KR20040089084A - 높은 광 투과도를 갖는 조직화된 투명 플레이트 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 광을 모으고 방출할 수 있는 부품에 인접하게 배열된 투명 조직화 판에 관한 것으로, 상기 판은 표면 중 적어도 하나의 표면이 피라미드 또는 원뿔과 같은 다수의 기하학적인 엠보싱 패턴으로 조직화되어 있다. 유리로 만들어질 수 있는 판은 모든 광 배향에 대해 우수한 광 투과를 제공한다. 이 판은, 특히 다결정 규소로 만들어진 광전자 셀과 결합될 수 있고, 특히 액정 디스플레이 패널이나 플라즈마 램프용 광 확산체로도 사용될 수 있다.

Description

높은 광 투과도를 갖는 조직화된 투명 플레이트{TEXTURED TRANSPARENT PLATE WITH HIGH LIGHT TRANSMISSION}
본 발명에 기재된 패널은, 광을 모으거나 방출할 수 있는 부품 주변 (일반적으로 50cm 미만)에 위치할 경우 유용하다. 특히, 본 발명에 기재된 패널이 광전자 셀의 표면 (예를 들어, 규소로 제조된) 위에 위치한 경우, 본 발명에 기재된 패널은 상기 셀이 수용하는 광의 양을 증가시킨다. 유효성을 증가시키기 위해 광전자 셀의 규소 표면을 조직화하는 것을 생각할 수 있지만, 특히 상기 표면이 다결정일 경우에는, 이러한 표면을 조직화할 수 있는 방법은 아직 알려져 있지 않다. 그러므로, 셀의 표면 위에 위치한 투명 패널의 적어도 한 표면을 조직화할 것을 제안하는 본 발명은, 셀 표면이 다결정이고, 특히 다결정 규소로 제조된 경우, 셀에 전달된 광 플럭스를 증가시키는 해결책만을 제공한다.
미국 특허 US 4 411 493호는 에너지를 보존하고, 자연광을 기초로 드웰링(dwelling)을 가열, 냉각 및 조명하기 위한 창유리 패널 (glazing panel)을 가르치고 있다. 이 문서에서는, 여름에는 광을 반사하고, 겨울에는 가능한 한 많은 광을 잡을 수 있는 창유리 패널을 제조하는 것을 목적으로 한다. 이러한 목적은 한 방향으로 창유리 패널의 전체 길이를 따라 뻗은 선형 광학 부품을 통해 이루어진다. 이러한 경우, 광 투과 품질은 입사광의 배향에 크게 좌우된다.
미국 특허 US 5 994 641호는 정렬된 태양 전지를 포함한 모듈을 가르치는데, 상기 모듈은 평행한 다수의 V형 공동을 갖는 열가소성 필름을 포함할 수 있다. 이러한 구조는 선형이고, 동일한 모듈의 정렬된 셀 사이에 위치한다. 필름은 한 쌍의 수렴 표면에 의해 한정된 다수의 V형 양각의를 포함한다. 이 필름은 광 반사 금속 필름을 갖는 양각의 면 위에 코팅된다.
미국 특허 US 4 918 030호는 에칭을 통해 단결정 규소 표면에 피라미드 모양의 형상을 형성하는 방법을 가르치고, 상기 표면은 광전자 셀을 제조하기 위해 사용된다. 이러한 피라미드 모양의 형상은 약 20㎛의 면을 갖는다. 이러한 표면은 광을 잡는데 효과가 더 크다.
GB 2 066 565호는 태양 에너지를 모으는 셀을 제조하기 위해 사용된 규소 표면에 오목한 정피라미드 모양의 형상 (역 피라미드)를 형성하는 방법을 가르친다.제조 방법은, Si을 에칭하는 에칭제(etchant)를 견디는 층(SiO2)을 형성하는 단계를 포함하고, 구멍이 있는 상기 층은, Si를 에칭한 후, 반드시 구멍을 필요로 한다. 이렇게 제조된 표면은, 더 나은 광 흡수(포획)와 더 낮은 광 반사를 나타낸다. 이 방법은, 규소가 다결정이고, 이것이 에칭에 의한 조직화를 어렵게 만든다는 사실 때문에, 복잡하다. 이는, 에칭이 다결정 배향에 의존성이 매우 크기 때문이다.
FR 2 551 267호는 광학 흡수 특성을 향상시키기 위해 광학 경로를 연장시킬 수 있는 박막 광전자 변환기에 관한 것이다. 그 표면은 광이 수용되는 면은 편평하고, 그 반대면은 거칠다. 광전자 변환층 (SnO2)이 기판(유리로 제조)의 거친 표면에 도포된다. 거친 양각의는, "두 개의 경사면 루프 형태인", "피라미드" 타입 또는 "원뿔형 타입"일 수 있다. 이러한 형태의 이점은, 외면이 편평하기 때문에, 먼지가 덜 낀다는 것이다. 광전자 변환의 효율은 입사광의 광학 경로를 연장함으로써 향상된다. 조도(roughness)는 그릿(p 12, 15)을 이용해서 유리 표면을 연삭한 다음, 에칭을 통해 얻어진다. 형상의 크기는 약 0.1㎛ 내지 1㎛이다.
"일정 구조 표면에 의한 PV 모듈의 반사 손실 감소"라는 논문 (태양 에너지, 제 53권, 2호, 페이지 171-176, 1994년)은 광전자 셀에 대한 반사 방지 유리 코팅을 가르친다. 이 논문은, 가장 간단한 것이 "무작위"구조이지만, 이러한 구조는 먼지가 끼기 쉽다고 가르친다. 평행선이 셀의 전체 길이를 따라 뻗은 V형 구조를 갖는 투명층이 추천된다.
프랑스 특허 출원서 제 00/08842호는, 소수성/소유성 표면 마감재를 구성하기 위해, 유리 기판의 주 평면에 수직인 원뿔 또는 칼럼(column)과 같은 돌출부가 있는 층의 CVD를 통한 형성을 가르친다.
FR 2 792 628호는 0.01 내지 10㎛의 높이에서 높은 표면 레벨과 낮은 표면 레벨을 포함한 양각의가 있는 소수성/소유성 또는 친수성/친유성 기판을 가르친다.
WO 98/23549호는, 표면의 불규칙한 물질로, 마이크로미터 크기 이하의 돌출부와 공동을 포함하는 친수성 또는 소수성 특성이 있는 기판을 가르친다. 이 표면은 적어도 부분적으로 결정화된 티타늄 산화물 (예추석 타입의)과 같은 광촉매제를 구비할 수 있다.
EP 0 493 202호는, 육각형 또는 정사각형 밑면의 피라미드 모양 크레이터 (crater)로 구성된 양각의를 찍는 열간압면(hot rolling)을 통해 확산 창유리 패널을 제조하는 방법을 가르친다. 투과된 광은 창유리 패널이 6m 미만의 거리에서 비추어졌을 때, 육안으로 구조물을 볼 수 없도록 균일하게 분포된다. 이 형상은 0.5 내지 1.7mm의 직경을 갖는 원 안에 새겨진다.
본 발명은 광을 모을 수 있는 투명한 반사방지 패널 분야에 관한 것이다. 본 발명에 기재된 투명 패널은, 그 표면 중 적어도 일부에, 조직화(texturing), 즉 다수의 기하학적인 양각의 형상을 포함하고, 이는 패널의 조직화 면의 일반 평면에 대해 오목하거나 볼록하다. 패널의 양면은 이러한 형상을 가질 수 있다. 조직화 때문에, 패널은 향상된 광 투과 특성을 갖는다. 본 발명의 문맥 내에서, "반사방지"라는 용어는 반사의 감소 (반드시 반사의 완전한 제거는 아님)를 표현하는데 사용된다. 본 발명에 기재된 패널은 입사광의 배향에 관계없이 우수한 광 투과를 제공한다.
도 1은, 패널의 조직화 면의 일반 평면(2)으로부터 돌출된 정사각형 밑면의 피라미드 모양을 갖는 형상(1)를 도시한 도면.
도 2는, 원뿔과 정삼각형 밑면 또는 사각형 밑면 피라미드 형태의 형상인 경우, 꼭지점의 반각 α를 나타낸 도면.
도 3은, 표면 위에 완전하게 인접한 정렬된 오목한 형상의 배열을 갖는 조직화 패널을 도시하고, 상기 형상은 정사각형 밑면의 피라미드 모양을 갖는, 도면.
도 4는, 부분적으로 오목하고 부분적으로 볼록한 형상을 도시한 도면.
본 발명에 기재된 투명한 패널은, 그 표면 중 적어도 한 면 위에, 다수의 기하학적 양각의 형상을 포함하고, 이는 패널의 조직화 면의 일반면에 대해 오목하고/오목하거나 볼록하다. 패널의 양쪽 면은 그러한 형상을 가질 수 있다.
본 발명에 기재된 조직화 투명 패널이 투과를 증가시키는 두 가지 원리가 있다. 첫 번째, 조직화 면에서의 반사 감소는 표면의 다중 반사를 통해 얻어지고, 이는 패널에 들어갈 수 있는 보다 많은 기회를 광에게 제공한다. 또한, 광은 평면에서 더 큰 입사각을 가졌을 광선에 대해 형상 면에 더 작은 입사각을 갖는다. 예를 들어, 꼭지점의 반각이 45°인 피라미드의 경우, 0 내지 90°사이에서 변하는 입사각으로 평면에 부딪히는 광선은 -45° 내지 +45°사이의 입사각으로 조직화 표면에 부딪힌다. 큰 각도 범위 (90°에 가까운)는 반사를 선호하기 때문에, 0 내지 90°의 범위를 -45 내지 +45°의 범위로 바꾸는 것은 실질적인 반사의 감소와 함께 일어난다. 두 번째, 패널에 들어간 후 반사된 광은 형상의 면에서 반사를 통해 포획되고, 광의 더 많은 부분은 패널을 통해 투과된다. 반사 손실은 이에 따라 훨씬 더 작다.
상기 형상의 표면은, 패널의 조직화 면의 일반 평면에 수직인 두 개의 평면이 평행하지 않고 (즉, 교차하고), 두 개의 평면 각각이, 상기 표면에 수직이고 두 개의 점 중 하나의 점을 지나는 두 개의 직선 중 하나의 직선을 포함하도록, 적어도 두 개의 점이 있다. 이러한 두 개의 평면은, 예를 들어 상호 수직일 수 있다. 바람직하게, 이러한 두 개의 점은 모두 형상 표면의 평면 영역에 있을 수 있다. 도 1은, 이러한 점과 평면이 의미하는 바를 도시한다. 도 1은, 패널의 조직화 면의 일반 평면(2)으로부터 돌출된 정사각형 밑면의 피라미드 모양을 갖는 형상(1)를 도시한다. 본 출원서의 문맥 내에서, "정피라미드 (regular pyramid)"라는 용어는 모든 면이 평면이고 동일한 피라미드를 가리킨다. 피라미드는, 평면의 조직화 면의 일반 평면(2)에 수직이고, 점(3과 4)에서 형상의 표면에 수직인 직선(7과 8)을 각각 포함한 평면(5와 6)이 평행하지 않도록, 적어도 두 개의 점(3과 4)을 갖는다는 사실을 분명히 할 수 있다. 이러한 정사각형 밑면의 피라미드의 경우, 이러한 두 개의평면(5와 6)은 상호 수직이다.
따라서, 본 발명은 또한 투명한 조직화 패널과, 광을 모으고 방출할 수 있는 부품을 포함한 조립체에 관한 것으로, 상기 패널과 상기 부품과의 거리는 일반적으로 최대 5m이고, 상기 패널은 상기 면의 일반 평면에 대해 다수의 기하학적인 양각의 형상에 의해 면 중 적어도 한 면이 조직화되고, 조직화 면은 광이 수용되는 면에 위치하고 (즉, 광원과 동일 평면), 상기 형상 각각의 표면은, 상기 두 개의 점 중 하나의 점을 각각 포함하고 다음 두 가지 조건을 만족시키는 두 개의 상호 교차 평면이 존재하도록, 적어도 두 개의 점을 갖는다.
a) 이러한 평면은 모두 패널의 조직화 면의 일반 평면에 수직이고,
b) 이러한 평면은 각각, 상기 표면에 수직이고 상기 두 개의 점 중 하나의 점을 지나는 두 개의 직선 중 하나의 직선을 포함한다.
이러한 조건은 원뿔 또는 피라미드 모양을 갖는 형상의 경우 반드시 충족된다. 이러한 조건은 종래 기술의 선형 V형 형상의 경우 충족되지 않는다.
교차점이 지나는 점들은 평면, 예를 들어 피라미드의 평면에 있는 것이 바람직하다. 원뿔은 평면을 갖지 않는다. 일반적으로, 형상은 한 점에서 끝나는데, 이는 원뿔 또는 피라미드에 대한 경우로, 패널의 일반 평면에서 가장 멀리 떨어진 형상의 점은 점의 꼭지점이다.
상기 형상의 표면은, 패널의 조직화 면의 일반 평면에 수직인 여러 개의 평면이 평행하지 않고, 이들 평면이 각각 상기 표면에 수직이고 상기 세 개의 점 중 하나의 점을 지나는 세 개의 직선 중 하나의 직선을 포함하도록, 적어도 세 개의점을 가질 수 있다. 이러한 세 개의 점은 모두 형상의 표면의 평면 영역에 있을 수 있다. 특히, 바람직하게 이러한 상황은 형상이 정피라미드이고, 그 밑면 (패널의 조직화 면의 일반 평면에 있는)이 정삼각형인 경우 일어난다.
형상은 밑면을 통해 패널의 조직화 면의 일반 평면을 결합하고, 상기 밑면은 직경이 일반적으로 10mm 미만, 또는 심지어 7mm 미만인 원 안에 새겨질 수 있다. 바람직하게, 상기 형상 중 하나의 밑면을 포함할 수 있는 가장 작은 원의 직경은 최대 5mm, 특히 0.001mm 내지 5mm, 예를 들어 1 내지 5mm이다.
패널의 조직화 면의 일반 평면은 형상 부분을 형성하지 않는 조직화 면 위의 점 (형상 사이에 존재하는 점) 또는 형상의 가장자리에 있는 조직화 면 위의 점 (특히 인접한 형상이 결합된 점)을 포함한 평면이다.
일반적으로, 패널의 조직화 면의 일반 평면으로부터 가장 멀리 떨어져 있는 형상 위의 점은 상기 평면에서 0.1D 내지 2D 만큼 떨어져 있고, D는 패널의 조직화 면의 일반 평면에 포함되고, 상기 형상의 밑면을 포함할 수 있는 가장 작은 원의 직경을 나타낸다.
형상는, 예를 들어, 삼각형 또는 사각형 또는 직사각형 또는 육각형 또는 팔각형 밑면과 같은 다각형 밑면을 갖는 피라미드 또는 원뿔 모양을 가질 수 있고, 상기 형상은 볼록하거나 (즉, 패널의 조직화 면의 일반 평면으로부터 돌출된), 오목할 수 있다 (즉, 패널 두께에 공동을 형성하는).
형상이 원뿔 또는 피라미드의 모양을 갖는 경우, 상기 원뿔 또는 상기 피라미드의 임의의 꼭지점 반각은 70°미만, 바람직하게는 60°미만, 예를 들어 25 내지 50°인 것이 바람직하다. 한 가지 특히 적합한 값은 45°로, 이는 특히 조직화 표면이 공기와 접하는 경우로, 이 값은 "반사 방지"와 "광 포획" 특성 두 가지의 우수한 결합을 제공하기 때문이다.
원뿔의 경우, 0이 아닌 꼭지점의 반각은, 한편, 원뿔의 꼭지점을 지나는 패널에 수직인 직선과, 다른 한편, 원뿔의 원뿔 표면 사이의 각이다. 피라미드의 경우, 0이 아닌 꼭지점의 반각은, 한편, 피라미드의 꼭지점을 지나는 패널에 수직인 직선과, 다른 한편, 상기 피라미드의 면 중 한 면의 꼭지점에서 각의 2등분선 사이의 각이다. 꼭지점의 반각 α는, 원뿔과 정삼각형 밑면 또는 사각형 밑면 피라미드 형태의 형상인 경우, 도 2에 나타나 있다. 이러한 각의 값은, 원뿔이나 피라미드가 오목하거나 볼록한 것에 관계없이 유용하다. 피라미드의 밑면이 정다각형 (모든 변이 동일한 길이인 다각형)인 경우, 하나의 꼭지점 반각만이 존재한다. 피라미드의 밑면이 직사각형과 같이 부정다각형 (irregular polygon)인 경우, 여러 개의 꼭지점 반각이 존재하고, 이러한 경우, 모든 꼭지점 반각이 앞에 제시된 값을 갖는 것이 요구된다.
바람직하게, 형상은 가능한 한 서로 인접하고, 예를 들어, 이들 밑면은 1mm 미만, 바람직하게는 0.5mm 미만이 서로 떨어져 있다.
또한 바람직하게, 형상은 인접한다. 형상는, 적어도 이들 표면의 부분에서 서로 접할 때 접하는 것으로 언급된다. 원뿔은, 이들 밑면을 이루는 원이 서로 접하면 인접할 수 있다. 패널의 표면이 더 조직화되고 광 투과가 추가 향상될 때 형상은 인접한 것이 바람직하다. 특정한 형상은 형상 사이의 완전한 결합을 허용하지않는다. 이는 특히 형상이 원뿔일 때의 경우로, 이는 원뿔 밑면의 원이 서로 접하는 경우에도, 형상의 부분을 형성하지 않는 원 사이에 특정한 면적이 남아있기 때문이다. "완전한 결합"이라는 용어는, 한 가지 형상의 밑면 윤곽이 또한 인접한 형상 윤곽의 전체부에 형성된다는 사실을 의미하는 것으로 이해된다. 몇 가지 형상는, 패널의 전체 표면이 적어도 한 가지 형상의 일부를 형성하도록 완전하게 인접할 수 있다. 특히, 정사각형 또는 직사각형 또는 육각형 밑면을 갖는 피라미드는, 이들이 서로 동일한 경우 완전하게 인접할 수 있다. 정사각형 밑면 (도 3 참조) 또는 직사각형 밑면의 경우, 상기 밑면은 형상이 완전하게 접하도록 정렬되는 것이 권고된다. 육각형 밑면의 경우에는, 상기 밑면이 벌집 모양을 형성하는 것이 권고된다.
도 3은, 표면 위에 완전하게 인접한 정렬된 오목한 형상의 배열을 갖는 조직화 패널을 도시하고, 상기 형상은 정사각형 밑면의 피라미드 모양을 갖는다.
형상은 도 4에 제공된 예와 같이, 부분적으로 오목하고 부분적으로 볼록할 수 있다.
예를 들어, 패널은 유리로만 제조될 수 있다. 패널은 또한 폴리우레탄, 또는 폴리카보네이트 또는 폴리메틸메타크릴레이트와 같은 열가소성 중합체일 수 있다. 패널은 또한, 예를 들어 양면이 편평하고 평행한 유리 패널을, 양각의 형상을 지지하고 상기 유리 패널에 부착된 중합체 시트 또는 필름과 결합시킴으로써, 두 가지 물질로 만들어질 수 있다. 이러한 종류의 유리/중합체 결합의 경우, 중합체는, 바람직하게는 굴절률이 유리 및 중합체와 유사한 (특히 1.5 내지 1.54) 접착제를 이용해서, 유리에 접착 결합될 수 있다.
바람직하게는, 패널 중 대부분의 양(mass)(즉, 적어도 98 중량%인 경우), 또는 모두는, 최상의 투명성을 갖고, 바람직하게는 용도에 유용한 스펙트럼의 부분 (일반적으로, 380 내지 1200nm의 스펙트럼)에서 0.01mm-1미만의 선형 흡수를 갖는 물질(들)로 이루어진다. 이는 특히, 필요할 경우 특정 파장에서 확산 또는 차단 타입의 하나 이상의 박층이나 오염 방지 또는 전도성 박층을 구비하는 재료로 패널을 제조하는 경우로, 이는 아래에서 보다 상세히 기술된다. 바람직하게, 이러한 선형 흡수는 재료의 두께가 커질수록 더 작아지는데, 이는 가능한 최상의 광 투과를 유지하기 위함이다.
패널 조성물 제조에 유리를 사용할 경우, 특수 투명 유리 (extra-clearglass), 즉 380 내지 1200nm의 파장 스펙트럼 내에서 선형 흡수가 0.008mm-1미만인 유리를 사용하는 것이 바람직하다. 따라서, 패널이 유리를 포함할 경우, 패널은 380 내지 1200nm의 파장 스펙트럼 내에서 선형 흡수가 0.008mm-1미만인 것이 바람직하다. 패널의 대부분의 양(즉, 적어도 98 중량%), 또는 모두는, 이러한 유리로 구성될 수 있다. 이는 특히, 필요할 경우 특정 파장에서 확산 또는 차단 타입의 하나 이상의 박층이나 오염 방지 또는 전도성 박층을 구비하는 이러한 유리로 패널이 이루어진 경우로, 이는 아래에서 보다 상세히 기술된다.
본 발명에 기재된 패널은 0.5 내지 10mm의 전체 두께를 가질 수 있다. 이를 광전자 셀의 보호용 패널로 사용한 경우, 패널의 전체 두께는 2 내지 6mm인 것이 바람직하다. 이를 광 확산체로 사용한 경우, 패널의 전체 두께는 1.5 내지 4.5mm인 것이 바람직하다.
본 발명에 기재된 패널은 조직화 표면을 갖는 면 및/또는 조직화되지 않은 표면을 갖는 면에 위치한 반사 방지 코팅을 구비할 수 있다. 이러한 반사 방지 코팅은, 예를 들어, 출원서 PCT/FR01/01735에 기술된 것과 유사하고, 예를 들어 스퍼터링(바람직하게는, 자기 향상 스퍼터링)을 통해 유리에 증착시킴으로써, 당업자에게 알려진 방법을 통해 얻어질 수 있다. 패널에 조직화가 제공된 후 코팅이 증착되는 것이 바람직하다.
본 발명에 기재된 조직화 패널이 광을 모으고 방출할 수 있는 부품과 결합되고, 이로부터 최대 5m (보다 일반적으로 50cm 미만) 떨어져 위치하거나, 심지어 직접 접하고 있는 경우에 특히, 본 발명에 기재된 조직화 패널에 대한 많은 용도가 존재한다. 본 발명에 기재된 패널 중 적어도 하나의 조직화 면은 광원과 동일 면에 위치한다. 따라서, 본 발명에 기재된 조립체에서, 광을 모으거나 방출할 수 있는 부품과 조직화 투명 패널 사이의 거리는 또한 경우에 따라 15cm 미만, 또는 3cm 미만, 또는 0 내지 10mm, 또는 0 내지 5mm일 수 있다.
광전자 셀이 투명 패널로 덮이지 않은 경우, 광전자 셀은 그 주변으로부터 여러 가지 종류의 공격에 노출되어 있다 (먼지, 부식성 대기, 악천후 등). 본 발명에 기재된 패널은, 한편 외부의 공격으로부터 이를 보호하고, 다른 한편으로, 더 많은 양의 광을 광 수집 표면에 전달하기 위해, 이러한 셀의 표면 (일반적으로 단결정 또는 다결정 규소 또는 질화규소로 제조된 것과 같은 반사방지 층으로 코팅된 규소로 제조된 표면) 위에 직접 놓이거나 이 표면에 부착될 수 있다. 특히, 본 발명에 기재된 패널은 다결정 규소 기판을 포함하는 광전자 셀 위에 설치할 수 있다. 셀의 광 수집 표면은 또한, 예를 들어 오목한 피라미드 모양 {즉, 특히 단결정 규소로 만들어진 경우, 규소 표면에 공동(hollow)을 형성하는 피라미드 모양}을 갖도록 조직화될 수 있다. 본 발명에 기재된 패널은 또한, 에틸렌/비닐 아세테이트 공중합체(EVA) 또는 폴리비닐 부티랄(PVB) 또는 폴리우레탄(PU) 또는 임의의 적절한 중합체로 만들어진 층을 통해, 셀에 부착될 수 있다. 이러한 중합체가 존재하기 때문에, 패널은 셀에 부착될 수 있고, 또한 패널과 셀 사이에서 공기를 배출한다. 셀 표면은 일반적으로 질화규소로 만들어진 반사방지 코팅을 가질 수 있다.
본 발명에 기재된 패널은 또한 태양광선 집전기 (solar collector)로부터 광경로에 놓일 수 있다. 태양광선 집전기의 기능은, 가열하기 위해 광을 모으는 것이다. 이러한 경우, 광을 모아서 이를 열로 변환시키는 부품 (일반적으로 검은색)은, 광 경로에 대해 본 발명에 따라 패널 뒤에 위치된다. 패널과 광 수집 표면 사이의 거리는 일반적으로 15cm 미만일 수 있고, 바람직하게는 3cm 미만일 수 있다.
본 발명에 기재된 패널은 높은 광 투과를 갖는 광학 확산체로도 작용할 수 있다. 이러한 경우, 본 발명에 기재된 패널은 광원 앞에 위치하고, 그 기능은 발광(luminance)을 균일하게 하는 것이다. 광원과 본 발명에 기재된 패널 사이의 거리는, 예를 들어 0 내지 10mm, 또는 0 내지 5mm일 수 있다. 이러한 용도를 위해, 광원 반대면의 패널 면에 광확산층을 도포할 수 있다. 이 확산층은, 예를 들어 알루미나(alumina)로 만들어질 수 있다. 이러한 용도에서, 조직화는 확산체의 광 투과를 향상시키는 한편, 그 확산 특성을 유지 또는 향상시킨다. 특히, 본 발명에 기재된 패널은, LCD (액정 디스플레이) 스크린용 광원과 상기 LCD 스크린 사이에 위치한 경우, 광 확산체로 사용될 수 있다. 본 발명에 기재된 패널은 또한, 편평한 플라즈마 방전 램프 앞에 위치한 경우, 광 확산체로 또한 작용할 수 있다. 패널과 플라즈마 램프 사이의 거리는 일반적으로 0 내지 5mm이다.
본 발명에 기재된 패널은 또한 영상 (projected image)용 스크린으로 작용할 수 있고, 관찰자는 패널에 대해 프로젝터 맞은편에 위치한다. 이러한 경우에 또한, 패널의 적어도 하나의 조직화 면은 광 프로젝터와 동일 면에 있다. 이러한 용도를 위해, 패널의 "관찰자" 면에 광확산층을 도포하는 것이 바람직하다. 이러한 확산층은, 예를 들어, 알루미나로 만들어질 수 있다. 일반적으로, 본 발명에 기재된 패널과 프로젝터 사이의 거리는 10m 미만이고, 보다 일반적으로는 5m 미만이다. 이러한 용도를 위해, 본 발명에 기재된 조립체의 부품은 영상 프로젝터이다.
의도한 용도에 따라, 패널의 가장 적합한 면이 패널에 특별한 특성을 부여하는 적어도 하나의 층을 구비할 수 있다. 특히, 특정 파장 (예를 들어, 자외선)에서 장벽을 형성하는 층이 도포될 수 있다. TiO2층과 같은 오염 방지층, 특히 특허 출원서 EP 1 087 916의 청구내용을 형성하는 층, 또는 WO 01/32578에 기술된 SiO2또는 Si 옥시탄화물 또는 Si 옥시질화물 또는 Si 옥시탄소질화물로 만들어진 오염 방지층은, 또한 패널 (바람직하게는, 적어도 대기 중에 직접 접한 면 위의)에 도포될 수 있다.
조직화(texturing)는, 롤링 (또는 주조), 열성형 또는 에칭, 특히 중합체 재료인 경우 레이저 에칭을 통해 수행될 수 있다. 유리 표면을 조직화할 경우, 롤링 공정이 특히 적합하다. 이 공정을 위해, 조직화는 금속 호일과 같이 표면에 조직화를 형성할 역 모양(reverse shape)이 있는 단단한 물체를 이용해서, 표면을 변형시킬 수 있는 온도까지 가열된 유리 평면에 적용된다.
의도한 조직화의 모양에 따라, 이 공정은 반드시 완벽한 기하 형태를 만들지는 않는다. 특히 피라미드의 경우, 피라미드의 꼭지점과 모서리는 둥글게 처리될 수 있다.
패널의 한 면에 형상에 의해 제공된 조직화 외에, 거친 층에 의해 제공된 조직화가 패널의 다른 면에 가해질 수 있다. 거친 층을 구비한 이러한 패널은, 상기패널이 광을 특히 잘 전달한다는 점 때문에, 광전자 셀을 보호하는데 특히 적합하다. 이러한 용도에서, 거친 층은 광전자 셀 (태양 전지와 동의어)과 동일 면에 위치한다. 이러한 거친 층은, 예를 들어, 하나 이상의 금속 산화물을 주성분으로 한 투명한 전도성 층일 수 있고, 상기 층의 RMS 조도 (roughness)는 적어도 3nm, 특히 적어도 5nm 이고/이거나 이러한 조도 형상의 평균 크기는 적어도 50nm이다. 이러한 유형의 전도층은 TCO (투명 전도성 산화물) 층이라 알려져 있다. 이는 태양 전지와 전자제품 분야에 널리 사용된다.
RMS 조도는 조도의 제곱 평균을 의미한다. 이것은 조도의 제곱 평균값을 측정함으로써 수행된 측정이다. 특히, 이러한 RMS 조도는, 따라서 평균 높이에 대해 조도 최대값(peak)의 평균 높이를 정량적으로 나타낸다.
전도층은 알려진 화학 성질을 갖는다. 즉, 이것은 도핑된 금속 산화물 유형이다. 다른 한편, 전도층은 매우 거칠다는 특정한 양상을 갖는다. 바람직하게, 이러한 조도는 정확한 기하구조의 특징을 갖지 않는다는 점에서 무작위적이다. 또한, 이것은 측정된 표면의 면적에 따라 분산된다. 이러한 특별한 조도는, 층과 이 층에 접한 재료 사이의 접면에서, 입사광의 확산을 증가시키고, 태양 전지를 통한 훨씬 더 긴 경로를 갖도록 "압박"한다. 전도층은 스퍼터링이나 열분해, 특히 화학 증기 증착을 통해 증착될 수 있다. 이것은 도핑된 주석 산화물 (특히, 플루오르 또는 안티몬이 도핑된 주석 산화물), 도핑된 아연 산화물 (특히, 알루미늄이 도핑된 아연 산화물), 도핑된 인듐 산화물 (특히, 주석이 도핑된 인듐 산화물)로부터 선택될 수 있다. 이러한 층은 유리 기판에 증착된 경우 특히 적합한데, 이는 이러한 경우, 본발명에 기재된 조직화를 갖는 면 맞은편의 패널 면이, 유리 기판의 면이라는 것을 의미한다. 유리 기판과 전도층 사이에, 유리로부터 확산되기 쉬운 종 (특히 알칼리 금속)에 대해 차단 기능을 갖는 적어도 하나의 층을 설치할 수 있고, 이러한 차단 층은 규소 산화물, 옥시카바이드, 옥시질화물 또는 질화물을 주성분으로 할 수 있으며, 상기 차단층은 특히 열분해 또는 스퍼터링을 통해 증착된다. 일반적으로 전도층은, 최대 30 또는 20 Ω/□, 특히 최대 15 Ω/□의 스퀘어 당 저항을 갖는다. 전도층의 두께는 일반적으로 최대 700nm, 특히 최대 650nm, 바람직하게는 400 내지 600nm이다. 전도층이 직간접적으로 증착된 유리 기판의 면은, 적어도 1000nm, 특히 1000 내지 5000nm의 RMS 조도를 가질 수 있고/있거나 형상의 평균 크기가 적어도 5㎛, 특히 5 내지 100㎛가 되는 조도를 가질 수 있다. 전도층이 직간접적으로 위치한 유리 기판 면의 조도는, 불균일/무작위적일 수 있다. 전도층이 직간접적으로 위치한 유리 기판 면은, 투과된 광의 전방 확산을 일으키는 조도를 가질 수 있고, 기판은 특히 적어도 70 내지 75%의 전체 광 투과 (적어도 40 내지 45%의 확산 광 투과를 포함해서)를 갖는다.
(예)
본 발명에 기재된 패널은, 380 내지 1200nm의 파장 스펙트럼에서 8×10-3mm-1미만의 선형 흡수와 4mm의 두께를 갖고, 쌩-고벵 글래스 사에 의해 판매되는 DIAMANT라는 상표명의 편평한 특수 투명 유리로부터, 이 판 위에, 변형 온도에서, 인접한 정사각형 밑면의 피라미드 (밑면의 각 변의 길이가 0.5mm이고, 꼭지점의 반각은 45°인) 조립체로 구성된 오목한 조직화를 롤링해서, 조직화 후 4mm로 유지되는 패널의 전체 두께를 만들어냄으로써 제조될 수 있다. 이 패널은 광전자 셀의 다결정 규소 표면에 수지를 이용해서 고정될 수 있고, 상기 표면은 두께가 75nm인 질화규소 층으로 코팅된다. ASTM 규격 892/87 조건 하에서 AM 1.5 스펙트럼을 이용해서 조직화 표면을 밝히고, 입사각을 다르게 함으로써, 광 투과 백분율을 측정할 수 있다. 아래의 표는 계산을 통해 얻어진 결과를 나타내는데, 특히 동일한 유형이지만 조직화되지 않고 (양면이 모두 평면인) 전체 두께가 조직화 패널과 동일한 패널과 비교해서 얻어진 결과를 나타낸다. 0°의 입사각은, 패널의 조직화 면의 일반 면에 수직인 광 방향에 해당된다.
입사각(°)
형상 0 10 20 30 40 50 60 70 80
조직화되지않음(평면) 85.1 85.1 85 84.9 84.5 83.3 80.6 73.6 55.15
피라미드 존재 90.0 91.0 91.9 89 88.5 88.2 86.2 84.1 77.0
상술한 바와 같이, 본 발명은, 광을 모을 수 있는 투명한 반사방지 패널 분야에 관한 것이다. 본 발명에 기재된 투명 패널은, 그 표면 중 적어도 일부에, 조직화, 즉 다수의 기하학적인 양각의 형상을 포함하고, 이러한 조직화 때문에, 패널은 향상된 광 투과 특성을 갖는다. 또한, 본 발명에 기재된 패널은 입사광의 배향에 관계없이 우수한 광 투과를 제공한다.

Claims (44)

  1. 조직화된 투명 패널과, 광을 모으고 방출할 수 있는 부품을 포함한 조립체로서,
    상기 패널과 상기 부품과의 거리는 일반적으로 최대 5m이고, 상기 패널은 상기 면의 일반 평면에 대해 다수의 기하학적인 양각의 형상에 의해 면 중 적어도 한 면이 조직화되고, 상기 조직화 면은 광이 수용되는 면에 위치하며, 상기 형상 각각의 표면은, 적어도 2개의 점을 가져서, 두 개의 상호 교차 평면이 존재하게 되며, 각각에 교차 평면은 두 개의 점 중 하나의 점을 각각 포함하고,
    - 이러한 평면은 모두 패널의 조직화 면의 일반 평면에 수직이고,
    - 이러한 평면은 각각, 상기 표면에 수직이고 상기 두 개의 점 중 하나의 점을 지나는 두 개의 직선 중 하나의 직선을 포함한다는
    두 가지 조건을 만족시키는, 조립체.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 점은 각각 서로 다른 평면에 있는 것을 특징으로 하는, 조립체.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 형상은 꼭지점의 반각이 0이 아닌 피라미드인 것을 특징으로 하는, 조립체.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 피라미드 밑면은 다각형인 것을 특징으로 하는, 조립체.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 피라미드 밑면은 정사각형 또는 직사각형 또는 육각형인 것을 특징으로 하는, 조립체.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 형상은 0이 아닌 꼭지점 반각을 갖는 원뿔인 것을 특징으로 하는, 조립체.
  7. 제 3항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 임의의 꼭지점 반각은 70°미만인 것을 특징으로 하는, 조립체.
  8. 제 7항에 있어서, 임의의 꼭지점 반각은 60°미만인 것을 특징으로 하는, 조립체.
  9. 제 8항에 있어서, 임의의 꼭지점 반각은 25 내지 50°인 것을 특징으로 하는, 조립체.
  10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 형상 밑면을 포함할 수 있는 최소 원은 직경이 최대 5mm인 원 안에 새겨지는 것을 특징으로 하는, 조립체.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 형상 밑면을 포함할 수 있는 최소 원은 직경이 1 내지 5mm인 원 안에 새겨지는 것을 특징으로 하는, 조립체.
  12. 제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 패널의 조직화 면의 일반 평면으로부터 가장 멀리 떨어져 있는 상기 형상의 점은, 0.1D 내지 2D의 거리만큼 상기 평면으로부터 떨어져 있고, D는 상기 평면의 조직화 면의 일반 평면에 들어있고, 상기 형상의 밑면을 포함할 수 있는 최소 원의 직경을 나타내는 것을 특징으로 하는, 조립체.
  13. 제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 패널은 접촉 형상을 갖는 것을 특징으로 하는, 조립체.
  14. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 패널은 완전하게 접촉하는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는, 조립체.
  15. 제 1항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 패널 대부분은, 380 내지 1200nm의 스펙트럼 내에서, 선형 흡수가 0.01mm-1미만인 재료로 필수 구성되는 것을 특징으로 하는, 조립체.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 패널 대부분은, 380 내지 1200nm의 스펙트럼 내에서, 선형 흡수가 0.008mm-1미만인 유리로 필수 구성되는 것을 특징으로 하는, 조립체.
  17. 제 1항 내지 제 16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 패널과 상기 부품 사이의 거리는 15cm 미만인 것을 특징으로 하는, 조립체.
  18. 제 17항에 있어서, 상기 패널과 상기 부품 사이의 거리는 3cm 미만인 것을 특징으로 하는, 조립체.
  19. 제 18항에 있어서, 상기 패널과 상기 부품 사이의 거리는 0 내지 10mm인 것을 특징으로 하는, 조립체.
  20. 제 19항에 있어서, 상기 패널과 상기 부품 사이의 거리는 0 내지 5mm인 것을 특징으로 하는, 조립체.
  21. 제 1항 내지 제 20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 부품은 광전자 셀인 것을 특징으로 하는, 조립체.
  22. 제 21항에 있어서, 상기 광전자 셀은 다결정 규소 기판을 갖는 것을 특징으로 하는, 조립체.
  23. 제 1항 내지 제 16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 부품은 영상 프로젝터인 것을 특징으로 하는, 조립체.
  24. 제 1항 내지 제 18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 부품은 태양광 집전기인 것을 특징으로 하는, 조립체.
  25. 제 1항 내지 제 20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 부품은 광원이고, 상기 패널은 광 확산체로 작용하는 것을 특징으로 하는, 조립체.
  26. 제 25항에 있어서, 상기 광원 반대편 패널의 면 위에 광확산 층이 있는 것을 특징으로 하는, 조립체.
  27. 제 26항에 있어서, 상기 층은 알루미나로 만들어진 것을 특징으로 하는, 조립체.
  28. 제 25항 내지 제 27항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 부품은 LCD 스크린용 광원이고, 상기 패널은 광 확산체로 작용하고, 상기 광원과 상기 LCD 스크린 사이에 위치한 것을 특징으로 하는, 조립체.
  29. 제 25항 내지 제 27항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 부품은 편평한 플라즈마 방전 램프이고, 상기 패널은 상기 램프용 광 확산체로 작용하는 것을 특징으로 하는, 조립체.
  30. 380 내지 1200nm의 스펙트럼 내에서 선형 흡수가 0.01mm-1미만인 재료로 두께의 대부분이 이루어져 있는 투명한 패널로서,
    상기 패널은 상기 면의 일반 평면에 대해 다수의 기하학적인 양각의 형상에 의해 면 중 적어도 한 면이 조직화되고, 상기 형상 각각의 표면은 적어도 2개의 점을 가져서, 두 개의 상호 교차 평면이 존재하게 되며, 각각의 교차 평면은 두 개의 점 중 하나의 점을 각각 포함하고,
    - 이러한 평면은 모두 패널의 조직화 면의 일반 평면에 수직이고,
    - 이러한 평면은 각각, 상기 표면에 수직이고 상기 두 개의 점 중 하나의 점을 지나는 두 개의 직선 중 하나의 직선을 포함한다는
    두 가지 조건을 만족시키는, 투명 패널.
  31. 제 30항에 있어서, 상기 형상은 그 꼭지점 반각이 0이 아닌 피라미드인 것을 특징으로 하는, 투명 패널.
  32. 제 31항에 있어서, 상기 피라미드의 밑면은 다각형인 것을 특징으로 하는,투명 패널.
  33. 제 30항에 있어서, 상기 형상은 0이 아닌 꼭지점 반각을 갖는 원뿔인 것을 특징으로 하는, 투명 패널.
  34. 제 30항 내지 제 33항 중 어느 한 항에 있어서, 임의의 꼭지점 반각은 70°미만인 것을 특징으로 하는, 투명 패널.
  35. 제 34항에 있어서, 임의의 꼭지점 반각은 60°미만인 것을 특징으로 하는, 투명 패널.
  36. 제 35항에 있어서, 임의의 꼭지점 반각은 25 내지 50°인 것을 특징으로 하는, 투명 패널.
  37. 제 30항 내지 제 36항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 형상 밑면을 포함할 수 있는 최소 원은, 직경이 최대 5mm인 원 안에 새겨지는 것을 특징으로 하는, 투명 패널.
  38. 제 37항에 있어서, 상기 형상 밑면을 포함할 수 있는 최소 원은, 직경이 1 내지 5mm인 원 안에 새겨지는 것을 특징으로 하는, 투명 패널.
  39. 제 30항 내지 제 38항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 패널의 조직화 면의 일반 평면으로부터 가장 멀리 떨어져 있는 상기 형상의 점은, 0.1D 내지 2D의 거리만큼 상기 평면으로부터 떨어져 있고, D는 상기 평면의 조직화 면의 일반 평면에 들어있고, 상기 형상의 밑면을 포함할 수 있는 최소 원의 직경을 나타내는 것을 특징으로 하는, 투명 패널.
  40. 제 30항 내지 제 39항 중 어느 한 항에 있어서, 접촉 형상을 갖는 것을 특징으로 하는, 투명 패널.
  41. 제 30항 내지 제 32항 중 어느 한 항에 있어서, 완전하게 인접한 형상을 갖는 것을 특징으로 하는, 투명 패널.
  42. 제 30항 내지 제 41항 중 어느 한 항에 있어서, 380 내지 1200nm의 스펙트럼 내에서 선형 흡수가 0.008mm-1미만인 유리로 두께 대부분이 구성되는 것을 특징으로 하는, 투명 패널.
  43. 광전자 셀에 의해 광의 수집을 증가시키기 위해, 제 30항 내지 제 42항 중 어느 한 항에 기재된 패널의 사용 방법.
  44. 제 43항에 있어서, 상기 셀은 다결정 규소 기판을 갖는 것을 특징으로 하는, 패널 사용 방법.
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