KR20160061944A - 발열체 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 명세서에는 접착 필름; 및 상기 접착 필름의 적어도 일면에 구비되고, 선고가 10 마이크로미터 이하인 전도성 발열 패턴을 포함하는 발열체 및 이의 제조방법이 기재된다.

Description

발열체 및 이의 제조방법{HEATING ELEMENT AND METHOD FOR FABRICATING THE SAME}

본 출원은 2013년 11월 29일에 한국특허청에 제출된 한국 특허 출원 제10-2013-0147153호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 명세서에 포함된다.

본 명세서에는 발열체 및 이의 제조방법이 기재된다.

자동차 외부 온도와 내부 온도에 차이가 있는 경우에는 자동차 유리에 습기 또는 성에가 발생한다. 이를 해결하기 위하여 발열 유리가 사용될 수 있다. 발열 유리는 유리 표면에 열선 시트를 부착하거나 유리 표면에 직접 열선을 형성하고, 열선의 양 단자에 전기를 인가하여 열선으로부터 열을 발생시키고 이에 의하여 유리 표면의 온도를 올리는 개념을 이용한다.

특히, 자동차 앞유리에 광학적 성능이 우수하면서 발열 기능을 부여하기 위하여 채용하고 있는 방법은 크게 두 가지가 있다.

첫 번째 방법은 투명 전도성 박막을 유리 전면에 형성하는 것이다. 투명 전도성 박막을 형성하는 방법에는 ITO와 같은 투명 전도성 산화막을 이용하거나 금속층을 얇게 형성한 후, 금속층 상하에 투명 절연막을 이용하여 투명성을 높이는 방법이 있다. 이 방법을 이용하면 광학적으로 우수한 전도성막을 형성할 수 있다는 장점이 있으나, 상대적으로 높은 저항값으로 인하여 저전압에서 적절한 발열량을 구현할 수 없다는 단점이 있다.

두 번째 방법은 금속 패턴 또는 와이어(wire)를 이용하되, 금속 패턴 또는 와이어가 없는 영역을 극대화하여 투과도를 높이는 방법을 이용할 수 있다. 이 방법을 이용한 대표적인 제품은 자동차 앞유리 접합에 사용되는 PVB 필름에 텅스텐선을 삽입하는 방식으로 만드는 발열유리이다. 이 방법의 경우, 사용되는 텅스텐선의 직경은 18 마이크로미터 이상으로 저전압에서 충분한 발열량을 확보할 수 있는 수준의 전도성을 구현할 수 있으나, 상대적으로 굵은 텅스텐선으로 인하여 시야적으로 텅스텐선이 눈에 잘 보이는 단점이 있다. 이를 극복하기 위하여, PET 필름 위에 프린팅 공정을 통하여 금속 패턴을 형성하거나, PET 필름 위에 금속층을 부착시킨 후 포토리소그래피 공정을 통하여 금속 패턴을 형성할 수 있다. 상기 금속 패턴이 형성된 PET 필름을 PVB 필름 두 장 사이에 삽입한 후 유리 접합 공정을 거쳐 발열 기능이 있는 발열 제품을 만들 수 있다. 하지만, PET 필름을 두 장의 PVB 필름 사이에 삽입함에 따라, PET 필름과 PVB 필름 사이의 굴절율 차이에 의하여 자동차 유리를 통해 보여지는 사물의 왜곡을 일으킬 수 있다는 단점이 있다.

대한민국공개특허 제10-2009-0099502호

본 명세서에는 발열체 및 이의 제조방법이 기재된다.

본 발명의 일 실시상태는 접착 필름; 및 상기 접착 필름의 적어도 일면에 구비되고, 선고가 10 마이크로미터 이하인 전도성 발열 패턴을 포함하는 발열체를 제공한다.

본 발명의 또 하나의 실시상태는 접착 필름; 상기 접착 필름의 적어도 일면에 구비되고, 선고가 10 마이크로미터 이하인 전도성 발열 패턴; 및 상기 접착 필름의 상기 전도성 발열 패턴이 구비된 면 및 상기 접착 필름의 상기 전도성 발열 패턴이 구비된 면의 반대면 중 적어도 일면에 구비된 보호 필름을 포함하는 발열체를 제공한다.

본 발명의 또 하나의 실시상태는 접착 필름; 상기 접착 필름의 적어도 일면에 구비되고, 선고가 10 마이크로미터 이하인 전도성 발열 패턴; 상기 접착 필름의 상기 전도성 발열 패턴이 구비된 면에 구비된 제1 투명 기판; 및 상기 접착 필름의 상기 전도성 발열 패턴이 구비된 면의 반대면에 구비된 제2 투명 기판을 포함하는 발열체를 제공한다.

상기 발열체는 상기 접착 필름의 전도성 발열 패턴이 구비된 면에 구비된 추가의 접착 필름을 더 포함할 수 있다.

상기 발열체는 상기 전도성 발열 패턴의 양단에 구비된 버스 바(bus bar)를 추가로 포함할 수 있다. 또한, 상기 발열체는 상기 버스 바와 연결된 전원부를 추가로 포함할 수 있다.

본 발명의 또 하나의 실시상태는 접착 필름의 적어도 일면에 선고가 10 마이크로미터 이하인 전도성 발열 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 발열체의 제조방법을 제공한다.

본 발명의 또 하나의 실시상태는 접착 필름의 적어도 일면에 두께가 10 마이크로미터 이하인 금속 필름을 열합착시키는 단계; 및 상기 금속 필름을 패터닝하여 전도성 발열 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 발열체의 제조방법을 제공한다.

본 발명의 또 하나의 실시상태는 금속층 상에 두께가 10 마이크로미터 이하인 금속 도금 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 금속 도금 패턴이 상기 접착 필름과 접하도록, 상기 금속 도금 패턴이 구비된 금속층을 접착 필름과 라미네이션하는 단계; 및 상기 금속층을 상기 금속 도금 패턴으로부터 제거하는 단계를 포함하는 발열체의 제조방법을 제공한다.

본 명세서에 기재된 실시상태들에 따르면, 투명 기판 없이도 접착 필름 상에 전도성 발열 패턴을 형성할 수 있다. 이와 같이, 접착 필름 상에 전도성 발열 패턴을 직접 형성함으로써, 2개의 투명 기판 사이에, 접착 필름 이외에 다른 필름을 추가로 사용하지 않을 수 있으므로, 필름들 간의 굴절율 차이에 의한 시야 왜곡을 방지할 수 있다. 또한, 1장의 접착 필름만을 사용하는 경우에는, 발열체 제조 공정이 간단하고, 제조 비용도 저렴하며, 두께도 얇게 구성할 수 있는 장점이 있다. 한편, 본 명세서의 일부 실시상태에 따른 발열체는 접착 필름의 전도성 발열 패턴이 구비된 면에 구비된 추가의 접착 필름을 더 포함할 수 있으며, 이 경우 굴절율 차이에 의한 시야 왜곡 현상 및 접합 공정에서의 기포 제거 문제를 방지할 수 있다.

도 1은 본 명세서에 기재된 일 실시상태에 따른 발열체에서 적층 구조를 예시한 것이다.
도 2는 본 명세서에 기재된 다른 실시상태에 따른 발열체에서 적층 구조를 예시한 것이다.
도 3는 본 명세서에 기재된 또 하나의 실시상태에 따른 발열체에서 적층 구조를 예시한 것이다.
도 4은 본 명세서에 기재된 또 하나의 실시상태에 따른 발열체에서 적층 구조를 예시한 것이다.
도 5는 본 명세서에 기재된 일 실시상태에 따른 발열체의 제조공정을 예시한 것이다.
도 6는 본 명세서에 기재된 다른 실시상태에 따른 발열체의 제조공정을 예시한 것이다.
도 7은 본 명세서에 기재된 또 하나의 실시상태에 따른 발열체의 제조공정을 예시한 것이다.
도 8은 실시예 1에서 제조한 발열체의 전도성 발열 패턴 형태의 사진을 나타낸 것이다.
도 9은 실시예 2에서 제조한 발열체의 전도성 발열 패턴 형태의 사진을 나타낸 것이다.
도 10는 실시예 3에서 제조한 발열체의 전도성 발열 패턴 형태의 사진을 나타낸 것이다.
도 11은 실시예 4에서 제조한 발열체의 전도성 발열 패턴 형태의 사진을 나타낸 것이다.

이하에서, 본 발명에 대하여 좀더 상세하게 설명한다.

본 발명의 일 실시상태에 따른 발열체는 접착 필름; 및 상기 접착 필름의 적어도 일면에 구비되고, 선고가 10 마이크로미터 이하인 전도성 발열 패턴을 포함한다.

본 명세서에 있어서, 상기 전도성 발열 패턴의 선고란, 상기 접착 필름에 접하는 면으로부터, 이에 대항하는 면까지의 거리를 의미한다.

도 1은 상기 발열체의 적층 구조를 예시한 것이다. 종래에는 투명 기판 상에 전도성 발열 패턴을 형성하는 방법이 이용되었지만, 본 발명에 따르면 투명 기판 없이 접착 필름에 직접 전도성 발열 패턴을 형성할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따른 발열체는 접착 필름의 적어도 일면에 두께 10 마이크로미터 이하의 금속 필름을 형성한 후, 에칭 공정과 같은 방법을 이용한 상기 금속 필름을 패터닝을 통하여 형성될 수 있다. 상기 금속 필름의 형성은 금속층 상에 두께 10 마이크로미터 이하의 금속 도금층을 형성한 후 이를 접착 필름에 전사하는 방식을 통하여 수행될 수 있다. 또는, 본 발명의 일 실시상태에 따른 발열체는 금속층 상에 두께 10 마이크로미터 이하의 금속 도금 패턴을 형성한 후, 상기 금속 도금 패턴을 접착 필름에 전사하는 방식을 통하여 형성될 수 있다.

상기 접착 필름은 열 접합 공정에서 사용되는 공정 온도 이상에서 접착성을 갖는 것을 의미한다. 예컨대, 상기 접착 필름은 당 기술분야에서 발열체를 제작하기 위하여 사용되는 열 접합 공정에서 투명 기판과 접착성을 나타낼 수 있는 것을 의미한다. 열 접합 공정의 압력, 온도 및 시간은 접착 필름의 종류에 따라 차이가 있지만, 예컨대 열 접합 공정은 130 내지 150℃의 범위에서 선택된 온도에서 수행될 수 있으며, 필요에 따라 압력이 가해질 수 있다. 상기 접착 필름의 재료로는 PVB(polyvinylbutyral), EVA(ethylene vinyl acetate), PU(polyurethane), PO(Polyolefin) 등이 사용될 수 있으나, 이들 예로만 한정되는 것은 아니다.

상기 접착 필름은 열 접합 공정에서 사용되는 공정 온도 이상에서 접착성을 갖기 때문에, 추후 투명 기판과의 접합시 추가의 접착 필름이 필요하지 아니하다. 이와 같이 고온에서 접착성을 갖는 접착 필름은 필름 재료의 유리 전이 온도(Tg)가 낮아서 필름이 원하지 않는 형태로 변형 또는 손상될 수 있다. 본 발명에서는 후술하는 도금법을 이용하여 저온에서 전도성 발열 패턴을 형성할 수 있으므로, 열 접합 공정에서 접착성을 갖는 접착 필름을 포함하는 발열체를 제공할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에서는 도금법에 의하여 두께 10 마이크로미터 이하의 금속 도금층 또는 금속 도금 패턴을 금속층 상에 형성함으로써 프리스탠딩 금속 필름을 형성하고, 이를 접착 필름에 전사하는 방법에 의하여 발열체를 제조할 수 있다. 본 명세서에 있어서 프리스탠딩 금속 필름이란 접착 필름과 별도로 형성되어 있는 금속 필름을 의미하는 것으로서, 그 형태는 전도성 발열 패턴에 대응하는 패턴이 형성되기 전 또는 후일 수 있다. 상기 프리스탠딩 금속 필름이 패턴이 형성된 후를 의미하는 경우 전도성 발열 패턴과 같은 의미로 사용될 수도 있다. 상기 접착 필름에의 전사는 접착 필름과 프리스탠딩 금속 필름을 가열 롤을 통과시키는 라미네이션 공정을 통하여 수행될 수 있다. 상기 가열 롤에 사용되는 온도는 [접착 필름의 유리 전이 온도-10℃] 이상, 필요한 경우 [투명 기판과의 접합 공정에서 사용하는 온도] 이하 내에서 선택될 수 있다. 상기 [투명 기판과의 접합 공정에서 사용하는 온도]는 예컨대 130 내지 150℃의 범위에서 선택되는 온도일 수 있다. 이 때, 필요에 따라 롤 사이에 일정 압력이 가해질 수도 있다.

프리스탠딩 필름(freestanding film) 형태의 금속 필름은 주로 압연법 또는 도금법을 사용하여 제작될 수 있다. 그런데, 압연법으로는 10 마이크로미터 이하의 두께로 균일한 박막을 형성하기 어렵기 때문에, 전도성 발열 패턴 형성시 압연법에 의하여 제조된 금속 필름을 이용하는 경우, 선고가 10 마이크로미터 이하인 패턴을 얻을 수 없다. 그러나, 본 발명에서는 후술하는 도금법에 의한 프린스탠딩 금속 필름을 이용함으로써 선고가 10 마이크로미터 이하의 전도성 발열 패턴을 형성할 수 있다.

접착 필름 상에 프리스탠딩 필름 형태의 금속 필름을 융착하는 방식이 아닌 접착 필름 상에 바로 금속 박막을 형성하는 방식을 이용하는 경우, 접착 필름과 투명 기판 사이의 접합 공정에서 사용되는 온도를 초과하는 온도에 노출되면 균일한 금속 박막을 접착 필름 상에 형성하기 어렵다. 예를 들어 진공 증착 공정을 사용하여 두께 300 nm 이상의 박막을 형성하는 경우 접착 필름에 열적 스트레스를 줄 수 있으며, 이 때 온도가 순간적으로 접착 필름의 유리 전이 온도 이상으로 올라가게 되면 접착 필름의 변형을 가하게 된다. 특히, 필름 롤 공정 도중에 접착 필름의 변형이 오게 되면 상기 접착 필름 상에 균일한 금속 박막이 형성되기 어렵다.

그러나, 본 발명에서는 전술한 바와 같이, 도금법에 의하여 두께 10 마이크로미터 이하의 금속 도금층 또는 금속 도금 패턴을 금속층 상에 형성함으로써 프리스탠딩 금속 필름을 형성하고, 이를 접착 필름에 전사하는 방법을 이용함으로써 접착 필름의 변형을 방지하면서 균일한 두께의 전도성 발열 패턴을 형성할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 접착 필름의 두께는 190 내지 2,000 마이크로미터이다. 상기 접착 필름의 두께가 190 마이크로미터 이상인 경우 전도성 발열 패턴을 안정하게 지지함과 동시에 추후 투명 기판과의 접착력을 충분히 낼 수 있다. 상기 접착 필름의 두께를 2,000 마이크로미터 이하로 하는 경우에도 상기와 같이 지지성 및 접착성을 충분히 낼 수 있기 때문에 불필요한 두께 증가를 방지할 수 있습니다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 접착 필름의 유리 전이 온도(Tg)는 55 내지 90 ℃이다. 상기 접착 필름이 이와 같이 낮은 유리 전이 온도(Tg)를 갖는 경우에도, 후술하는 방법에 의하여 접합 공정 상에서 접착성의 손상 없이, 또는 필름의 의도하지 않은 변형 또는 손상 없이 전도성 발열 패턴을 형성할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 접착 필름과 프리스탠딩 금속 필름을 [접착 필름의 유리 전이 온도 -10℃] 이상, 필요에 따라 [투명 기판과의 접합 공정에서 사용하는 온도] 이하에서 가열 롤을 통과시키는 라미네이션을 하였을 때 접착 필름과 금속 필름의 접착력은 250 gf/inch 이상의 값을 가지는 것이 적당하다. 상기 접착력은 Texture analyzer 장비(MHK 사)를 이용하여 300 mm/min의 조건으로 90˚의 박리력을 측정한 값을 취할 수 있다. 상기의 접착력이 250 gf/inch 미만의 값을 가지는 경우, 금속 필름을 패터닝하는 공정에서 박리가 일어날 수 있다. 상기 공정에 의해서 접착력이 250 gf/inch 미만의 값을 가지는 경우, 프린스탠딩 금속 필름 또는 접착 필름 상에 접착개선층을 형성하거나 플라즈마 처리를 통하여 접착력을 개선할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 접착 필름과 프리스탠딩 금속 필름을 [접착 필름의 유리 전이 온도-10℃] 이상, 필요에 따라 [투명 기판과의 접합 공정에서 사용하는 온도] 이하에서 가열 롤을 통과시키는 라미네이션하였을 때 상기 접착 필름과 상기 프리스탠딩 금속 필름의 접하는 면적은, 상기 접착 필름과 상기 금속 필름을 [접착 필름의 유리 전이 온도-10℃] 미만에서 라미네이션했을 때에 비하여 증가하게 된다. 이는 접착 필름/금속 필름의 복합필름 제조시, [접착 필름의 유리 전이 온도 -10℃] 이상, 필요에 따라 [투명 기판과의 접합 공정 온도] 이하, 예컨대 150℃ 이하의 가열 롤을 통과시키는 라미네이션함으로써, 상기 접착 필름의 표면 중 상기 프리스탠딩 금속 필름과 접하는 부분이 녹기 때문이며(melting), 이에 의하여 상기 전도성 발열 패턴과 접착 필름의 접착 면적이 증가될 수 있으며 이에 따른 접착력 증가가 일어날 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 예에 따른 발열체에서는, 상기 접착 필름과 상기 전도성 발열 패턴의 접하는 면적이 상기 접착 필름과 상기 전도성 발열 패턴을 [접착필름의 유리 전이 온도-10℃] 미만에서 라미네이션했을 때에 비하여 증가될 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 전도성 발열 패턴의 선고는 10 마이크로미터 이하이다. 전도성 발열 패턴의 두께가 10 마이크로미터를 초과하는 경우 금속 패턴의 측면에 의한 빛의 반사에 의해 금속의 인지성이 높아지는 단점이 있다. 본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 전도성 발열 패턴의 선고는 0.3 내지 10 마이크로미터의 범위내이다. 본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 전도성 발열 패턴의 선고는 0.5 내지 5 마이크로미터의 범위내이다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 전도성 발열 패턴은 금속으로 형성된다. 선고가 10 마이크로미터 이하의 전도성 발열 패턴은 전술한 바와 같이 도금법에 의하여 형성한 금속 필름을 열 합착에 의하여 접착 필름 상에 전사하고, 상기 금속 필름을 패터닝함으로써 형성되거나, 금속층 상에 금속 도금 패턴을 형성한 후 이를 접착 필름에 전사하는 방법으로 형성될 수 있다. 만약 전도성 발열 패턴 형성시 진공증착법과 같이 고온 공정이 수반되는 방법을 이용할 경우, 증착 과정에서 발생하는 열에 의하여 필름의 의도하지 않은 변형 또는 손상이 발생할 수 있다. 필름에 의도하지 않은 변형 또는 손상이 발생하는 경우, 롤공정으로 제조하는데 한계가 있다.

상기와 같이, 전도성 발열 패턴을 도금법에 의하여 형성하는 경우, 바인더 수지를 포함하는 페이스트를 이용한 인쇄방법에 의하여 전도성 발열 패턴을 형성하는 것에 비하여, 금속 자체의 비저항 수준의 전도도를 구현할 수 있다. 예를 들어 금속 페이스트를 이용하는 경우, 사용하는 금속의 비저항 대비 3-10 배의 비저항을 가지게 되나, 도금법을 이용하게 되면 사용하는 금속 대비 비저항의 증가를 2배 이내로 제어할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 전도성 발열 패턴은 도금법에 의하여 형성한 프리스탠딩 금속 필름으로부터 형성됨에 따라, 금속 도금시 사용한 촉매를 포함할 수 있다. 사용할 수 있는 촉매는 니켈, 크롬, 팔라듐 또는 플라티늄을 포함하는 촉매가 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.

상기 전도성 발열 패턴은 상기 접착 필름에 시드층(seed layer)를 형성한 후 도금 공정을 거쳐 형성하는 경우 균일한 금속 필름층을 얻을 수 없기 때문에, 전도성 발열 패턴의 두께 균일성을 고려할 때, 전술한 바와 같이 도금법에 의한 프리스탠딩 금속 필름을 제조한 후, 이를 열 합착 방법에 의하여 접착 필름에 전사하는 방법을 이용하는 것이 바람직하다.

도금법에 의하여 제조한 프리스탠딩 금속 필름을 이용하는 방법을 상세히 설명하면 하기와 같다.

일 예에 따르면, 본 발명에 따른 발열체는 접착 필름의 적어도 일면에 두께가 10 마이크로미터 이하인 금속 필름을 열합착시키는 단계; 및 상기 금속 필름을 패터닝하여 전도성 발열 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 방법에 의하여 제조될 수 있다.

상기 접착 필름의 적어도 일면에 두께가 10 마이크로미터 이하인 금속 필름을 열합착시키는 단계는 금속층 상에 금속 도금층을 형성하는 단계; 상기 금속 도금층이 상기 접착 필름과 접하도록, 상기 금속 도금층이 구비된 금속층을 상기 접착 필름과 라미네이션하는 단계; 및 상기 금속층을 금속 도금층으로부터 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 금속층은 금속 도금층을 형성하기 위한 지지층으로서 이용된다.

상기 금속 필름을 패터닝하는 단계는 상기 금속 필름 상에 식각보호층 패턴을 형성한 후, 식각보호층 패턴에 의하여 덮여 있지 않은 금속 필름을 제거함으로써 선고 10 마이크로미터 이하의 전도성 발열 패턴을 형성할 수 있다.

상기 지지층으로 이용하는 금속층은 상기 금속 도금층의 지지층으로 이용될 수 있으면 그 재료 또는 두께에 한정되지 않는다. 예컨대, 상기 금속층은 상기 금속 도금층의 재료와 동일한 것을 이용할 수 있다.

상기 식각보호층 패턴은 포토리소그래피 방법에 따라 선택적 노광 및 현상에 의하여 형성할 수도 있고, 인쇄법에 의하여 직접 패턴을 형성할 수도 있다. 인쇄법으로는 그라비아 인쇄법, 오프셋 인쇄 등이 이용될 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.

상기 식각보호층은 금속 패턴 형성 후, 스트리핑 공정을 통하여 제거될 수도 있으며 제거하지 않고 남아있을 수도 있다.

일 예에 따른 발열체의 제조방법을 도 5에 예시하였다. 도 5에 따르면, PVB 필름과 같은 접착 필름 상에 구리 필름과 같은 금속 필름을 열 합착시키고, 상기 금속 필름 상에 프린팅 공정 또는 리소그래피 공정에 의하여 식각보호층 패턴을 형성하고, 상기 금속 필름을 에칭한 후, 상기 식각보호층 패턴을 제거한다. 이어서, 양면에 제1 투명 기판과 제2 투명 기판을 라미네이션한다. 필요에 따라 투명 기판 대신 보호필름이 부착될 수도 있다. 도 5에는 도시되지 않았으나, 상기 금속 필름의 열 합착되는 면의 반대면에는 지지층으로서 금속층이 구비될 수 있으며, 상기 금속층은 투명 기판의 라미네이션 전에 제거될 수 있다.

또 하나의 예에 따르면, 본 발명에 따른 발열체는 금속층 상에 두께가 10 마이크로미터 이하인 금속 도금 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 금속 도금 패턴이 상기 접착 필름과 접하도록, 상기 금속 도금 패턴이 구비된 금속층을 접착 필름과 라미네이션하는 단계; 및 상기 금속층을 상기 금속 도금 패턴으로부터 제거하는 단계를 포함하는 방법에 의하여 제조될 수 있다. 여기서 금속층은 전술한 예시에서 기술한 내용이 적용될 수 있다.

예컨대, 상기 금속층 상에 두께가 10 마이크로미터 이하인 금속 도금 패턴을 형성하는 단계는 금속층 상에 두께가 10 마이크로미터 이하인 금속 도금층을 형성하는 단계; 및 상기 금속 도금층을 패터닝하여 금속 도금 패턴을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 금속 도금층을 패터닝하여 금속 도금 패턴을 형성하는 단계는 상기 금속 도금층 상에 식각보호층 패턴을 형성한 후, 식각보호층 패턴에 의하여 덮여 있지 않은 금속 도금층을 제거함으로써 수행될 수 있다. 여기서 식각보호층은 전술한 예시에서 기술한 내용이 적용될 수 있다. 상기 식각보호층 패턴에 의하여 덮여 있지 않은 금속 도금층을 제거시에는 식각 속도 또는 식각 시간 등의 조건을 조절하여, 금속층 상의 금속 도금층이 제거되도록 할 수 있다.

일 예에 따른 발열체의 제조방법을 도 6에 예시하였다. 도 6에 따르면, 금속층 상에 금속 도금층을 형성하고, 금속 도금층 상에 식각보호층 패턴을 형성한 후, 식각보호층 패턴에 의하여 덮여 있지 않은 금속 도금층을 제거하여 금속 도금 패턴을 형성한다. 이어서, 금속층 상에 형성된 금속 도금 패턴을 접착 필름에 열 합착한 후, 금속층을 제거하고, 양면에 제1 투명 기판과 제2 투명 기판을 라미네이션한다. 필요에 따라 투명 기판 대신 보호필름이 부착될 수도 있다.

다른 예로서, 상기 금속층 상에 두께가 10 마이크로미터 이하인 금속 도금 패턴을 형성하는 단계는 금속층 상에 절연 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 금속층의 절연 패턴에 의하여 덮이지 않은 표면상에 두께가 10 마이크로미터 이하인 금속 도금 패턴을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 이 때, 상기 접착 필름과의 라미네이션 전에, 또는 상기 금속층을 상기 금속 도금 패턴으로부터 제거한 후에 상기 절연 패턴을 제거될 수 있다.

상기 절연 패턴은 금속 도금 패턴을 형성하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적에 반하지 않는 한 당 기술분야에서 알려져 있는 재료 중에서 선택된 재료를 이용할 수 있다.

일 예에 따른 발열체의 제조방법을 도 7에 예시하였다. 도 7에 따르면, 금속층 상에 절연 패턴을 형성하고, 상기 금속층 상의 절연 패턴이 구비되지 않은 면 상에 금속 도금 패턴을 형성한 후, 절연 패턴을 제거하고 접착 필름을 열 합착한다. 이어서 금속층을 제거하고, 양면에 제1 투명 기판과 제2 투명 기판을 라미네이션한다. 필요에 따라 투명 기판 대신 보호필름이 부착될 수도 있다.

상기 발열체의 제조방법들은 전도성 발열 패턴의 양단에 버스 바(bus bar)를 형성하는 단계; 및 상기 버스 바와 연결된 전원부를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 전도성 발열 패턴 선고의 편차는 20% 이내, 바람직하게는 10% 이내이다.

필요에 따라, 상기 금속 도금층 또는 금속 도금 패턴을 접착 필름에 라미네이션 하기 전에, 상기 금속 도금층 또는 금속 도금 패턴 상에, 또는 상기 접착 필름 상에 프라이머층 또는 점착층을 형성할 수 있다. 이 프라이머층 또는 점착층에 의하여 접착 필름과의 접착성이 개선될 수 있다. 프라이머층의 두께는 얇을수록 바람직하며, 예컨대 10 마이크로미터 이내, 바람직하게는 1 마이크로미터 이내이다. 프라이머층의 재료로는 실리콘 계열 또는 우레탄 아크릴레이트 등의 아크릴레이트 계열의 물질을 사용할 수 있다.

필요에 따라 접착성 개선을 위하여 금속 도금층 또는 금속 도금 패턴과 같은 금속 필름 또는 접착 필름 상에 플라즈마 처리를 할 수도 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 전도성 발열 패턴과 상기 접착 필름의 계면에는 프라이머층 또는 점착층이 구비될 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 전도성 발열 패턴은 열전도성 재료로 이루어질 수 있다. 예컨대, 상기 전도성 발열 패턴은 금속선으로 이루어질 수 있다. 구체적으로, 상기 발열 패턴은 열전도도가 우수한 금속을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 발열 패턴 재료의 비저항 값은 1 microOhm cm 이상 200 microOhm cm 이하인 것이 좋다. 발열 패턴 재료의 구체적인 예로서, 구리, 은(silver), 알루미늄등이 사용될 수 있다. 상기 전도성 발열 패턴 재료로 가격이 싸고 전기전도도가 우수한 구리가 가장 바람직하다.

상기 발열 패턴은 직선, 곡선, 지그재그 또는 이들의 조합으로 이루어진 금속선들의 패턴을 포함할 수 있다. 상기 발열 패턴은 규칙적인 패턴, 불규칙적인 패턴 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.

상기 발열 패턴의 전체 개구율이 90% 이상인 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 발열 패턴의 선폭이 40 ㎛ 이하, 구체적으로 0.1 ㎛ 내지 40 ㎛ 이하이다. 상기 발열 패턴의 선간 간격은 50 ㎛ 내지 30 mm이다.

본 발명의 또 하나의 실시상태에 따르면, 전술한 실시상태에 따른 발열체의 상기 접착 필름의 전도성 발열 패턴이 구비된 면에 구비된 추가의 접착 필름을 더 포함하는 발열체를 제공한다. 도 2에, 제1 접착 필름; 상기 접착 필름의 적어도 일면에 구비되고, 선고가 10 마이크로미터 이하인 전도성 발열 패턴; 및 상기 제1 접착 필름의 전도성 발열 패턴이 구비된 면에 구비된 제2 접착 필름을 포함하는 발열체가 도시하였다. 종래에는 PET 필름과 같은 플라스틱 필름 상에 전도성 발열 패턴을 형성하고, 이를 투명 유리와 같은 기판에 부착하기 위하여 양면에 접착 필름을 부착하였다. 그러나, 상기 본 발명의 실시상태에 따르면, 플라스틱 필름 없이 접착 필름에 직접 전도성 발열 패턴을 사용함으로써, PET 필름과 같은 플라스틱 필름을 사용할 필요가 없고, 이에 따라 접착 필름과 플라스틱 필름 간의 굴절율 차이에 의한 시야 왜곡 현상을 방지할 수 있다. 또한, 발열체의 양측에 보호 필름 또는 투명 기판을 접합하는 경우에, 발열체의 표면에 엠보싱 영역과 같이 비평탄한 영역이 전혀 존재하지 않는다면 접합 공정에서 기포 제거에 어려움이 있을 수 있다. 그러나, 상기와 같이 제1 접착 필름과 제2 접착 필름을 포함하는 구조의 발열체를 사용하는 경우 상기와 같이 기포 제거가 어려운 문제점을 완화시킬 수 있다. 상기 추가의 접착 필름으로는 본 명세서에 기재된 접착 필름에 관한 설명이 적용될 수 있다. 또한, 2개의 접착 필름은 서로 동종 또는 이종의 재료로 이루어질 수 있다. 또한, 2개의 접착 필름의 두께는 서로 동일할 수도 있고, 필요에 따라 상이할 수도 있다.

본 발명의 또 하나의 실시상태에 따르면, 접착 필름; 상기 접착 필름의 적어도 일면에 구비되고, 선고가 10 마이크로미터 이하인 전도성 발열 패턴; 상기 접착 필름의 상기 전도성 발열 패턴이 구비된 면 및 상기 접착 필름의 상기 전도성 발열 패턴이 구비된 면의 반대면 중 적어도 일면에 구비된 보호 필름을 포함하는 발열체를 제공한다. 도 3에 2장의 보호 필름을 포함하는 발열체의 적층 구조를 예시하였다.

전술한 바와 같이, 본 발명에서는 기판 없이 접착 필름에 직접 전도성 발열 패턴을 제조할 수 있기 때문에, 공정상 필요에 따라, 또는 최종 용도에의 적용 상태에 따라, 투명 기판을 부착하지 않고, 추후 제거될 보호 필름을 부착한 상태로 구성할 수 있다. 보호 필름의 종류는 당 기술분야에 알려져 있는 것을 사용할 수 있다.

본 발명의 또 하나의 실시상태에 따르면, 접착 필름; 상기 접착 필름의 적어도 일면에 구비되고, 선고가 10 마이크로미터 이하인 전도성 발열 패턴; 상기 접착 필름의 상기 전도성 발열 패턴이 구비된 면에 구비된 제1 투명 기판; 및 상기 접착 필름의 상기 전도성 발열 패턴이 구비된 면의 반대면에 구비된 제2 투명 기판을 포함하는 발열체를 제공한다. 도 4에 2장의 투명 기판을 포함하는 발열체의 적층 구조를 예시하였다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 투명 기판과 상기 전도성 발열 패턴은 접하고, 상기 제2 투명 기판과 상기 접착 필름은 접한다.

상기 제1 및 제2 투명 기판은 가시광선 투과율이 50 % 이상, 바람직하게는 75 % 이상인 것이 바람직하다. 구체적으로, 상기 투명 기판으로는 유리를 사용할 수도 있고, 플라스틱 기판 또는 플라스틱 필름을 사용할 수 있다.

상기 플라스틱 기판 또는 필름으로는 당 기술분야에 알려져 있는 재료를 사용할 수 있으며, 예컨대 PET(Polyethylene terephthalate), PVB(polyvinylbutyral), PEN(polyethylene naphthalate), PES(polyethersulfon), PC(polycarbonate), 아세틸 셀룰로이드와 같은 가시광 투과율 80 % 이상의 필름이 바람직하다. 상기 플라스틱 필름의 두께는 12.5 ㎛ 내지 500 ㎛인 것이 바람직하고, 30 ㎛ 내지 250 ㎛인 것이 바람직하다.

상기 투명 기판은 용도에 따라 곡면을 이루는 형태일 수 있다.

본 발명의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 전도성 발열 패턴에 전기를 인가하기 위한 1쌍의 대향하는 버스 바를 더 포함한다.

본 발명의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 버스바를 은폐하기 위하여 블랙 패턴이 구비될 수 있다. 예컨대, 상기 블랙 패턴은 코발트 산화물을 함유한 페이스트를 이용하여 프린트할 수 있다. 이때 프린팅 방식은 스크린 프린팅이 적당하며, 두께는 10 ㎛ 내지 100 ㎛로 설정할 수 있다. 상기 발열 패턴과 버스바는 각기 블랙 패턴 형성 전이거나 후에 형성할 수도 있다.

본 발명의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 발열체는 자동차용 유리이다.

본 발명의 또 하나의 실시상태에 따르면, 상기 발열체는 자동차 앞유리용이다.

본 발명에 따른 발열체는 발열을 위하여 전원에 연결될 수 있으며, 이 때 발열량은 m² 당 100 내지 1000 W, 바람직하게는 200 내지 700 W인 것이 바람직하다. 본 발명에 따른 발열체는 저전압, 예컨대 30 V 이하, 바람직하게는 20 V 이하에서도 발열성능이 우수하므로, 자동차 등에서도 유용하게 사용될 수 있다. 상기 발열체에서의 저항은 2 오옴/스퀘어 이하, 바람직하게는 1 오옴/스퀘어 이하, 바람직하게는 0.5 오옴/스퀘어 이하이다. 이때 얻은 저항값은 면저항과 같은 의미를 지닌다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 발열체의 제조방법은 상기 접착 필름의 상기 전도성 발열 패턴이 형성된 면에 제1 보호 필름을 접착하는 단계 및 상기 접착 필름의 상기 전도성 발열 패턴이 형성된 면의 반대면에 제2 보호 필름을 접착하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 제1 보호 필름과 제2 보호 필름의 접착은 동시에 또는 순차적으로 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 발열체의 제조방법은 상기 접착 필름의 상기 전도성 발열 패턴이 형성된 면에 제1 투명 기판을 라미네이션하는 단계 및 상기 접착 필름의 상기 전도성 발열 패턴이 형성된 면의 반대면에 제2 투명 기판을 라미네이션하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 제1 투명 기판의 라미네이션 단계와 상기 제2 투명 기판의 라미네이션 단계는 동시에 또는 순차적으로 이루어질 수 있다.

상기 전도성 발열 패턴이 구비된 접착 필름과 상기 제1 투명 기판 및 상기 제2 투명 기판을 라미네이션하는 과정은 예컨대 하기와 같이 수행될 수 있다.

상기 전도성 발열 패턴이 형성된 접착 필름을 2장의 투명 기판 사이에 삽입하고, 이를 진공백에 넣어 감압하며 온도를 올리거나, 가열 롤을 이용하여 온도를 올려, 공기를 제거함으로써 1차 접합을 하게 된다. 이때 압력, 온도 및 시간은 접착 필름의 종류에 따라 차이가 있지만 보통 300~700 토르의 압력으로, 상온에서 100 ℃까지 온도를 점진적으로 올릴 수 있다. 이때 시간은 보통 1 시간 이내로 하는 것이 바람직하다. 1차 접합을 마친 예비 접합된 적층체는 오토클레이브에서 압력을 가하며 온도를 올리는 오토클레이빙 과정에 의하여 2차 접합 과정을 거치게 된다. 2차 접합은 접착 필름의 종류에 따라 차이가 있지만, 140 bar 이상의 압력과 130~150 ℃ 정도의 온도에서 1 시간 내지 3 시간, 바람직하게는 약 2시간 수행한 후 서냉하는 것이 바람직하다.

또 하나의 구체적인 실시상태에서는 전술한 2단계의 접합 과정과는 달리 진공라미네이터 장비를 이용하여 1 단계로 접합하는 방법을 이용할 수 있다. 80~150 ℃까지 단계적으로 온도를 올리고 서냉하면서, 100 ℃까지는 감압(~5 mbar)하고, 그 이후에는 가압(~1000 mbar)을 하여 접합을 할 수 있다.

이하에서, 구체적인 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

실시예 1

두께 18 마이크로미터의 구리 필름 상에 두께 2 마이크로미터의 구리 도금층이 형성된 필름을 사용하여, 구리 도금층을 PVB 필름에 맞대고, PVB의 유리 전이 온도(Tg) 80 ℃ 부근인 70-150℃에서 라미네이션하였다. 이어서, 두께 18 마이크로미터의 구리 필름을 제거한 후, 반전 오프셋 인쇄 공정을 이용하여 구리막 상에 노볼락 수지가 주성분인 식각보호층 패턴을 형성하였다. 60-70℃에서 5분간 추가 건조한 뒤, 식각 공정을 통하여 노출된 부분의 구리를 식각하여 PVB 필름 상에 구리 패턴을 형성하였다. 이 때, 구리 패턴의 선폭은 1-10 마이크로미터이었으나, 실험조건 및 사용한 인쇄판에 따라 구리 선폭은 변경될 수 있다. 제조된 발열체의 구리 패턴을 도 8에 나타내었다. 이와 같은 실시예를 통하여 선고 10 마이크로미터 이하의 금속 패턴을 전도성 발열 패턴으로 포함하는 발열체를 제조할 수 있음을 확인할 수 있었다.

실시예 2

두께 18 마이크로미터의 구리 포일 상에 두께 2 마이크로미터의 구리 도금층이 형성된 필름을 이용하여, 2 마이크로미터 구리 도금층에 노볼락 수지가 주성분인 식각보호층 패턴을 형성하였다. 140℃에서 5분간 건조한 뒤, 구리 식각 속도가 2.5 - 4 mm/min 인 식각 공정을 이용하여 30-48초간 식각하여 두께 2 마이크로미터의 구리 도금층 중 식각보호층으로 덮이지 않은 부분을 식각하고, 뒤이어 유기아민계 박리액으로 잔류 식각보호층을 제거하여 선고 2 마이크로미터의 구리 패턴을 형성하였다. 이 후, 유리 위에 PVB 필름을 적층하고, 상기 구리 패턴을 PVB 필름과 맞댄 뒤 120℃에서 라미네이션하였다. 이어서, 두께 18 마이크로미터의 구리 포일을 제거하여 PVB 필름 상에 선고 2 마이크로미터의 구리 패턴을 형성하였으며, 이를 도 9에 나타내었다. 이 때, 구리 패턴의 선폭과 피치는 각각 33.5 마이크로미터 및 200 마이크로미터이었고, 면저항은 약 0.17 ohm/sq 이었다.

실시예 3

PVB 위에 아크릴계 점착층을 코팅하였고, 식각 보호층 패턴 형성 후, 건조 조건이 60-70℃ 5분이 아닌 115℃ 3분임을 제외하면, 실시예 1과 동일한 방법으로 발열체를 제조한 뒤 유리와 라미네이션하였다. 이 때, 구리 패턴의 선폭은 1-10 마이크로미터이었으나, 실험조건 및 사용한 인쇄판에 따라 구리 선폭은 변경될 수 있다. 제조된 발열체의 구리 패턴을 도 10에 나타내었다. 이와 같은 실시예를 통하여 선고 10 마이크로미터 이하의 금속 패턴을 전도성 발열 패턴으로 포함하는 발열체를 제조할 수 있음을 확인할 수 있었다.

실시예 4

두께 18 마이크로미터의 구리 포일 상에 두께 2 마이크로미터의 구리 도금층이 형성된 필름을 이용하여, 구리 도금층을 EVA 필름에 맞대고, 90℃에서 라미네이션하였다. 이어서, 두께 18 마이크로미터의 구리 필름을 제거한 후, 반전 오프셋 인쇄 공정을 이용하여 구리막 상에 노볼락 수지가 주성분인 식각보호층 패턴을 형성하였다. 60-70℃에서 5분간 추가 건조한 뒤, 식각 공정을 통하여 노출된 부분의 구리를 식각하고 박리액으로 식각보호층을 제거하여 EVA 필름 상에 구리 패턴을 형성하였다. 이후 유리와 라미네이션하여 발열체를 제조하였다. 이 때, 구리 패턴의 선폭은 1-10 마이크로미터이었으나, 실험조건 및 사용한 인쇄판에 따라 구리 선폭은 변경될 수 있다. 제조된 발열체의 구리 패턴과 광특성을 도 11에 나타내었다. 이와 같은 실시예를 통하여 선고 10 마이크로미터 이하의 금속 패턴을 전도성 발열 패턴으로 포함하는 발열체를 제조할 수 있음을 확인할 수 있었다.

실시예 4에 따라 제조된 투명 발열체를 금속패턴이 없는 Reference와 비교한 물성을 하기 표 1에 나타내었다.

	투명발열체		Reference (금속패턴 없음)
EVA 필름 두께 [μm]	180	450	180	450
전광선 투과율 Tt (%)	78.9	78.4	92.1	90.0
Haze (%)	5.8	5.2	0.9	3.1
Yellow index b*	1.63	1.37	0.53	0.95

Claims (15)

1. 접착 필름; 및 상기 접착 필름의 적어도 일면에 구비되고, 선고가 10 마이크로미터 이하인 전도성 발열 패턴을 포함하는 발열체.
2. 접착 필름; 상기 접착 필름의 적어도 일면에 구비되고, 선고가 10 마이크로미터 이하인 전도성 발열 패턴; 및 상기 접착 필름의 상기 전도성 발열 패턴이 구비된 면 및 상기 접착 필름의 상기 전도성 발열 패턴이 구비된 면의 반대면 중 적어도 일면에 구비된 보호 필름을 포함하는 발열체.
3. 접착 필름; 상기 접착 필름의 적어도 일면에 구비되고, 선고가 10 마이크로미터 이하인 전도성 발열 패턴; 상기 접착 필름의 상기 전도성 발열 패턴이 구비된 면에 구비된 제1 투명 기판; 및 상기 접착 필름의 상기 전도성 발열 패턴이 구비된 면의 반대면에 구비된 제2 투명 기판을 포함하는 발열체.
4. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 접착 필름의 전도성 발열 패턴이 구비된 면에 구비된 추가의 접착 필름을 더 포함하는 발열체.
5. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 접착 필름의 두께는 190 내지 2,000 마이크로미터인 것인 발열체.
6. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 접착 필름의 유리 전이 온도(Tg)는 55 내지 90 ℃인 것인 발열체.
7. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 접착 필름의 재료는 PVB(polyvinylbutyral), EVA(ethylene vinyl acetate), PU(polyurethane), 또는 PO(Polyolefin)를 포함하는 것인 발열체.
8. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 접착 필름과 상기 전도성 발열 패턴의 접하는 면적은 상기 접착 필름과 상기 전도성 발열 패턴을 [접착 필름의 유리 전이 온도-10℃] 미만에서 라미네이션했을 때에 비하여 증가된 것인 발열체.
9. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전도성 발열 패턴의 비저항은 전도성 발열 패턴을 구성하는 금속의 비저항의 2배 이하인 것인 발열체.
10. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전도성 발열 패턴은 도금 촉매를 포함하는 것인 발열체.
11. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전도성 발열 패턴의 선고의 편차는 20% 이내인 것인 발열체.
12. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전도성 발열 패턴과 상기 접착 필름의 계면에 구비된 프라이머층 또는 점착층을 더 포함하는 발열체.
13. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전도성 발열 패턴의 양단에 구비된 버스 바(bus bar)를 추가로 포함하는 발열체.
14. 청구항 13에 있어서, 상기 발열체는 상기 버스 바와 연결된 전원부를 추가로 포함하는 발열체.
15. 청구항 1 또는 2에 따른 발열체를 포함하는 자동차용 유리.

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