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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-09-30
(54)【発明の名称】能動輻射制御窓
(51)【国際特許分類】
G02F 1/061 20060101AFI20240920BHJP
【ＦＩ】
G02F1/061
G02F1/061 501
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024516971
(86)(22)【出願日】2022-08-17
(85)【翻訳文提出日】2024-03-15
(86)【国際出願番号】 KR2022012293
(87)【国際公開番号】W WO2023106550
(87)【国際公開日】2023-06-15
(31)【優先権主張番号】10-2021-0176479
(32)【優先日】2021-12-10
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】516149457
【氏名又は名称】韓国機械研究院
【氏名又は名称原語表記】ＫＯＲＥＡ ＩＮＳＴＩＴＵＴＥ ＯＦ ＭＡＣＨＩＮＥＲＹ ＆ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ
【住所又は居所原語表記】１５６， Ｇａｊｅｏｎｇｂｕｋ－ｒｏ Ｙｕｓｅｏｎｇ－ｇｕ Ｄａｅｊｅｏｎ ３４１０３ （ＫＲ）
(71)【出願人】
【識別番号】518438933
【氏名又は名称】センター フォー アドバンスト メタ－マテリアルズ
【氏名又は名称原語表記】ＣＥＮＴＥＲ ＦＯＲ ＡＤＶＡＮＣＥＤ ＭＥＴＡ－ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ
(74)【代理人】
【識別番号】100147485
【弁理士】
【氏名又は名称】杉村 憲司
(74)【代理人】
【識別番号】230118913
【弁護士】
【氏名又は名称】杉村 光嗣
(74)【代理人】
【識別番号】100149249
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 達也
(72)【発明者】
【氏名】リン ミギョン
(72)【発明者】
【氏名】キム ジェヒョン
(72)【発明者】
【氏名】キム ヒョンドン
(72)【発明者】
【氏名】キム ワンソプ
(72)【発明者】
【氏名】イ ハクジュ
【テーマコード（参考）】
2K102
【Ｆターム（参考）】
2K102AA21
2K102BA02
2K102BA05
2K102BB01
2K102BC04
2K102DD01
2K102EA02
2K102EA12
2K102EA16
(57)【要約】
可視光の総合透過度は、維持され、近赤外線光の総合反射度は、制御される能動輻射制御窓を提供する。ここで、能動輻射制御窓は、調節層と、フィルタ層と、共振層とを含む。調節層は、印加される電圧によって、近赤外線光の透過度又は吸収度が調節される。フィルタ層は、調節層の下側に形成され、可視光は、透過させ、近赤外線光は、反射させる。共振層は、調節層とフィルタ層の間に形成され、誘電体で形成される。 印加される電圧が変化すると、可視光の総合透過度は、維持され、近赤外線光の総合反射度は制御される。
【選択図】図１
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
印加される電圧によって、近赤外線光の透過度又は吸収度が調節される調節層と、前記調節層の下側に形成され、可視光は、透過させ、近赤外線光は、反射させるフィルタ層と、
前記調節層と前記フィルタ層の間に形成され、誘電体で形成される共振層とを含み、
印加される電圧が変化すると、可視光の総合透過度は、維持され、近赤外線光の総合反射度は制御されることを特徴とする能動輻射制御窓。
【請求項2】
前記調節層は、第１の電圧が印加される時の近赤外線光の透過度は、前記第１の電圧と異なる第２の電圧が印加されるときの近赤外線光の透過度よりも高くようにし、
前記第１の電圧が印加されるときの近赤外線光の吸収度は、前記第２の電圧が印加されるときの近赤外線光の吸収度よりも低くようにし、
前記第１の電圧及び前記第２の電圧が印加されると、可視光の透過度及び吸収度は、一定に維持されるようにすることを特徴とする請求項１に記載の能動輻射制御窓。
【請求項3】
前記調節層は、積層される複数のグラフェン層で形成されることを特徴とする請求項２に記載の能動輻射制御窓。
【請求項4】
前記フィルタ層は、交互に配置される誘電体層と金属層を有することを特徴とする請求項１に記載の能動輻射制御窓。
【請求項5】
前記誘電体層は、可視光及び近赤外線光に対して、光透過性素材で形成されることを特徴とする請求項４に記載の能動輻射制御窓。
【請求項6】
前記フィルタ層は、少なくとも１つ以上の誘電体層が積層して構成されることを特徴とする請求項１に記載の能動輻射制御窓。
【請求項7】
前記誘電体層のそれぞれは、相対的に高い屈折率を有する誘電物質と、相対的に低い屈折率を有する誘電物質が交互に積層されることを特徴とする請求項６に記載の能動輻射制御窓。
【請求項8】
前記共振層は、第１の電圧が印加されるときの前記近赤外線光の総合反射度と、第２の電圧が印加されるときの前記近赤外線光の総合反射度の差を増幅させ、
前記第２の電圧が印加されるときの前記近赤外線光の総合吸収度と、前記第１の電圧が印加されるときの前記近赤外線光の総合吸収度の差を増幅させることを特徴とする請求項１に記載の能動輻射制御窓。
【請求項9】
前記共振層は、前記第１の電圧及び前記第２の電圧が印加される場合、前記可視光の総合吸収度を減少させることを特徴とする請求項８に記載の能動輻射制御窓。
【請求項10】
前記共振層は、一定の厚さで形成されることを特徴とする請求項１に記載の能動輻射制御窓。
【請求項11】
更に、前記調節層の上部に光透過性素材で形成される保護層を含むことを特徴とする請求項１に記載の能動輻射制御窓。
【請求項12】
前記保護層は、透明電極を含み、前記透明電極は、反射防止効果により、前記可視光の総合透過度を増加させることを特徴とする請求項１１に記載の能動輻射制御窓。
【請求項13】
更に、前記保護層と前記調節層の間に形成され、前記保護層と前記調節層を電気的に絶縁させる絶縁層を含むことを特徴とする請求項１１に記載の能動輻射制御窓。
【請求項14】
更に、前記共振層の上側及び前記調節層の側部に配置され、前記共振層に電場を印加するための電源が供給される電極層を含むことを特徴とする請求項１に記載の能動輻射制御窓。
【請求項15】
更に、前記調節層の上部に配置され、所定の接着力を有する粘着層を含むことを特徴とする請求項１に記載の能動輻射制御窓。
【請求項16】
前記フィルタ層は、基板上に形成され、更に、前記基板の下部に配置され、所定の接着力を有する粘着層を含むことを特徴とする請求項１に記載の能動輻射制御窓。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、能動輻射制御窓に関し、より詳しくは、可視光の総合透過度は維持され、近赤外線光の総合反射度は制御される能動輻射制御窓に関する。
【背景技術】
【0002】
最近、電気自動車の開発及び商用化が活発となっており、電気自動車メーカーは、電気自動車の走行距離を増やすために、多くの投資をしている。
【0003】
車両には、一般に、ガラスなどの透明材料を用いて製造される窓が装着され、夏季には、窓を通じた近赤外線の流入で、車両の内部温度が上昇して、クーラーの稼動に多くの電力が使われなければならないため、バッテリー消耗が多くなる。また、冬季には、車両暖房のために多くの電力が使用されるため、バッテリー消耗が多くなり、このような冷房及び暖房に要する電力消耗は、電気自動車の走行距離延在を難しくしている。
【0004】
一方、スマート窓は、光の透過量を自由に調節して、エネルギー効率を向上させるので、注目されている。スマート窓の類型には、外部の電圧(EC、Electrochromic)、光の波長(PC、Photochromic)、温度(TC、Thermochromic)の変化によって可逆的に色変化を誘導する変色方式(CD、Chromic Display)、分極粒子配向型素子技術(SPD、Suspended Particle Device)、高分子分散型液晶技術(PDLC、Polymer Dispersed Liquid Crystal)などがある。
【0005】
しかし、分極粒子配向型素子技術(SPD)、高分子分散型液晶技術(PDLC)、及び電圧(EC)変化による変色方式(CD)は、可視光の透明度が制御されて、車両用窓に適用するには不適であるという限界があり、窓に適用する場合、光の透過と吸収を制御して、システムに入射するエネルギーの総量は、類似しているという限界がある。そして、温度(TC)変化による変色方式(CD)は、高い活性化温度が必要であるという問題点がある。
【0006】
このような問題点は、スマート窓が車両だけでなく、建築物に適用される場合にも、同じく発生する問題点である。
【0007】
これに関連する先行技術文献としては、大韓民国公開特許公報第２０１６-０１１７３２６号(2016.10.10.公開)がある。
【発明の概要】
【解決しようとする課題】
【0008】
本発明は、前記のような問題点を解決するためになされており、その目的は、可視光の総合透過度は維持され、近赤外線光の総合反射度は制御される能動輻射制御窓を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
前記目的を達成するために、本発明の一実施形態は、印加される電圧によって、近赤外線光の透過度又は吸収度が調節される調節層と、前記調節層の下側に形成され、可視光は、透過させ、近赤外線光は、反射させるフィルタ層と、前記調節層と前記フィルタ層の間に形成され、誘電体で形成される共振層とを含み、印加される電圧が変化すると、可視光の総合透過度は、維持され、近赤外線光の総合反射度は制御されることを特徴とする。
【0010】
前記調節層は、第１の電圧が印加される時の近赤外線光の透過度は、前記第１の電圧と異なる第２の電圧が印加されるときの近赤外線光の透過度よりも高くようにし、前記第１の電圧が印加されるときの近赤外線光の吸収度は、前記第２の電圧が印加されるときの近赤外線光の吸収度よりも低くようにし、前記第１の電圧及び前記第２の電圧が印加されると、可視光の透過度及び吸収度は、一定に維持される。
【0011】
前記調節層は、積層される複数のグラフェン層で形成される。
【0012】
前記フィルタ層は、交互に配置される誘電体層と金属層を有する。
【0013】
前記誘電体層は、可視光及び近赤外線光に対して、光透過性素材で形成される。
【0014】
前記フィルタ層は、少なくとも１つ以上の誘電体層が積層して構成される。
【0015】
前記誘電体層のそれぞれは、相対的に高い屈折率を有する誘電物質と、相対的に低い屈折率を有する誘電物質が交互に積層される。
【0016】
前記共振層は、第１の電圧が印加されるときの前記近赤外線光の総合反射度と、第２の電圧が印加されるときの前記近赤外線光の総合反射度の差を増幅させ、前記第２の電圧が印加されるときの前記近赤外線光の総合吸収度と、前記第１の電圧が印加されるときの前記近赤外線光の総合吸収度の差を増幅させる。
【0017】
前記共振層は、前記第１の電圧及び前記第２の電圧が印加される場合、前記可視光の総合吸収度を減少させる。
【0018】
前記共振層は、一定の厚さで形成される。
【0019】
更に、前記調節層の上部に光透過性素材で形成される保護層を含む。
【0020】
前記保護層は、透明電極を含み、前記透明電極は、反射防止効果により、前記可視光の総合透過度を増加させる。
【0021】
更に、前記保護層と前記調節層の間に形成され、前記保護層と前記調節層を電気的に絶縁させる絶縁層を含む。
【0022】
更に、前記共振層の上側及び前記調節層の側部に配置され、前記共振層に電場を印加するための電源が供給される電極層を含む。
【0023】
更に、前記調節層の上部に配置され、所定の接着力を有する粘着層を含む。
【0024】
前記フィルタ層は、基板上に形成され、更に、前記基板の下部に配置され、所定の接着力を有する粘着層を含む。
【発明の効果】
【0025】
本発明によると、印加される電圧が変化すると、可視光の総合透過度は維持され、近赤外線光の総合反射度は、制御されることができる。そこで、夏季には、調節層に高い電圧を印加して、調節層の近赤外線光の吸収度を下げ、同時に、調節層の透過度を高めて、透過された近赤外線光がフィルター層より反射されるようにすることで、近赤外線光が内部に流入しないようにする高い反射効果を具現することができる。また、冬季には、調節層に低い電圧を印加して、調節層の近赤外線光吸収度を高め、これを共振層で増幅して、吸収された近赤外線光が熱の形態で内部によく流入するようにすることができる。これを活用すると、夏季の車両冷房又は冬季の車両暖房のためのバッテリー消耗を減らすことができ、これにより、車両の走行距離延在に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【0026】
【発明を実施するための具体的な内容】
【0027】
以下では、添付の図面を参照して、本発明を説明することにする。しかし、本発明は、各種の異なる形態で具現可能であり、ここで説明する実施形態に限定されるものではない。また、図面で本発明を明確に説明するために、説明と関係のない部分は省略しており、明細書全体に亘り、類似した部分に対しては、類似した図面符号を付している。
【0028】
明細書全体において、ある部分が他の部分と「連結(接続、接触、結合)」されているとすると、これは、「直接的に連結」されている場合だけではなく、その中間に別の部材を挟んで「間接的に連結」されている場合も含む。また、ある部分がある構成要素を「含む」とすると、これは、特に反対される記載がない限り、他の構成要素を除くことではなく、他の構成要素をも備えることができるということを意味する。
【0029】
本明細書で使用した用語は、単に、特定の実施形態を説明するために使われており、本発明を限定しようとする意図ではない。単数の表現は、文脈上明白に異なることを意図しない限り、複数の表現をも含む。本明細書において、「含む」又は「有する」などの用語は、明細書上に記載された特徴、数字、ステップ、動作、構成要素、部品、又はこれらを組み合わせたことが存在することを指定しようとすることであり、１つ又はそれ以上の他の特徴や数字、ステップ、動作、構成要素、部品、又はこれらを組み合わせたものの存在又は付加可能性を予め排除しないことと理解すべきである。
【0030】
以下、添付の図面を参考して、本発明の実施形態を詳しく説明する。
【0031】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る能動輻射制御窓を示す断面図である。
【0032】
図１に示しているように、能動輻射制御窓１は、調節層１００と、フィルタ層２００と、共振層３００とを含む。
【0033】
まず、フィルタ層２００は、基板４００上に設けられ、フィルタ層２００の上部には、共振層３００が設けられ、共振層３００の上部には、調節層１００が設けられる。
【0034】
能動輻射制御窓１が車両の窓に用いられる場合、基板４００は、車両のガラスであり、能動輻射制御窓が建築物の窓に用いられる場合、基板４００は、建築物の窓ガラスである。しかし、基板４００がガラスに限定されるものではなく、車両又は建築物の他の構成であってもよい。
【0035】
例えば、基板４００は、車両窓又は建築物窓に取り付けられるフィルムでもあり、ＰＥＴ(polyethylene terephthalate)、ＰＥ(Polyethylene)などで形成される。
【0036】
これとは異なり、基板４００は、上部に形成される層を支持するベースを形成し、前記基板４００が含まれる能動輻射制御窓１が、車両のガラス、建築物の窓などのような他の構造体上に取り付けられる。
【0037】
調節層１００は、能動輻射制御窓１の最も外側で外部１０に露出される。そこで、外部１０の可視光３０及び近赤外線光４０は、最初に調節層１００に流入される。
【0038】
調節層１００は、電気的に光学特性が調節可能な物質からなる。望ましくは、調節層１００は、複数のグラフェン層１１０で形成され、グラフェン層１１０は、積層して設けられる。
【0039】
調節層１００は、印加される電圧によって、近赤外線光４０の透過度又は吸収度を調節する。
【0040】
【0041】
図２ａに示しているように、調節層に０.９ｅＶの第１の電圧が印加されたとき、可視光(３５０～７００nm)は、低い反射度(Reflectivity)を示すことに対して、近赤外線光(７００ｎｍ～２.５um)の反射度は、増加することが分かる。
【0042】
一方、０.１ｅＶの第２の電圧が調節層に印加されたときは、可視光及び近赤外線光の反射度が低く、反射度が一定に維持されることが分かる。
【0043】
また、図２ｂに示しているように、０.１ｅＶの第２の電圧が調節層に印加されたときは、可視光及び近赤外線光の透過度(Transmissivity)は、一定であるが、調節層に０.９ｅＶの第１の電圧が印加されたときは、近赤外線光の透過度は、急激に増加することが分かる。第１の電圧から第２の電圧の間の電圧を適切に印加すると、近赤外線光の透過度は、約３０％の調節が可能であることが分かる。
【0044】
また、図２ｃに示しているように、０.１ｅＶの第２の電圧が調節層に印加されたときは、可視光及び近赤外線光の吸収度(Absorptivity)は、一定であるが、調節層に０.９ｅＶの第１の電圧が印加されたときは、近赤外線光の吸収度は、急激に減少することが分かる。第１の電圧から第２の電圧の間の電圧を適切に印加すると、近赤外線光の吸収度は、約３０％の調節が可能であることが分かる。
【0045】
すなわち、調節層１００は、第１の電圧が印加されるときの近赤外線光の透過度が、第２の電圧が印加されるときの近赤外線光の透過度よりも高くするか、第１の電圧が印加されるときの近赤外線光の吸収度が、第２の電圧が印加されるときの近赤外線光の吸収度よりも低くし、第１の電圧及び第２の電圧が印加される場合、可視光の透過度及び吸収度は、一定に維持されるようにすることができる。
【0046】
このように、調節層１００のフェルミ準位(Fermi-Level)を、０.１-０.９ｅＶに調節すると、可視光特性は維持させ、近赤外線光特性を大きく変化させることができる。換言すると、印加される電圧が変化すると、可視光の総合透過度は維持され、近赤外線光の総合反射度は、制御されることができる。
【0047】
そこで、夏季には、調節層に高い電圧を印加して、調節層の近赤外線光の吸収度を下げ、同時に調節層の透過度を高めて、透過された近赤外線光がフィルタ層２００から反射されるようにすることで、近赤外線光が内部２０に流入しないようにする高い反射効果を具現することができる。
【0048】
また、冬季には、調節層に低い電圧を印加して、調節層の近赤外線透過度を下げ、吸収度を高め、後述する共振層３００により増幅されるようにすることで、吸収された近赤外線光が熱の形態で内部２０によく流入するようにすることができる。これを活用すると、夏季の車両冷房又は冬季の車両暖房のためのバッテリー消耗を減らすことができ、これにより、車両の走行距離延在に寄与することができる。
【0049】
一方、フィルタ層２００は、調節層１００の下側に形成され、可視光は透過させ、近赤外線光は反射させる。
【0050】
【0051】
まず、図３に示しているように、フィルタ層２００は、誘電体層２１０及び金属層２２０を有し、誘電体層２１０及び金属層２２０は、交互に配置される。
【0052】
フィルタ層２００は、複数の誘電体層２１０及び金属層２２０を有し、誘電体層２１０/金属層２２０が繰り返す形態であるか、又は、誘電体層２１０/金属層２２０/誘電体層２１０の形態で、フィルタ層２００の最上部及び最下部に誘電体層２１０が配置される形態であるなど、これに限定されるものではない。
【0053】
誘電体層２１０は、可視光及び近赤外線光に対して、光透過性素材からなり、例えば、ＩＴＯ(Indium Tin Oxide)である。また、金属層２２０としては、銀(Ag)が用いられる。
【0054】
図４ａに示しているように、フィルタ層が５ｎｍ厚さの銀(Ag)のみからなる場合、可視光の反射度は低いが、近赤外線光の反射度も０.７以内で低い。また、フィルタ層が２０ｎｍの銀(Ag)のみなる場合は、近赤外線光の反射度が０.９を超えるが、可視光の反射度も高いという問題点がある。
【0055】
しかし、本実施形態でのように、フィルタ層２００がＩＴＯからなる誘電体層２１０と、２０ｎｍの銀(Ag)からなる金属層２２０が交互に配置される形態である場合は、可視光の反射度が低いが、近赤外線光の反射度は、急激に増加することが分かる。特に、本実施形態でのように、フィルタ層は、５ｎｍ厚さの銀(Ag)のみからなるフィルタ層と同様な可視光反射度を示し、２０ｎｍの銀(Ag)のみからなるフィルタ層と同様な近赤外線光反射度を示していることが分かる。
【0056】
また、図４ｂに示しているように、フィルタ層が５ｎｍ厚さの銀(Ag)のみからなる場合は、可視光の透過度は高いが、近赤外線光の透過度も０.２以上である。そして、フィルタ層が２０ｎｍの銀(Ag)のみからなる場合は、近赤外線光の透過度は、低いが、可視光の透過度も０.７以下と低い問題点がある。
【0057】
しかし、本実施形態でのように、フィルタ層２００がＩＴＯからなる誘電体層２１０と、２０ｎｍの銀(Ag)からなる金属層２２０が交互に配置される形態である場合は、可視光の透過度が高く、近赤外線光の透過度は急激に減少することが分かる。特に、本実施形態でのように、フィルタ層は、５ｎｍ厚さの銀(Ag)のみからなるフィルタ層と同様な可視光透過度を示し、２０ｎｍの銀(Ag)のみからなるフィルタ層と同様な近赤外線光透過度を示していることが分かる。
【0058】
フィルタ層２００が、誘電体層２１０及び金属層２２０が交互に配置される形態であると、可視光及び近赤外線光境界波長での勾配をより一層大きくすることができる。換言すると、可視光及び近赤外線光境界が急激に変わることができるので、可視光透過度と、近赤外線光反射度を効果的に高めることができる。
【0059】
【0060】
これとは異なり、図５でのように、フィルタ層２００は、複数の誘電体層２１１、２１２、２１３が積層して形成されることもできる。
【0061】
この場合、前記複数の誘電体層２１１、２１２、２１３の少なくとも１つの層(例えば、２１１)は、相対的に高い屈折率を持つ誘電物質と、相対的に低い屈折率を持つ誘電物質が交互に積層される構造を有し、特定の近赤外線領域で相対的に高い反射度を持つように設計される。
【0062】
すなわち、前記少なくとも１つの誘電体層２１１を構成する相対的に高い屈折率の誘電物質と、相対的に低い屈折率の誘電物質はそれぞれ、可視光領域と近い近赤外線領域の所定の波長(第１の波長、例えば、λ＝８６０ｎｍ)において、１/４波長に該当する厚さを持つように四分の一波長積層(quarter-wave stack)を形成することができ、この場合、前記所定の波長で高い反射度を示す。
【0063】
同様に、前記複数の誘電体層２１１、２１２、２１３のうち、前記少なくとも１つの層(例えば、２１１)を除く他の誘電体層(例えば、２１２及び２１３)は、近赤外線領域の他の所定の波長(第２の波長及び第３の波長、例えば、λ＞１０００ｎｍ)で高い反射度を持つように設計され、それぞれの層に３つ以上の屈折率を持つ誘電物質が積層されて、可視光領域で低い反射度を具現することができる。
【0064】
この場合、前記積層される誘電体層の数は、２つ以上であれば十分であり、その数は、制限されない。
【0065】
以上のように、前記誘電体層が互いに積層されてフィルタ層２００を構成すると、赤外線で急激な反射度を具現することができる。
【0066】
図６ａ～図６ｃに示しているように、図６ａでのように、１つの誘電体層からなるフィルタ層と異なり、図６ｂでのような２つの誘電体層が積層されたフィルタ層、又は、図６ｃでのように、３つの誘電体層が積層されたフィルタ層の場合、相対的に広い赤外線領域で高い反射度を具現することができる。
【0067】
一方、共振層３００は、調節層１００及びフィルタ層２００の間に形成される。
【0068】
共振層３００は、一定の厚さで形成され、誘電体で形成される。共振層３００を形成する誘電体としては、二酸化珪素(SiO2)、ＰＭＭＡ(polymethylmethacrylate)、イオンゲル(ion gel)などが使用可能である。
【0069】
共振層３００は、印加される電圧が変化すると、近赤外線光の総合反射度の差を増幅させ、近赤外線光の総合吸収度の差を増幅させる。
【0070】
【0071】
万が一、本実施形態による能動輻射制御窓１が共振層を含まないと、調節層１００及びフィルタ層２００の間で、グラフェン変調(Modulation)効果が十分に得られにくい。
【0072】
そこで、図７ａに示しているように、第１の電圧(０.９ｅＶ)が印加されたときの近赤外線光の総合反射度は、約７０％であり、第２の電圧(０.１ｅＶ)が印加されたときの近赤外線光の総合反射度は、約５９％であって、その差は、約１１％であり、大きくないことが分かる。
【0073】
また、図７ｂに示しているように、第１の電圧(０.９ｅＶ)が印加されたときの近赤外線光の総合透過度と、第２の電圧(０.１ｅＶ)が印加されたときの近赤外線光の総合透過度の差が、ほとんど無いことが分かる。
【0074】
また、図７ｃに示しているように、第１の電圧(０.９ｅＶ)が印加されたときの近赤外線光の総合吸収度は、約２０％であり、第２の電圧(０.１ｅＶ)が印加されたときの近赤外線光の総合吸収度は、約６％であって、その差は、約１４％であり、大きくないことが分かり、総合してみると、全体の太陽エネルギーの４％程度だけ制御が可能である。
【0075】
【0076】
本実施形態による能動輻射制御窓１が共振層を含むと、図８ａから見るように、第１の電圧(０.９ｅＶ)が印加されたときの近赤外線光の総合反射度は、５８％であり、第２の電圧(０.１ｅＶ)が印加されたときの近赤外線光の総合反射度は、１７％であって、その差が４１％で、増幅されることが分かる。
【0077】
また、図８ｂに示しているように、第１の電圧(０.９ｅＶ)が印加されたときの近赤外線光の総合透過度と、第２の電圧(０.１ｅＶ)が印加されたときの近赤外線光の総合透過度の差も、前記図７ｂと比較すると、更に増幅したことが分かる。
【0078】
また、図８ｃに示しているように、第１の電圧(０.９ｅＶ)が印加されたときの近赤外線光の総合吸収度は、約５６％であり、第２の電圧(０.１ｅＶ)が印加されたときの近赤外線光の総合吸収度は、約９％であって、その差は、約４７％で、増幅されることが分かり、総合してみると、全体の太陽エネルギーの２２％程度の制御が可能である。
【0079】
このように、共振層３００が設けられると、調節層１００及びフィルタ層２００の間でグラフェン変調効果が十分得られる。
【0080】
また、共振層３００は、第１の電圧が印加されるときの近赤外線光の総合反射度と、第２の電圧が印加されるときの近赤外線光の総合反射度の差を増幅させ、第２の電圧が印加されるときの近赤外線光の総合吸収度と、第１の電圧が印加されるときの近赤外線光の総合吸収度の差を増幅させることができる。
【0081】
また、共振層３００が設けられると、調節層１００及びフィルタ層２００の間で多重反射(Multiple Reflection)効果により、可視光吸収度が減少し、そこで、共振層３００は、第１の電圧及び第２の電圧が印加される場合、可視光の総合吸収度を減少することができる(図８ｃ参照)。これを活用すると、冬季には、第２の電圧(０.１ｅＶ)が印加されるようにして、近赤外線光の反射度が大きく減少され、近赤外線光の吸収度が大きく増加するようにして、暖房によるバッテリー消耗を減らすことができる。
【0082】
図９は、本発明の第２の実施形態に係る能動輻射制御窓を示す断面図である。
【0083】
本実施形態における能動輻射制御窓２は、保護層を更に含むことを除くと、図１で説明した能動輻射制御窓１と同様であるので、同一の構成要素に対しては、同一の図面符号を付し、重複する説明は省略する。
【0084】
すなわち、図９に示しているようにに、本実施形態による能動輻射制御窓２は、更に、保護層５００を含む。
【0085】
保護層５００は、調節層１００の上部に設けられ、光透過性素材からなる。
【0086】
前記保護層５００は、前記調節層１００の上部において、下部に位置する前記調節層１００、共振層３００、及びフィルタ層２００を覆って保護する機能をし、外部１０から提供される光がそのまま通過するように、光透過性素材を含む。
【0087】
一方、前記保護層５００は、例えば、透明電極である。すなわち、フィルタ層２００及び保護層５００に電圧が印加されると、共振層３００に電場が形成されて、調節層１００が変調される。
【0088】
かくして、前記保護層５００は、透明電極として、可視光が反射防止(Antireflection)されるようにし、このような反射防止効果により、可視光の総合透過度が増加することになる。
【0089】
前記保護層５００が透明電極である場合、前記透明電極は、図９における構造の他に、他の構造に形成されることもでき、これについて説明すると、下記の通りである。
【0090】
図１０は、図９の能動輻射制御窓の他の例を示す断面図である。図１１ａ及び図１１ｂは、図１０の能動輻射制御窓を示す平面図である。図１２は、図９の能動輻射制御窓の更に他の例を示す断面図である。図１３ａ～図１３ｃは、図１２の能動輻射制御窓を示す平面図である。
【0091】
まず、図１０に示しているように、前記能動輻射制御窓３において、電極層５００ａは、共振層３００の上側及び調節層１００の側部に配置される。
【0092】
電極層５００ａは、可視光及び近赤外線で透明であり、グラフェンで形成されることもできる。
【0093】
電極層５００ａには、共振層３００に電場を印加するための電源が供給される。
【0094】
また、図１１ａに示しているように、電極層５００ａは、調節層１００と離隔して形成され、共振層３００の上部の一側枠に沿って、形成される。
【0095】
これとは異なり、図１１ｂに示しているように、調節層１００は、溝部１２０を有するように形成され、電極層５００ａは、溝部１２０の間に挟まる突出部５１０を有するように形成される。
【0096】
一方、前記電極層５００ａがグラフェンではなく、他の素材の透明電極である場合は、図１２における能動輻射制御窓４でのように、調節層１００の上部に電極層５００ｂが更に設けられる。
【0097】
調節層１００の上部に設けられる電極層５００ｂは、調節層１００の上部一側枠に沿って設けられる形態(図１３ａ参照)、又は、調節層１００の上部一部分を覆うように形成される突出延長部５２０を有する形態(図１３ｂ参照)、又は、調節層１００の上部枠に沿って形成される形態(図１３ｃ参照)に形成される。
【0098】
この場合、前記電極層５００ａ、５００ｂは、金属を含むが、実施形態によって、透明な材質の電極で構成されることもできる。
【0099】
図１４は、本発明の第３の実施形態に係る能動輻射制御窓を示す断面図である。
【0100】
本実施形態における能動輻射制御窓５は、更に、絶縁層６００を含み、他の構成は、図９で説明した内容と同様である。
【0101】
すなわち、図１４に示しているように、本実施形態による能動輻射制御窓５は、更に、絶縁層６００を含む。
【0102】
絶縁層６００は、保護層５００と調節層１００の間に形成され、保護層５００と調節層１００を電気的に絶縁させる。絶縁層６００は、例えば、イオンゲル(ion gel)のような誘電体で形成される。
【0103】
保護層５００は、前述したように、透明電極であり、この場合、絶縁層６００の反対側電極の役割を果たす。かくして、調節層１００と保護層５００に電圧が印加されると、絶縁層６００には、電場が形成され、調節層１００は、変調される。
【0104】
一方、本実施形態による前記能動輻射制御窓５においても、図１０～図１３ｃで説明したように、前記共振層３００と前記絶縁層６００の間に、前記調節層１００及び前記電極層５００ａが同時に形成される。さらには、前記共振層３００と前記絶縁層６００の間に、前記電極層５００ｂも更に形成される。
【0105】
すなわち、図１０乃至図１３ｃで説明したように、前記調節層１００と前記電極層５００ａは、前記共振層３００の上面上に所定の距離離隔して形成され、前記調節層１００と前記電極層５００ａの上面上に、前記絶縁層６００が形成される。
【0106】
さらには、図１２で説明したように、前記電極層５００ｂも更に形成され、前記調節層１００と前記電極層５００ａ、５００ｂの上面上に、前記絶縁層６００が形成されることもできる。
【0107】
【0108】
まず、図１５ａに示しているように、本実施形態における前記能動輻射制御窓６は、更に、調節層１００の上部に形成される粘着層７００を含む。
【0109】
粘着層７００は、所定の粘着力を有する物質を含み、これにより、前記能動輻射制御窓６は、窓(window)のような外部構造体上に取り付けられる。ここで、前記粘着層７００の上面が所定の粘着力を持つように形成され、これに前記粘着層７００の上面が、外部構造体上に取り付けられる。
【0110】
一方、図１５ａでは、図１の能動輻射制御窓１の最上層を形成する調節層１００の上部に粘着層７００が取り付けられることを例示したが、図９乃至図１２て説明した能動輻射制御窓２、３、４の最上層を形成する保護層５００又は電極層５００ａ、５００ｂの上部は勿論のこと、図１４で説明した能動輻射制御窓５の最上層を形成する保護層５００の上部にも形成されることができる。
【0111】
これとは異なり、図１５ｂに示しているように、本実施形態における前記能動輻射制御窓７は、更に、基板４００の下部に形成される粘着層７００を含む。
【0112】
粘着層７００は、所定の粘着力を有する物質を含み、これにより、前記能動輻射制御窓６は、窓(window)のような外部構造体上に取り付けられることは、前述した通りである。ここで、前記粘着層７００の下面が所定の粘着力を持つように形成され、これに前記粘着層７００の下面が、外部構造体上に取り付けられる。
【0113】
以上で説明した実施形態によると、印加される電圧が変化すると、可視光の総合、透過度は維持され、近赤外線光の総合反射度は、制御される。そこで、夏季には、調節層に高い電圧を印加して、調節層の近赤外線光の吸収度を下げ、同時に、調節層の透過度を高めて、透過された近赤外線光がフィルタ層より反射されるようにすることで、近赤外線光が内部に流入しないようにする高い反射効果を具現することができる。また、冬季には、調節層に低い電圧を印加して、調節層の近赤外線光吸収度を高め、これを共振層で増幅して、吸収された近赤外線光が熱の形態で内部によく流入するようにすることができる。 これを活用すると、夏季の車両冷房又は冬季の車両暖房のためのバッテリー消耗を減らすことができ、これにより、車両の走行距離延在に寄与することができる。
【0114】
前述した本発明の説明は、例示のためのものであり、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者は、本発明の技術的思想や必須的な特徴を変更せず、他の具体的な形態に容易に変形できるということを理解するだろう。そのため、以上で記述した実施形態は、すべての面で例示であり、限定的ではないことと理解すべきである。例えば、単一型で説明されている各構成要素は、分散して実施することもでき、同様に、分散したことと説明されている構成要素も、結合された形態に実施されることができる。本発明の範囲は、後述する請求範囲により示され、請求範囲の意味及び範囲、そして、その均等概念から導出される全ての変更又は変形した形態が、本発明の範囲に含まれることと解析すべきである
【符号の説明】
【0115】
１、２、３、４、５、６、７ : 能動輻射制御窓
１００: 調節層 １１０: グラフェン層
２００: フィルタ層 ２１０: 誘電体層
２２０: 金属層 ３００: 共振層
４００: 基板 ５００ : 保護層
５００ａ、５００ｂ: 電極層 ６００: 絶縁層
７００: 粘着層
１００: 調節層 １１０: グラフェン層
２００: フィルタ層 ２１０: 誘電体層
２２０: 金属層 ３００: 共振層
４００: 基板 ５００ : 保護層
５００ａ、５００ｂ: 電極層 ６００: 絶縁層
７００: 粘着層
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【図8A】
【図8B】
【図8C】
【図9】
【図10】
【図11A】
【図11B】
【図12】
【図13A】
【図13B】
【図13C】
【図14】
【図15A】
【図15B】
【国際調査報告】