KR20190080285A - Optical Structure for Improving Sunscreen Performance and Manufacturing Method thereof - Google Patents

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KR20190080285A
KR20190080285A KR1020170182653A KR20170182653A KR20190080285A KR 20190080285 A KR20190080285 A KR 20190080285A KR 1020170182653 A KR1020170182653 A KR 1020170182653A KR 20170182653 A KR20170182653 A KR 20170182653A KR 20190080285 A KR20190080285 A KR 20190080285A
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김진군
한건희
하인호
김정훈
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신진퓨처필름주식회사
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Abstract

According to the present invention, an optical structure is formed by alternately stacking a high refractive layer and a low refractive layer on a substrate, and comprises first and second optical multilayer films including a near infrared shielding layer which reflects near infrared rays wherein the first and second optical multilayer films are configured so that 1-1^th, 1-2^th, 1-3^th layers or 2-1^th, 2-2^th, 2-3^th layers have different geometrical thicknesses. The 2-3^th layer is not configured as necessary. Therefore, an optical multilayer film according to an embodiment of the present invention can have sufficient reflection performance against near infrared rays and have limited reflection performance against visible light so as to have sufficient shielding performance against sunlight, thereby providing a user with sufficient visible light transmission and improved infrared shielding performance.

Description

태양광의 차폐 성능을 개선하기 위한 광학 구조체 및 이의 제조 방법{Optical Structure for Improving Sunscreen Performance and Manufacturing Method thereof}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an optical structure for improving sunlight shielding performance and a manufacturing method thereof,

본 발명은 광학 구조체 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 가시광 중 일부 파장에서의 투과/반사 비율을 조정하여 태양광에 대한 차폐 능력을 개선하기 위한 광학 구조체 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an optical structure and a method of manufacturing the same, and more particularly, to an optical structure for improving the shielding ability against sunlight by adjusting a transmission / reflection ratio at a certain wavelength among visible light and a method of manufacturing the same.

최근 창호에 기능을 구현하기 위한 다양한 기술이 개발되고 있다. 이러한 기술들은 통칭하여 스마트 윈도우로 불리고 있다. 입사광의 제어를 통해 에너지 사용 효율을 높이기 위한 적외선 차폐 기술 적용 창, 창호에 구성된 유리의 방사 특성을 제어하는 저 방사 창, 열전도율을 개선하기 위한 다중유리/진공 창, 능동 제어를 통해 보다 개선된 에너지 사용 효율을 구현과 사생활 보호를 위한 전기 변색 창(Electro chromic, EC; Suspended Particle Display, SPD; Polymer Dispersed Liquid Crystal, PDLC), 온도 변색 창(Thermal Chromic, TC), 창호의 오염을 방지 또는 제거할 수 있는 자가 세정 창, 디스플레이 창 등과 같은 다양한 형태의 기술 들이 개발되고 있다. 이러한 창호 중 건축물의 에너지 사용 효율을 개선하기 위한 분야로 적외선 차폐 기술이 있다. 수동 소자로 분류되는 적외선 차폐 기술은 오랜 기간 동안 다양한 형태로 개발되어 왔으며, 낮은 가격으로 공급될 수 있어 사용자에게 친숙해진 기술이다. Recently, various technologies have been developed to implement functions in window systems. These technologies are collectively referred to as smart windows. A window for applying infrared shielding technology to increase the efficiency of energy use through control of incident light, a low radiation window for controlling the radiation characteristics of the glass formed in the window, a multiple glass / vacuum window for improving the thermal conductivity, Electrochromic window (EC) for realizing usage efficiency and protecting privacy Suspended Particle Display, SPD; Various types of technologies such as Polymer Dispersed Liquid Crystal (PDLC), Thermal Chromic (TC), self-cleaning windows capable of preventing or eliminating window contamination, and display windows are being developed. Among these windows, infrared shielding technology is one of the fields to improve energy efficiency of buildings. Infrared shielding technology, which is classified as a passive device, has been developed in various forms over a long period of time and can be supplied at a low price, making it familiar to users.

이러한 적외선 차폐 기능을 구현하는 방법은 이미 많은 형태가 제안되어 있다. 가장 보급이 많이 된 기술로는 염료, 나노 입자 또는 적외선 흡수 특성을 가진 산화물 등을 사용하는 흡수 방식의 소자이다. 제조자에 따라 다양한 방식이 구현되고 있으며 비교적 저렴하게 제조 공정을 구성할 수 있어서 가장 많이 알려진 기술 분야이다. 그러나 흡수 방식으로 적외선 차폐를 구현할 경우 흡수된 에너지를 복사선 형태나 주변 공기를 가열하는 방식으로 방출하게 되므로 높은 차폐 성능을 구현함에 있어 한계를 가지게 된다. 또한 장시간에 걸쳐 흡수된 에너지는 차폐 물질의 특성이 변화하는 원인으로 작용하게 되므로 신뢰성을 확보하는 것이 용이하지 않게 된다. 또한 흡수를 통한 차폐 성능 구현은 보다 높은 수준의 차폐 성능을 요구할 경우 흡수량을 늘이는 방법으로 적용 되므로 이는 가시광선의 투과를 저하시키는 원인이 되어 창호의 목적인 가시광의 투광성 확보를 저하시키는 원인으로 작용하게 된다.  Many methods for implementing such an infrared shielding function have already been proposed. The most popular technologies are absorption-type devices that use dyes, nanoparticles, or oxides with infrared absorption properties. It is the most well known technology field because various methods are implemented according to the manufacturer and the manufacturing process can be configured relatively inexpensively. However, when the infrared ray shielding is implemented by the absorption method, the absorbed energy is radiated in the form of radiation or the surrounding air, so that it has a limitation in realizing a high shielding performance. Further, since the energy absorbed over a long period of time acts as a cause for changing the characteristics of the shielding material, it is not easy to secure reliability. In addition, when a shielding performance through absorption is required, it is applied as a method of increasing the absorption amount when a higher level of shielding performance is required, which causes deterioration of transparency of visible light.

흡수방식 외에 일반적으로 보급되어 있는 것이 금속이나 투명 전도성 물질 등을 사용하여 광의 반사를 구현하는 방식이다. 이러한 특정 물질을 활용한 반사 방식의 적외선 차폐 기술은 반사 물질의 산화 등에 대한 낮은 안정성으로 인해 반사 특성 저하될 수 있어 이를 방지하기 위해 개선된 구조 등을 요구하게 된다. 저방사 기술(soft low-e)로 알려져 있는 은 또는 은 화합물 등의 금속을 사용하여 반사 기능을 구현하는 기술은 열전도율 및 산화 억제에 대한 개선 목적으로 이중 또는 삼중 유리 등을 구성하며 해당 차폐 층을 이격된 유리 사이에 위치시킴으로 산화를 방지토록 시스템을 구성하게 한다. 그러나 이러한 시스템의 구성을 통해 특성 변화를 억제하는 것은 신규로 건축물을 구성하며 적용하는 경우에 있어서는 기술의 적용이 용이하나, 기축 건물에 대한 개보수에 있어서는 관련 기술의 접근성을 저하시키는 요인이 된다. 일부 기술에서는 반사 층을 두장의 폴리머 사이에 두어 특성 변화를 방지하고자 하고 있으나 이는 온도의 변화에 따라 투습성이 변화하는 폴리머의 특성을 간과한 것으로 온습도가 높거나 또는 계절의 변화가 심한 경우 장기간의 안정성을 제공하지 못하게 한다. 또한 시공 방법에 따라 폴리머 측면이 노출됨으로 인해 노출된 외측 면에서 내측으로 진행되는 특성 변화를 억제하는데 있어 한계를 가질 수밖에 없다. 이러한 금속 또는 금속 산화물 등을 사용하여 반사를 구현하는 제품 또한 반사 특성을 개선하기 위해서는 두께를 증가시키게 되므로 가시광선의 투과율을 저하시키는 문제를 가지고 있다. 또한, 전자기적으로 차폐된 공간을 형성하게 되므로 반사 기술을 적용하게 되면 자동차나 상업용 건물 내부에 통신을 차단하게 하는 특성을 가지게 된다.  In addition to the absorption method, what is popular is a method of realizing reflection of light by using metal or transparent conductive material. The reflection type infrared ray shielding technology using such a specific material may have a low reflection characteristic due to low stability of oxidation of the reflection material, and thus, an improved structure is required to prevent the reflection property. Techniques for implementing a reflective function using metals such as silver or silver compounds known as soft low-e constitute double or triple glasses for the purpose of improving thermal conductivity and oxidation inhibition, Place them between the spaced glass so that the system is configured to prevent oxidation. However, restraining the change of characteristics through the configuration of such a system is easy to apply the technology in the case of constructing a new building, but it is a factor that deteriorates the accessibility of the related technology in the renovation of the star building. In some technologies, the reflection layer is placed between two polymers to prevent the change of characteristics, but the characteristics of the polymer which changes the moisture permeability according to the temperature change are overlooked. When the temperature and humidity are high or the seasonal change is severe, . In addition, due to exposure of the side surface of the polymer according to the construction method, there is a limit in suppressing the characteristic change in the inner side from the exposed outer side. In order to improve reflection characteristics, a product which implements reflection by using such a metal or metal oxide has a problem of decreasing the transmittance of the visible light because it increases the thickness. In addition, since the electromagnetic shielding space is formed, when the reflection technology is applied, the communication is blocked inside the automobile or the commercial building.

이러한 차폐 기술이 가지는 한계를 개선하는 방법으로 제시되고 있는 것이 광학 다층막을 이용하는 반사 방식의 차폐 기술이다. 광학 다층막으로 구현한 적외선 차폐 기술은 다층막을 구성하는 두께/층수 및 구성 재료의 특성을 제어하여 다양한 반사 특성과 가시광 투과 특성을 확보하는 것이 용이하다. 이러한 광학 다층막 방식의 반사 기술은 이종 이상의 굴절률 차이가 있는 물질을 제어하고자 하는 파장에 대한 함수의 두께로 교번 적층하는 것이 핵심이다. 상용화된 광학 다층막 반사 기술은 반사의 구성 원리는 동일하나 적용하는 재료에 의해 분류 할 수 있다. 많이 알려진 것이 테이진에 부여된 일본 특허 PCT/JP2003/002073번이나 쇼켄 사의 소멸된 특허 US4461532 등이 해당 기술 분야이다. 이러한 기술은 이종의 굴절률을 가진 폴리머를 합지/합착하여 특정 두께를 갖도록 고온에서 연신하여 제조한다. 합지 방식의 광학 필름 기술은 연신을 통해 요구되는 일정 두께를 구현하는 것은 용이하나 굴절률과 두께의 구성을 변경하여 반사 파장을 제어함으로 개선된 성능을 제공하는 데는 한계가 있으며 근적외선 차폐 특성 개선을 위해서는 수백층으로 구성되어야 성능 구현이 가능하다. 이러한 기술과는 달리 박막을 통해 구현하는 광학 다층막은 다양한 굴절율을 가진 물질을 선택함이 비교적 용이하다. 미국 등록(소멸) 특허 US4461532 (1984-07-24)번에서 제시된 기술은 목표로 하는 파장에 대해 /4의 두께로 제어를 하고 리플(훈색, 착색) 현상을 억제하기 위해 최외각에 형성되는 layer의 /8의 두께로 형성하는 구조를 제시하고 있다. 그러나 제시된 기술로 광학 구조체를 제작했을 경우 가시광선의 투과율 뿐만 아니라 적외선의 투과율도 상향 되므로 인해 태양광의 차폐 성능이 저하되는 문제를 가지고 있다. 또한 JP 05076897 에서 제시한 기술은 적외선 반사 특성을 개선하기 위해 5~40nm의 추가 layer를 형성하는 방법을 제시하고 있으나 제시된 방법 역시 반사 중심 파장에서의 효율을 저하시키는 문제를 가지고 있다. 또한 최근 공개된 KR 10-2015-0113087번에서 제시된 기술은 두께를 조정하여 투과 및 반사 파장을 조정함으로 color를 구현하는 기술에 대해 언급하고 있으나 제시된 기술은 태양 근적외선의 반사를 극대화함으로 효율을 높이기 위한 기술이 아니고 투과 및 반사 파장의 중심을 변경하여 color를 구현하고 있음으로 근적외선의 반사를 제어하지 못하는 문제를 가지고 있다.  A method of improving the limitations of such a shielding technique is a reflection-type shielding technique using an optical multilayer film. The infrared shielding technology implemented with the optical multilayer film facilitates securing various reflection characteristics and visible light transmission characteristics by controlling the thickness / number of layers constituting the multilayer film and the characteristics of the constituent materials. It is essential that the reflection technique of the optical multilayer film system alternately laminate the material having the difference in refractive index of at least two kinds of the thickness of the function to the wavelength to be controlled. The commercially available optical multilayer reflection technique has the same principle of reflection but can be classified by the material to be applied. Japanese Patent PCT / JP2003 / 002073, which is well known, and Patent No. 4461532, which has been annulled by Shokken Co., Such a technique is produced by laminating / laminating polymers having different refractive indices and stretching at a high temperature so as to have a specific thickness. The optical film technology of the laminated type is easy to realize a predetermined thickness required through stretching but limits the ability to provide improved performance by controlling the reflection wavelength by changing the refractive index and the thickness of the constitution, and in order to improve the near infrared ray shielding property, Layer, it is possible to implement the performance. Unlike this technology, it is relatively easy to select a material having various refractive indexes in an optical multilayer film implemented through a thin film. US registration (disappearance) The technique described in patent US4461532 (1984-07-24) controls the thickness of the layer to be formed at the outermost layer to control ripple (coloration) / 8 < / RTI > thick. However, when the optical structure is fabricated using the proposed technique, not only the transmittance of the visible light but also the transmittance of the infrared light are increased, thereby deteriorating the shielding performance of the sunlight. In addition, JP 05076897 suggests a method of forming an additional layer of 5 to 40 nm to improve the infrared reflection characteristic, but the proposed method also has a problem of lowering the efficiency at the reflection center wavelength. The technique disclosed in KR 10-2015-0113087 recently discloses a technique of adjusting color by adjusting the thickness of the transmitted light and the reflection wavelength, but the proposed technique maximizes the reflection of the solar near-infrared rays But it has a problem in that it can not control the reflection of near infrared rays because it implements color by changing the center of transmission and reflection wavelength.

요약하면 기존의 기술인 흡수, 금속 반사 방식의 기술 분야에서는 가시광선의 투과율을 75% 이상으로 구현하며 충분한 적외선 차폐 능력을 만족 시킬 수 없는 한계를 가지고 있으며 광학 다층막 방식의 적외선 반사 기술은 높은 투과율의 확보는 용이하나 적외선 차폐 능력의 개선에는 한계를 가지고 있다.   In summary, in the conventional technology of absorbing and reflecting metal, the transmittance of the visible light ray is 75% or more and the infrared ray shielding ability can not be satisfactorily achieved. In the optical multilayer infrared ray reflection technique, But there is a limit to improvement of the infrared shielding ability.

미국등록특허 US4461532US registered patent US4461532 PCT / JP2003/002073PCT / JP2003 / 002073 한국공개특허 10-2015-0113087Korean Patent Publication No. 10-2015-0113087

본 발명은 가시광선에 대한 일정 수준 이상의 투과율을 구현하며 태양 에너지의 입사 비율을 줄여줄 수 있는 기술의 확보를 위해, 가시광의 특정 파장에 대한 투과 및 반사율을 제어함으로, 태양 에너지의 차폐 성능을 개선 할 수 있는 광학 구조체 및 이의 제조 방법을 제공한다. In order to secure a technology capable of reducing the incident ratio of solar energy to realize a transmittance of a certain level or higher with respect to visible light, the present invention can improve the shielding performance of solar energy by controlling transmission and reflectance of visible light at a specific wavelength And a method for manufacturing the optical structure.

특정 파장에 대한 투과 반사 특성을 제어함으로 적외선 차폐 목적으로 사용되는 광학 구조 체의 태양광 차폐 성능을 개선할 수 있다. 이는 태양 가시광선 영역에서 에너지 분포가 높으며 단위 광이 가지는 에너지가 큰 가시광 380~750nm 영역 중 450nm 이하 및 700nm 이상 파장 영역에 대한 반사, 그리고 근적외선 영역 중 750nm ~1000nm 범위에서의 투과 및 반사 비율을 조정하는 것으로 구현하는 것으로 가능하다. 또한 가시광 영역 중 일부 450~700nm 범위에서의 반사를 제한적으로 구현함으로 태양 에너지의 입사 비율에 대한 제어가 가능하다. 투과 및 반사 특성의 제어는 /4의 기하광학적인 두께로 적용하던 광학 구조체의 저굴절 층 및 고굴절 층의 두께를 서로 다른 값을 갖도록 변경하는 것으로 구현된다. 또한 훈색(ripple, 착색)을 억제하기 위해 기판 기준으로 최외곽에 적용하던 /8의 두께를 변경 또는 제거함으로 가능하다.By controlling the transmission reflection characteristics for a particular wavelength, the sunlight shielding performance of the optical structure used for infrared shielding purposes can be improved. It has a high energy distribution in the visible region of the sun and has a high energy of visible light having a large energy range of 380 to 750 nm and a reflection of less than 450 nm and a wavelength of 700 nm or more and a transmission and reflection ratio of 750 nm to 1000 nm in the near- As shown in FIG. In addition, by limiting the reflection in the range of 450 ~ 700nm of the visible light region, it is possible to control the incident ratio of solar energy. The transmission and reflection characteristics are controlled by changing the thicknesses of the low refraction layer and the high refraction layer of the optical structure applied to the geometrical optical thickness of / 4 to have different values. Also, it is possible to change or remove the thickness of / 8 applied to the outermost layer on the basis of the substrate in order to suppress the ripple (coloring).

본 특허에서 구현하는 기술은 450nm 이하 또는 700nm 이상의 파장에 대해 사람 눈이 가지는 변화의 차이에 대한 감지 능력이 550nm 주변의 파장에 대비하여 감소하는 것을 기반으로 하고 있다. 기술된 파장에서의 차이는 550nm 에서의 변위에 대한 감지 수준 보다 낮기 때문에 수십% 수준의 반사를 구현하더라도 이는 수 % 차이 수준으로 감지되게 된다. 이를 활용하여 태양광의 에너지 입사되는 태양 에너지의 실제 비율은 줄이면서도 사람눈에 감지되는 투과율은 높은 광학 다층막을 구현할 수 있게 한다.  The technique embodied in the present patent is based on the fact that the detection ability for the difference of the change of the human eye with respect to the wavelength of 450 nm or less or 700 nm or more is reduced in comparison with the wavelength around 550 nm. The difference in the described wavelengths is lower than the detection level for the displacement at 550 nm, so even if a reflection of several tens of percent is achieved, this is perceived as a few percent difference level. By using this, the actual ratio of solar energy incident on solar energy can be reduced, while the transmittance of human eyes can be realized with a high optical multilayer film.

또한 700nm 이상의 범위를 반사시킴으로 인해 적색으로 구현되는 color는 380~700 nm 범위의 다른 파장을 반사시킴으로 적색으로 구현되는 color의 색을 다른 색으로 변경할 수 있게 된다. 이러한 기술을 통한 가시광 영역에 대한 허용된 범위에서의 반사는 적외선 차폐 목적의 광학 구조체가 적용되는 기기에 투과 및 반사를 통한 특정 color를 제공하는 것을 가능하게 한다.   Also, by reflecting the range of 700 nm or more, the color realized in red can reflect other wavelengths in the range of 380 to 700 nm, so that the color of the color realized in red can be changed to another color. Reflection in an acceptable range for the visible light region through this technique makes it possible to provide a specific color through transmission and reflection to the device to which the optical structure for infrared shielding purposes is applied.

본 발명의 실시형태에 따른 광학 다층막에 의하면, 근적외선 영역에 대한 고도의 반사 기능을 유지한 체로, 가시광 영역에 대한 적절한 반사를 구현하는 것이 가능하다. 이는 태양광의 차폐 목적으로 사용되는 적외선 반사 광학 구조체의 가시광 투과도는 일정 수준으로 유지하며 태양광 차폐 성능을 개선할 수 있도록 해준다. 이에, 제시된 기술을 적용한 창은 개선된 적외선 반사를 통해 보다 안락한 실내 환경을 제공할 수 있으며, 높은 투과율을 통해 개선된 시야를 제공할 수 있다. According to the optical multilayer film according to the embodiment of the present invention, it is possible to realize appropriate reflection for the visible light region while maintaining a highly reflective function for the near-infrared region. This allows the visible light transmittance of the infrared reflective optical structure used for solar shielding purposes to be maintained at a certain level and to improve the solar shielding performance. Accordingly, the window to which the proposed technique is applied can provide a more comfortable indoor environment through the improved infrared reflection and can provide an improved view through the high transmittance.

도 1은 본 발명에서 제시하고자 하는 적외선 반사를 위한 광학 구조체의 개략도이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명으로 구현되는 실시예의 광학 구조체의 층별 두께와 분광 분석 결과이다
도 5 및 도 6은 본 발명 이전에 제시된 비교예의 광학 구조체의 층별 두께와 분광 분석 결과이다
1 is a schematic view of an optical structure for infrared reflection to be proposed in the present invention.
FIGS. 2 to 4 are results of spectral analysis and layer thicknesses of the optical structure of the embodiment of the present invention
Figs. 5 and 6 are the result of spectral analysis and thickness of the optical structure of the comparative example shown before the present invention

이하, 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. It should be understood, however, that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but is capable of other various forms of implementation, and that these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, It is provided to let you know completely.

본 발명은 태양광 중 근적외선에 대한 적정한 반사 기능을 유지하면서 가시광선에 대한 제한된 반사 기능을 구비함으로 태양광에 실내 유입을 차폐하는 특성을 개선하는 방법을 제공하기 위한 것이다. The present invention is to provide a method for improving the shielding property of indoor light to sunlight by having a limited reflection function for visible light while maintaining an appropriate reflection function for near infrared rays among sunlight.

제 1 비교예에 따른 광학 다층막은 기판/제 1 고굴절층(TiO2)/제 1 저굴절층(SiO2)/제 2 고굴절층(TiO2)/제 2 저굴절층(SiO2)/제 3 고굴절층(TiO2)/제 3 저굴절층(SiO2)으로 이루어지며, 제 1, 제 2, 제 3 고굴절층(21a, 21b, 21c)의 두께는 100nm, 제 1 및 제 2 저굴절층(22a, 22b)의 두께는 160nm이며, 최상부층인 제 3 저굴절층(22c)은 제 1 및 제 2 저굴절층(22a, 22b)의 0.50 내지 0.55인 80nm이다.The optical multilayered film according to the first comparative example has a structure in which the substrate / the first high refraction layer (TiO 2) / the first low refraction layer (SiO 2) / the second high refraction layer (TiO 2) / the second low refraction layer (SiO 2) / the third high refraction layer The thickness of the first, second and third high refractive index layers 21a, 21b and 21c is 100 nm and the thicknesses of the first and second low refractive layers 22a and 22b, And the third low refractive index layer 22c as the uppermost layer is 80 nm which is 0.50 to 0.55 of the first and second low refractive index layers 22a and 22b.

제 2 비교예에 따른 광학 다층막은 기판/제 1 고굴절층(TiO2)/제 1 저굴절층(SiO2)/제 2 고굴절층(TiO2)/제 2 저굴절층(SiO2)/제 3 고굴절층(TiO2)/제 3 저굴절층(SiO2)으로 이루어지며, 제 1, 제 2, 제 3 고굴절층의 두께는 97.5nm, 제 1 및 제 2 저굴절층의 두께는 102.5nm이며, 최상부층인 제 3 저굴절층은 77.5nm이다.The optical multilayer film according to the second comparative example has a structure in which the substrate / first high refraction layer (TiO2) / first low refraction layer (SiO2) / second high refraction layer (TiO2) / second low refraction layer (SiO2) / third high refraction layer TiO 2) / third low refractive index layer (SiO 2), the thicknesses of the first, second and third high refractive index layers are 97.5 nm, the thicknesses of the first and second low refractive index layers are 102.5 nm, 3 low refraction layer is 77.5 nm.

제 1 실시예에 따른 광학 다층막(100)은 기판/제 1 고굴절층(TiO2)/제 1 저굴절층(SiO2)/제 2 고굴절층(TiO2)/제 2 저굴절층(SiO2)/제 3 고굴절층(TiO2)으로 이루어지며, 제 1, 제 2, 제 3 고굴절층(21a, 21b, 21c)의 두께는 각 각 105/95/105nm, 제 1 및 제 2 저굴절층(22a, 22b)의 두께는 110nm와 150nm이다. 기존의 기술들이 훈색(착색, ripple) 제거를 위해 도입하던 최상부의 /8의 layer는 구성에서 제외된다. The optical multilayered film 100 according to the first embodiment has a structure in which the substrate / the first high refraction layer (TiO2) / the first low refraction layer (SiO2) / the second high refraction layer (TiO2) / the second low refraction layer (SiO2) The first and second high refractive index layers 21a, 21b and 21c are formed of a high refractive index layer (TiO2) having a thickness of 105/95 / 105nm and first and second low refractive layers 22a and 22b, Is 110 nm and 150 nm. The top layer / 8 layers that existing technologies introduced for the purpose of color removal (ripple) removal are excluded from the configuration.

제 2 실시예에 따른 광학 다층막(100)은 기판/제 1 고굴절층(TiO2)/제 1 저굴절층(SiO2)/제 2 고굴절층(TiO2)/제 2 저굴절층(SiO2)/제 3 고굴절층(TiO2)으로 이루어지며, 제 1, 제 2, 제 3 고굴절층(21a, 21b, 21c)의 두께는 각 각 110/88/110nm, 제 1 및 제 2 저굴절층(22a, 22b)의 두께는 동일하게 145nm이다. The optical multilayered film 100 according to the second embodiment comprises a substrate 1, a first high refraction layer (TiO 2) / a first low refraction layer (SiO 2) / a second high refraction layer (TiO 2) / a second low refraction layer (SiO 2) And the first and second high refractive index layers 21a, 21b and 21c are 110/88/110 nm thick and the first and second low refractive index layers 22a and 22b are made of a high refractive index layer (TiO2) Is 145 nm.

제 3 실시예에 따른 광학 다층막(100)은 기판/제 1 고굴절층(TiO2)/제 1 저굴절층(SiO2)/제 2 고굴절층(TiO2)/제 2 저굴절층(SiO2)/제 3 고굴절층(TiO2)으로 이루어지며, 제 1, 제 2, 제 3 고굴절층(21a, 21b, 21c)의 두께는 각 각 100/110/110nm, 제 1 및 제 2 저굴절층(22a, 22b)의 두께는 동일하게 160/120nm이다. The optical multilayered film 100 according to the third embodiment includes a substrate 1, a first high refractive index layer (TiO 2) / a first low refractive index layer (SiO 2) / a second high refractive index layer (TiO 2) / a second low refractive index layer (SiO 2) And the first and second high refractive index layers 21a, 21b and 21c are 100/110/110 nm thick and the first and second low refractive layers 22a and 22b are made of a high refractive index layer (TiO2) Is 160/120 nm.

구조rescue 고굴절층 두께(nm)High refractive index layer thickness (nm) 저굴절층 두께(nm)Thickness of low refraction layer (nm) 최상부 두께(nm)Top Thickness (nm) 제 1 비교예Comparative Example 1 기판/TiO2/SiO2/TiO2/SiO2/TiO2/SiO2 Substrate / TiO 2 / SiO 2 / TiO 2 / SiO 2 / TiO 2 / SiO 2 TiO2 100nmTiO 2 100 nm SiO2 160nmSiO 2 160 nm SiO2 80nmSiO 2 80 nm 제 2 비교예Comparative Example 2 기판/TiO2/SiO2/TiO2/SiO2/TiO2/SiO2 Substrate / TiO 2 / SiO 2 / TiO 2 / SiO 2 / TiO 2 / SiO 2 TiO2 97.5nmTiO 2 97.5 nm SiO2 102.5nmSiO 2 102.5 nm SiO2 77.5nmSiO 2 77.5 nm 제 1 실시예First Embodiment 기판/TiO2/SiO2/TiO2/SiO2/TiO2 Substrate / TiO 2 / SiO 2 / TiO 2 / SiO 2 / TiO 2 TiO2
105/95/105nm
TiO 2
105/95 / 105nm
SiO2
110/150nm
SiO 2
110 / 150nm
- none - none
제 2 실시예Second Embodiment 기판/TiO2/SiO2/TiO2/SiO2/TiO2 Substrate / TiO 2 / SiO 2 / TiO 2 / SiO 2 / TiO 2 TiO2
110/88/110nm
TiO 2
110/88 / 110nm
SiO2
145/145nm
SiO 2
145 / 145nm
- none - none
제 3 실시예Third Embodiment 기판/TiO2/SiO2/TiO2/SiO2/TiO2 Substrate / TiO 2 / SiO 2 / TiO 2 / SiO 2 / TiO 2 TiO2
100/110/110nm
TiO 2
100/110 / 110nm
SiO2 160/120nmSiO 2 160/120 nm - none - none

구조rescue ~ 450nm 반사율 (%) ~ 450 nm reflectance (%) 표준 가시광 파장 투과율(550 nm) (%)Standard visible light wavelength transmittance (550 nm) (%) 가시광 반사율
(380~750 nm) (%)
Visible light reflectance
(380 to 750 nm) (%)
근적외선 반사율
(750~1000 nm)(%)
Near infrared reflectance
(750 to 1000 nm) (%)
태양 에너지 입사 비율
(350~2500 nm)(%)
Solar Energy Ratio
(350 ~ 2500 nm) (%)
제1비교예Comparative Example 1 기판/Board/ TiOTiO 22 // SiOSiO 22 // TiOTiO 22 /SiO/ SiO 22 /TiO/ TiO 22 /SiO/ SiO 22 11.211.2 96.896.8 88 61.661.6 61.161.1 제2비교예Comparative Example 2 기판/Board/ TiOTiO 22 // SiOSiO 22 // TiOTiO 22 /SiO/ SiO 22 /TiO/ TiO 22 /SiO/ SiO 22 36.1436.14 96.896.8 23.623.6 62.462.4 57.057.0 제1실시예First Embodiment 기판/Board/ TiOTiO 22 // SiOSiO 22 // TiOTiO 22 /SiO/ SiO 22 /TiO/ TiO 22 37.337.3 90.590.5 16.216.2 74.474.4 54.954.9 제2실시예Second Embodiment 기판/Board/ TiOTiO 22 // SiOSiO 22 // TiOTiO 22 /SiO/ SiO 22 /TiO/ TiO 22 31.931.9 91.691.6 13.513.5 72.472.4 54.854.8 제3실시예Third Embodiment 기판/Board/ TiOTiO 22 // SiOSiO 22 // TiOTiO 22 /SiO/ SiO 22 /TiO/ TiO 22 40.740.7 94.794.7 14.814.8 69.169.1 54.254.2

건물의 창호가 가지는 시각적으로 개방된 환경, 수송기기에서의 안전을 위한 시야 확보 등을 위해서는 가시광 영역에서의 투과율이 최소 75% 이상을 만족 시킬 수 있어야 한다. 또한 가시광선 영역에 대한 반사 비율은 지역에 따라 차이는 발생하나 반사로 인해 외부 관찰자에게 눈부심을 유발할 수 있으므로 이의 방지를 위해 낮은 값을 요구하고 있어 20% 이하의 값을 가질 수 있어야 한다. 제 1비교예에서 확인되는 바와 같이 90% 이상의 투과율을 확보하고 있으며 반사나 근적외선 영역인 750nm ~ 1000nm에 대한 반사 능력이 61.6% 수준에 그치고 있다. 이로 인해 61.1%의 태양 에너지가 실내로 유입되게 된다. For the visually open environment of the window of the building, and for securing the vision for safety in transportation equipment, the transmittance in the visible light region should be at least 75%. In addition, the reflection ratio of the visible ray region varies depending on the region, but it may cause glare to the external observer due to reflection, so a low value is required to prevent the reflection, so it should be less than 20%. As can be seen in the first comparative example, the transmittance of 90% or more is ensured and the reflectivity for 750 nm to 1000 nm in the near infrared region is only 61.6%. This causes 61.1% of solar energy to enter the room.

또한 반사를 개선하여 color를 구현한 제 2 비교예의 경우도 가시광의 반사가 23%에 이르지만 태양 에너지의 실내로 57%가 유입되게 된다. 이러한 기술의 적용은 반사로 인한 관찰자의 불편함은 초래하면서도 충분한 차폐 성능을 구현하지 못함을 의미한다.  Also, in the second comparative example in which the color is improved by improving the reflection, the reflection of visible light reaches 23%, but 57% is introduced into the room of solar energy. The application of this technique means that the observer is inconvenienced by reflection, but does not achieve sufficient shielding performance.

제 1 실시예에서 확인되는 바와 같이 가시광 전체 영역에서의 반사율은 16.2%에 이르나 이는 시감도가 낮은 영역인 450nm 이하 파장 700nm 이상의 파장이 포함된 결과로서 시감도가 높은 영역인 550nm 주변의 파장에서는 90% 이상의 투과율을 구현하는 것이 가능하다. 또한 확인되는 바와 같이 74.4% 수준의 근적외선을 반사시키는 차폐 능력을 가지게 된다. 제 1 실시예 에서는 적외선 및 가시광의 일부를 반사시킴으로 태양 에너지 중 54.9% 만이 실내로 유입되게 된다.  As can be seen in the first embodiment, the reflectance in the entire visible light region is 16.2%, which is a result of including wavelengths of 450 nm or shorter and 700 nm or shorter in visible sensitivity, and 90% or more at wavelengths around 550 nm, It is possible to realize transmittance. Also, as can be seen, it has a shielding ability that reflects near-infrared rays of 74.4%. In the first embodiment, only a part of infrared rays and visible light are reflected, so that only 54.9% of the solar energy flows into the room.

제 2 실시예의 경우 가시광선 영역에서의 전체 반사율을 줄여 가시광선 중 550nm 주변의 파장에서는 90% 이상의 투과율을 가지도록 제작될 경우, 450이하 파장과 750~1000nm의 근적외선을 충분히 반사시킴으로 54.8%의 태양 에너지 입사 비율을 구현할 수 있다.  In the case of the second embodiment, when the total reflectance in the visible light region is reduced so that the transmissivity of 90% or more of the visible light at a wavelength of around 550 nm is sufficiently reflected, the wavelength of 450 or less and the near infrared light of 750 to 1000 nm are sufficiently reflected, Energy incidence ratio can be implemented.

제 1,2,3 실시예 에서와 같이 450nm 이하의 반사 비율을 높이고 태양 근적외선의 반사율을 충분히 구현하는 것이 가능하며, 또한 이러한 기술의 적용은 전체 태양 에너지의 반사 비율을 45% 이상으로 높이면서 사람 눈이 가지는 시감도가 높은 550nm 주변 파장에서의 투과율은 90% 이상으로 유지하는 것을 가능하게 한다. 본 해당 기술의 적용을 통해 높은 시각적인 개방 환경을 제공하며 태양 근적외선에 대한 차폐 성능을 개선할 수 있게 한다.  As in the first, second and third embodiments, it is possible to increase the reflection ratio of 450 nm or less and sufficiently realize the reflectance of the solar near-infrared rays. Further, the application of this technology can increase the reflection ratio of the total solar energy to 45% It is possible to keep the transmittance at 90% or more at a wavelength around 550 nm where the eyes have high visibility. The application of this technology provides a high visual open environment and enables the shielding performance against solar near infrared rays to be improved.

광학 다층 박막의 설계는 광학 시뮬레이터인 에센셜 맥클라우드를 사용하였으며, 제작은 자체 제작한 in line sputter 및 roll sputter를 사용하여 광학 다층 박막을 적층한 필름을 제작하였다. 가시광 및 적외선의 투과 반사는 lamda 1050을 사용하여 측정하였으며 태양 에너지의 입사 비율은 KS L 2514번을 활용하여 계산하였다. The optical multilayer thin film was designed using an optical simulator, Essential Maclaud, and a multilayer optical multilayer film was fabricated by using in - line sputter and roll sputter. Transmission and reflection of visible light and infrared rays were measured using lamda 1050, and incident ratio of solar energy was calculated using KS L 2514.

100: 광학 다층막
10: 기판
20: 근적외선 차폐층
21a, 21b, 21c: 고굴절층
22a, 22b, 22c: 저굴절층
100: Optical multilayer film
10: substrate
20: near infrared ray shielding layer
21a, 21b, 21c: high-refraction layer
22a, 22b, 22c: a low refractive layer

Claims (11)

적외선 반사 기능을 갖는 광학 구조체에 있어서, 상기 광학 구조체는 태양 근적외선 영역을 반사시키며 가시광의 일부를 반사시킬 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 광학 구조체.  An optical structure having an infrared ray reflection function, wherein the optical structure is configured to reflect a part of visible light while reflecting the near-infrared region of the sun. 청구항 1에서, 상기 광학 구조체는 고굴절 물질과 저굴절 물질을 교번 적층하는 것을 특징으로 구성되는 광학 구조체.   The optical structure according to claim 1, wherein the optical structure alternately stacks a high refractive index material and a low refractive index material. 청구항 2에서, 상기 광학 구조체는 고굴절 물질로 1.9 이상의 굴절율을 가지는 물질을 사용하는 것을 특징으로 하는 광학 구조체.   The optical structure according to claim 2, wherein the optical structure uses a material having a refractive index of 1.9 or higher as a high refractive index material. 청구항 2에서, 상기 광학 구조체는 저굴절 물질로 1.56 이하의 굴절율을 사용하는 것을 특징으로 하는 광학 구조체.   The optical structure according to claim 2, wherein the optical structure uses a refractive index of 1.56 or less as a low refractive material. 청구항 2에서, 상기 광학 구조체는 고굴절 층 또는 저굴절 층 각각에서 고굴절의 두께 또는 저굴절 층의 1개 이상의 서로 상이한 값을 갖는 것을 특징으로 하는 광학 구조체.   The optical structure according to claim 2, wherein the optical structure has a thickness of the high refraction layer or at least one of different values of the low refraction layer in each of the high refractive index layer and the low refraction layer. 청구항 1에서, 상기 광학 구조체는 4층, 5층, 6층 또는 7층으로 구성되는 것을 특징으로 하는 광학 구조체.  The optical structure according to claim 1, wherein the optical structure is composed of four layers, five layers, six layers, or seven layers. 청구항 1에서, 상기 광학 구조체는 태양 근적외선 750 ~ 950nm 파장 범위에 제 1 반사 중심을 갖는 것을 특징으로 하는 광학 구조체. The optical structure according to claim 1, wherein the optical structure has a first reflection center in a wavelength range of 750 to 950 nm of near-infrared light. 청구항 7에서, 상기 태양 근적외선 750 ~ 950nm 파장 범위 있는 제 1 반사 중심은 60% 이상의 반사율을 가지는 것을 특징으로 하는 광학 구조체 7. The optical structure according to claim 7, wherein the first near-infrared ray having a wavelength in the range of 750 to 950 nm has a reflectance of 60% or more. 청구항 1에서, 상기 반사되는 가시광의 일부는 380~450nm, 700~750nm를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 구조체. The optical structure according to claim 1, wherein a part of the reflected visible light includes 380 to 450 nm and 700 to 750 nm. 청구항 9에서, 상기 380~450nm 이하 범위의 가시광선에서 평균 30% 이상의 반사율을 가지는 것을 특징으로 하는 광학 구조체. The optical structure according to claim 9, wherein the optical structure has an average reflectance of 30% or more on the visible light in the range of 380 to 450 nm or less. 청구항 9에서, 상기 700~750nm 범위는 20% 이상의 평균 반사율을 가지는 것을 특징으로 하는 광학 구조체. The optical structure according to claim 9, wherein the 700 to 750 nm range has an average reflectance of 20% or more.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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