熱致變色窗的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種能夠在冬季進(jìn)行取暖時有效地隔熱的熱致變色窗。所述熱致變色窗包括：基板；熱致變色薄膜，形成在基板上；以及透明導(dǎo)電膜，形成在熱致變色薄膜的上表面和下表面中的至少一個表面上。透明導(dǎo)電膜的輻射率低于熱致變色薄膜的輻射率。
【專利說明】熱致變色窗
[0001]本申請要求在2012年6月15日提交的第10-2012-0063992號韓國專利申請的優(yōu)先權(quán)，出于各種目的通過引用將該申請的全部內(nèi)容包含于此。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種熱致變色窗，更具體地，涉及一種其紅外(IR)透射率根據(jù)溫度而調(diào)節(jié)的熱致變色窗。
【背景技術(shù)】
[0003]熱致變色現(xiàn)象是指過渡金屬的氧化物或硫化物在低于和高于特定的溫度(S卩，它的轉(zhuǎn)變溫度(Tc))時經(jīng)歷它的晶體結(jié)構(gòu)的變化，由此它的物理性質(zhì)(導(dǎo)電性和紅外(IR)透射率)顯著地改變的現(xiàn)象。
[0004]當(dāng)用具有這樣的熱致變色能力的薄膜涂覆玻璃時，可以制造出“智能窗”，所述“智能窗”在預(yù)定的溫度下或高于預(yù)定的溫度時透射可見光，但是阻擋近紅外(NIR)輻射和紅外(IR)輻射以防止室內(nèi)溫度的上升。智能窗在車輛或建筑物中的應(yīng)用可以在節(jié)能方面非常有效。
[0005]表現(xiàn)出熱致變色現(xiàn)象的材料包括一些過渡金屬的氧化物，其中，由于二氧化釩(VO2)的轉(zhuǎn)變溫度是68°C，該溫度與實際應(yīng)用成為可能的溫度相對接近，因此二氧化釩(VO2)正在被廣泛地研究。
[0006]當(dāng)將這樣的熱致變色薄膜應(yīng)用于建筑玻璃時，需要低輻射率以將在冬季進(jìn)行取暖時的熱損失最小化。然而，傳統(tǒng)的熱致變色薄膜不具有低輻射率，這成為問題。具體地，由于二氧化釩(VO2)薄膜具有與典型玻璃的輻射率相似的0.84的高輻射率，因此二氧化釩(VO2)薄膜具有在冬季進(jìn)行取暖時不能有效地隔熱的問題。
[0007]本發(fā)明的背景部分中公開的信息僅是為了更好地理解本發(fā)明的【背景技術(shù)】，而不應(yīng)該被認(rèn)為是承認(rèn)或者以任何形式表明該信息形成本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的各方面提供了一種能夠在冬季進(jìn)行取暖時有效地隔熱的熱致變色窗。
[0009]在本發(fā)明的一個方面中，提供了一種熱致變色窗，所述熱致變色窗包括:基板；熱致變色薄膜，形成在基板上；以及透明導(dǎo)電膜，形成在熱致變色薄膜的上表面和下表面中的至少一個表面上。透明導(dǎo)電膜的輻射率低于熱致變色薄膜的輻射率。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的實施例，透明導(dǎo)電膜的輻射率可以是0.25或更小。
[0011]透明導(dǎo)電膜的電阻率可以是1Χ10_3Ω.cm或更小。
[0012]透明導(dǎo)電膜可以由從由氧化銦錫(ΙΤ0)、氧化鋅(ZnO)、氧化氟錫(FT0)、鋁摻雜的氧化鋅(AZO)和鎵摻雜的氧化鋅(GZO)組成的組中選擇的一種制成。
[0013]熱致變色薄膜可以實現(xiàn)為從由二氧化釩(V02)、氧化鈦(III) (Ti203)、氧化鈮(NbO2)和硫化鎳(NiS)組成的組中選擇的一種。[0014]熱致變色薄膜可以是用摻雜劑處理的。
[0015]透明導(dǎo)電膜可以由鋁摻雜的氧化鋅(AZO)或鎵摻雜的氧化鋅(GZO)制成，熱致變色薄膜包括二氧化釩(VO2)。
[0016]透明導(dǎo)電膜可以形成在熱致變色薄膜的下表面上，鋁摻雜的氧化鋅(AZO)或鎵摻雜的氧化鋅(GZO)沿著(001)方向生長。
[0017]透明導(dǎo)電膜的厚度范圍可以是350nm至650nm。
[0018]Al在鋁摻雜的氧化鋅(AZO)中的量的范圍可以是每100重量份的鋁摻雜的氧化鋅(AZO)從3重量份至5重量份。
[0019]Ga在鎵摻雜的氧化鋅(GZO)中的量的范圍可以是每100重量份的鎵摻雜的氧化鋅(GZO)從3.5重量份至5.5重量份。
[0020]熱致變色薄膜可以是用摻雜劑處理的。
[0021]摻雜劑可以是從由Mo、W、Cr、Ni和Zr組成的組中選擇的至少一種。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的實施例，因為熱致變色窗具有低輻射率，所以可以在冬季進(jìn)行取暖時有效地隔熱。
[0023]另外，由于VO2熱致變色薄膜形成在由沿著(001)方向生長的AZO或GZO制成的透明導(dǎo)電膜上，所以可以改進(jìn)由VO2制成的熱致變色薄膜的相變性能。
[0024]本發(fā)明的方法和裝置具有其他的特征和優(yōu)點，所述其他的特征和優(yōu)點將通過附圖而變得明顯，或在附圖中進(jìn)行更詳細(xì)的闡述，附圖被包含于此，并在本發(fā)明的下面的詳細(xì)描述中一起用于解釋本發(fā)明的特定原理。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1是示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的熱致變色窗的剖視圖；
[0026]圖2是示出了根據(jù)AZO薄膜沉積條件中的壓力和功率的變化的AZO的輻射率的變化的圖；
[0027]圖3是示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的熱致變色窗的剖視圖；以及
[0028]圖4是示出了根據(jù)AZO薄膜中的Al濃度的AZO薄膜的輻射率的曲線圖。
【具體實施方式】
[0029]現(xiàn)在將詳細(xì)參照根據(jù)本發(fā)明的熱致變色窗，在附圖中示出并在下文描述了本發(fā)明的實施例，使得本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員可以容易地實施本發(fā)明。
[0030]在整個文件中，應(yīng)該參考附圖，其中在不同的附圖中使用相同的參考標(biāo)號和符號來表示相同的或相似的組件。在本發(fā)明的以下描述中，當(dāng)包含于此的已知的功能和組件的詳細(xì)描述會使得本發(fā)明的主題不清楚時，將省略這些詳細(xì)描述。
[0031]圖1是示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的熱致變色窗的剖視圖。
[0032]參照圖1，根據(jù)本發(fā)明的該實施例的熱致變色窗包括基板100、熱致變色薄膜200和透明導(dǎo)電膜300。
[0033]基板100是用于熱致變色薄膜200或透明導(dǎo)電膜300的基體材料。優(yōu)選的是，基板100被實現(xiàn)為鈉鈣建筑玻璃。
[0034]熱致變色薄膜200形成在基板100上。熱致變色薄膜200因熱致變色現(xiàn)象而經(jīng)歷晶體結(jié)構(gòu)的變化，在熱致變色現(xiàn)象中，它的相在特定的溫度(即，它的相變溫度)下發(fā)生轉(zhuǎn)變，由此它的物理性質(zhì)(導(dǎo)電性和紅外(IR)透射率)顯著改變，從而在預(yù)定的溫度或高于預(yù)定的溫度阻擋或反射紅外(IR)輻射。
[0035]熱致變色薄膜200可以由選自二氧化釩(V02)、氧化鈦(III) (Ti203)、氧化鈮(NbO2)和硫化鎳(NiS)中的一種制成，但不限于此。
[0036]可以用摻雜劑處理熱致變色薄膜200以降低相變溫度。
[0037]隨著摻雜劑的摻雜比例變高，相變溫度顯著地降低?？梢酝ㄟ^使用用摻雜劑處理的靶濺射熱致變色材料或者由熱致變色材料制成的靶和摻雜劑制成的靶進(jìn)行共濺射來摻雜熱致變色薄膜200。
[0038]透明導(dǎo)電氧化物膜或透明導(dǎo)電膜300形成在熱致變色薄膜200的上表面或下表面中的至少一個表面上，由此降低熱致變色窗的輻射率。
[0039]由于透明導(dǎo)電膜300的輻射率比熱致變色薄膜的輻射率低，所以能夠通過在熱致變色薄膜200的上表面或下表面中的至少一個表面上形成透明導(dǎo)電膜300來降低熱致變色窗的整體輻射率。
[0040]優(yōu)選的是，透明導(dǎo)電膜300形成在熱致變色薄膜200的下表面上以作為擴散阻擋件，該擴散阻擋件防止基板100內(nèi)部的離子在沉積熱致變色薄膜200的過程中擴散到熱致變色薄膜200中，由此防止熱致變色薄膜200失去其熱致變色特性。具體地，當(dāng)基板100實現(xiàn)為鈉鈣玻璃基板時，透明導(dǎo)電膜300可以防止玻璃基板內(nèi)部的鈉(Na)離子擴散到熱致變色薄膜200中。
[0041 ] 這里,透明導(dǎo)電膜300可以由選自氧化銦錫(ITO )、氧化鋅(ZnO )、氧化氟錫(FTO )、鋁摻雜的氧化鋅(AZO)和鎵摻雜的氧化鋅(GZO)中的一種制成，但不限于此。
[0042]透明導(dǎo)電膜300的輻射率可以根據(jù)透明導(dǎo)電膜的組分的性質(zhì)和沉積透明導(dǎo)電膜的條件而具有各種值。
[0043]圖2是示出了根據(jù)AZO薄膜沉積條件中的壓力和功率的變化的AZO的輻射率的變化的圖。
[0044]如圖2中所示，可以通過控制透明導(dǎo)電膜的沉積條件來調(diào)節(jié)該透明薄膜的輻射率。
[0045]優(yōu)選的是，透明導(dǎo)電膜300具有0.25或更低的輻射率或者1Χ10_3Ω.cm或更小的電阻率。
[0046]如上所述，由于根據(jù)本發(fā)明的該實施例的熱致變色窗包括基板100、熱致變色薄膜200和透明導(dǎo)電膜300，所以所述熱致變色窗具有低輻射率。這增加了對長波長紅外(IR)輻射(2500至4000nm)的反射率，由此降低了遮陽系數(shù)(shading coefficient)。因此,該熱致變色窗可以將在冬季進(jìn)行取暖時的任何熱損失最小化。
[0047]現(xiàn)在將參照圖3說明根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的熱致變色窗。
[0048]根據(jù)本發(fā)明的該實施例的熱致變色窗包括基板100、熱致變色薄膜210和透明導(dǎo)電膜310，熱致變色薄膜210形成在基板100上并且由VO2制成，透明導(dǎo)電膜310形成在熱致變色薄膜210的上表面或下表面中的至少一個表面上并且由鋁摻雜的氧化鋅(AZO)或鎵摻雜的氧化鋅(GZO)制成。
[0049]優(yōu)選的是，透明導(dǎo)電膜310形成在熱致變色薄膜210的下表面上，其中透明導(dǎo)電膜310的AZO或GZO沿著(001)方向生長。
[0050]由于透明導(dǎo)電膜310形成在熱致變色薄膜210的下表面上，其中透明導(dǎo)電膜310的AZO或GZO沿著(001)方向生長，所以透明導(dǎo)電膜310作為擴散阻擋件和由VO2制成的熱致變色薄膜210的種子層。
[0051]如上所述，由于透明導(dǎo)電膜310設(shè)置在基板100和熱致變色薄膜210之間，所以透明導(dǎo)電膜310防止基板100內(nèi)部的離子擴散到熱致變色薄膜210中。另外，因為透明導(dǎo)電膜310由沿著(001)方向生長并且與熱致變色薄膜210的VO2結(jié)合良好的AZO或GZO制成，并且VO2在透明導(dǎo)電膜310上生長，所以VO2沿著(010)方向生長，具有優(yōu)異的相變性能。
[0052]優(yōu)選的是，透明導(dǎo)電膜310的厚度的范圍是350nm至650nm。
[0053]另外，優(yōu)選的是，Al在AZO中的量的范圍是每100重量份的AZO從3重量份至5重量份，Ga在GZO中的量的范圍是每100重量份的GZO從3.5重量份至5.5重量份。
[0054]圖4是示出了根據(jù)AZO薄膜中的Al濃度的AZO薄膜的輻射率的曲線圖。
[0055]如圖4中所示，由于AZO摻雜有3重量份至5重量份的Al,所以AZO具有范圍為
0.17至0.25的輻射率。
[0056]另外，可以用摻雜劑處理如上所述的由VO2制成的熱致變色薄膜210，以降低相變溫度。
[0057]這里,摻雜劑可以是從Mo、W、Cr、Ni和Zr中選擇的至少一種,但不限于此。
[0058]已經(jīng)針對特定的實施例和附圖給出了本發(fā)明的特定的示例性實施例的前面的描述。這些實施例不意圖是窮舉的或者使本發(fā)明局限于公開的精確的形式，并且明顯的是，在以上教導(dǎo)的啟示下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠做出許多修改和變化。
[0059]因此，意圖的是，本發(fā)明的范圍不限于前述的實施例，而是被權(quán)利要求和它們的等同物所限定。
【權(quán)利要求】
1.一種熱致變色窗，所述熱致變色窗包括: 基板； 熱致變色薄膜，形成在基板上；以及 透明導(dǎo)電膜，形成在熱致變色薄膜的上表面和下表面中的至少一個表面上，透明導(dǎo)電膜的輻射率低于熱致變色薄膜的輻射率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱致變色窗，其中，透明導(dǎo)電膜的輻射率是0.25或更小。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱致變色窗，其中，透明導(dǎo)電膜的電阻率是1Χ10_3Ω._或更小。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱致變色窗，其中，透明導(dǎo)電膜包括從由氧化銦錫、氧化鋅、氧化氟錫、招摻雜的氧化鋅和鎵摻雜的氧化鋅組成的組中選擇的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱致變色窗，其中，熱致變色薄膜包括從由￥02、11203、他02和NiS組成的組中選擇的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱致變色窗，其中，熱致變色薄膜是用摻雜劑處理的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱致變色窗，其中，透明導(dǎo)電膜包括鋁摻雜的氧化鋅或鎵摻雜的氧化鋅，熱致變色薄膜包括VO2。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的熱致變色窗，其中，透明導(dǎo)電膜形成在熱致變色薄膜的下表面上，鋁摻雜的氧化鋅或鎵摻雜的氧化鋅沿著(001)方向生長。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的熱致變色窗，其中，透明導(dǎo)電膜的厚度的范圍是350nm至650nmo
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的熱致變色窗，其中，Al在鋁摻雜的氧化鋅中的量的范圍是每100重量份的鋁摻雜的氧化鋅從3重量份至5重量份。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的熱致變色窗，其中，Ga在鎵摻雜的氧化鋅中的量的范圍是每100重量份的鎵摻雜的氧化鋅從3.5重量份至5.5重量份。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的熱致變色窗，其中，熱致變色薄膜是用摻雜劑處理的。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的熱致變色窗，其中，摻雜劑包括從由Mo、W、Cr、Ni和Zr組成的組中選擇的至少一種。
【文檔編號】B32B9/04GK103507321SQ201310239594
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年6月17日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月15日
【發(fā)明者】裴瑟琪, 柳翔鏈, 金暢奎, 金賢斌, 文東建, 鄭永秀, 鄭映振, 車芝倫, 崔溶元 申請人:三星康寧精密素材株式會社