KR20050105385A

KR20050105385A - 전자파 차단 코팅 박막

Info

Publication number: KR20050105385A
Application number: KR1020040030506A
Authority: KR
Inventors: 정필환
Original assignee: 주식회사 일진옵텍
Priority date: 2004-04-30
Filing date: 2004-04-30
Publication date: 2005-11-04
Also published as: KR100617938B1

Abstract

본 발명의 전자파 차단 코팅 박막은 1층 내지 4층의 산화인듐주석층(ITO)과, 3층 내지 6층의 은(Ag) 층과, 4층 내지 6층의 산화 유전체 층으로 이루어져 총 8층 내지 16층으로 형성되며, 이 때 은 박막 층 중 적어도 2층의 은 박막 층은 산화인듐주석 층과 위층 또는 아래층으로 인접하게 형성되어, 전자파를 차단하고 가시광선을 투과시켜 각종 디스플레이 제품에 응용하기에 적합하다.

Description

전자파 차단 코팅 박막 {Thin film structure for shading electromagnetic waves}

본 발명은 전자파 차단 코팅 박막에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유해 전자파를 차단하는 한편 가시광선은 투과시킬 수 있는 투명한 전자파 차단 코팅 박막 및 이러한 코팅 박막이 형성된 유리 또는 플라스틱 제품에 관한 것이다.

일반적으로 전기, 전자, 통신, 컴퓨터 등 반도체 이용 제품이 발전을 거듭할 수록 응용 범위가 극대화될 뿐만 아니라 휴대폰이나 각종 디스플레이 제품의 사용이 급속히 늘어나고 있는 추세이다. 각종 전자제품에서 발생하는 유해 전자파의 주파수 대역은 LCD 모니터의 경우 150MHz ~ 800MHz, 전자레인지의 경우 대략 2.45GHz, 휴대폰의 경우 800MHz ~ 1.8GHz 정도이다.

이러한 각종 전자 제품에서 발생하는 전자파가 인체에 미치는 유해한 영향을 제거하기 위하여, 유해 전자파를 차단하는 방안이 개발되고 있다. 현재, 유해 전자파를 차폐하기 위하여 가장 많이 쓰는 방법은 전자파 차폐용 금속 박막을 사용하는 것으로서, 금속 용액을 스프레이로 코팅하는 스프레이 방식과 진공 증착 방식이 있다. 이러한 방식은 플라스틱의 기판 표면에 예를 들어 크롬, 철 또는 구리 등의 도전성 금속 박막을 형성하여 그 두께에 따른 저항 값을 갖도록 하여 전자파를 차폐하고 있다.

그러나, 이러한 금속 물질은 전 파장 대역의 투과성이 떨어질 뿐 아니라, 특히 가시광선 영역에서 투과율이 매우 낮아 디스플레이 제품에 적용할 수가 없었다. 또한, 인체에 유해한 자외선을 차단하기 위해서는 별도의 자외선 차단 코팅을 사용해야 했다.

따라서, 본 발명의 목적은 가시광선의 투과율은 우수하면서도 전자파를 차단할 수 있는 전자파 차단 코팅 박막 및 이러한 전자파 차단 코팅 박막이 형성된 유리 또는 플라스틱 제품을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 자외선까지도 효율적으로 차단할 수 있는 전자파 차단 코팅 박막 및 이러한 전자파 차단 코팅 박막이 형성된 유리 또는 플라스틱 제품을 제공하는 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 빛이 전자파의 일종인 점과 광학적으로 사용하는 코팅 박막이 소정 파장의 빛만을 선택적으로 투과, 차단할 수 있다는 점에 착안하여, 다수의 층이 적층된 코팅 박막으로 가시광선은 양호하게 투과시키면서 인체에 유해한 전자파를 선택적으로 차단하도록 한 것이다.

본 발명에 따른 전자파 차단 코팅 박막은 유리 또는 플라스틱 기판 위에 형성되며, 1층 내지 4층의 산화인듐주석 박막층과; 3층 내지 6층의 은 박막층과; 4층 내지 6층의 산화물 유전체 층으로 이루어진다. 이때, 은 박막층 중 적어도 2층의 은 박막층은 산화인듐주석 층과 위층 또는 아래층으로 인접하여 형성되어, 전자파를 차단하고 가시광선을 투과시킨다.

각각의 산화물 유전체 층은 산화규소(SiO₂), 산화티타늄(TiO₂), 산화알루미늄(Al₂O₃), 산화질리코늄(ZrO₂). 산화이트리움(Y₂O₃), 산화탄탈(Ta₂O₅) 중에서 선택되는 재료로 형성된다.

이러한 박막에서, 공기와 접하는 마지막 층을 산화인듐주석 층으로 하여 코팅 박막의 표면 체적 저항을 향상시켜 정전기가 방지되도록 사용할 수 있다. 이와는 대안적으로 공기와 접하는 마지막 층을 산화물 유전체 층으로 하여 대기의 오염 물질을 차단하고 전체 박막의 산화를 방지할 수도 있다.

본 발명의 다른 양태에 따른 전자파 차단 유리 또는 플라스틱 제품은 유리 또는 플라스틱 기판과; 기판의 일 측면에 형성되어, 전자파를 차단하고 가시광선을 투과시키는 전자파 차단 코팅 박막으로 이루어지며, 전자파 차단 코팅 박막은

1층 내지 4층의 산화인듐주석 박막층과;

3층 내지 6층의 은 박막층과;

4층 내지 6층의 산화물 유전체 층으로 이루어진다. 이 때, 전자파 차단 코팅 박막의 은 박막층 중 적어도 2층의 은 박막층은 산화인듐주석 층과 위층 또는 아래층으로 인접하여 형성된다.

본 발명의 전자파 차단 코팅 박막은 굴절률이 상이한 재료를 유리 또는 투명 플라스틱(아크릴, 폴리카보네이트, PET 필름 등)과 같은 기판 상에 다층 구조로 적층시킴으로써 형성되며, 통상의 물리 기상 증착법(PVD) 또는 화학 기상 증착법(CVD)을 이용한 진공증착법으로 형성할 수 있다. 또한, 박막 증착 시 유전체 물질의 운동 에너지를 활성화시키기 위하여 이온 충돌 반응 가스를 사용하여 박막의 구조를 고밀도로 유지하였으며, 이는 박막의 부착력을 향상시켜 외부환경에 노출되었을 때 박막의 경시 변화를 막을 수 있을 뿐만 아니라 박막과 기판의 내구성을 향상시킨다.

이러한 코팅 박막의 설계에 있어 기본이 되는 기술적 원리는 상이한 재료로 형성된 각각의 박막층에서 발생하는 전자파의 다중 간섭 현상을 이용하여 특정 파장대의 빛을 선택적으로 상쇄시키거나 또는 투과시킬 수 있도록 하는 것이다. 이때 박막을 형성하는 재료는 각각의 굴절률과 재료의 특성을 고려하여 선택되어야 하며, 그 증착 두께도 상쇄시키고자 하는 파장 영역의 전자파의 간섭이 발생할 수 있을 정도로 적절히 선정되어야 한다. 특히, 본 발명은 전자파 차단 코팅 박막 설계에 따른 물질을 구성함에 있어, 전자파를 흡수할 수 있는 물질의 산화인듐주석 층과 가시광선에 투과 특성이 우수하면서 소정의 저항 값을 갖는 은을 포함 시켰으며, 가시광선 및 자외선의 투과 특성을 고려하여 산화물 유전체를 각 층간에 배열하였다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예에 대하여 설명한다.

<제1 실시예>

먼저 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 전자파 차단 코팅 박막(200)은 유리 또는 투명 플라스틱의 기판(100)의 일 측면에 형성되어 있다. 기판(100)의 타측면에 무반사 코팅 박막(300)을 형성하여 가시광선의 투과율을 더 향상시킬 수 있다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 전자파 차단 코팅 박막(200)은 모두 10층으로 형성되고, 은, 산화인듐주석, 산화규소 및 산화알루미늄의 4가지 재료가 박막 재료로 이용된다. 즉, 전자파 차단 코팅 박막(200)은 굴절률이 3층의 산화인듐주석 층, 3층의 은 층 및 3층의 산화알루미늄 층과 1층의 산화규소 층으로 구성되어 있다.

박막 재료의 배열, 각각의 재료의 굴절률과 막 두께를 나타내면 기판 위에 증착된 순서에 따라 다음의 표 1과 같다.

번호	증착물질	굴절률	물리적 박막 두께	위상 두께
10	산화규소	1.46	16.35nm	0.046λ
9	산화인듐주석	2.058	32.84nm	0.132λ
8	은	0.051	13.72nm	0.001λ
7	산화알루미늄	1.67	111.71nm	0.366λ
6	은	0.051	11.68nm	0.001λ
5	산화인듐주석	2.058	65.06nm	0.262λ
4	은	0.051	6.95nm	0.001λ
3	산화알루미늄	1.67	164.43nm	0.539λ
2	산화인듐주석	2.058	19.94nm	0.08λ
1	산화알루미늄	1.67	18.42nm	0.06λ

위의 표 1에서 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자파 차단 코팅 박막(200)은 4가지 박막 재료를 이용하여 10층으로 적층시킴으로써 형성되며, 특히 제5층의 산화인듐주석 층은 제4층과 제6층의 은 층 사이에 형성되고 제9층의 산화인듐주석 층은 제8층의 은 층 위에 형성된다.

제1 실시예에 따른 전자파 차단 코팅 박막(200)은 공기와 접하는 마지막 층을 산화규소 층으로 하여 대기의 오염 물질을 차단하고 전체 박막의 산화를 방지하도록 이루어진다.

한편, 전자파 차단 코팅 박막(200)이 형성된 유리 또는 플라스틱 제품의 투과율을 향상시키기 위하여, 기판(100)의 전자파 차단 코팅 박막(200)과 대향면에 무반사 코팅 박막을 형성할 수 있다.

무반사 코팅 박막(300)은 3층의 산화규소와 1층의 산화티타늄, 1층의 산화인듐주석 층으로 구성되어 있으며, 가시광선(400nm ~ 700nm)에서 평균 3.5% 정도의 투과율을 향상시킬 수 있다.

무반사 코팅 박막(300)박막 재료의 배열, 각각의 재료의 굴절률과 막 두께를 나타내면 기판 위에 증착된 순서에 따라 다음의 표 2와 같다.

번호	증착물질	굴절률	물리적 박막 두께	위상 두께
B5	산화규소	1.45	86.76nm	0.247λ
B4	산화인듐주석	2.05	139.56nm	0.563λ
B3	산화규소	1.45	36.10nm	0.103λ
B2	산화티타늄	2.4	13.48nm	0.063λ
B1	산화규소	1.45	38.24nm	0.109λ

본 발명의 전자파 차단 코팅 박막(200)이나 무반사 코팅 박막(300)은 물리 기상 증착법(PVD) 또는 화학 기상 증착법(CVD)으로 형성할 수 있으며, 개략적으로 설명하면 다음과 같다. 코팅을 하고자 하는 재료를 진공 챔버 내의 고정 장치에 장착하고, 증착 물질을 전자총(Electronic Beam Gun)의 용기에 담는다. 다음으로 진공 챔버의 문을 닫고 챔버 내부의 진공도가 2×10^-5 Torr이 될 때까지 진공 펌프를 작동시켜 진공도를 유지시킨다. 이때, 챔버 내부의 온도가 플라스틱류는 70℃, 유리는 270℃가 유지되는 것이 바람직하다. 이와 같이 진공도와 온도가 유지되면 전자총을 작동시켜 정해진 순서에 의하여 증착 물질에 전자 에너지를 가하면, 이온화된 증착 물질이 재료에 증착되면서 박막을 형성하게 된다.

이와 같이 형성된 전자파 차단 코팅 박막(200)을 스펙트럼 분석기 (Spectrophotometer)로 파장별 투과 특성을 분석하면 도 2 및 도 3과 같다.

먼저 도 2를 참조하면, 400nm~700nm 파장범위의 가시광선 영역에서는 대략 85% 이상의 우수한 투과율을 가지며, 0nm~300nm 파장범위의 자외선 영역에서는 투과율이 10% 이하로 되어 자외선 영역의 빛을 효율적으로 차단함을 알 수 있다. 또한, 1000nm 이상의 전자파가 완벽하게 차단됨을 알 수 있다.

특히, 도 3을 참조하면, 400mm~5000mm 파장 범위의 전자파의 투과율이 대략 1% 이하로 됨을 알 수 있다. 400mm~5000mm 파장 범위의 전자파는 주파수 범위로 750MHz~60MHz 범위의 극초단파와 초단파 범위로서, 본 발명에 의하여 LCD 모니터나 휴대폰 등에서 발생하는 전자파가 효율적으로 차단된다. 도 3은 퍼킨 엘머사(Perkin Elmer)의 SPECTRUM 2000이라는 스텍트럼 분석기를 사용하여 측정한 것이다. 도 2 및 도 3에서 도시되지 않은 영역의 전자파도 그 투과율이 1% 이하로 된다.

<제2 실시예>

본 발명의 제2 실시예에 따른 전자파 차단 코팅 박막은 모두 9층으로 형성되고, 은, 산화인듐주석, 산화규소 및 산화티타늄의 4가지 재료가 증착 재료로 이용되었다.

박막 재료의 배열에 따른, 각각의 증착 물질의 굴절률과 증착 두께를 기판 위에 증착된 순서는 다음 표 3과 같다.

번호	증착물질	굴절률	물리적 박막 두께	위상 두께
9	산화티타늄	2.31	35.73nm	0.1621λ
8	은	0.051	15.79nm	0.0015λ
7	산화인듐주석	2.058	84.13nm	0.3395λ
6	은	0.051	13.97nm	0.0014λ
5	산화티타늄	2.31	58.08nm	0.2635λ
4	은	0.051	11.21nm	0.0011λ
3	산화규소	1.45	129.24nm	0.3687λ
2	은	0.051	6.44nm	0.00064λ
1	산화규소	1.45	20.66nm	0.059λ
기판	유리 또는 아크릴	1.52

위의 표 3에서 나타낸 바와 같이, 4가지의 증착 재료를 이용하여 9층으로 구성되어 있으며, 특히 제7층의 산화인듐주석 층은 제6층과 제8층의 은층 사이에 배치되어 있다.

제2 실시예에 따른 코팅 박막은 공기와 접하는 마지막 층을 산화티타늄 층으로 하여 대기의 오염 물질을 차단하고 전체 박막의 산화를 방지하도록 이루어진다.

제2 실시예에 따른 가시광선 투과 대역과 자외선 및 전자파 차폐 대역은 도 2 및 도 4의 투과율 그래프에 도시된 바와 동일하다. 즉, 400nm~700nm 파장범위의 가시광선 영역에서는 대략 85% 이상의 우수한 투과율을 가지며, 0nm~300nm 파장범위의 자외선 영역에서는 투과율이 10% 이하로 되어 자외선 영역의 빛을 효율적으로 차단함을 알 수 있다. 또한, 1000nm 이상의 전자파가 완벽하게 차단됨을 알 수 있으며, 특히 도 4에 도시된 바와 같이, 400mm~5000mm 파장 범위의 전자파의 투과율도 대략 1% 이하로 됨을 알 수 있다. 도 4 역시 퍼킨 엘머사(Perkin Elmer)의 SPECTRUM 2000이라는 스텍트럼 분석기를 사용하여 측정한 것이다.

또한, 제2 실시예에 따른 전자파 차단 코팅 박막의 형성된 기판의 대향측면에 제1 실시예와 마찬가지로 무반사 코팅 박막을 형성하여 가시광선의 투과율을 향상시킬 수 있음은 물론이다.

<제3 실시예>

본 발명의 제3 실시예는 산화질리코늄, 은, 산화규소, 산화인듐주석의 4가지 증착 재료를 사용하여 총 10층의 전자파 차단 코팅 박막을 형성한다.

박막 재료의 배열에 따른, 각각의 증착 물질의 굴절률과 증착 두께를 기판 위에 증착된 순서는 다음 표 4와 같다.

번호	증착물질	굴절률	물리적 박막 두께	위상 두께
10	산화인듐주석	2.05	20nm	0.081λ
9	산화질리코늄	2.19	21.52nm	0.0924λ
8	은	0.051	14.94nm	0.0015λ
7	산화인듐주석	2.05	83.2nm	0.336λ
6	은	0.051	14.35nm	0.0014λ
5	산화질리코늄	2.19	65.14nm	0.28λ
4	은	0.051	12nm	0.0012λ
3	산화규소	1.45	127,97nm	0.365λ
2	은	0.051	6.13nm	0.0006λ
1	산화규소	1.45	42.81nm	0.122λ
기판	유리 또는 아크릴	1.52

위의 표 4에서 나타난 바와 같이, 4가지 증착 재료를 이용하여 10층으로 구성되어 있으며, 특히 제2층, 제4층, 제6층, 제8층은 은을 증착하였으며, 홀수 층인 제1층, 제3층은 산화규소, 그리고 제5층, 제9층은 산화질리코늄, 제7층과 공기와 접하는 제10층은 산화인듐 주석으로 박막을 형성하였다. 특히 제7층으 ㅣ산화인듐주석 층은 제6층과 제8층의 은 층 사이에 배치되어 있다.

제3 실시예에 따른 코팅 박막은 공기와 접하는 마지막 층을 산화인듐주석 박막층으로 하여 코팅 박막의 표면 체적 저항을 향상시켜 정전기 발생을 억제할 수 있다.

제3 실시예에 따른 가시광선 투과 대역과 자외선 및 전자파 차폐 대역은 도 2 및 도 3의 투과율 그래프에 도시된 바와 유사하다. 또한, 제3 실시예에 따른 전자파 차단 코팅 박막의 형성된 기판의 대향측면에 제1 실시예와 마찬가지로 무반사 코팅 박막을 형성하여 가시광선의 투과율을 향상시킬 수 있음은 물론이다.

본 발명에 따른 코팅 박막은 다양한 전자 제품에 사용되어 전자파를 차단하는데 이용될 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 코팅 박막은 가시광선 투과율이 우수하기 때문에 디스플레이 제품에 사용하기에 특히 우수하다. 즉, 본 발명에 따른 코팅 박막이 형성된 유리 또는 플라스틱 패널은 LCD, CRT 등의 각종 모니터 또는 플라즈마 디스플레이 패널 등의 디스플레이 제품 등에 적용되기에 적합하다. 이 뿐 아니라 본 발명은 휴대폰, PDA 등의 디스플레이 윈도우 또는 전자레인지의 도어창 등 다양하게 사용될 수 있다.

본 발명의 전자파 차단 코팅 박막 및 이를 사용하는 유리 또는 플라스틱 제품은 다중막에서의 전자파의 상쇄간섭을 이용하여 가시광선 영역의 전자파, 즉 빛만을 선택적으로 투과시키고 나머지 파장 범위의 전자파를 효과적으로 차단할 수 있는 효과가 있다. 즉, 본 발명은 전자파를 완벽하게 차단하고 가시광선 투과율은 우수하므로 각종 디스플레이 제품 등에 다양하게 사용할 수 있다. 또한, 자외선 차단율이 우수하여 자외선에 의한 인체의 악영향까지도 방지할 수 있다.

즉, 본 발명에 따른 전자파 차단 코팅박막은 400nm~700nm 파장범위의 가시광선 영역에서는 대략 85% 이상의 우수한 투과율을 가지며, 0nm~300nm 파장범위의 자외선 영역에서는 투과율이 10% 이하로 되어 자외선 영역의 빛을 효율적으로 차단함을 알 수 있다. 또한, 1000nm 이상의 파장범위의 전자기파에 대해서 5% 이하의 투과율을 가지게 되어 우수한 전자파 차단 능력을 가진다.

또한, 본 발명의 전자파 차단 코팅 박막을 사용하는 유리 또는 플라스틱 제품에서, 전자파 차단 코팅 박막의 대향면 기판 상에 무반사 코팅을 하는 경우 가시광선 투과율을 더욱 향상시킬 수 있다.

이상에서 본원 발명의 기술적 특징을 특정한 실시예를 중심으로 설명하였으나, 본원 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람이라면 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위 내에서도 여러 가지 변형 및 수정을 가할 수 있음은 명백하다.

도 1은 제1 실시예에 따른 전자파 차단 코팅 박막이 기판에 형성된 것을 도시한 단면도이고,

도 2는 1nm ~ 5000nm 파장 대역에서 본 발명에 따른 전자파 차단 코팅 박막의 투과율을 측정한 그래프이고

도 3 및 도 4는 400mm ~ 5000mm 파장 대역(700MHz ~ 2.5GHz 주파수 대역)에서 본 발명에 따른 전자파 차단 코팅 박막의 투과율을 측정한 그래프이다.

Claims

유리 또는 플라스틱 기판 위에 형성되는 코팅 박막에서,

1층 내지 4층의 산화인듐주석 박막층과;

3층 내지 6층의 은 박막층과;

4층 내지 6층의 산화물 유전체 층

을 포함하고

상기 은 박막층 중 적어도 2층의 은 박막 층은 산화인듐주석 층과 위층 또는 아래층으로 인접하여 형성되며, 전자파를 차단하고 가시광선을 투과시키는 전자파 차단 코팅 박막.
제1항에 있어서,

상기 전자파 차단 코팅 박막은

0nm ~ 300nm 파장범위의 전자파에 대해서 10% 이하의 투과율을 가지고,

400nm ~ 700nm 파장범위의 전자파에 대해서 80% 이상의 투과율을 가지며,

1000nm 이상의 파장범위의 전자파에 대해서 5% 이하의 투과율을 가지는 것을 특징으로 하는 전자파 차단 코팅 박막.
제1항에 있어서, 상기 각각의 산화물 유전체층은 산화규소(SiO₂), 산화티타늄(TiO₂), 산화알루미늄(Al₂O₃), 산화질리코늄(ZrO₂). 산화이트리움(Y ₂O₃), 산화탄탈 (Ta₂O₅) 중에서 선택되는 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 전자파 차단 코팅 박막.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 공기와 접하는 마지막 층이 산화인듐주석 박막층인 것을 특징으로 하는 전자파 차단 코팅 박막.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 공기와 접하는 마지막 층이 산화물 유전체층인 것을 특징으로 하는 전자파 차단 코팅 박막.
유리 또는 플라스틱 기판과;

상기 기판의 일 측면에 형성되어, 전자파를 차단하고 가시광선을 투과시키는 전자파 차단 코팅 박막

을 포함하고,

상기 전자파 차단 코팅 박막은

1층 내지 4층의 산화인듐주석 박막층과;

3층 내지 6층의 은 박막층과;

4층 내지 6층의 산화물 유전체층

을 포함하며,

상기 전자파 차단 코팅 박막의 은 박막층 중 적어도 2층의 은 박막 층은 산화인듐주석 층과 위층 또는 아래층으로 인접하여 형성되는 전자파 차단 유리 또는 플라스틱 제품.
제6항에 있어서,

상기 기판의 타측면에 형성되어, 가시광선의 투과율을 향상시키는 무반사 코팅 박막

을 더 포함하는 전자파 차단 유리 또는 플라스틱 제품.