KR20190142402A - 지문의 가시성 (visibility)이 감소된 전기 전도성 코팅을 갖는 판유리 - Google Patents

지문의 가시성 (visibility)이 감소된 전기 전도성 코팅을 갖는 판유리 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기판 (1)과 기판 (1)의 노출된 표면 상에 전기 전도성 코팅 (2)을 포함하는, 전기 전도성 코팅을 갖는 판유리에 관한 것으로서 상기 코팅은 적어도 하나의 전기 전도층 (4)을 포함하며, 상기 판유리는 310 nm 내지 360 nm 범위에서 국소 최소반사율 (RL)을 갖고 400 nm 내지 460 nm 범위에서 국소 최대반사율 (RL)을 갖는다.

Description

지문의 가시성 (visibility)이 감소된 전기 전도성 코팅을 갖는 판유리
본 발명은　전기 전도성 코팅을 갖는 판유리와 그것의 생산 및 사용에 관한 것이다.
투명한 전기 전도성 코팅을 갖는 유리판들이 알려져 있다. 따라서, 유리판들은 판유리를 통한 투시 (through-vision)를 실질적으로 방해하지 않으면서 어떤 기능을 갖출 수 있다. 이러한 코팅은 예를 들어 차량 또는 건물의 창문 판유리에 가열 가능한 코팅 또는 열복사 반사코팅으로서 사용된다.
자동차 또는 건물 내부는 여름에는 주변 온도가 높고 직사광선이 강해 매우 뜨거워질 수 있다. 대조적으로, 특히 겨울에 외부 온도가 내부 온도보다 낮을 때, 냉각 판유리는 열 싱크 (heat sink) 역할을 하여 불쾌하게 된다. 또한 창문을 통한 냉각을 피하려면 내부를 세게 가열해야 한다.
열복사 반사코팅 (소위 "로이코팅" (low-E coatings))은 특히 적외선 범위에 있는 햇빛을 상당 부분 반사하여 여름에는 실내가 더워지는 것을 줄여준다. 또한, 코팅은 긴 파장의 열복사가 내부로 방출되는 것을 감소시킨다. 겨울철에 외부 온도가 낮으면 내부에서 외부로 열을 방출하는 것을 줄여준다.
최적의 효과를 위해, 열복사 반사코팅은 판유리의 노출된 내부면 표면, 즉 내부와 실제 유리판 사이에 배치되어야 한다. 여기서, 코팅은 대기에 노출되어, 예를 들어 은에 기초한 부식되기 쉬운 코팅의 사용을 배제한다. 내부식성과 우수한 전도성으로 인해 투명전도성산화물(TCO)을 기반으로 한 코팅, 예를 들어 인듐주석산화물(ITO)은 노출된 표면에서 전기 전도성 코팅으로 입증되었다. 이러한 코팅은 예를 들어 EP 2 141 135 A1, WO 2010115558 A1 및 WO 2011105991 A1에 알려져있다.
노출된 표면에 코팅하는 것은 개인들이 접촉하여 지문을 남길 수 있다는 단점이 있다. 지문은 코팅에서 특히 쉽게 볼 수 있으며, 이는 판유리의 미적 효과를 크게 줄이거나 빛의 반사에서 국소적인 변화를 방해할 수 있다. 지문은 세척 과정에서 화학 물질이나 강한 기계적 스트레스로 코팅을 손상시키지 않도록 주의해야 하는 일반적인 세척제로는 제거하기 어려운 경우가 있다.
지문의 가시성을 줄이기 위한 방법들이 공지되어 있는데, 예를 들어 US2010304086A1에 제시된 바와 같이 거친 표면 또는 소수성(hydrophbic) 및 소유성(oleophobic) 층을 사용하는 것을 포함하지만, 이는 판유리의 생산을 더욱 어렵게하거나 잠재적 용도를 제한할 수 있다. US2003179455A1은 지문의 가시성을 감소시켜야 하는 플라스틱 부품을 위한 2층 반사방지코팅을 개시하고 있다. 층 두께는 적절한 간섭 효과를 달성하기 위해 평균 파장의 절반 또는 1/4에 해당하도록 선택된다.
US20130129945A1은 예를 들어 기판으로부터 시작하여 실리콘질화물층, 실리콘산화물층, ITO층, 다른 실리콘질화물층, 다른 실리콘산화물층 및 티타늄산화물 최종층으로부터 구성되는 열복사 반사코팅을 갖는 판유리를 개시한다. 코팅은 외부 유리 표면에 도포되고 산화티타늄 최종층의 결과로서 자체 세정 특성을 갖는다. 지문의 가시성은 US20130129945A1의 범주를 벗어난다.
US20150146286A1은 기판으로부터 시작하여 실리콘산화물층, ITO층, 실리콘질화물층 및 다른 실리콘산화물층으로부터 구성되는 열복사 반사코팅을 갖는 판유리를 개시한다. 코팅은 외부 유리 표면의 내측면에 도포된다. 지문의 가시성은 US20150146286A1의 범주를 벗어난다.
US6416194B는 기판 및 반사코팅을 포함하는 거울을 개시한다. 코팅의 반사 스펙트럼은 428 nm에서 국소 최대값을 갖는다. 더 짧은 파장으로 시프트된 국부 최소값은 개시되지 않았지만, 반사 스펙트럼에서 추정해보면 175 nm 내지 260 nm 인 것으로 보인다.
본 발명의 목적은 노출된 표면 상에 전기 전도성 코팅을 갖는 더욱 개선된 판유리를 제공하는데 있으며, 상기 표면 상의 지문이 덜 명확하게 보인다.
본 발명의 목적은 청구항 1의 전기 전도성 코팅을 갖는 판유리에 의한 본 발명에 따라 달성된다. 바람직한 실시예들는 종속항들로부터 명백하다.
본 발명에 따른 판유리는 기판 및 기판의 노출 표면 위의 전기 전도성 코팅을 포함한다. 본 발명에 따른 코팅은 적어도 하나의 전기 전도층을 포함한다. 본 발명의 맥락에서, "노출된 표면"이라는 용어는 코팅이 개인에 의해 직접 접촉될 수 있거나, 예를 들어, 먼지, 기름 또는 지방으로 인하여 오염될 수 있는 주변 대기에 접근할 수 있어서 이에 직접 접촉하는 기판의 표면을 의미한다. 코팅은 노출된 표면에 사용하기에 충분할 정도로 내식성이다.
지문은 다양한 생물학적 물질, 특히 지방과 산의 혼합물로 구성된다. 문헌의 값에 따르면, 지문의 굴절률은 약 1.3 ~ 1.6으로 가정할 수 있다. 본 발명자들은 백색간섭현미경 (WLIM, white light interference microscopy)에 의한 측정을 통해서 전형적인 지문의 두께는 수 나노미터에서 수백 나노미터까지 인 것을 발견하였다. 본 발명은 수백 나노미터 두께까지의 지문 가시성이 간섭 광학에 의해 영향을 받을 수 있고, 이는 코팅을 형성하는 층 시스템의 설계를 통해 조정될 수 있다는 지식에 기초한다. 매우 두꺼운 지문은 간섭 광학 장치의 영향을 덜 받는다. 그러나, 모든 지문의 대부분을 구성하는 적어도 수백 나노미터의 두께를 갖는 지문이 덜 가시적인 경우, 판유리의 전체 광학은 실질적으로 개선된다. 본 발명자들은 놀랍게도 310 nm 내지 360 nm 범위에서 국소 최소반사율을 그리고 400 nm 내지 460 nm 범위에서 국소 최대반사율을 갖도록 설정된 전기 전도성 코팅을 갖는 판유리가 일반적 지문의 가시성이 줄어든다는 것을 알게 되었다. 국소 최소반사율은 바람직하게는 315 nm 내지 355 nm, 특히 바람직하게는 320 nm 내지 350 nm의 범위에 있다. 국소 최대반사율은 바람직하게는 415 nm 내지 450 nm의 범위에 있다. 상기 국소 극단값은 최소 요구 사항으로 이해되어야 하며 이것이 전체 (global) 극단값이라는 사실을 배제하기 위한 것이 아니다. 최대반사율의 경우, 적어도 가시광선 범위 밖에서, 더 높은 반사율을 갖는 스펙트럼 범위가 존재하지만, 상기 국소 반사율의 최소값은 수학적 의미에서 전체 최소값인 것으로 생각할 수 있다.
"반사율"이라는 용어는 DIN EN 410 표준에 정의된 대로 사용된다. "반사율"은 항상 판유리의 코팅 표면이 광원 및 검출기를 향할 때 측정되는 층면 반사율을 지칭한다. 굴절률에 대해 표시된 값은 550nm의 파장에서 측정된다.
본 발명에 따른 코팅은 바람직한 실시예에서 열복사 반사코팅이다. 이러한 코팅은 종종 로이 (low-E) 코팅, 저방사율 코팅 또는 방사율감소 코팅으로도 지칭된다. 그 기능은 열이 내부로 방사 (햇빛의 IR 부분, 특히 판유리 자체의 열복사)되는 것과 또는 열이 내부로부터 방출되는 것을 방지하는 것이다. 그러나, 코팅은 원칙적으로 전류 흐름의 결과로 가열되는 것과 같은, 전기적으로 접촉될 때 다른 기능을 수행할 수도 있다.
본 발명에 따른 판유리는 바람직하게는 창문 판유리이며, 예를 들어 차량 또는 건물의 개구부에서 내부를 외부 환경으로부터 분리시키기 위한 것이다. 본 발명에 따른 코팅이 배치되는 노출된 표면은 바람직하게는 판유리 또는 기판의 내부 측면이다. 본 발명의 맥락에서, 용어 "내측 표면"은 판유리 설치 위치에서 내부에 대향하는 표면을 의미한다. 이는 내부의 열적 안락함 (thermal comfort) 측면에서 특히 유리하다. 높은 실외온도 및 햇빛에서, 본 발명에 따른 코팅은 전체 판유리에 의해 내부로 복사되는 열복사를 적어도 부분적으로 아주 효과적으로 반사할 수 있다. 낮은 실외온도에서, 본 발명에 따른 코팅은 내부로부터 방출되는 열복사를 효과적으로 반사할 수 있고, 따라서 히트 싱크로서의 콜드 판유리 (cold pane)의 효과를 감소시킬 수 있다. 통상적으로, 글레이징의 표면은 외부에서 내부로 번호가 매겨져 단일 글레이징의 경우 내측 표면이 "사이드 2", 이중 글레이징의 경우 (예 : 접합 유리 또는 단열 글레이징 유닛) "사이드 4"로 지칭된다. 그러나, 대안적으로 코팅은 판유리의 외부 표면에 배치될 수도 있다. 특히 건축 분야에서, 예를 들어, 창문 판유리상의 결로 방지 코팅으로서 도움이 될 수 있다.
그러나, 대안적으로, 코팅은 또한 다른 기능, 예를 들어 터치 스크린 또는 터치 패널과 같은 촉각 적용을 위한 전기기반 정전용량성 또는 저항성 센서로서 자연적으로 종종 지문에 의해 더러워진다.
코팅은 일련의 얇은 층들 (층구조, 층스택)이다. 전기 전도성은 적어도 하나의 전기 전도층에 의해 보장되는 반면, 광학특성, 특히 투과율 및 반사율은 다른 층에 의해 크게 영향을 받으며 그들의 디자인에 의해 선택적으로 설정될 수 있다. 전기 전도층보다 굴절률이 낮고 그 위와 아래에 배열되는 소위 "반사방지층"은 이러한 맥락에서 특별한 영향을 미친다. 특히, 간섭 효과의 결과로써, 이러한 반사방지층은 판유리를 통한 투과율을 증가시키고 반사율을 감소시킬 수 있다. 그 효과는 결정적으로 굴절률 및 층 두께의 함수이다. 유리한 실시양태에서, 코팅은 각각의 경우 전기 전도층의 아래 및 위에 적어도 하나의 반사방지층을 포함하고, 반사방지층은 전기 전도층보다 낮은 굴절률, 바람직하게는 최대 1.8, 특히 최대 1.6의 굴절률을 갖는다.
본 발명에 따른 코팅은 투명하므로, 판유리를 통한 스루-비젼을 눈에 띄게 제한하지 않는다. 코팅의 흡수는 가시 스펙트럼 범위에서 약 1% 에서 약 20%까지가 바람직하다. "가시스펙트럼 범위"라는 용어는 380 nm 내지 780 nm의 스펙트럼 범위를 의미한다.
본 발명의 맥락에서, 제 1층이 제 2층 "위"에 배치된다 함은 제 1층이 제 2층보다 기판에서 더 먼 것을 의미한다. 본 발명의 맥락에서, 제 1층이 제 2층 "아래"에 배치된다 함은 제 2층이 제 1층보다 기판에서 더 먼 것을 의미한다. 본 발명의 맥락에서, 제 1층이 제 2층 위 또는 아래에 배치된다고 하더라도, 이는 제 1층과 제 2층이 서로 직접 접촉한다는 것을 의미하지는 않는다. 명시적으로 배제되지 않는 한, 하나 이상의 추가 층들이 제 1층과 제 2층 사이에 배열될 수 있다.
코팅은 전형적으로, 예를 들어 데이터 전송을 위해 제공될 수 있는 원주 에지 영역 및/또는 다른 국부적으로 제한된 영역을 제외하고, 기판 표면 전체 면에 도포된다. 기판 표면의 코팅된 부분이 적어도 90% 이상인 것이 바람직하다.
본 발명의 맥락에서, 층 또는 다른 요소가 하나 이상의 재료를 "포함한다" 함은, 이는 층이 그 재료로 만들어진 경우를 포함하며, 이는 원칙적으로 또한 바람직하다. 본 발명에 기술된 화합물, 특히 산화물, 질화물 및 탄화물은, 더 나은 이해를 위해 화학량론적 분자식이 인용된다고 하더라도, 원칙적으로 화학량론적 (stoichiometric), 아화학량론적 (substoichiometric) 또는 초화학량론적(superstoichiometric)일 수 있다.
지문 또는 표면 오염의 가시성을 감소시키기 위해, 발명에 따른 국소적 반사 극값들이 (local extrema of reflection) 발생하는 것이 중요하다. 이들 특성은 원칙적으로 코팅 층구조의 다수의 실시예들에 의해 실현될 수 있으며, 본 발명은 특정 층 구조로 제한되지 않아야 한다. 원칙적으로, 극단값 분포 (extreme value distribution)는 층 순서, 개별 층들의 재료들 및 각 층 두께의 선택에 의해 결정되며, 코팅 후에 발생하는 온도 처리에 의해 영향을 받을 수 있다. 그러나, 다음에 제시된 특정 실시예들은 또한 최적화된 재료 사용 및 다른 광학특성들의 측면에서 특히 유리한 것으로 입증되었다.
전기 전도층의 굴절률은 1.7 내지 2.3 인 것이 바람직하다. 유리한 실시 양태에서, 전기 전도층은 적어도 하나의 투명한, 전기 전도성 산화물 (TCO, 투명전도성산화물)을 함유한다. 이러한 층들은 내 부식성이 있으며 노출된 표면들에 사용될 수 있다. 전기 전도층은 인듐 주석 산화물 (ITO)을 함유하는 것이 바람직하고, 특히 면저항의 관점에서 낮은 비저항 (low specific resistance) 및 낮은 산란으로 인해 특히 양호하다는 것이 입증되었다. 그러나, 대안적으로, 전도층은 예를 들어 혼합 인듐아연옥사이드 (IZO), 갈륨 도핑된 주석옥사이드 (GTO), 불소 도핑된 주석옥사이드 (SnO2:F) 또는 안티몬 도핑된 주석옥사이드 ( SnO2:Sb)를 포함할 수 있다.
전기 전도층의 두께는 50 nm 내지 130 nm, 특히 바람직하게는 60 nm 내지 100 nm, 예를 들어 65 nm 내지 80 nm 인 것이 바람직하다. 이것에 의해, 충분한 광학 투명도를 갖는 동시에 전기 전도성 측면에서 특히 우수한 결과가 달성된다.
유리한 하나의 실시예에서, 코팅은 전기 전도층 아래에 배열된 하부 유전체반사방지층을 포함한다. 하부 반사방지층의 굴절률은 바람직하게는 최대 1.8, 특히 바람직하게는 1.3 내지 1.8 이다. 하부 반사방지층의 두께는 바람직하게는 5 nm 내지 50 nm, 보다 바람직하게는 10 nm 내지 30 nm, 예를 들어 10 nm 내지 20 nm이다.
유리한 하나의 실시예에서, 코팅은 전기 전도층 위에 배열된 상부 유전체 반사방지층을 포함한다. 상부 반사방지층의 굴절률은 바람직하게는 최대 1.8, 특히 바람직하게는 1.3 내지 1.8 이다. 상부 반사방지층의 두께는 바람직하게는 10 nm 내지 100 nm, 특히 바람직하게는 30 nm 내지 70 nm, 예를 들어 45 nm 내지 55 nm 이다.
특히 유리한 실시예에서, 코팅은 전기 전도층 아래의 하부 반사방지층 및 전기 전도층 위의 상부 반사방지층 모두를 갖는다.
반사방지층들은 특히 판유리의 유리한 광학특성을 가져온다. 반사율을 낮추고 판유리의 투명도를 높여서 중립적 색감을 보장한다. 반사방지층은 바람직하게는 산화물 또는 불화물, 특히 바람직하게는 산화규소, 산화알루미늄, 불화마그네슘 또는 불화칼슘을 함유한다. 산화규소는 도핑될 수 있고 바람직하게는 알루미늄 (SiO2:Al), 붕소 (SiO2:B), 티타늄 (SiO2:Ti), 또는 지르코늄 (SiO2:Zr)으로 도핑된다. 그러나, 층들은 대안적으로 예를 들어 산화알루미늄 (Al2O3)을 함유할 수 있다.
특히 유리한 하나의 실시예에서, 상부 반사방지층은 코팅의 최상층이다. 따라서, 이는 기판 표면으로부터 가장 큰 거리를 가지며 층스택 (layer stack)의 최종 층이며, 이는 노출되고 개개인들에 의해 접근 가능하고 만져질 수 있다. 이 경우, 층스택의 광학특성들은 지문의 가시성을 감소시키는 면에서 최적이다. 특히 반사방지층 보다 높은 굴절률을 갖는, 반사방지층 위의 추가 층들은 그 광학특성들을 변화시키고 원하는 효과를 감소시킬 수있다.
전기 전도층의 산소 함량, 특히 이것이 TCO에 기초한 경우, 그 특성, 특히 투명성 및 전도성에 중요한 영향을 미치는 것으로 나타났다. 판유리의 제조는 전형적으로 온도 처리, 예를 들어 열 템퍼링 공정을 포함하며, 이에 산소가 전도층으로 확산되어 이를 산화시킬 수 있다. 유리한 하나의 실시예에서, 전기 전도층과 상부 반사방지층 사이의 코팅은 적어도 1.9 의 굴절률을 갖는 산소 확산을 조절하기 위한 유전체 배리어층을 포함한다. 배리어층은 산소 공급을 최적 수준으로 조정하는 역할을 한다. 배리어층의 굴절률이 1.9 내지 2.5 일 때 특히 우수한 결과가 얻어진다.
산소 확산을 조절하기위한 유전체 배리어층은 적어도 금속, 질화물 또는 탄화물을 포함한다. 배리어층은 예를 들어 티타늄, 크롬, 니켈, 지르코늄, 하프늄, 니오븀, 탄탈륨 또는 텅스텐 또는 텅스텐, 니오늄, 탄탈륨, 지르코늄, 하프늄, 크롬, 티타늄, 실리콘 또는 알루미늄의 질화물 또는 탄화물을 함유할 수 있다. 바람직한 하나의 실시예에서, 배리어층은 실리콘 질화물 (Si3N4) 또는 실리콘 탄화물을 함유하며, 특히 실리콘 질화물 (Si3N4)로 우수한 결과가 얻어진다. 질화규소는 도핑될 수 있고, 바람직한 추가 실시예에서, 알루미늄 (Si3N4:Al), 지르코늄 (Si3N4:Zr), 티타늄 (Si3N4:Ti) 또는 붕소 (Si3N4:B)로 도핑된다. 본 발명에 따른 코팅을 도포한 후 온도 처리에서, 질화규소는 부분적으로 산화될 수 있다. 이어서, 온도 처리 후, Si3N4로서 증착된 배리어층은 SixNyOz를 함유하며, 여기서 산소 함량은 전형적으로 0 원자% 내지 35 원자% 이다.
배리어층의 두께는 바람직하게는 5 nm 내지 20 nm, 특히 바람직하게는 7 nm 내지 12 nm, 예를 들어 8 nm 내지 10 nm이다. 따라서, 전도층의 산소 함량은 특히 유리하게 조절된다. 배리어층의 두께는 판유리의 광학적 특성과 관련하여서 보다는 산소 확산과 관련하여서 선택되어진다. 그러나, 표시된 범위의 두께를 갖는 배리어 층들은 본 발명에 따른 코팅 및 이의 광학적 요구 사항과 양립할 수 있는 것으로 나타났다.
유리한 하나의 실시예에서, 코팅은 전기 전도층 아래, 그리고 선택적으로는 하부 반사방지층 아래에 알칼리 확산을 방지하는 유전체 차단층을 포함한다. 차단층은 알칼리 이온들이 유리 기판에서 층시스템 (layer system)으로 확산되는 것을 감소시키거나 방지한다. 알칼리 이온들은 코팅의 특성에 악영향을 줄 수 있다. 또한, 차단층은 하부 반사방지층과 상호 작용하여 코팅 구조의 광학 설정 전반에 유리하게 기여한다. 차단층의 굴절률은 적어도 1.9 인 것이 바람직하다. 차단층의 굴절률이 1.9 내지 2.5 일 때 특히 양호한 결과가 얻어진다. 차단층은 바람직하게는 산화물, 질화물 또는 탄화물, 바람직하게는 텅스텐, 크롬, 니오브, 탄탈륨, 지르코늄, 하프늄, 티타늄, 실리콘 또는 알루미늄, 예를 들어 WO3, Nb2O5, Bi2O3, TiO2, Ta2O5, Y2O3, ZrO2, HfO2 SnO2 또는 ZnSnOx 같은 산화물 또는 AlN, TiN, TaN, ZrN 또는 NbN과 같은 질화물을 함유한다. 차단층은 특히 바람직하게는 질화규소 (Si3N4)를 함유하며, 특히 우수한 결과가 얻어진다. 질화규소는 도핑될 수 있고, 바람직한 추가 실시예에서, 알루미늄 (Si3N4:Al), 티타늄 (Si3N4:Ti), 지르코늄 (Si3N4:Zr) 또는 붕소 (Si3N4:B)로 도핑된다. 차단층의 두께는 바람직하게는 10 nm 내지 50 nm, 특히 바람직하게는 20 nm 내지 40 nm, 예를 들어 25 nm 내지 35 nm 이다. 차단층은 바람직하게는 층스택의 최하부층, 즉 기판 표면과 직접 접촉하여 최적의 효과를 가질 수 있다.
유리한 하나의 실시예에서, 코팅은 굴절률이 적어도 1.9 또는 최대 1.8, 바람직하게는 최대 1.6 인 층들로만 구성된다. 특히 바람직한 하나의 실시예에서, 코팅은 기술된 층들로만 이루어지고 추가 층들을 함유하지 않는다. 이어서, 코팅은 기판 표면에서부터 시작해서 표시된 순서대로 다음 층들로 구성된다 :
- 알칼리 확산을 방지하는 차단층
- 하부 반사방지층
- 전기 전도층
- 산소 확산 조절을 위한 배리어층
- 상부 반사방지층.
본 발명에 따른 판유리의 내부 방사율은 바람직하게는 45% 이하, 특히 바람직하게는 35% 이하, 가장 특히 바람직하게는 30% 이하 이다. 여기서, "내부 방사율"이라는 용어는 내부, 예를 들면 건물 또는 차량 안에 있는 이상적인 열 복사체 (흑체)와 비교하여 판유리가 그 설치 위치에서 얼마나 많은 열을 방출하는지를 나타내는 측정치를 의미한다. 본 발명의 맥락에서, "방사율"은 표준 EN 12898에 따른 283K에서의 총 표준 방사율을 의미한다.
본 발명에 따른 코팅의 면저항은 바람직하게는 10 ohm/square 내지 100 ohm/square, 특히 바람직하게는 15 ohm/square 내지 35 ohm/square이다.
기판은 전기적으로 절연되고, 특히 강성인 재료, 바람직하게는 유리 또는 플라스틱으로 만들어진다. 바람직한 실시예에서, 기판은 소다 석회 유리를 함유하지만, 원칙적으로 다른 유형들의 유리, 예를 들어 붕규산 유리 또는 석영 유리를 함유할 수도 있다. 다른 바람직한 실시예에서, 기판은 폴리카보네이트 (PC) 또는 폴리메틸 메타크릴레이트 (PMMA)를 함유한다. 기판은 가능한 한 투명하거나 또는 착색되거나 채색될 수 있다. 기판은 바람직하게는 0.1 mm 내지 20 mm, 전형적으로 2 mm 내지 5 mm의 두께를 갖는다. 기판은 편평하거나 구부러질 수 있다. 특히 유리한 실시예에서, 기판은 열적으로 강화된 유리판이다.
본 발명은 또한 전기 전도성 코팅을 갖는 판유리를 제조하는 방법을 포함하며, 여기서
(a) 적어도 하나의 전기 전도층을 포함하는 전기 전도성 코팅이 기판의 노출된 표면 상에 도포되고; 그리고
(b) 코팅된 기판을 적어도 100 ℃ 에서 온도 처리한 후, 판유리는 310 nm 내지 360 nm, 특히 320 nm 내지 350 nm 범위에서 국소 최소반사율 (local minimum of reflectance)을 가지며, 그리고 400 nm 내지 460 nm 범위에서 국소 최대반사율 (local maximum reflectance)을 갖는다.
판유리는 가열 가능한 코팅을 도포한 온도 처리를 하며, 이는 특히 기능층의 결정도를 향상시킨다. 온도 처리는 바람직하게는 적어도 300℃ 에서 수행된다. 온도 처리는 특히 코팅의 면저항을 감소시킨다. 또한, 판유리의 광학특성들이 현저히 개선되고, 특히 투과율이 증가된다.
온도 처리는 다양한 방식으로, 예를 들어 퍼니스 또는 복사 히터를 사용하여 판유리를 가열함으로써 수행될 수 있다. 대안적으로, 온도 처리는 광원으로서, 예를 들어 램프 또는 레이저 광을 조사해서 할 수도 있다.
유리한 하나의 실시예에서, 온도 처리는 유리 기판의 경우 열 템퍼링 공정 내에서 수행된다. 가열된 기판은 기류에 노출되어 기판을 빠르게 냉각시킨다. 압축 응력은 판유리의 표면에서 발생하고 인장 응력은 판유리의 중심에서 발생한다. 응력의 특징적 분포는 유리판들의 파단 강도를 증가시킨다. 굽힘 공정을 템퍼링보다 먼저 할 수 있다.
가열 가능한 코팅의 개별층들은 공지된 방법, 바람직하게는 마그네트론-강화 캐소드 스퍼터링에 의해 증착된다. 이는 기판을 간단하고 빠르며 경제적이고 균일하게 코팅한다는 측면에서 특히 장점이 있다. 캐소드 스퍼터링은 보호 가스 분위기, 예를 들어 아르곤 또는 예를 들어 산소 또는 질소를 첨가한 반응성 가스 분위기 내에서 수행된다. 그러나, 그 층들은 또한 당업자에게 공지된 다른 방법들, 예를 들어 기상증착 또는 화학기상증착 (CVD), 원자층증착 (ALD), 플라즈마강화 화학 기상증착(PECVD) 또는 습식화학방법을 사용하여 도포될 수 있다.
유리한 하나의 실시예에서, 알칼리 확산을 방지하는 차단층이 전기 전도층에 앞서서 도포된다. 유리한 하나의 실시예에서, 하부 반사층은 전기 전도층 이전에 그리고 선택적으로 차단층 후에 도포된다. 유리한 실시예에서, 산소 확산을 조절하기 위한 배리어층이 전도층 다음에 도포된다. 유리한 하나의 실시예에서, 상부 반사방지층이 전도층 이후에 그리고 선택적으로 배리어층 다음에 도포된다.
본 발명에 따른 반사 스펙트럼을 실현하기 위한 적합한 재료들 및 층 두께를 선택하기 위해, 당업자는 예를 들어, 당업자에게 통상적인 시뮬레이션을 사용할 수 있다.
본 발명은 또한 건물, 전기 또는 전자 장비, 또는 육상, 항공 또는 수상에서 이동 운송 수단에 본 발명에 따른 판유리의 사용을 포함한다. 판유리는 바람직하게는 창문 판유리, 예를 들어 건물용 창문 판유리 또는 차량, 특히 자동차의 지붕 패널, 측면 윈도우, 후방 윈도우 또는 앞유리로서 사용된다. 대안적으로, 판유리는 촉각 응용을 위한 전기 기반 정전용량성 또는 저항성 센서, 예를 들어 터치 스크린 또는 터치 패널로서 바람직하다.
이하에서, 본 발명은 도면 및 예시적인 실시예들을 참조하여 상세하게 설명된다. 도면은 개략적인 표현이며 축척이 아니다. 도면은 결코 본 발명을 제한하지 않는다.
도 1은 가열 가능한 코팅을 갖는 본 발명에 따른 판유리의 실시예 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 방법의 실시예의 흐름도이다.
도 3은 본 발명에 따른 2 개의 실시예들 및 2 개의 비교예들에 대한 파장의 함수로서의 반사율 (RL) 도표이다.
도 4는 도 3의 실시예들 및 비교예들에 대해 코팅 (2) 상에 증착된 오일 필름 두께의 함수로서의 상대 반사율의 시뮬레이션 결과이다.
도 1은 기판 (1) 및 전기 전도성 코팅 (2)을 갖는 본 발명에 따른 판유리 실시예의 단면을 도시한다. 기판 (1)은 예를 들어 착색된 소다석회유리로 제조된 유리판이고 2.1 mm의 두께를 갖는다. 코팅 (2)은 열복사 반사코팅 (로우-E 코팅)이다. 판유리는 예를 들어 자동차의 지붕 패널용이다. 지붕 패널들은 전형적으로 복합 판유리들로 구현되며, 여기서 기판 (1)은 열가소성 필름을 통해 코팅 (2)으로부터 외부 판유리 (도시되지 않음)을 향하는 표면에 의해 결합된다. 기판 (1)은 복합 유리의 내부 판유리를 형성하며, 코팅 (2)은 차량 탑승자에 의해 직접 접촉될 수 있는 노출된 내측 표면에 도포된다. 결과적으로, 지문이 코팅 (2) 위에 쌓일 수 있다. 코팅 (2)의 광학적 특성은 지문이 종래의 코팅보다 덜 잘 보이도록 최적화된다. 이는 코팅이 판유리가 320 nm 내지 350 nm 범위에서 국소 최소반사율 (RL) 및 400 nm 내지 460 nm 범위에서 국소 최대반사율 (RL)을 갖도록 설계된다는 점에서 본 발명에 따라 달성된다. 놀랍게도 이 조건에서는 지문이 눈에 덜 띈다.
코팅 (2)은 기판 (1)으로부터 다음의 개별 층들 : 알칼리 확산에 대한 차단층 (7), 하부 반사방지층 (3), 전기 전도층 (4), 산소 확산을 조절하는 배리어층 (5) 및 상부 반사방지층 (6)을 포함하는 일련의 얇은 층들이다. 그 재료들 및 층 두께들이 표 1에 요약되어 있다. 코팅 (2)의 개별 층들은 마그네트론 강화 음극 스퍼터링에 의해 증착되었다.
층 참조번호 재료 두께
상부 반사방지층 6

2		 SiO2:Al 50nm
배리어층 5 Si3N4:Al 9nm
전기 전도층 4 ITO 70nm
하부 반사방지층 3 SiO2:Al 17nm
차단층 7 Si3N4:Al 30nm
기판 1 소다석회유리 2.1mm
도 2는 본 발명에 따른 제조 방법의 예시적인 실시예의 흐름도를 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 4 개의 예들 및 3 개의 비교예들에 대한 반사율 (RL)의 다이어그램을 도시한다. 예들 1 ~ 4의 코팅(2)의 재료들 및 층 두께들이 표 2에 요약되어 있으며, 비교예들 1 ~ 3의 그것들은 표 3에 요약되어 있다. 예들 1 ~ 4에서, 판유리는 약 25%의 광투과율 (TL)을 갖는 착색된 소다석회유리의 기판 (1)을 포함하며, 기판 (1)으로부터 시작하여, 코팅 (2)은 차단층 (7), 하부 반사방지층 (3), 전기 전도층 (4), 배리어층 (5) 및 상부 반사방지층 (6)으로 구성된다. 층들은 예들 1 ~ 4의 코팅 (2)이 층 두께가 다른 동일한 재료로 형성된다. 그러나, 본 발명에 따른 예들 1 ~ 4의 경우, 비교예들과 달리, 도면에서 볼 수 있는 바와 같이, 코팅 (2)은 판유리가 320 nm 내지 350 nm 범위에서 국소 최소반사율 (RL)을 가지며 400 nm 내지 460 nm 범위에서 국소 최대반사율 (RL)을 갖도록 각각의 경우에 조정되었다. 모든 판유리들은 유리 굽힘 공정에서 약 650℃ 에서 온도 처리되었다.
층 재료 두께
예 1 예 2 예 3 예 4
6 SiO2 50 nm 55 nm 50 nm 50 nm
5 Si3N4 9 nm 9 nm 9 nm 9 nm
4 ITO 70 nm 80 nm 70 nm 120 nm
3 SiO2 17 nm 10 nm 30 nm 15 nm
7 Si3N4 30 nm 25 nm 20 nm 10 nm
1 유리 2.1 mm 2.1 mm 2.1 mm 2.1 mm
층 재료 두께
비교예 1 비교예 2 비교예 3
- TiO2 - - 5 nm
6 SiO2 70 nm 70 nm 50 nm
5 Si3N4 9 nm 9 nm 9 nm
4 ITO 70 nm 80 nm 70 nm
3 SiO2 30 nm 30 nm 17 nm
7 Si3N4 - - 30 nm
1 유리 2.1 mm 2.1 mm 2.1 mm
비교예들 1 및 2는 차단층 (7)의 부재로 인해 본 발명에 따른 예들과 기본적으로 상이하였고, 반사 스펙트럼에서 상당한 변화를 일으켜서, 본 발명에 따른 국소 극값이 발생하지 않았다. 비교예 3에서, 또 다른 층 TiO2가 상부 반사방지층 (6) 위에 도포되었고, 예를 들어 그것은 자가 세정 코팅들에서 광촉매층으로서 사용된다. 결과적으로, 상부 반사방지층 (6)은 코팅 (2)의 최상층이 아니었다.
본 발명에 따른 예들 1 ~ 4와 대조적으로, 비교예들 1 ~ 3에서의 반사율 (RL) 국소 극값은 본 발명에 따른 스펙트럼에 위치하지 않았다. 국소 극값의 발생은 표 4에 요약되어 있다. 반사율 (RL)의 값은 CODE 소프트웨어를 사용한 시뮬레이션을 통해 결정되었다.
최소 RL 최대 RL
예 1 335 nm 420 nm
예 2 335 nm 425 nm
예 3 345 nm 450 nm
예 4 335 nm 450 nm
비교예 1 < 300 nm 350 nm
비교예 2 305 nm 370 nm
비교예 3 375 nm 425 nm
지문의 영향을 고려하기 위해, 코팅(2) 위 오일 필름 (oil film) (굴절률 1.58)에 의해 시뮬레이션을 확장하였다. 예들 및 비교예들에 대한 상대 반사율은 (오일 필름을 갖는 판유리의 반사율)/(오일 필름이없는 판유리의 반사율) 값으로 계산되었다. 결과는 오일 필름 두께의 함수로서 도 4에 제시되어 있다.
본 발명에 따른 예들 1 및 2에서, 약 20nm 까지의 얇은 오일 필름들에 대한 상대 반사율은 약 1 이다. 즉, 반사율은 오일 필름에 의해 거의 변화되지 않는다. 더 두꺼운 오일 필름들의 경우, 반사율은 100nm의 오일 필름의 경우 약 2.5까지 천천히 증가한다. 예 3 및 4에서, 상대 반사율은 처음에 약간 감소하고 30 nm 오일 필름 두께에서 천천히 시작하는 것처럼 증가한다.
비교예들 1 및 2에서, 현저히 다른 거동이 보인다. 얇은 오일 필름으로 이미 반사율이 크게 변하고 상대 반사율이 초기에 급격히 감소한다. 그런 다음 오일 필름 두께가 약 20 nm 에서 시작하여 증가하지만, 본 발명에 따른 예들에서보다 훨씬 더 예리하게 증가한다. 비교예 3의 경우에, 매우 얇은 오일 필름들에서 상대적 반사율이 훨씬 더 급격하게 증가하는 것이 이미 관찰될 수 있다.
예들 및 비교예들로부터, 본 발명에 따른 코팅 (2)의 경우에, 오일 필름의 존재가 본 발명에 따르지 않는 코팅의 경우에서 보다 반사율을 훨씬 덜 현저하게 변화시킨다는 것을 명백히 알 수 있다. 지문은 본질적으로 지방 침착물이고 광학적으로는 오일 필름과 상당히 유사한데, 따라서 지문은 낮은 콘트라스트로 인해 눈에 덜 띄게 된다. 코팅의 광학 특성을 단순히 최적화함으로써 지문의 가시성을 감소시킬 수 있다는 사실은 당업자에게 예상치 못한 놀라운 것 이었다.
본 발명에 따른 추가의 예들 (예 6 ~ 12) 및 비교예들 (비교예 4 ~ 12)는 표 5에 제시되어 있다. 각각의 경우에, 개별 층들의 두께는 기판(1)(착색 소다석회유리)에서부터 왼쪽에서 오른쪽으로 표시되어 있다. 반사율 (RL)의 국소 극값 스펙트럼 위치는 표 6에 요약되어 있다. 모든 판유리들은 굽힘 공정에서 약 650℃ 로 다시 온도 처리된다.
층 1 7 3 4 5 6
재료 유리 Si3N4 SiO2 ITO Si3N4 SiO2 TiO2
예 6 2.1 mm 30 nm 30 nm 75 nm 9 nm 30 nm -
예 7 2.1 mm 40 nm 10 nm 70 nm 9 nm 50 nm -
예 8 2.1 mm 15 nm 20 nm 90 nm 9 nm 50 nm -
예 9 2.1 mm 20 nm 15 nm 100 nm 9 nm 45 nm -
예 10 2.1 mm 25 nm 20 nm 60 nm 9 nm 50 nm -
예 11 2.1 mm 25 nm 25 nm 50 nm 9 nm 60 nm -
예 12 2.1 mm 20 nm 10 nm 70 nm 9 nm 70 nm -
비교예 4 2.1 mm 20 nm 10 nm 70 nm 9 nm 70 nm 5 nm
비교예 5 2.1 mm - 30 nm 70 nm 9 nm 50 nm -
비교예 6 2.1 mm 0 nm 30 nm 70 nm 9 nm 50 nm 5 nm
비교예 7 2.1 mm 20 nm 15 nm 100 nm 9 nm 45 nm 5 nm
비교예 8 2.1 mm - 30 nm 100 nm 9 nm 55 nm -
비교예 9 2.1 mm 10 nm 15 nm 120 nm 9 nm 50 nm 5 nm
비교예 10 2.1 mm - 30 nm 120 nm 9 nm 75 nm -
비교예 11 2.1 mm 25 nm 20 nm 60 nm 9 nm 50 nm 5 nm
비교예 12 2.1 mm - 30 nm 50 nm 9 nm 50 nm -
최소 RL 최대 RL
예 6 330 nm 425 nm
예 7 330 nm 415 nm
예 8 340 nm 450 nm
예 9 345 nm 455 nm
예 10 320 nm 400 nm
예 11 345 nm 410 nm
예 12 355 nm 430 nm
비교예 4 385 nm 455 nm
비교예 5 385 nm 610 nm
비교예 6 300 nm 370 nm
비교예 7 385 nm 500 nm
비교예 8 310 nm 375 nm
비교예 9 390 nm 490 nm
비교예 10 380 nm 460 nm
비교예 11 365 nm 455 nm
비교예 12 350 nm 560 nm
실제로 지문은 두께가 1μm보다 큰 지문을 포함하여 광범위한 두께를 갖는다. 이러한 두꺼운 침착물의 경우, 간섭 광학의 효과들은 더 이상 결정적인 역할을 하지 않아서 가시성이 코팅 (2)의 광학적 특성들에 의해 더 이상 영향을 크게 받을 수 없다. 그러나 100nm까지 범위의 대부분의 지문들에 대해서는 가시성을 크게 줄일 수 있다. 이렇게하면 판유리의 전체적인 느낌이 크게 향상된다.
(1) 기판
(2) 가열 가능한 코팅
(3) 하부 반사방지층
(4) 전기 전도층
(5) 산소 확산 조절용 배리어층
(6) 상부 반사방지층
(7) 알칼리 확산에 대한 차단층
RL 반사율 (DIN EN410 기준)

Claims (14)

  1. 기판 (1) 및 상기 기판 (1)의 노출된 표면 상에 전기 전도성 코팅 (2)을 포함하는, 전기 전도성 코팅을 갖는 판유리로서 코팅은 상기 기판 (1)에서 시작하여 적어도
    - 적어도 1.9 의 굴절률을 갖는 알칼리 확산에 대한 차단층 (7),
    - 1.3 내지 1.8의 굴절률을 갖는 유전체 하부 반사방지층 (3),
    - 전기 전도층 (4),
    - 적어도 1.9 의 굴절률을 갖는 산소 확산을 조절하기 위한 유전체 배리어층 (5), 및
    - 1.3 내지 1.8의 굴절률을 갖는 유전체 상부 반사방지층 (6)을 포함하며,
    상기 판유리는 310 nm 내지 360 nm 범위에서 국소 최소반사율 (RL) 및 400 nm 내지 460 nm 범위에서 국소 최대반사율 (RL)을 갖는, 전기 전도성 코팅을 갖는 판유리.
  2. 제 1 항에 있어서, 전기 전도층 (4)은 투명전도성산화물 (TCO), 바람직하게는 인듐주석산화물 (ITO)을 함유하는 판유리.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 전기 전도층 (4)의 두께가 50 nm 내지 150 nm, 바람직하게는 60 nm 내지 100 nm 인 판유리.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 하부 반사방지층 (3) 및/또는 상부 반사방지층 (6)은 적어도 하나의 산화물, 바람직하게는 실리콘산화물, 특히 바람직하게는 알루미늄 도핑된, 지르코늄 도핑된, 티타늄 도핑된 또는 붕소 도핑된 실리콘산화물을 함유하는 판유리.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 하부 반사방지층 (3)은 5 nm 내지 50 nm, 바람직하게는 10 nm 내지 30 nm의 두께를 가지며, 상부 반사방지층 (6)은 10 nm 내지 100 nm, 바람직하게는 30 nm 내지 70 nm의 두께를 갖는 판유리.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상부 반사방지층 (6)은 상기 코팅 (2)의 최상층인 판유리.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 배리어층 (5)은 1.9 내지 2.5의 굴절률을 갖는 판유리.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 배리어층 (5)은 금속, 질화물 또는 탄화물, 바람직하게는 실리콘질화물 또는 실리콘탄화물, 특히 실리콘질화물을 함유하는 판유리.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 배리어층 (5)은 5 nm 내지 20 nm, 바람직하게는 7 nm 내지 12 nm의 두께를 갖는 판유리.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 차단층 (7)은 1.9 내지 2.5의 굴절률을 갖는 판유리.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 차단층 (7)은 실리콘질화물, 바람직하게는 알루미늄 도핑된, 지르코늄 도핑된, 티타늄 도핑된 또는 붕소 도핑된 실리콘질화물을 포함하는 판유리.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 차단층 (7)은 10 nm 내지 50 nm, 바람직하게는 20 nm 내지 40 nm의 두께를 갖는 판유리.
  13. 전기 전도성 코팅을 갖는 판유리의 제조 방법에 있어서,
    (a) 전기 전도성 코팅 (2)이 기판 (1)의 노출된 표면에 도포되며, 상기 코팅은 기판 (1)으로부터 시작하여 적어도
    - 적어도 1.9의 굴절률을 갖는 알칼리 확산에 대한 차단층 (7),
    - 1.3 내지 1.8의 굴절률을 갖는 유전체 하부 반사방지층 (3),
    - 전기 전도층 (4),
    - 적어도 1.9 의 굴절률을 갖는 산소 확산을 조절하기 위한 유전체 배리어층 (5), 및
    - 1.3 내지 1.8의 굴절률을 갖는 유전체 상부 반사방지층 (6)을 포함하며;
    (b) 코팅 (2)을 갖는 기판 (1)을 적어도 100℃ 에서 온도 처리한 후, 판유리는 310 nm 내지 360 nm 범위에서 국소 최소반사율 (RL)을 가지며 400 nm 내지 460 nm 범위에서 국소 최대반사율 (RL)을 갖는, 판유리의 제조 방법.
  14. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 건물, 전기 또는 전자 장비, 또는 육상, 공중 또는 수상 이동용 운송 수단에서, 특히 창문 판유리, 예를 들어, 건물의 창문 판유리 또는 차량의 지붕 패널, 측면 창, 후면 창 또는 윈드쉴드, 또는 촉각 응용을 위한 정전용량성 또는 저항성 센서, 예를 들어 터치 스크린 또는 또는 터치 패널로서 사용.

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