KR102360275B1 - Color changeable window structure - Google Patents
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Abstract
본 개시는 창호 구조물에 관한 것으로, 제1 유리, 감광물질을 포함하는 제2 유리, 감광물질을 반응시키는 파장의 빛을 방사하는 광원 모듈, 및 광원 모듈로부터 방사된 빛을 제2 유리를 향해 분산시키는 회절 광학 소자를 포함하고, 감광물질은 광화학적 가역반응 물질에 해당한다.The present disclosure relates to a window structure, and a first glass, a second glass including a photosensitive material, a light source module emitting light of a wavelength that reacts the photosensitive material, and dispersing the light emitted from the light source module toward the second glass and a diffractive optical element, and the photosensitive material corresponds to a photochemically reversible material.
Description
본 개시는 창호 구조물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 가시광선 투과율을 조절할 수 있는 창호 구조물에 관한 것이다.The present disclosure relates to a window structure, and more particularly, to a window structure capable of controlling visible light transmittance.
변색 가능한 창호 구조물은 유리의 투명도 및/또는 색을 조절하여 가시광선 투과율을 조절할 수 있다. 이러한 창호 구조물은 스마트 글라스 또는 스마트 윈도우라고도 불리우며, 종래에는 분극 분자의 배향을 변형하는 고분자 분산형 액정(PDLC, Polymer Dispersed Liquid Crystal), 전하를 이동시키는 전기 변색(EC, Electrochromic) 기술 등을 이용하였다. 다만, 종래의 고분자 분산형 액정이나 전기 변색을 이용할 경우, 광산란 또는 광흡수를 위해 전극 및 액정이 필요하여 그로 인해 변색유리 제조 단가가 크게 상승하고, 나아가 제품마다 변색의 정도가 상이하여 재현성이 떨어지는 문제점이 있다.The discolorable window structure can control the visible light transmittance by adjusting the transparency and/or color of the glass. These window structures are also called smart glass or smart windows, and conventionally, polymer dispersed liquid crystal (PDLC) that changes the orientation of polarized molecules, and electrochromic (EC, Electrochromic) technology that transfers electric charges were used. . However, when using the conventional polymer dispersed liquid crystal or electrochromic, electrodes and liquid crystal are required for light scattering or light absorption, thereby greatly increasing the manufacturing cost of chromic glass, and furthermore, the degree of discoloration is different for each product, resulting in poor reproducibility There is a problem.
이에 반해 열변색(TC, Thermochromic) 유리, 열선 반사(로이, Low-E) 유리를 이용한 창호 구조물은 전기적 또는 전자적 시스템을 이용하지 않아 제조 단가를 감소시킬 수는 있으나, 가시광선 투과율이 저하되거나 임의 조절이 불가능한 수동형태라는 또 다른 문제점이 있다.On the other hand, window structures using thermochromic (TC, Thermochromic) glass and heat ray reflecting (Low-E) glass do not use an electrical or electronic system, so manufacturing cost can be reduced, but visible light transmittance is reduced or arbitrary Another problem is that it is a manual type that cannot be adjusted.
본 개시는 액정을 이용하지 않고, 회절 광학 소자를 이용하는 창호 구조물을 제공하는 것을 과제로 한다.An object of the present disclosure is to provide a window structure using a diffractive optical element without using liquid crystal.
본 개시는 암막 커튼 또는 차단막과 같은 물리적인 구조를 이용하지 않는 창호 구조물을 제공하는 것을 과제로 한다.An object of the present disclosure is to provide a window structure that does not use a physical structure such as a blackout curtain or a blocking film.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 창호 구조물은 제1 유리, 감광물질을 포함하는 제2 유리, 감광물질을 반응시키는 파장의 빛을 방사하는 광원 모듈, 및 광원 모듈로부터 방사된 빛을 상기 제2 유리를 향해 분산시키는 회절 광학 소자를 포함할 수 있고, 감광물질은 광화학적 가역반응 물질에 해당할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the window structure includes a first glass, a second glass including a photosensitive material, a light source module emitting light of a wavelength for reacting the photosensitive material, and a light emitted from the light source module to the second glass It may include a diffractive optical element to be dispersed toward the glass, and the photosensitive material may correspond to a photochemically reversible material.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 제1 유리는 자외선 차단 필름을 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the first glass may include a UV blocking film.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 감광물질은 AgCl을 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the photosensitive material may include AgCl.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 감광물질은 감광물질 100중량% 대비 (a) 하기 성분 1 내지 3을 이용하여 중합함으로써 얻어지는 주쇄 말단에 카르복실기를 가지는 수용성 또는 수분산성 비닐계 공중합체 60~95중량%;According to an embodiment of the present disclosure, the photosensitive material is a water-soluble or water-dispersible vinyl copolymer having a carboxyl group at the end of the main chain obtained by polymerization using (a) the following components 1 to 3 based on 100% by weight of the photosensitive material, 60 to 95 weight %;
성분 1: 치환기로서 카르복실기를 가지는 공중합성 비닐계 단량체 2~15중량%Component 1: 2-15 wt% of a copolymerizable vinylic monomer having a carboxyl group as a substituent
성분 2: 성분 1 이외의 공중합성 비닐계 단량체 50~85중량%Component 2: 50 to 85% by weight of a copolymerizable vinylic monomer other than component 1
성분 3: 카르복실기를 가지는 연쇄 이동제 0.01~5중량%Component 3: 0.01-5 wt% of a chain transfer agent having a carboxyl group
(b) 1분자에 대해 평균 1 내지 2개의 감광성기를 가지는 저분자 감광제 3~20중량%; 및 (c) (a) 성분의 카르복실기 1몰에 대해, 중화제로서 3급 아민 0.1~0.5몰을 함유할 수 있다.(b) 3 to 20% by weight of a low molecular weight photosensitizer having an average of 1 to 2 photosensitive groups per molecule; and (c) 0.1 to 0.5 mol of a tertiary amine as a neutralizing agent with respect to 1 mol of the carboxyl group of the component (a).
본 개시의 일 실시예에 따르면, 회절 광학 소자의 회절 패턴의 높이는 회절 광학 소자의 일면의 중심부에서 가장자리로 갈수록 변화할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the height of the diffraction pattern of the diffractive optical element may change from the center to the edge of one surface of the diffractive optical element.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 회절 광학 소자에 입사하는 가시광선의 회절 효율은 0.4 이상일 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the diffraction efficiency of visible light incident on the diffractive optical element may be 0.4 or more.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 회절 광학 소자에 입사하는 가시광선 중 청색광, 녹색광, 및 적색광의 1차광 회절 효율의 차이가 0.5 이하일 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, a difference in primary light diffraction efficiency of blue light, green light, and red light among visible light incident on the diffractive optical element may be 0.5 or less.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 회절 광학 소자에 입사하는 가시광선의 입사각이 0~50도인 경우, 1차광의 회절 효율이 0.4 이상일 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, when the incident angle of the visible light incident on the diffractive optical element is 0 to 50 degrees, the diffraction efficiency of the primary light may be 0.4 or more.
본 개시의 실시예들에 따른 창호 구조물을 이용하면, 액정을 이용하지 않고 유리를 변색시킬 수 있다. By using the window structure according to the embodiments of the present disclosure, it is possible to discolor the glass without using liquid crystal.
본 개시의 실시예들에 따른 창호 구조물을 이용하면, 태양광에 포함된 자외선(UV)을 차단하고 가시광선은 90% 이상 투과가 가능한 창호 구조에서, 암막 커튼 또는 차단막과 같은 물리적인 구조를 이용하지 않고 가시광선 파장의 투과율을 조절할 수 있다.When the window structure according to the embodiments of the present disclosure is used, a physical structure such as a blackout curtain or a blocking film is used in a window structure that blocks ultraviolet (UV) light included in sunlight and transmits 90% or more of visible light It is possible to adjust the transmittance of visible light wavelengths without
본 개시의 실시예들에 따른 창호 구조물을 이용하면, 광화학적으로 가역반응이 가능한 감광물질을 이용함으로써 개별 제품 간 변색의 정도를 균일화하여, 창호 구조물의 재현성을 증가시킬 수 있다.When the window structure according to the embodiments of the present disclosure is used, the degree of discoloration between individual products is uniformed by using a photosensitive material capable of photochemically reversible reaction, thereby increasing the reproducibility of the window structure.
본 개시의 실시예들에 따른 창호 구조물을 이용하면, 회절 광학 소자를 이용함으로써 창호 구조물의 전체 두께를 감소시킬 수 있다.Using the window structure according to the embodiments of the present disclosure, it is possible to reduce the overall thickness of the window structure by using a diffractive optical element.
본 개시의 실시예들에 따른 창호 구조물을 이용하면, 유리를 변색시키면서도 복층 유리 기술을 활용하므로 단열성 내지 에너지 절감 효과를 높일 수 있는 효과가 있다.When the window structure according to the embodiments of the present disclosure is used, since the multilayer glass technology is used while discoloring the glass, there is an effect of increasing the thermal insulation or energy saving effect.
본 개시의 실시예들에 따른 감광물질을 이용하면, 내구성이 높으므로 가시광선을 조절하는데 있어 개별 제품 간의 차이가 없고, 내열성도 가지고 있으므로 방화유리에 사용될 경우 차열 또는 단열 기능도 수행할 수 있다.When the photosensitive material according to the embodiments of the present disclosure is used, there is no difference between individual products in controlling visible light due to high durability, and since it has heat resistance, when used in fireproof glass, it can also perform a heat shielding or heat insulating function.
본 개시의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present disclosure are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 창호 구조물을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따라 광원 모듈에서 방사된 빛이 회절 광학 소자를 통과하면서 회절되는 현상을 도시한 도면이다.1 is a view showing a window structure according to an embodiment of the present disclosure.
2 is a diagram illustrating a phenomenon in which light emitted from a light source module is diffracted while passing through a diffractive optical element according to an embodiment of the present disclosure.
이하, 본 개시의 실시를 위한 구체적인 내용을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 다만, 이하의 설명에서는 본 개시의 요지를 불필요하게 흐릴 우려가 있는 경우, 널리 알려진 기능이나 구성에 관한 구체적 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, specific contents for carrying out the present disclosure will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, in the following description, if there is a risk of unnecessarily obscuring the gist of the present disclosure, detailed descriptions of well-known functions or configurations will be omitted.
본 명세서에서의 단수의 표현은 문맥상 명백하게 단수인 것으로 특정하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 복수의 표현은 문맥상 명백하게 복수인 것으로 특정하지 않는 한, 단수의 표현을 포함한다.References in the singular herein include plural expressions unless the context clearly dictates the singular. Also, the plural expression includes the singular expression unless the context clearly dictates the plural.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout this specification, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included, rather than excluding other components, unless otherwise stated.
본원 명세서 전체에서, "A 및/또는 B"의 기재는 "A, 또는 B, 또는 A 및 B"를 의미한다.Throughout this specification, reference to "A and/or B" means "A, or B, or A and B."
본원 명세서 전체에서 기재된 물질은, 해당 물질의 단량체 및/또는 (공)중합체를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.Materials described throughout this specification should be construed as including monomers and/or (co)polymers of the material.
첨부된 도면에서, 동일하거나 대응하는 구성요소에는 동일한 참조부호가 부여될 수 있다. 또한, 이하의 실시예들의 설명에 있어서, 동일하거나 대응되는 구성요소를 중복하여 기술하는 것이 생략될 수 있다. 구성요소에 관한 기술이 생략되어도, 그러한 구성요소가 특정 실시예에 포함되지 않는 것으로 해석되어 서는 안된다.In the accompanying drawings, the same or corresponding elements may be assigned the same reference numerals. In addition, in the description of the embodiments below, overlapping description of the same or corresponding components may be omitted. Even if the description of the components is omitted, it should not be construed that such components are not included in a specific embodiment.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present application will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art to which the present application pertains can easily carry out. However, the present application may be implemented in several different forms and is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present application in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 창호 구조물(100)을 나타내는 도면이다.1 is a view showing a
본 개시의 일 실시예에 따르면, 창호 구조물(100)은 제1 유리(112), 감광물질(130)을 도포한 제2 유리(114), 제1 유리(112)와 제2 유리(114) 사이에 배치되고 감광물질(130)을 반응시키는 파장의 빛을 방사하는 광원 모듈(140), 및 광원 모듈(140)로부터 방사된 빛을 제2 유리(114)를 향해 분산시키는 회절 광학 소자(150)를 포함할 수 있다. 도 1에서 제1 유리(112) 및 제2 유리(114)로 두 개의 유리(110)만이 도시되었지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 부가적으로 유리를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the
본 개시의 일 실시예에 따르면, 제1 유리(112)는 내측면에 자외선(UV) 차단 필름(120)을 포함할 수 있다. 제1 유리(112)는 자외선 차단 필름(120)을 이용하여 제1 유리(112)를 투과하는 외부 태양광에 포함된 자외선은 차단할 수 있다. 또한, 광원 모듈(140)이 아닌 외부로부터 방사된 빛(예컨대 자외선)이 감광물질(130)을 활성화시키는 것을 방지함으로써 감광물질(130)에 의한 유리의 변색의 정도가 외부 환경에 따라 임의로 변경되는 것을 방지할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the
본 개시의 일 실시예에 따르면, 제2 유리(114)의 내측면에 감광물질(130)이 도포될 수 있다. 감광물질(130)은 광화학적 가역반응 물질에 해당할 수 있다. 감광물질(130)은 광원 모듈(140)로부터 방사된 빛에 의해 활성화되는 반응이 진행되어 색을 가졌다가, 광원 모듈(140)로부터 방사된 빛이 없을 경우 다시 비활성화되는 반응이 진행되어 색이 없어질 수 있다. 또는, 감광물질(130)은 광원 모듈(140)로부터 방사된 빛에 의해 비활성화되는 반응이 진행되어 색을 가졌다가, 광원 모듈(140)로부터 방사된 빛이 없을 경우 활성화되는 반응이 진행되어 색이 없어질 수 있다. 또는, 감광물질(130)은 광원 모듈(140)로부터 방사된 제1 파장 영역에 포함된 빛에 의해 활성화 또는 비활성화되는 반응이 진행되어 제1 색을 가졌다가, 광원 모듈(140)로부터 방사된 제2 파장 영역에 포함된 빛에 의해 비활성화 또는 활성화되는 반응이 진행되어 제2 색을 가질 수 있다. 여기서, 제1 파장 영역과 제2 파장 영역은 서로 다른 영역에 해당할 수 있고, 제1 색과 제2 색은 서로 다른 색상, 명도, 채도 중 적어도 하나 이상을 가질 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the
도 1에서 제1 유리(112)의 내측면에 자외선 차단 필름(120)이 형성되고, 제2 유리(114)의 내측면에 감광물질(130)이 형성되는 것으로 도시되었으나, 이에 본 개시 내용이 제한되는 것은 아니며, 각 유리의 외측면에 형성될 수 있다.In FIG. 1 , the
종래의 PDLC 방식을 이용한 창호 구조물의 경우, 전극을 사용하지 않을 경우 가시광선의 투과율이 떨어지는 문제가 있었다. 본 개시의 일 실시예에 따른 창호 구조물(100)은 자외선 차단 필름(120)을 포함한 제1 유리(112)와 감광물질(130)이 도포된 제2 유리(114) 사이에 광원 모듈(140)을 배치한 구조를 이용하므로, 외부 환경에 의한 변색을 최소화함으로써, 감광물질(130)이 변색되지 않는 경우 가시광선을 80% 이상, 나아가 90% 이상까지도 투과할 수 있다. 나아가, 복층 유리 기술을 활용하므로 단열성 내지 에너지 절감 효과를 높일 수 있는 효과가 있다.In the case of a window structure using the conventional PDLC method, there was a problem in that the transmittance of visible light was lowered when electrodes were not used. The
본 개시의 일 실시예에 따르면, 창호 구조물(100)의 하부에 광원 모듈(140) 및 회절 광학 소자(150)가 배치될 수 있다. 광원 모듈(140)은 제2 유리(114)의 내측면에 도포된 감광물질(130)을 변색시키기 위하여 특정 파장 대역의 빛을 방사할 수 있다. 이 때 감광물질(130)을 변색시키는 것은 감광물질(130)을 어둡게 변색시키는 착색 반응 및 감광물질(130)을 투명하게 변색시키는 퇴색 반응을 모두 포함한다. 광원 모듈(140)로부터 방사된 빛은 회절 광학 소자(150)를 통과하여 감광물질(130)이 도포된 제2 유리(114)의 내측면에 도달할 수 있다. According to an embodiment of the present disclosure, the
회절 광학 소자(150)는 광원 모듈(140)보다 상부에 위치하여, 광원 모듈(140)로부터 방사된 빛을 제2 유리(114)의 내측면을 향하여 분산시킬 수 있다. 빛은 회절 광학 소자(150)에 의해 그 파면이 변조되고, 파면이 변조된 빛은 제2 유리(114)의 내측면의 전 영역에 균일하게 도달할 수 있다.The diffractive
광원 모듈(140)에서 방사된 빛이 회절 광학 소자(150)에 의해 회절되어 감광물질(130)에 도달될 수 있는 한, 광원 모듈(140) 및 회절 광학 소자(150)의 위치는 다양하게 변경될 수 있다.As long as the light emitted from the
감광물질photosensitive material
본 개시에 따른 감광물질(130)은 광화학적 가역반응 물질로서, 감광 도료 또는 변색 도료에 해당할 수 있다. The
본 개시의 일 실시예에 따르면, 감광물질(130)은 양이온과 음이온이 결합된 결정을 포함할 수 있고, 구체적으로 은 양이온(Ag+) 및 할로겐 음이온(예, F-, Cl-, Br-, I- 등)이 결합된 염일 수 있다. 대표적인 예시로서 감광물질(130)은 AgCl과 같은 할로겐화은 화합물을 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the
본 개시의 다른 일 실시예에 따르면, 감광물질(130)은 감광물질(130) 100중량% 대비 (a) 주쇄 말단에 카르복실기를 가지는 수용성 또는 수분산성 비닐계 공중합체 60~95중량%, (b) 1분자에 대해 평균 1 내지 2개의 감광성기를 가지는 저분자 감광제 3~20중량%, 및 (c) (a) 성분의 카르복실기 1몰에 대해, 중화제로서 3급 아민 0.1~0.5몰을 함유할 수 있다.According to another embodiment of the present disclosure, the
(a) 물질은 (a) 물질 100 중량% 대비, 하기 성분 1 내지 3을 이용하여 중합함으로써 얻어질 수 있다. (a) The material may be obtained by polymerization using the following components 1 to 3, based on 100% by weight of the material (a).
성분 1: 치환기로서 카르복실기를 가지는 공중합성 비닐계 단량체 2~15중량%Component 1: 2-15 wt% of a copolymerizable vinylic monomer having a carboxyl group as a substituent
성분 2: 성분 1 이외의 공중합성 비닐계 단량체 50~85중량%Component 2: 50 to 85% by weight of a copolymerizable vinylic monomer other than component 1
성분 3: 카르복실기를 가지는 연쇄 이동제 0.01~5중량%Component 3: 0.01-5 wt% of a chain transfer agent having a carboxyl group
본 개시의 일 실시예들에 따르면, 감광물질(130)은 광화학적으로 가역반응 물질로서, 빛에 감응하여 정반응인 착색 반응이 진행되어 어둡게 변색하고, 나아가 빛에 대한 노출을 제거하거나 상대적으로 장파장의 빛에 노출시키면 착색 반응의 역반응으로서의 퇴색 반응이 진행된다. 이와 같이, 유리에 도포된 감광물질(130)은 빛의 유무 또는 파장 등에 감응하여, 착색 반응(정반응)에 의하여 유리의 가시광선 투과율을 감소시키거나, 또한 퇴색 반응(역반응)에 의하여 유리의 가시광선 투과율을 증가시킬 수 있다.According to one embodiment of the present disclosure, the
본 개시의 일 실시예에 따르면, 감광물질(130)은 분말 또는 필름 형태로 유리에 도포될 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the
본 개시의 일 실시예에 따른 감광물질(130)은 내구성이 높으므로 가시광선을 조절하는데 있어 개별 제품 간의 차이가 없고, 내열성도 가지고 있으므로 방화유리에 사용될 경우 차열 또는 단열 기능도 수행할 수 있다.Since the
광원 모듈light module
본 개시의 일 실시예에 따르면, 광원 모듈(140)은 유리에 도포된 감광물질(130)을 반응, 예컨대 변색 또는 활성화(또는 비활성화)시키는 특정 파장 대역의 빛을 방사할 수 있다. 일 실시예에 따른 광원 모듈(140)은 LED 모듈에 해당할 수 있다. 여기서, LED 모듈은 UV(Ultraviolet Ray, 자외선) LED, IR(Infrared ray, 적외선) LED, 및 가시광선 LED 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, LED 모듈은 방사하는 빛의 파장을 변경할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the
구체적으로, 착색 반응 또는 활성화 반응 시에 UV LED는 감광물질(130)이 도포된 유리를 어둡게 착색시키고, 퇴색 반응 또는 비활성화 반응 시에 IR LED를 이용하여 착색된 유리를 다시 퇴색시킬 수 있다. 일 예시로서, 제1 유리(112)에 도포된 AgCl을 포함하는 감광물질(130)이 광원 모듈(140)에서 방사된 UV에 노출된 경우 착색 반응이 진행되어 감광물질(130)에 포함된 AgCl은 Ag 이온과 Cl 이온으로 분해될 수 있다. UV가 제거되면 퇴색 반응이 진행되어 Ag 이온과 Cl 이온이 다시 AgCl을 형성할 수 있다.Specifically, the UV LED may darkly color the glass coated with the
AgCl은 단파장의 빛 즉, UV LED로부터 방사된 자외선의 조사에 의해 생성된 은 콜로이드가 빛을 흡수하기 때문에 착색 반응이 진행되고 유리도 착색될 수 있다. 나아가, 자외선에 대한 노출을 제거한 어두운 곳이거나 IR LED로부터 방사된 적외선의 조사에 의해 착색 반응의 역반응인 퇴색 반응이 진행되어, 빛을 흡수하는 은 콜로이드가 다시 투명한 AgCl 미립자가 전환되면서 착색된 유리 또한 다시 퇴색될 수 있다.In AgCl, since colloidal silver produced by irradiation of short-wavelength light, that is, ultraviolet rays emitted from UV LEDs, absorbs light, a coloring reaction proceeds and the glass can be colored. Furthermore, in a dark place where exposure to ultraviolet light has been removed, or a fading reaction, which is a reverse reaction of the coloring reaction, proceeds by irradiation of infrared radiation emitted from an IR LED. It can fade again.
AgCl과 유사하게, 할로겐화은(예, AgF, AgBr, AgI 등) 등을 포함하는 감광물질(130)은 UV LED로부터 방사된 자외선에 의해 착색 반응이 진행되어 가시광선의 투과율을 감소시키고, 또한 자외선에 대한 노출이 제거되거나 IR LED로부터 방사된 적외선에 의해 퇴색 반응이 진행되어 가시광선의 투과율을 증가시킬 수 있다.Similar to AgCl, the
본 개시의 일 실시예에 따르면, 감광물질(130)의 착색 반응 또는 활성화 반응을 위한 빛은 280nm~350nm 파장 및/또는 350~450nm의 전자기파에 해당할 수 있다. 감광물질(130)의 퇴색 반응을 위한 빛은 650~900nm의 전자기파에 해당할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, light for a coloring reaction or an activation reaction of the
UV LED 및 IR LED와 유사하게, 가시광선 LED는 유리에 도포된 감광물질(130)을 변색시키기 위하여 청색광, 녹색광, 및 적색광을 방사할 수 있다. 이 경우, 가시광선 중 청색광의 파장은 350~450nm이고, 녹색광의 파장은 450~600nm이며, 적색광의 파장은 600~750nm에 해당할 수 있으나, 이에 본 개시 내용이 제한되는 것은 아니다.Similar to UV LEDs and IR LEDs, visible light LEDs can emit blue light, green light, and red light to discolor the
회절 광학 소자diffractive optical element
본 개시의 일 실시예에 따르면, 회절 광학 소자(150)(DOE, diffractive optical elements)는 적어도 일면에 복수의 회절 패턴이 주기적으로 형성된 광학 소자에 해당할 수 있다. 회절 광학 소자(150)의 회절 패턴은 표면 요철 구조로서, 구체적으로는 유선형 톱니, 다중 계단, 계단 및 톱니 모양 중 적어도 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 입사광을 회절시킬 수 있는 모든 회절 패턴의 모양을 포함한다. 나아가, 회절 광학 소자(150)는 단일한 패턴 모양이 아니라 패턴 모양이 상이한 복수의 회절 패턴을 포함할 수 있다. 또한, 회절 패턴이 형성된 주기는 변경될 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the diffractive optical element 150 (DOE, diffractive optical elements) may correspond to an optical element in which a plurality of diffraction patterns are periodically formed on at least one surface. The diffraction pattern of the diffraction
회절 광학 소자(150)의 이와 같은 표면 요철 구조는 예를 들어, 핫스탬핑(Hot stamping) 가공방식, 레이저 가공방식 등의 다양한 방식에 의하여 생성될 수 있다. 회절 광학 소자(150)에 형성된 회절 패턴은 표면 구조에 입사하는 빛의 위상과 진폭을 변조함으로써 입사광파의 파면을 변환하거나, 광원 모듈(140)(예, LED 모듈)로부터 방사된 빛을 회절시킬 수 있다. 이 때, 회절 광학 소자(150)의 회절 패턴을 통과한 입사광은 0차광(D0), 1차광(D1), -1차광 등으로 분리되어 감광물질(130)이 도포된 제2 유리(114)의 표면 전체에 균일하게 도달할 수 있다.Such a surface uneven structure of the diffractive
본 개시에 따른 회절 광학 소자(150)의 회절 패턴의 높이 및 회절 효율에 대해서는 도 2에서 더 자세히 설명하도록 한다.The height and diffraction efficiency of the diffraction pattern of the diffractive
종래의 PDLC 방식을 이용한 창호 구조물과 비교할 때, 본 개시의 일 실시예에 따르면, 회절 광학 소자(150), LED 모듈 및 감광물질(130)을 이용하여 가시광선의 투과율을 조절하므로, PDLC 방식과 비교할 때 고가의 액정 글래스가 필요 없으므로 제조 단가를 현저히 낮출 수 있는 장점이 있다.Compared with the window structure using the conventional PDLC method, according to an embodiment of the present disclosure, the transmittance of visible light is adjusted using the diffractive
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따라 광원 모듈(140)에서 방사된 빛이 회절 광학 소자(150)를 통과하면서 회절되는 현상을 도시한 도면이다. 회절 광학 소자(150)는 광원 모듈(140)로부터 방사된 입사광을 회절시켜 감광물질(130)이 도포된 제2 유리(114)의 내측면 전체에 빛을 균일하게 분산될 수 있다. 그에 따라 제2 유리(114)의 착색 또는 퇴색의 정도를 전 표면에 걸쳐 균일하게 할 수 있다. 또는 빛의 분산 정도를 조절하여 제2 유리(114)의 내측면 전체 중 일부에 대해서만 착색 또는 퇴색시킬 수 있다. 예컨대, 제2 유리(114)의 내측면에 패턴 또는 도형을 형상하도록 빛의 분산 정도를 조절하여 제2 유리(114)의 내측면 전체 중 일부에 대해서만 착색 또는 퇴색시킬 수 있다.FIG. 2 is a diagram illustrating a phenomenon in which light emitted from the
회절 광학 소자(150)는 표면 요철 구조를 갖는 적어도 하나의 회절 패턴을 포함하는데, 이 때 회절 패턴의 높이는 표면 요철 구조의 패턴 최소점(240)과 패턴 최대점(250) 사이의 거리로 정의된다. 회절 패턴의 높이는 회절 광학 소자(150)의 일면의 중심부에서 가장자리로 갈수록 변화할 수 있다. 일 실시예에서, 회절 패턴의 높이는 회절 광학 소자(150)의 일면의 중심부에서 가장자리로 갈수록 연속적으로 변화하도록 설계될 수 있고, 더 구체적으로 회절 패턴의 높이는 회절 광학 소자(150)의 일면의 중심부에서 가장자리로 갈수록 낮아지도록 형성될 수 있고, 또는 이와 반대로 회절 패턴의 높이는 회절 광학 소자(150)의 일면의 중심부에서 가장자리로 갈수록 연속적으로 높아지도록 형성될 수 있다. 뿐만 아니라, 회절 패턴의 높이는 불연속적으로 변화할 수도 있다.The diffractive
나아가, 회절 패턴은 목표 회절각 계산 프로그래밍, 회절 패턴의 위상함수, 또는 투과함수 모델링 등을 통해 설계될 수 있다. 대표적인 예로서, 회절 광학 소자(150)의 회절 패턴은 반복 푸리에 변환 알고리즘(IFTA, iterative fuorier transform algorithm)을 통해 목표하는 회절각 및 회절 효율을 가지도록 하는 최적화 함수 모델링을 통해 설계될 수 있고, 구체적인 회절 패턴의 설계 방법은 문헌 "Design of diffractive optical elements for multiple wavelengths", APPLIED OPTICS/Vol.37, Issue 26, pp.6174-6177, 1998) 등에 기재되어 있어 있으며, 해당 문헌의 내용은 본 명세서에 포함된 것으로 한다.Furthermore, the diffraction pattern may be designed through target diffraction angle calculation programming, a phase function of the diffraction pattern, or transmission function modeling. As a representative example, the diffraction pattern of the diffractive
회절 광학 소자(150)의 회절 효율은 하기 수학식 1에 의해 산출하였다.The diffraction efficiency of the diffractive
[수학식 1][Equation 1]
회절 효율 = (회절되어 투과된 판독광의 세기)/(회절되어 투과된 판독광의 세기 + 회절되지 않고 투과된 판독광의 세기)×100Diffraction efficiency = (intensity of diffracted and transmitted read light)/(intensity of diffracted and transmitted read light + undiffracted and transmitted read light intensity)×100
회절되어 투과된 판독광의 세기 및 회절되지 않고 투과된 판독광의 세기는 각각 회절되어 투과된 판독광의 광량 및 회절되지 않고 투과된 판독광의 광량의 측정값으로부터 산출하였다.The intensity of the diffracted transmitted read light and the non-diffracted transmitted read light intensity were calculated from the measured values of the diffracted and transmitted read light amount and the non-diffracted transmitted read light amount, respectively.
본 개시의 일 실시예에 따른 회절 광학 소자(150)는 회절 패턴에 따라 회절 효율을 조절하도록 설계될 수 있다. 일반적으로 회절 패턴의 높이가 높은 곳은 장파장의 빛의 회절 효율이 높고, 회절 패턴의 높이가 낮은 곳은 단파장의 빛의 회절 효율이 높은 것으로 측정된다. 즉, 도 2에서는 회절 패턴의 높이가 높은 제1 회절 패턴(210)에서 장파장의 빛(L1)의 회절 효율이 높고, 회절 패턴의 높이가 낮은 제3 회절 패턴(230)에서 단파장의 빛(L3)의 회절 효율이 높아서, 입사하는 빛의 파장이 상이하더라도 회절 패턴의 높이가 상이한 회절 패턴을 포함하는 회절 광학 소자(150)에 의해 전체적인 회절 효율을 유사하게 조절할 수 있다. 이에 따라, 일 실시예에서 회절 광학 소자(150)에 입사하는 가시광선의 회절 효율은 0.4 이상의 값을 갖도록 설계될 수 있다.The diffractive
다른 실시예에서 회절 광학 소자(150)에 입사하는 가시광선 중 청색광, 녹색광, 및 적색광의 1차광 회절 효율의 차이가 0.5 이하의 값을 갖도록 설계될 수 있다. 상대적으로 파장이 긴 청색광은 회절 패턴의 높이가 높은 제1 회절 패턴(210)에서 높은 회절 효율을 가질 수 있다. 상대적으로 파장이 짧은 적색광은 회절 패턴의 높이가 낮은 제3 회절 패턴(230)에서 높은 회절 효율을 가질 수 있다. 그리고, 파장의 길이가 적색광보다 길고 청색광보다는 짧은 녹색광은 제2 회절 패턴(220)에서 높은 회절 효율을 가질 수 있다. 이에 따라, 회절 광학 소자(150)를 통과하는 회절된 청색광, 녹색광, 및 적색광의 1차광은 모두 높은 회절 효율을 가질 수 있고, 그 값의 차이는 0.5 이하일 수 있다.In another embodiment, the difference in primary light diffraction efficiencies among blue light, green light, and red light among visible light incident on the diffractive
회절 광학 소자(150)의 회절 패턴의 높이가 회절 광학 소자(150)의 일면의 중심부에서 가장자리로 갈수록 연속적 또는 불연속적으로 변화함에 따라, 회절 광학 소자(150)를 통과하는 빛의 입사 각도와 무관하게 높은 회절 효율을 가질 수 있다. 일 실시예에서 회절 광학 소자(150)에 입사하는 가시광선의 입사각이 0~50도인 경우, 1차광의 회절 효율이 0.4 이상의 값을 갖도록 설계될 수 있다. 도 2에서 0도의 입사각을 갖고 제1 회절 패턴(210)으로 입사하는 빛 L1이 가시광선일 경우, 빛 L1은 0차광(D0), 1차광(D1) 등으로 분리되고, 그 중 1차광(D1)의 회절 효율은 0.4 이상의 값을 가질 수 있다.As the height of the diffraction pattern of the diffractive
본 개시에 따른 창호 구조물은, 회절 광학 소자(150)를 이용함으로써 액정을 이용하지 않고도 감광물질(130)을 착색 내지 퇴색시키는 변색 반응을 통하여 감광물질(130)을 포함하는 유리의 가시광선에 대한 투과율을 조절할 수 있다. 이와 같이, 본 개시에 따른 창호 구조물은 광원 모듈(140), 회절 광학 소자(150), 및 변색 유리 사이의 상호작용으로 인하여 유리의 가시광선에 대한 투과율을 조절할 수 있어서, 스마트 글라스 또는 스마트 윈도우에도 또한 적용할 수 있다.The window structure according to the present disclosure uses the diffractive
본 개시의 앞선 설명은 당업자들이 본 개시를 행하거나 이용하는 것을 가능하게 하기 위해 제공된다. 본 개시의 다양한 수정예들이 당업자들에게 쉽게 자명할 것이고, 본원에 정의된 일반적인 원리들은 본 개시의 취지 또는 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 변형예들에 적용될 수도 있다. 따라서, 본 개시는 본원에 설명된 예들에 제한되도록 의도된 것이 아니고, 본원에 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위가 부여되도록 의도된다.The previous description of the disclosure is provided to enable any person skilled in the art to make or use the disclosure. Various modifications to the disclosure will be readily apparent to those skilled in the art, and the generic principles defined herein may be applied to various modifications without departing from the spirit or scope of the disclosure. Accordingly, this disclosure is not intended to be limited to the examples set forth herein, but is to be accorded the widest scope consistent with the principles and novel features disclosed herein.
본 명세서에서는 본 개시가 일부 실시예들과 관련하여 설명되었지만, 본 개시가 속하는 기술분야의 통상의 기술자가 이해할 수 있는 본 개시의 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 변경이 이루어질 수 있다는 점을 알아야 할 것이다. 또한, 그러한 변형 및 변경은 본 명세서에 첨부된 특허청구의 범위 내에 속하는 것으로 생각되어야 한다.Although the present disclosure has been described with reference to some embodiments herein, it should be understood that various modifications and changes can be made without departing from the scope of the present disclosure as understood by those skilled in the art to which the present disclosure pertains. something to do. Further, such modifications and variations are intended to fall within the scope of the claims appended hereto.
110: 유리
112: 제1 유리
114: 제2 유리
120: 자외선 차단 필름
130: 감광물질
140: 광원 모듈
150: 회절 광학 소자
210, 220, 230: 회절 패턴
240: 패턴 최소점
250: 패턴 최대점110: glass
112: first glass
114: second glass
120: UV protection film
130: photosensitive material
140: light source module
150: diffractive optical element
210, 220, 230: diffraction pattern
240: pattern minimum point
250: maximum point of the pattern
Claims (10)
제1 유리;
상기 제1 유리와 이격되어 마주보도록 배치되고, 제1 색을 나타낼 수 있는 자외선 감응 감광물질 및 제2 색을 나타낼 수 있는 가시광선 감응 감광물질을 포함하는 제2 유리;
상기 제1 유리 및 상기 제2 유리 간의 이격 공간에 배치되고, 상기 자외선 감응 감광물질 및 상기 가시광선 감응 감광물질을 반응시키는 파장의 빛을 방사하는 광원 모듈; 및
상기 광원 모듈 위에 설치되며, 상기 광원 모듈로부터 방사된 빛을 상기 제2 유리를 향해서만 회절시키는 회절 광학 소자를 포함하고,
상기 제1 색은 상기 제2 색과 상이한, 창호 구조물.
As a window structure,
a first glass;
a second glass disposed to face the first glass and spaced apart from the first glass and including a UV-sensitive photosensitive material capable of displaying a first color and a visible light-sensitive photosensitive material capable of displaying a second color;
a light source module disposed in a space spaced apart from the first glass and the second glass and emitting light of a wavelength for reacting the ultraviolet light-sensitive photosensitive material and the visible light-sensitive photosensitive material; and
It is installed on the light source module, including a diffractive optical element that diffracts the light emitted from the light source module only toward the second glass,
wherein the first color is different from the second color.
상기 제1 유리는 자외선 차단 필름을 포함하는, 창호 구조물.
According to claim 1,
The first glass is a window structure comprising a UV protection film.
상기 회절 광학 소자에 입사하는 가시광선 중 청색광, 녹색광, 및 적색광의 1차광 회절 효율의 차이가 0.5 이하인, 창호 구조물.
According to claim 1,
The difference in primary light diffraction efficiency of blue light, green light, and red light among visible light incident on the diffractive optical element is 0.5 or less, a window structure.
상기 회절 광학 소자에 입사하는 가시광선의 입사각이 0~50도인 경우, 1차광의 회절 효율이 0.4 이상인, 창호 구조물.
According to claim 1,
When the incident angle of the visible light incident on the diffractive optical element is 0 to 50 degrees, the diffraction efficiency of the primary light is 0.4 or more, a window structure.
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