KR20190057738A - Side Light transmitting System - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전하주입층이 포함된 전자소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체층과 전극 사이에 전하주입층이 형성된 전자소자를 제공하는 데 있다.The present invention relates to an electronic device including a charge injection layer, and more particularly to an electronic device having a charge injection layer formed between a semiconductor layer and an electrode.
현재 널리 사용되고 있는 유리창은 태양광을 투과시켜 단순히 실내에 빛을 제공하는 단순한 기능을 한다. 따라서 유리창에 수직으로 태양광이 입사되게 되면 대략 수%의 빛은 반사되고 대부분의 빛이 유리창 후면, 즉 실내로 투과된다. 현재 이렇게 건물용 유리창표면에 수직으로 입사된 태양광의 경로를 90도 변경하여 유리창 측면으로 태양광을 전달시키는 LSC (Luminescent Solar Concentrator)기술이 미국, 유럽 및 일본에서 개발되고 있다.Currently widely used glass windows have a simple function of transmitting sunlight and simply providing light to the room. Therefore, when sunlight enters the window vertically, approximately a few percent of the light is reflected and most of the light is transmitted to the rear of the window, that is, the room. Currently, the LSC (Luminescent Solar Concentrator) technology is being developed in the US, Europe and Japan to change the path of sunlight vertically incident on the surface of a building glass to 90 degrees to transmit sunlight to the side of a window.
이러한 LSC 기술은 유리창에 발광물질을 코팅하여 외부공기층과의 굴절률차이에 기인한 내부반사를 통해 측면으로 빛을 전달시키는 기술로서 개발되고 있다. 그러나 아직까지는 측면 광전달 효율이 높지 않아 크게 실용화에는 이르지 못하고 있다.Such LSC technology is developed as a technology for coating light emitting material on a window glass to transmit light to the side through internal reflection due to a refractive index difference with an external air layer. However, the side light transmission efficiency is not high yet, and thus it has not reached practical use.
이에 따라 측면으로 빛을 효율적으로 전달시켜 빛을 실내 등으로 직접 이용하거나, 태양전지 발전시스템으로 활용할 수 있는 기술개발이 요구되었다.Therefore, it is required to develop a technology that can transmit light efficiently to the side, directly use the light to the room, or utilize it as a solar cell power generation system.
상기 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 목적은 유리창 표면에 입사된 태양광의 경로를 유리창 측면으로 변경할 수 있도록 하여 유리창 후면이 아닌 측면으로 태양광이 전달되는 측면 광전달 시스템을 제공하는 데 있다.In order to solve the above problems, it is an object of the present invention to provide a side light transmission system in which sunlight is transmitted to a side surface of a windshield so that the path of sunlight incident on the surface of the windshield can be changed to the side of the windshield.
또한, 본 발명의 목적은 태양광의 경로를 용이하게 변경가능하여 건물옥상이나 넓은 들판에 설치되는 태양전지의 설치장소를 창틀이나 건물벽면으로 변경가능하게 할 수 있는 건물일체형 태양전지 발전시스템 구축하는 데 있다.It is another object of the present invention to provide a solar cell power generation system capable of easily changing the path of sunlight and capable of changing a solar cell installed on a building roof or a wide field to a window frame or a building wall have.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 투명한 유리 및 상기 유리 일면에 금속나노입자, 발광물질 및 폴리머를 포함한 코팅물질이 코팅되어 빛이 코팅물질 통과 후 유리 내에서 반사를 통해 측면으로 전달되는 측면 광전달 시스템을 제공한다.In order to accomplish the above object, the present invention provides a light-emitting device comprising a transparent glass and a coating material including metal nanoparticles, a light-emitting material and a polymer on one surface of the glass, System.
또한, 본 발명에 따르면, 금속나노입자, 발광물질, 폴리머로 구성된 필름으로 빛이 필름 내부에서 반사를 통해 측면으로 전달되는 측면 광전달 시스템을 제공한다.Also, according to the present invention, there is provided a side light transmission system in which light is transmitted to a side surface through reflection inside a film, which is a film composed of metal nanoparticles, a light emitting material and a polymer.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 유리는 복수층으로 구성되며, 상기 유리 사이에는 공기층이 형성된 것을 특징으로 하는 측면 광전달 시스템을 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a side light transmission system, wherein the glass is composed of a plurality of layers, and an air layer is formed between the glass.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 필름은 복수층으로 구성되며, 상기 필름 사이에는 공기층이 형성된 것을 특징으로 하는 측면 광전달 시스템을 제공한다.In addition, according to the present invention, there is provided a side light transmission system, wherein the film is composed of a plurality of layers, and an air layer is formed between the films.
또한, 본 발명에 따르면, 빛이 발광물질 통과시 여러 방향으로 방사시키는 것을 특징으로 하는 측면 광전달 시스템을 제공한다.In addition, according to the present invention, there is provided a side light transmission system characterized in that light is radiated in various directions when passing light emitting materials.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 빛은 상기 발광물질과 상기 금속나노입자의 표면플라즈몬 공명에 의해 증폭되는 것을 특징으로 하는 측면 광전달 시스템을 제공한다.In addition, according to the present invention, the light is amplified by surface plasmon resonance of the light emitting material and the metal nanoparticles.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 금속나노입자로는 은나노입자 또는 금나노입자인 것을 특징으로 하는 측면 광전달 시스템을 제공한다.Also, according to the present invention, the metal nanoparticles are silver nanoparticles or gold nanoparticles.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 발광물질로는 Yellow형광체인 MACROLEX Fluorescent Yellow 10GN, Red형광체인 MACROLEX Fluorescent Red G, 혹은 DCM, Green형광체인 Cumarine6, 및 Blue형광체인 Cumarin466 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 측면 광전달 시스템을 제공한다.According to the present invention, the luminescent material is any one of MACROLEX Fluorescent Yellow 10GN as a yellow phosphor, MACROLEX Fluorescent Red G as a red phosphor, Cumarine 6 as a green phosphor, and Cumarin 466 as a blue phosphor. Thereby providing an optical transmission system.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 폴리머는 PMMA(polymethylmetaacrylate), PC(polycarbonate), PS(polystyrene), Acryl resin 중 1이상 포함된 것을 특징으로 하는 측면 광전달 시스템을 제공한다.According to the present invention, the polymer includes at least one of polymethylmethacrylate (PMMA), polycarbonate (PC), polystyrene (PS), and acrylic resin.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 코팅물질에서 상기 발광물질은 0.2~2.0wt% 포함되며, 상기 금속나노입자는 0.002~0.02wt% 포함된 것을 특징으로 하는 측면 광전달 시스템을 제공한다.In addition, according to the present invention, the light emitting material in the coating material is contained in an amount of 0.2 to 2.0 wt%, and the metal nanoparticles are contained in an amount of 0.002 to 0.02 wt%.
본 발명에 따른 측면 광전달 시스템은 유리창 등에 통과된 빛이 측면으로 전달됨으로써 전달된 빛을 실내 등으로 직접 이용하거나, 태양전지 발전시스템으로 활용할 수 있다.In the side light transmission system according to the present invention, the light transmitted through a window or the like is transmitted to the side, so that the transmitted light can be used directly in a room or utilized as a solar cell power generation system.
또한, 본 발명에 따른 측면 광전달 시스템은 건물용 유리창표면에 수직으로 입사된 태양광의 경로를 유리창 측면으로 변경할 수 있도록 하여 유리창 후면이 아닌 측면으로 태양광이 전달되는 측면 광전달 윈도우를 구축할 수 있다.Further, the side light transmission system according to the present invention can change the path of the sunlight vertically incident on the surface of a glass window for a building to the side of a window glass, thereby constructing a side light transmission window in which sunlight is transmitted to the side have.
또한, 본 발명에 따른 측면 광전달 시스템은 태양광의 경로를 용이하게 변경가능하여 현재 건물옥상이나 넓은 들판에 설치되는 태양전지의 설치장소를 창틀이나 건물벽면으로 변경가능하게 함으로서 건물일체형 태양전지 발전시스템 구축이 가능하다.In addition, since the side light transmission system according to the present invention can easily change the path of sunlight, it is possible to change the installation location of the solar cell installed on the roof of a building or a wide field to a window frame or a building wall, It is possible to build.
또한, 본 발명에 따른 측면 광전달 시스템은 주간에 유리창 측면으로 전달된 빛을 건물 내부에 전달하여 실내조명으로 사용함으로서 에너지 절약에도 기여할 수 있다.In addition, the side light transmission system according to the present invention can contribute to energy saving by transmitting the light transmitted to the side of the windshield to the inside of the building during the daytime and using it as indoor lighting.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 측면 광전달 시스템의 대략적인 구조도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 측면 광전달 시스템에서 빛이 전달되는 모습을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 금속나노입자, 발광물질 및 폴리머를 포함한 필름 내에서 빛이 전달되는 개략도를 나타낸 것이다.
도 4는 발광강도를 측정하는 공정을 대략적으로 나타낸 것이다.
도 5는 실시예 1 및 비교예 1, 실시예 2 및 비교예 2에서 유리 측면에서 발광강도에 대한 그래프를 나타낸 것이다.1 is a schematic structural view of a side light transmission system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic view illustrating transmission of light in a side light transmission system according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG.
FIG. 3 is a schematic view illustrating light transmission in a film including metal nanoparticles, a light emitting material, and a polymer according to another embodiment of the present invention.
4 schematically shows a step of measuring the light emission intensity.
Fig. 5 is a graph showing the emission intensity on the glass side in Example 1, Comparative Example 1, Example 2, and Comparative Example 2. Fig.
이하 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First, it should be noted that, in the drawings, the same components or parts have the same reference numerals as much as possible. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted so as to avoid obscuring the subject matter of the present invention.
본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 “약”, “실질적으로” 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.The terms " about ", " substantially ", etc. used to the extent that they are used herein are intended to be taken to mean an approximation of, or approximation to, the numerical values of manufacturing and material tolerances inherent in the meanings mentioned, Accurate or absolute numbers are used to help prevent unauthorized exploitation by unauthorized intruders of the referenced disclosure.
본 명세서에서 사용되는 "필름" 이라 함은 일정한 폭과 두께가 있는 막, 시트, 판 등을 모두 포함하는 의미로 사용한다.As used herein, the term " film " is used to mean a film, sheet, plate, etc. having a certain width and thickness.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 측면 광전달 시스템의 대략적인 구조를 나타낸 것이다. 도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 측면 광전달 시스템에서 빛이 전달되는 모습을 개략적으로 나타낸 것이다.FIG. 1 shows a schematic structure of a side light transmission system according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic view illustrating transmission of light in a side light transmission system according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG.
본 발명의 측면 광전달 시스템은 유리 및 상기 유리의 일면에 금속나노입자, 발광물질 및 폴리머를 포함한 코팅 물질이 코팅된 것으로, 빛이 코팅 물질로 입사되면 상기 코팅물질 내에 있는 발광물질 통과 후 유리 내에서 반사를 통해 측면으로 전달될 수 있다.The side light transmission system of the present invention is a side light transmission system comprising glass and one side of the glass coated with a coating material including metal nanoparticles, a light emitting material and a polymer. When light enters the coating material, Lt; RTI ID = 0.0 > reflections < / RTI >
빛은 코팅 물질 내에 있는 발광물질에 의해 여러 방향으로 방사가 이루어진다. 또한, 코팅물질 내로 전달된 빛은 발광물질 및 금속나노입자에 의해 표면플라즈몬 공명에 의해 증폭이 일어나 유리로 빛이 전달될 경우 더욱 강하게 전달될 수 있다.Light is emitted in various directions by the luminescent material in the coating material. In addition, the light transmitted into the coating material is amplified by surface plasmon resonance by the light emitting material and the metal nanoparticles, and can be transmitted more strongly when the light is transmitted to the glass.
유리로 전달된 빛은 수직으로 들어온 빛을 제외하고는 유리의 외부인 공기와의 굴절률 차이에 의해 유리내에서 내부반사를 통해 측면으로 전달되게 된다.The light transmitted to the glass is transmitted to the side through the internal reflection in the glass due to the refractive index difference with the air which is the outside of the glass, except for the light entering vertically.
즉, 수직으로 입사하지 않은 빛은 유리의 상단에서 굴절이 이루어지고, 유리의 하단에서 반사가 이루어진다. 반사가 이루어지는 이유는 외부가 공기층으로 인해 굴절률 차이로 반사가 이루어지게 된다. 이로인해 유리내에서 내부반사가 이루어져 유리상단에서 입사시 굴절된 방향으로 반사가 이루어지져 측면으로 전달되게 된다.That is, light not incident vertically is refracted at the upper end of the glass, and reflected at the lower end of the glass. The reason for the reflection is that the reflection occurs due to the refractive index difference due to the air layer outside. As a result, internal reflection is generated in the glass, and reflection is performed in the refracted direction at the upper end of the glass to be transmitted to the side.
코팅물질을 유리에 코팅하는 방법은 특별히 제한되는 것은 아니며, 바고팅, 스핀코팅, 스프레이(Spray), 잉크젯(Inkjet), 플렉소그라피(Flexography), 스크린(Screen), Dip-Coating 및 Gravure 등의 방법을 통해 형성할 수 있다.The method of coating the coating material on the glass is not particularly limited, and a coating method such as bubbling, spin coating, spray, inkjet, flexography, screen, dip-coating and gravure And the like.
빛이 입사되면 발광물질 및 금속나노입자에 의해 표면플라즈몬 공명이 일어나게 된다.When light is incident, surface plasmon resonance is caused by the luminescent material and the metal nanoparticles.
나노미터 금속입자 표면에 빛이 입사되면 금속나노입자 표면의 전자들이 들뜬 상태로 여기되는 현상을 금속나노입자 표면 플라즈몬이라하며, 이렇게 여기된 금속표면의 전자에서 발생되는 에너지는 주변부의 발광물질의 발광효율을 증대시킨다. 여기에는 두가지 메커니즘이 있는데 첫 번째는 금속나노입자의 표면플라즈몬으로 여기된 전자들의 에너지가 주변부의 발광물질의 여기자 생성효율을 증대시켜 발광물질의 입사광 흡수효율 향상시키는 것이며, 두 번째로는 금속나노입자의 표면플라즈몬으로 발생된 여기된 전자들의 에너지가 주변부의 발광물질의 비발광경로를 발광경로로 전환시켜 발광물질의 발광효율을 향상시키게 된다.When a light is incident on the surface of a nanometer metal particle, the phenomenon that the electrons on the surface of the metal nanoparticle are excited in an excited state is called a metal nanoparticle surface plasmon. The energy generated from electrons in the excited metal surface is called a light emission Thereby increasing the efficiency. Here, there are two mechanisms. First, the energy of electrons excited by the surface plasmon of the metal nanoparticles increases exciton generation efficiency of the luminescent material in the periphery, thereby improving the absorption efficiency of the incident light of the luminescent material. Second, The energy of the excited electrons generated by the surface plasmons of the light emitting material is converted into the light emitting path of the light emitting material of the peripheral portion to improve the light emitting efficiency of the light emitting material.
발광물질로는 Yellow형광체인 MACROLEX Fluorescent Yellow 10GN, Red형광체인 MACROLEX Fluorescent Red G, 혹은 DCM, Green형광체인 Cumarine6, 및 Blue형광체인 Cumarin466 중 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하다.As the luminescent material, it is preferable to use one of MACROLEX Fluorescent Yellow 10GN which is a yellow phosphor, MACROLEX Fluorescent Red G which is a red phosphor, Cumarine 6 which is a DC fluorescent material, and Cumarin 466 which is a blue fluorescent material.
상기 발광물질은 입사된 빛을 여러방향으로 방사시키는 역할을 하여 유리 내로의 입사시 입사각을 변경하여 빛이 유리 내에서 전반사가 일어나는 것을 돕는 역할을 한다.The luminescent material serves to radiate incident light in various directions, thereby changing the angle of incidence upon incidence into the glass to help total reflection in the glass.
또한, 금속나노입자로는 은나노입자 또는 금나노입자인 것이 바람직하다. 상기 은나노입자 또는 금나노입자는 발광물질이 있는 상태에서 빛을 증폭시킬 수 있는 역할을 한다. 증폭이 일어나는 이유로는 발광물질과 함께 표면 플라즈몬 공명효과에 의해 발광강도가 증폭된다.The metal nanoparticles are preferably silver nanoparticles or gold nanoparticles. The silver nanoparticles or gold nanoparticles serve to amplify light in the presence of a light emitting material. The reason for the amplification is that the luminescence intensity is amplified by the surface plasmon resonance effect together with the luminescent material.
또한, 상기 금속나노입자는 크기가 10~60nm인 것이 바람직한데, 금속나노입자 크기가 10~60nm일 때 발광물질과 혼합되어 표면 플라즈몬 공명이 잘 일어난다.The metal nanoparticles preferably have a size of 10 to 60 nm. When the size of the metal nanoparticles is 10 to 60 nm, surface plasmon resonance occurs well by mixing with a light emitting material.
또한, 폴리머로는 PMMA(polymethylmetaacrylate), PC(polycarbonate), PS(polystyrene), Acryl resin 중 1이상 포함되는 것이 바람직하다. 상기 폴리머는 빛이 유리로 진입하기 전에 먼저 빛이 입사될 때 발광물질 및 금속나노입자가 코팅물질 전영역에 걸쳐 분포할 수 있도록 하는 역할을 한다. 또한 발광물질과 금속나노입자를 통해 방사된 빛들 중에서 유리층으로 입사되지 못한 빛의 일부를 측면으로 유도될 수 있도록 하는 역할을 한다.The polymer preferably includes at least one of polymethylmetacrylate (PMMA), polycarbonate (PC), polystyrene (PS), and acrylic resin. The polymer serves to distribute the light emitting material and the metal nanoparticles over the entire area of the coating material when the light is incident before the light enters the glass. In addition, it plays a role of guiding a part of the light which is not incident on the glass layer from the light emitted through the light emitting material and the metal nanoparticles to the side surface.
상기 코팅물질의 구성비율을 살펴보면, 상기 코팅물질에서 상기 발광물질은 0.2~2.0wt%를 포함되며, 상기 금속나노입자는 0.002~0.02wt%를 포함되는 것이 바람직하다.As for the composition ratio of the coating material, it is preferable that the light emitting material in the coating material includes 0.2 to 2.0 wt%, and the metal nanoparticles include 0.002 to 0.02 wt%.
발광물질이 0.2~2.0wt% 범위일때 발광효율이 극대화되는 효과가 있다.When the light emitting material is in the range of 0.2 to 2.0 wt%, the light emitting efficiency is maximized.
또한, 금속나노입자는 0.002~0.02wt%인 것이 바람직한데, 0.002wt% 미만인 경우에는 표면 플라즈몬 공명에 의해 증폭이 잘 일어나지 않게 되며, 0.02wt%를 초과하게 되면 금속입자가 많아져 여기자가 생김으로 인해 오히려 발광강도의 증폭이 오히려 떨어지게 된다.If the amount of the metal nanoparticles is less than 0.002 wt%, the amplification does not occur due to the surface plasmon resonance. If the amount of the metal nanoparticles exceeds 0.02 wt%, metal particles increase and excitons are formed The amplification of the emission intensity is rather reduced.
한편, 본 발명은 빛의 측면전달 강도를 향상시키기 위해 유리를 복수층으로 형성할 수도 있다. 이 경우 상기 유리는 코팅 물질로 코팅 되어 있으며, 유리와 유리 사이에는 공기층이 형성되어 유리와 공기층과의 굴절률 차이에 의해 빛이 유리 밖으로 굴절되지 않고 유리 내부로 내부반사가 이루어짐으로써 측면으로 전달된다. 그리고, 코팅물질을 통과하여 유리에 수직으로 입사된 빛은 유리에서 내부반사가 일어나지 않고 공기층으로 빠져나가게 되는 데, 이 경우 다음에 형성된 코팅물질이 코팅된 유리내에서 반사를 통해 측면으로 이동하게 된다.In the meantime, the present invention may be configured to form a plurality of glass layers in order to improve the lateral transmission intensity of light. In this case, the glass is coated with a coating material, and an air layer is formed between the glass and the glass so that the light is not refracted out of the glass due to the refractive index difference between the glass and the air layer, Then, the light passing through the coating material and vertically incident on the glass passes through the air layer without internal reflection from the glass. In this case, the coating material formed next moves to the side through the reflection in the coated glass .
도 1을 참조하면, 코팅물질이 코팅된 유리에 공기층을 형성하고 코팅물질이 코팅된 다른 유리를 적층하게 되는 데, 코팅물질이 코팅된 제1유리에서 코팅물질 통과 후 유리내에서 내부반사를 통해 측면으로 전달된다.Referring to FIG. 1, the coating material forms an air layer on the coated glass, and another glass coated with the coating material is laminated. After passing the coating material through the first glass coated with the coating material, Lt; / RTI >
도 1에서는 오른쪽으로만 반사가 이루어졌으나 이는 예시적인 것이며 오른쪽 방향뿐만 아니라 왼쪽 방향, 앞쪽, 뒤쪽 등의 다양한 방향으로 반사가 이루어진다. 유리에 입사시 굴절된 방향으로 반사가 이루어지게 된다. 다만, 제1유리에 수직으로 입사한 빛은 제1유리에서 전반사가 이루어져 제1유리 위쪽으로 반사되거나 공기층을 통과하여 제2유리가 있는 방향으로 이동하게 된다. In FIG. 1, reflection is made only to the right, but this is an example, and reflection is performed not only in the right direction but also in various directions such as the left direction, the front direction, and the back direction. Reflection occurs in the refracted direction when incident on the glass. However, the light vertically incident on the first glass is totally reflected from the first glass and is reflected toward the upper side of the first glass or through the air layer to move in the direction of the second glass.
제2유리 상에 있는 코팅물질에 빛이 입사되면 앞서 설명한 바와 같이 빛은 코팅 물질 내에 있는 발광물질에 의해 여러 방향으로 방사가 이루어지며, 발광물질 및 금속나노입자에 의해 표면플라즈몬 공명에 의해 증폭이 일어나 유리로 빛이 전달될 경우 더욱 강하게 전달된다. When light is incident on the coating material on the second glass, the light is emitted in various directions by the luminescent material in the coating material as described above, and is amplified by the surface plasmon resonance by the luminescent material and the metal nanoparticles. When light is transmitted to glass, it is transmitted more strongly.
유리에 전달된 빛은 일부가 외부와 유리의 굴절률 차이에 의해 유리내에서 내부반사를 통해 측면으로 전달되게 된다.Some of the light transmitted to the glass is transmitted to the side through the internal reflection in the glass due to the refractive index difference between the outside and the glass.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 금속나노입자, 발광물질 및 폴리머를 포함한 필름 내에서 빛이 전달되는 개략도를 나타낸 것이다.FIG. 3 is a schematic view illustrating light transmission in a film including metal nanoparticles, a light emitting material, and a polymer according to another embodiment of the present invention.
또한, 본 발명은 필름형태로 구성될 수 있는데, 금속나노입자, 발광물질, 폴리머를 포함한 필름으로 빛이 필름 내부에서 반사를 통해 측면으로 전달될 수 있다.In addition, the present invention can be constituted in the form of a film, in which light can be transmitted to the side through reflection inside the film, including metal nanoparticles, a light emitting material, and a polymer.
빛은 코팅 물질 내에 있는 발광물질에 의해 여러방향으로 방사가 이루어진다.Light is emitted in various directions by the luminescent material in the coating material.
이러한 빛 중에서 일부가 외부와 필름의 굴절률 차이에 의해 필름내에서 내부반사를 통해 측면으로 전달되게 된다. 이렇게 전달되는 빛은 필름 내의 금속나노입자에 의해 표면플라즈몬 공명에 의해 증폭시켜 필름의 측면으로 더욱 강하게 전달되게 된다.Some of this light is transmitted to the side through the internal reflection in the film due to the refractive index difference between the outside and the film. The transmitted light is amplified by surface plasmon resonance by the metal nanoparticles in the film, and is transmitted more strongly to the side of the film.
또한, 상기 필름의 구성비율을 살펴보면, 상기 필름물질에서 발광물질은 0.2~2.0wt% 포함되며, 금속나노입자는 0.002~0.02wt% 포함되는 것이 바람직하다. 이는 앞서 설명한 유리에 코팅되는 코팅물질의 구성비율과 동일하다.As to the composition ratio of the film, it is preferable that the film material contains 0.2 to 2.0 wt% of the light emitting material and 0.002 to 0.02 wt% of the metal nanoparticles. This is the same as the composition ratio of the coating material coated on the above-described glass.
상기 발광물질은 0.2~2.0wt% 포함되며, 상기 금속나노입자는 0.002~0.02wt% 포함되는 것이 바람직하다. 발광물질이 0.2~2.0wt% 범위일때 발광효율이 극대화되는 효과가 있다.The light emitting material is contained in an amount of 0.2 to 2.0 wt%, and the metal nanoparticles are preferably contained in an amount of 0.002 to 0.02 wt%. When the light emitting material is in the range of 0.2 to 2.0 wt%, the light emitting efficiency is maximized.
또한, 금속나노입자는 0.002~0.02wt%인 것이 바람직한데, 0.002wt% 미만인 경우에는 표면 플라즈몬 공명에 의해 증폭이 잘 일어나지 않게 되며, 0.02wt%를 초과하게 되면 금속입자가 많아져 여기자가 생김으로 인해 오히려 발광강도의 증폭이 오히려 떨어지게 된다.If the amount of the metal nanoparticles is less than 0.002 wt%, the amplification does not occur due to the surface plasmon resonance. If the amount of the metal nanoparticles exceeds 0.02 wt%, metal particles increase and excitons are formed The amplification of the emission intensity is rather reduced.
한편, 본 발명의 측면 광전달 시스템은 필름을 복수개로 적층하여 형성될 수 있는 데, 이 경우 상기 필름과 필름 사이에는 공기층이 형성된다.Meanwhile, the side light transmission system of the present invention can be formed by laminating a plurality of films, wherein an air layer is formed between the film and the film.
공기층이 형성되어 필름과 공기층과의 굴절률 차이에 의해 빛이 필름 밖으로 굴절되지 않고 필름 내부에서 반사가 이루어짐으로써 측면으로 전달될 수 있다. An air layer may be formed and the light may be transmitted to the side by reflections inside the film without refracting out of the film due to the refractive index difference between the film and the air layer.
위와 같이 제조된 본 발명의 측면 광전달 시스템은 유리창 등에 활용시 통과된 빛이 측면으로 전달됨으로써 전달된 빛을 실내 등으로 직접 이용하거나, 또는 태양전지 발전시스템으로 활용할 수 있다.In the side light transmission system of the present invention manufactured as described above, light passing through the window light is transmitted to the side, so that the transmitted light can be directly used in a room or utilized as a solar cell power generation system.
이하 본 발명의 일실시예에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described in detail.
실시예 1Example 1
코팅물질 제조를 위해 발광물질은 Macrolex Fluorescence Yellow 10GN (화학식 : 3-(5-chloro-2-benzoxazolyl)-7-(diethylamino)-2H-1-Benzopyran-2-one)을, 금속나노입자로 평균지름이 약 20nm인 은나노입자를, 폴리머로는 PMMA를 준비하였다.For the preparation of the coating material, the luminescent material was Macrolex Fluorescence Yellow 10GN (3- (5-chloro-2- benzoxazolyl) -7- (diethylamino) -2H-1-benzopyran- Silver nanoparticles having a diameter of about 20 nm and PMMA as a polymer were prepared.
이들 발광물질 0.8wt%, 은나노입자 0.002wt%, 폴리머 99.198wt% 포함시키도록 코팅물질을 제조하였다. 또한, 은나노물질을 0.006wt%, 0.010wt%, 0.015wt%로 4가지 종류로 하여 코팅물질을 제조하였다. 발광물질은 0.8wt%가 포함되었고, 나머지 질량비율을 폴리머로 하여 100wt%를 맞추었다.A coating material was prepared so as to contain 0.8 wt% of these light emitting materials, 0.002 wt% of silver nanoparticles, and 99.198 wt% of polymer. In addition, coating materials were prepared in four kinds of silver nano materials as 0.006 wt%, 0.010 wt%, and 0.015 wt%. The light emitting material contained 0.8 wt%, and the remaining mass ratio was set to 100 wt% as a polymer.
유리를 준비하여 코팅물질을 바코팅을 통해 코팅하여 완성하였다.The glass was prepared and the coating material was coated by bar coating.
실시예Example 2 2
실시예 1과 동일하게 제조하되, Was prepared in the same manner as in Example 1,
발광물질로 Macrolex Fluorescence Red G (화학식 : 3-(benzothiazol-2-yl)-7-(diethylamino)-2-oxo-2H-1-benzopyran-4-carbonitrile)을, 금속나노입자로 평균지름이 약 20nm인 금나노입자를 준비하였으며, 금나노물질을 0.002wt%, 0.006wt%, 0.010wt%, 0.015wt%로 4가지 종류로 하여 코팅물질을 제조하였으며, 바코팅을 통해 유리 상에 코팅을 하였다.Macrolex Fluorescence Red G (chemical formula: 3- (benzothiazol-2-yl) -7- (diethylamino) -2-oxo-2H-1-benzopyran-4-carbonitrile) The gold nanoparticles were prepared in the form of gold nanomaterials of 0.002 wt%, 0.006 wt%, 0.010 wt%, and 0.015 wt%, respectively. Coating materials were prepared and coated on glass by bar coating .
비교예Comparative Example 1 One
실시예 1과 동일하게 제조하되, 금속나노입자인 은나노입자 없이 코팅물질을 제조하여 유리 상에 코팅하였다. The coating material was prepared in the same manner as in Example 1, but without silver nanoparticles, which were metal nanoparticles, and coated on glass.
비교예Comparative Example 2 2
실시예 2와 동일하게 제조하되, 금속나노입자인 금나노입자 없이 코팅물질을 제조하여 유리 상에 코팅하였다. A coating material was prepared in the same manner as in Example 2, but without gold nanoparticles, which were metal nanoparticles, and coated on glass.
제조된 코팅물질이 코팅된 유리를 이용하여 흡수스펙트럼을 통한 발광강도를 측정하였는 데, 도 4는 발광강도를 측정하는 공정을 대략적으로 나타낸 것이다.The light emission intensity through the absorption spectrum was measured using the glass coated with the prepared coating material, and FIG. 4 roughly shows the process of measuring the light emission intensity.
도 4의 측정방법을 살펴보면, Solar simulator는 태양광과 유사한 스펙트럼을 가지는 광 발생장치이며, 이를 통해 발생된 백색의 입사광이 샘플에 수직으로 조사되면 샘플을 통해 일부분이 측면으로 전달된다. 이렇게 전달된 측면광은 integrated sphere로 모아지며, 한쪽 끝에 연결된 optical fiber detector를 통해 spectrometer로 전달되어 파장에 따르는 강도를 가지는 spectrum으로서 얻어진다. 이때 강도는 자동적으로 계산되어 power 즉 W로 화면상에 표시된다.In the measurement method of FIG. 4, the solar simulator is a light generating device having a spectrum similar to that of a sunlight, and when the white incident light generated through the solar simulator is irradiated perpendicularly to the sample, a part thereof is transferred to the side through the sample. The transmitted side light is collected into an integrated sphere and transmitted to a spectrometer through an optical fiber detector connected to one end to obtain a spectrum with intensity along the wavelength. At this time, the intensity is automatically calculated and displayed on the screen with power (W).
도 5는 실시예 1 및 비교예 1, 실시예 2 및 비교예 2에서 유리 측면에서 발광강도에 대한 그래프를 나타낸 것이다.Fig. 5 is a graph showing the emission intensity on the glass side in Example 1, Comparative Example 1, Example 2, and Comparative Example 2. Fig.
도 5의 (a)는 실시예 1 및 비교예 1의 발광강도, 도 5의 (b)는 실시예 2 및 비교예 2의 발광강도를 나타낸 것인데, 도 4의 공정을 이용하여 발광강도를 측정하였다.5 (a) shows the luminescence intensities of Example 1 and Comparative Example 1, and Fig. 5 (b) shows luminescence intensities of Example 2 and Comparative Example 2. The luminescence intensity was measured Respectively.
도 5의 (a)를 참조하면, 비교예 1의 발광강도는 발광물질 Macrolex Fluorescence Yellow 10GN 의 영향으로 530nm 파장대에서 피크를 나타내는 데, 은나노입자가 없는 상태에서 발광강도는 가장 낮은 값을 나타내고, 은나노입자의 농도를 높임에 따라 점점 발광강도가 높았으며 0.010wt%일때 가장 높은 발광강도를 나타내었다. 5 (a), the luminescence intensity of Comparative Example 1 shows a peak at a wavelength of 530 nm due to the influence of the luminescent material Macrolex Fluorescence Yellow 10GN. In the absence of silver nanoparticles, the luminescence intensity shows the lowest value, As the concentration of the particles increased, the luminescence intensity was increased and the luminescence intensity was highest at 0.010 wt%.
도 5의 (a)를 참조하면, 비교예 1의 발광강도는 발광물질의 영향으로 530nm 파장대에서 피크를 나타내는 데, 금나노입자가 없는 상태에서 발광강도는 가장 낮은 값을 나타내고, 금나노입자의 농도를 높임에 따라 점점 발광강도가 높았으며 0.010wt%일때 가장 높은 발광강도를 나타내었다. 5 (a), the luminescence intensity of Comparative Example 1 shows a peak at a wavelength band of 530 nm due to the influence of a luminescent material. In the absence of gold nanoparticles, the luminescence intensity shows the lowest value. As the concentration increased, the luminescence intensity was gradually increased, and the highest luminescence intensity was obtained at 0.010 wt%.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the inventions. It will be clear to those who have knowledge of.
Claims (10)
상기 유리 일면에 금속나노입자, 발광물질 및 폴리머를 포함한 코팅물질이 코팅되어
빛이 코팅물질 통과 후 유리 내에서 반사를 통해 측면으로 전달되는 측면 광전달 시스템.
Clear glass and
A coating material including metal nanoparticles, a light emitting material, and a polymer is coated on one side of the glass
Side light delivery system in which light is transmitted laterally through the reflection in the glass after passing through the coating material.
빛이 필름 내부에서 반사를 통해 측면으로 전달되는 측면 광전달 시스템.
A film composed of metal nanoparticles, luminescent material and polymer.
Side light delivery system in which light is transmitted laterally through the reflection inside the film.
상기 유리는 복수층으로 구성되며, 상기 유리 사이에는 공기층이 형성된 것을 특징으로 하는 측면 광전달 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the glass comprises a plurality of layers, and an air layer is formed between the glasses.
상기 필름은 복수층으로 구성되며, 상기 필름 사이에는 공기층이 형성된 것을 특징으로 하는 측면 광전달 시스템.
3. The method of claim 2,
Wherein the film comprises a plurality of layers, and an air layer is formed between the films.
빛이 발광물질 통과시 여러 방향으로 방사시키는 것을 특징으로 하는 측면 광전달 시스템.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the light is emitted in various directions when passing through the light emitting material.
상기 빛은 상기 발광물질과 상기 금속나노입자의 표면플라즈몬 공명에 의해 증폭되는 것을 특징으로 하는 측면 광전달 시스템.
6. The method of claim 5,
Wherein the light is amplified by surface plasmon resonance of the light emitting material and the metal nanoparticles.
상기 금속나노입자로는 은나노입자 또는 금나노입자인 것을 특징으로 하는 측면 광전달 시스템.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the metal nanoparticles are silver nanoparticles or gold nanoparticles.
상기 발광물질로는 Yellow형광체인 MACROLEX Fluorescent Yellow 10GN, Red형광체인 MACROLEX Fluorescent Red G, 혹은 DCM, Green형광체인 Cumarine6, 및 Blue형광체인 Cumarin466 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 측면 광전달 시스템.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the light emitting material is one of MACROLEX Fluorescent Yellow 10GN which is a yellow phosphor, MACROLEX Fluorescent Red G which is a red phosphor, Cumarine 6 which is a green phosphor, and Cumarin 466 which is a blue phosphor.
상기 폴리머는 PMMA(polymethylmetaacrylate), PC(polycarbonate), PS(polystyrene), Acryl resin 중 1이상 포함된 것을 특징으로 하는 측면 광전달 시스템.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the polymer comprises at least one of polymethylmethacrylate (PMMA), polycarbonate (PC), polystyrene (PS), and acrylic resin.
상기 코팅물질에서 상기 발광물질은 0.2~2.0wt% 포함되며, 상기 금속나노입자는 0.002~0.02wt% 포함된 것을 특징으로 하는 측면 광전달 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the coating material contains 0.2 to 2.0 wt% of the light emitting material and 0.002 to 0.02 wt% of the metal nanoparticles.
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