熱致變色窗的制作方法
【專利摘要】熱致變色窗及其制造方法，所述熱致變色窗的太陽光透射率可根據(jù)溫度調(diào)節(jié)。所述熱致變色窗包括柔性基板、布置在所述柔性基板上的熱致變色薄膜和結(jié)合到所述熱致變色薄膜上的熱加工后的基板。
【專利說明】熱致變色窗
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求2013年5月3日提交的韓國專利申請第10-2013-0050124號的優(yōu)先權(quán),其全部內(nèi)容出于所有目的通過引用并入本文。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及一種熱致變色窗及其制造方法，更具體地，涉及一種熱致變色窗及其制造方法，所述熱致變色窗的太陽光透射率可根據(jù)溫度調(diào)節(jié)。

【背景技術(shù)】
[0004]響應(yīng)于化學(xué)能源諸如石油的的價格增長，對于新能源開發(fā)的需求不斷增長。另外，節(jié)能技術(shù)的重要性隨著對這些新能源的需求不斷提高。實際上，普通房屋中至少60%的能量損耗歸因于供暖和/或制冷。具體而言，普通房屋和建筑物兩者通過窗戶損失了多達24%的它們的能量。
[0005]因此，在保持窗戶的基本功能(美學(xué)和觀看特性)的同時，為了減少通過窗戶損失的能量總量，已經(jīng)通過增加窗戶的氣密性和隔熱特性做出了多種嘗試。代表性的方法，舉例來說，包括改變窗戶的尺寸和裝備高隔熱窗戶。
[0006]高隔熱窗戶玻璃的類型包括注入氬(Ar)的雙層玻璃(其中Ar氣位于一對玻璃板之間以防止熱交換)、真空窗戶(其中一對玻璃板之間的空氣被抽出)和低輻射窗戶(low-ewindow)等。還在研究涂布有具有特殊熱特性層以調(diào)節(jié)引入的太陽能的量的一種玻璃。
[0007]具體而言，低輻射窗戶的表面涂布有金屬或金屬氧化物的薄層，該薄層使入射到窗戶的大部分可見光進入，所以房間內(nèi)部可保持明亮，而紅外線(IR)范圍內(nèi)的輻射可被阻擋。該玻璃的作用是冬天供暖時防止熱量泄漏到外部，并且夏天防止建筑物外部的熱能進入，從而減少制冷和供暖的花費。然而，該玻璃由于其反射非可見光波長的特性而具有以下缺點。具體地，該玻璃不允許IR范圍的太陽光進入室內(nèi)，這尤其在冬天是一個缺點，而且其太陽光透射率不能根據(jù)季節(jié)(溫度)而調(diào)節(jié)。
[0008]因此，通過用熱致變色材料涂布玻璃而提供的熱致變色窗的技術(shù)開發(fā)正在進行。這樣的熱致變色窗在玻璃達到預(yù)定溫度或更高時，阻止了近紅外線(NIR)輻射和紅外線(IR)輻射，而允許可見光通過，從而防止室溫上升。因此，這可改善制冷/供暖能量效率。
[0009]圖1為顯示現(xiàn)有技術(shù)的熱致變色窗在相變前后的太陽光透射率變化的曲線圖，其中，玻璃基板的一個表面涂布有VO2薄膜。
[0010]如圖1中顯示，顯而易見地，當(dāng)用VO2涂布玻璃基板時，太陽光透射率，尤其是近紅外線(NIR)輻射范圍在相變前后不同。在30°C指定的曲線是指相變前的太陽光透射率，而在90°C指定的曲線是指在相變后的太陽光透射率。因此，這可改善在建筑物等中制冷/供暖能量的效率。
[0011]鋼化玻璃或強化玻璃用于建筑玻璃，而根據(jù)車輛的流線形形狀彎曲的曲面玻璃用于汽車玻璃。
[0012]為了使用熱致變色玻璃用于建筑玻璃或汽車玻璃，需要用于鋼化、強化或彎曲一塊熱致變色玻璃的后熱處理。
[0013]當(dāng)涂布玻璃在空氣中經(jīng)受后熱處理時，它的性能趨于改變。這在熱致變色涂層中同樣地出現(xiàn)。具體地，當(dāng)熱加工具有用熱致變色材料涂布的基板的熱致變色窗時，熱致變色涂層劣化，并失去它的熱致變色功能。此外，熱致變色窗遭受例如變色、氣孔、混濁、產(chǎn)生裂縫或圖像失真等缺陷。圖2為說明由后熱處理引起的熱致變色窗的劣化的圖示概念圖。
[0014]為了解決這些問題，用氧化物膜、氮化物膜或金屬膜涂布熱致變色薄膜的上表面和下表面中的至少一個。然而，這個方法具有缺陷，在于必須選擇滿足用于熱加工的條件的材料，必須非常靈敏地控制每個膜的厚度。
[0015]本發(fā)明【背景技術(shù)】部分公開的信息僅用于更好地理解本發(fā)明的【背景技術(shù)】，而不應(yīng)認為是對該信息構(gòu)成本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的承認或任何形式的暗示。
[0016]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0017]專利文獻1:韓國專利申請公開第10-2008-0040439號(2008年5月8日)


【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]本發(fā)明的各個方面提供了熱致變色窗及其制造方法，所述熱致變色窗具有熱加工后的基板而未失去它的熱致變色特性。
[0019]在本發(fā)明的一個方面中，提供了熱致變色窗，包括:柔性基板、布置在所述柔性基板上的熱致變色薄膜和結(jié)合到所述熱致變色薄膜上的熱加工后的基板。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的實施方式，熱加工后的基板可為選自由一塊鋼化玻璃、一塊強化玻璃和一塊曲面玻璃組成的組中的一種。
[0021]所述熱加工后的基板可通過粘合劑或粘合劑膜結(jié)合到所述熱致變色薄膜上。
[0022]所述熱致變色薄膜的成分可包括二氧化釩(VO2)。
[0023]所述的熱致變色窗可進一步包括布置在所述熱致變色薄膜的上表面和下表面中至少一個上的至少一個抗反射膜。
[0024]所述抗反射膜可由選自由T1、Zn、Nb、Sn和Zr組成的組中的一種的氧化物或Si的氮化物制造。
[0025]所述熱致變色薄膜可由用摻雜劑摻雜的熱致變色材料制造。
[0026]所述摻雜劑可為選自由Mo、W、Nb、Ta、Fe、Al、T1、Sn和Ni組成的組中的至少一種。
[0027]所述柔性基板可為一塊柔性玻璃。
[0028]在本發(fā)明的另一個方面中，提供了制造熱致變色窗的方法。所述方法包括下面的步驟:制備熱加工后的基板和其上具有熱致變色薄膜的柔性基板；和將所述熱加工后的基板結(jié)合到所述熱致變色薄膜上。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的實施方式，所述熱加工后的基板可通過粘合劑或粘合劑膜結(jié)合到所述熱致變色薄膜上。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的實施方式，對基板熱加工與形成熱致變色薄膜的工藝分開，所述基板需要熱加工以鋼化、強化、彎曲等。然后，將所述熱致變色薄膜結(jié)合到所述熱加工后的基板上。因此，可以制造具有熱加工后的基板的熱致變色窗，所述熱致變色窗未失去它的熱致變色特性。
[0031]本發(fā)明的方法和裝置具有其它特征和優(yōu)點，在共同用于解釋本發(fā)明的某些原理的并入本文的附圖和本發(fā)明以下的詳細說明中，這些特征和優(yōu)點將變得明顯或更詳細地敘述。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]圖1為顯示常規(guī)的熱致變色窗的太陽光透射率在相變前后變化的曲線圖，所述熱致變色窗在玻璃基板的一個表面上具有VO2薄膜；
[0033]圖2為說明由后熱處理引起的熱致變色窗的劣化的圖示概念圖；和
[0034]圖3為顯示根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的熱致變色窗的概念性橫截面視圖。

【具體實施方式】
[0035]現(xiàn)將詳細參考根據(jù)本發(fā)明的熱致變色窗，其實施方式在附圖中說明并在下文中描述，以便本發(fā)明相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員可容易地將本發(fā)明付諸實踐。
[0036]全文中，將參考附圖，其中相同的附圖標(biāo)記和符號用于所有不同的附圖以表示相同或相似的部件。在本發(fā)明的以下說明中，并入本文的已知功能和部件的詳細說明在使本發(fā)明的主題不清楚時將被忽略。
[0037]圖3為顯示根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的熱致變色窗的概念性橫截面視圖。
[0038]如圖3所示，根據(jù)這個示例性實施方式的熱致變色窗包括柔性基板100、熱致變色薄膜200和熱加工后的基板300。
[0039]柔性基板100為用熱致變色薄膜200涂布的基底基板，并且以可彎曲的為特征。
[0040]柔性基板100必須能忍受用于熱致變色薄膜的形成的熱加工。通常，當(dāng)熱致變色薄膜由二氧化釩(VO2)制造時，在250°C或更高下進行熱加工。因此，一塊柔性玻璃適用于柔性基板100，但是任何聚合物材料，例如聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚醋酸乙烯酯(PVA)或聚酰亞胺(PD不適用于柔性基板100。
[0041]柔性玻璃由于它薄的外形，所以可彎曲而不折斷。對于柔性玻璃，可使用購自康寧株式會社的具有約0.1mm厚度的Willow Glass。
[0042]如上所述由于熱致變色薄膜200涂布柔性基板100，所以在將熱加工后的基板300結(jié)合到熱致變色薄膜200的接下來的工藝過程中熱致變色薄膜200可與熱加工后的基板300的形狀無關(guān)。
[0043]熱致變色薄膜200布置在柔性基板100上。
[0044]可通過濺射熱致變色材料到柔性基板100上而形成熱致變色薄膜200。熱致變色材料是指由于其中在特定溫度(即材料的相變溫度)相變的熱致變色現(xiàn)象而經(jīng)歷晶體結(jié)構(gòu)變化，由此材料的物理性質(zhì)，例如導(dǎo)電性和紅外線(IR)透射率顯著變化的材料。熱致變色材料的太陽光透射率或反射率，特別是近紅外線(NIR)透射率或反射率在相變前后顯著不同。因此，熱致變色薄膜200可阻擋來自炎熱夏天太陽的IR輻射，以防止熱能進入，從而減小制冷負荷，并可讓來自寒冷冬天太陽的IR輻射通過，從而減小供暖負荷。
[0045]熱致變色材料的組分可包含選自但不限于二氧化釩(VO2)、氧化鈦(III) (Ti2O3)、二氧化鈮(NbO2)和硫化鎳(NiS)中的一種。優(yōu)選熱致變色材料為VO2。
[0046]此外，熱致變色薄膜200可由用摻雜劑摻雜的熱致變色材料制造。
[0047]可以通過用摻雜劑摻雜熱致變色材料而控制熱致變色材料的相變溫度。通常，熱致變色材料的相變溫度隨著摻雜劑摻雜比例的提高而降低。
[0048]摻雜劑可為選自但不限于Mo、W、Nb、Ta、Fe、Al、T1、Sn和Ni中的一種。
[0049]熱加工后的基板300結(jié)合到熱致變色薄膜200上。
[0050]熱加工后的基板300可為選自但不限于一種鋼化玻璃、一塊強化玻璃和一塊曲面玻璃中的一種。
[0051]熱加工后的基板300可通過由例如聚乙烯醇縮丁醛(PVB)、聚乙烯醇(PVA)或乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)制造的粘合劑或粘合劑層結(jié)合到熱致變色薄膜200上。
[0052]此外，熱致變色窗可進一步包括布置在熱致變色薄膜200的上表面和下表面中至少一個上的至少一個抗反射膜(未顯示)。
[0053]抗反射膜(未顯示)減少了來自熱致變色窗的可見光的反射，從而改善了熱致變色窗的可見光透射率。
[0054]抗反射膜(未顯示)可由選自由T1、Zn、Nb、Sn和Zr組成的組中的一種的氧化物或Si的氮化物制造。
[0055]布置在熱致變色窗的下表面上的抗反射膜(未顯示)可用作防止柔性基板100內(nèi)的離子擴散到熱致變色薄膜200的擴散屏障。通常在高溫下進行形成熱致變色薄膜200的工藝。當(dāng)熱致變色薄膜200直接形成在柔性基板100上時，在用熱致變色薄膜200涂布柔性基板100的同時，柔性基板100內(nèi)的離子擴散進入熱致變色薄膜200，由此熱致變色薄膜200可失去它的熱致變色特性。尤其地，當(dāng)柔性基板200由鈉鈣玻璃制造時，玻璃內(nèi)的鈉(Na)離子擴散進入熱致變色薄膜200。這個現(xiàn)象稱為鈉擴散。因此，布置在柔性基板100和熱致變色薄膜之間的抗反射膜(未顯示)可防止柔性基板100內(nèi)的離子擴散進入熱致變色薄膜200，從而防止熱致變色薄膜200失去它的熱致變色特性。
[0056]可通過制備熱加工后的基板300和用熱致變色薄膜200涂布的柔性基板100，然后將熱加工后的基板300結(jié)合到熱致變色薄膜200上而制備如上所述的熱致變色窗。
[0057]具體地，可以通過分開的工藝進行基板的熱加工和形成熱致變色薄膜的工藝，其中該基板需要熱加工以鋼化、強化或彎曲，然后將熱加工后的基板結(jié)合到熱致變色薄膜上而制造熱致變色窗。
[0058]由于以這種方式制造熱致變色窗，所以熱致變色窗可具有熱加工后的基板，而未失去它的熱致變色特性。
[0059]具體地，在將建筑基板或汽車基板結(jié)合到熱致變色薄膜上之前，可以通過僅單獨熱加工實際需要熱加工(例如鋼化、強化或彎曲)的建筑基板或汽車基板，而制造具有熱加工后的基板的熱致變色薄膜，不必直接暴露其上形成有熱致變色薄膜的柔性基板于熱加工中。
[0060]下表I呈現(xiàn)了常規(guī)的熱致變色窗和根據(jù)本發(fā)明的熱致變色窗在熱處理前后的可見光透射率。
[0061]表I
Ti 多層結(jié)構(gòu)可 3光透y
____則后
I玻璃/VO2— 40 72
[0062]對比例 __玻璃/T12AWT12__52 74
_T 玻璃/Ti02/NiCr/V02/NiCr/Ti02 36 48

? 玻璃/PVB/V02/Willow40— 46
頭 1 I 2 玻璃/PVB/Ti02/VCVTi02/Willow 52 58—
[0063]在表I中，用在對比例I至3以及實施例1和2中的玻璃基板為鈉鈣玻璃，并且用在實施例1和2中的柔性基板為購自康寧株式會社的Willow玻璃。
[0064]在對比例I至3中，在熱處理整個沉積膜之后測量熱處理后的可見光透射率。在對比例I和2中，在僅熱處理玻璃基板后測量熱處理后的可見光透射率。在700°C在大氣中進行熱處理10分鐘。
[0065]對比例I在沉積膜的熱處理后呈現(xiàn)可見光透射率的顯著增加。這表明VO2被氧化，因而失去了它的熱致變色熱性。根據(jù)對比例2，雖然T12薄膜形成在VO2薄膜的上表面和下表面上以保護VO2,但是VO2被氧化。根據(jù)對比例3，NiCr薄膜形成在VO2薄膜的上表面和下表面以防止VO2被氧化。由于熱處理至一定的程度，所以這些沉積膜能夠減小VO2的氧化，但是對比例3仍具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜的缺點。
[0066]相反，根據(jù)實施例1和2，基本沒有VO2被氧化。這是因為VO2未直接暴露于熱處理。
[0067]本發(fā)明具體示例性實施例的上述說明已經(jīng)參照附圖呈現(xiàn)。它們并非意在詳盡或限制本發(fā)明至公開的精確形式，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)上述教導(dǎo)顯然能夠進行多種修改和變化。
[0068]因此，本發(fā)明的范圍旨在不限于上述實施方式，而是通過所附的權(quán)利要求和其等效形式限定。
【權(quán)利要求】
1.一種熱致變色窗，包括: 柔性基板； 熱致變色薄膜，所述熱致變色薄膜布置在所述柔性基板上；和 熱加工后的基板，所述熱加工后的基板結(jié)合到所述熱致變色薄膜上。
2.如權(quán)利要求1所述的熱致變色窗，其中，所述熱加工后的基板包括選自由一塊鋼化玻璃、一塊強化玻璃和一塊曲面玻璃組成的組中的一種。
3.如權(quán)利要求1所述的熱致變色窗，其中，所述熱加工后的基板通過粘合劑或粘合劑膜結(jié)合到所述熱致變色薄膜上。
4.如權(quán)利要求1所述的熱致變色窗，其中，所述熱致變色薄膜的成分包括二氧化釩。
5.如權(quán)利要求1所述的熱致變色窗，進一步包括至少一個抗反射膜，所述至少一個抗反射膜布置在所述熱致變色薄膜的上表面和下表面中的至少一個上。
6.如權(quán)利要求5所述的熱致變色窗，其中，所述抗反射膜由選自由T1、Zn、Nb、Sn和Zr組成的組中的一種的氧化物或Si的氮化物制造。
7.如權(quán)利要求1所述的熱致變色窗，其中，所述熱致變色薄膜由用摻雜劑摻雜的熱致變色材料制造。
8.如權(quán)利要求7所述的熱致變色窗，其中，所述摻雜劑包括自由Mo、W、Nb、Ta、Fe、Al、T1、Sn和Ni組成的組中的至少一種。
9.如權(quán)利要求1所述的熱致變色窗,其中,所述柔性基板包括一塊柔性玻璃。
【文檔編號】B32B9/04GK104129121SQ201410184343
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年5月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月3日
【發(fā)明者】鄭永秀, 裴薛基, 金賢斌, 鄭映振, 崔溶元 申請人:三星康寧精密素材株式會社