KR20080040439A - 에너지 절약형 스마트 윈도우 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 에너지 절약형 스마트 윈도우 및 그 제조 방법을 개시한다. 본 발명에 따른 에너지 절약형 스마트 윈도우는, 투명 재료로 이루어진 스마트 윈도우에 있어서, 상호 대향하도록 소정 간격으로 이격 배치된 한 쌍의 유리 기판; 유리 기판의 상호 대향하는 면상에 구비되는 한 쌍의 산화 코팅층; 유리 기판 중 선택된 어느 하나 이상의 유리 기판과 산화 코팅층 사이에 개재되는 저방사 코팅층; 산화 코팅층의 상호 대향하는 면상에 구비되는 한 쌍의 전기 변색 코팅층; 전기 변색 코팅층 사이에 개재되는 전해질; 및 전해질이 누설되지 않도록, 산화 코팅층의 상호 대향하는 면에 접하면서, 전기 변색 코팅층의 측면을 둘러싸는 합착재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 저방사 코팅층 및 전기 변색재 코팅층을 복합적으로 채용함으로써, 태양광의 가변에 따른 시야의 확보와, 자외선 및 적외선의 효과적인 차단과, 내부에서 발생하는 난방열의 누설 차단이 동시에 가능하여, 에너지 효율성의 향상과 쾌적한 실내 환경의 구현이 가능하다.
스마트 윈도우, 저방사, 전기 변색, 전해질, 에너지 절약
Description
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스마트 윈도우를 도시하는 단면도.
도 4 및 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 저방사 코팅층을 도시하는 단면도.
<도면의 주요 참조 부호에 대한 설명>
100...스마트 윈도우 110, 120...유리 기판
130, 140...산화 코팅층 150...저방사 코팅층
151...반사층 152, 153...접촉층
154, 155...절연층 160, 170...전기 변색 코팅층
180...합착재 190...전해질
본 발명은 에너지 절약형 스마트 윈도우 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 태양광에 따른 가시광선, 자외선 또는 적외선의 투과 및 반사가 가변적으로 조절될 수 있도록, 투명 재료로 이루어진 한 쌍의 판유리 사이에 기능성 코팅층이 구비된 에너지 절약형 스마트 윈도우 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
근래, 건축 분야에서 에너지 효율성의 향상과 쾌적한 실내 환경을 구현하기 위한 건축 외장재의 개발이 가속화되고 있다.
건축의 주거 및 업무 공간상에 인공 조명을 줄이고, 자연 채광을 극대화함과 동시에 외벽을 통한 에너지의 흐름을 흡수 및 차단시킬 수 있는 중요한 자재로 건축 외벽의 외장 유리를 들 수 있다.
일반적으로, 외장 유리는 태양광의 파장 특성을 고려하여 설계되는데, 태양광의 파장은 자외선, 가시광선, 적외선으로 구분되며, 이 중 유리의 색 즉, 암화(暗花)를 결정짓는 파장은 가시광선 영역이고, 냉ㆍ난방을 결정짓는 파장은 적외선 영역이고, 가구 변색 및 인체 유해성을 결정짓는 파장은 자외선 영역이다.
한편, 주택 전체의 열출입 중 겨울에 외장 유리로부터 유출되는 열의 비율은 약 48% 이고, 여름에는 약 71% 으로, 외장 유리에 열의 유입 및 유출을 제어할 수 있는 기능을 부여하면 냉ㆍ난방 효율화에 따른 에너지 절약을 이룰 수 있다.
통상의 외장 유리는 에너지 절약형 윈도우로 복층 구조의 이중창 유리, 이중창 유리의 표면에 저방사(Low Emissivity, Low-e) 코팅층이 형성된 저방사 코팅 유리, 이중창 유리의 사이에 전기 변색(Electrochromism, EC) 코팅층이 형성된 전기 변색재 코팅 유리 등이 있다.
이중창 유리는 단창 유리에 비해 단열 성능은 개선된 구조로, 그 광학 특성이 항상 일정하다. 즉, 실ㆍ내외의 온도차 또는 태양광의 복사에 의한 열의 보존 및 방출 정도가 거의 일정하다.
저방사 코팅 유리는 금속 산화물 박막 또는 은 박막을 포함한 유리로서, 자외선 및 적외선을 차단한다. 즉, 저방사 코팅 유리는 인체 피부, 가구 또는 섬유 피복의 색 변형을 일으키는 자외선과, 열적 에너지인 적외선의 유입을 차단한다. 이에 따라, 여름철에는 열적 에너지인 적외선을 차단하여 냉방에 도움을 주고, 겨울철에는 내부에서 발생하는 열적 에너지인 난방열이 외부로 방출되는 것을 차단하여 난방에 도움을 준다.
전기 변색재 코팅 유리는 전기 스위치의 조절에 의해 전기 변색 코팅층의 양단에 인가되는 전류량이 변화될 경우, 그 양단에 개재된 전해질이 산화 환원 반응에 의해 암화되는 현상을 이용한 유리로서, 태양광이 강하면 시야의 차단없이 유리 자체를 암화시켜 눈부심을 막아줌과 동시에 자외선을 차단하고, 태양광이 약하면 투명 상태를 유지할 수 있다. 이에 따라, 여름철에는 태양광을 차단하고, 겨울철에는 태양광을 통과시켜 쾌적한 실내 분위기를 조성할 수 있다.
이러한 저방사 코팅 유리 또는 전기 변색재 코팅 유리를 이용한 기술들이 개시되었는데, 한국등록특허 제171175호(투명재료로 이루어진 판유리 및 그 제조방법)에는 투명재료로 이루어진 판유리 또는 박층에 다층의 저방사 코팅층이 구비된 판유리를 개시하고 있고, 한국공개특허 제2005-69535호(폴리머분산액정을 이용한 스마트 윈도우 및 이의 제조 방법)에는 전극 사이에 폴리머 분산 액정층을 포함시킨 스마트 윈도우를 개시하고 있고, 한국공개특허 제2006-89205(기능성을 갖춘 안전 창유리)에는 제 1 강성 기판과, 제 2 강성 기판과, 제 1 및 제 2 강성 기판 사이에 배열된 활성 시스템과, 파손시 유리 조각 유지 기능을 갖는 중합체 필름으로 구성된 창유리를 개시하고 있고, 미국공개특허 제6,496,295호(창유리)에는 전기적으로 통전이 가능한 전기 변색층을 포함하는 유리 시스템을 개시하고 있다.
그러나, 종래 기술에 따른 판유리, 스마트 윈도우 또는 창유리는 저방사 코팅 유리 또는 전기 변색재 코팅 유리로 저방사 코팅 유리일 경우, 전기 변색재 코팅 유리에 비해 자외선을 효과적으로 차단할 수 없고, 전기 변색재 코팅 유리일 경우, 저방사 코팅 유리에 비해 적외선을 효과적으로 차단할 수 없고, 암화 특성에 따라 시야 확보가 어려우며, 태양광의 투과율이 저하되는 문제점이 있다.
즉, 태양광의 가변에 따른 시야의 확보와, 자외선 및 적외선의 효과적인 차단과, 내부에서 발생하는 난방열의 누설 차단을 동시에 확보하기 어려운 문제점이 있다. 이에 따라, 태양광의 투과 및 차단에 의한 광투과도 및 열 보존을 쾌적한 실내 환경과 연계하여 동시에 만족시키는데 한계가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 태양광의 가변에 따른 시야의 확보와, 자외선 및 적외선의 효과적인 차단과, 내부에서 발생하는 난방열의 누설 차단이 동시에 가능한 에너지 절약형 스마트 윈도우 및 그 제 조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 에너지 절약형 스마트 윈도우는, 투명 재료로 이루어진 스마트 윈도우에 있어서, 상호 대향하도록 소정 간격으로 이격 배치된 한 쌍의 유리 기판; 상기 유리 기판의 상호 대향하는 면상에 구비되는 한 쌍의 산화 코팅층; 상기 유리 기판 중 선택된 어느 하나 이상의 유리 기판과 산화 코팅층 사이에 개재되는 저방사 코팅층; 상기 산화 코팅층의 상호 대향하는 면상에 구비되는 한 쌍의 전기 변색 코팅층; 상기 전기 변색 코팅층 사이에 개재되는 전해질; 및 상기 전해질이 누설되지 않도록, 상기 산화 코팅층의 상호 대향하는 면에 접하면서, 상기 전기 변색 코팅층의 측면을 둘러싸는 합착재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 산화 코팅층은 ITO, FTO, IZO 또는 ZnO 을 포함하여 이루어지며, 두께는 10 내지 1600Å 이고, 면저항은 10 내지 150Ω/sq 이다.
본 발명에 따르면, 상기 저방사 코팅층은, 소정 면적과 두께를 갖는 반사층; 상기 반사층을 중심으로 그 양면상에 구비되는 한 쌍의 접촉층; 및 상기 접촉층의 면상에 구비되는 한 쌍의 절연층;을 포함한다.
바람직하게, 상기 반사층은 Ag 또는 Ag 합금을 포함하여 이루어지고, 두께는 50 내지 255Å 이다.
본 발명에 의하면, 상기 접촉층은 Ni, Ni-Cr 합금, Ta-Cr 합금, Nb-Cr 합금 또는 Zn0 를 포함하여 이루어지고, 두께는 0.5 내지 500Å 이다.
본 발명에 있어서, 상기 절연층은 Ti02, SnO2, ZnO, ITO, Bi2O3, ZnS 또는 Si3N4 를 포함하여 이루어지고, 두께는 50 내지 600Å 이다.
바람직하게, 상기 한 쌍의 절연층 중 선택된 어느 하나 이상의 절연층의 면상에 구비되는 보호층;을 더 포함한다.
더욱 바람직하게, 상기 보호층은 SixNy 또는 TiO2 를 포함한다.
본 발명에 따르면, 상기 한 쌍의 전기 변색 코팅층 중 선택된 어느 하나는 산화성 무기 금속 산화물로 이루어지고, 나머지 하나는 환원성 무기 금속 산화물로 이루어진다.
바람직하게, 상기 산화성 무기 금속 산화물은 Ir(OH)x, NiO 또는 LiNiO2 를 포함하고, 상기 환원성 무기 금속 산화물은 WO3, MoO3, CeO2, MnO2 또는 Nb2O5 를 포함한다.
본 발명에 의하면, 상기 전기 변색 코팅층의 두께는 100 내지 1000Å 이다.
바람직하게, 상기 산화 코팅층, 전기 변색 코팅층 및 저방사 코팅층 각각의 면적(D, d, d')은 D≥d≥d' 인 관계식을 만족한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 투명 재료로 이루어진 스마트 윈도우의 제조 방법에 있어서, (A) 소정 간격으로 대향 배치된 유리 기판의 대향하는 어느 한 면 또는 양 면에 저방사 코팅층을 부착하는 단계; (B) 상기 저방사 코팅층이 부착된 유리 기판의 대향하는 양면에 산화 코팅층을 증착하는 단계; (C) 상기 산화 코팅층 이 증착된 유리 기판의 대향하는 양면에 전기 변색 코팅층을 증착하는 단계; (D) 상기 전기 변색 코팅층이 증착된 유리 기판 상호간이 소정 간격 이격되어 합착될 수 있도록, 상기 산화 코팅층의 상호 대향하는 면에 접하면서, 상기 전기 변색 코팅층의 측면을 합착재로 둘러싸는 단계; 및 (E) 상기 전기 변색 코팅층의 이격된 공간 사이에 전해질을 주입하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 절약형 스마트 윈도우의 제조 방법을 제공한다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따러서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명에 따른 스마트 윈도우는 유리 기판 사이에 저방사(Low Emissivity, Low-e) 코팅층 및 전기 변색(Electrochromism, EC) 코팅층을 포함하는 다층 구조를 갖는데, 도 1 내지 도 5를 참조하여 스마트 윈도우의 구조적 특성을 설명하면 다음과 같다. 여기서, 도 1 내지 도 3은 스마트 윈도우의 제 1 내지 제 3 실시예를 도시하는 단면도이고, 도 4 및 도 5는 저방사 코팅층의 제 1 및 제 2 실시예를 도시 하는 단면도이다.
먼저, 도 1을 참조하면, 스마트 윈도우(100)는 소정 간격으로 상호 대향 배치된 제 1 및 제 2 유리 기판(110, 120)과, 상기 제 1 및 제 2 유리 기판(110, 120)의 상호 대향하는 면상에 구비되는 제 1 및 제 2 산화 코팅층(130, 140)과, 상기 제 2 유리 기판(120) 및 제 2 산화 코팅층(140) 사이에 개재되는 저방사 코팅층(150)과, 상기 제 1 및 제 2 산화 코팅층(130, 140)의 상호 대향하는 면상에 구비되는 제 1 및 제 2 전기 변색 코팅층(160, 170)과, 상기 제 1 및 제 2 전기 변색 코팅층(160, 170) 사이에 개재되는 전해질(190)과, 상기 제 1 및 제 2 산화 코팅층(130. 140)의 상호 대향하는 면에 접하면서, 상기 제 1 및 제 2 전기 변색 코팅층(160, 170)의 측면을 둘러싸는 합착재(180)를 포함한다.
상기 제 1 및 제 2 유리 기판(110, 120)은 소정 면적 및 두께를 갖는 투명 유리판 또는 색 유리판으로, 상기 스마트 윈도우(100)의 최외곽층을 이룬다.
상기 제 1 및 제 2 산화 코팅층(130, 140)은 투명 전극으로 광투과율이 높은 제 1 및 제 2 유리 기판(110, 120)에 10 내지 1600Å 의 두께로 박막 적층되며, ITO(Indium Tin Oxide), FTO(Fluorine doped Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide) 또는 ZnO 인 소재의 투명한 도전성 금속 물질로 이루어진다. 여기서, 상기 제 1 및 제 2 산화 코팅층(130, 140) 각각은 별도의 도시되지 않은 회로에 의해 전압이 인가된다.
상기 저방사 코팅층(150)은 산화 코팅층(130, 140)과 전해질(190)의 산화 화학 반응에 영향을 주지 않고, 태양광 중 자외선의 차단과 더불어 열적 에너지인 적 외선이 차단될 수 있도록, 상기 제 2 유리 기판(120)의 면상에 미리 코팅되며, 상기 저방사 코팅층(150) 상에 제 2 산화 코팅층(140)이 적층된다. 여기서, 상기 제 2 산화 코팅층(140)의 면적(D)은 저방사 코팅층(150)의 면적(d')에 대하여 D≥d' 인 관계식을 만족하는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예에서, 상기 저방사 코팅층(150)은 제 2 유리 기판(120) 및 제 2 산화 코팅층(140) 사이에만 개재되었으나 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 도 2에 도시된 바와 같이, 제 2 유리 기판(220) 및 제 2 산화 코팅층(240)의 사이에 개재되지 않고, 제 1 유리 기판(210) 및 제 2 산화 코팅층(230)의 사이에 저방사 코팅층(250)이 개재될 수 있다. 또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 제 1 유리 기판(310) 및 제 1 산화 코팅층(330)과, 제 2 유리 기판(320) 및 제 2 산화 코팅층(340)의 사이에 한 쌍의 저방사 코팅층(350, 350')이 개재될 수 있다. 즉, 저방사 코팅층은 한 쌍의 유리 기판 중 선택된 어느 하나의 대향하는 면에 구비되거나, 양면 모두에 구비될 수 있다.
한편, 상기 저방사 코팅층(150)은 도 4에 도시된 바와 같이, 제 1 및 제 2 표면과 소정 두께를 갖는 반사층(151)과, 상기 제 1 및 제 2 표면에 각각 적층되는 한 쌍의 접촉층(152, 153)과, 상기 접촉층(152, 153) 각각의 표면에 적층되는 한 쌍의 절연층(154, 155)를 포함한다.
여기서, 상기 반사층(151)은 반사막으로 스퍼터를 이용하여 증착한 박막의 은(Ag) 또는 은 합금으로 이루어지며, 그 두께는 50 내지 255Å 이다. 또한, 상기 접촉층(152, 153)은 니켈(Ni), 니켈 크롬(Ni-Cr) 합금, 탄탈 크롬(Ta-Cr) 합금 또 는 산화아연(ZnO)로 이루어지며, 그 두께는 각각 0.5 내지 500Å 이다. 아울러, 상기 절연층(154, 155)은 산화티탄(Ti02), 산화주석(SnO2), 산화아연(ZnO), 산화인듐주석(ITO), 비스무스옥사이드(Bi2O3), 황화아연(ZnS) 또는 질화실리콘(Si3N4) 인 금속 산화물로 이루어지며, 그 두께는 각각 50 내지 600Å 이다.
본 발명의 실시예에서, 상기 저방사 코팅층(150)은 반사층(151)을 중심으로 한 쌍의 접촉층(152, 153) 및 절연층(154, 155)이 순차적으로 적층된 구조이나 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 도 5에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 절연층(154, 155) 중 선택된 어느 하나의 절연층(154)에 산화티탄(TiO2) 또는 질화실리콘계(SixNy) 금속 산화물로 이루어진 보호층(156)이 더 포함될 수 있다.
다시 도 1을 참조하여, 제 1 및 제 2 전기 변색 코팅층(160, 170)을 설명하면, 상기 제 1 및 제 2 전기 변색 코팅층(160, 170)은 제 1 및 제 2 산화 코팅층(130, 140)의 전압 인가에 따라 전해질(190)을 구동시키는 층으로, 그 두께는 100 내지 1000Å 이며, 상기 제 1 및 제 2 전기 변색 코팅층(160, 170) 각각은 산화 및 환원 작용이 동시에 이루어질 수 있도록 상호 쌍대된다.
즉, 상기 제 1 및 제 2 전기 변색 코팅층(160, 170) 중 선택된 어느 하나는 Ir(OH)x, NiO 또는 LiNiO2 인 산화성 무기 금속 산화물로 이루어지고, 나머지 하나는 WO3, MoO3, CeO2, MnO2 또는 Nb2O5 인 환원성 무기 금속 산화물로 이루어진다.
여기서, 상기 제 2 전기 변색 코팅층(170)의 면적(d)은 제 2 산화 코팅 층(140) 및 저방사 코팅층(150)의 면적(D, d')과 D≥d≥d' 인 관계식을 만족한다.
본 발명의 실시에에서, 상기 제 1 및 제 2 전기 변색 코팅층(160, 170)은 상호 쌍대하는 산화성 및 환원성의 무기 물질이나 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 전기 변색 코팅층이 비올로겐, 안트라퀴논, 페노사이아진, 폴리아닐린, 폴리피롤 또는 폴리싸이오펜으로 이루어진 유기 물질이 채용될 수 있다.
한편, 상기 전해질(190)은 소정 간격으로 이격된 제 1 및 제 2 전기 변색 코팅층(160, 170)과, 상기 제 1 및 제 2 전기 변색 코팅층(160, 170)의 측면을 둘러싸는 합착재(180)에 의해 생성된 공간상에 개재되어, 상기 제 1 및 제 2 산화 코팅층(130, 140)에서 인가된 전류량의 변화에 따라 산화 및 환원 반응하는 제 1 및 제 2 전기 변색 코팅층(160, 170)에 의해 투명 상태에서 암화(暗花) 상태로 색 변환되거나, 암화 상태에서 투명 상태로 색 변환된다.
여기서, 상기 합착재(180)는 D≥d≥d' 인 관계식에 의해 제 1 및 제 2 산화 코팅층(130, 140)의 상호 대향하는 면에 접하면서, 상기 제 1 및 제 2 전기 변색 코팅층(160, 170)을 감싼다.
전술한 전해질을 중심으로 전기 변색 코팅층, 산화 코팅층, 저방사 코팅층 및 유리 기판이 순차적으로 적층되는 다층 구조를 갖는 스마트 윈도우의 제조 방법에 대하여 다시 도 3을 참조로 설명하면 다음과 같다.
도 3을 참조하면, 제 1 및 제 2 유리 기판(310, 320)의 대향하는 일면 또는 양면에 100 내지 1355Å 의 두께로 저방사 코팅층을 부착한다. 본 발명의 실시예에서, 상기 제 1 및 제 2 유리 기판(310, 320)의 양면에 저방사 코팅층(350, 350')을 부착하며, 상기 저방사 코팅층(350, 350')은 제 1 및 제 2 유리 기판(310, 320)의 제조시 코팅될 수 있다.
다음으로, 상기 저방사 코팅층(350, 350')이 부착된 유리 기판(310, 320)의 대향하는 양면에 산화 코팅층(330, 340) 및 전기 변색 코팅층(360, 370) 각각을 10 내지 1600Å 및 100 내지 1000Å 인 두께를 갖도록 순차적으로 증착한다.
이후, 저방사 코팅층(350, 350'), 산화 코팅층(330, 340) 및 전기 변색 코팅층(360, 370)이 적층된 제 1 및 제 2 유리 기판(310, 320) 각각이 소정 간격 이격되도록 대향 배치된 상태에서 합착재(380)로 합착한다.
이때, 상기 합착재(380)는 산화 코팅층(330, 340)의 상호 대향하는 면에 접하면서, 상기 전기 변색 코팅층(360, 370)의 측면을 감싼다.
그 다음, 상기 전기 변색 코팅층(360, 370) 및 합착재(380)에 의해 생성된 공간에 전해질(390)을 주입한다.
전술한 제조 방법에 의해 제조된 스마트 윈도우는, 전기 변색 코팅층의 산화 및 환원 반응에 따라 전해질이 색 변환될 경우, 종래 기술에 따른 저방사 코팅 유리에 비해서 태양광의 광투과도가 상대적으로 감소함과 동시에 자외선 및 적외선을 효과적으로 차단할 수 있다. 또한, 전기 변색 코팅층에 따른 전해질이 투명하게 될 경우, 종래 기술에 따른 전기 변색재 코팅 유리에 비해서 난방열이 외부로 손실되는 정도를 효과적으로 억제할 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 스마트 윈도우의 다층 구조는 태양광에 따른 빛의 차단 및 난방열의 누설 차단을 동시에 효과적으로 이룰 수 있어, 유리 기판에 저방사 코 팅층만이 구비되어 빛의 차단이 30% 이하인 종래의 스마트 윈도우에 비해 빛의 차단 효과가 20 내지 30% 향상된다. 또한, 유리 기판에 전기 변색 코팅층만이 구비된 종래의 스마트 윈도우에 비해 난방 효율이 40 내지 50% 향상된다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 저방사 코팅층 및 전기 변색재 코팅층을 복합적으로 채용함으로써, 태양광의 가변에 따른 시야의 확보와, 자외선 및 적외선의 효과적인 차단과, 내부에서 발생하는 난방열의 누설 차단이 동시에 가능하여, 에너지 효율성의 향상과 쾌적한 실내 환경의 구현이 가능하다.
또한, 빛의 차단에 따른 시야 확보율을 종래에 비해 20 내지 30% 향상시킴과 동시에 난방율을 40 내지 50% 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
Claims (25)
- 투명 재료로 이루어진 스마트 윈도우에 있어서,상호 대향하도록 소정 간격으로 이격 배치된 한 쌍의 유리 기판;상기 유리 기판의 상호 대향하는 면상에 구비되는 한 쌍의 산화 코팅층;상기 유리 기판 중 선택된 어느 하나 이상의 유리 기판과 산화 코팅층 사이에 개재되는 저방사 코팅층;상기 산화 코팅층의 상호 대향하는 면상에 구비되는 한 쌍의 전기 변색 코팅층;상기 전기 변색 코팅층 사이에 개재되는 전해질; 및상기 전해질이 누설되지 않도록, 상기 산화 코팅층의 상호 대향하는 면에 접하면서, 상기 전기 변색 코팅층의 측면을 둘러싸는 합착재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 절약형 스마트 윈도우.
- 제1항에 있어서,상기 산화 코팅층은 ITO, FTO, IZO 또는 ZnO 을 포함하여 이루어진 도전성 투명 전극인 것을 특징으로 하는 에너지 절약형 스마트 윈도우.
- 제2항에 있어서,상기 산화 코팅층의 두께는 10 내지 1600Å 인 것을 특징으로 하는 에너지 절약형 스마트 윈도우.
- 제2항에 있어서,상기 산화 코팅층의 면저항은 10 내지 150Ω/sq 인 것을 특징으로 하는 에너지 절약형 스마트 윈도우.
- 제1항에 있어서, 상기 저방사 코팅층은,소정 면적과 두께를 갖는 반사층;상기 반사층을 중심으로 그 양면상에 구비되는 한 쌍의 접촉층; 및상기 접촉층의 면상에 구비되는 한 쌍의 절연층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 절약형 스마트 윈도우.
- 제5항에 있어서,상기 반사층은 Ag 또는 Ag 합금을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 에너지 절약형 스마트 윈도우.
- 제6항에 있어서,상기 반사층의 두께는 50 내지 255Å 인 것을 특징으로 하는 에너지 절약형 스마트 윈도우.
- 제5항에 있어서,상기 접촉층은 Ni, Ni-Cr 합금, Ta-Cr 합금, Nb-Cr 합금 또는 Zn0 를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 에너지 절약형 스마트 윈도우.
- 제8항에 있어서,상기 접촉층의 두께는 0.5 내지 500Å 인 것을 특징으로 하는 에너지 절약형 스마트 윈도우.
- 제5항에 있어서,상기 절연층은 Ti02, SnO2, ZnO, ITO, Bi2O3, ZnS 또는 Si3N4 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 에너지 절약형 스마트 윈도우.
- 제10항에 있어서,상기 절연층의 두께는 50 내지 600Å 인 것을 특징으로 하는 에너지 절약형 스마트 윈도우.
- 제5항에 있어서,상기 한 쌍의 절연층 중 선택된 어느 하나 이상의 절연층의 면상에 구비되는 보호층;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 절약형 스마트 윈도우.
- 제12항에 있어서,상기 보호층은 SixNy 또는 TiO2 를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 절약형 스마트 윈도우.
- 제1항에 있어서,상기 한 쌍의 전기 변색 코팅층 중 선택된 어느 하나는 산화성 무기 금속 산화물로 이루어지고, 나머지 하나는 환원성 무기 금속 산화물로 이루어진 것을 특징으로 하는 에너지 절약형 스마트 윈도우.
- 제14항에 있어서,상기 산화성 무기 금속 산화물은 Ir(OH)x, NiO 또는 LiNiO2 를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 절약형 스마트 윈도우.
- 제14항에 있어서,상기 환원성 무기 금속 산화물은 WO3, MoO3, CeO2, MnO2 또는 Nb2O5 를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 절약형 스마트 윈도우.
- 제14항에 있어서,상기 전기 변색 코팅층의 두께는 100 내지 1000Å 인 것을 특징으로 하는 에너지 절약형 스마트 윈도우.
- 제1항에 있어서,상기 산화 코팅층, 전기 변색 코팅층 및 저방사 코팅층 각각의 면적(D, d, d')은 D≥d≥d' 인 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하는 에너지 절약형 스마트 윈도우.
- 투명 재료로 이루어진 스마트 윈도우의 제조 방법에 있어서,(A) 소정 간격으로 대향 배치된 유리 기판의 대향하는 어느 한 면 또는 양 면에 저방사 코팅층을 부착하는 단계;(B) 상기 저방사 코팅층이 부착된 유리 기판의 대향하는 양면에 산화 코팅층을 증착하는 단계;(C) 상기 산화 코팅층이 증착된 유리 기판의 대향하는 양면에 전기 변색 코팅층을 증착하는 단계;(D) 상기 전기 변색 코팅층이 증착된 유리 기판 상호간이 소정 간격 이격되어 합착될 수 있도록, 상기 산화 코팅층의 상호 대향하는 면에 접하면서, 상기 전기 변색 코팅층의 측면을 합착재로 둘러싸는 단계; 및(E) 상기 전기 변색 코팅층의 이격된 공간 사이에 전해질을 주입하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 절약형 스마트 윈도우의 제조 방법.
- 제19항에 있어서, 상기 (A) 단계에서 저방사 코팅층은,소정 면적과 두께를 갖는 반사층과, 상기 반사층을 중심으로 그 양면상에 구비되는 한 쌍의 접촉층과, 상기 접촉층의 면상에 구비되는 한 쌍의 절연층이 순차적으로 적층된 것을 특징으로 하는 에너지 절약형 스마트 윈도우의 제조 방법.
- 제20항에 있어서,상기 반사층은 50 내지 255Å 인 두께의 Ag 또는 Ag 합금으로 이루어지고, 상기 접촉층은 0.5 내지 500Å 인 두께의 Ni, Ni-Cr 합금, Ta-Cr 합금, Nb-Cr 합금 또는 Zn0 로 이루어지고, 상기 절연층은 50 내지 600Å 인 두께의 Ti02, SnO2, ZnO, ITO, Bi2O3, ZnS 또는 Si3N4 로 이루어진 것을 특징으로 하는 에너지 절약형 스마트 윈도우의 제조 방법.
- 제20항에 있어서,상기 한 쌍의 절연층 중 선택된 어느 하나 이상의 절연층의 면상에 구비되는 보호층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 절약형 스마트 윈도우의 제조 방법.
- 제19항에 있어서, 상기 (B) 단계의 산화 코팅층은,10 내지 150Ω/sq 인 면저항을 갖도록, 10 내지 1600Å 인 두께의 ITO, FTO, IZO 또는 ZnO 로 이루어진 것을 특징으로 하는 에너지 절약형 스마트 윈도우의 제조 방법.
- 제19항에 있어서, 상기 (C) 단계의 전기 변색 코팅층은,100 내지 1000Å 인 두께의 쌍대하는 산화성 무기 금속 산화물과 환원성 무기 금속 산화물로 이루어진 것을 특징으로 하는 에너지 절약형 스마트 윈도우의 제조 방법.
- 제24항에 있어서,상기 산화성 무기 금속 산화물은 Ir(OH)x, NiO 또는 LiNiO2 를 포함하고, 상기 환원성 무기 금속 산화물은 WO3, MoO3, CeO2, MnO2 또는 Nb2O5 를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 절약형 스마트 윈도우의 제조 방법.
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