금속박막을 이용한 디스플레이용 저방출 코팅의 설계 및 제작

초록

Ag, Ti, TiO2 물질을 이용하여 유해전자기파와 근 적외선을 차단하는 디스플레이용 저방출 코팅을 박막 설계 프로그램인 Essential Macleod을 이용하여 설계하고 rf 마그네트론 스퍼터링법으로 제작하였다. 먼저 [TiO2/Ag/TiO2] 구조를 저방출 코팅의 기본 구조로 가정하고 이 구조를 반복하여 Ag가 1층부터 4층까지 삽입되어 있는 4가지의 기본 구조들을 설정하였으며 이들을 전산 모의하였다. 이로부터 가시광선에서 투과율이 높고 근 적외선보다 긴 파장은 제거하는 구조로 각 층의 두께를 정하였다. 다음으로 저방출 코팅의 각 층에 해당하는 박막들을 제작하고 가변 입사각 분광 타원 해석기로 광학 상수와 두께를 결정하였으며 결정한 값들로 전산 모의한 투과율과 반사율을 분광광도계로 측정한 것들과 비교하여 그 정확성을 확인하였다. 그리고 결정한 두께로부터 제작할 저방출 코팅의 각 층에 대한 증착 시간을 정하고 저방출 코팅의 기본 구조들을 제작하였다. Ag 박막 위에 TiO2를 증착할 때에는 Ag의 산화를 막기 위하여 1 nm보다 얇은 두께로 Ti를 증착하였다. 장벽층으로 사용한 Ti의 두께가 감소할수록 가시광선의 투과율이 증가하였고 [TiO2/Ti/Ag/TiO2]의 저방출 코팅의 기본구조를 4번 반복한 것이 D65광원을 이용하여 투과율에 대하여 계산한 색좌표에서 색이 균등한 점(0.33, 0.33)에 가까웠으며 면저항 또한 2.75 Ω/sq로 가장 작았다. 마지막으로 Essential Macleod 프로그램을 이용하여 결정한 각 물질들의 광학 상수로 가시광선의 투과율을 최대한 높이고 근 적외선의 투과율은 최소로 작게 하는 최적화 과정을 수행하였으며 변화된 각 층의 두께를 확인하였다.