관한 것이다. 구체적으로 본 출원은 적외선 차단 필터, 또는 근적외선 차단 필터의 제조 방법에 관한 것이다.

본 출원의 광학 필터의 제조 방법은, 상기 방법에 따라 근적외선 흡수원판을 제조하고, 상기 근적외선 흡수원판의 적어도 일면 상에 선택파장 반사층을 형성하는 단계를 포함한다.

즉, 본 출원의 광학 필터의 제조 방법은 상기 방법에 따라 근적외선 흡수원판을 제조하는 단계; 및 상기 근적외선 흡수원판의 일면 또는 양면에 선택파장 반사층을 형성하는 단계를 포함한다.

상기 방법은 상기 선택파장 반사층을 형성하는 단계에서 상기 근적외선 흡수원판의 일면 또는 양면에 유전체 다층막을 형성할 수 있다.

구체적으로, 상기 방법은 상기 선택파장 반사층을 형성하는 단계에서 상기 근적외선 흡수원판의 일면 또는 양면에 저굴절률층과 고굴절률층을 교대로 적층할 수 있다. 구체적으로, 상기 고굴절률층은 굴절률이 2.1 내지 2.5 또는 2.2 내지 2.4의 범위 내인 유전체막일 수 있다. 또한 상기 저굴절률층은 굴절률이 1.4 내지 1.6 또는 1.45 내지 1.6의 범위 내인 유전체막일 수 있다. 상기 유전체막 각각은 유전체 다층막일 수도 있다. 상기에서 굴절률의 기준파장은 약 550 nm 정도일 수 있다.

이하에서는, 본 발명에 따른 구체적인 실시예들을 통해서 본 발명에 따른 새로운 구조의 광학 필터를 보다 상세히 설명한다. 하기에 예시되는 실시예들은 발명의 상세한 설명을 위한 것일 뿐, 이에 의해 권리범위를 제한하려는 것은 아니다.

1. 3점 굴곡 강도의 측정

ASTM D790을 기준으로 제조예, 실시예 및 비교예에서의 시편의 3점 굴곡 강도를 측정하였다. 구체적으로, 도 3에 도시된 것처럼, 측정 시편을 준비하고, 하기 식 1에 설정값과 그 측정값(상기 시편이 파단될 때의 파단 하중, F)을 대입하여 3점 굴곡 강도(단위: MPa)를 측정하였다:

[수식 1]

σ_f=(3ⅹFⅹL)/(2ⅹbⅹH²)

상기 수식 1에서, σ_f는 상기 시편의 파괴응력(3점 굴곡 강도)이고, F는 상기 시편에 인가된 파단 하중(단위: N)이며, L은 상기 시편을 지지하는 지지대의 간격으로 5.5 mm이고, b는 상기 시편의 폭으로 6 mm이며, H는 상기 시편의 두께로 0.117 mm이다.

2. 유리 기재의 절단 여부 확인

제조예 1 내지 9의 유리 기재, 참조예 1 및 비교예 1의 유리 기재에 대해서, 블레이드 또는 레이저를 이용하여 절단되는지 여부를 확인하고, 절단이 가능한 경우 “O”로, 절단이 불가능한 경우 “X”로 평가하였다.

제조예 1. 강화 유리 기재의 제조

다음 과정을 통해 강화 유리 기재를 제조하였다.

(1) 유리 기재(AS87, Schott社)를 나노스트립(Nano-strip, Cyantek社)으로 세척하여 0.1 mm 두께의 유리 기재를 준비한다.

(2) 상기 유리 기재를 질산칼륨 용융액에 넣고, 상기 유리 기재가 담긴 질산칼륨 용융액을 390 ℃의 온도에서 10 분간 열처리하여 상기 유리 기재의 양면에 제 1 및 제 2 압축 응력층을 형성한다.

제조예 2 내지 9. 강화 유리 기재의 제조

상기 (2) 단계에서, 상기 유리 기재가 담긴 용융액의 처리 시간을 하기 표 1과 같이 조절한 것을 제외하고는, 제조예 1과 동일한 방식으로 강화 유리 기재를 제조하였다. 또한, 상기 제조예 1 내지 제조예 9와 참조예 1 및 비교예 1의 유리 기재에 대해서 절단 여부를 확인한 결과와, 굴곡 강도의 측정 결과를 하기 표 1에 기재하였다. 하기 표 1에서 굴곡 강도의 상대치는 측정된 굴곡 강도의 참조예 1의 유리 기재의 굴곡 강도에 대한 백분율이다. 또한 표 1에서 압축 응력층의 두께는 유리 기재에 형성된 하나의 압축 응력층의 두께이다. 상기에서 비교예 1은 시판되는 두께 0.1 mm의 일반 유리(등록상표 Willow glass, Corning社)이고, 참조예 1은 시판되는 두께 0.21 mm의 Blue glass(제품명 QB64, 성도광명社)이다.

상기 표 1을 통해서, 비교예 1의 일반 유리 기재는 참조예 1의 시판 Blue glass 대비 낮은 굴곡 강도를 가지는 것을 알 수 있다. 또한 제조예 1 내지 7의 강화 유리 기재의 경우, 블레이드 또는 레이저로 절단 가능하면서도 동시에, 참조예 1 보다 향상된 굴곡 강도를 가지는 것을 알 수 있으며, 이는 압축 응력층의 유리 기재에 대한 두께 비율이 본 출원에서 규정하는 범위를 충족함으로 해서 달성된 것을 알 수 있다. 한편, 제조예 8 내지 9의 강화 유리 기재는 블레이드와 레이저로 절단 불가능하며, 그 결과 굴곡 강도 또한 측정이 불가능함을 알 수 있다. 상기 표 1의 내용을 통해, 본 출원에서 규정하는 압축 응력층의 두께 범위를 가지는 강화 유리 기재 및/또는 유리 기재의 강화 조건을 충족하는 방식으로 제조된 강화 유리를 적용하는 것이 본 출원에서 목적하는 근적외선 흡수원판과 광학 필터를 제조하는데 적합함을 알 수 있다.

제조예 10. 접착층이 형성된 강화 유리 기재의 제조

다음과 같은 방식으로 강화 유리 기재 상에 접착층을 형성하였다.

(1) 제조예 1의 강화 유리 기재의 일면에 폴리아크릴계 수지로 구성되는 접착제 조성물을 스핀 코팅 방식을 이용하여 도포한다.

(2) 상기 (1) 과정을 거친 결과물을 오븐을 이용하여 100 ℃의 온도에서 약 15분 동안 열처리하여 접착층을 형성한다.

제조예 11 내지 30. 접착층이 형성된 강화 유리 기재의 제조

상기 (1) 단계에서 적용되는 강화 유리 기재 및/또는 상기 (2) 단계에서 열처리 온도를 하기 표 2와 같이 조절한 것을 제외하고는 제조예 10과 동일한 방식으로 강화 유리 기재 상에 접착층을 형성하였다.

상기 제조예 10 내지 30에서 제조된 접착층이 형성된 강화 유리 기재의 굴곡 강도 및 접착층 형성 전의 강화 유리 기재의 굴곡 강도(A)와 접착층 형성 후의 유리 기재의 굴곡 강도(B)의 비율(B/A)을 하기 표 2에 기재하였다.

상기 표 2에서, 본 출원 내용에서 규정하는 범위 내의 온도에서 상기 강화 유리 기재 상에 접착층을 형성하면 향상된 굴곡 강도를 가지는 것을 확인할 수 있다.

구체적으로, 접착층을 형성하는 조건이 100 ℃ 이하인 경우, 접착층 형성에 따라 굴곡 강도의 향상 효과가 없었으며, 180 ℃ 이상인 경우에는 접착층 형성에 따라 굴곡 강도는 향상되었지만, 접착력이 저하되어 본 출원의 근적외선 흡수원판에 접착층으로 적용하기에는 적절하지 않음을 확인할 수 있다.

실시예 1. 근적외선 흡수원판의 제조

다음 과정을 통해 근적외선 흡수원판을 제조하였다.

(1) 제조예 11에서 제조한, 접착층이 형성된 강화 유리 기재 상에, 700 nm 내지 800 nm의 파장 범위 내에서 흡수 극대를 가지는 시아닌계 염료와 1,000 nm 내지 1,100 nm의 파장 범위 내에서 흡수 극대를 가지는 스쿠아릴륨계 염료를 환상 올레핀계 수지와 혼합하여 제조한 광흡수층 형성용 조성물을 스핀 코팅 방식을 이용하여 도포한다.

(2) 상기 (1) 과정을 거친 결과물을 오븐에서 100 ℃의 온도에서 4시간 동안 열처리하여 광흡수층을 형성한다. 그 결과 강화 유리 기재의 일면 상에 광흡수층이 접착층을 매개로 부착되어 있는 형태를 가지는 근적외선 흡수원판이 형성되었다.

실시예 2 내지 49 및 비교예 2 내지 25. 근적외선 흡수원판의 제조

상기 단계 (1)에서 적용한 접착층이 형성된 강화 유리 기재의 종류와 상기 (2) 단계에서의 열처리 온도를 하기 표 3 내지 표 5와 같이 조절한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방식으로 근적외선 흡수원판을 제조하였다. 또한 상기 근적외선 흡수원판에 대해서 측정한 굴곡 강도(C)와 접착층이 형성된 강화 유리 기재의 굴곡 강도(D)의 비율(C/D)을 하기 표 3 내지 표 5에 기재하였다. 또한 본 출원의 제조예 4, 제조예 29 및 실시예 49의 3점 굴곡 강도 측정 결과 그래프를 도 4에 도시하였다.

표 3 내지 표 5를 통하여, 광흡수층을 형성하는 온도 조건이 본 출원에서 규정하는 온도 범위 내에 있다면, 접착층이 형성된 강화 유리 기재 대비 향상된 굴곡 강도를 가지는 근적외선 흡수원판을 제조하는데 보다 유리함을 확인할 수 있다.

구체적으로, 광흡수층을 형성하는 온도 조건이 80 ℃ 이하이면, 광흡수층 형성에 따른 굴곡 강도의 향상 효과가 미미하였고, 180 ℃ 이상인 경우에는 광흡수층 형성에 따른 굴곡 강도가 향상되었으나, 가시광선 영역(400 nm 내지 700 nm의 범위 내의 파장)의 투과율이 저하되고, 근적외선 영역(700 nm 이상의 파장)의 흡광도가 저하되는 현상이 발생하여 본 출원의 광흡수층으로 적용하기에는 바람직하지 않음을 확인할 수 있다.

도 4를 통해서는 본 출원의 범위에서 규정하는 온도 조건으로 강화 유리 기재 상에 접착층을 형성한 다음에 광흡수층을 형성하면 이의 굴곡 강도가 점진적으로 증가함을 확인할 수 있다.

실시예 50. 적외선 차단 필터(광학 필터)의 제조

다음과 같은 방식으로 적외선 차단 필터를 제조하였다.

(1) 실시예 45의 근적외선 흡수원판의 일면 상에 공지의 증착 방식을 이용하여 이산화티타늄으로 구성된 유전체막(고굴절률층, 550 nm 파장에서의 굴절률: 2.32)과 이산화규소로 구성된 유전체막(저굴절률층, 550 nm 파장에서의 굴절률: 1.46)을 교대로 총 적층 수가 15개이고, 두께가 약 1.95 ㎛가 되도록 제 1 선택파장 반사층을 형성하였다.

(2) 상기 제 1 선택파장 반사층이 형성된 근적외선 흡수원판의 반대의 면 상에 공지의 증착 방식을 이용하여 이산화티타늄으로 구성된 유전체막(고굴절률층, 550 nm 파장에서의 굴절률: 2.32)과 이산화규소로 구성된 유전체막(저굴절률층, 550 nm 파장에서의 굴절률: 1.46)을 교대로 총 적층 수가 23개이고, 두께가 약 2.51 ㎛가 되도록 제 2 선택파장 반사층을 형성하였다. 제조된 적외선 차단 필터의 두께는 대략 108.14㎛였고, 3점 측정 굴곡 강도는 535 MPa 정도였다.

비교예 26. 적외선 차단 필터의 제조

다음과 같은 방식으로 적외선 차단 필터를 제조하였다.

(1) 참조예 1의 Blue glass의 일면 상에 공지의 증착 방식을 이용하여 이산화티타늄으로 구성된 유전체막(고굴절률층, 550 nm 파장에서의 굴절률: 2.32)과 이산화규소로 구성된 유전체막(저굴절률층, 550 nm 파장에서의 굴절률: 1.46)을 교대로 총 적층 수가 17개이고, 두께가 약 2.24 ㎛가 되도록 제 1 선택파장 반사층을 형성하였다.

(2) 상기 제 1 선택파장 반사층이 형성된 근적외선 흡수원판의 반대의 면 상에 공지의 증착 방식을 이용하여 이산화티타늄으로 구성된 유전체막(고굴절률층, 550 nm 파장에서의 굴절률: 2.32)과 이산화규소로 구성된 유전체막(저굴절률층, 550 nm 파장에서의 굴절률: 1.46)을 교대로 총 적층 수가 23개이고, 두께가 약 2.43 ㎛가 되도록 제 2 선택파장 반사층을 형성하였다.

제조된 적외선 차단 필터의 두께는 대략 214.67 ㎛였고, 3점 측정 굴곡 강도는 370 MPa 정도였다.

실시예 50 및 비교예 26을 통해서, 본 출원의 광학 필터는 종래의 Blue glass를 적용한 광학 필터 대비 두께는 이의 절반 수준이지만, 그 굴곡 강도는 대략 1.44배 증가하였음을 확인할 수 있다.

10, 21 및 22: 유리 기재
21, 22: 압축 응력층
30: 접착층
40: 광흡수층
51, 52: 선택파장 반사층

Claims (17)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 유리 기재를 알칼리 금속 이온을 포함하는 용액에 담지한 후 열처리하여 유리 기재에 제 1 및 제 2 압축 응력층을 형성하는 단계; 및
   상기 제 1 및 제 2 압축 응력층이 형성된 유리 기재의 일면 또는 양면에 광흡수층을 형성하는 단계를 포함하고,
   상기 제 1 및 제 2 압축 응력층을 형성하는 단계에서, 상기 열처리를 350 ℃ 내지 450 ℃의 범위 내의 온도에서 5 분 내지 60 분 동안 수행하는 근적외선 흡수원판의 제조 방법.
   
10. 삭제
11. 제 9 항에 있어서, 상기 광흡수층을 형성하는 단계에서 상기 제 1 및 제 2 압축 응력층이 형성된 유리 기재의 일면 또는 양면에 1 종 이상의 광흡수제를 포함하는 광흡수층 형성용 조성물을 도포한 후 열처리하는 근적외선 흡수원판의 제조 방법.
    
12. 제 11 항에 있어서, 상기 광흡수층을 형성하는 단계에서 열처리를 100 ℃ 내지 160 ℃의 범위 내의 온도에서 2 시간 내지 5 시간 동안 수행하는 근적외선 흡수원판의 제조 방법.
    
13. 제 9 항에 있어서, 상기 광흡수층을 형성하는 단계 전에 접착층을 형성하는 단계를 추가로 포함하고,
    상기 접착층을 형성하는 단계에서 상기 제 1 및 제 2 압축 응력층이 형성된 유리 기재의 일면 또는 양면 상에 수지 조성물을 도포한 후 열처리하는 근적외선 흡수원판의 제조 방법.
    
14. 제 13 항에 있어서, 상기 접착층을 형성하는 단계에서 열처리를 120 ℃ 내지 160 ℃의 온도 범위 내에서 5 분 내지 30 분 동안 수행하는 근적외선 흡수원판의 제조 방법.
    
15. 제 9 항의 방법에 따라 근적외선 흡수원판을 제조하는 단계; 및 상기 근적외선 흡수원판의 일면 또는 양면에 선택파장 반사층을 형성하는 단계;를 포함하는 광학 필터의 제조 방법.
    
16. 제 15 항에 있어서, 상기 선택파장 반사층을 형성하는 단계에서 상기 근적외선 흡수원판의 일면 또는 양면에 유전체 다층막을 형성하는 광학 필터의 제조 방법.
    
17. 제 15 항에 있어서, 상기 선택파장 반사층을 형성하는 단계에서 상기 근적외선 흡수원판의 일면 또는 양면에 굴절률이 1.4 내지 1.6의 범위 내인 유전체막과 굴절률이 2.1 내지 2.5의 범위 내인 유전체막을 교대로 적층하는 광학 필터의 제조 방법.

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