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KR101966851B1 - 장식 부재 및 이의 제조방법 - Google Patents

장식 부재 및 이의 제조방법 Download PDF

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KR101966851B1
KR101966851B1 KR1020170136790A KR20170136790A KR101966851B1 KR 101966851 B1 KR101966851 B1 KR 101966851B1 KR 1020170136790 A KR1020170136790 A KR 1020170136790A KR 20170136790 A KR20170136790 A KR 20170136790A KR 101966851 B1 KR101966851 B1 KR 101966851B1
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김용찬
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Abstract

본 발명은 광반사층; 및 상기 광반사층 상에 구비된 광흡수층을 포함하는 색발현층을 포함하고, 상기 광흡수층은 두께가 상이한 2 이상의 지점을 포함하는 것을특징으로 하는 장식 부재에 관한 것이다.

Description

장식 부재 및 이의 제조방법{DECORATION ELEMENT AND PREPARING METHOD THEREOF}
본 발명은 장식 부재 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 모바일 기기나 전자제품들에 사용되기에 적합한 장식 부재 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
휴대폰, 다양한 모바일기기, 가전제품들은 제품의 기능외 제품의 디자인, 예컨대 색상, 형태, 패턴 등이 고객에게 제품의 가치 부여에 큰 역할을 한다. 디자인에 따라 제품의 선호도 및 가격 또한 좌우되고 있다.
일 예로서, 휴대폰의 경우, 다양한 색상과 색감을 다양한 방법으로 구현하여 제품에 적용하고 있다. 휴대폰 케이스 소재 자체에 색을 부여하는 방식과 색과 모양을 구현한 데코 필름을 케이스 소재에 부착하여 디자인을 부여하는 방식이 있다.
기존 데코 필름에 있어서 색상의 발현은 인쇄, 증착 등의 방법을 통해 구현하고자 하였다. 이종의 색상을 단일면에 표현하는 경우는 2회 이상 인쇄를 하여야 하며, 입체 패턴에 색을 다양하게 입히고자 할 때는 구현이 현실적으로 어렵다. 또한, 기존 데코필름은 보는 각도에 따라 색상이 고정되어 있고, 다소 변화가 있다고 할지라도 색감의 차이 정도에 한정된다.
본 발명은 동일면에 다수의 색상을 용이하게 구현할 수 있고, 입체 패턴에 다수의 색상을 구현할 수 있으며, 보는 각도에 따라 색상 변화를 제공할 수 있는 장식 부재를 제공하고자 한다.
본 출원의 일 실시상태는 광반사층; 및 상기 광반사층 상에 구비된 광흡수층을 포함하는 색발현층을 포함하고, 상기 광흡수층은 두께가 상이한 2 이상의 지점을 포함하는 것을 특징으로 하는 장식 부재를 제공한다.
본 출원의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 광흡수층은 두께가 상이한 2 이상의 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 장식 부재를 제공한다.
본 출원의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 광흡수층은 상면이 경사각도가 0도 초과 90도 이하인 경사면을 갖는 영역을 하나 이상 포함하고, 상기 광흡수층은 어느 하나의 경사면을 갖는 영역에서의 두께와 상이한 두께를 갖는 영역을 하나 이상 포함한다.
본 출원의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 광흡수층은 두께가 점진적으로 변하는 영역을 하나 이상 포함한다.
본 출원의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 광흡수층은 상면이 경사각도가 0도 초과 90도 이하인 경사면을 갖는 영역을 하나 이상 포함하고, 적어도 하나의 경사면을 갖는 영역은 광흡수층의 두께가 점진적으로 변하는 구조를 갖는다.
본 출원의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 광반사층은 금속층, 금속산화물, 금속질화물, 금속산질화물층, 탄소 또는 탄소복합체층 또는 무기물층이다.
본 출원의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 광흡수층은 400 nm에서 소멸계수(k)값이 0 초과 4 이하, 바람직하게는 0.01 내지 4이다.
본 출원의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 광반사층의 하면 또는 광흡수층의 상면에 구비된 기재를 더 포함한다.
본 출원의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 장식 부재는 데코 필름 또는 모바일 기기의 케이스 또는 가전제품 케이스 또는 칼라 장식이 요구되는 생활용품이다.
본 명세서에 기재된 실시상태들에 따르면, 외부광이 색발현층을 통해 입사시 입사경로와 반사시 반사경로 각각에서 광흡수가 이루어지며, 외부광은 광흡수층의 표면과 광반사층의 표면에서 각각 반사가 이루어지므로, 광흡수층의 표면에서의 반사광과 광반사층의 표면에서의 반사광 사이에 보강간섭 및 상쇄간섭 현상이 발생한다. 상기와 같은 입사경로와 반사경로에서의 광흡수와 보강간섭 및 상쇄간섭의 현상을 통하여 특정 색상이 발현될 수 있다. 또한, 발현되는 색상은 두께 의존성을 가지고 있기 때문에, 동일한 물질 구성을 갖는 경우에도 두께에 따라 색상을 변화시킬 수 있다.
따라서, 동일면에 광흡수층이 두께가 상이한 2 이상의 지점 또는 영역을 갖도록 함으로써 복수의 색상 발현이 가능하며, 입체 패턴에 색발현층을 형성함으로써 입체 패턴에 다양한 색상 구현을 할 수 있다.
또한, 광흡수층의 상면이 적어도 하나의 경사면을 갖도록 하는 경우 보는 각도에 따라 발현되는 색상의 변화를 구현할 수 있을 뿐만 아니라, 간단한 공정으로 광흡수층이 두께가 상이한 2 이상의 영역을 갖도록 제조할 수 있다.
도 1은 광반사층 및 광흡수층 구조에서의 색상 발현 작용원리를 설명하기 위한 모식도이다.
도 2 내지 도 5는 본 출원의 실시상태들에 따른 장식 부재의 적층 구조를 예시한 것이다.
도 6 내지 도 8은 본 출원의 실시상태들에 따른 장식 부재의 광흡수층의 상면 구조를 예시한 것이다.
도 9 내지 도 11은 광흡수층의 두께에 따라 색상 발현이 상이하게 나타나는 것을 나타낸 도면이다.
도 12 및 도 13은 실시예 1 내지 3 및 비교예 1에서 제조된 장식 부재의 구조 및 색상 관측 결과를 나타낸 것이다.
도 14 및 도 15는 각각 실시예 4 및 5와 비교예 2에서 제조한 장식 부재의 광흡수층의 구조를 나타낸 것이다.
도 16은 실시예 4 및 5와 비교예 2에서 제조된 장식 부재의 경사면에서 수직인 방향에서 관측된 색상을 나타낸 것이다.
도 17 내지 21은 광흡수층 상면에 구현할 수 있는 패턴을 예시한것이다.
도 22는 알루미늄산질화물의 n 및 k값을 나타낸 그래프이다.
이하에서 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 명세서에 있어서, “지점”이란 면적을 갖지 않는 하나의 위치를 의미하는 것이다. 본 명세서에서는 광흡수층의 두께가 서로 상이한 지점이 2 이상 존재한다는 점을 나타내기 위하여 상기 표현이 사용된다.
본 명세서에 있어서, “영역”이란 일정 면적을 갖는 부분을 표현한다. 예컨대, 상기 장식 부재를 광반사층이 하부, 상기 광흡수층이 상부에 놓이도록 지면에 놓고, 상기 경사면의 양단부 또는 두께가 동일한 양단부를 지면에 대하여 수직으로 구분하였을 때, 경사면을 갖는 영역은 상기 경사면의 양단부로 구분된 면적을 의미하고, 두께가 동일한 영역은 상기 두께가 동일한 양단부로 구분된 면적을 의미한다.
본 명세서에 있어서, “면” 또는 “영역”은 평면일 수도 있으나, 이에 한정되지 않고, 전부 또는 일부가 곡면일 수 있다. 예컨대, 수직단면의 형태가 원이나 타원의 호의 일부, 물결 구조, 지그재그 등의 구조가 포함될 수 있다.
본 명세서에 있어서, “경사면”이란 상기 장식 부재를 광반사층이 하부, 상기 광흡수층이 상부에 놓이도록 지면에 놓았을 때, 지면을 기준으로 상면이 이루는 각도가 0도 초과 90도 이하인 면을 의미한다.
본 명세서에 있어서, 어떤 층의 “두께”란 해당 층의 하면으로부터 상면까지의 최단거리를 의미한다.
본 명세서에 있어서, “또는” 이란 다른 정의가 없는 한, 나열된 것들을 선택적으로 또는 모두 포함하는 경우, 즉 “및/또는”의 의미를 나타낸다.
본 명세서에 있어서, “층”이란 해당 층이 존재하는 면적을 70% 이상 덮고 있는 것을 의미한다. 바람직하게는 75% 이상, 더 바람직하게는 80% 이상 덮고 있는 것을 의미한다.
본 출원의 일 실시상태에 따른 장식 부재는 광반사층; 및 상기 광반사층 상에 구비된 광흡수층을 포함하는 색발현층을 포함하고, 상기 광흡수층은 두께가 상이한 2 이상의 지점을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 출원의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 광흡수층은 두께가 상이한 2 이상의 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 장식 부재를 제공한다.
상기 실시상태들에 따르면, 광흡수층에서는 광의 입사경로 및 반사경로에서 광흡수가 이루어지고, 또한 광은 광흡수층의 표면과 광흡수층과 광반사층의 계면에서 각각 반사하여 2개의 반사광이 보강 또는 상쇄 간섭을 하게 된다. 본 명세서에 있어서, 광흡수층의 표면에서 반사되는 광은 표면 반사광, 광흡수층과 광반사층의 계면에서 반사되는 광은 계면 반사광으로 표현될 수 있다. 도 1에 이와 같은 작용원리의 모식도를 나타내었다. 도 1에는 기재(101), 광반사층(201) 및 광흡수층(301)이 순서대로 적층된 구조를 도시한 것으로서, 광반사층의 하부에 기재가 위치하고 있으나, 필수적인 것은 아니다.
상기 실시상태에 따른 구조의 예시를 도 2 및 도 3에 나타내었다. 도 2 및 도 3에서 광반사층(201) 상에 광흡수층(301)이 구비되고, 광흡수층은 서로 상이한 두께를 갖는 2 이상의 지점을 갖는다. 도 2에 따르면, A 지점과 B 지점에서의 광흡수층(301)의 두께가 상이하다. 도 3에 따르면, C 영역과 D 영역에서의 광흡수층(301)의 두께가 상이하다.
본 출원의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 광흡수층은 상면이 경사각도가 0도 초과 90도 이하인 경사면을 갖는 영역을 하나 이상 포함하고, 상기 광흡수층은 어느 하나의 경사면을 갖는 영역에서의 두께와 상이한 두께를 갖는 영역을 하나 이상 포함한다.
상기 광반사층의 상면의 경사도와 같은 표면 특성은 상기 광흡수층의 상면과 같을 수 있다. 예컨대, 광흡수층의 형성시 증착 방법을 이용함으로써, 광흡수층의 상면은 광반사층의 상면과 같은 경사도를 가질 수 있다.
도 4에 상면이 경사면을 갖는 광흡수층을 갖는 장식 부재의 구조를 예시하였다. 기재(101), 광반사층(201) 및 광흡수층(301)이 적층된 구조로서, 광흡수층(301)의 E 영역에서의 두께 t1과 F 영역에서의 두께 t2는 상이하다.
도 4는 서로 마주보는 경사면, 즉 단면이 삼각형인 구조를 갖는 광흡수층에 관한 것이다. 도 4와 같이 서로 마주보는 경사면을 갖는 패턴의 구조에서는 동일한 조건에서 증착을 진행하더라도 삼각형 구조의 2개의 면에서 광흡수층의 두께가 달라질 수 있다. 이에 따라, 한번의 공정만으로서 두께가 상이한 2 이상의 영역을 갖는 광흡수층을 형성할 수 있다. 이에 의하여 광흡수층의 두께에 따라 발현 색상이 상이하게 된다. 이 때 광반사층의 두께는 일정 이상이면 색상변화에 영향을 미치지 않는다.
본 출원의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 광흡수층은 두께가 점진적으로 변하는 영역을 하나 이상 포함한다. 도 2에 따르면, 광흡수층의 두께가 점진적으로 변하는 구조를 예시하였다.
본 출원의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 광흡수층은 상면이 경사각도가 0도 초과 90도 이하인 경사면을 갖는 영역을 하나 이상 포함하고, 적어도 하나의 경사면을 갖는 영역은 광흡수층의 두께가 점진적으로 변하는 구조를 갖는다. 도 5에 상면이 경사면을 갖는 영역을 포함하는 광흡수층의 구조를 예시하였다. 도 5의 G 영역과 H 영역 모두 광흡수층의 상면이 경사면을 갖고, 광흡수층의 두께가 점진적으로 변하는 구조를 갖는다.
일 예에 따르면, 상기 광흡수층은 경사각도가 1도 내지 90도 범위 내인 제1 경사면을 갖는 제1 영역을 포함하고, 상면이 상기 제1 경사면과 경사방향이 상이하거나, 경사 각도가 상이한 경사면을 갖거나, 상면이 수평인 제2 영역을 더 포함할 수 있다. 이 때, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역에서 광흡수층의 두께가 서로 상이할 수 있다.
또 하나의 예에 따르면, 상기 광흡수층은 경사각도가 1도 내지 90도 범위 내인 제1 경사면을 갖는 제1 영역을 포함하고, 상면이 상기 제1 경사면과 경사방향이 상이하거나, 경사 각도가 상이한 경사면을 갖거나, 상면이 수평인 2개 이상의 영역을 더 포함할 수 있다. 이 때, 상기 제1 영역 및 상기 2개 이상의 영역들에서의 광흡수층의 두께는 모두 서로 상이할 수 있다.
본 출원의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 광흡수층이 비대칭 구조의 패턴을 포함한다. 본 명세서에 있어서, 비대칭 구조란, 상면, 측면 또는 단면에서 관찰하였을 때 적어도 하나의 면에서 비대칭 구조를 갖는 것을 의미한다. 이와 같이 비대칭 구조를 갖는 경우, 상기 장식 부재는 이색성을 발현할 수 있다. 이색성이란, 보는 각도에 따라 다른 색상이 관측되는 것을 의미한다.
색의 표현은 CIE L*a*b* 로 표현이 가능하며, 색차는 L*a*b* 공간에서의 거리(ΔE*ab)를 이용하여 정의될 수 있다. 구체적으로,
Figure 112017103914527-pat00001
이며, 0<ΔE*ab<1의 범위 내에서는 관찰자가 색 차이를 인진할 수 없다[참고문헌: Machine Graphics and Vision 20(4):383-411]. 따라서, 본 명세서에서는 이색성을 ΔE*ab>1로 정의할 수 있다.
일 예에 따르면, 상기 광흡수층은 상면이 콘(cone) 형태의 돌출부 또는 홈부를 갖는 패턴을 포함한다. 콘 형태는 원뿔, 타원뿔, 또는 다각뿔의 형태를 포함한다. 여기서 다각뿔의 바닥면의 형태는 삼각형, 사각형, 돌출점이 5개 이상인 별모양 등이 있다. 상기 콘 형태는 광흡수층의 상면에 형성된 돌출부의 형태일 수도 있고, 광흡수층의 상면에 형성된 홈부의 형태일 수도 있다. 상기 돌출부는 단면이 삼각형이고, 상기 홈부는 단면이 역삼각형 형태가 된다. 광흡수층의 하면도 광흡수층의 상면과 동일한 형태를 가질 수 있다.
일 예에 따르면, 상기 콘 형태의 패턴은 비대칭 구조를 가질 수 있다. 예컨대, 상기 콘 형태의 패턴을 상면에서 관찰하였을 때, 콘의 꼭지점을 기준으로 360도 회전시 동일한 형태가 3개 이상의 존재하는 경우 상기 패턴으로부터 이색성이 발현되기 어렵다. 그러나, 상기 콘 형태의 패턴을 상면에서 관찰하였을 때, 콘의 꼭지점을 기준으로 360도 회전시 동일한 형태가 2개 이하 존재하는 경우, 이색성이 발현될 수 있다. 도 6은 콘 형태의 상면을 나타낸 것으로, (a)는 모두 대칭 구조의 콘 형태를 도시한 것이고, (b)는 비대칭 구조의 콘 형태를 예시한 것이다.
대칭 구조의 콘 형태는 콘 형태의 바닥면이 원이거나 각변의 길이가 같은 정다각형이고, 콘의 꼭지점이 바닥면의 무게중심점의 수직선상에 존재하는 구조이다. 그러나, 비대칭 구조의 콘 형태는, 이를 상면에서 관찰하였을 때, 콘의 꼭지점의 위치를 바닥면의 무게중심점이 아닌 점의 수직선상에 존재하는 구조이거나, 바닥면이 비대칭 구조의 다각형 또는 타원인 구조이다. 바닥면이 비대칭 구조의 다각형인 경우는, 다각형의 변들 또는 각들 중 적어도 하나를 나머지와 다르게 설계할 수 있다.
예컨대, 도 7과 같이, 콘의 꼭지점의 위치를 변경할 수 있다. 구체적으로, 도 7의 첫번째 그림과 같이, 상면에서 관찰시 콘의 꼭지점을 바닥면의 무게중심점(01)의 수직선상에 위치하도록 설계하는 경우, 콘의 꼭지점을 기준으로 360도 회전시 4개의 동일한 구조를 얻을 수 있다(4 fold symmetry). 그러나, 콘의 꼭지점을 바닥면의 무게중심점(01)이 아닌 위치(02)에 설계함으로써 대칭 구조가 깨진다. 바닥면의 한변의 길이를 x, 콘의 꼭지점의 이동 거리를 a 및 b, 콘의 꼭지점(01 또는 02)로부터 바닥면까지 수직으로 연결한 선의 길이인 콘 형태의 높이를 h, 바닥면과 콘의 측면이 이루는 각도를 θn 이라고 하면, 도 7의 면 1, 면2, 면3 및 면 4에 대하여 하기와 같이 코싸인 값이 얻어질 수 있다.
Figure 112017103914527-pat00002
이 때, θ1과 θ2는 같으므로 이색성이 없다. 그러나, θ3과 θ4는 상이하고, │θ3 - θ4│는 두 색간의 색차(E*ab)를 의미하므로, 이색성을 나타낼 수 있다. 여기서, │θ3 - θ4│ > 0이다. 이와 같이, 콘의 바닥면과 측면이 이루는 각도를 이용하여, 대칭 구조가 얼마나 깨졌는지, 즉 비대칭의 정도를 정량적으로 나타낼 수 있고, 이와 같은 비대칭의 정도를 나타내는 수치는 이색성의 색차와 비례한다.
또 하나의 예에 따르면, 상기 광흡수층은 최고점이 선 형태의 돌출부 또는 최저점이 선 형태의 홈부를 갖는 패턴을 포함한다. 도 18 내지 도 20에 선 형태의 돌출부를 구현한 예의 사진으 도시하였다. 상기 선형태는 직선 형태일 수도 있고, 곡선 형태일 수도 있으며, 곡선과 직선을 모두 포함할 수도 있다. 선 형태의 돌출부 또는 홈부를 갖는 패턴을 상면에서 관찰하였을 때, 상면의 무게중심점을 기준으로 360도 회전시 동일한 형태가 2개 이상의 존재하는 경우 이색성를 발현하기 어렵다. 그러나, 선 형태의 돌출부 또는 홈부를 갖는 패턴을 상면에서 관찰하였을 때, 상면의 무게중심점을 기준으로 360도 회전시 동일한 형태가 1개 밖에 존재하지 않는 경우 이색성를 발현할 수 있다. 도 8은 선 형태의 돌출부를 갖는 패턴의 상면을 도시한 것으로, (a)는 이색성을 발현하지 않는 선 형태의 돌출부를 갖는 패턴을 예시한 것이고, (b)는 이색성을 발현하는 선 형태의 돌출부를 갖는 패턴을 예시한 것이다. 도 8(a)의 X-X' 단면은 이등변삼각형 또는 정삼각형이고, 도 8(b)의 Y-Y' 단면은 측변의 길이가 서로 상이한 삼각형이다.
또 하나의 예에 따르면, 상기 광흡수층은 상면이 콘 형태의 상면이 잘려진 구조의 돌출부 또는 홈부를 갖는 패턴을 포함한다. 도 21에 단면이 비대칭인 역사다리꼴 홈부를 구현한 사진을 도시하였다. 이와 같은 패턴의 단면은 사다리꼴 또는 역사다리꼴형태일 수 있다. 이 경우에도, 상면, 측면 또는 단면이 비대칭 구조를 가지도록 설계함으로써 이색성을 발현할 수 있다.
상기에서 예시한 구조 외에도 도 17과 같은 다양한 돌출부 또는 홈부 패턴을 구현할 수 있다.
상기 광흡수층은 굴절율(n), 소멸계수(k) 및 두께(t)에 따라 다양한 색상 구현이 가능하다. 도 9는 광흡수층의 두께에 따라, 파장별 반사율을 나타낸 것이며, 도 10은 이에 따라 구현한 색상들을 나타낸 것이다. 구체적으로, 도 9의 경우 CuO/Cu 의 CuO 증착 두께별 반사율 시뮬레이션 그래프로서, 동일 증착 조건에서 CuO의 두께를 10~60㎚ 변경하면서 작성한 자료이다.
도 11은 시야 각도에 따라 다른 색상이 관찰됨을 나타내는 시뮬레이션 결과이다. 도 11은 CuON/Al의 시뮬레이션 결과이다. 도 11에서는 광흡수층의 두께를 10 nm에서 10 nm까지 10nm씩 증가시키고, 입사각을 0도에서 60도까지 15도 간격으로 조정한 것이다. 이와 같은 시뮬레이션 결과를 통하여, 본 출원의 실시상태에 따른 구조에서 광흡수층의 두께와 상면의 경사각을 조정함으로써 다양한 색상을 구현할 수 있음을 알 수 있다.
상기 광반사층은 광을 반사할 수 있는 재료라면 특별히 한정되지 않지만, 광반사율은 재료에 따라 결정될 수 있으며, 예컨대 50% 이상에서 색상구현이 용이하다. 광반사율은 ellipsometer를 사용하여 측정할 수 있다.
상기 광흡수층은 400 nm에서 굴절율(n)이 0 내지 8인 것이 바람직하며, 0 내지 7일 수 있고, 0.01 내지 3일 수 있고, 2 내지 2.5일 수 있다. 굴절율(n)은 sin θ1/sin θ2 (θ1은 광흡수층의 표면에서 입사되는 빛의 각이고, θ2는 광흡수층의 내부에서 빛의 굴절각이다)으로 계산될 수 있다.
상기 광흡수층은 380 내지 780 nm에서 굴절율(n)이 0 내지 8인 것이 바람직하며, 0 내지 7일 수 있고, 0.01 내지 3일 수 있고, 2 내지 2.5일 수 있다.
상기 광흡수층은 400 nm에서 소멸계수(k)가 0 초과 4 이하이고, 0.01 내지 4인 것이 바람직하며, 0.01 내지 3.5일 수 있고, 0.01 내지 3일 수 있으며, 0.1 내지 1일 수 있다. 소멸계수(k)는 -l/4pI(dI/dx) (여기서, 광흡수층 내에서 경로 단위길이(dx), 예컨대 1 m 당 빛의 강도의 감소분율 dI/I에 l/4p를 곱한 값이고, 여기서 l는 빛의 파장이다.
상기 광흡수층은 380 내지 780 nm에서 소멸계수(k)가 0 초과 4 이하이고, 0.01 내지 4인 것이 바람직하며, 0.01 내지 3.5일 수 있고, 0.01 내지 3일 수 있으며, 0.1 내지 1일 수 있다.
400 nm, 바람직하게는 380 내지 780 nm의 가시광선 전체 파장 영역에서 소멸계수(k)가 상기 범위이므로, 가시광선 범위 내에서 광흡수층의 역할을 할 수 있다.
동일한 굴절율(n) 값을 가진다고 하더라도, 380 내지 780 nm에서 소멸계수(k) 값이 0인 경우와 소멸계수(k) 값이 0.01인 경우는
Figure 112017103914527-pat00003
>1 인 차이를 나타낼 수 있다. 예컨대, 유리/알루미늄/알루미늄산화물/공기층의 적층구조에, 광원으로서 D65(태양광 스펙트럼)을 조사한 경우를 시뮬레이션하였을 때, 상기 알루미늄산화물의 k값이 0일 때와 0.01일 때의 E*ab은 하기 표 1과 같이 얻어졌다. 이 때, 알루미늄층의 두께(h1)은 120 nm이었고, 알루미늄산화물층의 두께(h2)는 하기 표 1에 기재하였다. k값은 시뮬레이션을 위하여 임의로 0과 0.01로 설정하였으며, n값은 알루미늄의 값을 이용하였다.
h 2 [nm] k = 0 k = 0.01
Figure 112017103914527-pat00004
L A b L A b
40 86.63 1.75 -1.25 85.18 2.09 0.03 1.96
60 89.83 -4.02 -8.30 87.86 -4.06 -9.01 2.10
80 95.60 -1.87 -2.58 94.44 -2.05 -2.86 1.20
예컨대, 수지 중에 염료를 첨가하여 광을 흡수하는 방식을 이용하는 것과, 전술한 바와 같은 소멸 계수를 갖는 재료를 사용하는 경우에는 광을 흡수하는 스펙트럼이 상이하다. 수지 중에 염료를 첨가하여 광을 흡수하는 경우, 흡수 파장대가 고정되며, 코팅 두께 변화에 따라 흡수량이 변화하는 현상만 발생한다. 또한, 원하는 광흡수량을 얻기 위하여, 광흡수량을 조절하기 위하여 최소 수 마이크로미터 이상의 두께 변화가 필요하다. 반면, 소멸 계수를 갖는 재료에서는 두께가 수 또는 수십 나노미터 규모로 변화하여도 흡수하는 광의 파장대가 변한다.
일 실시상태에 따르면, 상기 광반사층은 금속층, 금속산질화물층 또는 무기물층일 수 있다. 상기 광반사층은 단일층으로 구성될 수 있고, 2층 이상의 다층으로 구성될 수도 있다.
일 예로서, 상기 광반사층은 인듐(In), 티탄(Ti), 주석(Sn), 실리콘(Si), 게르마늄(Ge), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 니켈(Ni), 바나듐(V), 텅스텐(W), 탄탈(Ta), 몰리브덴(Mo), 네오디뮴(Nb), 철(Fe), 크롬(Cr), 코발트(Co), 금(Au) 및 은(Ag) 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 재료, 이의 산화물, 질화물 또는 산질화물, 탄소 및 탄소 복합체 중 1종 또는 2종 이상의 재료를 포함하는 단일층 또는 다층일 수 있다. 예를 들어, 상기 광반사층은 상기 재료 중에서 선택되는 둘 이상의 합금, 이의 산화물, 질화물 또는 산질화물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 광반사층은 상기 금속 중에서 선택되는 둘 이상의 합금을 포함할 수 있다. 더 구체적으로는 상기 광반사층은 몰리브덴, 알루미늄 또는 구리를 포함할 수 있다. 또 하나의 예에 따르면, 상기 광반사층은 탄소 또는 탄소 복합체를 포함하는 잉크를 이용하여 제조됨으로써 고저항의 반사층을 구현할 수 있다. 탄소 또는 탄소 복합체로는 카본블랙, CNT 등이 있다. 상기 탄소 또는 탄소 복합체를 포함하는 잉크는 전술한 재료 또는 이의 산화물, 질화물 또는 산질화물을 포함할 수 있으며, 예컨대 인듐(In), 티탄(Ti), 주석(Sn), 실리콘(Si), 게르마늄(Ge). 알루미늄(Al), 구리(Cu), 니켈(Ni), 바나듐(V), 텅스텐(W), 탄탈(Ta), 몰리브덴(Mo), 네오디뮴(Nb), 철(Fe), 크롬(Cr), 코발트(Co), 금(Au) 및 은(Ag) 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 산화물이 포함될 수 있다. 상기 탄소 또는 탄소 복합체를 포함하는 잉크를 인쇄한 후 경화 공정이 추가로 수행될 수 있다.
상기 광반사층은 2종 이상의 재료를 포함하는 경우, 2종 이상의 재료를 하나의 공정, 예컨대 증착 또는 인쇄의 방법을 이용하여 형성할 수도 있으나, 1종 이상의 재료로 먼저 층을 형성한 후, 추가로 1종 이상의 재료로 그 위에 층을 형성하는 방법이 이용될 수 있다. 예컨대, 인듐이나 주석을 증착하여 층을 형성한 후, 탄소를 포함하는 잉크를 인쇄한 후 경화시켜 광반사층을 형성할 수 있다. 상기 잉크는 티타늄 산화물, 실리콘 산화물과 같은 산화물이 추가로 포함될 수 있다.
일 실시상태에 따르면, 상기 광흡수층은 단일층일 수도 있고, 2층 이상의 다층일 수도 있다. 상기 광흡수층은 380 내지 780 nm에서 소멸계수(k)를 갖는 재료, 즉 소멸계수가 0 초과 4 이하, 바람직하게는 0.01-4인 재료로 이루어질 수 있다. 예컨대, 상기 광흡수층은 금속, 준금속, 및 금속이나 준금속의 산화물, 질화물, 산질화물 및 탄화물로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다. 상기 금속 또는 준금속의 산화물, 질화물, 산질화물 또는 탄화물은 당업자가 설정한 증착 조건 등에 의하여 형성할 수 있다. 광흡수층은 광반사층과 동일한 금속, 준금속, 2종이상의 합금 또는 산질화물을 포함할 수도 있다.
예컨대, 상기 광흡수층은 인듐(In), 티탄(Ti), 주석(Sn), 실리콘(Si), 게르마늄(Ge), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 니켈(Ni), 바나듐(V), 텅스텐(W), 탄탈(Ta), 몰리브덴(Mo), 네오디뮴(Nb), 철(Fe), 크롬(Cr), 코발트(Co), 금(Au) 및 은(Ag) 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 재료 또는 이의 산화물, 질화물 또는 산질화물을 포함하는 단일층 또는 다층일 수 있다. 구체적인 예로서, 상기 광흡수층은 구리산화물, 구리질화물, 구리산질화물, 알루미늄산화물, 알루미늄질화물, 알루미늄산질화물 및 몰리브덴티타늄산질화물 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함한다.
일 예에 따르면, 상기 광흡수층은 실리콘(Si) 또는 게르마늄(Ge)을 포함한다.
실리콘(Si) 또는 게르마늄(Ge)으로 이루어진 광흡수층은 400 nm에서 굴절율(n)이 0 내지 8이며, 0 내지 7일 수 있고, 소멸계수(k)가 0 초과 4 이하, 바람직하게는 0.01 내지 4이며, 0.01 내지 3 또는 0.01 내지 1일 수 있다.
또 하나의 예에 따르면, 상기 광흡수층은 구리산화물, 구리질화물, 구리산질화물, 알루미늄산화물, 알루미늄질화물, 알루미늄산질화물 및 몰리브덴티타늄산질화물 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함한다. 이 경우 광흡수층은 400 nm에서 굴절율(n)이 1 내지 3, 예컨대 2 내지 2.5일 수 있으며, 소멸계수(k)가 0 초과 4 이하, 바람직하게는 0.01 내지 2.5, 바람직하게는 0.2-2.5, 더욱 바람직하게는, 0.2 내지 0.6일 수 있다.
일 예에 따르면, 상기 광흡수층은 AlOxNy (x > 0, y > 0)이다.
또 하나의 예에 따르면, 상기 광흡수층은 AlOxNy (0 ≤ x ≤ 1.5, 0 ≤ y ≤ 1)일 수 있다.
또 하나의 예에 따르면, 상기 광흡수층은 AlOxNy (x > 0, y > 0)이고, 전체 원자 수 100%에 대하여 각 원자들의 수가 하기 식을 만족한다.
Figure 112017103914527-pat00005
일 실시상태에 따르면, 상기 광흡수층은 400 nm, 바람직하게는 380 내지 780 nm에서 소멸계수(k)를 갖는 재료로 이루어질 수 있으며, 예컨대 광흡수층/광반사층은 CuO/Cu,CuON/Cu, CuON/Al, AlON/Al, AlN/AL/ AlON/Cu, AlN/Cu 등 재료로 형성될 수 있다.
일 실시상태에 따르면, 상기 광반사층의 두께는 최종 구조에서 원하는 색상에 따라 결정될 수 있으며, 예컨대 1 nm 이상, 바람직하게는 25 ㎚ 이상, 예컨대 50 ㎚ 이상, 바람직하게는 70 ㎚ 이상이다.
일 실시상태에 따르면, 상기 광흡수층의 두께는 5~500㎚, 예컨대 30-500 nm일 수 있다..
일 실시상태에 따르면, 상기 광흡수층의 영역별 두께의 차이는 2~200㎚이며, 원하는 색상 차이에 따라 결정될 수 있다.
일 실시상태에 따르면, 상기 광반사층의 하면 또는 상기 광흡수층의 상면에 구비된 기재를 더 포함할 수 있다. 상기 기재의 상면의 경사도와 같은 표면 특성은 상기 광반사층 및 광흡수층의 상면과 같을 수 있다. 이는 광반사층과 광흡수층이 증착방법에 의하여 형성됨으로써, 기재, 광반사층 및 광흡수층이 동일한 각도의 경사면을 가질 수 있다. 예컨대, 상기와 같은 구조는 기재의 상면에 경사면 또는 입체 구조를 형성하고, 그위에 광반사층 및 광흡수층을 순서대로 증착하거나, 광흡수층 및 광반사층을 순서대로 증착함으로써 구현될 수 있다.
일 예에 따르면, 상기 기재의 표면에 경사면 또는 입체 구조를 형성하는 것은 자외선 경화형 수지에 패턴을 형성하고 자외선을 이용하여 경화함으로써 제조하거나, 레이저로 가공하는 방법으로 수행할 수 있다. 일 실시상태에 따르면, 상기 장식 부재는 데코 필름 또는 모바일 기기의 케이스일 수 있다. 상기 장식 부재는 필요에 따라 점착층이 더 포함할 수 있다.
상기 기재의 재료는 특별히 한정되지 않으며, 상기와 같은 방법으로 경사면 또는 입체 구조를 형성하는 경우 당기술분야에 공지된 자외선 경화형 수지가 사용될 수 있다.
상기 광흡수층 상에는 추가로 보호층이 구비될 수도 있다.
일 예에 따르면, 상기 광흡수층 또는 광반사층이 구비된 기재의 반대면에는 추가로 접착제층이 구비될 수 있다. 이 접착제층은 OCA(optically clear adhesive)층일 수 있다. 상기 접착제층 상에는 필요에 따라 보호를 위한 박리층(release liner)가 추가로 구비될 수 있다.
본 명세서에서는 광반사층 및 광흡수층을 형성하는 방법의 예시로서 스퍼터링 방식과 같은 증착을 언급했지만, 본 명세서에 기재된 실시상태들에 따른 구성 및 특성을 가질 수 있다면 박막을 제작하는 다양한 방식의 적용이 가능하다. 예를 들어, 증발증착법, CVD (chemical vapor deposition), ?코팅(wet coating) 등이 사용될 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 이하의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위를 한정하기 위한 것은 아니다.
실시예 1~3
PET 기재 위에 자외선 경화형 수지를 도포하여 패턴(도 12)을 형성한 이후, 질소를 첨가하여 반응성 스퍼터링법(reactive sputtering)에 의해 AlOxNy (0 ≤ x, 0.1 ≤ y ≤ 1) 광흡수층을 기재의 패턴 위에 형성하였다. 광흡수층 위에 100㎚ 두께의 Al을 스퍼터링 방식으로 증착하여 광반사층(Al, 두께 120 nm)을 형성하였다.
패턴의 형태는 도 12와 같이 비대칭 프리즘 구조가 반복된 구조로 형성하였으며, 패턴의 한쪽면 경사 각도는 60°이고, 반대쪽 경사 각도를 40° (실시예 1), 30°(실시예 2), 20°(실시예 3)로 하여서 샘플을 제조 하였다.이 때, 패턴들의 피치는 100 마이크로미터였고, 패턴의 높이는 25 마이크로미터였다. 얻어진 샘플의 기재 측으로 광을 입사시켜, 광흡수층을 통과하고 광반사층에서 반사된 빛을 기재 측에서 관찰할 수 있다. 얻어진 샘플로부터 관측된 광흡수층의 두께 및 색상을 도 13에 나타내었다. 알루미늄산질화물층의 n 및 k 값은 도 22에 기재되어 있다.
비교예 1
도 12와 같이 패턴의 경사면이 양 쪽 모두 60°가 되도록 하고, 광흡수층의 두께를 모두 동일하게 형성한 것을 제외하고는 실시예 1-3과 동일하게 샘플을 제조하였다.
상기 실시예 1~3 과 비교예 1의 색상을 도 13에 나타내었다. 실시예 1의 경우 좌우 색상이 노란색 계열로 유사하게 보이나 좌측에서 붉은톤의 변화를 확인할 수 있었다. 실시예 2의 경우 좌측의 각도가 감소함에 따라서 색상이 보라색 톤으로 변화하게 된다. 실시예 3의 경우 실시예 2 보다 더 진한 보라색으로 나타났다. 이에 반해 비교예 1의 경우 좌우가 동일하게 노란색 계열의 색상이 나타남을 확인할 수 있었다.
실시예 4
패턴의 형태를 도 14와 같이 형성함으로써, 광흡수층의 단면의 삼각형의 꼭지점을 기준으로좌측 경사면 상의 광흡수층의 증착 두께를 5.7 nm, 우측 경사면 상의 광흡수층의 증착 두께를 3.7 nm로 한 것을 제외하고는 실시예 1-3과 동일하게 실시하였다. 얻어진 샘플의 경사면에서 수직인 방향의 색상의 사진을 도 16에 나타내었다.
실시예 5
광흡수층의 단면의 삼각형의 꼭지점을 기준으로좌측 경사면 상의 광흡수층의 증착 두께를 19.0 nm, 우측 경사면 상의 광흡수층의 증착 두께를 12.2 nm으로 한 것을 제외하고는 실시예 4와 동일하게 실시하였다. 얻어진 샘플의 경사면에서 수직인 방향의 색상의 사진을 도 16에 나타내었다.
비교예 2
패턴의 형태를 도 15와 같이 양면 대칭형의 경사면을 갖도록 형성하고, 광흡수층의 경사면 상의 광흡수층의 증착 두께를 6.3 nm로 균일하게 한 것을 제외하고는 실시예 4와 동일하게 실시하였다. 얻어진 샘플의 경사면에서 수직인 방향의 색상의 사진을 도 16에 나타내었다.

Claims (18)

  1. 광반사층; 및 상기 광반사층 상에 구비된 광흡수층을 포함하는 색발현층을 포함하고, 상기 광흡수층은 두께가 상이한 2 이상의 지점을 포함하고,
    상기 광흡수층은 경사각도가 1도 내지 90도 범위 내인 제1 경사면을 갖는 제 1 영역을 포함하고, 상기 제1 경사면과 경사 각도가 상이한 경사면을 갖는 제2 영역을 포함하는 비대칭 구조의 패턴을 2 이상 포함하고, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역에서의 광흡수층의 두께가 서로 상이하고,
    상기 광흡수층의 두께는 5~500nm이고,
    상기 광흡수층은 인듐(In), 티탄(Ti), 주석(Sn), 실리콘(Si), 게르마늄(Ge), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 니켈(Ni), 바나듐(V), 텅스텐(W), 탄탈(Ta), 몰리브덴(Mo), 네오디뮴(Nb), 철(Fe), 크롬(Cr), 코발트(Co), 금(Au) 및 은(Ag) 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 재료, 또는 이의 산화물, 질화물 또는 산질화물을 포함하는 단일층 또는 다층이고,
    상기 광흡수층은 400nm에서 굴절율이 0 내지 8이고,
    상기 광흡수층은 400nm에서 소멸계수가 0 초과 4 이하인 것을 특징으로 하는 장식 부재.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 광흡수층은 두께가 점진적으로 변하는 영역을 하나 이상 포함하는 것인 장식 부재.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 광흡수층은 상면이 경사각도가 0도 초과 90도 이하인 경사면을 갖는 영역을 하나 이상 포함하고, 적어도 하나의 경사면을 갖는 영역은 광흡수층의 두께가 점진적으로 변하는 구조를 갖는 것인 장식 부재.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 광흡수층은 ΔE*ab>1의 이색성을 갖는 것인 장식 부재.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 광흡수층의 상면은 콘(cone) 형태의 돌출부 또는 홈부를 갖는 패턴, 최고점이 선 형태의 돌출부 또는 최저점이 선 형태의 홈부를 갖는 패턴, 또는 콘 형태의 상면이 잘려진 구조의 돌출부 또는 홈부를 갖는 패턴을 포함하는 것인 장식 부재.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 콘 형태의 돌출부 또는 홈부를 갖는 패턴은 상기 콘 형태의 패턴을 상면에서 관찰하였을 때, 콘의 꼭지점을 기준으로 360도 회전시 동일한 형태가 2개 이하 존재하는 것인 장식 부재.
  9. 청구항 7에 있어서, 상기 최고점이 선 형태의 돌출부 또는 최저점이 선 형태의 홈부를 갖는 패턴은 상면에서 관찰하였을 때, 무게중심점을 기준으로 360도 회전시 동일한 형태가 1개 밖에 존재하지 않는 것인 장식 부재.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 청구항 1에 있어서, 상기 광반사층은 인듐(In), 티탄(Ti), 주석(Sn), 실리콘(Si), 게르마늄(Ge), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 니켈(Ni), 바나듐(V), 텅스텐(W), 탄탈(Ta), 몰리브덴(Mo), 네오디뮴(Nb), 철(Fe), 크롬(Cr), 코발트(Co), 금(Au) 및 은(Ag) 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 재료, 이의 산화물, 질화물 또는 산질화물, 탄소 및 탄소 복합체 중 1종 또는 2종 이상의 재료를 포함하는 단일층 또는 다층인 것인 장식 부재.
  13. 삭제
  14. 청구항 1에 있어서, 상기 광반사층의 두께는 1 nm 이상인 것인 장식 부재.
  15. 삭제
  16. 청구항 1에 있어서, 상기 광흡수층의 영역별 두께의 차이는 2-200 nm인 것인 장식 부재.
  17. 청구항 1에 있어서, 상기 광반사층의 하면에 구비된 기재를 더 포함하는 것인 장식 부재.
  18. 청구항 1, 4 내지 9, 12, 14, 16 및 17 중 한 항에 있어서, 상기 장식 부재는 데코 필름 또는 모바일 기기의 케이스인 것인 장식 부재.
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