KR20090015021A

KR20090015021A - 요소

Info

Publication number: KR20090015021A
Application number: KR1020087023268A
Authority: KR
Inventors: 레이요 라팔라이넌; 야리 루투; 베사 뮈뤼메키; 삼포 윌레탈로; 유하 메키탈로; 라세 풀리
Original assignee: 피코데온 리미티드 오와이
Priority date: 2006-02-23
Filing date: 2007-02-23
Publication date: 2009-02-11
Also published as: EP1991716A2; WO2007096463A3; FI20060357A; WO2007096463A2; ATE525493T1; JP5383204B2; EP1991716B1; FI124239B; FI20060357A0; JP2009527643A; DK1991716T3

Abstract

본 발명은 요소, 요소의 제조 방법 및 장비, 요소의 사용을 개시하는데, 상기 요소는 전류의 도움으로 필름 구조에서 열 효과를 생성하기 위하여 적어도 하나의 필름 재료로 형성된 전기 전도성 필름 구조를 포함한다.

요소, 필름 구조, 열 효과, 전기 전도성, 플라즈마, 전류

Description

요소{ELEMENT}

아주 일반적인 수준에서, 본 발명은 표면 구조에 관한 것이나, 보다 구체적으로는 요소에 관한 독립항의 전제부에서 한정된 것과 같은 열 효과를 생성할 수 있는 표면 구조에 관한 것이다. 또한 본 발명은 요소 사용에 관한 독립항의 전제부에서 한정된 것과 같은 요소의 사용에 관한 것이다. 또한 본 발명은 요소 제조 방법을 청구하는 독립항의 전제부에 한정되어 있는 것과 같은 요소 제조 방법에 관한 것이다. 또한 본 발명은 요소를 위한 제조 장비를 청구하는 독립항의 전제부에 한정되어 있는 것과 같은 요소를 위한 제조 장비에 관한 것이다. 또한 본 발명은 윈도우 구조를 청구하고 있는 독립항의 전제부에 한정되어 있는 것과 같은 윈도우 구조에 관한 것이다.

가열 요소 그 자체는 산업 및 가정 양자의 여러 곳에서 필요하다. 상당히 흔한 문제점으로는 특정 목적을 위한 적절한 온도를 생성하는 것이다. 예를 들어서, 화학 반응들은 특정의 제2 온도에서보다는 특정의 제1 온도에서 보다 빠르게 일어난다. 또한, 여러 물질들의 상 이동의 발생 또는 비발생은 보통 당해 물질의 특징적인 방식으로 온도에 의존한다.

예를 들어서, 연소에 의한 열의 생성 또는 얼음을 이용한 냉각 효과 형성은 두 가지의 공지 기술이다. 그러나 전기의 발명 후로, 전기 가열기가 온도 변화를 달성하는 편리한 방식이 되어왔다. 또한, 예를 들어 종래의 펠티에 요소를 사용하여, 주변 온도보다 낮은 온도를 유지하도록, 예를 들어 냉장고의 우유 피처를 차갑게 유지하도록 전기를 사용하는 것이 가능하다.

그러나 사실은, 거의 예외 없이 컨덕터 또는 적어도 컨덕터를 포함하는 트랜스(transformer)가 전기 전송을 위해 필요하다. 이와 같이 필요한 컨덕터의 존재는 특히 투명한 표면이 가열되게 되는 기구에서 문제가 된다.

눈 오는 겨울 날에 자동차를 운전해본 사람이라면 누구나 자동차 윈도우가 특정 환경에서는 서리가 끼거나 그리고/또는 뿌옇게 될 수 있다는 것을 알 것이다. 게다가, 비행 중에 항공기의 보조 날개에 얼음이 형성되는 것은 재앙적인 결과를 가져올 수 있다.

전기 컨덕터들은, 예들 들어 자동차 후방 윈도우의 가열 요소에 전기를 공급하기 위하여 사용될 수 있는데, 이 경우 저항기 와이어들이 유리를 가열한다. 유사한 컨덕터 또는 와이어가 항공기의 날개에 설치될 수 있으나, 자동차의 경우에는 가열된 유리를 통한 가시성이 어느 정도는 불량하다. 다른 한편으로, 와이어가 비록 얇다고 하더라도, 이들은 안전상의 이유 때문에 윈드스크린 및/또는 측면 윈도우에는 사용될 수 없다. 가열된 미러의 제조를 위한 기술이 공지되어 있지만 미러에 적합한 그러한 기술은 적어도 그 자체로는 투명한 구조물을 실현하는 데는 적합하지 못한데, 이것은 윈도우 구조에서도 예상된다. 예를 들어 자동차 윈드스크린의 컨덕터들은 시각적이고 심미적인 장애 모두를 야기한다. 고속에서, 항공기의 기체 또는 날개의 와이어들은 또한 날개의 표면을 따른 흐름을 통해서 공기 역학적 영향을 미칠 수 있다.

비행체 또는 다른 항공기에서, 가열기의 금속 와이어는 중량이 상당히 클 수 있으며, 이것은 큰 이륙/비행 중량으로 인한 연료 소모의 증가를 의미한다. 그러나 만일 요소들이 작은, 따라서 가볍게 제조된다면, 이것은 또한 작은 가열 전력, 따라서 보다 길어진 가열 시간을 의미하게 된다. 더욱이, 이용가능한 가열 전력이 적은 경우 비행 중에 날개에서 동결 형태로 불쾌한 급작스런 일이 보다 쉽게 발생할 수 있다. 안전상 이유 때문에, 어느 조종사도 조종실 윈도우에 가열기 와이어를 포함시키는 것을 원하지 않는다.

레이저 기술에서의 최근의 큰 발달은 반도체 섬유에 기초한 고전력 레이저 시스템에서 사용되는 수단을 제공하였으며, 냉간 삭마(cold ablation)에 기초한 방법의 개발을 지원한다.

그러나 종래의 섬유 레이저들의 섬유는 고전력의 사용을 허용하지 않으며, 펄스 레이저 복사는 충분한 순 전력에서 작업 부위로 섬유를 통해서 전달된다. 작업부위에서 필요한 전력 수준에서 종래의 섬유들은 흡수에 의해 유발된 복사 전송 손실을 용인하지 않는다. 소스로부터 타겟까지 레이저 복사의 전달에서 섬유 기술을 사용하는 한 이유는 외기(open air)를 통한 심지어 단일 빔의 전송도 산업적 작업 환경에서 작업자에게 상당한 위험이 되고 또한 산업적 규모가 불가능하지 않지만 큰 어려움이 있기 때문이다.

본 출원의 우선일 당시에는 순전히 섬유에 기반한 다이오드-펌프 반도체 레 이저(diode-pumped semiconductor laser)가 램프 펌프 레이저와 경합하고 있는데, 이들 둘 모두는 레이저 빔이 일단 섬유 내로 전달되고나서 작업 부위의 타겟으로 전달되도록 하는 것이다. 이러한 섬유 레이저 시스템들은 산업적 규모의 레이저 삭마 적용을 위하여 유일하게 적합한 것이다.

섬유 레이저들의 현재 섬유와 결과적으로 낮은 복사 출력은 타겟 재료의 증기화/삭마에 있어서 섬유 재료의 사용을 제한한다. 알루미늄은 저전력 펄스에 의해서 증기화/삭마될 수 있는 반면에 구리, 텅스텐 등과 같은 증기화/삭마하기에 보다 어려운 재료들은 펄스 당 더 큰 전력을 필요로 한다. 동일한 공지 기술을 이용하여 새로운 화합물을 생산하는 것을 목표로 하는 경우에도 상기와 동일한 것이 적용된다. 주목할 예로는 탄소로부터 직접 다이아몬드를 제조하는 것 또는 포스트 레이저 삭마 조건(post-laser ablation condition)에서 적절한 기체상 반응을 통해서 알루미늄과 산소로부터 직접 산화 알루미늄을 제조하는 것이다.

다른 한편으로는, 섬유 레이저 기술의 개발에 있어 가장 큰 장애 중의 하나는 섬유를 손상시키지 않으면서 고전력 레이저 펄스를 허용하는 섬유의 성능이나 질이 떨어지는 레이저 빔의 품질인 것처럼 보인다.

코팅, 박막 제조 및 절단/홈파기/조각 등과 관련하여 품질과 생산율 양자의 문제점들을 해결하기 위한 새로운 냉간 삭마를 사용하는 데 있어서, 주요 접근법은 레이저 출력을 키우고 타겟 표면에서 레이저 빔의 스폿 크기(spot size)를 감소시키는 것이었다. 그러나 출력 대부분은 소음으로 소모되었다. 일부 레이저 제조자들은 레이저 출력과 관련된 문제점들을 해결하였음에도 품질과 생산율의 문제점들은 해결되지 않은 채 남아 있었다. 그 자체로 산업적 실행 가능성 밖에 있고, 특히 대형 물체의 경우에 그러한 낮은 반복 주파수, 좁은 스캐닝 폭 및 긴 가공 시간 이외에 코팅/박막과 절단/홈파기/조각 양자의 대표 샘플을 생산하는 것은 가능해 보이지 않았다.

펄스 에너지 용량은, 펄스 출력이 커지고 지속시간은 짧아짐에 따라서 위와 같은 문제점의 심각성이 짧은 지속 시간의 레이저 펄스에 대해서 증대되도록 한다. 그러한 문제점들이 냉간 삭마 방법들에서는 그 자체로 적합하지는 않다하더라도 나노초(nanosecond) 펄스 레이저에 있어서 조차도 상당 정도 위와 같은 문제가 발생한다.

펨토초(femtosecond) 또는 아토초(attosecond) 범위로 펄스 지속 시간을 단축하는 것은 위와 문제점을 거의 해결할 수 없도록 한다. 예를 들어서, 펄스 지속 시간이 10 내지 15 ps인 피코초(picosecond) 레이저 시스템에서, 펄스 에너지는 10 내지 30 ㎛ 스폿에 대해서 5 μJ가 되어야 하며, 이 때 레이저의 총 출력은 100 W이며 반복 주파수 20 MHz이다. 본 출원인은 본 출원의 우선일에는 그와 같은 펄스 출력을 버틸 수 있는 섬유에 대해서 알지 못하였다.

펄스가 짧을수록 섬유의 특정 횡단면을 가로질러서 섬유를 통해서 전달되는 주어진 시간 당 에너지는 높다. 펄스 지속 시간과 레이저 출력에 관한 상기와 같은 조건에서, 개개 펄스의 레벨은 약 400 kW의 출력에 상응할 수 있다. 본 출원인이 알고 있는 한에서는, 본 출원의 우선일까지는 200 kW까지 저항할 수 있고 15-ps 펄스가 최적 펄스 형상에서 왜곡되지 않으면서 통과할 수 있도록 하는 섬유를 제조하 는 것은 가능하지 않았다.

모든 이용가능한 재료로부터 플라스마 제조의 가능성을 제한하는 것을 원하지 않는다면, 펄스 출력 레벨은 예를 들어서 200 kW와 80 MW 사이에서 자유롭게 선택될 수 있어야 한다. 현재의 섬유 레이저의 제한과 관련된 문제점들은 단지 섬유 자체로부터 발생하는 것이 아니라 또한 원하는 총 출력을 달성하려고 시도하는 경우 광학 커플러(optical coupler)를 통하여 별개의 레이저 펌프 레이저들을 결합하는 것과도 관련되어 있다. 그러한 결합된 빔은 종래 기술을 이용하여 작업 부위로 단일 섬유에서 전달된다.

결과적으로, 광학 커플러들은 작업 부위로 고전력 펄스를 전송하기 위하여 전송 경로에 사용되는 경우 적어도 섬유 자체만큼의 전력은 저항하여야 한다. 통상적인 출력 레벨을 사용하는 경우에도, 적절한 광학 커플러의 제조는 매우 고가이며, 이의 작동이 상당 부분 불확실하며, 이들은 사용 시에 마모되어서 일정 기간 경과 후에는 교체되어야만 한다.

산출량은 반복 주파수 또는 속도(rate)에 정비례한다. 다른 한편으로는, 공지의 미러 필름 스캐너(mirror film scanner)(즉, 갈바노 스캐너(galvano scanner) 또는 유사한 전후 진동 유형의 다른 스캐너)들은, 전후 진동 운동(back-and-forth oscillating motion)을 특징으로 하는 의무 사이클을 가지고 있어서 의무 사이클의 마지막에서 미러를 정지시키는 것이 다소 문제가 되는 데, 이것은 마치 반환 지점과 관련된 가속 및 감속과 또는 반환 지점과 연관한 순간 정지와 같은 것이며, 이들은 스캐너와 같은 미러의 사용성에 영향을 미치지만 특히 스캐닝 폭에도 영향을 미친다. 반복 주파수를 향상시킴으로써 산출량을 증가시키려고 시도한다면, 가속과 감속이 결과적으로 복사의 불균등한 분배 또는 좁은 스캐닝 면적으로 귀결되게 되며, 따라서 복사선이 감속 및/또는 가속하는 미러를 통한 타겟을 타격할 때 타겟의 플라즈마의 불균등한 분배 또는 좁은 스캐닝 면적으로 귀결된다.

단순히 펄스 반복 주파수를 증가시킴으로써 코팅/박막의 생산 속도를 증가시키려고 한다면, 상기의 공지의 스캐너들은 제어불가능하게 kHz 영역의 이미 낮은 펄스 주파수에 있는 타겟 영역의 겹치는 부위들에 펄스가 지향하게 할 것이다.

동일한 문제점이 나노초 레이저들에 해당되는데, 이 경우는 펄스가 높은 에너지와 긴 지속 시간을 가지기 때문에 훨씬 심각하다. 따라서 단일 나노초 범위의 펄스조차도 타겟 재료에 상당한 부식을 야기하게 된다.

공지 기술에서, 타겟은 단지 불균일하게 마모될 수 있을 뿐만 아니라 플라즈마 품질을 저하시키는 방식으로 손쉽게 부서질 수 있다. 따라서 그러한 기술을 이용하여 코팅된 표면은 또한 부정적인 플라즈마 관련 문제점들을 겪는다. 표면에는 파편들이 있을 수 있으며, 플라즈마는 불균일하게 분포될 수 있으며, 따라서 또한 불균일하게 분포된 표면 등을 형성하고, 이들은 정확성을 요구하는 응용분야에서는 문제되는 사항이지만 응용분야에 특정한 탐지 임계치 아래에서 단점들이 남아 있는 페인트 또는 안료 응용분야에서는 반드시 문제되지는 않는다. 현재의 방법은 타겟을 단지 한 번만 이용해서는 동일한 타겟은 동일한 표면에서 재사용될 수 없다. 타겟 및/또는 빔의 스폿을 요구에 따라서 서로에 대해서 이동시킴으로써 단지 처녀 타겟 표면을 사용해서 문제점을 해결하려는 시도가 있어왔다.

가공 또는 작업 유형의 응용분야에서, 흐름 제어와 관련된 보어와 연관된 경우에서 발생할 수 있는 바와 같이, 파편들을 포함하는 부족분 또는 잉여분은 또한 불균등하며 이에 따라 불량해지는 절단선으로 귀결될 수 있다. 또한, 표면들은 해제된 파편으로 인해서 불균일한 외형으로 남겨질 수 있는데, 이것은 예를 들어서 특정 반도체를 제조하는 데에는 적합하지 않다.

또한, 미러 필름 스캐너(mirror film scanner)의 전후 이동은 결과적으로 구조물 자체에 응력을 유발하는 관성을 가져오나, 또한 이런 경우 그러한 미러는 미러를 이동하기 위하여 베어링을 통해서 부착된다. 그와 같은 관성은 점진적으로 미러 부착을 느슨하게 할 수 있고, 특히 그러한 미러가 설치물의 극단부에서 작동하는 경우에 그러하며, 또한 결국에는 설치물의 표류로 귀결될 수 있고, 이것은 그 자체로 생산 품질이 불균일하게 반복된다는 것을 나타낼 수 있다. 이동 방향과 속도의 정지 및 변경 때문에, 그러한 미러 필름 스캐너는 삭마와 플라즈마 생산에 사용되는 스캐닝 폭이 극도로 제한된다. 전체 생산 사이클 길이에 대한 유효 생산 사이클은, 처음부터 작동이 느리다고 하더라도 짧다. 생산 증가의 관점에서, 미러 필름 스캐너를 사용하는 시스템은 불가피하게 플라즈마 생산 시각에서는 저속이며 스캐닝 폭이 좁고 결국 불안정한데, 그렇지만 플라즈마에서 불리한 입자 방출에 이르게 될 가능성이 아주 높아서, 결과적으로 이를 이용한 가공 및/또는 코팅 제품에서 상응하는 특징으로 귀결된다.

섬유 레이저 기술은 또한, 섬유가 용융 및/또는 분해되지 않거나 또는 전파 빔(propagating beam)의 질이 섬유를 통해 이동하는 에너지의 고출력으로 인한 섬 유의 저질화 때문에 떨어지지 않으면서 섬유를 통해서 다량의 에너지는 전달될 수 없는 것과 같은 문제점과 또한 연관된다. 10 μJ 펄스 출력도 섬유가 구조나 품질 면에서 단점이 아주 작은 경우에도 섬유를 손상시킬 수 있다. 섬유 기반 기술에서는, 예를 들어 다이오드 펌프(diode pump)와 같은 다수의 레이저 출력원을 결합하는 광섬유 커플러는 특히 손상에 취약하다.

펄스가 짧을수록, 동일한 양의 에너지에 대한 출력은 높고, 따라서 동일한 양의 에너지를 전달하기 위한 레이저 펄스가 축소되는 경우 문제가 부각된다. 특히 나노초 레이저의 경우에는 이러한 문제점은 이미 상당히 심각하다.

펄스 지속 시간이 펨토초 또는 심지어 아토초 범위 이하로 축소되는 경우에는 문제점은 거의 해결 불가능하게 된다. 예를 들어서, 펄스 지속 시간이 10 내지 15 ps인 피코초 레이저 시스템에서는, 펄스 에너지는 10 내지 30 ㎛ 스폿에 대해서 5 μJ가 되어야 하며, 이 때 레이저의 총 출력은 100 W이며 반복 주파수 20 MHz이다. 본 출원인은 본 출원의 우선일에는 그와 같은 펄스 출력을 버틸 수 있는 섬유에 대해서 알지 못하였다.

섬유 레이저 응용분야의 중요한 분야인 레이저 삭마에서, 최고의 최적 펄스 출력과 에너지를 얻는 것이 상당히 중요하다. 펄스 길이가 15 ps이고 펄스 에너지가 5 μJ이며 총 출력이 1000 W인 경우를 고려하면, 펄스의 출력 레벨은 약 400,000 W(400 kW)이다. 본 출원의 우선일에는 본 출원인은 지속 시간이 15 ps이고 펄스가 최적 상태로 유지되고 있으면서 200-kW 펄스조차도 통과시키는 섬유를 제조하는 데 성공한 사람이 없는 것으로 인식했다.

어느 경우에나, 임의의 이용가능한 재료로부터 플라즈마 생산에서 무제한적인 가능성을 원한다면, 펄스 출력 레벨은 예를 들어서 200 kW와 80 MW 사이에서 상당히 자유롭게 선택될 수 있어야 한다.

그러나 현재의 섬유 레이저와 관련된 문제점들은 단지 섬유에 국한된 것이 아니며 또한 생성된 빔이 작업 스폿으로 단일 섬유를 통해서 전달될 수 있도록 원하는 총 출력을 얻을 수 있게 하기 위하여 광학 커플러를 통해서 분리된 다이오드 펌프들을 함께 결합하는 것과 관련된다.

적용 가능한 광학 커플러들은 고출력 펄스를 작업 부위에 전달하는 광섬유 만큼의 출력을 지탱할 수 있어야 한다. 또한, 펄스 형상이 레이저 빔의 모든 전파 단계에 걸쳐서 최적으로 유지되어야 한다는 점도 고려되어야 한다. 현재 적용되는 출력 값까지도 지탱할 수 있는 광학 커플러들은 제조 비용이 특히 고가이며, 상당히 신뢰성이 떨어지고 마모되는 부품이며 정기적으로 교체될 필요가 있다.

레이저 빔과 삭마의 사용을 기초로 한 이전에 공지된 기술들은 출력 및 품질 문제와 관련되어 있어서, 예를 들어서 삭마 관점에서, 그리고 특히 스캐닝과 관련해서 반복 주파수는 균일하고 양호한 생산 품질로 산업적 규모로 대량생산할 수 있도록 하는 수준으로 올려질 수 없다. 또한, 종래 기술에 따른 스캐너들은 증기화 장치(진공 챔버) 외측에 배치되어서 레이저 빔이 진공 챔버의 광학 윈도우를 통해서 이동해야만 하며, 이것은 항상 상당 정도 출력을 감소시킨다.

우선일 당시에 본 출원인에게 알려진 종래 기술의 삭마 장치의 유효 출력은 약 10 W이다. 그리고 반복 주파수는 예를 들어서, 레이저로 단지 4 MHz 단속 주파 수로 제한될 수도 있다. 펄스 주파수를 더욱 증가시키려고 시도한다면, 종래 기술에 따른 스캐너들은 레이저 빔의 펄스의 상당 부분이 레이저 장치, 또한 플라즈마 형태의 이미 삭마된 재료 내부의 벽 구조물을 통제할 수 없게 타격하고, 생산 속도가 그러한 것처럼 생산될 표면의 품질이 겪게 될 네트 효과(net effect)를 가진다. 더욱이, 타겟을 가격하는 방사 선속(radiation flux)은 균일하게 유지되지 않고, 이것은 플라즈마의 구조에 영향을 미칠 수 있으며, 이것은 따라서 코팅될 표면의 타격 시에 불균일한 품질의 코팅을 형성할 수 있다.

그러므로 타겟이 가공된 피스 및/또는 부품(part)인 가공 응용분야에서도, 그 표면이 처리되게 되고, 절단 효율성과 절단 품질 모두가 영향 받는 일이 용이하게 발생한다. 또한 코팅될 표면뿐만 아니라 절단 지점 주위의 표면에 착지하는 파편들과 스패터(spatter)들의 위험성이 상당하다. 게다가, 종래 기술에 따라서 작업하는 경우, 반복된 표면 처리가 늦어지고 최종 결과의 품질이 반드시 균일하게 되지는 않는다.

본 출원인은 본 출원의 우선일 당시에 알고 있던 종래 기술에 따른 스캐너들에 있어서, 스캐닝 속도는 3 m/s 이하로 유지되고, 이 때 조차도 스캐닝 속도는 완전히 일정하지는 않고 스캔 도중에 변동된다. 이것은 주로 종래 기술에 따른 스캐너들이, 스캐닝 거리를 따라 이동할 때 정지하고 나서 반대 방향으로 돌아서서 다시 스캔하는 터닝 미러(turning mirror)에 기반하고 있기 때문이다. 전후 이동 미러들은 그 자체는 공지되어 있지만, 이들은 운동의 균일성과 관련된 동일한 문제점을 가지고 있다. 평탄 미러로 실행되는 삭마 기술은 미국 특허 제6,372,103호와 제 6,063,455호에 기술되어 있다. 가속, 감속 및 정지 운동으로 인해서 스캐닝 속도가 일정하지 않기 때문에, 작업 부위에서 증기화를 통해서 생성된 플라즈마의 산출량 또한 타겟의 지점이 다르면 상이하고, 특히 스캐닝 영역의 극단부에서 그러한데, 이는 플라즈마의 산출량과 또한 그 품질이 전적으로 스캐닝 속도에 의존하기 때문이다. 어느 정도는, 종래 기술에 따른 장치를 사용하는 경우 에너지 레벨이 높고 시간당 펄스 개수가 많을수록 문제점이 더 심각해진다는 것을 주요한 규칙으로 생각할 수 있다. 성공적인 삭마에서는 재료가 원자 입자들로 증기화된다. 그러나 어느 정도의 교란이 있는 경우에는, 파편들이 타겟 재료로부터 유리/이탈될 수 있거나 파편들이 그 재료에 부착될 수 있는데, 이것은 크기가 수 마이크로미터이고, 삭마에 의해서 생산된 표면의 품질에 자연히 영향을 미치게 된다.

오늘날 알려진 스캐너들의 속도가 느리기 때문에, 펄스 주파수를 증가시키는 것은 결과적으로 미러 구조에 도달한 레이저 빔 펄스의 에너지 레벨이 아주 높아서 레이저 빔이 스캐너 미러에 도달하기 전에 팽창되지 않는다면 현재의 미러 구조는 용융/연소하게 된다. 따라서 스캐너와 삭마 타겟 사이에 추가적인 별도의 집광 렌즈(collecting lens) 장치가 요구된다.

기존 스캐너에 특징적인 주요한 작동 상 제한은 이들이 가볍다는 점이다. 또한 이것이 의미하는 바는 이들 스캐너의 질량이 작고, 따라서 레이저 빔의 에너지를 흡수할 에너지 흡수 능력이 작다는 점이다. 이와 같은 인자는 현재 기술에 따른 응용분야에서 용융/연소의 위험성을 증가시킨다.

종래 기술의 한 문제점은 스캐닝 폭이다. 이들의 해결책은 약 70 mm의 스캔 라인 폭(scan line width)을 이론적으로 달성할 수 있는 미러 필름 스캐너에 의해서 선 스캐닝(line scanning)을 이용하는 것인데, 실제로는 스캐닝 폭은 30 mm 이하에 유지되어 문제가 될 수 있어서 격자형 영역이 질적으로나 영역적으로나 모두 불균일한 방식으로 유지될 수 있다. 아주 작은 스캐닝 폭은, 광폭의 큰 물체를 위한 표면 처리 응용분야의 현재의 레이저 장치가 산업적으로 이용 가능성이 없다거나 또는 기술적으로 실시 불가능하다는 사실을 뒷받침 한다.

레이저 빔이 초점 밖에 있는 종래 기술에 따른 상황이 발생한다면, 생성된 플라즈마는 품질이 상당히 열악할 수 있다. 또한 해제된 플라즈마는 타겟으로부터 분리되게 되는 파편들을 포함할 수 있다. 동시에 타겟으로부터 떨어지게 되는 재료는 더 이상 사용될 수 없을 만큼 손상될 수 있다. 재료원으로서 너무 두꺼운 타겟을 사용하는 종래 기술에 따른 해법에서 이와 같은 상황은 전형적이다. 초점을 최적으로 유지하기 위하여, 타겟은 타겟 소모에 상응하는 정도로 레이저 빔의 입사 방향으로 이동되어야 한다. 타겟이 초점으로 다시 이동된다고 하더라도 타겟 표면의 구조와 조성이 타겟으로부터 증기화된 재료 양에 비례해서 변경될 수도 있는 문제점이 여전히 해결되지 않고 남아 있다. 종래 기술에 따르면, 두꺼운 타겟의 표면 구조는 이것이 소모됨에 따라서 변한다. 예를 들어서, 타겟이 화합물 또는 합금이라면 문제점을 쉽게 인식할 수 있다.

종래 기술에 따른 장치에 있어서, 증기화된 재료에 대한 삭마 중간에서 레이저 빔의 초점 변화는 플라즈마의 품질에 즉각적인 영향을 미치게 되는데, 그 이유는 표면에 도달하는 펄스의 에너지 밀도가 보통 감소하게 되어서 플라즈마의 증기 화/생성이 더 이상 완전하지 않기 때문이다. 이것은 결과적으로 표면 형태의 변화와 코팅의 점착 및/또는 두께의 변경 가능성뿐만 아니라 불필요하게 많은 양의 파편/입자와 저에너지 플라즈마로 귀결된다.

초점 조정에 의하여 상기의 문제점들을 완화하려는 시도가 있어왔다. 종래 기술에 따른 장비에서는 레이저 펄스의 반복 주파수가 낮고, 즉 200 kHz 이하이고, 스캐닝 속도가 미비하게도 3 m/s 이하이고, 플라즈마 강도의 변화 속도가 낮은 반면에, 장비는 초점을 조절함으로써 플라즈마의 강도 변화에 반응할 시간을 가진다. 소위 실시간 플라즈마 강도 측정 시스템은 a) 표면 품질과 그 균일성이 중요하지 않고, b) 스캐닝 속도가 작은 경우에 사용될 수 있다.

따라서 본 출원의 우선일 당시에 본 출원인에게 이용가능한 정보에 따르면, 종래 기술에 따른 기술을 사용해서는 고품질의 플라즈마를 생산하는 것이 가능하지 않았다. 따라서 다수의 코팅들이 종래 기술의 기법을 사용해서는 제조될 수 없었다.

종래 기술에 따른 시스템들은 그 시스템에서 사용되어야만 하는 복잡한 시스템들을 필요로 한다. 공지된 방법에서, 재료 타겟은 보통 두꺼운 바(bar) 또는 시트(sheet) 형태이다. 이것은 줌잉 포커싱 렌즈(zooming focusing lens)의 사용이 필요하거나 또는 타겟이 소모됨에 따라서 타겟이 레이저 빔을 향해서 이동되어야만 한다. 심지어 이와 같은 것을 실제로 실시하는 것은 충분히 신뢰성 있는 방식으로 가능하지 않을 뿐더러, 이미 기술적으로 비용이 아주 많이 들며 난해하고, 불필요하게 큰 품질 변화가 있어서, 정밀한 제어가 거의 불가능하고, 두꺼운 프리 폼(preform)의 제조가 가격이 비싼 등의 문제가 있다.

또한, 특수한 구조들은 거의 변함없이 개별 피스(piece) 및/또는 소형 시리즈로 제조되어야만 해서는 품질 변화가 있으면서 또한 제조 비용이 고가인 것이 문제점으로 입증되었고 그러한 특수 구조의 대량 생산에의 적용가능성을 제한하거나 완전히 배제한다.

따라서 본 발명의 목적은 가열과 관련한 종래 기술의 문제점을 해결하거나 적어도 이들을 완화하려는 것이다. 본 발명의 목적은 본 발명에 따른 요소에 의해서 달성된다.

본 발명에 따른 요소는 이를 청구하는 독립항의 특징부에 개시된 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 요소의 용도(use)는 이를 청구하는 독립항의 특징부에 개시된 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 요소 제조 방법은 이를 청구하는 독립합의 특징부에 개시된 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 요소 제조 장비는 이를 청구하는 독립합의 특징부에 개시된 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 윈도우 구조(window structure)는 이를 청구하는 독립합의 특징부에 개시된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 목적은 종래 기술과 관련된 문제점들을 해결하거나 적어도 이를 완화하는 표면 처리 장치를 도입하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 본 출원의 우선일 당시의 종래 기술에서 알려진 것보다 우수한 품질의 표면으로 보다 효과적으로 물체를 코팅하기 위한 방법, 장치 및/또는 배열을 도입하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 본 출원의 우선일 당시에 종래 기술에서 행해질 수 있었던 것보다 우수한 표면으로 보다 효과적으로 표면 처리 장치를 사용하여 반복적으로 물체가 코팅되는 기술의 도움으로 실행가능한 3차원 프린팅 유닛(printing unit)을 도입하는 것이다. 본 발명의 이러한 목적들은 아래와 같은 다음 목표와 관련되어 있다.

본 발명의 제1 목표는, 타겟 재료가 플라즈마에서 어떠한 파편도 형성하지 않도록, 즉 순수 플라즈마이며 상기 파편들이 만약 있더라도 단지 드문드문 나타나고 플라즈마가 타겟을 삭마함으로써 형성되는 삭마 깊이보다 작은 크기를 가지도록 하는 방식으로 고품질의 정밀 플라즈마를 실질적으로 임의의 타겟으로부터 생산하는 방법에 관한 과제를 해결하기 위한 적어도 새로운 방법 및/또는 관련 수단을 형성하는 것이다.

본 발명의 제2 목표는 가공된 타겟이 플라즈마에서 어떠한 파편도 형성하지 않도록, 즉 플라즈마가 순수하며 상기 파편들이 만약 있더라도 단지 드문드문 나타나고 플라즈마가 타겟을 삭마함으로써 형성되는 삭마 깊이보다 작은 크기를 가지도록 하는 방식으로 삭마 깊이로 타겟으로부터 재료를 아래로 제거하는 냉간 가공 방법에서 사용되는 정밀하고 균등한 절단부를 고품질 플라즈마를 유리시킴으로써 생성하는 방법에 관한 과제를 해결하기 위한 적어도 새로운 방법 및/또는 관련 수단을 형성하는 것이다.

본 발명의 제3 목표는, 미립자 파편을 전혀 포함하지 않는 고품질 플라즈마, 즉 플라즈마는 순수한 것이며 상기 파편들은 존재하더라도 단지 드문드문 존재하고 플라즈마가 타겟을 삭마해서 생성되는 삭마 깊이보다 작은 크기를 가지는 그러한 고품질 플라즈마를 사용하여 기판으로서 역할 하는 영역의 표면을 코팅, 즉 실제로 임의의 재료로부터 생성될 수 있는 순수 플라즈마를 사용하여 기판의 표면을 코팅하는 방법에 관한 과제를 해결하기 위한 적어도 새로운 방법 및/또는 관련 수단을 형성하는 것이다.

본 발명의 제4 목표는, 파편들의 발생을 제한함으로써 또는 이들의 크기가 삭마 깊이보다 작도록 제한함으로써 미립자 파편들에서의 운동 에너지 소모가 감소되도록 하는 방식으로 기판으로의 점착을 위한 양호한 점착 특성을 가지는 코팅을 고품질 플라즈마를 이용하여 얻을 수 있는 방법에 관한 과제를 해결하기 위한 적어도 새로운 방법 및/또는 관련 수단을 형성하는 것이다. 동시에, 파편들은 이들의 부재로 인해서 핵생성(nucleation)과 응축을 통한 플라즈마 제트(plasma jet)의 균질성에 영향을 미칠 수 있는 저온 표면들을 생성하지 않게 된다. 추가적으로, 제4 목표에 따르면, 바람직하게는 짧은 복사 펄스, 즉 지속시간이 피코초 범위 펄스이거나 보다 짧고 두 연속 펄스 사이의 특정 펄스 인터벌(interval)을 사용하는 경우 가열의 충격 영역이 최소화될 때 복사 에너지는 플라즈마 에너지로 효과적으로 변환된다.

본 발명의 제5 목표는 산업적 규모로 대형 물체의 경우에서도 동시에 고품질의 플라즈마와 큰 코팅 나비를 가지면서 넓은 스캐닝 폭을 얻기 위한 방법에 관한 과제를 해결하기 위한 적어도 새로운 방법 및/또는 관련 수단을 형성하는 것이다.

본 발명의 제6 목표는 상기와 목표들과 병행해서 산업적 규모의 응용분야에서 사용되는 높은 반복 주파수를 달성하기 위한 방법에 관한 과제를 해결하기 위한 적어도 새로운 방법 및/또는 관련 수단을 형성하는 것이다.

본 발명의 제7 목표는 제1 목표 내지 제6 목표와 병행하여 제품을 생산하도록 표면을 코팅하기 위하여, 그러나 코팅 단계들에서 재사용되도록 타겟 재료를 절약해서 필요한 경우 동일한 품질의 코팅/박막을 생성하기 위하여, 고품질의 플라즈마를 생산하기 위한 방법에 관한 과제를 해결하기 위한 적어도 새로운 방법 및/또는 관련 수단을 형성하는 것이다.

본 발명의 추가적인 목표는 그와 같은 제품들의 각각의 적용 가능한 유형과 함께 표면을 냉간 가공 및/또는 표면 코팅하기 위한 방법에 관한 과제를 해결하기 위하여 상기 제1, 제2, 제3 및/또는 제5 목표와 병행하는 방법 및 수단을 사용하는 것이다.

본 발명의 목적들은 복사선의 사용에 기초한 표면 처리 장치에 의한 고품질 플라즈마 생성을 통해서 달성되는데, 상기 장치는 본 발명의 실시예에 따르면, 복사 전송 라인(radiation transmission line)에 터빈 스캐너(turbine scanner)를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따른 표면 처리 장치를 사용하는 경우, 코팅의 산출량 및/또는 처리될 표면으로부터 재료의 제거가 고품질 코팅에 필요한 수준으로, 더욱이 충분한 생산 속도와 복사 출력의 불필요한 제한 없이 향상될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예들은 종속항들에 예시적으로 개시된다. 본 발명의 실시예들은 적용 가능한 경우 결합될 수 있다.

본 발명의 실시예들은 코팅 및/또는 제품들의 제조에 사용될 수 있어서 제품의 재료들은 다소 자유롭게 선택될 수 있다. 예를 들어서, 반도체 다이아몬드가 대량 생산으로, 다량을 비용 효율적으로 반복적으로 양호한 품질로 생산하기에 적합한 방식으로 생산될 수 있다.

본 발명의 실시예 그룹에서는 표면 처리가 레이저 삭마에 기초하고 있어서, 터빈 스캐너를 가지는 복사 전송 라인을 통해 전송되는 복사선의 소스(source)로서 거의 모든 레이저 소스를 사용하는 것이 가능하다. 그리고 적용 가능한 레이저 소스들은 CW 레이저, 반도체 레이저 및 펄스가 피코초, 펨토초 또는 아토초 범위에 있는 펄스 레이저 시스템(pulsed laser system)과 같은 것을 포함하는데, 그 중 마지막 세 개는 냉간 가공 방법에 적용 가능한 레이저를 대표한다. 그러나 본 발명은 레이저 소스 자체를 제한하지는 않는다.

본 발명의 교시에 기초해서, 표면 처리의 주어진 단계에서 타겟이라 불리는 물체가 표면 처리의 다른 단계에서는 기판이 될 수 있고 그 반대로 가능한데, 이것은 재료가 타겟으로부터 삭마되는지 여부 또는 재료가 기판으로 가져가 지는지 여부에 따라 다른데, 이러한 것은 당업자에게 자명하다. 따라서 하나의 동일한 물체가 가공/부착(deposition) 단계에 따라서 기판으로서 그리고 타겟으로서 모두 역할을 할 수 있다는 것은 적어도 이론적으로는 가능하다.

본 발명의 다른 실시예들은 종속항들에 개시되어 있다.

이하에서 본 발명을 예시적으로 첨부한 도면을 참고해서 보다 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 요소를 도시한 도면.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 요소의 필름 구조 변화를 도시한 도면.

도 3은 곡선형 표면 형태의 본 발명의 실시예에 따른 요소를 도시한 도면.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 요소들 그룹을 도시한 도면.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 요소의 필름 구조의 필름 조성을 도시한 도면.

도 6은 차량과 관련하여 본 발명의 실시예에 따른 요소의 용도를 도시한 도면.

도 7은 비행체와 관련하여 본 발명의 실시예에 따른 요소의 용도를 도시한 도면.

도 8은 항공기의 일부분으로서 본 발명의 실시예에 따른 요소의 용도를 도시한 도면.

도 9는 선박의 일부분으로서 본 발명의 실시예에 따른 요소의 용도를 도시한 도면.

도 10은 광고와 예술적 목적을 위한 본 발명의 실시예에 따른 요소의 용도를 도시한 도면.

도 11은 본 발명의 실시예에 다른 요소를 위한 제조 방법을 도시한 도면.

도 12는 본 발명의 실시예에 따른 제품의 예를 도시한 도면.

도 13은 종래 기술의 문제점을 도시한 도면.

본 명세서에서 요소는 가열기 및/또는 냉각기와 같은 기능적 유닛을 의미하며, 이들은 요소로 호칭되나, 본 발명의 실시예에서 요소는 또한 기능적 부분이 적합하게 형성되는 기판을 포함한다. 따라서 예를 들어서 자동차의 윈드스크린 또는 가열 요소(및/또는 냉각 요소)가 삭마에 의해서 추후 설치되는 일부 다른 유리는 본 발명의 실시예에서 단지 가열 요소(및/또는 냉각 요소)를 포함하고, 그러나 이미 공장에서 상기 요소들을 포함하도록 제조된 동일한 유리는 요소로 고려될 수 있고, 그 유리는 요소의 기판으로서 포함된다. 이와 같은 경우에 유리는 유리 자체의 조성 및/또는 구조를 고려하지 않고서, 투명 재료의 실드 또는 커버를 의미한다.

도 1은 기판(S)을 포함하는 본 발명의 실시예에 따른 요소(100)를 도시하고 있는데, 그 표면에는 가열 가능한 필름 구조(L)가 도시되어 있고, 그 두께(h2)는 도 2에 도시되어 있다. 도 1에서, 가열 요소(L)는 요소가 가열 저항기로 작동하도록 요소(L)의 길이를 통해서 전력을 공급하기 위하여 전압원(V2)에 연결되도록 도시되어 있었으며 전류가 요소를 가열한다. 요소(L)가 스트립과 같이 도시되었지만, 도시된 예는 요소의 형태를 제한하려는 의도는 아니다. 또한 도면에 도시된 것과는 달리 전압원이 본 발명의 실시예에서 교류 전압원일 수도 있다는 점을 명심한다.

도 1은 기판(S)을 포함하는 본 발명의 실시예에 따른 요소(100)를 도시하고 있는데, 그 표면에는 냉각 가능한 필름 구조(P)가 도시되어 있고, 그 두께(h3)는 도 2에 도시되어 있다. 도 1에서, 냉각 요소(P)는 요소가 냉각 요소로 작동하도록 요소(P)의 길이를 통해서 전력을 공급하기 위하여 전압원(V1)에 연결되도록 도시되 어 있었으며 전류가 요소를 냉각한다. 요소(P)가 스트립과 같이 도시되었지만, 도시된 예는 요소의 형태를 제한하려는 의도는 아니다. 또한 도면에 도시된 것과는 달리 전압원이 본 발명의 실시예에서 교류 전압원일 수도 있다는 점을 명심한다.

또한 도 1은, 전력, 전압 및/또는 교류의 경우에 주파수 및/또는 점화 각(ignition angle)도 조절함으로써 공급되는 전력을 조절하기 위하여 사이리스터(thyristor)와 같은 스위칭 및/또는 조절 구성품(P)이 요소(P)에 일체화되는 본 발명의 실시예를 도시한다. 조절 구성품(T)은, 도 6에 도시된 예시적 경우에서의 자동차 컴퓨터 또는 날씨 센서와 같은 외부 회로로부터의 제어를 수용할 수 있다. 도 1에서 조절 구성품(T)이 요소(P)와 연관되어 도시되었지만, 본 명세서에 개시된 것을 기초로 하면 조절 구성품이 선택적으로 또는 추가적으로 요소(L)와 연관하여 배치될 수도 있음은 당업자에게 자명하다. 도 1에 기초하여, 본 발명의 적어도 다음과 같은 뚜렷한 실시예들을 분별할 수 있는데, 기판(S)의 표면에 가열 요소(L)가 있는 첫 번째 것과, 기판(S)의 표면에 냉각 요소(P)가 있는 두 번째 것과, 적어도 하나의 요소(P)와 적어도 하나의 요소(L)가 있는 세 번째 것이 그것이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 요소(L 및/또는 P)들의 레이어 두께는, 본 발명의 실시예에 따라서 요소가 거시적 관점에서 불투명한 재료로 제조되더라도 요소가 위치되는 부위들에서 조차도 상기 두께가 빛의 기판 통과를 부정적인 정도로 감쇄시키지 않도록 선택된다.

도 2는 단지 유클리드 평면 물체 (Euclidian planar object)로 제한되지 않는 시트형 요소(200)의 기판(S)의 필름 구조를 도시하고 있는데, 기판은 또한 본 발명의 실시예에서 항공기 날개와 같은 것과 관련해서는 다소 곡형이 될 수 있고, 또는 예를 들어 도 3에 도시된 섬유와 같은 것과 관련해서는 보다 급격한 곡형이 될 수 있다. 도 2에서는 기판(S)의 두께(h5)가 도시된 상이한 실시예들에서 서로 다를 수 있지만, 일부 다른 서브 요소, L 요소 및/또는 P 요소가 필름 표면에 있는 실시예에서는 기판의 두께가 필름의 두께이거나 또는 경우에 따라서는 예를 들어 적층된 구조(laminated structure)와 관련하여 요소와 필름을 결합하는 레이어의 두께일 수 있다.

또한 도 2는 도 2의 예에서 요소(L)를 완전히 덮고 있고 두께(h1)를 가지는 필름(K)을 기판(S)의 일 면에서 도시하고 있다. 본 발명의 실시예에서, 필름(K)은 절연물, 광촉매 레이어(photocatalytic layer), 내마모성 표면, 다이아몬드 표면 또는 광학적 활성 표면을 포함할 수 있다. 또한 본 발명의 실시예에서 가시광선과 자외선광의 파장에서 실질적으로 투명한 필름을 생성하기 위하여 L 요소가 사용될 수 있다는 것을 주목한다. 그리고 본 발명의 실시예에서 필름 재료로 인듐, 주석 및/또는 이들의 산화물을 사용하여, 전도성이지만 투명한 초박막(very thin film)을 얻을 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 예를 들어 태양 전지 또는 일부 다른 광전기 구성품(photo-electric component)의 컨덕터를 실현하기 위하여 L 요소를 사용하여 컨덕터가 태양 전지 앞이나 가능한 경우 그 표면에 위치될 수 있도록 하는 것이 가능하고, 따라서 상기 요소는 전지로 입사하는 복사 흐름을 무시할 수 없을 만큼 교란하지 않고서 전지를 차폐하되 공간을 절약하기 위하여 사용될 수 있다. 광전기 전지 또는 유사 구성품에서, 또한 표면에 와이어링(wiring)을 구비하는 것이 가능하다. 이와 같은 방식으로, 본 발명의 실시예에 따른 개별 태양 전지에서, 본 발명의 실시예에 따른 요소에 의해 구현된 와이어링이, 광원에 가장 근접해 있으며, 이 바로 다음에 복사 전파 방향에 전지가 존재한다. 이와 같은 배열은, 건축물의 외측 표면이 태양 전지 재료로 코팅되게 되는 시공 기술 방법에 특별한 장점을 가져다준다. 태양 전지를 작동시키고, 이를 직렬 및/또는 병렬로 연결하는데 필요한 와이어링은 본 발명의 실시예에 따른 요소에 의하여 달성될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 와이어링은 실내 설비를 위하여, 또는 선택적으로 실외 와이어링을 위하여 배열된다. 본 발명의 실시예에 따르면, 예를 들어서, 고층건물 또는 다른 건물의 벽에서 서리 제거 기능을 수행하는 것이 가능하도록 상기 표면이 가열되도록 배열될 수 있는데, 그러한 벽은 건물 내로 빛이 통과하도록 배열된 유리 또는 일부 다른 투명한 필름을 포함한다. 실내 L 요소는 또한 가열 비용의 절감을 가져올 수 있다.

또한 다양한 디스플레이 방법들은 본 발명에 따른 요소를 사용할 수 있다. 예를 들어서, 투명한 와이어링들은 액정 디스플레이와 같은 디스플레이를 위하여 구현될 수 있다. 특수 와이어링 요소조차도 액정 디스플레이 설치를 위하여 제조될 수 있는데, 그 와이어링 요소는 사실 디스플레이 상에 있지만 투명하고 보이지 않는다. 따라서 장치 내의 공간이 절약될 수 있다.

더욱이, 본 발명의 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 요소로 자체 세정 필름(self-cleaning film)을 결합함으로써 예를 들어서 태양 전지 기구에서 이점을 얻을 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 코팅되는 표면은 그 표면이 1 mm² 당 한 개 이하의 구멍, 바람직하게는 cm² 당 한 개 이하의 구멍을 가지도록, 바람직하게는 코팅되는 영역에 구멍이 전혀 없도록 형성된다. 구멍(hole)은 코팅 전체를 관통하거나 또는 그 코팅을 실질적으로 통과(핀홀)하는 구멍을 의미한다. 구멍들은 사용 연한을 감소시킬 뿐만 아니라 코팅의 특징적인 품질을 실질적으로 저하시킨다. 또한 본 발명은 본 방법에 따른 이와 같은 방식으로 생산된 제품에 관한 것이다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 표면에 1000 nm 이상의 직경을 가지는 입자가 형성되지 않으면서, 바람직하게는 입자의 크기가 100 nm를 초과하지 않으면서, 그리고 바람직하게는 입자의 크기가 30 nm를 초과하지 않으면서 표면의 최초 50%가 형성되도록 코팅된 표면이 형성된다. 그러한 입자들은 코팅의 품질을 실질적으로 저하시키고 그 사용 연한을 감소시킨다. 그러한 입자들은 코팅에 부식 채널(corrosion channel)을 형성한다. 또한 본 발명은 본 방법에 따른 이러한 방식으로 생산된 제품에 관한 것이다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 코팅되는 물체, 즉 기판은, 물체에 형성된 표면의 균일도가 원자간력 현미경(atomic force microscope, AFM)을 사용하여 일 제곱 마이크로미터 면적으로부터 측정했을 때 ± 100 nm가 되도록 펄스 냉간 가공(pulsed cold machining)으로 타겟을 삭마함으로써 코팅된다. 바람직하게는 코팅의 거칠기는 25 nm 이하, 바람직하게는 10 nm 이하이다. 본 발명은 또한 본 방법에 따라서 이와 같은 방식으로 생산된 제품에 관한 것이다.

필름(K) 면의 반대편의 기판(S) 면에는, 또한 문자 L, P로 지정된 필름이 도시되어 있는데, 필름의 뚜께는 h4이다. 필름(P)의 두께는 h3이고 필름(L)의 두께는 h2이다. 따라서 도 2에서 적어도 도 1에 도시된 실시예들과, 또한 필름(K)이 필름(L, P)들로 형성된 요소들을 위한 추가적 코팅으로서 사용되는 실시예들을 볼 수 있다. 또한 보다 많은 추가적 코팅들이 있을 수 있고, 본 발명은 어떤 식으로든 이들의 개수를 제한하지 않는다.

문자 L, P로 지정된 필름은 본 발명의 실시예에 따른 L 유형의 가열 필름 또는 본 발명의 다른 실시예에 따른 P 유형의 냉각 필름일 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면 필름은 예를 들어서 적층 레이어들에 배열된 별개의 L 및/또는 P 유형의 필름들을 구비한 복합 필름일 수 있다.

도 3은, 도 2에 도시된 필름(K, P 및/또는 L)들이 섬유형 또는 튜브 구조(S)의 표면 상에 사용된 본 발명의 실시예를 도시하고 있다. 도 3의 요소(300)는 실린더형으로 도시되어 있지만 본 발명은 실린더형 형상으로 제한되지 않으며 기판 및 따라서 상기 레이어들은 그림에 따른 기하형태, 즉 타원형일 수 있다. 따라서 필름 구조가 도 3에 따른 기하형태로 제조된다면, 필터링에 사용될 수 있는 단일 또는 다층 레이어의 직물(woven textile)에 상응하는 구조와 같은 것을 생산하는 것이 가능하다. 그리고 여과된 재료의 입도 및 보다 상세한 필터링 메커니즘에 관해서는, 당업자라면 어느 정도의 필터 섬유의 크기 및/또는 그와 같은 구조 어느 것이 여과되는 유체의 특정 크기의 재료에 대해서 일정한 수거 효율성을 달성하기 위하여 필요한지를 평가할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 섬유를 사용하면, 필터 섬유 자체에서 전류를 전달하는 것과 따라서 L 형 필름에서 가열을 하는 것과 P 형 필름에서 냉각하는 것이 가능하다. 따라서 가열함으로써, 예를 들어 여과액의 건조(drying-up)를 강화할 수 있지만 다른 한편으로는, 냉각에 의해서 그러한 건조가 너무 빠르게 일어나는 것을 방지할 수 있다. 필름(K)이 예를 들어 광촉매 필름을 포함하는 경우, 필터는 적어도 일정 정도는 자체 세정하지만 다른 한편으로는 특정의 가열 사이클에 의해서 소독되는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예에 따르면, 본 발명의 실시예에 따른 냉각 및/가열될 수 있는 필터를 짜는 데 사용될 수 있는 다수 가닥의 실을 얻는 것이 가능하다.

도 3을 참조하면, 깔때기(funnel)를 제조하는 것을 생각할 수 있는데, 그 깔때기의 표면 상에 본 발명의 실시예에 따르면, 일정한 가열 효과를 생성하도록 배열된 L 및/또는 P 형 요소가 있다. 그러한 요소들은, 또한 본 발명의 실시예에 따르면 가열 효과를 얻기 위하여 용기의 표면 상에서 사용될 수 있다. 그러한 용기는, 예를 들어서, 응축기, 컨테이너 또는 깔때기, 또는 운송 파이프일 수 있다.

도 4에서, 문자 S1, S, S2 및 S3은 본 발명의 실시예에 따라서 위치되어 있는 기판을 가리키며 본 발명의 여러 실시예들을 나타내고 있다. 도 4의 본 발명의 실시예가 적층 구조로서 도시된 실시예들을 사용하여 구현될 수 있는 요소(400)를 나타내는 것으로 이해될 수 있지만, 본 발명은 이러한 요소들이나 그 개수를 제한하지 않는다.

기판(S1)에는 냉각 효과인 열적 효과를 형성하는 P형 요소가 도시되어 있다. 요소(P)는 표면을 덮고 따라서 균등한 열적 효과를 형성하는 바람직한 형상을 도시 하기 위하여 나선형의 형태로 도시되었지만, 다른 한편으로는 이는 갈바닉 접촉 없이 유도 루프에 의해서 제1 레이어로부터 제2 레이어로 적층 레이어들 사이에서 전력이 유도적으로 전송될 수 있는 구조를 도시하기 위한 것이다. 예를 들어 적층 레이어가 스위칭 및/또는 조절 구성품을 포함하고 이에 의해서 교류(트라이액)의 점화 각도를 조정하는 것이 가능한 경우, 전송된 전류가 본 발명의 실시예에 따라서 보다 면밀하게 형성될 수 있는 크기, 주파수 및/또는 파형을 가지는 것은 당연하다. 도 4에서 요소(P, L)들은 세밀하게 도시되지 않았으며 도 4는 스위치나 열적 효과를 생성하기 위한 전원을 도시하지도 않는다.

기판(S)을 포함하는 레이어에는 열적 효과를 생성하도록 배열된 L형과 P형 요소가 모두 있다. 레이어(S)는 따라서, 가열 유형과 냉각 유형 열적 효과 모두를 생성하는데 사용될 수 있다. 서로 독립적으로 상기 요소들을 주입함으로써, 동시에 연속적이거나 또는 겹치는 열적 효과들을 생성하는 것이 가능하다. 도 4에서 요소(L, P)들이 기판(S)에서 서로 다른 부분으로 별개의 루프들에 도시되어 있지만, 이들은 L과 P 요소들이 평행하게 이동하는 안착된 루프들로 구현될 수 있다.

본 발명의 실시예의 예가 단지 하나의 L 요소 또는 다수의 L 요소들을 포함하는 레이어(S2)에 도시되어 있다.

레이어(S3)는 L 또는 P 요소가 또한 안테나(Ant)를 구현해서는 도면에서 도시된 화살표로 표현된 라디오 주파수 신호(RF)를 전송 및/또는 수신하는 본 발명의 실시예를 도시하고 있다. 투명한 기판, 안테나(Ant), L 요소 및/또는 P 요소를 포함하는 본 발명의 실시예는 특히 바람직하다. 본 발명의 그와 같은 실시예에 따른 요소는 예를 들어 자동차 또는 다른 차량, 보트, 기차, 또는 비행체의 윈드스크린에 사용될 수 있다.

도 4에서는 안테나가 그 자체 기판상에 적층 구조의 일부인 것으로 도시되어 있지만, 본 발명의 실시예에서는 안테나가 또한 다른 기판(S1, S, S2) 중의 하나에 존재할 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 L 요소와 P 요소의 조성을 도시한다. 도 5는 또한 선택적 조성에 따른 요소(L1)의 조성을 도시한다.

본 발명의 실시예에 따른 요소에서 특정 두께의 전기 전도성 필름 구조는, 전류에 의하여 필름 구조의 열적 효과를 얻기 위하여 적어도 하나의 필름 재료를 삭마함으로써 기판에 생성된다. 본 발명의 실시예에 따른 요소는 L 요소로서 배열된 가열 가능한 부분을 그 필름 구조에 가진다. 가열 가능한 부분은 전기 저항 및/또는 유도 결합 전류(inductively coupled current)를 통해서 가열되도록 배열도리 수 있다. 실시예에 따르면, 요소는 제1 코일과 제2 코일을 포함하고, 그 사이에서 코일 간의 전력 전달을 위하여 유도 결합이 있게 된다. 코일 중의 하나는 우선일 당시에 알려진 것과 같은 전기 저항기 재료로 형성될 수 있지만 코일 사이에 와이어가 필요하지 않도록 필름 내로 삭마된다. 따라서 그러한 적층 구조는, 예를 들어서 절대적으로 타이트한 것이 요구되나 가열될 수 있는 윈도우 구조를 구현하는 데 사용될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 요소는 그 필름 구조에 P 요소로서 배열된 냉각 가능한 부분을 포함한다. 냉각 가능한 부분은 바람직하게는 그 자체로 공지된 유형 일 수 있는 일체화된 펠티에 요소로서 기판 상에 배열될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면 그러한 펠티에 요소는 요소를 생산하는 데 요구되는 재료들을 삭마함으로써 제조된다. 기판이 윈도우나 일부 다른 투명하거나 반투명 표면으로서 기능하는 본 발명의 실시예들을 위하여 충분히 얇은 레이어에서뿐만 아니라, 펠티에 요소를 제조하기 위하여 본 발명에 따른 냉간 삭마에 의해 재료로 생산된 필름들이 균일한 품질로 요소 기판에 형성될 수 있다는 점에서 제조상 이점이 있다. 또한 특정 종류의 P 요소를 형성하도록 배열된 다수의 펠티에 요소들이 있을 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 또한 열적 효과를 통해서 온도가 조절될 수 있는 용기 또는 응축기를 구현하는 것이 가능하다.

그리고 예를 들어, 가열 가능한 요소가 그 표면에 삭마에 의해서 설치될 수 있도록 본 발명의 실시예에 따라서 깔때기를 제조하는 것이 가능하다. 본 발명의 실시예에 따르면, 펠티에 요소는 동일하거나 또 다른 깔때기의 표면 상에 삭마에 의해서 생성될 수 있고 냉각 열적 효과를 얻는다. 그리고 온도는, 예를 들어서 깔때기 표면 바로 위나 깔때기 상부의 필터 상의 미생물의 성장과 다른 한편으로는 유체 점성을 제어하는 데 사용될 수 있는데, 필터링을 제어할 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예에 따라서 용기가 냉각에 의해서 형성된 응축된 유체의 액체상을 수집 및/또는 저장하도록 배열된 컨테이너 및/또는 깔때기 부분을 포함하는 경우, 흐름 자체는 특정 온도로 제어될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 요소는 단순한 필름 구조 또는 적층 필름 구조를 구현하는데 사용될 수 있는데, 상기 구조는 본질적으로 투명하다. 완전한 투명 성은 상기 파장에서 무손실 복사 전파를 요구하는데, 실제적으로는 달성될 수 없고 가시광선 파장에서 정상적 윈도우 유리에서와 같은 경우 수 %의 손실은 투명한 것으로 간주되며, 만약 투명도가 여전히 70 % 대에 있는 경우에는 예를 들어 5 % 이상의 불투명성은 실질적으로 투명한 것으로 간주된다. 또한 당업자라면, 주어진 재료로 제조된 윈도우에 대해서 복사 투과성은 가시광선 파장 범위의 파장에서 파장의 함수로서 변화된다는 것을 알 수 있다. 가열 가능한 윈도우 및/또는 투명한 필름과 관련된 실시예가 윈도우의 예로서 주어지지만, 그러나 본 발명은 인간 눈으로 인식되는 파장에서의 투명도로 제한되지 않는다. 본 발명의 실시예에 따른 L 요소는 적어도 400 - 700 nm의 파장 범위에서 실질적인 투명성을 가진다. 본 발명의 실시예에 따른 L 요소는 적어도 80 - 700 nm의 파장 범위에서 실질적인 투명성을 가진다. 본 발명의 실시예에 따른 L 요소는 적어도 650 - 2000 nm의 파장에 속하는 파장에서 실질적인 투명성을 가진다.

본 발명의 실시예에 따르면, L 요소는 예를 들어서 광학 창 및/또는 구성품과 관련하여 적외선 필터링에 사용될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 일 면에서 완전히 코팅된 기판을 사용하거나, 가능하다면 적외선을 여과할 수 있는 구조를 실현하는 것이 가능하다. 예를 들어서, 군사용 의복의 천의 구조적 섬유에서 L 필름은 적외선 필터링을 달성하기 위하여 사용될 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 요소는 얇은 필름 및/또는 두꺼운 필름의 필름 구조를 포함하는데, 상기 필름은 이를 통해 이동하는 전류에 의하여 그 온도를 변화시키도록 배열된다. 상기 필름은 또한 일부 실시예에서 필름이 예를 들어서 500 nm 이하의 두께가 될 수 있도록 나노 스케일의 아주 작은 두께를 가지도록 배열될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 필름의 두께는 200 nm 이하이다. 본 발명의 실시예에 따르면, 필름의 두께는 100 nm 이하이다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면 필름의 두께는 50 nm 이하이다. 본 발명의 제3 실시예에 따르면 필름의 두께는 25 nm 이하이다. 본 발명의 제4 실시예에 따르면 필름의 두께는 13 nm 이하이다. 본 발명의 제5 실시예에 따르면 필름의 두께는 6 nm 이하이다. 위에서 최대 필름 두께는 일 예로서 필름과 관련되어 있지만 본 발명은 필름의 개수를 제한하지는 않는다. 따라서 본 발명의 실시예에 따르면, 바람직하게는 필름 두께에 불구하고 특정 파장 범위 내의 투명도가 존재하도록 하는 방식으로 다수의 필름들이 존재할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 필름 중의 하나는 나머지 필름과 분리될 수 있다. 그러한 경우에 당해 필름은 나머지 필름과 달리 기판의 다른 면에 있을 수 있다.

필름들은 구조와 재료에 관해서 조성이 균질할 수 있지만 이와 관련하여 본 발명을 제한하지는 않는다. 본 발명의 실시예에 따른 일 예로는 기판 상의 그 재료 조성에서 인듐, 주석 및/또는 다른 재료를 포함하는 필름이 있다.

제1 그룹의 실시예들에 따르면, L 요소의 필름은 그 조성으로 인듐과 주석을 포함한다. 인듐 주석의 비율에 대해서는, 본 발명의 일 실시예에서 필름 질량의 100 % 미만이 인듐을 포함한다고 본다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 필름은, 그 질량의 90 % 미만이 인듐이도록 인듐과 주석을 포함한다. 본 발명의 제3 실시예에 따르면, 필름은, 그 질량의 80 % 미만이 인듐이도록 인듐과 주석을 포함한다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 필름은, 그 질량의 70 % 미만이 인듐이도록 인듐과 주석을 포함한다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 필름은, 그 질량의 60 % 미만이 인듐이도록 인듐과 주석을 포함한다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 필름은, 그 질량의 50 % 미만이 인듐이도록 인듐과 주석을 포함한다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 필름은, 그 질량의 40 % 미만이 인듐이도록 인듐과 주석을 포함한다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 필름은, 그 질량의30 % 미만이 인듐이도록 인듐과 주석을 포함한다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 필름은, 그 질량의 20 % 미만이 인듐이도록 인듐과 주석을 포함한다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 필름은, 그 질량의 10 % 미만이 인듐이도록 인듐과 주석을 포함한다.

본 발명의 실시예의 또 다른 그룹에 따르면, L 필름은 제1 그룹의 실시예들과 관련하여 인듐에 대해서 주어진 비율로 인듐과 주석을 포함하지만, 다른 그룹의 실시예들에서는 인듐은 필름 구조에서 산화물의 형태이다. 본 발명의 실시예의 변형례에 따르면, 또한 필름 질량에서 인듐과 연관된 산소의 비율이 인듐으로서 생각된다.

본 발명의 실시예의 제3 그룹에 따르면, L 필름은 제1 그룹의 실시예들과 관련하여 인듐에 대해서 주어진 비율로 인듐과 주석을 포함하지만, 제 3 그룹의 실시예들에서는 주석은 필름 구조에서 산화물의 형태이다. 본 발명의 실시예의 변형례에 따르면, 또한 필름 질량에서 주석과 연관된 산소의 비율이 주석으로서 생각된다.

제4 그룹의 실시예들에서, 필름 및/또는 주변 구조는 각각의 보다 개별적인 실시예에 따른 본 발명의 실시예에 의한 요소의 필름 구조의 다른 특성들을 얻기 위하여 다른 물질들의 그룹으로부터의 또 다른 물질을 추가적으로 포함한다.

제5 그룹의 실시예에 따르면, 필름은 제1 그룹의 실시예들과 관련하여 인듐에 대해서 주어진 비율로 인듐과 주석을 포함하지만, 제5 그룹의 실시예들에서는 주석은 필름 구조에서 할로겐 화합물 및/또는 칼코겐 화합물의 형태이다. 본 발명의 실시예의 변형례에 따르면, 또한 필름 질량에서 주석과 연관된 화학물의 다른 물질의 비율이 주석으로서 생각된다.

제6 그룹의 실시예에 따르면, 필름은 제1 그룹의 실시예들과 관련하여 인듐에 대해서 주어진 비율로 인듐과 주석을 포함하지만, 제6 그룹의 실시예들에서는 주석은 필름 구조에서 할로겐 화합물 및/또는 칼코겐 화합물의 형태이다. 본 발명의 실시예의 변형례에 따르면, 또한 필름 질량에서 인듐과 연관된 화학물의 다른 물질의 비율이 인듐으로서 생각된다.

제7 그룹의 실시예들에 따르면 L 요소는 또한 니켈을 포함한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 요소의 필름은 열적 효과를 달성하도록 배열된다. 본 발명의 실시예의 그러한 변형예에 따르면, 상기 요소는 또한 상기 전기 전도성 필름 구조에 전력을 연결하기 위하여 기판 상에 일체화된 전기 스위치 구성품을 포함한다. 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 전기 스위치 구성품은 적어도 부분적으로 상기 전기 전도성 필름 구조에 전력을 연결하도록 배열된 FET, 트랜지스터, 사이리스터, 다이액(diac), 트라이액 및/또는 상기 언급한 것으로 구성된 회로를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따르면, L 요소의 조성은, 그 재료의 표면 비저항(surface resistivity)이 0.0005 Ω/m² 이하이도록 배열된다. 본 발명의 실시예에 따르면 L 요소의 조성은, 그 재료의 표면 비저항(surface resistivity)이 0.005 Ω/m² 이하이도록 배열된다. 본 발명의 실시예에 따르면 L 요소의 조성은, 그 재료의 표면 비저항(surface resistivity)이 0.05 Ω/m² 이하이도록 배열된다. 본 발명의 실시예에 따르면 L 요소의 조성은, 그 재료의 표면 비저항(surface resistivity)이 0.5 Ω/m² 이하이도록 배열된다. 본 발명의 실시예에 따르면 L 요소의 조성은, 그 재료의 표면 비저항(surface resistivity)이 5 Ω/m² 이하이도록 배열된다. 본 발명의 실시예에 따르면 L 요소의 조성은, 그 재료의 표면 비저항(surface resistivity)이 50 Ω/m² 이하이도록 배열된다. 본 발명의 실시예에 따르면 L 요소의 조성은, 그 재료의 표면 비저항(surface resistivity)이 500 Ω/m² 이하이도록 배열된다. 본 발명의 실시예에 따르면 L 요소의 조성은, 그 재료의 표면 비저항(surface resistivity)이 5K Ω/m² 이하이도록 배열된다. 본 발명의 실시예에 따르면 L 요소의 조성은, 그 재료의 표면 비저항(surface resistivity)이 5k Ω/m² 이상이도록 배열된다. 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 비저항 값은 본 발명의 실시예예 따른 L 요소의 인듐-주석 필름의 비저항이어서, 또한 다른 물질들이 필름에 존재할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 인듐의 적어도 일부는 니켈로 대체된다.

본 발명의 실시예에 따르면, 본 발명의 실시예에 따른 요소의 조성은 기판의 열 팽창 계수에 기초하여 변경된다. 본 발명의 실시예에 따르면, 본 발명의 실시예에 따른 요소는 특정 값으로 비저항을 사전 설정하기 위하여 다른 재료와 관련하여 요소의 필름 구조 내로 삭마된 재료를 포함한다. 본 발명의 실시예에 따르면, 본 발명의 실시예에 따른 요소는 기판을 위하여 특정 값으로 열 팽창 계수를 사전 설정하기 위하여 다른 재료와 관련하여 요소의 필름 구조 내로 삭마된 재료를 포함한다. 본 발명의 실시예에 따르면 상기 재료는 인듐-주석 필름의 첨가물이어서 다른 물질들도 필름에 존재할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 요소는, 안테나 구조 및/또는, 전기 전도성 필름 구조를 안테나 및/또는 그 부분으로서 사용하기 위한 수단을 포함한다. 본 발명의 실시예에 따르면 안테나는 전송기 안테나, 수신기 안테나 또는 이들 두 개를 조합한 것 중의 하나일 수 있다. 보다 구체적으로는 안테나는 GPS 안테나, 모바일 스테이션 안테나, 라디오 안테나, TV 안테나, 디지털 신호 및/또는 아날로그 신호의 전송/수신을 위한 안테나로서 기능하도록 그 실시예의 특수한 특징에 따라서 디자인될 수 있다. 또한 유도 루프 또는 유사한 코일이, 열적 효과를 생성하기 위한 요소로서 기능할 수 있으면서 동시에 몇 종류의 나선형 안테나로서 기능할 수도 있음을 주목한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 제1 열적 효과와 제2 열적 효과를 얻기 위하여 요소는 제1 필름 구조에 추가하여 또한 제2 필름 구조를 포함할 수 있다. 이것은 도 4에 도시된 예에 의해서 설명된다. 이러한 열적 효과들은 상이한 것일 수 있으며 서로 다른 시점에 발생할 수 있고 그리고/또는 기판의 서로 다른 부분을 향할 수 있지만(도 2) 이러한 것들로 제한되지는 않는다.

예를 들어서, 도 4를 참조하면, 요소의 상기 제1 필름 구조는 온도를 증가시키기 위한 L 요소가 되도록 배열되며, 상기 제2 필름 구조는 온도를 감소시키기 위하여 P 요소가 되도록 배열된다. 본 발명의 실시예에 따르면, 요소는 본 발명의 실시예에 따른 부분적 요소로서 안테나 구조를 추가적으로 포함할 수 있다.

특히 요소가 다수의 필름 구조들을 포함한다면, 요소는 기판의 일부 표면에 일체화된 필름 구조를 가지도록 본 발명의 실시예에 따라서 제조될 수 있으며, 이로써 상기 요소는, 예를 들어 도 4에서와 같이 적층 형태로 적층된 일 그룹의 유사하게 형성된 요소들 중의 하나이나 단지 이것으로 제한되지는 않는다. 래미네이션은 전기 전도성 레이어들 및/또는 부분들이 서로 직접 접촉하는 것을 방지하는 데 사용될 수 있다. 만약 예를 들어서 레이어가 주석 및/또는 인듐을 예를 들어 가열 가능한 요소(기판 S 및 S2)에 포함하데 또 다른 레이어(기판 S 및 S1)에 펠티에 요소가 있다면, 이들 레이어들 사이의 직접 접촉은 필요하다면 방지될 수 있다. 가열 가능한 요소는 저항성(도 1의 L 요소)이 되도록, 즉 옴 법칙에 일치하는 열 저항기가 되도록 제조될 수 있지만 본 발명의 또 다른 실시예에서는 유도성(도 4는 유도성과 저항성 모두를 도시)이지만 또한 와상 전류 원칙에 따라서 작동하도록 디자인 될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 기판은 평탄 기판이다. 본 발명의 실시예에 따르면, 기판은 또한 실린더, 심지어는 실 또는 섬유일 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 요소의 기판은 플라스틱, 종이, 직물(textile), 편물(fabric), 유리, 세라믹, 석재, 금속, 안료(pigment) 또는 이들을 임의로 조합한 것 중 하나이다. 본 발명의 실시예에 따르면, 요소와 기판은 굽어질 수 있는 필름을 구성한다. 본 발명의 실시예에 따르면, 굽어질 수 있는 필름은 기판에 접착 부착되도록 배열된다.

그리도, 본 발명의 실시예에 따르면, 열적 효과는 그러한 섬유의 표면에 배열된 요소를 통해서 달성될 수 있어서, 섬유는 예를 들어서 웨브(web)와 같은 구조의 일부로서 사용될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 그러한 웨브형 구조 하나가 여과되는 재료의 특성의 관점에서 필터링을 사전 및/또는 사후 최적화하기 위하여 필터링과 관련하여 열적 효과를 생성하도록 여과 목적상 배열된다. 그리고, 예를 들어서 섬유의 최외측 또는 그 다음 표면이 전기적으로 절연된다면 바람직하다. 본 발명의 일부 실시예에서는 상기한 종류의 섬유의 최외측 또는 그 다음의 표면은 유기 물질을 분해하기 위하여 광촉매를 포함할 수 있다. 따라서 예를 들어서 박테리아 성장은 광촉매가 빛에 의해서 박테리아 물질을 분해할 수 있도록 필터 및/또는 필터를 유지하는 깔때기를 냉각함으로써 억제될 수 있다. 또한 필터는 미생물을 죽이기 위하여 고온에 있을 수 있다. 필터 및/또는 그 홀더(holder)는 또한 주기적으로 냉각 및 가열될 수 있다. 주기는 냉각 사이클끼리 서로, 또는 가열 및 냉각 사이클 교대로, 길이가 일정할 수도 불규칙적일 수도 있다. 또한 가열 및/또는 냉각은 특정 값으로 요소의 온도를 유지하기 위하여 사용될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 요소를 위한 한 응용분야는 예를 들어서 지상, 바다 및/또는 공중에서 운행하도록 설계된 기기의 레이더의 레이더 안테나 부분이 되는 것이다. 본 발명의 실시예에 따르면 또한 고정된 레이더는 본 발명의 적용 가능한 실시예들을 사용할 수 있다.

이상에서 필터 적용과 관련하여 가열 요소의 사용을 기술하였는데, 유사한 방식으로 열적 효과가 예를 들어 적용 가능한 경우 차량의 일부를 위해 달성될 수 있다. 예를 들어서, 열적 효과는 항공기, 비행정, 선박 또는 다른 배의 표면에 적용될 수 있어서, 표면이 안정 장치, 방향타, 날개 및/또는 선체의 일부가 될 수 있다. 운송 수단(vehicle)은 예를 들어서, 보트, 선박, 잠수함, 자동차, 트럭, 버스, 기차의 객차, 엔진, 무궤도 전차, 트램(tram), 지하철 객차, 항공기, 기구(balloon), 헬리콥터, 비행정, 낙하산, 다른 공중 운송 수단 중의 하나 일 수 있다. 운송 수단은 또한 적용 가능한 경우, 개인 운송 차량 및 전투용 탱크와 같은 군사적 운송 및/또는 전투를 위하여 설계된 운송 수단을 의미한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 군사용 운송 수단은 핵생성 및/또는 응축 및 따라서 결정화된 대기 수증기를 사용하여 겨울 환경에서는 위장될 수 있다. 위장되는 운송 수단의 표면 상의 충분히 효과적인 P 요소를 사용하여, 핵생성 및 응축의 개시가 영하 온도와 또한 P 요소의 냉각 출력에 따라서는 그 보다 높은 온도에서 더 빨라질 수 있다. 반대로, 얼음, 서리 또는 습기가 군사용 운송 수단의 표면에서 제거되게 되는 상황에서는 적절하게 설계된 L 요소를 사용하여 달성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 군사용 운송 수단은, 적 화력을 실제 타겟 대신에 더미로 유도할 목적으로, 고가의 스텔스 코팅된 무장 운송 수단과 같은 보다 중요한 타겟에서 떨어져서 잡아 당겨지거나 끌리거나 그리고/또는 원격 조정되는 소위 더미(dummy)이다. 따라서 P 요소를 예를 들어서 더미의 표면 구조에 사용하여서, 얼음/물 코팅이 더미에 생성될 수 있고. 이것은 특정 레이더 장치에서 식별될 수 있어서 적이 눈에 보이는 타겟을 공격함으로써 군사용 운송 수단의 공격 속에서 적절하게 생존할 수 있는 가능성을 향상시킨다고 생각할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 더미는 L 요소에 의해서 적외선 범위에서 특히 잘 보이도록 배열된다.

도 6 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 요소의 용도의 예를 도시하고있는데, 예시적으로 여러 운송 수단을 사용하고 있다. 도 6에서는 요소가 차량과 관련하여 사용되었다. 진한 선은 차량의 윈드스크린 및/또는 후방 윈도우와 사이드 윈도우를 강조하기 위한 것이지만, 또한 차량의 다른 부분들도 L 및/도는 P형 요소들을 위한 기판(S)으로서 역할 할 수 있으며, 안테나 기능을 포함하는 요소는 비금속 부분들, 특히 윈도우에 가장 적합하다. 더욱이, 본 발명의 실시예에 따른 요소는 또한 예를 들어서 자동차, 건물 또한 온실에서의 채광창에 사용될 수 있다. 램프의 구체(globe)들은 이들을 가열/냉각하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 요소들에 장착될 수 있다. 따라서, 예를 들어서 자동차의 헤드라이트들은, 예를 들어 L 요소에 의해서 라이트닝 장비의 표면을 가열함으로써 겨울 환경에서 얼음/녹기 시작한 눈/눈이 없이 유지될 수 있다.

도 7에서는 기판(S)은 비행체(700)에 적용된 열적 효과를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 요소의 용도를 도시하기 위하여 고온 공기 기구 일부이다. 충분한 전기를 생산함으로써 비행정에서 충분한 긴 시간 동안 예를 들어서 요소에 응축된 물에 의해서 공중 운송 수단의 중량을 제어하기 위하여 기판(S) 상에 요소를 사용할 수 있다는 것은 사실이다. 그러나 단지 응축에 의해서 대형 공기 운송 수단을 위한 중량 제어 목적상 충분한 응축을 생성하기 위하여 본 발명의 실시예에서는, 본 발명의 우선일 당시에 알려진 펠티에 요소를 사용하는 경우, 그러한 요소들의 효율성이 단지 냉각에 의해서 상당한 중량 증가를 달성하기에는 충분하지 않을 수 있다. 그러나 본 발명의 실시예에서는 선택 가능하게 배열되는 다수의 P 요소가 있을 수 있어서 다수 개수의 P 요소들 중 특정한 것들을 선택함으로써 각각의 온도가 핵생성 개시에 충분하게 강하될 수 있음으로써 충분히 작은 요소들을 사용함으로써 핵생성 및 이에 따라서 얼음의 형성은 작동 중에 요소들을 제어함으로써 제어될 수 있다. P 및/또는 L 요소들의 배치는 또한 비행체의 안정성 제어에 기여할 수 있다.

그러나, 광학적으로 가시성인 레이어들은 예를 들어서 광고를 하기 위해서, 예를 들어서 고온 기체 기구 또는 몇몇 다른 비행체의 외측 및/또는 내측 표면에, 응축과 라이트닝을 결합함으로써 p 요소에 의해서 생성될 수 있다.

도 8은 항공기, 그 날개 표면, 윈드스크린 및/또는 방향타의 표면을 도시하고 있는데, 예를 들어서 가열을 해서 얼음 형성을 감소시키기 위하여 L형 요소를 사용하는 것이 가능하다. 기판(S)은 또한 예를 들어서 비행기의 동체일 수 있다. 도 9가 3엽 비행기를 도시하고 있지만, 본 발명에 따른 요소는 현대의 여객, 전투 및/또는 훈련 비행기와 또한 헬리콥터에 사용될 수도 있음은 당업자에게 자명하다. 본 발명의 실시예에 따른 요소는 우주선의 일부로서 그 제조에 사용될 수 있음을 주목한다.

도 9는 선박과 관련하여 요소의 용도를 도시하고 있다. 도면에서 진한 선이 보트의 윈드실드의 요소의 사용을 강조하고 있지만, 다른 표면들도 요소를 위한 위치로서 역할 할 수 있다는 당업자에게 자명하다. 보트는 단지 선박의 일예에 불과하고, 선박은 또한 여러 잠수함 및/또는 잠수정, 수륙 양용의 운송 수단, 배, 쌍동선(catamaran), 범선의 여러 표면들과 또한 비행정을 포함한다. 더욱이, 충분한 전력이 열적 효과 달성을 위하여 제공되는 한 잠수자 마스크의 투명 부분에서 요소를 사용함으로써 잠수자의 마스크가 흐릿해지는 것을 감소시킬 수 있다.

또한 요소는, 도 10에 도시된 바와 같이 건물 또는 이와 같은 것의 표면에 사용될 수 있다. 또한 요소는 쌍둥이 타워에 "상업 영역"이란 문자로 표시된 광고를 위한 표면을 만드는 데 사용될 수 있는 반면에, 문자 "ms"는 요소 또는 요소의 그룹이 사용될 있는 기술적 구현화를 위한 예술 작품을 의미한다. 그리고, 예를 들어 여름 및/또는 겨울 환경에서 열적 효과에 의해서, 상기 기술에 의한 미적 효과를 달성하도록 발광될 수 있는 변화하는 표면들을 액체상의 변화를 통해서 달성할 수 있다. 실제로, 요소 용도 중의 하나는 특정 물체의 광고 표면 또는 표면들에 있다. 일 예로서, "다비드" 조각상의 적어도 일부가 열적 효과가 달성되도록 하는 요소로서 배열되도록 본 발명의 실시예에 따른 필름 구조에 의해서 전체적으로 또는 적용 가능한 부분에서 처리된 "다비드" 조각상의 복사물(duplicate)을 생각해보자. 열적 효과가, 즉 냉각 효과인 경우, 포화 증기 상태에서 조각상의 냉각된 부분을 위하여 응축이 발생한다. 그리고 빛이 응축된 액적을 지향하도록 함으로써, 라이트닝 효과가 달성됨으로써 이러한 고유한 기술적 방법은 예술 작품 외형에 영향을 미칠 수 있다. 열적 효과가 가열 효과인 경우, 실외에 배치된 조각상은 예를 들어서 이를 덮고 있을 수도 있는 서리를 제거하도록 겨울에 가열될 수 있다. 그리고 열적 효과가 적용된 표면은 또한 보다 구체적으로, 내부의 입자로 형성된 적어도 하나의 광학 요소 및/또는 열적 효과의 결과로서 응축되는 유체로부터 승화된 기체의 도움에 의해서 굴절/반사된 빛을 통하여 패턴을 형성하도록 상기 표면이 변경되도록 하는 방식으로 요소의 필름 구조를 기초로 배열될 수 있다. 그러한 표면은 응축 유체의 특성을 고려하도록 별도로 각각 조정된 일 그룹의 표면들 중 하나일 수 있다.

본 발명의 한 용도는, P 요소가 외측 표면 상에 구조물을 형성하도록 하는데 사용되도록 하는 것인데 그 표면에서는 응축이 되어서 예를 들어 상기 표면을 감싸는 기체상의 물과 같은 인자가 응축되게 된다. 그리고 적절히 밀폐된 공간에서 물은 P 요소에 의해 냉각된 표면에 응축되게 되어서 그 밖의 곳, 즉 P 요소와 직접 인접한 곳이 아닌 곳에서는 기체상에서 수증기의 비율의 감소되고, 이것은 예를 들어서 전기 기구의 작동 신뢰성을 향상시킨다.

필름 구조에 의해서 본 발명의 실시예에 따른 표면과 함께 배열되는 표면은 또한 두 개의 별개 표면들을 포함할 수 있다. 표면은 또한, 표면 상에 본 발명의 실시예에 따른 요소가 있는 경우 열적 효과가 달성될 수 있는 윈도우 표면 및/또는 장식용 표면일 수 있다. 본 발명의 제1 실시예에 따르면, 제조 단계에서 이미 삭마 를 통해서 표면의 고정된 부분으로 일체화된다. 본 발명의 제2 실시예에 따르면, 요소는 표면을 제조한 직후에 삭마에 의해 표면에 고정되게 일체화된다. 본 발명의 제3 실시예에 따르면, 요소는, 두 가지 예를 말하자면, 건물 또는 자동차의 창문에 접착 또는 다른 수단으로 부착되는 필름 상에 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 본 발명의 실시예에 따른 요소는 삭마에 의해서 기판의 표면에 제조된다. 그리고, 도 11에 따르면, 본 발명에 따른 방법은, 전기 전도성 필름 구조를 얻기 위하여 제1 필름 재료(1101) 및/또는 제2 필름 재료(1102)를 삭마하는 단계를 포함한다. 본 방법은, 바람직하게는, 특정 열적 효과가 완성된 요소에 생성될 수 있도록 삭마될 적어도 한 필름 재료가 선택되는 단계를 포함한다. 도 11은 그와 같은 선택 단계를 도시하고 있지 않지만, 단계(1102)와 관련하여 파선을 사용하여 도시하고 있다. 본 방법에서는, 재료가 요소의 원하는 용도에 따라서 특정 방식으로 필름 내에 형성되어 접착/부착되는(1104) 기판으로 삭마된 필름 재료의 제트가 전달된다(1103). 본 방법에서는, 또한 향상된 최종 결과를 얻기 위하여 삭마될 재료 및/또는 기판을 가열(1105)하는 것이 가능하다.

본 발명의 실시예에 따르면, 요소 제조 장비는 삭마 타겟으로부터의 필름 재료를 삭마하기 위한 삭마 수단과, 필름 구조를 생성하도록 삭마된 필름 재료의 제트가 기판을 지향하도록 하는 수단과, 삭마 및/또는 부착을 개선하도록 기판 및/또는 삭마 타겟을 사전 가열(1105)하기 위한 가열 수단을 포함한다. 본 발명의 실시예에 따른 제조 장비에서, 상기 삭마 수단은 레이저 소스를 포함한다. 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 레이저 소스는 피코초 레이, 펨토초 레이저 및/또는 아토초 레이저를 포함한다. 따라서 상이한 레이저들이 또한 삭마될 재료의 사전 가열, 코팅될 기판의 가열에 사용될 수 있다. 또한, 상이한 필름 재료들을 위하여 서로 다른 레이저들을 사용할 수 있다. 그러한 경우에, 제1 레이저는 제1 필름 재료를 위하여 사용되는데, 상기 제1 레이저는 제1 반복 주파수, 제1 복사 파장, 제1 펄스 길이 및/또는 제1 강도를 구비하며 제1 필름 재료를 삭마하도록 배열된다. 제2 레이저는 제2 필름 재료를 위하여 사용되는데, 상기 제2 레이저는 제2 반복 주파수, 제2 복사 파장, 제2 펄스 길이 및/또는 제2 강도를 구비하며 제2 필름 재료를 삭마하도록 배열된다.

바람직하게는, 본 발명의 실시예에 따른 제조 장비는 상기 삭마 수단과 관련하여 레이저 복사를 위한 복사 전송 라인을 포함한다. 충분한 반복 주파수를 달성하고 그리고/또는 복사 전송 라인 재료의 조성 및/또는 구조를 유지하기 위하여, 상기 장비는 레이저 복사를 위한 터빈 스캐너를 포함한다. 따라서 본 발명의 실시예에 따른 제조 장비를 위한 삭마 수단의 반복 주파수가 1 MHz 내지 5 MHz가 되도록 배열할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 반복 주파수가 5 MHz 내지 20 MHz이다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 반복 주파수가 15 MHz 이상이며, 바람직하게는 30 MHz이하이다. 본 발명의 실시예에 따르면, 반복 주파수가 25 MHz 내지 60 MHz이다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 반복 주파수가 40 MHz 내지 100 MHz이다. 반복 주파수 상한은 회전 속도의 효과를 고려해서 복사 전파 방향을 변화시키는 터빈 스캐너 부품들의 기계적 강도를 고려하여 실제로 결정되며, 따라서 적절하게 강한 재료를 사용함으로써, 회전 속도 및/또는 베어링 공차로 인하여 스캐너가 분해되는 일 없이 높은 반복 주파수를 달성할 수 있다.

요소 자체의 필름 구조들의 제조는, 충분한 순도를 얻기 위하여 보호 기체 대기 및/또는 진공 내에서 행해지도록 배열되는데, 이를 위하여 본 발명의 실시예에 따른 제조 장비는 요소의 코팅에 적합하게 한 진공 수단 및/또는 보호 기체 수단을 포함한다. 본 발명의 실시예에 따르면, 요소의 필름은 삭마를 통해서 소스 재료로부터 직접 제조될 수 있다. 그리고 또한 적절한 필름 재료 화합물의 특정 조성을 얻기 위하여 반응 보호 기체(reactive protective gas)를 사용할 수 있다. 본 발명의 실시예에서, L 요소의 필름은, 삭마된 인듐과 산소가 서로 반응하거나 그리고/또는 삭마된 주석 및 산소가 서로 반응하는 경우 기판에 필름 재료가 형성되는 조건에서, 산화 대기에서, 순수 인듐 및/또는 주석으로부터 제조된다.

삭마에서 생산되는 물질의 제트의 요소 전하(elementary charge)는 가속/감속 운동을 받게 되고 삭마의 일부 지점에서 들어갈 수 있고, 예를 들어서 기판의 표면 타격 시에 갑작스런 감속의 결과로서 X-선을 생성할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 제조 장비는 가속 운동에서 전하에 의해 생성된 복사선을 흡수하기 위한 다른 복사선 및/또는 감속을 위한 복사 실드(radiation shield)를 포함한다. 본 발명의 실시예에 따른 제조 장비는 환기 장치(fume cupboard), 건조기 및/또는, 요소 제조에서 분리되고 잉여 물질로 구성된 배기 가스에 존재하는 재료들을 위한 사이클링 및 추출 수단을 포함한다.

본 발명의 실시예에 따른 요소는 본 발명의 실시예에 따른 윈도우 구조를 형성해서 상기 윈도우 구조의 요소에 의해서 열적 효과가 달성될 수 있도록 하는 데 사용될 수 있다. 본 발명의 제1 실시예의 변형예에 따르면, 윈도우 구조는 제1 서브 레이어와 제2 서브 레이어를 포함해서 상기 제1 서브 레이어가 상기 제2 서브 레이어로부터 격리되데 상기 제1 서브 레이어는 제1 코일 형태로 배열된 본 발명의 실시예에 따른 요소를 포함하고, 상기 제2 서브 레이어는 상기 제1 코일로 전력을 유도적으로 공급하기 위한 제2 코일 형태로 배열된 본 발명의 실시예에 따른 요소를 포함한다. 달성된 열적 효과는 가열, 냉각, 온도 유지, 가열 및 냉각을 교대로 하는 것 중의 하나이다.

예

본 발명에 따른 방법과 제품이 이하에서 기술되는데, 본 발명은 기술된 예로 제한되지는 않는다. 표면들은 코어레이즈 오와이(Corelase Oy)에 의해 제조된 X-lase 10-W 피코초 레이저와 코어레이즈의 X-lase 20 W-80 W 피코초 레이저를 이용하여 생산되었다. 펄스 에너지는 광학 구성품을 통해서 원하는 영역으로 초점이 맞춰진 한 펄스의 전체 에너지를 말한다. 레이저 제트는 13.6 내지 20 마이크로미터의 직경을 가지는 부위로 초점이 맞춰진다. 본 예에서는, 플루언스(fluence)(펄스 에너지/면적)는 통상적으로 0.3 J/cm²와 5.6 J/cm² 사이에서 변화되었다. 코팅 공정에서 사용된 파장은 1064 nm이었다. 상이한 코팅 거리들과 출력으로 서로 다른 시험을 위하여 서로 다른 두께들의 필름을 성장시키지 않고서 코팅들이 제조되었기 때문에, 코팅 시간은 수 분으로부터 3 시간까지 변화되었다. 본 예들에서는 정격 레이저 출력(nominal laser power)을 참조한다. 이러한 정격 출력의 일부는 펄스가 타겟 표면으로 광학적으로 이동할 때 다양한 출력 손실로서 부분적으로 손실된다는 것을 이해해야 한다. 그러한 출력 손실은 예를 들어서, 렌즈와 광섬유에서 일어난다.

예1

본 예에서, 유리 플레이트가 인듐-주석 산화물(In₂O₃;SnO₂, 9:1, 시그마 테크놀러지, 중국)에 의해서 코팅되어었다(필킬톤(Pilkington), 상이한 유형의 3 내지 5 mm 두께의 유리들, 순유리, 클래딩 유리, 색유리, 활성 유리). 동일한 작업에서 실리콘 피스와, 실험용 유리(2 mm 두께, 붕소 규산염 유리 2 cm X 3 cm 피스), 스테인리스 스틸, 구리, 대리석 플레이트 및 플라스틱 배경(PC, 캅톤(Kapton), 마일라(Mylar))을 사용하였다. 뒤쪽의 샘플들의 크기들은 0.1 내지 10 mm의 두께를 가지고서 1 x 1 cm² 내지 10 x 10 cm²로 변했다. 레이저 장비의 파라미터들은 다음과 같았다.

정격 출력: 20 W

반복 주파수: 1-4 MHz

펄스 에너지: 2-10 μJ

펄스 길이: 20 ps

타겟과 기판 사이의 거리: 50 mm 또는 30 mm

진공 레벨(부착(depositoin) 전의 베이스 레벨): 10^-5 m bar; 부착 중에 10^-3 내지 5x10^-2m bar; 산소 대기

생성된 인듐-주석 산화물 표면은 원자간력 현미경(AFM), 광학 현미경, ESEM 현미경으로 조사되었다. 인듐-주석 산화물 표면의 두께는 일련의 시험에서 50 nm와 500 nm 사이에서 변화되었고, 표면의 균일도는 1㎛²의 면적에서 측정했을 때 ± 0.3 내지 5 nm이었다. 표면에서 미세 입자는 탐지되지 않았다. ITO-코팅된 유리는 광학적으로 완전히 투명했다. 코팅의 접착은 양호하였으며, 이것은 스크래칭과 테이프 시험을 사용하여 초기에 시험되었다. 코팅에 구멍이 발견되지 않았다.

예 2

본 예에서, 유리의 인듐-주석-산화물 코팅된 피스는 인듐-주석 산화물 표면의 상부에 경화성의 소위 긁힘 방지 코팅을 형성하기 위하여 알루미늄-티타늄 산화물로 코팅되었다. 0.5 내지 0.8 J/cm²의 플루언스가 알루미늄-티타늄 산화물 코팅에 사용되었다. 레이저 장비의 파라미터들은 다음과 같았다.

정격 출력: 20 W

반복 주파수: 1 MHz

펄스 에너지: 2-10 μJ

펄스 길이: 20 ps

타겟과 기판 사이의 거리: 30 mm

진공 레벨: 10^-5 m bar

생성된 알루미늄-티타늄 산화물 표면은 원자간력 현미경(AFM)과 ESEM 현미경으로 조사되었다. 시험 샘플의 생성된 표면의 두께는 50 nm와 400 nm 사이에서 변화되었고, 표면의 균일도는 1㎛²의 면적에서 측정했을 때 ±10 nm이하 이었다. 표면에서 미세 입자는 탐지되지 않았다. ITO-코팅과 그 상부에 알루미늄-티타늄 산화물 코팅을 가진 유리의 최종 피스는 광학적으로 투명했다. 스크래치 시험과 핀-온-디스크(pin-on-disk) 시험에 기초해서, 그러한 산화물로 코팅된 구조의 삭마 저항은 산화물 코팅이 없는 경우보다 상당히 우수했었다. 다층 레이어의 접착은 양호했다. 유사한 코팅 결과는 진공 레벨 10^-3 atm에서 달성되었다. 진공 레벨을 낮춘 경우, 타겟과 기판 사이의 거리를 단축하는 것이 바람직하다.

예3

본 예에서는, 도 1에 도시된 방식으로 코팅된 유리 피스가, 경화성의, 소위 긁힘 방지 코팅을 인듐-주석 산화물 표면의 상부에 형성하도록 추가적으로 이트륨 안정화 지르코늄 산화물(yttrium-stabilized zirconium oxide)로 코팅되었다. 0.5 내지 1 J/cm²의 플루언스가 Y-ZrO₂ 산화물 코팅에 사용되었다. 레이저 장비의 파라미터들은 다음과 같았다.

정격 출력: 20 W

반복 주파수: 1 MHz

펄스 에너지: 2-10 μJ

펄스 길이: 20 ps

타겟과 기판 사이의 거리: 10 mm

진공 레벨: 10^-5 m bar

생성된 지르코늄 산화물 표면은 원자간력 현미경(AFM)과 ESEM 현미경으로 조사되었다. 생성된 표면의 두께는 약 100 nm와 300 nm 사이에서 변화되었고, 표면의 균일도는 1㎛²의 면적에서 측정했을 때 ± 2 nm이었다. 표면에서 미세 입자는 탐지되지 않았다. ITO-코팅과 그 상부에 지르코늄 산화물 코팅을 가진 유리의 최종 피스는 광학적으로 투명했다. 스크래치 시험과 핀-온-디스크(pin-on-disk) 시험에 기초해서, 상기 산화물로 코팅된 구조의 삭마 저항은 산화물 코팅이 없는 경우보다 상당히 우수했었다.

예 4

본 예에서는, 폴리카보네이트(polycarbonate)와 유리의 시트형 피스(3 cm x 3cm, 1.2 mm 두께)가 반응 산소 단계에서 레이저로 인듐-주석 합금이 삭마되도록 하는 방식으로 인듐-주석 산화물로 코팅되었다. 첫째, 챔버는 약 10^-5 mbar의 압력으로 펌핑되었다. 펌핑(pumping)은 반응 기체가 들어가게 하기 전에 체크 밸브에 의해서 적절하게 조절되었다. 산소 기체의 압력은 통상적으로 10^-4내지 10^-1 mbar 범위로 진공 게이지에 따라서 기체 공급 밸브에 의해서 조절되었다. 레이저 선량(laser dose)은, 타겟이 더 이상 과도하게 스파크를 만들지 않고 대형 입자가 분 리되는 것이 보이지 않는 경우 각각의 기체 압력에서 삭마 임계치에 도달되고 안정적인 여마 단계가 수행되도록 제어되었다.

정격 출력: 20 W

반복 주파수: 1-4 MHz

펄스 에너지: 2-10 μJ

펄스 길이: 20 ps

타겟과 기판 사이의 거리: 10-70 mm

진공 레벨: 반응 기체 공급 전에 10^-5 m bar

생성된 인듐-주석 산화물 표면은 원자간력 현미경(AFM)과 ESEM 현미경으로 조사되었다. 인듐-주석 산화물 표면의 두께는 약 50 nm와 100 nm 사이에 있었고, 표면의 균일도는 1㎛²의 면적에서 측정했을 때 ± 1 nm이었다. 표면에서 미세 입자는 탐지되지 않았다. 코팅의 부착은 양호했으며, 이것은 테이프 시험과 스크래칭에 의해서 초기에 시험되었다. 생산된 표면의 전도성은 정확한 멀티미터(multimeter)(플룩(Fluke) 189)에 의해서 표면 측정을 사용하여 초기에 시험되었다. 표면은 전도성인 것처럼 보였으며 다른 방법들에 의해 생산되고 유사한 방식으로 시험된 ITO 표면처럼 거동하였다.

예5

본 예에서는, 강재 물체가 티타늄 산화물 코팅으로 코팅되었다. 레이저 장비의 파라미터들은 다음과 같았으며, 표면은 산소를 포함하는 헬륨 대기에서 티타늄 을 삭마함으로써 생산되었다. 시험은 진공 게이지에 따라서, 0.5 내지 10 ^-2 mbar 사이에서 변화는 진공 총 압력을 가지는 서로 다른 기체 압력들에서 시행되었다.

정격 출력: 20-80 W

반복 주파수: 1-20 MHz

펄스 에너지: 2-10 μJ

펄스 길이: 10, 20 ps

타겟과 기판 사이의 거리: 약 1 mm

진공 레벨: 5x10^-1 내지 10^-2mbar(산소와 헬륨 모두 공급)

생성된 티타늄 산화물 표면은 원자간력 현미경(AFM)과 광학 현미경과, ESEM 현미경으로 조사되었다. 티타늄 산화물 표면의 두께는 약 50 nm 이었고, 표면의 균일도는 1㎛²의 면적에서 측정했을 때 ±3 nm이었다. 필름들은 TiO₂ 소스로부터 삭마에 의해서 우리가 제조한 유사 필름과 균등한 것으로 보였다.

예 6

대리석 슬라브(100 mm -100 mm)가 10^-4 내지 10^-1 mbar의 활성 산소에서 인듐-주석 금속 타겟(9:1)을 삭마함으로써 코팅되었다. 사용된 펄스 주파수는 4 MHz이었고, 펄스 에너지가 5 μJ, 펄스 길이가 20 ps이었다. 타겟과 기판 사이의 거리가 35 mm이었다. 진공 레벨은 활성 기체를 공급하기 전에 10^-5atm이었다. 본 발명은 약 100 nm 두께의 연속적인 투명한 무구멍 코팅을 생성했다. 표면 거칠기는 1㎛²의 면적에서 측정했을 때 3 nm이하였다(AFM). 전기 저항은 2.2 x 10^-3 Ωcm인 것으로 측정되었다.

예 7

복사 종이 시트의 조각(80 g/m², 100 mm x 100 mm)이, 펄스 에너지가 5 μJ, 펄스 길이가 20 ps이면서 펄스 주파수가 3 MHz일 때 산화물 형태(90 w-% In₂O₃; 10 w-% SnO₂)의 ITO를 삭마함으로써 코팅되었다. 타겟과 기판 사이의 거리는 40 mm 이었다. 진공 레벨은 코팅 공정 중에 10^-6 atm 이었다. 공정은 연속적이고 투명한 코팅을 생산했다. 코팅의 두께는 570 nm 이었다.

종래 기술의 단점을 설명하는 예

도 13은 종래 기술에 따른 광학 스캐너, 즉 상이한 ITO 박막 두께(30 nm, 60 nm, 90 nm)를 위한 진동(갈바노 스캐너)을 이용하여 폴리카보네이트 시트의 피스(100 mm x 30 mm) 상에 ITO 코팅(인듐-주석 코팅)을 부착하는 예를 보여주고 있다. 도 13은 일반적으로 레이저 보조 코팅뿐만 아니라 초단 펄스 레이저 부착(USPLD)에 의한 광학 스캐너로서 사용되는 진동 미러 해법과 관련된 문제점을 분명하게 보여준다. 진동 미러가 그 극단에서 회전 운동 방향을 변경하고, 관성 모멘트를 가지기 때문에, 미러의 각속도가 이동의 단부 지점 부근에서 일정하지 않는다. 진동 운동 때문에, 미러는 항상 다시 가속하기 전에 감속해서 정지해야하며, 따라서 결과적으로 스캐닝 영역의 단부에서 타겟 처리가 불균일하다. 이것은, 다시 열악한 품질의 플라즈마를 형성하고, 이것은 스캐닝 영역의 단부에서 특히 입자를 포함할 수 도 있으며, 결국에는 그림에 도시된 것과 같은 불균일한 코팅 결과를 가져온다. 이러한 예의 부착 파라미터(deposition parameter)들은 스캐너의 성질이 분명해지도록 삭마된 물질의 불균일한 분포를 보여주도록 선택되었다. 그러나 만일, 동일한 스캐너가 사용되고 파라미터들이 적절하게 선택되어 필름 품질을 향상시킨다면, 문제점들은 인간의 눈으로는 식별할 수 없게 되지만 제거되지는 않는다.

그와 같은 문제점들은 일반적으로 애기하면 나노초 레이저에서 공통적이지만 또한 종래 기술에 따른 스캐너와 함께 사용된다면 피코초 레이저에도 존재한다.

Claims

전류에 의하여 전기 전도성 필름 구조에서 열적 효과를 얻기 위하여 적어도 하나의 필름 재료를 고품질 플라즈마로 삭마함으로써 기판에 형성된 특정 두께의 전기 전도성 필름 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 요소.
제1항에 있어서,

필름 구조에 가열 가능한 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 요소.
제2항에 있어서,

가열 가능한 부분은 상기 요소에서 전기 저항 및/또는 유도 결합된 전류(inductively coupled current)를 통해서 가열되도록 배열되는 것을 특징으로 하는 요소.
제1항에 있어서,

필름 구조에 냉각 가능한 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 요소.
제4항에 있어서,

냉각 가능한 부분은 상기 요소에서, 기판에 일체화된 펠티에 요소(Peltier element)이도록 배열되는 것을 특징으로 하는 요소.
제4항에 있어서,

특정 온도에서 냉각함으로써 생산된 응축 유체의 액체상을 수집 및/또는 저장하도록 배열된 컨테이너 및/또는 깔때기 부분(funnel part)을 포함하는 것을 특징으로 하는 요소.
제1항에 있어서,

필름 구조는 상기 요소에서 실질적으로 투명한 것을 특징으로 하는 요소.
제1항에 있어서,

얇은 필름 및/또는 두꺼운 필름이 이를 통과하여 이동하는 전류에 의해 그 온도를 변화시키도록 필름 구조에 배열된 것을 특징으로 하는 요소.
제1항에 있어서,

상기 필름 두께는 상기 요소에 100 nm 이하인 것을 특징으로 하는 요소.
제1항에 있어서,

상기 필름 두께는 상기 요소에 50 nm 이하인 것을 특징으로 하는 요소.
제1항에 있어서,

상기 필름 두께는 상기 요소에 25 nm 이하인 것을 특징으로 하는 요소.
제1항에 있어서,

상기 필름 두께는 상기 요소에 13 nm 이하인 것을 특징으로 하는 요소.
제1항에 있어서,

전력을 전기 전도성 필름 구조에 연결하기 위하여 기판에 일체화된 전기 스위치 구성품을 상기 요소에 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 요소.
제13항에 있어서,

전기 스위치 구성품은 상기 요소에서, 적어도 부분적으로 전기 전도성 필름 구조에 전력을 연결하도록 배열된 FET, 트랜지스터, 사이리스터, 다이액(diac), 트라이액 및/또는 이들로 구성된 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 요소.
제1항에 있어서,

안테나 구조 및/또는, 안테나 및/또는 그 일부로서 전기 전도성 필름 구조를 사용하기 위한 수단을 상기 요소에 포함하는 것을 특징으로 하는 요소.
제15항에 있어서,

안테나는 상기 요소에서, 전송기 안테나, 수신기 안테나 또는 이들을 조합한 것 중의 하나인 것을 특징으로 하는 요소.
제16항에 있어서,

안테나는 GPS 안테나, 모바일 폰 안테나, 라디오 안테나, TV 안테나, 디지털 신호 및/또는 아날로그 신호의 전송/수신을 위한 안테나 중의 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 요소.
제1항에 있어서,

제1 열적 효과를 얻기 위한 제1 필름 구조와 제2 열적 효과를 얻기 위한 제2 필름 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 요소.
제18항에 있어서,

상기 제1 필름 구조는 온도를 올리도록 배열되고 상기 제2 필름 구조는 온도를 떨어뜨리도록 배열되는 것을 특징으로 하는 요소.
제19항에 있어서,

안테나 구조를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 요소.
제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,

기판 일부의 표면에 일체화된 필름 구조를 포함함으로써 요소가 래미네이 트(laminate)로서 적층된 일 그룹의 유사하게 형성된 다른 요소들 중의 하나인 것을 특징으로 하는 요소.
제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,

필름 구조의 일 구성요소로서 주석을 포함하는 것을 특징으로 하는 요소.
제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,

필름 구조의 일 구성요소로서 인듐을 포함하는 것을 특징으로 하는 요소.
제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,

필름 구조의 일 구성요소로서 비스무트를 포함하는 것을 특징으로 하는 요소.
제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,

인듐과 주석으로 구성된 필름 재료로부터의 저항을 가지는 것을 특징으로 하는 요소.
제1항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,

요소의 기판은 플라스틱, 종이, 직물(textile), 편물(fabric), 유리, 세라믹, 석재, 금속, 안료(pigment) 또는 이들을 임의로 조합한 것 중 하나인 것을 특 징으로 하는 요소.
제26항에 있어서,

요소와 기판은 굽힐 수 있는 필름을 구성하는 것을 특징으로 하는 요소.
제26항에 있어서,

웨브형 구조(web-like structure)를 얻기 위하여 섬유의 표면에 배열되는 것을 특징으로 하는 요소.
제26항에 있어서,

필터 구조에 열적 효과를 달성하기 위하여 섬유의 표면에 배열되는 것을 특징으로 하는 요소.
제29항에 있어서,

상기 섬유의 최외측 또는 그 다음 외측의 표면은 전기적으로 절연되는 것을 특징으로 하는 요소.
제29항에 있어서,

상기 섬유의 최외측 또는 그 다음 외측 표면은 유기 물질을 분해하기 위하여 광촉매를 포함하는 것을 특징으로 하는 요소.
표면에서 열적 효과를 얻기 위한 제1항에 따른 요소의 용도(use).
제32항에 있어서,

열적 효과는 온도 상승을 의미하는 것을 특징으로 하는 요소의 용도.
제32항에 있어서,

열적 효과는 설정된 온도를 유지하는 것을 특징으로 하는 요소의 용도.
제32항에 있어서,

열적 효과는 온도 하강을 의미하는 것을 특징으로 하는 요소의 용도.
제32항에 있어서,

상기 표면은 안정장치, 방향타, 날개 및/또는 선체의 일부인 것을 특징으로 하는 요소의 용도.
제32항에 있어서,

상기 표면은 레이더 안테나의 일부인 것을 특징으로 하는 요소의 용도.
제32항에 있어서,

상기 표면은 운송 수단(vehicle)의 일부인 것을 특징으로 하는 요소의 용도.
제38항에 있어서,

운동 수단은 보트, 선박, 잠수함, 자동차, 트럭, 버스, 기차의 객차, 엔진, 무궤도 전차(trolley bus), 트램(tram), 지하철 객차, 항공기, 기구(balloon), 헬리콥터, 비행정, 낙하산, 다른 공중 운송 수단 중의 하나인 것을 특징으로 하는 요소의 용도.
제32항에 있어서,

상기 표면은 건물 일부의 표면인 것을 특징으로 하는 요소의 용도.
제38항, 제39항 또는 제40항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 표면은 광고용 표면인 것을 특징으로 하는 요소의 용도.
제38항, 제39항 또는 제40항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 표면은 변화하는 예술 작품의 표면인 것을 특징으로 하는 요소의 용도.
제41항 또는 제42항에 있어서,

표면은 이로부터 형성된 입자들로 형성된 적어도 하나의 광학 요소 및/또는 열적 효과의 결과로서 응축되는 유체로부터 승화된 기체의 도움으로 굴절/반사된 빛을 통하여 패턴을 형성하도록 변경되는 것을 특징으로 하는 요소의 용도.
제43항에 있어서,

상기 표면은 응축된 액체에 각각 별도로 배열된 일 그룹의 표면들 중의 하나인 것을 특징으로 하는 요소의 용도.
제44항에 있어서,

상기 그룹은 적어도 두 개의 상이한 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는 요소의 용도.
제38항, 제39항 또는 제40항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 표면은 윈도우 표면인 것을 특징으로 하는 요소의 용도.
제38항, 제39항 또는 제40항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 표면은 장식용 표면인 것을 특징으로 하는 요소의 용도.
전기 전도성 필름 구조를 얻도록 고품질 플라즈마, 제1 필름 재료 및/또는 제2 필름 재료를 형성하기 위하여 삭마하기 위한 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 요소 제조 방법.
제48항에 있어서,

적어도 한 필름 재료는 완성된 요소를 위한 특정의 열적 효과를 얻기 위하여 삭마되도록 선택되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 요소 제조 방법.
고품질 플라즈마를 생산하기 위하여 삭마 타겟으로부터의 필름 재료를 삭마하는 것에 추가하여, 필름 재료의 제트(jet)는 필름 구조를 생산하기 위하여 요소의 기판을 지향하게 되고,

삭마 타겟의 삭마 부위 및/또는 기판은 기판 상의 삭마 및/또는 부착을 개선하기 위하여 사전 가열되는 것을 특징으로 하는 요소 제조 방법.
고품질 플라즈마를 형성하기 위하여 삭마 타겟으로부터의 필름 재료를 삭마하기 위한 삭마 수단과,

필름 구조를 생성하도록 삭마된 필름 재료의 제트를 요소의 기판으로 지향하도록하기 위한 수단과,

삭마 및/또는 부착을 개선하도록 기판 및/또는 삭마 타겟을 사전 가열하기 위한 가열 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 요소 제조 장비.
제51항에 있어서,

상기 삭마 수단은 고품질 플라즈마를 생성하기 위한 레이저 소스(laser source)를 포함하는 것을 특징으로 하는 요소 제조 장비.
제52항에 있어서,

상기 레이저 소스는 고품질 플라즈마를 생산하기 위한 피코초 레이저, 펨토초 레이저 및/또는 아토초 레이저를 포함하는 것을 특징으로 하는 요소 제조 장비.
제52항에 있어서,

상기 삭마 수단은 고품질 플라즈마를 생산하기 위하여 레이저 복사를 위한 복사 전송 라인(radiation transmission line)을 포함하는 것을 특징으로 하는 요소 제조 장비.
제54항에 있어서,

상기 삭마 수단은 복사 전송 라인에 고품질 플라즈마를 생산하기 위하여 레이저 복사를 위한 터빈 스캐너(turbine scanner)를 포함하는 것을 특징으로 하는 요소 제조 장비.
제51항 내지 제55항 중 어느 한 항에 있어서,

삭마 수단은 고품질 플라즈마를 생성하기 위하여, 30 MHz 이상, 유리하게는 60 MHz 이상, 바람직하게는 100 MHz 이상의 반복 주파수를 가지도록 배열되는 것을 특징으로 하는 요소 제조 장비.
제51항에 있어서,

고품질 플라즈마를 생성하도록 배열된 요소를 코팅하기 위한 보호 기체 수단(protective gas means) 및/또는 진동 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 요소 제조 장비.
제51항에 있어서,

고품질 플라즈마를 생성하기 위하여 감속 복사를 위한 복사 실드(radiation shield)를 포함하는 것을 특징으로 하는 요소 제조 장비.
제51항에 있어서,

고품질 플라즈마를 생성할 목적으로, 환기 장치(fume cupboard), 건조기 및/또는, 요소 제조에서 분리된 배기 가스에 존재하는 잉여 물질을 위한 사이클링 및 저장 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 요소 제조 방법.
열적 효과를 생성하기 위하여 제1항에 따른 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 윈도우 구조.
제60항에 있어서,

제1 서브 레이어가 제2 서브 레이어로부터 격리되데, 상기 제1 서브 레이어가 제1 코일 형태로 배열된 제1항에 따른 요소를 포함하고, 상기 제2 서브 레이어 는 상기 제1 코일에 전력을 유도 공급하기 위한 제2 코일 형태로 배열된 제1항에 따른 요소를 포함하도록 제1 서브 레이어와 제2 서브 레이어를 포함하는 것을 특징으로 하는 윈도우 구조.
제61항에 있어서,

상기 윈도우 구조를 위한 열적 효과는 가열, 냉각, 온도 유지, 교대로 가열 및 냉각하는 것 중의 하나인 것을 특징으로 하는 윈도우 구조.
고품질 플라즈마를 사용하여 작업편을 작업 및/또는 코팅하기 위하여 터빈 스캐너를 복사 전송 라인에 포함하는 표면 처리 장비.