KR20010021290A - 윈도우용 광학 필터 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 흡수된 광, 반사된 광, 투과된 광의 양 및 태양 에너지 저지율(rejecton)을 제어하기 위하여 윈도우 내에 사용될 수 잇는 필름 형태의 광학 필터를 제공한다. 광학 필터는 간섭 파브리-페롯 스택(Fabry-Perot stack)과 대규모 파브리-페롯 스택(massive Fabry-Perot stack)의 단 하나의 결합체를 함유한다.
Description
본 발명은 광의 투과를 제어 또는 제한하여 전체 입사광의 단지 일부만이 광학 필터 요소를 통과함으로서 반투과 요소를 만들 수 있는 광학 필터에 관한 것이다. 요소는 일반적으로 윈도우 제조 분야 및 특히 광의 제어(예를 들어, 흡수된 광, 반사된 광, 투과된 광 및 태양 에너지 저지율(rejection)의 제어)가 중요한 윈도우 제조 분야에서 최종 사용을 위하여 중합체 또는 글라스와 같은 광 투과성 기판에 붙여지거나 접착된다.
원하는 색상 및 가시 광선 투과율(VLT), 가시 광선 반사율(VLR), 태양 에너지 흡수율 및 전체 태양 에너지 저지율의 유리한 수준을 제공하기 위하여 윈도우들은 일반적으로 윈도우 성분으로서 태양 제어 요소들 또는 광학 필터들로 제조된다. 이러한 광학 필터들은 흔히 다층 코팅체 또는 적층체이며, 이들은 글라스 시트 또는 다른 광학 글라스 장치와의 결합 상태로 사용되어 글라스를 통과한 광은 광학장치를 통과하여 원하는 효과를 발생한다. 대표적으로, 광학 필터는 글라스 내에 또는 글라스 상에 결합되며, 또는 글라스에 매우 근접하게 위치(이중 광택 창 내의 2개의 글라스 시트 사이의 공간에 포함된 가스 내에서와 같이)한다. 글라스와의 결합을 위한 구조체를 제조하기 위하여 광학 필터는 중합체와 같은 적절한 광 투과성 기판에 코팅되거나 또는 그렇지 않을 경우 접착될 수 있다. 예를 들어, 이러한 광학 필터들은 일반적으로 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)와 같은 중합체의 필름 상에 코팅되거나 또는 그렇지 않을 경우 접착된다. 주택용, 자동차용 또는 다른 건축용 제품을 위한 윈도우를 만드는 제조 단계 과정에서 이러한 중합체/광학 필터 필름들은 글라스와 결합될 수 있다. 대안적으로 중합체/광학 필터 필름은 윈도우에 필름을 부착시킴으로서 미리 제조된 윈도우 상에 개조(retrofitted)될 수 있다. 이러한 중합체/광학 필터 필름은 태양 제어 필름으로 알려져 있다.
광학 필터를 포함하는 윈도우들은 필터의 양측부(즉, 표면들)에 특유의 반사 수준을 갖는다. 따라서, 빌딩의 벽 또는 차량에 설치된 이러한 윈도우들은 특유의 내부 가시 반사 및 외부 가시 반사 수준을 가질 것이다. 내부 가시 반사는 가시적인 내부 입사광(내부 광은 빌딩 또는 차량 내부의 광)의 반사이며, 외부 가시 반사는 가시적인 외부 입사광(외부 광은 빌딩 또는 차량 외부의 광)의 반사이다. 동일하지 않는 외부 및 내부 가시 광 반사를 갖는 광학 필터들은 불균형한 반사율(이중-반사율) 필터 또는 필름이다. 내부 가시 반사가 외부 가시 반사보다 작은 광학 필터를 사용하는 것이 매우 바람직하다. 반사율 수준을 20% 또는 그 이하로 유지하는 것 또한 매우 바람직하다.
광학 필터들이 윈도우와 같은 주택용 또는 건축용 제품을 위하여 사용될 때, 필터들이 특정한 특성들을 갖는 것이 바람직하다. 이들 특성들 중 일부는 시간에 따라 변하지 않거나 희미해지지 않는 색상(예를 들어 색 안정성); "반사"로서 인식되지 않은 외부 및 내부에서의 가시 광 반사율(20% 또는 이하); 시각적으로 매력적인 투과되고 반사된 색상; 및 태양 열 이득(gain)을 현저하게 감소시키는 능력(60% 또는 보다 큰 태양 에너지 저지율)을 포함한다. 전통적으로, 윈도우용 광학 필터들(예를 들어, 태양 에너지 제어 필름들)은 염색된 중합체 필름, 단일 금속층 또는 다수의 금속층들로 코팅된 투명한 중합체 필름 또는 염색된 필름과 금속화된 필름을 모두 포함하는 혼합 구조(hybrid structure)로부터 구성된다. 그러나, 이러한 전통적인 윈도우용 광학 필터들을 상술한 바람직한 특성들을 모두 제공하지 못한다.
이러한 광학 필터들에 사용된 염료(dyes)들은 열악한 색상 안정성을 가지며, 따라서 염색된 층을 포함하는 광학 필터들은 결국 색상이 희미해지며 변화할 것이다. 또한, 금속층들 대신에 염색된 층들만을 이용한 광학 필터들은 낮은 태양 열 저지율을 갖는다. 단일 또는 다중 금속층들을 갖는 필름들은 35% 또는 그 이하의 가시 광선 투과율 수준을 갖는 필름용 시장에서 너무 반사적인 것으로 인식된다. 다시 말해, 단일 또는 다중층 금속 필름들에게 있는 문제점은, 광 투과율이 35% 또는 그 이하가 되기 충분할 정도로 금속층이 두꺼울 때 가시적인 반사율이 받아들이기 어렵게 높아진다는 것이다. 위에서 설명된 혼합 염색된/금속 광학 필터들은 낮은 가시적인 반사율을 제공하지만, 아직은 색상 변화 및 흐려지는 문제에 대해서는 민감하다. 더욱이, 염색된/금속 필름들이 윈도우에 면하는 단일 염색된 층으로 구성될 때 내부 반사율은 과다하다.
태양 에너지 제어 윈도우 필름들과 같은 광학 필터들이 글라스 윈도우와 접촉 상태에 있을 때, 부가적인 열 응력이 글라스 내로 유도된다. 이는 이러한 필터들이 입사된 태양 에너지의 일부를 흡수하는 사실에 기인하여 발생된다. 다시 말해 이 흡수된 태양 에너지는 태양 광에 노출된 글라스의 부분의 글라스 온도를 증가시킨다. 이러한 증가된 온도는 글라스 구조에 부가적인 열 응력을 유도한다. 만일 열 응력이 글라스의 인장 강도를 초과하면 열 응력 파손이 발생할 수 있다. 따라서, 과도한 열 응력을 발생시키지 않는 광학 필터들 및 태양 에너지 제어 윈도우 필름을 생산하는 것이 절대 필요하다. 이는 이러한 필터들 및 필름들의 태양 에너지 흡수를 최소화함으로서 달성된다.
열 응력 파손 발생을 최소화하기 위하여 그리고 따라서 상업적으로 실용적인 태양 에너지 제어 제품들을 제조하기 위하여, 글라스, 윈도우 및 태양열 제어 제조업자들은 산업 표준으로서 다음의 태양 에너지 흡수 제한들을 권유한다.
단일-페인(pane) 열처리된 글라스 : 전체 태양 에너지 흡수율이 65% 이하
이중-페인(pane) 열처리된 글라스 : 전체 태양 에너지 흡수율이 50% 이하
이들 흡수 비율은 1/8 인치 투명 글라스에 부착된 광학 필터로 측정된다. 이 산업 표준은 열적으로 유도된 파손에 대하여 안전 장치로서 존재한다. 따라서, 바람직한 색상 안정성 및 광 변경 특성들을 제공하면서도 이들 표준을 만족시키는 것이 매우 바람직할 것이다. 또한, 광학 필터 양 표면 상에서의 가시적인 광 반사율을 제한하여 25% 또는 그 이하의 외부 및 내부 가시 광 반사율을 갖는 윈도우가 제조될 수 있으면서도 상술한 바와 같은 이 표준들을 만족시키는 것 또한 바람직할 것이다.
위에서 언급한 바와 같이, 광학 필터에 의하여 조절된 변수들 중 하나는 태양 에너지 저지율의 양이다. 용어 "전체 태양 에너지 저지율(TSER)"은 입사 태양 복사에 관계가 있는 유리 시스템(glazing system)에 의하여 거부된 입사 태양 열의 백분율을 설명하는 기술적인 용어이다. TSER 값은 태양 에너지 반사율에 태양 에너지 흡수율의 일부를 더한 값과 같으며, 이는 옥외로 재방사되고, 전도/대류된다. TSER은 0과 100% 사이의 백분율로 표현된다. 윈도우의 TSER이 클수록 적은 태양 열이 전도된다.
전체 태양 에너지 저지율은 또한 태양 열 이득 계수(SHGC)의 항목으로 표현될 수 있다. SHGC는 입사 태양 방사와 관련된 윈도우 시스템을 통한 태양 열 이득을 나타낸다. SHGC는 0과 1 사이의 수치로서 표현된다. 윈도우의 SHGC가 적을수록 태양 열은 적게 전도된다. TSER(십진법 형태)와 SHGC 값의 합은 1이다. 따라서, 만일 특정 광학 필터의 TSER이 65%이면 SHGC는 1-0.65인 0.35이다.
본 발명의 목적은 위에서 개략적으로 설명한 바와 같은 바람직한 특성들을 갖는 윈도우용 광학 필터 등을 제공하는데 있다. 특히, 본 발명의 목적은 염료의 사용 없이 색상 안정성을 갖는 유색의 광학 필터를 제조하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 단일 또는 다중층 금속 필름들과 비교하여 감소된 내부 및 외부 가시 반사율을 갖는 증가된 또는 높은 수준의 전체 태양 에너지 저지율을 제공하는 색상 안정 광학 필터를 생산하는데 있다.
본 발명의 또다른 목적은 존재하는 상업적으로 유용한 모든 금속 비대칭 반사율(이중-반사율) 광학 필터들과 비교하여 감소된 내부 및 외부 가시 반사율을 갖는 색상 안정 광학 필터를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 목적은 전체 태양 에너지 저지율이 적어도 60%의 수준을 유지하고 외부 및 내부 가시 반사율이 20% 또는 그 이하를 유지하는데 반하여 짙은 광학 필터(여기서 VLT는 5% 내지 25%)를 위하여 상기 목적을 달성하는 것이다.
또한 본 발명의 목적은 내부 가시 광 반사율이 외부 가시 광 반사율보다 작은 광학 필터에서의 상기 목적중 하나 또는 그 이상을 달성하는 것이다.
본 발명은 목적은 내부와 외부 양측으로부터 투과된 중간 색상과 반사된 중간 색상을 갖는 중간 색상의 광학 필터를 제조하는데 있다.
본 발명의 설명에서 명백해지는 이들 목적들 및 다른 목적들은 간섭 파브리-페롯 간섭 구조체를 대규모 파브리-페롯 구조체에 결합하여 단일 광학 필터를 구성함으로서 달성된다. 간섭 파브리-페롯 구조체는 금속/간섭 유전체/금속의 층들을 포함한 다층 스택(stack)이다. 대규모 파브리-페롯 구조체는 금속/대규모 유전체/금속의 층들을 포함한 다층 스택이다.
위에서 주목한 바와 같이 필름 내에 염료가 요구되지 않는다는 것을 제외하고는, 간섭 파브리-페롯 구조체와 대규모 파브리-페롯 구조체의 결합체를 포함하는 광학 필터가 태양 에너지 제어 필름 내에 일반적으로 사용되는 형태의 적절한 기판에 유리하게 접착된다. 예를 들어, 금속/간섭 유전체/금속층들은 기판 상에 연속적으로 코팅될 수 있어 "기판/제 1 금속/간섭 유전체/제 2 금속" 구조체를 형성한다. 기판 상에 코팅층을 연속적으로 붙이기 위하여 스퍼터링(sputtering) 및/또는 진공 증발과 같은 일반적인 코팅 기술들이 사용될 수 있다.
대규모 파브리-페롯 구조체는 간섭 파브리-페롯 구조체 상에 직접 부착된다. 유리하게는, 간섭 구조체의 금속층들중 하나는 대규모 파브리-페롯 구조체 내의 한 금속층으로 사용된다. 다시 말해, 광학 필터 내의 한 금속층이 간섭 파브리-페롯 스택과 대규모 파브리-페롯 스택 모두에 공유된다. 기판에 접착된 이러한 광학 필터는 기판/금속/간섭 유전체/금속/대규모 유전체/금속의 층들을 갖게 될 것이다. 간섭 유전체와 대규모 유전체 사이의 금속은 간섭 파브리-페롯 구조체와 대규모 파브리-페롯 구조체에 공유되어 전체 광학 필터가 그 내부에 단지 3개의 금속층들을 요구할지라도 광학 필터 내의 간섭 파브리-페롯 구조체는 금속/간섭 유전체/금속의 층들을 가지며, 대규모 파브리-페롯 구조체는 금속/대규모 유전체/금속의 층들을 갖는다.
2개의 파브리-페롯 구조체들 사이의 금속층을 공유하는 상기 구조체의 한 이점은 대규모 유전체의 공유되지 않은 금속이 역시 대규모 유전체층으로 작용하는 접착제의 사용을 통하여 간섭 파브리-페롯 구조체 상에 직접 적층될 수 있다는 것이다. 이와 같은 상태로 작용할 수 있는 접착제는 유전체 접착제이다. 스퍼터링과 같은 코팅 방법보다 적층(lamination)이 쉽고 덜 비용이 들기 때문에 간섭 파브리-페롯 스택에 대규모 파브리-페롯 구조체를 부착하는 능력은 유리하다.
3개의 금속층중 적어도 한 금속층은 흡수 금속층(Ma)이며, 3개의 금속층중 적어도 한 금속층은 적외선 반사층(Mir)이다. 제 3 금속층은 흡수 금속층 또는 적외선 반사층일 수 있다. 이러한 필름들은 바람직한 가시 광 반사 및 가시 광 투과 특성들을 갖는다. 바람직하게는 스택은 Ma/간섭 유전체/Ma/대규모 유전체/Mir의 구조를 갖는다.
스택의 각 측부는 기판에 부착될 수 있다. 따라서, 기판을 포함하는 상기 바람직한 스택을 위한 2개의 가능한 구조체가 있다. 이 구조체들은, 기판/Ma/간섭 유전체/Ma/대규모 유전체/Mir구조체 및 Ma/간섭 유전체/Ma/대규모 유전체/Mir/기판 구조체이다. 이들 구조체들에서, 간섭 파브리-페롯 구조체는 Ma/간섭 유전체/Ma의 층들을 가지며, 대규모 파브리-페롯 구조체는 Ma/대규모 유전체/Mir의 층들을 갖는다. 열 응력 및 바람직하지 않은 반사율은 간섭 파브리-페롯 구조체 내의 다른 두께의 층들(즉, 비대칭 구조적 디자인)을 사용함으로서 최소화되며, 특히 열 응력과 바람직하지 않은 반사율은 광학 필터의 간섭 파브리-페롯 부분 내의 동일하지 않은 두께의 2개의 흡수 금속층들을 사용함으로서 유리하게 최소화된다. 얇은 흡수 금속층에 대한 두꺼운 흡수 금속층의 두께 비율은 어두운 광학 필터들 내에서 가장 크며, 그 비율은 35% 또는 그 이상의 가시 광 투과율을 갖는 광학 필터 내에서 약 1:1로 감소된다. 35%의 VLT 디자인을 제조하기 위하여, 얇음이 특별한 금속층들이 얼마나 얇게 제조될 수 있는지에 대한 제한에 접근할 정도로 2개의 흡수 금속층들은 매우 얇다. 즉, 본 발명에 따라 제조되는 광학 필터들을 위한 최대 VLT에 대한 제한이 존재한다. 실질적인 목적을 위하여, 본 발명의 필터는 약 50%의 최대 VLT 값을 갖게 될 것이다.
적합한 기판 재료는 PET와 글라스를 포함한다. 광학 필터의 기판 및 다층 구조체는 본 기술 분야에서 공지된 일반적인 재료로 덮여질 수 있다. 예를 들어, 기판을 덮기 위하여 폴리비닐 부티르산염(PVB) 또는 접착제가 사용될 수 있다. 기판의 마주보는 측부상의 다층 구조체를 덮기 위한 적절한 재료들은 PET, PVB, 하드 코트(hardcoat) 및 접착제를 포함한다. PVB는 일반적으로 안전 유리 적층체 내에 사용된다.
본 발명의 광학 필터를 포함할 수 있는 창(fenestration) 구조물들은 다음을 포함한다.
1. PVB 박판 내의 글라스(글라스 기판/광학 필터 스택/PVB/글라스)
2. PVB 박판 내의 필름(글라스/PVB/(중합체/광학 필터 스택/PVB와 같은
필름 기판)
3. 절연된 글라스 유니트 내에 떠있는 필름(글라스/공기-공간/기판 필름/
광학 필터 스택/공기-공간/글라스)
4. 글라스 표면에 접착된 필름(예를 들어, 표준 개장 태양 에너지 제어 필름
또는 낮은 개장 태양 에너지 제어 필름)
금속층들이 본 발명의 광학 필터를 만들기 위하여 사용되었을지라도, 본 상세한 설명에서 더 설명되는 다양한 비금속성 성분들 및 금속 화합물이 금속들 대신에 사용될 수 있다.
여기서 투과된 색상 및 반사된 색상에 관한 중간 색상을 참고로 한다. 본 발명에서 적합한 것으로서 설명된 색상들, 특히 본 발명에서 확인된 중간의 투과된 색상 및 중간의 반사된 색상은 레클라이라게의 커미션 인터내셔널(Commission Internationale de L'Eclairage)에 의하여 확립된 색상 측정 명세표에 의하여 측정된다.
색상 측정을 위한 본 방법은 양(L*, a* 및 b*)을 측정한다. 본 발명에서 사용된 색상을 위한 관련 변수들은 CIE 내의 a* 및 b*, 색상 측정 방법 내의 L*, a* 및 b* 값이다.
본 발명의 광학 필터를 위하여 요구되는 투과된 색상은 -3 내지 +1의 a* 값과 -6 내지 2의 a b*의 값을 갖는다. 본 발명의 광학 필터들을 위한 반사된 색상(내부 또는 외부)은 -4 내지 0.5의 a* 값과 -4 내지 6의 a b* 값을 갖는다.
여기에서 어두운 필터, 매체 필터(medium filter) 및 광 광학 필터를 참고로 한다. 어두운 필터들은 5% 내지 25%의 가시 광 투과율을 갖는다. 매체 필터들은 26% 내지 45%의 가시 광 투과율을 갖는다. 광 필터들은 45% 이상의 가시 광 투과율을 갖는다.
이하, 본 발명을 첨부한 도면을 참고로 하여 보다 상세히 설명한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 광학 요소 내에 포함된 층들의 횡단면도.
도 3은 글라스 상에 장착되어진 본 발명의 광학 요소의 바람직한 실시예의 횡단면도.
도 4는 외부 가시 반사율과 2개의 흡수 금속층들의 두께 비율 사이의 관계를 나타낸 그래프도.
도 5는 태양 에너지 흡수율과 2개의 흡수 금속층들의 두께 비율 사이의 관계를 나타낸 그래프도.
도 6은 내부 가시 반사율과 2개의 흡수 금속층들의 비율 사이의 관계를 나타낸 그래프도.
도 4, 도 5 내지 도 6을 얻기 위하여 사용된 데이터는 15%의 가시 광선 투과율(색 광학 필터)을 갖는 본 발명의 실시예를 위하여 얻어졌다.
도 1은 기판/금속/간섭 유전체(interfering dielectric)/금속/대규모 유전체/금속의 구조체를 도시한다. 도 1에 도시된 실시예는 3개의 금속층들(각각은 도면 부호 2에 의하여 동일시 됨), 간섭 유전체층(3) 및 대규모 유전체층(4)을 포함하는 다층 스택(stack)에 부착되는 기판(1)을 포함한다. 간섭 유전체층(3)은 그 각 측부상에서 간섭 유전체와 접촉하고 있는 2개의 금속층과 함께 간섭 파브리-페롯 스택(Fabry-Perot stack)을 형성한다. 대규모 유전체는 그 각 측부상에서 대규모 유전체와 접촉하고 있는 2개의 금속층과 함께 대규모 파브리-페롯 스택을 형성한다. 따라서, 간섭 유전체층과 대규모 유전체층 사이에 위치하는 금속층은 간섭 파브리-페롯 스택과 대규모 파브리-페롯 스택 모두에 사용된다.
바람직한 실시예에서, 간섭 파브리-페롯 스택 형성에 사용되는 2개의 금속들은 흡수 금속들이며, 간섭 유전체층과 접촉 상태에 있지 않은 제 3 금속은 적외선 반사 금속이다. 기판(5), 흡수 금속층(6), 간섭 유전체층(7), 흡수 금속층(8), 대규모 유전체층(9) 및 적외선 반사층(10)을 포함하는 이러한 실시예가 도 2에 도시되어 있다. 도 2에 도시된 실시예에서, 층들(6, 7 및 8)은 간섭 파브리-페롯 스택을 한정하며, 층들(8, 9 및 10)은 대규모 파브리-페롯 스택을 형성한다.
바람직한 실시예에서, 간섭 파브리-페롯 스택과 대규모 파브리-페롯 스택에 공유된 금속층은 간섭 유전체층과 접촉하고 있는 다른 금속층보다 얇다. 예를 들어, 본 바람직한 실시예에서 층(8)은 층(6)보다 얇다.
도 2에 도시된 실시예는 기판 상에 층들(6, 7 및 8)을 순차적으로 코팅함으로서 만들어질 수 있어 도 2에 도시된 바와 같이 층들(5, 6, 7 및 8)을 갖는 조립체를 형성한다. 대규모 유전체층(9)과 적외선 반사층(10)을 포함하는 다른 부조립체가 형성될 수 있다. 그 후 대규모 유전체층을 포함하는 부조립체는 일반적인 적층 공정에 의하여 층들(5, 6, 7 및 8)을 포함하는 부조립체에 접착할 수 있어 도 2에 도시된 구조체를 형성한다. 도 2에 도시된 실시예 또한 바람직하게는 자외선 흡수 펫(PET) 기판인 제 2 기판(21)을 포함한다. 제 2 기판(21)은 광학 필터에 추가적인 자외선 흡수 특성을 제공하며, 또한 대규모 유전체층(9)과 자외선 반사층(10)을 포함하는 부조립체 제조를 위한 일반적인 기판으로서 작용한다. 따라서, 대규모 유전체층(9)과 자외선 반사층(10)을 포함하는 부조립체는 일반적으로 제 2 기판 상에 자외선 반사 금속층(10)과 대규모 유전체층(9)을 연속적으로 증착함으로서 만들어질 수 있어 대규모 유전체/자외선 반사 금속/제 2 기판의 층들을 갖는 부조립체을 형성한다. 그 후, 이 부조립체는 층들(5, 6, 7 및 8)을 포함하는 다른 부조립체에 부착될 수 있다.
또 다른 바람직한 실시예가 도 3에 도시되어 있다. 도 3은 층들(13-20)을 갖는 다층 광학 필터를 도시하며, 필터는 장착 접착층(12)에 의하여 글라스 시트(11; glass sheet)상에 장착된다. 다층 광학 필터는 자외선 흡수 폴리에스터 기판층(13)과 폴리에스터 기판층(19)은 물론 폴리에스터 기판(19)과 접촉하고 있는 내흠층(20; scratch resistant layer)을 포함한다는 것이 주목되어질 것이다. 또한, 도 3에 도시된 실시예는 흡수 금속층(18)보다 얇은 흡수 금속층(16)을 포함한다. 또한 도 3에 도시된 실시예는 대규모 유전체층으로서의 사용을 위하여 적층 접착제를 사용한다. 따라서, 도 3에 도시된 실시예는 층들(13 및 14)을 포함하는 부조립체를 형성하기 위하여 자외선 흡수 폴리에스터 기판(13)상에 적외선 반사 금속층(14)을 코팅하는 단계; 폴리에스터 기판(19)을 층들(18, 17 및 16)로 연속적으로 코팅하여 다른 부조립체를 형성하는 단계; 대규모 유전체층으로 작용하는 적층 접착제층의 사용을 통하여 2개의 부조립체들을 함께 부착하여 층들(13 내지 19)을 갖는 조립체를 형성하는 단계; 및 층들(13 내지 19)을 갖는 조립체를 장착 접착제층(12)의 사용을 통하여 글라스에 부착하는 단계에 의하여 제조될 수 있다. 공정 과정의 어떤 시점에서 내흠층(120)이 폴리에스터 기판(19)에 부착된다.
도 3의 실시예는 후술한 과정에 의하여 바람직하게 제조된다.
제 1 단계는 도 3에서 층(19)으로 도시된 PET 필름층과 같은 적절한 기판 상에 간섭 파브리-페롯 스택을 제조하는 것이다. 다른 두께가 사용될 수 있을지라도 일반적으로 1 밀(mil; 0.001 인치)의 투명한 PET 필름이 이 목적을 위하여 사용된다. 두꺼운 흡수 금속층(18), 1/4 파장 광학 두께 간섭 유전체층(17) 및 얇은 흡수 금속층(16)이 진공 코팅 장치의 진공 챔버를 통한 단일 통로에 의하여 기판(19) 상에 연속적으로 증착된다. 층(17)이 선형 증발원(linear evaporation source)을 사용하여 증착되는 반면에, 층들(18 및 16)은 스퍼터 증착(sputter deposition)에 의하여 증착된다. 먼저 두꺼운 흡수 금속층, 두 번째로 간섭 유전체층 그리고 마지막으로 얇은 흡수 금속층을 증착하기 위하여 스퍼터 증착과 선형 증발원은 진공 챔버 내부에 위치한다. 이 제 1 단계는 층들(16, 17, 18 및 19)로 이루어진 기판/흡수 금속/간섭 유전체/흡수 금속 간섭 파브리-페롯 부조립체를 제조한다.
별도 공정에서는, 적외선 반사 금속층(14)이 제 2 기판층(13) 상에 증착된다. 층(14)은 진공 챔버 내에서의 증발 증착 또는 스퍼터링과 같은 일반적인 코팅 기술들을 이용하여 증착된다. 층(13)은 투명한 1/2 밀(mil) 내지 1 밀의 PET 필름(비록 다른 두께의 필름이 사용될 수 있을지라도)으로 이루어지며, PET 필름은 전체 필름 구조체를 위한 자외선 보호를 제공하는 자외선 흡수 화학제(예를 들어, 벤조트리아졸 또는 벤조페논)가 침투되어 태양 자외선 노출로부터 필름의 열화를 방지한다. 이 공정은 대규모 파브리-페롯 스택의 부분을 생산하며 또한 층들(13 및 14)로 이루어진 제 2 부조립체를 완성한다.
상기 2개의 부조립체들은 롤러 코팅, 그리비어 인쇄(gravure) 또는 유사한 방법에 의하여 접착되는 폴리에스터 수지 접착제를 사용하여 함께 적층된다. 약 1.3 내지 1.8 미크론의 코팅 두께가 이용된다. 이 적층 공정은 층들(14, 15 및 16)로 이루어진 대규모 파브리-페롯 스택(금속/대규모 유전체/금속)을 완성하며, 동시에 간섭 및 대규모 파브리-페롯 스택들의 결합체를 제조한다.
상술한 공정은 간섭 및 대규모 파브리-페롯 스택들의 결합체를 포함하는 본 발명의 원하는 광학 필터를 형성한다. 후술할 잔여 공정 단계들은 상술한 태양 에너지 제어 필름과 함께 태양 에너지 제어 윈도우 필름 제품을 형성하기 위하여 사용된다.
상술한 마지막 적층 공정 후에, 자외선 경화 아크릴레이트 수지가 층(19)의 노출된 표면에 부착된다. 이 아크릴레이트 수지는 보통 "내흠성(scratch- resistant)" 또는 "SR 코팅"으로 언급되는 층(20)을 형성한다. 이 아크릴레이트는 바람직하게는 기폭제/기폭약(catalyst/initiator)으로 부착되어 SR 코팅층의 큐어링(curing) 또는 경화(hardening)를 향상시킨다. 아크릴레이트 수지는 롤러 코팅, 그리비어 인쇄 방법 등을 이용하여 부착된다. 약 1.5 내지 2 미크론의 코팅 두께가 이용된다. 이 SR 코팅층의 응용을 위한 화학식과 공정은 미국특허 제 4,557,980 호에 포함되어 있으며, 그 명세서는 본 설명 내에서 참고된다.
SR 코팅층의 적용에 이어, 장착 접착제(12)가 사용되어 필름에 장착 접착제를 묻힘으로서 태양 에너지 제어 필름은 윈도우 글라스에 부착된다. 이는 롤러 코팅 방법, 그리비어 인쇄 방법 또는 유사한 방법을 이용함으로서 이루어진다. 적절한 장착 접착제는 실레인 엔드-그룹(silane end- group)을 갖는 일반적인 폴리에스터 수지와 압력 민감성 아크릴 수지를 포함한다. 적절한 폴리에스터 수지 접착제의 한 예는 미국특허 제 4,429,005 호에 설명된 폴리에스터 수지 접착제이며, 그 명세서는 본 설명에서 참고로 설명된다. 폴리에스터 수지가 사용될 때, 유리하게는 림(ream) 두께당 약 1.2 내지 1.5 파운드의 폴리에스터 수지가 코팅된다. 아크릴 압력 민감성 수지가 사용될 때, 림당 약 4 파운드의 아크릴 압력 민감성 수지가 코팅된다. 장착 접착제는 층(13)의 노출된 표면 상에 코팅된다. 장착 접착제가 층(13)의 노출된 표면에 코팅됨으로서 보호성 방출 라이너(liner)가 장착 장치의 노출된 측부 상에 적층된다. 필름이 개정 어플리케이션 내에서 글라스에 부착되기 전에 보호성 방출 라이너는 필름 구조체로부터 제거된다.
만일, 필름이 절연된 글라스 유니트 내에서 떠있는 필름으로 또는 적층된 글라스 구조체 내에서 층으로 사용되어진다면, SR 코팅층 또는 장착 접착제층 및 방출 라이너는 부착되지 않는다.
본 발명의 실시예들, 특히 도 3에 도시된 실시예는 유리하게는 15%의 가시 광 투과 디자인(어두운 광학 필터) 또는 35%의 가시 광 투과 디자인(매체 광학 필터)을 제조하기 위하여 만들어진다. 15%의 디자인과 35%의 디자인에 이용된 금속층들의 두께가 표 1에 도시된다. 표 1 내의 흡수 금속은 헤이스텔로이(Hastelloy) C276이며, IR 반사 금속은 알루미늄이다. 제조 공차에 기인한 금속층 두께 및 대응 가시 광 투과율을 위한 범위가 나타나 있음을 명심해야 한다. 목표는 범위의 중간이며, ±2%오차를 갖는다.
| 디자인 | 두께, nm | 투명한 1밀 PET상에 증착될 때 55nm에서의 광 투과율 |
| 15% 디자인″두꺼운″ 흡수 금속″얇은″' 흡수 금속적외선 반사 금속 | 9.6 내지 11.15.6 내지 6.53.15 내지 3.6 | 38 내지 42%53 내지 57%48 내지 52.5% |
| 35% 디자인″두꺼운″ 흡수 금속″얇은″' 흡수 금속적외선 반사 금속 | 2.3 내지 32.3 내지 33.6 내지 4 | 71 내지 75%71 내지 75＆44 내지 48% |
도 3에 도시된 실시예는 글라스 시트를 포함하며, 그로 인하여 윈도우의 제조에 적합한 제품을 만들 수 있다. 이러한 윈도우는 유리하게는 윈도우가 설치된 빌딩 또는 룸의 외부와 접하는 글라스 층(11) 및 룸 또는 빌딩의 외부와 접하는 내흠층(20)과 함께 설치된다. 즉, 이러한 설치 상황에서, 도 3에 도시된 구조체로 입사된 광이 빌딩 또는 룸 내에서 특유의 내부 가시 광 반사를 가질 것이다. 마찬가지로, 도 3에 도시된 구조체로 입사된 광이 외부에서 특유의 외부 가시 광 반사를 가질 것이다. 도 3에 도시된 실시예는 내부와 인접한 부분이 낮은 가시 반사율을 갖기 때문에 특히 유리하다.
단일 적외선 반사 금속층은 필름 구조체의 태양 에너지 흡수를 단일-페인(pane) 열처리된 글라스의 조건에 맞는 수준으로 최소화(열 충격 균열의 위험을 최소화)하기 때문에 단일 적외선 반사 금속층의 사용은 유리하다. 또한, 흡수 금속층들의 전체 두께에 대한 적외선 반사 금속층의 두께 비율을 제어함으로서 태양 에너지 저지율을 최대화하고 태양 에너지 흡수를 최소화하는데 반하여 외부 가시 반사율은 조건에 맞는 수준으로 감소된다.
더욱이, 본 설명에서 설명된 바와 같은 단일 광학 필터 내의 결합된 간섭 파브리-페롯 스택과 대규모 파브리-페롯 스택은, 파브리-페롯 스택의 일부가 아닌 중합체 기판이 간섭 파브리-페롯 스택과 대규모 파브리-페롯 스택 사이에 끼워져 있을 때에 이루어지지 않는 수준까지 외부 가시 반사율을 감소시킨다. 그러나, 내부 가시 반사율에서의 위에서 주목한 감소는 대규모 유전체로서 작용할 수 있는 중합체의 재료로 대규모 유전체층이 구성될 때에 이루어질 수 있다.
본 발명에 따라서 염료의 사용 없이도 바람직한 색상을 얻는다. 그러나, 최종 제품의 바람직하지 않은 반사된 외관을 최소화하기 위하여 2개의 금속 흡수층들(그를 위하여 대체할 수 있는 재료뿐만 아니라)의 상대적인 두께의 제어가 유리하게 제어되어 가시 반사율을 최소화한다. 다시 말해, 바람직하지 않은 반사 외관을 회피하기 위하여 2개의 흡수 금속층들의 두께 비율을 제어하여 가시 반사율을 최소화한다. 더욱이, 열 응력 파손의 가능성을 줄이기 위하여 이러한 동일 비율은 제어되어 태양 에너지 흡수 값을 최소화한다. 비율은 제어되어 간섭 유전체층과 대규모 유전체층 사이에 위치한 흡수 금속층은 다른 흡수 금속층보다 얇다. 따라서, 예를 들어, 도 2에 도시된 실시예에서 흡수 금속층(8)은 흡수 금속층(6)보다 얇게 될 것이다.
30% 또는 그 이하의 VLT 수준을 갖는 디자인을 위한 바람직한 비율이 도 4, 도 5 및 도 6에 포함된 데이터에 의하여 설명된다.
도 4는 외부 가시 반사율과 두께 비율(Ma1/Ma2; 여기서 Ma2는 간섭 유전체층과 대규모 유전체층 사이의 얇은 흡수 금속층이며, Ma1은 광학 필터 내의 다른 흡수 금속층이다.)사이의 관계를 도시한다.
도 5는 태양 흡수율과 Ma1/Ma2의 두께 비율(여기서 Ma1과 Ma2는 도 4와 관련하여 설명된 바와 같은 동일한 의미를 갖는다.)사이의 관계를 도시한다.
도 6은 내부 가시 반사율과 동일 비율(Ma1/Ma2) 사이의 관계를 도시한다. 도 4를 참고하여, 흡수 금속층 두께의 비율이 1.4 내지 2.3일 때, 최대 외부 반사율(15% 가시 광 투과 디자인을 위한)이 이루어진다는 것이 주목될 것이다.
위에서 주목하는 바와 같이, 태양 에너지 제어 필름을 위한 두번째 중요한 특성은 열 응력 파손의 가능성을 줄이기 위하여 태양 에너지 흡수율을 최소화한다는 것이다. 단일-페인 윈도우를 위하여, 최대 값은 약 65%이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 65% 또는 그 이하의 흡수율을 얻기 위하여 흡수 금속층 두께의 비율은 1.9 내지 2.4이어야 한다.
열 응력 파손의 가능성을 제어하기 위하여 내부 반사율을 최소화하는 반면에 동시에 조건에 맞는 비율 범위가 1.9 내지 2.3이라는 것이 도 4 및 도 5로부터 자명하다.
또한, 내부 가시 반사율을 최소화하기 위하여 비율을 1.9 내지 2.3의 범위로 가능한 한 최소화될 필요가 있다는 것을 도 6에 포함된 정보로부터 알게 될 것이다. 따라서, 또한 열 응력 파손의 가능성을 최소화하고 또한 내부 반사율을 최소화하는 반면에 내부 가시 반사율을 최소화하기 위하여 가능한 한 작은 범위인 1.9 내지 2.3 범위 내의 비율을 선택하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다층 광학 필터가 필름 형태이며 그리고 안정적인 색상, 높은 열 저지율(60% 이상), 20% 이하의 가시 내부 및 외부 반사율을 갖는 이러한 윈도우 필름의 경쟁적인 이점들이 중요하다는 것을 이해할 것이다. 특히 야간에 내부에서 외부로의 개선된 조망성을 제공하기 때문에 외부 반사율과 외부 VLR보다 작은 내부 VLR을 갖는 내부 반사율간의 비대칭성은 역시 소비자에게 유리하다. 현재 사용 가능한 기존의 태양 에너지 제어 윈도우는 특성들의 이러한 결합을 제공하지 않는다. 예를 들어, 15%의 가시 광 투과율, 19%의 가시 광 반사율(VLR)내부, 16%의 VLR 외부 및 68%의 전체 태양 에너지 저지율을 갖는 샘플이 생산되었다. 이러한 바람직한 성능 및 시각적 특성들을 결합한 색상이 안정된 필름이 존재한다는 것이 알려지지 않았다. 나아가, 상기 샘플은 염료를 함유하지 않았다.
높은 VLT(35%) 필름의 모델링은 이러한 필름들이 외부 및/또는 내부 가시광선 반사율 면에서 그리고 존재하는 중성 및 이중 반사율 필름들과 비교할 때 태양 열 저지율이 증가되는 경우에 현저함 감소를 나타낼 것이라는 것을 가리킨다. 중성 및 매체 이중 반사율 광 투과 필름은 상업적 그리고 주거에 맞는 태양 에너지 제어 필름 판매의 대부분을 포함한다는 것을 주목해야 한다. 이와 같이, 본 발명 내에서 구현된 35% 디자인은 태양 에너지 제어 필름 시장에서 중요한 가치가 될 것이다.
적외선 반사 금속(Mir)은 바람직하게는 은, 금, 알루미늄, 구리 또는 니켈 또는 은, 금, 알루미늄 또는 구리의 합금이다. 바람직한 합금의 예들은 은, 구리 및 은금 합금을 포함한다. 바람직하게는 Mir은 순수 금속 또는 금속 합금이다.
적외선 반사 금속은 바람직하게는 본 기술분야에서 숙련된 자들에게 잘 알려져 있는 진공 스퍼터링 또는 진공 증기 기술을 사용하여 증착된다. 이들 금속 또는 합금이 Mir층으로 이용될 때, 5 내지 40nm의 두께를 이루기 위하여 은, 금 구리 또는 그 합금들이 부착된다. 니켈을 위한 바람직한 두께는 2 내지 40nm이다. 바람직하게는 알루미늄 또는 그 합금은 1 내지 15nm 범위 내에서 사용된다. 알루미늄과 관련하여, 전체적(예를 들어, 광학 요소의 전체 층을 통하여)으로 15%의 가시 광 투과율을 얻기 위하여 Mir금속으로 알루미늄이 사용될 때, 알루미늄층은 3.5 내지 3.6nm이 되어야 한다는 것이 관찰되어졌다. 적층 전에 공기와의 반응으로부터 알루미늄층이 산화되며, 이는 550nm에서 측정할 때 적층될 때의 알루미늄층의 효과적인 가시 투과율이 55%인 정도로 VLT를 증가시킨다. 본 실시예에서, 이는 전체적으로 35%의 VLT를 가지며, 알루미늄층의 두께는 3.6 내지 4.0nm의 범위 내에 있어야 한다.
흡수 금속층은 흡수 금속 또는 합금, 흡수 금속 성분으로부터 형성될 수 있으며, 또는 특정 비금속 성분으로부터 형성될 수 있다. 흡수 금속층을 형성하기 위한 바람직한 금속 및 합금과 그 두께는 다음과 같다:
니켈의 합금 (2-40nm)
티타니움 또는 그 합금 (2-50nm) 바람직하게는 순수 티타니움 또는 그 합금
스테인레스 스틸 (2-40nm)
흡수 금속은 본 기술분야에서 숙련된 자들에게 잘 알려져 있는 진공 스퍼터링 또는 진공 증기 기술을 사용하여 증착된다. 흡수 금속층을 만들기 위한 특히 바람직한 재료는 하스텔로이(Hastelloy) C276과 같은 합금 기반 니켈(nickel based alloy)이다. 하스텔로이 C276의 성분과 특성들은 미국특허 제 5,902,634 내에 설명되어 있으며, 그 명세서는 본 설명에서 참고된다.
바람직한 실시예에서, 하스텔로이 합금은 10.25nm(550nm에서 40%의 VLT)의 두께까지 PET 기판 상에 스퍼터링(sputtered)된다. 예상되는 공정으로 ±2%의 VLT 변동은 9.6 내지 11nm의 목표 두께를 부여한다. 간섭 유전체 상에 스퍼터링된 하스텔로이 합금은 투명 PET 상에서 스퍼터링될 때 55%의 목표 VLT(6nm)를 갖는다. 정상적인 공정을 위하여 ±2%의 변화성은 제 2 하스텔로이 C276에 5.6 내지 6.6nm의 두께 범위를 부여하는 것을 허용한다.
흡수 금속층을 형성하기 위한 적절한 금속 성분들은 티타니윰(Ti), 니보니윰(Nb), 탄탈륨(Ta) 또는 텅스텐(W)으로부터 형성된 규화물과 질화물을 포함한다.
흡수 금속층을 형성하기 위한 적절한 비금속 요소들은 성분들은 실리콘 및 게르마늄이다. 적절한 비금속 성분은 실리콘 카바이드이다.
간섭 유전체층과 대규모 유전체층은 파브리-페롯 광학 스택 내에 사용된 스페이서들이다. 파브리-페롯 광학 스페이서는 2개의 금속 또는 실질적으로 흡수층들을 분리하는 유전체이다. 금속/유전체/금속 스택은 광 에너지의 스펙트럼 식으로의 선택 흡수제로서 작용하는 공명 캐비티(resonant cavity)를 형성한다. 흡수된 파장은 주로 유전체 스페이서의 두께에 좌우된다. 전형적으로, 스페이서 물질은 금속 산화물 또는 중합체와 같은 실질적으로 비흡수 재료이다.
본 발명에서 사용된 간섭 유전체 스페이서는 파브리-페롯 스페이서로서, 이 스페이서는 스페이서의 두 표면으로부터 반사된 광 파장들 간의 광학 간섭을 일으키기에 충분하게 얇고 평평하고 평행하다. 일반적으로 중성 유색의 반사를 요구하는 본 발명의 목적을 위하여, 이 스페이서는 550nm 파장에서 0.5 내지 2 광학 1/4 파장 두께(QWOT) 사이이다. 바람직하게는 이 스페이서는 약 1.0 QWOT이다.
결합 파브리-페롯 구조체의 성능은 사용된 간섭 유전체의 굴절률 내의 변화에 명백하게 민감하지 않다. 모델들은 1.3 내지 2.4, 바람직하게는 1.4 내지 2.0 범위의 굴절률을 위한 유사한 성능과 투과되고 반사된 색상들을 도시한다. 바람직한 실시예에서, 간섭 유전체 재료와 대규모 유전체 재료는 약 1.5의 굴절률을 갖는다.
간섭 유전체 스페이서는 다소 흡수할 때까지 0.0에서 0.2의 빛 감쇠 계수를 갖고 투명할 수 있다.
간섭 유전체 스페이서를 만들기 위하여 사용될 수 있는 대표적인 재료들은 Mg, Al, Si, Ti, Cr, Zn, Zr, Nb, Mo, In, Sn, Sb, Ta, W 또는 Bi, SiN의 산화물 또는 이 재료들의 혼합물 또는 진공 증기로부터의 중합체 코팅물이다. 간섭 유전체는 바람직하게는 본 기술 분야의 숙련된 자들에게 잘 알려진 진공 반응성 스퍼터링 또는 진공 증기 방법들을 사용하여 증착된다.
바람직한 간섭 유전체 재료는 약 1.0 QWOT 또는 89nm의 두께까지 부착되는 실리콘 이산화물(SiO2)이다.
본 발명에서 이용된 대규모 파브리-페롯 스페이서는 실질적으로 투명한 유전체이며, 이 유전체는 비간섭(광학적으로 대규모) 광학층 및 광학적 간섭층의 이중 특성들을 나타낼 수 있다.
본 발명의 목적을 위하여, 간섭 효과가 가시 파장들을 통하여 다중 파브리-페롯형 흡수 밴드들을 만들 정도로 층은 충분히 두꺼워야 한다. 이들 흡수 밴드들은 육안으로 각 밴드들을 분해할 수 없도록 충분히 많아야 한다. 이 방법에서, 바람직한 중성 반사 색상은 육안에 의하여 형성되며, 육안은 가시 반사 스펙트럼 내에서의 많은 스펙트럼 정점 및 저점을 평균화하고 반사를 중성으로 인식한다. 이 효과를 위한 최소 두께는 약 7 1/4 파장 광학 두께이며, 바람직하게는 9 또는 그 이상의 1/4 파장이다. 물리적 두께의 항목에서, 대규모 스페이서는 전형적으로 두께가 0.7 미크론보다 크다. 바람직한 대규모 유전체 재료는 폴리에스터 수지이며, 이는 적층 PET 필름을 위한 적층 접착제로 사용된다. 바람직한 실시예 내에서 이용된 실질적인 두께는 약 1.5 미크론이며, 1.3 내지 1.8 미크론의 통상의 변형성을 갖는다.
이 중합체 스페이서 층의 광학적인 대규모 특성들(간섭 효과 부족)은 광학층을 위한 그의 비교적 큰 두께와 중합체층의 각 표면 내의 비평면성의 존재에 의해 야기된다. 이들 물리적 특징들은 그 대규모형 광학 성질들을 층에 부여하는 간섭 효과를 나쁘게 하는 경향이 있다. 적층 접착제와 함께 PET 필름 층을 이용하는 것이 가능하다. 만일 대규모 스페이서가 얇은 접착제층뿐만 아니라 12 내지 25미크론 두께의 중합체 필름을 포함한다면, 대규모 스페이서의 광학 간섭 효과는 거의 제거된다. 이러한 구조체는 기판/금속/간섭 유전체/금속/적층 접착제/PET 필름/금속 층들을 가질 것이다.
파브리-페롯 스택 기술을 사용하지 않고 흡수 금속들로 제조된 상업적으로 유용한 색상-안정적인 태양 에너지 제어 필름들을 비교하면, 본 발명에 따라 제조된 태양 에너지 제어 필름들은 하나 또는 그 이상의 다음의 개선점들을 제공하며, 이 모든 것은 중요한 마케팅 이점들을 제공한다:
1. 외부 및 내부 표면들에 대한 감소된 가시 반사율.
2. 약 20% 이상의 가시 광 투과율을 위한 개선된 태양 에너지 거부
특성들(감소된 태양 열 이득 계수 및 차광 계수).
3. 외부 가시 반사율보다 작은 내부 가시 반사율을 갖는 비대칭
가시 반사 특성들.
본 설명에서 사용된 파브리-페롯 적층 기술을 사용하지 않고 적외선 반사 금속으로 제조된 상업적으로 유용한 색상-안정적인 태양 에너지 제어 광학 요소들과 비교하여, 본 발명의 방법을 이용한 태양 에너지 제어 장치는 중요한 이점들을 제공한다. 이들 특징들은 다음을 포함한다:
1. 외부 및 내부 표면들에 대한 감소된 가시 반사율.
2. 외부 가시 반사율보다 작은 내부 가시 반사율을 갖는 비대칭
가시 반사 특성들.
단일 간섭 파브리-페롯 스택(금속/간섭 유전체/금속)을 사용하여 제조된 색상 안정적인 태양 에너지 제어 요소들과 비교하면, 본 발명의 방법을 이용하여 제조된 태양 에너지 제어 요소들은 부가적인 개선점을 제공한다. 이들 개선점들은 다음의 이점들을 위하여 제공된다:
1. 약 30% 또는 그 이하의 가시 광 투과율을 위하여, 보다 큰 태양 에너지 흡수로 필름에 대한 열 응력 파손의 고유 위험 없이 단일- 페인 열처리된 글라스 상에 이들 필름들의 설치를 허용하기 위하 여 감소된 태양 에너지 흡수율, 그로 인하여 이들 필름들은 단일- 페인된 윈도우를 위하여 상업적으로 실행 가능함.
2. 약 35% 또는 그 이상의 가시 광 투과율을 위하여, 보다 큰 태양 에너지 흡수로 필름에 대한 열 응력 파손의 고유 위험 없이 이중- 페인 열처리된 글라스 상에 이들 필름들의 설치를 허용하기 위하 여 감소된 태양 에너지 흡수, 그로 인하여 이들 필름들은 절연된 윈도우를 위하여 상업적으로 실행 가능함.
3. 모든 가시 광 투과율을 위하여, 개선된 태양 에너지 거부 특성 들(감소된 태양 열 이득 계수 및 차단 계수)
단일 대규모 파브리-페롯 스택(금속/대규모 유전체/금속)을 사용하여 제조된 색상 안정적인 태양 에너지 제어 요소들과 비교하면, 본 발명의 방법을 이용하여 제조된 광학 필터들은 부가적인 개선점을 제공한다. 이들 개선점들의 결과로서, 모든 가시 광 투과율에 대하여 본 발명은 외부와 내부 표면에 대한 감소된 가시 반사율을 제공한다.
Claims (16)
- 제 1 금속 또는 금속 성분/간섭 유전체/제 2 금속 또는 금속 성분/대규모 유전체/제 3 금속 또는 금속 성분의 연속 층을 포함하되,제 1 금속 또는 금속 성분/간섭 유전체/제 2 금속 또는 금속 성분의 층들이 간섭 파브리-페롯 스택을 구성하고,제 2 금속 또는 금속 성분/대규모 유전체/제 3 금속 또는금속 성분의 층들이 대규모 파브리-페롯 스택을 구성하여, 제 2 금속 및 금속 성분은 상기 간섭 파브리-페롯 스택과 대규모 파브리-페롯 스택에 공유되며; 상기 연속 층은 투명 기판에 접착되고; 상기 제 1, 제 2 및 제 3 금속 또는 금속 성분층들중 하나는 태양 에너지 흡수 금속 또는 금속 성분 층이며; 상기 제 1, 제 2 및 제 3 금속 또는 금속 성분 층들중 하나는 적외선 반사 금속층이고, 상기 제 1, 제 2 및 제 3 금속 또는 금속 성분 층들중 하나는 태양 에너지 흡수 금속 또는 금속층 또는 적외선 반사층인 윈도우용 다층 광학 필터.
- 제 1 항에 있어서, 상기 태양 에너지 흡수 금속 또는 금속 성분이 실리콘 및 게르마늄으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 태양 에너지 흡수 비금속으로 대체되거나 실리콘 카바이드로 대체된 광학 필터.
- 제 1 항에 있어서, 상기 태양 에너지 흡수 금속 성분은 Ti, Nb 및 W로 이루어진 그룹으로부터 선택된 금속으로부터 형성된 규화물 또는 질화물인 광학 필터.
- 제 1 항에 있어서, 제 1, 제 2 및 제 3 금속 또는 금속 성분 층들은 태양 에너지 흡수 금속층이며; 상기 제 1, 제 2, 제 3 금속 또는 금속 성분층들중 하나는 적외선 반사 금속층이며; 제 1, 제 2 및 제 3 금속 또는 금속 성분층들중 하나는 태양 에너지 흡수 금속층 또는 적외선 반사 금속층인 광학 필터.
- 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 금속 또는 금속 성분층들은 태양 에너지 흡수 금속층들이며, 상기 제 3 금속 또는 금속 성분층은 적외선 반사 금속층으로, 상기 광학 필터는;제 1 흡수 금속/간섭 유전체/제 2 흡수 금속/대규모 유전체/적외선 반사 금속의 연속 층을 갖는 광학 필터.
- 제 5 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 흡수 금속층들은 니켈 합금, 티타니윰, 티타니윰 합금 및 스테인레스 스틸로 이루어진 그룹으로부터 선택된 금속이며, 상기 적외선 반사 금속은 은, 금, 알루미늄, 구리, 니켈, 은 합금, 금 합금, 알루미늄 합금 및 구리 합금으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 금속인 광학 필터.
- 제 6 항에 있어서, 간섭 유전체층은 부분적인 흡수를 위해 0.0 내지 0.2의 광 감쇠 계수를 갖는 투명한 것이며, 간섭 유전체는 Mg, Al, Si, Ti, Cr, Zn, Zr, Nb, Mo, In, Sn, Sb, Ta, W 또는 Bi로 이루어진 그룹으로부터 선택된 금속의 산화물 또는 SiN인 광학 필터.
- 제 7 항에 있어서, 대규모 유전체는 폴리에스터 수지 접착제 또는 폴리에스터 수진 접착층 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름층을 갖는 이중층 구조체이며; 상기 투명 기판은 상기 두꺼운 제 1 흡수 금속에 접착된 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름이며, 상기 광학 필터는 상기 적외선 반사 금속층에 접착된 투명한 자외선 흡수 폴리에스터 필름을 더 포함하는 광학 필터.
- 제 8 항에 있어서, 상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트 기판에 부착된 내흠층을 더 포함하되, 상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트 기판은 상기 제 1 흡수 금속층에 차례로 부착된 광학 필터.
- 제 8 항에 있어서, 폴리비닐 부티레이트 층으로 적층되는 광학 필터.
- 제 9 항에 있어서, 제 1 흡수 금속층은 제 2 금속 흡수 금속층보다 두꺼우며, 얇은 흡수 금속층에 대한 두꺼운 흡수 금속층의 비율이 1.9 내지 2.3이고, 상기 광학 필터는 전체적으로 30% 또는 그 이하의 가시 광 투과율을 갖는 광학 필터.
- 제 9 항에 있어서, 상기 필터와 상기 글라스 시트 사이에서 접착제로 글라스 시트에 고정되는 광학 필터.
- 제 11 항에 있어서, 두꺼운 흡수 금속층은 9.6 내지 11.1nm의 두께를 가지며; 얇은 흡수 금속층은 5.6 내지 6.5nm의 두께를 갖고, 적외선 반사 금속층은 3.15 내지 3.6nm의 두께를 가지며, 상기 흡수 금속은 하스텔로이 C276이고, 상기 적외선 반사 금속은 알루미늄이며; 상기 광학 필터는 15%의 가시 광 반사율을 갖는 광학 필터.
- 제 9 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 흡수 금속층은 2.3 내지 3nm 범위 내에서 대략적으로 동일한 두께를 가지며; 적외선 반사 금속층은 3.6 내지 4nm의 두께를 가지고, 상기 광학 필터는 35%의 가시 광 반사율을 가지며, 상기 흡수 금속은 하스텔로이 C276이고, 상기 적외선 반사 금속은 알루미늄인 광학 필터.
- 제 13 항에 있어서, 상기 필터와 상기 글라스 시트 사이에서 접착제로 글라스 시트에 고정되는 광학 필터.
- 제 14 항에 있어서, 상기 필터와 상기 글라스 시트 사이에서 접착제로 글라스 시트에 고정되는 광학 필터.
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