KR20100021355A

KR20100021355A - 저방사 유리 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR20100021355A
Application number: KR1020090067301A
Authority: KR
Inventors: 전윤기; 조금실; 배일준; 황승석
Original assignee: (주)엘지하우시스
Priority date: 2008-08-14
Filing date: 2009-07-23
Publication date: 2010-02-24
Also published as: KR101302273B1

Abstract

본 발명은 저방사층; 및 상기 저방사층 상에 형성된 유전체층을 포함하고, 방사율이 0.01 내지 0.3이며, 가시광 투과율이 70% 이상인 저방사 유리 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에 의하면, 방사성능이 우수함과 동시에, 높은 가시광 투과율을 나타내는 저방사 유리를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명에 의하면, 상기와 같은 저방사 유리의 제조공정을 간소화할 수 있으며, 초기 투자 비용을 절감시킬 수 있다.

저방사 유리, 금속 산화물, 가시광 투과율, 방사율, 증착, 스퍼터링

Description

저방사 유리 및 이의 제조방법{Low emissivity glass and preparing method thereof}

본 발명은 저방사 유리 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

저방사 유리(Low emissivity glass; Low-e glass)는 방사율이 낮은 유리로서, 유리 표면에 특수한 막을 코팅하여 여름에는 태양 복사열을 반사시키고 겨울에는 실내 난방기에서 발생하는 적외선을 보존해 줌으로써 건축물의 에너지 절감효과를 가져올 수 있는 기능성 유리를 의미한다.

종래 상기와 같은 저방사 유리를 제조하는 방법으로는, 주로 챔버 내에 산소를 주입하여 산소 분위기를 조성하고, 금속 타겟 물질을 이용하여 산소 분위기 하에서, 저방사층 상에 산화물 박막을 증착하는 방법이 사용되어 왔다.

따라서, 상기 종래 제조방법을 통하여 제조된 저방사 유리는, 기판 유리 상에 금속 산화물 등으로 이루어진 제1유전체층, 실버(Ag) 등으로 이루어진 저방사층, 및 금속 산화물 등으로 이루어진 제2유전체층이 순차적으로 증착된 형태로 구 성되었다.

그러나 종래 저방사 유리는, 상기한 바와 같이 저방사층 상에 제2유전체층의 증착 시에 산소 분위기 하에서 금속을 타겟 원료로 사용하였기 때문에, 챔버 내에 주입된 높은 산소 분압에 의하여 저방사층 내에 함유된 전도성 금속까지 산화되어 저방사층과 제2유전체층 간의 혼합을 통하여 층간 경계가 모호해진다는 문제점이 있었으며, 이와 같은 이유로 인하여 방사율 값이 현저하게 높아져서 저방사 유리로서의 기능성을 상실한다는 문제점이 있었다.

따라서 이를 해결하고자 상기 저방사층 상에 유전체층을 증착하기에 앞서 금속성 니켈크롬으로 구성된 프라이머층을 증착한 후, 산소 분위기를 조성하여 상기 프라이머층 상에 유전체층을 증착하는 방식으로 저방사층 내에 함유된 전도성 금속의 산화를 방지하였다.

그러나 이와 같은 방법을 이용하는 경우, 저방사층의 내에 함유된 전도성 금속의 산화를 방지함으로써 방사율은 낮게 유지할 수 있으나, 상기 저방사층 상에 프라이머층이 추가적으로 증착되기 때문에 금속 박막의 두께가 증가함에 따라 가시광 투과율이 감소될 뿐 아니라 프라이머층 증착 공정의 추가로 인하여 공정이 복잡해지고, 비용이 더 많이 소요된다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 저방사층 상에 프라이머층을 형성하지 않고, 직접 유전체층을 형성시킴으로써, 우수한 방사율과 함께 높은 가시광 투과율을 동시에 나타낼 수 있는 효율적인 저방사 유리 및 이의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 저방사층; 및 상기 저방사층 상에 형성된 유전체층을 포함하고, 방사율이 0.01 내지 0.3이며, 가시광 투과율이 70% 이상인 저방사 유리를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 다른 수단으로서, 진공 조건 하에서 금속 산화물을 타겟으로 이용하여 저방사층 상에 직접 유전체층을 증착하는 단계를 포함하는 저방사 유리의 제조방법을 제공한다.

상술한 바와 같은 본 발명의 저방사 유리 및 이의 제조방법에 의하면, 프라이머 층을 형성하지 않고도 저방사층에 함유된 기능성 물질의 산화를 방지하면서, 유전체층을 형성할 수 있다. 이에 따라 본 발명에 따른 저방사 유리는 가시광 투과 율 및 방사성능을 동시에 우수하게 유지할 수 있으며, 이를 통하여 저방사 유리의 단열 효과의 상승 및 쾌적한 시야확보를 가능하게 한다.

또한, 본 발명에 따른 저방사 유리의 제조방법에 의하면, 투자비용 및 자재 비용을 줄일 수 있어, 공정 효율 면에서도 우수하다.

본 발명은 저방사층; 및 상기 저방사층 상에 형성된 유전체층을 포함하고, 방사율이 0.01 내지 0.3이며, 가시광 투과율이 70% 이상인 저방사 유리에 관한 것이다.

이하, 본 발명의 저방사 유리를 보다 상세하게 설명하도록 한다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 저방사 유리는 저방사층; 및 상기 저방사층 상에 형성된 유전체층을 포함하고, 방사율이 0.01 내지 0.3이며, 가시광 투과율이 70% 이상이다.

본 발명에서, 『저방사 유리』란 에너지 절약형 판유리의 하나로서, 로이 유리(low emissivity glass)를 의미하며, 이와 같은 저방사 유리는 일반 판유리 상에 전기 전도성이 우수한 금속 또는 금속 산화물 박막을 형성함으로써 가시광선 영역에서는 소정의 투과 특성을 유지시키면서 코팅면의 방사율을 낮추어 우수한 단열 효과를 제공하는 유리를 의미한다.

또한, 『방사율(Emissivity)』이란 물체가 임의의 특정 파장을 갖는 에너지 를 흡수, 투과 및 반사하는 비율을 의미하는 것이다, 즉, 본 발명에서 방사율은 적외선 파장영역에 있는 적외선 에너지의 흡수 정도를 나타내는 것으로서, 구체적으로는, 강한 열 작용을 나타내는 약 2,500 내지 40,000 nm의 파장영역에 해당하는 원적외선이 인가되었을 때, 인가되는 적외선 에너지에 대하여 흡수되는 적외선 에너지의 비율을 의미한다.

키르히호프의 법칙에 의하면 물질에 흡수된 적외선 에너지는 다시 방사되어 나오는 에너지와 동일하므로 흡수율은 방사율과 동일하다.

또한, 흡수되지 않은 적외선 에너지는 물질 표면에서 반사되므로 방사율은 적외선 에너지 반사가 높을수록 낮은 값을 갖게 된다. 이를 수치적으로 나타내면, (방사율 = 1 - 적외선 반사율)의 관계를 갖는다.

이와 같은 방사율은 이 분야에서 통상적으로 알려진 다양한 방법을 통하여 측정될 수 있으며, 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들면, KSL2514 규격에 의해 MK-3 등의 설비로 측정할 수 있다.

저방사 유리에서는 이와 같은 강한 열 작용을 나타내는 원적외선에 대한 흡수율, 즉 방사율이 단열 성능의 정도를 측정하는데 있어서, 매우 중요한 의미를 나타낼 수 있다.

본 발명에 따른 저방사 유리의 방사율은 0.01 내지 0.3이며, 바람직하게는 0.01 내지 0.2일 수 있고, 보다 바람직하게는 0.01 내지 0.1일 수 있으며, 가장 바람직하게는 0.01 내지 0.08일 수 있다.

상기 방사율이 0.01 미만인 경우, 원적외선의 반사에 따라 단열효과는 향상 될 수 있으나, 가시광 투과율이 저하될 우려가 있으며, 0.3을 초과하는 경우, 원적외선 반사율이 너무 낮아 단열 성능이 저하될 우려가 있다.

또한, 본 발명에 따른 저방사 유리는 가시광 투과율이 70% 이상이며, 바람직하게는 80% 이상일 수 있고, 보다 바람직하게는 85% 이상일 수 있다.

상기 가시광 투과율이 70% 미만인 경우 쾌적한 시야를 제공하기 어려워질 우려가 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 저방사 유리는 낮은 방사율과 함께 높은 가시광 투과율을 나타내는 것으로서, 우수한 단열 효과와 동시에 쾌적한 시야를 제공할 수 있는 기능성 유리로 사용될 수 있다.

나아가, 본 발명에 따른 저방사 유리의 면저항은 특별히 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 목적에 따라 우수한 방사율 및 가시광 투과율을 동시에 나타낼 수 있는 범위 내에서 제한 없이 사용될 수 있으나, 예를 들면, 상기 저방사 유리의 면저항은 5 내지 15 Ω/cm²일 수 있다.

본 발명에서, 『면저항(sheet resistance)』은 박막의 단위 두께당 비저항을 의미하는 것으로서, 이와 같은 면저항이 낮을수록 방사율 값도 낮아져서 우수한 단열성능을 얻을 수 있다. 이에 따라, 저방사 유리에서 적외선 반사율을 측정할 수 있는 척도가 될 수 있다.

상기 면저항은 다양한 방식을 통하여 측정될 수 있으며, 측정방법이 특별히 한정되는 것은 아니지만 구체적인 예를 들면, 멀티미터(multimeter) 또는 4-탐 침(four point probe) 등을 이용하여 측정될 수 있다.

본 발명에 따른 저방사 유리의 면저항이 5 Ω/cm² 미만인 경우, 저방사층의 두께가 두꺼워져야 하므로 가시광 투과율이 저하될 우려가 있으며, 15 Ω/cm²을 초과하는 경우, 방사율 값이 너무 커져서, 단열효과가 감소될 수 있다.

한편, 상기 저방사층은 열 전도성이 우수한 금속을 포함하여 적외선 영역의 복사선을 차단하는 역할을 하는 기능성 층으로서, 그 종류가 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들면, 실버(Ag), 구리(Cu), 금(Au), 알루미늄(Al) 및 백금(Pt)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것일 수 있으며, 가격, 색상 및 저 방사 특성 등을 고려할 때, 바람직하게는 전기전도도가 우수한 실버(Ag)를 사용할 수 있다.

본 발명에 따른 저방사 유리의 저방사층은 상기 예시한 바와 같은 전도성 금속을 그 자체로서 포함할 수도 있고, 내구성 향상 등의 관점에서 니켈(Ni), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 구리(Cu) 및 금(Au)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 원소를 도핑한 전도성 금속을 사용할 수도 있으며, 다양한 기능성을 향상시키기 위하여 다른 첨가물질을 추가로 혼합하여 사용할 수 있다.

또한, 상기 저방사층의 두께도 특별히 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 목적에 따라 낮은 방사율 및 우수한 가시광 투과율을 동시에 구현할 수 있는 범위 내에서 다양한 두께로 형성될 수 있지만, 예를 들면, 8 내지 35 nm일 수 있으며, 바 람직하게는 8 내지 15 nm일 수 있다.

상기 저방사층의 두께가 8 nm 미만인 경우, 방사율이 크게 높아져서 단열 효과를 발휘하기 어려울 수 있으며, 35 nm를 초과하는 경우 방사율은 낮출 수 있으나, 상대적으로 가시광선 투과율이 크게 감소되어 쾌적한 시야 확보가 어려울 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 저방사 유리는 유전체층이 저방사층 상에 직접 형성되어 있는 것일 수 있다.

여기서, 상기 『유전체층이 저방사층 상에 직접 형성되어 있다』는 의미는 저방사층과 유전체층 사이에 다른 층(ex 프라이머층)이 형성되어 있지 않고, 상기 유전체층이 직접적으로 저방사층 상에 형성되어 있는 것을 의미한다.

즉, 본 발명에 따른 저방사 유리는 저방사층 상에 다른 층이 형성될 수도 있으나, 상기와 같이 저방사층 상에 유전체층이 직접 형성될 수도 있으며, 이와 같이 저방사층 상에 유전체층이 직접 형성되는 경우, 다른 층의 게재로 인하여 야기될 수 있는 가시광 투과율의 저하 또는 방사율의 상승을 방지할 수 있으며, 공정을 간단하게 하고, 투자 비용을 절감할 수 있다.

한편, 상기 유전체층의 종류도 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들면, 산화아연(zinc oxide), 산화알루미늄(aluminum oxide), 산화지르코늄(zirconium oxide), 이산화규소(silicon dioxide), 산화주석(tin oxide), 산화 티타늄(Titanium oxide), 산화 비스무트 (Bismuth oxide), 인듐이 첨가된 산화 주 석(Indium doped tin oxide), 갈륨이 첨가된 산화 아연(Ga doped zinc oxide) 및 알루미늄이 첨가된 산화 아연(Al doped zinc oxide)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.

다만, 상기 유전체층에 포함되는 물질이 상술한 바에 한정되는 것은 아니고, 다양한 금속 산화물이 이에 포함될 수 있으며, 내구성 등을 향상시키기 위하여 금속 산화물에 비스무트(Bi), 붕소(B), 알루미늄(Al), 규소(Si), 마그네슘(Mg), 안티몬(Sb) 및 베릴륨(Be)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 원소를 도핑할 수 있다.

이와 같은 유전체층은 본 발명에 따른 저방사 유리의 내화학성, 내습성, 내마모성 향상 및 방사율을 낮추는데 기여할 수 있다.

또한, 상기 유전체층도 두께가 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들면, 10 내지 100 nm일 수 있고, 바람직하게는 30 내지 40 nm일 수도 있다.

여기서, 상기 유전체층의 두께가 10 nm 미만인 경우, 유리면이 변색될 우려가 있으며, 100 nm를 초과하는 경우 가시광 투과율이 저하될 우려가 있다.

아울러, 본 발명에 따른 저방사 유리는 저방사층의 하면에 형성된 유전체층을 추가로 포함할 수 있다.

즉, 상기 유전체층이 유리 기판과 저방사층의 사이에 추가로 형성되는 경우로서, 상기 유전체층은 유리 기판의 표면 오염뿐만 아니라 Na⁺ 이온 등에 의한 저방사층의 오염을 방지하는 역할을 할 수 있으며, 기재와 저방사층 간의 접착력 향상 및 방사율 향상 효과를 가져올 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 저방사 유리는 저방사층 상에 형성된 유전체층 상에 형성된 오버코팅층을 추가로 포함할 수 있다.

상기 오버코팅층은 저방사 유리의 표면을 보호하고, 내구성을 부여하기 위한 것이다. 상기 오버코팅층으로 사용될 수 있는 물질은 그 종류가 특별히 제한되는 것은 아니고, 이 분야에서 통상적으로 오버코팅층으로 사용될 수 있는 물질을 모두 포함할 수 있다. 예를 들면, 질화규소(SiN), 알루미늄이 첨가된 질화규소(SiAlN) 또는 산화 질화규소(SiNOx) 등이 오버코팅층에 포함될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 저방사 유리는 저방사층의 하면에 형성된 언더코팅층을 추가로 포함할 수 있다.

상기 언더코팅층은 저방사 유리의 기판을 보호하고, 내구성을 부여하기 위한 것이다. 상기 언더코팅층으로 사용될 수 있는 물질도 그 종류가 특별히 제한되는 것은 아니고, 이 분야에서 통상적으로 언더코팅층으로 사용될 수 있는 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 질화규소(SiN), 알루미늄이 첨가된 질화규소(SiAlN) 또는 산화 질화규소(SiNOx) 등이 언더코팅층에 포함될 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 저방사 유리는 낮은 방사율로 인하여 우수한 단열 성능과 함께 높은 가시광 투과율을 가지므로 이와 같은 단열 효과 및 쾌적한 시야 확보가 요구되는 건축용 또는 자동차용 유리 등에 폭넓게 활용될 수 있다.

다만, 상기 본 발명의 저방사 유리가 상기 기재된 용도에만 한정되는 것은 아니며, 높은 단열 성능과 함께 쾌적한 시야의 확보가 요구되는 다양한 분야의 유리에 적용될 수 있으며, 방사율 확보 및 가시광 투과율 향상을 위하여 추가적인 층을 증착할 필요가 없어 공정 비용이 절감되기 때문에, 대면적으로 제작되는 유리 등으로도 유용하게 사용될 수 있다.

이하, 도 1을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 저방사 유리에 대해서 설명하도록 한다. 다만, 이는 본 발명의 일 태양에 불과하며, 본 발명의 범위가 하기 제시된 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 저방사 유리의 층 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이다.

도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 저방사 유리는 기판(110), 유전체층(130), 저방사층(150) 및 유전체층(170)을 포함할 수 있다.

기판(110) 상에 순차적으로 유전체층(130), 저방사층(150) 및 유전체층(170)이 형성되며, 유전체층(130)과 저방사층(150) 사이나 저방사층(150)과 유전체층(170) 사이에 전기전도도가 낮은 다른 층(ex. 프라이머층)이 증착되어 있지 않아 가시광 투과율이 감소될 우려가 없다.

뿐만 아니라, 본 발명은 또한, 진공 조건 하에서 금속 산화물을 타겟으로 이용하여 저방사층 상에 유전체층을 직접 증착하는 단계를 포함하는 저방사 유리의 제조방법에 관한 것이다.

여기서, 상기 진공 조건이란, 진공 상태의 분위기를 조성하는 조건을 의미하 며, 예를 들면, 상기 증착은 공정압력이 1 내지 10 mTorr인 진공 하에서 수행할 수 있고, 바람직하게는 2 내지 6 mTorr인 진공 하에서 수행할 수 있으며, 보다 바람직하게는 3 내지 5 mTorr인 진공 하에서 수행할 수 있다.

상기 공정압력이 1 mTorr 미만인 경우, 고에너지를 갖는 증착 물질이 기재에 충격을 가함으로써 막질이 저하될 우려가 있으며, 10 mTorr를 초과하는 경우, 입자들의 평균 자유행로가 줄어들어 증착이 어려워질 수 있다.

또한, 상기 증착 시 진공을 형성하기 위하여 이 분야에서 통상적으로 사용되는 다양한 비활성 가스가 공급될 수 있으며 상기 비활성 가스의 종류가 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들면, 상기 증착은 질소 가스 또는 아르곤 가스 하에서 수행할 수 있으며, 바람직하게는 아르곤 가스 분위기 하에서 수행할 수 있다.

상기 비활성 가스 분위기 하에서 증착을 수행하는 경우, 그 주입량은 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들면, 10 내지 100 sccm(Standard Cubic Centimeter per minute)일 수 있다.

상기 비활성 가스가 10 sccm 미만으로 주입되어 비활성 분압이 낮을 경우, 스퍼터의 플라즈마 이그니션(ignition)이 일어나지 않아 증착효율이 저하될 수 있으며, 100 sccm을 초과하여 주입되어 비활성 분압이 너무 높을 경우, 입자들의 평균 자유행로가 줄어들어 증착이 수행되지 않거나, 기체 분자들에 의해 막의 물성이 저하될 우려가 있다.

또한, 상기 증착 방법은 진공 조건에서 수행되는 한, 유리 상에 기능성 층을 증착하기 위하여 이 분야에서 통상적으로 사용될 수 있는 모든 증착 방법을 포함할 수 있으며, 특별히 제한되는 것은 아니다.

구체적인 예를 들면, 진공 조건에서 수행되는 진공 증착 방법은 모두 포함할 수 있으며, 증착을 위하여 저항가열 증발법, 전자빔 증발법, 레이저빔 증발법, 플라스마 스퍼터링 방법 등이 사용될 수 있으며, 바람직하게는, 플라스마를 이용한 스퍼터링 방법이 사용될 수 있다.

상기 플라스마를 이용한 스퍼터링 방법을 이용하는 경우, 균일한 성막이 가능하고, 박막의 응착력이 높으며, 금속, 합금, 화합물, 절연체 등 다양한 재료의 성막이 가능할 뿐 아니라 타겟의 냉각이 가능하고, 큰 타겟을 사용할 수 있어 대형화 박막의 유리를 제조하는데 적합할 수 있으며, 이와 같은 플라스마 스퍼터링 방법의 구체적인 예를 들면, DC 스퍼터링, RF 스퍼터링, 마그네트론 스퍼터링, 반응성 스퍼터링 등이 있다.

한편, 상기 플라스마를 이용한 스퍼터링 방법을 이용 시에, 상기 유전체층의 증착은 1 내지 5 W/cm²의 입력 전력을 인가하여 수행할 수 있다.

상기 입력 전력이 1 W/cm² 미만인 경우, 증착 속도가 낮아 생산성이 저하되고, 증착되는 막과 기판 간의 부착력이 떨어질 수 있으며, 5 W/cm²를 초과하는 경우, 기판에 손상을 입히거나, 원료 물질인 타겟의 파손 또는 용융을 일으킴으로써 공정 장비에 큰 손상을 초래할 우려가 있다.

상기 플라스마 스퍼터링 방법에 따른 저방사 유리의 제조방법에 대한 구체적인 예를 들면, 우선, 진공 챔버 내에 아르곤 가스와 같은 비활성 가스를 공급하고, 타겟 물질이 설치된 캐소드(cathode)에 전압을 가한다. 이 경우, 상기 캐소드로부터 방출된 전자들이 아르곤 가스의 기체원자와 충돌하여 아르곤을 이온화(Ar⁺)시키게 된다. 이어서, 상기 아르곤이 여기자(excite)가 되면서 전자를 방출하면, 에너지가 방출되며, 이때 글로우 방전(glow discharge)이 발생하여 이온과 전자가 공존하는 플라스마(plasma)를 형성한다.

상기 플라스마 내의 Ar⁺ 이온은 큰 전위차에 의하여 캐소드(타겟), 즉 금속 산화물 쪽으로 가속되어 타겟의 표면과 충돌하게 되고, 이에 따라 타겟 원자들이 튀어나와 저방사층 상에 박막을 형성하여 유전체층을 증착할 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 저방사 유리의 제조방법에 의하면, 저방사층 상에 유전체층을 증착하는 경우, 고산소 분위기 하에서 증착이 이루어지지 않고, 진공 조건 하에서 증착을 수행할 수 있으므로 저방사층의 산화를 방지하기 위한 프라이머층을 별도로 증착하지 않아도 저방사층 내의 금속 물질이 산화되는 것을 방지할 수 있다.

따라서 저방사층이 산화될 우려가 없으므로 우수한 방사성능을 유지할 수 있을 뿐 아니라, 저방사층의 산화방지를 위하여 프라이머 층을 증착하지 않아도 되므로 전기전도도가 낮은 프라이머 층의 증착으로 인하여 발생될 수 있는 가시광 투과율의 감소도 방지할 수 있다.

이하, 본 발명은 다음 실시예 및 비교예에 의거하여 더욱 상세히 설명하도록 하며, 다만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.

실시예 1

크기가 370 mm × 470 mm × 6 mm의 플로트 유리(float glass) 기판을 준비하고, 성막 전에 진공 챔버 내의 공정압력이 5 mTorr가 될 때까지 배기하여 진공 상태를 형성한 후, 챔버 내에 상기 유리 기판을 설치하였다. 이 때, 상기 챔버 내의 캐소드 상에 산화 아연을 타겟 물질로 미리 배치하였다.

이어서, 상기 챔버 내에 30 sccm의 주입속도로 아르곤 가스를 주입하고, 1.4 W/cm² 의 입력 전력을 인가하여 플라스마를 발생시켰다. 이에 따라 유리 기판 상에 타겟 원자들을 증착함으로써 산화 아연으로 구성된 제1유전체층을 형성하였다.

상기한 바와 마찬가지 방식으로 실버(Ag)를 타겟 물질로 하여 캐소드 상에 미리 배치하고, 20 sccm의 주입속도로 아르곤 가스를 주입한 후, 0.8 W/cm² 의 입력 전력을 인가하여 상기 제1유전체층 상에 저방사층을 형성하였다. 또한, 다시 산화 아연을 타겟 물질로 하여 캐소드 상에 배치하고, 30 sccm의 주입속도로 아르곤 가스를 주입한 후, 1.4 W/cm² 의 입력 전력을 인가하여 상기 저방사층 상에 제2유전체층을 형성하였다.

이에 따라, 제조된 저방사 유리에서, 상기 유리 기판 상에 형성된 제1유전체층의 두께는 35 nm였고, 상기 저방사층의 두께는 10 nm였으며, 상기 저방사층 상에 형성된 제2유전체층의 두께는 45 nm였다.

실시예 2

상기 저방사층의 두께가 11.5nm이고, 제2유전체층의 두께가 59 nm가 되도록 증착을 수행하였다는 점을 제외하고는, 다른 조건은 모두 실시예 1과 동일하게 하여 실시예 2에 따른 저방사 유리를 제조하였다.

실시예 3

상기 저방사층의 두께가 11.5 nm이 되도록 증착을 수행하였다는 점을 제외하고는, 다른 조건은 모두 실시예 1과 동일하게 하여 실시예 3에 따른 저방사 유리를 제조하였다.

비교예 1

유리 기판 상에 형성된 제1유전체층 상에 니켈크롬을 타겟 물질로 이용하여 30 sccm의 아르곤 가스를 주입하고, 0.8 W/cm² 의 입력 전력을 인가하여 제1프라이머층을 증착한 후, 상기 제1프라이머층 상에 저방사층을 증착하고, 이어서, 상기 저방사층 상에 니켈크롬을 타겟 물질로 이용하여 30 sccm의 아르곤 가스를 주입하고, 0.8 W/cm² 의 입력 전력을 인가하여 제2프라이머층을 증착한 후, 상기 제2프라이머 층 상에 산화아연을 타겟 물질로 이용하여 제2유전체층을 증착하였다는 점을 제외하고는, 다른 조건은 실시예 1과 모두 동일하게 하여 비교예 1에 따른 저방사 유리를 제조하였다.

여기서, 상기 제1프라이머층 및 제2프라이머층의 두께는 각각 1.5nm이었다.

비교예 2

아연을 타겟 물질로 이용하여 산소 20 sccm 및 아르곤 20 sccm이 혼합 주입된 고 산소 분위기 하에서 제1유전체층 및 제2유전체층을 각각 증착하였다는 점 및 제1유전체층 상에 니켈크롬을 타겟 물질로 이용하여 비교예 1과 동일한 조건으로 제1프라이머층을 증착한 후, 상기 제1프라이머층 상에 저방사층을 증착하였다는 점을 제외하고는, 다른 조건은 실시예 1과 모두 동일하게 하여 비교예 2에 따른 저방사 유리를 제조하였다.

여기서, 상기 제1프라이머층의 두께는 1.5 nm이었다.

비교예 3

제1프라이머층을 증착하지 않고, 제1유전체층 상에 바로 저방사층을 증착하였다는 점을 제외하고는 다른 조건은 비교예 2와 모두 동일하게 하여 비교예 3에 따른 저방사 유리를 제조하였다.

시험예

1. 방사율 및 가시광 투과율 측정

상기 실시예 1 및 비교예 1 내지 3에 따른 저방사 유리의 방사율 및 가시광 투과율을 각각 방사율 측정장치(INGLAS TIR 100-2) 및 분광 광도계(Spectrophotometer; model Shimazu solid spec 3700)를 이용하여 측정하였고, 이를 하기 표 1에 나타내었다.

		층 구조	방사율(ε)	가시광 투과율(VT)
저 산소 분압 조건	실시예 1	ZAZ	0.078	86.7
저 산소 분압 조건	비교예 1	ZNANZ	0.086	56.2
고 산소 분압 조건	비교예 2	ZANZ	0.062	68
고 산소 분압 조건	비교예 3	ZAZ	0.882	63

Z: 산화 아연을 원료로 하여 증착한 유전체층

Z*: 아연을 원료로 하여 증착한 유전체층

ε: 방사율 N: 니켈크롬 층

VT: 가시광 투과율(%) A: 실버(Ag)층

상기 표 1을 참고하면, 산화 아연을 원료로 이용하여 아르곤 가스 분위기에서 제1유전체층 및 제2유전체층을 진공 증착한 실시예 1에 따른 저방사 유리는, 니켈크롬 층을 각각 실버(Ag)층의 상부 및 하부에 증착하여 프라이머층을 형성하였다는 점을 제외하고는 다른 조건은 모두 동일하게 한 비교예 1에 따른 저방사 유리와 비교하여 현저하게 우수한 가시광 투과율을 나타내었다.

즉, 실시예 1에 따른 저방사 유리는 0.078의 낮은 방사율을 나타냄과 동시에 비교예 1 및 2에 따른 저방사 유리와 비교하여 현저하게 높은 86.7%의 가시광 투과율을 나타내었다.

또한, 고 산소 분위기 하에서 아연을 타겟 물질로 이용하여 제2유전체층을 진공 증착한 비교예 2에 따른 저방사 유리의 광 특성을 살펴보면, 비교예 2에 따른 저방사 유리는 프라이머층의 적층에 따라 저방사층의 산화가 방지되어 방사율이 0.062로 낮은 값을 나타내었으나, 프라이머층의 적층으로 인하여 가시광 투과율이 68%로 낮게 나타났고, 고 산소 분위기 하에서 아연을 타겟 물질로 이용하여 프라이머층 없이 제1유전체층 및 제2유전체층을 증착한 비교예 3에 따른 저방사 유리는 방사율도 현저하게 높고, 가시광 투과율도 낮게 나타났다.

2. 면저항 및 광 특성 측정

이하, 실시예 1 내지 3 및 비교예 1에 따른 저방사 유리의 면저항, 방사율 및 가시광 투과율을 하기 표 2에 나타내었다.

	층 구조	면 저항(Ω/cm²)		광 특성
	층 구조	평균	표준편차	방사율	가시광 투과율
실시예 1	ZAZa	7.44	0.90	0.078	86.7
실시예 2	ZAZb	7.12	0.50	0.065	85.6
실시예 3	ZAZc	8.96	0.73	0.063	88.3
비교예 1	ZNANZ	8.92	0.46	0.086	56.2

Z: 산화 아연을 이용하여 증착한 유전체층

N: 니켈크롬 층 A: 은(Ag)층

상기 표 2에 나타난 바와 같이, 평균 면저항에 있어서는 실시예 2에 따른 저방사 유리가 가장 낮게 나타났고, 방사율은 실시예 3이 가장 낮게 나타났으며, 측정된 실시예 1 내지 3 및 비교예 1에 따른 저방사 유리 모두 양호한 면저항값 및 방사율을 나타내었다.

그러나, 가시광 투과율은 실시예 1 내지 3에 따른 저방사 유리가 비교예 1에 따른 저방사 유리와 비교하여 현저하게 높게 나타났다.

이는, 비교예 1에 따른 저방사 유리는 실시예 1 내지 3에 따른 저방사 유리와 비교하여, 동일 구조에서 산화아연보다 상대적으로 낮은 면저항을 가지는 니켈크롬 층을 추가로 포함하기 때문에, 실시예 3과 비교할 때, 평균 면저항은 오히려 낮게 나타났지만, 니켈크롬과 같은 금속으로 구성된 프라이머층의 경우, 적층에 따라 두께가 조금만 증가하게 되더라도 가시광 투과율에 크게 영향을 미치므로 전체적인 가시광 투과율은 크게 감소된 것으로 나타났다.

반면에, 실시예 1 내지 3에 따른 저방사 유리는 니켈크롬 층을 구비하지 않아도 우수한 방사성능이 유지하는 동시에, 80% 이상의 우수한 가시광 투과율을 나타내었다.

3. 제2유전체층의 원자성분 측정

실시예 1 및 비교예 3에 따른 저방사 유리에 대하여 표면으로부터 아르곤 입자를 이용한 스퍼터 에칭을 수행하면서 XPS(x-ray photoelectron spectroscopy) 분석기를 가지고 원소분석을 수행하였다.

그 결과, 도 2a를 참고하면, 종래 저방사 유리의 제조방법에 따라 고 산소 분위기 하에서 금속을 타겟으로 이용하여 저방사층 상에 유전체층을 증착하여 제조된 비교예 3에 따른 저방사 유리는 저방사층과 유전체층 간에 섞임(mixing) 현상이 일어남에 따라 제2유전체층의 표면 상에 실버가 관찰되었으며, 실버가 표면부로 용출되는 섞임(mixing) 현상이 나타났다.

여기서, 에칭 시간(etching time)이 짧은 영역이 다층박막의 표면부가 되는데, 도 2a에 나타난 바와 같이, 비교예 3에 따른 저방사 유리는 저방사층을 구성하는 실버가 표면부에도 일정량 함유되어 있는 것으로 나타났으며, 상부의 제2유전체층과 저방사층 경계에도 미량의 실버가 분포하는 것으로 나타났다.

반면에, 도 2b를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 실시예 1에 따른 저방사 유리는 표면으로부터 에칭을 수행하는 동안 일정 시간까지 실버가 전혀 관찰되지 않았으며, 저방사층에 해당하는 영역에 이르러서 균일하게 실버가 관찰된 것으로 나타났으며, 저방사층과 유전체층이 명확하게 분리된 상태로 존재한다는 점을 알 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 저방사 유리의 층 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이고,

도 2a는 종래 저방사 유리의 제조방법에 따라 산소 분위기 하에서 금속을 타겟으로 이용하여 저방사층 상에 유전체층을 증착하여 제조된 저방사 유리의 층 간 원자의 분포를 나타낸 그래프이고,

도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 저방사 유리의 제조방법에 따라 진공 상태의 아르곤 가스 분위기 하에서 금속 산화물을 타겟으로 이용하여 저방사층 상에 유전체층을 증착하여 제조된 저방사 유리의 층 간 원자의 분포를 나타낸 그래프이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100: 저방사 유리

110: 기판 130: 유전체층

150: 저방사층 170: 유전체층

Claims

기재; 상기 기재 상에 형성된 저방사층; 및 상기 저방사층 상에 형성된 유전체층을 포함하고,

방사율이 0.01 내지 0.3이며, 가시광 투과율이 70% 이상인 저방사 유리.
제 1항에 있어서,

방사율이 0.01 내지 0.2인 것을 특징으로 하는 저방사 유리.
제 1 항에 있어서,

가시광 투과율이 80% 이상인 것을 특징으로 하는 저방사 유리.
제 1 항에 있어서,

면저항이 5 내지 15 Ω/cm²인 것을 특징으로 하는 저방사 유리.
제 1 항에 있어서,

저방사층은 실버, 구리, 금, 알루미늄 및 백금으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 저방사 유리.
제 1 항에 있어서,

저방사층은 두께가 5 내지 35 nm인 것을 특징으로 하는 저방사 유리.
제 1 항에 있어서,

유전체층은 저방사층 상에 직접 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 저방사 유리.
제 1 항에 있어서,

유전체층은, 산화아연, 산화알루미늄, 산화지르코늄, 이산화규소, 산화주석, 산화 티타늄, 산화 비스무트, 인듐 도핑 산화 주석, 갈륨 도핑 산화 아연 및 알루미늄 도핑 산화 아연으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 저방사 유리.
제 1 항에 있어서,

유전체층은 두께가 10 내지 100 nm인 것을 특징으로 하는 저방사 유리.
제 1 항에 있어서,

저방사층의 하면에 형성된 유전체층을 추가로 포함하는 저방사 유리.
제 1 항에 있어서,

유전체층 상에 형성된 오버코팅층을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 저방사 유리.
제 1 항에 있어서,

기재와 저방사층 사이에 형성된 언더코팅층을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 저방사 유리.
진공 조건 하에서 금속 산화물을 타겟으로 이용하여 저방사층 상에 유전체층 을 직접 증착하는 단계를 포함하는 저방사 유리의 제조방법.
제 13 항에 있어서,

증착은 공정압력이 1 내지 10 mTorr인 진공 하에서 수행하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 13 항에 있어서,

증착은 아르곤 가스 분위기 하에서 수행하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 15 항에 있어서,

아르곤 가스는 주입량이 10 내지 100 sccm인 것을 특징으로 하는 방법.
제 13 항에 있어서,

증착은 플라스마 스퍼터링 방법을 이용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 17 항에 있어서,

증착은 1 내지 5 W/cm²의 입력 전력을 인가하여 플라스마를 형성시키는 것을 특징으로 하는 방법.