KR19990015314A - 적외선 차단용 코팅 박막 - Google Patents
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Abstract
적외선 차단용 코팅 박막을 개신한다. 본 발명에 따르면, 기판, 상기 기판위에 두께 44.37 나노미터로 굴절률 1.85 의 산화규소를 증착시킴으로써 형성된 제 1 박막층, 상기 제 1 박막층의 상부에 두께 82.61 나노미터 및 굴절률 2.3 의 이산화티타늄과, 두께 130.14 나노미터 및 굴절류 1.46의 이산화규소를 교번하여 5 회 반복 증착시킴으로써 형성된 제 2 내지 제 11 박막층, 상기 제 11 박막층의 상부에 두께 82.61 나노미터 및 굴절률 2.3 의 이산화티타늄을 증착시킴으로써 형성된 제 12 박막층 및, 상기 제 12 박막층의 상부에 두께 62.27 나노미터 및 굴절률 1.46 의 이산화규소를 증착시킴으로써 형성된 제 13 박막층을 구비하는 적외선 차단용 코팅 박막이 제공된다. 본 발명의 적외선 차단용 코팅 박막은 고파장 범위에서 우수한 적외선 차단 성능을 발휘한다.
Description
본 발명은 적외선 차단용 코팅 박막에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 특정 파장 영역의 적외선을 효과적으로 반사시킬 수 있도록 굴절율이 상이한 재료를 적층시킨 적외선 차단용 코팅 박막에 관한 것이다.
일반적으로 적외선 차단용 코팅 박막은 씨씨디 카메라(CCD camera) 또는 액정 프로젝터와 같은 장치에서 렌즈에 입사되는 적외선을 반사시킴으로써 렌즈를 투과하는 적외선의 양을 감소시킬 목적으로 형성된다. 적외선 차단용 코팅 박막은 굴절률이 상이한 재료를 렌즈와 같은 기판상에 다층 구조로 적층시킴으로써 형성될 수 있으며, 통상의 박막 증착 기술을 통해서 박막의 형성 작업이 수행될 수 있다. 코팅 박막의 설계에 있어 기본이 되는 기술적 원리는 상이한 재료로 형성된 각각의 박막층에서 발생하는 빛의 간섭 현상을 이용하여 특정 파장대의 빛을 선택적으로 반사시키거나 또는 투과시킬 수 있도록 하는 것이다. 이때 박막을 형성하는 코팅 재료는 각각의 굴절률을 고려하여 선택되어야 하며, 그 증착 두께는 이용되는 빛의 파장 영역에서 빛의 간섭이 발생할 수 있을 정도로 적절히 선정되어야 한다.
도 1에는 종래 기술에 따른 적외선 차단용 코팅 박막을 통해 투과되는 빛의 투과율을 나타내는 그래프가 도시되어 있으며, 이것은 일반적인 씨씨디 카메라의 렌즈에 구비되는 적외선 차단용 코팅 박막에 대한 것이다.
도면을 참고하면, 수평축은 빛의 파장대를 나타내며, 수직축은 빛의 투과율을 백분율로 나타낸 것이다. 일반적으로 씨씨디 카메라에서 사용되는 전하 결합 소자(CCD:charge coupled device)가 반응하는 적외선의 파장 범위는 700nm 로부터 1100 nm 에 이르는 범위이며, 700 nm 이하와 1100nm 이상의 파장대에서는 전하 결합 소자 자체가 반응하지 아니한다. 따라서 적외선 차단용 코팅 박막은 상기 범위내에서 적외선을 차단할 수 있도록 설계되어야 한다.
도 1에서는 빛의 파장이 640 nm 미만일 때 적외선의 투과율이 100%에 가까우며, 640 nm 로부터 960 nm 에 이르는 범위에서는 적외선의 투과율이 매우 낮은 것을 알 수 있다. 또한 적외선의 파장이 960 nm 이상일때는 투과율이 50 내지 100% 로 급격히 증가하는 알 수 있다. 즉, 적외선 차단용 코팅 박막이 효과적으로 작용하는 범위는 640 nm 내지 960 nm 의 범위이며, 전하 결합 소자가 적외선에 반응할 수 있는 가능 영역인 960nm 이상 1100 nm 이하의 파장 범위에서 적외선 투과율이 증가하는 것을 알 수 있다. 즉, 설계 중심 영역으로부터 이격된 파장 범위에서는 효과적인 적외선 차단이 불가능해진다는 문제점이 있다.
본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 특정한 파장 범위의 적외선을 효과적으로 차단시킬 수 있는 적외선 차단용 코팅 박막을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상이한 굴절률을 가지는 재료를 상이한 두께로 적층시킨 다층 구조를 구비한 적외선 차단용 코팅 박막을 제공하는 것이다.
도 1은 종래 기술의 적외선 차단용 코팅 박막의 적외선 투과율을 나타내는 그래프.
도 2는 본 발명에 따른 적외선 차단용 코팅 박막의 단층 구조를 도시하는 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 적외선 차단용 코팅 박막의 적외선 투과율을 나타내는 그래프.
도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명
S. 기판 21. 제 1 박막층
22. 제 2 박막층 23. 제 3 박막층
24. 제 4 박막층 25. 제 5 박막층
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 기판, 상기 기판위에 두께 44.37 나노미터로 굴절률 1.85 의 산화규소를 증착시킴으로써 형성된 제 1 박막층, 상기 제 1 박막층의 상부에 두께 82.61 나노미터 및 굴절률 2.3 의 이산화티타늄과, 두께 130.14 나노미터 및 굴절류 1.46의 이산화규소를 교번하여 5 회 반복 증착시킴으로써 형성된 제 2 내지 제 11 박막층, 상기 제 11 박막층의 상부에 두께 82.61 나노미터 및 굴절률 2.3 의 이산화티타늄을 증착시킴으로써 형성된 제 12 박막층 및, 상기 제 12 박막층의 상부에 두께 62.27 나노미터 및 굴절률 1.46 의 이산화규소를 증착시킴으로써 형성된 제 13 박막층을 구비하는 적외선 차단용 코팅 박막이 제공된다.
또한 본 발명에 따르면, 기판, 상기 기판위에 두께 44.37 나노미터로 굴절률 1.83 의 산화규소를 증착시킴으로써 형성된 제 1 박막층, 상기 제 1 박막층의 상부에 두께 82.61 나노미터 및 굴절률 2.3 의 이산화티타늄과, 두께 130.14 나노미터 및 굴절률 1.46 의 이산화규소를 교번하여 5 회 반복 증착시킴으로써 형성된 제 2 내지 제 11 박막층, 상기 제 11 박막층의 상부에 두께 82.61 나노미터 및 굴절률 2.3 의 이산화티타늄을 증착시킴으로써 형성된 제 12 박막층 및, 상기 제 12 박막층의 상부에 두께 62.27 나노미터 및 굴절률 1.56 의 이산화규소를 증착시킴으로써 형성된 제 13 박막층을 구비하는 적외선 차단용 코팅 박막이 제공된다.
이하 본 발명을 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참고로 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 적외선 차단용 코팅 박막의 설계는 700 nm 내지 1200 nm 사이의 파장대에서 적외선 차단이 이루어질 수 있는 것을 목표로 하였다. 위에서 설명한 바와 같이 1100 nm 이상의 파장대에서는 전하 결합 소자 자체가 적외선에 반응하지 않지만, 설계상 적외선 차단 영역을 확대함으로써 안정된 차단 효과를 거둘수 있도록 한 것이다.
본 발명에서는 산화 규소(SiO), 이산화티타늄(TiO2) 및, 이산화규소(SiO2)가 박막 재료로 사용된다. 각각의 재료는 상이한 굴절률을 가지는데, 예를 들면 이산화규소가 1.46 의 낮은 굴절률을 가지고, 산화 규소가 1.83 의 중간 굴절률을 가지며, 이산화티타늄은 2.3 의 높은 굴절률을 가진다. 또한 상기 재료들은 각각 상이한 두께로 적층된다. 본 발명에서 사용되는 재료를 이용하여 형성되는 각각의 박막의 굴절률 및 막 두께등을 나타내면 다음의 표 1과 같다. 여기에서 막 두께는 나노미터 단위이다.
| 번호 | 재료의 종류 | 굴절률(N) | 막 두께(D) | 광학적 막두께(N×D) | 위상(N×D/λ) |
| 11 | 산화규소(SiO) | 1.85 | 44.37 | 90 | 0.1 |
| 12 | 이산화티타늄(TiO2) | 2.3 | 82.61 | 225 | 0.25 |
| 13 | 이산화규소(SiO2) | 1.46 | 130.14 | 225 | 0.25 |
| 14 | 이산화규소(SiO2) | 1.46 | 62.27 | 117 | 0.13 |
위의 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에서 사용되는 다층 구조의 박막은 3 가지 재료를 이용하여 4 가지 종류의 박막을 적층시킴으로써 형성된다. 참조 번호호 13 과 14 로 지시된 박막층은 동일한 재료인 이산화규소(SiO2)로 형성되었지만, 막 두께가 상이하게 형성되며, 그로 인해 광학적 막두께와 위상이 상이하게 된다는점이 이해되어야 한다.
도 2에는 본 발명에 따른 적외선 차단용 코팅 박막의 단층 구조가 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 기판(S)은 통상적인 글래스 재료의 하나인 독일 쇼트사의 BK7 이 이용될 수 있으며, 그 기판위에 13 개층의 박막을 차례로 증착한다. 각각의 박막을 형성하는 재료, 두께 및 굴절률등은 표 1에 나타낸 바와 같다. 이를 개략적으로 설명하면, 우선, 기판위에 참조 번호 21 로 지시된 제 1 박막층을 형성하는데, 상기 제 1 박막층(21)은 표 1 의 산화규소(11) 재료를 이용하여 형성한다. 표 1 에 나타낸 바와 같이, 제 1 박막층의 산화규소 두께는 44.37 나노미터 이다. 산화규소의 제 1 박막층(21)의 상부 표면에 다시 제 2 내지 제 11 박막층(22 내지 31)을 형성하는데, 이것은 표 1 의 이산화티타늄(12)과 제 1 이산화규소(13)를 교번하여 5 회 반복하여 증착시킴으써 형성된다. 그에 따라 모두 10 개의 층이 교번하여 반복 형성된다. 여기에서 이산화티타늄(12)으로 형성되는 제 2, 제 4, 제 6, 제 8 및, 제 10 박막층(22,24,26,28)은 82.61 나노미터의 두께를 가지며, 제 1 이산화규소(13)로 형성되는 제 3, 제 5, 제 7, 제 9, 제 11 층(23,25,27,29,31)은 130.14 나노미터의 두께를 가진다. 다음에 다시 이산화티타늄(12)을 82.61 나노미터의 두께로 증착함으로써 제 12 박막층(32)을 형성하고, 마지막으로 상기 제 1 이산화규소(13)와 상이한 두께를 가지는 제 2 이산화규소(14)를 62.27 나노미터의 두께로 증착함으로써 제 13 박막층(33)을 형성한다.
다음의 표 2에는 본 발명의 다른 실시예에서 사용되는 재료의 굴절률 및 막 두께등에 관한 사항이 나타나 있다.
| 번호 | 재료의 종류 | 굴절률(N) | 막 두께(D) | 광학적 막두께(N×D) | 위상(N×D/λ) |
| 41 | 산화규소(SiO) | 1.83 | 44.37 | 81 | 0.106 |
| 42 | 이산화티타늄(TiO2) | 2.3 | 82.61 | 190 | 0.25 |
| 43 | 이산화규소(SiO2) | 1.46 | 130.14 | 190 | 0.25 |
| 44 | 이산화규소(SiO2) | 1.56 | 62.27 | 97 | 0.127 |
표 2를 참조하면, 참조 번호 41 로 표시된 산화규소의 굴절률과 참조 번호 44 로 지시된 이산화규소의 굴절률이 표 1에 나타난 재료와 상이하며, 그에 따라 광학적 막 두께와 위상이 달라진다.
표 2에 나타난 재료를 이용한 적외선 차단용 박막의 단층 구조는 도 2에 나타난 것과 동일하다. 즉, 도 2에서, 제 1 박막층(21)은 표 2의 산화규소(41) 재료를 이용하여 형성한다. 상기 제 1 박막층(21)의 상부 표면에 다시 제 2 내지 제 11 박막층(22 내지 31)을 형성하는데, 이것은 표 2의 이산화티타늄(42)과 제 1 이산화규소(43)를 교번하여 5 회 반복하여 증착시킴으로써 형성된다. 즉, 제 2, 제 4, 제 6, 제 8 및, 제 10 박막층(22,24,26,28)은 이산화티타늄(42)으로 형성되며, 제 3, 제 5, 제 7, 제 9, 제 11 층(23,25,27,29,31)은 이산화규소(43)로 형성된다. 다음에 다시 이산화티타늄(42)을 이용하여 제 12 박막층(32)을 형성하고, 마지막으로 상기 제 1 이산화규소(43)와 상이한 두께를 가지는 제 2 이산화규소(44)를 증착시킴으로써 제 13 박막층(33)을 형성한다.
위와 같은 적외선 차단용 코팅 박막의 형성은 통상적인 방법에 의해 수행될 수 있으며, 이를 개략적으로 설명하면 다음과 같다. 렌즈등과 같이 그 표면에 코팅이 이루어져야할 타겟(target)은 진공 챔버내의 저부에 모터에 의해서 회전 가능하게 설치된다. 진공 챔버내에는 박막을 형성할 재료들이 진공 챔버의 상부에 설치된 가열판에 유지된다. 또한 가열판을 가열할 수 있는 수단이 구비됨으로써 박막 재료의 이온화가 이루어진다. 가열 수단은 통상적으로 고압 방전에 의한 전자빔의 충격 또는 히이터 코일에 의한 가열을 통해 박막 재료를 이온화된다. 이온화된 박막 재료는 진공 챔버내에서 낙하하게 되며, 진공 챔버의 하부에 배치된 타겟의 표면에 도달하여 증착된다.
본 발명에 따른 적외선 차단용 코팅 박막은 적외선의 특정 파장 범위에서 효과적으로 적외선을 차단할 수 있으며, 특히 전하 결합 소자가 적외선에 반응하는 고파장 임계 영역인 1100nm 범위의 파장대에서 효과적으로 적외선을 차단할 수 있다. 이러한 차단 효과는 도 3에 도시된 본 발명의 적외선 차단용 코팅 박막에 대한 적외선 투과율 그래프로써 알 수 있다. 즉, 상기 그래프에서 알 수 있는 바와 같이, 적외선의 파장이 1100 nm 이하의 범위에 있을때는 투과율이 거의 제로에 근접하며, 파장이 1120 nm 일 때 약 50 %의 투과율을 가지며, 이후에 투과율이 증가하게 된다. 즉, 전하 결합 소자의 반응 가능 영역에서는 충분한 적외선 차단 효과가 보장되는 것이다. 또한 이러한 차단 효과는 코팅 박막 평면에 대한 적외선의 입사 각도가 수직인 경우뿐만 아니라 최대 ±20°의 범위에서도 성립되는 것으로 나타났다.
본 발명은 첨부된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
Claims (2)
- 기판,상기 기판위에 두께 44.37 나노미터로 굴절률 1.85 의 산화규소를 증착시킴으로써 형성된 제 1 박막층,상기 제 1 박막층의 상부에 두께 82.61 나노미터 및 굴절률 2.3 의 이산화티타늄과, 두께 130.14 나노미터 및 굴절류 1.46의 이산화규소를 교번하여 5 회 반복 증착시킴으로써 형성된 제 2 내지 제 11 박막층,상기 제 11 박막층의 상부에 두께 82.61 나노미터 및 굴절률 2.3 의 이산화티타늄을 증착시킴으로써 형성된 제 12 박막층 및,상기 제 12 박막층의 상부에 두께 62.27 나노미터 및 굴절률 1.46 의 이산화규소를 증착시킴으로써 형성된 제 13 박막층을 구비하는 적외선 차단용 코팅 박막.
- 기판,상기 기판위에 두께 44.37 나노미터로 굴절률 1.83 의 산화규소를 증착시킴으로써 형성된 제 1 박막층,상기 제 1 박막층의 상부에 두께 82.61 나노미터 및 굴절률 2.3 의 이산화티타늄과, 두께 130.14 나노미터 및 굴절률 1.46 의 이산화규소를 교번하여 5 회 반복 증착시킴으로써 형성된 제 2 내지 제 11 박막층,상기 제 11 박막층의 상부에 두께 82.61 나노미터 및 굴절률 2.3 의 이산화티타늄을 증착시킴으로써 형성된 제 12 박막층 및,상기 제 12 박막층의 상부에 두께 62.27 나노미터 및 굴절률 1.56 의 이산화규소를 증착시킴으로써 형성된 제 13 박막층을 구비하는 적외선 차단용 코팅 박막.
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|---|---|---|---|
| KR1019970037347A KR19990015314A (ko) | 1997-08-05 | 1997-08-05 | 적외선 차단용 코팅 박막 |
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| KR1019970037347A KR19990015314A (ko) | 1997-08-05 | 1997-08-05 | 적외선 차단용 코팅 박막 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR19990015314A true KR19990015314A (ko) | 1999-03-05 |
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ID=66000597
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| KR1019970037347A KR19990015314A (ko) | 1997-08-05 | 1997-08-05 | 적외선 차단용 코팅 박막 |
Country Status (1)
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|---|---|
| KR (1) | KR19990015314A (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100420285B1 (ko) * | 2001-04-25 | 2004-03-02 | 손병혁 | 이산화티타늄 나노입자의 멸균코팅막의 제조방법 |
| CN109814193A (zh) * | 2019-02-18 | 2019-05-28 | 申屠炜 | 红反膜系滤光板和其在抗刹车灯眩目方面的应用及滤光器 |
-
1997
- 1997-08-05 KR KR1019970037347A patent/KR19990015314A/ko unknown
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100420285B1 (ko) * | 2001-04-25 | 2004-03-02 | 손병혁 | 이산화티타늄 나노입자의 멸균코팅막의 제조방법 |
| CN109814193A (zh) * | 2019-02-18 | 2019-05-28 | 申屠炜 | 红反膜系滤光板和其在抗刹车灯眩目方面的应用及滤光器 |
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