KR20180072993A - 프리즘 효과를 나타내는 발색 기판 및 이를 위한 기판의 발색방법 - Google Patents

프리즘 효과를 나타내는 발색 기판 및 이를 위한 기판의 발색방법 Download PDF

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이종석
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Abstract

본 발명은 발색 기판 및 이를 위한 기판의 발색방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 발색 기판은 스테인레스 스틸 및/또는 티타늄을 포함하는 금속(M1) 기재 상에 마련되는 파장변환층의 평균 두께에 따라 금속 질감을 유지하면서 다양한 색상을 구현할 수 있을 뿐만 아니라 특정 두께 범위에서 프리즘과 같이 시야각에 따라 2 이상의 색상(hue)을 동시에 구현할 수 있으므로 소재의 다양한 시각적 효과가 요구되는 건축 외장재, 자동차 인테리어, 특히 모바일 제품 프레임 등의 전기전자 부품소재 분야에서 유용하게 사용될 수 있다.

Description

프리즘 효과를 나타내는 발색 기판 및 이를 위한 기판의 발색방법{Color-treated substrate representing prism effect, and color-treatment method therefor}
본 발명은 프리즘 효과를 가져 시야각에 따라 표면에 2 이상의 색상(hue)이 발색되는 발색 기판 및 이를 위한 기판의 발색방법에 관한 것이다.
가전 및 통신기기가 빠른 속도로 발전하면서 휴대용 전자기기에 대한 산업이 주목받고 있는 가운데 휴대용 전자기기의 디자인을 좌우하는 외장재에 대한 관심이 높아지고 있다. 최근에는 금속 질감을 나타내는 소재를 휴대용 전자기기의 외장재로 사용하는 것이 트렌드가 되면서 금속 질감을 유지하면서 소재 표면에 다양한 색이나 문양을 구현하는 기술에 대한 연구가 활발히 이뤄지고 있다.
그 예로서, 특허문헌 1 및 2는 서로 다른 두께의 산화막 또는 수산화 피막을 티타늄 또는 마그네슘 기재 표면에 형성하여 표면에 구현되는 색의 차이를 통하여 문양을 도입하는 방법을 개시하고 있다.
그러나, 현재까지 개발된 기술들은 발색 피막인 산화막 또는 수산화피막의 두께에 따라 서로 다른 하나의 색상(hue)을 구현하는 원리를 이용한 것으로, 발색 피막의 두께 편차를 유도하기 위하여 발색 피막의 형성 전 기재의 마스킹을 수행하거나 균일한 두께를 갖는 발색 피막을 식각하는 등의 별도의 공정이 요구되고, 프리즘과 같이 시야각에 따라 다양한 색상(hue)이 동시에 육안으로 관찰되는 등의 효과를 나타내지 않으므로 소재 표면의 디자인도 제한적인 한계가 있다.
따라서, 제조 공정이 간단하고, 금속 기재의 금속 질감을 유지하면서 프리즘과 같이 시야각에 따라 표면에 2 이상의 다양한 색상(hue)의 구현이 가능한 기술의 개발이 요구되고 있다.
대한민국 공개특허 제2005-0023093호 대한민국 공개특허 제2015-0076353호
이에, 본 발명의 목적은 제조 공정이 간단하고, 금속 기재의 금속 질감을 유지하면서 프리즘과 같이 시야각에 따라 표면에 2 이상의 다양한 색상(hue)의 구현된 발색 기판 및 이를 위한 기판의 발색방법을 제공하는데 있다.
본 발명은 일실시예에서,
금속(M1) 기재; 및 상기 금속(M1) 기재 상에 마련되고 금속(M2)을 포함하는 파장변환층을 포함하고,
상기 금속(M1) 기재는 스테인레스 스틸 및 티타늄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하며,
상기 파장변환층은 규소(Si), 티타늄(Ti) 또는 알루미늄(Al)을 포함하는 금속(M2)을 포함하고,
상기 파장변환층의 평균 두께는 1㎛ 미만이며,
시야각에 따라 표면에 2 이상의 색상이 발색하는 것을 특징으로 하는 발색 기판을 제공한다.
또한, 본 발명은 일실시예에서, 상기 기판의 발색방법을 제공한다.
본 발명에 따른 발색 기판은 스테인레스 스틸 및/또는 티타늄을 포함하는 금속(M1) 기재 상에 마련되는 파장변환층의 평균 두께에 따라 금속 질감을 유지하면서 다양한 색상을 구현할 수 있을 뿐만 아니라 특정 두께 범위에서 프리즘과 같이 시야각에 따라 2 이상의 색상(hue)을 동시에 구현할 수 있으므로 소재의 다양한 시각적 효과가 요구되는 건축 외장재, 자동차 인테리어, 특히 모바일 제품 프레임 등의 전기전자 부품소재 분야에서 유용하게 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 발색 기판의 발색 원리를 나타낸 개념도이다.
도 2는 시야각에 따라 2 이상의 색상이 발색되는 발색 기판을 촬영한 이미지이다.
도 3은 표면에 하나의 색상이 발색되는 발색 기판을 촬영한 이미지이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 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.
본 발명에서, "포함한다" 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.
또한, 본 발명에서 첨부된 도면은 설명의 편의를 위하여 확대 또는 축소하여 도시된 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명에 대하여 도면을 참고하여 상세하게 설명하고, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
본 발명에서, "색차계"란, CIE(국제조명위원회, Commossion International de l'Eclairage)에서 규정한 색상 값인 CIE Lab 색 공간에서의 좌표를 의미하며, CIE 색 공간에서의 임의의 위치는 L*, a*, b* 3가지 좌표값으로 표현될 수 있다.
여기서, L* 값은 밝기를 나타내는 것으로 L*=0 이면 흑색(black)을 나타내며, L*=100 이면 백색(white)을 나타낸다. 또한, a* 값은 해당 색차계를 갖는 색이 순수한 적색(pure magenta)과 순수한 녹색(pure green) 중 어느 쪽으로 치우쳤는지를 나타내며, b* 값은 해당 색차계를 갖는 색이 순수한 황색(pure yellow)과 순수한 청색(pure blue) 중 어느 쪽으로 치우쳤는지를 나타낸다.
구체적으로, 상기 a* 값은 -a 내지 +a의 범위를 가지며, a*의 최대값(a* max)은 순수한 적색(pure magenta)을 나타내며, a*의 최소값(a* min)은 순수한 녹색(pure green)을 나타낸다. 예를 들어, a* 값이 음수이면 순수한 녹색에 치우친 색상이며, 양수이면 순수한 적색에 치우친 색상을 의미한다. a*=80와 a*=50를 비교하였을 때, a*=80이 a*=50보다 순수한 적색에 가깝게 위치함을 의미한다. 이와 더불어, 상기 b* 값은 -b 내지 +b의 범위를 가진다. b*의 최대값(b* max)은 순수한 황색(pure yellow)을 나타내며, b*의 최소값(b* min)은 순수한 청색(pure blue)을 나타낸다. 예를 들어, b* 값이 음수이면 순순한 황색에 치우친 색상이며, 양수이면 순수한 청색에 치우친 색상을 의미한다. b*=50와 b*=20를 비교하였을 때, b*=50이 b*=20보다 순수한 황색에 가깝게 위치함을 의미한다.
또한, 본 발명에서, "색편차" 또는 "색차계 편차"란, CIE Lab 색 공간에서의 두 색간의 거리를 의미한다. 즉, 거리가 멀면 색상의 차이가 크게 나는 것이고 거리가 가까울수록 색상의 차이가 거의 없다는 것을 의미하며, 이는 하기 수학식 1로 나타내는 ΔE*로 표시할 수 있다:
[수학식 1]
Figure pat00001
나아가, 본 발명에서, 단위 "T"는, 마그네슘을 포함하는 기재의 두께를 나타내는 것으로서, 단위 "mm"와 동일할 수 있다.
본 발명은 발색 기판 및 이를 위한 기판의 발색방법에 관한 것이다.
가전 및 통신기기가 빠른 속도로 발전하면서 휴대용 전자기기에 대한 산업이 주목받고 있는 가운데 휴대용 전자기기의 디자인을 좌우하는 외장재에 대한 관심이 높아지고 있다. 최근에는 금속 질감을 나타내는 소재를 휴대용 전자기기의 외장재로 사용하는 것이 트렌드가 되면서 금속 질감을 유지하면서 소재 표면에 다양한 색이나 문양을 구현하는 기술에 대한 연구가 활발히 이뤄지고 있다.
그러나, 현재까지 개발된 기술들은 발색 피막인 산화막 또는 수산화피막의 두께에 따라 서로 다른 하나의 색상(hue)을 구현하는 원리를 이용한 것으로, 발색 피막의 두께 편차를 유도하기 위하여 발색 피막의 형성 전 기재의 마스킹을 수행하거나 균일한 두께를 갖는 발색 피막을 식각하는 등의 별도의 공정이 요구되고, 프리즘과 같이 시야각에 따라 다양한 색상(hue)이 동시에 육안으로 관찰되는 등의 효과를 나타내지 않으므로 소재 표면의 디자인도 제한적인 한계가 있다.
이에, 본 발명은 금속(M1) 기재 상에 특정 평균 두께를 갖고 금속(M2)을 포함하는 파장변환층이 마련되어 프리즘과 같이 시야각에 따라 2 이상의 색상(hue)이 동시에 구현되는 발색 기판 및 이를 위한 기판의 발색방법을 제공한다.
본 발명에 따른 발색 기판은 스테인레스 스틸 및/또는 티타늄을 포함하는 금속(M1) 기재 상에 마련되는 파장변환층의 평균 두께에 따라 금속 질감을 유지하면서 다양한 색상을 구현할 수 있을 뿐만 아니라 특정 두께 범위에서 프리즘과 같이 시야각에 따라 2 이상의 색상(hue)을 동시에 구현할 수 있으므로 소재의 다양한 시각적 효과가 요구되는 건축 외장재, 자동차 인테리어, 특히 모바일 제품 프레임 등의 전기전자 부품소재 분야에서 유용하게 사용될 수 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
발색 기판
본 발명은 일실시예에서,
금속(M1) 기재; 및 상기 금속(M1) 기재 상에 마련되고 금속(M2)을 포함하는 파장변환층을 포함하고,
시야각에 따라 표면에 2 이상의 색상이 발색하는 것을 특징으로 하는 발색 기판을 제공한다.
본 발명에 따른 발색 기판은 금속(M1) 기재 상에 금속(M2)을 포함하는 파장변환층이 적층된 구조를 가질 수 있고, 이러한 적층 구조는 금속(M1) 기재의 일면 또는 양면에 형성될 수 있다.
이때, 상기 금속(M1) 기재는 기판의 베이스로서 전기전자 제품소재 분야에서 프레임으로 사용될 수 있고, 철(Fe) 및 티타늄(Ti)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속(M1)을 포함하는 기재라면 특별히 제한되지 않는다. 구체적으로는 상기 금속(M1) 기재는 철(Fe)을 포함하는 스테인레스 스틸(stainless steel, STS)이나 티타늄(Ti) 또는 티타늄 합금을 포함하는 기재일 수 있다. 상기 금속(M1) 기재는 기판의 기본 골격 및 물성을 결정하는 역할을 수행하며, 발색 기판의 발색 처리 이전 상태일 수 있다.
또한, 상기 파장변환층은 금속(M1) 기재 상에 입사되는 광의 성질을 변화시켜 그 평균 두께에 따라 다양한 색상(hue)을 구현하는 역할을 수행한다.
이를 위해, 상기 파장변환층은 높은 굴절률을 갖는 투명 피막으로 금속(M2) 화합물을 포함하는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 파장변환층은 규소(Si), 티타늄(Ti) 또는 알루미늄(Al) 등의 금속(M2)을 포함하는 투명 피막일 수 있고, 구체적으로는 비정질 형태를 갖는 산화규소(SiO2), 질화규소(SiN), 산화티타늄(TiO2) 또는 산화알루미늄(Al2O3)을 포함하는 투명 피막일 수 있다.
이와 더불어, 상기 파장변환층은 평균 두께에 따라 입사광의 간섭을 유도하여 금속 고유의 질감을 유지하면서 의도한 색상(hue)을 표면에 균일하게 구현할 수 있을 뿐만 아니라, 도 1에 나타낸 바와 같이 특정 두께 조건을 만족하는 경우 프리즘과 같이 파장변환층 내부에서 빛의 굴절 및 산란이 증가되어 시야각에 따라 2 이상의 색상(hue)이 동시에 구현될 수 있다.
여기서, 상기 파장변환층의 평균 두께는 입사광의 간섭을 유도하여 다양한 색상(hue)을 구현할 수 있는 범위에서 적절하게 적용될 수 있다. 구체적으로 파장변환층의 평균 두께는 1 ㎛ 미만일 수 있고, 보다 구체적으로는 100㎚ 내지 900㎚; 100㎚ 내지 800㎚; 100㎚ 내지 700㎚; 100㎚ 내지 600㎚; 150㎚ 내지 550㎚; 180㎚ 내지 250㎚; 250㎚ 내지 300㎚; 340㎚ 내지 400㎚; 450㎚ 내지 550㎚; 150㎚ 내지 370㎚; 340㎚ 내지 550㎚; 또는 180㎚ 내지 520㎚일 수 있다. 본 발명은 파장변환층의 평균 두께를 상기 범위로 조절함으로써 기판 표면에 시야각에 따라 2 이상의 색상(hue)이 동시에 구현할 수 있다.
또한, 상기 파장변환층에 의해 시야각에 따라 표면에 발색되는 2 이상의 색상은, 관측조건 1 및 2 하에서 관측된 CIE 평균 색차계가 조건 1 내지 4를 만족하되 관측조건 1 및 2 하에서 관측된 CIE 평균 색차계는 서로 다른 조건을 만족할 수 있다:
[관측조건 1] 발색 기판의 표면을 기준으로 수직(90±5°)인 위치에서 색상(hue) 관찰
[관측조건 2] 발색 기판의 표면을 기준으로 사선(20±5°)인 위치에서 색상(hue) 관찰
조건 1) -100≤a*≤0 및 -5≤b*≤85
조건 2) 5≤a*≤85 및 -75≤b*≤-5
조건 3) -20≤a*≤20 및 0≤b*≤100
조건 4) -100≤a*≤0 및 -5≤b*≤85.
여기서, 상기 관측조건은 발색 기판을 기준(시야각: 0°)으로 수직(90±5°)인 위치와 사선(20±5°)인 위치에서 관측하는 것을 의미하고, 이때 관측방법은 육안으로 확인하거나 경우에 따라서는 카메라로 이미지를 촬영하는 것일 수 있다.
또한, 조건 1은 CIE Lab 색 공간에서 녹색(green)을 나타내는 색상(hue)의 a* 및 b* 색차계를 나타낸 것이고,
조건 2는 CIE Lab 색 공간에서 분홍색 및 자색(pink 및 purple)을 나타내는 색상(hue)의 a* 및 b* 색차계를 나타낸 것이며,
조건 3은 CIE Lab 색 공간에서 황색(yellow)을 나타내는 색상(hue)의 a* 및 b* 색차계를 나타낸 것이고,
조건 4는 CIE Lab 색 공간에서 청색(blue)을 나타내는 색상(hue)의 a* 및 b* 색차계를 나타낸 것이다.
하나의 예로서, 상기 파장변환층의 평균 두께가 200±50㎚인 경우, 관측조건 1에서 관측된 CIE 평균 색차계는 조건 2를 만족하고, 관측조건 2에서 관측된 CIE 평균 색차계는 조건 3을 만족할 수 있다.
구체적으로, 본 발명에 따른 발색 기판은 금속(M1) 기재인 스테인레스 스틸(STS) 상에 이산화규소(SiO2)가 200±10㎚의 평균 두께로 적층된 구조를 가질 경우 CIE 평균 색차계가 관측 조건 1(수직)에서는 조건 2를 만족하여 분홍색(pink)이 관찰되고 관측 조건 2(사선)에서는 조건 3을 만족하여 황색(yellow)이 관찰될 수 있다.
다른 하나의 예로서, 상기 파장변환층의 평균 두께가 300±40㎚인 경우, 관측조건 1에서 관측된 CIE 평균 색차계는 조건 1 또는 3을 만족하고, 관측조건 2에서 관측된 CIE 평균 색차계는 조건 1, 2 또는 4를 만족하되, 관측조건 1 및 2 하에서 관측된 각 CIE 평균 색차계는 서로 다른 조건을 만족할 수 있다.
구체적으로, 본 발명에 따른 발색 기판은 금속(M1) 기재인 스테인레스 스틸(STS) 상에 이산화규소(SiO2)가 300±10㎚의 평균 두께로 적층된 구조를 가질 경우, CIE 평균 색차계가 관측 조건 1(수직)에서는 조건 3을 만족하여 황색(yellow)이 관찰되고 관측 조건 2(사선)에서는 조건 1을 만족하여 녹색(green)이 관찰될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 발색 기판은 금속(M1) 기재인 티타늄(Ti) 상에 이산화규소(SiO2)가 300±10㎚의 평균 두께로 적층된 구조를 가질 경우, CIE 평균 색차계가 관측 조건 1(수직)에서는 조건 1을 만족하여 녹색(green)이 관찰되고 관측 조건 2(사선)에서는 조건 2 및/또는 4를 만족하여 자색(purple) 및/또는 청색(blue)이 관찰될 수 있다.
또 다른 하나의 예로서, 상기 파장변환층의 평균 두께가 350㎚ 내지 550㎚인 경우, 보다 상세하게는 390㎚ 내지 510㎚인 경우, 관측조건 1에서 관측된 CIE 평균 색차계는 조건 1 또는 2를 만족하고, 관측조건 2에서 관측된 CIE 평균 색차계는 조건 1 또는 2를 만족하되, 관측조건 1 및 2 하에서 관측된 각 CIE 평균 색차계는 서로 다른 조건을 만족할 수 있다.
구체적으로, 본 발명에 따른 발색 기판은 금속(M1) 기재인 스테인레스 스틸(STS) 상에 이산화규소(SiO2)가 400±10㎚의 평균 두께로 적층된 구조를 가질 경우, CIE 평균 색차계가 관측 조건 1(수직)에서는 조건 1을 만족하여 녹색(green)이 관찰되고 관측 조건 2(사선)에서는 조건 2를 만족하여 분홍색(pink)이 관찰될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 발색 기판은 금속(M1) 기재인 스테인레스 스틸(STS) 상에 이산화규소(SiO2)가 500±10㎚의 평균 두께로 적층된 구조를 가질 경우, CIE 평균 색차계가 관측 조건 1(수직)에서는 조건 2를 만족하여 분홍색(pink)이 관찰되고 관측 조건 2(사선)에서는 조건 1을 만족하여 녹색(green)이 관찰될 수 있다.
아울러, 본 발명에 따른 발색 기판은 금속(M1) 기재인 티타늄(Ti) 상에 이산화규소(SiO2)가 400±10㎚의 평균 두께로 적층된 구조를 가질 경우, CIE 평균 색차계가 관측 조건 1(수직)에서는 조건 2를 만족하여 분홍색(pink)이 관찰되고 관측 조건 2(사선)에서는 조건 1을 만족하여 녹색(green)이 관찰될 수 있다.
나아가, 본 발명에 따른 발색 기판은 금속(M1) 기재인 티타늄(Ti) 상에 이산화규소(SiO2)가 500±10㎚의 평균 두께로 적층된 구조를 가질 경우, CIE 평균 색차계가 관측 조건 1(수직)에서는 조건 1을 만족하여 녹색(green)이 관찰되고 관측 조건 2(사선)에서는 조건 2를 만족하여 분홍색(pink)이 관찰될 수 있다.
기판의 발색방법
또한, 본 발명은 일실시예에서,
금속(M1) 기재 상에 금속(M2)을 증착하여 파장변환층을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 금속(M1) 기재는 스테인레스 스틸 및 티타늄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하며,
상기 파장변환층은 규소(Si), 티타늄(Ti) 또는 알루미늄(Al)을 포함하는 금속(M2)을 포함하고,
상기 파장변환층의 평균 두께는 1㎛ 미만이며,
시야각에 따라 표면에 2 이상의 색상이 발색하는 기판의 발색방법을 제공한다.
본 발명에 따른 기판의 발색방법은 금속(M1) 기재 상에 금속(M2), 구체적으로는 규소(Si), 티타늄(Ti) 또는 알루미늄(Al)을 포함하는 금속(M2)을 증착시켜 파장변환층을 형성하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 증착은 당업계에서 금속 화합물 증착 시 통상적으로 사용되고 있는 방법이라면 특별히 제한되지 않고 적용될 수 있다. 하나의 예로서, 파장변환층을 증착하는 단계는, 화학적 증기 증착(CVD), 물리적 증기 증착(PVD), 원자층 증착(ALD) 등의 증착법에 의해 수행될 수 있다. 구체적으로는, 본 발명에 따른 파장변환층은 각각 화학적 증기 증착(CVD)의 일종인 플라즈마 화학 증기 증착(PECVD)이나, 대기압 플라즈마 등에 의해 증착될 수 있다. 상기 증착은 금속(M1) 기재 상에 피막을 균일하게 형성할 수 있다는 이점이 있다.
상기 증착 시 수행온도는 형성되는 각 층이 균일하게 형성될 수 있는 온도일 수 있으며, 구체적으로는 100℃ 이상일 수 있고, 보다 구체적으로는 100 내지 500℃, 200 내지 500℃, 200 내지 400℃ 또는 200 내지 300℃일 수 있다.
또한, 증착속도는 0.5 ㎚/min 내지 1500 ㎚/min일 수 있으며, 구체적으로는 0.5 ㎚/min 내지 10 ㎚/min; 10 ㎚/min 내지 100 ㎚/min; 80 ㎚/min 내지 120 ㎚/min; 50 ㎚/min 내지 150 ㎚/min; 100 ㎚/min 내지 500 ㎚/min; 500 ㎚/min 내지 1000 ㎚/min; 750 ㎚/min 내지 1000 ㎚/min; 또는 900 ㎚/min 내지 1500 ㎚/min일 수 있다. 본 발명은 증착 시 온도와 증착속도를 상기 범위로 조절함으로써 증착되는 각 층의 밀도를 최적화하여 금속 고유의 질감 및 광택의 저하 없이 다양한 색상을 구현할 수 있고, 각 층간 밀착력을 증가시킬 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 기판의 발색방법은,
파장변환층을 형성하는 단계 이전에, 금속(M1) 기재 표면을 전처리하는 단계; 및
파장변환층을 형성하는 단계 이후에 형성된 파장변환층 상에 클리어층을 형성하는 단계 중 어느 하나 이상의 단계를 더 포함할 수 있다.
이때, 금속(M1) 기재 표면을 전처리하는 단계는, 금속(M1) 기재 상에 파장변환층을 형성하기 이전에 표면을 알칼리 세정액으로 처리하여 표면에 잔류하는 오염 물질을 제거하거나, 연마를 수행하는 단계이다. 상기 알칼리 세정액으로는 금속, 금속 산화물 또는 금속 수산화물의 표면을 세정을 위하여 당업계에서 통상적으로 사용되는 것이라면, 특별히 제한되는 것은 아니다. 또한, 상기 연마는 버핑(buffing), 폴리싱(polishing), 블라스팅(blasting) 또는 전해연마 등에 의해 수행될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 본 단계에서는 금속(M1) 기재 표면에 존재하는 오염 물질이나 스케일 등을 제거할 수 있을 뿐만 아니라 표면의 표면에너지 및/또는 표면상태, 구체적으로 표면의 미세 구조를 변화시켜 광의 간섭 효과를 제어할 수 있다.
아울러, 파장변환층 상에 클리어층을 형성하는 단계는 발색 기판 표면에 클리어층을 형성하여 기판의 내스크래치성과 내구성을 보다 향상시키는 단계이다. 이때, 상기 클리어층을 형성하는 클리어 코팅제는 금속코팅에 적용 가능한 클리어 코팅제의 경우라면 특별히 제한되지 않는다. 보다 구체적으로, 금속 코팅에 적용 가능한 무광 클리어 코팅제 또는 유광/무광 클리어 코팅제 등을 들 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예 및 실험예에 의해 보다 상세히 설명한다.
단, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예 및 실험예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 내지 9.
가로 6 cm × 세로 6 cm × 0.4 T의 금속(M1) 기재를 준비하고, 준비된 기재를 건식 증착기에 고정시킨 후 200±5℃에서 100±10㎚/min의 속도로 화학적 증기 증착(CVD)을 수행하여 이산화규소(SiO2)를 증착시켜 파장변환층이 형성된 발색 기판을 얻었다. 이때, 금속(M1) 기재의 종류 및 증착된 파장변환층의 평균 두께는 하기 표 1에 나타내었다.
금속(M1) 기재 종류 평균 두께
실시예 1 스테인레스 스틸(STS) 200±10㎚
실시예 2 300±10㎚
실시예 3 350±10㎚
실시예 4 400±10㎚
실시예 5 500±10㎚
실시예 6 티타늄(Ti) 300±10㎚
실시예 7 350±10㎚
실시예 8 400±10㎚
실시예 9 500±10㎚
비교예 1 내지 3.
가로 6 cm × 세로 3 cm × 0.4 T의 금속(M1) 기재를 준비하고, 준비된 기재를 건식 증착기에 고정시킨 후 400±5℃에서 100±10㎚/min의 속도로 화학적 증기 증착(CVD)을 수행하여 이산화규소(SiO2)를 증착시켜 발색 기판을 얻었다. 이때, 금속(M1) 기재의 종류 및 증착된 파장변환층의 평균 두께는 하기 표 2에 나타내었다.
금속(M1) 기재 종류 평균 두께
비교예 1 스테인레스 스틸(STS) 120±10㎚
비교예 2 티타늄(Ti) 120±10㎚
비교예 3 200±10㎚
실험예 1.
본 발명에 따른 발색 기판의 표면 발색을 평가하기 위하여 실시예 1 내지 9와 비교예 1 내지 3에서 얻은 발색 기판의 표면을 관측하여 표면 색상(hue)을 평가하였다. 여기서, 상기 관측은 발색 기판의 표면(시야각: 0°)을 기준으로 수직(90±5°)인 위치와 사선(20±5°)인 위치에서 육안으로 확인하거나 카메라로 촬영하여 수행되었으며, 그 결과를 도 2 내지 3과 표 3에 나타내었다.
또한, 실시예 2 및 5에서 얻은 발색 기판을 대상으로 각 표면에 존재하는 임의의 3지점, A 내지 C를 선정하고, 선정된 지점에 대하여 CIE 색 공간에서의 색차계를 측정하여 평균 색차계 편차를 구하였다. 이때, CIE 색 공간에서의 색차계는 발색 기판 표면을 기준으로 90±5°인 위치에서 측정하였고, 색차계 편차(ΔE*)는 하기 수학식 1을 이용하여 도출하였으며, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
[수학식 1]
Figure pat00002
금속(M1) 기재 종류 파장변환층
평균 두께		 수직 관측 사선 관측
실시예 1 스테인레스 스틸(STS) 200±10㎚ 분홍색 황색
실시예 2 300±10㎚ 황색 녹색
실시예 3 350±10㎚ 자색 황색
실시예 4 400±10㎚ 녹색 분홍색
실시예 5 500±10㎚ 분홍색 녹색
실시예 6 티타늄(Ti) 300±10㎚ 녹색 청색/자색
실시예 7 350±10㎚ 녹색 청녹색
실시예 8 400±10㎚ 분홍색 녹색
실시예 9 500±10㎚ 녹색 분홍색
비교예 1 스테인레스 스틸(STS) 120±10㎚ 미발색 미발색
비교예 2 티타늄(Ti) 120±10㎚ 청색 청색
비교예 3 200±10㎚ 황색 황색
3점 L* a* b* ΔL* Δa* Δb* ΔE*
실시예 2 A 78.54 5.54 17.88 - - - -
B 78.44 5.85 17.54 0.1 0.31 0.34 0.47
C 78.55 5.57 17.85 0.01 0.03 0.03 0.04
평균 78.51 5.65 17.76 0.06 0.17 0.19 0.26
실시예 5 A 74.9 16.71 -10.93 - - - -
B 75 16.23 -10.84 0.1 0.48 0.09 0.50
C 74.95 16.67 -11.01 0.05 0.04 0.08 0.10
평균 74.95 16.54 -10.93 0.07 0.26 0.09 0.30
도 2 및 3과 표 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 발색 기판은 금속 질감을 유지하면서 표면에 색상을 균일하게 구현할 뿐만 아니라 시야각에 따라 2 이상의 색상을 구현하는 것으로 나타났다.
구체적으로, 스테인레스 스틸(STS)을 포함하는 금속(M1) 기재 상에 특정 평균 두께 범위로 파장변환층을 형성하는 경우 평균 두께가 200±10㎚에서 500±10㎚로 증가함에 따라 표면에 다양한 색상(hue)이 발색하였으며, 그 시야각에 따라 2종의 색상이 발색되는 것으로 확인되었다.
또한, 티타늄(Ti)을 포함하는 금속(M1) 기재 상에 파장변환층을 특정 평균 두께 범위로 형성하는 경우 평균 두께가 200±10㎚에서 500±10㎚로 증가함에 따라 표면에 다양한 색상(hue)이 발색할 뿐만 아니라 시야각에 따라 2종 또는 3종의 색상(hue)이 육안으로 관측되었다.
이와 비교하여 파장변환층이 충분히 형성되지 못한 비교예 1 내지 3의 발색 기판은 표면에 색상(hue)이 구현되지 못하거나 1종의 색상(hue)이 구현되는 것으로 나타났다.
나아가, 표 4를 살펴보면, 본 발명에 따른 발색 기판은 표면에 구현된 색상이 균일한 것을 알 수 있다. 구체적으로, 상기 실시예 2 및 5의 발색 기판은 기판 상에 존재하는 임의의 3 지점에 대한 색차계 평균 편차가 0.05<ΔL*<0.1, 0.1<Δa*<0.3, 및 0.05<Δb*<0.2인 것으로 나타났다. 또한, 상기 발색 처리된 기판들은 0.25<ΔE*≤0.35의 색차계 편차를 나타내어 구현된 색상간의 편차가 작은 것으로 확인되었다.
따라서, 본 발명에 따른 발색 기판은 스테인레스 스틸 및/또는 티타늄을 포함하는 금속(M1) 기재 상에 마련되는 파장변환층의 평균 두께에 따라 금속 질감을 유지하면서 다양한 색상을 구현할 수 있을 뿐만 아니라 특정 두께 범위에서 프리즘과 같이 시야각에 따라 2 이상의 색상(hue)을 동시에 구현할 수 있으므로 소재의 다양한 시각적 효과가 요구되는 건축 외장재, 자동차 인테리어, 특히 모바일 제품 프레임 등의 전기전자 부품소재 분야에서 유용하게 사용될 수 있다.

Claims (9)

  1. 금속(M1) 기재; 및 상기 금속(M1) 기재 상에 마련되고 금속(M2)을 포함하는 파장변환층을 포함하고,
    상기 금속(M1) 기재는 스테인레스 스틸 및 티타늄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하며,
    상기 파장변환층은 규소(Si), 티타늄(Ti) 또는 알루미늄(Al)을 포함하는 금속(M2)을 포함하고,
    상기 파장변환층의 평균 두께는 1㎛ 미만이며,
    시야각에 따라 표면에 2 이상의 색상이 발색하는 것을 특징으로 하는 발색 기판.
  2. 제1항에 있어서,
    시야각에 따라 표면에서 발색되는 2 이상의 색상은,
    관측조건 1 및 2 하에서 관측된 CIE 평균 색차계가 조건 1 내지 4 중 2 이상의 조건을 만족하되,
    관측조건 1 및 2 하에서 관측된 각 CIE 평균 색차계는 서로 다른 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 발색 기판:
    [관측조건 1] 발색 기판의 표면을 기준으로 수직(90±5°)인 위치에서 색상(hue) 관찰
    [관측조건 2] 발색 기판의 표면을 기준으로 사선(20±5°)인 위치에서 색상(hue) 관찰
    조건 1) -100≤a*≤0 및 -5≤b*≤85
    조건 2) 5≤a*≤85 및 -75≤b*≤-5
    조건 3) -20≤a*≤20 및 0≤b*≤100
    조건 4) -100≤a*≤0 및 -5≤b*≤85.
  3. 제2항에 있어서,
    파장변환층의 평균 두께가 200±50㎚인 경우,
    관측조건 1에서 관측된 CIE 평균 색차계는 조건 2를 만족하고,
    관측조건 2에서 관측된 CIE 평균 색차계는 조건 3을 만족하는 발색 기판.
  4. 제2항에 있어서,
    파장변환층의 평균 두께가 300±40㎚인 경우,
    관측조건 1에서 관측된 CIE 평균 색차계는 조건 1 또는 3을 만족하고,
    관측조건 2에서 관측된 CIE 평균 색차계는 조건 1, 2 또는 4를 만족하되,
    관측조건 1 및 2 하에서 관측된 각 CIE 평균 색차계는 서로 다른 조건을 만족하는 발색 기판.
  5. 제2항에 있어서,
    파장변환층의 평균 두께가 350㎚ 내지 550㎚인 경우,
    관측조건 1에서 관측된 CIE 평균 색차계는 조건 1 또는 2를 만족하고,
    관측조건 2에서 관측된 CIE 평균 색차계는 조건 1 또는 2를 만족하되,
    관측조건 1 및 2 하에서 관측된 각 CIE 평균 색차계는 서로 다른 조건을 만족하는 발색 기판.
  6. 제1항에 있어서,
    파장변환층은 산화규소(SiO2), 질화규소(SiN), 산화티타늄(TiO2) 또는 산화알루미늄(Al2O3)을 포함하는 발색 기판.
  7. 금속(M1) 기재 상에 금속(M2)을 증착하여 파장변환층을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 금속(M1) 기재는 스테인레스 스틸 및 티타늄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하며,
    상기 파장변환층은 규소(Si), 티타늄(Ti) 또는 알루미늄(Al)을 포함하는 금속(M2)을 포함하고,
    상기 파장변환층의 평균 두께는 1㎛ 미만이며,
    시야각에 따라 표면에 2 이상의 색상이 발색하는 기판의 발색방법.
  8. 제7항에 있어서,
    증착은 화학적 증기 증착(CVD), 물리적 증기 증착(PVD) 또는 원자층 증착(ALD)에 의해 수행되는 기판의 발색방법.
  9. 제7항에 있어서,
    기판의 발색방법은,
    파장변환층을 형성하는 단계 이전에, 금속 기재 표면을 전처리하는 단계; 및
    파장변환층을 형성하는 단계 이후에 형성된 파장변환층 상에 클리어층을 형성하는 단계 중 어느 하나 이상의 단계를 더 포함하는 기판의 발색방법.
KR1020160176353A 2016-12-22 2016-12-22 프리즘 효과를 나타내는 발색 기판 및 이를 위한 기판의 발색방법 KR20180072993A (ko)

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