KR101166021B1

KR101166021B1 - 색조절층을 포함하는 적외선 투과율 조절 패널

Info

Publication number: KR101166021B1
Application number: KR1020100056742A
Authority: KR
Inventors: 문동건; 심면기; 박수호; 이미현
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2009-09-25
Filing date: 2010-06-15
Publication date: 2012-07-19
Also published as: EP2305616A1; EP2305616B1; KR20110033764A; US8270060B2; US20110075243A1

Abstract

본 발명의 실시 예에 의한 패널은 투명 기판; 이산화바나듐을 포함하는 써모크로믹층; 및 유기물질을 포함하는 색조절층; 을 포함하며, 상기 투명 기판, 상기 색조절층 및 상기 써모크로믹층이 순서에 관계없이 적층되고, 상기 투명 기판은 발색 물질을 포함하며, 상기 발색 물질은 니켈옥사이드(NiO), 크롬옥사이드(Cr₂O₃), 코발트옥사이드(CoO) 및 그 화합물를 포함하는 그룹으로부터 선택된 물질을 포함함으로써, 적외선 투과율을 조절하기 위해 필수적으로 사용되는 이산화바나듐이 가지는 옐로우 계열의 색감의 발현을 저지하고 사용자가 원하는 색감을 구현할 수 있는 특징이 있다.

Description

색조절층을 포함하는 적외선 투과율 조절 패널 {INFRARED RAY TRANSMITTANCE CONTROLLING GLASS PANEL INCLUDING COLOR MODIFYING LAYER}

본 발명의 실시 예들은 적외선 투과율을 조절하는 패널에 관한 것이다.

최근 석유 등의 화학 에너지원의 가격이 급등하면서 새로운 에너지원 개발의 필요성이 커지고 있다. 하지만 이에 못지 않게 에너지 소비를 조절하는 것도 중요하다. 실제로 일반 가정의 에너지 소비량 중 60% 이상은 냉 난방비로 사용된다. 특히 일반 주택 및 건물에서 창문을 통해 소비되는 에너지는 24%에 이른다.

이와 같이 창문을 통해 소비되는 에너지를 줄이기 위하여 다양한 노력이 이루어지고 있다. 대표적으로 창문의 크기를 조절하는 방법에서부터 고단열 창유리를 설치하는 방법까지 에너지 절약을 위한 각종 노력을 하고 있다.

일 예로 고단열 창유리 중에서 전이 온도 전후로 결정의 구조가 변화하여, 적외선 투과율이 조절되는 물질을 포함한 써모크로믹 창유리가 있다.

본 발명의 실시 예들은 색조절층을 포함하는 적외선 투과율 조절 패널(예를 들어, 유리 패널)을 제공하는데 목적이 있다.

상기의 목적 및 그 밖의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시 예에 의한 패널은 투명 기판; 써모크로믹층; 및 유기물질을 포함하는 색조절층; 을 포함하며, 상기 투명 기판, 상기 색조절층 및 상기 써모크로믹층이 순서에 관계없이 적층되고, 상기 투명 기판은 발색 물질을 포함하며, 상기 발색 물질은 니켈옥사이드(NiO), 크롬옥사이드(Cr₂O₃), 코발트옥사이드(CoO) 및 그 화합물를 포함하는 그룹으로부터 선택된 물질을 포함할 수 있다.

여기서 상기 색조절층에 포함된 유기물질은 광 흡수 중심파장이 550nm 내지 780nm 범위에 있으며, 광을 흡수하는 물질일 수 있다.

여기서 상기 써모크로믹층은 상기 색조절층과 상기 투명 기판 사이에 위치하도록 적층될 수 있다.

여기서 상기 색조절층은 상기 써모크로믹층과 상기 투명 기판 사이에 위치하도록 적층될 수 있다.

여기서 상기 투명 기판은 상기 써모크로믹층과 상기 색조절층 사이에 위치하도록 적층될 수 있다.

여기서 상기 투명 기판은 유리, 인듐틴옥사이드(ITO) 폴리머 필름 및 그 화합물을 포함하는 그룹으로부터 선택된 물질을 포함할 수 있다.

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여기서 상기 써모크로믹층은 이산화바나듐(vanadium dioxide)을 포함할 수 있다.

여기서 상기 써모크로믹층은 복수개의 이산화바나듐층들을 포함할 수 있다.

여기서 상기 써모크로믹층은 이산화바나듐층 및 유전층을 포함할 수 있다.

여기서 상기 유전층은 상기 패널의 색을 조절하도록 발색물질을 포함할 수있다.

여기서 상기 유전층은 산화탄타늄(Ta₂O₅), 산화아연(ZnO), 산화주석(SnO₂), 산화나이오븀(Nb₂O₅), 산화티타늄(TiO), 이산화티타늄(TiO₂), 및 그 화합물을 포함하는 그룹으로부터 선택된 물질을 포함할 수 있다.

여기서 상기 색조절층에 포함된 유기물질은 그린계열 또는 블루계열을 가지는 유기 염료를 포함할 수 있다.

여기서 상기 색조절층에 포함된 유기물질은 C₁₇H₁₈CIN₃O₄, C₄₈H₄₈CIN₅O₃, C₄₃H₄₇N₂NaO₆S₂, C₂₂H₁₄N₆Na₂O₉S₂ 및 그 화합물을 포함하는 그룹에서 선택된 물질을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 색조절층의 두께는 0.01μm 내지 50 μm 범위일 수 있다.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.

본 발명의 실시 예에 의한 패널을 사용하여 제조된 창 유리를 통해 실내로 들어오는 적외선의 양을 효율적으로 조절함으로써 쾌적한 실내 환경을 유지하고, 냉난방에 필요한 소비 에너지를 절약할 수 있다.

또한 본 발명의 실시 예에 의한 패널은 색조절층을 포함하고 있어 적외선 투과율을 조절하기 위해 필수적으로 사용되는 이산화바나듐이 가지는 옐로우 계열의 색감의 발현을 저지하고 사용자가 원하는 색감을 구현할 수 있는 특징이 있다.

도 1, 2 및 3은 본 발명의 일 실시 예에 의한 적외선 투과율 조절 패널을 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 의한 적외선 투과율 조절 패널에 포함된 색조절층의 색 조절 원리를 설명하기 위한 색좌표이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 의한 색조절층을 포함하는 적외선 투과율 조절 패널의 가시광 영역의 광 투과율을 나타낸 그래프이다.

본 발명은 다양한 변환을 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 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 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.

이하, 명세서에 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 일 실시형태에 관한 적외선 투과율 조절 패널에 대해 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 실시 예에 의한 적외선 투과율 조절 패널(100a, 100b, 100c)의 단면도를 도시한 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 의한 적외선 투과율 조절 패널(100a, 100b, 100c)은 투명 기판(10), 써모크로믹층(20) 및 색조절층(30)을 포함한다.

투명 기판(10)은 창 유리(window pane)로 사용되는 편평한 패널이며, 투명성, 평활성을 가지고 있으면 특별히 한정되지 않고, 재질, 두께, 치수, 형상 등은 목적에 따라 적절히 선택할 수 있다. 투명 기판(10)은 유리(glass) 기판일 수 있으며, 유리 기판외에도 창 유리로 사용하기 위한 투명한 재질의 기판이면 가능하다.

예를 들어, 투명 기판(10)은 유리 기판, 인듐틴옥사이드ITO(Indium Tin Oxide) 기판, 고분자 필름일 수 있다. 여기서 고분자 필름은 폴리에스테르(polyester), 폴리설폰 (polysulfone), 폴리카보네이트 (polycarbonate), 폴리아마이드 (polyamide), 폴리스타이렌 (polystyrene), 폴리메틸펜탄 (polymethylpentane), 폴리에틸렌테레프탈레이트 (polyethyleneterephthalate), 및 폴리비닐염화물 (polyvinylchloride)을 포함하는 그룹으로부터 선택된 물질로 이루어질 수 있다. 또한 투명 기판(10)은 발색물질을 포함할 수 있다. 상기 발색물질은 니켈옥사이드(NiO), 크롬옥사이드(Cr₂O₃), 코발트옥사이드(CoO) 및 그 화합물을 포함하는 그룹으로부터 선택된 물질일 수 있다. 상기 발색물질은 투명 기판에 증착, 코팅될 수 있다.

또한 투명 기판(10)에는 써모크로믹층(20) 또는 색조절층(30)을 용이하게 적층하기 위하여 표면 처리를 행할 수 있다. 여기서 표면 처리는 크랙을 없애기 위하여 표면을 갈거나, 투명 기판(10) 표면의 불순물을 제거하거나, 표면의 강도를 향상시키기 위하여 열처리하는 등의 처리일 수 있다.

써모크로믹층(20)은 전이 온도(transition temperature)에서 금속-반도체 전이(MIT, metal insulator transition)현상이 일어나는 특징이 있다. 즉, 주변 온도가 써모크로믹층(20)의 전이 온도보다 높은 경우 써모크로믹층(20)은 금속의 성질을 띠며 적외선을 차단 또는 반사한다. 반대로 주변 온도가 써모크로믹층(20)의 전이 온도보다 낮은 경우 서모크로믹층(20)은 반도체의 성질을 띠며 적외선을 투과한다.

써모크로믹층(20)은 산화바나듐(VxOy)을 이용하여 형성할 수 있으며, 산화바나듐 외에도 전이 온도 전후에서 적외선 투과율이 현저하게 변화하는 재료라면 어느 것이든 사용할 수 있다. 산화바나듐은 바나듐과 산소의 양론비가 1:2인 이산화바나듐 VxOy (x:y =1 : 2), 산화바나듐 VOx(x<2) 또는 오산화바나듐 VxOy (x:y =2 : 5)을 포함할 수 있다. 산화바나듐 VOx(x<2)을 포함하는 이유는 산화바나듐이 균질한 구조에서는 바나듐과 산소의 양론비가 1:2인 이산화바나듐 VxOy (x:y =1 : 2)으로 존재하나, 불균질한 구조에서는 바나듐이 비교적 적게 산화되어 있고, 경우에 따라서는 금속 원자 상태의 바나듐 원자를 그대로 수반하고 있을 수 있기 때문이다.

특히 이산화바나듐(VO₂)의 경우 약 68°C의 전이 온도를 가지는 것으로 알려져 있다. 즉 이산화바나듐(VO₂)은 68°C 보다 높은 온도에서 금속적인 상태를 가지며, 적외선을 차단 또는 반사한다. 또한 이산화바나듐은 68°C 보다 낮은 온도에서 반도체적인 상태를 가지며 적외선을 투과한다.

써모크로믹층(20)은 단일의 산화바나듐층으로 이루어질 수도 있고, 복수개의 산화바나듐층으로 이루어질 수도 있다. 그러나 이에 한정되지 않고 써모크로믹층(20)은 산화바나듐층과 유전층이 적층되어 이루어질 수 있다. 예를 들어 써모크로믹층(20)은 제1산화바나듐층/유전층/제2산화바나듐층으로 이루어질 수 있다. 다른 예로 써모크로믹층(20)은 제1유전층/제1산화바나듐층/ 제2유전층/제2산화바나듐층/ 제3유전층이 적층되어 이루어 질 수도 있다. 여기서 유전층은 산화탄타늄(Ta₂O₅), 산화아연(ZnO), 산화주석(SnO₂), 산화나이오븀(Nb₂O₅), 산화티타늄(TiO), 이산화티타늄(TiO₂), 및 상기 산화물의 화합물을 포함하는 그룹으로부터 선택된 물질을 포함하여 형성될 수 있다. 상기 유전층에는 발색 물질이 첨가되어 패널의 색감을 조절할 수 있다. 여기서 발색 물질은 무기물인 것이 바람직하다,

써모크로믹층(20)을 형성하는 방법은 다양하다. 예를 들어, 써모크로믹층(20)은 CVD(chemical vapor deposition), 스퍼터링 또는 코팅 등을 통하여 형성될 수 있다.

산화바나듐을 포함하는 써모크로믹층(20)은 산화바나듐이 가지는 고유의 색 때문에 옐로우 계열의 색상을 가지는 특징이 있다. 그러나 옐로우 계열 색상을 가지는 써모크로믹층(20)을 포함한 패널로 제조된 창 유리는 시각적인 측면에서 좋지 않은 인상을 주기 때문에 바람직하지 않다. 통상 소비자는 그린 계열, 블루 계열 또는 그레이 계열의 색상을 갖는 창 유리를 선호하기 때문이다.

색조절층(30)은 적외선 투과율 조절 패널(100a, 100b, 100c)의 색상을 조절하는 역할을 한다. 예를 들어, 색조절층(30)은 써모크로믹층(20)이 발현하는 옐로우 계열의 색감을 감소시키고, 적외선 투과율 조절 패널(100a, 100b, 100c)이 그레이 계열의 색감을 가지도록 한다.

본 발명의 일 실시 예에 의한 색조절층(30)은 유기물질을 포함할 수 있다. 유기물질은 써모크로믹층(30)의 옐로우 계열을 감하기 위하여 블루 계열 또는 그린 계열을 띠는 유기 염료인 것이 바람직하다. 유기물질은 블루 계열 또는 그린 계열의 색을 나타낼 수 있도록 광 흡수 중심 파장이 550nm 내지 780nm인 것이 바람직하다. 유기물질이 550nm 내지 780nm 범위 내의 광 흡수 중심 파장을 가지는 경우 해당 범위 근처의 파장을 색조절층(30)이 집중적으로 흡수하게 되므로, 옐로우 계열 또는 레드 계열의 색은 우리 눈에 보이지 않게 된다. 또한 유기물질이 550nm 내지 780nm 범위 내의 광 흡수 중심 파장을 가지는 경우 블루 계열 또는 그린 계열을 나타내는 파장은 투과를 많이 하는 것이다. 본 발명의 실시 예에 의한 적외선 투과율 조절 패널(100a, 100b, 100c)은 색조절층(30)을 포함함으로써, 전체적으로 블루 계열, 그린 계열 또는 그레이 계열의 색감을 나타낼 수 있게 된다.

색조절층(30)에 포함되는 유기물질은, 예를 들어, 화학식 1의 1-카르바모일-7-(다이에틸아미노)-3,4-다이하이드록시페녹사진-5-윰클로라이드 (1-carbamoyl-7-(diethylamino)-3,4-dihydroxyphenoxazin-5-ium chloride ; 이하 C₁₇H₁₈CIN₃O₄로 칭함), 화학식 2의 3, 6-비스((다이에틸아미노)-9-[2-[[[9-(다이에틸아미노)-5수소-벤조페녹사진-5-이리딘]아미노]카르보닐]페닐]산티리움클로라이드 (3,6-bis(diethylamino)-9-[2-[[[9-(diethylamino)-5H-benzo[a]phenoxazin-5-ylidene]amino]carbonyl]phenyl]xanthylium chloride ; 이하 C₄₈H₄₈CIN₅O₃로 칭함), 화학식 3의 2-(7-(3,3-다이메틸-1-(4-서포나토부틸)벤즈인돌린-2-이리딘)헵타-1,3,5-트리안-1-일)-3,3-다이메틸-1-(4-설포나토부틸)벤즈인돌리니움 (Sodium 2-(7-(3,3-dimethyl-1-(4-sulfonatobutyl)benz(e)indolin-2-ylidene)hepta-1,3,5-trien-1-yl)-3,3-dimethyl-1-(4-sulfonatobutyl)benz[e]indolinium ; 이하 C₄₃H₄₇N₂NaO₆S₂ 로 칭함), 화학식 4의 다이소듐4-아미노-5-하이드록시-3-[(3-나트로페닐)아조]-6-(페닐아조)나프탈렌-2,7다이설포네이트 (disodium 4-amino-5-hydroxy-3-[(3-nitrophenyl)azo]-6-(phenylazo)naphthalene-2,7-disulphonate ; 이하 C₂₂H₁₄N₆Na₂O₉S₂로 칭함) 중 어느 하나 이상 또는 상기 유기물질의 혼합물로 구성될 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않고, 광의 흡수 중심 파장이 550nm 내지 780nm인 유기물질은 어느 것이든 사용할 수 있음을 기억해야 한다.

유기물질 중 화학식 1의 C₁₇H₁₈CIN₃O₄ 은 푸른색을 띠는 유기 염료의 일종으로 광을 흡수하는 중심 파장이 약 640nm 이다.

유기물질 중 화학식 2의 C₄₈H₄₈CIN₅O₃ 는 푸른색을 띠는 유기 염료의 일종으로 광을 흡수하는 중심 파장이 약 552nm 이다.

유기물질 중 화학식 3의 C₄₃H₄₇N₂NaO₆S₂ 는 녹색을 띠는 유기 염료의 일종으로, 광 흡수 중심 파장은 약 775nm 이다.

유기물질 중 화학식 4의 C₂₂H₁₄N₆Na₂O₉S₂ 는 푸른색을 띠는 유기 염료의 일종으로, 광 흡수 중심 파장은 약 602nm이다.

색조절층(30)이 상술한 바와 같은 유기물질을 포함하는 경우, 색조절층(30)이 천이금속, 알칼리 토금속과 같은 무기물질을 포함하는 경우보다 광 흡수 스펙트럼의 폭이 좁다. 다시 말하면, 유기물질을 포함하는 색조절층(30)이 포함된 적외선 투과율 조절 패널(100a, 100b, 100c)은 좁은 범위의 광 흡수 스펙트럼을 가질 수 있다. 따라서 유기물질을 포함하는 색조절층(30)은 특정 파장대의 광을 선택적으로 흡수할 수 있는 장점이 있다. 또한, 상기 유기물질은 무기물질에 비하여 특정 파장대의 광 흡수율이 크기 때문에 상기 유기물질을 포함하는 색조절층(30)이 포함된 적외선 투과율 조절 패널(100a, 100b, 100c)은 전체적인 광 투과율을 감소시키지 않는 특징이 있다.

본 발명의 실시 예에 의한 색조절층(30)의 두께는 0.01μm 내지 50μm의 범위 내에서 형성될 수 있다. 실험적으로 색조절층(30)의 두께가 0.01μm 보다 작을 경우에는 산화바나듐의 색상을 조절할 수 있을 정도의 색상 보정 효과가 나오지 않는다. 실험적으로 색조절층(30)의 두께가 50μm 보다 클 경우에는 광 투과율이 급격히 저하되는 문제가 발생한다. 상기 색조절층(30)의 두께는 하기 표 1 및 표 2에 기재된 함유량만큼의 유기물질이 색조적층(30)에 포함된 경우를 기준으로 설명한 것이다. 그러나 이에 한정되지 않고, 색조절층(30)의 두께는 유기물질의 함유량 정도에 따라 선택적으로 조절할 수 있다. 예를 들어, 색조절층(30)에 포함되는 유기물질의 함유량이 많아지면 광 투과율이 낮아지는 것을 막기 위하여 색조절층(30)의 두께를 보다 얇게 형성해야 한다.

색조절층(30)을 형성하는 방법은 다양하다. 예를 들어, 투명 물질에 상기 화학식 1 내지 화학식 4의 유기물질을 혼합 후 투명 기판(10) 또는 써모크로믹층(20) 상에 도포한다. 여기서 도포 방법으로 스크린 인쇄를 사용하거나, 각종 코팅 장치 (Table coater, Cap coater, Bar coater 또는 blade coater)를 이용할 수 있다. 도포 작업이 끝난 후 건조 및 경화를 위한 후처리를 수행한다. 여기서 후처리 방법으로는 자외선(UV)경화, 적외선(IR)경화, 열경화 방법을 이용하거나, 열 및 바람을 이용한 건조 방법을 사용할 수 있다. 만약 도포 작업 후 표면 상태가 좋지 않은 경우, 표면이 균일한 기재, 예를 들어 필름 또는 유리기판, 를 이용하여 색조절층(30)을 균일하게 한 후 후처리를 수행할 수도 있다.

그러나, 색조절층(30)을 형성하는 방법은 상술한 바에 한정되지 않고, 스퍼터링, CVD 를 이용할 수도 있다.

다시 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 의한 적외선 투과율 조절 패널(100a)은 투명 기판(10) 위에 적층된 써모크로믹층(20), 써모크로믹층(20) 위에 형성된 색조절층(30)을 포함한다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 의한 적외선 투과율 조절 패널(100b)은 투명 기판(10)과 써모크로믹층(20) 사이에 색조절층(30)을 포함할 수도 있다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 의한 써모크로믹 패널(100c)은 색조절층(30) 위에 적층된 투명 기판(10), 투명 기판(10)에 적층된 써모크로믹층(20)을 포함할 수 있다.

그러나 본 발명에 의한 패널(100a, 100b, 100c)의 형태는 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 색조절층(30), 써모크로믹층(20), 및 투명 기판(10)의 위치, 개수 등은 목적에 따라 적절히 선택할 수 있다. 도 1 내지 도 3에서는 써모크로믹층(20) 또는 투명 기판(10)의 한 쪽 면에만 색조절층(30)이 형성되어 있으나, 상기 색조절층(30)은 써모크로믹층(20) 또는 투명 기판(10)의 양면에 형성될 수도 있다. 또한 복층으로 형성된 패널의 경우 각각의 단일 패널의 단면 또는 양면에 색조절층(30)을 형성할 수도 있다.

도 1 내지 도 3에 도시된 패널(100a, 100b, 100c)에 포함된 투명 기판(10)은 유리, ITO, 폴리머 필름 및 그 화합물을 포함하는 그룹으로부터 선택된 하나의 물질 도는 그 외의 투명 물질을 포함할 수 있다.

색조절층(30)이 도 1 및 도 3과 같이 최외층에 형성된 패널(100a, 100 c)의 경우 색조절층(30)이 실내쪽에 위치하거나, 복층 패널의 사이(안쪽)에 위치하도록 하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 실외쪽에 색조절층(30)이 위치하도록 패널을 제조할 경우, 강한 자외선에 의해 색조절층(30)의 색이 변색되거나, 색조절층(30)의 내구성이 떨어지는 문제가 발생할 수 있기 때문이다.

도 1 및 도 2과 같이 써모크로믹층(20)과 색조절층(30)을 인접하여 적층하는 경우 써모크로믹층(20)은 색조절층(30)의 짙은 바디 컬러 때문에 태양열 흡수가 상대적으로 많아진다. 따라서 전이 온도 68°C인 산화바나듐을 포함하는 써모크로믹층(20)의 전이 온도를 제어하기 위한 원소의 함량을 줄일 수 있는 장점이 있다. 여기서 원소는 텅스텐(W)과 같은 금속 첨가물일 수 있다. 또한 산화바나듐의 전이 온도를 낮추기 위하여 원소를 많이 첨가하는 경우 전이 온도 전후의 투과율 차가 줄어드는 문제가 있다. 그러나 써모크로믹층(20)과 색조절층(30)을 인접하여 적층하는 경우 써모크로믹층(20)의 전이 온도를 제어하기 위한 원소의 함량을 줄여, 써모크로믹층(20)의 전이 온도 전후의 투과율 차를 크게 유지할 수 있는 특징이 있다.

표 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 적외선 투과율 조절 패널(100a, 100b, 100c)에 포함된 색조절층의 구성을 나타낸 것이다.

제1색조절층	광 흡수 중심파장(nm)	WT%
제1유기물질	640	0.76
제2유기물질	552	1.00
제3유기물질	775	0.76
제4유기물질	602	0.24

여기서, 제1유기물질은 상기 화학식 1의 C₁₇H₁₈CIN₃O₄, 제2유기물질은 상기 화학식 2의 C₄₈H₄₈CIN₅O₃, 제3유기물질은 상기 화학식 3의 C₄₃H₄₇N₂NaO₆S₂ 이며, 제4유기물질은 상기 화학식 4의 C₂₂H₁₄N₆Na₂O₉S₂ 이다.

제1색조절층은 제1유기물질이 0.76 Wt%, 제2유기물질이 1.00WT%, 제3유기물질이 0.76WT% 및 제4유기물질이 0.24WT%로 구성된다. 전체 100WT%에서 상기 제1유기물질 내지 제4유기물질의 WT% 를 뺀 나머지 WT% 는 바인더 역할을 하는 투명 물질 또는 용매로 구성될 수 있다.

투명물질로는 자외선(UV)경화제, 전자선경화제, 열경화제, 아크릴계바인더 또는 투명한 아크릴계접착제를 이용할 수 있다. 여기서 UV경화제로는 블포화 폴리에스테르수지, 아크릴수지, 티올-올레핀수지 또는 에폭시수지를 사용할 수 있다. 전자선경화제로는 프레폴리머와 다관능비닐모노머를 조합하여 사용할 수 있다. 열경화제로는 요소계, 페놀계, 초산비닐계, 니트릴고무계, 아크릴계, 네오프렌고무계, 에폭시수지계, 폴리우레탄계 또는 실리콘고무계를 사용할 수 있다.

표 2는 본 발명의 다른 실시 예에 적외선 투과율 조절 패널(100a, 100b, 100c)에 포함된 색조절층의 구성을 나타낸 것이다.

제2색조절층	흡수 중심파장(nm)	WT%
제1유기물질	640	1.00
제2유기물질	552	1.00
제3유기물질	775	0.97
제4유기물질	602	0.77

여기서 제1유기물질은 상기 화학식 1의 C₁₇H₁₈CIN₃O₄, 제2유기물질은 상기 화학식 2의 C₄₈H₄₈CIN₅O₃, 제3유기물질은 상기 화학식 3의 C₄₃H₄₇N₂NaO₆S₂ 이며, 제4유기물질은 상기 화학식 4의 C₂₂H₁₄N₆Na₂O₉S₂ 이다.

제2색조절층은 제1유기물질이 1.00 Wt%, 제2유기물질이 1.00WT%, 제3유기물질이 0.97WT% 및 제4유기물질이 0.77WT%로 구성된다. 전체 100WT%에서 상기 제1유기물질 내지 제4유기물질의 WT%를 뺀 나머지 WT% 는 바인더 역할을 하는 투명물질 또는 용매로 구성될 수 있다.

이하에서는 도 1 내지 도 3과 같은 적층구조를 가진 패널(100a, 100b, 100c)이 상기 표1의 제1색조절층 또는 상기 표2의 제2색조절층을 포함하는 경우, 색좌표에 의한 패널의 색깔 및 패널의 광 투과율을 살펴본다.

도 4는 본 발명에 의한 패널에 포함된 색조절층(30)의 색 조절 원리를 설명하기 위한 색좌표이다.

표 3은 산화바나듐이 포함된 써모크로믹층이 적층된 투명 기판(T)의 색좌표 값과 제1색조절층 또는 제2색조절층을 포함한 본 발명에 의한 적외선 투과율 조절 패널(100a, 100b, 100c)의 색좌표 값을 나타낸 것이다.

표 3의 색좌표 값을 도 4에 대입하여 산화바나듐의 색상 및 패널의 색상을 알 수 있다.

색좌표	L	a	B
산화바나듐이 포함된 써모크로믹층이 성막된 투명 기판(T)	84.33	-1.66	40.65
제1색조절층을 포함한 적외선 투과율 조절 패널	45.87	-0.20	7.86
제2색조절층를 포함한 적외선 투과율 조절 패널	42.75	-0.92	4.89

표 3 및 도 4의 색좌표를 참조하면, 원형 좌표의 중앙값을 0으로 보고, 가로축은 a이고, 세로축은 b로 본다. a가 양의 절대값으로 커지면 레드 계열에 가까워진다. a가 음의 절대값으로 커지면 그린 계열에 가까워진다. b가 양의 절대값으로 커지면 옐로우 계열에 가까워지며, b가 음의 절대값으로 커지면 블루 계열에 가까워 진다. L은 색의 명도에 해당하는 값으로 본 발명에서는 상관이 없으므로, 색상 및 채도에 관한 값인 a, b를 위주로 알아본다.

표 3의 결과를 도 4의 색좌표에 대입해 보면, 산화바나듐이 포함된 써모크로믹층이 성막된 투명 기판(T)의 색좌표 값은 (A)에 위치하므로, 색상은 옐로우 계열을 띠는 것을 확인할 수 있다. 그러나, 제1색조절층 또는 제2색조절층 2를 포함하는 적외선 투과율 조절 패널(100a, 100b, 100c)의 색좌표 값은 (B)에 위치한다. 따라서 제1색조절층 또는 제2 색조절층을 포함한 적외선 투과율 조절 패널(100a, 100b, 100c)의 색상은 그레이 계열을 띠는 것을 확인할 수 있다.

도 5는 본 발명에 의한 색조절층을 포함하는 적외선 투과율 조절 패널(100a, 100b, 100c)의 가시광 영역 광 투과율을 나타낸 그래프이다. 여기서 가시광 영역은 380nm 내지 780nm이다. 참고로, 380nm 내지 480nm 영역은 블루-그린 계열의 파장이며, 480nm 내지 780nm 영역은 옐로우-레드 계열의 파장이다.

도 5를 참고하면, 산화바나듐이 포함된 써모크로믹층이 성막된 투명 기판(T) (도 5의 (a))은 380nm 내지 480nm 영역에서의 평균 광 투과율이 15% 내지 30% 정도로, 480nm 내지 780nm 영역에서의 평균 광 투과율 보다 현저하게 낮다. 따라서 산화바나듐이 포함된 써모크로믹층이 성막된 투명 기판은 옐로우 계열의 색상을 나타낸다.

본 발명에 따른 제1색조절층을 포함하는 적외선 투과율 조절 패널(100a, 100b, 100c) (도 5의 (b))과 제2색조절층을 포함하는 적외선 투과율 조절 패널(100a, 100b, 100c) (도 5의 (c))의 경우 380nm 내지 480nm 영역에서의 7% 내지 15%의 광 투과율을 보이며, 480nm 내지 780nm 영역에서도 10% 내지 20%의 광 투과율을 보인다. 즉, 가시광 영역 전반에서 평균적인 광 투과율이 보이기 때문에 그레이 계열의 색상을 나타낼 수 있다.

본 발명에 의한 적외선 투과율 조절 패널(100a, 100b, 100c)은 주변 온도에 따라 적외선 투과율이 변화하는 써모크로믹층(20)을 포함한다. 이러한 써모크로믹층(20)은 산화바나듐을 포함하는데, 산화바나듐은 특유의 옐로우 계열의 색을 가진다. 그러나 건물, 차량의 창 유리에 사용될 패널로써 선호하는 색상은 옐로우 계열이 아닌 블루 계열, 그린 계열 또는 그레이 계열이다.

본 발명에서 제시된 색조절층(30)은 그레이 계열을 띠고, 그레이 또는 블루와 같이 단파장 영역의 가시광선의 평균 투과율이 비교적 높다. 따라서 본 발명에 의한 적외선 투과율 조절 패널(100a, 100b, 100c)은 소비자가 원하는 색감을 도출할 수 있는 특징이 있다.

또한 본 발명에서 제시된 색조절층(30)은 유기물질을 포함하기 때문에, 특정 광을 흡수하는 흡수 스펙트럼의 폭이 좁은 장점이 있다. 또한 유기물질을 포함하는 색조절층(30)은 무기물질을 포함하는 것이 비해 특정 파장의 광 흡수율만 크기 때문에, 색조절층(30)을 적용한 적외선 투과율 조절 패널(100a, 100b, 100c)의 전체적인 광 투과율은 저하시키지 않는 특징이 있다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

100a, 100b, 100c : 적외선 투과율 조절 패널
10 : 투명 기판
20 : 써모크로믹층
30 : 색조절층

Claims

투명 기판;
써모크로믹층; 및
유기물질을 포함하는 색조절층;을 포함하며,
상기 투명 기판, 상기 색조절층 및 상기 써모크로믹층이 순서에 관계없이 적층되고,
상기 투명 기판은 발색 물질을 포함하며,
상기 발색 물질은 니켈옥사이드(NiO), 크롬옥사이드(Cr₂O₃), 코발트옥사이드(CoO) 및 그 화합물를 포함하는 그룹으로부터 선택된 물질을 포함하는 패널.
제1항에 있어서
상기 색조절층에 포함된 유기물질은
광 흡수 중심파장이 550nm 내지 780nm 범위에 있으며, 광을 흡수하는 물질인 패널.
제1항에 있어서
상기 써모크로믹층은 상기 색조절층과 상기 투명 기판 사이에 위치하도록 적층된 패널.
제1항에 있어서
상기 색조절층은 상기 써모크로믹층과 상기 투명 기판 사이에 위치하도록 적층된 패널.
제1항에 있어서
상기 투명 기판은 상기 써모크로믹층과 상기 색조절층 사이에 위치하도록 적층된 패널.
제1항에 있어서
상기 투명 기판은 유리, 인듐틴옥사이드(ITO) 폴리머 필름 및 그 화합물을 포함하는 그룹으로부터 선택된 물질을 포함하는 패널.
삭제
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제1항에 있어서
상기 써모크로믹층은 이산화바나듐(vanadium dioxide)을 포함하는 패널.
제9항에 있어서
상기 써모크로믹층은 복수개의 이산화바나듐층들을 포함하는 패널.
제9항에 있어서
상기 써모크로믹층은 이산화바나듐층 및 유전층을 포함하는 패널.
제11항에 있어서
상기 유전층은 상기 패널의 색을 조절하도록 발색물질을 포함하는 패널.
제11항에 있어서,
상기 유전층은 산화탄타늄(Ta₂O₅), 산화아연(ZnO), 산화주석(SnO₂), 산화나이오븀(Nb₂O₅), 산화티타늄(TiO), 이산화티타늄(TiO₂), 및 그 화합물을 포함하는 그룹으로부터 선택된 물질을 포함하는 패널.
제1항에 있어서
상기 색조절층에 포함된 유기물질은 그린계열 또는 블루계열을 가지는 유기 염료를 포함하는 패널.
제1항에 있어서,
상기 색조절층에 포함된 유기물질은 C₁₇H₁₈CIN₃O₄, C₄₈H₄₈CIN₅O₃, C₄₃H₄₇N₂NaO₆S₂, C₂₂H₁₄N₆Na₂O₉S₂ 및 그 화합물을 포함하는 그룹에서 선택된 물질을 포함하는 패널.
제1항에 있어서
상기 색조절층의 두께는 0.01μm 내지 50 μm 범위인 패널.