KR20150004181A - 능동형 광량 조절 스마트 필름 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 능동형 광량 조절 스마트 필름 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 무기물층; 상기 무기물층 상에 형성된 상전이층; 및 상기 상전이층 상에 형성된 점착제층 또는 접착제층;을 포함함으로써, 별도의 외부 전기장치 없이도 주변 환경에 따라 능동적으로 광량을 조절할 수 있으며, 건축 및 차량 등에 적용되어 에너지 손실을 감소시키는 능동형 광량 조절 스마트 필름 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

능동형 광량 조절 스마트 필름 및 그 제조 방법{Active light transmittance control smart film and method of preparing the same}
본 발명은 능동형 광량 조절 스마트 필름 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 무기물층과 무기물층 상에 형성되는 상전이층 및 상전이층 상에 형성되는 점/접착체층의 구조를 가지는 필름의 형태로서, 외부 전기장치 없이도 주변 환경에 따라 능동적으로 광량을 조절하는 능동형 광량 조절 스마트 필름 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
최근 석유 등의 화학 에너지원의 가격이 급등하면서 새로운 에너지원 개발의 필요성이 커지고 있다. 또한, 이에 못지않게 에너지 절감 기술의 중요성도 증대되고 있다. 실제로 일반 가정의 에너지 소비량 중 60% 이상은 냉·난방비로 사용된다. 특히 일반 주택 및 건물에서 창문을 통해 소비되는 에너지는 24%에 이른다.
이에 따라 창문의 기본 기능인 건물의 미관 및 조망 특성을 유지하면서도 창문을 통해 소비되는 에너지를 줄이기 위하여 다양한 노력이 이루어지고 있으며, 대표적으로 창문의 크기를 조절하는 방법에서부터 고단열 창유리를 설치하는 방법 등이 실시되고 있다.
고단열 창유리의 종류에는 복층 유리에 아르곤(Ar) 가스 등을 주입하여 열 교환 현상을 막는 아르곤 가스 주입 복층 유리와 로이(Low-E) 유리 등이 있다. 이외에도 열적 특성을 지닌 층을 유리에 코팅하여 태양광을 통한 에너지 유입을 조절하는 유리 등이 연구되고 있다.
특히, 로이 유리는 유리 표면에 금속 또는 금속산화물을 얇게 코팅하여 창을 통해 들어오는 가시광선은 대부분 안으로 투과시켜 실내를 밝게 유지할 수 있도록 하고 적외선 영역의 복사선은 효과적으로 차단하여 겨울철에는 건물 안에서 발생한 난방열이 밖으로 빠져나가지 못하도록 차단하고, 여름철에는 건물 바깥의 열기를 차단하여 냉·난방비를 줄이는 효과가 있으나, 가시광선 이외의 파장에 대해서는 반사하는 특성에 의해, 특히 겨울철에 태양에서 나오는 적외선 부분을 실내로 유입시키지 못하고, 계절(온도)에 따라 태양광의 투과율이 조절되지 않는다는 단점을 가지고 있다.
최근 이러한 단점을 해결하고자 디스플레이 기술을 이용한 광량조절 장치가 개발되고 있다. PDLC, SPD, electro-chromic이 대표적인 기술이라고 할 수 있는데, 이러한 장치들은 전기연동이 필요하다는 점과, 외부의 자외선 또는 열에 의한 소재의 내구성 저하문제, 복잡한 제조공정에 의한 단가상승이라는 해결과제가 남아있다.
따라서, 단순구조, 비전기연동방식의 능동형 광량조절 장치의 수요가 증가하는 추세이며, 유리기반의 제품이 아닌 필름 방식으로 기존 환경에 적용이 가능한 제품의 개발이 필요하다.
한국공개특허공보 제10-2012-0118304호
따라서 본 발명에서는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 외부의 전기장치 없이도 주변 환경에 따라 능동적으로 광량을 조절하는 능동형 광량 조절 스마트 필름 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적을 달성하기 위한 일 구현예에서, 무기물층; 상기 무기물층 상에 형성된 상전이층; 및 상기 상전이층 상에 형성된 점착제층 또는 접착제층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 능동형 광량 조절 스마트 필름을 제공한다.
예시적인 구현예에서, 상기 스마트 필름은 점착제층 또는 접착제층 상에 부착된 기재를 더 포함하는 것이 바람직하다.
예시적인 구현예에서, 상기 무기물층은 티타늄, 규소, 크롬, 니켈, 알루미늄, 아연 및 주석으로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상의 무기물을 포함하는 것이 바람직하다.
예시적인 구현예에서, 상기 무기물층의 두께는 20㎚ 내지 50㎛인 것이 바람직하다.
예시적인 구현예에서, 상기 무기물층은 단일 또는 복수의 층으로 이루어지는 것이 바람직하다.
예시적인 구현예에서, 상기 상전이층은 이산화바나듐, 텅스텐 및 몰리브덴으로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상의 상전이 물질을 포함하는 것이 바람직하다.
예시적인 구현예에서, 상기 상전이층의 두께는 1㎚ 내지 200㎚인 것이 바람직하다.
예시적인 구현예에서, 상기 점착제층 또는 접착제층은 규소를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 목적을 달성하기 위한 또 다른 구현예에서, 지지체 상에 무기물층을 형성하는 단계; 상기 무기물층 상에 상전이층을 형성하는 단계; 상기 상전이층 상에 점착제층 또는 접착제층을 형성하는 단계; 및 상기 지지체를 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동형 광량 조절 스마트 필름 제조 방법을 제공한다.
예시적인 구현예에서, 상기 상전이층 형성 후, 상기 지지체 상에 무기물층 및 상전이층이 형성된 상태에서 300℃이상의 열을 가하여 소성 처리하는 단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
예시적인 구현예에서, 상기 점착제층 또는 접착제층 형성 후, 상기 점착제층 또는 접착제층 상에 기재를 부착하는 단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
예시적인 구현예에서, 상기 지지체는 금속 호일 또는 금속 박막인 것이 바람직하다.
본 발명에 따라 제조된 능동형 광량 조절 스마트 필름은, 별도의 외부 전기장치 없이도 주변 환경에 따라 능동적으로 광량을 조절할 수 있는 특성을 가진다.
본 발명에 따라 제조된 능동형 광량 조절 스마트 필름은 건축 및 차량 등에 응용되어 에너지 손실량을 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일구현예에 따른 스마트 필름의 제조방법을 나타낸 모식도이다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 스마트 필름의 일구현예에서는, 무기물층; 상기 무기물층 상에 형성된 상전이층; 및 상기 상전이층 상에 형성된 점착제층 또는 접착제층;을 포함하는 능동형 광량 조절 스마트 필름을 제공한다. 또 다른 구현예에서, 상기 스마트 필름은 상기 점착제층 또는 접착제층 상에 부착된 기재를 더 포함할 수 있다.
이하 상세히 설명한다.
무기물층은 지지체 상에 형성되는 층으로 상전이층 처리 온도(300℃이상)를 견딜 수 있으며, 유연성과 투명도를 가지는 것이라면 특별히 제한되지 않는다.
상기 무기물층은 단일층 또는 복수의 층으로 구성될 수 있으나, 지지체와 잘 떨어질 수 있도록 단일층으로 이루어지는 것이 바람직하다. 즉, 상기 무기물층은 상기 지지체와의 사이에서 접착력이 약하여 박리가 잘되는 것이 바람직하다.
예시적인 구현예에서, 상기 무기물층에 포함되는 무기물은 티타늄(Ti), 규소(Si), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 아연(Zn) 및 주석(Sn)으로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있다.
상기 형성되는 무기물층의 두께는 특별히 제한되지는 않으나, 100㎛이내인 것이 바람직하다. 이는 상기 무기물층이 일정 수준 이상의 두께를 가지게 되는 경우 필름의 형태를 유지하지 못하고 깨지거나 끊어지는 현상이 발생하기 때문이다. 상기 무기물층의 두께는 사용되는 무기물의 종류 및 무기물의 특성에 따라 달라질 수 있으나 바람직하게는 약 20㎚ 내지 50㎛의 두께를 가지는 것이 좋다.
상기 무기물층의 형성방법은 특별히 제한되지 않으나, 습식코팅법(예를 들어, gravure, comma, bar-coating, clot-die 등)이나 진공증착법(예를 들어, sputtering, MOCVD, PECVD, thermal CVD, ion beam 등)에 의해 형성될 수 있다.
상전이층은 상기 무기물층 상에 형성되는 층으로서, 특정 온도에서 광투과 또는 반사 특성이 변하는 물질을 포함하는 것이라면 특별히 제한되지 않는다.
상기 상전이층에 포함되는 상전이 물질은 다양하며, 각 상전이 물질에 따라 상전이 온도에 차이가 있다. 일반적으로 상전이 온도 이하의 온도에서는 적외선 투과율이 80 내지 100%였다면, 상전이 온도 이상의 온도에서는 적외선 투과율이 50~0% 정도로 변하게 되고, 가시광선 투과율은 상전이 온도에 관계없이 일정한 수준을 유지하게 된다.
상기 상전이층은 주위의 온도에 의해 능동적으로 광투과/반사 특성이 변하는 특성을 가지며, 단일층 또는 복수의 층으로 구성될 수 있으나, 특성 향상을 위하여 복수의 층으로 이루어져 단점을 보완할 수 있는 것이 바람직하다.
예시적인 구현예에서, 상기 상전이층에 포함되는 상전이 물질은 이산화바나듐(VO2), 텅스텐(W) 및 몰리브덴(Mo)으로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있다.
상기 형성되는 상전이층의 두께는 특별히 제한되지는 않으나, 약 1㎚ 내지 200㎚의 두께를 가질 수 있다. 상기 상전이층은 필름 전면에 고르게 존재하고 일정 두께 이상을 가져야 원하는 투과/반사 특성을 발휘할 수 있는데, 상기 두께를 초과하는 범위의 두께에서는 가시광선 투과율이 저하되며, 단가가 상승하는 문제점이 존재한다.
상기 상전이층의 형성방법은 특별히 제한되지 않으나, 습식코팅법(gravure, comma, bar-coating, slot-die 등)이나 진공증착법(sputtering, MOCVD, PECVD, thermal CVD, ion beam등)을 사용하여 형성할 수 있다.
상기 상전이층을 적층한 이후 온도를 가해주는 데, 이는 소성(후열처리)을 위한 것이다. 상기 소성 온도는 상기 상전이층의 특성에 많은 영향을 끼치는데, 소성 온도가 낮으면 공정 상에서 다루기가 쉬운 장점이 있으나 결과물의 특성이 나빠질 수 있다. 예시적인 구현예에서, 상기 소성 온도는 300℃ 이상인 것이 바람직하다.
상기 상전이층 상에 형성되는 점착제층 또는 접착제층은 점착 또는 접착 능력을 가지는 투명한 층이라면 특별히 제한되지 않는다.
상기 점착제층 또는 접착제층은 규소를 포함할 수 있고, 투명하고 유연한 특성을 가지는 것이 바람직하다.
상기 형성되는 점착제층 또는 접착제층의 두께는 특별히 제한되지 않으나, 바람직하게는 1um에서 100um 사이일 수 있고, 더 바람직하게는 10um 일 수 있다.
상기 점착층 또는 접착층의 형성방법은 특별히 제한되지 않으나, 습식코팅법(gravure, comma, bar-coating, slot-die 등)에 의해 형성될 수 있다.
기재는 상기 점착층 또는 접착층에 부착되는 것이라면 특별히 제한되지 않으며, 일 구현예에서, 일반적인 플라스틱 필름일 수 있으며, 예를 들어, PET, PP 또는 PE 등일 수 있다.
본 발명의 목적을 달성하기 위한 또 다른 구현예에서, 지지체 상에 무기물층을 형성하는 단계; 상기 무기물층 상에 상전이층을 형성하는 단계; 상기 상전이층 상에 점착제층 또는 접착제층을 형성하는 단계; 및 상기 지지체를 제거하는 단계;를 포함하는 능동형 광량 조절 스마트 필름 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 또 다른 구현예에서, 상기 제조 방법은 상전이층 형성 후, 상기 지지체 상에 무기물층 및 상전이층이 형성된 상태에서 300℃ 이상의 열을 가하여 소성 처리하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 또 다른 구현예에서, 상기 제조 방법은 점착제층 또는 접착제층 형성 후, 상기 점착제층 또는 접착제층 상에 기재를 부착하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 지지체는 적층되는 물질을 지지하는 역할을 하는 것으로서, 적층물질의 처리 온도인 300℃ 이상을 견딜 수 있는 물질이라면 특별히 제한되지 않는다. 예시적인 구현예에서, 상기 지지체는 금속 호일 또는 금속 박막일 수 있다.
지지체는 상기 지지체 상에 무기물층, 상전이층 및 점착층 또는 접착층을 차례로 적층시켜 필름을 제조되면 제거되어야 하므로, 상기 지지체 상에 적층되는 무기물층에 대하여 박리가 용이한 것이 바람직하다.
상기 일련의 단계는 특별히 제한되지 않으나, 증착장비 내에서 순차적으로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기한 바와 같이 설명한 본 발명에 따른 스마트 필름은 별도의 외부 전기 장치 없이도 주변 환경, 즉 주변 온도에 따라 능동적으로 광량을 조절할 수 있으므로, 이를 건축용 유리 또는 차량용 유리에 적용 시 에너지 손실을 획기적으로 감소시킬 수 있게 되고, 따라서 에너지 절감에 효과적이다.
100: 지지체 200: 상전이층
300: 무기물층 110: 점/접착제층

Claims (12)

  1. 무기물층;
    상기 무기물층 상에 형성된 상전이층; 및
    상기 상전이층 상에 형성된 점착제층 또는 접착제층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 능동형 광량 조절 스마트 필름.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스마트 필름은 점착제층 또는 접착제층 상에 부착된 기재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 능동형 광량 조절 스마트 필름.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 무기물층은 티타늄, 규소, 크롬, 니켈, 알루미늄, 아연 및 주석으로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상의 무기물을 포함하는 것을 특징으로 하는 능동형 광량 조절 스마트 필름.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 무기물층의 두께는 20㎚ 내지 50㎛인 것을 특징으로 하는 능동형 광량 조절 스마트 필름.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 무기물층은 단일 또는 복수의 층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 능동형 광량 조절 스마트 필름.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 상전이층은 이산화바나듐, 텅스텐 및 몰리브덴으로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상의 상전이 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 능동형 광량 조절 스마트 필름.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 상전이층의 두께는 1㎚ 내지 200㎚인 것을 특징으로 하는 능동형 광량 조절 스마트 필름.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 점착제층 또는 접착제층은 규소를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동형 광량 조절 스마트 필름.
  9. 지지체 상에 무기물층을 형성하는 단계;
    상기 무기물층 상에 상전이층을 형성하는 단계;
    상기 상전이층 상에 점착제층 또는 접착제층을 형성하는 단계; 및
    상기 지지체를 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동형 광량 조절 스마트 필름 제조 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 상전이층 형성 후, 상기 지지체 상에 무기물층 및 상전이층이 형성된 상태에서 300℃이상의 열을 가하여 소성 처리하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 능동형 광량 조절 스마트 필름 제조 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 점착제층 또는 접착제층 형성 후, 상기 점착제층 또는 접착제층 상에 기재를 부착하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 능동형 광량 조절 스마트 필름 제조 방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 지지체는 금속 호일 또는 금속 박막인 것을 특징으로 하는 능동형 광량 조절 스마트 필름.
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