KR20020091535A - 다층 간섭 필름 - Google Patents

Abstract

본 발명은 색상이 변화하는 다층 간섭 필름에 관한 것으로서,

진공 증착, 스파터링, 습식 도금 또는 습식 도포의 도막 공정에 의해 이형층이 형성된 기판위에 반투명층, 투명층, 반사층, 투명층, 반투명층의 순서로 5단 적층되거나, 반투명층, 투명층, 반투명층의 순서로 3단 적층되어, 입사각과 관찰각에 따라서 색상이 변화하도록 제조된다.

본 발명에 따른 다층 간섭 필름은 알루미늄, 구리, 카본 등으로 표면층에 해당하는 반투명층을 구성하여 인체나 환경에 미치는 악영향을 최소화할 수 있고, 진공 증착, 스파터링, 습식 도금 또는 습식 도포의 도막 공정으로 용이하고 저렴하게 제조할 수 있는 장점이 있다.

Description

다층 간섭 필름 { MULTILAYER INTERFERENCE FILM }

본 발명은 색상이 변화하는 특성을 가진 박편 안료로 사용할 수 있는 다층 간섭 필름에 관한 것이며, 보다 상세히는 이형층이 형성된 기판위에 5단 적층 또는 3단 적층되어 제조되어 입사각과 관찰각에 따라서 색상이 변화하도록 제조되는 다층 간섭 필름에 관한 것이다.

다층 간섭 필름은 5단 또는 3단으로 적층 제조되어 입사각과 관찰각에 따라서 색상이 변화하도록 제조되며, 주로 박편 형태로 페인트, 잉크, 고무, 기타 고분자 수지 등의 안료로 사용되는 한편, 지폐 등의 각종 유가증권, 중요 서류 및 CD 카드, ID 카드 등의 위조 방지용 안료로도 사용되고, 자동차, 전자 제품, 건축 재료, 가구, 화장품(예컨대, 매니큐어 등의 색조 화장품), 염색약, 직물, 장난감, 스티커 등과 같이 다양한 색상 표현을 필요로 하는 제품에 사용된다.

상기와 같은 다층 간섭 필름은 다층으로 구성되는 매질의 선택적인 빛 흡수와 파장에 의존하는 계면 효과의 결과로써 색상이 변화하는데, 실제로는 소정의 입사각을 지닌 빛이 다층 박막 구조에서 투과 및 반사하면서 중첩하는 계면 효과가 나타날 때 관찰각에 따라서 인지되는 색상의 변화를 초래한다.

따라서, 다층 간섭 필름을 구성하는 각층의 두께, 굴절률 등의 변수를 조절하면 원하는 색상 변화의 특성을 얻을 수 있다.

상기와 같은 종래의 다층 간섭 필름은 미국특허 제6,157,489호에서 공지된 바와 같이, 이형층이 형성된 기판위에 반투명층, 유전체층, 반사층, 유전체층, 반투명층의 순서로 적층되어, 입사각과 관찰각에 따라서 색상이 변화하도록 제조된다.

그러나, 종래의 다층 간섭 필름은 진공 증착이나 스파터링 등의 도막 공정으로 제조되기 때문에 제조 원가가 비싸고, 특히 상기 미국특허 제6,157,489호의 다층 간섭 필름의 경우, 표면층에 해당하는 반투면층이 크롬, 니켈, 파라듐, 티타늄, 바나듐, 코발트, 철, 텅스텐, 몰리브덴, 니오븀, 산화철 등과 같은 중금속으로 구성되므로 인체와 환경에 나쁜 영향을 미치는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 진공 증착 및 스파터링은 물론, 습식 도금 또는 습식 도포의 도막 공정에 의해 다단으로 적층 제조하고, 표면층은 인체에 직접 접촉하여도 해로움이 없는 알루미늄 등으로 구성하여 입사각과 관찰각에 따라서 색상이 변화하도록 제조되는 다층 간섭 필름을 제공하는데 있다.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 다층 간섭 필름은, 진공 증착, 스파터링, 습식 도금 또는 습식 도포의 도막 공정에 의해 이형층이 형성된 기판위에 반투명층, 투명층, 반사층, 투명층, 반투명층의 순서로 적층되어, 입사각과 관찰각에 따라서 색상이 변화하도록 제조되는 다층 간섭 필름에 있어서, 상기 반투명층은 알루미늄, 카본, 규소, 게르마늄, 세라믹, 산화철, 또는 이들의 합금 중의 어느 하나의 성분으로 구성되며, 두께가 1∼50nm인 것을 특징으로 한다.

상기 투명층은 산화 마그네슘, 질화 알루미늄, 질화 티타늄, 질화 규소, 불화 마그네슘, 리튬 나이오베이트, 또는 이들의 혼합물 중의 어느 하나의 무기물 성분, 또는 아크릴레이트, 아크릴릭엑시드, 또는 이들의 혼합물 중의 어느 하나의 유기물 성분 중의 어느 하나의 성분으로 구성되며, 광학두께가 1∼9QW인 것을 특징으로 한다.

상기 반사층은 니오븀, 크롬, 니켈, 티타늄, 바나듐, 코발트, 파라듐, 또는 이들의 합금 중의 어느 하나의 성분으로 구성되며, 두께가 10∼200nm인 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 다층 간섭 필름의 5단 적층 구조를 도시한 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 다층 간섭 필름의 3단 적층 구조를 도시한 구성도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10,10a: 다층 간섭 필름 11: 제1반투명층

11a: 제2반투명층 12: 제1투명층

12a: 제2투명층 13: 반사층

20: 기판 21: 이형층

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 다층 간섭 필름(10)은 이형층(21)이 형성된 기판(20)위에 진공 증착, 스파터링, 습식 도금 또는 습식 도포의 도막 공정에 의해 5단으로, 즉 제1반투명층(11), 제1투명층(12), 반사층(13), 제2투명층(12a), 제2반투명층(11a)의 순서로 적층되어 제조된다.

상기 기판(20)에 형성된 이형층(21)은 유기성 또는 수용성의 도막으로서 아크릴 수지 등으로 구성되며, 상기 다층 간섭 필름(10)이 제조 완료되면 용제나 나이프 등으로 손쉽게 제거할 수 있다.

상기와 같이 5단 적층되어 제조되는 다층 간섭 필름(10)의 제조 과정을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1을 참조하면, 제일 먼저 상기 이형층(21) 위에 상기와 같은 도막 공정에 의해 제1반투명층(11)이 1∼50nm의 두께로 적층된다.

이때, 상기 제1반투명층(11)은 알루미늄, 카본, 규소, 게르마늄, 세라믹, 산화철, 또는 이들의 합금 중에서 선택된 어느 하나의 성분으로 구성된다.

상기 제1반투명층(11)이 이형층(21) 위에 적층되고 나면, 다음으로 상기 제1반투명층(11) 위에 상기와 같은 도막 공정에 의해 제1투명층(12)이 적층된다.

이때, 상기 제1투명층(12)은 다층 간섭 필름(10)에 색상이 입사각과 관찰각에 따라서 색상이 변화하는 특성을 부여하기 위하여, 소정의 유효 광학두께를 나타내며, 본 발명에서는 빛의 파장(λ)에 따라서 1∼9QW로 설정한다.

여기서, 상기 QW는 1/4 파장 두께로 아래의 수학식에 의해 산출되며, 상기 수학식에 있어서 n은 물질층의 굴절률이고, d는 물리적인 두께이다.

1/4 파장 두께(QW)=4nd/λ

또한, 상기 제1투명층(12)은 무기물인 산화 마그네슘, 질화 알루미늄, 질화 티타늄, 질화 규소, 불화 마그네슘, 리튬 나이오베이트, 또는 이들의 혼합물 중의 어느 하나의 무기물 성분, 또는 유기물인 아크릴레이트, 아크릴릭엑시드, 또는 이들의 혼합물 중의 어느 하나의 유기물 성분 중의 어느 하나의 성분으로 구성된다.

상기 제1투명층(12)이 제1반투명층(11) 위에 적층되고 나면, 다음으로 상기 제1투명층(12) 위에 상기와 같은 도막 공정에 의해 반사층(13)이 10∼200nm의 두께로 적층된다.

이때, 상기 반사층(13)은 니오븀, 크롬, 니켈, 티타늄, 바나듐, 코발트, 파라듐, 또는 이들의 합금 중의 어느 하나의 성분으로 구성된다.

상기 반사층(13)이 제1투명층(12) 위에 적층되고 나면, 순차적으로 상기 반사층(13) 위에 상기와 같은 도막 공정에 의해 제2투명층(12a)이 먼저 적층된 다음, 상기 제2투명층(12a) 위에 제2반투명층(11a)이 적층된다.

이때, 상기 제2투명층(12a)은 그 광학두께와 성분이 상기 제1투명층(12)과 동일하도록 형성하는 것이 바람직하고, 상기 제2반투명층(11a)도 역시 그 두께와 성분이 상기 제1투명층(12)과 동일하도록 형성하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 5단 적층 작업이 완료된 후, 최종적으로 상기 이형층(21)에서 상기 다층 간섭 필름(10)을 용제나 나이프 등으로 떼어내면 상기 다층 간섭 필름(10)이 제조 완료되며, 상기 다층 간섭 필름(10)은 별도로 파쇄 공정을 거쳐 박편으로 만들어 안료로 사용한다.

특히, 상기 박편은 다층 간섭 필름(10)의 서로 평행한 표면층, 즉 상기제1,2반투명층(11,11a)이 표면층이 되고, 이에 수직인 파쇄면을 갖도록 파쇄되고, 입도 분포가 좁으면서도 침상비가 20∼2:1이 되도록 제작하여 사용하며, 박편에 내구성을 부여하기 위하여 50∼500℃ 온도 조건에서 10분∼24시간 동안 단련이나 열처리를 하는 것이 바람직하며, 상기 투명층(12,12a)이 유기물인 아크릴레이트, 아크릴릭엑시드, 또는 이들의 혼합물 중의 어느 하나의 성분으로 구성될 경우에는 별도의 경화 공정을 추가할 수도 있다.

한편, 상기와 같이 5단 적층되어 제조되는 다층 간섭 필름(10)의 제조 과정에 있어서, 상기 제1투명층(12) 위에 순차적으로 적층되는 상기 반사층(13)과 제2투명층(12a)을 없애고, 상기 제1투명층(12)을 기준으로 제1반투명층(11)과 제2반투명층(11a)을 상하 대칭으로 적층하면, 도 2에 도시된 바와 같이 3단 적층되어 제조되는 다층 간섭 필름(10a)을 제조할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 다층 간섭 필름은 진공 증착, 스파터링, 습식 도금 또는 습식 도포의 도막 공정에 의해 다단으로 적층 제조하고, 표면층은 인체에 직접 접촉하여도 해로움이 없는 알루미늄 등으로 구성하여 입사각과 관찰각에 따라서 색상이 변화하도록 제조되기 때문에, 종래의 다층 간섭 필름에 비하여 인체나 환경에 미치는 악영향을 최소화할 수 있고, 용이하고 저렴하게 제조할 수 있는 장점이 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 다층 간섭 필름을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

Claims (3)

1. 진공 증착, 스파터링, 습식 도금 또는 습식 도포의 도막 공정에 의해 이형층이 형성된 기판위에 반투명층, 투명층, 반사층, 투명층, 반투명층의 순서로 적층되어, 입사각과 관찰각에 따라서 색상이 변화하도록 제조되는 다층 간섭 필름에 있어서,

   상기 반투명층은 알루미늄, 카본, 규소, 게르마늄, 세라믹, 산화철, 또는 이들의 합금 중의 어느 하나의 성분으로 구성되며, 두께가 1∼50nm인 것을 특징으로 하는 다층 간섭 필름.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 투명층은 산화 마그네슘, 질화 알루미늄, 질화 티타늄, 질화 규소, 불화 마그네슘, 리튬 나이오베이트, 또는 이들의 혼합물 중의 어느 하나의 무기물 성분, 또는 아크릴레이트, 아크릴릭엑시드, 또는 이들의 혼합물 중의 어느 하나의 유기물 성분 중의 어느 하나의 성분으로 구성되며, 광학두께가 1∼9QW인 것을 특징으로 하는 다층 간섭 필름.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 반사층은 니오븀, 크롬, 니켈, 티타늄, 바나듐, 코발트, 파라듐, 또는 이들의 합금 중의 어느 하나의 성분으로 구성되며, 두께가 10∼200nm인 것을 특징으로 하는 다층 간섭 필름.