KR20130131920A - Transparent surface heater and fabrication method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 발열 효율을 향상시키고 대면적화시 발생하는 발열 균일도 저하를 방지할 수 있을 뿐만 아니라 투명하여 다양한 용도에 적용될 수 있는 투명 면상 발열체 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a transparent planar heating element and a method for manufacturing the same, which can improve the heat generating efficiency and prevent the lowering of the heat generating uniformity generated during large area, and can be applied to various applications.
면상 발열체는 전기 통전에 의해 복사열을 발생시키기 때문에 공기 오염이 없고 위생적일 뿐만 아니라 전자파 발생이 없고 소음이 없어 다양한 분야에서 적용되고 있다. The planar heating element generates radiant heat by electric current, which is applied in various fields because it is not polluted by air and is sanitary.
일례로, 면상 발열체는 아파트나 일반주택의 바닥난방 등의 주거용 난방장치, 사무실이나 작업장 등의 산업용 난방장치와 프린팅 건조 및 도장 건조 등 각종 산업용 가열장치, 비닐하우스와 축사, 농산물 건조시스템과 같은 농업용 설비, 도로나 주차장의 눈을 녹이는 동결방지장치, 레저용·방한용·가전제품·신발건조 등에도 폭넓게 이용되고 있다.For example, the planar heating element is a residential heating device such as floor heating in apartments or general houses, industrial heating devices such as offices or workplaces, and various industrial heating devices such as printing drying and painting drying, and agricultural products such as vinyl houses, barns, and agricultural product drying systems. It is widely used in facilities such as freezing prevention devices that melt snow on roads and parking lots, as well as for leisure, winter protection, home appliances, and shoe drying.
또한, 면상 발열체의 구성 및 재질을 다양하게 변화시켜 상기 용도 이외에 새로운 용도, 의류나 액자 난로 등의 적용에 대한 연구가 지속적으로 이루어지고 있다.In addition, by varying the configuration and material of the planar heating element in various ways, research on the application of new applications, clothing or frame stoves, etc., in addition to the above applications are continuously made.
도 1은 종래 기술에 따른 면상 발열체를 보여주는 것으로, (a)는 단면도, (b)는 정면도이다.Figure 1 shows a planar heating element according to the prior art, (a) is a cross-sectional view, (b) is a front view.
도 1의 (a)를 참조하면, 면상 발열체는 기판(1)의 외주면에 한 쌍의 전극(3)이 형성되고, 상기 전극(3) 상에 발열층(5) 및 절연층(7)이 순차적으로 적층된 구조를 갖는다. 상기한 구조의 면상 발열체는 전극(3)이 양측에만 형성됨에 따라 대면적화시 발열 정도가 중앙부와 외주면 간에 차이가 있어 발열 균일도가 좋지 않고, 온도를 일정하게 유지하지 못하는 문제가 발생한다.Referring to FIG. 1A, in the planar heating element, a pair of
대한민국 특허공개 제2004-0016072호는 일반산업용, 농수산, 원예, 축산농가 등에서 난방용 또는 건조용으로 사용되는 면상 발열체를 제시하면서, 고분자수지 40∼60중량부와, 흑연분말 30∼35중량부, 원적외선 방사체 5∼10중량부, 분산제 1∼2중량부 및 용제 1∼10중량부를 갖는 수지조성물을 이용하여 면상 발열체의 전면에 걸쳐 균일한 온도분포를 나타냄과 동시에 원적외선을 방출하여 건강에 유익함을 줄 수 있을 뿐만 아니라 장시간 사용시에도 과열 없이 항상 일정한 온도를 유지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다고 제시하고 있다. Korean Patent Publication No. 2004-0016072 discloses a planar heating element used for heating or drying in general industrial, agricultural and fisheries, horticulture, livestock farming, etc., 40-60 parts by weight of polymer resin, 30-35 parts by weight of graphite powder, far infrared rays Using a resin composition having 5 to 10 parts by weight of radiator, 1 to 2 parts by weight of dispersant, and 1 to 10 parts by weight of solvent, it shows uniform temperature distribution over the entire surface of the planar heating element and emits far infrared rays to give health benefits. Not only can it be used for a long time, but it is suggested that it is possible to maintain a constant temperature at all times without overheating.
대한민국 특허등록 제10-0621418호는 카본페이퍼를 제조시에 초음파진동 및 자계를 걸어줌으로서 상기 카본극쇄사가 균일하게 분포됨으로서 안정적인 면상발열체를 제공할 수 있는 효과를 가지는 면상 발열체를 제시하고 있다.Korean Patent Registration No. 10-0621418 proposes a planar heating element having an effect of providing a stable planar heating element by uniformly distributed the carbon pole chain yarns by applying ultrasonic vibration and magnetic field when manufacturing carbon paper.
또한, 대한민국 특허공개 제2008-0030410호는 카본블랙 2∼12 중량%, 그라파이트 2∼12 중량%, 0.01∼0.5 mm 길이의 탄소섬유 분말(Milled Chop) 1∼10 중량%, 고분자수지 20∼27 중량%, 분산제 1∼3 중량%, 유기용제 1∼60 중량%, 폴리에틸렌 왁스 1∼5 중량%, 지건성 용제 10∼20 중량%, 고무계 접착제 3∼10 중량%으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 면상발열체용 도전성 잉크조성물을 이용하여 발열층을 형성함으로써 온도편차가 거의 없고, 사용온도 및 고온에서도 설계된 저항치 변화가 작은 면상 발열체를 제시하고 있다.In addition, Korean Patent Publication No. 2008-0030410 discloses 2 to 12% by weight of carbon black, 2 to 12% by weight of graphite, 1 to 10% by weight of carbon fiber powder (Milled Chop) of 0.01 to 0.5 mm length, and polymer resin of 20 to 27. A planar heating element comprising: wt%, dispersant 1-3 wt%, organic solvent 1-60 wt%, polyethylene wax 1-5 wt%, slow-drying solvent 10-20 wt%, rubber adhesive 3-10 wt% By forming a heat generating layer by using a conductive ink composition for use, a planar heating element having little temperature variation and a small change in resistance value designed even at a use temperature and a high temperature is proposed.
이와 같이, 면상 발열체에 있어서 발열 특성을 제어하기 위해 발열층을 구성하는 재질의 변화를 통한 방법이 주를 이루고 있다.As described above, the method through the change of the material constituting the heat generating layer in order to control the heat generating characteristics in the surface heating element is mainly.
상기한 방법을 통해 면상 발열체의 발열 특성이 향상될 수 있으나, 면상 발열체를 대면적화하고자 할 경우 도 1에서와 같이 기판의 외주면에 형성된 전극만으로는 발열층의 중심부까지 전류를 충분히 인가할 수 없어, 면상 발열체의 중심부와 외주면 간의 온도 차이가 심하게 발생하는 등 발열 균일도가 저하되는 문제가 있다.Although the heat generating characteristics of the planar heating element can be improved through the above method, when the planar heating element is to be made large, the electrode formed on the outer circumferential surface of the substrate cannot be sufficiently applied to the center of the heat generating layer as shown in FIG. There is a problem that the uniformity of heat generation is lowered, such as a severe temperature difference between the center and the outer circumferential surface of the heating element.
이에 본 발명자는 대면적화시에도 면상 발열체의 발열 효율 및 발열 균일도를 향상시키고, 창문 또는 액자와 같은 용도적인 다양성를 위해 투명성을 유지할 수 있도록 다각적으로 연구한 결과 전극의 배치를 기판 전면에 설치하되 투명성을 유지할 수 있는 새로운 구조를 발명하여 본 발명을 완성하였다.Therefore, the present inventors have made various arrangements to improve the heat generation efficiency and uniformity of heat generation of the surface heating element even in large areas, and to maintain transparency for various uses such as windows or frames. The present invention has been completed by inventing a sustainable structure.
따라서, 본 발명은 투명 면상 발명체를 대면적화시 투명성을 유지하고 높은 발열 효율과 발열 균일도를 갖는 투명 면상 발열체를 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a transparent planar heating element which maintains transparency when large area of the transparent planar invention and has high heat generating efficiency and heat generating uniformity.
또한, 본 발명은 상기 투명 면상 발열체의 제조방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a method for producing the transparent planar heating element.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 In order to achieve the above object,
기판;Board;
상기 기판 전면에 걸쳐 형성된 전극;An electrode formed over the entire surface of the substrate;
상기 전극을 포함하여 기판 전면에 걸쳐 형성되며 투명 전도성 산화물을 포함하는 발열층; 및A heating layer including the electrode and formed over the entire surface of the substrate and including a transparent conductive oxide; And
상기 발열층 상에 형성된 절연층을 포함하며,An insulating layer formed on the heat generating layer,
상기 전극은 폭이 0.05∼1000㎛, 전극 간 간격이 0.1∼100mm으로 이격되도록 배치된 패턴화된 전극인 것을 특징으로 하는 투명 면상 발열체를 제공한다.
The electrode provides a transparent planar heating element, characterized in that the patterned electrode disposed so as to be spaced apart by 0.05 ~ 1000㎛, the interval between the electrodes 0.1 ~ 100mm.
또한, 본 발명은 In addition,
기판 전면에 걸쳐 패턴화된 전극을 형성하는 단계;Forming a patterned electrode over the entire surface of the substrate;
상기 패턴화된 전극을 포함하여 기판 전면에 걸쳐 투명 전도성 산화물을 포함하는 발열층을 형성하는 단계; 및Forming a heat generating layer including a transparent conductive oxide over the entire surface of the substrate including the patterned electrode; And
상기 발열층 상에 절연층을 형성하는 단계를 포함하며, Forming an insulating layer on the heating layer;
상기 전극은 폭이 0.05∼1000㎛, 전극 간 간격이 0.1∼100mm으로 이격하도록 패턴화하여 형성하는 것을 특징으로 하는 투명 면상 발열체의 제조방법을 제공한다.The electrode provides a method of manufacturing a transparent planar heating element, characterized in that the width is formed by patterning so as to be spaced apart by 0.05 ~ 1000㎛, the interval between the electrodes 0.1 ~ 100mm.
본 발명에서 제시하는 투명 면상 발열체는 발열 효율을 높일 뿐만 아니라 대면적화시 발생하는 발열 균일도 저하를 방지할 수 있을 뿐만 아니라 투명하여 다양한 용도에 적용될 수 있다.The transparent planar heating element proposed in the present invention not only improves the heat generating efficiency, but also prevents the lowering of the uniformity of heat generated during large area, and is transparent, so that it can be applied to various applications.
도 1은 종래 기술에 따른 면상 발열체를 보여주는 것으로, (a)는 정면도, (b)는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1구현예에 따른 투명 면상 발열체를 보여주는 입체 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1구현예에 따른 투명 면상 발열체를 보여주는 정면도로 전압 인가시 전류의 흐름 방향을 보여준다.
도 4는 본 발명에서 제시하는 전극 패턴의 일 예를 보여주는 모식도이다.
도 5는 본 발명의 제2구현예에 따른 투명 면상 발열체를 보여주는 정면도이다.Figure 1 shows a planar heating element according to the prior art, (a) is a front view, (b) is a sectional view.
2 is a three-dimensional cross-sectional view showing a transparent planar heating element according to the first embodiment of the present invention.
Figure 3 is a front view showing a transparent planar heating element according to the first embodiment of the present invention shows the flow direction of the current when the voltage is applied.
Figure 4 is a schematic diagram showing an example of the electrode pattern proposed in the present invention.
5 is a front view showing a transparent planar heating element according to a second embodiment of the present invention.
본 발명에서 제시하는 면상 발열체는 높은 투명성을 유지하면서, 종래 면상 발열체와 달리 대면적화에도 높은 발열 효율 및 발열 균일도를 갖는다. The planar heating element proposed in the present invention has high heat generating efficiency and heat generating uniformity even in large area, unlike the conventional planar heating element while maintaining high transparency.
이러한 이점은 발열체로 투명한 특성을 유지할 수 있는 재질의 선정과 함께, 전극 패턴을 종래 기판 외부에만 형성하는 것이 아니라 기판 전면에 걸쳐 형성함으로써 얻을 수 있다. 이때 전극이 기판 전면에 형성되더라도 투명성을 유지하도록 전극의 패턴, 즉 폭, 간격 및 높이를 제어한다.Such an advantage can be obtained by selecting a material capable of maintaining a transparent characteristic with a heating element, and forming the electrode pattern over the entire surface of the substrate, instead of being formed only on the outside of the conventional substrate. At this time, even if the electrode is formed on the front of the substrate, the pattern of the electrode, that is, the width, spacing and height are controlled to maintain transparency.
이하 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
도 2는 본 발명의 제1구현예에 따른 투명 면상 발열체를 보여주는 입체 단면도이고, 도 3은 본 발명의 제1구현예에 따른 투명 면상 발열체를 보여주는 정면도이다. 이때 도시하지 않았으나, 상기 투명 면상 발열체의 일면 또는 양면에는 이 분야에서 공지된 바의 추가 시트가 형성될 수 있다. 상기 추가 시트는 배리어층, 실링층, 방습층, 단열층 등 다양한 용도의 시트가 가능하며, 이들은 단층 또는 다층으로 형성할 수 있다.2 is a three-dimensional cross-sectional view showing a transparent planar heating element according to the first embodiment of the present invention, Figure 3 is a front view showing a transparent planar heating element according to the first embodiment of the present invention. Although not shown, additional sheets known in the art may be formed on one side or both sides of the transparent side heating element. The additional sheet may be a sheet for various uses such as a barrier layer, a sealing layer, a moisture proof layer, a heat insulating layer, and these may be formed in a single layer or a multilayer.
도 2 및 도 3의 제1구현예에 따른 투명 면상 발열체는 기판(11); 상기 기판(11) 전면에 걸쳐 형성된 패턴화된 전극(13); 상기 패턴화된 전극(13) 포함하며, 기판(11) 전면에 걸쳐 형성되며 투명 전도성 산화물을 포함하는 발열층(15); 및 절연층(17)으로 이루어진다.The transparent planar heating element according to the first embodiment of FIGS. 2 and 3 includes a
이하 제1구현예에 따른 투명 면상 발열체의 제조방법을 자세히 기재한다.Hereinafter, a method of manufacturing the transparent planar heating element according to the first embodiment will be described in detail.
먼저, 투명 면상 발열체를 제작하기 위해 투명성이 있는 기판(11)을 준비한다.First, in order to manufacture a transparent planar heating element, a
사용 가능한 기판(11)으로는 통상적으로 기판으로 사용되는 물질(실리콘 기판, 유리 기판, 또는 고분자 기판)이면 어느 것이든 가능하며, 바람직하기로 투명한 재질의 것을 사용한다. 예를 들어 단일 실리콘, p-Si, 규산알칼리계 유리, 무알칼리 유리, 석영 유리 등의 유리 기판, 실리콘 기판, 폴리아크릴레이트, 폴리에틸렌, 폴리우레탄, 에폭시, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리이미드, 폴리아마이드 등의 고분자가 사용될 수 있다. 이러한 기판(11) 재질은 사용하고자 하는 용도에 따라 적절히 조절할 수 있으며, 그 두께 또한 통상적인 범위 내에서, 일례로 0.1mm 내지 10cm, 바람직하기로 0.3mm 내지 10mm 범위 내에서 사용할 수 있다.
As the
다음으로, 상기 기판(11) 상에 패턴화된 전극(13)을 형성한다.Next, a patterned
본 발명에 따른 투명 면상 발열체는 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이 전극(13)을 기판(11) 전면에 걸쳐 형성하되 특정 패턴을 갖도록 형성하여, 종래 도 1에 나타낸 바와 같이 외주면에만 전극을 형성하던 면상 발열체와 구조적인 차이가 있다.In the transparent planar heating element according to the present invention, as shown in FIGS. 2 and 3, the
상기 전극(13) 패턴은 도 2에 나타낸 바와 같은 스트라이프 형태를 비롯하여 다양한 형태가 가능하다. 구체적으로, 도 3에 나타낸 바와 같이, 기판(11)의 외주면에 서로 대향하도록 한 쌍의 전극 패턴이 형성되고, 이들로부터 연장되어 기판(11) 전면에 걸쳐 전극 패턴이 형성된다. 이 경우 투명 면상 발열체에 인가되는 전압에 의해 전류는 도 3에 나타낸 바와 같이 붉은색으로 표시한 부분에서와 같이 전극(13) 패턴을 따라 흐르기 때문에 기판(11) 전면에 걸쳐 고른 발열 정도를 구현할 수 있다.The
도 4는 본 발명에서 제시하는 전극 패턴의 일 예를 보여주는 것으로, (a) 물결 무늬, (b) 지그재그, (c) 마름모, (d) 원형 또는 전면 인쇄 등의 형태가 가능하고, 도 4에 나타낸 바와 같이 모눈(또는 격자, 그리드 패턴) 형태를 비롯한 다양한 형태가 가능하다. 이렇게 전극(13) 패턴을 기판 전면에 걸쳐 형성함으로써 면상 발열체의 모든 면에서 발열 정도가 균일해지는 발열 균일도 특성이 향상된다. 또한, 상기 면상 발열체를 대면적으로 제조할 경우 발생하는 발열 효율의 저하를 효과적으로 방지한다.Figure 4 shows an example of the electrode pattern presented in the present invention, (a) wave pattern, (b) zigzag, (c) rhombus, (d) circular or full-face printing, etc., it is possible to As shown, various shapes are possible, including grid (or grid, grid pattern) shapes. By forming the
상기 전극(13) 패턴에 의해 발열 균일도 및 발열 효율이 향상되나, 전극(13)을 기판(11) 전면에 형성함에 따라 면상 발열체의 투명도가 저하될 수 있으므로, 전극 패턴의 디멘젼을 제어하여 일정 수준, 적어도 70% 이상의 투명도를 유지할 수 있도록 한다.Uniformity of heat generation and heat generation efficiency may be improved by the
이에, 본 발명에서는 전극(13)의 폭을 0.05∼1000㎛, 바람직하기로 50∼1000nm로 형성한다. 상기 전극의 폭은 종래 도 1의 경우 수십 mm∼수십 cm 인 것과 비교할 때 매우 좁은 나노 수준을 가짐에 따라 면상 발열체의 투명도를 유지할 수 있다. 만약, 전극(13)의 폭 상기 범위 미만이면 제조 공정 중에 전극(13) 패턴의 단락이 일어날 우려가 있고, 반대로 상기 범위를 초과하면 전극(13)의 면적이 기판(11)에 비해 과도할 수 있어 면상 발열체의 투명도가 저하될 수 있다.Therefore, in the present invention, the width of the
또한, 전극(13) 간 간격을 0.1∼100㎛, 바람직하기로 1.0∼50㎛로 형성한다. 상기 전극(13) 간 간격이 너무 좁을 경우 면상 발열체의 투명도가 저하될 우려가 있고, 반대로 너무 넓을 경우 면상 발열체의 발열 균일도 및 발열 효율이 저하될 우려가 있다.Further, the interval between the
이때 전극(13)은 두께를 0.1∼1000㎛, 바람직하기로 1∼50㎛이 되도록 한다. 상기 전극(13)의 높이 또한 상기 범위 미만일 경우 면상 발열체의 발열 균일도 및 발열 효율이 저하될 수 있고, 반대로 상기 범위를 초과하면 이후 공정에서 형성되는 발열층(15)의 두께가 상대적으로 증가하게 되는 문제가 있다.In this case, the
이러한 전극(13)의 재질은 본 발명에서 특별히 한정하지 않으며, 공지된 바의 도전성이 있는 금속 재질이면 어느 것이든 가능하다. 일례로, 은, 금, 백금, 알루미늄, 구리, 크롬, 바나듐, 마그네슘, 티타늄, 주석, 납, 팔라듐, 텅스텐, 니켈, 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택된 1종이 가능하며, 바람직하기로 은을 사용한다.The material of the
상기 전극(13) 패턴의 형성 방법은 공지된 모든 금속 패턴 형성 방법이 가능하며, 다양한 습식 코팅 및 건식 코팅 공정이 사용될 수 있다. 예를 들면, 그라비아 인쇄, 플락소 인쇄, 콤마 인쇄, 슬릿 코팅, 스프레이 코팅, 스크린 인쇄, 오프셋 인쇄, 라미네이트, 그린 시트 공법, 리프트-오프법, 포토리쏘그래피, 스퍼터링, E-빔 증착, 이온 플레이팅, 화학 기상 증착, 플라즈마 화학 기상 증착, 열 증착, 레이저 분자빔 증착, 펄스 레이저 증착, 또는 원자층 증착법이 가능하며, 바람직하기로는 스퍼터링 공정을 사용한다.
The formation method of the
다음으로, 상기 패턴화된 전극(13)을 포함하도록 기판(11) 전면에 걸쳐 발열층(15)을 형성한다. 이때 발열층(15)은 도 3에 나타낸 바와 같이, 전극(13) 패턴을 포함하도록 기판(11) 내주면에 일정 거리 이격하여 형성한다.Next, the
발열층(15)은 도전성이 있으면서 투명성을 갖는 투명 전도성 산화물(TCO)이 사용될 수 있으며, 바람직하기로, ITO(Indium Tin Oxide), ZTO(Zinc Tin Oxide), IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide), ZAO(Zinc Aluminum Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ZnO(Zinc Oxide) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종이 가능하다.As the
상기 투명 전도성 산화물은 안전성과 내마모성이 우수하며, 통상 가시 영역의 투과율> 80% 이상으로 높은 투명도를 유지하면서 도전성을 갖기 때문에 전극으로 다양하게 사용하고 있다. 그러나 대면적으로 면상 발열체에 있어 투명 전도성 산화물은 은 등의 금속 재질과 비교하여 전도성이 저하되므로, 전극으로 사용할 경우 발열 효율이 저하되거나 일정 수준으로 온도를 올리기까지 시간이 길어질 수 있으므로, 전극으로서의 사용은 바람직하지 못하다.The transparent conductive oxide has excellent safety and abrasion resistance, and is commonly used as an electrode because it has conductivity while maintaining high transparency at a transmittance of> 80% or more in the visible region. However, the transparent conductive oxide in the planar heating element is reduced in conductivity compared with metal materials such as silver, so that when used as an electrode, the heat generation efficiency may be lowered or a long time may be required to raise the temperature to a certain level. Is not preferred.
보다 바람직하기로, 본 발명에 따른 발열층(15)은 나노 수준, 10∼800nm의 입경을 갖는 투명 전도성 산화물을 사용한다. 상기 나노 수준의 입자로 사용함으로써 발열체의 발열 특성 및 방사 효율을 향상시키고 투명성을 증가시킬 수 있다.More preferably, the
이러한 발열층(15)은 두께를 0.1㎛∼1000㎛ 수준으로 형성할 수 있으며, 이때 발열층(15)의 두께는 적용하고자 하는 용도에 따라 적절히 사용한다.The
상기 발열층(15)의 형성 방법은 본 발명에서 특별히 한정하지 않으며, 대면적화를 위해 습식 코팅 공정을 사용한다. 바람직하기로, 슬러리 코팅, 스프레이 코팅, 그라비아 인쇄, 플락소 인쇄, 콤마 인쇄, 슬릿 코팅, 스크린 인쇄, 오프셋 인쇄, 라미네이트, 그린 시트 공법, 또는 리프트-오프법 등이 사용될 수 있으며, 바람직하기로 슬러리 코팅 방법을 사용한다. The method of forming the
일례로 슬러리 코팅 공정을 통한 발열층(15)의 형성은, 투명 전도성 산화물, 용매, 바인더를 기본 조성으로 하고, 여기에 계면활성제, 분산제, 소포제, 탈포제, 점도 조절제 등의 다양한 첨가제를 사용할 수 있다.For example, the
사용 가능한 용매는 물, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 부탄올, 아세톤, 메틸 이소부틸 케톤, 벤젠, 디클로로메탄, 디아세톤, 톨루엔, 자이렌 및 이들의 혼합 용매로 이루어진 군에서 선택된 1종이 가능하다.The solvent used may be one selected from the group consisting of water, methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, acetone, methyl isobutyl ketone, benzene, dichloromethane, diacetone, toluene, xylene and mixed solvents thereof.
또한, 바인더로는 폴리아미드수지, 폴리이미드수지, 폴리페닐렌옥사이드수지, 실리콘수지, 폴리티타노카르보실란수지, 페놀수지, 에폭시수지, 폴리우레탄수지, 폴리에스테르수지, 폴리에테르-에테르케톤수지, 폴리페닐렌설파이드수지, 불소함유중합체, 폴리올레핀수지, 폴리염화비닐수지, PVB(폴리비닐부티랄), PVA(폴리비닐알콜), 에틸 하이드록시에틸 셀룰로오즈 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종을 사용한다.As the binder, polyamide resin, polyimide resin, polyphenylene oxide resin, silicone resin, polytitanocarbosilane resin, phenol resin, epoxy resin, polyurethane resin, polyester resin, polyether-etherketone resin, poly Phenylene sulfide resin, fluorine-containing polymer, polyolefin resin, polyvinyl chloride resin, PVB (polyvinyl butyral), PVA (polyvinyl alcohol), ethyl hydroxyethyl cellulose and a combination thereof are used do.
이렇게 슬러리 코팅을 위해 사용하는 조성은 각 조성이 갖는 효과를 발휘할 수 있도록 최적의 조성 선택이 중요하며, 투명 전도성 산화물 100 중량부에 대하여 바인더 5 내지 25 중량부, 및 용매 100 내지 500 중량부를 포함하고, 추가로 분산제 1 내지 10 중량부, 계면활성제 1 내지 10 중량부, 바인더 5 내지 25 중량부, 가소제 5 내지 25 중량부를 더욱 포함할 수 있다.
Thus, the composition used for slurry coating is important to select the optimum composition to exhibit the effect of each composition, and includes 5 to 25 parts by weight of the binder, and 100 to 500 parts by weight of the solvent with respect to 100 parts by weight of the transparent conductive oxide It may further comprise 1 to 10 parts by weight of dispersant, 1 to 10 parts by weight of surfactant, 5 to 25 parts by weight of binder, and 5 to 25 parts by weight of plasticizer.
다음으로, 상기 발열층(15) 상에 절연층(17)을 형성하여 본 발명에 따른 투명 면상 발열체를 제조한다.Next, an insulating
상기 절연층(17)의 재질은 본 발명에서 특별히 한정하지 않으며, 투명 면상 발열체의 투명성을 유지할 수 있도록 투명한 재질이 사용된다. 이러한 절연층(17)은 절연 효과 뿐만 아니라 외부 충격으로부터 1차적으로 보호할 수 있는 보호층을 역할을 동시에 수행할 수 있도록 내충격성 또한 우수한 재질로 형성한다.The material of the insulating
사용 가능한 절연층(17)의 재질로는 나일론, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리카보네이트, 폴리아미드, 불소 수지 등을 사용한다. 상기 절연층(17)은 전술한 바의 습식 또는 건식 코팅 공정으로 기판(11) 전면에 걸쳐 형성될 수 있고, 별도의 절연층(17)을 제작 후 접합 공정을 통해 제작할 수 있다.As the material of the insulating
상기 절연층(17)의 두께는 5∼100㎛가 되도록 하며, 만약 그 두께가 상기 범위 미만이면 절연 효과가 낮으며 외부 충격에 의해 파손될 우려가 있고, 반대로 상기 범위를 초과하면 비용이 증가하거나 발열 효율이 낮아질 우려가 있으므로, 상기 범위 내에서 적절히 사용한다.The thickness of the insulating
또한, 도시하지 않았으나, 본 발명에 따른 투명 면상 발열체는 교류 전원을 인가받아 직류 전원으로 변환하여 전극으로 공급하는 전원 공급부(미도시)를 더 구비할 수 있다. 상기 전원 공급부는 전극에 전압을 인가하여 발열체로 인가되는 전류량을 제어하여 투명 면상 발열체에서 발생하는 열량을 제어한다.
In addition, although not shown, the transparent planar heating element according to the present invention may further include a power supply unit (not shown) for receiving an AC power and converting it into a DC power supply to supply the electrode. The power supply unit applies a voltage to the electrode to control the amount of current applied to the heating element to control the amount of heat generated from the transparent surface heating element.
도 5는 본 발명의 제2구현예에 따른 투명 면상 발열체를 보여주는 입체 단면도이다. 도 5는 제1구현예에서 제시한 바의 스트라이프 전극 패턴이 아닌 모자이크 패턴을 갖는 투명 면상 발열체를 보여준다.5 is a three-dimensional cross-sectional view showing a transparent planar heating element according to a second embodiment of the present invention. FIG. 5 shows a transparent planar heating element having a mosaic pattern instead of a stripe electrode pattern as shown in the first embodiment.
도 5를 참조하면, 투명 면상 발열체는 기판(21); 상기 기판(21) 전면에 걸쳐 형성된 패턴화된 전극(23); 상기 패턴화된 전극(23)을 포함하며, 기판(21) 전면에 걸쳐 투명 전도성 산화물 입자로 구성된 발열층(25); 및 절연층(27)으로 이루어진다. 이때 상기 전극(23)은 모자이크 패턴을 갖도록 형성한다.Referring to FIG. 5, the transparent planar heating element may include a
상기 모자이크 패턴의 전극(23)은 기판(11) 외주면에 전극 패턴이 형성되고, 이들로부터 전극 패턴이 연장되어 모자이크 패턴을 갖도록 형성되며, 이러한 형상으로 인해 투명 면상 발열체의 발열 효율 및 발열 균일도를 향상시킬 수 있다.
The electrode pattern of the
상기한 제1구현예 및 제2구현예 이외에 전술한 바와 같이 다양한 형태의 전극 패턴을 갖는 투명 면상 발열체가 가능하다.In addition to the first and second embodiments described above, a transparent planar heating element having various types of electrode patterns is possible as described above.
본 발명에 따른 투명 면상 발열체는 종래 외주면에 전극이 형성되었던 면상 발열체와 다르게 전극이 기판 전면에 걸쳐 형성됨에 따라 대면적화시 발생하는 발열 균일도 저하를 방지할 수 있을 뿐만 아니라 투명하여 다양한 용도에 적용될 수 있다.The transparent planar heating element according to the present invention can be applied to various uses as well as to prevent the lowering of the uniformity of heat generated when the large area is formed as the electrode is formed over the entire surface of the substrate unlike the planar heating element on which the electrode was formed on the outer circumferential surface. have.
바람직하기로 상기 투명 면상 발열체는 가시광선 투과율이 최소 50% 이상이며, 헤이즈값이 0.5∼6%이며, 표면 저항값이 5∼50,000Ω/㎠ 으로서 다양한 용도에 적용이 가능하다. 또한, 발열 균일도가 1ㅧ1㎡ 면적에서 중심부와 외주면 간 온도 차이가 0.1℃ 이하로 높은 발열 균일도를 갖는다.
Preferably, the transparent planar heating element has a visible light transmittance of at least 50%, a haze value of 0.5 to 6%, and a surface resistance of 5 to 50,000 Ω / cm 2, which can be applied to various applications. In addition, the temperature uniformity between the central portion and the outer circumferential surface is 0.1 ° C. or less, and the heat generation uniformity has a high heat generation uniformity in an area of 1 × 1 m 2.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention as defined by the following claims. It can be understood that it is possible.
1, 11, 21: 기판 3, 13, 23: 전극
5, 15, 25: 발열층 7, 17, 27: 절연층1, 11, 21:
5, 15, 25:
Claims (17)
상기 기판 전면에 걸쳐 형성된 전극;
상기 전극을 포함하여 기판 전면에 걸쳐 형성되며 투명 전도성 산화물을 포함하는 발열층; 및
상기 발열층 상에 형성된 절연층을 포함하며,
상기 전극은 폭이 0.05∼1000㎛, 전극 간 간격이 0.1∼100mm으로 이격되도록 배치된 패턴화된 전극인 것을 특징으로 하는 투명 면상 발열체.Board;
An electrode formed over the entire surface of the substrate;
A heating layer including the electrode and formed over the entire surface of the substrate and including a transparent conductive oxide; And
An insulating layer formed on the heat generating layer,
The electrode is a transparent planar heating element, characterized in that the patterned electrode disposed so as to be spaced apart by 0.05 to 1000㎛, the interval between the electrodes 0.1 to 100mm.
상기 패턴화된 전극을 포함하여 기판 전면에 걸쳐 투명 전도성 산화물을 포함하는 발열층을 형성하는 단계; 및
상기 발열층 상에 절연층을 형성하는 단계를 포함하며,
상기 전극은 폭이 5∼500 nm, 전극 간 간격이 0.1∼100㎛으로 이격하도록 패턴화하여 형성하는 것을 특징으로 하는 제1항의 투명 면상 발열체의 제조방법.Forming a patterned electrode over the entire surface of the substrate;
Forming a heat generating layer including a transparent conductive oxide over the entire surface of the substrate including the patterned electrode; And
Forming an insulating layer on the heating layer;
The electrode is a method of manufacturing a transparent planar heating element according to claim 1, wherein the electrode is patterned so as to be spaced apart at a width of 5 to 500 nm and an interval between electrodes is 0.1 to 100 탆.
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KR101965517B1 (en) | 2017-12-28 | 2019-04-03 | 이성일 | Circular type Heating glass and method for manufacturing the same |
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