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研究生:蔡家源
研究生(外文):TSAI, CHIA-YUAN
論文名稱:低輻射玻璃之光學薄膜設計
論文名稱(外文):Optical Thin Film Design of Low-Emissivity Glass
指導教授:葉倍宏葉倍宏引用關係
指導教授(外文):YEH, PEI-HUNG
口試委員:洪冠明謝東河
口試委員(外文):HUNG, KUAN-MINGSHIEH, TUNG-HO
口試日期:2017-06-09
學位類別:碩士
校院名稱:崑山科技大學
系所名稱:光電工程研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2017
畢業學年度:105
語文別:中文
論文頁數:53
中文關鍵詞:低輻射玻璃單銀結構多銀結構光致變色多功能型濾藍光
外文關鍵詞:low-emissivity glasssingle silver structuremulti-silver structurephotochromismmulti-functional anti-blue lighted
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本論文針對低輻射玻璃之光學薄膜進行優化模擬設計,使用 Essential Macleod 薄膜光學模擬軟體,日光區波段範圍280nm~2500nm,聚焦重點在降低紅外光區透射率。六層單銀結構的優化膜層安排為Air /SiO2(82nm) /Si(57nm) /SiO2(150nm) /Si(8nm) /Ag(29nm) /Si(12nm) /Glass,紫外光區平均透射率為0.01 %,可見光區平均透射率為50.45 %,紅外光區平均透射率為1.66 %,實為單銀結構中極佳的設計。六層雙銀結構的優化膜層安排為Air /SiO2(46nm) /Si(8nm) /Ag(22nm) /Si(24nm) /Ag(22.4nm) /Si(10nm) /Glass,紫外光區平均透射率為0.04 %,可見光區平均透射率為51.49 %,紅外光區平均透射率為0.85 %,較單銀結構優異,實為一款非常優異的低輻射玻璃光學薄膜設計。
八層三銀結構優化膜層安排Air /SiO2(49nm) /Si(8nm) /Ag(19nm) /Si(22nm) /Ag(12nm) /Si(22nm) /Ag(18nm) /Si(10nm) /Glass,其紫外光區平均透射率0.01 %,可見光區平均透射率57.08%,紅外光區平均透射率0.68%。十層四銀結構的優化膜層安排為Air /SiO2(55nm) /Si(7nm) /Ag(16nm) /Si(16nm) /Ag(9nm) /Si(17nm) /Ag(10nm) /Si(19nm) /Ag(17nm) /Si(10nm) /Glass,其紫外光區平均透射率0.02 %,可見光區平均透射率56.83 %,紅外光區平均透射率0.53 %。以十層三銀結構設計多功能型濾藍光低輻射玻璃,其中心波長之透射率調變範圍22.67% ~ 33.35%,確實符合多功能的複合特性。
光致變色應用在低輻射玻璃的光學薄膜設計中,十層雙銀結構優化膜層安排為Air /SiO2(237.69nm) /WO3(10nm) /Si(10nm) /Ag(25nm) /Si(10nm) /WO3(55.72nm) /Si(10nm) /Ag(24.87nm) /Si(10nm) /WO3(10nm) /Glass,當WO3為去色態,其紫外光區平均透射率Tav (280nm~380nm)為0.01 %,可見光區平均透射率Tav (381nm~780nm)為55.93%,紅外光區平均透射率Tav (781nm~2500nm)為0.41 %。而WO3為著色態時,其紫外光區平均透射率Tav (280nm~380nm)為0.01 %,可見光區平均透射率Tav (381nm~780nm)為33.12 %,紅外光區平均透射率Tav (781nm~2500nm)為0.29 %,其中可見光區平均透射率變化為22.81 %,是一款高性能的低輻射玻璃光學薄膜設計。


This thesis aims to design the optimal structure of optical thin film for low-emissivity glass based on the software, Essential Macleod. The wavelength range (280 nm ~ 2500 nm) is mainly focused on decreasing the transmittance of infrared region. The six-layered single silver structure of the optical thin film is arranged as follows: Air /SiO2 (82nm) /Si(57nm) /SiO2(150nm) /Si(8nm) /Ag(29nm) /Si(12nm) /Glass, with the average transmittance of ultraviolet region, visible region, infrared region to reach 0.01%, 50.45%, and 1.66%, respectively, which is our best design for single silver structure. The six-layered double silver structure of the optimal optical thin film is arranged as follows: Air /SiO2(46nm) /Si(8nm) /Ag(22nm) /Si(24nm) /Ag(22.4nm) /Si(10nm) /Glass, with the average transmittance of ultraviolet region, visible region, infrared region to reach 0.04%, 51.49%, and 0.85%, which is superior to single silver structure. Therefore, the design of the double silver structure should be considered as the optimal candidate for low-emissivity glass.
The eight-layered triple silver structure of the optimal optical thin film is arranged as follows: Air /SiO2(49nm) /Si(8nm) /Ag(19nm) /Si(22nm) /Ag(12nm) /Si(22nm) /Ag(18nm) /Si(10nm) /Glass with the average transmittance of ultraviolet region, visible region, infrared region to reach 0.01%, 57.08%, and 0.68%. The ten-layered quadruple silver structure of the optimal optical thin film is arranged as follows: Air /SiO2(55nm) /Si(7nm) /Ag(16nm) /Si(16nm) /Ag(9nm) /Si(17nm) /Ag(10nm) /Si(19nm) /Ag(17nm) /Si(10nm) /Glass with the average transmittance of ultraviolet region, visible region, infrared region to reach 0.02%, 56.83%, and 0.53%.
Using ten-layered triple silver structure for the design of multi-functional anti-blue lighted low-emissivity glass results in adjustable transmittance of central wavelength ranging from 22.67% to 33.35%, which definitely accords to the multifunctional composite characteristics.
When applying photochromism, the ten-layered double silver structure of the optical thin film for low-emissivity glass is arranged as follows: Air /SiO2(237.69nm) /WO3(10nm) /Si(10nm) /Ag(25nm) /Si(10nm) /WO3( 55.72nm) /Si(10nm) /Ag(24.87nm) /Si(10nm) /WO3(10nm) /Glass. If WO3 is in the bleached state, the average transmittance of ultraviolet region Tav (280nm~380nm), visible region Tav (381nm~780nm), infrared region Tav (781nm~2500nm) reaches 0.01%, 55.93%, and 0.41%, respectively. If WO3 is in the colored state, the average transmittance of ultraviolet region Tav (280nm~380nm), visible region Tav (381nm~780nm), infrared region Tav (781nm~2500nm) reaches 0.01%, 33.12%, and 0.29%, respectively. Among them, the variation of average transmittance of visible region is 22.81%. Therefore, the design of the ten-layered double silver structure should be considered as a candidate of optical thin film for low-emissivity glass with high functions.

中文摘要 i
英文摘要 iii
誌謝 v
目錄 vi
圖目錄 ix
表目錄 xi
一、緒論 1
1-1 前言 1
1-2 低輻射玻璃簡介 2
1-3 研究動機 3
二、理論 4
2-1玻璃建材分類 4
2-1-1清玻璃 4
2-1-2有色玻璃 4
2-1-3反射玻璃 4
2-1-4複層玻璃 5
2-1-5 低輻射玻璃 5
2-2 低輻射玻璃生產方式 6
2-2-1 硬鍍式低輻射玻璃 6
2-2-2 軟鍍式低輻射玻璃 6
2-3 低輻射玻璃的原理 7
2-4 低輻射玻璃產品 8
2-5 認識藍光 9
2-6 有害藍光 9
2-7 光致變色 10
三、 實驗原理 11
3-1光學薄膜基本理論 11
3-2金屬薄膜 12
3-2-1 銀膜(Ag film) 12
3-2-2 金膜(Au film) 12
3-2-3 銅膜(Cu film) 13
3-2-4 鋁膜(Al film) 13
3-3 單一材料製鍍多層膜 13
3-4 Essential Macleod簡介 15
3-5 Essential Macleod軟體介面說明 15
3-6 模擬構想 19
四、結果與討論 20
4-1 三層對稱結構 20
4-1-1 比較M/D/M結構與D/M/D結構之透射率光譜特性 20
4-1-2 比較使用不同介電質膜之透射率光譜特性 21
4-1-3 比較使用不同金屬膜材料之透射率光譜特性 24
4-2 四層單銀結構 26
4-3 五層單銀結構 29
4-4 六層單銀結構 33
4-5 六層雙銀結構與製造誤差 34
4-6 八層三銀結構 38
4-7 十層四銀結構 39
4-8 十層三銀結構之多功能型濾藍光設計 42
4-8-1 十層三銀結構一濾藍光設計 42
4-8-2 十層三銀結構二濾藍光設計 43
4-8-3 十層三銀結構三濾藍光設計 44
4-8-4 十層三銀結構之多功能型濾藍光設計比較 45
4-9 光致變色單銀結構 46
4-10 光致變色雙銀結構 48
五、結論 51
參考文獻 52


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