KR20180045996A - 다층 비정질 실리콘 산화인듐막 구조를 이용한 열 방사 방지막 - Google Patents

다층 비정질 실리콘 산화인듐막 구조를 이용한 열 방사 방지막 Download PDF

Info

Publication number
KR20180045996A
KR20180045996A KR1020160140656A KR20160140656A KR20180045996A KR 20180045996 A KR20180045996 A KR 20180045996A KR 1020160140656 A KR1020160140656 A KR 1020160140656A KR 20160140656 A KR20160140656 A KR 20160140656A KR 20180045996 A KR20180045996 A KR 20180045996A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
amorphous silicon
indium
heat
film
Prior art date
Application number
KR1020160140656A
Other languages
English (en)
Inventor
이상렬
Original Assignee
청주대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 청주대학교 산학협력단 filed Critical 청주대학교 산학협력단
Priority to KR1020160140656A priority Critical patent/KR20180045996A/ko
Publication of KR20180045996A publication Critical patent/KR20180045996A/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/08—Oxides
    • C23C14/086—Oxides of zinc, germanium, cadmium, indium, tin, thallium or bismuth
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/14—Metallic material, boron or silicon
    • C23C14/16—Metallic material, boron or silicon on metallic substrates or on substrates of boron or silicon
    • C23C14/165—Metallic material, boron or silicon on metallic substrates or on substrates of boron or silicon by cathodic sputtering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/14—Metallic material, boron or silicon
    • C23C14/18—Metallic material, boron or silicon on other inorganic substrates
    • C23C14/185—Metallic material, boron or silicon on other inorganic substrates by cathodic sputtering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/14—Metallic material, boron or silicon
    • C23C14/20—Metallic material, boron or silicon on organic substrates
    • C23C14/205—Metallic material, boron or silicon on organic substrates by cathodic sputtering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/54—Controlling or regulating the coating process
    • C23C14/542—Controlling the film thickness or evaporation rate

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

본 발명은 단열층의 하지층과 보호층으로 사용하는 비정질 산화인듐층에 실리콘을 포함하도록 하여, 기판에 하지층과 단열층 및 보호층이 다층 구조를 형성한 다층 비정질 실리콘 산화인듐막 구조를 이용한 열 방사 방지막에 관한 것으로서, 기판; 상기 기판 상에 하지층으로 형성한 제1 비정질 실리콘 산화인듐층(ISO-1); 상기 제1비정질 실리콘 산화인듐층(ISO) 상에 형성한 단열층; 및 상기 단열층 상에 보호층으로 형성한 제2 비정질 실리콘 산화인듐층(ISO-2);을 포함하는 다층 비정질 실리콘 산화인듐막 구조를 이용한 열 방사 방지막을 제공함으로써, 기존의 은(Ag) 기반의 결정질 투명산화물 다층 박막에서 은(Ag)의 하지층 및 보호층의 결정질에 따른 결정 입계(grain boundary), 거칠기(roughness), 결점(defect) 등으로부터 자유로운 비정질 실리콘 산화인듐막을 이용함에 따라 기존의 은(Ag) 층보다 얇은 두께를 가지면서도 높은 전도성 및 저방사율을 가질 수 있는 다층 비정질 실리콘 산화인듐막 구조를 이용한 열 방사 방지막을 제공한다.

Description

다층 비정질 실리콘 산화인듐막 구조를 이용한 열 방사 방지막{Multilayered amorphous silicon-indium-oxide structure for low emissivity and manufacturing method thereof}
본 발명은 열 방사 방지막에 대한 것으로서, 특히 단열층의 하지층과 보호층으로 사용하는 비정질 산화인듐층에 실리콘을 포함하도록 하여, 기판에 하지층과 단열층 및 보호층이 다층 구조를 형성한 다층 비정질 실리콘 산화인듐막 구조를 이용한 열 방사 방지막에 관한 것이다.
도 1a 내지 도 1c는 종래기술에 따른 적외선 방사 손실 차단용 저방사 기판의 단면도로서, 금속기판 위에 제 1 금속 산화물층, 금속층, 제 2 금속 산화물층이 각각 형성된 저방사 기판의 다양한 실시 예를 도시한 것이다.
먼저, 도 1a에 도시된 저방사 기판은 유리기판 위에, 금속 산화물로 이루어진 제1금속 산화물층이 코팅된 것으로서, 방사율이 낮고 내열성이 우수하다. 금속 산화물은 ATO(Antimony tin oxide), ZnO(Zinc oxide), ITO(Indium tin oxide), SnO2(Tin oxide) 또는 MgO(Magnesium oxide)에서 선택된다.
저방사 기판에 사용되는 금속재료는 방열성이 우수해야 할 뿐만 아니라 고온 발열 시 부식이나 열손상이 적은 내구성이 우수한 재료를 사용해야 하므로 금속기판은 300℃ 이상에서도 용융변형이 없는 금속 또는 합금소재로서, 스테인레스강, 구리, 알루미늄, 은, 금으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종의 금속 혹은 1종 이상의 금속으로 이루어진 합금을 사용한다.
이러한 저방사 기판은 세척된 스테인레스강을 ATO, ZnO, ITO, SnO2 또는 MgO 혹은 이들의 혼합물이 1 내지 10 중량% 함유된 코팅액을 이용하여 담금 코팅법에 의해 코팅하고 230℃ 내지 270℃에서 열처리하여 제조한다.
도 1b에 도시된 저방사 기판은 금속기판 위에, 금속층과, 금속 산화물로 이루어진 제1금속 산화물층이 순차적으로 코팅 및 적층되어 이루어진 것이다.
금속층을 이루는 은(Ag)은 저방사 코팅막의 전기전도도를 높이고 방사율을 저감시키는데 효과적인 것으로 알려져 있다. 저방사 기판의 저방사 성능을 고려하여 금속층의 내구성 향상을 위해 Ni, Pd, Pt, Cu 또는 Au 등 일부 원소를 0.5 내지 5 중량%로 첨가한다.
도 1b에 의한 저방사 기판은 금속층 상부에 금속 산화물층이 형성되어 있는 형태이므로 별도로 금속층의 산화나 열화를 보호하기 위한 층이 요구되지 않는다. 이러한 저방사 기판은 스테인레스강을 ATO, ZnO, ITO, SnO2 또는 MgO 혹은 이들의 혼합물이 1 내지 10중량% 함유된 코팅액을 이용하여 습식 코팅법의 일종인 바(bar) 코팅법으로 코팅하고 230℃ 내지 270℃에서 열처리한 후, 스프레이 코팅법으로 은으로 구성된 금속층을 형성하고 은의 결정성을 높이기 위해 열처리한다. 마지막으로 금속 산화물이 1 내지 10 중량%로 함유된 코팅액으로 스프레이 코팅법을 이용하여 코팅한다.
도 1c에 도시된 저방사 기판은 금속기판 위에 금속 산화물로 이루어진 제1금속 산화물층, 금속층 및 금속 산화물로 이루어진 제2금속 산화물층이 순차적으로 코팅 및 적층되어 이루어진 것이다.
제2금속 산화물층은 저방사 기판의 고온발열에 의해 상기 금속층이 열화 또는 산화되는 것을 방지 하는 역할을 한다. 제2금속 산화물층은 ATO, ZnO, ITO, SnO2 및 MgO 로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하는 것으로 이루어진다.
이러한 저방사 기판은 스테인레스강을 ATO, ZnO, ITO, SnO2 또는 MgO 혹은 이들의 혼합물이 1 내지 10 중량% 함유된 코팅액으로 습식 코팅법의 일종인 바(bar) 코팅법으로 코팅하고 230℃ 내지 270℃에서 열처리한 후, 스프레이 코팅법으로 은으로 구성된 금속층을 형성하고 열처리하여 은의 결정성을 높이고, 마지막으로 은층을 보호하기 위해 금속 산화물이 1 내지 10 중량%로 함유된 코팅액을 이용하여 바(bar) 코팅법으로 코팅하여 제조한다.
전술한 도 1a 내지 도 1c에 도시한 저방사 기판은 담금 코팅법, 스프레이(spray) 코팅법, 바(bar) 코팅법 등 습식 코팅법에 의해 제조되는 것이 일반적인데, 이러한 습식 코팅법에 의해 제조된 저방사 기판은 수분이나 가스의 침식에 대해 내구성이 우수한 산화막을 제조할 수 있고, 대면적의 저방사 기판을 제조하는데 유리한 장점은 있으나, 스퍼터링 코팅(sputtering coating)이나 증착(vapor deposition)에 의해 저방사 코팅막을 형성한 것에 비해 금속 산화물층의 두께가 불균일한 단점이 있다.
도 2는 유리 상에 피막된 3층으로 구성된 종래기술에 따른 저방사율막(low emissivity film)의 단면도로서, 기판(1), 산화막(2), 금속막(4A) 및 Si, Ti, Cr, B, Mg, Sn 및 Ga로 구성된 군에서 적어도 하나가 첨가된 산화아연막층(4B, ZnO)을 포함한다.
도 2의 저방사율막 또한 내습성 테스트 후 막에서 아주 미세한 점들이 관찰되기는 하나, 현저한 흰점이나 희뿌연 부분은 관찰되지 않아 양호한 내습성을 갖는 반면, 필요로 하는 높은 전도성 및 저방사율을 가지기 위해서는 두께가 너무 두꺼워져 에너지 효율 대비 비용이 높아지는 문제점이 있다.
KR 10-2009-0099759 A (2009.09.23. 공개) KR 10-0299552 B1 (2001.06.11. 등록) KR 10-0763543 B1 (2007.09.27. 등록) KR 10-2014-0024416 A (2014.02.28. 공개) KR 10-1576517 B1 (2015.12.04. 등록)
상술한 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 기존의 은(Ag) 기반의 결정질 투명산화물 다층 박막에서 은(Ag)의 하지층 및 보호층의 결정질에 따른 결정 입계(grain boundary), 거칠기(roughness), 결점(defect) 등으로부터 자유로운 비정질 실리콘 산화인듐막을 이용함으로써 기존의 은(Ag) 층보다 얇은 두께를 가지면서도 높은 전도성 및 저방사율을 가질 수 있는 다층 비정질 실리콘 산화인듐막 구조를 이용한 열 방사 방지막을 제공하는데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다층 비정질 실리콘 산화인듐막 구조를 이용한 열 방사 방지막은, 다층 구조를 형성하는 열 방사 방지막에 있어서, 기판; 상기 기판 상에 하지층으로 형성한 제1 비정질 실리콘 산화인듐층(ISO-1); 상기 제1비정질 실리콘 산화인듐층(ISO) 상에 형성한 단열층; 및 상기 단열층 상에 보호층으로 형성한 제2 비정질 실리콘 산화인듐층(ISO-2);을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 본 발명에 따른 다층 비정질 실리콘 산화인듐막 구조를 이용한 열 방사 방지막에 있어서, 상기 제1 및 제2 비정질 실리콘 산화인듐층에 각각 포함된 실리콘의 함량은 0.01 - 30 wt% 인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 다층 비정질 실리콘 산화인듐막 구조를 이용한 열 방사 방지막에 있어서, 상기 단열층은, 열 증착법 또는 스퍼터링 방법으로 증착하며, 상기 단열층의 두께는 1nm 내지 20nm 인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 다층 비정질 실리콘 산화인듐막 구조를 이용한 열 방사 방지막에 있어서, 상기 단열층은, 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al) 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 다층 비정질 실리콘 산화인듐막 구조를 이용한 열 방사 방지막에 있어서, 상기 제1 및 제2 비정질 실리콘 산화인듐층은, 스퍼터링 방법으로 증착하고, 상기 제1 및 제2 비정질 실리콘 산화인듐층의 두께는 10nm 내지 1000nm 인 것을 특징으로 하다.
또한, 본 발명에 따른 다층 비정질 실리콘 산화인듐막 구조를 이용한 열 방사 방지막에 있어서, 상기 제1 및 제2 비정질 실리콘 산화인듐층에 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 하프늄(Hf), 지르코늄(Zr), 리튬(Li), 칼륨(K), 티타늄(Ti), 게르마늄(Ge), 니오븀(Nb) 중 적어도 어느 하나의 원소를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 다층 비정질 실리콘 산화인듐막 구조를 이용한 열 방사 방지막에 있어서, 상기 기판은, 폴리이미드(polyimide, PI), 폴리아미드(polyamide, PA), 폴리아미드-이미드(polyamide-imide), 폴리우레탄(polyurethane, PU), 폴리우레탄아크릴레이트(polyurethaneacrylate, PUA), 폴리아크릴아미드(polyacrylamide, PA), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate, PET), 폴리에테르 설폰(Polyether sulfone, PES), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate, PEN), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate, PMMA), 폴리에테르이미드(polyetherimide, PEI), 폴리다이메틸실록세인(polydimethylsiloxane, PDMS), 폴리에틸렌(polyethylene, PE), 폴리비닐알코올(Polyvinyl alcohol, PVA), 폴리스틸렌(Polystyrene, PS), 이축연신폴리스틸렌(biaxially oriented PS, BOPS), 아크릴수지, 실리콘수지, 불소수지, 변성에폭시수지, 유리 또는 강화유리인 것을 특징으로 한다.
전술한 바와 같이 본 발명은 비정질 실리콘 산화인듐층을 이용한 열 방사 방지막 구조를 제공함으로써, 은(Ag) 단열층을 사용하는 결정질 투명 다층막이 하지층 및 보호층의 결정질에 따른 결정 입계(grain boundary), 거칠기(roughness), 결점(defect) 등의 문제로 인해 은(Ag) 단열층의 두께에 제한이 있었던 문제를 해결하여, 종래의 은(Ag) 층보다 더 얇은 두께에도 높은 전도성 및 저방사율을 가질 수 있는 열 방지막을 제공할 수 있는 장점이 있다.
이에 따라, 본 발명은 저비용, 고에너지 효율을 달성할 수 있음과 동시에 친환경 기술로서 이용될 수 있다.
또한, 본 발명은 필름 기판 위에 코팅하여 기존의 유리 위에 손쉽게 부착할 수 있는 장점이 있다.
도 1a 내지 도 1c는 종래기술에 따른 저방사 기판들을 개략적으로 나타낸 단면도,
도 2는 종래기술에 따른 저복사율막을 개략적으로 나타낸 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 다층 비정질 실리콘 산화인듐막 구조를 이용한 열 방사 방지막의 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 열 방사 방지막의 다층 비정질 실리콘 산화인듐막 구조에 대한 AFM(atomic forced measurement) 사진,
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 다층 비정질 실리콘 산화인듐막 구조를 이용한 열 방사 방지막의 투과도(transmittance)를 나타낸 그래프.
이하에서는 본 발명에 따른 다층 비정질 실리콘 산화인듐막 구조를 이용한 열 방사 방지막에 대한 실시 예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에서 설명되는 실시 예는 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것으로, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되지 않고 다양한 형태로 구현될 수 있다.
도면들 중 동일한 구성들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들을 나타낸다. 하기의 설명에서 구체적인 특정 사항들이 나타나고 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해 제공된 것일 뿐, 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
여기서, 첨부된 도면들은 기술의 구성 및 작용에 대한 설명과 이해의 편의 및 명확성을 위해 일부분을 과장하거나 간략화하여 도시한 것으로, 각 구성요소가 실제의 크기와 정확하게 일치하는 것은 아님을 밝힌다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
아울러 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 것으로서, 이는 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 개념과 당해 기술분야에서 통용 또는 통상적으로 인식되는 의미로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 3은 본 발명에 따른 다층 비정질 실리콘 산화인듐막 구조를 이용한 열 방사 방지막의 사시도로서, 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 열 방사 방지막은 기판(10), 기판(10) 상의 하지층(20), 하지층(20) 상의 단열층(30) 및 단열층(30) 상의 보호층(40)을 포함하여 구성될 수 있다.
도 3에서는 기판(10) 상에 하지층(20), 단열층(30) 및 보호층(40)이 한번 적층된 것으로 도시되어 있으나, 다른 일 실시예에 따른 열 방사 방지막은, 하지층(20), 단열층(30) 및 보호층(40)이 복수 번 반복하여 적층되는 반복 구조를 가질 수도 있다.
기판(10)은 일 실시예에 따른 열 방사 방지막의 다층 비정질 실리콘 산화인듐막(ISO) 구조가 적층되는 기판이다. 예컨대, 기판(10)의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 폴리이미드(polyimide, PI), 폴리아미드(polyamide, PA), 폴리아미드-이미드(polyamide-imide), 폴리우레탄(polyurethane, PU), 폴리우레탄아크릴레이트(polyurethaneacrylate, PUA), 폴리아크릴아미드(polyacrylamide, PA), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate, PET), 폴리에테르 설폰(Polyether sulfone, PES), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate, PEN), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate, PMMA), 폴리에테르이미드(polyetherimide, PEI), 폴리다이메틸실록세인(polydimethylsiloxane, PDMS), 폴리에틸렌(polyethylene, PE), 폴리비닐알코올(Polyvinyl alcohol, PVA), 폴리스틸렌(Polystyrene, PS), 이축연신폴리스틸렌(biaxially oriented PS, BOPS), 아크릴수지, 실리콘수지, 불소수지, 변성에폭시수지, 유리 또는 강화유리일 수 있다. 기판(10)은 하지층(20), 단열층(30) 및 보호층(40)의 적층이 이루어지기 전에 세척될 수 있다.
단열층(30)은 저방사층으로서 방사율이 낮아 적외선 영역의 투과율을 감소시킴으로써, 열의 이동을 제한하는 층이다. 예를 들어, 단열층(30)은 박막의 은(Ag) 층일 수 있다. 단열층(30)의 증착은 스퍼터링(sputtering) 방법 또는 열증착법(thermal evaporation)으로 이루어질 수 있다. 일 실시예에서, 단열층(30)의 두께는 수 나노미터에서 수 십 나노미터일 수 있다. 예를 들어, 단열층(30)의 두께는 약 1nm 내지 20nm일 수도 있다.
하지층(20)은 산화인듐(InO)에 실리콘(Si)을 포함되어 있는 비정질 실리콘 산화인듐층(ISO)을 적용할 수 있다. 여기서 비정질 구조는, 결정질 구조가 아닌 구조를 뜻한다. 일반적으로 고체는 내부구조에서 보아 결정질과 비정질로 대별된다. 결정질에서는 원자나 분자의 배열상태가 주기적 규칙성을 가지고 있는 데 비해, 비정질은 일반적으로 이와 같은 규칙성이 결여되어 있다. 따라서 비정질은 결정질에 비해 균일하고 편평한 표면을 형성할 수 있어서 결정 입계(grain boundary), 거칠기(roughness), 결점(defect) 등의 영향을 많이 받지 않는다. 따라서 이러한 비정질 실리콘 산화인듐층(ISO)을 이용함으로써 일 실시 예에 따른 열 방사 방지막은 단열층(30)을 상대적으로 얇게 하면서도 상대적으로 높은 전도성 및 저방사율을 가질 수 있게 되는 것이다.
하지층(20)인 비정질 실리콘 산화인듐층(ISO)은 스퍼터링(sputtering) 방법으로 증착이 이루어질 수 있다. 일 실시예에서, 하지층(20)의 두께는 수 십 나노미터에서 수 백 나노미터일 수 있다. 예를 들어, 제1 비정질 실리콘 산화인듐층(ISO)의 두께는 약 10nm 내지 1000nm 일 수 있다.
보호층(40)은 단열층(30)을 보호하는 역할을 하며, 일 실시예에 따른 열 방사 방지막의 내마모성을 향상시키기 위한 층이며, 하지층(20)과 마찬가지로, 비정질 실리콘 산화인듐층(ISO)을 적용함으로써 일 실시예에 따른 열 방사 방지막이 높은 전도성 및 저방사율을 가질 수 있게 한다. 또한, 보호층(40)의 두께는 수 십 나노미터에서 수 백 나노미터일 수 있다. 예를 들어, 보호층(40)의 두께는 약 10nm 내지 1000nm 일 수 있다. 이 때, 하지층(20) 및 보호층(40)의 두께는 서로 동일하거나 또는 서로 상이할 수 있다.
제작된 비정실 실리콘 산화인듐 열 방사 방지막은 50-900℃ 범위의 열처리 공정을 진행 할 수 있다.
본 발명에 따른 열 방사 방지막의 제조방법은 다음과 같다.
먼저, 기판(10) 상에 하지층(20)을 형성함으로써 시작된다. 기판(10)은 유리 기판일 수 있다. 이때 하지층(20)은 스퍼터링 방법을 이용하여 기판(10) 상에 적층될 수 있으며, 하지층(20)이 형성되기 전에 기판(10)을 세척하는 단계를 거칠 수 있다. 기판 세척 과정은 증착 기판인 유리(glass)를 아세톤, 메타올, DI-water 순으로 초음파 세척을 하고, N2 건을 이용하여 기판상에 남은 DI-water를 제거한다.
하지층(20)이 형성되고 난 다음에는, 하지층(20) 상에 단열층(30)으로서 은(Ag)층을 형성한다. 이때 단열층(30)의 형성은 스퍼터링 방법 또는 열증착법으로 이루어질 수 있다.
단열층(30)이 형성되고 난 다음에는, 단열층(30) 상에 보호층(40)을 형성한다. 보호층(40)도 하지층(20)과 마찬가지로 스퍼터링 방법을 이용하여 적층될 수 있다.
이와 같이 단열층(30)의 하부 및 상부에 각각 적층되는 하지층(20) 및 보호층(40) 각각은 비정질 구조의 다층 실리콘 산화인듐층(ISO)으로 형성하는데, 여기서 실리콘의 함량은 0.01 - 30 wt% 로 정할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 열 방사 방지막의 다층 비정질 실리콘 산화인듐막 구조에 대한 AFM(atomic forced measurement) 사진을 나타낸 도면으로서, 도시된 AFM 결과를 이용하여 열 방사 방지막을 구성하는 단일 비정질 실리콘 산화인듐막의 표면의 거칠기(roughness)를 알 수 있다. AFM 사진은 표면을 원자 단위로 촬영하여 표면의 굴곡을 알 수 있게 한다. 표면의 굴곡은 평균값(mean)을 통해 구하게 되면 0이 되어 실질적 굴곡에 대한 정확한 값을 얻기 힘들다. 따라서 제곱 평균(Root Mean Square; RMS)을 통해 0을 기준으로 하여 아래쪽이 아닌 위쪽만의 평균을 구함으로써 실제 거칠기가 어떠한지 알 수 있다. 도 4에서, 일 실시예에 따른 열 방사 방지막의 비정질 실리콘 산화인듐 단일막의 제곱 평균은 0.275nm로 상당히 평평한 표면을 가지고 있음을 알 수 있다. 이러한 결과는 하지층(20) 및 보호층(40)으로 사용되고 있는 기존 결정질 산화물층에 비해 결정 입계, 거칠기, 결점 등의 영향을 덜 받을 수 있음을 보여주고 있다.
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 다층 비정질 실리콘 산화인듐막 구조를 이용한 열 방사 방지막의 투과도(transmittance)를 나타낸 그래프로서, 단열층(30)으로서 은(Ag)층을 사용하고 하지층(20) 및 보호층(40)으로서 실리콘을 포함한 비정질 실리콘 산화인듐(ISO)층으로 이루어진 열 방사 방지막을 측정한 결과이다. 도 5의 그래프(101, 102, 103, 104, 105, 106, 107)는 각각 은(Ag)층(30) 두께가 0nm, 5nm, 7nm, 9nm, 11nm, 13nm, 15nm일 때의 다층 비정질 실리콘 산화인듐막 구조의 투과도이고, 도 6의 그래프(111, 112, 113, 114, 115, 116, 117)는 400℃의 열처리 공정을 거친 (Ag)층(30) 두께가 0nm, 5nm, 7nm, 9nm, 11nm, 13nm, 15nm일 때의 다층 비정질 실리콘 산화인듐막 구조의 투과도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 가시광선 영역인 380 - 780nm에서 약 80% 이상의 투과도를 나타내고 있으므로 시각적으로 투명하며, 그 밖의 적외선 영역대의 더 긴 파장으로 갈수록 점차 투과도가 낮아지는 것을 확인할 수 있다. 이로써 본 발명에 따른 열 방사 방지막의 다층 비정질 산화인듐막 구조가 열 방사 방지 역할을 한다는 것을 알 수 있다.
한편, 전술한 일 실시 예에서는 기판 상에 하지층(20), 단열층(30) 및 보호층(40)이 한 번 적층되는 다층 구조만이 도시되어 있으나, 다른 일 실시 예에 따른 열 방사 방지막은 하지층(20), 단열층(30) 및 보호층(40)이 적층되는 다층 구조가 반복하여 형성될 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 다층 비정질 실리콘 산화인듐막 구조를 이용한 열 방사 방지막은 필름 기판 위에 코팅하여 기존의 유리 위에 손쉽게 부착할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 다층 비정질 실리콘 산화인듐막 구조를 이용한 열 방사 방지막은 비정질 실리콘 산화인듐층을 이용한 열 방사 방지막 구조를 제공함으로써, 은(Ag) 단열층을 사용하는 결정질 투명 다층막이 하지층 및 보호층의 결정질에 따른 결정 입계(grain boundary), 거칠기(roughness), 결점(defect) 등의 문제로 인해 은(Ag) 단열층의 두께에 제한이 있었던 문제를 해결하여, 종래의 은(Ag) 층보다 더 얇은 두께에도 높은 전도성 및 저방사율을 가질 수 있는 열 방지막을 제공할 수 있으며, 이에 따라 저비용, 고에너지 효율을 달성할 수 있음과 동시에 친환경 기술로서 이용될 수 있다.
한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 첨부된 도면에 의해 참조되는 바람직한 실시 예를 중심으로 구체적으로 기술되었으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해서 정해져야 한다.

Claims (7)

  1. 다층 구조를 형성하는 열 방사 방지막에 있어서,
    기판;
    상기 기판 상에 하지층으로 형성한 제1 비정질 실리콘 산화인듐층(ISO-1);
    상기 제1비정질 실리콘 산화인듐층(ISO) 상에 형성한 단열층; 및
    상기 단열층 상에 보호층으로 형성한 제2 비정질 실리콘 산화인듐층(ISO-2);을 포함하는 다층 비정질 실리콘 산화인듐막 구조를 이용한 열 방사 방지막.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 비정질 실리콘 산화인듐층에 각각 포함된 실리콘의 함량은 0.01 - 30 wt% 인 것을 특징으로 하는 다층 비정질 실리콘 산화인듐막 구조를 이용한 열 방사 방지막.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 단열층은,
    열 증착법 또는 스퍼터링 방법으로 증착하며,
    상기 단열층의 두께는 1nm 내지 20nm 인 것을 특징으로 하는 다층 비정질 실리콘 산화인듐막 구조를 이용한 열 방사 방지막.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 단열층은,
    은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al) 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다층 비정질 실리콘 산화인듐막 구조를 이용한 열 방사 방지막.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 비정질 실리콘 산화인듐층은,
    스퍼터링 방법으로 증착하고,
    상기 제1 및 제2 비정질 실리콘 산화인듐층의 두께는 10nm 내지 1000nm 인 것을 특징으로 하는 다층 비정질 실리콘 산화인듐막 구조를 이용한 열 방사 방지막.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 비정질 실리콘 산화인듐층에 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 하프늄(Hf), 지르코늄(Zr), 리튬(Li), 칼륨(K), 티타늄(Ti), 게르마늄(Ge), 니오븀(Nb) 중 적어도 어느 하나의 원소를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 비정질 실리콘 산화인듐막 구조를 이용한 열 방사 방지막.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 기판은,
    폴리이미드(polyimide, PI), 폴리아미드(polyamide, PA), 폴리아미드-이미드(polyamide-imide), 폴리우레탄(polyurethane, PU), 폴리우레탄아크릴레이트(polyurethaneacrylate, PUA), 폴리아크릴아미드(polyacrylamide, PA), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate, PET), 폴리에테르 설폰(Polyether sulfone, PES), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate, PEN), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate, PMMA), 폴리에테르이미드(polyetherimide, PEI), 폴리다이메틸실록세인(polydimethylsiloxane, PDMS), 폴리에틸렌(polyethylene, PE), 폴리비닐알코올(Polyvinyl alcohol, PVA), 폴리스틸렌(Polystyrene, PS), 이축연신폴리스틸렌(biaxially oriented PS, BOPS), 아크릴수지, 실리콘수지, 불소수지, 변성에폭시수지, 유리 또는 강화유리인 것을 특징으로 하는 다층 비정질 실리콘 산화인듐막 구조를 이용한 열 방사 방지막.
KR1020160140656A 2016-10-27 2016-10-27 다층 비정질 실리콘 산화인듐막 구조를 이용한 열 방사 방지막 KR20180045996A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160140656A KR20180045996A (ko) 2016-10-27 2016-10-27 다층 비정질 실리콘 산화인듐막 구조를 이용한 열 방사 방지막

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160140656A KR20180045996A (ko) 2016-10-27 2016-10-27 다층 비정질 실리콘 산화인듐막 구조를 이용한 열 방사 방지막

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20180045996A true KR20180045996A (ko) 2018-05-08

Family

ID=62187407

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160140656A KR20180045996A (ko) 2016-10-27 2016-10-27 다층 비정질 실리콘 산화인듐막 구조를 이용한 열 방사 방지막

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20180045996A (ko)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6523357B2 (ja) 透明導電性フィルムおよびその製造方法
JP6873297B2 (ja) 保護フィルム付き透明導電性フィルム
US20170261376A1 (en) Method of Making a Variable Emittance Window
KR102263856B1 (ko) 박막 패키징 구조체, 이의 제조 방법 및 이를 갖는 디스플레이 장치
TWI638722B (zh) Transparent conductive film laminated with metal layer and touch sensor using the same
US11161780B2 (en) Functional building material for windows and doors
TWI622498B (zh) Gas barrier film and method of producing the same
TW201806752A (zh) 透光性膜
TWI554410B (zh) Transparent conductive film
US20160077255A1 (en) Optical film including an infrared absorption layer
TW201641272A (zh) 透明導電性膜
JP2014168938A (ja) 透明積層体
KR102040201B1 (ko) 다층 비정질 실리콘 산화인듐아연막 구조를 이용한 플렉시블 열 방사 방지막
JP2009115867A (ja) 反射フィルムの製造方法及び反射フィルム
KR20180045996A (ko) 다층 비정질 실리콘 산화인듐막 구조를 이용한 열 방사 방지막
JP6536575B2 (ja) 透明導電体及びタッチパネル
KR20180045606A (ko) 적층구조를 갖는 투명전극용 메시 및 그 제조방법
US11782200B2 (en) Polarizing plate having specified water contact angle of antireflection layer surface
KR101805097B1 (ko) 다층 비정질 산화인듐갈륨아연막 구조를 이용한 저방사 필름 및 그 제조방법
WO2016080246A1 (ja) 保護フィルム付き透明導電性フィルム
WO2015159805A1 (ja) 積層体、導電性積層体、および電子機器
KR102063062B1 (ko) 적외선 반사 필름, 및 이를 포함하는 창호
JP4245339B2 (ja) 導電性を有する多層膜付透明基板の製造方法
CN108292541B (zh) 导电透明膜
JP4531382B2 (ja) 透明導電性シート

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application